(57)【要約】【課題】現場毎に異なる受音位置に対して有効な消音対策を施すことができる防音壁および防音壁におけるマイクロフォンの設置方法を提供すること。【解決手段】騒音が発生する工事エリアＡと一般エリアＢの受音位置Ｐとの間に防音壁Ｗが立設される。その防音壁Ｗに設置されたＡＮＣ装置１のマイク１０及びスピーカ１１の位置および方向のうち、該マイク１０で検知される音場と、受音位置Ｐにおける音場とが所定の範囲内で近似する位置および方向が探索され、その探索された位置および方向にマイク１０スピーカ１１が設置される。よって、工事現場毎に異なる受音位置Ｐに対して有効な消音対策を施すことができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音を入力するマイクロフォンと、そのマイクロフォンで入力された騒音を低減または消音するための制御音を生成する制御装置と、その制御装置で生成された制御音を出力するスピーカとを有するアクティブ・ノイズ・コントロール装置が搭載された防音壁において、
前記マイクロフォンは、前記防音壁の壁上、騒音源側面または反騒音源側面のいずれか１以上の位置に、１以上の方向を向けて設置可能にされていることを特徴とする防音壁。
【請求項２】
請求項１記載のアクティブ・ノイズ・コントロール装置が搭載された防音壁におけるマイクロフォンの設置方法において、
騒音源とその騒音源から発生する騒音の消音対策を施す受音位置とを特定し、その騒音源と前記受音位置との間に前記防音壁を配設する配設工程と、
その配設工程により配設された防音壁に設置可能なマイクロフォンの位置及び方向のうち、前記防音壁に設置されたスピーカから出力される制御音による前記騒音の低減または消音が有効となる位置を探索する探索工程と、
その探索工程により探索された位置及び方向に、前記マイクロフォンを設置する設置工程とを備えていることを特徴とする防音壁におけるマイクロフォンの設置方法。
【請求項３】
前記探索工程は、前記配設工程により配設された防音壁に設置可能なマイクロフォンの位置及び方向のうち、前記騒音源から発生する騒音と前記防音壁に設置されたスピーカから出力される制御音との重なり合いが前記受音位置と同一又は近似する位置を、前記防音壁に設置されたスピーカから出力される制御音による前記騒音の低減または消音が有効となる位置として探索するものであることを特徴とする請求項２記載の防音壁におけるマイクロフォンの設置方法。
【請求項４】
前記アクティブ・ノイズ・コントロール装置のスピーカは、前記防音壁の壁上、騒音源側面または反騒音源側面のいずれか１以上の位置に、１以上の方向を向けて設置可能にされており、
前記探索工程は、
前記配設工程により配設された防音壁に設置可能なマイクロフォンの位置及び方向のうち、前記防音壁に設置されたスピーカから出力される制御音による前記騒音の低減または消音が有効となる位置を探索できない場合に、前記スピーカの設置位置又は設置方向を変更する変更工程を備え、
その変更工程により設置位置又は設置方向が変更されたスピーカから出力される制御音による前記騒音の低減または消音が有効となる位置を探索するものであることを特徴とする請求項２又は３に記載の防音壁におけるマイクロフォンの設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクティブ・ノイズ・コントロール（ＡＮＣ）装置が搭載された防音壁、および、その防音壁におけるマイクロフォンの設置方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来よりＡＮＣ装置が知られている。ＡＮＣ装置は、マイクロフォンとスピーカとを有し、騒音源から発生する騒音をマイクロフォンで入力し、その騒音と逆位相の制御音をスピーカから出力して、該騒音を低減又は消音するものである。
【０００３】
特許文献１，２には、かかるＡＮＣ装置が搭載された防音壁が開示されている。具体的に特許文献１では、防音壁１の壁上において、騒音源側（車道側）へ向けて複数のマイクロフォン４が配設され、そのマイクロフォン４の上方に同じく車道側へ向けて角度θを傾斜させて複数の２次音源スピーカ５が配設されている。また特許文献２の騒音低減装置１は、騒音源（アスファルトフィニッシャ１１）と共に移動可能に構成されたものであり、遮音壁４の上方において、騒音源側（アスファルトフィニッシャ１１側）へ向けて複数の収音マイク５が配設され、その遮音壁４の反対面の略全面に複数のスピーカ６，１０が配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７０３９９号公報
【特許文献２】特開２００７−２４０８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、騒音の消音対策を施す対象位置（受音位置）は現場毎で異なるが、上記防音壁のマイクロフォンはいずれも騒音源側に向けて固定設置されているので、現場毎に異なる受音位置に対して有効な消音対策を施すことができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、現場毎に異なる受音位置に対して有効な消音対策を施すことができる防音壁および防音壁におけるマイクロフォンの設置方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的を達成するために本発明の防音壁は、騒音を入力するマイクロフォンと、そのマイクロフォンで入力された騒音を低減または消音するための制御音を生成する制御装置と、その制御装置で生成された制御音を出力するスピーカとを有するアクティブ・ノイズ・コントロール装置が搭載されたものであり、前記マイクロフォンは、前記防音壁の壁上、騒音源側面または反騒音源側面のいずれか１以上の位置に、１以上の方向を向けて設置可能にされている。
【０００８】
本発明のアクティブ・ノイズ・コントロール装置が搭載された防音壁におけるマイクロフォンの設置方法は、騒音源とその騒音源から発生する騒音の消音対策を施す受音位置とを特定し、その騒音源と前記受音位置との間に前記防音壁を配設する配設工程と、その配設工程により配設された防音壁に設置可能なマイクロフォンの位置及び方向のうち、前記防音壁に設置されたスピーカから出力される制御音による前記騒音の低減または消音が有効となる位置を探索する探索工程と、その探索工程により探索された位置及び方向に、前記マイクロフォンを設置する設置工程とを備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の防音壁およびアクティブ・ノイズ・コントロール装置が搭載された防音壁におけるマイクロフォンの設置方法によれば、防音壁を騒音源と受音位置との間に配設し、その防音壁に設置可能なマイクロフォンの位置及び方向のうち、防音壁に設置されたスピーカから出力される制御音による騒音の低減または消音が有効となる位置を探索し、その探索された位置及び方向にマイクロフォンを設置する。よって、現場毎に異なる受音位置に対して有効な消音対策を施すことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態におけるＡＮＣ装置および防音壁の上面図である。
【図２】ＡＮＣ装置及び防音壁の正面図である。
【図３】（ａ）は、マイクの位置および方向の探索を表す図であり、（ｂ）は、スピーカの位置および方向の探索を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の好ましい実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態における防音壁Ｗ及びアクティブ・ノイズ・コントロール（ＡＮＣ）装置１の上面図である。
【００１２】
図１に示す通り、ショベルカーＳ等の建設機械や作業機等が稼働する騒音源側である工事エリアＡと、道路や住宅等が存在する反騒音源側である一般エリアＢとの間には、壁状の構造物である防音壁Ｗが立設される。工事エリアＡでは、工事作業に伴うショベルカーＳ等の建設機械のエンジン音や、掘削音、杭打ち音等といった騒音が発生する。防音壁Ｗが工事エリアＡと一般エリアＢとの間に立設されることで、工事エリアＡの騒音が一般エリアＢ側へ伝播されるのを抑制できる。
【００１３】
防音壁Ｗには、複数のＡＮＣ装置１が、防音壁Ｗが延設される方向に沿って所定の間隔で搭載される。ＡＮＣ装置１は、入力された騒音を打ち消すための制御音を出力する装置であり、各ＡＮＣ装置１には、騒音を入力するマイクロフォン（マイク）１０と、マイク１０が検知した騒音に基づく制御音を出力するスピーカ１１と、制御装置（図示せず）とが設けられる。
【００１４】
マイク１０及びスピーカ１１は防音壁Ｗに設置され、具体的には、防音壁Ｗの壁上、防音壁Ｗにおける工事エリアＡ側の側面（騒音源側面）または防音壁Ｗにおける一般エリアＢ側の側面（反騒音源側面）のいずれかの位置に設置される。また、マイク１０及びスピーカ１１は任意の方向に向けて設置可能に構成される。
【００１５】
制御装置は、マイク１０から入力された騒音を解析し、該騒音とは逆位相の制御音を生成してスピーカ１１へ出力する装置である。各ＡＮＣ装置１のマイク１０で検知された工事エリアＡからの騒音を、スピーカ１１から出力される逆位相の制御音によって打ち消すことにより、該騒音を低減または消音することができる。即ち、これら防音壁ＷとＡＮＣ装置１とを組み合わせることで、工事エリアＡから一般エリアＢに伝播される騒音を低減または消音することができる。
【００１６】
ところで、防音壁Ｗが立設される位置や工事現場によっては、工事エリアＡから発せられる騒音が低減または消音される一般エリアＢの対象範囲が異なってくる。また、マイク１０の位置や方向に応じて、制御装置で生成される制御音の特性は異なるものとなるし、スピーカ１１の位置や方向に応じて、該制御音によって騒音が打ち消される領域も異なってくる。
【００１７】
そこで本実施形態では、一般エリアＢ側に設定される受音位置Ｐにおける騒音が最も効果的に低減または消音できるように、マイク１０及びスピーカ１１の位置および方向が設定される。以下では、受音位置Ｐに観測者Ｈが位置しているものとして、受音位置Ｐと、防音壁Ｗが立設される位置と、マイク１０及びスピーカ１１の位置および方向とについて説明する。
【００１８】
図２は、防音壁Ｗ及びＡＮＣ装置１の正面図である。まず、防音壁Ｗが立設される位置と、受音位置Ｐとの設定方法について説明する。本実施形態において防音壁Ｗは、工事エリアＡと一般エリアＢとの境界に沿って立設される。このように立設された防音壁Ｗに、複数のＡＮＣ装置１が搭載される。
【００１９】
防音壁Ｗによって、工事エリアＡからの騒音ＮＷが低減されるが、一方で、騒音ＮＷが防音壁Ｗの上端で回折して発生する回折騒音ＮＷａが一般エリアＢ側へ回り込む。また、騒音ＮＷの一部も防音壁Ｗを透過し、一般エリアＢ側へ伝播する。即ち、防音壁Ｗでは消音し切れない騒音が、一般エリアＢ側で観測されてしまう。そこで本実施形態では、一般エリアＢ側に受音位置Ｐを設定し、該受音位置Ｐで観測される騒音が、ＡＮＣ装置１からの制御音によって打ち消されるように、マイク１０及びスピーカ１１の位置および方向が設定される。
【００２０】
まず、受音位置Ｐの設定方法について説明する。受音位置Ｐは、ＡＮＣ装置１が搭載される防音壁Ｗの位置から、一般エリアＢ側へ距離Ｌだけ移動した位置に設定される。また、受音位置Ｐの高さ方向の位置は、観測者Ｈの耳付近の位置とされる。本実施形態では、防音壁Ｗ上に搭載された全てのＡＮＣ装置１に対して、それぞれ受音位置Ｐが設定される。このように設定された受音位置Ｐに基づいて、各ＡＮＣ装置１におけるマイク１０及びスピーカ１１の位置および方向が設定される。
【００２１】
次に、マイク１０及びスピーカ１１の位置および方向の設定方法について説明する。まず、マイク１０及びスピーカ１１を防音壁Ｗ上の任意の位置および向き、例えば、図２に示すように、防音壁Ｗの壁上かつ上向きに仮設置する。マイク１０及びスピーカ１１を仮設置した後、スピーカ１１から出力される制御音ＣＷによって、受音位置Ｐにおける騒音の低減または消音具合を観測し、該騒音を最も効果的に低減または消音できるマイク１０及びスピーカ１１の位置および方向の探索を行う。
【００２２】
具体的には、マイク１０で検知される騒音に基づく制御音ＣＷをスピーカ１１から出力し、マイク１０の位置および方向を変更しながら、受音位置Ｐにおける騒音および制御音ＣＷが重なり合った音場（以下「受音位置Ｐの音場」と略す）と所定の範囲内で近似する音場を形成するマイク１０の位置および方向を探索する。なお音場は、受音位置Ｐ及びマイク１０で観測される音の音圧レベルや騒音レベル、周波数特性等の音の特徴を示す各種の値を総合することで検知される。マイク１０の位置および方向の探索について、図３（ａ）を参照して説明する。
【００２３】
図３（ａ）は、マイク１０の位置および方向の探索を表す図である。図３（ａ）においては、探索中のマイク１０の位置および方向の例を２点鎖線で表している。まず、図３（ａ）に表すようにマイク１０の位置を、防音壁Ｗの壁上、防音壁Ｗにおける工事エリアＡ側の側面または防音壁Ｗにおける一般エリアＢ側の側面の範囲内で適宜変更させながら、受音位置Ｐの音場とマイク１０で検知される音場（以下「マイク１０の音場」と略す）とが、最も近似するマイク１０の位置を探索する。
【００２４】
受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが最も近似するマイク１０の位置が探索できたら、かかる位置にマイク１０を固定した上で、マイク１０の方向を変更しながら、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが、所定の範囲内で近似するマイク１０の方向を探索する。具体的には、上方向を向いているマイク１０の方向を、マイク１０ａのような工事エリアＡ側の方向→マイク１０ｂのような工事エリアＡ側の斜め上方向→マイク１０ｃのような工事エリアＡ側の斜め下方向→マイク１０ｄのような一般エリアＢ側の方向→マイク１０ｅのような一般エリアＢ側の斜め上方向→マイク１０ｆのような一般エリアＢ側の斜め下方向等に適宜変更しながら、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが、所定の範囲内で近似するマイク１０の方向を探索する。
【００２５】
マイク１０の位置および方向の探索の結果として、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが所定の範囲内で近似するマイク１０の位置および方向が探索できなかった場合は、探索されたマイク１０の位置および方向のうち、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが最も近似するマイク１０の位置および方向にマイク１０を固定した上で、スピーカ１１の位置および方向を変更しながら、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが、所定の範囲内で近似するスピーカ１１の位置および方向を探索する。スピーカ１１の位置および方向の探索について、図３（ｂ）を参照して説明する。
【００２６】
図３（ｂ）は、スピーカ１１の位置および方向の探索を表す図である。図３（ｂ）においては、探索中のスピーカ１１の位置および方向の例を２点鎖線で表している。まず、図３（ａ）に表すようにスピーカ１１の位置を、防音壁Ｗの壁上、防音壁Ｗにおける工事エリアＡ側の側面または防音壁Ｗにおける一般エリアＢ側の側面の範囲内で適宜変更させながら、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが、最も近似するスピーカ１１の位置を探索する。
【００２７】
受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが最も近似する、スピーカ１１の位置が探索できたら、かかる位置にスピーカ１１を固定した上で、スピーカ１１の方向を変更しながら、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが、所定の範囲内で近似するスピーカ１１の方向を探索する。
【００２８】
具体的には、上方向を向いているスピーカ１１を、スピーカ１１ａのような工事エリアＡ側の方向→スピーカ１１ｂのような工事エリアＡ側の斜め上方向→スピーカ１１ｃのような工事エリアＡ側の斜め下方向→スピーカ１１ｄのような一般エリアＢ側の方向→スピーカ１１ｅのような一般エリアＢ側の斜め上方向→スピーカ１１ｆのような一般エリアＢ側の斜め下方向に適宜変更しながら、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが所定の範囲内で近似するスピーカ１１の方向が探索される。
【００２９】
スピーカ１１の位置および方向の探索の結果として、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが所定の範囲内で近似するスピーカ１１の位置および方向が探索できなかった場合は、探索されたスピーカ１１の位置および方向のうち、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが最も近似するスピーカ１１の位置および方向を固定した上で、再度、上記したマイク１０の位置および向きが探索される。
【００３０】
一方で、スピーカ１１の位置および方向の探索の結果として、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが所定の範囲内で近似するスピーカ１１の位置および方向が探索できた場合は、現在のマイク１０及びスピーカ１１の位置および向きが、ＡＮＣ装置１のマイク１０及びスピーカ１１の位置および向きとされる。
【００３１】
なお、マイク１０及びスピーカ１１の位置および方向の探索として、図３では、防音壁Ｗにおける正面視側に対するマイク１０及びスピーカ１１の位置および方向の探索について説明したが、防音壁Ｗにおける上面視側（図１参照）に対しても、同様な手法によってマイク１０及びスピーカ１１の位置および方向の探索が行われる。
【００３２】
このようなマイク１０及びスピーカ１１の位置および方向の探索が、防音壁Ｗに搭載された全ＡＮＣ装置１に対して行われる。その際、各ＡＮＣ装置１におけるマイク１０及びスピーカ１１の位置および方向は、各ＡＮＣ装置１に設定された受音位置Ｐに基づいて探索される。
【００３３】
このように探索された位置および向きのマイク１０で検知される音場は、受音位置Ｐで検知される音場と略同一とされる。即ち、受音位置Ｐで検知される、騒音ＮＷ，ＮＷａ等とスピーカ１１から出力される制御音ＣＷとが重なりあった音が、マイク１０でも検知される。よって、スピーカ１１からは、受音位置Ｐで検知される音に基づいた制御音ＣＷが出力できる。更に、スピーカ１１は受音位置Ｐよりも工事エリアＡ側に設置されるので、スピーカ１１から出力される制御音ＣＷによって、騒音ＮＷ，ＮＷａ等を受音位置Ｐに到達する前に、効果的に低減または消音できる。
【００３４】
ここで受音位置Ｐは、工事エリアＡ毎、更には、工事エリアＡにおける防音壁Ｗに設置されるＡＮＣ装置１毎に設定される。該受音位置Ｐに基づいて、ＡＮＣ装置１のマイク１０及びスピーカの位置および方向が探索されるので、工事エリア毎、各ＡＮＣ装置１が設置される位置毎に異なる受音位置Ｐに対して、有効な消音対策を施すことができる。
【００３５】
また、防音壁Ｗに設置されたマイク１０によって、受音位置Ｐの音が検知できるので、各受音位置Ｐに、音を検知するためのマイク等を設置する必要がない。従って、受音位置Ｐにマイク等を設置するための機材やケーブル等が不要となるので、ＡＮＣ装置１をコンパクトにすることができ、更にＡＮＣ装置１の製造コストを低減させることができる。
【００３６】
以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能であることは容易に推察できるものである。
【００３７】
上記実施形態では、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが、所定の範囲内で近似するマイク１０及びスピーカ１１の位置および方向を探索する構成とした。しかし、受音位置Ｐの音場とマイク１０の音場とが所定の範囲内で近似するものに限られるものではなく、これらの音場が一致するマイク１０及びスピーカ１１の位置および方向を探索する構成としても良い。
【００３８】
上記実施形態では、マイク１０及びスピーカ１１の位置および方向の探索を、マイク１０の位置の探索、マイク１０の方向の探索、スピーカ１１の位置の探索、そしてスピーカ１１の方向の探索の順番で行う構成とした。しかし、必ずしもこの順番に限られるものではなく、先にスピーカ１１の位置および方向の探索を行ってから、マイク１０の位置および方向の探索を行う構成としても良いし、マイク１０及びスピーカ１１の位置および方向の探索を同時に行う構成としても良い。また、それぞれの位置および方向の探索においては、先に方向の探索を行ってから、位置の探索を行う構成としても良いし、位置および方向の探索を同時に行う構成としても良い。
【００３９】
上記実施形態では、１のＡＮＣ装置１に対して、１の受音位置Ｐが設定される構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、１のＡＮＣ装置１に対して、複数の受音位置Ｐを設定しても良い。かかる場合、各受音位置Ｐの音場を更に総合した音場と、ＡＮＣ装置１のマイク１０の音場とに応じて、マイク１０及びスピーカ１１の位置および方向を探索すれば良い。
【００４０】
また、複数のＡＮＣ装置１に対して、１の受音位置Ｐが設定される構成としても良い。かかる場合は、１の受音位置Ｐの音場と、各ＡＮＣ装置１のマイク１０の音場とに応じて、各ＡＮＣ装置１のマイク１０及びスピーカ１１の位置および方向を個別に探索すれば良い。これにより、音場を検知する受音位置Ｐの数が減るので、マイク１０及びスピーカ１１の位置および方向の探索に要する手間を減らすことができる。
【００４１】
上記実施形態では、マイク１０の音場をマイク１０で検知する構成とした。しかし、必ずしもこれに限られるものではなく、マイク１０の音場を、騒音計等、マイク１０とは別の装置で検知する構成としても良い。
【符号の説明】
【００４２】
１    アクティブ・ノイズ・コントロール装置
１０  マイクロフォン
１１  スピーカ
Ｐ    受音位置
Ｓ    ショベルカー（騒音源）
Ｗ    防音壁
【図１】
2019219543.tif 000003
【図２】
2019219543.tif 000004
【図３】
2019219543.tif 000005