(57)【要約】【課題】中空部を隔てて重なる壁部材により構成された防音壁の防音性能を向上させる。【解決手段】音の発生源側の内側壁部材と当該内側壁部材よりも発生源の位置を基準として外側の外側壁部材とにより構成され、内側壁部材と外側壁部材の間に中空部を有する防音壁の外側壁部材の共鳴状態を検出する。中空部の圧力の調整に基づいて共鳴状態が最も低くなるよう中空部の圧力を調整する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音の発生源側の内側壁部材と当該内側壁部材よりも前記発生源の位置を基準として外側の外側壁部材とにより構成され、前記内側壁部材と前記外側壁部材の間に中空部を有する防音壁と、
前記防音壁の前記外側壁部材の共鳴状態を検出する共鳴状態検出部と、
前記中空部の圧力の調整に基づいて前記共鳴状態が最も低くなるよう前記中空部の圧力を調整する圧力調整部と、
を備える防音制御システム。
【請求項２】
前記防音壁がタービンから排出される蒸気の復水器である前記音の発生源を覆い、
前記圧力調整部は大気圧と、前記復水器内部の前記大気圧より低い復水器内部圧力との間の圧力に前記中空部の圧力を調整する
請求項１に記載の防音制御システム。
【請求項３】
前記圧力調整部は前記中空部に封入された大気圧より大きい圧力と、前記大気圧より低い圧力との間の圧力に前記中空部の圧力を調整する
請求項１に記載の防音制御システム。
【請求項４】
音の発生源側の内側壁部材と当該内側壁部材よりも前記発生源の位置を基準として外側の外側壁部材とにより構成され、前記内側壁部材と前記外側壁部材の間に中空部を有する防音壁の前記外側壁部材の共鳴状態を検出する共鳴状態検出部と、
前記中空部の圧力の調整に基づいて前記共鳴状態が最も低くなるよう前記中空部の圧力を調整する圧力調整部と、
を備える防音制御装置。
【請求項５】
音の発生源側の内側壁部材と当該内側壁部材よりも前記発生源の位置を基準として外側の外側壁部材とにより構成され、前記内側壁部材と前記外側壁部材の間に中空部を有する防音壁により前記発生源を覆い、
前記防音壁の前記外側壁部材の共鳴状態を検出し、
前記中空部の圧力の調整に基づいて前記共鳴状態が最も低くなるよう前記中空部の圧力を調整する
防音制御方法。
【請求項６】
防音制御装置に備わるコンピュータを、
音の発生源側の内側壁部材と当該内側壁部材よりも前記発生源の位置を基準として外側の外側壁部材とにより構成され、前記内側壁部材と前記外側壁部材の間に中空部を有する防音壁の前記外側壁部材の共鳴状態を検出する共鳴状態検出手段、
前記中空部の圧力の調整に基づいて前記共鳴状態が最も低くなるよう前記中空部の圧力を調整する圧力調整手段、
として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防音制御システム、防音制御装置、防音制御方法、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
音の発生源から発生する大音量の音を遮蔽する目的で当該音の発生源を防音壁で覆うことが行われている。発生源から発生する音を防音する技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−２１８９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上述の防音壁のうち、２枚の剛体である壁部材の間に中空部が設けられる防音壁がある。例えば２枚のガラスの間に中空部が設けられたペアガラスも当該防音壁の一例である。このような防音壁は音の発生源側の内側壁部材の振動により外側壁部材が共鳴し、防音効果が薄れる場合がある。例えば上述のような防音壁において特定の共鳴周波数では音の透過損失が低くなり、当該周波数における防音効果が薄れる。この共鳴周波数と、発生源から発生する音の周波数のうち最大レベルとなる音の周波数とが一致すると、発生源から発生するその周波数の音の防音を十分に行うことができない。
【０００５】
そこでこの発明は、上述の課題を解決する防音制御システム、防音制御装置、防音制御方法、プログラム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】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、防音制御システムは、音の発生源側の内側壁部材と当該内側壁部材よりも前記発生源の位置を基準として外側の外側壁部材とにより構成され、前記内側壁部材と前記外側壁部材の間に中空部を有する防音壁と、前記防音壁の前記外側壁部材の共鳴状態を検出する共鳴状態検出部と、前記中空部の圧力の調整に基づいて前記共鳴状態が最も低くなるよう前記中空部の圧力を調整する圧力調整部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
上述の防音制御システムは、前記防音壁がタービンから排出される蒸気の復水器である前記音の発生源を覆い、前記圧力調整部は大気圧と、前記復水器内部の前記大気圧より低い復水器内部圧力との間の圧力に前記中空部の圧力を調整してよい。
【０００８】
上述の防音制御システムは、前記圧力調整部は前記中空部に封入された大気圧より大きい圧力と、前記大気圧より低い圧力との間の圧力に前記中空部の圧力を調整してよい。
【０００９】
本発明の第２の態様によれば、防音制御装置は、音の発生源側の内側壁部材と当該内側壁部材よりも前記発生源の位置を基準として外側の外側壁部材とにより構成され、前記内側壁部材と前記外側壁部材の間に中空部を有する防音壁の前記外側壁部材の共鳴状態を検出する共鳴状態検出部と、前記中空部の圧力の調整に基づいて前記共鳴状態が最も低くなるよう前記中空部の圧力を調整する圧力調整部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第３の態様によれば、防音制御方法は、音の発生源側の内側壁部材と当該内側壁部材よりも前記発生源の位置を基準として外側の外側壁部材とにより構成され、前記内側壁部材と前記外側壁部材の間に中空部を有する防音壁により前記発生源を覆い、前記防音壁の前記外側壁部材の共鳴状態を検出し、前記中空部の圧力の調整に基づいて前記共鳴状態が最も低くなるよう前記中空部の圧力を調整することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第４の態様によれば、プログラムは、防音制御装置に備わるコンピュータを、音の発生源側の内側壁部材と当該内側壁部材よりも前記発生源の位置を基準として外側の外側壁部材とにより構成され、前記内側壁部材と前記外側壁部材の間に中空部を有する防音壁の前記外側壁部材の共鳴状態を検出する共鳴状態検出手段、前記中空部の圧力の調整に基づいて前記共鳴状態が最も低くなるよう前記中空部の圧力を調整する圧力調整手段、として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、透過損失が低くなる周波数を変化させることで中空部を隔てて重なる壁部材により構成された防音壁の防音性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】タービンシステムの概略構成図である。
【図２】防音制御システムの概略構成図である。
【図３】防音性能を説明する第一の図である。
【図４】防音制御装置のハードウェア構成を示す図である。
【図５】防音制御装置の機能ブロック図である。
【図６】第一の実施形態による防音制御装置の処理フローを示す図である。
【図７】防音性能を説明する第二の図である。
【図８】第二の実施形態による防音制御システムの概略構成図である。
【図９】防音性能を説明する第三の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態による防音制御システムと防音制御装置を図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による防音制御システムが防音を行う対象となる一例のタービンシステムの概略構成図である。
タービンシステム１００は図１で示すようにタービン２０と、コンプレッサ３０、復水器４０、防音壁５０により構成されている。タービン２０は回転するタービンロータ２１を設け、タービンロータ２１には軸方向に間を空けて複数の動翼２２が設けられている。タービン２０には蒸気が注入されこの蒸気が動翼２２にあたることにより動翼２２を回転する。動翼２２の回転によりタービンロータ２１が回転し、この回転に基づいてコンプレッサ３０が圧縮流体を出力する。図１のタービンシステム１００においてコンプレッサ３０に代えて発電機が設けられていてもよい。
【００１５】
タービン２０の蒸気が流れる流路の上流から下流までの蒸気圧力差が大きいほどタービンロータ２１の回転動力が大きくなる。したがって蒸気の流路下流に復水器４０が設けられる。復水器４０には冷却水配管４１が設けられ当該配管に冷却水が流れることにより蒸気を急激に冷やす。これにより復水器４０内部の空間はほぼ真空状態に近い圧力となる。
復水器４０からはタービン２０から伝わる振動等による大きな音が発せられる。したがって復水器４０には全体を覆う防音壁５０が設けられる。
【００１６】
＜第一の実施形態＞
図２は第一の実施形態による防音制御システムの概略構成図である。
図２で示すように防音制御システム２００は、防音制御装置１、大気と導通する第一配管６１、復水器４０内部と導通する第二配管６２、第一圧力調整弁２、第一圧力調整弁２の開閉により大気または復水器４０と導通する第三配管６３、振動センサ７０または音センサ８０を備える。
【００１７】
防音壁５０は復水器４０等の音の発生源側の内側壁部材５１、内側壁部材５１よりも外側の外側壁部材５２、内側壁部材５１と外側壁部材５２が間隔を空けて設けられる中空部５３で構成される。復水器４０からの音により内側壁部材５１が振動し、この振動が中空部５３を介して外側壁部材５２に伝わる。防音制御装置１は振動センサ７０により外側壁部材５２の振動周波数に応じた振動量を検出する。防音制御装置１は振動センサ７０の代わりに音センサ８０を用いて外側壁部材５２の振動に基づく音周波数に応じた音量を検出してもよい。
【００１８】
防音制御装置１は振動センサ７０で検出した振動周波数に応じた振動量または音センサ８０で検出した音周波数に応じた音量に基づいて第一圧力調整弁２の開閉を制御する。第一圧力調整弁２はその開閉によって、大気または復水器４０内部と防音壁５０の中空部５３内とを導通させる。これにより中空部５３の気圧は、大気の気圧値から復水器４０内部の圧力値までの間の圧力値に制御される。
【００１９】
図３は防音性能を説明する第一の図である。
図３（ａ）は音の発生源である復水器から発せられる音の周波数に応じた音量を示す。図３（ｂ）は防音壁５０の音の周波数に応じた透過損失割合を示す。図３（ｃ）は防音壁５０により復水器４０を覆う前（実線）と、覆った後（破線）の防音壁５０の外側の周波数に応じた音量の変換を示す。図３（ｂ）で示すように防音壁５０は特定の共鳴周波数ｆｒにおいて音の透過損失が低くなる。共鳴周波数ｆｒと同じ周波数ｆｒにおいて発生源である復水器４０の音量が最も大きい場合、当該周波数ｆｒにおいて防音壁５０の透過損失が低いため、十分な音の抑制効果が得られない。これにより、図３（ｃ）で示すように周波数ｆｒにおける音量の抑制量がｘとなり所望の抑制量を得られない場合がある。したがって、このような現象を解消し、周波数ｆｒにおける音量の抑制効果を増大することが求められている。そこで防音制御システム２００に備わる防音制御装置１は図４、図５で示すような構成を備える。
【００２０】
ここで共鳴周波数ｆｒは以下の式（１）で得られる。式（１）においてｍ１は内側壁部材５１の面密度（ｋｇ/ｍ２）、ｍ２は外側壁部材の面密度（ｋｇ/ｍ２）、ｃは空気中の音速（ｍ/ｓ）、ｄは中空部５３の厚さ（ｍ）、ρは空気の密度（ｋｇ/ｍ３）を示す。空気の密度ρを変化させることにより共鳴周波数ｆｒが変化する。
【００２１】
【数１】
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【００２２】
図４は本実施形態による防音制御装置のハードウェア構成を示す図である。
図４で示すように防音制御装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１０４、信号受信モジュール１０５を備えるコンピュータである。
【００２３】
図５は本実施形態による防音制御装置の機能ブロック図である。
防音制御装置１のＣＰＵ１０１は予め自装置で記憶する防音制御プログラムを実行することにより、制御部１１、共鳴状態検出部１２、圧力調整部１３の各機能を備える。
制御部１１は各機能部を制御する。
共鳴状態検出部１２は、防音壁５０の外側壁部材５２の共鳴状態を検出する。
圧力調整部１３は、防音壁５０中空部５３の圧力の調整に基づいて共鳴状態が最も低くなるよう中空部５３の圧力を調整する。
【００２４】
図６は第一の実施形態による防音制御装置の処理フローを示す図である。
次に防音制御装置の処理フローについて順を追って説明する。
まず防音制御装置１の制御部１１は圧力調整部１３に制御開始を指示する。すると圧力調整部１３は第一配管６１と防音壁５０の中空部５３との導通を全開にし、復水器４０と中空部５３との導通を全閉に制御するよう第一圧力調整弁２を制御する（ステップＳ１０１）。この間第三配管６３は開とする。これにより中空部５３内部の圧力は大気と同じ圧力となる。
【００２５】
防音制御装置１は振動センサ７０から検出信号を受信する。共鳴状態検出部１２は検出信号に基づいて各振動周波数に応じた振動量を検出する（ステップＳ１０２）。この各振動周波数に応じた振動量の検出は、外側壁部材５２の共鳴状態を検出する処理の一態様である。共鳴状態検出部１２は振動周波数に応じた振動量を検出すると圧力調整回数ｎと、各振動周波数に対応する振動量のうち最も大きい振動量とを対応付けてＨＤＤ１０４等の記録部に記録する（ステップＳ１０３）。各振動周波数は例えば所定の周波数間隔の周波数であってよい。なお中空部５３が大気と同じ圧力の場合は圧力調整回数ｎ＝０とする。共鳴状態検出部１２は振動量の記録を制御部１１に通知する。制御部１１は圧力調整の変更が完了したかを判定する（ステップＳ１０４）。
【００２６】
制御部１１は圧力調整回数ｎが所定の回数に達していない場合には、防音壁５０の中空部５３内部の圧力が復水器４０内部の圧力と同じ圧力となっていない状態であるため、圧力調整部１３に圧力再調整を指示する。圧力調整部１３は第一配管６１の弁を全閉し、第二配管６２の弁を所定の短時間ｔ秒の間、開に制御し、再度第二配管６２を全閉となるよう第一圧力調整弁２を制御する（ステップＳ１０５）。なお第二配管６２側の弁の開度と開く時間ｔ秒は、中空部５３の空気が大気より圧力の低い復水器４０側に僅かに抜ける開度と時間ｔであるとする。この間、制御部１１は第三配管６３側の弁は開となるよう第一圧力調整弁２を制御する。これにより中空部５３に封入されている大気が、大気圧より低い圧力の復水器４０側に抜け、中空部５３の圧力が減少する。
【００２７】
圧力調整部１３は制御部１１に圧力調整完了を通知する。制御部１１は共鳴状態検出部１２に検出信号に基づいて現在の振動周波数に応じた振動量を検出する。共鳴状態検出部１２は圧力調整回数ｎを１カウントアップする（ステップＳ１０６）。共鳴状態検出部１２は、当該圧力調整回数ｎと、各振動周波数に対応する振動量のうち最も大きい振動量とを対応付けて記録する（ステップＳ１０７）。制御部１１は上述のステップＳ１０４〜ステップＳ１０７の処理を繰り返す。これにより、中空部５３の圧力が大気と同じ圧力の状態である時の振動量から、中空部５３の圧力が復水器４０内部の圧力と同じ圧力の状態である時の振動量まで段階的に記録される。
【００２８】
制御部１１はステップＳ１０４において圧力調整回数ｎが所定の回数に達し圧力調整の変更が完了したと判定する。この時、中空部５３の圧力が復水器４０内部の圧力と同じ圧力となった状態である。制御部１１は圧力調整部１３に最も低い振動量となる圧力調整を行うよう指示する。圧力調整部１３は記録部の記録を読み取り、その中で最も低い振動量に対応する圧力調整回数ｎを読み取る（ステップＳ１０８）。そして圧力調整部１３は、再度、第一配管６１と防音壁５０の中空部５３との導通を全開にし、復水器４０と中空部５３との導通を全閉にするよう第一圧力調整弁２を制御する（ステップＳ１０９）。これにより中空部５３の圧力を大気と同じ圧力に戻す。そして圧力調整部１３は第一配管６１の弁を全閉した後に、第二配管６２の弁を所定の短時間ｔ秒の間、開に制御し、再度全閉に制御する開閉制御を、ステップＳ１０８で読み取った圧力調整回数ｎ繰り返す（ステップＳ１１０）。これにより中空部５３の圧力が、振動量が最も低い状態に対応する圧力に制御される。また共鳴状態検出部１２で検出する周波数に応じて最も振動量が高くなる値が最も低くなる。
【００２９】
上述の制御によれば中空部５３内分の空気密度ρが低下する。これにより共鳴周波数が上記の式（１）に基づいて下がり、防音壁５０特有の所定の共鳴周波数ｆｒにおける透過損失が増加する。これにより共鳴周波数ｆｒにおいて最も振動量が大きい防音壁５０においても、防音性能を高めることができる。
つまり上記制御により、防音制御装置１は透過損失が低くなる共鳴周波数を変化させることで中空部５３を隔てて重なる壁部材により構成された防音壁５０の防音性能を向上させることができる。
【００３０】
図７は防音性能を説明する第二の図である。
図７（ａ）は音の発生源である復水器から発せられる音の周波数に応じた音量を示す。図７（ｂ）は防音壁５０の音の周波数に応じた透過損失割合の制御前（実線）と制御後（破線）の遷移を示す。図７（ｃ）は制御後に防音壁５０により復水器４０を覆う前（実線）と、覆った後（破線）の防音壁５０の外側の周波数に応じた音量の変換を示す。
上述の防音制御装置１の制御によれば図７（ｂ）の破線で示すように透過損失が低くなる周波数ｆｒの位置が低周波数側に移動する。これは空気密度が低くなった場合の式（１）の算出結果からも明らかである。このように図７（ｂ）で示すように、防音壁５０の共鳴周波数ｆｒと同じ周波数よりも透過損失の低くなる周波数が変動すると、その周波数で最も音の発生が大きくなる場合の防音性能を向上させることができる。図７（ｃ）のように周波数ｆｒにおいて制御後の防音壁５０外部の音量をｘ１（＜ｘ）だけ減じることができる。
【００３１】
＜第二の実施形態＞
図８は第二の実施形態による防音制御システムの概略構成図である。
第一の実施形態においては中空部５３内部の圧力を大気の圧力から復水器４０の圧力の範囲で制御することができる。他方、第二の実施形態においては中空部５３にガスを送出することにより大気の圧力よりも大きな圧力から復水器４０の圧力の範囲で中空部５３内部の圧力を制御する。
このため第二の実施形態による防音制御システム２００は、第一実施形態による防音制御システム２００の各構成に加え、第二圧力調整弁３、ガスが充填されたガスタンク４、ガスタンクから送出されたガスを第二圧力調整弁３を介して防音壁５０の中空部５３に送る第四配管６４を備える。また第二の実施形態による防音制御システム２００は大気を中空部５３に送り込む為の第二配管６２が削減される。
そして第二の実施形態による防音制御装置１の処理は、第一実施形態における大気と中空部５３との導通のタイミングにおいて、代わりに、ガスタンク４と中空部５３とが導通するよう第二圧力調整弁３を制御する。他の処理は第一実施形態と同様である。これにより、中空部５３の圧力は大気の圧力よりも大きな圧力から復水器４０の圧力の範囲で制御され、各圧力時における振動量が記録され、中空部５３の外側壁部材５２が最も振動量が少なくなる圧力に制御される。
【００３２】
これにより中空部を隔てて重なる壁部材により構成された防音壁５０の共鳴周波数がよりより広範囲の周波数帯域の何れかの周波数に対応する場合であっても、当該防音壁５０の防音性能を向上させることができる。
【００３３】
図９は防音性能を説明する第三の図である。
図９（ａ）は音の発生源である復水器から発せられる音の周波数に応じた音量を示す。図９（ｂ）は防音壁５０の音の周波数に応じた透過損失割合の第二の実施形態による制御前（実線）と制御後（破線）の遷移を示す。図９（ｃ）は制御後に防音壁５０により復水器４０を覆う前（実線）と、覆った後（破線）の防音壁５０の外側の周波数に応じた音量の変換を示す。
第二の実施形態による防音制御装置１の制御によれば図９（ｂ）の破線で示すように透過損失が低くなる周波数ｆｒの位置が高周波数側から低周波数側の範囲で移動させることができる。これはガスにより中空部５３内部の気体密度が高くなった場合や低くなった場合の式（１）の算出結果からも明らかである。このように図９（ｂ）で示すように、防音壁５０の共鳴周波数ｆｒと同じ周波数よりも透過損失の低くなる周波数が、高周波数方向または低周波数方向に変動すると、その周波数の範囲で最も音の発生が大きくなる場合の防音性能を向上させることができる。
【００３４】
上述の各実施形態において防音制御装置１は、振動センサ７０で検出した各周波数に応じた振動量が最も小さくなるよう中空部５３内部の圧力を制御しているが、音センサ８０で検出した各周波数に応じた音量が最も小さくなるよう中空部５３内部の圧力を制御してもよい。この場合の防音制御装置１の処理は上記の各実施形態と同様である。
【００３５】
上述の防音制御装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００３６】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００３７】
１・・・防音制御装置
２・・・第一圧力調整弁
３・・・第二圧力調整弁
４・・・ガスタンク
１１・・・制御部
１２・・・共鳴状態検出部
１３・・・圧力調整部
４０・・・復水器
５０・・・防音壁
５１・・・内側壁部材
５２・・・外側壁部材
５３・・・中空部
６１・・・第一配管
６２・・・第二配管
６３・・・第三配管
７０・・・振動センサ
８０・・・音センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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