(57)【要約】【課題】  従来の消音装置においては、消音効果がある空間領域と、消音効果が効かない空間領域とが発生する。【解決手段】  騒音源１６からの騒音Ｓ１は、エンクロージャ１３の上端エッジ１３ａで１次回折して防音壁１２の騒音源１６と反対側に回り込み、スピーカ１４からの制御音Ｃと干渉して低減させられる。低減させられた音は、さらに回折板１７の辺１７ａで２次回折して、防音壁１２の騒音源１６と反対側に伝搬する。このため、騒音Ｓ２は、制御音Ｃと位置１９で干渉して低減させられてから、回折板１７の辺１７ａで２次回折して防音壁１２の騒音源１６と反対側に伝搬する。従って、防音壁１２の騒音源１６と反対側では、制御音Ｃと干渉して低減させられた音が一様に伝搬する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
防音壁の上端に設置されるエンクロージャと、このエンクロージャの騒音源と反対側の側面において突出し，突出した先端に辺を有する回折板と、前記エンクロージャの頭部に設けられて前記騒音源からの騒音を検出するセンサマイクと、このセンサマイクで検出された騒音と振幅が同じで位相が逆の消音信号を生成する消音制御装置と、この消音制御装置で生成された消音信号に従った制御音を放音する，前記エンクロージャに収納されたスピーカとを備えて構成され、前記エンクロージャの上端エッジで回折した前記騒音源からの騒音に、前記スピーカから放音された制御音を干渉させた音を、前記回折板の前記辺に新たな音源として回折させることを特徴とする消音装置。
【請求項２】
前記スピーカは、前記エンクロージャの前記騒音源と反対側の側面における前記センサマイク直下に開口した放音口から前記制御音を放出することを特徴とする請求項１に記載の消音装置。
【請求項３】
前記消音制御装置は、アナログ処理を行って前記消音信号を生成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の消音装置。
【請求項４】
前記回折板は、前記辺が前記スピーカの放音口の直近にあることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の消音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音源からの騒音を遮音する防音壁の上端に設置され、騒音と同振幅で逆位相の制御音を騒音に干渉させて騒音を消音する消音装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の消音装置としては、例えば、図１に示す消音装置１がある。この消音装置１は、エンクロージャ２にスピーカを収納して構成されており、騒音源３からの騒音４を遮音する防音壁５の上端に設置されている。エンクロージャ２に収納されたスピーカからは、マイクで拾った騒音４’と同振幅で逆位相の制御音６または制御音７が出力される。この制御音６または制御音７が騒音４ａまたは騒音４’と干渉することにより、騒音４ａまたは騒音４’は消音する。
【０００３】
エンクロージャ２の騒音源３と反対側の側面において、騒音源３から遠ざかる方向Ａに向けて制御音６が出力されるものとして、従来、特許文献１に開示された消音装置などがある。また、防音壁５の上方向Ｂに向けて制御音７が出力されるものとして、従来、非特許文献１に開示された消音装置などがある。
【０００４】
制御音６が騒音源３から遠ざかる方向Ａに向けて出力される場合には、制御音６は、図示するように、エンクロージャ２の上端エッジ２ａで回折した騒音４ａと干渉し、騒音４ａを消音させる。また、制御音７が防音壁５の上方向Ｂに向けて出力される場合には、制御音７は、エンクロージャ２の上方に到達する騒音４’と干渉し、騒音４’を消音させる。
【特許文献１】特開平９−５４５９３号公報
【非特許文献１】三菱重工技報  Vol.39  No.2  （2002年3月）  「音で音を消すアクティブ・ソフト・エッジ遮音壁」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の制御音６が方向Ａに向けて出力される消音装置１では、エンクロージャ２の上端エッジ２ａを回折騒音４ａの素元波発生源として、制御音６が放音される方向Ａが調整される。このため、回折騒音４ａと制御音６とが重なるように調整された図に点線で囲った空間領域８では、制御音６と騒音４ａとが干渉して消音効果があるが、それ以外の空間領域では消音効果が期待できない。
【０００６】
これは、上記従来の制御音７が方向Ｂに向けて出力される消音装置１でも同じである。つまり、騒音源３の位置が任意の位置に設定され、設定された位置に置かれた騒音源３からの騒音４’が消音されるように、制御音７が放音される方向Ｂが調整される。このため、この場合にも同様に、制御音７と騒音４’とが干渉して消音効果がある空間領域と、消音効果が効かない空間領域とが発生する。
【０００７】
すなわち、上記従来の消音装置１においては、騒音源３と制御音源との２音源がそれぞれ任意の位置に設定された状態で、スピーカーから出力される制御音６，７の放音方向Ａ，Ｂが調整されている。このため、２音源の音の広がりは異なる場所を基点としているため、調整範囲にあって消音効果がある空間領域と、調整範囲から外れて消音効果が効かない空間領域とが発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、防音壁の上端に設置されるエンクロージャと、このエンクロージャの騒音源と反対側の側面において突出し，突出した先端に辺を有する回折板と、エンクロージャの頭部に設けられて騒音源からの騒音を検出するセンサマイクと、このセンサマイクで検出された騒音と振幅が同じで位相が逆の消音信号を生成する消音制御装置と、この消音制御装置で生成された消音信号に従った制御音を放音する，エンクロージャに収納されたスピーカとを備えて構成され、エンクロージャの上端エッジで回折した騒音源からの騒音に、スピーカから放音された制御音を干渉させた音を、回折板の辺に新たな音源として回折させることを特徴とする消音装置を構成した。
【０００９】
この構成によれば、騒音源からの騒音は、エンクロージャの上端エッジで回折して防音壁の騒音源と反対側に回り込み、スピーカからの制御音と干渉して低減させられる。低減させられた音は、さらに回折板の辺で回折し、この辺を新たな音源として、防音壁の騒音源と反対側に伝搬する。
【００１０】
このため、スピーカの制御音の出力方向は、エンクロージャの上端エッジで回折する騒音に干渉する方向に設定すればよく、騒音源の発生位置にかかわることなく調整することが可能である。しかも、騒音は、制御音と干渉して低減させられてから、回折板の辺で回折して防音壁の騒音源と反対側に伝搬する。従って、防音壁の騒音源と反対側では、制御音と干渉して低減させられた音が、回折板の辺を新たな音源として一様に伝搬する。この結果、従来のように、消音効果がある空間領域と消音効果が効かない空間領域とが発生することはなく、防音壁の騒音源と反対側で消音効果は一様に効くようになる。
【００１１】
また、本発明は、スピーカが、エンクロージャの騒音源と反対側の側面におけるセンサマイク直下に開口した放音口から制御音を放出することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、センサマイクとスピーカとの間の距離が近いため、センサマイクで検出される騒音は、騒音と制御音との干渉位置における騒音との波形誤差が少なくなる。このため、センサマイクで検出された騒音に基づいて消音制御装置で生成される消音信号は、スピーカから出力される制御音の波形によって、干渉位置における騒音を正確に打ち消す波形となり、消音効果は高まる。
【００１３】
また、本発明は、消音制御装置が、アナログ処理を行って消音信号を生成することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、消音制御装置で消音信号が生成される時間は、デジタル処理を行って消音信号が生成される場合よりも短くなる。このため、検出した騒音が干渉位置に達する時間と、検出した騒音から生成される制御音が干渉位置に達する時間との相違が少なくなる。この結果、この構成によっても、センサマイクで検出された騒音に基づいて消音制御装置で生成される消音信号は、スピーカから出力される制御音の波形によって、干渉位置における騒音を正確に打ち消す波形となり、消音効果は高まる。
【００１５】
また、本発明は、回折板の辺がスピーカの放音口の直近にあることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、スピーカの放音口から出力される制御音は、エンクロージャの上端エッジで回折した騒音源からの騒音に、放音されてから直ぐに干渉し、この干渉音が回折板の辺を新たな音源として伝搬する。このため、制御音と騒音とが干渉するまでの間に、これら制御音および騒音以外の雑音が、制御音と騒音との干渉に入り込む余地は少なくなる。従って、回折板の辺で回折する干渉音は、雑音の影響を受けることなく、十分に低減されたものになる。
【発明の効果】
【００１７】
このような本発明によれば、上記のように、防音壁の騒音源と反対側で消音効果が一様に効く消音装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【００１９】
図２（ａ）は、本発明を道路の防音壁に適用した一実施形態による能動型消音装置１１の概略のシステム構成図であり、同図（ｂ）はこの消音装置１１の単体斜視図、同図（ｃ）はこの消音装置１１の電気回路構成を示すブロック図である。
【００２０】
消音装置１１は、防音壁１２の上端にエンクロージャ１３が設置されて構成されている。エンクロージャ１３は、箱状をしており、防音壁１２の延設方向に沿って必要な個数が防音壁１２の上端に隣接して連続的に設置されている。各エンクロージャ１３はスピーカ１４を収納しており、また、頭部にセンサマイク１５が設置されている。スピーカ１４は、エンクロージャ１３の騒音源１６と反対側の側面におけるセンサマイク１５直下で、防音壁１２の延設方向に沿って長方形状に開口した放音口１４ａから制御音Ｃを放出する。
【００２１】
また、エンクロージャ１３の騒音源１６と反対側の側面、つまり、騒音Ｓ１を消音したい側の側面には、回折板１７が設けられている。回折板１７は、放音口１４ａの直下のエンクロージャ１３の側面において、騒音源１６から遠ざかる方向に突出して、その板面を放音口１４ａの下方に横たえており、突出した先端に辺１７ａを有している。本実施形態では、辺１７ａはスピーカ１４の放音口１４ａの直近にある。
【００２２】
センサマイク１５は、騒音源１６からの騒音Ｓ１’を検出する。消音制御装置１８は、このセンサマイク１５に電気的に接続されたフィルター回路１８ａと、このフィルター回路１８ａを介して入力した所定周波数帯域（例えば１００[Ｈｚ]〜１．６[ＫＨｚ]）の騒音Ｓ１’と振幅が同じで位相が逆の消音信号を生成する制御回路１８ｂと、制御回路１８ｂで生成された消音信号を増幅するパワーアンプ１８ｃとを備えて構成されており、アナログ処理を行って消音信号を生成する。スピーカ１４は、パワーアンプ１８ｃから出力される消音信号に従った制御音Ｃを放音する。
【００２３】
スピーカ１４から出力される制御音Ｃの放音方向は、回折板１７の辺１７ａの近傍位置１９に向けられている。従って、エンクロージャ１３の上端エッジ１３ａで１次回折した騒音源１６からの騒音Ｓ２は、スピーカ１４から出力される制御音Ｃと位置１９で干渉してから、回折板１７の辺１７ａで２次回折する。そして、この辺１７ａを新たな音源として、エンクロージャ１３の騒音源１６と反対側に伝搬する。
【００２４】
このように本実施形態の消音装置１１では、騒音源１６からの騒音Ｓ１は、エンクロージャ１３の上端エッジ１３ａで１次回折して防音壁１２の騒音源１６と反対側に回り込み、スピーカ１４からの制御音Ｃと干渉して低減させられる。低減させられた音は、さらに回折板１７の辺１７ａで２次回折して、防音壁１２の騒音源１６と反対側に伝搬する。
【００２５】
このため、スピーカ１４の制御音Ｃの出力方向は、エンクロージャ１３の上端エッジ１３ａで１次回折した騒音Ｓ２に干渉する方向に設定すればよく、騒音源１６の発生位置にかかわることなく調整することが可能である。しかも、騒音Ｓ２は、制御音Ｃと位置１９で干渉して低減させられてから、回折板１７の辺１７ａで２次回折して防音壁１２の騒音源１６と反対側に伝搬する。従って、防音壁１２の騒音源１６と反対側では、制御音Ｃと干渉して低減させられた音が、回折板１７の辺１７ａを新たな音源として一様に伝搬する。この結果、従来のように、消音効果がある空間領域と消音効果が効かない空間領域とが発生することはなく、防音壁１２の騒音源１６と反対側で消音効果は一様に効くようになる。
【００２６】
また、本実施形態では、センサマイク１５とスピーカ１４との間の距離が近いため、センサマイク１５で検出される騒音Ｓ１’は、騒音Ｓ２と制御音Ｃとの干渉位置１９における騒音Ｓ２との波形誤差が少なくなる。このため、センサマイク１５で検出された騒音Ｓ１’に基づいて消音制御装置１８で生成される消音信号は、スピーカ１４から出力される制御音Ｃの波形によって、干渉位置１９における騒音Ｓ２を正確に打ち消す波形となり、消音効果は高まる。
【００２７】
さらに、本実施形態では、消音制御装置１８が、アナログ処理を行って消音信号を生成するため、消音制御装置１８で消音信号が生成される時間は、デジタル処理を行って消音信号が生成される場合よりも短くなる。このため、検出した騒音Ｓ１’が干渉位置１９に達する時間と、検出した騒音Ｓ１’から生成される制御音Ｃが干渉位置１９に達する時間との相違が少なくなる。この結果、このことによっても、消音制御装置１８で生成される消音信号は、スピーカ１４から出力される制御音Ｃの波形によって、干渉位置１９における騒音Ｓ２を正確に打ち消す波形に近づけ、消音効果はさらに高まる。
【００２８】
また、本実施形態では、回折板１７の辺１７ａがスピーカ１４の放音口１４ａの直近にあるため、スピーカ１４の放音口１４ａから出力される制御音Ｃは、エンクロージャ１３の上端エッジ１３ａで回折した騒音源１６からの騒音Ｓ１’に、放音されてから直ぐに干渉し、この干渉音が回折板１７の辺１７ａを新たな音源として伝搬する。このため、制御音Ｃと騒音Ｓ１’とが干渉するまでの間に、これら制御音Ｃおよび騒音Ｓ１’以外の雑音が、制御音Ｃと騒音Ｓ１’との干渉に入り込む余地は少なくなる。従って、回折板１７の辺１７ａで回折する干渉音は、雑音の影響を受けることなく、十分に低減されたものになる。
【００２９】
上記の消音装置１１で消音された騒音を、回折板１７の先端の直下の評価位置２０で測定した結果、騒音源１６の騒音Ｓ１は、１００[Ｈｚ]〜１．６[ＫＨｚ]の帯域で８．２[ｄＢ]低減したことが確認された。
【００３０】
なお、上記実施形態では、１つのエンクロージャ１３に１つのスピーカ１４を備えた場合について説明した。しかし、図３（ａ）に示すように、１つのエンクロージャ１３に複数個のスピーカ１４を備え、回折板１７の幅を、その板面が各スピーカ１４の放音口１４ａの下方にわたって横たわる長さにするようにしてもよい。また、同図（ｂ）に示すように、複数個のエンクロージャ１３に１つの回折板１７を設けるようにしてもよい。
【００３１】
また、回折板１７の材質は特定のものに限定されるものではなく、例えば、木材や、樹脂、金属等の任意の材質によって回折板１７を構成することができる。
【００３２】
また、図４（ａ）に示す回折板１７の角度θや、幅Ｗ、長さＬ、厚さｔは、騒音Ｓ２と制御音Ｃとが干渉できるのであれば、任意の値に設定することが出来る。例えば、上記実施形態では、回折板１７のエンクロージャ１３側面に対する設置角度θが垂直の場合について説明した。しかし、同図（ｂ）に示すように、エンクロージャ１３の側面に対して設置角度θを持たすようにすることが出来る。また、消音装置１１の使用用途にもよるが、同図（ｃ）に示すように、防音壁１２にエンクロージャ１３を数台並べる場合は、各回折板１７の幅Ｗを少なくともスピーカ１４の幅と同程度にして、エンクロージャ１３の幅以下としてもよい。
【００３３】
また、回折板１７の形状も、騒音Ｓ２と制御音Ｃとが干渉できるのであれば、任意の形状に設定することが出来る。例えば、図５（ａ）に示すように、回折板１７の先端が湾曲して曲面形状をしていても、また、同図（ｂ）に示すように、回折板１７の先端が折り曲げられて屈曲形状をしていてもよい。また、同図（ｃ）に示すように、回折板１７の先端にスリットが形成されている形状や、同図（ｄ）に示すように、回折板１７の先端が鋭角に尖った形状にしてもよい。
【００３４】
また、回折板１７は、図６（ａ）に示すように、防音壁１２自体の形状によって形成されていてもよい。また、同図（ｂ）に示すように、エンクロージャ１３と防音壁１２との間に狭持される別部品として形成されていてもよい。また、同図（ｃ）に示すように、エンクロージャ１３の前面に別部品として差し込まれて形成されていてもよい。
【００３５】
また、スピーカ１４の設置角度も、騒音Ｓ２と制御音Ｃとが干渉できるのであれば、任意の角度に設定することが出来る。例えば、図７（ａ）に示すように、騒音源１６から遠ざかる方向の設置角度でも、同図（ｂ）に示すように、斜め上方を向く設置角度でも、同図（ｃ）に示すように、斜め下方を向く設置角度でもよい。
【００３６】
また、エンクロージャ１３の形状は、騒音源１６からの騒音Ｓ１が１次回折する箇所が、図８（ａ）に示すように、２箇所のエッジ１３ａ，１３ｂであっても、また、同図（ｂ）に示すように、３箇所のエッジ１３ａ，１３ｂ，１３ｃであってもよい。また、制御音Ｃと干渉して低減された騒音Ｓ２が２次回折する箇所は、同図（ｃ）に示すように、２枚の回折板１７，１７’の各辺１７ａ，１７ａ’のように複数あってもよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、エンクロージャ１３が防音壁１２の上端に設置された場合について説明した。この防音壁１２としては、通常の壁に限らず、騒音源１６からの騒音Ｓ１をある程度遮音することができる機械設備や建物設備等を適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
上記実施形態においては、本発明を道路の防音壁に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されることはない。例えば、騒音の苦情が問題となる鉄道の線路脇の防音壁や、騒音発生源を有する建物や設備等を囲う防音壁などにも、上記実施形態と同様に本発明を適用することが可能である。そして、このように本発明を適用した場合においても、上記実施形態と同様な作用効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】従来の消音装置の概略構成示す図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施形態による消音装置の概略のシステム構成図、（ｂ）は一実施形態による消音装置の単体の斜視図、（ｃ）は一実施形態による消音装置の電気回路構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による消音装置を構成するエンクロージャと回折板とスピーカとの配置構造の変形例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による消音装置を構成する回折板の設置寸法および設置角度の変形例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による消音装置を構成する回折板の形状の変形例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態による消音装置を構成する回折板の構造の変形例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による消音装置を構成するスピーカの設置角度の変形例を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による消音装置の１次回折点および２次回折点の個数の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１…消音装置
１２…防音壁
１３…エンクロージャ
１４…スピーカ
１４ａ…スピーカ１４の放音口
１５…センサマイク
１６…騒音源
１７…回折板
１７ａ…回折板１７の辺
１８…消音制御装置
１９…干渉位置
２０…評価位置
【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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