(57)【要約】      （修正有）【課題】道路脇等に設けられる遮音板は画一的な遮音構造では有効な遮音効果が得られない。近隣に病院などがある等、更なる遮音効果が求められる場合の遮音装置及び遮音システムを提供する。【解決手段】コンクリート中に鉱物化された木材片が含まれる吸音材が支持部材に固着されて構成される遮音板10と、騒音源N方向に音を発するように前記遮音板10に組み込まれた平面スピーカSと、騒音源N方向からの騒音（音波）を検出するマイクロホンMと、このマイクロホンMからの音波（騒音波形信号）を演算してこれと同振幅・逆位相波形の抑制音（抑制波形音）を前記平面スピーカMに出力する演算制御回路部Cを有する構成とし、マイクロホンMに伝播された騒音Nの遮音板透過音を打ち消す構成とするものである。【選択図】図１
2007321332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート中に鉱物化された木材片が含まれる吸音材が支持部材に固着されて構成される遮音板と、該遮音板に組み込まれた平面スピーカと、騒音を検出するマイクロホンと、該マイクロホンで検出された騒音波形信号を演算してこれと同振幅・逆位相波形の抑制信号を生成する演算制御回路部を有し、騒音波形信号受信時にこれと同振幅・逆位相波形の抑制音を平面スピーカから発するように構成されていることを特徴とする遮音装置。
【請求項２】
前記演算制御回路部が、騒音源から制御点の制御点伝達関数H1(ω)と制御音源である平面スピーカから制御点までの伝達関数H2(ω) を求め、H1(ω)とH2(ω)の比から制御音の逆フィルタを決める陽解法によって制御するように構成されたDSPであることを特徴とする請求項１に記載の遮音装置。
【請求項３】
コンクリート中に鉱物化された木材片が含まれる吸音材が支持部材に固着されて構成される遮音板と、該遮音板に組み込まれた平面スピーカと、騒音源からの騒音を検出するマイクロホンと、該マイクロホンで検出された騒音波形信号を演算してこれと同振幅・逆位相波形の抑制音を生成する演算制御回路部を有し、騒音波形信号受信時にこれと同振幅・逆位相波形の抑制信号を平面スピーカから発するように構成され、更に前記遮音装置が複数並設されており、各遮音装置の各演算制御回路部が夫々同一の中央演算制御回路部に接続されており、該中央演算制御回路部によって各遮音装置の演算制御回路部で演算された抑制音の出力値を個別的に変更できるように構成されていることを特徴とする遮音システム。
【請求項４】
前記中央演算制御回路部が各遮音装置の演算制御回路部で演算されて得られた値の経時的変化を演算し、ここで得られた情報を各遮音装置にフィードバックさせて各遮音装置間の抑制音出力誤差が修正されるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の遮音システム。
【請求項５】
前記中央制御回路部が各遮音装置で演算されて得られた値を経時的に参照するとともにこの参照値を各遮音装置にフィードバックさせて各遮音装置の音圧レベルの経時的変化を予測できるような予測回路部を有していることを特徴とする請求項３に記載の遮音システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遮音装置に関し、例えば高速道路の防音壁、地下鉄やトンネルあるいは地下室などの壁、あるいはブロック塀などに使用されるコンクリート製の遮音板を有する遮音装置及び遮音システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば高速道路では、車の走行に伴って発生する騒音を遮蔽するために、道路脇に遮音板を設けるなどの構造が広く採られている。この種の遮音板として従来は、例えばアクリル板やセメント板等が用いられており、走行中の車から発せられた騒音を道路の内側方向に反射させて騒音が道路外に漏れるのを少なくしているもの、あるいは遮音板に特殊な吸音構造を設けて騒音を吸収させるものなどが使用されている。しかしながら、セメント板を遮音板として使用する構成の場合には、セメント板が重量のあるものであることから施工時やメンテナンス取り替え時にその取扱いが難しいという難点がある。また、このセメント板は、単に音を反射させるだけであるので遮音性が極めて悪いという問題があった。斯様な見地から本件出願人は特開平１１−１４１００６号公報に示したような軽量で極めて遮音性の高い遮音板を開示した。
【０００３】
しかしながら、道路はその幅の広さや曲率などが一定していない。しかも単位時間当りの通行量も道路ごとによって異なるばかりでなく、周囲の地理的状況や天候などの状況も全て一様でないため、画一的な遮音構造では有効な遮音効果が得られない。また、近隣に病院などがあるような場合には他の場所より更なる遮音効果が求められることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
解決しようとする問題点は、従来のものでは設置場所によっては十分な遮音効果が得られない場合があることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の遮音装置は、コンクリート中に鉱物化された木材片が含まれる吸音材が支持部材に固着されて構成される遮音板１と、騒音源N方向に音を発するように前記遮音板１に組み込まれた平面スピーカSと、騒音源N方向からの騒音（音波）を検出するマイクロホンMと、このマイクロホンMからの音波（騒音波形信号）を演算してこれと同振幅・逆位相波形の抑制音（抑制波形音）を前記平面スピーカMに出力する演算制御回路部Cを有する構成とし、マイクロホンMに伝播された騒音Nの遮音板透過音を打ち消す構成とするものである。
【０００６】
本発明において用いられる演算制御回路部Cの構成としては、例えばDSP（デジタル・シグナル・プロセッサ）を用い、騒音源Sから制御点Pの制御点伝達関数H1(ω)と抑制音源である平面スピーカSから制御点Pまでの伝達関数H2(ω) を求め、H1(ω)とH2(ω)の比から抑制音の逆フィルタを決める陽解法による制御法とするものである。
【０００７】
本発明においては、平面スピーカMを道路の車両走行方向に所定の間隔をおいて複数個遮音板上に並設する。
【０００８】
本発明の遮音装置を車両走行方向に連続的あるいは間欠的に並設し、この並設された各遮音装置の演算制御回路部C１〜Cｎを中央演算制御部GCに接続し、この中央演算制御部GCにより各演算制御回路部C１〜Cnの制御値を個別的に変更及び・または補正制御（抑制）６できるように構成する。
【０００９】
本発明において用いられる遮音板に用いられる鉱物化された木材片は、木削り（ウッドシェービング）などにより得たチップを化学処理により無機質化したものである。なお、この鉱物化の際には、例えば、木材の腐食や菌の発生の原因となる木材中に含まれる糖分などの有害成分は化学処理によって除去しておく。
【００１０】
また、本発明において、吸音材に使用されるコンクリートは、具体的には、無機セメント、骨材、水、薄膜形成剤および発泡剤から構成される発泡組成物とからなるセメント組成物が使用される。
【００１１】
さらに、本発明において、吸音材に使用されるコンクリートは、より具体的には、無機セメントを約１００重量部、骨材を１０〜３５０重量部、水を約３５〜１５０重量部、薄膜形成剤を１〜９６重量部、および発泡剤を約０．５〜５重量部の割合で構成するものである。もっとも、本発明においてはこの割合に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００１２】
ここで、無機セメントとしては、ポルトランドセメント、カルシウムセメント、石膏セメント、マグネシアセメントなどが使用できる。また、骨材としては、熱膨張した軽量無機物あるいは砂利が用いられる。より具体的には、パーライト、バーミキュライト、  膨張頁岩、粘土などが使用される。
【００１３】
薄膜形成剤は、泡の安定性を増大するために用いられるもので、室温で薄膜を形成し、  また使用される無機セメントと相溶性である、合成樹脂エマルジョンのような冷水溶性  の有機化合物が用いられる。この場合、合成樹脂エマルジョンは、好ましくは、約１０℃  〜２５℃の遷移温度を有している。
【００１４】
上記の合成樹脂エマルジョンとしては、具体的には、例えば全固形分が４７％〜５５％であり、良好な泡安定剤として確認されたエマルジョンが使用される。このような合成樹脂エマルジョンは、１〜９６重量部の範囲で使用される。より具体的には、酢酸ビニルの単独重合体、ボーデン（Ｂｏｒｄｅｎ）社により製造されたポリコ（Ｐｏｌｙｃｏ）２１５１のような酢酸アクリルビニルの共重合体、内部が可塑化された塩化ビニルの共重合体、外部が可塑化された塩化ビニルの共重合体、ローム・アンド・ハース（Ｒｏｈｍ
＆ Ｈａｓｓ）社により製造されたロープレックス（Ｒｈｏｐｌｅｘ）ＡＣ３５のようなポリアクリル系エマルジョン、カルボキシルスチレン−ブタジエンの共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデンの共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン−アクリル系のタール重合体などの樹脂を使用して形成することができる。また、ＵＣＡＲラテックス（Ｌａｔｅｘ）４１３を使用することもできる。
【００１５】
発泡剤として用いられるものは、非イオン界面活性剤または陰イオン界面活性剤あるいはこれらの混合物である。これらの界面活性剤を水性の発泡組成物のスラリーに混合する。この界面活性剤の作用（発泡・膨張）はセメントが凝固するまで持続する。この後セメント板を養生、乾燥させる。このようにして得られたセメント板は極めて軽量なものとなる。ここで、発泡剤における発泡動作は薄膜形成剤により安定化される。また公知の水還元剤や可塑剤を発泡組成物内に組み込むこともできる。
【００１６】
セメント板には、必要に応じてポリエステル繊維あるいはガラス繊維などを補強繊維材料として混入しておくこともできる。この場合、これらの繊維は細断したものであってもまた織布状態にそのままのものであっても良い。
【００１７】
さらに、本発明に用いられるセメント板にはフライアッシュ（石炭灰）を内在させた構成とすることもできる。この混和剤として用いられるフライアッシュは塩分を含む環境で使用する際において有益な添加剤であり、塩分によるセメント質の組成物の低下を防止することができる。フライアッシュは万能の混和材であり、また化学的に不活性である。フライアッシュを含有させることで材料の耐火性も増大する。このようなフライアッシュは、火力発電所などで石炭を燃焼させ電気エネルギーをつくり出した後の副産物であり、資源の有効再利用化を図ることもできる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の遮音装置は、マイクロホンで検出した騒音波形信号を演算制御回路部でこれと同振幅・逆位相波形の抑制音（抑制波形音）を生成させ、該抑制音を平面スピーカから出力させて、マイクロホンによって検出された騒音を打ち消して騒音が遮音板に伝播するのを阻止する。さらに、これによっても打ち消せない騒音の成分（周波数）がたとえ遮音板まで伝播されたとしても吸音効果の優れた遮音板によって残余の騒音を吸音するのできわめて有効な遮音を行うことができる。
しかも本発明における遮音材に鉱物化された木材片を含ませておけば、軽量化が図れ、従来のコンクリート板を使用した場合に比べて、格段に施工の容易化が図れる。
【００１９】
また、セメント板に発泡組成物を含むものを使用すれば更なる遮音材の軽量化、ひいては施工の容易化がより一層図れる。
【００２０】
なお、本発明において、発泡組成物中の泡は、無機セメント、骨材などを撹拌混合することで得ることができる。このスラリー内に泡を含めることで、過剰量の空気セルが形成され、セメント凝固後において多量の泡が内在し、泡同士が相互に接続されたセル状構造となる。そして、この結果、セメント板のセメント質組成物の密度を減じることができ、より有効な吸音効果を期待でき、平面スピーカから出力される制御音と相俟って効果的な遮音効果を得ることができる。
【００２１】
そして、本発明では、支持部材の両面に吸音材を固着した構成としておけば、支持部材を単独で用いた場合に比べて遮音性が格段に高まり、また吸音板として上記の構成を有するコンクリート系のものを使用することで、安価且つ軽量に構成することができる。
【００２２】
平面スピーカは平坦な周波数特性および直線位相性を有するので、抑制音の音源としては理想に近い特性を発揮できる。また鋭い指向性を有するので増音領域が極小で済み、全天候に対応できるので屋外（−２０℃〜＋９０℃）、雨中でも使用可能である。さらには軽量薄型である点から設置場所を選ばず、遮音板への組込みが容易で組み立て性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
コンクリート中に鉱物化された木材片が含まれる吸音材が支持部材に固着されて構成される吸音効果の高い遮音板１と、該遮音板１に組み込まれた平面スピーカSと、騒音源Nからの騒音（音波）を検出するマイクロホンMと、該マイクロホンMからの音波（騒音波形信号）を演算してこれと同振幅・逆位相波形の抑制音（抑制波形音）を平面スピーカMから出力させる演算制御回路部Cを有する構成とし、マイクロホンMに伝播  された騒音Nの遮音板透過音を打ち消すとともに、抑制音の発生だけでは制御できない音域の騒音を吸音効果の高い遮音板により吸音せしめる。
【実施例１】
【００２４】
図１と図２は本発明の遮音装置の第１の実施例を示したもので、遮音板１０の一方の面側（騒音源側）に平面スピーカＳを一体的あるいは着脱自在に組み込む。図の例では平面スピーカＳを長手方向に所定の間隔をおいて４個配置したものを示したが、個数や配置はこれに限定されるものではない。平面スピーカＳの大きさも特に限定されるものではなく、また、平面スピーカＳと遮音板１０との面積比も図示のものに限定されるものではない。なお、図示の例ではマイクロホンＭは一つを図示したが、これに限定されるものではなく、複数個設置するようにしておき、演算制御回路部Ｃで各マイクロホンから入力された騒音の音圧レベル差を補正して最適な抑制音を平面スピーカＳから出力させるようにしておいても良い。
【００２５】
遮音板１０の平面スピーカＳ設置側には騒音源Nからの騒音（音波）を検出するマイクロホンMを設ける。当然ながらマイクロホンＭは例えばＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）などから構成される演算制御回路部Ｃの入力側に、平面スピーカＳは出力側に接続することになる。
【００２６】
マイクロホンMが騒音源Ｎの騒音を検出すると、得られた騒音波形信号を演算制御回路部Ｃに入力される。騒音波形信号が入力された演算制御回路部Ｃはこれと同振幅・逆位相波形の抑制音（抑制波形音）を平面スピーカMから発するよう動作する。制御波形音が平面スピーカＳから騒音源に向けて発せられると、マイクロホンMが検出した騒音波形と重なり合い、騒音を打ち消して音圧レベルを低下させる。そして、抑制音の発生だけでは制御できない音域の騒音や音圧レベルの低い騒音は吸音効果の高い遮音板により吸音せしめる。
【００２７】
遮音板１０の高さを３メートル、騒音源Ｎから遮音板１０までの距離を５メートル、遮音板１０から制御点Ｐまでの距離を１０メートル、制御点の高さが地上から１．５メートル、平面スピーカの上下方向の寸法を２０センチメートル・長手方向の寸法を９０センチメートルとして実験した。制御点Ｐにおける騒音制御効果は、１２５Ｈz（ヘルツ）の騒音は８ｄＢ（デシベル），２５０Ｈzは１７ｄＢ，５００Ｈzは１３ｄＢ，１ｋＨzは１４ｄＢの制御効果を得られた。
【００２８】
騒音源Ｎから遮音板１０までの距離を１メートル、遮音板１０から制御点Ｐまでの距離を１メートル、平面スピーカの上下方向の寸法を４０センチメートル・幅方向の寸法を６０センチメートルのものを用いて実験した。この場合における制御点Ｐにおける騒音制御効果は、１２５Ｈz（ヘルツ）の周波数の騒音は７ｄＢ，２５０Ｈzのものは１７ｄＢ，５００Ｈzものは１３ｄＢ，１ｋＨzのものは１４ｄＢ，２ｋＨzのものは１４ｄＢ，３ｋＨzのものは１４ｄＢの抑制効果が得られた。
図３と図４に示すように、この発明で用いる遮音板１０は、支持部材１と支持部材１の両面に固着された吸音材２とから構成される。支持部材１は、従来より一般的に使用されている材質のコンクリート板、例えばポートランドセメントと砂や水などで作られたものが使用される。また、この支持部材１の中央部には引っ張り強度を増すために鉄筋１１が配置されている。さらに、複数の遮音板１０を上下方向に配置する場合には、一方の端部（図３において右側端部）には凸部１２を形成し、他方の端部（図３において右側端部）には前記凸部１２が嵌合する凹部１３を形成しておき、これらを嵌め合わせることにより行う。
【００２９】
吸音材２としては、化学処理により無機化した木材片をセメント質組成物に混合し、固化したものが使用される。ここで用いられるセメント質組成物としては、水、無機セメント及び骨材からなるスラリーに合成樹脂エマルジョンからなる薄膜形成剤と非イオン界面活性剤または陰イオン界面活性剤あるいはこれらの混合物からなる発泡剤とから構成される発泡組成物である。これらが混合されて発泡した状態で無機セメントを凝固させれば泡によりセル状の空間が存在した吸音材２が作製される。無機セメントとしては、ポルトランドセメント，カルシウムセメント，石膏セメント，マグネシアセメントなどがある。骨材はパーライト，バーミキュライト，膨張頁岩，粘土などがある。
【００３０】
この場合、無機セメントが約１００重量部、骨材が１０〜３５０重量部、水が約３５〜１５０重量部、薄膜形成剤が１〜９６重量部、発泡剤が約０．５〜５重量部の範囲とすることで、セメント質発泡組成物内に十分な空気セルが形成される。そして、この空気セルにより、セメント質組成物中に高い吸音特性（遮音性）を持たせることができる。
【００３１】
以上の構成である遮音板１０は、例えば、次の工程により作製される。すなわち、吸音材２を構成する上記の鉱物化した木材片とセメント質組成物を混合してなる組成のスラリーを所定の金型に流し込み、その上に支持部材１を構成する組成のコンクリートのスラリーを流し込み、鉄筋１１をセットし、また鉄筋１１の上に支持部材１を構成する組成のコンクリートのスラリーを流し込み、さらにその上に吸音材２を構成する上記組成のスラリーを流し込む。そして、この上から、所定の圧力をかけつつ上記各スラリーを硬化させることで、支持部材１の両面に吸音材２が一体化した遮音板１０が得られる。
【００３２】
そして、上記構成である本発明の遮音板１０は、吸音材２により良好な遮音性を有する。また、吸音材２は、製造の際におけるスラリーの型枠への流し込みにより、木目風、みかげ石風、などの種々の表面模様を形成することができる。更に、この製造時における原料混合の際に、着色剤を混合したり、あるいは製造後に吹き付け塗装（例えばアクリルラテックス重合体の塗装）をすることで、用途に応じた色付け、例えば設置環境の色に合わせた色付けを容易に行うことができ、また耐水性および強度向上が図れる。ここで、着色剤としては、酸化チタン、酸化鉄、酸化第２鉄、並びに酸化クロムなどの色顔料が使用される。
【００３３】
また、吸音材２は、製造の際における形枠への流し込みにより、木目風、みかげ石風、  などの種々の表面模様を形成することができる。更に、吸音材２の製造時における原料  混合の際に、着色剤を混合したり、あるいは製造後に吹き付け塗装（アクリル塗装）をすることで用途に応じた色付け、例えば設置環境の色に合わせた色付けを容易に行うことができる。
【００３４】
この実施例の遮音装置は、例えば、騒音が発生する道路や鉄道等に面した遮音壁としてばかりでなく、民生用として例えば塀や家屋の壁や天井などに利用することもできる。
【実施例２】
【００３５】
次に第２の実施例について説明する。前記第１の実施例における遮音装置は、複数の遮音装置を長手方向に連続的にあるいは間欠的に配置した場合であっても、個々の遮音装置の各演算制御回路部Ｃは個別的にその遮音装置のマイクロホンが検出した騒音についてのみ演算してその遮音装置の平面スピーカＳから対応する抑制音を出力するように構成されていた。第２の実施例においては図５に示すように、複数の遮音装置を連続的あるいは間欠的に並設したシステムであって、各遮音装置の演算制御回路部Ｃ１〜Ｃを中央演算制御回路部ＧＣに接続する。これにより前記中央演算制御回路部ＧＣが各遮音装置の演算制御回路部Ｃ１〜Ｃnを制御する。この中央演算制御回路部ＧＣで各演算制御回路部Ｃ（Ｃ１〜Ｃn）を個別的に設定変更をすることができる。また、各遮音装置で演算されて得られた値に基づいて演算し、ここで得られた情報を各遮音装置にフィードバックさせて各遮音装置間の誤差を修正することもできる。さらには、車両が走行しているような場合（騒音源が移動しているような場合）には、音圧レベルはもの凄い早さで経時的変化するが、各遮音装置が夫々独自にマイクロホンで得た音圧レベルに基づいてのみ平面スピーカから同振幅・逆位相波形の抑制音（抑制波形音）を出力すると、他の遮音装置の抑制波形音どうしが干渉したり和合して、全体的には不適切な音量の制御音を発生させることがある。この場合でも中央演算制御回路部ＧＣの存在によって各演算制御回路部Ｃ１〜Ｃｎの平面スピーカへの出力を個別的に制御することができ、全体として適切な制御音を発生させることができる。また、このように全体的な騒音の音圧レベルの変動を予測することができると、騒音の音圧レベル変化に応じたタイムラグのない抑制音の出力を可能にする。
【実施例３】
【００３６】
前記各実施例においては、マイクロホンＭ及び平面スピーカＳを遮音板の一方の面側にのみ設置することを前提としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、遮音板１０の両面側（騒音源側と制御点側）に夫々マイクロホンＭ及び平面スピーカＳを配置するものであっても良い。この実施例または応用したものを例えば塀や家屋の壁などに適用させた場合には、屋外の騒音が屋内へ侵入することを有効に阻止させることができると共に、これとは逆に屋内の騒音（例えば楽器の演奏など）を外部に漏らすことも防止できる。
【００３７】
以上本発明の好ましい実施形態を説明したが、これらは例示に過ぎず、形態、構造などは当業者が適宜変更可能なものに変更してもよいことは言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】遮音装置の概略説明図（側面図）である。（実施例１）
【図２】遮音装置の概略説明図（斜視図）である。（実施例１）
【図３】本発明の遮音装置に用いる遮音板を示した断面図である。（実施例１〜３）
【図４】遮音板の側面図である。（実施例１〜３）
【図５】本発明の遮音装置の概略説明図である。（実施例２）
【符号の説明】
【００３９】
Ｍ    マイクロホン
Ｓ    平面スピーカ
Ｃ    演算制御回路部
Ｎ    騒音源
Ｐ    制御点
１０  遮音板
【図１】
2007321332.tif 000003
【図２】
2007321332.tif 000004
【図３】
2007321332.tif 000005
【図４】
2007321332.tif 000006
【図５】
2007321332.tif 000007