(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
到来騒音の回折音圧成分を能動的に低減するよう制御するアクティブ減音セルを、前記騒音の音源側と、この音源側の反対側である反音源側とにそれぞれ配設するように、音源側のアクティブ減音セルと反音源側のアクティブ減音セルを支持部材により支持することにより一体化してユニット化したアクティブ減音装置において、
前記支持部材の音源側の側面及び反音源側の側面が、当該アクティブ減音装置の垂直方向の中心線に向かって傾斜する傾斜面となって当該アクティブ減音装置の横断面形状が全体としてほぼ逆三角形状となるように形成したことを特徴とするアクティブ減音装置。
【請求項２】
到来騒音の回折音圧成分を能動的に低減するよう制御するアクティブ減音セルを、前記騒音の音源側と、この音源側の反対側である反音源側とにそれぞれ配設するように、音源側のアクティブ減音セルと反音源側のアクティブ減音セルを支持部材により支持することにより一体化してユニット化したアクティブ減音装置において、
両アクティブ減音セル間に吸音材を配設し、
前記支持部材の音源側の側面及び反音源側の側面が、当該アクティブ減音装置の垂直方向の中心線に向かって傾斜する傾斜面となって当該アクティブ減音装置の横断面形状が全体としてほぼ逆三角形状となるように形成したことを特徴とするアクティブ減音装置。
【請求項３】
到来騒音の回折音圧成分を能動的に低減するよう制御するアクティブ減音セルを、前記騒音の音源側、この音源側の反対側である反音源側及びこれら音源側と反音源側との間にそれぞれ配設するように、音源側のアクティブ減音セルと、反音源側のアクティブ減音セルと、音源側と反音源側の間のアクティブ減音セルを支持部材により支持することにより一体化してユニット化したアクティブ減音装置において、
前記支持部材の音源側の側面及び反音源側の側面が、当該アクティブ減音装置の垂直方向の中心線に向かって傾斜する傾斜面となって当該アクティブ減音装置の横断面形状が全体としてほぼ逆三角形状となるように形成したことを特徴とするアクティブ減音装置。
【請求項４】
〔請求項１〕乃至〔請求項３〕の何れか一つに記載するアクティブ減音装置において、
前記支持部材の音源側の側面または反音源側の側面の少なくとも一方に吸音材を配設したことを特徴とするアクティブ減音装置。
【請求項５】
〔請求項１〕乃至〔請求項４〕に記載する何れか一つのアクティブ減音装置の複数個を、遮音壁の上端面に長手方向に沿って一列に配列して構成したことを特徴とするアクティブ遮音壁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクティブ減音装置及びこれを有するアクティブ遮音壁に関し、特に高速道路や一般道路、鉄道等に沿って敷設し、走行車両、列車等が音源となる騒音の遮音を行う場合に適用して有用なものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路や一般道路、鉄道等を走行する車両、列車等が音源となる騒音の遮音を行うべく、この種の高速道路等に沿って遮音壁を敷設している。かかる場合の騒音を効果的に遮音すべく、近年、アクティブ減音セルが開発された。このアクティブ減音セルは、音源からの音をマイクロフォンで検知し、これに基づく電気信号を処理して所定位置での音圧が零となるようにスピーカから音を発生し、音源から遮音壁の外に回折して伝搬する騒音を低減するようにしたものである。すなわち、この種のアクティブ減音セルは、道路等に沿って敷設した垂直な壁である遮音壁の上端面に配設するものであり、到来騒音の当該部分における回折音圧成分を能動的手段により低減するよう制御するものである（例えば、特開平９−１１９１１４号公報参照。）。
【０００３】
図５は、この種のアクティブ減音セルを有するアクティブ遮音壁の一例を概念的に示す説明図である。同図に示すように、当該アクティブ減音セルＡは、垂直な壁である遮音壁Ｂの上端面に、この遮音壁Ｂの長手方向に亘って複数個が配設してある。ここで、アクティブ減音セルＡは、ケーシング１内に、音波発生器であるスピーカ２、増幅器３、表面材４、音波検出器であるマイクロフォン５及び制御回路６を一体に組み込んだ構成となっている。スピーカ２は表面材４に対向して配置してあり、スピーカ２で発生した音波が表面材４に入射される。マイクロフォン５は表面材４とスピーカ２との間の位置に設置してある。
【０００４】
かくして、マイクロフォン５が検知する音波に対応する電気信号を出力し、これに基づき制御回路６が所定の演算を行い、このようにして求めた制御信号を増幅器３に送出する。増幅器３は制御信号に応じた駆動信号をスピーカ２に送出する。スピーカ２は駆動信号に応じた音波を発生する。ここで、スピーカ２、増幅器３、マイクロフォン５及び制御回路６の特性に基づく伝達特性Ｇを、負の無限大あるいはそれ（負の無限大）の近傍になるようにするか、又は−１又は−１の近傍になるようにし、広い周波数にわたり制御する。すなわち、制御回路６は、予め各周波数における伝達特性Ｇのパターンを記憶しており、マイクロフォン５から送出されてくる電気信号に応じて適宜演算を行い、増幅器３に所定の制御信号を送る。
【０００５】
このようにして伝達特性Ｇを制御しているので、マイクロフォン５に作用する音圧をＰ、スピーカ２から出力される制制御音圧をＰc とすると、Ｐc ＝Ｇ・Ｐが成立する。この結果、遮音壁Ｂの上端面を回折して騒音源（例えば車道側）から遮音壁Ｂの反対側（例えば民家側）へ漏れ出る回折音の音圧を低減することができる。
【０００６】
図５はアクティブ減音セルＡを単体として用いたものであるが、当然これに限るものではない。このアクティブ減音セルＡの数及びその組み合わせ形状は種々考えられ、低減したい騒音のレベル等に応じて適宜定めることができる。図６に示す場合は、アクティブ減音セルＡを遮音壁Ｂの幅方向に３個、直線状に並べて一体化することによりアクティブ減音装置Ｃを構成し、このアクティブ減音装置Ｃを遮音壁Ｂの上端面に沿って配設することによりアクティブ遮音壁を構成している。図７に示す場合は、複数（図では６個）のアクティブ減音セルＡを横断面形状が円形となるように並べて一体化することによりアクティブ減音装置Ｃを構成し、このアクティブ減音装置Ｃを遮音壁Ｂの上端面に沿って配設することによりアクティブ遮音壁を構成している。なお、図５及び図６中、図４と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如きアクティブ減音セルＡはユニット毎のその数が多ければ多いほど、減音効果が向上するが、同時にその分コストも高騰する。この種のアクティブ遮音壁を構築する場合、アクティブ減音セルＡの数は膨大なものになる。そこで、アクティブ減音セルＡの数乃至一体化形状等と減音効果との相関関係を考察することは、当該アクティブ遮音壁のコストパフォーマンスを良好なものとする上で極めて肝要なことである。すなわち、より少ない数のアクティブ減音セルＡで、より良好な減音効果を得るアクティブ遮音壁とすることが肝要である。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に鑑み、より少ない数のアクティブ減音セルで、より良好な減音効果を得るアクティブ減音装置及びこれを有するアクティブ遮音壁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、道路交通騒音の低減を目的に、移動する音源にも対応できるコトスパフォーマンスが良好なアクティブ遮音壁の開発に当たり、アクティブ減音セルＡの数及びその組み合わせ形状と減音効果との相関を調査すべく実験を行った。先ず、この実験及びその結果を説明する。
【００１０】
１．ＢＥＭシミュレーションによる適正横断面形状の検討
（１）減音効果評価のための音源、受音点位置の設定
二次元ＢＥＭ(Boundary Element Method) のモデル化に際して、境界要素の大きさは２cmとした。アクティブ減音装置Ｃの適用部表面の音圧反射率は理想反射率−１（音圧＝０）を与えた。計算に用いた空気の密度は1.225kg/m3、音速は３４０m/s とした。遮音壁Ｂのその他の部分は完全反射とし、当該アクティブ遮音壁（遮音壁Ｂ及びアクティブ減音装置Ｃ）の高さは５ｍ、厚さは１０cmとした。音源・受音点配置は図１に示す。同図に示すように、音源は、完全反射の地面上で遮音壁Ｂから7.５ｍ（騒音源Ｉ）及び２５ｍ（騒音源II）離れた位置に設置し、受音点は遮音壁Ｂの後方５ｍ、１０ｍ、１５ｍ、２０ｍ、３０ｍ及び４０ｍの地点で高さ０ｍ、1.２ｍ、3.５ｍ、５ｍ、7.５ｍ、１０ｍ、２０ｍとした。計算は、５０〜１０００Hzの1/3 オクターブバンド中心周波数を用いて行なった。
【００１１】
（２）対象としたアクティブ減音装置Ｃの横断面形状
シミュレーション対象としたアクティブ減音装置Ｃの横断面形状を図２に示す。同図に示すように、Ｍ１からＭ５までの５種類の断面形状で実施した。ここで、図中の太線がアクティブ減音セルＡの表面を表している。Ｍ１は従来提案した形状、Ｍ２はＭ１に対しアクティブ減音セルＡを１列減らしたものである。またＭ３はＭ２の回転変形で、Ｍ２のアクティブ減音セルＡの一個の位置を右回りにずらしている。また、これは図７に示すアクティブ減音装置Ｃのアクティブ減音セルＡを３個にしたものである。一方、Ｍ４は、今回の実験に当たり新規に考案した形状である。すなわち、円形断面形状では音源、受音点配置により回折点の位置が変化するため、減音効果のばらつきが生じると考えて全体の横断面形状を逆三角形形状に近づけることにより、回折点の位置を固定するようにしたものである。Ｍ５はＭ４における３列のアクティブ減音セルＡを２列にしたものである。なお、Ｍ１からＭ５と同じ高さ（５ｍ）を持ち、厚さが１０cmである通常遮音壁についても同じ計算を行った。
【００１２】
（３）減音効果の比較
計算結果を表１、２に示す。前者は騒音源Ｉの場合、後者は騒音源IIの場合の結果である。それぞれ図１の受音点番号Ｐ２，４，５，６，２０，２２，２３，２４の８点に関して、通常遮音壁とアクティブ遮音壁のオーバーオール音圧レベルの差の算術平均で整理した。またＰ２点の単独の差も記載した。
【００１３】
【表１】
0004088425.tif 000002
【００１４】
【表２】
0004088425.tif 000003
【００１５】
表１、２を見ると、アクティブ減音セルＡを横断面内で３列以上使う場合はＭ４が最も減音量が大きい。Ｍ５は２列だが、騒音源Ｉ、IIの位置に関わらずＭ１〜Ｍ３と同等以上の減音量が得られている。したがって、今回の実験のために開発したＭ４及びＭ５の横断面形状がＭ１乃至Ｍ３に対し効果的であり、特に製作コスト低減の観点からはＭ５の横断面形状が最適であることが判明した。
【００１６】
本発明は、上記実験により得られた知見を基礎とするもので、その構成は次の点を特徴とする。
【００１７】
１）到来騒音の回折音圧成分を能動的に低減するよう制御するアクティブ減音セルを、前記騒音の音源側と、この音源側の反対側である反音源側とにそれぞれ配設するように、音源側のアクティブ減音セルと反音源側のアクティブ減音セルを支持部材により支持することにより一体化してユニット化したアクティブ減音装置において、前記支持部材の音源側の側面及び反音源側の側面が、当該アクティブ減音装置の垂直方向の中心線に向かって傾斜する傾斜面となって当該アクティブ減音装置の横断面形状が全体としてほぼ逆三角形状となるように形成したこと。
【００１８】
２）到来騒音の回折音圧成分を能動的に低減するよう制御するアクティブ減音セルを、前記騒音の音源側と、この音源側の反対側である反音源側とにそれぞれ配設するように、音源側のアクティブ減音セルと反音源側のアクティブ減音セルを支持部材により支持することにより一体化してユニット化したアクティブ減音装置において、両アクティブ減音セル間に吸音材を配設し、前記支持部材の音源側の側面及び反音源側の側面が、当該アクティブ減音装置の垂直方向の中心線に向かって傾斜する傾斜面となって当該アクティブ減音装置の横断面形状が全体としてほぼ逆三角形状となるように形成したこと。
【００１９】
３）到来騒音の回折音圧成分を能動的に低減するよう制御するアクティブ減音セルを、前記騒音の音源側、この音源側の反対側である反音源側及びこれら音源側と反音源側との間にそれぞれ配設するように、音源側のアクティブ減音セルと、反音源側のアクティブ減音セルと、音源側と反音源側の間のアクティブ減音セルを支持部材により支持することにより一体化してユニット化したアクティブ減音装置において、前記支持部材の音源側の側面及び反音源側の側面が、当該アクティブ減音装置の垂直方向の中心線に向かって傾斜する傾斜面となって当該アクティブ減音装置の横断面形状が全体としてほぼ逆三角形状となるように形成したこと。
【００２０】
４）上記１）乃至３）の何れか一つに記載するアクティブ減音装置において、前記支持部材の音源側の側面または反音源側の側面の少なくとも一方に吸音材を配設したこと。
【００２１】
５）  上記１）乃至４）に記載する何れか一つのアクティブ減音装置の複数個を、遮音壁の上端面に長手方向に沿って一列に配列して構成したこと。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２３】
図３は本発明の実施の形態に係るアクティブ遮音壁を示す斜視図である。同図に示すように、本形態に係るアクティブ減音装置Ｃは、支持部材１１に支持することにより、車道等の音源側（図中左側）に配設したアクティブ減音セルＡ１と、反音源側（図中右側）に配設したアクティブ減音セルＡ２とを有しており、アクティブ減音セルＡ１の音源側のエッジ部の側面１１ａ及びアクティブ減音セルＡ２の反音源側のエッジ部の側面１１ｂが、当該アクティブ減音装置Ｃの垂直方向の中心線ｌに向かって傾斜する傾斜面となっている。この結果、当該アクティブ減音装置Ｃは、その横断面形状が、全体としてほぼ逆三角形状となっている。また、アクティブ減音セルＡ１、Ａ２は、中央の水平部を挟んで音源側のアクティブ減音セルＡ１の表面が音源側に、反音源側のアクティブ減音セルＡ２の表面が反音源側にそれぞれ若干傾斜している。支持部材１１の中央部である水平部には、パッシブな減音効果を向上させるため、耐候性シート１２を介してウレタン等で形成した吸音材１３が配設してある。本形態では、アクティブ減音セルＡ１、Ａ２の表面にも耐候性シート１４を介して吸音材１５が配設してある（但し、スピーカ２の開口部分はくり抜いてある。）。これら吸音材１３、１５は必ずしも必要ではないが、これを配設することによりパッシブな減音効果が向上することは論をまたない。さらに、支持部材１１の音源側の側面にも、パッシブな減音効果を得る吸音材１６を配設しても良い。この場合にはさらに減音効果が向上する。また、吸音材１６としては、例えばセラミック吸音材が好適である。
【００２４】
また、図示はしないが、吸音材１３、１５の表面をパンチングメタル等で覆合しても良い。この場合には、パンチングメタル等が保護部材となり、例えば鳥が止まる等により発生する吸音材１３、１５の損傷を可及的に低減し得る。
【００２５】
このように、それぞれ単数又は複数のアクティブ減音セルＡ１、Ａ２を音源側及び反音源側に配設して支持部材１１で一体化することによりユニット化したものがアクティブ減音装置Ｃである。アクティブ遮音壁は、前記アクティブ減音装置Ｃの複数個を、遮音壁Ｂの上端面に長手方向に沿って一列に配列して構成したものである。
【００２６】
アクティブ減音セルＡ１、Ａ２は、図５乃至図６に示すアクティブ減音セルＡと同様の動作原理で到来騒音を低減するものである。すなわち、ケーシング１−１、１−２内に収納するスピーカ２−１、２−２等を有しており、図４に示すように、マイクロフォン５が検知する音波に対応する電気信号を出力し、これに基づき制御回路６が所定の演算を行い、このようにして求めた制御信号を増幅器３に送出する。増幅器３は制御信号に応じた駆動信号をスピーカ２に送出する。スピーカ２は駆動信号に応じた音波を発生する。ここで、スピーカ２、増幅器３、マイクロフォン５及び制御回路６の特性に基づく伝達特性Ｇを、負の無限大あるいはそれ（負の無限大）の近傍になるようにするか、又は−１又は−１の近傍になるようにし、広い周波数にわたり制御する。すなわち、制御回路６は、予め各周波数における伝達特性Ｇのパターンを記憶しており、マイクロフォン５から送出されてくる電気信号に応じて適宜演算を行い、増幅器３に所定の制御信号を送出する。
【００２７】
上述の如き実施の形態に係るアクティブ減音装置Ｃでは、その全体的な形状を逆三角形形状とすることにより、幅方向の両端部の鋭角エッジに音圧を集中させ、この鋭角エッジ周辺を音源側と反音源側のアクティブ減音セルＡ１、Ａ２でそれぞれ減音することにより、少ない数のアクティブ減音セルＡで効果的な騒音低減を行い得る。かかる作用・効果は、表１、２に示す実験結果にも裏付けられている。
【００２８】
なお、上記実施の形態では、音源側及び反音源側のアクティブ減音セルＡ１、Ａ２の間には吸音材１３を配設したが、この部分にアクティブ減音セルＡをもう一列追加しても良い。すなわち、図２に示すＭ４形状としても良い。この場合、増加したアクティブ減音セルＡの分、コストは高くなるが、当然減音効果はより優れたものとなる。また、上記実施の形態では、支持部材１１の音源側の側面に吸音材１６を配設した場合を示したが、これは反音源側の側面であっても良い。さらに、音源側及び反音源側の両側に配設しても良い。この場合、パッシブな減音効果はより顕著なものとなる。
【００２９】
【発明の効果】
以上実施の形態とともに具体的に説明した通り、〔請求項１〕に記載する発明は、到来騒音の回折音圧成分を能動的に低減するよう制御するアクティブ減音セルを、前記騒音の音源側と、この音源側の反対側である反音源側とにそれぞれ配設するように、音源側のアクティブ減音セルと反音源側のアクティブ減音セルを支持部材により支持することにより一体化してユニット化したアクティブ減音装置において、前記支持部材の音源側の側面及び反音源側の側面が、当該アクティブ減音装置の垂直方向の中心線に向かって傾斜する傾斜面となって当該アクティブ減音装置の横断面形状が全体としてほぼ逆三角形状となるように形成したので、当該アクティブ減音装置の幅方向の両端部の鋭角エッジに音圧を集中させ、この鋭角エッジ周辺を音源側と反音源側のアクティブ減音セルでそれぞれ減音することができる。この結果、少ない数のアクティブ減音セルで効果的な騒音低減を行い得る。すなわち、所定の減音効果を得るのに要するコストが低廉な、コストパフォーマンスの良いアクティブ減音装置とすることができる。
【００３０】
〔請求項２〕に記載する発明は、到来騒音の回折音圧成分を能動的に低減するよう制御するアクティブ減音セルを、前記騒音の音源側と、この音源側の反対側である反音源側とにそれぞれ配設するように、音源側のアクティブ減音セルと反音源側のアクティブ減音セルを支持部材により支持することにより一体化してユニット化したアクティブ減音装置において、両アクティブ減音セル間に吸音材を配設し、前記支持部材の音源側の側面及び反音源側の側面が、当該アクティブ減音装置の垂直方向の中心線に向かって傾斜する傾斜面となって当該アクティブ減音装置の横断面形状が全体としてほぼ逆三角形状となるように形成したので、〔請求項１〕に記載する発明の作用・効果に、吸音材によるパッシブな騒音の低減効果を加重することができる。この結果、より優れた騒音の低減効果を得ることができる。
【００３１】
〔請求項３〕に記載する発明は、到来騒音の回折音圧成分を能動的に低減するよう制御するアクティブ減音セルを、前記騒音の音源側、この音源側の反対側である反音源側及びこれら音源側と反音源側との間にそれぞれ配設するように、音源側のアクティブ減音セルと、反音源側のアクティブ減音セルと、音源側と反音源側の間のアクティブ減音セルを支持部材により支持することにより一体化してユニット化したアクティブ減音装置において、前記支持部材の音源側の側面及び反音源側の側面が、当該アクティブ減音装置の垂直方向の中心線に向かって傾斜する傾斜面となって当該アクティブ減音装置の横断面形状が全体としてほぼ逆三角形状となるように形成したので、〔請求項１〕に記載する発明の作用・効果に、中央部に配設するアクティブ減音セルによる減音効果が加重される。この結果、コストは高騰するが、より優れた減音効果を得ることができる。
【００３２】
〔請求項４〕に記載する発明は、〔請求項１〕乃至〔請求項３〕の何れか一つに記載するアクティブ減音装置において、前記支持部材の音源側の側面または反音源側の側面の少なくとも一方に吸音材を配設したので、〔請求項１〕乃至〔請求項３〕の何れか一つに記載するアクティブ減音装置の作用・効果に、上記吸音材によるパッシブな騒音の低減効果を加重することができる。この結果、より優れた騒音の低減効果を得ることができる。
【００３３】
〔請求項５〕に記載する発明は、〔請求項１〕乃至〔請求項４〕に記載する何れか一つのアクティブ減音装置の複数個を、遮音壁の上端面に長手方向に沿って一列に配列して構成したので、
各アクティブ減音装置が有する作用・効果により、少ないアクティブ減音セルで構成することができ、コストが低廉である反面、優れた減音効果を得るアクティブ遮音壁を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎実験における騒音源、遮音壁及び騒音レベルの計測点の関係を示す説明図である。
【図２】上記実験に用いる各種形状のアクティブ減音装置を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るアクティブ遮音壁を示す斜視図である。
【図４】アクティブ減音セルによる減音原理を説明するための説明図である。
【図５】従来技術に係る一列のアクティブ減音セルＡを有するアクティブ遮音壁を示す説明図である。
【図６】従来技術に係る三列のアクティブ減音セルＡを有するアクティブ遮音壁を示す説明図である。
【図７】従来技術に係る複数のアクティブ減音セルＡを横断面形状が円形となるように一体化したアクティブ減音装置Ｃを有するアクティブ遮音壁を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ１、Ａ２        アクティブ減音セル
Ｂ        遮音壁
Ｃ        アクティブ遮音壁
ｌ        中心線
１１        支持部材
１２、１４        耐候性シート
１３、１５        吸音材
１６        吸音材
【図１】
0004088425.tif 000004
【図２】
0004088425.tif 000005
【図３】
0004088425.tif 000006
【図４】
0004088425.tif 000007
【図５】
0004088425.tif 000008
【図６】
0004088425.tif 000009
【図７】
0004088425.tif 000010