JP2006215510A - 防音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に窓ガラスに取り付けることができると共に、窓ガラスから漏れ出た音を完全に防音することができる防音装置を提供する。
【解決手段】窓ガラス１８に取り付けられる防音装置１０であり、窓ガラス１８の屋内側の面に取り付けられる透明な平面スピーカ２０と、窓ガラス１８の屋外側の面に配される騒音検出装置２２と、騒音検出装置によって検出された振動波と干渉して減衰させる制御音を平面スピーカ２０から発生させる制御部５２とからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、防音装置に関するものである。

窓の防音構造としては、窓ガラスを二重構造にしたり、厚くしたりして防音を行っているが、これでは充分でないため、従来より次のような防音装置が提案されている。屋外の騒音をマイクによって検知し、屋内の窓枠の上部と下部に設けられたスピーカから前記検知した騒音を打ち消す干渉波となるように制御音を発生させる（特許文献１参照）。また、騒音を検知するマイクと、窓ガラスを振動させる振動発生器とよりなり、マイクにより検出された騒音を打ち消すように振動発生器を振動させ、騒音を減衰させる（特許文献２参照）。
特開平８−３０５３７２号公報 特開平８−３１４４７１号公報

上記の特許文献１の防音装置であると窓枠の上部と下部にスピーカを取り付け、制御音を発生させているが、これらスピーカから発生した音で、窓ガラス全体から漏れ出てくる騒音を打ち消すことは困難である。また、特許文献２の防音装置であると、窓ガラス自身から制御音が発生するように振動させることは困難であり、あまり大きく窓ガラスを振動させるとその振動音が窓枠に伝わりより不快な騒音が発生する。そこで、本発明は上記問題点に鑑み、簡単に窓ガラスに取り付けることができると共に、窓ガラスから漏れ出た音を完全に防音することができる防音装置を提供する。

本発明は、窓ガラスに取り付けられる防音装置であって、前記窓ガラスの屋内側の面に取り付けられる透明な平面スピーカと、前記窓ガラスの屋内側の面または屋外側の面に配され、騒音の振動波を検出する振動波検出手段と、前記振動波検出手段によって検出された振動波と干渉して減衰させる制御音を前記平面スピーカから発生させる制御手段と、を有することを特徴とする防音装置である。

本発明の防音装置であると、振動波検出手段によって検出された騒音に対応する振動波と干渉して減衰させる制御音を平面スピーカから発生させ、防音を行うことができる。この場合に、窓ガラスに対し平面上に取り付けられた平面スピーカから音が発生するため、窓ガラスから漏れ出た騒音を完全に減衰させることができる。さらに、平面スピーカが透明であるため、窓ガラスに取り付けても違和感がない。

以下、本発明の一実施形態の防音装置１について図８に基づいて説明する。防音装置１は、図８に示すように、断面形状が四角形の管の入口３から入力した音を減衰させる。なお、音は、この管２の中の音伝達空間の一端部である入口３のみから入力し、管２の周囲からは入力しないものとする。

管２の他端部の出口４には平面スピーカ５が取り付けられている。この平面スピーカ５は、管２の出口４を全て遮蔽するように伝達方向に対し直交するように、かつ、面状に取り付けられている。また、入口３には、入力する音の振動波を検出する振動波検出装置６が設けられている。この振動波検出装置６としては、例えば、加速度ピックアップまたはマイクを用いる。振動波検出装置６と平面スピーカ５にはマイクロコンピュータよりなる制御装置７が接続されている。この制御装置７は、振動波検出装置６によって検出した入口３から入力する音の振動波を検出し、この振動波を減衰するように逆位相でかつ同じ音圧の制御音を平面スピーカ５から面状に出力させる。

入口３から出口４までの距離（音伝達距離）をＬとすると、このＬから制御装置７の処理時間を設定することができる。即ち、音伝達距離Ｌを音が通過する間に、制御装置７が処理を行い振動波を検出し制御音を出力する。その処理時間ｔ＝Ｌ／ｖとなる。但し、ｖは音速である。

本実施形態の防音装置１であると、管２の入口３から入力した音が、平面スピーカ５から発生する面状の制御音によって全て減衰され、管２の出口４から外に出ることがない。また、制御装置７は、音の伝達時間に合わせて処理時間ｔを設定するため、制御音を発生させるタイミングがずれることがない。

なお、上記実施形態ては入口３及び出口４の断面形状が四角形であったが、これに限らず円形や楕円形などの形状であってもよく、それに合わせて平面スピーカ５の形状を形成すればよい。

この防音装置１を窓ガラス１８に適用した各実施例を下記に説明する。この場合に、窓ガラス１８から入力する音が、入口３から入力する音となる。

以下、本発明の実施例１の防音装置１０について図１〜図５に基づいて説明する。

（１）防音装置１０の構造
防音装置１０は、透明な平面スピーカ２０と、加速度ピックアップよりなる騒音検出装置２２と、マイクロコンピュータよりなる制御部５２を有している。図１及び図２に示すように、部屋の壁１２に窓１４が設けられ、この窓１４の窓枠１６に窓ガラス１８が嵌め込まれている。窓ガラス１８の屋内側の面には、平面スピーカ２０と、騒音検出装置２２が取り付けられている。

図３に基づいて透明な平面スピーカ２０の構造について説明する。平面スピーカ２０は、可聴周波数帯域の振動を発生する振動発生手段である８個のエキサイタ２８と、機械的合成の高い平板状の透明な振動板３０と、エキサイタ２８の屋外側の面３２に接合されたゴムスポンジ３４と、ゴムスポンジ３４の屋外側に取り付けられた合成樹脂性の透明基板３６と、この透明基板３６と振動板３０との周縁を保持する合成樹脂性の枠体３８とを備えている。そして、透明基板３６によって８個のエキサイタ２８を支持している。

エキサイタ２８は、振動板３０に対して可聴周波数帯域の振動を伝達する駆動面４０と、ゴムスポンジ３４が接合された屋外側の面３２と、ボビン４２と、このボビン４２に巻回されたコイル２４と、マグネット２６と、ヨーク４４と、ボビン４２とヨーク４４とを結合するインナダンパ４６とを有している。

透明な振動板３０は、エキサイタ２８の駆動面４０に接合される被駆動面４８と、媒質中に音波を発生する放音面５０とを有している。

この透明な平面スピーカ２０の透明基板３６を、図３に示すように窓ガラス１８の屋内側の面に間隙Ｌを介して取り付ける。この場合に枠体３８を窓ガラス１８に取り付けることにより間隙Ｌを保持できる。実施例１では粋体３８が上記実施形態の管の役割を果たし、枠体３８内部が音伝達空間となる。また、透明な平面スピーカ２０の枠体３８を窓ガラス１８と同じ大きさにすることにより、図２に示すように、防音装置１０を窓ガラスに取り付けたような感じがなく、視覚の上からも好適である。

エキサイタ２８は窓ガラス１８の上部と下部に２個ずつ、左右両側部に２個ずつ取り付けている。なお、このエキサイタ２８は、図２においては枠体３８の内側に取り付けられているが、枠体３８の位置に取り付けてもよい。また、このエキサイタ２８の取り付け位置及び取り付け数は、振動板３０の分割振動を最適に行えるように適宜変更する。

騒音検出装置２２は、窓ガラス１８の上部中央部に設けている。しかしながら、この取り付け位置は、窓ガラス１８に取り付けられていれば他の位置でもよい。

制御部５２は、干渉波発生回路、増幅回路を有している。騒音検出装置２２から騒音の振動波が入力し、この振動波と逆位相で、かつ、同じ音圧の制御信号を発生させ、増幅回路で増幅して平面スピーカ２０の各エキサイタ２８に出力する。

このように構成された平面スピーカ２０の動作状態について説明する。制御信号が入力した各エキサイタ２８の駆動面４０が振動して、振動板３０も振動する。この場合に、１つの振動板３０に対し、図２に示すようにエキサイタ２８を８個配置し、振動板３０を分割振動させ、振動板３０の放音面５０から面状に制御音が放射される。

（２）防音装置１０の制御方法
次に、図５に基づいて防音装置１０の制御方法について説明する。電車の音や、自動車の走行音、その他の騒音が窓ガラス１８を伝って伝達されると、騒音検出装置２２がその騒音の振動波を検出する。制御部５２では、その検出した振動波と干渉して減衰させる制御音の制御信号を発生し、平面スピーカ２０に出力する。平面スピーカ２０ではその制御信号に基づいて、制御音を発生する。発生した制御音は面状に放音し、窓ガラス１８から漏れてくる騒音の全てを干渉によって減衰させ、屋内に騒音が浸入するのを防止できる。

また、窓ガラス１８と平面スピーカ２０との間に管状の音伝達空間２が形成され、ここを通過する騒音を減衰させる構造であるため、より確実に減衰させることができる。騒音は、音伝達空間における屋外から屋内方向へ伝達されるのみであり、音伝達空間の周囲から音の侵入はない。すなわち、枠体３８から侵入する音はない。そのため、騒音を１０ｄＢ以上減衰させることができる。

また、この平面スピーカ２０は、従来のコーン型スピーカよりも広い指向特性を有し、周波数が高くなっても充分に制御音を放射することができるため、高い周波数の騒音をキャンセルすることもできる。

また、この減衰させる騒音は、窓ガラス１８を一度通過した音であり、この窓ガラス自身によってもかなり減衰されているため、より防音効果を高めることができる。また、振動板３０自身も、防音を行うため、二重構造の窓ガラスと同じ構造となり、より防音を高めることができる。

平面スピーカ２０と窓ガラス１８の間隙Ｌは、更に重要な役割を果たす。間隙Ｌを騒音が通過する間に、制御部５２において、制御音を発生させるための処理時間を稼ぐことができるからである。音速をｖとした場合に、騒音の通過時間ｔ＝Ｌ／ｖとなる。例えば、音速を常温において３４４ｍ／秒とし、間隙を１ｃｍとした場合に、ｔ＝約３０μ秒となる。したがって、騒音検出装置２２が騒音の振動波を検出し、平面スピーカ２０が制御音を発生するまでに、３０μ秒の時間をかけることができる。上記で説明した特許文献２においては、窓ガラスに振動発生素子を直接付けているため、このような処理時間を稼ぐことはできない。なお、この間隙Ｌを長くすればするほど、処理時間を稼ぐことができる。逆に、処理時間が通過時間ｔよりも短い場合には、遅延回路を設けて、その制御音の発生時間を制御する。

（４）実施例１の変更例
実施例１では、騒音検出装置２２を窓ガラス１８の屋内側の面に取り付けたが、これに代えて窓ガラス１８の屋外側の面に取り付けてもよい。この場合には、騒音検出装置２２で検出した騒音の振動波に対し、窓ガラス１８によって減衰される減衰分を考慮する必要があるため、騒音検出装置２２によって検出した振動波をフィルタ回路に通し、窓ガラス１８の減衰分だけ減衰させ、その減衰した振動波に基づいて制御音を発生させる。

図５に基づいて実施例２の防音装置１０について説明する。本実施例と実施例１の異なる点は、平面スピーカ２０と騒音検出装置２２を窓ガラス１８の屋外側の面に取り付けた点にある。騒音検出装置２２によって検出した騒音の振動波を干渉によって減衰させる制御音を平面スピーカ２０によって発生させ、屋内に伝達される音を遮蔽する。

なお、実施例２の変更例として、騒音検出装置２２を窓ガラス１８の屋内側の面に取り付けることも可能である。この場合に、窓ガラス１８によって減衰される騒音の振動分を付加して、制御音を発生させる。

図６に基づいて実施例３の防音装置１０について説明する。本実施例の窓ガラス１８は、断熱及び防音効果を高めるために、第１の窓ガラス５４と第２の窓ガラス５６を平行に、かつ、空間５８を設けて取り付けた二重構造の窓ガラス１８である。平面スピーカ２０は、第１の窓ガラス５４と第２の窓ガラス５６の空間５８にあって、かつ、第２の窓ガラス５６の屋外側の面に取り付けられている。また、騒音検出装置２２は、第１の窓ガラス５４の屋内側の面に取り付けられている。

本実施例の防音装置１０においても、第１の窓ガラス５４に取り付けられた騒音検出装置２２によって検出された騒音の振動波を干渉で減衰するように平面スピーカ２０から制御音を発生し、騒音を減衰させる。また、この場合に二重構造の窓ガラス１８であるため、第１の窓ガラス１８よりも、より効果的に防音を高めることができる。

なお、本実施例の防音装置１０においても、騒音検出装置２２を第２の窓ガラス５６の屋内側に取り付けてもよい。この場合の制御方法は実施例２の変更例と同様である。また、騒音検出装置２２を第１の窓ガラス５４の屋外側に取り付けてもよい。この場合の制御方法は実施例１の変更例と同様である。

［変更例］
上記実施例では、騒音検出装置２２として、加速度ピックアップを用いたが、これに代えてマイクで騒音を検出してもよい。

上記実施例では、窓１４が壁１２に設けられた構造であったが、これに代えてドアに設けられた窓１４であってもよい。

上記実施例では、窓ガラス１８に１つの平面スピーカ２０を取り付け、窓ガラス１８を全て覆う構造であった。しかし、窓ガラス１８が大きい場合には、平面スピーカ２０を図７に示すように複数枚に分けて並べて取り付けてもよい。この場合に、枠体３８は、目立たないようにするため、透明な合成樹脂によって形成するとよい。

上記実施例では、窓ガラス１８に取り付ける平面スピーカ２０の大きさは、この窓ガラス１８と同じ大きさであったが、平面スピーカ２０の大きさを窓ガラス１８よりも小さくしてもよい。騒音は窓ガラス１８の全面から放射されるが、平面スピーカ２０から放射される制御音も平面的に放射されるため、平面スピーカ２０が窓ガラス１８よりも小さい場合であっても、騒音を充分に減衰させることができる。

上記実施例の平面スピーカ２０では、透明基板３６に複数のエキサイタ２８を取り付け、この複数のエキサイタ２８に透明な振動板３０を取り付けたが、これに代えて、複数のエキサイタ２８を窓ガラス１８の表面にゴムスポンジ３４を介して直接取り付け、この複数のエキサイタ２８に振動板３０を取り付けてもよい。この場合においても、振動板３０と窓ガラス１８との間には、所定の間隙Ｌが形成され、制御音による減衰を行える。

本発明は、家屋、マンション、ビルなどの窓の防音装置として好適である。また、車や列車や飛行機などの窓の防音装置としても好適である。

本発明の実施例１を示す防音装置の縦断面図である。 同じく防音装置を屋内側から見た図である。 同じく平面スピーカの半縦断面図である。 同じく防音装置のブロック図である。 実施例２の防音装置の縦断面図である。 実施例３の防音装置の縦断面図である。 変更例の防音装置の平面図である。

符号の説明

１０ 防音装置
１４ 窓
１６ 窓枠
１８ 窓ガラス
２０ 平面スピーカ
２２ 騒音検出装置
５２ 制御部

Claims (19)

1. 窓ガラスに取り付けられる防音装置であって、
   前記窓ガラスの屋内側の面に取り付けられる透明な平面スピーカと、
   前記窓ガラスの屋内側の面または屋外側の面に配され、音の振動波を検出する振動波検出手段と、
   前記振動波検出手段によって検出された振動波と干渉して減衰させる制御音を前記平面スピーカから発生させる制御手段と、
   を有することを特徴とする防音装置。
2. 前記振動波検出手段が前記窓ガラスの屋内側の面に取り付けられ、
   前記制御手段は、
   前記振動波検出手段によって検出された振動波と干渉して減衰させる前記制御音を発生されることを特徴とする請求項１記載の防音装置。
3. 前記振動波検出手段が前記窓ガラスの屋外側の面に取り付けられ、
   前記制御手段は、
   前記振動波検出手段によって検出された振動波から、前記窓ガラスによる減衰分を差し引き、前記減衰された振動波と干渉するように前記制御音を発生される制御音発生手段と有することを特徴とする請求項１記載の防音装置。
4. 窓ガラスに取り付けられる防音装置であって、
   前記窓ガラスの屋外側の面に取り付けられる透明な平面スピーカと、
   前記窓ガラスの屋内側の面または屋内側の面に配され、音の振動波を検出する振動波検出手段と、
   前記振動波検出手段によって検出された振動波と干渉して減衰させる制御音を前記平面スピーカから発生させる制御手段と、
   を有することを特徴とする防音装置。
5. 前記振動波検出手段が前記窓ガラスの屋外側の面に取り付けられ、
   前記制御手段は、前記振動波検出手段によって検出された振動波と干渉して減衰させる前記制御音を発生されることを特徴とする請求項４記載の防音装置。
6. 前記振動波検出手段が前記窓ガラスの屋内側の面に取り付けられ、
   前記制御手段は、前記窓ガラスによって吸収される振動波の減衰分を付加して前記制御音を発生されることを特徴とする請求項４記載の防音装置。
7. 窓ガラスに取り付けられる防音装置であって、
   前記窓ガラスが二枚重ねた二重構造であり、
   前記二枚に重ねた窓ガラスの間の空間に取り付けられる透明な平面スピーカと、
   前記二枚に重ねた窓ガラスの間の空間、前記二枚に重ねた窓ガラスの屋内側の面、または、屋外側の面に配され、音の振動波を検出する振動波検出手段と、
   前記振動波検出手段によって検出された振動波と干渉して減衰させる制御音を前記平面スピーカから発生させる制御手段と、
   を有することを特徴とする防音装置。
8. 前記振動波検出手段が前記二枚に重ねた窓ガラスの間の空間に取り付けられ、
   前記制御手段は、前記振動波検出手段によって検出された振動波と干渉して減衰させる前記制御音を発生されることを特徴とする請求項７記載の防音装置。
9. 前記振動波検出手段が前記二枚に重ねた窓ガラスの屋外側の面に取り付けられ、
   前記制御手段は、
   前記振動波検出手段によって検出された振動波から、前記二枚に重ねた窓ガラスの中で屋外側の一枚の窓ガラスによる減衰分を差し引くフィルター回路と、
   前記フィルター回路によって減衰された振動波と干渉するように前記制御音を発生される制御音発生手段と有することを特徴とする請求項７記載の防音装置。
10. 前記振動波検出手段が前記二枚に重ねた窓ガラスの屋内側の面に取り付けられ、
    前記制御手段は、前記二枚に重ねた窓ガラスによって吸収される振動波の減衰分を差し引いて前記制御音を発生されることを特徴とする請求項７記載の防音装置。
11. 前記平面スピーカが、透明な振動板と、前記振動板の周縁を保持する枠体と、前記振動板の背面側に接触して配される振動発生部材と、を有することを特徴とする請求項１から請求項１０の中で少なくとも一項に記載の防音装置。
12. 前記平面スピーカの大きさが、前記窓ガラスと同じ大きさであることを特徴とする請求項１から請求項１１の中で少なくとも一項に記載の防音装置。
13. 前記平面スピーカの大きさが、前記窓ガラスより小さいことを特徴とする請求項１から請求項１１の中で少なくとも一項に記載の防音装置。
14. 前記平面スピーカを複数枚並べた大きさが、前記窓ガラスと同じ大きさであることを特徴とする請求項１から請求項１１の中で少なくとも一項に記載の防音装置。
15. 前記振動波検出手段がマイク、または、加速度ピックアップであることを特徴とする請求項１から請求項１４の中で少なくとも一項に記載の防音装置。
16. 前記平面スピーカと前記窓ガラスとが所定の間隙Ｌを開けて取り付けられ、前記間隙が前記平面スピーカの枠体で囲まれていることを特徴とする請求項１から請求項１５の中で少なくとも一項に記載の防音装置。
17. 前記平面スピーカと前記窓ガラスとが所定の間隙Ｌを開けて取り付けられ、前記制御手段が前記振動波検出手段によって前記振動波を検出して前記平面スピーカによって前記制御音を出力するまでの処理時間ｔとし、音速をｖとした場合に、ｔ＝Ｌ／ｖとすることを特徴とする請求項１から請求項１６の中で少なくとも一項に記載の防音装置。
18. 管の入口から入力した音を減衰させる防音装置において、
    前記管の入口から距離Ｌを開けて取り付けられ、かつ、前記管内部の音伝達面を遮蔽するように設けられた平面スピーカと、
    前記入力した音の振動波を検出する振動波検出手段と、
    前記振動波検出手段によって検出された振動波と干渉して減衰させる制御音を前記平面スピーカから発生させる制御手段と、
    を有することを特徴とする防音装置。
19. 前記制御手段が前記振動波検出手段によって前記振動波を検出して前記平面スピーカによって前記制御音を出力するまでの処理時間ｔとし、音速をｖとした場合に、ｔ＝Ｌ／ｖとすることを特徴とする請求項１８記載の防音装置。

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