JP4663597B2 - 非常放送設備用スピーカ特性補正装置 - Google Patents

Description

本発明は、非常放送設備に用いることのできるスピーカ特性補正装置に関し、特に、非常放送設備の使用状態に応じてスピーカ特性を変更することができる装置に関する。

近年、ビルなどの多くの建築物が非常放送設備を備えている。この非常放送設備は、火災等の非常事態が発生したとき、警報音や避難誘導アナウンス等を館内放送をするためのものである。

しかし非常放送設備は、火災等の非常時のみならず、通常時においても使用されることが多い。

このような非常放送設備用のスピーカユニットには、所定周波数において所定音圧以上で音声警報等を発生できるものであることが法上要求される一方、通常時においては音楽放送等のために平坦な音圧−周波数特性が求められる。つまり、非常放送設備用のスピーカユニットに要求される音圧−周波数特性は、非常時におけるものと、通常時におけるものとで大きく異なるのである。

この２つの要求を小型スピーカユニットでも満たすことができるように、各スピーカユニットに検出部とイコライザとを設ける技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術においては、イコライザによってスピーカユニットの平坦な音圧−周波数特性を確保しつつ、検出部が伝送線上で警報音信号を検出したときにはイコライザを解除して所定音圧を達成することができるようにするのである。

ところが、非常放送設備には、通常多くのスピーカユニットが接続される。大規模な非常放送設備になると、数千台のスピーカユニットが接続される場合もある。各スピーカユニット毎に検出部とイコライザとを設ける上記技術では、検出部やイコライザもスピーカユニットと同数必要となってしまう。つまり、多数の部材・部品を必要とするのである。

また、既存の非常放送設備を改装することによって、各スピーカユニット毎に検出部とイコライザとを設ける上記技術を採用しようとすると、建築物の天井等に固定されている多数のスピーカユニットを一旦取り外し、そのスピーカユニットに検出部とイコライザとを取り付けてから、再度そのスピーカユニットを建築物の各所に取り付け直さなければならない。このような作業を、全スピーカユニットについて行わなければならない。つまり、多大な作業量を必要とするのである。
特開平１１−２９８９８６号公報（第１頁、要約欄）

本願に係る発明の目的は、非常放送設備用のスピーカユニットが、非常時に要求される特性と、通常時に要求される特性との両方を満たすことができるようにするための、非常放送設備用スピーカ特性補正装置であって、使用部材・使用部品の数が極めて少なくて済むような補正装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本願発明に係る非常放送設備用スピーカ特性補正装置は、報知信号を入力することができる報知信号入力部と、音声信号を入力することができる音声信号入力部と、音声信号を出力することができる音声信号出力部と、イコライザと、経路切換部とを備え、該報知信号入力部からの信号が該経路切換部に入力され、該経路切換部は、該報知信号を検出したとき、該音声信号入力部から該音声信号出力部までの信号経路を第１経路から第２経路に切り換え、該第１経路は、該音声信号入力部から該イコライザを経由して該音声信号出力部に到達する経路であり、該第２経路は、該音声信号入力部から該イコライザを迂回して該音声信号出力部に到達する経路である。

かかる構成によれば、非常時において報知信号が発生すると、経路切換部によって、音声信号入力部から音声信号出力部までの信号経路が、イコライザを経由する経路からイコライザを迂回する経路に切り換えられる。これにより、通常時における音楽再生等に適したものとなるようにイコライザで補正されていたスピーカユニットの特性が、非常時における警報音再生等に適した特性に変更される。

上記非常放送設備用スピーカ特性補正装置において、該報知信号が、熱感知器、煙感知器、火炎感知器 または 手動式火災報知器が動作したときに出力される信号であってもよい。

また、上記非常放送設備用スピーカ特性補正装置において、該イコライザの特性が、所定周波数範囲においてゲインを低下させる特性であってもよい。

また、上記非常放送設備用スピーカ特性補正装置において、該音声信号出力部に少なくとも一のスピーカユニットが接続され、該スピーカユニットの正面軸上での音圧−周波数特性において音圧が最大となる周波数が、該所定周波数範囲に含まれていてもよい。

また、上記非常放送設備用スピーカ特性補正装置において、該音声信号出力部に少なくとも一のスピーカユニットが接続され、該イコライザの特性が、該スピーカユニットの正面軸上での音圧−周波数特性を平坦化するような特性であることが好ましい。

また、上記非常放送設備用スピーカ特性補正装置において、ハイインピーダンス伝送線路を介して、該音声信号出力部に該スピーカユニットが接続されていてもよい。

本願に係る非常放送設備用スピーカ特性補正装置によれば、極めて少ない部品・部材を使うだけで、非常放送設備において、非常時および通常時のいずれにも適したスピーカユニットの音圧−周波数特性を得ることができる。

以下、本願発明の一実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、非常放送設備Ａの概略構成図である。この非常放送設備Ａに、本願にかかる非常放送設備用スピーカ特性補正装置１０が適用されている。

まず図１を参照しつつ、非常放送設備Ａの概略構成を説明する。

非常放送設備Ａは、非常放送設備主部３０と、報知器系統６０と、非常放送設備用スピーカ特性補正装置１０と、ＰＡ系統７０と、マイクロホン５１と、ＣＤプレーヤ５２とで構成されている。

この非常放送設備Ａは、ビルに設置されたものであり、通常時には館内にＢＧＭ放送や業務放送を行うために使用され、火災等の非常時には館内に非常放送を行うために使用される。非常放送設備主部３０と、非常放送設備用スピーカ特性補正装置１０と、マイクロホン５１と、ＣＤプレーヤ５２とは、ビル内の管理室に集中して置かている。報知器系統６０とＰＡ系統７０とは、ビル内の各所に分散的に配置されている（但し、ＰＡ系統７０の増幅器７１とトランス７２とは管理室に置かれている）。

非常放送設備主部３０は、警報音信号発生部３１と、アナウンス信号発生部３２と、入力端子３３,３４と、選択スイッチ３６と、出力端子３５と、制御部３７と、入力端子３８と、出力端子３９とを備えている。入力端子３３にはマイクロホン５１が接続されており、入力端子３４にはＣＤプレーヤが接続されている。
選択スイッチ３６は、４の音源（警報音信号発生部３１、アナウンス信号発生部３２、マイクロホン５１、ＣＤプレーヤ５２）のうちから一の音源を選び、その信号を出力端子３５に送出する。入力端子３８には、報知器系統６０からの報知信号が入力される。入力端子３８に入力された信号は、制御部３７と出力端子３９とに送出される。制御部３７は、報知信号を受けると、選択スイッチ３６に対して所定の制御を与える。

非常放送設備用スピーカ特性補正装置１０（以下、「ＳＰ特性補正装置１０」と言う）は、音声信号入力部たる音声信号入力端子１２と、音声信号出力部たる音声信号出力端子１３と、イコライザ１４と、経路切換部たるリレー１５と、報知信号入力部たる報知信号入力端子１１とを備える。リレー１５は選択スイッチ１６を内蔵している。音声信号入力端子１２には、非常放送設備主部３０の出力端子３５が出力した音声信号が入力されている。また、報知信号入力端子１０には、非常放送設備主部３０の出力端子３９が出力した信号が入力されている。選択スイッチ１６は、イコライザ１４を経由した音声信号（音声信号入力端子１２が入力した信号）と、イコライザ１４を迂回した音声信号（音声信号入力端子１２が入力した信号）のうちのいずれかを選択して、音声信号出力端子１３に送出する。リレー１５は、報知信号入力端子１１からの信号によって制御される。つまり、選択スイッチ１６が、報知信号入力端子１１からの信号によって制御される。

報知器系統６０は、信号線路６１と、この信号線路６１に接続された多数の熱感知器６２と、多数の手動式火災報知器たる押しボタン式報知器６３とで構成されている。熱感知器６２は所定の温度を感知すると作動する。作動時には、２４Ｖの直流電圧を発生する。押しボタン式報知器６３はボタンを押されることによって作動する。作動時には、２４Ｖの直流電圧を発生する。信号線路６１に接続された、これら熱感知器６２や押しボタン式報知器６３のうちのいずれかが作動すると、報知信号としての２４Ｖ直流電圧信号が、非常放送設備主部３０の入力端子３８に入力される。

ＰＡ系統７０は、増幅器７１と、トランス７２と、ハイインピーダンス伝送線路７３と、多数のスピーカユニット７５と、各スピーカユニットに対応してその直前に設けられたトランス７４とで構成されている。

ＳＰ特性補正装置１０の音声信号出力端子１３から出力された音声信号は、増幅器７１に入力されて電力増幅される。増幅器７１の出力信号はトランス７２を介してハイインピーダンス伝送線路７３に送出される。ハイインピーダンス伝送線路７３上を伝送する信号は、トランス７４でインピーダンス変換された後に各スピーカユニット７５に供給される。

次に、非常放送設備Ａの通常時の動作を説明する。

通常時（火災等の非常事態が発生してない時）は、この非常放送設備Ａは、ＢＧＭ放送や業務放送を行うために使用される。例えばＢＧＭ放送を行うときには、音源としてＣＤプレーヤ５２が使用される。選択スイッチ３６の可動子３６ｅは、端子３６ｄに接続されており、よって、ＣＤプレーヤ５２からの音楽信号がＳＰ特性補正装置１０の音声信号入力端子１２に送出される。

通常時であるから、報知器系統６０のいずれの熱感知器６２やいずれの押しボタン式報知器６３も非作動状態にあり、よって、ＳＰ特性補正装置１０の報知信号入力端子１１に報知信号は入力されない。つまり、報知信号入力端子１１には０Ｖ直流電圧信号が入力される。このときリレー１５は非作動状態となり、選択スイッチ１６の可動子１６ｃは、端子１６ａに接続されている。

この状態においては、音声信号入力端子１２から音声信号出力端子１３までの信号経路として、音声信号入力端子１２からイコライザ１４を経由して音声信号出力端子１３に到達する経路が形成される（以下、この経路を「第１経路」という）。

ＳＰ特性補正装置１０の音声信号出力端子１３から送出される音楽信号（音声信号）は、ＰＡ系統７０に送出され、増幅器７１、トランス７２、ハイインピーダンス伝送線路７３、トランス７４を介して、スピーカユニット７５に供給される。そして、各スピーカユニット７５から館内に音楽（ＢＧＭ）が流される。

ここで、スピーカユニット７５とイコライザ１４の特性を説明すると次のとおりである。

図２は音圧−周波数特性図であり、実線Ａはスピーカユニット７５に何らのイコライジング処理も施さないときの、スピーカユニット７５の正面軸上の特性を示す。図２の実線Ａから理解されるように、スピーカユニット７５は、特に２ｋＨｚから４ｋＨｚまでの周波数範囲において、他の周波数領域におけるよりも大きな音圧特性を示す。２ｋＨｚから４ｋＨｚまでの周波数範囲における音圧は、２００Ｈｚから４００Ｈｚまでの周波数範囲における音圧よりも、１０ｄＢ近くも大きい。

このように、周波数領域の中域または高域における音圧が、低域における音圧に比べて極端に大きなスピーカユニットは多い。このようなスピーカユニットは比較的安価に製造することができるにもかかわらず、警報音の再生において重要な役割を果たす中域または高域において大きな音圧を出力することができるので、非常放送設備用のスピーカユニットとしても多く用いられている。

しかし、このような音圧−周波数特性は警報音などを再生する上では特に問題はないが、音楽を再生するには不向きである。ＢＧＭなどの音楽再生には、広い周波数帯域に渡る平坦な音圧−周波数特性が求められる。

図３は、イコライザ１４のゲイン−周波数特性図である。図３から理解されるように、イコライザ１４は、２ｋＨｚから４ｋＨｚまでの周波数範囲において減衰を与える。該周波数範囲の略中心である２．５ｋＨｚから３．５ｋＨｚまでの周波数範囲においては、５ｄＢ以上の減衰を与える。

図２から理解されるように、スピーカユニット７５の正面軸上の音圧−周波数特性においては、３ｋＨｚで最大音圧が示されている。この最大音圧を示す周波数（３ｋＨｚ）は、上記した２ｋＨｚから４ｋＨｚまでの周波数範囲に含まれる。また、最大音圧を示す周波数（３ｋＨｚ）は、上記した２．５ｋＨｚから３．５ｋＨｚまでの周波数範囲にも含まれる。

図１に示すような非常放送設備Ａの通常時の使用状態では、ＣＤプレーヤ５２からの音楽信号が、イコライザ１４を経由してから各スピーカユニット７５に供給される。よって、イコライザ１４によって、スピーカユニット７５の音圧−周波数特性は特性補正（イコライジング）される。

図２の破線Ｂは、イコライザ１４によってスピーカユニット７５に特性補正（イコライジング）が施されたときの、スピーカユニット７５の正面軸上の音圧−周波数特性を示す。破線Ｂから理解されるように、イコライザ１４によってスピーカユニット７５の音圧−周波数特性が平坦化されている。つまり、音楽再生により適した音圧−周波数特性に補正されているのである。

次に、非常放送設備Ａの非常時の動作を再度図１を参照しつつ説明する。

火災等の非常事態が発生した非常時には、報知器系統６０の熱感知器６２や押しボタン式報知器６３が動作状態となり、報知信号（２４Ｖ直流電圧信号）を発生する。この報知信号は、非常放送設備主部３０の入力端子３８を介して制御部３７に送出される。また報知信号は、非常放送設備主部３０の入力端子３８、出力端子３９を経由して、ＳＰ特性補正装置１０の報知信号入力端子１１にも送出される。

報知信号（２４Ｖ直流電圧信号）を受けた制御部３７は、選択スイッチ３６を制御する。この制御によって、図４に示すように、選択スイッチ３６の可動子３６ｅが端子３６ａに接続される。また、図示しない制御系統が、報知信号を検出して警報音信号発生部３１を起動させる。これにより、警報音信号発生部３１は警報音信号を発信する。この警報音信号は、ＳＰ特性補正装置１０の音声信号入力端子１２に送出される。なお、警報音信号とは、館内の者に対して非常事態発生を告げ注意を喚起するための信号であり、例えば、断続的に繰り返される３００Ｈｚから２ｋＨｚまでスイープするスイープ信号などにより形成される。

一方、報知信号（２４Ｖ直流電圧信号）を受けたＳＰ特性補正装置１０は、次のように動作する。つまり、２４Ｖ直流電圧信号（報知信号）がリレー１５に入力されることによりリレー１５が動作し、図５に示すように、選択スイッチ１６の可動子１６ｃが端子１６ｂに接続される。この状態においては、音声信号入力端子１２から音声信号出力端子１３までの信号経路として、音声信号入力端子１２からイコライザ１４を迂回して音声信号出力端子１３に到達する経路が形成される（以下、この経路を「第２経路」という）。これにより、スピーカユニット７５に対しての特性補正（イコライジング）が解除される。

このような一連の動作によって、警報音信号発生部３１が発信した警報音信号は、イコライザ１４による特性補正が施されない状態のスピーカユニット７５に供給されることとなり、この警報音が館内に放射される。

イコライザ１４による特性補正が施されない状態のスピーカユニット７５の音圧−周波数特性は、図２の実線Ａに示すとおりである。図２の実線Ａに示すとおり、スピーカユニット７５は、特に２ｋＨｚから４ｋＨｚまでの周波数範囲において、つまり中域または高域において大きな音圧を出力する。これにより、警報音が十分な音圧で館内に放射される。

その後、非常放送設備Ａは次のように動作してもよい。例えば、自動的に、または非常放送設備Ａの操作者の手動操作によって、選択スイッチ３６の可動子３６ｅが端子３６ｂに接続され、アナウンス信号発生部３１が起動して、アナウンス信号発生部３１が発信する避難誘導用のアナウンスが館内に放送されてもよい。

またさらにその後、非常放送設備Ａの操作者が手動操作によって選択スイッチ３６の可動子３６ｅを端子３６ｃに接続し、かつ、マイクロホン５１を使って避難誘導アナウンスを自ら（非常放送設備Ａの操作者が自ら）行ってもよい。

以上、非常放送設備Ａの動作を説明した。

図１からも明らかなとおり、非常放送設備Ａが従来の非常放送設備と相違する点は、非常放送設備主部３０とＰＡ系統７０との間にＳＰ特性補正装置１０が介在する点、および、報知信号用の信号経路として、経路分岐点４０（非常放送設備主部３０の内部）から出力端子３９を経由して報知信号入力端子１１までの経路が設けられている点のみである。このことから、ビル等の既存の建築物に既に設置されている非常放送設備に対して本願発明を新たに適用しようとするときにも、その改装作業は極めて簡単に行うことができるということが理解される。

以上、本願発明の一実施形態を説明した。上記実施形態では、イコライザ１４として、その特性（ゲイン−周波数特性）が、時間的にも、また、入力信号レベルによっても変化しないものを示した。しかし、スピーカユニットの音圧−周波数特性をより平坦化するような特性である限り、その特性（ゲイン−周波数特性）が時間的に変化するようなイコライザを用いることもできるし、入力信号レベルによって変化するようなイコライザを用いることもできる。例えば、入力信号のレベルに対してコンプレッサのようなゲイン変動を与えるようなイコライザを使用することもできる。

また上記実施形態では、２．５ｋＨｚから３．５ｋＨｚまでの周波数範囲において、少なくとも５ｄＢのゲイン低下を与えるようなイコライザを示した。しかし、イコライザ特性はこのようなものに限らない。例えば、３ｋＨｚから４ｋＨｚまでの周波数範囲において、ゲインの低下量が少なくとも３ｄＢであるようなイコライザを用いることもできるし、１ｋＨｚから５ｋＨｚまでの周波数範囲において、ゲインの低下量が少なくとも２ｄＢであるようなイコライザを用いることもできる。

また、上記実施形態では、報知信号として、熱感知器や手動式火災報知器が動作したときの出力信号を示したが、煙感知器や火炎感知器の出力信号であってもよい。

本願発明の適用により、極めて少ない部品・部材を使うだけで、非常放送設備において、非常時および通常時のいずれにも適したスピーカ特性を得ることができるようになるので、電気音響の技術分野に利用できる。

非常放送設備Ａの概略構成図である。 スピーカユニット７５の音圧−周波数特性図である。 イコライザ１４のゲイン−周波数特性図である。 非常時における選択スイッチ３６の状態を示す図である。 非常時におけるリレー１５および選択スイッチ１６の状態を示す図である。

符号の説明

Ａ 非常放送設備
１０ 非常放送設備用スピーカ特性補正装置
１１ 報知信号入力端子
１２ 音声信号入力端子
１３ 音声信号出力端子
１４ イコライザ
１５ リレー
１６ 選択スイッチ
３０ 非常放送設備主部
３１ 警報音信号発生部
３２ アナウンス信号発生部
３３ 入力端子
３４ 入力端子
３５ 出力端子
３６ 選択スイッチ
３７ 制御部
３８ 入力端子
３９ 出力端子
４０ 経路分岐点
５１ マイクロホン
５２ ＣＤプレーヤ
６０ 報知器系統
６１ 信号線路
６２ 熱感知器
６３ 押しボタン式報知器
７０ ＰＡ系統
７１ 増幅器
７２ トランス
７３ ハイインピーダンス伝送線路
７４ トランス
７５ スピーカユニット

Claims (6)

1. 報知信号を入力することができる報知信号入力部と、
   音声信号を入力することができる音声信号入力部と、
   音声信号を出力することができる音声信号出力部と、
   イコライザと、
   経路切換部とを備え、
   該報知信号入力部からの信号が該経路切換部に入力され、
   該経路切換部は、該報知信号を検出したとき、該音声信号入力部から該音声信号出力部までの信号経路を第１経路から第２経路に切り換え、
   該第１経路は、該音声信号入力部から該イコライザを経由して該音声信号出力部に到達する経路であり、
   該第２経路は、該音声信号入力部から該イコライザを迂回して該音声信号出力部に到達する経路である、非常放送設備用スピーカ特性補正装置。
2. 該報知信号が、熱感知器、煙感知器、火炎感知器 または 手動式火災報知器が動作したときに出力される信号である、請求項１記載の非常放送設備用スピーカ特性補正装置。
3. 該イコライザの特性が、所定周波数範囲においてゲインを低下させる特性である、請求項１又は２項記載の非常放送設備用スピーカ特性補正装置。
4. 該音声信号出力部に少なくとも一のスピーカユニットが接続され、
   該スピーカユニットの正面軸上での音圧−周波数特性において音圧が最大となる周波数が、該所定周波数範囲に含まれる、請求項３記載の非常放送設備用スピーカ特性補正装置。
5. 該音声信号出力部に少なくとも一のスピーカユニットが接続され、
   該イコライザの特性が、該スピーカユニットの正面軸上での音圧−周波数特性を平坦化するような特性である、請求項１乃至３のいずれか一の項に記載の非常放送設備用スピーカ特性補正装置。
6. ハイインピーダンス伝送線路を介して、該音声信号出力部に該スピーカユニットが接続された、請求項４又は５記載の非常放送設備用スピーカ特性補正装置。
   

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