JP6200688B2

JP6200688B2 - 音場シミュレーション装置

Info

Publication number: JP6200688B2
Application number: JP2013102500A
Authority: JP
Inventors: 綾子大屋
Original assignee: Toyota Housing Corp
Current assignee: Toyota Housing Corp
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2017-09-20
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: JP2014222479A

Description

本発明は、音場シミュレーション装置に関する。

以前から、住宅などの建物の音環境を演算によって解析する技術があった。

例えば、特許文献１に記載では、建物内の障壁による音の透過及び反射を考慮して、受音位置における音圧レベルをシミュレーションする建物の音シミュレーションシステムが開示されている。

特開２００７−２４０２９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、シミュレーションによって音圧レベルを算出するものの、算出した音圧レベルが住環境で許容されるレベルであるか否かについては考慮されていなかった。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、算出した音圧レベルが住環境で許容されるか否かを判定可能な音場シミュレーション装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための請求項１の発明は、音源の位置、前記音源から発せられる音の音圧レベル、前記音の指向性、前記音の周波数、建物の部屋の寸法及び形状、受音位置並びに１日のうち前記部屋に人が滞在する時間を入力する入力手段と、前記部屋で許容される許容音圧レベルを前記部屋の用途別に記憶した記憶手段と、前記入力手段により入力された前記音源の位置、前記音の音圧レベル、前記音の指向性、前記音の周波数、前記建物の前記部屋の寸法及び形状並びに前記受音位置に基づいて前記受音位置での音圧レベルを算出する算出手段と、前記算出した音圧レベルを前記記憶手段に記憶した前記用途別での前記許容音圧レベルと比較して、前記算出手段が算出した音圧レベルが前記用途で許容されるか否かを判定すると共に、前記時間が所定の値未満の場合には、前記算出した音圧レベルを所定の範囲で引き下げて前記用途別での前記許容音圧レベルと比較する判定手段と、前記算出手段の算出結果及び前記判定手段の結果を表示する表示手段と、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、入力された項目に基づいて受音点での音圧レベルを算出し、算出した音圧レベルが記憶手段に記憶された部屋の用途で許容される音圧レベルと比較することができる。

請求項１に記載の発明によれば、人が在室している時間が所定の値未満の場合には、算出した音圧レベルを所定の範囲で引き下げて許容される音圧レベルと比較することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記算出手段は、前記算出した音圧レベルが、前記用途で許容されないと前記判定手段が判定した場合に、前記音源と前記受音位置との距離を広げて前記受音位置での音圧レベルを再算出し、前記判定手段は、前記再算出された音圧レベルが前記用途で許容されるか否かを判定する。

請求項２に記載の発明によれば、算出された音圧レベルが許容されるレベルを超えている場合には、音源と受音位置との距離を広げて音圧レベルを再算出し、算出した音圧レベルが許容されるレベルか否かを判定できる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記記憶手段が記憶した前記用途別での前記許容音圧レベルは、用途が寝室の場合に最も低い。

請求項３に記載の発明によれば、許容される音圧レベルを低く設定することにより、快適性が重視される寝室用途の適否を判定できる。

以上説明したように、請求項１に記載の発明は、入力された項目に基づいて算出した音圧レベルが記憶手段に記憶された部屋の用途別で許容される音圧レベルと比較して住環境で許容されるか否かを判定できるという効果を有する。

請求項１に記載の発明によれば、人が在室している時間が所定の値未満の場合には、算出した音圧レベルを所定の範囲で引き下げて許容される音圧レベルと比較するので、在室時間に応じて音圧レベルの適否を判定できるという効果を有する。

請求項２に記載の発明によれば、算出された音圧レベルが許容されるレベルを超えている場合には、音源と受音位置との距離を広げて音圧レベルを再算出し、算出した音圧レベルが許容されるレベルか否かを判定する。したがって、算出した音圧レベルが住環境で許容され得る場合をシミュレーションできるという効果を有する。

請求項３に記載の発明によれば、許容される音圧レベルを低く設定することにより、快適性が重視される寝室用途の適否を判定できるので、算出した音圧レベルが寝室で許容されるか否かを判定できるという効果を有する。

本発明の実施の形態に係る音場シミュレーション装置の構成を示す概略図である。本発明の実施の形態に係る音場シミュレーション装置における遮音性能の解析に係るフローチャートの一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る音場シミュレーション装置における算出結果の表示の一例を示す図である。本発明の実施の形態に係る音場シミュレーション装置における障壁の変更によるシミュレーションの一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る音場シミュレーション装置の構成を示す概略図である。音場シミュレーション装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２と、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）１４と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１６と、ネットワークＩ／Ｆ部１８と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０と、表示部２２と、操作入力部２４と、バス２６とを含む。

ＣＰＵ１２は、音場シミュレーション装置１０の全体の動作を司るものであり、後述する音場シミュレーションに係るフローチャートの処理は、ＣＰＵ１２により実行される。ＨＤＤ１４は、音圧レベル算出用のプログラム、ＯＳ（Operating System）、建物の間取り及び寸法のモデルプラン、建具及び間仕切壁の仕様などが記録されると共に、各部屋で許容される音圧レベルを各部屋の用途別に記憶した不揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ１６は、ＯＳやプログラムやデータが展開される揮発性の記憶装置である。ネットワークＩ／Ｆ部１８は、ネットワークに接続するためのものであり、ＮＩＣ（Network Interface Card）やそのドライバで構成される。ＲＯＭ２０は、音場シミュレーション装置１０の起動時に動作するブートプログラムなどが記憶されている不揮発性の記憶装置である。表示部２２は、音場シミュレーション装置１０に関する情報を操作者に表示するものである。操作入力部２４は、操作者が音場シミュレーション装置１０の操作や情報を入力する際に用いられるものであり、一例としてキーボード等の入力装置及びマウス等のポインティングデバイスが含まれる。バス２６は、情報のやりとりが行われる際に使用される。

続いて、本実施の形態に係る音場シミュレーション装置の制御について説明する。図２は、本実施の形態に係る音場シミュレーション装置における遮音性能の解析に係るフローチャートの一例を示す図である。

まず、ステップ２００では、入力画面を表示する。本実施の形態では、音源の位置、音源の音圧レベル、音源から発せられる音の指向性、発生音の周波数、音源の作動時間、部屋の寸法及び形状並びに受音位置等の項目を入力する。このうち、音源の位置、部屋の寸法及び形状並びに受音位置は、対象となる住宅等の建物の間取り図を表示して、表示された間取り図上で音源の位置、部屋の寸法及び形状並びに受音位置を指定する。間取り図はＣＡＤ（Computer Aided Design）のデータを読み込んで表示部２２に表示するようにしてもよいし、表示部２２の画面上で建物の間取り及び寸法を任意に入力できるようなものでもよい。例えば、「８畳洋室」、「６畳和室」等の間取りの構成要素をサンプルとして表示部２２に一覧表示し、操作者がサンプルから任意に構成要素をマウス等のポインティングデバイスによって選択して並べることで建物の間取り及び寸法を指定する。さらには、選択して並べた構成要素の各部の寸法を任意に変更することが可能であってもよい。

または、建物の間取り及び寸法の複数のモデルプランから１のモデルプランを選択することにより、建物の部屋の間取り及び寸法を指定するようにしてもよい。

ステップ２０２では、各入力項目が確定したか否かが判定される。判定は、画面上でユーザが入力項目は確定した旨の入力を行ったか否かによる。

ステップ２０４では入力項目に基づいた演算処理が行われる。本実施の形態では一例として、音源を２４時間作動の換気扇とし、当該音源の正面での音圧レベルは３８．５ｄＢ、左右での音圧レベルは各々３１．０ｄＢである。当該音源の周波数は６３Ｈｚ〜８ｋＨｚにおいて観測されるが、５００Ｈｚで音圧レベルが３５．５Ｈｚに達し、他の周波数成分よりも音圧レベルが顕著なので、本実施の形態では、５００Ｈｚを当該音源の周波数とする。また、音の指向性を鑑み、音源が換気扇の場合、受音位置が音源の正面にあるか側面にあるかについても考慮する。

ステップ２０４では、音源位置から受音位置までの距離に基づく音圧レベルの減衰量を算出する。一般に、音圧レベルがＬｗである音源の位置からｄ（ｍ）離れた受音位置の音圧レベルＬは、下記の式（１）による。
Ｌ＝Ｌｗ−５−１０ｌｏｇ_１０ｄ・・・（１）

したがって、音源位置から受音位置までの距離に基づく音圧レベルの減衰量は、下記の式（２）によって算出される。
Ｌ−Ｌｗ＝５−１０ｌｏｇ_１０ｄ・・・（２）

ｄを例えば３．２ｍとした場合、上記の式（２）により、音源位置から受音位置までの距離に基づく音圧レベルの減衰量は−１０ｄＢとなる。

また、ステップ２０４では、ドア等の障壁における音の透過損失を算出する。透過損失ＴＬ（ｄＢ）は、下記の式（３）によって算出される。
ＴＬ＝２０ｌｏｇ_１０（ｆ×Ｍ）−４２．５・・・（３）

上記式（３）においてｆは音源の周波数（Ｈｚ）、Ｍは障壁の面密度（ｋｇ／ｍ^２）であり、ドアの場合でＭ＝６〜７ｋｇ／ｍ^２とする。本実施の形態では、音源位置から受音位置までの距離に基づく音圧レベルの減衰量及び透過損失に基づいて、受音位置での音圧レベルである音圧レベルを算出する。

ステップ２０６では、算出結果を表示して音圧レベル算出シミュレーションを終了する。図３は、本実施の形態に係る音場シミュレーション装置における算出結果の表示の一例を示す図である。音源３０の略正面側にＡ〜Ｃ点の受音点が設定されている。音源３０との間に障壁が介在しないＡ点では音圧レベルの減衰量は−３ｄＢにとどまっている。Ａ点よりも音源３０より離れ、かつ障壁としてドア３２が介在するＢ点では音圧レベルが−１８ｄＢ減衰し、ドア３２、３４が音源３０との間に介在し、かつＢ点よりも音源より離れたＣ点では音圧レベルの減衰量は−３３ｄＢに達している。

図４は、本実施の形態に係る音場シミュレーション装置における障壁の変更によるシミュレーションの一例を示す図である。図４左では、受音位置であるＤ点と音源３０との間にドア３６が介在しているので、音圧レベルの減衰量は約−１５ｄＢである。図４右は改善を位置したシミュレーション結果であって、ドア３６があった位置は防音壁で囲い、別途ドア４０を設けている。音源３０からの音はドア３８、４０を透過してＤ点に至るので、音圧レベルの減衰量は約−３０ｄＢとなる。音源の音圧レベルが５０ｄＢの場合、図４左の場合ではＤ点の音圧レベルは３５ｄＢで、通常の居室として許容されるレベルである４０ｄＢ未満であるが、寝室として許容されるレベルである２０ｄＢよりは高い。

しかしながら、図４の右の場合であれば、Ｄ点の音圧レベルは１５ｄＢとなり、寝室としての音圧レベルの要件を充足する。本実施の形態では、算出結果をＨＤＤ１９に記憶されている部屋の用途別での許容される音圧レベルと比較して、例えば居室として適するか否か、寝室として適するか否かを判定し、判定結果を算出結果と共に表示部２２に表示する。部屋の用途別に許容される音圧レベルはまちまちだが、寝室やオーディオルーム等の静粛性を求める居室が最も低く設定されている。

また、本実施の形態では、操作入力部２４から居住者が１日のうち部屋に滞在する時間をさらに入力可能であってもよい。滞在時間が所定の値未満の場合には、算出した音圧レベルを所定の範囲で引き下げて部屋で許容される用途別での音圧レベルと比較する、又は、許容される用途別での音圧レベルを引き上げて算出した音圧レベルと比較する。例えば、部屋の滞在時間が３時間未満であれば、算出された音圧レベルを１０％程度引き下げる、又は許容される用途別での音圧レベルを１０％程度引き上げる。

また、算出した音圧レベルが部屋の各用途で許容されない場合、本実施の形態では、音源と受音位置との距離を広げて再算出し、再算出された音圧レベルが部屋の用途で許容されるか否かを判定してもよい。音源からの距離を広げるには、一例として、図３のＡ点からＢ点又はＣ点のように、受音位置を音源３０から遠ざけることが考えられる。又は、音源３０を移動してもよい場合は、音源３０を受音位置から遠ざけてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、シミュレーションの結果に基づいて騒音低減の対策が可能となる。

１０音場シミュレーション装置
１２ＣＰＵ
１４ＨＤＤ
１６ＲＡＭ
１８ネットワークＩ／Ｆ部
２０ＲＯＭ
２２表示部
２４操作入力部
２６バス
３０音源
３２、３４、３６、３８、４０ドア

Claims

音源の位置、前記音源から発せられる音の音圧レベル、前記音の指向性、前記音の周波数、建物の部屋の寸法及び形状、受音位置並びに１日のうち前記部屋に人が滞在する時間を入力する入力手段と、
前記部屋で許容される許容音圧レベルを前記部屋の用途別に記憶した記憶手段と、
前記入力手段により入力された前記音源の位置、前記音の音圧レベル、前記音の指向性、前記音の周波数、前記建物の前記部屋の寸法及び形状並びに前記受音位置に基づいて前記受音位置での音圧レベルを算出する算出手段と、
前記算出した音圧レベルを前記記憶手段に記憶した前記用途別での前記許容音圧レベルと比較して、前記算出手段が算出した音圧レベルが前記用途で許容されるか否かを判定すると共に、前記時間が所定の値未満の場合には、前記算出した音圧レベルを所定の範囲で引き下げて前記用途別での前記許容音圧レベルと比較する判定手段と、
前記算出手段の算出結果及び前記判定手段の結果を表示する表示手段と、
を備えた音場シミュレーション装置。
前記算出手段は、前記算出した音圧レベルが、前記用途で許容されないと前記判定手段が判定した場合に、前記音源と前記受音位置との距離を広げて前記受音位置での音圧レベルを再算出し、
前記判定手段は、前記再算出された音圧レベルが前記用途で許容されるか否かを判定する請求項１に記載の音場シミュレーション装置。
前記記憶手段が記憶した前記用途別での前記許容音圧レベルは、用途が寝室の場合に最も低い請求項１又は２に記載の音場シミュレーション装置。