JP6584217B2 - 室内騒音の予測方法と住宅設計支援システム - Google Patents

Description

本発明は、住宅の間取り図を作成中に室内騒音を予測して、設計者に注意を喚起するために使用される、室内騒音の予測方法と住宅設計支援システムに関する。

住宅設計の最適化のために室内騒音を予測するシステムが各種開発されている。例えば、特許文献１は、騒音源位置から受音位置へ向かう経路上にある区画部材の遮音性能から受音位置での音圧レベルを計算して、その音を実体験できるようにする。また、特許文献２は、隔体の外側で所定の騒音が発生した場合の当該隔体の内側における騒音レベルをコンピュータで計算する。特許文献３は、壁、床、天井、ドア等を通り抜けた騒音源の騒音をスピーカで再生して、遮音性能をシミュレーションする。

特開平１１−１０２１５４号公報 特開２００１−６０２１１号公報 特開３４４７０７４号公報

既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。近年の住宅は、気密性が高く、屋外の騒音を十分に遮断できる性能を備えている。その結果、戸外の騒音よりもむしろ、住宅の内部で発生する音が気になるという問題が発生している。住宅の内部で発生する音源として代表的なものには、洗濯機、テレビジョン、トイレなどがある。住宅の間取りを設計する場合には、特に、これらの音源とリビングや寝室との距離を考慮し、適切な位置に扉や壁を配置するようにしている。例えば、リビングにトイレの入口が直面するような設計を避けるといった配慮がされている。

ところが、例えば、リビングと２階の廊下とが吹き抜けで直結しているような場合に、２階のトイレの音が１階のトイレの音よりも１階のリビングによく聞こえるといった問題が発生する。これは、設計者の盲点になる場合があり、設計や施工のやり直しにつながるといった問題もあった。

先行技術においては、住宅内部の騒音を、設計者が想定した経路を音が伝搬するとき、その経路上の構造物による影響を予めデータ入力しておいて、コンピュータで集計計算している。このデータ処理や計算方法は複雑であって、プログラム開発に時間と費用がかかりすぎるという問題があった。さらに、設計者の負担も大きい。定型化された住宅であれば、予め計算をしておくことができるが、自由設計の場合には採用できない。

本発明は、上記のような設計者が気付かない盲点について、これをすみやかに自動的に指摘するシステムを提供することを目的とする。また、実用上十分な精度があり高速演算ができ、プログラミングも容易な、間取り図設計をリアルタイムで評価できる室内騒音の予測方法と住宅設計支援システムを提供することを目的とする。

以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。

＜構成１＞
住宅設計のための間取り図を編集して表示する住宅設計手段と、
騒音を発生する原因になる音源部品と、到達騒音レベルを求めるべき場所に配置されるターゲット部品とが、間取り図上に配置されたことを検出する間取り図解析手段と、
上記音源部品から上記ターゲット部品に至る音の経路を探索する経路探索手段と、
上記経路中に存在する出入り口を含む音を伝達する開口を検出する開口検出手段と、
上記音源部品からその音源部品が存在する部屋の開口までの距離と、その部屋の開口から上記ターゲット部品が存在する部屋の開口を結ぶ通路の距離と、上記ターゲット部品が存在する部屋の開口からターゲット部品までの距離を加算した上記経路の全長を求めて、この全長に対応した音の基準減衰量を計算するとともに、上記経路中に存在する開口を通過する場合の開口毎の音の個別減衰量を累積して上記基準減衰量と加算した総減衰量を求める減衰量計算手段と、
上記音源部品の発生する騒音が上記総減衰量に従ってターゲット部品に到達したときの騒音レベルを計算して、編集中の間取り図上に計算結果を表示する騒音量表示手段と、
上記騒音量表示手段による騒音レベル計算の結果から、上記ターゲット部品の位置における騒音レベルが予め設定した閾値よりも大きいとき、編集中の間取り図上に、音源部品とターゲット部品と騒音レベルと音の経路を示す警告表示を出力する警告表示手段を備えたことを特徴とする住宅設計支援システム。

＜構成２＞
上記騒音量表示手段は、音源部品またはターゲット部品が間取り図上に配置されたとき、音源部品とターゲット部品の全ての組み合わせを検出して、既に実行済みの騒音レベル計算を除外した全ての組み合わせについて、上記騒音レベル計算を実行して表示することを特徴とする構成１に記載の住宅設計支援システム。

＜構成３＞
上記騒音量表示手段は、音源部品とターゲット部品とが指定されて、計算開始が指示されたとき、上記騒音レベル計算を実行してその結果を表示することを特徴とする構成１に記載の住宅設計支援システム。

＜構成４＞
上記開口検出手段は、上記開口に階段および吹き抜けを含めることを特徴とする構成１乃至３のいずれかに記載の住宅設計支援システム。

＜構成５＞
上記音源部品は、音を発生させる原因になる部品とし、上記ターゲット部品は、実際に騒音が聞こえてしまう人が使用するための部品とすることを特徴とする構成１乃至４のいずれかに記載の住宅設計支援システム。

＜構成６＞
上記通路は、人が通行するために住宅の内部に設けられたスペースとすることを特徴とする構成１乃至５のいずれかに記載の住宅設計支援システム。

＜構成７＞
上記経路探索手段は、住宅の間取り図を一定の縦横寸法のグリッドで区分し、音源部品が配置されたグリッドとターゲット部品が配置されたグリッドまでの音が伝達される経路の全長を、グリッドの総数で示すことを特徴とする構成１乃至６のいずれかに記載の住宅設計支援システム

＜構成８＞
上記経路探索手段は、上記グリッドを通路の幅に相当する辺を有する正方形に設定することを特徴とする構成７に記載の住宅設計支援システム。

＜構成９＞
上記減衰量計算手段は、音の伝搬経路中のグリッドの数に応じて音の減衰量を計算することを特徴とする構成８に記載の住宅設計支援システム。

＜構成１０＞
上記騒音量表示手段は、部屋の出入り口については、扉が閉まっている状態と、扉が開放されている状態の両方について、騒音レベル計算をしてその結果を表示することを特徴とする構成１乃至９のいずれかに記載の住宅設計支援システム。

＜構成１１＞
上記騒音量表示手段は、間取り図上の任意の場所が指定されたときに、既に間取り図上に配置された全ての音源部品による上記騒音レベル計算を実行して、その結果を表示することを特徴とする構成１乃至１０のいずれかに記載の住宅設計支援システム。

＜構成１２＞
住宅設計支援システム用のコンピュータを、構成１乃至１１のいずれかに記載の各手段として機能させるコンピュータプログラム。

＜構成１３＞
構成１２に記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。

＜構成１の効果＞
設計システムと連動させることができるので、間取り図プラン全体の騒音レベル評価が瞬時にできる。設計中にリアルタイムで注意喚起をすることもできるので、早期に問題点に気付いてプラン変更できるから、作業全体の促進につながる。顧客にプランを提示する前にプランのチェックができるので、全ての顧客に対して十分な配慮ができる。
複数の音源から到達する音の騒音レベルを比較して警告表示をすることで、間取り設計の最適化を可能にする。
＜構成２の効果＞
音源部品またはターゲット部品が間取り図上に配置されたときに、それを検出してただちに騒音レベル計算の結果が表示されると、円滑な間取り図設計を進めることができる。
＜構成３の効果＞
設計者が音源部品とターゲット部品の組み合わせを特定して、そのつど確認をしながら間取り図設計を進めることができる。
＜構成４の効果＞
各階毎の間取り図を設計している場合に、階段や吹き抜けを通って別の階に達する騒音レベルには気付かないことがある。これを解決できる。
＜構成５の効果＞
リビングや寝室といった部屋単位でなく、ソファやベッドといったターゲット部品を検出することで、騒音レベル計算を起動する適切なトリガにすることができる。
＜構成６の効果＞
壁等の隔壁は十分に遮音効果があるという前提で、廊下等の人が通行するためのスペースを音が伝搬するという条件をつけると、音の伝搬経路の演算処理が簡潔になる。
＜構成７の効果＞
住宅の間取り図をグリッドで区分してそのグリッドを距離計算に利用すると、音の通路の探索処理が簡略化でき、高速演算が可能になる。
＜構成８の効果＞
住宅の間取り図上での任意の方向の距離をグリッドの数で表すことができる。
＜構成９の効果＞
音の伝搬経路中のグリッドの数に応じて音の減衰量を計算すれば、簡単にしかも実用上問題の無い精度で騒音レベル計算ができる。
＜構成１０の効果＞
扉が開いた状態と閉まった状態の２種の状態について結論が得られていれば、設計者はその旨を施主に伝えて了解を得て設計がすすめられる。
＜構成１１の効果＞
マウス等で間取り図上の任意の場所が指定されたときに、その場所の騒音レベル計算の結果が表示されれば、上記の間取り図設計を強力に支援できる。

本実施例による設計中の間取り図で、（ａ）は１階で（ｂ）は２階の間取り図である。 実施例１のシステムを実現するコンピュータの機能ブロック図である。 間取り図中の音の経路を計算する方法の説明図である。 音の経路のみを比較するための間取り図部分拡大図である。 音源部品３６とターゲット部品３８との間の音の経路４０と騒音レベルの計算方法説明図である。 音源部品とターゲット部品の別の関係を示す間取り図である。 住宅設計用コンピュータの動作フローチャートである。 経路探索手段による音の経路の全長計算処理のフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。

図１は、本実施例による設計中の間取り図２６である。（ａ）は１階で（ｂ）は２階の間取り図である。
この間取り図２６中で、騒音を発生する代表的な音源部品としては１階と２階のトイレが考えられる。ここでは、リビングで聞こえる騒音レベルを計算する。音源部品３６−１から発生する音は、壁３４に沿って音の経路４０−１を通じてターゲット部品３８に達する。音源部品３６−２から発生する音は、階段３０を通過して音の経路４０−２を通じてターゲット部品３８に達する。

音源部品３６−１と３６−２の音源レベルはいずれも７５ｄＢＡと設定する。これは発生源の位置で人が感じる騒音レベルである。図の例では、算出されたターゲット部品３８での騒音レベルを、音源毎に区別して警告表示４２として表示している。音源部品３６−１から音の経路４０−１を通じてターゲット部品３８に達する騒音レベルは４０ｄＢＡである。音源部品３６−２から音の経路４０−２を通じてターゲット部品３８に達する騒音レベルは４７ｄＢＡである。

設計者がこれをみると、リビングのある１階のトイレの音よりも、２階のトイレの音のほうが気になるということに気付く。例えば、設計時に、階段３０や吹き抜け３２を通って別の階に達する騒音レベルには気付き難い。警告表示４２はこうして設計者に対して、設計中に、例えば、リアルタイムに設計上の問題点を気付かせる。このように実施例のシステムを動作させるために、次のようなコンピュータシステムを構築する。

図２は、実施例１のシステムを実現するコンピュータの機能ブロック図である。
住宅設計用コンピュータ１０は、演算処理装置１１と記憶装置２５を備えている。演算処理装置１１は、住宅設計手段１２と間取り図解析手段１４と経路探索手段１６と開口検出手段１８と減衰量計算手段２０と騒音量表示手段２２と警告表示手段２４とを備える。記憶装置２５は、上記の演算処理のために、間取り図２６と各種処理データ２７を記憶する。処理データ２７は、音源部品からその音源部品が存在する部屋の開口までの距離Ｌ１と、開口を結ぶ通路長Ｌ２と、ターゲット部品が存在する部屋の開口からターゲット部品までの距離Ｌ３と、経路の全長ＬＬと、基準減衰量Ｄｍと個別減衰量Ｄｐと総減衰量ＤＤと、騒音レベルＮと閾値Ｒとグリッドの総数Ｇ等を含む。

住宅設計手段１２は、住宅設計のための間取り図２６を編集して表示する機能を持つ。
間取り図解析手段１４は、騒音を発生する原因になる音源部品３６と、到達騒音レベルを求めるべき場所に配置されるターゲット部品３８とが、間取り図２６上に配置されたことを検出する機能を持つ。

本発明では、住宅の内部で発生する様々な音が、住宅の居住者に騒音と認識されるような場合をみつけて、その騒音レベルを求める。このために、一般的に間取り図２６上に配置される多種のパーツの中で、音源部品３６とターゲット部品３８となるものを定めておく。騒音を発生する原因になる音源部品３６は、例えば、トイレユニット、キッチンユニット、洗濯機、テレビジョン受像器、ピアノ等である。

到達騒音レベルを求めるべき場所とは、例えば、リビングや寝室である。騒音が気になる場所である。ターゲット部品３８は、例えば、居間に設置されるダイニングテーブルやソファや寝室に設置されるベッドである。実際に騒音が聞こえる人が使用するための家具等である。

設計者が間取り図２６の設計中に、音源部品とターゲット部品を間取り図２６に配置したとき、コンピュータが自動的にこれを検出して、例えば、リアルタイムでターゲット部品の配置された位置での騒音レベルを設計者に通知する。部品の検出により自動的にすばやく騒音レベルを計算して表示すると、設計者は、設計中に直ちに注意喚起されるため、効率よく最適な間取り設計ができる。

また、設計者は、通常、設計の良否を自動判定するために、例えば、設計画面上に表示された点検開始ボタン（図示しない）をクリックする。これにより、強度計算その他の設計上の重要な数値が自動的に計算されて表示される。そのときの処理に、室内騒音レベルの計算を含めておく。即ち、他の点検処理とともに、室内各所の騒音の予測をしてその結果を表示し、あるいは警告を表示する。警告表示４２には、自動的に、あるいは、設計者により指定された音源部品３６とターゲット部品３８の組み合わせと、その音の経路と到達する騒音レベルを示すとよい。

経路探索手段１６は、音源部品３６からターゲット部品３８に至る音の経路４０を探索する機能を持つ。開口検出手段１８は、上記経路中に存在する出入り口２８を含む音を伝達する開口を検出する。減衰量計算手段２０は、上記音源部品３６からその音源部品３６が存在する部屋の開口までの距離と、その部屋の開口から上記ターゲットが存在する部屋の開口を結ぶ通路の距離と、上記ターゲットが存在する部屋の開口からターゲットまでの距離を求めて、これらを加算した経路の全長を求める機能を持つ。

減衰量計算手段２０は、音の経路のその全長だけに対応した音の基準減衰量を計算する。さらに、上記経路中に存在する開口を通過する場合の開口毎の音の個別減衰量を求める。そして、個別減衰量の累積値と上記基準減衰量と加算した総減衰量を求める。騒音量表示手段２２は、上記総減衰量を利用して、音源部品３６の発生する騒音がターゲットに到達したときの騒音レベルを計算して、編集中の間取り図２６上に表示する機能を持つ。

経路探索手段１６は、音源部品３６からターゲット部品３８まで、音の伝わる経路の全長を求める。音の伝わる経路の全長は、音源部品３６からその音源部品３６が存在する部屋の開口までの距離と、その部屋の開口からターゲットが存在する部屋の開口を結ぶ通路の距離と、ターゲットが存在する部屋の開口からターゲットまでの距離を加算して求める。

経路探索手段１６は、音源部品３６が存在する部屋の開口から上記ターゲットが存在する部屋の開口を結ぶ通路を探索する。この通路は、人が通行できる住宅の内部に設けられたスペースである。音源部品３６やターゲット部品３８が存在する部屋の中には通路は無いものとする。通路の距離は、音源部品３６が存在する部屋の開口からターゲット部品３８が存在する部屋の開口までの通路を辿って求められる。

開口とは、部屋の出入り口２８、部屋と通路の間の窓、階段３０、吹き抜け３２を含むものとする。例えば、音の減衰量は、部屋の出入り口２８の建具が障子なら５ｄＢ、ドアや引き戸なら１５ｄＢ、防音ドアなら３０ｄＢとする。階段や吹抜は１０ｄＢである。減衰量計算手段２０は、音の経路に複数の開口が存在する場合には、開口毎の音の個別減衰量を累積する。部屋の出入り口２８は、扉のあるものと無いものを含む。扉を開いた状態と閉めた状態で、部屋の出入り口２８毎に、それぞれ音の特定の減衰量を決めておく。

この特定の減衰量は、部屋の出入り口２８の属性データとしてＣＡＤデータに含めておく。部屋の出入り口２８で、音の減衰量がゼロのところは扉が無いものとする。扉が開放されていれば、扉のある部屋の出入り口２８でも、音の減衰量がゼロになる、従って、室内騒音の予測演算処理は、扉が全て閉まっている状態と、全て開放されている状態の両方について行うことが好ましい。

通路上の各扉が開いた状態と閉まった状態の２種の状態について結論が得られていれば、設計者はその旨を施主に伝えて了解を得て設計がすすめられる。例えば、トイレの騒音が気になる場合には、リビングの扉を閉めておけば十分にその音を遮断できるといった説明ができる。また、トイレのドア1枚だけが閉じていて、それ以外の通路上の扉が開いた状態でも騒音が気にならない設計が求められている場合には、その要求がみたされるように設計すればよい。

なお、上記の例では、警告表示４２は、上記騒音量表示手段２２による騒音レベル計算の結果をそのまま表示するものにした。しかし、例えば、上記ターゲット部品３８の位置における騒音レベルと予め設定した閾値とを比較して、騒音レベルが閾値より大きい場合にのみ、警告表示４２をしてもよい。騒音レベルが低い場合には、その設計は適切だから無視できる。音源が複数ある場合には、全ての音源から到達する音の騒音レベルを比較して表示することが好ましい。

音源部品３６やターゲット部品３８が間取り図２６上に配置されたとき、音源部品３６とターゲット部品３８の全ての組み合わせを検出して、そのつど騒音レベル計算を実行して、その結果を表示するとよい。実行済みの騒音レベル計算を除外してもよいし、合わせて表示してもよい。

なお、既知の騒音計算システムでは、例えば、壁３４等を介して伝わる音も計算に含めるようにしている。しかしながら、開口部と比較して住宅の壁は十分な遮音効果がある。一方、建物内部の通気性を重視した設計では、例えば、リビングの扉は開放されていることが多く、階段や吹き抜けは開放されている。この場合に、壁のような障害物を経由しない音が騒音設計上問題になることがある。そこで、この実施例では、廊下等の人が通行するためのスペースを伝搬する音に対象を絞って、これに適した音の伝搬経路の演算処理を実行している。

以上説明した住宅設計支援システムは、設計システムと連動させることができるので、間取り図プラン全体の騒音レベル評価が瞬時にできる。設計中にリアルタイムで注意喚起をすることもできるので、早期に問題点に気付いてプラン変更できるから、作業全体の促進につながる。顧客にプランを提示する前にプランのチェックができるので、様々な顧客に対して十分な配慮ができるという効果がある。

図３〜図５は、上記の音の経路を計算する最適な方法の説明図である。
まず図３に示すように、間取り図２６に縦横に破線のようにグリッド４４を表示する。このグリッドは、例えば、間取り図設計上の単位として従来から利用されている１メートル（あるいは３尺）四方に相当するものが適する。

このように、住宅の間取り図２６が一定の縦横寸法のグリッド４４で区分してあるとき、音源部品３６が配置されたグリッド４４とターゲット部品３８が配置されたグリッド４４までの音が伝達される経路の全長を、グリッド４４の総数で示すことができる。

グリッド４４を正方形にして、その辺を廊下等の通路の幅に設定すると、最も都合良く距離計算ができる。廊下や階段３０の幅は、一般の住宅では規格化されており、通路の距離計算には、最も適する。全ての通路を辿る距離はグリッド４４の個数で表現できる。

図４の例では、音源部品３６−１からターゲット部品３８までの音の経路４０−１には、グリッド４４が８個ある。この音の経路４０−１中には、トイレの扉とリビングの引き戸が存在する。この２箇所で音が減衰する。音源部品３６−２からターゲット部品３８までの音の経路４０−２には、グリッド４４が５個ある。音の経路４０−２に中には、階段３０（開口の一種）が存在する。この階段３０で音が減衰するが、リビング側には扉は無い。図５には、その場合の具体的な騒音レベル計算方法の説明図を示した。

図５には、音源部品３６とターゲット部品３８との間の音の経路４０と騒音レベルの計算方法を図示した。いずれの音源部品とターゲットの間でも、これと全く同様の計算をすればよい。まず音源部品３６からトイレの開口までの距離Ｌ１は、グリッド数１で表すことができる。また、リビングの開口からターゲット部品３８までの距離Ｌ３は、グリッド数２で表すことができる。トイレの開口とリビングの開口を結ぶ通路長Ｌ２は、グリッド数２で表すことができる。その結果、音源部品３６からターゲット部品３８までのグリッドの総数Ｇは、グリッド数５で表すことができる。これが経路の全長ＬＬである。

基準減衰量Ｄｍは、経路の全長ＬＬに対応する値である。グリッド総数Ｇと基準減衰量Ｄｍとが正比例するように設定してもよい。また、例えば、小規模住宅の場合には、グリッドの総数Ｇが３個までは基準減衰量Ｄｍは１ｄＢ、グリッドの総数Ｇが４個〜６個までは基準減衰量Ｄｍは３ｄＢ、グリッドの総数Ｇが７個以上は基準減衰量Ｄｍは５ｄＢというように定めておいてもよい。図５の例では、基準減衰量Ｄｍは３ｄＢである。

一方、音の経路４０中には、トイレの扉４６と階段３０が存在する。トイレの扉４６の個別減衰量Ｄｐは１５ｄＢである。階段３０の個別減衰量Ｄｐは１０ｄＢである。従って、音源部品３６からターゲット部品３８までの総減衰量ＤＤは、基準減衰量Ｄｍと個別減衰量Ｄｐとを加算した２８ｄＢとなる。音源レベルＰは７５ｄＢＡである。従って、騒音レベルＮは７５ｄＢＡから２８ｄＢＡを差し引いた４７ｄＢＡとなる。

なお、音源部品３６が存在する部屋の開口からターゲットが存在する部屋の開口までの通路が複数あるときは、全ての場合を検出する。開口が複数ある場合や通路が複数ある場合等もある。それらの距離を比較して、距離が最短のものや音の減衰量が最小のものを選択する。通路は、いずれも直線または連続した折れ線で表すことができる。グリッド４４を利用する場合には、グリッド４４を順に並べた列で表現できる。

上記の通路を含む音の伝わる経路全体を探索するには、起点となるグリッド４４から隣接するグリッドに進む経路であって、障害物により遮られない経路を全て求める。隣接するグリッド４４を順に辿って目的とするグリッド４４に到達するという処理は、既知のルート探索アルゴリズムを利用すればよい。間取り図２６が単純な場合には、通路となるスペースが限定されているので、この演算処理はきわめて短時間で実行できる。

音源部品３６からその音源部品３６が存在する部屋の開口までの距離や、ターゲットが存在する部屋の開口からターゲットまでの距離も、グリッド４４の数で表すことが好ましい。例えば、音源部品３６が配置されたグリッド４４と、その部屋の開口が配置されたグリッド４４を対角頂点とした長方形の対角線上のグリッド４４数あるいは、２辺が通るグリッド４４数を求めるとよい。

例えば、距離計算に既知の方法を利用すると、音源部品３６の位置とターゲット部品３８の位置の座標値を求めて、透過音、反射音等を考慮した複雑な音伝搬経路を求めることになる。そして、音伝搬経路中の各構造物の音伝搬定数を使用して、音の総合的な減衰量を求める処理をする。こうした計算には沢山のデータの準備が必要になり、間取りを自由設計する場合に必要な全てのデータを準備しておくのが容易でない。

本発明では、どんな間取り図２６であっても、音源部品３６が配置されたグリッド４４とターゲット部品３８が配置されたグリッド４４から、容易に自動的に音の伝搬する距離計算ができる。しかも、開口の種類も特定しておけば、音の伝搬経路上の開口を検出して即座に音の減衰量を計算できる。こうして、計算が非常に簡素化される。しかも、実測値と比較したところ、実用上問題にならない程度に一致することが分かった。なお、騒音レベル計算モードで、間取り図上の任意の場所がマウス等により指定されたときに、自動的にその場所の騒音レベルが表示されると設計の助けになる。上記騒音量表示手段は、指定場所における、既に間取り図上に配置された全ての音源部品による騒音レベル計算を実行して、その結果を並べて表示するとよい。

図６は音源部品とターゲット部品の別の関係を示す間取り図である。
（ａ）は１階の間取り図、（ｂ）は２階の間取り図である。この例では、１階のピアノ室にピアノ５２がある。また、一階のリビングに、テレビジョン受像器（ＴＶ）５４がある。これらは、それぞれ、図のように、９０ｄＢＡと６０ｄＢＡの騒音を発生する音源部品３６である。そして、２階の寝室のベッド４７をターゲット部品３８として、騒音レベルの計算をしている。

ピアノ５２の音は階段３０を通って矢印５６のように寝室に到達する。この経路上のグリッド総数Ｇは１０．５である。従って、上記の条件に当てはめると、基準減衰量Ｄｍは５ｄＢである。この経路上には、ピアノの部屋の防音ドア４８と寝室の部屋の引き戸５９と階段３０がある。防音ドア４８の個別減衰量Ｄｐは３０ｄＢ、寝室の引き戸４９の個別減衰量Ｄｐは１５ｄＢである。階段３０の個別減衰量Ｄｐは１０ｄＢである。従って、ピアノの音の総減衰量ＤＤは６０ｄＢである。

一方、テレビジョン受像器（ＴＶ）５４の音はリビングから吹抜け３２を通って矢印５８のように寝室に到達する。この経路上のグリッド総数Ｇは１．５である。従って、上記の条件に当てはめると、基準減衰量Ｄｍは３ｄＢである。この経路上には、寝室の障子５０がある。寝室の障子５０の個別減衰量Ｄｐは５ｄＢである。吹き抜けの個別減衰量Ｄｐは１０ｄＢである。従って、テレビジョン受像器（ＴＶ）５４の音の総減衰量ＤＤは１８ｄＢである。

以上の結果から、寝室に達するピアノ５２の音の騒音ベルは（９０−６０）＝３０ｄＢＡである。一方、寝室に達するテレビジョン受像器（ＴＶ）５４の音の騒音ベルは（６０−１８）＝４２ｄＢＡである。即ち、図６に示した間取り図では、リビングの吹抜け３２を通じて寝室に伝わるテレビジョン受像器（ＴＶ）５４の音による騒音が、ピアノ５２による騒音よりも大きくなることが分かる。

以上のように、階段や吹抜けを通じた音の経路が、意外な騒音の原因になることがあり、これを自動的に計算して設計者に注意を促す効果は大きい。なお、上記の警告表示４２には、解決方法を含めてもよい。例えば、音源部品３６の存在する部屋とターゲット部品３８の存在する部屋について、それぞれ各種の遮音対策を記憶装置２５に記憶させておく。そして、その対策データを表示する。これにより、設計者は設計の見直しをして、設計を最適化できる。例えば、ユーティリティ周りの音改善例リストや、トイレ周りの音改善例リストを表示するとよい。また、騒音レベル毎の部材選択例を表示するとよい。

図７と８は住宅設計用コンピュータの動作フローチャートである。
上記の演算処理では、例えば、こうしたフローチャートに従ってコンピュータを動作させる。演算処理の説明では、図２もあわせて参照する。まず、図７に示すように、コンピュータ１０のディスプレイにステップＳ１１で、間取り図の表示をする。設計者４５は、間取り図に自由に様々な部品を配置しながら設計作業を進める。

ステップＳ１２では、間取り図解析手段１４が、間取り図２６中の部品配置の解析をする。これは、新たな部品が追加されるたびに実行される。ステップＳ１３では、音源部品３６の検出をする。ステップＳ１４では、その音源部品３６の属性データから、発生する音源レベルを取得する。次に、ステップＳ１５でターゲット部品３８の検出をする。

こうして、音源部品３６と３８の組み合わせを決めた後、ステップＳ１６で、経路探索手段１６が、音の経路の全長の算出をする。このステップＳ１６の処理は次の図８で詳細に説明する。次のステップＳ１７では、減衰量計算手段２０が、算出した音の経路の全長に対する基準減衰量を計算する。ステップＳ１８では、開口検出手段１８が、経路中に存在する開口の検出をする。ステップＳ１９では、開口が音を減衰させる構造のものの場合には、各開口の音の個別減衰量を求めて、基準減衰量に累積加算し、総減衰量を求める。

ステップＳ２０では、減衰量計算手段２０が、上記の音源レベルから総減衰量を差し引いて、騒音レベルを求める計算をする。ステップＳ２１では、求めた騒音レベルを間取り図上に表示する。閾値と比較して騒音レベルが大きいものだけを表示してもよい。ステップＳ２２では、他の音源部品があるかどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときはステップＳ２３の処理に戻り、新たな音源部品３６とターゲット部品３８の組み合わせを検出する。ノーのときは処理を終了する。

図８は、経路探索手段による音の経路の全長計算処理のフローチャートである。
この説明は図５も合わせて参照する。まず、経路探索手段１６は、ステップＳ３１で、音源部品の配置された場所のグリッドｇ１を検出する。ステップＳ３２では、音源のある部屋の開口がある場所のグリッドｇ２を検出する。ステップＳ３３では、音源がある部屋に複数の開口があるとき、各開口に識別番号を付与する。全ての開口について、その開口を通じて音が伝わる経路を求めるためである。

ステップＳ３４では、ターゲット部品の配置されたグリッドｇ４を検出する。ステップＳ３５では、ターゲット部品のある部屋の開口の部分のグリッドｇ３を検出する。ステップＳ３６で、複数の開口が検出されたときには、それぞれの開口に識別番号を付与する。音源部品のある部屋の場合と同様である。ステップＳ３７では、音源部品の配置された部屋の開口がある場所のグリッドｇ２から、ターゲット部品の配置された部屋の開口のあるグリッドｇ３までの経路検出をする。

ステップＳ３８では、複数の経路があれば、それぞれの経路に識別番号を付与する。開口の場合と同様である。ステップＳ３９では、グリッドｇ１からグリッドｇ４に達する音の経路を一つ検出する。ステップＳ４０では、その音の経路長の計算をする。ステップＳ４１では、経路の識別番号と経路長を一時記憶する。ステップＳ４２では、別の経路があるかどうかという判断をする。この判断の結果がイエスのときはステップＳ３９の処理に戻る。ノーのときはステップＳ４３の処理に進む。

ステップＳ４３では、一時記憶した全ての経路長（グリッド数）とその経路の識別番号を計算結果として出力する。この計算結果は、図７のステップＳ１７以下で使用される。図７の説明では、音の経路が１種類だけ検出されているように計算をした。しかし、複数の経路があれば、全ての経路について騒音レベルが計算され、そのうちの最小値を、該当する音源部品による騒音レベルとすればよい。

１０ 住宅設計用コンピュータ
１１ 演算処理装置
１２ 住宅設計手段
１４ 間取り図解析手段
１６ 経路探索手段
１８ 開口検出手段
２０ 減衰量計算手段
２２ 騒音量表示手段
２４ 警告表示手段
２５ 記憶装置
２６ 間取り図
２７ 処理データ
２８ 出入り口
３０ 階段
３２ 吹き抜け
３４ 壁
３６ 音源部品
３８ ターゲット部品
４０ 音の経路
４２ 警告表示
４４ グリッド
４５ 設計者
４６ 扉
４７ ベッド
４８ 防音ドア
４９ 引き戸
５０ 障子
５２ ピアノ
５４ ＴＶ
５６ 矢印
５８ 矢印

Claims (13)

1. 住宅設計のための間取り図を編集して表示する住宅設計手段と、
   騒音を発生する原因になる音源部品と、到達騒音レベルを求めるべき場所に配置されるターゲット部品とが、間取り図上に配置されたことを検出する間取り図解析手段と、
   上記音源部品から上記ターゲット部品に至る音の経路を探索する経路探索手段と、
   上記経路中に存在する出入り口を含む音を伝達する開口を検出する開口検出手段と、
   上記音源部品からその音源部品が存在する部屋の開口までの距離と、その部屋の開口から上記ターゲット部品が存在する部屋の開口を結ぶ通路の距離と、上記ターゲット部品が存在する部屋の開口からターゲット部品までの距離を加算した上記経路の全長を求めて、この全長に対応した音の基準減衰量を計算するとともに、上記経路中に存在する開口を通過する場合の開口毎の音の個別減衰量を累積して上記基準減衰量と加算した総減衰量を求める減衰量計算手段と、
   上記音源部品の発生する騒音が上記総減衰量に従ってターゲット部品に到達したときの騒音レベルを計算して、編集中の間取り図上に計算結果を表示する騒音量表示手段と、
   上記騒音量表示手段による騒音レベル計算の結果から、上記ターゲット部品の位置における騒音レベルが予め設定した閾値よりも大きいとき、編集中の間取り図上に、音源部品とターゲット部品と騒音レベルと音の経路を示す警告表示を出力する警告表示手段を備えたことを特徴とする住宅設計支援システム。
2. 上記騒音量表示手段は、音源部品またはターゲット部品が間取り図上に配置されたとき、音源部品とターゲット部品の全ての組み合わせを検出して、既に実行済みの騒音レベル計算を除外した全ての組み合わせについて、上記騒音レベル計算を実行して表示することを特徴とする請求項１に記載の住宅設計支援システム。
3. 上記騒音量表示手段は、音源部品とターゲット部品とが指定されて、計算開始が指示されたとき、上記騒音レベル計算を実行してその結果を表示することを特徴とする請求項１に記載の住宅設計支援システム。
4. 上記開口検出手段は、上記開口に階段および吹き抜けを含めることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の住宅設計支援システム。
5. 上記音源部品は、音を発生させる原因になる部品とし、上記ターゲット部品は、実際に騒音が聞こえてしまう人が使用するための部品とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の住宅設計支援システム。
6. 上記通路は、人が通行するために住宅の内部に設けられたスペースとすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の住宅設計支援システム。
7. 上記経路探索手段は、住宅の間取り図を一定の縦横寸法のグリッドで区分し、音源部品が配置されたグリッドとターゲット部品が配置されたグリッドまでの音が伝達される経路の全長を、グリッドの総数で示すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の住宅設計支援システム
8. 上記経路探索手段は、上記グリッドを通路の幅に相当する辺を有する正方形に設定することを特徴とする請求項７に記載の住宅設計支援システム。
9. 上記減衰量計算手段は、音の伝搬経路中のグリッドの数に応じて音の減衰量を計算することを特徴とする請求項８に記載の住宅設計支援システム。
10. 上記騒音量表示手段は、部屋の出入り口については、扉が閉まっている状態と、扉が開放されている状態の両方について、騒音レベル計算をしてその結果を表示することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の住宅設計支援システム。
11. 上記騒音量表示手段は、間取り図上の任意の場所が指定されたときに、既に間取り図上に配置された全ての音源部品による上記騒音レベル計算を実行して、その結果を表示することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の住宅設計支援システム。
12. 住宅設計支援システム用のコンピュータを、請求項１乃至１１のいずれかに記載の各手段として機能させるコンピュータプログラム。
13. 請求項１２に記載のコンピュータプログラムを記録したコンピュータで読み取り可能な記録媒体。

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