業務放送・非常放送設備の計画と設置基準

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建物で用いられる放送設備

建物における放送設備は、会議室等で使用する拡声設備、イベント会場やホールで使用する音響設備、館内放送設備、非常放送設備の用途に分けられる。

電気設備設計者が計画・計画する放送設備は、館内放送として使用する「業務放送設備」または「非常放送設備」がほとんどであり、ステージやホールといった専門の音響設備については、音響専門の設計者や専門業者に委託したり、共同設計を行うのが一般的である。

建築設備用としての放送設備は、壁掛けの一体型のものや、自立ラックに収容するものなど、いくつかのラインナップがある。近年ではデジタルアンプが普及し始めており、従来のアナログアンプと比べて、非常にコンパクトな寸法となる。

デジタルアンプは消防用として使用できない時期もあったが、現在では消防認定の取得が完了しており、非常放送用のアンプとして採用できるようになった。

自立ラックを採用したシステムであれば、ラックにアンプやBGM装置、有線チューナーやプログラムタイマーなど、多数の機器を一括収容できる。ラック自体はコストアップとなるが、省スペース化・多機能化を図れるため、大規模建築物では放送関連機器の自立ラック収容が基本となる。

PAシステムとの違い

PAシステムは、パブリックアドレス( Public Address )の略称であり、マイクとスピーカーを別の空間に置き、公衆に対して広く音声や音響を届けることが主目的となる。対して、マイクとスピーカーを同じ空間に設置する会議システムのような使用方法は、SR( Sound Reinforcement )と呼ばれる。

PAシステムは、小さなイベント会場で使用するような、可搬の小型システムから、大規模施設から街区をカバーするような大規模システムまで広く使われている。マイクと音源ソースのミキシング、アンプによる出力調整、スピーカー回線選択、個々のスピーカー音量調整など、高度な制御による信頼性の高さが要求される。

会議用やイベント音響用など、高音質の放送システムを構築する場合、ローインピーダンスのシステムを選定する。ローインピーダンスのシステムとした場合、配線が太くなり、スピーカーも高価で、多数のスピーカを接続できないのが特徴である。

ハイインピーダンス仕様の放送設備

館内放送や非常放送など、低位または中位の放送品質を保ちつつ、多数のスピーカーを設置していく放送システムを構築しなければならない用途では、ハイインピーダンスのシステムを採用するのが合理的である。

ハイインピーダンスの放送システムを採用すれば、1.2mm程度の細い電線に、スピーカーを何十台も並列に接続できるため、建築物の天井スピーカーなど多数のスピーカーを設ける用途に適している。

ハイインピーダンスのシステムは、高い品質が求められる用途に適しておらず、高品位な音を出すことができない。イベントステージなど高品質な音響が求められる場合、ローインピーダンスのシステムを構築するのが良い。

放送設備の回路構成

放送設備を計画する場合、アンプの元分けや、回線分けを十分に検討しなければならない。

事務所を例とすると、執務スペースを個別回線とし、廊下、トイレと放送回路を分離することで、BGMを流すエリアと、非常時・緊急時にのみ案内放送を流すエリアを区分するのが基本である。

廊下やトイレが共用スペースの場合、来客者のためにBGMを流すことが考えられ、執務スペースは無音状態とするのが一般的である。放送区域を同一にするのは望ましくない。

商業施設においてはバックヤード、客用通路、店舗内を同一の放送系統にするのは避ける。バックヤードは従業員だけが必要とする案内放送を流すエリアであり、客用通路は案内放送やBGMなどを流すのが基本であり、放送の目的や用途がまったく違う。

放送エリア分けは、放送を行う対象や用途を十分理解し、適切な回線分けが求められる。

非常放送設備とは

非常放送設備は、消防法によって定められた「非常警報」のひとつであり、大規模な建築物や、消防隊が容易に進入できない「無窓階」の防火対象物で、収容人員が一定数以上の建物に設置義務が課される。

非常警報には、手動で鳴らすサイレンや携帯拡声器など簡易な設備もあるが、大規模な建築物で手動による警報は限界があり、建物全体に放送が可能な「非常放送設備」の設置が求められる。

不特定多数が集まる商業施設や宿泊施設では、ベルやサイレンを突然鳴動する警報方式では、突然の大音響によってパニックを誘発するおそれがある。パニックは二次災害の原因となるため、突然「火災なので避難して下さい」という放送を流すのは望ましくない。

万が一感知器が発報したとしても「感知器が動作したので確認しています。」という確認放送をまず流し、建物監理者が火災を確認した上で、火災発生を知らせる放送に切り替えるという二段式の警報方式が採用されている。

防火対象物の項における取扱い

建築設備として用いられる放送設備には「業務放送」と「非常放送」がある。業務放送は「音響設備」としての位置付けであり、必要な場所に限った案内放送やBGMを計画するものであり、聞き取りやすさを重視した配置計画が求められる。

消防法に規定された「非常警報設備」として放送設備を計画する場合、放送設備を設置する対象の建物が、防火対象物の何項に該当することになるが、放送設備は非常にコストが高く、年次点検やメンテナンスのコストが大きいため、警報設備を「非常ベル」などの地区音響設備で代替できないか確認すると良い。

例として、計画する建築物の用途が事務所であれば、消防法上は防火対象物のうち15項に分類され、11階以上の建築物や、地階数3以下の建築物でなければ、非常放送設備の設置義務はない。

消防法の基準として非常放送設備が不要と判定した場合でも、所轄消防の指導として求められる可能性があるため、消防協議時に「非常警報設備として何を採用するか」を十分な協議を行うと良い。

非常ベル・サイレンの計画

旅館や病院など、不特定多数が宿泊する建物や、避難が困難な負傷者や身障者が利用する建物では、比較的小規模の建物であっても、非常警報設備を求められる。非常べルやサイレンなどを設置し、利用者に火災を速やかに知らせなければならない。

非常ベルを非常警報設備として採用する場合、非常ベルの中心から全ての位置に対し、半径25mの円で包含できるように配置する。自動火災報知設備で設置する地区音響用の非常ベルがあれば、その有効範囲は非常警報設備と同様であるとされるため、非常警報器具を免除できる。

非常ベルやサイレンは、1m離れた場所で90デシベル以上の音響を出すよう義務付けられている。カラオケボックスやスタジオなど、周辺に90デシベルに近いような大音響が常時発生しているような場合、ベルの音が聞こえない危険性がある。

音響装置への電源供給を強制カットする「カットリレー」を設け、火災信号で非常警報以外の音響を停止させるといった措置が求められる。

非常放送設備の設置基準と計画

建築物への収容人員が数百人を超えるような大規模建築物では、非常ベルやサイレンが突然大音量で流れると、パニックを起こす可能性がある。大規模な建築物では、サイレンやベルではなく、音声による火災警報を行う「非常放送設備」の設置を義務付けられる。

非常放送設備は、緊急放送を明瞭に聴視するため、建物の全エリアが包含できるようスピーカーを配置しなければならない。スピーカーは、半径10mの範囲で建物全域を包含するよう規定されており、この範囲を包含するように計画しなければならない。

階段や傾斜路も同様に配置しなければならないが、垂直距離15mにつき1個以上設置することで対応する。非常用スピーカーを設置した場所には、ベルやサイレンを設置しなくても良いという免除規定があるため、スピーカーとベルが両方設置されることはない。

スピーカー1台が警戒できる範囲は半径10m以内であるが、多数の小区画が存在する計画では、小区画にそれぞれスピーカーを設置するのは合理的ではないため、以下の放送区域は、スピーカーの設置を免除できる。

  • 居室で6m2以下の放送区域
  • 居室から地上に通じる廊下、その他の通路で6m2以下の放送区域
  • 30m2以下の非居室(倉庫・便所・更衣室・機械室など)

非常放送設備におけるスピーカーは、L級、M級、S級に分けられており、それぞれ確保できる音圧に違いがある。L級は最も大音量が確保できる非常用スピーカーであり、100m2以上の範囲まで警戒が可能である。

M級は50m2を超え100m2以下、S級は50m2以下の警戒範囲であり、設置する部屋の大きさに合わせて選定が可能である。

非常放送設備として使用するスピーカーは、消防認定を受けた製品を使用しなければならない。認定を受けたスピーカーは耐熱性があり、80℃の空気中で30分間異常無く鳴動できる性能を持っている。

スピーカーの出力特性と測定基準

スピーカーの出力音圧は、無響室で測定し「音声警報第2シグナル」を放送した際に、軸上1mでの最大値をそれぞれ下記の数値にて定めている。

  • S級:84[dB]以上87[dB]未満
  • M級:87[dB]以上92[dB]未満
  • L級:92[dB]以上

非常用スピーカーの配線基準

火災によってケーブルが延焼し、非常放送が鳴動できないようでは、避難に支障をきたすため非常に危険である。非常放送用のスピーカーへの配線は、下記の性能が求められる。

  • 絶縁性能0.1MΩ以上を確保する
  • 同一の電線管に他の電線を収容しない
  • アンプからスピーカまでは、HPケーブルなど耐熱性がある電線とする
  • アッテネーター(音量調節器)を設ける場合は3線式配線とする
  • スピーカーの配線を系統別に単独とする

放送系統の複線化

所轄消防の指導により、放送系統が延焼してしまった場合に放送区域の大きな喪失を避けるため、スピーカーへの配線を1台ごとに二重化した「複線方式」が求められる。

アンプから2系統の配線を敷設するのは不経済なため、放送系統を分割するリレー(回路分割装置)を設け、端子盤から先で2系統に分割する方法が採用される。回路分割装置を使用する場合、放送系統は各階ごとに分割する。

放送設備の電源装置

警報設備としての放送設備は、非常電源を搭載することで停電時に火災が発生しても支障なく鳴動し、避難を促すという機能が求められる。消防法により「非常電源の容量は機器を10分以上作動できること」「常用電源が停電した際は、自動的に非常電源に切り替えられること」「常用電源が復旧しても、自動的に非常電源から常用電源に切り替えられること」などが定められている。

非常電源は通常、放送設備の主装置にニッケル・カドミウム電池など、直流電源装置が内蔵されている。火災時や避難訓練時のみ放電する電池のため、トリクル充電により常に満充電が維持できるように設定されている。

電池の寿命は短く、4年程度で交換が必要である。定期点検で電池の寿命を確認し、火災時に「電池の容量不足により放送が鳴動しなかった」ということがないよう、定期的に交換を行わなければならない。

放送設備の構成機器

建築設備の分野で設ける「放送設備」を構成する各種機器の名称、特徴について解説する。ここでは建築設備用の機器を中心に解説することとし、音響設備としての機器については割愛している。

建築物に設けられる放送設備は、音声を電気信号に変換する「マイクロホン(マイク)」、CDやマイクなど数多くの音源を混合する「ミキサー」、音源を増幅するための「アンプ」、アンプから送られた電気信号を音に変換する「スピーカー」などがある。

マイク、アンプ、スピーカーのみでは、手動による音声放送しか対応できないため、建物用に設置する放送設備には、自動放送を行うための「プログラムタイマー」、CDやDVDを再生する「BGM装置」を組み合わせて使用する。複数の音源が混在する場合は、マトリクスユニットと呼ばれる装置で優先順位を与えて放送が行われる。

ミキサー

マイクやBGM装置など、数多く存在する音源装置の信号をまとめ、混合してアンプに送り出すための装置である。自立ラックやワゴンに収容し、自動音声を流すために使用する「ラックマウント型」のほか、生放送やライブで用いられる「コンソール」型など、いくつかの種類がある。

コンソール型は入出力の個数や調整可能項目が非常に多く、充実した音響調整が可能であるが、操作には習熟が必要であり、建築設備に用いられる非常放送や業務放送には適していない。

イベントステージや舞台など、多くの演目やイベントが行われる用途であれば、コンソールを採用する事例もあるが、ほとんどは簡易に自動放送ができる「ラックマウント型」の製品が用いられる。

パワーアンプ

パワーアンプは、CDプレーヤーやマイクなどから送られる音声信号を、電気信号として増幅するための機器である。スピーカーを駆動させ音声信号を放出するには、パワーアンプによる信号増幅が必須であり、スピーカーの総ワット数よりも大きな出力のパワーアンプを選定しなければならない。

建築用途の非常放送や業務放送では、数十~数百台のスピーカーを同時に駆動させる必要があるため、ハイインピーダンス方式のパワーアンプが採用される。

10~50W程度の小出力なパワーアンプであれば、可搬型としてワゴンラックなどに収容して持ち運ぶことも可能であるが、120Wを超えるような中大規模のパワーアンプを複数組込むような計画であれば、自立ラックに収容(マウント)し、あわせてミキサーやイコライザー、プログラムタイマーなどの装置も一括収容するのが一般的である。

マイクロホン

マイクロホンは、音を電気信号に変換するための機器で、単に「マイク」とも呼ぶ。マイクロホンで拾った音声信号は、ミキサーでまとめられてアンプに送られ、増幅されてスピーカーに伝送される。

マイクロホンには、安価で耐久性の高い「ダイナミックマイクロホン」と、高価であるがレコーディングなどに適している「コンデンサマイクロホン」がある。

マイクロホンは、構造の違いだけでなく集音の指向性についても違いがある。一般的に用いられるマイクロホンは「単一指向性」と呼ばれる、一方向からの感度が高いマイクロホンが用いられる。正面だけでなく、左右90°程度までの感度が特に高いが、背面の感度はほとんどないのが特徴である。流通しているマイクは多くがこの方式となっている。

トークショーなど、色々な方向からの音声に対して集音したいのであれば「無指向性」と呼ばれる、360°どの方向からでも同一の感度を持つマイクロホンが使用される。

報道における取材や、スポーツ中継など、限られた方向からの音声のみの集音が目的であれば「超指向性」と呼ばれるマイクロホンが用いられる。正面方向に対して極めて高い感度を持つが、少しでも角度があると感度を失うという特殊マイクロホンである。

マイクロホンの指向性の違いと特徴

音声を集音するためのマイクロホンは、指向性によって分類いくつかの分類がある。感度方向の分類としては「無指向性」「単一指向性」「超指向性」「両指向性」の4つに分類され、かつマイクの性能として「感度」と「周波数特性」がある。

マイク感度とは、マイクロホンに向けて一定の大きさの音を与えたとき、出力として取り出せる大きさを示す。感度が高いマイクロホンは小さな音でも収音できるが、感度が低いマイクマイクロホンは、収音のために大きな音が必要になる。

周波数特性とは、マイクに一定の大きさの低音(低周波)~高音(高周波)を与えた際、出力側に発生する電圧の変化を示している。低周波から高周波まで平坦であるのが最も望ましいが、「高音域が若干高い」という特性を示す状態が、最も使いやすいとされる。

無指向性マイクロホン

マイクロホンの周囲に対し、どの方向からの音に対しても、変わらない感度を持つマイクロホンである。周辺の音を偏りなく集音するのに適しており、対談やトークショーなど、一方向に限らない集音を必要とする環境では、無指向性マイクロホンが適している。

全方向からの音を全て拾うため、反響しやすい空間ではハウリングが懸念される。

単一指向性マイクロホン

正面方向に対する感度が高く、側面からの集音は正面方向の約半分まで感度を低減したマイクロホンである。背面からの集音は10%程度であり、ほとんど集音されることはない。

一方向からの集音性能が特に高いので、反響が大きな空間でのハウリング防止に適している。流通しているマイクロホンの多くが、単一指向性である。

超指向性マイクロホン

正面に対する感度が、単一指向性マイクロホンよりも高く、側面からの集音を0%としたマイクロホンである。残響や反響あるホールでも、支障なく集音できるという特徴があるが、収音できる範囲が極めて狭いため、音質の劣化が懸念される。

記者会見や取材など、限られた一方向のみに限って収音し、対象以外の方向からはできる限り拾いたくないのであれば、超指向性マイクロホンが適している。

両指向性マイクロホン

正面と背面の指向性が特に強く、側面の感度を10%程度まで制限した特殊マイクロホンである。対談や講話など、対面する両方向のみ集音する用途にに適している。

無指向性マイクロホンと比べて、ハウリングの発生は起こりにくい。

ワイヤレスマイクロホン

マイクを有線で接続せず、電波や赤外線などを用いて信号を伝送し、放送を行う方式である。有線方式のように、接続端子からの長さに左右されることなく、どこでもマイクを取り扱えるという利点があるが、電波を効率良く受信できるよう、レシーバーを各所に配置しなければならない。

赤外線方式

赤外線方式は、音声信号をFM変調し赤外線で伝送する方式である。赤外線による伝送は直進性が強いが、指向性が狭く透過しないという性質のため、回り込みによる混信が少ないという特徴がある。

回り込みが発生しないという特性は、放送区画外への情報漏洩の可能性が少ないという利点につながる。ただし、受信センサーを多数設置しなければならないという欠点につながる。

電波方式

電波方式は、FM変調した音声信号を800MHz帯域の電波として伝送する方式である。電波は球体状に広がるため回り込みによる受信が期待でき、障害物があっても通信可能である。ただし回り込みは混信の原因ともなり、漏洩には十分な注意を要する。

金属体であれば電波は完全反射されるが、ALCや石膏ボード、木材などは、減衰するものの電波を透過するので、放送区域外への情報漏洩が懸念される。

ワイヤレスマイクロホン方式は、ワイヤレスマイク、ワイヤレスアンテナ、ワイヤレスチューナーで構成される。マイクロホンからアンテナまでは無線方式であり、アンテナからチューナーまでは有線方式となる。チューナーは、受信した電波を取り出してアンプに送信する役割を持つ。

ワイヤレスチューナーを同一エリアで複数使用する場合、周波数は0.25MHz以上の間隔を開けて設定するのを基本とする。同一エリアで、最大30チャンネルを使用できる。

付近に同一の方式で動作するワイヤレスチューナーが運用されている場合、電波が混信するので、チャンネル番号が重なっていないか確認しなければならない。最近では、256チャンネルを選択できるデジタルワイヤレスチューナーが開発され、電波の混信が発生しないよう配慮されている。

電波法により、800MHz帯域の電波がワイヤレスマイクロホンに割り当てられており、陸上移動無線局の免許が必要な「A型」、免許不要の特定小電力無線局となる音声・楽曲用音響システムの「B型」、特定用途の音声拡声に用いる300MHzの「C型」、劇場やホールの音声ガイドに使用する70MHzの「D型」があり、用途毎に使い分けがなされている。

ダイナミック式とコンデンサ式の違い

音声を電気信号に変換し、ミキサーやアンプに対して信号を供給するマイクロホンであるが、集音の仕組みにより「ダイナミック方式」と「コンデンサ方式」に分類されている。

ダイナミック方式は、安価で耐久性が高いという利点があるが、繊細な集音に適していない。対してコンデンサ方式は高価で壊れやすいが、レコーディングなど繊細な集音に適しているという特徴がある。

ここでは、マイクロホンの種類や特徴について解説する。

ダイナミックマイクロホン

機械的振動に強く、破裂音の大音響にも耐える高い耐久性を持ったマイクロホンである。会話における「吹かれ(パ行の発声)」に対しても、明瞭な放送が可能である。

温度や湿度による影響を受けにくく、本体の構造が丈夫で取扱いが容易なため、広く使用されている。周波数特性はコンデンサ方式に劣り、レコーディングやピアノ演奏などの集音など、繊細な利用には適していない。

コンデンサマイクロホン

周波数特性が良く、繊細な集音に適したマイクロホンである。ピアノなど繊細な収音に適しており、レコーディングなどで利用されている。

ダイナミック方式と違い、別途電源を必要とする。コンデンサの信号を増幅するため、トランジスタが搭載されており、この動作に電源が使われる。高い集音特性が利点であるが、耐久性に乏しく、「吹かれ」に弱く、破裂音によって故障するおそれがあり、デリケートな取扱いが求められる。

ハウリングの発生原因と対策

ハウリングとは、マイクとスピーカーが同じ空間にある状況において、スピーカから放出される音がマイクに再度入り込むことにより循環し、増幅が繰り返された際に発生する大音量のことである。単一周波数における最大出力が放出され、「キーン」という音に変換される。

ハウリングは、スピーカーやマイクの指向性が広く、音を拾いやすい環境にあると発生しやすい。空間内における定在波の共鳴や、マイク・スピーカーの特性にピークがある場合にも発生し、反響しやすい空間で頻発する。

マイクとスピーカーを別の場所に設置する「PAシステム」であれば、ハウリングが発生するおそれは少ない。マイクとスピーカーが同じ空間にある「SRシステム」では、ハウリングが問題となりやすいため、配置計画に注意を要する。

ハウリングを防止する方法として、イコライザーによるハウリング周波数の低減(ハウリングサプレッサー)を設けるという方法もある。

スピーカーの種類と特徴

スピーカーは、アンプで増幅された電気信号を「音」に変換する装置で、音質を左右する重要な要素のひとつである。スピーカーには「ホーン」「コラム」「コンポーネント」など、形状によって多くの種類がある。

ホーン型スピーカー

ホーン型スピーカーは、再生帯域が狭いが、大音量を遠くまで伝送できる特徴がある。町役場や消防署などの公共機関が、地域全体に対する広域放送を行うスピーカーなどでは、トランペットスピーカーと呼ばれるホーン型の大音量スピーカーが用いられている。音質は良くないが、音声が比較的聞きやすく、かつ遠くまで届く。

コーン型スピーカー

コーン型スピーカーは音質を重視する場所に使用される。天井面にスピーカーを複数取り付けて、意匠的に目立たなく構築するような計画も可能であり、非常放送や業務放送用のスピーカーとして広く普及している。

防爆仕様のスピーカー

放送設備を設置する環境に合わせて、屋内型・防滴型・防水型・防爆型のラインナップがある。軒下にスピーカーを設置したい場合、防滴型のスピーカーしなければ絶縁不良の原因となるため注意を要する。屋上駐車場など、雨が直接掛かる場所では防水型のスピーカーを選定すると良い。

業務用のスピーカーは、一般的な屋内空間や屋外だけでなく、工場や研究所など危険物を用いる場所に設置する例もある。爆発性あるの危険なガスが発生するおそれのある場所にスピーカーを設置する場合、防爆型スピーカーが求められる。防爆仕様でなければ、火花によって引火し爆発事故につながるおそれがある。

放送設備の音源装置

放送設備に組み込む音源装置のひとつとして、CDやDVDを再生するためのBGM装置、自動案内放送を流すためのボイスデータ、時間制御を行うプログラムチャイムやタイマーなど、多くの機器を組み合わせてされる。

ミュージックマシン

ミュージックマシンは、カセットテープやMD、CD、DVD、SDカードなどを媒体としたBGM用の音源である。カセットテープやMDは従来から使用されている古い音源であるが、長時間音楽を流し続けることから、回転駆動を主とする装置では劣化の進行が早くなる。

回転駆動系の機器ではなく、メモリーカードなどを使用したデジタル再生装置が広く普及している。現在の設備設計では、CDやDVD、メモリーカードの採用が一般的である。

プログラムチャイム

プログラムチャイムは、チャイムに関する制御を主に行う機器である。始業チャイムや案内放送チャイムを設定することで、定時チャイムや定時音楽を自動演奏できる。曜日や週間の設定のほか、年間タイムスケジュールや、企業の創立記念日といった特殊日設定も可能である。

プログラムチャイムには時計が搭載されており、放送品質の工場にあっては「時刻合わせ」が重要となる。学校用途では、秒単位で建物全体の時間を整合させなければ、授業時間や試験時間、登下校の時間にずれが生じ、クレームなど大きな問題に発展する。

時計設備からの信号を受けて、建物全体の時間を統一するのが一般的だが、無電圧接点で時刻合わせができる製品もあるので、計画に応じて使い分けると良い。

音声データはCFカードなどのメモリディスクが広く使用される。一般的な4音チャイムのほか、学校などで頻繁に使用される「ウエストミンスターの鐘」「朝(ペールギュント)などが収録されている。

マトリクスユニット

CDやDVD、マイク放送、有線放送、非常放送、緊急放送など、多くの音源が設けられたシステムの場合にその優先順位を設定し、多数の放送を制御するための装置がマトリクスユニットである。

商業施設を例として解説する。売場では販促に関する放送を流し、共用通路やエレベータホールではBGMや迷子放送を流すなど、ひとつのシステムで多くの異なる放送を流すことが可能である。

複数の放送音源に対して、優先順位の設定が可能であり、BGM放送 < マイクロホンによる案内放送 < 緊急地震速報 < 火災放送 といった優先順位を設定しておけば、より重要な放送を上書きして放送できる。上書き放送をフェードインするなど、明瞭性を高める機能なども搭載されている。

アッテネーターの計画方法

スピーカーの音量調整を行う機器はアッテネーターと呼ばれる。壁付のプレートにアッテネーターを組み込み、ツマミを調整することでスピーカーからの音量が調整できる。

主装置の音量設定はそのままに、スピーカー側での個別調整が可能となるため、部分的に反響が大きく聞きづらいような場合であっても、スピーカー単体の音量調整によって解決し、系統全体の音量に影響を与えずに済む。

アッテネーターでは3段階の音量調整が可能であるる。通常は最大音量で設定しておき、反響が問題になるような場所では、音量を下げて運用すると良い。

アッテネーターは、天井や壁に設けられたスピーカーへの内蔵が可能である。アッテネーター内蔵スピーカーを使用すれば、天井高さや部屋の広さに応じて、音量の個別調整が可能となるため便利である。

会議室や執務室などでは、スピーカーの音量を利用者が自由に設定できるよう、壁面にアッテネーターを設けるのが一般的である。スピーカー本体にアッテネーターが内蔵されている場合、調整が著しく困難となる。

スピーカーの配置計画

非常放送設備として放送設備を設置する場合、非常用スピーカーが地区音響装置となるため、消防法に基底された間隔で配置計画を行わなければならない。

消防法上、スピーカーは10mの範囲を警戒できると定められているため、スピーカーを設置した部分から建築物の全ての場所に対し、半径10mの円が包含するように配置計画を行う。

BGMや館内放送を兼用する放送設備であれば、非常放送としての機能だけでなく、日常的に流すBGMや案内放送の明瞭性を考慮して、半径5mの円が包含するよう配置すれば、より品質が向上する。

スピーカーの台数が多くなるほど、設置コストが増大し、アンプのサイズが大きくなる。コストアップにつながらないよう、合理的な計画が求められる。

反響を考慮したスピーカーの配置計画

天井が低い場所、ホールや体育館などの大空間では、スピーカーからの音が反響し、聞き取りにくいという不具合につながりやすい。大空間では、多数のスピーカーを配置するよりも、大出力のラインスピーカーを少数設置したほうが品質向上につながる。

大型スピーカの設置が難しい場合、小型スピーカーを多数設置することになるが、音が複数に渡り遅れて聞こえると明瞭性を著しく低下させるので、指向性のあるスピーカを用いて、音の重なりを低減させるよう計画する。

自走式立体駐車場など、天井が低く面積のの広い空間にスピーカーを配置する場合、スピーカーからの音が天井や床など反射して、聞き取りにくいことがあるため注意を要する。スピーカーの台数を減らし、1台ごとの出力を大きくする配置計画としていると、場所による音の大小が大きくなり、品質低下につながる。

個々のスピーカーから発する音量を小さくし、設置台数を増やすといった工夫が必要である。

集中方式

スピーカーを一方向に集中して向け、音源の方向性を得る配置方式である。スピーカーからの距離や位置が変わると音質が悪化するため、コンサート会場や劇場など、定位置で音を聞く環境に適している。

分散方式

全体を均一な音圧レベルにする方式で、どの場所にいても一定の音質を確保できる配置方式である。施設のBGM放送や一般業務放送に適している。

集中分散方式

集中方式と分散方式を併用し、集中方式を基本にスピーカーを配置し、音圧レベルの低い場所に分散方式でスピーカーを補助配置する方法である。体育館やエントランスホールの放送に適している。

スピーカーの構造の違いと種類

放送設備用スピーカーとして、コーン型・ホーン型・ワイドホーン型の3種類が代表的である。

コーン型スピーカー

コーン型スピーカーは、周波数特性が広く、小出力から大出力まで幅広いラインナップのある、汎用性の高いスピーカーである。原則として屋内使用とし、水気のある場所には不向きである。

ホーン型スピーカー

コーン型よりも指向性が高く、大出力を得られるスピーカーである。防水・防湿性能があり、屋外で使用できる。周波数特性が狭く、低音域から高音域を使用するようなBGM用途には不向きである。

ワイドホーン(ソフトホーン)型スピーカー

コーン型スピーカーをホーン形状のケーシングに収容している。ホーン型スピーカーよりも周波数特性が広く、屋外でのBGM用や大空間放送用として使用する。防水・防湿性能が高く、屋外で使用しても問題ない。製品種類があまり多くないため、機器選定が制限される傾向にある。

周波数特性は幅広い範囲で平坦であり、均一な音圧レベルを得ることが可能である。

スピーカーパネルの構造と仕様

スピーカー本体のパネル表面は、アルミパンチングまたはジャージネットが用いられる。ジャージネットは日常清掃が難しく、表面が黒くなりやすいため、アルミパンチング製を選定するとメンテナンス性が向上する。

天井の色とスピーカーパネルの色を合わせたいという意匠的な要望があった場合、工場にて指定色塗装を施した製品を設置する。コストアップにつながるため、事前に意匠担当者や施主に対して確認すると良い。

特殊仕様のスピーカー

非常放送用のスピーカーは、高温多湿の空間や、可燃性・爆発性ガスが充満する危険場所であっても、設置が義務付けられている。設置場所に応じた防水性能や、防爆性能などを向上させた製品を選定し、設置しなければならない。

建物の屋外に放送を流す必要がある場合は、防水防湿性能を高めたスピーカーを選定しなければ、漏電による故障の可能性がある。

ハイインピーダンスとローインピーダンスの違い

音響信号をスピーカーへ出力する方式として、ハイインピーダンス方式とローインピーダンス方式がある。建築設備用の非常放送や業務放送として用いられる「放送設備」のカテゴリーでは、多数のスピーカーを接続し、建物全体に配置でくる「ハイインピーダンス方式」が主流となっている。

ローインピーダンス方式は、イベントステージなど、音質を重視する環境で用いられることが多く、建築物の設計においては採用実績が少ない。

ハイインピーダンス方式

ハイインピーダンス方式は、1台のアンプに対してスピーカーを数十台から数百台接続できる配線方式である。アンプとスピーカーの距離が長い場合にも適している。

アンプの出力電圧は、アンプ固有の定格出力値にかかわらず一定電圧100[Vrms]となるように設計された方式で、同じ電力を送出するのに必要な電流値を少なく設計でき、多数のスピーカーが接続できるという利点がある。

配線の延長によるロスが少ないため、長距離配線が可能で、接続台数や結線方法の変更にも対応が容易である。

消防法に規定されている非常放送設備として運用する場合、ハイインピーダンス方式が義務付けられている。建築物の電気設備として運用する場合、ハイインピーダンス方式による放送設備が設置される。

ハイインピーダンス方式は多数のスピーカーを設置できるという利点が活かされているが、トランスを経由して伝送する方式であるため、再生帯域が狭く、音質が劣化するため、高品位な音源ソースを流すような用途には適していない。

ハイインピーダンス対応のスピーカーをローインピーダンス端子に接続すると、インピーダンス値が大きいため、電流が流れずスピーカーから音が発生しない。アンプの出力を大きくして無理に音を出そうとしても、増幅によって音が歪むだけでスピーカーから音はほとんど出ず、放送として成立しない。

インピーダンス側が大きいため、ヒューズが溶断するような大電流が流れることはない。

ローインピーダンス方式

ローインピーダンス方式は、帯域が広く、高品位な再生に適した方式である。1台のアンプにスピーカーを1台~2台、または4台程度まで接続できるが、ハイインピーダンス方式と比べて著しく少ないため、イベントステージなど限られた範囲内での計画に限って採用される。

1台のスピーカーを接続する場合、ローインピーダンス方式であれば極めて単純な配線計画で済むが、多数のスピーカーをローインピーダンス方式で接続する場合、インピーダンスの整合が難しく、配線系統が複雑となる。

長距離の配線敷設は不可能で、長くても20m程度の延長が限界とされている。

狙った範囲だけをカバーする「ワンボックススピーカー」、残響が長い空間においてボーカル音声を放送するのに適している「ラインアレイスピーカー」、近距離に広く放送するのに適している「広指向性スピーカー」など、スピーカにも多くの種類があるため、用途に応じて選定し配置しなければならない。

ローインピーダンス対応のスピーカーをハイインピーダンス端子に接続すると、インピーダンス値が小さいため、大きな電流が流れるため極めて大きな出力が発生し、スピーカーから爆発的な大音量が流れる。スピーカーのコイルを焼損させたり、アンブが過負荷となりヒューズ溶断など安全装置が働くおそれがある。

ヒューズ溶断に不良があれば、アンプの内部回路が大電流によって破壊されてしまい大変危険である。

緊急地震速報の非常放送での利用

放送設備には、緊急地震速報を取り込み、緊急放送として鳴動させる機能がある。すでに放送設備が設置されており、主要機器の更新が困難であっても、緊急地震速報を受信し放送設備側へ受け渡すための専用装置もあり、これを導入する方法も考えられる。

事務所や工場など特定の人が利用する防火対象物であれば、避難訓練などを十分に実施し、緊急地震速報が流れることを事前に周知しておけば、パニックを引き起こす心配は低減される。

不特定多数の人が利用する防火対象物では、緊急地震速報が突然自動放送されると、パニックを引き起こすことが考えられる。緊急地震速報は施設関係者だけに放送するなど、無用な混乱を引き起こさない工夫が望まれる。

ここでは、緊急地震速報の仕組みなど、基礎知識について解説する。

緊急地震速報とは

緊急地震速報は、大規模な地震が発生した際に、地震発生場所の近くにある地震計によって捕捉したデータを、電話回線や衛星への信号伝送などを利用して、地震が到達する前に他の場所へ地震到達を知らせるシステムである。

身近で使用されている緊急地震速報の活用としては、テレビやラジオに地震発生データを送信し、テレビやラジオを視聴しているユーザーに対して緊急地震速報を行うシステムが普及している。地震が発生する数秒の時間内に「心の準備をする」「あらかじめ柱や家具を押さえる」「机の下に避難する」といった事前行動が期待できる。

緊急地震速報による警報は、地震の発生を予測するシステムではない。発生した地震を、地震波の到達よりも速い方法で伝送するものである。

地震波の速度と緊急地震速報の仕組み

地震が発生した場合、P波と呼ばれる縦揺れが約7km/sの速度で到達し、遅れてS波という大きな横揺れが約4km/sの速度で到達する。

この伝搬速度の差を利用し、地震の発生場所で観測された情報を、周辺の観測所へ電波等を利用して送信することで、地震が到達する前に知らせる仕組みが緊急地震速報である。

震源に近い場合、信号が到達と地震の到達が同時であったり、ほとんど差がないこともあるため、直下型地震は緊急地震速報による警報に適していない。

緊急地震速報は、高速運行している電車を地震到達前に停止させたり、稼働している工場等の生産ラインを停止させるといった安全装置にも活用されている。地震が到達する前にシステムを自動的に停止することで、地震による被害が抑制できる。

電気機器の自動制御に緊急地震速報を利用するといった高度利用が進められている。気象庁から発信される緊急地震速報は、地震発生から1分以内に、約10回もの発信が行われる。

後に発信される地震速報ほど精度が高まるため、続報のデータ解析によって緊急地震速報が誤報であることが判明した場合には、緊急地震速報のキャンセル報が発信される。

緊急地震速報の伝達と観測データ

震源に近い地震観測所で地震が記録されると、マグニチュードや震度を即座に推測し、基準値以上の地震と判断された場合には緊急地震速報の信号が伝送される。この時点では1ヶ所の観測所のデータに留まるため、信頼性は高くない。

地震波が広がり、2箇所、3箇所と地震観測所での計測点が増えると、多くの測定データが収集され、信頼度が向上していく。

一般向けの緊急地震速報

一般向けの緊急地震速報は、2箇所以上の地震観測所で測定された地震が「震度5弱以上」の場合に発信される。1箇所の地震観測所で記録されたデータでは、機器の故障や、落雷による影響による誤報の可能性があるため、2箇所以上の地震観測所のデータでなければ発信されない。

現行で利用されている緊急地震速報では、地震の広がりが非常に大きく、何秒以内に地震が到達するかを正確に検出できないため、「何秒後に地震が来る」という数値は発表されず「まもなく地震が来る」という表現に留まっている。

一般家庭における緊急地震速報の活用

家庭で緊急地震速報を確認する方法は、テレビまたは携帯電話によって行われる。緊急地震速報の信号を受信すると、その数秒から数十秒後に大きな地震が来ることが予測されるため、転倒のおそれがある家具を押さえたり、机の下に避難するといった事前対応が可能となる。

揺れによる安全装置の活用

住宅内で料理をしていた場合、緊急地震速報が流れたからといって、慌てて火を止めに走るのは危険である。住宅に供給されているガスは、マイコンメーターというガスメーターに組み込まれている安全装置により、地震検知で自動的に供給が停止される。

慌てて火を消しに行かなくても、大きな地震が発生すれば自動的にガスの供給は停止される。火元から離れて、避難経路を確保することに努めるべきである。

マイコンメーターだけでなく、電気ストーブなどの温熱機器も同様である。地震の揺れによって本体が倒れても、安全装置が働いて通電が停止される。慌てて電気ストーブに走り寄るよりも、自動で停止する安全装置に頼り、自身は安全な場所へ避難するのが望ましい。

緊急地震速報のアラーム音

緊急地震速報を受信した場合、緊急地震速報のアラーム音が鳴動する。これはNHKが提唱したアラーム音であり、ほとんど全ての放送局がこの音階を利用している。

不協和音の連続により不快感を与える音階となっており、強く気を引くのが特徴で、緊急地震速報を館内一斉放送するような場合、このアラームを流すことが強く推奨されている。

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