



サイレンは騒音を発する警報装置です。一般的に機械式サイレンと電子式サイレンの2種類があります。民間防衛用サイレンは固定された場所に設置され、自然災害や襲撃を警告するために使用されます。救急車、パトカー、消防車などの緊急車両にも搭載されています。
多くの消防サイレン(ボランティア消防士の招集に使用)は、竜巻サイレンや民間防衛サイレンとしても機能し、差し迫った危険を地域全体に警告します。ほとんどの消防サイレンは、消防署の屋根か、消防署に隣接する柱に設置されています。また、政府庁舎の上や近く、給水塔などの高層建築物に設置されることもあります。さらに、より広範囲に音を届けるために、複数のサイレンを町中に分散して設置するシステムにも設置されています。ほとんどの消防サイレンは単音で、シャフトにローターが取り付けられた電動モーターによって機械的に駆動されます。一部の新型サイレンは、電子駆動スピーカーを備えています。
消防サイレンは、しばしば火災ホイッスル、火災警報、または消防ホーンと呼ばれます。消防サイレンの標準的な信号法はありませんが、消防士に火災の場所を知らせるためにコードを使用するものもあります。消防サイレンとしても使用される民間防衛サイレンは、火災信号として、通常3回、交互に鳴る「高低」信号(多くのヨーロッパ諸国の緊急車両やインドネシアのほとんどの踏切に類似)または攻撃(ゆっくりとした悲鳴)を発することができ、これは、標準的な民間防衛信号である警報(一定音)と速い悲鳴(速く揺れる音)と一般の人々を混同しないようにするためです。消防サイレンは、1日に1回正午にテストされることが多く、正午サイレンまたは正午ホイッスルとも呼ばれます。
初期の緊急車両はベルを使用していました。1970年代には2音エアホーンに切り替えられましたが、1980年代には電子ホーンに取って代わられました。
1799年より少し前、スコットランドの自然哲学者ジョン・ロビソンによってサイレンが発明されました。[ 3 ]ロビソンのサイレンは楽器として使用され、具体的にはオルガンのパイプに動力を与えました。ロビソンのサイレンは、空気圧チューブを開閉する活栓で構成されていました。この活栓は、車輪の回転によって駆動されていたようです。
1819年、改良されたサイレンが開発され、シャルル・カニャール・ド・ラ・トゥール男爵によって命名されました。[ 4 ]ド・ラ・トゥールのサイレンは、空気圧管の出口に同軸上に取り付けられた2枚の穴あき円盤で構成されていました。一方の円盤は固定され、もう一方の円盤は回転します。回転する円盤は固定された円盤を通る空気の流れを定期的に遮断し、音を発します。[ 5 ] [ 6 ]ド・ラ・トゥールのサイレンは水中でも音を出すことができ、[ 7 ]ギリシャ神話のサイレンとの関連を示唆しており、彼がこの楽器に付けた名前の由来となっています。[ 8 ]
現代の機械式サイレンのほとんどは、ディスクの代わりに、長さ方向に平行なスロットを持つ2つの同心円状のシリンダーを使用しています。内側のシリンダーが回転し、外側のシリンダーは静止しています。加圧された空気が内側のシリンダーのスロットから流れ出し、次に外側のシリンダーのスロットを通って逃げると、流れが定期的に中断され、音が生成されます。[ 9 ]このようなサイレンの最も初期のものは、1877年から1880年にかけて、トリニティ・ハウスのジェームズ・ダグラスとジョージ・スライト(1859年 - 1934年)[ 10 ]によって開発されました。最終バージョンは、1887年にスコットランドのクライド湾にあるアイルサ・クレイグ灯台に初めて設置されました。[ 11 ]商用電力が利用可能になると、サイレンはもはや外部の圧縮空気源によって駆動されるのではなく、サイレンの内側のシリンダーに組み込まれた単純な遠心ファンを介して必要な空気の流れを生成する電気モーターによって駆動されるようになりました。
サイレンの音を方向づけて出力を最大化するために、サイレンにはホーンが取り付けられていることが多く、これによりサイレン内の高圧音波が屋外の低圧音波に変換されます。

火災現場に消防団員を呼ぶ最も古い方法は、消防署の屋上や地元の教会の鐘楼に設置されたベルを鳴らすことでした。電気が利用可能になると、最初の消防サイレンが製造されました。1886年、フランスの電気技師ギュスターヴ・トゥルーヴェは、電気ボートの静かな到着を知らせるサイレンを開発しました。初期の消防サイレン製造業者には、ウィリアム・A・ボックス・アイアン・ワークス社と、インターステート・マシン社(後にスターリング・サイレン火災警報社)の2社があります。同社は1905年に早くも「デンバー」サイレンを製造し、インターステート・マシン社は、広く普及したモデル「M」電気サイレンを製造しました。これは、最初の2トーンサイレンでした。消防サイレンの人気は1920年代までに高まり、フェデラル・エレクトリック・カンパニーやデコット・マシン・ワークスを含む多くのメーカーが独自のサイレンを開発しました。 1970年代以降、消防署がポケベルを利用できるようになったため、多くの地域で消防サイレンは廃止されました。ポケベルシステムのバックアップとして、現在も一部のサイレンが残っています。
第二次世界大戦中、イギリスの民間防衛隊はサイレン網を用いて一般市民に空襲の差し迫りを警告しました。サイレンは1回鳴らせば「警報解除」、連続して鳴らせば空襲発生を知らせます。

空気圧式サイレンは自由気鳴器で、穴の開いた回転ディスク(チョッパー、サイレンディスク、またはローターと呼ばれる)で構成され、穴の間の材料がユニットの外側の固定穴(ステーターと呼ばれる)からの空気の流れを遮ります。回転ディスクの穴が空気の流れを交互に遮断したり許可したりするため、圧縮された空気圧と希薄な空気圧が交互に発生し、つまり音が発生します。このようなサイレンは大量のエネルギーを消費する可能性があります。音量を落とさずにエネルギー消費を減らすために、一部の空気圧式サイレンの設計では、低出力コンプレッサーでサイレンディスクを通して補充できるタンクから圧縮空気を強制的に押し出すことで音量を上げています。
アメリカ英語では、車両用空気圧式サイレンは、電子式サイレンと区別するために、機械式サイレンまたはコースターサイレンと呼ばれることがあります。電動モーターで駆動する機械式サイレンは、「電気機械式」と呼ばれることがよくあります。一例として、フェデラル・シグナル・コーポレーションが販売するQ2Bサイレンが挙げられます。電流消費量が大きい(通電時に100アンペア)ため、通常は消防車両への使用に限られますが、タイプIV救急車や救助隊車両への搭載も増加しています。緊急性を示す独特の音色、高い音圧レベル(10フィートで123 dB)、そして矩形波がその効果を支えています。
ドイツをはじめとするヨーロッパの一部の国では、空気圧式2トーンサイレン(ハイローサイレン)が使用されています。これは、高音と低音の2組のエアホーンで構成されています。エアコンプレッサーが一方のホーンに空気を送り込み、自動的にもう一方のホーンに切り替わります。この切り替えによって、音色が変化します。音量はコンプレッサーとホーンの種類によって異なりますが、最大約125dBに達することもあります。機械式サイレンと比較すると、消費電力ははるかに少ないですが、メンテナンスが必要になります。
空気圧式サイレンでは、ステーターは、チョッパーの回転ブレードがステーターのポート穴を通過する際に空気を遮断および再開して音を生成する部分です。サイレンの音の高さは、ローターの速度とステーターの穴の数によって決まります。ポートが 1 列しかないサイレンは、シングルトーンサイレンと呼ばれます。ポートが 2 列あるサイレンは、デュアルトーンサイレンとして知られています。メインのステーターの上に 2 つ目のステーターを配置し、それにソレノイドを取り付けると、すべてのステーターポートを繰り返し開閉することができ、パルスと呼ばれる音を作成できます。サイレンが鳴っている間にこれを実行すると (一定のトーンを鳴らすのではなく)、パルスウェイルと呼ばれます。デュアルトーンサイレンの各ポート列でこれを個別に実行すると、2 つのトーンを交互に鳴らすことができ、Hi/Lo と呼ばれる音を作成できます。サイレンが鳴っている間にこれを行うと、ハイ/ロー・ウェイルと呼ばれます。この装置はパルスまたはパルス・ウェイルも送信できます。ポートを開閉することでモールス信号を送信できます。パルスとモールス信号の両方を送信できるサイレンは、コードサイレンと呼ばれます。

電子サイレンは、発振器、変調器、増幅器などの回路を組み込んでおり、選択されたサイレン音(ウェイル、イープ、ピアス/プライオリティ/フェイザー、ハイロー、スキャン、エアホーン、マニュアルなど)を合成し、外部スピーカーから再生します。特に現代の消防車では、両方のタイプのサイレンを搭載した緊急車両を見かけることは珍しくありません。警察のサイレンは、注意を引くために三全音程を使用することが多いです。機械式サイレンの音を模倣した最初の電子サイレンは、1965年にモトローラの従業員であるロナルド・H・チャップマンとチャールズ・W・スティーブンスによって発明されました。[ 12 ]

製材所や工場など、蒸気の供給源がある場所では、蒸気笛も警報装置として使われていました。これは、特に旧ソ連では、火災サイレンが広く普及する以前から一般的でした。大型の圧縮空気ホーンである消防ホーンも、当時も今も消防サイレンの代替として使われています。多くの消防ホーンシステムは、町中に設置された火災報知機(プルボックス)に配線されており、そのプルボックスの位置に応じてコードを「鳴らす」仕組みでした。例えば、233番のプルボックスを引くと、消防ホーンが2回鳴った後、1回休止し、3回鳴った後、1回休止し、さらに3回鳴らされます。電話が普及する以前の時代、消防士が火災の場所を知る唯一の方法は、この方法でした。コード化された音は通常、数回繰り返されました。この技術は多くの蒸気笛にも応用されています。一部の消防サイレンにはブレーキとダンパーが取り付けられており、コードも鳴らすことができます。これらのユニットは信頼性が低い傾向があり、現在では珍しいものとなっています。
機械式サイレンは、スロット付きディスクまたはローターを通して空気を吹き出します。空気圧の周期的な波が音の物理的な形態です。多くのサイレンでは、遠心送風機とローターが一体化した部材で、電動モーターによって回転します。
電子サイレンは、特殊なアンプと音源を備えた高効率のスピーカーです。サイレンとして認識されるよう、通常は機械式サイレンの音を模倣します。
サイレンの効率を高めるため、比較的低い周波数(通常は数百ヘルツ)を使用します。周波数の低い音波は、角や穴を通り抜けやすくなります。
サイレンは、圧力波を方向付けるためにホーンを使用することが多いです。これにより、サイレンのエネルギーをより効率的に利用することができます。指数関数型ホーンは、より少ない材料で同様の効率を実現します。
機械式サイレンの周波数、つまり1秒あたりの音のサイクル数は、ローターの速度と開口部の数によって制御されます。機械式サイレンの鳴き声は、ローターの速度変化に応じて発生します。鳴き声は通常、襲撃や緊急事態の発生を知らせるものです。
機械式サイレンの特徴的な音色、つまり音楽的な質感は、圧力と時間の関係をグラフに表すと三角波となることに起因します。開口部が広がると放出される圧力は増加し、閉じると圧力は減少します。そのため、音の特徴的な周波数分布には、基本波の奇数倍(1、3、5…)の倍数に倍音が含まれます。倍音のパワーは、その周波数の2乗に反比例して減衰します。遠くで鳴るサイレンは、耳障りな高周波が近くの物体に吸収されるため、より「まろやか」または「温かみのある」音に聞こえます。
ツートーンサイレンは、音楽的に「悲しい」音とされる短三度を発するように設計されることが多い。このため、開口部の数が異なる2つのローターを備えている。上音は、開口部の数が6で割り切れるローターで鳴らされる。下音は、開口部の数が5で割り切れるローターで鳴らされる。オルガンとは異なり、機械式サイレンの短三度はほとんどの場合、調律ではなく物理的な音である。機械式サイレンで調律比を実現するには、ローターにギアを取り付けるか、異なるモーターで駆動するか、非常に多くの開口部を設ける必要がある。電子式サイレンは、調律された短三度を簡単に生成できる。
音色を交互に切り替えられる機械式サイレンは、ソレノイドの力で回転シャッターを動かし、片方のローターへの空気供給を遮断し、次にもう片方のローターへの空気供給を遮断します。これは火災警報の検知によく使用されます。
テスト時に恐怖感を与えるような音は好ましくありません。そのため、電子サイレンは通常、音楽的な音を発します。ウェストミンスターチャイムが一般的です。機械式サイレンは、低速で作動する「うなり音」で自己テストを行う場合もあります。
サイレンは楽器としても用いられる。前衛作曲家や現代クラシック作曲家の作品では、サイレンが目立つように取り上げられてきた。例としては、エドガー・ヴァレーズの『アメリカ』(1918年 - 1921年、改訂1927年)、『ハイパープリズム』(1924年)、『イオン化』(1931年)[ 13 ] 、アルセニー・アヴラーモフの『工場のサイレンのシンフォニー』(1922年)[ 14 ]、ジョージ・アンタイルの『機械バレエ』(1926年)[15]、ドミトリ・ショスタコーヴィチの『交響曲第2番』(1927年)、そしてクラクソフォンが登場するヘンリー・フィルモアの『自動車の行進』(1929年)などが挙げられる。
ポピュラー音楽では、ケミカル・ブラザーズの「ソング・トゥ・ザ・サイレン」(1992年)や、パーカッショニストのエヴリン・グレニーが演奏したCBSニュースの「60ミニッツ」のコーナーでサイレンが使用されています。REOスピードワゴンの曲「ライディン・ザ・ストーム・アウト」では、キーボードで演奏されるサイレンのバリエーションがオープニングの音として使用されています。一部のヘビーメタルバンドも、ショーの冒頭で空襲警報のようなサイレンのイントロを使用しています。カナダのバンド、スローンの「マネー・シティ・マニアックス」(1998年)のオープニングでは、複数のサイレンが重ねて使用されています。

政府によっては、車載サイレンに関する基準を定めている場合があります。例えば、カリフォルニア州では、サイレンはクラスAまたはクラスBに指定されています。クラスAサイレンは音量が十分で、車両のほぼどこにでも取り付けることができます。クラスBサイレンは音量が小さく、直線走行時の車両の進行方向と平行かつ平坦な道路に平行な面に設置する必要があります。[ 15 ]
サイレンは、場合によっては地方自治体の承認も必要です。例えば、カリフォルニア州ハイウェイパトロールは、州内の緊急車両に使用するための特定のモデルを承認しています。[ 16 ]この承認は、サイレンが適切に機能することを保証するため重要です。さらに、承認されていないサイレンを使用すると、衝突事故が発生した場合、過失割合の判断材料となる可能性があります。
SAE国際緊急警告灯・装置委員会は、SAEの緊急車両照明基準とサイレン基準J1849を監督しています。[ a ]この基準は、SAEと米国国立標準技術研究所( NIST)の協力により更新されました。このバージョンは、様々な角度における音響出力に関するカリフォルニア州タイトル13規格と非常に類似していますが、この更新された基準により、音響研究所はデュアルスピーカーサイレンシステムの音響出力を試験することが可能になりました。[ 17 ]
サイレンスピーカー、または機械式サイレンは、常に車室の前方に設置する必要があります。これにより、乗員の騒音が軽減され、サイレン使用時の双方向ラジオや携帯電話の音声がより明瞭になります。また、サイレンの音が適切な場所に届けられるという利点もあります。2007年の調査では、車室の騒音レベルが90dB(A)を超える可能性があることが判明しました。[ 18 ]
研究によると、エンジングリルの後ろやホイールアーチの下にサイレンを取り付けると、十分な警告を発するのに十分な騒音レベルを維持しながら、車内や車両の側面と後方への不要な騒音を減らすことができます。[ 19 ]サイレンに広帯域音を取り入れると、指向性サイレンのようにサイレンの定位を高めることができます。これは、周波数の広がりによって、脳が音の方向を検知する3つの方法(両耳間レベル差、両耳間時間差、頭部伝達関数)が利用されるためです。[ 20 ]
最も不適切な設置方法は、サイレン音が車両乗員の上方かつやや後方から発せられる場合です。例えば、セダンやピックアップトラックにライトバー型スピーカーが取り付けられている場合などです。また、サイレンが隠れている車両は、車内の騒音レベルが高くなる傾向があります。場合によっては、隠れた設置や不適切な設置によって騒音レベルが上昇し、乗員の聴力に永続的な損傷を与える可能性があります。[ 21 ]
電動モーター駆動の機械式サイレンは、作動速度に達すると、12ボルト(DC)で50~200アンペアの電流を消費することがあります。エンジン制御コンピューターへの適切な配線と過渡電流保護は、設置に不可欠です。配線は、車両のエンジンスターターモーターへの配線と同程度のサイズにする必要があります。機械式の車載装置には通常、電動ブレーキ(摩擦パッドをサイレンローターに押し付けるソレノイド)が装備されています。緊急車両が現場に到着した場合、または途中で運行が中止された場合、オペレーターはサイレンを迅速に停止できます。
マルチスピーカー電子サイレンは、車両の進行方向に対して特定の角度でデッドスポットが発生するとよく言われます。これは位相差が原因です。スピーカーアレイから発せられる音は、状況によっては位相キャンセルを起こすことがあります。この位相キャンセルは、スピーカーの間隔に基づいて、特定の周波数で発生します。これらの位相差は、周波数とスピーカー間隔に基づいて、音量の増加にも影響します。しかし、サイレンは、通常1オクターブ以上で音出力の周波数をスイープするように設計されています。このスイープにより、位相キャンセルの影響が最小限に抑えられます。その結果、デュアルスピーカーサイレンシステムの平均音出力は、シングルスピーカーシステムよりも3dB高くなります。
原文:「Si l'on fait passer de l'eau dans la sirène, au lieu d'air, elle produit également le Son, lors même qu'elle est entièrement immergée dans ce Fluide, et les mêmes nombres de chocs produisent les mêmes nombre de Notes par l'air. C'est」 à Cause de cette propriété d'être Sonore dans l'eau, que j'ai cru pouvoir lui donner le nom sous lequel elle est désignée.」
翻訳:サイレンに空気ではなく水を流すと、サイレンは完全に水に浸っていても音を発し、同じ回数の衝撃で空気中と同じ数の可聴振動が発生します。水中で音を出すというこの性質から、私はサイレンにこの名前をつけたのです。