CN1160810A - 声波相位变化装置及隔音壁 - Google Patents

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Abstract

本发明的声波相位变化装置及隔音壁目的在于，使入射声波的相位偏移大，以提高声波相互干涉造成的声波减弱效果。其措施包括将多孔材料构成的多孔构件15安装于多块隔声片12、13组合构成的隔声片组合体14的外围，并在多孔构件15的背部形成容积不同的、独立的多个空间部16。

Description

声波相位变化装置及隔音壁
本发明涉及设置于声源的周围或传播路径上，使声波的相位行进或延迟的声波相位变化装置，以及利用该声波相位变化装置的隔音壁。
图23是表示例如日本专利特公昭51-46969号公报所示的已有的隔音壁的说明图。在图中，隔声墙1上，沿着其上端部装有吸音材料2。吸音材料2的形状和安装结构有图23的A～G所示的各种类型。
图24是表示例如日本专利特开昭52-91514号公报所示的已有的隔音壁的其他例子的说明图。在图中，隔声墙1上，沿着其上端部装有非穿透体3。非穿透体3具有阻挡声波穿透的结构。非穿透体3的形状和安装结构有图24的A～H所示的各种类型。
图25是表示图23的隔音壁的作用的说明图。从声源4发出直接冲击吸音材料2的声波5a和由隔声墙1反射后冲击吸音材料2的声波被吸音材料2吸收。因而，越过隔音壁向外辐射的声波只有通过吸音材料2上方绕射的声波5c，越过隔音壁而去的声音减弱。
图26是表示图24的隔音壁的作用的说明图。直接冲击非穿透体3的声波5d和由隔声墙1反射后冲击非穿透体3的声波5e分别被非穿透体3反射。声波5d、5e的相位，由于路径长度的差异，相对于通过非穿透体3绕射的声波5c的相位多少有一些偏差。因此，声波5d、5e和声波5c互相干涉，因而这两种声波都削弱，越过隔音壁而去的声音减弱。
但是，使用所述那样的吸音材料2的已有的隔音壁，不能减弱吸音材料2上绕射的声波5c。使用非穿透体3的隔音壁，由于只是形状引起的路径长度差异造成相位偏移，互相干涉引起的声音减弱效果小。
本发明是为了解决所述问题而作出的，目的在于得到可以使入射的声波的相位偏移加大，从而能够以此提高声波干涉造成的声音减弱的效果的声波相位变化装置及隔音壁。
权利要求1的发明所涉及的声波相位变化装置，具备：由多孔材料构成的多孔构件，以及由多块隔声片组合构成，以支持多孔构件，并在多孔构件的背部形成容积不同的，独立的多个空间部的隔声片组合体。
权利要求2的发明所涉及的声波相位变化装置，使用将许多塑料颗粒部分熔敷而成的多孔材料构成的多孔构件。
权利要求3的发明所涉及的声波相位变化装置，露出外部的隔声片和多孔构件接合，形成棱部。
权利要求4的发明所涉及的声波相位变化装置，使用板状的多孔构件，并使其厚度发生变化。
权利要求5的发明所涉及的声波相位变化装置，以改变迭层的张数的办法来改变多孔构件的厚度。
权利要求6的发明所涉及的声波相位变化装置，使用剖面形状弯曲从而声波入射面积增大的板状多孔构件。
权利要求7的发明所涉及的声波相位变化装置，使多孔构件剖面的外形大小沿着其长度方向改变，从而增大多孔构件的声波入射面积。
权利要求8的发明所涉及的声波相位变化装置，构成空间部的底部的隔声片相对于水平方向倾斜，低的一边的端部连接多孔构件。
权利要求9的发明所涉及的声波相位变化装置，多孔构件和隔声片组合体的材料使用透光材料。
权利要求10的发明所涉及的隔音壁具备：竖立设置于声源近旁的隔音板，以及具有多孔材料构成的多孔构件和沿着隔音板的上端部安装，同时由若干隔声片组合构成，以支持多孔构件，并在多孔构件的背部形成容积不同的，独立的多个空间部的隔声片组合体的声波相位变化装置。
图1是具有本发明的实施例1的声波相位变化装置的隔音壁关键部分的剖面图。
图2是表示图1的隔音壁的作用的说明图。
图3是表示图1声波相位变化装置中对频率f的入射声波和反射声波之间相位差θ的一个例子的关系图。
图4是具有本发明的实施例2的声波相位变化装置的隔音壁关键部分的剖面图。
图5是表示图4的隔音壁的作用的说明图。
图6是本发明的实施例3的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
图7是本发明的实施例4的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
图8是本发明的实施例5的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
图9是本发明的实施例6的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
图10是本发明的实施例7的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
图11是表示图10的变形例的关键部分剖面图。
图12是本发明的实施例8的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
图13是表示图12的变形例的关键部分剖面图。
图14是本发明的实施例9的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
图15是本发明的实施例10的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
图16是本发明的实施例11的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
图17是本发明的实施例12的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
图18是表示本发明的实施例13的声波相位变化装置的构成的平面图。
图19是表示图18的变形例的平面图。
图20是表示图18的另一变形例的平面图。
图21是本发明的实施例14的声波相位变化装置的概略立体图。
图22是表示图21的变形例的概略立体图。
图23是表示已有的隔音壁的一个例子的说明图。
图24是表示已有的隔音壁的另一例子的说明图。
图25是表示图23的隔音壁的作用的说明图。
图26是表示图24的隔音壁的作用的说明图。
下面对本发明的实施例加以说明。
实施例1
图1是具有本发明的实施例1的声波相位变化装置的隔音壁关键部分的剖面图。图2是表示图1的隔音壁的作用的说明图。
在图中，隔音板11竖立设置于例如汽车等声源(或噪声源)4通过的道路的侧面。在隔音板11的上端部垂直固定第1隔声片12。在第1隔声片12的两侧水平固定若干第2隔声片13。第1和第2隔声片12、13由例如铁板和塑料板构成。而且由第1和第2隔声片12、13构成隔声片组合体14。
在隔声片组合体14的外围部，设置圆筒状的多孔构件15。多孔构件15沿着隔音板11的长度方向延伸。又在多孔构件15的背部形成容积不同的、独立的空间部16。该实施例1的声波相位变化装置17具有多孔构件15和兼作加强筋的隔声片组合体14。而该声波相位变化装置17和隔音板11构成该实施例1的隔音壁。
多孔构件的材料可以使用塑料、陶瓷或发泡金属等。在使用例如塑料的情况下，可以使用将塑料颗粒部分加热熔敷制造多孔构件15的方法。这样的方法在例如日本专利特开平2-289333号有叙述。而塑料材料可以使用例如聚丙烯树脂、丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、ABS树脂或聚碳酸酯树脂等。采用使塑料颗粒熔敷的方法，可以很容易地用金属模具成形做出所希望的形状的多孔构件。
下面对其动作加以说明。在图2中，直接入射到声波相位变化装置17的声波18和由隔音板11反射而入射到声波相位变化装置17的声波19，通过多孔构件15进入空间部16，被构成空间部16的壁部的隔声片12、13反射。然后，通过多孔构件15从声波相位变化装置17向外射出。
这里，声波18以入射角度β射入声波相位变化装置17后，作为声波18a射出时，声波相位变化装置17的标准声阻抗Z可以用下式表示：
Z＝ρa/cos(β)×(Pi+Pr)/(Pi-Pr)式中，ρa(ρ为空气的密度，a为空气中的音速)为空气的特性阻抗，Pi为入射声波18的声压，Pr为反射声波(从声波相位变化装置17射出的声波)18a的声压。
根据上式，声波相位变化装置17的声压反射率R可以表示为：
R＝Pr/Pi＝(Zcos(β)-ρa)/(Zcos(β)+ρa)。
又，根据该式，入射声波18和反射声波18a的相位差θ表示为：
θ＝arg(R)
又，声波相位变化装置17的多孔构件15，其声特性包括声质量m和声阻r，空间部16具备的声特性则包括声容c，因此，声波相位变化装置17的标准声阻抗Z在频率为f时表示为：
Z＝r+j2πfm+1/j2πfc其中，j2＝-1
如上所述，入射声波18和反射声波18a的相位差θ随标准声阻抗Z而变化。采用本实施例1的声波相位变化装置17，则可控制该阻抗Z，使相位差能发生变化。具体地说，就是借助于控制多孔构件15的厚度及孔隙率等对声质量m和声阻r分别进行控制，借助于控制空间部6的容积对声容c进行控制，能得到所希望的相位特性。借助于控制塑料颗粒的相互熔敷程度，可以很容易地控制孔隙率。
图3是表示声波相位变化装置17中对频率f的入射声波18和反射声波18a之间相位差θ的一个例子的关系图。在图中，相位差θ为180度或-180度是表示入射声波18反相后作为反射声波18a反射出去。这样，在相位差θ为180度或-180度的情况下，反射声波18a与在声波相位变化装置17上绕射的声波20反相，因此，双方相互抵消，声波总体上大幅度衰减。
如上所述，采用实施例1的声波相位变化装置17，可以使入射声波的相位偏移大，从而，可以借助于声波的相互干涉提高减弱声波的效果。而且，在多孔构件15的背部，存在容积不同的、独立的多个空间部16，因此可以得到分别适合于不同频率的多种相位特性，可以对较大频率范围的声波取得较好的减音效果。
又由于多孔构件15使用使塑料颗粒部分熔敷而成的构件，可以很容易地做成所有的各种形状，而且便于调整孔隙率。
再者，隔声片组合体14和多孔构件15的材料使用例如透明的丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、ABS树脂或聚碳酸酯树脂等透光材料，从而在作为隔音壁使用时可以防止周围变暗。
实施例2
图4是具有本发明实施例2的声波相位变化装置的隔音壁关键部分的剖面图。图5是表示图4的隔音壁的作用的说明图。在上述实施例1，声波相位变化装置17的剖面形状取为圆形，而在本实施例2，使用剖面形状大致为半圆形的板状的声波相位变化装置21。又，露出于外部的最下部的第2隔声片13a和多孔构件15接合形成棱部22。其他构成与上述实施例1相同。
下面对其动作加以说明。直接入射到声波相位变化装置21的声波18，与上述实施例1一样其相位受到偏移。而由隔音板11反射后通过棱部22的声波23由于棱部22的形状造成的相位变化效果的作用而偏移例如180度。这样，相位偏移的声波18a、23a与通过声波相位变化装置21上方绕射的声波20相互抵消、声波的总体受到衰减。
这样的声波相位变化装置21与图1所示的剖面为圆形的装置相比，整体小型化了，同时制造也容易了。而且由于设置棱部22，还可按该棱部22的形状取得相位变化效果。又由于棱部22位于声波相位变化装置21的两侧，不论声源4的位置在声波相位变化装置21的哪一侧都能够取得减弱声波的效果。
实施例3
图6是本发明的实施例3的声波相位变化装置的关键部分剖面图。在该例中，声波相位变化装置24的剖面形状取为大致扇形。
这样的装置，与实施例2相比，整体可以更加小型化。而且对棱部22两侧对声源能取得与实施例2相同的减弱声波效果。
实施例4
图7是本发明的实施例4的声波相位变化装置的关键部分剖面图。在上述实施例1～3，示出有弯曲的多孔构件15，而在该实施例4的声波相位变化装置25，使用平板状的多孔构件26。
这样，由于将多孔构件26做成平板状，制造和组装容易进行。而且，由于设置棱部22，与上述实施例3同样可以得到减弱声波的效果。
实施例5
图8是本发明的实施例5的声波相位变化装置的关键部分剖面图。
在上述各实施例中，示出1个多孔构件，而本实施例的声波相位变化装置27使用分开的多个多孔构件28。在各多孔构件28和隔声片13的接合处形成棱部29。
这样的声波相位变化装置27，不仅使射入多孔构件28的声波的相位发生偏移，而且棱部22、29也使相位偏移，因此，减弱声波的效果大。
还有，图8所示的是平板状的多孔构件28，但是也可以是例如折线状或波浪状的剖面形状。
实施例6
图9是本发明的实施例6的声波相位变化装置的关键部分剖面图。该实施例的声波相位变化装置30使用平板状的多孔构件26，剖面形状大致与图7上下相反。
使用上述那样的声波相位变化装置30也能够得到与上述实施例3大致相同的减弱声波的效果。
实施例7
图10和图11是本发明的实施例7的声波相位变化装置的关键部分剖面图。在图中，隔声片组合体31具有：第1和第2隔声片12、13、圆弧状剖面的第3隔声片32，以及从该第3隔声片32出发辐射状配置的2块第4隔声片33。声波相位变化装置34具有隔声片组合体31和圆弧状剖面的多孔构件35。板状的多孔构件35的构成材料与上述各实施例相同，但是其厚度有变化。图11的装置是将与图10的多孔构件35加厚端相反的一端加厚的装置。
下面对其动作进行说明。声波相位变化装置34的多孔构件35，其声特性包括声质量m和声阻r，空间部16的声响特性包括声容c。这里，改变多孔构件35的厚度，可以控制声质量m和声阻r，得到所希望的相位特性。
还有，图10和图11中，多孔构件35的厚度是连续变化的，但是也可以使其不连续变化。
实施例8
图12和图13是本发明实施例8的声波相位变化装置的关键部分剖面图。在该例的声波相位变化装置36中，使用同样厚度的板状多孔构件15，但是将该多孔构件15迭层，使总体厚度有变化。图13是与图12不同的迭层构成例。使用这样的声波相位变化装置也能够得到与上述实施例7相同的效果。
实施例9
图14是本发明实施例9的声波相位变化装置的关键部分剖面图。在该例的声波相位变化装置37中，使用剖面形状弯曲的多孔构件38、39代替图8的平板状的多孔构件28。
由于这样使多孔构件38、39的剖面弯曲，这些多孔构件的实际表面积、即声波入射面积变得比投影面积大。以此使表观上的声质量m和声阻r变小，得到更接近±180度的相位特性。从而能够得到更加优异的减弱声波的效果。
实施例10
还有，多孔构件的剖面形状不限于图14所示，也可以使用例如图15所示的剖面形状的多孔构件40，表面积比投影面积大可以得到同样的效果。
实施例11
图16是本发明实施例11的声波相位变化装置的关键部分剖面图。在该例的声波相位变化装置41中，构成空间部16底部的隔声片、即第2隔声片13分别对水平方向倾斜，并在其低端连接多孔构件15。其他结构与上述实施例3相同。
这样的声波相位变化装置41中，透过多孔构件15渗入空间部的水沿着第2隔声片13流动，从棱部22附近的多孔构件15向外部排出。因而，在将声波相位变化装置41用于隔音壁在室外使用时，便于防雨。而且减弱声波的效果和实施例3相同。
实施例12
图17是本发明实施例12的声波相位变化装置的关键部分剖面图。在该例的声波相位变化装置42中，隔声片组合体31内设置荧光灯等照明器具43。而且多孔构件15和隔声片组合体31的材料使用透明或半透明的丙烯酸树脂、氯乙烯树脂、ABS树脂、聚碳酸酯树脂等。
在这样的声波相位变化装置42中，可以将隔音壁作为照明装置使用。又能够得到与实施例3大致相同的效果。
实施例13
图18是表示本发明的实施例13的声波相位变化装置的构成的平面图。剖面形状与图4相同。该例的声波相位变化装置21沿着其长度方向改变整个剖面的大小，以增大声波入射面积。
这样的声波相位变化装置21中，实质上的表面积比投影面积大，因此，可以减小表观上的声质量m和声阻r，得到更接近±180度的相位差的特性，还可得到优异的减弱声波的效果。
还有，在图18，将声波相位变化装置21两侧的平面做成折线状，但是并不限于此，也可以做成例如图19所示的波浪形状。又，对于具有图6所示的剖面形状的声波相位变化装置24，也可以使其一侧的平面形状按图20所示变化。
实施例14
图21是本发明的实施例14的声波相位变化装置的概略立体图。在上述各实施例示出隔音板上安装着另成一体的声波相位变化装置，而在本例中，隔音板11的部分和声波相位变化装置24的部分预先做成一体。这样，可以共用结构材料以减少零部件数目并简化安装。
图22是表示图21的其他例子的概略的立体图。在该例子中，隔音板11部分的长度方向的两端部11a延伸得比声波相位变化装置24部分长。这样的隔音壁，借助于保持间隔竖立设置断面为H形的支柱(未图示)，在该H形断面的支柱的沟槽中插入隔音板11的两端部11a的方法，很方便地得到安装。
在声波相位变化装置和隔音板成一体形成的情况下，声波相位变化装置的部分可以有上述各实施例所示的变形。
又，在上述各实施例中，只示出将声波相位变化装置用于隔音壁的情况，但是，也可以在例如大厦等隔音板以外的结构物上设置使用声波相位变化装置。
如上所述，权利要求1的发明声波相位变化装置具备：由多孔材料构成的多孔构件，以及由多块隔声片组合构成，以支持多孔构件，并在多孔构件的背部形成容积不同的、独立的多个空间部的隔声片组合体，因此，可以使入射声波的相位偏移大，以此可以提高声波相互干涉造成的声波减弱效果。
权利要求2的发明声波相位变化装置，使用将许多塑料颗粒部分熔敷而成的多孔材料构成的多孔构件，因此，易于将多孔构件做成各种形状，同时易于调整多孔构件的孔隙率。
权利要求3的发明声波相位变化装置，露出外部的隔声片和多孔构件接合，形成棱部。因此，除了多孔构件和空间部引起的相位变化外，还有棱部造成相位变化，可以提高减弱声波的效果。
权利要求4的发明声波相位变化装置，使用板状的多孔构件，并使其厚度发生变化，因此可以控制声质量m和声阻r，得到所希望的相位特性。
权利要求5的发明声波相位变化装置，以改变迭层的张数的办法来改变多孔构件的厚度，因此，易于控制声质量和声阻。
权利要求6的发明声波相位变化装置，使用剖面形状弯曲的板状多孔构件，因而，可以使表观上的声质量m和声阻r减小，能得到更加接近±180度的相位差特性，从而可获得更加优异的声波减弱效果。
权利要求7的发明声波相位变化装置，使多孔构件的剖面的外形大小沿着其长度方向改变，从而增大多孔构件的声波入射面积。因此，可以使表观上的声质量m和声阻r减小，得到更加接近±180度的相位差特性，从而能获得更加优异的声波减弱效果。
权利要求8的发明声波相位变化装置，构成空间部的底部的隔声片相对于水平方向倾斜，在其低的一边的端部连接多孔构件，因此，在设置于室外的情况下可以防止雨水积聚于空间部内。
权利要求9的发明声波相位变化装置，多孔构件和隔声片组合体的材料使用透光材料，因此，可以防止声波相位变化装置使隔音板的近旁变暗。
权利要求10的发明隔音壁具备：竖立设置于声源近旁的隔音板，以及具有多孔材料构成的多孔构件和沿着隔音板的上端部安装，同时由若干隔声片组合构成，以支持多孔构件，并在多孔构件的背部形成容积不同的、独立的多个空间部的隔声片组合体的声波相位变化装置，因此可以使入射声波的相位偏移大，以此提高声波相互干涉造成的声波减弱效果。

Claims (10)

1.一种声波相位变化装置，其特征在于，具备：由多孔材料构成的多孔构件，以及由多张隔声片组合构成，以支持所述多孔构件，并在所述多孔构件的背部形成容积不同的、独立的多个空间部的隔声片组合体。
2.根据权利要求1所述的声波相位变化装置，其特征在于，多孔构件由将许多塑料颗粒部分熔敷而成的多孔材料构成。
3.根据权利要求1所述的声波相位变化装置，其特征在于，露出外部的隔声片和多孔构件接合，形成棱部。
4.根据权利要求1所述的声波相位变化装置，其特征在于，多孔构件是板状的，并且其厚度有变化。
5.根据权利要求4所述的声波相位变化装置，其特征在于，以改变多孔构件的迭层的张数的办法来改变多孔构件的厚度。
6.根据权利要求1所述的声波相位变化装置，其特征在于，多孔构件是板状的，并且其断面形状弯曲，从而声波入射面积增大。
7.根据权利要求1所述的声波相位变化装置，其特征在于，多孔构件整个剖面的大小沿着其长度方向改变，从而多孔构件的声波入射面积增大。
8.根据权利要求1所述的声波相位变化装置，其特征在于，构成空间部的底部的隔声片相对于水平方向倾斜，在其低的一边的端部连接多孔构件。
9.根据权利要求1所述的声波相位变化装置，其特征在于，多孔构件和隔声片组合体分别由透光的材料构成。
10.一种隔音壁，其特征在于，具备：
竖立设置于声源近旁的隔音板，以及
具有多孔材料构成的多孔构件和沿着所述隔音板的上端部安装，同时由多块隔声片组合构成，以支持所述多孔构件，并在所述多孔构件的背部形成容积不同的、独立的多个空间部的隔声片组合体的声波相位变化装置。
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