JP2000148158A

JP2000148158A - スリット構造吸音パネル

Info

Publication number: JP2000148158A
Application number: JP10327692A
Authority: JP
Inventors: Toshio Koshihara; 敏夫腰原; Junichi Murata; 潤一村田; Hideaki Takagaki; 英明高垣; Norihiko Koma; 憲彦小間; Hideki Tajiri; 英樹田尻
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd; Nippon Kokan Light Steel Co Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp; Nippon Kokan Light Steel Co Ltd
Priority date: 1998-11-18
Filing date: 1998-11-18
Publication date: 2000-05-26

Abstract

(57)【要約】【課題】共鳴箱型のスリット構造吸音パネルにおい
て、吸音率のピークの幅や数を容易に調整し、最適の吸
音特性を容易に得ることができるように工夫する。【解決手段】スリット構造吸音パネルは、１枚の裏板
１と複数枚の表板３とによって構成される。各板１、３
は薄板鋼板を曲げ加工して構成される。裏板１は、コの
字の断面が表側へ向かって開放し、表板３はコの字断面
が裏面側へ向かって開放し、裏板１の開放部分に表板３
が取り付けられる。これらのコの字断面は、コの字の端
辺９、１１、１３同士で隣接し、隣接する間隔によって
スリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、の幅が設定される。またス
リット構造は多数層状に設けることも可能であり、さら
にグラスウールを併用することも可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、共鳴器型の吸音
パネルの一種であるスリット構造吸音パネルの構造に関
し、例えば、高架道路、鉄道、工場等の騒音防止用に適
用され、６３Ｈｚ〜２５０Ｈｚ程度の特定周波数域を吸
音するものの構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、吸音材としてはグラスウール、ロ
ックウール、ポリエステル繊維、セラミックス、発泡コ
ンクリート等の多孔質吸音材が最も広く使用されてい
る。各多孔質吸音材の吸音特性は、それぞれ少しずつ異
なり、特有の吸音特性を有する。しかし、概略を述べる
と、これらの吸音特性は、高音域での吸音率は高いが、
低音域での吸音率が小さい（図７（Ａ））という欠点が
ある。

【０００３】この欠点を補うために、従来は吸音材料の
背後に空気層を設けるか、吸音材料の厚さを増大させる
（図７（Ｂ））ことにより、対応してきた。しかし、い
ずれの方法も吸音構造全体の厚さが増加するため、コス
トアップとなるばかりでなく、室内空間がせまくなった
り、建築限界があるため、その使用範囲が極めて限定さ
れるという問題がある。従って、厚みを増して低音域の
吸音率を上げるという方法は適切ではない。

【０００４】また、従来あまり問題とされていなかった
工場内部等から発生したり、冷却塔等の屋外機器から発
生する低音域の騒音問題が、現在、より大きな問題とな
っている。低音域の吸音に優れた手段として、従来、共
鳴器型の吸音パネルが存在する。このヘルムホルツの共
鳴理論は、空洞に孔があいた形の共鳴器に音が入ると、
共鳴周波数の近くで孔の部分の空気が激しく振動し、周
辺との摩擦熱として音のエネルギーが消費され、吸音が
行われる原理に基づく（図８（Ａ）（Ｂ））。

【０００５】この吸音パネルの一種として、パネルの内
部に形成された空洞部分に連通するスリットが表面に開
口したスリット構造を有するものが存在する。例えば、
特開平６−１２９０２９号公報に示す共鳴型吸音・遮音
パネルである。これは、繊維強化セメントを主原料とし
て、これを押し出し成形により連続的にブロック状の箱
を形成するものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の共鳴器型の吸音
パネルは、吸音率のピークの幅が狭く、音源の周波数の
幅が広い場合には十分な吸音特性を発揮できないという
問題がある。また、前記吸音パネルの一種である前記共
鳴型吸音・遮音パネルは、繊維強化セメントを主原料と
しており、重量も重くなり、強度的にも問題がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は以上の課題を
解決するために成されたもので、第１の発明は、パネル
の内部に形成された空洞部分に連通するスリットが表面
に開口したスリット構造を有する吸音パネルにおいて、
一枚のパネルに異なる幅の複数のスリットを設けたこと
を特徴とするスリット構造吸音パネルである。

【０００８】さらに、第２の発明は、前記パネルは薄板
鋼板を曲げ加工して構成したことを特徴とするスリット
構造吸音パネルである。

【０００９】さらに、第３の発明は、前記スリット構造
を多数層状に設けたことを特徴とするスリット構造吸音
パネルである。さらに、第４の発明は、多孔質吸音材を
前記空洞部分または表面に設けたことを特徴とするスリ
ット構造吸音パネルである。

【００１０】さらに、第５の発明は、前記パネルは、コ
の字の両端が更に各々コの字に屈曲した断面を有する裏
板と、コの字断面を有し前記裏板のコの字の開放部分に
対向して取り付けられる複数の表板とからなり、隣接す
る表板同士、または表板と裏板との隙間によってスリッ
トを形成し、前記取付位置を調整することで前記スリッ
トの幅を調整できる構造を有することを特徴とするスリ
ット構造吸音パネルである。

【００１１】

【発明の実施の形態】（タイプ１）この発明の第一実施
形態に係るタイプ１のスリット構造吸音パネルを図１に
示す。このスリット構造吸音パネルは、１枚の裏板１と
２枚の表板３、及び各板１、３の両端に取り付けられる
端部材５から構成される。これら裏板１、表板３、端部
材５は、薄板鋼板を曲げ加工したものである。裏板１と
表板３は長物であり、両端の端部材５によって支持され
る。

【００１２】すなわち、裏板１はコの字断面を有し、こ
のコの字は表面側へ向かって開放している。更に、コの
字の両先端は内側に屈曲し小さなコの字部分７を形成し
ている。そして、裏板１のコの字断面の開放する部分
に、すなわち両小さなコの字部分７の間に、２枚の表板
３が取り付けられる。表板３はコの字断面を有し、コの
字は裏面側へ向かって開放している。裏板の小さなコの
字部分の端辺９と、表板３のコの字断面の端辺１１との
間、あるいは表板３のコの字断面の端辺１３同士間の間
にスリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３が形成される。

【００１３】表板３の取付位置によって、スリットＳ
１、Ｓ２、Ｓ３の各幅が設定されている。表板３と裏板
１は端部材５に対し、ボルト１５またはリベットなどに
より取り付けられる。端部材５は蓋形状を有し、裏板１
のコの字断面の部分に嵌合する広さを有する。表板１、
裏板３、端部材５で囲まれる内部は空洞部分Ｒを形成す
る。この空洞部分Ｒは、各スリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３に
連通され、表面側に開口する。

【００１４】このスリット構造吸音パネルの長さ寸法Ｌ
１は２０００ｍｍであり、高さ寸法Ｌ２は６００ｍｍで
あり、厚さ寸法Ｌ３は１００ｍｍである。そして各スリ
ットＳ１、Ｓ２、Ｓ３の各幅は、順に１ｍｍ、５ｍｍ、
６ｍｍである。また端辺９、１１、１３の長さＬ４は５
０ｍｍであり、従って、各スリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３の
スロート長さ（深さ）も５０ｍｍである。各スリットの
最深部から裏板１までの距離Ｌ５は５０ｍｍである。ま
た、小さなコの字部分７の幅Ｂ１は９５ｍｍであり、表
板３はコの字断面の部分の幅Ｂ２は１９７ｍｍである。

【００１５】（タイプ２）図２（Ａ）に示すスリット構
造吸音パネルのタイプ２は、タイプ１と類似するが、表
板３はコの字断面の部分の幅Ｂ２を１７９ｍｍと小さい
ものを使用し、さらに表板３の取付位置を調整すること
で、各スリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３の各幅は、順に１ｍ
ｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍとした。すなわち、スリット幅
のみが異なる。

【００１６】（タイプ３）図２（Ｂ）に示すスリット構
造吸音パネルのタイプ２は、タイプ１と類似するが、表
板３はコの字断面の部分の幅Ｂ２を１２４ｍｍと小さい
ものを使用し、さらに表板３の取付位置を調整すること
で、各スリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３の各幅は、順に１ｍ
ｍ、７０ｍｍ、９０ｍｍとした。すなわち、スリット幅
のみが異なる。

【００１７】（タイプ４）図３に示すタイプ４は、スリ
ットＳと空洞Ｒとを有してなるスリット構造が、パネル
の厚さ方向に二層状に設けられている。また、設けられ
るスリットＳの数も多い。すなわち、表板１の開放部
分、つまり小さなコの字部分７の間には４枚の表板３が
取り付けられ、５つのスリット１Ｓ１〜１Ｓ５が設けら
れる。各表板３はコの字断面の部分の幅１Ｂ２を８５ｍ
ｍとし、さらに表板３の取付位置を調整することで、各
スリット１Ｓ１〜１Ｓ５の各幅は、順に１０ｍｍ、１２
ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍｍとした。

【００１８】更に、裏板１には小さなコの字部分７以外
に、内部の厚さ方向中央に、第二の小さなコの字部分２
７が設けられる。両小さなコの字部分２７の間には、５
つの第２の表板２３が取り付けられる。これにより６つ
の異なるサイズの第二のスリット２Ｓ１〜２Ｓ６が設け
られる。各表板２３はコの字断面の部分の幅２Ｂ２を９
７ｍｍとし、さらに表板２３の取付位置を調整すること
で、各スリット２Ｓ１〜２Ｓ６の各幅は、順に１ｍｍ、
２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍとした。

【００１９】なお、また各スリット１Ｓ１〜１Ｓ５のス
ロート長さは２５ｍｍであり、スリット１Ｓ１〜１Ｓ５
と第２の表板２３との間隔は２５ｍｍであり、第２の表
板により設けられる第二のスリット２Ｓ１〜２Ｓ６のス
ロート長さは２５ｍｍであり、第２のスリットの先端と
裏板１との距離は２５ｍｍである。

【００２０】（タイプ５）タイプ５（図４（Ａ））はタ
イプ３（図２（Ｂ））と類似する形状を有するが、異な
る点は空洞部分Ｒの奥側内面にグラスウールＧを設けた
ことである。グラスウールＧの厚さは５０ｍｍである。

【００２１】（タイプ６）タイプ６（図４（Ｂ））はタ
イプ４（図３）に類似するが、異なる点はグラスウール
Ｇを第２の表板２３の表面に設けた点である。このグラ
スウールＧの厚さは２５ｍｍである。

【００２２】（タイプ７）タイプ７（図４（Ｃ））はタ
イプ４（図３）と類似するが、第一の表板３のコの字断
面の開放の向きが逆であり、表面側へ向いている。この
コの字断面の開放した部分にグラスウールＧが２５ｍｍ
の厚さで設けられている。

【００２３】（評価および結果）スリット構造吸音パネ
ルは共鳴器型の吸音パネルであり、共鳴器の吸音特性を
有することが周知である。すなわち共鳴器は、図８
（Ｂ）に示すように空洞の容積をＶとし、開放される孔
の断面積をＳ（本実施形態におけるスリット幅の値に相
当する）とし、スロート長さをＬとすると、共振周波
数、すなわち吸音率が高くなる周波数ｆ₀は図８（Ｃ）
の式（ヘルムホルツの共鳴理論の式）で示される。

【００２４】この図８（Ｃ）においてＣは音速、δはス
ロート長さＬを補正するための管端補正と呼ばれるもの
であり、開放される孔の形状によって定まる。この図８
（Ｃ）の式からもわかるように、Ｓ（スリット幅に相
当）が大きくなるとｆ₀は高音域側となることが分か
る。従って、複数の異なるスリット幅を設けることで、
図８（Ａ）における吸音率のピークの幅を広げ、あるい
はピークを複数設けることかでき、吸音特性を改善でき
るものと評価される。

【００２５】また、図５及び図６は、タイプ１から７ま
での吸音特性である。この吸音特性は、周波数に対する
吸音率の変化であり、図８（Ｄ）の式に基づきコンピュ
ータシュミレーションにより解析した結果として得られ
たものである。

【００２６】図８（Ｄ）は二次元空間の波動方程式であ
り、流体の連続の式と運動の式から導かれるものであ
る。コンピュータシュミレーションには有限要素法を用
いた解析方法を採用した。タイプ１からタイプ４までの
吸音特性を図５に示し、タイプ５からタイプ７までの吸
音特性を図６に示す。各吸音特性において横軸は音源の
周波数であり、縦軸は吸音率である。これらの図から以
下のことが分かる。

【００２７】タイプ１は、１ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍの幅
のスリットを設けて各々の共振周波数が概略７０Ｈｚ、
１７０Ｈｚ、１９０Ｈｚとなるように配置した構造であ
り、吸音率のピークが６３Ｈｚ付近となるが、３つのス
リットの幅が同じ場合に比べ、ピークの幅が広くなる。

【００２８】タイプ２は、１ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ
の幅のスリットを設けて各々の共振周波数が、概略８０
Ｈｚ、３６０Ｈｚ、４４０Ｈｚとなるように配置した構
造であり、吸音率のピークが１２５Ｈｚ付近となるが、
３つのスリットの幅が同じ場合に比べ、ピークの幅が広
くなる。

【００２９】タイプ３は、１ｍｍ、７０ｍｍ、９０ｍｍ
の幅のスリットを設けて各々の共振周波数が概略１００
Ｈｚ、８００Ｈｚ、９００Ｈｚとなるように配置した構
造であり吸音率のピークが２５０Ｈｚ付近となるが、３
つのスリットの幅が同じ場合に比べ、ピークの幅が広く
なる。

【００３０】タイプ４は、スリットを二層状にして、上
段に１０ｍｍ、１２ｍｍ、１４ｍｍ、１６ｍｍ、１８ｍ
ｍの幅のスリットを設けて各々の共鳴周波数が、概略７
４０Ｈｚ、８１０Ｈｚ、８８０Ｈｚ、９４０Ｈｚ、１０
００Ｈｚ、下段に１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、５
ｍｍ、７ｍｍの幅のスリットを設けて各々の共鳴周波数
が、概略２３０Ｈｚ、３２０Ｈｚ、４００Ｈｚ、４７０
Ｈｚ、５３０Ｈｚ、６２０Ｈｚとなるように配置した構
造であり、吸音周波数域が１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚと
幅広くなっている。すなわち、複数のピーク（５〜６箇
所）が形成され、結果的にピークの幅が広がっている。

【００３１】タイプ５は、類似するタイプ３と同様に２
つのピークが形成されているが、グラスウールの働きに
より高音域のピークの吸音率が高くなっている。タイプ
６では、類似するタイプ４と同じように５〜６のピーク
を形成するが、グラスウールの働きにより高音域でのピ
ークの吸音率が高くなっている。

【００３２】タイプ７は、グラスウールの設けられる位
置が異なるタイプ６に比べ、更に高音域での吸音率が高
くなっている。高音域の音は吸音パネルの内部にまで侵
入しにくいので、第一の表板３の表にグラスウールを設
けたタイプ７の方が、より表面側で高音域の音を有効に
吸収できるためであると考えられる。

【００３３】（実施形態の効果）以上説明したように、
タイプ１、２、３、４、５、６、７のように、幅の違う
スリットの組み合わを適宜選択することで、吸音率のピ
ークの幅を広げることができ、吸音特性を改善できる。

【００３４】また、タイプ４、６、７のように、スリッ
ト構造を多数層状に設けることで、組み合わせるスリッ
トの数をより多くでき、吸音率のピークの幅をより広げ
ることができ、吸音特性をより改善できる。また、タイ
プ５、６、７のように、多孔質吸音材であるグラスウー
ルも設けることで、低音域から高音域の幅広い周波数域
にわたり、高い吸音率を有する吸音パネル提供すること
ができる。

【００３５】また、タイプ１、２、３、４、５、６、７
は、パネルを薄板鋼板を曲げ加工して構成するもので、
軽量化を図れ、強度を向上できるのみならず、簡単な構
造であるため、製作工数も少なく、容易に製作すること
ができる。また、厚さ１００ｍｍ以下の簡単な構造で、
６３Ｈｚ〜２５０Ｈｚの低音域を吸音できる。さらに、
厚さ１００ｍｍ以下の薄型のため、室内の壁に使用する
場合には、室内空間を有効に利用できる。

【００３６】また、タイプ１、２、３、４、５、６、７
にわたって裏板１は共通のものが使用されているよう
に、多くのサイズ、構造において、裏板１を共通部材と
し、表板３のみを異なるサイズのものに取り替え取付位
置を調整するだけで、容易に吸音特性を調整できる。す
なわち、問題となる騒音の周波数に合わせた吸音特性の
吸音パネルの設計が可能であるとともに、吸音特性の調
整が可能である。

【００３７】このとき、調整は、スリット幅やスリット
間隔Ｂ２または２Ｂ２の調整を行うだけでよい。すなわ
ちスリットは、騒音の周波数の前後となるような共振周
波数のものを選定するが、スリットのスロート長さＬ４
は、パネルの厚さＬ３の約半分と予め設定されているの
で、スリット幅やスリット間隔Ｂ２または２Ｂ２で共振
周波数を調整することができる。

【００３８】また、タイプ１、２、３、４では、パネル
を薄板鋼板だけで構成しているため、吸水による吸音特
性の低下がなく、長期の使用に耐える。

【００３９】（他の実施形態）以上の実施形態のタイプ
５、６、７に用いられる多孔質吸音材は、グラスウール
であったが、他の実施形態では、ロックウールやポリエ
ステル繊維等でも構わない。

【００４０】また、以上の実施形態のタイプ５、６、７
に用いられる多孔質吸音材は、グラスウール一種類のみ
であったが、他の実施形態では、ロックウールやポリエ
ステル繊維等の各種類の多孔質材と組み合わせて使用す
ることも可能である。

【００４１】また、以上の実施形態では、空洞部分Ｒ
は、複数のスリットＳについて仕切られてなく連通した
ものであったが、他の実施形態では各スリットＳ毎に隔
壁で仕切った構造とすることも可能である。この隔壁
は、表板３の中央に予め取り付けておくことができる。

【００４２】また、以上の実施形態では、各スリットＳ
は幅のみが異なるものであったが、他の実施形態ではス
ロート長さＬ４も異なるものとしても良い。また、以上
の実施形態では、パネルは薄板鋼板を曲げ加工したもの
であったが、他の実施形態では、他の材料を使用するこ
とができ、例えば、繊維強化セメントを主原料として、
これを押し出し成形により連続的に形成するものであっ
ても良い。

【００４３】また、以上の実施形態のタイプ４、６、７
では、スリット構造は２層状であったが、他の実施形態
では３層状以上であっても良い。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、第１、２、３、
４、または５の発明によれば、更に、異なる幅の複数の
スリットを設けることで吸音率のピークの幅を広げ、あ
るいはピークを複数設けることかでき、吸音特性を改善
できる。第２、３、４、または５の発明によれば、更
に、スリット構造吸音パネルを薄板鋼板を曲げ加工して
構成することにより、重量を軽くでき、強度を向上でき
る。

【００４５】第３、４、または５の発明によれば、更
に、スリット構造を多数層状に設けることで、異なるサ
イズのスリットの数を増やすことができ、吸音率のピー
クの幅をより広くでき、またはピークの数をより増やす
ことが可能となる。

【００４６】第４、または５の発明によれば、更に、多
孔質吸音材の働きにより高音域での吸音率を高めること
ができ、全体として低音域のみならず高音域での吸収率
も向上できる。

【００４７】第５の発明によれば、更に、裏板と複数の
表板によってパネルを構成することができ、表板の取付
位置を調整することでスリット幅を容易に調整でき、吸
音率のピークの幅や数を容易に調整できる。特に、音源
の周波数に応じてスリットの幅を変えることで、吸音特
性を容易に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のスリット構造吸音パネルの一実施
形態を示す、タイプ１の吸音パネルを示すもので（Ａ）
は正面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は
（Ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

【図２】（Ａ）はタイプ２の吸音パネルを示すもので図
１（Ｄ）に対応する図、（Ｂ）はタイプ３の吸音パネル
を示すもので図１（Ｄ）に対応する図である。

【図３】タイプ４の吸音パネルを示すもので（Ａ）は
正面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は側面図、（Ｄ）は
（Ａ）のＤ−Ｄ断面図である。

【図４】（Ａ）はタイプ５の吸音パネルを示すもので図
３（Ｄ）に対応する断面図、（Ｂ）はタイプ６の吸音パ
ネルを示すもので図３（Ｄ）に対応する断面図、（Ｃ）
はタイプ７の吸音パネルを示すもので図３（Ｄ）に対応
する断面図、（Ｄ）はタイプ８の吸音パネルを示すもの
で図３（Ｄ）に対応する断面図である。

【図５】タイプ１〜タイプ４の吸音パネルの吸音特性
を示す図である。

【図６】タイプ５〜タイプ８の吸音パネルの吸音特性
を示す図である。

【図７】従来の多孔質型吸音材を示すもので、（Ａ）
は吸音特性の図、（Ｂ）は概略断面図である。

【図８】従来の共鳴器型吸音材を示すもので（Ａ）は
吸音特性の図、（Ｂ）は概略断面図、（Ｃ）はホルムヘ
ルツの共鳴理論の式、（Ｄ）は二次元の波動方程式であ
る。

【符号の説明】

１裏板３表板５端部材７小さなコの字
部分９、１１、１３端辺１５ボルトＳ（Ｓ１〜Ｓ３、１Ｓ１〜１Ｓ５、２Ｓ１〜２Ｓ６）
スリットＧグラスウール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田潤一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者高垣英明東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者小間憲彦埼玉県熊谷市大字三ケ尻6100番地日本鋼管ライトスチール株式会社内 (72)発明者田尻英樹埼玉県熊谷市大字三ケ尻6100番地日本鋼管ライトスチール株式会社内Ｆターム(参考） 2E001 DF05 DF13 FA06 GA48 HA05 HA31 HA32 HB02 5D061 AA16 AA25 BB03 BB04 BB37 CC04 DD01 DD06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パネルの内部に形成された空洞部分に連
通するスリットが表面に開口したスリット構造を有する
吸音パネルにおいて、一枚のパネルに異なる幅の複数の
スリットを設けたことを特徴とするスリット構造吸音パ
ネル。
【請求項２】前記パネルが薄板鋼板を曲げ加工して構
成したことを特徴とする請求項１に記載のスリット構造
吸音パネル。
【請求項３】前記スリット構造を多数層状に設けたこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のスリット構造
吸音パネル。
【請求項４】多孔質吸音材を前記空洞部分または表面
に設けたことを特徴とする請求項１、２または３に記載
のスリット構造吸音パネル。
【請求項５】前記パネルは、コの字の両端が更に各々
コの字に屈曲した断面を有する裏板と、コの字断面を有
し前記裏板のコの字の開放部分に対向して取り付けられ
る複数の表板とからなり、隣接する表板同士、または表
板と裏板との隙間によってスリットを形成し、前記取付
位置を調整することで前記スリットの幅を調整できる構
造を有することを特徴とする請求項１、２、３、または
４に記載のスリット構造吸音パネル。