JP2002062878A - 真空防音材 - Google Patents

真空防音材

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JP2002062878A
JP2002062878A JP2000246637A JP2000246637A JP2002062878A JP 2002062878 A JP2002062878 A JP 2002062878A JP 2000246637 A JP2000246637 A JP 2000246637A JP 2000246637 A JP2000246637 A JP 2000246637A JP 2002062878 A JP2002062878 A JP 2002062878A
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Japan
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vacuum
airtight
sound
tensile
frame
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English (en)
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Yoshihiro Shiotani
嘉宏 塩谷
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  • Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)
  • Building Environments (AREA)
  • Panels For Use In Building Construction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】真空を利用した防音材の防音性能の向上を図
る。 【解決手段】帯状材6を引張材とし、帯状材6の表面と
裏面で交互に接触するようにワイヤ7,8を配したワイ
ヤメッシュ9,10を軽量な気密材2で覆い周囲を密封
し、内部を真空にした真空防音材。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、建物や船などの床、
壁、天井、防音建具、機械や電気製品の防音ケース、
車、空調ダクトやパイプ、道路や軌道の防音壁に使用す
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来の真空を利用した防音材は、真空層
を保持するために例えば特願昭48−85289、特願
昭52−91828、特願平5−151688などに用
いられているハニカムコアや、特願平6−101916
のようなブロック部材を気密材の間隔保持材として挿入
している。そのため、音が受音面材料の裏面から放散す
る時、ハニカムコアや枠部材などの間隔保持材のない部
分では真空により音は伝わらないが、間隔保持材部分で
は音が材料内を振動となって伝達し、放散側気密材から
音となって放散される。
【0003】従って、この間隔保持材が真空防音材とし
ての性能を決定するが、ハニカムコアや多数のブロック
部材は、気密材面積に対する間隔保持材の接する長さの
比が大きいため、振動が多く伝わること、また表面の気
密材から、裏面の気密材間の間隔保持材を伝達する振動
の減衰が小さいことが防音効果を低下させている。
【0004】又、特願2000−114691に引張材
を用いた真空防音材が出願されているが、既出願は引張
材を気密材に接合しているため、気密材は引張材の張力
に耐えるために硬質で強固でなければならない。そのた
め、生産性の低下と気密材の音による振動の吸収が小さ
く防音性能が低いことを改善するためのものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、真空防音材の受音面から放散面間の間隔保持材の
振動伝達が大きい点にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、軽量な気密材
の使用により高効率で音エネルギーを真空中に放散させ
ることを共通点として、2つの方法からなり、1つは真
空層を保持するための間隔保持材に、引張材を網目状材
間に挟持して、引張材による音エネルギーの吸収及び音
の伝達経路を長くすることにより、受音面から放散面に
至る間にエネルギー伝達量を減少させる方法。他の1つ
は、表裏間の気密材の接触を外周枠のみとし、中央部分
の振動伝達をなくする方法により、高い性能の真空防音
材とする。
【0007】
【実施例】真空体の被覆材となる気密材については、長
期間にわたって真空時のガスの透過及び発生がないこ
と、接触する材料間で設定以上の撓みを生じないことが
必要である。
【0008】軽量な気密材の材料は、鉄・アルミニュー
ム・ステンレス・アモルファス合金・制振合金などの金
属の薄板を用いる。重量は軽いほど望ましいが、材料強
度・耐久性・生産性などを考慮して用いる。他には、ア
ルミニューム・鉄、銅などの金属箔にプラスチックをラ
ミネートしたものや、ガラスやカーボン繊維に金属箔を
張り合わせたものを用いる。金属箔の強度が不足する場
合は、プラスチックシート、ガラスやカーボンなどの繊
維で補強したものを用いる。
【0009】網目状材の材料は、鉄、アルミニュ−ム、
ステンレス、制振合金などの金属を用いる。引張材の材
料は、金属、プラスチック、カーボンファイバーやグラ
スファイバーを樹脂で固めたものなどを用い、材料特
性、生産設備、コストとの関係において、線状材、帯状
材、シート状材から形状を選択する。
【0010】引張材と網目状材との接合は、溶接又は接
着を主とし、必要な場合は別部材による圧着挟持を用い
る。密封方法について。気密材と枠材、気密材と気密
材、引張材と網目状材の接合はろう付け、溶接、熱溶
着、接着等のうち材料に適切な方法を用いて気密接合す
る。
【0011】真空度は10-2パスカル以下の真空域とす
る。真空引きについては、封止が容易に出来る部品を枠
材又は気密材に取り付けて用いる。尚、大型真空炉内で
枠材と気密材を気密接合する場合は、封止用部品は不要
である。
【0012】「請求項1」図1(a)、図1(b)の真
空体1は、立上がり面3の縁端に気密材取付のための接
合片4を延設した底面5のある箱の内部に、帯状材6を
引張材としてその両側に平行なワイヤ7,8が交互に接
するようにワイヤメッシュ9,10を配して間隔保持材
とし、該接合片4に気密材2を気密接合して内部を真空
にした真空防音材である。
【0013】ワイヤメッシュの強度について。引張材に
作用する力は引張材6,6aの間隔と引張材6,6aと
接合するワイヤ7,7aで囲まれた面積にかかる大気圧
荷重となる。したがって、引張材と接合するワイヤ7は
引張材の引張力に対して許容範囲内の撓みとなる強度が
必要である。
【0014】一方、引張材6と平行なワイヤ11は、引
張材6の引張力が圧縮力として作用するので、座屈しな
い強度が必要となる。引張材は片側のワイヤメッシュ9
のワイヤに接合しているが、片側のワイヤメッシュ9の
ワイヤだけで引張材に対する強度が不足する場合は、相
対するワイヤメッシュ10とも接合する。
【0015】図1(c)の真空体12は周囲に断面コ型
の枠材14を配し、シート材15を引張材としてその両
側に平行なワイヤ16,16aが交互に接するようにワ
イヤメッシュ17,18を配して間隔保持材とし、枠材
14の両面に軽量な気密材13,13aを気密接合して
内部を真空にしたものである。
【0016】引張材であるシート材15は真空体内部の
ほぼ全面を覆い、引張材が接する片側のワイヤ16に接
合している。シート材15には気体の流動をし易くして
真空化を容易にするための孔19が設けてある。
【0017】図2(a)の真空体21は周囲に断面略C
型の枠材22を配し、線状材24を引張材としてその両
側に平行な一辺が交互に接するようにエキスパンドメタ
ル25,25aを配して間隔保持材とし、枠材22の両
面に軽量な気密材23,23aを配し、端部は枠材22
の外側で気密材23と気密材23aを気密接合して内部
を真空にしたものである。エキスパンドメタル25のセ
ルの大きさは大きいほど望ましいが、気密材の許容変形
量となる範囲内で定める。
【0018】図2(b)はエキスパンドメタルの断面図
で、一つのセルは隣接するセル間で共用するボンド26
と、ボンド26から両側に上下にわかれて傾斜したスト
ランド27,27aにより構成されているため、引張材
24はボンド26の頂部28で点状に接触する。又、気
密材23ともボンド26の頂部と点状に接する。
【0019】「請求項2」図3(a)の真空体29は、
片側を気密材接合部30から内側へ曲折した撓み防止片
31を延設した枠材32を対向させ、該撓み防止片31
間に気密材37と接触しない高さの真空引き用の孔34
のある耐圧材33を枠材の撓みが許容範囲となる間隔に
配し、裏面側の気密材接合部30aから直に延設した撓
み防止片35に接合36し、該接合部30,30aに気
密材を気密接合して内部を真空にした真空防音材であ
る。
【0020】図3(b)はアルミニュームなど押出し成
形による枠材39の形状で、気密材接合面40撓み防止
片41は両側とも内側に曲折した形状となっている。枠
材39の補強材42には、枠材39内を真空にするため
の孔43を設けている。
【0021】
【発明の効果】従来の遮音材は、音の質量則に基づき減
衰して裏面に達した音はそのまま放散する。音の質量則
は材料の重さの対数比で遮音性能は向上するため、例え
ば、板の厚みを2倍にしても約1.3倍の性能向上しか
なく、逆に2倍の遮音性能にするためには10倍の重さ
が必要となる。
【0022】反面、吸音については遮音性の高い材料は
表面反射音すなわち反響音が大きく、その分グラスウー
ルなどの吸音材も厚みの厚いものを要し、快適な音環境
を得るには、遮音性能に応じた吸音性能が必要となる。
【0023】一方、真空を利用した防音材は、音の伝達
経路に空気のない層を設けるため、次のような、従来の
防音材では得られない性能がある。遮音と吸音が同時に
出来る、厚みや重量に左右されず高い遮音と吸音効果が
同時に得られる、低い周波数にも高い遮音性能が得られ
る、重ね合せた枚数の性能が加算される、などである。
【0024】真空体の音エネルギーの変化について、音
は受音側の気密材を振動させた後、真空層表裏への振動
エネルギーの放散と、真空層の保持材への伝達に分かれ
る。真空部分は、伝達物質である空気がなく音エネルギ
ーは伝達されないため、真空層を保持する間隔保持材を
伝達する振動の伝達量が遮音性能を左右する。
【0025】「請求項1」の共通した作用効果につい
て。実施例は引張材の形状にかかわらず、引張材の表裏
に網目状材が交互に接するように配置してある。受音側
気密材から網目状材に伝達した振動は、引張材が振動す
ることにより減衰し、放散側網目状材へ伝達した後、気
密材が振動してエネルギーを吸収し、残りを音として放
散する。この状態は弦楽器の弦と支持材の関係に似てお
り、弦が大きく振動しても支持材に伝わる振動は非常に
小さく、高性能な防音材となる。
【0026】図2(a)のエキスパンドメタルを用いた
真空体について、気密材とボンドの接触がメッシュの大
きさの間隔であること、及び接触形状が気密材とは線状
に、引張材とは点状に接するため、前記数式のような減
衰があり高い防音効果が得られる。
【0027】引張材は引張力が小さい方が振幅が大きく
なり振動減衰は大きく、また接触面積が小さい方が振動
伝達時の減衰が大きい。またカーボンやグラスファイバ
ーを樹脂で固めた材や、プラスチックなどのように柔ら
かい材料の方が大きな振動減衰を得られる。
【0028】引張材については、引張材の幅が狭くなる
ほど接合部分に大きな力が作用するのに対し、シート材
はシートの全幅長で気密材と接合しているため、単位幅
当たりの引張力が弱く、等分布荷重となるため支持材の
変形が小さくなる。またその接合強度が小さくてよいた
め、接合方法の選択幅が広がる。
【0029】接触形状による振動減衰について。各材料
間の接触形状によって振動伝達量が大きく左右され、接
触面積が小さいほど伝達時の減衰が大きくなる。実施例
の表裏の気密材間において、気密材と網目状材間および
網目状材と引張材間は線状接触又は点状接触、ワイヤメ
ッシュは自体に点状接触部分があり、いずれの真空体に
おいても点状接触となる部分がある。
【0030】この点状や線状接触については、断面積の
急激な変化がある場合、振動が大きく減衰することは、
下記の数式1によって求められることが分かっている。
【0031】 「数式1」 L=10LOG(α-0.5+α0.52−6 L:減衰量(縦波) α:断面積の変化率 この数式から、例えば、ワイヤの交差部が点状に接合し
ている場合の減衰について、ワイヤの直径を5mmと
し、点状接触面積を0.01mm2とすると、1963
分の1の面積比率となり、接触点一箇所当りでは約43
デシベルの減衰が得られる。これらは一体物の場合であ
り、異部材が接触している場合は、更に大きな減衰が得
られる。
【0032】図3(a)の枠材の形状による効果につい
て。本実施例の枠材が気密材接合面から内側に曲折して
いるが、片側となっているのは、気密材の接合におい
て、枠材は真空体の形状保持のために、肉厚で強固な材
料を使用する。そのため、振動減衰は殆どない。
【0033】これに対し、気密材は軽量な材料を使用す
るため、振動しやすい状態にある。従って、接合面が小
さいほど気密材の面積が増え自由振動が大きくなって真
空中へ放散するエネルギーが多くなり、その分防音性能
が向上する。
【0034】これに対し、放散側枠材の形状が接合面と
同方向に撓み防止材が延設されているのは、放散側では
既に振動が減衰していること、伝達した振動を気密材か
ら放散する場合に、放散する面積による差は小さいこ
と、また枠材の強度において撓み防止片を曲折させるよ
り直に延設した方が断面2次モーメントが大きくなり、
僅かでも耐圧材間の枠材の撓みが小さくなるためであ
る。
【0035】尚、気密材と耐圧材が接しないようにして
いるのは、受音側の気密材の振動伝達を枠材のみにし、
耐圧材から裏面の気密材への振動伝達を無くするためで
ある。
【0036】請求項1の生産性について、真空体組み立
てにおいて、間隔保持材は引張材と網目状材が一体とな
って完結しており、他の部材とは生産効率を向上させる
ために簡易な接合をすることはあっても、真空体を構成
するために接合する必要はない。そのため、底のある箱
状に間隔保持材をセッティングして気密材を接合部に気
密接合するだけであるため、生産性は高いものとなる。
図3(b)の形状は両面から受音する場合に用いる枠材
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】真空体の外観および引張材を使用した一部内部
を示す斜視図。
【図2】引張材にエキスパンドメタルを使用した真空体
の一部内部を示す斜視図。
【図3】枠材に大気圧の全荷重を負担させた真空体の一
部内部を示す斜視図。
【符号の説明】
1:真空体 2:気密材
3:立上がり面 4:接合片 5:底面
6:帯状材 7:ワイヤ 8:ワイヤ
9:ワイヤメッシュ 10:ワイヤメッシュ 11:ワイヤ
12:真空体 13:気密材 14:枠材
15:シート材 16:ワイヤ 17:ワイヤメッシュ
18:ワイヤメッシュ 19:孔 21:真空体 22:枠材
23:気密材 24:線状材 25:エキスパンドメタル
26:ボンド 27:ストランド 28:頂部
29:真空体 30:接合部 31:撓み防止片
32:枠材 33:耐圧材 34:孔
35:撓み防止片 36:接合 37:気密材 39:枠材 40:接合面
41:撓み防止片 42:補強材 43:孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) E04C 2/38

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】線状材、帯状材、シート状材のいずれかを
    引張材とし、該引張材の表面と裏面で交互に接する網目
    状材を軽量な気密材で覆い周囲を密封し、内部を真空に
    した真空防音材。
  2. 【請求項2】気密材接合部から内側へ曲折した撓み防止
    片を延設した枠材を対向させ、該撓み防止片間に少なく
    とも片面が気密材と接触しない高さの耐圧材を所定間隔
    に配して接合し、該接合面に軽量な気密材を気密接合し
    て内部を真空にした真空防音材。
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Effective date: 20071106