JP2006241775A

JP2006241775A - 高架橋桁下用の電波音波吸収パネル

Info

Publication number: JP2006241775A
Application number: JP2005056991A
Authority: JP
Inventors: Makoto Miki; 眞三木; Tsutomu Miyata; 勉宮田
Original assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Metal Products Co Ltd
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2006-09-14

Abstract

【課題】高架橋桁下において不要電波と騒音の問題を解消する、電波吸収性能と、音波吸収性能とを兼ね備えた高架橋桁下用の電波音波吸収パネルを提供する。
【解決手段】高架橋桁下に取付可能な手段を有する背面部と側壁部とから成るパネルケースと、同パネルケースの前面に設けられたポリカーボネート表面保護板、及び前記表面保護板の背後に設けられた電波吸収層、並びに前記電波吸収層の背後に設けられた吸音層とから成る。
【選択図】図２

Description

この発明は、高架橋桁下において不要電波と騒音の問題を解消する、電波吸収性能と、音波吸収性能とを兼ね備えた高架橋桁下用の電波音波吸収パネルに関する。

従来、一般道と併設される高速道路等の高架橋道路の桁下には騒音問題を解消する吸音板（又は吸音構造体）が設置されている。例えば、特許文献１には、枠体の前面に配置された多孔板と、枠体の中にプラスチックフィルムに覆われ且つ多孔板との間に空気層を設けた繊維質吸音材が配置されて成る吸音構造体が開示されている。

ところが最近、上記騒音問題に加えて高速道路や有料道路などにおいて新たな問題が深刻化している。高度道路交通システム（ＩＴＳ）に代表されるインフラの情報化に伴いノンストップ自動料金収受システム（以下、ＥＴＣと云う）等の電波の使用による無線通信技術を応用したシステムの導入が急ピッチで進められている。これに伴い、通行車の車体又はＥＴＣシステム周辺の路上構造物が多重反射することにより、特にＥＴＣ用の通信装置や車内通信装置の誤動作を招く問題が多数起きている。このため騒音問題を解消しつつ、ＥＴＣで用いられる周波数５．８ＧＨｚにおける不要電波を吸収させることが大いに求められている。前記２つの問題を解消する技術が以下のように開示されている。

例えば、特許文献２には、電波音波が入射する側から電波吸収層、吸音層の順で配置された積層構造として不要電波と騒音を吸収する電波音波吸収パネルが開示されている。

特開平１１−３０５７８１号公報特開２００３−３２１８１１号公報

上述した特許文献１の発明は、高架橋桁下における騒音を低減させる点は認められる。しかし、ＥＴＣ等の不要電波を吸収する電波吸収性は一切兼ね備えておらず、加速する高度道路交通システム等に求められる機能を満たすことはできない。

特許文献２の発明は、電波吸収性能と音波吸音性能の両方を兼ね備える電波音波吸収パネルである点は注目に値する。しかし、この発明はそもそも道路の側壁に設けることを主たる目的としており、高架橋桁下用の電波音波吸収パネルではないし、代用もできない。

なぜなら、前記道路（高速道路）の側壁に設けられる吸音板には、ＪＩＳＡ１４０９に規定する残響室法による吸音率が、４００Ｈｚにおいて０．７％以上で、１０００Ｈｚで０．８以上を満たすことが首都高速道路公団の設置基準により定められている。対して、高架橋桁下に設けられる吸音板には、平均斜入射吸音率０．９以上という更に厳しい基準が定められている。上記特許文献２は明細書内段落番号［００４２］の実験結果から道路の側壁における吸音率を満たしてはいるが、高架橋桁下に必要とされる高い吸音率の基準はクリアしてないからである。

要するに、５．８ＧＨｚの不要電波を吸収させるに必要な、２０ｄＢ以上の減衰率を保持しつつ、平均斜入射吸音率０．９以上を満たす設計は、製造者にとって非常に難しく、全てをクリアする構造は未だ見いだされていないのが現状である。

本発明の目的は、高架橋桁下用の電波音波吸収パネルを提供することであり、更に電波吸収性能と音波吸収性能の双方の基準を十分に満たす電波音波吸収パネルを提供することにある。

上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る高架橋桁下用の電波音波吸収パネルは、
高架橋桁下に取り付けられる高架橋桁下用の電波音波吸収パネルであって、
高架橋桁下に取付可能な手段を有する背面部と側壁部とから成るパネルケースと、同パネルケースの前面に設けられた多数の開口部を有するポリカーボネート表面保護板、及び前記表面保護板の背後に設けられた電波吸収層、並びに前記電波吸収層の背後に設けられた吸音層とから成ることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載した高架橋桁下用の電波音波吸収パネルにおいて、
ポリカーボネート表面保護板の板厚は１．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、開口率は３５％〜４５％であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載した高架橋桁下用の電波音波吸収パネルにおいて、
電波吸収層は厚さは２０ｍｍ〜３０ｍｍの高分子繊維の集合体であり、繊維密度が前面側から背面側に向かって連続的又は断続的に高くなるように形成されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は３に記載した高架橋桁下用の電波音波吸収パネルにおいて、
電波吸収層はその表面にカーボンが塗布されており、平均空隙率は６０％〜９０％であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１に記載した高架橋桁下用の電波音波吸収パネルにおいて、
吸音層は厚さは９０ｍｍ以下の密度が異なるポリエステル繊維であり、繊維密度が前面側から背面側に向かって順に高くなるように積層されていることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１又は５に記載した高架橋桁下用の電波音波吸収パネルにおいて、
吸音層は、平均密度４０ｋｇ／ｍ^２で、厚み３０ｍｍ〜３５ｍｍの吸音材を前面側に、平均密度５０ｋｇ／ｍ^２で、厚み４０ｍｍ〜４５ｍｍの吸音材を背後側に配置して成ることを特徴とする。

請求項１〜６に記載した発明に係る高架橋桁下用の電波音波吸収パネルは、以下の効果を奏する。
（１）高架橋桁下に取付可能な手段を有するパネルケース２と、同パネルケース２の前面からポリカーボネート表面保護板３、及び電波吸収層５、並びに吸音層６が設けられる構成をとしたので、高架橋桁下において不要電波と騒音の問題を解消する、電波吸収性能と音波吸収性能とを同時に兼ね備える高架橋桁下用の電波音波吸収パネル１を実現できる。
（２）開口率３５％〜４５％で１．５ｍｍ〜２．０ｍｍのポリカーボネート表面保護板３と、平均空隙率６０％〜９０％、厚さ２０ｍｍ〜３０ｍｍで高分子繊維密度を背面側に向かって継続的に高くなるように形成した電波吸収層５、厚さ９０ｍｍ以下のポリエステル繊維で繊維密度を背面側に向かって継続的に高くなるように形成した吸収層６とを組み合わせたので、入射角が狭い場合であってもＥＴＣ等に使用される５．８ＧＨｚに対して減衰量（反射損失）２０ｄＢを確実に発揮すると共に、平均斜入射吸音率０．９以上という高い吸音率も同時に発揮できる。

本発明の高架橋桁下用の電波音波吸収パネル１は、高架橋桁下に取り付けられる構成である。
高架橋桁下の取付可能な手段を有する背面部２ａと側壁部２ｂとから成るパネルケース２と、同パネルケース２の前面に設けられた多数の開口部を有するポリカーボネート表面保護板３、及び前記表面保護板３の背後に設けられた電波吸収層５、並びに前記電波吸収層５の背後に設けられた吸音層６とから成る。

以下、本発明に係る高架橋桁下用の電波音波吸収パネルの実施例を、図面に基づいて説明する。
図１に本発明の電波音波吸収パネル１の背面側から見た斜視図を示した。
電波音波吸収パネル１は、箱形のパネルケース２を備えており、同パネルケース２は背面部２ａとその周縁部から伸びる側壁部２ｂとから成る。前記背面部２ａには高架橋桁下に取付可能な手段を有している。即ち、長手方向に並行してボルトＢ接合可能（図２Ａ参照）な２列の取付レール２ｃが設けられ、前記取付レール２ｃ、２ｃ間に複数の落下防止ワイヤー通し金具２ｄが設けられて高架橋桁下に取付可能に構成されている。

図２Ａの断面図に示すように、前記パネルケース２の対向する位置、つまり開口前面に蓋をするが如くに多数の開口部を有するポリカーボネート表面保護板３が設けられている。図２Ｂの拡大断面図が示すように、ポリカーボネート表面保護板３の左右端はＬ字形状に折れて、前記パネルケース２の側壁部２ｂの上面へ載置され、ブラインドリベット４等により前記側壁部２ｂと接合される。

前記ポリカーボネート表面保護板３の背後には電波吸収層５が設けられ、前記電波吸収層５の背後には吸音層６が更に積層されている（請求項１記載の発明）。

前記ポリカーボネート表面保護板３は、板厚を１．５ｍｍ〜２．０ｍｍとし、開口率は３５％〜４５％の孔明き板とすることが好ましい（請求項２記載の発明）。
前記板厚と開口率の設計値を得るために、板厚１．０ｍｍ〜３．０ｍｍで、開口率３０％〜６０％のポリカーボネート表面保護板３を用意し、入射角０°〜５０°における反射減衰率を測定した。その結果を図３Ａ、図３Ｂに示す。

図３Ａの入射角０°の場合を見ると、板厚１．５ｍｍと２．０ｍｍのポリカーボネート表面保護板３がどの開口率においても２０ｄＢ以上を確保していることが分かる。
図３Ｂの入射角５０°の場合を見ると、２０ｄＢ以上を確保する板厚はやはり１．５ｍｍと２．０ｍｍであるが、開口率５０以下でなければならないことも分かる。
ところで、高い電波吸収性能を発揮させるために要求されるポリカーボネート表面保護板３の開口率は小さいほど良い。しかし、平均斜入射吸音率０．９以上を発揮させるためには開口率３５％以上が必要である。
したがって、前記ポリカーボネート表面保護板３は板厚１．５ｍｍ〜２．０ｍｍとし、開口率は３５％〜４５％に設計される。

前記電波吸収層５は、厚さは２０ｍｍ〜３０ｍｍの高分子繊維の集合体であり、繊維密度が前面側から背面側に向かって連続的又は断続的に高くなるように形成されている（請求項３記載の発明）。
一般に、電波が空間を伝搬する場合、急激に導電度が変化する点に遭遇すると電波はその点で反射されやすくなる。電波吸収層５も導電体であるため電波を反射する作用も有すると考えられる。よって繊維密度が一定であると電波を反射してしまう度合いが大きくなってしまう。したがって、繊維密度を前面側から反面側に向かって連続的又は断続的に変化させることにより広帯域の電波を吸収することができる。つまり、電波入射面である前面側の繊維密度を粗として、空気との伝導度を小さくし、電波の入射面における反射を少なくして電波を電波吸収層５の内部へ取り込みやすくしている。また、電波吸収層５はその表面にカーボンが塗布されており、平均空隙率は６０％〜９０％とすることが好ましい（請求項４記載の発明）。

次に、前記吸音層６は、厚さが９０ｍｍ以下の密度の異なるポリエステル繊維とされている。前記厚さは、従来から高架橋桁下に取付けるパネルとして適しているとされる厚み１５０ｍｍ以下、質量３５ｋｇ／ｍ^２を考慮して９０ｍｍ以下が望ましいとされる。

前記吸音層６の繊維密度は前面側から背面側に向かって順に高くなるように積層されている（請求項５記載の発明）。具体的には、それぞれ異なる密度のポリエステル繊維で成る吸音材を前後２層に積層する。前面側の吸音材は平均密度４０ｋｇ／ｍ^２で厚み３０ｍｍ〜３５ｍｍとされ、背後側の吸音材は平均密度５０ｋｇ／ｍ^２で厚み４０ｍｍ〜４５ｍｍとすると高い吸音率が得られる。

上記二つの吸音材を組み合わせて合計厚７５ｍｍとした吸音層６を使用し、平均斜入射吸音率が最も発揮できるポリカーボネート表面保護板３の板厚と開口率を導き出すべく実験を行った。因みに電波吸収層５は段落番号［００２４］の設計値の通りである。その結果を、図４に示す。

図示の通り、板厚２．０ｍｍの方が斜入射吸音率が高いことが分かる。次に開口率について注目する。前記開口率は図３Ａ、図３Ｂで３５％〜４５％の範囲内である。その中でも開口率が少なく前記平均斜入射吸音率が高いのは４０％であることが分かる。したがって、板厚２．０ｍｍ、開口率４０％のポリカーボネート表面保護板３を使用すると最適な吸音性能を発揮する。

上記吸音性能を十分に発揮するに最適な板厚、開口率、繊維密度としたポリカーボネート表面保護板３と電波吸収層５と吸音層６を組み合わせた電波音波吸収パネル１の入射角に対する電波吸収性能（反射減衰率）を確かめた。実験は、前記最適な電波音波吸収パネル１を１０枚用意し、入射角に１０°〜５５°に対する反射減衰率を測定した。
その結果を図５に示す。図５Ａは１枚目から５枚目の結果である。図５Ｂは６枚目から１０枚目の結果である。
すべての電波音波吸収パネル１…において、狭い入射角においても２０ｄＢ以上の良好な反射減衰率を確保していることが一目瞭然である。

斯くすると、本発明の電波音波吸収パネル１は、入射角が狭い場合であってもＥＴＣ等に使用される５．８ＧＨｚに対して減衰量（反射損失）２０ｄＢを確実に発揮すると共に、平均斜入射吸音率０．９以上という高い吸音率も同時に発揮して高架橋桁下に要求される高い電波吸収性能及び吸音性能の基準を十分に満たすことができるのである。

以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために付言する。例えば本発明は、高架橋桁下以外の道路付帯設備においても使用できる。

本発明に係る高架橋桁下用の電波音波吸収パネルを背面側から見た斜視図である。Ａは図１のＡ−Ａ断面図である。ＢはＡの部分拡大断面図である。Ａ、Ｂはポリカーボネート表面保護板の板厚と開口率に対する反射減衰量との関係を表したグラフである。７５ｍｍの吸音層を用いてポリカーボネート表面保護板の板厚と開口率を変化させた時の平均斜入射吸音率を示したグラフである。Ａ、Ｂは本発明に係る最適な組合せの電波音波吸収パネルの入射角に対する反射減衰率を示したグラフである。

符号の説明

１電波音波吸収パネル
２パネルケース
２ａ背面部
２ｂ側壁部
３ポリカーボネート表面保護板
５電波吸収層
６吸音層

Claims

高架橋桁下に取り付けられる高架橋桁下用の電波音波吸収パネルであって、
高架橋桁下に取付可能な手段を有する背面部と側壁部とから成るパネルケースと、同パネルケースの前面に設けられた多数の開口部を有するポリカーボネート表面保護板、及び前記表面保護板の背後に設けられた電波吸収層、並びに前記電波吸収層の背後に設けられた吸音層とから成ることを特徴とする、高架橋桁下用の電波音波吸収パネル。
ポリカーボネート表面保護板の板厚は１．５ｍｍ〜２．０ｍｍであり、開口率は３５％〜４５％であることを特徴とする、請求項１に記載した高架橋桁下用の電波音波吸収パネル。
電波吸収層は厚さは２０ｍｍ〜３０ｍｍの高分子繊維の集合体であり、繊維密度が前面側から背面側に向かって連続的又は断続的に高くなるように形成されていることを特徴とする、請求項１に記載した高架橋桁下用の電波音波吸収パネル。
電波吸収層はその表面にカーボンが塗布されており、平均空隙率は６０％〜９０％であることを特徴とする、請求項１又は３に記載した高架橋桁下用の電波音波吸収パネル。
吸音層は厚さが９０ｍｍ以下の密度が異なるポリエステル繊維であり、繊維密度が前面側から背面側に向かって順に高くなるように積層されていることを特徴とする、請求項１に記載した高架橋桁下用の電波音波吸収パネル。
吸音層は、平均密度４０ｋｇ／ｍ^２で、厚み３０ｍｍ〜３５ｍｍの吸音材を前面側に、平均密度５０ｋｇ／ｍ^２で、厚み４０ｍｍ〜４５ｍｍの吸音材を背後側に配置して成ることを特徴とする、請求項１又は５に記載した高架橋桁下用の電波音波吸収パネル。