JP2006342522A - Structure for preventing noise from generating from lattice structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、住宅のバルコニーなどで使われる手すり格子などの格子構造体に係り、特に、風が格子にあたったときに発生する振動騒音を効果的に抑制する音鳴り防止構造に関する。 The present invention relates to a lattice structure such as a handrail lattice used in a balcony of a house, and more particularly, to a noise prevention structure that effectively suppresses vibration noise generated when wind strikes the lattice.
建物では、バルコニーの手すりに格子が採用されていることが多い。バルコニーの手すり格子には、風が直接あたるので、格子が振動して音が発生するという現象が不可避的に生じる。 In buildings, lattices are often used for balcony railings. Since the wind directly hits the balcony railing of the balcony, the phenomenon that the lattice vibrates and generates sound is inevitable.
従来から、バルコニーの格子には振動騒音対策が講じられている。例えば、特許文献1は、格子の内部に振動減衰材を充填することを開示している。そして、振動減衰材としては、発泡ウレタンやゴムが提案されている。
また、特許文献2は、格子の内部に錘を設けることを提案している。
Patent Document 2 proposes to provide a weight inside the lattice.
しかしながら、従来の振動騒音対策技術は、風があたることにより起こる格子構造体特有の挙動を解析した上で行っているものではない。すなわち、一口に振動騒音といっても、発生にいたるメカニズムは複雑かつ多様である。実際は、そのときどきの風向や、風速といった条件によって、様々な何種類かの物理現象が単独で、あるいは複合して発生し、その結果、振動騒音が起こる。従来は、この点が看過されている。 However, conventional vibration and noise countermeasure techniques are not performed after analyzing the behavior peculiar to the lattice structure caused by the wind. That is, even if it is called vibration noise in a bite, the mechanism leading to the generation is complicated and diverse. Actually, various kinds of physical phenomena are generated singly or in combination depending on conditions such as the wind direction and the wind speed, and as a result, vibration noise occurs. Conventionally, this point has been overlooked.
本発明者の知見によれば、格子構造体に風がぶつかって音が発生する現象には、少なくとも3種類の現象が要因となっている。その現象とは、いわゆるカルマン渦が発生する現象、剥離流現象、揚力による捩れモーメントが発生する現象である。 According to the knowledge of the present inventor, at least three kinds of phenomena are factors in the phenomenon in which sound is generated when wind strikes the lattice structure. The phenomenon is a phenomenon in which a so-called Karman vortex is generated, a separation flow phenomenon, and a torsional moment due to lift.
そこで、図12を参照しながら、振動騒音の発生原因となる現象について説明する。
図12(a)は、カルマン渦を説明する図である。カルマン渦は、主に格子1の正面方向からの風によって発生する風の渦である。図12(a)において、矢印は風による空気の流れ方向を示す。空気の流れが格子にぶっかったり、格子の間を通り抜けるときに、格子の後方側に空気の流れの渦が生じる。この渦がカルマン渦と呼ばれるものである。そして、カルマン渦が格子の固有振動数と一致して格子が共振を起こした時に震動放射音が生じる。従来から、手摺り格子で生じる騒音がカルマン渦に起因することは当該技術分野の当業者に知られている。
A phenomenon that causes generation of vibration noise will be described with reference to FIG.
FIG. 12A is a diagram for explaining Karman vortices. The Karman vortex is a wind vortex generated mainly by the wind from the front direction of the
次に、図12(b)は、剥離流の発生メカニズムを説明する図である。剥離流は、主に、格子の正面に対して斜め方向から吹き込む風が原因になつている。すなわち、斜め方向から風が格子に当たると、格子の隅角部から空気の流れが二手に分離する。そして、分離した風の巻き込みと重なりで格子の側面に変圧力の変動にもとづく振動が発生し、それが人の耳には騒音に聞こえることになる。 Next, FIG.12 (b) is a figure explaining the generation | occurrence | production mechanism of peeling flow. The separation flow is mainly caused by wind blown from an oblique direction with respect to the front of the lattice. That is, when wind strikes the grid from an oblique direction, the air flow is separated into two hands from the corners of the grid. Then, vibrations based on fluctuations in the variable pressure are generated on the side surfaces of the lattice due to the overlap of the separated wind and are heard by human ears as noise.
最後に、図12(c)は、揚力捩れモーメントの発生メカニズムを説明する図である。これは、風を受けて格子に作用する捩れモーメントの増幅力の変動により振動が起こる現象である。風を正面から受けた場合には、風の方向に抗力だけが働くが、風を斜め方向に受けると、格子に作用する力は、抗力と揚力の二つの成分の力に分けることができる。このうち、揚力は、格子に対して捻れモーメントを加えることになる。そして、捩れモーメントによる増幅力で振動が大きくなり、それが騒音原因となる。 Finally, FIG. 12 (c) is a diagram illustrating a mechanism for generating a lift torsional moment. This is a phenomenon in which vibration occurs due to fluctuations in the amplifying force of the torsional moment that acts on the lattice in response to wind. When the wind is received from the front, only the drag acts in the direction of the wind, but when the wind is received in the oblique direction, the force acting on the lattice can be divided into two components of drag and lift. Of these, the lifting force adds a twisting moment to the lattice. And the vibration is increased by the amplification force due to the torsional moment, which causes noise.
このように、格子構造体に生じる騒音の発生原因となる現象には、カルマン渦、剥離流、揚力ねじれモーメントがあり、実際に起きている騒音は、これらの現象が複雑にからまりあって発生しているといえる。 As described above, the phenomena that cause the noise generated in the lattice structure include Karman vortices, separated flow, and the torsional moment of lift, and the actual noise is generated by the complex entanglement of these phenomena. It can be said that.
この点、従来は、十把一からげに騒音現象をとらえており、条件によっては、音の発生に効果がある場合もあれば、ほとんど役立たない場合もある。現実には多くの場合、カルマン渦の起因する騒音対策としてはある程度の抑制効果が得られるという段階にとどまっている。 In this regard, conventionally, the noise phenomenon has been grasped easily, and depending on the conditions, it may be effective in generating sound or may be hardly useful. In reality, in many cases, the noise suppression caused by the Karman vortex is still at a stage where a certain degree of suppression effect can be obtained.
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、カルマン渦、剥離流、揚力捩れモーメントなど、格子構造体に振動騒音を起こさせる発生要因となる諸現象に対して、網羅的に有効な振動騒音発生抑制対策を講じることを可能とする格子構造体の音鳴り防止構造を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve the problems of the prior art and cover various phenomena that cause vibration noise in the lattice structure such as Karman vortex, separation flow, and lift torsional moment. An object of the present invention is to provide a structure for preventing the noise of a lattice structure that can effectively take measures for suppressing the generation of vibration noise.
前記の目的を達成するために、本発明は、矩形中空断面を有する金属製の格子体を一定の間隔で配列した格子構造体に発生する風による振動騒音を抑制するための音鳴り防止構造であって、前記格子側面に作用する空気変圧エネルギーを吸収し、かつ、該格子に揚力に対する釣り合い重量を付加するスタビライザーを有し、前記スタビライザーを該格子の両端の支点から等距離の位置で該格子内部に固定したことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a noise preventing structure for suppressing vibration noise caused by wind generated in a lattice structure in which metal lattices having a rectangular hollow cross section are arranged at regular intervals. A stabilizer that absorbs air transformation energy acting on the side of the grid and adds a balance weight to the lift to the grid, and the stabilizer is positioned at equidistant positions from fulcrums at both ends of the grid. It is characterized by being fixed inside.
本発明によれば、カルマン渦、剥離流、揚力捩れモーメントなど、格子構造体に振動騒音を起こさせる発生要因となる諸現象に対して、いずれの現象に対しても有効な振動騒音発生抑制対策を講じることが可能となる。 According to the present invention, vibration noise generation suppression measures effective for any phenomenon such as Karman vortex, separation flow, lift torsional moment, and other phenomena that cause vibration noise in the lattice structure. Can be taken.
以下、本発明による格子構造体の音鳴り防止構造の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明が適用される手すり格子を示す。左右の柱10、11には、笠木12と下胴縁13が上下平行に取り付けられ、格子構造体の枠が構成されている。笠木12と下胴縁13の間を格子14が一定の間隔で平行に架け渡されている。格子14は、矩形断面を有する金属製の格子であり、格子自体は、この種の手すり格子に一般に用いられている型材である。
Hereinafter, an embodiment of a structure for preventing noise from a lattice structure according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a handrail grid to which the present invention is applied. On the left and
図2に示すように、格子14の内部には、スタビライザー16が装着されている。図3は、スタビライザー16の横断面を示す。
スタビライザー16は、格子14の断面に対応した横断面をもつ、角棒状の部材である。このスタビライザー16は、格子14の内壁面に密着するように装着されている。スタビライザー16の材料としては、高分子粘弾性材料、例えば、ゴム系材料は、エチレンプロピレンゴム(EPDM)またはリトリルゴム(NBR)が用いられる。そして、比重が略1.4の有するように調整される。
As shown in FIG. 2, a
The
本実施形態では、スタビライザー16の本体の長さは、格子14の全長の略1/6の長さを有している。そして、スタビライザー16は、次のようにして、その格子の内部で位置決めし、スタビライザー16本体の側面を格子14の内壁面に密着させている。
In the present embodiment, the length of the main body of the
図3(a)に示すように、スタビライザー16の本体には、中心を貫通する貫通孔17が長さ方向に形成されている。また、スタビライザー16の一側面には、凹部15が長さ方向に形成されており、この凹部15には、格子14の内壁面から突き出している一対の突起部19a、19bが形成されている。スタビライザー16の凹部15には、突起部19a、19bに嵌合する凸条18が形成されている。そして、図3(b)に示すように、スタビライザー16の貫通孔17には、その孔径よりも大きな直径の棒体20が挿入される。この棒体20によりスタビライザーの16本体を膨張させ、その側面を格子14の内壁面に密着させることができる。
本実施形態による格子構造体の音鳴り防止構造は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用について説明する。
As shown in FIG. 3A, a
The sounding prevention structure of the lattice structure according to the present embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described next.
格子構造体に風がぶつかって音切り音などの騒音が発生するのは、基本的には、格子14に振動が生じることが原因である。
The reason why noise such as noise is generated by the wind hitting the lattice structure is basically caused by vibrations in the
そこで、本発明では、スタビライザー16を設けることにより、次のようにして、格子14に生じる振動を減衰させる。
図4に示すように、手すり格子のような格子構造体の場合、一本一本の格子は、両端をピン支持した棒の挙動にモデル化することができ(図4(a))、棒が弓なりにたわむ動きが振動であると考えられる。振動のモードには、図4(b)〜図4(d)に示すように、一次振動モード、二次振動モード、三次振動モードがあり、手すり格子のような構造体の場合、主として一次振動モードの振動が生じている。振幅が騒音の大きさに関係するから、振幅を小さくすることが騒音低減の改善につながる。
Therefore, in the present invention, by providing the
As shown in FIG. 4, in the case of a lattice structure such as a handrail lattice, each lattice can be modeled as the behavior of a rod with pins supported at both ends (FIG. 4 (a)). It is thought that the movement that bows like a bow is vibration. As shown in FIGS. 4B to 4D, the vibration mode includes a primary vibration mode, a secondary vibration mode, and a tertiary vibration mode. In the case of a structure such as a handrail lattice, the primary vibration mode is mainly used. Mode vibration is occurring. Since the amplitude is related to the noise level, reducing the amplitude leads to an improvement in noise reduction.
そこで、格子14にスタビライザー16を設けると、図5に示すように、格子14に生じる振動を物理振り子の振動とパラレルに考えることがことができる。この場合、格子14の上下両端は、それぞれ支点である固定端になっている。振幅の抑制には、慣性モーメントが大きく関係しており、この慣性モーメントは、スタビライザー16の位置が支点に近いほど小さくなり、支点から離れるほど大きくなる。慣性モーメントは大きいほど有効に働き、振幅速度を減少させるから、スタビライザー16の位置は支点から一番遠い位置ほどよいことになる。しかし、この場合、一方の支点から遠くなると、他方の支点には近くなるから、結局、上下の支点から等しい距離の位置に取り付けることが好ましい。
Therefore, when the
このようにスタビライザー16は、振り子の錘りの働きをして、格子14の振動を減衰させる。この場合の減衰効果は、振動騒音発生の要因に関係なく作用するこになる。
In this way, the
本実施形態において、スタビライザー16の機能は、振り子の錘りとしての振動減衰機能に尽きるのではなく、むしろ、以下に説明するように、振動騒音発生の要因、すなわちカルマン渦が発生する現象、剥離流現象、揚力による捩れモーメントの発生という要因ごとに個別に働き、振動の要因にさかのぼって根元的な抑制効果を及ぼすことにある。
In the present embodiment, the function of the
そこで、まず、カルマン渦について説明する。図6に示すように、正面方向から吹き付ける風が格子14の間を通り抜けるときに、格子14の後方側にはカルマン渦が生じる。しかし、格子14の内部にスタビライザー16が入っていることによって、そのスタビライザー16のある部分が重くなり、その他の部分との間で固有周期に時差が付加される。これにより、カルマン渦流との同調が抑制される結果、共振が発生し難くなる。
次に、剥離流の影響に対するスタビライザー16の作用を説明する図が図7である。剥離流は、主として、斜め方向から吹き付ける風が格子1に当たったときに発生し易い状況となる。すなわち、格子14の隅角部から空気の流れが二手に分離すると、この分離した風の巻き込みと重なりで格子14の側面に変圧力が作用し、これが格子16の加振力になる。ところが、格子14の内部に入っているスタビライザー16は、この剥離流による流体変圧エネルギーをその粘弾性材質であるために短時間で急速に吸収し、格子14に加わる加振力のを減衰させる。これにより、加振力の伝達が減少される結果、剥離流による振動の振幅を小さくする。
First, the Karman vortex will be described. As shown in FIG. 6, when the wind blown from the front direction passes between the
Next, FIG. 7 is a diagram for explaining the action of the
次に、揚力捩りモーメントに対するスタビライザー16の作用を図8を参照して説明する。揚力捩れモーメントは、主として、風を斜め方向に受けると発生し易い状況となる。このとき、格子14に作用する力を抗力と揚力の二つの成分の力に分けると、揚力の方が、格子14に対して捻れモーメントを加えることになる。ところが、格子14の内部にスタビライザー16があるために、このスタビライザー16は、揚力を減少させる釣り合い重量を付加するので、揚力を減少させて捻れモーメントの働きを抑制し、振幅を小さくする。
Next, the action of the
以上のように、スタビライザー16は、カルマン渦が発生する現象、剥離流現象、揚力による捩れモーメントの発生という要因ごとに、個別にその振動原因に対して振幅を抑制する働きを持つので、風向等の様々な状況下での格子の風きり音の抑制に効果がある。
As described above, the
次に、本発明による格子構造体の音鳴り防止構造の実施例に関して風洞試験を行った試練結果について説明する。 Next, a description will be given of test results obtained by conducting a wind tunnel test on an example of the structure for preventing noise generation of the lattice structure according to the present invention.
実施例では、断面寸法の異なる三種類の格子(18×18格子、24×20格子、40×22格子(単位ミリ))に本発明を適用した。 In the examples, the present invention was applied to three types of lattices having different cross-sectional dimensions (18 × 18 lattice, 24 × 20 lattice, 40 × 22 lattice (unit mm)).
スタビライザーは、EPDM(比重1.4)を材料として、格子長さの1/6のもの用意し、材長の1/2の位置に装着した。
図9(a)乃至図9(c)は、それぞれ18×18格子、24×20格子、40×22格子にスタビライザーを装着した格子構造体について、風向と風速を変えながら、風洞試験により騒音を測定した結果を示す。
The stabilizer was prepared by using EPDM (specific gravity 1.4) as a material and having a lattice length of 1/6, and was mounted at a
9 (a) to 9 (c) show the noise generated by the wind tunnel test while changing the wind direction and the wind speed for the lattice structure in which the stabilizer is mounted on the 18 × 18 lattice, 24 × 20 lattice and 40 × 22 lattice, respectively. The measurement results are shown.
また、図10(a)乃至図10(c)を比較例として、それぞれ18×18格子、24×20格子、40×22格子にスタビライザーの無い格子構造体について、同じ条件で騒音を測定した結果を示す。なお、これらの図において、○、●、◎、☆、★は、騒音の大きさを順に段階的に表している。 10A to 10C are comparative examples, and the noise was measured under the same conditions for a lattice structure without a stabilizer in an 18 × 18 lattice, a 24 × 20 lattice, and a 40 × 22 lattice, respectively. Indicates. In these figures, ◯, ●, ◎, ☆, and ★ indicate the magnitude of noise in order.
実施例と比較例の風洞試験を比較すると明らかなように、スタビライザーを格子に装着することにより、騒音低減効果が得られることがわかる。 As is clear from comparison between the wind tunnel test of the example and the comparative example, it can be seen that a noise reduction effect can be obtained by mounting the stabilizer on the grid.
次に、このような騒音低減効果が、カルマン渦現象、剥離流現象、揚力による捩れモーメントの発生、の要因うち、いずれに対して効果があったのかを検討する。 Next, it will be examined whether the noise reduction effect is effective for the Karman vortex phenomenon, the separation flow phenomenon, and the generation of the torsional moment due to the lift.
まず、カルマン渦は、正面からの風向で生じやすいという特徴があることから比較例の図10(a)および図10(b)において、風向0°で風速14〜20m/sのA、Bで示す範囲で発生している振動騒音は、主としてカルマン渦に起因するものと考えられる。これに対して、実施例では、図9(a)および図9(b)に示すように、同じ条件では振動騒音は生じておらず、したがって、スタビライザーを格子内部に装着することにより、カルマン渦に起因する騒音抑制効果が得られることがわかる。 First, since the Karman vortex has a feature that it tends to be generated by the wind direction from the front, in FIGS. The vibration noise generated in the range shown is considered to be mainly caused by Karman vortices. On the other hand, in the embodiment, as shown in FIGS. 9A and 9B, no vibration noise is generated under the same conditions. Therefore, by installing the stabilizer inside the lattice, the Karman vortex It can be seen that the noise suppression effect resulting from the above can be obtained.
次に、剥離流、揚力による捻れモーメントに起因する振動騒音については、斜めの風向になると発生し易い状況になることから、図10(a)乃至図10(c)において、それぞれC、D、Eで示す範囲で発生している振動騒音は、剥離流と揚力による捻れモーメントに起因し、これらの要因が複合して振動が大きくなったため発生した振動騒音であると考えられる。 Next, the vibration noise caused by the torsional moment due to the separation flow and the lift is likely to occur when the wind direction is oblique, so that in FIGS. 10 (a) to 10 (c), C, D, The vibration noise generated in the range indicated by E is considered to be vibration noise generated due to the torsional moment due to the separation flow and the lift force, and these factors combined to increase the vibration.
これに対して、実施例の図9(a)では、比較例の図10(a)でCの範囲にあった騒音がなくなっており、また、実施例の図9(b)および図9(c)では、それぞれ振動の生じる範囲F、Gが、比較例のD、Eの騒音発生領域に較べて、狭い範囲に限定されている。この結果から、スタビライザーを格子内部に装着することにより、剥離流と揚力による捻れモーメントに起因する振動騒音に対しても抑制効果があることがわかる。 On the other hand, in FIG. 9A of the example, the noise that was in the range of C in FIG. 10A of the comparative example is lost, and FIG. 9B and FIG. In c), the ranges F and G in which vibration occurs are limited to narrow ranges as compared to the noise generation regions D and E in the comparative example. From this result, it can be seen that by mounting the stabilizer inside the lattice, there is also an effect of suppressing vibration noise caused by the torsional moment due to the separation flow and the lift force.
図11は、実施例が剥離流と揚力による捻れモーメントに起因する振動騒音に対して抑制効果があることをさらに実証するグラフである。 FIG. 11 is a graph further demonstrating that the example has an effect of suppressing vibration noise caused by the torsional moment due to the separation flow and the lift force.
この図11は、24×20格子について、風向角75°で風速14m/sの条件で振動加速度を測定した結果を示すグラフである。図10(b)によれば、この風向角75°、風速14m/sは、剥離流と揚力による捻れモーメントに起因する振動騒音が発生しやすい条件である。図11で、上段は、スタビライザーのない格子についての測定結果であり、下段がスタビライザーを装着した実施例である。この結果から、あきらかにスタビライザーを装着することにより、振動が顕著に減少していることがわかる。 FIG. 11 is a graph showing the results of measurement of vibration acceleration on a 24 × 20 grid under conditions of a wind direction angle of 75 ° and a wind speed of 14 m / s. According to FIG. 10B, the wind direction angle of 75 ° and the wind speed of 14 m / s are conditions in which vibration noise caused by the torsional moment due to the separation flow and the lift is likely to occur. In FIG. 11, the upper row shows the measurement results for the lattice without the stabilizer, and the lower row is an example in which the stabilizer is attached. From this result, it can be seen that the vibration is remarkably reduced by clearly mounting the stabilizer.
10 柱
11 柱
12 笠木
13 下胴縁
14 格子
16 スタビライザー
17 貫通孔
20 棒体
10
Claims (6)
前記格子側面に作用する空気変圧エネルギーを吸収し、かつ、該格子に揚力に対する釣り合い重量を付加するスタビライザーを有し、前記スタビライザーを該格子の両端の支点から略等距離の位置で該格子内部に固定したことを特徴とする格子構造体の音鳴り防止構造。 A noise prevention structure for suppressing vibration noise caused by wind generated in a lattice structure in which metal lattice bodies having a rectangular hollow cross section are arranged at intervals,
A stabilizer that absorbs air transformation energy acting on the side surface of the grid and adds a balance weight to lift to the grid, and the stabilizer is placed at an approximately equidistant position from the fulcrums at both ends of the grid. A structure for preventing the sound of a lattice structure that is fixed.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20080902 |