JP2008031775A - 建物の吸音構造 - Google Patents

Abstract

【課題】建物の部屋内へ吸音構造体を効率良く収めることができ、しかも部屋内に伝搬する床衝撃音を効果的に低減したり、音響特性を効果的に高めることができる建物の吸音構造を提供する。
【解決手段】この吸音構造は、建物の部屋１における略矩形状の床面３に沿って床パネルとして利用した吸音構造体２を設けている。この吸音構造体２は、一端側に音波入射口２０が形成され、他端側に音波反射面２１が形成され、それら一端側から他端側までの長さを床面３の長辺や短辺の略半分とした複数の有底略筒状の空洞部５、７・・を備えており、部屋１内において定在波を発生させる低い周波数の音すなわち部屋の固有モードに対応する低い周波数の音を効率良く吸音して、床衝撃音の低減効果を高め、また部屋の音響特性を高める。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば戸建て住宅やマンション等の建物に適用される吸音構造に関する。

従来より、戸建て住宅やマンション等の建物において、上層階から下層階の部屋へ伝搬した床衝撃音(特に、低い周波数の音)を低減するために、下層階の部屋内に吸音構造体を設けるといった対策が採られている。

この種の吸音構造体として、グラスウール等の多孔質材、ヘルムホルツ共鳴器、音響管等が知られている。これらの中で、多孔質材は安価であって多用されているが、特に低い周波数の音に対する吸音性能を高めるためには、背後空気層を大きく確保する必要があり、上記のような床衝撃音の低減対策として部屋内へ組み込む場合、かなり大きな収容スペースを確保しなければならず、その分だけ室内空間が狭められるといった不具合があった。

また、ヘルムホルツ共鳴器を使用する場合においても、特に低い周波数の音に対する吸音性能を高めるためには、バネを構成する気室を大きく確保する必要があり、多孔質材を使用する場合と同様に収容スペースの問題が生じていた。

一方、音響管を使用する場合には、吸音対象となる低い周波数の音の約１／４波長の長さの音響管が必要となるが、厚みに対する制約が少なく、多孔質材やヘルムホルツ共鳴器を使用する場合と比べて収容スペースの確保が容易で、部屋へ組み込み易いといった利点がある。例えば、特許文献１や特許文献２には、部屋の壁体等に沿って音響管を配置した構造が開示されている。

特開平７−３０２０８７号公報 特開２００１−３４８２号公報

しかしながら、音響管を使用する場合には、１つの音響管によって吸音可能な音の周波数帯域が非常に狭く、床衝撃音の低減効果を高めるために、低い周波数の音を比較的幅広い帯域で吸音しようとすると、長さの異なる何種類もの長尺な音響管を用意する必要があり、構造が複雑になって施工費の高騰を招くとともに、これら音響管の部屋内への収まりが悪くなるといった不具合があった。

そこで、この発明は、上記不具合を解決するため、建物の部屋内へ吸音構造体を効率良く収めることができ、しかも部屋内に伝搬する床衝撃音を効果的に低減したり、部屋内の音響特性を効果的に高めることができる建物の吸音構造の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、この発明の吸音構造は、建物の部屋１における略矩形状の床面３に沿って例えば床パネルとして利用した吸音構造体２を設け、この吸音構造体２は、一端側に音波入射口２０が形成され、他端側に音波反射面２１が形成され、それら一端側から他端側までの長さを前記床面３の長辺又は短辺の略半分とした複数の有底略筒状の空洞部５、７・・を備え、これら空洞部５、７・・を前記床面３の略全面に亘って並設してなることを特徴とする。

具体的に、前記吸音構造体２は、一端側から他端側までの長さを前記床面３の長辺の略半分とした複数の第１空洞部５・・を、それら一端側同士及び他端側同士を横一列に揃えるように並設してなる２組の第１空洞部群６、６と、一端側から他端側までの長さを前記床面３の短辺の略半分とした複数の第２空洞部７・・を、それら一端側同士及び他端側同士を横一列に揃えるように並設してなる２組の第２空洞部群８、８とを備え、これら合計４組の第１空洞部群６、６及び第２空洞部群８、８を前記床面３の寸法形状に対応するように略田字状に組み合わせてなる。

また、前記２組の第１空洞部群６、６を、それらの第１空洞部５・・が前記床面３の長辺方向に沿うようにして対角位置に配置するとともに、前記２組の第２空洞部群８、８を、それらの第２空洞部７・・が前記床面３の短辺方向に沿うようにして対角位置に配置している。

さらに、前記各空洞部群６、８における空洞部５、７・・の音波入射口２０・・を、前記床面３の周端部において前記部屋１内に臨ませている。

さらにまた、前記各空洞部群６、８は、互いに略平行な複数の帯板状若しくは棒状のスペーサ部材１０・・と、隣接するスペーサ部材１０、１０間に跨って配された前記音波反射面２１を有する端材１１・・と、これらスペーサ部材１０・・及び端材１１・・を挟み込む上下一対の面材１２、１２とを備え、前記面材１２、１２、スペーサ部材１０・・及び端材１１・・によって囲まれた部分を前記第１空洞部５・・又は第２空洞部７・・としている。

別の発明の吸音構造においては、上記のような吸音構造体２を、例えば天井パネルとして利用して、建物の部屋１における略矩形状の天井面４０に沿って設けるようにしている。

この発明の吸音構造においては、音響管として機能する複数の空洞部を備えた吸音構造体によって吸音するようになっているので、厚みに対する制約が少なくなり、建物の部屋内への組み込みを容易にすることができる。

しかも、各空洞部は、音波入射口が形成された一端側から音波反射面が形成された他端側までの長さが、部屋における略矩形状の床面や天井面の長辺又は短辺の略半分となっていることから、部屋内において定在波を発生させる低い周波数の音すなわち部屋の固有モードに対応する低い周波数の音を効率良く吸音して、部屋内に伝搬する床衝撃音の増大を抑制したり、低次モードを低減した音響特性の優れた部屋としながらも、従来のような長さの異なる何種類もの音響管を使用する構造のものと比べて、各空洞部を床面や天井面の略全面に亘って効率良く敷き並べることができ、部屋内への吸音構造体の収まりを良好にすることができる。

また、一端側から他端側までの長さを床面や天井面の長辺の略半分とした第１空洞部と、一端側から他端側までの長さを床面や天井面の短辺の略半分とした第２空洞部とを備えることで、部屋の長辺側を基準とした固有モードに対応する低い周波数の音、及び、部屋の短辺側を基準とした固有モードに対応する低い周波数の音の双方を吸音することができ、部屋内における定在波の発生をより一層抑えて、床衝撃音の低減効果や部屋の音響特性をさらに高めることができる。

さらに、２組の第１空洞部群を、それらの第１空洞部が床面や天井面の長辺方向に沿うようにして対角位置に配置するとともに、２組の第２空洞部群を、それらの第２空洞部が床面や天井面の短辺方向に沿うようにして対角位置に配置して、これら合計４組の空洞部群を床面や天井面の寸法形状に対応するように略田字状に組み合わせることで、床面や天井面を４分割した領域に２種類の空洞部を分散させて、部屋の固有モードに対応する低い周波数の音をより効率良く吸音することができる。

さらにまた、空洞部の音波入射口を、床面や天井面の周端部において部屋内に臨ませることで、定在波の音圧レベルが高くなる部屋の端部において音波入射口が開口することになり、部屋の固有モードに対応する低い周波数の音をより効率良く吸音することができる。

また、複数のスペーサ部材、音波反射面を有する端材及び一対の面材を適宜組み付けて各空洞部群を構成することで、必要部材点数を最少化して、吸音構造体を簡単に製造することができる。

さらに、吸音構造体を床パネルや天井パネルとして利用して床面や天井面に沿って設けることで、部材の共通化を図って施工費を安価に抑えることができるとともに、部屋内の空間を狭めることなく、吸音構造体を部屋内により一層収まり良く組み込むことができる。

一般に、戸建て住宅やマンション等の上層階で発生した床衝撃音が下層階の部屋において増大する要因として、下層階の部屋の寸法から求められる固有モードが影響を及ぼしていることが明らかとなっている。すなわち、一般的な戸建て住宅の部屋は、平面視略矩形状となっていて、内壁面同士或いは床面と天井面とが互いに略平行に対向している。このような部屋内に伝搬した床衝撃音は、互いに対向する内壁面間或いは互いに対向する床面と天井面との間において反射を繰り返し、このうち内壁面間の距離或いは床面と天井面との間の距離を半波長とする低い周波数の音によって定在波が発生し、この定在波が原因となって床衝撃音が増大することになる。従って、下層階の部屋において、定在波を発生させる低い周波数の音すなわち部屋の固有モードに対応する低い周波数の音を吸音する吸音構造体を設けることで、床衝撃音を効果的に低減することができる。

そこで、この発明の一実施形態に係る吸音構造においては、床衝撃音の低減対策として、図１及び図２に示すように、戸建て住宅の下層階における平面視略矩形状の部屋１内に、その部屋１の固有モードに対応する低い周波数の音を吸音するための吸音構造体２を組み込むようにしている。具体的に、吸音構造体２は、全体的にパネル状に形成されていて、床パネルとしても利用されるようになっており、図２に示すように、土間コンクリート３０上に複数の支持脚３１・・によって防振支持された状態で、部屋１の略矩形状の床面３に沿って設けられている。この床パネルとしての吸音構造体２の上面には、フローリング材３２が敷設されている。このように、吸音構造体２を防振支持することで、上層階からの床衝撃音による固体振動の影響を受け難くしている。なお、図２において、３３は基礎立ち上がり部、３４は外壁、３５は間仕切り壁である。

吸音構造体２は、図３乃至図５に示すように、複数の有底略筒状の第１空洞部５・・を、それら一端側同士及び他端側同士を横一列に揃えるようにして互いに平行に並設してなる２組の第１空洞部群６、６と、複数の有底略筒状の第２空洞部７・・を、それら一端側同士及び他端側同士を横一列に揃えるようにして互いに平行に並設してなる２組の第２空洞部群８、８とを備えている。

そして、これら合計４組の第１空洞部群６、６及び第２空洞部群８、８が、部屋１の床面３の寸法形状(例えば、長辺の長さ４ｍ、短辺の長さ３．５ｍ)にほぼ一致するように略田字状に組み合わされている。具体的には、２組の第１空洞部群６、６が、それらの第１空洞部５・・が床面３の長辺方向に沿うようにして対角位置に配置され、２組の第２空洞部群８、８が、それらの第２空洞部７・・が床面３の短辺方向に沿うようにして対角位置に配置されている。従って、各空洞部群６、８が、床面３を４分割した各領域に夫々配置されて、それらの空洞部５、７・・が互いに直交するようにして床面３の略全面に亘って並設された状態となっている。

各第１空洞部群６及び各第２空洞部群８は、互いに略平行な複数の帯板状の木製スペーサ部材１０・・と、隣接するスペーサ部材１０、１０間に跨って配された木製の端材１１・・と、これらスペーサ部材１０・・及び端材１１・・を挟み込む上下一対の合板からなる面材１２、１２とを備え、前記面材１２、１２、スペーサ部材１０・・及び端材１１・・によって囲まれた部分が第１空洞部５・・、第２空洞部７・・となっている。なお、スペーサ部材１０・・としては、帯板状のものに限らず、棒状のものであっても良く、木製のものに限らず、例えば合成樹脂製や金属製のものを使用しても良い。また、端材１１・・としては、木製のものに限らず、例えば合成樹脂製や金属製のものを使用しても良い。さらに、面材１２、１２としては、合板に限らず、例えば石膏ボード等を使用しても良い。

実際の製造に際しては、図５に示すように、すべての空洞部群６、８・・におけるスペーサ部材１０・・及び端材１１・・を予め組み合わせて、これら組品１３を各空洞部群共通とした面材１２、１２によって挟み込むようにしている。

そして、第１空洞部群６、６の各第１空洞部５は、その一端側に音波入射口２０が形成され、他端側に音波反射面２１が形成されていて、それら一端側から他端側までの長さが床面３の長辺の略半分Ｌ１(例えば、約２ｍ)すなわち部屋１の長手方向に対向する内壁面間の距離の略半分とされて、音響管として機能するようになっている。また、第２空洞部群８、８の各第２空洞部７は、その一端側に音波入射口２０が形成され、他端側に音波反射面２１が形成されていて、それら一端側から他端側までの長さが床面３の短辺の略半分Ｌ２(例えば、約１．７５ｍ)すなわち部屋１の短手方向に対向する内壁面間の距離の略半分とされて、音響管として機能するようになっている。

なお、各空洞部群６、８における空洞部５、７・・の長さについては微調整可能であり、例えば第１空洞部群６、６の第１空洞部５・・の長さを若干長くする場合には、図６(ａ)に示すように、第２空洞部群８、８における第２空洞部７・・の本数を減らして、その空いたスペースを利用して第１空洞部５・・を延長すれば良い。また、例えば第２空洞部群８、８の第２空洞部７・・の長さを若干長くする場合には、図６(ｂ)に示すように、第１空洞部群６、６における第１空洞部５・・の本数を減らして、その空いたスペースを利用して第２空洞部７・・を延長すれば良い。さらに、第１空洞部群６、６の第１空洞部５・・及び第２空洞部群８、８の第２空洞部７・・の双方の長さを若干長く場合には、図６(ｃ)に示すように、第１空洞部群６、６における第１空洞部５・・及び第２空洞部群８、８における第２空洞部７・・の本数を減らして、その空いたスペースを利用して第１空洞部５・・及び第２空洞部７・・を延長すれば良い。さらにまた、第１空洞部群６、６の第１空洞部５・・、第２空洞部群８、８の第２空洞部７・・の長さを若干短くする場合には、長くする場合とは逆に、短くした分だけ第１空洞部群６、６における第１空洞部５・・、第２空洞部群８、８における第２空洞部７・・の本数を増やすようにすれば良い。

第１空洞部５・・及び第２空洞部７・・における音波入射口２０・・は、図３に示すように、上側の面材１２の周端部４箇所に形成した切欠２５・・によって、床面３の周端部において部屋１内に臨んでいる。これにより、定在波の音圧レベルが高くなる部屋１の端部において音波入射口２０・・が開口することになり、吸音力を高めることができる。なお、音波入射口２０・・は、単に部屋１内に開放させるだけでなく、例えば音波を通す薄膜によって覆うことで、空洞部５、７・・内へのゴミや埃の侵入を防止しても良い。また、空洞部５、７・・内には、グラスウール等の吸音材を適宜充填しても良い。

第１空洞部５・・及び第２空洞部７・・における音波反射面２１・・は、端材１１・・における音波入射口２０・・と対向する面に形成されており、音波入射口２０・・からの長さを徐々に異ならせるように傾斜した傾斜面とされている。なお、音波反射面２１・・としては、例えば図７に示すように、音波入射口２０・・からの長さを徐々に異ならせるように傾斜した複数の傾斜面部２６、２６と、これら傾斜面部２６、２６を繋ぐようにして、空洞部５、７・・の長手方向に沿って延びる１又は複数の段差面部２７とを備えたものであって良い。

上記構成において、上層階において発生した床衝撃音が下層階の部屋１内へ伝搬すると、互いに対向する内壁面間或いは互いに対向する床面と天井面との間において反射を繰り返し、このうち長手方向に対向する内壁面間の距離を半波長とする低い周波数の音(部屋１の長辺側を基準とした固有モードに対応する例えば４５Ｈｚ前後の低い周波数の音)、及び、短手方向に対向する内壁面間の距離を半波長とする低い周波数の音(部屋１の短辺側を基準とした固有モードに対応する例えば５０Ｈｚ前後の低い周波数の音)が、吸音構造体２において吸音される。

すなわち、４５Ｈｚ前後の音が、第１空洞部５・・の音波入射口２０・・から空洞部５・・へ入射すると、音波反射面２１・・で反射して音波入射口２０・・から出射するときには、略１／４波長分を一往復することにより略半波長だけずれる。従って、出射波は入射波に対してその位相が１８０度だけずれることになり、両者は打ち消しあって４５Ｈｚ前後の音が吸音される。

また、５０Ｈｚ前後の音が、第２空洞部７・・の音波入射口２０・・から空洞部７・・へ入射すると、音波反射面２１・・で反射して音波入射口２０・・から出射するときには、略１／４波長分を一往復することにより略半波長だけずれる。従って、出射波は入射波に対してその位相が１８０度だけずれることになり、両者は打ち消しあって５０Ｈｚ前後の音が吸音される。

このとき、空洞部５、７・・の音波反射面２１・・が傾斜面となっているので、一般的な音響管のような長さが一定のものと比べて、幅広い帯域で部屋１の固有モードに対応した低い周波数の音を吸音することができる。また、空洞部５、７・・の音波反射面２１・・が傾斜面部２６、２６と段差面部２７によって構成されている場合には、傾斜面部２６、２６によって吸音対象となる音の帯域を夫々広げることができ、これら傾斜面部２６、２６によって広げた複数の帯域の間隔を１又は複数の段差面部２７によって調整することができ、複数の比較的幅広い帯域で部屋１の固有モードに対応した低い周波数の音を吸音することができる。

このように、部屋１内に組み込んだ吸音構造体２によって、部屋１の固有モードに対応する低い周波数の音すなわち定在波を発生させる低い周波数の音を効率良く吸音することができ、部屋１の固有モードに起因する床衝撃音の増大を抑えることができる。また、床衝撃音だけでなく、部屋１の固有モードに対応した低い周波数の音全般について吸音可能であるから、例えば吸音構造体２を音楽室に組み込むことで、音楽室の低次モードを低減してブーイングを防止することができ、フラットな周波数特性を持つ音響特性に優れた音楽室とすることができる。

図８は、この発明の別の実施形態に係る吸音構造を示している。この吸音構造においては、部屋１の略矩形状の天井面４０に沿って吸音構造体２が設けられている。すなわち、吸音構造体２を天井パネルとして利用して、上層階の床梁４１に吊り下げ支持された複数の野縁４２・・に跨って取り付けている。図８において、４３は上層階の床パネル、４４は野縁受け、４５は天井下地材である。

なお、第１空洞部５・・及び第２空洞部７・・における音波入射口２０・・を下層階の部屋１内に臨ませるために、下側の面材１２の周端部を切り欠いてあることを除けば、床面が天井面となっただけであって、その他の構成及び作用効果は、上記実施形態と同様である。

この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正及び変更を加え得ることは勿論である。例えば、この発明の吸音構造体としては、必ずしも第１空洞部群と第２空洞部群とを備えたものである必要はなく、例えば第１空洞部群のみ、或いは、第２空洞部群のみを備えたものであっても良い。また、必ずしも合計４組の空洞部群を略田字状に組み合わせたものである必要はなく、例えば複数の空洞部を床面又は天井面の略全面に亘って並設さえしていれば、どのような組み合わせであっても良い。

この発明の一実施形態に係る建物の吸音構造を示す平面断面図である。 同じくその縦断面図である。 吸音構造体の斜視図である。 吸音構造体の横断面図である。 吸音構造体の分解斜視図である。 第１又は第２空洞部の長さを微調整した吸音構造体の横断面図である。 音波反射面の変形例を示す吸音構造体の横断面図である。 別の実施形態に係る吸音構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１・・部屋、２・・吸音構造体、３・・床面、５・・第１空洞部、６・・第１空洞部群、７・・第２空洞部、８・・第２空洞部群、１０・・スペーサ部材、１１・・端材、１２・・面材、２０・・音波入射口、２１・・音波反射面、４０・・天井面

Claims (12)

1. 建物の部屋（１）における略矩形状の床面（３）に沿って吸音構造体（２）を設け、この吸音構造体（２）は、一端側に音波入射口（２０）が形成され、他端側に音波反射面（２１）が形成され、それら一端側から他端側までの長さを前記床面（３）の長辺又は短辺の略半分とした複数の有底略筒状の空洞部（５）（７）・・を備え、これら空洞部（５）（７）・・を前記床面（３）の略全面に亘って並設してなることを特徴とする建物の吸音構造。
2. 前記吸音構造体（２）は、一端側から他端側までの長さを前記床面（３）の長辺の略半分とした複数の第１空洞部（５）・・を、それら一端側同士及び他端側同士を横一列に揃えるように並設してなる２組の第１空洞部群（６）（６）と、一端側から他端側までの長さを前記床面（３）の短辺の略半分とした複数の第２空洞部（７）・・を、それら一端側同士及び他端側同士を横一列に揃えるように並設してなる２組の第２空洞部群（８）（８）とを備え、これら合計４組の第１空洞部群（６）（６）及び第２空洞部群（８）（８）を前記床面（３）の寸法形状に対応するように略田字状に組み合わせてなる請求項１記載の建物の吸音構造。
3. 前記２組の第１空洞部群（６）（６）を、それらの第１空洞部（５）・・が前記床面（３）の長辺方向に沿うようにして対角位置に配置するとともに、前記２組の第２空洞部群（８）（８）を、それらの第２空洞部（７）・・が前記床面（３）の短辺方向に沿うようにして対角位置に配置した請求項２記載の建物の吸音構造。
4. 前記各空洞部群（６）（８）における空洞部（５）（７）・・の音波入射口（２０）・・を、前記床面（３）の周端部において前記部屋（１）内に臨ませた請求項２又は３記載の建物の吸音構造。
5. 前記吸音構造体（２）を、床パネルとして利用した請求項１乃至４のいずれかに記載の建物の吸音構造。
6. 前記各空洞部群（６）（８）は、互いに略平行な複数の帯板状若しくは棒状のスペーサ部材（１０）・・と、隣接するスペーサ部材（１０）（１０）間に跨って配された前記音波反射面（２１）を有する端材（１１）・・と、これらスペーサ部材（１０）・・及び端材（１１）・・を挟み込む上下一対の面材（１２）（１２）とを備え、前記面材（１２）（１２）、スペーサ部材（１０）・・及び端材（１１）・・によって囲まれた部分を前記第１空洞部(５)・・又は第２空洞部（７）・・とした請求項２乃至５のいずれかに記載の建物の吸音構造。
7. 建物の部屋（１）における略矩形状の天井面（４０）に沿って吸音構造体（２）を設け、この吸音構造体（２）は、一端側に音波入射口（２０）が形成され、他端側に音波反射面（２１）が形成され、それら一端側から他端側までの長さを前記天井面（４０）の長辺又は短辺の略半分とした複数の有底略筒状の空洞部（５）（７）・・を備え、これら空洞部（５）（７）・・を前記天井面（４０）の略全面に亘って並設してなることを特徴とする建物の吸音構造。
8. 前記吸音構造体（２）は、一端側から他端側までの長さを前記天井面（４０）の長辺の略半分とした複数の第１空洞部（５）・・を、それら一端側同士及び他端側同士を横一列に揃えるように並設してなる２組の第１空洞部群（６）（６）と、一端側から他端側までの長さを前記天井面（４０）の短辺の略半分とした複数の第２空洞部（７）・・を、それら一端側同士及び他端側同士を横一列に揃えるように並設してなる２組の第２空洞部群（８）（８）とを備え、これら合計４組の第１空洞部群（６）（６）及び第２空洞部群（８）（８）を前記天井面（４０）の寸法形状に対応するように略田字状に組み合わせてなる請求項７記載の建物の吸音構造。
9. 前記２組の第１空洞部群（６）（６）を、それらの第１空洞部（５）・・が前記天井面（４０）の長辺方向に沿うようにして対角位置に配置するとともに、前記２組の第２空洞部群（８）（８）を、それらの第２空洞部（７）・・が前記天井面（４０）の短辺方向に沿うようにして対角位置に配置した請求項８記載の建物の吸音構造。
10. 前記各空洞部群（６）（８）における空洞部（５）（７）・・の音波入射口（２０）・・を、前記天井面（４０）の周端部において前記部屋（１）内に臨ませた請求項８又は９記載の建物の吸音構造。
11. 前記吸音構造体（２）を、天井パネルとして利用した請求項７乃至１０のいずれかに記載の建物の吸音構造。
12. 前記各空洞部群（６）（８）は、互いに略平行な複数の帯板状若しくは棒状のスペーサ部材（１０）・・と、隣接するスペーサ部材（１０）（１０）間に跨って配された前記音波反射面（２１）を有する端材（１１）・・と、これらスペーサ部材（１０）・・及び端材（１１）・・を挟み込む上下一対の面材（１２）（１２）とを備え、前記面材（１２）（１２）、スペーサ部材（１０）・・及び端材（１１）・・によって囲まれた部分を前記第１空洞部(５)・・又は第２空洞部（７）・・とした請求項８乃至１１のいずれかに記載の建物の吸音構造。