JP2010138636A - 吸音板および該吸音板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】反射光が眩しく照り返すのを防ぐとともに、吸音性能の向上を図る。
【解決手段】本発明の吸音板１は、金属板からなり、この金属板にその表側と裏側とを連通する複数の連通孔１１ａが形成された吸音板１であって、各連通孔１１ａを形成するための複数の隆起部１１と、これらの隆起部１１同士の間に位置する平板部１０とを有し、隆起部１１は、平板部１０からせん断された端部１１ｂを有してこの端部１１ｂが平板部１０の表面Ｆよりもその表側に位置するまで金属板の板厚方向に隆起するように形成され、この隆起部１１の裏面Ｂと平板部１０の表面との間が開口している。
【選択図】図２

Description

本発明は、道路等の防音壁に用いられる吸音板および該吸音板の製造方法に関する。

従来、高速道路等の路肩に沿って設けられ、車両の走行に伴って発生する騒音を防ぐ防音壁が知られている（特許文献１参照）。

防音壁は、たとえば、図９に示されるように、道路に面して設けられ、打ち抜き加工により多数の開口１００ａがマトリックス状に形成された吸音板１００と、道路の外側に面して設けられる背面板１１０とから構成されている。音波は、吸音板１００に形成された開口１００ａを経て、吸音板１００と背面板１１０との間の空間Ｓ内に流れ込み、開口１００ａの周面と空気との摩擦により、音のエネルギーが熱エネルギーに変換されて、吸音される。
特開２００１−３３２１号公報

上述のような防音壁における吸音性能は、吸音板１００の開口１００ａの大きさ（内径）が小さいほど向上する傾向がある。しかしながら、打ち抜き加工による方法で、小さな開口を形成するには、細くかつ剛な二律背反する上刃を備える必要があるため、開口の大きさを小さく調整することができない。かといって、小径の開口を１つずつドリル等により穿孔する方法を取ると、加工効率は著しく低下する。

さらに、上記従来の技術では、表面が平滑な金属製の吸音板を用いているため、反射光が眩しく照り返しやすいという問題がある。

本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、吸音性能の向上を図るとともに、反射光が眩しく照り返すのを防ぐ吸音板および該吸音板の製造方法を提供することを目的としている。

本発明の吸音板は、金属板からなり、この金属板にその表側と裏側とを連通する複数の連通孔が形成された吸音板であって、前記各連通孔を形成するための複数の隆起部と、これらの隆起部同士の間に位置する平板部とを有し、前記隆起部は、前記平板部からせん断された端部を有してこの端部が前記平板部の表面よりもその表側に位置するまで前記金属板の板厚方向に隆起するように形成され、この隆起部の裏面と前記平板部の表面との間が開口していることを特徴とする。

この発明によれば、隆起部の平板部からの隆起度合いの調整だけで、比較的厚みの大きい金属板にも小径の開口を形成することができる。このようにして各開口の大きさが抑えられることにより、開口を通過する空気の流速が増して、連通孔の周面と空気との摩擦が増大し、音エネルギーが効率よく熱エネルギーに変換され、音波は効率的に吸音される。また、平板部から隆起する複数の隆起部は、板表面に凹凸を形成するため、吸音板に照射された光は、当該凹凸により乱反射される。したがって、一方向に反射された場合のような眩しさを感じる光が発生しにくい。また、光が隆起部と平板部とによる凹凸で乱反射されるので、吸音板の表面の歪みが目立たない。したがって、吸音性能の向上を図るとともに、反射光が眩しく照り返すのを防ぎ、良好な外観を保つことができる。

また、前記各隆起部は、前記金属板の表面に沿う第１の方向およびこれと直交して前記金属板の表面に沿う第２の方向に並び、かつ、前記第１の方向に並ぶ隆起部同士の間および前記第２の方向に並ぶ隆起部同士の間にそれぞれ前記平板部が介在するとともに、前記第２の方向に隣り合う、前記第１の方向に並んだ隆起部の列同士が、互いに前記第１の方向にずれて配置されていることが好ましい。

この発明によれば、隆起部同士の間にそれぞれ平板部を介在させつつ、第２の方向に隣り合う、第１の方向に並んだ隆起部の列同士が、互いに第１の方向にずれて配置されているので、隆起部同士の間隔をあけて隣接する隆起部の存在が、小径開口による吸音効果に影響を与えるのを抑制しながら、金属板に形成される隆起部の密度を上げることができる。

また、前記各隆起部は、前記金属板に対して当該隆起部の形状に対応する形状の複数の凸部をもつ型の当該凸部を押し付けることにより形成されたものであることが好ましい。

この発明によれば、凸部をもつ型を押し付けることで金属板を成形するので、一括で隆起部および開口を形成することができる。

また、前記各開口の最大直径が、前記金属板の板厚の８％以上２００％以下であることが好ましい。

この発明によれば、金属板の板厚に対する各開口の最大直径が、所定の範囲に特定されていることで、開口を板厚に比べて小さく形成することができる。

本発明の吸音板の製造方法は、金属板からなり、この金属板にその表側と裏側とを連通する複数の連通孔が形成された吸音板を製造するための方法であって、前記金属板の表面に沿う第１の方向に並び、前記金属板に向かって凸となる形状の複数の凸部をもつ型の当該凸部を前記金属板に同時に押し付けることにより、当該第１の方向に沿って複数の平板部とこの平板部の表面よりも裏面が表側に位置するまで前記金属板の板厚方向に隆起する複数の隆起部とが交互に並ぶ形状に当該金属板を塑性加工する塑性加工工程と、前記塑性加工工程後に前記金属板を前記第１の方向と直交する方向であって当該金属板の表面に沿う第２の方向に送る送り工程とを含み、前記塑性加工工程と前記送り工程とを交互に繰り返すことにより、前記各隆起部の裏面と前記各平板部の表面との間を開口することを特徴とする。

この発明によれば、塑性加工工程において、型の凸部を金属板に押し付けるだけで、金属板をせん断し、かつ、隆起させることができる。したがって、多数の隆起部およびこれによる開口を効率よく形成することができる。さらに、凸部の押し付け度合い（隆起度合い）の調整によって、所望の大きさの開口を形成することができる。

また、前記各塑性加工工程では、前記型の位置を前回の塑性加工工程における当該型位置から前記第１の方向にずらした状態で当該型における各凸部の押し付けが行われることが好ましい。

この発明によれば、型の位置を第１の方向にずらした状態で凸部の押し付けが行われるので、吸音板全体として隆起部が、たとえば千鳥状に形成されることになる。これによって、隆起部同士の間に平板部を配しつつ、金属板に形成される隆起部の密度を上げることができる。

また、前記各塑性加工工程は、前記各開口の最大直径が前記金属板の板厚の８％以上２００％以下となる形状に隆起部を隆起させるものであることが好ましい。

本発明によれば、吸音性能の向上を図るとともに、反射光が眩しく照り返すのを防ぐことができる。

以下で、本実施の形態の吸音板および該吸音板の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１の吸音板１の斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ位置における断面図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ位置における断面図である。

実施の形態１の吸音板１は、図９に示されるような防音壁の、道路に面した側に取り付けられる。具体的には、防音壁の道路側の面に設置され、あるいは、防音壁内の空間Ｓを道路側と道路外側とに隔てるように、１または複数枚設置されて使用される。吸音板１は、金属製の板状の部材であり、図１に示されるように、平坦な平板部１０と、平板部１０の表面Ｆに対して隆起した多数の隆起部１１とから構成されている。これにより、吸音板１の表面には、微小な凹凸が形成される。本実施の形態では、打ち抜き加工で発生する、うち抜き片のような材料の無駄が生じないという理由から、吸音板１として、エキスパンドメタルを用いている。

このうち、隆起部１１は、基材（金属板）の表面に沿う第１の方向（以下、Ｙ方向という）、および、Ｙ方向と直交して基材の表面に沿う第２の方向（以下、Ｘ方向という）に並んで形成される。さらに、Ｙ方向に並ぶ隆起部１１同士およびＸ方向に並ぶ隆起部１１同士の間には、それぞれ平板部１０が介在している。そして、Ｘ方向に隣り合う、Ｙ方向に並んだ隆起部１１の列同士が、互いにＹ方向にずれて配置されている。ここでは、Ｙ方向に隣り合う隆起部１１の間隔の半分の距離だけずれて配されており、隆起部１１は、板面の全体に、いわゆる千鳥状に配列されている。また、隆起部１１は、隣り合う隆起部１１の間に平坦な平板部１０が介在するように、隣り合う隆起部１１が互いに所定の間隔を空けて形成されている。このように、隆起部１１同士が所定の間隔を空けて設けられていることで、基材の表面に凹面と凸面とが規則的に形成される。そして、隆起部１１が基材全体に対して千鳥状に配されているので、隆起部１１同士の間隔を空けて隣接する隆起部１１の存在が小径開口による吸音効果に影響を与えるのを抑制しながら、基材に形成される隆起部１１の密度を上げることができる。

隆起部１１は、図２および図３に示されるように、吸音板１の一方の面側（表面Ｆ側）に板厚Ｔ方向に突出した部分である。具体的には、各隆起部１１は、平板部１０からせん断された端部１１ｂを有する。そして、隆起部１１は、この端部１１ｂを平板部１０の表面Ｆよりもその表側に位置するまで板厚Ｔ方向に隆起するように変形させることにより得られる。そして、端部１１ｂの変形時に、隆起部１１の端部１１ｂと平板部１０との境界がせん断されて、開口１１ａ１が形成される。連通孔１１ａは、隆起部１１の裏面Ｂと平板部１０の表面Ｆとの間が開口していることによって、基材の表側と裏側とが連通するように形作られる。

各開口１１ａ１の最大直径は、基材の板厚Ｔの８％以上２００％以下であることが好ましい。開口１１ａ１の最大直径が、基材の板厚Ｔの８％未満であると、音波の過度な減衰により、吸音板１を通過する空気が過度に減るため、吸音性能が低下する傾向がある。また、開口１１ａ１の最大直径が、基材の板厚Ｔの２００％を超えると、音波の減衰が過少となり、吸音性能が低下する傾向がある。ここで、最大直径とは、開口１１ａ１の内径のうち、最大になる部分の内径を意味しており、本実施の形態では、開口幅Ｗまたは開口高さＨが最大直径となる。

本実施の形態において、開口１１ａ１は、平板部１０の上面からの高さである開口高さＨ、および、平板部１０の上面における開口幅Ｗが、ともに、板厚Ｔより小さくなるように設定されている。

また、吸音板１の開口率は、７％以下であることが好ましい。吸音板１の開口率が、この範囲から外れると、吸音性能が劣る傾向がある。なお、本明細書中で、吸音板１の開口率とは、本実施の形態の吸音板１と音響的に同等な性能を有する従来の構造の吸音板を数値計算により特定し、当該数値計算により特定された従来の構造の吸音板における板面積に対する総開口面積の比率を意味している。

吸音板１の材質としては、たとえば、アルミニウム、鋼鉄、ステンレス、チタンなどを用いることができる。本実施の形態では、吸音板１の材質として、加工の施し易さの観点からアルミニウムを用いている。

この吸音板１の製造方法について、以下で図面を用いて詳細に説明する。

図４は、基材の加工位置を上刃（型）３の真下までＸ方向に送り出す様子を示す。図５は、上刃３を基材の加工位置に押し当てて、基材をせん断および変形させた状態を示す。図６は、上刃３を基材の加工位置から離し、基材に隆起部１１および開口１１ａ１が形成された状態を示す。図７は、基材をＸ方向に送り出すとともに、上刃３を上昇させた状態を示す。

本実施の形態の吸音板１の製造方法は、（１）基材を塑性加工する塑性加工工程と、（２）上刃３のずらし工程と、（３）塑性加工工程後に基材をＹ方向と直交する方向であって基材の表面に沿うＸ方向に送る送り工程とを含む。

（１）塑性加工工程
塑性加工工程では、複数の平板部１０とこの平板部１０の表面Ｆよりも裏面Ｂが表側に位置するまで基材の板厚Ｔ方向に隆起する複数の隆起部１１とが交互に並ぶ形状に基材を塑性加工する。

（１−１）押し付け工程
まず、図４に示されるように、一対の送り出しロール４を回転させて、略水平な状態で一対の送り出しロール４の間に挟みこまれた状態の基材を、Ｘ方向に移動させる。このとき基材は、裏面Ｂを上方へ向けて、表面Ｆを下方へ向けた状態で取り付けられている。そして、基材を下刃２からＸ方向に所定の長さだけ突出させると、送り出しロール４が停止し、基材の加工位置が上刃３および下刃２に対して所定の位置に位置決めされる。

つぎに、Ｘ方向に対して所定の角度だけ傾いた状態に設けられた上刃３を待機位置から加工位置まで下降させて、基材の上面を上刃３の押圧部３１で押圧する（図５参照）。

図８は、実施の形態１の吸音板１を製造する際に用いる上刃３を説明するための図であり、（ａ）は上刃３の正面図の一部を示し、（ｂ）は上刃３の側面図を示す。図８に示されるように、上刃３は、Ｙ方向に延びる長尺状の支持体３０と、支持体３０の下面に沿って、所定の間隔を空けて設けられる複数の押圧部（凸部）３１とから構成されている。各押圧部３１は、三角柱状を呈し、側辺の一つが上刃３の先端部３１ａ（つまり、上刃３の下端）となるように設けられている。また、上刃３は、隆起部１１の隆起度合いを特定するための押圧部高さＤ３、および、Ｙ方向に隣り合う隆起部１１の距離を特定するための押圧部３１の先端部間距離Ｄ１のほかに、押圧部３１の基端部間距離Ｄ２が特定されている。このように、基端部間距離Ｄ２が所定の距離だけ確保された上刃３を用いることによって、基材の成形後に、平板部１０が平坦な面として現れる。

基材が上刃３の押圧部３１によって押圧されると、基材は、上刃３と下刃２との境界位置で、上刃３と下刃２によるせん断力を受けて、Ｙ方向に延びる切り込みが入るように破断し、端部１１ｂが形成される。さらに、上刃３がその押圧部３１で基材の上面（すなわち、裏面Ｂ）を押圧すると、端部１１ｂが、基材の下面（すなわち、表面Ｆ）よりも下方に突出するように変形する。これによって、上刃３に設けられた押圧部３１の数に相当する隆起部１１および開口１１ａ１が、Ｙ方向に列をなすように一括で形成される。

この塑性加工工程では、基材の板厚Ｔに対する各開口１１ａ１の最大直径の割合が所定の範囲となるように、隆起部１１を隆起させている。たとえば、押圧部高さＤ３を所定の高さとするとともに、上刃３の傾き角度、および、上刃３の下降距離を調整することにより、隆起部１１の隆起度合いを調整し、基材の板厚Ｔに対する開口１１ａ１の最大直径の大きさを所望の大きさに定める。

そして、隆起部１１および開口１１ａ１が形成されると、上刃３を待機位置まで上昇させる（図６参照）。

（１−２）上刃３のずらし工程
つぎに、隆起部１１を基材に千鳥状に形成するために、上刃３をＹ方向（つまり、第１の方向）に移動させる。このときの上刃３の移動量は、Ｙ方向（つまり、第１の方向）に隣り合う隆起部１１の間隔の約半分（つまり、先端部間距離Ｄ１の２分の１）である。これにより、次回の上刃３の押し付けは、Ｙ方向にずれた位置で行われ、Ｘ方向に隣り合う隆起部１１の列が、互いにＹ方向にずれて配置される。

このようにして、各塑性加工工程では、上刃３の位置を前回の塑性加工工程における上刃３の位置からＹ方向にずらした状態で、上刃３の各押圧部３１の押し付けが行われる。

（２）送り工程
つぎに、送り出しロール４が駆動し、基材をＸ方向に移動させる。これによって、基材の次なる加工位置が所定位置に位置決めされる。

塑性加工工程、上刃３のずらし工程および送り工程を繰り返すことにより、基材全体に多数の隆起部１１を平面視で千鳥状に形成するとともに、各隆起部１１の裏面と各平板部１０の表面との間に開口１１ａ１を形成する。

以上の実施の形態によれば、隆起部１１の平板部１０からの隆起度合いの調整だけで、比較的厚みの大きい基材にも小径の開口１１ａ１を形成することができる。このように開口１１ａ１の大きさが小さいと、開口１１ａ１の大きさが大きい場合よりも、開口１１ａ１を通過する空気の流速が増して摩擦が増大し、音エネルギーが効率よく熱エネルギーに変換され、音は効果的に吸音される。また、実施の形態１の吸音板１は、平坦な平板部１０と、隆起した複数の隆起部１１とを含んでいる。これにより、吸音板１に照射された光は、表面の凹凸により乱反射される。したがって、一方向に反射された場合のような眩しさを感じる光が発生しにくい。また、光が隆起部１１と平板部１０とによる凹凸で乱反射されるので、吸音板１の表面の歪みが目立たない。したがって、吸音性能の向上を図るとともに、反射光が眩しく照り返すのを防ぐことができる。

なお、上記実施の形態では、隆起部１１の形状が、側面視で三角形状を呈している形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、隆起部１１の形状は側面視で四角形状などの多角形状や半円状を呈している形態であってもよい。

また、上記実施の形態では、吸音板１の開口１１ａ１が全て同一方向を向いている形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、開口１１ａ１の向きが、隆起部１１の位置に応じて異なる形態であってもよい。たとえば、上刃３の傾け方や、上刃３の押圧部３１の形態を変更することにより、隆起部１１の位置に応じて、開口１１ａ１の向きを変えることもできる。

また、上記実施の形態では、上刃３をＸ方向に対して所定の角度傾けて押圧部３１を基材に対して押し付けて隆起部１１および開口１１ａ１を形成する形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、押圧部３１の形状を変更して、基材に対して押圧部３１を垂直に押し付けて隆起部１１および開口１１ａ１を形成する形態であってもよい。

実施の形態１の吸音板の斜視図である。 図１のＩＩ−ＩＩ位置における断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ位置における断面図である。 実施の形態１の吸音板の製造方法を説明するための図であり、板状部材の加工位置を上刃の真下までＸ方向に送り出す様子を示す。 実施の形態１の吸音板の製造方法を説明するための図であり、上刃を基材の加工位置に押し当てて、せん断および変形させた状態を示す。 実施の形態１の吸音板の製造方法を説明するための図であり、上刃を基材の加工位置から離し、基材に隆起部および開口が形成された状態を示す。 実施の形態１の吸音板の製造方法を説明するための図であり、基材をＸ方向に送り出すとともに、上刃を上昇させた状態を示す。 実施の形態１の吸音板を製造する際に用いる上刃を説明するための図であり、（ａ）は上刃の正面図の一部を示し、（ｂ）は上刃の側面図を示す。 従来の防音壁の構造を説明するための図である。

符号の説明

１ 吸音板
３ 上刃（型）
３１ 押圧部（凸部）
１０ 平板部
１１ 隆起部
１１ａ 連通孔
１１ａ１ 開口
１１ｂ 端部
Ｆ 金属板の表面
Ｂ 金属板の裏面

Claims (7)

1. 金属板からなり、この金属板にその表側と裏側とを連通する複数の連通孔が形成された吸音板であって、
   前記各連通孔を形成するための複数の隆起部と、これらの隆起部同士の間に位置する平板部とを有し、
   前記隆起部は、前記平板部からせん断された端部を有してこの端部が前記平板部の表面よりもその表側に位置するまで前記金属板の板厚方向に隆起するように形成され、この隆起部の裏面と前記平板部の表面との間が開口していることを特徴とする吸音板。
2. 前記各隆起部は、前記金属板の表面に沿う第１の方向およびこれと直交して前記金属板の表面に沿う第２の方向に並び、かつ、前記第１の方向に並ぶ隆起部同士の間および前記第２の方向に並ぶ隆起部同士の間にそれぞれ前記平板部が介在するとともに、
   前記第２の方向に隣り合う、前記第１の方向に並んだ隆起部の列同士が、互いに前記第１の方向にずれて配置されている請求項１記載の吸音板。
3. 前記各隆起部は、前記金属板に対して当該隆起部の形状に対応する形状の複数の凸部をもつ型の当該凸部を押し付けることにより形成されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の吸音板。
4. 前記各開口の最大直径が、前記金属板の板厚の８％以上２００％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸音板。
5. 金属板からなり、この金属板にその表側と裏側とを連通する複数の連通孔が形成された吸音板を製造するための方法であって、
   前記金属板の表面に沿う第１の方向に並び、前記金属板に向かって凸となる形状の複数の凸部をもつ型の当該凸部を前記金属板に同時に押し付けることにより、当該第１の方向に沿って複数の平板部とこの平板部の表面よりも裏面が表側に位置するまで前記金属板の板厚方向に隆起する複数の隆起部とが交互に並ぶ形状に当該金属板を塑性加工する塑性加工工程と、
   前記塑性加工工程後に前記金属板を前記第１の方向と直交する方向であって当該金属板の表面に沿う第２の方向に送る送り工程とを含み、
   前記塑性加工工程と前記送り工程とを交互に繰り返すことにより、前記各隆起部の裏面と前記各平板部の表面との間を開口することを特徴とする吸音板の製造方法。
6. 前記各塑性加工工程では、前記型の位置を前回の塑性加工工程における当該型位置から前記第１の方向にずらした状態で当該型における各凸部の押し付けが行われることを特徴とする請求項５記載の吸音板の製造方法。
7. 前記各塑性加工工程は、前記各開口の最大直径が前記金属板の板厚の８％以上２００％以下となる形状に隆起部を隆起させるものであることを特徴としている請求項５または６記載の吸音板の製造方法。

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