JP2014084578A - 騒音低減構造および騒音低減構造の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】屋外でも使用でき、低い周波数の音を効果的に吸音できる騒音低減構造を提供する。
【解決手段】バルコニー２に面するコンクリートスラブ１０（コンクリート体）に形成される騒音低減構造１であって、コンクリートスラブ１０内に形成された空洞部１１と、この空洞部１１とバルコニー２に面する表面とを連通させる貫通孔２０とを備えたことを特徴とする。空洞部１１および貫通孔２０は、バルコニー２の天井部３に形成されている。さらに、空洞部１１および貫通孔２０は、バルコニー２の天井部３に形成されているのが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、騒音低減構造および騒音低減構造の構築方法に関する。

道路に面する共同住宅などにおいては、バルコニー内に入り込んだ交通騒音などがバルコニー内に籠り易く、室内に大きな騒音が侵入してしまうことがある。バルコニー内で音が籠もるのを防ぐ構造としては、バルコニーの天井部に音の反射体を設けた構造がある（特許文献１参照）。前記構造では、反射体の寸法により反射できる音の周波数が決まる。

低い周波数帯域の音に対する吸音構造としては、共鳴型吸音機構を天井の構造体（天井スラブ）の下側に設置したものが知られている（特許文献２参照）。共鳴型吸音機構はボード材を組み合わせて形成されている。

特開２０１０−２７０４４５号公報 特開平１１−１５２８４５号公報

特許文献１の構造では、反射体の寸法の制限により高い周波数帯域の音しか反射できず、道路騒音に多く含まれる低い周波数帯域の音に対しては効果が得られ難いという問題がある。また、特許文献２の吸音構造は、室内の天井の構造であって、耐水性が考慮されていないので、雨水等が吹き込むバルコニーなどの屋外で採用することができない。

このような観点から、本発明は、屋外でも使用できるとともに、低い周波数の音を効果的に吸音できる騒音低減構造および騒音低減構造の構築方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するための本発明は、バルコニーに面するコンクリート体に形成される騒音低減構造であって、前記コンクリート体内に形成された空洞部と、この空洞部と前記バルコニーに面する表面とを連通させる貫通孔とを備えたことを特徴とする騒音低減構造である。

本発明によれば、空洞部と貫通孔とでヘルムホルツ共鳴器が構成されるので、固有振動数と同じ周波数の音が貫通孔に入射したときには、共鳴が生じて前記音が吸音される。ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数を低い周波数帯域に設定すれば、低い周波数の音を効果的に吸音できる。また、空洞部と貫通孔はコンクリート体に形成されているので、耐水性を備えており、騒音低減構造を雨水等が吹き込むバルコニーなどの屋外で使用しても問題はない。

請求項２に係る発明は、前記空洞部および前記貫通孔は、前記バルコニーの天井部に形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、道路からの騒音によって音圧が高くなる天井部の騒音を吸音できるので、バルコニー内の音圧を効率的に低減でき、室内に伝わる騒音レベルを小さくすることができる。また、貫通孔は下向きに開口するので空洞部内に雨水が浸入することはない。

請求項３に係る発明は、前記空洞部は長尺に形成されており、前記貫通孔は、一の前記空洞部に対して複数形成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、貫通孔の位置を変更するだけで、ヘルムホルツ共鳴器の固有振動数を容易に変更でき、吸音対象となる音の周波数帯域を調整することができる。

請求項４に係る発明は、内部に空洞部が予め形成されたコンクリート体に、前記コンクリート体の表面から前記空洞部に連通する貫通孔を穿設することを特徴とする騒音低減構造の構築方法である。
このような方法によれば、コンクリート体に貫通孔を穿設するだけで、空洞部と貫通孔で構成されるヘルムホルツ型共鳴器を備えた騒音低減構造を容易に構築することができる。また、このような構築方法で構築される騒音低減構造は、バルコニーに面する部分以外にも、トンネルの内壁や高速道路の側壁などの道路に面する壁面においても、容易に構築できる。

本発明によれば、屋外でも使用でき、低い周波数の音を効果的に吸音できる騒音低減構造を容易に構築することができる。

本発明の実施形態に係る騒音低減構造を示した図であって、（ａ）は騒音低減構造をバルコニーの天井部に設けた状態を示した断面図、（ｂ）は騒音低減構造を示した拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る騒音低減構造を設けたバルコニーの天井部を示した見上げ図である。 道路交通騒音の周波数と等価音圧レベルとの関係を示したグラフである。 本発明の実施形態に係る騒音低減構造の変形例を示した見上げ図である。 本発明の実施形態に係る騒音低減構造の他の変形例を示した見上げ図である。 空洞部の変形例を示した断面図である。 空洞部の他の変形例を示した断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る騒音低減構造を、添付した図面を参照しながら説明する。図１に示すように、本実施形態に係る騒音低減構造１は、バルコニー２に面する部分のうち、天井部３に設けられている。

騒音低減構造１は、コンクリート体に形成されるものであって、本実施形態ではバルコニー２の天井部３に位置するコンクリートスラブ１０（上階の床スラブ）に形成されている。騒音低減構造１は、空洞部１１と貫通孔２０とを備えて構成されている。

図１および図２に示すように、空洞部１１は、コンクリートスラブ１０内に形成されている。空洞部１１は、バルコニー２の間口方向（図１においては紙面垂直方向）に延在する長尺の穴にて構成されている。空洞部１１は、バルコニー２の奥行き方向に間隔をあけて複数列設けられている。空洞部１１の奥行き寸法（貫通孔２０の延在方向に沿った奥行き寸法）は、低減すべき音の波長より短い。空洞部１１の容積および列数は、コンクリートスラブ１０の強度を確保できる範囲内で、バルコニー２の騒音レベルに応じて決定される。なお、本実施形態では、空洞部１１は等間隔ピッチで配置されているが、道路に近いバルコニー２の先端側に多くの空洞部１１を配置するようにしてもよい。

空洞部１１の寸法、形状は、低減すべき音の周波数帯域に応じて適宜選定すればよいが、本実施形態では、６３Ｈｚ帯域の音を効率的に低減できるように、高さ８０ｍｍ、幅５０ｍｍの寸法の長方形の断面形状を有しており、天井部３の表面から３０ｍｍの距離をあけて形成されている。なお、空洞部１１の断面形状は、長方形に限定されるものではなく、断面円形、楕円形、多角形、異形など他の形状であってもよい。空洞部１１は、コンクリートスラブ１０の打設時に箱状の捨て型を埋設して形成する。箱状の捨型は、鋼製であってもよいし、樹脂製、その他の材質のものであってもよい。

貫通孔２０は、空洞部１１と天井部３の表面とを連通させる。貫通孔２０は、コンクリートスラブ１０の完成後（コンクリート硬化後）に、下階のバルコニー２側からドリルなどの工具を用いて穿設して形成される。なお、予め貫通孔が形成されたハーフプレキャスト板やプレキャスト板などのコンクリート板を形成すれば、工具を用いて貫通孔を穿設しなくてもよい。本実施形態では、貫通孔２０は、例えば断面円形に形成されている。貫通孔２０は、空洞部１１の幅よりも狭い幅（直径）を有しており、空洞部１１の幅方向中間部に開口するように形成されている。貫通孔２０は、一の空洞部１１に対して、複数形成されている。複数の貫通孔２０，２０・・・は、空洞部１１の長手方向に沿って配置されている。貫通孔２０の寸法、形状は、低減すべき音の周波数帯域に応じて適宜選定すればよいが、本実施形態では、６３Ｈｚ帯域の音を効率的に低減できるように、直径３ｍｍの断面円形に形成され、３０ｍｍの長さを有している。貫通孔２０，２０・・・は、３０ｍｍピッチで形成されている。なお、貫通孔２０は、断面円形に限定されるものではなく、断面多角形や断面楕円形など、他の形状であってもよい。

以上のような空洞部１１と貫通孔２０によって、ヘルムホルツ型共鳴器が形成されることになるが、ヘルムホルツ型共鳴器の吸音特性は、空洞部１１の容積と貫通孔２０の断面積および長さに応じて決まる。

具体的には、ヘルムホルツ型共鳴器の共振周波数（固有振動数）は、下記（式１）にて表される。
ｆ＝ｃ／２π・（Ｇ／Ｖ）^０．５ ・・・（式１）
（ｆ：共振周波数、ｃ：音速、Ｇ：孔の部分の空気の動きやすさ、Ｖ：空洞部の容積）
なお、（式１）において、Ｇは、下記（式２）にて表される。
Ｇ＝ｓ／ｌ ・・・（式２）
（ｓ：貫通孔の断面積、ｌ：貫通孔の実効長さ）
となる。つまり、空洞部１１の容積が大きくなると共振周波数は低くなり、貫通孔２０の断面積が大きくなると共振周波数は高くなり、貫通孔２０の長さが長くなると共振周波数は低くなる。したがって、共振周波数を低くしたい場合は、貫通孔２０の配置ピッチを大きくして、一の貫通孔２０当たりの空洞部１１の容積を大きくすればよい。

なお、前記寸法の空洞部１１と貫通孔２０では、６３Ｈｚ帯域を対象としたヘルムホルツ型共鳴器となる。本実施形態において、バルコニー２の天井部に６３Ｈｚを対象としたヘルムホルツ型共鳴器を形成したのは、以下の理由による。

バルコニー２内では、天井高が音の波長の１／２または１／１と一致する周波数において外部からの騒音を特に増幅させてしまう。一般的な住宅のバルコニーは天井高が２．５〜３ｍであるので、６３Ｈｚや１２５Ｈｚ帯域の音を増幅させやすい。つまり、６３Ｈｚや１２５Ｈｚの低い周波数の場合は、波長が長いため、音波は直接には天井にぶつからないが、バルコニーの天井高さ寸法と波長が合う（１／２または１／１）と、バルコニー内で共鳴する。このような共鳴が生じる場合、バルコニーの天井および床付近において音圧が高くなる。したがって、天井および床付近で吸音を行えば、バルコニー内の音圧を下げることができる。

また、本発明者らは、道路に隣接する位置（道路から１ｍ、高さ５ｍの地点）において、道路交通騒音を測定したところ、図３のグラフに示すように、６３Ｈｚ付近および１２５Ｈｚ付近の騒音が大きく、６３Ｈｚを頂点として、周波数が高くなるにしたがって音圧レベルが徐々に低下していくが、１ｋＨｚ付近で周囲の周波数（５００Ｈｚ）と比較して僅かに大きくなっている。

したがって、本実施形態では、もっとも音圧レベルが大きくなる６３Ｈｚ帯域をヘルムホルツ型共鳴器の吸音対象としている。１２５Ｈｚ帯域においても、前述の通り共鳴しやすいため、ヘルムホルツ型共鳴器の吸音対象を１２５Ｈｚ帯域とする場合もある。さらに、共振周波数が６３Ｈｚ、１２５Ｈｚ、１ｋＨｚの三種になるように、貫通孔２０の配置ピッチを変えるようにしてもよい。１ｋＨｚのように高い周波数帯域を吸音対象とする場合には、天井は、道路からの騒音を窓側に反射させるため、天井付近で吸音することによるバルコニー内の音圧低減効果は大きい。

なお、図２では、空洞部１１の長手方向がバルコニー２の間口方向に沿っているが、空洞部１１の延在方向は限定されるものではない。図４に示すように、空洞部１１の長手方向をバルコニー２の奥行き方向に沿わせてもよい。この場合、空洞部１１は、間口方向に間隔をあけて複数設けられることになる。

さらに、図２および図４では、空洞部１１はバルコニー２の間口方向あるいは奥行き方向に延在する長尺の穴にて構成されて、一の空洞部１１に複数の貫通孔２０が形成されているが、これに限定されるものではない。図５に示すように、空洞部１１を短く形成し、一の空洞部１１に対して貫通孔２０を一つずつ形成するようにしてもよい。なお、図５において、空洞部１１は、バルコニー２の奥行き方向に延在しているが、間口方向に延在していてもよい。

以上のような構成の騒音低減構造１によれば、空洞部１１と貫通孔２０でヘルムホルツ共鳴器が構成されるので、固有周波数と同じ周波数成分を含む音が貫通孔２０に入射したときに、共鳴が生じて音が吸音される。本実施形態では、ヘルムホルツ共鳴器の共振周波数を、道路交通騒音に含まれる低い周波数帯域（６３Ｈｚ付近）に設定しているので、道路交通騒音を効果的に吸音できる。

さらに、空洞部１１と貫通孔２０を、道路からの騒音の共鳴によって音圧が高くなるバルコニー２の天井部に形成しているので、バルコニー２内全体の音圧を効率的に低減することができる。これによって、室内に伝わる騒音レベルを小さくすることができる。

また、空洞部１１と貫通孔２０はコンクリートスラブ１０に形成されているので、雨がかかる屋外で使用しても問題ない。さらに貫通孔２０は天井部の表面で下側に向かって開口しているので、内部に雨水が浸入し難く、大雨の際でもヘルムホルツ型共鳴器の機能を発揮することができる。

また、空洞部１１は長尺に形成されており、一の空洞部１１に対して複数の貫通孔２０を形成しているので、貫通孔の位置を変更するだけで、吸音対象となる音の周波数帯域（ヘルムホルツ型共鳴器の共振周波数）を容易に変更することができる。

さらに、騒音低減構造１は、内部に空洞部１１が予め形成されたコンクリートスラブ（コンクリート体）に、その表面から空洞部１１に連通する貫通孔２０を穿設することで構築されているので、ヘルムホルツ共鳴器を容易に形成することができ、ボード材を組み合わせてヘルムホルツ型共鳴器を形成していた従来技術と比較して、施工が大幅に簡素化される。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記第一実施形態では、空洞部１１を、コンクリートスラブ１０の打設時に箱状の捨て型を埋設して形成しているが、これに限定されるものではない。図６に示すように、押し出し型の中空ボイドスラブ１５をコンクリートスラブ１０として用いれば、予め内部に空洞部１１が形成されているので、箱状の捨型を埋め込む必要がない。そして、中空ボイドスラブ１５に貫通孔２０を穿設するだけで、ヘルムホルツ型共鳴器が形成される。

さらに他の構成として、図７に示すようなコンクリートスラブ３０としてもよい。コンクリートスラブ３０は、表面に複数の溝３１が形成されたプレキャストコンクリート板３２の表面に平板状プレキャストコンクリート板３３を貼り付けて構成されている。このような構成によって、コンクリートスラブ３０内には、溝３１と平板状プレキャストコンクリート板３３によって区画される空洞部３４が形成される。このコンクリートスラブ３０をバルコニー２の天井部３に設置した後に、平板状プレキャストコンクリート板３３に、空洞部３４に繋がる貫通孔３５を穿設することで、ヘルムホルツ型共鳴器が形成される。なお、貫通孔３５は、バルコニー２の天井部３に設置する前に形成しておいてもよい。

また、前記実施形態では、図１に示すように、空洞部１１と貫通孔２０は、バルコニー２の天井部３に形成しているが、形成位置は天井部３に限定されるものではない。バルコニー２の内部に面する外壁部４、バルコニー２の床部５、バルコニー２の立上り壁の内面部６などの、バルコニー２の内側に面するコンクリート体に、空洞部と貫通孔を形成してもよい。壁に貫通孔を形成する場合は、表面側が下側で空洞部側が上側になるように傾斜して形成すれば、空洞部の内部に雨水が浸入しにくくなる。

さらに、空洞部と貫通孔は、バルコニーに面する壁に限定されるものではなく、建築物の外壁、トンネルの内壁や高速道路の側壁などの道路に面する壁面に形成してもよい。このような構成によれば、バルコニー以外の場所であっても、低い周波数帯域の音を集中して吸収できるので、道路交通騒音を効果的に低減できる。

１ 騒音低減構造
２ バルコニー
３ 天井部
１０ コンクリートスラブ
１１ 空洞部
２０ 貫通孔
３０ コンクリートスラブ
３４ 空洞部
３５ 貫通孔

Claims (4)

1. バルコニーに面するコンクリート体に形成される騒音低減構造であって、
   前記コンクリート体内に形成された空洞部と、この空洞部と前記バルコニーに面する表面とを連通させる貫通孔とを備えた
   ことを特徴とする騒音低減構造。
2. 前記空洞部および前記貫通孔は、前記バルコニーの天井部に形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の騒音低減構造。
3. 前記空洞部は長尺に形成されており、
   前記貫通孔は、一の前記空洞部に対して複数形成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の騒音低減構造。
4. 内部に空洞部が予め形成されたコンクリート体に、前記コンクリート体の表面から前記空洞部に連通する貫通孔を穿設する
   ことを特徴とする騒音低減構造の構築方法。

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