JP2015113627A

JP2015113627A - 防音壁

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Publication number: JP2015113627A
Application number: JP2013256525A
Authority: JP
Inventors: 征則半坂; Yukinori Hansaka; 大悟佐藤; Daigo Sato; 祥吾間々田; Shogo Mamada; 肖吾木元; Shogo Kimoto; 雅和木山; Masakazu Kiyama; 武史小笹; Takeshi Kozasa
Original assignee: Railway Technical Research Institute; Nippon Sheet Glass Environment Amenity Co Ltd
Current assignee: Railway Technical Research Institute; Nippon Sheet Glass Environment Amenity Co Ltd
Priority date: 2013-12-11
Filing date: 2013-12-11
Publication date: 2015-06-22
Anticipated expiration: 2033-12-11
Also published as: JP6203621B2

Abstract

【課題】本発明は、強風時における防音板の回転運動を円滑にできるとともに、風力により開放された後の該防音板の閉鎖するための機構を、簡単かつ低コストに実現できる防音壁を提供する。
【解決手段】枠体１２内に防音板回転軸１５を介して回動自在に支持されて、該枠体１２で包囲された開口部１１を開放又は閉鎖するように設けられた防音板１３と、防音板１３の回転モーメントを小さくするとともに、該防音板１３が風力により開放された際、開口部１１を閉鎖する方向へ該防音板１３に回転トルクを与える防音板開閉補助機構１００とを、を具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、騒音の吸収や遮断を目的として設置される防音壁に関する。

鉄道の走行により発生する騒音としては、車輪やレールの振動から発生する転動音、パンタグラフから発生する騒音、車体と空気流との作用から発生する車体空力音、高架橋等の構造物の振動から発生する構造物音等が主要なものとして挙げられる。そして、転動音、車体空力音などの吸収や遮蔽を目的として、鉄道軌道の沿線には防音壁が設置されている（例えば、特許文献１を参照）。

ところで、沿線の住宅の高層化が進む近年、より高い防音壁が必要とされている。しかし、防音壁の高さを増すと、風荷重による回転モーメントが強風時に大きくなるため、防音壁が高架橋や橋梁等の構造物上に設置されている場合、これら構造物の負荷が増大する。従って、強風時の負荷にも耐え得る強固な構造とすべく、構造物の補強や根本的な再構築が必要となり、大規模な工事に伴って莫大なコストや時間を要することとなる。そこで、大規模な工事を必要とせず、通常時には一定の遮音性能を有しつつ、強風時には風荷重を緩和することが可能な防音壁が従来提案されている。

例えば、特許文献２には、枠体に包囲された開口部を開放または閉止するように開閉可能に設けられ、縁部に磁性体からなる被吸着部材を有する防音板と、前記枠体の開口縁部に、前記防音板に近接または離間する方向へ進退可能に設けられ、前記防音板が閉止状態の時に前記被吸着部材を吸着することによって前記防音板を閉止状態で保持し、前記防音板が開放状態の時に該防音板の移動軌跡から離間する磁石と、を備える防音壁が示されている。

特開平１０−１２１５９９号公報特開２０１２−８２５７１号公報

しかしながら、上記特許文献２に示される防音壁は、防音板に近接または離間する方向へ進退可能な磁石といった構成部材を有するものであり、その構造は非常に複雑なものとなっている。従って、強風時の風荷重を緩和して安全性の確保が可能となる反面、構造が複雑化することにより、材料費が増加するとともに施工にコストが掛かる、という問題があった。
さらに、強風が収まり、防音板を完全に閉鎖（復元）させようとする場合には相当程度の回転トルクが必要となり、該防音板が有している自重だけでは開口部を閉鎖することが困難であった。

以上の点をまとめると以下のようになる。
高速化が進展し、沿線に高階の建築物が増加すると、防音壁を大幅に高くする必要がある。既設の防音壁の上に防音板（基本、透明ＰＣ）を設置して高さを積みますことを「嵩上げ」と言い、新設の構造物に対して防音壁を高くするか、又はこの嵩上げにより、防音壁を高くしている。
しかしながら、防音壁を高くすると、風（自然風）による荷重とモーメントが増大し、大幅（目安としてレールレベル上、３.５ｍ以上）に高くすると既設構造物の応力が許容値を上回り、安全に支障の恐れがある、このため、これまでは防音壁を高くすることを断念するか、構造物を大幅に補強する必要がある。
そして、このような不具合を解決するために、特許文献２に示す技術が提案されたが、その一方で、強風が収まり、防音板を完全に閉鎖（復元）させようとする場合には相当程度の回転トルクが必要となり、該防音板が有している自重、既存の磁石だけでは開口部を閉鎖することが困難であり、その後の鉄道運転に支障を来す場合もあった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、閉鎖状態にあるときに、防音板から音漏れしないように該防音板の姿勢が保持された状態でありながら、強風時における防音板の回転運動を円滑にできるとともに、風力により開放された後の該防音板を速やかに閉鎖するための機構を、簡単かつ低コストに実現できる防音壁を提供することにある。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。すなわち、本発明では、枠体内に防音板回転軸を介して回動自在に支持されて、該枠体で包囲された開口部を開放又は閉鎖するように設けられた防音板と、前記防音板の回転モーメントを小さくするとともに、前記防音板が風力により開放された際、前記開口部を閉鎖する方向へ該防音板に回転トルクを与える防音板開閉補助機構と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、防音板が開閉する回転モーメントを小さくするとともに、該防音板が風力により開放された際、開口部を閉鎖する方向へ該防音板に回転トルクを与える防音板開閉補助機構を設けるようにした。
具体的には、防音板開閉補助機構として、防音板の回転モーメントを小さくするために該防音板の中央より上部位置に水平な防音板回転軸を配置し、かつ該防音板の閉鎖方向に磁力を発生させる防音板吸着体を設置するようにした。
そして、このような防音板開閉補助機構により、開口部が閉鎖状態にあるときに、防音板から音漏れしないように該防音板の姿勢を保持した状態でありながら、強風時においては防音板の回転運動を円滑にでき、かつ風力により開放された後の該防音板を速やかに閉鎖することができる。また、防音板開閉補助機構として、防音板回転軸の設置位置を調整し、かつ防音板吸着体などを採用することで、簡単かつ低コストに防音壁を実現することが可能となる。

本発明の実施形態に係る防音壁の正面図である。図１の防音壁を正面から見た図であって、（Ａ）は閉鎖状態、（Ｂ）は開放状態を示している。図２（Ｂ）の防音壁を側方の矢印ＩＩＩ方向から見た図である。一般的な防音壁を示す概略構成図であって、（Ａ）は閉鎖している状態、（Ｂ）は風荷重を受けて開放している状態を示している。防音板を閉鎖位置に復元させるのに必要なトルクを説明するための図であって、（Ａ）は一般的な防音板、（Ｂ）は本発明に係る防音板である。防音板における角度とモーメントとの関係を示すグラフであって、理想的な防音板の状態を示している。防音板における角度とモーメントとの関係を示すグラフであって、現用品となる防音板の状態を示している。図１〜図３の防音壁を簡略的した図であって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は防音壁に設置した磁石の配置パターンを示す図である。（Ａ）〜（Ｆ）は様々な磁石の配置パターンを示す図である。防音板開放時の角度とモーメントとの関係を示すグラフである。防音板復元時の角度とモーメントとの関係を示すグラフである。

以下、図１〜図１１を参照して、本発明の実施形態に係る防音壁の構成について説明する。
図１は、実施形態に係る防音壁１０の外観を示す概略斜視図、図２は図１の正面図、図３は図２（Ｂ）を矢印ＩＩＩ方向から視た側面図である。
これらの図に示すように、防音壁１０は、内部に開口部１１を有する枠体１２と、この枠体１２の開口部１１に設けられた防音板１３とを有するものであって、該防音板１３は、枠体１２に設けられた軸受け１４により矢印（イ）−（ロ）方向に回動自在に支持されている。
また、このような防音壁１０は、図１に詳細は示されないが、鉄道が走行する鉄道軌道の側方の構造物上あるいは構造物上に敷設されている防音側壁上に設置される。

枠体１２は、水平方向に延びる下部枠１２Ａと、この下部枠１２Ａの上に所定間隔で立設された左右一対の側部枠１２Ｂと、この一対の側部枠１２Ｂの上端を接続して水平方向に延びる上部枠１２Ｃと、を具備している。そして、下部枠１２Ａ、上部枠１２Ｃ、及び左右の側部枠１２Ｂによって四方を包囲されることによって、正面視で略矩形形状の開口部１１が形成されている。

防音板１３は、図１に示すように、正面視で略矩形形状を有しかつ開口部１１を塞ぐように設けられた平板状の本体部１３Ａを有するものであって、軸受け１４により枠体１２内に回転自在に支持され、開口部１１を閉鎖した状態で、騒音を吸収し又は遮蔽する。

軸受け１４は、図２及び図３に示されるように、防音板１３の本体部１３Ａの中央より上部の両側に水平に設けられて該防音板１３を支持する防音板回転軸１５を、回転自在に保持するものであって、枠体１２の左右両側に位置する側部枠１２Ｂ上部に設置されている。
なお、この軸受け１４の設置位置は、防音板１３の回転モーメントを小さくするとともに、防音板１３が風力により開放された際、開口部１１を閉鎖する方向（矢印（イ）方向）に該防音板１３に回転トルクを与える防音板開閉補助機構１００を構成している（後述する）。
そして、軸受け１４によって水平方向に沿う防音板回転軸１５の軸線１５Ａを中心として、防音板１３が、図２（Ａ）で示す閉鎖位置と、図２（Ｂ）及び図３で示す開放位置との間で矢印（イ）-（ロ）で示すように開閉可能となる。

また、枠体１２と防音板１３には、防音板開閉補助機構１００の一部を構成し、かつ開口部１１を閉鎖する方向に、該防音板１３に回転トルクを与える第１防音板吸着体Ｍ１、第２防音板吸着体Ｍ２が設けられている。
この第１防音板吸着体Ｍ１は、枠体１２の開口部１１に臨む側部枠１２Ｂに配置された複数の磁石１６と、防音板１３の本体部１３Ａの側部に沿って設けられた被吸着側の複数の磁石１７と、からなるものであって、これら磁石１６と磁石１７とは防音板１３の閉鎖時に互いに近接しかつ対向した位置関係にある。
そして、これら磁石１６と磁石１７との磁気的吸着作用によって、防音板１３の閉鎖時に該防音板１３に対して回転トルクを与える（後述する）。なお、本例では、枠体１２側に磁石１６を設け、防音板１３側に磁石１７を設けているが、いずれか一方を磁性体にしても良い。

第２防音板吸着体Ｍ２は、枠体１２の開口部１１に臨む下部枠１２Ａに配置された複数の磁石１８と、防音板１３の本体部１３Ａの底部に沿って設けられた被吸着側の複数の磁石１９と、からなるものであって、これら磁石１８と磁石１９とは防音板１３の閉鎖時に互いに近接しかつ対向した位置関係にある。これら磁石１８、１９は、通常時には防音板１３を閉じさせるためのものであるが、強風で開放した後は、防音板１３が閉じる直前（開放角が０に近い）では防音板復元に寄与する。
そして、これら磁石１８と磁石１９との磁気的吸着作用によって、防音板１３の閉鎖直前時に該防音板１３に対して回転トルクを与える（後述する）。なお、本例では、枠体１２側に磁石１８を設け、防音板１３側に磁石１９を設けているが、いずれか一方を磁性体にしても良い。

そして、上記のように構成された防音壁１０では、風のない状態又は弱風の状態では、防音板１３は、その自重による閉鎖力と、防音板吸着体Ｍ１、Ｍ２で生じる吸着力によりにより閉鎖された状態にある、すなわち、防音板１３は、開口部１１を塞いだ状態となり、これにより鉄道軌道で発生する騒音が、防音板１３によって吸収又は遮蔽され、外部への拡散することが防止される。

また、強風が吹くと、図２（Ｂ）の点線及び図３で示されるように、防音板１３が軸受け１４の防音板回転軸１５（軸心を符号１５Ａで示す）を中心に回動しようとする。このとき、防音板１３が受ける風荷重が、防音板１３の自重による閉鎖力と防音板吸着体Ｍ１、Ｍ２の吸着力を越えたときには、該防音板１３が開放された状態、すなわち、枠体１２の開口部１１を開放した状態となる。
そして、防音板１３と下部枠１２Ａとの間には通気空間２０が形成される。そうすると、防音板１３に吹き付ける強風が、この通気空間２０を通って防音板１３の一方側から他方側へ抜けるので、防音板１３に作用する風荷重が緩和される。

その後、強風が収まった場合には、防音板１３の自重による閉鎖力により、該防音板１３は再び開口部１１を塞いだ状態に復帰するが、このとき、防音板１３の自重による閉鎖力が不足する場合には、防音板吸着体Ｍ１での磁石１６、１７の吸着力の補助を受けて、該防音板１３が閉鎖する方向に回転トルクが付与される。また、防音板１３が完全に閉鎖しない場合には、防音板吸着体Ｍ２での磁石１８、１９の吸着力の補助を受けて、該防音板１３が閉鎖する方向に回転トルクが付与される。
これにより防音板１３が当初の閉鎖位置に復元され、軌道での鉄道運転が通常通り可能となる。

次に、防音板開閉補助機構１００の一部を構成している軸受け１４及び防音板吸着体Ｍ１、Ｍ２の設置箇所、設置の意義について説明する。
まず、防音板開閉補助機構１００を設置するに至った背景について説明する。

本発明に係る風荷重低減型の防音板１３は強風時（自然風であり、運転規制により列車は停止するほどの強風時）に開くことが求められ、その性能は確認したが、その一方で風が弱くなり、運転規制が解除される状況下では速やかにもとに戻り（以下、この運動を「復元」という）、防音板１３はもとどおり閉じている必要がある。
運転規制としては、例えば、一般区間では風速３０ｍ／ｓ、指定区間では２５ｍ／ｓの状態が３０分間保たれれば運転規制が解除される。最近ではほとんど区間で２５ｍ／ｓのルールが適用されており、すなわち、防音板１３は２５ｍ／ｓの風が吹く中、復元することが求められている。

これまでの一般的な防音壁５０は、図４（Ａ）で示すように、枠体５１の上部にて、回転軸５２を介して防音板５３を矢印（イ）−（ロ）方向に回動自在に支持する構造であり、例えば、図４（Ｂ）に示すように、矢印Ｚから受けた相当量の風荷重により、防音板５３は角度θで開放される。
ここで、図４（Ｂ）の防音板５３は、自重のモーメントにより閉鎖位置に復元することとしているが、２５ｍ／ｓの風は平板受風面において０.７７ｋＰａの風圧を与え、これによるモーメントはどのような構造を考慮した場合でもはるかに自重のモーメントを超える。
すなわち、自重だけでは戻すことができないという問題があり、そこで、本発明では所定の状況で容易に防音板を復元させる防音板開閉補助機構１００を付与している。

ここで風速と風圧の関係の関係について整理しておく。構造物の安全のための強度照査（強風時開くときの挙動に関して）では風圧基準であるが、防音板復元に関しては風速基準で、両者の換算をしないと理解しにくい。
しかしながら、一般に風速と風圧の関係は複雑で、厳密に求めるのは煩雑な手続きを経なければならず、このため、本実施形態では、次のようなシンプルな仮定の下、基礎的な関係式で換算することにする。

まず、前提を以下の通りとする。
（１）防音板となる受風板は、単純平板（２次元）である。
（２）風は防音板に垂直に一様に吹く付けるものとする。
そして、このような前提の下では、防音板に作用する風圧pは次式で与えられる。

ここで、Ｃ_Ｄは抗力係数（Ｃ_Ｄ＝２.０）、ρは空気密度（約１．２３ｋｇ／ｍ³）、ｖは風速（ｍ／ｓ）である。そして、数１の式によれば風速５０ｍ／ｓのとき３ｋＰａ、３５ｍ／ｓのとき１.５ｋＰａ、２５ｍ／ｓのとき０.７７ｋＰａとなる。

そして、様々な風速の強風が考えられるが、現状では２５ｍ／ｓというかなり強風の中で防音板を復元させることが求められており、かなり大きな復元トルクが必要となる。
しかるに現状、図５（Ａ）に図示されるように、そのような大きなトルクを与える復元条件はない。そこで、小さなトルクでも防音板を復元させられるように、次のような工夫をする。

それは、図１〜図３及びこれら構造を簡略化した図５（Ｂ）に示されるように、防音板１３に水平に設けられている防音板回転軸１５を板の中央に近づけることである。そうすれば、風によるモーメントは回転軸の両面におけるモーメントの差し引きであるため、その値はそれ以下の数２で示される式になる。

ここで、Ｗ_Ｔは風によるトルク（Ｎ・ｍ）、ｂは防音板の幅（ｍ）、ｌ_Ａは防音板の回転軸−下端間距離（ｍ）、ｌ_Ｂは防音板の回転軸−上端間距離（ｍ）である。ちなみに、防音板自重によるモーメントは次式で与えられる。

ここで、Ｍ_Ｔは自重によるトルク（Ｎ・ｍ）、ρ_ｅは防音板の回転部の等価密度（ｋg／ｍ^３）である。

次に、既設構造物上に防音壁を設置する場合を想定した計算を実施する、すなわち嵩上げする状況を想定する。
既設構造物に対しては自然風がそのまま負荷を与える。構造物の分野では設計風荷重として３ｋＰａ（平板受風面を前提とすると５０ｍ／ｓ）を設計値としている。
既設構造物の強度照査を行った結果、既設構造物および嵩上げ部を含めて嵩上げ部の荷重が次式で与えられる値以下であれば、構造物の安全が担保される知見が得られた。

ここで、Ｆ_Ｌは構造物への許容荷重（Ｎ）、Ｐ_Ｌは嵩上げ部での許容風圧（Ｐａ）、Ｓ_Ａは嵩上げ部（風荷重低減型防音板）の全受風面積（ｍ^２）である。
ちなみに、現時点で想定している嵩上げモデル（既設防音壁がレールレベル上２ｍで、その上に３ｍ嵩上げ）ではＰ_Ｌ=１.５ｋＰａと求められている。

そして、図５（Ｂ）に示すように、強風時に防音板が開いて風による負荷を低減するのであるが、防音板には支柱など固定部があり、そこでは終始、風による負荷は低減されずそのまま負荷を受け続ける。従って、風荷重低減型の防音板の全体が風によって受ける荷重は次式で与えられる。

ここで、Ｆは風荷重低減型防音板が受ける全荷重（Ｎ）、ｐはその時々の風荷重（Ｐａ）、Ｓ_Ｆは固定部の面積（ｍ^２）、Ｓ_Ｒは可動部の面積（ｍ^２）、θは防音板１３の開放角である。
数５で示される式による荷重Ｆは、常に数４で示される式のＦ_Ｌ以下になる必要がある。すなわち、防音板は、次式のθ_Ｌ以上（＝θ_Ｌでよい）開く必要がある。

ここで、θ_Ｌは構造物設計風荷重３ｋＰａのときに風荷重低減型防音板全体への風荷重が許容荷重Ｆ_Ｌ以下になるために必要な開放角度（°）である。
しかるに、防音板に復元のためのトルクを加えると、そのトルクは強風時でも作用し続けるために、風によるモーメント（＋防音板自重によるモーメント）とある角度で釣り合い。従って、防音板に強すぎる復元トルクを与えると防音板はθ_Ｌまで開かず、強風時に構造物の安全を守れない状況が発生しかねない。

従って、防音板の復元トルクは一定の値以下に抑える必要があるが、そうすると、今度は肝心の防音板を復元したいときに復元できない事態となる。また、防音板の復元を優先してトルク値を高めると、今度はトルク値が大きすぎるために、強風時に構造物の安全を守るべく防音板を十分開かせることができない。

以上のことから、防音板の復元条件は次の条件を満たす必要がある。
（１）開けトルク＋自重モーメントは１.５ｋＰａ（３５ｍ／ｓ）以上の強風に対して風モーメント以下の値であること。そして３ｋＰａ（５０ｍ／ｓ）のときθ_Ｌまで開くこと、
（２）閉じトルク＋自重モーメントは２５ｍ／ｓ（０.７７ｋＰａ）の風モーメント以上であること、である。

図６及び図７に風モーメントと復元条件に基づくトルクの関係を示す。図６は架空の理想的装置によるトルク＝望まれる特性であり、図７は現用品の中で、風荷重低減型防音板の復元に最も適した特性を持っているものを選んでその特性を示したものである。ここで、２５ｍ／ｓ風のモーメントは、数１で風圧pを求めた上でその値を数２に代入して求めた。３５ｍ／ｓ以上の強風時のモーメントについては後で改めて述べる。

図６に示すように、風荷重低減型防音板の復元のために望まれる特性として、開けトルクが防音板開放角θの増加に伴い低減することである。何故なら、自然風によるモーメントは、数２の式に示されるように、θの増加に伴い低下するが、復元条件となる開けトルクは必要な範囲それを下回ることが求められるからである。
一方、復元条件となる閉じトルクは原理的に開けトルクと同様の特性を持つ（開けトルクより若干低い値となる）とされる中、防音板が戻るべき２５ｍ／ｓの風モーメントを上回る必要があるが、上述のように開けトルクが理想的な特性を持っている場合には、風によるモーメントが小さくてすむので、図４（Ｂ）に示す構成により、風によるモーメントを小さくすることより、閉じトルクが２５ｍ／ｓによる風モーメントを上まわる状況を作ることができる。

これに対して、現用品では、どんなに適した種類を選んでも図７が限界である。すなわち、開けトルクは角度の増加に伴って低減することなく、かつ、開放角６０°以上ではむしろ増加する。そうすると、自然風はそれ以上にならなければならない。従って風モーメントに対して一定以下のトルクの復元条件を選定する必要がある。そうすると、閉じ力は２５ｍ／ｓの風モーメントを全範囲で上回ることができない。特に開放角が小さいとき、すなわち防音板が閉じる寸前に大きなトルク値が必要であり、そこで、防音板側面に磁石を配置し、その磁力吸着力を併用して防音板を復元させる方法が必要となってくる。

図４（Ｂ）に示されるような、防音板回転軸１５を防音板１３の中心に近づける方法と、復元の実現性の関係について述べると、実際問題、復元条件となるトルク性能値は限りがあるので、まずは現用のラインアップから防音板復元に適しそうなもの（基本は大きな閉じトルクを持ったもの）を選定する。その上で、数２の式に基づき、下記の要領で自然風モーメントが上記条件を満たすように回転軸位置を調整する。

以上の防音板を復元させる防音板開閉補助機構１００についてまとめると、
（１）２５ｍ／ｓの風モーメントが閉じトルクが下回らなければならないので、風モーメントが小さくなるよう、防音板回転軸１５の位置を防音板１３の中心に近づけていく。
（２）しかしながら防音板回転軸１５を防音板１３の中心に近づけすぎると強風時の風モーメントが開けモーメントを下回るので、θ_Ｌ以下の範囲で風モーメントが開けモーメントを上回る位置でとどめる。こちらの条件の方が優先させる。
（３）その上で、閉じトルクと２５ｍ／ｓの風モーメントとの大小関係を検討し、不足する分を次項で示す防音板１３の側面に、防音板吸着体Ｍ１、Ｍ２を配置して磁石磁力吸着力で補う。

〔防音板吸着体Ｍ１、Ｍ２における磁石１６〜１９の配置パターン〕
図１〜図３に示される磁石１６〜１９の配置については、現実の防音板１３を設計する上で個々に定めていく必要がある。ここではまず、磁石１６〜１９の配置位置の設計の考え方について述べる。

まず、磁力吸着力によるモーメントは防音板回転軸１５からの距離、すなわちモーメントの腕の長さが長いほど大きくなるが、その一方で、その距離が長くなると防音板１３の側部枠１２Ｂに設置した磁石間距離が長くなって磁力吸着力は弱くなって、復元の機能を果たさない。目安としては磁石間距離が１０ｍｍ未満でないと実用に耐える磁力吸着力が発現しない。このことを踏まえ、風荷重低減型の防音板１３における磁石の配置位置を次のように決めていく。

前項で検討した復元条件の閉じトルクが２５ｍ／ｓの風モーメントを下回る開放角を見極める。その角度をθ_ｈとすると、次式で磁石間距離Ｌ_ｍが１０ｍｍ以下となるような位置（その範囲で最大の値）を定め、複数対の磁石１６，１７がある中で、第１磁石の位置とする。

ここで、rは「磁石−防音板回転軸間距離＝腕の長さ」（ｍ）である。

防音板１３の開放角θが小さくなるに伴い風モーメントは増加する。復元復条件となる閉じトルク（復元トルク）が不足している場合は数７の式に基づき第２、第３の磁石を配置する。θが低下しているので、rとしてもっと大きな値がとれ、風モーメントの増大に対応できる。

次に、想定し得る磁石１６〜１９の配置の実施例を図８〜図９に示す。
図８（Ａ）を参照して、まず、防音壁１０の構造について再度、説明する。図８は、図１〜図３の防音壁１０を簡略的に示したものであって、下部枠１２Ａ、側部枠１２Ｂ、上部枠１２Ｃからなる枠体１２と、この枠体１２の開口部１１内に軸受け１４により回動自在に設けられた高さ「ｈ」の防音板１３とを具備する。
軸受け１４は、枠体１２の左右両側に位置する側部枠１２Ｂに配置されるものであって、該軸受け１４に軸支された防音板回転軸１５より、防音板１３を回転自在に支持する。
なお、軸受け１４に軸支された防音板回転軸１５は、その軸心１５Ａが枠体１２の高さ中央部（符号Ｏで示す）より若干離れて位置設定されている。また、防音板１３としては、具体的には、透明のＰＣ板の周囲に金属製の内枠１３Ｂ（ＰＣ板の剛性補強などの目的から）が設置された構成とされ、その周囲に枠体１２となる金属製外枠が設置されている。

第１防音板吸着体Ｍ１を構成している磁石１６、１７は、枠体１２の側部枠１２Ｂと防音板１３の内枠１３Ｂとの相対する位置に離して設置される。防音板１３の復元に関係するのは磁石１６、１７間のせん断方向磁力吸着力である。
また、第２防音板吸着体Ｍ２を構成している磁石１８、１９は、枠体１２の下部枠１２Ａと、防音板１３の内枠１３Ｂ底辺との相対する位置に離して設置される。これら磁石１８、１９は、通常時には防音板１３を閉じさせるためのものであるが、強風で開放した後は、防音板１３が閉じる直前（開放角が０に近い）では防音板復元に寄与するものである。
なお、第１防音板吸着体Ｍ１を構成する磁石１６、１７は、図８（Ｂ）に示すように、枠体１２の側部枠１２Ｂと防音板１３の側辺との相対する位置において、例えば、防音板回転軸１５を基準として、符号（１）で示す中心軸位置（０.０２ｈ）、符号（２）で示す０.１ｈの位置、符号（３）で０.２５ｈの位置に設置可能である。

復元用磁石として設けられた磁石１６，１７の配置パターンについて、図９を参照して説明する。図９は、図８に示す防音板１３の側辺と、枠体１２の側部枠１２Ｂとがある箇所（符号ＩＸで示す）を拡大した図であって、以下の図９（Ａ）〜（Ｆ）で示す配置が可能である。
図９（Ａ）は、防音板回転軸１５の近くに（軸心１５Ａから長さａ離れた位置に）第１防音板吸着体Ｍ１からなる磁石１６、１７を１対（第１磁石）配置することを示す。この例は、防音板１３の閉じ力がほんの少し不足している場合を想定している。これら図９では防音板１３中心に合わせているが、目安としてそこを選定したもので、実際の設置位置は図８の符号（１）で示される位置に則するものである。

図９（Ｂ）は、第１防音板吸着体Ｍ１からなる磁石１６、１７が１対（第１磁石）だけでは不足であり、このため、防音板回転軸１５からもう少し遠い位置に、第２磁石として磁石１６，１７をさらに１対設置した例である（この第１防音板吸着体を符号Ｍ１-２で示す）。その位置としては、防音板回転軸１５から防音板１３の高さ「ｈ」の「ｈ／４」を設定している。
図９（Ｃ）は複数対の磁石１６、１７を配置した例であるが、復元性を高めるために、複数対の磁石１６、１７を、防音板回転軸１５に近い位置で密に配置し、該防音板回転軸１５から離れるに従って疎に配置している。

なお、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）では、各対の磁石１６、１７を、枠体１２の一方側の側部枠１２に配置しても、枠体１２の両側の側部枠１２にそれぞれ配置しても良い。防音板１３を復元させる際の閉じ力が不足する場合、又は吸着力の小さい磁石１６、１７である場合には、各対の磁石１６、１７を、枠体１２の両側の側部枠１２に配置すると良い。

図９（Ｄ）〜図９（Ｆ）は、図９（Ａ）〜図９（Ｃ）の他のパターンを示す図である。
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）のパターンでは、防音板回転軸１５の軸心１５Ａの下側に各対の磁石１６、１７を配置しているが、防音板１３を復元させる際の閉じ力が不足する場合、又は吸着力の小さい磁石１６、１７である場合には、図９（Ｄ）〜図９（Ｆ）に示すように、防音板回転軸１５の軸心１５Ａを基準として、防音板１３の上側に対称となるように、各対の磁石１６、１７を配置しても良い。

そして、上記のように、枠体１２の側部枠１２Ｂと防音板１３の内枠１３Ｂとの相対する位置（実験例では符号（３）で示す０.２５ｈの位置）に磁石１６、１７（第１防音板吸着体Ｍ１）を配置し、さらに、枠体１２の下部枠１２Ａと、防音板１３の内枠１３Ｂ底辺との相対する位置に磁石１８、１９（第２防音板吸着体Ｍ２）を配置した場合には、図１０の「防音板開放時の角度とモーメントとの関係」及び図１１の「防音板復元時の角度とモーメントとの関係」にそれぞれ示すように、各角度において、「開けトルク＋自重」、「閉じトルク＋自重＋磁力」で示される回転モーメントが発生する。
そして、図１１に示すように、防音板１３を復元させる場合には、特に防音板１３の角度（θ）が「０〜１０°」の範囲において、閉じ方向に強いトルク（復元トルク）が発生し、これにより防音板１３を速やかに復元させることができる。

以上詳細に説明したように本発明の実施形態に係る防音壁１０によれば、防音板１３が開閉する回転モーメントを小さくするとともに、該防音板１３が風力により開放された際、開口部１１を閉鎖する方向へ該防音板１３に復元トルクを与える防音板開閉補助機構１００を設けるようにした。
具体的には、防音板開閉補助機構１００として、防音板１３の回転モーメントを小さくするために該防音板１３の中央より上部位置に水平な防音板回転軸１５を配置し、かつ該防音板１３の閉鎖方向に磁力を発生させる防音板吸着体Ｍ１、Ｍ２を設置するようにした。
そして、このような、防音板開閉補助機構１００により、枠体１２の開口部１１が閉鎖状態にあるときに、防音板１３から音漏れしないように該防音板１３の姿勢が保持された状態でありながら、強風時における防音板１３の回転運動を円滑にでき、かつ風力により開放された後の該防音板１３を速やかに閉鎖することができる。また、防音板開閉補助機構１００として、防音板回転軸１５の設置位置を調整し、かつ防音板吸着体Ｍ１、Ｍ２などを採用することで、簡単かつ低コストに防音壁１０を実現することが可能となる。

なお、上記実施形態では、防音板１３の閉鎖方向に磁力を発生させる防音板吸着体Ｍ１、Ｍ２を設置するようにしたが、これに加えて、該防音板１３と枠体１２との間にドアクローザを備えても良い。
このドアクローザは、ばね定数が最適に設定されたバネが内蔵されており、防音板１３を閉鎖する方向（矢印（イ）方向）に付勢するものである。さらに、このドアクローザは、防音板１３が開放する際には機能せず、防音板１３が閉鎖する際にのみ、防音板１３の本体部１３Ａの一部に係合して、該防音板１３を閉じる方向に復元トルクを発生させるカム機構／リンク機構を具備するものである。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１０防音壁
１１開口部
１２枠体
１２Ａ下部枠
１２Ｂ側部枠
１２Ｃ上部枠
１３防音板
１４軸受け
１５防音板回転軸
１６磁石
１７磁石
１８磁石
１９磁石
Ｍ１防音板吸着体
Ｍ２防音板吸着体
１００防音板開閉補助機構

Claims

枠体内に防音板回転軸を介して回動自在に支持されて、該枠体で包囲された開口部を開放又は閉鎖するように設けられた防音板と、
前記防音板の回転モーメントを小さくするとともに、前記防音板が風力により開放された際、前記開口部を閉鎖する方向へ該防音板に回転トルクを与える防音板開閉補助機構と、を具備することを特徴とする防音壁。
前記防音板回転軸は、前記防音板の中央より上部位置に配置された水平軸からなることを特徴とする請求項１に記載の防音壁。
前記防音板開閉補助機構は、前記枠体と前記防音板との間に配置されて、前記防音板が開放された際、該防音板を閉鎖する方向に磁力を発生させる防音板吸着体をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載の防音壁。
前記防音板吸着体は、前記枠体と前記防音板との対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の防音壁。
前記防音板吸着体は、前記枠体の側部枠と前記防音板との対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項４に記載の防音壁。
前記防音板吸着体は、前記枠体の下部枠と前記防音板との対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項４又は５のいずれか１項に記載の防音壁。
前記防音板開閉補助機構は、前記防音板と前記枠体との間に設けられて、前記防音板が開放された際、該防音板を閉鎖する方向に磁力を発生させるドアクローザからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の防音壁。
前記防音板開閉補助機構では、前記防音板の自重モーメント、想定される風モーメント等に基づき開けトルク及び閉じトルクを設定し、これらトルクの値により、前記防音板回転軸、磁石等の配置を決定することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の防音壁。