JP2015175104A - 遮音建具 - Google Patents

Abstract

【課題】シンプルな構成で、換気性を十分確保しながら、遮音性を兼ね備えた遮音建具を提供する。
【解決手段】遮音性を有する遮音建具１は、中空部３０を挟んで対向する位置に設けられる一対の面材１０と、一対の面材１０を貫通して形成され、中空部３０と連通すると共に、互いに対向しない位置に配置される一対の開口孔１１とを備えている。遮音建具１は、スリット状からなる一方の開口孔１１と、中空部３０と、他方の面材１０とで共鳴体を形成し、共鳴体によって音を吸収することで遮音している。
【選択図】図２

Description

本発明は、遮音建具に係り、特に、遮音性と換気性とを兼ね備えた遮音建具に関する。

近年、住宅の高気密化と、外壁の高遮音化とによって屋外の騒音が住宅内に入りにくくなった反面で、住宅内の生活音が気になるという声が増えてきている。特に、リビング、ダイニング及びキッチン等の生活空間を広く取る間取りが一般化することで、これら生活空間がトイレ空間と近接するケースが増加しているため、トイレ空間内で発生する音の音漏れ対策へのニーズが高まっている。
また、トイレ空間は２４時間換気の換気経路となっているケースが比較的多く、ドアの外表面に通気ガラリを設けることや、ドアの下部に隙間（アンダーカット）を設けることで、有効開口面積１００〜１５０ｃｍ^２以上を確保することが建築基準法で定められている。そうすると、通気ガラリやアンダーカットが、空気と同時に音の通り道となってしまい、換気性を確保することで遮音性を維持できなくなる等の問題が生じている。
そこで、特許文献１のような遮音性と換気性とを兼ね備えたドアが種々提案されている。

特許文献１に記載の防音ドアは、中空体からなるドア本体を備え、ドア本体の外表面に設けられた表側開口部と裏側開口部とが中空部分を介して連通しており、ドア本体の表側と裏側とで換気可能な構成となっている。
また、中空部分を囲む内壁面には吸音材が取り付けられ、吸音材によって音が吸収されることで防音性能を発揮可能な構成となっている。

特開２０１１−１０２４６７号公報

上述の通り、特許文献１のドアのような建具であれば、換気性を比較的確保しながらも、遮音性能を兼ね備えた構成となるが、上述の吸音材を別途設けることなく、シンプルな構成で換気性と遮音性とを兼ね備えた建具が望まれていた。
特に、建具の内部に吸音材や遮音材等を取り付ける構成にすると、組み付け作業が困難となるだけでなく、建具の内部において空気が通過する空間が狭まってしまい、換気性が損なわれてしまう恐れもあった。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、シンプルな構成で、換気性を十分確保しながら、遮音性を兼ね備えた遮音建具を提供することにある。

前記課題は、本発明の遮音建具によれば、遮音性を有する遮音建具であって、該遮音建具の厚み方向において中空部を挟んで対向する位置に設けられる一対の面材と、該一対の面材をそれぞれ前記厚み方向に貫通して形成され、前記中空部と連通すると共に、互いに対向しない位置に配置される一対の開口孔と、一方の前記面材の側から前記中空部を介して他方の前記面材の側へ伝わる音を遮音するための遮音手段と、を備え、一方の前記開口孔は、スリット状の孔からなり、前記遮音手段は、前記一方の開口孔と、前記中空部と、前記他方の面材とで下記数式を満たす共鳴体を形成し、該共鳴体によって前記音を吸収していること、により解決される。

ｆ：共鳴周波数（Ｈｚ）、ｃ：音速（ｍ／ｓ）、Ｐ：開孔率、
Ｌ：中空部の厚み（ｍ）、ｌ：面材の厚み（ｍ）、δ：開口端補正値（ｍ）

上記のように、一対の面材をそれぞれ厚み方向に貫通して形成され、中空部と連通する一対の開口孔を備えているため、遮音建具の換気性を確保することができる。特に、従来のように、遮音建具の内部に吸音材や遮音材等を取り付けていないため、換気を邪魔するものがなく、換気性を十分に確保できる。
また、一方の面材の側から中空部を介して他方の面材の側へ伝わる音を遮音するための遮音手段を備えているため、同時に遮音建具の遮音性を確保できる。
具体的には、遮音手段が、一方の開口孔と、中空部と、他方の面材とで下記数式を満たす共鳴体を形成し、共鳴体によって音を吸音するシンプルな構成で、遮音性を備えた遮音建具を実現できる。
吸音のメカニズムを簡単に説明すると、外部から発生した音（音波）によって共鳴体が共鳴し、共鳴体のスリット孔部分で空気（空気粒子）が激しく振動する結果、音の振動エネルギーが摩擦エネルギー（熱エネルギー）に変換されて消費される。その結果として音が吸音されることになる。

このとき、前記一方の開口孔は、前記他方の開口孔よりも下方位置に配置されていると良い。
上記構成により、例えば、遮音建具がトイレ空間を仕切るドアや引き戸等の場合には、遮音建具の下方側の位置からトイレ使用時の行為音や排水音が発生するため、当該行為音や排水音を効果的に遮音することができる。

このとき、前記一方の開口孔は、前記一方の面材の幅方向に間隔を空けて複数形成され、上下方向に延びていると良い。
上記のように、スリット状の開口孔が複数形成されているため、遮音手段が効率良く音を吸収することができる。
また、スリット状の開口孔が上下方向に延びて形成されているため、当該開口孔が上下方向と交差方向に延びて形成される場合と比較して、開口孔周辺に埃や塵等が堆積し難くなる。その結果、吸音効果及び換気性が妨げられることを抑制し、衛生面にも配慮した形状となる。

このとき、前記遮音手段は、第１遮音手段であって、前記他方の面材の側から前記中空部を介して前記一方の面材の側へ伝わる音を遮音するための第２遮音手段と、を備え、前記他方の開口孔は、スリット状の孔からなり、前記第２遮音手段は、前記他方の開口孔と、前記中空部と、前記一方の面材とで共鳴体を形成し、該共鳴体によって前記音を吸収していると良い。
上記構成により、一方の面材側の空間から発生する騒音を遮音するだけでなく、他方の面材側の空間から発生する騒音もシンプルな構成で遮音することができる。

このとき、前記共鳴周波数ｆは、５００Ｈｚ≦ｆ≦１５００Ｈｚであると良い。
上記構成により、例えば、遮音建具がトイレ空間を仕切るドアや引き戸等の場合には、一般にトイレ使用時の行為音の周波数とされる約５００〜１０００Ｈｚ、及び排水音の周波数とされる約１０００〜１５００Ｈｚ程度の音を効果的に遮音することができる。すなわち、生活音のなかでも特に不快な音の響きを低減することができる。

このとき、前記一対の面材のうち、少なくとも前記他方の面材は、剛壁からなると良い。
上記構成により、遮音手段が形成する共鳴体の吸音効果が向上する。

本発明の遮音建具によれば、シンプルな構成で、換気性を十分確保しながら、遮音性を備えた遮音建具を提供することができる。
特に、遮音建具がトイレ空間を仕切るドアや引き戸等の場合には、トイレ使用時に発生する行為音や排水音を効果的に遮音することができる。すなわち、生活音のなかでも特に不快な音の響きを低減することができる。

本実施形態に係る遮音建具を示す斜視図である。 遮音建具の正面図である。 遮音建具のIII−III断面図である。 遮音建具の正面図であって、要部拡大図である。 遮音建具のV−V端面図である。 第２実施形態に係る遮音建具の正面図である。 第３実施形態に係る遮音建具の正面図である。

以下、本発明の実施形態に係る遮音建具について、図１〜図７を参照しながら説明する。
本実施形態は、遮音性を有する遮音建具であって、中空部を挟んで対向する位置に設けられる一対の面材と、一対の面材を貫通して形成され、中空部と連通すると共に、互いに対向しない位置に配置される一対の開口孔とを備えており、遮音手段は、スリット状からなる一方の開口孔と、中空部と、他方の面材とで共鳴体を形成し、共鳴体によって音を吸収することで遮音していることを特徴とする遮音建具の発明に関するものである。
なお、遮音とは、一方の空間内で発生している音が他方の空間内に伝わることのないように音を遮ることであり、音が伝わり難くなるように音漏れを軽減することを含むものとする。

本実施形態に係る遮音建具１は、各種建物や部屋の開口部に取り付けられ、開閉機能を有する仕切りであって、図１に示すように、具体的にはトイレ空間を仕切るドアからなる。
なお、遮音建具１は、トイレ空間を仕切るドアに限定されることなく、建物や部屋の開口部に取り付けられる建具として広く適用可能である。例えば、引き戸、襖又は障子等の内部建具、玄関等に用いられる出入り口建具、建物や部屋の外周に設置される窓等の窓建具、門扉やフェンス等の外構建具であっても良い。

遮音建具１は、図２、図３に示すように、遮音建具１の厚み方向において対向する位置に設けられる一対の面材１０と、一対の面材１０同士を連結する枠状の連結材２０と、一対の面材１０と枠状の連結材２０とで囲まれた内部空間に相当する中空部３０と、から主に構成されている。
遮音建具１の一対の面材１０には、それぞれ面材１０の厚み方向に貫通し、中空部３０と連通する一対の開口孔１１が形成されており、トイレ側の空間と、居室側の空間との間で中空部３０を介して空気を循環させることで換気性を備えた建具となっている。
また、遮音建具１は、トイレ側の空間と、居室側の空間との間で中空部３０を介して伝わる音を遮音するための遮音手段を備えているため、同時に遮音性を備えた建具となっている。詳細は後述する。

面材１０は、図２、図３に示すように、略矩形状の合板からなり、トイレ側の表面材１０ａと、居室側の裏面材１０ｂとが、連結材２０及び中空部３０を挟んで対向する位置に設けられている。
連結材２０は、図３に示すように、枠状の板材からなり、一対の面材１０同士が対向する面の外縁部分に沿って取り付けられており、中空部３０を囲むようにして配置されている。
なお、面材１０と連結材２０とは別体から形成されているが、これに限定されることなく、例えば、連結材２０と一体化した表面材１０ａと、裏面材１０ｂとが貼り合わされて遮音建具１が構成されていても良い。

面材１０の高さ、幅及び厚みについて具体的な数値で言うと、面材１０の高さは約２０００〜２５００ｍｍからなり、幅は約５００〜１０００ｍｍからなり、厚みは約５〜１０ｍｍとなるように設計されている。
また、枠状の連結材２０の高さは面材１０の高さと同等からなり、幅は約５〜２５ｍｍからなり、厚みは約２０〜３０ｍｍとなるように設計されている。

開口孔１１は、図２、図３に示すように、複数のスリット状の孔からなり、トイレ側の表側開口孔１１ａと、居室側の裏側開口孔１１ｂとが、中空部３０を挟んで互いに対向しない位置に設けられている。
詳しく言うと、スリット状の開口孔１１は、図２、図４に示すように、ドア幅方向に長尺な矩形状の開口部分に対して、上下に長尺な矩形状の羽目板１２がドア幅方向に間隔を空けて複数取り付けられることで形成されている。そして、開口孔１１は、上下方向に長尺となるように延びている。
なお、開口孔１１は、上記開口部分に羽目板１２を取り付けることでスリット状に形成されているが、これに限定されることなく、面材１０に対してスリット状の孔を間隔を空けて複数突設することで形成されていても良い。

表側開口孔１１ａは、図２に示すように、表面材１０ａの外表面においてドアノブ１３よりも下方位置に配置されており、一方で裏側開口孔１１ｂは、裏面材１０ｂの外表面においてドアノブ１３よりも上方位置に配置されている。
なお、表側開口孔１１ａと裏側開口孔１１ｂとは、互いに中空部３０を介して対向しない位置、言い換えれば重ならない位置に配置されていれば良く、適宜配置変更しても良い。

スリット状の開口孔１１の高さ（長さ）、幅及び厚みについて具体的な数値で言うと、開口孔１１の高さは約１５０〜３５０ｍｍからなり、幅は約１．５〜３．５ｍｍからなり、厚みは面材１０の厚みと同等となるように設計されている。
また、スリット状の開口孔１１は、ドア幅方向に約２０〜４０ｍｍの間隔を空けて約２０〜３０本形成されるように設計されている。

次に、遮音建具１の遮音手段について、図３〜図５に基づいて詳しく説明する。
遮音手段は、一方の面材１０の外表面に設けられた開口孔１１と、中空部３０と、他方の面材１０とで下記数式１を満たすヘルムホルツ共鳴体を形成し、ヘルムホルツ共鳴体によって吸音することで遮音する構成となっている。

ｆ：共鳴周波数（Ｈｚ）、ｃ：音速（ｍ／ｓ）、Ｐ：開孔率、
Ｌ：中空部３０の厚み（ｍ）、ｌ：面材１０の厚み（ｍ）、δ：開口端補正値（ｍ）

吸音のメカニズムを簡単に説明すると、外部から発生した音（音波）によって共鳴体が共鳴し、共鳴体のスリット孔部分で空気（空気粒子）が激しく振動する結果、音の振動エネルギーが摩擦エネルギー（熱エネルギー）に変換されて消費される。その結果として音が吸音されることになる。
ヘルムホルツ共鳴体では、上記数式１で表される共鳴周波数ｆ近傍において音の振動エネルギーが効率的に消費される構造となり、共鳴周波数ｆ近傍で効率的に吸音することができる。

ところで、上記数式１において開孔率Ｐとは、各開口孔１１の開口面積の合計を、各開口孔１１に対応する面材１０の単位面積の合計で除した値に相当する。
本実施形態では、開口孔１１がドア幅方向に一定の間隔を空けて設けられているため、開孔率Ｐは、面材１０において開口孔１１の幅を、各開口孔１１の間隔（ピッチ）で除した値によって求められる。
また、上記数式１において開口端補正値δとは、一般に気柱で音が共鳴するときに開口端で音の定常波の腹が僅かにはみ出す現象を補正する値であって、下記数式２、数式３によって導き出される。

δ：開口端補正値（ｍ）、Ｋ：開口端補正係数、ｂ：開口孔１１の幅（ｍ）

Ｋ：開口端補正係数、ａ：開口孔１１の高さ（ｍ）、ｂ：開口孔１１の幅（ｍ）

本実施形態において、トイレ側から中空部３０を介して居室側へ伝わる音は、表面材１０ａの表側開口孔１１ａと、中空部３０のうち、表側開口孔１１ａに対向する空洞部分と、裏面材１０ｂとで形成される共鳴体構造によって吸音される。
また、居室側から中空部３０を介してトイレ側へ伝わる音は、裏面材１０ｂの裏側開口孔１１ｂと、中空部３０のうち、裏側開口孔１１ｂに対向する空洞部分と、表面材１０ａとで形成される共鳴体構造によって吸音される。

次に、遮音手段の具体例として、トイレ使用時の行為音、及び排水音を効果的に遮音することが可能な遮音建具１について、図３〜図５に基づいて説明する。
一般にトイレ使用時の行為音の周波数は約５００〜１０００Ｈｚ程度であって、排水音の周波数は約１０００〜１５００Ｈｚ程度であることが知られている。
そのため、上記数式１において共鳴周波数ｆが約５００〜１５００Ｈｚとなるような共鳴体構造を形成することによって、当該音を効果的に吸音することが可能となる。

例えば、共鳴周波数ｆが約１０００Ｈｚ近傍となるように共鳴体構造を形成するとき、遮音建具１の具体的な寸法値は下記のように設定されると良い。
表面材１０ａの厚みｌは約６ｍｍとし、表側開口孔１１ａの高さａは約２００ｍｍ、幅ｂは約３ｍｍとし、各表側開口孔１１ａの間隔（ピッチ）ｄは約２３ｍｍとし、中空部３０の厚みＬは約２４ｍｍとするように設定する。
なお、音速ｃは約３４０ｍ／ｓとする。

共鳴周波数ｆを算出するにあたり、まず開孔率Ｐ、開口端補正値δを求める。
開孔率Ｐは、上述したように、開口孔１１の幅ｂを、各開口孔１１の間隔（ピッチ）ｄで除した値によって求められる。
開口端補正値δは、上記数式２、数式３、開口孔１１の高さａ、開口孔１１の幅ｂに基づいて求められる。
なお、ｍｍ単位をｍ単位で換算したときに、開口孔１１の幅ｂは約０．００３ｍ、開口孔１１の高さａは約０．２ｍ、開口孔１１の間隔ｄは約０．０２３ｍとなる。

そして、共鳴周波数ｆは、上記数式１、音速ｃ、開孔率Ｐ、中空部３０の厚みＬ、面材１０の厚みｌ、開口端補正値δに基づいて求められる。
なお、ｍｍ単位をｍ単位で換算したときに、音速ｃは約３４０ｍ／ｓ、中空部３０の厚みＬは約０．０２４ｍ、面材１０の厚みｌは約０．００６ｍとなる。
上記数式１に各パラメータを当てはめて計算すると、共鳴周波数ｆは約９９４Ｈｚとなって、約１０００Ｈｚ近傍となる共鳴体を形成することができる。

上記構成により、具体的にヘルムホルム共鳴体を利用した遮音手段を備えた遮音建具１を実現することができる。
特に、トイレ使用時の行為音の周波数とされる約５００〜１０００Ｈｚ、及び排水音の周波数とされる約１０００〜１５００Ｈｚ程度の音を効果的に遮音することができる。すなわち、生活音のなかでも特に不快な音の響きを低減することができる。

また、上記構成において開口孔１１の本数が約２２本となるように設定すれば、開口孔１１の高さａと、幅ｂと、本数との積から算出して有効開口面積が約１３２ｃｍ^２となる。
従って、建築基準法で定められている有効開口面積１００〜１５０ｃｍ^２以上を確保することができるため、十分な換気性能を発揮できることになる。

＜遮音建具の第２実施形態＞
次に、遮音建具１の第２実施例について、図６に基づいて説明する。
なお、以下の説明において特徴の差異を明確にするため、上記実施例に係る遮音建具１と重複する内容については説明を省略する。

第２実施例に係る遮音建具１０１では、遮音建具１と比較して、開口孔１１１の形状、配置が異なっている。
開口孔１１１は、図６に示すように、複数のスリット状の孔からなり、トイレ側の表側開口孔１１１ａと、居室側の裏側開口孔１１１ｂとが、互いに対向しない位置に設けられている。
スリット状の開口孔１１１は、上下方向に長尺な矩形状の開口部分に対して、上下に長尺な矩形状の羽目板がドア幅方向に間隔を空けて複数取り付けられることで形成されている。開口孔１１１は、上下方向に長尺となるように延びている。
詳しく言うと、表側開口孔１１１ａは、面材１１０の外表面においてドア幅方向の一端側に配置されており、一方で裏側開口孔１１１ｂはドア幅方向の他端側に配置されている。

＜遮音建具の第３実施形態＞
次に、遮音建具１の第３実施例について、図７に基づいて説明する。
第３実施例に係る遮音建具２０１は、遮音建具１と比較して、開口孔１１１の形状、配置が異なっている。
開口孔２１１は、図７に示すように、複数のスリット状の孔からなり、トイレ側の表側開口孔２１１ａと、居室側の裏側開口孔２１１ｂとが、互いに対向しない位置に設けられている。
スリット状の開口孔２１１は、ドア幅方向に長尺な楕円形状の開口部分に対して、ドア幅方向に長尺な矩形状の羽目板が上下方向に間隔を空けて複数取り付けられることで形成されている。開口孔２１１は、ドア幅方向に長尺となるように延びている。
詳しく言うと、表側開口孔２１１ａは、面材２１０の外表面において上端側に配置されており、一方で裏側開口孔２１１ｂは下端側に配置されている。

上記の遮音建具１０１、２０１のように、ユーザーの求めに応じて遮音建具の形状、配置を適宜変更することができるため、デザイン性、配置自由度を向上させることができる。

＜その他の実施形態＞

上記実施形態において、遮音建具１の遮音手段では、共鳴周波数ｆが５００Ｈｚ≦ｆ≦１５００Ｈｚとなるヘルムホルツ共鳴体が形成されているが、上記範囲に限定されることなく、共鳴周波数ｆの周波数の適用範囲を適宜変更しても良い。
例えば、一般に日常生活の騒音とされる約３００〜３０００Ｈｚ程度の音を効果的に遮音することができると良い。

また、上記実施形態において、遮音建具１は、吸音材や遮音材を別途取り付けることがなく、シンプルな構成で遮音することができるが、特に限定されなくても良い。
すなわち、中空部３０を囲む内壁面に吸音材や遮音材を別途取り付けても良く、換気性を最低限確保しながら、遮音性能を優先させて一層向上させる遮音建具にしても良い。

また、上記実施形態において、遮音建具１は、複数のスリット状の開口孔１１を備えているが、これに限定されることなく、開口孔１１の本数、形状又は配置を変更可能である。
例えば、スリット状の開口孔１１を複数ではなく１つのみ備えた構成としても良いし、開口孔１１が上下方向と傾斜する傾斜方向に延びていても良い。

また、上記実施形態において、一対の面材１０は合板から形成されているが、これに限定されることなく、例えば一対の面材１０のうち、少なくとも表面材１０ａは、合板を厚み方向に複数重ね合わせる等して剛壁として形成されていても良い。
このようにすれば、共鳴体の吸音効果が向上する。

上記実施形態では、主として本発明に係る遮音建具に関して説明した。
ただし、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
特に、開口孔１１、１１１、２１１の形状、配置又は構成について、上記の実施形態にて説明したものは、あくまで一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。

１、１０１、２０１ 遮音建具
１０、１１０、２１０ 面材
１０ａ 表面材
１０ｂ 裏面材
１１、１１１、２１１ 開口孔
１１ａ、１１１ａ、２１１ａ 表側開口孔
１１ｂ、１１１ｂ、２１１ｂ 裏側開口孔
１２ 羽目板
１３ ドアノブ
２０ 連結材
３０ 中空部
ａ 開口孔の高さ
ｂ 開口孔の幅
ｄ 開口孔の間隔（ピッチ）
ｌ 表面材の板厚
Ｌ 中空部の厚み

Claims (6)

1. 遮音性を有する遮音建具であって、
   該遮音建具の厚み方向において中空部を挟んで対向する位置に設けられる一対の面材と、
   該一対の面材をそれぞれ前記厚み方向に貫通して形成され、前記中空部と連通すると共に、互いに対向しない位置に配置される一対の開口孔と、
   一方の前記面材の側から前記中空部を介して他方の前記面材の側へ伝わる音を遮音するための遮音手段と、を備え、
   一方の前記開口孔は、スリット状の孔からなり、
   前記遮音手段は、前記一方の開口孔と、前記中空部と、前記他方の面材とで下記数式を満たす共鳴体を形成し、該共鳴体によって前記音を吸収していることを特徴とする遮音建具。
   

   

   ｆ：共鳴周波数（Ｈｚ）、ｃ：音速（ｍ／ｓ）、Ｐ：開孔率、
   Ｌ：中空部の厚み（ｍ）、ｌ：面材の厚み（ｍ）、δ：開口端補正値（ｍ）
   
2. 前記一方の開口孔は、前記他方の開口孔よりも下方位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の遮音建具。
3. 前記一方の開口孔は、前記一方の面材の幅方向に間隔を空けて複数形成され、上下方向に延びていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遮音建具。
4. 前記遮音手段は、第１遮音手段であって、
   前記他方の面材の側から前記中空部を介して前記一方の面材の側へ伝わる音を遮音するための第２遮音手段と、を備え、
   前記他方の開口孔は、スリット状の孔からなり、
   前記第２遮音手段は、前記他方の開口孔と、前記中空部と、前記一方の面材とで共鳴体を形成し、該共鳴体によって前記音を吸収していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の遮音建具。
5. 前記共鳴周波数ｆは、５００Ｈｚ≦ｆ≦１５００Ｈｚであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の遮音建具。
6. 前記一対の面材のうち、少なくとも前記他方の面材は、剛壁からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の遮音建具。

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