JP2016053614A - 気流を阻害しない防音壁 - Google Patents

Abstract

【課題】人工エネルギーの消費がなく、且つ外気との流通を可能にする防音壁を提供する。
【解決手段】気流を阻害しない防音壁１は、複数の貫通孔３を有する壁体２を備え、貫通孔３はその端部に外方に向けて断面積が漸次広がる集音部４を備える。集音部４は、貫通孔３の両端部に設けられ、その内部に、内端部から外端部へ向けて断面積が漸次広がるように形成された漏斗状の一以上の集音体を備え、集音体の内端部は集音部４に固定されている
【選択図】図１

Description

本発明は、空気の流通を阻害せず、同時に透過音響エネルギーを有効に低減する防音壁に関するものである。

室内や室外からの騒音を防音する方法として壁、扉、窓などで遮断する方法が一般的である。また、騒音が特定の領域内で発生している場合は、該当する領域を密閉する方法が採られる。その為に、扉や窓には密閉性の高いサッシの使用や二重構造にする方法、或いは吸音材料を使用する方法が採られる。何れにしても、一般には、騒音を発する領域と防音したい領域間では相互間の空気の流通が必然的に遮断されることになっていた。

一方で、気体流通が可能な防音方法としては、特開２００３−２１３７３号公報に見られる外気自然循環による防音・省エネルギー保健居室システムのように、空気流通孔のある箱筒を設け、空気流通孔の中に吸音材を詰め、更に箱内に騒音を軽減する為の複雑な空気流通路を設けた例や、特開平１０−３９８７５号公報の遮音材構造および空気調和機の防音構造のように、多孔質の貫通孔に加えて発泡材を使用したものがある。

或いは、エンジンの排気音対策用のマフラーや銃器の発射音を軽減する為の消音器もしくはサイレンサーのような方法もある。特開２００６−２５００２２号公報の内燃機関の排気音低減装置およびそれを用いた排気音の調律方法では、一定の長さ以上の気体の流通経路を持ち、且つ気体の流れを複雑にして遮音効果を上げるものである。

特開２００３−２１３７３号公報 特開平１０−３９８７５号公報 特開２００６−２５００２２号公報

しかしながら、前記の外気自然循環による防音・省エネルギー保健居室システム（特開２００３−２１３７３号公報）では、窓側に設けた空気流通孔のある箱筒内に吸音材を詰めるため、十分な自然風の流通が得難いという問題や、複雑な空気流通経路が必要なため、サイズが大きくなり、扉や窓などには構造上適用が難しいという問題がある。

さらに、前記遮音材構造および空気調和機の防音構造（特開平１０−３９８７５号公報）は、十分な自然風が得られないことに加え、自然光が入る透明な構造にすることができないために、室内には日中でも照明が必要になり、電気エネルギーを消費するという問題がある。

マフラーやサイレンサー（特開２００６−２５００２２号公報）は、気体の流れの方向が明確で、かつ、自然風でない一定の速さを持つことを前提としていることや、消音のために気体の流通経路を一定以上の長さにする必要があるため、オフィス及び住居の扉や窓への適用は難しいという問題がある。

本発明は、このような従来の構造が有していた問題を解決しようとするものであり、人工エネルギーの消費がなく、且つ外気との流通を可能にする防音壁の実現を目的とするものである。

上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者は、壁に貫通孔を設け、貫通孔の両端部を外方に向けて断面積が漸次広がる形状にすることで、音波の入口と出口位置で断面の急激な変化に伴う音波の反射、減衰が起き、顕著な防音効果が得られることを発見し、本発明に想到した。

すなわち、本発明の気流を阻害しない防音壁は、複数の貫通孔を有する壁体を備え、前記貫通孔はその端部に外方に向けて断面積が漸次広がる集音部を備えてなることを特徴とする。

前記集音部は、前記貫通孔の両端部に設けられていることが好ましい。

前記集音部はその内部に、内端部から外端部へ向けて断面積が漸次広がるように形成された漏斗状の一以上の集音体を備え、前記集音体は、その内端部が前記集音部に固定されていることが好ましい。

本発明の気流を阻害しない防音壁は、前記壁体が対向配置された一対の基板と、これら基板間に充填された充填部材と、を備え、前記各基板には互いに対向する位置に開口部が形成されると共に、これら開口部間に前記貫通孔を形成する防音デバイスが設けられ、該防音デバイスは、中空軸部材と、該中空軸部材の両端部に固定された集音体であって、中央に該中空軸部材の中空部と略一致する孔部を有し、該中空軸部材からの距離の増大とともに断面積が漸次広がる形状の集音体とを備えていることが好ましい。

本発明に係る防音壁は、壁に上記形態の貫通孔が設けられている結果、自然風を含めた気体の流通が可能になると同時に、顕著な防音効果（音圧レベルの低減効果）を発揮する。本発明に係る防音壁を窓や扉に適用する場合は、外気が過ごしやすい温度でも必要であった空調が不要となり、年間を通して大幅な省エネルギー効果を得ることができると共に、顕著な防音効果を達成することができる。

本発明の第一実施形態に基づく防音壁を示す断面図である。 本発明の防音壁に対する空気の流れおよび音の伝播を示す模式図である。 本発明の第二実施形態に基づく防音壁を示す断面図である。 本発明の第二実施形態で用いる漏斗状の集音体の図である。 本発明の第三実施形態に基づく防音壁を示す斜視図である。 本発明の第三実施形態に基づく防音壁の正面および断面図である。 本発明の第三実施形態に基づく開口部が設けられた基板の正面図である。 本発明の第三実施形態に基づく防音デバイスの斜視図である。 本発明の第三実施形態に基づく防音壁の組立図である。 本発明の第四実施形態に基づく防音デバイスの断面図である。 実験に用いる実施例１の防音壁の斜視図である。 実験に用いる比較例１の防音壁の斜視図である。 実験構成を示す図である。 各試料の周波数別の防音効果を示すグラフである。 各試料の特定音源別の防音効果を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について、必要に応じて図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下に記載する本発明の実施の形態は本発明の理解を助けるために例示するものであって、本発明は以下に記載する実施の形態に限定されるものではない。

（第一実施形態）
まず、本願発明の第一実施形態について記載する。第一実施形態は、本願発明の基本的構成を最も特徴的に表すものである。

図１は、第一実施形態に基づく防音壁１を示す断面図である。防音壁１は、壁体２に貫通孔３を形成した構成である。壁体２は、厚み方向にその内部がくり抜かれ、貫通孔３が形成されている。壁体２の厚みは、６ｍｍ以上から１００ｍｍ以下が好ましい。

貫通孔３は、壁体２の内部中央から外方に向け円筒状に延伸し、途中から断面積を漸次広げながら壁体２の両端へと到達する。

以下、貫通孔３のうち、断面積が漸次広がる領域を集音部４と言う。図１において、集音部４の形状は、円錐台状である。もっとも、貫通孔３の両端部の断面積が漸次広がる構成であればよく、たとえば、貫通孔３は、壁体２の内部中央から外方に向け四角柱状に延伸し、両端部が四角錐台状となる形状であってもよい。

図２は、本発明の防音壁１に対する空気の流れおよび音の伝播を示す模式図である。左方から流れてくる気流は、左側の集音部４の内面によって集められて、貫通孔３を通り、右方へと通過する。その際、音波の大部分は左側の集音部４の内面によって反射され、相互に干渉するが、ごく一部は貫通孔３を通って右側の集音部４に到達する。そこでさらに断面の急激な変化に伴う音波の反射、減衰が起きる。この結果、本発明の防音壁１は、優れた防音効果を達成できる。また、防音壁１に貫通孔３が形成されているため、外気が自由に流通でき、防音された場所の温度が外気と隔離されることがなく、エントロピー増大の法則に従って外気温度と中和された温度に近づく。よって、本発明の防音壁１を使用すると、常時空調を施す必要がなくなり、大幅な省エネルギー効果を得ることができる。

（第二実施形態）
図３は、第二実施形態に基づく防音壁１を示す断面図である。第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。第二実施形態の防音壁１は、集音部４に漏斗状の集音体５が設けられている点のみが第一実施形態と異なる。

図４に示す、漏斗状の集音体５は、内端部６から外端部７へ向けて断面積が漸次広がるように形成されたアクリル製部材であって、中央に孔部８を有する。集音部４の断面積が拡大し始める位置（図３のａ）に、前記漏斗状の集音体５の内端部６を固定する。前記漏斗状の集音体５の周面の傾斜は、前記集音部４の周面より若干急になっている。

第二実施形態においては、前記漏斗状の集音体５は壁体２の両端に１個ずつ設けられているが、２個ずつ以上設けてもよい。その場合は、前記漏斗状の集音体５の内部に、それより小さい類似形状の第二の漏斗状の集音体５を入れ子状に設けることとなる。

（第三実施形態）
図５は、第三実施形態に基づく防音壁１の斜視図である。この図に示す防音壁１の詳細を図６（ａ）、（ｂ）に示す。第三実施形態の防音壁１は、壁体２に、図６（ｂ）に示す防音デバイス９を埋設することで貫通孔３を形成した点が、上記各実施形態とは異なる。

図７に示すように、第三実施形態の壁体１は、複数の開口部１０が形成された一対の基板１１で構成される。開口部１０の直径は３ｍｍ〜５０ｍｍ、開口部１０同士の隙間は３ｍｍ〜７０ｍｍ程度である。

図８に示すように、前記防音デバイス９は、中空軸部材１２と、該中空軸部材１２の両端部に固定された漏斗状の集音体５からなる。中空軸部材１２は、両端が開放された円筒体のパイプである。漏斗状の集音体５は、第二実施形態で用いたものと同様である。前記中空軸部材１２の両端部に前記漏斗状の集音体５を取り付けると、前記中空軸部材１２の中空部と、前記漏斗状の集音体５の中央にある孔部８が接続され、貫通孔３が形成される。中空軸部材１２の直径は３ｍｍ〜２０ｍｍ程度、漏斗状の集音体５の最大直径は１０ｍｍ〜５０ｍｍ程度である。中空軸部材１２の外径の漏斗状の集音体５の最大直径に対する割合は１／８〜１／１程度の範囲が好ましい。

図９に、第三実施形態の防音壁１の組立方法を示す。前記一対の基板１１を対向配置させ、互いに対向する位置に存在する開口部１０と開口部１０の間に、前記防音デバイス９の漏斗状の集音体５を各開口部１０に合致させるよう前記防音デバイス９を配設する。そして、前記一対の基板１１と前記防音デバイス９とで画定される空間に、充填部材である種皮粉を詰め、固化させる。充填部材の材質は特に制限はない。さらに、前記一対の基板１１の周辺を上板１３、下板１４、側板１５ａ、１５ｂで封止めすると、第三実施形態の防音壁１が完成する。

（第四実施形態）
図１０に、第四実施形態の防音壁１を示す。図１０では、壁体１を省略して防音デバイス９のみを示している。第四実施形態は、防音デバイス９が入れ子状に構成されている点が第三実施形態と異なる。すなわち、防音デバイス９の第一の漏斗状の集音体５−１の内部に、入れ子を構成する第二の漏斗状の集音体５−２が同軸的に取り付けられている。さらに前記第二の漏斗状の集音体５−２の内部に、入れ子を構成する第三の漏斗状の集音体５−３が同軸的に取り付けられている。

（実験構成）
以下に本発明に係る防音壁１の防音効果に関する比較実験について説明する。実施例１と、比較例１〜３の試料を用いて比較実験を行った。なお、実験は第三実施形態として示した図５〜図９に示す防音壁１により行った。

図１１に、実施例１の防音壁１を示す。実施例１の防音壁１は、それぞれ１５ｃｍ×３０ｃｍで厚み２ｍｍのアクリル板２枚の間に、漏斗状の集音体５付きの防音デバイス９を１０個挿入し、隙間に種皮粉（粉糠）を充填したものである。防音デバイス９の中空軸部材１２の直径は１０ｍｍ、漏斗状の集音体５の最大直径は４０ｍｍ、アクリル板同士の間は２０ｍｍである。

比較例１の防音壁１は、漏斗状の集音体５がない点以外は実施例１と同じである。図１２に比較例１の防音壁１を示す。なお、実施例１の防音デバイス９の個数と合わせるため、余分な開口部１０はゴム板で塞いでいる。

比較例２の防音壁１は、１５ｃｍ×３０ｃｍで厚み３ｍｍの１枚のアクリル板に、直径１０ｍｍの貫通孔を縦３個ずつ、横７個ずつ、合計２１個、均等に穿孔したものである。すなわち比較例２の防音壁１は、貫通孔３のみ設けた１枚構成のアクリル板である（図示せず）。

比較例３の防音壁１は、貫通孔３がない点以外は比較例２と同じである。すなわち、比較例３の防音壁１は、１枚構成の密閉アクリル板である（図示せず）。

図１３に示すように、各辺約５ｍの外観立方体状、内部が中空の防音室１６に、１５ｃｍ×３０ｃｍの窓１７を設けた。鉛製の枠体で囲まれた１辺１ｍの箱を用意し、その中にスピーカを入れ、その箱を防音室１６内に設置した。窓１７から５０ｃｍ離れた位置に、音量を測定するための騒音測定器１８を設置した。

窓１７に防音壁１を取り付けず、開け放った状態（開放時）と、窓１７に実施例１および比較例１〜３の防音壁１を取り付けた状態とで、防音効果を比較実験する。

（実験結果１）
以下に実験結果１について記載する。測定の音源には、周波数ごとの防音効果測定用にＷｈｉｔｅノイズ音源を用いた。

図１４は、周波数別の防音効果を示すグラフである。特に１０００Ｈｚから３１５０Ｈｚまでの間で、実施例１（集音体５付）の顕著な防音効果が示されている。比較例３（密閉板）にわずかに劣るものの、比較例１（集音体５なし）と比較例２（貫通孔３のみ設けた１枚のアクリル板）と比べ、実施例１の防音効果が優れていることがわかる。

（実験結果２）
次に実験結果２について説明する。今度は、ＪＥＴ機の離陸時、太陽光発電用のパワーコンディショナー、新幹線の通過音、Ｗｈｉｔｅノイズの４種類の特定音源を用いて特定音源別の防音効果を測定した。

図１５は、特定音源別の防音効果を示すグラフである。ここでも、実施例１（集音体５付）の防音壁１は、比較例１（集音体５なし）と比較例２（貫通孔３のみ設けた１枚のアクリル板）と比べ、優れた防音効果を達成している。特にＷｈｉｔｅノイズ音源の場合、実施例１は比較例１（密閉板）と同等以上の効果を達成している。

以上の実験から次のような傾向を読み取ることができる。すなわち、密閉板が総じて最も防音効果が高いが、通風を得ようと密閉板に貫通孔３のみ複数設けた場合、防音効果は１０ｄＢをはるかに下回る結果が多くなる。これに対し、２枚のアクリル板間に中空軸部材１２のみ挿入した場合、防音効果が大きく向上し始める。さらに、中空軸部材１２の両端部に、漏斗状の集音体５を取り付けると、防音効果は一層向上する、ということである。

実験はアクリル板およびアクリル製の防音デバイス９を使用して行ったが、内部壁への音波の反射による減音効果によるものと考えられるため、材質には基本的には依存しない。他の材質を用いても同様の効果を期待することができる。

以上、本発明を実施例に基づいて説明した。この実施例はあくまで例示であり、各種の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲であることは当業者に理解されるところである。

１ 防音壁
２ 壁体
３ 貫通孔
４ 集音部
５ 漏斗状の集音体
５−１ 第一の漏斗状の集音体
５−２ 第二の漏斗状の集音体
５−３ 第三の漏斗状の集音体
６ 内端部
７ 外端部
８ 孔部
９ 防音デバイス
１０ 開口部
１１ 基板
１２ 中空軸部材
１３ 上板
１４ 下板
１５ａ側板
１５ｂ側板
１６ 防音室
１７ 窓
１８ 騒音測定器
ａ 断面積が拡大し始める位置

Claims (4)

1. 複数の貫通孔を有する壁体を備え、
   前記貫通孔はその端部に外方に向けて断面積が漸次広がる集音部を備えてなる気流を阻害しない防音壁。
2. 前記集音部は、前記貫通孔の両端部に設けられている請求項１に記載の気流を阻害しない防音壁。
3. 前記集音部はその内部に、内端部から外端部へ向けて断面積が漸次広がるように形成された漏斗状の一以上の集音体を備え、
   前記集音体は、その内端部が前記集音部に固定されている請求項１または２に記載の気流を阻害しない防音壁。
4. 前記壁体は、
   対向配置された一対の基板と、
   これら基板間に充填された充填部材と、を備え、
   前記各基板には互いに対向する位置に開口部が形成されると共に、これら開口部間に前記貫通孔を形成する防音デバイスが設けられ、
   該防音デバイスは、中空軸部材と、該中空軸部材の両端部に固定された集音体であって、中央に該中空軸部材の中空部と略一致する孔部を有し、該中空軸部材からの距離の増大とともに断面積が漸次広がる形状の集音体とを備えてなる請求項１から３のいずれか一項に記載の気流を阻害しない防音壁。