JP2018044406A - 防音壁用防音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安価な防音効率の高い防音装置を得る。【解決手段】防音壁Ｂの頂部に取付けられ、上下方向の並列する前後壁板１１、１２と、その前後壁板間の中間板１４及びその各板下面を塞ぐ底板１３とを有する防音装置Ａ４である。その前後壁板と底板で囲まれた空間Ｓ内では共鳴現象により減音効果が低下するため、補強枠１７’及び側板１５’を開口１７ａ、１５ａを有するものとして、前記空間の長さ方向に対し、入射音による反射を抑制する。また、側板１５’等の内面にも吸音材１８を設けることにより反射を抑制する。補強枠１７’に代えた仕切板１７は、各仕切板間及び側板間が減音効果が低下した周波数の半波長の整数倍とならないように配置することで、前記共鳴現象を抑制する。このような構成により、共鳴現象による減音効果の低下を効率よく改善し、効果的な減音ができる。前記仕切板１７の両側面にも吸音材１８を設けて反射を抑制し得る。【選択図】図７

Description

この発明は、道路、鉄道、工場等からの騒音を防止する防音壁（遮音壁）の頂部に取り付けられる防音装置（騒音低減装置）に関するものである。

例えば、近隣に民家等がある高架道路等においては、自動車の走行により生じる騒音を抑制するために、その道路の両側に直立する防音壁が設置されている。このとき、防音（遮音）効果を高くするために、防音壁を高くすることが考えられるが、防音壁が高くなると、走行する自動車の見通しが悪くなるとともに、近隣住民の日照権を侵害する等の問題が生じる。その近隣住民への騒音は、防音壁を乗り越えて斜め下方に向かう回折音によって生じる。
このため、従来から、防音壁の頂部に防音装置を取り付けて、上記回折音を軽減して減音効果を得るようにしている。この防音装置は、嵩が小さくても減音効果が得られるため、自動車の見通しの悪化や近隣住民の日照問題を軽減することができる。

その従来の防音装置は、本願に係る発明の一例を示す図１等を参照して説明すると、防音壁Ｂの頂部に取付けられた上下方向の並列する前後壁板１１、１２と、その前後壁板１１、１２の下面を塞ぐ底板１３と、前後壁板１１，１２と底板１３で囲まれた空間Ｓの側面を塞ぐ側板１５とからなるものが基本構成であり（特許文献１、図１、特許文献２、図１、特許文献３、図１等参照）、その前後壁板１１，１２と底板１３で囲まれた空間Ｓ内に前記前後壁板１１，１２の長さ方向を仕切る仕切板１７を設けたものがある（特許文献２、図１等参照）。
これらの防音装置は、前後壁板等で囲まれるスペース（空間Ｓ）に上記回折音を取り込み、そのスペース内で音を干渉させてそのエネルギーを減少させる音響管方式を採用したり、ヘルムホルツ共鳴によって同エネルギーを減少させるヘルムホルツ共鳴器式を採用したりしている。

特開２００２−２６６３２２号公報 特開２００４−１８３２０５号公報 特開２００５−２９０７２２号公報

上記の各防音装置はそれなりに有効ではあるが、特定の周波数でのみ減音効果が現れるので、さらなる防音効果の向上が望まれている。なお、その「周波数」は、単一周波数ではなく、周波数帯域を意味する（以下、同様）。
この発明は、以上の実状の下、さらなる防音（減音）効果の向上を図ることを課題とする。

本願発明者は、まず、図１〜図３に示すように、道路の長さ方向に沿って並列する上下方向の前壁板（正面板）１１及び後壁板（背面板）１２と、その前後壁板１１、１２の下面を塞ぐ底板１３と、前後壁板１１、１２の間に同様に並列の中間板１４を有する防音装置Ａ１、Ａ２、Ａ３（以下のＡ４も含め、Ａと総称する。）を製作した。
後壁板１２の上部は前壁板１に向かって上向き傾斜面１２ａとなっており、下端は底板１３に連続し、中間板１４の下端部は前壁板１１側に傾斜しているが、底板１３との間隙を有している。
後壁板１２の上部を上向き傾斜面１２ａとすると、中間板１４と後壁板１２間の空間Ｓにおける多重反射がより行われるとともに、その傾斜面１２ａに沿って風（同図矢印）が流れるため、後壁板１２に風圧が直角にかからず、後壁板１２に負担がかからない。このため、その材料の使用範囲が広くなる。特に、道路壁にあっては、後壁板１２が道路の外側に位置するため、風圧の強弱は重要である。
前壁板１１、後壁板１２及び中間板１４の各々の上端縁は内側に向かい屈曲して突片１６となっている。

また、これらの防音装置Ａにおいて、図１に示す防音装置Ａ１は、前後壁板１１，１２と底板１３で囲まれた空間Ｓ内に前壁板１１の長さ方向を仕切る全閉（空間の無い全閉塞）の仕切板１７を設けたものとし、図２に示す防音装置Ａ２は、防音装置Ａ１において、仕切板１７を肉抜き（中抜き）の補強枠１７’として開口１７ａを有して側板１５、１５の間の全長に亘って上記入射音が通り向ける空間（空洞）Ｓとしたものとし、図３に示す防音装置Ａ３は、防音装置Ａ２において、側板１５、１５の内面に共に全域にポリエステル繊維から成る吸音材１８を設けたものである。
この防音装置Ａの場合、前後壁板１１、１２、底板１３、中間板１４、側板１５及び突片１６は、アクリル、ポリカーボネート等の樹脂成型板、鉄板等とし、仕切板１７、補強枠１７’は鉄板、アルミニウム板等を採用できる。

この各防音装置Ａに付、まず、ポリカーボネート製樹脂成型板によって、前壁板１１の長さｌを２０００ｍｍとしたものを製作した。
つぎに、これらの防音装置Ａについて、図４で示す試験を行った。その試験装置は、同図に示すように、吸音性能を有する防音壁Ｂによって四方を囲まれた防音ボックス（上面開口）の中央に騒音発生器Ｓを設け、一の側壁Ｂの幅方向中央から、１０００ｍｍ（１ｍ）、２０００ｍｍ（２ｍ）離れた位置において、その高さ方向に、５００ｍｍ（５０ｃｍ）間隔（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）にマイクＭを設け、各地点（８点）における騒音を測定するものとした。

この試験装置において、防音ボックスの四方を防音壁Ｂ（単純防音壁）とした場合と、上記一の側壁に一の防音装置Ａ１、Ａ２、Ａ３をその高さ分（５０ｃｍ）切り取って取り付けた場合との試験を行った。その前者の単純防音壁の場合の測定値を「Ｌ_ｂ」、後者の防音装置Ａ２を取り付けた場合の測定値を「Ｌ_０」、同防音装置Ａ１、同Ａ３を取り付けた場合の測定値を「Ｌｘ（ｘ＝１、３）」とした。

その防音装置Ａ２の測定値Ｌ_０から前者の測定値Ｌ_ｂを引いた結果（Ｌ_０−Ｌ_ｂ（ｄＢ））を図５Ａ、図５Ｂに示す。同図において、縦軸：Ｌ_０−Ｌ_ｂ（ｄＢ）、横軸：周波数（Ｈｚ）である
この試験結果から、防音装置Ａ２においては、図５Ａ、図５Ｂに示すように、後者の防音装置Ａ２付防音壁は前者の単純防音壁に比べて減音効果が優れていることが確認できたが、２５０Ｈｚ等の特定の周波数帯域においては、後者が前者に比べて劣る結果となった。すなわち、ある特定の周波数帯域においては、防音装置Ａ２を設けない、同一高さの単純な防音壁（単純防音壁）Ｂよりも減音効果が低いことを確認した。

一方、防音装置Ａ１、Ａ３においては、防音装置Ａ２の減音効果Ｌ_０を、防音装置Ａ１（仕切板：○）、同Ａ３（ポリエステル吸音材：●）の減音効果Ｌ_１叉はＬ_３から引いた値（Ｌｘ−Ｌ_０＝ΔＬ（ｄＢ））を図６Ａ、図６Ｂに示す。同図においても、同様に、縦軸：Ｌｘ−Ｌ_０（ｄＢ）、横軸：周波数（Ｈｚ）である。
この結果から、防音装置Ａ１、Ａ３は防音装置Ａ２に対し、２５０Ｈｚ付近の周波数帯域においても、有効な減音効果を得られていることが確認できる。

以上の試験結果に基づけば、所要位置の仕切板１７及び吸音材１８を有する防音装置Ａにおいては、同様な減音効果を得ることができることが推測できる。また、仕切板１７が補強枠１７’のように開口１７ａを有する（肉抜きの）場合、その開口１７ａを騒音が通り抜けるため、側板１５の位置や形状（肉抜き）が減音効果に影響があることが確認でき、防音装置Ａにおいては、長さ方向には反射壁ができるだけないことが好ましいことが推測できる。

以上の知見の下、本願発明者は、試行錯誤の上、上記ある特定の周波数帯域において、防音装置Ａを設けない、同一高さの単純な防音壁Ｂよりも減音効果が低い原因は、側板と側板とで形成される空間（部屋）において共鳴現象が生じていると考えた。その共鳴現象は、側板間の長さがその空間の長さ方向における固有周波数の半波長の整数倍となっている場合に生じると考える。
このため、図１の防音装置Ａ１において、仕切板１７を、その共鳴現象が生じて減音効果が低下した周波数の半波長の整数倍とならないように配置することとしたのである。例えば、この防音装置Ａ１において、上記空間Ｓの長さ（前壁板１１の長さ）が約２ｍの場合、その空間の長さの１/３にあたる≒６７ｃｍが半波長となる２５０Ｈｚの固有周波数において、共鳴現象が生じることとなる。よって、仕切板１７は側板１５との間隔及び相互の間隔が６７ｃｍ前後とならない位置に設ける。

また、反射音そのものを減少させれば、上記共鳴現象を抑制し得るため、図３の防音装置Ａ３のように、上記側板１５内面に吸音材１８を設けることとしたのである。
さらに、騒音の反射による共鳴現象は、反射壁（面）が存在することによって生じるため、仕切板１７に開口１７ａを有する補強枠１７’を用いた場合は、側板１５も補強枠１７’と同様の開口１５ａを有する（肉抜き）形状とすることが好ましい。と考える。

以上から、この発明の具体的な一構成としては、上下方向の並列する直板状前後壁板と、その前後壁板間の下面を塞ぐ底板とを有し、前後壁板間における入射音の多重反射によって減音効果を得るようにした、道路用防音壁の頂部に取付けられる防音装置において、前記側板内面に吸音材を設けた構成を採用する。

この構成において、上記側板は入射音が通り向ける開口を有して、その開口以外の側板内面に吸音材を設けたものとすることができ、また、上記空間の前後壁板と底板の間に開口を有する補強枠を設けることができ、さらに、それらの防音装置を前壁板の長さ方向に連結した防音壁構造の構成を採用することができる。このとき、その連結した防音壁構造の両端の防音装置の隣接する防音装置がない、すなわち最も端部に位置する防音装置の側板は閉塞したものとすることができる。

この発明の具体的な他の構成としては、上下方向の並列する直板状前後壁板と、その前後壁板間の下面を塞ぐ底板と、前記前後壁板と底板で囲まれた空間の側面を塞ぐ側板とを有し、前記前後壁板間における入射音の多重反射によって減音効果を得るようにした、道路用防音壁の頂部に取付けられる防音装置において、前記前後壁板と底板で囲まれた空間内に前記前壁板の長さ方向を仕切る全閉の仕切板を設け、かつ、その仕切板を、減音効果が低下した周波数の半波長の整数倍とならない配置の構成と、前記側板内面に吸音材を設けた構成と、その両者を採用した構成とすることができる。
その減音効果が低下した周波数は、上記空間の各所要の大きさ・形状において、上記図４で示した実験等によって適宜にそれぞれ求める。

上記各構成において、前後壁板の間に中間板を設けることができる。この中間板は、装置の大きさが許される限りにおいて、１枚、２枚等とその数は任意である。
上記吸音材は、多孔質材であれば良く、ポリエステル以外に、アルミニウム繊維、グラスウール等が考えられる。また、この吸音材は仕切板の側面にも設けることができる。しかし、仕切板に透明材を使用したり、肉抜きしたりすることによって透光性を図る場合には側板にのみ吸音材を設けることが好ましい。
上記前後壁板又は（及び）中間板は鉄板やステンレス、アルミニウム等の非透光性の金属等を採用できるが、透光材（透明材）からなるものとすれば、見通しが良くなり、防音壁の見た目の高さを低くすることができるとともに、日照問題の改善につなぐことができる。透光材としては、アクリル、ポリカーボネート等の樹脂やガラス素材等を採用し得る。

この発明は以上のように構成したので、安価に防音効率の良い防音装置を得ることができる。また、仕切板の間隔と設置枚数を適宜に設定することによって、ある特定の周波数帯域における減音効果の低下を改善し、効果的に防音できるようになる。

この発明に係る防音装置の一例を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略断面図 同他例の概略斜視図 同さらに他例の概略斜視図 防音試験説明図であり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は概略平面図 この発明に係る防音装置の一例の防音試験における減音効果（ｄＢ）と周波数（Ｈｚ）の関係図 同減音効果（ｄＢ）と周波数（Ｈｚ）の関係図 同防音装置のさらに他例の防音試験における減音効果（ｄＢ）と周波数（Ｈｚ）の関係図 同減音効果（ｄＢ）と周波数（Ｈｚ）の関係図 この発明に係る防音装置の一実施形態を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は概略断面図 同実施形態の設置状態説明図 同実施形態の道路に設置状態概略図

この発明に係る防音装置の実施形態を図７〜図９に示し、この実施形態の防音装置Ａ４は、上記防音装置Ａ１〜Ａ３と同様に、上下方向の並列する前壁板（正面板）１１及び後壁板（背面板）１２と、その前後壁板１１、１２の下面を塞ぐ底板１３と、前後壁板１１、１２と底板１３で囲まれた空間Ｓの側面を形成する枠状の（肉抜きの）側板１５’とを有し、高架道路両側のコンクリート壁、防音板等からなる防音壁（遮音壁）Ｂの頂部に構築されるものであり、その防音壁Ｂの両側（道路の長さ方向両側）の両支柱Ｈの上部に嵌められてその間に挟まれた状態で設けられる。

防音装置Ａ４の前後壁板１１、１２の間には、同様に並列の中間板１４が設けられており、この中間板１４の数も１枚に限らず、２枚、３枚以上等と任意であるが、各板１１、１４、１２の間隔は、その各板１１、１４の間、板１４、１２の間における減音対象周波数に応じて適宜に決定する。中間板１４の下部は前壁板１１に向かって下り傾斜してその先端が近接する傾斜板１９となっている。その傾斜板１９先端と前壁板１１内面との間隙は、水（雨水）が通り抜けるに十分な大きさとする。この傾斜板１９の位置及び傾斜角度は、中間板１４と前壁板１１間の空間Ｓにおける多重反射がより行われるようにするため、その空間Ｓによって減音しようとする周波数Ｈｚに応じて実験などによって適宜に設定する。

後壁板１２の上部は前壁板１１に向かって上向き傾斜面１２ａとなっており、下端は底板１３に連続し、中間板１４の下端部は前壁板１１側に傾斜しているが、底板１３及び前壁板１１との間にそれぞれ隙間を有している。
後壁板１２及び中間板１４の各々の上端縁は内側に向かい屈曲して突片１６となっている。図中、２０は前壁板１１の上縁に嵌められたアルミニウム製補強枠、２１は支柱Ｈへの嵌合材である。
前後壁板１１、１２、底板１３、中間板１４、側板１５及び仕切板１７は、アクリル、ポリカーボネート等の透光性樹脂材からなる樹脂成型品とした。
側板１５’の上記支柱Ｈが嵌る部分（開口１５ａ以外）の内面には吸音材１８を貼付した。

この実施形態の防音装置Ａ４は以上の構成であり、図７〜図９に示すように、高架道路Ｒ両側のコンクリート壁等からなる防音壁（遮音壁）Ｂの頂部に置き換えて構築し、その一の防音壁Ｂの両側（道路の長さ方向両側）の両支柱Ｈの上部に嵌められてその間に挟まれた状態で設けられる。
図９においては、道路Ｒの長さ方向に連結された各防音装置Ａ（Ａ４）は、前記長さ方向全長に亘って閉塞壁の無い態様となっているが、その最両側面をなす側板（枠）１５’は閉塞された側板１５とすることもできる。

この実施形態の防音装置Ａ４（防音壁構造）は、今、道路Ｒを走行する自動車から生じる騒音の回折音がこの防音装置Ａ４に至ると、その回折音は、上記のように、各板１１、１２、１４の上端の間隙から内部に入り込み、各板１１、１２、１４の表面への衝突を繰り返し（反射し）干渉しあって、徐々にエネルギーを消滅させて減音される。
また、内部に入り込んだ（入射した）騒音ｃは、長手方向にも伝搬するが（図４（ｂ）参照）、肉抜きの側板１５’、補強枠１７’としているため、反射による、特定の周波数帯域の共鳴現象を抑制する。さらに、吸音材１８によっても同様に反射を抑制する。
以上の減音作用によって、この防音装置Ａ４（防音壁構造）は道路騒音を有効に減音することができる。

以上の各防音装置Ａ（Ａ１〜Ａ４）の頂部における開口部にゴミなどが入り込むのを防止するために、頂部にその開口部を被う、網状のもの、例えば、エキスパンドメタルなどを設置することもできる。エキスパンドメタルの開孔率は、減音効果を低下させない程度であればよい。
上記実施形態は、高架道路Ｒの防音壁に設けた場合であるが、鉄道や工場等の騒音を発生する場所における全ての防音壁にこの発明を採用し得ることは勿論である。
このように、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４ 防音装置
Ｂ 防音壁（遮音壁）
ｃ 騒音
１１ 防音装置の前壁板
１２ 同後壁板
１２ａ 傾斜面
１３ 同底板
１４ 中間板
１５、１５’ 側板
１５ａ 側板の開口
１６ 突片
１７ 仕切板
１７’ 補強枠
１７ａ 補強枠の開口
１８ 吸音材
１９ 傾斜板
２０ 補強枠
２１ 嵌合材

Claims (8)

1. 上下方向の並列する直板状前後壁板（１１、１２）と、その前後壁板間の下面を塞ぐ底板（１３）と、前記前後壁板（１１、１２）と底板（１３）で囲まれた空間（Ｓ）の側面を塞ぐ側板（１５）とを有し、前記前後壁板（１１、１２）間における入射音の多重反射によって減音効果を得るようにした、道路用防音壁（Ｂ）の頂部に取付けられる防音装置（Ａ）であって、
   上記側板（１５）内面に吸音材（１８）を設けたことを特徴とする防音装置。
2. 上記側板（１５’）は上記入射音が通り抜ける開口（１５ａ）を有して、その開口（１５ａ）以外の側板（１５’）内面に上記吸音材（１８）を設けたことを特徴とする請求項１に記載の防音装置。
3. 上記空間（Ｓ）の前後壁板（１１、１２）と底板（１３）の間に上記入射音が通り抜ける開口（１７ａ）を有する補強枠（１７’）を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の防音装置。
4. 上下方向の並列する直板状前後壁板（１１、１２）と、その前後壁板間の下面を塞ぐ底板（１３）と、前記前後壁板（１１、１２）と底板（１３）で囲まれた空間（Ｓ）の側面を塞ぐ側板（１５）を有し、前記前後壁板（１１、１２）間における入射音の多重反射によって減音効果を得るようにした、道路用防音壁（Ｂ）の頂部に取付けられる防音装置（Ａ）であって、
   上記前後壁板（１１，１２）と底板（１３）で囲まれた空間（Ｓ）内に前記前壁板（１１）の長さ方向を仕切る全閉の仕切板（１７）を設け、かつ、その仕切板（１７）を、前記空間（Ｓ）の長さ方向における固有周波数の半波長の整数倍とならないように配置したことを特徴とする防音装置
5. 上記側板（１５）内面に吸音材（１８）を設けたことを特徴とする請求項４に記載の防音装置。
6. 上記前後壁板（１１，１２）の間に同様に並列する１以上の中間板（１４）を設けたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の防音装置。
7. 上記前後壁板（１１、１２）叉はその前後壁板（１１、１２）及び中間板（１４）が透明板からなることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一つに記載の防音装置。
8. 請求項２又は請求項２を引用する請求項３に記載の防音装置（Ａ４）を上記前壁板（１１）の長さ方向に連結したことを特徴とする防音壁構造。

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