JP2018124020A

JP2018124020A - 換気用開口部

Info

Publication number: JP2018124020A
Application number: JP2017017292A
Authority: JP
Inventors: 崇増田; Takashi Masuda; 宮島　徹; Toru Miyajima; 徹宮島; 博康西; Hiroyasu Nishi; 隆士松尾; Takashi Matsuo; 伊藤　清; Kiyoshi Ito; 清伊藤
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2017-02-02
Filing date: 2017-02-02
Publication date: 2018-08-09

Abstract

【課題】室内への外気導入と空気の流通は維持しつつも、室内騒音のレベルの上昇を防止し、静音性を確保することが可能な換気用開口部を提供する。【解決手段】本発明に係る換気用開口部３００は、ルーバー羽根部材が、複数連続して配置された遮音ルーバー１が配された換気用開口部３００であって、スリット状開口部を有する共鳴器が、前記ルーバー羽根部材に配されることを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、室内への外気導入と空気の流通は維持しつつも、室内騒音のレベルの上昇を防止し、静音性を確保することが可能な、自然換気システムに用いられる換気用開口部に関する。

建物の消費エネルギーを減らすために、外壁に開口を設けて外気を自然導入する自然換気システムが提案されている。

例えば、特許文献１（特開２０１５−１９４２９０号公報）には、外気取入れ口から外気取入れチャンバー内に導入した外気を室内のインテリアゾーンに供給する建物の換気システムにおいて、前記外気取入れチャンバーに、室内のペリメータゾーンに開口する通気口と、自然通風時の風量を補う正逆転切替可能なアシストファンと、前記外気取入れ口と前記通気口及び前記アシストファンとの間での風路を切り替える風路切替手段とを設けて、自然通風状態において、前記外気取入れ口からの導入外気を前記アシストファンで室内のインテリアゾーンに送風する状態と、前記ペリメータゾーンの冷気を前記通気口から前記アシストファンで吸引する状態と、前記外気取入れチャンバー内の空気を前記アシストファンで前記通気口からペリメータゾーンに送風する状態とに切替可能に構成してある建物の換気システムが開示されている。
特開２０１５−１９４２９０号公報

従来の自然換気システムにおいては、外壁に設けられた外気を自然導入する換気用開口を通して室外騒音が室内に伝搬するため、室内騒音のレベルが上昇し、静音性が確保できなくなる、という問題があった。

ごみや雨水の侵入防止や意匠上の理由から換気用開口部にルーバーが設置される場合があるが、従来使用されているルーバーは室外騒音に対する遮音効果は期待できない、という問題があった。

この発明は、上記課題を解決するものであって、本発明に係る換気用開口部は、ルーバー羽根部材が、複数連続して配置された遮音ルーバーが配された換気用開口部であって、スリット状開口部を有する共鳴器が、前記ルーバー羽根部材に配されることを特徴とする。

また、本発明に係る換気用開口部は、前記ルーバー羽根部材の２つの主面のそれぞれに共鳴器が配されることを特徴とする。

また、本発明に係る換気用開口部は、隣り合う前記ルーバー羽根部材の前記共鳴器の前記スリット状開口部が対向するように配されることを特徴とする。

また、本発明に係る換気用開口部は、ルーバー羽根部材が、複数連続して配置された遮音ルーバーが配された換気用開口部であって、前記ルーバー羽根部材の間に、形成される通気経路中には、複数の反射部が形成されると共に、前記通気経路の第１開口に入射した音が、前記複数の反射部で反射され、前記第１開口から出射されることを特徴とする。

また、本発明に係る換気用開口部は、ルーバー羽根部材が、複数連続して配置された遮音ルーバーが配された換気用開口部であって、前記遮音ルーバーは、長手方向に対する断面でみて、第１直線部と、前記第１直線部と平行な第２直線部と、前記第２直線部から延在する放物線部と、を有するルーバー羽根部材が、複数連続して配置されることを特徴とする。

本発明に係る換気用開口部においては、例えば、音響インピーダンス比を０とする共鳴器が設けられた遮音ルーバーが配されている。遮音ルーバーは、ルーバー羽根部材間の空隙を通気経路として確保しつつ、その通気経路を騒音が伝搬することを防止する機能を有する。この機能により、換気用開口部から室内へ室外騒音が伝搬することを防止する。その結果、本発明に係る換気用開口部によれば、上記のような外気を自然導入する自然換気システムが採用された場合においても、室内騒音のレベルの上昇を防止し、静音性を確保することが可能となる。

また、本発明に係る換気用開口部によれば、室内への外気導入と空気の流通は維持しつつも、換気用開口部が遮音欠損となることを防ぎ、換気用開口を設けた外壁の遮音性能を向上することができる。また、本発明に係る換気用開口部に用いる遮音ルーバーは同一断面の長尺体であるので、製作及び取付けが容易である。

本発明に用いる遮音ルーバー１の原理を説明する図である。本発明に用いる遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０を説明する図である。本発明に用いる遮音ルーバー１を示す図である。本発明の実施形態に係る換気用開口部３００を示す図である。本発明に用いる遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０の製造工程例を説明する図である。本発明に用いる他の遮音ルーバー１の伝搬路１００への適用例を示す図である。本発明に用いる他の遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０を説明する図である。本発明に用いる他の遮音ルーバー１の伝搬路１００に適用される共鳴器１０の断面図である。本発明に用いる他の遮音ルーバー１の伝搬路１００に適用される共鳴器１０の断面図である。本発明に用いる他の遮音ルーバー１を示す図である。本発明に用いる他の遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０を説明する図である。本発明に用いる他の遮音ルーバー１に用いられるルーバー羽根部材２１０を示す図である。本発明に用いる他の遮音ルーバー１を示す図である。本発明に用いる他の遮音ルーバー１の原理を説明する図である。本発明に用いる他の遮音ルーバー１の原理を説明する図である。本発明の他の実施形態に係る換気用開口部３００を示す図である。数値解析対象を示す図である。数値解析の結果を示す図である。スリット共鳴器が適用された遮音ルーバー１の数値解析対象を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。本発明は、建物の外壁に開口を設けて外気を自然導入する自然換気システムに用いる換気用開口部３００であって、本発明に係る換気用開口部３００においては、遮音ルーバー１が配されることを特徴としている。そこで、まず、本発明に用いる遮音ルーバー１が採用する騒音低減方法の原理について説明する。図１は本発明に用いる遮音ルーバー１の原理を説明する図である。

図１（Ａ）はルーバーの斜視図である。ルーバーは、ルーバー羽根部材３が複数連続して配置されて構成されている。本例は、ルーバー羽根部材３が鉛直方向に所定の空間を空けて配置される場合を示しているが、ルーバー羽根部材３を水平方向に配列してルーバーを構成するようにしてもよい。

ルーバー羽根部材３は２つの主面４及び主面５を有しており、一のルーバー羽根部材３の主面４（主面５）と、それと隣り合うルーバー羽根部材３の主面５（主面４）との間の空間が、空気の流路或いは光の光路或いは音の伝搬路となる。このような空間を伝搬路１００と称することとする。

ここで、図１（Ｂ）は、上記のような伝搬路１００における内側の空間のみを抜き出して示す図である。ルーバー羽根部材３の間の空間である伝搬路１００を騒音が伝搬するとき、伝搬路１００の寸法断面（騒音伝搬方向に対して垂直な面）が騒音の波長に比べて半分以下の場合、騒音は当該空間内を平面波として一次元的に伝搬する。

以下、本明細書中の実施形態に係る伝搬路１００においては、上流側に騒音源が存在し、騒音源からの騒音が下流側に伝搬されることを例として説明を行う。また、伝搬路１００の長手方向は水平方向に設置されることを前提として説明するが、伝搬路１００の設置方法はこのような例に限られない。

本発明に用いる遮音ルーバー１の伝搬路１００においては、伝搬路１００の上下で対向する２つの主面４及び主面５は、音響的に“ソフト”な状態であることを想定している。図１（Ｂ）に示すように、伝搬路１００で対向する面が音響的に“ソフト”な状態、すなわち、主面４及び主面５の表面における音響インピーダンス比Ｚが０であるとき、上流側から伝搬してきた騒音は上流側へ反射され下流側へ伝搬しないことが知られている。

なお、本実施形態では、主面４及び主面５の表面における音響インピーダンス比Ｚが０である対向する２つの面が、鉛直方向で対向する例に基づいて説明を行っているが、表面における音響インピーダンス比Ｚが０である対向する２つの壁面が、水平方向で対向するものであってもよい。

これまでの技術（例えば、特許第３８３１２６３号公報や特許第５４５４３６９号公報に記載の技術）は、音響管の管長が１／４波長と等しくなる周波数及びその奇数倍の周波数で、当該音響管の管口での音響インピーダンス比Ｚが０となることを利用している。

一方、本発明に用いる遮音ルーバー１では、図２に示すような、背後に密閉された空洞を持つスリット構造による共鳴現象が生じる共鳴器１０を利用する。図２（Ａ）は共鳴器１０の斜視図である。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の共鳴器１０のスリット状開口部５０の長手方向を垂直で切って見た断面図である。

図２に示すように、本発明に用いる遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０は、基本的に、内側の空間が中空である四角柱状の筐体４０から構成されている。共鳴器１０を構成する筐体４０の一面には、長手状のスリット状開口部５０と、このスリット状開口部５０の両側に配され、共鳴器１０の内側の空間に延在する隔壁部６０と、を有することを特徴としている。ここで、共鳴器１０の各寸法は図１に示す記号で表す。なお、スリット状開口部５０が構成されている筐体４０の一面と、隔壁部６０とは互いに直交している。

共鳴器１０の各寸法が波長に対して十分に小さい場合、スリット状開口部５０における音響インピーダンス比Ｚは次式（１）で求めることができる。

ただし、ｆは騒音の周波数、ｃは音速、ρは媒質（空気）密度を表す。また、Ｖ_nは、スリット状開口部５０と隔壁部６０とで囲まれた、図２（Ｂ）の斜線部以外の空間の体積で、開口端補正を考慮して次式（２）で計算される。なお、式（２）における[ ]内の第２項が、開口端補正に関連する項である。また、図２（Ｂ）で斜線部の空間は、共鳴器として機能する共鳴器１０の空気層に相当する。

また、Ｖは共鳴器１０の空洞部の体積（空気層の体積）で、次式（３）で計算される。

また、Ｓは、スリット状開口部５０（スリット開口）の面積で、次式（４）で計算される。

式（１）の右辺第１項のｒは、共鳴器として機能する共鳴器１０の隔壁部６０表面と空気の間に生じる摩擦などの音響抵抗である。隔壁部６０を金属など表面が平滑な材料で構成する場合、音響抵抗ｒは極めて小さな値となり、次式を満足する共鳴周波数ｆにおいてスリット状開口部５０の開口における音響インピーダンス比Ｚがほぼ０となる。

このような共鳴器として機能する、２つの共鳴器１０を、図３に示すように、伝搬路１００の上下の内壁１０５に沿って対向配置すると、上記の周波数ｆにおいては対向するスリット部が音響的に“ソフト”な状態となり、上流側から伝搬してきた周波数ｆの騒音は上流側へ反射され下流側に伝搬しない。図３は本発明に用いる遮音ルーバー１を示す図であり、本発明に用いる遮音ルーバー１を、伝搬路１００の長手方向（或いは、スリット状開口部５０の長手方向）を垂直に切って見た断面図である。

図３に示すような伝搬路１００の遮音ルーバー１によれば、共鳴器１０の共鳴周波数において、対向した共鳴器１０のスリット状開口部５０における音響インピーダンス比がほぼ０となり、室外側（上流側）から入射した騒音は室外側へ反射され室内側（下流側）に伝搬することがない。

本発明の実施形態に示す遮音ルーバー１においては、共鳴器１０はルーバー羽根部材３に埋設されるようにして設けられているが、必ずしも、このようにする必要はなく、共鳴器１０は主面４、５に装着するようにしてもよい。

また、本実施形態に示す遮音ルーバー１においては、遮音ルーバー１を構成するルーバー羽根部材３の形態は１種類のみで、この同一形態のルーバー羽根部材３を複数配列することで遮音ルーバー１を構成するようにしているが、ルーバー羽根部材３の主面４、５の表面を、共鳴器１０によって音響的に“ソフト”な状態とするのであれば、このような態様に限定されるものではない。

本実施形態に示す遮音ルーバー１では、一つの伝搬路１００に、対向する共鳴器１０が一対設けられるようにされているが、例えば２つ以上の共鳴器１０が伝搬路１００に設けられるような構成としてもよい。

さて、上記のような遮音ルーバー１が、建物の外壁に開口を設けて外気を自然導入する自然換気システムに用いる換気用開口部３００に配されることで、本発明の構成となる。図４は本発明の実施形態に係る換気用開口部３００を示す図である。図４（Ａ）は本発明の実施形態に係る換気用開口部３００の斜視図であり、図４（Ａ）は図４（Ａ）の点線で囲った部分の拡大断面図である。

このように、本発明に係る換気用開口部３００においては、音響インピーダンス比を０とする共鳴器１０が設けられた遮音ルーバー１が配されている。遮音ルーバー１は、ルーバー羽根部材３間の空隙を通気経路として確保しつつ、その通気経路を騒音が伝搬することを防止する機能を有する。この機能により、換気用開口部３００から室内へ室外騒音が伝搬することを防止する。その結果、本発明に係る換気用開口部３００によれば、上記のような外気を自然導入する自然換気システムが採用された場合においても、室内騒音のレベルの上昇を防止し、静音性を確保することが可能となる。

また、本発明に係る換気用開口部３００によれば、室内への外気導入と空気の流通は維持しつつも、換気用開口部３００が遮音欠損となることを防ぎ、換気用開口を設けた外壁の遮音性能を向上することができる。また、本発明に係る換気用開口部３００に用いる遮音ルーバー１は同一断面の長尺体であるので、製作及び取付けが容易である。

次に、本発明に用いる遮音ルーバー１の詳細について説明する。本実施形態に示す遮音ルーバー１を構成するルーバー羽根部材３は、共鳴器１０をルーバー羽根部材３全体と一体化して、アルミニウムなどにより押出成形して製造することができる。一方、以下に示すように共鳴器１０を製造するようにしてもよい。

次に、遮音ルーバー１を構成する共鳴器１０の製造工程を説明する。図５は本発明に用いる遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０の製造工程例を説明する図である。

外殻部材２０は、６面のうち１つの面が開口面２５となっている直方体形状の箱状部材である。Ｌ型部材３０は、断面がＬ字状で、互いに直交する２つの面を有する部材である。

図５に示すように、上記のようなＬ型部材３０を２つ、外殻部材２０の開口面２５に取り付けることで、共鳴器１０を製造することが可能である。

外殻部材２０の開口面２５に取り付けられた２つのＬ型部材３０の間の間隔が、スリット状開口部５０となる。また、Ｌ型部材３０の２つの面のうち一つの面が、共鳴器１０の隔壁部６０として機能する。

以上のような共鳴器１０の製造方法において、予め種々の寸法の、外殻部材２０、Ｌ型部材３０を用意しておくことで、低減したい周波数に対応する共鳴器１０を製造し、この共鳴器１０をルーバー羽根部材３に配することで、低減したい周波数を容易に変更可能な遮音ルーバー１を構成することが可能となる。

以上のように、本発明に用いる遮音ルーバー１は、音響インピーダンス比が０となるスリット状開口部５０を有する共鳴器１０が、伝搬路１００の内面に、スリット状開口部５０が対向するように対で配されるので、このような本発明に用いる遮音ルーバー１によれば、伝搬路１００における遮音ルーバー１として、構成部材の種類及び数を削減でき、構造の単純化、装置の小型化、軽量化を図ることが可能となると共に、製造や輸送、施工工数の増加に伴うコストを低減することができる。

また、本発明に用いる遮音ルーバー１によれば、様々な方向からの騒音に対処でき、十分な遮音性能を確保することが可能となる。

次に、遮音ルーバー１の他の例について説明する。図６は本発明に用いる他の遮音ルーバー１の伝搬路１００への適用例を示す図である。図６は、遮音ルーバー１の伝搬路１００から対向する一対の共鳴器１０を抜き出して示している。また、図６においては、隔壁部６０については、図面が煩雑となるために図示省略している。

図６に示す実施形態は、対向する共鳴器１０の間に、３枚仕切り板部材７０を設けて、共鳴器１０を第１区画１１、第２区画１２、第３区画１３、第４区画１４の４つの区画に分けたものである。ここで、本実施形態では共鳴器１０を４つの区画に分けるようにしたが、共鳴器１０をいくつの区画に分けるかは任意である。また、このような仕切り板部材７０を設けて共鳴器１０の区画分けを行うことは、図６に示した実施形態以外にも適用可能である。

伝搬路１００の開口が、水平方向に対して長手状に壁面に設けられた場合、特に騒音がルーバー面に対して水平方向の斜めから入射する状況では、伝搬路１００経路内を１次元的に伝搬しないことも考えられる。

このような場合、図６に示すように、開口内及び組み込む共鳴器１０に仕切り板部材７０を設けることで、騒音が伝搬路１００内を１次元的に伝搬するようになり共鳴器１０による騒音低減装置が効果を発揮する。

なお、仕切り板部材７０を設ける間隔は、低減したい騒音の波長の１／２以下とすることが好ましい。

また、遮音ルーバー１で低減しようとする対象となる騒音が、周波数特性に複数のピーク周波数を持っていたり、広帯域に周波数成分を持っている場合、仕切り板部材７０等の間の間隔を、異なるように設定し、水平方向において異なる長さの区画を設けた共鳴器１０とすることも好ましい実施形態の一つである。

以上のように、本発明に用いる遮音ルーバーは、音響インピーダンス比が０となるスリット部を有する共鳴器が、例えば、騒音の伝搬路の内壁における壁面に、スリット状開口部が対向するように対で配されるので、このような本発明に用いる遮音ルーバーによれば、伝搬路１００における遮音ルーバーとして、構成部材の種類及び数を削減でき、構造の単純化、装置の小型化、軽量化を図ることが可能となると共に、製造及び組み立てコストを抑制することが可能となる。

次に、遮音ルーバー１の他の例について説明する。これまで説明した本発明で用いる共鳴器１０は、式（５）により決定される共鳴周波数ｆにおいて騒音低減効果を発揮する。共鳴周波数ｆは図２に示した各寸法Ａ，Ｂ，Ｃ，ａ，ｌを調整することで騒音の周波数特性に合わせることができる。

しかし、共鳴器１０で低減しようとする、対象となる騒音が、周波数特性に複数のピーク周波数を持っていたり、広帯域に周波数成分を持っていたり場合、異なる共鳴周波数を持つ共鳴器１０を組み合わせる必要がある。

そこで、本実施形態に係る遮音ルーバー１で用いる共鳴器１０では、複数の共鳴周波数を持つ筐体を単純かつ少ない部材で構成する。より具体的には、本実施形態に係る遮音ルーバー１では、共鳴器１０は１面が開放されている直方体形状の外殻部材２０（すでに説明したものと同様）と、一枚板状の仕切り板部材３５及び寸法の異なるＬ型部材３０（すでに説明したものと同様）で構成される。

図７は本発明に用いる他の遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０を説明する図である。

図７（Ａ）は他の実施形態に係る遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０の分解斜視図である。また、図７（Ｂ）は他の実施形態に係る遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０の斜視図である。また、図７（Ｃ）は、他の実施形態に遮音ルーバー１の伝搬路１００を、伝搬路１００の長手方向（或いは、スリット状開口部５０の長手方向）を垂直に切って見た断面図である。

図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、上記のようなＬ型部材３０を２つ、及び、仕切り板部材３５を１つ、外殻部材２０の開口面２５に取り付けることで、共鳴器１０を製造することが可能である。なお、仕切り板部材３５は、この場合、隔壁部６０としても機能する。

図７のように外殻部材２０、Ｌ型部材３０、仕切り板部材３５を組み合わせることで、１つの共鳴器の中に、空間Ａ及び空間Ｂを有する２つのスリット共鳴器を構成することができる。それぞれの共鳴器はそれぞれの共鳴周波数ｆ₁、ｆ₂においてスリット部５０の音響インピーダンス比Ｚがほぼ０となり、図７（Ｃ）に図示するようにこれらを、伝搬路１００の壁面に対向配置することで複数の周波数に対して騒音低減効果を発揮する。

以上のような実施形態に係る遮音ルーバー１は、仕切り板部材３５の位置とＬ型部材３０の寸法を変えれば、同じ寸法の外殻部材２０と仕切り板部材３５を用いて様々な共鳴周波数を持つ共鳴器１０が構成可能である。

なお、空間Ａや空間Ｂなどの「空間」については、図面中にアンダーバーが付されている。

図８は本発明に用いる他の遮音ルーバー１の伝搬路１００に適用される共鳴器１０の断面図である。図８は伝搬路１００の長手方向（或いは、スリット状開口部５０の長手方向）を垂直に切って見た断面図である。

図８に示すように、仕切り板部材３５とＬ型部材３０の数を増やせば、空間Ａ、空間Ｂ及び空間Ｃを有する３つのスリット共鳴器を構成することができ、１つの外殻部材２０の中に３つ以上の異なる共鳴周波数を持つ共鳴器１０を構成することが可能である。なお、仕切り板部材３５は、この場合、隔壁部６０としても機能する。

また、図９は本発明に用いる他の遮音ルーバー１の伝搬路１００に適用される共鳴器１０の断面図である。図９は伝搬路１００の長手方向（或いは、スリット状開口部５０の長手方向）を垂直に切って見た断面図である。

図９の他の実施形態に係る遮音ルーバー１においては、共鳴器１０は空間Ａ及び空間Ｃからなる２つの共鳴器が、間隔ａ_t離れた２枚の仕切り板部材３５で隔てられた構成となっている。この場合、２つの共鳴器の間のスリットは、背後に空気層を持たないスリット状開口部５０となる。なお、仕切り板部材３５は、この場合、隔壁部６０としても機能する。

このような共鳴器１０を伝搬路１００の内壁に沿って対向配置した場合、伝搬路１００の断面寸法及び仕切り板部材３５の間隔ａ_tが半波長以下となる周波数に対して、背後に空気層を持たないスリット状開口部５０は音響管（空間Ｂ）として機能する。

このとき、外殻部材２０の寸法Ｄが音響管の管長に相当し、波長の１／４がＤと等しくなる周波数ｆ_t及びその奇数倍の周波数において、音響管のスリット状開口部５０の音響インピーダンス比Ｚが０となり騒音低減効果を発揮する。

一般に、上記のｆ_tはスリット共鳴器（図８の空間Ａ及び空間Ｃ）の共鳴周波数ｆ₁あるいはｆ₂より高い周波数となるため、図９のようにスリット共鳴器と音響管を組み合わせた構造の共鳴器１０による遮音ルーバー１は、幅広い周波数に対して騒音低減効果を発揮することができる。

なお、繰り返しになるが、伝搬路の断面寸法及び仕切り板の間隔ａ_tが半波長以下となる周波数に対して、背後に空気層を持たないスリットは音響管として機能する。特許第３８３１２６３号公報や特許第５４５４３６９号公報に記載の従来技術は、矩形断面の音響“管”を構成するために多数の仕切り板を必要とした。これに対して、本発明においては、これらの仕切り板は不要である。

次に、遮音ルーバー１の他の例について説明する。図１０は本発明に用いる他の遮音ルーバー１を示す図である。これまで説明した実施形態においては、伝搬路１００の両側に共鳴器１０を対向配置することで、ルーバー羽根部材３の主面４、５の表面を、音響的に“ソフト”な状態とするようにしていた。

これに対して、本実施形態では、伝搬路１００の片側のみに共鳴器１０を配置することで、音響的に“ソフト”な状態の再現を試みたものである。本実施形態に係る遮音ルーバー１において、図１０（Ａ）は共鳴器１０を伝搬路１００に「片側配置」した場合、また、また、図１０（Ｂ）は共鳴器１０を伝搬路１００に「片側並列配置」した場合をそれぞれ示している。

２次元境界要素法を用いた数値解析手法によれば、共鳴器１０を「対向配置」する方法は、他の配置方法と比較して騒音低減方法として有効であることが確認できるが、「片側配置」や「片側並列配置」などの配置方法にも十分な騒音低減効果を期待することができることがわかり、レイアウトなどの都合上、「片側配置」や「片側並列配置」しか採用し得ない場合には、このような配置を適宜採用することもできる。

次に、遮音ルーバー１の他の例について説明する。図１１は本発明に用いる他の遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０を説明する図である。図１１（Ａ）はこれまで説明してきた実施形態に係る遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０を示しており、図１１（Ｂ）は本実施形態に係る遮音ルーバー１に用いる共鳴器１０を示している。本実施形態態に係る遮音ルーバー１では、図１１（Ｂ）で示す共鳴器１０が伝搬路１００に配されることを特徴としている。

図１１（Ａ）に示すように、これまで説明してきた実施形態に係る遮音ルーバー１の共鳴器１０は、スリット部５０の両側に配され隔壁部６０が設けられ、これらの隔壁部６０は奥行き方向にｌの長さを有するものであった。

これに対して、図１１（Ｂ）に示す本実施形態に遮音ルーバー１の共鳴器１０は、スリット部５０の両側の隔壁部６０が省かれた構造を有している。隔壁部６０が省かれているが、この代わりに、少なくともスリット部５０が含まれる共鳴器１０の前面の板厚がｌの厚さを有するものとなっている。

前記板厚ｌにより、本実施形態で用いる共鳴器１０においても、第１の実施形態で説明したＶ_nが生じることとなる。これにより、隔壁部６０が省かれた共鳴器１０が用いられる本実施形態に係る遮音ルーバー１によっても、これまで説明した遮音ルーバー１と同様の効果を享受することが可能となる。

以上、本発明に用いる遮音ルーバーにおいては、音響インピーダンス比が０となるスリット状開口部を有する共鳴器が伝搬路１００に配されており、このような本発明に用いる遮音ルーバーによれば、構造が単純であるので、製造や輸送、施工工数の増加に伴うコストを低減することができる。

また、本発明に用いる遮音ルーバーによれば、様々な方向からの騒音に対処でき、十分な遮音性能を確保することが可能となる。

次に、遮音ルーバー１の他の例について説明する。まず、遮音ルーバー１を構成するルーバー羽根部材２１０単体を説明する。図１２は本発明に用いる他の遮音ルーバー１に用いられるルーバー羽根部材２１０を示す図である。

遮音ルーバー１は、複数のルーバー羽根部材２１０が、所定の間隔を置いて配置されることで構成されるものである。ここで、図１２乃至図１５においては、ルーバー羽根部材２１０や遮音ルーバー１を、長手方向に対する断面で見たものである。したがって、ルーバー羽根部材２１０や遮音ルーバー１は、紙面の奥行き方向に長尺体としての長さを有するものである。

また、ルーバー羽根部材２１０における構成として、「直線部」などと呼称するが、実際の形状は平面部である。

ルーバー羽根部材２１０は、剛性があり、音響透過損失が大きい材料によって構成することが好ましく、例えば、アルミニウムなどを用いることができる。

ルーバー羽根部材２１０は、第１直線部２３１と、この第１直線部２３１と平行な第２直線部２３２と、第２直線部２３２から延在する放物線部２４０と、を有している。放物線部２４０は、音の反射部として機能する。

第１直線部２３１と、第２直線部２３２とは第３直線部２３３によって連結されており、第１直線部２３１と、第２直線部２３２と、第３直線部２３３とによって、囲まれた空間には、補強リブ２６０が設けられている。

ルーバー羽根部材２１０は、第１直線部２３１からは、第４直線部２３４を介して延在する円弧部２５０を有している。円弧部２５０は、音の反射部として機能する。

上記のようなルーバー羽根部材２１０が複数、全てのルーバー羽根部材２１０の第１直線部２３１及び第２直線部２３２が平行となるように、互いに、所定の間隔を置いて配置されることで、遮音ルーバー１が構成される。

すなわち、遮音ルーバー１においては、一のルーバー羽根部材２１０の第１直線部２３１が、他のルーバー羽根部材２１０の第２直線部２３２と、平行となるように配されている。図１３は本発明に用いる他の遮音ルーバー１を示す図である。

図１３に示すように、各ルーバー羽根部材２１０が固定されていれば、ルーバー羽根部材２１０を固定する方法としてはどのようなものを用いても構わない。また、図に示す遮音ルーバー１において、その左側が、設備機器などが設置されている騒音源側で、右側が受音側であるものとする。

複数のルーバー羽根部材２１０を図１３に示すように配することで、隣り合うルーバー羽根部材２１０の間に、通気経路２１５が形成される。騒音源側（室外側）における通気経路２１５の開口を、第１開口２１１として定義する。また、受音側（室内側）における通気経路２１５の開口を、第２開口２１２として定義する。

本発明に用いる遮音ルーバー１を特徴付ける構造を以下に記す。第１として、第１直線部２３１及び第２直線部２３２によりなる平行対向する壁面で構成される通気経路（区間Ａ）を有している。

また、本発明に用いる遮音ルーバー１の特徴的構造の第２として、放物曲面（区間Ｂ）を通気経路２１５の内壁として有している。

また、本発明に用いる遮音ルーバー１の特徴的構造の第３として、円弧曲面（区間Ｃ）を通気経路２１５の内壁として有している。

また、本発明に用いる遮音ルーバー１の特徴的構造の第４として、放物曲面（区間Ｂ）と円弧曲面（区間Ｃ）は点Ｄを共通の焦点とする。

また、本発明に用いる遮音ルーバー１の特徴的構造の第５として、通気経路２１５は騒音源側の第１開口２１１から区間Ａ、区間Ｂ、区間Ｃの順で構成されている。

次に、本発明による遮音ルーバー１が通気経路２１５を透過する騒音を低減する原理を以下に説明する。また、本発明による遮音ルーバー１の原理を説明する図を図１４、図１５に示す。図において、矢印は騒音の音波の流れの方向を示している。

図１４において、（０）に示すように、遮音ルーバー１における第１開口２１１には、様々な方向から騒音が入射する。

（１）に示すように、通気経路２１５の区間Ａに入射した騒音は、区間Ａの幅（３１と３２の距離）が半波長以下となる周波数では、区間Ａを平面波として伝搬する。

次に、（２）に示すように、区間Ａを平面波として伝搬し、区間Ｂの放物曲面で反射した音波は焦点Ｄに向けて収束する。

次に、（３）に示すように、焦点Ｄを通過した音波は、区間Ｃの円弧曲面に入射する。

次に、図１５の（４）に示すように、区間Ｃの円弧曲面で反射した音波は再び焦点Ｄに向けて収束する。

続いて、（５）に示すように、焦点Ｄを通過した音波は、区間Ｂの放物曲面に入射する。

次に、（６）に示すように、区間Ｂの放物曲面で反射した音波は、区間Ａを平面波として伝搬し、騒音源側の第１開口２１１へ再放射される。

以上のように、本発明に用いる遮音ルーバー１によれば、遮音ルーバー１の通気経路２１５を伝搬する騒音を騒音源側へ再放射することで、通気経路２１５を透過する騒音を低減し、遮音ルーバー１の遮音性能を向上することができる。

また、本発明に用いる遮音ルーバー１によれば、必要となる部品はルーバー羽根部材２１０のみであり、部品点数を抑制でき、構造が単純であるので、製造や輸送、施工工数の増加に伴うコストを低減することができる。

本発明に用いる遮音ルーバー１によれば、騒音入射角によらず、通気経路２１５を透過する騒音を低減することができる。

また、本発明に用いる遮音ルーバー１によれば、ルーバー羽根部材２１０のみで、ルーバー壁を構成できるので、部材点数を減らし、構造を単純化できる。

また、ルーバー羽根部材２１０本体は、同一断面図の長尺体であり、上記の部材点数の減少と構造の単純化と併せて、製造コストの低減、輸送コストの低減、設置が単純かつ効率的であることによる施工コストの低減などの効果が期待できる。

さて、上記のような遮音ルーバー１が、建物の外壁に開口を設けて外気を自然導入する自然換気システムに用いる換気用開口部３００に配されることで、本発明の構成となる。図１６は本発明の他の実施形態に係る換気用開口部３００を示す図である。図１６（Ａ）は本発明の実施形態に係る換気用開口部３００の斜視図であり、図１６（Ａ）は図１６（Ａ）の点線で囲った部分の拡大断面図である。

このように、本発明に係る換気用開口部３００においては、ルーバー羽根部材２１０の間に、形成される通気経路中には、複数の反射部が形成されると共に、前記通気経路の第１開口に入射した音が、前記複数の反射部で反射され、前記第１開口から出射される遮音ルーバー１が配されている。遮音ルーバー１は、ルーバー羽根部材２１０間の空隙を通気経路として確保しつつ、その通気経路を騒音が伝搬することを防止する機能を有する。この機能により、換気用開口部３００から室内へ室外騒音が伝搬することを防止する。その結果、本発明に係る換気用開口部３００によれば、上記のような外気を自然導入する自然換気システムが採用された場合においても、室内騒音のレベルの上昇を防止し、静音性を確保することが可能となる。

ここで、以上で説明した遮音ルーバー１においては、第１開口２１１に入射した音波を、区間Ａにおいて平面波とし、これを放物線部２４０よりなる区間Ｂの放物曲面で反射させ、いったん焦点Ｄを通過させた上で、円弧部２５０よりなる区間Ｃの円弧曲面で、再び焦点Ｄに向けて収束させ、さらに、放物線部２４０よりなる区間Ｂの放物曲面で反射させて、区間Ａを平面波として伝搬させて、騒音源側の第１開口２１１に出射させる構成としているが、本発明に用いる遮音ルーバー１の実施形態はこれに限られるものではない。

本発明に用いる遮音ルーバー１は、遮音ルーバー１の第１開口２１１から、入射した音波を平面波とし、それを通気経路２１５中の複数の反射部で反射させて、再び第１開口２１１から騒音源側に出射させる、という構成であれば、実施形態で説明した放物曲面や円弧曲面などからなる反射部に限定されるものではない。

すなわち、本発明に用いる遮音ルーバー１は、通気経路２１５中の形状に特徴を持たせることで、遮音ルーバー１の第１開口２１１から入射した音波を、再び第１開口２１１から出射させる、という技術思想一切をも含むものである。

また、本発明に用いる遮音ルーバー１は、通気経路２１５中の形状に特徴を持たせることで、通気経路２１５中に音波の焦点を形成し、この焦点を活用して遮音を図る、という技術思想も含むものである。部品点数が増えてしまうというデメリットはあるが、例えば、実施形態における焦点Ｄに吸音材を配して、焦点Ｄにおいて吸音を図ることなども、本発明に用いる遮音ルーバー１に含まれるものである。

以下、本発明に用いる遮音ルーバー１による遮音効果について数値解析により確認を行ったので、以下に結果を示す。図１７は数値解析対象を示す図である。

以下の数値計算にはおいては２次元境界要素法を用いた。計算対象は、ルーバー羽根部材が一定の間隔を空けて配列されたルーバー壁である。図１７は計算対象としたルーバー壁の一部を示すものである。この例では、ルーバー羽根部材は１２０ｍｍ間隔で配置され、ルーバー羽根部材間の空隙、すなわち通気経路の幅は約３１ｍｍである。ルーバー羽根部材の表面は完全反射性として計算を行った。音源は、ルーバー壁から図面上左側に２ｍ離れた位置に点音源を配置し、ルーバー壁の受音側（図面上右側）へ透過する音響エネルギーを計算により求めた。

音源側の空間と受音側の空間は、高さ１．３ｍの開口で接続されており、その開口部にルーバー壁が配置される。比較対象として、ルーバー壁が配置されない単純な開口を透過する音響エネルギーを計算により求め、ルーバー壁の有無による音響エネルギーの低減量を遮音ルーバーの挿入損失、すなわち騒音低減性能として評価した。

数値計算においては、１／１５オクターブ毎の純音について行い、得られた受音側へ透過する音響エネルギーを１／３オクターブバンド中心周波数を中心とした５つずつエネルギー平均することで、１／３オクターブバンドの計算結果とした。得られた計算結果より、上記のように単純開口を基準としたルーバー壁による音響エネルギーの低減量を算出し、遮音ルーバーの挿入損失とした。

図１８に図１７に示した遮音ルーバーの挿入損失の周波数特性を示す。値が大きいほど高い騒音低減性能を持つことを示している。後述のスリット共鳴器を組み込んだ場合と区別するために、図１７に示した遮音ルーバーに基づく結果を「基本型」と称することとする。

図１８から、幅広い周波数範囲で正の挿入損失が得られており、ルーバー壁の通気性を確保しつつ透過する騒音を低減できていることが分かる。特に、２ｋＨｚ以上の周波数においては５ｄＢ以上の挿入損失が得られている。ただし、１ｋＨｚを中心とした帯域で挿入損失が低下していることが分かる。この対策について以下に提案する。

上記のように、基本型の遮音ルーバーは、１ｋＨｚを中心とした帯域で挿入損失が低下する。この帯域における挿入損失を向上させるため、音が伝搬する伝搬路における壁面を音響的に“ソフト”な状態とするスリット共鳴器を、本発明に用いる遮音ルーバー１のルーバー羽根部材２１０に組み込むことによる騒音低減法を提案する。

図１乃至図３に関連して、音が伝搬する伝搬路における壁面が音響的に“ソフト”な状態、すなわち、壁面の表面における音響インピーダンス比Ｚが０であるとき、音源側である上流側から伝搬してきた騒音は上流側へ反射され、受音側である下流側へ伝搬しないことが知られていることは説明した。

そこで、本実施形態に係る遮音ルーバー１では、上記のようなスリット共鳴器３１０を適用する。図１９にスリット共鳴器を組み込んだ遮音ルーバーの例を示す。スリット状の共鳴器の開口部はルーバー羽根部材間の通気経路に面するように設けられている。図示した共鳴器開口の寸法は、共鳴周波数が約８５０Ｈｚとなるように定めている。

前述したように、音の伝搬路（ルーバー壁においては通気経路）を挟んで２つのスリット共鳴器を対向配置することが理想ではあるが、遮音ルーバーの構造上、図１９に示すように１つのスリット共鳴器の片側配置とした。この例では、ルーバー羽根部材間の通気経路の幅は約３１ｍｍであり、スリット共鳴器の共鳴周波数８５０Ｈｚにおける波長（４００ｍｍ）と比較して十分に小さいため、スリット共鳴器の片側配置としても効果は期待できる。

図１８には、図１９に示したスリット共鳴器を組み込んだ遮音ルーバーの挿入損失の数値計算結果（基本型＋共鳴器）が併せて示されている。

図１８によれば、共鳴周波数に近い８００Ｈｚ及び１ｋＨｚ帯域において、挿入損失が大きく改善しており、スリット共鳴器を遮音ルーバーに組み込むことによる効果が確認できる。

スリット共鳴器の形状、開口寸法、配置位置は図１９に示した例に限られるものではない。ここでは、図１７に示した基本型の挿入損失の計算結果から、共鳴周波数を８５０Ｈｚに設定したスリット共鳴器を組み込んだ例を示した。寸法、配置間隔等の異なる遮音ルーバーにおいても、数値計算または実験により挿入損失の周波数特性を求め、挿入損失を改善したい帯域に合わせてスリット共鳴器の共鳴周波数を設定し、スリット共鳴器の各寸法を決定する。この際、対象となる騒音の周波数特性を併せて勘案してスリット共鳴器の共鳴周波数を決定する場合もある。

上記のようなスリット共鳴器をルーバー羽根部材２１０に組み込んだとしても、ルーバー羽根部材は同一断面の長尺体であるため、製造、施工におけるコスト減の効果は維持できる。

以上、本発明に係る換気用開口部においては、例えば、音響インピーダンス比を０とする共鳴器が設けられた遮音ルーバーが配されている。遮音ルーバーは、ルーバー羽根部材間の空隙を通気経路として確保しつつ、その通気経路を騒音が伝搬することを防止する機能を有する。この機能により、換気用開口部から室内へ室外騒音が伝搬することを防止する。その結果、本発明に係る換気用開口部によれば、上記のような外気を自然導入する自然換気システムが採用された場合においても、室内騒音のレベルの上昇を防止し、静音性を確保することが可能となる。

１・・・遮音ルーバー
３・・・ルーバー羽根部材
４、５・・・主面
１０・・・共鳴器
１１・・・第１区画
１２・・・第２区画
１３・・・第３区画
１４・・・第４区画
２０・・・外殻部材
２５・・・開口面
３０・・・Ｌ型部材
３５・・・仕切り板部材
４０・・・筐体
５０・・・スリット状開口部
６０・・・隔壁部
７０・・・仕切り板部材
１００・・・伝搬路
２１０・・・ルーバー羽根部材
２１１・・・第１開口
２１２・・・第２開口
２１５・・・通気経路
２３１・・・第１直線部
２３２・・・第２直線部
２３３・・・第３直線部
２３４・・・第４直線部
２４０・・・放物線部（反射部）
２５０・・・円弧部（反射部）
２６０・・・補強リブ
３００・・・換気用開口部
Ｄ・・・焦点

Claims

ルーバー羽根部材が、複数連続して配置された遮音ルーバーが配された換気用開口部であって、
スリット状開口部を有する共鳴器が、前記ルーバー羽根部材に配されることを特徴とする換気用開口部。
前記ルーバー羽根部材の２つの主面のそれぞれに共鳴器が配されることを特徴とする請求項１に記載の換気用開口部。
隣り合う前記ルーバー羽根部材の前記共鳴器の前記スリット状開口部が対向するように配されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の換気用開口部。
ルーバー羽根部材が、複数連続して配置された遮音ルーバーが配された換気用開口部であって、
前記ルーバー羽根部材の間に、形成される通気経路中には、複数の反射部が形成されると共に、
前記通気経路の第１開口に入射した音が、前記複数の反射部で反射され、前記第１開口から出射されることを特徴とする換気用開口部。
ルーバー羽根部材が、複数連続して配置された遮音ルーバーが配された換気用開口部であって、
前記遮音ルーバーは、
長手方向に対する断面でみて、
第１直線部と、
前記第１直線部と平行な第２直線部と、
前記第２直線部から延在する放物線部と、を有するルーバー羽根部材が、複数連続して配置されることを特徴とする換気用開口部。