JP2019139105A - 減音システム - Google Patents

Abstract

【課題】防振壁をよりアクティブに振動させて、この振動により超低周波音を効率よく減らす。【解決手段】地面ＧＬに固定された補強構造体１１と、補強構造体１１に伸縮振動可能に固定されたべローズ形の空気ばね２１と、空気ばね２１を介して補強構造体１１に対して浮き構造的に支持された防振パネル３とで構成する。防振パネル３は空気ばね２１の伸縮振動に追従して、アクティブに振動する。空気ばね２１とは別に防振パネル３の振動を邪魔しない取付金具４５を併用することで、防振パネル３はより安定的に取付けられる。防振パネル３は最も悪影響を及ぼしている一つの超低周波音に的を絞ることで効果的に減音することができる。その前後の周波数の音等も必ず発生しているので、減音量をゼロにすることはできないが、防振壁という構造上から可聴域の騒音も同時に減らすことができる。【選択図】 図２

Description

本発明は、工場等から発生する音または振動のうち低周波音、特に超低周波音を減らすのに適した減音システムに関するものである。

音は空気の微小な圧力変動であり、その空気の圧力変動が鼓膜を振動させることによって人は音として感じることができる。
周波数（１秒間に振動する回数（Ｈｚ））が多ければ高い音として聞こえ、少なければ低い音として聞こえる。音の大きさは音圧レベル（ｄｂ）で表される。
人の可聴域は、音圧レベルが１００ｄｂ未満で、周波数が約２０〜２００００Ｈｚの範囲と言われている。
この可聴域で、不快と感じたり、やかましく聞こえる音が騒音であり、空気伝搬する振動を防振壁で受止めて空気の振動を止めることで、この騒音を減らす試みは従来からなされている。

近年では、耳には聞こえにくいものでも、心身的には気分が悪い、苦しい、頭痛がする、耳鳴りがするといった不定愁訴を起こしたり、窓や家具がガタつくといった不快現象として現れたりするものがあると報告されている。
これは、低周波音のうち特に２０Ｈｚ以下の超低周波音と呼ばれているものが原因とされている。

そのため、工場等の近くに住む人の苦情を受けて、行政側が測定を行い、かかる低周波音が基準値を超えている場合には工場等の発生源側に行政指導を行うことがなされている。
しかしながら、低周波音のなかでも特に波長の長い超低周波音は、壁を容易に乗り越えたり透過したりするため、騒音と同じように防振壁を設けるという単純な対策では殆ど効果が無く、工場等の生産者側とその周辺の住人との共存の観点から、特に超低周波音に着目した効果的な対策が強く望まれている。

特許文献１では、遮音パネルの荷重を一対の弾性材（ゴム）で受止め、一対の弾性材が遮音パネルの荷重で鉛直軸に対して対称な斜め方向に圧縮変形するように設けた弾性支持機構で防音壁を振動させる防振支持構造が提案されている。
また、アクティブノイズコントロールシステムの採用も提案されている。
これらは、いずれも、同じ振動数で逆位相の音または振動をぶつけて音等を消滅するものであり、後者は電気的に制御することを特徴とする。

特許第３４７８７６６号公報

前者の特許文献１に記載の構成でも減音効果は十分に期待できるが、防振壁をよりアクティブに振動させることができれば、より効率良く超低周波音も減らすことができると期待される。
また、後者のアクティブノイズコントロールシステムでは、電力を消費する点で設置個所が制限される場合がある。

本発明はこのような現状に鑑みて創案されたもので、特許文献１の減音原理を生かしつつ、防振壁をよりアクティブに振動させることができる減音システムの提供を、その目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために為されたものであり、請求項１の発明は、 地面または床面に固定された構造体と、前記構造体に伸縮振動可能に固定されたべローズ形の空気ばねと、前記空気ばねを介して前記構造体に対して浮き構造的に支持された防振壁とを備え、前記空気ばねの伸縮振動に追従して、前記防振壁が振動することを特徴とする減音システムである。

請求項２の発明は、請求項１に記載した減音システムにおいて、前記空気ばねが所望の振動数及び位相で伸縮振動することを特徴とする減音システムである。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した減音システムにおいて、前記防振壁を前記構造体に前記空気ばねとは別に固定するための取付具であって、前記防振壁からの振動が減衰されていることを特徴とする減音システムである。

請求項４の発明は、請求項３に記載した減音システムにおいて、前記取付具が、上下方向に伸縮可能になっていることを特徴とする減音システムである。

請求項５の発明は、請求項３または４に記載した減音システムにおいて、前記取付具が、防振ゴムによる減衰作用を利用して構成されていることを特徴とする減音システムである。

本発明の減音システムによれば、防振壁をよりアクティブに振動させることができ、この振動により超低周波音を効率よく減らすことができる。

本発明の実施の形態に係る減音システムの全体構成を示す概要図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は概要縦断面図である。 図１の要部を示す概要断面図で、（ａ）は防振パネルが接地した状態を示す図、（ｂ）は防振パネルが浮き上がった状態を示す図である。 空気ばねの取付構成を示す斜視図である。 空気ばねへのエアー供給経路を示す一部省略の図である。 取付金具を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は正面図である。 図５に示す取付金具の分解斜視図である。

以下、本発明の実施の形態に係る減音システムを図面にしたがって説明する。なお、以下に示す各部材の具体的数値及び材質は一例にすぎない。
図１、図２に示すように、減音システム１は、防振壁として地面ＧＬに略垂直に配置された防振パネル３を備えている。

防振パネル３は、高さ方向（Ｙ方向）と幅方向（Ｘ方向）に延びる面積を有する。
防振パネル３は、高さｈが１２００ｍｍ、幅ｗが６００ｍｍで厚みが１００ｍｍの単位パネル３ａを溝嵌合方式によって複数枚（ここでは８５枚）をネジ締結して構成されており、全体の高さＨは約６．２ｍ、幅Ｗは約１０．２ｍの大きさである。単位パネル３ａは、ロックウール等の吸音材を厚みが３．２ｍｍの鉄板で両側から挟んだ構成を有しており、１枚あたりの重量は約６０Ｋｇである。したがって、防振パネル３の全重量は約５ｔとなっている。

防振パネル３には点検口３ｂと点検口３ｃがそれぞれ複数形成されている。点検口３ｂの地面ＧＬからの高さは約１ｍである。点検口３ｃの地面ＧＬからの高さは約３ｍである。点検口３ｂの上側には６つのボルト挿通孔３ｄが形成されている。
ベース部５がＨ型鋼で構成されており、ホールインアンカー（図示省略）を利用して地面ＧＬに対して固定されている。このベース部５の上面にはシート状の防振ゴム７が貼着されている。
この防振ゴム７の上に、上記した防振パネル３が載せられて立設した状態になっている。従って、防振パネル３は防振ゴム７に対して浮き上がりが可能となっている。

防振パネル３は、建物の外壁９から（Ｚ方向に）に５０ｃｍ程度の間隔をおいて略平行に配置されている。この外壁９はＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）で形成されている。
防振パネル３と外壁９との間に鉄骨補強構造体１１が配置している。この補強構造体１１は、Ｈ型鋼からなる縦支柱１３がＸ方向に間隔をおいて複数本（ここでは５本）立設されており、これに横支柱１５が横架され縦支柱１３に対して固定されると共に、上記した外壁９に対して固定されている。
この補強構造体１１には、被取付部が横架されており、下段側の被取付部１７がＨ型鋼で構成されており、中段と上段側の被取付部１９が梁で構成されている。

この補強構造体１１に対して、複数の空気ばね２１が一体施工されている。空気ばね２１はベローズ形のものであり、図３に示すように、四角形の金属板からなる上取付プレート２３及び下取付プレート２５と、これらのプレート間に気密状態に取付けられたゴムベローズ２７とで構成されている。上取付プレート２３と下取付プレート２５は角部が上下に揃えられており、上取付プレート２３の角隅部にはボルト挿通孔２３ａが、下取付プレート２５の角隅部にはボルト挿通孔２５ａがそれぞれ形成されている。
下取付プレート２５は、被取付部１７に対して着座プレート２８を介して、ボルト挿通孔２５ａを利用してボルト・ナット部材（図示省略）で一体に固定されている。

空気ばね２１は、防振パネル３側に固定するために、固定用ブラケット２９を利用している。
固定用ブラケット２９は、上取付プレート２３に固定される水平プレート２９ａと、防振パネル３に固定される垂直プレート２９ｂと、これらを接続する一対の補強プレート２９ｃ、２９ｃとを有している。水平プレート２９ａと垂直プレート２９ｂは四角形になっており、水平プレート２９ａの辺縁の上側に間隔をあけて垂直プレート２９ｂが立ち上がっており、互いに垂直に交差している。垂直プレート２９ｂの下縁と水平プレート２９ａとの間には、上記した間隔分に対応して開口２９ｄが形成されている。

水平プレート２９ａの角隅部にはボルト挿通孔２９ｅが形成されており、これと上取付プレート２３側のボルト挿通孔２３ａを利用して、固定用ブラケット２９が上取付プレート２３にボルト・ナット部材（図示省略）により一体に固定されている。
垂直プレート２９ｂの角隅部にはボルト挿通孔２９ｆが形成されており、これと防振パネル３側のボルト挿通孔３ｄを利用して、防振パネル３にボルト・ナット部材（図示省略）により一体に固定されている。防振パネル３側の点検口３ｂと開口２９ｄは連通した状態となっている。

下取付プレート２５にはゴムベローズ２７に連通する給排気口２５ｂが設けられており、給排気口２５ｂにはフレキシブルなエアーチューブ３１が接続されている。
エアーチューブ３１は三方ジョイント３３ａで二股に分かれており、一方の排気系には排気用のドレンバルブ３５が接続されている。他方の給気系には空気ばね２１の空気圧を調整するためのフィルタ付きレギュレータ３７が接続されている。更に、図４に示すように、その先ではエアー供給バルブ３９を介してメインエアー配管４１に接続されている。このメインエアー配管４１は、エアー供給源としてのエアーコンプレッサ（図示省略）に接続されている。
レギュレータ３７側のエアーチューブ３１は、三方ジョイント３３ａとレギュレータ３７との間で、三方ジョイント３３ｂで更に分岐されており、分岐側のチューブには圧力計４３が接続されている。この圧力計４３は、図１に示すように、点検口３ｂの外側に引き出されて防振パネル３のパネル面に固定されており、容易に視認できるようになっている。

空気ばね２１は、防振パネル３の下端近傍でＸ方向に間隔をおいて複数（ここでは５基）配置されており、上記の構成により、防振パネル３は空気ばね２１を介して補強構造体１１に浮き構造的に支持されており、空気ばね２１は上下方向に伸縮振動可能になっている。また、空気ばね２１は設定を調整することで、所望の振動数及び位相での伸縮振動が可能となっている。

空気ばね２１の上方には、複数の取付金具４５が設けられている。
取付金具４５は、防振パネル３の振動を邪魔せずに補強構造体１１に固定するために設けられており、防振パネル３の中段部位と上端近傍において、Ｘ方向に間隔をおいて複数（ここでは１０基）配置されている。
この取付金具４５は、被取付部１９にそれぞれ取付けられている。

図５、図６に示すように、取付金具４５は、横支柱１５に固定される構造体側固定部４７を備える。
この構造体側固定部４７の横長長方形の垂直プレート４９の板面には、逆凹状のチャンネル部５１の凹端面が固定されている。このチャンネル部５１が補強構造体１１の被取付部１９に上側から嵌合して固定されている。チャンネル部５１の上面からは円筒体５３が立ち上がっており、その上端側の外面からは一対の当接片５５、５５が外方に張り出している。当接片５５、５５は円筒体５３を挟んで対向しており、上方から見ると、長方形が円筒体５３によって分断されたような形状になっている。当接片５５の長手方向両側にはボルト挿通孔５５ａが形成されている。
当接片５５の上面には、同形状に成形された防振ゴム５７が載せられている。この防振ゴム５７にも、ボルト挿通孔５７ａが形成されており、ボルト挿通孔５５ａと連通している。

防振パネル３には防振パネル側固定部５９が固定される。
この防振パネル側固定部５９の横長長方形の垂直プレート６１の角隅部にはボルト挿通孔６１ａが形成されており、このボルト挿通孔６１ａと防振パネル３側のボルト挿通孔３ｄを利用して、ボルト・ナット締結により一体に固定されている。垂直プレート６１の一方の板面は防振パネル３に重ね合されているが、他方の板面にはチャンネル部６３の一方の凹端面が固定されている。他方の凹端面には横長長方形の当接プレート６５の板面が固定されている。この当接プレート６５の長手方向延出側にはボルト挿通孔６５ａが形成されている。これらの垂直プレート６１、チャンネル部６３及び当接プレート６５の下面には水平プレート６７が固定されており、この水平プレート６７は当接プレート６５から先に延出している。当接プレート６５の上記固定側と反対側の板面には、弾性部材として同じ形状に成形された防振ゴム６９が重ね合されている。この防振ゴム６９の長手方向延出側にもボルト挿通孔６９ａが形成されている。

この防振ゴム６９を挟んで、相方の当接プレート７１の板面が対向している。この当接プレート７１は当接プレート６５と一対をなしており、同様に、ボルト挿通孔７１ａが形成されている。当接プレート７１も上記した水平プレート６７に載せられて当接プレート６５に対向する。当接プレート７１の反対側の板面には、凹状のチャンネル部７３の凹面が固定されている。このチャンネル部７３の一端寄りの下面には、上記した円筒体５３内に挿入される円筒体７５が固定されている。この円筒体７５の上端側の外面からわずかに離間して一対の当接片７７、７７が外方に張り出している。この一対の当接片７７、７７は、上記した一対の当接片５５、５５の相方になっており、同様な形状で、ボルト挿通孔７７ａが形成されている。当接片７７の上面も円筒体７５側ではチャンネル部７３の下面に重ね合されて固定されている。

円筒体７５の外面には、摩擦抵抗を低減するための複数の摺動部材７９が固定されている。この摺動部材７９はポリアミド樹脂からなる厚み７ｍｍのＭＣナイロン（登録商標）で構成されている。円筒体７５はこの摺動部材７９を介して円筒体５３の内面を軸方向、すなわち上下方向に摺動可能になっている。

防振ゴム５７側は、これを挟んで、一対の当接片５５、５５と一対の当接片７７、７７が、ボルト挿通孔５５ａ、５７ａ、７７ａを利用して、ボルト・ナット締結により一体に固定されている。また、防振ゴム６９側は、これを挟んで、当接プレート６５と当接プレート７１が、ボルト挿通孔６５ａ、６９ａ、７１ａを利用して、ボルト・ナット締結により一体に固定されている。

取付金具４５は上記のように構成されており、防振ゴム５７、６９によって防振パネル３の振動が減衰されて補強構造体１１側への振動の伝達が阻止される。逆に言えば、補強構造体１１側の剛性連結が防振パネル３の振動を邪魔することはない。また、防振パネル３は補強構造体１１に対して上下移動できる。
従って、防振パネル３の振動に影響を与えずに、安定的に防振パネル３を取付けることが可能となっている。
中段に取付けた取付金具４５は防振パネル３の点検口３ｃの近傍に取付けられており、そこから点検できるようになっている。
防振パネル３の上端と外壁９との間の隙間は笠木８１で覆われて外部から保護されている。

本発明の減音システム１では、空気ばね２１のゴムベローズ２７の伸縮振動によって防振パネル３を振動させるが、図２（ｂ）に示すように振動パネル３は浮き上がりが可能なので、図２（ａ）と（ｂ）の間の往復動が許容されてアクティブに振動する。従って、非常に大きく空気伝搬してきた超低周波音を効果的に減音することができる。
空気ばね２１は１基で２ｔ程度の重量を支持することができる。したがって、全重量が約５ｔの防振パネル３を５基の空気ばね２１と１０基の取付金具４５とで余裕をもって支持できる。

そして、例えば、１０Ｈｚの超低周波音が発生して周囲に悪影響を及ぼしている場合には、防振パネル３に１秒間に１０回振動するように空気ばね２１の空気圧力を設定すれば、防振パネル３の振動により、音源から発生する音または振動を打ち消して減音する。
すなわち、防振パネル３は最も悪影響を及ぼしている一つの超低周波音に的を絞ることで効果的に減音することができる。その前後の周波数の音等も必ず発生しているので、減音量をゼロにすることはできないが、防振壁という構造上から可聴域の騒音も同時に減らすことができ、その点からも本発明の減音システム１は大きな期待を持てるものとなっている。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形・変更が可能である。上述した本発明の構成は、一部のみ取出して実施することもできるし、以上の説明の中で述べた変形は、相互に矛盾しない限り任意に組合せて適用可能である。本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を例示したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１…減音システム ３…防振パネル ５…ベース部 ７…防振ゴム
９…外壁 １１…補強構造体 １３…縦支柱 １５…横支柱
１７、１９…被取付部 ２１…空気ばね ２３…上取付プレート
２５…下取付プレート ２７…ゴムべローズ ２９…固定用ブラケット
３１…エアーチューブ ３３…三方ジョイント ３５…ドレンバルブ
３７…フィルタ付きレギュレータ ３９…エアー供給バルブ
４１…メインエアー配管 ４３…圧力計 ４５…取付金具
４７…構造体側固定部 ４９…垂直プレート ５１…チャンネル部 ５３…円筒体
５５…当接片 ５７…防振ゴム ５９…防振パネル側固定部
６１…垂直プレート ６３…チャンネル部 ６５…当接プレート
６７…水平プレート ６９…防振ゴム ７１…当接プレート
７３…チャンネル部 ７５…円筒体 ７７…当接片 ７９…摺動部材
８１…笠木

音は空気の微小な圧力変動であり、その空気の圧力変動が鼓膜を振動させることによって人は音として感じることができる。
周波数（１秒間に振動する回数（Ｈｚ））が多ければ高い音として聞こえ、少なければ低い音として聞こえる。音の大きさは音圧レベル（ｄＢ）で表される。
人の可聴域は、音圧レベルが１００ｄＢ未満で、周波数が約２０〜２００００Ｈｚの範囲と言われている。
この可聴域で、不快と感じたり、やかましく聞こえる音が騒音であり、空気伝搬する振動を防振壁で受止めて空気の振動を止めることで、この騒音を減らす試みは従来からなされている。

本発明は、上記目的を達成するために為されたものであり、請求項１の発明は、地面または床面に固定された構造体と、前記構造体に伸縮振動可能に固定されたべローズ形の空気ばねと、前記空気ばねを介して前記構造体に対して浮き構造的に支持された防振壁と、前記防振壁を前記構造体に前記空気ばねとは別に固定するための取付具を備え、前記空気ばねの伸縮振動に追従して、前記防振壁が振動する際に前記防振壁から前記構造体に伝達される振動が減衰されていることを特徴とする減音システムである。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載した減音システムにおいて、前記取付具が、上下方向に伸縮可能になっていることを特徴とする減音システムである。

請求項４の発明は、請求項１から３のいずれかに記載した減音システムにおいて、前記取付具が、防振ゴムによる減衰作用を利用して構成されていることを特徴とする減音システムである。

Claims (5)

1. 地面または床面に固定された構造体と、前記構造体に伸縮振動可能に固定されたべローズ形の空気ばねと、前記空気ばねを介して前記構造体に対して浮き構造的に支持された防振壁とを備え、前記空気ばねの伸縮振動に追従して、前記防振壁が振動することを特徴とする減音システム。
2. 請求項１に記載した減音システムにおいて、
   前記空気ばねが所望の振動数及び位相で伸縮振動することを特徴とする減音システム。
3. 請求項１または２に記載した減音システムにおいて、
   前記防振壁を前記構造体に前記空気ばねとは別に固定するための取付具であって、前記防振壁からの振動が減衰されていることを特徴とする減音システム。
4. 請求項３に記載した減音システムにおいて、
   前記取付具が、上下方向に伸縮可能になっていることを特徴とする減音システム。
5. 請求項３または４に記載した減音システムにおいて、
   前記取付具が、防振ゴムによる減衰作用を利用して構成されていることを特徴とする減音システム。

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