JP2019152726A - 通風機能を備えた防音板 - Google Patents

Abstract

【課題】簡便な構造で、空調設備において、空気の通風を備えた上に、騒音を防音することができる防音材を提供する。【解決手段】通風機能を備え、特定の周波数の音圧を低減する防音板１０であって、通風用の開口３０が形成された平板２０と、平板２０の音圧の音源６０側に、２平面５２、５４で形成された山型突起４０であって、平板２０の開口３０を覆い、山型の辺の長さＬ１、Ｌ２のいずれかが特定の周波数の音圧の１／４波長の倍数である、山型突起４０を備える防音板１０。【選択図】図１

Description

本発明は、通風機能を備えた防音板であって、特定の周波数の音圧を低減する防音板に関するものである。

典型的な空調設備は、空気中のちりを除去するフィルターと空気を搬送するブロワを有する外調機、ダクトで送られた清浄空気を室内へ送る吹き出しユニットを備える。室内へ送られた空気は、高い空気清浄度を要求される場合には、ファンフィルターユニットにより再度空気清浄度を高めて室内へ送られ、空気循環される。

上記の空調設備では、外調機のブロワの騒音が近隣へ漏れ、問題となることがある。その場合には、防音壁を設置するのが一般的であるが、防音壁の設置には大きな設備費を要する。また、室内への騒音対策としては、ダクト内にグラスウール等の吸音材を設置することが知られているが、空気が吸音材を通過するときの圧力損失が大きく、空調設備のエネルギ効率が低下してしまう。

そこで、軽量で施工性に優れた防音空調ダクトとして、ダクトの外面に特殊な制振材を取り付けた後に外面全体をグラスウールで覆う防音空調ダクトが提案されている（特許文献−１参照）。

特開２００６−３３６８８７号公報

しかし、当該防音空調ダクトは、ダクトの内外面を伝って放射される騒音を主対象としており、ダクトで搬送される空気による騒音に対する効果については、言及されていない。そこで、簡便な構造で、空気の通風機能を備えた上に、騒音を防音することができる防音材に対する要求は依然として高い。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る防音板は、例えば図１に示すように、通風機能を備え、特定の周波数の音圧を低減する防音板１０であって、通風用の開口３０が形成された平板２０と、平板２０の音圧の音源６０側に、２平面５２、５４で形成された山型突起４０であって、平板２０の開口３０を覆い、山型の辺の長さＬ１、Ｌ２のいずれかが特定の周波数の音圧の１／４波長の倍数である、山型突起４０を備える。

このように構成すると、平板に開口が形成され、平板の音源側に山型の辺の長さのいずれかが特定の周波数の音圧の１／４波長の倍数である山型突起を備えるので、通風機能を備えつつ該特定の周波数の音圧を低減する防音板となる。

また、本発明の第２の態様に係る防音板では、例えば図１に示すように、山型の辺の長さＬ１、Ｌ２のいずれかが特定の周波数の音圧の１／４波長である。このように構成すると、山型の辺の長さのいずれかが特定の周波数の音圧の１／４波長である山型突起を備えるので、該音圧を低減する防音板となる。

また、本発明の第３の態様に係る防音板では、例えば図４に示すように、開口３０と山型突起４２、４４、４６を複数有する。このように構成すると、防音板が開口と山型突起を複数有するので、均等に通気できると共に音圧を低減できる。

また、本発明の第４の態様に係る防音板では、例えば図１に示すように、辺の長さＬ１、Ｌ２が異なる山型突起４０を有する。このように構成すると、複数の辺の長さを有する山型突起で防音できるので、複数の周波数の音圧を低減する防音板となる。

また、本発明の第５の態様に係る防音板では、例えば図１に示すように、開口３０の面積Ａ１は、平板２０の面積Ａ０の３０％以上７０％以下である。このように構成すると、開口の面積が平板の面積の３０％以上７０％以下であるので、通風機能を有すると共に、平板の強度を維持できる。

本発明の防音板によれば、通風機能を備え、特定の周波数の音圧を低減する防音板であって、通風用の開口が形成された平板と、平板の音圧の音源側に、２平面で形成された山型突起であって、平板の開口を覆い、山型の辺の長さのいずれかが特定の周波数の音圧の１／４波長の倍数である、山型突起を備えるので、通風機能を備えた上に、騒音を防音することができる防音材を提供することができる。

図１は、防音板の構造を説明する概略図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面断面図を示す。 図２は、実施例としての山型突起と開口の関係を示す正面図である。 図３は、音圧低減性能試験を行った装置を説明する模式図である。 図４は、音圧低減性能試験で用いた防音板の正面図である。 図５は、音圧低減性能試験の結果を示す音圧周波数と透過音圧量のグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、互いに同一または相当する装置には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

先ず、図１を参照して、本発明の防音板１０の構造を説明する。防音板１０は、開口３０が形成された平板２０と、平板２０の音源６０側に開口３０を覆うように形成された山型突起４０とを備える。開口３０は、長方形断面を基本とするが、角に丸みを持たせた形状、楕円あるいは円を含む、任意の形状でよい。開口部３０の面積Ａ１は、平板２０の面積Ａ０の３０％以上７０％以下とするのが好ましい。なお、平板２０の面積Ａ０という場合には、開口が無いとしたときの面積をいう。また、開口３０の面積Ａ１とは、複数の開口３０が形成される場合には、複数の開口３０の面積の総和をいう。開口部３０の面積Ａ１が平板２０の面積Ａ０の３０％未満であると通風機能が損なわれ、７０％を超えると平板２０の強度が低下することがある。平板２０の材質は、特に限定はされず、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属でも、プラスチック、または、木材でもよい。

山型突起４０は、平板２０の音源６０側に、２平面５２、５４で開口３０を覆うように形成される。「開口３０を覆うように」とは、例えば図２に示すように、音源６０側から見た場合（これが正面図となる）、２平面５２、５４により開口３０が見えなくなることをいう。開口の幅がＷ１の場合、２平面５２、５４の幅はＷ１より大きいＷ２とする。Ｗ２は、Ｗ１の１．１〜１．５倍の範囲とするのが好的である。Ｗ２の幅がＷ１の幅の１．１倍より狭いと斜行する音波が開口３０を貫通してしまうことがあり、１．５倍より広いと、多数の山型突起４０を設ける場合に設置場所を確保しにくくなる。なお、平面５２、５４は、開口３０の長さより長く、すなわち、開口３０の端部で曲げられて平板２０に沿う形状を取るのが普通である。平面５２、５４の平板２０に沿う部分が、平板２０に固定される。固定の方法は、ネジ止め、接着剤、溶接等、公知の方法でよい。平面５２、５４の材質は、特に限定はされず、アルミニウム、ステンレス鋼等の金属でも、プラスチック、または、木材でもよく、平板２０と同じであっても異なっていてもよい。

山型の辺の長さＬ１、Ｌ２、すなわち平面５２、５４の長さの一方は、防音板１０で低減する周波数の音圧の波長の１／４の倍数とする。例えば空調機（不図示）においては、ブロワまたはファンの風切り音、ブロワの駆動装置（モータ）（不図示）の振動音、外調機（不図示）の吸込み口の風切り音などが騒音源となり、騒音の周波数は限定されているのが一般的である。そこで、大きな騒音となる周波数成分の音圧を低減することで、騒音そのものを低減することが可能である。上記の騒音源の周波数は、空調機毎に異なるので、予め測定して、低減すべき周波数を定め、辺の長さＬ１、Ｌ２を決める。辺の長さＬ１とＬ２は同じであってもよいし、異なっていてもよい。防音板１０の設置場所に応じて、低減すべき周波数を定め、辺の長さＬ１、Ｌ２を決める。

なお、山型突起４０と平板２０とで形成される三角形の面積Ａ２は、開口３０の面積Ａ１の６０％以上であることが好ましい。なお、山型突起４０と平板２０とで形成される三角形の面積Ａ２とは、複数の山型突起４０を備える場合には、複数の山型突起４０と平板２０とで形成される三角形の面積の総和である。山型突起４０と平板２０とで形成される三角形の面積Ａ２が開口３０の面積Ａ１の６０％未満であると、通風機能が損なわれる恐れがあるが、防音板１０の形状や寸法により異なる。また、防音板１０の厚さを厚くし過ぎないように山型突起４０の高さを抑えるために、三角形の面積Ａ２は、開口３０の面積Ａ１の２００％以下とすることが好ましい。更に好ましくは１００％以下である。しかし、設置場所によっては厚さを厳しく制限する必要が無いこともある。たとえば、室外の防音壁などに用いる場合である。そのときには、三角形の面積Ａ２が開口３０の面積Ａ１の２００％を超えることもある。

前述のように、防音板１０を用いる場合には、低減すべき周波数を定め、辺の長さＬ１、Ｌ２を決める。低減すべき周波数が１つの場合には、その周波数の音波の波長の１／４あるいはその倍数の辺の長さＬ１を求め、全ての山型突起４０を、２辺が長さＬ１である等辺山型突起とするのがよい。低減すべき周波数が２つの場合には、それらの周波数の音波の波長の１／４あるいはその倍数の辺の長さＬ１、Ｌ２を求め、全ての山型突起４０を、辺が長さＬ１と長さＬ２である不等辺山型突起とするのがよい。あるいは、２辺が長さＬ１である等辺山型突起と、２辺が長さＬ２である等辺山型突起を設けてもよい。

低減すべき周波数が３つ以上の場合（例えば４つの場合）には、それらの周波数の音波の波長の１／４あるいはその倍数の辺の長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４を求め、辺が長さＬ１と長さＬ２である不等辺山型突起と、辺が長さＬ３と長さＬ４である不等辺山型突起とを設けるのがよい。なお、辺Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４の組合せは任意であるが、２種類の同形状の山型突起とすると製作が容易である。

図１に戻って、防音板１０の作用効果を説明する。音源６０側からの空気の流れは、防音板１０に当たるが、山型突起４０と平板２０とで形成される三角形から開口３０を通って、防音板１０の裏側へ通り抜ける。そのときに、開口３０の面積Ａ１が平板２０の面積Ａ０の３０％以上７０％以下であり、かつ、山型突起４０と平板２０とで形成される三角形の面積Ａ２は、開口３０の面積Ａ１の６０％以上であれば、空気の流れは、防音板１０により大きな抵抗を受けることなく、防音板１０を通り抜ける。なお、空気は、防音板１０の山型突起４０が設置された面の裏側から山型突起側に流れてもよい。

音源６０からの音波が防音板１０に当たると、山型突起４０の辺Ｌ１、Ｌ２で反射される。そのときに、音波の波長の１／４あるいはその倍数が辺の長さＬ１、Ｌ２と一致すると、大きな反射波が生ずる。この反射波は、音源６０から防音板１０に向かう進行波をキャンセルし、顕著な音圧の低減を生ずる。すなわち、アクティブ消音と同様の効果が得られるものと考えられる。よって、辺の長さＬ１、Ｌ２が、低減する周波数の音圧の半波長であると、より高い低減効果が得られるものと考えられる。さらに、山型突起４０の中に入った音波は、辺Ｌ１、Ｌ２の内面で繰り返し反射されて減衰する効果もあるものと考えられる。また、山型突起４０が開口３０を覆っているので、特に、山型突起４０、すなわち平面５２、５４の幅Ｗ２が開口の幅Ｗ１の１．１〜１．５倍であると、音波が開口３０を貫通することが防止され、音圧の低減効果が確実に得られる。

このような防音板１０は、外調機の空気取り入れ口に設置することによりブロワやファンからの騒音の近隣への放出量を低減することもできるし、空調機の空気吹き出し口に設置することにより、ブロワやファンからの騒音の室内への放出量を低減することもできる。あるいは、ダクト内に防音板１０を設置してもよい。さらに、空調機の防音以外の用途、例えば道路等の防音壁、工場内の防音壁等に用いてもよく、用途および設置場所は限定されない。

本発明による防音板を用いた音圧低減性能試験について説明する。図３に音圧低減性能試験装置の全体構成を示す。音圧低減試験装置は、音源６０としてのスピーカ６２と増幅器６４および周波数発振器６６を備える。また、音圧測定装置としてのマイク７２およびフーリエ変換／フーリエ逆変換器７４とを備える。また、音源６０を制御し、音圧測定装置の測定結果を分析するパソコン８０を備える。そして、測定台９０上にスピーカ６２とマイク７２を固定し、その間に、山型突起４２、４４、４６（図４参照）をスピーカ６２側に向けて防音板１２を配置する。スピーカ６２と防音板１２との距離は４３０ｍｍ、マイク７２と防音板１２との距離は１６０ｍｍとした。そして、これらの音圧低減試験装置を無響室に設置した。

防音板１２には、１，４５８ｍｍ×５３３ｍｍの大きさで、厚さ１．５ｍｍのアルミ板を用いた。防音板１２には、１７５ｍｍ×５０ｍｍの開口部３０を３５箇所、形成した。なお、開口３０の面積Ａ１は平板の面積Ａ０の約４０％となる。防音板１２には、図４の正面図を示すように、３タイプ（Ｔｙｐｅ１、Ｔｙｐｅ２，Ｔｙｐｅ３）の山型突起４２、４４、４６を設けた。各タイプの山型突起４２、４４、４６の辺Ｌ１、Ｌ２の長さは、下記の通りとした。
［辺Ｌ１×Ｌ２］
山型突起４２（Ｔｙｐｅ１）：６０ｍｍ×１４０ｍｍ
山型突起４４（Ｔｙｐｅ２）：８０ｍｍ×１００ｍｍ
山型突起４６（Ｔｙｐｅ３）：６０ｍｍ×１２０ｍｍ

辺Ｌ１、Ｌ２の長さに対応する１／４波長の周波数、すなわち低減する周波数は、下記のとおりである。なお、周波数の計算では、音速を３４５ｍ／秒とした。
［辺の長さ；低減する周波数］
辺の長さ＝６０ｍｍ；周波数＝１．４ｋＨｚ
辺の長さ＝８０ｍｍ；周波数＝１．１ｋＨｚ
辺の長さ＝１００ｍｍ；周波数＝０．９ｋＨｚ
辺の長さ＝１２０ｍｍ；周波数＝０．７ｋＨｚ
辺の長さ＝１４０ｍｍ；周波数＝０．６ｋＨｚ

音圧低減性能試験では、電源（不図示）として、株式会社テクシオ・テクノロジー製の可変式直流安定化電源ＧＰＳ−１８３０Ｄを用い、周波数発振器６６として同社製の低周波発振器ＡＧ−２０５を用い、増幅器６４として株式会社秋月電子通商製の小型アンプキットＴＡ７３６８を用い、スピーカ６２としてフォスター電機株式会社製ＳＡＮ−１５Ａを用いた。また、マイク７２およびフーリエ変換／フーリエ逆変換器７４としてローツェ社製ＤＥＢＵＧＳＣＯＰＥを用いた。

音圧低減性能試験は、発振周波数を変化させながら、その周波数の音圧の防音板１２を透過した音圧を測定することにより行った。結果を図５に示す。図５は、横軸に発振周波数（ｋＨｚ）を、縦軸に透過音圧量（ｄＢ）を取り、周波数を変化させたときの透過音圧量の変化を示す。０ｄＢは、透過音圧量が発振音圧量と同じである状態を示す。例えば、山型突起４２、４４、４６で低減する周波数とはされていない０．８ｋＨｚでは、透過音圧量が０．０ｄＢとなり、音圧が低減されていない。

それに対し、山型突起４２、４４、４６で低減する周波数である０．６ｋＨｚ、０．７ｋＨｚ、０．９ｋＨｚ、１．１ｋＨｚ、１．４ｋＨｚでは、透過音圧量の低減が見られた。特に高周波数である１．４ｋＨｚでは−５．０ｄＢの透過音圧量となっており、すなわち音圧が半減されており、本発明による防音板の音圧低減効果が確認された。

１０ 防音板
２０ 平板
３０ 開口
４０、４２、４４、４６ 山型突起
５２、５４ 平面
６０ 音源
６２ スピーカ
６４ 増幅器
６６ 周波数発振器
７２ マイク
７４ フーリエ変換／フーリエ逆変換器
８０ パソコン
９０ 測定台
Ａ０ 平板の面積
Ａ１ 開口の面積
Ａ２ 山型突起と平板とで形成される三角形の面積
Ｌ１、Ｌ２ 山型の辺の長さ

Claims (5)

1. 通風機能を備え、特定の周波数の音圧を低減する防音板であって、
   通風用の開口が形成された平板と、
   前記平板の前記音圧の音源側に、２平面で形成された山型突起であって、前記平板の開口を覆い、前記山型の辺の長さのいずれかが前記特定の周波数の音圧の１／４波長の倍数である、山型突起を備える；
   防音板。
2. 前記山型の辺の長さのいずれかが前記特定の周波数の音圧の１／４波長である、
   請求項１に記載の防音板。
3. 前記開口と前記山型突起を複数有する；
   請求項１または２に記載の防音板。
4. 前記辺の長さが異なる前記山型突起を有する；
   請求項３に記載の防音板。
5. 前記開口の面積は、前記平板の面積の３０％以上７０％以下である；
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載の防音板。

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