JP2020027189A - 吸音部材、建築パネル及び吸音筐体 - Google Patents

Abstract

【課題】吸音性と放熱性に優れた吸音部材を提供すること。【解決手段】吸音部材１は、第１の面１０ａ及び第１の面１０ａとは反対側の第２の面１０ｂを有する基材１０と、基材１０の第１の面１０ａと第２の面１０ｂとの間を貫通する少なくとも１つの通気部２０と、通気部２０の外周側に設けられ、通気部２０と連通する少なくとも１つの吸音部３０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、吸音部材、これを備えた建築パネル及び吸音筐体に関する。

従来、発電機、電動機、コンプレッサ等の装置で発生する騒音を低減するために、これら装置の周囲を吸音部材で覆うことが行われている。騒音を低減するための吸音部材として、例えば、柱形状のセルを平面状に複数設けた中空板状の樹脂基材とシート体とを備えた遮音パネルが知られている（特許文献１参照）。

特開２０１７−１５１３２５号公報

上記遮音パネルは、放熱性が考慮されていないため、上記遮音パネルを組み合わせて装置の周囲を覆った場合、装置で発生する熱が内部にこもりやすくなる。装置の熱が内部にこもると、装置が故障しやすくなり、また燃費も悪くなる。一方、放熱性を得るために、上記遮音パネルに通気穴を設けると、騒音が低減されることなく外部に漏れてしまうため、吸音性が低下する。

本発明の課題は、吸音性と放熱性に優れた吸音部材、建築パネル及び吸音筐体を提供することにある。

本発明は、以下のような解決手段により前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されない。
第１の発明は、第１の面（１０ａ）及び前記第１の面とは反対側の第２の面（１０ｂ）を有する基材（１０）と、前記基材の前記第１の面と前記第２の面との間を貫通する少なくとも１つの通気部（２０）と、前記通気部の外周側に設けられ、前記通気部と連通する少なくとも１つの吸音部（３０）と、を備える吸音部材（１）に関する。
第２の発明は、第１の発明の吸音部材（１）において、前記吸音部は、前記通気部の貫通方向と直交する方向に設けられたヘルムホルツ共鳴器である。
第３の発明は、第１又は第２の発明の吸音部材（１）において、前記吸音部は、前記通気部の貫通方向に沿って複数設けられている。
第４の発明は、第１から第３までのいずれかの発明の吸音部材（１）において、前記吸音部は、前記通気部の外側面に沿って複数設けられている。
第５の発明は、第１から第４までのいずれかの発明の吸音部材（１）と、前記吸音部材が設置されるパネル材（４０）と、を備える建築パネル（２）に関する。
第６の発明は、第１から第４までのいずれかの発明の吸音部材（１）を備え、音源となる装置の周囲を囲むように構成された吸音筐体（３）に関する。

本発明によれば、吸音性と放熱性に優れた吸音部材、建築パネル及び吸音筐体を提供できる。

第１実施形態における吸音部材１の斜視図である。 吸音部３０の構成図である。 吸音構造体４０の断面図である。 第２実施形態の建築パネル２の構成を示す分解斜視図である。 第３実施形態の吸音筐体３の構成を示す斜視図である。 第１変形形態における吸音部材１Ａの構成を示す斜視図である。 第２変形形態における吸音部材１Ｂの構成を示す斜視図である。 第３変形形態における吸音部材１Ｃの構成を示す分解斜視図である。 第３変形形態における吸音部材１Ｃの断面図である。

以下、本発明の実施形態ついて説明する。なお、本明細書に添付した図面においては、理解しやすさ等を考慮して、各部の形状、縮尺、縦横の寸法比等を、実物から変更又は誇張している。
本明細書等において、形状、幾何学的条件、これらの程度を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「方向」等については、その用語の厳密な意味に加えて、同様の光学的機能を奏し、ほぼ平行、ほぼ直交等とみなせる程度の範囲、概ねその方向とみなせる範囲を含む。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における吸音部材１の斜視図である。図２は、吸音部３０の構成図である。図２（Ａ）は、吸音部３０の断面図である。図２（Ｂ）は、吸音部３０の平面図である。このうち、図２（Ａ）は、通気部２０及び吸音部３０の各中心線（後述）を通る、Ｘ−Ｚ平面と平行な平面における断面図である。

なお、各図（図５を除く）には、ＸＹＺの直交座標系を示している。この座標系では、吸音部材１の厚さ方向をＺ方向とし、このＺ方向と直交する２方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とする。Ｘ方向とＹ方向は便宜上のものであるため、入れ替わってもよい。Ｚ方向においては、図中の上方向を＋Ｚ方向とし、下方向を−Ｚ方向とする。吸音部材１の上下方向は、鉛直方向の上下に限定されない。Ｘ方向においては、図中の右方向を＋Ｘ方向とし、左方向を−Ｘ方向とする。Ｙ方向においては、図中の正面方向を＋Ｙ方向とし、背面方向を−Ｙ方向とする。なお、本明細書においては、「方向」を適宜に「側」ともいう。
また、本実施形態では、吸音部材１の左右方向（Ｘ方向）を図中の水平方向と一致するように設置した例について説明するが、吸音部材１は、これに限らず、どのような向きに設置されていてもよい。例えば、吸音部材１は、左右方向、前後方向が水平から傾いた状態で設置されてもよい。

図１に示すように、第１実施形態の吸音部材１は、基材１０と、通気部２０と、吸音部３０と、を備える。
基材１０は、吸音部材１のベースとなる部材であり、箱枠形に形成されている。基材１０は、図１に示すように、＋Ｚ側に位置する第１の面１０ａと、−Ｚ側に位置する第２の面１０ｂと、を有する。本実施形態において、基材１０を形成する材料としては、例えば、発泡ポリスチレン、ウレタンフォーム等の吸音性の良い材料が挙げられるが、これに限定されない。

通気部２０は、基材１０の第１の面１０ａと第２の面１０ｂとの間をＺ方向に貫通する部材である。通気部２０は、円筒形に形成されている。図２（Ａ）に示すように、通気部２０の＋Ｚ側の端部は、基材１０の第１の面１０ａに開口している。また、通気部２０の−Ｚ側の端部は、基材１０の第２の面１０ｂに開口している。通気部２０は、図１に示すように、基材１０の内部に複数配置されている。基材１０の内部に通気部２０が配置されることにより、基材１０により仕切られた空間において、第１の面１０ａ側から第２の面１０ｂ側への空気の流通が可能となり、また第２の面１０ｂ側から第１の面１０ａ側への空気の流通が可能となる。

図１に示すように、通気部２０は、基材１０を厚さ方向（Ｚ方向）から見たときに格子状に配置されている。なお、通気部２０の配置パターンは、均一な吸音性及び放熱性を得るために、図１に示すような規則的な配置パターンとすることが望ましいが、これに限らず適宜に設定できる。１つの吸音部材１において、通気部２０を配置する密度は、吸音部材１の使用形態に応じて適宜に設定すればよい。通気部２０を構成する材料としては、例えば、プラスチック等の樹脂材料、アルミニウム等の金属材料が挙げられる。

吸音部３０は、通気部２０の外周側に設けられたヘルムホルツ共鳴器である。ヘルムホルツ共鳴器は、後述するように、伝達された空気の周波数と共鳴して、空気の振動を吸収する構造体である。吸音部３０は、円筒形に形成されており、図２（Ａ）に示すように、一方の端部が通気部２０と連通し、他方の端部が封止されている。吸音部３０は、通気部２０と一体に作製されてもよいし、別部品として接合されてもよい。また、吸音部３０と通気部２０とは、同一材料により作製されてもよいし、別の材料により作製されてもよい。以下の説明においては、通気部２０に吸音部３０が設けられた構造体を、「吸音構造体４０」ともいう。

吸音部３０は、通気部２０の貫通方向（Ｚ方向）に沿って設けられている。本実施形態において、吸音部３０は、図２（Ａ）に示すように、通気部２０の右側（＋Ｘ側）の外周側に等間隔で２個配置され、通気部２０の左側（−Ｘ側）の外周側に等間隔で同じく２個配置されている。なお、本実施形態では、吸音部３０をＸ（−Ｘ、＋Ｘ）方向に配置する例について説明するが、吸音部３０は、通気部２０の外周側において、どの方向に配置されてもよい。例えば、吸音部３０をＹ（−Ｙ、＋Ｙ）方向に配置してもよい。また、吸音部３０は、各方向に２個配置する例に限らず、１個配置してもよいし、３個以上配置してもよい。また、吸音部３０は、配置する方向において数が異なっていてもよい。

吸音部３０は、図２（Ａ）に示すように、中心線ｃ１が通気部２０の貫通方向（Ｚ方向）の中心線ｃ２と直交するように設けられている。本実施形態では、通気部２０の左右方向（Ｘ方向）において、対向する吸音部３０の中心線ｃ１が互いに一致するように吸音部３０が配置されている。また、吸音部３０は、図２（Ｂ）に示すように、通気部２０を貫通方向（Ｚ方向）から見たときの平面視において、２つの中心線ｃ１が同一直線上に位置するように１８０°離れた位置に設けられている。

次に、吸音部３０を構成するヘルムホルツ共鳴器の作用について簡単に説明する。
図３は、吸音構造体４０の断面図である。なお、図３では、空気が圧縮・膨張する様子を概念的に示している。
図３に示すように、音源（不図示）で発生した音（波）のエネルギーにより振動する空気ａ１は、吸音部３０に伝達されることにより、吸音部３０の空気ａ２を圧縮する。圧縮された吸音部３０の空気ａ２は、元の体積に戻ろうとする復元力により膨張するため、空気ａ１は吸音部３０の外に押し出される。吸音部３０の空気ａ２が復元力により膨張すると、吸音部３０の内部には負圧が発生するため、吸音部３０の空気ａ２は、空気ａ１により再び圧縮される。吸音部３０に伝達される音の周波数と吸音部３０の共鳴周波数とが一致する場合、上述した空気ａ１及びａ２の圧縮・膨張は、振動現象として繰り返される。そのため、吸音部３０の内外を繰り返し往復する空気ａ１のエネルギーは、吸音部３０との間に生じる摩擦抵抗のために減衰する。このように、吸音部３０は、音源で発生した音のエネルギーを有する振動する空気ａ１を減衰させる作用を有する。

吸音部３０における共鳴周波数は、図３に示すように、吸音部３０の長さｌ、吸音部３０（円筒形）の直径ｒ１、通気部２０（円筒形）の直径ｒ２、通気部２０の貫通方向（Ｚ方向）の長さＬ、１つの通気部２０に設けられる吸音部３０の個数等のパラメータを適宜に設定し、共鳴周波数の計算式に代入することにより求められる。したがって、吸音部材１において低減させたい音の周波数を共鳴周波数とし、この共鳴周波数が得られるように吸音部３０の上記各部のパラメータを設定することにより、音源で発生した音の強さを低減できる。なお、本明細書において「吸音」とは、音を１００％吸収する意味に加えて、音の強さを数ｄｂ低減させることを含むものとする。

上述した第１実施形態の吸音部材１によれば、吸音構造体４０の吸音部３０は、音源で発生した音のエネルギーを有する空気の振動を減衰させるため、音源で発生した音の強さを低減できる。また、吸音構造体４０の通気部２０は、基材１０の第１の面１０ａと第２の面１０ｂとの間を貫通しているため、基材１０の一方の面から他方の面への空気の流通が可能となる。この通気部２０を流通する空気は、吸音部３０において振動が減衰するため、通気部２０から放出される音の強さを低減できる。したがって、第１実施形態の吸音部材１は、吸音性と放熱性の両方の特性に優れている。

第１実施形態の吸音部材１において、吸音部３０は、ヘルムホルツ共鳴器として構成されているため、吸音構造体４０の各パラメータを適宜に設定することにより、吸音部３０の共鳴周波数を、低減対象となる音源で発生する音の周波数に合わせることができる。そのため、音源で発生した音の強さをより効果的に低減できる。
第１実施形態の吸音部材１において、吸音部３０は、通気部２０の貫通方向（Ｚ方向）に沿って複数設けられている。また、吸音部３０は、通気部２０の外側面に沿って複数設けられている。そのため、前述した特許文献１の遮音パネルように、柱形状のセルを平面状に複数設けた構造に比べて、音の強さをより効果的に低減できる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態として、吸音部材１を備えた建築パネル２について説明する。第２実施形態の説明及び図面において、第１実施形態と同等の部材等には、第１実施形態と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図４は、第２実施形態の建築パネル２の構成を示す分解斜視図である。
図４に示すように、第２実施形態の建築パネル２は、第１実施形態の吸音部材１と、パネル材５０と、を備える。パネル材５０は、建物において、壁材、天井材、床材、仕切り材等に用いられる部材であり、例えば、化粧板、断熱シート、遮光シート等が挙げられる。パネル材５０には、吸音部材１の通気部２０と対応する位置に開口部５１が設けられている。

なお、図４では、パネル材５０を吸音部材１の上側（＋Ｚ側）の面に設けた例について示しているが、上側と同じパネル材５０又は異なる機能を有するパネル材５０を、吸音部材１の下側（−Ｚ側）の面に設けてもよい。また、吸音部材１の片面又は両面に複数のパネル材５０を積層してもよい。この構成において、例えば、最表層に通気性を有するパネル材５０を設けた場合、開口部を省略できるので、意匠性が向上するだけでなく、建築パネル２の内側を覗かれにくくできる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態として、複数の吸音部材１により構成される吸音筐体３について説明する。
図５は、第３実施形態の吸音筐体３の構成を示す斜視図である。なお、図５では、吸音部材１に設けられた吸音構造体４０の図示を省略している。
図５に示すように、第３実施形態の吸音筐体３は、発電機等の音源となる装置Ｍを囲むように立方体として構成されている。具体的には、吸音筐体３は、第１実施形態の吸音部材１を箱枠形に組み合わせて、隣接する側縁同士を接合することにより構成される。隣接する側縁同士の接合としては、例えば、接着、溶着、ネジ止め等が用いられる。
第３実施形態の吸音筐体３によれば、音源となる装置Ｍを囲むように吸音部材１が配置されているため、装置Ｍで発生する音の強さをより効果的に低減できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内に含まれる。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、実施形態に記載したものに限定されない。なお、上述の実施形態及び後述する変形形態は、適宜に組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
図６は、第１変形形態における吸音部材１Ａの構成を示す斜視図である。第１変形形態において、吸音構造体４０の構造は、第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
図６に示すように、第１変形形態の吸音部材１Ａにおいて、基材１０Ａは、板材１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６により構成される。板材１０１，１０２は、それぞれ基材１０Ａの上側（＋Ｚ側）、下側（−Ｚ側）に配置される板材である。板材１０３，１０４，１０５，１０６は、それぞれ基材１０Ａの右側（＋Ｘ側）の側面、左側（−Ｘ側）の側面、正面側（＋Ｙ側）の側面、背面側（−Ｙ側）の側面に配置される部材である。板材１０１〜１０６を構成する材料としては、例えば、木材、プラスチック等の樹脂材料、アルミニウム等の金属材料が挙げられる。
本形態の吸音部材１Ａは、基材１０Ａの内部が中空であるため、吸音性及び通気性を維持しつつ、吸音部材１Ａをより軽量化できる。なお、図６に示す吸音部材１Ａにおいて、内部に断熱材、遮音材等を充填してもよい。

図７は、第２変形形態における吸音部材１Ｂの構成を示す斜視図である。第２変形形態において、吸音構造体４０の構造は、第１実施形態と同じであるため、説明を省略する。
図７に示すように、第２変形形態の吸音部材１Ｂにおいて、基材１０Ｂは、上述した第１変形形態の基材１０Ａと同じく、板材１０１〜１０６により、中空の箱枠形に構成されている。第２変形形態の吸音部材１Ｂは、基材１０Ｂの内部が仕切り材１０７により区画されている点が第１変形形態と相違する。仕切り材１０７は、隣接する吸音構造体４０を区画するように格子状に設けられている。
本形態の吸音部材１Ｂによれば、基材１０Ｂの内部が仕切り材１０７により区画されているため、吸音性及び通気性を維持しつつ、全体的に剛性を高めることができる。

図８は、第３変形形態における吸音部材１Ｃの構成を示す分解斜視図である。図８は、吸音構造体４０Ａ（図９参照）が設けられた部分の分解斜視図である。図９は、第３変形形態における吸音部材１Ｃの断面図である。図９は、図２（Ａ）に相当する断面図である。
図８に示すように、第３変形形態における吸音部材１Ｃは、板材２１０，２２０，２３０により構成される。板材２１０〜２３０を構成する材料としては、例えば、プラスチック等の樹脂材料、アルミニウム等の金属材料が挙げられる。

板材２１０には、穴部２１１が形成されている。穴部２１１は、図９に示すように、吸音構造体４０Ａの＋Ｚ側の開口及び内側面の一部となる。
板材２２０には、穴部２２１及びこの穴部２２１と連通する吸音部２２２が形成されている。穴部２２１は、図９に示すように、吸音構造体４０Ａの内側面となる。吸音部２２２は、第１実施形態の吸音部３０に相当する部分である。
板材２３０には、穴部２３１が形成されている。穴部２３１は、図９に示すように、吸音構造体４０Ａの＋Ｚ側の開口及び内側面の一部となる。
なお、第３変形形態において、板材２３０の下側（−Ｚ側）に板材２２０、２３０を更に追加することにより、第１実施形態の吸音構造体４０（図２参照）と同じ構成とすることができる。

上述した板材２１０，２２０及び２３０を、接着層（不図示）を介して、図８に示す順に積層することにより、図９に示すように、内部に吸音構造体４０Ａを備えた吸音部材１Ｃを作製できる。吸音構造体４０Ａは、第１実施形態の吸音構造体４０と同じく、通気部２０及び吸音部３０を備えている。本形態の吸音部材１Ｃによれば、吸音構造体４０Ａを別部品として用意する必要がないため、構成部品の簡素化を図ることができる。なお、本形態の吸音構造体４０Ａを備えた吸音部材１Ｃは、板材を積層することなしに、例えば、樹脂用又は金属用の３Ｄプリンタにより作製することもできる。

（その他の変形形態）
第１実施形態では、図２（Ａ）に示すように、通気部２０を貫通方向（Ｚ方向）から見たときの平面形状を円形とした例について説明したが、これに限定されない。通気部２０の平面形状は、三角形でもよいし、四角形以上の多角形でもよい。また、通気部２０の平面形状は、平行四辺形、菱形、台形、半円形、楕円形（半楕円、長楕円）等でもよいし、これらを組み合わせでもよい。
第１実施形態では、図１に示すように、吸音部３０を円筒形（断面が凹形状）とした例について説明したが、これに限定されない。吸音部３０は、例えば、断面が凸形状であってもよい。すなわち、吸音部３０は、ヘルムホルツ共鳴器として機能する形状であれば、どのような形状であってもよい。

第１実施形態では、図２（Ｂ）に示すように、通気部２０を貫通方向（Ｚ方向）から見たときの平面視において、２つの吸音部３０の中心線ｃ１が同一直線上に位置するように構成した例を示したが、これに限定されない。２つの吸音部３０の中心線ｃ１が０°又は１８０°を除く角度で交差するように構成してもよい。また、吸音部３０は、平面視において、３箇所以上に設けられていてもよい。その場合、それぞれの吸音部３０の中心線ｃ１が、通気部２０の中心線ｃ２に対して等間隔となるように構成してもよいし、それぞれ異なる間隔となるように構成してもよい。

第１実施形態では、図２（Ａ）に示すように、吸音部３０の中心線ｃ１が通気部２０の貫通方向（Ｚ方向）の中心線ｃ２と直交する例について説明したが、これに限定されない。吸音部３０の中心線ｃ１が通気部２０の貫通方向（Ｚ方向）の中心線ｃ２に対して所定の角度で交差するようにしてもよい。
第１実施形態では、図２（Ａ）に示すように、通気部２０の左右方向（Ｘ方向）において、対向する吸音部３０の中心線ｃ１が互いに一致するように吸音部３０を配置する例について説明したが、これに限定されない。通気部２０の左右方向（Ｘ方向）において、それぞれの吸音部３０の中心線ｃ１が異なるように吸音部３０を配置してもよい。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 吸音部材
２ 建築パネル
３ 吸音筐体
１０，１０Ａ，１０Ｂ 基材
１０ａ 第１の面
１０ｂ 第２の面
２０ 通気部
３０ 吸音部
４０ パネル材
５０，５０Ａ 吸音構造体

Claims (6)

1. 第１の面及び前記第１の面とは反対側の第２の面を有する基材と、
   前記基材の前記第１の面と前記第２の面との間を貫通する少なくとも１つの通気部と、
   前記通気部の外周側に設けられ、前記通気部と連通する少なくとも１つの吸音部と、
   を備える吸音部材。
2. 請求項１に記載の吸音部材において、
   前記吸音部は、前記通気部の貫通方向と直交する方向に設けられたヘルムホルツ共鳴器である吸音部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の吸音部材において、
   前記吸音部は、前記通気部の貫通方向に沿って複数設けられている吸音部材。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の吸音部材において、
   前記吸音部は、前記通気部の外側面に沿って複数設けられている吸音部材。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の吸音部材と、
   前記吸音部材が設置されるパネル材と、
   を備える建築パネル。
6. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の吸音部材を備え、音源となる装置の周囲を囲むように構成された吸音筐体。

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