JP2022036214A - ダブルスキン構造 - Google Patents

Abstract

【課題】空気層内への外気導入と空気の流通は維持しつつも、開口端部が遮音欠損となることを防ぎ、ダブルスキン構造の遮音性能を向上することができるダブルスキン構造３０１を提供する。【解決手段】本発明に係るダブルスキン構造３０１は、外側部材と、前記外側部材の屋内側に所定間隔離れて設けられた内側部材と、からなる建物の外壁部を構成するダブルスキン構造であって、遮音板３３０が前記内側部材に取り付けられることを特徴とする。【選択図】 図４

Description

本発明は、建物の外壁部を構成するダブルスキン構造に関する。

建物の断熱性能を高めるために採用される外装壁の１つしてダブルスキン構造を有するものが知られている。このようなダブルスキン構造においては、外側部材（アウタースキン）と内側部材（インナースキン）の間に空間（通気空間）が設けられている。夏季には、この空間内の温度上昇を防止する為に、アウタースキンとインナースキンの間、或いはアウタースキンの一部に開口を設けて、通気空間内への外気導入と空気の流通を確保する。

例えば、特許文献１（特開２０１３－１８１３３３号公報）には、枠状のＰＣユニットからなるダブルスキン構造であって、前記ＰＣユニットの枠の左右前方に突設され、左右からの日射を遮るための袖壁と、前記袖壁に打ち込まれ、外側面材を設置可能な外部サッシと、中空層を介して前記外部サッシに対向配置され、内側面材を設置可能な内部サッシと、前記袖壁に設けられ、外部と前記中空層を連通する連通口とを備え、前記袖壁の少なくとも一方の側面外部に段差部を形成したダブルスキン構造が開示されている。
特開２０１３－１８１３３３号公報

ダブルスキン構造を有する外装壁では、外側部材（アウタースキン）と内側部材（インナースキン）の間の通気空間内に、開口端部から通気されることにより、建物内の温度調整に寄与することが可能となる。しかし一方で、当該開口端部が遮音欠損となり、開口端部が無い場合と比較して、ダブルスキン構造を有する外装壁の遮音性能は大きく低下する、という問題があった。

ダブルスキン構造における通気空間の幅が音波の半波長以下となる周波数では、騒音は通気空間内を２次元的に伝搬する。このため、下方の開口端部から上方へ向けて伝搬する騒音は３次元空間を伝搬する場合と比較して距離減衰が小さくなる。例えば、点音源の場合、３次元空間の距離減衰は音源からの距離が倍になるにしたがって－６ｄＢであるが、２次元空間の場合は－３ｄＢである。

したがって、ダブルスキン構造を有する外装壁では、上層階において、下層階の開口端部から通気空間を２次元的に伝搬する騒音の影響により、シングルスキン外装壁の場合と比較して内側部材（インナースキン）に入射する外部騒音の音圧レベルが高くなり、より遮音性能の高い部材が必要になる場合があり、コストがかかるという問題もあった。

これまでダブルスキン構造における上記のような遮音性能低下などの課題については、これを解決する提案がなされておらず、問題であった。

この発明は、上記課題を解決するものであって、本発明に係るダブルスキン構造は、外側部材と、前記外側部材の屋内側に所定間隔離れて設けられた内側部材と、からなる建物の外壁部を構成するダブルスキン構造であって、遮音板が前記内側部材に取り付けられることを特徴とする。

本発明に係るダブルスキン構造においては、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外側部材と内側部材との間に配される。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、ダブルスキン構造の開口端部から空気層内へ屋外騒音が伝搬することを防止する。その結果、本発明に係るダブルスキン構造によれば、空気層内への外気導入と空気の流通は維持しつつも、開口端部が遮音欠損となることを防ぎ、ダブルスキン構造の遮音性能を向上することができる。

また、本発明に係るダブルスキン構造によれば、開口端部から空気層内へ屋外騒音が伝搬することを防止することで、内側部材（インナースキン）に入射する騒音の音圧レベルが低くなる。これにより、内側部材（インナースキン）に遮音性能の高い部材が不要になり、コストダウンが実現できる。例えば、厚さの薄いガラスで内側部材（インナースキン）を構成することが可能になる。

また、本発明に係るダブルスキン構造に用いる遮音ルーバー、遮音板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ダブルスキン構造３０１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ダブルスキン構造３０１を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１を示す図である。 遮音板３３０有無による騒音伝達を模式化した図である。 立設部３３５が設けられた遮音板３３０を説明する図である。 本発明の他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１を示す図である。 本発明の他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１を示す図である。 吸音材３４０を用いた他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１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。

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、建物の外壁に用いるダブルスキン構造３０１であって、本発明に係るダブルスキン構造３０１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２（Ｂ）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、上流側から入射した騒音は上流側へ反射され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。

なお、図１乃至図３に基づいて説明した遮音ルーバー１はさらなる実施形態を有するものであり、さらなる実施形態については、本願発明者による特願２０１６－１８８００９号の記載を参照することで、本明細書中に援用するものである。

上記のような遮音ルーバー１がダブルスキン構造３０１に適用されることにより、本発明が構成される。図４は本発明の実施形態に係るダブルスキン構造３０１を示す図である。 図４（Ａ）は本発明の実施形態に係るダブルスキン構造３０１の斜視図であり、 図４（Ｂ）は図４（Ａ）の点線で囲った部分の拡大断面図である。

ダブルスキン構造３０１は、外側部材３０４と、この外側部材３０４の屋内側に所定間隔離れて設けられた内側部材３０５と、からなる建物の外壁部を構成するものである。外側部材３０４と内側部材３０５との間に形成される空間を空気層と称することする。また、ダブルスキン構造３０１の鉛直方向の端部を開口端部３０７と称する。

夏季においては、このようなダブルスキン構造３０１の空気層には、開口端部３０７から空気を流入させて、不図示の上方開口部から排出することで、日射の影響を緩和したり、室内温熱環境を改善したりする。しかし一方で、開口端部３０７が遮音欠損となり、開口端部３０７が無い場合と比較して、ダブルスキン構造３０１を有する外装壁の遮音性能は大きく低下してしまう。

そこで、本発明に係るダブルスキン構造３０１においては、空気層における良好な通気性を阻害することなく、騒音低減を図るために、上記のような遮音ルーバー１を外側部材３０４と内側部材３０５との間に配するようにしている。本実施形態では、ダブルスキン構造３０１の開口端部３０７に遮音ルーバー１を配しているが、遮音ルーバー１を設ける鉛直方向の高さがこれにのみ限定されるものではない。

以上のような、本発明に係るダブルスキン構造３０１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が外側部材３０４と内側部材３０５との間に配される。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、ダブルスキン構造３０１の開口端部３０７から空気層内へ屋外騒音が伝搬することを防止する。その結果、本発明に係るダブルスキン構造３０１によれば、空気層内への外気導入と空気の流通は維持しつつも、開口端部３０７が遮音欠損となることを防ぎ、ダブルスキン構造３０１の遮音性能を向上することができる。

また、本発明に係るダブルスキン構造３０１によれば、開口端部３０７から空気層内へ屋外騒音が伝搬することを防止することで、内側部材３０５に入射する騒音の音圧レベルが低くなる。これにより、内側部材３０５に遮音性能の高い部材が不要になり、コストダウンが実現できる。例えば、厚さの薄いガラスで内側部材３０５を構成することが可能になる。

また、本発明に係るダブルスキン構造３０１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。

なお、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。

次に、遮音ルーバー１の他の例について説明する。図５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５（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５（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。

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６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６乃至図９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７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７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７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（上流側）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（下流側）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８、図９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８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９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。

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。

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。

なお、図６乃至図９に基づいて説明した遮音ルーバー１はさらなる実施形態を有するものであり、さらなる実施形態については、本願発明者による特願２０１６－１８８０１１号の記載を参照することで、本明細書中に援用するものである。

上記のような遮音ルーバー１がダブルスキン構造３０１に適用されることにより、本発明が構成される。図１０は本発明の実施形態に係るダブルスキン構造３０１を示す図である。 図１０（Ａ）は本発明の実施形態に係るダブルスキン構造３０１の斜視図であり、 図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）の点線で囲った部分の拡大断面図である。

本発明に係るダブルスキン構造３０１においては、空気層における良好な通気性を阻害することなく、騒音低減を図るために、上記のような遮音ルーバー１を外側部材３０４と内側部材３０５との間に配するようにしている。本実施形態では、ダブルスキン構造３０１の開口端部３０７に遮音ルーバー１を配しているが、遮音ルーバー１を設ける鉛直方向の高さがこれにのみ限定されるものではない。

以上のような、本発明に係るダブルスキン構造３０１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２１５中には、複数の反射部（２４０、２５０）が形成されると共に、前記通気経路２１５の第１開口２１１に入射した音が、前記複数の反射部（２４０、２５０）で反射され、前記第１開口２１１から出射される遮音ルーバー１が外側部材３０４と内側部材３０５との間に配される。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、ダブルスキン構造３０１の開口端部３０７から空気層内へ屋外騒音が伝搬することを防止する。その結果、本発明に係るダブルスキン構造３０１によれば、空気層内への外気導入と空気の流通は維持しつつも、開口端部３０７が遮音欠損となることを防ぎ、ダブルスキン構造３０１の遮音性能を向上することができる。

また、本発明に係るダブルスキン構造３０１によれば、開口端部３０７から空気層内へ屋外騒音が伝搬することを防止することで、内側部材３０５に入射する騒音の音圧レベルが低くなる。これにより、内側部材３０５に遮音性能の高い部材が不要になり、コストダウンが実現できる。例えば、厚さの薄いガラスで内側部材３０５を構成することが可能になる。

また、本発明に係るダブルスキン構造３０１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。

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。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図１１は本発明の他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１を示す図である。図１１（Ａ）は本発明の他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１の斜視図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の点線で囲った部分の拡大断面図である。また、図１２は遮音板３３０有無による騒音伝達を模式化した図であり、図１２（Ａ）は遮音板３３０がないダブルスキン構造を示しており、図１２（Ｂ）は遮音板３３０がある本発明の実施形態に係るダブルスキン構造３０１を示している。

本発明の他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１は、開口端部３０７において、内側部材３０５の主面に対して垂直な主面を有する遮音板３３０が、内側部材３０５に取り付けられるものである。この遮音板３３０としては内側部材３０５及び外側部材３０４の双方に取り付けるようにしても構わない。ここで、他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１で用いる遮音板３３０は、低減したい騒音の周波数成分に対して、十分な遮音性能（音響透過損失）を持つものを用いる。

なお、本実施形態においては、内側部材３０５の主面に対して垂直な主面を有する遮音板３３０を内側部材３０５に取り付ける構成に基づいて説明するが、内側部材３０５に対して遮音板３３０を取り付ける際の態様がこれに限定されるものではない。

図１１に示す実施形態では、空気層内への外気導入を阻害しないように間隔を確保した上で、開口端部３０７の下方に遮音板３３０を設置するようにしている。

遮音板３３０は、図中に矢印付き破線で示した、騒音源と外側部材３０４の下端とを結ぶ線より外側に先端が位置するように設置する。このように遮音板３３０を設置することで、騒音が直接空気層内に伝搬することを防止することができる。開口端部３０７から空気層内に伝搬する騒音は、遮音板の先端を回折することにより減衰する。

図１２（Ａ）に示すように、遮音板３３０がない場合は、騒音は、騒音源から直接あるいは内側部材３０５で反射した後、開口端部３０７を介して空気層内に伝搬する。一方で、上記のように遮音板３３０を設置した場合、図１２（Ｂ）に示すように、騒音の伝搬経路が遮音板３３０により遮蔽され、遮音板３３０先端で回折減衰した後の騒音が、開口端部３０７を介して空気層内に伝搬する。

なお、図１１に示す実施形態では、遮音板３３０の主面が水平に設置した例を示したが、遮音板３３０の主面は必ずしも水平になるように設置する必要はない。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。図１３は立設部３３５が設けられた遮音板３３０を説明する図である。また、図１４は本発明の他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１を示す図である。図１４（Ａ）は本発明の他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１の斜視図であり、図１４（Ｂ）は図１４（Ａ）の点線で囲った部分の拡大断面図である。

騒音源が遠方にあるなどの理由で騒音の入射角度が浅い場合、上方に立ち上げた立設部３３５を有する遮音板３３０を設置することで、騒音低減効果を維持しつつ遮音板３３０の張出しを最小限に抑えることができる（図１３（Ａ）参照）。

立ち上げた立設部３３５の先端が内側部材３０５の下端と同じ高さに位置するように遮音板３３０を設置すると、少なくとも開口端部３０７に対して俯角方向（下方）から入射する騒音について、直接空気層内に伝搬することを防止することができる。このような遮音板３３０は、騒音源が特定できない場合や騒音の入射角度が明確でない場合に有効である（図１３（Ｂ）参照）。

図１４に示すダブルスキン構造３０１では、立ち上げた立設部３３５の先端が内側部材３０５の下端より上方に位置するように遮音板３３０を設置するようにしたものであり、このような遮音板３３０を用いることで、より確実に開口端部３０７に対して俯角方向（下方）から入射する騒音について、直接空気層内に伝搬することを防止することができる。

次に、本発明の他の実施形態について説明する。遮音板３３０は、ダブルスキン構造３０１の空気層内に設置することも可能である。図１５はそのような実施形態を示す図である。図１５（Ａ）は本発明の他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１の斜視図であり、図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）の点線で囲った部分の拡大断面図である。図１６は吸音材３４０を用いた他の実施形態に係るダブルスキン構造３０１を示す図である。

図１５に示すように、本実施形態では、鉛直方向からみて２枚の遮音板３３０を互い違いに、かつ通気経路が迷路状になるように設置することで、空気層内を騒音が伝搬することを防止する。本実施形態においては、外側部材３０４に一枚の遮音板３３０を、また、内側部材３０５に一枚の遮音板３３０を取り付けるようにしている。

図１５に示す実施形態では、２枚の遮音板３３０を使った例を示したが、より多数の遮音板３３０を互い違いに配置するようにしても良い。

遮音板３３０のうち、迷路状の通気経路を構成する面を吸音処理することで、より高い騒音低減効果を得ることができる。図１６（Ａ）は外側部材３０４に設けられた一枚の遮音板３３０の下方部に、吸音材３４０を取り付けた例を示している。

遮音板３３０は、空気層内のなるべく開口端部３０７に近い位置に設置する方が効果的である。 ただし、上記は開口端部３０７から離れた位置に遮音板３３０を設置することを否定するものではない。図１６（Ｂ）は、遮音板３３０を多段階に設置し、かつ、遮音板３３０の下方部に吸音材３４０を取り付けた例を示している。図１６（Ｂ）に示す例では、開口端部３０７から離れた位置にも遮音板３３０が配されることとなるが、このような配置により、騒音の伝搬をより確実に防止することができる。

ダブルスキン構造３０１における空気層内に外気を導入する開口端部３０７は、空気層内の空気の流通を確保するため、一般的に複数設けられている。本発明による遮音板３３０は、この内騒音源に近い開口端部３０７、或いはその近傍に配置すると効果的である。例えば、地上の道路交通騒音を騒音源として考える場合、２階以上では下方の開口端部３０７近くに配置する。ただし、これは騒音源から遠い開口端部３０７の近くに遮音板３３０を配置することの有効性を否定するわけではない。

これまで説明した実施形態では、騒音源が開口端部３０７より下方に位置する場合で、開口端部３０７はダブルスキン構造３０１の上下側に設けられていることを前提としたが（図１参照）、本発明、特に図１５、図１６に示す実施形態では、開口端部３０７が側面に設けられたダブルスキン構造３０１に対しても有効である。

以上のような本実施形態に係るダブルスキン構造３０１によれば、遮音板３３０により、開口端部３０７から空気層内に騒音が伝搬することを防止できる。また、本実施形態に係るダブルスキン構造３０１は、開口端部３０７が遮音欠損となることを防ぎ、ダブルスキン構造３０１の遮音性能を向上することができる。また、このとき、空気層内への外気導入と空気の流通は維持できる。

また、本実施形態に係るダブルスキン構造３０１においては、遮音板３３０は同一断面の長尺体で構成可能であり、製作及び取付けが容易である。

また、本実施形態に係るダブルスキン構造３０１によれば、開口端部３０７から空気層内へ屋外騒音が伝搬することを防止することで、内側部材３０５に入射する騒音の音圧レベルが低くなる。これにより、内側部材３０５に遮音性能の高い部材が不要になり、コストダウンが実現できる。例えば、厚さの薄いガラスで内側部材３０５を構成することが可能になる。

また、本実施形態に係るダブルスキン構造３０１では、遮音板３３０の回折減衰により騒音低減効果を得るため、共鳴器を用いた対策方法（例えば、特願2016-188010号参照）と比較して、周波数依存性が少ない。このため、交通騒音など幅広い周波数成分を持つ屋外騒音に対しても有効である。

また、本実施形態に係るダブルスキン構造３０１における遮音板３３０は、それより下階に対しては、上方からの日射を遮る庇としての機能を併せ持つ。これにより、建物内の音環境を改善すると共に、温熱環境を改善すること、建物の熱負荷を下げることで建物全体としてのエネルギー消費を低減することができる。

本発明に係るダブルスキン構造３０１の騒音低減効果について数値解析により実証を行ったのでその結果について示す。図１７は数値解析対象を示す図である。

数値解析には２次元境界要素法を用いた。図１７（Ａ）は、遮音板３３０が設けられていない基本形となるダブルスキン構造３０１であり、内側部材３０５と外側部材３０４間の距離６００ｍｍとしたダブルスキン構造３０１である。

数値解析では、図１７（Ａ）に示すように俯角４５度方向から音波を入射し、図中に破線で示した仮想面を図面上における上方向に通過する音響エネルギーを計算により求めた。

図１７（Ａ）に示す遮音板３３０を設置しない基本形を基準の条件として、図１７（Ｂ）に示す遮音板３３０を配置した条件（以下、「遮音板Ｂ」の条件という）、及び、図１７（Ｃ）に示す遮音板３３０、吸音材３４０を配置した条件（以下、「遮音板Ｃ」の条件という）において、仮想面を上方向に通過する音響エネルギーの低減量、即ち遮音板による騒音低減効果を求めた。なお、図１７（Ｂ）は図１１に示した実施形態に相当するものであり、図１７（Ｃ）は図１６に示した実施形態に類するものである。

図１７（Ｂ）に示す「遮音板Ｂ」は、外側部材３０４下端から６００ｍｍ下方に、遮音板３３０を設置した条件である。遮音板３３０の幅は１３００ｍｍとしており、俯角４５度方向から入射する音波が直接開口部を介して空気層内に伝搬することを妨げている。

図１７（Ｃ）に示す「遮音板Ｃ」は、ダブルスキン構造３０１の空気層内に遮音板３３０を互い違いに配置した条件である。互い違いに配置した遮音板３３０により、内側部材３０５と外側部材３０４の間の通気経路は、迷路状となる。迷路状の通気経路を構成する、上側の遮音板３３０の下面は、図示したように吸音材３４０を配している。吸音材３４０には、厚さ５０ｍｍのグラスウールを設置することを想定した。

図１８は上記のような条件の下での数値解析の結果を示す図である。図１８は基本形を基準とした「遮音板Ｂ」、「遮音板Ｃ」における遮音板や吸音材の効果の周波数特性を示すものである。

遮音板Ｂ、遮音板Ｃ共に、正の騒音低減効果が得られており、遮音板３３０の設置により空気層内に伝搬する騒音が低減できていることが確認できる。また、遮音板Ｂは６３Ｈｚから４ｋＨｚ帯域まで、遮音板Ｃは２５０Ｈｚから４ｋＨｚまで、いずれも幅広い周波数範囲に対して騒音低減効果が得られていることが確認できる。

以上の結果から、本発明で提案する遮音板３３０を配置する方法は、ダブルスキン構造３０１の内側部材３０５と外側部材３０４の間の空気層を伝搬する騒音を低減し、ダブルスキン構造３０１全体として遮音性能を向上する方法として有効であることが確認できた。

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
３０１・・・ダブルスキン構造
３０４・・・外側部材
３０５・・・内側部材
３０７・・・開口端部
３３０・・・遮音板
３３３・・・平面部
３３５・・・立設部
３４０・・・吸音材
Ｄ・・・焦点

Claims (1)

1. 外側部材と、前記外側部材の屋内側に所定間隔離れて設けられた内側部材と、からなる建物の外壁部を構成するダブルスキン構造であって、
   遮音板が前記内側部材に取り付けられることを特徴とするダブルスキン構造。

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