JP3567063B2

JP3567063B2 - Sound absorbing panel

Info

Publication number: JP3567063B2
Application number: JP15033497A
Authority: JP
Inventors: 敏史寺村; 清之中川; 憲樹松尾; 基秀川崎; 徹正上符; 透浅井
Original assignee: クリオン株式会社
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1997-05-22
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2017-05-22
Also published as: JPH10317534A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速道路、堀割、トンネル、工場建物、一般ビルなどの壁面、天井面、あるいは高架道路、橋梁等の高架構造物の下部等に取付られる吸音パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続空隙を有する材料である、木毛セメント板、多孔質セラミックス、気泡コンクリート、骨材をセメント、樹脂等で結合させた粒子凝集型材料等が、吸音材として使用されている。また、これらの材料は、吸音性能を発揮するために全容積の３０％以上の連続空隙を有している。その中で特に、連続気泡を有するコンクリート材料による吸音パネルは、安価かつ容易に入手しうる工業材料を原料とし、強度、耐久性、耐火性に富み、しかも別に基板を必要としない剛体吸音材として使用されている。
【０００３】
このコンクリート系の吸音パネルは通常は吸音面が平面であるが、表面形状を図６に示すように、単に景観性や意匠性を目的として市松模様状の凹凸８２ａに加工したものや、図８に示すように直線状の溝状の凹凸８２ｃに加工したものがある。さらに、吸音性能の向上を目的として、円筒状の穴や、角柱状に凹凸加工したものもある。
【０００４】
一方、高速道路、掘割壁などの交通騒音は、自動車という音源が移動するという点や、吸音壁と自動車の高さ関係等から、吸音面への音源からの入射角の範囲は広い。また、使用される環境のほとんどが開空間である。このことから、従来の評価法である垂直入射吸音率測定方法および残響室法吸音率の測定方法では十分な評価ができないと考えられている。そこで上記の用途での吸音特性を評価する方法として斜入射吸音率測定方法が採用されている。
【０００５】
以下、前記斜入射吸音率測定方法についてその測定法を図５を参照して述べる。試験には半無響室を使用し、その床面に吸音パネル５２を２０ｍ^２以上設置する。その上方には、マイクロフォン５３とスピーカ５４を図５に示すように、音の入射角度を０度、１５度、３０度、４５度の４種類とし、また各々の条件で反射音を測定できるように設置する。なお、スピーカ５４とマイクロフォン５３の配置は、剛体面５１（図５の場合は床面）を基準に配置する。
【０００６】
その距離について言えば、入射角０度以外の条件では、剛体表面から半径３ｍの円周上にスピーカ５４とマイクロフォン５３を配置し、入射角度０度の条件では、スピーカ５４と剛体面５１の距離を３ｍ、マイクロフォン５３と剛体面５１の距離を２．５ｍとする。音源としては、スピーカ５４より信号圧縮法で用いられている試験音（Ｔｉｍｅ−ｓｔｒｅｔｃｈｅｄＰｕｌｓｅｓ）を用い、４００〜４０００Ｈｚの１／３オクターブバンドで測定を行う。このような方法で、試験体の設置前と設置時において、同一測定配置で観測される反射音成分を各々の波形から抽出する。
【０００７】
このようにして、入射角度θの剛壁条件で得られる反射音のパワースペクトルをＰｒ（ｆ）とし、試験体設置条件で得られる反射音のパワースペクトルをＰｓ（ｆ）とする。ここで、入射角度θに対する試験体の吸音率を試験体設置前後に失われる音のエネルギー比によって以下の式のように定義する。
【０００８】
α （θ）＝１−Ｐｓ（ｆ）／Ｐｒ（ｆ）
【０００９】
ここで、α （θ）は、斜入射吸音率である。
平均斜入射吸音率α_Ｒ，Ａの計算は、道路交通騒音の周波数特性として日本音響学会が提案している平均スペクトルにＡ特性補正をした値と、各試験体の斜入射吸音率測定結果を用いて求める。表１にその計算方法を示す。
【００１０】
【表１】

【００１１】
道路交通騒音に対する斜入射吸音率（表１におけるα_Ｒ，Ａ（θ））は以下の式で求める。
【００１２】
α_Ｒ，Ａ（θ）＝［Σα_ｉ・１０^{ＬＡｉ／１０}／Σ１０^{ＬＡｉ／１０}］
【００１３】
各角度で得られた斜入射吸音率α_Ｒ，Ａ（θ）の算術平均を算出し、その結果を平均斜入射吸音率α_Ｒ，Ａとする。
【００１４】
α_Ｒ，Ａ＝［｛α_Ｒ，Ａ（０）＋α_Ｒ，Ａ（π／１２）＋α_Ｒ，Ａ（π／６）＋α_Ｒ，Ａ（π／４）｝／４］
【００１５】
以上の方法で斜入射吸音測定ならびに算出を行う。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
今回、以上のような斜入射吸音率測定法で、従来の吸音パネルを測定してみると、吸音パネルが平面な吸音面表面を有する場合は、高い斜入射吸音率測定値を得ることが難しいことがわかった。また、表面形状を前述のように、市松模様状の凹凸に加工したものや、直線状の溝状に加工したもの、その他円筒状の穴や、角柱状に凹凸加工したものでも高い斜入射吸音率は得られなかった。
【００１７】
本発明者らは、このような従来の全容積の３０％以上が連続空隙で構成される吸音パネルの表面形状を工夫することにより、斜入射吸音率の値を極めて高くすることに成功した。したがって、本発明は、従来のものより、斜入射吸音率が極めて高い吸音パネルを提供するものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明の内容を詳細に述べる。
本発明の吸音パネルは、連続空隙のパネル全容積に占める割合が３０％以上である吸音パネルにおいて、そのパネルの吸音面の全面あるいは一部に溝が形成されており、その溝は、その溝の全長あるいは一部に、深さおよび幅が連続的に変化する部分を有する溝であることを特徴とする吸音パネルである。
【００１９】
連続空隙はもともとそのパネル全容積に占める割合が３０％未満であると十分な吸音効果を発揮することができない。したがって、連続空隙を有する吸音パネルは、通常その連続空隙のパネル全容積に占める割合が３０％以上ある。このような吸音パネルにおいて、その吸音面を本発明のようにすることにより、上記斜入射吸音率測定方法による斜入射吸音率を増加させることが可能となる。
【００２０】
その作用は、明確ではないが次のように考えられる。
同一の連続気泡構造を有する吸音パネルは、その厚さによって吸音特性が変化する。すなわち、吸音パネルの厚さが増加すると、吸音帯域（吸音率の高い周波数帯域）が低周波側にシフトする。本発明のように、溝の深さが連続的に変化する吸音面では、吸音率の高い周波数帯域が広い周波数域で連続的に存在することになる。
【００２１】
さらに、溝を有することによって、吸音面積を増加させる効果もある。また、溝の深さと幅を連続的に変化させることによって、広角から入射される音を効率的に吸音でき、吸音面から少なからずも発生する反射音も、分散することができる。
【００２２】
このような吸音パネルにおいて、その吸音面に、前記溝を並行して複数有する吸音パネルとすることにより、溝部分の吸音面全体に占める割合、すなわち比表面積を増加させることができ、意匠性も優れたものになる。この溝は、その長さ方向の位置に対して、その幅の変化が一定の周期をもって繰り返される溝であり、溝の幅変化の周期がその隣の溝の幅変化の周期と２分の１づつずれて配することで比表面積を最高のものとすることができる。
【００２３】
また、吸音面に前記溝が格子状に配されている吸音パネルとすることによっても、溝部分の吸音面全体に占める割合、すなわち比表面積を増加させることができ、意匠性も優れたものになるほか、深さおよび幅が連続的に変化する部分も増やすことができる。そのうえ、斜入射吸音率の方向による偏りがなくなり、吸音パネルの取付け状態を選ばないようになる。
【００２４】
溝の形状は、幅の増加・減少と同期して深さが増加・減少するように加工するのが加工の容易性から好ましい。すなわち、幅が増加するにつれて深さも増加し、幅が減少するにつれて深さも減少するようにする。
このように加工するためには、図４（ア）（イ）（ウ）（エ）に示すように側方から見た場合、先細りの切り刃を有する回転切削刃を、被加工面に対して相対的にパネルの厚さ方向及び溝の長さ方向に移動させること等によって溝加工をすれば良い。
【００２５】
以上のような吸音パネルにおいて、パネル厚さが３５〜２００ｍｍの範囲にあって、溝の最大深さがパネル厚さの３分の２から３分の１の範囲、溝の最小深さが、パネル厚さの４分の１以下であり、また、溝の最大幅が５０〜２００ｍｍ、最小幅が４０ｍｍ以下であり、さらに、前記溝はその長さ方向の位置に対して、その幅及び深さの値が極小値及び極大値を繰り返す溝であり、その深さの極小値をとる位置同士又は極大値をとる位置同士の間隔が２００〜２０００ｍｍであることが望ましい。
【００２６】
吸音パネルの厚さは、３５〜２００ｍｍの範囲のものが使用できる。３５ｍｍ以下では、溝形成が困難になり、また低周波数の吸音特性の低下が著しくなる。一方、２００ｍｍ以上では、壁厚が大きくなり、実用的でない。
【００２７】
溝の最大深さは、パネル厚さの３分の２以上ではパネル自体の強度が著しく低下し、３分の１以下では高い斜入射吸音率が得られないので、パネル厚さの３分の２から３分の１の範囲が好ましい。また、溝の深さが連続的に変化するようにするために、溝の最小深さはパネル厚さの４分の１以下が好ましい。さらに、溝の最大幅についても、同様に溝の幅が連続的に変化するようにして、高い斜入射吸音率を得るために、溝の最大幅は５０〜２００ｍｍ、最小幅は４０ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００２８】
さらに、前記溝はその長さ方向の位置に対して、その幅及び深さの値が極小値及び極大値を繰り返す溝であり、その深さの極小値をとる位置同士又は極大値をとる位置同士の間隔が２００〜２０００ｍｍであることが好ましい。溝の深さ、幅をこのような分布に設定することにより、人の可聴周波数帯域の音の大部分を吸収することができる。
【００２９】
ここで通常、溝の長さ方向の位置に対して、その位置の近傍で溝の深さが最大、最小となる値をそれぞれ溝の深さの極大値、極小値と呼ぶ。ただし、本明細書においては、その位置の近傍においてその場所が変わっても深さが変わらない部分が、それに隣接する部分に対して溝の深さが最大、最小となる場合は、その場所が変わっても深さが変わらない部分の中央を、それぞれ深さの極小値をとる位置又は極大値をとる位置とする。
【００３０】
また、上記吸音パネルのなかで、コンクリート系吸音パネルは、連続的に変化する溝形状の型を施した型枠に原料を打設したり、切削加工によって溝を形成したりしやすく、吸音面に溝を形成するのに適している。
その中でも、セメント等の水硬性物質およびケイ酸質物質を主原料とし、アルミニウム等の金属粉末および界面活性剤により発泡させ、オートクレーブ養生によって製造されたコンクリート系吸音パネルである場合に、特に吸音効果の向上が大きく見られ、斜入射吸音率が０．７２以上となる。この場合は、連続空隙の割合が９５％を超えるとパネルとしての強度を保つことが不可能になるので、通常その連続空隙のパネル全容積に占める割合が、３０％以上９５％以下である。その他、コンクリート系吸音パネルには０．５ｍｍ〜８ｍｍの径の天然砕石、人工骨材、軽骨材等をセメント等の水硬性材料で結合させてできた多孔質材料等によるものもある。
【００３１】
【発明の実施の形態】
さらに本発明の実施の形態について説明する。まず、材質は、全容量の３０％以上、好ましくは４０〜８５％が連続気泡・空隙で構成された吸音パネルであり、この吸音パネルが連続気泡で構成されるコンクリート系吸音パネルの場合には、その気泡径は０．１ｍｍ〜２ｍｍの範囲が好ましい。このコンクリート系吸音パネルの代表的な製造方法を述べる。
【００３２】
主原料は、セメント等の水硬性粉体と珪石等のケイ酸質粉体である。これらに、硬化調節材として石膏を添加する。これらの粉体原料と発泡剤としてアルミニウム金属粉末、気泡連結剤として界面活性剤、粘度調節剤として増粘剤を水と混合撹拌しスラリーとし、型枠に打設し、発泡・硬化させ、半硬化状態でオートクレーブ養生することによって製造する。
【００３３】
この製造方法のほかに、起泡剤を使用したプレフォーム法およびミックスフォーム法による気泡コンクリートにも、また骨材、軽量骨材および繊維質材料をセメント又は有機質バインダー等で結合して作成する吸音パネルにも本発明は適用できる。
【００３４】上述のように、図４（ア）（イ）（ウ）（エ）に示すような先細りの切り刃を有する回転切削刃を、被加工面に対して相対的にパネルの厚さ方向及び溝の長さ方向に移動させる方法でこのような溝を形成した吸音パネルの吸音面をその正面から見た場合、溝の中心線は直線状となるが、意匠性をあげるために、前記回転切削刃を溝の幅方向にも揺動させる等の方法によって、その中心線が曲線をなすようなものとしてもよい。さらに同じ目的で、溝の幅及び深さの変化に、周期性を持たせても、持たせなくてもよい。
【００３５】
吸音面の溝形成は、原料スラリーを流し込む型枠に連続的に変化する溝形状の型を施したものを使用して成形することも可能であり、また前述のように成形後に切削加工によって溝を形成することも可能である。気泡コンクリートの場合には、型枠成形では、離型剤の影響があったり、表面近傍の気泡が潰れたりするので、オートクレーブ養生後に切削加工によって溝を形成する方が好ましい。一方、骨材系吸音パネルでは、養生後の切削加工が困難であるため、型枠で表面形状を形成したほうがよい。
また、パネルの吸音面にはウレタン系の塗料を吹き付けても吸音性能はあまり落ちない。その塗料には、骨材を混入してもよい。
【００３６】
【実施例】
次に本発明の実施例および比較例を説明する。
まず、本実施例における、コンクリート系吸音パネルの製造方法について述べる。
まず最初に、ケイ酸質原料として珪石粉末（比表面積３０００ｃｍ^２／ｇ）、石灰質原料として早強セメントを、凝結調節材として石膏を、重量で１２：１２：１の配合とし、水を上記全粉末原料重量部に対し０．７８部、アルミニウム粉末０．００１２部、界面活性剤０．０４部、増粘剤０．００２部、をミキサーで混合し、型枠に流し込んだ。
【００３７】
なお、流し込み時のスラリー温度を４０℃になるよう温度調整した。型枠内で発泡・半硬化した後、脱型してピアノ線によりパネル状に切断し、オートクレーブ養生した。この材料の比重は０．３５、気泡平均径は０．９ｍｍで、表２に示す残響室法吸音率を有していた。なお、比較例も同じ製造方法で作成したコンクリート系吸音パネルを使用した。
【００３８】
【表２】

【００３９】
以上の工程で製造したコンクリート系吸音パネル（寸法８０ｍｍ×５００ｍｍ×１８００ｍｍ）の吸音面を、表面切削加工機で図１，図２，図３に示す形状に加工した。
【００４０】
［実施例１］
図１に示すパネルは５列の溝が、その全長においてその深さおよび幅が場所が変わるにつれて常に連続的に、しかも周期的に変化するように形成されており、波形状をなしている。溝の幅変化の周期は、その隣の溝の幅変化の周期と２分の１づつずれて配されており、幅の増加・減少と同期して深さが増加・減少している。溝の最大幅は１１０ｍｍで、その場所での溝の深さは３５ｍｍ、溝の最小幅は４０ｍｍで、その場所での溝の深さは９ｍｍである。
【００４１】
この形状に溝を切削加工したパネルを試料面積約２４．３ｍ^２（４．５ｍ×５．４ｍ）になるよう、半無響室に設置し、上記した斜入射吸音率測定方法によって測定した。結果を実施例１として表３に示す。
【００４２】
［実施例２］
また、図２に示すパネルは、場所が変わるにつれて深さおよび幅が連続的に変化する部分と、場所が変わっても深さおよび幅が変わらない部分の両方を有するが、深さおよび幅は周期的に変化するように形成されている。その他の仕様、寸法等は図１と同じである。このパネルについても、実施例１と同じ斜入射吸音率測定方法によって測定し、その結果を実施例２として表３に示す。
【００４３】
［実施例３］
さらに、図３に示すパネルは、場所が変わるにつれて深さおよび幅が連続的に変化する部分と、場所が変わっても深さおよび幅が変わらない部分の両方を有している。その深さおよび幅は周期的に変化するように形成されており、その周期はおよそ１パネルにつき１．４である。このパネルも、その他の仕様、寸法等は図１と同じである。このパネルについても、実施例１と同じ斜入射吸音率測定方法によって測定し、結果を実施例３として表３に示す。
【００４４】
【比較例】
［比較例１］
上記実施例と同じ製造方法で作成したコンクリート系吸音パネル（寸法８０ｍｍ×５００ｍｍ×１８００ｍｍ）を使用し、平らな吸音面のまま、上記斜入射吸音率測定を行った。結果を比較例１として表３に示す。
【００４５】
［比較例２］
上記実施例と同じ製造方法で作成したコンクリート系吸音パネル（寸法１２０ｍｍ×５００ｍｍ×１８００ｍｍ）を使用し、図６に示すように一部に突出部が残るように、パネル表面を７０ｍｍ削って加工した。両端に突出部を残したパネルと、中央部に突出部を残したパネルを交互に配置して、全体として市松模様をなすように配置した。その後、上記斜入射吸音率測定を行い、結果を比較例２として表３に示す。
【００４６】
［比較例３］
上記実施例と同じ製造方法で作成したコンクリート系吸音パネル（寸法１２０ｍｍ×５００ｍｍ×１８００ｍｍ）を使用し、図７に示すように凹凸がランダムに配置されるようにパネル表面を７０ｍｍ削って加工し、上記斜入射吸音率測定を行った。結果を表３に示す。
【００４７】
［比較例４］
上記実施例と同じ製造方法で作成したコンクリート系吸音パネル（寸法８０ｍｍ×５００ｍｍ×１８００ｍｍ）を使用し、図８に示すようにパネル表面を削って、深さ３５ｍｍの直線溝を表面に切削加工し、上記斜入射吸音率測定を行った。結果を表３に示す。
【００４８】
［比較例５］
上記実施例と同じ製造方法で作成したコンクリート系吸音パネル（寸法８０ｍｍ×５００ｍｍ×１８００ｍｍ）を使用し、図９に示すようにパネル表面を削って、深さ３５ｍｍの深さ及び幅が変化しない波状の曲線溝を表面に切削加工し、上記斜入射吸音率測定を行った。結果を表３に示す。
【００４９】
【表３】

【００５０】
【発明の効果】
以上のように、本発明の吸音パネルは、従来のものより、斜入射吸音率が極めて高い。従って、高速道路や掘割壁など、自動車のように音源が移動したり、吸音面への音源からの入射角の範囲が広い騒音を吸収する必要がある場所での吸音材として、より適切な性能を発揮する吸音パネルである。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ア）本発明の吸音パネルの一実施例を示す正面図。
（イ）図１（ア）におけるａａ断面図。
（ウ）図１（ア）におけるｂｂ断面図。
【図２】（ア）本発明の他の吸音パネルの実施例を示す正面図。
（イ）図２（ア）におけるａａ断面図。
（ウ）図２（ア）におけるｂｂ断面図。
【図３】（ア）さらに、本発明の他の吸音パネルの実施例を示す正面図。
（イ）図３（ア）におけるａａ断面図。
（ウ）図３（ア）におけるｂｂ断面図。
【図４】（ア）（イ）（ウ）（エ）本発明のパネルの製造にかかる切削方法を示す図。
【図５】斜入射吸音率測定方法を説明する図。
【図６】（ア）従来の吸音パネルの一例を示す正面図。
（イ）図６（ア）におけるａａ断面図。
（ウ）図６（ア）におけるｂｂ断面図。
【図７】（ア）従来の吸音パネルの他の例を示す正面図。
（イ）図７（ア）のパネルの下面図。
（ウ）図７（ア）のパネルの側面図。
【図８】（ア）さらに、従来の吸音パネルの第三の例を示す正面図。
（イ）図８（ア）のパネルの下面図。
（ウ）図８（ア）のパネルの側面図。
【図９】（ア）さらに、従来の吸音パネルの第四の例を示す正面図。
（イ）図９（ア）のパネルの下面図。
【符号の説明】
１ａ吸音パネル
２ａ溝状の凹凸
１ｂ吸音パネル
２ｂ溝状の凹凸
１ｃ吸音パネル
２ｃ溝状の凹凸
３１ａ吸音パネル
３２ａ回転切削刃
３１ｂ吸音パネル
３２ｂ回転切削刃
３１ｃ吸音パネル
３２ｃ回転切削刃
３１ｄ吸音パネル
３２ｄ回転切削刃
５１剛体面
５２吸音パネル
５３マイクロフォン
５４スピーカ
８１ａ吸音パネル
８２ａ市松模様
８１ｂ吸音パネル
８２ｂランダムな凹凸
８１ｃ吸音パネル
８２ｃ直線溝
８１ｄ吸音パネル
８２ｄ波状溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a sound-absorbing panel attached to a wall surface or a ceiling surface of a highway, a trench, a tunnel, a factory building, a general building or the like, or a lower portion of an elevated structure such as an elevated road or a bridge.
[0002]
[Prior art]
Wood wool cement boards, porous ceramics, cellular concrete, particle aggregate-type materials in which aggregates are bonded with cement, resin, or the like, which are materials having continuous voids, are used as sound absorbing materials. Further, these materials have continuous voids of 30% or more of the total volume in order to exhibit sound absorbing performance. Above all, sound-absorbing panels made of concrete material with open cells are made of inexpensive and easily available industrial materials, and are strong, durable, fire-resistant and have a rigid sound-absorbing material that does not require a separate substrate. It is used.
[0003]
This concrete type sound absorbing panel usually has a flat sound absorbing surface. However, as shown in FIG. 6, the surface shape of the concrete type sound absorbing panel is simply processed into a checkered pattern of irregularities 82a for the purpose of landscape and design. As shown in FIG. Furthermore, there is a cylindrical hole or a prism-shaped unevenness for the purpose of improving the sound absorbing performance.
[0004]
On the other hand, the range of the angle of incidence from the sound source to the sound absorbing surface is wide due to the fact that the sound source of the car moves, the height of the sound absorbing wall and the car, etc., for traffic noise such as expressways and cut walls. Most of the used environment is open space. From this, it is considered that the conventional evaluation methods of normal incidence sound absorption coefficient measurement method and reverberation room method sound absorption coefficient measurement method cannot be sufficiently evaluated. Therefore, an oblique incidence sound absorption coefficient measuring method has been adopted as a method for evaluating the sound absorption characteristics in the above-mentioned applications.
[0005]
Hereinafter, the oblique incidence sound absorption coefficient measuring method will be described with reference to FIG. For the test, a semi-anechoic chamber is used, and a sound absorbing panel 52 is installed on the floor surface at 20 m ² or more. Above that, as shown in FIG. 5, the microphone 53 and the speaker 54 have four incident angles of sound of 0 degree, 15 degrees, 30 degrees, and 45 degrees, and the reflected sound can be measured under each condition. Installed in Note that the speakers 54 and the microphones 53 are arranged based on the rigid body surface 51 (the floor surface in FIG. 5).
[0006]
In terms of the distance, the speaker 54 and the microphone 53 are arranged on a circumference having a radius of 3 m from the rigid body surface under conditions other than the incident angle of 0 degree, and the distance between the speaker 54 and the rigid body surface 51 under the condition of the incident angle of 0 degree. Is 3 m, and the distance between the microphone 53 and the rigid body surface 51 is 2.5 m. As a sound source, a test sound (Time-stretched Pulses) used by the signal compression method from the speaker 54 is used, and measurement is performed in a 1/3 octave band of 400 to 4000 Hz. By such a method, the reflected sound components observed in the same measurement arrangement are extracted from each waveform before and during the installation of the test specimen.
[0007]
In this manner, the power spectrum of the reflected sound obtained under the hard wall condition of the incident angle θ is set to Pr (f), and the power spectrum of the reflected sound obtained under the installation condition of the test object is set to Ps (f). Here, the sound absorption coefficient of the test piece with respect to the incident angle θ is defined by the following equation according to the energy ratio of sound lost before and after the test piece is installed.
[0008]
α (θ) = 1−Ps (f) / Pr (f)
[0009]
Here, α (θ) is the oblique incidence sound absorption coefficient.
The calculation of the average oblique incidence sound absorption coefficient α _{R, A} is based on the value obtained by correcting the average spectrum proposed by the Acoustical Society of Japan as the frequency characteristic of road traffic noise with the A characteristic, and the measurement result of the oblique incidence sound absorption coefficient of each specimen. Determine using Table 1 shows the calculation method.
[0010]
[Table 1]

[0011]
The oblique incidence sound absorption coefficient (α _{R, A} (θ) in Table 1) for road traffic noise is determined by the following equation.
[0012]
α _{R, A} (θ) = [Σα _i · 10 ^{LAi / 10} / Σ10 ^{LAi / 10} ]
[0013]
The arithmetic mean of the oblique incidence sound absorption coefficient α _{R, A} (θ) obtained at each angle is calculated, and the result is defined as the average oblique incidence sound absorption coefficient α _{R, A.}
[0014]
α _{R, A} = [{α _{R, A} (0) + α _{R, A} (π / 12) + α _{R, A} (π / 6) + α _{R, A} (π / 4)} / 4]
[0015]
Oblique incidence sound absorption measurement and calculation are performed by the above method.
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
This time, when measuring a conventional sound absorbing panel with the above-described oblique incidence sound absorption coefficient measurement method, it is difficult to obtain a high oblique incidence sound absorption coefficient measurement value when the sound absorbing panel has a flat sound absorbing surface. I understand. Also, as described above, high oblique incidence sound absorption can be obtained even if the surface is processed into a checkerboard-shaped unevenness, processed into a linear groove, other cylindrical holes, or processed into a prismatic shape. No rate was obtained.
[0017]
The present inventors succeeded in making the value of the oblique incidence sound absorption coefficient extremely high by devising the surface shape of such a conventional sound absorbing panel in which at least 30% of the total volume is formed of continuous voids. Accordingly, the present invention provides a sound absorbing panel having an extremely higher oblique incidence sound absorbing coefficient than the conventional one.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
Hereinafter, the contents of the present invention will be described in detail.
The sound-absorbing panel of the present invention is characterized in that, in a sound-absorbing panel in which the ratio of the continuous voids to the total volume of the panel is 30% or more, a groove is formed on the entire or a part of the sound-absorbing surface of the panel. A sound absorbing panel characterized in that the groove has a portion in which the depth and the width continuously change in the entire length or a part of the sound absorbing panel.
[0019]
If the ratio of the continuous voids to the total volume of the panel is less than 30%, a sufficient sound absorbing effect cannot be exhibited. Therefore, in a sound absorbing panel having continuous voids, the ratio of the continuous voids to the total volume of the panel is usually 30% or more. In such a sound absorbing panel, by making the sound absorbing surface the same as the present invention, it is possible to increase the oblique incidence sound absorption rate by the above oblique incidence sound absorption rate measuring method.
[0020]
The effect is not clear, but is considered as follows.
The sound absorbing panels having the same open cell structure have different sound absorbing characteristics depending on the thickness. That is, when the thickness of the sound absorbing panel increases, the sound absorbing band (the frequency band with a high sound absorbing rate) shifts to the lower frequency side. As in the present invention, on the sound absorbing surface where the depth of the groove changes continuously, a frequency band having a high sound absorption coefficient exists continuously in a wide frequency range.
[0021]
Further, the presence of the groove has an effect of increasing the sound absorbing area. Further, by continuously changing the depth and width of the groove, sound incident from a wide angle can be efficiently absorbed, and the reflected sound generated from the sound absorbing surface can be dispersed.
[0022]
In such a sound-absorbing panel, by making the sound-absorbing panel a sound-absorbing panel having a plurality of the grooves in parallel, the ratio of the groove portion to the entire sound-absorbing surface, that is, the specific surface area can be increased, and the design is also improved. It will be excellent. This groove is a groove in which the change of the width is repeated at a constant cycle with respect to the position in the length direction, and the cycle of the width change of the groove is one half of the cycle of the width change of the adjacent groove. The specific surface area can be maximized by disposing them one after another.
[0023]
In addition, even when the sound absorbing panel is configured such that the grooves are arranged in a lattice pattern on the sound absorbing surface, the ratio of the grooves to the entire sound absorbing surface, that is, the specific surface area can be increased, and the design is also excellent. In addition, the portion where the depth and width continuously change can be increased. In addition, there is no deviation due to the direction of the oblique incidence sound absorption coefficient, and the mounting state of the sound absorbing panel can be selected.
[0024]
The shape of the groove is preferably processed so that the depth increases or decreases in synchronization with the increase or decrease in the width, from the viewpoint of ease of processing. That is, the depth increases as the width increases, and the depth decreases as the width decreases.
In order to machine in this manner, a rotary cutting blade having a tapered cutting edge, when viewed from the side as shown in FIGS. The groove may be formed by moving the panel relatively in the thickness direction of the panel and the length direction of the groove.
[0025]
In the sound absorbing panel as described above, the panel thickness is in the range of 35 to 200 mm, the maximum depth of the groove is in the range of 2/3 to 1/3 of the panel thickness, and the minimum depth of the groove is The maximum width of the groove is 50 to 200 mm and the minimum width is 40 mm or less, and the width and the depth of the groove with respect to the position in the length direction are not more than 1/4 of the panel thickness. It is desirable that the depth of the groove repeats the minimum value and the maximum value, and the distance between the positions where the depth has the minimum value or the position where the depth has the maximum value is 200 to 2000 mm.
[0026]
The thickness of the sound absorbing panel may be in the range of 35 to 200 mm. If it is less than 35 mm, it becomes difficult to form grooves, and the sound absorption characteristics at low frequencies are significantly reduced. On the other hand, if it is 200 mm or more, the wall thickness becomes large, which is not practical.
[0027]
When the maximum depth of the groove is more than two-thirds of the panel thickness, the strength of the panel itself is significantly reduced, and when it is less than one-third, a high oblique incidence sound absorption coefficient cannot be obtained. A range of 2 to 1/3 is preferred. In order to make the depth of the groove change continuously, it is preferable that the minimum depth of the groove is not more than ４ of the panel thickness. Further, as for the maximum width of the groove, similarly, the maximum width of the groove is set to 50 to 200 mm and the minimum width is set to 40 mm or less in order to obtain a high oblique incidence sound absorption coefficient by continuously changing the width of the groove. It is desirable.
[0028]
Further, the groove is a groove whose width and depth values repeat the minimum value and the maximum value with respect to the position in the length direction, and the position where the minimum value of the depth takes place or the position where the value takes the maximum value It is preferable that the interval between them is 200 to 2000 mm. By setting the depth and width of the groove in such a distribution, most of the sound in the human audible frequency band can be absorbed.
[0029]
Here, the values at which the depth of the groove is maximum and minimum near the position with respect to the position in the length direction of the groove are called the maximum value and the minimum value of the groove depth, respectively. However, in the present specification, a portion where the depth does not change in the vicinity of the position even if the location changes, if the depth of the groove is maximum or minimum with respect to the adjacent portion, the location is The center of the portion where the depth does not change even if it changes is the position where the minimum value of the depth is taken or the position where the maximum value is taken.
[0030]
Also, among the above sound absorbing panels, the concrete sound absorbing panel is easy to cast raw materials into a formwork having a continuously changing groove shape, or to form a groove by cutting, and has a sound absorbing surface. Suitable for forming grooves in
Among them, a concrete type sound absorbing panel manufactured by autoclave curing, mainly made of a hydraulic substance such as cement and a siliceous substance as a main material, foamed with a metal powder such as aluminum and a surfactant, and particularly has a sound absorbing effect. Is greatly improved, and the oblique incidence sound absorption coefficient is 0.72 or more. In this case, if the ratio of the continuous voids exceeds 95%, it becomes impossible to maintain the strength as a panel. Therefore, the ratio of the continuous voids to the total volume of the panel is usually 30% or more and 95% or less. In addition, there are also concrete-type sound absorbing panels made of a porous material formed by combining natural crushed stone, artificial aggregate, light aggregate, or the like having a diameter of 0.5 mm to 8 mm with a hydraulic material such as cement.
[0031]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Further, an embodiment of the present invention will be described. First, the material is a sound-absorbing panel in which at least 30%, preferably 40 to 85% of the total capacity is composed of open cells and voids. The bubble diameter is preferably in the range of 0.1 mm to 2 mm. A typical method for producing this concrete sound absorbing panel will be described.
[0032]
The main raw materials are a hydraulic powder such as cement and a siliceous powder such as silica stone. Gypsum is added to these as a hardening control material. These powdered raw materials, aluminum metal powder as a foaming agent, a surfactant as a foam-linking agent, and a thickener as a viscosity modifier are mixed and stirred with water to form a slurry, which is poured into a mold, foamed and hardened. Manufactured by autoclaving in a cured state.
[0033]
In addition to this manufacturing method, sound-absorbing materials made by combining aggregates, lightweight aggregates and fibrous materials with cement or organic binders are also used for foam concrete by the preform method and the mix foam method using a foaming agent. The present invention can be applied to panels.
As described above, the rotary cutting blade having a tapered cutting blade as shown in FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D is used to adjust the thickness of the panel relative to the surface to be processed. When the sound-absorbing surface of the sound-absorbing panel having such a groove formed by moving in the direction and the length direction of the groove is viewed from the front, the center line of the groove is linear, but in order to improve the design, The center line may be curved by a method such as swinging the rotary cutting blade in the width direction of the groove. Furthermore, for the same purpose, the change in the width and depth of the groove may or may not have periodicity.
[0035]
The grooves on the sound-absorbing surface can be formed by using a mold in which the raw material slurry is poured and having a continuously changing groove shape, and the grooves can be formed by cutting after forming as described above. It is also possible to form In the case of cellular concrete, in mold forming, the release agent is affected or bubbles near the surface are crushed. Therefore, it is preferable to form grooves by cutting after curing in an autoclave. On the other hand, in the case of an aggregate-based sound absorbing panel, it is difficult to perform cutting after curing, so it is better to form the surface shape with a mold.
Also, even if a urethane-based paint is sprayed on the sound absorbing surface of the panel, the sound absorbing performance does not decrease so much. Aggregates may be mixed in the paint.
[0036]
【Example】
Next, examples and comparative examples of the present invention will be described.
First, a method for manufacturing a concrete sound-absorbing panel in this embodiment will be described.
First, a silica powder (specific surface area: 3000 cm ² / g) as a siliceous raw material, an early-strength cement as a calcareous raw material, gypsum as a setting modifier, a weight ratio of 12: 12: 1, and water mixed with 0.78 parts, 0.0012 parts of aluminum powder, 0.04 parts of a surfactant, and 0.002 parts of a thickener were mixed by a mixer with respect to parts by weight of the powder raw material, and poured into a mold.
[0037]
The temperature of the slurry at the time of pouring was adjusted to 40 ° C. After foaming and semi-curing in the mold, the mold was removed, cut into a panel shape with a piano wire, and cured in an autoclave. This material had a specific gravity of 0.35 and an average bubble diameter of 0.9 mm, and had a reverberation chamber method sound absorption coefficient shown in Table 2. The comparative example also used a concrete sound absorbing panel prepared by the same manufacturing method.
[0038]
[Table 2]

[0039]
The sound absorbing surface of the concrete sound absorbing panel (dimensions 80 mm × 500 mm × 1800 mm) manufactured in the above steps was processed into a shape shown in FIGS. 1, 2 and 3 by a surface cutting machine.
[0040]
[Example 1]
The panel shown in FIG. 1 has five rows of grooves formed in such a manner that its depth and width change continuously and periodically as its location changes over its entire length, forming a corrugated shape. The cycle of the width change of the groove is shifted by one half from the cycle of the width change of the adjacent groove, and the depth increases and decreases in synchronization with the increase and decrease of the width. The maximum width of the groove is 110 mm, the depth of the groove at that location is 35 mm, the minimum width of the groove is 40 mm, and the depth of the groove at that location is 9 mm.
[0041]
A panel in which a groove was cut in this shape was placed in a semi-anechoic chamber so as to have a sample area of about 24.3 m ² (4.5 mx 5.4 m), and measurement was performed by the oblique incidence sound absorption measurement method described above. The results are shown in Table 3 as Example 1.
[0042]
[Example 2]
The panel shown in FIG. 2 has both a portion where the depth and width continuously change as the location changes and a portion where the depth and width do not change even when the location changes, but the depth and the width are different. It is formed to change periodically. Other specifications, dimensions, and the like are the same as those in FIG. This panel was also measured by the same oblique incidence sound absorption coefficient measurement method as in Example 1, and the results are shown in Table 3 as Example 2.
[0043]
[Example 3]
In addition, the panel shown in FIG. 3 has both portions where the depth and width continuously change as the location changes, and portions where the depth and width do not change when the location changes. The depth and the width are formed to change periodically, and the period is about 1.4 per panel. This panel also has the same other specifications and dimensions as those of FIG. This panel was also measured by the same oblique incidence sound absorption measurement method as in Example 1, and the results are shown in Table 3 as Example 3.
[0044]
[Comparative example]
[Comparative Example 1]
Using a concrete sound absorbing panel (dimensions: 80 mm x 500 mm x 1800 mm) produced by the same manufacturing method as in the above example, the above-mentioned oblique incidence sound absorption coefficient measurement was performed with a flat sound absorbing surface. The results are shown in Table 3 as Comparative Example 1.
[0045]
[Comparative Example 2]
Using a concrete sound absorbing panel (dimensions: 120 mm x 500 mm x 1800 mm) prepared by the same manufacturing method as in the above example, the panel surface was machined by 70 mm so as to leave a protruding part as shown in FIG. . Panels with protrusions left at both ends and panels with protrusions at the center were alternately arranged to form a checkered pattern as a whole. Thereafter, the oblique incidence sound absorption coefficient was measured, and the results are shown in Table 3 as Comparative Example 2.
[0046]
[Comparative Example 3]
Using a concrete sound absorbing panel (dimensions 120 mm x 500 mm x 1800 mm) created by the same manufacturing method as in the above example, the panel surface was cut by 70 mm so that the irregularities were randomly arranged as shown in FIG. The oblique incidence sound absorption coefficient measurement was performed. Table 3 shows the results.
[0047]
[Comparative Example 4]
Using a concrete sound absorbing panel (dimensions 80 mm × 500 mm × 1800 mm) prepared by the same manufacturing method as in the above embodiment, the panel surface was shaved as shown in FIG. 8, and a straight groove having a depth of 35 mm was cut into the surface. The oblique incidence sound absorption coefficient was measured. Table 3 shows the results.
[0048]
[Comparative Example 5]
Using a concrete sound absorbing panel (dimensions 80 mm x 500 mm x 1800 mm) prepared by the same manufacturing method as in the above example, the panel surface was shaved as shown in Fig. 9 to obtain a wavy shape of 35 mm in depth and width unchanged. Was cut into the surface and the above-mentioned oblique incidence sound absorption coefficient was measured. Table 3 shows the results.
[0049]
[Table 3]

[0050]
【The invention's effect】
As described above, the sound absorbing panel of the present invention has an extremely higher oblique incidence sound absorbing coefficient than the conventional one. Therefore, it is more suitable as a sound-absorbing material in places where the sound source moves, such as a motorway or a cut-away wall, or where it is necessary to absorb noise with a wide range of incident angles from the sound source to the sound absorbing surface. A sound absorbing panel that demonstrates
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing one embodiment of a sound absorbing panel of the present invention.
(A) Aa cross-sectional view in FIG.
(C) bb sectional view in FIG.
FIG. 2A is a front view showing another embodiment of the sound absorbing panel of the present invention.
(A) A sectional view taken along the line aa in FIG.
(C) bb sectional view in FIG.
FIG. 3A is a front view showing another embodiment of the sound absorbing panel of the present invention.
FIG. 3A is a sectional view taken along the line aa in FIG.
(C) bb sectional view in FIG.
FIGS. 4A, 4B, 4C, 4D, 4C, 4D, and 4D illustrate a cutting method for manufacturing the panel of the present invention.
FIG. 5 is a view for explaining a method of measuring an oblique incidence sound absorption coefficient.
FIG. 6A is a front view showing an example of a conventional sound absorbing panel.
(A) A sectional view taken along the line aa in FIG.
(C) bb sectional view in FIG.
FIG. 7A is a front view showing another example of the conventional sound absorbing panel.
(A) A bottom view of the panel of FIG.
(C) A side view of the panel of FIG.
FIG. 8A is a front view showing a third example of a conventional sound absorbing panel.
(A) A bottom view of the panel of FIG.
(C) A side view of the panel of FIG.
FIG. 9 (a) is a front view showing a fourth example of a conventional sound absorbing panel.
(A) A bottom view of the panel of FIG.
[Explanation of symbols]
1a Sound-absorbing panel 2a Groove-shaped unevenness 1b Sound-absorbing panel 2b Groove-shaped unevenness 1c Sound-absorbing panel 2c Groove-shaped unevenness 31a Sound-absorbing panel 32a Rotating cutting blade 31b Sound-absorbing panel 32b Rotating cutting blade 31c Sound-absorbing panel 32c Rotating cutting blade 31d Sound-absorbing panel 32d Rotation Cutting blade 51 Rigid surface 52 Sound absorbing panel 53 Microphone 54 Speaker 81a Sound absorbing panel 82a Checkered pattern 81b Sound absorbing panel 82b Random irregularities 81c Sound absorbing panel 82c Straight groove 81d Sound absorbing panel 82d Wavy groove

Claims

In the sound-absorbing panel in which the ratio of the continuous voids to the total volume of the panel is 30% or more, a plurality of grooves are formed in parallel on the entire or a part of the sound-absorbing surface of the panel, and the grooves are formed over the entire length of the grooves or Some have a part where the depth and width change continuously ,
The groove is a groove in which a change in depth and width is repeated at a constant cycle with respect to a position in the longitudinal direction, and a cycle of a width change of the groove is a cycle of a width change of an adjacent groove. A sound absorbing panel, wherein the sound absorbing panel is arranged so as to be shifted by a half cycle .

The panel thickness is in the range of 35 to 200 mm, the maximum depth of the groove is in the range of 2/3 to 1/3 of the panel thickness, and the minimum depth of the groove is 1/4 of the panel thickness. acoustical panel of claim 1, wherein the or less.

The sound absorbing panel according to claim 1 , wherein a maximum width of the groove is 50 to 200 mm and a minimum width is 40 mm or less .

The groove is a groove in which the width and depth values repeat the minimum value and the maximum value with respect to the position in the length direction, and the positions between the positions having the minimum value of the depth or the positions between the positions having the maximum value are taken. The sound absorbing panel according to any one of claims 1 to 3, wherein the interval is 200 to 2000 mm .

The sound absorbing panel according to any one of claims 1 to 4, wherein a center line of the groove is linear .

The sound absorbing panel according to any one of claims 1 to 5, wherein the sound absorbing panel is a concrete sound absorbing panel.