JP3609400B1 - 騒音低減装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 騒音発生源を有する建設用機械又は建設用器具の該騒音発生源の騒音を低減して外部に発散する騒音低減装置1であって、前記騒音発生源が遮音部材10で被われて配置されることにより、該騒音発生源の騒音を外部に発散する伝達経路位置に該遮音部材10が配置され、該遮音部材10の内部には密閉された中空部20が形成されており、該中空部には該騒音発生源を被う液体30が封入されていることを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
また別の例として、削岩機のハンマーが打ち下ろされる打撃面に液体を配置し、ハンマーの打撃力を吸収する消音装置がある(特許文献2参照。)。これによれば、ハンマーの打撃力を液体で吸収することにより、振動音発生の原因となる打撃力(起振力)を低減することができる。
一方、ハンマーの打撃面に液体を配置する消音装置によれば、削岩機全体を水で被う場合と比較して少ない水量で騒音低減効果を発揮する。しかしハンマーの打撃力が低減することにより、削岩機の掘削力等の作業性能が落ちてしまうという問題があった。
本発明は上述した点に鑑みて創案されたものである。つまり本発明が解決しようとする課題は、液体を封入した遮音部材を建設機械等の騒音発生源に被せることで、建設機械等の操作性の悪化を低減し且つ建設機械等本来の作業性能を維持すると共に、建設機械等から発生する騒音を低減する騒音低減装置を提供することにある。
先ず第1の発明に係る騒音低減装置は、騒音発生源を有する建設用機械又は建設用器具の騒音発生源の騒音を低減して外部に発散する騒音低減装置であって、騒音発生源が遮音部材で被われて配置されることにより、騒音発生源の騒音を外部に発散する伝達経路位置に遮音部材が配置され、遮音部材の内部には密閉された中空室が形成されており、中空室には騒音発生源を被う水が封入されており、中空室は空気層を有し、遮音部材の中空室内の水体積が、中空室の全体積に対して30%以上であり、遮音部材には中空室から外部に水を出し入れする供給・排出口が設けられており、建設用機械又は建設用器具はプレートコンパクターであり、プレートコンパクターは、振動を発生する起振機と起振機の振動が伝達される転圧盤とを備えることで転圧盤の振動により被締固め物を締め固める外部部位箇所が騒音発生源となるものにおいて、転圧盤自体を遮音部材として構成したことを特徴とする。
この第1の発明によれば、騒音発生源から発生する騒音(振動)は、中空室内の水により吸収,減衰される。このため、騒音低減装置を通過して外部に発散する騒音は、騒音発生源から直接外部に発散する騒音と比較して低減される。また騒音低減装置に封入される水量は、騒音発生源(プレートコンパクターの一部)を被うだけの体積分となる。このため、プレートコンパクター全体を水で被う場合と比較して、プレートコンパクターの重量増加に伴う操作性の悪化を低減できる。またプレートコンパクターと水とは遮音部材により分離されている。このため、プレートコンパクター全体を防水構造とする必要がない。更に騒音発生源内部には水が配置されていない。このため、プレートコンパクターの有する起振力等にも影響がない。つまりプレートコンパクター本来の作業性能は維持される。
更に、プレートコンパクターの構成要素を遮音部材が兼用する。このためプレートコンパクターの構成要素とは別に、騒音低減装置の構成要素をプレートコンパクターに装備する必要がない。装備する必要がない構成要素の重量だけプレートコンパクター全体の重量増加が抑えられる。このため、プレートコンパクターの操作性の悪化が低減される。
更に、供給・排出口により水を供給,排出することで、中空室内の水量を変更できる。
更に、中空室は空気層を有し、遮音部材の中空室内の水体積が、中空室の全体積に対して30%以上である。
「騒音発生源」とは、その周りの空気の圧力変化を起こすことで、音(騒音)を発生させる音源のことをいう。爆発など直接的に空気の圧力変化を生じさせる音源と、振動など間接的に空気の圧力変化を生じさせる音源とがある。直接的な音源の例としては、内燃機関(エンジン)内で生じる混合気の爆発などがある。間接的な音源の例としては、発電機等その物体自体が振動するものと,プレートコンパクター・削岩機などのように構成要素の一部を所定部位に衝突させることで振動を発生させるものとがある。
先ず第1の発明によれば、騒音発生源から発生する騒音を低減する。また重量増加に伴うプレートコンパクターの操作性の悪化を低減する。またプレートコンパクター本来の作業性能を維持する。
また、騒音低減装置の重量増加を抑えることでプレートコンパクターの操作性の悪化を低減する。
また、中空室内の水量を変更できる。
また、従来構造のプレートコンパクターよりもその騒音が低減される。
次に第2の発明によれば、本発明に係るプレートコンパクターで達成可能な騒音低減効果を得ることができる。
[第一の実施形態]
図1は第一の実施形態における騒音低減装置の斜視図、図2は第一の実施形態における騒音低減装置を装備した削岩機の断面図である。
図2に示すように削岩機40は、削孔駆動部41と,その削孔駆動部41を被うカバー体42とを有する。削孔駆動部41は、所定のストロークで往復運動するハンマー41aと,そのハンマー41aの打撃力を受けて削孔運動を行うシャンクロッド41bとを有する。ハンマー41aは、エンジンの回転動力,蒸気・圧縮空気,電気など公知の動力源により往復運動を行う。カバー体42は、ハンマー41aとシャンクロッド41bとの周りを被うように、それらに沿って配置されている。
この装置1は、遮音部材10と,遮音部材10内部の中空室20と,中空室20内の液体層30とからなる。また遮音部材10には、中空室20と装置1の外部とを連通する供給・排出口11が設けられている。以下、装置1の各構成要素について説明する。
なお遮音部材10と建設機械等とは脱着可能の別部材でも良いし、カバー体42の所定部を加工し建設機械等と一体化したものでも良い。例えば、カバー体42自体を二重中空にすることで、カバー体42と遮音部材10とを一体化することができる。
液体層30の液体は、供給・排出口11により中空室20に供給又は外部に排出される。第一の実施形態における供給・排出口11は、図1のように円筒状の遮音部材10の側面上部に設けられる。この供給・排出口11には蓋12が嵌め込まれる。
遮音部材10の材質は、音を遮音する性能を有する材質であればよい。例えば、鉄・アルミニウム・鋳鋼などの金属,天然樹脂や合成樹脂(プラスチック)・天然ゴム・合成ゴムなどの高分子化合物(以下、プラスチック等と呼ぶ。),コンクリート,ガラス,レンガ等の材質を用いた遮音部材10を使用できる。このとき面密度が高い材質の遮音部材10は音の透過損失が高いため、遮音部材10を透過する音の量を低減できる。面密度が高い材質の遮音部材10としては、例えば鉄・アルミニウム・鋳鋼などの金属,コンクリート,ガラス,レンガ等がある。特に延性・展性に富むアルミニウムを加工して製造された遮音部材10は、建設機械等と間に隙間などができにくく密着性が高い。またアルミニウムは耐食性,機械的性質に優れるため、アルミニウムを用いた遮音部材10は腐蝕しづらく又衝撃に対して変形しづらく丈夫なものとなる。なお削岩機やプレートコンパクターの構成要素を遮音部材10が兼用する場合には、削岩機等から生ずる衝撃に耐えるだけの機械的特性を有する鉄・アルミニウム・鋳鋼などの金属が好ましい。
プラスチック等としては、例えばポリビニルアルコール,ポリ塩化ビニル,ポリ塩化ビニリデン,ポリエチレン,ポリスチレン,ポリアミド,ポリ酢酸ビニル,アクリロニトリル=スチレン共重合体(AS),アクリロニトリル=ブタジエン=スチレン共重合体(ABS)などの熱可塑性樹脂、フェノール樹脂,エポキシ樹脂,不飽和ポリエステル樹脂,ユリア樹脂,メラミン樹脂,ポリウレタン樹脂,シリコン樹脂などの熱硬化性樹脂、生ゴムなどの天然ゴム、スチレン=ブタジエンゴム,ブタジエンゴム,ブチルゴム,エチレン=プロピレンゴム,ニトリルゴム,ウレタンゴムなどの合成ゴムがある。
液体は、空気よりも粘性を有するものであり、且つ少なくとも建設機械等の使用時において流動性を有するものであればよい。例えば、水などの有極性液体,四塩化炭素などの無極性液体のいずれも液体として適用できる。また、シリンダー油などの車両用・船舶用潤滑油,コンプレッサー油などの工業用潤滑油も液体として使用できる。また工業用潤滑油として、マシン油などの原料油と切削油などの金属加工油の両者を使用できる。水など常温において揮発性の低い液体は気化による体積の変化が少なく、使用される液体として好ましい。また水など空気中で燃焼を継続しない非可燃性のものは使用する人にとって安全なため、使用される液体として好ましい。また液体を分散媒としたコロイド溶液であるゾルも液体として使用できる。ゾル状の液体は、分散媒として用いた液体よりもその粘性が高くなるため音を吸収する効果が向上する。コロイド溶液がゼリー状に固化したゲル又は固体物であっても、建設機械等の使用時に流動性を有するものであれば液体として使用できる。ゲル又は固体物は、常温ではその気化量が少ない。更に、最終的には硬化するがその硬化速度が遅いものも、その流動性がある間は液体として使用できる。例えば低硬化性シリコンシーリングなど、その表面は硬化するが内部には流動性を保持するものも液体として適用できる。
まず削岩機40から発生した騒音は、装置1により低減される。先ず遮音部材10に中空室20を設けることで質量則以上の騒音低減効果を発揮させる。つまり二重壁を離して設けることで、その壁を単に二枚重ねた場合よりもその遮音性能を高くする。更に中空室20内に液体層30を設けることで、液体の粘性抵抗を利用して遮音部材10を透過した騒音を減衰させる。更に液体の防振効果により、中空室20内の共鳴透過を低減させる(後述の[第一実施例]を参照。)。
また装置1には封入される液体の量は、打撃部位40aを被う液体量だけでよい。このため削岩機40全体を液体で被う場合と比較して、その液体による削岩機40の重量増加が少ない。つまり重量増加に伴う削岩機40の操作性の悪化を低減できる。このため、その取扱い易さや移動性能などの操作性が重視される削岩機40にも使用できる。例えば建設現場の作業員が個々に使用する小型の削岩機40にも使用できる。
また削岩機40と液体層30とは遮音部材10にて分離されているため、削岩機40全体を防水構造とする必要がない。更にハンマー41aとシャンクロッド41bとは直接的に接触するため、削岩機40の有する衝撃力(起振力)にも影響がない。つまり削岩機40本来の作業性能が維持される。また削岩機40から発散される熱を液体層30により吸収することができる。また装置1の運搬時には液体を排出して、その重量を軽くできる。
また装置1を装備した削岩機40は、その打撃部位40aから発散する騒音が低減されたものとなる。
図3は第二の実施形態におけるプレートコンパクターの一部断面図、図4は第二の実施形態における転圧盤の平面図である。
図3のプレートコンパクター50は転圧盤51を有する平板式タンピング機である。転圧盤51上には動力源のエンジン52と起振機53とがそれぞれ固定されている。なおエンジン52の後部には、作業員がプレートコンパクター50を操作するための操作ハンドル54が設けられている。
エンジン52は、ガソリン,軽油,ガスなどを燃料として稼動する公知のエンジンが用いられる。なおエンジン52の代りに動力源として振動モータを用いてもよい。振動モータを用いることで、エンジン52を使用したものと比較してその騒音が低減される。
起振機53は、振動を生じさせる起振軸を有する公知の起振機である。なお起振機53ではなく、エンジン52の回転動力をクランクで往復運動に変換し、その往復運動をスプリングを介して転圧盤51に伝える機構(振動ダンパ機構)を用いてもよい。
装置2によれば、プレートコンパクター50とは別に遮音部材を装備する必要がない。このため遮音部材の重量だけプレートコンパクター50全体の重量増加が抑えられる。つまり、重量増加に伴うプレートコンパクター50の操作性の悪化が低減される。
また転圧盤51の中空構造内に液体層30aが配置されている。つまりアスファルト等と締固め面51aと間には液体層30aが配置されていないため、プレートコンパクター50の作業性能には影響がない。
また装置2の達成可能な騒音低減効果と防音材55の達成可能な騒音低減効果との両者の効果を得ることができる(後述の[第二実施例]を参照。)。
このとき中空室20a内の液体体積が多いほど、その騒音低減効果が高いため望ましい。望ましくは、上述の液体体積が80%以上である。液体体積が80%以上であれば、装置1で達成可能な騒音低減効果を得ることができる。
転圧盤51内の液体体積を少なくした場合は、その重量増加に伴う操作性の悪化を低減できる。一方転圧盤51内の液体体積を多くした場合は、その騒音低減効果が更に向上する。例えば建設現場の状況に応じて、距離減衰,樹木や地表の吸音効果など他の騒音低減効果を期待できる場合は、中空室20aの液体体積を少なくして操作性の悪化を抑える。一方、他の騒音低減効果の期待できない場合は、中空室20aの液体体積を大きくして装置1で達成可能な最大の騒音低減効果を得る。
またプレートコンパクター50の搬送時には液体を排出することで、プレートコンパクター50の重量を軽くして搬送し易くする。そしてプレートコンパクター50の使用時には、液体を供給して騒音低減効果を発揮させる。
図5は第三の実施形態における発電機械の斜視図、図6は第三の実施形態における外殻カバーの断面図である。
その発電機械60は、外殻カバー61と,外殻カバー61内部に配置された発電機(図示せず。)とを有する。また図5で見て発電機械60の正面にはコントロールパネルが配置されている。発電機械60の裏面(図示せず。)には、空気の供給と発電機の排気ガスの排気を行う給排気口と電力供給コードとが配置されている。
発電機はエンジンの回転動力を利用した発電機が用いられる。外殻カバー61は、図5で見て発電機械60の上面と両側面とを覆う防護壁である。
[第一実施例]
実施例の削岩機40は、圧縮空気により反復運動を行うハンマー41aでシャンクロッド41bに打撃を加えるタイプのものを使用した。削岩機40自体の重量は20kgであり、中空室20に液体を充填した場合(注入量100%の場合。)には22kgとなる。
実施例の騒音低減装置は、その厚さが0.5mmのアルミニウムの二重壁からなる遮音部材10を用いた。この壁同士は10mm離れて設けられている。この二重壁で囲まれた部位を中空室20とした。各実施例では、上述の中空室20に所定量の水を封入した。
なお比較例として、騒音低減装置を装備しない削岩機40を用いた。削岩機40の構成は、上述の実施例における削岩機40の構成と同様である。
上述の削岩機40から水平距離で7.5m離れた位置で且つ地上 1.2mの高さに設置したマイクにより騒音を集音した。そして所定時間内に集音された騒音(dB(A))の最大値(騒音レベルL5)を測定した(今回は1秒間に1000回の計測を行った。)。今回の騒音測定試験は、リオン株式会社製の「普通騒音計(型式:NL−05A)」を用い、A特性に補正した騒音を測定した。
表1によれば、実施例1及び実施例2の騒音レベルL5は、比較例1と比較して3dB(A)以上低下した。液体の注入量が80%の場合、注入量が100%の場合と比較してその騒音レベルL5が低い。これは、削岩機40の振動により中空室20内部の液体と空気とが混ざり合ったためと考えられる。つまり液体層30に生じた気泡の形状変化により、振動が吸収されたためと考えられる。このため中空室20には液体層30と空気層とを有することが望ましいといえる。なお、この推論は本発明を拘束するものではない。
(実施例)実施例のプレートコンパクター50では、厚さ8mmの二枚の鉄板を用いて二重壁構造を形成した厚さ50mmの転圧盤51を用いた。また、転圧盤51の全体積に対して70%の体積を有する中空室20aを締固め面51aに沿って設けた。また転圧盤51には、ウレタン樹脂又はシリコン樹脂からなる防音材55を図4に示すように塗付した。なおプレートコンパクター50の重量は60kgであり、中空室20aに液体を充填した場合には62kgとなる。
実施例3〜6では、この中空室20aに所定量の水を封入した。実施例7,8では、中空室20aに所定量のシリンダー油(無泡)(密度:0.874g/cm3)を封入した。実施例9では、中空室20aに所定量のシリコンシーリング材(密度:1.03g/cm3)を封入した。
(比較例)比較例のプレートコンパクター50も、上述のものと同様の構成を有する。ただし比較例2では、防音材55が塗付されていない。
比較例2及び比較例3では、中空室20a内に空気が充填されている。比較例4では、中空室20の全体積に対して、締固め状態で80%の体積を満たす量の砂(単位容積質量:1.61g/cm3)が封入されている。
上述のプレートコンパクター50を用いて、密粒度アスファルトコンクリート(以下、密粒アスコンと呼ぶ。)を敷詰めた路面を締固めた場合(締固め時)に生ずる騒音を測定した。また同様に上述のプレートコンパクター50を用いて、締固め動作終了後の既設密粒アスコン上で締固め動作を行った場合(空打ち時)に生ずる騒音を測定した。試験手順は[第一実施例]と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
先ず上述のプレートコンパクター50を用いて締固め動作を行った後の密粒アスコンより、コアカッターを用いφ10cmの直径を有する試料(φ10cmコア供試体,以下、コアと呼ぶ。)を採取した。採取したコアの密度(g/cm3)を以下の式に従って算出した。コア空中質量とは、空気中におけるコアの質量(g)をいう。コア水中質量とは、水中におけるコアの質量(g)をいう。
コアの密度(g/cm3)=(コア空中質量)/{(コア空中質量)−(コア水中質量)}
次に上述の式から導き出した各試料のコアの密度(g/cm3)と比較試料のコアの密度(g/cm3)とを比較し、各試料の締固め率(%)を以下の式に従い算出した。
また比較試料として、比較例2のコアを用いた。
締固め率(%)={(試料のコア密度)/(比較試料のコア密度)}×100
表2及び表3より、実施例3〜9における締固め時及び空打ち時の騒音レベルL5は、比較例2(防音材なし)と比較して約7dB(A)低下した。
次に実施例3〜9における締固め時の騒音レベルL5は、比較例3(防音材あり)と比較して1.4dB(A)以上低下した。また実施例3〜9における空打ち時の騒音レベルL5も、比較例3(防音材あり)と比較して2.0dB(A)以上低下した。
なお、中空室20aに砂を封入した比較例4の騒音レベルL5は、比較例2(防音材あり)と同程度であった。また同一注入量で比較すると、比較例4の方が質量が大きいにも係らず、実施例5,8,9の方が騒音低減効果が高いことから、実施例には質量則以上の騒音低減効果があることがわかった。
(実施例)実施例の発電機械60では、厚さ1.2mmである二枚の鉄板からなる二重壁を外殻カバー61として用いた。鉄板と鉄板との間は10mmである。その二重壁で囲われた部分を中空室20bとした。外殻カバー61は、図5で見て発電機械60の上部面と両側部面とを覆っている。発電機は、エンジンの回転動力を利用したものである。その出力電力は、三相200Vである。実施例では、中空室20bに所定量の水を封入した。
(比較例)比較例の発電機械60の基本構成は、実施例の発電機械60と同様の構成を有する。ただし比較例の外殻カバー61は、一枚の鉄板で形成されている。
騒音測定試験の手順は[第一実施例]と同様であるため、その詳細な説明は省略する。
表4より、実施例10,11の騒音レベルL5は、比較例5と比較して3dB(A)以上低下した。
更に表1〜表4から、本実施例にかかる構成の騒音低減装置を用いることで、65dB(A)〜110dB(A)の範囲の騒音レベルL5に対してその騒音低減効果を発揮することが分かった。
先ず第2の発明に係る騒音低減装置において、その建設用機械が削岩機でありその削岩機はケースとケース内に削孔駆動部とを備えることで削孔駆動部が騒音発生源となるものにおいて、ケース自体を第2の発明に係る遮音部材として構成したことを特徴とする。これによれば上述の第2の発明と同様の理由で、建設機械等の操作性の悪化が低減される。
10 遮音部材
11,11a,11b 供給・排出口
12,12a,12b 蓋
20,20a,20b 中空室
30,30a,30b 液体層
40 削岩機
40a 打撃部位
41 削孔駆動部
41a ハンマー
41b シャンクロッド
42 カバー体
50 プレートコンパクター
51 転圧盤
51a 締固め面
52 エンジン
53 起振機
54 操作ハンドル
55 防音材
60 発電機械
61 外殻カバー
Claims (2)
- 騒音発生源を有する建設用機械又は建設用器具の該騒音発生源の騒音を低減して外部に発散する騒音低減装置であって、
前記騒音発生源が遮音部材で被われて配置されることにより、該騒音発生源の騒音を外部に発散する伝達経路位置に該遮音部材が配置され、該遮音部材の内部には密閉された中空室が形成されており、該中空室には該騒音発生源を被う水が封入されており、
該中空室は空気層を有し、
該遮音部材の中空室内の水体積が、該中空室の全体積に対して30%以上であり、
前記遮音部材には中空室から外部に水を出し入れする供給・排出口が設けられており、
前記建設用機械又は建設用器具は、プレートコンパクターであり、
該プレートコンパクターは、振動を発生する起振機と該起振機の振動が伝達される転圧盤とを備えることで該転圧盤の振動により被締固め物を締め固める外部部位箇所が騒音発生源となるものにおいて、前記転圧盤自体を前記遮音部材として構成したことを特徴とする騒音低減装置。 - 請求項1に記載の騒音低減装置において、
前記遮音部材の中空室内の水体積が、該中空室の全体積に対して80%以上であることを特徴とする騒音低減装置。
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