JP4117391B2 - 鉄道騒音対策用セラミック吸音装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸音装置に関し、特に、トンネル内の騒音を低減するための吸音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
交通騒音は、国民生活の保全の観点から、生活に支障のない程度に低減することが求められている。なかでも道路や鉄道などに用いられるトンネル抗口から発せられる騒音は大きい上、特に鉄道のトンネルでは騒音の継続時間が長くなるため、トンネル抗口騒音に対する騒音対策が求められることが多い。
【０００３】
鉄道のトンネル抗口騒音でも特に新幹線は、列車が高速度で走行することによりトンネル内に風圧や振動などが引き起こされるため、騒音対策のためのトンネル内部に設置する吸音装置は、トンネルの騒音を低減することができることは勿論のこと、車両走行に伴う風圧や振動などの衝撃にも耐える構造が求められる。しかも、走行中の車両からは下部に付着している氷解等が落下し、吸音材に激突することもあるため、吸音装置は落下物に対する衝撃に対して、安全である必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
トンネルなどにおいて使用される吸音装置が、例えば、特許文献１に開示されている。この吸音装置は、防錆処理した金属の周囲フレームを有し、この周囲フレームにはグラスウールからなる吸音材が収容される。グラスウールの表面は合成樹脂フィルムで覆われ、合成樹脂フィルムの表面は不織布マットによって、更に、不織布マットは多数の開口部を有する金属製表面板によって覆われている。
【特許文献１】
特開平１０―２５７１３号公報
しかしながら、特許文献１に開示された吸音装置においては、グラスウール自体がトンネル内の湿気により劣化しやすく、また、風圧により潰れてしまいやすいなどの欠点をもっている。また、グラスウールが湿気により劣化したり、風圧により潰れないようにするために開口部の面積を減少させたのでは、グラスウールの露出面積もまた減じられてしまい、主たる吸音効果それ自体が減じられてしまうという問題点がある。
従って、本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、吸音性、耐衝撃性に優れた吸音装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の吸音装置は、支持面を有する構造物に取り付けられる吸音装置であって、吸音装置本体を有し、該吸音装置本体が、セラミックス製のプレート状吸音部材と、該吸音部材の表側面又は背面に配置される格子状プレート部材と、各々が前記吸音部材、格子状プレート部材の縁部を保持するようになった、中央に開口を有する少なくとも２つの主フレームと、隣接した前記中央開口主フレームを連結するための連結フレームとを有し、該連結フレームに取付穴が形成され、最外方に位置する前記各主フレームから外方に取付プレートが延び、該各取付プレートに取付穴が形成されていることを特徴とする。
【０００６】
上記構成の吸音装置によれば、吸音部材が強度に優れたセラミックスで作られ、かかる吸音部材は縁部が中央が開口した主フレームによって支持されるようになっているので大きな吸音面積を提供することができる。
また、本発明においては、前記吸音装置を前記構造物に取り付けたときに、前記構造物の支持面と前記格子状プレート部材との間に背後空気層が構成されるように、前記主フレームが形作られているのが好ましい。
【０００７】
更に、前記構造物の支持面と前記吸音部材との間に背後空気層が構成されるように、前記吸音装置本体を前記構造物に取り付けるための取付部材を有するのが好ましい。
更にまた、前記取付部材は、該取付部材を前記支持面に取り付けるための穴と、前記取付プレートの取付穴に通すことができる、少なくとも１つのねじ付きシャフトとを有するのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。この実施形態は、本発明を、新幹線のトンネル用吸音装置に適用したものである。
図面を参照すると、本発明による吸音装置が全体的に参照番号１で示されている。この吸音装置１は、正面から見たときに中央が開口した、全体的に矩形の複数の主フレーム２を有し、この実施形態では、主フレーム２は、３つの主フレーム２Ａ、２Ｂ、２Ｃからなる。
【０００９】
各主フレーム２は、その四辺で、パネル状の吸音部材５及びエキスパンドメタル６を保持することができるようになっている。すなわち、各主フレーム２は、吸音部材５の縁部前面を支持するための前面支持壁部５Ａと、前面支持壁部５Ａと平行に延びる背面支持壁部５Ｂと、前面支持壁部５Ａと背面支持壁５Ｂとを連結する連結壁部５Ｃと有する。
【００１０】
この実施形態では、背面支持壁部５Ｂは全体が前面支持壁部５Ａよりも内方に位置し、前面支持壁部５Ａの外端部と背面支持壁部５Ｂの内端部との間に延びる連結壁部５Ｃは、変形「コの字」状断面形状であり、背面支持壁部５Ｂの後方に位置する後方壁部５Ｄを有する。
【００１１】
吸音装置１はまた、各主フレーム２に取り付けられる、樹脂で固めたセラミックス、好ましくはアルミナ系セラミックスで作られた矩形のプレート状吸音部材５を有する。矩形吸音部材５の各辺部は、上述したように、その前面が主フレーム２の前面支持壁部５Ａにより、また、背面が主フレーム２の背面支持壁５Ｂによって支持されることによって主フレーム２に取り付けられる。
【００１２】
吸音部材５は、吸音装置１が配置されるトンネル内を新幹線が通過する際に引き起こす衝撃を受けても欠けなどが生じない強度を有するように寸法形状決めされている。吸音部材５はまた、セラミックス製であるので、従来、吸音材として良く使用されていたグラスウールなどに比較して経年劣化が少ないことに加えて、曲げも容易であるので、トンネルの内壁曲面形状に合わせて製造することも容易であるという利点がある。
【００１３】
各吸音部材５の背面には、格子状プレート部材、すなわち、アルミのエキスパンドメタル６が配置される。各エキスパンドメタル６は吸音部材５とほぼ同一の寸法形状を有し、その各辺部が吸音部材５と主フレーム２の背面支持壁５Ｂとの間で支持されるようになっている。エキスパンドメタル６が吸音部材５を覆うので、吸音部材５が落下物や飛散物による衝撃によって万一部分的に欠けた、又は、破損したときでも、吸音部材５の破片の飛散を抑制することができる。
【００１４】
吸音装置１は更に、隣接した主フレーム２Ａと主フレーム２Ｂ、主フレーム２Ｂと主フレーム２Ｃとを、夫々、連結するための連結フレーム３Ａ、３Ｂを有する。この実施形態では、各連結フレーム３はＨ形断面を有し、Ｈ形の各脚部の外端面が主フレーム２の連結壁部５Ｃに溶接などによって固定される。各連結フレーム３には、構造物の支持面、すなわち、トンネルの内壁面から延びる取付ロッド、例えば、アンカーロッドが通って延びる取付穴７が形成されている。
【００１５】
尚、連結フレーム３の強度を向上させるための補強ロッド４が、連結フレーム３の上部及び下部において、Ｈ形の脚部間に延びる。
【００１６】
更に、取付プレート８が、この実施形態では、主フレーム２Ａ、２Ｃの外側の連結壁部５Ｃに溶接などによって取り付けられ、連結壁部５Ｃから外方に突出する各取付プレート８の延長部分にはトンネルの内壁面から延びる取付ロッドを通すための取付穴９が形成されている。
【００１７】
吸音装置１をトンネルの内壁面に取り付けるときには、トンネルの内壁面から突出する夫々のアンカーロッド(図示せず)に吸音装置１の取付穴７、９を通し、かかる吸音装置１の取付穴７、９から突出するアンカーロッドにナットを螺合することによって吸音装置１をトンネルの内壁面に固定する。
【００１８】
かくしてトンネルの内壁面に固定された吸音装置１によれば、吸音部材５が所定の寸法形状に作られているのでトンネル内を通過する新幹線が引き起こす衝撃によっても欠けが生じにくく、しかも、新幹線に面する面積も従来技術の項で述べた従来装置に比較して大きいので、より良い吸音効果を発揮する。
【００１９】
また、本実施形態の吸音装置１では、主フレーム２の連結壁部５Ｃの後方壁部５Ｄが、背面支持壁部５Ｂの後方に位置するように形作られているので、かかる吸音装置１を上述した仕方でトンネルの内壁面に取り付けたときには、トンネルの内壁面と背面支持壁部５Ｂ、ひいては、吸音部材５との間に背後空気層が構成される。かくして、吸音すべき音の周波数に応じて、背後空気層の長さ、又は、厚みを変えることによって吸音効果を最適化することができる。
【００２０】
続いて、図２乃至図４を参照して、本発明の第２実施形態の吸音装置を説明する。
図２に全体的に参照番号１０で示される第２実施形態の吸音装置は、その基本構造を、上述した吸音装置１のものと同じくする。すなわち、吸音装置１０は、セラミックス製のプレート状吸音部材１５と、格子状プレート部材１６と、吸音部材１５、格子状プレート部材１６の縁部を保持するようになった主フレーム１２と、隣接した主フレーム１２を連結するための連結フレーム１３とを有することなどにおいて、吸音装置１の構造と共通する。そこで、以下、第１実施形態の吸音装置１の構造と異なる構造、構成を中心に吸音装置１０について説明する。
【００２１】
先ず始めに、吸音装置１０では、格子状プレート部材１６は吸音部材１５の表側面に配置されている。格子状プレート部材１６を吸音部材１５の外側に配置することにより、万が一、吸音部材１５がかけたときに破片が車両の方向に飛散するのを防止することができる。同様の観点から、吸音装置１においても格子状プレート部材６を吸音部材５の外側に配置することができる。
【００２２】
次に、吸音装置１０の連結フレーム１３は矩形断面を有する点で、吸音装置１の連結フレーム３のＨ形断面と異なる。吸音装置１０の連結フレーム１３もまた、連結フレーム３の取付穴７と同様に、トンネルの内壁面ＩＳから突出するアンカーロッドＲ１(図４)が通される取付穴を備える。この取付穴は、この実施形態では、連結フレーム１３の対向する壁間に延びるスリーブ１７によって構成されている。変形実施例として、連結フレーム１３の対向する壁に形成した取付穴によって構成しても良い。
【００２３】
最外方に位置する各主フレーム１２Ａ、１２Ｃの外側部からは、該主フレームと一体成形された取付プレート１８が外方に延び、該各取付プレートの上端部、下端部には、取付位置調節可能に長円形に形作られた取付穴１９が形成されている。
また、各取付プレート１８は、その上端が主フレーム１２の上端よりも低くなるように切り欠かれ、下端が主フレーム１２の下端よりも高くなるように切り欠かれている。
【００２４】
この実施形態では、主フレーム１２(取付プレート１８)、連結フレーム１３、吸音部材１５、格子状プレート部材１６からなる吸音装置本体をトンネルの内壁面ＩＳ(図４)に取り付けるのに取付部材２０、３０、４０を使用する。取付部材２０、３０、４０の高さを変えることにより、すなわち、異なる高さの取付部材２０、３０、４０を使用することにより、トンネルの内壁面ＩＳと吸音部材１５との間の距離、すなわち、これらの間に構成される背後空気層の厚さを容易に調整することができる。
【００２５】
理解を容易にするため、始めに、１つの吸音装置本体をトンネルの内壁面ＩＳ(図４)に取り付ける仕方を説明する。
４つの取付部材２０と、２つの取付部材(スペーサ)３０とによって、１つの吸音装置本体をトンネルの内壁面ＩＳ(図４)に取り付けることができる。
図４に示すように、取付部材２０は矩形断面を有し、取付部材２０の対向する壁２１、２２間にはスリーブ２３が延びる。取付部材２０にはボルト２４が固定され、ボルト２４のヘッド２５は取付部材２０の壁２１の内面に当接して設けられ、ボルト２４のシャフト２６はスリーブ２３が延びるのと同じ方向に、壁２１から外方に突出する。
【００２６】
他方、取付部材３０は、この実施形態では、アンカーロッドＲ１を通すことができる穴３１を備えたプレートからなる。取付部材３０は、取付部材２０と同様に、矩形断面を有し、対向する壁間にはスリーブが延びる形態をとっても良い。
【００２７】
吸音装置本体をトンネルの内壁面ＩＳ(図４)に取り付けるには、図４に示すように、トンネルの内壁面ＩＳから突出する各アンカーロッドＲ２に各取付部材２０のスリーブ２３を、また、各アンカーロッドＲ１に各取付部材３０の穴３１を通す。
続いて、各取付部材２０の上から各アンカーロッドＲ２に座金Ｗ１を通し、ナットＮ１を仮留めする。
【００２８】
次に、各取付部材２０のボルト２４のシャフト２６に取付プレート１８の取付穴１９を通すと共に、各アンカーロッドＲ１に各連結フレーム１３のスリーブ１７を通す。そして、各取付プレート１８の上からボルト２４のシャフト２６に座金Ｗ２を、また、各連結フレーム１３の上からアンカーロッドＲ１に座金Ｗ３を通し、ナットＮ２、Ｎ３を、夫々、シャフト２６、アンカーロッドＲ１に仮留めする。
吸音装置本体をトンネルの内壁面ＩＳの適所に配置できたら、各ナットＮ１、Ｎ２、Ｎ３をきつく締めて吸音装置本体をトンネルの内壁面ＩＳに固定する。
【００２９】
本発明の理解を容易にするため、最も単純な取付方法を説明したけれども、上記取付方法では、トンネルの内壁面ＩＳに多くの吸音装置本体を互いに隣接して取り付けるとき、アンカーロッドＲ２もまた隣接して配置しなければならない。しかし、隣接したアンカーロッドＲ２間の距離が短か過ぎると、トンネルの内壁を構成する材料、多くはコンクリートの耐力が低下し、コーン状破壊が生ずる恐れがある。そこで、トンネルの内壁面ＩＳに多くの吸音装置本体を互いに隣接して取り付けるときには、図３、図４に示す仕方、方法で取り付けるのが好ましい。
【００３０】
図３は、上下左右に近接してトンネルの内壁面ＩＳに取り付けられた多数の吸音装置本体のうちの４つの吸音装置本体５０、６０、７０、８０の一部を拡大して示している。
【００３１】
図４で見たときに左右に隣接して配置された吸音装置本体５０、６０は、トンネルの内壁面ＩＳに取り付けられた多数の吸音装置本体のうち最上方に位置する列のものであるとする。
【００３２】
左右に隣接する吸音装置本体５０、６０は、夫々の隣接する取付プレート１８同士が上下に重ねられて配置され、重ねられる取付プレート１８の取付穴１９同士が整合するように位置決めされる。従って、前述した単一の吸音装置本体の取付けにおいては、１つの取付プレート１８のみが取付部材２０で支持されたけれども、図３で見たときに吸音装置本体５０、６０の上端部に位置する取付部材２０では、吸音装置本体５０、６０の重ねられた２つの取付プレート１８が支持され、これらの取付プレート１８の上から座金Ｗ２、ナットＮ２が取り付けられる。
【００３３】
他方、図３で見たときに吸音装置本体５０、６０の下端部の取り付けには、取付部材４０が使用される。吸音装置本体５０の右側下端部及び吸音装置本体６０の左側下端部の取り付けについてのみ説明するが、吸音装置本体５０の左側下端部及び吸音装置本体６０の右側下端部の取り付けも同様に行われる。
【００３４】
取付部材４０は、矩形断面を有し、取付部材４０の対向する壁４１、４２間にはスリーブ４３が延びる。取付部材４０にはスリーブ４３を挟んで対抗する一対のボルト４４Ａ、４４Ｂが固定され、各ボルト４４のヘッド４５は取付部材４０の壁４１の内面に当接して設けられ、各ボルト４４のシャフト４６はスリーブ４３が延びるのと同じ方向に、壁４１から外方に突出する。
【００３５】
取付部材４０を用いて吸音装置本体５０、６０の下端部をトンネルの内壁面ＩＳに取り付けるには、図４に示すように、トンネルの内壁面ＩＳから突出するアンカーロッドＲ３に取付部材４０のスリーブ４３を通す。この作業は、前述した、アンカーロッドＲ１に取付部材３０の穴３１を通す作業、アンカーロッドＲ２に取付部材２０のスリーブ２３を通す作業と前後して行われる。その後、取付部材４０の上からアンカーロッドＲ３に座金Ｗ５を通し、その上からＮ５をアンカーロッドＲ３に螺合して仮留めし、その後適当な時期に本締めする。
【００３６】
次に、取付部材４０のボルト４４Ａのシャフト４６に、重ねられた取付プレート１８の下端部の各(整合された)取付穴１９を通す。勿論、この作業は、前述した、アンカーロッドＲ１に連結フレーム１３のスリーブ１７を通す作業、取付部材２０のシャフト２６に重ねられた取付プレート１８の上端部の各(整合された)取付穴１９を通すのといっしょに行われる。
【００３７】
そして、重ねられた取付プレート１８、１８(の下端部)の上からボルト２４、４４Ａのシャフト２６、４６に座金Ｗ２、Ｗ４を、また、連結フレーム１３の上からアンカーロッドＲ１に座金Ｗ３を、夫々、通し、ナットＮ２、Ｎ３、Ｎ４をシャフト２６、アンカーロッドＲ１、シャフト４６に、夫々、仮留めし、次いで、適宜本締めする。
【００３８】
そして、図３で見たときに吸音装置本体５０、６０の下方に位置する吸音装置本体７０、８０の上端部を、吸音装置本体５０、６０の下端部の取り付けに用いた取付部材４０を用いて取り付ける。
【００３９】
すなわち、左右に隣接する吸音装置本体７０、８０は、夫々の隣接する取付プレート１８同士が上下に重ねられて配置され、重ねられる取付プレート１８の上端部の取付穴１９同士が整合するように位置決めされ、これらの取付穴１９を取付部材４０のボルト４４Ｂのシャフト４６に通し、重ねられた取付プレート１８の上から座金Ｗ６を通した後、ナットＮ６をシャフト４６にねじ係合させて仮留めする。
【００４０】
吸音装置本体７０、８０の下端部の取り付けは、吸音装置本体５０、６０の下端部の取り付けと同様に取付部材４０を用いて行われるが、その仕方は吸音装置本体５０、６０の下端部の取り付けと同様であるので、その説明は省略する。
【００４１】
上述した取付方法によれば、吸音装置本体５０の下端部、吸音装置本体６０の下端部、吸音装置本体７０の上端部、吸音装置本体８０の上端部をトンネルの内壁面ＩＳに取り付けるのに、１つのアンカーロッドＲ３しか必要としないので、使用するアンカーロッドＲ３の本数を抑制し、トンネルの内壁のコンクリートの耐力低下、コーン状破壊の発生を抑制することができる。
【００４２】
本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。
例えば、第１実施形態では、連結フレーム３は断面Ｈ形の一部品からなっていたけれども、これを、各々が断面コの字形の１対の連結フレームを溶接などして構成しても良い。
【００４３】
また、上記両実施形態共に、吸音部材５、１５を主フレーム２、１２に直接取り付けていたけれども、これらの間にゴムなどで作られる振動吸収部材を設けても良い。そして、かかる振動吸収部材の主フレーム２、１２とのクリアランスや、弾性係数などを、吸音すべき音に応じて最適化するのが良い。
更に、格子状プレート部材、すなわち、エキスパンドメタル６、１６はアルミ製であったけれども、チタン製であっても良いし、ガラス繊維強化材であっても良い。
【００４４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明は、吸音性、耐衝撃性に優れた吸音装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による第１実施形態の吸音装置の一部を切断して示す概略斜視図である。
【図２】本発明による第２実施形態の吸音装置の正面図である。
【図３】隣接して取り付けられた図２の吸音装置の部分拡大概略図である。
【図４】図３のＩＶ―ＩＶ線における概略断面図である。
【符号の説明】
１、１０ 吸音装置
２、１２ 主フレーム
３、１３ 連結フレーム
５、１５ 吸音部材
６、１６ エキスパンドメタル(格子状プレート部材)
７(１７) 取付穴(スリーブ)
８、１８ 取付プレート
９、１９ 取付穴

Claims (3)

1. 支持面を有する構造物に取り付けられる吸音装置であり、吸音装置本体を有し、該吸音装置本体が、セラミックス製のプレート状吸音部材と、該吸音部材の表側面又は背面に配置される格子状プレート部材と、各々が前記吸音部材、格子状プレート部材の縁部を保持するようになった、中央に開口を有する少なくとも２つの主フレームと、隣接した前記中央開口主フレームを連結するための連結フレームとを有し、該連結フレームに取付穴が形成され、最外方に位置する前記各主フレームから外方に取付プレートが延び、該各取付プレートに取付穴が形成され、
   前記吸音装置本体を前記構造物に取り付けるための取付部材を有し、
   前期取付部材が、
   該取付部材を前記支持面に取り付けるための穴と、
   前記取付プレートの前記取付穴、並びに、前記吸音装置の左又は右に近接して配置される第２の前記吸音装置の前記取付プレートの前記取付穴に通すことができる第１のねじ付きシャフトと、
   前記第２の吸音装置の前記取付プレートの上方又は下方に配置される第３の前記吸音装置の前記取付プレートの前記取付穴に通すことができる第２のねじ付きシャフトとを有する、
   吸音装置。
2. 前記吸音装置本体を前記構造物に取り付けたときに、前記構造物の支持面と前記吸音部材との間に背後空気層が構成されるように、前記主フレームが形作られている、請求項１記載の吸音装置。
3. 前記取付部材が、前記構造物の支持面と前記吸音部材との間に背後空気層を構成する、請求項１記載の吸音装置。

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