JP4251969B2 - 防音装置および防音壁 - Google Patents

Description

本発明は、道路、鉄道、工場など騒音を低減させるために設置する防音装置およびそれを用いた防音壁の改良に関する。

従来、道路、鉄道、工場などから発生する騒音の防止対策として、騒音発生源から伝播する騒音を遮断するために防音壁を設置することが広く用いられている。この目的の防音壁は、Ｈ形支柱間に遮音板や吸音材付の遮音板（あるいは吸音材内蔵の遮音板）を落とし込んで立設したものが一般的であり、その騒音低減効果は防音壁の高さによって決まるので、効果を向上させるには壁の高さを高くする必要があった。
しかし、防音壁の高さを高くすると、コストアップになるうえ、日照、景観、通風あるいは電波障害など不都合な問題が生ずることもあった。

そこで、防音壁の上端部に円筒形の吸音材等を壁に沿って水平に設置したり（特許文献１参照）、Ｖ字形の壁を継ぎ足したり（特許文献２参照）して、防音壁の高さそれほど高くすることなく騒音低減効果（防音効果）を向上させる防音壁が提案されている。
また、Ｖ字形などの上部開口を吸音材で覆う構造（特許文献３参照）の装置を設置した防音壁も提案されている。

しかしながら、円筒形の吸音材の場合、騒音低減効果を増すために大型化することがコストや強度、構造面から困難であり、またＶ字形の壁の場合は、騒音低減効果を増すためには、その寸法を大きくしなければならず、コスト高になることや、設置後の風圧強度の問題があった。また、円筒形の吸音材やＶ形壁などを設置した防音壁は、比較的高位置（高所）における騒音低減効果が小さいという問題もあった。
特開平７−１８０１１９号公報：図６ 特開平９−２６４００９号公報：図２ 特開２００２−１６１５１６号公報：図６

本発明は、上記の防音装置の問題を解消するためになされたものであり、より小型化した装置でより高い騒音低減効果が得られる防音装置および防音壁を提供することを目的とする。

上記の問題は、防音壁の上部に設置される防音装置であって、上面に吸音材を備え、複数の内部空間を有する吸音材構造体の音源側前面に、音源側に開口し反対側終端が閉じられた空間部を上下左右に多数配列し、かつその空間部のうち、上端列に配列される空間部の奥行き長さを下段列の空間部よりも短いものとした開口空間構造体を配設して、吸音構造体の前面に開口空間構造体を組み合せたことを特徴とする本発明の防音装置によって、解決することができる。

そして、この本発明は、前記吸音構造体の断面形状が音源側から後方に向けて縮幅した先細形状の概略三角形である形態、あるいは前記開口空間構造体の上端列に配列される空間部の奥行き長さが下段列の空間部の１／２〜１／４である形態が好ましいものである。
また、上記の問題は、前記の防音装置を、上部に設置したことを特徴とする本発明の防音壁によっても解決できる。

本発明の防音装置および防音壁は、このように吸音構造体の前面に開口空間構造体を組み合わせて構成されているので、次のように騒音低減効果を一層向上させることができるという優れた効果がある。よって本発明は、従来の問題点を解消した防音装置および防音壁として実用的価値はきわめて大なるものがある。

（１）本発明の防音装置を設置した防音壁は、音源から発生し防音装置の上を乗り越えて行く騒音を防音装置の前面部での開口を有する開口空間構造体による消音と、吸音構造体による消音が連続して、または同時に行われるので、相乗効果によって大きい騒音低減効果が得られる。
（２）同じ大きさの従来の防音装置よりも騒音低減効果が大きい。また、同じ騒音低減効果であれば、防音装置をより小型化できるため、防音装置のコスト低減を図ることができる。

次に、本発明の防音装置とその防音壁に係る実施形態について、図１〜５を参照しながら説明する。
本発明の防音装置について説明すると、それを例示する図１において、追って詳述する
ように、吸音構造体２の前面に開口空間構造体５を組み合わせて構成されている。

（吸音構造体）
本発明における吸音構造体２は、上面を覆う上面部２１、下面を覆う下面部２２、音源側に向けられる前面部２３からなり、この前面部２３から反対側の後端部２４に向けた略３角形をなし、側面には側面部２６が設けられている。

そして、この上面部２１は吸音材で形成され、内部には、ほぼ鉛直に配置した複数の仕切板３１（図では２枚）によって、前面部２３から後端部２４に向けて深さが順次、浅くなるような複数の内部空間３、３（図１では３個）が設けられている。なお、両側には、遮音板１０を嵌め込んで立設するためのＨ形支柱１１（図４参照）に取りつけられる取付部２５が取付用段差部２７内に設けられているが、図１では省略されている。
なお、図４はＨ形支柱１１の前方は空間になっているから、音源側から眺めるとＨ形支柱が見える構造であるが、適宜なＨ形支柱覆いを設けて支柱を見えなくする構造にしても良い。

さらに、この吸音構造体２について詳述する。
この吸音構造体２は、仕切板３１で仕切られた内部空間３を有する箱形状の構造体であり、その上面部２１を形成する吸音材として、好ましくは、金属、無機質、有機質の多孔質吸音材、孔明き材（孔明き材、スリット材、網状材）からなる吸音材、透明や非透明のフィルム状の吸音材などを、単独あるいはこれらを組み合わせた吸音材が利用される。

金属製の吸音材には、アルミ繊維を単独または網や孔明き板と組み合わせて圧着した多孔質吸音材や、アルミ粉末を焼結した多孔質吸音材、アルミニウム発泡体などを厚さ１〜５ｍｍとして用いるのがよい。このような吸音材を用いることにより、吸音効果を期待できる他、落葉の堆積や、積雪によって所期の性能が低下するのが避けられ、また、それらと湿気によって金属や樹脂などの構成部材の腐食や劣化を防止できる。

また、吸音構造体２の上面部２１には、吸音材を平坦に取り付けても良いが、中央部が高くなるように半円弧状にして取り付けてもよい。中央部を高くすると、ゴミ、埃、落ち葉、雪等が堆積し難くなり、また、降雨によって除去洗浄しやすくなる利点がある。また、この吸音材からなる上面部２１は、吸音構造体２の上面の全面に配置される他、部分的に設置することも許される。なお、この上面部２１を形成する吸音材は、前面に配設される開口空間構造体５の上面まで延長して配置されるのがよい（図２参照）。

次に、吸音構造体２内に設けられる内部空間３について述べると、内部には、ほぼ鉛直に配置した複数の仕切板３１で長さ方向及び高さ方向に複数列の空間空間３、３を設けている。また、この仕切り間隔（内部空間３の巾、長さ）は等間隔でも不等間隔でも良い。また、断面形状を三角形とした場合、内部空間３の深さ（上下方向の幅）は、前面部（道路側）の付近を０．４〜０．７ｍとし、その深さを後端部２４方向に連続的に小さくなるように変化させて設けることが好ましい。

このように設けた空間の深さ（上面吸音材から底面遮音材までの距離）は、各部において道路や鉄道騒音の周波数領域１２５Hz〜４０００Hzにおける波長の１／４（１２５Hzで約０．６８m、４０００Hzで約０．０２ｍ）の値となるので、後記する開口空間構造体付近で減衰された騒音を、この吸音構造体２によってさらに吸音するという吸音効果によって大きく低減できるのである。なお、前面側空間の深さ（防音装置の取り付け部付近の高さ）を、従来の遮音板（図４の遮音板１０）の高さ寸法（例えば５００ｍｍ）に一致させると、最上段の従来の遮音板を外して本発明の防音装置に置き換える場合に好都合である。

内部空間３を仕切る仕切板３１は、遮音壁の鉛直軸線に対してほぼ平行に配置するのであるが、仕切板は、前面部から後端部方向に複数列、配置するので、それぞれの先端は、騒音の回折エッジとなって防音装置の上部を乗り越えていく騒音の低減に寄与する。

この仕切り板３１や、下面部２２、前面部２３、側面部２６などの用材には、鉄板、アルミ板等の金属材料や合成樹脂などの有機材料が用いられるが、限定するものではない。また、透明（透光性）の材料を使用すると、防音壁に透視性や透光性が得られるので、景観や日照、採光性が向上する。透明の薄膜状吸音材と組み合わせ、更に開口空間構造体５も透明（透光性）にすれば、全体が透明（透光性）の防音装置２が得られる。

（開口空間構造体）
次に、以上説明した吸音構造体２の前面に設けられる開口空間構造体５について説明する。
この開口空間構造体５は、吸音源側に開口し反対側終端が閉じられた多数の空間部５１を上下左右に列設し、かつ上端列に配列される空間部５１ａの奥行き長さを下段列の空間部５１ｂよりも短いものとし構成され、前記吸音構造体２の前面に配設されるものである。

具体的に説明すると、開口空間構造体５は、外枠部５２を仕切板５３ａ、５３ｂで仕切って得られる空間部５１ａ、５１ｂから構成され、その音源側は開口していて、反対側は閉じられている。このように構成した開口部付近を通過する騒音は、位相反転や共鳴、干渉によって低減させることができる。

この開口断面の形状は、図示の四角形に限定されず、三角形、多角形、円形、楕円形などが適用でき、各種形状を組み合わせてもよいが、装置の製作やコスト面から四角形が好ましい。

この開口（四角形の場合）の大きさは、正面から見た横幅は、０．０５〜２ｍ、高さは０．０２５〜０．２ｍがよいが、より好ましくは縦０．１ｍ、横０．１ｍ程度である。
すべての開口を同じ大きさに揃える必要はなく、異なる大きさの開口を混在させてもよい。音響的には騒音経路の境界となる上端部の開口が重要であり、この上端部開口を理想的な縦０．１ｍ、横０．１ｍ程度の開口とし、下段列については、縦０．１ｍ、横０．５ｍ〜１．８ｍ程度の横方向に広い開口としても開口全体を縦０．１ｍ、横０．１ｍとした防音装置とほぼ同等の騒音低減効果が得られる。このような構成にすると下段列の縦方向の仕切り数が少なくてすむ為、装置の製作コストが大幅に削減できる。

また、深さ（奥行き長さ）は、０．０５〜０．２ｍであって、対象騒音の波長の１／４（λ／４）に相当する長さを含むようにするのがよい。例えば、５００Ｈｚ：約０．１７ｍ、１０００Ｈｚ：約０．０８５ｍ、２０００Ｈｚ：約０．０４３ｍである。

また、異なる深さの開口部５を混在させると周波数範囲が拡大するので好ましい。例えば、上端列の開口部の深さを下段列の約１／２〜１／４にすると下段列の開口の深さによる対応周波数の約２〜４倍の周波数まで対応可能となり、全体を同一深さで構成するより騒音低減効果が向上する。

以上説明した開口空間構造体５を構成する材料は、金属材料、有機材料など特に限定されない。透明の材料を使用すると、防音壁に透視性や透光性が得られるので、景観や日照、採光性が向上する。
開口部５１の開口端の仕切板５３ａ、５３ｂの先端はそれぞれが騒音の回折エッジとなって防音装置の前面を乗り越えていく騒音の低減に寄与するのであるが、雨水や埃の進入防止のため、この開口端に音波を透過する薄膜材を取り付けてもよい。

（防音装置全体の構造）
以上説明した本発明の防音装置では、その断面形状は概略三角形であるのが性能面から好ましいが、台形、四角形でも採用され得る。
防音装置の大きさは、長さ（奥行き）が０．５ｍ〜２ｍであり、長くするほど効果は向上するが、実用上の限界があり、０．５〜０．８ｍが好ましい。また、低周波成分ほど減衰させにくいので、対象とする騒音の周波数成分や騒音低減目標値などから長さを適宜選択すればよい。

その横幅は、遮音壁Ｈ形支柱（図４のＨ型支柱１１）の間隔程度の１ｍ〜４ｍ、高さは０．５ｍ〜０．６ｍとして従来型の遮音板の高さ寸法に合わせるのがよい。
また、全長（奥行き）の内、開口空間構造体５の部分は０．０５〜０．２ｍとするが、これは対象とする騒音の周波数成分（波長）などから選択される。

この防音装置を遮音壁Ｈ形支柱に取り付けるための取り付け部は、図４に例示したように防音装置の両端部に設ける。あるいは装置の下部に設けてもよい。この場合は、遮音壁Ｈ形支柱の上端に金具を介してボルトナットで取り付けるようにすればよい。また、防音装置に落下防止のワイヤーロープ（図示せず）が設けられるよう安全上配慮するのがよい。

（遮音壁への取り付け）
以上説明した防音装置は、図４に示した遮音板などからなるほぼ鉛直に建てられた防音壁の上部に、開口空間構造体５を対象音源側に（例えば道路の内側に）吸音構造体２を防音壁の外側に（例えば道路の外側＝民地側に）向けて張り出して、取り付けられて本発明の防音壁が構成される。
取り付けに当たっては、防音装置をクレーンなどで吊り上げ、両端部に取り付け部がある場合には、それをＨ形支柱の溝にスライドさせらがら落とし込み、隙間に固定金具を打ち込んで固定する。

この場合、事故破損の際の落下防止のため、取り付け部に孔を設け、その孔に落下防止ワイヤーロープを通しておいてもよい。また、装置の上端部などに横方向にワイヤーロープを取り付けてＨ形支柱に固定してもよい。なお、防音装置をＨ形支柱の上部に取り付け金具を介して或いは直接ボルトなどで固定して取り付けてもよい。

防音装置の取り付け角度は、図２に示すように、防音装置の上面を遮音壁の鉛直軸線に対する傾斜角θを６０°〜９０°の角度で取り付けることが好ましい。
この取り付け傾斜角θを角度９０゜よりも小さくすると、防音壁の外側で騒音源の高さよりも１０ｍ程度高い位置における騒音低減効果が向上することが認められた。例えば、取り付け傾斜角θを６０〜８０°にすると傾斜角９０°に比べて騒音低減効果が１〜２ｄＢ向上する。しかし、傾斜角を小さくしすぎると、防音壁自体の高さが高くなって、日照や景観が阻害されるようになるので、状況に応じて総合的に判断して選択される。

以上説明したように、本発明の防音装置を用いた防音壁は、音源からの前面、上部を廻り込んでいく騒音を防音壁上部に設置した防音装置の前面に配置された開口空間構造体５の多数の空間部において位相反転，共鳴，干渉によって消音し、次いで吸音構造体２において主に吸音によって消音されるため、より大きい騒音低減効果が得られるのである。

（防音装置・例１）
防音装置全体の大きさが巾２ｍ、高さ０．６ｍ、長さ０．６ｍで、開口空間構造体の開口形状を四角形とし、高さ方向に４列（空間列数５）、巾方向に３列（空間列数４）に仕切り、下側の４列の空間は深さを約０．１５ｍにし、最上段列の空間は下段列の開口端より０．１ｍ控えた位置を開口端とする深さが約０．０５ｍのとした空間部を配列させ、吸音構造体は、断面が概略三角形で後端部先端に向かって空間の深さが小さくなるようにし、長さ方向に２枚の仕切板で仕切り、上面部には厚さが約２ｍｍのアルミ製多孔質吸音材を取り付けた。
この防音装置は、遮音壁に対する取り付け角度（傾斜角）が７０度になるようした。

（防音装置・例２）
実施例１と同じ構造で、取り付け角度（傾斜角）が９０度になるようにした。

平坦な場所に、約２ｍ間隔で立設された高さが約３ｍのＨ形支柱の間に、グラスウール吸音材を内蔵した金属製の遮音板（高さ０．５ｍ、厚さ９５ｍｍ、巾２ｍ）５枚をＨ形支柱のフランジに嵌合させた建て込み高さを約２．５ｍにした遮音壁の上部に、本発明の防音装置（実施例１または実施例２）を取り付けて高さが約３ｍの防音壁ｂを構成した。（図３）

この防音壁の総延長は約２０ｍとし、図３に示すように地上付近に設けた騒音源ａから騒音を発生させ、防音壁ｂの反対側の測定位置ｃ１で騒音を測定した。
その結果、高さ３ｍ分全てをグラスウール吸音材を内蔵した金属製の遮音板で構成した防音壁に比べて、本発明の防音壁は５〜７ｄＢ騒音が低減する効果が認められた。
なお、地上高Ｈが約１０ｍ付近の測定位置ｃ２では、実施例１は実施例２（傾斜角：９０度の例）に比較して、１〜２ｄＢ騒音が大きく低減する効果が認められた。

次に、防音装置として、吸音構造体だけで構成した場合、開口空間構造他だけで構成した場合と、本発明の防音装置との吸音効果を比較した。その結果を表１に示す。
断面形状が三角形で、高さ０．６ｍ、長さ０．６ｍとした本発明の防音装置の場合、その騒音低減効果（防音装置未設置の同じ高さの従来型の防音壁との差）は平均で６ｄＢであるのに対し、吸音構造体のみで構成した場合の騒音低減効果３ｄＢ、開口を有する開口空間構造体のみで構成した場合の騒音低減効果２ｄＢであり、本発明にいて大きな低減効果が認められた。この結果を、防音装置の長さに換算すると、吸音構造体のみの場合で約１ｍ大型化したものに相当する、また開口空間構造体のみの場合では約１．２ｍ大型化したものに相当することから、本発明の防音装置は、長さを従来型に比べて５０〜６０％小型化できるという格別な利点が得られるのである。

本発明の防音装置を説明するための一部切り欠き要部斜視図。 実施例における防音壁の概要断面図。 実施例における音源、防音壁、測定位置の関係を示す略図。 本発明の防音装置の他の実施形態とその取り付け構造を示す一部切り欠き斜視図。 本発明の防音装置の他の実施形態を示す一部切り欠き斜視図。

符号の説明

１０：遮音板、１１：Ｈ形支柱
２：吸音構造体、２０：先願の防音装置、２１：上面部、２２：下面部、２３：前面部、２４：後端部、２６：側面部
３：内部空間、３１：仕切板
５：開口空間構造体、５１、５１ａ、５１ｂ：空間部

Claims (5)

1. 防音壁の上部に設置される防音装置であって、上面に吸音材を備え、複数の内部空間を有する吸音材構造体の音源側前面に、音源側に開口し反対側終端が閉じられた空間部を上下左右に多数配列し、かつその空間部のうち、上端列に配列される空間部の奥行き長さを下段列の空間部よりも短いものとした開口空間構造体を配設して、吸音構造体の前面に開口空間構造体を組み合せたことを特徴とする防音装置。
2. 前記防音装置の断面形状が音源側から後方に向けて縮幅した先細形状の概略三角形である請求項１に記載の防音装置。
3. 前記空間構造体の上端列に配列される空間部の奥行き長さが下段列の空間部の１／２〜１／４である請求項１または２に記載の防音装置。
4. 前記空間構造体の下段列空間部の横幅を上端列空間部よりも大きくした請求項１または２または３に記載の防音装置。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の防音装置を、上部に設置したことを特徴とする防音壁。

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