JP4753477B2 - 建屋吸音構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、所定周波数の音の吸収性に優れた建屋吸音構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅、マンション、ホール等の建屋において、音の伝搬阻止に有効な構造を適用することが行われている。音の伝搬には、建屋構造体を伝搬媒体とする固体伝搬と空気を媒体とする空気伝搬がある。そして、音の伝搬阻止には、建屋構造における遮音性や吸音性を高めることが重要である。遮音性は音の透過を防止する性能であり、一般に重い重量ほど遮音性が高い。また、吸音性は音を吸収する性能であり、グラスウールやロックウール等は吸音性を有している。
【０００３】
ところで、特定周波数の吸音を行う共鳴消音器（ホルムヘルツレゾネータ）というものが知られている。この共鳴消音器は、所定容積の空洞部と、この空洞部を外部に連通する開口部（ポート）とから成る。音が空気伝搬によって前記開口部に至ると、この開口部と空洞部との容積関係にて特定周波数の音について共鳴現象を生じ、その音響エネルギーが熱エネルギーに変換されることによって当該音の吸収が行われる。
【０００４】
そこで、上記共鳴消音器を建屋の天井裏などに多数配置して特定周波数の音の伝搬阻止に利用することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、個々に作製された共鳴消音器を多数配置するのでは、多額の費用がかかることになる。
【０００６】
この発明は、上記の事情に鑑み、低コストで吸音が実現できる建屋吸音構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の建屋吸音構造は、建屋の一部が折り曲げ板を有して構成されており、前記折り曲げ板における波形状を利用して独立した複数の空洞部が形成され、前記空洞部が開口部によって外部空間に連通することで複数の共鳴消音器が構成されていることを特徴とする。
【０００８】
上記構成においては、部屋や廊下等で生じた所定周波数の音が空気伝搬によって開口部に至ると、この開口部と空洞部との容積関係にて共鳴現象を生じ、音響エネルギーが熱エネルギーに変換されることによって当該音の吸音が行われる。折り曲げ板を用いて複数の共鳴消音器を構成しているから、個々に作製された共鳴消音器を多数配置する構成に比べ、低コスト化が図れる。
【０００９】
空洞部に仕切り板を設けることで当該空洞部が更に複数の空洞部に分割形成されているとともに全ての分割空洞部或いは任意の分割空洞部に対応して開口部を形成して共鳴消音器を構成してもよい。前記仕切り板によって空洞部の容積調整が行えるとともに、共鳴消音器の数を増やすことができる。
【００１０】
複数存在している共鳴消音器による吸音周波数を異ならせてもよい。これによれば、或る共鳴消音器では消音できない周波数の音を他の共鳴消音器にて消音することができ、全体として広い範囲の周波数の音について消音が可能になる。
【００１１】
隣接する二以上の空洞部を開口部によって連結して連結共鳴消音器を構成してもよい。これによれば、連結部の口径と長さが共鳴周波数設計のパラメータとして加わるため、単一共鳴器型に比べ、吸音特性の設計の自由度が高まる。
【００１２】
折り曲げ板が不燃材又は準不燃材から成るのがよい。これによれば、建屋の耐火性も同時に向上することができる。
【００１３】
折り曲げ板が天井板の支持部材として用いられ、この天井板が空洞部の形成に関与していてもよい。また、折り曲げ板が階上床の構成部材として用いられていてもよい。また、折り曲げ板が階上床の床版上に設けられ、この床版が空洞部の形成に関与していてもよい。また、折り曲げ板が壁の構成部材として用いられていてもよい。
【００１４】
折り曲げ板における山構成部位及び谷構成部位の両方に空洞部を形成し、全ての空洞部或いは任意の空洞部に開口を形成して共鳴消音器を構成してもよい。また、空洞部の密閉を溶接及び／又は弾性シール材によって行ってもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態の建屋吸音構造を図１乃至図８に基づいて説明していく。
【００１６】
図１は建屋天井に適用された建屋吸音構造の一例を示した縦断側面図である。Ｈ型綱から成る梁（大梁或いは小梁）１の上側フランジ部の上面には、防振パッド２を介在させて床版（ＡＬＣ版やＰＣ版等）３の縁部が載せ置かれており、床版３・３間には例えばモルタルが充填されている。上記の床版３にて例えば２階床が構成されることになり、この場合は床版３の下側は１階側となる。１階側の天井面は、２重貼りされた石膏ボート４から成っている。この石膏ボード４は、折り曲げ板であるスチールプレート（デッキプレートなど）５の底面構成部位にビス６によって留め付けられている。
【００１７】
スチールプレート５は梁１に支持されている。スチールプレート５における横方向側での梁１による支持は、スチールプレート５の山面構成部位を梁１の下側フランジ部の上面に載せることで行っている。一方、スチールプレート５における縦方向側での梁１による支持は、例えば図２（ａ）に示すように、スチールプレート５の山面構成部位に溶接等によって固定した支持板７を梁１の下側フランジ部の上面に載せることで行うことができる。梁１のフランジ部とスチールプレート５や支持板７との間には、防振パッド２を介在させてある。なお、図２（ｂ）に示すように、例えば角棒状部材８をスチールプレート５の横方向に配置して各山面構成部位に溶接等によって固定することにより、スチールプレート５における縦方向側での梁１による支持を不要にすることも可能である。スチールプレート５自体は大きな荷重を受ける構造体として用いておらず、せいぜいグラスウール９の重み及び石膏ボード４の重みに耐えることができればよいからである。また、スチールプレート５を床版３に固定された図示しない吊り下げボルトによって支持することも可能である。
【００１８】
スチールプレート５における山構成部内の両縁部には、台形の側板１０が溶接等によって取り付けられている。これら両縁部に設けた側板１０及び石膏ボード４により、各山構成部において互いに独立した空洞部が形成される。更に、空洞部内に台形の仕切り板１１を溶接等によって設けることで、複数の空洞部に分割形成している。そして、各分割空洞部に対応させてスチールプレート５の山構成部の上面に開口（ポート）１２を設けている。各空洞部が前記開口１２によって外部空間に連通することにより、共鳴消音器（ホルムヘルツレゾネータ）が構成されることになる。
【００１９】
かかる共鳴消音器においては、床版３の下方側へ空気伝搬していく音が開口１２に入ってくると、この開口１２の箇所で空気の出入りを生じさせて空気分子を摩擦させ、音エネルギーを熱エネルギーに変換させることによって吸音を実現する。共鳴消音器における共鳴周波数は、空洞部容積、開口１２の面積、開口１２の深さ（長さ）を変えることで調整できる。各共鳴消音器における吸音の周波数を同一としてもよいが、これに限るものではない。すなわち、仕切り板１１の配置間隔を違えることで空洞部容積に違いを持たせたり、開口１２の面積に違いを持たせたり、開口１２にパイプを溶接するなどして深さ（長さ）に違いを持たせることにより、各共鳴消音器による吸音周波数を異ならせてもよい。
【００２０】
また、折り曲げ板としてスチールプレート５を用いており、このスチールプレート５が比較的重いことにより、高い遮音性を持つと同時に、耐火性にも優れたものとなる。更に、スチールプレート５上にグラスウール９を載せ置いてあるので、このグラスウール９によって、吸音性、耐火性、断熱性も向上している。なお、グラスウール９に代えてロックウールを用いてもよいものである。
【００２１】
図３は建屋吸音構造の変形例を示した斜視図である。スチールプレート５の縦方向に沿って配置される塞ぎ板１３には予め、側板１０及び仕切り板１１を溶接等により隙間なく固定してある。側板１０及び仕切り板１１の縁には、弾性シール部材１４を付着させてある。従って、上記塞ぎ板１３をスチールプレート５の山構成部の裏側から装着することで、側板１０及び仕切り板１１が山構成部内に挿入され、これによって空洞部が形成される。側板１０及び仕切り板１１の縁には前記弾性シール部材１４を設けてあるので、側板１０及び仕切り板１１の縁をスチールプレート５に溶接することを不要にできる。塞ぎ板１３とスチールプレート５との接続は溶接やビス留め等によって行う。また、この図３の例では、スチールプレート５の谷構成部から天井吊り下げ用フック１５を垂下させてあり、この天井吊り下げ用フック１５を用いて天井板を固定することができる。すなわち、この例では天井板は空洞形成に関与しない構成となる。
【００２２】
図４は建屋吸音構造の変形例を示した斜視図である。図３の構成例との相違点は、スチールプレート５の谷構成部にも空洞部を形成して共鳴消音器の個数を倍増させる例である。すなわち、側板１０及び仕切り板１１が溶接によって予め固定されている第２の塞ぎ板１６をスチールプレート５の谷構成部に装着することで、谷構成部内にも空洞部を形成する。共鳴消音器としての構成に必要な開口１２は、第２の塞ぎ板１６に設けてある。また、この図４の構成であれば、塞ぎ板がスチールプレート５の補強も兼ねることになる。
【００２３】
図５は建屋吸音構造の変形例を示した斜視図である。隣接する二つの空洞部をパイプ１７によって連結し、ダブル共鳴消音器を構成している。このダブル共鳴消音器においては、開口１２が形成されている側の空洞部が第１共鳴器となり、パイプ１７によって第１共鳴器に連結されている空洞部が第２共鳴器となる。このダブル共鳴消音器によれば、パイプ１７の口径と長さが共鳴周波数設計のパラメータとして加わるため、単一共鳴器型に比べ、吸音特性の設計の自由度を高めることができる。なお、パイプ１７は必須のものではなく、仕切り板１１に形成した開口における長さ（仕切り板１１の厚み）が吸音特性上良好であれば、パイプ１７は設ける必要はない。また、この図５では縦方向に隣接する空洞部を用いてダブル共鳴消音器を構成したが、図４の構成を利用する場合、パイプを斜面部に設けることで、横方向に隣接する空洞部を用いてダブル共鳴消音器を構成することが可能である。
【００２４】
図６は建屋吸音構造の変形例を示した縦断側面図である。図６（ａ）では、スチールプレート５は階上床の構成部材として用いられている。スチールプレート５上にコンクリート１８を打設する工法が一般に行われており、かかる工法を利用して構成したものである。スチールプレート５の下面には石膏ボード等の板材２２を設けて空洞部を形成する。スチールプレート５の山構成部の上面に形成されている開口１２には、打設されるコンクリート１８の嵩よりも高い位置に先端が突出するようにパイプ１９を溶接等によって接続しておく。コンクリート１８上には例えば根太２０を介して床板材２１を配置し、パイプ１９の先端側に空気層が形成されるようにする。
【００２５】
図６（ｂ）では、スチールプレート５を床版（ＰＣ版やＡＬＣ版等）２３上に載せ置いている。この構成例では、床版２３が空洞部形成に関与している。ビス等を用いてスチールプレート５を床版２３に固定してもよい。スチールプレート５の谷構成部に支持脚２４を配置し、この支持脚２４にて床板材２５を支持する。いわゆる二重床構造の要領で床面を仕上げることができる。支持脚２４における支持板部はスチールプレート５の山構成部の上面よりも上に位置させ、開口１２の側に空気層が形成されるようにする。
【００２６】
図６（ｃ）は図６（ｂ）の変形例であり、スチールプレート５の谷構成部の下面にゴム板等の衝撃吸収性やシール性に寄与する弾性部材２６を介在させてスチールプレート５を床版２３上に載せ置いている。なお、側板１０や仕切り板１１の下縁については、上記弾性部材２６の厚みに対応させて延設させてもよいし、或いは下縁に上記弾性部材２６の厚みに対応した厚みを有するゴム板等を設けてもよい。弾性部材２６を介在させたことで、空洞部の密閉性を向上できるとともに、衝撃音等の発生防止効果も得られる。
【００２７】
図７は建屋吸音構造の変形例を示した縦断側面図である。図７（ａ）では、スチールプレート５の山構成部の上面にゴム板等の衝撃吸収性に寄与する弾性部材２７を介在させて角材２８をスチールプレート５の横方向に配置し、この角材２８上に床板２１を配置している。開口１２はスチールプレート５の山構成部の斜面に形成しておく。かかる構成であれば、支持脚２４を設ける必要がないので、スチールプレート５の谷構成部全体を配管や配線等の配置スペースとして利用することができる。
【００２８】
図７（ｂ）では、スチールプレート５の山構成部の上面にゴム板等の衝撃吸収性に寄与する部材２７を介在させて角材２８をスチールプレート５の縦方向に配置し、この角材２８上に床板２１を配置している。開口１２はスチールプレート５の山構成部の斜面に形成しておく。かかる構成であっても、支持脚２４を不要とし、スチールプレート５の谷構成部を配管等を配置するスペースとして広く利用することができる。
【００２９】
図８は建屋吸音構造の変形例を示した横断平面図である。図８（ａ）では、スチールプレート５は室内壁の構成部材として用いられている。スチールプレート５の一方の面に壁板材３０をビス等によって貼り付けている。スチールプレート５の表面には壁紙等の仕上げ材を貼付しておいてもよい。なお、開口１２が仕上げ材にて塞がれるのでは不都合であり、また、開口１２が露呈しているのも不都合であるから、開口１２にはメッシュの蓋を取り付けておいてもよい。また、図ではスチールプレート５を設けた側をホール側としているが、スチールプレート５を廊下側に設けてもよい。図８（ｂ）は、スチールプレート５を壁板材３０の両側に配置した構成であり、ホールを仕切って二つに分けるための仕切り壁として用いている。
【００３０】
なお、上述した例では、折り曲げ板としてスチールプレート５を用いたが、屋根材として使われる折版（金属、非金属を問わないが、不燃性或いは準不燃性を備える素材から成るのがよい）等を用いることも可能である。また、連結共鳴消音器として、空洞部を２つ連結したダブル共鳴消音器を示したが、空洞部を３つ以上連結した連結共鳴消音器としてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、折り曲げ板を用いて複数の共鳴消音器を構成しているから、個々に作成された共鳴消音器を複数配置する構成に比べ、低コスト化が図れる。空洞部に仕切り板を設けて更に複数の空洞部を作製する構成であれば、空洞部の容積調整が行えるとともに、共鳴消音器の数を容易に増やすことができる。複数存在している共鳴消音器による吸音周波数を異ならせた構成であれば、全体として広い範囲の周波数の音について消音が可能になる。隣接する二つの空洞部をパイプによって連結してダブル共鳴消音器とした構成であれば、パイプの口径と長さが共鳴周波数設計のパラメータとして加わるため、単一共鳴器型に比べ、吸音特性の設計の自由度が高まる。折り曲げ板が不燃材又は準不燃材から成る構成であれば、建屋の耐火性も同時に向上することができる。折り曲げ板における山構成部位及び谷構成部位の両方に共鳴消音器を作製する構成であれば、更に共鳴消音器の数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】建屋天井に適用された建屋吸音構造の一例を示した縦断側面図である。
【図２】同図（ａ）及び（ｂ）は建屋天井に適用された建屋吸音構造におけるスチールプレートの支持例を示した斜視図である。
【図３】建屋天井に適用された建屋吸音構造の他の例を示した斜視図である。
【図４】建屋天井に適用された建屋吸音構造の他の例を示した斜視図である。
【図５】建屋天井に適用された建屋吸音構造の他の例を示した斜視図である。
【図６】同図（ａ）乃至同図（ｃ）は各々階上床に適用された建屋吸音構造の例を示した縦断側面図である。
【図７】同図（ａ）及び同図（ｂ）は各々階上床に適用された建屋吸音構造の他の例を示した縦断側面図である。
【図８】同図（ａ）及び同図（ｂ）は各々室内壁に適用された建屋吸音構造の例を示した横断平面図である。
【符号の説明】
１ 梁
３ 床版
４ 石膏ボート
５ スチールプレート
９ グラスウール
１０ 側板
１２ 開口
１１ 仕切り板
１７ パイプ

Claims (10)

1. 建屋の一部が折り曲げ板を有して構成されており、前記折り曲げ板における波形状を利用して独立した複数の空洞部が形成され、前記空洞部が開口部によって外部空間に連通することで複数の共鳴消音器が構成されると共に、上記空洞部に仕切り板が設けられることで当該空洞部が更に複数の空洞部に分割されており、上記分割された隣接の空洞部のどちらもが独立した共鳴消音器を成す箇所が存在していることを特徴とする建屋吸音構造。
2. 請求項１に記載の建屋吸音構造において、複数存在している共鳴消音器による吸音周波数を異ならせたことを特徴とする建屋吸音構造。
3. 請求項１又は請求項２に記載の建屋吸音構造において、隣接する二以上の空洞部を開口部によって連結して連結共鳴消音器を構成したことを特徴とする建屋吸音構造。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の建屋吸音構造において、折り曲げ板が不燃材又は準不燃材から成ることを特徴とする建屋吸音構造。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の建屋吸音構造において、折り曲げ板が天井板の支持部材として用いられ、この天井板が空洞部の形成に関与していることを特徴とする建屋吸音構造。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の建屋吸音構造において、折り曲げ板が階上床の構成部材として用いられていることを特徴とする建屋吸音構造。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の建屋吸音構造において、折り曲げ板が階上床の床版上に設けられ、この床版が空洞部の形成に関与していることを特徴とする建屋吸音構造。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の建屋吸音構造において、折り曲げ板が壁の構成部材として用いられていることを特徴とする建屋吸音構造。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の建屋吸音構造において、折り曲げ板における山構成部位及び谷構成部位の両方に空洞部を形成し、全ての空洞部或いは任意の空洞部に開口部を形成して共鳴消音器を構成したことを特徴とする建屋吸音構造。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の建屋吸音構造において、空洞部の密閉が溶接及び／又は弾性シール材によって行われていることを特徴とする建屋吸音構造。

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