JP4972711B2 - ハニカムパネル積層体及びボックス状構造物 - Google Patents

Description

本発明は、低周波音を低減させるハニカムパネル積層体、及びこれを用いたボックス状構造物に関する。

送風機、圧縮機、ポンプ類、トンネル、ダム・堰、橋梁、ボイラー、各種炉、振動機、風車等から放射される低周波音による被害に社会的な関心が高まっている。その被害への対応策として、環境省から、平成１２年１０月には「低周波音測定方法に関するマニュアル」が、平成１４年３月には「低周波音防止対策事例集」が、及び、平成１６年６月には「低周波音問題対応の手引書」が相次いで発行され、取組の姿勢が示されている。

被害者側の苦情には、戸や雨戸がガタガタするという騒音苦情や、眠れない、いらいらする、耳鳴り、頭痛、吐き気がする、胸・腹の圧迫等の心理的・生理的苦情があり、これらの問題の解決に関し、平成１２年３月１日付けで被害者から参議院議長宛に「低周波音公害の対策に関する質問主意書」が提出され、また平成２１年２月２５日に「風車問題伊豆ネットワーク」から経済産業省資源エネルギー庁長官宛に「風車発電施設建設と施設運転に伴う健康被害の問題解決を求める陳情書」及び「陳情書への回答のお願い」が提出された。

ここで「低周波音」とは８０Ｈｚ以下の音を指す（環境省低周波音防止対策事例集）。この低周波音に対する対策は難しい技術であるとする所見が多い。つまり軽量・簡易で広い低周波音域への対策が可能で、かつ安価な技術が見当たらないのである。それゆえ現状では、これらの被害の解決は、訴訟を提起して発生源を撤去させるか、あるいは被害者が移転するかの、いずれかしかないとされている。

対策技術を材料面から見ると、繊維系及びスポンジ系の柔軟性材料では対処できないと説明する文献例がある。また工法面からは、厚い空気層や質量の大きい材料を用いることが必要とされ、インターネット上では、騒音低減量１デシベル当たり１千万円以上の工費が掛かったとする事例も見られる。

特開２００７−１３９８０７号公報 特開２００２−１２３２５９号公報 特開平１０−１４０７００号公報 「せっこうボードを用いた高性能遮音壁の開発」：唐品恵吾、菅谷寛之（吉野石膏）著、騒音制御３２巻２号(2008/4/1)98-104頁

特許文献１は、１〜２０Ｈｚの領域の低音を低減させる吸音装置について開示する。しかし、背後空気層として２〜１０ｍが必要とされており、簡易なパネル構造ではない。

特許文献２は、膜と錘付き鋼板で構成された鋼板パネルについて開示する。１２５Ｈｚの周波数の減音機能が説明されているが、１００Ｈｚ以下の低周波帯における減音の説明がない。また重量は５９．４ｋｇ／m²と説明されており、人手による持ち運びが可能な重量ではない。

特許文献３は多層吸音構造体について開示する。しかし厚さ９ｍｍの鋼板とコンクリートの間に厚さ３８０ｍｍの空気層と吸音層が必要であり、簡易なパネル構造ではない。

非特許文献１は、間柱の両面にせっこうボードなどの面材を貼り付ける乾式二重壁の遮音性能が、コインシデンス効果により低下する現象を回避する構成を説明し、集合住宅の戸境界壁やスタジオ等の遮音壁への応用を紹介する。しかし説明中の最低周波数は１２５Ｈｚであり、８０Ｈｚ以下の低周波音には触れられていない。

本発明の課題は、特に風力発電機近傍地域において問題となりうる、８０Ｈｚ以下の低周波音を有効に遮音できる軽量・簡易なパネル状構造材を提供することである。

ハニカム材（２）のセルに連通気泡を有する硬質フェノールフォーム（３）を充填し、かつハニカム材の一方の面に通気性面材（１）を接合して吸音層とし、スラグせっこう板（７）とアルミニウム合金板（４）とを炭酸カルシウム粒子入りエポキシ樹脂接着剤（６）により接合して第１反射層とし、前記吸音層の通気性面材側ではない面と、前記第１反射層のスラグせっこう板側の外面とを前記接着剤（６）により接合してなるハニカムパネル積層体（以下「積層体１」という）。又は、

２枚のスラグせっこう板（７、７）の間にポリエチレンフォーム板（８）を挟み、これらをゴム系接着剤（９）により接合し、かつ前記２枚のスラグせっこう板の一方にアルミニウム合金板（４）を前記接着剤（６）により接合して第２反射層とし、前記吸音層の通気性面材側ではない面と、前記第２反射層のスラグせっこう板側の外面とを前記接着剤（６）により接合してなるハニカムパネル積層体（以下「積層体２」という）。若しくは、

前記吸音層の厚さを２倍を限度として増大させてなるハニカムパネル積層体（以下「積層体３」という）である。また、以下積層体１〜３を総称して「本積層体」という。

本積層体を用いて音源を遮蔽することにより、１６Ｈｚ音に対して１３．３〜２０．４ｄＢ、ないし８０Ｈｚ音に対して１５．０〜２０．９ｄＢの減音効果を観測した（減音値に幅があるのは積層体１〜３の違いによる）。

また、本積層体の単位面積当たり重量は、いずれも２０ｋｇ／ｍ^２以下であり、施工に際し重機を要せず人手で十分に取扱いが可能である。

積層体３及び比較例は、建築基準法（昭和２５年５月２４日法律第２０１号）第２条第９号に定める不燃材料に関する技術的基準に適合する。

なお、上記不燃材料に関する技術的基準は、建築基準法施行令（昭和２５年１１月１６日政令第３３８号）第１０８条の２に次のように定められている。
『建築材料に、通常の火災による火熱が加えられた場合に、加熱開始後二十分間次の各号（建築物の外部の仕上げに用いるものにあつては、第一号及び第二号）に掲げる要件を満たしていることとする。
一 燃焼しないものであること。
二 防火上有害な変形、溶融き裂その他の損傷を生じないものであること。
三 避難上有害な煙又はガスを発生しないものであること。』

本発明の第１の実施形態はスラグせっこう板の組成に関する。本発明では、スラグ成分（CaO, SiO₂) ３０〜５０％、２水せっこう３０〜５０％、無機混和材（SiO₂, Al₂O₃他）５〜２０％、有機繊維質（パルプ）５％（いずれも重量％）を含むスラグせっこう板（商品名アスノン：エヌビーエル社製）を採用した。このスラグせっこう板の含有水分が不燃効果に寄与し、またこのスラグせっこう板の含有する有機繊維質は、ハニカムパネル積層体に柔軟性を付与し、低周波音の振動を有効に吸収する。

本発明の第２の実施形態はハニカム材の材質に関する。ハニカム材の材質は通常ペーパー、金属、樹脂、セラミック等であるが、本発明では、主として不燃材及び剛性の観点から、パルプ含有ケイ酸マグネシウム材（１５〜３０重量％の木質パルプを含む。グランデックス社製）を選択した（請求項３）。

本発明の第３の実施形態は反射層の構成に関する。本発明では２つの形式を用いた。第一はスラグせっこう板とアルミニウム合金板を１：１で貼り合せるもの（積層体１、３）。第二は２枚のスラグせっこう板の間にポリエチレンフォーム板を挟んでゴム系接着剤で接合し、これにアルミニウム合金板を貼り付けるもの（積層体２）。このポリエチレンフォーム板の密度は３５kg/m³、独立気泡構造を有し柔軟性に優れる。三和化工(株)製で商品名サンペルカ。積層体２は、積層体１に較べ明らかに減音性能が向上する。

本発明の第４の実施形態は吸音層の構成に関する。低周波音の吸収・遮音には、音響エネルギー吸収要素としての連通気泡フェノールフォームの厚さが重要である。積層体１、２ではハニカム材の厚さを３０ミリメートル、フェノールフォームの厚さを２９ミリメートルとした（差の１ミリメートルはハニカム材上端の接着剤付着代）。これに対し積層体３では、反射層は積層体１、２と同一ながら、吸音層のハニカム材とフェノールフォームの厚さを共に約２倍にした（全体厚さ６６ｍｍ）。約２倍としたのは、減音効果とパネルの扱い易さの兼ね合いからである。積層体２を超える減音性能の向上が認められる。

本発明の第５の実施形態はハニカム材等各面材間を接合する接着剤に関する。これらの面材を通常の接着剤で接合すると固化時の収縮により反りを生じる。その防止のため、４５〜５５重量％の炭酸カルシウム粒子を含有するエポキシ樹脂接着剤（６）を用いる。これはパネルの反り変形の緩和と共に材料の難燃化のためでもある。無機質の炭酸カルシウム粒子が不燃材料試験の際の熱分解速度を低く抑える働きをする。なお、柔らかい通気性面材をハニカム材に接合する場合は反りの問題がないので通常の接着剤（５）を用いる。また第３の実施形態でゴム系接着剤（９）を用いるのは、スラグせっこう板の間に配置するポリエチレンフォーム板の柔軟性を損ねないるためである。

本発明の第６の実施形態は本積層体の不燃化に関する。本積層体では使用材料の難燃化と併せて、使用可燃成分を全重量の１０重量％以下に抑えた。特に着炎し易い接着剤を難燃化し、かつ塗布量を少なくし、また塗布部分の充填密度を高くして空気対流が起きにくい構造にした。その結果、積層体１及び３は建築基準法第２条第９号に定める不燃材料の技術基準に適合するものとなった。

本発明の第７の実施形態は本積層体をもって構成するボックス状構造物に関する（請求項５）。本積層体は面状の防音壁として使用できるほか、集中音源の場合は本積層体をボックス状にして囲うと有効である。

表１
表１に、請求項１、２に係る積層体１〜３を「実施例１」〜「実施例３」として示し、本出願人が保有する特許第３８０６７４４号所載の積層体を、「比較例」として示す。通気性面材としてのアルミニウム繊維マット材（厚さ１．６ｍｍ）は、これらの実施例及び比較例に共通に用いられる。

表１の各ハニカムパネル積層体による減衰値を次のようにして測定した。
音源は１．５ｋＷのコンプレッサーである。コンプレッサー直近で測ると１６、２０、６３、８０Ｈｚにおいて、７７、６５、７４、６２ｄＢの音圧が観測される。各被験ハニカムパネル積層体を内法寸法１８００×８００×９００ｍｍの直方体ボックスに組み立て、その中にコンプレッサーを設置した（図５）。そして、ボックス正面から１０００ｍｍ、地上１０００ｍｍの位置で、リオン社製ＮＡ−１８Ａ型音圧計を用いて透過音圧を測定し、音源音圧から透過音圧を差し引いて得られる値を減衰値（ｄＢ）とした。

実施例１では、スラグせっこう板とアルミニウム合金板とを積層したことの効果がほぼすべての周波数でプラスに現れ、比較例に対し平均３．２ｄＢの減衰効果を生じる。

一方、実施例２では、２枚のスラグせっこう板の間にポリエチレンフォーム板（いずれも厚さ５ｍｍ）を挟んだ反射層の効果が、実施例１に対して平均３．６ｄＢ、比較例に対し６．９ｄＢの改善。また実施例３では、実施例１と同じ反射層の厚さを約２倍に増大した吸音層の効果が、実施例１に対し平均６．０ｄＢ、比較例に対し９．３ｄＢの改善として現れる。実施例３の全体の厚さ６６ｍｍは、人手によるハンドリングが可能なほぼ上限である。

また、表１に示す各被験パネルの不燃性能には差が認められる。
すなわち、実施例３（図３）と比較例（図１）のパネルの不燃性能を、不燃性試験時の20分総発熱量（MJ/m^２）及び最高発熱速度（KW/m^２)により比較すると、実施例３の数値が比較例の数値より小さく現れ、不燃性能は実施例３の方がより優れることが分かる。なお、表にそれぞれの不燃材認定番号を記した。

本積層体は低周波騒音対策用の不燃性建材として有用である。

比較例に係るハニカムパネル積層体の断面図（左）と斜視図（右） 比較例１に係るハニカムパネル積層体の断面図（左）と斜視図（右） 実施例１及び３に係るハニカムパネル積層体の断面図（左）と斜視図（右） 実施例２に係るハニカムパネル積層体の断面図（左）と斜視図（右） 低周波音源としてのコンプレッサーをボックス状構造物で覆った状態を示す概念図

１：アルミニウム繊維マット材
２：ハニカム材
３：連通気泡を有する硬質フェノールフォーム
４：アルミニウム合金板
５：ハニカム材にアルミニウム繊維マット材を接合する接着剤
６：炭酸カルシウム粒子入りエポキシ樹脂接着剤
７：スラグせっこう板
８：ポリエチレンフォーム板
９：ゴム系接着剤

Claims (2)

1. １５〜３０重量％の木質パルプを含むパルプ含有ケイ酸マグネシウムからなるハニカム材（２）のセルに連通気泡を有する硬質フェノールフォーム（３）を充填し、かつハニカム材の一方の面に通気性面材（１）を接合して吸音層とし、
   スラグ成分（ＣａＯ，ＳｉＯ _２ ）３０〜５０％、２水せっこう３０〜５０％、無機混和剤（ＳｉＯ _２ 、Ａｌ _２ Ｏ _３ 他）５〜２０％、有機繊維質（パルプ）５％（いずれも重量％）を含むスラグせっこう板（７）とアルミニウム合金板（４）とを炭酸カルシウム粒子入りエポキシ樹脂接着剤（６）により接合して第１反射層とし、
   前記吸音層の通気性面材側でない面と、前記第１反射層のスラグせっこう板側の外面とを前記接着剤（６）により接合してなる低周波音を有効に吸音できるハニカムパネル積層体。
2. ２枚の該スラグせっこう板（７，７）の間にポリエチレンフォーム板（８）を挟み、これらをゴム系接着剤（９）により接合し、かつ前記２枚の該スラグせっこう板の一方にアルミニウム合金板（４）を炭酸カルシウム粒子入りエポシキ樹脂接着剤（６）により接合して第２反射層とし、
   第１反射層に代えて、前記吸音層の通気性面材側でない面と、前記第２反射層のスラグせっこう板側の外面とを前記接着剤（６）により接合してなる請求項１記載のハニカムパネル積層体。