JP5448203B2 - 透光性遮音パネル - Google Patents

Description

本発明は、一対のガラス板で中間膜を挟み込んだ透光性遮音パネルに関する。

かかる透光性遮音パネルは、高速道路等の側部に設けられる。これにより、車両の騒音を遮音しつつ車両の運転者の視野を確保することができる。
ところで、高速道路の側方下方、例えば高速道路の北側下方等には、直射日光が到達しない日陰区域が形成される。このため、日陰区域に光を到達させる技術として、例えば、特開２０１０−６５４９２号公報に開示された技術がある（特許文献１参照）。ここでは、透光性遮音パネルを構成する単板ガラスの表面に砂等の研磨材を吹き付けて凹凸部を形成し、ガラス板を通過する光を、凹凸部によって多方向に散乱させることで日陰区域まで到達させるようにしている。

特開２０１０−６５４９２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ガラス板に風等の外力が作用してガラス板の表面に曲げ応力が作用するような場合には、凹部に応力が集中してガラス板が破損し易くなる。また、研磨材の吹き付けによって凹凸部に多数のマイクロクラックが発生するため、これら多数のマイクロクラックが応力集中源となってガラス板が一層破損し易くなる。また、車両事故等によりガラス板が破損したときに、ガラス板が飛散するという問題もある。

本発明の目的は、強度を十分に確保しつつ、光の散乱効果に優れた透光性遮音パネルを提供する点にある。

本発明の第１特徴構成は、高架建造物の側部に立設された透光性遮音パネルであって、前記透光性遮音パネルは、一対のガラス板と、それらガラス板を接合する中間膜と、前記一対のガラス板の間に設けられ、前記一対のガラス板のうち一方から他方に光が透過する際に該光を拡散させるセラミック層と、を備えてある点にある。

本構成によれば、ガラス板の表面形状によるのではなく、一対のガラス板の間に設けたセラミック層によって光の拡散効果を発揮させることができる。ガラス板の表面には凹凸加工を施しておらず、ガラス板の表面は平坦であるため、ガラス板に大きな外力が作用しても応力が集中し難くなり、ガラス板が破損し難くなる。その結果、ガラス板の強度が向上する。

また、セラミック層が外部に露出しないため、風雨等の外部環境によってセラミック層が劣化したり剥離するおそれがない。その結果、セラミック層の耐久性が向上する。加えて、セラミック層が外部に露出しないため、風雨等に含まれる汚れがセラミック層に付着しない。

さらに、本願の透光性遮音パネルは、一対のガラス板で中間膜を挟み込んだ合わせガラスに構成してあるから、仮にガラス板が破損したとしても、ガラス板の飛散を抑制できる。

本発明の第２特徴構成は、前記セラミック層を、少なくとも前記ガラス板の下端縁部の全幅に亘る領域に形成してある点にある。

本構成のように、セラミック層を少なくともガラス板の下端縁部の全幅に亘る領域に形成してあれば、透光性遮音パネルのうち下端縁部を通過する光を散乱させることで日陰区域の側まで光を到達させることができる。

本発明の第３特徴構成は、前記セラミック層が、一方の前記ガラス板の内面にセラミック材料を印刷して構成してある点にある。

本構成のようにセラミック材料を印刷してセラミック層を形成することとすれば、例えば版の厚みを変更することでセラミック層の層厚を調整したり、版のパターンを変更することでセラミック層のデザインを変更できる。しかも、版を一度製造すれば、低コストで大量生産が可能となる。

本発明の第４特徴構成は、前記ガラス板の光透過面の面積に対し、前記セラミック層を形成する領域の面積の割合を２５％以上に設定してある点にある。

本構成のように、セラミック層を形成する領域の面積の割合を２５％以上に設定してあれば、一般的なサイズの透光性遮音パネルにおいて必要最小限の光が日陰区域の側まで到達する。

透光性遮音パネルを示す平面図である。 透光性遮音パネルを示す断面図である。 高速道路に透光性遮音パネルを設置した状態を示す断面図である。 第２実施形態における透光性遮音パネルを示す平面図である。 第３実施形態における透光性遮音パネルを示す平面図である。 透明板ガラスを設置したときにおける光の到達領域を示す図である。 透光性遮音パネルを設置したときにおける光の到達領域を示す図である。 床の位置と光量との関係を示す光量プロットである。

〔第１実施形態〕
以下、本発明に係る透光性遮音パネルについて説明する。
図１〜図３に示すように、この透光性遮音パネルＰは、高架建造物の一例である高速道路Ｈの側部に立設され、一対のガラス板１と、それらガラス板１を接合する中間膜２と、を備えてある。一方のガラス板１ａの内面には、一方のガラス板１ａから他方のガラス板１ｂに光が透過する際に該光を拡散させるセラミック層３が設けられている。

ガラス板１としては、ソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラス等を用いることができる。このガラス板１は、一般的なフロート板ガラスでもよいが、磨き板ガラス、型板ガラス、網や線入りガラスであってもよい。

中間膜２は、外側のポリビニルアセタール層２ａと中間側のポリビニルアセタール層２ｂとを積層した３層構造の遮音膜に構成してある。中間側のポリビニルアセタール層２ｂを粘弾性を有する材料で構成することによって、音を熱エネルギーに変換でき、ガラスの遮音性を高めることができる。尚、中間膜２は１層や２層、あるいは４層以上であってもよく、層の数は特に限定されない。

透光性遮音パネルの製造手順としては、先ず、セラミックインクを用いてガラス板１に所定のパターンを印刷する。その後、セラミックインクを乾燥・焼成する。これにより、ガラス板１の一方面にセラミック層３が形成される。セラミックインクを印刷することにより、例えば版の厚みを変更することでセラミック層３の層厚を調整したり、版のパターンを変更することでセラミック層３のデザインを変更できる。しかも、一度版を製造すれば、低コストで大量生産が可能となる。
尚、セラミックインクの印刷方法としては、スクリーン印刷、凸版印刷、凹版印刷等を用いることができる。

セラミックインクは、水または有機溶剤に顔料およびガラスフリットを分散させて構成してある。顔料としては、例えば酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化ジルコニウム等のセラミックが挙げられる。

顔料の屈折率がガラスの屈折率よりも十分高ければ、セラミック顔料の表面で光の進路が大きく変更したり、光が全反射し易くなる。その結果、光の散乱範囲が拡大し、多くの散乱光を日陰区域ＤＲの側に到達させることができる。酸化チタン（アナターゼ型の屈折率２．５、ルチル型の屈折率２．７）や酸化ジルコニウム（屈折率２．４）は、ガラス（屈折率１．５〜１．６）よりも屈折率が高いため、光を散乱させるのに好適である。

セラミック層３のパターンは、例えば図１に示すように、横向きのライン３ａを上下方向に並べた横ストライプ状に構成する。複数のライン３ａのうち最下層のライン３ａはガラス板１の下端縁部の全幅に亘る領域に形成してある。視認性を最小限確保するためには、ライン３ａの間隔は約２０ｍｍ以上であることが好ましい。また、散乱光の光量を最小限確保するためには、セラミック層３を形成する領域の面積の割合が約２５％以上であることが好ましい。尚、セラミック層３のパターンとしては、横ストライプ状の他、縦ストライプ状、ドット状、チェック状等が挙げられる。

次に、セラミック層３を形成したガラス板１ａとセラミック層３を形成しないガラス板１ｂとを対向させ、それらガラス板１ａ，１ｂ間に中間膜２を配置する。一方のガラス板１ａのセラミック層３は中間膜２の側に対向させておく。その後、ガラス板１ａ，１ｂと中間膜２とを圧着する。このようにして、透光性遮音パネルＰを製造する。

このように製造された透光性遮音パネルＰは、一対のガラス板１の間に設けたセラミック層３によって光拡散効果を発揮させることができる。このため、特許文献１のように、ガラス板１の表面に凹凸加工を施す必要がない。よって、ガラス板１に大きな外力が作用しても、応力が集中し難くなり、透光性遮音パネルＰが破損し難くなる。

また、セラミック層３が外部に露出しないため、風雨等の外部環境によってセラミック層３が劣化したり剥離するおそれがない。その結果、セラミック層３の耐久性が向上する。加えて、セラミック層３が外部に露出しないため、風雨等に含まれる汚れがセラミック層３に付着しない。

さらに、透光性遮音パネルＰを合わせガラスに構成してあるので、仮にガラス板１が破損したとしても、ガラス板１の飛散を抑制できる。その他、特許文献１のように、ガラス板１の表面に凹凸加工を施すときに、ガラス板１の研磨カス等の塵芥が発生することがなく、清掃の手間が省ける。

次に、本願の透光性遮音パネルの光拡散効果について説明する。
図３は、透光性遮音パネルＰを立設した高速道路Ｈの側方下方に直射日光Ｌが到達しない日陰区域ＤＲが形成される例を示す。図３（ａ）は、セラミック層３を形成しないガラス板１を用いた場合に日向区域ＬＲと日陰区域ＤＲとが形成される様子を示す。一方、図３（ｂ）は、セラミック層３を形成したガラス板１を用いた場合に日陰区域ＤＲの側に光が拡散する様子を示す。

図３（ｂ）に示すように、透光性遮音パネルＰの下端縁部近傍を通過する光Ｌが多方向に散乱され、下方に散乱された散乱光Ｌ１が境界部Ｂから日陰区域ＤＲの側まで到達する。特に、最下層のライン３ａをガラス板１の下端縁部の全幅に亘る領域に形成しておけば、境界部Ｂ付近に明暗が連続的に変化するグラデーション区域ＧＲを形成することができ、この領域を日陰区域ＤＲの側に最も広く形成することができる。

〔第２実施形態〕
散乱光の散乱角度は限られているため、透光性遮音パネルＰの上側を通過する散乱光はそれほど日陰区域ＤＲの側に到達しない。よって、図４に示すように、パターン形成領域ＰＲを透光性遮音パネルＰの下半分のみに形成することとしてもよい。本構成であれば、透光性遮音パネルＰの下半分では日陰区域ＤＲの側に到達する散乱光の光量を確保しつつ視認性を最低限確保することができ、透光性遮音パネルＰの上半分では視認性を最大限確保することができる。

〔第３実施形態〕
図５に示すように、パターン形成領域ＰＲを上下方向に間隔Ｎを隔てて形成し、パターン形成領域ＰＲの上下幅を上側ほど幅狭に構成することもできる。透光性遮音パネルＰの下側ほどパターン形成領域ＰＲの割合を増加させることにより、散乱光の光量の確保と視認性の確保を両立させることができる。

透光性遮音パネルおよび透明板ガラスに光を入射させて光の拡散効果を調べる対照実験を行なった。具体的には、図６，図７に示すように、縦壁に横幅が２００ｃｍで縦幅が４０ｃｍの窓を左右に並べて設置した。隣り合う窓の間隔を６ｃｍに設定し、窓の高さは床から１００ｃｍ上に設定した。これら窓に対して入射角度を３０度で光を入射して床に投影された透過光を撮影した。

図６は、窓に透明板ガラスが取り付けられた場合における床に投影された透過光の広がりを示している。図７は、窓に透光性遮音パネルが取り付けられた場合における床に投影された散乱光の広がりを示している。この透光性遮音パネルでは、パネル全面にセラミックプリントが施されている。図６では、ガラス板の下端縁部を通過する光が地面に到達する部分（図６の一点鎖線）、つまり、光が到達する日向区域と直射日光が到達しない日陰区域との境界部が明確である。これに対し、図７では、散乱光が境界部（図７の一点鎖線）から日陰区域の側に光が到達していることが判る。

図８に示すように、床に投影された透過光の光量を測定して、床の位置と光量との関係を示す光量プロットを作成した。横軸は入射光の奥行き方向であり、縦軸は入射光の奥行き方向に直交する方向である。縦軸および横軸の目盛り幅はそれぞれ１０ｃｍと２０ｃｍである。光量線の目盛り幅は１０ルクスである。横軸の左端は、入射角度が３０度の光が到達する境界部を示している。横軸の左端から右側ほど光量が低下しており、日陰区域の側に光が拡散する様子を示している。左側の光量線は中央部付近で折れ曲がっているが、これは隣り合う窓の間の遮蔽に起因する。図８（ａ）は、窓に透明板ガラスが取り付けられた場合における光量プロットであり、図８（ｂ）〜（ｄ）は、窓に透光性遮音パネルが取り付けられた場合における光量プロットである。図８（ｂ）では、パネルに横ストライプ状のセラミックプリントが施されている。ストライプのライン幅は、２０ｍｍであり、ライン間隔は２０ｍｍである。図８（ｃ）では、パネルの全面にセラミックプリントが施されている。図８（ｄ）では、パネルの下半分面にセラミックプリントが施されている。

図８（ａ）では、横軸の目盛りが１を超えると光量が約１０ルクスに低下し、図８（ｂ）〜図８（ｄ）では、それぞれ目盛りが１２〜１３を超えると光量が約１０ルクスに低下する。つまり、透明板ガラスの場合では日陰区域の側へ光がほとんど拡散しないのに対し、いずれの透光性遮音パネルの場合においても日陰区域の側へ光が拡散する。パネル全面にセラミックプリントが施される場合（図８（ｃ）を参照）とパネル下半分面にセラミックプリントが施される場合（図８（ｄ）を参照）とでは光の拡散効果に大きな違いはない。これは、パネル上半分面のセラミックプリントが境界部に対する光の拡散にそれほど寄与していないことを示している。

パネルに横ストライプ状のセラミックプリントが施される場合（図８（ｂ）を参照）とパネル下半分面にセラミックプリントが施される場合（図８（ｄ）を参照）とを比較すると、図８（ｂ）では、目盛りが１付近で光量が４０ルクスに低下し、目盛りが２付近で光量が３０ルクスに低下し、目盛りが６付近で光量が２０ルクスに低下し、目盛りが１２付近で光量が１０ルクスに低下する。図８（ｄ）では、目盛りが３付近で光量が４０ルクスに低下し、目盛りが５付近で光量が３０ルクスに低下し、目盛りが８付近で光量が２０ルクスに低下し、目盛りが１２付近で光量が１０ルクスに低下する。つまり、境界部に近接する領域（目盛りが０〜６の範囲）においては、図８（ｂ）のほうが図８（ｄ）よりも光量が減衰する割合が大きく、境界部から離間する領域（目盛りが６〜１２の範囲）においては、図８（ｂ）のほうが図８（ｄ）よりも光量が減衰する割合が小さい。ただし、光量が１０ルクスに低下する位置は図８（ｂ），図８（ｄ）のいずれにおいても目盛りが１２付近であるから、図８（ｂ）でも十分に光拡散効果が認められる。よって、主にパネルの下半分のセラミックプリントが境界部に対する光の拡散に寄与しているという結果を鑑みると、図８（ｂ）の如く、パネルの下端縁部近傍にセラミックプリントが施される場合には、パネル下半分の５０％、つまり、パネル全体の２５％以上にセラミックプリントを施せばよいことが判る。

本発明の透光性遮音パネルは、高架の高速道路の他、高架の鉄道等に適用可能である。

１，１ａ，１ｂ ガラス板
２ 中間膜
３ セラミック層
Ｈ 高架建造物

Claims (4)

1. 高架建造物の側部に立設された透光性遮音パネルであって、
   前記透光性遮音パネルは、一対のガラス板と、それらガラス板を接合する中間膜と、前記一対のガラス板の間に設けられ、前記一対のガラス板のうち一方から他方に光が透過する際に該光を拡散させるセラミック層と、を備えてある透光性遮音パネル。
2. 前記セラミック層を、少なくとも前記ガラス板の下端縁部の全幅に亘る領域に形成してある請求項１に記載の透光性遮音パネル。
3. 前記セラミック層が、一方の前記ガラス板の内面にセラミック材料を印刷して構成してある請求項１又は２に記載の透光性遮音パネル。
4. 前記ガラス板の光透過面の面積に対し、前記セラミック層を形成する領域の面積の割合を２５％以上に設定してある請求項１〜３のいずれか１項に記載の透光性遮音パネル。