JP5635849B2 - 防音構造体 - Google Patents
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Description
特許文献1の防音構造体は、グラスウール等の吸音材が充填されたパネル材を支柱で支持した構造を有しており、支柱がパネル材で隠れるように設置して防音効果を得るようにしたものである。
また、特許文献2の防音構造体は、パネル材の表面に、いわゆるヘルムホルツ共鳴器を構成する開口が並設されており、ヘルムホルツ共鳴器による吸音を利用した防音構造を備えている。
通気性や採光性を得るために、例えば、パネル材をルーバー状や柵状に細く形成することが考えられるが、このようにすると、ルーバーの間や柵の間を入射音が通過してしまい、入射音を効果的に遮ることが難しかった。
このように、通気性や採光性と、防音性という、相反する2つの機能が要求されるところ、現状では、これらを一緒に満足する防音構造体は得られていない。
したがって、中空体間を通じて、通気性、採光性を確保することができるとともに、防音性に優れた防音構造体が得られる。
また、本発明に係る防音構造体は、複数の中空体が間隔を空けて並設されてなる防音構造体であって、前記複数の中空体は、音が入射される側に入射音を反射する反射面を有しているとともに、ヘルムホルツ共鳴器として機能する複数の中空部を有し、前記各中空体は、隣接する他の前記中空体との対向面に前記中空部に連通して長手方向に延びるスリット状の開口部を有しており、前記各中空体の前記開口部は、隣接する他の前記中空体の前記開口部と非対向位置に配置されていることを特徴とする。
また、本発明に係る防音構造体は、第一の中空体と第二の中空体とが間隔を空けて交互に並設されてなる防音構造体であって、前記第一の中空体および前記第二の中空体は、音が入射される側に入射音を反射する反射面を有しているとともに、ヘルムホルツ共鳴器として機能する中空部を有し、前記中空部に連通して長手方向に延びるスリット状の開口部を有しており、前記第一の中空体は、前記開口部を有する面と前記開口部を有さない面とを有しており、前記第二の中空体は、前記開口部を有する二つの対向面を有しており、前記第一の中空体の前記開口部は、前記第二の中空体の一方の前記開口部に対向しており、前記第二の中空体の他方の前記開口部は、前記第一の中空体の前記開口部を有さない面に対向していることを特徴とする。
また、中空体に複数の中空部を形成する場合にも、長手方向に延びる断面C字状の係合溝に第3形材を係合することによって簡単に形成することができる。
このような構成とすることにより、吸音効果をより高めることができ防音機能を向上させることができる。
このように構成することによって、中空体間を通り抜ける空気により生じる笛鳴り現象を低減させることが可能になる。
本実施形態に係る防音構造体としての柵Fは、図1に示すように、ベランダ等の支持構造部Kに固定されて立設される支柱10と、隣り合う支柱10,10間に支持される上下一対の横桟20と、上下一対の横桟20,20間に接続される中空体としての複数本の縦桟30と、を有している。
なお、図1に示した柵Fは、複数の支柱10,10・・・を備えるとともに、隣り合う支柱10,10間に四つの縦桟30,30…を備えるものであるが、支柱10および縦桟30の設置個数を限定する趣旨ではなく、設置状況等に応じて適宜変更しても差し支えない。
支柱10は、アルミニウム合金製の押出形材から形成されており、上端部が平板状の蓋部材10aで閉じられている。なお、本実施形態において、固定部K1の上面K2は水平かつ平坦に形成されている。
図2に示すように、上端の横桟20は、基部材21と、カバー部材22が組み合わされて構成され、下端の横桟20は、基部材21のみから構成されている。
上端の横桟20において、基部材21は、前記した底部210を下側にして前後の側壁211,212間に形成される開口を上方へ向けて設置されている。
また、これとは逆に下側の横桟20において、基部材21は、底部210を上側にして前後の側壁211,212間に形成される開口を下方へ向けて設置され、固定部K1の上面K2に側壁211,212の先端部が当接するように設置されている。すなわち、下側の横桟20は、計4本の縦桟30を支持するための基台としても機能している。
カバー部材22の内側には、縦壁221,222に沿うように、縦壁221,222から間隔を隔てて係合片223,224が設けられている。係合片223,224は、天部220の下面から下方へ向けて突設されており、その下部には基部材21の側壁211,212へ向けて山形に突出する係合受け部223a,224aが形成されている。この係合受け部223a,224aには、係合突部211a,212aが係合可能であり、この係合によって、基部材21にカバー部材22が取り付けられるようになっている。なお、カバー部材22は、接着剤や図示しないボルト等を用いて基部材21に固着してもよい。
また、縦桟30の四隅には、断面C字状の開断面を有して上下方向に貫通するボルト挿通孔301が形成されている。このボルト挿通孔301には、図2に示すように、基部材21に設けられた挿通孔21aを通じて固定ボルト302が螺入可能である。
なお、ボルト挿通孔301は、押出成形する際に一緒に形成してもよいし、押出成形後に孔あけ加工を施して形成してもよい。また、ボルト挿通孔301は、断面C字状の開断面である必要はなく、固定ボルト302を挿通可能な形状であれば、閉断面であっても差し支えない。
第1の形材31と第2の形材32は、同形状であり、第1の形材31を、第3の形材33の前後で向きを変えて配置したものが第2の形材32である。したがって、第1の形材31と第2の形材32は、1つの形材を適宜長さに切断することにより得ることができる。
前部311の前面は、入射音(騒音)を反射する反射面として機能する。
また、前部311と短側部312との隅部および前部311と長側部313との隅部には、前記したボルト挿通孔301がそれぞれ形成されている。
短側部312の後端部312aは、前部311と平行となるように長側部313側に向けて直角に折曲形成されている。また、長側部313の後端部313aは、前部311と平行となるように短側部312側に向けて直角に折曲形成されている。
なお、以下の説明で、第1の形材31の前部311、短側部312の後端部312aおよび長側部313の後端部313aは、第2の形材32において、それぞれ、後部311’、前端部312a’および前端部313a’と称する。
さらに、第2の形材32における短側部312の前端部312a’は、第3の形材33の後端部333bと間隔を空けて対峙し、後端部333bとの間に、スリットS2を形成する。
これらのスリットS1〜S3は、各中空部30A〜30Cにより構成される共鳴器の導入部を形成しており、各中空部30A〜30Cと外部との間を連通している。
各スリットS1〜S3は、縦桟30の上下方向(押出方向)に開口しており、縦桟30の上下方向に亘って各中空部30A〜30Cが各スリットS1〜S3を通じて隣接する通路(R1〜R5、図3(a)(b)参照)に連通している。
基部331は、平板状を呈しており、その前端部および後端部には、第1の形材31の係合溝314および第2の形材32の係合溝314にそれぞれ係合可能な左右方向に延びる係合片331a,331bが形成されている。
本実施形態の柵Fでは、図2に示すように、各スリットS1〜S3同士が通路内において前後方向に位置をずらして(非対向位置となるように)配置されている。
複数本の縦桟30は、前部311が入射音Tを反射する反射面として機能するようになっているので、図6(a)に示すように、柵Fに対して前側から入射音Tが入射されると、前部311で入射音Tの一部が直接的に反射される。
ここで、縦桟30,30間への入射音Tのうち、主にどの周波数域の音が反射されるかについては、スリットS1〜S3を含む中空部30A〜30Cの仕様(ヘルムホルツ共鳴器の仕様)により設定することができる。
インピーダンス変化により好適に反射される周波数は、ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数を求める計算式に相関していると考えられるから、これを応用して、以下の式(1)に基づいて設定することができる。
c:音速(m/sec)
b:スリット(S1〜S3)の幅
l:スリット(S1〜S3)の長さ(ネック長さ)
k:係数
P:開口率(スリットの幅b/スリットの間隔B)
L:中空部(30A〜30C)の容積(m3)
なお、符号b、l、Bについては、図6(a)参照。
また、縦桟30に複数の中空部30A〜30Cを形成する場合にも第1の形材31〜第3の形材33の組み合わせによって簡単に形成することができる。
本実施形態に係る防音構造体としての柵F1が前記第1実施形態と異なるところは、図7(b)に示すように、支柱10,10の後面の上下に横桟20A,20Aが取り付けられており、これらの横桟20A,20Aの後面に、複数の縦桟30が取り付けられた点である。
基部材28は、底部280とこの底部280に連続する上下の側壁281,282を有しており、側面視で略コ字形に形成されている。
底部280には、図7(a)に示すように、左右方向に所定の間隔を空けて挿通孔27aが複数形成されている。各挿通孔27aの形成位置は、縦桟30の取付位置に対応しており、各挿通孔27aには、縦桟30を固定するための固定ねじ27bが挿通可能である。基部材28は、各挿通孔27aに挿通した固定ねじ27bを縦桟30にそれぞれ螺合することにより、縦桟30の前部311に固定される。
本実施形態では、計6本の縦桟30が横桟20A,20Aに固定されており、そのうちの左端の縦桟30と右端の縦桟30は、前方から見て、支柱10,10の後方に略全体がそれぞれ隠れる状態に位置している。なお、図7(a)に示すように、左端の通路R1および右端の通路R5は、縦桟30,30の間に形成されることとなるので(片側が支柱10の左側壁または右側壁とならないので)、通路R1,R5内を通過する入射音の割合を効果的に低減することができる。また、左端の縦桟30のさらに左側、および右端の縦桟30のさらに右側には、隣の支柱10との間に横桟20Aによって取り付けられる縦桟30が配置可能であるので、支柱10を間に挟むことなく、縦桟30を連続的に配置することができる。
カバー部材29の前後の側壁291,292の先端内側には、基部材28の側壁281,282へ向けて山形に突出する係合受け部291a,292aが形成されている。この係合受け部291a,292aには、基部材28の側壁281,282の係合突部281a,282aが係合可能であり、この係合によって、基部材28にカバー部材29が取り付けられるようになっている。なお、カバー部材29は、接着剤や図示しないボルト等を用いて基部材28に固着してもよい。
なお、カバー部材29は、支柱10,10間において、基部材28を覆う長さに形成されている。カバー部材29の左端部の側方および右端部の側方には、ブラケット26,26を通すためのスペースSPがそれぞれ形成されている(図7(b)参照)。
はじめに、図9(a)に示した例は、縦桟30の第3の形材33を前記第1,第2の実施形態で説明した配置と上下方向を逆に配置して、縦桟30の前側に容積の一番小さい中空部30Bを配置し、縦桟30の後側にこれよりも容積のある中空部30Aを配置するようにしたものである。なお、図9では、ボルト挿通孔301を省略している。
また、図9(c)に示した例では、相互に対向するスリットS1〜S3を通じて、縦桟30,30間の開口幅L3を前記した開口幅L2(図6(b)参照)よりも幅広にすることができる。これによって、開口幅のより急激な変化を生じさせることができ、インピーダンス(音響抵抗)変化を好適に生じさせて入射音を好適に反射することができる。
図10(a)に示すように、縦桟300Aは、前記した第1,第2実施形態と同様に平面視矩形の外形を備えた筒状の部材であり、アルミニウム合金製の押出形材からなる。縦桟300Aは、図10(b)に示すように、第1の形材31Aと、第2の形材32Aと、第3の形材33Aとを組み合わせた接合品として構成されており、その内部に、上下方向(押出方向)に貫通する2つの中空部30A,30Cを備えている。縦桟300Aの上端および下端は、開口しており、第1実施形態で示した例と同様に、上端が上側の横桟20(図2参照)の下面(底部210の下面)に当接され、下端が下側の横桟20(図2参照)の上面(底部210の上面)に当接されている。なお、縦桟300Aは、図10(c)に示すように、第2実施形態で示した例と同様にして、固定ねじ27bにより横桟20Aの基部材28に固定することもできる。
なお、以下の説明で、第1の形材31Aの前部311A、短側部312Aの後端部312aおよび長側部313Aの後端部313aは、第2の形材32Aにおいて、それぞれ、後部311A’、前端部312a’および前端部313a’と称する。
これらの2つのスリットS1,S3は、各中空部30A,30Cにより構成される共鳴器の導入部を形成しており、各中空部30A,30Cと外部との間を連通している。
各スリットS1,S3は、縦桟300Aの上下方向(押出方向)に開口しており、縦桟300Aの上下方向に亘って各中空部30A,30Cが各スリットS1,S3を通じて隣接する通路(R1〜R5、図3(a)(b)参照)に連通している。
第3の形材33Aは、直線部331cと、直線部331cの前後端に形成された折曲部331dと、前後端の折曲部331d,331dにそれぞれ連続して形成され、第1の形材31Aの係合溝314および第2の形材32Aの係合溝314にそれぞれ係合可能な係合片331a,331bと、を有している。
ここで、直線部331cは、折曲部311d,311dを介して縦桟300Aの中央部よりも左右方向(ここでは左方向)に偏位しているので、図10(a)に示すように、中空部30Aの容積が中空部30Cの容積よりも小さくなっている。
また、第1の形材31Aの向きを変えて、前部311Aの左側に長側部313Aが位置するように(右側に短側部312Aが位置するように)組み付けてもよい。この場合には、第2の形材32Aも第1の形材31Aに対応させて向きを変えることで組み付けることができる。
また、縦桟300Aに2つの中空部30A,30Cを形成する場合にも第1の形材31A,第3の形材33Aの組み合わせによって簡単に形成することができる。
このような折曲部311d’,311d’を有する第3の形材33A’を用いることにより、中空部30A,30Cの容積の割合を変更することができる。
なお、この場合にも、第3の形材33A’を水平方向に180度回転させて、中央部よりも右方向に直線部331cが偏位するように組み付けることができる。
また、第1の形材31Aの向きを変えて、前部311Aの左側に長側部313Aが位置するように(右側に短側部312Aが位置するように)組み付けてもよい。この場合には、第2の形材32Aも第1の形材31Aに対応させて向きを変えることで組み付けることができる。
縦桟300A’’は、第1の形材31Aにおいて、前部311Aの左側に長側部313Aが位置するように組み付けるとともに、これに対応するように第2の形材32Aを組み付けたものである。このような縦桟300A’’では、中空部30Aの容積が中空部30Cの容積よりも大きくなっている。
縦桟300a’は、中央部よりも右方向に直線部331cが偏位し、第1の形材31Aにおいて、前部311Aの左側に長側部313Aが位置するように組み付けるとともに、これに対応するように第2の形材32Aを組み付けたものである。
なお、段差部331d,331d’の大きさや偏位方向(第3の形材33Aの向き)、第1,第2の形材31A,32Aの向きを適宜設定することにより、所望の周波数域の音に対応した吸音を実現することができる。
なお、この場合にも、基部331Bの偏位量や偏位方向を適宜設定することにより、所望の周波数域の音を好適に吸音することができる。
このように配置することによっても、縦桟300B,300B’間を通過する入射音の割合が低減されるようになり、効果的な防音を実現することができる。
このような縦桟300Cを用いることにより、構成がシンプルなものとなり生産性が向上する。
なお、縦桟300Cは、図14(b)に示す参考例のように、隣合う縦桟300Cとの間に、スリットS1を対向させて配置してもよい。
また、図15(c)に示すように、縦桟300Cと縦桟300Fとを左右方向に交互に配置してもよい。
このように構成することによって、縦桟300S,300S間を通り抜ける空気により生じる笛鳴り現象を低減させることが可能になる。
なお、図16(d)に示すように、隣接する対向面312C、313Cの横断面が、よりアールの小さい曲線を含んでなるように縦桟300Tを構成してもよい。
このように構成することによって、笛鳴り現象をより低減させることが可能になる。
<実施例>
実施例に係る柵として、図10,図11で示した縦桟300A,300aをベースとして、容積の異なる2つのヘルムホルツ共鳴器を交互に配置した4種類の試料(柵F−1、F−2、F−3、F−4)を作成し、後記のように条件を変えて音響透過損失を測定した(音響インテンシティ法音響透過損失試験)。
<試料>
(1)柵F−1は、図17(a)に示すように、縦桟300a’と縦桟300A’’とを交互に配置したものであり、通路R1〜R3に臨むスリットS1,S3を非対向位置に配置したものである。音源は、柵F−1に対して左向きに入射する入射音を発するものを用いた。縦桟300a’および縦桟300A’’は実施形態で説明した仕様である。
(2)柵F−2は、図17(b)に示すように、縦桟300a’’と縦桟300Aとを交互に配置したものであり、通路R1〜R3に臨むスリットS1,S3を非対向位置に配置したものである。音源は、柵F−2に対して右向きに入射する入射音を発するものを用いた。なお、縦桟300a’’は、中央部よりも右方向に直線部331cが偏位し、第1の形材31Aにおいて、前部311Aの左側に短側部312Aが位置するように組み付けるとともに、これに対応するように第2の形材32Aを組み付けたものである。また、縦桟300Aは実施形態で説明した仕様である。
(3)柵F−3は、図17(c)に示すように、縦桟300a’と縦桟300A’とを交互に配置したものであり、通路R1〜R3に臨むスリットS1,S3が非対向位置に配置されたものである。音源は、柵F−3に対して左向きに入射する入射音を発するものを用いた。なお、縦桟300A’は、中央部よりも右方向に直線部331cが偏位し、第1の形材31Aにおいて、前部311Aの左側に長側部313Aが位置するように組み付けるとともに、これに対応するように第2の形材32Aを組み付けたものである。
(4)柵F−4は、図17(d)に示すように、縦桟300a’と縦桟300Aとを交互に配置したものであり、通路R1〜R3に臨むスリットS1,S3が対向位置に配置されたものである。音源は、柵F−4に対して左向きに入射する入射音を発するものを用いた。
なお、各柵F−1〜F−4において、隣接する縦桟間の距離は10[mm]とした。
比較例に係る柵として、ヘルムホルツ共鳴器を有しないアルミニウム合金製の押出形材からなる縦桟で、柵N−1を作成した。柵N−1において、隣接する縦桟間の距離は10[mm]とした。
温度:28℃、湿度:48%、気圧:1030hPa。
<使用機器>
マイクロホン:4165(B&K(株)製)、マイクロホンアンプ:NEXUS(B&K(株)製)、インテンシティマイクロホンペア:4178(B&K(株)製)、マイクロホンスペーサ:UC0196(B&K(株)製)、インテンシティプローブ:3545(B&K(株)製)
<試験方法>
まず、各試料を残響室(9.0m3)と無響室(3.7m3)の間仕切に設置し、周囲を粘土で固定した。次に、残響室内の音源音圧レベルの計測を行い、無響室側に透過してくる音響インテンシティの計測を行った。そして音源音圧レベルと透過音響インテンシティを基に次の算出式により、各試料の音響透過損失TL[dB]を算出した。
TL = Lp−Lw+10logS−6+10log(1+λS1/8V1)
ここで、Lp:音源室内の空間平均音圧レベル[dB]、Lw:透過音のパワーレベル[dB]、S:試料面積[m2]、λ:帯域中心周波数の音の波長[m]、S1:音源室の総表面積[m2]、V1:音源室の容積[m3]である。
結果を表1および図18に示す。
10a 蓋部材
20,20A 横桟
30 縦桟(中空体)
30A〜30H 中空部
31,31A 第1の形材
32,32A 第2の形材
33,33A,33B 第3の形材
300A〜300D 縦桟(中空体)
300F 縦桟(中空体)
300H〜300N 縦桟(中空体)
300P〜300U 縦桟(中空体)
300a 縦桟(中空体)
311 前部(反射面)
360 吸音材
361 吸音材
363 吸音材
410 吸音板
F,F1 柵
S1〜S3 スリット
S5〜S7 スリット
T 入射音
Claims (7)
- 複数の中空体が間隔を空けて並設されてなる防音構造体であって、
前記複数の中空体は、
音が入射される側に入射音を反射する反射面を有しているとともに、ヘルムホルツ共鳴器として機能する中空部を有し、
前記各中空体は、前記中空部に連通して長手方向に延びるスリット状の開口部を有しているとともに、前記開口部を有する面と前記開口部を有さない面とを有しており、
隣合う2つの前記中空体は、前記開口部を有する面と前記開口部を有さない面とが対向するように並設されていることを特徴とする防音構造体。 - 複数の中空体が間隔を空けて並設されてなる防音構造体であって、
前記複数の中空体は、
音が入射される側に入射音を反射する反射面を有しているとともに、ヘルムホルツ共鳴器として機能する複数の中空部を有し、
前記各中空体は、隣接する他の前記中空体との対向面に前記中空部に連通して長手方向に延びるスリット状の開口部を有しており、
前記各中空体の前記開口部は、隣接する他の前記中空体の前記開口部と非対向位置に配置されていることを特徴とする防音構造体。 - 第一の中空体と第二の中空体とが間隔を空けて交互に並設されてなる防音構造体であって、
前記第一の中空体および前記第二の中空体は、
音が入射される側に入射音を反射する反射面を有しているとともに、ヘルムホルツ共鳴器として機能する中空部を有し、前記中空部に連通して長手方向に延びるスリット状の開口部を有しており、
前記第一の中空体は、前記開口部を有する面と前記開口部を有さない面とを有しており、
前記第二の中空体は、前記開口部を有する二つの面を有しており、
前記第一の中空体の前記開口部は、前記第二の中空体の一方の前記開口部に対向しており、前記第二の中空体の他方の前記開口部は、前記第一の中空体の前記開口部を有さない面に対向していることを特徴とする防音構造体。 - 前記中空体は、当該中空体の軸方向に延びる、少なくとも第1形材、第2形材および第3形材を組み合わせて構成されており、前記開口部は前記第1形材と前記第2形材との対向部、または、前記第1形材と前記第3形材との対向部、または、前記第2形材と前記第3形材との対向部によって形成されており、
前記第1形材および前記第2形材には、長手方向に延びる断面C字状の係合溝が形成されており、
前記中空部は、前記第3形材を前記係合溝に係合して形成されることを特徴とする請求項2に記載の防音構造体。 - 前記中空体は、アルミニウム合金製または樹脂製の押出形材からなることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の防音構造体。
- 前記中空部には吸音材が配置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の防音構造体。
- 隣接する前記中空体の対向面は、横断面が曲線を含んで構成されていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の防音構造体。
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