JP5709487B2 - 遮音壁の設計方法および遮音壁 - Google Patents

Description

本発明は、低周波の騒音を遮音する遮音壁の設計方法および遮音壁に関するものである。

従来、低周波の騒音を遮音する遮音壁として、パネル状構築用部材が知られている（例えば、特許文献１参照）。このパネル状構築用部材は、低周波（超低周波）の騒音を遮音すべく、その一部にコンクリート材を使用している。

特開平１１−３２４１６４号公報

ところで、一般的な遮音壁の設計方法は、質量則に則って設計される。質量則としては、例えば、式（１）があり、式（１）は、「ＴＬ＝１８ｌｏｇ（ｍｆ）−４４」で表される。ここで、ＴＬは、透過損失（ｄＢ）であり、ｍは、面密度（ｋｇ／ｍ^２）であり、ｆは、周波数（Ｈｚ）である。この式（１）に基づいて、低周波用の遮音壁の設計を行うと、周波数ｆが低周波であるため、面密度ｍが大きくなり、これにより、遮音壁の重量を重くしなければならず、特許文献１のように、コンクリート材を用いることになる。しかしながら、遮音壁にコンクリート材を用いると、遮音壁の重量が重いために、遮音壁の組立が困難なものとなる。

そこで、本発明は、低周波の騒音に対する遮音性を確保しつつ、軽量な構成とし、組立を容易に行うことができる遮音壁の設計方法および遮音壁を提供することを課題とする。

本発明の遮音壁の設計方法は、音源から発せられる所定の低周波数の騒音に対して、遮音性を有するように遮音壁を設計する遮音壁の設計方法であって、遮音壁は、地面に立設する支柱と、支柱に取り付けられた壁体とを有しており、支柱の剛性が、低周波数よりも大きな固有振動数となるような剛性に設計する支柱設計工程と、壁体の剛性が、低周波数よりも大きな固有振動数となるような剛性に設計する壁体設計工程と、支柱と壁体との連結による連成振動が、低周波数よりも大きくなるように、支柱と壁体との連結部分を設計する連結設計工程とを備えたことを特徴とする。

この構成によれば、支柱設計工程により、支柱の固有振動数を低周波数よりも大きくすることができるため、支柱からの音の放射を抑制することができる。同様に、壁体設計工程により、壁体の固有振動数も低周波数よりも大きくすることができるため、壁体からの音の放射を抑制することができる。このとき、支柱および壁体の固有振動数は、剛性を高めることによって大きくできるため、重量の軽量化を図ることが可能となる。また、支柱と壁体との連結による連成振動も、低周波数よりも大きくすることができるため、支柱に対して壁体が移動することによる音の放射も抑制することができる。これにより、低周波の騒音に対する遮音性を確保しつつ、支柱および壁体を軽量な構成とし、遮音壁の組立を容易に行うことが可能な設計とすることができる。

本発明の遮音壁は、上記の遮音壁の設計方法により設計された遮音壁であって、地面に立設し、低周波数よりも大きな固有振動数となるような剛性を有する支柱と、支柱に取り付けられ、低周波数よりも大きな固有振動数となるような剛性を有する壁体とを備え、支柱および壁体は、支柱と壁体との連結による連成振動が低周波数よりも大きくなるように、連結されている。

この構成によれば、支柱は、その固有振動数が低周波数よりも大きいため、支柱に低周波の騒音が伝わっても、支柱からの音の放射を抑制することができる。また、壁体は、その固有振動数が低周波数よりも大きいため、壁体からの音の放射を抑制することができる。さらに、支柱と壁体との連結による連成振動も、低周波数よりも大きくすることができるため、支柱に対して壁体が移動することによる音の放射も抑制することができる。これにより、低周波の騒音に対する遮音性を確保しつつ、壁体を軽量な構成とし、遮音壁の組立を容易に行うことができる。

この場合、支柱は、鉛直方向に延在して設けられる支柱本体と、支柱本体に取り付けられ、音源から発せられる騒音の伝播方向に対抗する方向に支柱を支えるリブとを有していることが好ましい。

この構成によれば、支柱本体にリブを取り付けることで、支柱本体の剛性を騒音の伝播方向に高めることができる。このため、支柱本体が伝播方向に振動することを抑制することができ、支柱の伝播方向における固有振動数を向上させることができる。

この場合、壁体は、単一の材料で一体に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、壁体を単一の材料で一体に構成することができるため、壁体の連成振動を考慮することなく、壁体の剛性を高めることができ、壁体の固有振動数を好適に大きくすることができる。なお、単一の材料としては、例えば、アルミニウム材を用いることが好ましい。

この場合、壁体は、壁面と、壁面の縁部を囲むように設けられた枠体と、枠体内に設けられた内部リブとを有し、壁面、枠体および内部リブは、一体に構成されていることが好ましい。

この構成によれば、壁体の剛性を簡易な構成で高くすることができるため、壁体の固有振動数を容易に高くすることができる。

この場合、支柱は、鉛直方向に延在する軸中心を回動軸として、回動自在に立設していることが好ましい。

この構成によれば、壁体は支柱を中心に回動することができる。このため、壁体に低周波の騒音が伝わると、低周波の音波により、支柱を中心とした壁体の回動が誘起される。このとき、壁体が回動すると、壁体を挟んだ前後の空間において、支柱を挟んだ一方側の壁体の回動は、支柱を挟んだ他方側の壁体の回動と逆位相となるため、一方側の壁体により生成される音波と、他方側の壁体により生成される音波とが打ち消しあう。このため、遮音壁に低周波の騒音が伝わっても、低周波の騒音の伝播を抑制することができるため、遮音性を確保することができる。

本発明の遮音壁の設計方法および遮音壁によれば、低周波の騒音に対する遮音性を確保しつつ、軽量な構成とし、組立を容易に行うことができる。

図１は、実施例１に係る遮音壁を模式的に表した外観斜視図である。 図２は、実施例１に係る遮音壁の設計方法のフローチャートである。 図３は、実施例１に係る壁面パネルを模式的に表した概略構成図である。 図４は、実施例２に係る遮音壁を模式的に表した外観斜視図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明に遮音壁の設計方法および遮音壁について説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

実施例１に係る遮音壁の設計方法は、音源から発せられた低周波の騒音を遮音する遮音壁を設計する方法である。この設計方法では、遮音壁の剛性を考慮することで、低周波の騒音に対して遮音性を有するように、遮音壁を設計している。ここで、音源から発せられる低周波の騒音としては、例えば、風力発電プラントの風車から発せられる風切り音や、プラントの発せられる運転音等がある。

図１は、実施例１に係る遮音壁を模式的に表した外観斜視図である。図１に示すように、遮音壁１は、地面に立設した支柱５と、支柱５に取り付けられた壁面パネル６（壁体）とを備えている。支柱５は、所定の間隔を空けて複数配置され、壁面パネル６は、支柱５と支柱５との間に、鉛直方向に並べて複数設けられている。そして、遮音壁１の設計方法では、支柱５と、壁面パネル６と、支柱５と壁面パネル６との連結部分とをそれぞれ設計し、これにより、遮音壁１は、低周波の騒音に対し遮音性を有するように構成される。なお、遮音壁１の設計方法によって設計された遮音壁１については、遮音壁１の設計方法を説明した後に説明する。以下、図２を参照して、遮音壁１の設計方法について説明する。

図２は、実施例１に係る遮音壁の設計方法のフローチャートである。遮音壁１の設計方法は、支柱５を設計する支柱設計工程（ステップＳ１）と、壁面パネル６を設計するパネル設計工程（壁体設計工程：ステップＳ２）と、支柱５と壁面パネル６との連結部分を設計する連結設計工程（ステップＳ３）とを備えている。

支柱設計工程Ｓ１では、支柱５が、音源から発せられる騒音の低周波数よりも大きな固有振動数となるように設計される。支柱設計工程Ｓ１では、支柱５の剛性を高めることで、支柱５の固有振動数を高めている。ここで、地面に立設する支柱５は、鉛直方向の地面側において振動し難く、鉛直方向の天面側において振動し易い。このため、支柱設計工程Ｓ１では、支柱５の鉛直方向の天面側において振動し難くなるように、支柱５を設計している。なお、支柱設計工程Ｓ１により設計される支柱５については後述する。

パネル設計工程Ｓ２では、壁面パネル６が、音源から発せられる騒音の低周波数よりも大きな固有振動数となるように設計される。パネル設計工程Ｓ２では、支柱設計工程Ｓ１と同様に、壁面パネル６の剛性を高めることで、壁面パネル６の固有振動数を高めている。ここで、壁面パネル６は、複数の部材を用いて、各部材を接続した構成とすると、固有振動数が小さくなり易い。このため、パネル設計工程Ｓ２では、単一の材料を用いて、一体に構成するように、壁面パネル６を設計している。なお、パネル設計工程Ｓ２により設計される壁面パネル６についても後述する。

連結設計工程Ｓ３では、支柱５と壁面パネル６とを連結することにより生ずる連成振動が、音源から発せられる騒音の低周波数よりも大きくなるように設計される。連結設計工程Ｓ３では、支柱５と壁面パネル６との連結部分の剛性を高めるように、すなわち、支柱５に対し壁面パネル６が移動しないように連結部分が設計される。なお、連結設計工程Ｓ３により設計される支柱５と壁面パネル６との連結部分についても後述する。

上記のように、支柱設計工程Ｓ１において騒音の低周波数よりも大きい固有振動数となる支柱５を設計でき、また、パネル設計工程Ｓ２において騒音の低周波数よりも大きい固有振動数となる壁面パネル６を設計でき、さらに、連結設計工程Ｓ３において騒音の低周波数よりも大きい連成振動となる支柱５と壁面パネル６との連結部分を設計できる。よって、遮音壁１は、騒音の低周波数よりも大きい固有振動数とすることができる。

次に、図１を再度参照すると共に、図３を参照して、実施例１の設計方法によって設計された遮音壁１について説明する。図３は、実施例１に係る壁面パネルを模式的に表した概略構成図である。上記したように遮音壁１は、複数の支柱５と、複数の壁面パネル６とを有している。

複数の支柱５は、所定の間隔を空けて並設されており、複数の支柱５の並設方向は、騒音の伝播方向に直交している。支柱５は、鉛直方向に延在して設けられた支柱本体１０と、支柱本体１０に取り付けられたリブ１１とを有している。支柱本体１０は、円柱状に形成され、鉛直方向に延在して設けられており、鉛直方向が軸方向となっている。リブ１１は、三角形の板状に形成され、一辺が支柱本体１０の軸方向における外周面に接して設けられ、他の一辺が地面に接して設けられている。このとき、リブ１１の地面に接する一辺は、支柱本体１０を中心として、騒音の伝播方向に延在している。これにより、リブ１１は、騒音の伝播方向に対抗する方向に支柱本体１０を支えることができる。

よって、支柱５は、リブ１１を設けることで、支柱５の鉛直方向の天面側において振動し難くなる。このため、支柱５は、騒音の伝播方向における剛性を高めることができ、支柱５の固有振動数は、騒音の伝播方向において騒音の低周波数よりも大きくなる。

複数の壁面パネル６は、騒音の伝播方向に直交する直交面が壁面となるように、支柱５と支柱５との間に、鉛直方向に並べて設けられている。壁面パネル６は、単一の材料を用いて、一体に構成されている。単一の材料としては、例えば、軽量で且つ剛性の高いアルミニウム材が用いられている。なお、実施例１では、アルミニウム材を用いたが、これに限らず、いずれの材料も適用できる。図３に示すように、壁面パネル６は、壁面１５と、壁面１５の縁部を囲むように設けられた枠体１６と、枠体１６内に設けられた内部リブ１７と、枠体１６外に設けられた鈎爪部１８とを有している。

壁面１５は、アルミニウム材を用いて、方形の板状に形成されている。枠体１６は、アルミニウム材を用いて、壁面１５の四方縁部を囲むように設けられた方形の枠状に形成されている。つまり、枠体１６は、壁面１５の縁部において、鉛直方向の上側に設けられた上側板材と、鉛直方向の下側に設けられた下側板材と、水平方向の一方側（図示左側）に設けられた左側板材と、水平方向の他方側（図示右側）に設けられた右側板材とで構成されている。枠体１６は、壁面１５と一体となるように接合されている。

内部リブ１７は、アルミニウム材を用いて、ハニカム形状に形成されている。内部リブ１７は、壁面１５と一体となるように接合され、また、枠体１６と一体となるように接合されている。なお、内部リブ１７は、壁面パネル６の剛性を高める形状であれば、いずれの形状でもよい。

鈎爪部１８は、支柱本体１０に取り付け可能な鈎爪形状に形成されており、枠体１６の四隅の角部にそれぞれ設けられている。鈎爪部１８は、強度を高くし剛性の高くすることで、騒音の低周波数よりも大きい固有振動数となるように設計される。そして、鈎爪部１８は、枠体１６と一体となるように接合されている。なお、鈎爪部１８と支柱本体１０との連結は、ボルトおよびナット等の締結部材を用いて、支柱本体１０に対し壁面パネル６が移動しないように強固に締結される。これにより、支柱５と壁面パネル６との連結による連成振動は、低周波数よりも大きくすることができる。

よって、壁面パネル６は、軽量で且つ剛性の高いアルミニウム材を用いて、壁面１５、枠体１６、内部リブ１７および鈎爪部１８が一体となるように接合されることにより、簡易な構成で剛性を高めることができる。これにより、壁面パネル６の固有振動数は、騒音の低周波数よりも大きくすることができる。また、壁面パネル６を軽量化することができるため、支柱５の鉛直方向の天面側における重量を軽量化することができ、これにより、支柱５は、支柱５の鉛直方向の天面側において、さらに振動し難くなる。

このように構成された壁面パネル６を鉛直方向に複数並べて設けると、壁面パネル６と壁面パネル６との間には、間隙が形成される。壁面パネル６と壁面パネル６との間隙には、充填材を用いて、目張り２０が施される。

次に、上記の遮音壁１を組み立てる組立手順について説明する。遮音壁１を組み立てる場合、先ず、支柱本体１０を地面に立設させ、この後、支柱本体１０にリブ１１を取り付ける。続いて、支柱本体１０に鈎爪部１８を取り付け、締結部材を用いて、鈎爪部１８と支柱本体１０とを締結することで、壁面パネル６を支柱５に取り付ける。

以上のように、実施例１の遮音壁１の設計方法および遮音壁１によれば、支柱設計工程により、支柱５の固有振動数を低周波数よりも大きくすることができるため、支柱５からの音の放射を抑制することができる。同様に、パネル設計工程により、壁面パネル６の固有振動数も低周波数よりも大きくすることができるため、壁面パネル６からの音の放射を抑制することができる。このとき、支柱５および壁面パネル６は、剛性を高めることによって、従来に比して重量の軽量化を図ることができる。また、支柱５と壁面パネル６との連結による連成振動も、低周波数よりも大きくすることができるため、支柱５に対して壁面パネル６が移動することによる音の放射も抑制することができる。これにより、遮音壁１の設計方法は、低周波の騒音に対する遮音性を確保しつつ、支柱５および壁面パネル６を軽量に構成することができるため、遮音壁１の組立を容易に行うことが可能な設計とすることができる。

また、支柱本体１０にリブ１１を取り付けることで、支柱本体１０の剛性を騒音の伝播方向に高めることができる。このため、支柱本体１０が伝播方向に振動することを抑制することができ、支柱５の伝播方向に対する固有振動数を向上させることができる。

また、壁面パネル６を、アルミニウム材を用いて、一体に構成することができるため、壁面パネル６の剛性を簡易な構成で高めることができ、壁面パネル６の固有振動数を好適に大きくすることができる。

続いて、図４を参照して、実施例２に係る遮音壁３０について説明する。図４は、実施例２に係る遮音壁を模式的に表した外観斜視図である。なお、遮音壁３０の設計方法については、実施例１と同様であるため説明を省略する。この遮音壁３０は、支柱３５を軸にして、壁面パネル３６が回動可能な構成となっている。以下、実施例２の遮音壁３０について説明する。

遮音壁３０は、支柱３５と、壁面パネル３６とを有している。支柱３５は、鉛直方向に延在する軸を中心として回動自在に立設している。支柱３５は、鉛直方向に延在して設けられた支柱本体４０と、支柱本体４０を回動自在に軸支する回動機構４１とを有している。

支柱本体４０は、円柱状に形成され、鉛直方向に延在して設けられており、鉛直方向が軸方向となっている。支柱本体４０には、複数の壁面パネル３６を装着する装着穴４３が複数貫通して形成されている。装着穴４３は、支柱本体４０に対し軸中心を通る径方向に貫通して形成されており、断面矩形状に形成されている。そして、複数の装着穴４３は、支柱本体４０の軸方向に並べて設けられている。回動機構４１は、支柱本体４０の軸中心を回動軸Ｔとして、支柱本体４０を回動自在に軸支している。回動機構４１として、例えば、支柱本体４０を内筒とし、回動機構４１を外筒とする二重管の構成としてもよい。なお、支柱本体４０または回動機構４１に、実施例１のリブ１１を適宜取り付けてもよい。

壁面パネル３６は、実施例１の壁面パネル６の構成の鈎爪部１８を省いた構成となっている。つまり、壁面パネル３６は、壁面４５と、壁面４５の縁部を囲むように設けられた枠体４６と、枠体４６内に設けられた内部リブ（図示省略）とを有している。なお、壁面４５、枠体４６および内部リブの構成は、実施例１と同様であるため、説明を省略する。

この壁面パネル３６は、支柱本体４０に設けられた装着穴４３に挿入して装着され、壁面パネル３６と支柱本体４０とを、ボルトおよびナット等の締結部材を用いて締結することで、支柱本体４０に対し壁面パネル３６が移動しないように強固に連結される。装着穴４３に挿入して装着された壁面パネル３６は、水平方向において、その一端から回動軸Ｔまでの長さと、その他端から回動軸Ｔまでの長さとが同じ長さとなっている。つまり、壁面パネル３６の重心は、回動軸Ｔ上に位置しており、水平方向における壁面パネル３６の一方側と、水平方向における壁面パネル３６の他方側とは同じ大きさとなっている。

壁面パネル３６を装着穴４３に挿入して装着し、支柱本体４０の鉛直方向に複数並べて設けると、壁面パネル３６と壁面パネル３６との間には、間隙が形成される。壁面パネル３６と壁面パネル３６との間隙には、充填材を用いて、目張り５０が施される。

次に、上記の遮音壁３０を組み立てる組立手順について説明する。遮音壁３０を組み立てる場合、先ず、支柱３５を地面に立設させ、この後、支柱本体４０の装着穴４３に壁面パネル３６を、壁面パネル３６の中央部に達するまで挿入する。この後、締結部材を用いて、壁面パネル３６と支柱本体４０とを締結することで、壁面パネル３６を支柱３５に取り付ける。

以上のように、実施例２の遮音壁３０によれば、支柱３５の固有振動数を低周波数よりも大きくすることができ、壁面パネル３６の固有振動数も低周波数よりも大きくすることができ、支柱３５と壁面パネル３６との連結による連成振動も、低周波数よりも大きくすることができる。また、支柱３５は、回動機構４１により、回動軸Ｔを中心に回動することができる。このため、遮音壁３０に低周波の騒音が伝わると、低周波の音波により、支柱３５を中心とした壁面パネル３６の回動が誘起される。このとき、壁面パネル３６が回動すると、壁面パネル３６を挟んだ前後の空間において、支柱３５を挟んだ壁面パネル３６の一方側の回動は、支柱３５を挟んだ壁面パネル３６の他方側の回動と逆位相となるため、壁面パネル３６の一方側により生成される音波と、壁面パネル３６の他方側により生成される音波とが打ち消しあう。このため、遮音壁３０に低周波の騒音が伝わっても、低周波の騒音の伝播を抑制することができるため、遮音性を確保することができる。

以上のように、本発明に係る遮音壁の設計方法および遮音壁は、低周波の騒音を遮音する場合において有用であり、特に、風力発電プラントの風車の風切り音を遮音する場合に適している。

１ 遮音壁
５ 支柱
６ 壁面パネル
１０ 支柱本体
１１ リブ
１５ 壁面
１６ 枠体
１７ 内部リブ
１８ 鈎爪部
２０ 目張り
３０ 遮音壁（実施例２）
３５ 支柱（実施例２）
３６ 壁面パネル（実施例２）
４０ 支柱本体（実施例２）
４１ 回動機構
４３ 装着穴
４５ 壁面（実施例２）
４６ 枠体（実施例２）
５０ 目張り（実施例２）
Ｔ 回動軸

Claims (5)

1. 音源から発せられる所定の低周波数の騒音に対して、遮音性を有するように遮音壁を設計する遮音壁の設計方法であって、
   前記遮音壁は、地面に立設する支柱と、前記支柱に取り付けられた壁体とを有しており、
   前記壁体は、壁面と、前記壁面の縁部を囲むように設けられた枠体と、前記枠体内に設けられた内部リブとを有し、
   前記支柱の剛性が、前記低周波数よりも大きな固有振動数となるような剛性に設計する支柱設計工程と、
   前記壁体の剛性が、前記低周波数よりも大きな固有振動数となるような剛性に設計する壁体設計工程と、
   前記支柱と前記壁体との連結による連成振動が、前記低周波数よりも大きくなるように、前記支柱と前記壁体との連結部分を設計する連結設計工程とを備え、
   前記壁体設計工程では、前記壁面、前記枠体および前記内部リブが一体に構成されるように設計することを特徴とする遮音壁の設計方法。
2. 請求項１に記載の遮音壁の設計方法により設計された遮音壁であって、
   地面に立設し、前記低周波数よりも大きな固有振動数となるような剛性を有する支柱と、
   前記支柱に取り付けられ、前記低周波数よりも大きな固有振動数となるような剛性を有する壁体とを備え、
   前記支柱および前記壁体は、前記支柱と前記壁体との連結による連成振動が前記低周波数よりも大きくなるように連結され、
   前記壁体は、壁面と、前記壁面の縁部を囲むように設けられた枠体と、前記枠体内に設けられた内部リブとを有し、
   前記壁面、前記枠体および前記内部リブは、一体に構成されていることを特徴とする遮音壁。
3. 前記支柱は、
   鉛直方向に延在して設けられる支柱本体と、
   前記支柱本体に取り付けられ、前記音源から発せられる前記騒音の伝播方向に対抗する方向に前記支柱を支えるリブとを有していることを特徴とする請求項２に記載の遮音壁。
4. 前記壁体は、単一の材料で一体に構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の遮音壁。
5. 前記支柱は、鉛直方向に延在する軸中心を回動軸として、回動自在に立設していることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の遮音壁。

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