JP5866172B2 - 透光性吸音パネル - Google Patents

Description

本発明は、透光性および透視性を有し、道路、鉄道、工場等より発生する騒音を低減させる透光性吸音パネルに関する。

透光性および透視性を有し、道路、鉄道、工場等より発生する騒音を低減させる透光性吸音板として、特許文献１には、多数の孔を設けた膜状材料である透光性吸音材と透光性遮音板とを空気層を介して対向させた透光性防音板が開示されている。また、特許文献２には、透明樹脂薄膜をアルミニウム製エキスパンドメタルと透明穴明樹脂板とで挟持した透光型膜振動吸音板が開示されている。

特開２００２−１４６７２７号公報 特開２００７−３０３０８０号公報

しかしながら、特許文献１の透光性防音板では、膜状材料である透光性吸音材の面剛性が低いために、入射する音波に対して透光性吸音材が振動することで、孔部を通過する音波の孔部に対する相対速度が低下し、吸音性能が劣化する。そこで、透光性吸音材をエキスパンドメタル等で補強することが考えられるが、補強材の追加により透光性および透視性が低下する。

また、特許文献２の透光型膜振動吸音板では、透明樹脂薄膜を挟持するアルミニウム製エキスパンドメタルが透光性および透視性を低下させている。

アルミニウムなどの金属材料は、例えば０．１ｍｍ厚の多孔箔にして内部吸音材として使用すれば、面剛性が高いために振動し難く、吸音性能を発揮する。しかし、金属材料を使用すれば、吸音性の向上と引き換えに透光性および透視性が低下する。逆に、金属材料の使用を控えれば、透光性および透視性の向上と引き換えに吸音性が低下する。このように、吸音性と透光性および透視性とをそれぞれ向上させるのは困難である。

本発明の目的は、吸音性を向上させ、且つ、透光性および透視性を向上させることが可能な透光性吸音パネルを提供することである。

本発明における透光性吸音パネルは、音源に面しており、透光性および透視性を有する材料からなり、多数の貫通孔を備えた表面多孔板と、前記音源に対して前記表面多孔板の背後に配置され、透光性および透視性を有する材料からなる背面遮音板と、前記表面多孔板と前記背面遮音板との間の空間を複数の空間に分離するように前記表面多孔板と前記背面遮音板との間に配置され、透光性および透視性を有する材料からなり、多数の貫通孔を備えた内部多孔板と、を有し、前記内部多孔板の板厚が０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることを特徴とする。

上記の構成によれば、内部多孔板の板厚が０．２ｍｍ未満であると、内部多孔板の面剛性が低くなって内部多孔板が振動することで、貫通孔を通過する音波の貫通孔に対する相対速度が低下し、吸音性能が劣化する現象が起こる。また、内部多孔板の板厚が１．５ｍｍよりも厚いと、低コストで穿孔できる貫通孔の孔径が大きくなり、吸音率が低下する。そこで、内部多孔板の板厚を０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下にする。すると、内部多孔板の面剛性が向上して振動し難くなるとともに、低コストで穿孔できる貫通孔の孔径が小さくなるので、吸音率が向上する。そして、補強のための金属材料を用いていないので、透光性および透視性が向上する。よって、吸音性を向上させ、且つ、透光性および透視性を向上させることができる。

また、本発明における透光性吸音パネルにおいて、前記内部多孔板の開口率をα、前記内部多孔板の板厚をｔ、前記内部多孔板の前記貫通孔の孔径をｄ、前記内部多孔板の板部分の密度をρ、空気密度をρ_０としたときに、前記内部多孔板の前記板部分の面密度を前記内部多孔板の前記貫通孔部の空気の面密度で除した値であって以下の式で表わされる面密度比ηが１．０以上であってよい。
η＝ρ・ｔ・（１−α）／（ρ_０・（ｔ＋０．８・ｄ）／α）

上記の構成によれば、面密度比ηが１．０よりも小さい、即ち、貫通孔における空気の質量と比較して内部多孔板の板部分の質量が相対的に小さい場合、板部分が振動し易くなり、板部分の振動速度が大きくなるため、貫通孔を通過する空気の振動速度と板部分の振動速度との相対速度が低下し、粘性減衰による吸音効果が効率良く発揮され難くなる。そこで、面密度比ηを１．０以上にする、即ち、貫通孔における空気の質量と比較して内部多孔板の板部分の質量を相対的に大きくすると、板部分が振動し難くなり、板部分の振動速度が小さくなるため、貫通孔を通過する空気の振動速度と板部分の振動速度との相対速度が大きくなる。これにより、粘性減衰による吸音効果を効率良く発揮させることができる。

また、本発明における透光性吸音パネルにおいて、前記内部多孔板の材料が樹脂であってよい。上記の構成によれば、樹脂製の内部多孔板とすることで、コストを抑えることができるとともに、多数の貫通孔を穿孔し易くすることができる。

また、本発明における透光性吸音パネルにおいては、前記内部多孔板が複数設けられて、互いに離隔されていてよい。上記の構成によれば、内部多孔板を複数設けることで、音波が複数層の貫通孔を通過するようになるので、吸音性能を向上させることができる。

また、本発明における透光性吸音パネルにおいては、前記複数の空間の各々に設けられ、透光性および透視性を有する材料からなる仕切り板を更に有し、前記内部多孔板は、２枚以上の前記仕切り板により挟持されていてよい。上記の構成によれば、内部多孔板を２枚以上の仕切り板で挟持して、内部多孔板の振動を抑制することで、吸音性能を向上させることができる。そして、仕切り板が透光性および透視性を有しているので、金属材料で内部多孔板を挟持するのに比べて透光性および透視性の低下を抑えることができる。

また、本発明における透光性吸音パネルにおいて、複数の前記仕切り板が、前記表面多孔板から前記背面遮音板にかけて前記内部多孔板を挟みながら一直線に整列されていてよい。上記の構成によれば、複数の仕切り板を一直線に整列させることで、表面多孔板が受けた風荷重を複数の仕切り板と背面遮音板とで受け止めることができる。よって、パネル全体の強度を向上させることができる。

また、本発明における透光性吸音パネルにおいて、前記表面多孔板の板厚が２ｍｍ以上３ｍｍ以下であってよい。上記の構成によれば、表面多孔板の板厚が２ｍｍ未満であると、表面多孔板が強度不足となり、例えば、道路における風荷重の基準値である３００ｋｇ／ｍ^２を満足できなくなる。また、表面多孔板の板厚が３ｍｍよりも厚いと、コストが高くなるとともに、多数の貫通孔を穿孔するのが難しくなる。そこで、表面多孔板の板厚を２ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍにする。これにより、表面多孔板の強度が向上するので、道路における風荷重の基準値である３００ｋｇ／ｍ^２を満足することができる。また、コストを抑えることができるとともに、多数の貫通孔を穿孔し易くすることができる。

また、本発明における透光性吸音パネルにおいて、前記表面多孔板の材料が樹脂であってよい。上記の構成によれば、樹脂製の表面多孔板とすることで、コストを抑えることができるとともに、多数の貫通孔を穿孔し易くすることができる。

また、本発明における透光性吸音パネルにおいて、前記背面遮音板の板厚が５ｍｍ以上１６ｍｍ以下であってよい。上記の構成によれば、背面遮音板の板厚が５ｍｍ未満であると、パネル全体が強度不足になるとともに、背面遮音板の遮音性能が低下することでパネルの音響透過損失が、例えば道路における基準を下回る。また、背面遮音板の板厚が１６ｍｍよりも厚いと、コストが高くなる。そこで、背面遮音板の板厚を５ｍｍ以上１６ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍにする。これにより、パネル全体の強度を十分に確保することができるとともに、背面遮音板の遮音性能が向上することでパネルの音響透過損失を道路における基準値以上に向上させることができる。また、コストを抑えることができる。

また、本発明における透光性吸音パネルにおいて、前記背面遮音板の材料が樹脂であってよい。上記の構成によれば、樹脂製の背面遮音板とすることで、コストを抑えることができる。

また、本発明における透光性吸音パネルにおいては、前記表面多孔板の一部の領域に多数の前記貫通孔が密集して設けられていてよい。上記の構成によれば、表面多孔板の一部の領域に多数の貫通孔を密集して設けた場合、表面多孔板における貫通孔の数や開口径、開口率が同じであるという条件下であれば、多数の貫通孔を分散させて設けた場合に比べて、表面多孔板における穿孔されていない領域が広くなる。そのため、貫通孔を分散させて設けるのに比べて視認性を向上させることができる。

本発明の透光性吸音パネルによると、内部多孔板の板厚を０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下にすることで、内部多孔板の面剛性が向上して振動し難くなるとともに、低コストで穿孔できる貫通孔の孔径が小さくなるので、吸音率が向上する。そして、補強のための金属材料を用いていないので、透光性および透視性が向上する。よって、吸音性を向上させ、且つ、透光性および透視性を向上させることができる。

透光性吸音パネルの斜視図である。 透光性吸音パネルの断面図である。 仕切り板と枠部材とを示す斜視図である。 貫通孔を通過する音波の貫通孔に対する相対速度を示す図である。 表面多孔板を示す平面図である。 透光性吸音パネルの吸音率を示すグラフである。 透光性吸音パネルの吸音率を示すグラフである。 透光性吸音パネルの吸音率を示すグラフである。 面密度比と吸音率比との関係を示すグラフである。 面密度比と吸音率比との関係を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

（透光性吸音パネル）
本実施形態の透光性吸音パネル１は、斜視図である図１、および、図１のＡ−Ａ断面図である図２に示すように、矩形で枠状の外枠７と、外枠７の一方の短辺の中央と他方の短辺の中央との間に設けられて外枠７の長辺に平行な中枠８と、を有している。

外枠７は、長辺の長さが２ｍで短辺の長さが１ｍであり、４つの直線状の枠材７ａ〜７ｄを矩形に組み合わせることで枠状に形成されている。枠材７ａ〜７ｄおよび中枠８は、アルミニウムからなる断面Ｈ字状の押出型材であり、アルマイト処理されることで、耐食性および耐摩耗性が向上されている。なお、枠材７ａ〜７ｄおよび中枠８は、透光性や透視性を有する材料からなっていてもよい。

また、透光性吸音パネル１は、図示しない音源に面しており、多数の貫通孔１１を備えた表面多孔板２と、音源に対して表面多孔板２の背後に配置された背面遮音板３と、表面多孔板２と背面遮音板３との間の空間を複数の空間９に分離するように表面多孔板２と背面遮音板３との間に配置され、多数の貫通孔１４（１４ａ，１４ｂ）を備えた２枚の内部多孔板４（４ａ，４ｂ）と、を有している。表面多孔板２、背面遮音板３、および、２枚の内部多孔板４ａ，４ｂは、空間９を挟んで互いに離隔されている。なお、内部多孔板４の数は３以上であってもよいし、１以下であってもよい。

表面多孔板２、背面遮音板３、および、２枚の内部多孔板４（４ａ，４ｂ）の各々は、外枠７および中枠８が形成する２つの枠１０ａ，１０ｂ内にそれぞれ収納されている。ここで、図１においては、奥行きや部材間の関係が分かりやすいように、図中右側の枠１０ｂにおいて、表面多孔板２、背面遮音板３、および、２枚の内部多孔板４ａ，４ｂをそれぞれ一部のみ図示している。しかし、実際には、透光性吸音パネル１を表面側から背面側にかけて貫通するような開口は存在せず、表面多孔板２、背面遮音板３、および、２枚の内部多孔板４（４ａ，４ｂ）の各々は、２つの枠１０ａ，１０ｂ内にそれぞれ隙間なく収納されている。

表面多孔板２、背面遮音板３、および、内部多孔板４は、透光性および透視性を有する材料からなっている。本実施形態において、表面多孔板２、背面遮音板３、および、内部多孔板４の材料はポリカーボネートである。なお、表面多孔板２、背面遮音板３、および、内部多孔板４の材料は、塩化ビニル、メタクリル樹脂、スチロール樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ化エチレン樹脂、アクリル樹脂などの合成樹脂やゴムであって透光性や透視性を有する材料や、透明または半透明のガラスなど透光性や透視性を有する材料であってもよい。表面多孔板２、背面遮音板３、および、内部多孔板４は、両面が耐候性処理されている。

このように、ポリカーボネート製の内部多孔板４とすることで、コストを抑えることができるとともに、多数の貫通孔１４を穿孔し易くすることができる。また、ポリカーボネート製の表面多孔板２とすることで、コストを抑えることができるとともに、多数の貫通孔１１を穿孔し易くすることができる。また、ポリカーボネート製の背面遮音板３とすることで、コストを抑えることができる。

表面多孔板２の貫通孔１１は、この貫通孔１１を通過する空気に対して粘性減衰作用を生じさせる。また、内部多孔板４（４ａ，４ｂ）の貫通孔１４は、この貫通孔１４を通過する空気に対して粘性減衰作用を生じさせる。貫通孔１１，１４を通過する空気に粘性減衰作用が生じると、空気振動（音）が熱エネルギーへと変換され、空気振動に減衰が生じるので、比較的広い周波数帯域で音波が吸音される。そして、内部多孔板４ａ，４ｂを複数設ければ、音波は複数層の貫通孔１４を通過するようになるので、吸音性能を一層向上させることができる。

また、表面多孔板２、内部多孔板４ａ、および、内部多孔板４ｂの開口率は、音源から遠ざかるにつれて段階的に小さくなるように設定されている。本実施形態において、表面多孔板２の開口率は１０％以下であり、内部多孔板４ａの開口率は１％以下であり、内部多孔板４ｂの開口率は０．５％以下である。このように、音源から遠ざかるにつれて開口率が小さくなるように設定することで、音源からの音を段階的に低減することができ、その結果、広帯域の音を低減することができる。

なお、内部多孔板４ａ，４ｂを複数設ければ、吸音性の向上と引き換えに透光性および透視性が低下する。そのため、吸音性よりも透光性および透視性を重視する場合には、内部多孔板４を１枚または０枚にしてもよい。

ここで、表面多孔板２の貫通孔１１、および、内部多孔板４（４ａ，４ｂ）の貫通孔１４（１４ａ，１４ｂ）は、それぞれパンチング加工により形成されている。このように、パンチング加工で貫通孔１１，１４を形成することで、多数の貫通孔１１，１４を低コストで穿孔することができる。なお、レーザーやドリルで貫通孔１１，１４を穿孔した場合、樹脂製の表面多孔板２や内部多孔板４の孔部が白色化して視認性が低下するという問題があるが、パンチング加工の場合にはこのような問題が生じない。

また、透光性吸音パネル１は、２つの枠１０ａ，１０ｂ内の各々に、これら枠１０ａ，１０ｂの内周に沿った矩形で枠状の３つの枠部材６（６ａ，６ｂ，６ｃ）を有している。枠部材６の各々は、塩化ビニールからなる。これら枠部材６（６ａ，６ｂ，６ｃ）は、図２に示すように、表面多孔板２と内部多孔板４ａとの間、内部多孔板４ａと内部多孔板４ｂとの間、および、内部多孔板４ｂと背面遮音板３との間にそれぞれ配置されることで、外枠７および中枠８に対して表面多孔板２、背面遮音板３、および、２枚の内部多孔板４（４ａ，４ｂ）をそれぞれ位置決めする役割を果たしている。本実施形態において、各枠部材６（６ａ，６ｂ，６ｃ）のパネル厚み方向（図２の上下方向）の厚みは２５ｍｍであり、各枠部材６（６ａ，６ｂ，６ｃ）のパネル平面方向（図２の左右方向）の厚みは２０ｍｍである。これにより、表面多孔板２と内部多孔板４ａとの間隔、内部多孔板４ａと内部多孔板４ｂとの間隔、および、内部多孔板４ｂと背面遮音板３との間隔は、それぞれ２５ｍｍに設定されている。

また、透光性吸音パネル１は、複数の空間９の各々に設けられた仕切り板５（５ａ，５ｂ，５ｃ）を有している。仕切り板５の各々は、透光性および透視性を有する材料からなる。本実施形態において、仕切り板５の材料はポリカーボネートである。なお、仕切り板５の材料は、塩化ビニル、メタクリル樹脂、スチロール樹脂、ＡＢＳ樹脂、フッ化エチレン樹脂、アクリル樹脂などの合成樹脂やゴムであって透光性や透視性を有する材料や、透明または半透明のガラスなど透光性や透視性を有する材料であってもよい。仕切り板５は、両面が耐候性処理されている。

仕切り板５は、３枚の仕切り板５ａ，５ｂ，５ｃを１組としたときに、図１に示すように、枠１０ａおよび枠１０ｂに３組ずつ、外枠７の短辺に平行に設けられている。そして、３組の仕切り板５により、外枠７の長辺は４分割されている。なお、仕切り板５は、外枠７の長辺を３分割するように、枠１０ａおよび枠１０ｂに２組ずつ設けられていてもよいし、外枠７の長辺を５分割するように、枠１０ａおよび枠１０ｂに４組ずつ設けられていてもよい。

仕切り板５（５ａ，５ｂ，５ｃ）の各々は、枠部材６（６ａ，６ｂ，６ｃ）により支持されている。具体的には、図３に示すように、３枚の仕切り板５ａの各々は、その長手方向の両端が、枠部材６ａの対向する２辺にそれぞれ設けられた切り込みにそれぞれ嵌め込まれることで、枠部材６ａにより支持されている。仕切り板５ｂ、仕切り板５ｃについても同様にして枠部材６ｂ、枠部材６ｃによりそれぞれ支持されている。

内部多孔板４の各々は、図２に示すように、２枚の仕切り板５により挟持されている。また、各内部多孔板４ａ，４ｂの外周縁部は、２つの枠部材６により挟持されている。これにより、内部多孔板４の振動が抑制されている。そして、仕切り板５が透光性および透視性を有しているので、金属材料で内部多孔板４を挟持するのに比べて透光性および透視性の低下が抑えられる。

また、３枚の仕切り板５ａ，５ｂ，５ｃは、表面多孔板２から背面遮音板３にかけて、２枚の内部多孔板４ａ，４ｂを１枚ずつ挟みながら一直線に整列されている。各仕切り板５の整列方向に直交する方向（図２の左右方向）の厚みは、５ｍｍ以上にされている。各仕切り板５の厚みが５ｍｍよりも薄い（例えば２ｍｍ）と、表面多孔板２が受けた風荷重により各仕切り板５が倒れ、各仕切り板５の両端が枠部材６の切り込みから抜け出てしまう。しかし、各仕切り板５の厚みが５ｍｍ以上であれば、表面多孔板２が受けた風荷重を複数の仕切り板５ａ，５ｂ，５ｃと背面遮音板３とで受け止めることができる。その結果、透光性吸音パネル１全体の強度が向上する。本実施形態において、各仕切り板５の整列方向に直交する方向の厚みは５ｍｍである。

このような構成において、内部多孔板４の板厚は、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下にされている。内部多孔板４の板厚が０．２ｍｍ未満であると、内部多孔板４の面剛性が低くなって内部多孔板４が振動することで、貫通孔１４を通過する音波の貫通孔１４に対する相対速度が低下し、吸音性能が劣化する現象が起こる。また、内部多孔板４の板厚が１．５ｍｍよりも厚いと、低コストで穿孔できる貫通孔１４の孔径が大きくなり、吸音率が低下する。その点、内部多孔板４の板厚を０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下にすれば、内部多孔板４の面剛性が向上して振動し難くなるとともに、低コストで穿孔できる貫通孔１４の孔径が小さくなるので、吸音率が向上する。貫通孔１４の孔径は、内部多孔板４の板厚とほぼ同等である。本実施形態において、内部多孔板４ａおよび内部多孔板４ｂの板厚はそれぞれ０．３ｍｍで、貫通孔１４ａおよび貫通孔１４ｂの孔径はそれぞれ０．３ｍｍである。なお、内部多孔板４ａの貫通孔１４ａの孔径と、内部多孔板４ｂの貫通孔１４ｂの孔径とが異なっていてもよい。

また、内部多孔板４の板部分の面密度を内部多孔板４の貫通孔１４部分の空気の面密度で除した値である面密度比ηは、１．０以上にされている。ここで、内部多孔板４の開口率をα、内部多孔板４の板厚をｔ［ｍ］、内部多孔板４の貫通孔１４の孔径をｄ［ｍ］、内部多孔板４の板部分の密度をρ［ｋｇ／ｍ^３］、空気密度をρ_０［ｋｇ／ｍ^３］としたときに、面密度比ηは以下の式（１）で表わされる。

η＝ρ・ｔ・（１−α）／（ρ_０・（ｔ＋０．８・ｄ）／α）・・・式（１）

面密度比ηが１．０よりも小さい、即ち、貫通孔１４における空気の質量と比較して内部多孔板４の板部分の質量が相対的に小さい場合、図４（ａ）に示すように、内部多孔板４の板部分が振動し易くなり、板部分の振動速度ｂが大きくなるため、貫通孔１４を通過する空気の振動速度ａと板部分の振動速度ｂとの相対速度ｃが低下し、粘性減衰による吸音効果が効率良く発揮され難くなる。そこで、面密度比ηを１．０以上にする、即ち、貫通孔１４における空気の質量と比較して内部多孔板４の板部分の質量を相対的に大きくすると、図４（ｂ）に示すように、板部分が振動し難くなり、板部分の振動速度ｂ’が小さくなるため、貫通孔１４を通過する空気の振動速度ａと板部分の振動速度ｂ’との相対速度ｃ’が大きくなる。これにより、粘性減衰による吸音効果が効率良く発揮される。

また、表面多孔板２の板厚は、２ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍにされている。表面多孔板２の板厚が２ｍｍ未満であると、表面多孔板２が強度不足となり、例えば、道路における風荷重の基準値である３００ｋｇ／ｍ^２を満足できなくなる。また、表面多孔板２の板厚が３ｍｍよりも厚いと、コストが高くなるとともに、多数の貫通孔１１を穿孔するのが難しくなる。その点、表面多孔板２の板厚を２ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍにすれば、表面多孔板２の強度が向上するので、道路における風荷重の基準値である３００ｋｇ／ｍ^２を満足することができる。また、コストを抑えることができるとともに、多数の貫通孔１１を穿孔し易くすることができる。貫通孔１１の孔径は、表面多孔板２の板厚とほぼ同等である。本実施形態において、表面多孔板２の板厚は２ｍｍで、貫通孔１１の孔径は１．９ｍｍである。

また、背面遮音板３の板厚は、５ｍｍ以上１６ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍにされている。背面遮音板３の板厚が５ｍｍ未満であると、透光性吸音パネル１全体が強度不足になるとともに、背面遮音板３の遮音性能が低下することで透光性吸音パネル１の音響透過損失が、例えば道路における基準を下回る。また、背面遮音板３の板厚が１６ｍｍよりも厚いと、コストが高くなる。その点、背面遮音板３の板厚を５ｍｍ以上１６ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍにすれば、透光性吸音パネル１全体の強度を十分に確保することができるとともに、背面遮音板３の遮音性能が向上することで透光性吸音パネル１の音響透過損失を道路における基準値以上に向上させることができる。また、コストを抑えることができる。本実施形態において、背面遮音板３の板厚は８ｍｍである。

そして、透光性吸音パネル１には、多孔板表面自体を補強するような金属材料が一切用いられていないので、補強用に金属材料を使用するのに比べて、透光性および透視性が向上する。

また、図５に示すように、表面多孔板２の多数の貫通孔１１は、表面多孔板２の一部の領域に密集して設けられている。このように、表面多孔板２の一部の領域に多数の貫通孔１１を密集して設けた場合、表面多孔板２における貫通孔１１の数や開口径、開口率が同じであるという条件下であれば、多数の貫通孔１１を分散させて設けた場合に比べて、表面多孔板２における穿孔されていない領域が広くなる。そのため、貫通孔１１を分散させて設けるのに比べて視認性を向上させることができる。

（吸音率の測定）
次に、透光性吸音パネルの吸音率を測定した。まず、表面多孔板２の板厚を３ｍｍ、２枚の内部多孔板４ａ，４ｂの各々の板厚を０．０７５ｍｍとした場合の透光性吸音パネルの吸音率を図６に示す。図６の縦軸は吸音率であり、横軸は１／３オクターブ中心周波数（Ｈｚ）である。なお、背面遮音板３の板厚は８ｍｍ相当である。ここで、２枚の内部多孔板４ａ，４ｂの各々の板厚である０．０７５ｍｍは、アルミニウムなどの金属材料で内部多孔板を構成した場合に吸音性能を発揮する厚みである。板振動の影響が無いとした場合の吸音率（計算値）に対して、実測値では、板振動の影響により５００Ｈｚ〜１２５０Ｈｚの間で吸音率が低下している。

次に、２枚の内部多孔板４ａ，４ｂの各々の板厚を異ならせて、０．０７５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．２５ｍｍ、および、０．３ｍｍとした場合の透光性吸音パネルの吸音率（実測値）の測定結果を図７に示す。図７の縦軸は吸音率であり、横軸は１／３オクターブ中心周波数（Ｈｚ）である。ここで、表面多孔板２の板厚は３ｍｍであり、背面遮音板３の板厚は８ｍｍ相当である。２枚の内部多孔板４ａ，４ｂの各々の板厚が０．２ｍｍ未満である透光性吸音パネルよりも、２枚の内部多孔板４ａ，４ｂの各々の板厚が０．２ｍｍ以上である本実施形態の透光性吸音パネル１の方が、吸音率が高くなっている。これは、内部多孔板４ａ，４ｂの板厚を厚くすることで、内部多孔板４ａ，４ｂの面剛性が向上して板振動が小さくなり、その結果、貫通孔１４を通過する音波の貫通孔１４に対する相対速度が大きくなり、貫通孔１４を通過する空気に粘性減衰作用が生じることで吸音効果が発揮されたためである。

次に、２枚の内部多孔板４の各々の板厚を異ならせて、０．５ｍｍ、１ｍｍ、１．５ｍｍ、および、２ｍｍとした場合の透光性吸音パネルの吸音率（計算値）を図８に示す。図８の縦軸は吸音率であり、横軸は１／３オクターブ中心周波数（Ｈｚ）である。ここで、表面多孔板２の板厚は３ｍｍであり、背面遮音板３の板厚は８ｍｍ相当である。内部多孔板４ａ，４ｂの板厚が大きくなるほど吸音率が低下して行くことがわかる。これは、内部多孔板４ａ，４ｂの板厚が大きくなるほど、加工の制約上、貫通孔１４の孔径が大きくなり、その結果、粘性減衰作用による減衰効果が小さくなって吸音率が低くなるためである。４００Ｈｚの帯域で０．７程度、１０００Ｈｚの帯域で０．８程度の吸音率を実現するためには、内部多孔板４ａ，４ｂの板厚をそれぞれ１．５ｍｍ以下とすることが望ましい。

以上により、２枚の内部多孔板４ａ，４ｂの各々の板厚は０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが望ましい。

（面密度比と吸音率比との関係）
次に、面密度比ηと吸音率比との関係を計算により求めた。多孔板１枚と空気層とで吸音構造を構成し、多孔板の材質をポリカーボネートとし、多孔板の開口率を０．２０％、貫通孔の孔径を０．３ｍｍ、多孔板の背後の空気層の層厚を２０ｍｍとして、多孔板の板厚を変えることで、式（１）で示される面密度比ηを変化させた場合の吸音構造の吸音性能を図９に示す。図９の縦軸は吸音率比であり、横軸は面密度比ηである。ここで、吸音率比は、多数の貫通孔による吸音に板振動を考慮した場合の最大吸音率を、多数の貫通孔による吸音のみを考慮した場合の最大吸音率で割ったものである。よって、吸音率比は、多数の貫通孔による吸音に対する板振動の影響を表わすものであり、吸音率比が１未満の場合には板振動の影響で吸音率が低下することを表わしている。計算の結果、吸音率比が０．７以上となるのは、面密度比ηが０．６以上の場合である。多孔板の板厚が大きくなるほど面密度比ηが大きくなるので、多孔板の板厚が大きいほど吸音性能が良くなることがわかる。

次に、多孔板１枚と空気層とで吸音構造を構成し、多孔板の材質をアルミニウムとし、多孔板の開口率を０．２０％、貫通孔の孔径を０．１ｍｍ、多孔板の背後の空気層の層厚を４０ｍｍとして、多孔板の板厚を変えることで、式（１）で示される面密度比ηを変化させた場合の吸音構造の吸音性能を図１０に示す。計算の結果、吸音率比が０．７以上となるのは、面密度比ηが１．０以上の場合である。

以上から、面密度比ηが１．０以上となるように、内部多孔板４の板厚を設定することが望ましい。なお、図９、図１０に示した計算結果は、多孔板が１枚の場合であるが、多孔板を複数枚組み合わせた場合も同様に、面密度比ηが大きい方が吸音性能が高くなる。そして、面密度比ηが１．０以上になる範囲で吸音性能が良くなる。

（全光線透過率の測定）
次に、透光性吸音パネルの全光線透過率を測定した。本実施形態の透光性吸音パネル１の全光線透過率が６０％であったのに対し、透光性樹脂膜をエキスパンドメタルで補強した構造の透光性吸音パネルの全光線透過率は２４％であった。このことから、補強のための金属材料を一切用いなければ透光性および透視性が向上することがわかる。

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る透光性吸音パネル１によると、内部多孔板４の板厚が０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下にされている。内部多孔板４の板厚が０．２ｍｍ未満であると、内部多孔板４の面剛性が低くなって内部多孔板４が振動することで、貫通孔１４を通過する音波の貫通孔１４に対する相対速度が低下し、吸音性能が劣化する現象が起こる。また、内部多孔板４の板厚が１．５ｍｍよりも厚いと、低コストで穿孔できる貫通孔１４の孔径が大きくなり、吸音率が低下する。そこで、内部多孔板４の板厚を０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下にする。すると、内部多孔板４の面剛性が向上して振動し難くなるとともに、低コストで穿孔できる貫通孔１４の孔径が小さくなるので、吸音率が向上する。そして、補強のための金属材料を用いていないので、透光性および透視性が向上する。よって、吸音性を向上させ、且つ、透光性および透視性を向上させることができる。

また、面密度比ηが１．０よりも小さい、即ち、貫通孔における空気の質量と比較して内部多孔板の板部分の質量が相対的に小さい場合、板部分が振動し易くなり、板部分の振動速度が大きくなるため、貫通孔を通過する空気の振動速度と板部分の振動速度との相対速度が低下し、粘性減衰による吸音効果が効率良く発揮され難くなる。そこで、面密度比ηを１．０以上にする、即ち、貫通孔における空気の質量と比較して内部多孔板の板部分の質量を相対的に大きくすると、板部分が振動し難くなり、板部分の振動速度が小さくなるため、貫通孔を通過する空気の振動速度と板部分の振動速度との相対速度が大きくなる。これにより、粘性減衰による吸音効果を効率良く発揮させることができる。

また、樹脂（ポリカーボネート）製の内部多孔板４とすることで、コストを抑えることができるとともに、多数の貫通孔１４を穿孔し易くすることができる。

また、内部多孔板４を複数設けることで、音波が複数層の貫通孔１４を通過するようになるので、吸音性能を向上させることができる。

また、内部多孔板４を２枚以上の仕切り板５で挟持して、内部多孔板４の振動を抑制することで、吸音性能を向上させることができる。そして、仕切り板５が透光性および透視性を有しているので、金属材料で内部多孔板４を挟持するのに比べて透光性および透視性の低下を抑えることができる。

また、複数の仕切り板５を一直線に整列させることで、表面多孔板２が受けた風荷重を複数の仕切り板５と背面遮音板３とで受け止めることができる。よって、透光性吸音パネル１全体の強度を向上させることができる。

また、表面多孔板２の板厚が２ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍにされている。表面多孔板２の板厚が２ｍｍ未満であると、表面多孔板２が強度不足となり、例えば、道路における風荷重の基準値である３００ｋｇ／ｍ^２を満足できなくなる。また、表面多孔板２の板厚が３ｍｍよりも厚いと、コストが高くなるとともに、多数の貫通孔１１を穿孔するのが難しくなる。そこで、表面多孔板２の板厚を２ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは２ｍｍにする。これにより、表面多孔板２の強度が向上するので、道路における風荷重の基準値である３００ｋｇ／ｍ^２を満足することができる。また、コストを抑えることができるとともに、多数の貫通孔１１を穿孔し易くすることができる。

また、樹脂（ポリカーボネート）製の表面多孔板２とすることで、コストを抑えることができるとともに、多数の貫通孔１１を穿孔し易くすることができる。

また、背面遮音板３の板厚が５ｍｍ以上１６ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍにされている。背面遮音板３の板厚が５ｍｍ未満であると、透光性吸音パネル１全体が強度不足になるとともに、背面遮音板３の遮音性能が低下することで透光性吸音パネル１の音響透過損失が、例えば道路における基準を下回る。また、背面遮音板３の板厚が１６ｍｍよりも厚いと、コストが高くなる。そこで、背面遮音板３の板厚を５ｍｍ以上１６ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍにする。これにより、透光性吸音パネル１全体の強度を十分に確保することができるとともに、背面遮音板３の遮音性能が向上することでパネルの音響透過損失を道路における基準値以上に向上させることができる。また、コストを抑えることができる。

また、樹脂（ポリカーボネート）製の背面遮音板３とすることで、コストを抑えることができる。

また、表面多孔板２の一部の領域に多数の貫通孔１１が密集して設けられている。表面多孔板２の一部の領域に多数の貫通孔１１を密集して設けた場合、表面多孔板２における貫通孔１１の数や開口径、開口率が同じであるという条件下であれば、多数の貫通孔１１を分散させて設けた場合に比べて、表面多孔板２における穿孔されていない領域が広くなる。そのため、貫通孔１１を分散させて設けるのに比べて視認性を向上させることができる。

（本実施形態の変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

例えば、本実施形態においては、図２に示すように、表面多孔板２と内部多孔板４ａとの間隔、内部多孔板４ａと内部多孔板４ｂとの間隔、および、内部多孔板４ｂと背面遮音板３との間隔が、それぞれ２５ｍｍに設定されているが、このような構成に限定されず、それぞれの間隔が異なっていてもよい。

また、本実施形態において、表面多孔板２、内部多孔板４ａ、および、内部多孔板４ｂの開口率は、音源から遠ざかるにつれて段階的に小さくなるように設定されているが、これに限定されず、表面多孔板２の開口率と内部多孔板４ａの開口率とが同じであってもよいし、内部多孔板４ａの開口率と内部多孔板４ｂの開口率とが同じであってもよいし、表面多孔板２、内部多孔板４ａ、および、内部多孔板４ｂの開口率が全て同じであってもよい。

１ 透光性吸音パネル
２ 表面多孔板
３ 背面遮音板
４ａ，４ｂ 内部多孔板
５ａ，５ｂ，５ｃ 仕切り板
６ａ，６ｂ，６ｃ 枠部材
７ 外枠
８ 中枠
９ 空間
１０ａ，１０ｂ 枠
１１，１４ 貫通孔

Claims (9)

1. 音源に面しており、透光性および透視性を有する材料からなり、多数の貫通孔を備えた表面多孔板と、
   前記音源に対して前記表面多孔板の背後に配置され、透光性および透視性を有する材料からなる背面遮音板と、
   前記表面多孔板と前記背面遮音板との間の空間を複数の空間に分離するように前記表面多孔板と前記背面遮音板との間に配置され、透光性および透視性を有する樹脂材料からなり、多数の貫通孔を備えた内部多孔板と、
   を有し、
   開口率をα、板厚をｔ、貫通孔の孔径をｄ、板部分の密度をρ、空気密度をρ₀としたときに、前記内部多孔板は、板部分の面密度を貫通孔部の空気の面密度で除した値であって以下の式で表わされる面密度比ηが１．０以上であって、且つ、板厚ｔが０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であって、且つ、開口率αが０．５％以下であることを特徴とする透光性吸音パネル。
   η＝ρ・ｔ・（１−α）／（ρ₀・（ｔ＋０．８・ｄ）／α）
2. 前記表面多孔板と前記背面遮音板との間であって前記内部多孔板よりも前記表面多孔板側に設けられた、前記面密度比ηが１．０以上であって、板厚ｔが０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であって、開口率αが１％以下であって、且つ前記内部多孔板の開口率αよりも大きい開口率αの表面側内部多孔板をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の透光性吸音パネル。
3. 前記複数の空間の各々に設けられ、透光性および透視性を有する材料からなる仕切り板を更に有し、
   前記内部多孔板は、２枚以上の前記仕切り板により挟持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の透光性吸音パネル。
4. 複数の前記仕切り板が、前記表面多孔板から前記背面遮音板にかけて前記内部多孔板を挟みながら一直線に整列されていることを特徴とする請求項３に記載の透光性吸音パネル。
5. 前記表面多孔板の板厚が２ｍｍ以上３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の透光性吸音パネル。
6. 前記表面多孔板の材料が樹脂であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の透光性吸音パネル。
7. 前記背面遮音板の板厚が５ｍｍ以上１６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の透光性吸音パネル。
8. 前記背面遮音板の材料が樹脂であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の透光性吸音パネル。
9. 前記表面多孔板の一部の領域に多数の前記貫通孔が密集して設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の透光性吸音パネル。