JP6063547B2 - 消音システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば高架道路の桁下部等に配設される裏面吸音板や道路、鉄道、建造物、建築物等に係る騒音対策として適用される消音システムに関する。

道路からの騒音を軽減する目的で吸音板と称す技術が開発され、特に高架道路の裏面に吸音板を配設することで高架道路付近における交通騒音の対策を図る裏面吸音板は、都心部や住宅地付近等で広く採用されている。

従来の吸音板は、特許文献１に開示されているように、外部に向けられる意匠面を有するパネル部分を含んだ箱状に加工されるパネル部材と、このパネル部材の内側に配設される吸音材とを備え、これらがユニットのように組まれ、多数のユニットを連結して所望の面積の吸音板を構成することが出来るようになっている。パネル部分は、表裏に貫通した多数の孔を有し、所謂パンチングメタル状を成している。吸音材は、所謂グラスウールに代表されるようなガラス繊維集合体や特許文献２に開示されているように、ポリエステル製の不織布等で構成され、パネル部分のほぼ全域を覆い得る面状に広がったものである。騒音源から発せられ吸音板に入射した音は、パネル部分に貫設されている孔を通過してパネル部材内部に配設されている吸音材によって吸音され、低減される。

この他、特許文献３や特許文献４に記載されているように、適宜間隔で配設される横梁の下面に、横梁に直交して横梁間に架設され横梁の長手方向において適宜間隔を存して複数が整列配置されるルーバーと称すパネル部材の代わりに採用される構成のものも普及している。この種の化粧部を含んで成る吸音装置は、ルーバーがパネル部分の意匠面に代わって意匠性をもたらすように意図され、公共物としての景観性の向上が図られている。

特許第２９５３９８９号公報 特許第３４６５６２２号公報 意匠登録第１０２４５３７号公報 意匠登録第１１１８５２１号公報

斯かる従来の吸音装置においては、意匠性を向上させることを主たる目的としつつ、吸音材を保持するためのパネル部分やこれに代わるルーバーには、吸音効果等の音を低減する効果はなく、寧ろ入射音を音源側に反射してしまうという問題があった。特に、パネル型吸音装置におけるパネル部分にあっては、パネル部分の表裏に亘って貫通した孔が穿設されている部分のみしか入射音が吸音材に到達せず、孔以外の領域では音源側に反射してしまう。これは、ルーバー型の吸音装置においても同様で、ルーバーの外端面による反射や台形状のルーバーの側面において反射した反射音は外方に向かってしまい、吸音材まで到達せず吸音しないという問題がある。

また、このパネル部分に貫設された孔を有するパンチング孔付きパネル材やこれと同様に、孔付き材から構成されたルーバーは、孔無し材に比して強度が下がる上、穿孔加工コストが高くなるという問題がある。

さらに、ルーバー型の吸音装置においては、吸音材を隠すため、ルーバー幅とルーバー間隔とをほぼ同等に設定しなければならず、吸音率が低下してしまうという問題があった。

また、従来の吸音装置では、吸音効果をもたらす吸音材は必須不可欠な要素であるが高価である上、大量に使用するため吸音装置全体に締めるコスト比率が高く、全体コストを引き上げる要因となっている。

本発明は、上述のような実情に鑑みて成されたものであり、入射音を音源側に直接反射させることなく、音源から発せられ吸音装置に向かって伝搬して来る全ての騒音を、吸音装置に洩れなく入射させ、その内部において入射音を著しく低減させて消音することを可能とする消音システムを提供することを目的とする。

また、本発明は、吸音材を使用することなく入射音の音圧レベルを減衰させて消音させることが可能な消音システムを提供することを目的とする。

さらに、本発明は、吸音材を全く使用せずに若しくは少量使用であっても、入射音を著しく減衰させて消音することを可能としたことにより、吸音材の大量使用による高額化を改善し、著しくコストダウンすることを可能とする消音システムを提供することを目的とする。

本発明の消音システムは、反射板が、反射減衰性を有しない心材と、反射減衰性を有する反射面から構成され、上記反射板は、適宜間隔を存して対向配置され、音が入射し、反射によって生じる反射音が、上記反射板間を複数回反射し、この反射毎に音を減衰するように構成されることを特徴としている。

また、適宜間隔を存して隣接配置される上記反射板の先端に、先端側から後端側に向かって鋭角状に拡開した傾斜反射面を有して構成される鋭角部を設けることを特徴としている。

また、上記反射面の先端間を結ぶ仮想平面からの上記傾斜反射面の傾斜角αは、π／４より大きく、π／２より小さく設定されることを特徴としている。

また、対向する上記反射面間の距離Ｗは、上記傾斜角をα、鋭角部の基端部から先端までの垂直距離をｈとするとき、−（ｔａｎ（２α）＋ｃｏｔ（α））ｈ以上に設定されることを特徴としている。

また、上記反射面は、穴の無い平面状に構成されることを特徴としている。

本発明を適用して成る消音システムによれば、音に対する反射減衰性を有する反射面を対向配置し、騒音源から発せられて入射した音を、対向配置された反射面間において複数回反射させ、漸次減衰させることによって高次の減衰効果を発揮させるように構成したことにより、入射音を消音することが出来る。

また、従来の吸音装置の構成部材であって意匠性を向上させるルーバーにあっては、吸音装置に入射した騒音に対する音圧レベルの低減効果は殆ど無く、寧ろ音源側を向いたルーバーの化粧面では入射音を外部に向かって反射してしまい吸音材まで音を到達させることが出来ないという問題があったが、本発明の反射面に鋭角部を設けルーバー状に構成し傾斜反射面の傾斜角αの範囲をπ／４＜α＜π／２の範囲内に設定し反射面間の距離Ｗを−（ｔａｎ（２α）＋ｃｏｔ（α））ｈに設定した消音システムによれば、外部からの入射音を洩れなく吸音装置内に取り込むことが可能となる上、取り込まれた入射音は反復反射減衰効果により高次に減衰させて消音させることが可能となる。更に、本発明の消音システムによれば、側方から入射された入射光を鋭角部で外部に向けて反射することが可能であり、鋭角部表面やその周辺等を明るくすることが可能な上、外部をも明るくすることも可能となる。

また、本発明の消音システムによれば、従来の吸音装置において大量使用が不可欠であったガラス繊維集合体やポリエステル繊維集合体等から成る吸音材の使用を皆無としながらも消音することが可能となる他、少量使用であっても従来同等以上の音圧レベルの低減効果を発揮させることが可能となる。従って、吸音装置の高額化の主因の一つであった吸音材の使用を、ゼロ乃至少量化することが可能となり、低コスト化を図ることが可能となる。

また、反射面を構成する部材をルーバー型とした本発明を適用して成る吸音装置においては、ルーバー構成部材にパンチング孔を設けないことにより、梁としての強度向上を図ることが出来る。またルーバー間隔に対するルーバー幅を広く設定することが可能でありこれによって外部からの視認性において吸音材を隠し得る死角領域が広がり、吸音材の露出表面を広く設定することが可能となる。

本発明を適用して成る実施形態の消音システムの構成を示す断面図であって、（Ａ）は奥行き方向に対して並行に設定される複数の反射面が互いに並行に設定され、（Ｂ）は奥行き方向に対して傾斜して設定される複数の反射面が互いに並行に設定され、（Ｃ）は奥行き方向に対して傾斜して設定される複数の反射面のうち隣接する反射面同士が非平行に設定された一構成を示す図である。 （Ａ）〜（Ｉ）は、図１に示す反射面の構造を示す拡大断面図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図１（Ａ）〜（Ｃ）の各々に示す消音システムにおける入射音の反射の様子を示す模式図である。 本発明の消音システムにおいて鋭角部を備えた実施形態を模式的に示す断面図であって、（Ａ）は鋭角部の基端部から奥に向かって背合わせ状の一対の反射面が互いに並行に延設されて成り、（Ｂ）は鋭角部の基端部から奥に向かって背合わせ状の一対の反射面の間隔が漸次拡大するように延設されて成り、（Ｃ）は鋭角部の基端部から奥に向かって背合わせ状の一対の反射面の間隔が漸次縮小するように延設されて構成されている。 （Ａ）〜（Ｅ）図４に示す鋭角部を備えた断面構造の各種変形例を示す模式的な断面図である。 本発明の消音システムを構成する一ユニットの一実施形態を示す模式図であり、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は斜視図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は、図４（Ａ）〜（Ｃ）の各々に示す消音システムにおける入射音の反射の様子を示す模式図である。 （Ａ）は並行に対向配置される反射面の先端に内角９０°に設定された三角部を設けた消音システムにおける入射音の反射の様子を示す模式図であり、（Ｂ）は奥に向かって互いの間隔が漸次拡大するように対向配置される反射面の先端に平坦面を設け、全体形状が略台形状に設定されて成る消音システムにおける入射音の反射の様子を示す模式図である。 三角形状の先端の内角を９０°に設定してルーバー状に形成したユニットを複数並行配置し死角の広さを５０とした際のルーバー幅と配置ピッチの関係における背面部の露出広さの比較を示す図であり、（Ａ）はルーバー幅を２５としたものであり、（Ｂ）はルーバー幅を５０としたものである。 本発明の反射面の間のピッチを一定としていない一例を示す断面図である。 本発明の鋭角部の一変形例を示す断面図である。 本発明の反射面がハニカム状に構成された場合の一例を示す消音システムの音の入射側から見た図である。 本発明の消音システムにおける一変形例を示す断面図であって、入射音の反射の様子を示す模式図であり、入射側と反対側に断面放物線状を成す奥側反射面を有して構成され、特に（Ａ）は先端に鋭角部が形成されていないタイプの消音システムの構成を示す図であり、（Ｂ）は先端に鋭角部が形成されているタイプの消音システムの構成を示す図である。 先端部側に鋭角部を有し、背部側に後部反射面を有する消音システムにおける各部の寸法を断面的に示す模式図である。 ルーバー幅ｗとルーバー間距離Ｗとの比を黄金比に設定した消音システムにおける入射音の反射の様子を示す模式図である。 本発明の消音システムを高架道路の桁の裏面に配設される裏面吸音装置に適用し、且つ、高架道路の側壁部に配設される遮音壁及び遮音天板に適用される例を模式的に示す橋軸方向視における断面図である。 本発明の消音システムを適用したルーバー型裏面吸音装置の斜入射吸音率測定試験の構成を示す概念図である。 図１７の試験体を拡大した断面図である。 図１８のルーバーの構成を示す断面図である。

以下に本発明の実施形態の消音システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の消音システムは、騒音源から発せられた騒音を捉えて消音するシステム並びにこの消音システムを備えた消音装置や吸音装置に関するものであって、例えば、高架道路を構成する桁裏面に対して橋軸直角方向に延在する横梁を介して橋軸方向に沿って配設され、この高架下の道路を走行する車両等による騒音が桁下部で反射して道路周辺に対して騒音を拡散することを防止するための裏面吸音装置等に適用されるものである。

＜１ 第一の実施形態＞
本発明の消音システムにおける第一の実施形態について、図１〜図３を参照しながら詳細に説明する。第一の実施形態の消音システム１は、騒音源等から発せられた外部からの音を入射させ得、その入射音を減衰させつつ反射させ得る反射面１０を複数有する。各反射面１０は、反射面１０同士が適宜間隔を存して対向配置される。各反射面１０の配置は、音が反射面１０に入射してその反射によって生じる反射音が対向配置される反射面１０間を複数回に亘って反射することが出来るように設定される。

反射面１０は、入射音に対する反射音がより小さくなる性質、即ち音に対する反射減衰性を有することが重要であり、この反射減衰性が高い程、より効率よく消音することが出来て好ましい。つまり、反射面１０は、反射減衰性を有する素材を板状、若しくは筒状等に形成して構成することが出来る。反射減衰性を有する素材から成る反射面１０を、例えば図１に示すように、互いに対向配置することで消音システム１を構成することが出来る。具体的に、図１に示す消音システム１は、反射面１０を有する反射板１１が反射減衰性を有する素材から構成されるために表裏面のそれぞれが反射面１０と成っている（図２（Ａ），（Ｂ）参照）。

図１（Ａ）に示す消音システム１は、各反射板１１が、その先端（図中の下端）１０ａ側から後端（図中の上端）１０ｂ側にかけて互いに対向する反射面１０間の距離がほぼ一定となるように設定されて構成される。そして、各反射板１１の反射面１０は、先端１０ａ同士或いは後端１０ｂ同士を結ぶ仮想の直線に対して垂直に設定される。図１（Ｂ）に示す消音システム１は、各反射板１１が、その先端１０ａ側（図中の下端）から後端１０ｂ側（図中の上端）にかけて互いに対向する反射面１０間の距離がほぼ一定となるように設定され、且つ、そして、各反射板１１の反射面１０は、先端１０ａ同士或いは後端１０ｂ同士を結ぶ仮想の直線に対して所定の角度に設定されて傾斜して配設される。図１（Ｃ）に示す消音システム１は、各反射板１１が、その先端１０ａ側（図中の下端）から後端１０ｂ側（図中の上端）にかけて互いに対向する反射面１０間の距離が、後端１０ｂに向かって漸次縮小する反射面１０の対と、後端１０ｂに向かって漸次拡大する反射面１０の対とが交互に配置設定される。ここで、図１（Ｃ）の各反射板１１間のより接近した端部同士は、有限の間隔を存して設定されているが、これに限らず当該端部同士を当接させたり、一体に構成することも可能である。

なお、反射面１０や反射板１１の構成は、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、反射減衰性を有する素材のみによって構成するだけでなく、図２（Ｃ）に示すように心材１１ｃとして反射減衰性を有しない素材を採用し、その表面に反射減衰性を有する表面層１１ｄを設け、積層構造のように構成すること、或いは、反射減衰性を有する塗料等によって心材１１ｃに対して表面コーティングを施すことで反射減衰性の表面１１ｄを設けることも可能である。ここで、図２（Ａ）は平坦な表面若しくは滑らかな筒状の閉曲面状の表面を有する反射面１０を示したものであり、図２（Ｂ）の反射減衰性素材は、発泡性や多孔性の素材を用いて構成された反射面１０を示したものである。また、本発明の反射面１０は、図２（Ｄ）に示すように、反射減衰性を有する薄い表面材１１ｅ，１１ｅ（反射面）二枚を一対として、それらの表面材１１ｅ，１１ｅ間に断面波形の中間材１１ｆを介在させ、この中間材１１ｆに対して表面材１１ｅ，１１ｅを固設することで、反射面１０を構成することも可能である。また、図２（Ｅ）に示すように、ゴムやスポンジ等のように可撓性を有する心材１１ｇの表裏面を、反射減衰性を有する表面素材１１ｈ，１１ｈで挟み込んで反射面１０を構成することで、表面を構成する反射面１０に入射した音の音圧を、中間に位置する可撓性の心材１１ｇによっても緩衝することでより効果的に減衰させるように構成しても良い。また、反射面１０は平滑な表面に構成するだけでなく、図２（Ｆ）に示すように、凹凸状に形成された反射減衰性を有する表面を設けても良い。この場合、この付近を通過する音波、即ち空気振動が凹部で減圧されて乱されて減衰される効果が得られる。また、図２（Ｇ）に示すように、反射減衰性を有する素材を用いて反射面１０を構成すると共に、この反射面１０の表面の凹凸化を図り、表面付近を通過する音波を散乱させることで減衰性の向上を図っても良い。また、図２（Ｈ）は、心材１１ｉの表裏面に、当該面の面方向に向かって多数の音圧減衰用の毛１１ｊが植設されて成る表面材を設けても良い。また、図２（Ｉ）に示す反射面１０を構成する反射板１１には、表裏に亘って貫通する多数の孔１１ｋが穿設され、入射音がこの孔１１ｋ付近を通過する際に減圧等によって音圧レベルが低減されるように構成することも可能である。しかしながら多数の貫通孔１１ｋを穿設するには、パンチング穿孔加工コストが必要となり、コスト高となるので穿孔しない方が好ましい。

本実施形態の消音システム１は、以上説明のように様々な構成をとり得、入射音を対向配置された反射面１０間において複数回反射させて、反射の度に入力音のレベルをより高次に減衰させて消音することが出来るように構成される。例えば、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示すように構成された消音システム１における入射音の反射の様子をそれぞれ図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す。

図１（Ａ）の構成の消音システム１においては、反射面１０に対して並行に入射した音は反射面１０に反射されることなく先端１０ａ側から後端１０ｂ側に通り抜けることが出来る。従って、後端１０ｂ側にグラスウール等のようなガラス繊維集合体やポリエステル繊維集合体の如くの吸音材（不図示）を配置した場合には、入射音を直接吸音材に吸音させることが出来る。また、図３（Ａ）に示すように、図１（Ａ）の構成の消音システム１では、反射面１０に対して傾斜した入射角で音が入射した場合には、反射面１０の先端１０ａ側から後端１０ｂ側に向かって対向配置された反射面１０間を複数回に亘って反射し、その反射回数に応じて入力音のレベルを漸次減衰させることが可能となる。なお、入射音の初期入力レベルをＰ０、反射面１０に固有の反射減衰係数をμ、反射回数をｎとした場合のｎ次の減衰音の出力レベルＰｎは数１で与えられる。但し、反射減衰係数μは、０＜μ＜１を満たす。勿論、反射減衰係数μの値は、０に近い程、より少ない反射回数で音を減衰させることが可能となって好ましい。

図１（Ｂ）の構成の消音システム１においては、図３（Ｂ）に示すように、反射面１０の先端１０ａ間を結ぶ仮想の直線に対してほぼ垂直に先端１０ａ側から後端１０ｂ側に向かって入射した音、即ち反射面１０に対して一定以上の傾斜角で入射した音は、反射面１０の先端１０ａ側から後端１０ｂ側に向かって対向配置された反射面１０間を複数回に亘って反射し、その反射回数に応じて入力音のレベルを漸次減衰させることが可能となる。勿論、反射面１０に対して並行に入射した音は、反射面１０に反射されることなく先端１０ａ側から後端１０ｂ側に通り抜けることが出来る。

また、図１（Ｃ）の構成の消音システム１においては、図３（Ｃ）に示すように、反射面１０の先端１０ａ間を結ぶ仮想の直線に対して一定範囲の傾斜角で入射した音は、反射面１０の先端１０ａ側から後端１０ｂ側に向かって対向配置された反射面１０間を複数回に亘って反射しつつ、その折り返しピッチが徐々に短くなりながらその反射回数に応じて入力音のレベルを漸次減衰させることが可能となる。従って、図１（Ａ）のような反射面１０の構成に比して、より短い奥行きでありながら反射回数を増やすことが可能となる。但し、反射面１０の傾斜に対する音の入射角によっては、十分な反射減衰が成される前に高次の反射音の進行方向が逆転して先端１０ａ側に向かって戻ってきてしまう場合があることに注意を要する。勿論、反射面１０の先端１０ａ部同士の間に進入した音は、反射面１０に反射されることなく先端１０ａ側から後端１０ｂ側に通り抜けることが出来る。

以上説明したように、本実施形態の消音システム１においては、音源の位置と消音システム１を配置する位置との関係や消音対象となる音の入射角を考慮して反射面１０の傾斜角等の構成を規定することが好ましいといえる。また、反射面１０の傾斜角や音の入射角によって、殆ど減衰させずに通過させる音と、高次に減衰させる音とを選択することも可能となる。

＜２ 第二の実施形態＞
次に、本発明の消音システムにおける第二の実施形態について、図４〜図９を参照しながら詳細に説明する。第二の実施形態の消音システム２０は、互いに背中合わせ向きの二つの反射面１０の先端１０ａに鋭角部２１が設けられて構成される。鋭角部２１の先端２１ａの内角は、好ましくは９０°未満に設定される。より好ましくは、５５°〜８０°程度の範囲に設定される。なお、ここで、鋭角部２１は名称上、鋭角即ち９０°未満としなければならないようであるが、必ずしも鋭角である必要はなく、入射する音の代表的な入射角によって規定することが望ましく、外部からの入射音を外部に洩らすことなく進入させるように設定することが重要である。なお、鋭角部２１の表面は、音に対する反射減衰性を有することが好ましい。

本実施形態の消音システム２０は、図４（Ａ）に示すように、互いに平行で背中合わせ向きの二つの反射面１０の先端１０ａに、これらの反射面１０と一連の鋭角部２１を一体に設けて所謂ルーバー状のルーバーユニット２２を構成している。複数のルーバーユニット２２同士は、各々の反射面１０同士が互いに並行となるように適宜間隔を存して併設される。このルーバーユニット２２間の幅は後に詳述するが、反射面１０の先端１０ａから鋭角部２１の先端２１ａまでの垂直距離とルーバーユニット幅等に応じて規定される一定以上の間隔に設定することが好ましい。なお、この既定値を下回るルーバーユニット間幅に設定すると、鋭角部２１に対して反射面１０に平行に入射した音が上手く消音システム２０内に取り込まれず、外部に反射されてしまうことがあることに注意する。

ルーバーユニット２２は、図５（Ａ）に示すように、音に対する反射減衰性を有する素材から成る中実の部材２２ａの先端形状を略鋭角に形成して鋭角部２１とすることが可能である。この場合、ルーバーユニット２２を構成する部材の表裏面が反射面１０と成る。また、図５（Ｂ）に示すように音に対する反射減衰性を有しない素材から成る中実の部材２２ｂを心材として基礎形状を形成し、その表面に反射減衰性を有する層２２ｃを形成することでルーバーユニット２２を構成することも出来る。また、図５（Ｃ）に示すように、音に対する反射減衰性を有しない素材から成る内部が中空状の部材２２ｄを心材として基礎形状を形成し、その表面に反射減衰性を有する層２２ｅを形成することでルーバーユニット２２を構成することも出来る。勿論、図５（Ｄ）に示すように、音に対する反射減衰性を有する素材から成る中空状の部材２２ｆによって一対の反射面１０と鋭角部２１とを一連に形成してルーバーユニット２２を構成することも可能である。この他、図５（Ｅ）に示すように、中空状の部材２２ｇによって一対の反射面１０と鋭角部２１とを一連に形成しつつ、その内側面と外側面にそれぞれ音に対する反射減衰性を有する層２２ｈ，２２ｉを形成することによって、内外で音に対する反射減衰性を有するルーバーユニット２２を構成することも可能である。

この他、ルーバーユニット２２は、例えば、音に対する反射減衰性を有する素材を、図６（Ａ）に示すような断面形状、即ち互いに平行な一対の反射面１０のそれぞれの先端１０ａに鋭角に形成した鋭角部２１を一連に形成し、且つ、反射面１０のそれぞれの後端１０ｂ側を、ルーバーユニット２２の内側に向けて反射面１０に対して直角に形成された後端部２３を設け、この後端部２３の端部をさらに鋭角部２１の内側頂部に向かって９０°未満の角度で傾斜させて係止部２４を形成することが出来る。このルーバーユニット２２は、図６（Ｂ）に示すように、ほぼ同じ断面形状で奥行き方向に所定長さだけ延在されて構成される。

また、本実施形態のルーバーユニット２２の一対の反射面１０は、必ずしも互いに並行でなければならないというものではなく、例えば、図４（Ｂ）に示すように、鋭角部２１の基端部２１ｂの位置から後端１０ｂ側に向かって反射面１０間の距離が漸次拡大するように構成することや、図４（Ｃ）に示すように、鋭角部２１の基端部２１ｂの位置から後端１０ｂ側に向かって反射面１０間の距離が漸次縮小するように構成することも可能である。勿論、ルーバーユニット２２の構成は、図４（Ｂ）や図４（Ｃ）のような断面形状に構成した場合にも図４（Ａ）の断面構造として示した図５（Ａ）〜図５（Ｅ）のように構成することも可能である。

図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示す各ルーバーユニット２２において、各々のルーバーユニット２２の先端２１ａ間を結ぶ仮想の直線に対して垂直な方向から各鋭角部２１に対して音を入射させた場合の反射の様子をそれぞれ図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示す。図７に示すように、このようにして鋭角部２１に対して入射した音は、入射側の外部空間に跳ね返されることなく、全ての音が隣接して配設されるルーバーユニット２２同士の互いに対向する反射面１０間に入射し、反射面１０間において複数回反射されながら漸次減衰されるように構成される。勿論、図７（Ａ）に示すように、対向する反射面１０同士が並行に設定される場合には、反射音は一定の反射ピッチで反射されながら反射面１０の後端１０ｂ側に向かって進行する。対向する反射面１０同士の距離が後端１０ｂ側に向かって縮小する設定の場合には、図７（Ｂ）に示すように、反射音は漸次反射ピッチが縮小して反射されながら反射面１０の後端１０ｂ側に向かって進行する。逆に、対向する反射面１０同士の距離が後端１０ｂ側に向かって拡大する設定の場合には、図７（Ｃ）に示すように、反射音は漸次反射ピッチが拡大して反射されながら反射面１０の後端１０ｂ側に向かって進行する。勿論、反射回数が、反射面１０の反射減衰係数μで示される反射減衰性能に対して、十分に多ければ、本実施例の消音システム２０に対する入射音は、後端１０ｂ側に到達する以前に極度に減衰されて消音される。更に、ルーバーユニット２２は、先端２１ａに鋭角部２１が設けられているので、側方から入射された太陽光等の光を鋭角部２１で反射させることで鋭角部２１表面やその周辺、高架道路裏面等を明るくすることが可能な上、更に高架下の道路側に反射光を導くことが出来、高架道路や高架下の道路を明るくすることも出来る。

ここで、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）に示すルーバーユニット２２の鋭角部２１は、９０°未満に設定されていたが、鈍角、例えば、９０°に設定されていた場合には、図７と同様な条件で入射した入射音は、図８（Ａ）に示すように、鈍角に設定されたルーバーユニット１２２の先端１２１ａの傾斜面１２１ｃで反射され、その反射音が対向して隣接するルーバーユニット１２２の先端１２１ａの傾斜面１２１ｃに到達して反射され、その反射音が、元々の入射側の外部空間に戻されてしまい、消音システムの内部に取り込むことが出来なくなる。

また、図４（Ｂ）に示すルーバーユニット２２の鋭角部２１を無くして平坦面とした略台形状のユーバーユニット２２２を構成した場合、図８（Ｂ）に示すように、この平坦面２２１ａに入射した音は全て入射側の外部空間に反射されてしまい、消音率や吸音率を低下させる一因となる。勿論、この入射音は平坦面２２１ａに対して垂直に入射した音に限らず、何れの方向から入射した音であっても外部空間に反射してしまう。このことからも反射面１０の先端１０ａに設定するのは、鋭角の先端２１ａを有する鋭角部２１であることが有利であって好ましいが、必ずしも鋭角に設定しなければならないというものではなく、意匠の観点や加工上、コスト上の理由等から鈍角状や台形状、円弧状などとすることも出来る。

また、ルーバーユニット２２の先端２１ａの内角を適宜の値に設定した場合において、このルーバーユニット２２の先端２１ａの傾斜面２１ｃの延長線上から隣接するルーバーユニット２２の基端部２１ｂを目視した際には、互いに隣接する当該ルーバーユニット２２同士の基端部２１ｂ間の距離、即ちルーバーユニット間幅は死角領域となる。この場合、例えば、ルーバーユニット２２の後端１０ｂ側（基端部側）にルーバーユニット２２間に亘る吸音材（不図示）を配設した場合、ルーバーユニット２２の傾斜面２１ｃの傾斜角より低い確度位置からは後端部２３側に配設された吸音材は死角領域に入って目視し得なくなり意匠上好ましい。

ここで、死角領域の大きさを変えないまま、本発明の消音システム２０を適用して成る当該ルーバーユニット２２から構成される吸音装置の吸音率の向上は、ルーバーユニット間幅を変えずに、ルーバーユニット２２同士の配設ピッチを縮小させることで達せられる。例えば、図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示すように、ルーバーユニット間幅を共に５０ｍｍに、反射面１０の先端１０ａから後端１０ｂまでの長さを５０ｍｍに、そしてルーバーユニット２２の先端部２１ａの内角を９０°に設定し、一方の消音システム２０のルーバーユニット２２の幅を２５ｍｍに、他方のルーバーユニット２２の幅を５０ｍｍに設定した場合、図９（Ａ）に示すルーバーユニット２２の配設ピッチは７５ｍｍとなり、図９（Ｂ）に示すルーバーユニット２２の配設ピッチは１００ｍｍとなって、３００ｍｍ幅の中に設定されるルーバーユニット間幅の合計、即ち死角領域幅の合計は、前者が２００ｍｍであるのに対して後者は１５０ｍｍとなって、前者の方が吸音材に直達する領域が広くなり、吸音率が向上する。従って、前者のように、ルーバーユニット２２の幅を比較的細めに設定し、ルーバーユニット間幅を比較的広めに設定すれば、意匠性を保持しながら吸音効果を高めることが可能となって好ましい。

＜３ 第一及び第二の実施形態の変形例＞
以上では、対向する反射面１０間の距離、或いはルーバーユニット間幅は、一定として説明してきたが、勿論、この間隔は必ずしも一定である必要はなく、例えば、図１０に示すように、反射面１０間距離方向に順次間隔が狭まったり、逆に広がったりするように設定することも可能である。このように設定した場合、反射面１０間隔の狭い領域を反復反射して通過して減衰された音と、反射面１０間隔の広い領域を反復反射して通過して減衰された音とでは、狭い間隔の領域を通過した音の方が、減衰レベルが高くなって不均一性を得ることが出来る。

また、鋭角部２１は、例えば、図１１に示すように、先端１０ａから後端１０ｂに向かって鋭角状に拡開した鋭角先端部２１ｄと、この鋭角先端部２１ｄの後端部から後端１０ｂに向かって並行に延在した並行部２１ｅが形成され、この並行部２１ｅの後端部から延在し鋭角先端部２１ｄの片側の傾斜面とほぼ平行な傾斜面２１ｆが形成されるというように傾斜面２１ｆが段状に形成されて構成されるものであってもよい。すなわち、鋭角部２１の先端２１ａから基端、即ち反射面１０の先端部１０ａまでの間が直線的な断面形状になっていなければならないというものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で所望の形状に設定することが可能である。

また、本発明の消音システム２０では、進入した入射音を当該消音システム２０の内部において反復反射させて高次に減衰させることが出来るように対向して設けられる反射面１０が設けられていればよく、図６（Ｂ）に示すようなルーバー型のものだけでなく、例えば、図１２に示すように、多数の正六角形状の筒を側面方向に隙間無く並べて構成したような略ハニカム状に設けたものであっても良い。勿論、この場合の反射面１０は各正六角形状の筒の内側面に相当し、先端は隣接する正六角形状の筒同士の周縁部が一体を成して鋭角部２１を構成していて、先端側から後端側に切断した際の断面形状が鋭角をなすものである。なお、図１２は、ハニカム状に構成された消音システム２０の先端側から見た模式図である。勿論、ここでは、互いに対向する反射面１０を成しているのは、正六角形状の筒を組み合わせたようなハニカム状の構成であるが、これに限らず正三角形状や正四角形状の筒形状、或いは円筒状等任意の形状に設定することが可能であって特に限定されるものではない。

＜４ 第三の実施形態＞
次に、本発明の消音システムにおける第三の実施形態について、図１３及び図１４を参照しながら詳細に説明する。第三の実施形態の消音システム３０は、反射面１０の先端１０ａに鋭角部２１を設けるだけでなく、図１３に示すように、後端側に、後部反射面を併設することが可能である。より具体的には、外部から音を入射させ得る先端側の入力端を有し、所定範囲の入射角による音の入射と共にこの入射した該音、即ち入射音を反射させる第一反射面３１が適宜間隔を存して対向配置される。第一反射面３１に対する反射によって生じる反射音は、より高次の入射音として対向配置される第一反射面３１に反射されながらこれら対向配置される第一反射面３１間において複数回反射させ得るように設定される反復反射レーン３２間で漸次より高次に反射減衰される。反復反射レーン３２の奥側には、奥側に到達した入射音を折り返し反射させて入力端側に向かう方向に反射させる第二反射面３３が配設されて構成される。この第二反射面３３は、第一反射面３１の先端３１ａ側から後端３１ｂ側に延在する方向に対して概ね直交方向に広がって設けられ、好ましくは第一反射面３１の先端３１ａ側から後端３１ｂ側に向かって凹状に設定される湾曲形状が幅方向に複数連接して形成される。つまり、第二反射面３３は、第一反射面３１の後端３１ｂ側位置に、連接点、即ち節部３３ａと、湾曲した腹部３３ｂとが、適宜間隔を存して複数の第一反射面３１が併設される幅方向に亘って配設される。より好ましくは、隣り合う節部３３ａの位置は、一方の節部３３ａが或る反復反射レーン３２の中間位置に設定され、他方の節部３３ａが当該反復反射レーン３２から一つ置き以上離れた反復反射レーン３２の中間位置に設定される。また、腹部３３ｂの頂点位置は、節部３３ａが配置された反復反射レーン３２の間に位置する反復反射レーン３２の中間位置とすることが好ましい。また望ましくは、第二反射面３３の隣接する節部３２ａ間の断面形状は、放物線状に設定し、その焦点を腹部３３ｂが位置する反復反射レーン３２の中央位置に設定する。

このように第一反射面３１と第二反射面３３とによって消音システム３０を構成した場合には、図１３（Ａ）に示すように、第一反射面３１に対して外部から所定範囲の角度で入射した音は、第一反射面３１によって反射されながら反復反射レーン３２間を反復反射しながら次第に後端３１ｂ側に向かって進行し、後端３１ｂから抜けた高次に反射減衰された音が第二反射面３３によって先端３１ａ側に折り返し反射され、別の反復反射レーン３２に導出される。こうして、入射音は、進入時とは異なる反復反射レーン３２において対向する第一反射面３１間でさらに反復反射しつつ、より高次に反射減衰されながら消音される。

勿論、図１３（Ｂ）に示すように、図１３（Ａ）の構成に加えて、隣接する一対の第一反射面３１の先端３１ａに鋭角部３４を設けることが出来る。鋭角部３４を設けた場合には、所定の範囲の入射角で進入した音は、著しく反射回数が多くなり、極めて高次の反射減衰効果が得られるようになる。図１３（Ｂ）からも判るとおり、隣接する鋭角部３４の間の反復反射レーン３２を第一反射面３１と並行に進入した音は、全て放物線状の断面を有する第二反射面３３で反射され、且つ、その反射音は全て当該放物線の焦点Ｆを通過して、鋭角部３４を有する別の反復反射レーン３２に入射してこの反復反射レーン３２内の対向する第一反射面３１間を反復反射しながら高次に反射減衰されて消音される。更に、鋭角部３４を設けた場合には、側方から入射された太陽光等の光を鋭角部３４で反射させることで鋭角部表面やその周辺、高架道路裏面等を明るくすることが可能な上、高架下の道路側に反射光を導くことも出来、高架道路や高架下の道路を明るくすることも出来る。

以上説明の消音システム３０をより好ましく構成するには、所定の寸法関係に則ることが不可欠であり、その好ましい設定を、図１４を参照しながら説明する。本実施形態の消音システム３０は、一対の第一反射面３１が間隔ｗで並行に配設され、それらの先端３１ａに鋭角部３４が一連に設けられて成るルーバーユニット３５を有する。つまり、鋭角部幅はｗに等しい。また、このルーバーユニット３５同士は、幅Ｗを存して幅方向に複数並行配置される。即ち、反復幅はＷに等しい。ここで、ルーバーユニット３５の先端３４ａ同士を結ぶ仮想の直線からの鋭角部反射面３４ｃの傾斜角をαとし、鋭角部３４の基端部３４ｂから先端部３４ａまでの垂直距離をｈとし、また第一反射面３１の先端３１ａから後端３１ｂまでの長さ、即ち反復反射部長さをＨとしたとき、鋭角部幅ｗは、次の数２で与えられる。

ここで勿論、鋭角部反射面３４ｃの傾斜角αは、適当なパラメータκを用いて次の数３を満たす必要がある。但し、πは円周率であり、κは０＜κ＜２を満たす。

また、第一反射面３１に対して並行に入射する音のうち、鋭角部３４に反射される音が全て第一反射面３１に進入する条件は、ルーバーユニット間幅Ｗが次の数４を満たす場合に限られる。つまり、ルーバーユニット間隔Ｗは、数４を満たすように設定されることが好ましい。

このような条件を満たすように設定された隣接するルーバーユニット３５間、即ち反復反射レーン３２を反射しながら進行する音は、初期に鋭角部３４で反射されたところから後端３１ｂ側に抜けて第二反射面３３に至るまでの間に第一反射面３１で反射される反射回数をｎ^＊とするとき、ほぼ次の数５で与えられる。なお、第二反射面３３で反射され別の反復反射レーン３２で反復反射して外部に抜け出るまでの全反復反射回数はｎとする。

次に、上記条件を満たす消音システム３０の具体例を示し、図１５を参照しながらその消音性について説明する。本例は、鋭角部反射面３４ｃの傾斜角α＝５４°、鋭角部幅ｗ＝５０、反復反射部長さＨ＝１５０に設定しつつ、反復反射係数μの値を０．９とした。また、反復反射幅Ｗは、鋭角部反射面３４ｃの傾斜角αの値と、鋭角部幅ｗの値とを数４に代入して得られる最小値とした。

この場合、第一反射面３１に対して並行に鋭角部３４に入射した入力音Ｐ０は、図１５に示すとおり、全反復反射回数ｎが少なくとも２０回となり、数１より、入力音Ｐ０に対する２０次の出力音Ｐ２０の比が約１０％以下になることが判る。勿論、反復反射係数μの値をさらに小さなものに設定すれば、反復反射減衰効果、即ち消音効果はより大きなものとなる。

なお、本例における鋭角部反射面３４ｃの傾斜角αを規定しているパラメータκの値は、κ＝１．２であって、数２よりα＝κ・π／４＝５４°となっていて、これは上記条件の下に鋭角部幅に対するルーバーユニット間隔の比Ｗ／ｗが丁度黄金比となっていて意匠的にも優れたものであることが判る。

また、上記条件では詳細設定していないが、図１４中のＦは第二反射面３３の断面形状である放物線の焦点であり、Ｐは放物線の中点と焦点Ｆとの距離、即ち焦点距離であり、ｄは第二反射面３３の連接点即ち節部３３ａと第一反射面３１の後端部３１ｂとの間の距離であり、Ｄは放物線の中点と第一反射面３１の後端部３１ｂとの間の距離である。図１５からも判るとおり、焦点距離Ｐが長過ぎると断面形状が放物線状を成す第二反射面３３で反射された反射音はその後の第一反射面３１に対する入射角が小さくなり過ぎて反復反射回数を多くとることが出来なくなるので、焦点距離Ｐは短めに設定することが好ましい。またＰ＜Ｄに設定すると第二反射面３３で反射された音の一部が鋭角部３４を有する反復反射レーン３２に入射することなく隣の反復反射レーン３２に抜け出して少ない反復反射回数で外部に抜け出てしまい、Ｐ＞Ｄの場合には第二反射面３３で反射した反射音が鋭角部３４を有する反復反射レーン３２に入射せずに元の反復反射レーン３２に入射してしまうので、Ｐ＝Ｄに近いＰ≧Ｄに設定することが好ましい。但し、これらのような第二反射面３３における反射音の鋭角部３４を有する反復反射レーン３２に対する入射不良は、ｄの値を調整することである程度解消することが可能である。

以上説明したように構成される本発明の消音システム３０は、例えば、騒音源から発せられた騒音を入射させて消音する消音装置や吸音材との併用で吸音する吸音装置等に応用することが可能である。これら消音装置や吸音装置は、例えば、図１６に示すように高速道路４０等の高架の桁下面４１側に付設することで所謂裏面吸音効果を発現させることが可能となる。この場合、高架下の道路を走行する車両の騒音が、本発明を適用して成る吸音装置のルーバーユニット３５の先端部３４ａを構成する傾斜面３４ｃで反射しても、鉛直な側面の側、即ち対向配置される第一反射面３１によって構成される反復反射レーン３２に進入し、入射側の空間、すなわち高架下の道路側に戻らないようにすることが可能である。また、反復反射レーン３２に入射した音は、隣接するルーバーの垂直な側面との間で反射を繰り返し、反射減衰されながらルーバーユニット３５の後端側に配設される吸音材によって吸音される。更に、ルーバーユニット３５は、先端３４ａに鋭角部３４が設けられているので、側方から入射された太陽光等の光を鋭角部３４で反射させることで鋭角部３４表面やその周辺、高架道路裏面を明るくすることが可能な上、高架下の道路側に反射光を導くことも出来、高架道路４０や高架下の道路を明るくすることも出来る。

また、高架道路を走行する車両から発せられる騒音を高架道路の周囲に洩れ出すことを防止することを目的として、高架道路の側部４２に、本発明の消音システム３０を適用して成る消音壁を配設することが可能である。この消音壁には、高架道路の側部４２に沿って立設される鉛直部４２ａと、この鉛直部４２ａの上端から一連に形成される天井部４２ｂとを有して構成される。この場合、騒音の洩れ出しを防止するという消極的な効果に加え、騒音自体を消音してしまうというより積極的な効果を得ることが可能となる。

この他、エンジン周りで発生する騒音や工事現場等で発生する騒音対策として、本発明の消音システム３０を応用したパネル状装置や箱状装置等を用いることも可能である。なお、上述の説明では、本発明による消音システム３０について代表的な構成を説明したが、これらに限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な形態や構成をとることが出来る。

＜５ 実施例＞
本実施例では、本発明の消音システムを応用して成るルーバー型吸音装置や比較用の試験体に対して斜入射吸音率の試験を実施し、性能比較を行った。その試験内容及び試験結果等を以下に示す。

＜５−１．斜入射吸音率の試験方法＞
試験方法は、平成７年度建設技術評価制度公募課題「騒音低減効果の大きい吸音板の開発」で規定された吸音性能試験方法に準じて行った。斜入射吸音率の測定を行った試験室は、 床面７ｍ×８ｍ、高さ６ｍの半無響室であった。試験体５１は、図１７に示すように配置設定され、２０ｍ２以上を試験室内床面に設置されている。なお、図１７の試験体５１の拡大図を図１８に示す。図１８に示すように、試験体５１は波形鋼板５２、吸音材５３、ルーバー５４の順に載置設定されている。また、ルーバー５４としては、図１９に示すように形状の異なる三種類の試験体（ルーバー５４ａ，５４ｂ，５４ｃ）を用い、それぞれルーバー５４ａ，５４ｂ，５４ｃの配置ピッチを１００ｍｍ、１２５ｍｍ、１５０ｍｍに設定して試験を実施している。但し、（ｃ）のルーバー５４ｃは１００ｍｍのみ実施した。（ａ）のルーバー５４ａ及び（ｂ）のルーバー５４ｂは何れの反射面にも孔は穿設しておらず、（ｃ）のルーバー５４ｃのみ全ての面にパンチング穿孔加工を施して空孔率５８％で孔５４ｄを穿設している。また、各ルーバーの長さは、４０００ｍｍに設定されている。音源となるスピーカ５５から放音される試験音は、信号圧縮法で用いられている試験音（Ｔｉｍｅ−ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ Ｐｕｌｓｓ）が採用されている。測定周波数範囲は、４００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの１／３オクターブバンドとされている。また、マイクロホン５６は、精密級騒音計タイプの１／２マイクロホンを使用している。入射角度と音源（スピーカ）５５、マイクロホン５６の配置は、図１７に示すように設定され、試験は、音の入射角度を０度（垂直入射）、１５度（π／１２）、３０度（π／６）、４５度（π／４）の４種類とし、各々の条件で反射音の測定を行った。スピーカ５５とマイクロホン５６の配置は、剛壁面である床面を基準に配置されている。入射角０度以外の条件では、剛壁表面から半径３ｍの円周上にスピーカ５５とマイクロホン５６を配置した。入射角度０度の条件では、スピーカ５５と剛壁面の距離を３ｍ、マイクロホン５６と剛壁面の距離を２．５ｍとした。試験体を剛壁面上に設置した場合、あるいは背後空気層６０ｃｍを設けて試験体５１を設置した場合も、剛壁条件での試験と同様に剛壁面を基準としてスピーカ５５とマイクロホン５６を配置した。

＜５−２．斜入射吸音率α（θ）の求め方＞
試験体５１の設置前と設置後において、同一測定配置で観測される反射音成分を各々の波形から抽出する。音の入射角度θの剛壁条件で得られる反射音のパワースペクトルをＰｒ（ｆ）とし、試験体設置条件で得られる反射音のパワースペクトルをＰｓ（ｆ）とする。ここで、入射角度θに対する試験体５１の吸音率は、試験体設置前後に失われる音のエネルギー比によって以下の数６のように定義される。

＜５−３．平均斜入射吸音率αＲＡの計算方法＞
道路交通騒音の周波数特性として日本音響学会が提案している平均スペクトル（橘ほか「エネルギーベースの道路騒音予測方法」日本音響学会誌５０巻３号（１９９４）.）にＡ特性補正をした値と、各試験体の斜入射吸音率測定結果を用いて平均斜入射吸音率を計算した（表１参照）。

ここで、ＬＡｉ：ｉ番目の周波数における道路交通騒音のA特性スペクトル（ｄＢ）
αｉ：ｉ番目の周波数、入射角度θにおける斜入射吸音率
道路交通騒音に対する斜入射吸音率αＲＡ（θ）は、以下の数７で求める。

各角度で得られた斜入射吸音率αＲＡ（θ）の算術平均を算出し、その結果を平均斜入射吸音率αＲＡとし、この定義のもとに吸音率αＲＡは、数８のようになる。

＜５−４．測定結果の計算方法及び表示方法＞
測定結果を表２にまとめた。表２から判るとおり、鋭角部を設けたものと設けていないものとでは、鋭角部を設けたものの方が、吸音率が高いことが判る。但し、ここで（ｂ）のルーバー５４ｂと（ｃ）のルーバー５４ｃとでは余り違いが無いように見受けられるが実際には、（ｂ）のルーバー５４ｂは孔無しの反射面であるのに対して、（ｃ）のルーバー５４ｃは全表面に亘って孔５４ｄを有するものであって、孔５４ｄを透過した音が吸音材５３によって吸音されている効果があらわれていると考えられ、仮に孔無しで（ｃ）のルーバー５４ｃを構成した場合には、台形状の上辺に相当する平坦面に入射した音は、音源側に反射されてしまい極端に吸音率が低下することに注意する必要がある。従って、鋭角部を設けた方が設けないものに比して、鋭角部に入射した音をルーバーの側面部に向かって反射させ、外部に返してしまう量が減少することが判る。このことは、（ａ）のルーバー５４ａと（ｂ）のルーバー５４ｂの比較からも明らかであり、鋭角部の内角が９０°未満（約６０°）に設定された（ａ）のルーバー５４ａに対して９０°に設定された（ｂ）のルーバー５４ｂは、吸音率が劣っている。

１ 消音システム、１０ 反射面、１１ 反射板、２０ 消音システム、２１ 鋭角部、２２ ルーバーユニット、３０ 消音システム、３１ 第１の反射面、３２ 反復反射レーン、３３ 第二反射面、３３ａ 節部、３３ｂ 腹部、３４ 鋭角部、３５ ルーバーユニット

Claims (5)

1. 反射板は、反射減衰性を有しない心材と、反射減衰性を有する反射面から構成され、
   上記反射板は、適宜間隔を存して対向配置され、音が入射し、反射によって生じる反射音が、上記反射板間を複数回反射し、この反射毎に音を減衰するように構成されることを特徴とする消音システム。
2. 適宜間隔を存して隣接配置される上記反射板の先端に、先端側から後端側に向かって鋭角状に拡開した傾斜反射面を有して構成される鋭角部を設けることを特徴とする請求項１に記載の消音システム。
3. 上記反射面の先端間を結ぶ仮想平面からの上記傾斜反射面の傾斜角αは、π／４より大きく、π／２より小さく設定されることを特徴とする請求項２に記載の消音システム。
4. 対向する上記反射面間の距離Ｗは、上記傾斜角をα、鋭角部の基端部から先端までの垂直距離をｈとするとき、−（ｔａｎ（２α）＋ｃｏｔ（α））ｈ以上に設定されることを特徴とする請求項３に記載の消音システム。
5. 上記反射面は、穴の無い平面状に構成されることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の消音システム。