JP6445183B2 - 吸音パネル及び防音壁設備 - Google Patents

Description

本発明は、吸音パネル及び防音壁設備に関する。さらに詳しくは、遮音面を備えると共に複数段上下に積み重ねられた防音パネルの内の最上段の物の更に上に設けられるものであり、一対の縦枠とこれら一対の縦枠の上下に渡しかけられる上枠及び下枠とこれら矩形に組み合わされた一対の縦枠、上枠及び下枠の音源側及び背面側に取り付けられる隔壁とを有してなりその内部に吸音空間を有する外枠体、並びに、この吸音空間に配置される吸音材を備え、前記隔壁に前記吸音空間とその外方とに亘る音の出入りを可能にする音挿通孔を多数設けてある吸音パネル、及び、防音パネルの内の最上段の更に上に前記吸音パネルを設けた防音壁設備に関する。

従来一般的に、防音壁設備は、例えば、特許文献１の如く、前記防音パネルを上下方向に複数段に並べて設置し、夫々それらの吸音空間に内装した吸音材に、面密度が上端から下端まで同じのものを使用していた。そして、各防音パネルの音源側は音透過面に形成してある一方、背面側は遮音面に形成してあり、遮音壁機能を備えさせていた。
そのために、上下方向に並べた防音パネルの音源側とその背面側とでは、音圧差が大きく、防音壁設備の上端縁のエッジ近傍の領域で、加速された音のエネルギー（これを「エッジ効果」と称する）が、回折現象を発生させて、防音壁設備の背面側の住宅側に、回折した音が拡がるという問題があった。
そこで、上記問題を解決すべく、例えば、特許文献２参照に記載の如く、「エッジ効果抑制技術」を用いた吸音パネルを用いることとした。この吸音パネルは、上下方向に複数段に並べてある前記防音パネルの内の最上段の物の更に上に設置され、音透過面を音源側及び背面側に形成してある。そして防音パネル上端縁近傍を回折しようとする回折音を、低減させることができるようにすることが提案されている。

特開平７−３００８２２号公報 国際公開第２０１２／１０２２７８号

上述した提案においては、吸音パネルは、吸音材を単独で設置することが困難である。そこで、図５に示すように、防音パネル１Ａ’に積み重ねられる吸音パネル１Ｂ’では、吸音材を風等の外力から保護する目的で、音挿通孔２０’を多数形成した隔壁１３’、１４’と、枠１６’、１７’等とよりなる金属製の外枠体１２’を設け、これにより吸音材１０’を収容するための吸音空間を形成していた。
このような吸音パネル１Ｂ’では、低周波音の低減効果は期待できるものであった。しかし、同吸音パネル１Ｂ’の高周波音の低減効果は、吸音材単独のものに比べて低く、改善の余地があった。
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、高周波音域における防音効果の高い吸音パネル及びこれを用いた防音壁設備を提供するところにある。

上記目的に鑑みて、本発明者は、上枠の下端側部分の形状により高音域の消音効果に不都合が生じているという新知見に基づき、以下の構成を発明したものである。
本発明に係る吸音パネルの特徴は、孔の開いていない遮音面を備える防音パネルとは異なり、この防音パネルが複数段上下に積み重ねられた内の最上段の物の更に上に設けられる吸音パネルであり、一対の縦枠とこれら一対の縦枠の上下に渡しかけられる上枠及び下枠とこれら矩形に組み合わされた一対の縦枠、上枠及び下枠の音源側及び背面側に取り付けられる隔壁とを有してなりその内部に吸音空間を有する外枠体、並びに、この吸音空間に配置される吸音材を備え、前記隔壁に前記吸音空間とその外方とに亘る音の出入りを可能にする音挿通孔を多数設けてある構成において、前記上枠の断面形状が一対の縦面と、これら一対の縦面の下端をつなぐ下面とを備え、縦面と下面とで下コーナーが形成されていることにある。

本発明の上記特徴によれば、外枠体により吸音空間が形成され、外枠体の隔壁に吸音空間とその外方とに亘る音の出入りを可能にする音挿通孔を多数設けることで、吸音材の効果が発揮されることになる。そして、前記上枠の断面形状が一対の縦面と、これら一対の縦面の下端をつなぐ下面とを備え、縦面と下面とで下コーナーを形成することで、上記回折音の高周波領域に対する上枠の悪影響を緩和することが可能となった。その結果、全体として幅広い音域に亘って防音性能を上げることができるようになった。

上記特徴において、前記上枠の断面形状がさらに前記一対の縦面の上端をつなぐ上面を備え、断面が矩形の筒状に形成されていてもよい。同構成によれば、縦断面形状が筒状で横長の外枠体の上端部は、軽量で強度を確保しやすく、風のみならず振動に対しても安定的に吸音材を支持できるようになる。そして、前記上枠の筒状部分の空間を埋める他の部材が充填されていてもよい。もちろん、上枠は、上面の無い上の解放されたチャンネル状に形成してもよい。

上記特徴において、前記吸音材がポリエステル繊維ウール、グラスウール、ロックウール、ウレタンフォーム、焼結体の中から選択された少なくとも１種から成る多孔質材から成形されているとよい。同吸音材を用いれば、吸音パネル全体として軽量で安価なものを提供できる。

また、上記特徴において、前記隔壁が、パンチングメタル、金網、布、金属製焼結材、ガラリやスリットを有する金属パネル、金属製若しくは樹脂製のメッシュの中から選択された１種であるとよい。同構成によれば、上記各材料から選択された１種の多孔質面状体により、吸音材は素材がバラバラにならないように保護され、その吸音性能を維持できる。

さらに本発明の防音壁設備の特徴は、上記特徴に記載の吸音パネルとその下部に複数段上下に積み重ねられ孔の開いていない遮音面を備える防音パネルとを備えた構成であって、前記防音パネルの内の最上段の更に上に前記吸音パネルを設けたことにある。

このように、本発明の上記特徴によれば、高周波音域における防音効果の高い吸音パネル及びこれを用いた防音壁設備を提供することができるようになった。

本発明の他の目的、構成及び効果については、以下に示す本発明の実施形態の欄で明らかになるであろう。

防音壁設備の縦断面図である。 吸音パネルの縦断面図である。 吸音パネルの分解斜視図である。 実験設備を表す側面図である。 従来の吸音パネルの縦断面図である。 第１実験の結果を表すグラフである。 別実施形態の吸音パネルの縦断面図であって、（ａ）は筒状の上枠の空洞に第三吸音材を設けた場合、（ｂ）は筒状の上枠の空洞により密度の高いコア材を設けた場合、（ｃ）は上端部が上に開いたチャンネル状の上枠を設けた状態を示す図である。 いずれも吸音材が上から下まで同厚のものを用いた場合を示し、（ａ）は別実施形態の吸音パネルの縦断面図、（ｂ）は従来例の吸音パネルの縦断面図である。 第２実験の結果を示し、図８（ａ）における吸音パネルの計測結果と、図８（ｂ）における吸音パネルの計測結果をそれぞれ示す。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２に示すように、例えば道路等の防音壁設備は、道路の側方において道路とその周辺とを隔てるように設けられる。防音壁設備は、道路に沿って一定間隔置きに立設させたパネル支持用Ｈ型鋼２ｂの縦溝内に、パネル１を上下方向に複数段に積み上げた状態で、道路に沿って並べて設置することで構成されている。

前記パネル１は、コンクリート製の基礎外壁２ａの上に上下方向に複数段に積み上げる防音パネル１Ａと、その防音パネル１Ａの最上段の物の更に上に配設する吸音パネル１Ｂとからなる。防音パネル１Ａ、吸音パネル１Ｂのいずれも、夫々の左右両端部を、横方向に隣接するパネル支持用Ｈ型鋼２ｂ、２ｂの夫々の縦溝内に嵌入させて支持されている。

図１に示すように、防音パネル１Ａは、音源となる道路とその道路の周囲とを隔てる隔壁を備えた第一外枠体５により第一吸音空間４を内部に形成している。なお、第一外枠体５は、図示省略するが、第二外枠体１２と同様に一対の縦枠と上下枠とを備えている。そして、グラスウールや、ポリエステルウール、ロックウール等からなる第一吸音材３を第一外枠体５の内部に設けている。第一外枠体５の音源側ＰＳに位置する第一表面隔壁７は、第一吸音空間４に外方の音を取り入れ自在な音挿通孔を多数形成したガラリ構造としてある。一方、第一外枠体５の音源側とは反対側の背面側ＰＢに位置する第二裏面隔壁８は、孔の開いてない鉄板製の遮音板を設けて、道路側からの発生音を防音壁の背面側には逃がさないように構成してある。

図２、３を参照しつつ、吸音パネル１Ｂの構造について詳述する。第二外枠体１２は、一対の縦枠１５，１５とこれら一対の縦枠１５，１５の上下に渡しかけられる上枠１６及び下枠１７と、これら矩形に組み合わされた一対の縦枠１５、上枠１６及び下枠１７の音源側ＰＳ及び背面側ＰＢに取り付けられる隔壁１３，１４と、を備え、内部に第二吸音空間１１を有する。第二外枠体１２の各部品は板金部材よりなり、それら複数の板金部材をリベットやボルトナット又は接着、溶接などで一体に箱状に組み付けてある。

第二表面隔壁１３、第二裏面隔壁１４は、第二外枠体１２における吸音空間に外方の音を取り入れ自在な音挿通孔２０を多数設けたアルミニウム製のパンチングメタルである。尚、上記パンチングメタルに代えて、金網、布、金属製焼結材、ガラリやスリットを有する金属パネル、金属製若しくは樹脂製のメッシュの中から選択された１種からなる多孔質面状体で形成してもよい。

第二吸音空間１１の第二吸音材１０は、ポリエステル（ＰＥＴ）ウールでその密度が下方向から上方向に向かって薄くなるようにグラデーションを付与して形成したものである。第二吸音材１０は、グラスウール、ロックウール、ウレタンフォーム、焼結体、フェノール樹脂発泡体、金属製ウール、金属製メッシュ、樹脂製メッシュの中から選択された少なくとも１種から成る多孔質材から形成されていてもよい。第二吸音材１０の面密度を０．６〜１００ｋｇ／ｍ²で、その流れ抵抗値を５０〜４０００Ｎ・ｓ／ｍ³に設定してある。

一対の縦枠１５及び下枠１７はいずれもチャンネル材であり、下枠１７の溝内に縦枠１５の溝を外方に向けて配置し、リベット又は溶着で固定してある。上枠１６は断面が矩形である筒状体１６ｘであり、強度を向上させてある。そして、上枠１６は、一対のアングル１８，１８により一対の縦枠１５、１５の間に固定されている。この筒状体１６ｘは、詳しくみると、その断面形状が一対の縦面１６ａ，１６ａと、これら一対の縦面の下端をつなぐ下面１６ｃとを備え、一対の縦面と下面とで下コーナー１６ｅ，１６ｅが形成されている。そして、さらに一対の縦面１６ａ，１６ａの上端をつなぐ上面１６ｂとを備え、これにより筒状体１６ｘが形成され、下面は平坦となる。

次に、本発明の別実施形態について説明する。なお、上記第一実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。
図７（ａ）の第二実施形態は上枠１６である筒状体１６ｘの空洞１６Ｑに第三吸音材１６Ｒを設けた場合である。同第三吸音材は第一、第二吸音材と類似した密度のものを用いるとよい。同図（ｂ）に示す第三実施形態は、上枠１６である筒状体１６ｙの空洞１６Ｑにより密度の高いコア材１６Ｓを設けた場合である。コア材は例えば金属塊や木材、樹脂、高密度ウレタン等を用いても良い。同図（ｃ）の第四実施形態では、上枠１６として上端部が上に開いたチャンネル１６ｚを設けたものである。

いずれも、前記上枠１６の断面形状が一対の縦面１６ａ，１６ａと、これら一対の縦面の下端をつなぐ下面１６ｃとを備え、縦面と下面とで下コーナー１６ｅ，１６ｅが形成されている点が共通している。これらの効果につき、以下、実験例で明らかにする。

（実験設備）
図４に示すように、前述の防音壁設備として、上端部高さ２７７５ｍｍの防音パネル１Ａの最上端部の上に、上下幅５００ｍｍの吸音パネル１Ｂを設置した。但し、図５及び図８（ｂ）のものは略上枠の高さ相当分だけ低くなっているが、実験結果に大きな影響を与えるものではない。そして、一方側(表面側)に音源Ｓを配置し、他方側（背面側）に第１マイクＭ１〜第８マイクＭ８を設置して、音源Ｓからの発生音から各マイクで受け取った音を計測した。なお、表面側は、防音パネル１Ａの上下方向面に対して、音源Ｓと防音パネル１Ａの上端部とを結ぶ直線のなす角度を、７０°、他方側（背面側）は、防音パネル１Ａの上下方向面に対して、第１マイクと防音パネル１Ａの上端部とを結ぶ直線のなす角度を、１２０°とした。

（第１実験）
実験結果を図６に示す。同グラフのアルファベットは、それぞれ、上枠１６の形状の違いに対応し、Ａ：図２の角柱、Ｂ：図５に示す比較例、Ｃ：図７（ａ）の空洞１６Ｑに第三吸音材１６Ｒを設けた筒状体１６ｘ、Ｄ：図７（ｂ）の空洞１６Ｑに密度の高いコア材１６Ｓを設けた筒状体１６ｙ、Ｅ：図７（ｃ）上端部が上に開いたチャンネル１６ｚである。

図５に示す比較例は、防音パネル１Ａ’の上に、吸音パネル１Ｂ’を１段積んだ第１防音壁設備である。符号の“’（ダッシュ）”は、第一実施形態の“’”なしの符号の部材に相当し、たとえば、第二外枠体１２’は第二外枠体１２に対応する。上枠１６’が下に開いたチャンネルである点が異なる。

図６の実験結果をみると、高周波領域において、グラフＢの下が開いたチャンネルに比較して、グラフＡ，Ｃ，Ｄ，Ｅのものの消音効果が優れていることが明確である。グラフＡ，Ｃ，Ｄ，Ｅに共通の上枠の断面形状が一対の縦面と、これら一対の縦面の下端をつなぐ下面とを備え、縦面と下面とで下コーナーが形成されている構成が高周波領域の消音効果にすぐれていることが判明した。

（第２実験）
吸音パネル１Ｂの第二吸音材１０ａを、密度が上下方向にグラデーション化したものに代えて、図８（ａ）に示すように、上から下まで同厚で、同密度の物に変えて実験を行ってみた（図９グラフＦ）。比較例として、図８（ｂ）に示す下に開いたチャンネル状の上枠１６’を用いた（図９グラフＧ）。図９に示すように、この場合の第５マイクＭ５による計測結果は、Ｆのグラフが従来構造のグラフＧよりも高い。これにより、本発明の効果は、第二吸音材のグラデーションによらず、高周波でも消音効果が優れていることが理解される。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１：パネル、１Ａ：防音パネル、１Ｂ：吸音パネル、２ａ：基礎外壁、２ｂ：パネル支持用Ｈ型鋼、３：第一吸音材、４：第一吸音空間、５：第一外枠体、７：第一表面隔壁、８：第一裏面隔壁、１０：第二吸音材、１１：第二吸音空間、１２：第二外枠体、１３：第二表面隔壁、１４：第二裏面隔壁、１５：縦枠、１６：上枠、１６ａ：縦面、１６ｂ：上面、１６ｃ：下面、１６ｅ：下コーナー、１６ｆ：上コーナー、１６ｇ：吸音材、１６ｘ：筒状体、１６ｙ：筒状体、１６ｚ：チャンネル、１７：下枠、２０：音挿通孔、Ｓ：音源、ＰＢ：背面側、ＰＳ：音源側

Claims (7)

1. 孔の開いていない遮音面を備える防音パネルとは異なり、この防音パネルが複数段上下に積み重ねられた内の最上段の物の更に上に設けられる吸音パネルであり、
   一対の縦枠とこれら一対の縦枠の上下に渡しかけられる上枠及び下枠とこれら矩形に組み合わされた一対の縦枠、上枠及び下枠の音源側及び背面側に取り付けられる隔壁とを有してなりその内部に吸音空間を有する外枠体、並びに、この吸音空間に配置される吸音材を備え、
   前記隔壁に前記吸音空間とその外方とに亘る音の出入りを可能にする音挿通孔を多数設けてある吸音パネルにおいて、
   前記上枠の断面形状が一対の縦面と、これら一対の縦面の下端をつなぐ下面とを備え、縦面と下面とで下コーナーが形成されている吸音パネル。
2. 前記上枠の断面形状がさらに前記一対の縦面の上端をつなぐ上面を備え、断面が矩形の筒状に形成されている請求項１に記載の吸音パネル。
3. 前記上枠の筒状部分の空間を埋める他の部材が充填されている請求項２に記載の吸音パネル。
4. 前記吸音材がポリエステル繊維ウール、グラスウール、ロックウール、ウレタンフォーム、焼結体、フェノール樹脂発泡体、金属製ウール、金属製メッシュ、樹脂製メッシュの中から選択された少なくとも１種から成る多孔質材から成形されている請求項１に記載の吸音パネル。
5. 前記隔壁が、パンチングメタル、金網、布、金属製焼結材、ガラリやスリットを有する金属パネル、金属製若しくは樹脂製のメッシュの中から選択された１種である請求項１に記載の吸音パネル。
6. 前記吸音材はその密度が下方向から上方向に向かって薄くなるようにグラデーションを付与してある請求項１に記載の吸音パネル。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の吸音パネルとその下部に複数段上下に積み重ねられ孔の開いていない遮音面を備える防音パネルとを備えた防音壁設備であって、前記防音パネルの内の最上段の更に上に前記吸音パネルを設けた防音壁設備。

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