JP7184677B2

JP7184677B2 - 防音パネル

Info

Publication number: JP7184677B2
Application number: JP2019042007A
Authority: JP
Inventors: 幸治市原; 裕介森本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2019-03-07
Filing date: 2019-03-07
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2039-03-07
Also published as: JP2020143532A

Description

本発明は、防音パネルに関する。

従来、道路、鉄道、工場等により発生する騒音の防音対策としては、防音壁を設置することが広く採用されている。かかる防音壁は、多くが、複数の防音パネルが組み込まれて成り立っている。

防音パネルの一種類として、金属の箱の中に吸音材が配置され、正面板としてパンチングやスリット、ガラリ等の孔あきアルミ板を用いているものがある。

しかし、アルミ板は紫外線や夏場の高温、雨水等に晒されることで、正面板が劣化、腐食するという課題がある。これを解決するために特許文献１に開示されているように、正面板を取り除いた構造が提案されている（特に図２参照、以下、“統一型”と称する）。

特開２０１６－１０８９３０号公報

しかしながら、正面板を取り除くためには吸音材を保護材でくるむ必要があり、その加工が手間であるという課題があった。また、バラストの飛散等で保護材が破れた場合、吸音材が含水、目詰まりして性能が低下してしまうという課題があった。

本発明は、上述のような事情から為されたものであり、吸音材を用いなくても、いわゆる統一型と同等の性能が発現する防音パネルを提供することを課題とする。

本発明は以下の態様を有する。
［１］前面が開口し、平板パネルで背面が閉塞された筒状の収容筐体と、
前記収容筐体内で、前記平板パネルと所定の角度を形成し、鉛直方向下方に延びる複数の反射板と、を備え、
鉛直方向上下に隣接する前記反射板の間の、前記平板パネルに対して平行方向の距離が５０ｍｍ以下である、防音パネル。
［２］前記所定の角度は、１５度から４５度の範囲内である、［１］に記載の防音パネル。

本発明の防音パネルによれば、吸音材を用いなくても、いわゆる統一型と同等の性能が発現する。

本発明の防音パネルにおける一実施形態の正面図である。図１中のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。図１及び図２に示した防音パネルの斜視図である。図３における部分拡大図である。本発明の反射板の間の距離を説明するための部分拡大図である。実際の騒音を測定するための測定環境を説明するための図である。測定結果を示す図である。測定結果を示す図である。

以下、本発明を適用した防音パネルの実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は、本発明の防音パネルにおける一実施形態の正面図である。図２は、図１中のＩＩ－ＩＩ線における断面図である。図３は、図１及び図２に示した防音パネルの斜視図である。図４は、図３における部分拡大図である。

なお、多くの場合、防音パネル１は、図１の上下関係と同様、その下側が地面側として設置されるものであるが、図１及び図２に示すように、説明の便宜上、地面に対する鉛直方向をＺ軸方向、地面に平行で、防音パネル１が延びる方向をＹ軸方向、収容筐体２の開放面（後述）に対して垂直な方向をＸ軸方向とする。さらに、Ｘ軸方向の一方の方向をＸ１方向、他方の方向をＸ２方向とし、防音パネルを境として、両側を、それぞれＸ１側及びＸ２側とする。

図１～図３に示すように、本実施形態に係る防音パネル１は、収容筐体２と、複数の羽根３とを有する。

収容筐体２は、各面が板状の部材からなる略立方体からなる部材であり、広い一面の板状の部材を取り除いた開放面を有する。図においては、Ｘ１側の側面が開放面となっている。すなわち、収容筐体２をＸ１側からみた場合、前面が開放面となる。

収容筐体２は、開放面と反対側に平板状の背面板（平板パネル）２Ａを有する。すなわち、収容筐体２は、Ｘ１側からみた場合、開口した前面と、背面板２Ａによって閉塞された背面と、前面と背面との間にわたって設けられる上下左右の側壁とを有する片側開口の筒状容器である。

背面板２Ａは、Ｚ軸方向の概ね中央部分に、Ｙ軸方向に延びる屈曲部２１を有する。屈曲部２１は、主に強度担保のためのものである。

収容筐体２の背面板２Ａの内側面には、複数の羽根３ａ、３ｂ、３ｃ、及び３ｄが取り付けられている。すなわち、収容筐体２の内部（内側）、言い換えれば、凹部に、複数の羽根３が位置している。

図３及び図４に示すように、複数の羽根３ａ、３ｂ、３ｃ、及び３ｄは、Ｚ軸方向に均等の間隔Ｄｖ（以下、「羽根ピッチＤｖ」と称する）で並んでいる。ここでは、例として、４つの羽根３で構成される例を示しているが、その数は限定されない。収容筐体２のＺ軸方向の長さに依存するし、羽根ピッチＤｖにも依存して、その数は可変である。なお、羽根ピッチＤｖは後述のように、削減したい騒音に含まれる周波数成分に応じて適宜決定される。

以下、図４及び図５を参照して、羽根３の詳細と、複数の羽根３による吸音の概略理論について説明する。

羽根３は、反射板３１と取付け用フランジ３２とを有する。
取付け用フランジ３２は、反射板３１を収容筐体２に取り付けるための構造物であり、背面板２ＡからＸ１方向に突出する凸条である。取付け用フランジ３２は、反射板３１を取り付けるのに好適な構造をしていれば特に限定されない。

図２及び図４においては、取付け用フランジ３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）は、Ｘ－Ｙ面に平行な部材として模式的に描かれているが、反射板３１との寸法割合についても、図に限定されるものではない。
上述した羽根ピッチＤｖは、取付け用フランジ３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）のＺ軸方向の間隔である。
取付け用フランジ３２の（Ｘ－Ｙ面に平行な）Ｘ方向の長さＬ_３２としては、例えば、防音パネル１の厚みの１／４～３／４とすることが好ましく、上限は防音パネル１の厚みの２／３とすることがより好ましい。また、屈曲部２１の深さ～屈曲部２１の深さの２倍とすることが好ましく、上限は屈曲部２１の深さの１．５倍とすることがより好ましい。長さＬ_３２を上記好ましい範囲とすることで、羽３を背面板２Ａに取り付けることができ、かつ羽３の長さを十分確保することができる。よって、Ｘ１方向からの音波Ｓを効率よく減衰することができる。

反射板３１は、Ｘ１側からの騒音の音波Ｓを反射し、別方向に向かわせる板状の部材である。
詳細には、反射板３１の長手の一辺が、取付け用フランジ３２と接合している。反射板３１は、取付け用フランジ３２を介して収容筐体２に取り付けた際、当該一辺から他方の辺に向かうにつれて、言い換えれば、Ｘ１側に向かうにつれて、鉛直方向下方に延びるように、羽根３が傾斜している。なお、反射板３１の材質としては、耐候性に優れたメッキ鋼板であることが好適である。

各反射板３１の、取付け用フランジ３２との接合する一端から、鉛直方向下方に延びた先の他端までの長さＬ_３１は、特に限定されるものではなく、取付け用フランジ３２の長さＬ３２、羽根ピッチＤｖ、及び後述する反射板３１を取り付ける際の角度θに応じて適宜選択される。長さＬ_３１は、例えば、羽根ピッチＤｖ～羽根ピッチＤｖの２倍とすることが好ましく、上限は羽根ピッチＤｖの１．５倍とすることがより好ましい。

また、羽根３は、取付け用フランジ３２を介して収容筐体２に取り付けた際、その反射板３１と収容筐体２の背面板２Ａとが形成する角度が所定の角度θとなるように、その構造を形成しておく。角度θの決め方については、後述する。

かかる構造において、図４に示すように、防音パネル１のＸ１側から飛来する騒音に係る音波Ｓは、任意の反射板３１に到達する。任意の反射板３１に到達した音波Ｓはそこで反射し、一部は、当該反射板３１の１つ上の羽根３の反射板３１に到達し、その裏面で反射する。その後、それら隣接する２つの反射板３１の間を反射しながら、隣接する２つの反射板３１で形成された凹部を奥に進んでいく。凹部の終端としての収容筐体２の背面板２Ａや側壁等に到達した音波Ｓは、そこで反射すると、今度は、凹部の出口方向に向かうこととなる。凹部の出口方向へ向かう音波Ｓは、凹部に入射してきた音波Ｓと衝突（干渉）しながら進むこととなる。従って、凹部の出口方向へ向かう音波Ｓは、凹部に入射してきた音波Ｓとの位相差に応じて、減衰する。特に、凹部の出口方向へ向かう音波Ｓは、位相が反転の関係にある凹部に入射してきた音波Ｓと衝突した場合には、その音圧レベルの減衰度が最大となる。

ここで、鉛直方向（Ｚ軸方向）上下に隣接する反射板３１について、そのＺ軸方向の隙間部分又は重なり部分の距離Ｄｈを、上記減衰度が最大となるよう設定する。つまり、想定される騒音に係る音波Ｓの波長に応じて、凹部の出口方向へ向かう音波Ｓと凹部に入射してきた音波Ｓとの位相が反転関係となる距離Ｄｈを決定できる。さらに、その距離Ｄｈは、羽根ピッチＤｖ及び角度θの関数であるので、羽根ピッチＤｖ及び角度θを決めることにより、距離Ｄｈを設定できる。

具体的には、図５に示すように、以下の関係となる。
・Ｄｈ＝Ｄｖ－Ｄ
・Ｄ＝Ｌ_３１ｃｏｓθ
→ Ｄｈ＝Ｄｖ－Ｌ_３１ｃｏｓθ

Ｄｈがプラスの値であると、Ｘ１方向から防音パネル１を平面視した際、鉛直方向上下に隣接する反射板３１の間に、隙間部分が観測される。
一方、Ｄｈがマイナスの値であると、Ｘ１方向から防音パネル１を平面視した際、鉛直方向上下に隣接する反射板３１同士に重なり部分が生じ、隙間は観測されない。

このように、物理的な形状を特定して特定の波長（周波数）を有する音波Ｓを減衰させるという原理である。しかしながら、実際には、騒音に含まれる音波Ｓの周波数は、各種騒音ごとの帯域を有し、また周波数ごとに音圧レベルが異なるのであるから、それに応じて、最適な距離Ｄｈを設定する。

なお、角度θは、一般的な騒音に対して、１５度～４５度の範囲であることが好適である。また、距離Ｄｈは、－３０ｍｍ以上５０ｍｍ以下が好適である。

以上のように距離Ｄｈが設定された複数の羽根３によれば、特定の周波数（周波数帯域）を有した騒音が、Ｘ１側から入射すると、反射板３１間の凹部に入射し戻ってはくるものの、前述のように最大限に減衰して出てくる。従って、それらを含め、騒音が防音パネル１を超えてＸ２側に流れたとしても、Ｘ２側では騒音は十分に軽減されている。

本実施形態の防音パネル１によれば、複数の平板状の反射板３１の、防音パネル１が設置される設置面に垂直方向の互いの距離Ｄｈと、所定の角度θとを、想定される騒音に含まれる周波数成分に応じて、最適に設定することにより、防音効果を最大にできる。

＜他の実施形態＞
上述の各実施形態においては、羽根ピッチＤｖとして、特定の一値を採用したが、想定される騒音が有する周波数帯域に応じて、音圧レベルが最大限に軽減されるように、異なる複数の羽根ピッチＤｖを選定して、それに基づいて各羽根を設置してもよい。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。

実際に騒音測定の実証実験を行った。
（測定対象）
測定対象は、実施例として、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍで羽根下向きのもの、羽根ピッチＤｖ２７０ｍｍで羽根下向きのもの、比較例として、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍで羽根上向きのもの、前述の統一型のものとした。高さは、いずれも１．５ｍである。

（測定環境）
図６は、実際の騒音を測定するための測定環境を説明するための図である。
同図に示した測定装置１０１は、スピーカ１０２と、マイクロホン１０３と、を備えている。

スピーカ１０２は、収容筐体２のＸ１側の端部から、Ｘ１側に向かって２．５ｍ、設置面Ｆから上方に０．６ｍの位置に配置されている。スピーカ１０２は、設置される各実施例のパネル及び比較例のパネルに向かって、１２３ｄＢの音波を発する。

マイクロホン１０３は、収容筐体２のＸ１側の端部から、Ｘ２側に向かって３．５ｍ、設置面Ｆから上方に１．８ｍの位置である測定点に配置されている。

このように構成された測定装置１０１において、スピーカ１０２から音波Ｓを発する。音波Ｓは、防音壁１の上端部で回析し、マイクロホン１０３で騒音レベルが測定される。

（測定結果）
図７及び図８は、測定結果を示す図である。なお、騒音レベルは、Ａ特性で重み付けした音圧から測定したレベル（Ａ特性音圧レベル）である。

まず、図７は、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍで羽根下向きの実施例、並びに各比較例の測定結果の対比を示している。

同図から分かることは、実施例は、概して、比較例と遜色のない防音効果を示している、ということである。周波数１．８ＫＨｚ以上は、多少の隔たりはあるものの、当該周波数以下では、実施例と各比較例の音圧レベルは近接している。特に、６３０Ｈｚ～１．０ＫＨｚにかけては、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍで羽根下向きの実施例が、比較例よりも防音効果が上回っていることが分かる。

また、羽根下向き（実施例）と羽根上向き（比較例）との間の比較では、両者の音圧レベルはほぼ近接しているが、全周波数に渡って、ほぼ羽根下向きの方が、音圧レベルが低くなっている。

次に、図８は、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍで羽根下向き、及び羽根ピッチＤｖ２７０ｍｍで羽根下向きの各実施例、並びに比較例の測定結果の対比を示している。

同図から分かることは、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍ及び羽根ピッチＤｖ２７０ｍｍのいずれも、概して、比較例と遜色のない防音効果を示している、ということである。周波数２．０ＫＨｚ近傍では、多少の隔たりはあるものの、他の周波数領域では、各実施例と比較例の音圧レベルは概ね近接している。特に、５００Ｈｚ～１．０ＫＨｚにかけては、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍで羽根下向きの方が、比較例よりも防音効果が上回っていることが分かる。

また、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍと羽根ピッチＤｖ２７０ｍｍとの間の比較では、約１．４ＫＨｚ以下の周波数では、羽根ピッチＤｖ２７０ｍｍよりも、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍの方が、防音効果が概して上回っている。約１．４ＫＨｚ～２．５ＫＨｚの周波数では、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍよりも、羽根ピッチＤｖ２７０ｍｍの方が、防音効果が概して上回っていることが分かる。約２．５ＫＨｚ以上の羽根ピッチＤｖ２７０ｍｍよりも、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍの方が、防音効果が概して上回っている。

これは、羽根ピッチＤｖ、ひいては反射板距離Ｄｈが、軽減できる騒音の周波数に関わっていることを示す顕著な測定結果である。この場合、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍと羽根ピッチＤｖ２７０ｍｍの二者択一であるならば、軽減したい騒音が約１．４ＫＨｚ以下の周波数、または約２．５ＫＨｚ以上の周波数を主に含んでいるのであれば、羽根ピッチＤｖ１３５ｍｍを採用し、軽減したい騒音が約１．４ＫＨｚ～２．５ＫＨｚの周波数を主に含んでいるのであれば、羽根ピッチＤｖ２７０ｍｍを採用すればよい、ということになる。

以上のように、上述の実施形態によれば、想定される騒音に係る音波Ｓの周波数成分に応じて、羽根ピッチＤｖ及び角度θを決定し、それにより距離Ｄｈを適切に設定することにより、吸音材を用いなくても、いわゆる統一型と同等の性能が発揮できる。

本発明の防音パネルは、例えば鉄道分野や建築分野で採用される、各種騒音を低減するための防音壁に使用される防音パネルとして利用可能性を有する。

１…防音パネル
２…収容筐体
２Ａ…背面板（平板パネル）
２１…屈曲部
３…羽根
３１…反射板
３２…取付け用フランジ
１０１…測定装置
１０２…スピーカ
１０３…マイクロホン
Ｄｖ…羽根ピッチ
Ｄｈ…反射板間の距離

Claims

各面が板状の部材からなる略立方体の部材であり、正面が広い一面の板状の部材を取り除いた開放面とされ、背面が平板状の平板パネルで閉塞された収容筐体と、
前記収容筐体内で、前記平板パネルと所定の角度を形成し、鉛直方向下方に延びる複数の反射板と、を備え、
鉛直方向上下に隣接する前記反射板の間において、鉛直方向上に位置する前記反射板の下端から鉛直方向下に位置する前記反射板の上端までの距離が、正面視で５０ｍｍ以下である、防音パネル。
前記所定の角度は、１５度から４５度の範囲内である、請求項１に記載の防音パネル。