JP7383991B2

JP7383991B2 - 防音装置

Info

Publication number: JP7383991B2
Application number: JP2019207743A
Authority: JP
Inventors: のぞみ山田; 英夫永松
Original assignee: Sekisui House Ltd
Current assignee: Sekisui House Ltd
Priority date: 2019-11-18
Filing date: 2019-11-18
Publication date: 2023-11-21
Anticipated expiration: 2039-11-18
Also published as: JP2021080690A

Description

本願は、防音のために各種施設の周囲や内部に設置される防音装置に関する。

空気中を伝播する騒音を低減させるには、遮音性や吸音性を有する部材で騒音源を囲うか、あるいは騒音源と受音点との間に騒音を反射または吸収する障害物を置く、といった対策が採られる。高速道路、鉄道、工場、競技場、工事現場等においては、それらの施設の周囲に背の高い防音壁が立設されることが多いが、その種の防音壁は通常、屋外に設置されるので、防音壁自体に通風性が求められることはあまりない。しかし、例えば学校、幼稚保育施設、宿泊施設、医療・衛生施設、放熱対策を要する機械設備室等においては、その外周部あるいは内部に、通気性も備えた壁体や区画部材を設置することが求められることがある。

通気性を備えた防音装置としては、例えば特許文献１に開示された「消音壁」、特許文献２～５に開示された「消音ルーバ（ガラリ）」、特許文献６に開示された「ダブルスキン構造」等が公知である。

特開２００２－０８８９５０号公報特開２００８－０２５２３３号公報特開２００８－１２１２１２号公報特開２００８－１２２０２３号公報特開２００８－１９６１２４号公報特開２０１８－１３１８９５号公報

前記従来の消音壁や消音ルーバは、いずれも音波を複数回にわたって反射させる複雑な断面形状を有しており、またその複雑な形状の内部空間に吸音材料を充填するなどして防音性を高める構造になっている。したがって、装置全体の厚さが大きくなって製造コストが嵩み、また施工やメンテナンスにも手間もかかる。

本願が開示する発明は、遮音性と通気性とを合理的に両立し得る簡素で経済的な防音装置を提供するものである。

なお、本明細書では、遮音、消音、吸音、防振等の音対策を包括する総称的な意味で「防音」という用語をいている。

本願が開示する発明の防音装置は、基本的構成として、湾曲面の凹側を騒音源に向けて設置される第一反射面と、前記第一反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面の前方に、前記第一反射面と対向するようにして配置された第二反射面と、前記第二反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面における前記第二反射面の後方位置に形成された通気用開口と、を具備するものとして特徴づけられる。

この構成によると、図１に示すように、騒音源（図示せず）から伝搬した音波Ｓは、第一反射面２に入射して第一反射面２の内側へと反射する。その音波Ｓが第一反射面２の前方に配置された第二反射面３に入射して反射し、第一反射面２側へと折り返す。そして、第一反射面２で再度、反射した音波Ｓは、元の入射経路を辿って騒音源側へと戻る。一方、空気Ｖは、第一反射面２と第二反射面３との間から、第一反射面２の中央部分に形成された通気用開口４を経由して第一反射面２の裏側へ通り抜ける。かくして、騒音源から伝搬する音波Ｓの大部分を遮りつつ、通気性を得ることができる。

この防音装置においては、前記第一反射面の断面が放物線状をなすとともに、前記第二反射面の断面が前記放物線の焦点を中心とする凸円弧状に形成され、前記通気用開口が前記放物線の頂点の位置に形成されるのが好ましい。これによれば、第一反射面に入射する音波の大部分が全反射して騒音源側へ戻ることとなり、遮音効果をさらに高めることができる。

この防音装置における前記第二反射面は、前記第一反射面の表面または縁部から延設された支持部材によって支持されるのが好ましい。

また、前記第一反射面の縁部に、前記第一反射面の前方へ迫り出す集音誘導壁を設けるのも好ましい。これによれば、第一反射面の軸線に対して斜め方向に入射する音波が遮ぎられて、第一反射面の正面側の音場が一次元の音場に近似する。そして、第一反射面と第二反射面との隙間から直接、通気用開口を通過してしまう音波が減少して、遮音効果がさらに向上する。

また、前記第一反射面を透光性材料によって形成すると、遮音性と通気性に加えて採光も確保することができる。

さらに、本願が開示する発明の防音装置は、前記第一反射面、前記第二反射面および前記通気用開口が一つずつ、正面視において同心円状をなすように組み合わされてユニット化され、該ユニットが正面側に複数組、隣り合うように連設されたものとすることができる。あるいは、前記第一反射面、前記第二反射面および前記通気用開口が一つずつ、正面視において一方向に一様幅で連続するように組み合わされてユニット化され、該ユニットが正面側に複数組、隣り合うように連設されたものとすることができる。

このように、前述の基本的構成を備えたユニットを複数組、連設して一つの大きな面を構成することで、様々な施設、設備、空間を包囲あるいは区画する防音装置としての実用性が向上する。

この場合、遮音特性の異なる複数種類のユニットが互いに隣り合うように連設されてもよい。あるいは、前記ユニットが音波の伝搬方向に複数層、重ねて配置されてもよい。これらの構成により、幅広い周波数帯域の騒音に対する遮音効果を得ることができる。

また、本願が開示する発明の防音装置は、前述の基本的構成に替わる構成として、湾曲面の凹側を騒音源に向けて設置される第一反射面と、前記第一反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有し、前記第一反射面の前方に前記第一反射面と対向するようにして配置された吸音体または電気的消音装置と、前記吸音体または電気的消音装置の見付面積よりも小さい見付面積を有し、前記第一反射面における前記吸音体または電気的消音装置の後方位置に形成された通気用開口と、を具備するものであってもよい。この構成によっても、前述の基本的構成に類似する遮音効果を得ることができる。

前述のように構成される防音装置によれば、簡素で経済的な構造によって、遮音性と通気性とを合理的に両立させることができる。従来に比して装置全体の軽量化および薄型化を図りやすくなるので、施工やメンテナンスも容易になる。

また、第一反射面の断面形状を規定する放物線の設計寸法（主として見付幅および焦点距離）を変化させることにより、様々な周波数特性の騒音源に対する遮音性を得ることができる。

本願が開示する発明の基本原理を説明する断面図である。前記基本原理を応用した防音装置の一実施形態としてのユニットを示す斜視図である。図２に示すユニットが複数組、連設された防音装置の斜視図である。図１に示した基本的構成に集音誘導壁を付加した場合の作用効果を説明する断面図である。本願が開示する防音装置の他の実施形態を示す斜視図である。

図１は本願が開示する発明に係る防音装置の基本原理を説明する断面図である。この防音装置１は、基本的な構成要素として、湾曲面の凹側を騒音源（図示せず）に向けて設置される第一反射面２と、第一反射面２の見付面積よりも小さい見付面積を有して第一反射面２の前方（騒音源側）に第一反射面２から離れて配置される第二反射面３と、第二反射面３の見付面積よりも小さい見付面積を有して第一反射面２における第二反射面３の後方位置に形成された通気用開口４と、を具備する。

第一反射面２は、好ましくはその中央部分を含む断面が放物線状をなすように形成され、該放物線の凹側に延びる軸線Ｌを騒音源に向けて配置される。軸線Ｌは、該放物線の図形上の頂点Ｐを通り、その軸線Ｌ上に放物線の焦点Ｆがある。図１に示した構成例では、第一反射面２が軸線Ｌを中心にして左右対称に拡がり、第一反射面２の間口が軸線Ｌに直交して、その間口の見付幅ｗ２を軸線Ｌが二等分している。ただし、第一反射面２は、軸線Ｌの左右に非対称に拡がる形態（第一反射面２の間口と軸線Ｌとが直交しない形態）であってもよい。

第二反射面３は、好ましくは第一反射面２に対向する部分の断面が凸円弧状をなすように形成されている。該円弧の見付幅（直径）ｗ３は、第一反射面２の見付幅ｗ２よりも十分に小さい。この第二反射面３が、該円弧の中心を第一反射面２の焦点Ｆに合致させて配置されている。なお、図１に示した構成例では第二反射面３の断面が全円状をなしているが、少なくとも第一反射面２に対向する凸側部分が円弧状に連続していれば、第一反射面２に対向しない正面側（騒音源側）の部分は欠落していてもよいし、非円弧状に形成されていてもよい。

通気用開口４は、その開口寸法ｗ４が第二反射面３の見付幅ｗ３よりも小さくなるように形成され、正面側から見て第二反射面３の背後に隠れるように、第一反射面２の中央部分（放物線の頂点Ｐ）に形成されている。

このようにして第一反射面２と第二反射面３とが対向配置されることにより、騒音源から伝搬した音波Ｓは、まず放物線状の断面を有する第一反射面２に入射して反射し、放物線の焦点Ｆに向けて集まる。次いで、その焦点Ｆに配置された円弧状断面の第二反射面３で、該第二反射面３への入射方向と同じ方向に反射して、第一反射面２側に折り返す。そして、第一反射面２で再度、反射した音波Ｓは、元の入射経路を辿って騒音源側へと戻ってゆく。つまり、第一反射面２に向かって軸線Ｌと略平行に入射した音波Ｓは、第二反射面３の正面側に直接、当たる分を除く大部分が全反射して騒音源側へと戻ることになる。第一反射面２への入射方向が軸線Ｌに対して多少、傾いていても、この反射効果は大きく減損しない。

なお、第二反射面３の断面が全円状に形成されている場合は、その正面側に入射した音波Ｓが拡散的に反射し、一部分が第一反射面２で再度、反射して騒音源側へと戻ってゆく。

一方、空気Ｖは、第一反射面２と第二反射面３との間に形成された隙間から、第一反射面２の中央部分に形成された通気用開口４を経由して第一反射面２の裏側へ通り抜ける。かくして、騒音源から伝搬する音波Ｓの大部分を遮りつつ、通気性を得ることができる。

図１に示した構成例における各部の寸法比率は、第一反射面２の焦点距離fを基準にすると、
・第一反射面２の奥行きｄ２＝４×ｆ
・第一反射面２の見付幅ｗ２＝２×ｄ２＝８×ｆ
・通気用開口４の見付幅ｗ４＝０．５×ｆ
・二次反射面の見付幅ｗ３＝１．５×ｗ４＝０．７５×ｆ
である。ただし、この寸法比率は一例であり、各部の寸法比率は騒音の周波数特性や設置環境等に応じて適宜変更可能である。

図２は前述の基本原理を応用した防音装置の一実施形態としてのユニットを示す斜視図である。例示のユニット１０は、図１の断面を軸線Ｌの周りに回転させた形状を有するパラボラアンテナ状の防音装置である。正面視円形の椀形に形成された集音部２０の表面が第一反射面２になる。集音部２０の表面には、例えば３本程度の細い支持部材５０が焦点Ｆに向かって突設され、それらの支持部材５０が焦点Ｆの位置に球体３０を支持している。この球体３０の表面が第二反射面３になる。正面視円形の通気用開口４０は、球体３０の背後に隠れるように形成されている。

集音部２０および球体３０は、それぞれ金属、合成樹脂、セラミックス等の硬質材料によって形成され、その表面（第一反射面２および第二反射面３）が凹凸なく滑らかに仕上げられているのが好ましい。ただし、それらの材質は必ずしも同一でなくてよい。集音部２０の全部または一部に透光性材料を採用した場合には、遮音性と通気性に加えて採光も確保することができる。球体３０を支持する支持部材５０の形状や配置については、音波Ｓの入反射を大きく妨げない範囲内で適宜、改変可能であり、例えば集音部２０の縁部付近から中央側に向けて持ち出した細いフレーム上の支持部材等を介して球体３０を支持してもよい。

このユニット１０が、前述の寸法比率に即して焦点距離ｆ＝３５～４０ｍｍ、第一反射面２の見付幅ｗ２＝３００ｍｍ前後、第一反射面２の奥行きｄ２＝１５０ｍｍ前後の大きさで形成されているとすると、概ね１ｋＨｚよりも高い周波数帯域での遮音効果が期待でき、周波数が高くなるほど遮音効果も大きくなる。より低い周波数帯域での遮音効果が求められる場合は、ユニット１０全体の大きさを拡大することによって所望の遮音効果を得ることができる。

図３は、図２に示したユニット１０の集合体としての防音装置１００を示す。すべてのユニット１０は軸線Ｌを同一方向に向けて、同一平面上で隣り合うように連設されている。このようにして多数組のユニット１０を縦横に連設することにより、設置場所に応じた所望の大きさの壁体（外壁、間仕切壁）や、囲い、塀、パーティション、建具その他の区画部材となすことができる。例示形態では、正面から見たときに各ユニット１０が正方形の格子状に並ぶように配列されているが、ユニット１０の配列形態としては、これ以外にも例えば正面から見たときに各ユニット１０が正三角形状に並ぶ「三角格子」等の配列形態も採用可能である。また、第一反射面２の見付幅や焦点距離等が相違する複数種類のユニット１０を混在させて連設することで、幅広い周波数帯域の騒音に対する遮音性を得ることも可能である。

図４は、遮音効果をさらに高めるため、図１に示した構成に集音誘導壁６を付加したときの作用効果を説明する断面図である。第一反射面２と第二反射面３との間には隙間が設けられるので、第一反射面２の縁部側から軸線Ｌに対して斜めに入射した音波Ｓの一部分は、第一反射面２および第二反射面３のいずれにも当たらないで直接、通気用開口４を通過してしまうおそれがある。それを防ぐために、この構成では、第一反射面２の縁部に沿って、放物線の軸線Ｌと平行に前方へ迫り出す集音誘導壁６を設けている。このようにして、第一反射面２に対する音波Ｓの入射角度を制限すれば、第一反射面２と第二反射面３との隙間から直接、通気用開口４を通過してしまう音波Ｓの量を減少させて、遮音効果をさらに高めることができる。その遮音効果は、集音誘導壁６の前方への迫り出し寸法ｄ６に応じて大きくなる。

図２に示した正面視円形のユニット１０や、その集合体として図３に示した防音装置１００にあっては、第一反射面２を構成する集音部２０の縁部に適宜の奥行きを有する円筒体を取り付けることで、この集音誘導壁６となすことができる。

図５は、図１に示した基本的な構成要素の断面を紙面直交方向に延設して形成される防音装置の一実施形態を示している。この実施形態では、第一反射面２、第二反射面３および通気用開口４が正面視において一方向（図示の形態では上下方向）にそれぞれ一様幅で連続するように組み合わされて一組のユニット１１が形成され、そのユニット１１が多数組、隣り合うように連設されて防音装置１１０が形成されている。各ユニット１１は、延設方向に直交する断面が放物線状をなす集音溝部２１と、該放物線の焦点Ｆの位置に中心を合致させて配置された丸棒体３１と、該放物線の焦点Ｆの位置に形成されたスリット状の通気用開口４１とを具備している。したがって、集音溝部２１の表面が第一反射面２になり、丸棒体３１の表面が第二反射面３になる。丸棒体３１は、集音溝部２１の表面から適宜間隔で突設された細い支持部材５１を介して支持されている。通気用開口４には、適宜間隔でブリッジ部４２が設けられている。

集音溝部２１および丸棒体３１は、それぞれ金属、合成樹脂、セラミックス等の硬質材料によって形成され、その表面（第一反射面２および第二反射面３）が凹凸なく滑らかに仕上げられているのが好ましい。ただし、それらの材質は必ずしも同一でなくてよい。

すべてのユニット１１は、延設方向に直交する断面に表れる放物線の軸線Ｌを同一方向に向け、集音溝部２１の縁部が同一平面上に並ぶように連設されている。多数組のユニット１１をこのような形態で連結することによっても、所望の大きさの壁体や区画部材を形成することができる。さらに、この実施形態では、第一反射面２の見付幅ｗ２および焦点距離ｆ等が異なる大小二種類のユニット１１を交互に連設することで、幅広い周波数帯域の騒音に対する遮音性を高めている。

本願が開示する発明の技術的範囲は、例示した実施形態によって限定的に解釈されるべきものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて概念的に解釈されるべきものである。本願が開示する発明の実施に際しては、特許請求の範囲において具体的に特定していない構成要素の形状、構造、材質、数量、接合形態、相対的な位置関係等を、例示形態と実質的に同程度の作用効果が得られる範囲内で、適宜、改変することが可能である。

例えば、第一反射面２の断面形状については、放物線に近似する円または楕円の一部分、双曲線、懸垂線等の一部分やそれらの複合形態であってもよいし、全体として放物線状に連続する微小な直線群であってもよい。また、騒音の周波数特性や設置環境等によっては、前述のようなユニット１０、１１を、音波の伝搬方向に複数層、重ねて配置してもよい。その場合、前方のユニットと後方のユニットの遮音特性に差異を設けてもよい。

また、基本的な構成要素の一つである第二反射面３に替えて、その位置に適宜の吸音体または電気的消音装置（アクティブノイズコントロール）を配置することにより、第一反射面２で反射した音波を減衰させることも可能である。その吸音体や電気的消音装置には、適宜の公知手段を利用することができる。

本願が開示する発明は、様々な施設や空間を包囲または区画する、遮音性と通気性とを兼備した防音装置として幅広く利用することができる。

１防音装置
１０ユニット
１１ユニット
２第一反射面
２０集音部
２１集音溝部
３第二反射面
３０球体
３１丸棒体
４通気用開口
４０通気用開口
４１通気用開口
５０支持部材
５１支持部材
６集音誘導壁
Ｆ焦点
Ｌ軸線
Ｐ頂点
Ｓ音波
Ｖ空気

Claims

湾曲面の凹側を騒音源に向けて設置される第一反射面と、
前記第一反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面の前方に、前記第一反射面と対向するようにして配置された第二反射面と、
前記第二反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面における前記第二反射面の後方位置に形成された通気用開口と、
を具備し、
前記第一反射面の断面が放物線状をなすとともに、
前記第二反射面の断面が前記放物線の焦点を中心とする凸円弧状に形成され、
前記通気用開口が前記放物線の頂点の位置に形成され、
前記第二反射面は、前記第一反射面の表面または縁部から延設された支持部材によって支持されている
ことを特徴とする防音装置。
湾曲面の凹側を騒音源に向けて設置される第一反射面と、
前記第一反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面の前方に、前記第一反射面と対向するようにして配置された第二反射面と、
前記第二反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面における前記第二反射面の後方位置に形成された通気用開口と、
を具備し、
前記第一反射面の断面が放物線状をなすとともに、
前記第二反射面の断面が前記放物線の焦点を中心とする凸円弧状に形成され、
前記通気用開口が前記放物線の頂点の位置に形成され、
前記第一反射面の縁部に、前記第一反射面の前方へ迫り出す集音誘導壁が設けられた
ことを特徴とする防音装置。
湾曲面の凹側を騒音源に向けて設置される第一反射面と、
前記第一反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面の前方に、前記第一反射面と対向するようにして配置された第二反射面と、
前記第二反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面における前記第二反射面の後方位置に形成された通気用開口と、
を具備し、
前記第一反射面の断面が放物線状をなすとともに、
前記第二反射面の断面が前記放物線の焦点を中心とする凸円弧状に形成され、
前記通気用開口が前記放物線の頂点の位置に形成され、
前記第一反射面が透光性材料によって形成されている
ことを特徴とする防音装置。
湾曲面の凹側を騒音源に向けて設置される第一反射面と、
前記第一反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面の前方に、前記第一反射面と対向するようにして配置された第二反射面と、
前記第二反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面における前記第二反射面の後方位置に形成された通気用開口と、
を具備し、
前記第一反射面の断面が放物線状をなすとともに、
前記第二反射面の断面が前記放物線の焦点を中心とする凸円弧状に形成され、
前記通気用開口が前記放物線の頂点の位置に形成されてなる防音装置であって、
前記第一反射面、前記第二反射面および前記通気用開口が一つずつ、正面視において同心円状をなすように組み合わされてユニット化され、該ユニットが正面側に複数組、隣り合うように連設された
ことを特徴とする防音装置。
湾曲面の凹側を騒音源に向けて設置される第一反射面と、
前記第一反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面の前方に、前記第一反射面と対向するようにして配置された第二反射面と、
前記第二反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有して前記第一反射面における前記第二反射面の後方位置に形成された通気用開口と、
を具備し、
前記第一反射面の断面が放物線状をなすとともに、
前記第二反射面の断面が前記放物線の焦点を中心とする凸円弧状に形成され、
前記通気用開口が前記放物線の頂点の位置に形成されてなる防音装置であって、
前記第一反射面、前記第二反射面および前記通気用開口が一つずつ、正面視において一方向に一様幅で連続するように組み合わされてユニット化され、該ユニットが正面側に複数組、隣り合うように連設された
ことを特徴とする防音装置。
請求項４または５に記載された防音装置において、
遮音特性の異なる複数種類のユニットが互いに隣り合うように連設された
ことを特徴とする防音装置。
請求項４、５または６に記載された防音装置において、
前記ユニットが音波の伝搬方向に複数層、重ねて配置された
ことを特徴とする防音装置。
湾曲面の凹側を騒音源に向けて設置される第一反射面と、
前記第一反射面の見付面積よりも小さい見付面積を有し、前記第一反射面の前方に前記
第一反射面と対向するようにして配置された吸音体または電気的消音装置と、
前記吸音体または電気的消音装置の見付面積よりも小さい見付面積を有し、前記第一反射面における前記吸音体または電気的消音装置の後方位置に形成された通気用開口と、
を具備する防音装置。