JPH06167983A - 音響絶縁箱 - Google Patents

音響絶縁箱

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JPH06167983A
JPH06167983A JP5176356A JP17635693A JPH06167983A JP H06167983 A JPH06167983 A JP H06167983A JP 5176356 A JP5176356 A JP 5176356A JP 17635693 A JP17635693 A JP 17635693A JP H06167983 A JPH06167983 A JP H06167983A
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アリ ハムディ モハメド
Hamid Bouhioui
ブイウ アミド
Marc Rehfeld
ルフェル マルク
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    • E06BFIXED OR MOVABLE CLOSURES FOR OPENINGS IN BUILDINGS, VEHICLES, FENCES OR LIKE ENCLOSURES IN GENERAL, e.g. DOORS, WINDOWS, BLINDS, GATES
    • E06B3/00Window sashes, door leaves, or like elements for closing wall or like openings; Layout of fixed or moving closures, e.g. windows in wall or like openings; Features of rigidly-mounted outer frames relating to the mounting of wing frames
    • E06B3/66Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together
    • E06B3/67Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together characterised by additional arrangements or devices for heat or sound insulation or for controlled passage of light
    • E06B3/6707Units comprising two or more parallel glass or like panes permanently secured together characterised by additional arrangements or devices for heat or sound insulation or for controlled passage of light specially adapted for increased acoustical insulation

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 一枚板のガラスで作られ重量やコストを増す
ことなく音響性能を向上する絶縁ガラス張り構造を提供
する。 【構成】 音響絶縁箱は挿入枠で周縁が組立てられた2
つの平行パネルからなり、内部にガスや空気が充満する
空洞を有している。箱内にはオリフィスにより空洞と連
通する導波管が形成され、オリフィスの形状、断面及び
位置と、導波管の断面とは、箱が入射音響領域に置かれ
た時の空洞とパネルとに生じる音波と機械的波動とに同
調しないように決定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は多数の壁を有する平らな
箱からなる、さらに詳細には絶縁ガラス張りの、音響絶
縁箱に関する。
【0002】
【従来の技術】2枚又はそれ以上のガラス板を一定距離
の間隔をおいて保持する挿入枠によってこれらガラス板
を相互に組立てガラス板の間にガス空間、通常は乾燥空
気の空間を封入した絶縁ガラス張り構造は多くの場合建
物又は陸上運送車輌の熱絶縁を向上させるために用いら
れている。
【0003】最も普及している装置は、6から12mmの
間の空隙によって隔てられた4mmの普通の厚さのガラス
を用いている。このように、上記のガラス張り構造は単
位面積当り同じ全体質量の一枚ガラスの音響性能より実
質的に低い、限られた音響性能を有している。
【0004】産業上、様々な手段が用いられ絶縁ガラス
張り構造の音響性能を向上させるようにしている。最も
広く普及しているものは大きな厚さの異なるガラスを用
いている。この手段は効果が限られており、ガラス張り
構造の重量を増し、補強された窓の使用を余儀なくし、
さらに費用の増加は無視できない。もう1つの普及した
手段は、一枚のガラスを積層ガラスに取替えることにあ
る。これでも、効果は限定されそして費用の増加は前の
場合よりも大きくなる。
【0005】窓を取付けるよう意図されたガラス張り構
造として用いるのが困難であるが内部の隔壁又は鉄道車
輌においては普及している手段は、空気の空隙の厚さを
増大させることからなっている。しかし、効果は空気の
厚さを数センチ(5又は6センチ)とすることに認めら
れるにすぎず、これはシールされた絶縁ガラス張り構造
において変形例の生産を妨げるものとなる。
【0006】1つの効果的な手段は特殊な積層構造を用
いることである。したがって、ヨーロッパ特許出願第1
00701B1号は、1つ又は2つの積層された要素を
含み、その樹脂が、厚さ4mmの2つのガラス板を有しこ
の樹脂の2mmの層によって共に接合された積層ガラスか
らなる長さ9cm幅3cmの横棒であって、同じ長さと同じ
幅と4mmの厚さとを有するガラスの横棒の臨界周波数か
ら多くとも35%だけ異なる臨界周波数を有しているよ
うな横棒である、絶縁ガラス張り構造を記載している。
減衰作用には無関係の、樹脂の低い剛性に基づくこの型
式のガラス張り構造の作動原理は普通の積層されたガラ
ス張り構造に比較して非常に顕著な改良をもたらすが、
その値段はまた著しく高いものとなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、通常の一枚板のガラスで作られているが製
造コストと重量を過度に増大させることなく性能を向上
した絶縁ガラス張り構造を提供することである。
【0008】本発明はさらに、より一般的には、ガス及
び/又は空気で充たされた多重又は2重壁のシールされ
た箱の音響絶縁体の問題に対する簡単で安価な対策を提
供することを目的とする。
【0009】ガラス張り構造の場合において上記のよう
な技術的手段はいずれのものも通常の一枚板のガラスで
作られたシールされた絶縁ガラス張り構造を用いるもの
ではないが、その理由は上記の手段がその厚さ又はその
性質(通常の又は特別の積層体)に作用するために提案
されているからである。一方において、ある研究は標準
の厚さのパネルの使用と箱の周縁に箱の空洞に同調され
たヘルムホルツ共鳴器を設けることとを提案している
(MASON and FAHY, Journal of Sound and Vibration,
Vol.124(2), pages 367 to 379 Academic Press Ltd 19
88参照)。
【0010】特許出願WO−A−8502640号はし
たがって、一定周波数で改良された音響絶縁性を有する
箱を提案している。その変形例のうちの1つにおいて、
箱の外側に位置し小さな断面の導管を介して内部容積に
連通する、特定位置に局限された球状共鳴器を含んでい
る。この装置は1つの周波数に同調されているため、こ
の周波数の周りの領域内で特に作用するが、他の周波数
に関しては、少ししか作用しないか又は全く作用しな
い。さらに、共鳴器の容積は、例えば12mmの厚さの空
気の空隙を有する1m2 のガラス張り構造にとってその
全容量が2リットルに近い数個の“シリンダ”をガラス
張り構造の周縁に取付けることを必要とするような、1
5%のオーダーの空洞自体の容積の相当大きな比率とし
なければならず、この方法は絶縁ガラス張り構造を製造
する通例の条件には適さずまた比較できる厚さの箱の音
響絶縁に対しても適していない。
【0011】共鳴器と箱内部との連結がヘルムホルツ共
鳴器の通常の場合のようにパイプを介して行われず連続
した連結要素を介してなされる他の共鳴器もまた知られ
ている。ドイツ特許出願第3401996号はしたがっ
て、ガラスが異なった厚さを有しまた機械的に相互が分
離されるガラス張り構造を提案している。非常に大きな
断面の空洞がガラス張り構造の周縁に形成され、これ
が、その容積とこの空洞をガラス張り構造の内部に連結
する連続溝の特性とを考慮して、共鳴器に同調し与えら
れた周波数における絶縁を向上させるようにすることを
可能にする。
【0012】吸収性の周縁材料を含みこの吸収性材料の
周縁がガラス張り構造の内部に位置するチューブの中に
収容されている、他のガラス張り構造がまた公知であ
る。ドイツ特許出願第2748223号は吸収性材料を
収容するチューブの内部と外部との間の連結がチューブ
の一端から他端へと延びる非常に長く狭い通路を介して
行われる構造を提案している。この型のガラス張り構造
の作動原理は適当な吸収性材料により音響を減衰させる
ことである。吸収性材料のない他の例はドイツ特許出願
第2748223号においては考えられない。
【0013】箱の音響性能を向上させるために、本発明
は、箱の外側に配置されたヘルムホルツ共鳴器の原理を
用いずまたパネルの間の内部空隙の周縁に配置された適
当な材料による音の吸収の原理を用いないものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、挿入枠によっ
てその周縁が組立てられた2つの実質的に平行なパネル
からなる少なくとも1つの平らな空洞を含む箱であっ
て、この空洞がガス及び空気の少なくとも一方で充たさ
れ、さらに1つ又は複数の特定位置に局限されたオリフ
ィスを介して空洞と連通する導波管を含み、オリフィス
の形状、断面及び位置が導波管の断面と共に、前記箱が
入射する音の領域に置かれた時に空洞の中とパネル上と
にそれぞれ生じる音波と機械的な波動とに同調しない
(離調する)ように、決定される箱を提供する。
【0015】音波と機械波との間の離調は音響モードと
機械モードとの間のエネルギ結合の係数をコンピュータ
で算出することにより数的に表現され、そして離調は最
小とされたこれらの係数である。
【0016】好ましくは、導波管は空洞の周縁に置かれ
それ自体が閉鎖されている。有利には、箱は多角形であ
る。
【0017】パネルのようなガラス板を有する絶縁ガラ
ス張り構造である場合には、導波管はこの絶縁ガラス張
り構造の挿入枠と一体である。本発明の好適な実施態様
は、その全長にわたる狭い溝を介して連通する2つの区
画室を有し外側の区画室が乾燥剤を含んでいる、単一の
押出し型材からなる導波管と挿入枠とを含んでいる。
【0018】好ましくは、導波管と挿入枠とを構成する
押出し型材は薄いアルミニウム板を曲げることによって
得られる。
【0019】本発明を具体化する好適な方法は導波管と
空洞との間を連通するオリフィスがそれぞれ、その幅が
少なくとも局部的に導波管の幅に近くその長さが関連の
側の長さの2%と25%との間、また好ましくは2%と
5%との間であるユニットを構成する。ガラス張り構造
が矩形である時は、これらオリフィスは好ましくは側面
の中央に置かれそして一連の等距離のオリフィスからな
っている。
【0020】最も精巧な変形例においては案内に沿って
局限された開口によって空洞に連結された周縁導波管を
有する矩形の絶縁ガラス張り構造である本発明の技術に
より、容易に取付け可能で安価な手段で従来のガラス張
り構造の音響性能を実質的に向上させることができる。
【0021】
【実施例】以下の記載と添付図面とは本発明の理解とそ
の利点の正しい評価とを可能にする。
【0022】本発明の原理は次のとおりである。小さな
隙間により隔てられ枠によって周縁が連結され空洞を得
るようにしている2つの平行なパネルから形成された箱
の音響絶縁性を増大させるため、箱の周縁に、適当な位
置に配された断面(S)の開口によって2つの壁の間に
閉じ込められた空気又はガスと連通する、断面(A)の
導波管を設けることが提案される。この導波管の目的
は、2つの壁のある箱構造が入射音響領域に置かれた時
に空気又はガスの空間と壁とにそれぞれ生じる音波と機
械的波動(機械波)に対し離調することである。
【0023】最適の幾何学的特性(A,S及び開口の位
置)を決定するため、音響的及び機械的限定要素によっ
て空気又はガス空間と壁とを識別することにあるコンピ
ュータによる計算方法が用いられる。この音響的限定要
素は導波管の接合を介して空気空間の内部音響モードの
変更を非常に正確にコンピュータ計算することを可能に
し、また機械的限定要素は2つの壁の固有モードをコン
ピュータで同様に正確に計算できるようにする。
【0024】壁とガス又は空気空間との間の振動−音響
結合を考慮するため、Universite de Technologie de C
ompiegneのHAMDI教授のチームによって開発された
混合公式化が用いられる。Eyrolles,Pari
sによって1988年に発行された、構造物の音響放射
における、HAMDIによる“限定要素と境界限定要素
とによる識別方法”を参照されたい。この公式化は、問
題の未知数を構成する音響的及び機械的モード要素の点
について記載されている、結合された流体/構造装置に
Hamiltonの原理を適用することに基づいてい
る。この公式化の主なる利点は内部の音響モードと壁の
機械的モードとの間の結合についてのエネルギ係数を明
確に表わすことである。
【0025】この方法の原理はしたがって、エネルギ結
合係数を最小にするようなやり方で導波管の特定の寸法
を見つけ出すことである。
【0026】導波管が取付けられた2つの壁構造の減少
指数をコンピュータ計算するために、HAMDI教授チ
ームにより同様に開発された境界限定要素方法がつづい
て用いられ、この方法は壁の放射インピーダンスと入射
平面波の音界に置かれた2つの壁構造の減少指数とをコ
ンピュータ計算するのを可能にする。
【0027】要約すると、この方法は以下のとおりであ
る。与えられた基本構造、例えば12mmの空気空間によ
って隔てられた4mm厚さの2つのガラスパネルと、この
構造の特性に適合する導波管とを具備する絶縁ガラス張
り構造から出発することが考えられる。例えばあるガラ
ス張り構造の場合に、導波管は周縁に置くことが一般に
好ましい。計算の結果が要素A,Sと、直感的には最良
の結果が得られると思われしかも依然として最終製品に
適合する開口の位置とを指示する。(したがって、絶縁
ガラス張り構造にとって、周縁の導波管がガラス張り構
造の見る領域の中に深く侵入しすぎるのが阻止される。
同様に、依然としてガラス張り構造の場合には、開口が
対称の位置に、好ましくは側面の中央に置かれる。)
【0028】開発されたコンピュータ計算のソフトウエ
アは最終的には次の6段階を実施することにある。 1.限定要素によるガス又は空気空間と壁との調和 2.壁の振動モードのコンピュータ計算 3.導波管の存在しない場合と存在する場合とにおける
ガス又は空気空間の音響モードのコンピュータ計算 4.音響モードと機械的モードとの間のエネルギ結合の
係数のコンピュータ計算。これは、この段階で結合断絶
が生じ周波数を超えたかどうかを見るのを可能にする。
目標はパネルと導波管との間のインピーダンスに遮断を
実際に生じさせることである。 5.壁についての音響放射インピーダンスマトリックス
のコンピュータ計算 6.2つの壁構造についての減少指数のコンピュータ計
算。
【0029】周波数の関数としての音響減少指数の曲線
によって明示された箱の模型の結果は、選択された導波
管によって得られる効果を判定することができるように
する。このコンピュータ計算はパラメータA,Sと減少
指数を向上させるようなやり方で案内を区画形成する開
口の位置との1つ、2つ又は3つを反覆して変更するこ
とができるようにし、また実験はこの新規な箱/導波管
ユニットの音響結果の有効性を検査することができるよ
うにする。
【0030】実施例1 上記の方法は、12mmの空気空間によって隔てられ乾燥
剤(分子ふるい)で充たされブチルとポリ硫化物とで接
合されたアルミニウムの枠と共に組立てられた、4(1
2)4 2重ガラス張り構造に適用された。このガラス
張り構造の寸法は1.23×1.48m2 であった。
【0031】上記の方法のいくつかの段階が、図1と2
に示されている製品において、最高点に達する連続して
続く近似計算によって終了するようガラス張り構造に適
用された。
【0032】これはガラス張り構造の周縁に、ガラス張
り構造の4つの角に断面が54mm2の4つの空洞と側面
の中央に断面が480mm2 の4つの空洞とを含む空洞
に、8つの連結オリフィスを介して連通する、断面24
0mm2 の導波管の形成をもたらした。
【0033】ガラス2と周縁の押出し型材3とを有する
ガラス張り構造1が図1に示されている。
【0034】セメント4と乾燥剤5とが図2に示されて
いる。これら要素の全部が従来のものである。導波管は
図1と2では6で示されている。これは4つの壁で構成
されており、ガラスの内側表面7と8、挿入枠の内側表
面9、及び第4の壁のための、枠の押出し型材に一致す
る押出し型材11の外側表面10が用いられている。こ
の押出し型材は枠の押出し型材と同様に2つのガラスの
間で接合される。枠の押出し型材は長さの範囲で切断さ
れガラスがその間に上記の区画形成された連結オリフィ
スを残すようにし、すなわち、角部のオリフィス12と
して54mm2 の面積と側面の中央のオリフィス13とし
て480mm2 の面積とを残すようにする。これら押出し
型材は中空であるがその端は閉塞されている。
【0035】上記の原型で行われた試験の音響測定は、
押出し型材11のない点を除いて同一のガラス張り構造
に比べて性能の実質的な向上を示した。フランス基準N
F−S31051による結果は道路騒音に関して3dB
(A)だけ良好でありまたISO基準717(Rw)に
よる結果は同様に+3dBだけ良好であった。
【0036】実施例2 第2の例のガラス張り構造が産業上の大量生産条件のも
とで生産された。
【0037】絶縁ガラス張り構造の挿入体を構成するよ
う意図された押出し型材がアルミニウムストリップを曲
げることにより生産された。この押出し型材は2つの機
能を有し、一方において絶縁ガラス張り構造の枠の通例
の機能を果たさねばならず、また他方において、本発明
の導波管を組込まなければならない。押出し型材の断面
は図4に示されている。乾燥剤とガラス張り構造の4つ
の隅部の角の固定とに用意された区画室が16で示され
ている。導波管は17で示されている。ここでは150
mm2 の断面が選択された。ガラス張り構造の原型は前と
同じ寸法の4mmガラスの1.23×1.48m2 の大き
さで生産された。
【0038】本発明の方法を適用することにより、音響
モードと機械的モードとの間の結合のためのエネルギ係
数がコンピュータ計算され、それからコンピュータ計算
により、押出し型材の開口の位置、形状及び断面の選択
がこれら係数を最小にするのに成功する方法が、試験さ
れた。開口のために選択された位置はガラス張り構造の
4つの側面の中央であり、角部は漏れ防止としないで、
図3に18で示す傾斜により組立てられた。オリフィス
の形状は一連のほとんど相互に接するオリフィス19と
して設けられた。その直径は押出し型材の厚さと同じで
あることが重要である。もう1つの重要な規準はガラス
張り構造の側面の中央におけるオリフィスの集合によっ
て占められる全体の長さである。この長さは側面の長さ
の少なくとも2%で多くても25%でなければならな
い。並列する円形開口の数は1.23mの長さの側面と
長さ1.48mの側面との両方について4個が最適であ
った。
【0039】図4に示される押出し型材は興味ある特徴
を有しており、2つの室の間を連通するためのオリフィ
スを備えるよう構成されている。隔壁20は直角の壁2
1とは接触せず例えば0.2mmの自由な間隙22を残し
ている。この通路は区画室16を充たす乾燥剤(図示し
ない)が、恒久的に乾燥状態を保つ絶縁ガラス張り構造
の区画室17と内部空隙23の開口19とによって、作
用できるようにする。
【0040】実物大の音響測定が上記のガラス張り構造
と、また比較のため同じ寸法で本発明の導波管を備えて
いないガラス張り構造とについて、行われた。
【0041】それぞれの容積が62m3 と86m3 の2
つの反響室において試験がISO基準140によってな
された。
【0042】その結果が図5に示されている。周波数
(KHz )は横座標として示されまた音響減少指数は縦座
標として示されている。曲線14は空気の充たされた従
来の4(12)4絶縁ガラス張り構造の結果を示し、こ
れに対し曲線15は同じ寸法の4(12)4であるが図
3と4の周縁導波管を有するガラス張り構造の結果を示
している。200Hzと2500Hzとの間で本発明のガラ
ス張り構造は普通のガラス張り構造に対し2dBと5dBの
間の値だけ優れていることがわかる。曲線の大体の形状
は、効果がヘルムホルツ共鳴器の場合のように局限され
た周波数で目立つことがなく可聴スペクトルの広い帯域
にわたって目立っていることを示している。
【0043】上記の曲線から音響減少指数の全部の値
が、一方においてフランス基準NF−S31051(道
路騒音の減少指数Rrd、桃色雑音の減少指数Rpin
k)により、またISO基準717(Rw)によって、
コンピュータ計算された。
【0044】その結果は次のとおりであった。 ─────────────────────────────── 4(12)4 4(12)4+導波管 ─────────────────────────────── Rrd 26.3 29.6 Rpink 29.5 32.1 Rw 30 33
【0045】導波管は、空気の空間が通常第1と第2の
平面の間につくり出す結合を妨げることによりその効果
を完全に発生させる。この導波管の役割は音波を循環で
きるようにすることであり、これは、空洞と案内との間
の連通のためのオリフィスの数が多すぎてこの自由な循
環を妨げることのないようにするのにとって、重要であ
る。
【0046】本発明の箱の実施例1と2は透明のガラス
パネルを用いるが、自明のように、音響効果はこの材料
の性質には依存しない。同じオーダーの弾性係数の金属
板又は任意の他の材料のパネルが匹敵する結果をもたら
す。
【0047】本発明がパネル自体(厚さ、積層ユニッ
ト、特殊樹脂)に作用する装置だけでなく空洞(ヘルム
ホルツ共鳴器又は周縁吸収装置)に作用する装置におい
ても全く異なった革新的な方法を提供することが、上記
のことから明らかである。これらの他の処理に関して本
発明は安価で、工業上設置が容易であり、審美的に目立
たないという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の箱の実施態様を示す図である。
【図2】図1の箱の細部を示す図である。
【図3】本発明のガラス張り構造を示す図である。
【図4】図3のガラス張り構造の枠を構成する押出し型
材の断面図である。
【図5】本発明のガラス張り構造を本発明の装置を備え
ていない同じガラス張り構造と比較した音響効果を示す
図である。
【符号の説明】
1…ガラス張り構造 2…ガラス 3…押出し型材 4…セメント 5…乾燥剤 6…導波管 11…押出し型材 12,13…オリフィス 16…区画室 17…導波管 19…オリフィス
フロントページの続き (72)発明者 アミド ブイウ フランス国,60471 コンピエーニュ セ デ,ザク ドゥ メルシエール,ゾネ 3,イムーブル タラッサ,リュ デュ フォン ペルナン,20 (72)発明者 マルク ルフェル フランス国,95460 エザンビル,アベニ ュ デュ ジェネラル ドゥ ゴール,6

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 挿入枠により周縁が組立てられた2つの
    実質的に平行なパネルからなる少なくとも1つの平らな
    空洞を含んでいる箱であって、前記空洞がガス及び空気
    の少なくとも一方で充たされた箱において、1つ又は複
    数の特定位置のオリフィスを介して前記空洞に連通する
    導波管を有し、前記オリフィスの形状、断面及び位置が
    前記導波管の断面と共に、前記箱が入射音響領域に置か
    れた時前記空洞と前記パネルとにそれぞれ発生する音波
    と機械的波動とに同調しないように、決定されているこ
    とを特徴とする箱。
  2. 【請求項2】 音波と機械的波動との間の離調が、音響
    モードと機械的モードとの間のエネルギ結合の係数をコ
    ンピュータ計算することにより数的に表現され、また前
    記離調が最小とされた前記係数であることを特徴とする
    請求項1に記載の箱。
  3. 【請求項3】 導波管が空洞の周縁に置かれていること
    を特徴とする請求項1又は2に記載の箱。
  4. 【請求項4】 導波管がそれ自体で閉鎖されていること
    を特徴とする請求項3に記載の箱。
  5. 【請求項5】 箱が多角形であることを特徴とする請求
    項3又は4に記載の箱。
  6. 【請求項6】 箱が、パネルがガラス板である絶縁ガラ
    ス張り構造であり、また導波管が絶縁ガラス張り構造の
    挿入枠と一体であることを特徴とする請求項5に記載の
    箱。
  7. 【請求項7】 導波管と挿入枠とが、一方が他方と連通
    する2つの区画室を具備する単一の押出し型材からな
    り、外側の区画室が乾燥剤を収容していることを特徴と
    する請求項6に記載の箱。
  8. 【請求項8】 2つの区画室がそのほぼ全長にわたって
    狭い溝を介して連通していることを特徴とする請求項7
    に記載の箱。
  9. 【請求項9】 導波管と挿入枠とを構成する押出し型材
    が薄いアルミニウム板を曲げることにより得られること
    を特徴とする請求項7又は8に記載の箱。
  10. 【請求項10】 導波管と空洞との間を連通する特定位
    置のオリフィスがそれぞれ、長さが関連の側面の長さの
    2%と25%との間、好ましくは2%と5%との間であ
    るユニットを構成していることを特徴とする請求項5か
    ら9のうちの1項に記載の箱。
  11. 【請求項11】 オリフィスの幅が、少なくとも局部的
    に導波管の幅に近いことを特徴とする請求項10に記載
    の箱。
  12. 【請求項12】 ガラス張り構造が矩形であり、オリフ
    ィスが側面の中央に位置し、これらオリフィスが一連の
    等距離の円からなっていることを特徴とする請求項10
    又は11に記載の箱。
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