JPH08189001A - 鉄道用防音床 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＥＡ効果を有し、印加される電圧によって特
性振動数を変更できるＥＮＣ流体組成物を備えた鉄道用
防音床を提供する。 【構成】 軌道床３２に支持されたレール３４の下方
に、電界配列効果を有する固体粒子２が電気絶縁性媒体
１中に含有されたＥＮＣ流体組成物を収容してなる音波
吸収制御装置３７が設置されてなり、上記音波吸収制御
装置３７は上記ＥＮＣ流体組成物に電圧を印加し、かつ
印加電圧を調整する電圧印加手段３８と接続されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レール下方におい
て、所定の周波数の音波を吸収することにより騒音を防
止する鉄道用防音床に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道の騒音防止構造としては、従来、レ
ールを支持する軌道床の内部または下部に発泡ウレタン
等からなる吸音層を形成して、列車等の鉄道車両がレー
ルを走行した際の騒音を低減することが一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記騒
音防止構造にあっては、吸音可能な騒音周波数が一定で
あることに起因して以下のような問題が生じていた。す
なわち、レールを走行する鉄道車両には客車、機関車、
貨車等の種類があるが、これら種類によって発生する騒
音の周波数帯域が異なるため、騒音の高レベル周波数帯
域が上記吸音層の吸音周波数帯域とずれた場合には、騒
音の低減効果が低下し、十分な騒音防止効果が得られな
いといった不満があった。また、騒音の高レベル周波数
帯域は、走行する鉄道車両の速度や、加速・減速、レー
ル周囲の建築物の過密度、高架の場合の高架下にある構
造物の種類等によっても変化するので、騒音を十分に吸
収するには各種吸音周波数帯域の吸音層を多数形成しな
ければならないが、この場合、軌道床の大型化や施工能
率の低下が著しいといった問題が生じる。このため、現
実問題として十分な騒音防止を行なうことは困難となっ
ていた。

【０００４】ところで、本発明者らは、従来知られてい
ない新規な電界配列特性（以下、「ＥＡ特性」と称す
る）を有する電気感応型音波吸収制御用流体組成物（以
下、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｎｏｉｓｅ−Ｃｏｎｔｒｏｌ流
体組成物を略して「ＥＮＣ流体組成物」と称する）の研
究を行っている。このＥＮＣ流体組成物は、例えば、電
気絶縁性の媒体中に固体粒子を分散させて得られる流体
であり、これに電界を印加すると固体粒子が誘電分極を
起こし、さらに誘電分極に基づく静電引力によって互い
に電場方向に配位連結して整列し、鎖状体構造を示す性
質を持っている。また、固体粒子によっては電気泳動し
て配列配向し、配列塊状構造を示す性質を示すものもあ
る。このように、電界下における粒子の配列配向を電界
配列効果（以下、Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ａｌｉｇｎｍｅｎ
ｔ効果を略して「ＥＡ効果」と称する）と呼び、そのよ
うな性質を有する固体粒子を電界配列性粒子（以下、電
界配列性粒子を略して「ＥＡ粒子」と称する）と呼ぶこ
ととする。そして本発明者らは、この新規な構造のＥＮ
Ｃ流体組成物の研究を進めることにより本発明に到達し
た。

【０００５】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
ので、ＥＡ効果を有し、印加される電圧によって特性振
動数を変更できるＥＮＣ流体組成物を備えた鉄道用防音
床を提供することによって上記の問題点を解決すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の鉄道用防音床は、軌道床に支持され
たレールの下方に、ＥＡ粒子が電気絶縁性媒体中に含有
されたＥＮＣ流体組成物を収容してなる音波吸収制御装
置が設置されてなり、上記音波吸収制御装置は上記ＥＮ
Ｃ流体組成物に電圧を印加し、かつ印加電圧を調整する
電圧印加手段と接続されていることを特徴としている。
請求項２記載の鉄道用防音床は、上記レールを走行する
鉄道車両を検知する車両検知手段が上記電圧印加手段に
接続されていることを特徴としている。請求項３記載の
鉄道用防音床は、レール周辺の騒音を検知する騒音検知
手段が電圧印加手段に接続されていることを特徴として
いる。

【０００７】

【作用】請求項１記載の鉄道用防音床によれば、電圧印
加手段がＥＮＣ流体組成物に所定値の電圧を印加するこ
とによって、音波吸収制御装置が特定周波数の音波を低
減する。ここで、例えば、鉄道車両の種類等によって音
の周波数が変動した場合は、電圧印加手段から音波吸収
制御装置を構成するＥＮＣ流体組成物に所定値の電圧を
印加する。このようにすると、この音波吸収制御装置に
よる吸音周波数が変わり、諸条件によって変動した特定
周波数の音波が低減される。

【０００８】つまり、音波吸収制御装置は、電圧が印加
されていない状態では、ＥＮＣ流体組成物中のＥＡ効果
を有するＥＡ粒子は電気絶縁性媒体中にランダムに浮遊
・分散している。電圧印加手段により一対の電極板に電
圧を印加すると、ＥＡ粒子は鎖状に配列結合して鎖状体
（粒子鎖）を形成し、この鎖状体が電界方向に平行して
配列する。この状態で、一方の電極板に音波（空気振
動）を入射させると、この電極板が上記対向方向に振動
するが、鎖状体自体が弾性の性質を持っているため、鎖
状体は引っ張られる場合には、向かい合う粒子同士が引
き合って引力を、圧縮される場合には、撓んで反発力を
それぞれ生じ、電気絶縁性媒体中の鎖状体の運動により
粘性抵抗が生じ、これによって音波の持つエネルギーの
損失（散逸）が起こる。

【０００９】即ち、電極板に入射した音波に、鎖状体を
含むＥＮＣ流体組成物と電極板とが共振するのである。
このような鎖状体に振動を与える音波周波数は、鎖状体
の持つ特性振動数（鎖状体の弾性と電極板の慣性とのバ
ランスからなる、いわゆる固有振動数と推定される）に
よって定まり、その特性振動数と一致した周波数の音波
が電極板に入射すると、鎖状体は共振してその音波を吸
収し、他の周波数の音波は反射されることになる。各粒
子間に働く引力（鎖状体に生じる応力）は、一対の電極
板に印加される電圧の増加に伴って増大することから、
鎖状体自体の弾性率と粘性率が印加電圧の増加に伴って
増大することになり、本発明は、このことを利用するも
のである。すなわち、印加電圧を調整して、鎖状体自体
の特性振動数を、入射音波（空気振動）のうち除去した
い成分の振動数に一致させることにより、鎖状体を共振
（共鳴）させ、吸音（除去）したい成分のエネルギーを
消費し、その他の成分を反射させるものである。

【００１０】図１０はＥＡ粒子３０ｗｔ％分散系につい
てＥＡ特性に及ぼす電界強度の影響を測定した結果を示
すグラフである。このグラフから印加電圧が増加するほ
ど鎖状体に働く応力は増大することが明かである。ＥＡ
特性は、誘電分極した粒子が電気的引力により電場方向
に配列し、鎖状構造を形成することに起因する。低せん
断速度では、電気的引力が支配的であるので、鎖状構造
の破壊と再形成がゆるやかに繰り返される。電場方向に
並んだ鎖をそれと直角方向にせん断破壊させるとき発生
する力が降伏応力に相当する。形成されるすべての鎖の
粒子が同じ直径をもち、直鎖状の並んで電極板間を結ん
でいると考えると、鎖の数は粒子濃度に比例するので、
降伏応力も粒子濃度に比例することになる。図１１に振
動系の等価回路を示し、すなわち、弾性率Ｋのコイルば
ね２２と粘性率Ｃのダッシュポット２３が一対の電極板
間に並列に接続されている。

【００１１】請求項２記載の鉄道用防音床によれば、車
両検知手段の発信した車両検知信号の受信時に電圧印加
手段がＥＮＣ流体組成物に所定値の電圧を印加すること
によって、音波吸収制御装置が特定周波数の音波を低減
する。ここで、車両検知手段の車両検知信号は、客車、
機関車、貨車といった鉄道車両の種類や走行速度を特定
するものである。電圧印加手段は、受信した車両検知信
号に基づいてＥＮＣ流体組成物に電圧を印加して、音波
吸音制御装置の吸音周波数を鉄道車両の種類や走行速度
に応じた騒音の周波数に合わせる。

【００１２】請求項３記載の鉄道用防音床によれば、騒
音検知手段が騒音を検知した際に電圧印加手段がＥＮＣ
流体組成物に所定値の電圧を印加することによって、音
波吸収制御装置が特定周波数の音波を低減する。ここ
で、騒音検知手段で検知した騒音の内、特に高レベルの
周波数帯域に合わせて電圧印加手段から音波吸収制御装
置を構成するＥＮＣ流体組成物に所定値の電圧を印加す
ることにより、例えば鉄道車両の走行速度や種類、発車
時の軌道音、停止時のブレーキ音、軌道床や軌道床の下
方の構造物の種類等の諸環境によって騒音の高レベル周
波数帯域が変動した場合においても、音波吸収制御装置
の吸音周波数が常に騒音の高レベル帯域の変動に追従し
て変動する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の鉄道用防音床の第１実施例を
図によって説明する。図１及び図２は、本発明の鉄道用
防音床を高架式の鉄道軌道に適用した例であって、図中
符号３１は橋脚、３２は軌道床、３３は橋桁、３４はレ
ール、３５は騒音吸収装置である。この鉄道軌道は、橋
脚３１間に複数本架設された橋桁３３上に軌道床３２を
形成し、この軌道床３２上にレール３４を敷設、固定し
たものである。橋桁３３は鉄道軌道の長手方向に沿って
配置されたＨ型鋼である。これら橋桁３３は略水平の一
平面に沿って配置されており、この橋桁３３の配置平面
の鉄道軌道の長手方向所定間隔毎に、遮音壁３６が鉄道
軌道幅方向に沿って設置されている。

【００１４】上記騒音吸収装置３５は、上記橋桁３３の
両側面および遮音壁３６の両側面に固定されたパネル状
の音波吸収制御装置３７と、これら音波吸収制御装置３
７に接続された可変電源（電圧印加手段）３８と、この
可変電源３８に接続され、互いに光信号を授受可能な対
を成す車両検知手段としての発光ダイオード（以下「Ｌ
ＥＤ」と略称する）３９およびフォトダイオード（以下
「ＰＤ」と略称する）４０とから構成されたものであ
る。

【００１５】上記ＬＥＤ３９およびＰＤ４０は、軌道床
３２上面においてその幅方向に互いに離間して配置され
ている。これらＬＥＤ３９、ＰＤ４０は、自身と接続さ
れている音波吸収制御装置３７の近傍に配置されている
が、上記音波吸収制御装置３７より鉄道車両４１（鉄道
車両）の走行方向後方にずらして設置してもよい。そし
て、上記可変電源３８は、ＬＥＤ３９、ＰＤ４０間にお
いてレール３４上に鉄道車両４１の存在を検知した際に
上記音波吸収制御装置３７を構成するＥＮＣ流体組成物
へ電圧を印加するようになっている。即ち、上記構成の
騒音吸収構造によれば、可変電源３８から電圧が印加さ
れていない場合は、それぞれの騒音吸収装置３５自体が
持つ吸音周波数の音波の低減を行ない、可変電源３８か
ら所定値の電圧が印加された場合は、その印加された電
圧の値に対応した周波数の音波の低減もできるようにな
っている。

【００１６】次に、上記音波吸収制御装置３７を構成す
るＥＮＣ流体組成物について説明する。図６には、ＥＮ
Ｃ流体組成物の一具体例が示されている。このＥＮＣ流
体組成物は、電気絶縁性媒体１中に固体粒子であるＥＡ
粒子２が均一に分散されてなっている。このＥＡ粒子２
は、有機高分子化合物からなる芯体３と、電界配列性無
機物（以下、「ＥＡ無機物」と称する）である粒子４か
らなる表層５とによって形成され、無機・有機複合粒子
を形成している。この具体例において、電気絶縁性媒体
１は無色透明のシリコーン油であり、無機・有機複合粒
子の芯体３を形成する有機高分子化合物はポリアクリル
酸エステルであり、表層５を形成するＥＡ無機物の粒子
４は無機イオン交換体でありかつ電気半導体性無機物で
もある白色の水酸化チタンである。このＥＡ粒子（無機
・有機複合粒子）の色は例えば白色である。また、電気
絶縁性媒体１中に含まれるＥＡ粒子２の割合は例えば
７．５重量％である。

【００１７】このＥＮＣ流体組成物は、図７に示すよう
に、離間して平行に配置した一対の電極板７，８の間に
介在させる。図８に示すように、この一対の電極板７，
８に、電源９からスイッチ１０を介して電圧を印加する
と、ＥＡ効果によってＥＡ粒子２が電極板７，８の面と
直角の方向に鎖状に配列して鎖状体（粒子鎖）６を形成
する。このとき、各鎖状体６は相互に離間して平行に配
向する。

【００１８】次に、上述したＥＮＣ流体組成物を用いた
本発明の音波吸収制御装置（音波制振装置）について説
明する。図４に示すように、一対の電極板１７，１８が
間隙（組成物収容空間）をおいて対向配置され、これら
一対の電極板１７，１８間には、上述した本発明の、Ｅ
Ａ効果を有するＥＡ粒子２を電気絶縁性媒体１中に含有
してなるＥＮＣ流体組成物が収容されている。一方の
（下方の）電極板１８は図示しない固定部材に固定配置
されており、他方の電極板１７は、音波に対して柔軟な
例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム
１７ａの下面に一様に接着されている。上記一対の電極
板１７，１８の周縁及びＰＥＴフィルム１７ａの周縁に
は、枠状のシール部材１５が固着されている。

【００１９】一対の電極板１７，１８及びシール部材１
５により形成された空間内に、本発明のＥＮＣ流体組成
物が密閉された状態で収容されている。また、一方の電
極板１７及びＰＥＴフィルム１７ａは、その周縁が固定
されているが、一対の電極板１７，１８の対向方向（矢
印Ｘで示す上下方向）に振動できるように構成されてい
る。これにより、音波（空気振動）１１がＰＥＴフィル
ム１７ａに入射した場合には、ＰＥＴフィルム１７ａ及
び一方の電極板１７は上下振動することができる。

【００２０】可変電源１３は、一対の電極板１７，１８
間に電圧を印加し、かつ印加電圧を調整するものであ
り、この電源１３にはスイッチ１４が直列に接続されて
いる。このスイッチ１４をオンにすることにより、一対
の電極板１７，１８間に電圧を印加することができる。
この音波吸収制御装置は、通常、外観矩形板状あるいは
円形板状の形態であるが、勿論、設置する場所に合わせ
て適宜の形状とする。

【００２１】次に、上記構成の音波吸収制御装置の動作
について説明する。図４に示すように、一対の電極板１
７，１８間に電圧が印加されていない状態では、ＥＮＣ
流体組成物のＥＡ粒子２が電気絶縁性媒体１中にランダ
ムに浮遊・分散している（図７参照）。一対の電極板１
７，１８に電圧を印加すると、ＥＮＣ流体組成物中のＥ
Ａ粒子２が鎖状に配列結合して鎖状体（粒子鎖）６を形
成し、この鎖状体６が電界方向に平行して配列する（図
８参照）。

【００２２】この状態で、一方の電極板１７に音波（空
気振動）１１を入射させると、図９の（ａ），（ｂ），
（ｃ）及び（ｄ）の状態が順次起こって、この電極板１
７がＰＥＴフィルム１７ａとともに矢印Ｘ（図４及び図
５参照）で示すように対向方向に振動するが、鎖状体６
自体が弾性の性質を持っているため、図９の（ｂ）に示
すように、鎖状体６は、圧縮される場合には、例えば
「く」の字状に撓んで反発力を生じ、図９の（ｄ）に示
すように、鎖状体６は、引っ張られる場合には、向かい
合うＥＡ粒子２同士が引き合って引力を生じる。これに
より、ＥＮＣ流体組成物中での鎖状体６の運動により、
粘性抵抗が生じ、音波１１の持つエネルギーの損失（散
逸）が起こる。

【００２３】そして、電極板１７の振動にともなって、
鎖状体６の引っ張りと圧縮が繰り返されるものであり、
この結果、鎖状体６自身も振動することになる。すなわ
ち、電極板１７に入射した音波１１に、鎖状体６を含む
ＥＮＣ流体組成物と、電極板１７とＰＥＴフィルム１７
ａとからなる電極板構造体とが共振するのである。この
ような鎖状体６に振動を与える音波周波数は、鎖状体６
の持つ特性振動数によって定まり、その特性振動数と一
致した周波数の音波１１が電極板１７に入射すると、鎖
状体６は共振して（図５中矢印Ａ，Ｂ参照）その音波を
吸収し、他の周波数の音波１２は反射されることにな
る。

【００２４】各ＥＡ粒子２間に働く力（鎖状体６に生じ
る応力）は一対の電極板１７，１８に印加される電圧の
増加に伴って増大することから、鎖状体６自体の弾性率
と粘性率が印加電圧の増加に伴って増大することにな
る。本発明は、このことを利用して音波の所望の成分を
除去するものである。すなわち、印加電圧を調整して、
粒子鎖６自体の特性振動数を、電極板１７に入射した音
波（空気振動）のうち除去したい成分（特定波長の音
波）の振動数に一致させることにより、図８に示すよう
に、鎖状体６を慣性力の作用により左右矢印Ａ，Ｂで示
すように共振（共鳴）させ、入射音波１１の除去したい
成分のエネルギーを消費し、その他の音波成分（符号１
２で示す）を反射させるものである。このように、印加
電圧により、入射音波の所望の特定波長の成分を吸収・
制御できる。

【００２５】音波吸収制御装置の特性周波数は、ＥＡ粒
子（固体粒子）の大きさ、ＥＡ粒子間に働く弾性力、ま
た電極板の固有振動数及び電極板間の距離等により変化
する。本実施例では、電気絶縁性媒体中に粒径がほぼ均
一な球形状のＥＡ粒子が分散されたものであるので（不
定形粒子を用いない）、一定電圧下では上述した反発力
や引力が変動せず、しかも、ＥＡ粒子間に働く弾性力と
電極板の慣性力のバランスにも変動が生じにくい。上記
実施例においては、鎖状体は「く」の字状に撓むものと
されているが、この他に、例えば図１２の（ａ）に示す
ようなＳ字型、あるいは図１２の（ｂ）に示すようなＷ
字型に撓む場合もあると考えられる。

【００２６】また、上記実施例においては、電界の印加
によってＥＡ粒子（無機・有機複合粒子）２が１列の鎖
状体６を形成して平行に配列する現象について説明した
が、ＥＡ粒子２の数が数重量％を越えて多くなると、１
列の鎖状体６ではなく、鎖状体６が複数列相互に接合し
て、図１３の（ａ）の如くカラム１９を構成して配列す
るようになる。このカラム１９においては左右の鎖状体
のＥＡ粒子２は１つずつずれて互い違いに隣接する。こ
れについて本発明者らは、図１３の（ｂ）に示すごと
く、＋極部分と−極部分に誘電分極しているＥＡ粒子２
が互い違いに隣接して＋極部分と−極部分とが引き合っ
て配列した方がエネルギー的に安定なためであると推定
している。さらに、上記実施例においては、一対の電極
板間に直接ＥＮＣ流体組成物を収容したものを示した
が、これに限らず、ＥＮＣ流体組成物を十分に含浸させ
た多孔質体を一対の電極板間に収容してもよい。この場
合、多孔質体は、ＥＡ効果を損なわないために、連続気
泡を有するものが好ましい。

【００２７】本発明のＥＮＣ流体組成物に用いる電気絶
縁性媒体１としては、例えば、塩化ジフェニル、セバチ
ン酸ブチル、芳香族ポリカルボン酸高級アルコールエス
テル、ハロフェニルアルキルエーテル、トランス油、塩
化パラフィン、弗素系オイル、またはシリコーン系オイ
ルやフルオロシリコーン系オイルなど、電気絶縁性及び
電気絶縁破壊強度が高く、化学的に安定でかつＥＡ粒子
を安定に分散させ得るものであればいずれの流体または
これらの混合物も使用可能である。この電気絶縁性媒体
１は、目的に応じて着色することができる。着色する場
合は、選択された電気絶縁性媒体に可溶であってその電
気的特性を損なわない種類と量の油溶性染料または分散
性染料を用いることが好ましい。電気絶縁性媒体１に
は、この他に分散剤、界面活性剤、粘度調整剤、酸化防
止剤、安定剤などが含まれていてもよい。

【００２８】この電気絶縁性媒体１の動粘度は、１ｃＳ
ｔないし３００００ｃＳｔの範囲内であることが好まし
い。動粘度が１ｃＳｔより小さいと、ＥＮＣ流体組成物
の貯蔵安定性の面で不足を生じ、動粘度が３００００ｃ
Ｓｔより大きいと、ＥＡ粒子の均一分散が困難になると
ともに、調整時に気泡を巻き込み、その気泡が抜けにく
くなり、取り扱いに支障を来すので好ましくない。この
観点から、動粘度は１０ｃＳｔないし１０００ｃＳｔの
範囲内、特に１０ｃＳｔないし１００ｃＳｔの範囲内で
あることが好ましい。もちろん、電気絶縁性媒体１の動
粘度は、温度により変化し、この温度影響を印加電圧に
よって抑制することができる。

【００２９】本発明に用いられるＥＡ粒子２は、ＥＡ効
果を有する無機・有機複合粒子であれば、元素、有機化
合物、または無機化合物、またはそれらの混合物など、
いずれの素材も使用可能である。その例としては例えば
無機イオン交換体、金属酸化物、シリカゲル、電気半導
体性無機物、カーボンブラックなどの粒子、及びこれら
を表層として有する粒子を挙げることができる。しか
し、このＥＡ粒子２は、上記実施例に示したように、有
機高分子化合物からなる芯体３と、ＥＡ無機物の粒子４
からなる表層５とによって形成された無機・有機複合粒
子であることが特に好ましい。この無機・有機複合粒子
は、比較的比重が重いＥＡ無機物の粒子４からなる表層
５が比較的比重の軽い有機高分子化合物である芯体３に
担持されていて、その粒子全体の比重を電気絶縁性媒体
１に対して近似するように調節できる。従ってこれを電
気絶縁性媒体１に分散して得られたＥＮＣ流体組成物
は、貯蔵安定性に優れたものとなる。

【００３０】ＥＡ粒子（無機・有機複合粒子）２の芯体
３として使用し得る有機高分子化合物の例としては、ポ
リ（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリル酸エ
ステル−スチレン共重合物、ポリスチレン、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ニトリルゴム、ブチルゴム、ＡＢ
Ｓ樹脂、ナイロン、ポリビニルブチレート、アイオノマ
ー、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル樹脂、
ポリカーボネート樹脂などの１種または２種以上の混合
物または共重合物を挙げることができる。

【００３１】表層５を形成するＥＡ無機物である粒子４
としては種々のものが用い得るが、好ましい例としては
無機イオン交換体とシリカゲルと電気半導体性無機物と
を挙げることができる。これらの粒子４を用いて有機高
分子化合物からなる芯体３の上に表層５を形成すると
き、得られた無機・有機複合粒子は有用なＥＡ粒子２と
なる。

【００３２】上記無機イオン交換体の例としては（１）
多価金属の水酸化物、（２）ハイドロタルサイト類、
（３）多価金属の酸性塩、（４）ヒドロキシアパタイ
ト、（５）ナシコン型化合物、（６）粘土鉱物、（７）
チタン酸カリウム類、（８）ヘテロポリ酸塩、及び
（９）不溶性フェロシアン化物を挙げることができる。

【００３３】以下に、それぞれの無機イオン交換体につ
いて詳しく説明する。 （１）多価金属の水酸化物。 これらの化合物は、一般式ＭＯx（ＯＨ）y（Ｍは多価金
属であり、ｘは零以上の数であり、ｙは正数である）で
表され、例えば、水酸化チタン、水酸化ジルコニウム、
水酸化ビスマス、水酸化錫、水酸化鉛、水酸化アルミニ
ウム、水酸化タンタル、水酸化ニオブ、水酸化モリブデ
ン、水酸化マグネシウム、水酸化マンガン、及び水酸化
鉄などである。ここで、例えば水酸化チタンとは含水酸
化チタン（別名メタチタン酸またはβチタン酸、ＴｉＯ
（ＯＨ）₂）及び水酸化チタン（別名オルソチタン酸ま
たはαチタン酸、Ｔｉ（ＯＨ）₄）の双方を含むもので
あり、他の化合物についても同様である。

【００３４】（２）ハイドロタルサイト類。 これらの化合物は、一般式Ｍ₁₃Ａ₁₆（ＯＨ）₄₃（ＣＯ）
₃・１２Ｈ₂Ｏ（Ｍは二価の金属である）で表され、例え
ば二価の金属ＭがＭｇ、ＣａまたはＮｉなどである。 （３）多価金属の酸性塩。 これらは例えばリン酸チタン、リン酸ジルコニウム、リ
ン酸錫、リン酸セリウム、リン酸クロム、ヒ酸ジルコニ
ウム、ヒ酸チタン、ヒ酸錫、ヒ酸セリウム、アンチモン
酸チタン、アンチモン酸錫、アンチモン酸タンタル、ア
ンチモン酸ニオブ、タングステン酸ジルコニウム、バナ
ジン酸チタン、モリブデン酸ジルコニウム、セレン酸チ
タン及びモリブデン酸錫などである。

【００３５】（４）ヒドロキシアパタイト。 これらは例えばカルシウムアパタイト、鉛アパタイト、
ストロンチウムアパタイト、カドミウムアパタイトなど
である。 （５）ナシコン型化合物。 これらには例えば（Ｈ₃Ｏ）Ｚｒ₂（ＰＯ₄）₃のようなも
のが含まれるが、本発明においてはＨ₃ＯをＮａと置換
したナシコン型化合物も使用できる。 （６）粘土鉱物。 これらは例えばモンモリロナイト、セピオライト、ベン
トナイトなどであり、特にセピオライトが好ましい。

【００３６】（７）チタン酸カリウム類。 これらは一般式ａＫ₂Ｏ・ｂＴｉＯ₂・ｎＨ₂Ｏ（ａは０
＜ａ≦１を満たす正数であり、ｂは１≦ｂ≦６を満たす
正数であり、ｎは正数である）で表され、例えばＫ2・
ＴｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ・２ＴｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ、０．
５Ｋ₂Ｏ・ＴｉＯ₂・２Ｈ₂Ｏ、及びＫ₂Ｏ・２．５ＴｉＯ
₂・２Ｈ₂Ｏなどである。なお、上記化合物のうち、ａま
たはｂが整数でない化合物はａまたはｂが適当な整数で
ある化合物を酸処理し、ＫとＨとを置換することによっ
て容易に合成される。

【００３７】（８）ヘテロポリ酸塩。 これらは一般式Ｈ₃ＡＥ₁₂Ｏ₄₀・ｎＨ₂Ｏ（Ａはリン、ヒ
素、ゲルマニウム、またはケイ素であり、Ｅはモリブデ
ン、タングステン、またはバナジウムであり、ｎは正数
である）で表され、例えばモリブドリン酸アンモニウ
ム、及びタングストリン酸アンモニウムである。 （９）不溶性フェロシアン化物。 これらは次の一般式で表される化合物である。Ｍ_b-pxa
Ａ［Ｅ（ＣＮ）₆］（Ｍはアルカリ金属または水素イオ
ン、Ａは亜鉛、銅、ニッケル、コバルト、マンガン、カ
ドミウム、鉄（ＩＩＩ）またはチタンなどの重金属イオ
ン、Ｅは鉄（ＩＩ）、鉄（ＩＩＩ）、またはコバルト
（ＩＩ）などであり、ｂは４または３であり、ａはＡの
価数であり、ｐは０〜ｂ／ａの正数である。） これらには例えば、Ｃｓ₂Ｚｎ［Ｆｅ（ＣＮ）₆］及びＫ
₂Ｃｏ［Ｆｅ（ＣＮ）₆］などの不溶性フェロシアン化合
物が含まれる。

【００３８】上記（１）〜（６）の無機イオン交換体は
いずれもＯＨ基を有しており、これらの無機イオン交換
体のイオン交換サイトに存在するイオンの一部または全
部を別のイオンに置換したもの（以下、置換型無機イオ
ン交換体という）も、本発明における無機イオン交換体
に含まれるものである。即ち、前述の無機イオン交換体
をＲ−Ｍ¹（Ｍ¹は、イオン交換サイトのイオン種を表
す）と表すと、Ｒ−Ｍ¹におけるＭ¹の一部または全部
を、下記のイオン交換反応によって、Ｍ¹とは異なるイ
オン種Ｍ²に置換した置換型無機イオン交換体もまた、
本発明における無機イオン交換体である。 ｘＲ−Ｍ¹＋ｙＭ²→Ｒｘ−（Ｍ²）ｙ＋ｘＭ¹ （ここでｘ、ｙはそれぞれイオン種Ｍ²、Ｍ¹の価数を表
す）。Ｍ¹はＯＨ基を有する無機イオン交換体の種類に
より異なるが、無機イオン交換体が陽イオン交換性を示
すものでは、一般にＭ¹はＨ⁺であり、この場合のＭ²は
アルカリ金属、アルカリ土類金属、多価典型金属、遷移
金属または希土類金属等、Ｈ⁺以外の金属イオンのいず
れか任意のものである。ＯＨ基を有する無機イオン交換
体が陰イオン交換性を示すものでは、Ｍ¹は一般にＯＨ^-
であり、その場合Ｍ²は例えばＩ、Ｃｌ、ＳＣＮ、Ｎ
Ｏ₂、Ｂｒ、Ｆ、ＣＨ₃ＣＯＯ、ＳＯ₄またはＣｒＯ₄など
や錯イオンなど、ＯＨ^-以外の陰イオン全般の内の任意
のものである。

【００３９】また、高温加熱処理によりＯＨ基を一旦失
ってはいるが、水に浸漬させるなどの操作によって再び
ＯＨ基を有するようになる無機イオン交換体について
は、その高温加熱処理後の無機イオン交換体なども本発
明に使用できる無機イオン交換体の一種であり、その具
体例としてはナシコン型化合物、例えば（Ｈ₃Ｏ）Ｚｒ₂
(PO₄）₃の加熱により得られるＨＺｒ₂（ＰＯ₄）₃やハイ
ドロタルサイトの高温加熱処理物（５００〜７００℃で
加熱処理したもの）などがある。これらの無機イオン交
換体は一種類だけではなく、多種類を同時に表層として
用いることもできる。なお、上記の無機イオン交換体と
して、多価金属の水酸化物、及び多価金属の酸性塩を用
いることが特に好ましい。

【００４０】上記ＥＡ粒子（無機・有機複合粒子）２の
表層５として使用し得る電気半導体性無機物の例は、電
気伝導度が、室温にて１０³〜１０^-11Ω^-1／ｃｍの金属
酸化物、金属水酸化物、金属酸化水酸化物、無機イオン
交換体、またはこれらの少なくともいずれか１種に金属
ドーピングしたもの、もしくは金属ドーピングの有無に
拘わらず、これらの少なくともいずれか１種を他の支持
体上に電気半導体層として施したものなどである。

【００４１】好ましい電気半導体性無機物の例を以下に
示す。 （Ａ）金属酸化物：例えばＳｎＯ₂ 、アモルファス型二
酸化チタン（出光石油化学社製）などである。 （Ｂ）金属水酸化物：例えば水酸化チタン、水酸化ニオ
ブなどである。ここで水酸化チタンとは、含水酸化チタ
ン（石原産業社製）、メタチタン酸（別名βチタン酸、
ＴｉＯ（ＯＨ）₂ ）及びオルソチタン酸（別名αチタン
酸、Ｔｉ（ＯＨ）₄ ）を含むものである。 （Ｃ）金属酸化水酸化物：この例としては例えばＦｅＯ
（ＯＨ）（ゲーサイト）などを挙げることができる。 （Ｄ）多価金属の水酸化物：無機イオン交換体（１）と
同等。 （Ｅ）ハイドロタルサイト類：無機イオン交換体（２）
と同等。 （Ｆ）多価金属の酸性塩：無機イオン交換体（３）と同
等。 （Ｇ）ヒドロキシアパタイト：無機イオン交換体（４）
と同等。 （Ｈ）ナシコン型化合物：無機イオン交換体（５）と同
等。 （Ｉ）粘土鉱物：無機イオン交換体（６）と同等。 （Ｊ）チタン酸カリウム類：無機イオン交換体（７）と
同等。 （Ｋ）ヘテロポリ酸塩：無機イオン交換体（８）と同
等。 （Ｌ）不溶性フェロシアン化物：無機イオン交換体
（９）と同等。 （Ｍ）金属ドーピング電界配列性無機物：これは上記の
電気半導体性無機物（Ａ）〜（Ｌ）の電気伝導度を上げ
るために、アンチモン（Ｓｂ）などの金属をＥＲ無機物
にドーピングしたものであって、例としてはアンチモン
（Ｓｂ）ドーピング酸化錫（ＳｎＯ₂ ）などを挙げるこ
とができる。 （Ｎ）他の支持体上に電気半導体層としてＥＡ無機物を
施したもの：例えば支持体として酸化チタン、シリカ、
アルミナ、シリカ−アルミナなどの無機物粒子、または
ポリエチレン、ポリプロピレンなどの有機高分子粒子を
用い、これに電気半導体層としてアンチモン（Ｓｂ）ド
ーピング酸化錫（ＳｎＯ₂）を施したものなどを挙げる
ことができる。このように他の支持体上にＥＡ無機物が
施された粒子も、全体としてＥＡ無機物と見なすことが
できる。これらのＥＡ無機物は、１種類だけでなく、２
種類またはそれ以上を同時に表層として用いることもで
きる。

【００４２】ＥＡ粒子（無機・有機複合粒子）２は、種
々な方法によって製造することができる。例えば、有機
高分子化合物からなる粒子状の芯体３と微粒子状の粒子
４とをジェット気流によって搬送し、衝突させて製造す
る方法がある。この場合は粒子状の芯体３の表面に粒子
４の微粒子が高速度で衝突し、固着して表層５を形成す
る。また別の製法例としては、粒子状の芯体３を気体中
に浮遊させ、粒子４の溶液を霧状にしてその表面に噴霧
する方法がある。この場合はその溶液が芯体３の表面に
付着し乾燥することによって表層５が形成される。

【００４３】ＥＡ粒子（無機・有機複合粒子）２を製造
する特に好ましい製法は、芯体３と同時に表層５を形成
する方法である。この方法は、例えば、芯体３を形成す
る有機高分子化合物のモノマーを重合媒体中で乳化重
合、懸濁重合または分散重合するに際して、微粒子状と
したＥＡ無機物である粒子４を上記モノマー中、または
重合媒体中に存在させるというものである。重合媒体と
しては水が好ましいが、水と水溶性有機溶媒との混合物
を使用することもでき、また有機系の貧溶媒を使用する
こともできる。この方法によれば、重合媒体の中でモノ
マーが重合して芯体粒子３を形成すると同時に、微粒子
状のＥＡ無機物の粒子４が芯体３の表面に層状に配向し
てこれを被覆し、表層５を形成する。

【００４４】乳化重合または懸濁重合によってＥＡ粒子
（無機・有機複合粒子）を製造する場合には、モノマー
の疎水性の性質とＥＡ無機物の親水性の性質を組み合わ
せることによって、ＥＡ無機物の粒子４の大部分を芯体
３の表面に付着させることができる。この芯体３と表層
５との同時形成方法によれば、有機高分子化合物からな
る芯体３の表面にＥＡ無機物の粒子４が緻密かつ強固に
接着し、堅牢なＥＡ粒子（無機・有機複合粒子）２が形
成される。

【００４５】本発明に使用するＥＡ粒子２の形状は必ず
しも球形であることを要しないが、粒子状の芯体３が調
節された乳化・懸濁重合方法によって製造された場合
は、得られるＥＡ粒子２の形状はほぼ球形となる。ＥＡ
粒子２の粒径は特に限定されるものではないが、０．１
μｍないし５００μｍ、特に５μｍないし２００μｍの
範囲内とすることが好ましい。この際の微粒子状のＥＡ
無機物である粒子４の粒径は特に限定されるものではな
いが、好ましくは０．００５μｍないし１００μｍ、さ
らに好ましくは０．０１μｍないし１０μｍの範囲内と
する。

【００４６】ＥＡ粒子（無機・有機複合粒子）２におい
て、表層５を形成するＥＡ無機物である粒子４と芯体３
を形成する有機高分子化合物の重量比は特に限定される
ものではないが、保存安定性の高いＥＮＣ流体組成物を
得るためには、ＥＡ無機物の粒子４と有機高分子化合物
の芯体３の合計重量に対して粒子４が１重量％ないし６
０重量％の範囲内、特に４重量％ないし３０重量％の範
囲内とすることが好ましい。この芯体３の割合が１重量
％未満では、得られたＥＡ粒子２のＥＡ特性が不十分と
なり、６０重量％を超えると、ＥＡ２粒子の比重が過大
となって保存安定性を損なう惧れがある。また、本発明
のＥＮＣ流体組成物は、上記のＥＡ粒子２を、必要なら
分散剤、他の成分とともに電気絶縁性媒体中に均一に攪
拌混合して製造することができる。この攪拌機として
は、液状分散媒に固体粒子を分散させるために通常使用
されるものがいずれも使用できる。電気絶縁性媒体中１
におけるＥＡ粒子２の含有率は、特に限定されるもので
はないが、０．５〜７５重量％、特に５〜５０重量％で
あることが好ましい。その含有率が１％未満では充分な
ＥＡ効果が得られず、７５％以上では電圧を印加しない
ときのＥＮＣ流体組成物の初期粘度が過大となって使用
が困難になる。

【００４７】上記の各種方法、特に芯体３と表層５とを
同時に形成する方法によって製造されたＥＡ粒子２は、
その表層５の全部または一部分が有機高分子物質や、製
造工程で使用された分散剤、乳化剤その他の添加物質の
薄膜で覆われていて、ＥＡ粒子としてのＥＡ効果が充分
に発揮されない場合がある。この不活性物質の薄膜は粒
子表面を研磨することによって容易に除去することがで
きる。従って芯体３と表層５とを同時に形成する場合に
は、その表面を研磨することが好ましい。

【００４８】この粒子表面の研磨は、種々な方法で行う
ことができる。例えば、無機・有機複合粒子であるＥＡ
粒子２を水などの分散媒体中に分散させて、これを攪拌
する方法によって行うことができる。この際、分散媒体
中に砂粒やボールなどの研磨材を混入してＥＡ粒子２と
共に攪拌する方法、あるいは研削砥石を用いて攪拌する
方法などによって行うこともできる。例えばまた、分散
媒体を使用せず、ＥＡ粒子２と上記のような研磨材また
は研削砥石とを用いて乾式で攪拌して行うこともでき
る。

【００４９】さらに好ましい研磨方法は、ＥＡ粒子２を
ジェット気流などによって気流攪拌する方法である。こ
れは気相中で粒子自体を相互に激しく衝突させて研磨す
る方法であり、他の研磨材を必要とせず、研磨済みの粒
子を分級によって容易に分離し得る点で好ましい方法で
ある。上記のジェット気流攪拌においては、それに用い
られる装置の種類、攪拌速度、ＥＡ粒子２の材質などに
より研磨条件を選定する必要があるが、一般的には６０
００ｒｐｍの攪拌速度で０．５ｍｉｎ〜１５ｍｉｎ程度
ジェット気流攪拌することが好ましい。

【００５０】本発明のＥＮＣ流体組成物は、上記のＥＡ
粒子２を、必要なら分散剤など他の成分と共に電気絶縁
性媒体１中に均一に攪拌混合し分散させて製造すること
ができる。この攪拌機としては、液状分散媒に固体粒子
を分散させるために通常使用されるものがいずれも使用
できる。

【００５１】上記鉄道用防音床は、図１及び図２に示す
ように、車両検知手段を構成するＬＥＤ３９とＰＤ４０
との間で鉄道車両４１を検知した際に上記ＰＤ４０が車
両検知信号を発信し、この車両検知信号を可変電源３８
が受信した際に、音波吸収制御装置３７に可変電源３８
が電圧を印加する。ここで、鉄道車両４１には客車、貨
車等といった種類があり、これら種類によって発生する
騒音の周波数が異なるが、例えば鉄道車両４１にＬＥＤ
等の光源を取り付け、この光源の光をＰＤ４０で受光す
るようにすれば鉄道車両４１の種類を検知することが可
能となり、上記可変電源３８が鉄道車両４１の種類に応
じて異なる電圧を音波吸収制御装置３７に印加すること
により音波吸収制御装置３７の吸音周波数を変更して、
発生する騒音を効率良く低減することができる。また、
高架においては、特に軌道床３２下方で騒音が橋桁３３
の間などで共鳴して減衰しにくい傾向があるが、橋桁３
３および遮音壁３６に画成された空間においてその内壁
面全体に音波吸収制御装置３７が設置された状態になっ
ているので、騒音を効果的に減衰することができ、高架
下方における騒音の影響を大幅に減少することができ
る。

【００５２】可変電源３８に鉄道車両４１の走行速度の
計測手段を設ければ、鉄道車両４１の走行速度に応じて
可変電源３８における印加電圧を調整することができ、
騒音の低減を一層効果的に行なうことができる。

【００５３】したがって、本発明の鉄道用防音床によれ
ば、音波吸収制御装置３７によって特定周波数の騒音そ
のものを効果的に低減するので、周囲への騒音の影響を
大幅に低減することができる。この結果、軌道床３２の
下に鉄筋コンクリート製の家屋４２がある場合（図２参
照）などには、特に騒音防止効果が有効に作用して、高
架下を多様な目的で有効活用することが可能となる。

【００５４】以下、本発明の鉄道用防音床の第２実施例
を図３を参照して説明する。本実施例はビル内に設置さ
れた駅への適用例であって、図３に示すように、上記音
波吸収制御装置３７と同様に構成され、レール３４を支
持する軌道床Ｓの下部に設けられた音波吸収制御装置４
３と、可変電源４４（電圧印加手段）と、プラットホー
ムＨ下部に設置され騒音の高レベル周波数帯域を検出す
る騒音検知手段としての高レベル帯域検出器４５とから
なる騒音吸収装置４６を有している。

【００５５】上記騒音吸収装置４６は、上記高レベル帯
域検出器４５で検出した検出信号に基づいて、上記可変
電源４４がリアルタイムで音波吸収制御装置４３の印加
電圧を変更することにより、常時、高レベル帯域の騒音
を吸収・制御する。したがって、上記鉄道用防音床によ
れば、鉄道車両４１の走行速度やレール３４周囲の環境
に関係無く、高レベル帯域検出器４５で検出した高レベ
ル帯域の騒音を吸収・制御するので、常時、高い騒音防
止効果を得ることができる。また、鉄道車両４１の停車
時のブレーキ音や発車時のモータ駆動音等も効果的に吸
音できる。本実施例の騒音吸収装置４６は、上記第１実
施例の鉄道軌道にも適用することができる。

【００５６】なお、上記第２実施例では、高レベル帯域
検出器４５で検出する騒音の高レベル帯域を、人体に不
快感をおよぼす特定範囲の周波数帯域に限定してもよ
い。また、上記各実施例において、地下やトンネルなど
のレールの上方に閉塞物がある場合には、該閉塞物の内
面側にも音波吸収制御装置３７、４３を設置することに
より、一層高い騒音吸収効果が得られる。この場合、鉄
道車両内における騒音が大幅に低減されて、鉄道車両内
部の居住性も向上することができる。

【００５７】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、下記の効果を得ることができる。請求項１記載の鉄
道用防音床によれば、電圧印加手段によって音波吸収制
御装置を構成するＥＮＣ流体組成物に所定値の電圧を印
加することにより、音波吸収制御装置による吸音周波数
を変えることができるので、鉄道軌道を走行する鉄道車
両の種類や速度の変化によって変動する特定周波数の騒
音を確実に低減させることができ、高い騒音防止効果を
得ることができる。

【００５８】請求項２記載の鉄道用防音床によれば、車
両検知手段で鉄道車両を検知することにより、この鉄道
車両の種類や走行速度等に応じて発生する騒音の周波数
を特定して、この周波数の騒音を音波吸収制御装置で吸
収・制御するので、高い騒音防止効果を効率良く得るこ
とができる。

【００５９】請求項３記載の鉄道用防音床によれば、騒
音検知手段で騒音そのものを検知して、リアルタイムで
吸収・制御すべき特定周波数の騒音を音波吸収制御装置
で吸収・制御するので、高い騒音防止効果を一層効率良
く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の鉄道用防音床の第１実施例を説明す
る部分破断斜視図である。

【図２】 本発明の鉄道用防音床の第１実施例を説明す
る側面図である。

【図３】 本発明の鉄道用防音床の第２実施例を説明す
る正面図である。

【図４】 電気感応型音波吸収制御用流体組成物を備え
た音波吸収制御装置（音波制振装置）の断面図である。

【図５】 音波吸収制御装置において、音波が入射され
て鎖状体や一方の電極板が共振している状態を示す断面
図である。

【図６】 本発明に係わる電気感応型音波吸収制御用流
体組成物の一実施例を示す断面図である。

【図７】 本発明に係わる電気感応型音波吸収制御用流
体組成物の電源オフ時の態様を示す断面図である。

【図８】 本発明に係わる電気感応型音波吸収制御用流
体組成物の電源オン時の態様を示す断面図である。

【図９】 音波吸収制御装置に、音波が入射されて一方
の電極板が振動している状態を示す断面図である。

【図１０】 電界配列性粒子分散系について電界配列特
性に及ぼす電界強度の影響を測定した結果を示すグラフ
である。

【図１１】 振動系の等価回路を示す図である。

【図１２】 音波吸収制御装置において、鎖状体の撓み
状態の別な例を示す図である。

【図１３】 音波吸収制御装置において、鎖状体が複数
列相互に接合してなるカラムを示す図である。

【符号の説明】

１…電気絶縁性媒体、２…ＥＡ粒子（固体粒子）、１３
…可変電源（電圧印加手段）、３２…軌道床、３４…レ
ール、３７…音波吸収制御装置、３８…電圧印加手段
（可変電源）、３９…車両検知手段（発光ダイオー
ド）、４０…車両検知手段（フォトダイオード）、４１
…鉄道車両、４３…音波吸収制御装置、４４…電圧印加
手段（可変電源）、４５…騒音検知手段（高レベル帯域
検出器）、Ｓ…軌道床。

フロントページの続き (72)発明者 後藤 守孝 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 古市 健二 東京都江東区木場１丁目５番１号 株式会 社フジクラ内 (72)発明者 大坪 泰文 千葉県千葉市稲毛区小仲台９丁目21番１号 206

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軌道床（３２、Ｓ）に支持されたレール
   （３４）の下方に、電界配列効果を有する固体粒子
   （２）が電気絶縁性媒体（１）中に含有された電気感応
   型音波吸収制御用流体組成物を収容してなる音波吸収制
   御装置（３７、４３）が設置されてなり、 上記音波吸収制御装置は上記電気感応型音波吸収制御用
   流体組成物に電圧を印加し、かつ印加電圧を調整する電
   圧印加手段（１３、３８、４４）と接続されていること
   を特徴とする鉄道用防音床。
2. 【請求項２】 レールを走行する鉄道車両（４１）を検
   知する車両検知手段（３９、４０）が上記電圧印加手段
   に接続されていることを特徴とする請求項１記載の鉄道
   用防音床。
3. 【請求項３】 レール周辺の騒音を検知する騒音検知手
   段（４５）が上記電圧印加手段に接続されていることを
   特徴とする請求項１または２記載の鉄道用防音床。