JP3843389B2 - 吸音構造体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路や鉄道の防音壁、建築構造物に利用される防音壁、その他の防音壁に利用される吸音構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路や鉄道などから発生する騒音が周辺に及ばないように、或いは周辺への騒音被害を低減する目的で防音壁を設ける構成が知られている。
【０００３】
防音壁の構造としては、例えば、特開平９−２５６３２８号公報に記載されているようなものが知られている。この公報には、所定の間隔で垂直に立てられたＨ形鋼材の溝に遮音パネルを落とし込んだ構造が開示されている。また、この公報では、吸音パネルではなく、遮音パネルを配置する構成が開示されているが、吸音パネルを配置する場合も同様な構造を採用することができる。
【０００４】
吸音パネルは、例えば、ガラスウールなどの音響抵抗を有する吸音材料の背後に背後空気層を備えた構成が採用される。このような吸音構造では、吸音材料と背後空気層の厚さで決まる共鳴周波数以上の周波数において吸音作用が得られる。
【０００５】
一般に、道路防音にしても鉄道の防音にしても、防音壁を配置する長さは長大なものとなる。このため、構造が極力簡単で低コスト、メンテナンスが容易、施工性が良好といった点が最重要課題となっている。
【０００６】
また、吸音構造を採用した場合、ある程度の厚さの空気層が必要となるため、吸音構造自体の厚さの寸法も必要とされる。しかし、一般に高速道路などにおいては、吸音構造のために特別の寸法の余裕がとられていることは少なく、スペースを有効利用できる構造が求められている。
【０００７】
上述したＨ形鋼材の溝部に吸音パネルを落とし込む構造では、背後空気層の厚さがＨ形鋼材の寸法で制限されるので、必要とする厚さの背後空気層が得られないという課題もある。また、この構造では、美観的な課題からＨ形鋼材を隠すことがさらに必要となり、構造がより複雑化し、コストアップとなるばかりか、施工性、メンテナンス性がよくないといった課題もある。
【０００８】
さらに、Ｈ形鋼材の溝部に吸音パネルを落とし込む構造では、下部の吸音パネルを何らかの理由により交換する場合に、上部の吸音パネルを全て取り外さなければならないというメンテナンス性の悪さがある。特に、吸音構造体の下部は、交通事故や車輌に跳ね飛ばされた飛翔物によって破損しやすく、上記のメンテナンス性の悪さは大きな問題となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような課題を解決するものであり、吸音構造を利用した防音壁において、次のような課題を解決した吸音構造体を提供することにある。
▲１▼ スペースを有効利用できる。
▲２▼ 構造及び施工が簡単である。
▲３▼ メンテナンスが容易である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の発明は、２本の支柱の間に表面板と裏面板とを配置させ、前記表面板及び裏面板と２本の支柱とで背後空気層を形成し、前記表面板は吸音性を有し、裏面板は非通気性であり、前記表面板と背後空気層とで吸音構造が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
支柱としては、断面がＨ形鋼材とか、断面が角形や円形の鋼材など任意な形状のものを採用することができる。
【００１２】
吸音性を有する表面板としては、音響エネルギーを熱エネルギーとして消費する機能を備えるものが用いられる。例えば、多孔質材料でなる成形材、ガラスウールなどの繊維質吸音材、繊維質吸音材とパンチングメタルなどの音響的に透明と見做せる十分な通気性のある部材で挟み込んだ積層構造体、ガラスウールなどの繊維質吸音材をパンチングメタルなどの部材に取り付けた積層構造体、金属繊維を板状に成形した板材、穴あきボードなど共鳴機構を有する構造体などを採用できる。また、裏面板は、非通気性を備えるものが用いられ、強度及び腐食などを考慮すると、各種の金属板などが望ましい。
【００１３】
第２の発明は、支柱としてＨ形鋼材が採用され、前記Ｈ形鋼材には、その両フランジ部にそれぞれブラケットが取り付けられ、 前記各ブラケット部に表面板と裏面板とがそれぞれ取り付けられていることを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、表面板は、金属繊維を板状に成形させた板材と、前記板材の裏面側に向かう断面コ字形状の複数の長手形状部材とを有することを特徴とし、また、第４の発明は、表面板及び／又は裏面板は、幅広な膨隆部の上下両端部に、段部を介して小形状の凸面部或いは凹面部をそれぞれ形成してなることを特徴とする。
【００１５】
【作用】
第１の発明によれば、２本の支柱を用いて表面板と裏面板とで内部空間を形成し、そこを背後空気層とすることで、次のような有意性を得ることができる。
▲１▼ 構成部材を無駄なく利用することができる。
▲２▼ 極力大きな背後空気層を設けることができる。
▲３▼ 表面板及び裏面板を個別に施工することができるので、施工が容易でメンテナンス性に優れる。特に、破損しやすい下部の表面板及び裏面板を個別に取り外すことができるので、道路防音壁や鉄道防音壁に利用した場合に極めて有用となる。
【００１６】
また、道路や鉄道用の防音壁に使用した場合、背後空気層内を信号ケーブルなどの設置場所に利用できるといった有意性がある。
【００１７】
第２の発明によれば、Ｈ形鋼材を使用することで、そのフランジ部をブラケットの取り付け部に利用することができ、構造をよりシンプルにできるし、メンテナンス性に優れた構造にできる。さらに、ブラケットの寸法を選択することで、背後空気層の厚さを自由に設定することができる。
【００１８】
第３の発明によれば、複数の断面コ字形状の長手形状部材によって、背後空気層とスリット開口を有する共鳴吸音構造が形成され、より高い吸音性能を得ることができる。即ち、背後空気層の作用により高音域の吸音を行い、共鳴吸音構造の作用により低音域の吸音を行うようにすることで、全体として吸音帯域の広い吸音性能を得ることができる。
【００１９】
また、金属繊維からなる表面板が複数の長手形状部材で支えられるので、表面板の強度を高くすることができる。道路防音や鉄道防音においては、表面板に高い風圧が加わるので、高い強度が得られることは有意なこととなる。さらに、全体を金属材料で構成することができるので、耐久性及びリサイクル性に優れた防音壁を得ることができる。またさらに、表面板として金属繊維を用いた場合には、その厚さを数ｍｍ以下と薄くすることができるので、限られたスペースで極力大きな背後空気層を形成できる本発明の優位性を最大限発揮することができる。また、金属繊維は、ガラス繊維等のように空気中に浮遊するようなことがないので、繊維の飛散による人体への悪影響を回避できる点で好ましい。
【００２０】
第４の発明によれば、表面板及び／又は裏面板の縦及び／又は横方向の連結方法は、凹凸面のシール構造であるから密な連結構造となる。また、取り外して交換する場合も交換する表面板のみを取り外せばよく、メンテナンス性に優れる。
【００２１】
【発明の実施の態様】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。第１の実施形態を図１及び図２に示す。図１は、全体の概略を示す概略図、図２は、図１の横断面図である。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、所定の間隔で配置されたＨ形鋼材１０１、１０２と、それぞれのＨ形鋼材１０１，１０２に取り付けられたブラケット１０３、１０４と、このブラケット１０３、１０４に取り付けられた表面板１０５と、表面板１０５に対向して前記Ｈ形鋼材１０１、１０２の反対側に同様な取り付け構造で取り付けられた裏面板１０６とにより１つの吸音構造体単位１０８が構成されている。
【００２３】
表面板１０５は、上記するように、音響エネルギーを熱エネルギーとして消費する機能を備えるものがよく、例えば、アルミニウム繊維を圧縮して板状に成形した吸音性のある部材で構成されている。裏面板１０６は、金属板などの非通気性の部材で構成されている。
【００２４】
この構造では、Ｈ形鋼材１０１と１０２及び表面板１０５と裏面板１０６とによって４面が囲まれた空間１０７が形成されている。図示されないが、この空間１０７の残る２面、つまり、底面部分は土台、上面部分はカバーなどにより、それぞれ非通気性の部材（または、それに代わる構造体構成）によって閉鎖され、空間１０７は閉空間に構成されている。しかし、閉空間構成とはいっても、表面板１０５は、通気性の部材から構成されているので、音響的に閉鎖された空間とはならない。
【００２５】
この空間１０７は、吸音性のある部材である表面板１０５の背後空気層として機能する。そして、この空間１０７は、単なる空間として存在させるだけでもよいが、ガラスウールなどの吸音材料を配置したり、或いは充填して背後空気層としての機能を高めてもよい。
【００２６】
そして、この構造では、表面板１０５と裏面板１０６とによって、Ｈ形鋼材１０１，１０２が外部から隠されるので、別に化粧板などを設ける必要がない。また、この構造では、上述するように、Ｈ形鋼材１０１と１０２及び表面板１０５と裏面板１０６とによって、１つの吸音構造体単位１０８が構成されているが、実際には、この１つの吸音構造体単位１０８が、縦及び横に適宜組み合わされて吸音構造体の全体構造としての防音壁が得られる。
【００２７】
このように図１及び図２に示す構造では、表面板１０５と裏面板１０６とは、ブラケット１０３，１０４を介してＨ形鋼材１０１，１０２に取り付けられている。このブラケット１０３，１０４は、それぞれ両端部の凹状の溝部１０９，１１０をＨ形鋼材１０１，１０２のフランジ１１１に嵌め込ませることによって、Ｈ形鋼材１０１，１０２に取り付けられている。そして、ブラケット１０３，１０４には、そこに設けられた開口部１１５に表面板１０５と裏面板１０６にそれぞれ設けた爪部１１６（図４参照）を嵌め込むことによって、表面板１０５と裏面板１０６とが固定されている。なお、この開口部１１５及び爪部１１６は、所定の間隔を設けて複数設けると安定よく取り付けられる。
【００２８】
この構造によれば、次のような有意性を有する。
▲１▼ スペースを最大限利用できる。つまり、吸音構造は、原理的にある程度の容積を必要とするので、スペースを最大限利用できる。
▲２▼ 構造が簡単で施工が簡単である。
▲３▼ 交通事故などによって表面板や裏面板が破損してもその交換が容易であり、メンテナンス性に優れる。
【００２９】
次に、この構造における表面板１０５と裏面板１０６との取り付け構造の詳細を示す。図３は、表面板１０５を取り外した分解図、図４は、表面板１０５の概要を示す裏面側からの斜視図である。なお、本発明においては、表面板１０５と裏面板１０６との役割と構造は異なるが、その取り付け構造は基本的に同じであるため、ここでは、表面板１０５の取り付け構造について説明する。
【００３０】
表面板１０５は、その裏面の両端に設けた複数の爪部１１６（図４参照）をブラケット１０３、１０４の各開口部１１５に嵌め込むことによってブラケット１０３、１０４にそれそれ取り付けられる。より詳しくは、この各開口部１１５の下方の縁辺部１１７に爪部１１６をそれぞれ係合させることで、表面板１０５が各ブラケット１０３、１０４に取り付けられ、固定される（図３参照）。なお、図４に示すように、前記爪部１１６は、Ｌ字状などからなる板部材１２０に形成され、表面板１０５の裏面両端部にボルト１２１とナット１２２により固定されている。裏面板１０６の爪部１１６も同様に構成されている。
【００３１】
ブラケット１０３、１０４は、左右の凹状の溝部１０９、１１０をＨ形鋼材１０１、１０２のフランジ部１１１の各両端部１１２、１１３にそれぞれ嵌め込むことによってＨ形鋼材１０１、１０２に取り付けられる。こうして、ブラケット１０３と１０４とを介して、表面板１０５が各Ｈ形鋼材１０１、１０２に取り付けられ、固定される（図３参照）。
【００３２】
実際の施工では、予め配置されたＨ形鋼材１０１と１０２とにブラケット１０３，１０４をそれぞれ取り付け、次に、それぞれのブラケット１０３，１０４に表面板１０５を取り付ける。この構造においては、ブラケット１０３，１０４を介してＨ形鋼材１０１，１０２に表面板１０５（裏面板１０６）を個別に取り付け、或いは取り外しが可能であるので、その施工性及びメンテナンス性に優れたものとなる。
【００３３】
表面板１０５と裏面板１０６との取り付け構造は、ここで示す構造が好ましいものであるが、より手間がかかる方法を許容するのであれば、他の方法を採用してもよい。例えば、Ｈ形鋼材１０１，１０２に表面板１０５（裏面板１０６）を直接ボルト締めする方法などを採用することもできる。また、最も構造が簡単で施工性にも優れるＨ形鋼材１０１，１０２を用いる例を示したが、支柱としてＨ形以外の断面形状を有する鋼材を用いても良い。
【００３４】
第２の実施形態として、スリット共鳴構造を採用した吸音構造体の例を説明する。図５は、共鳴吸音構造を採用した例の横断面図である。
【００３５】
この表面板２００は、金属繊維を板状に圧縮加工した板状の吸音材２０１の裏面側に断面がコ字形状をなす金属製の長手形状部材２０２を複数設けた構造を有している。この構造では、前記長手形状部材２０２からなる内部空間が背後空気層２０３として機能する。そして、隣接し合う長手形状部材２０２、２０２の間の空間２０４がスリット構成となり、その背後の空間２０５にヘルムホルツ共鳴構造を基本とする共鳴構造が構成され、この共鳴構造をスリット共鳴構造２０６と称する。
【００３６】
このスリット共鳴構造２０６では、スリット部の空間２０４と背後の空間２０５とで共鳴構造が形成され、所定の共鳴周波数でスリット部分を空気の塊が激しく出入りし、その際に、摩擦によって音響エネルギーが消費され、吸音が行われる。このため、吸音材２０１と背後空気層２０３とによる高音域での吸音、さらに、スリット共鳴構造２０６による低音域での吸音が相乗的に作用し、広い周波数帯域において高い吸音性能が得られる。
【００３７】
特に、このスリット共鳴構造２０６において、スリット部に音響的に高抵抗を示す吸音材２０１が存在することで、共鳴構造による吸音がより高い効率で行われる。
【００３８】
また、この構造では、繊維の飛散やチクチク感が問題となるガラスウールなどの無機繊維材料を用いていないので、施工環境の悪化や事故などにより防音壁の破損に起因する繊維の飛散が問題とならないし、全てを金属材料で構成することができるので、高いリサイクル性を得ることができる。
【００３９】
ここでは、背後空気層２０３とスリット共鳴構造２０６とを一種類ずつ形成したものを示したが、少なくとも一方を複数種類形成してもよい。例えば、背後空気層２０３内にさらに別の背後空気層を形成してもよい。
【００４０】
また、この裏面板１０６の組み合わせ配置構造として、図６に示すような構造を採用できる。つまり、中央部の幅広な膨隆部３０２の上下両端部に段部３０３を介して小形状の凸面部３０４或いは凹面部３０５をそれぞれ形成させて裏面板３０１が構成されている。そして、上下方向の組み合わせは、隣接し合う互いの凸面部３０４と凹面部３０５とを当接させるシール構造３０６により行うと良い。
【００４１】
この例によれば、裏面板３０１は、膨隆部３０２を有するため、その背後空気層を厚くすることができるし、その上下方向の組み合わせは、凸面部３０４と凹面部３０５とのシール構造３０６によって容易に行える。
【００４２】
また、意図しない隙間の形成を防ぐことができるので、隙間が形成されてしまうことによる吸音性能の低下を防ぐことができる。また、雨水の浸入などを防ぐことができ構造体の耐久性を高めることができる。また、この構造は、表面板に利用しても同様な効果を得ることができる。表面板の場合も上下方向の組み合わせは、凸面部と凹面部とのシール構造により行える。
【００４３】
【発明の効果】
本発明を採用することで、次のような課題を解決した防音壁が提供できる。
▲１▼ スペースを有効利用できる。
▲２▼ 構造及び施工が簡単である。
▲３▼ メンテナンスが容易である。
【００４４】
即ち、無駄なく背後空気層が形成できるので、背後空気層を最大限厚くすることができるし、支柱を有効に利用でき、かつ支柱を隠す別途の部材を用いる必要がなく、その構造及び施工が簡単である。さらに、表面板と裏面板とを個別に取り外すことができ、その施工が容易であるという有意性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す全体の概略図。
【図２】図１の横断面図。
【図３】表面板を取り外した分解図。
【図４】表面板の概要を示す裏面側の斜視図。
【図５】本発明の第２の実施形態を示す横断面図。
【図６】表面板の変形例を示す概略図。
【符号の説明】
１０５ 表面板
１０６ 裏面板
１０７ 背後空気層

Claims (4)

1. ２本の支柱の間に表面板と裏面板とを配置させ、
   前記表面板及び裏面板と２本の支柱とで背後空気層を形成し、
   前記表面板は吸音性を有し、裏面板は非通気性であり、
   前記表面板と背後空気層とで吸音構造が形成されていることを特徴とする吸音構造体。
2. 支柱としてＨ形鋼材が採用され、
   前記Ｈ形鋼材には、その両フランジ部にそれぞれブラケットが取り付けられ、
   前記各ブラケット部に表面板と裏面板とがそれぞれ取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の吸音構造体。
3. 表面板は、金属繊維を板状に成形させた板材と、
   前記板材の裏面側に向かう断面コ字形状の複数の長手形状部材とを有することを特徴とする請求項１又は２記載の吸音構造体。
4. 表面板及び／又は裏面板は、幅広な膨隆部の上下両端部に、段部を介して小形状の凸面部或いは凹面部をそれぞれ形成してなることを特徴とする請求項１，２又は３記載の吸音構造体。

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