JPH0447838B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、遮音性能の改善された音響学的に多
重壁構造を有する遮音構造体に関する。

近年、住宅騒音等の問題に対処するため、多く
の遮音技術、材料の研究開発がなされている。又
建材においては、建材性能の高性能化が求められ
ている。即ち、省資源・省エネルギー、安全性の
向上の観点から断熱化、軽量化、不燃化が要求さ
れ、空間の拡大、施工性の改善等の観点から薄型
化が求められている。この為、遮音材料及び遮音
構造も、これらの要求に合致するものが求められ
るに至つている。しかし、建材あるいは建築物等
の遮音性能の向上と上記要求性能は、しばしば背
反し、これを両立させることは困難であつた。

一般に遮音材料においては、その遮音性能は音
響透過における質量則に基ずき大略決定され、そ
の遮音性能を示す音響透過損失（Transmission
Loss.以下、T.L.と称す）は、その面密度を増加
するに従い向上する。また質量則以上にT.L.を
良くするため、遮音材料を平行に配置した二重壁
または多重壁構造とし、また更に内部に吸音材等
を挿入して遮音効果を向上させることが一般に行
なわれる。しかし、このような方法では必然的に
重量及び厚みの増加を招来する。又、特に問題点
として、このような方法を用いてもなお、コイン
シデンス効果及び低音域の共鳴透過等によつて特
定の音域で著しいT.L.の低下、つまり遮音欠損
が生ずる場合が多い。この遮音欠損を改善する一
般的な方法は遮音欠損を生ずる周波数域を可聴域
外に移行させるため、遮音材及び構造に起因する
固有振動数を変更する事であり、これも又、従来
の方法では重量や厚みの増加を招くか、遮音材料
の剛性の低下と言つた問題を生じ易い。

以上のように、高い遮音性を実現する為には、
如何に質量則以上の遮音性を獲得し、更に遮音欠
損による低下を如何にして防ぐかが最大課題とな
る。現状は、比較的面密度の大きな面材（板材
等、構造壁も含む）で二重壁や多重壁を構成し、
内部にグラスウールやロツクウール等の吸音材を
挿入し、遮音欠損への手当は不充分なまま全般的
にT.L.を大きくしたものを採用するか、又は始
めから遮音欠損を可聴周波数域内（例えば125〜
4000Hz）に生じさせないように、厚みや重量の大
幅な増加を顧みずに設計・施工していることが非
常に多い。又、他の遮音欠損対策として、高性能
な吸音材の挿入や、面材を制振処理することも行
なわれるが、コストが高く、又効果も充分でない
ことが多い。

本発明は遮音欠損による遮音性能の低下を極力
抑える方法を実現したものであつて、質量則によ
つて獲得し得る最大限の遮音性能をほぼ全可聴周
波数域に実現するものであるばかりでなく、多重
壁化によるT.L.の増加を最大限に引出すもので
ある。

本発明者は、遮音構造体において、面密度及び
遮音方向に固有振動数の異なる複数域の面積部分
から構成せしめたとき、コインシデンス効果によ
る音響透過損失の落ち込み、低周波数における共
鳴透過による透過損失の落ち込みが著しく改善さ
れることを見い出し、本発明を完成した。

上記現象は、構造体全面に、均等に又は全くラ
ンダムにほぼ一様に音が入射したとき、一様な空
気加振を受けるにも拘わらず、構造体を構成する
板材の面密度、構造体の固有振動数の異なる各部
が他の異なつた音響的挙動をし、これに伴つて各
部からの透過音の成分が適度に異なるため、透過
後の合成音が調整されて、有害な透過音、即ち遮
音欠損による特定周波数域の音が減少するものと
考えられる。

本発明に係る遮音構造体は、音響学的に多重壁
構造を有するものであつて、該構造体を構成する
板材が面密度ｍを異にする複数領域よりなり、該
複数領域は各領域内の平均面密度の最大値と最
小値の比を1.2以上として構成され、該の1.2以
上異なる領域におけるの大なる領域、の小な
る領域のそれぞれの面積の和がそれぞれ前記板材
の総面積の25％以上を有するように形成され、か
つ、前記構造体が音の透過に直交する方向におい
て固有振動数を異にする複数の構造領域を有して
構成され、該複数の各構造領域の固有振動数rの
最大値と最小値の比が1.1以上であつて、該rの
比が1.1以上異なる領域におけるrの大なる領域、
rの小なる領域のそれぞれの音の透過方向に直交
する垂直断面におけるそれぞれの断面積の和が前
記構造体の垂直断面における全断面積の25％以上
を有し、前記垂直断面におけるrの大なる領域及
びrの小なる領域のそれぞれにおいて内包される
最大円の直径の平均が前記構造体の厚さより大で
あることを、特徴とするものである。

即ち、構造体が固有振動数の異なる複数の領域
から構成され、領域各部が他と異なつた音響的挙
動を行なうように板材の面密度ｍを異ならせ、さ
らに遮音欠損による透過音のレベルを抑える為に
領域各部の遮音欠損周波数を適度に離し、その透
過エネルギーも各部の面積に応じたレベルに落す
ことにより、遮音欠損の分散化、平準化を達成す
るものである。

遮音欠損ではコインシデンス効果によるT.L.
の落ち込みと低音域における共鳴透過によるT.
L.の落ち込みとが特に問題である。これらの問題
を解決する為に、構造体を構成する板材及び構造
体の条件を検討し、本発明に至つた。

先ず、板材について面密度ｍを異にする複数の
領域から構成する。各領域の面密度を異ならせる
ことにより、領域各部の遮音欠損周波数を適度に
分散化し平準化することができるからである。従
つて、パネルの固有振動数としては、下記の
rmdを主に考えればよい。なぜなら、他の高次
の固有振動数もrmdに対する対策が同様の効果
を示すからである。

また、コインシデンス限界周波数cは次式で示
される。

c＝（c²／2π）×（ｍ／Ｂ）^1/2 （但し、ｃは音速、ｍは面密度、Ｂは曲げ剛
性）このc付近における遮音欠損を平準化または
分散化により改善するには各領域の板材のcの最
大値と最小値の比が1.1以上異なつていることが
必要である。即ち、板材の曲げ剛性が各領域で等
しいとすれば、上記式から面密度比は1.2以上が
必要となる。従つて、各領域の平均面密度の最
大値と最小値の比を1.2以上として構成する必要
がある。この比が1.2以下では、コインシデンス
限界周波数領域におけるT.L.の分散化、平準化
効果が乏しくなるためである。

次に、前記平均面密度が1.2以上異なる領域
におけるの大なる領域、の小なる領域のそれ
ぞれの面積の和がそれぞれ前記板材の総面積の25
％以上好ましくは40％以上を有するように板材を
形成する必要がある。それぞれ25％以下では、た
とえ、質量則分のT.L.の増加を得る面密度を有
していても、前記したコインシデンス限界周波数
領域における分散化、平準化の効果が得られない
からである。

以上の条件を満たした板材を用いて、本発明に
係る遮音構造体を形成するが、構造体においても
一定の条件を満たす必要がある。即ち、構造体が
音の透過方向に直交する面において、前記不均質
化領域を有する板材を用いること等により、固有
振動数を異にする複数の構造領域を有して構成さ
れる。該複数の各構造領域の固有振動数rの最大
値と最小値の比が1.1以上であることが必要であ
る。なぜならば、固有振動数の比が1.1以上分離
していなければ、1/3オクターブバンド毎のT.L.
曲線の平準化は、ほとんど望めず従つて遮音欠損
の改善ができないからである。

次に、低音域の共鳴透過による遮音欠損を平準
化又は分散させて改善するためには、例えば構造
体が二重壁の場合、低音域の共鳴透過周波数
rmdは、rmd＝（１／2π）×［（１／ｍ＋１／m′）
×（pc²／ｄ）］^1/2 で示される。但し、ｍ，m′は各板材の面密度、
ｐは構造体内部の密度（通気性材料を用いた場合
は空気と見なして良い）、ｃは音速、ｄは構造体
内部の厚さである。前記c及びrmdは、それぞ
れの領域について、単位幅当りの剛性体の一部と
して計算することができる。また本発明の目的に
合つた音響的挙動を示す為には、上記rmdの1.1
以上異なる値でrmdの大なる値（rmd⁺）と小
なる値（rmd^-）を示す領域毎に、それぞれ最小
限必要な面積がある。この面積を臨界面積と呼ぶ
こととするが、この臨界面積は、板材の種類、更
には構造体の構造毎に異なる。例えば、板の剛性
が小さけらば、又、構造体の厚みが小さければ、
臨界面積も一般に小さくなる。

しかしながら、板材の種類、構造体の構造如何
に拘らず、本発明においては、それぞれrmd⁺と
rmd^-を有する臨界面積以上の領域の面積の和が
それぞれ全構造体の総面積の25％以上を占めるこ
とが必要である。25％以下では効果に乏しく好ま
しくは40％以上を占めるのがよい。この対策によ
り、高次の各rについても同時に平準化等の改善
がなされる。すなわち、rmdは前記した如く、
rの低音域における共鳴透過周波数であり、
rmdの改善は即rの改善となるからである。な
お、板材と板材の内部に空間的に仕切る構造を用
いれば、更に効果があり、この場合仕切は板材部
の面密度の異なる境界部分に設置することが望ま
しい。又、板材部の剛性が小さい程有利である。

前記rmd⁺又はrmd^-の単一の領域の占める面
積が臨界面積以上であつても、その音響的挙動は
領域の形状に支配され、構造体の音の通過方向に
垂直な断面において、前記領域の断面形状が例え
ば額縁状や櫛刃状等の形状であつては不適当であ
る。この形状を加味した臨界面積に対応するもの
として、前記垂直断面における断面領域に内包さ
れる最大円、即ち、その直線や曲線で囲まれた輪
郭に２点以上で接し、全面積が前記領域に包含さ
れる円のうち、最大のもので表わすと良いことが
判つた。この内包される最大円の直径をdmとす
ると、種々の形状について実験の結果、dmが遮
音構造体の厚さより大きいことが必要であつて、
構造体が剛性材料の場合には、dmは厚さの３倍
またはそれ以上であることが好ましい。dmが構
造体の厚さより小さいと前記した低音域の共鳴透
過周波数領域における分散化、平準化の効果に乏
しくなるからである。また遮音構造体としては、
製作、施工等の点から大きさに限度があり、従つ
てdmは3m以下に限定するのが実際的である。

なお、rmd⁺又はrmd^-のほぼ等しい領域が複
数存在する場合には、それぞれの領域に内包され
る最大円の平均の直径が上記条件を満たすように
すればよい。また各領域の形状は、音響的な無意
味な細い切れ込みや、狭い間隔を隔てて平行した
領域は、切れ込みや間隔を無視して同一の領域と
見なすことができる。

遮音構造体の各領域のrmdを変える方法とし
ては、構造体の断面形状を一定とした場合では、
密度を変える方法がある。また断面形状を異形化
してもよい。さらに上記二つの方法について
rmd⁺又はrmd^-の領域がそれぞれ一体にまとま
つていてもよいし、分離されていても良い。

部分的に板材に別の板材を積層した構造体にお
いては、その積層領域が部分的であつてもコイン
シデンス限界周波数c以外の全周波数域でほぼ質
量則が適用されることが見い出された。従つて前
述の方法で構成された構造体は何れの場合も面密
度の増加分については質量則による寄与が得られ
ることが推定される。

次に、本発明に係る遮音構造体の構成例を第１
図のＡ〜Ｇに示す、これらは例示であつて本発明
を限定するものではない。Ａは板材１，２の間に
吸音材３を充填し、板材の下方の厚みを上方より
大としたものであり、Ｂは二重壁の中間に中間板
４を挿入し、この板材の上下の密度を変えたもの
である。Ｃは二重壁の板材の面密度の一方が他方
に較べてはるかに小である場合、例えば一方が軟
質遮音材（ｍ＝２）で 他方が石こうボード（ｍ
＝10）等の場合であつて、面密度の小さい方の下
半部を二重に積層した場合で、rmdの式が示す
ように面密度の小さい方を積層する方が、より効
果的である。Ｄは二重壁の片側の下半部に他の遮
音材、例えば軟質遮音材５を積層したものであ
る。Ｅは二重壁の中間に横に仕切６を設け、右側
の板材の下半部を厚くしたものである。Ｆは二重
壁とし、中間に横に仕切を設け、片側の剛性の板
材の下半部を二重に積層し、他の側の面材を軟質
遮音材５とし、下半分を二重に積層すると共に、
上部と下部の吸音材の種類を変えたものである。
Ｇは二重壁の中間に横に仕切６を設け、上方の片
側板材内に、一様に積層する代りに重量のあるブ
ロツク７を付加した場合である。又、図示してい
ないが、板材が一端から他端にかけて連続した傾
斜を有して形成されている場合も本発明におい
て、当然に用いられてよい。

本発明に係る遮音構造体においては、板材は例
えば上例に例示したような如何なる構造体に何枚
でも、また表面材として、あるいは内部に中間材
として挿入してもよい。また本発明の遮音構造体
を梁等と接合する場合は、接合部分を領域の境界
と重ねると効果が優れ、また面材の一方に軟質材
料を用いると副次的効果が加わつて一層有利であ
る。即ち、梁（内部の仕切の場合も同様である
が）等の剛性材料と接合した場合、この付近の面
材（見掛上の剛性が高まる）の音響的挙動が影響
を受け易い為、軟質である方が有利となる。な
お、本発明に係る遮音構造体は、平面板のみなら
ず、曲面板または曲面を一部に有する板状体であ
つてもよいことは明らかである。

本発明に係る遮音構造体は、重量の増加、厚み
の増加をほとんど来たさずに、コインシデンス効
果による遮音欠損を平準化し分散させて改善でき
ると共に、特に低音域の共鳴透過による遮音欠損
を分散化ないし平準化して改善するので、従来、
これらの遮音欠損に大きく影響されていた遮音等
級Ｄ−値を著しく向上させることができる。

以下、本発明を実施例、比較例についてさらに
具体的に説明する。

実施例１，２及び比較例１，２ 90cm×240cm×６mm（厚み）で面密度が4.5Kg／
m²からなる石綿ケイカル板２枚の間に同じ面積で
軟質塩化ビニルに鉄粉を加えて面密度2.1Kg／m²、
厚み0.6mmとした軟質遮音シート（ゼオン化成
（株）製、商品名サンダムＳ−５）を挟着して作
成した複合板に、同じ面積で厚み25mm（80k）の
グラスウールを積層し、このグラスウール面上に
前記軟質遮音シートを更に積層して遮音構造体で
あるパネルＡ（比較例１）を作成した。

このパネルＡの軟質遮音シート面の全面に同じ
軟質遮音シートを積層しパネルＢ（比較例２）を
作成した。

前記パネルＡの軟質遮音シート面の半分に、即
ち90cm×120cmの前記したと同じ軟質遮音シート
を積層し、パネルＣ（実施例１）を作成した。

このパネルＣの90cm×120cmの軟質遮音シート
面に更に同じ大きさ（90cm×120cm）で同じ性状
の軟質遮音シートを積層し、パネルＤ（実施例２）
を作成した。

比較例１（パネルＡ）、比較例２（パネルＢ）に
おける板材と軟質遮音シートの面密度は板材等の
全領域にわたり同じ値（Ａ：2.1Kg／m²、Ｂ：4.2
Kg／m²）であり、構造体（パネル）における固有
振動数の異なる構造領域もないのに対し、実施例
１（パネルＣ）及び実施例２（パネルＤ）にあつて
は軟質遮音シート側の面密度の最大と最小の比は
実施例１では２倍、実施例2.では３倍もあり、面
密度の大なる領域となる小なる領域はそれぞれ全
面積の50％づつである。また、構造体にあつても
固有振動数の最大と最小の比が実施例１では1.19
倍、実施例２では1.38倍あり、最大、最小の各々
の音の透過方向に対する垂直断面積は、垂直断面
総面積の各50％づづを有し、各々の最大円の直径
は90cmであつて、構造体の厚み（実施例１では
38.2又は38.8cm、実施例２では38.2又は39.4cm）
より何れも大である。

このような比較例１，２及び実施例１，２で示
したパネルＡ，Ｂ，ＣおよびＤについて音響透過
損失を測定した。測定法はJIS−Ａ−1416に基ず
く残響室における音響透過損失測定法に拠つた。

測定結果を第２図に示す。図に示す如く、パネ
ルＡ（点線で示す）は 250Hz周辺で透過損失の著
しい落ち込みが見られ、パネルＢ（破線で示す）
も125〜250Hz周辺で同様落ち込みが大きく見られ
るのに対し、パネルＣ（１点鎖線で示す）は125〜
250Hz周辺での落ち込みに対し相当の改善が見ら
れ、パネルＤ（実線で示す）にあつては前記落ち
込みに対して著しい改善が見られる。この図から
も判るように、実施例１，２による本願発明に係
る遮音構造体は、音響的挙動の異なる領域からの
透過音の合成効果としてcにおける透過損失の落
ち込みは分散化され平準化されて、しかもc以外
のほぼ全周波数域で面密度の増大による質量則上
の寄与が得られ、透過損失の著しい改善がなされ
ていることが判る。

なお、本願発明に係る遮音構造体における不均
質構造は実施例１，２で示される如く、重量性の
板材よりも軽量の板材においての方が効果が大き
いことが実験的にも示された。

【図面の簡単な説明】

第１図ＡないしＧは、本発明遮音構造体の構成
例を示す断面図で、第２図は実施例、比較例にお
ける音響透過損失（dB）と中心周波数（Hz）の
関係を示す図面である。 １，２……板材、３……吸音材、４……中間
板、５……軟質遮音材、６……仕切、７……ブロ
ツク。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 多重壁構造からなる遮音構造体であつて、該
   構造体を構成する板材が面密度ｍを異にする複数
   領域よりなり、該複数領域は各領域内の平均面密
   度の最大値と最小値の比を1.2以上として構成
   され、該の1.2以上異なる領域におけるの大
   なる領域、の小なる領域のそれぞれの面積の和
   がそれぞれ前記板材の総面積の25％以上を有する
   ように形成され、かつ、前記構造体が音の透過に
   直交する方向において固有振動数を異にする複数
   の構造領域を有して構成され、該複数の各構造領
   域の固有振動数rの最大値と最小値の比が1.1以
   上であつて、該rの比が1.1以上異なる領域にお
   けるrの大なる領域、rの小なる領域のそれぞれ
   の音の透過方向に直交する垂直断面におけるそれ
   ぞれの断面積の和が前記構造体の垂直断面におけ
   る全断面積の25％以上を有し、前記垂直断面にお
   けるrの大なる領域及びrの小なる領域のそれぞ
   れにおいて内包される最大円の直径の平均が前記
   構造体の厚さより大であることを特徴とする遮音
   構造体。