JPH0513520B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は遮音性の改善された遮音板材に関する
ものである。

（従来技術） 近年、住宅騒音例えばピアノ、ステレオ、ドア
の開閉音、家庭用（設備）機器音、カラオケ騒音
等に対処するために多くの遮音技術、遮音材料の
研究開発が行なわれている。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
に基いて大略決定され、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、材料の面密度が増加するに従つて向上する。
また、質量則以上にT.L.を良くするため、遮音
材料を特に軟質の遮音面材を剛性の面材全面に積
層し、あるいは多重壁構造体の一つまたは複数の
壁面全面に軟質の遮音性面材を張設するなどの施
工法が行なわれ、遮音性の改善が行なわれてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これらの方法を用いてもなお、
特定の周波数領域において、T.L.の低下、すな
わち遮音欠損を生ずる。例えば剛性面材の限界周
波数付近におけるコインシデンス効果によるT.
L.低下および二重壁等の場合における低音域の共
鳴透過によるT.L.の低下等が挙げられる。これ
らの問題点を解決するために本発明者はすでに、
特願昭58−115191及び特願昭58−144470明細書に
おいて遮音欠損の改善された遮音板等を提案した
が、多重壁化した場合の低音域の共鳴透過による
T.L.の低下の改善が必ずしも充分ではなかつた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、これらの問題点につき種々検討した
結果、前記遮音欠損の改善が板材の固有振動にあ
ることを見出し、なされたものであつて、その要
旨は、屈曲の固有振動数を異にする複数の領域か
ら構成された板材であつて、該複数の領域におけ
る前記固有振動数を相互に10％以上異にする領域
の面積が前記板材の総面積に対しともに20％以上
有し、かつこれらの各領域に内包される最大円の
直径が５cm以上である遮音板材に係る。

遮音欠損の改善は従来から用いられている所謂
質量則の適用だけでは解決できず、そこで本発明
者は前記した出願において板材の面密度等の不均
質化をはかることによつて大幅に改善したが、殊
に多重壁化した場合における低音域においては必
ずしも充分でなかつた。すなわち、板材の固有振
動数に起因する遮音欠損があるためで、そこで本
発明者は板材の固有振動数の不均質化を特定の条
件下ではかることによつて本発明を完成するに至
つた。

板材の固有振動数は板材の有する形状、大き
さ、厚み、密度、ヤング率、ポアソン比が密接に
からんで求められるものである。例えば、ａ（縦
の長さ）×ｂ（横の長さ）からなる面積を有する長
方形の場合の固有振動数Fpは Fp＝π／４√３（Ｍ／a²＋Ｎ／b²）Ｈ√（１−
²） 式で求められる。式中、ａ，ｂは長方形の縦、横
の長さ、Ｍ，Ｎはａ，ｂ面における曲げの数（固
有振動の次数）、Ｈは厚み、Ｅはヤング率、ρは
密度、νはポアソン比を各示す。なお、上式にも
とづき、板材の固有振動数を測定する場合には板
材の４隅部を柔軟な支持材上に載架する周辺単純
支持か、４周辺を強固に固定する周辺固定で行わ
れることが好ましい。例えば、上式（本式は単純
支持の場合の適用である）において、Ｍ，Ｎの値
を示す板材を例示すると第１図に示す板材はＭ，
Ｎとも１であり、第２図に示すものはＭ＝２、Ｎ
＝１であり、第３図に示すものはＭ＝２、Ｎ＝２
の場合である。

上式は前記した如く長方形の場合についてのも
のであり、他の形状の場合にはその形状に応じた
固有振動数が求められる。

このような固有振動数を板材において不均質化
することにより、該板材における固有振動数を分
散させ、固有振動に起因する遮音欠損を改善しよ
うとするものである。

固有振動数を異にする複数の領域から構成され
る板材は一枚の板材において、面密度、厚み、剛
性、ヤング率等を任意に異ならせて固有振動数を
異にした複数の領域を構成し形成してもよく、固
有振動数を異にする複数枚の板を連接して形成し
てもよい。この場合において、少なくとも２領域
の同じ次数（以下同義で用いるので省略）の固有
振動数が相互に10％以上異にする必要がある。10
％未満では、特に低音域における共鳴透過周波数
領域における固有振動数の分散化、平準化効果が
乏しくなるためであり、好ましくは20％以上であ
る。

また、前記10％以上異にする領域において、10
％以上の領域の部分の面積と10％以下の領域の部
分の面積とがともに板材の総面積の20％以上、好
ましくは30％以上必要である。各20％未満では前
記した分散化効果に乏しくなり、本発明の目的を
達しなくなるからである。

前記固有振動数の相違は板材全体の面積に対
し、ともに20％以上を有する２領域間だけで（他
領域はこれらのいずれかと同じ固有振動数を有し
ていてもよく、異なる固有振動数であつてもよ
い）なされていてもよく、全複数領域の各々の固
有振動数が相互に10％以上異にして形成されてい
てもよい。その場合において、最大の固有振動数
を有する領域又は最小の固有振動数を有する領域
のいずれかの面積が板材全体の面積に対し20％以
上有することが好ましい。

さらに前記相互に固有振動数を10％以上異にす
る領域の大きさが面積比だけでなく、一定の大き
さを有するものでなければならない。例えば、細
ひも状や櫛刃状の面積では前記した分散化効果に
乏しくなるからで、少なくとも該領域に内包され
る最大円の直径が５cm以上有する必要があり、好
ましくは10cm以上である。５cm以下では固有振動
数の付与条件によつては前記した分散化効果に乏
しくなり本発明の目的を達しなくなるからであ
る。ただし、該最大円の設定は当該領域の外周よ
り内部に侵入した切れこみ程度のものは、当該領
域の音響的挙動に殆んど影響を及ぼさないので無
視してよい。

また、音の入射（すなわち、空気振動の伝達）
により遮音板材中には、各種モードの振動が生
じ、さらに板材後方（入射音の反対側）への音が
放射・伝達される。しかし、この過程には、２種
類の音の伝達機構が介在する。一つは、単なる音
響インピーダンス特性による音の反射、透過をも
たらすいわゆる質量則支配機構であり、他の一つ
は、板材中に励起した各種モードの板振動に応じ
た後方への音響放射機構である。板材特有の遮音
欠損を生じるコインシデンス効果はまさにこの機
構によるものである。このコインシデンス効果
は、基本的には均質の無限平板を対象としてお
り、またせいぜい高剛性高インピーダンス壁の開
口部中に挿入された有限均質板の範囲に止まつて
いる。ここで本発明にもとづく不均質板は、その
各不均質化領域毎にかなり異なつた振動挙動を示
し、その結果、板全体の振動モードが多様化し音
響放射効率が極度に低下し、最終的に遮音欠損が
著しく軽減される。一方、複数の板材等を空気層
等をはさんでほぼ平行に配置した多重壁構造では
板材と空気層との連成的な共振が生じ、低音域の
共鳴透過現象を発生させる。この時の板材の振動
形式は先のコインシデンス効果時の屈曲振動とは
異なりピストン振動となる。しかし、この時も板
材固有の振動特性すなわち、（屈曲の）固有振動
数が大きな役割を果す事が見い出され、板の固有
振動数を各領域毎に適宜異ならせる事により、後
方への音響放射を著しく低減できる事がわかつ
た。すなわち、板各部の放射音の位相のずれによ
る放射音の緩衝によるものであり、板材の固有振
動数を不均質化する事によりこの機能を生ぜしめ
る事ができる。

板材の不均質化の形態は特に限定されないが、
例えば第４図に示す如き市松模様状に固有振動数
の異なる複数領域を組合せたものであつてよく、
第５図に示す如きストライプ状に固有振動数の異
なる複数の領域から構成されたものであつてもよ
い。また、第６図に示す如き水玉模様状に固有振
動数を異にする複数の領域を設け形成してもよ
く、第７図に示す如きひようたん状に固有振動数
を異にする複数の領域を設けてもよい。いずれに
せよ、前記した諸条件を満して形成されればよ
い。

（実施例） 以下に本発明を実施例にもとづき更に説明す
る。

実施例 １ 60×45cmで厚み12mm、密度0.7g／cm³からなる固
有振動数80Hzの石こうボード（第４図における
D.B.F領域）と同じ大きさ及び厚みを有し密度
1.0g／cm³からなる固有振動数70Hzの石こうボード
（A.E.C領域）とを用い、第４図に示す如く交互
に市松模様状に配して構成し、本発明に係る遮音
板材を形成した。なお、上記固有振動数はともに
１次（Ｍ＝１，Ｎ＝１）のものである。

本板材の異なる２領域における固有振動数の割
合は1.14で目標とする10％以上をクリアしてお
り、また２領域の全板材面積に占める面積割合も
各50％であり、最大円の直径も45cmと本発明に要
求される諸条件を全て満している。

本遮音板材に関して、各1/3オクターブ中心周
波数（Hz）における音響透過損失（T.L.）を測
定した。測定はJIS−Ａ−1416にもとづく残響点
における音響透過損失測定法によつた。

以下の実施例及び比較例もすべてこの方法によ
り測定した。結果を第９図に示す。

比較例 １ 実施例１で用いた固有振動数80Hzの石こうボー
ドを実施例１と同じ大きさ（90×180cm）で形成
し、実施例１と同様にT.L.の測定を行つた。結
果を第９図に示す。

比較例 ２ 実施例１で用いた２種の石こうボードにおいて
固有振動数70Hzのものを第４図におけるＥ領域の
みに用い、他は実施例１と同様に作成し、T.L.
測定を行つた。結果を第９図に示す。本例では固
有振動数70Hzの石こうボードの面積が17％しかな
く、本発明の条件を満していない。

第９図に示す如く、比較例１のものにあつては
3150Hz付近に著しく遮音欠損を生じている。これ
に対し、実施例１におけては該遮音欠損を6d_B以
上改善している。一方比較例２のものにあつては
比較例１より改善されてはいるが（約2d_B程度）
依然として遮音欠損が認められる。

実施例 ２ 90×30cmで厚み12mmで固有振動数127Hzの石こ
うボードと同形で固有振動数112Hzの石こうボー
ドの２種を用い、第５図に示す如く縦方向に交互
に配置、連設して構成し、本発明に係る遮音板材
を形成した。

本板材の異なる２領域における固有振動数の割
合は1.13であり、２領域の全板材面積にしめる面
積割合は各50％であり、最大円の直径は30cmであ
つた。本遮音板材に関しても実施例１と同様にし
てT.L.の測定を行なつた。結果を第１０図に示
す。

比較例 ３ 実施例２で用いた２種の板材を各180×90cm板
とし、これらを貼合せて積層して、全面均質厚み
板とし、実施例１と同様にT.L.を測定した。結
果を第１０図に示す。

第１０図に示す通り実施例２では、実施例１と
ほぼ同様なT.L.カーブが得られ、両者の不均質
化領域の形状（不均質化パターン）が異なつてい
ても本出願の目的を同様に満たす事により、同様
の欠損改善効果が得られる事がわかる。一方比較
例３では、２種の石こうボードを単に積層したた
め、重量増（実施例２の２倍の重量を持つ）によ
り質量則上の全般的なTLの向上があるにも拘わ
らず、また積層に伴なう接触ロスの寄与があるに
も拘わらず、コインシデンス効果による欠損域で
は実施例２を大巾に下まわつてしまい、遮音等級
値も劣つたものとなつている。

実施例 ３ 実施例１で作成した遮音板材１を２枚用い、第
８図ａの断面図に示す如く、厚さ25mm、密度80
Kg／m³のグラスウールを介挿し、米栂製木軸（20
×25mm角）を桟として用いて、二重壁パネルを形
成した。桟の配置及び石こうボードの配列は第８
図ｂの正面図に示す通りである。２枚の遮音板材
の対置はＡ〜Ｆ領域が各対向するように配した。
本パネルに関しても実施例１と同様にT.L.を測
定した。結果を第１１図に示す。

比較例 ４ 実施例３で用いた遮音板材に代えて比較例１で
用いた石こうボードにより、実施例３と同様に二
重壁パネルを形成し、同様にT.L.の測定を行つ
た。結果を第１１図に示す。

第１１図に示す如く、比較例４においては比較
例１で見られたコインシデンス効果による遮音欠
損（34Hz前後）だけでなく、二重壁特有の低音域
の共鳴透過による遮音欠損（200Hz前後）も明確
に認められるのに対し、実施例３にあつては、コ
インシデンス効果による欠損域は勿論、低音域の
共鳴透過による欠損域をも大幅に改善している。
本例では不均質化領域の境界部分と桟の位置が一
致していないことより、一見遮音欠損を分散化す
ることには不利と考えられる構造であるにかかわ
らず、低音域における遮音欠損をも十分に改善し
ていることは不均質化領域における固有振動数が
適切に異なつていてそのことにより欠損域の分散
化をはかつているためと考えられる。

（発明の効果） 以下、説明した如く、本発明に係る遮音板材は
固有振動数という音響振動特性上、板が本来有す
る性質に着目して、該振動数を異にする複数の領
域を、特定の条件下で組合せて形成することによ
り、実施例で示す如く、高音域でのコインシデン
ス効果による遮音欠損は勿論、殊に従来困難とさ
れていた多重壁における低音域での遮音欠損も大
幅に改善したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は板の屈曲振動の振動モード
を示す状態図であり、第４図乃至第７図は本発明
に係る遮音板材の不均質化形態を示す平面図であ
り、第８図は実施例３及び比較例４で用いた二重
壁パネルの断面図ａ及び正面図ｂであり、第９図
は実施例１、比較例１及び比較例２の、第１０図
は実施例２、比較例３の、第１１図は実施例３及
び比較例４の各音響透過損欠の測定結果を示す図
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 屈曲の固有振動数を異にする複数の領域から
   構成された板材であつて、該複数の領域における
   前記固有振動数を相互に10％以上異にする領域の
   面積が前記板材の総面積に対しともに20％以上有
   し、かつこれらの各領域に内包される最大円の直
   径が５cm以上であることを特徴とする遮音板材。