JPS6010037A - 遮音構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発朗は、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
、建拐性能の高性能化がめられている。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められるに至
っている。しかし、建月あるいは建簗物−５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
させることが困卸であった。

一般に遮音材料においては、その遮音性能はＩ°′。

響透過におけるＩＭｆ１１則に基すき大略決定され、そ
の遮音性能を示す音響透過損失（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉ
ｏｎＬｏｓｓ、以下、Ｔ、Ｔ、、と称す）は、その面密
度を増加するに従い向上する。また質量側以上に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
によって特定の音域で著しいＴ、Ｌ、の低下、つまり遮
音欠損を生ずる場合が多い。この遮音欠損を改善する一
般的な方法は遮音欠損を住する周波数域を可聴域外に移
行させるため、遮音拐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、遮音月利の剛性の低下と言った問題
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
量側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重大課題となる。現状は、北朝的面
密度の大きな面拐（板羽（す、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ックウール
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顯
みずに設計・施工していることが非唇に多い。又、他の
遮音欠損対策として、高性能な吸音４２の挿入や、面材
を割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って、質量側によって獲得し得る
最大限の遮音性能をほぼ全回１は・周波数域で実現する
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
に固イゴ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、低周波域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羽の面密度、構浩体
の固有振動数の異なる各部が他と異なった音響的挙動を
し、これに伴っ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、ｑ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ｑ的に多重壁構造を命
するものであって、該構造体を構成する板羽が面密度＋
１１を異にする複数角丁域よりなり、該複数領域は各領
域内の平均面密度冨の最大値と最小値の比を１，２以上
として構成され、該冨の１．２以上異なる領域における
冨の大なる領域、冨の乃＼なる領域のそれぞれの面積の
和がそれぞれ前記根羽の総面積の２５％以上をイボする
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
何して構成され、該複数の各構造領域の固有振動数ｆｒ
の最大値と最小値の比が１．１以上であって、該ｒｒの
比が１．１以上異なる領域におけるｆｒの大なる領域、
ｆｒ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債の２５％以上を有し、前記垂
直断面におけるｆｒの大なる領域及びｆｒ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ｇ；構造体厚さより大であることを、特徴とするもの
である。

即ら、構造体が固有振動数の異なる複数のｆＨＨ’ｆ　
Ｉ或から構成され、領域各部が他と異なった音響的イ・
動を行なうように板材の面密度ｍを異ならゼ、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Ｇこ、構造体を構成する板材及び構造体の条件
を検討し、本発明に至った。

先ず、板材について面密度ｎ１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。従って、パネルの固有振動数
としては、下記ｆ　ｒｍｄを主Ｇこ考えればよい。なぜ
なら、他の高次の固を振動数もｆ　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ｆｃは次式で示される
。

ｆｃ　＝　（ｃ”／２π）Ｘ　（ｍ／’Ｂ）”（但し、
Ｃは音速１ｍは面密度、Ｂは■げ剛性）このｆｃ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ｆｃの最大値と最／１１値の比が１．
１以上異なっ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−５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。従って、各領域の平均面
密度１１１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　、　Ｔ、　、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ｍが１．２以上異なる領域におけ
る１１１の大なる領域、ｍの／ｌＸ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４２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　−ＴＪ　、の増加を得る面密度をイＪ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
る面に才６いて、前記不均質化領域をイＪ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Ｕ振動
数ｆｒ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１６１以上
分δ１していなけれは、Ｉ／３オクターブバンド毎のＴ
。

５１曲線の平準化は、はとんど望めず従って遮音欠損の
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ｆ　ｒｍｄは、　ｆ　ｒ＋
ｎｄ　＝　（１／２π）　Ｘ　［（Ｌ／Ｉｎ　−１−Ｌ
／ｌｎ’　）　Ｘ（ρｃ　／ｄ　）コＡ で示される。但し、ｍ　、　＋ｒｆは各板材の面密度、
ρ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ｆｃ及びｆ　ｒ＋ｎｄ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った音響的挙動を示
す為には、上記ｆ　ｒｎｕｌの１．１以上異なる値でｆ
　ｒ＋ｏｄの大なる値（ｆ　ｒ＋ｎｔ内と小なる値（ｆ
　ｒｎｕｌコを示す領域毎に、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口ｆぶこととするが、
この臨界面積は、板）２の種類、更には構造体の構造毎
に異なる。例えば、板の剛１ｆ１゛が小さければ、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ｆ　ｒｍｄ＋とｆ　ｒｉ
ｄ−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％以下では効果が乏しく好ましくは４０％以上
を占めるのがよい。この対策により、高次の各ｆｒにつ
いても同時に平ｆｉｌｌ化等の改善がなされる。すなわ
ち、ｆｒｍｄは前記した如く、ｆｒ中の低音域における
共鳴透過周波数であり、ｆｒｍｄの改善は即ｆｒ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を利である。

前記ｆ　ｒ＋ｎｄ“又はｆｒｍｄ−の単一の領域の占め
る面積が臨界面積以上であっても、その音響的挙動はＷ
ｔ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
刃状等の形状であっては不適当である。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
が判った。この内包される最大円の直径をｄｌｌ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って、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、従っ
てｄｍは３ｍ以下に限定するのが実際的である。

なお、ｆｒｍｄ＋又はｆ　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、音響的に無な味な細い切れ込み
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ｆ　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ｆ　ｒｎｕｌ”又はｆ　ｒｉ
ｄ−の領域がそれぞれ一体にまとまっていてもよいし、
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ってもコインシデンス限界周
波数ｆｃ以外の全周波数域でほば質ｎ１則が適用される
ことが見い出された。従っ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爪則に
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＋こ示す。これらは例示であって本発明を限定するも
のではない。Ａは板材１，２の間に吸音拐３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」二重の
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）等の場合であって、面密度の小さい方の下半部を
二手に積層した場合で、ｆｒｍｄ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拐、例えば軟質遮音材
５を積層したものである。

Ｉ蝋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、片側の剛性の板わの下半部を二重に積
層し、他の側の面材を軟質遮背材５とし、下半分を二重
に積層すると共に、上部と下部の吸皆拐の種類を変えた
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責のあるブ
ロック７を何加した場合である。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プロいては、板材は例えば上
側【こ例示したような如何なる描浩体に何Ａ・父でも、
また表面層として、あるいは内部に中間側として挿入し
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５？！と重ねると効果が優れ
、また面拐の一方に軟Ｙ′ｉ　ＪＡ料を用いると副次的
効果が加わって−に’Ｊ　（Ｊ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、この付近の面イイ（砧書上の剛性が高まる）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、不発１νＪに係る遮音構造体は、平面板の
みならず、曲ｊｎＩ板または曲面を一部に有する板状体
であっ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
ていた遮音等級りｍ個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昼休的Ｇ
こ説明する。

実施例１．２及び比較例１，２ ９０　ｃｍ　Ｘ　２４０　ｃｍ　Ｘ　３．８　ｃｍ　（
厚み）で面密度が４・５　ｋｇ　／　ｍ２かうなるケイ
カル石綿板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、１　ｋｇ／　ｍ２．厚ｈ　Ｏ−６ｍ
　ｍとシｌｃ秋質遮音シート（ゼオン化成（株）製、商
品名サンダム５−５）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１−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間し軟質遮音
シートを積滞しパネルＢ（比軸例２）を＋′１成した。

前記パネルＡの軟質遮音シート面の半分に、■［Ｊち９
０　ｃｍ　Ｘ　１２０　ｃｍ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９０　ｃｍ　Ｘ　１２０　ｃｍの軟質遮
音シート面に更に同じ大きさく　９０　ｃｍ　Ｘ　１２
０　ｃｍ　）で同じ性駄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）に才６け
る根羽と軟質遮音シートの面密度は板４２等の仝領ｍＡ
Ｕｂ７ｃＶ）同Ｕ４Ｍ、（Ａ　：　２．１　ｋｇ／ｍＱ
、＋３　：　４．２ｋｇ／ｍ２）であり、構造体（パネ
ル）における固６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
あっ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．ｔ’は３＠もあり、面密
度の犬なる領域と小なる領域はそれぞれ全面積の５０％
づつである。また、構造体にあっ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％づづを留し
、各々の最大円の直径は９０　ｃｍであって、構造体の
〃み（実施例１では１α２又は１０．８　ｃｍ　、実施
例２では１０．２又は１１−４　ｃｒｎ　）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ＤＧこ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ＡＸ
における音物透過損失測定法に拠った。

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、２５０　Ｊ−１ｚ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
〜２００　Ｈｚ周辺で同様落ち込みが大きく見られるの
に対し、パネルＯ（１点鎖線で示す）は１２５〜２５０
　Ｔ工ｚ周辺での落ち込みに対し相当の改善が見られ、
パネルＤＣ実線で示す）にあっては１）ｉｊ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　−朗に係る遮音構造体
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ｆｃ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ｆｃ以外のほぼ全周波数域で面密度の
増大による質蚤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１６、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、化８ｕ性の板材よりも
軽量の板材においての方が効果が太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、本発明遮音溝１告休の構成例を示
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（ｃｌＢ　）と中心周波数（ＩＩｚ）の関係を示す
図面である。 １．２　・・板材、　３　・・吸音材。 ４・・・・中間板、　５・・・・軟質遮音椙。 ６　・・仕切、　７・・・・ブロック。 特許出順人　日本ゼオン株式会社 代理人　弁理士　松永圭司 第１図 Ａ　Ｂ　Ｄ ＣＥ　Ｆ 第２図 ＋　２５　２５０　５００ 中心周波数（ＴＴＺ　）

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って、該構造体
   を構成する仮相が面密度ｍを異にする複数領域よりなり
   、該Ｍｌｌ領領域各領域内の平均面密度ｍの最大値と最
   か値の比を１．２以上として構成され、該１ｎのＬ２以
   上異なる領域におけるｍの大なる領域１ｍの小なる領域
   のそれぞれの面積の和がそれぞれ前記根羽の総面積の２
   ５％以上を育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ｆ］・の最大値と最小値の比が１．１以上
   であって、該ｆ　ｒの比が１．１以上異なる領域におけ
   るｆｒの大なる領域、ｆｒ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ｆｒの大なる領域
   及びｆｒのｌＪｌ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。