特許 5961873 吸音パネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5961873

(24)【登録日】2016年7月8日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】吸音パネル

(51)【国際特許分類】

   G10K 11/16 20060101AFI20160719BHJP

   E01F 8/00 20060101ALI20160719BHJP

【ＦＩ】

   G10K11/16 D

   E01F8/00

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-142440(P2013-142440)

(22)【出願日】2013年7月8日

(65)【公開番号】特開2015-14745(P2015-14745A)

(43)【公開日】2015年1月22日

【審査請求日】2015年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100089196

【弁理士】

【氏名又は名称】梶 良之

(74)【代理人】

【識別番号】100104226

【弁理士】

【氏名又は名称】須原 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100145942

【弁理士】

【氏名又は名称】一角 哲也

(72)【発明者】

【氏名】山極 伊知郎

【審査官】 菊池 充

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２２９７３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１６６７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３８５０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３４８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３０３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０８４１８８０４（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１０Ｋ １１／００−１３／００

Ｅ０１Ｆ ３／００− ８／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

音源からの音を吸音する吸音パネルであって、
多数の貫通孔が設けられた多孔板と、
前記多孔板との間に所定の間隔をあけて前記多孔板の後方に配置された背後板と、
前記多孔板と前記背後板との間の空気層を仕切る仕切り板と、
を備え、
前記仕切り板は、音源が近づいたら当該仕切り板によって仕切られた隣り合う空気層同士を連通させ、音源が離れたら当該空気層同士を再度仕切る、可動式の仕切り板とされていることを特徴とする、吸音パネル。

【請求項2】

請求項１に記載の吸音パネルにおいて、
前記仕切り板は、音源が移動する方向、または、音源が移動する方向およびその反対方向に、空気層を仕切った状態から回動可能とされていることを特徴とする、吸音パネル。

【請求項3】

請求項２に記載の吸音パネルにおいて、
音源が移動する方向に沿って複数設けられた前記仕切り板が、音源が移動する方向およびその反対方向に、空気層を仕切った状態から回動可能とされていることを特徴とする、吸音パネル。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載の吸音パネルにおいて、
前記仕切り板は、音源が移動することによって生じる、当該仕切り板の両側間の空気の圧力差で動くようにされていることを特徴とする、吸音パネル。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載の吸音パネルにおいて、
音源の接近を検知する音源検知手段と、
前記音源検知手段からの信号により前記仕切り板を回動させる仕切り板回動手段と、
をさらに備えていることを特徴とする、吸音パネル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、道路、鉄道などで発生する騒音を低減させるための吸音パネルに関する。

【背景技術】

【0002】

これまで本発明者らは、自動車、電車などの移動する音源に対して、音源の有無にかかわらず、同じ吸音性能を持つ吸音パネルを提供してきた。このような吸音パネルの一例として特許文献１に記載のものがある。特許文献１に記載の吸音パネルは、高い耐候性を有し、且つ、幅広い周波数帯域の音を安定して低減することができる吸音パネルとなっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１３８５０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の吸音パネルは、製品の厚みが例えば１２０ｍｍとなっており、厚み方向の設置スペースが限られた場所では使い難い。また、このような設置スペースの限られた場所で使用するために、製品の厚みを薄くした場合、特に厚みが必要となる低周波数帯域の音に対して十分な吸音特性を発揮させることができない。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、厚み方向の設置スペースが限られた場所においても、低周波数帯域の音に対して十分な吸音特性を発揮させることができる吸音パネルを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、音源からの音を吸音する吸音パネルであって、多数の貫通孔が設けられた多孔板と、前記多孔板との間に所定の間隔をあけて前記多孔板の後方に配置された背後板と、前記多孔板と前記背後板との間の空気層を仕切る仕切り板と、を備えている。前記仕切り板は、音源が近づいたら当該仕切り板によって仕切られた隣り合う空気層同士を連通させ、音源が離れたら当該空気層同士を再度仕切る、可動式の仕切り板とされている。

【発明の効果】

【0007】

上記した吸音パネルの構成によると、音源が近づくと仕切り板によってそれまで仕切られていた隣り合う空気層同士が連通する。これにより、多孔板の背後空間が大きくなる。その結果、低周波数帯域の吸音性能が向上する。そのため、従来よりも厚みの薄い製品（吸音パネル）とすることができる。
すなわち、本発明によると、厚み方向の設置スペースが限られた場所においても、低周波数帯域の音に対して十分な吸音特性を発揮させることができる吸音パネルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一実施形態に係る吸音パネルを示す図である。

【図2】図１に示した吸音パネルにおいて、仕切り板が動いたことにより隣り合う空気層同士が連通した状態を示す図である。

【図3】図１に示した吸音パネルの吸音性能を示すグラフである。

【図4】仕切り板の変形例を示す図である。

【図5】仕切り板の回動方向の様々な例を示す図である。

【図6】空気の圧力差による仕切り板の回動機構を示す図である。

【図7】音源の位置検知による仕切り板の回動機構を示す図である。

【図8】吸音パネルの変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。

【0010】

（吸音パネルの構成）
図１（ａ）は、本発明の一実施形態に係る吸音パネル１００の正面図であり、基礎などの上に吸音パネル１００が立設された状態を示している。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。この吸音パネル１００は、移動する音源（例えば、自動車（車両）、新幹線（電車））が走行する道路（例えば高速道路）、線路（例えば新幹線などの線路）の両側に、その道路、線路に沿って設けるものであり、防音壁となるものである。

【0011】

図１に示すように、本発明の一実施形態に係る吸音パネル１００は、多数の貫通孔１ａが設けられた多孔板１と、多孔板１との間に所定の間隔（奥行Ｄｍｍ（内寸））をあけて多孔板１の後方に配置された背後板２と、多孔板１と背後板２との間の空気層を仕切る複数の仕切り板３と、を備えている。背後板２に孔はあけられていない。また、直方体形状の吸音パネル１００の周囲４面は、側板４でそれぞれ閉止されている。

【0012】

貫通孔１ａの径は、例えば０．３〜３ｍｍである。多孔板１の開口率は、例えば１０％以下である。音源からの音は、貫通孔１ａを通過する際に減衰する。なお、音の減衰原理（吸音原理）の詳細については、例えば特許文献１（特開２００８−１３８５０５号公報）を参照されたい。特許文献１以外にも本技術分野（吸音パネル）において多数の出願を本出願人は行っているので、必要に応じて適宜参照されたい。

【0013】

多孔板１、背後板２、および側板４の材料は、鋼板、アルミニウム板、樹脂板などである。仕切り板３の材料は、鋼板、アルミニウム板、樹脂板、アルミニウム箔材などである。

【0014】

本実施形態の吸音パネル１００は、背後空気層Ｘが４つの仕切り板３で仕切られて、計５つの背後空気層Ｘ１〜Ｘ５を有する構造とされている。背後空気層Ｘ１〜Ｘ５、１つ当りの幅は、それぞれ約Ｗｍｍとされ、その高さは約Ｈｍｍとされている。吸音パネル１００の寸法は、幅約５Ｗｍｍ、高さ約Ｈｍｍ、奥行き約Ｄｍｍである。なお、この構造は例示であり、２つの背後空気層を有する構造であってもよいし、６つ以上の背後空気層を有する構造などであってもよい。また、複数の背後空気層Ｘ、１つ当りの幅は、全て等しくなくてもよい。

【0015】

ここで、仕切り板３は、音源が近づいたら当該仕切り板３によって仕切られた隣り合う空気層同士（例えば、背後空気層Ｘ２と背後空気層Ｘ３）を連通させ、音源が離れたら当該空気層同士を再度仕切る、可動式の仕切り板とされている。本実施形態において、可動式の複数の仕切り板３は、音源の移動方向Ｒに並ぶように（音源が移動する方向に沿って）、吸音パネル１００内に配設されている。

【0016】

図４（ａ）は、図１（ｂ）の仕切り板３部分の拡大図である。符号を付して図４（ａ）に示したように、本実施形態の仕切り板３は、固定仕切り板部３ａと可動仕切り板部３ｃとを有する。可動仕切り板部３ｃは、固定仕切り板部３ａに対して、支持軸部３ｂを支点にして回動する。

【0017】

図４（ａ）に示したように、本実施形態においては、固定仕切り板部３ａの長さＬ１と可動仕切り板部３ｃの長さＬ２とは等しくされている。すなわち、仕切り板３は半分可動とされている。そのため、可動仕切り板部３ｃが回動すると、隣り合う背後空気層同士の隣り合う部分の半分が連通することになる。なお、隣り合う背後空気層同士の隣り合う部分の半分以下の部分が連通するように可動仕切り板部３ｃの寸法を決めてもよい。ただし、隣り合う背後空気層同士の連通部分の面積（連通面積）は、隣り合うその背後空気層同士を仕切る仕切り板３の両側の、仕切り板３で区画された部分（幅Ｗｍｍの部分）の多孔板１にあけられた貫通孔１ａの総面積よりも十分大きな面積とする。

【0018】

（作用・効果）
図２（ａ）、（ｂ）は、吸音パネル１００のそばを音源が通過するときの様子を示した図である。図２（ａ）、（ｂ）は、図１（ａ）に対応する図である。すなわち、図２（ａ）、（ｂ）は、音源が通過するときの図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２中の矢印は音源の移動方向Ｒ（走行方向）を示す。

【0019】

まず、音源が存在しないとき、吸音パネル１００の各仕切り板３は、図１（ａ）に示す状態となっている。すなわち、多孔板１と背後板２との間の空気層（背後空気層）は、複数の仕切り板３で５つの背後空気層Ｘ１〜Ｘ５に仕切られている。この状態のとき、背後空気層の厚みＤが薄い（例えば厚３０ｍｍ）と、貫通孔１ａの径、多孔板１の開口率、背後空気層の厚みＤなどによって決まる高い周波数帯域の吸音率が高い状態となっている。

【0020】

ここで、吸音パネル１００のそばを音源が通過する際、背後空気層Ｘ３のそば当りを音源が通過しているとする（図２参照）。このとき、背後空気層Ｘ３のそばでは風圧などにより空気の圧力差が生じる。この圧力差によって、背後空気層Ｘ３を区画形成している背後空気層Ｘ３の両側の仕切り板３の可動仕切り板部３ｃがいずれも動く（回動する）と、背後空気層Ｘ２と背後空気層Ｘ３とが連通するとともに、背後空気層Ｘ３と背後空気層Ｘ４とが連通する（図２（ａ）参照）。これにより、等価な背後空気層厚が３倍となり（Ｄ×３＝３Ｄ）、低い周波数帯域の吸音率が高まる。

【0021】

また、上記圧力差によって、さらにその両側の仕切り板３の可動仕切り板部３ｃも動いたとする（図２（ｂ）参照）。このとき、５つの背後空気層Ｘ１〜Ｘ５の間は全て連通するので、等価な背後空気層厚が５倍となり（Ｄ×５＝５Ｄ）、より低い周波数帯域の吸音率が高まる。

【0022】

図３に示すグラフは、吸音パネル１００の吸音性能を示すグラフである。グラフの横軸は、１／３オクターブ中心周波数とし、垂直入射吸音率を縦軸にとった。

【0023】

◆マークおよび点線で示すのは、図１（ｂ）の状態、すなわち、仕切り板３が動いていないときの吸音パネル１００の音源の移動方向Ｒにおける中央部分の吸音性能である。
■マークおよび実線で示すのは、図２（ａ）の状態、すなわち、２つの仕切り板３が動いたときの吸音パネル１００の音源の移動方向Ｒにおける中央部分の吸音性能である。
▲マークおよび一点鎖線で示すのは、図２（ｂ）の状態、すなわち、４つの仕切り板３が動いたときの吸音パネル１００の音源の移動方向Ｒにおける中央部分の吸音パネル１００の吸音性能である。

【0024】

図３からわかるように、仕切り板３が動いていないとき、背後空気層厚はＤｍｍ（３０ｍｍ）となり、高い周波数帯域の吸音率が高くなるが、３１５Ｈｚ、４００Ｈｚなどの比較的低い周波数帯域の吸音率は低くなる。これに対して、音源が近づくことで２つの仕切り板３が動いたとき、等価な背後空気層厚は３Ｄｍｍ（９０ｍｍ）となり、吸音率のピークは低い周波数帯域に移動する。また、４つの仕切り板３が動いたときは、等価な背後空気層厚が５Ｄｍｍ（１５０ｍｍ）となり、吸音率のピークはより低い周波数帯域に移動する。

【0025】

このように、音源の周波数特性に対して、従来必要な背後空気層よりも薄い背後空気層で吸音パネルを構成しても、背後空気層を仕切る仕切り板３を可動式とすることで、音源の周波数特性に合わせた吸音パネルとすることができる。すなわち、従来よりも厚みの薄い吸音パネルの実現が可能となる。なお、図３に示す吸音性能は一例であり、音源の周波数特性によって、背後空気層厚などを変化させる。

【0026】

（仕切り板の変形例）
<可動部について>
図４（ｂ）、（ｃ）は、図１，２，４（ａ）に示した仕切り板３の変形例を示す図である。

【0027】

図４（ａ）に示す仕切り板３では、固定仕切り板部３ａの長さＬ１と可動仕切り板部３ｃの長さＬ２とを等しくすることで、吸音パネルの厚み方向において半分可動の仕切り板３としている。これに対して図４（ｂ）に示す仕切り板３の可動仕切り板部３ａの長さは、吸音パネルの厚みとほぼ同じ寸法とされている。すなわち、この仕切り板３は、仕切り板全部可動とされており、多孔板１の内面に設けられた支持軸部３ｂを支点にして回動する。

【0028】

図４（ｃ）に示す仕切り板３は、図４（ａ）に示す仕切り板３の固定仕切り板部３ａを可動式にしたものである。

【0029】

<回動方向について>
図５は、仕切り板３の回動方向の様々な例を示す図である。なお、ここで例示する仕切り板３は、図４（ｂ）に示した仕切り板全部可動の仕切り板とした。

【0030】

図５（ａ）に示す仕切り板３は、隣り合う背後空気層同士を連通させるときに、背後空気層を仕切った状態から音源の移動方向Ｒ（音源が移動する方向）に回動可能とされている。音源の移動方向Ｒ（走行方向）が決まっていて、且つ、仕切られた１つの背後空気層（例えば背後空気層Ｘ３）を区画する２つの仕切り板３のうちの音源移動方向Ｒの仕切り板３のみが回動することによって所望の吸音効果が得られる場合については、背後空気層を仕切った状態からの仕切り板３の回動方向を片側に限定してもよい。

【0031】

これに対して図５（ｂ）に示す仕切り板３は、隣り合う背後空気層同士を連通させるときに、音源の移動方向Ｒおよびその反対方向のいずれにも、背後空気層を仕切った状態から回動可能とされている。音源の移動方向Ｒ（走行方向）が決まっていない場合や、仕切られた１つの背後空気層（例えば背後空気層Ｘ３）を区画する２つの仕切り板３のうちの両方の仕切り板３が回動するほうが、所望の吸音効果が得られ易い場合については、背後空気層を仕切った状態からの仕切り板３の回動方向を両方向（音源の移動方向Ｒおよびその反対方向）にしたほうが良い。

【0032】

ここで、後述する図８に示す変形例では、仕切り板７の回動方向を上下方向（音源の移動方向Ｒに直交する方向）としている。これに対して、図５に示した実施形態では、音源が移動する方向、または、音源が移動する方向およびその反対方向に、仕切り板３を回動させている。これら実施形態のほうが、仕切り板３の両側に大きな空気の圧力差が生じやすいので、仕切り板３の作動が安定する。

【0033】

図５（ａ）に示した片方向可動と、図５（ｂ）に示した両方向可動との比較においては、図５（ｂ）に示した両方向可動のほうが好ましい形態と言える。音源の移動方向Ｒ（走行方向）が決まっていない場合にも対応しているし、空気の圧力差による荷重が音源の移動方向Ｒおよびその反対方向のいずれの方向にかかっても仕切り板３が動くので、等価な背後空気層厚をより大きくし易いからである。これにより、より薄い吸音パネル１００とすることができる。

【0034】

（仕切り板の回動機構）
図１〜５に示した仕切り板３の回動機構としては、風圧などによる空気の圧力差を利用した回動機構、仕切り板を強制的に回動させる回動機構がある。

【0035】

<空気の圧力差利用>
図６は、音源が移動することによって生じる空気の圧力差による仕切り板３の回動機構を示す図である。吸音パネル１００のそばを音源が通過する際、仕切り板３への音源の接近により、仕切り板３の音源移動方向Ｒにおける両側間には空気の圧力差が生じる。空気の圧力差が生じると、仕切り板３には空気の圧力差による荷重がかかる。この荷重により、支持軸部３ｂを支点にして可動仕切り板部３ａが回動し、隣り合う背後空気層同士が連通する（図６（ａ）参照）。

【0036】

仕切り板３から音源が遠ざかると、仕切り板３の両側の空気の圧力差がなくなる。ここで、仕切り板３に、可動仕切り板部３ａを元の位置に戻す（隣り合う背後空気層同士を可動仕切り板部３ａで再度仕切る）弾性機構３ｄを設けているので、可動仕切り板部３ａは元の位置に戻る（図６（ｂ）参照）。この弾性機構３ｄは、コイルばね、板ばねであったり、仕切り板３自体の弾性回復力であったりする。仕切り板３自体の弾性回復力とは、例えば、曲げたものが元の形に戻ろうとする回復力のことである。仕切り板３の支持軸部３ｂを仕切り板３の端部曲げ部とすることで、支持軸部３ｂに弾性回復力を持たせることができる。

【0037】

なお、この機構は、空気の圧力差による仕切り板３に作用する荷重が、仕切り板３の自重と弾性機構３ｄの復元力とを足した荷重よりも大きい場合に成り立つ。

【0038】

音源が移動することによって生じる空気の圧力差を利用して仕切り板３を動かすというこの機構は、構成品が少ないので製品コストが抑えられる。また、故障が生じ得る箇所も少ない。さらには、メンテナンスする箇所も少ないので、維持管理性に優れる。

【0039】

<強制可動>
空気の圧力差による仕切り板３への荷重のかかり方は、音源の移動による圧力変動の大きさによって異なる。音源の移動速度が速い場合、音源が通過する区間が狭い場合（道路・線路の幅が狭い場合）など、音源の移動による圧力変動が大きい場合は、空気の圧力差による荷重が大きいので、上記した機構を利用することができる。しかしながら、仕切り板３の自重などと比較して、空気の圧力差による荷重が小さい場合は、上記した機構を利用することができない。

【0040】

この場合、図７に示した強制的な回動機構を用いる。図７に示したように、吸音パネル１００は、その付属品として、音源検知手段５を備え、仕切り板３の可動仕切り板部３ａは、コントローラ６からの信号によりモータ９の駆動力で回動されるようにする。支持軸部３ｂにモータ９を設けて可動仕切り板部３ａを回動させてもよいし、支持軸部３ｂから離れた位置にモータ９を設けて公知のリンク機構により可動仕切り板部３ａを回動させてもよい。

【0041】

音源検知手段５は、音源の接近（吸音パネル１００の中の例えば背後空気層Ｘ３、または背後空気層Ｘ３を区画する仕切り板３への音源の接近）を検知する音源検知手段である。具体的には、音源の位置を検知する非接触式の位置検知センサ、荷重センサなどを音源検知手段５として用いる。また、仕切り板３の音源移動方向Ｒにおける両側間の空気の圧力差を検知する圧力センサを音源検知手段５として用いてもよい。音源検知手段５として圧力センサを用いた場合、音源が接近したときの圧力差の値を閾値として設定し、その閾値を超えた場合に、仕切り板３を開方向（連通方向）に回動させる。

【0042】

音源検知手段５からの信号に基づいてコントローラ６はモータ９に指令を出し、モータ９が回転することで、仕切り板３の可動仕切り板部３ａが、開方向（連通方向）・閉方向（仕切る方向）に回動するようにする。なお、コントローラ６とモータ９とで、音源検知手段５からの信号により仕切り板３を回動させる仕切り板回動手段を構成する。

【0043】

音源の接近を検知する音源検知手段５、および音源検知手段５からの信号により仕切り板３を回動させる仕切り板回動手段（コントローラ６およびモータ９）により、本実施形態には、空気の圧力差による荷重が小さい場合にも、仕切り板３を回動させることができるという長所がある。

【0044】

なお、仕切り板３の回動機構として、図６に示した回動機構、および上記した仕切り板３を強制的に回動させる回動機構の両方を用いてもよい。

【0045】

（吸音パネルの変形例）
図８を参照しつつ、吸音パネルの変形例について説明する。図８（ａ）は、変形例に係る吸音パネル１０１の正面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ部のＣ−Ｃ断面図である。

【0046】

図１に示した吸音パネル１００では、可動式の複数の仕切り板３を、音源の移動方向Ｒに並ぶように、吸音パネル１００内に配設している。これに対して、図８に示す吸音パネル１０１においては、可動式の複数の仕切り板７を、音源の移動方向Ｒに直交する方向（鉛直方向）に並ぶように、吸音パネル１００内に配設している。音源の移動方向Ｒに並ぶ複数の仕切り板６は固定式であってもよいし、可動式であってもよい。

【0047】

仕切り板７は、可動仕切り板部７ａと支持軸部７ｂとを有し、可動仕切り板部７ａは、支持軸部７ｂを支点にして回動する。可動仕切り板部７ａの回動方向は上下方向である。本変形例のように、可動仕切り板部７ａの回動方向を上下方向としたとしても、可動仕切り板部７ａの上下間に、音源の接近による空気の圧力差が生じるので、空気の圧力差が大きければ、可動仕切り板部７ａは動く。空気の圧力差による荷重が小さい場合には、図７に示したように、可動仕切り板部７ａを強制的に動かせばよい。

【0048】

すなわち、図１に示した吸音パネル１００と同様に、本変形例に係る吸音パネル１０１は、その厚みが薄いものであったとしても、低周波数帯域の音に対して十分な吸音特性を発揮する吸音パネルとすることができる。

【0049】

なお、背後板２の内面に設けた断面Ｌ字形状のサポート部材８は、隣り合う背後空気層を仕切った状態で可動仕切り板部７ａを支持するための部材である。本変形例の場合、音源が遠ざかって、可動仕切り板部７ａの上下間の空気の圧力差が無くなれば、可動仕切り板部７ａはその自重で元の位置に戻る。

【0050】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。

【符号の説明】

【0051】

１：多孔板
１ａ：貫通孔
２：背後板
３：仕切り板
４：側板
５：音源検知手段
６：コントローラ
９：モータ
１００：吸音パネル
Ｘ１〜Ｘ５（Ｘ）：背後空気層（空気層）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】