特許 6190291 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】6190291

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】吸音パネル

(51)【国際特許分類】

   G10K 11/16 20060101AFI20170821BHJP

【ＦＩ】

   G10K11/16 130

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-44041(P2014-44041)

(22)【出願日】2014年3月6日

(65)【公開番号】特開2015-169774(P2015-169774A)

(43)【公開日】2015年9月28日

【審査請求日】2016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】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山極 伊知郎

【審査官】 渡邊 正宏

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０５８１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３８７９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｂ １／６２− １／９９

Ｇ１０Ｋ １１／００−１３／００

(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、
多数の貫通孔を有する多孔板と、
前記多孔板との間に所定の間隔をあけて前記多孔板に対向配置された背面板と、
前記多孔板と前記背面板とで挟まれた空間を囲繞する枠体と、
前記多孔板の前記背面板側の面に所定の間隔で取り付けられた複数の補強リブと、
を有し、
隣り合う前記補強リブ間の距離ａと、前記多孔板の板厚ｔとが以下の式（１）を満足しているとともに、
前記多孔板の開口率βが以下の式（２）を満足していることを特徴とする吸音パネル。
ａ／ｔ＜Ｋ１×（Ａ／ｐ０）^1/2 ・・・式（１）
β＝（Ｂ（１−１／Ｎ）／ａ＋１）×α×Ｋ２ ・・・式（２）
ここで、Ａは前記多孔板の許容応力、ｐ０は前記多孔板に作用する設計上の荷重、Ｋ１＝０．９３、Ｂは前記補強リブの幅、Ｎは前記補強リブにより前記多孔板の面が分割された数、αは前記補強リブを設けずに吸音設計した場合の前記多孔板の設計開口率、Ｋ２は係数である。

【請求項2】

Ｋ２の値が０．８以上１．４以下であることを特徴とする請求項１に記載の吸音パネル。

【請求項3】

音源からの音を吸音する吸音パネルであって、
多数の貫通孔を有する多孔板と、
前記多孔板との間に所定の間隔をあけて前記多孔板に対向配置された背面板と、
前記多孔板と前記背面板とで挟まれた空間を囲繞する枠体と、
前記多孔板の前記背面板側の面に所定の間隔で取り付けられた複数の補強リブと、
を有し、
隣り合う前記補強リブ間の距離ａと、前記多孔板の板厚ｔとが以下の式（１）を満足しているとともに、
板厚ｔ’である前記多孔板に前記補強リブを設けた場合の前記多孔板の開口率β’が以下の式（３）を満足し、且つ、板厚ｔである前記多孔板の開口率γが以下の式（４）を満足していることを特徴とする吸音パネル。
ａ／ｔ＜Ｋ１×（Ａ／ｐ０）^1/2 ・・・式（１）
β’＝（Ｂ（１−１／Ｎ）／ａ＋１）×α×１ ・・・式（３）
γ＝ｔ／ｔ’×β’×Ｋ３ ・・・式（４）
ここで、Ａは前記多孔板の許容応力、ｐ０は前記多孔板に作用する設計上の荷重、Ｋ１＝０．９３、Ｂは前記補強リブの幅、Ｎは前記補強リブにより前記多孔板の面が分割された数、αは前記補強リブを設けずに吸音設計した場合の前記多孔板の設計開口率、ｔ’は前記補強リブを設けずに吸音設計した場合の前記多孔板の設計板厚、Ｋ３は係数であって、ｔ’＜ｔである。

【請求項4】

Ｋ３の値が０．８５以上１．１５以下であることを特徴とする請求項３に記載の吸音パネル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、道路や線路の近傍、特に、新幹線などの高速鉄道車両が走行する線路の近傍に設けられて、騒音を低減させる吸音パネルに関する。

【背景技術】

【0002】

道路や線路の近傍に防音壁を設けて、騒音を低減させることが行われている。そして、道路の近傍に設置する防音壁には、従来、グラスウールなどの繊維を使った吸音材が使用されている。ここで、新幹線などの高速鉄道車両が走行する線路の近傍に設置した防音壁には、車両通過時に列車風圧がかかる。そのため、道路用の防音壁に使用しているグラスウールなどの繊維を使った吸音材を、高速鉄道車両が走行する線路用の防音壁に適用すると、長期間の使用による劣化具合によっては、繰り返し受ける風圧によって繊維が飛散する恐れがある。

【0003】

そこで、特許文献１には、筐体の内部空間に、多数の貫通孔を有する第１多孔板及び第２多孔板で仕切られた複数の空間が形成された吸音構造体が開示されている。音源からの音が多孔板の貫通孔から空間内に進入すると、共鳴が発生し、貫通孔部における空気の振動によって、貫通孔の内壁と空気との間に摩擦が生じ、振動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて吸音作用が生じる。そして、この吸音構造体は金属製で耐候性があり、グラスウールなどの繊維を使用していないため、長期間の使用による繊維の飛散や吸音性能の劣化がない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５１７１５５９号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の吸音構造体は、多孔板の板厚が０．１ｍｍ程度であるため、耐力が低い。よって、この吸音構造体を高速鉄道車両が走行する線路の近傍に設置した場合、長期間の列車風圧による繰り返し荷重によって破壊される可能性が高い。

【0006】

そこで、吸音構造体の耐力を向上させるために、多孔板をリブで補強することが考えられる。しかし、この場合、貫通孔の一部がリブで覆われるので、吸音率が低下するという問題がある。

【0007】

本発明の目的は、耐力を向上させながら、吸音性能を維持することが可能な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】

【0008】

本発明は、音源からの音を吸音する吸音パネルであって、多数の貫通孔を有する多孔板と、前記多孔板との間に所定の間隔をあけて前記多孔板に対向配置された背面板と、前記多孔板と前記背面板とで挟まれた空間を囲繞する枠体と、前記多孔板の前記背面板側の面に所定の間隔で取り付けられた複数の補強リブと、を有し、隣り合う前記補強リブ間の距離ａと、前記多孔板の板厚ｔとが以下の式（１）を満足しているとともに、前記多孔板の開口率βが以下の式（２）を満足していることを特徴とする。
ａ／ｔ＜Ｋ１×（Ａ／ｐ０）^1/2 ・・・式（１）
β＝（Ｂ（１−１／Ｎ）／ａ＋１）×α×Ｋ２ ・・・式（２）
ここで、Ａは前記多孔板の許容応力、ｐ０は前記多孔板に作用する設計上の荷重、Ｋ１＝０．９３、Ｂは前記補強リブの幅、Ｎは前記補強リブにより前記多孔板の面が分割された数、αは前記補強リブを設けずに吸音設計した場合の前記多孔板の設計開口率、Ｋ２は係数である。なお、多孔板の許容応力の値は、例えば後述の「鉄道構造物等設計標準・同解説」などに示される計算式から決まる。

【0009】

また、本発明は、音源からの音を吸音する吸音パネルであって、多数の貫通孔を有する多孔板と、前記多孔板との間に所定の間隔をあけて前記多孔板に対向配置された背面板と、前記多孔板と前記背面板とで挟まれた空間を囲繞する枠体と、前記多孔板の前記背面板側の面に所定の間隔で取り付けられた複数の補強リブと、を有し、隣り合う前記補強リブ間の距離ａと、前記多孔板の板厚ｔとが以下の式（１）を満足しているとともに、板厚ｔ’である前記多孔板に前記補強リブを設けた場合の前記多孔板の開口率β’が以下の式（３）を満足し、且つ、板厚ｔである前記多孔板の開口率γが以下の式（４）を満足していることを特徴とする。
ａ／ｔ＜Ｋ１×（Ａ／ｐ０）^1/2 ・・・式（１）
β’＝（Ｂ（１−１／Ｎ）／ａ＋１）×α×１ ・・・式（３）
γ＝ｔ／ｔ’×β’×Ｋ３ ・・・式（４）
ここで、Ａは前記多孔板の許容応力、ｐ０は前記多孔板に作用する設計上の荷重、Ｋ１＝０．９３、Ｂは前記補強リブの幅、Ｎは前記補強リブにより前記多孔板の面が分割された数、αは前記補強リブを設けずに吸音設計した場合の前記多孔板の設計開口率、ｔ’は前記補強リブを設けずに吸音設計した場合の前記多孔板の設計板厚、Ｋ３は係数であって、ｔ’＜ｔである。

【発明の効果】

【0010】

上記の式（１）は、多孔板を両端が支持された１次元のはりとみなしたときに、このはりに列車風圧を模擬した等分布荷重が掛かった際に最大曲げモーメントを受けるはり中央部における応力値と、多孔板の材料の耐力から決まる許容応力との関係を表している。そして、この式（１）を満足するように、隣り合う補強リブ間の距離ａと、多孔板の板厚ｔとを設計することにより、設計荷重（多孔板に作用する設計上の荷重）ｐ０に対して多孔板の許容応力Ａを満たすことができる。これにより、高速鉄道車両の通過時の列車風圧などに耐えることができるように、吸音パネルの耐力を向上させることができる。

【0011】

しかし、多孔板に複数の補強リブを取り付けると、貫通孔の一部が補強リブで塞がれることで吸音面積が減少するので、補強リブを設けずに多孔板と空気層のみの系で吸音設計した場合の多孔板の設計開口率αのままでは、吸音パネルの吸音性能が低下する。そこで、上記の式（２）を満足するように多孔板の開口率βを設計することにより、多孔板に補強リブを取り付けた場合であっても、吸音パネルの吸音性能を維持することができる。

【0012】

また、吸音パネルの耐力を向上させるには、多孔板の板厚を厚くすればよいが、設計板厚ｔ’で吸音設計を実施し、設計開口率αまたは設計板厚ｔ’における開口率β’で吸音性能を満たしている場合、即ち、式（３）を満足している場合、多孔板２の板厚をｔ’からｔに厚くすると、貫通孔を空気が通りにくくなるため、設計開口率αまたは設計板厚ｔ’における開口率β’のままでは吸音性能が低下する。そこで、上記の式（４）を満足するように多孔板の開口率γを設計することにより、多孔板に補強リブを取り付け、さらに多孔板の板厚を厚くした場合であっても、吸音パネルの吸音性能を維持することができる。

【0013】

これにより、耐力を向上させながら、吸音性能を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1A】吸音パネルの正面図である。

【図1B】図１ＡのＡ−Ａ断面図である。

【図2】各周波数帯域における吸音率を示す図である。

【図3】各周波数帯域における吸音率比率を示す図である。

【図4】各周波数帯域における吸音率を示す図である。

【図5】各周波数帯域における吸音率比率を示す図である。

【図6】１／３オクターブバンド中心周波数に対する吸音率を示す図である。

【図7】１／３オクターブバンド中心周波数に対する吸音率比率を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

【0016】

［第１実施形態］
（吸音パネルの構成）
本発明の第１実施形態による吸音パネル１は、音源からの音を吸音するものであって、正面図である図１Ａ、および、図１ＡのＡ−Ａ断面図である図１Ｂに示すように、表面多孔板２ａと、背面板３と、枠体４と、内部多孔板２ｂと、補強リブ５と、を有している。吸音パネル１は、表面多孔板２ａが音源に面するようにして配置される。

【0017】

表面多孔板２ａおよび内部多孔板２ｂは、アルミニウム等の金属製であって、多数の円形状の貫通孔を有している。なお、貫通孔の形状は、円形に限定されるものではなく、四角形状や三角形状等の多角形状であってもよいし、スリット形状であってもよい。貫通孔の形状がこのような形状である場合、貫通孔の径とは、孔面積が等価な円形状の孔の径のこととする。以降、表面多孔板２ａと内部多孔板２ｂとをあわせて多孔板２ということがある。なお、内部多孔板２ｂの数は１枚に限定されず、２枚以上であってもよい。

【0018】

表面多孔板２ａの板厚、開口率及び貫通孔の孔径は、貫通孔を通過する空気に対して粘性を生じさせるように設定されている。例えば、表面多孔板２ａの板厚は０．８〜１．２ｍｍ程度であり、表面多孔板２ａの開口率は８％以下であり、表面多孔板２ａの貫通孔の孔径は０．８〜１．５ｍｍ程度である。同様に、内部多孔板２ｂの板厚、開口率及び貫通孔の孔径は、貫通孔を通過する空気に対して粘性を生じさせるように設定されている。例えば、内部多孔板２ｂの板厚は０．３ｍｍ程度であり、内部多孔板２ｂの開口率は０．５％程度であり、内部多孔板２ｂの貫通孔の孔径は０．５ｍｍ程度である。なお、上記の板厚、開口率及び貫通孔の孔径は、例示であって、これに限定されない。表面多孔板２ａは、板厚が０．３〜２．０ｍｍ、貫通孔の孔径が０．５〜２．０ｍｍ、開口率が１０％であってもよい。

【0019】

背面板３は、鉄やステンレス等の金属製または樹脂製であって、多孔板２（表面多孔板２ａ、内部多孔板２ｂ）との間に所定の間隔をあけて多孔板２に対向配置されている。枠体４は、鉄やステンレス等の金属製または樹脂製であって、表面多孔板２ａと背面板３とで挟まれた空間を囲繞している。これにより、表面多孔板２ａと内部多孔板２ｂとの間には、第１空気層６ａが形成されているとともに、内部多孔板２ｂと背面板３との間には、第２空気層６ｂが形成されている。多孔板２の面に直交する方向において、第１空気層６ａの厚み、および、第２空気層６ｂの厚みは、例えば３０ｍｍである。なお、第１空気層６ａの厚みと第２空気層６ｂの厚みとは異なっていてもよい。以降、第１空気層６ａと第２空気層６ｂとをあわせて空気層６ということがある。

【0020】

補強リブ５は、金属製または樹脂製であって、吸音パネル１の短辺と同等の長さを有しており、表面多孔板２ａの背面板３側の面、および、内部多孔板２ｂの背面板３側の面に、吸音パネル１の短辺に平行となるように取り付けられている。また、補強リブ５は、吸音パネル１の長辺に沿って所定の間隔でそれぞれ４つずつ取り付けられている。なお、補強リブ５の数はこれに限定されない。これにより、表面多孔板２ａの背面板３側の面および内部多孔板２ｂの背面板３側の面は、それぞれ５つに分割されている。以降、複数の補強リブ５で多孔板２の背面板３側の面が分割されている数を多孔板面分割数という。なお、表面多孔板２ａに設けられた補強リブ５と、内部多孔板２ｂに設けられた補強リブ５とで、隣り合う補強リブ５同士の間隔、補強リブ５の本数、補強リブ５の幅Ｂ等が同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0021】

このような構成において、音波が多孔板２（表面多孔板２ａ、内部多孔板２ｂ）の貫通孔を通過する際に、貫通孔の内壁面との摩擦によって音波エネルギーの一部が熱エネルギーに変換される。これにより、騒音が吸音される。つまり、騒音は、表面多孔板２ａの貫通孔を通過する際と、内部多孔板２ｂの貫通孔を通過する際に、それぞれ吸音される。

【0022】

ここで、図１Ａに示すように、隣り合う補強リブ５間の距離をａとしたときに、隣り合う補強リブ５間の距離ａと、多孔板２（表面多孔板２ａ、内部多孔板２ｂ）の板厚ｔとを、以下の式（１）を満足するように設計する。

【0023】

ａ／ｔ＜Ｋ１×（Ａ／ｐ０）^1/2 ・・・式（１）
ここで、Ａは多孔板２の許容応力、ｐ０は設計荷重（多孔板２に作用する設計上の荷重）、Ｋ１＝０．９３である。なお、係数Ｋ１は、境界条件による係数Ｋ１ａと、設計上の安全係数Ｋ１ｂとを掛け合わせた値として定義される。

【0024】

上記の式（１）は、多孔板２を両端が支持された１次元のはりとみなしたときに、このはりに列車風圧を模擬した等分布荷重が掛かった際に最大曲げモーメントを受けるはり中央部における応力値と、多孔板２の材料の耐力から決まる許容応力との関係を表している。はり中央部における応力値は理論値であり、その計算式は、はりの両端の支持条件ごとに一般的に開示されている。つまり、はり中央部における応力値は、はりの両端の支持条件によって変わる。両端単純支持の場合、境界条件による係数Ｋ１ａ＝１．１５となる。ここで、両端単純支持とは、はりの一方の端が支持台座に固定され、他方の端が支持台座に自由支持された状態をいう。また、両端固定支持の場合、境界条件による係数Ｋ１ａ＝１．４１となる。ここで、両端固定支持とは、はりの両端がそれぞれ支持台座に固定された状態をいう。そして、はりの両端の支持条件としては、上記の２種類が両極端な条件となる。そのため、実構造では、境界条件による係数Ｋ１ａは必ず上記の２つの値の間の値となる。

【0025】

また、多孔板の許容応力Ａの値を計算するための式は、例えば「鉄道構造物等設計標準・同解説」などに示されており、安全係数を見込んだ計算式となっている。安全係数には、荷重係数、構造解析係数、材料係数、部材係数、構造物係数などがある。トータルの安全係数は、設計荷重ｐ０を列車風圧による最大圧力値（終局限界状態）とするか、運行状態での変動圧力値（使用限界状態）とするかによって異なる。ここで、終局限界状態とは、台風などの異常状態であり、使用限界状態とは、列車が通常走行している状態である。設計荷重ｐ０を最大圧力値とする場合、設計上の安全係数Ｋ１ｂ＝０．８１となる。また、設計荷重ｐ０を変動圧力値とする場合、設計上の安全係数Ｋ１ｂ＝１．０となる。

【0026】

よって、境界条件による係数Ｋ１ａと設計上の安全係数Ｋ１ｂとを掛け合わせた値であるＫ１は、０．９３〜１．４１となるが、最小値である０．９３の場合に式（１）を満たせば、設計荷重ｐ０に対して多孔板２の許容応力Ａを満たすことができる。なお、多孔板２の許容応力Ａは、多孔部（貫通孔が設けられている部分）への応力集中を考慮すると、貫通孔が設けられていない材料そのものの許容応力の１／３になる。

【0027】

このように、式（１）を満足することで、高速鉄道車両の通過時の列車風圧などに耐えることができるように、吸音パネル１の耐力を向上させることができる。

【0028】

しかし、多孔板２に複数の補強リブ５を取り付けると、貫通孔の一部が補強リブ５で塞がれることで吸音面積が減少するので、補強リブ５を設けずに多孔板２と空気層６のみの系で吸音設計した場合の多孔板２の設計開口率αのままでは、吸音パネル１の吸音性能が低下する。

【0029】

そこで、多孔板２（表面多孔板２ａ、内部多孔板２ｂ）の開口率βを、以下の式（２）を満足するように設計する。

【0030】

β＝（Ｂ（１−１／Ｎ）／ａ＋１）×α×Ｋ２ ・・・式（２）
ここで、Ｂは補強リブ５の幅（図１Ａ参照）、Ｎは多孔板面分割数（補強リブ５により多孔板２の面が分割された数）、αは補強リブ５を設けずに吸音設計した場合の多孔板２の設計開口率、Ｋ２は０．８以上１．４以下の値をとる係数である。

【0031】

上記の式（２）は、補強リブ５が取り付けられた部分の面積も含んだ多孔板２の全面積と、補強リブ５が取り付けられた部分の面積を除いた多孔板２の面積との面積比から、吸音性能を元の設計値とほぼ同等に保持するように、開口率を計算したものである。

【0032】

ここで、Ｋ２＝１．０の場合、吸音性能は元の設計値と等しくなる。そして、Ｋ２＝０．８〜１．４の範囲では、吸音性能は元の設計値とほぼ同等になる。これにより、多孔板２に補強リブ５を取り付けた場合であっても、吸音パネル１の吸音性能を維持することができる。

【0033】

なお、吸音パネル１の短辺に平行な補強リブ５とは別に、吸音パネル１の長辺に平行な補強リブを設けてもよい。このような補強リブを設けた場合であっても、式（１）および式（２）を満足するようにすることで、吸音パネル１の耐力を向上させながら、吸音パネル１の吸音性能を維持することができる。

【0034】

（吸音性能評価）
次に、吸音パネル１の吸音性能を評価した。補強リブ５を設けずに吸音設計した場合の表面多孔板２ａの設計開口率αを３％とし、Ｋ２の値を１．０、０．８（下限値）、１．４（上限値）、０．７５（下限値の下）、１．４５（上限値の上）の５種類に異ならせることで、表面多孔板２ａの開口率βを３％、２．４％、４．２％、２．２５％、４．３５％の５種類に異ならせた。表面多孔板２ａの計算条件（仕様）を表１に示す。また、第１空気層６ａおよび第２空気層６ｂの厚み（多孔板２の面に直交する方向の厚み）をそれぞれ３０ｍｍ、内部多孔板２ｂの板厚を０．３ｍｍ、内部多孔板２ｂの開口率を０．５％、内部多孔板２ｂの孔径を０．５ｍｍとした。

【0035】

【表1】

【0036】

各周波数帯域における吸音率を図２に示す。Ｋ２＝１．０である凡例（１）が、吸音設計による設計値と等しい吸音性能であるが、Ｋ２＝０．８である凡例（２）や、Ｋ２＝１．４である凡例（３）においても、設計値に近い吸音性能となっていることがわかる。

【0037】

各周波数帯域における吸音率比率を図３に示す。吸音率比率は、吸音率を設計目標の吸音率（設計吸音率）で除した値を１から引いた値であり、設計吸音率に対する吸音率のずれ量を示している。この吸音率比率が０％であると、ずれ量が０で設計吸音率に一致する。凡例（１）の吸音率は設計目標値なので、吸音率比率は０％となっているが、凡例（２）、凡例（３）においても、吸音率比率は２０％を下回っている。ここで、例えば、設計吸音率が０．９２程度の場合、吸音率比率が２０％異なると、騒音が吸音パネル１に当たってはね返る１回の反射につき５ｄＢ程度、音の低減量が小さくなる。このことから、吸音率比率２０％以内を設計上好適な範囲として考えることとする。そうすると、凡例（２）、凡例（３）の吸音率比率が２０％を下回ることで、凡例（２）、凡例（３）の吸音率が設計吸音率とほぼ同等になっていることがわかる。

【0038】

なお、Ｋ２の値が０．８〜１．４の範囲内である凡例（２）および凡例（３）では、吸音率比率が２０％未満となっているのに対し、Ｋ２の値が０．８〜１．４の範囲外である凡例（４）および凡例（５）では、吸音率比率が２０％を超えている帯域があることがわかる。よって、特にＫ２の値が０．８〜１．４の範囲では、吸音性能は元の設計値に近い値となることがわかる。

【0039】

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る吸音パネル１によると、隣り合う補強リブ５間の距離ａと、多孔板２の板厚ｔとが上記の式（１）を満足している。これにより、高速鉄道車両の通過時の列車風圧などに耐えることができるように、吸音パネル１の耐力を向上させることができる。また、多孔板２の開口率βが上記の式（２）を満足している。これにより、多孔板２に補強リブ５を取り付けた場合であっても、吸音パネル１の吸音性能を維持することができる。

【0040】

また、Ｋ２の値を０．８以上１．４以下にすることで、吸音パネル１の吸音性能を元の設計値とほぼ同等にすることができる。これにより、吸音パネル１の吸音性能を好適に維持することができる。

【0041】

［第２実施形態］
（吸音パネルの構成）
次に、本発明の第２実施形態に係る吸音パネル２０１について説明する。なお、上述した構成要素と同じ構成要素については、同じ参照番号を付してその説明を省略する。本実施形態の吸音パネル２０１が第１実施形態の吸音パネル１と異なる点は、表面多孔板２ａおよび内部多孔板２ｂの少なくとも一方の板厚ｔを、補強リブ５を設けずに吸音設計した場合の多孔板２の設計板厚ｔ’よりも厚くしているとともに、板厚ｔ’である多孔板２（表面多孔板２ａ、内部多孔板２ｂ）に補強リブ５を設けた場合の多孔板２の開口率β’が以下の式（３）を満足し、且つ、板厚ｔである多孔板２の開口率γが以下の式（４）を満足している点である。

【0042】

β’＝（Ｂ（１−１／Ｎ）／ａ＋１）×α×１ ・・・式（３）
γ＝ｔ／ｔ’×β’×Ｋ３ ・・・式（４）
ここで、Ｂは補強リブ５の幅、Ｎは多孔板面分割数（補強リブ５により多孔板２の面が分割された数）、αは補強リブ５を設けずに吸音設計した場合の多孔板２の設計開口率、ｔ’は補強リブ５を設けずに吸音設計した場合の多孔板２の設計板厚、Ｋ３は０．８５以上１．１５以下の値をとる係数であって、ｔ’＜ｔである。なお、式（３）は、式（２）において、「Ｋ２＝１」として開口率β’を算出するものであり、補強リブ５を設けない場合は、「Ｎ＝１」として開口率β’を算出すればよい。

【0043】

吸音パネル２０１の耐力を向上させるには、多孔板２の板厚を厚くすればよい。しかし、設計板厚ｔ’で吸音設計を実施し、設計開口率αまたは設計板厚ｔ’における開口率β’で吸音性能を満たしている場合、即ち、式（３）を満足している場合、多孔板２の板厚をｔ’からｔに厚くすると、貫通孔を空気が通りにくくなるため、設計開口率αまたは設計板厚ｔ’における開口率β’のままでは吸音性能が低下する。

【0044】

そこで、多孔板２（表面多孔板２ａ、内部多孔板２ｂ）の開口率γを、上記の式（４）を満足するように設計する。ここで、Ｋ３＝１．０の場合、吸音性能は元の設計値とほぼ同じになる。そして、Ｋ３＝０．８５〜１．１５の範囲では、吸音性能は元の設計値に近い値となる。これにより、多孔板２に補強リブ５を取り付け、さらに多孔板２の板厚を厚くした場合であっても、吸音パネル２０１の吸音性能を維持することができる。

【0045】

なお、吸音パネル２０１の短辺に平行な補強リブ５とは別に、吸音パネル２０１の長辺に平行な補強リブを設けてもよい。このような補強リブを設けた場合であっても、式（１）、式（３）および式（４）を満足するようにすることで、吸音パネル２０１の耐力を向上させながら、吸音パネル２０１の吸音性能を維持することができる。

【0046】

（吸音性能評価）
次に、吸音パネル２０１の吸音性能を評価した。補強リブ５を設けずに吸音設計した場合の表面多孔板２ａの設計開口率αを３％とし、補強リブ５を設けずに吸音設計した場合の表面多孔板２ａの設計板厚ｔ’を０．８ｍｍとした。そして、設計開口率α且つ設計板厚ｔ’である、吸音性能が設計目標値（設計吸音率）のものと、これに対して、表面多孔板２ａの板厚ｔを１．２ｍｍに厚くして、Ｋ３の値を０．６７（開口率３％のまま）、１．０、０．８５（下限値）、１．１５（上限値）、０．８（下限値の下）、１．２（上限値の上）の６種類に異ならせたものとを用いて評価を行った。表面多孔板２ａの計算条件（仕様）を表２に示す。また、第１空気層６ａおよび第２空気層６ｂの厚み（多孔板２の面に直交する方向の厚み）をそれぞれ３０ｍｍ、内部多孔板２ｂの板厚を０．３ｍｍ、内部多孔板２ｂの開口率を０．８％、内部多孔板２ｂの孔径を０．５ｍｍとした。

【0047】

【表2】

【0048】

各周波数帯域における吸音率を図４に示す。また、各周波数帯域における吸音率比率を図５に示す。凡例（１）が、吸音設計による設計吸音率であるが、凡例（１）に対して表面多孔板２ａの板厚ｔを１．２ｍｍに厚くした凡例（２）では、吸音率が設計吸音率から大きくずれており、吸音率比率が２０％以上となっている帯域があることがわかる。よって、設計開口率α且つ設計板厚ｔ’で吸音性能を満たしているものに対して、設計開口率αを変えずに表面多孔板２ａの板厚をｔ’からｔに厚くすると、吸音性能が低下することがわかる。また、凡例（３）〜（５）では、吸音率比率は２０％を下回っており、吸音率が設計吸音率に近い値となっていることがわかる。特に、Ｋ３＝１．０である凡例（３）の場合、吸音率比率は１０％以下となっており、設計吸音率と同等の吸音率となっていることがわかる。

【0049】

なお、Ｋ３の値が０．８５〜１．１５の範囲内である凡例（３）、凡例（４）および凡例（５）では、吸音率比率が２０％未満となっているのに対し、Ｋ３の値が０．８５〜１．１５の範囲外である凡例（２）、凡例（６）および凡例（７）では、吸音率比率が２０％を超えている帯域があることがわかる。よって、特にＫ３の値が０．８５〜１．１５の範囲では、吸音性能は元の設計値に近い値となることがわかる。

【0050】

さらに、吸音パネル２０１の吸音性能を評価した。補強リブ５を設けずに吸音設計した場合の表面多孔板２ａの設計開口率αを５％とし、補強リブ５を設けずに吸音設計した場合の表面多孔板２ａの設計板厚ｔ’を０．８ｍｍとした。そして、設計開口率α且つ設計板厚ｔ’である、吸音性能が設計目標値のものと、吸音性能が設計目標値のものに対して、計算条件（仕様）を異ならせたものとを用いて評価を行った。表面多孔板２ａの計算条件（仕様）を表３に示す。また、第１空気層６ａおよび第２空気層６ｂの厚み（多孔板２の面に直交する方向の厚み）をそれぞれ３０ｍｍ、内部多孔板２ｂの板厚を０．３ｍｍ、内部多孔板２ｂの開口率を０．８％、内部多孔板２ｂの孔径を０．５ｍｍとした。

【0051】

【表3】

【0052】

１／３オクターブバンド中心周波数に対する吸音率を図６に示す。また、１／３オクターブバンド中心周波数に対する吸音率比率を図７に示す。凡例（１）が、吸音設計による設計吸音率である。Ｋ３の値が０．８５〜１．１５の範囲内である凡例（４）および凡例（５）では、吸音率比率が２０％未満となっているのに対し、Ｋ３の値が０．８５〜１．１５の範囲外である凡例（２）および凡例（３）では、吸音率比率が２０％を超えている帯域があることがわかる。よって、Ｋ３の値が０．８５〜１．１５の範囲では、吸音性能は元の設計値に近い値となることがわかる。

【0053】

（効果）
以上に述べたように、本実施形態に係る吸音パネル２０１によると、隣り合う補強リブ５間の距離ａと、多孔板２の板厚ｔとが上記の式（１）を満足している。これにより、高速鉄道車両の通過時の列車風圧などに耐えることができるように、吸音パネル２０１の耐力を向上させることができる。また、設計板厚ｔ’である多孔板２に補強リブ５を設けた場合の多孔板２の開口率β’が上記の式（３）を満足し、且つ、板厚ｔである多孔板２の開口率γが上記の式（４）を満足している。これにより、多孔板２に補強リブ５を取り付け、さらに多孔板２の板厚を厚くした場合であっても、吸音パネル２０１の吸音性能を維持することができる。

【0054】

また、Ｋ３の値を０．８５以上１．１５以下にすることで、吸音パネル２０１の吸音性能を元の設計値に近い値にすることができる。これにより、吸音パネル２０１の吸音性能を好適に維持することができる。

【0055】

（本実施形態の変形例）
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

【符号の説明】

【0056】

１，２０１ 吸音パネル
２ 多孔板
２ａ 表面多孔板
２ｂ 内部多孔板
３ 背面板
４ 枠体
５ 補強リブ
６ 空気層
６ａ 第１空気層
６ｂ 第２空気層

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】