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(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】
(24)【登録日】2024-03-12
(45)【発行日】2024-03-21
(54)【発明の名称】ルーバー、ダブルスキン、騒音低減構造
(51)【国際特許分類】
G10K 11/16 20060101AFI20240313BHJP
E04B 1/84 20060101ALI20240313BHJP
E04B 1/86 20060101ALI20240313BHJP
G10K 11/172 20060101ALI20240313BHJP
【ＦＩ】
G10K11/16 110
G10K11/16 100
E04B1/84 Z
E04B1/86 K
G10K11/172
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2019066714
(22)【出願日】2019-03-29
(65)【公開番号】P2020166122
(43)【公開日】2020-10-08
【審査請求日】2022-02-02
【審判番号】
【審判請求日】2023-09-13
(73)【特許権者】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100139114
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 貞嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100139103
【弁理士】
【氏名又は名称】小山 卓志
(74)【代理人】
【識別番号】100214260
【弁理士】
【氏名又は名称】相羽 昌孝
(72)【発明者】
【氏名】増田 崇
【合議体】
【審判長】千葉 輝久
【審判官】五十嵐 努
【審判官】板垣 有紀
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－５３７０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１０１５３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－５３４６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２１０７１６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
G10K11/00-13/00
E04B1/62-1/99
E04F13/00-13/30
E01F3/00-8/02
E04C2/00-2/54
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のルーバー羽根部材を有し、対向するルーバー羽根部材の間の通気経路に配される騒音低減構造を有するルーバーであって、スリット状開口部を有する共鳴器と、吸音材と、を含み、
前記吸音材が前記共鳴器より音源側に配される騒音低減構造を有し、
前記共鳴器と、前記吸音材とは、隣接されて配置されており、前記通気経路に段差がないことを特徴とするルーバー。
【請求項2】
前記共鳴器が、スリット状開口部が対向するように対で配されることを特徴とする請求項１に記載のルーバー。
【請求項3】
前記共鳴器を複数隣接させる場合、全ての前記共鳴器より音源側に前記吸音材が配されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のルーバー。
【請求項4】
前記共鳴器が、空気層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のルーバー。
【請求項5】
前記共鳴器が、空気層を有さないことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のルーバー。
【請求項6】
対向する内側部材と外側部材とからなり、対向する内側部材と外側部材の間の通気経路に配される騒音低減構造を有するダブルスキンであって、スリット状開口部を有する共鳴器と、吸音材と、を含み、
前記吸音材が前記共鳴器より音源側に配される騒音低減構造を有し、
前記共鳴器と、前記吸音材とは、隣接されて配置されており、前記通気経路に段差がないことを特徴とするダブルスキン。
【請求項7】
前記共鳴器が、スリット状開口部が対向するように対で配されることを特徴とする請求項６に記載のダブルスキン。
【請求項8】
前記共鳴器を複数隣接させる場合、全ての前記共鳴器より音源側に前記吸音材が配されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載のダブルスキン。
【請求項9】
前記共鳴器が、空気層を有することを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載のダブルスキン。
【請求項10】
前記共鳴器が、空気層を有さないことを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載のダブルスキン。
【請求項11】
扉とこの扉と対向する枠体部の間の隙間、又は、扉とこの扉と対向する床の間の隙間に配される騒音低減構造であって、スリット状開口部を有する共鳴器と、吸音材と、を含み、
前記吸音材が前記共鳴器より音源側に配され、
前記共鳴器と、前記吸音材とは、隣接されて配置されており、前記隙間に段差がないことを特徴とする騒音低減構造。
【請求項12】
前記共鳴器が、スリット状開口部が対向するように対で配されることを特徴とする請求項１１に記載の騒音低減構造。
【請求項13】
前記共鳴器を複数隣接させる場合、全ての前記共鳴器より音源側に前記吸音材が配されることを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載の騒音低減構造。
【請求項14】
前記共鳴器が、空気層を有することを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の騒音低減構造。
【請求項15】
前記共鳴器が、空気層を有さないことを特徴とする請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の騒音低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、受音側における騒音低減と共に、音源周辺の環境に対する配慮もなされた騒音低減構造を提供する。
【背景技術】
【0002】
これまで発明者は、長尺状スリット共鳴器を用いて建物に設けた換気用開口からの騒音伝搬を低減する方法について、例えば、特許文献１（特開２０１７－１０１５３０号公報）において、建物の換気用開口部からの騒音を低減する騒音低減構造として、前記換気用開口部が設けられている内装壁に、スリット状開口部を有する共鳴器を対向するように対で配することを提案した。
【文献】特開２０１７－１０１５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
特許文献１記載の共鳴器を用いた騒音低減法においては、スリットを有する共鳴器の断面形状によって定まる共鳴周波数に近い周波数において大きな騒音低減効果が得られるが、一方で、騒音低減効果が得られる周波数範囲が狭く、共鳴周波数から離れた周波数では殆ど効果が得られないという課題がある。このような課題は、例えば道路騒音のような幅広い周波数範囲に成分を持つ騒音を低減しようとした場合に特に顕著になる。
【0004】
特許文献１記載の発明では、このような課題を解決するために、図１０に関連して、スリット共鳴器と共に吸音材を組み込んだ実施形態を提案している。吸音材としてはグラスウールやポリエステル吸音材等の多孔質性吸音材が用いられることが多いが、一般に多孔質性吸音材は高周波数域で大きな吸音効果を発揮する。
【0005】
そこで、スリット共鳴器を共鳴周波数が吸音材の効果の得にくい低周波数になるように設計することで、両者の補完により幅広い周波数帯域に対する騒音低減効果が期待できる。しかしながら、スリット共鳴器と吸音材を併用する場合、それらの位置関係をどのように設定すれば効果的かという指針はこれまでに示されておらず、問題であった。
【課題を解決するための手段】
【0006】
この発明は、上記のような課題を解決するものであって、本発明に係るルーバーは、複数のルーバー羽根部材を有し、対向するルーバー羽根部材の間の通気経路に配される騒音低減構造を有するルーバーであって、スリット状開口部を有する共鳴器と、吸音材と、を含み、前記吸音材が前記共鳴器より音源側に配される騒音低減構造を有し、前記共鳴器と、前記吸音材とは、隣接されて配置されており、前記通気経路に段差がないことを特徴とする。
また、本発明に係るルーバーは、前記共鳴器が、スリット状開口部が対向するように対で配されることを特徴とする。
また、本発明に係るルーバーは、前記共鳴器を複数隣接させる場合、全ての前記共鳴器より音源側に前記吸音材が配されることを特徴とする。
また、本発明に係るルーバーは、前記共鳴器が、空気層を有することを特徴とする。
また、本発明に係るルーバーは、前記共鳴器が、空気層を有さないことを特徴とする。
また、本発明に係るルーバーは、前記共鳴器が、スリット状開口部が対向するように対で配されることを特徴とする。
また、本発明に係るルーバーは、前記共鳴器を複数隣接させる場合、全ての前記共鳴器より音源側に前記吸音材が配されることを特徴とする。
また、本発明に係るルーバーは、前記共鳴器が、空気層を有することを特徴とする。
また、本発明に係るルーバーは、前記共鳴器が、空気層を有さないことを特徴とする。
【0007】
また、本発明に係るダブルスキンは、対向する内側部材と外側部材とからなり、対向する内側部材と外側部材の間の通気経路に配される騒音低減構造を有するダブルスキンであって、スリット状開口部を有する共鳴器と、吸音材と、を含み、前記吸音材が前記共鳴器より音源側に配される騒音低減構造を有し、前記共鳴器と、前記吸音材とは、隣接されて配置されており、前記通気経路に段差がないことを特徴とする。
また、本発明に係るダブルスキンは、前記共鳴器が、スリット状開口部が対向するように対で配されることを特徴とする。
また、本発明に係るダブルスキンは、前記共鳴器を複数隣接させる場合、全ての前記共鳴器より音源側に前記吸音材が配されることを特徴とする。
また、本発明に係るダブルスキンは、前記共鳴器が、空気層を有することを特徴とする。
また、本発明に係るダブルスキンは、前記共鳴器が、空気層を有さないことを特徴とする。
また、本発明に係るダブルスキンは、前記共鳴器が、スリット状開口部が対向するように対で配されることを特徴とする。
また、本発明に係るダブルスキンは、前記共鳴器を複数隣接させる場合、全ての前記共鳴器より音源側に前記吸音材が配されることを特徴とする。
また、本発明に係るダブルスキンは、前記共鳴器が、空気層を有することを特徴とする。
また、本発明に係るダブルスキンは、前記共鳴器が、空気層を有さないことを特徴とする。
【0008】
また、本発明に係る騒音低減構造は、扉とこの扉と対向する枠体部の間の隙間、又は、扉とこの扉と対向する床の間の隙間に配される騒音低減構造であって、スリット状開口部を有する共鳴器と、吸音材と、を含み、前記吸音材が前記共鳴器より音源側に配され、前記共鳴器と、前記吸音材とは、隣接されて配置されており、前記隙間に段差がないことを特徴とする。
また、本発明に係る騒音低減構造は、前記共鳴器が、スリット状開口部が対向するように対で配されることを特徴とする。
また、本発明に係る騒音低減構造は、前記共鳴器を複数隣接させる場合、全ての前記共鳴器より音源側に前記吸音材が配されることを特徴とする。
また、本発明に係る騒音低減構造は、前記共鳴器が、空気層を有することを特徴とする。
また、本発明に係る騒音低減構造は、前記共鳴器が、空気層を有さないことを特徴とする。
また、本発明に係る騒音低減構造は、前記共鳴器が、スリット状開口部が対向するように対で配されることを特徴とする。
また、本発明に係る騒音低減構造は、前記共鳴器を複数隣接させる場合、全ての前記共鳴器より音源側に前記吸音材が配されることを特徴とする。
また、本発明に係る騒音低減構造は、前記共鳴器が、空気層を有することを特徴とする。
また、本発明に係る騒音低減構造は、前記共鳴器が、空気層を有さないことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る騒音低減構造は、吸音材が共鳴器より音源側に配されており、このような本発明に係る騒音低減構造によれば、吸音材が共鳴器より受音側に配される場合に比べて、騒音低減構造から再放射される騒音を低減することができ、周辺を含む環境全体の騒音を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態に係る騒音低減構造１００に用いる共鳴器１０を説明する図である。
【図2】本発明の実施形態に係る騒音低減構造１００をルーバー１に適用した場合を説明する図である。
【図3】（Ａ）吸音材１５０が共鳴器１０より音源側に配置された構造（本発明）を示す図であり、（Ｂ）吸音材１５０が共鳴器１０より受音側に配置された構造（比較例）を示す図である。
【図4】２次元境界要素法による解析対象の寸法を示す図である。
【図5】解析により求めた仮想面２を受音側に通過する音響エネルギを示す図である。
【図6】解析により求めた吸音材に吸収される騒音のエネルギを示す図である。
【図7】解析により求めた仮想面１を受音側に通過する音響エネルギを示す図である。
【図8】本発明の他の実施形態に係る騒音低減構造１００を説明する図である。
【図9】本発明の他の実施形態に係る騒音低減構造１００を説明する図である。
【図10】本発明の他の実施形態に係る騒音低減構造１００を説明する図である。
【図11】本発明の他の実施形態に係る騒音低減構造１００を説明する図である。
【図12】本発明に係る騒音低減構造１００を扉２００に適用した場合を説明する図である。
【図13】本発明に係る騒音低減構造１００をダブルスキン３００に適用した場合を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。本発明に係る騒音低減構造１００では、図１に示すような背後に密閉された空洞を持つ、スリット構造によって共鳴現象が生じる共鳴器１０を利用する。図１（Ａ）はそのような共鳴器１０の斜視図である。また、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の共鳴器１０のスリット状開口部５０の長手方向を垂直で切って見た断面図である。
【0014】
図１に示すように、本発明に係る騒音低減構造１００に用いる共鳴器１０は、基本的に、内側の空間が中空である四角柱状の筐体４０から構成されている。共鳴器１０を構成する筐体４０の一面には、長手状のスリット状開口部５０と、このスリット状開口部５０の両側に配され、共鳴器１０の内側の空間に延在する隔壁部６０と、を有することを特徴としている。対向する２つの隔壁部６０は同様の寸法を有している。ここで、共鳴現象が生じる共鳴器１０の各寸法は図１に示す記号で表す。なお、スリット状開口部５０が構成されている筐体４０の一面と、隔壁部６０の主面とは互いに直交している。
【0015】
共鳴器１０の各寸法が波長に対して十分に小さい場合、スリット状開口部５０における音響インピーダンス比Ｚは次式（１）で求めることができる。
【0016】
【数1】
【0017】
ただし、ｆは騒音の周波数、ｃは音速、ρは媒質（空気）密度を表す。また、Ｖnは、スリット状開口部５０と隔壁部６０とで囲まれた、図１（Ｂ）の斜線部以外の空間の体積（対向する隔壁部６０の間の空間の体積）で、開口端補正を考慮して次式（２）で計算される。なお、式（２）における[ ]内の第２項が、開口端補正に関連する項である。また、図１（Ｂ）で斜線部の空間は、共鳴現象が生じる共鳴器１０の空気層に相当する。
【0018】
【数2】
【0019】
また、Ｖは共鳴器１０の空洞部の体積（空気層の体積）で、次式（３）で計算される。
【0020】
【数3】
【0021】
また、Ｓは、スリット状開口部５０（スリット開口）の面積で、次式（４）で計算される。
【0022】
【数4】
【0023】
式（１）の右辺第１項のｒは、共鳴現象が生じる共鳴器１０の隔壁部６０表面と空気の間に生じる摩擦などの音響抵抗である。隔壁部６０を金属など表面が平滑な材料で構成する場合、音響抵抗ｒは極めて小さな値となり、次式を満足する共鳴周波数ｆにおいてスリット状開口部５０の開口における音響インピーダンス比Ｚがほぼ０となる。
【0024】
【数5】
【0025】
このような共鳴現象を生じさせる共鳴器として機能する、２つの共鳴器１０を、図２に示すように、例えば、ルーバー羽根部材３の上下の面に沿って対向配置すると、上記の周波数ｆにおいては対向するスリット部が音響的に“ソフト”な状態となり、音源側から伝搬してきた周波数ｆの騒音は音源側へ反射され受音側に伝搬しない。
【0026】
図２は本発明の実施形態に係る騒音低減構造１００をルーバー１に適用した場合を説明する図である。図２は騒音低減構造１００を、騒音低減構造１００の長手方向（或いは、スリット状開口部５０の長手方向）を垂直に切って見た断面図である。ルーバー１は複数のルーバー羽根部材３からなり、ルーバー羽根部材３の間の空間が通気路（通気経路）として機能する。
【0027】
なお、本実施形態においては、本発明に係る騒音低減構造１００をルーバー１に適用する例で説明を行うが、音源側と受音側との間に通気路（通気経路）が存在し、かつ、音源側から受音側へ伝搬する騒音を低減したい、というニーズがあるような例において本発明は適用可能である。
【0028】
図２に示すルーバー１においては、通気路（通気経路）を挟んで対向する一対の共鳴器１０が設けられると共に、共鳴器１０より音源側に吸音材１５０が配置されている。
【0029】
図２に示すような本発明に係る騒音低減構造１００を有するルーバー１によれば、共鳴器１０の共鳴周波数において、対向した共鳴器１０のスリット状開口部５０における音響インピーダンス比がほぼ０となり、室外などの音源側（上流側）から入射した騒音は音源側へ反射され受音側（下流側）に伝搬することがない。
【0030】
なお、本発明に係る騒音低減構造１００においては、音源側（例えば、建物外の屋外側）に騒音源が存在し、騒音源からの騒音が受音側（例えば、建物内の室内側）に伝搬されることを例として説明を行う。
【0031】
本発明に係る騒音低減構造１００をルーバー１に適用する場合は、当該騒音低減構造１００を形成する通気路（通気経路）の上下で対向する２つのルーバー羽根部材３の面（主面４、５）を、音響的に“ソフト”な状態とする。すなわち、図２に示すように、ルーバー羽根部材３の上下において、対向するように２つの共鳴器１０が設けられることで、対向する主面４、５が音響的に“ソフト”な状態、すなわち、主面４、５の表面における音響インピーダンス比Ｚが０となり、音源側から伝搬してきた騒音は音源側へ反射され受音側へ伝搬しないようにする。
【0032】
図２に示すような騒音低減構造１００によれば、共鳴器１０の共鳴周波数において、対向した共鳴器１０のスリット状開口部５０における音響インピーダンス比がほぼ０となり、屋外側（上流側）から入射した騒音は屋外側へ反射され室内側（下流側）に伝搬することがない。
【0033】
なお、本発明の実施形態に示すルーバー１においては、共鳴器１０はルーバー羽根部材３に埋設されるようにして設けられているが、必ずしも、このようにする必要はなく、共鳴器１０は主面４、５に装着するようにしてもよい。
【0034】
また、本実施形態に示すルーバー１においては、ルーバー１を構成するルーバー羽根部材３の形態は１種類のみで、この同一形態のルーバー羽根部材３を複数配列することでルーバー１を構成するようにしているが、ルーバー羽根部材３の主面４、５の表面を、共鳴器１０によって音響的に“ソフト”な状態とするのであれば、このような態様に限定されるものではない。また、本実施形態に示すルーバー１では、一つの通気経路に、対向する共鳴器１０が一対設けられるようにされているが、例えば２つ以上の共鳴器１０が通気経路に設けられるような構成としてもよい。
【0035】
ルーバー１に対して共鳴器１０を設けることで、上式（５）に基づく共鳴周波数ｆについては騒音低減の効果は期待できるが、当該共鳴周波数から離れた周波数では殆ど効果が得られない。そこで、幅広い周波数範囲に成分を持つ騒音を低減するために、本発明に係る騒音低減構造１００では、２つの共鳴器１０と共に、グラスウールやポリエステル等の多孔質性の吸音材１５０を用いるようにしている。本発明では、２つの共鳴器１０には低周波数域の騒音低減を担当させ、一方吸音材１５０に高周波数域の騒音低減を担当させることで、より幅広い周波数帯域に対する騒音低減効果を生じさせるようにしている。
【0036】
さらに、本発明に係る騒音低減構造１００においては、２つの共鳴器１０と、２つの吸音材１５０とは、それぞれ互いに隣接させて配置することが好ましい。また、本発明に係る騒音低減構造１００においては、表面が段差なく通気経路を構成するように配置されることが好ましい。すなわち、互いに隣接する共鳴器１０と吸音材１５０とは面一で配置されることが好ましい。
【0037】
また、本発明に係る騒音低減構造１００においては、吸音材１５０は、共鳴器１０より音源側に配置するようにする。なお、隣接する複数の共鳴器と、吸音材とを並べて配するような場合には、吸音材はすべての共鳴器より音源側に配置する。
【0038】
以下では、吸音材１５０が共鳴器１０より音源側に配置されることについて、理論的背景と数値解析により本発明の効果を検証した結果を述べる。
［理論的背景］
図３には、スリット状の騒音低減構造１００と吸音材１５０を、ルーバー１に組み込んだ例を断面図として示しており、図３（Ａ）は吸音材１５０が共鳴器１０より音源側に配置された構造（本発明）を示す図であり、図３（Ｂ）は吸音材１５０が共鳴器１０より受音側に配置された構造（比較例）を示す図である。
［理論的背景］
図３には、スリット状の騒音低減構造１００と吸音材１５０を、ルーバー１に組み込んだ例を断面図として示しており、図３（Ａ）は吸音材１５０が共鳴器１０より音源側に配置された構造（本発明）を示す図であり、図３（Ｂ）は吸音材１５０が共鳴器１０より受音側に配置された構造（比較例）を示す図である。
【0039】
図中にはルーバー羽根部材３を３つのみ示しているが、実際には紙面上下方向に更に連続して遮音ルーバーが配置されているものとする。ここでは、隣り合うルーバー羽根部材３の間の空間は、音源側空間と受音側空間の間の空気の流通を確保するための通気経路であるとする。
【0040】
この騒音低減構造を介して屋外側即ち音源側から、室内側即ち受音側へ伝搬する騒音を低減する目的で、共鳴器１０を対向配置する。また、吸音材１５０は本発明では、上記共鳴器１０より音源側に配置することを提案している。
【0041】
なお、図３では、吸音材１５０は通気経路の片側のみに配置しているが、吸音材１５０は通気経路の両側に配置した場合するようにしてもよい。
【0042】
ここで、音源側から通気路に入射し、受音側へ伝搬、或いは音源側へ再放射される騒音のエネルギについて考える。なお、以下では一般に知られている、騒音の周波数と通気経路長に応じて通気路を伝搬する騒音のエネルギが変化する効果については特に記述しない。
【0043】
音源側から通気路へ入射する騒音のエネルギをＥi、通気路を介して受音側へ伝搬する騒音のエネルギをＥtとする。また、通気路から入射して音源側へ再放射する騒音のエネルギをＥrとする。
【0044】
吸音材を配置しない場合、通気路へ入射する騒音のエネルギＥiと受音側へ伝搬する騒音のエネルギＥtの関係を以下の（７）式で表すことができる。
Ｅt＝τ×Ｅi ・・・（７）
上式（７）では、τは共鳴器１０を配置した部分を音源側から受音側へ騒音が伝搬する割合、即ち騒音伝達率を示す（０≦τ≦１）。共鳴器１０の共鳴周波数付近ではτが極めて小さくなり、受音側へ伝搬する騒音のエネルギが大幅に低減される。また、スリット共鳴器が配置された部分で騒音が反射して再度音源側へ伝搬する割合は（１－τ）であることから、通気路の音源側から再放射する騒音のエネルギＥｒは下式（８）の通りである。
Ｅr＝（１－τ）×Ｅi ・・・（８）
図３（Ａ）に示すように、吸音材１５０を共鳴器１０の音源側に配置した場合、騒音が吸音材１５０を配置した部分を伝搬する際に吸音材１５０に吸収されるエネルギはα×Ｅiと表すことができる。ここで、αは吸音材１５０を配置した部分を騒音が伝搬する際に吸音材にエネルギが吸収される割合を示す（０≦α≦１）。言い換えれば、吸音材１５０を配置した部分を吸音材１５０に吸収されずに伝搬するエネルギの割合は（１－α）である。
Ｅt＝τ×Ｅi ・・・（７）
上式（７）では、τは共鳴器１０を配置した部分を音源側から受音側へ騒音が伝搬する割合、即ち騒音伝達率を示す（０≦τ≦１）。共鳴器１０の共鳴周波数付近ではτが極めて小さくなり、受音側へ伝搬する騒音のエネルギが大幅に低減される。また、スリット共鳴器が配置された部分で騒音が反射して再度音源側へ伝搬する割合は（１－τ）であることから、通気路の音源側から再放射する騒音のエネルギＥｒは下式（８）の通りである。
Ｅr＝（１－τ）×Ｅi ・・・（８）
図３（Ａ）に示すように、吸音材１５０を共鳴器１０の音源側に配置した場合、騒音が吸音材１５０を配置した部分を伝搬する際に吸音材１５０に吸収されるエネルギはα×Ｅiと表すことができる。ここで、αは吸音材１５０を配置した部分を騒音が伝搬する際に吸音材にエネルギが吸収される割合を示す（０≦α≦１）。言い換えれば、吸音材１５０を配置した部分を吸音材１５０に吸収されずに伝搬するエネルギの割合は（１－α）である。
【0045】
この場合、吸音材１５０と共鳴器１０が配置された部分を通過して受音側に伝搬する騒音のエネルギは、下式（９）となる。
Ｅt＝（１－α）τ×Ｅi ・・・（９）
更に、共鳴器１０が配置された部分で反射して音源側から再放射する騒音のエネルギは、
Ｅr＝（１－α）2（１－τ）×Ｅi ・・・（１０）
である。
Ｅt＝（１－α）τ×Ｅi ・・・（９）
更に、共鳴器１０が配置された部分で反射して音源側から再放射する騒音のエネルギは、
Ｅr＝（１－α）2（１－τ）×Ｅi ・・・（１０）
である。
【0046】
ここで、（１－α）2は、吸音材１５０が配置された部分を通気路の音源側から共鳴器１０が配置された部分に向けて騒音が伝搬する際と、その後共鳴器１０が配置された部分で騒音が反射して吸音材１５０が配置された部分を音源側へ伝搬する際の、２度にわたり吸音材１５０にエネルギが吸収されていることを表す。
【0047】
吸音材１５０に吸収される騒音のエネルギをＥaとすると、エネルギ保存則より以下の関係式（１１）が成り立ち、
Ｅi＝Ｅt＋Ｅr＋Ｅa・・・（１１）
（９）及び（１０）式を代入すると下式（１２）のように整理される。
Ｅa＝｛α＋（１－α）（１－τ）α｝Ｅi・・・（１２）
上式（１２）の｛ ｝内の第１項は吸音材１５０が配置された部分を通気路の音源側から共鳴器１０が配置された部分に向けて騒音が伝搬する際に吸音材に吸収すされるエネルギを意味し、第２項はその後共鳴器１０が配置された部分で騒音が反射して吸音材１５０が配置された部分を音源側へ伝搬する際に吸音材１５０に吸収されるエネルギを意味する。
Ｅi＝Ｅt＋Ｅr＋Ｅa・・・（１１）
（９）及び（１０）式を代入すると下式（１２）のように整理される。
Ｅa＝｛α＋（１－α）（１－τ）α｝Ｅi・・・（１２）
上式（１２）の｛ ｝内の第１項は吸音材１５０が配置された部分を通気路の音源側から共鳴器１０が配置された部分に向けて騒音が伝搬する際に吸音材に吸収すされるエネルギを意味し、第２項はその後共鳴器１０が配置された部分で騒音が反射して吸音材１５０が配置された部分を音源側へ伝搬する際に吸音材１５０に吸収されるエネルギを意味する。
【0048】
一方で、図３（Ｂ）に示すようにて吸音材１５０を共鳴器１０の受音側に配置した場合、共鳴器１０と吸音材１５０が配置された部分を通過して受音側に伝搬する騒音のエネルギは、
Ｅt＝τ（１－α）×Ｅi ・・・（１３）
である。また、共鳴器１０が配置された部分で反射して音源側から再放射する騒音のエネルギは、
Ｅr＝（１－τ）×Ｅi ・・・（１４）
である。
Ｅt＝τ（１－α）×Ｅi ・・・（１３）
である。また、共鳴器１０が配置された部分で反射して音源側から再放射する騒音のエネルギは、
Ｅr＝（１－τ）×Ｅi ・・・（１４）
である。
【0049】
この場合、吸音材１５０に吸収される騒音のエネルギＥaはエネルギ保存則より、下式（１５）の通りとなる。
Ｅa＝τα×Ｅi ・・・（１５）
以上より、吸音材１５０を共鳴器１０の音源側に配置した場合と、受音側に配置した場合を比較する。
Ｅa＝τα×Ｅi ・・・（１５）
以上より、吸音材１５０を共鳴器１０の音源側に配置した場合と、受音側に配置した場合を比較する。
【0050】
まず、（９）式と（１３）式を比較とすると、吸音材１５０に配置位置に関わらず、通気経路を受音側に伝搬する騒音のエネルギは変わらない。即ち、吸音材１５０の配置位置が異なっても隙間や通気経路を介した騒音伝搬を低減するという本来の性能は損なわれない。
【0051】
次に、（１２）式の右辺から（１５）式の右辺を減算すると（２－α）（１－τ）α×Ｅiであり、０≦τ≦１及び０≦α≦１の条件より正の値となる。これは、吸音材１５０を共鳴器１０の音源側に配置したほうが吸音材に吸収される騒音のエネルギが大きい、即ち吸音材１５０を共鳴器１０と併用した場合により効果的に騒音のエネルギを吸収できることを示す。
【0052】
更に、（１０）式と（１４）式を比較すると、（１０）式におけるＥrは、（１４）式におけるＥrより明らかに小さい。このことより、吸音材１５０を共鳴器１０の音源側に配置したほうが、通気経路から再放射される騒音のエネルギが小さいことが明らかである。これは、当該建物とその周辺を含む環境全体として騒音を低減することが可能であることを意味する。
【0053】
当該建物の周辺に同程度以上の高さの他の建物がある場合、通気路から再放射された騒音は、周辺建物の外壁面で反射したのち、再び当該建物の外壁及び通気路に入射する。周辺を含む環境全体の騒音を低減することは、屋外から当該建物の室内に伝搬する騒音を低減する観点でも有効である。
［数値解析］
解析には２次元境界要素法を用いた。
［数値解析］
解析には２次元境界要素法を用いた。
【0054】
図４に示すように、解析対象は、ルーバー羽根部材が一定の間隔を空けて配列されたものであり、騒音低減構造が組み込まれたルーバー羽根部材である。２次元解析のため、図中奥行き方向には図に示す断面が無限に続く構造を想定する。
【0055】
騒音低減構造が組み込まれたルーバー羽根部材は、１３０ｍｍ間隔で配置され、ルーバー羽根部材間の間隔、即ち通気経路の幅は約４６ｍｍである。
【0056】
音源側の空間と受音側の空間は、高さ１．３１ｍの開口で接続されており、その開口部に１０個の騒音低減構造が組み込まれたルーバー羽根部材が配置される。
【0057】
図４（Ａ）には吸音材を共鳴器の音源側に配置したルーバー羽根部材、図４（Ｂ）には吸音材を共鳴器の受音側に配置したルーバー羽根部材の計算モデルを示す。共鳴器の各部寸法は、共鳴周波数が１ｋＨｚ付近となるように設定されている。また、吸音材は密度３２ｋｇ／ｍ3、厚さ２５ｍｍのグラスウール相当の吸音性能を持つと想定した。
【0058】
ルーバー羽根部材の音源側の面から１．５ｍ離れた位置に点音源を配置し、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）中に破線で示した仮想面１及び２を音源側から受音側方向に通過する音響エネルギを解析により求めた。なお、１０個のルーバー羽根部材で構成される騒音低減装置には９個の通気経路があるが、仮想面はその全ての通気経路について設定され、以下の解析結果は、９個の通気経路の仮想面１或いは仮想面２を通過する音響エネルギの総和である。
【0059】
解析は１／２７オクターブ毎の純音について行い、得られた仮想面を受音側方向に通過する音響エネルギを１／３オクターブバンド中心周波数を中心とした９つずつエネルギ平均することで、１／３オクターブバンドにおける解析結果とした。
【0060】
図５には、仮想面２を受音側に通過する音響エネルギ、即ち上記におけるＥtの計算結果を示す。吸音材を共鳴器の音源側に配置した場合と受音側に配置した場合で計算結果はほぼ同じであり、上記で述べたように、吸音材の配置位置に関わらず、通気経路を受音側に伝搬する騒音のエネルギは変わらないことが確認できる。
【0061】
図６には、仮想面１を受音側に通過する音響エネルギから仮想面２を受音側に通過する音響エネルギ減算した結果、即ち上記における吸音材に吸収される騒音のエネルギＥaの計算結果を示す。共鳴器の共鳴周波数を含む帯域において、吸音材を共鳴器の音源側に配置した場合、受音側に配置した場合と比較して吸音材に吸収される騒音のエネルギが大きく、上記で述べたようにより効果的に騒音のエネルギを吸収できることが確認できる。
【0062】
図７には、仮想面１を受音側に通過する音響エネルギ、即ち上記におけるＥi－Ｅrの計算結果を示す。共鳴器の共鳴周波数を含む帯域において、吸音材を共鳴器の音源側に配置した場合、受音側に配置した場合と比較して仮想面１を受音側に通過する音響エネルギが大きい。ここで、二つの解析において、音源位置等の条件は同一であるため、通気経路に入射するエネルギＥiは同じである。
つまりこれらの解析結果から、吸音材を共鳴器の音源側に配置した場合、受音側に配置した場合と比較して通気経路の音源側から再放射するエネルギＥrが小さいことが確認できる。
つまりこれらの解析結果から、吸音材を共鳴器の音源側に配置した場合、受音側に配置した場合と比較して通気経路の音源側から再放射するエネルギＥrが小さいことが確認できる。
【0063】
本発明に係る騒音低減構造１００は、吸音材１５０が共鳴器１０より音源側に配されており、このような本発明に係る騒音低減構造１００によれば、吸音材１５０が共鳴器１０より受音側に配される場合に比べて、騒音低減構造１００から再放射される騒音を低減することができ、周辺を含む環境全体の騒音を低減することが可能となる。
【0064】
次に本発明の他の実施形態について説明する。図８は本発明の他の実施形態に係る騒音低減構造１００を説明する図である。図８は、他の実施形態に係る騒音低減構造１００を、騒音低減構造１００の長手方向（或いは、スリット状開口部５０の長手方向）を垂直に切って見た断面図である。
【0065】
他の実施形態に騒音低減構造１００においては、これまで説明してきた共鳴器１０にさらに仕切り板部材３５を設け、共鳴器１０内の空間を２つに分割した構造を有している。このような仕切り板部材３５は、隔壁部６０としても機能する。図８のように仕切り板部材３５を設けることで、１つの共鳴器の中に、空間Ａ及び空間Ｂを有する２つのスリット共鳴器を構成することができる。 なお、空間Ａや空間Ｂなどの「空間」については、図面中にアンダーバーが付されている。
【0066】
それぞれの空間に基づく共鳴器はそれぞれの共鳴周波数ｆ1、ｆ2においてスリット部５０の音響インピーダンス比Ｚがほぼ０となり、図８に図示するようにこれらを、騒音低減構造１００の壁面に対向配置することで複数の周波数に対して騒音低減効果を発揮する。そして、本実施形態においては、さらに吸音材１５０が、共鳴器１０と面一で、かつ、共鳴器１０より音源側に配される構成となっている。
【0067】
このような他の実施形態に係る騒音低減構造１００は、仕切り板部材３５の位置を適宜代えることで、同じ寸法の共鳴器１を用いても様々な共鳴周波数を持つ共鳴器１０が構成可能である。また、本実施形態によっても、騒音低減構造１００から再放射される騒音を低減することができ、周辺を含む環境全体の騒音を低減することが可能となる、という効果を享受することができる。
【0068】
次に本発明の他の実施形態について説明する。図９は本発明の他の実施形態に係る騒音低減構造１００を説明する図である。図９は騒音低減構造１００の長手方向（或いは、スリット状開口部５０の長手方向）を垂直に切って見た断面図である。
【0069】
図９の他の実施形態に係る騒音低減構造１００においては、共鳴器１０は空間Ａ及び空間Ｃからなる２つの共鳴器が、間隔ａt離れた２枚の仕切り板部材３５で隔てられた構成となっている。この場合、２つの共鳴器の間のスリットは、背後に空気層を持たないスリット状開口部５０となる。仕切り板部材３５は、この場合、隔壁部６０としても機能する。
【0070】
このような共鳴器１０を騒音低減構造１００の内壁に沿って対向配置した場合、騒音低減構造１００の断面寸法及び仕切り板部材３５の間隔ａtが半波長以下となる周波数に対して、背後に空気層を持たないスリット状開口部５０は音響管（空間Ｂ）として機能する。
【0071】
このとき、外殻部材２０の寸法Ｄが音響管の管長に相当し、波長の１／４がＤと等しくなる周波数ｆt及びその奇数倍の周波数において、音響管のスリット状開口部５０の音響インピーダンス比Ｚが０となり騒音低減効果を発揮する。
【0072】
一般に、上記のようなｆtはスリット共鳴器（空間Ａ及び空間Ｃ）の共鳴周波数ｆ1あるいはｆ2より高い周波数となるため、図９のようにスリット共鳴器と音響管を組み合わせた構造の共鳴器１０による騒音低減構造１００は、幅広い周波数に対して騒音低減効果を発揮することができる。空間Ａ及び空間Ｃを形成するにあたっては、スリット共鳴器（空間Ａ及び空間Ｃ）における隔壁部６０の長さｌa、ｌcを異ならせるようにしている。
【0073】
さらに、本実施形態においては、吸音材１５０が、共鳴器１０と面一で、かつ、共鳴器１０より音源側に配される構成となっている。
【0074】
このような他の実施形態に係る騒音低減構造１００は、音響管（空間Ｂ）を含む共鳴器１０と、吸音材１５０とからなる構成で、幅広い周波数の騒音を低減することが可能となると共に、騒音低減構造１００から再放射される騒音を低減することができ、周辺を含む環境全体の騒音を低減することが可能となる、という効果を享受することができる。
【0075】
次に本発明の他の実施形態について説明する。これまで説明してきた実施形態においては、同じ寸法の共鳴器１を、互いのスリット部５０が対向するようにして配置していた。これに対して、本実施形態においては、共鳴器１を騒音低減構造１００における通気路の一方側にのみ設けるようにしたものである。図１０はこのような騒音低減構造１００を示す図であり、図１０（Ａ）は共鳴器１０を「片側配置」した場合、また、図１０（Ｂ）は共鳴器１０を「片側並列配置」した場合をそれぞれ示している。吸音材１５０は、共鳴器１０と面一で、かつ、いずれの共鳴器１０よりも音源側に配される構成となっている。
【0076】
このような「片側配置」や「片側並列配置」などの配置方法にも十分な騒音低減効果を期待することができることを数値解析によって確認している。レイアウトなどの都合上、「片側配置」や「片側並列配置」しか採用し得ない場合には、このような配置を適宜採用することもできる。
【0077】
さらに、本実施形態においても、吸音材１５０は、いずれの共鳴器１０よりも音源側に配されており、騒音低減構造１００から再放射される騒音を低減することができ、周辺を含む環境全体の騒音を低減することが可能となる、という効果を享受することができる。
【0078】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図１１は本発明の他の実施形態に係る騒音低減構造１００に用いる共鳴器１０を説明する図である。図１１（Ａ）はこれまで説明してきた実施形態に係る騒音低減構造１００に用いる共鳴器１０を示しており、図１１（Ｂ）は本実施形態に係る騒音低減構造１００に用いる共鳴器１０を示している。本実施形態態に係る騒音低減構造１００では、図１１（Ｂ）で示す共鳴器１０が騒音低減構造１００に配されることを特徴としている。その他の構成は、これまで説明した実施形態と相違することはないので、説明を省略する。
【0079】
図１１（Ａ）に示すように、これまで説明してきた実施形態に係る騒音低減構造１００の共鳴器１０は、スリット部５０の両側に配され隔壁部６０が設けられ、これらの隔壁部６０は奥行き方向にｌの長さを有するものであった。
【0080】
これに対して、図１１（Ｂ）に示す本実施形態に騒音低減構造１００の共鳴器１０は、スリット部５０の両側の隔壁部６０が省かれた構造を有している。隔壁部６０が省かれているが、この代わりに、少なくともスリット部５０が含まれる共鳴器１０の前面の板厚がｌの厚さを有するものとなっている。
【0081】
前記板厚ｌにより、本実施形態で用いる共鳴器１０においても、第１の実施形態で説明したＶnが生じることとなる。これにより、隔壁部６０が省かれた共鳴器１０が用いられる本実施形態に係る騒音低減構造１００によっても、これまで説明した騒音低減構造１００と同様の効果を享受することが可能となる。
【0082】
次に、本発明に係る騒音低減構造１００の他の適用例を説明する。図１２は本発明に係る騒音低減構造１００を扉２００に適用した場合を説明する図である。図１２は
図１２は、本発明に係る騒音低減構造１００を２つ、特に、扉１００上部と枠体部１１０との間に沿って対向配置すると共に、本発明に係る騒音低減構造１００を１つ、扉１００下部と床２２０との間に沿って設けたものである。図１２（Ａ）は扉２００の正面図である。また、図１２（Ｂ）は。図１２（Ａ）のＸ－Ｘ’の断面図である。
図１２は、本発明に係る騒音低減構造１００を２つ、特に、扉１００上部と枠体部１１０との間に沿って対向配置すると共に、本発明に係る騒音低減構造１００を１つ、扉１００下部と床２２０との間に沿って設けたものである。図１２（Ａ）は扉２００の正面図である。また、図１２（Ｂ）は。図１２（Ａ）のＸ－Ｘ’の断面図である。
【0083】
図１２において、２枚の扉２００は、枠体部２１０と床２２０とに四方を囲まれ、不図示のヒンジ構造により開閉可能に構成されている。本発明に係る騒音低減構造１００として、扉２００の上部において、扉２００と枠体部２１０に、互いのスリット状開口部５０が対向するように共鳴器１０同士を、また、吸音材１５０同士を配置してそれぞれに埋設している。また、扉２００の下部において、スリット状開口部５０が床２２０に対向するようにして共鳴器１０を扉２００に埋設すると共に、それに隣接するように吸音材１５０も扉２００に埋設している。ここで、吸音材１５０はこれまで説明したように、吸音材１５０は、共鳴器１０と面一で、かつ、いずれの共鳴器１０よりも音源側に配される構成となっている。
【0084】
図１２の上部側に示すような、本発明に係る騒音低減構造１００を組み込んだ扉２００によれば、共鳴器１０の共鳴周波数において、対向した共鳴器１０のスリット状開口部５０における音響インピーダンス比がほぼ０となり、音源側（上流側）から入射した騒音は音源室Ｓ側へ反射され、受音側（下流側）に伝搬することがなく、さらに、騒音低減構造１００から再放射される騒音を低減することができ、周辺を含む環境全体の騒音を低減することが可能となる、という効果を享受することができる。
【0085】
図１２の下部側の騒音低減構造１００においては、床２２０に共鳴器１０、吸音材１５０を設置することができないので、吸音材１５０の片側配置となる。共鳴器１０を扉２００の上部のように対向させていないが、扉２００と床２２０との間の隙間が音波の波長に対して狭く、共鳴器１０のスリット状開口部５０が、対向する面である床２２０の面の音圧反射率が高い場合は、共鳴器１０の片側設置でも原理的に同様の透過音低減効果が得られる。
【0086】
なお、図１２に示す実施形態では、扉２００の下部において、共鳴器１０を片側配置とした例を示したが、同様に、扉２００の側面や上部においても共鳴器１０を片側配置としてもよい。
【0087】
また、図１２示す実施形態では、２枚の扉２００が、枠体部２１０と床２２０とで四方を囲まれる場合について説明したが、扉２００が、四方枠で囲まれるような構成の場合でも本発明を適用することができる。この場合、四方枠の枠体の一部（下部）が、床２２０に相当するものとなる。
【0088】
このような実施形態においても、吸音材１５０は、いずれの共鳴器１０よりも音源側に配されており、騒音低減構造１００から再放射される騒音を低減することができ、周辺を含む環境全体の騒音を低減することが可能となる、という効果を享受することができる。
【0089】
次に、本発明に係る騒音低減構造１００の他の適用例を説明する。図１３は本発明に係る騒音低減構造１００をダブルスキン３００に適用した場合を説明する図である。図１３（Ａ）は、通気経路に本発明に係る騒音低減構造１００が適用された、ダブルスキン３００の斜視図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のダブルスキン３００を、通気経路の水平方向（或いは、スリット状開口部５０の長手方向）を垂直に切って見た断面図である。
【0090】
ダブルスキン３００は、外側部材３０４と、この外側部材３０４の屋内側に所定間隔離れて設けられた内側部材３０５と、からなる建物の外壁部を構成するものである。外側部材３０４と前記内側部材３０５との間に形成される中空層空間が通気空間３０７（通気経路、ともいう）となる。
【0091】
夏季においては、このようなダブルスキン３００の通気空間３０７には、下方開口端３１０から空気を流入させて、不図示の上方開口端から排出することで、日射の影響を緩和したり、室内温熱環境を改善したりする。しかし一方で、当該開口端部が遮音欠損となり、開口端部が無い場合と比較して、ダブルスキン構造を有する外装壁の遮音性能は大きく低下してしまう。
【0092】
そこで、このようなダブルスキン３００に本発明に係る騒音低減構造１００を組み込むことで、通気空間３０７における良好な通気性を阻害することなく、騒音低減を図るものである。
【0093】
本発明に係る騒音低減構造１００の２つの共鳴器１０を、図１３に示すように、通気空間３０７を挟んで、対向配置すると、共鳴器１０の共鳴周波数ｆにおいては対向するスリット部が音響的に“ソフト”な状態となり、上流側から伝搬してきた周波数ｆの騒音は上流側へ反射され下流側に伝搬しない。通気空間３０７を挟んで、吸音材１５０も対向配置される。ここで、吸音材１５０はこれまで説明したように、吸音材１５０は、共鳴器１０と面一で、かつ、いずれの共鳴器１０よりも音源側に配される構成となっている。
【0094】
図１３に示すような騒音低減構造１００を組み込んだダブルスキン３００によれば、共鳴器１０の共鳴周波数において、対向した共鳴器１０のスリット状開口部５０における音響インピーダンス比がほぼ０となり、建物の下方側（下層階側）から入射した騒音は、下方側へ反射され建物の上方側（上層階側）に伝搬することがない。さらに、騒音低減構造１００から再放射される騒音を低減することができ、周辺を含む環境全体の騒音を低減することが可能となる、という効果を有する。
【0095】
このような実施形態においても、吸音材１５０は、いずれの共鳴器１０よりも音源側に配されており、騒音低減構造１００から再放射される騒音を低減することができ、周辺を含む環境全体の騒音を低減することが可能となる、という効果を享受することができる。
【0096】
以上、本発明に係る騒音低減構造は、吸音材が共鳴器より音源側に配されており、このような本発明に係る騒音低減構造によれば、吸音材が共鳴器より受音側に配される場合に比べて、騒音低減構造から再放射される騒音を低減することができ、周辺を含む環境全体の騒音を低減することが可能となる。
【0097】
本発明に係る騒音低減構造によれば、吸音材を共鳴器より音源側に配置することで、より効果的に吸音材により騒音のエネルギを吸収することができる。
【0098】
また、本発明に係る騒音低減構造によれば、共鳴器を配置した部分で反射して隙間や通気経路から音源側へ再放射される騒音を低減し、音源側空間を含む騒音低減構造周辺の空間全体として騒音を低減することができる。
【0099】
これらの効果を、隙間や通気経路を介した騒音伝搬を低減するという本来の性能を損なうことなく実現できる。
【符号の説明】
【0100】
１・・・ルーバー
３・・・ルーバー羽根部材
４、５・・・主面
１０・・・共鳴器
３５・・・仕切り板部材
４０・・・筐体
５０・・・スリット状開口部
６０・・・隔壁部
１００・・・騒音低減構造
１０５・・・内壁
１１０・・・内装壁
１２０・・・外装壁
１５０・・・吸音材
２００・・・扉
２１０・・・枠体部
２２０・・・床
３００・・・ダブルスキン
３０４・・・外側部材
３０５・・・内側部材
３０７・・・通気空間
３１０・・・下方開口端
３・・・ルーバー羽根部材
４、５・・・主面
１０・・・共鳴器
３５・・・仕切り板部材
４０・・・筐体
５０・・・スリット状開口部
６０・・・隔壁部
１００・・・騒音低減構造
１０５・・・内壁
１１０・・・内装壁
１２０・・・外装壁
１５０・・・吸音材
２００・・・扉
２１０・・・枠体部
２２０・・・床
３００・・・ダブルスキン
３０４・・・外側部材
３０５・・・内側部材
３０７・・・通気空間
３１０・・・下方開口端
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】