JP2011008196A - 超低周波音低減装置及び低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】伝搬経路において超低周波音を低減させて周辺への伝搬を抑制する。
【解決手段】枠体１２内に２つの吸音材１１をはめ込んで、超低周波音の周波数帯域の共振周波数を有する吸音パネル１０を形成する。枠体１２に固定した吊り下げ部材２０により、吸音パネル１０を超低周波音の伝搬経路に吊り下げる。伝搬経路には、複数の吊り下げられた吸音パネル１０を、伝搬経路に沿って順に並べて、かつ、低減させる超低周波音の波長以上の長さに亘り配置し、超低周波音に対して吸音パネル１０を共振させ、超低周波音のエネルギーと音圧レベルを低減させる。低減すべき超低周波音の周波数に応じて、吸音パネル１０を配置する長さを変更し、各低周波音を共振により低減させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、音源から発生する超低周波音を、その伝搬経路において低減させる超低周波音低減装置と超低周波音低減方法に関する。

換気塔や工場施設等の騒音源からは、人が認識できる可聴音に加えて、可聴音域よりも周波数が低い２０Ｈｚ以下の超低周波音が発生することがある。このような超低周波音は、通常、人の聴覚では認識できないものの、場合によっては、気分が悪くなる、不快感を覚えるといった心理的障害や、睡眠が妨害されるといった生理的障害の原因になる虞がある。また、家屋の戸袋や建具の固有振動数は超低周波域（例えば５〜２０Ｈｚ）にあることが多く、入射する超低周波音の周波数が建具類の固有振動数に一致したときには、建具類が超低周波音に共振（共鳴）することがある。この場合には、超低周波音は、比較的低い音圧レベルであっても、空気圧力変動によらずに共振により建具類を振動させて、がたつきや窓枠との接触により可聴音を発生させることがある。

これに対し、従来、吸音板や吸音体を天井から吊り下げ、それらにより騒音を吸音して低減させる装置が知られている（特許文献１、２参照）。
しかしながら、これら従来の装置では、可聴音は吸音により低減できるものの、超低周波音を低減できず、その周辺への伝搬を抑制して上記各問題に対処する観点から、更なる改良が求められている。

特開平１０−２９９１２０号公報 特開２００６−２１９９３２号公報

本発明は、このような従来の問題に鑑みなされたものであって、その目的は、超低周波音（本発明では、周波数が２０Ｈｚ以下の音のことをいう）の伝搬経路において超低周波音を効果的に低減させ、超低周波音の伝搬を抑制することである。

請求項１の発明は、超低周波音の伝搬経路に設けられる超低周波音低減装置であって、超低周波音の周波数帯域の共振周波数を有する吸音パネルと、吸音パネルを吊り下げて超低周波音の伝搬経路に沿って並べて配置する配置手段と、を備え、配置手段により、低減させる超低周波音の波長以上の長さに亘り吸音パネルを配置することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載された超低周波音低減装置において、配置手段が、吊り下げた吸音パネルへの振動の伝達を遮断する振動遮断部材を有することを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載された超低周波音低減装置において、吸音パネルが、吸音材を有することを特徴とする。
請求項４の発明は、超低周波音の伝搬経路で超低周波音を低減させる超低周波音低減方法であって、超低周波音の周波数帯域の共振周波数を有する吸音パネルを吊り下げて、超低周波音の伝搬経路に沿って並べて、かつ、低減させる超低周波音の波長以上の長さに亘り配置して超低周波音を低減させることを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４に記載された超低周波音低減方法において、低減させる超低周波音の波長に応じて、吸音パネルを配置する長さを変更することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項４又は５に記載された超低周波音低減方法において、吸音パネルが、吸音材を有することを特徴とする。

本発明によれば、超低周波音の伝搬経路において超低周波音を効果的に低減させることができ、超低周波音の伝搬を抑制することができる。

本実施形態の超低周波音低減装置が備える吸音パネルを示す正面図である。 図１のＸ−Ｘ線矢視断面図である。 本実施形態の超低周波音低減装置の概略構成を示す要部配置図である。 超低周波音の測定試験の結果を示す図である。

以下、本発明の超低周波音低減装置と超低周波音低減方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態の超低周波音低減装置（以下、低減装置という）は、所定の音源から発生して伝搬する超低周波音の伝搬経路、例えば、トンネルに設置される換気塔内の給排気路や、工場や発電所に設置される通風路内、又は、各種のダクト内に設けられて、超低周波音を低減させる。その際、この低減装置は、吸音パネルにより、空気等の気体中を伝搬する所定の超低周波音の音圧（音圧レベル）や音のエネルギーを減少させて、超低周波音を低減させるとともに、可聴音も吸音して一般的な騒音も低減させる。

図１は、本実施形態の低減装置が備える吸音パネルを示す正面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線矢視断面図である。
吸音パネル１０は、図示のように、２つの吸音材１１と、吸音材１１がはめ込まれた枠体（保持枠）１２と、枠体１２を吊り下げるための一対の吊り下げ部材２０とを備え、それらが一体化されてパネルユニットを構成している。

吸音材１１は、騒音を吸音可能な材料により所定厚さの矩形板状に形成され、ここでは、厚さ５０ｍｍの剛体多孔質吸音材であるセメント系多孔質吸音材からなる。セメント系多孔質吸音材は、セメントを主成分として多孔質に形成された、例えば相互に連通する直径０．１〜１ｍｍ程度の小さな気孔が全体積の８５％以上を占める発泡コンクリートであり、気孔による通気性を利用して音のエネルギーを吸収等して吸音する。また、この吸音材１１は、超低周波音の周波数帯域の共振周波数を有し、伝搬する超低周波音に共振することで、超低周波音のエネルギーを吸収して減衰させ、その音圧レベルを低減させて吸音する。本実施形態では、吸音材１１は、低減すべき超低周波音に共振可能な、その周波数に応じた所定の共振周波数を有するように、厚さを含む寸法や形状、気孔率、材質等が設定され、気孔による吸音に加えて、共振により各超低周波音を低減させる。

枠体１２は、金属（ここでは、ステンレス鋼等の鉄系の材料）からなり、２つの吸音材１１を上下に並べて互いに独立に、かつ、それらの表裏両面を露出させた状態で、その各４つの周面を囲んで保持する。また、枠体１２は、複数の溝形鋼１２Ａを、それぞれ溝面（図２参照）を内側に向けて矩形状に組み合わせることで、各吸音材１１がはめ込まれる２つの空所（窓部）が形成される。枠体１２は、これら各空所の溝形鋼１２Ａの溝内に吸音材１１が挿入され、溝形鋼１２Ａにより吸音材１１を縁部に沿って支持する。加えて、この枠体１２は、各溝形鋼１２Ａの溝内に、所定厚さ（ここでは１０ｍｍ）の緩衝材１３（例えば共重合体である合成ゴムを発泡させた共重合発泡ゴム）が、吸音材１１との間に挟み込まれて全体に亘って配置されている。枠体１２は、この緩衝材１３を介して吸音材１１を共振可能に支持するとともに、吸音材１１との間の隙間を緩衝材１３で埋めて吸音材１１を確実に保持し、かつ、吸音材１１に伝達する衝撃も緩和する。

一対の吊り下げ部材２０は、吸音パネル１０を天井や支持部材等に吊り下げて配置するためのハンガーやフックであり、枠体１２の上面の両端部（図１参照）に取り付けられ、その上方の部材に引っ掛けられる等して、吸音パネル１０を下方向に吊り下げる。ここでは、吊り下げ部材２０（図２参照）は、枠体１２に上方に突出して固定された板状の固定部材２１と、上方部が屈曲した側面視逆Ｌ字状のかぎ状部材２２と、それらの間に配置されて両部材２１、２２を連結するブロック状の防振ゴム２３とからなる。吊り下げ部材２０は、かぎ状部材２２が、吸音パネル１０の配置位置に設けられた係止部（図示せず）に引っ掛けられて係止され、その下方に、防振ゴム２３を介して、吸音パネル１０を垂直に吊り下げて支持する。

その際、防振ゴム２３は、吊り下げた吸音パネル１０及び吸音材１１への振動の伝達を遮断する振動遮断部材として機能し、かぎ状部材２２を通して吸音パネル１０に外部の振動が伝達するのを遮断する。これにより、外部の振動の影響を受けずに、吸音パネル１０に、主に伝搬する超低周波音を作用させ、上記のように吸音材１１を超低周波音に共振させる。また、この吸音パネル１０は、枠体１２内の各部からなる全体として、超低周波音の周波数帯域の共振周波数を有するように形成され、全体として、吸音材１１とは異なる所定の周波数の超低周波音に共振する。このように、吸音パネル１０は、超低周波音の周波数帯域において、全体と吸音材１１とによる２つの共振周波数を有し、各周波数の超低周波音に共振して、上記した吸音材１１と同様に超低周波音を低減させる。

なお、吸音パネル１０は、各共振周波数と一致する周波数の超低周波音だけでなく、共振周波数を中心とした、その前後の周波数帯の超低周波音にもある程度共振し、それらのエネルギーを吸収して超低周波音を低減する。また、吸音パネル１０により、主に２つの周波数（例えば８Ｈｚと６Ｈｚ）付近の超低周波音を低減したいときには、一方の周波数に吸音材１１単体の共振周波数を、他方の周波数に吸音パネル１０全体の共振周波数を設定することで、重点的に各周波数付近の超低周波音を低減できる。

次に、この吸音パネル１０を備えた低減装置の全体構成について、低減装置を、トンネルに設置される換気塔内の供気路又は排気路（以下、これらをまとめて給排気路という）に設ける場合を例に採り説明する。
図３は、低減装置１の概略構成を示す要部配置図であり、低減装置１を設けた付近の換気塔３０の一部も模式的に示している。また、図３Ａは換気塔３０を透視して示す低減装置１の側面図、図３Ｂは図３ＡのＹ−Ｙ線矢視断面図である。

この換気塔３０には、図示のように、上下左右に配置された４つの区画面３１、３２、３３、３４により区画されて、トンネルの内外を連通させる給排気路３５が直線的に、又は湾曲や屈曲して延びるように形成されている。給排気路３５は、供風機や排風機（図示せず）により送られる風が流通する風洞であると同時に、それらが音源となり発生する可聴音や超低周波音が伝搬する伝搬経路Ｋでもあり、トンネル側から外部への開放口側に向かって騒音が伝搬（図３の矢印Ｔ）する。低減装置１は、この伝搬経路Ｋ（給排気路３５）内の所定範囲に配置される。

低減装置１は、上方の区画面３１（図３Ａ参照）に取り付けられた支持部材２と、複数の吸音パネル１０とを備えている。支持部材２は、長尺なレール状をなし、区画面３１の下面に沿って、伝搬経路Ｋの幅方向の中央部（図３Ｂの上下方向中央部）に配置され、複数形成された係止部（図示せず）に吸音パネル１０の吊り下げ部材２０を係止して、複数の吸音パネル１０を吊り下げて支持する。これにより、複数の吸音パネル１０は、互いに近接（接触又は所定間隔を開けた状態）して順に並べて、かつ、両面が超低周波音の伝搬方向Ｔに沿うように、両側の区画面３３、３４から所定距離を隔てて配置される。また、吸音パネル１０は、それぞれ伝搬方向Ｔに平行な状態で、伝搬経路Ｋの上下方向の全体に亘って配置され、配置範囲の伝搬経路Ｋを遮断せずに幅方向に仕切り、両側に風が流通可能な通路を区画する。

ここで、超低周波音は、伝搬経路Ｋの気体（ここでは空気）を媒質として伝搬する縦波の疎密波であり、そのエネルギーを効果的に吸収して低減させるためには、音波の密な部分やその周辺に吸音パネル１０を配置する必要がある。しかしながら、伝搬経路Ｋに沿うどの位置に音波の密な部分ができるのかを判別するのは極めて困難である。そのため、この低減装置１では、支持部材２や吊り下げ部材２０により吸音パネル１０の配置手段を構成し、この配置手段により、吸音パネル１０を吊り下げて超低周波音の伝搬経路Ｋに沿って順に並べて、かつ、低減させる超低周波音の波長以上の長さに亘り配置する。これにより、１波長中に含まれる音波の密な部分を、その位置の変動に関わらず、いずれかの吸音パネル１０の範囲に必ず位置させ、その位置や周辺の吸音パネル１０を中心に、上記のようにエネルギーを吸収して超低周波音を低減させる。

このように、低減装置１は、複数の吸音パネル１０を、超低周波音の各周波数に応じた所定長さ以上に配置し、吸音材１１により吸音しつつ、吸音パネル１０を超低周波音に共振させて、その伝搬経路Ｋで超低周波音を低減させる。その際、低減させる超低周波音の波長に応じて、吸音パネル１０を配置する長さ（図３ＢのＬ）を変更する。例えば、音速を３４０（ｍ／秒）とすると、伝搬音に含まれる超低周波音の周波数が８Ｈｚ付近であれば約４３ｍになり、それ以上の長さが必要となる。また、複数の周波数の超低周波音を同時に低減させるときには、最も低い周波数に対して設定される長さ以上の長さに亘って吸音パネル１０を配置することで、全ての超低周波音を低減できる。

従って、本実施形態によれば、超低周波音の伝搬経路Ｋにおいて超低周波音を効果的に低減させることができ、超低周波音の伝搬を抑制することができる。そのため、超低周波音を給排気路３５の開放口に達するまでに換気塔３０内で低減でき、音源から大きく広がる前に超低周波音を伝搬経路Ｋ内で低減して、その周辺への拡散を抑制できる。これに伴い、上記した超低周波音に起因する人の心理的障害や生理的障害を解消（又は緩和）できるとともに、家屋の建具類等に生じる共振を低減させて、がたつきや可聴音の発生も抑制できる。また、吸音パネル１０を、音源を囲んで密閉（遮音）することなく、伝搬経路Ｋに沿って配置することで、充分な超低周波音の低減効果が得られるため、装置全体が大型化せずに比較的簡易な構成で実現できる。同時に、伝搬経路Ｋを塞がないため、伝搬経路Ｋに必要な機能（例えば、風の流通機能）を維持することもできる。

また、吸音パネル１０を振動遮断部材である防振ゴム２３を介して吊り下げるため、吸音パネル１０が不要に振動するのを抑制しつつ、その共振周波数が変化するのを防止でき、吸音パネル１０を超低周波音により確実に共振させることができる。更に、低減させる超低周波音の波長に応じて、吸音パネル１０を配置する長さを変更することで、様々な周波数の超低周波音に対応でき、低減装置１を設置する施設の状況や周辺環境等に適切に対処できる。加えて、この低減装置１では、吸音材１１を設けた吸音パネル１０により、低周波音から高周波音までの広範囲の可聴音も吸音して、一般的な騒音も同時に低減できる。その際、吸音パネル１０を吊り下げるため、その両面を吸音面として利用でき、１面を壁面や天井に固定する場合に比べて、より広い吸音面を確保して吸音力を大きくできる。

なお、本実施形態では、吸音パネル１０を吸音材１１と枠体１２とにより形成したが、吸音パネル１０は吸音材１１のみにより構成してもよく、この場合には、吸音材１１を上記と同様に吊り下げて伝搬経路Ｋに配置する。また、吸音材１１には、セメント系多孔質吸音材以外に、例えば繊維系吸音材であるグラスウールやロックウール、合成樹脂系吸音材であるウレタンフォーム等、他の公知の吸音材を使用してもよい。同様に、吸音パネル１０に対する振動遮断部材は、防振ゴム２３に替えて、バネや発泡ゴム等の防振部材や振動を遮断可能な他の部材を使用することもできる。更に、吸音パネル１０は、伝搬経路Ｋの高さに応じて、下方に向かって順に連結して縦方向に並べて配置してもよく、伝搬経路Ｋの幅によっては、幅方向に複数列配置してもよい。

（超低周波音の低減確認試験）
本発明の効果を確認するため、以上説明した低減装置１を、実際に超低周波音を発生する換気塔３０に設置し、換気塔３０の外部への開放口において、低減装置１を設置する前後の超低周波音を同じ条件で測定した。その際、超低周波音の音圧レベルを測定する測定装置を、低減装置１の設置前後で同じ場所に設けて、それぞれ複数周波数の超低周波音の音圧レベルを測定した。

図４は、この超低周波音の測定試験の結果を示す図（折れ線グラフ）であり、横軸が周波数（Ｈｚ）、縦軸が音圧レベルｄＢ（Ｆ）である。
低減装置１の設置前（図４の折れ線Ｚ１）は、８Ｈｚの超低周波音をピークに、各周波数で比較的高い音圧レベルの超低周波音が測定された。一方、低減装置１の設置後（図４の折れ線Ｚ２）に測定したところ、全ての周波数において超低周波音の音圧レベルが低減し、特に、８Ｈｚの超低周波音の音圧レベルが大幅に低くなっていた。これより、本発明により、超低周波音の伝搬経路Ｋにおいて超低周波音を効果的に低減させることができ、超低周波音の伝搬を抑制できることが証明された。

１・・・超低周波音低減装置、２・・・支持部材、１０・・・吸音パネル、１１・・・吸音材、１２・・・枠体、１３・・・緩衝材、２０・・・吊り下げ部材、２１・・・固定部材、２２・・・かぎ状部材、２３・・・防振ゴム、３０・・・換気塔、Ｋ・・・伝搬経路。

Claims (6)

1. 超低周波音の伝搬経路に設けられる超低周波音低減装置であって、
   超低周波音の周波数帯域の共振周波数を有する吸音パネルと、
   吸音パネルを吊り下げて超低周波音の伝搬経路に沿って並べて配置する配置手段と、を備え、
   配置手段により、低減させる超低周波音の波長以上の長さに亘り吸音パネルを配置することを特徴とする超低周波音低減装置。
2. 請求項１に記載された超低周波音低減装置において、
   配置手段が、吊り下げた吸音パネルへの振動の伝達を遮断する振動遮断部材を有することを特徴とする超低周波音低減装置。
3. 請求項１又は２に記載された超低周波音低減装置において、
   吸音パネルが、吸音材を有することを特徴とする超低周波音低減装置。
4. 超低周波音の伝搬経路で超低周波音を低減させる超低周波音低減方法であって、
   超低周波音の周波数帯域の共振周波数を有する吸音パネルを吊り下げて、超低周波音の伝搬経路に沿って並べて、かつ、低減させる超低周波音の波長以上の長さに亘り配置して超低周波音を低減させることを特徴とする超低周波音低減方法。
5. 請求項４に記載された超低周波音低減方法において、
   低減させる超低周波音の波長に応じて、吸音パネルを配置する長さを変更することを特徴とする超低周波音低減方法。
6. 請求項４又は５に記載された超低周波音低減方法において、
   吸音パネルが、吸音材を有することを特徴とする超低周波音低減方法。

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