JP4743678B2 - 吸音パネル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は吸音パネルに関し、特に寒冷地等の屋外で使用されるときの雨水の侵入及び凍結を防止する技術に好都合に利用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来の通常の吸音パネルは、グラスウール等の吸音材をグラスクロス等の遮音性のない布材で覆い、これを多孔板やエキスバンドメタル等の形状保持部材で囲うことによって形成されていた。この場合の多孔板としては、一般工業的用途のものとして市販されていて、直径１０mm又はそれ以上の大きさの穴を持ち、開口率が４０％程度以上のものが使用されていた。そして、従来では、このような大きさの穴径と開口率を用いることにより、音の通過性が良く板材を設けても吸音性能に影響が出ないものと考えられていた。なお、エキスパンドメタルの場合には当然開口率は問題にならない。
【０００３】
このような吸音パネルは、コストも安価であり通常の用途に対しては良好に使用されている。しかしながら、屋外に設置されて風雨に曝される吸音パネルでは、多孔板から雨水が侵入し、雨水の直接当たる部分の吸音材がえぐられて吸音性能が低下したり、又冬期や特に寒冷地においては、侵入した雨水が凍結と解凍を繰り返し、吸音性能の低下のみならず吸音材の劣化も促進されるという問題があった。
【０００４】
雨水の侵入を防止するようにした防音パネルとしては、グラスウール材等の吸音材を内蔵した本体の裏面材に吸音作用を発揮させるべき多数の小開孔を設け、その上に吸水性のない洗浄可能な塩化ビニール樹脂材やポリエチレン材等から成る保護膜層を設けて、小開孔からの雨水の侵入を防止すると共に、泥等が付着したときの洗浄も可能にしたものが提案されている（実用新案登録第３００９６０５号公報参照）。
【０００５】
又、他の従来の吸音パネルとして、ガラスウール層から成る吸音材を不織布と表面クロスで覆うと共に、不織布と表面クロスとの間にフィルムを介在させて密閉構造にし、防音室内の微細なダストが音波による空気振動によって吸音パネルのガラスウール層に侵入するのを防止し、それによって吸音パネルが変色するのを防止し、吸音パネルの内装材としての美観を長く保持できるようにした吸音パネルが提案されている（特開平７−３９０６号公報参照）
このような保護膜層やフィルムによれば、吸音材への雨水の侵入を一応防止することができる。しかしながら、このように材料は経時的に劣化するため耐久性がなく貼り替え等の手間がかかると共に、気密性材料であるため吸音材の吸音性能を低下させるさせるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、従来技術における上記問題を解決し、吸音性能に影響を与えることなく、経年劣化がなく耐久性があり、風雨に曝されても吸音材が損傷されたり吸音性能が低下することのない吸音パネルを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、吸音パネルが、吸音材と、該吸音材を囲い音を通過可能なシート状のカバー部材と、ほぼ３ｍｍ以下の寸法の多数の孔を備えていて前記カバー部材の外面であって前記吸音材の吸音側の面に設けられた多孔板と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明においては、上記に加えて、前記カバー部材と前記多孔板との間隔を保持すると共に上方から下方に水を落下可能にするように設けられた間隔保持部材を有することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を適用した吸音パネルの構造例を示す。
本例の吸音パネルは、同図（ａ）に示す如く、吸音材１、シート状のカバー部材としての不織布２、これらを囲う多孔板３、等を有する構造になっている。このように吸音パネルは、同図（ｂ）に示す如く、枠部材４で一体化され、通常壁面に取り付けられたり壁面に組み込まれて防音壁等を形成する。
【００１０】
吸音材１は、グラスウール等の不燃性無機質繊維でできている。特に屋外で使用されるものを含み通常撥水処理されている。不織布２は、吸音材１を囲っているが音を通過可能なグラスクロス類等の材料でできていて、紫外線による吸音材の劣化を防止する機能を有する。
【００１１】
多孔板３は、不織布２の外面のうちの吸音材１の吸音側の面である表面側Ｆに設けられるが、本例では裏面側Ｂを含み吸音材１の全周囲を多孔板３で囲っている。多孔板３は、通常アルミニウム、ステンレス、亜鉛鉄板等の金属製のものであり、吸音パネルが防音壁を構成したり防音空間内に配置されるときに、吸音材１の吸音性能に影響を与えることなく、吸音材１の形状保持や散逸防止、吸音パネルとしての強度保持等の機能を持つものである。従って、裏面側Ｂが壁面等になっていて吸音する必要のない面であるようなときには、孔のないソリッドな板であってもよい。
【００１２】
多孔板３は、ほぼ３ｍｍ以下の寸法として本例では直径ｄ＝３mmの多数の孔３１を備えている。実際の製品では２．５ｍｍ程度にされることが多い。多孔板３は通常打抜孔明け加工されるが、この加工に使用される打抜工具としては、その強度面から通常多孔板３の板厚以上の直径のものが使用される。そして、多孔板３は基本的には上記のような機能を供えるものであるため、その板厚は通常０．８ｍｍ〜１．６ｍｍ程度である。従って、孔３１の直径の下限値は実際的には使用する板厚によって定まることになり、通常１ｍｍ程度までである。
【００１３】
このような孔３１の直径は、雨水の侵入防止機能、製造コスト、吸音性能等を総合的に判断して、実際の使用条件に適合するように定められる。なお、孔３１は、多孔板の加工方法によっては、一辺が３mm程度以下の角形の孔等であってもよい。
【００１４】
多孔板３の孔３１は、図１（ｃ）及び（ｄ）に示す如く四角配列や三角配列等に配置される。三角配列で直径ｄ＝３mmの孔では、ピッチｐは６mm程度にされ、従って孔３１の開口率は約２３％になる。この開口率は、従来の直径１０mmのものに較べて１／２程度である。
【００１５】
以上のような吸音パネルは、以下に説明するように、例えば寒冷地の道路の防音壁等で風雨に曝されると共に気温が０℃以下に低下するような使用条件下においても、目的とする吸音性能を発揮すると共に、経年的に吸音材が劣化したり吸音性能が低下することのない構造になっている。
【００１６】
図２は、吸音パネルが風雨に曝されて多孔板３に雨の水滴ｗが振りかかったときの種々の状態を示す。この図の例では、孔３１の直径を３mmにしている。又、雨の水滴ｗは、雨の状態によって異なり１mm〜３mm程度であるが、図では２mm程度として示している。
【００１７】
同図（ａ）、（ｂ）に示す如く、多孔板３の表面３２に雨による粒状の水滴ｗが振りかかると、水滴ｗは表面３２に押しつけられ広がって偏平になったり筋状になり、表面との間の水の粘性による摩擦力によって表面３２に付着し、表面張力によって再び粒状体ｗ₁ になったり、表面を面状乃至筋状にある程度濡らした面状体ｗ₂ になり、こららが更に合体して５乃至１０mm程度までの大きさの大粒状体Ｗ₁ や大面状体Ｗ₂ になって表面３２上に存在することになる。
【００１８】
このような粒状又は面状の何れになるかは、多孔板３の表面３２の撥水性又は濡れ性、表面３２の摩擦係数、水滴ｗの大きさ、降雨量、風速等の諸条件によって異なるが、通常これらが混在した状態になる。又、Ｗ₁ 、Ｗ₂ が更に合体すると、重力が摩擦による表面への粘着力より大きくなり、表面３２上を流れ落ちたり表面を連続的に濡らした状態にする。
【００１９】
表面３２にこのようにｗ₁ 、ｗ₂ 、Ｗ₁ 、Ｗ₂ 等が生じてこれらが孔３１部分に来ると、ｗ₁ 、ｗ₂ では、小粒で軽いため重力よりも表面３２への粘着力の方が大きく、（ｃ）及び（ｄ）に示す如く、表面張力が作用した状態で表面３２上に保持される。
【００２０】
Ｗ₁ 、Ｗ₂ では、大粒であるため重力と粘着力との大きさが接近又は逆転するが、何れの場合でも、図３（ａ）及び（ｂ）に示す如く、連続した状態で孔３１を覆った形状になる。即ち、Ｗ₁ 、Ｗ₂ に表面張力が作用して孔３１を静的に覆った状態になるか、又は、孔３１の部分では表面張力が作用しつつこれを渡って孔を塞いだ状態で下方に流れることになる。即ち、孔３１が３mmで小さくＷ₁ 、Ｗ₂ がこれより大きいため、Ｗ₁ 、Ｗ₂ が孔３１を渡ることができ、多孔板３の裏面３３に回り込んで吸音材側に入り込むようなことがない。
【００２１】
これに対して、図３（ｃ）及び（ｄ）に示す如く、従来の多孔板３´のように孔３１´が１０mm又はそれ以上のサイズであるときには、最初実線の状態のＷ₁ 、Ｗ₂ が孔３１´を渡るときに、孔径が大きいため孔の周囲を伝って孔を塞ぐことができず、鎖線で示すように大きく下方に垂れ下がり、粘着より重力が大きくなって一線鎖線で示すように下方に脱落し、孔３１´を形成する多孔板３´の下淵３４´に当たって二点鎖線で示すように***し、吸音材１のある裏面３３´側に雨水である水滴Ｗ₁₂、Ｗ₂₂ が入り込むことになる。
【００２２】
多孔板３の表面３１に雨が連続して振りかかり続けると、図３（ａ）、（ｂ）に示すようにＷ₁ 、Ｗ₂ 又はこれら更にが合体して流れつつ孔３１を塞いだ状態が多くなる。この状態では、（ｅ）に示すように雨の水滴ｗが例えば角度４５°の方向から孔３１に向かって来ても、水滴ｗはＷ₁ 、Ｗ₂ に当たり、二点鎖線で示すように直接孔３１の中に入ることができなくなる。従って、霧雨のような小径の雨でも孔３１を通過しなくなる。その結果、吹き込んで来たり浮遊して来る雨の侵入も防止される。この場合、Ｗ₁ 、Ｗ₂ に較べてｗは十分軽量であるため、Ｗ₁ 、Ｗ₂ を孔３１内に押し込むだけの動的な力はなく、これらを下方に流すように衝撃力を与えることがある程度である。
【００２３】
一方、従来の多孔板３´では、孔３１´が大きいため孔が水で覆われず常に開通しているので、（ｆ）に示す如く、任意の大きさの雨の水滴ｗが直接吸音材１側に吹き込むことになる。
【００２４】
発明者等は、以上の如く、ｗ、ｗ₁ 、ｗ₂ 、Ｗ₁ 、Ｗ₂ 等の大きさや形状と多孔板の孔径との関係を考察したり実際に雨を当てて観察し、直径がほぼ３mm程度以下であれば、Ｗ₁ 等が孔部分に来たときに孔の縁を伝ってその周囲に広がって孔を渡り、孔の中に入り込むことなく孔を覆い、通常の雨の侵入を効果的に防止できることを見い出た。そしてこのような作用効果について、各種サイズの孔径を持つ多孔板を試作して以下に示す実験により確認した。
【００２５】
図４はシャワーを用いた散水による模擬雨水透過実験の実施状態及び実施結果をまとめた水滴透過率曲線を示し、表１はこの実験に使用した試験体の種類ごとに得られた実験データを示す。
【００２６】
【表１】

この実験では、図４（ａ）に示す如く、多孔板３をほぼ６０°傾けて、これに対してシャワーＳでほぼ直角方向乃至３０°の角度をなす上方から毎分約４リットルの水を約１分間散水し、多孔板３の表面側を流れ落ちた外面（イ）の部分と孔３１から裏面を伝って流れ落ちた裏面（ロ）の部分と多孔板の孔３１を通過した透過（ハ）の部分のそれぞれに溜まった水量を測定し、これを孔径の異なるＡ乃至Ｇの７種類の多孔板について実施し、表１のデータ及び図４（ｂ）の水滴透過率曲線を得た。
【００２７】
この実験結果によれば、多孔板の穴径を３mm以下にすると、多孔板の孔からの水透過量が急減することが明らかになった。又、裏面（ロ）を伝う水量も大幅に減少することが分かった。即ち、水の実際的な諸性質を合理的に利用し、多孔板の開口サイズをほぼ３mmにすることにより、吸音材への水の侵入を従来よりも大幅に低減させることができた。そして、このように水の侵入量を少なくすることにより、水の自然蒸発による乾燥作用が効果的になり、降雨後に凍結・解凍に至る水量を格段に少なくし、吸音材の劣化促進をほぼ完全に防止することができる。
【００２８】
なお以上の実験では、シャワーを使用し６０°に傾けた多孔板に直角乃至ほぼ上方から水を当てているため、通常の雨に較べると相当厳しい実験条件になっていて、裏面側への水の侵入量は通常の雨のときよりも相当大きい値になっているものと推定される。従って、多孔板の孔径を３ｍｍ程度以下にすることにより、実際の降雨に対してほぼ完全に雨の侵入を防止できるものと推定される。
【００２９】
以上の如く、多孔板の孔径を３mm以下にすれば雨水の侵入を効果的に防止できるが、穴径を小さくすると吸音性能に影響する可能性がある。これに対して発明者等は、吸音パネルで２．５ｍｍの孔径の多孔板を設けた場合と多孔板を設けない場合とについて吸音性能の比較試験を行い、図５に示す結果を得た。この試験の試験条件及び結果の概要は次のとおりである。
【００３０】
試験方法：ＪＩＳ Ａ１４０９による残響室法
試験体サイズ ２ｍｘ４ｍ
板厚 ：０．８mm
孔径 ：２．５ｍｍ 多孔板無し
開口率 ： ２２％ 100 ％
吸音率
周波数＝ 250HZ： 0.96 0.98
周波数＝ 500HZ： 0.96 0.99
周波数＝1000HZ： 0.99 0.99
（周波数はオクターブバンドの中心周波数（HZ））
以上の実験によれば、多孔板の孔径を２．５mm、開口率を２３％にしても殆ど吸音性能が低下しないことが確認された。
【００３１】
なお、以上の如く穴径をほぼ３mm以下にすることによって吸音性能を低下させることなく雨水の侵入を防止できるが、穴径を小さくすると異物による孔の閉塞が心配される。しかしながら、例えば道路の防音壁等に実際に設置されている吸音パネルでは、孔への主たる堆積物は煤や塵埃であるため、吸音性能はこれらによっては殆ど低下しない。又、多孔板は十分な強度を有するので、孔の詰まりに対しては、水洗等で容易に対応することができる。
【００３２】
図６は本発明を適用した吸音パネルの他の例を示す。
本例の吸音パネルは、図１のものに加えて、間隔保持部材としてのスペーサー５を有する。スペーサー５は、不織布で覆われた吸音パネルと多孔板３との間隔を保持すると共に、上方から下方に水を落下可能にするように設けられている。即ち、本例のものは、縦板５１にこの板の幅よりも狭い横板５２を組み合わせて形成し、多孔板３との間に空間部５３を設け、この部分を横板位置での水の落下通路にしている。落下した水は図１に示す枠板４に明けられた図示しない穴から外に排出されるようになっている。
【００３３】
このようなスペーサー５を設けると、特に風雨が激しいとき等に、多孔板３の裏面３３に入り込んで来る可能性のある水を裏面３３又は横板５２の先端部分から下方に落下させることができる。その結果、雨水を直接不織布２及び吸音材１に当てて、毛管現象等によって雨水を吸音材１内に浸透・侵入させる不具合を確実に防止することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、吸音パネルを吸音材とそのカバー部材とその吸音側に設けられた多孔板とを有する構造にして、多孔板の孔の寸法をほぼ３ｍｍ以下にするので、雨の水滴の大きさや雨が吸音パネルの多孔板の表面に降り掛かった後の動作状態等の諸特性を利用し、多孔板の孔から吸音材のある内部への雨の侵入を大幅に制限することができる。
【００３５】
即ち、孔径をほぼ３ｍｍ以下にすれば、多孔板の表面に降り掛かって集合したり流れ落ちる水滴や水流が孔の周囲を伝って孔を塞ぐ状態になり、従来の１０ｍｍの孔のように、水が孔の縁で***して墜落し、吸音材のある孔の内部に入り込むことがない。そして実験により、このような雨水侵入効果が顕著に現れる上限の孔径がほぼ３ｍｍであることが確認された。
【００３６】
このように吸音材への雨水の侵入を大幅に制限することにより、その侵入量を自然蒸発の可能な程度に止め、寒冷地やその他の地域での冬期等に、侵入水の吸音材内での凍結と解凍の繰り返しによる吸音材の劣化促進、寿命低下作用を防止することができる。又、吸音材を成形保持する表面材として多孔板を用いることにより、従来技術のフィルム材や樹脂材等の気密シート材のような短期間での材料の劣化がなく、吸音パネルに全体として十分な耐久性を付与することができる。又、フィルム等の取り替えの手間も不要になる。
【００３７】
なお、孔径を従来より小さくすることによる直接的又は孔閉塞による吸音性能への影響は、実験等によって殆ど問題にならないことが確認された。
【００３８】
請求項２の発明においては、間隔保持部材を設けて、吸音材を覆うカバー部材と多孔板との間隔を保持し、上方から下方に水を落下可能にしているので、特に風雨が激しいとき等に、多孔板の孔から入り込んで来る可能性のある水を、多孔板と間隔保持部材との間の部分によって下方に落下させることができる。その結果、雨水が毛管現象等によってカバー部材を介して吸音材内に侵入する不具合を一層確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した吸音パネルの構成例を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は斜視図、（ｃ）は多孔板の孔の配置例を示す正面図である。
【図２】多孔板表面への雨の付着状態の説明図で、（ａ）及び（ｃ）は側面状態で（ｂ）及び（ｄ）は正面状態を示す。
【図３】多孔板表面への雨の付着状態の説明図で、（ａ）、（ｃ）、（ｅ）及び（ｆ）は側面状態で（ｂ）及び（ｄ）は正面状態を示す。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は多孔板表面への散水実験の実験状態を示す説明図及び実験結果を示す曲線図である。
【図５】吸音パネルの吸音率の比較試験の結果を示す曲線図である。
【図６】本発明を適用した吸音パネルの他の構成例を示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）はスペーサー部分を含む（ａ）の一部分の拡大図、（ｃ）はスペーサー部分を含み一部分を拡大した側面図である。
【符号の説明】
１ 吸音材
２ 不織布（カバー部材）
３ 多孔板
５ スペーサー（間隔保持部材）
３１ 孔
Ｆ 表面側（吸音側の面）

Claims (1)

1. 吸音材と、
   該吸音材を囲い音を通過可能なシート状のカバー部材と、
   １〜３ｍｍの寸法の多数の孔を備えていて、当該多数の孔のピッチが４〜６ｍｍであり、前記カバー部材の外面であって前記吸音材の吸音側の面に設けられた多孔板と、
   前記カバー部材と前記多孔板との間隔を保持すると共に上方から下方に水を落下可能にするように設けられた間隔保持部材と、
   を有し、
   前記間隔保持部材は、
   前記多孔板の幅方向に所定間隔をおいて配置される複数の縦板と、
   隣接する複数の前記縦板の間に配置され、前記多孔板との間に空間部をあけて、下方に傾斜する複数の横板と、
   で構成されている、吸音パネル。

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