JP4975744B2 - 透光型穴開積層吸音板および透光型吸音パネル - Google Patents
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Description
前記石膏ボードや珪酸カルシウム板等の従来の穴開板を用いた吸音板は空気層を介しただけでは充分な吸音特性は得られなかった。従って、グラスウールやロックウール等の下地材料が必要であるため、これらを解体する際の飛散物質発生の問題等を内在している。またこれらの吸音板には透光性や見透し性は皆無である。
また、前記透光型吸音板には弗素系透明樹脂薄膜が用いられているが、これは小さな飛翔物質の衝突による穴開の可能性の他に、静電気等の惹起に起因して空気中の埃を吸着して汚れ易い等の問題を内在している。
また、本発明者等によって発明された日本特許第2518589号、第3392070号の透光型膜振動吸音板は、メッシュサイズが20mm以下の2枚のアルミニウム製エキスパンドメタルを用いている。従ってITS(高度道路交通システム)やETC(自動料金収受システム)の近傍でこの透光型膜振動吸音材を用いた場合には、車両と情報交換をするための電波を反射するので、システムの誤動作や電波障害などの原因になる恐れがある。
本発明の第一の発明は、2枚の透明穴開樹脂板を積層した透光型穴開積層吸音板において、2枚の透明穴開樹脂板の板厚が1mm〜5mmで、かつ穴径が1mm〜10mmでありそれぞれの開口率が5%〜50%の範囲であるとともに、2枚の透明穴開樹脂板を用いて、透明な樹脂製薄膜を用いることなく積層し、前記2枚の透明穴開樹脂板の少なくとも一箇所を、接着材を介して相互に固定し、前記2枚の透明穴開樹脂板の密着性を向上させることにより、吸音特性を向上させ、かつ積層した状態における共通した開口部分を無くしたことを特徴とする、透光型穴開積層吸音板である。
また、第二の発明は、第一の発明に記載の透光型穴開積層吸音板を音源側に、また反音源側に透明樹脂製遮音板を配設して、それらを枠部材および中桟を用いて保持することにより空気層を形成したことを特徴とする透光型吸音パネルである。
また、第三の発明は、第二の発明に記載の透光型吸音パネルの枠部材および中桟の内側に、防水対策を施した軟質繊維系多孔質吸音材もしくは連続気泡型弾性フォーム吸音材を内張りすることにより、補助吸音材として用いたことを特徴とする透光型吸音パネルである。
本発明の透光型穴開積層吸音板を用いることにより、透光性ならびに見透かし性の優れた透光型吸音パネルを提供するとともに、吸音板からの電波反射のない透光型吸音パネルを提供することができる。尚、透光性ならびに見透し性および電波反射を問題にしない用途に関しては、本発明の透明穴開樹脂板の代りに金属製の穴開板を用いてもよい。
12 音源側透明穴開樹脂板
13 反音源側透明穴開樹脂板
14 透光型穴開積層吸音板(比較例1)
15 音源側透明穴開樹脂板
16 反音源側透明穴開樹脂板
17 透光型穴開積層吸音板(実施例2)
18 透光型穴開積層吸音板(比較例2)
19 枠部材
20 中桟
21 透明ポリカーボネート製遮音板
22 筐体
23 透光型吸音パネル(実施例1)
24 透光型吸音パネル(比較例1)
25 透光型吸音パネル(実施例2)
26 透光型吸音パネル(比較例2)
27 透光型穴開積層吸音板(実施例3と4と5)
28 透光型吸音パネル(実施例3)
29 透明両面テープ
30 連続気泡型弾性フォーム吸音材
31 弗素系樹脂薄膜
32 補助吸音材
33 透光型吸音パネル(実施例4)
図1、図2は本発明の透光型穴開積層吸音板11の概念図である。実線は音源側透明穴開樹脂板12を、破線は反音源側透明穴開樹脂板13を示す。図2は図1のa−a断面概念図を示す。
図1と図2から明らかなように、2枚の透明穴開樹脂板12と13の開口部分は重ねない。重なり部分(共通した開口部分)があると吸音率は大幅に低減する。
図1の音源側透明穴開樹脂板12および反音源側透明穴開樹脂板13の開口形状はそれぞれ円形の千鳥配置で示しているが、この形状にこだわるものではなく、矩形や方形、三角形等でもかまわない。開口率は5%〜50%の範囲が実用的であるが10%〜40%の範囲がより好適である。
開口率が50%を超えると、2枚の透明穴開樹脂板の非開口部分の接触面積が減少して後述する2枚の透明穴開樹脂板の振動に起因する摩擦による吸音現象(吸音A)、ならびに空隙抵抗に基く吸音現象(吸音B)が低減するので吸音特性が劣化する。さらに、大きな開口率は透明穴開樹脂板の強度上の問題を生じる。
また、開口率が5%を下回ると、音波が音源側透明穴開樹脂板12から大部分反射するばかりか、入射した音波が反音源側透明穴開樹脂板13を貫通できにくくなるので、透光型穴開積層吸音板としては後述する図19に示す、穴がない透明ポリカーボネート板2枚の場合に類似する挙動となり、吸音特性が劣化するので吸音板とはなり得ない。
本発明における透明穴開樹脂板12、13、15、16の板厚は、1mm〜5mmの範囲であるが、1.5mm〜2.0mmの範囲がより好適である。板厚が5mmを超えると強度的には充分であっても経済的見地から不利となる。また、透明穴開樹脂板の板厚が1mmを下回ると強度的な問題ならびに耐候性処理を施す上で困難性が生じる。しかしながら前述したように、透光性ならびに見透かし性および電波反射を問題にしない用途に関しては、金属製穴開板を用いることにより1mm以下の板厚を用いることも可能となる。
本発明の吸音機構は、樹脂製の薄膜を用いていないので膜振動による吸音機構ではない。また2枚の穴開板を用いているものの、それら穴開板に一貫する開口部分がないことから、穴開板による共嗚吸音機構でも説明はできない。
また板振動、即ち音波が板状体に衝突して、板に捩りや曲げが一時的に加わると、板固有の弾性に従って戻ろうとして板に振動が生じる。この時、音のエネルギーは振動のエネルギーに変換されて吸音される。しかしながらこの吸音機構による吸音率は一般的に充分なものではないとされている。
図19に今回の実施例で用いたものと同じ厚さが1.5mmの透明ポリカーボネート板で穴がないものを2枚重ねたものを吸音板として用いて、実施例3ならびに実施例4と同様の要領で計測した残響室法吸音率の結果を示す。穴がない透明ポリカーボネート板を2枚重ねた吸音板の吸音率は125Hzに吸音率のピークがあるものの0.4程度であり、全体的な吸音率も極めて低いので吸音板とは成り得ない。
これに対して、同じく図19に示す、本発明の実施例3と4の本発明の方法を用いることにより吸音特性は大幅に向上することが明白である。
種々の穴開板を用いて鋭意実験を重ねた結果、本発明の吸音機構を下記のように推察する。即ち、積層体の全体が音波により振動すると2枚の穴開板の間に振動に起因する摩擦が生じて音のエネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて吸音する。(以下吸音Aと呼ぶ)
次に、音源側の穴開部分から侵入した音波は2枚の穴開板の間隙を通過して反音源側の穴開部分を通過するが、このとき生じる空隙抵抗により音のエネルギの一部が熱エネルギーに変換されて吸音する。(以下吸音Bと呼ぶ。)
従って、本発明の透光型穴開積層吸音板の吸音現象は主に上記(吸音A+吸音B)に支配されて惹起されているものと推察する。
本発明者等は既に2枚の透明穴開樹脂板の間に、透明な弗化エチレン系樹脂薄膜を挟持した膜振動吸音板の特許を出願済であるが(特願2004−166491)、それらの開発過程において、上記樹脂薄膜を用いること無しに吸音特性の良好な透光型穴開積層吸音板を見出すことにより、本発明を成すに至った。
[実施例1]
実施例1で用いた透光型穴開積層吸音板11を図1に示す。音源側透明穴開樹脂板12としては、ポリカーボネート製の厚さが1.5mm、開口の径が10mm、開口の中心間距離(ピッチ)が16mm、開口角度が60度の千鳥配列で開口率が35%のものを用いた。
また、反音源側透明穴開樹脂板13としては、同様にポリカーボネート製の厚さが1.5mm、開口の径が6mm、開口の中心間距離(ピッチ)が16mm、開口角度が60度の千鳥配列で開口率が13%のものを用いた。図2に図1のa−a断面図を示す。
上記2枚の透明穴開樹脂板12と13を、図1と図2の概念図に示すように、それぞれの開口部分が重ならないように、即ち共通する貫通開口部分がないようにセットして長辺側の両端をテープで留めることにより透光型穴開積層吸音板11とした。
この透光型穴開積層吸音板11を図10に示すように、図9の筐体22の上に載せて(図9のP1,P2,P3,P4面に配して)透光型吸音パネル23とした。この透光型吸音パネル23について、JIS A1409−1998に順じて残響室法吸音率を測定した結果を、図17の実施例1に示す。
(比較例1)
用いた透光型穴開積層吸音板14を図3に示す。音源側透明穴開樹脂板12も、反音源側透明穴開樹脂板13も前記実施例1と同様のものであるが、図3及び図4から明らかなように、音源側透明穴開樹脂板12と反音源側透明穴開樹脂板13の穴位置は一致している。従って穴径の小さな反音源側透明穴開樹脂板13に基づく貫通開口(開口率13%)を有する。
この透光型穴開積層吸音板14を図11に示すように筐体22の上に載せて透光型吸音パネル24とした。この透光型吸音パネル24について、前記同様JIS A1409−1998に順じて残響室法吸音率を測定した結果を、図17の比較例1に示す。
図17の実施例1と比較例1の残響室法吸音率を比較することにより、2枚の穴開板を積層した透光型穴開積層吸音板において、共通した貫通開口部分が発生しないように積層する事により、その吸音特性が大幅に改善されることが明らかである。
[実施例2]
用いた透光型穴開積層吸音板17を図5、図6に示す。音源側透明穴開樹脂板15としては、ポリカーボネート製の厚さが1.5mm、開口の径が3mm、開口の中心間距離(ピッチ)が8mm、開口角度が60度の千鳥配列で開口率が13%のものを用いた。また、反音源側透明穴開樹脂板16も上記音源側透明穴開樹脂板15と同仕様のものを用いた。
上記2枚の透明穴開樹脂板15と16を、図5と図6の概念図に示すように、それぞれの開口部分が重ならないように、即ち共通する貫通開口部分がないようにセットして長辺側の両端をテープで留めることにより透光型穴開積層吸音板17とした。
この透光型穴開積層吸音板17を図12に示すように筐体22の上に載せて(図9のP1,P2,P3,P4面に配して)透光型吸音パネル25とした。この透光型吸音パネル25について前記同様、JIS A1409−1998に順じて残響室法吸音率を測定した結果を、図18の実施例2に示す。
(比較例2)
用いた透光型穴開積層吸音板18を図7と図8に示す。音源側透明穴開樹脂板15も、反音源側透明穴開樹脂板16も前記実施例2と同様のものであるが、図7及び図8から明らかなように、音源側透明穴開樹脂板15と反音源側透明穴開樹脂板16の穴位置は一致している。従って共通する貫通開口率は、それぞれのφ3mm径の透明穴開樹脂板(15と16)に相当する13%である。
この透光型穴開積層吸音板18を図13に示すように筐体22の上に載せて透光型吸音パネル26とした。この透光型吸音パネル26について、前記同様JIS A1409−1998に順じて残響室法吸音率を測定した結果を、図18の比較例2に示す。
図18の実施例2と比較例2の残響室法吸音率を比較する事により、前記φ10mmとφ6mmの組合せの透光型穴開積層吸音板(11と14)を用いた実施例1と比較例1の場合と同様に、今回のφ3mmとφ3mmの2枚の穴開板を積層した透光型穴開積層吸音板17と18においても、共通した開口部分(貫通開口部分)が発生しないように積層することにより、その吸音率は大きく改善されることが再度明らかである。
[実施例3]
用いた透光型穴開積層吸音板27を図14と図15に示す概念図を用いて説明する。音源側透明穴開樹脂板15並びに反音源側透明穴開樹脂板16は実施例2で用いたものと同様の開口径が3mmのものである。図14から明らかなように、上記2枚の穴開き板は実施例2の場合と同様、それぞれの開口部分が全く重ならないように重ね合わせた。さらに幅5mmの両面テープ29を用いて、図14と図15に示すように積層板の幅方向2箇所を、積層板の長手方向に沿って貼り付けることにより、2枚の透明穴開樹脂板15と16を相互に固定し、透光型穴開積層吸音板27とした。
この透光型穴開積層吸音板27を、図15の概念図に示すように筐体22の上に載せて(図9のP1,P2,P3,P4面に配して)透光型吸音パネル28とした。この透光型吸音パネル28について、JIS A1409−1998に順じて残響室法吸音率を測定した結果を図18および図19の実施例3に示す。
2枚の透明穴開樹脂板15と16の2箇所を、図14と図15に示すように両面テープ29で固定することにより、テープで固定していない実施例2と比較して、図18に示すように特に315Hzから1000Hzの周波数領域において吸音特性の向上が認められる。
吸音特性が改善された理由は、両面テープで固定することにより前述した吸音B、即ち音源側の穴開部分から侵入した音波が2枚の穴開板の間隙を通過して反音源側の穴開部分を通過するが、このときの空隙抵抗が大きくなったことによるものと推察する。
[実施例4]
用いた透光型穴開積層吸音板は図14に示す実施例3のものと同様である。すなわち穴径Φ3mmで厚さが1.5mmの2枚の透明穴開樹脂板15と16を開口部分が全く重ならないように重ね合わせ、さらに幅5mmの両面テープ29を用いて図14と図16に示すように貼り付けて、上記透明穴開樹脂板15と16を相互に固定したものである。
用いた透光型吸音パネル33を図16に示す。筐体22の枠部材19の内側と中桟20の片側(垂直防音壁用パネルの場合の下側)に、厚さが25mmで高さが90mmの連続気泡型弾性フォーム吸音材30を厚さ21μmの弗素系樹脂薄膜31で包み込んで補助吸音材32とした。
ここで連続気泡型弾性フォーム吸音材30とは、樹脂製の非常に緻密な内部セル(細孔)構造を有し、これらのセル(細孔)が互いに繋がりあって材料の表裏面を空気が通過できる構造(オープンセル)をした発泡体であり、音波(振動する空気粒子)は、この細孔内を通過する摩擦抵抗を受けて熱エネルギーに変換され吸音される。
この透光型吸音パネル33について、JIS A1409−1998に順じて残響室法吸音率を測定した結果を図19の実施例4に、実施例3と比較して示す。図19から明らかなように、補助吸音材32を用いることにより周波数500Hz以上の吸音特性が改善される。
[実施例5]
実施例1〜4および比較例1〜2に用いた透光型吸音パネルはいずれも図9に示す、2000mm×1000mm×90mm、すなわち空気層が90mmの場合であった。
当実施例においては2000mm×1000mm×50mm、すなわち空気層が50mmの透光型吸音パネル(図示していない)を製作し、実施例4と同様の図14に示す接合した透光型穴開積層吸音板27ならびに図16に示すものと同様の様式で長さが50mmの、弗素系樹脂薄膜31で包み込んだ連続気泡型弾性フォーム吸音材30を補助吸音材32として用いた。
この透光型吸音パネル(図示していないが図16と同様の構造)について、JIS A1409−1998に順じて残響室法吸音率を測定した結果を図20に実施例4のグラフと比較して示す。
図20から明らかなように、本発明の透光型穴開積層吸音板においても他の板状吸音材と同様に、空気層を小さくすると吸音特性カーブは周波数の高い側に移動することが確認できた。
なお、背景技術の欄で触れたように、従来型の弗素系透明樹脂薄膜を用いた透光型膜振動吸音板には、静電気等の惹起に起因して空気中の微細排ガス粉塵を吸着して汚れ安い欠点があるが、本発明の吸音板の場合には樹脂薄膜を用いることなく、ポリカーボネート製の透明穴開樹脂板のみであるので、静電気に起因する微細排ガス粉塵の吸着に起因する汚れは軽減される。
また、透光性ならびに見透し性および電波反射を問題にしない用途に関しては、金属製の穴開積層振動吸音板を用いることにより、耐熱性・耐火性・耐風圧性等に優れた穴開積層振動吸音板ならびに吸音パネルに利用される可能性がある。
Claims (3)
- 2枚の透明穴開樹脂板を積層した透光型穴開積層吸音板において、2枚の透明穴開樹脂板の板厚が1mm〜5mmで、かつ穴径が1mm〜10mmでありそれぞれの開口率が5%〜50%の範囲であるとともに、2枚の透明穴開樹脂板を用いて、透明な樹脂製薄膜を用いることなく積層し、前記2枚の透明穴開樹脂板の少なくとも一箇所を、接着材を介して相互に固定し、前記2枚の透明穴開樹脂板の密着性を向上させることにより、吸音特性を向上させ、かつ積層した状態における共通した開口部分を無くしたことを特徴とする、透光型穴開積層吸音板。
- 請求項1に記載の透光型穴開積層吸音板を音源側に、また反音源側に透明樹脂製遮音板を配設して、それらを枠部材および中桟を用いて保持することにより空気層を形成したことを特徴とする透光型吸音パネル。
- 透光型吸音パネルの枠部材および中桟の内側に、補助吸音材として防水対策を施した軟質繊維系多孔質吸音材もしくは連続気泡型弾性フォーム吸音材を内張りして用いたことを特徴とする請求項2の透光型吸音パネル。
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