(57)【要約】【課題】流体壁を用いつつ、遮音性能を高めることができる遮音構造を提供する。【解決手段】遮音構造１０は、第１空間１８Ａと第２空間１８Ｂとの間に設けられ、上流から下流へ流れる流体によって第１空間１８Ａと第２空間１８Ｂとを仕切る流体壁２０と、第１空間１８Ａに設けられ、第１空間１８Ａから流体壁２０へ伝わる音波の進行方向を流体の下流側に向ける音波導入路３４と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１空間と第２空間との間に設けられ、上流から下流へ流れる流体によって前記第１空間と前記第２空間とを仕切る流体壁と、
前記第１空間に設けられ、前記第１空間から前記流体壁へ伝わる音波の進行方向を前記流体の下流側に向ける音波導入路と、
を有する遮音構造。
【請求項２】
前記流体壁は、下方から上方に向かって吹上げる空気流によって形成される、請求項１に記載の遮音構造。
【請求項３】
前記音波導入路は、前記流体壁の全面を覆うように並べられ、各々の内形寸法が前記音波の波長より小さく、前記流体の下流側に傾いた複数のパイプによって形成されている、請求項１又は２に記載の遮音構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮音構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方の空間から他方の空間へ伝わる騒音を、一方の空間と他方の空間との間に設けられた流体壁を用いて遮断する遮音構造が知られている。例えば特許文献１には、水を均一に噴出流下させることで連続した水膜を形成し、この水膜によって遮音する遮音方法が開示されている。また、特許文献２には、帯状の空気の流れを形成し、この空気の流れによって騒音を減衰又は遮断する防音装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５３−１３９６１号公報
【特許文献２】特開２０００−３５６３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１や特許文献２に示すような流体壁を用いた遮音構造は、採光や景観を損なう虞が少なく、また設置が容易であるため、固体壁を用いた遮音構造と比較して設置場所の制約が少ない。しかし、一般的に流体壁を用いた遮音構造は、固体壁を用いた遮音構造と比較して遮音性能が低かった。
【０００５】
本発明は上記事実に鑑み、流体壁を用いつつ、遮音性能を高めることができる遮音構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の遮音構造は、第１空間と第２空間との間に設けられ、上流から下流へ流れる流体によって前記第１空間と前記第２空間とを仕切る流体壁と、前記第１空間に設けられ、前記第１空間から前記流体壁へ伝わる音波の進行方向を前記流体の下流側に向ける音波導入路と、を有する。
【０００７】
一般的に、音波は流体壁の流体の流れに沿って屈折する。このため、上記構成によれば、音波導入路によって、流体壁へ伝わる音波の進行方向を流体の下流側に向けることで、流体壁の境界面における音波の屈折角を０度に近づけることができる。これにより、流体壁から第２空間へ音波が抜けることを抑制することができ、遮音性能を高めることができる。
【０００８】
請求項２に記載の遮音構造は、請求項１に記載の遮音構造であって、前記流体壁は、下方から上方に向かって吹上げる空気流によって形成される。
【０００９】
上記構成によれば、流体壁が空気流によって形成されているため、水流によって形成されている場合と比較して、設置が容易であり、採光や景観を損なう虞が少ない。また、空気流が下方から上方に向かって吹上げる構成とされているため、音波を空気流の流れに沿って上方に屈折させることができ、例えば第２空間が部屋等の場合には、第２空間の天井側に音波が進行するため、床側に居る人に伝わる騒音を抑制することができる。
【００１０】
請求項３に記載の遮音構造は、請求項１又は２に記載の遮音構造であって、前記音波導入路は、前記流体壁の全面を覆うように並べられ、各々の内形寸法が前記音波の波長より小さく、前記流体の下流側に傾いた複数のパイプによって形成されている。
【００１１】
上記構成によれば、第１空間の様々な方向から流体壁へと伝わる音波の進行方向を、複数のパイプによって流体の下流側に向けることができる。また、パイプの各々の内形寸法を音波の波長より小さくすることで、音波がパイプ内で反射してパイプの向きとは異なる方向に進行することを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、流体壁を用いつつ、遮音性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態の一例に係る遮音構造を示す全体図である。
【図２】実施形態の一例に係る遮音構造における音波の伝播を示す説明図である。
【図３】（Ａ）は実施形態の一例に係る遮音構造における音波の入射角と屈折角の関係を示すグラフであり、（Ｂ）は音波の入射角と反射率の関係を示すグラフである。
【図４】変形例に係る遮音構造を示す全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態の一例における遮音構造について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１５】
（構造）
図１に示すように、本実施形態の遮音構造１０は、例えば天井１２、床１４、及び壁１６で囲まれた建物の通路１８等に設けられており、流体壁２０を形成する流体壁形成装置２２を有している。
【００１６】
流体壁形成装置２２は、通路１８の天井１２に開口する吸込口２４と、通路１８の床１４に開口する吹出口２６と、吸込口２４と吹出口２６とを連通するダクト２８と、ダクト２８内に設けられて空気流を発生させるファン３０と、を有している。
【００１７】
吸込口２４及び吹出口２６は、通路１８の幅と略同じ幅の矩形状の開口であり、通路１８の天井１２及び床１４において平面視で重なる位置に設けられている。また、ダクト２８は、通路１８の天井１２裏から壁１６内及び床１４下にわたって埋設されているとともに、両端が吸込口２４及び吹出口２６に接続されている。なお、ファン３０は、ダクト２８の壁１６内に位置する部分に設けられている。
【００１８】
流体壁形成装置２２は、図示しない駆動装置によってファン３０を回転させることで、ダクト２８内に空気流を発生させ、この空気流を上流の吹出口２６から吹出して下流の吸込口２４から吸込むことで、吹出口２６と吸込口２４との間に空気流からなる流体壁２０を形成する。
【００１９】
本実施形態では、通路１８の天井１２側に吸込口２４、床１４側に吹出口２６が設けられているため、流体壁２０を形成する空気流は下方から上方に向かって吹上げる。なお、空気流の流速は、一例として１０〜２０ｍ／ｓ程度とされている。この流体壁２０により、通路１８は第１空間１８Ａ（図１における左側）と第２空間１８Ｂ（図１における右側）とに仕切られている。
【００２０】
また、通路１８の第１空間１８Ａ側（図１における左側）には、円筒形状の複数のパイプ３２によって形成された音波導入路３４が設けられている。パイプ３２は、例えば塩化ビニル等の硬質の材料で構成されており、流体壁２０の全面を覆うように流体壁２０に沿って並べられている。
【００２１】
また、パイプ３２は、流体壁２０の下流側、すなわち通路１８の上方側に傾いた状態で、図示しない固定部材によってそれぞれ固定されている。なお、本実施形態では、パイプ３２の流体壁２０の境界面２０Ａに対する角度αは１５度程度とされている。
【００２２】
また、パイプ３２の各々の内形寸法ｒは、パイプ３２内を進行する音波の波長よりも小さいことが好ましく、音波の波長の１／６以下の寸法とされていることがより好ましい。さらに、パイプ３２の長さＬは、ｒ×ｃｏｓαより大きいことが好ましく、ｒ×ｃｏｓαの数倍の大きさであることがより好ましい。
【００２３】
ここで、図２、図３を用いて二層の流体間、すなわち第１空間１８Ａと流体壁２０との間における音波の伝播について説明する。図２、図３において、音波の流体壁２０の境界面２０Ａに対する入射角をθ１、屈折角をθ２、第１空間１８Ａの空気流の流速をＶ１、流体壁２０の空気流の流速をＶ２とする。また、下記の式（Ａ）〜（Ｅ）において、第１空間１８Ａ中の音速をＣ１、密度をρ１、体積弾性率をＫ１とし、流体壁２０中の音速をＣ２、密度をρ２、体積弾性率をＫ２とする。
【００２４】
一般的に、二層流体間を音波が伝播するとき、境界面２０Ａでは音波の反射が生じる。このとき、下記の式（Ａ）に示す関係が成り立つ。
（Ｃ１／ｃｏｓθ１）＋Ｖ１＝（Ｃ２／ｃｏｓθ２）＋Ｖ２・・・式（Ａ）
【００２５】
上記の式（Ａ）より、音波の屈折角θ２は、下記の式（Ｂ）で与えられる。
θ２＝ｃｏｓ−１｛（Ｃ２／ｃｏｓθ１）／［Ｃ１−（Ｖ２−Ｖ１）ｃｏｓθ１］｝・・・式（Ｂ）
【００２６】
上記の式（Ｂ）より、入射角θ１が下記の式（Ｃ）の範囲外であるとき、屈折角θ２は複素数となり実在しない、すなわち音波が全反射することが分かる。このとき、下記の式（Ｃ）の入射角θ１の上限値と下限値を、以下、「臨界角」と呼ぶ。
ｃｏｓ−１｛Ｃ１／［Ｃ２＋（Ｖ２−Ｖ１）］｝≦θ１≦ｃｏｓ−１｛−Ｃ１／［Ｃ２−（Ｖ２−Ｖ１）］｝・・・式（Ｃ）
【００２７】
一方、境界面２０Ａでの音波の反射率Ｒは下記の式（Ｄ）で与えられる。
Ｒ＝［ρ２Ｃ２２ｓｉｎ（２θ１）−ρ１Ｃ１２ｓｉｎ（２θ２）］／［ρ２Ｃ２２ｓｉｎ（２θ１）＋ρ１Ｃ１２ｓｉｎ（２θ２）］・・・式（Ｄ）
【００２８】
なお、音速Ｃと、密度ρ及び体積弾性率Ｋとの間には、下記の式（Ｅ）に示す関係が成り立つ。
Ｃ＝√（Ｋ／ρ）・・・式（Ｅ）
【００２９】
本実施形態において、第１空間１８Ａの空気流は静止しているため、流速Ｖ１＝０となる。ここで、流体壁２０の空気流の流速Ｖ２を例えば１０〜２０ｍ／ｓとした場合、上記の式（Ａ）〜（Ｅ）より、入射角θ１の臨界角は約１５度となる。すなわち、図３（Ａ）、図３（Ｂ）にも示すように、流速Ｖ２が１０〜２０ｍ／ｓの場合には、入射角θ１が約１５度以下のときに境界面２０Ａで音波が全反射することが分かる。
【００３０】
なお、流体壁２０の空気流の流速Ｖ２と入射角θ１の臨界角との関係については、下記の表１に具体的に示す。表１に示すように、流体壁２０の空気流の流速Ｖ２が速くなる程、入射角θ１の臨界角は大きくなる。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
（作用、効果）
通路１８の第１空間１８Ａで騒音が発生した場合、騒音の音波は第１空間１８Ａの様々な方向から流体壁２０へ伝わる。
【００３３】
ここで、本実施形態では、音波導入路３４を形成する複数のパイプ３２が流体壁２０に沿って第１空間１８Ａに設けられており、各々のパイプ３２は流体壁２０の下流側に傾いている。このため、様々な方向から音波導入路３４に伝わった音波は、パイプ３２内を進行する際に進行方向が流体壁２０の下流側、すなわち通路１８の上方に向くよう変更される。
【００３４】
また、図２に示すように、第１空間１８Ａから流体壁２０へ伝播する音波は、流体壁２０の空気流の流れに沿って屈折する。このため、音波導入路３４によって進行方向が通路１８の上方に向けられた音波は、流体壁２０の境界面２０Ａにおいてさらに上方へと屈折し、屈折角θ２が０度に近づく。これにより、流体壁２０から第２空間１８Ｂへ音波が抜けることを抑制することができ、遮音性能を高めることができる。
【００３５】
特に本実施形態では、流体壁２０の空気流の流速Ｖ２が１０〜２０ｍ／ｓ程度、パイプ３２の境界面２０Ａに対する角度αが１５度程度とされている。すなわち、パイプ３２の角度αが、音波の入射角θ１の臨界角とされているため、境界面２０Ａで音波を全反射させることができ、遮音性能をより高めることができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、流体壁２０を形成する空気流が下方から上方に向かって吹上げる構成とされているため、空気流が上方から下方に向かって吹下ろす構成と比較して、音波を空気流の流れに沿って上方に屈折させることができる。このため、第２空間１８Ｂの天井１２側に音波が進行するため、床１４側に居る人に伝わる騒音を抑制することができる。
【００３７】
さらに、本実施形態によれば、音波導入路３４を形成するパイプ３２の各々の内形寸法ｒを音波の波長より小さくすることで、音波がパイプ３２内で反射してパイプ３２の向きとは異なる方向に進行することを抑制することができる。また、パイプ３２の長さＬをｒ×ｃｏｓαより大きくすることで、パイプ３２に沿って音波の進行方向が変更される前に音波がパイプ３２から抜けてしまうことを抑制することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、流体壁２０が空気流によって形成されているため、水流によって形成されている場合と比較して、設置が容易であり、採光や景観を損なう虞を少なくすることができる。
【００３９】
（変形例）
次に、本発明の変形例における遮音構造について、図４を用いて説明する。なお、上述した実施形態の一例と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図４に示すように、変形例の遮音構造４０では、通路１８の床１４側に流体壁形成装置４２の吸込口４４が設けられ、天井１２側に流体壁形成装置４２の吹出口４６が設けられている。また、吹出口４６は吸込口４４に対して第２空間１８Ｂ側（図４における右側）に位置しており、吸込口４４及び吹出口４６は、通路１８の天井１２及び床１４において平面視で重ならない位置に設けられている。
【００４１】
流体壁形成装置４２は、図示しない駆動装置によってファン３０を回転させる事で、ダクト２８内に空気流を発生させ、この空気流を上流の吹出口４６から吹出して下流の吸込口４４から吸込むことで、吹出口４６と吸込口４４との間に空気流からなる流体壁５０を形成する。本実施形態では、通路１８の天井１２側に吹出口４６、床１４側に吸込口４４が設けられているため、流体壁５０を形成する空気流は上方から斜め下方に向かって吹下ろす。
【００４２】
また、通路１８の第１空間１８Ａ側（図４における左側）には、複数の貫通孔５２Ａを有する板部材５２によって形成された音波導入路５４が設けられている。板部材５２は、例えば金属や木材等の硬質の材料で構成されており、流体壁５０に沿って配置されているとともに流体壁５０の全面を覆う大きさとされている。
【００４３】
また、複数の貫通孔５２Ａは、板部材５２の全面に形成されているとともに、流体壁５０の下流側、すなわち通路１８の下方側に、流体壁５０の境界面５０Ａに対して角度αで傾いている。
【００４４】
なお、第１実施形態と同様に、貫通孔５２Ａの各々の内形寸法ｒは、貫通孔５２Ａ内を進行する音波の波長よりも小さいことが好ましく、音波の波長の１／６以下の寸法とされていることがより好ましい。さらに、板部材５２の厚さＬ（貫通孔５２Ａの長さ）は、ｒ×ｃｏｓαより大きいことが好ましく、ｒ×ｃｏｓαの数倍の大きさであることがより好ましい。
【００４５】
本実施形態によれば、第１空間１８Ａの様々な方向から音波導入路５４に伝わった音波は、板部材５２の貫通孔５２Ａ内を進行する際に進行方向が流体壁５０の下流側、すなわち通路１８の下方に向くよう変更され、流体壁５０の境界面５０Ａにおいて空気流の流れに沿ってさらに下方へと屈折する。これにより、第１実施形態と同様に、流体壁５０から第２空間１８Ｂへ音波が抜けることを抑制することができ、遮音性能を高めることができる。
【００４６】
また、本実施形態のように、流体壁形成装置４２の吸込口４４と吹出口４６の平面視における位置をずらすことで、通路１８の天井１２に設けられた設備等を避けることができ、設計の自由度を高めることができる。さらに、例えば天井１２に採光用の開口を設けたり、板部材５２を透明な樹脂材料等で構成したりすることにより、遮音構造４０によって通路１８の採光や景観が損なわれることを抑制することができる。
【００４７】
（その他の実施形態）
以上、本発明について実施形態の一例を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。
【００４８】
例えば、第１実施形態では、流体壁２０を形成する空気流が下方から上方に吹上げる構成とされ、第２実施形態では、流体壁５０を形成する空気流が上方から下方に吹下ろす構成とされていた。しかし、空気流は第１空間１８Ａと第２空間１８Ｂとを仕切ることができる構成とされていれば、横方向等、どの方向に吹出されていてもよい。
【００４９】
また、第１実施形態では、音波導入路３４を形成するパイプ３２の角度α、及び流体壁２０を形成する空気流の流速Ｖ２が固定されていた。しかし、パイプ３２の角度α及び空気流の流速Ｖ２を可変とし、遮音構造１０の設置場所や用途によってパイプ３２の角度α及び流体壁２０の空気流の流速Ｖ２を調整する構成としてもよい。
【００５０】
また、第１、第２実施形態では、遮音構造１０、４０が通路１８に設けられ、流体壁２０、５０によって通路１８を第１空間１８Ａと第２空間１８Ｂとに仕切っていた。しかし、例えば遮音構造１０、４０を建物の入口に設け、流体壁２０、５０によって屋外（第１空間）と屋内（第２空間）とを仕切る構成としてもよい。
【００５１】
また、第１実施形態では、パイプ３２が円筒形状とされていたが、四角筒形状や三角筒形状等とされていてもよい。さらに、流体壁２０を形成する流体が空気流とされていたが、水流であってもよい。
【符号の説明】
【００５２】
１０、４０    遮音構造
１８Ａ        第１空間
１８Ｂ        第２空間
２０、５０    流体壁
３２          パイプ
３４、５４    音波導入路
【図１】
2020029650.tif 000004
【図２】
2020029650.tif 000005
【図３】
2020029650.tif 000006
【図４】
2020029650.tif 000007