(57)【要約】【課題】  金属片を用いて、リサイクル可能で耐候性に優れ、高い吸音性能を有する吸音材及び吸音パネルを提供すること。【解決手段】  サイズが０．５〜２．４ｍｍの多数の金属片を充填率が２８〜４８％の板状体に成形してなることを特徴とする吸音材。音源側に臨む前面に多孔板が空気層を背後に介在させた状態で配置され、さらに、前記吸音材が空気層を背後に介在させた状態で、前記多孔板より背面に向けて１枚又は複数枚配置されていることを特徴とする吸音パネル。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイズが０．５〜２．４ｍｍの多数の金属片を充填率が２８〜４８％の板状体に成形してなることを特徴とする吸音材。
【請求項２】
前記サイズが１．２〜１．４ｍｍであり、前記充填率が３４〜４４％であることを特徴とする請求項１記載の吸音材。
【請求項３】
前記金属片を、バインダーを介して板状体に加圧成形してなることを特徴とする請求項１又は２記載の吸音材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸音材が空気層を背後に介在させた状態で、音源側に臨む前面より背面に向けて１枚又は複数枚配置されていることを特徴とする吸音パネル。
【請求項５】
音源側に臨む前面に多孔板が空気層を背後に介在させた状態で配置され、さらに、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸音材が空気層を背後に介在させた状態で、前記多孔板より背面に向けて１枚又は複数枚配置されていることを特徴とする吸音パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路での交通騒音や、工場での屋内騒音などの各種騒音を低下させるために使用され、特には、道路、鉄道などの耐候性が必要とされる屋外環境にて交通騒音を低下させるために用いて好適な吸音材及び吸音材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、吸音材として、グラスウール、ロックウールなどの繊維質の吸音材が広く用いられている。しかしながら、グラスウール製などの繊維質吸音材は、経年劣化によりガラス繊維が飛散したり、吸水により吸音性能が低下したりするなど、耐候性に劣るという欠点があって、道路、鉄道などの屋外環境での使用には耐候性を高めるための対策が必要であった。また、グラスウール製などの繊維質吸音材は、グラスウールやロックウールなどのリサイクルが困難で、産業廃棄物として処理されており、産業廃棄物処理場（埋立用地）の確保が困難になってきていることなどから処理コストがかかり、環境負荷低減の観点からもそぐわないものとなっている。
【０００３】
一方、最近では、リサイクル可能で耐候性に優れた吸音材が提案されている。例えば、特開２００３−２５５９５３号公報には、多数の微小アルミニウムチップを部分的に互いに接合させることにより、当該接合部分以外の部分に空隙を形成させ、この空隙によって音成分を吸収する吸音板を備え、吸音板を構成する前記微小アルミニウムチップの粒径を所定の大きさに選定することにより吸音特性を設定できるようにした吸音材が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２５５９５３号公報（段落［００３２］〜［００４１］、図６、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし前述した従来の吸音材では、金属素材を用いることでリサイクル可能で耐候性に優れるものの、吸音性能を高める点において改善の余地があった。
【０００５】
そこで本発明の課題は、金属片を用いて、リサイクル可能で耐候性に優れ、高い吸音性能を有する吸音材及び吸音パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００７】
請求項１の吸音材は、サイズが０．５〜２．４ｍｍの多数の金属片を充填率が２８〜４８％の板状体に成形してなることを特徴とする吸音材である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１記載の吸音材において、前記サイズが１．２〜１．４ｍｍであり、前記充填率が３４〜４４％であることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２記載の吸音材において、前記金属片を、バインダーを介して板状体に加圧成形してなることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸音材が空気層を背後に介在させた状態で、音源側に臨む前面より背面に向けて１枚又は複数枚配置されていることを特徴とする吸音パネルである。
【００１１】
請求項５の発明は、音源側に臨む前面に多孔板が空気層を背後に介在させた状態で配置され、さらに、請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸音材が空気層を背後に介在させた状態で、前記多孔板より背面に向けて１枚又は複数枚配置されていることを特徴とする吸音パネルである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、多数の金属片を連続空隙を有する板状体に成形してなる吸音材であって、吸音材に入射した音による空気振動が吸音材内部の空隙を伝播する際に、空気振動に基づく空気粒子と金属片との摩擦により音のエネルギーが熱エネルギーに変換されて吸音作用が生じ、金属片のサイズと金属片の充填率とを適切に設定することで高い吸音性能を有し、リサイクル可能で耐候性に優れ、道路や鉄道などの交通騒音低下に用いて好適な吸音材を提供することができる。
【００１３】
また、本発明によれば、本発明による前記吸音材を用い、該吸音材の背後に空気層を介在させた状態で配置するように構成した吸音パネルを提供することができ、特には、音源側に臨む前面に多孔板が空気層を背後に介在させた状態で配置され、さらに、前記吸音材が空気層を背後に介在させた状態で前記多孔板より背面に向けて配置された構成とし、多孔板と前記吸音材とを適切に組み合わせることにより、前記吸音材単独のものに比べて、より広い周波数帯域において高い吸音性能を有する吸音パネルを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について、詳しく具体的に説明する。
【００１５】
本発明の吸音材は、サイズが０．５〜２．４ｍｍの多数の金属片を充填率が２８〜４８％の板状体に成形してなるものである。ここで、金属片のサイズの規定について説明する。金属片は篩で分けられたものであり、そのサイズは、篩のメッシュ番号に対応する目開き（ｍｍ）で規定される。例えば、金属片のサイズ：１．２〜１．４ｍｍについては、まず、様々なサイズが混在する多数の金属片を１２メッシュ（目開き：１．４０ｍｍ）の篩にかけ、この篩い通過した金属片を１４メッシュ（目開き：１．１８ｍｍ）の篩にかけ、該篩上に残った金属片を１．２〜１．４ｍｍのサイズのものとしている。したがって、金属片のサイズは、金属片の最大長さで定義される。ただし、本発明における金属片の形状はチップ状、フレーク状であり、長径と短径との差があまり大きくないものであるものの、これら金属片には種々の形状があるため、場合によっては、長径と短径との差が大きいものは篩い目をすり抜ける可能性もあり、最大長さで定義される大きさの金属片１００％の意味ではない。
【００１６】
また、金属片の充填率（％）は、板状体をなす吸音材に使用した金属片の総重量と該板状体をなす吸音材と同体積、同素材のものの重量との比率で充填率を規定しており、充填率＝（板状体をなす吸音材に使用した金属片の総重量）／（板状体をなす吸音材と同体積、同素材のものの重量）である。
【００１７】
さて、本発明の吸音材は、金属片のサイズが０．５〜２．４ｍｍ（３２〜８メッシュ）、金属片の充填率が２８〜４８％のものがよい。ここで、金属片のサイズが０．５ｍｍ未満であると必要な空隙を確保できず、音波が吸音材表面で反射しやすくなるために所定の吸音性能が得られず、一方、２．４ｍｍを超えると空隙が大きくなりすぎて空気粒子と金属片との摩擦による音のエネルギーの熱エネルギーへの変換が起こりにくくなるために所定の吸音性能が得られないためである。金属片のサイズは、より好ましくは１．２〜１．４ｍｍ（１４〜１２メッシュ）である。また、金属片の充填率が２８％未満であると空隙が大きくなりすぎて空気粒子と金属片との摩擦による音のエネルギーの熱エネルギーへの変換が起こりにくくなるために所定の吸音性能が得られず、一方、逆に４８％を超えると必要な空隙を確保できず、音波が吸音材表面で反射しやすくなるために所定の吸音性能が得られないためである。金属片の充填率は、より好ましくは３４〜４４％である。
【００１８】
本発明の吸音材では、金属片の材質としては、鉄、ステンレス、アルミニウム合金、マグネシウム合金、チタン合金、銅合金などであれば特に制限はない。これらのうち、アルミニウム合金は、リサイクル資源として入手が容易であり、成形もしやすいものである。
【００１９】
本発明の吸音材は、前記所定サイズの多数の金属片をバインダーを介して充填率が前記所定範囲の板状体に加圧成形することにより製作することができる。この場合、バインダーとして、水ガラス（ケイ酸ナトリウム水溶液）又はセラミック結合材、あるいは樹脂バインダー（ポリエステル系，アクリル系，エポキシ系など）等を用いて、金属片を結合し板状体に加圧成形するようにすればよい。また、バインダーを用いないで、多数の金属片を焼結により板状体に成形することも可能である。
【００２０】
次に、本発明の吸音材を備えた吸音パネルの構成について説明する。図１は本発明の一例による吸音パネルを遮音体に取り付けた状態を示す断面図である。
【００２１】
図１に示すように、この吸音パネル１０は、吸音材取り付け溝を有する金属製枠体１１に、音源側に臨む前面に吸音材１２を空気層１３を背後に介在させた状態で配置し取り付けて構成されている。金属製枠体１１は、前面及び背面が開口され、箱枠状（四角筒状）に組み立てられている。１４は遮音体（剛壁面）であり、この吸音パネル１０が遮音体１４に取り付けられている。なお、吸音材は１枚でなく複数枚でもよく、吸音パネルは、金属製枠体に、音源側に臨む前面より背面に向けて順次複数（例えば２枚）の吸音材をそれぞれ空気層を背後に介在させた状態で配置し取り付けて構成することもできる。
【００２２】
図２は本発明の別の例による吸音パネルを遮音体に取り付けた状態を示す断面図である。
【００２３】
図２に示すように、この吸音パネル２０は、多孔板及び吸音材取り付け溝を有する金属製枠体２１に、音源側に臨む前面に多孔板２２を、多孔板背後空気層２３を背後に介在させた状態で配置して取り付け、さらに、この多孔板２２より背面に向けて吸音材２４を空気層２５を背後に介在させた状態で配置し取り付けて構成されている。この吸音パネル２０が遮音体１４に取り付けられている。
【００２４】
図３は本発明の別の例による吸音パネルを遮音体に取り付けた状態を示す断面図である。
【００２５】
図３に示すように、この吸音パネル３０は、多孔板及び吸音材取り付け溝を有する金属製枠体３１に、音源側に臨む前面に多孔板３２を、多孔板背後空気層３３を背後に介在させた状態で配置して取り付け、さらに、この多孔板３２より背面に向けて順次２枚の吸音材３４，３６を、それぞれ空気層３５，３７背後に介在させた状態で配置し取り付けて構成されている。前記３５は第１の吸音材３４と第２の吸音材３６との間に介在させた第１の空気層、前記３７は第２の吸音材３６と遮音体１４との間に介在させた第２の空気層である。この吸音パネル３０が遮音体１４に取り付けられている。
【実施例】
【００２６】
図４は、図１に示す構成の吸音パネルにおいて金属片サイズをパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。すなわち、背後に空気層を設けた吸音材の、金属片サイズをパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【００２７】
金属片としては、リサイクルアルミ缶を破砕機などにより細かく破断してチップ状のアルミニウム合金片（以下、アルミ片という）とし、それらを篩によりサイズ選別し、サイズ：１．２〜１．４ｍｍ、０．８〜１．２ｍｍ、１．０〜２．４ｍｍ、２．４〜３．３ｍｍ及び０．５ｍｍ未満の５種類のアルミ片群を得た。このうち、２．４〜３．３ｍｍ、及び０．５ｍｍ未満のサイズのものは、比較例のためのものである。これらの各アルミ片群について、それぞれをバインダーである水ガラスを介して充填率：３５〜４０％の板状体に加圧成形して吸音材を製作した。より詳しくは、所定サイズのアルミ片群にそのアルミ片群重量に対して重量比２５％の水ガラスを加え、これを十分になじむまで攪拌する。加圧のためのプレス圧力が均等にかかるように設計された金型に、水ガラスでコーティングされたアルミ片群を流し込む。次いで、所定のブレス圧力で加圧成形し、しかる後、金型から抜き出し加熱乾燥により固化して、板状体をなす吸音材を得た。なお、以下の実施例でも同様にして吸音材を製作した。なお、バインダーである水ガラスの添加量は、アルミ片群に対する重量比で１５〜３５％であれば、本発明で規定する吸音材が得られた。
【００２８】
そして、前記５種類サイズの各アルミ片群を用いて製作した厚み５ｍｍの前記各吸音材について、それぞれ、図１に示す構成の吸音パネル１０を製作して、吸音性能として垂直入射吸音率をＡＳＴＭ  Ｅ  １０５０  ２マイクロホン法に準じて測定した。ここで、図１に示す吸音パネルは、１枚の吸音材を備えたものであるから、図１に示す吸音パネルの垂直入射吸音率を測定すること、すなわち、背後に空気層を設けた状態の吸音材の垂直入射吸音率を測定することになる。この場合、空気層の厚みは５０ｍｍとした。測定結果を図４に示す。
【００２９】
図４よりわかるように、金属片サイズが０．５ｍｍ未満の比較例、また、２．４〜３．３ｍｍの比較例では、高い吸音性能は得られなかった。これに対して、金属片サイズが０．５〜２．４ｍｍの範囲では、高い吸音性能が得られ、特に、金属片サイズが１．２〜１．４ｍｍのものでは、優れた吸音性能が得られた。
【００３０】
図５は、図１に示す構成の吸音パネルにおいて金属片充填率をパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。すなわち、背後に空気層を設けた吸音材の、金属片充填率をパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【００３１】
吸音材は、厚み：５ｍｍ、アルミ片サイズ：１．２〜１．４ｍｍとし、アルミ片の充填率が、２８％、３４％、４１％、４４％及び４８％の５種類のものを製作した。厚み空気層の厚みは５０ｍｍとし、垂直入射吸音率を測定した結果を図５に示す。
【００３２】
図５よりわかるように、アルミ片の充填率が２８％〜４８％で高い吸音性能が得られ、この範囲を外れると吸音性能が悪化した。そして、特に、アルミ片の充填率が３４〜４４％のものでは、優れた吸音性能が得られた。
【００３３】
図６は、多孔板のみの吸音パネル、図１に示す構成の吸音パネル、及び図２に示す構成の吸音パネルでの吸音特性をそれぞれ示すグラフである。
【００３４】
厚み：５ｍｍ、アルミ片サイズ：１．２〜１．４ｍｍ、アルミ片の充填率：４１％の吸音材を備え、該吸音材背後の空気層の厚みが８０ｍｍの、図１に示す構成の吸音パネルを製作した。また、厚み：０．８ｍｍ、開口率：８％、口径：φ２ｍｍの金属製の多孔板と、厚み：５ｍｍ、アルミ片サイズ：１．２〜１．４ｍｍ、アルミ片の充填率：４１％の吸音材とを備え、多孔板背後空気層の厚みが３０ｍｍ、吸音材背後の空気層の厚みが５０ｍｍの、図２に示す構成の吸音パネルを製作した。また、比較例として、図１における吸音材に代えて多孔板（厚み：    ０．８ｍｍ、開口率：８％、口径：φ２ｍｍ）を備え、多孔板背後空気層の厚みが８０ｍｍの、多孔板のみの吸音パネルを製作した。これら３つの吸音パネルの垂直入射吸音率を測定した結果を図６に示す。
【００３５】
図６よりわかるように、多孔板のみの吸音パネルは、この例では吸音性能のピークが周波数１ｋＨｚ付近にあるが、全体として吸音性能が低い。一方、図１に示す構成の吸音パネルは、この例では吸音性能が周波数７００Ｈｚ付でピークに達し十分に高いものの、それより高周波側ではしだいに低下している。これに対して、図２に示す構成の吸音パネルは、パラメータが適切に設定された、吸音材と多孔板とを組み合わせることにより、吸音材のみを備えた図１に示す構成の吸音パネルに比べて、高周波側での吸音性能が大幅に高く、より広い周波数帯域において高い吸音性能が得られている。
【００３６】
図７は図２に示す構成の吸音パネルにおいて吸音材厚みをパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【００３７】
図２に示す構成の吸音パネルであって、吸音材の厚みを1ｍｍ（比較例）、３ｍｍ、５ｍｍ、７ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ（比較例）としたものをそれぞれ製作し、これら各吸音パネルの垂直入射吸音率を測定した。ここで、吸音材は、アルミ片サイズ：１．２〜１．４ｍｍ、アルミ片の充填率：４１％であり、多孔板は、厚み：０．８ｍｍ、開口率：８％、口径：φ２ｍｍである。また、多孔板背後空気層の厚み：３０ｍｍ、吸音材背後の空気層の厚み：５０ｍｍである。測定結果を図７に示す。
【００３８】
図７よりわかるように、吸音材の厚みが３〜１０ｍｍのもので高い吸音性能が得られ、この範囲を外れると吸音性能が低下し、１０ｍｍを超えると重量も重くなり効率が悪くなる。特に、吸音材の厚みが５〜７ｍｍのものでは、優れた吸音性能が得られた。
【００３９】
図８は図２に示す構成の吸音パネルにおいて空気層厚みをパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【００４０】
図２に示す構成の吸音パネルであって、吸音材の背後の空気層の厚みを５ｍｍ（比較例）、１０ｍｍ、２５ｍｍ、５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍ（比較例）としたものをそれぞれ製作し、これら各吸音パネルの垂直入射吸音率を測定した。ここで、吸音材は、厚み：５ｍｍ、アルミ片サイズ：１．２〜１．４ｍｍ、アルミ片の充填率：４１％であり、多孔板は、厚み：０．８ｍｍ、開口率：８％、口径：φ２ｍｍである。また、多孔板背後空気層の厚みは前記吸音材背後空気層の厚みと同じとした。測定結果を図８に示す。
【００４１】
図８よりわかるように、空気層の厚みが１０ｍｍ以上のもので高い吸音性能が得られるが、７５ｍｍを超えると高い吸音性能を有する周波数帯域が狭くなるうえ、吸音パネルの厚みも厚くなり効率が悪い。
【００４２】
図９は図２に示す構成の吸音パネルにおいて多孔板の開口率をパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【００４３】
図２に示す構成の吸音パネルであって、多孔板の開口率を１％（比較例）、２％、４％、８％、１５％、４０％（比較例）としたものをそれぞれ製作し、これら各吸音パネルの垂直入射吸音率を測定した。ここで、吸音材は、厚み：５ｍｍ、アルミ片サイズ：１．２〜１．４ｍｍ、アルミ片の充填率：４１％であり、多孔板は、厚み：０．８ｍｍ、口径：φ２ｍｍである。また、多孔板背後空気層の厚みは２５ｍｍ、吸音材の背後の空気層の厚みは２５ｍｍである。測定結果を図９に示す。
【００４４】
図９よりわかるように、多孔板の開口率が４％以上のもので高い吸音性能が得られた。
【００４５】
図１０は図２に示す構成の吸音パネルにおいて多孔板の各孔の口径をパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【００４６】
図２に示す構成の吸音パネルであって、多孔板の円形をなす各孔の口径（直径）をφ０．５ｍｍ、φ１ｍｍ、φ３ｍｍ、φ５ｍｍ、φ８ｍｍ、φ１２ｍｍ（比較例）としたものをそれぞれ製作し、これら各吸音パネルの垂直入射吸音率を測定した。ここで、吸音材は、厚み：５ｍｍ、アルミ片サイズ：１．２〜１．４ｍｍ、アルミ片の充填率：４１％であり、多孔板は、厚み：０．８ｍｍ、開口率：８％である。また、多孔板背後空気層の厚みは２５ｍｍ、吸音材の背後の空気層の厚みは２５ｍｍである。測定結果を図１０に示す。
【００４７】
図１０よりわかるように、多孔板の各孔の口径がφ８ｍｍ以下のもので高い吸音性能が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の一例による吸音パネルを遮音体に取り付けた状態を示す断面図である。
【図２】本発明の別の例による吸音パネルを遮音体に取り付けた状態を示す断面図である。
【図３】本発明の別の例による吸音パネルを遮音体に取り付けた状態を示す断面図である。
【図４】図１に示す構成の吸音パネルにおいて金属片サイズをパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【図５】図１に示す構成の吸音パネルにおいて金属片充填率をパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【図６】多孔板のみの吸音パネル、図１に示す構成の吸音パネル、及び図２に示す構成の吸音パネルでの吸音特性をそれぞれ示すグラフである。
【図７】図２に示す構成の吸音パネルにおいて吸音材厚みをパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【図８】図２に示す構成の吸音パネルにおいて空気層厚みをパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【図９】図２に示す構成の吸音パネルにおいて多孔板の開口率をパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【図１０】図２に示す構成の吸音パネルにおいて多孔板の各孔の口径をパラメータとしたときの吸音特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４９】
１０…吸音パネル
１１…金属製枠体
１２…吸音材
１３…空気層
１４…遮音体
２０…吸音パネル
２１…金属製枠体
２２…多孔板
２３…多孔板背後空気層
２４…吸音材
２５…空気層
３０…吸音パネル
３１…金属製枠体
３２…多孔板
３３…多孔板背後空気層
３４…第１の吸音材
３５…第１の空気層
３６…第２の吸音材
３７…第２の空気層
【図１】
2006106423.tif 000003
【図２】
2006106423.tif 000004
【図３】
2006106423.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006106423.tif 000007
【図６】
2006106423.tif 000008
【図７】
2006106423.tif 000009
【図８】
2006106423.tif 000010
【図９】
2006106423.tif 000011
【図１０】
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