(57)【要約】      （修正有）【課題】車内空間の音圧の高い場所の騒音レベルを、それぞれの周波数帯域に応じて低減する鉄道車両を提供する。【解決手段】鉄道車両は、天井パネル２、窓４、側パネル５、上床６、および座席７から構成される車内空間を有する。座席７に、外部と連通する穿孔を有した閉空間を形成し、穿孔が天井パネル２、窓４、側パネル５、および上床６の側に向けられた吸音構造物を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天井パネル、窓、側パネル、上床、および座席から構成される車内空間を有する鉄道車両であって、
前記座席に、穿孔を形成した穿孔板と、前記穿孔を介して外部空間と連通する閉空間とからなる吸音構造物
を設けてなることを特徴とする鉄道車両。
【請求項２】
請求項１に記載の鉄道車両において、前記座席は、前記穿孔が前記天井パネル、前記窓、前記側パネル、および前記上床の少なくとも１つの側に向けられた前記吸音構造物を有していることを特徴とする鉄道車両。
【請求項３】
請求項１または２に記載の鉄道車両において、前記窓に前記吸音構造物を配置しており、前記穿孔は前記窓に向いていることを特徴とする鉄道車両。
【請求項４】
請求項１または２に記載の鉄道車両において、前記窓と前記側パネルとにより前記吸音構造物の閉空間が形成されていることを特徴とする鉄道車両。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の鉄道車両において、トラス構造を持つ荷棚に前記吸音構造物を設けており、前記天井パネル側および前記座席側のうち少なくとも一方の側に前記穿孔が向くように形成されていることを特徴とする鉄道車両。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の鉄道車両において、前記吸音構造物の閉空間の体積を可変としており、それにより共振周波数を調整することを特徴とする鉄道車両。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の鉄道車両において、前記吸音構造物が、断面積の異なる前記穿孔と、体積の異なる前記閉空間とを有し、これらの組み合わせにより複数の共振周波数をもつことを特徴とする鉄道車両。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の鉄道車両において、前記穿孔のネック部を、前記穿孔を設けた穿孔板の板厚より長くしたことを特徴とする鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車内騒音を低減する鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
高速鉄道車両では、高速化に伴い増大した客室内の騒音を低減することが必要不可欠である。鉄道車両の走行に起因して発生する音には、集電装置からの空力音、車輪とレールとの間で発生する転動音、および電気機器の駆動音などがある。各音源から発生した音の周波数はそれぞれ異なり、これらの音が重なり合って車内騒音となっている。このような車内騒音を低減すべく、様々な車内騒音低減技術が開発されてきた。
【０００３】
高速鉄道車両の騒音対策として、車外から車内へ透過してくる空気伝搬音を低減させるため、例えば特許文献１などに開示されている技術がある。この公知例では、「車両用構体を構成する押出中空形材に対し、例えば直径が０．１〜１ｍｍ程度、孔間隔が３ｍｍ程度で複数の微細孔（吸音孔）が内面板に形成され、車両用構体を構成する押出中空形材について、その一部である内面板が複数の微細孔を備えた微細穿孔板となり、内面板との間の空間を介して配置された内装板が遮音板として機能するように構成されている」構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５１６０６６４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の開示によれば、微細孔を設けた構造により、吸音材を用いることなく吸音効果が期待できるとされている。しかしながら、車両用構体に用いられる押出中空形材の内面板に多数の孔を設けたとしても、空気伝搬音の透過損失を低減させること、あるいは外面板と内面板を接続するリブを伝搬してくる固体伝搬音を低減させることは困難である。また、車両用構体全体の振動モードが起因となる低周波帯域の騒音が発生した場合は、外面板、リブ、および内面板が一体となって振動して放射音を発するため、内面板に設けられた微細孔では吸音効果を期待できない。一方、内装板に微細孔を設けた場合は、押出中空形材の内面板と内装板とその間の空気層によりヘルムホルツの共鳴器を形成するが、この場合、内面板と内装板が同相で振動しないため、意図した騒音低減効果を見込めない。
【０００６】
本発明は、穿孔と閉空間を持つ吸音構造物を用いて鉄道車両の騒音レベルを低減させることを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、代表的な本発明の鉄道車両の一つは、天井パネル、窓、側パネル、上床、および座席から構成される車内空間を有する鉄道車両であって、
前記座席に、穿孔を形成した穿孔板と、前記穿孔を介して外部空間と連通する閉空間とを有する吸音構造物を設けることにより達成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、吸音構造物の穿孔板を車内の音圧が高くなる空間に向くように配置することにより、車内騒音を低減する効果が得られる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る鉄道車両客室内の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る吸音構造物の概略図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る吸音構造物を座席の内部に配置した概略図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る吸音構造物を窓に平行に配置した概略図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る穿孔板を窓に平行に配置した概略図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る吸音構造物の構造を荷棚に応用した概略図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る吸音構造物を座席周辺に配置した概略図である。
【図８】本発明の実施の形態６に係るスライド型吸音構造物の概略図である。
【図９】本発明の実施の形態７に係る隔壁型吸音構造物の概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態８に係る凹凸穿孔型吸音構造物の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
なお、本明細書においては、穿孔板とその背後の空気層を閉空間とした構造物を、以下、「吸音構造物」という。また、閉空間とは、吸音構造物の外部空間に対して、穿孔板と、その他の部材とによって遮蔽された内部空間をいう。
さらに、吸音構造物の外部空間と、内部の閉空間とを連通する部位をネック部という。
【００１１】
図１は本発明の実施の形態に係る鉄道車両客室内の概略図である。図１に示す客室内１は天井パネル２、荷棚３、窓４、側パネル５、上床６、および座席７から構成されている。また、車内騒音は天井パネル２、窓４、側パネル５、および上床６からの放射音が重なり合った音であり、低周波から高周波の広い帯域の周波数成分を含む騒音である。
【００１２】
（実施の形態１）
図２は本発明の実施形態に係る吸音構造物の概略図である。図２（ａ）は吸音構造物８の外観を示しており、図２（ｂ）に図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。吸音構造物８はヘルムホルツ共鳴器の原理を応用している。吸音構造物８は、貫通した穿孔８ａが複数設けられた穿孔板８ｂと、これに対向し穿孔を持たない底板である壁板８ｃとの間を、４枚の壁板８ｃにより囲み、その内部に閉空間８ｄを備えた筐体状となっている。
【００１３】
吸音構造物８の外部から音波が穿孔８ａに侵入してくると、閉空間８ｄ内の空気がバネとして働き、ネック部となる穿孔８ａの空気が一つの塊として振動する。特に、吸音構造物の共振周波数に対応する周波数の音波が入射すると、ネック部の空気は激しく振動して、摩擦損失による大きな吸音機能を発揮することになる。また、共振周波数は穿孔８ａの断面積、閉空間８ｄの体積（容積）、穿孔８ａのネック部の長さの関数であるため、これらを調整することで特定の周波数帯域の騒音低減効果を期待できる。
【００１４】
図３は本発明の実施の形態１に係る吸音構造物を座席の内部に配置した状態で示す図である。図３には正面図（３ａ）、右側面図（３ｂ）、平面図（３ｃ）、および下面図（３ｄ）を示している。図１を参照して、鉄道車両の客室内１では座席７と荷棚３、座席７と窓４、座席７と側パネル５、および座席７と上床６の間の空間で音圧が大きく、これらの空間は着席した乗客の耳元に比較的近いため、騒音として認識されやすい。この鉄道車両客室内特有の騒音環境を考慮した場合、座席に吸音効果を持たせる鉄道車両とすることが効果的である。
【００１５】
図３（ａ）及び（ｃ）に示すように、吸音構造物８を座席７のシートバック上部内部（着席した乗客の頭部近傍）に設置し、穿孔８ａを天井パネル２（図１参照）側に向けることで、座席７と天井パネル２、座席７と荷棚３（図１参照）の間の音圧が低減される。また、図３（ｂ）に示すように、吸音構造物８を座席７のシートバック内部に設置し、穿孔８ａを窓４（図１参照）側に向けることで、座席７と窓４の間の音圧が低減される。
【００１６】
さらに、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、吸音構造物８を座席７のシートクッション内に設置、または吸音構造物８を座席７と上床６の間の空間に設置し穿孔８ａを側パネル５（図１参照）側に向けることで、座席７と側パネル５の間の音圧が低減される。また、図３（ａ）及び（ｄ）に示すように、吸音構造物８を座席７のシートクッション内に設置し、穿孔８ａを上床６（図１参照）側に向けることで、座席７と上床６の間の音圧が低減される。
【００１７】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２に係る吸音構造物を窓に平行に配置した状態で示す図である。本実施形態の吸音構造物は、窓４を遮蔽する遮蔽位置（図示）と吸音構造物を窓の面に平行移動し、窓４と重ならない位置（不図示）との間を（上下方向または車両の前後方向に）スライド可能となっている。そして、本実施形態の吸音構造物は、薄い筐体状のブラインドとして機能する構造としており、穿孔８ａを窓側に向けて穿孔板８ｂを配置している。穿孔８ａの軸線は窓４の法線と平行であると好ましい。これにより着席した乗客の耳元に近い窓４から伝搬する放射音の波が平行に各穿孔８ａに入射するため、吸音効果が大きく、さらに乗客の耳元付近の音圧レベルが低減される。
【００１８】
（実施の形態３）
図５は本発明の実施の形態３に係る吸音構造物の穿孔板を窓に平行に配置した状態で示す図である。本実施の形態の吸音構造物は、ブラインドを兼ねた板状の穿孔板８ｂとその周囲に設けられた側パネル５及び窓４から構成される。穿孔板８ｂは可動式となっており、窓４に対向する側パネル５の開口から離間した離間位置（不図示）と、前記開口にはめ込まれて窓４を遮蔽する遮蔽位置（図示）との間を（上下方向または車両の前後方向に）スライド可能となっている。かかるブラインドを穿孔板８ｂとすることで、窓４、および側パネル５により閉空間８ｄが形成される。本実施の形態によれば側板を設ける必要がなく、従来の構造を利用した簡素な吸音構造物により座席７（図１参照）と窓４の間の音圧レベルが低減される。
【００１９】
（実施の形態４）
図６は本発明の実施の形態４に係る吸音構造物の構造を荷棚に応用した状態で示す図である。図６に示す荷棚９は、図１に示す荷棚３の変形例として用いることができ、ここでは荷物などの重量物を支持する必要があるためトラス構造を含む筐体状となっている。トラス型吸音構造物としての荷棚９は、天井パネル２側および座席７側にそれぞれ設けた穿孔９ａと、前記穿孔９ａを複数個設けた一対の穿孔板９ｃと、一対の穿孔板９ｃとトラスにより仕切られた複数の閉空間９ｂから構成される。かかる構成により、上述の実施の形態と同様の効果により、天井パネル２と荷棚９の間、及び荷棚９と座席７の間の音圧が低減される。穿孔９ａは、天井パネル２側および座席７の少なくとも一方に設ければ足りる。
【００２０】
（実施の形態５）
図７は本発明の実施の形態５に係る吸音構造物を座席周辺に配置した状態で示す図であり、上述した実施の形態１−４を組み合わせた例を示している。より具体的に説明すると、吸音構造物８を座席７のシートバック上部内部に設置し、穿孔８ａを天井パネル２（図１参照）側に向けることで、座席７と天井パネル２、座席７と荷棚９の間の音圧を低減できる。また、吸音構造物８を座席７のシートバック内部に設置し、穿孔８ａを窓側に向けることで、座席７と窓４の間の音圧を低減できる。また、吸音構造物８を座席７のシートクッション内部に設置し、穿孔８ａを側パネル５側に向けることで、座席７と側パネル５の間の音圧を低減できる。また、吸音構造物８を座席７のシートクッション内部に設置し、穿孔８ａを上床６側に向けることで、座席７と上床６の間の音圧を低減できる。また、窓４のブラインドを吸音構造物８（または図５に示す吸音構造物）とし、穿孔８ａを窓４側に向けることで、窓４の法線方向にある乗客の耳元付近の音圧レベルを低減できる。また、荷棚９をトラス型吸音構造物とすることで、天井パネル２と荷棚９、荷棚９と座席７の間の音圧を低減することができる。ただし、座席７に設けた吸音構造物８において、穿孔８ａは、天井パネル２、窓４、側パネル５、上床６の少なくとも１つに向いていれば足りる。
【００２１】
なお、吸音構造物における背後空気層の体積、穿孔径、穿孔個数、穿孔間ピッチ、および穿孔板の板厚等を調整することにより、穿孔を通る音波の共振周波数を制御できるため、車内騒音で寄与の大きい周波数帯域の騒音を低減させる効果が得られる。以下に述べる実施の形態で、これらの代表例を具体的に説明する。
【００２２】
（実施の形態６）
図８は本発明の実施の形態６に係るスライド型吸音構造物を説明するために用いる図である。図８（ａ）はスライド型吸音構造物１０の外観を示しており、図８（ｂ）に図８（ａ）のＢ−Ｂ断面を示す。鉄道車両の車内では、場所により騒音レベルピーク値の周波数が異なることがある。また、走行区間によっても騒音レベルピーク値の周波数が異なることがある。本実施の形態にかかるスライド型吸音構造物１０によれば、騒音レベルピーク値の周波数に応じて共振周波数を調整できる。
【００２３】
より具体的には、スライド型吸音構造物１０は、複数の穿孔１０ａを持つ矩形状の穿孔板１０ｂを囲う４枚の壁板１０ｃと、穿孔板１０ｂに対向し且つ穿孔を持たない矩形状の壁板（底板ともいう）１０ｃを囲う４枚の壁板１０ｃとを入れ子状に嵌合させている。互いに重なり合った壁板１０ｃを相対的に図の上下方向にスライドさせることで閉空間１０ｄの体積を変化させ、それにより騒音レベルピーク値の周波数に応じて共振周波数の調整を行い、最も有効な吸音効果を発揮できる。上述した実施の形態で用いた吸音構造物８をスライド型吸音構造物１０に置き換えることで、設置場所によらず穿孔径を統一した穿孔板を用いることができコスト低減を図れる。
【００２４】
（実施の形態７）
図９は本発明の実施の形態７に係る隔壁型吸音構造物を説明するために用いる図である。図９（ａ）は隔壁型吸音構造物１１の外観を示しており、図９（ｂ）に図９（ａ）のＣ−Ｃ断面を示す。隔壁型吸音構造物１１は径（またはサイズ）の異なる穿孔１１ａ，１１ｂを持つ穿孔板１１ｃと、閉空間を仕切る壁板１１ｄとを有する筐体構造である。壁板１１ｄにより仕切られた異なる体積の閉空間１１ｅ、１１ｆと、これらと外部空間とをそれぞれ連通する径が異なる穿孔１１ａ、１１ｂとを組み合わせることで、複数の共振周波数を設定でき、これにより複数の周波数帯域の騒音を有効に低減することができる。上述した実施の形態で用いた吸音構造物８を隔壁型吸音構造物１１に置き換えることで、広範囲な周波数帯域の騒音レベルが低減される。また、たとえば単一の隔壁型吸音構造物１１を座席７のシートバック内部に設置して、異なる方向に穿孔１１ａ，１１ｂを向けるようにしてもよく、それにより組み付け工数等の低減を図れる。
【００２５】
（実施の形態８）
図１０は本発明の実施の形態８に係る凹凸穿孔型吸音構造物を説明するために用いる図である。図１０（ａ）は凹凸穿孔型吸音構造物１２の外観を示しており、図１０（ｂ）に図１０（ａ）のＤ−Ｄ断面を示す。凹凸穿孔型吸音構造物１２は、穿孔板１２ｂと壁板１２ｃとで囲われた閉空間１２ｄと、外部空間とを連通する穿孔を、パイプ型穿孔１２ａとしたものである。これは閉空間１２ｄの体積が十分に確保できない場合に対応したもので、共振周波数がネック部の長さの関数であることから、ネック部を穿孔板１２ｂの板厚以上に長くしたものであり、たとえば所定の長さに切断した円管を穿孔板１２ｂに接合することで形成できる。凹凸穿孔型吸音構造物１２を座席７のシートクッション内部に設置し、パイプ型穿孔１２ａを上床側に向けることで、パイプ型穿孔１２ａの凸部が邪魔にならずに座席７と上床６（図１参照）の間の音圧が低減される。また、パイプ型穿孔１２ａを内部に引き込むようにして、その外方端を穿孔板１２ｂの外表面と面一とすれば凸部がなくなるから、上述した各実施の形態と同様に用いることもできる。以上述べた各実施の形態を、相互に合体させて用いることもできる。
【００２６】
以上述べた実施の形態に対し、穿孔は車室内ですべての音圧が高くなる空間（天井パネル、窓、側パネル、上床に面した空間）に対して向けられている必要はなく、そのうち少なくとも１つに向いていれば足りる。さらに穿孔の断面形状は円形に限らず、楕円形や矩形など各種の形状を採用でき、またその断面積は均一でなく、軸線方向に沿って変化していてもよい。本発明は、鉄道車両に限られず航空機や船舶などにも適用できる。
【００２７】
なお、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態における構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態における構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１…客室内、２…天井パネル、３…荷棚、４…窓、５…側パネル、６…上床、７…座席、８…吸音構造物、９…トラス型吸音構造物を設けた荷棚、１０…スライド型吸音構造物、１１…隔壁型吸音構造物、１２…凹凸穿孔型吸音構造物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019038358.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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