(57)【要約】【課題】断熱性能を備えつつ、遮音性能を備える。【解決手段】構体構造１０は、構体１１と内装材１３とを備える。内装材１３は、構体１１より鉄道車両の内部空間に近い位置に配置される。構体１１と内装材１３との間に、袋体が配置されている。袋体の膜の内部に、気体が封入されている。構体１１が振動することにより袋体が振動したとき、袋体の膜において、連続した複数の箇所で、膜の厚み方向の微振動が起こる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構体と、
前記構体より鉄道車両の内部空間に近い位置に配置される内装材と、
前記構体と前記内装材との間に配置され、袋状の膜の内部に気体が封入された袋体とを備え、
鉄道車両の外部から前記構体へ侵入してきた音による圧力変動を受けて前記袋体が振動したとき、前記膜において、連続した複数の箇所で、前記膜の厚み方向の微振動が起こることを特徴とする鉄道車両の構体構造。
【請求項２】
前記膜は、可撓性を有し、
前記膜の内部に、前記気体が充満していることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項３】
前記気体は、空気の分子量より小さい原子量を有する原子又は空気の分子量より小さい分子量を有する分子を主成分とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項４】
前記気体は、空気の分子量より大きい原子量を有する原子又は空気の分子量より大きい分子量を有する分子を主成分とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項５】
前記気体は、０℃において、空気の熱伝導率より小さい熱伝導率を有する原子又は空気の熱伝導率より小さい熱伝導率を有する分子を主成分とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項６】
前記気体は、ヘリウムおよびネオンの少なくとも一方を主成分とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項７】
前記気体は、アルゴンを主成分とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項８】
前記構体と前記内装材との間に、複数の前記袋体が配置され、
複数の前記袋体は、第１気体が封入された少なくとも１つの第１袋体と、前記第１気体と異なる第２気体が封入された少なくとも１つの第２袋体とを有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項９】
複数の前記袋体が、前記構体に沿って並んでいることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項１０】
前記構体に沿って並んだ複数の前記袋体が接続されてなる袋体層を備え、
前記構体と前記内装材との間に、複数の前記袋体層が前記構体と前記内装材が対向する方向に積層されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項１１】
前記構体と前記内装材との間に配置された中間材をさらに備え、
前記内装材と前記中間材との間に前記袋体が配置され、
前記中間材は、
前記構体に沿って延在しているとともに、
金属製の第１板と、金属製の第２板と、前記第１板と前記第２板との間に配置された弾性変形可能な第１層とを有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項１２】
前記内装材は、
金属製の第３板と、前記第３板より鉄道車両内の空間に近い位置に配置される金属製の第４板と、前記第３板と前記第４板との間に配置された弾性変形可能な第２層とが積層された積層体と、
前記積層体の厚さより厚い金属製の第５板とを有し、
前記第５板は、前記第４板に重ねられるとともに前記積層体より鉄道車両内の空間に近い位置に配置されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の鉄道車両の構体構造。
【請求項１３】
側構体を含む構体構造、台枠を含む構体構造および屋根構体を含む構体構造の少なくとも１つが、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の構体構造である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、鉄道車両の側構体を含む構体構造、台枠を含む構体構造および屋根構体を含む構体構造等に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の外部からの熱の侵入を遮断するため、鉄道車両の構体と内装材との間に断熱材が配置されている（特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１００６３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
断熱材は断熱性能と吸音性能を有するが、断熱性能を確保した上で、構体構造の重量を軽減する必要がある場合、断熱材の密度や厚さを下げることが考えられる。しかし、断熱材の密度や厚さを下げた場合、一般的には吸音性能が低下してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、従来の構体構造より重量を軽減しつつ、断熱性能と遮音性能の両方を備える鉄道車両の構体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】
本発明の鉄道車両の構体構造は、構体と、前記構体より鉄道車両の内部空間に近い位置に配置される内装材と、前記構体と前記内装材との間に配置され、袋状の膜の内部に気体が封入された袋体とを備え、鉄道車両の外部から前記構体へ侵入した音による圧力変動を受けて前記袋体が振動したとき、前記膜において、連続した複数の箇所で、前記膜の厚み方向の微振動が起こる。
【０００７】
上記構成では、車両外部から侵入した音により、構体と内装材との間の空間において圧力が変動する。この圧力変動により、袋体の膜が変位する。これにより、膜において、連続した複数の箇所で、膜の厚み方向の微振動が起こる。この振動により、膜において、連続した複数の箇所で、膜の表面と膜の内部に封入された気体との摩擦が起こる。また、膜において、連続した複数の箇所で、膜の表面と膜の外部の気体との摩擦が生じる。これにより音のエネルギーが熱エネルギーに変換される。そのため、車両外部から侵入した音を遮蔽できる。したがって、遮音性能を備える。
また、気体が袋体の膜の内部に封入されていることにより、気体の移動範囲が膜内に制限される。そのため、気体による熱の移動が制限される。したがって、熱伝達が抑制される。これにより、断熱性能を備える。
さらに、袋体の膜の内部に封入された気体は、従来の断熱材よりはるかに軽量である。したがって、袋体を備えた構体構造の重量は、従来の構体構造の重量よりも軽い。また、袋体自体が非常に軽量である。そのため、袋体の重量を軽減する必要性がない。したがって、袋体の密度や厚みを下げなくてよい。そのため、袋体の密度や厚みを下げることによる遮音性能の低下や断熱性能の低下が生じることがない。
よって、上記構成を備えた構体構造は、従来の構体構造より重量が軽減しつつ、断熱性能および遮音性能の両方を備える。
【０００８】
また、上記構成において、前記膜は、可撓性を有し、前記膜の内部に、前記気体が充満していることが好ましい。
【０００９】
上記構成によると、袋体の膜が可撓性を有するため、膜において、連続した多数の微小領域で、膜の厚み方向の微振動が起こる。そのため、膜の表面と膜の内部に封入された気体との摩擦が生じやすい。また、膜の表面と膜の外部の気体との摩擦が生じやすい。これにより、車両外部から侵入した音のエネルギーが熱エネルギーに変換されやすい。したがって遮音性能が向上する。
【００１０】
また、上記構成において、前記気体は、空気の分子量より小さい原子量を有する原子又は空気の分子量より小さい分子量を有する分子を主成分とすることが好ましい。
【００１１】
空気の分子量より小さい原子量を有する原子および空気の分子量より小さい分子量を有する分子は、軽いため、移動しやすい。そのため、これらの原子又は分子を主成分とする気体が袋体の膜内に封入されている場合、車両外部から侵入した音により膜内の圧力が変動したとき、膜内で原子運動又は分子運動が激しくなりやすい。そのため、音のエネルギーが熱エネルギーに変換されやすい。したがって、遮音性能が向上する。
【００１２】
また、上記構成において、前記気体は、空気の分子量より大きい原子量を有する原子又は空気の分子量より大きい分子量を有する分子を主成分とすることが好ましい。
【００１３】
気体の分子量又は原子量が大きくなるにつれて、気体の熱伝導率が低くなる傾向がある。空気の分子量より大きい原子量を有する原子又は空気の分子量より大きい分子量を有する分子を膜内に封入することにより、膜内の気体による熱伝達がさらに抑制される。これにより断熱性能が向上する。
【００１４】
また、上記構成において、前記気体は、０℃において、空気の熱伝導率より小さい熱伝導率を有する原子又は空気の熱伝導率より小さい熱伝導率を有する分子を主成分とすることが好ましい。
【００１５】
また、上記構成において、前記気体は、ヘリウムおよびネオンの少なくとも一方を主成分とすることが好ましい。
【００１６】
上記気体の原子量または分子量は比較的小さいため、上記気体は移動しやすい。これにより、音による圧力変化に対して気体が動きやすいため、音のエネルギーが熱エネルギーに変換されやすい。したがって、遮音性能が向上する。
【００１７】
また、上記構成において、前記気体は、アルゴンを主成分とすることが好ましい。
【００１８】
アルゴンは熱伝導率が低い。また、袋体によって対流が抑制されるため、膜内の気体による熱伝達がさらに抑制される。これにより断熱性能が向上する。
【００１９】
また、上記構成において、前記構体と前記内装材との間に、複数の前記袋体が配置され、複数の前記袋体は、第１気体が封入された少なくとも１つの第１袋体と、前記第１気体と異なる第２気体が封入された少なくとも１つの第２袋体とを有することが好ましい。また、１つの袋体に１種類の気体が封入されていることが好ましい。
【００２０】
上記構成によると、第１袋体に封入された第１気体による効果と、第２袋体に封入された第２気体による効果が得られる。例えば、第１袋体に原子量が小さい原子を主成分とする第１気体が封入され、第２袋体に原子量が大きい原子を主成分とする第２気体が封入されている場合、原子量が小さい原子を主成分とする第１気体によって得られる遮音性能の向上と、原子量が大きい原子を主成分とする第２気体によって得られる断熱性能の向上を両立できる。
【００２１】
また、上記構成において、複数の前記袋体が、前記構体に沿って並んでいることが好ましい。
【００２２】
上記構成によると、複数の袋体が構体に沿って並んでいるため、構体の全体に亘って、断熱効果と遮音効果が得られる。
【００２３】
また、上記構成において、前記構体に沿って並んだ複数の前記袋体が接続されてなる袋体層を備え、前記構体と前記内装材との間において、複数の前記袋体層が前記構体と前記内装材が対向する方向に積層されていることが好ましい。
【００２４】
上記構成によると、構体と内装材の間に複数の袋体層が積層されていることにより、断熱性能と遮音性能がより向上する。また、各層において、複数の袋体が構体に沿って並んでいるため、構体の全体に亘って、断熱性能と遮音性能がより向上する。
【００２５】
また、上記構成において、前記構体と前記内装材との間に配置された中間材をさらに備え、前記内装材と前記中間材との間に前記袋体が配置され、前記中間材は、前記構体の延在方向に延在しているとともに、金属製の第１板と、金属製の第２板と、前記第１板と前記第２板との間に配置された弾性変形可能な第１層とを有することが好ましい。
【００２６】
上記構成によると、中間材が、２枚の金属製の第１板および第２板の間に、弾性変形可能な第１層が配置された構成を有する。中間材に振動が伝わったとき、弾性変形可能な第１層にせん断ひずみが生じることにより、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されるため、振動が減衰する。
また、既存の構体構造には、制振材としてゴム材を用いている。複数のゴム材を所定の間隔で構体に配置している。しかし、構体の面積は非常に大きいため、構体に非常に多数のゴム材を配置しなければならない。さらに、ゴム材を配置するときに、全てのゴム材について隣り合う２つのゴム材の間隔を調整したり、全てのゴム材の高さを同じ高さに調整したりするといった非常に大変な作業が必要である。このような作業には、時間と労力がかかる。一方、上記構成の中間材は、構体に沿って延在している。したがって、ゴム材を配置する場合のように、多数の中間材を所定の間隔で配置する必要がない。また、中間材と中間材の間隔を調整したり、全ての中間材の高さ調整をしたりする必要がない。したがって、上記中間材を用いる構成の場合、従来のゴム材を用いる場合より、簡易に且つ短時間で中間材を構体に設置できる。これにより、構体構造の組立作業を簡素化できる。また、構体構造の組立作業にかかる時間を短縮できる。
また、中間材により振動が減衰することによって、内装材に伝播する振動が減衰し、内装材から放射される振動放射音が低減する。
さらに、従来は、遮音性能を向上させるために、構体と内装材との間に鉄製の板を配置していたが、鉄製の板の重量は大きい。一方、上記構成の中間材は、鉄製の１枚の板ではなく、２枚の金属製の第１板と第２板の間に弾性変形可能な第１層が配置された積層体である。鉄製の板の代わりに、上記構成の中間材を用いることにより、構体構造の重量を軽減しつつ、制振性能および遮音性能を向上させることができる。
【００２７】
また、上記構成において、前記内装材は、金属製の第３板、前記第３板より鉄道車両内の空間に近い位置に配置される金属製の第４板、および、前記第３板と前記第４板との間に配置された弾性変形可能な第２層が積層された積層体と、前記積層体の厚さより厚い金属製の第５板とを有し、前記第５板は、前記第４板に重ねられるとともに前記積層体より鉄道車両内の空間に近い位置に配置されることが好ましい。
【００２８】
上記構成によると、内装材において、２枚の金属製の第３板および第４板の間に、弾性変形可能な第２層が配置されている。内装材に振動が伝わったとき、弾性変形可能な第２層にせん断ひずみが生じることにより、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されるため、振動が減衰する。
また、内装材により振動が減衰することによって、内装材から放射される振動放射音が低減する。
また、内装材は積層体に加えて金属製の第５板を備えるため、内装材の強度が向上する。これにより、例えば、上記構成の構体構造を、台枠を含む構体構造に採用した場合、床となる内装材に局所的に荷重がかかっても耐えることができる。
【００２９】
本発明の鉄道車両は、側構体を含む構体構造、台枠を含む構体構造および屋根構体を含む構体構造の少なくとも１つが上述した構体構造である鉄道車両である。
【００３０】
上述した構体構造を備えることにより、鉄道車両は、断熱性能を備えつつ、遮音性能を備える。また、上述した中間材を有する構体構造を備えることにより、鉄道車両は、断熱性能を備えつつ、遮音性能と制振性能を備える。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によると、構体と内装材との間に、気体が封入された袋体を配置することにより、鉄道車両の構体構造が、断熱性能を備えつつ、遮音性能を備える。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）は第１実施形態に係る鉄道車両の外観を示す斜視図であり、（ｂ）は図１（ａ）のIb−Ib線に沿った断面図である。
【図２】台枠を含む構体構造の一部拡大図である。
【図３】（ａ）は図２の袋体層の側面図であり、（ｂ）は図２の袋体層の平面図である。
【図４】側構体を含む構体構造の一部拡大図である。
【図５】（ａ）は図４の袋体層の側面図であり、（ｂ）は図４のVb−Vb線に沿ってみた一部拡大図である。
【図６】第２実施形態に係る鉄道車両の構体構造の一部拡大図である。
【図７】図６の中間材の一部拡大図である。
【図８】第３実施形態に係る鉄道車両の構体構造の一部拡大図である。
【図９】（ａ）は図８の中間材の一部拡大図であり、（ｂ）は図８の内装材の一部拡大図である。
【図１０】（ａ）は変形例の袋体層の側面図であり、（ｂ）は変形例の袋体層の平面図である。
【図１１】変形例に係る鉄道車両の構体構造の一部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
〔第１実施形態〕
図１（ａ）には、鉄道車両１の概略図を示している。鉄道車両１は、図１（ａ）に示すように、屋根構体２と、側構体３、４と、台枠５と、妻構体６とを備える。鉄道車両１内には、図１（ｂ）に示すように、屋根構体２の下方に、天井板７が配置されている。鉄道車両１の内部には、天井板７と、側構体３、４と、台枠５と、妻構体６とに囲まれた内部空間８が形成されている。なお、図１（ｂ）には、屋根構体２を含む構体構造のうち屋根構体２だけを示し、屋根構体２以外の構成を省略している。また、図１（ｂ）には、側構体３を含む構体構造のうち側構体３だけを示し、側構体３以外の構成を省略している。また、図１（ｂ）には、側構体４を含む構体構造のうち側構体４だけを示し、側構体４以外の構成を省略している。また、図１（ｂ）には、台枠５を含む構体構造のうち台枠５だけを示し、台枠５以外の構成を省略している。台枠５は、構体である。
【００３４】
（台枠を含む構体構造）
図２には、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す台枠５を、構体１１と示している。図２には、構体１１（台枠５）を含む構体構造１０の一部拡大図を示している。図２には、鉄道車両１の内部空間８を、車両内と示している。また、図２には、鉄道車両１の外部を、車両外と示している。以下では、鉄道車両１の内部空間８を車両内と称し、鉄道車両１の外部を車両外と称することがある。なお、図２では、断面を示すハッチングを省略している。
【００３５】
構体１１（台枠５）を含む構体構造は、構体１１（台枠５）と、中間材１２と、内装材１３とを有する。中間材１２および内装材１３は、構体１１より鉄道車両１の内部空間８に近い位置に配置される。内装材１３は、中間材１２より、鉄道車両１の内部空間８に近い位置に配置される。構体１１は、一対のフランジ２１ａ、２１ｂを有する。一対のフランジ２１ａと中間材１２の間に、弾性材１４が配置されている。一対のフランジ２１ｂと中間材１２の間に、弾性材１５が配置されている。構体１１と中間材１２の間には、図示しない複数の弾性材が所定の間隔で配置されている。中間材１２と内装材１３の間には、複数のスペーサ３１、３２が配置されている。複数のスペーサ３１、３２により、中間材１２と内装材１３の間に空間４０が形成されている。空間４０に、袋体層１６、１７が配置されている。図２では、構体１１（台枠５）と中間材１２と内装材１３が順に並ぶ方向を、Ｘ方向としている。Ｘ方向は、構体１１と中間材１２が対向する方向でもあり、中間材１２と内装材１３が対向する方向でもある。なお、図２に示すスペーサ３１、３２の位置および一対のフランジ２１a、２１ｂの位置は一例である。スペーサの位置および一対のフランジの位置は、図２に示す位置に限定されない。
【００３６】
構体１１は、第１面板２１および第２面板２２と、第１面板２１および第２面板２２の間に配置された複数のリブ２３、２４とを有するダブルスキン構造の構体である。第１面板２１および第２面板２２は、Ｘ方向に所定の間隔を空けて配置されている。第１面板２１および第２面板２２は、平行である。複数のリブ２３、２４の一端は第１面板２１に接続され、複数のリブ２３、２４の他端は第２面板２２に接続されている。第１面板２１は車両内に近い位置に配置され、第２面板２２は車両外に近い位置に配置される。第１面板２１には、一対のフランジ２１ａおよび一対のフランジ２１ｂが、所定の間隔で形成されている。一対のフランジ２１ａと一対のフランジ２１ｂは、車両内に向かって突出している。第２面板２２にも、一対のフランジ２２ａ及び一対のフランジ２２ｂが、所定の間隔で形成されている。一対のフランジ２２ａと一対のフランジ２２ｂは、車両外に向かって突出している。
【００３７】
一対のフランジ２１ａと弾性材１４とスペーサ３１は、Ｘ方向に重なるように配置されている。一対のフランジ２１ｂと弾性材１５とスペーサ３２は、Ｘ方向に重なるように配置されている。
【００３８】
弾性材１４、１５は、弾性変形する材質によって形成されている。弾性材１４、１５により、振動を抑制することができる。弾性材１４、１５は、例えば、樹脂によって形成されている。弾性材１４、１５は、例えば、ゴムでもよい。
【００３９】
中間材１２は、１枚の板状の部材である。中間材１２は、構体１１に沿って延在している。中間材１２は、例えば金属製の板である。
【００４０】
内装材１３は、例えば金属製の板である。構体１１（台枠５）を含む構体構造に用いられる内装材１３は、例えば、客室から視認される床の一部を構成する。
【００４１】
中間材１２と内装材１３との間に形成された空間４０には、２つの袋体層１６、１７がＸ方向に積層されている。袋体層１６は中間材１２に近い位置に配置され、袋体層１７は内装材１３に近い位置に配置されている。袋体層１６における平面状の底面は、中間材１２に接している。袋体層１７における半球状の上面は、内装材１３に接している。ここでは、袋体層１６および袋体層１７は同じ構成である場合を示している。以下では、袋体層１６の構成について説明する。
【００４２】
図３（ａ）および図３（ｂ）に、袋体層１６の拡大図を示している。図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、袋体層１６は、複数の袋体５１を有する。複数の袋体５１は、図２に示す中間材１２に沿って並んでいる。この中間材１２は構体１１に沿って延在しているため、複数の袋体５１は構体１１に沿って並んでいるといえる。隣り合う袋体５１は離れている。隣り合う袋体５１は、接続膜５２によって接続されている。これにより、構体１１に沿って並んだ複数の袋体５１が一体になっている。図２、図３（ａ）および図３（ｂ）には、同じ構成の複数の袋体５１が、構体１１の延在方向に並んでいる場合を示している。
【００４３】
袋体５１は、密封された袋状の膜６１と、膜６１の内部に封入された気体６２とを有する。膜６１には、例えば、１種類の気体が封入される。膜６１の内部は真空状態でない。また、膜６１の内部に多孔質材等の固形物は存在しない。膜６１の内部には、気体６２が充満している。図３（ａ）および図３（ｂ）には、膜６１が引っ張られた状態を示している。膜６１が引っ張られた状態では、袋体５１が半球状である。膜６１は、平面部６１ａと、半球状部６１ｂとを有する。複数の袋体５１において、隣り合う平面部６１ａ同士が接続膜５２によって接続されている。平面部６１ａは車両外に近い位置に配置され、半球状部６１ｂは車両内に近い位置に配置される。
【００４４】
膜６１は、膜６１における連続した複数の箇所で、膜６１の厚み方向の微振動が起こるように、形成されている。微振動が起こる各箇所は、微小領域である。微振動は、膜６１において、連続した多数の箇所で起こることが好ましい。膜６１の厚み方向の微振動とは、膜６１の厚み方向の振幅が小さい振動である。膜６１において、連続した複数の箇所で起こる微振動は、同じ振動でもよく、異なる振動でもよい。振動が同じであるとは、例えば、振幅および波長が同じ振動である。振動が異なるとは、例えば、振幅および波長の少なくとも一方が異なる振動である。膜６１の全体が１つの波を形成するような大きな振動は、膜６１の厚み方向の微振動ではない。また、膜６１の平面部６１ａの全体が１つの波を形成するような大きな振動は、膜６１の厚み方向の微振動ではない。また、膜６１の半球状部６１ｂの全体が１つの波を形成するような大きな振動は、膜６１の厚み方向の微振動ではない。微振動が起こる微小領域とは、膜６１の全体、膜６１の平面部６１ａの全体および膜６１の半球状部６１ｂの全体に対して非常に小さい領域である。
【００４５】
膜６１は、可撓性を有する。膜６１は、例えば、金属箔又はポリエチレンによって形成されている。膜６１は、例えばアルミニウム箔によって形成されている。膜６１は、例えば、セルロースナノファイバーなどガスバリア性を有するものを含むものでもよい。
【００４６】
袋体５１同士を接続する接続膜５２は、膜６１と同様に、連続した複数の箇所で、接続膜５２の厚み方向の微振動が起こるように、形成されていてもよい。接続膜５２は、可撓性を有する膜でもよい。接続膜５２の材質は、例えば、上述した膜６１の説明で例示した材質でもよい。接続膜５２の材質は、膜６１の材質と同じでもよく、膜６１の材質と異なってもよい。
【００４７】
膜６１の内部に封入された気体６２は、空気でもよい。空気の分子量は、例えば、空気の８０％が窒素であり、空気の２０％が酸素である場合、以下の式から求められる。
空気の分子量（空気の平均分子量）＝窒素分子の分子量（２８）×０．８＋酸素分子の分子量（３６）×０．２＝２８.８
ここでは、窒素分子の分子量を２８とし、酸素分子の分子量を３６としている。
上記式から求められる分子量は、空気の平均分子量（２８．８）である。上記は空気の分子量の算出方法の一例であり、空気の分子量の算出方法は上記に限られない。
【００４８】
気体６２は、空気の分子量より小さい原子量を有する原子又は空気の分子量より小さい分子量を有する分子を主成分とする気体でもよい。空気の分子量より小さい原子量を有する原子又は空気の分子量より小さい分子量を有する分子を主成分とする気体とは、空気の分子量より小さい原子量を有する原子又は空気の分子量より小さい分子量を有する分子が９９％以上含まれる気体である。以下において、「主成分」は上記と同様の意味である。
ヘリウムの原子量およびネオンの原子量は、空気の分子量より小さい。気体６２は、例えば、ヘリウム又はネオンを主成分とする気体でもよい。
【００４９】
気体６２は、空気の分子量より大きい原子量を有する原子又は空気の分子量より大きい分子量を有する分子を主成分とする気体でもよい。アルゴンガスの原子量、キセノンの原子量およびクリプトンの原子量は、空気の分子量より大きい。気体６２は、例えば、アルゴンガス、キセノン又はクリプトンを主成分とする気体でもよい。気体６２は、空気の熱伝導率より小さい熱伝導率を有する原子又は空気の熱伝導率より小さい熱伝導率を有する分子を主成分とする気体でもよい。０℃における空気の熱伝導率は、０．０２４１Ｗ／ｍＫである。０℃におけるアルゴンの熱伝導率は、０．０１６４Ｗ／ｍＫであり、０℃における空気の熱伝導率より低い。気体６２は、例えばアルゴンでもよい。
【００５０】
（側構体を含む構体構造）
図４には、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す側構体４を含む構体構造１００の一部拡大図を示している。図４には、図１（ａ）および図１（ｂ）に示す側構体４を、構体１１１と示している。側構体４を含む構体構造１００は、構体１１１と、内装材１１３とを有する。内装材１１３は、構体１１１より車両内に近い位置に配置される。構体１１１と内装材１１３の間に、袋体層１１６が配置されている。図４では、構体１１１（側構体４）と内装材１１３が順に並ぶ方向を、Ｘ方向としている。Ｘ方向は、構体１１１と内装材１１３が対向する方向である。図４では、断面を示すハッチングを省略している。
【００５１】
構体１１１は、第１面板１２１および第２面板１２２と、第１面板１２１および第２面板１２２の間に配置された複数のリブ１２３、１２４とを有するダブルスキン構造の構体である。第１面板１２１および第２面板１２２は、Ｘ方向に所定の間隔を空けて配置されている。第１面板１２１および第２面板１２２は、平行である。複数のリブ１２３、１２４の一端は第１面板１２１に接続され、複数のリブ１２３、１２４の他端は第２面板１２２に接続されている。第１面板１２１は車両内に近い位置に配置され、第２面板１２２は車両外に近い位置に配置される。第１面板１２１には、一対のフランジ１２１ａおよび一対のフランジ１２１ｂが、所定の間隔で形成されている。一対のフランジ１２１ａと一対のフランジ１２１ｂは、車両内に向かって突出している。
【００５２】
内装材１１３は、一対のフランジ１２１ａおよび一対のフランジ１２１ｂに接するように配置されている。一対のフランジ１２１ａおよび一対のフランジ１２１ｂにより、構体１１１と内装材１１３の間に空間１４０が形成されている。空間１４０には、１つの袋体層１１６が配置されている。内装材１１３は、例えば金属製の板である。側構体４を含む構体構造１００に用いられる内装材１１３は、例えば、客室から視認される側壁の一部を構成する。
【００５３】
図５（ａ）に、袋体層１１６の拡大図を示している。また、図５（ｂ）に、空間１４０の一部を示している。空間１４０には、複数の袋体層１１６が、構体１１１に沿って並んでいる。
【００５４】
図５（ａ）に示すように、袋体層１１６は、複数の袋体１５１を有する。１つの袋体層１１６が有する複数の袋体１５１は、構体１１１に沿って１方向に並んでいる。１方向に並んだ複数の袋体１５１において、隣り合う袋体１５１は離れている。隣り合う袋体１５１の間に、接続膜１５２が存在する。接続膜１５２によって、隣り合う袋体１５１の端部同士が接続されている。これにより、１方向に並んだ複数の袋体１５１が一体になっている。図４、図５（ａ）および図５（ｂ）には、同じ構成の複数の袋体１５１が、１方向に並んでいる場合を示している。
【００５５】
袋体１５１は、密封された袋状の膜１６１と、膜１６１の内部に封入された気体１６２とを有する。袋体１５１は、細長形状である。膜１６１には、例えば、１種類の気体が封入される。膜１６１の内部は真空状態でない。また、膜１６１の内部に多孔質材等の固形物は存在しない。膜１６１の内部に、気体１６２が充満している。図５（ａ）および図５（ｂ）には、膜１６１が引っ張られた状態を示している。膜１６１が引っ張られた状態では、図５（ａ）に示すように、袋体１５１の側面視において、袋体１５１が細長の楕円形状である。また、膜１６１が引っ張られた状態では、図５（ｂ）に示すように、袋体１５１の平面視において、袋体１５１が細長の長方形状である。
【００５６】
袋体１５１の膜１６１は、膜１６１における連続した複数の箇所で、膜１６１の厚み方向の微振動が起こるように形成されている。微振動が起こる各箇所は、微小領域である。微振動は、膜１６１において、連続した多数の箇所で起こることが好ましい。微振動および微小領域は、台枠５を含む構体構造の膜６１の説明における微振動および微小領域と同じ意味である。膜１６１は、可撓性を有する。膜１６１は、例えば、台枠５を含む構体構造の膜６１の説明で例示した材質で形成されている。
【００５７】
接続膜１５２は、膜１６１と同様に、連続した複数の箇所で、接続膜５２の厚み方向の微振動が起こるように、形成されていてもよい。接続膜１５２は、可撓性を有する膜でもよい。接続膜１５２の材質は、例えば、台枠５を含む構体構造の膜１６１の説明で例示した材質で形成されている。接続膜１５２の材質は、膜１６１の材質と同じでもよい。接続膜５２の材質は、膜１６１の材質と異なってもよい。
【００５８】
膜１６１の内部に封入された気体１６２は、空気でもよい。また、気体１６２は、例えば、台枠５を含む構体構造における気体６２の説明で例示した気体でもよい。
【００５９】
上記において、構体１１１（側構体４）を含む構体構造について説明したが、本実施形態の鉄道車両では、図１に示す側構体３を含む構体構造も、上述した構体１１１（側構体４）を含む構体構造と同じ構造となっている。
【００６０】
以上のように、本実施形態によると以下の効果を奏する。
車両外から鉄道車両１に侵入した音により、中間材１２と内装材１３との間の空間４０で、圧力が変動する。この圧力変動により、空間４０に配置された袋体５１の膜６１が変位する。これにより、膜６１において、連続した複数の箇所で、膜６１の厚み方向の微振動が起こる。この振動により、膜６１における連続した複数の箇所で、膜６１の表面と膜６１の内部に封入された気体６２との摩擦が起こる。また、膜６１における連続した複数の箇所で、膜６１の表面と膜６１の外部の気体との摩擦が生じる。これにより音のエネルギーが熱エネルギーに変換される。そのため、車両外から侵入した音を遮蔽できる。したがって、遮音性能を備える。
また、袋体５１の膜６１の内部に気体６２が封入されていることにより、気体６２の移動範囲が膜６１の内部に制限される。そのため、気体６２による熱の移動が制限される。したがって、熱伝達が抑制される。これにより、断熱性能を備える。
さらに、袋体５１の膜６１の内部に封入されている気体は、従来の断熱材よりはるかに軽量である。したがって、袋体５１を備えた構体構造の重量は、従来の構体構造の重量よりも軽い。また、袋体５１自体が非常に軽量である。そのため、袋体５１の重量を軽減する必要性がない。したがって、袋体５１の密度や厚みを下げなくてよい。そのため、袋体５１の密度や厚みを下げることによる遮音性能の低下や断熱性能の低下が生じることがない。
よって、上記構体１１を含む構体構造は、従来の構体構造より重量が軽減しつつ、断熱性能および遮音性能の両方を備える。
【００６１】
袋体５１の膜６１は、可撓性を有する。可撓性を有する膜６１の内部に、気体６２が充満している。これにより、膜６１において、連続した多数の微小領域で、膜６１の厚み方向の微振動が起こる。そのため、膜６１の表面と膜６１の内部の気体６２との摩擦が生じやすい。また、膜６１の表面と膜６１の外部の気体との摩擦が生じやすい。これにより、車両外から侵入した音のエネルギーが熱エネルギーに変換されやすい。そのため遮音性能が向上する。
【００６２】
中間材１２と内装材１３との間の空間４０において、複数の袋体５１が、中間材１２に沿って並んでいる。中間材１２は構体１１に沿って延在しているため、複数の袋体５１は、構体１１に沿って並んでいるといえる。これにより、構体１１の全体に亘って、断熱効果と遮音効果が得られる。
【００６３】
台枠５（構体１１）を含む構体構造１０において、構体１１と中間材１２との間の空間４０に、２つの袋体層１６、１７がＸ方向に積層されている。空間４０に１つの袋体層１６又は１つの袋体層１７が配置されていることによっても断熱効果と遮音効果が得られるが、空間４０に２つの袋体層１６、１７が積層されていることにより、構体１１の全体に亘って、断熱性能と遮音性能がより向上する。
【００６４】
膜６１内の気体６２が、空気の分子量より小さい原子量を有する原子又は空気の分子量より小さい分子量を有する分子を主成分とする場合、気体６２は軽いため、移動しやすい。例えば、ヘリウムの原子量およびネオンの原子量は、空気の分子量より小さい。したがって、膜６１内の気体６２が、ヘリウム及びネオンの少なくとも一方を主成分とする場合、気体６２は軽いため、移動しやすい。そのため、車両外部から侵入した音により袋体５１内の圧力が変動したとき、膜６１内で原子又は分子が動きやすい。これにより、車両外部から侵入した音のエネルギーが熱エネルギーに変換されやすい。したがって、遮音性能が向上する。
【００６５】
気体の分子量又は原子量が大きくなるにつれて、気体の熱伝導率が低くなる傾向がある。空気の分子量より大きい原子量を有する原子又は空気の分子量より大きい分子量を有する分子を膜６１内に封入することにより、膜６１内の気体による熱伝達がさらに抑制される。例えば、アルゴンの原子量およびクリプトンの原子量は、空気の分子量より小さい。膜６１内に、アルゴン又はクリプトンを主成分とする気体を封入することにより、膜６１内の気体６２による熱伝達がさらに抑制される。これにより断熱性能が向上する。
【００６６】
膜６１内の気体６２が、０℃おいて、空気の熱伝導率（０．０２４１Ｗ／ｍＫ）より小さい熱伝導率を有する原子又は分子である場合、膜６１の内部において、気体６２による熱伝導が抑制される。例えば、０℃におけるアルゴンの熱伝導率は、０℃における空気の熱伝導率より低い。したがって、膜６１内に、アルゴンを主成分とする気体を封入することにより、断熱性能が向上する。
【００６７】
上記は、構体１１（台枠５）を含む構体構造１０によって得られる効果であるが、構体１１１（側構体４）を含む構体構造１００によっても同様な効果が得られる。
【００６８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について、図６および図７を参照しつつ説明する。第２実施形態において第１実施形態と異なる点は、（１）中間材２１２の構成が異なる点と、（２）構体構造が第１実施形態における弾性材１４、１５を有さない点である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。また、図６では、断面を示すハッチングを省略している。
【００６９】
図６に、台枠を含む構体構造２００の一部拡大図を示している。図６では、台枠を構体１１と示している。台枠を含む構体構造は、構体（台枠）１１と、中間材２１２と、内装材１３とを有する。中間材２１２は、構体１１における第１面板２１が有する一対のフランジ２１ａ及び一対のフランジ２１ｂに接するように、配置されている。中間材２１２は、構体１１に沿って延在している。図６では、構体１１（台枠５）と中間材１２と内装材１３が順に並ぶ方向を、Ｘ方向としている。Ｘ方向は、構体１１と中間材２１２が対向する方向でもあり、中間材２１２と内装材１３が対向する方向でもある。
【００７０】
中間材２１２と内装材１３との間には、複数のスペーサ３１、３２が所定の間隔で配置されている。スペーサ３１と一対のフランジ２１ａが、Ｘ方向に重なるように配置されている。スペーサ３２と一対のフランジ２１ｂが、Ｘ方向に重なるように配置されている。複数のスペーサ３１、３２により、中間材２１２と内装材１３の間に空間２４０が形成されている。空間２４０に、袋体層１６、１７がＸ方向に積層されている。なお、図６に示すスペーサ３１、３２の位置および一対のフランジ２１a、２１ｂの位置は一例である。スペーサの位置および一対のフランジの位置は、図６に示す位置に限定されない。
【００７１】
図７に、中間材２１２の一部拡大図を示している。中間材２１２は、図７に示すように、第１板２２１と、第２板２２２と、第１板２２１および第２板２２２の間に配置された弾性変形可能な第１層２２３とを有する。中間材２１２は、第１板２２１と第１層２２３と第２板２２２とが積層された積層体である。第１板２２１は車両内に近い位置に配置され、第２板２２２は車両外に近い位置に配置される。第１板２２１および第２板２２２は、金属製の板である。第１板２２１と第２板２２２は、同じ構成でもよく、異なる構成でもよい。例えば、第１板２２１の厚さと第２板２２２の厚さが異なってもよい。また、第１板２２１の材質と第２板２２２の材質が異なってもよい。弾性変形可能な第１層２２３は、例えば、樹脂からなる層又は樹脂を含む層である。第１層２２３の材質は、例えば、熱可塑性樹脂でもよく、熱硬化性樹脂でもよい。熱可塑性樹脂として、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹脂およびプロピレン系樹脂から選択される１種類以上が挙げられる。熱硬化性樹脂として、例えば、エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂および不飽和エステル樹脂から選択される１種類以上が挙げられる。
【００７２】
以上のように、第２実施形態の構体構造は、第１実施形態の構体構造と同様に、遮音性能および断熱性能を備える。
また、以下の理由から、第２実施形態の構体構造は制振性能も有する。
中間材２１２が、２枚の金属製の第１板２２１および第２板２２２の間に、弾性変形可能な第１層２２３が配置された構成を有する。構体１１の振動が中間材２１２に伝わったとき、第１層２２３にせん断ひずみが生じることにより、振動エネルギーが熱エネルギーに変換される。そのため振動が減衰する。
既存の構体構造には、制振材として、ゴム材を用いている。ゴム材を用いる場合、構体に、複数のゴム材を所定の間隔で配置している。しかし、構体の面積は非常に大きいため、非常に多数のゴム材を配置しなければならない。その上、ゴム材を配置するときに、全てのゴム材について隣り合うゴム材同士の間隔を調整したり、ゴム材の高さを同じ高さに調整したりするといった非常に大変な作業が必要である。このような作業には、時間と労力がかかる。一方、上述した構成の中間材２１２は、構体に沿って延在した板状の部材であるため、多数の中間材２１２を配置する必要がない。また、中間材２１２と中間材２１２を離隔させることもないため、中間材２１２と中間材２１２の間隔を調整したり、全ての中間材２１２の高さ調整をしたりする必要がない。したがって、上述した構成の中間材２１２を用いることにより、従来のゴム材を用いる場合より、簡易に且つ短時間で中間材２１２を構体に配置できる。これにより、構体構造の組立作業を簡素化でき。また、組立作業にかかる時間を短縮できる。
さらに、中間材２１２により振動が減衰することによって、内装材１３に伝播する振動が減衰し、内装材１３から放射される振動放射音が低減する。
従来は、遮音性能を向上させるために、構体１１と内装材１３との間に鉄製の板を配置していたが、鉄製の板の重量は大きい。鉄製の板の代わりに、上述した構成の中間材２１２を用いることにより、構体構造の重量を軽減しつつ、制振性能および遮音性能を向上させることができる。
【００７３】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について、図８および図９を参照しつつ説明する。第３実施形態において第１実施形態と異なる点は、（１）中間材３１２の構成が異なる点と、（２）構体構造が第１実施形態における弾性材１４、１５を有さない点と、（３）内装材３１３の構成が異なる点である。なお、上述した第１実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。また、図８では、断面を示すハッチングを省略している。
【００７４】
図８に、台枠を含む構体構造３００の一部拡大図を示している。図８では、台枠を構体１１と示している。台枠を含む構体構造は、構体（台枠）１１と、中間材３１２と、内装材３１３とを有する。中間材３１２は、構体１１における第１面板２１が有する一対のフランジ２１ａ及び一対のフランジ２１ｂに接するように配置されている。中間材３１２および内装材３１３は、構体１１に沿って延在している。図８では、構体（台枠）１１と中間材３１２と内装材３１３が順に並ぶ方向を、Ｘ方向としている。Ｘ方向は、構体１１と中間材３１２が対向する方向でもあり、中間材３１２と内装材３１３が対向する方向でもある。
【００７５】
中間材３１２と内装材３１３との間には、複数のスペーサ３１、３２が所定の間隔で配置されている。スペーサ３１との一対のフランジ２１ａが、Ｘ方向に重なるように配置されている。スペーサ３２と一対のフランジ２１ｂが、Ｘ方向に重なるように配置されている。複数のスペーサ３１、３２により、中間材３１２と内装材３１３の間に空間３４０が形成されている。空間３４０に、袋体層１６、１７がＸ方向に積層されている。なお、図８に示すスペーサ３１、３２の位置および一対のフランジ２１a、２１ｂの位置は一例である。スペーサの位置および一対のフランジの位置は、図８に示す位置に限定されない。
【００７６】
図９（ａ）に中間材３１２の一部拡大図を示している。図９（ｂ）に内装材３１３の一部拡大図を示している。中間材３１２は、図９（ａ）に示すように、第１板３２１と、第２板３２２と、第１板３２１および第２板３２２の間に配置された弾性変形可能な第１層３２３とを有する。中間材３１２は、第１板３２１と第１層３２３と第２板３２２とが積層された積層体である。第１板３２１は車両内に近い位置に配置され、第２板３２２は車両外に近い位置に配置される。第１板３２１および第２板３２２は、金属製の板である。第１板３２１と第２板３２２は、同じ構成でもよく、異なる構成でもよい。例えば、第１板３２１の厚さと第２板３２２の厚さが異なってもよい。また、第１板３２１の材質と第２板３２２の材質が異なってもよい。弾性変形可能な第１層３２３は、例えば、樹脂からなる層又は樹脂を含む層である。第１層３２３の材質は、例えば、熱可塑性樹脂でもよく、熱硬化性樹脂でもよい。熱可塑性樹脂として、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹脂およびプロピレン系樹脂から選択される１種類以上が挙げられる。熱硬化性樹脂として、例えば、エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂および不飽和エステル樹脂から選択される１種類以上が挙げられる。
【００７７】
内装材３１３は、図９（ｂ）に示すように、積層体３３０と、第５板３４１とを有する。積層体３３０は、第３板３３１と、第４板３３２と、第３板３３１および第４板３３２の間に配置された弾性変形可能な第２層３３３とが積層された積層体である。第３板３３１は車両内に近い位置に配置され、第４板３３２は車両外に近い位置に配置される。第５板３４１は、積層体３３０の第３板３３１に重ねられている。第５板３４１は、積層体３３０より車両内に近い位置に配置される。
【００７８】
第３板３３１および第４板３３２は、金属製の板である。第３板３３１と第４板３３２は、同じ構成でもよく、異なる構成でもよい。例えば、第３板３３１の厚さと第４板３３２の厚さが異なってもよい。また、第３板３３１の材質と第４板３３２の材質が異なってもよい。弾性変形可能な第２層３３３は、例えば、樹脂からなる層又は樹脂を含む層である。第２層３３３の材質は、例えば、第１層３２３で例示した材質である。積層体３３０は、中間材３１２と同じ構成でもよく、中間材３１２と異なる構成でもよい。
【００７９】
第５板３４１は、金属製の板である。第５板３４１の厚さＤは、積層体３３０の厚さｄより厚い。積層体３３０に第５板３４１を重ねることにより、内装材３１３の強度を向上させることができる。
【００８０】
以上のように、第３実施形態の構体構造は、第１実施形態の構体構造と同様に、遮音性能および断熱性能を備える。
また、以下の理由から、第３実施形態の構体構造は制振性能を有する。
中間材３１２が、２枚の金属製の第１板３２１および第２板３２２の間に、弾性変形可能な第１層３２３が配置された構成を有する。構体１１の振動が中間材３１２に伝わったとき、第１層３２３にせん断ひずみが生じることにより、振動エネルギーが熱エネルギーに変換される。そのため振動が減衰する。
既存の構体構造には、制振材として、ゴム材を用いている。ゴム材を用いる場合、構体に、複数のゴム材を所定の間隔で配置している。しかし、構体の面積は非常に大きいため、非常に多数のゴム材を配置しなければならない。その上、ゴム材を配置するときに、全てのゴム材について隣り合うゴム材同士の間隔を調整したり、ゴム材の高さを同じ高さに調整したりするといった非常に大変な作業が必要である。このような作業には、時間と労力がかかる。一方、上述した構成の中間材２１２は、構体に沿って延在した板状の部材であるため、多数の中間材３１２を配置する必要がない。また、中間材３１２と中間材３１２を離隔させることもないため、中間材３１２と中間材３１２の間隔を調整したり、全ての中間材３１２の高さ調整をしたりする必要がない。したがって、上述した構成の中間材３１２を用いることにより、従来のゴム材を用いる場合より、簡易に且つ短時間で中間材３１２を構体に配置できる。これにより、構体構造の組立作業を簡素化できるとともに、組立作業にかかる時間を短縮できる。
また、中間材３１２により振動が減衰することによって、内装材１３に伝播する振動が減衰し、内装材１３から放射される振動放射音が低減する。
従来は、遮音性能を向上させるために、構体１１と内装材１３との間に鉄製の板を配置していたが、鉄製の板の重量は大きい。鉄製の板の代わりに、上述した構成の中間材３１２を用いることにより、構体構造の重量を軽減しつつ、制振性能および遮音性能を向上させることができる。
【００８１】
また、内装材３１３において、２枚の金属製の第３板３３１および第４板３３２の間に、弾性変形可能な第２層３３３が配置されている。内装材３１３に振動が伝わったとき、弾性変形可能な第２層３３３にせん断ひずみが生じることにより、振動エネルギーが熱エネルギーに変換されるため、振動が減衰する。
また、内装材３１３により振動が減衰することによって、内装材３１３から放射される振動放射音が低減する。
また、内装材３１３は積層体３３０に加えて金属製の第５板３４１を備えるため、内装材３１３の強度が向上する。これにより、例えば、第３実施形態の構体構造を台枠の構造に採用した場合、床となる内装材３１３に局所的に荷重がかかっても耐えることができる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００８３】
例えば、上述の第１〜第３実施形態において、中間材と内装材との間の空間に積層された２つの袋体層１６と袋体層１７は同じ構成である。しかし、中間材と内装材との間に配置された複数の袋体層は異なる構成でもよい。例えば、複数の袋体層が、ある特定の形状を有する少なくとも１つの第１袋体層と、第１袋体層の形状と異なる形状を有する少なくとも１つの第２袋体層を有していてもよい。また、複数の袋体層が、第１気体が封入された少なくとも１つの第１袋体層と、第１気体と異なる第２気体が封入された少なくとも１つの第２袋体を有してもよい。
例えば、複数の袋体層が、ヘリウムおよびネオンの少なくとも一方を主成分とする第１気体が封入された少なくとも１つの第１袋体層と、アルゴンを主成分とする第２気体が封入された少なくとも１つの第２袋体を有してもよい。この場合、第１袋体層に封入された第１気体により遮音性をより向上させることができる。また、第２袋体層に封入された第２気体により断熱性をより向上させることができる。これにより、遮音性能および断熱性能の両方をより向上させることができる。
上記では、複数の袋体層が、異なる２種類の袋体層を有する場合について例示したが、複数の袋体層が、異なる３種類以上の袋体層を有してもよい。
【００８４】
また、上述の第１〜第３実施形態において、１つの袋体層１６が有する複数の袋体５１は全て同じ構成である。また、１つの袋体層１７が有する複数の袋体５１は全て同じ構成である。さらに、上述の第１実施形態において、袋体層１１６が有する複数の袋体１５１は全て同じ構成である。しかし、１つの袋体層が有する複数の袋体は、異なる構成の袋体を含んでもよい。例えば、１つの袋体層が、第１気体が封入された少なくとも１つの第１袋体と、第１気体と異なる第２気体が封入された少なくとも１つの第２袋体とを含んでもよい。この場合、第１気体を、ヘリウムおよびネオンの少なくとも一方を主成分とする気体とし、第２気体を、アルゴンを主成分とする気体としてもよい。これにより、１つの袋体層により、断熱性能および遮音性能が得られるとともに、少なくとも１つの第１袋体が配置された領域では断熱性能をより向上させることができ、少なくとも１つの第２袋体が配置された領域では遮音性能をより向上させることができる。また、上記第１袋体と上記第２袋体を、構体に沿って交互に並べてもよい。これにより、構体全体で、断熱性能および遮音性能の向上を図ることができる。
上記では、１つの袋体層が、異なる２種類の構成の袋体を有する場合について例示したが、１つの袋体層は、異なる３種類以上の構成の袋体を有してもよい。
【００８５】
また、上述の第１〜第３実施形態の袋体層１６において、隣り合う袋体５１は離れている。また、上述の第１実施形態の袋体層１１６において、隣り合う袋体１５１は離れている。しかし、構体に沿って並んだ複数の袋体は、隣り合う袋体と接してもよい。隣り合う袋体が接した状態で、複数の袋体が接続されていてもよく、接続されていなくてもよい。また、構体に沿って並んだ複数の袋体は、隣り合う袋体と離れた状態で、接続されていなくてもよい。この場合、複数の袋体は、同じ構成でもよく、異なる構成でもよい。
【００８６】
上述の第１〜第３実施形態において、袋体５１の膜６１は可撓性を有する。上述の第１実施形態において、袋体１５１の膜１６１は可撓性を有する。しかし、袋体の膜は、可撓性を有さなくてもよい。
【００８７】
上述の第１〜第３実施形態において、袋体５１の膜６１の内部に気体６２が充満し、膜６１が引っ張られている。上述の第１実施形態において、袋体１５１の膜１６１の内部に気体１６２が充満し、膜１６１が引っ張られている。しかし、袋体の膜は引っ張られた状態でなくてもよい。
【００８８】
上述の第１〜第３実施形態において、袋体５１の膜６１の内部に気体が封入され、膜６１が引っ張られた状態において、袋体５１は半球状である。また、上述の第１実施形態において、袋体１５１の膜１６１の内部に気体が封入され、膜１６１が引っ張られた状態において、袋体１５１の側面視における袋体１５１は細長い楕円形状である。しかし、袋体の形状はこれらの形状に限られない。
【００８９】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）には、上述の実施形態の袋体の形状と異なる形状の一例を示している。図１０（ａ）および図１０に示すように、袋体層は、複数の袋体４５１と、隣り合う袋体４５１の端部同士を接続した接続膜４５２とを有する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）には、袋体４５１の膜４６１の内部に気体４６２が充満し、膜４６１が引っ張られた状態を示している。この状態では、袋体４５１の側面視において（図１０（ａ）参照）、袋体４５１は、長辺と短辺の比（アスペクト比）が１に近い楕円形状である。また、袋体４５１の平面視において（図１０（ｂ）参照）、袋体４５１は、長辺と短辺の比（アスペクト比）が１に近い長方形状である。
【００９０】
また、上述の第１〜第３実施形態において、中間材１２、２１２、３１２と内装材１３、３１３の間に、２つの袋体層１６、１７が、中間材と内装材の対向方向（Ｘ方向）に積層されている。しかし、中間材と内装材の間に配置される袋体層の数は上記に限定されない。また、第１実施形態において、構体１１１と内装材１１３との間に、１つの袋体層１６が配置されている。しかし、構体と内装材の間に配置される袋体層の数は上記に限定されない。中間材と内装材の間または構体と内装材の間に、１層の袋体層だけが配置されてもよい。また、中間材と内装材の間に、２層以上の袋体層が、中間材と内装材の対向方向に積層されてもよい。また、構体と内装材の間に、２層以上の袋体層が、構体と内装材の対向方向に積層されてもよい。
【００９１】
また、上述の第１〜第３実施形態において、袋体層１６は中間材１２、３１２に接し、袋体層１７は内装材１３、３１３に接している。袋体層１６が中間材１２、３１２に接している場合、中間材１２、３１２の振動の一部が、直接、袋体層１６に伝わる。また、中間材１２、３１２の熱の一部が、直接、袋体層１６に伝わる。
また、上述の第１実施形態において、袋体層１１６は構体１１１および内装材１１３に接している。袋体層１１６が構体１１１に接している場合、構体１１１の振動の一部が、直接、袋体層１１６に伝わる。また、構体１１１の熱の一部が、直接、袋体層１１６に伝わる。
しかし、袋体層は、構体、中間材および内装材から離れていてもよい。また、袋体は、構体、中間材および内装材から離れていてもよい。例えば、構体構造が中間材を備えず、構体と内装材の間に袋体層が配置されている場合、袋体層は構体および内装材から離れていてもよい。この構成では、構体の振動や熱が、構体と内装材の間の空間に存在する空気を介して袋体層に伝わる。また、構体構造が中間材を備え、中間材と内装材の間に袋体層が配置されている場合、袋体層は中間材および内装材から離れていてもよい。この構成では、中間材の振動や熱が、中間材と内装材の間の空間に存在する空気を介して袋体層に伝わる。
【００９２】
上述の第１〜第３実施形態の袋体５１は、膜６１の平面部６１ａが車両外に近く、半球状部６１ｂが車両内に近くなるように、配置されている。しかし、袋体５１の配置は、この配置に限られない。例えば、袋体は、膜の平面部が車両内に近く、半球状部が車両外に近くなるように、配置されてもよい。
【００９３】
上述の第２実施形態の構体構造において、中間材２１２は、第１板２２１と第２板２２２と第１層２２３とが積層された積層体である。しかし、中間材はこの構成に限られない。例えば、中間材は、積層体と、積層体に重ねられた金属製の板とを有するものでもよい。図１１には、この一例を示している。
【００９４】
図１１に示す構体構造５００は、第２実施形態の構体構造の変形例である。上述した第２実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を適宜省略する。図１１では、断面を示すハッチングを一部省略している。図１１に示す構体構造は、構体５１１と、中間材５１２と、内装材１３とを有する。構体５１１と中間材５１２との間に、シート５１４が配置されている。中間材５１２と内装材１３の間に、複数のスペーサ３１、３２が配置されている。複数のスペーサ３１、３２により、中間材５１２と内装材１３の間に空間５４０が形成されている。空間５４０に、３つの袋体層１６がＸ方向に積層されている。Ｘ方向は、構体１１と中間材５１２と内装材１３とが順に並ぶ方向である。
【００９５】
構体５１１は、第１面板２１および第２面板５２２と、第１面板２１及び第２面板５２２の間に配置された複数のリブ２３、２４とを有するダブルスキン構造である。第２面板５２２にフランジが形成されていない点を除いて、第２面板５２２は第２実施形態の構体１１の第２面板５２２と同じ構成である。
【００９６】
シート５１４は、第１面板２１に沿って配置されている。一対のフランジ２１ａおよび一対のフランジ２１ｂの周囲において、シート５１４は、一対のフランジ２１ａおよび一対のフランジ２１ｂに沿って立ち上がっている。
【００９７】
中間材５１２は、シート５１４に重ねて配置されている。中間材５１２は、構体１１に沿って延在している。図１１の拡大図に示すように、中間材５１２は、第１板２２１、第２板２２２および弾性変形可能な第１層２２３とが積層された積層体５２０と、第６板５２１とを有する。積層体５２０は、第２実施形態の中間材２１２と同じ構成である。第６板５２１は、第１板２２１に重ねて配置されている。第６板５２１は、例えば金属製の板である。第６板５２１は、積層体５２０より車両内に近い位置に配置されている。
【００９８】
一対のフランジ２１ａとスペーサ３１との間には、補助中間材５５０が配置されている。また、一対のフランジ２１ａとスペーサ３２との間には、補助中間材５６０が配置されている。補助中間材５５０は、図７の拡大図に示すように、第７板５５１と、第８板５５２と、第７板５５１および第８板５５２の間に配置された弾性変形可能な第３層５５３とを有する。第７板５５１および第８板５５２は、例えば金属製の板である。第７板５５１と第８板５５２は、同じ構成でもよく、異なる構成でもよい。例えば、第７板５５１の厚さと第８板５５２の厚さが異なってもよい。第７板５５１の材質と第８板５５２の材質が異なってもよい。弾性変形可能な第３層５５３は、例えば、樹脂からなる層又は樹脂を含む層である。第３層５５３の材質は、例えば、熱可塑性樹脂でもよく、熱硬化性樹脂でもよい。熱可塑性樹脂として、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ビニル系樹脂、エチレン系樹脂およびプロピレン系樹脂から選択される１種類以上が挙げられる。熱硬化性樹脂として、例えば、エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂および不飽和エステル樹脂から選択される１種類以上が挙げられる。補助中間材５６０は、上述した補助中間材５５０と同じ構成である。
【００９９】
一対のフランジ１２１ａと、補助中間材５５０と、スペーサ３１とが、Ｘ方向に重なって配置されている。一対のフランジ１２１ｂと、補助中間材５６０と、スペーサ３２とが、Ｘ方向に重なって配置されている。
【０１００】
図１１に示す構成によると、第２実施形態の構体構造と同様に、遮音性能および断熱性能を備える。また、中間材５１２が有する積層体５２０が、第２実施形態の中間材２１２と同様な構成であるため、第２実施形態の中間材２１２によって得られる効果と同様な効果が得られる。さらに、積層体５２０に加えて、積層体５２０と同様な構成の補助中間材５５０が、一対のフランジ２１ａとスペーサ３１の間に配置されている。また、積層体５２０と同様な構成の補助中間材５６０が、一対のフランジ２１ｂとスペーサ３２の間に配置されている。補助中間材５５０、５６０により、振動をより抑制することができる。これにより、制振性能をさらに向上させることができる。
【０１０１】
上述の第３実施形態の内装材３１３において、第５板３４１の厚さＤは、積層体３３０の厚さｄより厚い。しかし、第５板３４１の厚さＤは、積層体３３０の厚さｄ以下でもよい。
【０１０２】
上述の第３実施形態において、中間材３１２は、第１板３２１と第２板３２２と第１層３２３とが積層された積層体である。しかし、中間材はこの構成に限られない。中間材は、例えば、１枚の板状部材でもよい。また、中間材は、例えば、１枚の金属製の板でもよい。
【０１０３】
上述の第１実施形態において、側構体３と側構体４は同じ構成である。しかし、側構体３と側構体４は異なる構成でもよい。
【０１０４】
上述の第１〜第３実施形態の構体構造において、構体１１は、第１面板２１、第２面板２２および複数のリブ２３、２４とを有するダブルスキン構造である。しかし、構体は、ダブルスキン構造以外の構造でもよい。例えば、構体が１枚の板状の部材から形成されていてもよい。
【０１０５】
上述の第１実施形態では台枠５を含む構体構造と側構体４を含む構体構造について説明した。第２および第３実施形態では台枠を含む構体構造を説明した。しかし、これらの構体構造を、屋根構体を含む構体構造、側構体を含む構体構造および台枠を含む構体構造のいずれに用いてもよい。例えば、図２に示す構体構造１０を、側構体を有する構体構造に用いてもよい。また、図６に示す構体構造２００を、側構体を有する構体構造に用いてもよい。さらに、図８に示す構体構造３００を、側構体を有する構体構造に用いてもよい。また、図１１に示す構体構造５００を、側構体を有する構体構造に用いてもよい。また、これらの構体構造を、天井板を含む天井構造に採用してもよい。この場合、構体構造に含まれる内装材が、車両内から視認される天井の一部を構成する。
さらに、図６および図７に示す中間材２１２を、例えば、側構体を有する構体構造に用いてもよい。また、図８および図９に示す中間材３１２および内装材３１３の少なくとも一方を、側構体を有する構体構造に用いてもよい。さらに、図１１に示す中間材５１２および補助中間材５５０の少なくとも一方を、側構体を有する構体構造に用いてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１                鉄道車両
２                屋根構体
３、４            側構体
５                台枠
６                妻構体
７                天井板
８                内部空間
１０、１００、２００、３００、５００    構体構造
１１、１１１、５１１            構体
１２、２１２、３１２、５１２    中間材
１３              内装材
１４、１５        弾性材
１６、１７、１１６              袋体層
４０、１４０、２４０、３４０、５４０    空間
５１、１５１、４５１            袋体
５２、１５２、４５２            接続膜
６１、１６１、４６１            膜
６１ａ            平面部
６１ｂ            半球状部
６２、１６２、４６２            気体
２２１、３２１    第１板
２２２、３２２    第２板
２２３、３２３    第１層
３３１            第３板
３３２            第４板
３３３            第２層
３４１            第５板
５５０、５６０    補助中間材
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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