(57)【要約】【課題】重量増加や構造の複雑化をあまり伴うことなく、遮音効果を向上できる防音パネルを実現する。【解決手段】隙間を有して対向配置された２枚の四角形の遮蔽パネル１０ａ及び１０ｂと、遮蔽パネル１０ａ及び１０ｂ間に配置され、これら遮蔽パネルを結合する第１のリブ１２及び第２のリブ１４で構成されている。第１のリブ１２は、遮蔽パネル１０ａ及び１０ｂの内側領域を囲うように該遮蔽パネルの４辺（外縁）に設けられている。第２のリブ１４は、遮蔽パネル１０ａ及び１０ｂの４辺の中間点Ｍを結ぶ４本の直線で形成される四角形１８、及び同様の手法で正方形１８の内側領域に形成される複数の正方形の４辺に配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隙間を有して対向配置された２枚の遮蔽パネルと、
前記２枚の遮蔽パネル間に配置され、これら遮蔽パネルを結合するリブとで構成され、
前記リブは、前記遮蔽パネルの内側領域を囲うように該遮蔽パネルの外縁に設けられた第１のリブと、前記遮蔽パネルの外縁をＮ等分するＮ個の等分点を結ぶＮ本の直線で形成される多角形、及び同様の手法で該多角形の内側領域に形成される複数の多角形のＮ個の辺に配置される第２のリブとで構成されていることを特徴とする防音パネル。
【請求項２】
前記第１のリブ及び前記第２のリブの配置によって前記遮蔽パネルの内側領域に形成された前記複数の多角形のうち、外側から数えてＭ番目の多角形と該Ｍ番目の多角形の内側領域に形成される（Ｍ＋１）番目の多角形との間に形成される三角形の領域において、
前記Ｍ番目の多角形の２辺で形成される頂点から少なくとも前記三角形の中心領域まで延設された第３のリブが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の防音パネル。
【請求項３】
前記第１のリブ、前記第２のリブ及び前記２枚の遮蔽パネルで形成された複数の閉鎖空間は、夫々音波導入孔を有し、夫々固有の共鳴周波数を有するヘルムホルツの消音器を構成していることを特徴とする請求項１又は２に記載の防音パネル。
【請求項４】
前記閉鎖空間に通気性のある発泡体が充填されていることを特徴とする請求項３に記載の防音パネル。
【請求項５】
前記三角形の中心領域まで延設された前記第３のリブの端部と前記音波導入孔の位置が一致していることを特徴とする請求項３に記載の防音パネル。
【請求項６】
内部に通気空間を有するダクトの壁面が前記防音パネルで構成され、
前記ダクトは弾性支持機構を介して支持部に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の防音パネル。
【請求項７】
船舶の居住区画の壁部が前記防音パネルで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の防音パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の居住区画などに適用されて好適な防音パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
客船、フェリー等の商船の居住区画は、国際海事機関（ＩＭＯ）によって、他の交通機関と比較して厳しい騒音規制がなされつつある。船舶においては、多くの居住区画に騒音源が近接しているため、騒音対策が重要である。
船舶で居住区画に伝わる騒音には、空気を介して伝わる空気伝搬音と船殻構造を介して伝搬する固体伝搬音とがある。
【０００３】
船舶の居住区画では空調機などの騒音が空気伝搬音として伝わる。その対策として、二重壁としたり、吸音パネルを取り付けることで、遮音壁の遮音度（透過損失）を増加させる等の対策を行っている。また、船舶の主発電機の振動などに起因する固体伝搬音の遮音対策として、壁面に制振材を塗布したり、浮床構造などで対応している。しかし、周波数が広い領域に亘る伝搬音を遮音するためには、遮音壁の厚みを増やして剛性を増加させたり、遮音壁の単位面積当たりの重量を増加させる必要がある。
【０００４】
図９は、単一壁の透過損失の一般的傾向を示す図である。この図から、低周波の音波を遮音するためには、遮音壁の剛性を増加させ、かつ遮音壁の質量を低減させることで、遮音壁の共振周波数を増加できることがわかる。船舶の居住区画に伝搬する騒音は、主として低周波数であるため、遮音壁の共振周波数を増加させることで透過損失を増加できる。しかし、単一の遮音壁で遮音度を向上させるため、剛性を増加させようとすると、重量が大きくなり過ぎるため、重量を増加させずに、剛性を増加させる対策が必要となる。
【０００５】
特許文献１には、固体中を伝搬する固体伝搬音の放射による騒音を抑制するため、多孔質吸音材や弾性リブ等を用いた構造物の内装構造が開示されている。
特許文献２には、ディーゼル駆動式杭打機から発生する騒音を低減する手段として、ラムとアンビルとを緩衝材を介して衝突させるようにした構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２９３０６５号公報
【特許文献２】特開昭５９−０１８８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された騒音抑制手段は、固体中を伝搬する固体伝搬音のみを抑制する手段であり、空気伝搬音に起因した騒音を低減することはできない。
特許文献２に開示された騒音低減手段はディーゼル駆動式杭打機のみに適用されるもので、船舶の居住区画などの騒音抑制に適用することはできない。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、居住区画を構成する壁などに適用され、重量増加や構造の複雑化をあまり伴うことなく、遮音効果を向上できる防音パネルを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明の防音パネルは、隙間を有して対向配置された２枚の遮蔽パネルと、これら２枚の遮蔽パネル間に配置され、これら遮蔽パネルを結合するリブとで構成され、前記リブは、遮蔽パネルの内側領域を囲うように遮蔽パネルの外縁に設けられた第１のリブと、遮蔽パネルの外縁をＮ等分するＮ個の等分点を結ぶＮ本の直線で形成される多角形、及び同様の手法で該多角形の内側領域に形成される複数の多角形のＮ個の辺に配置される第２のリブとで構成されている。なお、Ｎは任意の自然数である。
【００１０】
本発明の防音パネルでは、２枚の遮蔽パネルの間に前記構成を有する第１のリブ及び第２のリブを設け、これらリブで２枚の遮蔽パネルを結合することで、遮蔽パネルのうち最も振幅が大きくなる振動モードの腹部（最も振幅が大きい領域）の剛性を効率良く高めることができる。そのため、遮蔽パネルの最低次の曲げ固有振動数を増加できるので、低周波数領域の音波の遮音効果を向上できる。本発明の防音パネルは主として空気伝搬音の吸収効果を向上できる。
本発明で用いられる遮蔽パネルは円形又は多角形の遮蔽パネルである。
【００１１】
本発明では、遮蔽パネルの内部に第２のリブによって形成される複数の多角形の数は、遮蔽パネルに要求される遮音効果と許容される重量の限度によって決定される。また、リブの材質は特に特定の材質に限定されず、例えば、遮蔽パネルと同じ材質のものを用いてもよい。
【００１２】
本発明の一実施態様として、第１のリブ及び第２のリブの配置によって遮蔽パネルの内側領域に形成された複数の多角形のうち、外側から数えてＭ番目の多角形と該Ｍ番目の多角形の内側領域に形成される（Ｍ＋１）番目の多角形との間に形成される三角形の領域において、Ｍ番目の多角形の２辺で形成される頂点から少なくとも前記三角形の中心領域まで第３のリブを延設することができる。なお、Ｍは任意の自然数である。
これによって、剛性が弱いと思われる前記三角形の中心領域の剛性を高めることができる。そのため、遮蔽パネル全体の強度を高めることができると共に、遮蔽パネルの固有振動数を高めることができるので、低周波領域の音波の遮音効果をさらに高めることができる。
【００１３】
本発明の一実施態様として、第１のリブと、第２のリブと２枚の遮蔽パネルとで形成される複数の閉鎖空間に、夫々音波導入孔を形成し、夫々固有の共鳴周波数を有するヘルムホルツの消音器を構成することができる。
前記複数の閉鎖空間は体積が異なるので、異なる体積の数に相当する数の共鳴周波数を消音可能な消音器を構成できる。そのため、広い周波数領域の音波に対して吸音効果を発揮できる。
【００１４】
本発明の一実施態様として、ヘルムホルツの消音器を構成する各閉鎖空間に、通気性のある発泡体を充填することができる。
前記各閉鎖空間に通気性がある発泡体を充填することで、前記音波導入孔から導入された音波は発泡体を通過する度に振動エネルギを吸収される。このように、各閉鎖空間に発泡体を充填することで、空気伝搬音だけでなく、固体伝搬音の吸収効果を高めることができる。
本発明に適用できる発泡体として、例えば、ウレタンフォーム、メラミンフォーム等がある。
【００１５】
本発明の一実施態様として、前記三角形の中心領域まで延設された第３のリブの端部と前記音波導入孔の位置を一致させることができる。第３のリブの前記端部と音波導入孔とは共に前記三角形の中心領域に配置される。また、音波導入孔を形成した領域は剛性が低下する。そこで、第３のリブの前記端部の位置と音波導入孔の位置とを一致させるようにすれば、音波導入孔の形成によって低下した強度を第３のリブの配置によって補うことができる。
【００１６】
本発明の一実施態様として、内部に通気空間を有するダクトの壁面が遮蔽パネルで構成し、前記ダクトを弾性支持機構を介して支持部に支持させるようにすることができる。前記ダクトは例えば空調用ダクトである。
空調用ダクトの壁面を本発明の防音パネルで構成することで、空調用ダクトを伝わる空気伝搬音を遮音できる。また、このダクトを弾性支持機構で支持することで、空調用ダクトを介して居住区画に伝わる固体伝搬音を遮音できる。
【００１７】
本発明の一実施態様として、船舶の居住区画の壁部を本発明の防音パネルで構成することができる。これによって、船舶の居住区画の遮音効果を向上できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、重量増加や構造の複雑化をあまり伴うことなく、遮音効果を高めた防音パネルを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る防音パネルの施工途中の状態を示す正面図である。
【図２】前記防音パネルの施工途中の状態を示す斜視図である。
【図３】従来の防音パネルの振動モードの腹部及び固有振動数を示す図表である。
【図４】前記第１実施形態の防音パネルの振動モードの腹部及び固有振動数を示す図表である。
【図５】前記第１実施形態の変形例を示す防音パネルの正面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る防音パネルの正面図である。
【図７】ヘルムホルツの消音器の原理図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る空調用ダクトを示す斜視図である。
【図９】単一壁の透過損失の一般的傾向を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２１】
（実施形態１）
次に、本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１に示すように、大きさ及び形状が同じ２枚の正方形の遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂを用い、これらの間に隙間を有して重なるように対向配置する。遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂは例えば１辺が１ｍの長さを有している。遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの間の隙間は、両者が接触しない程度の隙間である。図１はリブを施工途中の状態を示し、図２はリブ施工後の本実施形態に係る防音パネル１０Ａを示している。
【００２２】
本実施形態では、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの間に第１のリブ１２、第２のリブ１４及び第３のリブ１６が設けられ、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂはこれらのリブを介して結合されている。これらのリブは遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂと同一の材質を用いている。
第１のリブ１２は、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの内側領域を囲うように、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの４辺（外縁）に沿って設けられている。第２のリブ１４は、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの各１辺を２等分する４個の中点Ｍを結ぶ４本の直線上に設けられている。
【００２３】
こうして、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの内側領域に、第２のリブ１４の配置場所を辿ることによって形成される直線を４辺とする正方形１８が形成される。同様の手法で正方形１８の内側領域に第２のリブ１４の配置によって形成される直線を４辺とする正方形が形成される。
図２に示すように、本実施形態では、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの内部に、外側から中心に向かって順々に、第２のリブ１４の配置によって形成された直線を４辺とする８個の正方形が形成されている。
【００２４】
遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの４辺（外縁）と遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの内側領域に形成された正方形１８の４辺によって、４個の２等辺直角三角形２０ａが形成されている。４個の２等辺直角三角形２０ａを形成している３辺のうち、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの２辺が直角に交わる頂点Ｔから２等辺直角三角形２０ａの中心領域までの間に直線状の第３のリブ１６が設けられている。第３のリブ１６は、正方形１８の１辺に向かって直角に導設されている。なお、図２以下の図では、便宜上、第１のリブ１２、第２のリブ１４及び第３のリブ１６を実線で表記している。
【００２５】
第２のリブ１４の配置によって形成された８個の正方形の夫々の内側領域で形成される４個の２等辺直角三角形２０ｂ〜２０ｈの内部にも、第３のリブ１６が同様の位置に設けられている。
こうして、多数の第２のリブ１４及び第３のリブ１６によってフラクタル模擬構造（入れ子やマトリョーシカ人形のような構造）が形成されている。
【００２６】
かかる構成において、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの振動モードの腹が形成される領域は、第２のリブ１４及び第３のリブ１６によってその剛性が補強される。これによって、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの曲げ固有振動数を高めることができる。従って、低周波数領域の音波の遮音効果を向上できると共に、主として空気伝搬音の吸収効果を高めることができる。
【００２７】
図３及び図４は、本実施形態の防音パネル１０Ａの遮音効果に係る実験結果を示す図である。この実験では、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂとして、辺長１０００ｍｍ、板厚２ｍｍ、ヤング率２０６ＧＰａ、ポアソン比０．３、密度７８５０ｋｇ／ｍ３、及び質量３１．４ｋｇの遮蔽パネルを用いている。図３はリブによる補強前の防音パネルを示し、図４は本実施形態の防音パネル１０Ａを示している。そして、夫々の振動モードの腹部Ｃの発生状況及び最低次の曲げ固有振動数（枠内の数値；単位はＨｚ）を示している。
図３及び図４中、ｉは防音パネルの横方向の振動モードの次数を示し、ｊは防音パネルの縦方向の振動モードの次数を示している。振動モードの次数が多くなるほど、多くの腹部Ｃが分散して発生する。
【００２８】
図３及び図４から、本実施形態の防音パネル１０Ａでは、振動モードの腹部Ｃの発生領域を縮小できると共に、補強リブを設けないときと比べて、遮蔽パネルの最低次の曲げ固有振動数を７倍に高めることができた。そのため、最低次の曲げ固有振動数が高まったことで、１００Ｈｚ以下の広範囲の低周波数領域の音波に対し遮音効果を得られることがわかった。
【００２９】
なお、第３のリブ１６は、２等辺直角三角形２０ａ〜２０ｈの直角をなす頂点から斜辺の中点までさらに延設するようにしてもよい。即ち、第３のリブ１６を遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの対角線上全部に配置するようにしてもよい。これによって、遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの剛性をさらに高め、これによって、遮蔽パネルの共振周波数を高周波数領域に移動できるので、低周波数の音波の遮音効果をさらに向上できる。
【００３０】
次に、前記第１実施形態に係る防音パネル１０Ａの変形例を図５に基づいて説明する。この変形例に係る防音パネル１０Ｂは、長方形の２枚の遮蔽パネル１１ｃ及び１１ｄを用いた場合の例である。本変形例でも、前記第１実施形態と同様に、第１のリブ１２は遮蔽パネル１１ｃ及び１１ｄの４辺（外縁）に内側領域を囲うように設けられている。第２のリブ１４は、遮蔽パネル１１ｃ及び１１ｄの各１辺を２等分する４個の中点Ｍを結ぶ４本の直線上に設けられている。
【００３１】
こうして、遮蔽パネル１１ｃ及び１１ｄの内部に、第２のリブ１４の配置によって形成された直線を４辺とするひし形２２が形成される。同様の手法でひし形２２の内側領域に第２のリブ１４の配置部位を示す直線を４辺とする長方形２４が形成される。
本変形例では、遮蔽パネル１１ｃ及び１１ｄの内側領域にひし形２２と長方形２４とが外側から内側領域に向けて交互に形成される。
【００３２】
また、遮蔽パネル１１ｃ及び１１ｃとひし形２２の間には４個の直角三角形２６が形成され、ひし形２２とその内側領域の長方形２４との間には２等辺三角形２８及び３０が形成される。図示のように、第３のリブ１６は、各直角三角形２６の直角の頂点から中心領域まで直線状に延設されている。また、第３のリブ１６は、２等辺三角形２８及び３０の頂点から中心領域まで直線状に延設されている。
本変形例においても、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３３】
（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図６及び図７に基づいて説明する。図６に示すように、本実施形態に係る防音パネル１０Ｃは、前記第１実施形態に悪化る防音パネル１０Ａの構成に、各２等辺直角三角形２０ａ〜２０ｈで示される多数の閉鎖空間Ｓｃの中心領域に夫々音波が導入される音波導入孔３２を追設したものである。すべての音波導入孔３２は同径であり、かつ各音波導入孔３の位置は、２等辺直角三角形２０ａ〜２０ｈの中心領域まで延設された第３のリブ１６の端部１６ａの位置に一致している。その他の構成は第１実施形態と同一である。
【００３４】
図７にヘルムホルツの消音器の原理図を示す。図７において、圧力がｐ、体積がｖの閉鎖空間Ｓｃに長さ（遮蔽パネル１１ａ及び１１ｂの板厚に相当する。）ｌ、面積Ｓの音波導入孔３２が形成されている。このモデルにおけるヘルムホルツの消音器の消音周波数ｆ０は次式で表される。
ｆ０＝ｃ／２π×（Ｓ／ｌ・ｖ）１／２  （Ｈｚ）
前記式中、ｃは孔３２から閉鎖空間Ｓｃに進入する音波の速度である。
【００３５】
本実施形態において、各正三角形２０ａ〜２０ｈに対応した閉鎖空間Ｓｃは、各閉鎖空間Ｓｃの音波導入孔３２の面積が一定の場合、最も大きい閉鎖空間Ｓｃの共鳴周波数をｆｒ＝ｘとすると、閉鎖空間Ｓｃの体積が順に１／２、１／４、・・・となるので、外側の閉鎖空間Ｓｃから順にｆｒ＝ｘ、√２ｘ、２ｘ、２√２ｘ、４ｘ・・・となる。
このように、複数の共鳴周波数の消音器の並列となり、広い周波数領域の音波に対し吸音効果を発揮できる。
【００３６】
ここで、遮蔽パネル１０ａ及び１０ｂの１辺を１０００ｍｍ、板厚を２ｍｍ、音波導入孔３２の径を１１ｍｍとすると、Ｓ＝π×（０．０１１／２）２＝９．５０×１０−５となる。そのため、共鳴周波数は、２６３．８Ｈｚ、３７３．０Ｈｚ、５２７．５Ｈｚ、７４６．０Ｈｚ、１０５５Ｈｚ、１４９２Ｈｚ、２１１０Ｈｚ、２９８４Ｈｚとなり、３００〜３０００Ｈｚの広い領域に亘り消音効果を発揮できる。
【００３７】
さらに、第３のリブ１６の端部１６ａと音波導入孔３２とは共に２等辺直角三角形２０ａ〜２０ｈの中心領域に配置されている。また、音波導入孔３２を形成した領域は剛性が低下する。そこで、端部１６ａの位置と音波導入孔３２の位置とを一致させたことで、音波導入孔３２の形成によって低下した強度を第３のリブ１６の配置によって補うことができる。
【００３８】
（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態では、前記第１実施形態又は前記第２実施形態において、閉鎖空間Ｓｃにウレタンフォームやメラミンフォーム等の通気性のある発泡体を充填した例である。その他の構成は第１実施形態又は第２実施形態と同一である。
本実施形態の防音パネルによれば、第１実施形態又は第２実施形態で得られる吸音効果に加えて、前記発泡体が振動エネルギを吸収することで、固体伝搬音を抑制できる。
【００３９】
（実施形態４）
次に、本発明の第４実施形態を図８に基づいて説明する。本実施形態は本発明の防音パネルを船舶に搭載された空調用ダクトの壁面に適用した例である。
図８において、船舶に搭載された空調用ダクト４０の内部には、送風機４２によって空調用空気が矢印方向に流れている。この空調用空気ａは居住区画に設けられた各部屋（図示省略）に送られる。空調用ダクト４０の天井壁は本発明の前記防音パネル１０Ｃで構成されている。
【００４０】
また、空調用ダクト４０は固定された支持部４６に弾性支持機構４８を介して支持されている。弾性支持機構４８はバネなどの弾性力を利用して空調用ダクト４０を弾性的に支持する従来公知の機構である。
【００４１】
本実施形態によれば、送風機４２などの騒音が空気伝搬音として居住区画の各部屋に伝わるのを本発明の防音パネル１０Ｃによって効果的に遮断することができる。また、送風機４２などの騒音が船殻構造を介して居住区画に伝わるのを弾性支持機構４８によって効果的に遮断することができる。なお、防音パネル１０Ｃの代わりに、第１実施形態の防音パネル１０Ａ又は第３実施形態の防音パネルを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によれば、簡易かつ低コストな構成で、遮音効果を向上させた防音パネルを実現できる。
【符号の説明】
【００４３】
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ                  防音パネル
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ          遮蔽パネル
１２                                    第１のリブ
１４                                    第２のリブ
１６                                    第３のリブ
１６ａ                                端部
１８                                    正方形
２０ａ〜２０ｈ                          ２等辺直角三角形
２２                                    菱形
２４                                    長方形
２６                                    直角三角形
２８，３０                              ２等辺三角形
３２                                    音波導入孔
４０                                    空調用ダクト
４２                                    送風機
４６                                    支持部
４８                                    弾性支持機構
Ｃ                                      腹部
Ｍ                                      中点
Ｒ                                      格子状リブ
Ｓｃ                                    閉鎖空間
Ｔ                                      頂点
【図１】
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【図２】
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【図５】
2015108221.tif 000005
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2015108221.tif 000009
【図３】
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【図４】
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