(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びる鉛直辺と該鉛直方向に対して傾斜した斜辺とを組合せた形状を有する鋸歯型エッジを備え、剛な材料で構成された鋸歯部材と、
少なくとも前記鋸歯部材の隣接歯間を伝搬する音波の経路上に配置され、入射した音波の一部を減衰させ且つ残部を透過させる少なくとも１つの吸音部材と、
を備え、
前記吸音部材は、多孔質材料で構成される防音パネル。
【請求項２】
鉛直方向に延びる鉛直辺と該鉛直方向に対して傾斜した斜辺とを組合せた形状を有する鋸歯型エッジを備え、剛な材料で構成された鋸歯部材と、
少なくとも前記鋸歯部材の隣接歯間を伝搬する音波の経路上に配置され、入射した音波の一部を減衰させ且つ残部を透過させる少なくとも１つの吸音部材と、
を備え、
前記鋸歯部材は、鉛直方向の寸法に相当する予め定めた高さの鋸歯型エッジを備え、
前記吸音部材は、前記鋸歯部材と鉛直方向及び水平方向の寸方が等しい平板状であり、
平板状の前記吸音部材は、前記鋸歯部材の音源側に隣接配置された、防音パネル。
【請求項３】
鉛直方向に延びる鉛直辺と該鉛直方向に対して傾斜した斜辺とを組合せた形状を有する鋸歯型エッジを備え、剛な材料で構成された鋸歯部材と、
少なくとも前記鋸歯部材の隣接歯間を伝搬する音波の経路上に配置され、入射した音波の一部を減衰させ且つ残部を透過させる少なくとも１つの吸音部材と、
を備え、
前記鋸歯部材は、鋸歯部材の鉛直方向の寸法に相当する予め定めた高さの鋸歯型エッジを備えると共に、前記吸音部材は、前記鋸歯部材の鋸歯型エッジと噛み合う形状の前記予め定めた高さの鋸歯型エッジを備え、
前記吸音部材は、前記鋸歯部材の鋸歯型エッジと前記吸音部材の鋸歯型エッジとが噛み合うように配置された、防音パネル。
【請求項４】
鉛直方向に延びる鉛直辺と該鉛直方向に対して傾斜した斜辺とを組合せた形状を有する鋸歯型エッジを備え、剛な材料で構成された鋸歯部材と、
少なくとも前記鋸歯部材の隣接歯間を伝搬する音波の経路上に配置され、入射した音波の一部を減衰させ且つ残部を透過させる少なくとも１つの吸音部材と、
を備え、
前記鋸歯部材は、鉛直方向の寸法に相当する予め定めた高さの鋸歯型エッジを備え、
前記吸音部材は、前記鋸歯部材と鉛直方向及び水平方向の寸方が等しい平板状であり、
平板状の前記吸音部材は、前記鋸歯部材の音源側と受音点側とに隣接配置された、防音パネル。
【請求項５】
前記多孔質材料は、グラスウール又はロックウールである請求項１に記載の防音パネル。
【請求項６】
前記多孔質材料は、密度が３２ｋｇ／ｍ３〜９６ｋｇ／ｍ３で且つ厚さが２５ｍｍ〜３００ｍｍである請求項１又は５に記載の防音パネル。
【請求項７】
前記鋸歯部材の鋸歯型エッジの各先端部を支持する支持部材を更に備えた、請求項１から６までの何れか１項に記載の防音パネル。
【請求項８】
前記鋸歯部材は、
一端側から他端側に辿ったとき、鉛直上方に向かう第１の鉛直辺、該第１の鉛直辺の終端から鉛直方向に対して第１の所定角度傾斜して鉛直下方に向かう第１の斜辺、該第１の斜辺の終端から鉛直方向に対して第２の所定角度傾斜して鉛直上方に向かう第２の斜辺、及び該第２の斜辺の終端から鉛直下方に向かう第２の鉛直辺を組合せた形状を有する第１のユニットと、
一端側から他端側に辿ったとき、鉛直方向に対して第３の所定角度傾斜して鉛直上方に向かう第３の斜辺、及び該第３の斜辺の終端から鉛直方向に対して第４の所定角度傾斜して鉛直下方に向かう第４の斜辺を組合せた形状を有する第２のユニットと、
を交互に配置した形状の鋸歯型エッジを備え、
ベクトル・ポテンシャルＢを、受音点から前記鋸歯型エッジに想定された複数の縁辺ベクトルｄｇの始点の各々までの大きさで該受音点から該始点の各々に向かう複数の第１のベクトルｌの各々と、音源から前記縁辺ベクトルｄｇの始点の各々までの大きさで該音源から該始点の各々に向かう複数の第２のベクトルｍの各々との外積を含んで表わしたとき、
前記ベクトル・ポテンシャルＢの各々と、前記複数の縁辺ベクトルｄｇの各々との内積の和が所定値以下の値になるように前記第１のユニット及び第２のユニットの形状を定めた、
請求項１から７までの何れか１項に記載の防音パネル。
【請求項９】
前記鋸歯部材は、
一端側から他端側に辿ったとき、鉛直上方に向かう第１の鉛直辺、該第１の鉛直辺の終端から鉛直方向に対して第１の所定角度傾斜して鉛直下方に向かう第１の斜辺、該第１の斜辺の終端から鉛直方向に対して第２の所定角度傾斜して鉛直上方に向かう第２の斜辺、及び該第２の斜辺の終端から鉛直下方に向かう第２の鉛直辺を組合せた形状を有する第１のユニットと、
一端側から他端側に辿ったとき、鉛直方向に対して第３の所定角度傾斜して鉛直上方に向かう第３の斜辺、及び該第３の斜辺の終端から鉛直方向に対して第４の所定角度傾斜して鉛直下方に向かう第４の斜辺を組合せた形状を有する第２のユニットと、
を交互に配置した形状の鋸歯型エッジを備え、
前記第１の鉛直辺の始端、前記第１の斜辺の終端、前記第２の斜辺の始端、第２の鉛直辺の終端、前記第３の斜辺の始端、及び前記第４の斜辺の終端を同一直線状上に位置させ、
前記第１のユニットの高さ及び前記第２のユニットの高さを同一とし、
前記第１の所定角度、前記第２の所定角度、前記第３の所定角度、及び前記第４の所定角度の少なくとも２つの所定角度の大きさが各々異なるように前記第１のユニット及び第２のユニットの形状を定めた、
請求項１から７までの何れか１項に記載の防音パネル。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の防音パネルを備えた防音壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋸歯型形状のエッジを利用した防音パネル及び防音壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上辺が平坦な直立型の防音壁の上辺に特殊な形状のエッジを有する構造物を取り付けて、同じ高さの上辺が平坦な直立型の防音壁より大きな減音効果が得られるようにした防音壁が知られている（例えば、非特許文献１、特許文献１〜特許文献３）。また、各ユニットの音源側表面に開口を設けると共に各ユニットの内部に防音材を充填して、開口から内部に吸収した騒音を消音させて、防音性能を向上させた防音壁が提案されている（特許文献４、特許文献５）。これらの技術では、二等辺三角形等の同一形状のユニットを繰り返し複数個配列することにより形成したエッジを用いている。
【非特許文献１】R&D KOBE STEEL ENGINEERING REPORTS/Vol.49 No.2(Sep.1999)
【特許文献１】特公昭６０−１４４３号公報
【特許文献２】特開２００１−６４９２０号公報
【特許文献３】特開２００３−１２９４２６号公報
【特許文献４】特開２００５−３０１１６号公報
【特許文献５】特開２００１−６４９２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記の従来の防音壁では、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数帯域（低音域）では殆ど減音効果を得ることができない。また、平坦な防音壁の上辺に特殊な形状の構造物を取り付けた他の防音壁としては、いわゆるＴ型防音壁や先端改良型防音壁などがある。これら他の防音壁では、構造的な見地から、防音壁に取り付ける構造物の形状が制約されている。従来の防音壁に限らず、他の防音壁においても、上記低音域では殆ど減音効果を得ることができない、という問題がある。
【０００４】
本発明は、上記問題点を解消するために成されたもので、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低音域を含む全音域で、防音効果をより向上させた防音パネル及び防音壁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】
【０００５】
請求項１の発明は、鉛直方向に延びる鉛直辺と該鉛直方向に対して傾斜した斜辺とを組合せた形状を有する鋸歯型エッジを備え、剛な材料で構成された鋸歯部材と、少なくとも前記鋸歯部材の隣接歯間を伝搬する音波の経路上に配置され、入射した音波の一部を減衰させ且つ残部を透過させる少なくとも１つの吸音部材と、を備え、前記吸音部材は、多孔質材料で構成される防音パネルである。
【０００６】
請求項２の発明は、鉛直方向に延びる鉛直辺と該鉛直方向に対して傾斜した斜辺とを組合せた形状を有する鋸歯型エッジを備え、剛な材料で構成された鋸歯部材と、少なくとも前記鋸歯部材の隣接歯間を伝搬する音波の経路上に配置され、入射した音波の一部を減衰させ且つ残部を透過させる少なくとも１つの吸音部材と、を備え、前記鋸歯部材は、鉛直方向の寸法に相当する予め定めた高さの鋸歯型エッジを備え、前記吸音部材は、前記鋸歯部材と鉛直方向及び水平方向の寸方が等しい平板状であり、平板状の前記吸音部材は、前記鋸歯部材の音源側に隣接配置された、防音パネルである。
【０００７】
請求項３の発明は、鉛直方向に延びる鉛直辺と該鉛直方向に対して傾斜した斜辺とを組合せた形状を有する鋸歯型エッジを備え、剛な材料で構成された鋸歯部材と、少なくとも前記鋸歯部材の隣接歯間を伝搬する音波の経路上に配置され、入射した音波の一部を減衰させ且つ残部を透過させる少なくとも１つの吸音部材と、を備え、前記鋸歯部材は、鋸歯部材の鉛直方向の寸法に相当する予め定めた高さの鋸歯型エッジを備えると共に、前記吸音部材は、前記鋸歯部材の鋸歯型エッジと噛み合う形状の前記予め定めた高さの鋸歯型エッジを備え、前記吸音部材は、前記鋸歯部材の鋸歯型エッジと前記吸音部材の鋸歯型エッジとが噛み合うように配置された、防音パネルである。
【０００８】
請求項４の発明は、鉛直方向に延びる鉛直辺と該鉛直方向に対して傾斜した斜辺とを組合せた形状を有する鋸歯型エッジを備え、剛な材料で構成された鋸歯部材と、少なくとも前記鋸歯部材の隣接歯間を伝搬する音波の経路上に配置され、入射した音波の一部を減衰させ且つ残部を透過させる少なくとも１つの吸音部材と、を備え、前記鋸歯部材は、鉛直方向の寸法に相当する予め定めた高さの鋸歯型エッジを備え、前記吸音部材は、前記鋸歯部材と鉛直方向及び水平方向の寸方が等しい平板状であり、平板状の前記吸音部材は、前記鋸歯部材の音源側と受音点側とに隣接配置された、防音パネルである。
【０００９】
請求項５の発明は、前記多孔質材料は、グラスウール又はロックウールである請求項１に記載の防音パネルである。請求項６の発明は、前記多孔質材料は、密度が３２ｋｇ／ｍ３〜９６ｋｇ／ｍ３で且つ厚さが２５ｍｍ〜３００ｍｍである請求項１又は５に記載の防音パネルである。
【００１０】
請求項７の発明は、前記鋸歯部材の鋸歯型エッジの各先端部を支持する支持部材を更に備えた、請求項１から６までの何れか１項に記載の防音パネルである。
【００１１】
請求項８の発明は、前記鋸歯部材は、一端側から他端側に辿ったとき、鉛直上方に向かう第１の鉛直辺、該第１の鉛直辺の終端から鉛直方向に対して第１の所定角度傾斜して鉛直下方に向かう第１の斜辺、該第１の斜辺の終端から鉛直方向に対して第２の所定角度傾斜して鉛直上方に向かう第２の斜辺、及び該第２の斜辺の終端から鉛直下方に向かう第２の鉛直辺を組合せた形状を有する第１のユニットと、一端側から他端側に辿ったとき、鉛直方向に対して第３の所定角度傾斜して鉛直上方に向かう第３の斜辺、及び該第３の斜辺の終端から鉛直方向に対して第４の所定角度傾斜して鉛直下方に向かう第４の斜辺を組合せた形状を有する第２のユニットと、を交互に配置した形状の鋸歯型エッジを備え、ベクトル・ポテンシャルＢを、受音点から前記鋸歯型エッジに想定された複数の縁辺ベクトルｄｇの始点の各々までの大きさで該受音点から該始点の各々に向かう複数の第１のベクトルｌの各々と、音源から前記縁辺ベクトルｄｇの始点の各々までの大きさで該音源から該始点の各々に向かう複数の第２のベクトルｍの各々との外積を含んで表わしたとき、前記ベクトル・ポテンシャルＢの各々と、前記複数の縁辺ベクトルｄｇの各々との内積の和が所定値以下の値になるように前記第１のユニット及び第２のユニットの形状を定めた、請求項１から７までの何れか１項に記載の防音パネルである。
【００１２】
請求項９の発明は、前記鋸歯部材は、一端側から他端側に辿ったとき、鉛直上方に向かう第１の鉛直辺、該第１の鉛直辺の終端から鉛直方向に対して第１の所定角度傾斜して鉛直下方に向かう第１の斜辺、該第１の斜辺の終端から鉛直方向に対して第２の所定角度傾斜して鉛直上方に向かう第２の斜辺、及び該第２の斜辺の終端から鉛直下方に向かう第２の鉛直辺を組合せた形状を有する第１のユニットと、一端側から他端側に辿ったとき、鉛直方向に対して第３の所定角度傾斜して鉛直上方に向かう第３の斜辺、及び該第３の斜辺の終端から鉛直方向に対して第４の所定角度傾斜して鉛直下方に向かう第４の斜辺を組合せた形状を有する第２のユニットと、を交互に配置した形状の鋸歯型エッジを備え、前記第１の鉛直辺の始端、前記第１の斜辺の終端、前記第２の斜辺の始端、第２の鉛直辺の終端、前記第３の斜辺の始端、及び前記第４の斜辺の終端を同一直線状上に位置させ、前記第１のユニットの高さ及び前記第２のユニットの高さを同一とし、前記第１の所定角度、前記第２の所定角度、前記第３の所定角度、及び前記第４の所定角度の少なくとも２つの所定角度の大きさが各々異なるように前記第１のユニット及び第２のユニットの形状を定めた、請求項１から７までの何れか１項に記載の防音パネルである。
【００１３】
請求項１０の発明は、請求項１〜請求項９のいずれか１項記載の防音パネルを備えた防音壁である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の防音パネル及び防音壁によれば、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低音域を含む全音域で、防音効果をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の一例を示す概略的な斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る防音パネルの構造の一例を示す平面図である。
【図３】（Ａ）は図２に示す防音パネルの単位ユニットの構造を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す単位ユニットのＸ-Ｘ線での断面図である。
【図４】第１のユニットと第２のユニットとを組み合わせた鋸歯型エッジ（Ｍ型エッジ）の形状を示す平面図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は鋸歯型エッジの先端形状の変形例を単位ユニットで示す図である。
【図６】Ｍ型エッジの変形例を単位ユニットで示す図である。
【図７】（Ａ）はグラスウールの吸音特性を示すグラフであり、（Ｂ）はロックウールの吸音特性を示すグラフである。
【図８】実験に用いた鋸歯部材の鋸歯型エッジ（Ｍ型エッジ）の形状を定義する図である。
【図９】実験に用いたＭ型エッジの形状を具体的に表す図である。
【図１０】図９に示すＭ型エッジを有する鋸歯部材の減音効果を示すグラフである。
【図１１】（Ａ）〜（Ｄ）は平坦エッジを有する剛板での停留位相点を説明する図である。
【図１２】（Ａ）〜（Ｄ）はＭ型エッジを有する鋸歯部材での停留位相点を説明する図である。
【図１３】（Ａ）〜（Ｄ）は他の鋸歯型エッジを有する鋸歯部材での停留位相点を説明する図である。
【図１４】屋外フィールド実験の条件を示す概略図である。
【図１５】（Ａ）は３種類の防音壁について最も低い位置にある受音点Ｒ１での減音量の測定結果を示すグラフであり、（Ｂ）は３種類の防音壁について最も高い位置にある受音点Ｒ３での減音量の測定結果を示すグラフである。
【図１６】平坦エッジを有する剛板と吸音部材とを併用した防音パネルの構造（比較例）を示す斜視図である。
【図１７】本発明の実施の形態に係る鋸歯部材及び吸音部材を併用した防音パネルの構造を示す斜視図である。
【図１８】本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の他の一例を示す概略的な斜視図である。
【図１９】（Ａ）は図１８に示す防音パネルの単位ユニットの構造を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す単位ユニットの分解斜視図であり、（Ｃ）は（Ａ）に示す単位ユニットのＡ-Ａ線での断面図である。
【図２０】本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の更に他の一例を示す概略的な斜視図である。
【図２１】（Ａ）は図２０に示す防音パネルの単位ユニットの構造を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す単位ユニットのＢ-Ｂ線での断面図である。
【図２２】本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の更に他の一例を示す概略的な平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の更に他の一例を示す概略的な平面図である。
【図２４】障壁による回折音場を計算するための座標及びベクトルを説明するための線図である。
【図２５】「平坦エッジ」及び「Ｍ型エッジ＋ＧＷ」について、水平距離が５ｍ、１０ｍ、２０ｍの各位置での減音量の測定結果をまとめて示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００１７】
（防音壁の全体構造）
まず、本発明の一実施の形態に係る防音壁の全体構造について説明する。図１は本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の一例を示す概略的な斜視図である。図１に示すように、本実施の形態の防音壁１０は、従来の上辺が平坦な防音壁１２の上辺に、防音パネル１４を取り付けて構成されている。上辺が平坦な防音壁１２の高さを「Ｈ」、防音パネル１４の高さを「ｈ」とすると、防音壁１０の高さは「Ｈ＋ｈ」である。防音壁１０の高さ「Ｈ＋ｈ」は、コストや外観の観点から低い方が好ましい。
【００１８】
上辺が平坦な防音壁の性能は、騒音の回折に伴う減衰量（回折減衰量）で評価することができる。回折減衰量の予測方法としては、「前川チャート」と呼ばれる回折減衰チャートを用いる方法が、簡便であり広く利用されている。前川チャートによれば、騒音の周波数と行路差とから騒音の回折減衰量を求めることができる。換言すれば、所望の回折減衰量を得るために必要な「防音壁の高さ」を求めることができる。
【００１９】
例えば、低音域の２５０Ｈｚで２０．５ｄＢの回折減衰量を得たい場合、前川チャートによれば高さ６ｍの防音壁が必要になる。詳細は後述するが、本実施の形態の防音パネル１４は、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低音域を含む全音域で防音効果を発揮する。このため、本実施の形態では、防音壁１２の高さ「Ｈ」を３．０ｍ、防音パネル１４の高さ「ｈ」を０．９ｍとし、合計３．９ｍの高さの防音壁で同等の回折減衰量を得ることができる。
【００２０】
本実施の形態の防音パネル１４は、鋸歯型形状のエッジ（以下、「鋸歯型エッジ」という。）を有する鋸歯部材１６と、鋸歯部材１６の音源側に隣接配置された平板状の吸音部材１８と、で構成されている。鋸歯部材１６は、鉛直方向に延びる鉛直辺と該鉛直方向に対して傾斜した斜辺とを組合せた形状を有する鋸歯型エッジを備えている。平板状の吸音部材１８は、少なくとも鋸歯部材１６の隣接歯間を伝搬する音波の経路上に配置されている。
【００２１】
音源Ｓで発生した騒音は、複数の経路により受音点Ｒに到達する。例えば、太い矢印で図示した通り、吸音部材１８を透過した騒音の一部は、鋸歯部材１６の隣接歯間を伝搬して受音点Ｒに到達する。また、吸音部材１８を透過した騒音の一部は、鋸歯部材１６で遮断される。更に、太い点線の矢印で図示した通り、音源Ｓで発生した騒音は、防音パネル１４の上辺で回折されて受音点Ｒに到達する。
【００２２】
（防音パネルの構造）
次に、上記の防音パネルの構造について説明する。図２は本発明の実施の形態に係る防音パネルの構造の一例を示す平面図である。また、図３（Ａ）は図２に示す防音パネルの単位ユニットの構造を示す平面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す単位ユニットのＸ-Ｘ線での断面図である。
【００２３】
図２、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、本実施の形態の防音パネル１４は、単位ユニットＵが水平方向に繰り返し配列された鋸歯部材１６を備えている。また、単位ユニットＵは、互いに形状が異なる第１のユニットｕ１と第２のユニットｕ２とを組み合わせて構成されている。第１のユニットｕ１はエッジがＭ字状であり、第２のユニットｕ２はエッジが逆Ｖ字状である。以下では、上記のＭ字状のエッジと逆Ｖ字状のエッジとを有する鋸歯型エッジ又は鋸歯部材１６を「Ｍ型エッジ」と称する。
【００２４】
本実施の形態では、鋸歯部材１６は、吸音部材１８の受音点側に隣接配置されて、吸音部材１８の受音点側の表面の一部を覆っている。これにより、上記の通り、吸音部材１８を透過した騒音の一部は、鋸歯部材１６の隣接歯間を伝搬するが、吸音部材１８を透過した騒音の他の一部は、鋸歯部材１６の第１のユニットｕ１又は第２のユニットｕ２で遮断される。
【００２５】
ここで、鋸歯型エッジの形状を詳細に説明する。図４は第１のユニットと第２のユニットとを組み合わせた鋸歯型エッジ（Ｍ型エッジ）の形状を示す平面図である。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は鋸歯型エッジの先端形状の変形例を単位ユニットで示す図である。図６はＭ型エッジの変形例を単位ユニットで示す図である。
【００２６】
図４に示すように、第１のユニットｕ１は、一端側から他端側にエッジを辿ったときに、鉛直上方に向かう第１の鉛直辺ｖ１、第１の鉛直辺ｖ１の終端から鉛直方向に対して第１の所定角度α１傾斜して鉛直下方に向かう第１の斜辺ｓ１、第１の斜辺ｓ１の終端から鉛直方向に対して第２の所定角度α２傾斜して鉛直上方に向かう第２の斜辺ｓ２、及び第２の斜辺ｓ２の終端から鉛直下方に向かう第２の鉛直辺ｖ２を組合せた形状を有している。
【００２７】
第１のユニットｕ１の第１の斜辺ｓ１の長さと第２の斜辺ｓ２の長さとは異なる大きさであり、第１の鉛直辺ｖ１の長さ及び第２の鉛直辺ｖ２の長さは、同一の大きさである。
【００２８】
また、第１の鉛直辺ｖ１の始端、第１の斜辺ｓ１の終端（第２の斜辺ｓ２の始端と同じ）、及び第２の鉛直辺ｖ２の終端は、同一直線上、例えば水平線上に位置している。第１の斜辺ｓ１の長さと第２の斜辺ｓ２の長さとが異なっているため、第１の所定角度α１と第２の所定角度α２とは異なった大きさとなっている。
【００２９】
第２のユニットｕ２は、一端側から他端側にエッジを辿ったときに、鉛直方向に対して第３の所定角度α３傾斜して鉛直上方に向かう第３の斜辺ｓ３、及び第３の斜辺ｓ３の終端から鉛直方向に対して第４の所定角度α４傾斜して鉛直下方に向かう第４の斜辺ｓ４を組合せた形状を有している。
【００３０】
第２のユニットｕ２の第３の斜辺ｓ３の長さと第４の斜辺ｓ４の長さとは異なる大きさであり、従って、第３の所定角度α３の大きさと第４の所定角度α４の大きさとは異なっている。
【００３１】
また、第３の斜辺ｓ３の始端、及び第４の斜辺ｓ４の終端は、第１のユニットで説明した直線と同一の直線上に位置している。そして、第３の斜辺ｓ３の終端から第３の斜辺ｓ３の始端が位置している直線までの距離、すなわち、第３の斜辺ｓ３及び第４の斜辺ｓ４によって形成される三角形の高さは、第１の鉛直辺ｖ１の長さ（従って、第２の鉛直辺ｖ２の長さ）と同一の大きさになるように形成されている。
【００３２】
このように、第１の鉛直辺ｖ１の始端、第１の斜辺ｓ１の終端、第２の斜辺ｓ２の始端、第２の鉛直辺ｖ１の終端、第３の斜辺ｓ３の始端、及び第４の斜辺ｓ４の終端が同一直線状上に位置し、第１の鉛直辺ｖ１、第２の斜辺ｓ２、及び第２のユニットの高さが同一になっているため、第１のユニットｕ１の高さ及び第２のユニットｕ２の高さは同一に形成されている。
【００３３】
また、第１の所定角度α１、第２の所定角度α２、第３の所定角度α３、及び第４の所定角度α４の大きさは各々異なっており、第２の鉛直辺ｖ２の終端と第３の斜辺ｓ３の始端とが一致すると共に、第４の斜辺ｓ４の終端と他の第１のユニットの第１の鉛直辺ｖ１の始端とが一致している。
【００３４】
なお、上記では、各歯の先端部が尖った鋸歯型エッジの例を図示したが、これに限定される訳ではない。図５（Ａ）に示すように、鋸歯型エッジの各歯の先端部１６Ｃは、平坦に切り取られていてもよい。即ち、先端部１６Ｃは、鉛直辺と斜辺との間又は斜辺と斜辺との間を、水平方向に延びる直線で結んで形成されている。また、図５（Ｂ）に示すように、鋸歯型エッジの各歯の先端部は、丸く切り取られていてもよい。即ち、先端部１６Ｃは、鉛直辺と斜辺との間又は斜辺と斜辺との間を、上方に凸な曲線で結んで形成されている。
【００３５】
また、単位ユニットＵは、第１のユニットｕ１及び第２のユニットｕ２以外に、他のユニットを含んでいてもよい。図６に示すように、変形例の単位ユニットは、第１のユニットｕ１と第２のユニットｕ２との間に、第１の鉛直辺ｖ１の終端から鉛直方向に対して所定角度α５傾斜して鉛直上方に向かう第５の斜辺ｓ５と、第５の斜辺ｓ５の終端から鉛直下方に向かう上記第１の鉛直辺ｖ１と同じ長さの第３の鉛直辺ｖ３とを備えた形状を有する第３のユニットｕ３を配置し、第１のユニットｕ１、第２のユニットｕ２、及び第３のユニットｕ３を組合せたユニットを下端の一点で連続させて複数個配置することによりエッジを形成したものである。
【００３６】
この変形例の第５の斜辺ｓ５の始端は第１のユニットの第１の鉛直辺ｖ１の終端と一致し、第３の鉛直辺ｖ３の終端は第２のユニットｕ２の第３の斜辺ｓ３の始端と一致しており、第１のユニットｕ１、第２のユニットｕ２、及び第３のユニットｕ３は、下端の一点で連続している。また、第１のユニットｕ１、第２のユニットｕ２、及び第３のユニットｕ３の斜辺及び鉛直辺で形成される三角形の各々の高さは同一に形成されている。
【００３７】
なお、上記では第１のユニットｕ１、第２のユニットｕ２、及び第３のユニットｕ３を組合せたユニットを連続させた例について説明したが、第１のユニットｕ１と第２のユニットｕ２とを交互に配置し、第１のユニットｕ１と第２のユニットｕ２との間、及び第２のユニットｕ２と第１のユニットｕ１との間の各々に、第１のユニットｕ１及び第２のユニットｕ２と下端の一点で連続させて第３のユニットｕ３を配置するようにしてもよい。この場合、第３のユニットｕ３の斜辺の各々を曲線状に形成するようにしてもよく、第３のユニットｕ３の斜辺の各々を交互に、すなわち一つおきに曲線状に形成するようにしてもよい。
【００３８】
また、上記では、第１の所定角度〜第４の所定角度の全ての所定角度の大きさを異ならせる例について説明したが、第１の所定角度〜第４の所定角度のいずれか２つの所定角の大きさを異ならせて他の所定角度の大きさを同じ大きさとしてもよい。
【００３９】
（鋸歯部材及び吸音部材）
次に、上記の鋸歯部材及び吸音部材の特性・材料について説明する。
鋸歯部材１６は、剛な材料で構成されている。防音パネル及び防音壁の分野で「剛な材料」とは、透過損失ＴＬが４０ｄＢよりも大きな材料を意味する。具体的な材料としては、ＰＣ（プレキャスト・コンクリート）板などのコンクリート板、鉄やアルミニウムなどの金属板、合成樹脂板、木製の単板や合板、及びこれらの複合板が挙げられる。一般的な防音パネルの厚さは、３０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲であり、鋸歯部材１６の厚さも同じ範囲としてもよい。しかしながら、上記の意味での「剛な材料」であれば、厚さは特に限定されない。例えば、鋸歯部材１６が透過損失ＴＬが４０ｄＢよりも大きな材料で構成された板であれば、鋸歯部材１６の厚さは１ｍｍでもよい。なお、計算モデルを用いて音場計算を行う場合には、防音パネル及び防音壁の厚さはゼロと仮定される。
【００４０】
吸音部材１８は、入射した音波の一部を減衰させ且つ残部を透過させる材料で構成されている。即ち、入射した音波は吸音部材１８を透過するが、透過時に吸音部材１８の内部でエネルギー損失が発生する。このような特性を有する吸音部材としては、多孔質材料又は柔軟材料が挙げられる。多孔質材料としては、グラスウール、ロックウール、スラグウール、フェルト、発泡樹脂（連続気泡）、吹付繊維、焼成岩、木毛セメント、木片セメント、軟質繊維、織物、植毛製品等が挙げられる。柔軟材料としては、軟質発泡樹脂（独立気泡）、被膜（塗装）多孔質材料等が挙げられる。これらの中でも、吸音特性に優れる多孔質材料が好ましく、グラスウール、ロックウールが特に好ましい。
【００４１】
吸音部材１８の厚さは、材料の種類、材料の密度、及び必要とされる吸音率に応じて決まる。一般に、多孔質材料では、密度が３２ｋｇ／ｍ３〜９６ｋｇ／ｍ３の範囲であれば、厚さは２５ｍｍ〜３００ｍｍの範囲とすることができる。吸音部材１８の吸音特性は、全周波数帯域での「残響室法吸音率」で表される。残響室法吸音率は、ＪＩＳ  Ａ  １４０９  「残響室法吸音率の測定方法：１９９８」（ＩＳＯ  ３５４：１９８５）に基づいて測定される。以下では、残響室法吸音率を「吸音率」と称する。
【００４２】
ここで、グラスウール及びロックウールの吸音特性を例示する。図７（Ａ）はグラスウールの吸音特性を示すグラフであり、図７（Ｂ）はロックウールの吸音特性を示すグラフである。図７（Ａ）に示す吸音特性は、厚さ５０ｍｍのグラスウール吸音ボードについて、背後空気層なしの条件下で、密度を３２ｋｇ／ｍ３、４０ｋｇ／ｍ３、４８ｋｇ／ｍ３と変化させて測定したものである。図７（Ｂ）に示す吸音特性は、厚さ５０ｍｍのロックウール吸音ボードについて、背後空気層なしの条件下で、密度を２０ｋｇ／ｍ３から１６０ｋｇ／ｍ３まで変化させて測定したものである。
【００４３】
図７（Ａ）及び図７（Ｂ）から分かるように、グラスウール及びロックウール等の多孔質材料は、中高音域において０．８から１．０と非常に高い吸音率を示す。その一方、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低音域では、中高音域に比べ吸音率が顕著に低下する。例えば１２５Ｈｚでは、吸音率は０．１から０．３にまで低下する。従って、多孔質材料だけでは、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低音域での減音効果を得ることはできない。
【００４４】
（鋸歯部材による減音効果）
次に、鋸歯部材による減音効果について説明する。
図８は実験に用いた鋸歯部材の鋸歯型エッジ（Ｍ型エッジ）の形状を定義する図である。図８に示すように、Ｍ型エッジの形状パラメータを定義することができる。ここでは、形状パラメータとして、角度α、角度β、角度γ、角度δ、幅ｗ１、幅ｗ２、及び高さｈを定義している。これらの形状パラメータを適宜調整することで、減音効果が高くなるように、Ｍ型エッジの形状を最適化することができる。なお、上記の形状パラメータの代わりに、各形状パラメータを算出可能な他の形状パラメータを用いてもよい。
【００４５】
図９は実験に用いたＭ型エッジの形状を具体的に表す図である。実験に用いたＭ型エッジは、第１のユニットｕ１と第２のユニットｕ２とを交互に配列して構成されている。第１のユニットｕ１及び第２のユニットｕ２の先端部の各々は、水平方向に沿って平坦に切り取られている。第１のユニットｕ１及び第２のユニットｕ２の各部に関し、図９に示すように、鉛直方向及び水平方向の寸法がｍｍ単位で規定されている。
【００４６】
図１０は図９に示すＭ型エッジを有する鋸歯部材の減音効果を示すグラフである。Ｍ型エッジの減音量を実線で図示し、同じ高さの平坦エッジの剛板の減音量を細い実線で図示している。横軸は周波数（単位：ｋＨｚ）を表し、縦軸は減音量（単位：ｄＢ）を表す。減音量ＡＴＴは、防音壁を回折して受音点Ｒに到達する音波の音圧レベルをＳＰＬ、音源Ｓから１ｍ離れた点の音圧レベルをＳＰＬ１ｍとすると、ＡＴＴ＝ＳＰＬ−ＳＰＬ１ｍである。
【００４７】
ここで、各点の位置座標を（ｘ、ｙ、ｚ）で表す。地表面と接する防音壁の中心上端部の位置が、原点（０、０、０）である。「ｘ」は、防音壁に直交する方向における、防音壁からの距離を表す。音源Ｓ側が負であり、受音点Ｒ側が正である。「ｙ」は、防音壁に平行な方向における、防音壁の中心からの距離を表す。「ｚ」は、防音壁の上端部の高さからの距離を表す。地表面側が負である。図１０に示す例では、音源Ｓの位置座標を「Ｓ（−２．５、０、−１．５）」とし、受音点Ｒの位置座標を「Ｒ（５、０、−２）」とした。
【００４８】
Ｍ型エッジの高さを「ｈ（単位：ｍ）」、音速を「ｃ（単位：ｍ／ｓ）」とすると、低域遮断周波数ｆＬは、ｆＬ＝ｃ／ｈで近似される。Ｍ型エッジでは、同じ高さの平坦エッジと比較して、低域遮断周波数ｆＬにおいて略５ｄＢの減音量が得られている。また、５ｄＢ以上の減音量が得られるのは、周波数「ｆＬ＝ｃ／ｈ」より高い周波数帯域（中高音域）に制限されている。換言すれば、Ｍ型エッジでは、入射角≒π／６の場合に、平坦エッジと比較して５ｄＢの減音量を得るための最小周波数は、およそｃ／ｈとなる。
【００４９】
ここで、鋸歯部材により減音効果が生じる理由を考察する。図１１（Ａ）は、平坦エッジを有する剛板１００での停留位相点を示す斜視図である。図１１（Ｂ）〜（Ｄ）は、高さ２ｍの平坦エッジからの回折音を理論計算した結果を示す図である。図１１（Ａ）では停留位相点を●（黒丸）で表し、図１１（Ｂ）では停留位相点を○（白丸）で表す。
【００５０】
図１１（Ｂ）が計算モデルと音源Ｓおよび受音点Ｒの位置を示す。音源Ｓの位置座標は「Ｓ（−１．５、０、１．２）」とし、受音点Ｒの位置座標を「Ｒ（５、０、１．５）」とした。図１１（Ｃ）が障壁回折波のインパルス応答を示す。横軸は時間（単位：ｍｓ（ミリ秒））を表し、縦軸は相対的音圧（Amplitude）（単位：Ｎ/ｍ２）を表す。図１１（Ｄ）の実線がインパルス応答のスペクトルを示し、丸印は障壁回折音（平坦エッジ）のマクドナルド厳密解を示す。横軸は周波数（単位：ｋＨｚ）を表し、縦軸は減音量（単位：ｄＢ）を表す。
【００５１】
また、図１２（Ａ）は、Ｍ型エッジを有する鋸歯部材１６での停留位相点を示す斜視図である。図１２（Ｂ）〜（Ｄ）の各々は、図１１（Ｂ）〜（Ｄ）と同様に、Ｍ型エッジからの回折音を理論計算した結果を示す図である。なお、これらの例では、吸音部材１８は設けられていないものとする。
【００５２】
計算モデルを用いて計算した音源Ｓと受音点Ｒとの間のインパスル応答は、図１１（Ｃ）に示すように、平坦エッジでは単一パルスになる。これに対して、複数の角部を有するＭ型エッジでは、図１２（Ｃ）に示すように、複雑な波形の分散パルスとなり、振幅も数分の１に低下する。
【００５３】
これらの波形の相違は、音波の位相が停留する「停留位相点」により説明することができる。図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、平坦エッジでは、音源Ｓと受音点Ｒの最短経路と剛板１００のエッジとが交差する点が、停留位相点Ｐとなる。この場合には、１つの停留位相点Ｐが発生する。このとき、図１１（Ｃ）に示すように、音源Ｓから出た音波が防音壁の停留位相点Ｐを経て受音点に到達するとき、その回折波は１つの大きいパルスとなる。平坦エッジのインパルス応答の振幅は０．００８０２２９である。また、図１１（Ｄ）に示すように、インパルス応答のスペクトルは、マクドナルド厳密解とほぼ一致する。
【００５４】
これに対し、Ｍ型エッジでは、図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、音源Ｓと受音点Ｒの最短経路と鋸歯部材１６のエッジとが交差する点は複数個あり、複数の停留位相点Ｐが発生する。このモデルのＭ型エッジは高さ０．９ｍであり、Ｍエッジの頂点高さは図１１（Ａ）のモデルと同じ２ｍである。このとき、図１２（Ｃ）に示すように、Ｍ型エッジでは、複数の停留位相点Ｐを生じることで、伝搬する音波のエネルギーが分散されて複雑な波形の分散パルスとなり、受音される音波の振幅も低下する。Ｍ型エッジのインパルス応答の振幅は０．００２３８３７であり、平坦エッジの１／３以下になっている。また、図１２（Ｄ）に示すように、インパルス応答のスペクトルは、０．６、２ｋＨｚにおいてマクドナルド厳密解より１０ｄＢ程度小さくなっている。これにより、Ｍ型エッジによって減音量が増大することが理論計算により検証された。
【００５５】
なお、本実施の形態では、鋸歯型エッジは「Ｍ型エッジ」に限定されない。図１３（Ａ）は、他の鋸歯型エッジを有する鋸歯部材での停留位相点を示す斜視図である。図１３（Ｂ）〜（Ｄ）の各々は、図１１（Ｂ）〜（Ｄ）と同様に、他の鋸歯型エッジからの回折音を理論計算した結果を示す図である。図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、二等辺三角形等、同一形状のユニットを繰り返し複数個配列することにより形成した鋸歯型エッジ１６Ｍを用いてもよい。鋸歯型エッジ１６Ｍによっても、「Ｍ型エッジ」と同様に、複数の停留位相点Ｐが発生して減音量が増大する。
【００５６】
（Ｍエッジの優位性）
上記の通り、鋸歯型エッジは「Ｍ型エッジ」には限定されないが、鋸歯型エッジとしては「Ｍ型エッジ」が特に好ましい。図１２（Ｂ）及び図１３（Ｂ）から分かるように、図１２（Ｂ）に示す「Ｍ型エッジ」では、図１３（Ｂ）に示す「鋸歯型エッジ１６Ｍ」に比べてより多くの停留位相点Ｐが発生するので、より大きな減音量を得ることができる。
【００５７】
また、同一形状のユニットを繰り返し配列した鋸歯型エッジ１６Ｍでは、ユニットの各々から回折する多くのパルスが同じ時間間隔で正面の受音点に到達することになることから、櫛形フィルターと同一に作用し、平坦エッジを有する通常の防音壁より騒音レベルが大きくなる周波数帯が発生する可能性がある。
【００５８】
鋸歯型エッジとして「Ｍ型エッジ」を有する鋸歯部材１６は、図２４に示すように、ベクトルポテンシャＢを、受音点ＲからＭ型エッジに想定された複数の縁辺ベクトルｄｇの始点の各々までの大きさで受音点Ｒから始点の各々に向かう複数の第１のベクトルｌの各々と、音源Ｓから縁辺ベクトルｄｇの始点の各々までの大きさで音源Ｓから始点の各々に向かう複数の第２のベクトルｍの各々との外積を含んで表わしたとき、ベクトル・ポテンシャルＢの各々と、複数の縁辺ベクトルｄｇの各々との内積の和が所定値以下の値になるように、第１のユニットｕ１及び第２のユニットｕ２の形状を定めたものである。
【００５９】
ここで、障壁のエッジからの境界回折波を、任意形状の剛平面開口からの回折波に対するＭａｇｇｉ−Ｒｕｂｉｎｏｗｉｃｚ理論に基づいて、上記の「Ｍ型エッジ」の設計理論を詳細に説明する。図２４は、障壁による回折音場を計算するための座標及びベクトルを説明するための線図である。
【００６０】
図２４に示すように、点音源をＳ、点音源に対する観測点（受音点）をＰとし、剛で厚さの無視できる有限長障壁１０が存在するとき、受音点Ｐの速度ポテンシャルは、障壁面の裏側の速度ポテンシャルを０と近似した場合、Ｍａｇｇｉ−Ｒｕｂｉｎｏｗｉｃｚ表示により障壁のエッジΓに沿う線積分によって、以下の（１）式で与えられる。なお、座標は、鉛直上方を正とする鉛直方向のｚ軸、点音源方向を正とする障壁面に垂直なｘ軸、障壁面に沿ったｙ軸を備えたｘｙｚ座標を用い、座標の原点を障壁面の中心を通る鉛直線と障壁面の下辺との交点に一致させている。
【００６１】
【数１】
0005726479.tif 000002
【００６２】
ここで、ｄｇはΓに沿う微小ベクトルである縁辺ベクトル、太字のlは受音点Ｐを始点とし縁辺ベクトルｄｇの始点を終点とするベクトル、太字のｍは音源Ｓを始点とし縁辺ベクトルｄｇの始点を終点とするベクトル、太字のｍ’は障壁により生じる音源Ｓの虚音源Ｓ’を始点とし縁辺ベクトルｄｇの始点を終点とするベクトル、細字のｌ， ｍ， ｍ’はこれらのベクトルの大きさである。また、ｄ、ｄ’はそれぞれＳＰ間とＳ’Ｐ間の距離、εは観測点である受音点Ｐが音源Ｓの照射領域内、領域外にある場合、各々１、０をとる定数、ε’は受音点Ｐが虚音源ＳとエッジГとでできる錘面の内部、錘面上、外部にある場合、各々1、１／２、０をとる定数である。
【００６３】
上記(１)式の第１項は直接波、第２項は障壁からの反射波、第３項は障壁のエッジΓからの境界回折波を各々表わしている。なお、(１)式において、キルヒホッフ境界条件近似を除けば、その導出過程での数式的操作は厳密である。また、ｋはω／ｃ（ωは角速度、ｃは音速）で表わされる波長定数であり、時間因子ｅｘｐ（ｉωｔ）は省略した。
【００６４】
ここでは、回折界を時間領域で考察する。その理由は、有限長の障壁を対象にしてその頂点エッジからの回折波を取り扱う場合、障壁の両サイドからの回折波や地表面反射波は不要であるので、これらを時間領域において除去するためである。さらに、重要な理由は、三角形状のエッジなど平坦でない頂点エッジからの回折音の特徴抽出は時間領域のインパルス応答によって可能となるからである。
【００６５】
従って、ここでは、回折波のインパルス応答表示ｈ(Ｐ，ｔ)を用いることとする。インパルス応答は、伝達関数である式(１)を逆フーリエ変換することで、次の（２）式で与えられる。
【００６６】
【数２】
0005726479.tif 000003
【００６７】
但し、δ（ｔ）はデルタ関数であり、(２)式の第３項は有限長のエッジに対する線積分で与えられている。以下ではこの線積分で与えられている項を境界回折波のインパルス応答ｈ(ｔ)と呼ぶ。
【００６８】
上記(２)式中の境界回折波のインパルス応答ｈ(ｔ)は、ベクトル形式で表現されているが、次の（３）式で示すようにスカラー表示することができる。
【００６９】
【数３】
0005726479.tif 000004
【００７０】
但し、θ、θ'は各々ベクトルｌとベクトルｍ、ベクトルｌとベクトル ｍ’のベクトル外積の内角であり、ｎ、ｎ’はベクトル外積の単位方向ベクトルである（図２４参照）。また、右辺大カッコ内を次の（４)式に示すベクトル・ポテンシャルＢと定義する。
【００７１】
【数４】
0005726479.tif 000005
【００７２】
ベクトルｌとベクトルｍ、ベクトルｌとベクトルｍ’を、
【００７３】
【数５】
0005726479.tif 000006
【００７４】
とすれば、ベクトルｌとベクトルｍ、 ベクトルｌとベクトル ｍ’のベクトル外積のｘ、ｙ、ｚ成分ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ、ｎ’ｘは次の（５）式によって与えられる。
【００７５】
すなわち、
【００７６】
【数６】
0005726479.tif 000007
【００７７】
とすると、次の関係が存在する。
【００７８】
【数７】
0005726479.tif 000008
【００７９】
以上より、境界回折波のインパルス応答は次のような性質を持つ。
（１）境界回折波は、音源Ｓから放射された音波が障壁のエッジの微小要素ｄ|ｇ|に入射し、その入射点から距離ｌ離れた受音点Ｐに到達する現象の総和として表わされる。各微小要素の受音点Ｐに対する寄与はベクトル・ポテンシャルＢと縁辺ベクトルｄｇの内積で与えられる。その振幅は１／ｌｍに反比例し、受音点Ｐへの到達時間は（ｌ＋ｍ）／ｃである。
（２）ベクトル・ポテンシャルＢは、音源と虚音源の２つの寄与から構成される。障壁の裏側の回折波領域では音源からの寄与が大きく、一方、音源側では虚音源からの寄与が大きい。このことは障壁と音源、虚音源、及び受音点により決まるθとθ'の大きさを比較すれば、θは１３５°程度、θ'は１５°程度であることからも理解でき、回折波領域である受音点側の音場を検討する場合には上記（４）式の第２項を無視することができる。
【００８０】
従って、上記（３）式を最小にする条件を求めれば、受音点における音場を最小にすることができる。上記（３）式を最小にするためには、近似的に下記（６）式で表わされるベクトル・ポテンシャルＢと縁辺ベクトルｄｇとの内積（スカラー積）の和を最小にする条件を求めればよい。
【００８１】
【数８】
0005726479.tif 000009
【００８２】
上記（６）式におけるｓｉｎθ／（１＋ｃｏｓθ）・ｎは音源正面で最大値になり、方向は水平になる。従って、スカラー積ｓｉｎθ／（１＋ｃｏｓθ）ｎ・ｄｇを小さくするためにはθは大きい程よい。
【００８３】
なお、虚音源も考慮する場合には、ベクトル・ポテンシャルＢとして以下の（７）式を用いればよい。
【００８４】
【数９】
0005726479.tif 000010
【００８５】
以上の通り、鋸歯部材１６の鋸歯型エッジを「Ｍ型エッジ」とすることで、ベクトル・ポテンシャルＢの各々と、複数の縁辺ベクトルｄｇの各々との内積の和は最小になり、受音点Ｒの音場を最小にすることができる。なお、受音点Ｒの音場を最小にするのが最適であるが、上記内積の和が、最小付近の所定値以下になるように鋸歯型エッジの形状を定め、受音点の音場を最小付近の所定値以下になるようにしてもよい。従って、上述した通り、「Ｍ型エッジ」以外の鋸歯型エッジを用いてもよい。
【００８６】
（屋外フィールド実験）
次に、屋外フィールド実験の条件及び結果について説明する。
屋外フィールド実験では、（１）平坦エッジの剛板のみ（図１１（Ａ）〜（Ｄ）参照）、（２）Ｍ型エッジの鋸歯部材のみ（図１２（Ａ）〜（Ｄ）参照）、（３）Ｍ型エッジの鋸歯部材及びＧＷの吸音部材（図１参照）と、防音パネルの構造が異なる３種類の防音壁について減音量を測定した。以下では、（１）を「平坦エッジ」、（２）を「Ｍ型エッジ」、（３）を「Ｍ型エッジ＋ＧＷ」と称する。「Ｍ型エッジ＋ＧＷ」が、本実施の形態に係る防音パネルである。
【００８７】
図１４は屋外フィールド実験の条件を示す概略図である。高さ１．５ｍの平坦エッジの防音壁１２の上辺に、高さ０．９ｍの防音パネル１４を取り付け、地表から２．４ｍの高さの防音壁１０とした。また、両端からの音波の回り込みを防ぐために、水平方向の長さが３０ｍの防音壁１０を構成した。実験に用いた「Ｍ型エッジ」の具体的な形状は、図９に示した通りである。この単位ユニット（水平方向の幅：８２０ｍｍ）を、長さ３０ｍにわたって繰り返し配列した。
【００８８】
平坦エッジの防音壁１２の材料は合板４８ｍｍであり、透過損失ＴＬは１０００Ｈｚで約３０ｄＢである。防音壁１２はＰＣコンクリート板であり厚さは１５０ｍｍとした。鋸歯部材１６の材料は合板であり、鋸歯部材１６の厚さは４８ｍｍとした。透過損失ＴＬは約３０ｄＢである。吸音部材１８の材料はグラスウールであり、密度４８ｋｇ／ｍ３で厚さは５０ｍｍとした。なお、このグラスウールの吸音特性は、図７（Ａ）に図示した通りである。
【００８９】
「音源Ｓ」は、防音壁１０からの水平距離が２．５ｍ、地表からの高さが０．１５ｍの位置に配置した。防音壁１０からの水平距離が５ｍ、地表からの高さが０ｍの位置を「受音点Ｒ１」、同じく水平距離が５ｍ、地表からの高さが０．７５ｍの位置を「受音点Ｒ２」、同じく水平距離が５ｍ、地表からの高さが１．５ｍの位置を「受音点Ｒ３」とした。音源Ｓである音源スピーカ（エレクトロボイスＥＶ社製、製品名「ＺＸ５−９０」）から定常ピンクノイズを放射し、受音点Ｒ１、受音点Ｒ２、受音点Ｒ３の各点に配置した精密騒音計（ＲＩＯＮ社製、製品名「ＮＡ−６１」）で、防音壁１０を超えて伝搬する騒音の音圧レベルを測定した。測定フィールドは８０ｍ×５０ｍの平坦な草地であるが、周辺建物や法面から若干の反射音が到来する。
【００９０】
図１５（Ａ）は３種類の防音壁について最も低い位置にある受音点Ｒ１での減音量の測定結果を示すグラフであり、図１５（Ｂ）は３種類の防音壁について最も高い位置にある受音点Ｒ３での減音量の測定結果を示すグラフである。「Ｍ型エッジ」及び「Ｍ型エッジ＋ＧＷ」を用いた測定では、長手方向に沿う音圧変動を考慮してＭ型エッジのパターン１周期に対応する範囲の平均値を測定値とした。これらの測定結果から、本実施の形態に係る「Ｍ型エッジ＋ＧＷ」では、「平坦エッジ」及び「Ｍ型エッジ」と比較すると、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数帯域を含む全周波数帯域でさらに５ｄＢ程度の減音効果が得られることがわかる。
【００９１】
「Ｍ型エッジ」では、低周波数帯域で減音効果を得ることができなかった。これに対し、本実施の形態に係る「Ｍ型エッジ＋ＧＷ」では、全周波数帯域で減音効果を得ることができる。これは、グラスウールの吸音特性（低音域では吸収率が非常に低い）からも予測し得ない効果である。特に、高さが僅か２．４ｍの防音壁により、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数帯域において、図１１（Ａ）等に示す平坦エッジの防音壁の減音効果より５ｄＢも大きい減音効果が得られたことは驚くべき事項である。なお、測定結果に見られる減音量の周波数変動は、中心周波数４００Ｈｚにおける減音量の差がほとんど生じていないことを含めて主に地表面からの反射音の影響であると推測される。
【００９２】
また、受音エリアを、防音壁１０からの水平距離が１０ｍ、２０ｍの位置まで広げた場合にも、同様に減音効果の改善が観測された。図２５は「平坦エッジ」及び「Ｍ型エッジ＋ＧＷ」について、水平距離が５ｍ、１０ｍ、２０ｍの各位置での減音量の測定結果をまとめて示すグラフである。各水平位置において、地表からの高さが０ｍ、０．７５ｍ、１．５ｍの３点を「受音点Ｒ」とした。
【００９３】
図２５に示すように、「Ｍ型エッジ＋ＧＷ」では、各位置の各受音点において、中心周波数４００Ｈｚを含む全周波数帯域で、「平坦エッジ」より大きな減音効果が得られている。この結果から、図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示す測定結果で、中心周波数４００Ｈｚにおける「Ｍ型エッジ＋ＧＷ」の減音量が「平坦エッジ」及び「Ｍ型エッジ」と同程度となった原因は、地表面の影響と考えられる。
【００９４】
また、水平距離が５ｍ、１０ｍ、２０ｍの各位置で比較すると、水平距離が短い方が、より高い減音効果を得ることができる。また、地表からの高さが０ｍ、０．７５ｍ、１．５ｍの各点で比較すると、地面に近い方が、より大きな減音効果を得ることができる。即ち、回折音の回折角が大きいほど、減音効果が大きくなると共に、低周波数帯域での減音効果が大きくなる。
【００９５】
（吸音部材の併用による減音効果の増大）
次に、鋸歯部材及び吸音部材の併用により減音効果が生じる理由を考察する。
図１６は平坦エッジを有する剛板と吸音部材とを併用した防音パネルの構造（比較例）を示す斜視図である。図１７は本発明の実施の形態に係る鋸歯部材及び吸音部材を併用した防音パネルの構造を示す斜視図である。図１６に示すように、比較例に係る防音パネル１０４は、平坦エッジを有する剛板１００と、剛板１００の音源側に隣接配置された平板状の吸音部材１０２と、で構成されている。
【００９６】
上述した通り、本実施の形態に係る「Ｍ型エッジ＋ＧＷ」では、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数帯域を含む全周波数帯域で減音効果を得ることができる。この現象を種々の観点から解析しているが、計算モデルを用いた音場計算では、明確な解を得ることは難しい。本発明者等は、本実施の形態に係る防音パネル１４の効果が、鋸歯部材１６及び吸音部材１８の併用による相乗効果であることに着目している。
【００９７】
音波は媒質（ここでは「空気」）を伝搬する弾性波であり、空気粒子は音源の振動に従って変位する。平坦エッジであれ、Ｍ型エッジ等の鋸歯状エッジであれ、エッジ先端は特異点である。特異点であるエッジ先端では、空気粒子は高速で移動している。図１７に示すように、本実施の形態に係る防音パネル１４では、鋸歯部材１６の鋸歯状エッジのエッジ先端Ｅの長さ（エッジ長）が、図１６に示す剛板１００の平坦エッジのエッジ先端Ｅの長さ（エッジ長）よりも顕著に長くなっている。
【００９８】
従って、本実施の形態に係る防音パネル１４では、鋸歯状エッジのエッジ長が平坦エッジのエッジ長よりも長く、吸音処理によりエッジ先端Ｅで発生するエネルギー損失が、平坦エッジを有する剛板１００を有する比較例の防音パネル１０４よりも、効果的に発生するものと考えられる。
【００９９】
（防音壁の変形例１）
次に、本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の第１の変形例について説明する。図１８は本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の他の一例を示す概略的な斜視図である。図１９（Ａ）は図１８に示す防音パネルの単位ユニットの構造を示す平面図であり、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）に示す単位ユニットの分解斜視図であり、図１９（Ｃ）は図１９（Ａ）に示す単位ユニットのＡ-Ａ線での断面図である。
【０１００】
図１８、図１９（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本実施の形態の防音壁１０Ａは、従来の上辺が平坦な防音壁１２Ａの上辺に、防音パネル１４Ａを取り付けて構成されている。防音パネル１４Ａは、鋸歯型エッジを有する鋸歯部材１６Ａと、鋸歯部材１６Ａの鋸歯型エッジと噛み合う鋸歯型エッジを有する吸音部材１８Ａと、で構成されている。図２、図３（Ａ）に示す例と同様に、防音パネル１４Ａは、単位ユニットＵを水平方向に繰り返し配列した鋸歯部材１６Ａを備えている。また、単位ユニットＵは、互いに形状が異なる第１のユニットｕ１と第２のユニットｕ２とを組み合わせて構成されている。
【０１０１】
鋸歯部材１６Ａと吸音部材１８Ａとは、互いの鋸歯型エッジが噛み合うように配置され、鋸歯部材１６Ａの隣接歯間が吸音部材１８Ａで埋められている。即ち、吸音部材１８Ａは、少なくとも鋸歯部材１６Ａの鋸歯型エッジの隣接歯間を伝搬する音波の経路上に配置されている。これにより、吸音部材１８を透過した騒音は、鋸歯部材１６の隣接歯間を伝搬し、吸音部材１８を透過しない騒音は、鋸歯部材１６の第１のユニットｕ１又は第２のユニットｕ２で遮断される。
【０１０２】
上記構造の防音パネル及び防音壁によっても、上記の実施の形態と同様に、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数帯域を含む全周波数帯域で減音効果が得ることができる。また、吸音部材を小型化できると共に、防音パネルの薄型化を図ることができる。
【０１０３】
（防音壁の変形例２）
次に、本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の第２の変形例について説明する。図２０は本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の更に他の一例を示す概略的な斜視図である。図２１（Ａ）は図２０に示す防音パネルの単位ユニットの構造を示す平面図であり、図２１（Ｂ）は図２１（Ａ）に示す単位ユニットのＢ-Ｂ線での断面図である。
【０１０４】
図２０、図２１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施の形態の防音壁１０Ｂは、従来の上辺が平坦な防音壁１２Ｂの上辺に、防音パネル１４Ｂを取り付けて構成されている。防音パネル１４Ｂは、鋸歯型エッジを有する鋸歯部材１６Ｂと、鋸歯部材１６Ｂを挟み込み平板状の吸音部材１８Ｂ１及び吸音部材１８Ｂ２と、で構成されている。図２、図３（Ａ）に示す例と同様に、防音パネル１４Ｂは、単位ユニットＵを水平方向に繰り返し配列した鋸歯部材１６Ｂを備えている。また、単位ユニットＵは、互いに形状が異なる第１のユニットｕ１と第２のユニットｕ２とを組み合わせて構成されている。
【０１０５】
鋸歯部材１６Ｂは、吸音部材１８Ｂ１の受音点側に隣接配置されて、吸音部材１８Ｂ１の受音点側の表面の一部を覆っている。また、吸音部材１８Ｂ２は、鋸歯部材１６Ｂの受音点側に隣接配置されて、鋸歯部材１６Ｂの受音点側の表面を覆っている。これにより、上記の通り、吸音部材１８Ｂ１を透過した騒音の一部は、鋸歯部材１６Ｂの隣接歯間を伝搬して吸音部材１８Ｂ２を透過するが、吸音部材１８Ｂ１を透過した騒音の他の一部は、鋸歯部材１６Ｂの第１のユニットｕ１又は第２のユニットｕ２で遮断される。
【０１０６】
上記構造の防音パネル及び防音壁によっても、上記の実施の形態と同様に、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数帯域を含む全周波数帯域で減音効果が得ることができる。また、鋸歯部材が内部に挟み込まれることで、防音パネルの安定性及び美観が向上する。
【０１０７】
（防音壁の変形例３）
次に、本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の第３の変形例について説明する。図２２は本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の更に他の一例を示す概略的な平面図である。本実施の形態の防音壁１０Ｄは、従来の上辺が平坦な防音壁１２Ｄの上辺に、防音パネル１４Ｄを取り付けて構成されている。防音パネル１４Ｄは、鋸歯型エッジを有する鋸歯部材１６Ｄと、鋸歯部材１６Ｄの音源側に隣接配置された平板状の吸音部材１８Ｄと、で構成されている。
【０１０８】
図２、図３（Ａ）に示す例と同様に、防音パネル１４Ｄは、単位ユニットＵを水平方向に繰り返し配列した鋸歯部材１６Ｄを備えている。また、単位ユニットＵは、互いに形状が異なる第１のユニットｕ１と第２のユニットｕ２とを組み合わせて構成されている。鋸歯部材１６Ｄは、鋸歯型エッジの各先端部を支持する棒状の支持部材２０を更に備えている。棒状の支持部材２０は、いわゆる「算木」として機能する。
【０１０９】
上記構造の防音パネル及び防音壁によっても、上記の実施の形態と同様に、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数帯域を含む全周波数帯域で減音効果が得ることができる。また、鋸歯部材の各先端部が支持されることで、防音パネルの安定性が向上する。
【０１１０】
（防音壁の変形例４）
次に、本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の第４の変形例について説明する。図２３は本発明の実施の形態に係る防音壁の構造の更に他の一例を示す概略的な平面図である。本実施の形態の防音壁１０Ｅは、従来の上辺が平坦な防音壁１２Ｅの上辺に、防音パネル１４Ｅを取り付けて構成されている。防音パネル１４Ｅは、鋸歯型エッジを有する鋸歯部材１６Ｅと、鋸歯部材１６Ｅの音源側に隣接配置された平板状の吸音部材１８Ｅと、で構成されている。
【０１１１】
図２、図３（Ａ）に示す例と同様に、防音パネル１４Ｅは、単位ユニットＵを水平方向に繰り返し配列した鋸歯部材１６Ｅを備えている。また、単位ユニットＵは、互いに形状が異なる第１のユニットｕ１と第２のユニットｕ２とを組み合わせて構成されている。鋸歯部材１６Ｅは、鋸歯型エッジの各歯を保持する棒状の保持部材２２を更に備えている。棒状の保持部材２２は、いわゆる「架台」であり、鋸歯型エッジの各歯は「架台」上に設置される。
【０１１２】
上記構造の防音パネル及び防音壁によっても、上記の実施の形態と同様に、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの低周波数帯域を含む全周波数帯域で減音効果が得ることができる。また、鋸歯部材の各歯が保持されることで、防音パネルの安定性が向上する。
【０１１３】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれら実施の形態に限定されるものでない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、本発明には種々の態様が含まれる。例えば、各実施の形態の構成要素を適宜置き換えてもよく、各実施の形態の構成要素を適宜組み合わせもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
１０   防音壁
１２   防音壁
１４   防音パネル
１６   鋸歯部材
１８   吸音部材
２０   支持部材
２２   保持部材
１００ 剛板
１０２ 吸音部材
１０４ 防音パネル
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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