(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の走行路の両側方および上方を覆う防音構造体を貫通する開口に配設される換気構造であって、
前記走行路と直交する直交断面においてジグザグ状の風路を形成した状態で、前記開口の貫通方向に複数段配置される複数の吸音体を備え、
前記直交断面において、前記複数の吸音体の角部のうち、少なくとも、前記風路に面するとともに前記貫通方向において最も外側または最も内側にある角部に、Ｒ加工または面取り加工が施されていることを特徴とする換気構造。
【請求項２】
前記直交断面において、前記複数の吸音体の角部のうち、前記風路に面するすべての角部に、Ｒ加工または面取り加工が施されている請求項１に記載の換気構造。
【請求項３】
前記複数段のうち一の段に配置された前記吸音体の角部にＲ加工が施されており、当該角部の半径をｒ、当該段における前記風路の幅をｄとするとき、
０．０３＜ｒ／ｄ＜０．１８
を満たす請求項１または２に記載の換気構造。
【請求項４】
前記風路が前記貫通方向に見通せないように前記複数の吸音体が配置されている請求項１ないし３のいずれか１項に記載の換気構造。
【請求項５】
前記吸音体が、前記風路に面するとともに複数の貫通孔が形成された多孔面を有する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の換気構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行路の両側方および上方を覆う防音構造体の開口に配設される換気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、道路や鉄道等から発生する騒音が周囲に及ぼす影響が問題となっている。この種の騒音を低減するために、例えば特許文献１に示すような騒音の低減構造が採用されることがある。これは、掘割道路の開口に設けられる防音構造であり、吸音板を例えば上下２段に千鳥配置することによって、騒音が直接開口を抜け出ることを抑制し、騒音の低減を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−８３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車両の走行路からの騒音をより確実に低減するためには、走行路の両側方および上方を覆うように防音構造体を設置することが考えられる。このとき、走行路の周囲が防音構造体で覆われることにより、防音構造体の内部で空気が滞留しやすく衛生的に好ましくないため、防音構造体に換気用の開口が設けられることがある。ただし、開口を設けると、開口から騒音が外部に漏れてしまい、騒音を十分に低減できなくおそれがある。
【０００５】
そこで、例えば上述の特許文献１に記載されているような防音構造を換気用の開口に設けることで、防音機能を向上させることができるが、そうすると、防音構造が換気の際の障害物となってしまい、換気機能が低下して換気が十分に行われないおそれがあった。このように、走行路を覆う防音構造体に換気構造を設けた場合に、換気機能と防音機能とを両立させることが課題となっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、車両の走行路の両側方および上方を覆う防音構造体の開口に配設される換気構造において、換気機能と防音機能とを効果的に両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、車両の走行路の両側方および上方を覆う防音構造体を貫通する開口に配設される換気構造であって、前記走行路と直交する直交断面においてジグザグ状の風路を形成した状態で、前記開口の貫通方向に複数段配置される複数の吸音体を備え、前記直交断面において、前記複数の吸音体の角部のうち、少なくとも、前記風路に面するとともに前記貫通方向において最も外側または最も内側にある角部に、Ｒ加工または面取り加工が施されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、防音構造体の開口の貫通方向に吸音体が複数段にわたって配置されており、走行路と直交する直交断面で見ると、複数の吸音体によりジグザグ状の風路が形成されている。この風路は、空気を流通させて換気を行うだけでなく、防音構造体の内部から外部に騒音が漏れる要因ともなり得る。しかしながら、風路がジグザグ状に形成されているため、騒音が風路内を伝播する際に減衰しやすく、外部に漏れる騒音を低減することができる。
【０００９】
一方、風路がジグザグ状であると、圧力損失が大きくなり、風路を介した換気量が減少するおそれがある。そこで、本発明では、複数の吸音体の角部のうち、少なくとも、風路に面するとともに上記貫通方向において最も外側および最も内側にある角部に、Ｒ加工または面取り加工を施している。こうすることで、当該角部における圧力損失を小さくすることができ、換気量の向上が可能となる。
【００１０】
以上のように、本発明によれば、防音構造体の開口に配設される換気構造において、換気機能と防音機能とを効果的に両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明にかかる換気構造を有する防音構造体の断面図である。
【図２】防音構造体の上面図である。
【図３】吸音ユニットの詳細を示す断面図である。
【図４】吸音体の詳細を示す断面図である。
【図５】実施例における吸音ユニットの各寸法を示す断面図である。
【図６】吸音体の角部の半径を変化させたときの騒音低減量を示すグラフである。
【図７】風洞実験における風速と騒音レベルとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明にかかる換気構造の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本発明の換気構造は、車両の走行路を覆う防音構造体に設けられるものであり、走行路とは、例えば自動車用の道路、あるいは鉄道用の軌道等を含むものである。本実施形態では、鉄道の軌道の周囲に設けられた防音構造体の換気構造について説明する。
【００１３】
（防音構造体）
図１は、本発明にかかる換気構造を有する防音構造体の断面図であり、軌道Ｔの延設方向に直交する断面（以下、単に「断面」という）における形状を示している。また、図２は、防音構造体の上面図であるが、当図では換気構造の図示は省略している。これらの図に示すように、防音構造体１０は、軌道Ｔの両側方および上方を覆うように、軌道Ｔに沿って延設されており、断面における形状が円弧状となっている。
【００１４】
断面で見ると、図１に示すように、防音構造体１０を貫通する開口１１が、防音構造体１０の中心面Ｃに関して対称となるように周方向に複数（ここでは４つ）形成されており、各開口１１に換気構造２０が配設されている。また、上から見ると、図２に示すように、開口１１は矩形状に形成されるとともに、防音構造体１０の延設方向にも複数配置されており、全体として２次元的に配置されている。
【００１５】
（換気構造）
図１に戻って説明すると、各開口１１に設けられる換気構造２０は、防音構造体１０の外部に漏れる騒音を低減するための吸音ユニット３０と、吸音ユニット３０を防音構造体１０に取り付けるための支持部材４０とを有して構成される。各開口１１には、吸音ユニット３０が２つずつ設けられており、２つの吸音ユニット３０が一体となって支持部材４０に支持されている。
【００１６】
（吸音ユニット）
図３は、吸音ユニットの詳細を示す断面図である。吸音ユニット３０は、直方体状の筐体３１の内面に、複数の吸音体３２が左右対称に取り付けられて構成されている。筐体３１は、図３における上下面が開放され、残る四側面に側壁を有する形状となっている。
【００１７】
ここで、吸音ユニット３０は、図３の下側を防音構造体１０の内側に向け、図３の上側を防音構造体１０の外側に向けた状態で、開口１１に配設される。つまり、吸音ユニット３０を開口１１に配設した状態では、図３の上下方向は開口１１の貫通方向に一致する。
【００１８】
吸音体３２は、貫通方向に２段、さらに各段においては、貫通方向と直交する方向（以下、「配列方向」と称する）に２つずつ並べられている。貫通方向の内側の段（図３において下段）に属する吸音体３２Ａ、３２Ｂは、配列方向の中央部に互いに隣接した状態で配置されている。かかる配置により、吸音体３２Ａの左面と筐体３１の左面との間に開口部３１ａが形成されるとともに、吸音体３２Ｂの右面と筐体３１の右面との間に開口部３１ｂが形成される。そして、吸音体３２Ａ、３２Ｂの下面および開口部３１ａ、３１ｂは、防音構造体１０で覆われた空間に面することになる。
【００１９】
一方、貫通方向の外側の段（図３において上段）に属する吸音体３２Ｃ、３２Ｄについては、吸音体３２Ｃの左面が筐体３１の左面に接した状態で取り付けられ、吸音体３２Ｄの右面が筐体３１の右面に接した状態で取り付けられる。その結果、吸音体３２Ｃの右面と吸音体３２Ｄの左面との間に、貫通方向の外側に向かって開放された開口部３１ｃが形成される。
【００２０】
上述のように構成された吸音ユニット３０では、各吸音体３２の表面および筐体１１の内面との間に風路Ｐ１、Ｐ２が形成される。風路Ｐ１は、左側の開口部３１ａから上方に向かったあと、右方に折れて開口部３１ｃに至る。また、風路Ｐ２は、右側の開口部３１ｂから上方に向かったあと、左方に折れて開口部３１ｃに至る。なお、図３に記載の風路Ｐ１、Ｐ２の矢印の向きは、防音構造体１０の内側から外側に向かう方向となっているが、内外の圧力差によっては、当然ながら防音構造体１０の外側から内側に向かって空気が流動することもある。
【００２１】
このように形成された風路Ｐ１、Ｐ２は、断面においてジグザグ状に形成されているため、騒音が風路Ｐ１、Ｐ２内を伝播する際に減衰しやすく、外部に漏れる騒音を低減することができる。特に、吸音ユニット３０においては、開口部３１ａと吸音体３２Ｃとが配列方向において重複し、開口部３１ｂと吸音体３２Ｄとが配列方向において重複し、さらに開口部３１ｃと吸音体３２Ａ、３２Ｂとが配列方向において重複している。つまり、開口部３１ａ、３１ｂ、３１ｃのいずれもが、いずれかの吸音体３２と貫通方向において対向する配置構成となっている。このため、風路Ｐ１、Ｐ２が貫通方向には見通せないようになっており、風路Ｐ１、Ｐ２を通じて外部に漏れる騒音には大きな回折効果が作用し、騒音を一層低減できるものとなっている。
【００２２】
（吸音体）
図４は、吸音体の詳細を示す断面図である。なお、図４に示す吸音体３２は、図３に示す吸音体３２Ｃに対応するものであるが、他の吸音体３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｄについても向きが異なる以外は同様の構成となっている。
【００２３】
吸音体３２は、断面が矩形状の枠体３３と、枠体３３内に配設される多孔板３４、３５とを有する。枠体３３を構成する面のうち、下面および右面が風路Ｐ１に面しているが、面積のより大きい下面に多数の貫通孔３３ｂが形成されており、この下面が多孔面３３ａとして機能する。枠体３３内には、多孔面３３ａと略平行となるように多孔板３４、３５が設けられており、多孔面３３ａと同様に、多数の貫通孔３４ａ、３５ａがそれぞれ形成されている。このように、多孔面３３ａに加えて、多孔板３４、３５を設けることにより、吸音体３２による吸音効果の一層の向上を図っている。なお、風路Ｐ１に面する下面と右面のうち、面積のより小さな右面に多数の貫通孔を形成し、多孔面として機能させることも可能である。
【００２４】
ここで、図４に示した吸音体３２に代えて、繊維状の吸音材を用いた吸音体を採用することも可能である。しかしながら、例えば、軌道Ｔを走行する鉄道が高速であり、吸音ユニット３０に大きな圧力差が繰り返し作用するような場合には、その衝撃で繊維状の吸音材が飛散してしまうおそれがある。このような場合に、図４の吸音体３２では、複数の多孔板３４、３５を設けることで十分な吸音性能を確保しており、繊維状の吸音材を用いる必要がないので、吸音材の飛散という問題を回避することができる。
【００２５】
また、吸音体３２（枠体３３）の角部のうち、風路Ｐ１、Ｐ２に面する角部４１〜４８（図３参照）が断面円弧状となるようにＲ加工を施している。このように、風路Ｐ１、Ｐ２に面する角部４１〜４８にＲ加工を施すことで、後で詳細に説明するように、換気構造２０における換気量の向上が可能となる。
【００２６】
（実施例）
図５は、実施例における吸音ユニットの各寸法を示す断面図である。図５に示すように、実施例で用いたモデルでは、吸音ユニット３０の筐体３１の幅（内寸）をｗ、貫通方向に２段設けられた吸音体３２の上段と下段との間隔をｖ、吸音体３２の厚さ（貫通方向における長さ）をｕとするとき、ｖ／ｗが約０．２２、ｕ／ｗが約０．０９となるような寸法関係となっている。
【００２７】
また、吸音体３２Ａと筐体３１の内面との間の風路Ｐ１の幅、および吸音体３２Ｂと筐体３１の内面との間の風路Ｐ２の幅を、それぞれｄ／２とし、吸音体３２Ｃと吸音体３２Ｄとの間に形成される風路Ｐ１、Ｐ２の幅をｄとした。そして、ｗを一定値としつつ、ｄの値を変更して、吸音ユニット３０の開口率（吸音ユニット３０の全体幅ｗに対する風路幅ｄの割合）を変えた場合に、防音構造体１０の外部における騒音レベルがどのように変化するかを検討した。
【００２８】
なお、ここで算出した騒音レベルは、環境基準で規定されている２５ｍ点騒音レベルである。また、各吸音体３２の角部はＲ加工せず、角形状（ｒ＝０）のままとした。吸音ユニット３０の開口率を４０％（ケースＡ）、３０％（ケースＢ）、２０％（ケースＣ）とした場合の騒音レベルを、ケースＡを基準としたときの差分として表したものを表１に示す。
【表１】
0006654070.tif 000002
【００２９】
表１から明らかなように、開口率が小さくなる（風路幅ｄが小さくなる）にしたがって、騒音レベルは低下する。具体的には、ケースＡに対して開口率が３／４倍であるケースＢにおいては、ケースＡよりも騒音レベルが２．０ｄＢ低下し、ケースＡに対して開口率が１／２倍であるケースＣにおいては、ケースＡよりも騒音レベルが５．６ｄＢ低下する結果となった。
【００３０】
次に、表１に示したケースＡ〜Ｃについて、換気量がどの程度になるかを算出した。その結果を表２に示す。各ケースにおける換気量は、開口率が最も小さいケースＣにおける換気量を基準とし、これに対する割合として示している。
【表２】
0006654070.tif 000003
【００３１】
表２から明らかなように、開口率が大きくなる（風路幅ｄが大きくなる）にしたがって、換気量は増加する。例えば、開口率をケースＣの２倍としたケースＡにおいては、換気量は２倍に近い１．８程度となっている。
【００３２】
次に、上述のケースＣにおいて、吸音体３２の角部のうち風路Ｐ１、Ｐ２に面する角部４１〜４８（図３参照）に、ｒ／ｄ＝０．０８７となるようにＲ加工を施したケースＤの換気量の結果を追加したものを表３に示す。
【表３】
0006654070.tif 000004
【００３３】
表３から分かるように、同じ開口率であっても、角部４１〜４８をＲ加工したケースＤでは、角部４１〜４８を角形状のままとしたケースＣと比べ、１．８倍もの換気量を達成することができる。この換気量は、ケースＤに対して開口率が２倍のケースＡと同程度となっている。
【００３４】
これまでの考察から、開口率が小さくなるほど、吸音ユニット３０の防音機能は向上する一方、換気機能は悪化することが明らかとなった。しかしながら、開口率を小さくした場合においても、吸音体３２の角部４１〜４８にＲ加工を施すことで、換気量を増加させることができることが分かった。このように、角部４１〜４８にＲ加工を施すことで換気量が増加するのは、角部４１〜４８における圧力損失が低減され、風路Ｐ１、Ｐ２内を空気が流れる際の抵抗が小さくなるためだと考えられる。
【００３５】
このように、吸音体３２の角部のうち、風路Ｐ１、Ｐ２に面する角部４１〜４８にＲ加工を施すことで、換気構造２０における換気量の向上が可能となる。なお、角部４１〜４８にＲ加工を施すことに限らず、角部４１〜４８に面取り加工を施すことによっても、角部４１〜４８における圧力損失を低減させ、同様に換気量を増加させることができる。
【００３６】
ところで、吸音体３２の角部４１〜４８のうち、貫通方向において最も外側または最も内側にある角部４１、４３、４６、４８は、特に圧力損失が発生しやすい部位である。したがって、角部４１〜４８のすべてにＲ加工または面取り加工を施さなくても、少なくとも角部４１、４３、４６、４８にＲ加工または面取り加工を施すことで、換気構造２０における圧力損失を効果的に小さくすることができ、換気量を効率的に向上させることが可能となる。しかしながら、すべての角部４１〜４８にＲ加工または面取り加工を施すことで、換気構造２０における圧力損失をより大きく低減することができ、換気量を一層増加させることができることは言うまでもない。
【００３７】
次に、吸音体３２の角部４１〜４８をＲ加工した場合に、その半径ｒの風路幅ｄに対する比率ｒ／ｄを変化させると、換気量および騒音レベルがどのように変化するかを検討した。開口率を２０％とした場合に、ｒ／ｄを０〜０．０６まで変化させたときの換気量を表４に示す。なお、各ケースにおける換気量は、ｒ／ｄが０のときの換気量を基準とし、これに対する割合として示している。
【表４】
0006654070.tif 000005
【００３８】
表４から明らかなように、ｒ／ｄが大きくなるにしたがって、換気量は増大する。つまり、Ｒ加工が施された角部４１〜４８の半径ｒを大きくすればするほど、吸音ユニット３０における換気機能を向上させることができる。さらに、角部４１〜４８にＲ加工を施すことで換気機能の向上を図る場合、ｒ／ｄを０．０３以上とすることで換気量を１０％向上させることができ、ｒ／ｄを０．０５以上とすることで換気量を２０％向上させることができることが分かった。
【００３９】
図６は、吸音体の角部の半径を変化させたときの騒音低減量を示すグラフである。開口率は２０％としている。ここで、騒音レベルの低減量であるΔＳＰＬは、ｒ／ｄが０の場合を基準としており、ΔＳＰＬが負の値の場合は、ｒ／ｄが０の場合と比べて騒音レベルが大きくなっていることを示す。つまり、図６に示す結果は、ｒ／ｄを大きくするにしたがって吸音ユニット３０の防音機能が悪化していることを示している。これは、吸音体３２の角部４１〜４８をＲ加工した場合、その半径ｒを大きくするほど角部４１〜４８における回折効果が小さくなり、騒音が防音構造体１０の外部に漏れやすくなるためと考えられる。
【００４０】
図６に示す結果からは、角部４１〜４８をＲ形状とすることによる防音機能の悪化を抑制する場合、ｒ／ｄを０．１１以下とすることで騒音レベルの低下を０．３デシベル以下に抑えることができ、ｒ／ｄを０．１８以下とすることで騒音レベルの低下を０．５デシベル以下に抑えることができることが分かる。
【００４１】
以上より、換気構造２０における換気機能と防音機能とをバランスよく両立させることを目的とした場合には、例えば０．０３＜ｒ／ｄ＜０．１８とすることで、騒音レベルの低下を０．５デシベル以下に抑えつつ、換気量を１０％向上させることができ、換気機能と防音機能とをバランスよく両立させることが可能となる。さらに、例えば０．０５＜ｒ／ｄ＜０．１１とすることで、騒音レベルの低下を０．３デシベル以下に抑えつつ、換気量を２０％向上させることができ、換気機能と防音機能とを一層バランスよく両立させることが可能となる。
【００４２】
次に、図７は、風洞実験における風速と騒音レベルとの関係を示すグラフである。具体的には、角柱状の試験体を風洞内に置いた状態で、風速を変化させたときの騒音レベルを測定した結果を示している。試験体は、角部を角形状のままにしたもの（図中○印および点線）、角部に半径２０ｍｍのＲ加工を施したもの（図中◇印および実線）、角部に２０ｍｍの面取り加工（４５°カット）を施したもの（図中△印および破線）の３種類を用意した。グラフの縦軸は、対策無し（角部を角形状のまま）で風速４０ｍ／ｓの条件下での騒音レベルを基準値（ゼロ）とし、これに対する差分値を示している。
【００４３】
図７から明らかなように、試験体の角部にＲ加工を施すことで、角部を角形状のままとした場合に比べて１３ｄＢ程度の騒音低減効果があった。また、試験体の角部に面取り加工を施した場合でも、４ｄＢ程度の騒音低減効果が認められた。角部にＲ加工または面取り加工を施すことで、回折効果が小さくなり、騒音低減効果が低下するおそれがあるが、一方で上述のように気流音を低減する効果も期待できるため、上記騒音低減効果の低下をある程度相殺できると考えられる。
【００４４】
（効果）
以上のように、換気構造２０では、防音構造体１０の開口１１の貫通方向に吸音体３２が複数段にわたって配置されており、軌道Ｔと直交する直交断面で見ると、複数の吸音体３２によりジグザグ状の風路Ｐ１、Ｐ２が形成されている。このように、風路Ｐ１、Ｐ２がジグザグ状に形成されているため、騒音が風路Ｐ１、Ｐ２内を伝播する際に減衰しやすく、外部に漏れる騒音を低減することができる。一方、風路Ｐ１、Ｐ２がジグザグ状であると、圧力損失が大きくなり、風路Ｐ１、Ｐ２を介した換気量が減少するおそれがある。そこで、換気構造２０では、複数の吸音体３２の角部４１〜４８に、Ｒ加工を施している。こうすることで、当該角部４１〜４８における圧力損失を小さくすることができ、換気量の向上が可能となる。こうして、防音構造体１０の開口１１に配設される換気構造２０において、換気機能と防音機能とを効果的に両立させることができる。
【００４５】
［その他の実施形態］
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。
【００４６】
例えば、換気構造２０が適用される防音構造体１０の断面形状は円弧状に限定されるものではなく、矩形状や多角形状であってもよい。また、防音構造体１０に形成される開口１１の位置や個数、各開口１１に設ける吸音ユニット３０の個数等は適宜変更が可能である。
【００４７】
また、吸音ユニット３０における吸音体３２の配置形態も適宜変更可能であり、例えば吸音体３２を開口１１の貫通方向に３段以上設けてもよい。また、風路Ｐ１、Ｐ２の断面形状も図３に示したものに限定されず、吸音体３２の配置形態の変更に伴って、当然他の断面形状をとることが可能である。例えば、図３に示した吸音ユニット３０において、吸音体３２Ａ、３２Ｂを外側に配置し、吸音体３２Ｃ、３２Ｄを内側に配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１０        防音構造体
１１        開口
２０        換気構造
３０        吸音ユニット
３２        吸音体
３３ａ      多孔面
３３ｂ      貫通孔
４１〜４８  風路に面する角部
Ｐ１、Ｐ２  風路
Ｔ          軌道（走行路）
【図１】
0006654070.tif 000006
【図２】
0006654070.tif 000007
【図３】
0006654070.tif 000008
【図４】
0006654070.tif 000009
【図５】
0006654070.tif 000010
【図６】
0006654070.tif 000011
【図７】
0006654070.tif 000012