(57)【要約】【目的】曲面加工が可能で、表面強度が強く表面材として外観が良好で、且つ安価で製造できるコンクリート吸音パネルを提供する。【構成】ポーラスコンクリートによってパネル状の吸音部材２を形成し、その吸音部材２の周囲を構造枠部材３で覆って保持した。【選択図】　　　　図１
2004052480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポーラスコンクリートによってパネル状の吸音部材を形成し、その吸音部材の周囲を構造枠部材で覆って保持したことを特徴とするコンクリート吸音パネル。
【請求項２】
上記構造枠部材内の上記吸音部材の背面部分に、空気層を形成した請求項１記載のコンクリート吸音パネル。
【請求項３】
上記吸音部材の表面に、有害ガスを分解する機能を有する光触媒層を形成した請求項１または２いずれかに記載のコンクリート吸音パネル。
【請求項４】
上記構造枠部材を格子状に形成し、その開口部にて上記吸音部材をそれぞれ保持した請求項１から３いずれかに記載のコンクリート吸音パネル。
【請求項５】
上記吸音部材の空隙率が、除去したい音の周波数帯域に応じて設定されている請求項１から４いずれかに記載のコンクリート吸音パネル。
【請求項６】
上記ポーラスコンクリートが、砕石と水とセメントとから形成され、上記砕石の粒径を変えることによって上記吸音部材の空隙率を調整する請求項１から５いずれかに記載のコンクリート吸音パネル。
【請求項７】
上記吸音部材が、空隙率の異なる複数の層で形成される請求項１から６いずれかに記載のコンクリート吸音パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、道路や鉄道の遮音壁或いは建築物の外壁等に用いられ、吸音効果を有するコンクリート吸音パネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、吸音効果を有する壁材としては、特開２０００−３３６６２１号公報に示されるような防音壁があった。この防音壁は、道路や鉄道の沿線等に沿って設置されるものであって、コンクリートからなる壁板の側面に吸音材が取り付けられていた。
【０００３】
吸音材としては、グラスウールやロックウールが用いられる他、アルミニウム等の金属繊維をバインダを介して結合させたものや、金属やセラミックス等の粉体を焼結した焼結材等が用いられていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の防音壁は、吸音材としてグラスウールやロックウールを用いているため、表面強度が弱く、その吸音材の表面や内部にゴミや屑が溜まりやすく、また外観もよくない。要するに、グラスウールやロックウールは吸音効果は有してはいるものの表面材としてはあまり好ましくないといった問題があった。
【０００５】
また、吸音材としてアルミニウム等の金属繊維をバインダを介して結合させたものや、金属やセラミックス等の焼結材等を用いた場合には、これらの材料が非常に高価であるため、製造コストが高くなってしまうといった問題もあった。
【０００６】
さらに、従来の防音壁では、平板状に形成された吸音材を、コンクリート製の壁板に取り付けているので、曲面加工が困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、曲面加工が可能で、表面強度が強く、表面材として外観が良好で、且つ安価で製造できるコンクリート吸音パネルを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ポーラスコンクリートによってパネル状の吸音部材を形成し、その吸音部材の周囲を構造枠部材で覆って保持したものである。
【０００９】
上記構成によれば、ポーラスコンクリートによってパネル状の吸音部材を形成したことによって、その表面強度が強く、ゴミや屑が溜まりにくく外観が良好であるので、表面材として好適であり、安価に製造できる。また、パネル全体がコンクリートにて構成されており、型枠の形状に応じて形成できるので、曲面加工が可能である。
【００１０】
そして、上記構造枠部材内の上記吸音部材の背面部分に、空気層を形成したものが好ましい。
【００１１】
また、上記吸音部材の表面に、有毒ガスを分解する機能を有する光触媒層を形成したものが好ましい。
【００１２】
さらに、上記構造枠部材を格子状に形成し、その開口部にて上記吸音部材をそれぞれ保持したものが好ましい。
【００１３】
また、上記吸音部材の空隙率が、除去したい音の周波数帯域に応じて設定されているものが好ましい。
【００１４】
さらに、上記ポーラスコンクリートが、砕石と水とセメントとから形成され、上記砕石の粒径を変えることによって上記吸音部材の空隙率を調整するものが好ましい。
【００１５】
また、上記吸音部材が、空隙率の異なる複数の層で形成されるものが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１７】
図１は本発明に係るコンクリート吸音パネルの好適な実施の形態を示した平面図、図２は本発明に係るコンクリート吸音パネルの好適な実施の形態を示した断面図、図３は本発明に係るコンクリート吸音パネルの吸音部材の各空隙率における周波数帯域毎の吸音率を示したグラフである。
【００１８】
まず、かかるコンクリート吸音パネルの構成を説明する。
【００１９】
図１及び図２に示すように、本発明に係るコンクリート吸音パネル１は、ポーラスコンクリートによってパネル状の吸音部材２を形成し、その吸音部材２の周囲を構造枠部材３で覆って保持したことを特徴とする。
【００２０】
本実施の形態では、吸音部材２は矩形に形成されている。吸音部材２は、その表面に二酸化チタン等の光触媒５が付着されて形成されており、この吸音部材２の表面で、大気中のＮＯｘ等の有毒ガスを分解する機能を有している。
【００２１】
吸音部材２は、所定の粒径の骨材（例えば、粒径５〜１３ｍｍの６号砕石）を、矩形の型枠（図示せず）内に敷き詰め、その骨材に水とセメントを混ぜ合わせてなるセメントペーストを流し込んで、所定の空隙を有するポーラスコンクリートを形成することによって製造される。
【００２２】
そして、一定時間、養生して、吸音部材２の表面が硬化する直前に、その表面に二酸化チタン等の光触媒の粉末を均等に散布する。その後、さらに養生することによって、セメントペーストが固まって、光触媒５がポーラスコンクリートの表面に付着する。すなわち、セメントがバインダの役目を果たして、吸音部材２上端の骨材の表面に付着することとなる。
【００２３】
なお、光触媒５の付着は、セメントペーストの硬化後に、バインダと光触媒を混合した液体を、ポーラスコンクリートの表面に噴霧して付着させるようにしてもよい。
【００２４】
構造枠部材３は、普通コンクリートから構成されている。構造枠部材３は、格子状に形成されており、コンクリート吸音パネル１の外周部を構成する外周枠部１５と、その内側に縦横に形成された横桟部１６及び縦桟部１７とを有している。これら外周枠部１５、横桟部１６及び縦桟部１７とで囲まれた開口部には、吸音部材２がそれぞれ設けられている。上記開口部には、予め形成された吸音部材２がセメントペーストや接着剤等によって固定されている。構造枠部材３は、矩形の吸音部材２は４辺の外側と裏面側（図２中、下側）に所定幅、所定厚さで一体に形成されている。
【００２５】
構造枠部材３は、その内部に鉄筋（図示せず）が配設されて鉄筋コンクリート造となっており、吸音部材２を囲んで枠体となって、コンクリート吸音パネル１全体で、必要且つ十分な構造強度を得るようになっている。
【００２６】
構造枠部材３内の吸音部材２の背面部分には、吸音性能を高めるべく空気層６が形成されている。これによって、吸音部材２を通過した音が空気層６で反射減衰され、吸音性能が高まることとなる。
【００２７】
空気層６は、その外周面が、吸音部材２の外周面よりもコンクリート吸音パネル１の中心側に位置している。すなわち、構造枠部材３の内部に、吸音部材２を係止する段部１８が形成されている。この段部１８は、吸音部材２を構造枠部材３に固定する際に、吸音部材２の位置決めを行う役目を有する。
【００２８】
ところで、本発明は、ポーラスコンクリートにて、吸音部材２を形成し、このポーラスコンクリートの空隙率を、除去したい音の周波数帯域に応じて設定するものである。
【００２９】
すなわち、本発明は、ポーラスコンクリートが吸音効果を有し、且つその空隙率によって吸音する周波数帯域が変化することを見出し、これを吸音部材２として利用したことを特徴とするものである。
【００３０】
本発明者は、「ＪＩＳ　Ａ　１４０５　インピーダンス管による吸音率及びインピーダンスの測定−定在波比法」に準じて、音響管径１００ｍｍの条件で、設計空隙率０％の普通コンクリート（Ｐ０）、設計空隙率２０％のポーラスコンクリート（Ｐ２０）及び設計空隙率３０％のポーラスコンクリート（Ｐ３０）について、吸音率をそれぞれ測定した。なお、試験体と試験体ホルダの間は粘土で隙間処理を行った剛壁密着の条件で測定を行った。
【００３１】
その測定結果を、図３のグラフに示す。
【００３２】
設計空隙率０％の普通コンクリート（Ｐ０）では、吸音率が殆どの周波数帯域で０であり、１７００Ｈｚ付近で０．０１になる程度であり、普通コンクリートでは、吸音効果はないことが解った。
【００３３】
設計空隙率２０％のポーラスコンクリート（Ｐ２０）は、気温２２．０℃、湿度５３％、嵩比重１．９７＊１０３ｋｇ／ｍ３の条件で測定を行ったところ、２００Ｈｚから５００Ｈｚの間で吸音率が上昇し、特に３００Ｈｚ付近では吸音率が０．８まで高くなっている。一方、１０００Ｈｚから１３００Ｈｚの間で吸音率が上昇し、特に１１５０Ｈｚ付近では吸音率が０．４６まで高くなっている。
【００３４】
なお、同じ設計空隙率２０％の試験体を用いて、気温２３．４℃、湿度４７％、嵩比重１．９６＊１０３ｋｇ／ｍ３の条件で測定を行ったところ、上記結果と略同等の測定結果が得られた。
【００３５】
以上のように、設計空隙率２０％のポーラスコンクリートは、３００Ｈｚ及び１１５０Ｈｚ付近を２つのピークとした吸音特性を有することが解った。
【００３６】
設計空隙率３０％のポーラスコンクリート（Ｐ３０）では、気温２４．０℃、湿度４４％、嵩比重１．８２＊１０３ｋｇ／ｍ３の条件で測定を行ったところ、２５０Ｈｚから８００Ｈｚの間で吸音率が上昇し、特に４００Ｈｚ付近では吸音率が０．９５まで高くなっている。一方、１０００Ｈｚから１７００Ｈｚの間で吸音率が上昇し、特に１５００Ｈｚ付近では吸音率が０．８７まで高くなっている。
【００３７】
なお、同じ設計空隙率３０％の試験体を用いて、気温２４．８℃、湿度４２％、嵩比重１．６８＊１０３ｋｇ／ｍ３の条件で測定を行ったところ、上記結果と略同等の測定結果が得られた。
【００３８】
以上のように、設計空隙率３０％のポーラスコンクリートは、４００Ｈｚ及び１５００Ｈｚ付近を２つのピークとした吸音特性を有することが解った。
【００３９】
以上の結果より、ポーラスコンクリートは、その空隙率を変えることによって、吸音する周波数帯域が違い、空隙率が大きいほど吸音する周波数帯域のピークが高周波数側にシフトすることが解った。
【００４０】
これによって、発生する騒音の周波数に応じて空隙率を設定し、吸音する周波数帯域を調整することができる。従って、発生する騒音の効率的な吸音を行うことができる。
【００４１】
さらに、本発明においては、吸音部材２の背面部分に空気層６が形成されているので、吸音部材２を通過した騒音が、空気層６を通過して構造枠部材３で反射して、反射減衰されるため、吸音性能をさらに高めることが可能である。
【００４２】
また、一般的に多孔質材料の背面部分に空気層を形成した場合、その空気層の厚さが厚くなると吸音する周波数帯域が低周波数側へシフトすることが知られているが、この特性を利用すれば、吸音する周波数帯域をさらに細かく調整することが可能となる。
【００４３】
さらに、多孔質材料を用いた吸音材は、その厚さが厚いほど吸音する周波数帯域が低周波数側へシフトすることが知られているが、この特性を利用すれば、吸音する周波数帯域をさらに細かく調整することができる。
【００４４】
さらに、本発明によれば、ポーラスコンクリートによって吸音部材２を形成し、その吸音部材２の周囲を構造枠部材３で覆って保持したことによって、コンクリート吸音パネル１全体で、必要且つ十分な構造強度を得ることができる。従って、普通コンクリートよりも軽量であるポーラスコンクリートを構造材の一部として利用でき、構造材としての普通コンクリートの重量を低減できるので、従来のように普通コンクリートのみで構造材を形成して吸音材を固定する場合よりも軽量化が達成される。
【００４５】
また、コンクリートに用いられる骨材として軽量骨材を用いれば、さらなる軽量化を達成することもできる。
【００４６】
また、コンクリート吸音パネル１は普通及びポーラスコンクリートにて形成されているので、表面強度が強く、また表面にゴミや屑等が付着するのを防止できると共に、外観が良好であり、従来のグラスウール等と比較して、壁材として適している。
【００４７】
さらに、吸音部材２の表面に光触媒を付着させているので、自動車の排気ガス等に含まれるＮＯｘ等の有毒ガスを分解できる。ポーラスコンクリートの表面には、凹凸が有るため、その表面積が大きくなるので、付着する光触媒５の量が多く、有害ガスの分解効果が高くなっている。
【００４８】
従って、本発明に係るコンクリート吸音パネル１は、鉄道や高速道路等に沿った防音壁のみならず、騒音発生源に隣接する建築物の外壁等にも適用することができる。
【００４９】
さらに、コンクリート吸音パネル１は、吸音効果、有害ガス分解効果の他に、セルフクリーニング効果も有することができるので、後々まできれいな表面を保つことができる。
【００５０】
また、本発明によれば、光触媒５をポーラスコンクリートの表面にのみ付着させているので、ポーラスコンクリートの内部には光触媒５は混入されず、光触媒５の使用量は少量で済み、光触媒５の使用量に対して効率的な浄化効果を得られると共に、光触媒５以外の原料は、安価な水、セメント及び骨材であるので、材料費の低減を図ることができる。
【００５１】
さらに、上記コンクリート吸音パネル１では、吸音部材２の周囲に構造枠部材３を形成しているので、比較的強度が弱いポーラスコンクリートのコーナ部を保護することができ、吸音部材２のコーナ部の破損・欠落を防止することができる。
【００５２】
また、本発明のコンクリート吸音パネル１は、吸音部材２及び構造枠部材３が共にコンクリートで構成されているので、型枠の形状に合わせて自由な形状とすることができ、曲面加工を容易に行うことができる。これによって、トンネルの内壁の表面材として適用することも可能である。
【００５３】
なお、構造枠部材３の形状は、本実施の形態に限られるものではなく、必要な強度に応じて変えることもできる。吸音部材２の周囲を囲っていれば、例えば、菱形状やハニカム状に形成してもよい。
【００５４】
図４は本発明に係るコンクリート吸音パネルの好適な他の実施の形態を示した吸音部材の断面図である。
【００５５】
本実施の形態に係る吸音部材２は、図４に示すように、ポーラスコンクリートの空隙率の異なる複数（本実施の形態では３層）の層７，８，９で形成されていることを特徴とする。
【００５６】
この吸音部材２は、下層７に粒径の小さい砕石１０を所定の厚さ敷き詰め、その上部の中間層８に下層７の砕石１０よりも粒径が大きい砕石１１を所定の厚さ敷き詰め、その上部の上層９に中間層８の砕石１１よりも粒径が大きい砕石１２を所定の厚さ敷き詰め、これら砕石１０，１１，１２からなる骨材に水とセメントを混ぜ合わせてなるセメントペーストを流し込んで形成される。
【００５７】
この吸音部材２は、上述のように粒径の異なる砕石１０，１１，１２を順次敷き詰めるだけで、空隙率を変えて形成できるのでその製造が非常に容易である。
【００５８】
このように、空隙率を３段階に分けて吸音部材２を形成したことによって、騒音の内、周波数が大きい帯域は、空隙率の高い上層９で吸音され、周波数が若干小さい帯域は、空隙率の若干低い中間層８で吸音され、周波数がさらに小さい帯域は、空隙率の低い下層７で吸音される。要するに、複数の層からなる吸音部材２によれば、広い周波数帯域での吸音が可能となり、吸音性能が大幅に向上する。
【００５９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、ポーラスコンクリートでパネル状の吸音部材を形成したことによって、吸音する周波数帯域を調整することができ、発生する騒音の効率的な吸音を行うことができるといった優れた効果を発揮する。
【００６０】
さらに、吸音部材は、表面強度が強く、また表面にゴミや屑が溜まりにくく外観が良好で、表面材として好適であり、安価に製造できる。
【００６１】
また、コンクリート吸音パネルは、全体が普通及びポーラスコンクリートにて形成されているので、型枠の形状に応じて形成でき、曲面加工が可能である。
【００６２】
さらに、ある程度の強度を有する吸音部材の周囲を構造枠部材で覆って保持したので、構造枠部材の強度は、吸音部材の不足強度があればよく、構造枠部材を小さくすることができ、軽量化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンクリート吸音パネルの好適な実施の形態を示した平面図である。
【図２】本発明に係るコンクリート吸音パネルの好適な実施の形態を示した断面図である。
【図３】本発明に係るコンクリート吸音パネルの吸音部材の各空隙率における周波数帯域毎の吸音率を示したグラフである。
【図４】本発明に係るコンクリート吸音パネルの好適な他の実施の形態を示した吸音部材の断面図である。
【符号の説明】
１　コンクリート吸音パネル
２　吸音部材
３　構造枠部材
５　光触媒
６　空気層
７　下層（空隙率の異なる複数の層）
８　中間層（空隙率の異なる複数の層）
９　上層（空隙率の異なる複数の層）
１０　砕石
１１　砕石
１２　砕石
【図１】
2004052480.tif 000003
【図２】
2004052480.tif 000004
【図３】
2004052480.tif 000005
【図４】
2004052480.tif 000006