(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
躯体液槽を画成する躯体表面に、耐荷重性能（圧縮強度（JISA9511）の５％歪みの１／２の値）が、２〜５ｔｏｎ／ｍ2である発泡ポリスチレン製排水材からなる防振材を取り付け、当該防振材の表面に防水層を形成してなり、
かつ上記防振材の密度ρ2、圧縮弾性率Ｅ2および厚さｔは、上記躯体液槽に貯留される液体の密度ρ1および圧縮弾性率Ｅ1であり、上記躯体の密度ρ3、圧縮弾性率Ｅ3および厚さｈである時に、上記液体のインピーダンスＺ1＝（ρ1Ｅ1）1/2、上記防振材のインピーダンスＺ2＝（ρ2Ｅ2）1/2、上記躯体のインピーダンスＺ3＝２．３（ρ3Ｅ3）1/2×ｈおよびｃ2＝（Ｅ2／ρ2）1/2から、
【数１】
0005301884.tif 000004
によって得られる周波数ｆごとの上記防振材の挿入損失レベルΔＬ（ｆ）が、上記躯体液槽に要求される上記周波数ｆごとの必要低減量よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする躯体液槽における固体伝搬音の低減構造。
【請求項２】
上記防振材の表面と上記防水層との間に遮水板を介装し、かつ上記防振材および遮水板を上記躯体の表面に突設した取付部材によって上記躯体に固定したことを特徴とする請求項１に記載の躯体液槽における固体伝搬音の低減構造。
【請求項３】
上記防水層の裏面側に、導電性金属層を配置し、上記導電性金属層を上記防振材とともに上記取付部材によって上記躯体に固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の躯体液槽における固体伝搬音の低減構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の躯体を利用して設けられた液槽内で発生した水中音等が、当該躯体を通して上記建物内に伝搬することを抑制するための躯体液槽における固体伝搬音の低減構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建物の地下ピット等の躯体を、そのまま受水槽、蓄熱槽あるいはディスポーザー処理槽等の液槽として使用する場合、機械室に設けられたブロアや液槽内に設置された水中ポンプあるいは当該液槽内で発生するばっ気用の気泡などに起因して振動が発生し、この振動が建物の躯体を伝わって、固体伝搬音として居室に放射される結果、居住性を悪化させる騒音の一因となっている。
【０００３】
例えば、図１２に示すように、地下ピットにばっ気槽２が設けられ、このばっ気槽２内に設置された散気管３に、機械室４に設置されたブロア５からの給気配管６が接続されている建物１においては、ブロア５や散気管３から発せられた気泡等が振動発生源になるとともに、給気配管６や建物１の躯体が固体伝搬音の伝達媒体となる。
【０００４】
このため、通常ブロア５等については、躯体への振動の伝搬を防止するために、その脚部に防振ゴム７等を介装するとともに、給気配管６と躯体との間に振動絶縁８を形成している。
【０００５】
しかしながら、給気配管６からばっ気槽２内の液体に伝えられる振動や、散気管３からの気泡によって発生する水中音が躯体に振動として伝搬し、この振動が居室９において音として放射されることにより発生する騒音については、防止することができない。
そこで、従来、ばっ気槽２を画成する躯体の表面に、独立気泡を内包した合成樹脂製の防振材を貼設する構造も提案されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、この種の独立気泡を内包した防振材は、一般に耐荷重性能が５００ｋｇ／ｍ２程度と低いために、使用可能なばっ気槽２の水深に限度があるという欠点がある。
また、仮に比較的水深が浅いばっ気槽２に適用した場合においても、耐荷重性能が低いことから、時間の経過とともに当該ばっ気槽２の全水頭が作用する底部において次第に圧縮変形を生じてしまい、この結果、密度および硬度が高くなってそのインピーダンスが躯体を構成するコンクリートのインピーダンスに近づくために、上記防振材から上記コンクリートへの振動の透過率が高くなって、固体伝搬音の低減効果が低下してしまうという問題点もある。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、液深が大きな躯体液槽においても、防振効果が低下することなく、長期間にわたって所望の固体伝搬音の低減効果を得ることができる躯体液槽における固体伝搬音の低減構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、躯体液槽を画成する躯体表面に、耐荷重性能（圧縮強度（JISA9511）の５％歪みの１／２の値）が、２〜５ｔｏｎ／ｍ2である発泡ポリスチレン製排水材からなる防振材を取り付け、当該防振材の表面に防水層を形成してなり、かつ上記防振材の密度ρ2、圧縮弾性率Ｅ2および厚さｔは、上記躯体液槽に貯留される液体の密度ρ1および圧縮弾性率Ｅ1であり、上記躯体の密度ρ3、圧縮弾性率Ｅ3および厚さｈである時に、上記液体のインピーダンスＺ1＝（ρ1Ｅ1）1/2、上記防振材のインピーダンスＺ2＝（ρ2Ｅ2）1/2、上記躯体のインピーダンスＺ3＝２．３（ρ3Ｅ3）1/2×ｈおよびｃ2＝（Ｅ2／ρ2）1/2から、
【数１】
0005301884.tif 000002
によって得られる周波数ｆごとの上記防振材の挿入損失レベルΔＬ（ｆ）が、上記躯体液槽に要求される上記周波数ｆごとの必要低減量よりも大きくなるように設定されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記防振材の表面と上記防水層との間に遮水板を介装し、かつ上記防振材および遮水板を上記躯体の表面に突設した取付部材によって上記躯体に固定したことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記防水層の裏面側に、導電性金属層を配置し、上記導電性金属層を上記防振材とともに上記取付部材によって上記躯体に固定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、発泡ポリスチレン製排水材は、２〜５ｔｏｎ／ｍ2といった高い耐荷重性能を有している。加えて、その密度や圧縮弾性率が、躯体を構成するコンクリート等と異なるために、両者のインピーダンスに大きな差があり、この結果両者間における振動の反射率が透過率に比べて大きくなる。
【００１４】
このため、上記合成樹脂材を、躯体液槽を画成する躯体表面に防振材として取り付けることにより、液深が大きい場合においても、経年劣化することなく、長期間にわたって優れた躯体境界面における振動の反射特性、すなわち固体伝搬音の低減効果を得ることができる。
【００１５】
一方、上記合成樹脂材は、連続気泡が形成されて透水性を有するものであって、従来はもっぱら排水材として使用されるものであるために、そのまま躯体液槽の表面に取り付けると、内部に液体が浸透してしまう。そして、この結果、液体中の振動が合成樹脂材に浸透した液体を伝わって、そのまま躯体へと伝搬することから、所望の固体伝搬音の低減効果が得られなくなってしまうが、本発明においては、上記防振材の表面に防水層を形成しているために、かかる弊害を生じることがない。
【００１６】
さらに、上記躯体液槽が、雨水や溢水を貯留する水槽である場合には、防振材の表面に単に防水層を形成することによって対応することができるが、上記躯体液槽が、ばっ気槽やディスポーザー処理槽等の水中に腐食性成分を含む液体を貯留するものである場合には、上記防水層として防水防食層を形成することが望ましい。このような防水層または防水防食層は、防振材の表面に吹き付けによって形成したり、あるいは防振材の表面に板状のものを固定することによって形成したりすることができる。
【００１７】
ここで、特に上記防水層等を吹きつけによって防振材の表面に形成した場合には、当該防水層等にピンホールが形成され、このピンホールから液槽内の液体が防振材へと浸透するおそれがある。
そこで、請求項２にように、上記防振材の表面と防水層との間に遮水板を介装し、かつ上記防振材および遮水板を躯体の表面に突設した取付部材によって躯体に固定するようにすれば、一層長期間にわたって、安定的に固体伝搬音の低減効果を保持することが可能になる。
【００１８】
さらに、請求項３に記載の発明のように、上記防水層の裏面側に、導電性金属層を配置し、上記導電性金属層を防振材とともに取付部材によって躯体に固定すれば、上記導電性金属層をアースに接続しておき、定期点検等の際に、防水層側から電極を近接させて上記アースに流れる電流を計測することにより、容易にピンホールが形成された箇所を特定して、補修することが可能になる。
【００１９】
さらに、本発明者等は、水槽を構成する躯体の諸元や当該水槽に貯留する液体の諸元に基づき、上記躯体液槽に要求される上記周波数ごとの必要低減量（ｄＢ）よりも大きな固体伝搬音の低減効果、すなわち防振材を挿入したことによる損失レベル（ｄＢ）が得られる上記防振材を選定する方法について鋭意研究を重ねた結果、以下のような知見を得るに至った。
【００２０】
先ず、媒質界面の音の透過に関して、２つの流体からなる媒質の界面における圧力の釣り合い条件および粒子速度の連続条件から、当該界面における音圧反射率、音圧透過率およびエネルギー反射率、エネルギー透過率が得られることが知られている。また、同様にして、３つの流体からなる媒質の界面における音圧反射率、音圧透過率およびエネルギー反射率、エネルギー透過率も得ることができる。
【００２１】
そこで、上記解析の諸元となる媒質の特性インピーダンス（密度×圧縮率）を、水槽を構成する躯体のインピーダンス、水槽に貯留する液体のインピーダンスおよび防振材のインピーダンスに置き換え、かつ３つの媒質の界面における音の反射と、２つの媒質の界面における音の反射との差から、防振材の挿入損失レベルが得られるとの推定に基づき、後述する各種の実験を行った結果、請求項４に記載の発明に示した（式１）を得た。
【００２２】
この結果、請求項１に記載の発明によれば、躯体の構造や躯体液層に貯留される液体の種類と、上記建物内の騒音レベルから躯体液層に要求される周波数ｆごとの必要低減量（ｄＢ）に基づいて、事前に上記必要低減量より大きな固体伝搬音の低減効果が得られる上記防振材の密度ρ2、圧縮弾性率Ｅ2および厚さｔを選定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１〜図５は、本発明に係る躯体液槽における固体伝搬音の低減構造を、躯体水槽に適用した実施形態を示すもので、図中符号１０が建物の地下ピット等に構築されて躯体水槽１１を画成する鉄筋コンクリート造の躯体である。
そして、図２に示す第１の実施形態は、躯体水槽１１を画成する躯体１０の表面に、連続気泡が形成されることにより透水性を有する合成樹脂製の防振材１２を、接着または図示されないアンカー部材等によって取り付け、この防振材１２の表面に、防水防食層１３を形成したものである。
【００２４】
ここで、防振材１２としては、例えば耐荷重性能（圧縮強度（JISA9511）の５％歪みの１／２の値）が、２〜５ｔｏｎ／ｍ2である発泡ポリスチレン製排水材が好適である。また、防水防食層１３としては、例えばポリウレタン等の耐硫化水素性、耐硫酸性などの耐薬品性に優れた弾性系の合成樹脂を、防振材１２の表面に吹き付けて硬化させることによって形成することができる。また、防振材１２との付着性に優れる同様のポリウレタン等からなる平滑な合成樹脂板を防振材１２の表面に付加することによって形成することもできる。
【００２５】
また、図３（ａ）に示す第２の実施形態は、躯体１０の表面に防振材１２を配設し、この防振材１２の表面に遮水板１４を積層して、これら防振材１２および遮水板１４を躯体１０に打ち込んで、その表面の突設したアンカー部材（取付部材）１５によって躯体１０に固定し、さらに遮水板１４の表面に、上記防水防食層１３を形成したものである。なお、上記アンカー部材１５に代えて、例えば図３（ｂ）に示すように、防振材１２および遮水板１４を、躯体１０の表面に基板部分が接着されて当該表面に突設されたスピンドルピン（取付部材）１７によって固定し、このスピンドルピン１７の頭部にボタワッシャ１８を被せて防水防食層１３を形成することもできる。
【００２６】
ここで、上記遮水板１４は、防振材１２の連続気泡を塞ぐとともに、万一防水防食層１３にピンホールが形成された場合においても、躯体水槽１１内に水が防振材１２に浸透することを防止するためのものであり、例えば独立気泡を内包した発泡スチロール板等を用いることができる。
【００２７】
さらに、図４に示す第３の実施形態は、図３（ａ）に示した遮水板１４の表面に導電性金属層１６を形成し、これら防振材１２、遮水板１４および導電性金属層１６を躯体１０に打ち込んだアンカー部材１５によって躯体１０に固定して、上記導電性金属層１６の表面に、上記防水防食層１３を形成したものである。この導電性金属層１６は、アルミニウム箔やアルミニウム薄板等の導電性金属からなる膜材、箔材または薄板材であり、図示されないアース線に接続されている。なお、図４に示す第３の実施形態についても、アンカー部材１５に代えて、図３（ｂ）に示したスピンドルピン１７およびボタワッシャ１８を用いることもできる。この場合には、ボタワッシャ１８として導電性金属からなるものを用いるか、あるいは表面にアルミテープ仕上げを施したものを用いる。
【００２８】
上記構成からなる躯体水槽１１における固体伝搬音の低減構造によれば、高い耐荷重性能を有し、かつその密度や圧縮弾性率が躯体１０を構成するコンクリートと異なる、連続気泡が形成されて透水性を有する合成樹脂材を、躯体液槽１１を画成する躯体１０の表面に防振材１２として取り付けているために、躯体水槽１１の水深が大きい場合においても、経年劣化することなく、長期間にわたって優れた固体伝搬音の低減効果を得ることができる。
【００２９】
しかも、防振材１２の最外面に防水防食層１３を形成しているために、躯体水槽１１内の水が防振材１２内に浸透することを防止することができるとともに、水に酸等の腐食成分が含まれている場合にも、耐久性を確保することができる。
【００３０】
さらに、図３（ａ）、（ｂ）に示した第２の実施形態によれば、万一防水防食層１３にピンホールが形成された場合において、防振材１２の表面と防水層１３との間に介装した遮水板１４によって、当該ピンホールを通った水を遮断して、防振材１２内に浸透することを防止することができ、よって一層長期間にわたり、安定的に固体伝搬音の低減効果を保持することができる。
【００３１】
さらに、図４に示した第３の実施形態によれば、定期点検等の際に、防水防食層１３側から電極を近接させて、導電性金属層１６に接続されたアース線に流れる電流を計測することにより、容易に防水防食層１３に形成されたピンホールの箇所を特定して、補修することができる。
【００３２】
次いで、図５に基づいて、躯体水槽１１に貯留する水の密度ρ1、圧縮弾性率Ｅ1および躯体１０の密度ρ3、圧縮弾性率Ｅ3、厚さｈから、躯体水槽１１に要求される周波数ｆごとの必要低減量（ｄＢ）よりも大きな防振材１２の挿入損失レベル（ｄＢ）が得られる防振材１２の密度ρ2、圧縮弾性率Ｅ2、厚さｔを選定する方法について説明する。
【００３３】
先ず、躯体水槽１１内の水のインピーダンスＺ１＝（ρ1Ｅ1）1/2および躯体１０のインピーダンスＺ3＝２．３（ρ3Ｅ3）1/2×ｈを求める。次いで、防振材１２の密度ρ2、圧縮弾性率Ｅ2、厚さｔを仮設定し、これらの諸元に基づいて防振材１２のインピーダンスＺ2＝（ρ2Ｅ2）1/2を求める。
【００３４】
そして、これらインピーダンスＺ１、Ｚ2、Ｚ3および防振材１２の厚さｔから、下記式１によって、周波数ｆごとの防振材１２の挿入損失レベルΔＬ（ｆ）を求める。なお、下記式１中のｃ２＝（Ｅ2／ρ2）1/2である。
【００３５】
【数１】
0005301884.tif 000003
【００３６】
次に、躯体水槽１１に要求される周波数ｆごとの必要低減量（ｄＢ）ΔＲ（ｆ）を決定し、上記ステップにおいて得られた上記挿入損失レベルΔＬ（ｆ）と比較する。そして、挿入損失レベルΔＬ（ｆ）が、必要低減量ΔＲ（ｆ）よりも小さい場合には、防振材１２の密度ρ2、圧縮弾性率Ｅ2、厚さｔの設定を変更して、再び挿入損失レベルΔＬ（ｆ）を求め、これを上記挿入損失レベルΔＬ（ｆ）が、必要低減量ΔＲ（ｆ）よりも大きくなるまで繰り返す。これにより、躯体水槽１１に要求される周波数ｆごとの必要低減量（ｄＢ）よりも大きな防振材１２の挿入損失レベル（ｄＢ）が得られる防振材１２の密度ρ2、圧縮弾性率Ｅ2、厚さｔを選定することができる。
【００３７】
（実施例）
本発明の効果を検証するために、以下の実験を行った。
先ず、図６に示す構成からなる躯体水槽２０を準備し、内壁面に防振材を施工しない場合と、図７に示すような防振材２１およびポリウレタン系防水防食ライニング２２を施工した場合とについて、それぞれブロア２３から水中に放散された気泡によって発生した水中音による躯体水槽２０の振動を、躯体外周面に設置した多数の振動ピックアップセンサによって振動加速度レベルを測定し、これにより防振材２１の挿入損失レベル（ｄＢ）を算出した。
【００３８】
なお、上記振動の測定は、防振材１（独立気泡のポリオレフィンフォーム、弾性率：２．４×１０6N/m2、密度：３６kg/m3）、防振材２（独立気泡の押出ポリスチレンフォーム、弾性率：１２．０×１０6N/m2、密度：２３kg/m3）、防振材３（連続気泡の発泡ポリスチレン軽量排水材、弾性率：１．５×１０6N/m2、密度：１４kg/m3）および防振材４（連続気泡の発泡ポリスチレン軽量排水材、弾性率：２．３×１０6N/m2、密度：２５kg/m3）の合計４種類の防振材２１について行った。なお、防振材１、２は、本発明の比較例であり、防振材３、４は、本発明に係る実施例である。
【００３９】
これと併行して、上記４種類の防振材１２を用いた場合の各々の挿入損失レベルΔＬ（ｆ）を、上記式１により予測値として算出した。
図８〜図１１は、各々上記防振材１〜４における上記実測値および予測値を、周波数と挿入損失レベルとの関係で示したものである。
【００４０】
図８〜図１１に示す実験結果から、本発明に係る防振材３、４を用いた場合には、比較例である防振材１、２を用いた場合と比較して、５ｄＢ以上の高い挿入損失レベルが得られることが判る。
また、本発明に係る上記式１を用いた予測値は、防振材１〜４のすべてに対して、実測値に近い挿入損失レベルを算出できることが判る。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す躯体液槽部分の縦断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】（ａ）は本発明の第２の実施形態を示す拡大図であり、（ｂ）はその変形例を示す拡大図である。
【図４】本発明の第３の実施形態を示す拡大図である。
【図５】本発明に係る固体伝搬音の低減構造に用いる防振材の選定方法を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施例に用いた躯体水槽の概略構成を示す縦断面図である。
【図７】図６のＢ部拡大図である。
【図８】本発明の実施例における比較例の防振材１の結果を示すグラフである。
【図９】本発明の実施例における比較例の防振材２の結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の実施例における本発明に係る防振材３の結果を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施例における本発明に係る防振材４の結果を示すグラフである。
【図１２】一般的な躯体水槽が形成された建物の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  躯体
１１  躯体水槽
１２  防振板
１３  防水防食層
１４  遮水板
１５  アンカー部材（取付部材）
１６  導電性金属層
１７  スピンドルピン（取付部材）
【図１】
0005301884.tif 000005
【図２】
0005301884.tif 000006
【図３】
0005301884.tif 000007
【図４】
0005301884.tif 000008
【図５】
0005301884.tif 000009
【図６】
0005301884.tif 000010
【図７】
0005301884.tif 000011
【図８】
0005301884.tif 000012
【図９】
0005301884.tif 000013
【図１０】
0005301884.tif 000014
【図１１】
0005301884.tif 000015
【図１２】
0005301884.tif 000016