(57)【要約】【課題】多孔質材料の厚さや空気層を増やすことなく、５００〜１ｋＨｚの周波数域の吸音特性を改善する吸音構造体を提供する。【解決手段】吸音構造体１は、表面に布状材料６を接着又は融着した吸音材３の布状材料６の表面側に、網目構造体４で膜状構造体５を挟んだ複層構造体２を配して構成されている。吸音構造体１によれば、音響入射エネルギにより励振された複層構造体２が多質点系の挙動を示し、網目構造体４と膜状構造体５との間での振動はフリクションにより熱エネルギに変換され、更に繊維の振動、繊維間のフリクション、空気振動による粘性抵抗により、熱エネルギに変換される。音響入射エネルギから熱エネルギへの変換効率が増大し、吸音構造の厚さを変えることなく、中・低周波数域の吸音特性を改善することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波を透過する少なくとも二つの網目構造体及び前記両網目構造体の間に密着する態様で挟まれた膜状材料から成る複層構造体と、
表面に布状材料を接着又は融着した吸音材とを有し、
前記複層構造体は前記吸音材の前記布状材料側に重なるように配されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の吸音構造体において、
前記吸音材の全表面に前記布状材料が接着又は融着されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項３】
請求項１に記載の吸音構造体において、
前記布状材料は、前記吸音材から前記複層構造体を包むように立ち上げられ、更に前記複層構造体の周縁部分に額縁状に折り曲げられ、前記複層構造体に接着又は融着されることにより、前記複層構造体と吸音材が一体化されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項４】
請求項１に記載の吸音構造体において、
少なくとも一方の前記網目構造体は、金属系の材料又は高分子系の材料から構成されており、
前記膜状材料は、金属系の材料又は高分子系の材料から構成されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項５】
請求項１に記載の吸音構造体において、
音響エネルギ入射側の前記網目構造体と前記膜状材料は金属系の材料から構成されており、
音響エネルギ透過側の前記網目構造体は高分子系の材料から構成されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項６】
請求項１に記載の吸音構造体において、
前記吸音材は繊維系の材料から構成されており、その繊維方向が前記複層構造体に対して略鉛直面内であること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項７】
請求項１〜請求項３に記載の吸音構造体において、
前記複層構造体の音響エネルギ入射側には表面保護材が配されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の吸音構造体が、車体床下面、若しくは側構体から下方に延びるスカートの内面又は外面に適用されていること、
を特徴とする軌条車両。
【請求項９】
音波を透過する少なくとも二つの網目構造体及び前記両網目構造体の間に密着する態様で挟まれた不織布と膜状材料とから成る複層構造体と、
表面に布状材料を接着又は融着した吸音材とを有し、
前記複層構造体は前記吸音材の前記布状材料側に重なるように配されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項１０】
請求項９に記載の吸音構造体において、
前記吸音材の全表面に前記布状材料が接着又は融着されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項１１】
請求項９に記載の吸音構造体において、
前記布状材料は不織布であること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項１２】
請求項９に記載の吸音構造体において、
音響エネルギ入射側の前記網目構造体は金属系の材料から構成されており、
音響エネルギ透過側の前記網目構造体は高分子系の材料から構成されており、
前記不織布は前記音響エネルギ入射側に配置された不織布であり、
前記膜状材料は前記音響エネルギ透過側に配置された高分子系の材料であること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項１３】
請求項１０に記載の吸音構造体において、
前記音響エネルギ入射側の前記網目構造体を構成する前記金属系の材料と前記音響エネルギ透過側の前記網目構造体を構成する前記高分子系の材料とは、いずれも網目材であること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項１４】
請求項９に記載の吸音構造体において、
音響エネルギ入射側の前記網目構造体は金属系の材料から構成されており、
音響エネルギ透過側の前記網目構造体は高分子系の材料から構成されており、
前記不織布は前記音響エネルギ入射側と前記音響エネルギ透過側の前記両網目構造体間に挟まれている高分子系の材料であり、
前記膜状材料は樹脂材料から構成されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項１５】
請求項９に記載の吸音構造体において、
前記吸音材は不織布と繊維系材料から構成されているとともにその繊維方向が前記複層構造体の面に対して略鉛直面内であり、
前記不織布と前記繊維系材料とは、通気性を阻害しないように融着又は接着されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項１６】
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の吸音構造体において、
前記複層構造体の音響エネルギ入射側には表面保護材が配されていること、
を特徴とする吸音構造体。
【請求項１７】
請求項９〜請求項１６のいずれか１項に記載の吸音構造体が、車体床下面、若しくは又は側構体から下方に延びるスカートの内面又は外面に適用されていること、
を特徴とする軌条車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音低減や音場コントロールに適用可能な吸音技術としての吸音構造体及びそれを用いた軌条車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の吸音材料や吸音構造体には、多孔質材料系、膜状・板状材料系、又は共鳴構造体系のものがある。膜状・板状材料系や共鳴構造体系については、一般に、その適用周波数帯域は中・低周波数であり且つその帯域幅は比較的狭い。
【０００３】
一方、多孔質材料には、グラスウール、ロックウールなどの無機繊維系のもの、ポリエステルなど高分子繊維系のもの、発泡軟質ウレタンなどの樹脂発泡系、アルミニウムなど金属発泡系のものがあるが、いずれも、中・高音域用の吸音材としては、優れた材料である。中・高音域に加え、低音域の吸音率を大きくするためには、厚くする、あるいは空気層を設けるなどの対策を採らねばならない。しかしながら、そうした対策のために、高音域の吸音特性が低下することやかなりのスペースを確保する必要があることなどにより、吸音特性面、構造設計面、重量面、費用面などで適用が難しくなるケースが見られる。
【０００４】
従来技術の中で、多孔質材料は中・高音域用吸音材として優れた吸音材料であるが、スペースの関係で厚さが取れない場合には、中・低音域では吸音率が不足することがよくある。騒音でよく問題になる周波数帯域は５００〜２ｋＨｚであるが、例えば、ポリエステル繊維系（密度３５ｋｇ／ｍ３）の吸音特性（垂直入射法）は厚さ３５ｍｍでは、５００Ｈｚで２０％、１ｋＨｚで４０％程度の吸音率しかない。
【０００５】
これを改善するために、表面保護と流れ抵抗の調整を兼ねて、大抵の場合、不織布が表面に貼り付けられる。これによっても、１ｋＨｚでは、吸音率が７０％程度までに改善されるものの、５００Ｈｚでは吸音率は４０％程度にしか改善されない。更なる改善を図るには、多孔質材料であるポリエステル繊維を厚くするか、あるいは空気層を吸音材料の背面側に設けることが行われる。しかしながら、このような対策では、例えばトータルの吸音構造の厚さが５０ｍｍ以上になり、スペースに制限がある場合には適用できないという事態も生ずる。他の多孔質材料であるグラスウールや軟質ウレタンフォームなどでも同様な事態が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多孔質材料の一つとして、最近広く使われるようになったポリエステル繊維系吸音材は、音の入射エネルギが材料内に入り、繊維を振動させること、繊維間のフリクションを生じること、あるいは密集した材料の中を空気が出入りするときに粘性抵抗が生じることなどにより、入射する音響エネルギを熱エネルギに変換することで、吸音性能を発揮する。この吸音性能は吸音体の流れ抵抗と密接な関係にあり、流れ抵抗を最適化することで、吸音特性をコントロールすることができる。ポリエステル繊維系は、不織布を表面に貼り付けて複合化することにより、この流れ抵抗の最適化を図り、実用的な厚さで吸音特性を得ている。しかし、更に中・低音域の吸音特性を向上するためには、ポリエステル繊維からなる母材を厚くする、密度を増やす、背後に空気層を設けるなどの方法があるが、スペースなどの面から実行できない場合も多い。
【０００７】
そこで、多孔質材料の厚さや空気層を増やさずに、５００〜１ｋＨｚの周波数域の吸音特性を改善する方法、手段があれば大変有用である。本発明はそれを可能にする吸音構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明による吸音構造体は、表面に布状材料を接着又は融着した吸音材の前記布状材料の表面側に、網目構造体で膜状構造体を挟んだ複層構造体を配することからなっている。また、前記吸音材の前記布状材料の表面側に、二枚の網目構造体で不織布と膜状構造体を挟んだ複層構造体を配することからなっている。
【０００９】
この吸音構造体によれば、音響入射エネルギにより励振された複層構造体が多質点系の挙動を示し、網目構造体と膜状構造体との間での振動はフリクションにより熱エネルギに変換され、さらに繊維の振動、繊維間のフリクション、空気振動による粘性抵抗により、熱エネルギに変換される。したがって、総合的に、音響入射エネルギから熱エネルギへの変換効率が増大し、吸音構造の厚さを変えることなく、中・低周波数域の吸音特性を大幅に改善することができる。
【００１０】
上記吸音構造体において、前記布状材料を吸音材の全表面に接着又は融着することができる。吸音材の全面が布状材料で包まれることにより流れ抵抗が最適化され、それらの複合的効果により広帯域で最も優れた吸音特性が得られる。吸音材に接着又は融着される布状材料については、不織布とすることができる。
【００１１】
また、上記吸音構造体において、吸音材に接着又は融着された布状材料を、吸音材から複層構造体の周縁部分に沿って当該複層構造体を包むように立ち上げ、更に複層構造体の周縁部分に額縁状に折り曲げて、複層構造体に接着又は融着することにより、複層構造体と吸音材とを一体化することが好ましい。こうした構造によって吸音材と複層構造体の一体化構造が簡単に得られ、網目構造体と膜状構造体との間においても安定した密着を確保することができる。
【００１２】
上記吸音構造体において、少なくとも一方の網目構造体を金属系の材料又は高分子系の材料から構成し、膜状材料を金属系の材料又は高分子系の材料から構成することができる。なお、金属系の材料としては例えばアルミニウム、ステンレスを挙げることができ、高分子系の材料としては例えばナイロン系、塩化ビニール系、ポリエチレン系、フッ素系、又はポリプロピレン系の材料を挙げることができる。一方の網目構造体は１０〜１００メッシュ、線径０．１〜０．４ｍｍφのものとし、膜状材料は厚さ１０〜１００μのものとすることができる。
【００１３】
上記吸音構造体において、複層構造体を構成する音響エネルギ入射側の網目構造体と膜状材料は金属系の材料とし、後方に配置される音響エネルギ透過側の網目構造体は高分子系の材料で構成することができる。金属系の材料としては例えばアルミニウム、ステンレスを挙げることができ、高分子系の材料としては例えばナイロン系、塩化ビニール系、ポリエチレン系、フッ素系、ポリプロピレン系の材料を挙げることができる。音響エネルギ入射側の網目構造体と膜状構造体を金属とすれば、吸音構造体の外表面が金属となるので難燃性が確保され、裏面の網目構造体が軽量な高分子系となるので吸音構造体が軽量化可能となる。
【００１４】
更に、上記吸音構造体において、吸音材は繊維系とし、その繊維方向を複層構造体に対して略鉛直面内とすることができる。繊維系の吸音材の繊維方向を複層構造体に対して略鉛直面内にそろえることにより、繊維が柱状に複層構造体を支える構造となるため、吸音材表面の剛性が上がるとともに、平滑性も向上する。これにより、複層構造体との密着度が上がり、吸音構造体としての吸音率を向上させることができる。なお、吸音材としての繊維系材料は、例えばポリエステルとすることができる。
【００１５】
更に、上記吸音構造体において、複層構造体の音響エネルギ入射側には表面保護材を配することができる。表面保護材によって飛石などに対する複層構造体の強度の確保が期待できる。なお、表面保護材としては、例えば、開口率２０％以上の孔明き板やパンチングメタルを挙げることができる。
【００１６】
本発明による吸音構造体は、多孔質系吸音材として、ポリエステル繊維系を母材としたものを主体に挙げることができるが、他の多孔質吸音材であるグラスウール、発泡軟質ウレタンフォームなどとも同様に複合化することで、吸音性能の向上が期待できる。
【００１７】
二枚の網目構造体で不織布と膜状構造体を挟んだ基本形式を持つ複層構造体の場合には、網目構造体、不織布及び膜状構造体の間で相互にフリクションを生じ、振動エネルギが効果的に熱エネルギに変換され、更に繊維の振動、繊維間のフリクション、空気振動による粘性抵抗により、多面的に大きく熱エネルギに変換される。表面側の網目構造体が機械的な振動や空力的な変動に起因してノイズを生じる可能性があるが、この網目構造体に重ねて配置される不織布がこうしたノイズを効果的に抑えることができる。また、吸音材に接着又は融された布状材料を、吸音材から複層構造体の周縁部分に沿って当該複層構造体を包むように立ち上げ、更に複層構造体の周縁部分に額縁状に折り曲げて、複層構造体に接着又は融着することによる複層構造体と吸音材との一体化構造によって、複層構造体は二枚の網目構造体とそれらの間に挟まれる不織布との間で安定した密着を確保することができる。
【００１８】
複層構造体に不織布を含む基本形式を持つ吸音構造体の場合、音響エネルギ入射側に配置される網目構造体を金属系の材料とし、後方に配置される音響エネルギ透過側の網目構造体を高分子系の材料から構成し、これらの網目構造体に挟まれる不織布を音響エネルギ入射側に配置し、膜状材料を音響エネルギ透過側に配置して高分子系の材料から構成することができる。なお、ここで、網目構造体について、金属系は３０〜２００メッシュ、線径０．１〜０．４ｍｍφのものとし、高分子系は１０〜３０メッシュ、開口率１０〜５０％のものとすることができる。また、膜状材料を構成する高分子系の材料としては、厚さ１０〜１００μのものとすることができる。
【００１９】
更に、複層構造体に不織布を含む基本形式を持つ吸音構造体の場合、音響エネルギ入射側に配置される網目構造体を構成する金属系の材料としては例えば、アルミニウム、ステンレスとし、それに重ねて配される不織布についてはポリエステル系とし、膜状材料を構成する高分子系の材料としては例えばポリオレフィン系、ポリエステル系、ナイロン系、塩化ビニール系、ポリエチレン系、フッ素系、ポリプロピレン系の材料とし、更に音響エネルギ透過側の網目構造体を構成する高分子系の材料としては例えばナイロン系、塩化ビニール系、ポリエチレン系、フッ素系、ポリプロピレン系の材料を挙げることができる。音響エネルギ入射側の網目構造体を金属系とし、次に配する不織布に超難燃処理をしたものを用いれば、高い難燃度、例えば、車両の難燃基準では不燃レベルを確保することができる。また、膜状材料とその裏面の網目構造体が軽量な高分子系で構成されるので、吸音構造体が軽量化可能となる。吸音構造に音響エネルギ以外の外力として大きな空気変動や外部の振動が作用する場合でも、ビビリ音などの発生のおそれを無くすことができる。
【００２０】
更に、複層構造体に不織布を含む基本形式を持つ吸音構造体の場合、不織布はスパンボンド不織布であり、吸音材はポリエステルなどの繊維系で相互はパウダー状のホットメルト樹脂で、その通気抵抗が最適になるように結合することができる。通常、繊維系の吸音材は吹き付けにより平面的な積層面を積み重ねることにより成形されるため、その繊維は主にこの積層面内にランダムに配列されている。この繊維系の吸音材の積層面を複層構造体に対して略鉛直面内に揃えることにより、互いに結合された繊維がリブ状に複層構造体を支える構造となるため、吸音材表面の剛性が上がるとともに、平滑性も向上する。これにより、複層構造体との密着度が上がり、複合吸音構造体としての吸着率を向上させることができる。
更に、このような構造を採ることにより、入射してくる音響エネルギが複合吸音構造体で効果的に熱エネルギに変換されると同時に、更に複層構造体を透過してくる音響エネルギを不織布と縦方向に概略揃えられたポリエステル繊維系吸音材の通気抵抗が最適に調整され、総合的に中低音域の吸音特性を飛躍的に改善した複合吸音構造が得られる。
【００２１】
更に、複層構造体に不織布を含む基本形式を持つ吸音構造体において、複層構造体の音響エネルギ入射側には、音波を透過する表面保護材を配することができる。表面保護材によって飛石などに対する複層構造体の強度を確保することが期待される。表面保護材としては、例えば孔明き板やパンチングメタルを挙げることができる。
【００２２】
本発明による複合吸音構造体は、多孔質系吸音材として、ポリエステル繊維系を母材としたものを主体に挙げることができるが、他の多孔質吸音材であるグラスウール、発泡軟質ウレタンフォームなども同様に複合化することで、吸音性能の向上が期待される。
【発明の効果】
【００２３】
以上から明らかなように、本発明の吸音構造体によれば、従来、最適化されている音波が入射する面に不織布を貼ったポリエステル繊維系吸音材では実現できない中・低音域で優れた吸音性能を発揮することができる。また、本発明の吸音構造体によれば、優れた吸音性能を示すだけでなく、耐候性、耐久性、防水性、耐薬品性など、種々の要因に対するプロテクトになり、その他、表面強度、難燃性（金属系複層構造体にすればより高まる）の向上にも有効であることも大きな利点であり、実用面でのメリットも大きい。また、ダクトなど気流が伴う部位に適用する場合に繊維の一部などが持ち去られることもなく、空気清浄の面でも安全である。特に、複層構造体に不織布を含む基本形式を持つ吸音構造体の場合には、表面側の網目構造体が機械的な振動や空力的な脈動に起因して生じる可能性があるビビリ音のようなノイズを不織布が効果的に抑えることができ、静音な吸音構造体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明による吸音構造体の実施形態について、代表的な構成例を断面図と立体図に基づいて説明する。また、以下の実施例では、残響室を用いた実験例で本発明の効果について述べる。
【００２５】
図１に本発明による吸音構造体の基本構造図が示されている。図１（ａ）は同（ｂ）のＡ−Ａについての断面図、図１（ｂ）は一部を破断して示す立体図である。図１に示す吸音構造体１は、複層構造体２と吸音材３とから構成されており、複層構造体２は、音波を透過する少なくとも二つの網目構造体４ａ，４ｂ（総称する場合には、符号４を用いる）と、両網目構造体４ａ，４ｂの間に密着する態様で挟まれた膜状材料５から成っている。吸音材３の表面には、布状材料６が接着又は融着されている。複層構造体２は吸音材３の布状材料６側に重なるように配されている。
【００２６】
吸音構造体１において、少なくとも一方の網目構造体４は、アルミニウム、ステンレスなどの金属系の材料、又はナイロン系、塩化ビニール系、ポリエチレン系、フッ素系、ポリプロピレン系などの高分子系の材料から構成されており、網目の構造は、１０〜１００メッシュ、線径０．１〜０．４ｍｍφで構成されている。膜状材料５は、アルミニウム、ステンレスなどの金属系の材料、又はナイロン系、塩化ビニール系、ポリエチレン系、フッ素系、ポリプロピレン系などの高分子系の材料から構成され、厚さ１０〜１００μの膜状である。一方、吸音材３はポリエステルなどの繊維系の材料から構成されており、その繊維方向は複層構造体２の面に対して略鉛直面内にある。布状材料６は、不織布とすることができる。
【００２７】
音響エネルギ入射側の網目構造体４ａと膜状材料５はアルミニウム、ステンレスなどの金属系の材料とし、音響エネルギ透過側の網目構造体４ｂは、ナイロン系、塩化ビニール系、ポリエチレン系、フッ素系、ポリプロピレン系などの高分子系の材料で構成することができる。網目構造体４ａと膜状構造体５を金属製とすることによって、吸音構造体１の外表面が金属となるので難燃性が確保される。また、裏面の網目構造体４ｂを軽量な高分子系とすることによって、吸音構造体１の軽量化が可能となる。
【００２８】
網目構造体４ａ，４ｂと膜状材料５との間での振動はフリクションにより熱エネルギに変換され、さらに個々の構造体又は材料における繊維の振動、繊維間のフリクション、空気振動による粘性抵抗により、熱エネルギに変換される。したがって、総合的に、音響入射エネルギは効率良く熱エネルギへ変換され、吸音構造の厚さを増やすことなく、中・低周波数域の吸音特性を大幅に改善することができる。
【００２９】
図２は、本発明による吸音構造体の別の実施例を示す図である。図２（ａ）は同（ｂ）のＢ−Ｂについての断面図、図２（ｂ）は一部を破断して示す立体図である。図２に示す吸音構造体１０においては、布状材料１６は吸音材３の全表面に接着又は融着されている。その他の点は、図１に示す吸音構造体１と同じ構成であるので、同等の要素には同じ符号を付すことで再度の詳細な説明を省略する。吸音材３の全面が布状材料１６で包まれることにより、流れ抵抗が最適化され、それらの複合的効果により広帯域で最も優れた吸音特性が得られる。
【００３０】
図３は、本発明による吸音構造体の更に別の実施例を示す図である。図３（ａ）は同（ｂ）のＣ−Ｃについての断面図、図３（ｂ）は一部を破断して示す立体図である。図３に示す吸音構造体２０は、図２に示す吸音構造体において、布状材料２６が、吸音材３側から複層構造体２の周縁部分２ａに沿って複層構造体２を包むように立ち上げられ、立ち上げられた布状材料２６が更に複層構造体２の周縁部分２ａに額縁状に折り曲げられている構造体である。布状材料２６の周囲の額縁状部分２６ａ，２６ｂが複層構造体２に接着又は融着されることにより、複層構造体２と吸音材３が布状材料２６によって一体化され、網目構造体４，４と膜状構造体（膜状材料５）との間で安定した密着が確保される。その他の点は、図１に示す吸音構造体１と同じ構成であるので、同等の要素には同じ符号を付すことで再度の詳細な説明を省略する。
【００３１】
図４は、本発明による吸音構造体の更に別の実施例を示す図である。図４（ａ）は同（ｂ）のＤ−Ｄについての断面図、図４（ｂ）は一部を破断して示す立体図である。図４に示す吸音構造体３０は、図３に示す吸音構造体２０において、更に、複層構造体２の音響エネルギ入射側（図４（ａ）で左側）に、開口率２０％以上の孔明き板やパンチングメタル、エクスパンドメタルなどの表面保護材３７が配されている構造体である。表面保護材３７によって、例えば、鉄道車両の床構造に適用された場合には、飛石などに対する複層構造体２の強度を確保することができる。その他の点は、図１及び図３に示す吸音構造体１と同じ構成であるので、同等の要素には同じ符号を付すことで再度の詳細な説明を省略する。
【００３２】
図５は、本発明品と従来品とについて、吸音率の周波数特性の一例を対比して示すグラフである。本発明品として、吸音材３をポリエステル繊維系吸音材（密度３５ｋｇ／ｍ３、厚さ３５ｍｍ）とし、その表面（音波入射側）に布状材料６を不織布として、目付け（ｍ２当たりの重量）１００ｇｒのスパンボンドを熱融着したもの、さらにその上面に、複層構造体２（ＳＵＳ４０メッシュ網目構造体／ＳＵＳ薄膜４０μ／ＳＵＳ４０メッシュ網目構造体）を配して構成した吸音構造体を用いた。図５には、この吸音構造体と従来品との残響室法による吸音特性を比較して示した。本発明の複層構造体２と吸音材３との組み合わせ（重ねる）によって、中・低周波数域が大幅に改善されていることがわかる。
【００３３】
図６は、別の本発明品と従来品とについて、吸音率の周波数特性の一例を対比して示すグラフである。本発明品として、吸音材３をポリエステル繊維系吸音材（密度３５ｋｇ／ｍ３、厚さ３５ｍｍ）とし、その表面（音入射側）に布状材料６を不織布として、目付け１００ｇｒのスパンボンドを熟融着し、その他の５つの面は、目付け５０ｇｒのスパンボンドを熱融着し、全面をスパンボンドで包んだ吸音体３の音入射側の面に、実施例１と同じ構造の複層構造体２を密着した吸音構造体を用いた（図２に示す吸音構造体１０に相当する）。図６には、この吸音構造体と従来品との残響室法による吸音特性を比較して示す。図６の結果から、本発明品である吸音構造体は、図５の結果よりさらに改善された結果となっており、本発明の効果を立証するものである。額縁方式で固定した吸音構造体は、更に安定したものとなっている。
【００３４】
図７は、本発明による吸音構造体の別の基本構造図が示されている。図７（ａ）は同（ｂ）のＥ−Ｅについての断面図、図７（ｂ）は一部を破断して示す立体図である。図７に示す吸音構造体４０は、複層構造体４２と吸音材３とから構成されており、複層構造体４２は、図１に示す実施例と同様に、音波を透過する少なくとも二つの網目構造体４ａ，４ｂ（総称する場合には、符号４を用いる）と、両網目構造体４ａ，４ｂの間に密着する態様で挟まれた膜状材料５と不織布７とから成っている。吸音構造体４０は、図１に示す吸音構造体１と比較して、複層構造体４２が不織布７を含んでいる点で異なる以外、変わるところはない。吸音材３の表面には、不織布から成る布状材料６が最適な通気抵抗を確保しつつ接着又は融着されている。複層構造体４２は吸音材３の布状材料６側に重なるように配されている。
【００３５】
複合的な吸音構造体４０において、音響エネルギ入射側、即ち、音響入射エネルギに対して最初に配置される網目構造体４ａはアルミニウム、ステンレスなどの金属系の材料から構成されており、後方に配置される網目構造体４ｂはナイロン、塩化ビニール、ポリエチレン、フッ素、ポリプロピレンなどの高分子系の材料から構成されている。網目の構造は、金属系の網目構造体４ａの場合には３０〜２００メッシュ、線径０．１〜０．４ｍｍφで構成されており．樹脂系の網目構造体４ｂの場合には、１０〜３０メッシュ、開口率１０〜５０％で構成されている。両網目構造体４ａ，４ｂの間に挟まれる不織布７は、樹脂を含浸させた不織布であって、面重量が３５〜１００ｇ／ｍ２のものである。膜状材料５は、ポリオレフィン系、ナイロン系、塩化ビニール系、ポリエチレン系、フッ素系、ポリプロピレン系、テフロン（登録商標）系などの高分子系の材料から構成され、厚さ１０〜１００μの不織布と膜状材料を密着、重ねたものである。一方、吸音材３はポリエステルなどの繊維系の材料から構成されており、その繊維方向は複層構造体４２に対して略鉛直面内にあり、表面は布状材料６としての不織布として、面重量が２０〜１００ｇ／ｍ２のスパンボンド不織布をパウダー状のホットメルトなどで通気性を損なわないように融着又は接着したものである。
【００３６】
音響エネルギ入射側の網目構造体４ａは、アルミニウム、ステンレスなどの金属系の材料とし、音響エネルギ透過側の網目構造体４ｂは、ナイロン系、塩化ビニール系、ポリエチレン系、フッ素系、ポリプロピレン系などの高分子系の材料で構成することができる。網目構造体４ａを比較的網目の細かい金属メッシュとし、その次の層である不織布７の難燃性を高めることによって、吸音構造体４０の難燃性が確保される。また、膜状材料５とその裏面の網目構造体４ｂを軽量な高分子系とすることによって、吸音構造体４０の軽量化が可能となる。
【００３７】
吸音構造体４０が音響的励振を受けると、網目構造体４ａ，４ｂと膜状材料及び不織布７との相互の間で、複雑な多質点系の挙動に伴い、フリクションを生じることにより音響エネルギが効率良く熱エネルギに変換され、さらに個々の構造体又は材料における繊維の振動、繊維間のフリクション、空気振動による粘性抵抗により、熱エネルギに変換される。したがって、総合的に、音響入射エネルギは効率良く熱エネルギへ変換され、吸音構造の厚さを増やすことなく、中・低周波数域の吸音特性を大幅に改善することができる。
【００３８】
図８は、本発明による吸音構造体の更に別の実施例を示す図である。図８（ａ）は同（ｂ）のＦ−Ｆについての断面図、図８（ｂ）は一部を破断して示す立体図である。図８に示す吸音構造体５０においては、不織布から成る布状材料５６は吸音材３の全表面に接着又は融着されている。その他の点は、図７に示す基本形である吸音構造体４０と同じ構成であるので、共通する構成については吸音構造体４０における符号と同じ符号を用いることにより、再度の説明を省略する。吸音材３の全面が不織布である布状材料５６で包まれることにより、流れ抵抗が最適化され、それらの複合的効果により広帯域で最も優れた吸音特性が得られる。
【００３９】
図９は、本発明による吸音構造体の更に別の実施例を示す図である。図９（ａ）は同（ｂ）のＧ−Ｇについての断面図、図９（ｂ）は一部を破断して示す立体図である。図９に示す吸音構造体６０において、複層構造体６２は、図８に示す吸音構造体５０の複層構造体４２の音響エネルギ入射側（図９（ａ）で左側）に、開口率２０％以上の孔明き板やパンチングメタル、エクスパンドメタルなどの表面保護材６７が配されている構造体である。表面保護材６７によって、例えば、鉄道車両の床構造に適用された場合には、飛石などに対する複層構造体６２の強度を確保することができる。
【００４０】
図１０は、本発明品と従来品とについて、垂直入射法吸音率の周波数特性の一例を対比して示すグラフである。本発明による吸音構造体７０として、吸音材３をポリエステル繊維系吸音材（密度４４ｋｇ／ｍ３、厚さ４０ｍｍ、繊維縦配向）とし、その表面（音波入射側）に布状材料６としての不織布として、目付け（ｍ２当たりの重量）１００ｇのスパンボンド不織布をパウダー状のホットメルト樹脂で熱融着したもの、更にその上面に、複層構造体７２（網目構造体４ａとしてのＳＵＳ１００メッシュ／樹脂含浸不織布−７５ｇ／ｍ２／膜状材料５としての厚さ５０μのオレフィン系樹脂フィルム／網目構造体４ｂとしての樹脂ネット１４メッシュ）を配して構成した吸音構造体を用いた。図中、本発明の吸音構造体７０と従来品（１００ｇ／ｍ２のスパンボンド不織布をパウダー状ホットメルトでポリエステル繊維系吸音材（密度４４ｋｇ／ｍ３、厚さ４０ｍｍ．繊維横配向）に熱融着したもの）との垂直入射法による吸音特性を比較して示した（図１０（ｃ））。また、図１１には、本発明による吸音構造体７０（図１０に示したもの）と、吸音構造体７０において吸音材であるポリエステル繊維系吸音材の配向を横方向にしたものとの比較を行っている。図１０及び図１１から、本発明による吸音構造体は、複層構造体７２と不織布（布状材料６）を融着した吸音材３との組み合わせ（重ねる）によって、中・低周波数域が大幅に改善されていることがわかる。
【００４１】
以上、一般的には、縦配向の方が横配向より、吸音特性で優位になることを示したが、実用上では、本発明による吸音構造体では、横配向やランダム配向でも、従来の通気抵抗をコントロールした多孔質材料として代表的なグラスウール、ロックウールや軟質ウレタンフォームに比較して、優れた吸音特性を発揮することは云うまでもない。
【００４２】
図１２は、この発明による吸音構造体が、鉄道車両において適用可能とされる範囲を示す概略図である。吸音構造体が貼付け等の手段で付設される領域は、鉄道車両１００の車体に沿って矢印で示す範囲、即ち、側構体から延びるスカート１０３の内外面１０３ａ，１０３ｂ、及び車体の床１０４の下面１０４ａが挙げられる。即ち、車輪１０２，１０２を含む台車１０１からは、車輪１０２，１０２がレール上を転がるときの騒音や、搭載するモータが発生させる騒音がある。これらの騒音は、直接に、又はスカート１０３に反射して床１０４に伝わって、車室やキャビン内部１０５に侵入する可能性がある。また、車外に出た騒音も、トンネルや遮音壁の場合が顕著であるが、車外の構造物に反射して再び車内に侵入することもある。そこで、スカート１０３の内面１０３ａや外面１０３ｂ、及び床１０４の下面１０４ａに、本発明による吸音構造体を貼着することによって騒音を吸収し、騒音が車室やキャビン内部１０５に入るのを抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明による複合的な吸音構造体の適用対象は、鉄道、道路分野の遮音壁あるいは掘割、トンネルの内側の多重反射を抑制するために用いられる吸音構造部位、建築分野の騒音低減や音場コントロールのために用いられる吸音構造部位、鉄道車両、自動車、建機、農機などのエンジン周りや車室、キャビン内部の騒音低減のために用いられる吸音構造部位など、幅広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明による吸音構造体の基本構造を示す図である。
【図２】本発明による吸音構造体の別の実施例を示す図である。
【図３】本発明による吸音構造体の更に別の実施例を示す図である。
【図４】本発明による吸音構造体の更に別の実施例を示す図である。
【図５】本発明品と従来品とについて、吸音率の周波数特性の一例を対比して示すグラフである。
【図６】別の本発明品と従来品とについて、吸音率の周波数特性の一例を対比して示すグラフである。
【図７】本発明による吸音構造体の別の基本構造を示す図である。
【図８】本発明による吸音構造体の別の実施例を示す図である。
【図９】本発明による吸音構造体の更に別の実施例を示す図である。
【図１０】本発明品と従来品とについて、吸音率の周波数特性の一例を対比して示すグラフである。
【図１１】別の本発明品と従来品とについて、吸音率の周波数特性の一例を対比して示すグラフである。
【図１２】本発明による吸音構造体が鉄道車両において適用される範囲を示した図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０  吸音構造体
２  複層構造体
２ａ  周縁部分
３  吸音材
４，４ａ，４ｂ  網目構造体
５  膜状材料
６，１６，２６，５６  布状材料
７  不織布
２６ａ  額縁状部分
３７，６７  表面保護材
４２，６２，７２  複層構造体
【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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