(57)【要約】【課題】騒音源から発した音を回折現象による減衰に加えて、更に減衰させる。【解決手段】防音装置１０は、支持部材１１と、支持部材１１を挟んで互いに対向するように、支持部材１１に支持された第一防音材２１及び第二防音材２２と、第一防音材２１の上部と第二防音材２２の上部との間に配置されるように支持部材１１に支持された有底筒状の複数の音響管３１〜３４とを備え、音響管３１〜３４の開口が上方に向けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と、
前記支持部材を挟んで互いに対向するように、前記支持部材に支持された第一防音材及び第二防音材と、
前記第一防音材の上部と前記第二防音材の上部との間に配置されるように前記支持部材に支持された有底筒状の複数の音響管とを備え、
前記音響管の開口が上方に向けられていることを特徴とする防音装置。
【請求項２】
前記音響管は、前記第一防音材と前記第二防音材のうち一方から他方に向けて、長さの長い順に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の防音装置。
【請求項３】
前記音響管の長さは下限周波数の逆数と音速との積の１／４倍以下である（ここで、下限周波数は、前記音響管が未設置の場合に、前記第一防音材側の騒音源から発した騒音を前記第二防音材側の受音点で受音したときにおけるその受音した音の周波数ごとのＡ特性音圧レベルを表した周波数特性の中で、Ａ特性音圧レベルの最大値から所定デシベル低いＡ特性音圧レベルをとる成分の周波数である。）ことを特徴とする請求項１又は２に記載の防音装置。
【請求項４】
前記音響管の底に貯留物が貯留されていることを特徴とする請求項１に記載の防音装置。
【請求項５】
前記音響管は、前記第一防音材と前記第二防音材のうち一方から他方に向けて、前記貯留物の表面から前記音響管の上端までの距離が長い順に配列されていることを特徴とする請求項４に記載の防音装置。
【請求項６】
前記貯留物の表面から前記音響管の上端までの距離は下限周波数の逆数と音速との積の１／４倍以下である（ここで、下限周波数は、前記音響管が未設置の場合に、前記第一防音材側の騒音源から発した騒音を前記第二防音材側の受音点で受音したときにおけるその受音した音の周波数ごとのＡ特性音圧レベルを表した周波数特性の中で、Ａ特性音圧レベルの最大値から所定デシベル低いＡ特性音圧レベルをとる成分の周波数である。）ことを特徴とする請求項４又は５に記載の防音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音エリアと静音エリアとの間に配置される防音装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、足場の両側面に遮音材を取り付けて、騒音源から発した音を遮音材によって遮音する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７７３１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献１に記載の技術では、騒音源から発した音が回折現象によって足場及び遮音材の上を回り込んで、その音が足場に関して騒音源の反対側に到達するので、十分な防音効果を得ることが難しい。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。本発明が解決しようとする課題は、騒音源から発して上に回り込む音を減衰させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、防音装置が、支持部材と、前記支持部材を挟んで互いに対向するように、前記支持部材に支持された第一防音材及び第二防音材と、前記第一防音材の上部と前記第二防音材の上部との間に配置されるように前記支持部材に支持された有底筒状の複数の音響管とを備え、前記音響管の開口が上方に向けられている。
【０００７】
第一防音材の上部と前記第二防音材の上部との間に設けられた音響管の開口が上方に向けられているので、騒音源から発して第一防音材及び第二防音材の上に伝播した音が音響管の開口に入射する。その音は音響管の底によって反射されて、その反射音が音響管の開口から放出される。ここで、音響管の長さの約４倍の波長の音については、音響管の開口近傍における入射音と反射音が逆位相となる。従って、音響管の開口近傍を通過する音のうち音響管の長さの約４倍の波長の成分は、反射音によって干渉される。よって、騒音源から発して第一防音材及び第二防音材の上方を回り込んだ音が、回折現象による減衰に加えて、干渉により減衰される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、騒音源から発して第一防音材及び第二防音材の上方を回り込んだ音が、回折現象によって減衰されるとともに、干渉によっても減衰される。これにより防音効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は防音装置の正面図である。
【図２】図２は防音装置の平面図である。
【図３】図３は、音響管を設置した場合の周波数特性と、音響管を設置していない場合の周波数特性を表したグラフである。
【図４】図４は変形例の防音装置の正面図である。
【図５】図５は変形例の防音装置の正面図である。
【図６】図６は変形例の防音装置の正面図である。
【図７】図７は、音響管を設置した場合の周波数特性と、音響管を設置していない場合の周波数特性との差を表したグラフである。
【図８】図８は、音響管を設置した場合の周波数特性と、音響管を設置していない場合の周波数特性との差を表したグラフである。
【図９】図９は、音響管を設置した場合の周波数特性と、音響管を設置していない場合の周波数特性との差を表したグラフである。
【図１０】図１０は、音響管を設置した場合の周波数特性と、音響管を設置していない場合の周波数特性との差を表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているので、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１１】
図１は防音装置１０の正面図であり、図２は防音装置１０の平面図である。
この防音装置１０は支持部材１１、第一防音材２１、第二防音材２３及び複数の音響管３１〜３４を備える。
【００１２】
支持部材１１は、建枠、筋交、踏板及び手摺が組み付けられることによって構成された枠組足場である。この支持部材１１は騒音エリア（例えば、工事現場、建設現場、自動車道路）と静音エリア（例えば、居住地区、歩行路）との間に立設されており、騒音エリアと静音エリアが支持部材１１によって仕切られている。
【００１３】
支持部材１１の騒音エリア側の側面には、第一防音材２１がブラケット２２によって取り付けられている。支持部材１１の静音エリア側の側面には、第二防音材２３がブラケット２４によって取り付けられている。従って、防音材２１，２３は、支持部材１１に取り付けられることによって立った状態に支持されているとともに、防音材２１，２３の間に間隔を置いて対向配置されることになる。これら防音材２１，２３は万能鋼板から構成されている。なお、万能鋼板以外に、防音パネル、防音シート、コンクリート板、その他の防音効果のある材料を防音材２１，２３に採用してもよい。
【００１４】
騒音エリアのうち防音材２１，２３の上端よりも下方に位置する騒音源から発した音は、防音材２１，２３を透過する際に防音材２１，２３によって減衰される。よって、防音材２１，２３を透過する音の音圧（強度）が低下することにより、静音エリアのうち防音材２１，２３の上端よりも下方の位置では、透過した音に起因した騒音を抑えることができる。
【００１５】
騒音エリアのうち防音材２１，２３の上端よりも下方に位置する騒音源から発した音は、防音材２１，２３の上端の上方において回折して、静音エリアのうち防音材２１，２３の上端の下方の位置に伝播する。回折により音が減衰するので、静音エリアのうち防音材２１，２３の上端よりも下方の位置では、回折した音に起因した騒音を抑えることができる。更に本実施形態では、第一防音材２１の上端から第二防音材２３の上端に向かって伝播する音の所定周波数成分を後述の音響管３１〜３４によって減衰させるので、回折した音に起因した騒音をより効率的に抑えることができる。
【００１６】
第一防音材２１の上部と第二防音材２３の上部との間には音響管３１〜３４が配置されている。これら音響管３１〜３４は、それぞれの中心軸が上下方向に延在するように、ブラケットによって支持部材１１の上部に取り付けられている。音響管３１〜３４の下端は底板によって閉塞されており、音響管３１〜３４の上端は開放されている。これら音響管３１〜３４の上端は、防音材２１，２３の上端に揃っている。
音響管３１〜３４は、音響管３１、音響管３２、音響管３３、音響管３４の順に直径及び長さが大きい。
また、音響管３１は、長さが直径よりも大きい。音響管３２〜３４についても同様である。
【００１７】
図２に示すように、これら音響管３１〜３４は、上から見て、２次元的に配列されている。ここで、互いに等しい直径・長さの複数の音響管３１は第一防音材２１に沿って水平方向に一列に配列されていて、隣り同士が互いに接している。音響管３２〜３４についても同様に配列されている。また、第一防音材２１から第二防音材２３に向けて、音響管３１の列、音響管３２の列、音響管３３の列、音響管３４の列の順に配列されている。
なお、音響管３１〜３４は図２に示すような円筒型に限らず、他の形状（例えば、角筒型）であってもよい。音響管３１〜３４が矩形筒型である場合、音響管３１〜３４の長さは水平断面における辺長よりも大きい。
【００１８】
音響管３１〜３４の上方を第一防音材２１から第二防音材２３に向かって伝播する音の一部は音響管３１内に入射して、音響管３１の底によって反射される。ここで、音響管３１の長さの約４倍の波長の音については、入射音の位相と反射音の位相が１８０°ずれる。従って、音響管３１〜３４の上方を第一防音材２１から第二防音材２３に向かって伝播する音のうち音響管３１の長さの約４倍の波長の周波数成分は、音響管３１の底による反射音の干渉により打ち消される。音響管３２〜３４についても同様に、各音響管３２〜３４の長さの約４倍の波長の周波数成分が干渉により打ち消される。よって、回折した音（特に、音響管３１〜３４の長さの約４倍の波長の周波数成分）に起因して静音エリアに生じる騒音を抑えることができる。
【００１９】
音響管３１〜３４によって打ち消される音の周波数は、次のようにして決定する。
まず、騒音エリアにおいて防音材２１，２３の上端よりも下方に騒音源（例えば、工事現場の一般的な騒音源）を配置し、静音エリアにおいて防音材２１，２３の上端よりも下方に受音点を配置し、音響管３１〜３４を設置していない場合に騒音源から騒音を発したときに、受音点における音の周波数特性（周波数ごとのＡ特性音圧レベルを表した分布）を計算又は実験により取得する。図３に示す曲線Ｃ１は、音響管３１〜３４を設置していない場合の受音点における音の周波数特性の一例を表す。曲線Ｃ２は、音響管３１〜３４を設置した場合の受音点における音の周波数特性を表す。図３において、縦軸はＡ特性音圧レベルを表し、横軸は周波数を表す。また、図３の横軸が「Ａ」のときのＡ特性音圧レベルは、全周波数帯域のＡ特性音圧レベルのエネルギー合成値である。
そして、取得した周波数特性からＡ特性音圧レベルの最大値を特定するとともに、そのＡ特性音圧レベルの最大値をとる周波数（以下、ピーク周波数という）を特定する。図３において、Ｌp [dB]はＡ特性音圧レベルの最大値であり、ｆ１ [Hz]はピーク周波数である。ここで、空気の音速をＶ [m/s]とすると、ピーク周波数ｆ１ の音の波長λ１ [m]はＶ／ｆ１ である。
また、周波数特性のうち、Ａ特性音圧レベルの最大値よりも15 [dB]低いＡ特性音圧レベルをとる音の周波数（但し、ピーク周波数よりも低い。以下、下限周波数という。）を特定する。図３において、Ｌu [dB]はＡ特性音圧レベルの最大値Ｌp [dB]よりも15 [dB]低いＡ特性音圧レベルであり、ｆ２ [Hz]は下限周波数である。ここで、空気の音速をＶ [m/s]とすると、下限周波数ｆ２ の音の波長λ２ [m]はＶ／ｆ２ である。
そして、音響管３１〜３４によって打ち消す音の周波数は、その特定した下限周波数以上とする。つまり、音響管３１〜３４の長さは、下限周波数の逆数と音速との積の１／４倍以下である。
【００２０】
下限周波数よりも低い周波数の音を音響管３１〜３４によって打ち消すことができなくても、そのような音は静音エリアの騒音に殆ど影響を与えない。これは、Ａ特性音圧レベルＬu [dB]がＡ特性音圧レベルのエネルギー合成値に与える増加分は次式（１）から0.135 [dB]であり、従って、Ａ特性音圧レベルの最大値Ｌp [dB]よりも15 [dB]以上低いＡ特性音圧レベル、つまりＡ特性音圧レベルＬuより低いＡ特性音圧レベルは、Ａ特性音圧レベルのエネルギー合成値に影響を与えないためである。なお、Ｌ１ [dB]，Ｌ２ [dB]，Ｌ３ [dB]・・・の合成は次式（２）によって表され（参考文献：木村翔．“2.6  デシベルの合成”．建築音響と騒音防止計画．第三版、彰国社、1999、p.17-18、（新建築技術叢書−９））、式（２）を具体化することによってＬ１ [dB]，Ｌ２ [dB]の合成が次式（３）によって表されるので、式（３）から式（１）が求まる。
【００２１】
【数１】
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【００２２】
音響管３１〜３４の具体的な仕様の一例を以下に挙げる（以下では、空気の音速を約340 [m/s]とする）。
音響管３１は、直径が 0.30 [m]であり、長さが 0.34 [m]である。音響管３１によって干渉が生じる音の成分は、波長が 1.36 [m]であり、周波数が 250 [Hz]である。
音響管３２は、直径が 0.25 [m]であり、長さが 0.27 [m]である。音響管３２によって干渉が生じる音の成分は、波長が 1.08 [m]であり、周波数が 315 [Hz]である。
音響管３３は、直径が 0.20 [m]であり、長さが 0.21 [m]である。音響管３３によって干渉が生じる音の成分は、波長が 0.84 [m]であり、周波数が 400 [Hz]である。
音響管３４は、直径が 0.15 [m]であり、長さが 0.17 [m]である。音響管３４によって干渉が生じる音の成分は、波長が 0.68 [m]であり、周波数が 500 [Hz]である。
【００２３】
音響管３１〜３４によって打ち消される音の周波数は１／３オクターブの間隔となっている。つまり、音響管３２によって打ち消される音の周波数は音響管３１によって打ち消される音の周波数の２1/3倍であり、音響管３３，３４によって打ち消される音の周波数についても同様に、音響管３２，３３によって打ち消される音の周波数の２1/3倍である。
【００２４】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。以下に説明する変更点は、可能な限り組み合わせて適用してもよい。
【００２５】
（１）  上記実施形態では、音響管３１〜３４は、音響管３１、音響管３２、音響管３３、音響管３４、音響管３４の順に直径及び長さが長い。それに対して、図４又は図５に示すように、音響管３１〜３４は、音響管３４、音響管３３、音響管３２、音響管３１の順に直径及び長さが長くてもよい。なお、図４に示すように、音響管３１〜３４はそれらの上端が揃っている。
【００２６】
（２）  上記実施形態では、音響管３１〜３４の上端が揃っていた。それに対して、図５又は図６に示すように、音響管３１〜３４の下端が揃っていてもよい。
【００２７】
（３）  上記実施形態では、音響管３１の上端が防音材２１，２３の上端に揃っていた。それに対して、音響管３１の上端が防音材２１，２３の上端から上又は下にずれていてもよい。音響管３２〜３４の上端についても同様である。
【００２８】
（４）  上記実施形態では、音響管３１〜３４が空であった。それに対して、音響管３１〜３４の底に流体（例えば、水）を貯留することによって、音響管３１〜３４の実質的な長さを調整してもよい。音響管３１〜３４の実質的な長さとは流体の液面から音響管３１〜３４の上端までの距離をいい、これは音響管３１〜３４によって打ち消し可能な音の波長の１／４に相当する。また、音響管３１〜３４の長さを等しくして、音響管３１〜３４の底に流体（例えば、水）を貯留することによって、音響管３１〜３４の実質的な長さが音響管３１、音響管３２、音響管３３、音響管３４の順（又はその逆順）に大きくするようにしてもよい。また、音響管３１〜３４の長さを等しくして、音響管３１〜３４の底に流体（例えば、水）を貯留することによって、音響管３１〜３４の実質的な長さが下限周波数の逆数と音速との積の１／４倍以下となるようにしてもよい。
【００２９】
＜検証＞
音響管３１〜３４による音の干渉の効果について計算によって検証した。
図７は、図１のように音響管３１〜３４を設置した場合の周波数特性（計算結果）と、音響管３１〜３４を設置していない場合の周波数特性（計算結果）との音圧レベル差を示したものである。
図８は、図４のように音響管３１〜３４を設置した場合の周波数特性（計算結果）と、音響管３１〜３４を設置していない場合の周波数特性（計算結果）との音圧レベル差を示したものである。
図９は、図５のように音響管３１〜３４を設置した場合の周波数特性（計算結果）と、音響管３１〜３４を設置していない場合の周波数特性（計算結果）との音圧レベル差を示したものである。
図１０は、図６のように音響管３１〜３４を設置した場合の周波数特性（計算結果）と、音響管３１〜３４を設置していない場合の周波数特性（計算結果）との音圧レベル差を示したものである。
【００３０】
ここで、周波数特性は、騒音源が騒音エリアのうち防音材２１，２３の上端よりも下方の位置にあると想定して、また、静音エリアのうち防音材２１，２３の上端よりも下方の位置に受音点を設置したと想定して、その受音点に入射する音の周波数特性である。また、図７〜図１０において、縦軸は音圧レベル差を表し、横軸は周波数を表す。また、音圧レベル差が負である場合、音響管３１〜３４を設置した場合のＡ特性音圧レベルが、音響管３１〜３４を設置していない場合のＡ特性音圧レベルよりも低いことを表す。また、図の横軸が「Ａ」のときの音圧レベル差は、音響管３１〜３４を設置した場合の全周波数帯域のＡ特性音圧レベルのエネルギー合成値と、音響管３１〜３４を設置していない場合の全周波数帯域のＡ特性音圧レベルのエネルギー合成値との差である。
【００３１】
図７〜図１０より、音圧レベル差が負となる周波数成分があることがわかる。特に、図７〜図１０の横軸が「Ａ」のときの音圧レベル差が負であるため、音響管３１〜３４を設置した場合の全周波数帯域のＡ特性音圧レベルのエネルギー合成値が音響管３１〜３４を設置していない場合の全周波数帯域のＡ特性音圧レベルのエネルギー合成値よりも小さいことがわかる。よって、音響管３１〜３４を設置していない場合よりも、音響管３１〜３４を設置した場合の方が、防音効果が高いことがわかる。
また、音響管３１〜３４を設置していない場合よりも、音響管３１〜３４を設置した場合の方が、Ａ特性音圧レベルが高くなる周波数成分（125 [Hz]近傍）があるが（以下、この現象をリバウンド現象という）、その周波数成分のＡ特性音圧レベルが全周波数帯域のＡ特性音圧レベルのエネルギー合成値に殆ど影響を及ばさず、その周波数成分の音が騒音の大きさに及ぼす影響を殆ど無視することができる。これは、リバウンド現象が生じる周波数成分のＡ特性音圧レベル（音響管３１〜３４を設置した場合）からその周波数成分のＡ特性音圧レベル（音響管３１〜３４を設置していない場合）までの音圧レベル差（図７の場合、125 [Hz]近傍で３〜５ [dB]程度）は、Ａ特性音圧レベルの最大値（音響管３１〜３４を設置していない場合）からリバウンド現象が生じる周波数成分のＡ特性音圧レベル（音響管３１〜３４を設置していない場合）までの音圧レベル差（図３を参照すると、１３ [dB]程度）よりも小さいので、リバウンド現象によるＡ特性音圧レベルの上昇分を殆ど無視することができるためである。すなわち、リバウンド現象が生じる周波数成分の音圧レベル差がＡ特性音圧レベルのエネルギー合成値に殆ど寄与しないためである。
【００３２】
なお、図１及び図６に示す音響管３１〜３４の具体的な仕様を次の通りにして（但し、空気の音速を約340 [m/s]とする）、図７及び図１０のグラフを取得した。
音響管３１は、直径が 0.30 [m]であり、長さが 0.34 [m]である。音響管３１によって干渉が生じる音の成分は、波長が 1.36 [m]であり、周波数が 250 [Hz]である。音響管３２は、直径が 0.25 [m]であり、長さが 0.27 [m]である。音響管３２によって干渉が生じる音の成分は、波長が 1.08 [m]であり、周波数が 315 [Hz]である。音響管３３は、直径が 0.20 [m]であり、長さが 0.21 [m]である。音響管３３によって干渉が生じる音の成分は、波長が 0.84 [m]であり、周波数が 400 [Hz]である。音響管３４は、直径が 0.15 [m]であり、長さが 0.17 [m]である。音響管３４によって干渉が生じる音の成分は、波長が 0.68 [m]であり、周波数が 500 [Hz]である。
【００３３】
また、図４及び図５に示す音響管３１，３２，３３，３４の具体的な仕様をそれぞれ図１及び図６に示す音響管３４，３３，３２，３１の仕様と同一にして（但し、空気の音速を約340 [m/s]とする）、図８及び図９のグラフを取得した。
【符号の説明】
【００３４】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…防音装置，  １１…支持部材，  ２１…第一防音材，  ２３…第二防音材，  ３１〜３４…音響管
【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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