(57)【要約】【課題】通気通路または通水通路の周りに遮音用共振チャンバーを有する通気型または通水型防音壁を提供する。【解決手段】窓または壁を製作し、この窓または壁を貫通する通気通路１０を設けた後、通気通路１０の周辺に少なくとも一つの共振チャンバーｒ１、ｒ２、ｒ３を配置するが、通気通路と共振チャンバーとの間は多孔性吸音材３０によって分離する。空気と共に通気通路１０を通過する過程で、音は共振チャンバーｒ１、ｒ２、ｒ３に吸収されて遮断されるが、空気は通過する。これを用いて空気は通過させ且つ音は遮断する通気型防音窓または防音壁を作ることができ、同じ原理によって水は通過させるが音は遮断する通水型防音窓または防音壁を作ることができる。本発明は、送風装置の使用により騒音が発生する様々な産業分野にも適用でき、海底生物の静粛な生態環境の造成にも有用に使用できる。【選択図】図３
2016526175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸Ａ、有効直径Ｄおよび軸方向の首の長さＬを有する、始端と終端が互いに流体連通可能に開口して空気が自由に通過する通気通路１０を成し、表面に多数の微小孔を備える管状吸音材３０と、
前記管状吸音材３０の外周にその吸音材の軸Ａ方向の長さに沿って形成される少なくとも一つの共振チャンバーとを含んでなるとを特徴とする、通気通路の周りに共振チャンバーを有する通気型防音壁。
【請求項２】
前記通気通路１０の有効直径Ｄがその通気通路に接近する音の波長λよりも小さいことにより、音の周波数ｆが通気通路の回折周波数ｆＤ（ｆＤ＝Ｃ／Ｄ、Ｃ：音速、Ｄ：通気通路の有効直径）よりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の通気通路の周りに共振チャンバーを有する通気型防音壁。
【請求項３】
前記通気通路１０の有効直径Ｄが２ｃｍ〜２０ｃｍであることを特徴とする、請求項１または２に記載の通気通路の周りに共振チャンバーを有する通気型防音壁。
【請求項４】
前記管状吸音材３０はそのインピーダンスを調節して共鳴振動数を調節することを特徴とする、請求項１または２に記載の通気通路の周りに共振チャンバーを有する通気型防音壁。
【請求項５】
前記共振チャンバーの体積が０．１Ｌ〜１０Ｌであることを特徴とする、請求項１または２に記載の通気通路の周りに共振チャンバーを有する通気型防音壁。
【請求項６】
軸Ａ、有効直径Ｄおよび軸方向の長さＬを有し、始端と終端が互いに流体連通可能に開口して水が自由に通過する通水通路１０を成し、
前記管状通水通路１０の外周にその軸Ａ方向の長さに沿って形成される少なくとも一つの共振チャンバーを有する、通水型防音壁。
【請求項７】
前記通水通路１０の有効直径Ｄが５ｃｍ〜１００ｃｍであることを特徴とする、請求項６に記載の通水通路の周りに共振チャンバーを有する通水型防音壁。
【請求項８】
前記共振チャンバーの体積が１．６Ｌ〜２５０Ｌであることを特徴とする、請求項６または７に記載の通水通路の周りに共振チャンバーを有する通水型防音壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、従来の各種産業分野で通気または通水と防音を同時に達成することができない問題を解決するための技術である。
【０００２】
道路や鉄道の周辺に防音壁を設置すると、音だけでなく、気流も一緒に遮断して風、熱、花粉などの伝達を妨害する生態学的断絶が起こるから、自然環境保護に否定的な効果を及ぼす。
【０００３】
沿道の住宅の窓は、換気のために開くと騒音が入ってくる一方、騒音遮断のために閉じると換気がなされないという問題がある。よって、空気は通過させるが騒音は遮断する防音窓（または防音壁）を製作することにより、このような問題を解決する必要がある。
【０００４】
また、家電製品や産業用機器の中には、その設置される環境や機能の実現または作動信頼性の確保を図るために、送風機で流動空気を作り出して空冷（熱交換）または熱の供給を行う場合が多い。たとえば、換気ファン、空調装置の凝縮器を冷却するための送風ファン、真空掃除機の吸入ファン、ヘアドライヤーの送風ファン、電子または機械分野の発熱部品に対する冷却ファンなど非常に様々であるが、送風ファンを駆動する過程で必然的にモーターまたはブレードの作動騒音を伴う。よって、このような送風装置において、その作動騒音は遮断するものの、風の供給は円滑にすることが要求される。
【０００５】
このように、本発明は、基本的に、市内道路沿いや高速道路沿いの車両走行騒音または鉄路沿いの列車走行騒音が外部に広がっていくのを防止しながら空気は通過させる必要のある防音壁に適用できる他に、室内の空気を入れ替えるための換気扇、エアコンなどの空気調和システムの室外機（凝縮器）、冷却塔または排出ガス処理システム、産業用空調機や産業用熱交換システムなどにおける大型の熱交換用送風ファンが使用される産業設備、エンジンなどの熱い熱を発する物体の空冷設備、真空掃除機、ヘアドライヤー、扇風機、温風機、冷却ファンなどのようにモーター駆動による送風ブレードの騒音（軸偏心による振動騒音や空気流動による流動騒音など）またはモーターの作動騒音が発生する各種家電生活用品にも適用できる。さらに、採石場やブラスト作業場、建物または道路などの撤去現場のように大きな騒音を引き起こす建設重装備、例えばブレーカーなどが使用される土木建築工事現場などの様々な分野で、空気は円滑に通過させるものの、その作動騒音は遮断する必要のある場合に広く適用できる。
【０００６】
また、水中で水を通過させながら遮音が必要な場合、例えば、船や潜水艦などの水上、水中交通手段または水中爆発物が引き起こす騒音から魚類などの水中生物の生態環境を保護しようとする場合に、本発明に係る通水型防音壁がその有用な手段を提供することができる。
【背景技術】
【０００７】
本発明は、波動の回折（回り込み）と共鳴現象を組み合わせた技術である。音速は音が通る媒質の密度と弾性率の比から得られる。音が共振チャンバーの入り口を通過すると、その音の弾性率はマイナスの値を有する。これにより、音の速力と屈折率と波数ベクトル（ｗａｖｅ  ｖｅｃｔｏｒ）がいずれも虚数となり、音の振幅が距離の増加に伴って指数的に減少する。空気が通過する通気通路の周辺に共振チャンバーを配置し、この通気通路を通じて通気通路の直径よりも波長の長い音を通過させると、音が通気通路の通過過程で回折現象によって周辺に広がって共振チャンバー内に入り吸収される。
【０００８】
一方、韓国内に公知になった中空型吸音ブロックを用いた防音壁関連の先行技術としては、韓国鉄道技術研究院の韓国公開特許第１０−２０１３−００１０３３５号公報に開示されている「共振周波数の可変機能のヘルムホルツ吸音器を用いた防音壁上端の回折音減少装置」、韓国法人である株式会社ＴＡＥＣＨＡＮＧ  ＮＩＫＫＥＩの韓国登録特許第１０−１１１２４４４号公報に開示されている「吸音ブロックを用いた防音パネル」、および同法人の韓国登録特許第１０−１００９９９１号公報に開示されている「局所反応型吸着吸音板」などの技術がある。特に、韓国登録特許第１０−１００９９９１号公報には、前面板の局所反応型入射孔から入射した騒音が隔板の局所反応型吸音孔を順次通過しながら広い帯域幅の騒音を均一に消尽させて防音効果を高める技術が開示されている。ところが、通気性を考慮するのではなく、構造も異なるので、本発明とは技術思想が異なる。
【０００９】
本発明で使用される共振器は、回折を極大化するために、空き筒の中央に空気孔を開けた回折型共振器（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）であって、相当な体積を持つボディに入り口を有する長頸型ボトル状の一般なヘルムホルツ共振器（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ  ｒｅｓｏｎａｔｏｒ）とは異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２０１３−００１０３３５号公報
【特許文献２】韓国登録特許第１０−１１１２４４４号公報
【特許文献３】韓国登録特許第１０−１００９９９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、空気または水は通過させながら騒音は遮断することができる通気型または通水型防音壁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、本発明の一特徴によれば、軸、有効直径および長さを有する、始端と終端が互いに流体連通可能に開口して空気または水が自由に通過する通気通路または通水通路を成し、表面に多数の微小孔を備える管状吸音材と、前記管状吸音材の外周にその吸音材の軸（Ａ）方向に沿って形成される少なくとも一つの共振チャンバーとを含んでなり、前記共振チャンバーの相互間はその各共振チャンバーの内部体積が互いに異なるように構成されたことを特徴とする、通気通路または通水通路の周りに共振チャンバーを有する通気型または通水型防音壁によって達成される。
【００１３】
上記目的は、本発明の他の一特徴によれば、前述した構成において、前記通気通路または通水通路の有効直径がその通気通路または通水通路に接近する音の波長よりも小さいことにより、音の周波数が通気通路または通水通路の回折周波数よりも小さいことを特徴とする、通気通路または通水通路の周りに不等体積の重畳した共振チャンバーを有する通気型または通水型防音壁によって達成される。
【００１４】
また、上記目的は、本発明の別の一特徴によれば、前述した構成において、通気通路の有効直径が２ｃｍ〜２０ｃｍであるか、或いは通水通路の有効直径が５ｃｍ〜１００ｃｍであることを特徴とする、一つまたは複数の通気通路または通水通路の周りに不等体積の重畳した共振チャンバーを有する通気型または通水型防音壁によって達成される。一つのチャンバーに通気通路または通水通路を多く穿設するほど共振振動数が高くなる。
【００１５】
また、上記目的は、本発明の別の一特徴によれば、前記通気通路または通水通路の軸Ａは防音壁面に対して直角である或いは傾斜したことを特徴とする、通気通路または通水通路の周りに不等体積の重畳した共振チャンバーを有する通気型または通水型防音壁によって達成される。
【００１６】
また、上記目的は、本発明の別の一特徴によれば、前記共振チャンバーの体積が空気中で０．１Ｌ〜１０Ｌであるか、或いは水中で１．６Ｌ〜２５０Ｌであることを特徴とする、通気通路または通水通路の周りに不等体積の重畳した共振チャンバーを有する通気型または通水型防音壁によって達成される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る防音壁を適用すると、換気と防音を同時に達成することができる。
【００１８】
換気と防音を同時に達成することができるため、道路沿いの建物における騒音被害を減らすことができ、騒音のために換気が難しいことが発生しない。
【００１９】
防音壁に孔が開いているので、防音壁の両側の圧力差が小さいため、強風によって防音壁が倒れないうえ、高速走行の列車が引き起こす走行風が防音壁に累積的に及ぼす悪影響を低減することができる。
【００２０】
熱い熱を発する物体、例えばエンジンも、空冷式熱交換によってうまく換気を行うことができるため、爆発の危険なしに騒音を遮断することができる。
【００２１】
都心を通過する高速道路の防音壁をすべての昆虫が自由に通過することができ、ひいては小さな鳥も通過することができるため、生態学的遮断による環境問題が発生しない。
【００２２】
室内の空気を入れ替えるための換気扇、エアコンなどの空気調和システムの室外機（凝縮器）、冷却塔または排出ガス処理システム、産業用空調機や産業用熱交換システムなどにおける大型の熱交換用送風ファンが使用される産業設備、真空掃除機、ヘアドライヤー、扇風機、温風機、冷却ファンなどのようにモーター駆動による送風ブレードの騒音またはモーターの作動騒音が生じる家電生活用品に適用し、機器固有の送風機能を発揮しながらその作動騒音を低減することができる。
【００２３】
水中で水を通過させながら遮音が必要な場合、例えば、船や潜水艦などの水上、水中交通手段または水中爆発物が起こす騒音から魚類などの水中生命体の生態環境を保護しようとする場合に、本発明に係る通水型防音壁がその有用な手段を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る防音壁原理を説明するための共振チャンバーの一般構造図であって、（ａ）は首の長さがある場合、（ｂ）は首の長さがない場合をそれぞれ示す。
【図２】数式２をグラフで描いた図である。
【図３】試験に使用された防音壁モジュールを構成する単位吸音ブロックの部分拡大斜視図である。
【図４】図３に示した単位吸音ブロックを構成する各共振チャンバーの縦方向の断面図である。
【図５】防音周波数領域を示す図である。
【図６】試験の結果により確認された防音周波数領域を示す図である。
【図７】実施例に係る簡易遮音性能測定システムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１は本発明に係る防音壁の原理を説明するための共振チャンバーの一般構造図である。本発明が適用されるための単位吸音ブロックの形状は、円筒状でも四角筒状でも構わない。Ｓは共振チャンバーの入り口の面積であり、Ｖは共振チャンバーの内部の体積であり、ｒは共振チャンバーの入り口の半径であり、Ｌは共振チャンバーの首の長さである。
【００２６】
共振チャンバーの付近を通過する音速は、次の数式１のとおり、媒質の密度と弾性率の比で表示される。
【００２７】
【数１】
2016526175.tif 000003
・・・・・数式１
【００２８】
式中、ρは空気や水などの媒質の密度であり、Ｂｅｆｆは、共振チャンバーの内側の媒質の有効弾性率であって、音が共振チャンバーを通過するとき、次の数式２のとおり表示される。図２は、数式２をグラフで描いたものであって、共振チャンバーを配列し、共振チャンバーの入り口側へ音を送ったときに有効体積弾性率の実数部がマイナスとなる周波数領域を表示した図である。
【００２９】
【数２】
2016526175.tif 000004
・・・・・数式２
【００３０】
式中、Ｂは、共振チャンバーの外側の媒質の弾性率であって、空気中で約１０５Ｐａであり、Ｆは、共振チャンバーの配列方法に従う幾何学的要素であって、試験的に決定される値であるが、（共振チャンバーの体積）／（空気通路の体積）に比例する。Γは、減衰要素であって、共鳴がよく起こるほど大きさが小さい。ω０は次の数式３で表示される共鳴振動数である。
【００３１】
【数３】
2016526175.tif 000005
・・・・・数式３
【００３２】
式中、ｃは音速であって約３４０ｍ／ｓｅｃであり、Ｓは共振チャンバーの入り口の面積であり、Ｖは共振チャンバーの内部の体積であり、Ｌ’は有効な首の長さであって、およそ図１の首の長さＬに共振チャンバーの入り口の半径ｒを加えた値である。
【００３３】
入り口が円形でない場合には、次の数式４のとおり、入り口を円形と仮定したときの有効半径ｒｅｆｆを取る。
【００３４】
【数４】
2016526175.tif 000006
・・・・・数式４
【００３５】
しかし、回折を極大化するように作られた本発明の共振チャンバーは、ボディの中央に孔が開いており、図１の（ｂ）に示すように、首の長さなしにボディと吸音材に区分した場合において孔の直径がＤ、深さがｔであるとき、有効な首の長さＬは次の数式５のとおり近似的に求められる。
【００３６】
【数５】
2016526175.tif 000007
・・・・・数式５
【００３７】
吸音材の面積Ｓは
2016526175.tif 000008
、
2016526175.tif 000009
であるので、これらを同一にしておくと、
2016526175.tif 000010
である。よって、有効な首の長さは、次の数式６のとおり近似式で求めることができる。
【００３８】
【数６】
2016526175.tif 000011
・・・・・数式６
【００３９】
式中、Ｌは共鳴筒の首の長さであるが、殆ど首なしにその内部が外部に連結される回折型共鳴筒の場合には、首の長さが吸音材の厚さに相当する。ところが、吸音材の厚さが有効半径に比べて非常に小さい場合は無視してもよい。
【００４０】
2016526175.tif 000012
を共振振動数ω０に代入すると、次の数式７の関係を得る。
【００４１】
【数７】
2016526175.tif 000013
・・・・・数式７
【００４２】
一方、水中では音速が４〜５倍程度速いので、共鳴振動数も空気中に比べて４〜５倍程度高周波領域で発生する。よって、共振チャンバーの共鳴周波数は主に共振チャンバーの体積によって調節されるので、水中で空気中と同じ周波数を遮断するには、水中共振チャンバーの体積は空気中に比べて１６倍〜２５倍程度大きくなければならない。空気中で０．１Ｌ〜１０Ｌの体積をもって遮断する周波数を水中で遮断するには１．６Ｌ〜２５０Ｌの体積を持たなければならない。
【００４３】
前述した数式２において減衰要素が特に大きくないとき、共振チャンバーの内側の媒質の有効弾性率がマイナスとなる領域は、次の数式８および数式９のとおりである。
【００４４】
【数８】
2016526175.tif 000014
・・・・・数式８
【００４５】
または、
【００４６】
【数９】
2016526175.tif 000015
・・・・・数式９
【００４７】
つまり、共振周波数からその上方の周波数帯域が遮断されるが、遮断される領域の大きさは、幾何学的要素であって、試験によって決定されるが、Ｆ値が大きいほど防音領域が大きくなる。空気通路を防音壁面に斜めに穿設すると、垂直に穿設する場合に比べて防音窓の厚さが薄くても同じ減衰効果を出すが、Ｆ値が小さくなって減衰周波数領域が減少する。
【００４８】
前記遮断周波数領域は最も低い周波数帯の主遮断周波数領域であり、この他にも、高周波領域に多数の小さな副遮断周波数領域があるので、これが遮断周波数領域を広める。
【００４９】
図３及び図４のような直径５ｃｍの通気孔を有する防音壁の構成において、遮断される周波数帯域は、（ａ）は６００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ、（ｂ）は１０００Ｈｚ〜１６００Ｈｚ、（ｃ）は１４００Ｈｚ〜２３００Ｈｚにそれぞれ該当する。数式９の領域は、数式１によって音の速力が虚数となって音が遮断される領域である。
【００５０】
一方、音が平面波である場合、振幅は数式１０のとおり指数的に減衰する。
【００５１】
【数１０】
2016526175.tif 000016
・・・・・数式１０
【００５２】
共振チャンバーの中央に空気の通過する通気通路を穿設する場合、この通気通路を通過する音が回折現象を引き起こせば共振チャンバーに吸収される。つまり、次の数式１１のとおり、通気通路に接近する（通過する）音の波長λがその通気通路の直径Ｄよりも大きいという条件、すなわち音の周波数ｆが孔の回折周波数ｆＤよりも小さいという回折条件を満足すれば、音が遮断される。
【００５３】
【数１１】
2016526175.tif 000017
・・・・・数式１１
【００５４】
式中、ｆは音の周波数であり、ｆＤは回折周波数であり、ｃは音速であり、Ｄは通気通路の有効直径である。水中の場合はｃに水中音速を代入しなければならないが、水中では音速が大気中よりも４〜５倍程度速いので、同じ回折周波数を作るためには、孔の直径もこれより４〜５倍程度大きければ十分である。
【００５５】
回折周波数ｆＤは
2016526175.tif 000018
で与えられる。
【００５６】
通気通路の直径（Ｄ）が５ｃｍである場合、空気中での回折周波数は約６，８００Ｈｚ以下である。
【００５７】
回折が強いほど、音が通気通路の周辺の共振チャンバーに広がって入り込み、回折が小さいほど音が広がらずに直進する。例えば、通気通路の直径が５ｃｍである場合、回折周波数ｆＤはｆＤ＝ｃ／Ｄ＝６，８００Ｈｚであるが、２０ｄＢ以上の遮音効果を示す強力な回折効果は、この実験で使用された回折型共鳴器の場合にその値の約１／３たる２，３００Ｈｚ以下の周波数で効果的に現れた。
【００５８】
共振チャンバーの共鳴周波数と回折周波数とが重なり合う領域が音の遮断される領域である。図５は防音周波数領域を示す図である。図５において、濃くハッチングされた部分が音の遮断される周波数領域である。（ａ）は共振周波数から求めた弾性率がマイナスとなる周波数領域が回折周波数よりも低くて全体が防音となる場合であり、（ｂ）は共振周波数が回折周波数よりも低いが、弾性率がマイナスとなる領域は回折周波数よりも高くて防音領域が縮小された場合であり、（ｃ）は共振周波数領域が回折周波数領域よりも高くて全く防音がなされない場合である。
【００５９】
共振チャンバーの体積を大きくすれば低周波を防ぐことができ、通気通路の直径を小さくすれば回折周波数を上げることができる。しかし、通気通路の直径が小さければ通気効果が低下するので、防音性を改善しようとする対象物が何なのかによって、その通気性の要求および防音性の要求といった２つの要求特性を考慮して、通気通路の直径および共振チャンバーの体積の相対的な諸元を適切に設定することができる。
【００６０】
本発明において、共振チャンバーの材料は、音が通過しないもの、例えばアクリル、ＰＶＣ、ガラス、木、金属、コンクリートなどであればいずれも可能である。共振チャンバーと空気通路は吸音材によって分離される。
【００６１】
【数１２】
2016526175.tif 000019
・・・・・数式１２
【００６２】
吸音材のインピーダンスは吸音材の両側の圧力差Ｐを吸音材の面積Ａで割った値である。吸音材は市中で流通する様々な多孔性の素材である。
【００６３】
共振チャンバーの体積を維持させ且つ吸音材のインピーダンスを音波のインピーダンスと一致させれば、最も高い周波数で共鳴が起こる。吸音材のインピーダンスを音波のインピーダンスと異ならせると、一部の音波が反射されて吸音率は多少低下するが、数式３におけるＳが大きく或いは小さくなる効果を出し、共振周波数を変化させることができる。
【００６４】
本発明に係る防音壁構造で使用できる吸音材は、市中で流通する様々な多孔性の素材である。たとえば、空気清浄機のエアフィルターは、粉塵などの微粒子は濾過し清浄空気のみを通過させるための微粒子空気フィルターであって、ＫＳ  Ａ００１０によれば、空気清浄機のエアフィルターは、指定された面速で最大透過粒子サイズ（典型的に０．３）に対して少なくとも９０％の集塵効率を持つフィルターとして定義されている。後述する本発明の試験では、市中で広く使われている空気清浄機のエアフィルターの代表的な例である自動車用エアフィルターを用いて行った。これと均等な性能を発揮することができるもの、例えば、オペラ劇場用の吸音布、１０ｍｍ以下の小さな孔を有するポリエステル、ポリウレタン、紙、不織布だけでなく、１０ｍｍ以下の小さな孔を有する金属板材、ガラスなどの材料が本発明に係る防音壁構造の吸音材として使用できる。音の音波は、回折効果により、このような吸音材に穿孔された微小孔を通過して共振チャンバー内に入り込んで共鳴を起こして消滅する。本発明に係る防音壁構造に使用される吸音材は、単に音が戻ってきて互いに相殺されて防音がなされる材料とは差別化される。
【００６５】
図６は本発明の実際の試験で得た周波数別の透過損失を示す。このグラフを読み取る際に、例えば吸音材の有効直径が５ｃｍであるグラフの場合、共振チャンバーが３つであれば、ピークが３つ現れなければならないが、最も高周波のピークは、実際に現れる回折周波数２，３００Ｈｚより高くて脱落し、残りの２つのみ現れる。一般に、高周波は散乱が起こり易くて遮断が容易であり、低周波は相対的に散乱が少なく起こって遮断が難しい。
【実施例１】
【００６６】
本発明に係る防音壁構造体を後述の諸元で作って、韓国大田広域市儒城区長洞１７１に所在する韓国機械研究院でその遮音性能を試験した（試験受付番号：システム３５０−１−１２１０１）。
【００６７】
測定方法は、韓国機械研究院に設けられた簡易遮音性能システムを用いた試験であって、遮音性能試験規格（ＩＳＯ  １４０−３：１９９５、ＡＳＴＭ  Ｅ  ９０−０９：２００９とＫＳ  Ｆ  ２８０８：２００１）に準じてミニチャンバーで行われる簡易遮音性能を計測した。試験に使用された簡易遮音性能測定システムの概略図は図７のとおりである。
【００６８】
測定条件は、以下のとおりである。
（測定条件）
−通気通路の有効直径：５ｃｍ
−試験片の面積：Ｗ４５０ｍｍ×Ｈ６００ｍｍ
−ミニチャンバーの容積
音源室の体積：２．８０８ｍ３
受音室の体積：３．２５２ｍ３
試験日付：２０１２年１２月１１日
温度：２７．０℃
相対湿度：４７．０％Ｒ．Ｈ．
（音源の種類および測定位置）
【００６９】
２つのスピーカーを音源として用いて、同時に白色雑音（Ｗｈｉｔｅ  ｎｏｉｓｅ）を加振し、総１２地点（音源室６地点、受音室６地点）の測定位置で音圧を測定した。
【００７０】
（試験片の構成）
図３は試験に使用された防音壁モジュールを構成する単位吸音ブロックの部分拡大斜視図、図４は図３に示した単位吸音ブロックを構成する各共振チャンバーの縦方向の断面図である。
【００７１】
図３及び図４から分かるように、本発明に係る防音壁１００は、水平方向（軸Ａ方向）に配列された通気通路１０の周りに軸Ａ方向にそれぞれ体積の異なる３つの共振チャンバーｒ１、ｒ２、ｒ３が軸Ａ方向に連続的に重畳配置された形態の単位吸音ブロック２０を横３段×高さ４段に積み重ねて厚さが単位吸音ブロック２０の軸方向の長さ（Ｌ＝１２ｃｍ）と同じであり、全体的に面積Ｗ４５０ｍｍ×Ｈ６００ｍｍの壁面体を構成したものである。
【００７２】
試験片の製作に使用された各共振チャンバーは、便宜上、アクリルから製作された。各単位吸音ブロック２０の横（ｗ）×縦（Ｌ）×高さ（ｈ）が１５ｃｍ×１２ｃｍ×１５ｃｍであって、全体防音壁１００の縦×横×高さは４５ｃｍ×１２ｃｍ×６０ｃｍである。
【００７３】
単位吸音ブロック２０の中央に軸Ａ方向に円筒状に穿孔された部分が多孔製吸音材３０によって区画される通気通路１０であって、この通気通路１０はその始端と終端が互いに流体連通する開口部であって、この始終端を介して空気や水が自由に通過する。各共振チャンバーｒ１、ｒ２、ｒ３と通気通路１０は多孔性吸音材３０によって通音可能に分離されるが、本実施例において、吸音材３０は市中で流通する自動車の空気清浄機用フィルター（トゥウォン・ハンラキャビン活性炭カーボンエアフィルター）を使用した。通気通路１０の有効直径Ｄは５ｃｍである。
【００７４】
図４の（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ防音壁構造をなす単位吸音ブロックにおいて、隔壁ｐ１、ｐ２によって分割されることにより、内部の体積を互いに異ならせる３つの軸Ａ方向の共振チャンバーｒ１、ｒ２、ｒ３を示す縦方向の断面図である。
【００７５】
図４の（ａ）は、隔壁が使用されないことにより、吸音材３０の外周に構成される共振チャンバーｒ１の空間が分割されていない単一空間であることが分かる。図４の（ｂ）は、吸音材３０の外周面と共振チャンバーｒ２の上下壁との間に垂直方向に置かれる垂直隔壁ｐ１によって共振チャンバーの内部空間が左右２等分に分割されているものであって、図４の（ａ）に示した単一空間の共振チャンバーｒ１の体積に比べて各体積が１／２ずつであることが分かる。図４の（ｃ）は吸音材３０の外周面と共振チャンバーｒ３の左右壁および上下壁との間に水平方向および垂直方向に置かれる垂直隔壁ｐ１と水平隔壁ｐ２によって共振チャンバーｒ３の内部空間が上下左右４等分に分割されているものであって、図４の（ａ）に示した単一空間の共振チャンバーｒ１の体積に比べて体積がそれぞれ１／４ずつであることが分かる。
【００７６】
本発明は、このように通気しようとする空気の進行方向（軸Ａ方向）に応じてその通気通路１０と共振チャンバーとの境界を規定する多孔性吸音材３０の外周に、互いに体積を異ならせる複数の共振チャンバーｒ１、ｒ２、ｒ３を配置することにより、全体的に音の遮音周波数帯域を広めたのである。共振チャンバーの体積が大きいほど低周波領域の音が吸収されて消滅し、共振チャンバーの体積が小さいほど高周波領域の音が吸収されて消滅する。したがって、分割なしに単一体積空間たる図４の（ａ）の共振チャンバーｒ１である場合には、吸収ターゲット周波数帯域が低周波の６００Ｈｚ〜１０００Ｈｚであり、１／２体積の空間に分割された図４の（ｂ）の共振チャンバーｒ２である場合には、吸収ターゲット周波数帯域が中間帯域の１０００Ｈｚ〜１６００Ｈｚであり、１／４体積の空間に分割された図４の（ｃ）の共振チャンバーｒ３である場合には、最も共振チャンバーの体積が小さい構成であって、吸収ターゲット周波数帯域が高周波帯域の１４００Ｈｚ〜２３００Ｈｚである。
【実施例２】
【００７７】
前述した実施例１の通気通路１０の直径Ｄが５ｃｍであるのに対し、実施例２は、通気通路１０の有効直径Ｄを２ｃｍにする以外はその残りの構成が実施例１の構成と同様である。
【００７８】
下記表１は実施例１及び実施例２の試験結果をまとめた表であり、図６はその音響透過損失（Ｓｏｕｎｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌｏｓｓ）を描いたグラフである。
【００７９】
【表１】
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【００８０】
前述したように、人の可聴周波数領域は２０Ｈｚ〜２０ＫＨｚであるが、機械音はほとんど高周波であって５００Ｈｚ以上であり、５ＫＨｚ以上の高周波は散乱し易くて遠くに行かないことを考慮する一方、ほとんどの防音窓または防音壁が５００Ｈｚ〜５０００Ｈｚの範囲を防げば十分であることを考慮するとき、前記表１より、４００Ｈｚ〜５０００Ｈｚの範囲にわたって、両実施例のいずれも全体的に平均２０ｄＢ以上の音響透過損失があることが分かる。さらに、特に実施例１のような構成の防音壁である場合、産業的に競争力のある遮音効果（２０ｄＢ以上）を図ることが可能な有効遮断周波数帯域が７００Ｈｚ〜２３００Ｈｚであることが分かり、実施例２のような構成の防音壁では、４００Ｈｚ〜５０００Ｈｚの全遮断ターゲット周波数帯域にわたって十分に産業的に有用性（競争力）のある遮音効果（２０ｄＢ以上）を達成することができることが分かる。
【００８１】
一方、前述した実施例として、通気通路１０の有効直径Ｄ２がｃｍと５ｃｍである２つの場合を提示して試験したが、これらの実施例の他にも、通気通路の有効直径Ｄが２０ｃｍである場合まで有用な遮音性能を得ることができることが確認された。空気通路の直径が５ｃｍよりも大きい場合でも、防音を実現するには図５の回折条件と音の弾性率の条件を同時に満足しなければならない。例えば、直径が１０ｃｍである場合、回折条件は
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であるが、２０ｄＢ以上の遮音効果を示す回折周波数は、回折型共鳴器の場合、この値の約１／３たる１．１ＫＨｚ程度である。したがって、１．１ＫＨｚ以下の周波数領域のみ２０ｄＢ以上の遮音が可能である。共鳴筒の体積は回折周波数以下で共鳴が起こりうるように大きくしなければならない。これと同様に、直径が５０ｃｍである場合には、回折条件が
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であって、この値の１／３たる２３０Ｈｚ以下のみ２０ｄＢ以上の遮音効果を示すことができる。水中では、音速が空気中に比べて４〜５倍程度速いので、回折周波数がこれより４〜５倍高くなる。
【００８２】
一方、前述した２つの実施例では、吸音材３０が単位吸音ブロック２０の中央部に置かれる構成を例示したが、必ずしも中央に位置する必要はなく、また、吸音材３０によって構成される通気通路１０の形状も必ずしも円筒形である必要はなく、四角筒形などの様々な形状の管状であってもよい。試験例において、共振チャンバーの材質はアクリルであったが、例えばガラスや木、プラスチック、金属、コンクリートなど、音を遮断することが可能な材質であればいずれも使用できる。
【００８３】
前述した２つの実施例において、単位吸音ブロック２０を構成するにあたり、吸音材３０の周りに水平方向（軸Ａ方向）に重畳する複数の共振チャンバーｒ１、ｒ２、ｒ３内の隔壁ｐ１、ｐ２によって分割される不等体積の構成を相対的に１、１／２、１／４体積の順で構成したが、必ずしもこれに限定されるのではない。例えば、遮断すべき周波数帯域が大きく２ヶ所に離れて位置する場合には、２つの共振チャンバーを重畳させて遮断し、大きく３ヶ所に離れて位置する場合には、３つの共振チャンバーを重畳させて遮断し、遮断しようとする周波数帯域をある特定の帯域のみにしても所望の消音効果を得ることができる場合には、体積の異なる共振チャンバーを重畳させることなく、同一体積を有する共振チャンバーのみから構成することもできる。
【００８４】
一方、本発明において、通気通路１０を直線に、すなわち単位吸音ブロック２０の軸Ａが防音壁に対して直角となるように構成したが、必ずしもこのような直角の直線型通気通路１０に限定されるのではなく、曲線または傾斜型通気通路からも構成できるが、曲線または傾斜型通気通路の場合には、通気性は多少損なわれるおそれがあるが、例示した実施例の場合よりも遥かに薄い厚さの防音壁構造体を構成することができるという利点がある。
【００８５】
また、前述した本発明に係る防音壁として全体的に四角壁面形状のものを提示したが、これに限定されず、円筒形（円盤型）のものでも、楕円形のものでも、多角形のものでもよい。これは、本発明に係る防音壁が防音（遮音）効果を得ようとする対象物が何なのかによって様々な形状に構成できると理解されるべきであることを意味する。
【００８６】
また、前述した本発明に係る防音壁１００に使用された各単位吸音ブロック２０は、その単位吸音ブロック間の体積が互いに同一であるものであって、例示的に１２個を集めて積層して構成したが、本発明に係る防音壁は、場合に応じて、一つの単位吸音ブロック２０のみからも構成できると理解されるべきであり、互いに体積の異なる単位吸音ブロック２０を集めて一つの防音壁１００を構成することもでき、ひいては、一つの防音壁面を構成する各単位吸音ブロック２０内の通気通路１０の有効直径Ｄを、防音壁面の全体的な通気性を損なわない範囲で（要求される通気性能を確保する範囲内で）互いに異なるように異種の直径で複合構成することもでき、通気通路１０の配列または単位吸音ブロック２０の配列を格子状の配列とする他に、放射状配列、蜂巣状のハニカム配列などの多様な配列で構成する場合も本発明の範囲内であると理解されるべきである。
【００８７】
また、防音壁１００全体の立体的な形状が板形の壁面形状ではなく、例えばラグビーボールなどの非板形に構成することもできるが、これは例えば真空掃除機やヘアドライヤーなどのように防音ないし遮音しようとする物体の基本胴体が不定形である場合に、このような不定形の胴体形状に符合する様々な形で構成する場合にも適用することができるという点で意味がある。
【００８８】
また、本発明は、各単位吸音ブロック２０の構成において、吸音材３０を、その周辺に形成される共振チャンバーから分離結合できるように、組立式（着脱式）で構成することもできるが、このような組立式の構成は、経時的に、吸音材３０に形成された回折吸音のための微小孔が粉塵などにより詰まることにより遮音性能が低下する場合、その吸収材３０のみを分離して洗浄した後、再装着して使用するか或いは新しい吸音材で取り替えて使用することができるという利点がある。また、前述したように、インピーダンス（吸音材の両側の圧力差と面積の比）変化型吸音材は共振周波数を変化させるために使用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図４（ｃ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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