技術研究報告第 45 号 2019.11

戸田建設株式会社

屈曲板およびハニカムコアの内挿条件が複層板の低周波数における遮音性能に及ぼす影響
THE EFFCT OF INSERTION OF A BENT BOARD AND A HONEYCOMB CORE ON SOUND INSULATIONPERFORMANCE OF THE MULTILAYER PANEL AT LOW FREQUENCIES

小泉 穂高*1, 松岡 明彦*2
Hodaka KOIZUMI and Akihiko MATSUOKASound insulation performance of a single panel is lowest at the first natural frequency and increases at lower frequencies. Therefore, stiffening the panel toraise the first natural frequency enables improvement of insulation performance at low frequencies. In this investigation, utilizing bent boards andhoneycomb cores as light weight stiff materials, we examined stiffness and sound insulation performance of the hollow multilayer panel into which thesematerials were inserted. As a result, flexure of the inserted board raised the first natural frequency and showed a tendency to improve insulation performanceof the multilayer panel at low frequencies. Moreover, bonding condition between the honeycomb core and the multilayer panel affected stiffness andinsulation performance.
Keywords : sound insulation performance, stiffness, first natural frequency, bent board, honeycomb core
遮音性能 剛性 1 次固有振動数 屈曲板 ハニカムコア

1. はじめに

2. 実験 1 単板における検討

一般に板状部材の音響透過損失は低周波数では小さくなる 1)．壁

はじめに，四周を固定した単板という基礎的な条件において，板や扉の低周波数における遮音性能を十分に確保したい場合，相応に材の剛性と低周波数の遮音性能の関係性について確認する．

重厚な構造が必要である．一方で，単純な板の透過損失は 1 次固有

2.1 測定内容振動数において最小となり，それ以下の周波数では増加することが実験状況を図 1 に示す．残響室と無響室の界壁として施工された知られる 2)．従って，板の剛性を高めて 1 次固有振動数を上昇させコンクリートブロック壁 150 mm（以下 CB 壁）の開口部 1.2 m 角ることで，それ以下の周波数の透過損失を向上させることが可能でに同寸法の試験体を設置し，音圧レベルにおける挿入損失（1/3 oct.）ある 3)．

を測定した．低周波数帯域の SN 比を確保するため，音源は破膜に軽量かつ柔軟性を有する単板は，曲げ変形によって剛性を上昇さよる衝撃音とした 4, 5)．SN 比が 10 dB 以上確保されない周波数帯域せることが容易であり，これを他部材と併用し低周波数の遮音性能は挿入損失の算出対象から除外した．また試験体の固有振動数を確を補う使い方が考えられる．特に乾式二重壁や鋼製扉といった中空認するため，インパクトハンマーで試験体を加振し，加振力を入力，二重板構造に内挿した際に効果が得られれば実用的である．また，試験体上の加速度を出力とした伝達関数（アクセレランス）を算出

他の手法としてハニカムコアの利用が考えられる．鋼製扉等では，した．

衝突時の損傷防止を主な目的としてハニカムによるコア材が挿入

2.2 試験体されていることが多い．ハニカムは軽量ながら剛性が高いという構試験体は表 1 に示す 4 条件である．設置状況の断面イメージを図

造的特徴を有しており，低周波数の遮音性能への寄与が期待される．

2 に示す．鋼板 1.6 mm または PVC 板 （ポリ塩化ビニル板）5.0 mm

そこで本報では，屈曲板やハニカムコアといった内挿材に着目し，は，実験室開口部に設けられた鋼製の板取付治具に対しボルト留めそれらが複層板の低周波数における遮音性能に及ぼす影響についによる四周固定で設置した．条件 3, 4 では実験室躯体から支持されて実験的検討を行った結果を報告する．

た加力治具（鋼棒φ30 mm）を板中央に押し当て，7.5 mm 変位させCB 壁試験体

表 1 試験体の構成
音圧レベル測定点

条件 ： 構成〈 無響室 〉
〈 残響室 〉

1.0 m

衝撃音源装置
図 1 実験状況（断面）*1 戸田建設(株) 技術開発センター 修士(工学)*2 戸田建設(株) 技術開発センター

1： 鋼板 1.6 mm

2： PVC 板 5.0 mm

3： 鋼板 1.6 mm + 加力治具 (中央変位 7.5 mm)

4： PVC 板 5.0 mm + 加力治具 (中央変位 7.5 mm)

Research and Development Center, TODA CORPORATION, M. Eng.
Research and Development Center, TODA CORPORATION

4-1

屈曲板およびハニカムコアの内挿条件が複層板の低周波数における遮音性能に及ぼす影響

CB 壁

変位 7.5 mm

板取付治具

条件 1条件 2加力治具

8アクセレランス，m / Ns 2鋼板，PVC 板アクセレランス，m / Ns 286420条件 1, 26420条件 3, 420 3050周波数，Hz1010020 3050周波数，Hz10100

図 2 試験体の設置状況（断面）条件 3条件 4600 mm鋼板，PVC 板

加速度測定点 a600

加速度測定点 b2006420400

加振点8アクセレランス，m / Ns 2200 400アクセレランス，m / Ns 28642020 3050周波数，Hz1010020 3050周波数，Hz10100CB 壁
測定点 a（中央）CB 壁（無響室側）
図 3 加振点と加速度測定点

測定点 b（周囲）図 4 単板におけるアクセレランス

50た状態を保持した．インパクトハンマーによる加振点，加速度測定点は図 3 に示す位置で共通である．面密度は鋼板 1.6 mm が 12.640

鉄板1.62.3 測定結果

挿入損失，dBkg/m2，PVC 板 5.0 mm が 7.0 kg/m2 である．

塩ビ板5.0

条件 1～4 のアクセレランスを図 4，挿入損失を図 5 に示す．アクセレランスを見ると，測定点 a, b ともに，条件 1 の鋼板では 16 Hz，鉄板B (変位7.5) + 加力治具

条件 2 の PVC 板では 12 Hz において明確な 1 次ピークが発生しており，これらの周波数が 1 次固有振動数であると言える．条件 1, 2
塩ビ板5.0 (変位7.5) + 加力治具

302010の挿入損失を見ると，1 次固有振動数と対応する周波数において落ち込み，それより低い周波数では増加することを確認できる．条件01 の方が 1 次固有振動数は高いため，16 Hz 以下の挿入損失は条件 14の方が大きくなっている．加力治具により板を変位させた条件 3, 481631.5

63125

中心周波数，Hzの場合，アクセレランスを見ると 1 次固有振動数は条件 3 で 35 Hz○ 条件 1：鋼板 1.6 mm付近，条件 4 で 28 Hz 付近に上昇しており，曲げ変形や加力治具の接触による剛性上昇が確認できる．条件 3, 4 では測定点 a のアクセ

◇ 条件 2：PVC 板 5.0 mm

レランスが小さくなっているが，加力治具が板中央の動きを拘束し● 条件 3：鋼板 1.6 mm + 加力治具 (中央変位 7.5 mm)ている影響と考えられる．1 次固有振動数の上昇に伴い挿入損失が◆ 条件 4：PVC 板 5.0 mm + 加力治具 (中央変位 7.5 mm)落ち込む周波数も変化し，条件 3 は 40 Hz，条件 4 は 25 Hz である．

図 5 単板における挿入損失それ以下の周波数では加力前に比べて挿入損失が大きく増加している．なお条件 3 の挿入損失は 16 Hz にも鋭い落ち込みが見られるが，他の周波数に比べ測定上限値が低いためである．試験体を設置以上の結果から，四周を固定された単板においては，剛性の向上

する CB 壁の 1 次固有振動数が 16 Hz 付近にあり，CB 壁透過音のすなわち 1 次固有振動数の上昇により，低周波数の遮音性能向上が影響が大きくなるため測定上限値が低くなっている．本来は 12.5～確認された．軽量な板であっても曲げ変形等を利用した剛性向上に20 Hz にかけて直線状の挿入損失であると考えられる．

よって，それより重い板の遮音性能を上回ることが可能である．
4-2

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3. 実験 2 屈曲板を内挿した複層板における検討

る．これは PVC 板の四周が固定支持されていないことに起因すると考えられる．PVC 板に曲げ変形を与えた条件 7 の場合，測定点 a,中空二重板に軽量な屈曲板を内挿し，低周波数の遮音性能を補う方法について有効性を検討する．

b 共通の 1 次ピークが 22 Hz に見られた．変形に伴い端部が部分的

3.1 測定内容に固定支持され，板の 1 次固有振動数が明確に表れるようになった

実験 1 と同様に挿入損失，アクセレランスを測定した．と考えられる．接触防止治具に縦桟を加え屈曲形状を波型とした条件 8 の場合，1 次固有振動数はさらに上昇し 28 Hz である．

3.2 試験体
試験体は表 2 に示す 4 条件である．構成イメージを図 6，設置状測定点を鋼板上（無響室側）とした場合のアクセレランスを図 9

況の断面を図 7 に示す．2 枚の鋼板はそれぞれ CB 壁開口部の板取に示す．PVC 板を挿入しない条件 5 の場合，1 次固有振動数は 13付治具に固定した．PVC 板はラッシングベルト 5 本を巻き付けて立Hz であり測定点 a, b ともに一致している．なお実験 1 の条件 1 にてかけ，条件 6 ではこれを締め付けずに平板状態とした．条件 7, 8比べると 1 次固有振動数はやや低く，ピークも小さくなっている．

ではラッシングベルトを均等に締め付け，PVC 板に曲げ変形を生じこれは中間空気層による空気ばねを介した連結が鋼板2 枚の間に発させた．条件 8 では山形鋼（3×30×30 mm）による縦桟を追加し，生し，質量付加に伴う固有振動数の低下，および減衰の増加が生じ

PVC 板の屈曲形状を波型とした．PVC 板は曲げ変形に伴い両側のたものと考えられる．PVC 板を挿入した条件 6 の 1 次固有振動数は治具に接触し，突っ張る力が働くことで部分的に固定支持される．

条件 5 よりわずかに低下し 12 Hz である．PVC 板は両側の鋼板に接鋼製の接触防止治具は，曲げ変形した PVC 板がはらみ鋼板と接す触しておらず，空気ばねを介して PVC 板が付加質量として連結さることを防ぐ目的で設置した．

れた影響と考えられる．PVC 板に曲げ変形を与えた条件 7, 8 を見る

なお条件 6～8 では鋼板（残響室側）を取り外した状態において，と，PVC 板の質量には変化がないため，条件 6 とほぼ同様の 1 次固加振点，加速度測定点を PVC 板上とした場合のアクセレランスに有振動数である．
条件 5～8 の挿入損失を図 10 に示す．条件 5 は 12.5～16 Hz にかついても測定した．

けて挿入損失が最小となり，図 9 で確認した 1 次固有振動数と対応

3.3 測定結果
加振点，加速度測定点を PVC 板上とした場合のアクセレランスする．
これに比べ条件6 の挿入損失は12.5～16 Hz がやや向上した．

を図 8 に示す．PVC 板が平板状態である条件 6 の場合，測定点 a で条件 6 は挿入した PVC 板を曲げておらず，1 次固有振動数の上昇もは 13 Hz に小さな 1 次ピークが見られるが，測定点 b では 11 Hz, 18

確認されていないが，図 9 において鋼板の 1 次固有振動数のピークHz 付近にも緩やかなピークが見られ 1 次固有振動数が不明確であが小さくなったことに対応していると考えられる．条件 7, 8 では

1200 mm鋼板

表 2 試験体の構成
条件 ： 構成5100

板取付治具
接触防止治具5： 鋼板 1.6 mm + 空気層 100 mm + 鋼板 1.6 mm

板取付治具

6： 鋼板 1.6 mm + PVC 板 5.0 mm (平板) + 鋼板 1.6 mm

7： 鋼板 1.6 mm + PVC 板 5.0 mm (屈曲板) + 鋼板 1.6 mm

8： 鋼板 1.6 mm + PVC 板 5.0 mm (波型屈曲板) + 鋼板 1.6 mm

鋼板

条件 5PVC 板
板取付治具

鋼板（無響室側）
条件 6接触防止治具

板取付治具

条件 7縦桟（条件 8 のみ）
縦桟
PVC 板
（ラッシングベルト 5 本巻き）

条件 8鋼板（残響室側）
図 6 構成イメージ

図 7 試験体の設置状況（断面）4-3屈曲板およびハニカムコアの内挿条件が複層板の低周波数における遮音性能に及ぼす影響

条件 6条件 7条件 832103アクセレランス，m / Ns 2アクセレランス，m / Ns 2アクセレランス，m / Ns 2

32120 3050周波数，Hz100

10010220 3050周波数，Hz10測定点 a（中央）20 3050周波数，Hz10020 3050周波数，Hz10010100測定点 b（周囲）

図 8 PVC 板におけるアクセレランス

条件 5

条件 602120 3050周波数，Hz100211020 3050周波数，Hz1002100010アクセレランス，m / Ns 2

133アクセレランス，m / Ns 22

条件 8

条件 73アクセレランス，m / Ns 2アクセレランス，m / Ns 2

320 3050周波数，Hz10測定点 a（中央）10010測定点 b（周囲）

図 9 鋼板におけるアクセレランス

5012.5 Hz の挿入損失が増加する傾向が見られた．図 8 の PVC 板における 1 次固有振動数は条件 7 で 22 Hz，条件8 +でA10028 +Hzに上昇した
鋼板1.6鋼板1.640

ただし，条件 8 の挿入損失は 6.3～16 Hz にかけて直線状となってお鋼板1.6 + 塩ビ板5.0（弱曲） + 鋼板1.6り，これを高周波数側に延長すると，PVC 板の 1 次固有振動数が含まれる 25～31.5 Hz 付近で 0 となる．従って，PVC 板の 1 次固有振鋼板1.6 + 塩ビ板5.0 + 鋼板1.6
動数と複層板の挿入損失には対応があり，条件5, 6 の挿入損失を広範囲で上回るためには，PVC 板の 1 次固有振動数をより高い周波数にする必要があると考えられる．

挿入損失，dBことを考えると，挿入損失の増加した周波数範囲が限定的である．
302010鋼板1.6 + 塩ビ板5.0（超曲） + 鋼板1.6以上の結果から，内挿板の剛性向上による低周波数の遮音性能改0善は可能であると考えられるが，内挿板の 1 次固有振動数を十分に4高める必要があり，屈曲形状や固定方法についてさらなる検討が求められる．

81631.5中心周波数，Hz63125○ 条件 5：鋼板 1.6 mm + 空気層 100 mm + 鋼板 1.6 mm◇ 条件 6：鋼板 1.6 mm + PVC 板 5.0 mm (平板) + 鋼板 1.6 mm

4. 実験 3 ハニカムコアを内挿した複層板における検討● 条件 7：鋼板 1.6 mm + PVC 板 5.0 mm (屈曲板) + 鋼板 1.6 mm

中空二重板にハニカムコアを内挿し，低周波数の遮音性能を補う◆ 条件 8：鋼板 1.6 mm + PVC 板 5.0 mm (波型屈曲板) + 鋼板 1.6 mm

方法について有効性を検討する．
4.1 測定内容

図 10 屈曲板を内挿した複層板の挿入損失

実験 1, 2 と同様に挿入損失，アクセレランスを測定した．
4.2 試験体
試験体は表 3 に示す 5 条件である．構成イメージを図 11，ハニカアを用いた．コアの厚さはいずれも 50 mm である．条件 9 ではハニムコアの断面形状および面密度を図 12 に示す．条件 10, 12 では低カムコアに代わり厚さ 50 mm の木枠をスペーサーとして挿入した．

剛性なコアとしてペーパーコアを用いた．条件 11, 13 では高剛性な全ての条件において一方の鋼板は板取付治具に固定し，もう一方はコアとしてボイドスリーブφ50 mm によって構成されたボイドコ

木枠を用いてコア材に押し当てた．条件 10, 11 ではハニカムコアを4-4

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表 3 試験体の構成

59 ： 鋼板 1.6 mm + 空気層 50 mm + 鋼板 1.6 mm
10 ： 鋼板 1.6 mm + ペーパーコア 50 mm (片面接着) + 鋼板 1.6 mm
11 ： 鋼板 1.6 mm + ボイドコア 50 mm (片面接着) + 鋼板 1.6 mm
12 ： 鋼板 1.6 mm + ペーパーコア 50 mm (両面接着) + 鋼板 1.6 mm
13 ： 鋼板 1.6 mm + ボイドコア 50 mm (両面接着) + 鋼板 1.6 mm

条件 104条件 11321アクセレランス，m / Ns 2

条件 ： 構成

アクセレランス，m / Ns 25条件 124条件 133210020 3050周波数，Hz10100

1020 3050周波数，Hz100

図 13 ハニカムコアを内挿した複層板のアクセレランス
板取付治具

50
木枠

40

鉄板1.6＋A50＋鉄板1.6

挿入損失，dB

鋼板
鉄板1.6＋紙コア＋鉄板1.6

ハニカムコア

鉄板1.6＋ボイドコア＋鉄板1.6

鋼板

3020

鉄板1.6＋紙コア＋鉄板1.6 (接着)図 11 構成イメージ鉄板1.6＋ボイドコア＋鉄板1.6 (接着)面密度 0.8 kg/m220 mm

50 mm

面密度 5.5 kg/m2100481631.563125

中心周波数，Hz× 条件 9 ：鋼板 1.6 mm + 空気層 50 mm + 鋼板 1.6 mm○ 条件 10：鋼板 1.6 mm + ペーパーコア 50 mm (片面接着) + 鋼板 1.6 mm● 条件 11 ：鋼板 1.6 mm + ボイドコア 50 mm (片面接着) + 鋼板 1.6 mm◇ 条件 12：鋼板 1.6 mm + ペーパーコア 50 mm (両面接着) + 鋼板 1.6 mm

ペーパーコアボイドコア◆ 条件 13：鋼板 1.6 mm + ボイドコア 50 mm (両面接着) + 鋼板 1.6 mm

図 12 ハニカムコアの断面形状

図 14 ハニカムコアを内挿した複層板の挿入損失

板取付治具側の鋼板に全面接着し，条件 12, 13 では両側の鋼板に全コアを内挿した複層板の剛性は，両側板材がコアを介して連結状態面接着した．となる構造的要因によって大きく上昇し，コア自体の剛性による影

なおアクセレランスの測定において，加振点は実験 1 と同様であ響は小さいことが考えられる．

るが，加速度測定点は a（中央）のみとした．また条件 9 について

条件 9～13 の挿入損失を図 14 に示す．条件 9, 10 の低周波数におは測定を実施していない．

ける挿入損失はほとんど同様であり，ペーパーコアの内挿による影4.3 測定結果

響は見られない．これに比べ条件 11 は 16 Hz 以下の挿入損失がや

条件 10～13 のアクセレランスを図 13 に示す．1 次固有振動数はや増加しており，1 次固有振動数が 18 Hz に上昇していたことと対ペーパーコアを内挿した条件 10 が 14 Hz，ボイドコアを内挿した条応する．条件 12, 13 はともに 1 次固有振動数が上昇していたが，挿件 11 が 18 Hz であり，条件 11 の方がやや高い．これは接着された入損失においても同様に 16 Hz 以下が大きく向上した．しかし 20～コアの剛性が，ペーパーコアに比べてボイドコアの方が高いためと31.5 Hz では条件 9～11 に比べ低下が見られた．これは両側鋼板と考えられる．しかし，実験 1, 2 において確認した鋼板の 1 次固有振の構造的な連結により，板性状が複層板から厚い単板へと変化する

動数は条件 1（鋼板単板）が 16 Hz，条件 5（中空二重鋼板）が 13

ため，その 1 次固有振動数付近では挿入損失が低下したものと考えHz であることを考慮すると，ハニカムコアの挿入により剛性が大られる．

きく向上しているとは言い難い．一方，条件 12, 13 の 1 次固有振動

なお，条件 9 の挿入損失は 100 Hz において顕著な落ち込みが見数はほぼ同様であり約 33 Hz に上昇した．このことから，ハニカムられるが，鋼板 2 枚の共鳴周波数に該当する．他の条件では 100 Hz
4-5屈曲板およびハニカムコアの内挿条件が複層板の低周波数における遮音性能に及ぼす影響付近の挿入損失が大きく向上しており，ハニカムコアの内挿により共鳴透過現象が緩和されることを確認できる．
以上の結果から，中空二重板にハニカムコアを内挿する際の低周波数の遮音性能に関しては，コアと両側板材の接着条件が大きく影響し，コア自体の剛性による影響は小さいことが明らかとなった．
ただし，コアを両側板材と接着する際は，1 次固有振動数付近の周波数では遮音性能が低下する恐れがあることに注意を要する．また本報では検討対象としていないが，質量則領域において両側板材の連結により懸念されるサウンドブリッジの影響についても本来は検討が必要と考えられる．

5. まとめ四周を固定された単板において，剛性向上に伴う 1 次固有振動数の上昇と対応し，低周波数の遮音性能が向上することを確認した．
また中空層を有する複層板において，屈曲板またはハニカムコアの内挿条件が低周波数の遮音性能に及ぼす影響について検討し，以下の知見を得た．
i) 屈曲板の内挿による影響
内挿した板の曲げ変形に伴う 1 次固有振動数の上昇により，低周波数における遮音性能が向上する傾向が見られた．ただし，内挿した板の 1 次固有振動数は十分に高くする必要があり，屈曲形状や固定方法に関する配慮が求められる．
ii) ハニカムコアの内挿による影響
ハニカムコア自体の剛性が複層板の低周波数における遮音性能に及ぼす影響は小さく，コアを介して両側板材が構造的に連結されることにより 1 次固有振動数が大きく上昇し，低周波数の遮音性能も向上する傾向が得られた．ただし，連結の影響により一部周波数においては遮音性能が低下する恐れがあることに注意を要する．
参考文献
1) 前川純一, 森本政之, 阪上公博,“建築・環境音響学,”共立出版, 2000
2) 白木万博 監著,“騒音防止設計とシミュレーション,”応用技術出版, 1987
3) 小泉穂高 他，膜加圧を利用した遮音構造に関する基礎的研究, 戸田建設
技術研究報告集 vol. 43, 20174) 小林正明 他, 膜加圧を利用した遮音構造に関する基礎的研究 その 1
膜加圧による単層壁の遮音性能向上について, 日本音響学会講演論文集(秋), 2017, 971-974
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2013

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