JP4975744B2 - 透光型穴開積層吸音板および透光型吸音パネル - Google Patents

Description

本発明は吸音材ならびに透光型吸音パネルに関する技術分野に属する。詳しくは、吸音特性のみならず、吸音材を通しての見透かし性を有し、また電波を反射しない透光型吸音板に関する。

石膏ボードや珪酸カルシウム板等の穴開板材料を吸音材として用いる場合には、下地材料としてロックウールやグラスウールなどの軟質繊雑系多孔質吸音材を用いることが一般的である。また、透光型吸音板としては透明な樹脂薄膜をアルミニウム製のエキスパンドメタルで挟持したものが実用化されている。
前記石膏ボードや珪酸カルシウム板等の従来の穴開板を用いた吸音板は空気層を介しただけでは充分な吸音特性は得られなかった。従って、グラスウールやロックウール等の下地材料が必要であるため、これらを解体する際の飛散物質発生の問題等を内在している。またこれらの吸音板には透光性や見透し性は皆無である。
また、前記透光型吸音板には弗素系透明樹脂薄膜が用いられているが、これは小さな飛翔物質の衝突による穴開の可能性の他に、静電気等の惹起に起因して空気中の埃を吸着して汚れ易い等の問題を内在している。
また、本発明者等によって発明された日本特許第２５１８５８９号、第３３９２０７０号の透光型膜振動吸音板は、メッシュサイズが２０ｍｍ以下の２枚のアルミニウム製エキスパンドメタルを用いている。従ってＩＴＳ（高度道路交通システム）やＥＴＣ（自動料金収受システム）の近傍でこの透光型膜振動吸音材を用いた場合には、車両と情報交換をするための電波を反射するので、システムの誤動作や電波障害などの原因になる恐れがある。

本発明の目的は、前記問題を解決するとともに、電波反射のない、透光性ならびに見透かし性の優れた透光型穴開積層吸音板ならびに透光型吸音パネルを提供することにある。 本出願人等は、２枚の透明穴開樹脂板を用いて、透明な樹脂製薄膜を用いることなく、吸音特性の良好な透光型穴開積層吸音板を見出して本発明に至ったものである。
本発明の第一の発明は、２枚の透明穴開樹脂板を積層した透光型穴開積層吸音板において、２枚の透明穴開樹脂板の板厚が１ｍｍ〜５ｍｍで、かつ穴径が１ｍｍ〜１０ｍｍでありそれぞれの開口率が５％〜５０％の範囲であるとともに、２枚の透明穴開樹脂板を用いて、透明な樹脂製薄膜を用いることなく積層し、前記２枚の透明穴開樹脂板の少なくとも一箇所を、接着材を介して相互に固定し、前記２枚の透明穴開樹脂板の密着性を向上させることにより、吸音特性を向上させ、かつ積層した状態における共通した開口部分を無くしたことを特徴とする、透光型穴開積層吸音板である。
また、第二の発明は、第一の発明に記載の透光型穴開積層吸音板を音源側に、また反音源側に透明樹脂製遮音板を配設して、それらを枠部材および中桟を用いて保持することにより空気層を形成したことを特徴とする透光型吸音パネルである。
また、第三の発明は、第二の発明に記載の透光型吸音パネルの枠部材および中桟の内側に、防水対策を施した軟質繊維系多孔質吸音材もしくは連続気泡型弾性フォーム吸音材を内張りすることにより、補助吸音材として用いたことを特徴とする透光型吸音パネルである。
本発明の透光型穴開積層吸音板を用いることにより、透光性ならびに見透かし性の優れた透光型吸音パネルを提供するとともに、吸音板からの電波反射のない透光型吸音パネルを提供することができる。尚、透光性ならびに見透し性および電波反射を問題にしない用途に関しては、本発明の透明穴開樹脂板の代りに金属製の穴開板を用いてもよい。

本発明の透光型穴開積層吸音板（実施例１）の平面概念図である。 図１のａ−ａ断面図である。 ２枚の透明穴開樹脂板の穴位置を一致させた比較例１の平面概念図である。 図３のｂ−ｂ断面図である。 本発明の、別の透光型穴開積層吸音板（実施例２）の平面概念図である。 図５のｃ−ｃ断面図である。 ２枚の透明穴開樹脂板の穴位置を一致させた比較例２の平面概念図である。 図７のｄ−ｄ断面図である。 （ａ）は本発明の実施例および比較例に用いた透光型吸音パネルの概念図であり、（ｂ）はｅ−ｅ断面図である。 実施例１の透光型吸音パネルの説明図である。 比較例１の透光型吸音パネルの説明図である。 実施例２の透光型吸音パネルの説明図である。 比較例２の透光型吸音パネルの説明図である。 実施例３，４，５の透光型穴開積層吸音板の説明図である。 実施例３の透光型吸音パネルの説明図である。 実施例４の透光型吸音パネルの説明図である。 実施例１と比較例１の透光型吸音パネルの吸音特性を示す図である。 実施例２と比較例２および実施例３の透光型吸音パネルの吸音特性を示す図である。 穴の無い２枚の透明ポリカーボネート積層板と、実施例３および実施例４の吸音特性を比較した図である。 実施例４と実施例５の吸音特性を比較した図である。

符号の説明

１１ 透光型穴開積層吸音板（実施例１）
１２ 音源側透明穴開樹脂板
１３ 反音源側透明穴開樹脂板
１４ 透光型穴開積層吸音板（比較例１）
１５ 音源側透明穴開樹脂板
１６ 反音源側透明穴開樹脂板
１７ 透光型穴開積層吸音板（実施例２）
１８ 透光型穴開積層吸音板（比較例２）
１９ 枠部材
２０ 中桟
２１ 透明ポリカーボネート製遮音板
２２ 筐体
２３ 透光型吸音パネル（実施例１）
２４ 透光型吸音パネル（比較例１）
２５ 透光型吸音パネル（実施例２）
２６ 透光型吸音パネル（比較例２）
２７ 透光型穴開積層吸音板（実施例３と４と５）
２８ 透光型吸音パネル（実施例３）
２９ 透明両面テープ
３０ 連続気泡型弾性フォーム吸音材
３１ 弗素系樹脂薄膜
３２ 補助吸音材
３３ 透光型吸音パネル（実施例４）

本発明の透光型穴開積層吸音板およびこれを用いた透光型吸音パネルについて、添付の図面を参照して詳細に説明する。
図１、図２は本発明の透光型穴開積層吸音板１１の概念図である。実線は音源側透明穴開樹脂板１２を、破線は反音源側透明穴開樹脂板１３を示す。図２は図１のａ−ａ断面概念図を示す。
図１と図２から明らかなように、２枚の透明穴開樹脂板１２と１３の開口部分は重ねない。重なり部分（共通した開口部分）があると吸音率は大幅に低減する。
図１の音源側透明穴開樹脂板１２および反音源側透明穴開樹脂板１３の開口形状はそれぞれ円形の千鳥配置で示しているが、この形状にこだわるものではなく、矩形や方形、三角形等でもかまわない。開口率は５％〜５０％の範囲が実用的であるが１０％〜４０％の範囲がより好適である。
開口率が５０％を超えると、２枚の透明穴開樹脂板の非開口部分の接触面積が減少して後述する２枚の透明穴開樹脂板の振動に起因する摩擦による吸音現象（吸音Ａ）、ならびに空隙抵抗に基く吸音現象（吸音Ｂ）が低減するので吸音特性が劣化する。さらに、大きな開口率は透明穴開樹脂板の強度上の問題を生じる。
また、開口率が５％を下回ると、音波が音源側透明穴開樹脂板１２から大部分反射するばかりか、入射した音波が反音源側透明穴開樹脂板１３を貫通できにくくなるので、透光型穴開積層吸音板としては後述する図１９に示す、穴がない透明ポリカーボネート板２枚の場合に類似する挙動となり、吸音特性が劣化するので吸音板とはなり得ない。
本発明における透明穴開樹脂板１２、１３、１５、１６の板厚は、１ｍｍ〜５ｍｍの範囲であるが、１．５ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲がより好適である。板厚が５ｍｍを超えると強度的には充分であっても経済的見地から不利となる。また、透明穴開樹脂板の板厚が１ｍｍを下回ると強度的な問題ならびに耐候性処理を施す上で困難性が生じる。しかしながら前述したように、透光性ならびに見透かし性および電波反射を問題にしない用途に関しては、金属製穴開板を用いることにより１ｍｍ以下の板厚を用いることも可能となる。
本発明の吸音機構は、樹脂製の薄膜を用いていないので膜振動による吸音機構ではない。また２枚の穴開板を用いているものの、それら穴開板に一貫する開口部分がないことから、穴開板による共嗚吸音機構でも説明はできない。
また板振動、即ち音波が板状体に衝突して、板に捩りや曲げが一時的に加わると、板固有の弾性に従って戻ろうとして板に振動が生じる。この時、音のエネルギーは振動のエネルギーに変換されて吸音される。しかしながらこの吸音機構による吸音率は一般的に充分なものではないとされている。
図１９に今回の実施例で用いたものと同じ厚さが１．５ｍｍの透明ポリカーボネート板で穴がないものを２枚重ねたものを吸音板として用いて、実施例３ならびに実施例４と同様の要領で計測した残響室法吸音率の結果を示す。穴がない透明ポリカーボネート板を２枚重ねた吸音板の吸音率は１２５Ｈｚに吸音率のピークがあるものの０．４程度であり、全体的な吸音率も極めて低いので吸音板とは成り得ない。
これに対して、同じく図１９に示す、本発明の実施例３と４の本発明の方法を用いることにより吸音特性は大幅に向上することが明白である。
種々の穴開板を用いて鋭意実験を重ねた結果、本発明の吸音機構を下記のように推察する。即ち、積層体の全体が音波により振動すると２枚の穴開板の間に振動に起因する摩擦が生じて音のエネルギーの一部が熱エネルギーに変換されて吸音する。（以下吸音Ａと呼ぶ）
次に、音源側の穴開部分から侵入した音波は２枚の穴開板の間隙を通過して反音源側の穴開部分を通過するが、このとき生じる空隙抵抗により音のエネルギの一部が熱エネルギーに変換されて吸音する。（以下吸音Ｂと呼ぶ。）
従って、本発明の透光型穴開積層吸音板の吸音現象は主に上記（吸音Ａ＋吸音Ｂ）に支配されて惹起されているものと推察する。
本発明者等は既に２枚の透明穴開樹脂板の間に、透明な弗化エチレン系樹脂薄膜を挟持した膜振動吸音板の特許を出願済であるが（特願２００４−１６６４９１）、それらの開発過程において、上記樹脂薄膜を用いること無しに吸音特性の良好な透光型穴開積層吸音板を見出すことにより、本発明を成すに至った。

図９（ａ）は、２０００ｍｍ×１０００ｍｍ×９０ｍｍの透光型吸音パネルの例の説明図である。４周が枠部材１９よりなる筐体２２を形成する。Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４は筐体２２の例えば音源側となる面で、透光型穴開積層吸音板を配する部分である。反音源側のＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４面には厚さが５ｍｍのポリカーボネート製の透明樹脂遮音板２１が取り付けられている。尚、音源側の面に透光型穴開積層吸音板を配した際の撓みを防止する目的で中桟２０を設けた。枠部材１９及び中桟２０は、厚さ１ｍｍのアルミニウム板を中空角柱状に成形加工したもので、中空角柱の厚さは２５ｍｍである。図９（ｂ）は図９（ａ）のｅ−ｅ断面図である。この筐体２２のＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４面に実施例あるいは比較例の透光型穴開積層吸音板を配してそれぞれの吸音性能を比較した。
［実施例１］
実施例１で用いた透光型穴開積層吸音板１１を図１に示す。音源側透明穴開樹脂板１２としては、ポリカーボネート製の厚さが１．５ｍｍ、開口の径が１０ｍｍ、開口の中心間距離（ピッチ）が１６ｍｍ、開口角度が６０度の千鳥配列で開口率が３５％のものを用いた。
また、反音源側透明穴開樹脂板１３としては、同様にポリカーボネート製の厚さが１．５ｍｍ、開口の径が６ｍｍ、開口の中心間距離（ピッチ）が１６ｍｍ、開口角度が６０度の千鳥配列で開口率が１３％のものを用いた。図２に図１のａ−ａ断面図を示す。
上記２枚の透明穴開樹脂板１２と１３を、図１と図２の概念図に示すように、それぞれの開口部分が重ならないように、即ち共通する貫通開口部分がないようにセットして長辺側の両端をテープで留めることにより透光型穴開積層吸音板１１とした。
この透光型穴開積層吸音板１１を図１０に示すように、図９の筐体２２の上に載せて（図９のＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４面に配して）透光型吸音パネル２３とした。この透光型吸音パネル２３について、ＪＩＳ Ａ１４０９−１９９８に順じて残響室法吸音率を測定した結果を、図１７の実施例１に示す。
（比較例１）
用いた透光型穴開積層吸音板１４を図３に示す。音源側透明穴開樹脂板１２も、反音源側透明穴開樹脂板１３も前記実施例１と同様のものであるが、図３及び図４から明らかなように、音源側透明穴開樹脂板１２と反音源側透明穴開樹脂板１３の穴位置は一致している。従って穴径の小さな反音源側透明穴開樹脂板１３に基づく貫通開口（開口率１３％）を有する。
この透光型穴開積層吸音板１４を図１１に示すように筐体２２の上に載せて透光型吸音パネル２４とした。この透光型吸音パネル２４について、前記同様ＪＩＳ Ａ１４０９−１９９８に順じて残響室法吸音率を測定した結果を、図１７の比較例１に示す。
図１７の実施例１と比較例１の残響室法吸音率を比較することにより、２枚の穴開板を積層した透光型穴開積層吸音板において、共通した貫通開口部分が発生しないように積層する事により、その吸音特性が大幅に改善されることが明らかである。
［実施例２］
用いた透光型穴開積層吸音板１７を図５、図６に示す。音源側透明穴開樹脂板１５としては、ポリカーボネート製の厚さが１．５ｍｍ、開口の径が３ｍｍ、開口の中心間距離（ピッチ）が８ｍｍ、開口角度が６０度の千鳥配列で開口率が１３％のものを用いた。また、反音源側透明穴開樹脂板１６も上記音源側透明穴開樹脂板１５と同仕様のものを用いた。
上記２枚の透明穴開樹脂板１５と１６を、図５と図６の概念図に示すように、それぞれの開口部分が重ならないように、即ち共通する貫通開口部分がないようにセットして長辺側の両端をテープで留めることにより透光型穴開積層吸音板１７とした。
この透光型穴開積層吸音板１７を図１２に示すように筐体２２の上に載せて（図９のＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４面に配して）透光型吸音パネル２５とした。この透光型吸音パネル２５について前記同様、ＪＩＳ Ａ１４０９−１９９８に順じて残響室法吸音率を測定した結果を、図１８の実施例２に示す。
（比較例２）
用いた透光型穴開積層吸音板１８を図７と図８に示す。音源側透明穴開樹脂板１５も、反音源側透明穴開樹脂板１６も前記実施例２と同様のものであるが、図７及び図８から明らかなように、音源側透明穴開樹脂板１５と反音源側透明穴開樹脂板１６の穴位置は一致している。従って共通する貫通開口率は、それぞれのφ３ｍｍ径の透明穴開樹脂板（１５と１６）に相当する１３％である。
この透光型穴開積層吸音板１８を図１３に示すように筐体２２の上に載せて透光型吸音パネル２６とした。この透光型吸音パネル２６について、前記同様ＪＩＳ Ａ１４０９−１９９８に順じて残響室法吸音率を測定した結果を、図１８の比較例２に示す。
図１８の実施例２と比較例２の残響室法吸音率を比較する事により、前記φ１０ｍｍとφ６ｍｍの組合せの透光型穴開積層吸音板（１１と１４）を用いた実施例１と比較例１の場合と同様に、今回のφ３ｍｍとφ３ｍｍの２枚の穴開板を積層した透光型穴開積層吸音板１７と１８においても、共通した開口部分（貫通開口部分）が発生しないように積層することにより、その吸音率は大きく改善されることが再度明らかである。
［実施例３］
用いた透光型穴開積層吸音板２７を図１４と図１５に示す概念図を用いて説明する。音源側透明穴開樹脂板１５並びに反音源側透明穴開樹脂板１６は実施例２で用いたものと同様の開口径が３ｍｍのものである。図１４から明らかなように、上記２枚の穴開き板は実施例２の場合と同様、それぞれの開口部分が全く重ならないように重ね合わせた。さらに幅５ｍｍの両面テープ２９を用いて、図１４と図１５に示すように積層板の幅方向２箇所を、積層板の長手方向に沿って貼り付けることにより、２枚の透明穴開樹脂板１５と１６を相互に固定し、透光型穴開積層吸音板２７とした。
この透光型穴開積層吸音板２７を、図１５の概念図に示すように筐体２２の上に載せて（図９のＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４面に配して）透光型吸音パネル２８とした。この透光型吸音パネル２８について、ＪＩＳ Ａ１４０９−１９９８に順じて残響室法吸音率を測定した結果を図１８および図１９の実施例３に示す。
２枚の透明穴開樹脂板１５と１６の２箇所を、図１４と図１５に示すように両面テープ２９で固定することにより、テープで固定していない実施例２と比較して、図１８に示すように特に３１５Ｈｚから１０００Ｈｚの周波数領域において吸音特性の向上が認められる。
吸音特性が改善された理由は、両面テープで固定することにより前述した吸音Ｂ、即ち音源側の穴開部分から侵入した音波が２枚の穴開板の間隙を通過して反音源側の穴開部分を通過するが、このときの空隙抵抗が大きくなったことによるものと推察する。
［実施例４］
用いた透光型穴開積層吸音板は図１４に示す実施例３のものと同様である。すなわち穴径Φ３ｍｍで厚さが１．５ｍｍの２枚の透明穴開樹脂板１５と１６を開口部分が全く重ならないように重ね合わせ、さらに幅５ｍｍの両面テープ２９を用いて図１４と図１６に示すように貼り付けて、上記透明穴開樹脂板１５と１６を相互に固定したものである。
用いた透光型吸音パネル３３を図１６に示す。筐体２２の枠部材１９の内側と中桟２０の片側（垂直防音壁用パネルの場合の下側）に、厚さが２５ｍｍで高さが９０ｍｍの連続気泡型弾性フォーム吸音材３０を厚さ２１μｍの弗素系樹脂薄膜３１で包み込んで補助吸音材３２とした。
ここで連続気泡型弾性フォーム吸音材３０とは、樹脂製の非常に緻密な内部セル（細孔）構造を有し、これらのセル（細孔）が互いに繋がりあって材料の表裏面を空気が通過できる構造（オープンセル）をした発泡体であり、音波（振動する空気粒子）は、この細孔内を通過する摩擦抵抗を受けて熱エネルギーに変換され吸音される。
この透光型吸音パネル３３について、ＪＩＳ Ａ１４０９−１９９８に順じて残響室法吸音率を測定した結果を図１９の実施例４に、実施例３と比較して示す。図１９から明らかなように、補助吸音材３２を用いることにより周波数５００Ｈｚ以上の吸音特性が改善される。
［実施例５］
実施例１〜４および比較例１〜２に用いた透光型吸音パネルはいずれも図９に示す、２０００ｍｍ×１０００ｍｍ×９０ｍｍ、すなわち空気層が９０ｍｍの場合であった。
当実施例においては２０００ｍｍ×１０００ｍｍ×５０ｍｍ、すなわち空気層が５０ｍｍの透光型吸音パネル（図示していない）を製作し、実施例４と同様の図１４に示す接合した透光型穴開積層吸音板２７ならびに図１６に示すものと同様の様式で長さが５０ｍｍの、弗素系樹脂薄膜３１で包み込んだ連続気泡型弾性フォーム吸音材３０を補助吸音材３２として用いた。
この透光型吸音パネル（図示していないが図１６と同様の構造）について、ＪＩＳ Ａ１４０９−１９９８に順じて残響室法吸音率を測定した結果を図２０に実施例４のグラフと比較して示す。
図２０から明らかなように、本発明の透光型穴開積層吸音板においても他の板状吸音材と同様に、空気層を小さくすると吸音特性カーブは周波数の高い側に移動することが確認できた。
なお、背景技術の欄で触れたように、従来型の弗素系透明樹脂薄膜を用いた透光型膜振動吸音板には、静電気等の惹起に起因して空気中の微細排ガス粉塵を吸着して汚れ安い欠点があるが、本発明の吸音板の場合には樹脂薄膜を用いることなく、ポリカーボネート製の透明穴開樹脂板のみであるので、静電気に起因する微細排ガス粉塵の吸着に起因する汚れは軽減される。

樹脂製の透光型穴開積層吸音板を用いることにより、電波を反射しない、透光性ならびに見透し性の優れた透光型穴開積層吸音板ならびに透光型吸音パネルが得られる。
また、透光性ならびに見透し性および電波反射を問題にしない用途に関しては、金属製の穴開積層振動吸音板を用いることにより、耐熱性・耐火性・耐風圧性等に優れた穴開積層振動吸音板ならびに吸音パネルに利用される可能性がある。

Claims (3)

1. ２枚の透明穴開樹脂板を積層した透光型穴開積層吸音板において、２枚の透明穴開樹脂板の板厚が１ｍｍ〜５ｍｍで、かつ穴径が１ｍｍ〜１０ｍｍでありそれぞれの開口率が５％〜５０％の範囲であるとともに、２枚の透明穴開樹脂板を用いて、透明な樹脂製薄膜を用いることなく積層し、前記２枚の透明穴開樹脂板の少なくとも一箇所を、接着材を介して相互に固定し、前記２枚の透明穴開樹脂板の密着性を向上させることにより、吸音特性を向上させ、かつ積層した状態における共通した開口部分を無くしたことを特徴とする、透光型穴開積層吸音板。
2. 請求項１に記載の透光型穴開積層吸音板を音源側に、また反音源側に透明樹脂製遮音板を配設して、それらを枠部材および中桟を用いて保持することにより空気層を形成したことを特徴とする透光型吸音パネル。
3. 透光型吸音パネルの枠部材および中桟の内側に、補助吸音材として防水対策を施した軟質繊維系多孔質吸音材もしくは連続気泡型弾性フォーム吸音材を内張りして用いたことを特徴とする請求項２の透光型吸音パネル。

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