吸声体及使用该吸声体的隔音墙的制作方法

吸声体及使用该吸声体的隔音墙的制作方法
【专利摘要】本发明提供提供一种在提高吸声效果的同时能够减少零件数量和小型化的吸声体、及使用该吸声体的隔音墙。其具备：具有刚性的板构件(1)，其用于使边缘附近的正面和背面产生声压差而产生压力梯度；吸声材料(2)，其配置于所述板构件的边缘附近，用于消耗被该压力梯度而加速的空气的粒子速度的能量。
【专利说明】吸声体及使用该吸声体的隔音墙

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种在室内或室外使用的有效发挥吸声效果的吸声体、及使用该吸声体的隔音墙。

【背景技术】
[0002]已知的所述吸声体的构成包括:由纤维状物构成的吸声材料,分别重叠配置在吸声材料的两面的通气性保护材料，以及安装于重叠的通气性保护材料和吸声材料的周缘部而使这些三个构件一体化的框体。(例如,参照专利文献I)
[0003]现有技术文献:
[0004]专利文献
[0005]专利文献1:日本国实开昭60-75509号公报(参照图1)


【发明内容】

[0006]发明要解决的课题
[0007]根据上述专利文献I的构成,吸声体由吸声材料、两个通气性保护材料、框体等多个部件构成，所以不利于组装操作及成本这两个方面。
[0008]此外,所述吸声体的构成如下:当具有规定速度能的空气的粒子通过吸声材料时，通过降低空气粒子的速度将动能转换为热能从而吸声。为了提高这种吸声体的吸声效果，不得不将吸声材料的厚度设置的比较厚。因此，吸声体整体上存在大型化问题。
[0009]本发明是鉴于上述的情况，其课题在于提供一种在提高吸声效果的同时能够减少零件数量和小型化的吸声体、及使用该吸声体的隔音墙。
[0010]解决课题的方法
[0011]用于解决所述课题的本发明的吸声体，其特征在于，其具备:具有刚性的板构件，其用于使边缘附近的正面和背面产生声压差而产生压力梯度；吸声材料，其配置于所述板构件的边缘附近，用于消耗被该压力梯度而加速的空气的粒子速度的能量。
[0012]根据本发明的结构，通过具有刚性的板构件能够在边缘附近的正面和背面产生声压差，该声压差能够使边缘附近的正面和背面产生压力梯度。通过该压力梯度空气粒子由于该压力梯度进行被加速。然后，加速的粒子将通过吸声材料。粒子通过吸声材料时，由于粒子的能量动能作为热能而被消耗，由此所以被吸声。以这种方式，通过空气粒子的加速，由此通过吸声材料被消耗的热能变大，而吸声效果变得非常好。并且，板构件的厚度设置的越薄，压力梯度越大，这样就能使吸声效果得到飞跃性提高。而且，还由于能够通过板构件和配置于板构件边缘附近的吸声材料进行吸声，所以能够实现零件少且小型化的吸声体。此外，作为此处所说的具有刚性的板构件，只要是能在边缘附近的正面和背面产生声压差的材料，任何材料均可。例如，除了可以由各种金属构成之外，还可以是将木材或将多张纸重叠而进行一体化后得到的复合纸。
[0013]此外，本发明还可以是使用所述吸声体构成的隔音墙。
[0014]此外，优选地，本发明的隔音墙中，所述吸声材料从所述板构件的边缘沿着该板构件的面方向且向外延伸设置，该吸声材料的面密度及流动阻力值中的至少一个值以如下方式设置，与该吸声材料的面方向内侧部分相比，面方向外侧部分的值更小。
[0015]根据上述构成，将吸声材料的面密度及流动阻力值中的至少一个值设置成与该吸声材料的面方向内侧部分相比面方向外侧部分的值更小，这样一来，与将从面方向内侧部分至面方向外侧部分的面密度及流动阻力值相同的吸声材料相比，能够提高隔音效果(吸声效果)。
[0016]发明效果
[0017]如上所述，根据本发明，由板构件、和配置于板构件的边缘附近的吸声材料构成吸声体，由此能够提供一种在提高吸声效果的同时，减少零件和小型化的吸声体、及使用该吸声体的隔音墙。因此，不仅有利于组装操作及成本，也有利于搬运和操作。

【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1(a)是本发明的吸声体的主视图，(b)是沿(a)中的A_A线的剖面图。
[0019]图2是本发明的吸声体的后视图。
[0020]图3 (a) - (g)是表示其他吸声体的剖面图。
[0021]图4是用于板构件周围的声场计算的说明图。
[0022]图5是表示平面波垂直入射状态的说明图。
[0023]图6(a)是表示图5的网状区域的粒子速度振幅的立体图，(b)是用等高线表示的图5的网状区域的粒子速度振幅的俯视图。
[0024]图7是表示板构件边缘附近的声压分布的立体图。
[0025]图8表示板构件边缘附近的声压振幅分布，(a)是立体图，(b)是用等高线表示的俯视图。
[0026]图9是表示布或者薄的多孔质吸声层的阻抗的说明图。
[0027]图10是用于布周围的声场计算的说明图。
[0028]图11是吸声体的主视图。
[0029]图12是表示根据频率的吸声能力的图表。
[0030]图13是在道路和住宅地之间设置有隔音墙的说明图。
[0031]图14是用于计算使用了吸声体的隔音墙的衰减量的说明图。
[0032]图15表示隔音墙尖端附近的粒子速率分布的图表。
[0033]图16是表示隔音墙的插入损失的图表。
[0034]图17是表示每个吸声体的吸声能力的测定结果和理论计算值的图表。
[0035]图18是表示在板构件设置布和在板构件没有设置布时的计算值和实验值的插入损失的图表。
[0036]图19是表示在板构件设置一样的吸声材料的情形、和设置梯度吸声材料的情形的计算值的插入损失的图表。
[0037]图20(a)_(e)是表示梯度吸声材料的各种具体例的隔音墙的上部侧的剖面图。【具体实施方式】
[0038]图(a)、(b)及图2示出了本发明的吸声体S。该吸声体S具备:正方形的板构件I ;带状的吸声材料2，在该板构件I的四个边缘分别从端面分离的那一侧延伸。此处，虽然由四个吸声材料2构成，但是也可以由一个或者两个或者三个吸声材料构成。此外，板构件I除了形成正方形之外，还可以形成长方形或者圆形或者椭圆形，甚至可以是三角形或多角形。板构件I构成为长0.6mX宽0.6m、厚度9毫米,此外，图1 (a)中，由上边为0.7m、下边为
0.56m、高度(宽度)为0.07m的带状构件构成，其与板构件I覆盖部分的长度R为0.0lm0
[0039]板构件I由具有刚性的材料构成，以用于在边缘附近的正面和背面产生声压差而产生压力梯度。此处，作为具有刚性的材料，可以使用木材，但也可以是各种金属或将多张纸重叠进行一体的复合纸等，只要是具有刚性的材料，任何材料皆可。作为金属，除了铁、镍、铝、铜、镁、铅等之外，也可以是由这些金属中的两种以上的金属构成的合金。从吸声的观点出发的话，采用面密度为3kg/m2以上的材料便足够。但是用作隔音墙时，如果期待一定程度的效果，优选采用面密度为12kg/m2的材料。
[0040]在板构件I的四个角部配置有，从角部沿分离侧延长且与板构件I具有相同厚度的板状的木制辅助突起3，该状态下，连接部件4配置成以跨过板构件I的表面和辅助突起3的表面的方式，利用图钉或螺丝等系紧用具5将板构件I和辅助突起3通过连接部件4进行连接固定。
[0041]就辅助突起3而言，在长度方向一端(板构件侧端)具备嵌入于板构件I的角部的三角形状的切槽部3A，并在长度方向的另一端(远离板构件的侧端)具备三角形状的突起部3B，在辅助突起3中特定的辅助突起3形成有用于通过悬挂用的带状体(也可以是金属线或线)6的孔3K。此外，不仅可以在一个辅助突起3形成，也可以在多个或全部的辅助突起3形成孔3K。在图1、2中，利用通过形成于一个辅助突起3上的孔3K的带状体6将吸声体S悬挂起来，由此吸声体S悬挂成正方形的板构件I的一个角部朝向上部的菱形。但是悬挂吸声体S的姿势还可以自由变更，例如，在两个辅助突起3、3开孔、利用通过这两个孔的两条带状体将吸声体S悬挂成从图1倾斜45°而成为正方形的姿势。
[0042]四个吸声材料2分别以绷紧的状态安装于两个辅助突起3、3之间，该两个辅助突起3、3为板构件I具备的辅助突起3中在周方向上邻接的两个辅助突起3、3。具体而言，各吸声材料2，呈左右方向延伸的带状，主视图中大致呈倒梯形，其左右方向两端部以覆盖两个辅助突起3、3的一部分的方式配置，并且，短边方向的板构件侧端的一部分覆盖板构件I边缘。以这种方式配置的吸声材料2通过图钉或螺丝等系紧用具7固定于辅助突起3、3之间。这种系紧用具7可以采用与所述的系紧用具5相同的，也可以采用不同的。
[0043]作为吸声材料2，例如使用面密度为0.66kg/m2、流动阻力为924Ns/m3的纺织布或编织布，也可以使用无纺布。还可以是玻璃棉或岩棉等无机纤维构成的多孔体或各种金属纤维构成的多孔体。
[0044]将以上述方式构成的吸声体S，例如配置在发声的空间时，通过具有刚性的板构件1，能够在板构件I的边缘附近的正面和背面产生声压差。即，声源侧的压力发生在板构件I的正面时，相对于正面的压力振幅，声源的相反侧的不发声的背面一侧的压力振幅变小，因此在板构件I的边缘附近的正面和背面发生声压差，由此能够使得在边缘附近的正面和背面产生压力梯度。根据该压力梯度，传播声音的空气的粒子在板构件I的边缘附近加速，力口速的粒子在经过设置于板构件I的边缘的吸声材料2而减速，动能被消耗为热能从而被吸声。这样，通过空气粒子的加速，从而经过吸声材料2而消耗的热能变大，因此吸声效果非常明显。由此可知，无需将吸声材料2的厚度设置的厚。并且，板构件的厚度设置的越薄，压力梯度越能使吸声效果得到飞跃性提高。还由于能够通过板构件I和配置于板构件I的边缘附近的吸声材料吸声，所以能够形成实现零件少和小型化的吸声体S。
[0045]接着，分别对板构件I周围的声场及吸声材料2周围的声场进行说明。首先对薄的钢板的板构件I周围的声场进行说明，如图4所示地，与波长相比非常薄的板构件周围的声场的计算方法进行说明。用Φ表示速度势，板构件I的两面中的正面侧(朝向法线的那一侧)的值为O1、背面的值为Φ2，由于板构件I的表面上的法线方向的空气的粒子速度为0，单位法线矢量用表示时，就可以得到式(I)。
[0046]式⑴ dn m
[0047]在周期性的稳定声场的情形下，考虑式(1)，根据亥姆霍兹-基尔霍夫(Helmholtz-Kirchhoff)积分公式,受音点P的速度势根据以下式。
[0048]Φ?尸)=0!t{P) + J......1f ?S?备(IdS 式⑵

P (Mt \ f J
[0049]但是，表示板构件I的两面的势差，此外，ΦΒ(Ρ)表示P点的直接声，r=PQ，k = ω/c表示波数，ω表示角频率，c表示音速。此处，省略时间项exp (_i ω t)。
[0050]—方面,在空间的点P,将式⑵Bp方向上微分得到的式为式(3)。
[0051]=+丄 If Φ—#........式⑶
LUU3I」 ? % 4π JJ BnfBnxy r J 工、
[0052]此外，将P作为空气密度时，速度势Φ和声压P及粒子速度I)之间的关系为式⑷。
[0053]P = ρ-j- = - *■!..、p _ _黛謂抑式⑷
[0054]....方向的粒子速度为为了从式⑵、式(3)求出空间的点P的
ηο
/)φ(Ρ)
速度势Φ (P)或g方向的粒子速度成分-一^^，需要知道未知函数的、板构件I的两面的
P?.-?ρ
势差。因此,式(3)中，将点P收敛(无限靠近的极限)在构件I的面时，得到式
(5)。
rmwi 11+ I ■ fUP) t 丄 η ? ?— ?十 α、
[0055]+Φ^1 r Γ 式(5)
[0056]此处，Ip表示点P的面的法线。由于板构件I是钢板，所以左边为0，板构件I的两面上的速度势差$为未知函数的第一种积分方程式(6)
[0057]§=+ ^ JJ式⑶
[0058]该积分方程式(6)具有如下所示的奇异性非常强的核(超奇异核)。
[0059]士:1= eMitr^/I Hikr-1)^akr)1 eos(r,?)《?{?% —
cn^cm \ r f r'
[0060]+《1-1'Ar)cosCnp,/f)j> 式(7)
[0061]通过边界元法(BEM)数值性地求解积分方程式￠)，并代入到式(2)、式(3)，便能够求出板构件I的周围的声场(声压和粒子速度)。
[0062]如图5所示，振幅I的平面波以速度势垂直入射至ImX Im的刚性平板的情形中，图6 (a)、(b)是计算网状区域的粒子速度振幅I V I的分布的图。从图6 (a)、(b)可以看出，在钢板(板构件I)的边缘(edge)极近的地方存在粒子速度振幅变得非常大的区域。将在边缘(edge)附近发生的大的粒子速度振幅现象，称为边缘效应。粒子速度振幅在边缘(edge)附近变得非常大的理由如下:当计算并表示用图7中所示的点部分的声压分布IpI时，成为如图8(A)、(B)所示的状态，并且边缘(edge)附近的声压梯度变得非常大。将布或者薄的多孔材料等吸声材料置于这种粒子速度振幅非常大的区域(空气粒子振动非常剧烈的区域)时，通过空气粒子、和布或多孔材料的纤维的摩擦，将声能转换为热能，从而可以得到很大的吸声性能。此外，粒子速度与声压梯度成正比。
[0063]此外，对于多用于隔离道路噪音或铁路噪音的隔音墙而言，也可以考虑使用同样的方法来提高隔音性能。通过在边缘(edge)附近设置布或多孔材料等吸声材料能够降低粒子速度，可以知晓更上一层的降低声音的效果。此外，针对半无限的平面刚性墙，隔音墙背后的衍射区域的速度势可以表示作为从边缘(edge)到上方的区域的粒子速率分布的积分值。
[0064]接着，观察作为布或者薄的多孔吸声层等吸声材料的周围的声场，可以考虑如图9所示的具有通气性的布或者薄的多孔吸声层(以下，后者也表示为布)。流动阻力为rs，布两面的声压分别为Pl、P2，通过布的粒子速度为Vs，其关系为式⑶，
[0065]1、= - B....产式⑶
[0066]此外，布自身根据两面的声压差P1-P2励振。MsS布的面密度，Vni为布的振动速度，时间项为exp (_i ω?),此时得到下式。
[0067]却、-—f- =式(9)
'Ut
[0068]因此，布中的空气的粒子速度V用Vs和Vm的两者的粒子速度之和来表示，并得到式(10)，
f!I \
[0069]V=、*,+V.= -^ (1?-;?)式(10)
——U
[0070]将-(P1-P2)" = Zr代入置换，得到式(11)，
f 、-1
[0071]Z=-..........~ ?—--— I 式(11)

1-1r !?A/, J
[0072]并得到的关系为式(12)。
[0073]V =画 ΛΖΛ =式(丄2)
[0074]如图10所示，当考虑空间中存在布的时候的声场，与板构件I的情况相同，可以根据直接声和分布于布两面上的速度势差，用式(2)及式(3)表示。但是，布的情形中，根据式(12)而存在式(13)所表示的关系，
[0075]U — ￥ ? O P € η 式 d 3)
2 I Cnp ^np j ￡r
[0076]所以界限积分方程式如下，
剛子她=--麵.暴_式(14)
[0078]解式(14)求出(j),并代入式(2)、式(3)，由此可以求出声压或粒子速度。
[0079]根据通过布(吸声材料)的正面的能量I1及通过背面的能量I2的差，算出被布(吸声材料)吸声的单位面积的能量。Ip I2通过下式求出，
[0080](Ρ,ν.)式(15)
[0081]4=?4(Φ + Ρ;ν? 式(16)
4
[0082]P1^ P2分别是布(吸声材料)正面和背面的声压，V是粒子速度，*意味着复共轭。对布(吸声材料)的整个面进行积分，根据式(17)求出。
[0083]-- irfS

；!'
[0084]= 7 -- +Irfs

4 V
[0085]=￥ JJ ΙΦ*^Φν.|虜式(17)
[0086]然而，Ia= I1-12^Pl-Pf-Ι?ρΦβ
[0087]基于对上述的板构件I的周围的声场及吸声材料2周围的声场的考察,对本发明的吸声体S进行说明。以上示出的是，在薄钢板的板构件I的边缘(edge)附近的区域中，粒子振动非常激烈的情形。如果将不怎么捣乱粒子速度分布的布或薄的多孔性吸声材料置于这种区域，则通过空气粒子和吸声材料的纤维的摩擦而声能转化为热能，由此可以期待较大的吸声效果。此外，摩擦阻力与粒子速度成正比。图11是应用了这种原理的吸声体S的一例。
[0088]图12是联立式(6)及式(14)而求出图11所示的吸声体S设置于空间中时的无规入射吸声能力的结果。可知，虽然仅吸收边缘(edge)附近的声音，但是能得到比较大的吸声能力。此外，流动阻力rs,关于两种415Ns/m3及830Ns/m进行计算。此外,把吸声率X面积也称等效吸声面积。如上所述，吸声体S由板构件I和布的吸声材料2构成。板构件I的尺寸为0.9mX0.9m的正方形，在该板构件的外周缘配置有0.1m宽度的环状的布2。
[0089]图1 (a)、(b)及图2中所示的吸声体S可以以图3 (a)至(g)所示的方式构成。即，图1 (a)、(b)及图2所示的吸声体S的吸声材料2的构成比板构件I更薄，然而，图3 (a)中的板构件I的厚度和吸声材料2的厚度相同，图3 (b)中，吸声材料2的厚度大于板构件I的厚度，且吸声材料2从板构件I的正面和背面内外两面向厚度方向两侧突出。此外，图3(c)中，吸声材料2的厚度比板构件I的厚度更薄，图3 (d)中，板构件I形成为其端部越靠端面侧则越细的、具有顶尖部IT的形状。此外，图3(e)中，板构件I具有向图中左侧缓慢突出的弯曲面，图3(f)中，板构件I的端面IA形成为向上方突起的弯曲面。此外，图3(g)中，板构件I的端面侧具有其厚度更窄的窄部1W。
[0090]此外，图13表示使用本发明的吸声体S构成的隔音墙W。该隔音墙W通过吸收来自道路侧的声音，能够尽可能地抑制从道路向住宅侧传递并骚扰的车辆C的行驶声音或发动机的声音。该隔音墙W具备具有刚性的板构件10，以用于在边缘附近产生声压差而产生梯度，并使该板构件10的道路面(表面)1B的上部的正面和、相反侧的背面产生声压差。在板构件10的道路面1B的下部的表面实施了吸声处理层1A0此外，可以在隔音墙W的住宅侧的那一面(背面)实施刚面，或者也可以实施吸声处理。并且，在板构件10的上端面，配置向上部延伸的作为吸声材料的多孔吸声层11 (除了由无机纤维构成的多孔体、或由各种金属纤维构成的多孔体之外，也可以由布构成)，用金属丝网或冲压金属等保护材料12对吸声层11的正面及背面进行保护，在保护材料12的上端设置有挡雨用的盖13，从而形成隔音墙W。
[0091]因此，通过上述方式构成隔音墙W，能有效降低道路交通噪音(也可用于铁路噪音等)。即，对于出现在边缘(edge)附近区域的被加速的大的粒子速度，用吸声层11将声能转换为热能，降低粒子速度，由此可以降低折射侧区域的声压。如图14所示，这可以通过在隔音墙(薄的半无限大的刚平板)的尖端部分设置布而试着计算衍射声场的例子理解到。半无限隔音墙等，能够通过向隔音墙的上部延长的面的粒子速度分布的积分求出衍射侧区域的声压。因此，通过降低这些区域大的粒子速度，特别是降低边缘(edge)附近的大的粒子速度能够降低衍射声。
[0092]图15是，从图14中所示的声源位置产生球面波时，通过计算没有布时的隔音墙上方的粒子速度振幅的分布而求出的结果。图中，横轴表示从隔音墙的顶端到上方的距离。可以得知，在隔音墙的上方和边缘(edge)附近的粒子速度振幅变得非常大。此外，通过在离Im的位置的速度势的振幅成为I的强度来计算生源。
[0093]图16是，在图14中所示的衍射侧的受音位置，计算设置隔音墙而造成的级别的衰减量(又叫做插入损失)的结果。图中(a)是仅有隔音墙时的结果，(b)是在顶端上部设置有50cm宽度的布时的结果，(c)是不设置布，隔音墙的高度与布上端一致时的结果。此夕卜，这些是频率为125Hz时的计算结果，布的流动阻力为830Ns/m3。从这些结果来看，设置的布的效果远比想象的大。
[0094]图17是示出了每个吸声体的吸声能力的测定值和理论计算值的图表。测定值是，在室内空间悬挂图1 (a)、(b)及图2的吸声体S而测定的值，理论计算值和测定值变成相同的值。此外，频率越高，吸声能力越大，特别是对高频有效。
[0095]近几年，提出了各种顶端改良型的隔音墙，但多数都是高成本却没什么效果。此夕卜，也没有发现利用此处所示的边缘效应的隔音墙。本发明即非常简单又小型，性能良好、制造成本低、易于施工等，由此可以应用广泛。此外，构成吸声体S的板构件I的面积增大的越大，越能够吸收频率低的声音，并根据想要吸收的频率可以改变板构件I的面积(大小)。
[0096]此外，图18的图表表示的是隔音墙的隔音(吸声)的实验结果及计算值。具体而言，制作将图14表述的隔音墙变小的模型，在图18的图表示出使用该模型来的计算从隔音墙到规定距离的地点的插入损失的实验结果及计算值(使用上述的式(14)计算的值)。作为所述模型，准备了厚度为9mm且长90cmX宽180cm的木制的板构件的墙、和在所述板构件的上端设置有吸声材料的布(纵5cmX横180cm)的隔音墙的两个墙。并且，在图18中描画有如下的线:折线K1，其使用所述隔音墙测定插入损失并标示该测定值，之后用直线连接这些值而形成；折线K2，将所述隔音墙的板构件看做半无限障墙，标示用式(14)计算插入损失的计算值，之后用直线连接这些值而形成；直线K10，将所述墙升高至所属墙的上端与设置在隔音墙的板构件的上端的高度相同，并将该墙看做半无限障墙，标示用式(14)计算插入损失的计算值，之后用直线连接这些值而形成；折线K11，将墙的板构件看做半无限大的障墙，标示用式(14)测定插入损失的测定值，之后用直线连接这些值而形成。此外，布的面密度为0.6kg/m2，流动阻力为789Ns/m3。另外，作为测定值的频率，标示的是以在模型中测定的频率的1/10的值。
[0097]从图18的图表中可以看出，与直线KlO的值相比，折线K2的值要大。由此可知，与将高度设置成和隔音墙为布的上端相同的墙的插入损失(隔音效果)相比，将隔音墙为板构件看做半无限大的障墙并用式(14)计算的插入损失(隔音效果)更大。与此相反，与直线KlO的值相比，折线Kll的值更低。由此可知，与将高度设置成和隔音墙为布的上端相同的墙的插入损失(隔音效果)相比，将墙看做半无限大的障墙并用式(14)计算的插入损失(隔音效果)降低的程度与墙的高度变低的程度相应。此外，折线Kl的值和折线K2的值是非常接近的值。由此可以很明显地看出，将隔音墙的板构件看做半无限大的障墙并用式(14)计算的插入损失的计算值(折线K2的值)是可靠性高的值。此外，折线Kll的值和折线K12的值是非常接近的值。由此可以很明显地看出，将没有设置布的墙看做半无限大的障墙并用式(14)计算的插入损失的计算值(折线Kll的值)是可靠性非常高的值。所述隔音效果的一部分包含吸声效果。
[0098]总之，从图18可以很明显地看出，只要在隔音墙的板构件的上端设置吸声材料(图18中为布)，插入损失(隔音效果)就会变高。而且，通过计算求出的插入损失的值与测定值大致相等，可靠性高。
[0099]图18示出的是，与没有设置布的墙相比，构成隔音墙的板构件的上端设置面密度为0.6kg/m2且流动阻力为789Ns/m3的布时，更具有隔音效果。一方面，图19示出了，相对于使用了从下侧部分至上侧部分的面密度及流动阻力一定的、均匀的吸声材料的隔音墙，使用了越往上侧部分面密度及流动阻力值均越小的吸声材料(为了与均匀吸声材料相区别，将其成为梯度吸声材料)的隔音墙具有更好的隔音效果。此外，图19的图表表示根据汽车产生的噪音等级(A特性声压等级)的插入损失，是基于前述的可靠性高的插入损失的计算值而制作的。此外，所说的均匀吸声材料是指，从下至上具有相同的面密度及流动阻力值的材料。
[0100]图19中描画有如下的线:折线H，将与板构件的上端设置有布的隔音墙相同高度的板构件看做半无限大的障墙，计算出插入损失值，标示这些值并用直线连接而形成；五条折线U1-U5，将在板构件的上端设置有均匀吸声材料的隔音墙的板构件看做半无限大的障墙，计算出插入损失值，标示这些值并用直线连接而形成；五条折线G1-G5，将在板构件的上端设置有梯度吸声材料的隔音墙的板构件看做半无限大的障墙，计算出插入损失值，标示这些值并用直线连接而形成。此外，下面表I记载了根据从墙的不同距离(m)的插入损失的计算值(dB)。此外，所述计算值是用上述式(14)计算出的值。
[0101] (m)I
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CS:# 24kg/mI 30.2 28.7 27.9 27.? 27.4 27.2 27.1 27.1 2€S 26.8
I 流动 IM:力 SHHNs/m.3__
I G4:靣密废 48kg/m2 34j 32j 3?Λ 306 30.3 30.0 29.9 29.7 29.5 29.4
I流动阻力ItWWs/ni1___________
G2:面密度 96kg/m2 36.4 33.5 32.2 31.6 31.2 393 30.7 30.4 30.3 30.3
流动 f且力 32_Ns/m3I___
G1:*?A IMkgZm234 3 31.530.4 29.8 29.4 29.2 29.0 28.7 28.7 28.7
流动 FJL 力 MMiSsims__
U3:1r 密度 J2kg/m327 j 26.025.5 25.3 25.1 25.0 24.9 24.9 24.8 24.7
流动P.力-W丨!％/nr1I
US:面密度 24kg/mJ29.3 21J27.5 27.3 27.0 26.9 26.8 26.7 UJ 26.6
I流动陳力__
U4:面密度 48kg/m2 29.5 273 27.4 27.1 26.9 26.8 26.6 26.5 26.5 26.5j流动阻力IWOXsZmi__
U2:?r 密度 96kg/m2 27.5 26.0 25.5 25.3 25.0 24.9 24.8 24.7 24.7 24.7
流动阻力 32(>flNs/mJ____
Iu1:.* 密度 I92kg/?I2 2SJ 24.4 23.9 23.7 23.5 23.4 23.3 23.2 23.2 23.2I流动阻力64削IWni3I
[0102]
[0103]折线Ul的均匀的吸声材料是，面密度为192kg/m2、流动阻力为6400Ns/m3的吸声材料。折线U2的均匀的吸声材料是，面密度为96kg/m2、流动阻力为3200Ns/m3的吸声材料。折线U3的均匀的吸声材料是，面密度为12kg/m2、流动阻力为400Ns/m3的吸声材料。折线U4的均匀的吸声材料，面密度为48kg/m2、流动阻力为1600Ns/m3的吸声材料。折线U5的均匀的吸声材料，面密度为24kg/m2、流动阻力为800Ns/m3的吸声材料。
[0104]折线Gl的梯度吸声材料以如下方式构成:该吸声材料的下端部分的面密度为192kg/m2、流动阻力为6400Ns/m3，随着靠向上端，这些值逐渐变小，在上端变成零或者接近零的值。折线G2的梯度吸声材料以如下方式构成:该吸声材料的下端部分的面密度为96kg/m2、流动阻力为3200Ns/m3，随着靠向上端，这些值逐渐变小，在上端变成零或者接近零的值。折线G3的梯度吸声材料以如下方式构成:该吸声材料的下端部分的面密度为12kg/m2、流动阻力为400Ns/m3，随着靠向上端，这些值逐渐变小，在上端变成零或者接近零的值。折线G4的梯度吸声材料以如下方式构成:该其吸声材料的下端部分的面密度为48kg/m2，流动阻力为1600Ns/m3，随着靠向上端，这些值逐渐变小，在上端变成零或者接近零的值。折线G5的梯度吸声材料以如下方式构成:该吸声材料的下端部分的面密度为24kg/m2、流动阻力为800Ns/m3，随着靠向上端，这些值逐渐变小，在上端变成零或者接近零的值。
[0105]从图19的图表可以看出，与折线H的值相比，折线U1-U5的值、折线G1-G5的值都比较大。由此可知，与没有使用吸声材料的墙相比，在板构件的上端设置有作为吸声材料的布的隔音墙的隔音效果优异。此外，图表中，折线G2的插入损失(隔音效果)大。而且，除了折线G3之外，剩余的折线G1、G2、G4、G5的插入损失(隔音效果)值比折线U1-U5中具有最高的插入损失(隔音效果)的折线U5的值还更高。而且，所述折线G3的插入损失(隔音效果)值比图表中插入损失(吸声效果)最低的折线Ul的插入损失(隔音效果)值还更高。
[0106]总之，从图19的图表明显地看出，如果在隔音墙的板构件的上端设置均匀的吸声材料(图18中为布)，则插入损失(隔音效果)就会变高。此外，从图19的图表明显地看出，如果在板构件的上端设置梯度吸声材料，与设置均匀吸声材料相比插入损失(隔音效果)更高。另外，图19中示出了五种梯度吸声材料的情形，但是可以推测到，只要是组合面密度为12kg/m2-192kg/m2的范围内的任意面密度、流动阻力为400Ns/m3-6400Ns/m3的范围内的任意面密度而制作的梯度吸声材料，插入损失(隔音效果)就会变高。
[0107]基于图20 (a)-(e)对所述隔音墙的各种的具体例进行说明。隔音墙W的构成包括:具有刚性的板构件10，其在边缘附近产生声压差从而产生压力梯度；梯度吸声材料14，其配置于板构件10上端，用于消耗被所述压力梯度而加速的空气粒子速度的能量。图20(A)中，梯度吸声材料14由越往下厚度越厚的三种吸声材料14A、14B、14C构成。S卩，通过上下方向配置厚度不同的三个吸声材料14A、14B、14C，已使梯度吸声材料14的厚度的上方变薄，从而梯度吸声材料14形成为在上下方向上具有多个段部的多个段形状。下侧的吸声材料14A的面密度及流动阻力值大于其上的中间的吸声材料14B的面密度及流动阻力值。最上面的吸声材料14C的面密度及流动阻力值小于其下的吸声材料14B的面密度及流动阻力值。图20(B)中，梯度吸声材料14为越往上侧厚度越薄的具有直线状(也可以是弯曲的)倾斜面的大致三角形。该梯度吸声材料14的面密度及流动阻力值越往上侧值越小，在上端变成零或者接近零的值。通过以这种方式构成，梯度吸声材料14的面密度及流动阻力值沿上下方向变化为线性(连续)，因此消除了以非线性(不连续)变化时的该非线性部分的隔音效果低下的问题，从而能够有效隔音。图20(c)中，梯度吸声材料14为相同厚度、相同大小，并且面密度及流动阻力值相同的六个吸声材料14A构成。即，将三个吸声材料14A以厚度方向重叠配置于板构件10的上端，并将两个吸声材料14A、14A重叠配置于这三个吸声材料14A、14A、14A的上端，并将一个吸声材料14A配置于这两个吸声材料14A、14A的上端。此时，梯度吸声材料14在上下方向上形成具有多个段部的多个段形状。通过以这种方式配置吸声材料，位于最下段的三个吸声材料14A的面密度及流动阻力值变成最大值，位于最上端的一个吸声材料14A的面密度及流动阻力变成最小值。图20(d)中，梯度吸声材料14由相同厚度、不同高度(上下方向尺寸)的五个吸声材料14A、14B、14C构成。S卩，在最高的第一吸声材料14C的厚度方向的两侧配置比其低的第二吸声材料14B，在这两个第二吸声材料14B、14B的外面配置比其低的第三吸声材料14A。此时，梯度吸声材料14在上下方向上形成具有多个段部的多个段形状。通过以这种方式配置吸声材料，梯度吸声材料14的厚度依如下次序变薄:两个第三吸声材料14A和两个第二吸声材料14B和一个第一吸声材料14C的五个厚度的部分，两个第二吸声材料14B和一个第一吸声材料14C的三个厚度的部分，一个第一吸声材料14C的一个厚度的部分。因此，梯度吸声材料14的面密度及流动阻力值从下侧开始依次变小。图20(e)中，梯度吸声材料14如下:其上下方向上的厚度相同，但是上下方向上，下侧部位14a的面密度及流动阻力值最大，中间部位14b的面密度及流动阻力值比下侧部位14a的面密度及流动阻力值小，上侧部位14c的面密度及流动阻力值最小。例如，图20(e)的梯度吸声材料14由海绵和发泡体等构成，并且，对于形成的孔的形状和大小而言，形成于下侧部位14a的孔最密、下侧部位14a的孔的流动阻力最大。与此相反，形成于上侧部位14c的孔最疏、孔的流动阻力值最小。
[0108]此外，图20(A)中，虽然由三个吸声材料14A、14B、14C构成梯度吸声材料14，但也可以由一个吸声材料构成梯度吸声材料14。此外，图20(a)、(C)、(d)、(e)中，虽然示出的是吸声材料的面密度及流动阻力值在上下方向上的三个阶段而变化的情形，但也可以是四个阶段以上变化的构成，使上下方向上的面密度及流动阻力值以接近线状的状态发生变化。此外，梯度吸声材料的面密度及流动阻力值也可以上下方向上有两个阶段的变化的方式设置，即，与梯度吸声材料的下侧部分相比，上侧部分的面密度及流动阻力值更小。此外，虽然以与梯度吸声材料的下侧部分的面密度及流动阻力值相比，上侧部分的值更小的方式设置时的隔音效果更好，但是也可以仅将上侧部分的面密度的值及流动阻力值中的任意一个值设定成与梯度吸声材料的下侧部分相比更小。
[0109]此外，本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种变更。
[0110]上述实施例的板构件I的几乎全部边缘设置吸声材料2，但可以只在一部分的区域设置。此外，吸声材料2配置成覆盖板构件I的一部分，但是也可以将吸声材料2配置成并非完全覆盖板构件I。
[0111]此外，在所述实施例中，除了将吸声体S悬挂使用外，还可以固定于地板等而用于隔板(partit1n)上。
[0112]此外，所述实施例中，在板构件的上端配置吸声材料，但也可以在板构件的横测段侧端配置吸声材料。总之，只要吸声材料配置成从板构件的边缘沿该板构件的面方向向外延伸，就对吸声材料的安装位置没有特别限制。
[0113]附图标记说明
[0114]I...板构件
[0115]1A...端面
[0116]Iff...窄部
[0117]2...吸声材料
[0118]3...辅助突起
[0119]3A...切槽部
[0120]3B...突起部
[0121]3K...孔
[0122]4...连接部件
[0123]5...螺丝
[0124]6...带状体
[0125]7...螺丝
[0126]10...板构件
[0127]1A...吸声处理层
[0128]11...吸声层
[0129]12...保护材料
[0130]13...盖
[0131]14...梯度吸声材料
[0132]S...吸声体
[0133]W...隔音墙
【权利要求】
1.一种吸声体，其特征在于，其具备:具有刚性的板构件，其用于使边缘附近的正面和背面产生声压差而产生压力梯度；吸声材料，其配置于所述板构件的边缘附近，用于消耗被该压力梯度而加速的空气的粒子速度的能量。
2.一种隔音墙，其使用权利要求1所述的吸声体而构成。
3.权利要求2所述的隔音墙，其特征在于， 所述吸声材料从所述板构件的边缘沿着该板构件的面方向且向外延伸设置，该吸声材料的面密度及流动阻力值中的至少一个值以如下方式设置，与该吸声材料的面方向内侧部分相比，面方向外侧部分的值更小。
【文档编号】G10K11/16GK104136695SQ201280004648
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2012年1月24日 优先权日:2011年1月24日
【发明者】河井康人 申请人:学校法人关西大学