JP2008076871A - 吸音体およびこれを用いた吸音構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で、高周波特性に優れ、かつ鉄道車両用材料燃焼試験に合格し得る吸音体を提供する。
【解決手段】本発明の吸音体１ａは、積層体２を備えており、この積層体２は、無機系多孔質材料または有機系多孔質材料から成る多孔質体層２１と、多孔質体層２１の音源側に積層される耐熱性のフェルト材料からなる吸音層２２とで構成されている。
多孔質体層２１は、ポリエチレンテレフタレートフェルト材料で形成され、吸音層２２は、シリカマットで形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸音体およびこれを用いた吸音構造に係り、特に鉄道車両、自動車および電気機器等から発生する騒音を効果的に吸収する場合に有用な吸音体およびこれを用いた吸音構造に関する。

一般に、車両等の高速で移動する移動体においては、移動体の車室内の静粛性を向上させる観点から、移動体のエンジンルームと車室とを区画するダッシュパネルの車室内側面に吸音材を取り付けることが行なわれている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、上記の吸音材としては、ゴムシート等の遮音材の背面にフェルト材料、ポリウレタンフォーム等の多孔質基材を積層したものが使用されている。

しかしながら、このような構成の騒音低減機能を搭載した移動体においては、トンネル内を走行する際の反響音を効率よく吸収することができないという難点があった。すなわち、単にダッシュパネルの車室内側面に吸音材を取り付けた構成では、走行時に発生するトンネルの壁面からの反響音を吸収することができないため、当該反響音が移動体の室内に到達するおそれがあった。また、単に、ゴムシート等の遮音材の背面にフェルト材料、ポリウレタンフォーム等の多孔質基材を積層した吸音材においては、５００［Ｈｚ］以下の中〜低周波領域の吸音特性が劣るという難点があった。

このため、車両などの高速で移動する移動体の外側面に吸音材を施工する方法も案出されているが、単に移動体の外側面に上記のような吸音材を施工した構成では、次のような難点があった。

第１に、電車車両外壁に必要な耐火性能としては、日本鉄道車両機械技術協会で定められている鉄道車両用材料燃焼試験に合格する必要がある。従って、電車車両の外壁に使用される吸音材は当該燃焼試験に合格する必要があるが、不燃性を確保するためには使用材料と構造の両面から考慮する必要がある。

従来、吸音材の不燃性を確保する方法としては、多孔質体層の音源側にアルミガラスクロスのような耐熱性のクロスを配設する方法や多孔質体層の音源側にアルミ不織布のような耐熱性の多孔質体を配設する方法が案出されているが、前者の方法では高周波領域における吸音性能が悪く、後者の方法では重量が重くなるという難点があった。

第２に、吸音材として、フェルト材料やポリウレタンフォーム等を使用した場合には、露出したフェルト材料やポリウレタンフォーム等が水等で濡れると吸音特性、特に低周波領域における吸音特性が低下するという難点があった。

実開平７−５９６６号公報

本発明は、軽量で、高周波特性に優れ、かつ鉄道車両用材料燃焼試験に合格し得る吸音体およびこれを用いた吸音構造を提供することを目的としている。

本発明の第１の態様である吸音体は、無機系多孔質材料または有機系多孔質材料から成る多孔質体層と、多孔質体層の音源側に積層される耐熱性のフェルト材料からなる吸音層とを備えるものである。

本発明の第２の態様である吸音体は、無機系多孔質材料または有機系多孔質材料から成る多孔質体層および多孔質体層の音源側に積層される耐熱性のフェルト材料からなる吸音層を有する積層体と、積層体の外表面を覆う防水層とを備えるものである。

本発明の第３の態様である吸音体は、複数個のセル構造の吸音体を平板状に一体化したものであって、セル構造の吸音体は、無機系多孔質材料または有機系多孔質材料から成る多孔質体層および前記多孔質体層の音源側に積層される耐熱性のフェルト材料からなる吸音層とを有する積層体と、積層体の外表面を覆う防水層とを備えるものである。

本発明の第４の態様は、第１の態様乃至第３の態様の何れかの態様である吸音体において、吸音層は、セラミック繊維によるフェルト材料、ガラスクロス、ガラス繊維不織布、ロックウール、グラスウールの何れかまたはこれらの混合物から成るものである。

本発明の第５の態様は、第４の態様である吸音体において、セラミック繊維によるフェルト材料は、シリカマットから成るものである。

本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様の何れかの態様である吸音体において、多孔質体層は、グラスウール、ポリエチレンテレフタレートフェルト材料、ポリエチレンフェルト材料、ポリプロピレンフェルト材料の何れかまたはこれらの混合物から成るものである。

本発明の第７の態様は、第１の態様乃至第６の態様の何れかの態様である吸音体において、防水層は、不燃性でかつ耐水性を有するもので形成されているものである。

本発明の第８の態様は、第１の態様乃至第７の態様の何れかの態様である吸音体において、防水層の面密度は、２５ｇ／ｍ^２以下とされているものである。

本発明の第９の態様は、第１の態様乃至第８の態様の何れかの態様である吸音体において、防水層は、フイルムで形成されているものである。

本発明の第１０の態様は、第９の態様である吸音体において、フイルムは、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素樹脂、塩化ビニル、クロロプレン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリアミド、アクリル、塩化ビニリデン、シリコーンゴムの何れか一つから成るものである。

本発明の第１１の態様である吸音構造は、第１の態様乃至第１０の態様の何れかの態様の吸音体を備え、記吸音体を構成する防水層の前面側には板状の補強体が防水層と平行に配設されているものである。

本発明の第１２の態様である吸音構造は、第１の態様乃至第１０の態様の何れかの態様の吸音体を備え、吸音体を構成する防水層の前面側には板状の補強体が前記防水層と平行に配設され、補強体と防水層間には防炎性を有するシート状の保護体が防水層と平行に配設されているものである。

本発明の第１３の態様は、第１１の態様または第１２の態様である吸音構造において、補強体は、多数の開口を有する金属板から成るものである。

本発明の第１４の態様は、第１１の態様または第１２の態様である吸音構造において、補強体は、パンチングメタルまたはエキスパンドメタルから成るものである。

本発明の第１５の態様は、第１３の態様である吸音構造において、板状体の開口率は、４０〜７０％とされているものである。

本発明の第１６の態様は、第１２の態様乃至第１５の態様の何れかの態様である吸音構造において、保護体は、ガラスクロスで形成されているものである。

本発明の第１の態様乃至第１６の態様の吸音体およびこれを用いた吸音構造によれば、次のような効果がある。

第１に、無機系多孔質材料または有機系多孔質材料から成る多孔質体層の音源側に耐熱性のフェルト材料からなる吸音層を積層することで、軽量で、高周波特性に優れ、かつ鉄道車両用材料燃焼試験に合格し得る吸音体を提供することができる。

第２に、吸音体としての積層体の外表面に防水層を設けることで、積層体を構成する多孔質体層が水等で濡れるおそれがなくなり、ひいては安定した吸音特性を有する吸音体を提供することができる。

第３に、吸音体としての積層体の前面側に防炎性を有する保護体を配設することで、吸音体への着火時の発煙性や火炎伝播性が極めて小さくなり、ひいては難燃性に優れた吸音体を提供することができる。

第４に、吸音体としての積層体の前面側に補強体を設けることで、当該積層体を機械的に保護することができ、ひいては積層体が破損し損傷する等の虞のない吸音体を提供することができる。

以下、本発明の吸音体およびこれを用いた吸音構造の好ましい実施の形態例について、図面を参照して説明する。
［実施例１］
図１は本発明の第１の実施例における吸音体の断面図を示している。同図において、本発明の吸音体１ａは、積層体２を備えており、この積層体２は、無機系多孔質材料または有機系多孔質材料から成る多孔質体層２１と、多孔質体層２１の音源側（前面側）に積層される耐熱性のフェルト材料からなる吸音層２２とを備えている。ここで、吸音層２２の背面側に多孔質体層２１を積層するのは、吸音層２２部分が付加質量、すなわち錘の役割として作用し、多孔質体層２１がバネ、すなわち空気バネの役割として作用し、膜振動による吸音を行わせるためである。

吸音層２１は、柔軟性および耐火性を有する材料、具体的には、厚さが０.５〜２０ｍｍ程度のセラミック繊維によるフェルト材料で形成されている。より具体的には、１０００℃の温度に耐えるシリカ（ＳＩＯ_２）分が９５％以上から成るフィラメントを定長カットした後、開繊しニードルパンチ加工によりフェルト状にしたシリカファイバー（シリカマット）で形成されている。なお、吸音層２１の面密度は１０ｇ／ｍ^２〜２０００ｇ／ｍ^２とすることが好ましい。

このような吸音層２１においては、不燃性でかつ柔軟性がある上、所定の面密度を有する吸音体を形成することができる。

なお、吸音層２１は、製品形態の自由度を向上させ、現場における施工を簡単にするため、接着剤の塗布等により、後述する多孔質体層２１と一体化することが好ましい。

ここで、吸音層２１として、柔軟性を有する材料を使用するのは膜状吸音機構を実現するために必要だからである。また、面密度を１０ｇ／ｍ^２〜２０００ｇ／ｍ^２としたのは、面密度が１０ｇ／ｍ^２未満では音の透過が大きく膜状吸音機構が働かず、面密度が２０００ｇ／ｍ^２を超えると音の反射量が大きくなりすぎるからである。

多孔質体層２１は、有機素材のフェルト、具体的にはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フェルト材料、ポリエチレン（ＰＥ）フェルト材料、ポリプロピレン（ＰＰ）フェルト材料の何れかまたはこれらの混合物から成るもので形成されている。なお、多孔質体層２１の厚さは、１〜２００ｍｍ程度とされている。

図２は、第１の実施例における吸音体の吸音特性を比較例と共に示した説明図である。ここで、図中、細線Ｌ１は厚さが４５ｍｍで、面密度が３ｋｇ／ｍ^２のグラスウール（多孔質体層）の音源側に面密度が１.０ｋｇ／ｍ^２のアルミガラスクロスを配設した比較例１の吸音特性、破線Ｌ２は厚さが４５ｍｍで、吸音材として面密度が４．３２ｋｇ／ｍ^２の岩綿吸音板を使用した比較例２の吸音特性、太線Ｌ３は厚さが４０ｍｍで面密度が１.４ｋｇ／ｍ^２のＰＥＴフェルト材料から成る多孔質体層２１の音源側に厚さが５ｍｍで面密度が０.４ｋｇ／ｍ^２のシリカマットから成る吸音層２２を積層した実施例の吸音特性を示している。

同図より、４００Ｈｚ程度以下の低周波領域においては、実施例（Ｌ３）は比較例１（Ｌ１）と略同等の吸音特性を示しているものの、４００Ｈｚ程度を超える高周波領域においては実施例（Ｌ３）が比較例１（Ｌ１）よりも吸音特性が向上していることが分かる。なお、比較例２（Ｌ２）は高周波領域のみならず低周波領域においても優れた吸音特性を示すものの、吸音体の重量が実施例（Ｌ３）よりも重いとい難点がある。

以上のように、このような構成の吸音体１ａによれば、無機系多孔質材料または有機系多孔質材料から成る多孔質体層の音源側に耐熱性のフェルト材料からなる吸音層を積層することで、軽量で、高周波領域における吸音特性に優れ、かつ鉄道車両用材料燃焼試験に合格し得る吸音体を提供することができる。特に、ＰＥＴフェルト材料から成る多孔質体層２１の音源側にシリカマットから成る吸音層２２を設けた吸音体においては、吸音体の重量を従来の吸音体（岩綿吸音板）よりも６０％程度軽くすることができる。
［実施例２］
図３は、本発明の第２の実施例における吸音体１ｂの断面図を示している。なお、同図において、図１と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図３において、この実施例における吸音体１ｂおいては、図１に示す吸音体１ａとしての積層体２の外面に防水層３が設けられている。

防水層３は不燃性でかつ耐水性を有するフイルムから成り、かかるフイルムで吸音体１ａとしての積層体２の外表面を折り畳むようにして包被することで防水層３が形成されている。このようなフイルムとしては、厚さが１０μｍ程度で、面密度が５〜５００ｇ／ｍ^２（望ましくは面密度が２５ｇ／ｍ^２以下）のものが好適する。

フイルムとしては、ポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、クロロプレン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、シリコーンゴムのポリウレタン、ポリエステル、フッ素樹脂、塩化ビニル、クロロプレンの何れか一つを使用することができる。ここで、防水層２２の面密度が２５ｇ／ｍ^２以下が望ましいとしたのは、面密度が２５ｇ／ｍ^２を超えると高周波性能を阻害するためである。

このような構成の吸音体１ｂによれば、吸音体としての積層体２の外表面に防水層３を設けることで、積層体２を構成する多孔質体層２１が水等で濡れるおそれがなくなり、ひいては安定した吸音特性を有する吸音体を提供することができる。
［実施例３］
図４は、本発明の第３の実施例における吸音体１ｃの断面図を示している。なお、同図において、図３と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図４において、この実施例における吸音体１ｃおいては、例えば図３に示す３個の吸音体１ｂを備えている。

これらの３個の吸音体１ｂは平行に配置され、隣接する吸音体１ｂの側面に両面接着テープ４を貼付し、若しくは接着剤（不図示）を塗布することで一体化され、これにより平板状の吸音体１ｃが得られる。

このような構成の吸音体１ｃによれば、一つの平板状の吸音体の内部に、それぞれ独立して防水処理が施された複数個のセル構造の吸音体が存在することから、吸音体の一部（例えば図中左側のセル構造の吸音体１ｂに係る防水層３）が破損し、当該破損箇所から雨水等の水分が浸入しても、他の健全なセル構造の吸音体（例えば図中、中央部および右側のセル構造の吸音体）１ｂには雨水等の水分が浸入せず、ひいては健全なセル構造の吸音体が所定の吸音特性を維持することで、吸音体全体の急激な吸音特性の低下を防止することができる。
［実施例４］
図５は本発明の吸音体を用いた第４の実施例における吸音構造の断面図を示している。なお、同図において、図３と共通する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図５において、本発明の吸音構造１０は、図３に示す吸音体１ｂを備えており、吸音体１ｂを構成する防水層３の前面側（音源側）には板状の補強体５が防水層３と平行になるように配設されている。また、必要に応じて、補強体５と防水層３間には防炎性を有するシート状の保護体６が防水層３と平行に配設されている。

補強体５は、吸音体としての積層体２を機械的に保護し、かつ音を透過させる性質を有する板状体で構成されている。具体的には多数の開口を有する金属製の板状体、例えば開口率が４０〜７０％程度で厚さが０.１〜５ｍｍのもの、望ましくは厚さが２ｍｍ程度のステンレス製のパンチングメタル若しくはエキスパンドメタルで構成されている。ここで、板状体の開口率を４０〜７０％としたのは、開口率が４０％未満では音が十分に透過せず、また、開口率が７０％を超えると板状体の全体的な機械的強度が弱くなり、積層体２の保護が不十分となるからである。

保護体６は、吸音体としての積層体２への着火時における発煙性や火炎伝播性を小さくし、吸音体としての積層体２が燃焼しないようにするためのもので、このような保護体６としては面密度５０〜２０００ｇ／ｍ^２の撥水ガラスクロス、望ましくは面密度が３００ｇ／ｍ^２の撥水ガラスクロスが好適する。

このような構成の吸音構造は、例えば高速で移動する車両等の移動体を構成するボディーの外側面に多孔質体層をボディーの外側面側に向けて（吸音層を外側に向けて）配設することで、移動体の周囲の騒音を効果的に吸収することができると共に耐水性および防炎性等の一連の耐環境性能を満たす移動体を提供することができる。

ここで、補強体５としては、例えば移動体を構成するボディーを利用してもよく、また、補強体５および／または保護体６は予め図３に示す吸音体１ｂと一体化してもよい。

前述の実施例においては、図面に示した特定の実施の形態をもって本発明を説明しているが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、次のように構成してもよい。

第１に、前述の実施例においては、吸音層２２をシリカマットで形成した場合について述べているが、グラスウール、ガラスクロス、ガラス繊維不織布、ロックウールの何れかまたはこれらの混合物で形成してもよい。

第２に、前述の実施例においては、多孔質体層２１をＰＥＴフェルト材料で形成した場合について述べているが、ＰＥフェルト材料、ＰＰフェルト材料、グラスウールの何れかまたはこれらの混合物で形成してもよい。

第３に、前述の実施例においては、ボディーの外側面に吸音体を配設する場合について述べているが、移動体を構成するボディーの外側面の下方部位に吸音体を配設するに十分な凹陥部を設け、当該凹陥部にケースで包被したパネル状の吸音体をボディーの外側面と平行に配設してもよい。

第４に、前述の実施例においては、バス等の移動体を構成するボディーの外側面に吸音体を配設した場合について述べているが、トラックや新幹線等の移動体を構成するボディーの外側面に吸音体を配設してもよい。

本発明の第１の実施例における吸音体の断面図。 本発明の第１の実施例における吸音体の吸音特性を示す説明図。 本発明の第２の実施例における吸音体の断面図。 本発明の第３の実施例における吸音体の断面図。 本発明の第４の実施例における吸音構造の断面図。

符号の説明

１ａ、１ｂ、１ｃ・・・吸音体
２・・・積層体
２１・・・多孔質体層
２２・・・吸音層
３・・・防水層
５・・・補強体
６・・・保護体
１０・・・吸音構造

Claims (16)

1. 無機系多孔質材料または有機系多孔質材料から成る多孔質体層と、前記多孔質体層の音源側に積層される耐熱性のフェルト材料からなる吸音層とを備えることを特徴とする吸音体。
2. 無機系多孔質材料または有機系多孔質材料から成る多孔質体層および前記多孔質体層の音源側に積層される耐熱性のフェルト材料からなる吸音層を有する積層体と、前記積層体の外表面を覆う防水層とを備えることを特徴とする吸音体。
3. 複数個のセル構造の吸音体を平板状に一体化したものであって、
   前記セル構造の吸音体は、無機系多孔質材料または有機系多孔質材料から成る多孔質体層および前記多孔質体層の音源側に積層される耐熱性のフェルト材料からなる吸音層を有する積層体と、前記積層体の外表面を覆う防水層とを備えることを特徴とする吸音体。
4. 前記吸音層は、セラミック繊維によるフェルト材料、ガラスクロス、ガラス繊維不織布、ロックウール、グラスウールの何れかまたはこれらの混合物から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３何れか１項記載の吸音体。
5. 前記セラミック繊維によるフェルト材料は、シリカマットから成ることを特徴とする請求項４記載の吸音体。
6. 前記多孔質体層は、グラスウール、ポリエチレンテレフタレートフェルト材料、ポリエチレンフェルト材料、ポリプロピレンフェルト材料の何れかまたはこれらの混合物から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項５何れか１項記載の吸音体。
7. 前記防水層は、不燃性でかつ耐水性を有するもので形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６何れか１項記載の吸音体。
8. 前記防水層の面密度は、２５ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項７何れか１項記載の吸音体。
9. 前記防水層は、フイルムで形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８何れか１項記載の吸音体。
10. 前記フイルムは、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素樹脂、塩化ビニル、クロロプレン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリアミド、アクリル、塩化ビニリデン、シリコーンゴムの何れか一つから成ることを特徴とする請求項９記載の吸音体。
11. 請求項１乃至請求項１０何れか１項記載の吸音体を備え、
    前記吸音体を構成する防水層の前面側には板状の補強体が前記防水層と平行に配設されていることを特徴とする吸音構造。
12. 請求項１乃至請求項１０何れか１項記載の吸音体を備え、
    前記吸音体を構成する防水層の前面側には板状の補強体が前記防水層と平行に配設され、
    前記補強体と前記防水層間には防炎性を有するシート状の保護体が前記防水層と平行に配設されていることを特徴とする吸音構造。
13. 前記補強体は、多数の開口を有する金属板から成ることを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の吸音構造。
14. 前記補強体は、パンチングメタルまたはエキスパンドメタルから成ることを特徴とする請求項１１または請求項１２記載の吸音構造。
15. 前記板状体の開口率は、４０〜７０％であることを特徴とする請求項１３記載の吸音構造。
16. 前記保護体は、ガラスクロスで形成されていることを特徴とする請求項１１乃至請求項１５何れか１項記載の吸音構造。

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