超低周波音低減装置及びその超低周波音低減装置を備えた防音ハウス
【課題】本発明は、超低周波音を効果的に低減するための装置及びその装置を備えた防音ハウスを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、超低周波音を発する音源を覆う防音ハウスの開口部に設けられる超低周波音低減装置であって、前記超低周波音低減装置が、前記開口部の縁部に沿って前記防音ハウスの内側に突出して設けられ、筒状の形状を有し、前記防音ハウスと一体に設けられていることを特徴とする。
【解決手段】本発明は、超低周波音を発する音源を覆う防音ハウスの開口部に設けられる超低周波音低減装置であって、前記超低周波音低減装置が、前記開口部の縁部に沿って前記防音ハウスの内側に突出して設けられ、筒状の形状を有し、前記防音ハウスと一体に設けられていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超低周波音を低減するための装置及びその装置を備えた防音ハウスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、騒音に係る環境問題への関心が高まっており、また、騒音に関する規制（都道府県条例など）は厳しくなる傾向にある。そのため、工事現場では、工事に用いる装置を防音ハウスで覆う等の騒音対策が講じられている。
【０００３】
ところで、水道工事や地下鉄工事では、掘削泥水中の礫，土砂を分離するために大型振動ふるいが用いられている。このような装置では、振動ふるいの回転数は１０００ｒｐｍ程度であるので、１６〜１７Ｈｚ程度の超低周波音が発生する。この超低周波音は、一般的な防音ハウスの防音壁では消音することができないという問題がある。
【０００４】
そこで、超低周波音を消音するためにヘルムホルツ共鳴器を利用した吸音壁を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、大型振動ふるいを防音ハウスで覆う場合、土砂等を防音ハウス外に搬出するための開口部が必要であり、この開口部から超低周波音が漏れるという問題があった。
【０００７】
ここで、超低周波音とは２０Ｈｚ以下の音のことをいう。超低周波音は、大きな音圧でなければ人間の聴覚では認識できないため、一般的には人間の耳には聞こえないものとされている。しかしながら、住宅等に伝搬した超低周波音は、窓ガラスや建具などを振動させる。そして、この振動による二次的な騒音が、騒音問題を引き起こすことがある。また、超低周波音は、頭痛、めまい、吐き気などの生理的な影響を引き起こすこともある。さらに、耳が良い人は、１６Ｈｚ程度の超低周波音を聴取することができるので、上述した工事現場から発生した超低周波音が一時的な騒音として聴取されることになる。
【０００８】
このように、上述した工事現場から発生する超低周波音を効果的に低減する装置の開発が望まれている。本発明は、このような課題を解決するためのものであり、超低周波音を効果的に低減するための装置及びその装置を備えた防音ハウス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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、超低周波音を発する音源を覆う防音ハウスの開口部に設けられる超低周波音低減装置であって、前記超低周波音低減装置が、前記開口部の縁部に沿って前記防音ハウスの内側に突出して設けられ、筒状の形状を有し、前記防音ハウスと一体に設けられていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１の超低周波音低減装置であって、形状を断面積一定の筒状とした。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、請求項１の超低周波音低減装置であって、形状を先端側が拡開する錐体状とした。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、超低周波音を発する音源を覆いかつ開口部を有する防音ハウスであって、請求項１〜３のいずれか１項の超低周波音低減装置が装着されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超低周波音を効果的に低減するための装置及びその装置を備えた防音ハウスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る防音ハウスの全体構成を示す図である。
【図２】短管型の消音器の構造及び設置位置を説明する図である。
【図３】短管型の消音器の設置位置を説明する図である。
【図４】短管型の消音器のサイズを示す図である。
【図５】膨張型消音器を模式的に表した図である。
【図６】短管型の消音器の消音メカニズムを説明する図である。
【図７】逆ホーン型の消音器の構造及び設置位置を説明する図である。
【図８】逆ホーン型の消音器のサイズを示す図である。
【図９】実験設備のブロック図である。
【図１０】実験用模型ハウスの斜視図である。
【図１１】（Ａ）は短管型の実験用消音器のサイズを示す図であり、（Ｂ）は実験用模型ハウスの斜視図である。
【図１２】（Ａ）は逆ホーン型の実験用消音器のサイズを示す図であり、（Ｂ）は実験用模型ハウスの斜視図である。
【図１３】実験用振動ふるいの斜視図である。
【図１４】マイクロホンの設置位置を説明する図である。
【図１５】実験用消音器を設置しない場合の音圧スペクトル（ＦＦＴによる分析結果）を示す図である。
【図１６】短管型の実験用消音器を設置した場合の音圧スペクトル（ＦＦＴによる分析結果）を示す図である。
【図１７】逆ホーン型の実験用消音器を設置した場合の音圧スペクトル（ＦＦＴによる分析結果）を示す図である。
【図１８】実験用消音器を設置しない場合の音圧スペクトル（１／３オクターブバンドによる分析結果）を示す図である。
【図１９】短管型の実験用消音器を設置した場合の音圧スペクトル（１／３オクターブバンドによる分析結果）を示す図である。
【図２０】逆ホーン型の実験用消音器を設置した場合の音圧スペクトル（１／３オクターブバンドによる分析結果）を示す図である。
【図２１】短管型の実験用消音器を設置した場合の各測定地点での減衰量を示す図である。
【図２２】逆ホーン型の実験用消音器を設置した場合の各測定地点での減衰量を示す図である。
【図２３】実験用消音器を設置しない場合の距離減衰を示す図である。
【図２４】短管型の実験用消音器を設置した場合の距離減衰を示す図である。
【図２５】逆ホーン型の実験用消音器を設置した場合の距離減衰を示す図である。
【図２６】測定地点Ｐ２における周波数と音圧との関係を示す図である。
【図２７】測定地点Ｐ３における周波数と音圧との関係を示す図である。
【図２８】測定地点Ｐ４における周波数と音圧との関係を示す図である。
【図２９】測定地点Ｐ５における周波数と音圧との関係を示す図である。
【図３０】測定地点Ｐ６における周波数と音圧との関係を示す図である。
【図３１】数値解析の計算領域を示す図である。
【図３２】実験用消音器を設置しない場合の音圧分布を示す図である。
【図３３】短管型の実験用消音器を設置した場合の音圧分布を示す図である。
【図３４】逆ホーン型の実験用消音器を設置した場合の音圧分布を示す図である。
【図３５】等ラウドネス曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る防音ハウスについて説明する。
【００１６】
本実施形態に係る防音ハウスは工事現場で用いられるものであり、工事に用いられる大型振動ふるいを覆うように構成されている。また、防音ハウスは、この大型振動ふるいが分離した土砂等を外部に排出するための開口部を有している。大型振動ふるいからは、１６〜１７Ｈｚ程度の超低周波音が発生し、この超低周波音は上記開口部から漏れ出ることになる。そのため、本実施形態では、この防音ハウスの開口部に超低周波音低減装置として機能する消音器を設けている。この消音器は、防音ハウスの開口部の縁部に沿って防音ハウスの内側に突出して設けられている。また、その形状は筒状であり、さらに、防音ハウスと一体に設けられている。本実施形態では、この消音器により、開口部から漏れ出る超低周波音を低減させることができる。
【００１７】
次に、本実施形態に係る防音ハウスについて、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、防音ハウス１は箱形の構造を有し、そのサイズは、側面長さ１２０００ｍｍ×奥行き幅８０４０ｍｍ×高さ９９６０ｍｍである（図２参照）。また、防音ハウス１は、組立式の遮音パネルによって、壁面及び天井板が構成されている。なお、本実施形態の防音ハウス１のサイズ単なる一例であり、本発明を何ら限定するものではない。
【００１８】
また、防音ハウス１の内部には、振動ふるい３が２台設けられている。この振動ふるい３は、掘削によって発生した土砂等と水とを分離する。また、防音ハウス１の内部には、分離された土砂等を外部に搬送するためのベルトコンベア４が設けられている。防音ハウス１の外部に搬送された土砂等は、運搬車両５により運搬される。
【００１９】
また、防音ハウス１の奥行きとなる一方の側面には、ベルトコンベア４の一部を防音ハウス１外に露出させるための開口部２が設けられている（図３参照）。すなわち、防音ハウス１には、常時開口している開口部２を有している。この開口部２のサイズは、横幅１９９２ｍｍ×高さ９９６ｍｍである。なお、開口部２のサイズ、形状及び位置は、単なる一例であり、本発明を何ら限定するものではない。
【００２０】
振動ふるい３は、１０００ｒｐｍ程度の回転速度で回転するため、１６〜１７Ｈｚ程度の超低周波音が発生する。そして、この超低周波音が開口部２から外部に漏れ出ることになる。そのため、本実施形態では、この超低周波音を低減するために、開口部２に消音器６が設けられている。
【００２１】
図２に示すように、消音器６は、開口部２の縁部に沿って防音ハウス１の内側に突出して設けられ、しかも、防音ハウス１と一体に設けられている。また、消音器６は、４枚のパネルにより四角柱状の筒状の形状を有している。なお、前記形状は、四角柱状の筒状に限らず、三角柱状の筒状等の断面積一定の筒状であればよい。さらに、消音器６を防音ハウス１の壁面と同じ遮音パネルで構成することで、製造コストを削減している。本実施形態では、図３に示すように、消音器６の奥行を１２００ｍｍとしているが（図４参照）、このサイズは単なる一例であり、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下の説明において、消音器６の形状を、短管型ということがある。
【００２２】
また、消音器６の奥行は適宜設定することができる。すなわち、防音ハウス１、振動ふるい３、ベルトコンベア４等の大きさや形状等の制約に応じて適宜設定することができる。また、この制約がない場合には、消音器６の奥行を、振動ふるい３から発生する超低周波音の波長に長さに基いて決定することが望ましい。具体的には、消音器６の奥行を、超低周波音の波長に依存させ、超低周波音の波長の１／４とすることが望ましく、低減性能が最も高くなる。
【００２３】
次に、消音器６による消音メカニズムについて説明する。消音器６の消音メカニズムは、膨張型消音器の消音メカニズムに基づいている。図５は、膨張型消音器を模式的に表した側面図である。図５に示すように、消音器Ｂ（断面積Ｓ，長さｌ）は、音源部Ａに入口管Ｃ（断面積ｓ，長さｌｉ）を介して接続され、消音器Ｂの出口側には出口管Ｄ（断面積ｓ，ｌｏ）が接続されている。消音器Ｂは、入口管Ｃ及び出口管Ｄとの接続部（変断面部）で発生する音波の反射と干渉を利用して、音圧を低減するものである。
ここで、位置Ｘ１（入口管Ｃの出力部分）における音圧と位置Ｘ２（出口管Ｄの出力部分）における音圧の差（挿入損失ＩＬ）は、
【００２４】
【数１】
【００２５】
【数２】
【００２６】
として表現される。ここで、ｋは波長定数でｋ＝（２πｆ）/ｃ、ｆは超低周波音の周波数、ｃは音速である。
本実施形態では、入口管Ｃから出力される音を、防音ハウス１内の振動ふるい３などの機械から超低周波音とみなすことができ、また、出口管Ｄの長さｌｏが０の場合（ｌｏ＝０）に、上記挿入損失ＩＬを、防音ハウス１の開口部２における超低周波音の挿入損失とみなすことできる。
【００２７】
一方、図６のように、挿入管Ｅ（断面積ｓ，長さｌｏ１）を消音器Ｂの出口側から内側に向けて設けた場合、上記数１の［Ａ］は、
【００２８】
【数３】
【００２９】
となる。
ここで、消音器Ｂの入口側に挿入管を設けない場合（すなわち、図６においてｌｉ１＝０）は、この消音メカニズムを本実施形態の防音ハウス１に当てはめることができ、入口管Ｃから出力される音を、防音ハウス１内の振動ふるい３などの機械から超低周波音とみなすことができる。
【００３０】
したがって、挿入管Ｅを設けることにより、挿入損失ＩＬを大きくすることができる。すなわち、音源から発生した超低周波音を低減することができる。
【００３１】
本実施形態の消音器６は、このメカニズムを用いることにより、振動ふるい３から発生した超低周波音を低減することができる。また、本実施形態では、出口管Ｄを設けない（すなわち、図６及び数３において、ｌｏ＝ｌｏ１）ので、挿入管Ｅの長さを、超低周波音の波長の１／４とする場合に、低減量が最も大きくなる。
【００３２】
また、図７及び図８に示すように、先端側が拡開する四角錐台状の筒状の形状を有する消音器７を防音ハウス１の開口部２に設けてもよい。なお、前記形状は、四角錐台状に限らず、三角錐台状等の錐体状であってもよい。本実施形態では、消音器７の奥行を１２００ｍｍ，拡開角度を７８．７度としているが、このサイズは単なる一例であり、本発明を何ら限定するものではない。また、消音器７は、上述した消音器６と同様に、防音ハウス１と一体に設けられ、また、防音ハウス１の壁面と同じ遮音パネルで構成することで製造コストを削減している。なお、以下の説明において、消音器７の形状を、逆ホーン型ということがある。
【００３３】
スピーカ等で用いられるホーン形状は、音の進行方向に向かって徐々に断面積を大きくすることにより（すなわち、音の進行方向に拡開することにより）、音の伝送効率を高めることができる。本実施形態では、ホーン形状の部材を音の進行方向とは逆向きに設置することにより、音の伝送を妨げるものである。その結果、消音器７は、振動ふるい３から発生した超低周波音を低減することができる。
【００３４】
以上のように、防音ハウス１の開口部２に消音器６や消音器７を設置することにより、大型振動ふるい３から発生する超低周波音を効果的に低減させることができる。しかも、防音ハウス１と同じ部材で構成することにより、消音器６の製造コストを削減することができる。さらに、消音器６や消音器７の奥行長さは１ｍ程度であるので、防音ハウス１内部のスペースを有効に活用しつつ、超低周波音を効果的に低減することができる。
【００３５】
なお、防音ハウス１に設ける開口部２を円状としてもよい。この場合、消音器の形状は、この開口部２の縁部に沿って設けられるため、円柱状や円錐台形状の形状を有することになる。また、開口部２近傍に位置するベルトコンベア４を消音器の一部として機能させ、開口部２の縁部の上側及び両側の計３か所に遮音パネルを内側に突出するように設けることにより、消音器を実現してもよい。
【００３６】
［模型実験］
次に、本発明の有効性を確認するために行った模型実験について説明する。
【００３７】
まず、模型実験に用いた装置（以下、実験設備ということがある。）のブロック図について、図９を参照しつつ説明する。図９に示すように、ＣＤプレーヤ２１で再生したピンクノイズをアンプ２２により増幅させ、無響室に設置した実験用模型ハウス１１内の実験用振動ふるい１３のスピーカ１３ａから発生させた。そして、そのピンクノイズを実験用模型ハウス１１の内外においてマイクロホン２３で集音し、ＰＣ２４に出力する。そして、ＰＣ２４において、周波数分析を行いその結果を不図示のディスプレイに表示した。なお、実験のサンプリング周波数は、２ｋＨz（ｃ特性）であり、サンプル点数：４０９６，平均化回数：５０回である。
【００３８】
また、この模型実験では、以下の市販の装置を用いた。
・ＣＤプレーヤ２１：ＴＥＡＣ製，ＣＤ−Ｐ１８５０
・アンプ２２：ＴＯＡ製，ＰＯＷＥＲ ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ ＭＯＤＥＬ Ｐ３００Ｄ
・マイクロホン２３：小野測器製，ＭＩ−１２３３（無指向性の１／２インチ型計測用コンデンサマイクロホン）
・マイクロホンプリアンプ（不図示）：小野測器製，ＭＩ−３１１０
・ピストンフォン（マイクロホンの構成）：リオン社製，ＮＣ−７２（音圧レベル１１４ｄＢ−２５０Ｈｚの音を発生）
【００３９】
次に、実験用模型ハウス１１について、図１０を参照しつつ具体的に説明する。実験用模型ハウス１１は、実際の防音ハウス１の１／１２のスケールで制作した。また、実験用模型ハウス１１には、１６６×１６６×８３ｍｍの寸法で開口部１２を１ヶ所設けた。また、実験用模型ハウス１１は、厚さ１ｍｍの鉄製の骨組みに、厚さ１０ｍｍの６枚のアクリル板（１０００×６７０ｍｍ，１０００×８３０ｍｍ，８３０×６７０ｍｍをそれぞれ２枚ずつ）を、全１８８ヶ所でねじ止めすることにより製作した。
【００４０】
また、開口部１２には、図１１及び図１２に示すように、短管型の実験用消音器１６及び逆ホーン型の実験用消音器１７をそれぞれ設けて実験を行った。また、それぞれの実験用消音器は、実験用模型ハウス１１と同じアクリル板で作成した。
【００４１】
次に、実験用振動ふるい１３について、図１３を参照しつつ具体的に説明する。同図に示すように、実験用振動ふるい１３は、スピーカ１３ａと模型ふるい１３ｂとから構成されている。また、模型ふるい１３ｂは、厚さ２５ｍｍのベニヤ板で製作した。また、本実験は、１／１２スケールの実験用模型ハウス１１で行うため、スピーカ１３ａから発生させるピンクノイズの周波数を、１９２Ｈｚとしている。
【００４２】
また、本実験では、マイクロホン２３を、図１４に示すように、中心部が１２４．５ｍｍの高さとなるようにマイクロホンスタンドに固定した。なお、本実験では、各測定地点をそれぞれ、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６とし、開口部１２からの距離をそれぞれ、−５０ｍｍ，１６６ｍｍ，２４９ｍｍ，３３２ｍｍ，４１５ｍｍ，８３０ｍｍとしている。
【００４３】
［音圧のスペクトル（ＦＦＴによる分析結果）］
次に、上述した実験設備を用いて、以下の３つの条件において各測定地点（Ｐ１〜Ｐ６）で測定した音圧のスペクトル（ＦＦＴによる分析結果）について説明する。
（１）実験用消音器の設置なし
（２）短管型の実験用消音器１６を設置
（３）逆ホーン型の実験用消音器１７設置
【００４４】
図１５〜図１７は、上記（１）〜（３）の各条件における音圧のスペクトル（ＦＦＴによる分析結果）を示している。各図において、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。内部音圧（Ｐ１地点での音圧）に着目すると、約１８０Ｈｚ，２６０Ｈｚ，３４０Ｈｚにおいてピークが見られる。このピークは、８０Ｈｚ間隔で現れており、実験用模型ハウス１１内で発生した定在波によるものと考えられる。
図１５〜図１７に示されるとおり、開口部１２の内側に実験用消音器１６及び実験用消音器１７のいずれの消音器を設置した場合においても、全周波数領域において減衰効果があることがわかった。
【００４５】
［音圧のスペクトル（オクターブバンドによる解析結果）］
次に、上述した３つの条件における音圧のスペクトル（１／３オクターブバンドによる分析結果）を、図１８〜図２０に示す。各図において、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。
図１８〜図２０に示されるとおり、開口部１２の内側に実験用消音器１６及び実験用消音器１７のいずれの消音器を設置した場合においても、全周波数領域において減衰効果があることがわかった。
【００４６】
［超低周波音の減衰量］
次に、実験用模型ハウス１１の内外における超低周波音の減衰量について説明する。ここでは、上述したオクターブバンドによる解析結果のうち、制御対象である１９２Ｈｚに近い中心周波数１６０Ｈｚ，２００Ｈｚ，２５０Ｈｚ，３１５Ｈｚの音圧を用いて分析を行った。なお、これらの中心周波数は、実際の防音ハウス１では、それぞれ、１３．３Ｈｚ，１６．７Ｈｚ，２０．８Ｈｚ，２６．３Ｈｚに相当する。
【００４７】
図２１は、実験用消音器１６による各測定地点（Ｐ２〜Ｐ６）での減衰量を示している。この図において、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。各周波数ごとに、左側の棒グラフは消音器がない場合における音圧のハウス内外差を示し、中央の棒グラフは実験用消音器１６を設置した場合における音圧のハウス内外差を示し、右側の棒グラフは実験用消音器１６による超低周波音の減衰量を示している。図２１に示されるとおり、全周波数領域で約５ｄＢの減衰効果が得られることがわかった。
【００４８】
図２２は、実験用消音器１７による各測定地点（Ｐ２〜Ｐ６）での減衰量を示している。この図において、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。各周波数ごとに、左側の棒グラフは消音器がない場合における音圧のハウス内外差を示し、中央の棒グラフは実験用消音器１７を設置した場合における音圧のハウス内外差を示し、右側の棒グラフは実験用消音器１７による超低周波音の減衰量を示している。図２２に示されるとおり、全周波数領域で約４ｄＢの減衰効果が得られることがわかった。
【００４９】
また、図２１及び図２２に示されるとおり、実験用消音器１７よりも実験用消音器１６の方が、減衰効果が高い（約１ｄＢ）こと（同図では約１ｄＢ）がわかった。
【００５０】
［距離減衰］
次に、超低周波音の距離減衰について説明する。
図２３は、消音器を用いない場合における各測定地点（Ｐ２〜Ｐ６）の音圧を、周波数ごとに示している。また、図２４は、実験用消音器１６を取り付けた場合における各測定地点（Ｐ２〜Ｐ６）の音圧を、周波数ごとに示している。さらに、図２５は、実験用消音器１７を取り付けた場合における各測定地点（Ｐ２〜Ｐ６）の音圧を、周波数ごとに示している。なお、各図において、横軸を開口部１２からの距離（ｍｍ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。
【００５１】
これらの図に示されるとおり、各図においてグラフの傾きが同程度であることから、実験用消音器１６及び実験用消音器１７による減衰効果は、開口部１２からの距離に関係がないことがわかった。
【００５２】
［外部音圧比較］
次に、実験用模型ハウス１１の音圧の比較結果について説明する。
図２６は、測定地点Ｐ２における周波数と音圧との関係を、上記３つの条件ごとに示したものである。同様に、図２７は測定地点Ｐ３，図２８は測定地点Ｐ４，図２９は測定地点Ｐ５，図３０は測定地点Ｐ６における周波数と音圧との関係を示している。なお、各図において、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。
【００５３】
これらの図に示されるとおり、いずれの距離及び周波数帯域においても、実験用消音器１６及び実験用消音器１７による減衰効果が得られることがわかった。
【００５４】
以上説明したとおり、本実験によって、本発明の実施形態に係る防音ハウス１の効果を確認することができた。
【００５５】
［数値解析］
次に、本発明の有効性を確認するために行った数値解析について説明する。本解析では、音響有限要素及び境界要素を用いて離散化誤差以内の範囲でHelmholtz方程式を解き、本発明の有効性を確認した。
【００５６】
ここで、Helmholtz方程式について説明する。
電磁波，音，圧力などの波の伝播現象を支配する微分方程式は、一般的に次のような波動方程式で表される。
【００５７】
【数４】
【００５８】
ここで、ｐ（ｘ，ｔ）は、時間ｔでの媒質中の点ｘにおけるスカラーポテンシャルを表し、ｃは波の伝播速度を表している。媒質の振動が微小振幅の定常振動である場合、すなわち、ｐ（ｘ，ｔ）の時間依存性が角振動数ωで調和振動する信号を複素表示すると、
【００５９】
【数５】
【００６０】
となる。この（数５）を時間ｔで２回微分すると、
【００６１】
【数６】
【００６２】
となる。そして、（数５）及び（数６）を、（数４）に代入すると、
【００６３】
【数７】
【００６４】
となる。そして、（数７）より、
【００６５】
【数８】
【００６６】
の関係が導かれる。そして、この（数８）を、波数ｋ＝（ω／ｃ）を用いて表すと、以下のようになる。
【００６７】
【数９】
【００６８】
このようにして求められた（数９）を、Helmholtz方程式という。
【００６９】
次に、本解析における計算条件について説明する。図３１は、本解析の計算領域を示している。同図において、左側は実験用模型ハウス１１の内部領域を示しており、右側は防音ハウス１外の外部領域を示している。また、本解析では、実験用模型ハウス１１の内部に音源を２つ設け、それぞれの音源から１９２Ｈｚの音波を発生させた。
【００７０】
図３２〜図３４は、それぞれ、（１）消音器なしの場合、（２）実験用消音器１６を設置した場合、（３）実験用消音器１７を設置した場合、の各条件における音圧分布を示している。
図３２及び図３３に示されるとおり、実験用消音器１６を設置することで約８．５ｄＢの減衰効果を得られることがわかった。
また、図３２及び図３４に示されるとおり、実験用消音器１７を設置することで約７ｄＢの減衰効果を得られることがわかった。
【００７１】
また、上述した模型実験と数値解析とを比較すると、いずれにおいても、実験用消音器１６を設置した場合の方が、減衰量が大きいという結果が得られた。
【００７２】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、防音ハウス１の開口部２に消音器６や消音器７を設置することにより、大型振動ふるい３から発生する超低周波音を効果的に低減させることができる。しかも、防音ハウス１と同じ部材で構成することにより、消音器６の製造コストを削減することができる。さらに、消音器６や消音器７の奥行長さは１ｍ程度であるので、防音ハウス１内部のスペースを有効に活用しつつ、超低周波音を効果的に低減することができる。
【００７３】
また、耳が良い人では、本実施形態の防音ハウス１が低減の対象としている超低周波音を聴取することができるが、本実施形態の消音器を防音ハウス内に設置することで超低周波音が数ｄＢ程度低減することにより、聴覚的な減衰量は大きなものとなる（図３５の等ラウドネス曲線参照）。
【００７４】
また、本実施形態の消音器６や消音器７を、防音ハウス１の内外に設けられる他の消音器と共に用いることにより、超低周波音の低減をより図るように構成してもよい。
【００７５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７６】
１ 防音ハウス
２ 開口部
３ 振動部
６ 消音器
７ 消音器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超低周波音を低減するための装置及びその装置を備えた防音ハウスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、騒音に係る環境問題への関心が高まっており、また、騒音に関する規制（都道府県条例など）は厳しくなる傾向にある。そのため、工事現場では、工事に用いる装置を防音ハウスで覆う等の騒音対策が講じられている。
【０００３】
ところで、水道工事や地下鉄工事では、掘削泥水中の礫，土砂を分離するために大型振動ふるいが用いられている。このような装置では、振動ふるいの回転数は１０００ｒｐｍ程度であるので、１６〜１７Ｈｚ程度の超低周波音が発生する。この超低周波音は、一般的な防音ハウスの防音壁では消音することができないという問題がある。
【０００４】
そこで、超低周波音を消音するためにヘルムホルツ共鳴器を利用した吸音壁を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２５３６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、大型振動ふるいを防音ハウスで覆う場合、土砂等を防音ハウス外に搬出するための開口部が必要であり、この開口部から超低周波音が漏れるという問題があった。
【０００７】
ここで、超低周波音とは２０Ｈｚ以下の音のことをいう。超低周波音は、大きな音圧でなければ人間の聴覚では認識できないため、一般的には人間の耳には聞こえないものとされている。しかしながら、住宅等に伝搬した超低周波音は、窓ガラスや建具などを振動させる。そして、この振動による二次的な騒音が、騒音問題を引き起こすことがある。また、超低周波音は、頭痛、めまい、吐き気などの生理的な影響を引き起こすこともある。さらに、耳が良い人は、１６Ｈｚ程度の超低周波音を聴取することができるので、上述した工事現場から発生した超低周波音が一時的な騒音として聴取されることになる。
【０００８】
このように、上述した工事現場から発生する超低周波音を効果的に低減する装置の開発が望まれている。本発明は、このような課題を解決するためのものであり、超低周波音を効果的に低減するための装置及びその装置を備えた防音ハウス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】
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、超低周波音を発する音源を覆う防音ハウスの開口部に設けられる超低周波音低減装置であって、前記超低周波音低減装置が、前記開口部の縁部に沿って前記防音ハウスの内側に突出して設けられ、筒状の形状を有し、前記防音ハウスと一体に設けられていることを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、請求項１の超低周波音低減装置であって、形状を断面積一定の筒状とした。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、請求項１の超低周波音低減装置であって、形状を先端側が拡開する錐体状とした。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、超低周波音を発する音源を覆いかつ開口部を有する防音ハウスであって、請求項１〜３のいずれか１項の超低周波音低減装置が装着されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、超低周波音を効果的に低減するための装置及びその装置を備えた防音ハウスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る防音ハウスの全体構成を示す図である。
【図２】短管型の消音器の構造及び設置位置を説明する図である。
【図３】短管型の消音器の設置位置を説明する図である。
【図４】短管型の消音器のサイズを示す図である。
【図５】膨張型消音器を模式的に表した図である。
【図６】短管型の消音器の消音メカニズムを説明する図である。
【図７】逆ホーン型の消音器の構造及び設置位置を説明する図である。
【図８】逆ホーン型の消音器のサイズを示す図である。
【図９】実験設備のブロック図である。
【図１０】実験用模型ハウスの斜視図である。
【図１１】（Ａ）は短管型の実験用消音器のサイズを示す図であり、（Ｂ）は実験用模型ハウスの斜視図である。
【図１２】（Ａ）は逆ホーン型の実験用消音器のサイズを示す図であり、（Ｂ）は実験用模型ハウスの斜視図である。
【図１３】実験用振動ふるいの斜視図である。
【図１４】マイクロホンの設置位置を説明する図である。
【図１５】実験用消音器を設置しない場合の音圧スペクトル（ＦＦＴによる分析結果）を示す図である。
【図１６】短管型の実験用消音器を設置した場合の音圧スペクトル（ＦＦＴによる分析結果）を示す図である。
【図１７】逆ホーン型の実験用消音器を設置した場合の音圧スペクトル（ＦＦＴによる分析結果）を示す図である。
【図１８】実験用消音器を設置しない場合の音圧スペクトル（１／３オクターブバンドによる分析結果）を示す図である。
【図１９】短管型の実験用消音器を設置した場合の音圧スペクトル（１／３オクターブバンドによる分析結果）を示す図である。
【図２０】逆ホーン型の実験用消音器を設置した場合の音圧スペクトル（１／３オクターブバンドによる分析結果）を示す図である。
【図２１】短管型の実験用消音器を設置した場合の各測定地点での減衰量を示す図である。
【図２２】逆ホーン型の実験用消音器を設置した場合の各測定地点での減衰量を示す図である。
【図２３】実験用消音器を設置しない場合の距離減衰を示す図である。
【図２４】短管型の実験用消音器を設置した場合の距離減衰を示す図である。
【図２５】逆ホーン型の実験用消音器を設置した場合の距離減衰を示す図である。
【図２６】測定地点Ｐ２における周波数と音圧との関係を示す図である。
【図２７】測定地点Ｐ３における周波数と音圧との関係を示す図である。
【図２８】測定地点Ｐ４における周波数と音圧との関係を示す図である。
【図２９】測定地点Ｐ５における周波数と音圧との関係を示す図である。
【図３０】測定地点Ｐ６における周波数と音圧との関係を示す図である。
【図３１】数値解析の計算領域を示す図である。
【図３２】実験用消音器を設置しない場合の音圧分布を示す図である。
【図３３】短管型の実験用消音器を設置した場合の音圧分布を示す図である。
【図３４】逆ホーン型の実験用消音器を設置した場合の音圧分布を示す図である。
【図３５】等ラウドネス曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る防音ハウスについて説明する。
【００１６】
本実施形態に係る防音ハウスは工事現場で用いられるものであり、工事に用いられる大型振動ふるいを覆うように構成されている。また、防音ハウスは、この大型振動ふるいが分離した土砂等を外部に排出するための開口部を有している。大型振動ふるいからは、１６〜１７Ｈｚ程度の超低周波音が発生し、この超低周波音は上記開口部から漏れ出ることになる。そのため、本実施形態では、この防音ハウスの開口部に超低周波音低減装置として機能する消音器を設けている。この消音器は、防音ハウスの開口部の縁部に沿って防音ハウスの内側に突出して設けられている。また、その形状は筒状であり、さらに、防音ハウスと一体に設けられている。本実施形態では、この消音器により、開口部から漏れ出る超低周波音を低減させることができる。
【００１７】
次に、本実施形態に係る防音ハウスについて、図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、防音ハウス１は箱形の構造を有し、そのサイズは、側面長さ１２０００ｍｍ×奥行き幅８０４０ｍｍ×高さ９９６０ｍｍである（図２参照）。また、防音ハウス１は、組立式の遮音パネルによって、壁面及び天井板が構成されている。なお、本実施形態の防音ハウス１のサイズ単なる一例であり、本発明を何ら限定するものではない。
【００１８】
また、防音ハウス１の内部には、振動ふるい３が２台設けられている。この振動ふるい３は、掘削によって発生した土砂等と水とを分離する。また、防音ハウス１の内部には、分離された土砂等を外部に搬送するためのベルトコンベア４が設けられている。防音ハウス１の外部に搬送された土砂等は、運搬車両５により運搬される。
【００１９】
また、防音ハウス１の奥行きとなる一方の側面には、ベルトコンベア４の一部を防音ハウス１外に露出させるための開口部２が設けられている（図３参照）。すなわち、防音ハウス１には、常時開口している開口部２を有している。この開口部２のサイズは、横幅１９９２ｍｍ×高さ９９６ｍｍである。なお、開口部２のサイズ、形状及び位置は、単なる一例であり、本発明を何ら限定するものではない。
【００２０】
振動ふるい３は、１０００ｒｐｍ程度の回転速度で回転するため、１６〜１７Ｈｚ程度の超低周波音が発生する。そして、この超低周波音が開口部２から外部に漏れ出ることになる。そのため、本実施形態では、この超低周波音を低減するために、開口部２に消音器６が設けられている。
【００２１】
図２に示すように、消音器６は、開口部２の縁部に沿って防音ハウス１の内側に突出して設けられ、しかも、防音ハウス１と一体に設けられている。また、消音器６は、４枚のパネルにより四角柱状の筒状の形状を有している。なお、前記形状は、四角柱状の筒状に限らず、三角柱状の筒状等の断面積一定の筒状であればよい。さらに、消音器６を防音ハウス１の壁面と同じ遮音パネルで構成することで、製造コストを削減している。本実施形態では、図３に示すように、消音器６の奥行を１２００ｍｍとしているが（図４参照）、このサイズは単なる一例であり、本発明を何ら限定するものではない。なお、以下の説明において、消音器６の形状を、短管型ということがある。
【００２２】
また、消音器６の奥行は適宜設定することができる。すなわち、防音ハウス１、振動ふるい３、ベルトコンベア４等の大きさや形状等の制約に応じて適宜設定することができる。また、この制約がない場合には、消音器６の奥行を、振動ふるい３から発生する超低周波音の波長に長さに基いて決定することが望ましい。具体的には、消音器６の奥行を、超低周波音の波長に依存させ、超低周波音の波長の１／４とすることが望ましく、低減性能が最も高くなる。
【００２３】
次に、消音器６による消音メカニズムについて説明する。消音器６の消音メカニズムは、膨張型消音器の消音メカニズムに基づいている。図５は、膨張型消音器を模式的に表した側面図である。図５に示すように、消音器Ｂ（断面積Ｓ，長さｌ）は、音源部Ａに入口管Ｃ（断面積ｓ，長さｌｉ）を介して接続され、消音器Ｂの出口側には出口管Ｄ（断面積ｓ，ｌｏ）が接続されている。消音器Ｂは、入口管Ｃ及び出口管Ｄとの接続部（変断面部）で発生する音波の反射と干渉を利用して、音圧を低減するものである。
ここで、位置Ｘ１（入口管Ｃの出力部分）における音圧と位置Ｘ２（出口管Ｄの出力部分）における音圧の差（挿入損失ＩＬ）は、
【００２４】
【数１】
【００２５】
【数２】
【００２６】
として表現される。ここで、ｋは波長定数でｋ＝（２πｆ）/ｃ、ｆは超低周波音の周波数、ｃは音速である。
本実施形態では、入口管Ｃから出力される音を、防音ハウス１内の振動ふるい３などの機械から超低周波音とみなすことができ、また、出口管Ｄの長さｌｏが０の場合（ｌｏ＝０）に、上記挿入損失ＩＬを、防音ハウス１の開口部２における超低周波音の挿入損失とみなすことできる。
【００２７】
一方、図６のように、挿入管Ｅ（断面積ｓ，長さｌｏ１）を消音器Ｂの出口側から内側に向けて設けた場合、上記数１の［Ａ］は、
【００２８】
【数３】
【００２９】
となる。
ここで、消音器Ｂの入口側に挿入管を設けない場合（すなわち、図６においてｌｉ１＝０）は、この消音メカニズムを本実施形態の防音ハウス１に当てはめることができ、入口管Ｃから出力される音を、防音ハウス１内の振動ふるい３などの機械から超低周波音とみなすことができる。
【００３０】
したがって、挿入管Ｅを設けることにより、挿入損失ＩＬを大きくすることができる。すなわち、音源から発生した超低周波音を低減することができる。
【００３１】
本実施形態の消音器６は、このメカニズムを用いることにより、振動ふるい３から発生した超低周波音を低減することができる。また、本実施形態では、出口管Ｄを設けない（すなわち、図６及び数３において、ｌｏ＝ｌｏ１）ので、挿入管Ｅの長さを、超低周波音の波長の１／４とする場合に、低減量が最も大きくなる。
【００３２】
また、図７及び図８に示すように、先端側が拡開する四角錐台状の筒状の形状を有する消音器７を防音ハウス１の開口部２に設けてもよい。なお、前記形状は、四角錐台状に限らず、三角錐台状等の錐体状であってもよい。本実施形態では、消音器７の奥行を１２００ｍｍ，拡開角度を７８．７度としているが、このサイズは単なる一例であり、本発明を何ら限定するものではない。また、消音器７は、上述した消音器６と同様に、防音ハウス１と一体に設けられ、また、防音ハウス１の壁面と同じ遮音パネルで構成することで製造コストを削減している。なお、以下の説明において、消音器７の形状を、逆ホーン型ということがある。
【００３３】
スピーカ等で用いられるホーン形状は、音の進行方向に向かって徐々に断面積を大きくすることにより（すなわち、音の進行方向に拡開することにより）、音の伝送効率を高めることができる。本実施形態では、ホーン形状の部材を音の進行方向とは逆向きに設置することにより、音の伝送を妨げるものである。その結果、消音器７は、振動ふるい３から発生した超低周波音を低減することができる。
【００３４】
以上のように、防音ハウス１の開口部２に消音器６や消音器７を設置することにより、大型振動ふるい３から発生する超低周波音を効果的に低減させることができる。しかも、防音ハウス１と同じ部材で構成することにより、消音器６の製造コストを削減することができる。さらに、消音器６や消音器７の奥行長さは１ｍ程度であるので、防音ハウス１内部のスペースを有効に活用しつつ、超低周波音を効果的に低減することができる。
【００３５】
なお、防音ハウス１に設ける開口部２を円状としてもよい。この場合、消音器の形状は、この開口部２の縁部に沿って設けられるため、円柱状や円錐台形状の形状を有することになる。また、開口部２近傍に位置するベルトコンベア４を消音器の一部として機能させ、開口部２の縁部の上側及び両側の計３か所に遮音パネルを内側に突出するように設けることにより、消音器を実現してもよい。
【００３６】
［模型実験］
次に、本発明の有効性を確認するために行った模型実験について説明する。
【００３７】
まず、模型実験に用いた装置（以下、実験設備ということがある。）のブロック図について、図９を参照しつつ説明する。図９に示すように、ＣＤプレーヤ２１で再生したピンクノイズをアンプ２２により増幅させ、無響室に設置した実験用模型ハウス１１内の実験用振動ふるい１３のスピーカ１３ａから発生させた。そして、そのピンクノイズを実験用模型ハウス１１の内外においてマイクロホン２３で集音し、ＰＣ２４に出力する。そして、ＰＣ２４において、周波数分析を行いその結果を不図示のディスプレイに表示した。なお、実験のサンプリング周波数は、２ｋＨz（ｃ特性）であり、サンプル点数：４０９６，平均化回数：５０回である。
【００３８】
また、この模型実験では、以下の市販の装置を用いた。
・ＣＤプレーヤ２１：ＴＥＡＣ製，ＣＤ−Ｐ１８５０
・アンプ２２：ＴＯＡ製，ＰＯＷＥＲ ＡＭＰＬＩＦＩＥＲ ＭＯＤＥＬ Ｐ３００Ｄ
・マイクロホン２３：小野測器製，ＭＩ−１２３３（無指向性の１／２インチ型計測用コンデンサマイクロホン）
・マイクロホンプリアンプ（不図示）：小野測器製，ＭＩ−３１１０
・ピストンフォン（マイクロホンの構成）：リオン社製，ＮＣ−７２（音圧レベル１１４ｄＢ−２５０Ｈｚの音を発生）
【００３９】
次に、実験用模型ハウス１１について、図１０を参照しつつ具体的に説明する。実験用模型ハウス１１は、実際の防音ハウス１の１／１２のスケールで制作した。また、実験用模型ハウス１１には、１６６×１６６×８３ｍｍの寸法で開口部１２を１ヶ所設けた。また、実験用模型ハウス１１は、厚さ１ｍｍの鉄製の骨組みに、厚さ１０ｍｍの６枚のアクリル板（１０００×６７０ｍｍ，１０００×８３０ｍｍ，８３０×６７０ｍｍをそれぞれ２枚ずつ）を、全１８８ヶ所でねじ止めすることにより製作した。
【００４０】
また、開口部１２には、図１１及び図１２に示すように、短管型の実験用消音器１６及び逆ホーン型の実験用消音器１７をそれぞれ設けて実験を行った。また、それぞれの実験用消音器は、実験用模型ハウス１１と同じアクリル板で作成した。
【００４１】
次に、実験用振動ふるい１３について、図１３を参照しつつ具体的に説明する。同図に示すように、実験用振動ふるい１３は、スピーカ１３ａと模型ふるい１３ｂとから構成されている。また、模型ふるい１３ｂは、厚さ２５ｍｍのベニヤ板で製作した。また、本実験は、１／１２スケールの実験用模型ハウス１１で行うため、スピーカ１３ａから発生させるピンクノイズの周波数を、１９２Ｈｚとしている。
【００４２】
また、本実験では、マイクロホン２３を、図１４に示すように、中心部が１２４．５ｍｍの高さとなるようにマイクロホンスタンドに固定した。なお、本実験では、各測定地点をそれぞれ、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６とし、開口部１２からの距離をそれぞれ、−５０ｍｍ，１６６ｍｍ，２４９ｍｍ，３３２ｍｍ，４１５ｍｍ，８３０ｍｍとしている。
【００４３】
［音圧のスペクトル（ＦＦＴによる分析結果）］
次に、上述した実験設備を用いて、以下の３つの条件において各測定地点（Ｐ１〜Ｐ６）で測定した音圧のスペクトル（ＦＦＴによる分析結果）について説明する。
（１）実験用消音器の設置なし
（２）短管型の実験用消音器１６を設置
（３）逆ホーン型の実験用消音器１７設置
【００４４】
図１５〜図１７は、上記（１）〜（３）の各条件における音圧のスペクトル（ＦＦＴによる分析結果）を示している。各図において、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。内部音圧（Ｐ１地点での音圧）に着目すると、約１８０Ｈｚ，２６０Ｈｚ，３４０Ｈｚにおいてピークが見られる。このピークは、８０Ｈｚ間隔で現れており、実験用模型ハウス１１内で発生した定在波によるものと考えられる。
図１５〜図１７に示されるとおり、開口部１２の内側に実験用消音器１６及び実験用消音器１７のいずれの消音器を設置した場合においても、全周波数領域において減衰効果があることがわかった。
【００４５】
［音圧のスペクトル（オクターブバンドによる解析結果）］
次に、上述した３つの条件における音圧のスペクトル（１／３オクターブバンドによる分析結果）を、図１８〜図２０に示す。各図において、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。
図１８〜図２０に示されるとおり、開口部１２の内側に実験用消音器１６及び実験用消音器１７のいずれの消音器を設置した場合においても、全周波数領域において減衰効果があることがわかった。
【００４６】
［超低周波音の減衰量］
次に、実験用模型ハウス１１の内外における超低周波音の減衰量について説明する。ここでは、上述したオクターブバンドによる解析結果のうち、制御対象である１９２Ｈｚに近い中心周波数１６０Ｈｚ，２００Ｈｚ，２５０Ｈｚ，３１５Ｈｚの音圧を用いて分析を行った。なお、これらの中心周波数は、実際の防音ハウス１では、それぞれ、１３．３Ｈｚ，１６．７Ｈｚ，２０．８Ｈｚ，２６．３Ｈｚに相当する。
【００４７】
図２１は、実験用消音器１６による各測定地点（Ｐ２〜Ｐ６）での減衰量を示している。この図において、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。各周波数ごとに、左側の棒グラフは消音器がない場合における音圧のハウス内外差を示し、中央の棒グラフは実験用消音器１６を設置した場合における音圧のハウス内外差を示し、右側の棒グラフは実験用消音器１６による超低周波音の減衰量を示している。図２１に示されるとおり、全周波数領域で約５ｄＢの減衰効果が得られることがわかった。
【００４８】
図２２は、実験用消音器１７による各測定地点（Ｐ２〜Ｐ６）での減衰量を示している。この図において、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。各周波数ごとに、左側の棒グラフは消音器がない場合における音圧のハウス内外差を示し、中央の棒グラフは実験用消音器１７を設置した場合における音圧のハウス内外差を示し、右側の棒グラフは実験用消音器１７による超低周波音の減衰量を示している。図２２に示されるとおり、全周波数領域で約４ｄＢの減衰効果が得られることがわかった。
【００４９】
また、図２１及び図２２に示されるとおり、実験用消音器１７よりも実験用消音器１６の方が、減衰効果が高い（約１ｄＢ）こと（同図では約１ｄＢ）がわかった。
【００５０】
［距離減衰］
次に、超低周波音の距離減衰について説明する。
図２３は、消音器を用いない場合における各測定地点（Ｐ２〜Ｐ６）の音圧を、周波数ごとに示している。また、図２４は、実験用消音器１６を取り付けた場合における各測定地点（Ｐ２〜Ｐ６）の音圧を、周波数ごとに示している。さらに、図２５は、実験用消音器１７を取り付けた場合における各測定地点（Ｐ２〜Ｐ６）の音圧を、周波数ごとに示している。なお、各図において、横軸を開口部１２からの距離（ｍｍ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。
【００５１】
これらの図に示されるとおり、各図においてグラフの傾きが同程度であることから、実験用消音器１６及び実験用消音器１７による減衰効果は、開口部１２からの距離に関係がないことがわかった。
【００５２】
［外部音圧比較］
次に、実験用模型ハウス１１の音圧の比較結果について説明する。
図２６は、測定地点Ｐ２における周波数と音圧との関係を、上記３つの条件ごとに示したものである。同様に、図２７は測定地点Ｐ３，図２８は測定地点Ｐ４，図２９は測定地点Ｐ５，図３０は測定地点Ｐ６における周波数と音圧との関係を示している。なお、各図において、横軸を周波数（Ｈｚ）とし、縦軸を音圧（ｄＢ）としている。
【００５３】
これらの図に示されるとおり、いずれの距離及び周波数帯域においても、実験用消音器１６及び実験用消音器１７による減衰効果が得られることがわかった。
【００５４】
以上説明したとおり、本実験によって、本発明の実施形態に係る防音ハウス１の効果を確認することができた。
【００５５】
［数値解析］
次に、本発明の有効性を確認するために行った数値解析について説明する。本解析では、音響有限要素及び境界要素を用いて離散化誤差以内の範囲でHelmholtz方程式を解き、本発明の有効性を確認した。
【００５６】
ここで、Helmholtz方程式について説明する。
電磁波，音，圧力などの波の伝播現象を支配する微分方程式は、一般的に次のような波動方程式で表される。
【００５７】
【数４】
【００５８】
ここで、ｐ（ｘ，ｔ）は、時間ｔでの媒質中の点ｘにおけるスカラーポテンシャルを表し、ｃは波の伝播速度を表している。媒質の振動が微小振幅の定常振動である場合、すなわち、ｐ（ｘ，ｔ）の時間依存性が角振動数ωで調和振動する信号を複素表示すると、
【００５９】
【数５】
【００６０】
となる。この（数５）を時間ｔで２回微分すると、
【００６１】
【数６】
【００６２】
となる。そして、（数５）及び（数６）を、（数４）に代入すると、
【００６３】
【数７】
【００６４】
となる。そして、（数７）より、
【００６５】
【数８】
【００６６】
の関係が導かれる。そして、この（数８）を、波数ｋ＝（ω／ｃ）を用いて表すと、以下のようになる。
【００６７】
【数９】
【００６８】
このようにして求められた（数９）を、Helmholtz方程式という。
【００６９】
次に、本解析における計算条件について説明する。図３１は、本解析の計算領域を示している。同図において、左側は実験用模型ハウス１１の内部領域を示しており、右側は防音ハウス１外の外部領域を示している。また、本解析では、実験用模型ハウス１１の内部に音源を２つ設け、それぞれの音源から１９２Ｈｚの音波を発生させた。
【００７０】
図３２〜図３４は、それぞれ、（１）消音器なしの場合、（２）実験用消音器１６を設置した場合、（３）実験用消音器１７を設置した場合、の各条件における音圧分布を示している。
図３２及び図３３に示されるとおり、実験用消音器１６を設置することで約８．５ｄＢの減衰効果を得られることがわかった。
また、図３２及び図３４に示されるとおり、実験用消音器１７を設置することで約７ｄＢの減衰効果を得られることがわかった。
【００７１】
また、上述した模型実験と数値解析とを比較すると、いずれにおいても、実験用消音器１６を設置した場合の方が、減衰量が大きいという結果が得られた。
【００７２】
以上説明したとおり、本実施形態によれば、防音ハウス１の開口部２に消音器６や消音器７を設置することにより、大型振動ふるい３から発生する超低周波音を効果的に低減させることができる。しかも、防音ハウス１と同じ部材で構成することにより、消音器６の製造コストを削減することができる。さらに、消音器６や消音器７の奥行長さは１ｍ程度であるので、防音ハウス１内部のスペースを有効に活用しつつ、超低周波音を効果的に低減することができる。
【００７３】
また、耳が良い人では、本実施形態の防音ハウス１が低減の対象としている超低周波音を聴取することができるが、本実施形態の消音器を防音ハウス内に設置することで超低周波音が数ｄＢ程度低減することにより、聴覚的な減衰量は大きなものとなる（図３５の等ラウドネス曲線参照）。
【００７４】
また、本実施形態の消音器６や消音器７を、防音ハウス１の内外に設けられる他の消音器と共に用いることにより、超低周波音の低減をより図るように構成してもよい。
【００７５】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００７６】
１ 防音ハウス
２ 開口部
３ 振動部
６ 消音器
７ 消音器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超低周波音を発する音源を覆う防音ハウスの開口部に設けられる超低周波音低減装置であって、
前記超低周波音低減装置が、前記開口部の縁部に沿って前記防音ハウスの内側に突出して設けられ、筒状の形状を有し、前記防音ハウスと一体に設けられている
ことを特徴とする超低周波音低減装置。
【請求項２】
前記形状は断面積一定の筒状である
ことを特徴とする請求項１の超低周波音低減装置。
【請求項３】
前記形状は、先端側が拡開する錐体状である
ことを特徴とする請求項１の超低周波音低減装置。
【請求項４】
超低周波音を発する音源を覆いかつ開口部を有する防音ハウスであって、
請求項１〜３のいずれか１項の超低周波音低減装置が装着されている
ことを特徴とする防音ハウス。
【請求項１】
超低周波音を発する音源を覆う防音ハウスの開口部に設けられる超低周波音低減装置であって、
前記超低周波音低減装置が、前記開口部の縁部に沿って前記防音ハウスの内側に突出して設けられ、筒状の形状を有し、前記防音ハウスと一体に設けられている
ことを特徴とする超低周波音低減装置。
【請求項２】
前記形状は断面積一定の筒状である
ことを特徴とする請求項１の超低周波音低減装置。
【請求項３】
前記形状は、先端側が拡開する錐体状である
ことを特徴とする請求項１の超低周波音低減装置。
【請求項４】
超低周波音を発する音源を覆いかつ開口部を有する防音ハウスであって、
請求項１〜３のいずれか１項の超低周波音低減装置が装着されている
ことを特徴とする防音ハウス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【公開番号】特開２０１１−２２１０７３（Ｐ２０１１−２２１０７３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８６７９８（Ｐ２０１０−８６７９８）
【出願日】平成２２年４月５日（２０１０．４．５）
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【出願人】（５０６１８３１５５）大丸防音株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月５日（２０１０．４．５）
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【出願人】（５０６１８３１５５）大丸防音株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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