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【発明の名称】 防音ドア
【発明者】 【氏名】大西 兼司

【氏名】奥平 有三

【氏名】安藤 秀行

【氏名】稲田 勇人
【要約】 【課題】遮音性能が向上し、且つ、軽量で厚みが薄く施工時の取り扱い性が向上し、デザインの自由度が高い防音ドアを提供。

【解決手段】２枚の表面板１、２を対向配置させるとともに、これらの表面板１、２の少なくとも一方の内側に多孔質弾性体３を積層し、この多孔質弾性体３の内側に多孔質板４を積層し、前記多孔質弾性体３のかさ密度を１００kg/m3 以下とするとともに、ヤング率を１. ０×103 〜１. ０×106 N/m2の範囲内とし、前記多孔質板３のかさ密度を２００〜５００kg/m3 の範囲内とするとともに、ヤング率を１. ０×106 〜１. ０×108 N/m2の範囲内としている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ２枚の表面板を対向配置させるとともに、これらの表面板の少なくとも一方の内側に多孔質弾性体を積層し、この多孔質弾性体の内側に多孔質板を積層し、前記多孔質弾性体のかさ密度を１００kg/m3 以下とするとともに、ヤング率を１. ０×103 〜１. ０×106 N/m2の範囲内とし、前記多孔質板のかさ密度を２００〜５００kg/m3 の範囲内とするとともに、ヤング率を１. ０×106 〜１. ０×108 N/m2の範囲内として成ることを特徴とする防音ドア。
【請求項２】 多孔質板として、ロックウール繊維とバインダーとから形成されるロックウール吸音板を用いて成ることを特徴とする請求項１記載の防音ドア。
【請求項３】 対向配置させた２枚の表面板の両内側に多孔質弾性体をそれぞれ配して、多孔質板と多孔質弾性体とを交互に積層し、これらの表面板と、多孔質弾性体と、多孔質板とを一体の積層体に形成して成ることを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の防音ドア。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は遮音性を向上させた防音ドアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】オーディオ・ビデオルームやピアノ練習室、あるいはカラオケルームといった所で使用される防音ドアの特性としては、一般的な内装ドアと比べて重量が大きくなり、運搬、施工時の取り扱い性が悪いといった問題点があった。
【０００３】図５に、従来の一般的な防音ドアであって、遮音性能が比較的良く軽量なものを示している。この防音ドアは、ドア枠10に取り付けられた二枚の表面板１、２の間に、空気層またはグラスウールもしくはウレタンフォームなどの多孔質吸音材を、吸音層11として設置した二重パネル構造のものである。
【０００４】このような防音ドアにおいては、低音域における遮音性能（透過損失) が全体の遮音特性に大きく影響を与えており、二重パネル構造における遮音性能上の問題点として以下の二点が挙げられる。
【０００５】１. 上記多孔質吸音材は低音域で吸音率が小さいため、低周波数域における透過損失が中空の場合に比べてさほど増加しない。
【０００６】２. 二重パネル特有の低音域における共鳴によって生じる、共鳴周波数ｆrmdでの透過損失の著しい低減が起きる。
【０００７】以上のような二重パネル構造の防音ドアにおける共鳴周波数ｆrmd は、基本的には下記の式に従う。
【０００８】ｆrmd ＝（ρＣ2 ／ｍｄ）1/2 ／（２π）
但し、上式におけるρは空気の密度（kg/m3)であり、Ｃは空気中の音速（m/s)であり、ｍは表面板１、２の面重量（kg/m2)であり、ｄは表面板１、２の間隔（m)である。
【０００９】上式から、二重パネルの共鳴周波数ｆrmd を、遮音性能上あまり問題とならない１００Hz程度の極めて低い周波数域に移行させるためには、非常に厚みのある防音ドアにする必要があることが分かる。しかし、防音ドアの厚みを増やせば透過損失が増加し遮音性能は上がるが、デザイン面での制約や、壁との取り合い等の関係で厚みを増やすのにも限度があり、実用的でなくなる。
【００１０】上記問題点に対しては、例えば低音域で吸音特性の高い吸音材を表面板１、２の間に挿入することで、遮音性能の向上が期待できる。しかし、一般的に広く用いられている多孔質吸音材では、その吸音機構から低音域での吸音特性がほとんどないために、この音域の遮音性能の向上は期待できない。
【００１１】また、防音ドアの一般的な問題点として、一般的な内装ドアに比較して重量が大きくなり、取り扱い性が悪いといった問題点が挙げられる。つまり防音ドアに必要な高い遮音性を得るためには、質量則により表面板１、２の面重量を増やして、遮音性を向上させる必要がある。しかし、防音ドアの表面板１、２の面重量を増やせば透過損失が増加し、遮音性能は上がるが、重量が増加する割には遮音性能の向上効果は小さく、さらに高い遮音性能を得るためには重くなりすぎて実用的でなくなるのである。
【００１２】したがって、重量や厚みを増加させずに遮音性能を向上させることができれば、音響的にも遮音性能が優れ、且つ、軽量で施工時の取り扱い性が向上し、デザイン面での制約や壁との取り合い等の制限に対して、自由度の高い防音ドアの実現が可能となる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に鑑み、遮音性能が向上し、且つ、軽量で厚みが薄く施工時の取り扱い性が向上し、デザインの自由度が高い防音ドアを提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求項１記載の発明は、２枚の表面板１、２を対向配置させるとともに、これらの表面板１、２の少なくとも一方の内側に多孔質弾性体３を積層し、この多孔質弾性体３の内側に多孔質板４を積層し、前記多孔質弾性体３のかさ密度を１００kg/m3 以下とするとともに、ヤング率を１. ０×103 〜１. ０×106 N/m2の範囲内とし、前記多孔質板３のかさ密度を２００〜５００kg/m3 の範囲内とするとともに、ヤング率を１. ０×106 〜１. ０×108 N/m2の範囲内として成ることを特徴として構成している。
【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、多孔質板３として、ロックウール繊維とバインダーとから形成されるロックウール吸音板を用いて成ることを特徴として構成している。
【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１ないし２のいずれかに記載の発明において、対向配置させた２枚の表面板１、２の両内側に多孔質弾性体３をそれぞれ配して、多孔質板４と多孔質弾性体３とを交互に積層し、これらの表面板１、２と、多孔質弾性体３と、多孔質板４とを一体の積層体に形成して成ることを特徴として構成している。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の一つの実施の形態を以下に添付図を参照して説明する。
【００１８】図１はこの実施の形態の一つの防音ドアを概念的に示す断面図である。この図に示すように、この防音ドアは、２枚の表面板１、２をドア枠10に取り付けて対向配置させるとともに、これらの表面板１、２の両内側に多孔質弾性体３を積層し、これらの多孔質弾性体３の両内側に多孔質板４を積層して形成されている。この場合、両側の多孔質板４の間には空間が形成されている。
【００１９】また、上記の多孔質弾性体３としては、かさ密度を１００kg/m3 以下とし、ヤング率を１. ０×103 〜１. ０×106 N/m2の範囲内としたものを用いている。また、上記の多孔質板３としては、かさ密度を２００〜５００kg/m3 の範囲内とし、ヤング率を１. ０×106 〜１. ０×108 N/m2の範囲内としたものを用いている。
【００２０】なお、この図１の防音ドアでは、両側の表面板１、２のそれぞれに多孔質弾性体３および多孔質板４を積層しているが、これらの表面板１、２の少なくとも一方にのみ、多孔質弾性体３および多孔質板４を積層すしてもよいものである。
【００２１】一般的に、このような表面板１、２による二重パネル構造では、共鳴周波数ｆrmd 付近で大幅に遮音性能が低下する。この遮音性能の低下を改善するために、上記の防音ドアでは、多孔質弾性体３と多孔質板４とで形成されるバネ−マス系の共振系（共振周波数；ｆ2 ）を、表面板１、２に設置している。この共振系における共振周波数ｆ2 を、二重パネル構造の共鳴周波数ｆrmd 付近とすれば、動吸振機構により表面板１、２の共鳴現象を抑制し、その結果、共鳴周波数ｆrmd付近での遮音性の低下を改善することが可能となるものである。
【００２２】図２は上記図１に示す防音ドアをモデル的に示した説明図である。この図において、多孔質弾性体３（厚み；ｔ２、ヤング率；Ｅ２）と多孔質板４（面重量；Ｍ２）とは、この防音ドアを構成する表面板１、２（面重量；ｍ）にバネ−マス系の新しい共振系（共振周波数ｆ1 ）として設置されている。
【００２３】多孔質弾性体３と多孔質板４との積層構造による共振周波数ｆ２は以下のように表される。
【００２４】ｆ２＝（Ｋ２／Ｍ２）1/2 ／（２π）
但し、上式におけるＫ２は単位断面積当たりの多孔質弾性体３のバネ定数（N/m/m2）であり、Ｍ２は多孔質板４の面重量（kg/m2)である。
【００２５】また、Ｋ２は次式で表される。
Ｋ２＝Ｅ２／ｔ２但し、上式におけるＥ２は多孔質弾性体３のヤング率（N/m2）であり、ｔ２は多孔質弾性体３の厚み（m)である。
【００２６】すなわち、表面板１、２に積層する多孔質弾性体３と多孔質板４の厚み、ヤング率、面重量等を選んで、共振周波数ｆ2 を二重パネル構造の共鳴周波数ｆrmd付近にもってくることが必要となる。
【００２７】多孔質弾性体３としては、かさ密度が２００kg/m3 以下、ヤング率１. ０×103 〜１. ０×106N/m2 の範囲内であれば、特に限定はされないが、通常ロックウール、グラスウール、不織布等の無機及び有機繊維からなる多孔質材や、ウレタン等の発泡樹脂体等が用いられる。
【００２８】また多孔質板４についても同様に、かさ密度が２００kg/m3 から５００kg/m3の範囲内であり、ヤング率１. ０×106N/m2 〜１. ０×108N/m2 の範囲内であれば特に限定はされず、バネ−マス系の共振系においてマス（質量）としての働きをするものであれば良い。しかし、多孔質弾性体３との積層構造において、表面板１、２が音波によって加振された際に、新たな共振系（共振周波数ｆ2 ）の働きをすることが必要であり、また共振周波数ｆ2 を二重パネル構造の共鳴周波数ｆrmd 付近に設計できるように、多孔質弾性体３および多孔質板４の物性を適宜選択する必要がある。
【００２９】さらに具体的に多孔質板４としては、ロックウール繊維とバインダーから成るロックウール吸音板や、ロックウール、グラスウールといった無機繊維を、フェノール樹脂等のバインダーで成形したボード、またはウレタンボードのような発泡性樹脂ボード等が挙げられる。
【００３０】以上のようなバネ−マス系の共振系においては、マス（質量）として多孔質板４を用いていることで、多孔質弾性体３と多孔質板４とによる板振動型吸音材を構成することになる。
【００３１】このため、この防音ドアに音波が入射した際には、表面板１、２の共鳴現象を抑制する以外に、多孔質板４の持つ吸音作用に加えて、多孔質弾性体３と多孔質板４との積層構造による板振動型吸音材の吸音作用によって、遮音性をさらに向上させることが可能となっている。
【００３２】その結果、防音ドアの重量や厚みを増加させずに遮音性能を向上させることが可能となり、軽量で施工時の取り扱い性が向上し、デザイン面での制約や壁との取り合い等の制限に対して自由度の高い防音ドアが実現できているのである。
【００３３】また、図３ないし図４は、それぞれこの実施の形態における一つの防音ドアを概念的に示す断面図である。
【００３４】これらの防音ドアは、前記の図１のものとは異なり、対向配置させた２枚の表面板１、２の両内側に多孔質弾性体３をそれぞれ配して、多孔質板４と多孔質弾性体３とを交互に積層し、これらの表面板１、２と、多孔質弾性体３と、多孔質板４とを一体の積層体に形成しているものである。
【００３５】より具体的には、図３の防音ドアでは、表面板１、２にそれぞれ積層された多孔質弾性体３と多孔質板４からなる共振系が、さらに多孔質弾性体３よって、一体に積層連結されている。また、図４に示す防音ドアでは、表面板１、２に積層された多孔質弾性体３が多孔質板４によって、一体に積層連結されている。
【００３６】これらの防音ドアでは、表面板１、２に設置した多孔質弾性体３と多孔質板２との積層構造によって、表面板１、２の共鳴現象を抑制する効果に加えて、以下の効果が奏されている。つまり、表面板１、２にそれぞれ設置された多孔質弾性体３と多孔質板４とからなる共振系が一体に連結されているために、音波入射時の表面板１、２の振動を抑制する働きがあって、より遮音性が向上しているのである。
【００３７】以上説明したように、上記実施の形態のいずれの防音ドアにおいても、対向させた２枚の表面板１、２を備え、この２枚の表面板１、２の少なくとも１つの内側表面に多孔質弾性体３を備え、さらにこの多孔質弾性体３の内側に多孔質板４を備えて、それぞれを積層一体化させた構造としているため、二重パネル特有の低音域の共鳴によって生じる共鳴周波数ｆrmd の透過損失の低減を減少させ、低音域の遮音性を向上できる。
【００３８】さらには、バネ−マス系の共振系においてマス（質量）として多孔質板４を用いていることで、多孔質弾性体４とこの多孔質板４とにより板振動型吸音材を構成している。この結果、表面板１、２に設置した多孔質弾性体３と多孔質板４との積層構造によって、表面板１、２の共鳴現象を抑制する以外に、多孔質板４の持つ吸音作用に加えて、多孔質弾性体３と多孔質板４との積層構造による板振動型吸音材の吸音作用により、遮音性をさらに向上させることが可能となっているのである。
【００３９】
【実施例】以下により具体的な実施例を説明する。
【００４０】（実施例１）この実施例の防音ドアは、図１に示した構造を有するものである。表面板１、２としては厚み３mmのラワン合板が用いられ、この表面板１、２はドア枠10に取り付けられている。また、多孔質弾性体３としては、厚み５mmのウレタンが、多孔質板４としては、厚みが９mmのロックウールボードが用いられており、この防音ドア内部は中空に形成されている。
【００４１】ウレタンは密度が１６kg/m3 ヤング率１. ０×106N/m2 であり、ロックウールボードの密度は４００kg/m3 である。また、ラワン合板、 ウレタン、 ロックウールボードは、それぞれ粘着性のある両面テープによって、全面で積層接着されており、取り扱い性上十分な強度に形成されている。なお、接着方法については本実施例に限るものではなく、例えば、接着剤等を用いて接着積層されてもよい。
【００４２】（実施例２）この実施例の防音ドアは、図４に示した構造を有するものである。表面板１としては、実施例１と同様に、厚み３mmのラワン合板を用いている。これらのラワン合板には、多孔質弾性体３である厚み１０. ５mmのウレタンをそれぞれ積層接着させている。そして、多孔質板４として厚さ９mmのロックウールボードを用いて、前記ウレタンの間にこのロックウールボードを介して、積層接着させて一体化させた構造としている。実施例１と同様にラワン合板、 ウレタン、 ロックウールボードはそれぞれ、粘着性のある両面テープにより全面で積層接着されている。
【００４３】以上の各実施例の防音ドアは、厚さ３０mmのドア枠10を用いて、８００mm×２０００mmのサイズに形成されている。
【００４４】また、比較例１は、表面板１、２に多孔質弾性体３または多孔質板４などを積層しておらず、内部を中空に形成しているものであり、比較例２は、内部に厚み９mmのロックウールボードを設けたものである。
【００４５】以下の表１は、上記実施例における防音ドアの遮音性能と重量とを計測し、比較例のものと対比して示している。遮音性能の評価は、ＪＩＳ規格Ａ１４１６（実験室における音響透過損失測定方法）に基づいて行い、その結果をＤ値として示している。
【００４６】
【表１】

【００４７】上記の表に示すＤ値とは、ＪＩＳ規格Ａ１４１６（建築物の遮音等級）に基づいて、空間平均音圧レベル差に関する遮音等級の基準周波数特性を定めて基準曲線とし、この基準曲線が５００Ｈｚで示す音圧レベル差（ｄＢ）の数値である。したがって、Ｄ値が大きいほど遮音性能がよいことになる。
【００４８】この表に示されるように、比較例の多孔質弾性体３と多孔質板４との積層構造を、表面板１、２に設置しない防音ドアでは、１２５〜２５０Hz付近で共鳴周波数ｆrmd における遮音性能の大幅な低下が起こった。比較例１のように内部が中空の場合、Ｄ等級ではＤ−１５の性能であり、また、比較例２のように内部に９mmのロックウールボードを設置することにより、遮音性は向上するものの、Ｄ等級ではＤ−２０の性能であって、防音ドアとして充分な遮音性は得られていない。
【００４９】これに対し、実施例１、２の防音ドアにおいては、いずれも多孔質弾性体３と多孔質板４との積層構造を表面板１、２に設置しないものと比較として、１２５〜２５０Hz付近の遮音性能が約１０dB以上向上している。この結果、Ｄ等級としては、実施例１のものでＤ−３５、また実施例２のものでもＤ−３０の性能が得られている。
【００５０】以上のように、上記実施例の防音ドアでは、いずれのものも、重量をほとんど増加させることなく軽量に形成されるものであり、かつ遮音性能が大幅に向上していることが分かる。
【００５１】
【発明の効果】請求項１記載の発明では、適切な物性範囲の多孔質弾性体と質量膜との積層構造によって、共振周波数ｆ1 を持つ新たなバネ−マス系の共振系が表面板に設置され、この共振周波数ｆ1 を二重パネル構造の共鳴周波数ｆrmd 付近とすることによって、動吸振機構により表面板の共鳴現象を抑制し、その結果、共鳴周波数ｆrmd 付近での遮音性の低下を改善することが可能となっている。
【００５２】また、多孔質弾性体と質量膜とにより板振動型吸音材を構成することができ、この板振動型吸音材の吸音作用によっても、防音ドアの遮音性能をより向上させることが可能となっている。
【００５３】この結果、防音ドアの重量や厚みを増加させずに遮音性能を向上させることが可能となり、軽量で施工時の取り扱い性が向上し、デザイン面での制約や壁との取り合い等の制限に対して自由度の高い防音ドアが実現できている。
【００５４】請求項２記載の発明では、多孔質板としてロックウール吸音板を用いて、吸音特性が向上している。
【００５５】請求項３記載の発明では、多孔質弾性体と多孔質板とからなる共振系が、連結一体化されているために、音波入射時の表面板の振動をよりよく抑制する働きがある。すなわち、この音波入射時の表面板の振動をよりよく抑制する働きと、表面板の共鳴現象を抑制する働きとが合わさって、遮音性をさらに向上させることが可能になっている。
【出願人】 【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
【出願日】 平成８年（１９９６）７月１９日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 成示 （外１名）
【公開番号】 特開平１０−３７６１９
【公開日】 平成１０年（１９９８）２月１０日
【出願番号】 特願平８−１９０９３８