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明細書 :鉄道における防音材およびそれを用いた防音構造

発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 特許公報(B2)
特許番号 特許第4662114号 (P4662114)
公開番号 特開2005-091381 (P2005-091381A)
登録日 平成23年1月14日(2011.1.14)
発行日 平成23年3月30日(2011.3.30)
公開日 平成17年4月7日(2005.4.7)
発明の名称または考案の名称 鉄道における防音材およびそれを用いた防音構造
国際特許分類 G10K  11/162       (2006.01)
G10K  11/16        (2006.01)
E01D   1/00        (2006.01)
E01F   8/00        (2006.01)
FI G10K 11/16 A
G10K 11/16 C
G10K 11/16 D
E01D 1/00 Z
E01F 8/00
請求項の数または発明の数 3
全頁数 20
出願番号 特願2003-320334 (P2003-320334)
出願日 平成15年9月11日(2003.9.11)
審判番号 不服 2009-009447(P2009-009447/J1)
審査請求日 平成18年9月4日(2006.9.4)
審判請求日 平成21年4月30日(2009.4.30)
特許権者または実用新案権者 【識別番号】000173784
【氏名又は名称】財団法人鉄道総合技術研究所
【識別番号】000106955
【氏名又は名称】シバタ工業株式会社
発明者または考案者 【氏名】半坂 征則
【氏名】西村 充史
【氏名】崎畑 康典
【氏名】西本 安志
個別代理人の代理人 【識別番号】100069615、【弁理士】、【氏名又は名称】金倉 喬二
参考文献・文献 特開平8-87278(JP,A)
特開平9-119177(JP,A)
特開2001-222285(JP,A)
特開平10-46701(JP,A)
特開2001-303691(JP,A)
調査した分野 G10K 11/16
特許請求の範囲 【請求項1】
3mm以上の厚さで、弾性率1~8MPa、比重0.5~5程度の高分子製の可撓性板材内に厚さ方向の一側に片寄らせて0.3mm以上の厚さを有する補強材を埋設させて自立性と可撓性とを合わせもたせたことを特徴とする鉄道における防音材
【請求項2】
請求項1において、高分子材内に金属粉体を配合したことを特徴とする鉄道における防音材
【請求項3】
鋼鉄道橋の両側外面および底部下面を請求項1に示した防音材で覆ったことを特徴とする鉄道における防音構造。
発明の詳細な説明 【技術分野】
【0001】
本発明は、鉄道の沿線や鋼鉄道橋に敷設等して騒音を低減させる防音材およびそれを用いた防音構造に関する。
【背景技術】
【0002】
鉄道においては、近年高速化や高密度ダイヤ化が進む一方、沿線住民の静寂な住環境に対する志向性が高まっており、騒音対策の必要性が求められている。
そこで、騒音対策として、沿線に防音壁が設置されてきた。これら防音壁の鉄道線路側には、より高い防音効果を得るために、ガラス繊維やロックウール等の吸音材を、コンクリート壁に取り付けて防音壁を構成している(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。さらに、現在使用されている防音壁の主構造物は、石膏やモルタル材が主流であり、これらの材料にはアスベストが多く組み込まれて使用されている。
【0003】
また、鋼鉄道橋においては、橋桁部材自体の振動に伴い発生する構造物騒音が大きく、この対策も重要であるが、構造物騒音に対しては防音壁ではその防音効果は小さい。
構造物騒音対策としては、主に、(1)レールやまくらぎ等の橋上構造と桁の下部構造の間に防振材を介在させる。(2)桁に制振材を適用する。(3)桁全体を桁カバーで覆う。(4)上記(3)の桁カバー内に吸音材を設ける。等の対策が講じられてきたが、(1)や(2)は効果が限定的であり、10dB以下にするような抜本的な効果を期待するには(3)や(4)の対策が必要となる。

【特許文献1】特開2000ー336621号公報 (0019)
【特許文献2】特開2002ー250014号公報 (0010~0013)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような従来技術によると、防音壁はコンクリート等による壁面と吸音材から構成されるため、施工にあたっては、大がかりな工事となると共に沿線に沿った電線やケーブルの移動を伴う工事となるという問題があり、当然施工に多くの労力と時間を要することになる。
また、吸音材の材料にはアスベストやロックウ-ルが使用されているため、施工時の労働衛生上および設置後の沿線住民に対しての衛生上の問題がある。
【0005】
また、鋼鉄道橋における桁カバーは、石膏材等の重量物であるために、大がかりな施工になると共に桁カバーと橋桁間に防振処理が必要であり、それを行わないと桁カバー自体が振動し、それによって大きな騒音が発生し、桁カバーの防音性能が著しく損なわれることになる。
さらに、この桁カバーは非常なる重量物となるために、在来線にはその重量に耐えられない橋梁も少なくないという問題がある。
【0006】
また、桁カバ-材料についてもアスベスト、ロックウ-ルの問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
そこで本発明は、可撓性を有する3mm以上の厚さを有する板状の高分子材内に厚さ方向の一側に片寄らせて0.3mm以上の厚さを有する補強材を埋設させて自立性と可撓性を合わせもつ防音材としたことを特徴とする。
【0008】
さらに、鋼鉄道橋の両側外面および底部下面を上記防音材で覆って防音構造としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
以上の本発明によると、板状の高分子材内に補強材を埋設して自立性と可撓性を合わせもたせた防音材としたことにより、この防音材を鉄道の沿線に沿って設けた枠等に吊るすようにして取り付けることができ、施工が容易で、しかも防音効果の大きい防音材であると共に防音構造となる。
また、鋼鉄道橋の両側と底部をその防音材で覆うことにより、鋼鉄道橋の防音効果を容易にはかることができる。
【0010】
また、本防音材はそれ自体が高い振動減衰性能を有するために、他に制振措置を必要としない効果を有する。
さらに、このように防音材の鉄道の沿線沿いおよび鋼鉄道橋への設置は、新しく取り付けるのは勿論のこと、既存の枠や鋼鉄道橋への取り付けが可能であり、保守・点検も容易である。
【0011】
また、アスベストやロックウール等の衛生上問題となる成分を含有しない材料で防音材を構成することができる効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下に本発明の実施の形態例を図面を用いて説明する。
図1は拡大説明図であり、図において、1は弾性材製の板状の高分子材であり、適度な比重および振動減衰性を有する。この高分子材としては、天然ゴム、スチレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、アクリルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴム等の合成ゴム、熱可塑性エラストマー、オレフェン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー等の熱可塑性エラストマーおよびウレタンやクロロプレン等の発泡ゴム等である。そこで、この高分子材1は自動車タイヤや鉄道における車両および軌道施設から発生する使用済の高分子材料を再生処理したものでもよい。
【0013】
上記の高分子材1の弾性率は室温において0.1~20MPaであり、望ましくは1~8MPa程度である。損失係数は室温で0.1以上であり、望ましくは0.5以上である。比重は0.5~5程度であり、望ましくは0.7~2程度である。
高分子材1の厚さは、材料の比重との兼ね合いはあるが、3~30mm程度であり、望ましくは、沿線防音材に関しては5~20mm、鋼鉄道橋に関しては3~10mm程度である。
【0014】
また、遮音性能を向上させるために高分子材の比重を高くすることもよく、その手段としてはタングステン、酸化亜鉛等の金属粉体を配合するとよく、その添加量は、20~90重量%のである。
さらに、高分子材1は、図2に示す如く、異なる高分子材料を合わせた複合層から構成してもよい。その場合の組み合わせ状態は自由であり、例えば、一方側の層は材質を代えたり発泡等によって低比重の材料とし、他方側の層は高比重の材料とする等の組み合わせであり、その各層の厚さは任意に定め、一方の材料がシート状程度であってもよい。
【0015】
なお、高分子材料には、その他に老化防止材、可塑剤、充填材、加工補助材、加硫系薬剤等を必要に応じて添加する。
2はこの高分子材内に埋設した補強材であり、その埋設位置は厚さ方向のどこでもよいが、厚さ方向の一側に片寄らせておくとよい。以上によって防音材3が構成される。
この補強材2の材料としては、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属系、セラミック等の無機系の線材や板材が適用できる。線材の場合は、0.3~5mm程度であり、望ましくは0.5~2mmである。板材の場合は、厚さ0.3~2mm程度である。
【0016】
補強材2の構造は、線材の場合は、例えば図3(a)、(b)、(c)、(d)に示す如く、縞状、網目状、連輪状等に構成し、縞、網、連輪のそれぞれの線間空間は自由であり、例えば、0.1~1000mm等とする。ただし、線材の太さと線間空間は全体として適度な自立性と可撓性が得られるようにする。目安としては、防音材3全体の曲げ剛性が0.5~500Pa程度であり、望ましくは0.5~20Pa程度である。また、板材の場合は、単板の平板や波板もしくは図4に示す如く、それに多孔を設ける等して用いる。この場合も、上記と同様に自立性と可撓性が求められる。
【0017】
このように構成された防音材3を、従来のモルタル板の遮音材の遮音性能と比較してそれを図5のグラフに示す。本発明の防音材は、通常比重のエチレンプロピレン材(比重1.5)およびタングステン粉末を配合して比重を高めた材料(比重4.5)の例を示す。
本発明の防音材3とモルタル材の厚さを共に5mmとした。試験は図6に示すように、約500×500mmの開口を設けた箱101内にスピーカ102を設置し、開口を各試験体103で覆った。104は音響インテンシティーマイクである。
【0018】
これによって、スピーカ102からランダム正弦波を定常的に発生させたときの箱101内と箱101外の音圧を音響インテンシティーマイク104で測定してその差を求めて音響透過損失レベルを求めた。
つぎに、このような防音材3を鉄道沿線の防音壁として設置する場合を説明する。
図7に示す如く、所定間隔、例えば10~200cm間隔に沿線に沿ってH型鋼等による枠柱4をそのH溝が対向するように設け、その枠柱4間にH溝に防音材3を嵌めて設置して構成する。
【0019】
この場合、防音材3の補強材2が高分子材の厚さ方向の一側に片寄って埋設されている場合には、補強材2が外側になるようにして設置する。また、高分子材1に低比重層が有る場合にはそれが内側になるように配置する。
また、作業性を考慮して、一枚の重量を軽くするために図8に示す如く、高さを短くし、中程に仕切り材5を嵌めて(なくても可)2段以上に分割して設置するようにしてもよい。
【0020】
さらに異なる設置構造としては、図9に示す如く、沿線に沿って枠体6を連続して配置し、その枠の横材7に防音材3を掛けるようにして垂らして二重にし、その重なった両側を係止具8によって所定の間隔にもしくは所定幅を係止するようにして設置した構造でもよい。なお、図面では横材7が枠体6の上部に一本であるが、必要に応じて中程や下部に設けてもよく、その場合にはその横材も挟んで掛けるようにして設置する。上記係止具8は容易に外れることがないような構造であればどのような構造でもよく、例えばボルトとナットによる固定やクリップによる固定等である。
【0021】
さらに、下部の動きを制限するように下部の両側を枠体6に支持具等によって支持してもよい。
また、必ずしも上下方向の全長を二重構造にしなくてもよく、上部だけを折り曲げて重ね、その重なった部分の両側を係止具8で係止し、その下方は一枚のみの構成として設置してもよい。
【0022】
さらに異なる設置構造としては また、図10に示す如く、枠体を網付きのフェンス9で構成してもよい。
このように枠体はどのような形式の枠体でもよく、既存の使用可能な枠体やフェンスがあったらそれを利用することができる。
以上のように枠柱や枠体を沿線に沿って配置するだけで防音材3を設けることができるために、既設の沿線沿の通信ケーブル等も、それらを移動させることなく、枠柱や枠体を適宜にずらして設置することにより、その移動に合わせて防音材3の柔軟性によって曲げることができ、既存の施設をいじることなく防音壁を設置することが可能である。
【0023】
つぎに、鋼鉄道橋に使用する場合を説明する。
図11は上路プレートガーダ橋の場合であり、図は構造説明図を示し、図において、10は主桁、11は上フランジ、12は下フランジであり、この上フランジ11間にまくらぎ13が配置され、レール25が敷設される。
そこで、図12に示す如く、両主桁10の側部および底部(下フランジ間)を外側から覆うように防音材3を溝形に曲げてその両上端を上フランジ11の長手方向に固定することにより、橋の両側と底部の3方を覆うことができる。
【0024】
なお、上記の上フランジ11への防音材3端部の固定方法は、ボルト止め、係止具止め、接着等適宜に定める。
図13は、防音材3の上端部がまくらぎ13の上面より上方に位置するように高く延ばした構造である。この場合、本防音材3は自立性があるために支持材によって直立状態を支持しなくてもよいが、確実な支持を保つ場合には必要に応じて所定間隔に支持材を上フランジ11に立ててそれに防音材3を係止具等によって係止するようにすればよい。
【0025】
このように構成することにより一層の防音効果をはかることができる。
上記の構造は側部および底部の3方をまとめて覆う構造であるが、図14に示す如く、両主桁10の下フランジ12間の下部と、両主桁10の上下フランジ11、12間の側部を、それぞれ独立して個別に防音材3を固定して3方を覆う構造としてもよい。なお、上記図13に示した防音材3の上端部がまくらぎ13の上面より上方に位置するように高く延ばす構成をこの構造によって行ってもよい。
【0026】
つぎに、下路トラス橋に用いる場合について説明する。
図15は下路トラス橋の構造説明図であり、図において、14は端柱、15は垂直材、16は横桁、17は中間横桁、18は縦桁、19は中間縦桁であり、この中間縦桁19間にまくらぎ13が配置される。
そこで、図16に示す如く、両垂直材15および縦桁18を外側から覆うように防音材3を断面形状を溝型に曲げてその両端を垂直材15に固定することにより、橋の両側部と底部の3方を覆うものである。
【0027】
なお、上記の垂直材15への防音材3端部の固定方法は、ボルト止め、係止具止め、接着等適宜に定める。
このように垂直材15の上部まで防音材3で覆ってしまうのが防音効果はよいが、景色が見えなくなってしまうことになる。そこで、図17に示す如く、防音材3の上端部がまくらぎ13の上面より上方に位置するような高さで止めた構造としてもよく、この高さで上記よりは劣るが十分な防音効果がある。
【0028】
また、図示しないが、上記と同様に両垂直材15と縦桁18間をそれぞれ独立させて個別に防音材3を取り付けてもよい。
つぎに、下路プレートガーダ橋に用いる場合について説明する。
図18は下路プレートガーダ橋の構造説明図であり、図において、20は主桁、21は中間横桁、22は中間縦桁であり、この中間縦桁22間にまくらぎ13が配置される。
【0029】
そこで、図19に示す如く、両主桁20および中間縦桁22を外側から覆うように防音材3を断面形状を溝型に曲げてその両上端を主桁20に固定することにより、橋の両側部と底部の3方を覆うものである。
なお、上記の主桁20への防音材3端部の固定方法は、ボルト止め、係止具止め、接着等適宜に定める。
【0030】
また、図20に示す如く、両主桁20の下フランジ間の下部と、両主桁20の上下フランジ間の側部にそれぞれ独立して個別に防音材3を固定して3方を覆う構造としてもよい。
つぎに、合成桁橋に用いる場合について説明する。
図21は合成桁橋の構造説明図であり、図において、23は主桁、24はこの主桁23間に渡した床板であり、その床板24上にまくらぎ13が配置される。 そこで、図22に示す如く、両主桁23を外側から覆うように防音材3を断面形状を溝型に曲げてその両上端を主桁23もしくは床板24に固定することにより、橋の両側部と底部の3方を覆うものである。
【0031】
なお、上記の主桁23もしくは床板24への防音材3端部の固定方法は、ボルト止め、係止具止め、接着等適宜に定める。
また、図23に示す如く、両主桁23の下フランジ間の下部と、両主桁23の上下フランジ間の側部にそれぞれ独立して個別に防音材3を固定して3方を覆う構造としてもよい。
【0032】
なお、上記した各形式の橋梁は例示であり、これらに限るものではなく、本発明は他の形式の橋梁にも同様にして防音構造とすることができる。しかも、防音材3自体が高い振動減衰性能を有するために、他に制振構造や防音装置を必要としない。
また、本発明は、新築構造の橋梁はもとより、既存の鋼鉄橋梁にも容易に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】防音材の拡大説明図
【図2】他の防音材の拡大説明図
【図3】補強材の説明図
【図4】他の補強材の説明図
【図5】遮音性能を示すグラフ
【図6】試験装置の説明図
【図7】沿線に設けた防音構造例の説明図
【図8】沿線に設けた他の防音構造例の説明図
【図9】沿線に設けた他の防音構造例の説明図
【図10】沿線に設けた他の防音構造例の説明図
【図11】上路プレートガーダ橋の構造説明図
【図12】上路プレートガーダ橋の防音構造例の説明図
【図13】上路プレートガーダ橋の他の防音構造例の説明図
【図14】上路プレートガーダ橋の他の防音構造例の説明図
【図15】下路トラス橋の構造説明図
【図16】下路トラス橋の防音構造例の説明図
【図17】下路トラス橋の他の防音構造例の説明図
【図18】下路プレートガーダ橋の構造説明図
【図19】下路プレートガーダ橋の防音構造例の説明図
【図20】下路プレートガーダ橋の他の防音構造例の説明図
【図21】合成桁橋の構造説明図
【図22】合成桁橋の防音構造例の説明図
【図23】合成桁橋の他の防音構造例の説明図
【符号の説明】
【0034】
1 高分子材
2 補強材
3 防音材
4 枠柱
5 仕切り材
6 枠体
7 横材
8 係止具
9 フェンス
10 主桁
11 上フランジ
12 下フランジ
13 まくらぎ
14 端柱
15 垂直材
16 横桁
17 中間横桁
18 縦桁
19 中間縦桁
20 主桁
21 中間横桁
22 中間縦桁
23 主桁
24 床板
図面
【図1】
0
【図2】
1
【図3】
2
【図4】
3
【図5】
4
【図6】
5
【図7】
6
【図8】
7
【図9】
8
【図10】
9
【図11】
10
【図12】
11
【図13】
12
【図14】
13
【図15】
14
【図16】
15
【図17】
16
【図18】
17
【図19】
18
【図20】
19
【図21】
20
【図22】
21
【図23】
22