KANSAI UNIVERSITY
河井康人教授
環境都市工学部 河井康人教授
 音を伝える空気の振動について、まだ誰も気付いていなかった特徴的な動きを発見。その振動を抑える独自の「エッジ効果抑制理論」を応用し、高速道路などの騒音対策に使われる遮音壁用装置の製品化に成功しました。
 

30年前の発見が、「遮音」という発想に辿り着く

クラシック音楽が好きでコンサートホールなどの音響に興味をもち、関西大学の工学部建築学科(当時)で建築音響の理論解析を学んでいた河井教授。大学院へと進んだ学生時代に、プレート板周りの音場を境界積分方程式という数式を使って解析している際、ある現象を発見しました。プレート板に音波が当たると、その板の表裏で大きな音圧の差が生じ、その影響で板の境界付近では音を伝える空気の粒子が大きく振動していたのです。この発見が、日常のどのようなテーマに応用できるのか、アイデアを模索し続ける日々が続きます。そして30年余りを経た2009年頃、学生と進めていた遮音壁の研究とその発見が結びつきました。かくしてプレート板のへり(エッジ)部分での振動を小さくすれば、騒音を低減できるのではないかという発想に辿り着いたのです。

写真 吸音室での河井教授
遮音壁エッジ付近での音のエネルギーの時間平均流の図

常識を覆す「遮音装置」の製品化へ

河井教授は検証を重ね、空気の粒子速度を抑えるために、プレートエッジ付近に布や多孔質材のような音を透過する材料を置くと、騒音を吸収できることを発見。「エッジ効果抑制理論」と名付けられたこの理論は、遮音壁には金属などの硬い素材を利用するという当時の常識を、180度も覆す画期的なものでした。そして、友人である株式会社音響デザイン研究所の代表取締役で、劇場やコンサートホールの音響設計を数多く手掛けられた荒木邦彦さんの後押しもあり、道路遮音壁のトップメーカーである日本板硝子環境アメニティ株式会社と遮音壁の共同開発をスタート。高速道路に設置した際の強度や耐候性なども検証され、高速道路の騒音を大幅に低減する遮音壁用先端改良型減音装置「デュラカームE-fX®」が誕生しました。

高速道路に青空を、建設現場に太陽を

「デュラカームE-fX®」は従来の一般的な遮音装置に比べて小型で薄く軽量でありながら、高い遮音効果を発揮。その効果は、従来の一般的な遮音壁と比べて、体感で騒音を半分以上に低減します。また「デュラカームE-fX®」を取り付けた場合、遮音壁の高さを従来の約3分の1も低くすることができるので、高速道路の天空率もよくなり、空が開けて開放感を創出。現在、高速道路の試験施行も済み、新幹線など新たなシーンでの活用が期待されます。また、建設現場の遮音壁としても、戸田建設株式会社との共同開発で製品化が実現し、近隣への圧迫感や日照の問題なども緩和。社会に役立つ研究を追い求める河井教授の信念が結実し、騒音を減らすだけではなく景観を高めることにもつながりました。さらにこれらの装置は、小型薄型化により、基礎工事などのコストを低減できることも大きなメリットと言えます。

写真 遮音壁用先端改良型減音装置「デュラカームE-fX」
集合写真 左から(株)音響デザイン研究所代表取締役 荒木邦彦さん
関西大学環境都市工学部 河井康人教授
日本板硝子環境アメニティ(株)常務取締役 木元肖吾さん
関西大学社会連携部産学官連携コーディネーター 石原治さん

その好奇心が、社会に、世界に役立つ

河井教授の研究を支えたのが、関西大学の産学官連携センター。特許出願などの知的財産に関わるアドバイスや、JST(独立行政法人 科学技術振興機構)のA-STEP制度(研究成果最適展開支援プログラム)の応募などをサポートしました。産学官連携の基本ともいえる「学の実化」を学是に掲げる関西大学では、総合大学としての利点を活かしながら、社会のニーズを吸収し、よりよい社会を目指して制約に縛られず自由に研究できる風土と環境、そして研究成果を社会に還元する支援体制があります。河井教授の信念でもあり、学生に対して伝えたいことは、既成概念に囚われずに好奇心をもち、自分の学びが世の中のためにどのように活用できるか、常にアンテナをはること。社会で実となり役立つ理論を生み出してほしいと、河井教授は考えています。

(写真提供:『JST news』)

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