JP2003213810A

JP2003213810A - 吸音パネル

Info

Publication number: JP2003213810A
Application number: JP2002013961A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Washiyama; 豊鷲山; Hiroyuki Kurita; 裕之栗田; Toyoaki Ito; 豊明伊藤
Original assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kawai Musical Instrument Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2003-07-30

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な吸音性能を、特に低周波数域において
確保することができる吸音パネルを提供する。【解決手段】パネル状の吸音材３と、音の透過性を有
し、吸音材３の少なくとも表面側に設けられたガス封入
容器２と、ガス封入容器２に封入され、空気よりも小さ
な音の伝播速度を有し、ガス封入容器２を介して導入さ
れた音の波長を短くするためのガス層４と、を備えてい
る。また、吸音材３は、表面および裏面が開放され、所
定の厚さを有するハニカムコア材で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、防音や音響対策などを
目的として、独立した状態であるいは建築物の天井や壁
などに取り付けた状態で用いられる吸音パネルに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば集会場、公民館、体育館や
コンサートホールなどの建築物の防音・音響対策の１つ
として、その天井や壁などに吸音材を取り付ける方法
が、一般的に採用されている。この吸音材としては、例
えばグラスウールやロックウールなどの繊維系多孔質の
ものが代表的であり、その中でも比較的安価で、施工性
が良く、環境にやさしいなどの利点を有することから、
グラスウールを用いた吸音パネルが多用されている。繊
維系多孔質吸音材の吸音メカニズムは、孔あき吸音材な
どと同様、基本的には空気の粘性を利用したものであ
り、特に、繊維相互が絡み合った部分に生じた空間が音
が通過する際の振動の減衰作用によって、音のエネルギ
ーが吸収されることにより、吸音効果が得られる。

【０００３】また、他の吸音材として、板状あるいは膜
状のものも知られている。このような板状または膜状の
吸音材では、上述した繊維系多孔質吸音材の場合のよう
な空気の粘性による音の減衰作用は起こらず、音の伝播
に伴う材料自身の振動によるエネルギー損失によって、
吸音効果が得られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の吸音材
のうち、グラスウールを用いた吸音パネルでは、上述し
たように、繊維相互が絡み合った部分に生じた空間を音
が通過する際の振動の減衰作用によって、音のエネルギ
ーが吸収される。このため、所要の吸音性能を確保する
ためには、音の伝播経路を長くすることが必要であり、
グラスウールの厚さを厚くしなければならない。しか
し、グラスウールを厚くすれば、それに比例して吸音パ
ネルの重量が増加する（例えば材圧５０ｍｍで約２ｋｇ
／ｍ²）。その結果、例えば体育館やコンサートホール
の天井にその全面にわたって取り付ける場合には、数百
枚〜数千枚の吸音パネルを支えるために、建物の支持構
造自体にかなり大きな強度をもたせなければならず、そ
の補強のための費用が非常に高くなり、建物の建造コス
トを上昇させる原因となってしまう。

【０００５】また、板状または膜状の吸音材では、材料
自身の振動によって吸音効果が得られるため、材料固有
の共振周波数付近では吸音効果が大きいものの、それ以
外の周波数域では十分な吸音効果が得られないという欠
点がある。

【０００６】また、低周波数域の音は、波長が長いため
に、従来の吸音材では吸音されにくい。このような低周
波数域の音は、人間に対して、心拍数の増減、圧迫感、
頭痛、吐き気または不眠などの物理的、心理的なストレ
ス症状を引き起こすといわれており、これを除去するこ
とが特に要求されている。

【０００７】本発明は、このような課題を解決するため
になされたものであり、良好な吸音性能を、特に低周波
数域において確保することができる吸音パネルを提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に係る吸音パネルは、パネル状の吸音材
と、音の透過性を有し、吸音材の少なくとも表面側に設
けられたガス封入容器と、ガス封入容器に封入され、空
気よりも小さな音の伝播速度を有し、ガス封入容器を介
して導入された音の波長を短くするためのガス層と、を
備えていることを特徴とする。

【０００９】この吸音パネルによれば、その表側で発生
した音は、まずガス封入容器を介してガス層内に導入さ
れる。このガス層は、空気よりも音の伝播速度が小さい
ので、音はガス層内を通過する際に、その速度が小さく
なる。また、音の波長と速度は比例関係にあるので、音
の速度が小さくなるのに伴い、その波長が短くなる。こ
のように、もとの音に対して速度および波長が小さくな
った音は、次いで、吸音材を通過する。このとき、音
は、その発生時よりも波長が短くなっているので、吸音
材により良好に吸音される。以上のように、ガス層によ
り音が減速され、それに伴い波長が短くなることで、波
長の長い低周波数域の音に対して、高い吸音効果を得る
ことができる。

【００１０】また、ガス層を構成するガスの種類を変更
することで、吸音材に進入する音の速度と、波長の長さ
を変更することができるので、吸音材により吸収される
音の周波数特性を調整することができる。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１に係る吸
音パネルにおいて、吸音材は、表面および裏面が開放さ
れ、所定の厚さを有するハニカムコア材で構成されてい
ることを特徴とする。

【００１２】本発明によれば、ガス封入容器内の気体に
より減速され、それに伴い発生時よりも波長が短くなっ
た音は、ハニカムコア材の内部に互いに独立して形成さ
れた多数のセルのそれぞれを通過し、その際に気体の粘
性によって減衰される。ハニカムコア材による吸音率が
最大となるピーク周波数は、ハニカムコア材の厚さに応
じ、一定の関係に従って変化する。したがって、本発明
の吸音パネルによれば、ハニカムコア材の厚さをガス層
の音の伝播速度に応じた所定の厚さに設定することによ
って、ハニカムコア材で効率良く音を吸収でき、良好な
吸音性能を確保することができる。また、従来のグラス
ウールを用いた吸音パネルと比較して、大幅な軽量化を
図ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態を詳細に説明する。図１は、一実施形態に
よる吸音パネル１を示している。吸音パネル１は、ガス
封入容器２と、吸音材３と、ガス層４と、パネル外枠５
とを備えている。

【００１４】ガス封入容器２としては、気密性に優れ、
かつ音を容易に透過する性質を有する素材が用いられ
る。そのような素材として、ポリエステルフィルム、ポ
リエチレンフィルムやゴムなどが挙げられる。本実施形
態では、ガス封入容器２は、低密度ポリエチレンと高密
度ポリエチレンの二重ラミネート型フィルムで構成され
ており、気密性に優れ、かつ音を容易に透過することに
加えて、伸縮自在であるとともに、安価であるという利
点を有している。また、ガス封入容器２は、吸音パネル
１の製造の際に、ガス４ａが封入されることによって膨
張し、周囲の構成要素によって膨張を阻止されることに
よって、パネル状に形成されている。

【００１５】吸音材３は、互いに独立する多数のセル３
ａを形成したハニカム構造体で構成されたハニカムコア
材であり、表面および裏面が開放され、全体としてパネ
ル状に形成されている。また、吸音材３は、ガス封入容
器２内に収容され、その裏面がガス封入容器２の内面に
貼り付けられている。ハニカムコア材としては、市販の
ものを採用することが可能である。また、その材質は、
軽量化の観点からは、紙や軽量金属材料などの比重が小
さいものが好ましい。さらに、セル３ａの形状およびサ
イズも特に制限はなく、例えばそのセル３ａの径が１／
２インチや、３／４インチなどの汎用サイズのものを採
用することが可能である。

【００１６】ガス層４は、ガス封入容器２内の吸音材３
よりも表面側に封入されたガス４ａで構成されている。
このガス４ａとしては、空気（０℃、１気圧のとき、音
速３３１ｍ／ｓ）よりも音の伝播速度が小さいものが用
いられる。この条件を満たすガス４ａとしては、フロン
１３４ａ（同１５４．２ｍ／ｓ）、硫化水素（同２８９
ｍ／ｓ）、二酸化硫黄（同２１１ｍ／ｓ）、塩素（同２
０５．３ｍ／ｓ）、エタン（同３０８ｍ／ｓ）やアルゴ
ン（同３１９ｍ／ｓ）などが挙げられる。また、上述の
条件に加えて、安全性や取り扱いやすさなども考慮した
上で、ガス４ａの種類を決定するのが望ましいことか
ら、本実施形態では、ガス４ａとして、フロン１３４ａ
を用いている。このフロン１３４ａは、無毒で不燃性で
あり、熱的にも化学的にも安定している。また、このフ
ロン１３４ａは、代替フロンと呼ばれているものであ
り、従来使用されていた特定フロンと呼ばれているもの
よりも、大気中に放出され、成層圏に滞留したときのオ
ゾンに対する破壊力が小さいことからその使用が認めら
れているものである。さらに、フロン１３４ａの音の伝
播速度は、上記したように、空気のおよそ１／２であ
る。このような、ガス４ａとして選択したフロン１３４
ａは、吸音パネル１の製造時に、ガス封入容器２に封入
されることにより、吸音材３の表面側にガス層４を形成
するとともに、吸音材３のセル３内にも浸入し、満たさ
れる。

【００１７】パネル外枠５は、ガス封入容器２の全体を
覆うように設けられている。このパネル外枠５は、吸音
パネル１をパネル状の形状に保持するとともに、ガス封
入容器２を破損しないように保護するためのものであ
り、例えば鉄製のパンチングメタルで構成されている。
表面および裏面の全面には、孔径３ｍｍ程度の多数の開
孔５ａが形成されており、表面および裏面の面積に対す
る吸音パネル１の開孔率は３３％である。これにより、
音の透過性が確保される。

【００１８】以上のような吸音パネル１によれば、その
表面側で発生した音は、まずパネル外枠５を通過する。
その際、パネル外枠５には、多数の開孔５ａが形成され
ているので、音は、減衰されることなくガス封入容器２
に到達する。また、ガス封入容器２は、前述したように
音の透過性を有しているので、音は、ガス封入容器２に
よっても減衰されることなく、ガス層４に導入される。
ここで、音は、ガス層４を構成するガス４ａにより減速
され、それに伴い波長も短くなる。本実施形態の場合
は、もとの音に対して音の速度がおよそ１／２になるの
に伴い、波長もおよそ１／２となる。このように減速さ
れ、波長が短くなった音は、次いで、吸音材３内に入
る。吸音材３内に到達した音は、多数のセル３ａのそれ
ぞれを通過し、その際にガス４ａの粘性によって減衰さ
れる。このとき、音の波長は、すでに短くなっているの
で、吸音材３により、効率良く減衰される。以上のよう
に、ガス層４のガス４ａにより音を減速させ、波長を短
くすることで、もともと波長の長い低周波数域の音に対
して、優れた吸音性能を得ることができる。また、吸音
パネル１は、吸音材３としてハニカムコア材を用いてい
るので、従来のグラスウールを用いた吸音パネルと比較
して、大幅な軽量化を図ることができる。

【００１９】図２は、本実施形態の吸音パネル１の吸音
性能を確認するために実施した試験結果の一例を示して
いる。この試験は、上述した構成の本実施形態の吸音パ
ネル１について、および比較例として、ガス封入容器２
にガス４ａに代えて空気を封入した場合について、それ
ぞれＪＩＳＡ１４１９による「残響室法吸音率の測定方
法」に基づいて行ったものである。具体的には、吸音パ
ネル１の試験体の寸法は、縦５００ｍｍ×横５００ｍｍ
×厚さ１００ｍｍであり、セル３ａの径が３／４インチ
で、厚さ２５ｍｍの紙製のハニカムコア材３と、厚さ
０．８ｍｍのパネル外枠５を用いた。

【００２０】図２（ａ）は、比較例についての試験結果
を、同図（ｂ）は、本実施形態の吸音パネル１について
の試験結果をそれぞれ示している。同図（ａ）に示すよ
うに、ガス層４を空気で構成した比較例では、最大の残
響室法吸音率（以下「吸音率」という）が得られたとき
の音の中心周波数（以下「ピーク周波数」という）は、
およそ１２００Ｈｚ付近であり、それをピークとして、
低周波数域側および高周波数域側ともに、吸音率は低下
している。特に、低周波数域側での吸音率の低下が著し
く、３２０Ｈｚ付近よりも低い周波数域では、この測定
方法では測定困難なほど低い吸音率となってしまう。一
方、ガス層４をフロン１３４ａで構成した本実施形態に
よれば、ピーク周波数は６００Ｈｚ付近であり、それを
ピークとして、比較例の場合とほぼ同様の変化率で、低
周波数域側および高周波数域側ともに、吸音率は低下し
ている。すなわち、本実施形態の吸音パネル１の音響特
性は、比較例よりも、全体として低周波数域側に移動し
ていて、吸音パネル１は、低周波数域において、吸音率
が非常に高く、優れた吸音性能が得られることが確認さ
れた。

【００２１】図３は、吸音パネル１を建物６の吸音壁材
として用いた例を示しており、図４は、図３のＸで示し
た部分を拡大して示した図である。図３に示すように、
吸音パネル１は、建物６の外壁７の内面に貼り付けられ
ている。例えば建物６が、騒音が激しく、低周波数域の
音の音源（図示せず）が建物６の内部に存在しているよ
うな工場である場合には、図４（ａ）に示すように、吸
音パネル１の表面側を建物６の内部に相対するように配
置することで、騒音を低減でき、効果的に低周波数域の
音を吸音できる。それにより、騒音が発生する環境で長
時間作業をしなければならない作業者の健康や、作業環
境を保全することができる。また、例えば建物６が一般
の家屋であって、外部に位置が不明な低周波数域の音の
発生源があるような場合には、図４（ｂ）に示すよう
に、吸音パネル１の表面側を外壁７に相対するように配
置することで、吸音パネル１で低周波数域の音を吸音
し、建物６の内部に達する低周波数域の音を低減させ、
低周波騒音を防止することができる。

【００２２】図５は、複数の吸音パネル１を、床Ｆ上に
並設した状態で、吸音衝立として用いた例を示してい
る。吸音パネル１は、極めて軽量であるため、音の発生
源の周辺に容易に移動させ、吸音衝立として設置するこ
とが可能である。これにより、例えばコンビニエンスス
トアの冷蔵庫や、工場のプレス機などの騒音の発生源の
周辺に適宜、配置することで、周辺への音の拡散を容易
に防止することができる。

【００２３】なお、本発明は、説明した実施形態に限定
されることなく、種々の態様で実施することができる。
例えば、実施形態では、ガス封入容器２とパネル外枠５
を、別々に構成しているが、音の透過性、気密性および
パネル状の形状を保持できる剛性を、ガス封入容器２の
みで確保できれば、パネル外枠５は必ずしも必要ではな
く、その場合は、吸音パネル１をより単純な構成とする
ことができる。また、実施形態では、ガス層４は一層の
みであるが、吸音材３を挟むように、ガス層４を二層設
けることで、音が、表面側または裏面側の、どちらから
発生した場合でも、同じ吸音性能を発揮できるように
し、表裏に関係なく吸音パネル１を設置できるようにし
てもよい。さらに、吸音材３とガス層４を一組として、
それを複数組重ねる構成とすることで、吸音性能をより
向上させたり、それぞれのガス層４を、互いに異なる種
類のガス４ａで構成することで、より広い範囲の周波数
域で、高い吸音率を有するようにしたりしてもよい。

【００２４】また、実施形態では、吸音パネル１を壁に
取り付けた例などを示したが、これを天井など、防音対
策を取るべき他の任意の被取付け面に取り付けても良い
ことはもちろんである。また、実施形態では、吸音パネ
ル１を、主に防音対策として用いる場合を例にとり説明
したが、これをコンサートホールや体育館などの音響調
整などに適用してもよい。また、実施形態で示した吸音
パネル１の各部の材質は、あくまで例示であり、本発明
の目的に合致する限り、他の適当な材質を採用すること
が可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部
の構成を適宜、変更することが可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上、詳述したように、本発明の吸音パ
ネルは、良好な吸音性能を、特に、低周波数域において
確保することができるなどの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による吸音パネルの構成を模
式的に示す図である。

【図２】図１に示す吸音パネルの吸音率と周波数との関
係（ｂ）を、ガス層を空気で構成した比較例（ａ）とと
もに示す図である。

【図３】図１の吸音パネルを吸音壁材として用いた例を
示す図である。

【図４】図３の矢印Ｘ部分の拡大図である。

【図５】図１の吸音パネルを吸音衝立として用いた例を
示す図である。

【符号の説明】

１吸音パネル２ガス封入容器３吸音材４ガス層４ａガス

フロントページの続き (72)発明者伊藤豊明静岡県浜松市寺島町200番地株式会社河合楽器製作所内Ｆターム(参考） 2E001 DF04 FA04 FA07 GA18 GA23 GA42 GA46 GA87 HB04 HE06 KA08 LA04 2E162 CB14 CB15 CD11 CD13 GA02 GA07 GB01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パネル状の吸音材と、音の透過性を有し、前記吸音材の少なくとも表面側に設
けられたガス封入容器と、前記ガス封入容器に封入され、空気よりも小さな音の伝
播速度を有し、前記ガス封入容器を介して導入された音
の波長を短くするためのガス層と、を備えていることを
特徴とする吸音パネル。
【請求項２】前記吸音材は、表面および裏面が開放さ
れ、所定の厚さを有するハニカムコア材で構成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の吸音パネル。