JP2006011356A - 音響機器の音質改善構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 各種音響機器の音質を二次音を抑制することによって改善する音響機器の音質
改善構造を提供する。
【解決手段】 音響機器の音質改善構造は、例えばドアパネルに貼り合わせられる二次音抑制シート3を有している。二次音抑制シート3は、損失正接（Ｔａｎδ）のピーク値が２．５以上である有機高分子材料からなる制振シート7と縦弾性係数が１ＧＰａ以上である
拘束部材8とがこの順に積層されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種音響機器（映像を伴うものを含む）の音質改善構造に関する。

近年、車載用音響機器については高級化・高性能化が進んでいるが、これを搭載した自動車の振動および車載用音響機器からの原音に基づく（例えば、車内各部に当たって生じる）二次音の影響により、車内の乗員は、音響機器が本来持っている音質よりも低下した音を聞かされていることになる。そこで、特許文献１には、その音質を改善する構造として、スピーカを取り付けるブラケットを制振材で置き換えることが提案されている。
実開平５−９０９５号公報

上記特許文献１の音質改善構造では、スピーカの取付け部材として所定のブラケットを使用しないものには適用できないという問題があった。また、減衰性に優れた制振材を使用することにより、振動に伴うノイズは改良されるものの、車載用音響機器からの原音に基づく二次音（例えば倍音）等の抑制には十分な効果を奏さず、必ずしも車載用音響機器の音質改善に十分寄与しているとは言えなかった。

また、車載用に限らず、家庭用や業務用の各種音響機器についても、その音質の改善が望まれている。

この発明の目的は、各種音響機器の音質を二次音を抑制することによって改善する音響機器の音質改善構造を提供することにある。

この発明による音響機器の音質改善構造は、音響機器の周辺機器の少なくとも一部に、損失正接（Ｔａｎδ）のピーク値が２．５以上である有機高分子材料からなる制振シートと縦弾性係数が１ＧＰａ以上である拘束部材とがこの順に積層された二次音抑制シートが貼り合わされていることを特徴とするものである。

周辺機器とは、車載用音響機器の場合のスピーカが取り付けられるドア、床、天井、ボンネット、トランク、フェンダー、ピラー、リアマウント、ダッシュボードなどの機器を意味し、室内用音響機器の場合の機器収納用ボード、棚、ラックその他の周辺の機器を意味する。

制振シートは、長さ２５０mm×幅２０mm×厚み１．６mmのＳＰＣ鋼鈑の片面全面に貼合した状態で測定された２０℃におけるＪＩＳ Ｇ０６０２「中央支持定常加振法」 に準拠して測定された損失係数が０．１５以上であることが好ましい。

制振シート用の有機高分子材料は、損失正接（Ｔａｎδ：以下単に「Ｔａｎδ」ということがある。）のピーク値が１００Ｈｚで測定された値で２．５以上であるものが好ましく、例えば極性基を有する高分子材料が好適に使用される。このような高分子材料の例として、ＰＶＣ、ポリ塩化ビニリデン、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ＡＢＳ、ＢＳ（ブチレン−スチレン）、ＡＳ（アクリロニトリル−スチレン）、ＭＳ（メタクリル酸メチル−スチレン）、ＢＮ（ブチレン−アクリロニトリル）、ＥＶＡなどが挙げられる。

有機高分子材料は、例えば、塩素含有量２０〜７０重量％の塩素系高分子材料と、炭素数１０〜５０で且つ塩素含有量３０〜７０重量％の少なくとも１種の塩素化パラフィンとからなる樹脂組成物が好ましく、また、塩素含有量２０〜７０重量％の塩素系高分子材料と、炭素数１２〜１６で且つ塩素含有率３０〜７０重量％の第１塩素化パラフィンおよび炭素数２０〜５０で且つ塩素含有率３０〜７０重量％の第２塩素化パラフィンの混合物とからなる樹脂組成物が特に好ましい。

塩素系高分子材料としては、例えば、塩化ビニル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩素化ポリエチレン系樹脂、塩素化塩化ビニル系樹脂等が挙げられる。

塩素系高分子材料の塩素含有量は、少なすぎると音質改善性が低下し、多すぎると制振シートが硬くなりすぎて成形が難しくなるので、２０〜７０重量％とするのがよい。

塩素化パラフィンは、炭素数が１０〜５０で、塩素含有率が３０〜７０重量％であるものであれば、限定されず、液状のものでも固体のものでもよい。塩素化パラフィンは、単一物質からなるものでも、２以上の物質の混合物でもよい。塩素化パラフィンは１種類で単独使用されても、２種類以上併用されてもよい。

塩素化パラフィンの炭素数は、小さすぎると塩素化パラフィンがブリードアウトしてしまい、大きすぎると十分な音質改善性が発現しないため、好ましくは１２〜５０であり、塩素化パラフィンが１種類で使用される場合、好ましくは１２〜２０、より好ましくは１２〜１６である。

塩素化パラフィンの塩素含有量は、少なすぎると、充分な音質改善性が発現せず、且つ、塩素化パラフィンが塩素系高分子材料と相溶しにくくブリードアウトする恐れがあり、多すぎると、やはり塩素化パラフィンが塩素系高分子材料と相溶しにくくブリードアウトする恐れがあるので、３０〜７０重量％とするのがよい。塩素化パラフィンの塩素含有量が塩素系高分子材料の塩素含有量に近いほど、音質改善性が良くなるので、塩素系高分子材料の塩素含有量に従って、塩素化パラフィンの塩素含有量を決めればよい。

塩素系高分子材料に対する塩素化パラフィンの量は、少なすぎると十分な音質改善性が得られず、多すぎると強度が小さくなって樹脂組成物が形態を保持しにくくなるため、塩素系高分子材料１００重量部に対して１００〜４００重量部が好ましい。

塩素化パラフィンの混合物は、炭素数１２〜１６で且つ塩素含有率３０〜７０重量％の第１塩素化パラフィンおよび炭素数２０〜５０で且つ塩素含有率３０〜７０重量％の第２塩素化パラフィンから構成される。このように炭素数が互いに異なる２種の塩素化パラフィンを用いることにより、損失正接（Ｔａｎδ）のピーク値をより上昇させ、すぐれた音質改善性を得ることができる。

この場合、第２塩素化パラフィンの割合を全塩素化パラフィン中４０重量％以上とすると、損失正接（Ｔａｎδ）のピーク値をより上昇させるとともに長期に亘って維持することができ、且つ、塩素化パラフィンの制振シートからのブリードアウトを抑制させることができるので好ましい。

塩素系高分子材料に対する塩素化パラフィン混合物の量は、少なすぎると十分な音質改善性が得られず、多すぎると強度が小さくなって樹脂組成物が形態を保持しにくくなるため、塩素系高分子材料１００重量部に対して５０〜３００重量部が好ましい。

有機高分子材料には必要に応じて塩素化パラフィン以外の可塑剤が添加されてもよい。特に有機高分子材料が硬過ぎる場合、可塑剤を添加するのが好ましい。塩素化パラフィン以外の可塑剤としては、フタル酸エステル、アジピン酸エステル、リン酸エステル、エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化脂肪酸エステル、トリメリット酸エステル、ピロメリット酸エステル、セバチン酸エステル、クエン酸エステル、（メタ）アクリル酸オリゴマー、（メタ）アクリル酸エステルオリゴマー、メタクリル酸エステルなどが好ましい。塩素化パラフィンのブリードアウトを抑制するには、フタル酸系可塑剤が好ましい。これらは単独で用いても、２種類以上組み合わせ用いてもよい。フタル酸系可塑剤以外の可塑剤を用いる場合には、これにフタル酸系可塑剤と併用するのが好ましい。

可塑剤の配合量は、有機高分子材料１００重量部に対し５０〜２００重量部、好ましくは６０〜１８０重量部、より好ましくは１００重量部以下である。この範囲でブリードアウトが抑制でき、音質改善効果も発現できる。

有機高分子材料には必要に応じて充填材が添加されてもよい。特に、樹脂組成物にある程度の硬さを付与したいときは、充填材を添加するのがよい。充填材としては、鉄粉、アルミニウム粉、銅粉等の金属粉；マイカ、カオリン、モンモリロナイト、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、リン酸マグネシウム、結晶性炭素（グラファイト等）、バーミキュライト等の無機質充填材などが例示される。これらは、単独で用いられても、２種類以上併用されてもいい。充填材の量は、多すぎると樹脂組成物の音質改善性が低下するので、有機高分子材料１００重量部に対して、好ましくは３００重量部以下である。

有機高分子材料からなる制振シートの作製方法は、特に限定されず、例えば押出成形法、カレンダー成形法、溶剤キャスト法等の一般的なシート成形方法であってよい。得られたシートを所要サイズにカットして音響機器の音質改善構造の構成に供する。

拘束部材は、縦弾性係数が１ＧＰａ以上であるものであれば特に限定されないが、制振シート用の有機高分子材料より縦弾性係数が大きい材料がよい。

このような拘束部材の例として、鉛、鉄、鋼材（ステンレス鋼を含む）、アルミニウム等の金属材料；コンクリート、石膏ボード、大理石、スレート板、砂板、ガラス等の無機材料；ポリカーボネート、ポリサルフォン等のビスフエノールＡ変性樹脂；ポリ（メタ）アクリレートなどのアクリル樹脂；塩化ビニル系樹脂、塩素化塩化ビニル系樹脂等の塩素系樹脂；アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系ゴム等のゴム系材料；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等の飽和ポリエステル；スチレン系樹脂；ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂；ナイロン６、ナイロン６６、アラミド（芳香族ポリアミド）等のポリアミド系樹脂；メラミン系樹脂；ポリイミド系樹脂；ウレタン系樹脂；ジシクロペンタジエン、ベークライト等の熱硬化性樹脂；木、紙等のセルロース系材料；キチン、キトサンなどからなる板材またはシートが挙げられる。

これらは単独で用いても、２以上の組み合わせで用いてもよい。拘束部材はガラス繊維、カーボン繊維、液晶などで補強されていてもよく、互いに異なる材料からなる複合板であってもよく、さらに、これらの材料からなる発泡体であってもよい。

拘束部材の形状は特に限定されず、シート状、板状、棒状、ブロック状などであってもよい。好ましくはシート状拘束部材が用いられる。平滑な金属板からなる拘束部材は反射率が大きくなる傾向を有するので、表面に凹凸を設ける、孔を開ける、拘束部材を無機材にする、などにより反射率を低減させるのが好ましい。孔径は、孔が汚れなどで塞がれないように、直径３〜２０ｍｍ程度にするのがよい。拘束部材が振動していても、拘束部材の縦弾性係数があまり低下しなければ、表面の凹凸や孔開けなどで音質改善効果は増す傾向にある。

制振シートおよび拘束部材の厚みは任意であってよいが、薄すぎると音質改善性が劣り、厚すぎると重量が重くなり施工性が悪くなるので、制振シートの厚みは好ましくは１００μｍ〜１０ｍｍ、拘束部材の厚みは好ましくは５０μｍ〜１０ｍｍである。縦弾性係数１００ＧＰａ以上の硬い拘束部材の場合は、厚みは好ましくは５０μｍ〜２ｍｍである。

塩素化パラフィンを含む樹脂組成物は適度な粘着性を有し、二次音抑制シートを貼り合わせる際の施工性が良い。粘着テープなどを使用して二次音抑制シートを固定するようにしてももちろんよい。

施工性を良くするための構成としては、制振シート（の拘束部材が貼り合わせられていない方の面全面）に、可塑剤移行防止フィルムを介して両面粘着テープが貼り付けられていることが好ましい。

可塑剤移行防止フィルムは、塩素化パラフィン等の可塑剤のＳＰ値から１．０以上離れている熱可塑性フィルム（例えばＰＥＴフィルム）とされ、その厚みは、厚すぎると音質改善シートの性能が損なわれ、薄すぎると可塑剤移行の効果が損なわれることから、５〜１００μｍが好ましい。

両面粘着テープは、例えば、不織布を基材とするアクリル系粘着剤とされ、その粘着力は、１０Ｎ／２０ｍｍ以上（ＪＩＳＺ０２３７準拠）が好ましく、その厚みは、厚すぎると制振シートの性能が損なわれることから、０．２ｍｍ以下が好ましい。

制振シートに可塑剤移行防止フィルムを介して両面粘着テープが貼り付けられていることにより、施工性が良くなるとともに、制振シートの可塑剤の移行が防止され、長期にわたって音質改善効果を維持することができる。

本発明による音響機器の音質改善構造を製作する方法は任意であってよいが、施工性を良くするためには、予め制振シートと拘束部材を貼合するとともに、制振シートの拘束部材が貼り合わせられていない方の面全面に可塑剤移行防止フィルムを介して両面粘着テープを貼合して二次音抑制シートを予め大きめに作製しておき、音響機器本体またはその周辺機器の面積に応じてはさみなどでカットした後、制振シートが直接または両面粘着テープを介して音響機器本体またはその周辺機器に密着するように貼付けるのがよい。制振シートおよび拘束部材からなる二次音抑制シートを多層状に設置してもよい。

車載用音響機器の音質改善構造に適用される場合には、二次音抑制シートは、例えば、鋼板パネル（外パネルおよび内パネルの２枚のパネルからなる）および内張からなるドアの少なくとも鋼板パネルの少なくとも一部に貼り合わせられる。二次音抑制シートは、施工性の面からは、好ましくは内パネルの室内側の面（内張に近い側の面）の略全面に貼り付けられ、振動に伴うノイズを削減する面からは、好ましくは、さらにスピーカの裏面に対応する外パネル内側面に貼り付けられる。この場合に、自動車のドアは、容易に８０℃程度の高温となることから、制振シートは、高温時にずれ落ちないようにされていることが好ましく、このような観点から、例えば、炭酸カルシウムを有機高分子材料１００重量部に対して、１００〜１０００重量部、さらに好ましくは、２００〜６００重量部充填されていることが好ましい。さらにまた、拘束部材としては、ドアのパネルが曲線状であることから、ドア面に沿いやすい特性を有しているものとするために、縦弾性係数が１〜１００ＧＰａであることが好ましく、このような拘束部材としては、例えば、厚みが０．０５〜１．０ｍｍ（より好ましくは厚みが０．１〜０．３ｍｍ）のアルミニウム製薄板が例示される。

この発明の音響機器の音質改善構造によると、音響機器本体および周辺機器の少なくとも一方に損失正接（Ｔａｎδ）のピーク値が２．５以上である有機高分子材料からなる制振シートと縦弾性係数が１ＧＰａ以上である拘束部材とがこの順に積層された二次音抑制シートが貼り合わされているので、各種音響機器の本体形状や取付け部材の構造に全く影響されずに設置することが可能であり、しかも、従来考慮されていなかった二次音を抑制することによって、原音を忠実に再生するという点で、音質を大幅に改善することができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明による音響機器の音質改善構造を車載用音響機器（カーオーディオ）に適用した実施形態を示すもので、この音質改善構造(1)は、スピーカ(9)が取り付けられた車体のドア(2)に貼り合わせられた二次音抑制シート(3)を有している。

ドア(2)は、外側鋼板パネル(4)、内側鋼板パネル(5)および内張(6)を有しており、この実施形態では、二次音抑制シート(3)は、図に示すように、内側鋼板パネル(5)の室内側の面のスピーカ(9)を除いた略全面および内張(6)の室外側の面の略全面と、図示省略したが、外側鋼板パネル(4)のスピーカ(9)の裏面に対応する面とに貼り付けられている。

二次音抑制シート(3)は、有機高分子材料からなる制振シート(7)およびアルミニウム製薄板からなる拘束部材(8)の積層体であり、拘束部材(8)を外側（密着しない側）にして、両面粘着テープ（図示略）の粘着力によって鋼板パネル(4)(5)および内張(6)に密着させられている。内側鋼板パネル(5)の室内側の面および内張(6)の室外側の面には凹凸などの曲線部が存在しているが、拘束部材(8)がアルミニウム製薄板とされていることにより、二次音抑制シート(3)は、これらの曲線部にも密着可能な形状追随性を有している。なお、二次音抑制シート(3)の貼り付け箇所は、上記のものに限られるものではなく、外側鋼板パネル(4)の室内側の面の略全面に貼り付けるようにしてもよく、また、内側鋼板パネル(5)および内張(6)については、必要に応じて、二次音抑制シート(3)を貼り付けない箇所ができてもよい。また、ドア(2)だけに限定せずに、天井や床の金属板部分や合成樹脂部分にも合わせて貼り付けるようにしてもよい。車載用音響機器のスピーカーを内張(6)を外して取り付ける場合には、その施工性の点から、図示したように内側鋼板パネル(5)および内張(6)に貼り合わせることが好ましい。

本発明を実施例に基づいてさらに詳しく説明する。

実施例１
塩素化ポリエチレン（昭和電工社製、商品名「エラスレン４０２ＮＡ」、塩素含有量４０重量％）１００重量部と塩素化パラフィン（旭電化社製、品番「Ｅ５００」、塩素含有量５０重量％、平均炭素数１４、炭素数１２〜１６＝９９重量％）２５０重量部と塩素化パラフィン（味の素ファインテクノ社製、商品名「エンパラ７０」、塩素含有量７０重量％、平均炭素数２６、炭素数２０〜５０＝９９重量％）２００重量部と充填材としての炭酸カルシウム４００重量部とをロール練り機で混練し、得られた樹脂混練物を１２０℃でプレスして、厚さ１．５ｍｍの制振シート(7)を得た。樹脂混練物のＴａｎδは２．７であった。そして、制振シート(7)に拘束部材として０．２ｍｍのアルミニウム製薄板(8)（弾性率は７０ＧＰａであった。）を貼付けて二次音抑制シート(3)を作製した。二次音抑制シートの損失係数は０．２３であった。貼付けは、両面粘着テープ（積水化学社製、商品名「ダブルタックテープ＃５７６２」）を使用して行うとともに、図５に示すように、４０μｍのＰＥＴフィルムからなる可塑剤移行防止フィルム(22)を制振シート(7)と両面粘着テープ(21)との間に介在させた。この二次音抑制シート(3)を実車（カローラフィールダー）のドア(2)の内側鋼板パネル(5)および内張(6)に貼り付けた。

実施例２
上記カローラフィールダーのドア２セットに実施例１と同様にして制振シートを貼り付け、１．７ｍ隔てて立設したこと以外は実施例１と同様である。

比較例１
二次音抑制シート(3)がドア(2)に貼り合わせられていないものを比較例１とした。

比較例２

塩素化パラフィン（旭電化社製、品番「Ｅ５００」、塩素含有量５０重量％、平均炭素数１４、炭素数１２〜１６＝９９重量％）の量を２５０重量部、塩素化パラフィン（味の素ファインテクノ社製、商品名「エンパラ７０」、塩素含有量７０重量％、平均炭素数２６、炭素数２０〜５０＝９９重量％）の量を１００重量部としたこと、拘束部材として、０．０５mmのアルミニウム製薄板（弾性率は７０ＧＰaであった。）を使用したこと以外は実施例２と同様である。樹脂混練物のtanδは１．５、二次音抑制シートの損失係数は０．０５であった。
上記の実施例１および比較例１について、図２のように、運転席(11)の運転手の耳位置に相当する位置にマイクロフォン(12)を設置し、実施例２および比較例２については、一方のスピーカから０．４ｍ離れた位置にマイクロフォン(12)を設置し、以下に示す評価方法１および評価方法２を使用した評価を行った。

評価方法Ａ
音量の再現性：再生メディア（ＣＤ）に記録された入力音量とスピーカで再生される出力音量との比が１：１であるかどうかの評価であり、周波数ごとに０ｄＢ、−５ｄＢ、−１０ｄＢ、−１５ｄＢの音を入力し、入力音量と出力音量との関係式の傾きを測定する。

評価方法Ｂ
高調波音（倍音）の低減：複数種類の周波数について、この周波数の音を再生した場合に、この音に対して雑音となる２倍音、３倍音をどの程度発生させないようにするかの評価であり、純音を入力したときに同時に生じてしまう倍音の音量を測定する。

実施例１および比較例１の評価結果について、音量の再現性を図３に、２倍音の低減効果を図４にそれぞれ示す。
また、実施例および比較例２の評価結果について、音量の再現性を図６に、２倍音の低減効果を図７にそれぞれ示す。

図３（ａ）は、入力音量と出力音量との一般的な関係を示すもので、出力音量が入力音量に１：１である場合には、理論上の傾き＝１となる。そして、音が大きくなるにつれて再生音量が大きくなる（音の増幅）場合には、傾き＞１となり、音が大きくなるにつれて再生音量が小さくなる（音の減衰）場合には、傾き＜１となる。例えば、音量を大きくすることにより、低周波域の音が増幅されて、中周波域の音が減衰した場合には、音量の増減によって音色が変化することになり好ましくない。図３（ｂ）は、実施例１および比較例１について、また、図６は実施例２および比較例２について、各入力信号周波数ごとの上記の傾きを求めたもので、同図によると、低周波から中周波にかけての領域（８０〜３１５Ｈｚ）において、二次音抑制シートなしのものでは、傾きがほぼ１．１の周波数や０．９よりも小さい周波数があるのに対し、本発明のものでは、低周波から高周波にかけての領域（５０〜１２５００Ｈｚ）において、ほとんど１．０近傍にあり、一番小さいものでも０．９より大きいものとなっている。すなわち、本発明のものは、各周波域において音量の再現性に優れ、特に、低周波から中周波にかけての領域における音量の再現性において、二次音抑制シートなしのものから改善が見られることが分かる。

図４は、実施例１および比較例１について、図６は実施例２および比較例２について、各入力信号周波数ごとの倍音の音圧レベルを求めたもので、同図から分かるように、実施例１のものは、比較例１の倍音の音圧レベルが最も大きい低周波域（８０〜２００Ｈｚ）で倍音成分が大幅に（２０ｄＢ程度）減少している。また実施例２のものも、比較例２の倍音の音圧レベルが最も大きい低周波域（３１．５〜５００Ｈｚ）で倍音成分が大幅に（１０〜２０ｄＢ程度）減少している。また、すなわち、本発明のものは、特に、低周波領域における倍音の減少によって原音の再生性が高められていることが分かる。
すなわち、本発明のものは、特に、低周波領域における倍音の減少によって原音の再生性が高められていることが分かる。

図１は、本発明による音響機器の音質改善構造の１実施形態を示す図である。 図２は、本発明による音響機器の音質改善構造の評価に用いた実車評価装置を示す図である。 図３は、本発明による音響機器の音質改善構造の効果を示す図である。 図４は、本発明による音響機器の音質改善構造の他の効果を示す図である。 図５は、本発明による音響機器の音質改善構造の好適な実施形態を示す図である。 図６は、本発明による他の音響機器の音質改善構造の効果を示す図である。 図７は、本発明による他の音響機器の音質改善構造の他の効果を示す図である。

符号の説明

(1) ：音響機器の音質改善構造
(2) ：ドア
(3) ：二次音抑制シート
(5) ：内側鋼板パネル
(6) ：内張
(7) ：制振シート
(8) ：拘束部材
(21)：両面粘着テープ
(22)：ＰＥＴフィルム（可塑剤移行防止フィルム）

Claims (2)

1. 音響機器の周辺機器の少なくとも一部に、損失正接（Ｔａｎδ）のピーク値が２．５以上である有機高分子材料からなる制振シートと縦弾性係数が１ＧＰａ以上である拘束部材とがこの順に積層された二次音抑制シートが貼り合わされていることを特徴とする音響機器の音質改善構造。
2. 制振シートが、可塑剤移行防止フィルムを介して、両面粘着テープにより、音響機器の周辺機器に貼り合わされている請求項１の音響機器の音質改善構造。
   

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