JP2006072129A - 吸音体 - Google Patents

Abstract

【課題】 実際の実施に際して、低周波域の騒音を効果的に吸音することの可能な吸音体の提供。
【解決手段】 低周波域吸音用の空洞２が、板状主材１の板面方向に沿ってその板状主材１内に多数配設され、各空洞２の板面方向での断面積よりも小さな断面積を有する通孔３が、各空洞２に連通して板状主材１の一方の面４に開口形成され、各空洞２に連通する筒体６が、それら各空洞２の通孔３内に出退自在に内嵌されて構成されている吸音体。
【選択図】 図２

Description

本発明は、例えば、各種の装置類や機器類などから発生する騒音を吸音する吸音体に関し、特に２５０Ｈｚ以下の低周波域の騒音を吸音する吸音体に関する。

例えば、２５０Ｈｚ以上の中周波域や高周波域の騒音を遮断するものとしては、従来、防音パネル、ＡＬＣ、コンクリートなどの遮音材料が知られており、また、グラスウールやロックウールなどの吸音材料も知られていて、中周波域や高周波域の騒音に対してはそれなりの対応が可能である。
しかし、ファン、ブロア、あるいは、変圧器などの各種の装置や機器類から発生する２５０Ｈｚ以下の低周波域の騒音に対しては、上述した遮音材料や吸音材料による遮断はむずかしく、低周波域の騒音に対する遮音対策の開発が望まれている。
従来、その指針のひとつとして、吸音用の空洞とその空洞に連通する通孔からなる「ヘルムホルツの共鳴器」と称されるものが知られており、空洞の体積や通孔の長さなどを適切に設定することにより、きわめて狭い周波数域に対してではあるが、効果的な吸音作用を有するものとされている（例えば、非特許文献１参照）。

前川純一著、「建築・環境音響学」、共立出版株式会社、１９９０年１０月１５日初版発行、第８７頁（単一共鳴器の吸音特性）

しかしながら、上述した「ヘルムホルツの共鳴器」は、どちらかと言えば、机上の理論に近く、実際の実施に際しては種々の問題を抱えている。
その基本的な問題として、たとえ吸音したい騒音の周波数域に基づいて、「ヘルムホルツの共鳴器」における空洞の体積や通孔の長さなどを計算により設定しても、実際に使用してみると、予想通りの吸音効果が得られないという事実がある。
本発明者らは、その原因が、実際の使用に際しての些細な状況の変化や環境の差異などに基づくのではないかとの推量のもとで、種々の実験や研究を重ねた結果、通孔の長さを調整することによって、状況の変化や環境の差異などにも十分に対応できることを知見するに至った。

本発明は、このような新たな知見に基づくもので、その目的は、実際の実施に際して、低周波域の騒音を効果的に吸音することの可能な吸音体の提供にある。

本発明の第１の特徴構成は、低周波域吸音用の空洞が、板状主材の板面方向に沿ってその板状主材内に多数配設され、それら各空洞の前記板面方向での断面積よりも小さな断面積を有する通孔が、前記各空洞に連通して前記板状主材の一方の面に開口形成され、前記各空洞に連通する筒体が、それら各空洞の通孔内に出退自在に内嵌されて構成されているところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、低周波域吸音用の空洞が、板状主材の板面方向に沿ってその板状主材内に多数配設され、それら各空洞の板面方向での断面積よりも小さな断面積を有する通孔が、各空洞に連通して板状主材の一方の面に開口形成されているので、その一方の面を吸音面として騒音発生源の方に向けて配設することにより、「ヘルムホルツの共鳴器」による吸音効果の可能性が生じる。
そして、各空洞に連通する筒体が、それら各空洞の通孔内に出退自在に内嵌されて構成されているので、実際に吸音体を配設した状態で吸音効果を確認しながら、各筒体を通孔に対して出退させることにより、実際の使用に即した調整が可能となり、その結果、実際的に「ヘルムホルツの共鳴器」による原理を利用して、従来むずかしいとされていた２５０Ｈｚ以下の低周波域の騒音を効果的に吸音することが可能となった。

本発明の第２の特徴構成は、前記各空洞と通孔が、前記板状主材の板面方向に沿ってほぼ均一に配設されているところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、各空洞と通孔が、板状主材の板面方向に沿ってほぼ均一に配設されているので、板状主材の全面において低周波域の騒音を効果的に吸音することができる。

本発明の第３の特徴構成は、前記各空洞が、ほぼ同じ空洞体積を有するところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、各空洞が、ほぼ同じ空洞体積を有するので、低周波域のうちでも、きわめて狭い周波数域ではあるが、特定の低周波域の騒音を集中的に吸音することができる。

本発明の第４の特徴構成は、互いに隣接する前記通孔の開口部と開口部の間に凹部が形成されて、それら各凹部に中周波域そして／または高周波域の吸音材が充填配置されているところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、互いに隣接する通孔の開口部と開口部の間に凹部が形成されて、それら各凹部に中周波域そして／または高周波域の吸音材が充填配置されているので、上述した低周波域の騒音の吸音に加えて、中周波域そして／または高周波域の騒音をも同時に吸音することができる。

本発明の第５の特徴構成は、前記板状主材と筒体が、それぞれ合成樹脂により形成されているところにある。

本発明の第５の特徴構成によれば、板状主材と筒体が、それぞれ合成樹脂により形成されているので、比較的簡単かつ容易に吸音体を製造することができ、従来むずかしいとされていた低周波域用の吸音体を比較的安価に提供することができる。

本発明による吸音体は、主として２５０Ｈｚ以下の低周波域の騒音を吸音するためのもので、第１〜第３の実施形態につき図面に基づいて説明する。
なお、第１〜第３の実施形態において、同じ構成部品や同じ作用を有する構成部品については同じ番号を付すものとし、したがって、先に説明した構成部品については、重複説明を避けるため、その詳細な説明を省略することがある。

（第１の実施形態）
第１の実施形態による吸音体は、図１および図２に示すように、合成樹脂の一例である酢酸ビニルとエチレンを化学重合させた軟質プラスチック材料により形成された矩形の板状主材１を備えている。
その板状主材１の内部には、「ヘルムホルツの共鳴器」の原理によって２５０Ｈｚ以下の低周波域の音を吸音することのできる低周波域吸音用の空洞２が、板状主材１の板面方向に沿ってほぼ均一に多数配設され、かつ、それら多数の空洞２は、全て正四角柱形状でほぼ同じ空洞体積を有するように構成されている。

それら多数の空洞２のそれぞれにおいて、板状主材１の板面方向での断面積が各空洞２の断面積よりも小さな円形の通孔３が、各空洞２の中心に向けて連通形成されている。
それら多数の通孔３は、板状主材１の一方の面（以下、「吸音面」と称する）４に開口されて板状主材１の板面方向に沿ってほぼ均一に配設され、板状主材１の他方の面（以下、「非吸音面」と称する）５は、完全に閉鎖された構成とされている。
それら多数の通孔３は、全てほぼ同じ断面積とほぼ同じ長さを有していて、各通孔３には、合成樹脂の一例である塩ビにより形成された筒体としての円形のパイプ６が、各空洞２に連通する状態で出退自在に内嵌されている。

このような吸音体を使用するには、まず、吸音の対象となる騒音の周波数（ｆ₀）Ｈｚを特定し、その周波数（ｆ₀）と下記の［数１］の式に基づいて、空洞２の体積（Ｖ）、および、通孔３の長さ（Ｌ）とパイプ６の内径の断面積（ｓ）を決定する。
なお、下記の［数１］の式において、ｃは音速、δは管端補正と呼ばれるもので、通孔３とパイプ６が円孔の場合であれば、パイプ６の内径をｄとして、（０．８ｄ）で近似される。

このような条件を満たす吸音体を準備し、板状主材１の吸音面４を吸音対象物側に向けて配設する。
例えば、吸音対象物がファンであれば、そのファンを収納する収納ボックスや機械室の内壁に吸音面４を内側に向けて貼り付ける。
そして、実際にファンを駆動して、収納ボックスや機械室の外側で吸音対象周波数の騒音の漏れを測定しながら、各通孔３に内嵌したパイプ６を出退させて微調整を行って、各パイプ６の出退量を最適な量に設定し、必要に応じて接着剤などによりパイプ６を板状主材１に固着するのである。
それによって、「ヘルムホルツの共鳴器」の原理を実際に応用することができ、ファンの駆動により発生する低周波域の騒音を吸音することができる。

なお、上述したように、実際にファンなどを駆動しながら各パイプ６の出退量を設定するのは、実際にファンなどが設置されている現場において実行し得るのは勿論のこと、例えば、ファンが設置されている現場へ吸音体を搬入するのに先立って、そのファンと同様のファンを使用して、予め工場内でファンを駆動しながら吸音対象周波数の漏れ測定を実行して各パイプ６の出退量を設置することもできる。
したがって、その場合には、各パイプ６が板状主材１に固定された状態で出荷されることになる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態による吸音体も、第１の実施形態と同様、軟質プラスチック材料により形成された矩形の板状主材１を備えているが、図３および図４に示すように、互いに隣接する通孔３の開口部と開口部の間に多数の凹部７が形成されている。
つまり、板状主材１の吸音面４側に多数の凹部７が形成され、さらに、各低周波域吸音用の空洞２が、非吸音面５側に開口する構成とされている。
したがって、主材１は、全体としては概して板状であり、部分的に見れば凹凸形状に形成され、この第２の実施形態でも、多数の空洞２が全てほぼ同じ空洞体積を有し、多数の通孔３が全てほぼ同じ断面積とほぼ同じ長さを有するように構成されて、各通孔３にパイプ６が出退自在に内嵌されている。

この第２の実施形態による吸音体においても、その使用の態様は第１の実施形態と特に変わるところはなく、上記の［数１］の式に基づいて、空洞２の体積（Ｖ）、および、通孔３の長さ（Ｌ）とパイプ６の内径の断面積（ｓ）を決定し、板状主材１の吸音面４を吸音対象物側に向けて配設する。
ただし、板状主材１の非吸音面５側に低周波域吸音用の空洞２が開口されているので、図４において仮想線で示すように、例えば、板状主材１と同じ軟質プラスチック材料や他の合成樹脂などで形成された矩形の板９を接着剤などにより板状主材１の非吸音面５側に貼り付けて使用するか、あるいは、板９の代わりに壁などを利用して、空洞２が開口されている非吸音面５側を壁などに直接貼り付けて使用することになる。
そして、この場合にも、各通孔３に内嵌したパイプ６を出退させて微調整を行うことにより低周波域の騒音を吸音することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態による吸音体は、基本的に第２の実施形態と類似していて、図５および図６に示すように、軟質プラスチック材料からなる矩形の板状主材１を備え、板状主材１の吸音面４側には、多数の空洞２に連通する通孔３の開口部と、互いに隣接する通孔３の開口部間に形成された凹部７が配設され、非吸音面５側には、低周波域吸音用の空洞２が開口されている。
この第３の実施形態でも、多数の空洞２が全てほぼ同じ空洞体積を有し、多数の通孔３が全てほぼ同じ断面積とほぼ同じ長さを有して、各通孔３にパイプ６が出退自在に内嵌されており、第２の実施形態と異なるのは、板状主材１の吸音面４に形成された凹部７内に中周波域そして／または高周波域の吸音材８が充填配置されている点である。

この第３の実施形態による吸音体の使用は、第２の実施形態と全く同じである。
つまり、板状主材１の非吸音面５側に板９を貼り付けたり、または、板状主材１の非吸音面５側を壁などに直接貼り付け、パイプ６の出退による微調整を行って使用する。
そして、この第３の実施形態では、板状主材１の吸音面４側の凹部７内に中周波域そして／または高周波域の吸音材８が充填配置されているので、「ヘルムホルツの共鳴器」の原理により低周波域の騒音を吸音できるのに加えて、２５０Ｈｚ以上の中周波域そして／または高周波域の騒音も同時に吸音することができる。

〔別実施形態〕
（１）これまでの実施形態では、多数の空洞２と空洞２に連通する通孔３を板状主材１の板面方向に沿ってほぼ均一に配設した例を示したが、必ずしも均一に配設する必要はなく、また、多数の空洞２と通孔３を不均一に配設して実施することもできる。

（２）これまでの実施形態では、板状主材１に配設した多数の空洞２において、その空洞体積を全てほぼ同じにした例を示したが、多数の空洞２において、その空洞体積を異ならせて実施することもできる。
例えば、ある特定の低周波域に対応する体積を有する第一の空洞と、その他の低周波域に対応する体積を有する第二の空洞との２種類の空洞を板状主材１の板面方向に沿って複数個置きに配設したり、あるいは、板状主材１の特定箇所に集中的に配設することもでき、さらには、通孔３の断面積や長さを少しずつ変えて、異なる断面積や長さを有する通孔３を混在させるなど、実際の実施に際しては種々の改変が可能である。

（３）第２と第３の実施形態では、低周波域吸音用の空洞２において、その非吸音面５側を開口させた構成としたが、上述したように、合成樹脂などで形成された板９などを貼り付けて実施することもできる。
その場合、各空洞２の非吸音面５側の開口部に各別に底板などを貼り付けて実施することもでき、場合によっては、例えば、ＰＥＴボトルの内部空間を低周波域吸音用の空洞２として使用し、多数のＰＥＴボトルを互いに接続して吸音体を形成することもできる。

第１の実施形態による吸音体の平面図 第１の実施形態による吸音体の部分断面図 第２の実施形態による吸音体の平面図 第２の実施形態による吸音体の部分断面図 第３の実施形態による吸音体の平面図 第３の実施形態による吸音体の部分断面図

符号の説明

１ 板状主材
２ 低周波域吸音用の空洞
３ 通孔
４ 板状主材の一方の面
６ 筒体
７ 凹部
８ 中周波数域そして／または高周波域の吸音材

Claims (5)

1. 低周波域吸音用の空洞が、板状主材の板面方向に沿ってその板状主材内に多数配設され、それら各空洞の前記板面方向での断面積よりも小さな断面積を有する通孔が、前記各空洞に連通して前記板状主材の一方の面に開口形成され、前記各空洞に連通する筒体が、それら各空洞の通孔内に出退自在に内嵌されて構成されている吸音体。
2. 前記各空洞と通孔が、前記板状主材の板面方向に沿ってほぼ均一に配設されている請求項１に記載の吸音体。
3. 前記各空洞が、ほぼ同じ空洞体積を有する請求項１または２に記載の吸音体。
4. 互いに隣接する前記通孔の開口部と開口部の間に凹部が形成されて、それら各凹部に中周波域そして／または高周波域の吸音材が充填配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の吸音体。
5. 前記板状主材と筒体が、それぞれ合成樹脂により形成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の吸音体。

Images