JP2009175469A - Sonic velocity control member - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は音速を低下させる音速制御部材に関する。 The present invention relates to a sound speed control member for reducing sound speed.
発泡ウレタン樹脂・グラスウール・ゼオライト・活性炭などの多孔質部材は、吸音材として、テレビ装置・カーステレオ・ホームシアターなどの音響装置に具備されているスピーカシステム、あるいはオーディオルーム・防音壁などの防音材に利用されている。 Porous materials such as foamed urethane resin, glass wool, zeolite, and activated carbon can be used as sound-absorbing materials for speaker systems equipped in audio equipment such as TV sets, car stereos, and home theaters, or for sound-proofing materials such as audio rooms and sound barriers. It's being used.
例えば、低反発性発泡ウレタン樹脂をスピーカボックスに充填して、スピーカシステムの最低共振周波数を低下させるスピーカシステムが提案されている。これは、スピーカシステムに装着したスピーカユニットの振動板背面から放射された音圧エネルギーを、該ウレタン樹脂に内包されている空気との摩擦すなわち空気流摩擦と、該空気と接触している該ウレタン樹脂との摩擦すなわち粘性流動摩擦との両方によって熱エネルギーに変換させる現象を利用したものである(特許文献1)。
また、微細孔を有する活性炭をスピーカボックスに装填して、スピーカシステムの最低共振周波数を低下させるスピーカシステムが提案されている。これは、活性炭による空気の物理的な吸着/脱着現象を利用して、スピーカボックスの容積拡大効果を図ったものである(特許文献2)。
In addition, a speaker system has been proposed in which activated carbon having fine holes is loaded in a speaker box to lower the lowest resonance frequency of the speaker system. This is an attempt to increase the volume of the speaker box by utilizing the physical adsorption / desorption phenomenon of air by activated carbon (Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1、2には多孔質部材の物性と音響特性との相関については記載されていないため、多孔質部材の材料設計ができないと言う問題があった。したがって、所望の音響特性を有する多孔質部材を試行錯誤で探し出さねばならず、工業製品としての品質を安定に確保することが困難であった。
また、多孔質部材の音響特性に関する従来の研究は、多孔質部材内の気体および固体の多孔質部材を伝播する音波の振動伝播に関するものが多く、多孔質部材の物性面からの研究は少なかった(非特許文献1、2)。
In addition, many of the previous studies on the acoustic characteristics of porous members are related to the propagation of sound waves propagating through the gas inside the porous member and the solid porous member, and there have been few studies on the physical properties of the porous member. (Non-Patent Documents 1 and 2).
そこで本発明は、多孔質部材の物性と音響特性との相関を解明して、工業製品としての品質を安定に確保することが可能な音速制御部材を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sound speed control member capable of elucidating the correlation between the physical properties and acoustic characteristics of a porous member and stably ensuring the quality as an industrial product.
上記の問題を解決して目的を達成するために、本発明の音速制御部材は、通気性を有し、かつ熱容量(C)および通気抵抗(R)が以下に示す式1および式2を満足させる構造体からなることを特徴とする。
「式1」C>1.2×103(C=D×Cm)
「式2」R>F/42.9
但し、Dは構造体の嵩密度、Cmは構造体の比熱、Fは音速を低下させたい所望の音波の周波数である。
このような構成にすることによって、構造体内の気体中を伝播する音波の音速を低下させることが可能になる。
In order to solve the above problems and achieve the object, the sonic speed control member of the present invention has air permeability, and the heat capacity (C) and the air resistance (R) satisfy the following expressions 1 and 2. It is characterized by comprising the structure to be made.
“Formula 1” C> 1.2 × 10 3 (C = D × Cm)
"Formula 2"R> F / 42.9
However, D is the bulk density of the structure, Cm is the specific heat of the structure, and F is the frequency of the desired sound wave for which the speed of sound is desired to be reduced.
With such a configuration, it is possible to reduce the speed of sound waves propagating through the gas in the structure.
また、構造体の通気抵抗(R)がF/42.9の10倍以上であることを特徴とする。このような構成にすることにより、音速をより低く低下させることが可能になる。
また、構造体の通気抵抗(R)がF/42.9の100倍以上であることを特徴とする。このような構成にすることによって、音速をさらに低く低下させることが可能になる。
Moreover, the ventilation resistance (R) of the structure is 10 times or more of F / 42.9. By adopting such a configuration, it is possible to lower the speed of sound.
In addition, the ventilation resistance (R) of the structure is 100 times or more than F / 42.9. By adopting such a configuration, the sound speed can be further lowered.
本発明のスピーカシステムは、上述の音速制御部材がスピーカボックスに具備されていることを特徴とする。このような構成にすることによって、スピーカシステムの最低共振周波数を低下させることが可能になる。したがって、スピーカシステムの低音再現性の向上が図れる。 The speaker system of the present invention is characterized in that the above-described sound speed control member is provided in a speaker box. With such a configuration, it becomes possible to lower the minimum resonance frequency of the speaker system. Therefore, it is possible to improve the bass reproducibility of the speaker system.
本発明の防音壁は、上述の音速制御部材を具備していることを特徴とする。このような構成にすることによって、低周波の音波を吸収することが可能になる。 The soundproof wall of the present invention includes the above-described sound speed control member. With such a configuration, it is possible to absorb low-frequency sound waves.
本発明の音速制御部材によれば、音速を低下させたい所望の周波数を設定するだけで音速制御部材の材料設計が可能になるため、音響部材を用いた工業製品の品質を安定に確保できる効果が得られる。
また、本発明のスピーカシステムによれば、スピーカシステムの最低共振周波数を低下させる効果が得られる。
また、本発明の防音壁によれば、低周波数の音波を吸収する効果が得られる。
According to the sound speed control member of the present invention, it is possible to design the material of the sound speed control member only by setting a desired frequency at which the sound speed is desired to be reduced. Therefore, it is possible to stably ensure the quality of industrial products using the sound member. Is obtained.
Moreover, according to the speaker system of the present invention, an effect of lowering the minimum resonance frequency of the speaker system can be obtained.
In addition, according to the soundproof wall of the present invention, an effect of absorbing low-frequency sound waves can be obtained.
以下、本発明の実施の形態について図1〜図6の図面を参照にして説明する。図1は、本発明に係る音速制御部材の一構成例を示す断面概略図である。図2は、本発明に係るスピーカシステムの一構成例を示す概略断面図である。図3は、本発明に係る密閉型スピーカシステムの一構成例を示す概略断面図である。図4は、本発明に係る音速制御部材の垂直入射吸音率を示す吸音特性図である。図5は、吸音構造の空気層のみの垂直入射吸音率を示す吸音特性図である。図6は、本発明に係る他の音速制御部材の垂直入射吸音率を示す吸音特性図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings of FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structural example of a sound speed control member according to the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the speaker system according to the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a sealed speaker system according to the present invention. FIG. 4 is a sound absorption characteristic diagram showing the normal incidence sound absorption coefficient of the sound velocity control member according to the present invention. FIG. 5 is a sound absorption characteristic diagram showing the normal incidence sound absorption coefficient of only the air layer of the sound absorption structure. FIG. 6 is a sound absorption characteristic diagram showing the normal incident sound absorption coefficient of another sound speed control member according to the present invention.
(実施の形態1)
本発明に係る音速制御部材の一構成例について説明する。
〔音速制御部材の構成〕
本発明の音速制御部材は、通気性を有し、かつ熱容量(C)が1.2×103より大きく、通気抵抗(R)がF/42.9より大きな物性を有する構造体から構成されている。ここで、Fは音速を低下させたい所望の音波の周波数である。
熱容量(C)は、構造体の嵩密度(D)および比熱(Cm)を通常の測定方法で計測し、嵩密度(D)と比熱(Cm)とを乗算(D×Cm)して求めた計算値である。
熱容量(C)が1.2×103より大きい構造体にすると、構造体内の通気孔中の気体は、周波数F〔Hz〕以下の気体の振動によって生ずる発熱あるいは冷却が速やかに構造体に伝達して吸収されるため、温度変化しない。したがって、ニュートン理論に則った定温状態で気体が振動するようになり、構造体内の気体中を伝播する音波の音速を低下させる作用が発現される点で好ましい。
(Embodiment 1)
A structural example of the sound speed control member according to the present invention will be described.
[Configuration of Sonic Control Member]
The sonic speed control member of the present invention is composed of a structure having air permeability, a heat capacity (C) larger than 1.2 × 10 3 , and a physical property having a ventilation resistance (R) larger than F / 42.9. ing. Here, F is the frequency of the desired sound wave for which the speed of sound is desired to be reduced.
The heat capacity (C) was obtained by measuring the bulk density (D) and specific heat (Cm) of the structure by a normal measuring method and multiplying the bulk density (D) and specific heat (Cm) (D × Cm). It is a calculated value.
When the heat capacity (C) is larger than 1.2 × 10 3 , the gas in the air holes in the structure is quickly transmitted to the structure by heat generation or cooling caused by the vibration of the gas having a frequency of F [Hz] or less. The temperature does not change. Therefore, it is preferable in that the gas vibrates in a constant temperature state according to Newton's theory, and the effect of reducing the sound velocity of the sound wave propagating through the gas in the structure is exhibited.
通気抵抗(R)は、単位厚さ(D)の構造体をJISL1096通気性A法で測定した通気度(Q)〔m/sec〕を用いて、以下の算出式から求めた計算値である。
構造体内の通気孔中の気体が定温状態で振動するためには、1/F以下の時間内で気体の振動によって生ずる通気孔中の気体の温度変化を構造体に吸収する必要がある。ここで、通気孔の大きさ・形状分布から求めた通気孔の平均的な直径をL、気体の温度伝導率をaとして熱伝導方程式を解くと、音速を低下させたい所望の音波の周波数(F)と、Lとaとの関係は次式のように表せる。但し、πは円周率である。
a(π/L)2>F〔HZ〕・・・・・・・・・・・・(1)
また、通気度(Q)はポワージュの法則により次式で表すことができる。但し、μは気体の粘性係数である。
Q=125〔Pa〕÷D×L2÷32÷μ・・・・・(2)
したがって、2式を1式に代入してQを求めると、次式が得られる。但し、次式は、気体を空気として計算したものである。空気の温度伝達率(a)は0.02×10−3、空気の粘性係数(μ)は1.79×10−5〔Pa/sec〕を用いた。また、構造体の単位厚さを1として計算した。
1/Q>F/42.9〔sec/m〕・・・・・・・・(3)
ここで、通気抵抗(R)を1/Qと定義すると、通気抵抗(R)は次式で表せる。
R>F/42.9〔sec/m〕・・・・・・・・・・(4)
The ventilation resistance (R) is a calculated value obtained from the following calculation formula using the air permeability (Q) [m / sec] measured by the JIS L1096 air permeability A method for the structure having the unit thickness (D). .
In order for the gas in the vent hole in the structure to vibrate at a constant temperature, it is necessary to absorb the temperature change of the gas in the vent hole caused by the vibration of the gas within a time of 1 / F or less. Here, if the heat conduction equation is solved with the average diameter of the air holes obtained from the size / shape distribution of the air holes being L and the temperature conductivity of the gas being a, the frequency of the desired sound wave to reduce the speed of sound ( The relationship between F) and L and a can be expressed as: Here, π is the circumference ratio.
a (π / L) 2 > F [HZ] (1)
Further, the air permeability (Q) can be expressed by the following equation according to Poisage's law. Where μ is the viscosity coefficient of the gas.
Q = 125 [Pa] ÷ D × L 2 ÷ 32 ÷ μ (2)
Accordingly, when Q is obtained by substituting Formula 2 into Formula 1, the following formula is obtained. However, the following equation is calculated with gas as air. The air temperature transfer rate (a) was 0.02 × 10 −3 and the air viscosity coefficient (μ) was 1.79 × 10 −5 [Pa / sec]. In addition, the unit thickness of the structure was calculated as 1.
1 / Q> F / 42.9 [sec / m] (3)
If the ventilation resistance (R) is defined as 1 / Q, the ventilation resistance (R) can be expressed by the following equation.
R> F / 42.9 [sec / m] (4)
構造体の通気抵抗(R)をF/42.9の10倍以上、望ましくは100倍以上にすると、通気孔中の気体の温度変化がより速やかに構造体に吸収されるため、特に周波数が1kHz以下の低周波の音速をより低く低下させることができる点で好ましい。 When the ventilation resistance (R) of the structure is 10 times or more, preferably 100 times or more of F / 42.9, the temperature change of the gas in the ventilation holes is absorbed into the structure more quickly. It is preferable in that the speed of sound at a low frequency of 1 kHz or less can be lowered further.
構造体の通気抵抗(R)は、通気孔の構造、具体的には孔路長、孔径、孔路壁面の表面積などを調節することによって制御することができる。すなわち、孔路長を長くし、孔径を小さくし、孔表面積を大きくすることによって、通気抵抗(R)を大きくすることができる。
孔路長を長くしかつ孔路壁面の表面積を大きくするには、孔路を蛇行構造にするとよい。このような構造にすることによって、音波の入射方向に対する構造体の厚さを薄くすることができる点で好ましい。
The ventilation resistance (R) of the structure can be controlled by adjusting the structure of the ventilation hole, specifically, the hole length, hole diameter, surface area of the hole wall surface, and the like. That is, the ventilation resistance (R) can be increased by increasing the hole length, decreasing the hole diameter, and increasing the hole surface area.
In order to increase the length of the hole and increase the surface area of the wall surface of the hole, the hole should have a meander structure. Such a structure is preferable in that the thickness of the structure relative to the incident direction of the sound wave can be reduced.
〔構造体の構成〕
本発明に適用できる構造体としては、上述した熱容量と通気抵抗とを同時に満足する通気性の材料であればいずれでも用い得る。例えば、樹脂・合成ゴム・金属・セラミック・金属あるいはセラミックと樹脂とからなる複合材などからなる連続気泡発泡体あるいは独立気泡と連続気泡とが混在している半独立気泡発泡体などが適用できる。
[Structure structure]
As a structure applicable to the present invention, any air-permeable material that satisfies the above-described heat capacity and air resistance can be used. For example, an open-cell foam made of resin, synthetic rubber, metal, ceramic, metal, or a composite material made of ceramic and resin, or a semi-closed-cell foam in which closed cells and open cells are mixed can be applied.
具体的な構造体の材料としては、熱可塑性ポリウレタン・熱可塑性ポリオレフィン・熱可塑性ポリスチレンなどのエラストマ、NBR・SBR・シリコンゴム・エチレンプロピレンゴムなどの合成ゴム、ポリプロピレン樹脂・ポリエチレン樹脂などの樹脂、アルミニウムなどの金属、あるいはアルミナなどのセラミックを発泡させた発泡体が適用できる。また、アルミニウムなどの金属粒子・磁器などのセラミック粒子・ガラス粒子などの粒子を、スチレンブタジエン共重合体などの結着樹脂に分散した複合材が適用できる。 Specific structural materials include elastomers such as thermoplastic polyurethane, thermoplastic polyolefin, and thermoplastic polystyrene, synthetic rubbers such as NBR, SBR, silicon rubber, and ethylene propylene rubber, resins such as polypropylene resin and polyethylene resin, aluminum A foam obtained by foaming a metal such as alumina or a ceramic such as alumina can be used. Further, a composite material in which metal particles such as aluminum, ceramic particles such as porcelain, and particles such as glass particles are dispersed in a binder resin such as a styrene-butadiene copolymer can be applied.
以上に説明した発泡体あるいは複合材からなる構造体は、孔路を蛇行構造に形成することができる点で好ましい。また、これらの構造体は、熱容量(C)が1.2×103より大きく、かつ通気抵抗(R)の制御が容易である点で好ましい。通気抵抗(R)をF/42.9〔sec/m〕より大きくするには、発泡体の場合は発泡率を、また複合材の場合は粒子の粒度および粒子と結着材との混合比を最適化することによって成し得る。 The structure made of the foam or composite material described above is preferable in that the pores can be formed in a meandering structure. Moreover, these structures are preferable in that the heat capacity (C) is larger than 1.2 × 10 3 and the ventilation resistance (R) can be easily controlled. In order to make the airflow resistance (R) larger than F / 42.9 [sec / m], in the case of a foam, the foaming rate, and in the case of a composite material, the particle size and the mixing ratio of the particles and the binder Can be achieved by optimizing
(実施の形態2)
図1は、本発明に係る音速制御部材の一構成例を示す断面概略図である。音速制御部材10は、実施の形態1で説明した構造体11と、例えばペルチェ素子などの冷却手段12とから構成されている。冷却手段12は、接着剤・取付金具などの担持手段によって、構造体11の4面に担持されている。
尚、図1では冷却手段12が構造体11の4面に担持されているが、構造体11の通気性が保持され、かつ構造体11中の気体が冷却される構成であれば冷却手段2の担持方法は図1に限定されるものではない。
(Embodiment 2)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a structural example of a sound speed control member according to the present invention. The
In FIG. 1, the cooling
図1のように冷却手段12で構造体11を冷却すると、通気孔中の気体の振動によって音圧が高くなるときに生ずる発熱が冷却手段12で迅速に吸収され、通気孔中の気体の温度が変化しないため、数十Hz以下の低音域の音速を効果的に低下させることができる。
尚、冷却手段12に加えて構造体11を加熱する加熱手段(図示せず)を設けて、音圧が低くなるときに生ずる熱吸収を加熱手段で迅速に加熱して通気孔中の気体の温度を変化しないようにすると、より効果的な音速低下効果を得ることができる。
したがって、本実施形態の音速制御部材は、低音再現性を重視したスピーカシステム、あるいは低音域の音波を吸収する防音システムなどに好適である。
When the
In addition to the cooling means 12, a heating means (not shown) for heating the
Therefore, the sound speed control member of this embodiment is suitable for a speaker system that emphasizes low-frequency reproducibility, a soundproof system that absorbs sound waves in the low frequency range, and the like.
(実施の形態3)
図2は、本発明に係るスピーカシステムの一構成例を示す概略断面図である。本実施形態のスピーカシステム20は、スピーカボックス21と、スピーカボックス21の一面に具備されたスピーカユニット22と、実施の形態1もしくは実施の形態2で説明した音速制御部材23とから構成されている。
このような構成にすることによって、スピーカユニット22の背面から放射した音波の音速が低下するため、スピーカシステム20の最低共振周波数を低下させることができる。
尚、音速制御部材23の取付け位置は、スピーカボックス21内の任意の位置でよく、図2の位置に限定されるものではない。
(Embodiment 3)
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of the speaker system according to the present invention. The
With such a configuration, the sound velocity of the sound wave radiated from the back surface of the
The mounting position of the sonic
音速制御部材23は音響抵抗部材としての機能を有する。音響抵抗部材の機能を発現させるためには、図2に示すように音速制御部材23をスピーカユニット22の近傍に取り付けると良い。具体的には、スピーカユニット22の背面と音速制御部材23とで囲まれる空間の体積V1と、音速制御部材23の背面とスピーカボックス21の内壁とで囲まれる空間の体積V2との比(V1/V2)が、1/2以下、好ましくは1/5以下になる位置に音速制御部材23を設ける。
このような位置に音速制御部材23を配置すると、スピーカシステム20の制動抵抗の制御が可能になるため、スピーカシステム20の最低共振周波数付近における音圧の平坦化と、最低共振周波数の低下とが同時に実現される点で好ましい。
The sound
If the sound
尚、本実施形態では、スピーカシステム20として密閉型スピーカシステムを例にして説明したが、バスレフ型スピーカシステム・ドロンコーン型スピーカシステムなど一般によく知られている他のスピーカシステムにも適用できることは勿論である。
In the present embodiment, a closed speaker system has been described as an example of the
(実施の形態4)
図3は、本発明に係る密閉型スピーカシステムの一構成例を示す概略断面図である。本実施形態の密閉型スピーカシステムの基本構成は、図2に示すスピーカシステム20と同じである。したがって、図2と同じ構成要素には同一の符号を付与し、詳しい説明は省略する。ここでは、図2と異なる構成についてのみ説明することにする。
(Embodiment 4)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration example of a sealed speaker system according to the present invention. The basic configuration of the sealed speaker system of the present embodiment is the same as that of the
図3に示す密閉型スピーカシステム30は、図2に示すスピーカボックス21内の任意の場所に調湿手段31を設けた構成になっている。ここで、調湿手段31とは、スピーカボックス21内の湿度を所定値に制御する湿度制御手段である。
The sealed
発明者等の実験によると、音速制御部材が放置されている雰囲気の湿度と、音速制御部材中の気体を伝播する音速との間に相関が得られた。すなわち、音速制御部材を低湿の雰囲気に放置した場合と、高湿の雰囲気に放置した場合とを比較すると、低湿の方が高湿より音速の低下効果が大きくなると言う結果が得られた。そこで、音速の低下効果が大きくなる湿度条件について詳しく実験で調べた結果、相対湿度が50%以下、好ましくは30%以下(但し、0%は除く)になると音速の低下効果が大きくなり、70%以上になると音速の低下効果が著しく小さくなることが分かった。 According to experiments by the inventors, a correlation was obtained between the humidity of the atmosphere in which the sound speed control member was left and the sound speed propagating the gas in the sound speed control member. That is, when the sonic speed control member is left in a low humidity atmosphere and when it is left in a high humidity atmosphere, a result is obtained that the effect of lowering the sonic speed is greater in low humidity than in high humidity. Therefore, as a result of detailed examination of the humidity conditions that increase the sound speed reduction effect, the relative speed becomes 50% or less, preferably 30% or less (excluding 0%). It has been found that the effect of reducing the sound speed is remarkably reduced when the ratio is more than%.
音速制御部材が放置されている雰囲気の湿度と、音速制御部材中の気体を伝播する音速との間に相関が得られたのは、空気中の水蒸気(気体状態の水)による音速制御部材の通気孔の表面への吸着脱着が起きているからであると考えられる。すなわち、音速制御部材中を伝搬する音波の音圧が高くなると水蒸気の吸着が起こり、音圧が低くなると水蒸気の脱着が起こると推察される。以下に、その理由について詳しく説明する。 The correlation between the humidity of the atmosphere in which the sonic control member is left and the sonic velocity propagating through the gas in the sonic control member was obtained because of the sonic control member caused by water vapor (gas in water) in the air. It is thought that this is because adsorption / desorption to the surface of the air hole occurs. That is, it is presumed that the adsorption of water vapor occurs when the sound pressure of the sound wave propagating in the sound speed control member increases, and the desorption of water vapor occurs when the sound pressure decreases. The reason will be described in detail below.
空気の状態方程式(PV=nRT)において、水蒸気の吸着脱着が起こると水蒸気のモル数が変化し、それが空気のモル数nの変化を引き起こす。空気のモル数の変化Δnが、音圧変化ΔPと定数νとによってΔn=−ν(ΔP/P)と関連付けられるとき、状態方程式を微分すると水蒸気の体積弾性率κはΓPとなる。ここで、Γは1/(1+ν/n)である。 In the equation of state of air (PV = nRT), when adsorption / desorption of water vapor occurs, the number of moles of water vapor changes, which causes a change in the number of moles n of air. When the change Δn in the number of moles of air is related to Δn = −ν (ΔP / P) by the sound pressure change ΔP and the constant ν, the volumetric modulus κ of water vapor becomes ΓP when the state equation is differentiated. Here, Γ is 1 / (1 + ν / n).
そして、空気の音速は体積弾性率κと空気密度ρとの比(κ/ρ)の平方根となるので、吸着脱着があるときは、吸着脱着が無いときに比べΓの平方根(1より小さい)分だけ音速が遅くなる。
さらに、通気孔の中では、通気孔の壁面に接触する空気の粘性によって、空気の振動を制動する作用が働く。これは、空気密度ρが4/3倍に増えたのと等価となる。よって、音速は空気密度ρの逆数(1/ρ)の平方根に比例するので、請求項1における「式2」(R>F/42.9)の条件の下では、空気の音速は0.866
倍に低下する。
Since the sound velocity of air becomes the square root of the ratio (κ / ρ) of the bulk modulus κ and the air density ρ, when there is adsorption / desorption, the square root of Γ (less than 1) compared to when there is no adsorption / desorption. The sound speed slows down by the minute.
Further, in the vent hole, the action of damping the vibration of air works by the viscosity of the air contacting the wall surface of the vent hole. This is equivalent to an increase in the air density ρ by a factor of 4/3. Therefore, the sound speed is proportional to the square root of the reciprocal (1 / ρ) of the air density ρ. Therefore, under the condition of “Expression 2” (R> F / 42.9) in claim 1, the sound speed of air is 0. 866
Doubled.
したがって、通気孔の中では、ニュートン理論に則った定温状態での気体の振動による音速低下と、水蒸気の吸着脱着による音速低下と、通気孔の壁面に接触する空気の粘性による音速低下とが重畳して起こるものと推察される。 Therefore, in the vent hole, the sound velocity drop due to gas vibration in a constant temperature state according to Newton's theory, the sound velocity drop due to adsorption / desorption of water vapor, and the sound velocity drop due to the viscosity of the air contacting the wall of the vent hole are superimposed. It is assumed that this happens.
本発明に適用できる調湿制御手段31としては、スピーカボックス21内の相対湿度を50%以下、好ましくは30%以下に保持するものであればいずれでも用い得る。
例えば、シリカゲル・活性炭・シラス・炭酸ナトリウム水・珪藻土などの調湿材、あるいは除湿機などが適用できる。中でも調湿材は、調湿制御手段31の構成が簡単になる点で好ましい。
Any humidity control means 31 applicable to the present invention can be used as long as the relative humidity in the
For example, humidity control materials such as silica gel, activated carbon, shirasu, sodium carbonate water, diatomaceous earth, or a dehumidifier can be applied. Among them, the humidity control material is preferable in that the configuration of the humidity control means 31 is simplified.
〔音速の求め方〕
以下に、音速制御部材の通気孔中を伝播する音波の音速の求め方について説明する。
本発明では、穴開きボードの背面に空気層を持つ吸音構造の垂直入射吸音率を測定し、穴開きボードの吸音率のピーク周波数から計算で音速を求めた。
[How to find the speed of sound]
Below, the method of calculating | requiring the sound speed of the sound wave which propagates in the ventilation hole of a sound speed control member is demonstrated.
In the present invention, the normal incidence sound absorption coefficient of the sound absorbing structure having an air layer on the back surface of the perforated board was measured, and the sound velocity was obtained by calculation from the peak frequency of the sound absorbing coefficient of the perforated board.
穴開きボードの吸音率のピーク周波数fは、5式に示すように、空気層のキャパシタンスCbの共振周波数f〔Hz〕と等価になる。
f=1/(2π√MCb)・・・・・・・・・・(5)
但し、Mは穴開きボードの穴の空気質量である。
一方、キャパシタンスCbは式6となる。
Cb=V/(ρc2S)・・・・・・・・・・・(6)
但し、Vは該空気層の体積、ρは空気の密度、cは音速、Sは穴の総面積である。
したがって、該ピーク周波数fを測定することによって、式5および式6から該空気層の音速が求められる。
The peak frequency f of the sound absorption coefficient of the perforated board is equivalent to the resonance frequency f [Hz] of the capacitance Cb of the air layer as shown in equation (5).
f = 1 / (2π√MCb) (5)
However, M is the air mass of the hole of a perforated board.
On the other hand, the capacitance Cb is expressed by Equation 6.
Cb = V / (ρc 2 S) (6)
Where V is the volume of the air layer, ρ is the density of air, c is the speed of sound, and S is the total area of the holes.
Therefore, by measuring the peak frequency f, the sound velocity of the air layer can be obtained from
該空気層に音速制御部材を充填した場合の音速c’を上述した方法で算出すると、空気層のみの音速cから音速c’に変化する。よって、該空気層に音速制御部材を充填した場合の穴開きボードの吸音率のピーク周波数f’は、f×(c’/c)になる。
したがって、空気層のみの音速cは既知であるから、該空気層のみの吸音率のピーク周波数fと、該空気層に音速制御部材を充填したときの吸音率のピーク周波数f’との比を求めることによって、音速制御部材内の音速c’(c’=c×f’/f)が求められる。
When the sound speed c ′ when the sound speed control member is filled in the air layer is calculated by the above-described method, the sound speed c of the air layer alone is changed to the sound speed c ′. Therefore, the peak frequency f ′ of the sound absorption coefficient of the perforated board when the sonic control member is filled in the air layer is f × (c ′ / c).
Therefore, since the sound velocity c of only the air layer is known, the ratio between the peak frequency f of the sound absorption coefficient of the air layer only and the peak frequency f ′ of the sound absorption coefficient when the sound velocity control member is filled in the air layer is expressed as follows. By obtaining, the sound velocity c ′ (c ′ = c × f ′ / f) in the sound velocity control member is obtained.
(具体的実施例1)
上述した「音速の求め方」に準拠して、以下に示す音速制御部材の垂直入射吸音率を測定した。その測定結果を図4に示す。図5は、空気層に音速制御部材を充填しないときの垂直入射吸音率を測定した測定結果である。
穴開きボード:ボード厚:0.2mm、穴径:直径0.2mm、穴の開口率:2%
音速制御部材:ブリヂストン社製の発泡ウレタン樹脂「ウレタンフォームDOX」(以下、略して「DOX」と言う)
「DOX」の熱容量:約2×103
「DOX」の通気抵抗(R):約1500(通気度:約6.4×10−4m2/sec)
試料の体積:φ30mm×30mm
測定環境:20℃、60%RH
(Specific Example 1)
Based on the above-mentioned “how to obtain the sound speed”, the normal incident sound absorption coefficient of the following sound speed control member was measured. The measurement results are shown in FIG. FIG. 5 shows measurement results obtained by measuring the normal incident sound absorption coefficient when the air layer is not filled with the sound velocity control member.
Hole board: board thickness: 0.2mm, hole diameter: diameter 0.2mm, hole opening rate: 2%
Sonic velocity control member: Urethane foam resin “Urethane foam DOX” manufactured by Bridgestone (hereinafter referred to as “DOX” for short)
Heat capacity of “DOX”: about 2 × 10 3
Ventilation resistance (R) of “DOX”: about 1500 (air permeability: about 6.4 × 10 −4 m 2 / sec)
Sample volume: φ30mm × 30mm
Measurement environment: 20 ° C, 60% RH
図4と図5との比較から判るように、「DOX」の吸音率のピーク波長は、空気層のみの吸音率のピーク波長と比較して約70%低くなっている。したがって、図5の空気層の音速を約340m/secとすると、「DOX」の通気孔を伝播する音波の音速は約284m/secになる。 As can be seen from the comparison between FIG. 4 and FIG. 5, the peak wavelength of the sound absorption coefficient of “DOX” is about 70% lower than the peak wavelength of the sound absorption coefficient of the air layer alone. Therefore, if the sound velocity of the air layer in FIG. 5 is about 340 m / sec, the sound velocity of the sound wave propagating through the vent hole of “DOX” is about 284 m / sec.
(具体的実施例2)
音速制御部材として以下の発泡ウレタン樹脂を用い、具体的実施例1と同様の測定条件で垂直入射吸音率を測定した。その測定結果を図6に示す。
発泡ウレタン樹脂:ブリヂストン社製「ウレタンフォームCWZZ」(以下、略して「CWZZ」と言う)
「CWZZ」の熱容量:約2×103
「CWZZ」の通気抵抗(R):約11000(通気度:約0.88×10−4m2/sec)
(Specific Example 2)
Using the following foamed urethane resin as the sound speed control member, the normal incident sound absorption coefficient was measured under the same measurement conditions as in Example 1. The measurement results are shown in FIG.
Urethane foam resin: "Urethane foam CWZZ" (hereinafter referred to as "CWZZ" for short) manufactured by Bridgestone
Heat capacity of “CWZZ”: about 2 × 10 3
Ventilation resistance (R) of “CWZZ”: about 11000 (air permeability: about 0.88 × 10 −4 m 2 / sec)
図6から判るように、「CWZZ」の吸音率のピーク波長は、空気層のみの吸音率のピーク波長と比較して約60%低くなっている。したがって、図5の空気層の音速を約340m/secとすると、「CWZZ」の通気孔を伝播する音波の音速は約204m/secになる。 As can be seen from FIG. 6, the peak wavelength of the sound absorption coefficient of “CWZZ” is about 60% lower than the peak wavelength of the sound absorption coefficient of the air layer alone. Therefore, if the sound velocity of the air layer in FIG. 5 is about 340 m / sec, the sound velocity of the sound wave propagating through the air hole “CWZZ” is about 204 m / sec.
(比較例1)
音速制御部材として以下の発泡ウレタン樹脂を用い、具体的実施例1と同様の測定条件で垂直入射吸音率を測定した。その測定結果を図7に示す。
発泡ウレタン樹脂:ブリヂストン社製「ウレタンフォームDOX」(以下、略して「VPX」と言う)
熱容量:約2×103
通気抵抗(R):約24(通気度:約1.04cc/sec)
(Comparative Example 1)
Using the following foamed urethane resin as the sound speed control member, the normal incident sound absorption coefficient was measured under the same measurement conditions as in Example 1. The measurement results are shown in FIG.
Urethane foam resin: “Urethane foam DOX” manufactured by Bridgestone (hereinafter referred to as “VPX” for short)
Heat capacity: About 2 × 10 3
Ventilation resistance (R): about 24 (air permeability: about 1.04 cc / sec)
図7から判るように、「VPX」の吸音率のピーク波長は、空気層のみの吸音率のピーク波長と比較して約10%しか低くなっていない。したがって、「VPX」は「DOX」および「CWZZ」と比較すると音速低下効果がほとんどないことが判る。 As can be seen from FIG. 7, the peak wavelength of the sound absorption coefficient of “VPX” is only about 10% lower than the peak wavelength of the sound absorption coefficient of the air layer alone. Therefore, it can be seen that “VPX” has almost no sound velocity lowering effect compared to “DOX” and “CWZZ”.
本発明に係る音速制御部材は、スピーカシステム・カーステレオ・テレビ装置などの音響機器、オーディオルーム・防音室などの防音壁材に有用である。 The sound speed control member according to the present invention is useful for sound equipment such as a speaker system, a car stereo, and a television device, and a soundproof wall material for an audio room and a soundproof room.
10 音速制御部材
11 構造体
12 冷却手段
20 スピーカシステム
21 スピーカボックス
23 音速制御部材
30 密閉型スピーカシステム
31 調湿手段
10 Sonic
12 Cooling means 20 Speaker system
21
30 Sealed
Claims (7)
「式1」C>1.2×103(C=D・Cm)
「式2」R>F/42.9
但し、Dは構造体の嵩密度、Cmは構造体の比熱、Fは音速を低下させたい所望の音波の周波数である。 A sound velocity that has air permeability and has a heat capacity (C) and a gas flow resistance (R) satisfying the following formulas 1 and 2 and reduces the speed of sound waves that propagate in the gas in the structure. Control member.
“Formula 1” C> 1.2 × 10 3 (C = D · Cm)
"Formula 2"R> F / 42.9
However, D is the bulk density of the structure, Cm is the specific heat of the structure, and F is the frequency of the desired sound wave for which the speed of sound is desired to be reduced.
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