JP2009288355A - 吸音体 - Google Patents

Abstract

【課題】薄型化や軽量化、コンパクト化を図りつつ、特に中低域の吸音性能を向上することができるようにすること。
【解決手段】吸音体１０は、筐体１１と、この筐体１１に設けられた膜状体１２とを備えて構成されている。筐体１１は、周壁１４と、この周壁１４の一端側に連設された底壁１５とを備えて周壁１４の他端側を開放している。膜状体１２は、複数枚重ねられて周壁１４の他端側に張設されている。相互に重なり合う膜状体１２は、それらの外周部で接合され、外周部以外の領域は非接合とされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸音体に係り、更に詳しくは、特に中低域の吸音性能を向上することができる吸音体に関する。

従来より、種々の室内空間において、吸音体が利用されており、かかる吸音体は、快適な音場を作り出すため、周波数が２５０Ｈｚ前後の中低域での吸音が要求されている。このような要求を満たし得る吸音体として、不織布等の多孔質材が広く利用されているが、当該多孔質材は、中低域での吸音性能を良好に発揮するために、厚みや平面サイズを大きく設定することが不可欠となる。従って、多孔質材にあっては、自動車の室内等の比較的狭い空間で用いるには不向きとなる。
ここで、吸音体の他の構造としては、特許文献１に開示されているものが知られている。同文献の吸音体は、板状体及び筐体の間に設けられた弾性体からなる制振材を備え、当該制振材を介して板状体を振動させることで吸音作用が得られるようになっている。

特開２００５−１３４６５３号公報

しかしながら、特許文献１の吸音体では、板状体を用いるために吸音構造全体の重量が増大する傾向があるという不都合がある。
ところで、更に他の吸音体としては、筐体を介して膜状体を張設し、当該膜状体を振動させることで吸音作用が得られるタイプのものがある。このタイプの吸音体によれば、特許文献１に比べて軽量化を図ることができ、また、多孔質材に比べて薄型化及びコンパクト化を達成することができる。この吸音体にあっては、理論上、膜状体の面密度を高くする程、吸音率が最大値となる吸音ピークの周波数を低く設定することが可能となる。従って、中低域に前記吸音ピークを設定する場合、膜状体の面密度を高めるべく、膜状体の厚みを厚くすることが考えられる。

ところが、本発明者は、膜状体の厚みを変えて種々の実験を行ったところ、中低域に前記吸音ピークを持たせたり、中低域の吸音性能を改善することが困難となった。具体的には、膜状体の厚みを厚くしても、前記吸音ピークの周波数が殆ど変わらずに中低域より高い周波数となったり、中低域での吸音率が低下又は殆ど変化しない結果となった。これは、膜状体を厚くすると当該膜状体の剛性が高くなる点に問題があると推察される。
そこで、本発明者は、試行錯誤を重ねつつ鋭意検討を行ったところ、膜状体の枚数及び当該膜状体の接合態様について、従来にない新たな構成とすることで、中低域の吸音特性が改善されることを知見した。

［発明の目的］
本発明は、前述の知見及び不都合に基づいて案出されたものであり、その目的は、薄型化、軽量化及びコンパクト化を図ることができ、特に中低域の吸音性能を向上することができる吸音体を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、筐体に取り付けられた膜状体を有する吸音体において、
前記筐体は、周壁と、この周壁の一端側に連設された底壁とを備えて周壁の他端側を開放し、
前記膜状体は、複数枚重ねられて周壁の他端側に張設され、相互に重なり合う膜状体は、それらの外周部で接合され、外周部以外の領域は非接合とされる、という構成を採っている。

本発明において、前記相互に重なり合う膜状体は、平面視で周壁の端面に収まる領域で接合される、という構成を採用してもよい。

本発明によれば、後述するように、前記中低域に吸音ピークを持たせたり、吸音ピークの中心周波数を低くしたりすることができ、中低域の吸音性能を向上させて快適な音場を良好に維持することが可能となる。しかも、多孔質材だけからなる吸音体に比べ、厚みを薄くしつつコンパクトなサイズとすることができる他、特許文献１の構造に比べ、制振材を介して振動する板状体を用いない分、軽量化を図ることができる。これにより、自動車等の比較的狭い室内空間であっても、当該空間への設置作業を容易に行えるようになる他、吸音体により前記空間が狭くなることを抑制することが可能となる。

また、周壁の端面に収まる領域で膜状体が接合されるので、接合強度を良好に維持しつつ、各膜状体が他の膜状体により拘束されずに振動可能な領域を広く確保でき、これによっても、中低域での吸音性能向上に寄与することが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１（Ａ）には、第１実施形態に係る吸音体を模式的に表した概略横断面図が示され、同図（Ｂ）には、前記吸音体の平面図が示されている。これらの図において、吸音体１０は、剛体からなる筐体１１と、この筐体１１に設けられた二枚の膜状体１２とを備えて構成されている。なお、図１では、説明の便宜上、吸音体１０を一体だけ図示しているが、図１（Ｂ）の上下左右方向に複数の吸音体１０を並設し、隣り合う吸音体１０と密接するように連結したユニットを構成してもよい。

前記筐体１１は、平面視略方形をなす周壁１４と、この周壁１４の一端側すなわち図１（Ａ）中下端側に連設された底壁１５とを備え、周壁１４の他端側すなわち上端側を開放する有底容器状に設けられている。筐体１１の平面形状は、本実施形態では、一辺の長さが３０ｍｍ〜３００ｍｍ（好ましくは５０ｍｍ〜２００ｍｍ）の正方形に設けられている。周壁１４及び底壁１５の厚みは、１ｍｍ〜１０ｍｍ、好ましくは、２ｍｍ〜５ｍｍにそれぞれ設定されている。筐体１１の材質は、ＡＢＳ、ＰＰ、ＰＡ等の熱可塑性プラスチックおよびそれらのポリマーアロイ、エポキシ樹脂等の熱硬化性プラスチック、熱可塑性プラスチックおよびそれらのポリマーアロイをマトリクスとした繊維強化プラスチック（ＦＲＴＰ）、エポキシ樹脂等の熱硬化性プラスチックをマトリクスとした繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が例示でき、意図的な外力を付与しない限り変形しない程度の剛性を有するようになっている。

前記各膜状体１２は、前記筐体１１と略同じ平面形状及びサイズにそれぞれ設けられている。各膜状体１２は、相互に重ね合わせた状態で周壁１４の上端側に取り付けられて張設され、筐体１１の内部に閉塞される空間１７を形成している。本実施形態では、前記空間１７の上下幅は、５ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは、１０ｍｍ〜２０ｍｍに設定されている。各膜状体１２は、それらの外周部、すなわち、膜状体１２の外縁に沿う所定幅の閉ループ領域で接合されている。また、各膜状体１２の接合領域以外の領域は、面接触するだけで非接合となり、非固定状態となって吸音体１０に入射される音により振動可能となっている。各膜状体１２の接合領域は、周壁１４の上端面と同一又は当該上端面の面内に収まる領域、すなわち、図１（Ｂ）中網模様で示した領域内に設けられる。また、各膜状体１２は、好ましくは、相互に重ねて接合した後、周壁１４の上端面に載せて接合されるが、周壁１４の上端面に重ねて載置してから、二枚の膜状体１２及び周壁１４の上端面を同時に連結して接合してもよい。前記接合においては、接着材、両面テープ、熱融着（プレスや高周波加熱、超音波溶着、レーザー加熱など）、ネジ止め、ホッチキス、縫製などを用いることができる。

前記膜状体１２の材質は、有機高分子又は無機高分子を主成分とし、有機低分子（加硫剤、可塑剤、架橋剤、架橋促進剤、老化防止剤、酸化防止剤）や、無機充填材を入れた複合素材も含む。有機高分子は、ＣＰＥ、ＰＶＣ、ＰＥＴ、ＰＥ、ポリエステル、合成ゴム（イソプレンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、ブタジエンスチレン共重合体、その他共重合体ポリマー）、ＰＡ（ポリアミド）、およびこれらのポリマーのアロイが例示でき、無機高分子は、シリコンゴム等が例示できる。加硫剤としては、硫黄、過酸化物、ＱＯ、可塑剤としては、フタル酸エステル系可塑剤、架橋促進剤としては、スルフェンアミド系ＤＣＢＳ、老化防止剤、酸化防止剤としては、ビスフェノール系ＴＢＭＴＢＰ、無機充填材としては、炭酸カルシュウム、珪酸カルシュウム、雲母（マイカ）、カーボンブラック、ＰＺＴ、シリカ等が例示できる。
各膜状体１２の厚みは、０．３ｍｍ〜３ｍｍ、好ましくは０．７ｍｍ〜２ｍｍにそれぞれ設定され、音が入射したときに、その内部損失により音のエネルギを消費可能に設けられている。

従って、このような第１実施形態によれば、膜状体１２を用いたので軽量化を図ることができ、筐体１１の厚みを薄くしたり平面サイズを小さくしたりすることで、吸音体１０全体の薄型化やコンパクト化を達成することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を、図２を用いて説明する。なお、以下の説明において、前記第１実施形態と同一若しくは同等の構成部分については必要に応じて同一符号を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。

第２実施形態の吸音体１０は、前記空間１７内に多孔質材２０を設けたものである。
多孔質材２０は、不織布等の繊維類のように毛細管を持つ材料や、発泡体等の連続気泡を持つ材料からなり、音が入射したときに、その細孔中で音波が周壁との摩擦や粘性抵抗及び材料小繊維の振動などによって、音のエネルギの一部を熱エネルギとして消費可能に設けられている。具体的には、グラスウール、吸音ウレタンスポンジ、不織布状の有機繊維（ＰＥ、ＰＥＴ、ＰＶＡ、ＰＶＣ、ＰＰ等）及びそれらの組合せが例示できる。

このような第２実施形態によれば、第１実施形態の吸音体１０による吸音性能だけでなく、多孔質材２０による吸音性能も得られるようになる。これにより、良好な吸音作用が得られる音域の拡大化を図ることができ、快適な音場が作り出されることが期待できる。

以下に本発明の実施例を比較例とともに説明する。

［実施例１、比較例１−１、比較例１−２］
実施例１では、前記第１実施形態と同じ形態の吸音体１０を作製した。筐体１１の材質をＡＢＳとし、筐体１１の平面形状を１１０ｍｍ×１１０ｍｍの方形、前記空間１７の上下幅を１０ｍｍ、側壁１４及び底壁１５の厚みを５ｍｍとした。二枚の膜状体１２は、それぞれ厚み０．８５ｍｍのオレフィン系シートとし、側壁１４の上端面の略全領域すなわち各膜状体１２の外周部５ｍｍ幅に沿う領域を接合領域として融着した。
比較例１−１は、図３（Ａ）に示されるように、実施例１に対し、膜状体１２の枚数を一枚に変更する構成とした。すなわち、実施例１の膜状体１２と同一材質及び同一厚の膜状体１２ａを一枚だけ張設する構成とした。
比較例１−２は、図３（Ｂ）に示されるように、実施例１に対し、膜状体１２の枚数を一枚に変更し、膜状体１２の厚みを２倍とする構成とした。すなわち、実施例１の膜状体１２と同一材質の二枚の膜状体１２を重ねて相対面を全面融着して作成された一枚の膜状体１２ｂを張設する構成とした。

［実施例２、比較例２−１、比較例２−２］
実施例２、比較例２−１、比較例２−２は、実施例１、比較例１−１、比較例１−２の空間１７の上下幅を３０ｍｍに変えた構成とした。

［実施例３、比較例３−１、比較例３−２］
実施例３、比較例３−１、比較例３−２は、実施例１、比較例１−１、比較例１−２の空間１７の上下幅を２０ｍｍに変え、筐体１１の平面形状を１６５ｍｍ×１６５ｍｍの方形に変えた構成とした。

［実施例４、比較例４−１、比較例４−２］
実施例４、比較例４−１、比較例４−２は、実施例３、比較例３−１、比較例３−２の空間１７の上下幅を３０ｍｍに変えた構成とした。

［実施例５、比較例５−１、比較例５−２］
実施例５、比較例５−１、比較例５−２は、実施例３、比較例３−１、比較例３−２の筐体１１の平面形状を１６５ｍｍ×２５０ｍｍの長方形に変えた構成とした。

［実施例６、比較例６−１、比較例６−２］
実施例６、比較例６−１、比較例６−２は、実施例３、比較例３−１、比較例３−２の筐体１１の平面形状を２５０ｍｍ×３３０ｍｍの長方形に変えた構成とした。

各実施例及び各比較例の吸音体を評価するにあたって、ランダム入射吸音率を評価指標として用いた。ランダム入射吸音率は、一般的には残響室吸音率と呼ばれるもので、ＪＩＳ Ａ １４０９に準じた方法により、残響室内で音を出して急に止めた際の、残響音の減衰時間から算出したものである。
各実施例及び各比較例ではさらに、湾曲した残響減衰波形に理論式をフィットさせて完全拡散下の残響時間を推定計算するＰＬＤ（Ｐｏｗｅｒ ｌａｗ ｄｅｃａｙ）補正法（Ｊ．Ａｃｏｕｓ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．（Ｅ）１９，５（１９９８）３１５−３２６）、及び材料周囲にアクリル板囲い（Ｄｅｅｐ ｗｅｌｌ）を設置することにより面積効果を抑制するＤｅｅｐ−ｗｅｌｌ法（Ｊ．Ａｃｏｕｓ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．（Ｅ）１９，５（１９９８）３２７−３３８）を用いて吸音率を測定した。
各実施例及び各比較例では、図４に示されるように、容積（Ｖ）６４ｍ^３、表面積（Ｓ）１００ｍ^２、Ｖ／Ｓ＝０．６４の残響室３０の床面３０ａのほぼ中央に、ほぼ縦１ｍ、横１ｍの大きさとなるよう各実施例及び各比較例の吸音体１０を並べて設置し、吸音体１０の周囲には厚さ２０ｍｍのアクリル板からなる高さ８００ｍｍの拡散枠板３２を設置した。そして、音源３３を、吸音体１０から離れた位置に配置した。このようにして、吸音体１０の表面１０ａに対して、ランダムな方向から音（音による空気振動）が入射するようにした。
各実施例及び各比較例の吸音率の結果を図５〜図１０のグラフに示す。

図５のグラフにおいて、実施例１、比較例１−１、比較例１−２の吸音率が最大値となる吸音ピークの中心周波数を見ると、比較例１−１は４００Ｈｚ、比較例１−２は６３０Ｈｚとなるのに対し、実施例１は、それらより低い中心周波数の３１５Ｈｚとなる。
図６のグラフにおいて、実施例２は、比較例２−１，２−２に比べ、低域の２００〜２５０Ｈｚで吸音率が高くなる。
図７のグラフでは、実施例３、比較例３−１、比較例３−２の吸音ピークの中心周波数を見ると、実施例３は、比較例３−１，３−２に比べて低い中心周波数の３１５Ｈｚとなる。
図８のグラフでは、実施例４は、比較例４−１，４−２に比べて低域の２００〜２５０Ｈｚで吸音率が高くなる。
図９のグラフでは、実施例５は、比較例５−１，５−２に比べて低域の２５０〜３１５Ｈｚで吸音率が高くなる。
図１０のグラフでは、実施例６、比較例６−１、比較例６−２の吸音ピークの周波数を見ると、実施例６は、比較例６−１，６−２に比べて低い中心周波数の３１５Ｈｚとなる。
以上のように、実施例１〜６は、各比較例に比べて、２５０Ｈｚ程度の中低域で、吸音性能が良好となることが理解できる。しかも、実施例１〜６は、筐体１１のサイズや空間１７の上下幅を前述したように設定したので、コンパクト化及び薄型化も同時に達成することができ、比較的狭い個室、車室、スピーカ内、電子機器内等において有効利用されることが期待できる。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施形態、実施例に対し、形状、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

例えば、筐体１１の平面形状は、種々の変更が可能であり、長方形、円形、楕円形、多角形やそれらを組み合わせた形状等としてもよい。この場合、筐体１１の平面サイズは、第１実施形態の筐体１１の平面サイズに収まるように設定されることが好ましい。

また、各膜状体１２の厚み及び材質は、それぞれ同一ではなく異なっていてもよい。但し、厚み及び材質をそれぞれ同一とした一種類の膜状体１２を複数枚用いた方が、製造時の取扱性や管理負担軽減等の点で有利となる。

更に、膜状体１２の枚数は、前述と同様の吸音性能が得られる限りにおいて、三枚以上の複数枚としてよい。

（Ａ）は、第１実施形態に係る吸音体を模式的に表した概略横断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の吸音体の平面図。 第２実施形態に係る吸音体の図１（Ａ）と同様の横断面図。 （Ａ）及び（Ｂ）は、比較例に係る吸音体の図１（Ａ）と同様の横断面図。 吸音率を測定する残響室の説明図。 実施例１及び比較例１−１，１−２の吸音率を表すグラフ。 実施例２及び比較例２−１，２−２の吸音率を表すグラフ。 実施例３及び比較例３−１，３−２の吸音率を表すグラフ。 実施例４及び比較例４−１，４−２の吸音率を表すグラフ。 実施例５及び比較例５−１，５−２の吸音率を表すグラフ。 実施例６及び比較例６−１，１−２の吸音率を表すグラフ。

符号の説明

１０・・・吸音体、１１・・・筐体、１２・・・膜状体、１４・・・周壁、１５・・・底壁

Claims (2)

1. 筐体に取り付けられた膜状体を有する吸音体において、
   前記筐体は、周壁と、この周壁の一端側に連設された底壁とを備えて周壁の他端側を開放し、
   前記膜状体は、複数枚重ねられて周壁の他端側に張設され、相互に重なり合う膜状体は、それらの外周部で接合され、外周部以外の領域は非接合とされることを特徴とする吸音体。
2. 前記相互に重なり合う膜状体は、平面視で周壁の端面に収まる領域で接合されることを特徴とする請求項１記載の吸音体。

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