JP2009293271A

JP2009293271A - 吸音体

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Publication number: JP2009293271A
Application number: JP2008147623A
Authority: JP
Inventors: Kunio Hiyama; 邦夫樋山
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2008-06-05
Filing date: 2008-06-05
Publication date: 2009-12-17
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: JP5286950B2

Abstract

【課題】筐体の剛性維持、薄型化、軽量化及び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、周壁１４の他端面となる接合領域１７Ａに接合されて張設されている。周壁１４は、その他端を形成する他端形成体１７を備えて他端形成体１７が部分的に薄厚となる形状に設けられている。
【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。

ところが、このタイプの吸音体は、底壁及び周壁が同一の厚みに形成され、周壁と膜状体との接合領域が広くなる。このため、非接合となる膜状体の領域が縮小する他、膜状体における接合領域に隣接する領域が振動し難くなるような拘束力を受け、中低域での吸音作用が得られ難くなる、という不都合がある。
また、超音波振動による融着等の接合方法により接合する場合、全ての接合領域で均一且つ良好な接合状態とすることが困難になる。その結果、中低域での吸音作用がより一層得られ難くなる他、吸音体の生産性や、製品の歩留まりが低下する、という不都合を招来する。
ここで、周壁の厚みを全体的に薄くすれば、前記接合領域を縮小できるが、この場合、筐体の剛性が低下するために実用的でないばかりでなく、中低域の吸音性能を十分に改善できなくなる、という不都合がある。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に基づいて案出されたものであり、その目的は、生産性を向上でき、筐体の剛性維持、薄型化、軽量化及びコンパクト化を図ることができる他、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、周壁の一端側に連設された底壁を備えて周壁の他端側を開放する筐体と、周壁の他端面に接合されて張設された膜状体とを有する吸音体において、
前記周壁は、その他端を形成する他端形成体を備えて当該他端形成体が部分的に薄厚となる形状に設けられる、という構成を採っている。

本発明において、前記周壁は、前記一端から他端に向かうに従って薄厚となる形状を備える、という構成を採用してもよい。

本発明によれば、前述した底壁及び周壁が同一厚となる従来構造に比べ、周壁と膜状体との接合領域を縮小することができる。これを更に詳述すると、非接合となる膜状体の領域を広く確保でき、膜状体において接合領域により受ける拘束からの自由度を増大することが可能となる。これにより、後述するように、前記中低域に吸音ピークを持たせたり、中低域での垂直入射吸音率を高めて中低域での吸音性能を向上させ、快適な音場を良好に維持することが可能となる。
また、超音波振動による融着等の接合方法により、膜状体の接合状態を容易に良好なものとして生産性を高めることができる他、従来の周壁の厚みを全体的に薄くした構造に比べ、剛性の低下を抑制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、周壁が一端から他端に向かうに従って薄厚となるので、周壁と膜状体との接合領域を縮小しつつ、周壁の剛性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に設けられた一枚の膜状体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。周壁１４は、膜状体１２との接合領域１７Ａを図１（Ａ）中上面に有する他端形成体１７と、この他端形成体１７以外の領域、すなわち、他端形成体１７と底壁１５との間の領域を形成する周壁本体１８とを備えている。他端形成体１７は、周壁１４の内面側に形成された段部１９を介して周壁本体１８より薄厚となり、周壁１４において他端形成体１７が部分的に薄厚となる形状に設けられる。従って、他端形成体１７は、断面視で周壁本体１８の上端側より突出する突起状に形成される。また、前記接合領域１７Ａは、図１（Ｂ）の斜線で示すように、平面視で周壁１４の外縁に沿う閉ループ領域とされ、その幅が周壁１４の厚みより小さくなる。周壁本体１８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。また、他端形成体１７の厚みは、０．１ｍｍ〜３．０ｍｍ、好ましくは、０．５ｍｍ〜２．０ｍｍにそれぞれ設定されている。

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。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。

前記膜状体１２は、前記筐体１１と略同じ平面形状及びサイズに設けられている。
各膜状体１２は、前記接合領域１７Ａ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２１を形成している。前記空間２１の上下幅は５ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは１０ｍｍ〜２０ｍｍに設定されている。膜状体１２の接合部分以外の領域では、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。膜状体１２の接合方法としては、超音波振動による膜状体１２及び接合領域１７Ａの局所的な摩擦熱による融着や、膜状体１２及び接合領域１７Ａの何れか一方に導電性の充填材を持たせた高周波加熱による融着、膜状体１２及び接合領域１７ＡのＣＯ_２ガスレーザー加熱による融着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、ＰＰ、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。これにより、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。また、接合領域１７Ａの幅が小さくなるように他端形成体１７を設けたので、接合領域１７Ａを形成する閉ループの延出方向に沿って膜状体１２の接合状態の均一化を図ることができ、吸音体１０の生産性を向上することが可能となる。更に、周壁１４の一部すなわち他端形成体１７だけを部分的に薄肉に形成したので、周壁１４全体の剛性を維持することができる。

［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２１内に多孔質材２４を設けたものである。
多孔質材２４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２４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１０４ｍｍ×１０４ｍｍの方形、前記空間２１の上下幅を１０ｍｍ、周壁本体１８及び底壁１５の厚みを９ｍｍ、他端形成体１７の厚みを２ｍｍとした。
膜状体１２は、厚み１．７ｍｍのオレフィン系シートとし、接合領域１７Ａの略全領域すなわち膜状体１２の外周部２ｍｍ幅に沿って融着した。
比較例１−１は、図３（Ａ）に示されるように、実施例１に対し、周壁１４の厚みを上下に亘る全ての領域で２ｍｍとし、比較例１−２は、図３（Ｂ）に示されるように、周壁１４の厚みを上下に亘る全ての領域で９ｍｍ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の膜状体１２を厚み１．２ｍｍの塩ビ系シートに変更した構成とした。

各実施例及び各比較例の吸音体を評価するにあたって、垂直入射吸音率を評価指標として用いた。各実施例及び各比較例の垂直入射吸音率の結果を図４及び図５のグラフに示す。

図４のグラフにおいて、実施例１と比較例１−１とを比べると、周波数が２００Ｈｚ台後半では、同様の垂直入射吸音率となり、周波数が３００Ｈｚ台前半で、実施例１の方が垂直入射吸音率が最大値となる吸音ピークが得られ、且つ、垂直入射吸音率も高くなる。
実施例１と比較例１−２とを比べると、グラフ中の周波数において、実施例１の方が全体的に垂直入射吸音率が高くなる。

図５のグラフにおいて、実施例２と比較例２−１，２−２とを比べると、中低域の周波数で２００Ｈｚ強では、同様の垂直入射吸音率となり、それより大きい周波数〜３２５Ｈｚぐらいでは、実施例２の方が垂直入射吸音率が高くなる。また、実施例２は、吸音ピークに近い垂直入射吸音率が得られる周波数が広くなる。

以上のように、実施例１は比較例１−２に比べて、実施例２は比較例２−２に比べて、各グラフで示す中低域の周波数で、吸音性能が良好となることが理解できる。これは、各実施例は、接合領域１７Ａの幅が狭くなった分、膜状体１２の非接合領域が拡大し、また、接合領域１７Ａより膜状体１２が受ける拘束力が低減したことが一因と考えられる。
また、実施例１は比較例１−１に比べて、実施例２は比較例２−１に比べて、垂直入射吸音率が若干低くなる周波数があるものの、比較的狭い周波数であり、また、実施例１及び２の周壁１４は、比較例１−１，２−１の周壁１４に比べて厚みを大きくして剛性を高めることができるので、総合的に見ると、実施例１及び２の方が有利な吸音体１０と言える。

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、周壁１４の形状は、種々の設計変更が可能であり、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示される構成が例示できる。同図（Ａ）では、段部１９を複数設けて階段状としており、同図（Ｂ）では、周壁本体１８の下端側の厚みが大きくなるテーパ状に形成されている。同図（Ａ）及び（Ｂ）の両方とも、周壁１４の図中下端から上端に向かうに従って薄厚となる形状を備えており、接合領域１７Ａの面積を前記第１実施形態と同様としつつ、周壁１４の剛性を向上することが可能となる。

（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。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。（Ａ）及び（Ｂ）は、変形例に係る吸音体の図１（Ａ）と同様の横断面図。

符号の説明

１０・・・吸音体、１１・・・筐体、１２・・・膜状体、１４・・・周壁、１５・・・底壁、１７・・・他端形成体

Claims

周壁の一端側に連設された底壁を備えて周壁の他端側を開放する筐体と、周壁の他端面に接合されて張設された膜状体とを有する吸音体において、
前記周壁は、その他端を形成する他端形成体を備えて当該他端形成体が部分的に薄厚となる形状に設けられていることを特徴とする吸音体。
前記周壁は、前記一端から他端に向かうに従って薄厚となる形状を備えていることを特徴とする請求項１記載の吸音体。