JP2010248756A - 吸音体、音響処理室、及び吸音体の音響処理室への施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸音体が設置される音響処理室のスペース効率の向上及びコスト低減を実現する技術を提供する。
【解決手段】無響室１０の内側壁面の全体にわたって、複数の吸音体２０が設置されている。そして、隣り合う吸音体２０との間には、所定の幅のスリット３０が設けられている。つまり、吸音体２０同士は、離間して配置されている。このようにすることで、吸音体２０の厚さ（楔の長さ）を長くすることなく、カットオフ周波数近傍の低音域の吸収率を向上させることができ、その結果、低音域の吸収率改善に伴う無響室１０におけるスペース効率の低下を回避できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、吸音体、音響処理室及び吸音体の音響処理室への施工方法に係り、例えば、無響室等の音響処理室に用いられる吸音体、そのような吸音体を備える音響処理室及びそのような吸音体の音響処理室への施工方法に関する。

音響関連の研究機関や企業、また車両等における騒音対策が望まれる製品を製造する企業等においては、各種の音響実験や測定を行うために無響室が用いられる。無響室においては、外部から遮音された室内の内壁面全体、つまり床、壁、天井に吸音体、例えば吸音楔が取り付けられている。吸音楔は、ガラスウール等の多孔質材料で楔形の形状を有して形成されている。そして、この吸音楔の性能は、測定を行う音響信号の周波数帯にあわせて設計がなされ、例えば垂直入射音圧反射率（又は垂直入射吸音率）で表される。この垂直入射音圧反射率（以下、単に「音圧反射率」という）が小さいほど、つまり０に近いほど、吸音楔の吸音特性が良好であることを示している。

通常、カットオフ周波数（遮断周波数）以上の周波数帯では、音圧反射率は０．１以下になるように設計され、無響室ではそのカットオフ周波数より高い周波数帯域の音響信号は、実質的に反射がなされないようになっている。上述の通り、吸音楔の性能は、測定を行う音響信号の周波数帯にあわせて設計されるが、吸音楔の楔形状部分の長さが長いほどカットオフ周波数は低くなる特性を有している。例えば、３００Ｈｚ以上の周波数の音響信号が測定対象である場合には、吸音楔の楔形状部分の長さは２５０ｍｍ程度必要であり、また、１２５Ｈｚ以上の周波数の音響信号が測定対象である場合には、６００ｍｍ程度必要である。

このように、無響室の吸音特性をより低い周波数帯域まで広げるためには、吸音楔の長さを長くする必要がある。しかし、吸音楔の楔形状部分の長さを長くすると無響室の容積が実質的に小さくなってしまったり、それを回避するためには無響室全体を大きくする必要があったりするため、スペース効率が悪化してしまうという課題があった。また、吸音楔は、製作する際の材料歩留まりや手間がかかり、コスト低減が難しく、その結果、無響室自体が高価になってしまうことがあった。

そこで、従来より、このような課題を改善するために、さまざまな技術が提案されている。例えば、無響室に取り付けられた吸音楔に延長用吸音楔を取り付けることで、無響室の周波数特性を変更可能とする技術がある（例えば、特許文献１参照）。

また、平面板形状で厚みが５０ｍｍ程度のグラスウールなどの多孔質材料を平積みにしたり、コバ積みにしたりする多層式吸音構造を有する簡易型の無響室も提案されている。

特開平１０−１２４０６８号公報

ところで、特許文献１に開示の技術にあっては、延長用吸音楔を別途用意する必要があり、コスト低減に関しては、改善の余地があった。また、延長用吸音楔を取り付ける手間がかかったり、取り外した延長用吸音楔の管理スペースの確保が必要であるなどの課題があり、別の技術が求められていた。また、多層式吸音構造の簡易型の無響室では、スペース効率やコスト低減が重要視され、吸音性能の低下についてはある程度妥協する必要があった。具体的には、カットオフ周波数付近では、音圧反射率が０．１程度となるが、その周波数以上の帯域では、０．２〜０．３程度となってしまっていた。

本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたもので、上記の課題を解決する技術を提案することを目的とする。

本発明の音響処理室は、複数の吸音体が設置される音響処理室であって、隣り合う前記吸音体同士の間にスリットが形成されて前記吸音体が設置されている。
また、前記スリットを構成する前記吸音体の側面に凹凸形状が形成されてもよい。
本発明の吸音体は、多孔質材料によって形成され、音響処理室に設置される吸音体であって、前記音響処理室に設置されたときに、側面となる領域に凹凸形状が形成されている。
また、多孔質材料によって直方体で形成された腰部と、前記腰部から厚さ方向に延出する楔部と、を有し、前記腰部の側面に前記凹凸形状が形成されてもよい。
本発明の吸音体は、多孔質材料によって形成され、音響処理室に設置される吸音体であって、前記音響処理室に設置されたときに、厚さ方向に所定深さのスリットが形成されている。
また、前記音響処理室に設置されたときに、側面となる領域および／又は前記スリットを構成する面に凹凸形状が形成されてもよい。
本発明の施工方法は、複数の吸音体を設置して音響処理室を施工する施工方法であって、前記音響処理室の壁面に前記吸音体を設置するときに、隣接する吸音体を所定間隔だけ離間して設置する。

以上、本発明によると、従来の吸音体を使用した時と比較して、吸音体が設置される音響処理室のスペース効率を向上させることができ、また、コストを低減することができる。

実施形態に係る、無響室の内部を模式的に示した図である。 実施形態に係る、無響室の壁面に設置されている吸音体を示した図である。 従来の無響室の壁面に設置されている吸音体を示した図である。 実施形態に係る、スリットを設けた吸音体の反射率を測定したデータを示した図である。 実施形態に係る、吸音体の厚さを一定として、スリットの深さＤを変更したときの音圧反射率の測定結果を示した図である。 実施形態の変形例に係る、無響室の壁面に設置されている吸音体を示した図である。 実施形態に係る、スリットに凹凸を設けた条件の吸音体の反射率を測定したデータを示した図である。

次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。以下の実施形態では、無響室に吸音体を設置する際に、隣り合う吸音体が、所定の幅のスリットを設けて離間して設置される。このように吸音体を配置することで、吸音体の低音域の吸収特性を改善するものである。なお、以下で説明する技術は、無響室に限らず、音響信号の測定に使用される各種の音響処理室においても適用可能である。

図１は、本実施形態に係る無響室１０の内部を模式的に示した図であり、図２は、壁面１５に設置されている吸音体２０について、一部の領域を抽出して示した図である。図１に示すように、無響室１０の内側壁面の全体にわたって、複数の吸音体２０が設置されている。なお、以下の図１〜図３、図６では、同一の構成要素については、適宜代表の構成に符号を付し、一部符号を省略している。

例えば、図１に示す正面の壁面には、縦横３×４の１２個の吸音体２０が設置されている。そして、隣り合う吸音体２０との間には、所定の幅ｄ（図２参照）のスリット３０が設けられている。つまり、吸音体２０同士は、離間して配置されている。

ここで、図２をもとに、詳細に説明する。ここでは、４個の吸音体２０について示しており、各吸音体２０は同一構造であり設置の向きが異なっている。以下では、便宜的に、「第１〜第４の吸音体２０ａ〜２０ｄ」と称し、第１〜第４の吸音体２０ａ〜２０ｄを区別しない場合には単に「吸音体２０」と称する。

図２（ａ）に示すように、各吸音体２０は、ガラスウール等の多孔質材料で形成されており、壁面１５に取り付けられる腰部２２と、この腰部２２から一体となって突出する断面楔形形状のテーパ部２１とを有している。また、テーパ部２１の先端部２３は、楔形形状の端部が取り除かれて平面となっている。ここでは、テーパ部２１が３列に形成されている。例えば、図２（ｂ）において、吸音体２０は平面視で正方形の形状を有しており、各テーパ部２１は、縦方向（図示でＸＹ方向）又は横方向（図示でＡＢ方向）に延びて並列に形成されている。より具体的には、第１及び第４の吸音体２０ａ、２０ｄのテーパ部２１は、横方向（図示ＡＢ方向）に延びて並列で形成されており、また、第２及び第３の吸音体２０ｂ、２０ｃのテーパ部２１は縦方向（図示でＸＹ方向）に延びて並列に形成されている。このように、隣り合う吸音体２０において、テーパ部２１が延びる向きは、縦横交互になっている。

ところで、従来の無響室にあっては、図３に示すように、隣り合って配置される吸音体２２０は、図２に示した吸音体２０とは異なり、互いに間隔を開けることなく配置される。一般には、吸音体２０、２２０の音圧反射特性（吸音特性）は、楔形形状に形成されたテーパ部２１、２２１の長さＨ（図２及び図３参照）に依存することが知られており、従来は、このテーパ部２２１の数を出来るだけ多く設けるように、吸音体２２０が隙間無く配置されてきた。

しかしながら、上述のように、音圧反射特性（吸音特性）とスペース効率との両立に対する要望が強く、従来の吸音体２２０と同程度の大きさで、より低音域の音圧反射特性（吸音特性）を改善する技術の導入が求めらていた。そこで、本発明者は、上記の固定概念に囚われることなく、吸音体２０の配置等の検討及び実験を行った結果、図１や図２に示すように、隣り合う吸音体２０の間に、所定の間隔、つまり、スリット３０を設けて吸音体２０を配置することで、無響室１０における音圧反射特性（吸音特性）を向上させ、低音域をより吸収させることができるという知見を得た。このように、従来と同じ形状の吸音体２０を用いることができるため、無響室１０を作る際に、無駄な費用がかからない。また、吸音体２０の形状を大きくすることなく、低い周波数の吸音特性を向上させることができるため、無響室１０のスペースを有効に活用できる。つまり、スペース効率の向上が実現できる。

以下に、スリットを設けたときの、効果を確認した実験の測定結果を図４に示す。図４（ａ）は、縦横３００ｍｍ、厚さ３５０ｍｍの吸音体に厚さ方向に貫通するスリットをスリット幅Ｗの条件を、０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍ、６０ｍｍの６種類に変更しながらカットオフ周波数近傍の周波数帯（５０Ｈｚ〜５００Ｈｚ）の音圧反射率を測定した結果を示している。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）の条件において吸音体の厚さを２００ｍｍへ変更したものである。

図４（ａ）に示すように、スリットのスリット幅Ｗが０ｍｍ、つまり、スリットが無い条件では、周波数が高くなるにつれて音圧反射率は漸次低減しているが、１００Ｈｚにおける音圧反射率は０．４を超え、また、２００Ｈｚ付近では、０．４を若干下回ったレベルとなっている。一方、スリットを設けた場合、上記いずれの条件であっても、１００〜２００Ｈｚにおける音圧反射率は大幅に低減している。そして、スリット幅Ｗを拡大するにしたがって、１００Ｈｚより低い周波数帯域では、一部音圧反射率が上昇している部分があるものの、カットオフ周波数として重要な１００Ｈｚ〜２００Ｈｚでは、いずれの条件でも大幅に音圧反射率が低下しており、吸音体の音圧反射特性（吸音特性）が向上している。

具体的には、１７０Ｈｚ近傍では、スリット幅Ｗが大きいほど反射率が低減しており、スリット幅Ｗが一番大きな６０ｍｍでは、反射率はほぼ０となっており、スリット幅Ｗが一番小さな２０ｍｍであっても、スリット幅Ｗが０と比べて約１／２の０．２程度まで低減できている。また、２００Ｈｚ以上の周波数帯域ではスリットの有無にかかわらずほぼ同程度の特性が得られている。

一方で、図４（ｂ）に示すように、吸音体の厚さを２００ｍｍとした場合、つまり、スリットの深さを図４（ａ）より短くした場合、全ての条件で吸音効果は低下しているものの、２００Ｈｚ〜５００Ｈｚの帯域において、図４（ａ）と同様の傾向が得られた。

この計測結果から、スリット幅Ｗを適宜設定することで、所望の吸収特性（反射特性）を有する無響室を実現することができる。また、吸音体の厚さ（図２ではテーパ部２１の長さＨ）を長くすることなく、カットオフ周波数近傍の低音域の音圧反射特性（吸音特性）を向上させることができるため、低音域の吸収率改善に伴う無響室におけるスペース効率の低下を回避できる。

図５は、吸音体の厚さを一定として、スリットの深さＤを変更したときの音圧反射率の測定結果を示している。吸音体の形状は、縦横３００ｍｍ、厚さ３５０ｍｍであり、スリット幅Ｗは２５ｍｍとして、スリットの深さＤを０、１００、２００，３００、３５０ｍｍに変更しながらカットオフ周波数近傍の周波数帯（５０Ｈｚ〜５００Ｈｚ）の音圧反射率を測定した結果を示している。なお、スリットの深さＤが０ｍｍのとき、吸音体にスリットが設けられておらず、また、スリット深さＤが３５０のときには、吸音体が２分されている。図示の測定結果から分かるように、スリット深さＤを大きくするにしたがって、吸音が最も効果的な領域が、低い周波数へシフトしている。この実験結果より、スリット深さＤを適宜設定することで、吸音効果を向上させたい周波数帯域を調整することができる。例えば、無響室を作る際に、吸音体同士を所定幅だけ離間してスリットを形成した状態で設置し、測定対象に応じて、スリットに多孔質材料をはめ込み、スリットの深さを所望に調整することで、多様な測定条件に対応することができる。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、楔形状のテーパ部２１を有する吸音体２０の特性を近似するために、テーパ部２１の代わりに厚さ方向に吸音特性が異なる多孔質材料が積層された多層式の吸音体でも、スリットを設けて配置することで、同様の効果、つまり、低音域の音圧反射特性の向上やコスト低減、スペース効率の向上といった効果が得られる。また、図１や図２に示すスリット３０の幅ｄを全て同じでなく、異なって設定してもよく、例えば、縦横で異なる値に設定してもよい。

また、吸音体２０を設置するときのスリット３０は、上述の実施形態に示した形状のように、吸音体２０の側面が形成する平面により構成されている形態に限る趣旨ではなく、凹凸が形成されていてもよい。図６に、そのような、変形例に係る吸音体１２０（第１〜第４の吸音体１２０ａ〜１２０ｄ）を示しており、図６（ａ）の吸音体１２０が図２に示した吸音体２０に対応した図である。また、図６（ｂ）は、図６（ａ）のスリット１３０の部分Ｇを拡大して正面から示した図である。ここでは図２と同様に、腰部１２２から楔形状のテーパ部１２１が厚さ方向に延出している。

また、図示のように、吸音体１２０の腰部１２２には、複数の溝１２８が横方向及び縦方向に形成されている。ここでは、断面形状が半円の溝１２８が水平に２段に延びて形成されているが、これに限る趣旨ではなく、溝１２８の数及び断面形状は適宜設定することができる。このように、スリット１３０における表面積を広げることで、カットオフ周波数近傍の周波数帯域の反射率を低減することができる。

溝を設けたスリットに関して効果を確認した実験の測定結果を示す。図７は、スリットに溝を形成した条件と形成しない条件の計測データを示している。具体的には、溝を形成していない条件（図示で「溝無し」）は、図４に示した計測データのうち、スリット幅Ｗが２０ｍｍの計測データを示している。また、溝を形成した条件（図示で「溝有り」）については、スリット幅Ｗが２０ｍｍの計測データの吸音体に、直径４０ｍｍの断面円形の溝を４段に設けた形状となっている。

図示のように、同じスリット幅であっても、溝が形成されている吸音体では、１００Ｈｚ〜１７０Ｈｚの周波数帯域において、反射率が大きく低減している。より具体的には、１２０Ｈｚ付近の反射率が０．３（溝無し）から０．２以下（溝有り）まで低減している。このように、スリットを構成する面に凹凸を設けることで、カットオフ周波数の近傍の周波数帯域において、反射率を大幅に低減することができる。

１０ 無響室
１５ 壁面
２０、１２０ 吸音体
２０ａ〜２０ｄ 第１の吸音体〜第４の吸音体
２１、１２１ テーパ部
２２、１２２ 腰部
３０、１３０ スリット
１２０ａ〜１２０ｄ 第１の吸音体〜第４の吸音体

Claims (7)

1. 複数の吸音体が設置される音響処理室であって、
   隣り合う前記吸音体同士の間にスリットが形成されて前記吸音体が設置されていることを特徴とする音響処理室。
2. 前記スリットを構成する前記吸音体の側面に凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の音響処理室。
3. 多孔質材料によって形成され、音響処理室に設置される吸音体であって、
   前記音響処理室に設置されたときに、側面となる領域に凹凸形状が形成されていることを特徴とする吸音体。
4. 多孔質材料によって直方体で形成された腰部と、
   前記腰部から厚さ方向に延出する楔部と、
   を有し、
   前記腰部の側面に前記凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の吸音体。
5. 多孔質材料によって形成され、音響処理室に設置される吸音体であって、
   前記音響処理室に設置されたときに、厚さ方向に所定深さのスリットが形成されていることを特徴とする吸音体。
6. 前記音響処理室に設置されたときに、側面となる領域および／又は前記スリットを構成する面に凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の吸音体。
7. 複数の吸音体を設置して音響処理室を施工する施工方法であって、
   前記音響処理室の壁面に前記吸音体を設置するときに、隣接する吸音体を所定間隔だけ離間して設置することを特徴とする吸音体の音響処理室への施工方法。

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