JP2015001643A - 音響パネル - Google Patents

Abstract

【課題】室内で到来する音波の反射を効果的に防止することのできる音響パネルを提供する。【解決手段】到来する音波の反射を防止するよう機能する音響セル２を備えた音響パネル１であって、前記音響セルは、前面にパネル面を有すると共に、内部空間Ｓ１が形成された箱体３と、前記パネル面に沿って、所定の間隔を空けて配置され、該パネル面から離れる方向に沿って断面積が漸次減少する複数の楔状の突起物１０と、前記内部空間に入り込んだ音波と逆位相の音波を該内部空間に出力するノイズキャンセル手段２０とを有し、前記隣り合う突起物間の空間は、該空間の断面積が広い開口部１１から、前記パネル面に向かって断面積が徐々に絞られた喉部１２へと変化するスピーカホーン状の音響トランスが形成され、前記音響トランスの喉部側において、前記パネル面には前記箱体の内部空間に連通する連通孔３ｂが形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、特にリスニングルームなどの室内の壁、天井、床等に設置される音響パネルに関し、さらに詳しく言えば、室内において到来する音波の反射を効果的に防止することのできる音響パネルに関する。

特にリスニングルームにあっては、室外への音波の漏れ出しを防止するために天井、壁、床等は強度が高くなるように設計され施工されている。このため、室内には低在波や反射波が多く発生し、楽音をスピーカ等で再生する際に音質を損ねるという課題があった。
前記課題に対しては、従来から室内に音響特性を持った内装を施す、或いは音響パネルなどを用いて、室内の音波を適切に反射、吸収、散乱させることで音質を改善する試みが行われている。
例えば、遮音パネルの上に例えば多孔質材料（グラスウールやロックウールなど）から成る吸音パネルを取り付ける方法が行われている。
しかしながら、前記多孔質材料からなる吸音材は一般に強度が弱く、運搬時、搬入時、施工時等の破損の恐れが大きいという課題があった。

そこで、特許文献１には、適当な構造強度を有し、広い音域で吸音効果を有する吸音パネル（音響パネル）が開示されている。
具体的には、前記吸音パネルは、図４に示すように複数のセルにより形成された板状のペーパーハニカムコア５１と、その裏面に接着された板状の裏面ライナー紙５２と、ペーパーハニカムコア５１の切断面と及び裏面ライナー紙５２の双方に接着された長尺部材５３と、ペーパーハニカムコア５１及び長尺部材５３の双方に接着された通気性を有する板状の表面部材５４とを備えている。前記表面部材５４は、不織布５５上に織物クロス５６が重ねられたものである。
このような吸音パネルによれば、ペーパーハニカムコア５１によって空気層が形成されるため、この空気層の粘性によって大きな吸音効果が期待できる。

特開２００１−８１８７８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された吸音パネルにあっては、前記表面部材５４は不織布５５上に織物クロス５６が重ねられたものであるため、通気性は良好であるものの室内の自由空間と音響的なインピーダンスが大きく異なる。
そのため、リスニングルームなどに用いるには表面部材５４での音波の反射が大きすぎるという課題があった。

本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、リスニングルームなどの室内に設置される音響パネルにおいて、到来する音波の反射を効果的に防止することのできる音響パネルを提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る音響パネルは、到来する音波の反射を防止するよう機能する音響セルを備えた音響パネルであって、前記音響セルは、前面にパネル面を有すると共に、内部空間が形成された箱体と、前記パネル面に沿って、所定の間隔を空けて配置され、該パネル面から離れる方向に沿って断面積が漸次減少する複数の楔状の突起物と、前記内部空間に入り込んだ音波と逆位相の音波を該内部空間に出力するノイズキャンセル手段とを有し、前記隣り合う突起物間の空間は、該空間の断面積が広い開口部から、前記パネル面に向かって断面積が徐々に絞られた喉部へと変化するスピーカホーン状の音響トランスが形成され、前記音響トランスの喉部側において、前記パネル面には前記箱体の内部空間に連通する連通孔が形成されていることに特徴を有する。
尚、前記ノイズキャンセル手段は、前記箱体の内部空間において前記連通孔の近傍に配置され、前記内部空間の音波を収拾し、電気信号として出力するマイクロフォンと、前記マイクロフォンから入力された電気信号の周波数の位相を反転し出力する反転出力手段と、前記箱体の内部空間において、前記反転出力手段が出力した電気信号を音波として出力する電気音響変換手段とを有することが望ましい。
また、複数の前記音響セルが配列されて音響パネルが構成されていることが望ましい。

このような構成によれば、室内において音響パネルに音波が到達すると、自由空間と音響的なインピーダンスが大きく異ならない前記開口部から音響トランスを通過する音波は、殆ど反射することなく前記箱体の内部空間に入り込み、内部空間に入り込んだ音波はノイズキャンセル手段により効果的に消音することができる。
また、各音響セルに、それぞれノイズキャンセル手段が具備されているため、室内の場所により音圧が異なる場合であっても、各場所の音響セルのノイズキャンセル手段が対応し、それぞれの箱体の内部空間に入り込んだ音波を消音することができる。

本発明によれば、リスニングルームなどの室内に設置される音響パネルにおいて、到来する音波の反射を効果的に防止することができる。

図１は、本発明に係る音響パネルの平面図である。 図２は、図１の音響パネルのＡ−Ａ矢視断面図である。 図３は、図２の複数の音響セルの断面図のうち、１つの音響セルの断面を拡大して示す断面図である。 図４は、従来の吸音パネル（音響パネル）の構成を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る音響パネルの平面図である。図２は、図１の音響パネルのＡ−Ａ矢視断面図である。尚、以下の説明においては、図２において矢印方向となるＸ軸正方向を前方向とし、負方向を後ろ方向とする。

図１に示す音響パネル１は、複数の音響セル２が縦方向と横方向に配列されて構成されたものであり、本実施の形態においては、一例として３行３列に配列された合計９個の音響セル２からなる音響パネル１を示す。
尚、リスニングルーム等において、壁面、天井面、床面等に音響パネル１を配置する場合には、複数の音響セル２を壁面や天井面等の面形状に合わせて敷き詰めて配列すればよい。

図３に、図２の複数の音響セル２の断面図のうち、１つの音響セル２の断面を拡大して示す。各音響セル２は、例えば図示するように直方体形状の箱体３を有する。この箱体３の材質としては、例えば連続気泡を有するスポンジもしくは不織布等の適度な通気性と弾力性とを有する音響抵抗材が好ましく用いられる。
前記箱体３の内部空間は、仕切板４によって前後方向に分離され、前方キャビティＳ１（内部空間）と後部キャビティＳ２とが形成されている。前記仕切板４には例えば円形の貫通孔４ａが形成され、この貫通孔４ａを塞ぐように、スピーカユニット５（電気音響変換手段）の振動板５ａが、その前面を前方キャビティＳ１側に向けた状態で配置されている。尚、振動板５ａの周縁部は、貫通孔４ａの縁部に密着されている。

また、箱体３の前面側のパネル面３ａには、図１に示すように水平方向（Ｙ方向）に直線状に細く延びる複数（図では６つ）の突起物１０が、上下方向に所定の間隔を空けて配置されている。前記突起物１０は、パネル面３ａから離れる方向（前方向）に沿って断面積が漸次減少する略楔状に形成されている。
そのため、隣り合う突起物１０間の空間において、空間の断面積が広い、スピーカホーンの開口部に相当する部分（開口部１１と称呼する）と、空間の断面積が絞られたスピーカホーンの喉部に相当する部分（喉部１２と称呼する）とが形成されている。即ち、スピーカホーン状の音響トランスが形成されている。
尚、各突起物１０は同一形状（同形、同大）であり、好ましくは木材や合成樹脂等の音波を透過しない素材により形成される。

また、この突起物１０は、室内側に向けられるものであり、前記音響トランスにより、前記喉部１２が高い音響抵抗を示す一方、前記開口部１１では自由空間と音響的なインピーダンスが大きく異ならないため、到来する音波をほとんど反射することのない音響抵抗として動作する。
また、前記喉部１２側において、前記パネル面３ａには、突起物１０の長手方向に沿って細長に形成され、前記喉部１２と前方キャビティＳ１とを連通する連通孔３ｂが設けられている。そのため、室内において音響セル２の表面に到達する音波は、突起物１０間の音響トランスを通り、殆ど反射することなく前記前方キャビティＳ１内に入り込むようになっている。

また、各音響セル２は、図３に示すようにアクティブ消音回路２０（ノイズキャンセル手段）を備えている。このアクティブ消音回路２０は、前方キャビティＳ１において、１つの連通孔３ｂ付近に設けられ、キャビティ内の音波を拾い電気信号として出力するマイク２１（マイクロフォン）と、マイク２１が収拾した音波がフィードバック信号と発振しないように位相補正すると共にローパスフィルタ処理を行うイコライザ回路２２と、イコライザ回路２２の出力を位相反転して増幅する反転増幅回路２３（反転出力手段）と、反転増幅回路２３の出力信号を音波として出力する前記スピーカユニット５とを有している。
即ち、前記前方キャビティＳ１内に入り込んだ音波は、マイク２１に収拾されてイコライザ回路２２と反転増幅回路２３とにより適正に位相反転された音波信号とされ、これをスピーカユニット５が再生することによって前記前方キャビティＳ１に入り込んだ音波が消音される仕組みとなっている。

このように構成された複数の音響セル２からなる音響パネル１を例えばリスニングルームの壁面、天井面、床面等に敷き詰めた場合、室内で生じた音波が音響パネル１に到達すると、音波は先ず、複数配列された突起物１０の間の音響トランスを通過する。
ここで、前記音響トランスの開口部１１では自由空間と音響的なインピーダンスが大きく異ならないため、到来する音波は殆ど反射することなく喉部１２を通過して連通孔３ｂから前方キャビティＳ１に入り込む。
そして、前方キャビティＳ１に入り込んだ音波は、前記したようにアクティブ消音回路２０によって消音される。
したがって、音響パネル１に到来する音波は、殆ど反射せずに吸音される。

以上のように本発明に係る実施の形態によれば、音響パネル１は、室内側に所定の間隔を空けて配置された複数の突起物１０を有し、隣り合う突起物１０間の空間は、該空間の断面積が広い開口部１１から、前記パネル面３ａに向かって断面積が徐々に絞られた喉部１２へと変化するスピーカホーン状の音響トランスが形成される。また、前記喉部１２側のパネル面３ａには前方キャビティＳ１に連通する連通孔３ｂが形成される。
そのため、室内において音響パネル１に音波が到達すると、自由空間と音響的なインピーダンスが大きく異ならない前記開口部１１から音響トランスを通過する音波は、殆ど反射することなく前方キャビティＳ１内に入り込み、この入り込んだ音波はアクティブ消音回路２０により効果的に消音することができる。
また、各音響セル２に、それぞれアクティブ消音回路２０が具備されているため、室内の場所により音圧が異なる場合であっても、各場所の音響セル２のアクティブ消音回路２０が対応し、それぞれの前方キャビティＳ１に入り込んだ音波を消音することができる。

尚、前記実施の形態においては、１つの音響セル２は図において６つの突起物１０を有するものとしたが、本発明に係る音響パネルにあっては、音響セル２が有する突起物１０の数は限定されるものではない。
また、前記実施の形態においては、複数の音響セル２を配列することにより１枚の音響パネル１を構成するものとしたが、それに限定されるものではない。例えば、１つの音響セル２の前方キャビティＳ１をパネル面方向に拡げると共に、複数の突起物の数を増加させ、また、突起物の長さを延長して、１つの音響セル２により１枚の音響パネル１を構成してもよい。

１ 音響パネル
２ 音響セル
３ 箱体
３ａ パネル面
３ｂ 連通孔
５ スピーカユニット（電気音響変換手段）
５ａ 振動板
１０ 突起物
１１ 開口部
１２ 喉部
２０ アクティブ消音回路（ノイズキャンセル手段）
２１ マイク（マイクロフォン）
２２ イコライザ回路
２３ 反転増幅回路（反転出力手段）
Ｓ１ 前方キャビティ（内部空間）

Claims (3)

1. 到来する音波の反射を防止するよう機能する音響セルを備えた音響パネルであって、
   前記音響セルは、
   前面にパネル面を有すると共に、内部空間が形成された箱体と、前記パネル面に沿って、所定の間隔を空けて配置され、該パネル面から離れる方向に沿って断面積が漸次減少する複数の楔状の突起物と、前記内部空間に入り込んだ音波と逆位相の音波を該内部空間に出力するノイズキャンセル手段とを有し、
   前記隣り合う突起物間の空間は、該空間の断面積が広い開口部から、前記パネル面に向かって断面積が徐々に絞られた喉部へと変化するスピーカホーン状の音響トランスが形成され、
   前記音響トランスの喉部側において、前記パネル面には前記箱体の内部空間に連通する連通孔が形成されていることを特徴とする音響パネル。
2. 前記ノイズキャンセル手段は、
   前記箱体の内部空間において前記連通孔の近傍に配置され、前記内部空間の音波を収拾し、電気信号として出力するマイクロフォンと、
   前記マイクロフォンから入力された電気信号の周波数の位相を反転し出力する反転出力手段と、
   前記箱体の内部空間において、前記反転出力手段が出力した電気信号を音波として出力する電気音響変換手段とを有することを特徴とする請求項１に記載された音響パネル。
3. 複数の前記音響セルが配列されて構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された音響パネル。

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