JP3336243B2 - 吸遮音構造体 - Google Patents
吸遮音構造体Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、共鳴透過又はコイ
ンシデンス効果を防止した吸遮音構造体に関するもので
ある。
ンシデンス効果を防止した吸遮音構造体に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、騒音が大きな社会問題となってい
る。人口密集地域や高年齢層の多い地域では、生活騒音
が増加し、音響機器の出力を大きくして聞く機会が増え
た等の理由で、近隣騒音が激しくなり、その対策が切望
されている。また、自動車産業では、燃料節約のための
重量軽減策として、構造体である鉄板を薄くする、又は
高分子プラスチックを多用する等の方法が採られるよう
になったことに伴い、共鳴透過が生じる周波数帯が可聴
域側にシフトするため、とくに１００〜１０００Ｈｚ付
近の車内騒音の低減が望まれている。
る。人口密集地域や高年齢層の多い地域では、生活騒音
が増加し、音響機器の出力を大きくして聞く機会が増え
た等の理由で、近隣騒音が激しくなり、その対策が切望
されている。また、自動車産業では、燃料節約のための
重量軽減策として、構造体である鉄板を薄くする、又は
高分子プラスチックを多用する等の方法が採られるよう
になったことに伴い、共鳴透過が生じる周波数帯が可聴
域側にシフトするため、とくに１００〜１０００Ｈｚ付
近の車内騒音の低減が望まれている。
【０００３】従来、騒音対策として、建築業界では、板
材の間に空気層を設けた二重壁や、板材の間に多孔質吸
音材を備えた二重壁などが、吸遮音構造体として用いら
れている。使用される多孔質吸音材の吸音率は、高周波
音に大きいが、低周波音に小さいので、１００〜５００
Ｈｚの間で共鳴透過音が大きくなる。低周波音域の騒音
対策のためには、従来、遮音材料として重量の大きい材
料、例えば、鉛板、コンクリート等が使用されてきた。
これは、建築音響学の分野で知られている質量則に従う
ものである。すなわち、音響領域での歪率は１０-6以下
であり、この歪率領域では、通常の遮音材料は透過損失
効果がなくなり、質量のみが音響損失に効いてくるから
である。
材の間に空気層を設けた二重壁や、板材の間に多孔質吸
音材を備えた二重壁などが、吸遮音構造体として用いら
れている。使用される多孔質吸音材の吸音率は、高周波
音に大きいが、低周波音に小さいので、１００〜５００
Ｈｚの間で共鳴透過音が大きくなる。低周波音域の騒音
対策のためには、従来、遮音材料として重量の大きい材
料、例えば、鉛板、コンクリート等が使用されてきた。
これは、建築音響学の分野で知られている質量則に従う
ものである。すなわち、音響領域での歪率は１０-6以下
であり、この歪率領域では、通常の遮音材料は透過損失
効果がなくなり、質量のみが音響損失に効いてくるから
である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
質量則に従う遮音材料は重量が大きいので、コストが高
くなり、特に、木造建築の多い我が国では、対策が取り
にくい。また、遮音材料の加工が容易でなく、さらに、
自動車用では付加質量を増すことは、燃費向上と矛盾す
る。
質量則に従う遮音材料は重量が大きいので、コストが高
くなり、特に、木造建築の多い我が国では、対策が取り
にくい。また、遮音材料の加工が容易でなく、さらに、
自動車用では付加質量を増すことは、燃費向上と矛盾す
る。
【０００５】図７は、厚さ１２ｍｍの２枚の石材（パー
ライト）の間に１００ｍｍの空気層を設けたサイズ１８
００ｍｍ×９００ｍｍの一重壁及び二重壁の音響透過特
性を示すグラフである。図７において、２００Ｈｚ付近
の透過損失が低下している音響透過特性は垂直入射音と
壁との共鳴透過によるものであり、３２００Ｈｚ付近の
透過損失が低下している音響透過特性は斜め入射音によ
る壁の共鳴によるもので、コインシデンス効果といわれ
る。自動車用の遮音特性でも同様な現象が見られる。
ライト）の間に１００ｍｍの空気層を設けたサイズ１８
００ｍｍ×９００ｍｍの一重壁及び二重壁の音響透過特
性を示すグラフである。図７において、２００Ｈｚ付近
の透過損失が低下している音響透過特性は垂直入射音と
壁との共鳴透過によるものであり、３２００Ｈｚ付近の
透過損失が低下している音響透過特性は斜め入射音によ
る壁の共鳴によるもので、コインシデンス効果といわれ
る。自動車用の遮音特性でも同様な現象が見られる。
【０００６】図８は、従来用いられている、フィルム、
細片、繊維、ブロックの各種形態の遮音材料の１６０〜
４００Ｈｚの範囲における垂直入射吸音率の平均値を示
すグラフである。同図において、Ａｌはアルミ、ＮＰは
新聞、ＳＷはセラミックウィスカー、ＲＷはロックウー
ル、ＧＷはグラスウール、ＣＲＷはセラミック処理（通
常のロックウールに微細な繊維ウィスカーを分散させる
処理。低音部まで吸音率が上る。）をしたロックウール
である。ＰＺは、後述される、本発明において用いる分
散型圧電高分子膜（以下、分散型圧電フィルムとい
う。）である。各材料名の下側の数値はその重量であ
る。
細片、繊維、ブロックの各種形態の遮音材料の１６０〜
４００Ｈｚの範囲における垂直入射吸音率の平均値を示
すグラフである。同図において、Ａｌはアルミ、ＮＰは
新聞、ＳＷはセラミックウィスカー、ＲＷはロックウー
ル、ＧＷはグラスウール、ＣＲＷはセラミック処理（通
常のロックウールに微細な繊維ウィスカーを分散させる
処理。低音部まで吸音率が上る。）をしたロックウール
である。ＰＺは、後述される、本発明において用いる分
散型圧電高分子膜（以下、分散型圧電フィルムとい
う。）である。各材料名の下側の数値はその重量であ
る。
【０００７】図９は、図７の二重壁の間に図８の各種遮
音材料を挿入した場合の音響透過特性を示すグラフであ
る。横軸は、１６０〜４００Ｈｚの範囲における垂直入
射吸音率の平均値である。同図に示されるように、従来
の吸遮音構造体の透過損失は、内部の充填材の吸音率が
５〜１５％の範囲に止まるため２５〜３０ｄＢになり、
上記の近年の騒音対策に十分な効果を果たすことができ
ない状態にある。同図右側最上部に、本発明による分散
型圧電フィルムＰＺを挿入したものを、併せて示してあ
り、その透過損失は４０ｄＢ位まで上昇している。
音材料を挿入した場合の音響透過特性を示すグラフであ
る。横軸は、１６０〜４００Ｈｚの範囲における垂直入
射吸音率の平均値である。同図に示されるように、従来
の吸遮音構造体の透過損失は、内部の充填材の吸音率が
５〜１５％の範囲に止まるため２５〜３０ｄＢになり、
上記の近年の騒音対策に十分な効果を果たすことができ
ない状態にある。同図右側最上部に、本発明による分散
型圧電フィルムＰＺを挿入したものを、併せて示してあ
り、その透過損失は４０ｄＢ位まで上昇している。
【０００８】図１０は、セラミックウィスカーを分散さ
せた市販多孔質吸音材を二重壁の間に挿入した吸遮音構
造体であり、図１１は、同吸遮音構造体の音響透過特性
を示すグラフである。より詳細に説明すると、図１１
は、図１０に示すように、厚さ９ｍｍの２枚の石膏ボー
ドＰＢの間に、ロックウールにセラミックウィスカーを
分散させた多孔質吸音材ＲＷＷを介在させた二重壁（Ｗ
１）について、小型残響箱により測定した音響透過特性
を示すグラフである。この吸遮音構造体では、圧電性膜
が無いため、共鳴透過損失は大きいが、コインシデンス
効果による音響透過特性の劣化は認められない。なお、
Ｗ２は、吸音材を介在させた石膏ボードの質量則のみに
よる音響透過特性である。
せた市販多孔質吸音材を二重壁の間に挿入した吸遮音構
造体であり、図１１は、同吸遮音構造体の音響透過特性
を示すグラフである。より詳細に説明すると、図１１
は、図１０に示すように、厚さ９ｍｍの２枚の石膏ボー
ドＰＢの間に、ロックウールにセラミックウィスカーを
分散させた多孔質吸音材ＲＷＷを介在させた二重壁（Ｗ
１）について、小型残響箱により測定した音響透過特性
を示すグラフである。この吸遮音構造体では、圧電性膜
が無いため、共鳴透過損失は大きいが、コインシデンス
効果による音響透過特性の劣化は認められない。なお、
Ｗ２は、吸音材を介在させた石膏ボードの質量則のみに
よる音響透過特性である。
【０００９】このような二重壁の音響透過特性は、使用
される材料の強度、厚み、重量により周波数帯域は異な
るが、いずれもとくに共鳴透過領域（２５０〜４００Ｈ
ｚ）で音響特性が著しく劣化し、また、コインシデンス
領域（５０００Ｈｚ）でも音響特性がやや劣化する。従
来は、この共鳴透過とコインシデンス効果の二つの問題
点を解消するため、質量則に従う重量物が使用されてき
たのである。
される材料の強度、厚み、重量により周波数帯域は異な
るが、いずれもとくに共鳴透過領域（２５０〜４００Ｈ
ｚ）で音響特性が著しく劣化し、また、コインシデンス
領域（５０００Ｈｚ）でも音響特性がやや劣化する。従
来は、この共鳴透過とコインシデンス効果の二つの問題
点を解消するため、質量則に従う重量物が使用されてき
たのである。
【００１０】本発明は、上記の事情を背景としてなされ
たものであり、その課題は、質量則によらない別の原理
を用いて共鳴透過とコインシデンス効果を解消すること
ができ、かつ、軽量で加工しやすい遮音材料を使用する
ことができる吸遮音構造体を提供することにある。
たものであり、その課題は、質量則によらない別の原理
を用いて共鳴透過とコインシデンス効果を解消すること
ができ、かつ、軽量で加工しやすい遮音材料を使用する
ことができる吸遮音構造体を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記共鳴
現象の解消を目的として、二重壁の間に各種の吸音材を
挿入し、吸音材の音響吸音特性と二重壁の音響透過特性
の間の相互関係を調べた。共鳴透過現象とコインシデン
ス効果は、それぞれ、当該周波数において吸音材の吸音
特性が劣化するために起こる現象である。本発明者ら
は、この点に着眼して、いずれも共鳴時に損失の大きく
なる材料を新規に使用することにより、共鳴透過現象を
防止することを案出した。共鳴透過域では、比較的振幅
の大きな歪みに対応する材料が要求される。また、コイ
ンシデンス域では、高い周波数帯域で微小振幅に対して
効果のある材料が要求される。
現象の解消を目的として、二重壁の間に各種の吸音材を
挿入し、吸音材の音響吸音特性と二重壁の音響透過特性
の間の相互関係を調べた。共鳴透過現象とコインシデン
ス効果は、それぞれ、当該周波数において吸音材の吸音
特性が劣化するために起こる現象である。本発明者ら
は、この点に着眼して、いずれも共鳴時に損失の大きく
なる材料を新規に使用することにより、共鳴透過現象を
防止することを案出した。共鳴透過域では、比較的振幅
の大きな歪みに対応する材料が要求される。また、コイ
ンシデンス域では、高い周波数帯域で微小振幅に対して
効果のある材料が要求される。
【００１２】上記の点に鑑みて、本発明による吸遮音構
造体は、上記課題を解決するため、二重壁の間に、その
二重壁の共振周波数において吸音性のある分散型圧電フ
ィルムを、加えられる音圧により前記分散型圧電フィル
ムが歪みを生じ得る状態で挿入して、空気伝搬音を吸収
するように構成したことを特徴としている（請求項
１ ）。上記構成により、共鳴透過又はコインシデンス効
果が防止される。すなわち、一方の壁を透過した音は分
散型圧電フィルムにおいて振動エネルギーを電気エネル
ギーに変換され、さらに電気エネルギーは熱エネルギー
に変換されて消費されるため、他の壁に到達しない。上
記共振周波数で吸音性のある分散型圧電フィルムを用い
るので、歪みで透過損失が大きくなるため、低周波領域
で発生する共鳴透過現象を防止することができる。二重
壁には、石膏ボード、鉄やアルミニウムなどの金属板、
木板、その他一般的に用いられている壁材料が用いられ
る。前記二重壁は、その内側に繊維状多孔質吸音材を有
するものとし、その多孔質繊維吸音材の間に前記分散型
圧電フィルムを挿入することが望ましい（請求項２）。
造体は、上記課題を解決するため、二重壁の間に、その
二重壁の共振周波数において吸音性のある分散型圧電フ
ィルムを、加えられる音圧により前記分散型圧電フィル
ムが歪みを生じ得る状態で挿入して、空気伝搬音を吸収
するように構成したことを特徴としている（請求項
１ ）。上記構成により、共鳴透過又はコインシデンス効
果が防止される。すなわち、一方の壁を透過した音は分
散型圧電フィルムにおいて振動エネルギーを電気エネル
ギーに変換され、さらに電気エネルギーは熱エネルギー
に変換されて消費されるため、他の壁に到達しない。上
記共振周波数で吸音性のある分散型圧電フィルムを用い
るので、歪みで透過損失が大きくなるため、低周波領域
で発生する共鳴透過現象を防止することができる。二重
壁には、石膏ボード、鉄やアルミニウムなどの金属板、
木板、その他一般的に用いられている壁材料が用いられ
る。前記二重壁は、その内側に繊維状多孔質吸音材を有
するものとし、その多孔質繊維吸音材の間に前記分散型
圧電フィルムを挿入することが望ましい（請求項２）。
【００１３】本発明による他の吸遮音構造体は、共振周
波数で吸音性のある分散型圧電フィルムを、繊維状多孔
質吸音材の間に又はその表面に、加えられる音圧により
前記圧電フィルムが歪みを生じ得る状態で支持してなる
ことを特徴としている（請求項３）。この吸遮音構造体
は、単独で、又は固体壁の間に挿入して、使用される。
繊維状多孔質吸音材は、音（振動）エネルギーを熱エネ
ルギーに変えるロックウール、グラスウール又は多孔質
ウレタン等の柔軟性を有するものであることが望まし
い。これらの吸音材を用いる場合は、音響領域の中間音
において、すなわち、共鳴透過領域とコインシデンス効
果発生領域の間において有効な透過損失が得られる。ま
た、繊維状多孔質吸音材が、ロックウール、グラスウー
ル又は多孔質ウレタン等の柔軟性を有するものである場
合は、分散型圧電フィルムと複合構造をとることによ
り、高周波音域及び低周波音域において吸遮音性能に優
れた吸遮音構造体を提供することができる。
波数で吸音性のある分散型圧電フィルムを、繊維状多孔
質吸音材の間に又はその表面に、加えられる音圧により
前記圧電フィルムが歪みを生じ得る状態で支持してなる
ことを特徴としている（請求項３）。この吸遮音構造体
は、単独で、又は固体壁の間に挿入して、使用される。
繊維状多孔質吸音材は、音（振動）エネルギーを熱エネ
ルギーに変えるロックウール、グラスウール又は多孔質
ウレタン等の柔軟性を有するものであることが望まし
い。これらの吸音材を用いる場合は、音響領域の中間音
において、すなわち、共鳴透過領域とコインシデンス効
果発生領域の間において有効な透過損失が得られる。ま
た、繊維状多孔質吸音材が、ロックウール、グラスウー
ル又は多孔質ウレタン等の柔軟性を有するものである場
合は、分散型圧電フィルムと複合構造をとることによ
り、高周波音域及び低周波音域において吸遮音性能に優
れた吸遮音構造体を提供することができる。
【００１４】共振周波数で吸音性のある分散型圧電フィ
ルムとしては、有機系の誘電体又は強誘電体を非誘電体
に分散させてなるフィルムを用いることができる。有機
系の誘電体又は強誘電体を非誘電体に分散させてなる分
散型圧電フィルムの一例を上げれば、次のようなものが
ある。 （１）高分子マトリックスとしての塩化ポリエチレン
（分子量５万〜３０万）及び誘電分散材としてのＮ，Ｎ
−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンア
ミドを、配合比率１対１で、必要に応じて誘電体の針状
体の形状及び分散を整えるためジオクチルフタレート
（ＤＯＰ）等の第二の可塑剤を少量（１０ｗｔ％）添加
して、１２０〜１６０℃で１０分間加熱混合し、１００
〜２００Ｋｇ・ｃｍ2 の圧力でプレス成形し、厚み０．
１〜０．３ｍｍに形成されたシートを８０〜１００℃で
３０分間アニールして得られたフィルム。 （２）高分子マトリックスである塩化ポリエチレンに誘
電体としてナイロン１１の繊維を体積比１０％、上記
（１）と同一条件で混合し、同一圧力条件でプレスして
得られたフィルム。 （３）高分子マトリックスとしてのセルローズファイバ
ーと、分散材としての（ａ）木材パルプファイバー１０
０ｐｈｒ、（ｂ）径３０ミクロンの液晶ポリマー繊維
（商標ベクトラン）１００ｐｈｒ、（ｃ）これとカーボ
ン粉末１０ｗｔ％、との混合物をそれぞれ（１）と同一
条件で作成されたフィルム。 （４）誘電体の体積比率５０％の、塩化ポリエチレン及
びスルフェンアミン系添加剤（ＤＺ）の配合比率１対１
の混合物に１５％のジオクチルフタレートを加え、１６
０℃で加熱成形した針状比３０以上、最大径２０ミクロ
ンの誘電体又は強誘電体を含む複合制振フィルムなど。
ルムとしては、有機系の誘電体又は強誘電体を非誘電体
に分散させてなるフィルムを用いることができる。有機
系の誘電体又は強誘電体を非誘電体に分散させてなる分
散型圧電フィルムの一例を上げれば、次のようなものが
ある。 （１）高分子マトリックスとしての塩化ポリエチレン
（分子量５万〜３０万）及び誘電分散材としてのＮ，Ｎ
−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンア
ミドを、配合比率１対１で、必要に応じて誘電体の針状
体の形状及び分散を整えるためジオクチルフタレート
（ＤＯＰ）等の第二の可塑剤を少量（１０ｗｔ％）添加
して、１２０〜１６０℃で１０分間加熱混合し、１００
〜２００Ｋｇ・ｃｍ2 の圧力でプレス成形し、厚み０．
１〜０．３ｍｍに形成されたシートを８０〜１００℃で
３０分間アニールして得られたフィルム。 （２）高分子マトリックスである塩化ポリエチレンに誘
電体としてナイロン１１の繊維を体積比１０％、上記
（１）と同一条件で混合し、同一圧力条件でプレスして
得られたフィルム。 （３）高分子マトリックスとしてのセルローズファイバ
ーと、分散材としての（ａ）木材パルプファイバー１０
０ｐｈｒ、（ｂ）径３０ミクロンの液晶ポリマー繊維
（商標ベクトラン）１００ｐｈｒ、（ｃ）これとカーボ
ン粉末１０ｗｔ％、との混合物をそれぞれ（１）と同一
条件で作成されたフィルム。 （４）誘電体の体積比率５０％の、塩化ポリエチレン及
びスルフェンアミン系添加剤（ＤＺ）の配合比率１対１
の混合物に１５％のジオクチルフタレートを加え、１６
０℃で加熱成形した針状比３０以上、最大径２０ミクロ
ンの誘電体又は強誘電体を含む複合制振フィルムなど。
【００１５】図１は、分散型圧電フィルムである上記
（１）例のフィルムと通常の高分子膜（製品名ゲルナッ
ク）の機械的損失特性を示すグラフである。従来の内部
摩擦型制振材料（ゲルナック）は、歪み量４〜２０ミク
ロンの範囲において損失係数ｔａｎδが１未満と小さい
が、歪み量が３ミクロン以下の範囲ではとくに小さくな
るのに対し、本発明に係る圧電型高分子膜は、歪み量４
〜２０ミクロンの範囲においても損失係数ｔａｎδはほ
ぼ２と大きく、歪み量が小さな範囲ほど、損失係数が２
〜６と顕著に大きくなる。図２は、上記（１）例の分散
型圧電フィルムの吸音特性を示すグラフである。図から
明らかなように、従来の吸遮音構造体が共鳴透過を生じ
ていた特定の周波数帯（１２５〜１６５Ｈｚ）におい
て、１５〜３３％もの、高い垂直入射吸音率を示してい
る。また、図３は、圧電性高分子膜としてＰＶＤＦと多
重共振アクティブ制御回路を用いた場合の吸音特性を示
すグラフである。この場合も、低周波領域（１２５〜２
００Ｈｚ）に垂直入射吸音率のピークを有している。
（１）例のフィルムと通常の高分子膜（製品名ゲルナッ
ク）の機械的損失特性を示すグラフである。従来の内部
摩擦型制振材料（ゲルナック）は、歪み量４〜２０ミク
ロンの範囲において損失係数ｔａｎδが１未満と小さい
が、歪み量が３ミクロン以下の範囲ではとくに小さくな
るのに対し、本発明に係る圧電型高分子膜は、歪み量４
〜２０ミクロンの範囲においても損失係数ｔａｎδはほ
ぼ２と大きく、歪み量が小さな範囲ほど、損失係数が２
〜６と顕著に大きくなる。図２は、上記（１）例の分散
型圧電フィルムの吸音特性を示すグラフである。図から
明らかなように、従来の吸遮音構造体が共鳴透過を生じ
ていた特定の周波数帯（１２５〜１６５Ｈｚ）におい
て、１５〜３３％もの、高い垂直入射吸音率を示してい
る。また、図３は、圧電性高分子膜としてＰＶＤＦと多
重共振アクティブ制御回路を用いた場合の吸音特性を示
すグラフである。この場合も、低周波領域（１２５〜２
００Ｈｚ）に垂直入射吸音率のピークを有している。
【００１６】さらに、前記繊維状多孔質吸音材の一部に
低周波域での振動エネルギーの消耗率が高い微細有機繊
維又はセラミックウィスカーを分散させ、音吸収端をフ
ィルムの音吸収端の上限とマッチングするまで低周波領
域に下げた吸音材を使用することが望ましい。繊維状多
孔質吸音材に分散付着された微細有機繊維又はセラミッ
クウィスカーが垂直入射音により振動して、熱エルネル
ギーに変換させる。微細有機繊維又はセラミックウィス
カーは、繊維状多孔質吸音材に対して２〜５０ｗｔ％の
範囲で用いることが良い。２％未満では低音に対する吸
音効果が失われ、５０％以上では、高音に対する吸音効
果が失われる。繊維状多孔質吸音材の隙間が無くならな
い程度にウィスカー等を分散付着させることが肝要であ
る。低周波領域では、空気分子の流速は遅くなるので、
通常の多孔質体の吸音特性は劣化するが、振幅は大きく
なるため歪みは大きくなり、このため、歪みにより発生
する起電力に基づく損失は大きくなる。従って、使用さ
れる膜は空気振動により歪む、柔らかい高分子膜が好ま
しく、また自由に振動するために、比較的柔らかい繊維
状多孔質体の間に挟まれて使用されることが好ましい。
圧電性高分子膜は、低周波域での音響吸収特性に優れて
おり、多重共振回路を使用する圧電フィルムと同等の吸
音特性を示す。しかし、単一のＬ，Ｃ共振回路では、高
い吸音率を示すのは特定の低周波数帯に限られる。これ
に対して、分散型圧電フィルムを用いる場合は、図２に
示されるように、良好な音響吸収特性が得られる範囲が
拡張される。
低周波域での振動エネルギーの消耗率が高い微細有機繊
維又はセラミックウィスカーを分散させ、音吸収端をフ
ィルムの音吸収端の上限とマッチングするまで低周波領
域に下げた吸音材を使用することが望ましい。繊維状多
孔質吸音材に分散付着された微細有機繊維又はセラミッ
クウィスカーが垂直入射音により振動して、熱エルネル
ギーに変換させる。微細有機繊維又はセラミックウィス
カーは、繊維状多孔質吸音材に対して２〜５０ｗｔ％の
範囲で用いることが良い。２％未満では低音に対する吸
音効果が失われ、５０％以上では、高音に対する吸音効
果が失われる。繊維状多孔質吸音材の隙間が無くならな
い程度にウィスカー等を分散付着させることが肝要であ
る。低周波領域では、空気分子の流速は遅くなるので、
通常の多孔質体の吸音特性は劣化するが、振幅は大きく
なるため歪みは大きくなり、このため、歪みにより発生
する起電力に基づく損失は大きくなる。従って、使用さ
れる膜は空気振動により歪む、柔らかい高分子膜が好ま
しく、また自由に振動するために、比較的柔らかい繊維
状多孔質体の間に挟まれて使用されることが好ましい。
圧電性高分子膜は、低周波域での音響吸収特性に優れて
おり、多重共振回路を使用する圧電フィルムと同等の吸
音特性を示す。しかし、単一のＬ，Ｃ共振回路では、高
い吸音率を示すのは特定の低周波数帯に限られる。これ
に対して、分散型圧電フィルムを用いる場合は、図２に
示されるように、良好な音響吸収特性が得られる範囲が
拡張される。
【００１７】また、繊維状多孔質吸音材の一部に微細有
機繊維又はセラミックウィスカーを分散させ、コインシ
デンス領域の微細振幅での振動吸収性能を向上させた材
料を使用することも望ましい。すなわち、比較的高い周
波数領域で発生するコインシデンス効果による音響透過
特性の劣化を防止するには、振幅が小さいため、通常の
ロックウール多孔質体に微細な有機又は無機繊維を分散
された多孔質吸音材を使用するのが好ましい。それは、
微小振幅でも、微細な繊維又はウィスカーが相互に作用
して損失を発生するからである。このような繊維状多孔
質吸音材を使用する場合は、低音領域で使用される高分
子膜の振動を受けて、音響損失を発生する。
機繊維又はセラミックウィスカーを分散させ、コインシ
デンス領域の微細振幅での振動吸収性能を向上させた材
料を使用することも望ましい。すなわち、比較的高い周
波数領域で発生するコインシデンス効果による音響透過
特性の劣化を防止するには、振幅が小さいため、通常の
ロックウール多孔質体に微細な有機又は無機繊維を分散
された多孔質吸音材を使用するのが好ましい。それは、
微小振幅でも、微細な繊維又はウィスカーが相互に作用
して損失を発生するからである。このような繊維状多孔
質吸音材を使用する場合は、低音領域で使用される高分
子膜の振動を受けて、音響損失を発生する。
【００１８】中音領域の音響吸収には、空気流の速度振
幅もそれなりに大きくとれるため、通常の太さの繊維を
使用したロックウール、グラスウールの使用が好まし
い。
幅もそれなりに大きくとれるため、通常の太さの繊維を
使用したロックウール、グラスウールの使用が好まし
い。
【００１９】
【発明の実施の形態】実施例１ 図４は、本発明の実施例である、分散型圧電フィルムと
微細有機繊維を分散させた多孔質吸音材を二重壁の間に
挿入した吸遮音構造体の一例を示す。この吸遮音構造体
は、厚さ９ｍｍの石膏ボードＰＢの内側に厚さ５ｍｍの
ロックウールＲＷと、厚さ１５ｍｍのロックウールにセ
ラミックウィスカーを分散付着させた繊維状多孔質吸音
材ＲＷＳの間に厚さ０．１ｍｍの分散型圧電フィルムで
あるフィルムＦ１，Ｆ２を添着した構成の本発明に係る
吸遮音構造体を挿入した構造を有している。総厚は、４
３．２ｍｍである。図５は、図４の二重壁ＤＷを小型残
響箱を用いて測定した、各周波数における透過損失を示
す音響透過特性図である。同図から明らかなように、低
周波領域においては共鳴透過による透過損失の低減が、
高周波領域においてはコインシデンス効果による透過損
失の低減が、いずれも認められない。低周波域において
は４５ｄＢもの高い透過損失が得られ、高周波域（５０
００Ｈｚ）においては、８０ｄＢという著しく高い透過
損失が得られる。図５において、Ｗ２は、重量則のみに
よる透過損失を示す。高分子膜が中間にフレキシブルな
状態で挿入された、本発明に係る多孔質吸音材との複合
構造体の音響透過特性の方が、図７の従来技術よりも優
れていることが明らかである。低周波帯域での共鳴透過
損失は、２０ｄＢ向上の改善が見られ、コインシデンス
効果による音響透過損失の劣化は認められない。
微細有機繊維を分散させた多孔質吸音材を二重壁の間に
挿入した吸遮音構造体の一例を示す。この吸遮音構造体
は、厚さ９ｍｍの石膏ボードＰＢの内側に厚さ５ｍｍの
ロックウールＲＷと、厚さ１５ｍｍのロックウールにセ
ラミックウィスカーを分散付着させた繊維状多孔質吸音
材ＲＷＳの間に厚さ０．１ｍｍの分散型圧電フィルムで
あるフィルムＦ１，Ｆ２を添着した構成の本発明に係る
吸遮音構造体を挿入した構造を有している。総厚は、４
３．２ｍｍである。図５は、図４の二重壁ＤＷを小型残
響箱を用いて測定した、各周波数における透過損失を示
す音響透過特性図である。同図から明らかなように、低
周波領域においては共鳴透過による透過損失の低減が、
高周波領域においてはコインシデンス効果による透過損
失の低減が、いずれも認められない。低周波域において
は４５ｄＢもの高い透過損失が得られ、高周波域（５０
００Ｈｚ）においては、８０ｄＢという著しく高い透過
損失が得られる。図５において、Ｗ２は、重量則のみに
よる透過損失を示す。高分子膜が中間にフレキシブルな
状態で挿入された、本発明に係る多孔質吸音材との複合
構造体の音響透過特性の方が、図７の従来技術よりも優
れていることが明らかである。低周波帯域での共鳴透過
損失は、２０ｄＢ向上の改善が見られ、コインシデンス
効果による音響透過損失の劣化は認められない。
【００２０】図６は、本発明の実施例と比較例を対比的
に示す音響減衰特性図である。Ｌ１は、共鳴時の振幅歪
みにより効果を発揮する分散型圧電フィルムを多孔質吸
音材で挟んだ構造を有する複合材料、すなわち、ロック
ウールに２ｗｔ％微細有機繊維を分散付着させた厚さ２
０ｍｍの多孔質吸音材に厚さ０．１ｍｍの圧電フィルム
を添着した実施例であり、Ｌ２は、ロックウールに２ｗ
ｔ％微細有機繊維を分散付着させた厚さ２０ｍｍの多孔
質吸音材のみの比較例、Ｌ３はロックウールのみの比較
例である。実施例は、１６０〜２５０Ｈｚの範囲で、優
れた減衰定数を示している。減衰定数のピークは、圧電
フィルムの成分配合、繊維とウィスカーの分散比率など
により、周波数の低域又は高域に移動させることが可能
であり、使用される２重壁の音響透過特性により必要と
される領域が決定される。通常のロックウールのものと
比較して、微細有機繊維を分散させたもの及びこの材料
と圧電性高分子膜を複合したものの音響減衰性能が優れ
ていることがわかる。
に示す音響減衰特性図である。Ｌ１は、共鳴時の振幅歪
みにより効果を発揮する分散型圧電フィルムを多孔質吸
音材で挟んだ構造を有する複合材料、すなわち、ロック
ウールに２ｗｔ％微細有機繊維を分散付着させた厚さ２
０ｍｍの多孔質吸音材に厚さ０．１ｍｍの圧電フィルム
を添着した実施例であり、Ｌ２は、ロックウールに２ｗ
ｔ％微細有機繊維を分散付着させた厚さ２０ｍｍの多孔
質吸音材のみの比較例、Ｌ３はロックウールのみの比較
例である。実施例は、１６０〜２５０Ｈｚの範囲で、優
れた減衰定数を示している。減衰定数のピークは、圧電
フィルムの成分配合、繊維とウィスカーの分散比率など
により、周波数の低域又は高域に移動させることが可能
であり、使用される２重壁の音響透過特性により必要と
される領域が決定される。通常のロックウールのものと
比較して、微細有機繊維を分散させたもの及びこの材料
と圧電性高分子膜を複合したものの音響減衰性能が優れ
ていることがわかる。
【００２１】
【発明の効果】上述のように、本発明による吸遮音構造
体は、二重壁の間にその二重壁の共振周波数において吸
音性のある分散型圧電フィルムを、加えられる音圧によ
り前記分散型圧電フィルムが歪みを生じ得る状態で挿入
して、空気伝搬音を吸収するようにしたので、共鳴透過
又はコインシデンス効果が有効に防止され、優れた制振
効果が得られる。二重壁の共振周波数において吸音性の
ある分散型圧電フィルムを使用するので、歪み量の小さ
い領域において特に優れた透過損失特性を有する吸遮音
構造体を提供することができる。
体は、二重壁の間にその二重壁の共振周波数において吸
音性のある分散型圧電フィルムを、加えられる音圧によ
り前記分散型圧電フィルムが歪みを生じ得る状態で挿入
して、空気伝搬音を吸収するようにしたので、共鳴透過
又はコインシデンス効果が有効に防止され、優れた制振
効果が得られる。二重壁の共振周波数において吸音性の
ある分散型圧電フィルムを使用するので、歪み量の小さ
い領域において特に優れた透過損失特性を有する吸遮音
構造体を提供することができる。
【００２２】 また、フィルムを用いるので、軽量で加工
しやすい。共振周波数で吸音性のある圧電フィルムを、
二重壁の内側に設けた繊維状多孔質吸音材の間に挿入し
た構成の場合は、高周波音域及び低周波音域において吸
遮音性能に優れた吸遮音構造体を提供することができ
る。
しやすい。共振周波数で吸音性のある圧電フィルムを、
二重壁の内側に設けた繊維状多孔質吸音材の間に挿入し
た構成の場合は、高周波音域及び低周波音域において吸
遮音性能に優れた吸遮音構造体を提供することができ
る。
【００２３】また、共振周波数で吸音性のある分散型圧
電フィルムを、繊維状多孔質吸音材の間に又はその表面
に、加えられる音圧により前記フィルムが歪みを生じ得
る状態で支持した構造とした場合は、振動エネルギーの
熱エネルギーへの変換率が増大されるので、一層大きな
制振効果が得られる。しかも、軽量で加工が容易であ
る。
電フィルムを、繊維状多孔質吸音材の間に又はその表面
に、加えられる音圧により前記フィルムが歪みを生じ得
る状態で支持した構造とした場合は、振動エネルギーの
熱エネルギーへの変換率が増大されるので、一層大きな
制振効果が得られる。しかも、軽量で加工が容易であ
る。
【００２４】繊維状多孔質吸音材の一部に微細有機繊維
又はセラミックウィスカーを分散させて、音吸収端を分
散型圧電フィルムの音吸収端上限領域に下げたものを使
用する場合は、特に低音域において吸遮音性能に優れた
吸遮音構造体を提供することができる。
又はセラミックウィスカーを分散させて、音吸収端を分
散型圧電フィルムの音吸収端上限領域に下げたものを使
用する場合は、特に低音域において吸遮音性能に優れた
吸遮音構造体を提供することができる。
【００２５】繊維状多孔質吸音材の一部に微細有機繊維
又はセラミックウィスカーを分散させて、コインシデン
ス領域の微小振幅での振動吸収性能を向上させた材料を
使用した場合は、特に高音域において吸遮音性能に優れ
た吸遮音構造体を提供することができる。
又はセラミックウィスカーを分散させて、コインシデン
ス領域の微小振幅での振動吸収性能を向上させた材料を
使用した場合は、特に高音域において吸遮音性能に優れ
た吸遮音構造体を提供することができる。
【００２６】本発明による吸遮音構造体は、建築物の壁
又は間仕切り及び窓、自動車、事務機等の産業機器の防
遮音に使用される。
又は間仕切り及び窓、自動車、事務機等の産業機器の防
遮音に使用される。
【図１】圧電高分子膜と通常の高分子膜の機械的損失特
性を示すグラフである。
性を示すグラフである。
【図２】分散型圧電材料の吸音特性を示すグラフであ
る。
る。
【図３】圧電型高分子膜と多重共振アクティブ制御回路
を使用した場合の吸音特性を示すグラフである。
を使用した場合の吸音特性を示すグラフである。
【図４】本発明の一実施例である二重壁吸遮音構造体の
構成を示す断面図である。
構成を示す断面図である。
【図５】同二重壁吸遮音構造体の音響透過特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図６】実施例及び比較例の音響減衰特性を示すグラフ
である。
である。
【図７】従来の二重壁吸遮音構造体の音響透過特性を示
すグラフである。
すグラフである。
【図８】従来の各種吸遮音材料及び本発明で用いる吸遮
音材料の吸音率を示すグラフである。
音材料の吸音率を示すグラフである。
【図９】図８の各種吸遮音材料を二重壁の間に挿入した
場合の音響透過特性を示すグラフである。
場合の音響透過特性を示すグラフである。
【図１０】従来の微細繊維多孔質吸音材を使用した二重
壁の構造の一例を示す断面図である。
壁の構造の一例を示す断面図である。
【図１１】同二重壁の音響透過損失の周波数依存性を示
すグラフである。
すグラフである。
図４において ＰＢ 石膏ボード ＲＷ ロックウール ＲＷＳ セラミックウィスカーを分散させたロック
ウール Ｆ１，Ｆ２ 圧電性高分子膜又は分散型圧電高分子膜
ウール Ｆ１，Ｆ２ 圧電性高分子膜又は分散型圧電高分子膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−246573（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G10K 11/16 B32B 5/18 E04B 1/86
Claims (6)
- 【請求項１】 二重壁の間に、その二重壁の共振周波数
において吸音性のある分散型圧電高分子膜を、加えられ
る音圧により歪みを生じ得る状態で挿入して、空気伝搬
音を吸収するように構成した吸遮音構造体。 - 【請求項２】 請求項１に記載の吸遮音構造体におい
て、前記二重壁は、その内側に繊維状多孔質吸音材を有
し、その繊維状多孔質吸音材の間に前記分散型圧電高分
子膜を挿入したことを特徴とする吸遮音構造体。 - 【請求項３】 共振周波数で吸音性のある分散型圧電高
分子膜を、繊維状多孔質吸音材の間に又はその表面に、
加えられる音圧により歪みを生じ得る状態で支持してな
る吸遮音構造体。 - 【請求項４】 繊維状多孔質吸音材の一部に微細有機繊
維又はセラミックウィスカーを分散させて、音吸収端を
分散型圧電高分子膜の音吸収端上限領域に下げた吸音材
を使用することを特徴とする請求項２又は３に記載され
た吸遮音構造体。 - 【請求項５】 繊維状多孔質吸音材の一部に微細有機繊
維又はセラミックウィスカーを分散させて、コインシデ
ンス領域の微細振幅での振動吸収性能を向上させた材料
を使用することを特徴とする請求項２又は３に記載され
た吸遮音構造体。 - 【請求項６】 繊維状多孔質吸音材の一部に微細有機繊
維又はセラミックウィスカーを２〜５０ｗｔ％の範囲で
分散させたものを使用することを特徴とする請求項４又
は５に記載された吸遮音構造体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01137998A JP3336243B2 (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 吸遮音構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01137998A JP3336243B2 (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 吸遮音構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11212579A JPH11212579A (ja) | 1999-08-06 |
| JP3336243B2 true JP3336243B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=11776390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01137998A Expired - Fee Related JP3336243B2 (ja) | 1998-01-23 | 1998-01-23 | 吸遮音構造体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3336243B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101391098B1 (ko) * | 2011-08-11 | 2014-04-30 | (주)엘지하우시스 | 흡음성능이 우수한 유리섬유계 흡음시트 |
-
1998
- 1998-01-23 JP JP01137998A patent/JP3336243B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11212579A (ja) | 1999-08-06 |
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