JP5001336B2 - 吸音体 - Google Patents

Description

本発明は、多孔質素材を積層した吸音体に関するものである。

従来、ホームオーディオやカーオーディオなどで室内の反響音の調整やスピーカーエンクロージャー内の反響音の調整に吸音体を利用している。

吸音体が吸音する仕組みとして、大きく分けて二つの方法があり、空気の粘性抵抗を利用する方法と素材の内部損失を利用する方法がある。

空気の粘性抵抗を利用する吸音方法の一つに軟質ポリウレタンフォームなどの多孔質素材を利用する方法があり、音波が多孔質素材の内部に入るとその微細空間における空気の粘性抵抗や周囲との摩擦によって、振動エネルギーの一部を熱エネルギーに変換され音が吸収される。

もう一方の内部損失を利用する方法としては、膜や板状のものを利用する方法があり、音波のエネルギーが膜や板を振動させて、材料の内部損失により音が吸収されることになる。

しかし、これらの吸音方法において、可聴周波数帯域の音波を均等に吸収する訳ではなく、多孔質素材は主に高音域の吸音特性に優れ、膜や板状のものを振動させた場合はその共振周波数においてその吸音特性のピークを現す。

また、多孔質素材では、厚みを増す方法によって低音域の吸音特性が向上することが既に知られており、音波の波長の１／４以上の厚みを持てば効果的な吸音特性を発揮するが、１００Ｈｚの周波数においてその厚みは約８５ｃｍとなり、このような厚みを持つ吸音体は設置場所を限定されるといわざるを得ない。

これら従来の問題点を解消すべく例えば特開２００７−３４２５４号公報において多孔質素材に皮膜を形成することにより、実用的な厚みでの中・低音域さらにはその吸音特性全般の向上を図っている。

しかしながら、従来の吸音体はホームオーディオやカーオーディオなどの使用目的において音楽的な響きを考慮しておらず、その吸音特性としては高音域または低音域あるいは特定の周波数帯域に偏った吸音特性を示すものが多い。

これらの吸音体、例えば高音域に偏った吸音特性を持つ吸音体を使った場合は「音がこもって聞こえる」といった結果になり、低音域に偏った特性を持つ吸音体を使った場合は「音の厚みがなくなってスカスカに聞こえる」といった結果になる。

この問題を解決するためにそれぞれを組み合わせて使う方法があるが、最適な組み合わせと設置場所を決めるのは高度な知識と施工の技術が必要であり、音響設計の専門家に依頼するほか無かった。

また、組み合わせて使った場合、それぞれの吸音体を並べて使用することになるが、リスニングポイントによって音質的にばらつきが出るといった問題や、さらにはスペースの問題で設置不可能な場合もあった。

また、一般家庭での使用では、スペースの問題から極力薄く、施工の容易性といった点で切断及び加工が容易であること、切断面の後始末が簡単であること、壁面などへの取り付けが簡単に行えること、などが求められており、さらに室内など目に触れる場所に設置する場合は装飾性も同時に求められているのが現状である。

特開２００７−３４２５４号公報

本発明は上記従来の問題点に着目してなされたものであって、本発明はスピーカーから出力された音波の室内での反響を抑える、あるいはスピーカーエンクロージャー内の反響を抑えるといった使用目的において好適な吸音特性として、中音域を高い吸音率を維持しつつ平坦な特性とし、一般家庭で簡便に使用できるよう、構造が単純で施工容易で装飾性の付加が可能な吸音体を提供することを目的とする。

本発明に係る吸音体は、内部に空気孔を有する複数の多孔質素材と、前記多孔質素材のそれぞれを所定の厚さを有する接着層で接合した３層以上の構成体であり、前記構成体の一方を音源側に設け、前記構成体の他方を前記多孔質素材と空気層とが交互に配置された凹凸形状とし、これを音波の入射方向と反対側となる隔壁側に設け、中音域の吸音率を平坦にすることを特徴とする。

上記構成からなる本発明にあってはこの構造上の特長により、従来のものと比して音楽の中心部分である中音域において癖の無いほぼ均一な吸音効果を発揮するため、ホームオーディオやカーオーディオなどで好適に用いる事ができる。

また、本発明にあっては、多孔質素材に撥水加工を施すことが好ましく、本発明の吸音体の形状により得られる排水路を通り水は落下する。また、多孔質素材の内部まで撥水加工を施せば、吸音体のどの部分においても撥水性があるため切断可能場所の制限がない。このためカーオーディオなどでの使用において、車種により様々な形状や大きさがあり、雨水の浸入があるドア内部に吸音体を設置する場合も好適に用いる事ができる。

また、本発明にあっては多孔質素材を難燃性素材とすることが好ましく、難燃性を求められる場合にも好適に用いることができる。

また、本発明にあっては、多孔質素材として本発明者の先願である特願２００９−１４３７５９号の熱圧縮加工を施し、吸音率が向上した軟質ポリウレタンフォームとすることが好ましい。

また、本発明にあっては、多孔質素材として本発明者の先願である特願２００９−１４３７５９号の熱圧縮成型する型面に装飾性を施した金型を用いて熱圧縮加工を施した軟質ポリウレタンフォームとすることが好ましく、装飾性の付加により、室内等で直接目に触れる機会が多い場合にも好適に用いることができる。

また、本発明にあっては多孔質素材として植毛加工を施した軟質ポリウレタンフォームとすることが好ましく、装飾性の付加により、室内等で直接目に触れる機会が多い場合にも好適に用いることができる。

また、本発明にあっては構成体に布を巻くことが好ましく、装飾性の付加により、室内等で直接目に触れる機会が多い場合にも好適に用いることができる。

多孔質素材と音波の入射側に貼着された皮膜という構成では特定の音域に偏っていた吸音特性に対し、請求項１に記載された内部に空気孔を有する複数の多孔質素材と、前記多孔質素材のそれぞれを所定の厚さを有する接着層で接合した３層以上の構成体であり、前記構成体の一方を音源側に設け、前記構成体の他方を前記多孔質素材と空気層とが交互に配置された凹凸形状の吸音体とする事により、中音域での吸音特性が向上しつつ、平坦化した。

また、隔壁側の多孔質素材を凸凹形状としたことで、空隙と多孔質素材の比率及び形状を調整することによって、素材を限定することなく、吸音特性をコントロールすることができる。

また、多孔質素材と接着層のみで構成されているため、施工容易性があり、隔壁側の多孔質素材の層を凸凹形状とした事により、撥水性の多孔質素材を使用すれば、排水機能を併せ持つ耐水性吸音体となる。

図１は本発明の吸音体の実施例の構成を示す。図１は車のドア内部を上部から見た概略的平面図、図２は本発明品の概略的背面図である。

図１−１と図１−３は内部に空気孔を有する多孔質素材であり、本実施例ではそれぞれ軟質ポリウレタンフォーム１と３とする。図１−２はそれらを接合する接着層であり、本実施例では不織布を基材とした両面接着テープ２とする。

図１における１〜３が本発明の構成体である。またこれより先、積層関係を表す場合に多孔質素材１を第１層、接着層２を第２層、多孔質素材３を第３層と呼ぶこととする。

以下に、本発明の具体的な実施例を示す。

本発明の吸音体としての具体的な使用法であるカーオーディオでの実施例を以下に示すが、本発明は下記実施例に限定されない。

カーオーディオではスピーカーの埋設されたドア(隔壁６及び７)をスピーカーエンクロージャーとして内部に吸音体を設置し、反響音の低減を図っている。

また、ドア内部の空間は限られており、隔壁６と隔壁７の間に窓ガラスが降りてきた時の隔壁６との間隔は８０ｍｍ以下となる場合が多くあり、干渉を防ぐため本実施例では吸音体の厚さを１０〜７０ｍｍ好ましくは３０〜６０ｍｍとする。

また、ドア内部には雨水の浸入があるため耐水性が求められており、撥水型の耐水性吸音体とする。

まず複数の、上底１０ｍｍ下底１６ｍｍ高さ３０ｍｍの台形で長さ３００ｍｍの短冊状にカットした軟質ポリウレタンフォーム３と縦３００ｍｍ横３００ｍｍ厚さ１０ｍｍの軟質ポリウレタンフォーム１を撥水剤の溶液に浸漬し、その後乾燥させる。

充分な乾燥の後、軟質ポリウレタンフォーム１の裏面全面に両面接着テープ２を貼着し、軟質ポリウレタンフォーム３を下底１６ｍｍ側を両面接着テープ２に対し隙間無く並べるように貼着し、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚さ４０ｍｍの本発明の構成体とする。

さらに、本発明の吸音体の隔壁側、軟質ポリウレタンフォーム３の１０ｍｍの部分に同じく１０ｍｍ幅の両面接着テープ５を貼着する。これは隔壁６すなわちドアの外板内側に本発明の吸音体を貼着設置するためのものである。

これにより、隔壁７すなわちドアの内板に取り付けられた音源となるスピーカー８の裏面より出力された音波が本発明の吸音体の作用により、ドア内部の反響を減衰させ室内への反響音の漏出を低下させるものである。

次に本発明品を実際に車のドア内部に設置し、窓を閉めた状態で洗車機に一回通し、本実施例の耐水型吸音体と撥水加工を施さなかった同形状の本発明の吸音体の水分浸透による重量増加を比べた。

撥水加工を施した本実施例の吸音体の重量増加が０.２ｇであったのに対し、未加工の場合は６３.１ｇであった。

これらの結果から本実施例の吸音体は撥水加工の効果が十分発揮されていると考えられ、カーオーディオなど耐水性を要する吸音体としても好適に使用できる。

また、従来の撥水型の吸音体では撥水された水の行き場が無く、吸音体の上部に滞留することを予測するが、本発明の吸音体においては第３層の空隙が撥水された水の排水路として有効に作用した。

また、長時間における降雨などでは多孔質素材内部への水の滲入も考えられるが、水が多孔質素材内部に浸透した場合においても多孔質素材最深部から表層への距離がどの部分においてもほぼ均等に薄くなっているため、乾燥時間が大幅に短縮されるなどの効果も期待できる。

次に図３に垂直入射法吸音率の測定データを示す。アは軟質ポリウレタンフォームのみ、ウは隔壁側に凸凹形状を有した本発明の吸音体、イは本発明の吸音体と同じ積層構成であるが、隔壁側に凸凹形状を有しない吸音体である。なおすべての吸音体の厚さは４０ｍｍとする。グラフの縦軸は吸音率、横軸は周波数(Ｈｚ)を表す。

これらのデータから判明することは、単一素材として右肩上がりの吸音特性を持つ多孔質素材(グラフ内ア)を本発明の吸音体と同じ積層構成(グラフ内イ)にすることにより、中音域でほぼ平坦に近くなり、本発明の吸音体の形状(グラフ内ウ)にすることにより、さらに中音域の吸音率の平坦化と向上を見ることができる。

なお、現状においては、中音域の吸音率が向上し平坦化する理由は完全には解明されていないが、以下のように推察する。

スピーカーから出力された音波が本発明の吸音体に入射する順に第１層(多孔質素材１)、第２層(接着層２)、第３層(多孔質素材３)として、まず第１層で中〜高音域が吸音され、次に第１層を透過した中〜低音域成分を、第２層の膜が内部損失を利用する膜振動の吸音を行うと共に、第３層に本発明の最大のポイントとなる多孔質素材と空気層を交互に配置することで、第３層の物理的強度が弱くなり、積層された第１層と第２層を複合された一体の膜としてとらえ、それを緩やかに支持するばねとしての役割を果たし、なおかつ隔壁との接地面が線状あるいは点状となる事で本発明の吸音体そのものを振動させることにより、中音域での吸音率のさらなる向上が理由と考えられる。

なお、本実施例では多孔質素材１および３を軟質ポリウレタンフォームとしたが、その他の多孔質素材でも良いことは当然である。また、多孔質素材１と３は同一素材でもよく、異素材でもよい。また、多孔質素材は厚さ３０ｍｍでの垂直入射法吸音率のＮＲＣ(Ｎｏｉｓｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：２５０、５００、１０００、２０００Ｈｚの４周波数における吸音率の算術平均値の少数第２位を０または５に丸めた値)が０.２以上の値を持つものが好適である。

また、本実施例では接着層２として不織布を基材とした両面接着テープとしたが、基材をフィルムとした両面接着テープや基材のない両面接着テープなどでもよい。また、基材を持つ両面接着テープの場合は粘着剤層、基材、粘着剤層の３つの層を１つの層として考えてよい。また、多孔質素材を接着する接着剤のみの構成でもよいが、接着層としては、通気量をＪＩＳ Ｌ−１０９６に基づいて測定される通気量が５０ｃｃ／ｃｍ２／ｓｅｃ以下とすることが好適である。

なお、実施例における軟質ポリウレタンフォーム１と３は、本発明者の先願である特願２００９−１４３７５９号の吸音率を向上させた熱圧縮成型軟質ポリウレタンフォームを使用することが好ましい。

なお、実施例における軟質ポリウレタンフォーム１は、本発明者の先願である特願２００９−１４３７５９号の吸音率を向上させて装飾性を施した熱圧縮成型軟質ポリウレタンフォームを使用することが好ましい。

なお、実施例における軟質ポリウレタンフォーム１と３は、植毛加工を施した軟質ウレタンフォームを使用することが好ましい。

なお、実施例における軟質ポリウレタンフォーム１と３は難燃性の多孔質素材を使用する事が好ましい。

なお、室内など目に触れる場所に設置する場合は、本発明の構成体に布を巻くことが好ましい。

なお、吸音率の測定に関してはＪＩＳ規格ＪＩＳＡ１４０５−２『音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法』による測定方法を用いている。

なお、本実施例ではカーオーディオでのスピーカーエンクロージャー内での使用を想定し、厚み及び形状を設定したが、車の室内での利用及びホームオーディオでのエンクロージャー内での使用や室内での使用など、その他の場合においてはこの限りではない。

本実施形態は上記構成からなるため上記利点を有するものであったが、本発明の意図する範囲内で適宜設計変更可能である。

つまり、上記実施形態にあっては、本発明はこれに限定されるものではなく、第１層及び第３層の多孔質素材の厚み及び形状、並びに第２層を構成する厚み及び接着方法は適宜のものを採用することができる。また、第３層の空気層と多孔質素材の比率及び形状は丸、楕円、波型、三角、四角、六角、その他どのような形状であっても本発明の意図するところであれば良いということである。また、これらの比率、形状を変えることで吸音特性に変化を与える事も適宜可能である。

本発明の実施の形態に係る吸音体の上部から見た概略的平面図である。 本発明の実施の形態に係る吸音体の概略的背面図である。 本発明の実施の形態に係る吸音体の各周波数における吸音率を示すグラフである。

１、３ 軟質ウレタンフォーム(多孔質素材)
２ 両面接着テープ(接着層)
４ 空気層
５ 両面接着テープ
６ ドア外板
７ ドア内板
８ スピーカー
９ 窓ガラス
１０ 構成体

Claims (5)

1. 内部に空気孔を有する複数の多孔質素材と、前記多孔質素材のそれぞれを所定の厚さを持ち、膜振動による吸音を行う接着層で接合した３層以上の構成体であり、前記構成体の一方を音源側に設け、前記構成体の他方が前記多孔質素材と空気層とが交互に配置される凹凸形状でありこの多孔質素材の形状が音源側に近づくに従って体積が増加することを特徴とするオーディオ用吸音体。
2. 凹凸形状は、少なくとも幅３ｍｍ以上、深さ３ｍｍ以上の凹形状となる空気層を有することを特徴とする請求項１記載のオーディオ用吸音体。
3. 音源を有し、隔壁で構成される空間の内部に凹凸面を音源と反対側にして構成体を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のオーディオ用吸音体。
4. 多孔質素材に撥水加工を施し、凹凸形状の空気層から排水させたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のオーディオ用吸音体。
5. 音源の反対側となる凸凹形状面を取り付け面とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のオーディオ用吸音体。
   

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