JP5517256B2 - マイクロホン用風防及びマイクロホン装置 - Google Patents
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Description
前記風防が、繊維を含んで構成される原料を湿式抄造法で抄紙することによって得られる、前記繊維が互いに交絡している繊維材料からなる音響透過材料を含み、
前記繊維材料が、下記の特性(1)を有し、
前記風防が、下記の特性(2)を有することを特徴とする、防水型マイクロホン用風防である。
(1)透気度が0s・100mlである。
(2)JISの防水規格においてJIS IPX2以上の防水性を有する。
前記発明(1)〜(5)のいずれか一つのマイクロホン用風防であって、内部に空間を有する中空形状である風防と、
前記風防の空間内に配置されているマイクロホンとを有することを特徴とする、全天候型低周波音測定用マイクロホン装置である。
前記風防が、前記発明(1)〜(5)のいずれか一つの風防であり、
前記風防と、前記マイクロホンとの間に、1mm〜数10cmの距離が形成される空間を有することを特徴とする、マイクロホン装置である。
前記風防の空間内の略中心にマイクロホンが配置されていることを特徴とする、前記発明(8)のマイクロホン装置である。
前記風防の中空円柱形状の空間内にマイクロホンが配置されており、当該マイクロホンの振動板に対する風防壁面の距離が、数cm〜数十cmであることを特徴とする、前記発明(8)のマイクロホン装置である。
前記枠体と前記音響透過材料とにより形成される空間内の一方の底面部にマイクロホンが配置されていることを特徴とする、サーフェース型マイクロホン装置である。
(1)透気度が0s/100mlである。
(2)JISの防水規格においてJIS IPX2以上の防水性を有する。
本発明に係るマイクロホン用風防は、繊維材料からなる音響透過材料を含んでいる。より具体的には、マイクロホンに対して風を遮るようにシート状の音響透過材料が連続的に配置されていることが好適である。本発明に係るマイクロホン用風防は、音響透過材料のみで構成されていてもよいし、2つの網状体の間に音響透過材料を挟みこんだ構成を有していてもよい。本発明に係る繊維材料からなる音響透過材料を用いることにより、繊維材料自体が自立性を有するため、音響透過材料のみであっても風防を形成することが可能となる。
音響透過材料の繊維として金属繊維を用いた場合、金属繊維材料は、1種又は2種以上の金属繊維を含んで構成されるスラリーを湿式抄造法で抄紙することによって得られる、前記金属繊維が互いに交絡している金属繊維材料である。金属繊維材料の形状については特に限定されないが金属繊維シートであることが好適である。以下、各要件を詳述する。尚、当該金属繊維材料及びその製造方法として、特開2000−80591、特許2649768及び特許2562761の記載内容も本明細書に組み込まれているものとする。
1種又は2種以上の金属繊維とは、ステンレス、アルミニウム、真ちゅう、銅、チタン、ニッケル、金、白金、鉛等の金属材料を素材とする繊維から選択される1種又は2種以上の組み合わせである。
当該金属繊維材料は、金属繊維が互いに交絡した構造を採っている。また、当該金属繊維を構成する金属繊維は、1μm〜50μm、好ましくは8μm〜20μmの繊維径を有し、かつアスペクト比が500〜3000のものが好ましく、さらに好ましくは、アスペクト比が1000〜2000のものである。このような金属繊維であれば、金属繊維同士を交絡させるのに好適であり、また、このような金属繊維同士を交絡させることにより、表面がけば立ちの少ない金属繊維シートとすることが可能となる。
本発明に係る金属繊維材料の製造方法は、1種又は2種以上の金属繊維を含んで構成されるスラリーを湿式抄造法によりシート形成する際に、網上の水分を含んだシートを形成している前記金属繊維を互いに交絡させる繊維交絡処理工程を含んで構成される。ここで、繊維交絡処理工程としては、例えば、抄紙後の金属繊維シート面に高圧ジェット水流を噴射する繊維交絡処理工程を採用するのが好ましく、具体的には、シートの流れ方向に直交する方向に複数のノズルを配列し、この複数のノズルから同時に高圧ジェット水流を噴射することにより、シート全体に亘って金属繊維同士を交絡させることが可能である。即ち、湿式抄紙により平面方向に不規則に交差した金属繊維で構成されるシートに、例えば、高圧ジェット水流をシートのZ軸方向に噴射することにより、高圧ジェット水流が噴射された部分の金属繊維がZ軸方向に配向する。このZ軸方向に配向した金属繊維が平面方向に不規則に配向した金属繊維間に絡みつき、各繊維が互いに三次元的に絡み合った状態、すなわち交絡することで物理的強度を得ることができるものである。また、抄造方法は、例えば、長網抄紙、円網抄紙、傾斜ワイヤ抄紙等、必要に応じて種々の方法を採用することができる。尚、長繊維の金属繊維を含むスラリーを製造する場合、金属繊維の水中での分散性が悪くなることがあるので、増粘作用のあるポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース(CMC)等の高分子水溶液を少量添加してもよい。また、金属繊維材料の製造方法は、上述した湿式抄造工程後、得られた金属繊維材料を真空中または非酸化雰囲気中で金属繊維の融点以下の温度で焼結する焼結工程を含んで構成されるのが好ましい。すなわち、上述した湿式抄造工程後、焼結工程が行われれば、繊維交絡処理が施されるため、金属繊維材料に有機バインダ等を添加する必要がないので、有機バインダ等の分解ガスが焼結工程において障害となることもなく、金属特有の光沢面を有する金属繊維材料を製造することが可能となる。また、金属繊維が交絡しているので、焼結後の金属繊維材料の強度を一層向上することが可能となる。また、金属繊維材料を焼結することにより、高い音響透過性を示し、防水性に優れる材料となる。焼結しない場合、残存する増粘作用のある高分子が水を吸収する、つまり防水性が劣る可能性がある。
繊維としてフッ素繊維を使用した場合、フッ素繊維材料は、不規則方向に配向した短繊維状のフッ素繊維により構成され、該繊維の繊維間が熱融着により結合されている材料(紙)である。尚、当該フッ素繊維材料及びその製造方法として、特開昭63−165598の記載内容も本明細書に組み込まれているものとする。以下、各要素を詳述する。
本発明に係るフッ素繊維は、熱可塑性フッ素樹脂から製造されるもので、その主成分としてはポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン(TFE)、パーフルオロエーテル(PFE)、テトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー(FEP)、テトラフルオロエチレンとエチレン又はプロピレンとのコポリマー(ETFE)、フッ化ビニリデン系樹脂(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン樹脂(PCTFE)、フッ化ビニル系樹脂(PVF)があるが、フッ素樹脂から作られたものであればこれらに限定されるものではなく、さらにこれら或いは他の樹脂と混合して使用することもできる。ここで、当該フッ素繊維は、湿式抄紙法により紙状物とするために、繊維長が1〜20mmの単繊維であることが好適であり、また、その繊維径は2〜30μmであることが好適である。
本発明に係るフッ素繊維材料は、フッ素繊維と自己接着機能を有する物質とを湿式抄造法により混抄し乾燥して得たフッ素繊維混抄紙材料を、フッ素繊維の軟化点以上で熱圧着してフッ素繊維の繊維間を熱融着させた後、自己接着機能を有する物質を溶媒により溶解除去し、必要により再乾燥することにより製造することができる。ここで、自己接着機能を有する物質としては、通常製紙用として用いられる木材、綿、麻、わら等の植物繊維からなる天然パルプ、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエステル、芳香族ポリアミド、アクリル系、ポリオレフィン系の熱可塑性合成高分子からなる合成パルプや合成繊維、更に天然高分子や合成高分子からなる製紙用紙力増強剤等を用いることができるが、自己接着性の機能があってフッ素繊維と混在して水に分散できるものであればこれらに限定されるものではない。
本発明に係る音響透過材料は、以下の測定方法1に従い測定された周波数特性の差(以下、挿入損失)が各1/1オクターブ帯域で10dB以内であることが好適である。
本発明係る風防は、風切音低減効果評価方法において、風速2.7mの風に対し、Δ20dBA以上の風切音低減効果を有することが好適である。ここで、風切音低減効果評価試験では、無響室において送風機などから2.7m/sの風速(風切音の発生が認められ、または風切音の低減が観測できる範囲)で風を送り、風防無しで観測されるマイクロホン出力応答に対し、当該風防を装着した状態で測定した応答が騒音レベル(dBA)でS(dBA)低減した場合、風切音低減効果△S(dBA)と呼ぶことにする。
本発明に係るマイクロホン用風防は、マイクロホン装置の構造によって、その構造を適宜変更することができる。特に、本発明に係る音響透過材料は、繊維材料を抄紙した材料であるので、新規構成を有するマイクロホン用風防及びマイクロホン装置を構成することができる。
図2は、全天候型低周波音測定用マイクロホン装置100の概略構成図である。図2(a)は一部断面の概略上面図であり、図2(b)は概略斜視図であり、図2(c)は概略側面図である。全天候型低周波音測定用マイクロホン装置100は、風力発電などにより発生する低周波音を測定することが可能である。また当該マイクロホン装置を使用することにより、低周波音のみならず、比較的高周波音も測定することができる。
図4は、本発明に係るマイクロホン装置200の第一態様に係る概略構成図である。ここで、マイクロホン装置200は、中空球形状の風防220と、当該風防内に設置されたマイクロホン230とを有する。当該中空球形状の風防220は、二つの球形状の金属ネット221、222と、当該金属ネットの間に挟まれた音響透過材料223とを有する。当該金属ネットは形状保持のために設けられ、音響透過材料単独で形状保持できれば、特に必要としない。ここで中空球形状の風防の半径rは、5cm〜200cmであることが好適であり、10cm〜100cmであることがより好適であり、70cm〜90cmであることが更に好適である。特に、70cm〜90cmの範囲とすることによって、マイクロホンと風防との間に適切な空間が形成されるため、特に顕著な風切音低減効果を得ることができる。また、中空球形状内の体積は、0.5l〜33klが好適であり、4.0l〜4klがより好適であり、4.0l〜250lが更に好適である。当該範囲の大きさとすることによって、マイクロホンと風防との間に適切な距離が形成されて、風切音が防止される。風防の形状は、球形状を例にとって説明したが、風防の内部の空間は、球形状、又は、楕円体、多面体などの球形に準じる形状であってもよい。また風防外部の形状もまた、球形状、又は、楕円体、多面体などの球形に準じる形状であってもよい。また、風の到来方向が決まっている場合は、これを構成する形状や材料の一部が割愛されていてもよい。
図7は、本発明に係るサーフェース型マイクロホン装置300の概略構成図である。本発明に係る表面マイクロホン装置300は、枠体321と、当該枠体の上面に形成された音響透過材料322とを有する風防320と、当該風防の内部に設けられたマイクロホン330とを有する。ここで、枠体321の形状は、特に限定されないが、例えば円形状が挙げられる。また枠体321の高さは特に限定されないが、1mm〜数10mmの範囲が好適であり、1mm〜50mmの範囲がより好適であり、10mm〜30mmの範囲が更に好適である。1mmより低い場合には風切音防止効果が十分に得られないため好ましくない。また数10cmより高い場合には、いわゆる障壁効果(防音塀効果)における経路差(障壁がある場合と無い場合の音源から受音点にいたる距離の差)が、音源位置つまり入射角により異なることになり、結果として指向性が発生してしまうため好ましくない。特に、枠体の高さを10mm以上とすることによって、マイクロホンと風防との間に適切な空間が形成されて風切音が顕著に低減される。また、本発明に係る枠体321を複数重ね合わせることによって、当該高さを調整することができる(図7(a)〜(c))。尚、枠体321の外周には粘土などの材料からなる傾斜材323を設けることが好適である。
テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体からなる熱可塑性フッ素繊維(旭硝子社製アフロンCOP、10μmφ×11mm品使用)80重量部と叩解度40°SRに叩解されたNBKP20部とを水に分散混合し、ベタイン型両性界面活性剤(大和化学工業社製、デスグランB使用)を対原料(フッ素繊維とパルプに対して。以下も同様)0.5%加え、原料濃度0.5%で攪拌機により離解した。その後アクリルアミド系分散剤(ダイヤフロック社製アクリパースPMP使用)を対原料1%加えて、TAPPIスタンダードシートマシンでシート化し、乾燥して秤量115g/dのフッ素繊維混抄紙を得た。その後このフッ素繊維抄紙を220℃10kg/cm2で20分間加熱加圧処理し、更に常温で98%H2SO4液に浸してフッ素繊維混抄紙中のパルプ分を溶解し、これを水洗して再び乾燥して製造例1に係るフッ素抄紙を得た。
製造例2では、表1に示した抄紙の厚さとしたことと、得られた抄紙により高い圧力で加圧処理を施したこと以外は、製造例1と同様の方法で、フッ素抄紙を得た。製造例3、4では、表1に示した厚さとしたこと以外は製造例1と同様の方法でフッ素抄紙を得た。
繊維長4mm、繊維径8μmのステンレス繊維(商品名サスミック、東京製綱社製)60重量部、微細状導電性金属として繊維長4mm、繊維径30μmの銅繊維(商品名カプロン、エスコ社製)20重量部、及び水中溶解度70℃であるPVA繊維(フィブリボンドVPB105−1−3クラレ社製)20重量部からなるスラリーを湿式抄紙法によって脱水プレス、加熱乾燥し100g/m2の金属繊維シートを得た。得られた該シートを表面温度が160℃の加熱ロールを用い線圧300kg/cm、速度5m/minの条件で加熱圧着した。次に上記の圧着した金属繊維シートを加圧を施すことなく水素ガス雰囲気の連続焼結炉(メッシュベルト付ろう付炉)を用い、熱処理温度1120℃、速度15cm/minで焼結処理を行い坪量80g/m2、密度1.69g/cm3のステンレス繊維表面に銅が融着して被覆された製造例5の金属繊維焼結シートを得た。
連続焼結炉による焼結を行なわなかったこと以外は、製造例5と同様の方法で製造例6の金属繊維シートを得た。
JIS C0920:2003に準拠しておこなった。より具体的には当該規格内の14.2.2に従い試験を行った。ここで、表1の防水性は、IPX2以上を有する場合には○、IPX2を満たさない場合には×として評価した。
伝送周波数特性については、図8に示すように、有効径10数cmのスピーカーaを取り付けた約2250cm3の発音装置の前面に、各実施例及び各比較例の音響透過材料bを設置し、スピーカーa前面より1500mmの位置に設置したマイクcで測定される伝送周波数特性を測定して、その変化を挿入損失として測定・確認した。スピーカーaには、略100Hzから10kHzまで、周波数変調を掛けない正弦波スイープを信号として用いた。ここで、表1の音響透過性は、各1/1オクターブ帯域で5dB以内である場合には○、5dB超え10dB以内である場合には△とした。
透気度は、JIS P8117に規定されているガーレー法により、ガーレー式デンソメーター(株式会社安田精機製作所、型番:No.323)を用いて測定した。
水滴に対する接触角の測定方法は、試験片表面上に水滴を滴下し20℃の環境下で接触角計(エルマ社製、エルマG−I型接触角計)を用いて接触角を測定した。接触角の測定を10回行い、その平均値を求めた。尚、焼結したステンレス繊維シートの水に対する接触角は130°程度であったのに対し、未焼結のシートでは60〜70°であった。
図2に示したマイクロホン装置を用いて、音響透過試験を行なった。尚、ここで用いた音響透過材料は、焼結をしなかったことを除いて製造例5と同様の条件で製造した金属繊維シート(a)と、製造例5において製造した金属繊維シート(b)である。結果を図9に示した。風防無しのデータと比較すると、焼結処理無しのシート(a)の場合、特性に減衰と乱れ(正負の挿入損失)が見られるが、焼結処理をしたシート(b)では、風防無しのデータとほぼ完全に一致する。
1/2”ECM用の球形風防について図14の構成で測定を行った。マイクロホン(1/2”ECM)と風防表面は、それぞれ透過性に影響の無い金属ネットと防水キャップ(試料B1使用)で保護されている。図15のように、風速2.7m/s(強)時の風切音は小型40φ‐Sp(スポンジ)以外の風防で、63Hz以上で30dB以上、A特性で25dB以上の低減を示した。一方挿入損失は、図16のように、75φ‐ウレタン製以外、市販の40φ‐Sp,90φ‐Spはじめ試料A1,C1を用いた75φ風防のいずれでもほとんど認められなかった(全帯域全透過)。ウレタン製の減衰は多孔質充填という構造によるものであろう。以上から、試料A1(フッ素)・C1(ステンレス)は風切音低減・音響透過性(挿入損失)に優れ、防水性の中空型風防(図14に断面構造)として理想的な条件を備えたシート素材と言える。
表1試料A1を用い、図17の構成でサーフェース型マイクロホン用風防の最適形態を検討した。円筒枠上面に試料、底面中央にシリコンマイクを置き、周辺は1/4円形断面で面取りした。図18は直径D=75mmΦ(一定)として、円筒厚T(mmt)毎に風切音を測定したものである。T=2.5t,5tは正味空気層ゼロ(マイク上直置き)に近似し、低減は他に比べ10dB弱小さかった。厚みを増すとT=10t前後で最大値△26dBA強を示し、これは同厚・同径の球欠型風防(図中SS*)に相当した。それ以上Tを増しても風切音は下がらなかった。次に、T=10t(一定)として円筒径Dの影響を調べた。結果は図19のように、過小径(25Φ,43Φ)では約10dB効果が小さいが、75Φ付近で最大となり、それ以上(132Φなど)では飽和した。
b サンプル
c マイク
Claims (8)
- マイクロホンの風切音を軽減するためのマイクロホン用風防において、
前記風防が、繊維を含んで構成される原料を湿式抄造法で抄紙することによって得られる、前記繊維が互いに交絡している繊維材料からなる音響透過材料を含み、
ここで、前記繊維材料が、前記抄紙後に熱処理されたことにより繊維同士が焼結又は融着しているものであり、且つ、
前記繊維材料が、下記の特性(1)を有し、
前記風防が、下記の特性(2)を有することを特徴とする、防水型マイクロホン用風防。
(1)透気度が0s・100mlである。
(2)JISの防水規格においてJIS IPX2以上の防水性を有する。 - 前記繊維が、金属繊維又はフッ素繊維であることを特徴とする、請求項1記載の防水型マイクロホン用風防。
- 前記風防が、風速2.7m/sの風に対し、Δ20dBA以上の風切音低減効果を有することを特徴とする、請求項1又は2記載の防水型マイクロホン用風防。
- 前記繊維材料が、水に対する接触角が90度以上であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項の防水型マイクロホン用風防。
- 低周波音を屋外において測定する全天候型低周波音測定用マイクロホン装置において、
請求項1〜4のいずれか一項記載のマイクロホン用風防であって、内部に空間を有する中空形状である風防と、
前記風防の空間内に配置されているマイクロホンとを有することを特徴とする、全天候型低周波音測定用マイクロホン装置。 - 前記空間が、半球形状、球の一部を成す形状であってその底面にあたる平面部分を有する形状、又は、外周部から中心部に向かい高さ(厚み)が暫増する流線型の断面形状と、円形、楕円形、多角形、あるいはこれらを組み合わせた3次元形状等の半球状に準じる形状であることを特徴とする、請求項5記載の全天候型低周波音測定用マイクロホン装置。
- マイクロホンと、風切音を軽減するための風防と、を有する風切音低減マイクロホン装置において、
前記風防が、請求項1〜4のいずれか一項記載の風防であり、
前記風防と、前記マイクロホンとの間に、1mm〜数10cmの距離が形成される空間を有することを特徴とする、マイクロホン装置。 - 枠体と前記枠体上部に配された請求項1〜4のいずれか一項記載の音響透過材料とを有する風防と、マイクロホンとを有し、
前記枠体と前記音響透過材料とにより形成される空間内の一方の底面部にマイクロホンが配置されていることを特徴とする、サーフェース型マイクロホン装置。
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