JPH09510303A - フォイル吸音体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 フォイル吸音体は、相互に、かつ反響する後ろの壁面Ｒとの間に異なる距離Ｄを置いて配置される少なくとも２枚の滑らかで、平らな、気密性のあるフォイルで構成される。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称 フォイル吸音体技術分野 本発明はフォイル吸音体に関する。 １．導入 図１に示されているような室内音響（壁及び天井のクラッディング等）や、大 きな音を立てる機械の騒音防止（クラッディング、遮蔽等）ならびに技術的騒音 防止（例えば流体導管内に配した消音装置を用いる）においては、殆どの場合、 繊維質／多孔質材例えば、合成鉱物繊維(KMF)）の多少とも均質な層が用いられ ている。微細な粉塵や繊維 Gefahrenquelle，Expert-Verlag，Ehningen，1993）ならびに堆積物及びそのよ うな層内部の細菌の蔓延から生じうる人体への危険性に関する問題については多 年にわたり論議が重ねられてきたが、その結果、一方では多孔質材を好適なフォ イルや不織布で覆ったりくるんだりする試みが、また他方では多孔質材を不要に する代替吸音体の開発を追求する試みがなされるようになった。本出願人の場合 には、こうした追求を開始してほどなく、完全に異なる音響上の用途に見合う完 全に異質な３つの吸音体（“Schallabsorbierendes Ba 34 04 208; "Schallabsorbierendes Glas-oder Kunstglas-Bauteil”− DE 43 15 759）を開発するに至った。これらの吸音体は 、それぞれ個別に又は組み合わせてあるいは従来の吸音体の性能を高める補足物 として使用可能であり、およそ50HzからkHz域までの広い周波数範囲をカバーで きるので、きわめて広範な分野での使用が可能である。また、これらの通常２次 元で設計される該吸音体の記述におおむね成功している試みも見られる。例えば 、Mechal，F.；Kiesewetter，N.；“Schallabsorberaus Kunststoff-Folie．Acu stica 47(1981)”pp．83〜88には、斜めからの衝撃音波により励振され、強制屈 曲波を伝播する平面プラスチックフォイルは、音響エネルギーの主要な部分を内 部摩擦によって無化することができないことが示されているが、にもかかわらず 、エネルギーの消散度を大幅に高めるために、フォイルを変形することが次のよ うに提案されている。「襞に縁取られた縦横数センチの四角い２次元の小片がで きる。プレートを縁取るこれらの襞は止め具のような働きをし、この部位でのフ ォイルの遊動を防止する。これにより、該プレートは固有の振動をするように励 振される。これらの固有振動の波長は、入射する空気伝搬音波のトラック波長よ りもはるかに小さく、5000Hzまでの周波数範囲に属する。プレートの振幅は固有 周波数の場合に特に大きくなる」。サブエリアが固有の曲げ振動で共鳴に似た相 互振動を起こすため、比較的小さい内部減衰のままでも該フォイル材のより大き い変形により、励起された音波のより大きな減衰 が、少なくとも固有周波数近傍において達成されるであろうと考えられた。これ らは、もっぱら狭い周波数帯域でしか機能しない異形フォイルではあるにもかか わらず、広帯域吸音体を得るために、以下のことが試みられた（“Schallabsorb ierendes Baulelement”-DE 29 21 050，“Schallabsorbierendes Baulelement ”- DE 32 33 654）。 −フォイルの底面及び側面を絞り加工(Tiefziehen)して多様なサイズのプレート を作る。 −サブエリアを正方形ではなく長方形にすることにより、一にして同一のプレー ト内でより多くの固有周波数を励起できるようにする。 −多数の大小の変形に加え、絞り加工されたフォイルに物質を混入することによ り、上記のような多くの固有振動を可能にし、減衰すべき音場のほぼ全関心周波 数部分が可能なかぎり十分に吸収されうるようにする。 同時に励起できる曲げ振動を10以上とするこの最適化により、吸音体の表面は 大きい亀裂を有する、ざらざらしたものになる。 ２．従来のフォイル吸音体の欠点 従来使用されてきたフォイル吸音体に見られる上記のカッピング、成形、構造 化、絞り加工、しわ及び溝には、次のような幾つかの大きな欠点がある。現時点 では、それらの吸音体を程よいコストで製造するには塩化ポリビニール（ＰＶＣ ）をベースにした特定のフォイルを用いるしかない。このフォイルと同等の、曲 げ振動のエネルギー消散のための内部損失を有する他のプラスチックフォイルに は、上述のような変形を施すことができない。 ＰＶＣは、他の多くのプラスチック同様、屋内で使用した場合でも恒久的に耐 紫外線性を有するわけではなく、したがって変色することもある。また、市場は 環境上の懸念から、すべてのＰＶＣ製品を敬遠しがちである。火災防止法により 建造物内での大量のＰＶＣの使用を禁止している国もある。 薄いフォイル（0.2〜0.4mm厚）が絞り加工の際に裂けたり、取付けや保守の際 に損傷しないかぎり、背後の閉じた中空の空間は湿気の侵入や汚れから永続的に 守られる。しかし、埃と湿気の多い環境下では、該フォイル特有の、亀裂を有す る表面にはあらゆる種類の付着物や汚れが付きやすい。水気のある室内では、洗 ったり、ブラシをかけて汚れを取り除くことによって、このような事態を或程度 解消することができる。しかし、より集中的にかつ頻繁に清掃すると、この種の フォイル吸音体の耐久性に悪影響を及ぼす。 以上の欠点はすべて、従来のフォイル吸音体を製造するための材料の選択なら びに音響学及び技術的音響制御の分野における、壁のクラッディングや音の封じ 込めのための使用範囲をかなり制限している。 したがって本発明の目的は、容易に製造でき、なおかつ清掃も容易にできるフ ォイル吸音体を提供することにある。本発明によれば、この目的は、請求の範囲 第１項により解決される。有利な態様は、従属項に記 載されている。 ３．発明の説明 本発明によるフォイル吸音体はカップ型の構成を取る必要が全くなく、数枚（ 好ましくは３枚）の完全に平らなフォイルだけで構成される。それらのフォイル は反響する後ろの壁体（例えば、非常に重い構成材）の前に連続して（好ましく は、すべてのフォイルが相互にかつ該壁体に対して平行になるように）配置され る。該フォイルは、例えばプラスチック、又は金属など、如何なる材料でも製造 可能である。材料の断面の寸法は主として、例えば建造物内の個別の状況に応じ て自由に選択できる。フォイルの音響特性は、図２に示されているように、フォ イルの表面重量（面積比重量）ｍ”とフォイル間及び壁体までの距離Ｄにより本 質的に決定される。従来の吸音体とは異なり、フォイルと壁体の間の中空の空間 の形状と構成は、フォイルがスペーサー、又は吸音体を後ろの壁体に取付けるた めのフレームに取付けられる様態をも含めて、少なくとも音の入射が垂直である 場合には副次的な役割を果たすにすぎない。本発明による吸音体は、本質的に、 襞、エッジ及び支持具の曲げ変形部分の励振による内部の減衰からその作用を得 るものではなく、接触面間の摩擦や細い繊維上あるいは微細孔中における振動空 気伝搬粒子の摩擦からもほとんど作用を得ない。したがって、材料及び構成の選 択に関しては、個々別々のケースに合わせて音響学的配置を従来ありえなかった 形で選択することが可能になる。同一の音響スペクト ルに対する配置には、公知のフォイル吸音体とほぼ同じ深さと表面重量が必要と される。 図２に示す本発明のフォイル吸音体は、DE 27 58 041、DE 29 21 050、又はDE 32 33 654によるフォイル吸音体に似た複合共鳴装置である。該フォイル吸音体 は、従来のフォイル吸音体に似て、小さな特有のインピーダンスを有し(cf．Fuc hs，H.V.；Ackermann， Bauphysik 11(1989)，pp．28-36)、比較的少数（好ましくは３個）の共鳴装置で 、未だかつてない広帯域での効率をすでに可能にしている。 図３は、共鳴装置が単一のフォイルで構成される最も単純な一例を用いて、本 発明による吸音体の重要な最適化原理を示すものである。高周波数を広帯域にお いて減衰するには、フォイルの表面重量ｍ”を小さくしなければならず、（ｍ” が大きい場合は）距離だけを対応させて狭めてはならない。一方、低周波数にお ける吸音を最適にするためには、表面重量だけでなく、同時にエアクッションの 厚みＤも増すべきである。このように、低周波数用の最も単純な１枚張りの設計 でも、均質的に設計された多孔質あるいは繊維質の吸音体よりも小さい構造上の 奥行きを必要とするだけであるのはあきらかである。 多層設計の本発明のフォイル吸音体においては、この傾向がさらに強まる。す なわち、図４が示すように、フォイル１をフォイル２の前に付加することによ り、低周波数に下がる減衰曲線の部分が３分の１〜３分の２程度シフトする。 図５は、全体構造の奥行き100mmを有する重量の等しい3枚のフォイルについて 、コンピュータにより算出した結果を示している。これを200ｘ200mm²の断面を 有する、いわゆるインピーダンスパイプにおける測定値と比較すると、1200Hzの 測定限界までの値が近似していることがわかる（図６参照）。 いわゆる残響室における測定値もコンピュータの計算結果にかなり近い（図７ 及び８参照）。 図８では、図２の測定結果に加えて、DE 27 58 041による、ほぼ同等の構造深 度と表面重量を有するフォイル吸音体の測定結果が図示されている。図９には、 図３に示されたものとほぼ同じ、Ａ＝50mmの３枚型の２個のフォイル吸音体の比 較が示されている。明らかに、本発明によるフォイル吸音体を用いると、低めの 周波数の方をよりよく吸収できるのに対して、DE 27 58 041によるフォイル吸音 体を用いると高めの周波数の方をよりよく吸収できる。 残響室や大部屋で一般に支配的な、音の斜め入射に対する平面フォイル吸音体 の欠点は、表面積の大きいエアクッションとなる簡単な格間仕切を設けることに より補償できる。さらに、図１０に示されているこの中間空気空間は、均等な（ 例えば、蜂の巣状の）又は不均等な（例えば、くだかれたフォイルで作られる） 格子状構造物で間仕切りし、数センチの大きさのサブエリアが形成されるように する必要がある。この間仕 切りを行うためには、プラスチック製あるいは金属製の間仕切壁を用いることが できる。だだし、フォイルは内部の格間に接触しないようにすべきである。格間 はフォイル吸音体そのものの側部境界部に吊るすか又は取付けることができる。 このような高周波数での最適化は、例えば、流体導管内に配置される音響減衰弁 内の斜め入射音から公知である。したがって、音響減衰弁は内部が「間仕切りさ れた」ように設計されている。音響上害をなす反射を最少化するために、特に、 ほぼ垂直な衝撃音波を吸収できる吸音体が盛んに求められていることが指摘され ている。 ４．平面フォイル吸音体の利点 本発明のフォイル吸音体は、特にフォイルの表面重量ｍ”を（音の入射の方向 に）大きくし、壁の方に向かってフォイル間の距離Ｄを増していけば、中間の中 空の空間を有する複数の薄いフォイルで構成され、千鳥状に連続して配置される 質量／バネ系を用いることにより、ほとんどランダムに広帯域な吸音性を有する ようにすることができる。 該フォイル吸音体は、フォイル１及び横フレーム２又はスペーサー、及び後ろ の壁体Ｒから成る中空の空間の共振子が気密型に設計されている場合には特に有 利である。 例えば、約0.1〜0.5mm厚のアクリルガラス製の透明ガラスフォイルを使用すれ ば、完全に透明な吸音体の設計が可能になる。このような吸音体は、少なくとも 音の入射が垂直な場合には、言葉を聞取るのに重要な 全周波数範囲を最適に吸収できる。（通常、会話及び音楽用の多目的室において は聴衆が室内装飾の働きをするため、１〜２kHz以上の周波数は十分に吸収でき る）。有微孔プレートを吸音体とする、DE 43 15 759によるプラスチック構成材 に比して、本発明によるフォイル吸音体は音響上より広い帯域用に設計できる上 に、はるかに安価であり、表面が閉じているので保守もしやすい。 一方、プラスチック、金属又は合成材料製の機械的かつ化学的に強力なフォイ ルを選択すれば、傷つきやすい繊維質及び多孔質の材料を使わずに技術的音響制 御のための非常に丈夫な広帯域吸音体を設計することができる。 本発明のフォイル吸音体の、平らな、完全に平面で滑らかな表面を有する構造 は、付着物及び清掃の面で大きな利点をもたらす。 それぞれシールされた複数の中空チャンバから成る複雑なサブストラクチャを 有する、DE 34 04 208による薄膜吸音体に比して、平面フォイル吸音体ははるか に低いコストで安く製造できる。 本発明によるフォイル吸音体は、サブコンストラクション又はフレームとして 特定のグリッドを設ける必要がないことから、均質なミネラルウールで製造され た消音装置同様、必要な剛性を有する吸音構成材として如何なる組立式部材によ っても製造できるし、好ましくは反響する後ろの壁体と関連したモジュールとし て、しかも如何なる大きさにも製造できる。 また、例えば屋内プール等のための態様では、室内に面する一枚目のフォイル として薄い不透水性の布を用いることも可能である。特に丈夫な変形材料が必要 な場合には、新しい、きわめて裂けにくい薄手の合成布を該一枚目のフォイルと して使用できる。 本発明によるフォイル吸音体は、今まで吸音体には知られていなかった多様な 色合いと表面構造を提供するので、音響学的に使用すると有益である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月１３日 【補正内容】 請求の範囲 １．少なくとも２枚の滑らかな空気不透過性の平面フォイル(1)が0.05〜1kg/m² の表面重量ｍ”を有し、互いに及び反響する後ろの壁体(R)との間に多様な距離( D)を置いて配置され、かつ前記フォイル間の距離(D)が5〜100mmであるフォイル 吸音体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも２枚の滑らかな平面気密フォイル(1)がフォイル並びに反響する 後ろの壁体Ｒとの間に多様な距離(D)を取って配置されるフォイル吸音体。 ２．前記フォイルの表面重量ｍ”が0.05〜1kg/m²で、前記距離Ｄが5〜100mmであ ることを特徴とする請求の範囲第１項記載のフォイル吸音体。 ３．表面重量ｍ”が増すにつれ、壁体までの距離Ｄもほぼ等しく増すように配置 されることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載のフォイル吸音体。 ４．前記フォイルが金属、プラスチック、複合材料製のスペーサー又はフレーム (2)の外側のエッジに取付けられることを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項 のいずれか１項に記載のフォイル吸音体。 ５．前記フォイルの任意に吊り下げられた表面が約0.1〜1m²であることを特徴と する請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載のフォイル吸音体。 ６．前記フォイルがプラスチック、アクリルガラス、金属、例えばアルミニウム 、又は複合材料で作られることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれ か１項に記載のフォイル吸音体。 ７．中間空気空間が均等又は不均等に格間仕切され、内部の格間はフォイルの振 動を妨げないが、しかしその一方で前記中間空気空間内での音の伝搬を防止し、 前記内部の格間の壁体(3)が剛性に、同一又は異なる材料で設計されていること を特徴とする請求の範囲第 １項〜第６項のいずれか１項に記載のフォイル吸音体。 ８．外側のフォイルが不透水性の布、織布、又は合成布で作られていることを特 徴とする請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１項に記載のフォイル吸音体。 ９．前記外側のフォイルが染色及び／又は印刷されていることを特徴とする請求 の範囲第１項〜第８項のいずれか１項に記載のフォイル吸音体。 １０．前記フォイル(1)、前記フレーム(2)及び前記後ろの壁体Ｒから成る中空の 空間が気密性を持つように設計されていることを特徴とする請求の範囲第１項〜 第９項のいずれか１項に記載のフォイル吸音体。