JPH11509934A - 板状共鳴器 - Google Patents

板状共鳴器

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JPH11509934A
JPH11509934A JP8525409A JP52540996A JPH11509934A JP H11509934 A JPH11509934 A JP H11509934A JP 8525409 A JP8525409 A JP 8525409A JP 52540996 A JP52540996 A JP 52540996A JP H11509934 A JPH11509934 A JP H11509934A
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plate
resonator
sound
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room
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JP8525409A
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フックス.ヘルムト
フネッケ.ヨルグ
ザー.クエクィン
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フラウンホファー.ゲゼルシャフト.ツール.フォルデンウング.デール.アンゲヴァンドテン.フォルシュング.エー.ファウ
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、高い弾性度と低い内部摩擦を有し、例えば金属製の薄手前板(1)と;高い弾性度を有するが高い摩擦を有する後部ボード(2)と;・前記前板(1)と前記後部ボード(2)の間に接着接続する(例えば両面粘着テープ)として全面安定接続部(3)と;全側面で前記後部ボードで閉鎖し、また音声の前記後部ボードへの横方向の進入を妨げない縁取りと;からなる音響減衰ならびに音響遮断用板状共鳴器に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 板状共鳴器 本発明は室内、例えば閉鎖された比較的に小さい部屋、例えば平面が4×5m2 、高さが3mの小部屋における広帯域減衰用板状共鳴器に関するものである。 閉鎖された部屋における音声減衰処置は従来2つの完全に異なる目的に主とし て役立ってきた:その1つは音声源と聴取者間の可能な限り最善の伝送(“室内 音響”)と、その2つは音声源が仕事場に及ぼす最小限の影響(“騒音制御”) とである。 第1の事例における目的は、音声を可能な限り自然で、不変かつ有効に起こさ せる一方、第2の事例における目的は、音声の騒音スペクトルを、その音量を十 分に減少させ得ることを条件に可能な限り大きく変化させることである。音響学 の専門家にとってのこれらの伝統的活動範囲のほかに、施工者と計画者の注目を ますます惹く第3の範囲がある:すなわち、 音声(詳述すれば低周波数の)が小部屋におよぼす逆効果と、極めて異なる性 質が特に高品位の仕事場におよぼす関連する有害な作用である。 言語の明瞭度に欠けることと、重大な音声の歪みとが、例えば話手、音楽家、 教師ならびに音声技術者の作業条件に極めて否定的に影響をおよぼすことがある 。この“部屋の逆効果”が音楽家の演奏の際、彼等自身が聴くことも調整するこ とも極めて困難にし、従って彼等の演奏を騒々しくさせることになる。小さく、 かつ不適当に減衰された部屋、例えば(アーチ型下構に限らず、部分的に屋根の あるオーケストラボックス)においても、騒音レベルは100dB(A)を遥か に超える聴覚損傷レベルにまで増大させる場合がある。 一定の空気伝送騒音刺戟に曝らされた未減衰、未完の構築状態にある長方形、 例えば5×4×3m3の部屋の伝送機能には、発生と受容はどこであっても、最 大と最小の間に最高40dBの音量差がある。実際の状態において、図1に示さ れた部屋の伝送機能が、低音楽器の伝送機能を包含することを考慮に入れた場合 、その自然共鳴を無視されると部屋が、かなり干渉することが明白になる。全部 屋の依存度が不均一であればあるほど、特定周波数(図2を参照)における音場 の強さの立体分布は一様でない。しかしながら、発生中断中の部屋の消失挙動は 敏感な耳によって2つの共鳴ピークの間の周波数においては極めて不快な振動と して知覚される。言語ならびに音楽の聞きなれた持続的低音に変化する音声の変 化“歪み”が要求のきびしい芸術家や音声技術家の全ての仕事を頻繁に不必要に 困難にする。 しかしながら、この問題はまた、講堂、会議室ならびに居間が散在していると 仮定し、また訓練された耳をもっていない使用者がこのような部屋での不快さの 理由を表明できないことを仮定した場合、前記講堂、会議室ならびに居間におい て余り強くない形で広く行きわたっている。いくつかの部屋では、例えば鉱物繊 維の薄層を天井部分の穿孔板の後ろに取付けたこともこの問題の解決にはならな い。組織化された高弾性フォームボードを改装取付けしても実際にはうまくゆか ず、しばしば低周波数ではこの問題を大きくさえもする。 前側面に孔を有し、孔の表面に対する比が少くとも5%である吸音多層ボード がドイツ連邦共和国実用新案第74 27 551 U1号で周知である。この 多層ボードの後ろに、吸音プラスチック製フォームがある。さらに、石膏ボード もしくは石綿ボードの内層をもつ同様の装置も米国特許第3,215,225号 で周知である。しかしながら、前板はまた部分的に乗用車内の“耐持続的低音” 被膜と同様の減衰被膜を備える反射様式で設計される。 通常の音声吸音装置の欠点 音声スタジオにおいてはある時期の間、必要に応じて、録音室ならびに再演室 に特殊な低音吸収装置を組込むことが常となっている。しかしながら今まで、そ れらは極めて場所をとり、多量の合成鉱物繊維(KMF)の使用を必要とする。 必要な吸音を周知の“格間天井”、“バストラップ(bass traps)” ならびに“エッジアブソーバー(edge absorbers)”[2](1 992年刊ルンドフンクテクニッシェ.ミッタイルンゲン(Rundfunk− technische Mitteilungen)第36巻第1号第1乃至 11頁のH.V.フッフス(Fuchs)によるツール.アブゾルプシヨン.テ ィーファー.フレクエンツェン.イン.トンストゥーディオス(Zur Abs orption tiefer Frequenzen in Tonstud ios)を用いる低周波数で必要な吸音の達成には未だに比較的高価につき、ま た極めて場所をとるものである。前記それぞれの建築設計に対応するなめらかな 移行の代りに、これらの吸音装置が壁もしくは天井から事実上突出する。改装改 良も通常、むしろかさ張る“コーナースタンド(corner stands) ”に頼る。本発明の出願人は音響学的音声制御のため、[3]((1990年刊 ドイチェス、アルヒテクテンブラット(Deutsches Architec htenblatt)第22巻第7号第1129乃至1132頁のH.V.フッ クス、U.アッケルマン、N.ランボウセックならびにシャルシュッツによる“ シャルアブソルベル.フュール.アイネン.ブライテン.フレクエンツベライヒ requenzbereich)参照))の様々な代案/無繊維吸音装置の開発 に携ってきた。[2](図3)によるいわゆる“膜吸音装置”が従来の吸音装置 のいくつかの欠点を既に多少とも解消できる: それは構造深さが僅か100mmで、例えば周波数を100Hz以下に同調さ せ得る多分に健康上害のあるKMF(合成鉱物繊維)の使用を必要としないしま た、完全に気密閉止構造を特徴とし、その全側面の表面が完全に平滑な面を有し 、さらに内部がハニカム構造になっているので、単一材料例えば鋼もしくはアル ミニウム製の、中実の独立構成部材から製造できるので、極めて順応性のある万 能方式で利用できる。 しかしながら、多数の音響学的用途では、MA[(米国特許第4,787,4 73号)による膜吸音装置]も著しい欠点を示した:低周波数に同調させたその 比較的狭い帯域は多くの場合、前記MAに隣接させるか、もしくはその前面に、 減衰媒体として特別の多孔質もしくは繊維状吸音装置の取付けもしくは高周波数 を必要とし、また、 その自律的、小型の角張った構造が、それをあらゆる建築学的概念に合わせ得 ないことと、製造がすべての従来の音響学的壁もしくは天井外装材に比較して極 めて高価につくことである。 最も音響学的な使用はその周辺“フレーム”その後側面の(一方的な見解であ るが)“トラフ”、そしてその内部“ハニカム”構造のためMAの際立った強靭 性を利用しない。これに反して、吸音装置を大面積の壁紙を貼った面(例えば、 “フロント”としても)の後ろに見えないようにさせることがしばしば好まれて いる。若干の建築家や施工者としては突出する低音吸音装置が大いに専門的であ るように見える。 音声吸収装置として用いられ、いわゆる箔膜ならびに板状共鳴器(例えば[4 ](1987年ベルリン、フェルラークバウヴェッセン社刊W.ファスオルト; E.ゾンターク;H.ヴィンクラーのバウウントラウムアクースティーク(Ba u−und Raumakustic)の第409乃至420頁の表7参照)は 程度の違いはあるがほぼ平面をとっていることがしばしばである。しかしながら 、例えば木材チップ、木材繊維、合板もしくは石膏ボード製の厚板を、当然のこ とながら常にちょっとした“はたらき”をする木製梁もしくは小片の副構造物の 上に通常取付ける。このため、このような“パネリング”に塗装できるものの、 壁紙を貼って維持することはできない。有力な意見([5]の1989年ベルリ ンのフェルラーク.トリビューネ社刊、W.シルマー編“レームベッケームプン グ”にあるK.ビーン(Biehn)、S.グルール(Gruhl)によるアブ fer)の第207頁参照)は、音声減衰が前記板の質量と、前記板と反響後壁 の間に密閉されたエアクッションのばね剛性とにより決まる共鳴周波数でかつ該 共鳴周波数に近い内部損失によって測定されることである。この広く容認された 意見によれば、エアボリューム(air volume)中に、例えば荒目の多 孔質吸音填材の形状の、“流れ抵抗”を追加的に配置するとこれらの共鳴音声減 衰器の帯域幅をいくぶん拡大させる。従って、空隙をこれらの理由と、衛生なら びに実質上の理由からも同様に、小片もしくはフレームで程度の違いはあるが気 密に完全に封止することが明白であると思われる。 このことに関し、1984年ベルリンのフエルラーク、テクニーク社刊、W. ファスオルド(Fasold)ほか編“ターシェンブーフ、アクスティーク第2 部”で、W.ファスオルトによる“シャルアブソルベル.ウント.イール.アイ ンサッツ.イン.ヴォーン−ウント.ゲセルシャフトスバウテン(Schall absober und ihr Einsatz in Wohn−und Gesellschaftsbauten)は、“共鳴周波数での音声吸収度が 約0.5乃至0.8で、減衰材料なしの空隙中で僅か0.3乃至0.5である。 先行条件は前記板が実際に自由に振動できることであって;従って、減衰材料が 壁と前記板の間に詰込まれていないことである…エアボリューム(air vo lume)のせき止めは、それが空隙中の音声の伝播を妨げるので好ましい効果 がある。”と明快に述べている。 本発明の目的は施工が容易であって、かつ合成鉱物繊維を必要としない板状共 鳴器をつくることである。この目的は請求の範囲の請求項1と請求項11の本発 明による板状共鳴器により解決できる。いくつかの有利な使用を請求項14に記 述し、また有利な実施例を従属請求項に記述する。 新規の音声吸収装置の特徴 以下本発明を図1乃至15を用い、そのうち図1乃至3に先行技術を示してさ らに詳細に説明する。 図面は以下の通りである: 図1は5×4×3m3の長方形の未完成状態の長方形部屋の伝送関数を示す図 である。 図2は黒くなった面が7.1×6.2×2.3m3の長方形部屋[1]の音圧 の分布を示す図である。 図3は (a)後壁と別々にトラフと; (b)ハニカムと別々に格間天井構造部材と; (c)空気だけを充填した中空室と; (d)振動のできる有孔膜と; (e)振動のできる保護膜と; からなるドイツ連邦共和国特許第35 04 208号(MA)による小型吸 音器を示す図である。 図4は小部屋の広帯域音声減衰用複合板状共鳴器(概略)を示す図である。 1は自由に振動する前板(例えば0.5乃至2mmの鋼もしくはアルミニウム )で、 2は共鳴多孔減衰層(後部ボード)(例えば50乃至200mmメラミン樹脂 製高弾性フォーム)で、 3、4は前板と後部ボードとの間、それぞれ後部ボードと建物の未完部分(天 井)5の間の全面接着剤接続で、 5は部屋の天井で、 6、7は部屋の壁で、 図5は部屋の角部にある複合共鳴器の隠し縁の取付けを示す図である。 図6は前板と、図5による角部モールディングとの間のフラッシュもしくはね じ込み接続を示す図である。 図7は部屋の角部にある複合共鳴器の目視可能な縁の取付けを示す図である。 図8は木製格間天井[3]の吸音度αを示す図である。 図9はいわゆる“バストラップ”[3]を示す図である。 図10はそれぞれ1.4m2で前記部屋の4つの角部に配置された単一の面を 備える本発明の構成部品の原型の吸音の同等度を示す図である。 図11は図1の部屋の6つのその角部にそれぞれ1.4m2の面積を有する板 状共鳴器を取付けた後の伝送関数を示す図である。 図12は30%のALFA(代替繊維なし吸音器)外装材を備える音声録音室 の残響時間を示す図である。 図13は図10による“水平方向に置く”ように配置された板状共鳴器の原型 を示す図である。 図14は他の変形板状共鳴器を示す図で、 (a)図4にある板状共鳴器で、 (b)追加の高弾性フォーム層を備え、 (c)前記高弾性フォーム層101の上部に追加の板103を備え、 (d)前記板103の上部にさらに他の高弾性フォーム層105を備えるもの である。 図15は硬質後壁のないさらなる開発を示す図で (a)2マス/ばね系として、 (b)追加高弾性フォーム層101を備え、 (c)板状共鳴器がトラフ10の中にあって、両板1と1aを“浮遊”方式で 支えて備え、 (d)浮遊板と前記トラフの上部に位置する板1aを備える不織カバー120 を備えるものである。 図16は壁部材もしくは部屋内に、例えば前板として懸垂された部材として用 いられた板状共鳴器のさらなる実施例を示す図であり、 先行技術と比較して、図4による本発明の構造部材は: − 取囲みフレームと、 − 後側面のトラフと、 − 小片型の副構造物と、 − 中間空隙中のせき止めと、 − その中に置く荒目流れ抵抗 を必要としない。 その代り、本発明の板状共鳴器は: 1.金属製(例えば0.5乃至2.0mmの鋼またはアルミニウム)の極めて 低い内部摩擦を有する薄手前板(1)と; 2.前記前板と建物の未完成部分の間の全空間を充填し、また極めて高い内部 摩擦(例えば機械や建物の防震用のポリウレタンもしくはポリエチレンのように 用いられる50乃至200mmの微細な発泡性エラストマー)を有する厚手後部 ボードと; 3.前記前板と後部ボードの間に、部屋内で起こる空気伝送の音声により励起 された前記前板の僅かな振動も前記後部ボードに十分に伝送し、従って双方が常 に複合マス/ばね/摩擦振動系として連帯式に共鳴し、かつこの方法で音場から エネルギーを引出すような方法で接続する耐久性のある全面安定した接続材(3 )と; 4.壁もしくは天井に平行であって、その縁から縁に至るまで均質でその部材 内にあっては自由に弾性を有し、また時に高い音声エネルギー密度を有する部屋 の角部においてトランポリンのように引伸ばし得る大面積(0.5乃至2.0m2 )の平面構造部材と; 5.すべての側面で、エラストマーのボードで閉鎖されているが、音声の後部 ボードへの横方向の進入を妨げない縁取りと; を特徴とする。 本発明の構成部材の、例えば天井に対する取付けが規則的に細長く切れぎれに 、あるいは全面に亘って接着剤、粘着テープもしくはいわゆるヴェルクロ(Ve lcro)(4)により行うことができる。本発明の構成部材の取付けと取外し と同様にリサイクルもしくは処分にも、前記板状共鳴器と建物構成部材(5)の 未完部分の間と丁度同じように前記前板と後部ボードの間の接続材(3)をいつ でも困難なくあるいは残留物の困難な処分なしに引き離す場合は有利であろう。 多数の材料と接合方法とが繊維ならびに包装産業から利用できるものがある。し かしながら、種々の実施例に用いられるファサード部材(外部)と四方の面(内 部)の取付けに用いられる取付け部材を、小部屋内の不均質音場の適用されるじ かに接合された前板と後部ボードの強制共鳴をそれによって可能な限り少く妨げ るような方法で用いることができる。図5は壁外装材用として推薦できる一実施 例を示す:例えば建物の未完部分に小さい板(9)で合わせ、また本発明の構成 部材を支持かつ固定させる狭い角部レール(8)が前記前板の後ろに隠れたまま になっている。前記前板の固定は図6により例えば、スナップ(11)のような 前記角部モールドの板(10)に先に容易された孔に固着させる前板の後側面に 取付けられた硬質ゴム栓により面一にできる。とにかく、エラストマー製の永久 弾性層(3)を前板と角部モールドとの間に配置することも勧められている。し かしながら、図6による前板の通し孔に特定の量を座ぐった皿座ぐりのないねじ 込み(12)もしくは皿座ぐりをつけたねじ込み(13)も可能である。図7に 示されているように、縁による目視可能な取付けにおいて、前記縁の覆いが装飾 として役立つことができる。いずれにしても、取付物に、静止してうまく取付け られた安定して滑らかな表面を備え内装設計者または装飾者がその音響学的特性 を事実上変えることなく望むままに塗装、印刷、被覆もしくは構築できるような 方法で設計できることである。このようにして、音声吸収器は内装の構造と干渉 することなく、むしろ構造部材が壁に取付けられるか部屋に立てかけることにな る場合、特別の装飾部材(例えば鏡のような)を提供する。 複合共鳴器の音響学的効果 偶発的空気伝送音声により共鳴するよう励起されるすべての音声吸収器のよう に本発明の構成部材も所望の周波数範囲に同調させる必要がある。約200m3 以下の部屋に対する周波数範囲は125乃至63であり、あるいは50Hzであ っても興味深いことである[1](1993年刊、ダスムジークインストルーメ ント第42巻第8号第40乃至46頁のH.V.フッフス(Fuchs);J. フネッケ(Hunecke)によるデル.ラウム.スピールト.ミット.バイ. ティーフェン.フレクエンツェン(Der Raum spielt mit bei tiefen Frequenzen参照))。125Hz以下の吸音 度が文献に少しでも見出される時([4]の表7参照)は、示された値は100 Hzで辛うじて0.6以上であり、また63Hzで0.3以上であることは珍し い。これに対する理由が3つある: (a)先ず第1に、基準残響室にあっても、125Hz以下になると打ち勝ち がたい測定問題に次第になってきて、それはこの明細書で討議されるまさしくそ の部屋共鳴に関連するもので、それに対しそれほど低く同調させた音声吸収器が 事実上利用されることが好ましい。 (b)第2に、従来の構造の板状共鳴器を十分な帯域幅を備えて非常に低く同 調させることは明らかに困難である。 このため、しばしば、余りにも容積が大きく、しかも割目のある“格間天井” (図8)、“バストラップ”(図9)ならびに“縁吸音器”に頼ることになるが 、しかしその構造上の深さDの波長λの4分の1である必要がある: (式中、fは周波数[Hz]。) (c)最後に、先行技術によれば、ここで意図された低音吸音器をDIN52 212の残響室におけるようにできるだけ乱反射した音場で測定された低温吸 音度による従来の方法で分類することは有用であるとは思えない。長方形部屋の 角部もしくは縁に改装装置によりよく適応させた測定、検査および評価の方法は これらの特別の共鳴吸収器の性能のずっとより明確な評価を可能にする。低周波 数で残響時間測定に首尾よく導入された方法においてと同様に[7](1986 年刊“ルントフンケテクニッシェ、ミッタイルンゲン(Rundfunktec hnische Mitteilungen)”第30巻第6号第257乃至2 68頁のJ.オエルマン(Oelmann);X.ツハ(Zha)による“ツー ル.メッスング.デル.“ナッハハルツァイテン”.バイ.ゲリンゲル.アイゲ ンモーデンディヒテ(Zur Messung der Nachhallze iten bei geringer Eigenmodendichte参照 )”、部屋の角部にあるマイクロフォンの位置における消失を前記部屋の異なる 固有の共鳴で測定する。前記部屋の角部にも取付けられた吸収器の備わらないの と別々に、備わるこの方法で正確に測定できるそれぞれの消失時間toとtmの差 から、前記構成部材の表面S(または“有効”面)に関する吸収面Aeを慣例の 通り吸収の“同等”度: として定義することができ、またこの方法で、この特別の用途の異なる吸収器を 明確に比較できる。 図10はこのようなαe測定の実施例を示す: 三次騒音で測定して100Hz以上、また固有共鳴におけるサイナス(sin us)励起で測定して100Hz以下(35Hz以上)。角部や縁にある全室境 界面のわずか10%をこの原型(本発明)で覆った場合、図11によるその伝送 関数(図1参照)は100Hz以下で、辛うじて10dB以上のレベルにするこ とができる。本発明の部材は小部屋における“持続的低音”の防止と別々に排除 に極めて有効な手段を提供する。図12は種々の原型(すべて構造深さが僅か1 00mmと、基本重量が7乃至20kg/m2を備える)を用いて最適条件にし た音声録音室の残響時間を示し:部屋占有度がほぼ30%であると、残響時間は 63Hz以下になるまでは若干高い値には上昇し始めることはない。 凝集部材を備えるばね/マス系 [4]にある表7による板もしくはパネル状共鳴器は多数のコンサートホール で“低音吸収器”として使用していることがわかる。 [8](1978年刊、シュトゥットガルトのヒルツェル、フェルラーク社刊 ディー.ヴィッセンシャフトリッヘン.グルンドラーゲン.デル.ラウムアクス ティーク(Die wissenschaftlichen Grundlag en der Raumakustic)”第1巻第29乃至31頁参照)によ れば、その共鳴周波数を次式を用いて正確に見積ることができる: [式中、Co;ρoはそれぞれ音声の速度と、厚さがt、密度がSt、そして基本 重量がm″[kg/m2]の板の間の厚さD[cm]の中間空隙内の空気の密度 である。板の取付け縁の附近で変形させてあるその板の内部摩擦がわずかな有用 な吸収の達成に十分でないことは周知のことである。しかしながら、その吸収が いかに高く、かつ広範囲であるかが実際に前記の空隙でその中の空気の移動を、 硬質と考えられいる細孔もしくは繊維構造の界面にある剪断力により減衰させる “吸収材料”で少なくとも部分的に“裏充填”するためであることがなるべくな ら残響室で測定されるべき問題として残っている。このことに関し、[6]の第 921頁で、“音声の吸収に及ぼす、詳述すれば(板の)付属品の種類のためと する様々な影響が板状共鳴器の寸法取りをいくぶん不確実にする。従って推奨で きることは測定結果に信頼をおくことである”としている。([6]の表6.2 9参照)。さらに、[9]のNo.7にあるような反射((1994年刊“バウ フィジィーク(Bauphysik)”第16巻第3号第69乃至80頁のH. V.フッフス(Fuchs);X.ツハ(Zha)による“トランスパーレン テ.フォルサッツシャーレン.アルス.シャルアブツォルベル.イム.プレナル サール.デス.ブンデスターゲス(Transparente Vorsatz schalen als Schallabsorber im Plenas saaldes Bundestages)参照))が小さい特徴のあるインピ ーダンス、従って大帯域幅の達成には、比較的に軽量の板と大きい構造深さが低 周波数にあっては必然的であるという結論に常に達してきた。[9]にあるNo .7.2で述べられ、等式(3)による板共鳴の下についてくる追加のヘルムホ ルツ共鳴がこのジレンマをなにがしかの結果をもって解決できるよう試みた。比 較的に重量のある有孔およびカバー膜も、むしろ広帯域音声吸収器[10](( 1992年デュッセルドルフ:VDI−フェルラーク社刊、VDI第938号第 187乃至196頁のJ.フネッケ(Hunecke);X.ツォウ(Zhou )によるレゾナンツ−ウント.デムプングスメハニスメン.イン.メンブラン. アブツォルベルン(Resonanz−und Dampfungsmecha nisnenin Membran−Absorbern)参照))の開発を可 能にする。しかしながら、比較的に狭いせき止めを備える膜吸収器は凝集マスと 空気ばねの局所的に有効なばね/マス系に固執し続けた。しかしながら、[10 ]では、前記カバー膜は前記せき止めの形状に適応させることで、その共鳴周波 数で励起させることもできることがすでに明らかになった。 自由移動前板の適応振動 板の寸法が1乃至2mの範囲にある場合、前板は特定の程度まで、その振動を 用いて部屋のモードの空間ならびに時間構成に“適応”でき、従って、その全方 向自由移動性のため最適条件に変形ならびに共鳴させ得る。この強制共鳴はもち ろんのこと、空気伝送音声エネルギーが部屋の最低特徴モードの低周波数で強く 集中する長方形部屋の角部と縁で最も強い。せいぜいその4つの角部で支持され た前板が[10]によるf1.0最低の共鳴周波数を用いて非常に低い(とにかく 10Hz以下)ので、50乃至100Hzのどのような部屋モードも連帯的に振 動できる隣接の板モードを見出せるのである。Lの距離をとった2つの相対する 縁で支えられた板に対し次の等式(6.41)が[8]にある: [式中、cLは板材料内の縦波速度で、2.5mmの鋼、cL=5.100m/ る。これらの板振動を中間空隙を用いて壁もしくは天井上に合わせることで、前 記板の励起は極めて困難になる。しかしながら、計算機を使用しなくても、ゆる い流れ抵抗を用いる裏充填だけが、それらの振動減衰に辛うじて間にあうことが 極めてよく想像できる。その代り、このような重量のある板のずっと規模の大き い測定に頼る必要がある: 共鳴後部ボード 例えば、車体構造内にあって、構造伝送による騒音で励起される正に金属板が 粘弾性(“耐持続的低音”)被膜を用いて減衰されるように、前板のいくぶん厚 味のある、例えばアスファルトの被膜を用いて空気伝送による音声で発生させら れた振動を吸収することが像できる。しかしながら、本発明はさらに一歩先ん じている:すなわち、それは全体の中間の空隙を弾性であると同様に減衰弾性ボ ードに取替え、空気と比較してそのより低い音声速度CDを用いて、等式(3) により共鳴周波数を減少させる。しかしながら、同時にそのより大きい密度ρD が同一の等式ではもう1つ別の方向に作用する: しかし、前記後部ボードは、固有弾性をもつ部材として高“内部”損失で作用 するだけでなく、空気伝送による音声波の全方向開放進入路と、事実上硬質(前 記空気伝送音声に関して)であるが、一般に周知の高“外部”摩擦を展開する不 安定な剪断層で開放孔構造としてでも作用する。 前記様々の効果的機構によれば、3つの強い減衰効果が図10の、この特別の 問題に注文設計させた測定方法を用いて測定された吸収スペクトルで典型的に見 られる: 1)厚さが0.8mmの鋼製の前板と、厚さが100mmのPU(ポリウレタ ン)フォームボードを組合せると、等式(3)と(5)によりほぼ50乃至10 0Hzの間に最大効果が見出される。 さらに重量のある前板に対しても、この効果はより低い周波数にさえも偏向的 に移動するが、構造部材の表面に関して等式(2)による同等の吸収面に対しい くぶん小さい目の値が得られるだけである。それは、部屋の角部で吸収器を立て るか、あるいは図13に示されているように、それを水平に(それぞれ天井に対 応して取付ける)配置するかどうかは余り意味のあることではない。 2)特に強い吸収のピークは個々の部屋の共鳴に発生する。1を遥かに上回る 値(最高2.5まで)は異常ではない。それは、吸収器を拡散残響場の界面のす べてに一様に配置しておらず、むしろそれらがその最大の有効性を展開できると ころに意図的に配置するからである。さらに、共鳴吸収器は部屋のモードにその エネルギーを散逸させるように、すなわち減衰させる方法で影響するだけでなく 、それぞれ、すなわち固有共鳴を離調させもする。中間空間と複合ボード形状の 共鳴を共に新しくしているが、今や大いに減衰させ、大面積を組合せた振動とな っている。従って、同等の吸収も、等式(2)による残響測定値が示すように、 2つの共鳴周波数が互いに接近した状態にある場合、特に強い。 3)約100Hzを上回ると、図10も約0.5乃至1を遥かに上回る吸収を 示すが、これは前記複合ボードの共鳴では説明できない。正面に向って衝突する 音波は実際には高周波数で前記複合ボードにより完全に反射されるのが当然であ るが、本発明の部材の形成された延長部と前記全方向開放構造は中程度の周波数 (約100乃至1000Hz)の音波が回折のため後部ボードに達して、そこで 従来の受動型吸収器におけるように熱に転換される。この効果は、完全に閉鎖さ れた壁もしくは天井外装材の場合、開放孔材料の、また本発明の部材と同一の構 造深さの細い(約50乃至100mm幅)小片を、例えば図13に示されたよう な平面で閉鎖されたチェス盤状の配置をつくる異なって同調させた本発明の部材 の間に挿入する。このようにして、部屋の残響時間を選択的周波数依存に、例え ば図12におけるように設定できる。従って、本発明の部材は極めて様々の用途 に可変周波数特性を備える広帯域音声吸収器である。 本発明の部材のさらなる有利な実施例を図14、15と16に示す。図14a は図4による板状共鳴器を示す。図14bは弾性フォーム層101を音声方向に 前板1の前に配置し、さらにその前板と層とを全面接着102を用いて接合して 用いる。図14cは他の可能性であるその他の用途、すなわち全く前板1のよう に設計され、また全面接着104を用いて弾性フォーム層101に接合された薄 手前板103を示す。図14dはさらに他の変形、すなわち弾性フォームの他の 層を前板103に、接着106を用いる塗布を示す。 弾性フォーム層101と105は高周波数での吸収に特に有利である。図14 cによる実施例は、第2の板が追加のマスとして作用し、また前記弾性フォーム 層101が追加のばねとして作用する効果をもつ。前記弾性フォーム層は音声を 異なる周波数で吸収するため厚さを変化させて設計できる。 本発明の基本的考え方のさらに他の特に有利な用途は大型のホールと別々に高 い天井をもつ室にとって有利である。この種類の建物、例えば陳情室や工場ホー ルにおいては、天井を人為的に低くすることと別々に懸垂して低くする。従って 、工業用建物では換気ダクト、電気及び/又は空気管路もしくは導管を天井の下 に配置する。 図15aはこの種類の用途の板状共鳴器を示す。このため板状共鳴器は、後部 ボード2の後側面に、前板1に類似した薄板1aを、共鳴器が板1と板1aとば ねをその間に置いて備えるマスの両方と振動し、また板1と1aの両方が、それ らも図14cに従って振動するにつれて互いに接して振動するような方法で備え る。図15aによる板状共鳴器を懸垂装置18を用いて天井5から懸垂させる。 前記懸垂装置18を通常の吊り天井を用いるものと同様に長さで変えられる設計 をする。 図15bでは、板状共鳴器に図14bに類似する弾性フォーム層101を特別 に備えさせている。図15cは板状共鳴器を、板状共鳴器の剛性天井もしくは後 壁へ取付けることなく使用できるもう1つ別の可能性を示す。この場合、板状共 鳴器は、例えば金属もしくはプラスチック製のトラフ110に浮遊して置かれて おり、そのトラフは孔の表面に対する比が30%より大きい表面孔を備える。前 記トラフ110をビーム111上の天井の下に支えている。図15dは15cの 変形であって、その中で板1aがトラフ110の上にあり、また前記弾性フォー ム層101がトラフ110の中で浮遊して置かれている。図15dは板状共鳴器 とトラフ110の間に取扱いをよりよくするために追加として置かれた不織カバ ー120を示す。 図16は両側面で有効な2つのマス/ばね系を備える音声吸収器としての板共 鳴器を示し、それと共に後部ボード2aを板1bと1cの間に配置し、また弾性 フォーム層101をそれぞれの他の側面上のこれらの板1bと1c上に取付ける 。弾性フォーム層、板および後部ボード2aを大表面接着法を用いて接合して、 サンドイッチ構造を形成する。この音声吸収器を不織カバー120で覆うことが でき、またトラフと別々に縁取り110により懸垂できる。この配置は天井の高 い室に有用であるが、この音声吸収器はさらに標準の高さの室に用いることがで き、また、例えば壁部材もしくは室の隔壁として構成できる。トラフとは別々に 縁取り110はこの場合、床からと別々に床覆いからも音響学的に切離すことが できる。 しかしながら、板状共鳴器は吸収器(音減衰器)としてばかりでなく、上記し た図15にある部屋もしくは、壁部材あるいは室隔壁として用いる場合、隣接す る部屋の音響遮断としても作動する。 文献 [1]1993年刊、ダス、ムジークインスツルーメント(Das Musi kinstrument)第42巻第8号第40乃至46頁のH.V.フッフス (Fuchs);J.フーネッケ(Hunecke)によるデル.ラウム.スピ ールト.ミット.バイ.テイーフェン.フレクエンツェン(Der Raum Spielt mit bei tiefen Frequenzen) [2]1992年刊、ルンドフンクテヒニッシェミッタイルンゲン(Rund funktechnische Mitteilungen)第36巻第1号第 1乃至11頁のH.V.フッフス(Fuchs)によるツール.アブツォルプシ オン.ティーフェル.フレクエンツェン.イン.トンストゥーディオス(Zur Absorption tiefer Frequenzen in Ton studios) [3]1990年刊、ドイチェス.アルヒテクテンブラット(Deutsch es Architektenblatt)第22巻第7号第1129乃至11 32頁のH.V.フッフス(Fuchs);U.アッケルマン(Ackerma nn);N.ラムバウセック(Rambausek)によるシャルシュッツ.シ ャル−アブゾルベル.フュール.アイネン.ブライテン.フレクエンツベライヒ nen breiten Frequenzbereish) [4]1987年刊、ベルリン、フェルラークバウヴェッセン社刊、W.フォ スオルト(Fasold);E.ゾンターク(Sonntag);H.ヴィンク 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【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1997年2月19日 【補正内容】 1.請求の範囲を下記の通り補正する。 「1.音響減衰ならびに音響遮断用であって、 ・金属製の薄手前板(1)と; ・ポリウレタンもしくはポリエチレンのような重合体製の後部ボード(2)と ; ・前記前板(1)と前記後部ボード(2)の間に接着接続(例えば両面粘着テ ープ)として全面安定接続部(3)と; ・全側面で前記後部ボードで閉鎖し、また音声の前記後部ボードへの横方向の 進入を妨げない縁取りと; からなることを特徴とする板状共鳴器。 2.前記後部ボード(2)が天井もしくは壁に接着剤(4)により取付け可能 であることを特徴とする請求項1記載の板状共鳴器。 3.前記板状共鳴器が縁取付物(8、10、15)により天井もしくは壁に取 付け可能であることを特徴とする請求項1記載の板状共鳴器。 4.前記前板(1、1a)と前記後部ボード(2)を前記縁取付物に、ねじ、 接着もしくは差込形接合部により取付け可能であることを特徴とする請求項1乃 至3のいずれか1項記載の板状共鳴器。 5.前記板状共鳴器が取付け可能な方法、例えばヴェルクロにより取付けでき ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の板状共鳴器。 6.前記後部ボード(2)を、好ましい密度が10kg/m3で、また厚さが 50乃至500mm、好ましくは100mmの難燃性もしくは非引火性メラミン 樹脂フォーム製であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の板 状共鳴器。 7.前記前板(1)が、板厚を0.1乃至5mm、好ましくは1mmにした鋼 製であることを特徴とする請求項1記載の板状共鳴器。 8.前記前板(1)の前に高弾性フォーム層(101)を配置することを特徴 とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の板状共鳴器。 9.金属もしくは硬質プラスチック製の他の薄板(103)を前記高弾性フォ ーム層(101)上に配置することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項 記載の板状共鳴器。 10.他の高弾性フォーム層(105)を前記薄板(103)の上に配置するこ とを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載の板状共鳴器。 11.前記後部ボード(2)に全面接続部(3a)により接続された当て板(1 a)と、前記板状共鳴器(1、2、1a)を前記天井(5)から懸垂させる懸垂 具(18)とを設けたことを特徴とする請求項1記載の板状共鳴器。 12.前記板状共鳴器を、例えば梁(111)の上に置かれたトラフ(110) 内に配置することを特徴とする請求項1記載の板状共鳴器。 13.前記板状共鳴器を中に入れて備える前記トラフ(110)を音響学的方法 で支承面より取外すことを特徴とする請求項12記載の板状共鳴器。 14.前記板状共鳴器を不織カバー(120)により全面的もしくは部分的に覆 うことを特徴とする請求項12記載の板状共鳴器。 15.前記板状共鳴器を部屋部材もしくは部屋内に懸垂された部材、あるいは部 屋隔壁として用いることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項記載の前 記板状共鳴器の利用。」
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フネッケ.ヨルグ ドイツ連邦共和国.デ−70569.シュトゥ ツガルト.フィルシッブリュテンヴェグ. 5 (72)発明者 ザー.クエクィン ドイツ連邦共和国.デ−71032.ボブリン ゲン.パノラマストラーセ.44

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.音響減衰ならびに音響遮断用であって、 ・高い弾性度と低い内部摩擦を有し、例えば金属製の薄手前板(1、1a、1 b、1c)と; ・高い弾性度を有するが高い摩擦を有する後部ボード(2)と; ・前記前板(1)と前記後部ボード(2)の間に接着接続する(例えば両面粘 着テープ)として全面安定接続部(3)と; ・全側面で前記後部ボードで閉鎖し、また音声の前記後部ボードへの横方向の 進入を妨げない縁取りと; からなることを特徴とする板状共鳴器。 2.前記後部ボード(2)が天井もしくは壁に接着剤(4)により取付可能で あることを特徴とする請求項1記載の板状共鳴器。 3.前記板状共鳴器が縁取付物(8、10、15)により天井もしくは壁に取 付可能であることを特徴とする請求項1記載の板状共鳴器。 4.前記前板(1、1a)と前記後部ボード(2)を前記縁取付物に、ねじ、 接着もしくは差込形接合部により取付可能であることを特徴とする請求項1また は2記載の板状共鳴器。 5.前記板状共鳴器が取外し可能な方法、例えばヴェルクロにより取付けでき ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の板状共鳴器。 6.前記後部ボード(2)を、好ましい密度が10kg/m3で、また厚さが 50乃至500mm、好ましくは100mmの難燃性もしくは非引火性メラミン 樹脂フォーム製であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項記載の板 状共鳴器。 7.前記前板(1、1a、1b、1c)が、板厚を0.1乃至5mm、好まし くは1mmにした鋼製であることを特徴とする請求項1記載の板状共鳴器。 8.前記前板(1)の前に高弾性フォーム層を(101)を配置することを特 徴とする請求項1乃至7のいずれか1項記載の板状共鳴器。 9.金属もしくは硬質プラスチック製の他の薄板(103)を前記高弾性フォ ーム層(101)上に配置することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項 記載の板状共鳴器。 10.他の高弾性フォーム層(105)を、前記板(103)の上に配置するこ とを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載の板状共鳴器。 11.音響減衰ならびに音響遮断用の板状共鳴器であって、 ・高弾性かつ低内部抵抗を有する、例えば金属製の薄手前板(1)と; ・同様に高弾性であるが、高円部摩擦の後部ボード(2)と; ・前記前板(1)と前記後部ボード(2)の間に接着接続(例えば、両面粘着 バンド)として全面安定接続部(3)と; ・全側面を前記後部ボードで閉鎖し、かつ音響の前記後部ボードへの横方向の 進入を妨げない縁取りと; ・前記後部ボード(2)に全面接続部(3a)により接続された当て板(1a )と; ・前記板状共鳴器(1、2、1a)を前記天井(51)より懸垂させる懸垂具 (18)と; からなることを特徴とする板状共鳴器。 12.前記懸垂(18)を、例えばビーム(111)上に置かれたトラフ(11 0)と置換えることを特徴とする請求項11記載の板状共鳴器。 13.前記板状共鳴器を不織カバー(120)により全面的もしくは部分的に覆 うことを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項記載の板状共鳴器。 14.前記板状共鳴器を部屋壁部材もしくは部屋内に懸垂された部材、あるいは 部屋隔壁として用いることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項記載の 板状共鳴器の利用。 15.前記部材を縁取り(110)に入れるか、あるいは懸垂することを特徴と する請求項14記載の部材。 16.前記板状共鳴器を中に入れて備える前記縁取り(110)を音響学的方法 で支承面から取外すことを特徴とする請求項14記載の部材。
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