JPS63237097A - ヘツドホン型消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野１ 本発明は、耳に装着して使用され、聞きたくない音のみ
を遮断するヘッドホン型消音装置に関するものである。

［背景技術］ 一般に周囲の騒音としては、空調装置の騒音、自動車の
エンジン音を含む交通騒音、コンピュータ端末装置に接
続されたドツトプリンタの騒音等がある。とくに、最近
ではオフィス事務の機械処理、すなわちＯＡ化が進むに
したがって、多くのコンピュータやワードプロセッサ等
がオフィス内で使用されるようになってきている。これ
らの機器には出力装置としてドツトプリンタが多用され
ており、作動時に発生する騒音が問題となっている。ま
た、騒音の大きな工場や交通騒音の大きい場所では環境
上で騒音が問題となっている。さらに、人の話し声が騒
音となって聞きたい音が聞こえないということもある。

このような問題を解決するために、従来より耳栓やヘッ
ドホン型の耳覆いが提供されているが、これらでは聞き
たい音までも遮断してしまうという問題が生じる。

［発明の、目的］ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
目的とするところは、聞きたくない音のみを遮断するよ
うにしたヘッドホン型消音装置を提供することにある。

［発明の開示１ （構成） 本発明に係るヘッドホン型消音ｉｉは、頭に懸は渡され
るヘッドバンドの両端にそれぞれ耳を覆う耳当部が装着
され、各耳当部はそれぞれ管体よりなり軸方向に通過す
る音波の通過周波数帯域を制限する消音要素を備えて成
るものであり、耳当部を通過する音波の通過帯域を制限
することにより、聞きたくない音のみを滅箕させるよう
にしたものである。

（実施例１） まず、本実施例の基本原理を説明する。第５図に示すよ
うに、本発明では粘弾性材料で形成された薄肉の中空管
５を用いて管内を通過する音波を減衰させる。このよう
に両端が開放された中空管５内を音波が通過するときに
は、中空管５の管壁に管軸と直交する面内で振動する振
動モードが生じる。しかるに、両端が開放された粘弾性
材料よりなる中空管５の微少部分４Ｘについては、第６
図のような等価電気回路を考えることができる。すなわ
ち、管内の気体のイナータンスＬａ、管内の気体の音響
キャパシタンスＣａ、管壁のイナータンスＬｍ、管壁の
コンプライアンスＣ１１，および管壁のコンダクタンス
Ｇ−により、中空管５の単位長さの音響特性が決定され
るのである。ここで中空管５の断面を円形と考え、管の
断面積をＳ、管の内周面の半径をｒＳ管の肉厚をｔ１管
の単位長さあたりの質量をｍ（＝２πｒｐｗｔ：　ρ−
は管壁の密度）、管壁のヤング率をＥ、管壁コンダクタ
ンスの比例定数をＫ、管内の気体の密度をρ、管内気体
の体積弾性率をに１音波の角周波数をω（＝２πｆ：ｆ
は音波の周波数）とすれば、微少部分−Ｘの各パラメー
タはそれぞれ次式で表わされる。

Ｌａ＝ρ／５ Ｃａ＝　Ｓ　／Ｋ Ｌｗ＝ｍ／４　ｒ’ｒ２ Ｃｗ＝　２　ｙｒ　ｒ’／Ｅ　ｔ Ｇｗ−’にω したがって、中空管５の共振周波数ｆｒは次式で表わさ
れる。

ｆｒ＝　１　／（２ｔｒ　（Ｌｍ　・Ｃｗ）”２）＝ｒ
／（ｍ−Ｃｍ）”” ＝（Ｅ／ρｗ戸′！７２πｒ すなわち、共振周波数ｆｒ付近の周波数が中空管５内を
通過するときには、上述した管壁の微少部分−ｘが音波
に対して共振し、第５図に矢印で示すように、管壁が管
軸と直交する面内での振動モードが発生するのであり、
管壁の振動に起因する管壁のヒステリシス損により粘弾
性材料よりなる中空管５内の音波が急速に減衰するので
ある。

本発明に用いる消音要素４は、第８図に示すように、上
述した中空管５を内管６とし、この内管６の外周に空間
部８を介して外管７を配設した２重管であって、空間部
８の両端が側板９により閉塞され空間部８が密閉された
ものである。この構成により、音波が内管６の外側に回
り込んで内管６の振動が阻害されることが防止されてい
る。

以下にこの消音要素４に関する消音効果の実測例を示す
。本発明に使坩する消音要素４に対する比較対象となる
消音要素４゛は、第７図に示すように、剛体よりなる円
筒体であって、肉厚４ｘｘのアクリル樹脂により内径５
６ｘｚに形成されている。

一方、本発明に用いる消音要素４は、内管６を肉厚０　
、３　ｘｘで内径が５６１１となるようにシリコン＝ｒ
ム（ヤング率？、Ｏｘｌ　Ｏ’Ｎ／ｍ”、密度１１８７
ｋｇ／ｘ３＞で形°成し、外管７を肉厚４１のアクリル
樹脂で形成している。また、空間ｆｒＳ８は略１５１Ｉ
ｌの厚みに形成している。消音効果の測定にあたっては
、第９図に示すように、上記両消音要索４，４゜をグミ
−ヘッド２０の耳部分に配設し、耳部分から３０ｃｘ離
れた位置からスピーカ２１によって騒音を発生し、ダミ
ーヘッド２０の耳部分に内蔵したマイクロホン２２によ
り各周波数における音圧を検出し、消音要素４，４°を
配役していない場合との音圧の差を消音量とした。この
ようにして測定した結果を第１０図および第１１図に示
す。第１０図は比較例の消音要素４゛に対応し、第１１
図は本発明の消音要素４に対応する。この測定結果によ
れば、剛体の管のみでは消音効果がなく、本発明構成の
消音要素４では６００〜１２００Ｈ２の周波数領域にお
いて消音効果が得られることがわかる。ここで、消音効
果のピーク周波数は８００Ｈｚ付近であり、上式により
計算した理論値（１３８Ｈｚ）よりもかなり高くなって
いるが、この原因は内管６と外管７との間の空間部８が
ばねとして作用し、見掛は上向管６の剛性が増加して等
価回路におけるキャパシタンスが小さくなり、共振周波
数が大きくなった結果と考えられる。

本実施例は話し声のみ遮音するヘッｒホン型消音装置を
開示するものであって、人の声の周波数領域にあたる６
００〜１２００Ｈｚで消音効果を持たせている。ただし
、消音効果がある周波数領域は内管６の物性（ヤング率
、密度）、内径、空間部８の厚みを変化させることによ
り、可変することができる。

以上のように構成された消音要素４は、第１図に示すよ
うに、頭に恩は渡されるヘッドバンド１の両端に耳当部
２として配設される。したがって、この装置を人が装着
すれば、不要な音波が除去されるのであり、聞きたくな
い騒音を遮断することができるのである。

（実施例２） 本実施例では、第２図に示すように、消音要素４として
内管６に内外に貫通する多数の透孔１０が形成された２
重管を耳当部２に配設した例を示す。

第１２図に示すように、消音要素４は、内ｔＷ６に内外
に貫通する多数の円形の透孔１０が形成されている点以
外は、実施例１に用いた消音要素４と同等の構成となっ
ている。このような構成とした場合には、消音要素４の
共振周波数ｆｒは次式でＣｏ＃ｎ７ｒａ２／（１＋１．
６ａ） ただし、■は内管６と外管７どの間に形成される空間部
８の容積、Ｃは音速、ｎは透孔１０の数、ａは透孔１０
の半径、ｌは透孔１０の軸方向の長さくすなわち、内管
６の周壁の肉厚）である。この構成によれば、内管６内
を音波が通過するとき、共振周波数ｆｒ付近で透孔１０
内の空気が激しく振動し、そのときに摩擦熱として音波
のエネルギーが消費され、高い消音効果が得られるので
ある。以下にこの構成の消音要素４について消音効果の
測定結果を示す、ここに、上式から明らかなように、内
ｆ６の物性は共振周波数ｆｒに影響しないから、内Ｗ６
の材質は軟質、硬質いずれでもよい。

消音要素４は、肉厚４１１１１のアクリル樹脂よりなる
剛体の外管７と、肉厚１ｚｚで内径が５０ｘｚのアクリ
ル樹脂よりなり周壁に内外に貫通する多数の透孔１０が
形成された有孔の内管６とで構成され、内管６と外管７
どの間に略１５１１の空間部８を形成した構成となって
いる。また、外Ｗ７の軸方向の両端から延設された側板
９により空間部８が閉塞されている。内管６に形成され
た透孔１０は円形であって、その直径は６１３１．透孔
１０の中心間の距１（形成ピッチ）は１５ｘｘに設定さ
れている。

また、消音要素４の軸方向の長さは３ｃｍとなっている
。このような条件で構成された消音要素４について上述
した方法で消音効果を測定したところ、第１３図に示す
ような結果が得られた。すなわち、はぼ１２００〜５０
００Ｈｚの周波数領域において消音効果が認められた。

また、測定による消音量のピークは上式で求めた理論値
２６００Ｈｚとよく一致していることがわかる。

本実施例の消音要素４は人間の耳に不快な高周波の音波
（１２００−５０００Ｈｚ）のみを遮音し、人の声を通
過させるように設定している。ただし、この構成の消音
要素４は、内管６や外管７の径、透孔１０の径、透孔１
０の形成ピッチ、内管６の物性等を変えることにより、
消音効果のある周波数領域を変えることができる。

（実施例３） 本実施例は、第３図に示すように、２重管の軸方向の両
端の開口部をスリット１１を有した剛体板１２で覆った
形状の消音要素４を、耳当部２に配設した例を示す。こ
の構成により、消音要素４はローパスフィルタとして作
用し、高音域を減衰させる。

消音要素４の動作原理を以下に示す。剛体の平板１３を
上下左右に所定間隔離間した状態で第１４図に示すよう
に配置すると、４枚の平板１３に囲まれた第１５図に示
す空間Ａ内の空気が圧縮膨張してキャパシタンスとして
作用し、また上下の平板１３間の空間Ｂがインダクタン
スとして作用する。したがって、４枚の平板１３を第１
５図に示すように配列した場合に、第１６図に示すよう
な４個のインダクタンスＬと１個のキャパシタンスＣと
からなるローパスフィルタとして作用する音響要素が構
成されることになる。

本実施例の消音効果を確認するために用いた消音要素４
は、第１７図に示すように構成されているものであって
、肉厚４１１１１のアクリル樹脂よりなる剛体の外管７
と、肉厚４ｍ肩のアクリル樹脂よりなる内管６とにより
２重管が形成されている。内管６と外管７との間には１
５ｚｚの空間部８が形成される。外管７の軸方向の両端
からは側＠、９が延設され内管６と外管７との間の空間
部８が密閉されている。また、内管６の軸方向の両端の
開口部は剛体板１２により覆われており、剛体板１２に
は内管６の開口部の中心を通るスリット１１が形成され
ている。内管６の軸方向の両端で形成されたスリット１
１は互いに平行とｄるように設定されている。また、ス
リット１１は開口幅１０ｚ＊。

長さ５０ｚｚに設定されている。さらに、剛体板１２間
には両スリット１１間を除いてウレタンよりなる吸音材
１４が挿入されている。この条件のもとに構成された消
音要素４について測定を行なったところ、第１８図に示
すように、１６００Ｈｚ以上の周波数領域において消音
効果が得られた。

等価回路より求められた遮断周波数の理論値は４０００
　Ｈｚであって、この付近から消音効果が特にａＳにな
ることがわかる。ここに、１６００〜４０００　Ｈｚに
おける消音効果は吸音材１４によるものと考えられる。

本実施例では人間の耳に不快な高周波の音波（１６００
以上）のみを遮音し、話し声は通過させるように設定し
ているが、消音効果の得られる周波数領域は、内管６の
径、スリット１１の幅等を変えることにより可変できる
ものである。

（実施例４） 本実施例で用いる消音要素４は、第４図に示すように、
実施例２と実施例３との組み合わせを基本ＮＩＩ成とし
ている。第１９図に示すように、消音要素４は内外に貫
通する多数の透孔１０が形成された内管６、および内管
６との間に空間部８を形成して配設された外管７により
形成された２重管の両端の開口面を矩形状のスリット１
１を有する剛体板１２で覆うことにより形成されている
。この消音要素４が耳当部２に配設される。この構成に
より、音波が内管６内を通過すると、２重管の単一共振
により共振周波数付近で透孔１０の部分の空気が激しく
振動して摩擦熱により音波のエネルギーが消費されて消
音効果が得られ、また実施例３と同様に、２重管の開口
部に設けた剛体板１２よりなる音響要素がローパスフィ
ルタとして作用して遮断周波数よりも高い周波数領域で
の消音効果が得られる。

以下に消音効果の測定結果を示す。ここで用いた消音要
素４は、肉厚４ｕのアクリル樹脂よりなる剛体の外管７
と、肉Ｗ、ｌｚｚで内径５０１Ｎのアクリル樹脂よりな
り周壁に内外に貫通する多数の透孔１０が形成された内
管６とにより２重管が形成され、内管６と外管７との間
には１５ｚｚ幅の空間部８が形成されている。内管６に
形成された透孔１０は直径６■、透孔１０の中心間の距
離（形成ピッチ）は１５１３１となっている。外Ｗ７の
軸方向の両端からは側板９が延設されており、空間部８
の両端を閉塞する。さらに、内管６の軸方向の両端開口
部はそれぞれ開口部の中心を通る矩形状のスリット１１
が形成された剛体板１２で覆われる。

スリット１１は長さ５０肩１１幅１０ｘｚとなっている
。また、スリット１１間を除いて剛体板１２間にはウレ
タンよりなる吸音材１４が挿入されている。この条件の
もとに消音効果を測定したところ、第２０図に示すよう
に、１２００Ｈｚ以上の周波数頭域において消音効果が
得られることがわかった。本実施例では人間の耳に不快
な高周波（１２００Ｈｚ以上）を遮音し、人の声は通過
させるように設定しているが、設計条件を変えることに
より、消音効果が得られる周波ｒ＆領領域可変すること
ができる。

［発明の効果１ 本発明は上述のように、頭に懸は渡されるヘッドバンド
の両端にそれぞれ耳を覆う耳当部が装着され、各耳当部
はそれぞれ管体よりなり軸方向に通過する音波の通過周
波数帯域を制限する消音要素を備えて成るものであり、
耳当部を通過する音波の帯域を制限するから、消音要素
の通過帯域を適宜設定することにより、聞きたくない音
の通過を抑制することができるという利息がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す斜視図、第２図は本発
明の実施例２を示す斜視図、第３図は本発明の実施例３
を示す斜視図、第４図は本発明の実施例４を示す斜視図
、ｔＩ＆５図は本発明の実施例１に使用する消音要素の
動作説明図、第６図は同上の等価回路図、第７図は同上
の比較例を示す斜視図、第８図は同上に使用する消音要
素を示す斜視図、第９図は同上の測定装置を示す概略相
ｒＲ図、第１０図および第１１図は同上の消音効果の測
定例を示す動作説明図、第１２図は本発明の実施例２に
使用する消音要、素を示す斜視図、第１３図は同上に使
用する消音要素の特性の一例を示す動作説明図、第１４
図ないし第１６図は本発明の実施例３に使用する消音要
素のｙＸ埋説明図、第１７図は同上に使用する消音要素
の斜視図、第１８図は同上に使用する消音要素の特性の
一例を示す動作説明図、第１９図は本発明の実施例４に
使用する消音要素の斜視図、第２０図は同上に使用する
消音要素の特性の一例を示す動作説明図である。 １はヘッドバンド、２は耳当部、４は消音要素６は内管
、７は外管、８は空間部、１０は透孔、１１はスリット
、１２は剛体板である。 代理人　弁理士　石　１）長　七 １・・・ヘッドバンド ２・・・耳当部 ４・・・消音Ｗ集 → 第３図 第７図 第８図 第９図 第１ｏ図 第１１図 闇堰耘（Ｈｚ） 第１３図 周５庄鵜（Ｈｚ） 第１４図 第１５図 第１６図 第旧図 ＊　ｓ＊　（Ｈｚ） 第１９図 第乙図 ｆＡ凛ａ（Ｈｚ） 手続補正書（自発） 昭和６２年５月２９日 昭和６２年特許Ｈ第７２３２５号 ２、発明の名称 ヘッドホン型消音装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名称（５８
３）松下電工株式会社 代表者　　藤　　井　　貞　　夫 ４、代理人 郵便番号　５３０ ５、補正命令の日付 自　　発 ６、補正により増加する発明の数　なし［１］本願明細
書第１１頁第２０行の「４個の」を、「２個の」と訂正
する。 ［２］同上第１３頁第７行を削除し、以下の文を挿入す
る。 「るものと考えられる。 上記実施例では、内Ｗ６と外管７との間に空間部８を形
成しているが、この空間部８を設けない場合でも同等の
消音効果が得られる。」［３］添付図面中第１６図を別
紙のように訂正する。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第１６図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）頭に懸け渡されるヘッドバンドの両端にそれぞれ
   耳を覆う耳当部が装着され、各耳当部はそれぞれ管体よ
   りなり軸方向に通過する音波の通過周波数帯域を制限す
   る消音要素を備えて成ることを特徴とするヘッドホン型
   消音装置。
2. （２）上記消音要素は、粘弾性を有した材料により薄肉
   に形成された中空管よりなる内管と、内管の外周面との
   間に空間部を形成する形で内管を囲む剛体の中空管より
   なる外管とにより形成された二重管より成ることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のヘッドホン型消音
   装置。
3. （３）上記消音要素は、周壁に内外に貫通する多数の透
   孔を有した中空管よりなる内管と、内管の外周面との間
   に空間部を形成する形で内管を囲む剛体の中空管よりな
   る外管とにより形成されて成ることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のヘッドホン型消音装置。
4. （４）上記消音要素は、直管状の中空管の軸方向の両端
   開口部をそれぞれ剛体板で覆った形状に形成され、両剛
   体板にそれぞれ矩形状のスリットが形成されて成ること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のヘッドホン
   型消音装置。