WO2013038915A1 - 音響透過性材料、並びに、当該材料を用いた建築用途を含む音響調整面構造、マイクロホン用風防、保護用グリル、音響透過性映写スクリーン及びスピーカ - Google Patents
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Abstract
Description
前記音響透過性材料は、テーバーこわさが5mN・m以上、曲げ抗力が100mN以上、空隙率が50%以上、且つ、厚みが3mm以下であることを特徴とする音響透過性材料である。
その背面に設置された吸音性構造及び/又は反射性構造を有する音響調整機構(例えば、図1における音響調整機構3)と
を備える、音響調整面構造(例えば、図1における音響調整面構造1)である。
前記音響透過性材料が、前記建物の壁面及び/又は天井との間に空間が形成されるように配置され(例えば、図3における音響透過性材料2)、
前記可変音響調整機構(例えば、可変音響調整機構610)が、前記空間に配された、開閉可能に構成されたカーテン又は吸音ブラインドを有し(例えば、カーテン613)、
前記カーテン又はブラインドの開閉よって面の吸音特性を調整する、前記発明(6)の音響調整面構造(例えば、残響可変壁600)である。
前記音響透過性材料が、前記建物の壁面及び/又は天井との間に空間が形成されるように配置され(例えば、図4における音響透過性材料2)、
前記音響調整機構は、前記空間に配された、吸音性構造及び/又は反射性構造を有する(例えば、吸音材701、空気層702、合板704、空間A)、前記発明(5)の音響調整面構造(例えば、残響調整壁700)である。
前記風防が、マイクロホンに対する風を遮る位置に配された音響透過性材料を有し、
前記音響透過性材料が、前記発明(1)~(4)のいずれか一つの音響透過性材料である、マイクロホン用風防である。
前記グリルが、前記発明(1)~(4)のいずれか一つの音響透過性材料で構成されている、保護用グリルである。
少なくとも前記映像投射面が、前記発明(1)~(4)のいずれか一つの音響透過性材料で構成されている、音響透過性映写スクリーンである。
前記発明(1)~(4)のいずれか一つの音響透過性材料、前記音響透過性材料の背後に配置された多孔質吸音材料からなる吸音材、及び、前記吸音材の背後に配置された空気層を有する吸音構造を前記スピーカボックス内に備え、前記吸音構造が前記スピーカボックスの内壁に設けられていることを特徴とする、スピーカである。
空隙率(%)=(1-音響透過性材料の重量/(音響透過性材料の体積×繊維の比重))×100
なお、空隙率の値は、当業者の知識に基づいて、使用する繊維の太さ、量や、繊維が交絡した材料の密度や、圧縮成形における圧力によって調整することができる。
音響透過性
本発明に係る音響透過性材料は、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」とする。)が中心周波数63Hz~8kHzの各1/1オクターブ帯域で5dB以内(好適には2dB以内)となる性質を有することが好適である。なお、音響透過性材料は、中心周波数31.5Hz~16kHzの各1/3オクターブ帯域で6dB以内(好適には3dB以内)、であることが好適である。連続正弦波スイープを用いる場合は1/3オクターブ帯域で評価する場合に準じるものとする。
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/sの風に対し、1/1オクターブ帯域で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)とする。
図1は、本発明の音響調整面構造の概略構成図である。図1(a)は、本発明の音響調整面構造の断面図であり、図1(b)は、本発明の音響調整面構造の分解図である。本発明の音響調整面構造1は、化粧板として用いられる板状に成形された上記の音響透過性材料2と、当該音響透過性材料の背後に配された吸音性構造及び/又は反射性構造を有する音響調整機構3とを有する。音響調整面構造の化粧板として本発明の音響透過性材料を使用することによって、音響透過の特性のみならず、その材料自体が自立性を有するため表面は硬質無孔板と同等の質感を呈し、いわゆる「固い吸音材」の成果を提供し、美術館の壁面などへ適用して静謐な空間を構成することができる。また、必要に応じては当該音響透過性材料の背後に、ハニカム構造やエクスパンドメタル等の金属メッシュなど音響透過性に影響が及ばないような材料・構造により補強を行っても良い。
本発明の音響透過性材料は、その特殊な構造により、電気信号の直流成分に相当する風は効果的にブロックし、交流信号に相当する音響信号はその主旨に沿いロス無く通過させるハイパスフィルタのような機能があるので、効果的にマイクロホン用風防(windscreen)を構成することができる。マイクロホン用風防は、マイクロホンに対する風を遮るものであれば、その構造は特に限定されない。本発明の音響透過性材料は、テーバーこわさ、曲げ抗力、空隙率、厚みが所定の範囲であることにより、自立性及び音響透過性を両立できるが、これにより風切音を効果的に低減することができる。更に、当該材料が自立性を有することで、従来のような(スポンジ製やウレタン製の)充填型風防ではなく、球形・直方体・円錐形・球欠体型・流線型などの形態の表面に本発明の音響透過性材料を配することにより、中空構造の風防を構成することができる。
図6は、本発明に係る円筒形風防付き表面音圧測定用マイクロホン装置300の概略構成図である。本発明に係る表面音圧測定用マイクロホン装置300は、枠体321と、当該枠体の上面に形成された音響透過性材料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。また、枠体321の外縁には、風を滑らかに流動させるため流線縁部323が設けられていてもよい。ここで、枠体321の形状は、特に限定されないが、例えば円筒形状等が挙げられる。また枠体321の高さhは特に限定されないが、これまでの研究(川上福司,稲本進,寺薗信一,井上保雄,佐野隆之「低周波音測定用の防水型風防の開発」日本音響学会研究発表会予稿集,2011.03,頁36,(1-12-23))から円形(球欠体の場合)や円筒の直径dには最適なバランスがあり高さh=10mmの場合はd≒70mm前後が最適であることがわかっている。低域まで風防効果を延長したい場合は、特に他の理由が無い限り、この基本バランス(高さh:直径d=1:7)を保ったままd,hを1オクターブ(低域まで効果延長)あたり倍増する形で大きくするのが好適である。
ステンレスAISI316Lの線径30μmの繊維を使用し、それを均一になるように重ね合わせて綿状のウェブを作成した。このウェブを目付けが950g/m2になるように量り取り、厚みが800μmになるように平板間で圧縮した。この圧縮し、板状になったものを焼結炉に入れ、真空雰囲気中で1100℃に加熱し、焼結させサンプルとした。
ステンレスAISI316Lの線径6.5μmと12μmの繊維を使用し、それぞれを実施例1と同様にウェブを作成した。このウェブを7:3の重量比で表裏に合わせる。この表裏を合わせたウェブを目付けが850g/m2になるように量り取り、厚みが400μmになるように平板間で圧縮した。これらの条件以外は実施例1と同様の工程でサンプルを作成した。
銅の線径30μmの繊維を使用し、実施例1と同様にウェブを作成した。このウェブを目付けが1100g/m2になるように量り取り、厚みが800μmになるように平板間で圧縮した。この圧縮し、板状になったものを焼結炉に入れ、真空雰囲気中で900℃に加熱し、焼結させサンプルとした。
アルミニウムの線径30μmの繊維を使用し、実施例1と同様にウェブを作成した。このウェブを目付けが800g/m2になるように量り取り、厚みが1000μmになるように平板間で圧縮した。この圧縮し、板状になったものを焼結炉に入れ、水素雰囲気中で800℃に加熱し、焼結させサンプルとした。
アルミニウムを原料とし、溶融紡糸法で線径100μmの繊維を作成し、この繊維の場合は、繊維作成時に綿状になるため、その綿状のものを目付けが1650g/m2になるように量り取り、厚みが5000μmになるようにロール間で圧縮しサンプルとした。
アルミニウムの線径100μmの繊維を使用し、実施例1と同様にウェブを作成した。このウェブを目付けが1500g/m2になるように量り取り、厚みが1000μmになるように平板間で圧縮した。この圧縮し、板状になったものを焼結炉に入れ、真空雰囲気中で900℃に加熱し、焼結させサンプルとした。
フッ素繊維シート「トミーファイレックF」R-250 (新巴川製紙所 製)をサンプルとした。
ステンレス繊維シート「トミーファイレックSS」SS8-50M (新巴川製紙所 製)をサンプルとした。
5cm角の試料の端部を持って逆の端部を持ちあげて、折曲がらない場合には自立性「有」とし、折れ曲がる場合には自立性「無」として評価した。
テーバーこわさ試験(JIS-P8125)に従って測定した。
マイクロメーターにて測定した。
試料の外寸から算出した体積と、試料全体の質量と繊維の比重から、下記の式より空隙率を算出した。
空隙率(%)=(1-音響透過性材料の重量/(音響透過性材料の体積×繊維の比重))×100
測定方法1
本願明細書中で説明した測定方法1に基づいて、音響透過性を評価した。伝送周波数特性については連続正弦波スイープ・FM短音・定常態ピンクノイズ・FM震音を用いるなど種々の方法があるが、ここでは図7に示すように、有効径10数cmのスピーカaを取り付けた約2250cm3の発音装置から連続正弦波スイープ音を放出し、その前面に、各実施例及び各比較例の音響透過性材料bを設置して、スピーカa前面より約1500mmの位置に設置したマイクcで測定される音圧応答の実効値を伝送周波数特性としレベルレコーダ等に記録した。その状態で音響透過性材料bの有り、無しの変化を挿入損失△(dB)として測定・確認した。スピーカaから放出した音源には、20Hzから20kHzまで、周波数変調を掛けない連続正弦波スイープを信号として用いた。ここで使用する音は、バックグラウンドノイズに対してS/N比で20dB以上とした。挿入損失は下記の式により求めた。
挿入損失△(dB)=試料の無い時のマイクロホンの周波数応答(dB)-試料を置いた時の周波数応答(dB)
スピーカ‐マイク軸と、音響透過材料の法線方向のなす角度θ=0°,15°おける音響透過性の評価を、当該角度及び音源としてFM短音を用いた以外は上記測定方法1と同じ条件で、下記の音響透過材料P~Rを用いて行った。結果を図10に示した。ここで使用した音響透過性材料P~Rの詳細は以下の通りである。
Q: 空隙率が74%、厚さが1.10mmとした以外は実施例1と同様の方法で作成した音響透過性材料を用いた。
S: 実施例2の音響透過性材料を用いた。
R: 空隙率が65%、厚さが1.03mmとした以外は実施例1と同様の方法で作成した音響透過性材料を用いた。
試料は約1mm厚の音響透過性材料(実施例4)及びグラスウール(GW)を用いて吸音試験を行った。結果を図9に示す。ここで、横軸は周波数(Hz)、縦軸は垂直直入射吸音率α0である。
[a]は30mm厚グラスウール(GW)単体の音響透過性材料(TTP)無し(1)・有り(2)のα0実測値を示す。
[b]は25mm厚グラスウール(GW)単体のTTP無し(1’)・有り(2’)のα0実測値を示す。ここで本構造においては、TTPとGWの間に空気層5mmを形成した。
これらの結果によれば、表面に本発明の音響透過性材料(TTP)を配した(2)(2’)共に、GW単体の(1)(1’)と同等、或いはそれ以上の値を示し、全音響透過性を有していることを示唆している。因みに、(0)はTTP単体のα0で0.2以下、反射性の部位として残響可変に利用できる。
図11(A)に示した系統で、風切音低減試験を行った。なお、ここでは風速は、2.7m/sとした。ここで、風切音低減効果評価試験では、室内の風の跳ね返りを無視できる程度に壁から離れた位置において送風機(FAN)から風を送り、風防無しで観測されるマイクロホン出力応答に対して、当該音響透過性材料で製作した風防を装着した状態で測定した応答の低減度S(dB)を1/1オクターブ帯域ごとに求め、これを風切音低減効果△S(dBA)と示すことにした。結果を図11(B)に示した。また、実施例1~4、比較例1~4の試料においても(b1)に示す系統で同様に風切音低減試験を行った。表1中の評価で、「優」は、Δ30dBA以上、「良」はΔ20dBA以上、「劣る」は、Δ20dBA未満とした。
2 : 音響透過性材料
3 : 音響調整機構
4 : 骨格
41 : 空間
42 : 支柱
421: 固定面
6 : 内装構造
300 : 表面音圧測定用マイクロホン装置
600 : 残響可変壁
700 : 残響調整壁
Claims (14)
- 繊維が互いに交絡してなる音響透過性材料であって、
前記音響透過性材料は、テーバーこわさが5mN・m以上、曲げ抗力が100mN以上、空隙率が50%以上、且つ、厚みが3mm以下であることを特徴とする音響透過性材料。 - 前記繊維が、金属繊維である、請求項1記載の音響透過性材料。
- 挿入損失が63Hz~8kHzの各1/1オクターブ帯域で5dB以下である、請求項1又は2記載の音響透過性材料。
- 前記音響透過性材料が、金属繊維を圧縮成形して得られる材料である、請求項1~3のいずれか一項記載の音響透過性材料。
- 請求項1~4のいずれか一項記載の音響透過性材料と、
その背面に設置された吸音性構造及び/又は反射性構造を有する音響調整機構と
を備える、音響調整面構造。 - 前記音響調整機構が、吸音性構造及び/又は反射性構造の配置比率を変化させることが可能な可変音響調整機構である、請求項5記載の音響調整面構造。
- 建物の壁面及び/又は天井の内装における音響調整面構造であって、
前記音響透過性材料が、前記建物の壁面及び/又は天井との間に空間が形成されるように配置され、
前記可変音響調整機構が、前記空間に配された、開閉可能に構成されたカーテン又は吸音ブラインドを有し、
前記カーテン又はブラインドの開閉よって面の吸音特性を調整する、請求項6記載の音響調整面構造。 - 建物の壁面及び/又は天井の内装における音響調整面構造であって、
前記音響透過性材料が、前記建物の壁面及び/又は天井との間に空間が形成されるように配置され、
前記音響調整機構は、前記空間に配された、吸音性構造及び/又は反射性構造を有する、請求項5記載の音響調整面構造。 - 請求項5~8のいずれか一項記載の音響調整面構造を有する、建築物の内装構造。
- 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、マイクロホンに対する風を遮る位置に配された音響透過性材料を有し、
前記音響透過性材料が、請求項1~4のいずれか一項記載の音響透過性材料である、マイクロホン用風防。 - マイクロホン又はスピーカの前面に配置される保護用グリルにおいて、
前記グリルが、請求項1~4のいずれか一項記載の音響透過性材料で構成されている、保護用グリル。 - 前面投影型の映写投射面を有し、該映像投射面の背後にスピーカを配置して音が出るように構成して使用される音響透過性映写スクリーンにおいて、
少なくとも前記映像投射面が、請求項1~4のいずれか一項記載の音響透過性材料で構成されている、音響透過性映写スクリーン。 - スピーカボックス、及び、ウーハユニットを有するスピーカにおいて、
請求項1~4のいずれか一項記載の音響透過性材料、前記音響透過性材料の背後に配置された多孔質吸音材料からなる吸音材、及び、前記吸音材の背後に配置された空気層を有する吸音構造を前記スピーカボックス内に備え、前記吸音構造が前記スピーカボックスの内壁に設けられていることを特徴とする、スピーカ。 - 前記スピーカが、密閉型である、請求項13記載のスピーカ。
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