JP2019516890A - 吸音装置および防音部屋 - Google Patents

Abstract

本発明は、複数の壁と部屋の上方を閉じる天井とを有する部屋（０１）内に配置されている複数の吸音要素からなる吸音装置に関する。つなぎ合わされた複数の吸音要素が１つ又は複数の吸音ストリップ（０３）を形成し、その１つ又は複数の吸音ストリップ（０３）が、前記部屋（０１）の壁と天井との間に延びる上方の隣接縁部に沿って少なくとも部分的に延在している。前記吸音要素は、２００〜４００ｍｍの幅と４０〜６５ｍｍの厚さを有する。前記吸音要素は、８〜１０ｋＰａ＊ｓ／ｍ４の範囲内の長さ特有の流れ抵抗を有する。さらに、本発明はこのような吸音装置を有する防音部屋（０１）に関する。

Description

本発明は、複数の吸音要素と該要素からなる吸音ストリップとを用いた吸音装置および防音部屋に関する。

室内音響を改善するための吸音要素、即ち、より良い語音弁別および聴覚保護のための吸音要素は、古くから知られている。石こうボード又はファイバーボードからなる音響天井が、室内音響を改善し、残響を低減し、音響エネルギーを熱に変換する。録音スタジオ又はレコーディングスタジオに関しては、コーナーキャビネットのような特殊な解決手段が、細長いスリットおよび被着されたフリース材又は発泡材を有する低音吸収体として存在する。さらに、音響効果のある例えば板状の壁装材が知られており、これらの壁装材はさまざまな角度およびサイズにて壁に取り付けられ、低い音響周波数を吸収するべく低周波吸音体として使用される。高い音響周波数に関しては、壁に対して所定の間隔で取り付けられる多孔性の板の使用が一般的である。板と壁の間には、音を吸収し防音する材料、例えば発泡材又はフェルトが存在する。

特許文献１は、低周波数用のエッジアブゾーバ様式の吸音装置を示す。この装置は、繊維状又は多孔性の吸音材を入れた箱形容器、とりわけ直方体形の容器を含み、該容器は音を透過させない又は音を透過させる被覆を有する。それらの容器は、部屋のコーナー部又は縁部において壁又は天井に配置されている。この吸音装置は、部屋の方に向けられた全ての面が音を透過させないように形成されている。１つの壁又は天井に対して斜めに、好ましくは直角に配置されている１つの面が小さい面積で吸音するように形成されているにすぎない。所望の作用を得るためには、使用される容器が最小限の大きさを有しなければならず、そのためには場所的に適切な位置を用意しておくべきである。好ましい実施形態は、例えば４００ｍｍ×５００ｍｍの厚い均質な繊維質の吸音体を使用しており、その吸音体は部屋縁部の近傍の床面上に配置されている。

特許文献２は音を吸収する構成要素、特に屋外用の構成要素を開示しており、この構成要素は、音を吸収する被覆層と、その被覆層の中に埋め込まれ該被覆層に比べて高められた吸収率を有する複数の吸音要素とを含んでいる。

特許文献３は補強されたコンクリート要素を示し、そのコンクリート要素の表面には、部分的に露出して吸音する少なくとも部分的に連続気泡の発泡材が配置されている。補強部は部分的に発泡材によって包囲されている。ジオポリマーからなる複数の吸音ストリップを有する天井要素も示されている。天井板としてコンクリート要素が使用される場合に、使用される吸音ストリップは長手方向に延在しているが、壁と天井との間のコーナー領域内には延びていない。

例えば「Ｆｉｒｍａ Ｌｉａｖｅｒ ＧｍｂＨ ＆ Ｃｏ．ＫＧ」社から商品名「Ｒｅａｐｏｒ」で供給されているような、焼結された膨張ガラス粒子からなる吸音要素が市販されている。

非特許文献１には、２０ｍ^２までの床面積の部屋での追加装備のための空間音響上の解決策が記載されており、この場合に部屋の対向面は互いに５ｍよりも大きく離れてはならない。そのために、連続気泡の発泡材からなる吸音体が、天井と壁との間の上方の部屋縁部においてスタッコエッジの形でメラミン樹脂基材上に装着されている。それらの吸音体は部屋の中に１４〜３５ｃｍ突出し、それにより裏側では吸音体と構造壁との間に空隙が存在する。吸音体は特別なハンガーにより天井に取り付けられている。

吸音体による効率良く作用する大部分の公知の解決策は、音響的に改善されるべき部屋に最初から作り付けにしなければならないか、多大な費用で追加装備しなければならないかのいずれかである。その場合にしばしば、機能的、構造的および創造的な視点のもとで音響作用とその他の部屋構造との間に目的不一致という結果が生じる。例えば、良好な音響作用は吸音板で天井の全面を覆うことによって達成することができるが、しかしその場合には天井に空調機器を配置することができなくなる。既存の部屋への防音天井の追加装備は、構造技術的および経済的に費用がかかるので、稀にしか活用されない。大規模な縁部吸音体は、たいてい著しく部屋の美的感覚を阻害する。

独国特許出願公開第１０２０１１１０５６０８号明細書 独国特許出願公開第１０２０１５１０９８０８号明細書 欧州特許出願公開第２８６８８２６号明細書

２０１１年よりベルリンで刊行された「ＡＢＣ Ａｋｕｓｔｉｋ ＧｍｂＨ」社の製品データシート

従って、本発明の課題は、従来技術から出発して、改善された吸音装置と、できるだけ広い周波数領域で音響的に改善された居住、作業又は休憩のための部屋を提供することにある。吸音装置は、部屋内で最小限の容積を占有し、視覚的には殆ど表面に現れておらず、それにもかかわらず広い周波数領域において室内音響のかなりの改善を達成しなければならない。同時に、その吸音装置は、４０ｍ^２を上回る床面積を有する部屋において所望の吸音結果を達成することを可能にしなければならない。

前記課題を解決するために添付の請求項１による吸音装置が役立つ。さらに前記課題は請求項５記載の防音部屋によって解決される。

本発明による吸音装置は、複数の壁と部屋の上方を閉鎖する天井とを有する部屋内に配置されている複数の吸音要素を含む。好ましくはつなぎ合わされた複数の吸音要素が１つ又は複数の吸音ストリップを形成し、その１つ又は複数の吸音ストリップは、部屋の壁と天井との間に延びる上方の隣接縁部に沿って、従って壁と天井との間のコーナー領域内に、少なくとも部分的に延在している。吸音ストリップは、２００〜４００ｍｍ、好ましくは２５０〜３５０ｍｍ、格別に好ましくは３１０ｍｍの幅を有する。吸音ストリップの厚さは、４０〜６５ｍｍ、好ましくは５０ｍｍである。本発明の機能性にとって格別に重要な点は、前記吸音要素が８〜１０ｋＰａ＊ｓ／ｍ^４の範囲内の長さ特有の流れ抵抗を有することである。驚くことに、上記範囲外の流れ抵抗は、吸音要素内の流れ抵抗が激しく変化することにともなって少なくとも部分的に本発明によって探し求められた範囲外にある場合にも、所望の吸音性をもたらさないことが判明した。

好ましくは、本発明に従って使用される吸音要素の長さ特有の流れ抵抗は、このような要素の面積を基準にして、０．５ｋＰａ＊ｓ／ｍ^４を下回るだけ、とりわけ０．３ｋＰａ＊ｓ／ｍ^４を下回るだけ変化する。格別に好ましくは、吸音ストリップ全体にわたる長さ特有の流れ抵抗のこの僅かなばらつきが重要であり、いずれの場合にも吸音ストリップの０．５ｍ^２より小さい面積、好ましくは０．３ｍ^２より小さい面積、特に好ましくは０．１ｍ^２より小さい面積における長さ特有の流れ抵抗が考慮される。

本発明による防音部屋は、人の居住、作業又は休憩のために役立つ。この部屋は、部屋の上方の縁部に配置されている少なくとも１つの吸音ストリップを有する。本発明の重要な点は、複数の吸音要素が吸音ストリップとして形成されて、部屋の上方の縁部に沿って少なくとも部分的に延在していることである。これらの吸音要素は、吸音装置に関して前述した特性を有する。

本発明に従って実現された防音部屋の重要な利点は、部屋の上方の縁部（隣接縁部）に吸音ストリップを配置することによって格別に高い吸音作用を達成することができる。この高い吸音作用は、この領域内において壁でも天井でも発生する音波反射によって達成される。吸音ストリップとして実施された吸音ストリップは、低コストで既存の部屋に後から追加して組み込むことができ、僅かな組み込みスペースしか必要としない。部屋の上方の縁部に吸音ストリップを配置することによって、部屋内でそれ以外の利用のために使用できる面積又は容積が、最小限にしか制限されない。

本発明に従って８〜１０ｋＰａ＊ｓ／ｍ^４、好ましくは８〜９ｋＰａ＊ｓ／ｍ^４の範囲内の長さ特有の流れ抵抗を有する吸音要素を使用することによって、吸音材と、吸音装置によって占有されるスペースとの僅かな容積のみで、非常に効率的な吸音作用を広い周波数範囲において達成することができる。特に、比較的薄い吸音要素を音響的に強く反射する建物壁面に直接、その間に目立つほどの空隙をそのままにしておくことなく取り付けることができる。建物壁面は、ある１つの吸音要素を既に一度通過した音波を反射して、拡散により当該吸音要素に戻し、そこではそれから更なる吸音作用が行われ得る。この格別に効率的な吸音作用のためには、例えば使用される吸音要素の粒度および材料組成を適切に選択することによって、長さ特有の流れ抵抗を上記範囲内に調整することが必要である。格別に好ましくは、吸音要素は０．２５〜４ｍｍの粒度を有する膨張ガラス粒子からなり、その粒子は板状に焼成されているか、又は添加された結合剤により結合されている。

本発明は、吸音要素の上述の性質と吸音要素の部屋内での上述の配置との組み合わせを基礎としている。

格別に好ましい実施形態によれば、前記吸音ストリップが周囲を取り囲むように部屋の上方の縁部に延在している。周囲を取り囲む１つの吸音ストリップを使用することによって、非常に良好な吸音作用が達成される。例えば構造上の理由から、周囲を取り囲む吸音ストリップ経路が可能でない場合には、吸音ストリップが部分的に中断されていてもよく、この場合にも良好な防音を達成することができる。

有利な実施形態は、複数の吸音ストリップを使用する。各吸音ストリップは、この場合もやはり、少なくとも部分的に部屋の上方の縁部に延在している。吸音ストリップは、例えば良好に取り扱うことができる幅の狭い板の形に形成されて、これらの板が好ましくは連続的に互いにつながっているとよい。しかし個々の吸音ストリップの間に、必要な場合は、隙間があってもよい。

吸音ストリップは、好ましくは部屋の壁又は天井に取り付けられている。吸音ストリップは、いずれの場合にも部屋の上方の隣接縁部まで、即ち壁と天井のとの間に形成されているコーナー部にまで延びている。取り付けは、例えば適切な接着剤により行うことができる。それに代えて、吸音ストリップは、締め付け又はその他の適切な機械的な取り付け手段により壁又は天井に固定することもできる。吸音ストリップを挟んで締め付ける又は他の方法で取り付ける支持用形材の使用も考えられ得る。

有利な実施形態によれば、吸音ストリップが、音響効果のある音を吸収する非延性の発泡材からなる。これは、好ましくは硬質発泡材を形成する無機物材料である。吸音ストリップのために格別に好適な材料であると判明したのは、拡散障壁のない音響効果のあるガラス系の発泡材、好ましくは膨張ガラス粒子を含んだ発泡材である。そのために個々のガラス粒子は、焼結によって又は繊維成分を有し得る結合剤によって互いに結合されている。吸音ストリップのために使用される材料は、湿気のある部屋に適し、耐霜性であり、難燃性であり、かつ非常に軽く、従って非常にさまざまの部屋で使用可能である。さらに、その材料は問題なく裁断することができる。

吸音要素の本発明により必要な長さ特有の流れ抵抗は、使用される造粒法によって、従って、好ましくは板状に形成された吸音要素における粒度分布および／又は製造中に膨張ガラス粒子に添加される結合剤の含量によって、簡単に調整することができる。

吸音ストリップは、好ましくは２５０ｍｍ〜５００ｍｍの幅を有する。さらに、２５ｍｍ〜６０ｍｍの厚さが適切であることが判明した。このように形成された吸音ストリップは良好に組み込むことができ、必要とする取り付けスペースは比較的僅かである。

吸音ストリップの格別に良好な目立つことのない組み込みは、天井又は壁へのはめ込みによって行われる。このために好ましくは壁又は天井に相応の凹所が設けられる。吸音ストリップは、好ましくは天井又は壁と面一になっている。この取り付けの実施形態は、特に新築家屋において、もしくはこれから行おうとする基礎的な改装作業の際に、凹所が既に計画段階において考慮される場合に適している。凹所を、例えば鉄筋コンクリート天井、石造壁又は乾式壁構造に設けて、それらの凹所に吸音要素を挿入するとよい。

防音部屋のためには、２〜３ｍの壁高さの場合に８０ｍ^２から１３０ｍ^２までの間の床面積の大きさが有利であることが判明した。この範囲においては、使用される吸音ストリップにより、吸音に関して格別に良好な結果を達成することができる。

明らかに１２０ｍ^２を上回る床面積を有する部屋において最善の吸音作用を達成するためには、音響的に部屋を複数の小部屋に区分することが必要である。これは、好ましくは本発明による吸音装置において使用される吸音要素と同じ特性を持つ他の吸音要素を取り付けることによって達成することができる。それらの他の吸音要素は天井に取り付けられ、それによって部屋を前述の小部屋に区分する。そのために、代替として公知の音響バッフルを使用することもできる。

本発明に従って使用される吸音装置により、家具等を備え付けられた部屋において、０．６ｓ〜０．９ｓの範囲の残響時間を達成することができ、これは通信空間において達成しようと努められる値に相当する。鉄筋コンクリートからなる壁および天井を有する家具等を備え付けられていない部屋においては、２〜４ｓの残響時間が吸音装置の使用によって０．８〜１．２ｓに低減される。この吸音装置は、特に２５０Ｈｚ〜４ｋＨｚの周波数範囲における減衰に適している。

部分的に変更された実施形態では、吸音ストリップが部屋の壁にも天井にも取り付けられ、いずれの場合にも部屋の上方の隣接縁部まで延びており、即ち、壁と天井との間のコーナー領域に延びている。その代替として、部屋のコーナー領域に直接に取り付けられている吸音ストリップからなるコーナー形材を使用することもできる。

吸音ストリップにおける部屋の方に向けられた表面がパターン化された表面を有する実施形態が有利である。そのパターン化は吸音特性をさらに改善し、同時に美的デザインに役立つので、吸音ストリップは、例えば一種のへり飾りもしくはフリーズ（帯状装飾）のように見える。

以下において図面を参照して好ましい実施形態を説明することにより、本発明による吸音装置およびそれを装備した防音部屋の更なる詳細および利点を明らかにする。

図１は本発明による防音部屋の天井を下から見て正確な縮尺によらないで示した図である。 図２は本発明による防音部屋の１つの上方の縁部に配置された吸音ストリップを示す図である。 図３は広い周波数範囲にわたる異なる構成の防音部屋内での残響時間の測定値を示すダイアグラムである。

図１は、本発明による防音部屋０１の天井を下から見て正確な縮尺によらないで示した図であり、これは当該部屋０１の上方の縁部領域を示している。部屋の床面積は、好ましくは４０〜１３０ｍ^２である。この部屋には本発明による吸音装置が装備されている。

そのために、部屋０１の上方の隣接縁部０２に、周囲を取り囲むように隣接縁部０２に沿って延びている吸音ストリップ０３が配置されている。この吸音ストリップ０３は、部屋０１の天井か壁かのいずれかに接しており、いずれの場合にも壁と天井との間に形成されるコーナー部（隣接縁部）にまで延びている。天井と吸音ストリップ０３との間もしくは壁と吸音ストリップ０３との間には、できるだけ全面にわたる固定結合が、例えば接着結合の形で、又は例えば締め付けのような機械的結合の形で存在する。壁又は天井は、吸音ストリップを完全に又は断面で部分的に受け入れるための凹所を有する。その凹所は、特に好ましくは吸音ストリップ０３が完全に挿入可能で、従って天井もしくは壁と面一になるように形成されている。

吸音ストリップ０３は１つ又は好ましくは複数の吸音要素からなり、該吸音要素は非延性の発泡材、好ましくは膨張ガラス粒子を有するガラス系発泡材からなる。この材料は防音によく適しており、簡単に加工することができる。これらの吸音要素は、８〜１０ｋＰ＊ｓ／ｍ^４の範囲、好ましくは８〜９ｋＰ＊ｓ／ｍ^４の範囲の長さ特有の流れ抵抗を有する。

吸音ストリップは、好ましくは２５０ｍｍ〜５００ｍｍの幅と、２５ｍｍ〜６０ｍｍの厚さを有する。吸音ストリップ０３は、好ましくは板状に形成されている。周囲を取り囲んでいる吸音ストリップ０３を形成するために、複数の吸音要素が間隙なしに連続的につなぎ合わされている。別の実施形態において、吸音ストリップ０３が部屋０１の上方の隣接縁部に接して部分的に延びているだけでもよい。

図２は、本発明による部屋０１の１つの上方の縁部０２に配置された吸音ストリップ０３を示す。この縁部領域内で発生する拡散音波の反射を矢印で非常に簡略化して示す。入射音波は、とりわけその部屋の上方の縁部の領域内において壁と天井で反射され、それによって吸音ストリップ０３により格別に良好な吸音作用を達成することができる。

図３は、広い周波数範囲にわたる残響時間に対する幾つかの測定値曲線をダイアグラムで示す。個々の曲線は、１０×２０ｍの床面積を有する同一の部屋において取得され、壁および天井は建築上一般的な鉄筋コンクリートから作られている。

曲線１）は、元の部屋、即ち吸音装置が取り付けられていない部屋での残響時間の経過を示す。

曲線２）は、部屋の天井に周囲を取り囲むように取り付けられてそれぞれ上方の隣接縁部にまで延びている吸音ストリップの取り付け後の残響時間を示す。残響時間は全周波数にわたって一様に約０．３〜０．４ｓだけ減少する。この結果は、まだ満足のいくものではなく、部屋が明らかに１２０ｍ^２よりも大きい床面積を有することに起因するとみなすことができる。

曲線３）、４）および５）は、部屋が１２０ｍ^２を下回る音響小部屋に区分された場合におけるその部屋での残響時間を示している。この区分は、それぞれ、１×２００、２×１００および４×５０ｍ^２の面積を有する格子が生じるように、部屋の内部領域内において天井に直線に沿って同一の吸音要素を取り付けることによって行われた。認識できるように、これらの残響時間は全周波数範囲にわたって１ｓを上回る時間だけ大幅に減少している。１００ｍ^２より小さい音響部屋サイズの場合に驚くべき効果が生じる。音響吸収パワーは、多重設置によっても上述の吸音装置に比べて不釣り合いに低くしか改善されない。それゆえ、本発明による吸音構造は、設置された吸音量と達成される吸収パワーとの関係において最適である。

０１ 防音部屋
０２ 上方の縁部
０３ 吸音ストリップ

Claims (10)

1. 複数の壁と部屋の上方を閉鎖する天井とを有する部屋（０１）内に配置されている複数の吸音要素からなる吸音装置において、
   つなぎ合わされた複数の吸音要素が１つ又は複数の吸音ストリップ（０３）を形成し、その１つ又は複数の吸音ストリップ（０３）が、前記部屋（０１）の壁と天井との間に延びる上方の隣接縁部に沿って少なくとも部分的に延在しており、
   前記吸音要素が２００〜４００ｍｍの幅と４０〜６５ｍｍの厚さを有し、
   前記吸音要素が８〜１０ｋＰａ＊ｓ／ｍ^４の範囲内の長さ特有の流れ抵抗を有することを特徴とする吸音装置。
2. 前記吸音要素が非延性の発泡材、特に膨張ガラス粒子を含むガラス系発泡材からなることを特徴とする請求項１記載の吸音装置。
3. 前記吸音要素が０．２５〜４ｍｍの粒度を有する膨張ガラス粒子からなり、前記粒子が板状に焼結されているか、又は添加された結合剤により結合されており、長さ特有の流れ抵抗が８〜９ｋＰａ＊ｓ／ｍ^４の範囲内にあることを特徴とする請求項２記載の吸音装置。
4. 前記吸音ストリップ（０３）が前記部屋（０１）の壁又は天井に直接取り付けられ、好ましくは前記吸音要素と取り付け面との間に空隙が残らないように接着されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の吸音装置。
5. 居住目的、作業目的又は休憩目的のための防音部屋（０１）であって、複数の壁と、これらの壁の上方を閉鎖する天井と、前記部屋（０１）の壁面又は天井面に配置された請求項１乃至４の１つに記載の吸音装置とを有してなる防音部屋（０１）。
6. 前記吸音ストリップ（０３）が、前記部屋（０１）の上方の縁部に周囲を取り囲むように延在していることを特徴とする請求項５記載の防音部屋（０１）。
7. 前記部屋（０１）が複数の吸音ストリップ（０３）を含み、各吸音ストリップ（０３）が前記部屋（０１）の上方の縁部（０２）に少なくとも部分的に延在していることを特徴とする請求項５又は６記載の防音部屋（０１）。
8. 前記部屋（０１）が４０ｍ^２〜１３０ｍ^２の範囲の大きさを有することを特徴とする請求項５乃至７の１つに記載の防音部屋（０１）。
9. 前記部屋（０１）が、それぞれ１３０ｍ^２の床面積よりも大きくない音響小部屋に区分されており、この区分が、天井に取り付けられた吸音要素によって作り出されていることを特徴とする請求項５乃至７の１つに記載の防音部屋（０１）。
10. 前記吸音ストリップ（０３）が前記部屋（０１）の天井又は壁内に組み込まれており、好ましくは前記吸音ストリップ（０３）が天井又は壁と面一になっていることを特徴とする請求項５乃至９の１つに記載の防音部屋（０１）。