JPH04147199A - 吸音体 - Google Patents
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- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
れる吸音体に関し、特に低周波数域において高い吸音率
を示す吸音体に関する。
も高周波数域において良好な吸音率を示すものであり、
315Hz以下という低周波数域においては吸音率が極
めて低下していた。従って、従来の吸音材料をそのまま
使用しても低周波数域の吸音にはあまり効果がなかった
。
た長さの異なる筒状空間からなる音響管を多数。
ダムになるように、好適には平方余剰系列に従うように
配列してなる吸音体を開発し、特許出願した(特願平1
−169140号)、この特許出願に提案の吸音体の代
表的なものは第11図、第12図に示す構造のものであ
る。即ち、全体を参照符号1で示す吸音体は、壁2で形
成され一端(図面では上#i)が開口し。
部が同一面となるように配列したものであり、開口端を
並べた面が吸音面となる。多数の音響管3は同一断面積
のものであるが、その長さは異なっており、異なる長さ
のものがランダムに配列され、更に第12図に示すよう
に、長さの長い音響管の一部は折曲して1長さの短い音
響管の背後に配置され2 これによって吸音体の厚みl
を小さくしている。
法としては、音響管3の長さを、成る単位長さhを基準
とし、この単位長さの整数倍とし、かつその配列を平方
剰余系列に従って定めることが好ましく、第11図、第
12図の吸音体もこの平方剰余系列による配列を採用し
ている。以下、平方剰余系列を簡単に説明する。
方程式 %式%) が解をもつとき、aはpを法として平方剰余であるとい
う。
になる。
→ 4!ミ2 (16=2x7+2)x=5
→ 52 ミ4 (25=3X7+土)x=6
→ 62ミ1 (36=5X7+上)以上から、素数
p−7の場合の平方剰余系列は、−次元で。
、 1−、−−−−−一・となる。二次元では第1表に
示す7×7のマトリックスの繰り返しとなる。ここで、
横の第1行及び縦の第1列(左端の列)は上記−次元配
列の数値であり、その他の部分は、対応する第1行と第
1列の数値の和(7より小さい場合)又はその和(7よ
り大きい場合)から7の倍数を引いた数値となる。
り、第12図において音響管3の開口部に記載した数値
は、第1表の数値である。この数値は音響管の深さの比
を示すもので1例えば、第12図において5数値“2”
で示す深さは2h、数値“°3゛で示す深さは3h、数
値“6”で示す深さは6hである。具体的な数値例とし
ては9例えば、音響管3の断面が70×70m5.h=
70aanを挙げることができる。
が吸音面として作用し、その吸音面に入射した音波、特
に低周波数域の音波を吸音でき、低周波数域の音波の吸
音体として極めて有効である。これは、吸音体の吸音面
に入射して反射する音波の位相が1反射位置の音響管3
の深さによって変化し、そのため位相の異なる音波同士
が干渉することとなり、この干渉によって吸音効果を生
じるものと考えられる。
したh=70mmの例では厚さが約28c+nもあり。
いう問題点があった。
を備えながら吸音体の厚さを薄クシ、かつ製作が容易で
あるような吸音体を開発することを目的とする。
ホルツ型共鳴器を取付けることにより1短い音響管を使
用しながら比較的低い共鳴周波数を得ることができ、し
かも共鳴器の口に当たる細管の径や長さを調整すること
で容易に共鳴周波数を変えることができることに着目し
、共鳴器を有していない長い音響管に代えてこのヘルム
ホルツ型共鳴器を備えた短い音響管を用いることにより
、厚さを薄くシながら上記開発の吸音体と同様な吸音特
性を持つ吸音体を構成しうろことを見出し1本発明を完
成した。
型共鳴器により終端された筒状空間からなる共鳴器付音
響管と、一端が開口し他端は閉じた筒状空間からなる共
鳴器無し音響管とを多数、その開口部が同一面となるよ
うに、且つ多数の音響管の第一共鳴周波数がランダムと
なるように配列してなる吸音体を要旨とする。
端された音響管の構造及び音響特性について述べる。第
1図はヘルムホルツ型共鳴器により終端された音響管(
以下共鳴器付音響管という)の1例を示す断面図、第2
図はその正面図である。音響管13は板材12によって
正方形断面の筒状空間を形成し、その一端(左端)全体
を開口して開口部14とし、他端を端壁15で閉じその
中間に、穴16を備えた隔壁17を設けたものであり、
隔壁17及びその奥の部分(右側の部分)がヘルムホル
ツ型共鳴器18を構成する。−方、第3図は、第11図
に示す吸音体1を構成する通常の音響管即ち共鳴器を備
えていないシュレーダー型の音響管(以下共鳴器無し音
響管という)3を示すものであり、この音響管3は単に
板材2によって正方形断面の筒状空間を形成し、その一
端(左端)全体を開口して開口部4とし、他端を端壁5
で閉したものである。
開口部4から見た音響インピーダンスZ、′ は。
−−−(1)で与えられる。また、第1図、第2図に示
す共鳴器付音響管13の終端に位置するヘルムホルツ型
共鳴器18の共鳴器入口から見た音響インピーダンスZ
1は。
L)−c o ?、 (r k L ) ) ) −−
−−−−(2)で与えられる。
。
16の長さ、Cは音速、そしてω。は。
Lの根である。
すなわち、長さDの音響管の終端にヘルムホルツ型共鳴
器が取付けられている音響管の開口部から内部を見た音
響インピーダンスZ11は。
−s in (kD)l/ (−jZl s in (
kD)+p c−c o s (kD) l−−・(3
)ここで、Zい′ とZ、の極小となる周波数即ち第一
共鳴周波数が同しになるように、T、Sを調整してやれ
ば、長い共鳴器無し音響管と同等の特性を持つ短い共鳴
器付音響管13を得ることができる。
なる共鳴器無し音響管を多数、ランダムに配列してなる
吸音体において、長さの短い共鳴器無し音響管はそのま
ま用いるが、長さの長い共鳴器無し音響管のところでは
それに代えてそれと同じ第一共鳴周波数を持った短い共
鳴器付音響管(第1図に示すもの)を用いることを特徴
とするものである。これにより、吸音体を構成する音響
管の長さを短くでき、全体を薄くすることが可能となる
。
、多数の共鳴器無し音響管をその長さが、平方余剰系列
の二次元配列になるようにした吸音体において。
て、同一特性の短い(例えば長さが2の)共鳴器付音響
管を用いる。
面が吸音面として作用し、その吸音面に入射した音波、
特に低周波数域の音波が吸音される。これは。
位置の音響管の音響インピーダンスに応じて変化し。
端壁、隔壁等の材料自体の吸音効果を利用するものでは
ないので、上記の音響管を形成する材料には。
を用いることができ、この場合は、耐候性、衛生上の問
題がなく、屋外への設置、或いは病院1食品工場への使
用が可能である。しかし、この構成材料は、剛体に限定
されるものではない。
であるので、音響管内にごみ、はこり等が侵入しやすく
、且つ清掃が難しい。そこで、その吸音面(音響管の開
口部)をステンレス箔、アルミ箔等の金属製薄膜或いは
プラスチックシート等の薄膜で被覆してもよい。このよ
うな薄膜の被覆を施しても低周波数域での吸音効果はあ
まり影響を受けることがないことが確認された。薄膜被
覆を施した吸音体は、清掃が容易で衛生的であるので、
病院の手術室9食品工場等の騒音防止に特に好適である
。
スウール板、ロックウール板、焼結金属板、金属繊維板
等の多孔質板を配置することも可能である。この多孔質
板を配置すると、低周波数域から高周波数域までの全周
波数に渡って高い吸音率を示すので、好ましい。この多
孔質板は、そのままで配置してもよいが1その外周をP
VF (ポリフッ化ビニールフィルム)等のプラスチッ
クフィルムで被覆して用いると、−取り扱い、清掃が容
易となるので好ましい。
第5図、第6図はそれぞれ第4図のV−■矢視断面図、
Vl−Vl矢視断面図、第7図はその吸音体の概略斜
視図、第8図はその吸音体を分解して示す概略斜視図で
ある。全体を参照符号21で示す吸音体は、板材22で
断面正四角形に形成された筒状空間からなる音響管23
を多数配列したもので、全体が一定厚さに作られている
。各音響管23はその一端(上端)を開口部24とし、
他端を端壁25で閉しその中間に、穴26を備えた隔壁
27を設けている。隔壁27及びその奥の部分がヘルム
ホルツ型共鳴器28を構成する。各音響管23は、その
開口部24が同一面となるように配置されており、その
開口部24を配置した面が吸音面となる。各音響管23
内に設けられる隔壁27の穴26の径は異なっており、
異なる音響インピーダンスを与えるようになっている。
ていないもの(第5図の左端の音響管等)、或いは音響
管断面とほぼ等しい穴を設けたもの(第5図の右端の音
響管等)があり。
管と共鳴器無し音響管とを配列したもの(配列について
は後述する)である。
開口した一定長さの筒状空間を多数形成した上部ユニッ
ト31と、所定位置に所定内径の穴26を多数形成した
隔壁ユニット32と、上端を開口し下端を端壁で閉じた
一定長さの筒状空間を多数形成した下部ユニット33を
積層することにより、容易に製造できる。
の材料としては、鋼板、アルミ等の金属材、プラスチッ
ク材等を使用できる。
を説明する。この実施例の吸音体21は、第3図に示す
共鳴器無し音響管3を多数、その長さが平方余剰系列に
従うように配列した吸音体(第11図に示す吸音体1)
と同じ特性を持つように製作したものである。第2表は
、素数7に対する平方余剰系列に従う長さを持つ吸音体
の各音響管の長さ(深さ)を示すものであり3表中の数
値は音響管の長さに比例した値を示している。単位深さ
をここでは7〔とする。
の吸音体を、深さ2 (=2X7=14CI+1)の構
造体で実現したものである。この深さの吸音体21は深
さ2までの共鳴器無し音響管を形成しうるので、第2表
の深さ0,1.2の共鳴器無し音響管に対応する音響管
23は、ヘルムホルツ型共鳴器で終端する必要はない、
すなわち、深さ1に対応する音響管23には。
面にほぼ等しい穴を開ければよく、これらの音響管23
は共鳴器無し音響管となる。残りの深さ3.4゜5.6
の共鳴器無し音響管に対応する音響管23には。
め、その音響管途中に穴26を有する隔壁27を設け、
ヘルムホルツ型共鳴器で終端させる。
共鳴周波数は第3表に示す通りである。この音響管の共
鳴周波数と、共鳴器により終端された音響管の共鳴周波
数とが一致するように、共鳴器の寸法としての変数を変
えて、インピーダンスとして計算したのが。
のである。ここで、音響管23内に配置する隔壁27は
、深さ1.2の共鳴器無し音響管を形成できるよう、D
=L=7cmとしている。また、その他の各部寸法は、
隔壁27の厚さT=1.0cm、音響管断面7cmX7
cm、その断面積S、=49cdとしている。このよう
に各部寸法を一定値とし。
6の面積Sを求めた結果を、第3表に示す。
m) (Hz) 面積(cJ)3:
21.0 404.8. 12.41 2B、
0 303.6 3.585: 35.0
242.9 1.806: 42.0
202.4 1.00以上の結果より、共鳴
器無し音響管の深さに対応する共鳴器付音響管23の深
さ及び穴径は第4表の通りとなる。
深さ 穴直径(0)0 0 0
(穴無) 1 1 0(穴無) 2 2 全開 3 2 3.97 4 2 2.13 5 2 1.51 6 2 1、13 第4図〜第8図に示す実施例の吸音体21は、第2表、
第4表に基づいて構成されたものであり、音響管23の
開口部24から隔壁27までの長さDを7cm。
長さしを1cmとしている。そして、各音響管23にお
ける穴26の内径(直径)を第2表、第4表に基づいて
定めており、その概略を第4図に示している。なお、第
4図の各音響管において、2本の斜線を交差させている
部分は深さ0の部分を、1本の斜線を引いた部分は深さ
lの部分(隔壁27に穴を形成しない場合)を、二重四
角で示す部分は深さ2の部分(隔壁27を全開した場合
)を示す。
を形成するように使用される。その際、吸音体21の吸
音面(各音響管23の開口部24)はそのままの状態(
開口した状態のまま)としてもよいし、或いは吸音面に
ステンレス、アルミ等の金属製薄膜、プラスチックシー
ト等の薄膜を配置し、音響管の開口を覆って使用するこ
とも可能である。このように薄膜を配置することにより
、清掃が容易となる。
とも可能である。ここで使用する多孔質板としては、“
グラスウール板、ロックウール板、焼結金属板。
で覆って使用することができる。また、多孔質板に換え
て、ハードボード、石こうボード、合板等からなる穴あ
き板材料を使用してもよい。このように多孔質板を併用
すると、−層吸音効果が増す。
結果を示す。第4図〜第8図に示す構造の吸音体21を
、板材22及び端壁25を0.7 l1cmの鋼板で。
た比較のため、0.7m+の綱板で共鳴器無し音響管を
第2表の配列とした吸音体を製作した6両吸音体につい
て。
結果を第10図に示す。第10図より判るように。
みからなる吸音体も、16’OHz以上ではほぼ同様な
吸音率を有している。従って本発明の実施例による吸音
体は厚さがわずかに14CIであるにもかかわらず。
得ることができ、多孔質吸音材料を用いずに非常に高い
吸音率を示している。共鳴器無し音響管からなる吸音体
は、最も厚い部分が42cm(音響管の深さ60部分)
もあり、また、この長い音響管の一部を第12図に示す
ように折り曲げたとしても、その厚みは28cmもある
ので2本実施例の吸音体21はこれらに比べて厚さを極
めて薄くできたものである。
共鳴器無し音響管からなる吸音体のように大きな吸音率
を示していない。これは、第9図(a)〜(d)に見ら
れるように音響インピーダンスが高くなっているためと
思われる。しかし9本実施例の吸音体21も実際の使用
に当たっては、多数の吸音体を並べて使用するものであ
り、その場合にはこの周波数範囲内でも成る程度大きな
値が得られるものと期待できる。
断面が正方形のものを示しているが、この断面は正方形
に限らず、長方形、三角形0円形等任意である。
過ぎず、適宜変更可能である。
端にヘルムホルツ型共鳴器を配置することにより。
特性を得ることができ、共鳴器無し音響管を多数並べて
構成された吸音体と同様に、低周波数域から中間周波数
域に渡って高い吸音率を得ることができ、材料的にも鋼
板、アルミ板等の金属材料が使用できるので製作が容品
であり、耐候性にも優れている。また、プラスチック材
料を使用することにより、軽量化を図ることも可能であ
る。このため1本発明の吸音体は、屋内、屋外の低周波
数域の吸音構造に極めて有効に使用できるという効果を
有している。
す概略断面図、第2図はその正面図、第3図は共鳴器無
し音響管の概略断面図、第4図は本発明の一実施例によ
る吸音体の概略平面図、第5図、第6図はそれぞれ第4
図の■−■矢視断面図、 Vl−Vl矢視断面図。 第7図はその吸音体の概略斜視図2第8図はその吸音体
の分解斜視図、第9図(a)、 (b)、、 (c)、
(d)は音響管の音響インピーダンスを示すグラフ、
第10図は吸音体の垂直入射吸音率の測定結果を示すグ
ラフ、第11図は先に開発して特許出願した吸音体を示
す概略斜視図。 第12図は第11図の刈−刈断面の斜視図である。 1−・吸音体、2−・−板材13−音響管、4− 開口
部。 5一端壁、12・−板材、13へ・−音響管、IL−開
口部。 15−一端壁、16−・−穴、17・−隔壁、IIL−
ヘルムホルツ型共鳴器、21・−吸音体、22−・−板
材、23−音響管、24− 開口部、15一端壁、26
− 穴、2L−隔!2B−ヘルムホルツ型共鳴器、3
1・−・上部ユニット、32−隔壁、33−下部ユニン
ト。 代理人 弁理士 乗 松 恭 三 牙1図 2.12−、釈1 3.13・・−者R−宵 4.14−−・間1部 5.15−・・塙襞 16−久 17−隔壁 18−・・へ)レムボ、1/ll/シ騰号ヤニ岬オ8図 周ジ友駁 (Hz) 牙10図
Claims (2)
- (1)一端が開口し他端はヘルムホルツ型共鳴器により
終端された筒状空間からなる共鳴器付音響管と、一端が
開口し他端は閉じた筒状空間からなる共鳴器無し音響管
とを多数、その開口部が同一面となるように、且つ多数
の音響管の第一共鳴周波数がランダムとなるように配列
してなる吸音体。 - (2)請求項1記載の吸音体において、前記多数の音響
管をその第一共鳴周波数が、多数の共鳴器無し音響管を
その長さが平方余剰系列に従うように配列した吸音体に
おける対応する音響管の第一共鳴周波数に一致するよう
に配列したことを特徴とする吸音体。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2271411A JP2508397B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 吸音体 |
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JP2271411A JP2508397B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 吸音体 |
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JPH04147199A true JPH04147199A (ja) | 1992-05-20 |
JP2508397B2 JP2508397B2 (ja) | 1996-06-19 |
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---|---|---|---|
JP2271411A Expired - Fee Related JP2508397B2 (ja) | 1990-10-09 | 1990-10-09 | 吸音体 |
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JP (1) | JP2508397B2 (ja) |
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