JP2018188954A - 吸音構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来とは異なる構造で、幅広い周波数の範囲において高い吸音率が得られる吸音構造体を提供すること。【解決手段】 空間１００に面する天井面等の中に線状の開口を介して単位吸音器２が１つまたは複数隣接する吸音構造体１である。開口１０２に連通する縦空洞４と、この縦空洞４の側方に広がる一横空洞５とを備える。横空洞５及び縦空洞４の境界に流れ抵抗材３を設ける。横空洞５は、空間側に位置する空間側面材１１、天井面等への取付側に位置する取付側面材１２及びこれら両面材を繋ぐリブ１３に囲まれて形成される。【選択図】 図３

Description

本発明は、吸音構造体に関する。さらに詳しくは、空間に面する天井面、壁面または床面、及び空間内に設置する構造物等の少なくともいずれか（以下、「天井面等」）の中に開口を介して単位吸音器が１つまたは複数隣接する吸音構造体に関する。

線状の開口、例えば非特許文献１に示すようなショートスリットを設けた場合は、スリットの幅で決まる周波数特性からさらに広範囲の周波数特性において吸音性能を向上させるために、スリットを設けた孔開き板の背後に多孔質の吸音材料を配置することが一般的である。

これに対し、特許文献１記載の技術では、ヘルムホルツ共鳴器を利用した吸音構造体において、同共鳴器の開口として非常に狭い間隙を設けている。そして、吸音材料を設けないことから、狭い周波数の帯域においてのみ高い吸音率となり、音の周波数成分によっては、吸音率が低くなる場合も想定される。

特開２０１５−１０２７２９号公報

編者 社団法人日本音響材料協会 「吸音材料」 発行所 技報堂出版株式会社 ｐ６７−６８

かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、上述とは異なる構造で、幅広い周波数の範囲において高い吸音率が得られる吸音構造体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る吸音構造体の特徴は、上述の天井面等の中に開口を介して単位吸音器が１つまたは複数隣接する構成であって、前記開口に連通する縦空洞と、この縦空洞の側方に広がる横空洞とを備え、前記各横空洞と前記縦空洞との境界に流れ抵抗材を設けたことにある。同構成を用いた発明者らの実験によれば、上述の従来とは異なる構造で、幅広い周波数の範囲において高い吸音率が得られた。

この吸音構造体を構成するにあたって、前記横空洞は、前記空間側に位置する空間側面材、前記天井面等への取付側に位置する取付側面材及びこれら両面材を繋ぐリブに囲まれて形成するとよい。

また、前記空間側面材の前記開口の近傍に前記取付側面材に向かって端突出部を設けることで、流れ抵抗材が離脱せず、外部から見えないので、意匠性が向上する。さらに、前記空間側面材及び前記取付側面材の少なくともいずれか一方の対向面に前記流れ抵抗材の奧への侵入を防止する中突出部を設けることで、流れ抵抗材の位置は安定する。

発明者らの実験によれば、前記流れ抵抗材のかさ密度は２４〜１５０ｋｇ／ｍ³であることが望ましい。前記横空洞は前記単位吸音器に一対設けられ、前記縦空洞は前記一対の横空洞間に位置すると共に前記取付側面材を底とするとよい。

施工に際しては、隣接する一対の単位吸音器の各横空洞が前記リブと前記空間側面材と前記取付側面材とにより同一の単位部材に組み込まれ、この単位部材を複数並べてこの単位部材間に前記縦空洞を形成するとよい。この場合、一定のピッチで単位吸音器を連続させることができる。

これに対し、一つの単位吸音器における前記横空洞及び前記縦空洞が前記取付側面材で連続して同一の単一部材に組み込まれ、この単位部材を複数並べてもよい。この構成によれば、可変ピッチで単位吸音器を配置することができる。この場合、隣り合う単一吸音器間における前記開口部の側方の前記空間側面材間に天井材を取り付けるとよい。より具体的には、前記取付側面材の中間部に前記線状の開口部の長手方向に沿って設けられた取付部と、この溝状の長手方向任意位置で野縁受けに前記取付部を取付可能な取付具とを備え、この取付具は前記野縁受けの長手方向任意位置に取付可能とするとよい。

また、一部の単位吸音器において前記流れ抵抗材を設けないようにしてもよい。すなわち、一部の単位吸音器において前記流れ抵抗材を１つまたは双方とも設けないことで、当該部分における吸音効果を低減させ、空間内の反射を調整することも可能である。

上記本発明に係る吸音構造体の特徴によれば、従来とは異なる構造で、幅広い周波数の範囲において高い吸音率が得られるようになった。
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

本発明にかかる吸音構造体を示し、（ａ）は単位部材の縦断面図、（ｂ）は（ａ）の単位部材を複数並べて形成した天井構造の縦断面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は天井面の底面図である。 図１（ｂ）の部分拡大断面図である。 （ａ）は本発明の第二の実施形態を示す図３相当図、（ｂ）は本発明の第三の実施形態を示す図３相当図である。 本発明の第四の実施形態を示し、（ａ）は取付状態を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の拡大断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第五実施形態を示す図５（ａ）相当図である。 （ａ）は流れ抵抗材の効果を実験により確認するための吸音体構造を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の一部の分解図である。 実験に用いた比較例の吸音構造体を示す縦断面図である。 本発明の効果を示す実験結果のグラフである。

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明にかかる吸音構造体をさらに詳しく説明する。以下の実施形態では、空間に面する天井面の中に開口を介して収納される吸音構造体について説明する。

まず、図１〜３を用いて、本発明の基本構成について説明する。なお、各部材は、紙面垂直方向に連続するアルミニウムの型押し材等により構成する他、鋼板の折り曲げ、難燃性材料の成型等により構成しても良い。吸音構造体１は、単位部材７を複数個ならべて構成され、単位部材７はフレーム１０、取付部２０、差込部２２とフレーム１０の内部に設置したグラスウール等の流れ抵抗材３から構成される。吸音構造体１を構成する各部材は、図１及び図３の紙面垂直方向に連続している。

フレーム１０は、空間１００に面する空間側面材１１と、取付側である天井の下地構造側に位置する取付側面材１２と、これらをつなぐリブ１３とを備えている。また、流れ抵抗材３をフレーム１０に固定するため、空間側面材１１には第一端突出部１１ａ、第一中突出部１１ｂが、取付側面材１２には第二端突出部１２ａ、第二中突出部１２ｂがそれぞれ設けられている。

空間側面材１１の下面は空間１００に面するため、化粧仕上げされている。第一端突出部１１ａを設けたことで、空間１００側から見上げても流れ抵抗材３が見えず、保持されるように構成してある。

上記単位部材７を取り付ける野縁４０は野縁受４１に野縁クリップ４２で固定され、さらに，各野縁受４１はハンガー４３により吊りボルト４４に支持されて天井構造を形成する。単位部材７は取付部２０によりねじ３０で野縁４０に固定され、隣接する単位部材の凹部２１に差込部２２を差し込んで、連続的に単位吸音器２が並ぶ吸音構造体１が形成される。

すなわち、隣接する一対の単位部材７，７間におけるリブ１３，１３間が一つの単位吸音器２となり、各空間側面材１１，１１間の開口１０２がヘルムホルツ共鳴器の入口となる。この開口１０２に連通する縦空洞４と、この縦空洞の両側に広がる一対の横空洞５，５とを備え、各横空洞５，５のうち縦空洞４に面する部分（縦空洞４及び横空洞５の境界）に流れ抵抗材３，３をそれぞれ対向させて設けた構造となる。縦空洞４と横空洞５との境界部となる第一端突出部１１ａ及び第二端突出部１２ａ間は内開口６となり、先の開口１０２より広く形成され、これにより開口１０２がヘルムホルツ共鳴器の入口として機能する。以下の他の実施形態でも同様である。
以下に本発明の別の実施形態を説明する。上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。

図４（ａ）に示す第二の実施形態は、野縁４０が斜めに配置された斜めの天井への施工例を示す。リブ１３は鉛直であるが、空間側面材１１及び取付側面材１２は天井面に沿って傾斜配置されている。図４（ｂ）に示す第三の実施形態は、単位吸音器２において、流れ抵抗材３、縦空洞４及び横空洞５が１つずつのみ設けられている。縦空洞４は隣接する単位部材７，７のリブ１３及び横空洞５の間に形成される。

図５に示す第四の実施形態は、単位吸音器２を１つのフレーム１０に収め、複数の単位吸音器２，２の間を隔てて天井に設けたものである。１つの縦空洞４と一対の横空洞５，５及び一対の流れ抵抗材３，３とを有する単位吸音器２を１つのフレーム１０に収納したユニットを野縁受４１に取り付けてある。各単位吸音器２，２の間には、空間側面材１１に天井板４６を固定して開口１０２を有する天井面１０１を形成してある。

各フレーム１０の中央上部には、一対の上部フランジを設けた溝１４ａを有する取付部１４を長手方向に沿って設けてあり、取付具３１のボルト３２の頭部が溝１４ａ内に係止された状態で長手方向に摺動可能である。野縁受４１の任意位置で取付部材２３の断面コ字状の係止部２４を係止するとともにねじ３０で固定する。そして、係止部２４の下端から側方に張り出す一対のフランジ２５，２５の貫通孔及びワッシャー３４に先のボルト３２を貫通させると共にナット３３で締結し、野縁受４１の任意位置に固定する。この構造によれば、野縁が不要となると共に、単位吸音器２を適宜感覚に配置できて、設計の自由度が向上する。

次に本発明の実験例を示す。図７は実験に使用した吸音構造体１であり、縦は３．６ｍ内に各単位吸音器２の開口１０２が連続し、横は３．６７５ｍ内に２１個の単位吸音器２が収納されている。同図（ｂ）は同図（ａ）の分解図であり、連続する取付側部材２０２に一対のリップ付きチャンネル材２０３，２０３を背中合わせに配置し、空間側部材２０１を被せると共に、一対のアングル材２０４を固着してなる。

実験に際しては、ＦＲ１〜４に示す部分に２つまたは１つ（ＦＲ４のみ）の上述の流れ抵抗材３を配置している。実験に用いた流れ抵抗材は、かさ比重（単位：ｋｇ／ｍ³）で、ＦＲ１が９６、ＦＲ２が３２、ＦＲ３が９６、ＦＲ４が９６であり、いずれも厚みは２５ｍｍとした。

図８は実験における比較例である。この吸音構造体５０１は上記特許文献１に示したもので、単位吸音器５０２、音導入部５１１を経て、音導入部５１１より非常に狭く形成されてヘルムホルツ共鳴器の入口として機能する開口部（すき間）５１２及び空洞５１３を備えたものである。

図９は実験結果を示すグラフである。本発明の実施結果であるＦＲ１については、ＦＲ無し及び図８の比較例と比べて明らかに差があることに加え、横空洞５の奧に配置したＦＲ３、従来技術で述べた開口直後に流れ抵抗材を設けたＦＲ４と比較しても、幅広い周波数の範囲において高い吸音率が得られることが判明した。参考までに実施したＦＲ２については、グラスウールのかさ比重を下げることにより全体的に性能が低下していることから、ＦＲ４も同様の傾向になるものと推測される。しかも、人の話し声など重要な可聴域である４００−６３０ＨｚにおいてＦＲ２がかさ比重の高いＦＲ４に比較して優れていることからも、本発明の構成の優位性が伺える。なお、流れ抵抗材のかさ比重は現場に合わせて適宜変更すればよいが、発明者らの実験によれば、流れ抵抗材のかさ比重は２５ｋｇ／ｍ³〜１５０ｋｇ／ｍ³で実用可能であることが確認された。

本発明のさらに別の実施形態について列挙する。なお、上記各実施形態及び以下の実施形態は相互に組み合わせて実施することが可能である。例えば、図４（ｂ）に示す第三の実施形態を図５に示す第四の実施形態に適用してもよい。この場合、図６に示すように、単位部材７（単位吸音器２）において、流れ抵抗材３、縦空洞４及び横空洞５が１つずつのみ設けられ、縦空洞４は横空洞５及び別途設けるリブにより囲まれるようにしてもよい。天井板４６は空間側面材１１とフランジ１３ａとの間に設けるとよい。

上記開口１０２、内開口６、縦空洞４、横空洞５、流れ抵抗材３の配置、材質や寸法比率は適宜変更が可能であり、求められる吸音性能に応じて決定すればよい。流れ抵抗材３はグラスウールの他、多孔質材料であればよく、例えばポリエステルウール、ロックウール、アルミ繊維吸音材などを用いることができる。

一部の単位吸音器２において前記流れ抵抗材３を１つまたは双方とも設けないことで、当該部分における吸音効果を低減させ、空間内の反射を調整することも可能である。したがって、本吸音構造体１を構成する同じ意匠の仕上材にて，吸音する面と反射する面を使い分けることが可能である。

上記実施形態では、天井面を例示したが、壁面または床面，及び空間内に設置する構造物等の少なくともいずれかに実施してもよい。

上記実施形態では、流れ抵抗材３をフレーム１０に固定するため、空間側面材１１には第一端突出部１１ａ、第一中突出部１１ｂが、取付側面材１２には第二端突出部１２ａ、第二中突出部１２ｂがそれぞれ設けられた。しかし、流れ抵抗材３が安定するのであれば、第一中突出部１１ｂを省略してもよく、第二端突出部１２ａ及び第二中突出部１２ｂのいずれか一方を省略してもよい。

上記実施形態では、開口１０２が図１，３の紙面垂直方向に連続する線状の開口として実施した。しかし、図１，３の紙面垂直方向に連続せずに間欠的に設けられる開口について本発明を実施してもよい。また、開口１０２が底面視で曲線状の開口として設けられた天井等に実施することも可能である。

上記実施形態では、天井面等に吸音構造体１を組み込んだが、これらの吸音構造体１は単独で用いてもよい。例えば、図５，６に示す単位吸音器２を単独で部屋の中の任意の部分に設置することも可能である。この場合、フランジ１３ａや取付部は設けなくてもよい。

本発明に係る吸音構造体は，例えば、地下鉄などの大きな音の出る空間において，空間内の音圧レベルの低減に有効である。駅のコンコースや店舗など人が多く集まる場所において，騒々しさを軽減し，案内放送や緊急時の誘導放送を明瞭にする効果がある。

１：吸音構造体、２：単位吸音器、３：流れ抵抗材、４：縦空洞、５：横空洞、６：内開口、７：単位部材、１０：フレーム、１１：空間側面材、１１ａ：第一端突出部、１１ｂ：第一中突出部、１２：取付側面材、１２ａ：第二端突出部、１２ｂ：第二中突出部、１３：リブ、１３ａ：フランジ、１４：取付部、１４ａ：溝、２０：取付部、２１：凹部、２２：差込部、２３：取付部材、２４：係止部、２５：フランジ、３０：ねじ、３１：取付具、３２：ボルト、３３：ナット、３４：ワッシャー、４０：野縁、４１：野縁受、４２：野縁クリップ、４３：ハンガー、４４：吊りボルト、４６：天井板、１００：空間、１０１：天井面、１０２：開口、２０１：空間側部材、２０２：取付側部材、２０３：リップ付きチャンネル材、２０４：アングル材、５０１：吸音構造体、５０２：単位吸音器、５１１：音導入部、５１２：開口部（すき間）、５１３：空洞

Claims (11)

1. 空間に面する天井面、壁面または床面、及び空間内に設置する構造物等の少なくともいずれか（以下、「天井面等」）の中に開口を介して単位吸音器が１つまたは複数隣接する吸音構造体であって、
   前記開口に連通する縦空洞と、この縦空洞の側方に広がる横空洞とを備え、前記各横空洞と前記縦空洞との境界に流れ抵抗材を設けてある吸音構造体。
2. 前記横空洞は、前記空間側に位置する空間側面材、前記天井面等への取付側に位置する取付側面材及びこれら両面材を繋ぐリブに囲まれて形成されるものである請求項１記載の吸音構造体。
3. 前記空間側面材の前記開口の近傍に前記取付側面材に向かって端突出部を設けてある請求項２記載の吸音構造体。
4. 前記空間側面材及び前記取付側面材の少なくともいずれか一方の対向面に前記流れ抵抗材の奧への侵入を防止する中突出部を設けてある請求項２又は３記載の吸音構造体。
5. 前記流れ抵抗材のかさ密度が２４〜１５０ｋｇ／ｍ³である請求項１〜４のいずれかに記載の吸音構造体。
6. 前記横空洞は前記単位吸音器に一対設けられ、前記縦空洞は前記一対の横空洞間に位置すると共に前記取付側面材を底とするものである請求項２〜５のいずれかに記載の吸音構造体。
7. 隣接する一対の単位吸音器の各横空洞が前記リブと前記空間側面材と前記取付側面材とにより同一の単位部材に組み込まれ、この単位部材を複数並べてこの単位部材間に前記縦空洞を形成してある請求項６記載の吸音構造体。
8. 一つの単位吸音器における前記横空洞及び前記縦空洞が前記取付側面材で連続して同一の単一部材に組み込まれ、この単位部材を複数並べてある請求項２〜６のいずれかに記載の吸音構造体。
9. 隣り合う単一吸音器間における前記開口部の側方の前記空間側面材間に天井材を取り付けてある請求項８記載の吸音構造体。
10. 前記取付側面材の中間部に前記線状の開口部の長手方向に沿って設けられた取付部と、この溝状の長手方向任意位置で野縁受けに前記取付部を取付可能な取付具とを備え、この取付具は前記野縁受けの長手方向任意位置に取付可能である請求項８または９記載の吸音構造体。
11. 一部の単位吸音器において前記流れ抵抗材を設けない請求項１〜１０のいずれかに記載の吸音構造体。

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