(57)【要約】【課題】実際の使用時に即した状態で吸音材およびその背後の空気層の吸音効果を求めることが容易にできる音響特性測定システムおよび音響特性測定方法を提供する。【解決手段】音響特性測定システムが、残響室１と、残響室１の床面１ａ上に配置されている複数のスペーサ２と、複数のスペーサ２の上に置かれている、被測定物４支持用の網材３と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
残響室と、前記残響室の床面上に配置されている複数のスペーサと、複数の前記スペーサの上に置かれている、被測定物支持用の網材と、を含むことを特徴とする、音響特性測定システム。
【請求項２】
前記網材は金属または樹脂からなることを特徴とする、請求項１に記載の音響特性測定システム。
【請求項３】
前記網材はステンレス鋼線、硬鋼線または亜鉛めっき鉄線からなることを特徴とする、請求項２に記載の音響特性測定システム。
【請求項４】
前記網材の空間率が４０％以上７０％以下であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の音響特性測定システム。
【請求項５】
前記網材の厚さが２ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の音響特性測定システム。
【請求項６】
前記網材を構成する線の線径が０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下であり、前記網材のメッシュが２以上１１以下で、開き目が０．３ｍｍ以上１２．２ｍｍ以下であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の音響特性測定システム。
【請求項７】
残響室の床面上に複数のスペーサを配置し、複数の前記スペーサの上に網材を配置し、前記網材の上に被測定物を載置した状態で音響特性の測定を行うことを特徴とする、音響特性測定方法。
【請求項８】
前記音響特性として残響室法吸音率を求めることを特徴とする、請求項７に記載の音響特性測定方法。
【請求項９】
前記残響室の内部に配置された少なくとも１つの発音体から発音し、前記残響室の内部に配置された複数の集音器によって集音して残響時間を求めることを特徴とする、請求項７または８に記載の音響特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響特性測定システムおよび音響特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物や乗物等において、主に外部からの騒音の進入を抑制するために、音の伝達を遮断または低減する吸音材が用いられている。吸音材の吸音効果を示す指標の１つとして、特許文献１に記載されている残響室法吸音率が挙げられる。残響室法吸音率を測定する際には、残響室の床面上に吸音材を載置した状態で、残響室内において発音してその残響時間を測定する。こうして求めた残響時間と、吸音材が存在しない状態で残響室内において発音した後に測定した残響時間との差異を求めることにより、吸音材の吸音効果を求めることができる。
【０００３】
目的とする周波数における吸音効果をより向上させるために、吸音材の設置時に吸音材の背後に空間を設けて、この空間に存在する空気層を利用する場合がある。このように、吸音材が、背後に空気層が存在する状態で用いられる場合には、残響室法吸音率を求める際にも、吸音材の背後に空気層を存在させることによって、実際の使用状態に即した吸音効果を求めることが好ましい。特許文献１のように吸音材と空気層（空間）とを内包する外装材が設けられている場合には、残響室の床面上に外装材を載置して測定を行うことにより、吸音材と空気層との吸音効果を求めることができる。しかし、そのような外装材が設けられず、吸音材の背後に空間が生じるように吸音材を設置するだけの簡単な構造の場合には、残響室の床面に吸音材を載置して測定を行うと、実際の使用時に存在する空気層の吸音効果が反映されない測定結果になる。そこで、吸音材を残響室の床面から浮かせた状態で残響室法吸音率を測定することにより、吸音材と残響室の床面との間に位置する空気層の吸音効果を加味した、実際の使用状態に即した吸音効果を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平11-247322号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
残響室法吸音率を求める際に吸音材の背後に空気層を存在させるために、残響室の床面に複数のスペーサを配置して、そのスペーサの上に吸音材を配置することにより、床面と吸音材との間に空間を設けることができる。しかし、吸音材が柔らかく剛性が低い場合には、スペーサとスペーサの間において吸音材が重力で垂れ下がり、床面と吸音材との間に一定の厚さの空間を形成することが困難である。その場合、実際の使用時と同様な空気層を吸音材の背後に存在させることできず、吸音効果を正確に求めることができない。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、実際の使用時に即した状態で吸音材およびその背後の空気層の吸音効果を求めることが容易にできる音響特性測定システムおよび音響特性測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の音響特性測定システムは、残響室と、残響室の床面上に配置されている複数のスペーサと、複数のスペーサの上に置かれている、被測定物支持用の網材と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明の音響特性測定方法は、残響室の床面上に複数のスペーサを配置し、複数のスペーサの上に網材を配置し、網材の上に被測定物を載置した状態で音響特性の測定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、実際の使用時に即した状態で吸音材およびその背後の空気層の吸音効果を求めることが容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の音響特性測定システムの要部を示す断面図と平面図である。
【図２】図１に示す音響特性測定システムのスペーサの配置を示す平面図と、スペーサの形状の例を示す斜視図である。
【図３】従来の音響特性測定システムの要部を示す断面図である。
【図４】本発明の実施例と参考例１，２とにおける剛性の低い被測定物の残響室法吸音率の測定結果を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例と参考例１とにおける剛性の高い被測定物の残響室法吸音率の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態の音響特性測定システムを、図１〜２に示している。図１（ａ）はこの音響特性測定システムの要部の断面図であって、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。図１（ｂ）はその平面図である。図２はその音響特性測定システムのスペーサの配置を示す平面図である。残響室１の床面１ａに複数のスペーサ２が設けられ、それらのスペーサ２の上に、被測定物支持用の網材３が載置されている。網材３は、平板状の外形を有しており、可撓性の部材ではない。スペーサ２の高さは、所定の空気層の厚さから網材３の厚さを引いたものとする。すなわち、網材３の厚さとスペーサ２の高さとの和が、被測定物４の実際の使用時に被測定物４の背後に存在する空気層の厚さと一致するように、スペーサ２の高さが決められる。この構成によると、被測定物４の背後に所定の厚さ、すなわち実際の使用時と同様の厚さの空気層が存在する状態の吸音効果を求めることができる。なお、網材３の外周縁に接する位置に、例えば金属製のフレーム５が配置されている。また、図１（ａ）に模式的に示すように、残響室１内には、音響特性測定用の少なくとも１つの発音体（スピーカー６）と複数の集音器（マイクロフォン７）とが配置されている。
【００１２】
図１，２に示す音響特性測定システムの技術的意義について説明すると、従来は、図３に示すように、残響室１の床面１ａ上に複数のスペーサ２を配置して、そのスペーサ２上に被測定物４を直接載置していた。しかし、例えば吸音性の不織布のように柔らかくて剛性の低い被測定物４を用いる場合には、スペーサ２とスペーサ２との間で被測定物４が垂れ下がるため、被測定物４の背後の空気層が部分的に薄くなり、実際の使用時と同様な空気層は形成されない。仮に、極めて多くのスペーサ２を配置すると、被測定物４の垂れ下がりを抑制することができると考えられる。しかし、被測定物４がほとんど垂れ下がらない程度にスペーサ２を配置するためには、非常に多くのスペーサ２が必要であり、コストの上昇を招くとともに、スペーサ２を配置する作業が極めて煩雑になる。
【００１３】
それに対し、図１，２に示す本実施形態では、従来と比べてスペース２の数を増やす必要はなく、スペーサ２の上に金網のような網材３を載置するだけよいので、コストの上昇や作業の繁雑さは小さく抑えられる。そして、被測定物４が吸音性の不織布のような柔らかく剛性の低い部材であっても、網材３によって容易に被測定物４の垂れ下がりを抑制することができる。網材３は多数の小さな網目（開口部分）を有しているため、被測定物４の吸音効果をほとんど損なうことはない。したがって、この構成によると、被測定物４の背後にほぼ一定の厚さの空気層が存在し、実際の使用状態に即した音響特性（吸音効果）が容易に求められる。
【００１４】
以上説明した音響特性測定システムの詳細な実施例について説明する。本発明では、平面的な面積が１ｍ2以上の被測定物４を対象として、残響室法吸音率のような音響特性を測定する。本実施例の被測定物４は、平面形状が面積１ｍ2の正方形であり、厚さが４．５ｍｍの吸音性不織布である。スペーサ２は、図２（ａ）に示すように、残響室１の床面１ａの、被測定物４の平面形状に対応する正方形の領域Ｒ（被測定物４が配置される領域）に１７個配置されている。具体的には、正方形の領域Ｒの各辺に沿って５個のスペーサ２が均等な間隔でそれぞれ並ぶように配置されている。各辺の両端部のスペーサ２はその辺に直交する辺の端部のスペーサ２を兼ねているため、正方形の外周に沿って１６個のスペーサ２が存在する。さらに、この正方形の領域Ｒの中心位置に１個のスペーサ２が配置されている。こうして、本実施例では合計１７個のスペーサ２が配置されている。スペーサ２は、ウレタンやエラストマーのように防振効果を有する材料からなることが好ましい。スペーサ２の形状は図２（ｂ）に示す円柱状や図２（ｃ）に示す多角柱状など様々な形状であってよく、その平面形状の面積は１ｃｍ2〜４０ｃｍ2であることが好ましい。スペーサ２の平面形状の面積が小さ過ぎると、網材３を載置した時に水平に保持することが困難である。また、平面形状の面積が大き過ぎると、被測定物４の背後に位置する空気層の体積を十分に確保できなくなるおそれがある。スペーサ２の高さは、被測定物４の実際の使用時における、被測定物４の背後の空間（空気層）の厚さ（例えば１０ｍｍ）から、網材３の厚さ（例えば３．５ｍｍ）を差し引いたもの（この場合、６．５ｍｍ）である。
【００１５】
前述した正方形の領域Ｒにおいて複数のスペーサ２の上に載置される網材３は、金属（ステンレス鋼線全般、硬鋼線、亜鉛めっき鉄線等）からなるか、あるいは樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロン（商標）等）からなる。網材３の好ましい形態は、フラットトップ織金網（滑面式金網）、平織金網、クリンプ織金網、ロッククリンプ織金網、トンキャップ織金網(長目金網)等の金網、または前述した樹脂材料により一体成形された網状成形品である。本実施例では、網材３はステンレス鋼線からなるフラットトップ織金網（滑面式金網）である。そして、網材３の好ましい寸法および特性は以下の通りである。
【００１６】
【表１】
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ここで、厚さは網材３の最大厚さである。線径は網材３を構成する線（例えばステンレス鋼線）の太さである。メッシュは、網材３の網目の数を表す単位であり、一つの方向に沿って見た時に長さ２５．４ｍｍ（１インチ）の範囲に存在する網目（開口部分）の数である。開き目は、網材３を構成する線と線の間の空間の長さ、すなわち、隣り合う線の近接縁部同士の間の間隔であって、線自体の太さを含まない寸法である。開き目＝（２５．４ｍｍ／メッシュ数）−線径である。空間率（open area）は、網目における空間（開口部分）の面積の割合であり、空間率＝｛（開き目）2／（開き目＋線径）2｝×１００である。本実施例の網材３は、空間率が５８％で、厚さが３．５ｍｍ、線径が１．２ｍｍ、メッシュ数が５個／インチ、開き目が３．８８ｍｍである。
【００１７】
ここで、網材３の厚みが０．２ｍｍ以下である時、網材３の線径が０．０５ｍｍ以下である時、または網材３のメッシュ数が２個/インチ未満である時には、網材３上に被測定物４を載置した際に、網材３がひずみ、床面１ａと被測定物（吸音材）４との間に一定の厚さの空間を形成することが困難になる傾向がある。また、網材３の厚みが１０ｍｍ以上である時、または網材３の線径が８ｍｍ以上である時にも、床面１ａと被測定物（吸音材）４との間に、所定の厚さの空間を形成することが困難になる傾向がある。これらの場合には、被測定物４の背後に空気層が存在する状態での音響特性を精度良く求めることはできない。また、網材３のメッシュ数が１５個/インチ以上である時には、網材３の通気性が低いため、被測定物（吸音材）４と残響室の床面１ａとの間に位置する空気層を加味した被測定物４の音響特性を正確に得ることが困難になる傾向がある。
【００１８】
さらに、本実施例では、前述した正方形の領域Ｒの外側に、網材３の外周縁に接するように、例えばアルミニウムなどの金属からなり反射性を有するフレーム５が配置されている（図１参照）。このフレーム５は被測定物４の側部端面を実質的に覆う。それにより、被測定物４の側部端面における吸音効果を抑えている。一般に、吸音材の側部端面が開放された状態で吸音材が使用されることはあまり無いと思われるため、その側部端面の吸音効果を抑えることにより、実際の使用時に即した音響効果が得られやすい。
【００１９】
残響室１内には、少なくとも１つのスピーカー６と、複数のマイクロフォン７とを配置している。図１（ａ）には模式的に示しているが、複数のマイクロフォン７は、ＪＩＳ  Ａ  １４０９に記載された方法で配置されている。
【００２０】
以上説明した本実施例の音響特性測定システムを用いて、柔らかく剛性が低い吸音性の不織布を被測定物４として、その音響特性の１つである残響室法吸音率を測定した結果を図４に示す。図４には、参考例１として、残響室１内にスペーサ２を配置し、網材３を用いることなく、被測定物４をスペーサ２の上に直接載置した状態で、残響室法吸音率を求めた結果も示している。また、参考例２として、残響室１内にスペーサ２も網材３も配置せず、被測定物４を残響室１の床面１ａに直接載置した状態で、残響室法吸音率を求めた結果を示している。参考例１による残響室法吸音率の測定結果は、参考例２による残響室法吸音率の測定結果と比べてさほど大きな違いは無い。すなわち、参考例１では、スペーサ２を用いているにもかかわらず、被測定物４の背後の空気層による吸音効果があまり作用していない。これに対し、本実施例では、参考例１，２と比較して、特に６３０Ｈｚから４ｋＨｚの周波数帯域の音に関する残響室法吸音率が高くなっている。これは、被測定物４の背後に位置する空気層の吸音効果を含む結果であり、被測定物４の実際の使用状態に即した吸音効果を示すものである。そして、本実施例では、残響室法吸音率のピークが参考例１，２と比べて低周波数側にシフトしている。これは、被測定物４の背後に位置する空気層の吸音効果に基づくものであると考えられる。
【００２１】
上記の実施例で用いた不織布は、ポリプロピレンをメルトブローン法で加工して作製した不織布であり、吸水率は１６％であり、かさ密度は３１ｋｇ/ｍ3であり、表面積が４０００ｍｍ2となるように形成したものであり、不織布の圧縮方向の寸法が２５％低減するまで圧縮するための圧縮応力（２５％圧縮応力）が測定下限以下（測定不可）で、５０％低減するまで圧縮するための圧縮応力が０．０９Ｎ/ｃｍ2の材料からなる。吸水率の測定は以下のようにして行う。すなわち、表面積が４０００ｍｍ2となるように形成した不織布を水面下５０ｍｍの位置で−６３５ｍｍＨｇまで減圧し、３分間保持した。続いて大気圧に戻し３分間経過した後に、吸水した試験片の重量を測定し、以下の式から試験片の吸水率を算出した。
吸水率[％]={(Ｗ２―Ｗ１)/Ｗ１}×１００
Ｗ１：浸せき前の試験片の重量(g)
Ｗ２：浸せき後の試験片の重量(g)
【００２２】
また、本実施例の音響特性測定システムを用いて、不織布に比べて剛性が高い吸音性の多孔質材のシート（株式会社イノアックコーポレーション製カームフレックス）を被測定物４として、残響室法吸音率を測定した結果を図５に示す。図５には、参考例１として、残響室１内にスペーサ２を配置し、網材３を用いることなく、被測定物４をスペーサ２の上に直接載置した状態で、残響室法吸音率を求めた結果も示している。図５に示す実験結果を見ると、参考例１と本実施例とでほぼ同等の残響室法吸音率が求められている。剛性が高い被測定物４の場合には、網材３を用いなくても、スペーサ２とスペーサ２の間で被測定物４が垂れ下がりにくい。そのため、残響室１内の被測定物４の背後に、スペーサ２の高さと網材３の厚さの和に対応した、ほぼ一定の厚さの空気層が形成される。従って、前述したように網材３を用いて被測定物４を支持して測定した本実施例の残響室法吸音率と、網材３を用いずスペーサ２のみによって被測定物４を支持して測定した参考例１の残響室法吸音率との差が小さい。
【００２３】
このように、網材３を用いた本実施例によると、網材３を用いない参考例１に比べて常に残響室法吸音率が上昇するというわけではない。参考例１でも比較的精度良く残響室法吸音率が測定できる場合には、本実施例でも参考例１と概ね同様な結果が得られる。この点について説明すると、参考例１に比べて常に残響室法吸音率が上昇する測定結果が得られる場合に、常に良好な測定精度が得られるわけでは無い。すなわち、被測定物４の剛性によっては、参考例１でも被測定物４がスペーサ２とスペーサ２との間においてあまり垂れ下がらず、空気層の吸音効果を加味した比較的精度の良い測定結果が得られる場合がある。そのような場合に、参考例１よりも高い残響室法吸音率が求められると、むしろ測定精度が悪いと言える。これに対して本実施例では、図５に示すように被測定物４の剛性が高く参考例１でも残響室法吸音率を精度良く求められる場合には、参考例１と同程度の測定結果が得られる。すなわち、図５において、本実施例で参考例１に近い測定結果が得られていることは、むしろ本実施例の残響室法吸音率の測定の信頼性が高いことを示している。そして、図４に示すように、被測定物の剛性が低く参考例１では残響室法吸音率を精度良く求められない場合には、本実施例によると、参考例１よりも高い（空気層の吸音効果を加味した）残響室法吸音率を精度良く求められる。このように、図４，５に示す実験結果から、本実施例によると、被測定物の剛性にかかわらず音響特性の良好な測定が行えることがわかる。
【００２４】
以上説明したように、参考例１では、被測定物４の剛性に依って、実際の使用状態に即した残響室法吸音率を求めることが可能な場合（図５の場合）と、それが困難な場合（図４の場合）とがある。しかし、本実施例によると、被測定物４の剛性の高さに左右されず、適切に実際の使用状態を再現して精度良く音響特性（例えば残響室法吸音率）を求めることができるという優れた効果が得られる。
【００２５】
以上説明した本発明に係る音響特性測定は、ＪＩＳ Ａ １４０９中に依拠しない環境および条件であっても、音響特性を評価可能な環境および条件の下であれば実施可能である。例えば、残響室内でなく、その他の建造物の屋内、または屋外であっても、音響特性を評価可能な環境および条件の下であれば、本発明を適用可能である。また、マイクロフォンやスピーカーの数や設置位置や設置方向等についても、音響特性を評価可能である限り、任意に設定可能かつ変更可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１      残響室
１ａ    床面
２      スペーサ
３      網材
４      被測定物
５      フレーム
６      スピーカー（発音体）
７      マイクロフォン（集音器）
Ｒ      領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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