(57)【要約】  【課題】新規な防音機能を発揮する防音材を提供することを目的とする。  【解決手段】防音材１は、順に設置された、第一導電強磁性体層１０と、帯電絶縁体層２０と、第二導電強磁性体層３５と、を備え、帯電絶縁体層２０の帯電部２２と、第一導電強磁性体層１０及び第二導電強磁性体層３５とは電気的に絶縁されており、音波により第一導電強磁性体層１０、帯電絶縁体層２０及び第二導電強磁性体層３５の何れかが振動することで、第一導電強磁性体層１０と第二導電強磁性体層３５において磁場が変化し、音波のエネルギーを熱エネルギーとして失わせることで防音する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
順に設置された、第一導電強磁性体層と、帯電絶縁体層と、第二導電強磁性体層と、を備え、
前記帯電絶縁体層の帯電部と、前記第一導電強磁性体層及び前記第二導電強磁性体層とは電気的に絶縁されており、
音波により前記第一導電強磁性体層、前記帯電絶縁体層及び前記第二導電強磁性体層の何れかが振動することで、前記第一導電強磁性体層と前記第二導電強磁性体層において磁場が変化し、音波のエネルギーを熱エネルギーとして失わせることで防音することを特徴とする防音材。
【請求項２】
前記帯電絶縁体層は、前記第一導電強磁性体層及び前記第二導電強磁性体層により静電遮蔽及び磁気遮蔽されていることを特徴とする請求項１記載の防音材。
【請求項３】
前記第一導電強磁性体と前記帯電絶縁体との間に第一隙間層が形成されると共に、前記帯電絶縁体と前記第二導電強磁性体との間に第二隙間層が形成され、
前記第一導電強磁性体層及び前記第二導電強磁性体層が前記帯電絶縁体層に対してそれぞれ相対的に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の防音材。
【請求項４】
前記第一隙間層及び前記第二隙間層は、シリコンゲル層又はシリコンゴム層であることを特徴とする請求項３記載の防音材。
【請求項５】
前記帯電絶縁体層は、前記第一導電強磁性体層と一体に設置された第一帯電絶縁体層と、前記第二導電強磁性体層と一体に設置された第二帯電絶縁体層と、を備え、
前記第一帯電絶縁体層と前記第二帯電絶縁体層とは、真空層である隙間層を挟んで対向設置され、前記第一帯電絶縁体層と前記第二帯電絶縁体層との間に作用するクーロン力である斥力が周囲の大気圧と釣り合うように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の防音材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防音材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から種々の防音材が提供されており、例えば、下記特許文献に開示されている。従来の防音材は、音波を反射させて音が透過しないように遮る遮音材（コンクリート、鉄板等）や、音のエネルギーを摩擦による熱エネルギーに変換して、音波としてのエネルギーを減衰させる吸音材（グラスウール、ウレタンフォーム等）が主として使用されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１３１０１３号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１２２０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、基本的に遮音性能は面密度（質量則）に基づくため、遮音性能を高めるためには、遮音材の大型化や重量化を招いてしまう。また、従来の吸音による防音性能にも限界があった。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、新規な防音機能を発揮する防音材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明に係る防音材は、順に設置された、第一導電強磁性体層と、帯電絶縁体層と、第二導電強磁性体層と、を備え、前記帯電絶縁体層の帯電部と、前記第一導電強磁性体層及び前記第二導電強磁性体層とは電気的に絶縁されており、音波により前記第一導電強磁性体層、前記帯電絶縁体層及び前記第二導電強磁性体層の何れかが振動することで、前記第一導電強磁性体層と前記第二導電強磁性体層において磁場が変化し、音波のエネルギーを熱エネルギーとして失わせることで防音することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る防音材によれば、音波の振動により導電強磁性体層において磁場が変化し、音波のエネルギーを熱エネルギーとして失わせることで音波のエネルギーを低減させ、防音効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態に係る防音材の断面図である。
【図２】図２は、本発明の第一実施形態に係る防音材の分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の第二実施形態に係る防音断熱材の断面図である。
【図４】図４は、本発明の第二実施形態に係る防音断熱材の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について説明する。本実施形態では、防音材において、音波により導電強磁性体層において磁場を変化させて渦電流損失及びヒステリシス損失からなる鉄損（磁気損失）を発生させ、音のエネルギーをジュール熱に変換し減少させる（熱エネルギーとして失わせる）ことで防音することを特徴とする。
【００１０】
（第一実施形態）
以下、図１及び図２を参照しながら、本発明の第一実施形態について説明する。防音材１は、順に設置された、第一導電強磁性体層１０と、帯電絶縁体層２０と、第二導電強磁性体層３５と、これらの周縁を覆って設置されたシールフレーム４０とを備えている。なお、図２においては、シールフレーム４０を省略して示している。
【００１１】
第一導電強磁性体層１０及び第二導電強磁性体層３５は、鉄板であるが、導電性を有する強磁性体の板であれば、例えば、ニッケルやフェライト等の適宜他の素材を用いることができる。
【００１２】
第一導電強磁性体層１０と帯電絶縁体層２０との間には、第一隙間層１５が形成されており、本実施形態では、両者に密着するシリコンゲル層が設置されている。第一隙間層１５が存在することで、第一導電強磁性体層１０と帯電絶縁体層２０とは相対的に振動が可能となる。
【００１３】
第一隙間層１５は、第一導電強磁性体層１０と帯電絶縁体層２０とが相対的に振動可能となるように柔軟性があり、比誘電率が高く、絶縁体の素材であれば、適宜他の素材を用いることができる。例えば、第一隙間層１５を空気層としても良いが、絶縁破壊強度の大きなものが望ましく、シリコンゴム層でも良い。
【００１４】
帯電絶縁体層２０は、順に設置された第一絶縁体層２１と、第一帯電部２２と、第二絶縁体層２５とを備えている。第一絶縁体層２１及び第二絶縁体層２５は、薄板状であり、高耐熱・高耐寒性ポリイミドフィルムであるカプトン（登録商標）で構成される。
【００１５】
第一帯電部２２は、第一絶縁体層２１の内側の表面にメッキにより銅箔を形成してからエッチングにより所定の部分を除去することで、矩形格子状に多数整列された円形銅箔部を形成する。
【００１６】
続いて、第一導電強磁性体層１０をマイナス極として、これら円形銅箔部の個々にコンタクトピンで高電圧を印加して接続を外すことで、多数のプラスに帯電した円形帯電領域２３が形成され、第一絶縁体層２１上に第一帯電部２２が形成される。本実施形態では、第一帯電部２２の表面電荷密度σは、σ＝1.0×10-4［C/m2］である。
【００１７】
続いて、第一帯電部２２の上から第一絶縁体層２１に第二絶縁体層２５を貼り合わせて設置することで、第一帯電部２２を第一絶縁体層２１と第二絶縁体層２５とで挟み込んだ帯電絶縁体層２０が形成される。
【００１８】
帯電絶縁体層２０と第二導電強磁性体層３５との間には、第一隙間層１５と同様に第二隙間層３０が形成されており、本実施形態では、シリコンゲル層が設置されている。この第二隙間層３０が形成されていることで、帯電絶縁体層２０と第二導電強磁性体層３５とは、相対的に振動可能となる。第一隙間層１５と同様に、第二隙間層３０は、軟らかい絶縁素材であれば良い。
【００１９】
シールフレーム４０は、導電性を有するワイヤーメッシュや金属シートで構成され、導電強磁性体層１０，３５と一体になって、防音材１の内部と外部とを静電遮蔽すると共に磁気遮蔽する。
【００２０】
これにより、第一帯電部２２の電荷による電場の影響が防音材１の外部に及ぶことがなく、第一帯電部２２による磁場の影響が防音材１の外部に及ぶことがない。なお、静電遮蔽を良好に実現するためには、防音材１の設置にあたって導電強磁性体層１０，３５をアースさせておくのが望ましい。
【００２１】
なお、シールフレーム４０を別途設置するのではなく、導電強磁性体層１０，３５の周縁部を折曲げることで、静電及び磁気的に遮蔽するように構成しても良い。
【００２２】
ここで、防音材１のサイズについて例示する。防音材１は、例えば、縦20cm、横10cmの板状である。第一導電強磁性体層１０及び第二導電強磁性体層３５の厚みは、0.5mm、第一隙間層１５及び第二隙間層３０の厚みは、1mm、第一絶縁体層２１及び第二絶縁体層２５の厚みは、75μmである。また、第一帯電部２２の円形帯電領域２３は、直径4mmの円が5mmピッチで格子状に形成されている。
【００２３】
続いて、防音材１の作用について説明する。このような構成の防音材１を音波が通過する場合、例えば、音の疎密波が図中左側から防音材１に入射してくる場合を想定する。
【００２４】
入射してくる音波は、まず、一部が入射表面で反射すると共に、一部が第一導電強磁性体層１０を透過する。このとき、板状の第一導電強磁性体層１０は、音波により厚み方向に振動し、第一帯電部２２に対して相対的に移動する。よって、第一導電強磁性体層１０において、磁場が変化して鉄損（渦電流損失及びヒステリシス損失）が発生することで、音波のエネルギーが熱エネルギーとして失われ、音が減少する。
【００２５】
さらに、第一導電強磁性体層１０を透過した音波は、帯電絶縁体層２０へと到達し、帯電絶縁体層２０が厚み方向に振動する。これにより、第一帯電部２２に対して相対的に移動する第一導電強磁性体層１０及び第二導電強磁性体層３５において、磁場が変化して鉄損が発生することで、音波のエネルギーが減少する。
【００２６】
また、帯電絶縁体層２０を透過した音波は、第二導電強磁性体層３５に到達し、第二導電強磁性体層３５は、厚み方向に振動する。これにより、第一帯電部２２に対して相対的に移動する第二導電強磁性体層３５には、鉄損が発生し、音波のエネルギーが減少する。
【００２７】
このように、防音材１を音波が通過する際、導電強磁性体層１０，３５において、渦電流損失及びヒステリシス損失が生じることによる吸音等により反対側へと透過する音のエネルギーが減衰するため、防音材１は、大きな防音効果を発揮する。
【００２８】
ここで、第一帯電部２２の表面電位Ｖ［V］は、Ｖ＝σｄ／ε0εsで（ｄ：絶縁体の厚み、ε0：真空の誘電率、εs：シリコンゲルの比誘電率）で求められる。本実施形態では、第一帯電部２２の表面電荷密度σ＝1.0×10-4［C/m2］、ｄが1.075mm（絶縁体層２１，２５の厚みが75μm、隙間層１５，３０の厚みが1mm）であるため、表面電位の平均Ｖ＝4049［V］となる。
【００２９】
第一帯電部２２の表面電荷密度σが大きければ、渦電流損失及びヒステリシス損失が大きくなり、防音性能を高めることができるため、第一帯電部２２の表面電位Ｖは、隙間層１５，３０において絶縁破壊を起こさない範囲内で大きくするのが、防音性能上は望ましい。
【００３０】
次に、防音材１の製造方法について説明する。まず、第一導電強磁性体層１０にシリコンゲル層である第一隙間層１５、第一絶縁体層２１を貼り付けて積層する。この状態で、上述したように、第一絶縁体層２１の一方の表面に第一帯電部２２を形成する。
【００３１】
続いて、第二絶縁体層２５を第一絶縁体層２１の第一帯電部２２が形成された面に貼り合わせることで、内部に電気的に絶縁された第一帯電部２２を有する帯電絶縁体層２０を形成する。
【００３２】
続いて、帯電絶縁体層２０の第二絶縁体層２５側に、シリコンゲル層である第二隙間層３０、第二導電強磁性体層３５を順次貼り付けて積層し、シールフレーム４０を設置することで、防音材１が製造される。
【００３３】
以上、第一実施形態に係る防音材１によれば、入射してくる音による振動で導電強磁性体層１０，３５における磁場が変化し鉄損を発生させることで、振動をジュール熱に変換し、音のエネルギーを低減させる防音機能を発揮することができる。
【００３４】
（第二実施形態）
次に、図３及び図４を参照しながら、本発明の第二実施形態について説明する。本実施形態では、真空層を形成し、防音機能に加えて断熱機能もさらに備えた防音断熱材２について説明する。
【００３５】
防音断熱材２は、順に設置された、第一導電強磁性体層５０と、第一帯電絶縁体層６０と、第二帯電絶縁体層８０と、第二導電強磁性体層９０と、導電強磁性体層５０，９０の周縁に設置されたシールフレーム９５とを備えている。なお、図４においては、シールフレーム９５を省略して示している。
【００３６】
第一導電強磁性体層５０及び第二導電強磁性体層９０は、上記第一実施形態と同様に、鉄板であり、適宜他の素材を用いることができる。
【００３７】
第一帯電絶縁体層６０は、絶縁体の表面を帯電させることで形成され、第一絶縁体層６１と第一帯電部６２とを備えている。第一絶縁体層６１は、第一実施形態と同様にカプトン（登録商標）のフィルムで構成される。
【００３８】
第一帯電部６２は、第一絶縁体層６１の片側表面にメッキにより銅箔を形成してからエッチングにより所定の部分を除去することで、多数整列された円形銅箔部を形成する。第一導電強磁性体層５０をマイナス極として、これら円形銅箔部の個々にコンタクトピンで高電圧を印加して接続を外すことで、多数のプラスに帯電した円形帯電領域６３が形成され、第一絶縁体層６１の一方の表面に第一帯電部６２が形成される。
【００３９】
第二帯電絶縁体層８０は、第一帯電絶縁体層６０と同じ構成であり、第二絶縁体層８１と、第二絶縁体層８１の一方の表面に形成された第二帯電部８２（円形帯電領域８３）とを備えている。本実施形態では、帯電部６２，８２の表面電荷密度σは、σ＝2.5×10-3［C/m2］である。
【００４０】
第一帯電絶縁体層６０と第二帯電絶縁体層８０とは、真空層の隙間層７０を挟んで、第一帯電部６２と第二帯電部８２とが向き合う姿勢で対向設置されている。隙間層７０は、第一帯電絶縁体層６０と第二帯電絶縁体層８０との間にシリコンゴム製のスペーサーフレーム７１を設置することで形成される。
【００４１】
第一導電強磁性体層５０の内側の表面と、第一帯電絶縁体層６０の第一帯電部６２が形成されていない外側の表面とは密着している。但し、図３に示すように、第一導電強磁性体層５０の周縁部分は周全体にわたって薄くなっており、第一帯電絶縁体層６０と干渉しないように、第一導電強磁性体層５０の内側表面が凹んだ周縁凹部５１が形成されている。
【００４２】
第二導電強磁性体層９０についても同様に、第二帯電絶縁体層８０と干渉しないように内側表面が凹んだ周縁凹部９１が形成されている。周縁凹部５１，９１と隙間層７０を形成することで、第一帯電絶縁体層６０と第二帯電絶縁体層８０とが相対的に厚み方向に振動可能となる。
【００４３】
ここで、一体に密着する第一導電強磁性体層５０と第一帯電絶縁体層６０との組を第一プレート１００、一体に密着する第二導電強磁性体層９０と第二帯電絶縁体層８０との組を第二プレート２００とすると、第一プレート１００と第二プレート２００とは、真空層（隙間層７０）を挟んで対向して設置されているため、両者には、近付く方向に大気圧力が作用する。
【００４４】
また、第一帯電絶縁体層６０と第二帯電絶縁体層８０とは、共に同種電荷のプラスに帯電されているため、第一プレート１００と第二プレート２００との間には、離れる方向にクーロン力である斥力が作用する。
【００４５】
一様に帯電された無限平面が対向設置される場合には、クーロン力は平面板間の隙間の長さに依存せず、表面電荷密度によって決まる。これに対して、本実施形態のように、円形帯電領域６３，８３を規則的に配列した場合には、クーロン力は、第一プレート１００と第二プレート２００との間の隙間の長さ（第一帯電絶縁体層６０と第二帯電絶縁体層８０との間の隙間の長さ）に依存し、隙間長さが変化すると、両者の間に作用する斥力が変化する。本実施形態では、隙間長さと斥力とは、隙間長さが増加すると、斥力が単調減少する関係である。
【００４６】
したがって、防音断熱材２が設置されている環境において、大気圧が変化すると、大気圧の変化に応じて第一プレート１００と第二プレート２００が内側や外側に撓んだりすることで隙間長さが変化し、常に大気圧に追従して釣り合うようにクーロンの斥力が変化する。
【００４７】
本実施形態では、上述したように、導電強磁性体層５０，９０の周縁内側表面に周縁凹部５１，９１が形成され、帯電絶縁体層６０，８０の周縁部分が密着していないため、帯電絶縁体層６０，８０の周縁部分が変形し易く、大気圧の変化に追従が容易となる。
【００４８】
シールフレーム９５は、第一実施形態と同様に、導電性を有するワイヤーメッシュや金属シートで構成され、導電強磁性体層５０，９０と一体になって、防音断熱材２の内部と外部とを静電遮蔽すると共に磁気遮蔽する。なお、静電遮蔽を良好に実現するためには、防音断熱材２の設置にあたって導電強磁性体層５０，９０をアースさせておくのが望ましい。
【００４９】
ここで、防音断熱材２のサイズについて説明する。防音断熱材２は、例えば、縦20cm、横10cmの板状である。第一導電強磁性体層５０及び第二導電強磁性体層９０の厚みは、0.5mm、第一絶縁体層６１及び第二絶縁体層８１の厚みは、50μm、隙間層７０の厚みは、0.8mmである。また、円形帯電領域６３，８３は、直径2mmの円が2.5mmピッチで正三角格子状（千鳥パターン）に多数整列して形成されている。
【００５０】
続いて、防音断熱材２の作用について説明する。第一実施形態と同様に、音波が図中左側から防音断熱材２に入射してくる場合を想定する。本実施形態においても、防音断熱材２に入射する音波により、第一プレート１００（第一導電強磁性体層５０及び第一帯電絶縁体層６０）や、第二プレート２００（第二導電強磁性体層９０及び第二帯電絶縁体層８０）が厚み方向に振動する。
【００５１】
そうすると、第一実施形態と同様に、第一導電強磁性体層５０や第二導電強磁性体層９０において、磁場が変化し鉄損（渦電流損失及びヒステリシス損失）が発生することで、音波のエネルギーが熱エネルギーとして失われる。
【００５２】
このように、防音断熱材２を音波が通過する際、導電強磁性体層５０，９０において、ジュール熱が発生することで、音のエネルギーが低減され、防音断熱材２は、大きな防音効果を発揮する。
【００５３】
ここで、第二実施形態における帯電部６２，８２の表面電位Ｖ＝σｄ／ε0εs（ｄ：絶縁体の厚み、ε0：真空の誘電率、εs：カプトン（登録商標）の比誘電率）に関して、帯電部６２，８２の表面電荷密度σ＝2.5×10-3［C/m2］、ｄが0.050mm（絶縁体層６１，８１の厚みが50μm）であるため、表面電位の平均Ｖ＝4154［V］となる。
【００５４】
このように、第二実施形態では、第一実施形態と同じ電圧であっても、表面電荷密度σが大きく、疎密波を伝える媒体が真空部にないので、より防音性能を高めることができる。また、第二実施形態では、隙間層７０が真空層であるため、熱の対流、伝導を抑え、高い断熱機能を発揮することもできる。
【００５５】
特に、本実施形態においては、隙間層７０内にスペーサー等の芯材を設置することなく、クーロン力である斥力を用いて真空層を維持しており、シンプルな構造を実現できると共に、芯材を介して熱伝導が行われたりすることなく、高い断熱性能を発揮することができる。
【００５６】
次に、防音断熱材２の製造方法について説明する。まず、第一導電強磁性体層５０を第一帯電絶縁体層６０の外側に貼り付けて積層すると共に、第二導電強磁性体層９０を第二帯電絶縁体層８０の外側に貼り付けて積層し、第一プレート１００と第二プレート２００とを形成する。
【００５７】
帯電部６２，８２を内側にした状態で、スペーサーフレーム７１を挟んで、第一プレート１００と第二プレート２００とを貼り合わせる。ここで、スペーサーフレーム７１により形成される隙間層７０を真空層とするため、円形帯電領域６３，８３の帯電作業や貼り合わせ作業は、真空チャンバー内で行う。
【００５８】
貼り合わせ後には、スペーサーフレーム７１により隙間層７０が密封される。続いて、シールフレーム９５を設置することで、防音断熱材２が製造される。
【００５９】
以上、第二実施形態に係る防音断熱材２によれば、入射してくる音による振動で導電強磁性体層５０，９０における磁場が変化して鉄損を発生させることで、振動をジュール熱に変換し、音のエネルギーを低減させる防音機能を発揮することができる。さらに、防音断熱材２は、隙間層７０が真空層であり、高い断熱機能を発揮することもできる。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、防音材や防音断熱材を構成する各部材の形状やサイズ、素材等は適宜変更可能である。
【００６１】
また、帯電絶縁体の帯電態様、すなわち、帯電領域の形状、サイズ、配列態様、配列ピッチ等も適宜変更可能である。但し、帯電領域の形状は、電荷が偏らないように、円形、楕円形又は正多角形状であるのが望ましい。
【００６２】
また、帯電絶縁体をマイナスに帯電しても良い。また、帯電方法についても、イオン注入に限らず、摩擦帯電、剥離帯電、誘導帯電、分極、絶縁体への帯電体の塗布等、適宜他の帯電方法を採用することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１      防音材
１０    第一導電強磁性体層
１５    第一隙間層
２０    帯電絶縁体層
２１    第一絶縁体層
２２    第一帯電部
２３    円形帯電領域
２５    第二絶縁体層
３０    第二隙間層
３５    第二導電強磁性体層
４０    シールフレーム
２      防音断熱材
５０    第一導電強磁性体層
５１    周縁凹部
６０    第一帯電絶縁体層
６１    第一絶縁体層
６２    第一帯電部
６３    円形帯電領域
７０    隙間層（真空層）
７１    スペーサーフレーム
８０    第二帯電絶縁体層
８１    第二絶縁体層
８２    第二帯電部
８３    円形帯電領域
９０    第二導電強磁性体層
９１    周縁凹部
９５    シールフレーム
１００  第一プレート
２００  第二プレート
【図１】
2020148789.tif 000003
【図２】
2020148789.tif 000004
【図３】
2020148789.tif 000005
【図４】
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