(57)【要約】【課題】本発明は、低域の周波数伝送特性が平坦となるオーディオルームを提供することを目的とする。【解決手段】本発明のオーディオルーム１０は多面体１４の室の外壁の内側に作られる多面体を内壁多面体１６とし、前記内壁多面体１６の少なくとも１つの平面が、外壁１４と前記平面の間に吸音材を充填して成る背面吸音層１１を備え、内壁多面体１６に反射部１３と背面吸音層１１が露出する吸音開口部１２を設け、吸音開口部１２の周における背面吸音層１１の垂直断面を吸音断面１５とし、吸音断面１５を介して室内空間と背面吸音層１１が通ずるようにし、吸音断面１５の総面積の４倍の面積が内壁多面体１６の表面積以上となるように構成される。【選択図】図１
2019131954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多面体の室の外壁の内側に作られる多面体を内壁多面体とし、前記内壁多面体の少なくとも１つの平面が、前記外壁と前記平面の間に吸音材を充填して成る背面吸音層を備え、前記平面に反射部と前記背面吸音層が露出する吸音開口部を設け、前記吸音開口部の周における前記背面吸音層の垂直断面を吸音断面とし、前記吸音断面を介して室内空間と前記背面吸音層が通ずるようにし、前記吸音断面の総面積の４倍の面積が前記内壁多面体の表面積以上となるように構成されることを特徴とするオーディオルーム。
【請求項２】
前記室で再生する音楽信号の最低周波数があって前記背面吸音層を伝播する前記最低周波数の音波の強さが１０ｄＢ減衰する距離を減衰距離とし、前記内壁多面体の一つの平面に複数の前記吸音開口部があって一つの前記吸音開口部から前記背面吸音層を経由して別の前記吸音開口部に到達する距離が前記減衰距離より小さくならないことを特徴とする請求項１に記載のオーディオルーム。
【請求項３】
前記吸音開口部の周と内壁多面体の辺の距離が前記減衰距離の半分より小さくない前記周の部分の前記背面吸音層の垂直断面のみを前記吸音断面とすることを特徴とする請求項１または２に記載のオーディオルーム。
【請求項４】
前記吸音開口部の面積を前記吸音断面の面積と同程度以上としたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のオーディオルーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は低域における周波数伝送特性が平坦となるオーディオルームに関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオルームの残響時間は快適な音を聴くために室の容積に応じて周波数が低いほど残響時間が長くなるように設計されていた。その一例が容積と残響時間推奨値として非特許文献１（頁１３４）に記載がある。
【０００３】
本出願人が共著した非特許文献２には前記残響時間の推奨値に従った従来オーディオルームの設計法が解説されている。その要点を直方体のオーディオルームの床から見た一点透視図の概要を記した図５を用いて説明する。
【０００４】
（オーディオルームの構造）
直方体のオーディオルーム５０の内壁に反射部５３と吸音開口部５２を備え外壁５４と反射部５３の間に吸音材を充填して背面吸音層５１を設け、吸音開口部５２の面積を室５０の表面積に平均吸音率を乗じた面積と等しくするように設計する。
【０００５】
(吸音率の設計）
非特許文献２（頁１０８）に記載あるように前記推奨残響時間を参照して前記平均吸音率を求めるが、ここでは前記平均吸音率を０．２として設計を説明する。
【０００６】
（室の表面積の設計）
図５の上が正面でありオーディオルーム５０の寸法が奥行き３．５ｍ、幅３ｍ、高さ２ｍとして説明をする。オーディオルーム５０の表面積は（３．５ｍ×３ｍ＋３ｍ×２ｍ＋２ｍ×３．５ｍ）×２で計算され４７平方メートルとなる。
【０００７】
（吸音開口部の面積の設計）
オーディオルーム５０の表面積４７平方メートルに前記平均吸音率０．２を乗じた９．４平方メートルが吸音開口部５２の総面積となる。
【０００８】
（吸音開口部の幅の設計）
吸音開口５２は側壁に１０箇所、天井に３箇所に設け、夫々の長さは天井の高さ２ｍとオーディオルーム５０の幅３ｍとなるので吸音開口５２の長さの総計は（１０×２ｍ＋３ｍ×３）で計算され２９ｍとなる。
吸音開口５２の面積は（２９ｍ×吸音開口５２の幅（ｍ））であるので、これを前記９．４平方メートル等値して吸音開口５２の幅を計算すると凡そ０．３ｍ（模型では３ｃｍ）となる。
【０００９】
（背面吸音層の厚み）
背面吸音層５１の厚みは、非特許文献２（頁１０９）に記載のように前記オーディオルーム５０の最長辺の長さの１／５０程度としていて、従来例では推奨する厚みは、最長辺が奥行きの３．５ｍであるので（３．５ｍ÷５０）で計算され凡そ７ｃｍとなる。模型では０．７ｃｍとなるが市販品発泡ウレタン規格の都合上１ｃｍ厚とした。
【００１０】
（模型実験）
前記平均吸音率の目標値を０．２とした１／１０模型を作り平均吸音率を計測した結果を図６に、周波数伝送特性を計測した結果を図７に示す。従来オーディオルーム模型周波数伝送特性７１は、非特許文献２（２頁から１１頁）に掲載の周波数伝送特性の測定値と比べてもオーディオ業界で常識的に期待される特性を呈している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５７−２４７５１号広報
【特許文献２】特開２０１５−２１９４２９号広報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】電気音響学  二村忠元共著  オーム社  頁１３４
【非特許文献２】リスニングルームの音響学  石井伸一郎共著  誠文堂新光社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来オーディオルーム模型周波数伝送特性計測値３１をよく観察すると４０Ｈｚと６０Ｈｚと１８０Ｈｚに１０ｄＢにも及ぶ特性曲線の山谷が見られ音質に著しい劣化をもたらす懸念が残るという課題があった。
【００１４】
そこで、本発明は係る従来の問題を解決して、低域の周波数伝送特性が平坦となるオーディオルーム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】
【００１５】
上記の問題を解決して目的を達成するために、多面体の室の外壁の内側に作られる多面体を内壁多面体とし、前記内壁多面体の少なくとも１つの平面が、前記外壁と前記平面の間に吸音材を充填して成る背面吸音層を備え、前記平面に反射部と前記背面吸音層が露出する吸音開口部を設け、前記吸音開口部の周における前記背面吸音層の垂直断面を吸音断面とし、前記吸音断面を介して室内空間と前記背面吸音層が通ずるようにし、前記吸音断面の総面積の４倍の面積が前記内壁多面体の表面積以上となるように構成されることを特徴とする。
このように設計することで壁面ならびに天井面の低域の吸音力が増加し固有振動の制動が良く効くようになり室の平均吸音率は１に近づき完全吸音の室が出来るので低域の周波数伝送特性を平坦にすることが可能になる。
【００１６】
本発明のオーディオルームは前記室で再生する音楽信号の最低周波数があって前記背面吸音層を伝播する前記最低周波数の音波の強さが１０ｄＢ減衰する距離を減衰距離とし、前記内壁多面体の一つの平面に複数の前記吸音開口部があって一つの前記吸音開口部から前記背面吸音層を経由して別の前記吸音開口部に到達する距離が前記減衰距離より小さくならないことが望ましい。
このように構成することによって前記吸音断面に入射した音波は前記背面吸音層を伝播しながら１０ｄＢ以上減衰してから室内に戻るので完全吸音が発現し低域の周波数伝送特性を平坦にすることが可能になる。
【００１７】
本発明のオーディオルームは前記吸音開口部の周と内壁多面体の辺の距離が前記減衰距離の半分より小さくない前記周の部分の前記背面吸音層の垂直断面のみを前記吸音断面とすることが望ましい。
このような構成とすることによって前記吸音開口部が前記内壁多面体の辺に近接して設けられた場合、前記吸音開口の前記吸音断面に入射した音は十分減衰しないまま前記辺で反射され、前記音の入射した前記吸音開口から前記室に戻るので吸音効果が得られない。前記辺に近接した前記吸音断面を吸音力計算から除外すると室の吸音力を過大に評価することを避けることができ低域の周波数伝送特性を平坦にすることが可能になる。
【００１８】
本発明のオーディオルームは前記吸音開口部の面積を前記吸音断面の面積と同程度以上としたことが望ましい。
このような構成とすることによって室内空間の音波が前記吸音開口部の抵抗を受け反射することなく前記背面吸音層に効率良く伝播し低域の周波数伝送特性を平坦にすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のオーディオルームによれば低コストで低域の周波数伝送特性を平坦にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るオーディオルームの一構成例を示す概略図であり（Ａ）はオーディオルームの平面図、（Ｂ）はオーディオルームの斜視図。
【図２】本発明に係る実施例１の構成例を示す一点透視図。
【図３】本発明に係る実施例１の平均吸音率特性を示す図。
【図４】本発明に係る実施例１の周波数伝送特性を示す図。
【図５】本発明に係る従来オーディオルームの一構成例を示す一点透視図。
【図６】本発明に係る従来オーディオルームの模型の平均吸音率特性を示す図。
【図７】本発明に係る従来オーディオルームの模型の周波数伝送特性を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図１を参照して低域の固有振動の制動のメカニズムを説明する。図１（Ａ）は本発明に係る直方体のオーディオルームの一構成例の平面図で図面の上を正面とする。図１（Ｂ）は本発明に係る直方体のオーディオルームの一構成例の斜視図で図面の右上を正面とする。
【００２２】
（室の構造）
外壁１４の内側に内壁多面体１６を想定し、外壁１４と内壁多面体１６の間に背面吸音層１１を構成し背面吸音層１１の表面に吸音開口部１２と反射部１３を配置した構造を持つ直方体のオーディオルーム１０で説明する。
【００２３】
（低音吸音メカニズム）
従来の設計では吸音開口部１２の部分が低域高域の全周波数帯域の音を吸音するものと考えていたが、これは室内が拡散音場となる高域の周波数帯域では正しく、本発明が対象とする低域の周波数帯域では音が平面波として壁に入射するので吸音メカニズムは、前記拡散音場の場合と異なり、吸音断面１５の部分が吸音に寄与するものとなり前記吸音メカニズムは本出願人の出願である特許文献２に記載している。
【００２４】
（吸音断面の吸音力）
特許文献２に記載有るように、平面波の入射に対して吸音断面１５は、吸音断面１５の面積がｓ平方メートルであった場合、最大でｓの４倍の４ｓメートルセービンの吸音力を発現する。従って吸音開口部１２の周にできる吸音断面１５の面積を全ての吸音開口部１２に対して加算した面積の４倍がオーディオルーム１０の内壁多面体１６の面積と同じ、もしくは以上になるように吸音断面１５を設計するとオーディオルーム１０の内壁多面体１６の平均吸音率を１に近づけることができる。
【００２５】
（吸音開口部の間隔の設計）
吸音開口部１２から入射した音は隣接する別の吸音開口部１２に伝播し室内に放射されるが伝播距離が短いと前記入射した音は十分に減衰せず前記別の吸音開口部１２から室内に戻ってしまうので壁面での吸音効果は期待できなくなる。しかし、前記入射した音が前記別の吸音開口部１２に到達するまでに１０ｄＢ以上に減衰するようにすれば前記別の吸音開口部１２から室内に戻る音響パワーは前記入射した音の１０分の１以下になるので吸音率は０．９以上となり十分な吸音力が発現すると期待できる。背面吸音層１１を構成する吸音材料の種類により前記伝播減衰量は異なるので材料ごとに減衰量を実測するなどして吸音開口部１２の間隔を決めるのが良い。
【００２６】
（吸音断面の例外処理）
吸音開口１２の周に吸音断面１５が形成されるが内壁多面体１６の辺に前記減衰距離の半分以下に接近して有る前記周の部分は例外処理的に吸音断面１５が形成されないとするのが良い。吸音開口１２から入射した音は背面吸音層１１を伝播し前記辺で反射し音が入射した元の吸音開口１２に戻り室内に放射される。この間の音の伝播距離は前記減衰距離より小いと前記入射した音の１０分の１以上の音響パワーが室内に戻るので前記吸音開口１２の吸音力は急激に減少するので上記のような吸音断面に対する例外処理をするのが良い。背面吸音層１１を構成する吸音材料の種類により前記伝播減衰量は異なるので材料ごとに減衰量を実測するなどして上記例外処理の可否を判断するのが望ましい。
【００２７】
(吸音開口部の幅の設計）
吸音開口部１２の面積が小さいと吸音開口部１２で音響抵抗や音響質量に起因する音波の反射が起こり室内に音響パワーが戻るなどし低域の吸音に悪影響を及ぼすので吸音開口部１２の面積は吸音断面１５の面積と同程度以上とするのが良い。また非特許文献２に記載ある従来法で設計しても良い。
【実施例１】
【００２８】
図２は実施例１の直方体の室の床から望んだ透視図で図の上が正面である。オーディオルーム２０の寸法を、奥行き３．５ｍ、幅３ｍ、高さ２ｍであるとし、一般には床は板の間にするので吸音開口部２２を左右壁に各々３箇所、前後壁に各々２箇所、天井に３箇所設けて１／１０の模型を設計、試作し音響特性を測定し低域の平均吸音率と周波数伝送特性の山谷を観察し低域の固有振動が制動されていることを確認した。
【００２９】
（音響材料と構造）
反射部２３は厚さ２ｃｍの合板で作ることを想定し模型は２ｍｍの合板で作った。背面吸音層２１は厚さ２０ｃｍのグラスファイバ板を使うことを想定し模型では２ｃｍの発泡ウレタン板を用いた。吸音開口部２２は前記グラスファイバーを前記室に露出させることを想定し模型では前記発泡ウレタンを露出するようにした。
【００３０】
（吸音断面の総面積の式）
吸音開口２２の形状は細長い長方形であり前記長方形の短辺は天井、壁、床のいずれかの端面に近接しているので前記短辺は前記吸音断面の例外処理を適応して吸音断面の形成から除外する。
オーディオルーム２０の前後左右の側壁上にある吸音断面２５の数は１０箇で、夫々の吸音断面２５の周の長さは天井の高さ２ｍの倍の４ｍであるので吸音断面２５の長さの側壁総計は（４ｍ×１０）と計算され４０ｍとなる。
天井にある吸音断面２５の数は３で長さはオーディオルーム２０の幅３ｍの２倍の６ｍであるので吸音断面２５の長さの天井総計は（６ｍ×３）と計算され１８ｍとなる。
従って、吸音断面２５の長さの合計は（４０ｍ＋１８ｍ）で計算され５８ｍとなり吸音断面２５の総面積の式は（５８ｍ×背気吸音層２１の厚み（ｍ））となる。
【００３１】
（内壁多面体の面積の計算）
オーディオルーム２０の内壁多面体１６の面積すなわち表面積は、室の寸法が奥行き３．５ｍ、幅３ｍ、高さ２ｍであるので（３．５ｍ×３ｍ＋３ｍ×２ｍ＋２ｍ×３．５ｍ）×２で計算され４７平方メートルとなる。
【００３２】
（背面吸音層の厚みの計算）
吸音断面２５の総面積の４倍を前記表面積の４７平方メートルと等置すると、５８×背気吸音層２１の厚み×４＝４７の式が得られ、これを解いて、前記背面吸音層の厚みは凡そ０．２ｍと計算されるので、背面吸音層１１の厚みを２０ｃｍ（模型では２ｃｍ）とした。
【００３３】
（吸音開口部の幅の計算）
吸音開口部２２の幅は背気吸音層２１の厚み２０ｃｍ以上とするのが良いので３０ｃｍ（模型では３ｃｍ）とした。
【００３４】
（模型実験用の背気吸音層の材料）
背気吸音層２１の材料を３２Kg／立方メートルのグラスファイバと想定して１／１０模型実験用の材料は、模型と実物の音響吸音材料の吸音特性の相似性を確保するために、通気抵抗が前記グラスファイバの１０倍となる発泡ウレタンを用いた。
【００３５】
（背面吸音層を２０ｃｍにした平均吸音率の測定）
図３は背面吸音層２１を２０ｃｍにした本実施例１の平均吸音率計測結果のグラフでありオーディオルーム模型吸音率計測値３１は６０Hzから１２０Ｈｚまでの周波数帯域で０．９以上となっており図６に示した従来オーディオルーム模型吸音率計測値６１が０．６以下である事と比べても低域の固有振動が良く制動されていると認められる。
【００３６】
（背面吸音層を２０ｃｍにした周波数伝送特性の山谷）
図４は背面吸音層を２０ｃｍにした本実施例１の周波数伝送特性計測結果のグラフでありオーディオルーム模型周波数伝送特性計測値４１と従来オーディオルーム模型周波数伝送特性計測値７１を重ねて示した図である。オーディオルーム模型周波数伝送特性計測値４１では従来オーディオルーム模型周波数伝送特性計測値７１にある４０Ｈｚと６０Ｈｚと１８０Ｈｚの山谷は数デシベル以下に減少もしくは消滅していることが観察され低域の固有振動が良く制動されて低域の周波数伝送特性が平坦な室が実現できていると認められる。
【００３７】
なお、上記の実施の形態では内壁多面体１６が直方体としたが吸音断面１５の面積が変らないように前記直方体の左右面を内側に傾けて構成し、床面を広くするなどの利便を得ながらも固有振動の制動能力を保ったまま低域の周波数特性の平坦な室が実現できる。
【００３８】
なお、上記の実施の形態で何れの反射部１３を如何様に傾斜させようと固有振動の制動能力には直接影響は無く吸音断面１５の総面積が内壁多面体１６の表面積に対して４倍となるよう構成すれば固有振動の制動能力を保ったまま低域の周波数伝送特性の平坦な室が実現できる。
【００３９】
なお、上記の実施の形態では何れの吸音開口部１２の形状を四角形としたが、前記形状は多角形や円などでも良く吸音断面１５の総面積が内壁多面体１６の表面積に対して４倍となるよう構成すれば固有振動の制動能力を確保でき低域の周波数伝送特性の平坦な室が実現できる。
【００４０】
なお、上記の実施例１では背面吸音層２１を３２Ｋｇ／立方メートルの密度のグラスファイバで構成した模型実験であったが、前記グラスファイバの密度が４８Ｋｇ／立方メートルや２４Ｋｇ／立方メートルなどであっても材料固有の前記減衰距離の値を使って設計すれは固有振動の制動能力を確保でき低域の周波数伝送特性の平坦な室が実現できる。
【００４１】
なお、前記減衰距離を１０ｄBの減衰を基準にして定義したが前記１０ｄｂ以外の数値を用いても良く、特に１０ｄB以上の減衰を基準に前記減衰距離を定義すれば、固有振動の制動能力をより高め低域の周波数伝送特性の平坦な室が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係るオーディオルームは低域の周波数伝送特性が平坦であって、同時に低域の固有振動が制動されており、聴く場所による音質の変化が小さい室としても有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１０、２０、５０  オーディオルーム
１１、２１、５１  背面吸音層
１２、２２、５２  吸音開口部
１３、２３、５３  反射部
１４、２４，５４  外壁
１５、２５  吸音断面
１６  内壁多面体
３１、６１  オーディオルーム模型吸音率計測値
４１、７１  オーディオルーム模型周波数伝送特性計測値
【図１】
2019131954.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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