(57)【要約】【課題】多孔質型吸音機構における低周波性能の改善を図る。【解決手段】本発明の吸音体は、多孔質体層２と、多孔質体層２の表面（音源側）に積層された通気性を有する膜状吸音層３とを備えている。  多孔質体層２は、厚さが２５ｍｍで面密度が３２ｋｇ／ｍ３のグラスウールなどで形成されている。  膜状吸音層３は、厚さが３ｍｍで面密度が３４２ｇ／ｍ２の無機フェルト若しくは厚さが５ｍｍで面密度が５７０ｇ／ｍ２の無機フェルトなどで形成されている。  【選択図】図１
2008191506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質体層と、前記多孔質体層の表面に積層された通気性を有する膜状吸音層とを備えることを特徴とする吸音体。
【請求項２】
前記膜状吸音層は、不織布、フェルトおよび織物の何れか又はこれらの混合物から成ることを特徴とする請求項１記載の吸音体。
【請求項３】
前記不織布、前記フェルトおよび前記織物の素材を構成する繊維は、有機系材料、無機系材料および金属系材料の何れか又はこれらの混合物から成ることを特徴とする請求項２記載の吸音体。
【請求項４】
前記膜状吸音層は、散点状の穴が設けられたフィルムで形成されていることを特徴とする請求項１記載の吸音体。
【請求項５】
前記フィルムのベースは、有機系材料、無機系材料および金属系材料の何れか又はこれらの積層物から成ることを特徴とする請求項４記載の吸音体。
【請求項６】
前記膜状吸音層の面密度は、前記多孔質体層の低周波カットオフ周波数をｆＬ、前記多孔質体層の厚さをｄとしたときに、
ｍ≧ｆＬ×（４π２×ｄ）／（１．４×１０５）
の条件を満足することを特徴とする請求項１乃至請求項５何れか１項記載の吸音体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸音体に係り、特に省スペースが求められる鉄道車両、自動車、電気機器などから発生する騒音を効果的に吸収する場合に有用な吸音体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に吸音機構としては、共鳴器型、板（膜）振動型および多孔質型の３種類が知られている（例えば、非特許文献１参照）。これらの吸音機構のうち、共鳴器型と板（膜）振動型は吸音機構内部の構造が音波と共鳴することに基づいて音エネルギーを減衰させる機構であり、限られた周波数範囲でのみ極めて高い吸音性能を示すという特長がある。また、多孔質型吸音構造は多孔質体内を通過する空気の粘性抵抗に基づき音エネルギを減衰する機構であることから、特定の共鳴点を持たず、幅広い周波数範囲で比較的に高い吸音率を示すという特長がある。
【０００３】
一方、鉄道車両用、自動車用、電気機器用などの騒音対策においては、発生騒音の周波数が一定値ということは稀であることから、多孔質型吸音機構に見られるような幅広い吸音性能が望まれている。
【０００４】
しかしながら、多孔質型吸音機構においては、多孔質体の内部に空気の振動が生じない場合は、音エネルギーの減衰が生じないことから吸音が行われないという難点がある。特にこのような現象は低周波の吸音性能に顕著に現れることから、一般的に多孔質型吸音機構は低周波性能が悪いことで知られている。
【０００５】
このような多孔質型吸音機構の低周波性能を改善する方法としては、（イ）多孔質体の厚さを厚くする方法や（ロ）多孔質体の密度を高めるという方法が知られている。
【０００６】
しかしながら、車両や電気機器などにおいてはスペース効率を重視する傾向があるため、前述の（イ）の方法は現実に採用されることは稀であり、また、前述の（ロ）方法は、（イ）の方法と比較すると、吸音効果が小さいという難点がある。なお、これらの多孔質型吸音機構の構造パラメータが吸音性能に与える影響としてはＪＩＳＡ６３０１：２０００の付属書Ｊ．４．２項に一般的な説明が示されている。
【０００７】
【非特許文献１】「建築・環境音響学」  共立出版  １９９０年  第４章
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、このような点に着目してなされたもので、多孔質型吸音機構における低周波性能を改善し、省スペース性に優れた吸音体を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様である吸音体は、多孔質体層と、多孔質体層の表面に積層された通気性を有する膜状吸音層とを備えるものである。
【００１０】
本発明の第２の態様は、第１の態様である吸音体において、膜状吸音層は、不織布、フェルトおよび織物の何れか又はこれらの混合物から成るものである。
【００１１】
本発明の第３の態様は、第２の態様である吸音体において、不織布、フェルトおよび織物の素材を構成する繊維は、有機系材料、無機系材料および金属系材料の何れか又はこれらの混合物から成るものである。
【００１２】
本発明の第４の態様は、第１の態様である吸音体において、膜状吸音層は、散点状の穴が設けられたフィルムで形成されているものである。
【００１３】
本発明の第５の態様は、第４の態様である吸音体において、フィルムのベースは、有機系材料、無機系材料および金属系材料の何れか又はこれらの積層物から成るものである。
【００１４】
本発明の第６の態様は、第１の態様乃至第５の態様の何れかの態様である吸音体において、膜状吸音層の面密度は、多孔質体層の低周波カットオフ周波数をｆＬ、多孔質体層の厚さをｄとしたときに、ｍ≧ｆＬ×（４π２×ｄ）／（１．４×１０５）の条件を満足するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の態様乃至第７の態様の吸音体によれば、多孔質体層の表面（音源側）に、適度に通気性を有する膜状吸音層を設けることにより、厚みを殆ど変えることなく多孔質型吸音機構における低周波性能を改善することができる。従って、本発明の吸音体によれば、従来の多孔質体層と同等の厚さを有し、低周波領域から高周波領域に至る広帯域の周波数の騒音を効果的に吸収することができるから、省スペース化を図る鉄道車両、自動車若しくは電気機器等の騒音対策用として好適な吸音体を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の吸音体の好ましい実施の形態例について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明における吸音体の断面図を示している。同図において、本発明の吸音体１は、多孔質材料から成る多孔質体層２と、多孔質体層２の表面（音源側）に積層された通気性を有する膜状吸音層３とを備えている。ここで、膜状吸音層３の背面側に多孔質体層２を積層するのは、膜状吸音層３の部分が付加質量、すなわち錘の役割として作用し、多孔質体層２がバネ、すなわち空気バネの役割として作用し、膜振動による吸音を行わせるためである。
【００１８】
多孔質体層２は、難燃性を有する材料で形成されている。具体的には、面密度が３２ｋｇ／ｍ３（３２Ｋ）のグラスウール、ロックウールの何れかまたはこれらの混合物から成るもので形成されている。多孔質体層２は、厚さが１〜５０ｍｍのもので形成することが好ましい。ここで、厚さを１〜５０ｍｍとしたのは、厚さが１ｍｍ未満では多孔質体層２の骨格部分の振動による吸音効果が低下し、厚さが５０ｍｍを超えると板材としての振動が減少し、吸音効果が低下するからである。なお、吸音体としての強度とスペースファクターとを考慮すると、厚さが１０〜２５ｍｍのものが好適する。
【００１９】
このような構成の多孔質体層２においては、低周波数領域から高周波数領域までの広範囲に亘って吸音特性が優れており、また固体伝搬音や振動の低減にも効果的な制振性を発揮する。
【００２０】
膜状吸音層３は、適度に通気性を有するもので形成されている。また、膜状吸音層３は、厚さが３〜１０ｍｍのもので形成することが好ましい。
【００２１】
膜状吸音層３は、第１に、不織布、フェルトおよび織物の何れか又はこれらの混合物から成るもので形成することができ、不織布、フェルトおよび織物の素材を構成する繊維は、有機系材料、無機系材料および金属系材料の何れか又はこれらの混合物から成るもので形成することができる。この場合、繊維の平均的な間隔は、２０〜１２０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００２２】
ここで、膜状吸音層の厚さ（３〜１０ｍｍ）と繊維の平均間隔（２０〜１２０μｍ）との関係について説明すると、吸音効果は空気の通気量に依存するため、繊維間隔が一定であれば膜状吸音層の厚さが厚い程吸音効果が大きくなり、膜状吸音層の厚さが一定であれば繊維間隔が小さい程吸音効果が大きくなるという関係にある。
【００２３】
第２に、膜状吸音層３は、散点状の穴が設けられたフィルム（穴あきフィルム）で形成することができ、当該フィルムのベースは、有機系材料、無機系材料および金属系材料の何れか又はこれらの積層物から成るもので形成することができる。
【００２４】
なお、膜状吸音層３は、製品形態の自由度を向上させ、現場における施工を簡単にするため、接着剤の塗布等により、多孔質体層２と一体化することが好ましい。
【００２５】
ここで、通気性を有する膜状吸音層３に必要な要件について説明する。
【００２６】
先ず、多孔質体層２の表面に通気性が全く無い膜が設けられた場合は、その吸音性能は一般的な膜状吸音機構におけるものと同様となり、高周波性能が大きく損なわれる。しかし、多孔質体層２の表面に通気性が高い膜、すなわち粘性抵抗が低い膜が設けられた場合は、吸音性能は多孔質体層単体と殆ど変わらなくなる。従って、「適度に通気性を有する膜状吸音層に必要な要件としては、「面密度」と「通気量」の２つが考えられる。
【００２７】
しかして、膜状吸音層３の面密度は、背面（音源側と反対の面）に配置される多孔質体層２単体の吸音性能から推定することができる。具体的には、厚さがｄの多孔質体層２が単体で示す吸音性能の低周波端カットオフ周波数をｆＬとしたとき、膜状吸音層３の面密度ｍは、式１を満足する必要がある。
【００２８】
ｍ≧ｆＬ×（４π２×ｄ）／（１．４×１０５）・・・（１）
なお、（１）式は、膜状吸音機構の共鳴周波数の式から導出することができる。
【００２９】
ここで、膜状吸音層３の通気量の実測は困難であることから、通気量と相関の高い値として、膜状吸音層３の開口部径をパラメータとして用いている。なお、膜状吸音層３としては、平均的な繊維間隔が２０〜１２０μｍの範囲内にある不織布を使用することが好ましい。
【００３０】
図２は、本発明の実施例における吸音体の吸音特性を比較例と共に示した説明図である。同図において、横軸は周波数［Ｈｚ］、縦軸は残響室法吸音率［―］、Ｌ１は、厚さが２５ｍｍで面密度が３２ｋｇ／ｍ３のグラスウールから成る従来の吸音体（以下「比較例１という。）、Ｌ２は、厚さが２５ｍｍで面密度が６４ｋｇ／ｍ３のグラスウールから成る従来の吸音体（以下「比較例２」という。）、Ｌ３は、厚さが２５ｍｍで面密度が３２ｋｇ／ｍ３のグラスウール（比較例１のグラスウール「多孔質体層２」）の音源側に厚さが３ｍｍで面密度が３４２ｇ／ｍ２の無機フェルト（膜状吸音層３）を積層して成る本発明の吸音体（以下「実施例１」という。）、Ｌ４は、厚さが２５ｍｍで面密度が３２ｋｇ／ｍ３のグラスウール（比較例１のグラスウール「多孔質体層２」）の音源側に厚さが５ｍｍで面密度が５７０ｇ／ｍ２の無機フェルト（膜状吸音層３）を積層して成る本発明の吸音体（以下「実施例２」という。）におけるそれぞれの吸音特性を示している。
【００３１】
同図より、膜状吸音層３の背後に配置される多孔質体層２単体（比較例１）でのカットオフ周波数ｆＬは、Ｌ１で示すように、およそ１０００Ｈｚであることから、前述の式１から、膜状吸音層３の面密度としては２８２ｇ／ｍ２以上の重量があるものを使用することが好ましい。この結果、実施例１、２においては、Ｌ３、Ｌ４で示すように、共に全ての周波数帯域において比較例１、２（Ｌ１、Ｌ２）よりも吸音性能が改善しており、特に５００Ｈｚにおける比較例１（Ｌ１）と実施例２（Ｌ４）とを対比すると、０．３程度の吸音率が改善していることが判る。
【００３２】
図３は、グラスウールの厚さを図２に示すものより厚くした場合における吸音体の吸音特性を比較例と共に示した説明図である。同図において、横軸は周波数［Ｈｚ］、縦軸は残響室法吸音率［―］、Ｌ５は、厚さが５０ｍｍで面密度が３２ｋｇ／ｍ３のグラスウールから成る従来の吸音体（以下「比較例３」という。）、Ｌ６は、厚さが５０ｍｍで面密度が３２ｋｇ／ｍ３のグラスウール（比較例３のグラスウール「多孔質体層２」）の音源側に厚さが３ｍｍで面密度が３４２ｇ／ｍ２の無機フェルト（膜状吸音層３）を積層して成る本発明の吸音体（以下「実施例３」という。）、Ｌ７は、厚さが５０ｍｍで面密度が３２ｋｇ／ｍ３のグラスウール（比較例３のグラスウール「多孔質体層２」）の音源側に厚さが５ｍｍで面密度が５７０ｇ／ｍ２の無機フェルト（膜状吸音層３）を積層して成る本発明の吸音体（以下「実施例４」という。）におけるそれぞれの吸音特性を示している。
【００３３】
同図より、膜状吸音層３の背後に配置される多孔質体層２単体（比較例３）でのカットオフ周波数ｆＬは、Ｌ５で示すように、およそ６３０Ｈｚであることから、前述の式１から、膜状吸音層３の面密度としては１７８ｇ／ｍ２以上の重量があるものを使用することが好ましい。この結果、実施例３、４においては、Ｌ６、Ｌ７で示すように、共に全ての周波数帯域において比較例３（Ｌ５）よりも吸音性能が改善しており、特に３１５Ｈｚにおける比較例３（Ｌ５）と実施例４（Ｌ７）とを対比すると、０．２程度の吸音率が改善していることが判る。
【００３４】
なお、実施例１〜４で用いた膜状吸音層３としての無機フェルトの平均繊維間隔は、フェルト密度と繊維直径の測定結果から換算したところ、２０〜１２０μｍの範囲内にあった。
【００３５】
以上のように、本発明の吸音体によれば、多孔質体層の表面（音源側）に、適度に通気性を有する膜状吸音層を設けることにより、厚みを殆ど変えることなく多孔質型吸音機構における低周波性能を改善することができ、ひいては、省スペース化を図る鉄道車両、自動車若しくは電気機器等の騒音対策用として好適な吸音体を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
前述の実施例においては、図面に示した特定の実施の形態をもって本発明を説明しているが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、次のように構成してもよい。
【００３７】
第１に、前述の実施例においては、膜状吸音層として無機フェルトを使用した場合について述べているが、これに代えて、粗毛フェルト、植物繊維系フェルト、動物繊維系フェルト、合成繊維系フェルトの何れかまたはこれらの混合物から成るものを使用してもよい。
【００３８】
第２に、前述の実施例においては、多孔質体層としてグラスウールを使用した場合について述べているが、これに代えてロックウールなどの無機系繊維凝集体、セルロースファイバ、粗毛フェルト、獣毛フェルト、ＰＥＴ繊維フェルト、ポリエチレンフェルトなどの有機系繊維凝集体、金属系繊維凝集体の何れか、またはこれらの混合物から成るものを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例における吸音体の断面図。
【図２】本発明の実施例における吸音体の吸音特性を示す説明図。
【図３】本発明の実施例における吸音体の吸音特性を示す説明図。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・吸音体
２・・・多孔質体層
３・・・膜状吸音層
【図１】
2008191506.tif 000003
【図２】
2008191506.tif 000004
【図３】
2008191506.tif 000005