戸田建設

技術研究報告第31号

小林正明 *

部材とその構成による実務的吸音率の検討

土屋裕造 *

概要

内装部材の吸音率は、室の残響時間・遮音などの予測計算に必要で、対象室の室内表面積における割合が大きい部材の吸音率を正確に把握する必要がある。一般的な部材の吸音率データは文献などに記載されているものの、構成・配置によっては吸音率が変化し、定量的には不明な部分が多い。本報は、実務的吸音率を導くための種々の実験と検討を行ったので、今後の参考資料としてまとめて報告する。
１．畳の吸音率の検討
床を畳敷きとする室は、生涯学習施設や宗教施設の集会室・講堂など多くみられるが、談話や講話が主な使用目的となるため、残響時間の予測計算を含めた音響計画が必要であるが、畳の吸音率の文献データは少ない。本研究所では、現場の支援業務から代表的な畳について吸音率を測定する機会を得たので、畳吸音率データの一例として示す。
２．吸音材の配置による面積効果
吸音材料を建築の内装材として設置する場合、室の用途によっては吸音面と反射面を様々に組み合わせて残響調整を行うことも多いが、その組み合わせによって吸音率がどのように変化するかは残響設計上重要である。本研究所では、吸音面と反射面の組み合わせによる吸音率の変化に関する実験を行い、定量的な予測が可能であることを示した。

Examination of Practical Sound Absorption Coefficientby Material and the Composition
Yuzo TSUCHIYA*
Masaaki KOBAYASHI*

The sound absorption of the interior material is necessary for the forecast calculations of the reverberation time and the soundinterception, etc., and we should accurately understand the sound absorption of the material that in the indoor surface area of theobject room is large. The sound absorption changes according to the composition and arrangement, and there are quantitatively a lotof uncertain parts though the sound absorption data of a general material has been described to the document etc. We report various
experiments and the examinations to lead practical sound absorption, collectively as a reference.
1. Examination of sound absorption of Tatami mat
2. Area effect by arrangement of sound absorption material**技術研究所Technical Research Institute1

部材とその構成による実務的吸音率の検討

部材とその構成による実務的吸音率の検討

土屋小林

裕造 *
正明 *

区分を示す。最近は化学畳と建材畳床Ⅱ型の組み合わせ

１．はじめにを用いることが多い。この他、特殊な仕様として、通称

内装部材の吸音率は、室の残響時間・遮音などの予「柔道畳」などがある。

測計算に必要で、対象室の室内表面積における割合が大きい部材の吸音率を正確に把握する必要がある。一般的

表２．１

材料および構造による区分

な部材の吸音率データは文献などに記載されているものの、構成・配置によっては吸音率が変化し、定量的には不明な部分が多い。本報は、実務的吸音率を導くための種々の実験と検討を行ったので、今後の参考資料としてまとめて報告する。

２．畳の吸音率の検討
1.1

目的

生涯学習施設や宗教施設の集会室・講堂などにおいては、床を畳敷きとすることがある。このような室では談話や講話が主な使用目的となるため、音声の明瞭性が特2.3に重視される。また、競技エリアに畳が敷かれる柔道場

１）測定対象測定概要のようなスポーツ施設でも、審判の声の明瞭な聴き取り、測定対象とした畳の断面仕様を図２．１に示す。畳床

掛け声、および喚声などを考慮した適切な残響設計が必

は (A) 建材畳床Ⅱ型、(B) 同Ⅲ型および (C) 柔道畳の３要である。

種類である。畳表は３種類とも化学畳である。下地条以上のことから、畳の吸音特性を精度よく把握するこ件は、畳をコンクリート素面に直置きした場合および図とが重要となるが、残響計算などに用いる畳の吸音デー

２．２に示す厚さ約 100mm の下地材料の上に敷いた場

タは現段階では必ずしも充分とは言えず、断面仕様との合の２通りである。なお、畳 (B) では人着座の条件でも関係なども含め、データの蓄積が必要と考えられる。

測定した。

そこで、本報では、畳の断面仕様などに留意して実測した残響室法吸音率の結果をまとめ、畳を使用する室の音響設計資料のひとつとする。

2.2

畳の種類

一般的な畳の断面は畳表（たたみおもて）と畳床（たた み ど こ ） に 大 別 さ れ る 。 JAS で は 、畳 表 を 「い ぐさ」で作る本畳とそれ以外の化学畳に分類している。また、畳床は「稲わら」を原料として製造される畳床（JISA 5901）、インシュレーションボードとポリスチレンフォームで構成される建材畳床 (JIS A 5914) に分類されている。なお、建材畳床はインシュレーションボードのみを積層したもの ( Ⅰ型 )、インシュレーションボードとポリスチレンフォームを積層したもの ( Ⅱ型 )、並びにポリスチレンフォームを中心に上と下をインシュレーションボードで３層にしたもの ( Ⅲ型 ) に大きく分類される。表２．１に建材畳床の材料および構造による*

図２．１ 測定対象畳の断面仕様

技術研究所

2

戸田建設

技術研究報告第31号

２）設置状況による比較
３種類の畳について、直置きの場合と下地を敷いた場合の吸音率を図２．
５〜図２．
７にそれぞれ示す。なお、各図にはコンクリート素面に下地材料のみを敷いた場合図２．２の吸音率を併せて示した。

下地材料の断面仕様

図２．５より、畳 (A) の下地を敷いた場合の吸音率は、直置きの場合に生じた 500Hz 付近のピークがあらわれず、125Hz 付近では直置きに比べ 0.2 〜 0.3 程度上昇２）測定方法
図２．３に測定ブロックダイヤグラムを示す。測定はしている。ここで、同図中の▲で示した下地材料の吸音JIS A 1409(1998)「残響室法吸音率の測定方法」に準特性をみると、125Hz 付近でピークを持ち、他の周波拠し、当社技術研究所第２残響室１）で行った。測定周

数帯域では 0.1 程度でほぼ一定となる。これは板振動型

波数は 100Hz から 5kHz までの 1/3 オクターブバンドに近い吸音特性である。下地を敷いた場合の畳 (A) の吸毎とした。

音特性に 125Hz でピークがあらわれたことは、この下地材料の吸音特性が寄与したものと考えられる。また、
1kHz 以上の帯域では、同図中の○と●がほぼ一致し、下地材料の影響はほとんどみられない。
同様の傾向は、図２．６と図２．７より、畳 (B) と畳 (C)の場合にもみられる。すなわち、下地材料を敷いた条件での吸音率は、畳を直置きした場合に見られた 250Hz当たりのピークはあらわれないが、それよりも低い周波数領域で 0.2 〜 0.3 程度上昇し、125Hz 付近にピークが生じている。また、500Hz 以上では下地材料の有無に図２．３2.4よる差はほとんどみられない。

測定ブロックダイヤグラム（実線部）

測定結果

１）畳床の違いによる比較
図２．４に３種類の畳をコンクリート素面に直置きした場合の結果を示す。これより、建材畳床である畳 (A)と畳 (B) の吸音特性が同様の傾向を示すことがわかる。
すなわち、ピークが 1 箇所あらわれ、それより低い周波数帯域では吸音率が徐々に減少し、高い帯域では 0.3〜 0.4 程度でほぼ平坦となる。吸音率のピーク値は両者とも 0.6 程度であるが、ピークを示す周波数は畳 (A)が 500Hz で あ る の に 対 し 、畳 (B) は そ れ よ り も 低 い
250Hz 付近である。一方、畳 (C) では吸音率がピークとなる周波数帯域が 250Hz と 1kHz 付近の 2 箇所にあらわれる。また、全体的に畳 (A)、畳 (B) と比較して吸音率が小さい。

図２．５

建材畳床Ⅱ型 (A) の吸音率

図２．４

図２．６

建材畳床Ⅲ型 (B) の吸音率

畳の吸音率（コンクリート素面直置きの場合）

3

部材とその構成による実務的吸音率の検討

図２．９ 板状吸音構造の吸音特性の傾向
図２．７

柔道畳 (C) の吸音率
３）人の有無による比較
集会室や講堂などでは実用状態で人が着座する。そこで、建材畳床Ⅲ型について、着座した条件も測定した。測定は下地材料を敷いた場合のみで行い、着座人数

図２．８，図２．９に示すように、板状吸音構造の吸音を 30 名 /8 畳と 16 名 /8 畳とし、試験体の周囲に高さ特性の傾向２）３） は背後空気層が大きいほど共鳴周波数900mm のウェルを設置した。その結果を吸音率に換算が低い方に移動し、低音領域の吸音特性は大きくなり、して図２．10 に示す。これより、125Hz 以上の帯域で背後に多孔質吸音材料を充填すると吸音性能が大きくな人の有無による差が明らかであり、また、250Hz 以上ることが知られている。しかし、本実験では板状吸音構の帯域では着座人数による吸音率の差が 0.1 程度生じて造の表面側に畳を敷いた場合、畳の吸音特性に板状吸音いる。

構造の吸音特性が付加された結果となった。

図２．10 人の有無による吸音率（建材畳床Ⅲ型 (B)・下地あり）

2.5

まとめ

３種類の畳について、直置きの場合と下地を敷いた場合、並びに人が着座した場合の吸音率を測定・比較した。
その結果、畳床の断面仕様の違いにより吸音特性にかなりの差があること、下地の影響が低音域に生じることなどが実験的に把握できた。
図２．８

吸音機構と吸音特性4戸田建設

技術研究報告第31号

３．吸音材の配置による面積効果3.1

目的

吸音材料を建築の内装材として設置する場合、室の用途によっては吸音面と反射面を様々に組み合わせて残響調整を行うことも多い。吸音材料は、面積効果によって面積が小さくなるほど残響室法吸音率が大きな値を示すことはよく知られており４）、数値解析５）〜７）によっても図２．９ 板状吸音構造の吸音特性の傾向検証がなされてきた。一方、建築の内装には意匠的制約もあり、吸音面と反射面の様々な組み合わせが行われる
場合、その組み合わせによって吸音率がどのように変化

3.3するかは残響設計上重要であり、実験的な研究例もある

１）試料面積すべての場合

７）

吸音率測定結果。筆者等は、文献６）の面積効果算定図表をもとに、3.6m × 3.6m の面積すべてを試料と考えた場合の吸吸音面と反射面の組み合わせによる吸音率の変化に関す音率を図３．２に示す。全面を吸音面とした a) の場合は、る実験を行った。

1kHz 以上で吸音率は 0.8 を少し超える値でほぼ一定の特性を示した。吸音材を 50% 配置したⅰ ) の図をみると、3.2125˜250Hz の低音域付近と 4kHz の高音域付近の吸音

測定概要

吸音材はポリエステル繊維不織布８）32kg/m3、反射率はほとんど変化がないが、組み合わせの違いによって、材は成型合板を使用した。大きさは吸音材・反射材共に500˜2kHz 付近にかけて差異が現れている。また、吸音600mm × 600mm、 厚 50mm と し、 そ れ ら を 3.6m

材が細かく分散されるに従い、1kHz 付近を中心に吸音× 3.6m の木枠の中に様々に組み合わせて設置した。実率が大きい山なりの吸音特性を示し、その度合いが大き験は、前２．項同様、当社技術研究所残響室１）で、図２．３くなっている。

で示す測定ブロックダイヤグラムにより、JIS A 1409
２）吸音材のみに換算した場合「残響室法吸音率の測定方法」に準じて行った。
吸音材と反射材の組み合わせ配置例を図３．
１に示

吸音材と反射材の組み合わせによる吸音率から反射材す。％は全体に対する吸音材の割合を表す。図１の a) 〜 l)分の吸音率を差し引いて面積補正した吸音材の吸音率をはすべて厚 50mm である。

図３．３に示す。1:1 における c) 市松模様配置と j) 独立配置を比較すると、独立配置の方が 0.05 〜 0.10 程度大きくなっており、1:2 においても、その差異は小さくなるものの同様の結果となった。吸音材の組み合わせで1:1，1:2，1:3，1:6 を比較すると、1:2 〜 1:6 は吸音率の周波数特性にほとんど差異がなく、1:1 は 800、1kHz付近で 0.07 〜 0.11 大きい結果となった。

図３．２−ⅰ ) 各配置による吸音率の比較＜試料面積全体＞ − 吸音材が 50% の場合

5

部材とその構成による実務的吸音率の検討

図３．４

図３．２−ⅱ ) 各配置による吸音率の比較＜試料面積全体＞ − その他

3.5

面積効果予測図表と実験値の比較

まとめ

今回の実験で、吸音面と反射面の組み合わせによる等価吸音面積の違いの程度が把握できた。また、境界積分方程式を用いた解析から作成した面積効果算定図表と実験値との比較をし、市松模様では図表から離れ、独立配置では近づくことを確認した。前者の要因については、今後更に実験を行い検証していく予定である。

４．おわりに今回の報告では、部材とその構成による吸音率についての一例を示した。
畳に関しては、今回の実験で畳の吸音率についてある程度の予測は可能だが、建築条件などで構成する材料や断面仕様が異なるので、さらなるデータの蓄積が望まれる。
面積効果については、今回の測定結果と面積効果予測図表より、精度よい予測が可能であることを示すことができた。
以上のデータが今後の音響計画・設計の参考となれば

図３．３ 各配置による吸音率の比較＜吸音材のみに換算＞幸いである。
【参考文献】
11.4

2345

面積効果算定図表との比較

文献６）に示された面積効果算定図表に、
Ｅ λ ＝ ２ （λ ／ ａ ＋ λ ／ ｂ ）（ λ ：波 長 、ａ， ｂ：6矩 形 辺 長 ） に そ れ ぞ れ の 条 件 を 代 入 し て 、実 験 値 の500Hz の吸音率をプロットしたものを図３．
４に示す。

7

ポリエステル不織布の 500Hz における垂直入射吸音率αが 0.3 の場合、市松模様の実験値は図表からやや離れた値を示したが、今回の独立配置の実験値は、図表に近8づく値を示すことが確認できた。

6

渡邉他「戸田建設㈱技術研究所音響実験施設の音響特性」
日本建築学会大会学術講演梗概集 1983.10「音響材料の特性と選定日本建築学会編」日本建築 学会編「建築・環境音響学」前川純一
Kosten Acustica、10. 400-411. 1960鬼束、川上他「積分方程式を用いた吸音面近傍音場の解析」
日本音響学会建築音響研究会資料 AA1992-22
河井他「吸音面の面積効果の解析」日本音響学会建築音響研究会資料 AA2002-22
河 井 、田 中 他 「境 界 積 分 方 程 式 に よ る 吸 音 材 の 面 積 効果の予測について」日本音響学会建築音響研究会資料AA2003-08
島田、鈴木陽一他「ポリエステル繊維不織布を用いた吸音クサビの試作とその音響性能」日本音響学会講演論文集
2003.9 2-P-13