音響構造体および定在波低減パネル

【課題】搬送や設置の負担および製造コストを大きくすることなく、低域から高域までの各モードの定在波を低減する技術的手段を提供する。
【解決手段】音響構造体６の側面２１，２２，２３，２４の内側には空洞２６−Ｎがある。複数の音響構造体６を部屋９０の壁１と壁２の間に並べて配置した場合、壁１と壁２の間の距離Ｄ１とほぼ同じ長さＤ１の空洞２６’−ｋを有する定在波低減パネル１０が形成される。空洞２６’−ｋ内に定在波ＳＷ_１が入射すると、定在波Ｗ_１とほぼ同じ周波数を有し且つ定在波Ｗ_１に対して位相が１８０度回転した定在波ＳＷ_１’が空洞２６’−ｋから隙間Ｇ１およびＧ２を介して放射される。これにより、定在波ＳＷ_１が低減する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響空間における音響障害を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
壁に囲まれた音響空間では、平行対面する壁間で音が繰り返し反射することによって定在波が発生し、この定在波がブーミングやフラッターエコーなどの音響障害を発生させることがある。この種の音響障害の発生を防ぐ技術を開示した文献として、たとえば、特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１に開示された音響構造体は、部屋の内壁や天井などに設置して利用されるものである。この音響構造体は、全体として平面をなすように並列配置された複数の角筒状のパイプを有している。部屋内において発生した音が、この音響構造体のパイプの開口を介してパイプ内の空洞に入射すると、各空洞内において各空洞の共鳴周波数に応じた定在波が発生し、この定在波がパイプの開口から音響空間に向けて放射される。この結果、開口の近傍において、散乱効果および吸音効果が発生し、部屋内における定在波が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３０７４４号公報
【特許文献２】特開２０１０−８４５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に開示された音響構造体は、壁間の距離が当該音響構造体のパイプよりも著しく長い部屋に設置される場合がある。この場合、音響構造体の設置先の部屋において１次モードや２次モードなどの長い波長を有する定在波が発生し、この定在波が空洞内に入射しても、空洞内において共鳴現象が発生せず、１次モードや２次モードなどの長い波長を有する定在波を低減させることができなかった。一方、部屋における壁間の距離とほぼ同じ長さの空洞を有する音響構造体を部屋内に設置すれば、そのような長い波長を有する定在波を低減させることができる。しかしながら、そのようなあまりに長い空洞を有する音響構造体は、設置先への搬入や設置が容易でないという問題がある。また、想定される各種の部屋の大きさ、形状に合わせて多くの種類の音響構造体を製造すると製造コストが高くなるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような背景の下に案出されたものであり、設置先の音響空間への搬送や設置の負担および製造コストを大きくすることなく、音響空間において発生する低域から高域までの各モードの定在波を低減できるような技術的手段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】
【０００７】
本発明は、一方向に延在し且つその延在方向の一端および他端が開口している空洞を有する音響構造体であって、当該音響構造体と他の音響構造体とを連結した場合に当該音響構造体の空洞と他の音響構造体の空洞とが繋がって１つの空洞となるように構成されている音響構造体を提供する。
【０００８】
本発明によると、音響構造体を適切な個数だけ連結することにより、設置先である音響空間の壁間の距離に相当する長さの連続した空洞を持った定在波低減パネルを構成することができる。従って、部屋の寸法に対応した個別の設計を行う手間が省ける。さらに、搬入や設置の負担および製造コストを大きくすることなく、波長の長い定在波を低減させる技術的手段を音響空間に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の第１実施形態である定在波低減パネルを部屋に設置した状態を下方から見た図である。
【図２】同定在波低減パネルを部屋に設置した状態を側方から見た図である。
【図３】同定在波低減パネルをなす音響構造体の斜視図である。
【図４】定在波低減パネルによる定在波の低減の原理を示す図である。
【図５】この発明の第２実施形態である音響構造体を示す斜視図である。
【図６】この発明の第３実施形態である音響構造体とその設置の態様を示す図である。
【図７】この発明の第４実施形態である音響構造体とその設置の態様を示す図である。
【図８】この発明の第５実施形態である音響構造体とその設置の態様を示す図である。
【図９】吊り下げボルトが立設された音響構造体を示す斜視図である。
【図１０】音響構造体と吊持部材とを示す斜視図である。
【図１１】この発明の他の実施形態である音響構造体を示す図である。
【図１２】この発明の他の実施形態である音響構造体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である定在波低減パネル１０を部屋９０の内装天井５側に設けた状態を定在波低減パネル１０の下方の床面側から見た図である。また、図２は、この状態を部屋９０の側方から見た図である。図３は、定在波低減パネル１０をなす複数の音響構造体６の１つを示す斜視図である。図１および図２の例において、定在波低減パネル１０の設置先の音響空間である部屋９０は、天井スラブ７０の下の空間と当該部屋９０とを隔てる内装天井５と、この内装天井５と対向する床７１と、内装天井５および床７１に直交する壁１，２，３，４とにより囲まれている。そして、この部屋９０では、対向する一対の壁１および２が距離Ｄ１だけ離れており、もう一対の壁３および４が距離Ｄ２だけ離れている。
【００１１】
図３に示すように、音響構造体６は、互いに向き合った平行な長方形状の側面２１および２２と、これらの側面２１および２２の両側において互いに向き合った平行な正方形状の側面２３および２４とにより囲まれた直方体をなしている。そして、音響構造体６において側面２１，２２，２３，２４により囲まれた内側には、側面２１，２２と平行な４つの仕切面２５−Ｍ（Ｍ＝１〜４）により仕切られた５つの空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）がある。音響構造体６における空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）の延在方向の一端および他端は、開口部となっている。
【００１２】
図１および図２に示すように、本実施形態では、ｉ個（図１および図２の例ではｉ＝５）の音響構造体６を隣り合う音響構造体６の空洞２６−Ｎ同士が繋がって１つの空洞２６’−Ｎとなるように空洞２６−Ｎの延在方向に連結したものを、１つの音響構造体列１１とする。そして、ｊ列（図１および図２の例ではｊ＝４）の音響構造体列１１を空洞２６−Ｎの延在方向と交差する方向に沿って結合したものを、定在波低減パネル１０とする。この定在波低減パネル１０は、壁１および２の各々との間に隙間Ｇ１およびＧ２ができるように内装天井５に沿って配置されている。この定在波低減パネル１０をなすｊ列の音響構造体列１１における空洞２６’−Ｎの延在方向の長さ（図１におけるＤ１方向の長さ）は、ｊ列の音響構造体列１１の全てについて同じである。１つの部屋９０に定在波低減パネル１０として設置する音響構造体６の総数ｉ×ｊは、ｉ×ｊ個の音響構造体６を部屋９０の内装天井５に沿って並べた場合に内装天井５のほぼ全面を占めることができる程度の数にするとよい。
【００１３】
以上が、定在波低減パネル１０とその定在波低減パネル１０をなす音響構造体６の構成の詳細である。この定在波低減パネル１０によると、部屋９０の壁１，２間の音波の繰り返し反射により発生するｎ（ｎ＝１，２…）次モードの定在波ＳＷ_ｎ（ｎ＝１，２…）を低減させることができる。以下、これらのｎ（ｎ＝１，２…）次モードの定在波ＳＷ_ｎ（ｎ＝１，２…）のうちの最も長い波長λ_１を持った１次モードの定在波ＳＷ_１に着目し、定在波低減パネル１０によってこの定在波ＳＷ_１が低減される理由について説明する。
【００１４】
図４に示すように、部屋９０において発生する１次モードの定在波ＳＷ_１の波長λ_１は、壁１，２間の距離Ｄ１の２倍になる。そして、この１次モードの定在波ＳＷ_１は、定在波低減パネル１０における音響構造体列１１と壁１および２の各々との隙間Ｇ１，Ｇ２を介して音響構造体列１１の空洞２６’−Ｎ内に入射する。ここで、空洞２６’−Ｎの長さＤ１’が部屋９０の壁１，２間の距離Ｄ１とほぼ同じである場合、空洞２６’−Ｎの共鳴周波数も定在波ＳＷ_１の周波数とほぼ同じになる。よって、この場合、空洞２６’−Ｎ内に定在波ＳＷ_１が入射すると、空洞２６’−Ｎ内において共鳴現象が発生する。空洞２６’−Ｎ内において共鳴現象が発生すると、定在波ＳＷ_１とほぼ同じ周波数を有し且つ定在波ＳＷ_１に対して位相が１８０度回転した定在波ＳＷ_１’が空洞２６’−Ｎから隙間Ｇ１およびＧ２を介して放射される。これにより、隙間Ｇ１およびＧ２の近傍においては、互いに逆相でほぼ同じ波長λ_１，λ_１’を有する音波ＳＷ_１，ＳＷ_１’同士が打ち消しあう。その結果、部屋９０における定在波ＳＷ_１が低減される。
【００１５】
以上説明した実施形態によると、部屋９０の定在波ＳＷ_１を低減させるような空洞２６’−Ｎを有する定在波低減パネル１０を、適切な数の音響構造体６を連結することによって簡単に作ることができる。また、本実施形態によると、部屋９０のものと異なる様々な形状、大きさの部屋の定在波の低減に最も好適な定在波低減パネル１０を、各種の部屋の大きさ、形状に合わせた多くの種類の音響構造体６を準備するのに比べて安いコストで作ることができる。
【００１６】
＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態である音響構造体６Ａを示す斜視図である。この音響構造体６Ａは、２つの音響構造体６（図３）を対にし、その対をなす音響構造体６を、各々の空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）の延在方向を交差させるように積層したものである。
【００１７】
本実施形態では、部屋９０の内装天井５に沿って並べた場合に内装天井５のほぼ全面を占めることができる程度の個数の音響構造体６Ａを以下の２つの条件を満足するように格子状に連結したものを、定在波低減パネル１０として内装天井５の下に固定する。
ａ１．壁１，２間の向きに沿って隣り合う音響構造体６Ａにおける上側の音響構造体６の空洞２６−Ｎ同士が繋がって１つの空洞２６’−Ｎとなること。
ｂ１．壁３，４間の向きに沿って隣り合う音響構造体６Ａにおける下側の音響構造体６の空洞２６−Ｎ同士が繋がって１つの空洞２６’−Ｎとなること。
【００１８】
本実施形態によると、次のような効果が得られる。部屋９０内では、壁１及び２間の方向（Ｘ方向）の定在波と、壁４及び５間の方向（Ｙ方向）の定在波と、内装天井５及び床７１間の方向（Ｚ方向）の定在波とが発生する。音響構造体６Ａによると、これら３種類の定在波のうち、壁１及び２間の方向（Ｘ方向）の定在波と壁４及び５間の方向（Ｙ方向）の定在波とが除去（緩和）される。また、通常は、部屋９０内における床７１には家具や什器が置かれるので、内装天井５及び床７１間の方向（Ｚ方向）の定在波は、特別な吸音材を用いなくても比較的容易に除去（緩和）される。従って、部屋９０内に音響構造体６Ａを備え付けることにより、部屋９０内において発生する定在波の全てをほぼ完全に抑制することができる。なお、内装天井５及び床７１間の方向（Ｚ方向）の定在波の除去（緩和）を促す物が部屋９０内にない場合は、音響構造体６Ａにおける壁面を向く面に拡散体（凹凸形状の反射体）や吸音材を適宜設置すればよい。
【００１９】
＜第３実施形態＞
図６（Ａ）は、本発明の第３実施形態である音響構造体６Ｂを示す斜視図である。この音響構造体６Ｂの空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）は、同寸法の台形状の側面６１および６２と長短２種類の寸法の長方形状の側面６３および６４とにより囲まれており、空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）の一端および他端の開口面は、長方形状の両側面６３および６４のうち幅の長い方の側面６４と鋭角に交差している。
【００２０】
図６（Ｂ）に示すように、本実施形態では、奇数個（図６（Ｂ）の例では５個）の音響構造体６Ｂを隣り合う音響構造体６Ｂの空洞２６−Ｎ同士が繋がって１つの空洞２６’−Ｎとなり且つ側面６３と側面６４の天地が互い違いになるように連結したものを、音響構造体列１１とする。そして、一又は複数の音響構造体列１１を、壁１，２に最も近い側の音響構造体６Ｂの側面６４を内装天井５に向けて内装天井５の下に固定したものを、定在波低減パネル１０とする。
【００２１】
本実施形態では、音響構造体列１１として連結される各音響構造体６の各々を部屋９０の内装天井５の下に固定する場合において、壁１に最も近い側の音響構造体６Ｂの位置をその音響構造体６Ｂの側面６４の端が壁１に接するようにして位置決めすると、その音響構造体６Ｂの側面６３の端と壁１の間に隙間Ｇ１’ができる。また、壁２に最も近い側の音響構造体６Ｂの位置をその音響構造体６Ｂの側面６４の端が壁２に接するように位置決めすると、その音響構造体６Ｂの側面６４の端と壁２の間に隙間Ｇ２’ができる。よって、本実施形態によると、定在波低減パネル１０の設置を効率よく行うことができる。また、部屋９０の壁面の側から内装天井５が見えないように、定在波低減パネル１０を設置することができる。
【００２２】
＜第４実施形態＞
図７（Ａ）は、本発明の第４実施形態である音響構造体６Ｃを示す斜視図である。この音響構造体６Ｃの空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）は、同寸法の平行四辺形状の側面６５および６６と同寸法の長方形状の側面６７および６８とにより囲まれている。そして、空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）の一端の開口面は側面６７および６８のうち一方の側面６７と、空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）の他端の開口面は側面６７および６８のうち他方の側面６８と各々鋭角に交差している。
【００２３】
図７（Ｂ）に示すように、本実施形態では、複数個（図７（Ｂ）の例では６個）の音響構造体６Ｃを、隣り合う音響構造体６Ｃの空洞２６−Ｎ同士が繋がって１つの空洞２６’−Ｎとなり且つ側面６７と側面６８の天地が揃うように連結したものを、音響構造体列１１とする。そして、一又は複数の音響構造体列１１を部屋９０の内装天井５の下に固定したものを定在波低減パネル１０とする。
【００２４】
本実施形態では、音響構造体列１１として連結される各音響構造体６の各々を部屋９０の内装天井５の下に固定する場合において、壁１に最も近い側の音響構造体６Ｂの位置をその音響構造体６Ｂの側面６７の端が壁１に接するようにして位置決めすると、その音響構造体６Ｂの側面６８の端と壁１の間に隙間Ｇ１”ができる。よって、本実施形態によると、定在波低減パネル１０の設置を効率よく行うことができる。
【００２５】
＜第５実施形態＞
図８は、本発明の第５実施形態である定在波低減パネル９０を部屋１０の天井側に設けた状態を部屋９０の側方から見た図である。本実施形態では、定在波低減パネル１０をなすｉ×ｊ個の音響構造体６が、部屋の内装天井５に対して間隔を空けて設置されている。本実施形態では、ｉ×ｊ個の音響構造体６の各々を、以下に示す態様によって部屋９０の内装天井５の下に固定する。
【００２６】
第１の態様では、図９に示すように、音響構造体６の側面２３における４隅のやや内側に吊り下げボルト４０，４１，４２，４３を立設し、この吊り下げボルト４０，４１，４２，４３の上端を内装天井５に固定する。この態様では、隣り合う音響構造体６の空洞２６−Ｎの境界部分が密閉されるように、音響構造体６の側面２１，２２，２３，２４の端部の外側に環状のゴムなどを巻回するとよい。
【００２７】
第２の態様では、図１０に示すように、音響構造体６の端部を収容できる程度の収容枠３７を持った吊持部材７により音響構造体６の端部を連結する。収容枠３７は、上下方向に並ぶ板３１および３２の間に左右方向に並ぶ板３３および３４を介在させたものである。ここで、収容枠３７における板３１と板３２の間隔は音響構造体６の側面２３，２４間の厚さよりも僅かに広くなっており、板３３と板３４の間隔は音響構造体６の側面２１，２２間の幅よりも僅かに広くなっている。従って、音響構造体６の端部を収容枠３７内に収容することができる。また、収容枠３７における上側の板３１の端部のやや内側には吊り下げボルト３５および３６が立設されている。この態様では、複数の吊持部材７を音響構造体６の側面２３，２４の一辺の長さを空けて内装天井５から吊り下げる。そして、各吊持部材７の収容枠３７の一方から１つの音響構造体６の端部を嵌め込み、その収容枠３７の他方からもう１つの音響構造体６の端部を嵌め込む。この態様では、収容枠３７に両側から嵌め込まれた２つの音響構造体６の空洞２６−Ｎの境界部分が密閉されるように、収容枠３７の内側にゴムなどによるシーリングを施すとよい。
【００２８】
本実施形態では、定在波パネル１０における音響構造体列１１を内装天井５自体に直接接合するのではなく、吊り下げボルト４０，４１，４２，４３や吊持部材７を介して内装天井５の下方に設置する。よって、吊り下げボルト４０，４１，４２，４３や吊持部材７の長さ相当の幅を持った音響構造体列１１及び内装天井５間の空間に、グラスウールや板状材料などの吸音材を設置することができる。従って、部屋９０内においてブーミングを引き起こす定在波を音響構造体６で除去し、定在波を除去した残りの周波数成分を吸音材により調整する、といった態様で利用することもできる。
【００２９】
さらに、本実施形態では、内装天井５の下方に空間を設けて音響構造体列１１を設置したので、音響構造体列１１で構成される遮音層の遮音性能の分だけ、上階からの騒音に対して騒音を低減する効果を有することとなる。
【００３０】
以上、この発明の第１から第５実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば、以下の通りである。
（１）上記第１から第５実施形態では、複数の音響構造体６を部屋９０の内装天井５の下に固定した。しかし、複数の音響構造体６を部屋９０の壁１，２，３，４のいずれかにおける内装天井５と床７１の間に固定してもよい。
【００３１】
（２）上記第１から第５実施形態では、音響構造体６は５つの空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）を有していた。しかし、音響構造体６内の空洞の数を４つ以下にしてもよいし、６つ以上にしてもよい。
（３）上記第１から第５実施形態において、音響構造体列１１を、対向する壁１，２間に対して直交する姿勢で内装天井５の下に固定する必要はない。たとえば、音響構造体１１を、壁１および２に対して空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）の延在方向が斜めに交わるようにして内装天井５の下に固定してもよい。
【００３２】
（４）上記第１から第５実施形態において、定在波低減パネル１０は、複数の音響構造体列１１を部屋９０の内装天井５に沿って配列したものであった。しかし、１つの音響構造体列１１を定在波低減パネル１０としてもよい。また、複数の音響構造体列１１における隣り合った音響構造体列１１同士を接触させた状態で配列したものを定在波低減パネル１０としてもよいし、隣り合った音響構造体６同士を離間させた状態で配列したものを定在波低減パネル１０としてもよい。
【００３３】
（５）上記第３実施形態において、音響構造体６Ｂの空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）の一端および他端の開口面の各々と側面６４とがなす角度θ１およびθ２のうち少なくとも一方を４５度を超える角度にするとよい。図１１（Ａ）は、角度θ１及びθ２の両方を４５度を超える角度とした音響構造体６Ｂ’であって、側面６４の端を部屋９０の壁１に接触させるようにして設置したものを、部屋９０の壁３の側から見た図である。図１１（Ｂ）は、音響構造体６Ｂ’を部屋９０の壁１の側から見た図である。図１１（Ｃ）は、音響構造体６Ｂ’を部屋９０の壁面の側から見た図である。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）、及び図１１（Ｃ）に示すように、この音響構造体１０Ｂ’では、空洞２６−Ｎ（Ｎ＝１〜５）における壁１側の開口面と側面６４とがなす角度θ１が４５度を超えているため、側面６３の端と壁１の間にできる隙間Ｇ１’の幅は空洞２６−Ｎの高さｈよりも小さくなる。よって、この場合、隙間Ｇ１’の面積Ｓ１が空洞２６−Ｎにおける空洞２６−Ｎの延在方向に直交する断面の断面積ＳＨよりも隙間Ｇ１’の面積Ｓ１の方が狭くなり、より大きな吸音効果および散乱効果を得ることができる。この面積Ｓ１と面積ＳＨの大小と吸音効果及び散乱効果との関係については、特許文献２（特に、図９）を参照されたい。
【００３４】
（６）上記第４実施形態では、複数個の音響構造体６Ｃを連結した定在波低減パネル１０を部屋９０の内装天井５の下に固定した。しかし、図１２に示すように、複数個の音響構造体６Ｃを連結した音響構造体列１１を、内装天井５を取り去った部屋９０’に設け、この定在波低減パネル１０によって部屋９０’と天井スラブ７０の下の空間とを隔てるようにしてもよい。部屋９０’の上階（天井スラブ７０の上）に別の部屋９０”ある場合、部屋９０”において発生した床衝撃音（低音域が主体の音）が天井スラブ７０の下の空間を介して部屋９０’へ伝搬することがある。複数個の音響構造体６Ｃを連結した音響構造体列１１を部屋９０’に設けることにより、床衝撃音が音響構造体列１１における壁２側の端部と壁２との間にできる隙間Ｇ２”から空洞２６’−Ｎ内に伝搬され、床衝撃音が緩和される。よって、この実施形態によると、部屋９０’内で発生した定在波と部屋９０”において発生した床衝撃音とを緩和し、部屋９０’内において静かな環境を実現することができる。また、部屋９０’の階下に別仕様の定在波低減パネルを設置した部屋がある場合、その階下の部屋内においても静かな環境を実現することができる。
【００３５】
（７）上記第２実施形態における音響構造体６Ａは、２層の音響構造体６を積層したものであった。しかし、３層以上の音響構造体６を積層してもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１，２，３，４…壁、５…内装天井、６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…音響構造体、７…吊持部材、１０…定在波低減パネル、１１…音響構造体列、２６…空洞、３１，３２，３３，３４…板、３７…収容枠、２１，２２，２３，２４，３５，３６、６１，６３，６４、６５，６６，６７，６８…側面、３５，３６，４０，４１，４２，４３，４４，４５，４６，４７…吊り下げボルト、７０…天井スラブ、７１…床、９０…部屋。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に延在し且つその延在方向の一端および他端が開口している空洞を有する音響構造体であって、当該音響構造体と他の音響構造体とを連結した場合に当該音響構造体の空洞と他の音響構造体の空洞とが繋がって１つの空洞となるように構成されていることを特徴とする音響構造体。
【請求項２】
各々の空洞の延在方向を交差させた状態で請求項１に記載の音響構造体を２層以上積層してなることを特徴とする音響構造体。
【請求項３】
前記音響構造体において空洞が開口している端部の開口面と前記音響構造体の空洞を囲む側面のうちの一側面とが鋭角をなすことを特徴とする請求項１または２に記載の音響構造体。
【請求項４】
音響空間の境界面の端から端までの全面または一面を占める程度の個数の請求項１に記載の音響構造体を複数連結した音響構造体列を前記音響空間の境界面に沿って１または複数列配置してなることを特徴とする定在波低減パネル。

【図１】