発明から商品企画、製品設計、ネット直販などメーカーとしてのノウハウを提供しています。グッドデザイン賞、ベンチャーフェアなどで受賞歴多数あり。
吸音、防音パネルの性能を測定するため音響透過損失を測定してみます。
すでに何年も前から吸音材を使わずに音を止める研究を行っています。
今回は、製品化するに当たり重量、費用、遮音性能のバランスを決定するために最後の測定を行います。
性能を上げることは簡単なのですが、重量や費用も上がるのでちょうど良いところでバランスを取りたいと思います。
遮音性能は、楽器メーカーが販売している防音個室と同程度としました。それ以上性能を上げて価格を上げる必要はないと思います。
うまく説明できていませんがこんな雰囲気で測定します。
石川県工業試験場へ防音パネルの音響透過損失を測定に来ました。
何回も音響透過損失を測定していますが、質量則よりもはるかに性能が良くないと開発した意味がありません。そこで、念のため質量則の計算式を石川県工業試験場の方に教えて頂きました。
測定したパネルの重量（質量）は7kgでした。
計算したところ質量則より実測値が10dBほど良い値が出ていました。これは形状を工夫した価値がありました。何回も測定していて質量則で計算した値に負けていたらただの重い板を置いた方が高性能ということになります。
そうじゃなくてよかった。
これで軽くて遮音性能が良い板を開発したことになります。
これから、実際の防音個室として製品設計を始めます。
このとき測定した吸音パネルの動作原理です。AからDへ順を追って説明します。
A：長さLの筒があります。左端は塞がっており右端が開いています。
B：音は空気の粗密波です。濃いところが筒に入ってきます。そうすると筒の中にある空気が圧縮されます。空気のバネのように圧縮されます。
C：次に、空気の密度の薄いところが入ってきます。そうするとAで押された空気が戻ります。空気のバネが伸びる感じです。
D：また元の状態に戻ります。このあと空気の密度が濃いところがやってきます。
この繰り返しにより空気のバネで音を反射させずに止めることができます。止めるということは遮音していると言うことになります。この筒の構造を紙、プラスチック、金属何でも良いので同じ形状を作ると同じ遮音性能（吸音性能）になるということです。
また、綿やスポンジを使っていないため水に濡れても性能は落ちません。屋外で使用できる吸音、遮音パネルとして使用できるということです。
防音パネルを改良し音響透過損失を測定に来ました。防音個室自作というレベルではなく商品化のための測定です。
今回の特徴は、量産を見越してパネルを改良した点です。2018年12月に測定したときは500Hzで透過損失が37ｄBと好成績が出ました。
今回は量産を考慮し軽く安価にすることが目的です。素材を見直し防音個室として組み立てたとき柱が不要で紙製防音パネルだけで組み立てできる事が必要条件です。
これだと、組み立てサービス付きの引っ越し便で全国配送と設置ができます。
ですから、今回の測定は販売を見据えた改良パネルの性能測定です。
写真の右側が反響室です。左側が無響室です。
部屋を仕切る壁に1ｍ×1ｍの穴がありそこに今回制作した防音パネルを取り付けて反響室から出た音が無響室にどれだけ漏れてくるかを測定します。
●のグラフは2018年12月に測定したパネルの性能です。500Hzで37ｄBの性能が出ています。▲のグラフは今回の測定データです。500Hzでは32ｄBでした。向上した周波数は低音と高音です。トランペットやバイオリンの高音を止める性能は上がったと思います。低音に関しても上がりました。バスクラリネットなどはこの音域が出るのではないでしょうか。
パネルを製造する際に接着を行うのですが接着した際にパネルが少し反る傾向があります。反らないように治具を制作し接着するのですが多少平面が崩れても外壁や内壁に影響が出ない構造を考えました。またサンプルをつくり測定する必要があるかも知れませんが、軽く安くYAMAHAなみの性能を実現するためにはあと1回測定の必要があります。今回よりも性能は上がります。
YAMAHAのアビテックスは音響透過損失30ｄB、35ｄB、40ｄBの3種類あります。一応、このレベルに入ってます。これを安価に軽量に実現するための試行錯誤です。
もう一度音響透過損失を測定するために測定サンプルを作っています。
すでに実用になる防音個室は完成しているのですがさらにコストダウンをはかるために素材を変えてみます。
性能は落ちないと思いますが作り方が変わるので問題ないか確かめる必要があります。
サンプルを作りながら接着剤の影響や寸法精度などを確かめます。
それを元に機械CADで原寸大の全体図を描きます。
最初の1台は自分で組み立てる必要があります。そして外注先へ指示書を作って渡します。
全体のコストはどれくらいになるでしょうか。
概要
トランペットを練習するため防音室を作ろうと思いました。YAMAHA製は高性能ですが重くて高価です。段ボールで作った”だんぼっち”という商品は性能がよくありません。そこで、軽量でYAMAHA並の性能を持った吸音防音パネルを作ろうと思いました。音をとめるくらい紙で十分だろうと思い開発した物が今回ご紹介する紙製吸音パネルです。この開発ストーリーです。
１．吸音方法の発明
紙で新たな吸音方法を発明しようと一ヶ月間会社にこもり段ボールを切ったり貼ったりしながら吸音方法を考えていました。そしてついに吸音する方法をみつけました。音は穴に入ったら出てこられなくなることに気づきました。そこで段ボールを使い実験用のパネルを作りました。
このパネルに耳を近づけてみると映画館の壁に耳を当てたときと同じように無音になりました。相当吸音率が高いと思いました。
そして、製品に近い形状の吸音パネルを紙で試作し吸音率と音響透過損失を測定してみました。厚さは１００ｍｍです。その結果が下のグラフです。これは何回か試作を繰り返し当時の最終的な性能です。３５ｄＢ（５００Ｈｚ）現在は厚さ６０ｍｍで３７ｄＢ（５００Ｈｚ）を実現しています。特許出願は２０１２年９月です。
noteに詳細を書きました。良かったら読んでください。