無響室とは
無響室とは、音の反射がなく、室内の音の反響が無視できる部屋のことです。
無響室には「全無響室」と「半無響室」の2種類があります。「全無響室」は床壁天井の6面を全て吸音面 (吸音クサビ) にした部屋で、「半無響室」は壁天井の5面を全て吸音面とし、床は音波反射面とした部屋のことです。
無響室では天井、床、壁の吸音性が高く、自由音場の条件を実現しています。室外の振動や音響を遮断し、天井、床、壁を厚い吸音体で覆っているため、室内に反響が生じません。
無響室の使用用途
無響室は自動車やパワートレインのほか、電気機器や通信機器などの、音を発生する製品の音響計測 (音響パワーレベル測定など) に使用可能です。測定の方法、無響室自体の構成、仕様は、ISO、JISにより制定されています。
近年では、自動車のパスバイノイズ測定のために、大型の半無響室の需要が高まってきました。風洞試験設備や恒温恒湿設備を付加した複合試験も行われています。音源の物理測定だけでなく、人間の心理や聴感への影響を評価するための、音響心理実験にも利用可能です。
無響室の原理
無響室では残響がとても少なく、聴覚的に天井、床、壁などのあらゆる物体が、周囲に存在しない状態と同じです。無響室で室内の照明を消したときに、独特の浮遊感を感じる場合もあります。
無響室で声を出しても、少し離れると弱々しい声しか聞こえません。発声に使用したエネルギーは、室内の内面に吸収され、聞こえる音量は話者との距離の2乗に反比例します。この物理学の法則は、逆2乗の法則 (英: inverse square law) と呼ばれます。
無響室の構造
一般的な無響室は、針金の枠と薄い布で作成したグラスウール (英: glasswool) を楔状の型の中に入れて、部屋の内面を尖った側にして、天井、床、壁に隙間なく設置しています。
床面のみ吸音されない部屋は半無響室と呼ばれ、自動車や家電製品の測定の際に使用可能です。無響室の床は、すのこ状の鉄枠または格子状に張られたワイヤーによって浮かしています。建物から弾性体によって、部屋全体が浮いている場合もあります。
グラスウール単体でも吸音材として優秀ですが、楔状にすると楔面まで達した音波を、隣り合った楔の表面で反射を繰り返して吸音されるため、吸音効果がさらに高いです。
無響室の選び方
1. 高い遮音性能
無響室は完全密閉された空間で、室外の音を完全にシャットアウト (遮音) しているため、室内は非常に静かです。被測定物から発生する音よりも、無響室内の暗騒音が小さいためです。小さな音を測るためには、比例して遮音性能が高くなります。したがって、無響室の遮音体や遮音層には、コンクリートや遮音パネルなどの剛体が必要です。
2. 高い吸音性能
室内の被測定物から発生する音は、吸音面により吸収されます。ただし高い音 (周波数) と低い音では、吸音のしやすさに差があります。基本的には低い音ほど吸音しにくいです。そのため、無響室を用いて低い音を測定したい場合には、比例して吸音体は高い吸音性能が求められます。つまり、無響室の吸音体や吸音層には、吸音クサビや厚さのある吸音ブロックなどが必要です。
3. 省スペース
「高い遮音性能」と「高い吸音性能」を実現するためには、比例して厚い層が必要です。本格的な無響室は、遮音層500ミリ以上、吸音層1000ミリ以上のように、重厚な場合があり、設置するためには広いスペースが要ります。
日本で大きなスペースの確保は、現実的に難しい場合が多いです。その一方で近年では、無響室メーカーの技術力の向上により、薄型化された遮音層や吸音層を持つ無響室も開発されました。層が薄いため、設置スペースが省けて、室内の有効スペースを大きく取れます。以上のことから、薄型かつ高い遮音性能や吸音性能を持つ無響室が求められます。