低周波吸音材
【課題】２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収する低周波吸音材を提供すること。
【解決手段】低周波吸音材１００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部１０２とからなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側に積層されるばね機能としての第１多孔質体層１２０と、を備える。質量層１１０は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０乃至１０．０ｋｇ／ｍ２である。
【解決手段】低周波吸音材１００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部１０２とからなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側に積層されるばね機能としての第１多孔質体層１２０と、を備える。質量層１１０は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０乃至１０．０ｋｇ／ｍ２である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音源からの音を一方の面上に受け、低周波音を吸収する低周波吸音材に係り、特に、設備等で問題となる２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収する低周波吸音材に関する。
【背景技術】
【０００２】
我々の周囲には工場の機械類などの設備等から様々な音や振動が発生しており、近年、これら騒音に対する低減要求が厳しくなっている。この騒音を吸収する吸音材として、多孔質材料を使用することが知られている。多孔質材料には、グラスウールやロックウール等の無機繊維系のもの、ポリエステル等の高分子繊維系のもの、発泡軟質ウレタン等の樹脂発泡系のもの等がある。
【０００３】
これら多孔質材料は、中・高音域用吸音材として優れた吸音材料であるが、５００Ｈｚ以下の低周波数域では十分な吸音率を得ることはできない。５００Ｈｚ以下の吸音率を高くするためには、多孔質材料の厚みを大きくしたり、多孔質材吸音材の背面（音源と反対側）に十分な厚みの空気層を確保しなければならない。しかし、施工する個所のスペースの関係で吸音構造体の厚さがとれないことや、厚くすることで全体的に吸音材の重量が重くなるという問題がある。
【０００４】
５００Ｈｚ以下の騒音を吸音する吸音材として、例えば以下の従来技術がある。
【０００５】
特許文献１には、通気度が５〜１００倍異なる高密度と低密度の繊維集合体を少なくとも２層以上積層した構造体が記載されている。特許文献１記載の構造体は、空気の粘性抵抗を利用し、音波のエネルギを熱エネルギに変換して吸音する多孔質吸音構造体に、さらに密度が異なる繊維集合体を積層することで、高密度部分が付加質量、低密度部分がばねの役割を担う、いわゆる動吸振機構を構成させて特に低周波領域の吸音率を向上させるものである。
【０００６】
上記動吸振機構について説明する。動吸振機構とは、質量体が構築物等に対して振動エネルギが加わると運動するように設けられているものである。以下、動吸振機構として、ばね（弾性効果の役割）と付加質量（錘の役割）からなる、ばね−マス系を例に説明する。
【０００７】
図１は、ばね−マス系の動吸振機構を模式的に示す図である。
【０００８】
図１中、動吸振機構の単位面積当たりの質量をｍ（ｋｇ／ｍ２）、ばね定数をｓ（Ｎ／ｍ／ｍ２）とすると、共振周波数ｆは、次式（１）で表される。
【０００９】
【数１】
【００１０】
ばねが第１多孔質体層、付加質量が膜からなる積層構造の吸音材において、共振周波数ｆ（吸音率ピーク）を低周波数側にシフトさせる（共振周波数ｆを小さくする）ため、式（１）より以下の対応を実施している。
【００１１】
（１）質量ｍを大きくする。
・膜の厚さを厚くして重くする。
・膜の面密度を高くする。
（２）ばね定数ｋを小さくする。
多孔質体層のばね定数ｓ（Ｎ／ｍ／ｍ２＝Ｎ／ｍ３）＝多孔質体層のヤング率（Ｎ／ｍ２）／多孔質体層の厚さ（ｍ）の関係より、
・多孔質体層のヤング率を下げる。
・多孔質体層の厚さを厚くする。
【００１２】
特許文献２には、各繊維の表面に粘弾性体を塗布した繊維状集合体を厚さ方向に繊維密度を異ならせて積層した吸音制振材が記載され、また繊維状集合体の音源側に金属薄膜層を積層する構成も記載されている。
【００１３】
特許文献３には、ゴムからなる膜と膜の背面側（音源の反対側）にグラスウール等の多孔質体層を積層した吸音材構造が記載されている。特許文献３記載の吸音材は、膜の部分が付加質量、多孔質体層はばねの役割として作用し、剛壁から反射した音波を膜状吸音により低周波領域の騒音を減衰させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平８−１５２８９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１５０１５０号公報
【特許文献３】国際公開第２００６／０９８０６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このような従来の低周波吸音材にあっては、以下の問題点があった。
【００１６】
（１）特許文献１には、音源側に高密度な（面密度の高い）繊維集合体層を設けた構成としており、ＪＩＳ Ａ １４０５による垂直入射吸音率測定による２００〜３００Ｈｚ周波数帯域の吸音率が０．８〜０．９程度となる吸音材が開示されている。しかし、特許文献１には、２００Ｈｚより低い周波数域の吸音特性については記載されていない。
【００１７】
（２）特許文献２には、繊維密度を音源側から４０、３２、２４、２０（ｋｇ／ｍ３）と傾斜させた積層構造の吸音制振材が開示されている。特許文献２記載の吸音制振材は、３００Ｈｚ前後の周波数域における吸音率が０．９〜１．０となる。しかし、この吸音制振材は、１００Ｈｚ周波数域では吸音率が低下してしまう。
【００１８】
（３）特許文献３記載の吸音材構造は、２００Ｈｚ程度の周波数域における吸音率が０．９〜１．０と良好であるものの、１２５Ｈｚ以下の周波数域においては吸音率が低下する。さらに、特許文献３記載の吸音材構成において、多孔質体層を厚くしてばね定数ｋを小さくし、吸音率ピークを低周波数側にシフトさせてみると、吸音率ピークは、低周波数側にシフトするものの、吸音率ピーク値も低下してしまう問題が発生した。
【００１９】
また、膜の面密度を確保するため、金属膜、例えばアルミニウムからなる膜を適用した場合、膜を厚くするとアルミニウム自体の剛性が生じ、十分な膜振動による減衰が得られなくなる。このため、厚さの制約により十分な面密度を確保できない。
【００２０】
上述したように、これまでは設備等で問題となる特に６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域において高い吸音率、具体的には垂直入射吸音率が０．８以上となる吸音材は得られていない。
【００２１】
本発明の目的は、２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収する低周波吸音材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の低周波吸音材は、膜状の第１質量部と、音源と反対側の、前記第１質量部の背面側に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部と、から構成される質量層と、前記音源と反対側の、前記第２質量部の背面側に積層される第１多孔質体層と、を備え、前記質量層は、前記第１質量部と前記第２質量部の面密度の合計が、２．０乃至１０．０ｋｇ／ｍ２である構成を採る。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、設備等で問題となる２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収することができる。特に、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域において吸音率ピークを有し、かつ所望のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）となる低周波吸音材を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のばね−マス系の動吸振機構を模式的に示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る低周波吸音材の構造を示す断面図
【図３】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の通気のないゴム膜と多孔質体の積層からなる吸音材の垂直入射吸音率を示す図
【図４】図３と同一の吸音材において、ゴム膜に多数の孔（開口）を設けた場合の垂直入射吸音率を示す図
【図５】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の膜（質量）と第１多孔質体層（バネ）の積層体からなる吸音材モデルを示す図
【図６】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層の厚さを変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図７】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層の厚さを変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図８】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層の厚さを変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図９】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層のヤング率を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図１０】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層のヤング率を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図１１】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層の面密度を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図１２】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層の減衰比を変化させたときの膜の面密度と理論上の垂直入射吸音率が最大（１．０）となる周波数の関係をシミュレーションした図
【図１３】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図
【図１４】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図
【図１５】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図
【図１６】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の比較例１における５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図
【図１７】本発明の実施の形態２に係る低周波吸音材の構造を示す断面図
【図１８】上記実施の形態２に係る低周波吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図
【図１９】本発明の実施の形態３に係る低周波吸音材の構造を示す断面図
【図２０】上記実施の形態３に係る低周波吸音材の他の構造を示す断面図
【図２１】本発明の実施の形態４に係る低周波吸音材の構造を示す断面図
【図２２】本発明の実施の形態５に係る低周波吸音材の構造を示す断面図
【図２３】上記実施の形態５に係る低周波吸音材の実施例５の低周波吸音材の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図
【図２４】上記実施の形態５に係る低周波吸音材の実施例６の低周波吸音材の構造を示す断面図
【図２５】上記実施の形態５に係る低周波吸音材の実施例６の低周波吸音材の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図
【図２６】上記実施の形態５に係る低周波吸音材の比較例２の構造を示す断面図
【図２７】上記実施の形態５に係る低周波吸音材の比較例２の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る低周波吸音材の構造を示す断面図である。本実施の形態の吸音材は、２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収する低周波吸音材に適用した例である。
【００２７】
図２において、低周波吸音材１００は、音源１に対向して設置される膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部１０２からなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層１２０と、を備える。低周波吸音材１００は、第１多孔質体層１２０が剛壁１３０側に設置される。
【００２８】
〔質量層１１０〕
質量層１１０は、質量層１１０の面密度、すなわち、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２となるように形成される。
【００２９】
第１質量部１０１と第２質量部１０２は、接着により一体化する。第１質量部１０１と第２質量部１０２とが一体化することで、第１質量部１０１と第２質量部１０２の双方が、ばね−マス系のマス（質量層）を形成する。第１質量部１０１と第２質量部１０２からなる質量層１１０とすることで、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）を２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２と大きくしても剛性による膜振動低下の問題を解決することができる。
【００３０】
なお、第１質量部１０１と第２質量部１０２は、接着剤による一体化でも自己融着による一体化でも構わない。また、第２質量部１０２は、第１質量部１０１の膜振動を損なわないよう形成し、マス（質量層）としての機能に加えて、ばねとしての機能も有する。
【００３１】
〔第１質量部１０１〕
第１質量部１０１の膜は、膜振動を損なわない柔軟性を有する。第１質量部１０１の膜は、通気性のない材料にて構成されており、ゴム、樹脂、金属からなる膜、あるいはこれらを組み合わせることにより柔軟性のある柔らかな層が形成される。第１質量部１０１の膜が柔軟性を有することで、音が斜めから入射しても追従した振動が可能となる。
【００３２】
第１質量部１０１は、ゴム、アクリル樹脂やＰＶＣ樹脂等の樹脂、金属からなる膜、又はこれらの組み合わせにより形成される。第１質量部１０１は、剛性の小さい柔らかい層である。なお、金属膜の例としては例えばアルミ箔が、組み合わせの例としては、金属膜とゴム膜の積層体が挙げられる。
【００３３】
膜の厚さは、ゴム、アクリルやＰＶＣ等の樹脂の場合には０．１〜３ｍｍ、金属膜の場合には０．０１〜０．２ｍｍが好適である。ゴム又は樹脂膜単体の膜厚が３ｍｍを超える、あるいは金属膜単体の膜厚が０．２ｍｍを超えると膜に剛性が生じ、膜としての振動が減少するため所定の吸音特性が得られなくなる。以下、膜の剛性が所定以下であって、所望の振動を得ることができる膜を、「膜振動を損なわない柔軟性を有する膜」と呼ぶ。
【００３４】
膜振動を損なわない柔軟性を有する膜は、膜材のヤング率に対して厚さを調整することにより形成される。金属膜としてアルミ箔を設けた場合、アルミニウムのヤング率は７×１０１０（Ｎ／ｍ２）であるが、金属膜としての厚さを０．０１〜０．２ｍｍとすることで、膜の柔軟性を維持することができる。なお、アルミ箔単体としての面密度は、アルミニウムの密度が２７００（ｋｇ／ｍ３）として、０．０２７（ｋｇ／ｍ２）〜０．５４（ｋｇ／ｍ２）となる。
【００３５】
また、金属膜としてアルミ箔を使用した場合、第１質量部１０１を厚さが０．０１〜０．２ｍｍのアルミ箔とゴム膜又は樹脂膜の積層体とし、第１質量部１０１の面密度と後述する第２質量部１０２の面密度の合計が２．０〜１０．０（ｋｇ／ｍ２）となるように形成されることが好ましい。
【００３６】
次に、膜振動を損なわない柔軟性を有する膜として、ゴム膜や樹脂膜を形成した場合、ゴム膜に使用されるゴム材は、硬度にも留意する必要がある。ヤング率は、室温下で０．２×１０６（Ｎ／ｍ２）〜５×１０６（Ｎ／ｍ２）の範囲とするのが好ましい。そして、ゴム膜又は樹脂膜の厚さを０．１〜３ｍｍとすることで、膜の柔軟性を維持する。また、上記のように各々形成した金属膜とゴム膜又は樹脂膜を積層した構成であっても膜振動を損なわない柔軟性を有する。
【００３７】
〔第２質量部１０２〕
第２質量部１０２は、柔軟性を有する第１質量部１０１の膜振動を損なわないよう形成する。第２質量部１０２は、多孔質体あるいは弾性体からなる。上記多孔質体としてはグラスウール、ロックウール又はこれらの混合物、あるいはウレタン樹脂から形成され、上記弾性体としてはゴム材から形成される。
【００３８】
ここで、第１質量部１０１と第２質量部１０２は、接着剤又は自己融着にて一体化される。このため、第２質量部１０２の剛性が大きい場合、第１質量部１０１の膜振動が十分機能しない懸念がある。第１質量部１０１の膜振動を損なわない多孔質体又は弾性体とするためには、第２質量部１０２のヤング率は、室温下で１×１０４（Ｎ／ｍ２）〜１×１０６（Ｎ／ｍ２）の範囲とするのが好ましい。なお、第２質量部１０２の厚さは、質量部として第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０〜１０．０（ｋｇ／ｍ２）となるように調整する。
【００３９】
上記第１質量部１０１、及び第２質量部１０２のゴム材として、シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、多硫化ゴム、ポリオレフィンのうちから選択された何れかのゴムを使用してもよい。
【００４０】
〔第１多孔質体層１２０〕
第１多孔質体層１２０は、グラスウール、ロックウール又はこれらの混合物、あるいはウレタン樹脂からなる多孔質体で形成される。第１多孔質体層１２０は、減衰率（減衰比）が、０．０５〜０．２５程度となる。
【００４１】
以下、上述のように構成された低周波吸音材１００の構造について説明する。
【００４２】
[膜状吸音材モデルによる吸音率予測]
まず、膜状吸音材モデルによる吸音率予測について述べる。
【００４３】
図３は、通気のないゴム膜と多孔質体の積層からなる吸音材の垂直入射吸音率を示す図である。質量部は、ゴム膜とし、その厚さは、０．２ｍｍとした。質量層の面密度は、０．５ｋｇ／ｍ２である。第１多孔質体層は、グラスウールとし、その厚さを５０ｍｍとした。
【００４４】
図３に示すように、吸音率ピークは２２０Ｈｚ付近にみられ、吸音率ピーク値は０．８６であった。
【００４５】
図４は、図３と同一の吸音材において、ゴム膜に多数の孔（開口）を設けた場合の垂直入射吸音率を示す図である。
【００４６】
図４に示すように、ゴム膜に多数の孔（開口）を設け、通気を有する構造とした場合には、２２０Ｈｚ付近にみられた吸音率ピークは消滅する。
【００４７】
本発明者らは、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域における騒音を効果的に吸収する吸音材を検討するにあたり、通気のない膜を有する吸音材とし、吸音率ピークの形成によって騒音を効果的に吸収することが有用であることに想到した。
【００４８】
特許文献２及び３には、膜層を有する吸音材が記載されている。しかしながら、特に６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域で吸音率ピークがあり、しかも所定のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）となる吸音材は得られていない。
【００４９】
本発明は、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域で所定のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）が得られる膜状吸音材構成について、シミュレーションにて検討を行い、その結果をもとに最適な低周波吸音材を構築した。
【００５０】
図５は、膜（質量）と第１多孔質体層（バネ）の積層体からなる吸音材モデルを示す図である。
【００５１】
今回、膜（質量）の面密度や第１多孔質体層１２０のばね定数と垂直入射吸音率αの関係について、下記に示す理論式（２）を導出し、各周波数による垂直入射吸音率αをシミュレーションした。
【００５２】
【数２】
【００５３】
式（２）において、ζは多孔質体層の減衰率、ｓは多孔質体層のばね定数（Ｎ／ｍ３）、ρは空気の密度（ｋｇ／ｍ３）、ｃは空気中の音速（ｍ／ｓ）、ｆは周波数（Ｈｚ）、ｍは膜の面密度（ｋｇ／ｍ２）である。
【００５４】
なお、第１多孔質体層のばね定数（Ｎ／ｍ３）は、第１多孔質体層のヤング率（Ｎ／ｍ２）を第１多孔質体層１２０の厚さ（ｍ）で割ったものとなる。第１多孔質体層の減衰率（減衰比）は、適用する多孔質材料によって定まる値である。
【００５５】
図６乃至図８は、第１多孔質体層の厚さを変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図である。図６は、膜（質量）の面密度が０．６ｋｇ／ｍ２、図７は、膜（質量）の面密度が２．４ｋｇ／ｍ２、図８は、膜（質量）の面密度が３．６ｋｇ／ｍ２である場合をそれぞれ示す。第１多孔質体層のヤング率は１.０×１０５Ｎ／ｍ２、第１多孔質体層の減衰比は０．１とした。
【００５６】
そして、第１多孔質体層１２０の厚さを２５ｍｍ、５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍと変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした。
【００５７】
図６乃至図８に示すように、第１多孔質体層の厚さを厚くする（すなわちばね定数を小さくする）に従い、吸音率ピークは低周波側にシフトする。しかし、膜（質量）の面密度が０．６ｋｇ／ｍ２の場合は、吸音率ピーク値も下がってしまう（図６参照）。一方、膜（質量）の面密度が２．４ｋｇ／ｍ２及び３．６ｋｇ／ｍ２の場合は、吸音率ピーク値が減少しないことがわかる（図７及び図８参照）。
【００５８】
したがって、ばね定数を小さくして吸音率ピークを低周波側にシフトさせる場合、吸音率ピーク値を低下させないためには、膜（質量）の面密度を例えば２．４ｋｇ／ｍ２と高くする必要がある。
【００５９】
図９及び図１０は、第１多孔質体層のヤング率（Ｎ／ｍ２）を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図である。図９は、膜（質量）の面密度が０．６ｋｇ／ｍ２、図１０は、膜（質量）の面密度が３．６ｋｇ／ｍ２である場合を示す。第１多孔質体層１２０の減衰比が０．１、第１多孔質体層の厚さが２５ｍｍとした。
【００６０】
そして、第１多孔質体層のヤング率（Ｎ／ｍ２）を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした。
【００６１】
図９及び図１０に示すように、第１多孔質体層１２０のヤング率（Ｎ／ｍ２）を小さくする（すなわちばね定数を小さくする）と吸音率ピークは低周波側にシフトする。しかし、膜（質量）の面密度が０．６ｋｇ／ｍ２の場合は、吸音率ピーク値も下がってしまう（図９参照）。一方、膜（質量）の面密度が３．６ｋｇ／ｍ２の場合は、第１多孔質体層のヤング率（Ｎ／ｍ２）を小さくして吸音率ピークを低周波側にシフトさせても吸音率ピーク値はほとんど変わらないことがわかる（図１０参照）。
【００６２】
図１１は、第１多孔質体層の面密度（ｋｇ／ｍ２）を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図である。第１多孔質体層のヤング率が１.０×１０５Ｎ／ｍ２、第１多孔質体層の減衰比が０．１、第１多孔質体層の厚さが５０ｍｍとした。
【００６３】
そして、膜（質量）の面密度（ｋｇ／ｍ２）を０．６ｋｇ／ｍ２、１．２ｋｇ／ｍ２、２．４ｋｇ／ｍ２、３．６ｋｇ／ｍ２と変化させたときの吸音率ピークをシミュレーションした。
【００６４】
図１１に示すように、膜（質量）の面密度が高いほど吸音率ピークは低周波側にシフトすることがわかる。
【００６５】
図１２は、第１多孔質体層の減衰比を変化させたときの膜の面密度と理論上の垂直入射吸音率が最大（１．０）となる周波数の関係をシミュレーションした図である。
【００６６】
膜（質量）の面密度と、上述した理論式（２）の垂直入射吸音率αが最大（吸音率１．０）となる周波数の関係について、第１多孔質体層の減衰比を変化させてシミュレーションした。なお、第１多孔質体層の減衰比の範囲は、グラスウールやロックウール又はこれらの混合物、ウレタン樹脂を想定すると０．０５〜０．２５となる。
【００６７】
図１２から下記(１)−(３)がわかる。
【００６８】
(１)第１多孔質体層１２０の減衰比を０．２５とした場合
例えば、６３Ｈｚ近傍における理論上の垂直入射吸音率αを最大（吸音率１．０）とするためには、膜（質量）の面密度を２．０ｋｇ／ｍ２とすればよい。
【００６９】
(２)第１多孔質体層１２０の減衰比を０．０５とした場合
この場合でも、膜（質量）の面密度が１０．０ｋｇ／ｍ２であれば、理論上の垂直入射吸音率αが最大（吸音率１．０）となる周波数を６３Ｈｚ近傍とすることが可能となる。
【００７０】
(３)膜（質量）の面密度が同一であっても、減衰比を大きくすることで、理論上の垂直入射吸音率αをより低周波数側にシフトさせることが可能である。
【００７１】
前記図１１に示すように、膜（質量）の面密度を２．４ｋｇ／ｍ２、３．６ｋｇ／ｍ２と高くすることにより吸音率のピーク周波数を低周波数側にシフトさせることができる。さらに、第１多孔質体層１２０の厚さを厚くしたり、ヤング率を下げることによって第１多孔質体層のばね定数を小さくしてする。これにより、吸音率のピーク周波数を低周波側にシフトさせた場合であっても、膜（質量）の面密度を２．４ｋｇ／ｍ２あるいは３．６ｋｇ／ｍ２とすることにより、吸音率ピーク値の低下を招くことなく、所定の吸音率特性が得られることがわかった（前記図７、図８及び図１０参照）。
【００７２】
[第１多孔質体層１２０の検討]
次に、第１多孔質体層１２０について説明する。
【００７３】
第１多孔質体層１２０は、グラスウールやロックウール又はこれらの混合物やウレタン樹脂を想定している。この場合の第１多孔質体層１２０の減衰比は、０．０５〜０．２５となる。前記図１２より、吸音率のピークを所望の周波数とする場合、第１多孔質体層１２０の減衰比が小さいほど、膜（質量）の面密度は高くする必要がある。ここで、第１多孔質体層の減衰比は、０．０５〜０．２５と想定されるので、第１多孔質体層１２０の減衰比が０．０５の場合において、６３Ｈｚ近傍の理論上吸音率を最大（吸音率１．０）とすることが可能となるように膜（質量）の面密度を規定すればよい。
【００７４】
前記図１２より、膜の面密度が１０．０ｋｇ／ｍ２であれば、第１多孔質体層１２０の減衰比が０．０５であっても６３Ｈｚ近傍にて理論上吸音率を最大（吸音率１．０）とすることが可能となる。
【００７５】
また、膜（質量）の面密度が２．０ｋｇ／ｍ２以上であれば、第１多孔質体層１２０のばね定数を小さくして吸音率ピークを低周波数側にシフトさせても吸音率ピーク値は低下しない。面密度を２．０ｋｇ／ｍ２とした場合は、減衰比が０．１５〜０．２５の多孔質体を適宜設定することで、６３Ｈｚ〜１２５Ｈｚ近傍において理論上、吸音率が最大（吸音率１．０）とすることが可能となる。
【００７６】
以上のことから、膜（質量）の面密度を２．０ｋｇ／ｍ２〜１０．０ｋｇ／ｍ２とする。これにより、グラスウールやロックウール、ウレタン樹脂等からなる第１多孔質体層１２０のばね定数を小さくして、吸音率ピークを低周波数側にシフトさせても、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域において所望の吸音率ピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）を得ることが可能となる。第１多孔質体層１２０のばね定数を小さくするには、第１多孔質体層１２０の厚さを厚くしたり、ヤング率を下げる方法がある。
【００７７】
[吸音材構造の検討]
上述したシミュレーションの結果より、膜（質量）の面密度を２．０ｋｇ／ｍ２〜１０．０ｋｇ／ｍ２の範囲で設定すれば、６３Ｈｚ〜１２５Ｈｚの周波数域においても理論上の垂直入射吸音率αを最大（吸音率１．０）とすることが可能となる。
【００７８】
一方、吸音率ピークを低周波数側にシフトさせるため、膜の質量を重くするという考えは従来からあった。しかし、吸音ピーク値を所定のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）とする方法については見出されていなかった。従来の膜状吸音材構造では、特に６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域で所定のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）となる吸音材が実現できていなかった。この理由を以下のように推測した。
【００７９】
(１)膜の質量を重くするため、膜厚を厚くした場合、膜に剛性が生じてしまい、逆に膜の振動が減少することで所定の吸音特性が得られない。
【００８０】
(２)膜の質量を重くするため、金属膜のように密度の大きい材料を膜材として選定した場合、材料自体の剛性により十分な膜振動ができない懸念がある。このため、膜の厚さに制約が生じ、所望の面密度を確保できない。
【００８１】
そこで、音のエネルギが膜の振動エネルギに変化し吸音する膜振動機能を維持しつつ、シミュレーション結果より得られた膜（質量）の面密度に設定するため、本低周波吸音材は、以下の構成を有する。
【００８２】
前記図２に示すように、低周波吸音材１００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源と反対側）に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部１０２により質量層１１０を形成し、質量層１１０の面密度、すなわち、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２とした。また、低周波吸音材１００は、第２質量部１０２層の背面側（音源１と反対側）にばね機能としての第１多孔質体層１２０を積層し、第１多孔質体層１２０を剛壁１３０側に設置する。
【００８３】
第１質量部１０１の膜は、通気性のない材料にて構成されており、ゴム、樹脂、金属からなる膜、あるいはこれらを組み合わせ柔軟性のある柔らかな層を形成する。第１質量部１０１の膜が柔軟性を有することで、音が斜めから入射しても追従した振動が可能となる。
【００８４】
第１質量部１０１と第２質量部１０２は、接着により、一体化構造とすることで、ばね−マス系のマス（質量層）を形成する。第１質量部１０１と第２質量部１０２からなる質量層１１０とすることで、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）を２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２と大きくしても剛性による膜振動低下の問題を解決することができる。
【００８５】
なお、第１質量部１０１と第２質量部１０２は、接着剤による一体化でも自己融着による一体化でも構わない。また、第２質量部１０２は、第１質量部１０１の膜振動を損なわないよう形成し、マス（質量層）としての機能と合わせ、ばねとしての機能も有する。
【００８６】
上記構成により、低周波吸音材１００は、吸音率のピークが６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域で、かつ所定の吸音率ピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）を有する優れた効果を有する吸音材が得られる。
【００８７】
なお、上記構成において、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が１０．０ｋｇ／ｍ２を超えた場合、ばね機能としての第１多孔質体層１２０の選択も含め、吸音率ピークを６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域にコントロールすることが困難になる。
【００８８】
本実施の形態の低周波吸音材１００は、第１質量部１０１と第１質量部１０１の背面側（音源の反対側、図２では剛壁１３０側）に積層される第２質量部１０２からなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側に積層される第１多孔質体層１２０とを備えている。低周波吸音材１００は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０ｋｇ／ｍ２〜１０．０ｋｇ／ｍ２となるように構成されている。
【００８９】
以下、本実施の形態に係る低周波吸音材１００の実施例と比較例について説明する。
【００９０】
[実施例１]
実施例１は、第１質量部１０１が金属膜とゴム膜の積層体、第２質量部１０２がウレタン樹脂からなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）にウレタン樹脂からなる第１多孔質体層１２０が積層され、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）が２．３６ｋｇ／ｍ２の吸音体である。
【００９１】
なお、実施例１の第１質量部１０１には金属膜のヤング率が７×１０１０（Ｎ／ｍ２）、ゴム膜のヤング率が０．５×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料を採用し、全体の厚さを１ｍｍに形成して膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層とした。また、第２質量部１０２のウレタン樹脂はヤング率０．２×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料を採用して膜振動を損なわないよう形成している。
【００９２】
図１３は、実施例１における吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図である。
【００９３】
図１３に示すように、吸音率のピークは１２５Ｈｚとなり、吸音率ピーク値も０．９０と所望のピーク値が得られた。
【００９４】
第１質量部１０１：金属膜＋ゴム膜 厚さ：１ｍｍ
第２質量部１０２：ウレタン樹脂 厚さ：２５ｍｍ
質量層１１０の面密度：２．３６ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：ウレタン樹脂 厚さ：７５ｍｍ
吸音率ピーク １２５Ｈｚ
吸音率ピーク値 ０．９０
【００９５】
[実施例２]
実施例２は、第１質量部１０１が樹脂膜、第２質量部１０２がグラスウールからなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）にグラスウールからなる第１多孔質体層１２０が積層され、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）が２．９０ｋｇ／ｍ２の吸音体である。
【００９６】
なお、実施例２の第１質量部１０１における樹脂膜のヤング率は１．０×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料を採用、全体の厚さを０．２ｍｍに形成して、膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層とした。また、第２質量部のグラスウールは、ヤング率１．０×１０５（Ｎ／ｍ２）の材料を採用して膜振動を損なわないよう形成している。なお、第２質量部１０２と第１多孔質体層１２０はともにグラスウールからなるが、実施例２では第２質量部１０２の密度を９６（ｋｇ／ｍ３）、第１多孔質体層１２０の密度を３２（ｋｇ／ｍ３）とした。第２質量部１０２の密度を第１多孔質体層１２０の密度より大きくした構成とした方が吸音率ピークの低周波シフトには好適である。
【００９７】
図１４は、実施例２における吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図である。
【００９８】
図１４に示すように、吸音率のピークは１０３Ｈｚとなり、吸音率ピーク値も０．８４と所望のピーク値が得られた。
【００９９】
第１質量部１０１：樹脂膜 厚さ：０．２ｍｍ
第２質量部１０２：グラスウール 厚さ：２５ｍｍ
質量層１１０の面密度：２．９０ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：グラスウール 厚さ：７５ｍｍ
吸音率ピーク １０３Ｈｚ
吸音率ピーク値 ０．８４
【０１００】
[実施例３]
実施例３は、第１質量部１０１が金属膜とゴム膜の積層体、第２質量部１０２がグラスウールからなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）にグラスウールからなる第１多孔質体層１２０が積層され、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）が７．６１ｋｇ／ｍ２の吸音体である。
【０１０１】
図１５は、実施例３における吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図である。
【０１０２】
図１５に示すように、質量層１１０の面密度を７．６１ｋｇ／ｍ２まで高くし、第１多孔質体層１２０を実施例１、２より厚くすることで、吸音率のピーク周波数が６０Ｈｚと６３Ｈｚ帯域の中心周波数以下までシフトさせることができ、しかも６３Ｈｚ帯域の低周波数域においても吸音率ピーク値が０．８１と所望の値を維持できている。
【０１０３】
なお、実施例３の第１質量部１０１には、金属膜のヤング率が７×１０１０（Ｎ／ｍ２）、ゴム膜のヤング率が０．５×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料を採用し、全体の厚さを３ｍｍに形成して膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層とした。また、第２質量部１０２のグラスウールは、ヤング率１．０×１０５（Ｎ／ｍ２）の材料を採用して膜振動を損なわないよう形成している。実施例３においても第２質量部１０２のグラスウール密度を９６（ｋｇ／ｍ３）、第１多孔質体層１２０のグラスウール密度を３２（ｋｇ／ｍ３）とした。
【０１０４】
第１質量部１０１：金属膜＋ゴム膜 厚さ：３．０ｍｍ
第２質量部１０２：グラスウール 厚さ：２５ｍｍ
質量層１１０の面密度：７．６１ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：グラスウール 厚さ：１２５ｍｍ
吸音率ピーク ６０Ｈｚ
吸音率ピーク値 ０．８１
【０１０５】
[比較例１]
比較例１は、第１質量部１０１がゴム膜、第２質量部１０２がグラスウールからなる質量層と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）にグラスウールからなる第１多孔質体層１２０が積層され、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）が１．３ｋｇ／ｍ２の吸音体である。ここで比較例１は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が、２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２の範囲から外れている。
【０１０６】
図１６は、比較例１における５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図である。
【０１０７】
図１６に示すように、吸音率ピークは１７６Ｈｚであり、吸音率ピーク値は０．９４であるが、１２５Ｈｚ周波数帯の中心周波数１２５Ｈｚにおける吸音率は０．５６、６３Ｈｚ周波数帯の中心周波数６３Ｈｚにおける吸音率は０．１１と低下してしまい。所望の吸音率ピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）には至らなかった。
【０１０８】
第１質量部１０１：ゴム膜 厚さ：０．２ｍｍ
第２質量部１０２：グラスウール 厚さ：２５ｍｍ
質量層１１０の面密度：１．３ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：グラスウール 厚さ：７５ｍｍ
吸音率ピーク １７６Ｈｚ
吸音率ピーク値 ０．９４
【０１０９】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、低周波吸音材１００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部１０２とからなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側に積層されるばね機能としての第１多孔質体層１２０と、を備える。質量層１１０は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０乃至１０．０ｋｇ／ｍ２である。
【０１１０】
上記構成により、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域において吸音率ピークを有し、かつ所望のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）となる低周波吸音材を実現することができる。したがって、設備等で問題となる２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収することができる。
【０１１１】
また、本実施の形態では、第１質量部１０１と第２質量部１０２は接着により、一体化構造とすることで、ばね−マス系のマス（質量層１１０）を形成する。第１質量部１０１と第２質量部１０２からなる質量層１１０とすることで、質量層１１０の面密度を２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２と大きくしても剛性による膜振動低下を防ぐことができる。
【０１１２】
また、本実施の形態では、第１質量部１０１の膜が、膜振動を損なわない柔軟性を有し、第２質量部１０２は、第１質量部１０１の膜振動を損なわないように形成することで、音が斜めから入射しても追従した振動が可能となる。
【０１１３】
また、第２質量部１０２は、マス（質量層）としての機能と、ばねとしての機能を併せ持つことで、ばね機能としての第１多孔質体層１２０と共働してばね定数を低下させることができる。
【０１１４】
（実施の形態２）
実施の形態２は、第２質量部の背面側表面を凹凸をつけた波形や平目形状とする例である。
【０１１５】
図１７は、本発明の実施の形態２に係る低周波吸音材の構造を示す断面図である。本実施の形態の説明に当たり、図２と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１１６】
図１７において、低周波吸音材２００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層される第２質量部２０２からなる質量層２１０と、第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層１２０と、を備える。低周波吸音材２００は、第１多孔質体層１２０が剛壁１３０側に設置される。
【０１１７】
低周波吸音材２００は、第１質量部１０１と第２質量部２０２の面密度の合計が２．０ｋｇ／ｍ２〜１０．０ｋｇ／ｍ２となるように構成されている。
【０１１８】
第２質量部２０２は、背面側表面が波形や平目形状の凹凸構造２０２ａを有する。凹凸構造２０２ａの凸部が対向する第１多孔質体層１２０と当接して点支持あるいは線支持される。
【０１１９】
このように、低周波吸音材２００は、第２質量部２０２の背面側表面に凹凸構造２０２ａを設け、対向する第１多孔質体層１２０に点支持あるいは線支持とすることで、さらにばね定数を低下させることができる。
【０１２０】
[実施例４]
実施例４は、図１７の構成による低周波吸音材２００の実施例である。第１質量部１０１が金属膜とゴム膜の積層体、第２質量部２０２がウレタン樹脂からなる質量層（質量層２１０）と、第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）にグラスウールからなる第１多孔質体層１２０が積層される。第２質量部２０２は、第１多孔質体層１２０と対向する背面側表面が波形や平目形状の凹凸構造２０２ａを有する。
【０１２１】
上記質量層の面密度（第１質量部１０１と第２質量部２０２の面密度の合計）は６．４６ｋｇ／ｍ２である。
【０１２２】
図１８は、実施例４における吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図である。
【０１２３】
図１８に示すように、第２質量部２０２の第１多孔質体層１２０と対向する背面側表面に波形や平目形状の凹凸構造２０２ａを設けることにより、さらにばね定数を低下させた結果、９２Ｈｚの吸音率ピーク周波数における吸音率ピーク値を０．９２まで高めることができた。
【０１２４】
第１質量部１０１：金属膜＋ゴム膜 厚さ：３．０ｍｍ
第２質量部１０２：背面側表面に凹凸を付けたウレタン樹脂 厚さ：５０ｍｍ
質量層１１０の面密度：６．４６ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：グラスウール 厚さ：５０ｍｍ
吸音率ピーク ９２Ｈｚ
吸音率ピーク値 ０．９２
【０１２５】
このように、本実施の形態の低周波吸音材２００は、第２質量部２０２は、背面側表面に凹凸構造２０２ａを設けることで、さらにばね定数を低下させることができ、吸音率ピーク値をより高めることができる。
【０１２６】
（実施の形態３）
実施の形態３は、第１多孔質体層の背面側表面又は音源側表面に波形や平目形状の凹凸構造を設ける例である。
【０１２７】
図１９は、本発明の実施の形態３に係る低周波吸音材の構造を示す断面図である。図２と同一構成部分には同一番号を付している。
【０１２８】
図１９において、低周波吸音材３００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層される第２質量部１０２からなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層３２０と、を備える。低周波吸音材３００は、第１多孔質体層３２０が剛壁１３０側に設置される。
【０１２９】
低周波吸音材３００は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０ｋｇ／ｍ２〜１０．０ｋｇ／ｍ２となるように構成されている。
【０１３０】
第１多孔質体層３２０は、背面側表面が波形や平目形状の凹凸構造３２０ａを有する。凹凸構造３２０ａの凸部が対向する剛壁１３０と当接して点支持あるいは線支持される。
【０１３１】
このように、低周波吸音材３００は、第１多孔質体層３２０の背面側表面に凹凸構造３２０ａを設け、対向する剛壁１３０に点支持あるいは線支持とすることで、さらにばね定数を低下させることができる。
【０１３２】
図２０は、本発明の実施の形態３に係る低周波吸音材の他の構造を示す断面図である。
【０１３３】
図２０に示すように、低周波吸音材３００Ａは、第１多孔質体層３２０Ａの音源側表面に凹凸構造３２０ｂを設け、対向する第２質量部１０２に点支持あるいは線支持とする。
【０１３４】
低周波吸音材３００Ａは、図１９の低周波吸音材３００の第１多孔質体層３２０の背面側表面に凹凸構造３２０ａを設ける構成に代えて、第１多孔質体層３２０Ａの音源側表面に凹凸構造３２０ｂを設ける。
【０１３５】
このように、本実施の形態の低周波吸音材３００Ａは、第２質量部１０２の対向面である第１多孔質体層３２０Ａの音源側表面に凹凸構造３２０ｂを設けることで、図１９の第１多孔質体層３２０の背面側表面に凹凸構造３２０ａを設ける構成と同様に、効果的にばね定数を低下させることができ、吸音率ピーク値をより高めることができる。
【０１３６】
（実施の形態４）
実施の形態４は、第２質量部及び第１多孔質体層の双方の背面側表面に凹凸構造を設ける例である。
【０１３７】
図２１は、本発明の実施の形態４に係る低周波吸音材の構造を示す断面図である。図１７及び図１９と同一構成部分には同一番号を付している。
【０１３８】
図２１において、低周波吸音材４００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層される第２質量部２０２からなる質量層２１０と、第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層３２０と、を備える。低周波吸音材４００は、第１多孔質体層３２０が剛壁１３０側に設置される。
【０１３９】
第２質量部２０２は、背面側表面が波形や平目形状の凹凸構造２０２ａを有する。凹凸構造２０２ａの凸部が対向する第１多孔質体層３２０の音源側表面と当接して点支持あるいは線支持される。
【０１４０】
第１多孔質体層３２０は、背面側表面が波形や平目形状の凹凸構造３２０ａを有する。凹凸構造３２０ａの凸部が対向する剛壁１３０と当接して点支持あるいは線支持される。
【０１４１】
このように、本実施の形態の低周波吸音材４００は、第２質量部２０２の背面側表面に凹凸構造２０２ａを設け、さらに第１多孔質体層３２０の背面側表面に凹凸構造３２０ａを設けているので、より一層効果的にばね定数を低下させることができる。
【０１４２】
（実施の形態５）
上記各実施の形態に係る低周波吸音材は、２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収することができた。特に、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域においても所望の吸音率となる低周波吸音材を実現することができた。
【０１４３】
本実施の形態では、上記各実施の形態に係る低周波吸音材による６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の低周波数域に加え、低周波数域から５０００Ｈｚの高周波数域まで広帯域に亘って所望の吸音率となる吸音材構成を説明する。
【０１４４】
図２２は、本発明の実施の形態５に係る低周波吸音材の構造を示す断面図である。本実施の形態の説明に当たり、図１７と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１４５】
図２２において、低周波吸音材５００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層される第２質量部２０２からなる質量層２１０と、第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層１２０と、第１質量部１０１の音源側に積層される第２多孔質体層５１０と、を備える。低周波吸音材５００は、第１多孔質体層１２０が剛壁１３０側に設置される。
【０１４６】
第２多孔質体層５１０は、第１多孔質体層１２０と同様に、グラスウール、ロックウール又はこれらの混合物、あるいはウレタン樹脂からなる多孔質体で形成される。多孔質体層は、減衰率（減衰比）が、０．０５〜０．２５程度となる。
【０１４７】
第２多孔質体層５１０は、剛壁１３０側から音源１側に向かって密度が減少する構成とする。具体的には、第２多孔質体層５１０は、密度が異なる複数の層（高密度層５１１，低密度層５１２）を備え、複数の層（高密度層５１１，低密度層５１２）は、剛壁１３０側から音源側に向かって密度が順次小さくなるように配置されている。
【０１４８】
低周波吸音材５００は、第２多孔質体層５１０を備えることで、剛壁１３０から反射した音波は、第２多孔質体層５１０の高密度層５１１から低密度層５１２に伝達することで、高密度部分が付加質量の役割を果たし、低密度部分がバネとして作用することにより吸音を行うことができる。
【０１４９】
なお、本実施の形態では、第２多孔質体層５１０は、剛壁側から音源側に向かって密度が順次小さくなるように配置される密度が異なる複数の層（高密度層５１１，低密度層５１２）を備えているが、第２多孔質体層５１０は、剛壁１３０側から音源１側に向かって密度が減少するように構成する態様であれば、どのような構成でもよい。
【０１５０】
例えば、第２多孔質体層５１０は、密度が剛壁１３０側から音源１側に向かって段階的に減少するように構成されていてもよく、第２多孔質体層５１０は、剛壁１３０側から音源１側に向かって密度が連続的に減少するように構成されていてもよい。
【０１５１】
以下、本実施の形態に係る低周波吸音材の実施例と比較例について説明する。
【０１５２】
[実施例５]
実施例５は、第１質量部１０１が金属膜とゴム膜の積層体、第２質量部２０２がウレタン樹脂からなる。このウレタン樹脂の背面側表面に凹凸構造を設け、凹凸構造の凸部が対向する第１多孔質体層１２０と当接して点支持あるいは線支持されている。第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）に密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウールからなる第１多孔質体層１２０が積層される。
【０１５３】
第１質量部１０１の前面側（音源側）に第２多孔質体層５１０を音源側からの密度がそれぞれ１６（ｋｇ／ｍ３）、２４（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール層から構成されている。質量層の面密度（第１質量部１０１と第２質量部２０２の面密度の合計）は、６．４６ｋｇ／ｍ２の吸音体である。
【０１５４】
図２３は、実施例５の低周波吸音材の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図である。５０〜５０００Ｈｚの広域測定のため、残響室法吸音率にて測定している。
【０１５５】
図２３に示すように、質量層の面密度を６．４６ｋｇ／ｍ２まで高くし、第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）に第１多孔質体層１２０を積層する。また、第１質量部１０１の前面側（音源１側）に第２多孔質体層５１０を音源１側からの密度がそれぞれ１６（ｋｇ／ｍ３）、２４（ｋｇ／ｍ３）と密度の異なる積層体を積層する。
【０１５６】
これにより、トータル厚さ２０３ｍｍとなり、広域な周波数域に亘って吸音する吸音材として使用されている従来の吸音構造の１／３程度の厚さとなる。また、６３Ｈｚ帯域から５０００Ｈｚまで非常に広域な周波数帯域まで所望の吸音率（残響室法吸音率において０．８以上）を維持することができる。
【０１５７】
また、本実施の形態に係る低周波吸音材５００は、例えば前記図１５の実施例３と比較して、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の低周波数域に加え、中高低周波数域（〜５０００Ｈｚ）も吸音できる効果がある。すなわち、前記図１５の実施例３では、６３Ｈｚ近傍に吸収ピークがあり低周波数帯の吸収のみであった。これに対して、本実施の形態に係る低周波吸音材５００は、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の低周波数域に加え、低周波数域から５０００Ｈｚの高周波数域まで広帯域に亘って所望の吸音率となる。
【０１５８】
実施例５の第１質量部１０１には、厚さ０．１ｍｍ、ヤング率が７×１０１０（Ｎ／ｍ２）の金属膜と、ヤング率が０．５×１０６（Ｎ／ｍ２）のゴム膜材を採用し、全体の厚さを３ｍｍに形成して膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層１０１とした。また、第２質量部２０２のウレタン樹脂は、ヤング率０．２×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料を採用して膜振動を損なわないよう形成している。
【０１５９】
第１質量部１０１：金属膜＋ゴム膜 厚さ：３．０ｍｍ
第２質量部２０２：背面側表面に凹凸を付けたウレタン樹脂 厚さ：５０ｍｍ
質量層の面密度：６．４６ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ：５０ｍｍ
第２多孔質体層５１０：音源側から密度１６（ｋｇ／ｍ３）厚さ ５０ｍｍ、２４（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ５０ｍｍ の２層構造
トータル厚さ：２０３ｍｍ
【０１６０】
[実施例６]
図２４は、実施例６の低周波吸音材の構造を示す断面図である。本実施の形態の説明に当たり、図２０と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１６１】
図２４において、低周波吸音材６００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層される第２質量部１０２からなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層５２０と、第１質量部１０１の音源側に積層される第２多孔質体層５１０と、を備える。低周波吸音材６００は、第１多孔質体層５２０が剛壁１３０側に設置される。
【０１６２】
第１質量部１０１は、ＰＶＣからなる樹脂膜、第２質量部１０２は、密度９６（ｋｇ／ｍ３）のグラスウールからなる。質量層の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）は２．９０ｋｇ／ｍ２の吸音体である。
【０１６３】
第１多孔質体層５２０は、音源側表面に凹凸構造を有するウレタン樹脂層５２０Ａと、ウレタン樹脂層５２０Ａの背面側に、密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール５２０Ｂとが積層されている。ウレタン樹脂層５２０Ａは、音源側表面に凹凸構造を設け、対向する第２質量部１０２に点支持あるいは線支持される。
【０１６４】
第２多孔質体層５１０は、剛壁１３０側から音源１側に向かって密度が減少するように、密度が異なる複数の層（高密度層５１１，低密度層５１２）を備える。高密度層５１１は、２４（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール層、低密度層５１２は、１６（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール層から構成される。
【０１６５】
図２５は、実施例６の低周波吸音材の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図である。
【０１６６】
図２５に示すように、質量層の面密度を２．９０ｋｇ／ｍ２とし、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）に第１多孔質体層５２０を、第１質量部１０１の前面側（音源側）に第２多孔質体層５１０を音源側からの密度がそれぞれ１６（ｋｇ／ｍ３）、２４（ｋｇ／ｍ３）として、積層する。これにより、トータル厚さ２５０ｍｍと、従来の吸音構造の１／２程度の厚さで、かつ、６３Ｈｚ帯域から５０００Ｈｚまで非常に広域な周波数帯域まで所望の吸音率（残響室法吸音率において０．８以上）を維持することができる。
【０１６７】
これにより、６３Ｈｚ帯域から５０００Ｈｚまで非常に広域な周波数帯域まで所望の吸音率を維持することができる。実施例６における低周波吸音材６００は、例えば前記図１４の実施例２と比較して、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の低周波数域に加え、低周波数域から５０００Ｈｚの高周波数域まで広帯域に亘って所望の吸音率となる。
【０１６８】
実施例６の第１質量部１０１には、ヤング率が１．０×１０６（Ｎ／ｍ２）のＰＶＣからなる樹脂膜とし、全体の厚さを０．２ｍｍに形成して膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層とした。また、第２質量部１０２は密度９６（ｋｇ／ｍ３）で、ヤング率が１．０×１０５（Ｎ／ｍ２）のグラスウールとし、膜振動を損なわないよう形成している。
【０１６９】
第１質量部１０１：樹脂膜 厚さ：０．２ｍｍ
第２質量部１０２：密度９６（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ：２５ｍｍ
質量層の面密度：２．９０ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層５２０：音源側表面に凹凸を付けたウレタン樹脂 厚さ：２５ｍｍ
密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ：５０ｍｍ
第２多孔質体層５１０：音源側から密度１６（ｋｇ／ｍ３）厚さ１００ｍｍ、２４（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ５０ｍｍ の２層構造
トータル厚さ：２５０ｍｍ
【０１７０】
[比較例２]
図２６は、本発明の実施の形態５の比較例２の構造を示す断面図である。本実施の形態の説明に当たり、図２及び図２２と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１７１】
比較例２は、第１質量部１０１がゴム膜、第２質量部１０２がグラスウールからなる質量層と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）にグラスウールからなる第１多孔質体層１２０と、第１質量部１０１の前面側（音源側）にグラスウールからなる第２多孔質体層５１０が積層され、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）が１．３ｋｇ／ｍ２、第２多孔質体層５１０が音源側からの密度がそれぞれ１６（ｋｇ／ｍ３）、２４（ｋｇ／ｍ３）の吸音体である。
【０１７２】
比較例２は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が、２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２の範囲から外れている。
【０１７３】
比較例２の第１質量部１０１には、ヤング率が０．５×１０６（Ｎ／ｍ２）のシリコーンゴム膜とし、全体の厚さを０．２ｍｍに形成して膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層とした。また、第２質量部は密度３２（ｋｇ／ｍ３）で、ヤング率が１．０×１０５（Ｎ／ｍ２）のグラスウールとし、膜振動を損なわないよう形成している。
【０１７４】
図２７は、比較例２の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図である。
【０１７５】
図２７に示すように、質量層の面密度が１．３ｋｇ／ｍ２の場合、１００〜５０００Ｈｚの周波数域においては、所望の吸音率（残響室法吸音率において０．８以上）を維持している。しかし、１００Ｈｚより低い周波数域においては残響室法吸音率における吸音率は低下し、６３Ｈｚ周波数帯の中心周波数６３Ｈｚにおける吸音率は０．４程度となり、所望の吸音率には至らなかった。
【０１７６】
第１質量部１０１：ゴム膜 厚さ：０．２ｍｍ
第２質量部１０２：密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウールグラスウール 厚さ：２５ｍｍ
質量層の面密度：１．３ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ：２５ｍｍ
第２多孔質体層５１０：音源側から密度１６（ｋｇ／ｍ３）厚さ ５０ｍｍ、２４（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ５０ｍｍ の２層構造
トータル厚さ：１５０ｍｍ
【０１７７】
比較例２は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が、２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２の範囲から外れている。このため、第２多孔質体層５１０の積層により、１００Ｈｚから中高周波数域は良好に吸音できるものの、１００Ｈｚより低い周波数領域においては吸音率が低下する。
【０１７８】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【０１７９】
例えば、本発明は、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域であっても吸音率ピークを有し、また所望のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）を達成できる低周波吸音材であるが、２００Ｈｚ近傍の騒音を効果的に吸収するため、本発明の低周波吸音材の構成を適用することも可能である。
【０１８０】
また、上記各実施の形態では、低周波吸音材という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、吸音材、吸音材の構造体等であってもよい。
【０１８１】
さらに、上記低周波吸音材を構成する各部、例えば金属膜、ゴム膜等の種類、厚み、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
本発明に係る低周波吸音材は、設備等で問題となる２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収する低周波吸音材に適用できる。特に６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域においても吸音率ピークを有し、かつ所望のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）となる低周波吸音材に有用である。さらに、第１質量部の音源側にも多孔質体層を積層することで、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の低周波数域に加え、低周波数域から５０００Ｈｚの高周波数域まで広帯域に亘って所望の吸音率となる低周波吸音材を実現できる。
【符号の説明】
【０１８３】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００ 低周波吸音材
１０１ 第１質量部
１０２，２０２ 第２質量部
１１０，２１０ 質量層
１２０，３２０，３２０Ａ，５２０ 第１多孔質体層
１３０ 剛壁
２０２ａ，３２０ａ，３２０ｂ 凹凸構造
５１０ 第２多孔質体層
５１１ 高密度層
５１２ 低密度層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音源からの音を一方の面上に受け、低周波音を吸収する低周波吸音材に係り、特に、設備等で問題となる２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収する低周波吸音材に関する。
【背景技術】
【０００２】
我々の周囲には工場の機械類などの設備等から様々な音や振動が発生しており、近年、これら騒音に対する低減要求が厳しくなっている。この騒音を吸収する吸音材として、多孔質材料を使用することが知られている。多孔質材料には、グラスウールやロックウール等の無機繊維系のもの、ポリエステル等の高分子繊維系のもの、発泡軟質ウレタン等の樹脂発泡系のもの等がある。
【０００３】
これら多孔質材料は、中・高音域用吸音材として優れた吸音材料であるが、５００Ｈｚ以下の低周波数域では十分な吸音率を得ることはできない。５００Ｈｚ以下の吸音率を高くするためには、多孔質材料の厚みを大きくしたり、多孔質材吸音材の背面（音源と反対側）に十分な厚みの空気層を確保しなければならない。しかし、施工する個所のスペースの関係で吸音構造体の厚さがとれないことや、厚くすることで全体的に吸音材の重量が重くなるという問題がある。
【０００４】
５００Ｈｚ以下の騒音を吸音する吸音材として、例えば以下の従来技術がある。
【０００５】
特許文献１には、通気度が５〜１００倍異なる高密度と低密度の繊維集合体を少なくとも２層以上積層した構造体が記載されている。特許文献１記載の構造体は、空気の粘性抵抗を利用し、音波のエネルギを熱エネルギに変換して吸音する多孔質吸音構造体に、さらに密度が異なる繊維集合体を積層することで、高密度部分が付加質量、低密度部分がばねの役割を担う、いわゆる動吸振機構を構成させて特に低周波領域の吸音率を向上させるものである。
【０００６】
上記動吸振機構について説明する。動吸振機構とは、質量体が構築物等に対して振動エネルギが加わると運動するように設けられているものである。以下、動吸振機構として、ばね（弾性効果の役割）と付加質量（錘の役割）からなる、ばね−マス系を例に説明する。
【０００７】
図１は、ばね−マス系の動吸振機構を模式的に示す図である。
【０００８】
図１中、動吸振機構の単位面積当たりの質量をｍ（ｋｇ／ｍ２）、ばね定数をｓ（Ｎ／ｍ／ｍ２）とすると、共振周波数ｆは、次式（１）で表される。
【０００９】
【数１】
【００１０】
ばねが第１多孔質体層、付加質量が膜からなる積層構造の吸音材において、共振周波数ｆ（吸音率ピーク）を低周波数側にシフトさせる（共振周波数ｆを小さくする）ため、式（１）より以下の対応を実施している。
【００１１】
（１）質量ｍを大きくする。
・膜の厚さを厚くして重くする。
・膜の面密度を高くする。
（２）ばね定数ｋを小さくする。
多孔質体層のばね定数ｓ（Ｎ／ｍ／ｍ２＝Ｎ／ｍ３）＝多孔質体層のヤング率（Ｎ／ｍ２）／多孔質体層の厚さ（ｍ）の関係より、
・多孔質体層のヤング率を下げる。
・多孔質体層の厚さを厚くする。
【００１２】
特許文献２には、各繊維の表面に粘弾性体を塗布した繊維状集合体を厚さ方向に繊維密度を異ならせて積層した吸音制振材が記載され、また繊維状集合体の音源側に金属薄膜層を積層する構成も記載されている。
【００１３】
特許文献３には、ゴムからなる膜と膜の背面側（音源の反対側）にグラスウール等の多孔質体層を積層した吸音材構造が記載されている。特許文献３記載の吸音材は、膜の部分が付加質量、多孔質体層はばねの役割として作用し、剛壁から反射した音波を膜状吸音により低周波領域の騒音を減衰させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平８−１５２８９０号公報
【特許文献２】特開２００３−１５０１５０号公報
【特許文献３】国際公開第２００６／０９８０６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このような従来の低周波吸音材にあっては、以下の問題点があった。
【００１６】
（１）特許文献１には、音源側に高密度な（面密度の高い）繊維集合体層を設けた構成としており、ＪＩＳ Ａ １４０５による垂直入射吸音率測定による２００〜３００Ｈｚ周波数帯域の吸音率が０．８〜０．９程度となる吸音材が開示されている。しかし、特許文献１には、２００Ｈｚより低い周波数域の吸音特性については記載されていない。
【００１７】
（２）特許文献２には、繊維密度を音源側から４０、３２、２４、２０（ｋｇ／ｍ３）と傾斜させた積層構造の吸音制振材が開示されている。特許文献２記載の吸音制振材は、３００Ｈｚ前後の周波数域における吸音率が０．９〜１．０となる。しかし、この吸音制振材は、１００Ｈｚ周波数域では吸音率が低下してしまう。
【００１８】
（３）特許文献３記載の吸音材構造は、２００Ｈｚ程度の周波数域における吸音率が０．９〜１．０と良好であるものの、１２５Ｈｚ以下の周波数域においては吸音率が低下する。さらに、特許文献３記載の吸音材構成において、多孔質体層を厚くしてばね定数ｋを小さくし、吸音率ピークを低周波数側にシフトさせてみると、吸音率ピークは、低周波数側にシフトするものの、吸音率ピーク値も低下してしまう問題が発生した。
【００１９】
また、膜の面密度を確保するため、金属膜、例えばアルミニウムからなる膜を適用した場合、膜を厚くするとアルミニウム自体の剛性が生じ、十分な膜振動による減衰が得られなくなる。このため、厚さの制約により十分な面密度を確保できない。
【００２０】
上述したように、これまでは設備等で問題となる特に６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域において高い吸音率、具体的には垂直入射吸音率が０．８以上となる吸音材は得られていない。
【００２１】
本発明の目的は、２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収する低周波吸音材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明の低周波吸音材は、膜状の第１質量部と、音源と反対側の、前記第１質量部の背面側に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部と、から構成される質量層と、前記音源と反対側の、前記第２質量部の背面側に積層される第１多孔質体層と、を備え、前記質量層は、前記第１質量部と前記第２質量部の面密度の合計が、２．０乃至１０．０ｋｇ／ｍ２である構成を採る。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、設備等で問題となる２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収することができる。特に、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域において吸音率ピークを有し、かつ所望のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）となる低周波吸音材を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来のばね−マス系の動吸振機構を模式的に示す図
【図２】本発明の実施の形態１に係る低周波吸音材の構造を示す断面図
【図３】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の通気のないゴム膜と多孔質体の積層からなる吸音材の垂直入射吸音率を示す図
【図４】図３と同一の吸音材において、ゴム膜に多数の孔（開口）を設けた場合の垂直入射吸音率を示す図
【図５】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の膜（質量）と第１多孔質体層（バネ）の積層体からなる吸音材モデルを示す図
【図６】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層の厚さを変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図７】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層の厚さを変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図８】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層の厚さを変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図９】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層のヤング率を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図１０】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層のヤング率を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図１１】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層の面密度を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図
【図１２】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の第１多孔質体層の減衰比を変化させたときの膜の面密度と理論上の垂直入射吸音率が最大（１．０）となる周波数の関係をシミュレーションした図
【図１３】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図
【図１４】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図
【図１５】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図
【図１６】上記実施の形態１に係る低周波吸音材の比較例１における５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図
【図１７】本発明の実施の形態２に係る低周波吸音材の構造を示す断面図
【図１８】上記実施の形態２に係る低周波吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図
【図１９】本発明の実施の形態３に係る低周波吸音材の構造を示す断面図
【図２０】上記実施の形態３に係る低周波吸音材の他の構造を示す断面図
【図２１】本発明の実施の形態４に係る低周波吸音材の構造を示す断面図
【図２２】本発明の実施の形態５に係る低周波吸音材の構造を示す断面図
【図２３】上記実施の形態５に係る低周波吸音材の実施例５の低周波吸音材の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図
【図２４】上記実施の形態５に係る低周波吸音材の実施例６の低周波吸音材の構造を示す断面図
【図２５】上記実施の形態５に係る低周波吸音材の実施例６の低周波吸音材の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図
【図２６】上記実施の形態５に係る低周波吸音材の比較例２の構造を示す断面図
【図２７】上記実施の形態５に係る低周波吸音材の比較例２の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図２は、本発明の実施の形態１に係る低周波吸音材の構造を示す断面図である。本実施の形態の吸音材は、２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収する低周波吸音材に適用した例である。
【００２７】
図２において、低周波吸音材１００は、音源１に対向して設置される膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部１０２からなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層１２０と、を備える。低周波吸音材１００は、第１多孔質体層１２０が剛壁１３０側に設置される。
【００２８】
〔質量層１１０〕
質量層１１０は、質量層１１０の面密度、すなわち、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２となるように形成される。
【００２９】
第１質量部１０１と第２質量部１０２は、接着により一体化する。第１質量部１０１と第２質量部１０２とが一体化することで、第１質量部１０１と第２質量部１０２の双方が、ばね−マス系のマス（質量層）を形成する。第１質量部１０１と第２質量部１０２からなる質量層１１０とすることで、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）を２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２と大きくしても剛性による膜振動低下の問題を解決することができる。
【００３０】
なお、第１質量部１０１と第２質量部１０２は、接着剤による一体化でも自己融着による一体化でも構わない。また、第２質量部１０２は、第１質量部１０１の膜振動を損なわないよう形成し、マス（質量層）としての機能に加えて、ばねとしての機能も有する。
【００３１】
〔第１質量部１０１〕
第１質量部１０１の膜は、膜振動を損なわない柔軟性を有する。第１質量部１０１の膜は、通気性のない材料にて構成されており、ゴム、樹脂、金属からなる膜、あるいはこれらを組み合わせることにより柔軟性のある柔らかな層が形成される。第１質量部１０１の膜が柔軟性を有することで、音が斜めから入射しても追従した振動が可能となる。
【００３２】
第１質量部１０１は、ゴム、アクリル樹脂やＰＶＣ樹脂等の樹脂、金属からなる膜、又はこれらの組み合わせにより形成される。第１質量部１０１は、剛性の小さい柔らかい層である。なお、金属膜の例としては例えばアルミ箔が、組み合わせの例としては、金属膜とゴム膜の積層体が挙げられる。
【００３３】
膜の厚さは、ゴム、アクリルやＰＶＣ等の樹脂の場合には０．１〜３ｍｍ、金属膜の場合には０．０１〜０．２ｍｍが好適である。ゴム又は樹脂膜単体の膜厚が３ｍｍを超える、あるいは金属膜単体の膜厚が０．２ｍｍを超えると膜に剛性が生じ、膜としての振動が減少するため所定の吸音特性が得られなくなる。以下、膜の剛性が所定以下であって、所望の振動を得ることができる膜を、「膜振動を損なわない柔軟性を有する膜」と呼ぶ。
【００３４】
膜振動を損なわない柔軟性を有する膜は、膜材のヤング率に対して厚さを調整することにより形成される。金属膜としてアルミ箔を設けた場合、アルミニウムのヤング率は７×１０１０（Ｎ／ｍ２）であるが、金属膜としての厚さを０．０１〜０．２ｍｍとすることで、膜の柔軟性を維持することができる。なお、アルミ箔単体としての面密度は、アルミニウムの密度が２７００（ｋｇ／ｍ３）として、０．０２７（ｋｇ／ｍ２）〜０．５４（ｋｇ／ｍ２）となる。
【００３５】
また、金属膜としてアルミ箔を使用した場合、第１質量部１０１を厚さが０．０１〜０．２ｍｍのアルミ箔とゴム膜又は樹脂膜の積層体とし、第１質量部１０１の面密度と後述する第２質量部１０２の面密度の合計が２．０〜１０．０（ｋｇ／ｍ２）となるように形成されることが好ましい。
【００３６】
次に、膜振動を損なわない柔軟性を有する膜として、ゴム膜や樹脂膜を形成した場合、ゴム膜に使用されるゴム材は、硬度にも留意する必要がある。ヤング率は、室温下で０．２×１０６（Ｎ／ｍ２）〜５×１０６（Ｎ／ｍ２）の範囲とするのが好ましい。そして、ゴム膜又は樹脂膜の厚さを０．１〜３ｍｍとすることで、膜の柔軟性を維持する。また、上記のように各々形成した金属膜とゴム膜又は樹脂膜を積層した構成であっても膜振動を損なわない柔軟性を有する。
【００３７】
〔第２質量部１０２〕
第２質量部１０２は、柔軟性を有する第１質量部１０１の膜振動を損なわないよう形成する。第２質量部１０２は、多孔質体あるいは弾性体からなる。上記多孔質体としてはグラスウール、ロックウール又はこれらの混合物、あるいはウレタン樹脂から形成され、上記弾性体としてはゴム材から形成される。
【００３８】
ここで、第１質量部１０１と第２質量部１０２は、接着剤又は自己融着にて一体化される。このため、第２質量部１０２の剛性が大きい場合、第１質量部１０１の膜振動が十分機能しない懸念がある。第１質量部１０１の膜振動を損なわない多孔質体又は弾性体とするためには、第２質量部１０２のヤング率は、室温下で１×１０４（Ｎ／ｍ２）〜１×１０６（Ｎ／ｍ２）の範囲とするのが好ましい。なお、第２質量部１０２の厚さは、質量部として第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０〜１０．０（ｋｇ／ｍ２）となるように調整する。
【００３９】
上記第１質量部１０１、及び第２質量部１０２のゴム材として、シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、多硫化ゴム、ポリオレフィンのうちから選択された何れかのゴムを使用してもよい。
【００４０】
〔第１多孔質体層１２０〕
第１多孔質体層１２０は、グラスウール、ロックウール又はこれらの混合物、あるいはウレタン樹脂からなる多孔質体で形成される。第１多孔質体層１２０は、減衰率（減衰比）が、０．０５〜０．２５程度となる。
【００４１】
以下、上述のように構成された低周波吸音材１００の構造について説明する。
【００４２】
[膜状吸音材モデルによる吸音率予測]
まず、膜状吸音材モデルによる吸音率予測について述べる。
【００４３】
図３は、通気のないゴム膜と多孔質体の積層からなる吸音材の垂直入射吸音率を示す図である。質量部は、ゴム膜とし、その厚さは、０．２ｍｍとした。質量層の面密度は、０．５ｋｇ／ｍ２である。第１多孔質体層は、グラスウールとし、その厚さを５０ｍｍとした。
【００４４】
図３に示すように、吸音率ピークは２２０Ｈｚ付近にみられ、吸音率ピーク値は０．８６であった。
【００４５】
図４は、図３と同一の吸音材において、ゴム膜に多数の孔（開口）を設けた場合の垂直入射吸音率を示す図である。
【００４６】
図４に示すように、ゴム膜に多数の孔（開口）を設け、通気を有する構造とした場合には、２２０Ｈｚ付近にみられた吸音率ピークは消滅する。
【００４７】
本発明者らは、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域における騒音を効果的に吸収する吸音材を検討するにあたり、通気のない膜を有する吸音材とし、吸音率ピークの形成によって騒音を効果的に吸収することが有用であることに想到した。
【００４８】
特許文献２及び３には、膜層を有する吸音材が記載されている。しかしながら、特に６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域で吸音率ピークがあり、しかも所定のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）となる吸音材は得られていない。
【００４９】
本発明は、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域で所定のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）が得られる膜状吸音材構成について、シミュレーションにて検討を行い、その結果をもとに最適な低周波吸音材を構築した。
【００５０】
図５は、膜（質量）と第１多孔質体層（バネ）の積層体からなる吸音材モデルを示す図である。
【００５１】
今回、膜（質量）の面密度や第１多孔質体層１２０のばね定数と垂直入射吸音率αの関係について、下記に示す理論式（２）を導出し、各周波数による垂直入射吸音率αをシミュレーションした。
【００５２】
【数２】
【００５３】
式（２）において、ζは多孔質体層の減衰率、ｓは多孔質体層のばね定数（Ｎ／ｍ３）、ρは空気の密度（ｋｇ／ｍ３）、ｃは空気中の音速（ｍ／ｓ）、ｆは周波数（Ｈｚ）、ｍは膜の面密度（ｋｇ／ｍ２）である。
【００５４】
なお、第１多孔質体層のばね定数（Ｎ／ｍ３）は、第１多孔質体層のヤング率（Ｎ／ｍ２）を第１多孔質体層１２０の厚さ（ｍ）で割ったものとなる。第１多孔質体層の減衰率（減衰比）は、適用する多孔質材料によって定まる値である。
【００５５】
図６乃至図８は、第１多孔質体層の厚さを変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図である。図６は、膜（質量）の面密度が０．６ｋｇ／ｍ２、図７は、膜（質量）の面密度が２．４ｋｇ／ｍ２、図８は、膜（質量）の面密度が３．６ｋｇ／ｍ２である場合をそれぞれ示す。第１多孔質体層のヤング率は１.０×１０５Ｎ／ｍ２、第１多孔質体層の減衰比は０．１とした。
【００５６】
そして、第１多孔質体層１２０の厚さを２５ｍｍ、５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍと変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした。
【００５７】
図６乃至図８に示すように、第１多孔質体層の厚さを厚くする（すなわちばね定数を小さくする）に従い、吸音率ピークは低周波側にシフトする。しかし、膜（質量）の面密度が０．６ｋｇ／ｍ２の場合は、吸音率ピーク値も下がってしまう（図６参照）。一方、膜（質量）の面密度が２．４ｋｇ／ｍ２及び３．６ｋｇ／ｍ２の場合は、吸音率ピーク値が減少しないことがわかる（図７及び図８参照）。
【００５８】
したがって、ばね定数を小さくして吸音率ピークを低周波側にシフトさせる場合、吸音率ピーク値を低下させないためには、膜（質量）の面密度を例えば２．４ｋｇ／ｍ２と高くする必要がある。
【００５９】
図９及び図１０は、第１多孔質体層のヤング率（Ｎ／ｍ２）を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図である。図９は、膜（質量）の面密度が０．６ｋｇ／ｍ２、図１０は、膜（質量）の面密度が３．６ｋｇ／ｍ２である場合を示す。第１多孔質体層１２０の減衰比が０．１、第１多孔質体層の厚さが２５ｍｍとした。
【００６０】
そして、第１多孔質体層のヤング率（Ｎ／ｍ２）を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした。
【００６１】
図９及び図１０に示すように、第１多孔質体層１２０のヤング率（Ｎ／ｍ２）を小さくする（すなわちばね定数を小さくする）と吸音率ピークは低周波側にシフトする。しかし、膜（質量）の面密度が０．６ｋｇ／ｍ２の場合は、吸音率ピーク値も下がってしまう（図９参照）。一方、膜（質量）の面密度が３．６ｋｇ／ｍ２の場合は、第１多孔質体層のヤング率（Ｎ／ｍ２）を小さくして吸音率ピークを低周波側にシフトさせても吸音率ピーク値はほとんど変わらないことがわかる（図１０参照）。
【００６２】
図１１は、第１多孔質体層の面密度（ｋｇ／ｍ２）を変化させたときの吸音率ピークの変化をシミュレーションした図である。第１多孔質体層のヤング率が１.０×１０５Ｎ／ｍ２、第１多孔質体層の減衰比が０．１、第１多孔質体層の厚さが５０ｍｍとした。
【００６３】
そして、膜（質量）の面密度（ｋｇ／ｍ２）を０．６ｋｇ／ｍ２、１．２ｋｇ／ｍ２、２．４ｋｇ／ｍ２、３．６ｋｇ／ｍ２と変化させたときの吸音率ピークをシミュレーションした。
【００６４】
図１１に示すように、膜（質量）の面密度が高いほど吸音率ピークは低周波側にシフトすることがわかる。
【００６５】
図１２は、第１多孔質体層の減衰比を変化させたときの膜の面密度と理論上の垂直入射吸音率が最大（１．０）となる周波数の関係をシミュレーションした図である。
【００６６】
膜（質量）の面密度と、上述した理論式（２）の垂直入射吸音率αが最大（吸音率１．０）となる周波数の関係について、第１多孔質体層の減衰比を変化させてシミュレーションした。なお、第１多孔質体層の減衰比の範囲は、グラスウールやロックウール又はこれらの混合物、ウレタン樹脂を想定すると０．０５〜０．２５となる。
【００６７】
図１２から下記(１)−(３)がわかる。
【００６８】
(１)第１多孔質体層１２０の減衰比を０．２５とした場合
例えば、６３Ｈｚ近傍における理論上の垂直入射吸音率αを最大（吸音率１．０）とするためには、膜（質量）の面密度を２．０ｋｇ／ｍ２とすればよい。
【００６９】
(２)第１多孔質体層１２０の減衰比を０．０５とした場合
この場合でも、膜（質量）の面密度が１０．０ｋｇ／ｍ２であれば、理論上の垂直入射吸音率αが最大（吸音率１．０）となる周波数を６３Ｈｚ近傍とすることが可能となる。
【００７０】
(３)膜（質量）の面密度が同一であっても、減衰比を大きくすることで、理論上の垂直入射吸音率αをより低周波数側にシフトさせることが可能である。
【００７１】
前記図１１に示すように、膜（質量）の面密度を２．４ｋｇ／ｍ２、３．６ｋｇ／ｍ２と高くすることにより吸音率のピーク周波数を低周波数側にシフトさせることができる。さらに、第１多孔質体層１２０の厚さを厚くしたり、ヤング率を下げることによって第１多孔質体層のばね定数を小さくしてする。これにより、吸音率のピーク周波数を低周波側にシフトさせた場合であっても、膜（質量）の面密度を２．４ｋｇ／ｍ２あるいは３．６ｋｇ／ｍ２とすることにより、吸音率ピーク値の低下を招くことなく、所定の吸音率特性が得られることがわかった（前記図７、図８及び図１０参照）。
【００７２】
[第１多孔質体層１２０の検討]
次に、第１多孔質体層１２０について説明する。
【００７３】
第１多孔質体層１２０は、グラスウールやロックウール又はこれらの混合物やウレタン樹脂を想定している。この場合の第１多孔質体層１２０の減衰比は、０．０５〜０．２５となる。前記図１２より、吸音率のピークを所望の周波数とする場合、第１多孔質体層１２０の減衰比が小さいほど、膜（質量）の面密度は高くする必要がある。ここで、第１多孔質体層の減衰比は、０．０５〜０．２５と想定されるので、第１多孔質体層１２０の減衰比が０．０５の場合において、６３Ｈｚ近傍の理論上吸音率を最大（吸音率１．０）とすることが可能となるように膜（質量）の面密度を規定すればよい。
【００７４】
前記図１２より、膜の面密度が１０．０ｋｇ／ｍ２であれば、第１多孔質体層１２０の減衰比が０．０５であっても６３Ｈｚ近傍にて理論上吸音率を最大（吸音率１．０）とすることが可能となる。
【００７５】
また、膜（質量）の面密度が２．０ｋｇ／ｍ２以上であれば、第１多孔質体層１２０のばね定数を小さくして吸音率ピークを低周波数側にシフトさせても吸音率ピーク値は低下しない。面密度を２．０ｋｇ／ｍ２とした場合は、減衰比が０．１５〜０．２５の多孔質体を適宜設定することで、６３Ｈｚ〜１２５Ｈｚ近傍において理論上、吸音率が最大（吸音率１．０）とすることが可能となる。
【００７６】
以上のことから、膜（質量）の面密度を２．０ｋｇ／ｍ２〜１０．０ｋｇ／ｍ２とする。これにより、グラスウールやロックウール、ウレタン樹脂等からなる第１多孔質体層１２０のばね定数を小さくして、吸音率ピークを低周波数側にシフトさせても、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域において所望の吸音率ピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）を得ることが可能となる。第１多孔質体層１２０のばね定数を小さくするには、第１多孔質体層１２０の厚さを厚くしたり、ヤング率を下げる方法がある。
【００７７】
[吸音材構造の検討]
上述したシミュレーションの結果より、膜（質量）の面密度を２．０ｋｇ／ｍ２〜１０．０ｋｇ／ｍ２の範囲で設定すれば、６３Ｈｚ〜１２５Ｈｚの周波数域においても理論上の垂直入射吸音率αを最大（吸音率１．０）とすることが可能となる。
【００７８】
一方、吸音率ピークを低周波数側にシフトさせるため、膜の質量を重くするという考えは従来からあった。しかし、吸音ピーク値を所定のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）とする方法については見出されていなかった。従来の膜状吸音材構造では、特に６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域で所定のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）となる吸音材が実現できていなかった。この理由を以下のように推測した。
【００７９】
(１)膜の質量を重くするため、膜厚を厚くした場合、膜に剛性が生じてしまい、逆に膜の振動が減少することで所定の吸音特性が得られない。
【００８０】
(２)膜の質量を重くするため、金属膜のように密度の大きい材料を膜材として選定した場合、材料自体の剛性により十分な膜振動ができない懸念がある。このため、膜の厚さに制約が生じ、所望の面密度を確保できない。
【００８１】
そこで、音のエネルギが膜の振動エネルギに変化し吸音する膜振動機能を維持しつつ、シミュレーション結果より得られた膜（質量）の面密度に設定するため、本低周波吸音材は、以下の構成を有する。
【００８２】
前記図２に示すように、低周波吸音材１００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源と反対側）に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部１０２により質量層１１０を形成し、質量層１１０の面密度、すなわち、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２とした。また、低周波吸音材１００は、第２質量部１０２層の背面側（音源１と反対側）にばね機能としての第１多孔質体層１２０を積層し、第１多孔質体層１２０を剛壁１３０側に設置する。
【００８３】
第１質量部１０１の膜は、通気性のない材料にて構成されており、ゴム、樹脂、金属からなる膜、あるいはこれらを組み合わせ柔軟性のある柔らかな層を形成する。第１質量部１０１の膜が柔軟性を有することで、音が斜めから入射しても追従した振動が可能となる。
【００８４】
第１質量部１０１と第２質量部１０２は、接着により、一体化構造とすることで、ばね−マス系のマス（質量層）を形成する。第１質量部１０１と第２質量部１０２からなる質量層１１０とすることで、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）を２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２と大きくしても剛性による膜振動低下の問題を解決することができる。
【００８５】
なお、第１質量部１０１と第２質量部１０２は、接着剤による一体化でも自己融着による一体化でも構わない。また、第２質量部１０２は、第１質量部１０１の膜振動を損なわないよう形成し、マス（質量層）としての機能と合わせ、ばねとしての機能も有する。
【００８６】
上記構成により、低周波吸音材１００は、吸音率のピークが６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域で、かつ所定の吸音率ピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）を有する優れた効果を有する吸音材が得られる。
【００８７】
なお、上記構成において、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が１０．０ｋｇ／ｍ２を超えた場合、ばね機能としての第１多孔質体層１２０の選択も含め、吸音率ピークを６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域にコントロールすることが困難になる。
【００８８】
本実施の形態の低周波吸音材１００は、第１質量部１０１と第１質量部１０１の背面側（音源の反対側、図２では剛壁１３０側）に積層される第２質量部１０２からなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側に積層される第１多孔質体層１２０とを備えている。低周波吸音材１００は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０ｋｇ／ｍ２〜１０．０ｋｇ／ｍ２となるように構成されている。
【００８９】
以下、本実施の形態に係る低周波吸音材１００の実施例と比較例について説明する。
【００９０】
[実施例１]
実施例１は、第１質量部１０１が金属膜とゴム膜の積層体、第２質量部１０２がウレタン樹脂からなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）にウレタン樹脂からなる第１多孔質体層１２０が積層され、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）が２．３６ｋｇ／ｍ２の吸音体である。
【００９１】
なお、実施例１の第１質量部１０１には金属膜のヤング率が７×１０１０（Ｎ／ｍ２）、ゴム膜のヤング率が０．５×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料を採用し、全体の厚さを１ｍｍに形成して膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層とした。また、第２質量部１０２のウレタン樹脂はヤング率０．２×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料を採用して膜振動を損なわないよう形成している。
【００９２】
図１３は、実施例１における吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図である。
【００９３】
図１３に示すように、吸音率のピークは１２５Ｈｚとなり、吸音率ピーク値も０．９０と所望のピーク値が得られた。
【００９４】
第１質量部１０１：金属膜＋ゴム膜 厚さ：１ｍｍ
第２質量部１０２：ウレタン樹脂 厚さ：２５ｍｍ
質量層１１０の面密度：２．３６ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：ウレタン樹脂 厚さ：７５ｍｍ
吸音率ピーク １２５Ｈｚ
吸音率ピーク値 ０．９０
【００９５】
[実施例２]
実施例２は、第１質量部１０１が樹脂膜、第２質量部１０２がグラスウールからなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）にグラスウールからなる第１多孔質体層１２０が積層され、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）が２．９０ｋｇ／ｍ２の吸音体である。
【００９６】
なお、実施例２の第１質量部１０１における樹脂膜のヤング率は１．０×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料を採用、全体の厚さを０．２ｍｍに形成して、膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層とした。また、第２質量部のグラスウールは、ヤング率１．０×１０５（Ｎ／ｍ２）の材料を採用して膜振動を損なわないよう形成している。なお、第２質量部１０２と第１多孔質体層１２０はともにグラスウールからなるが、実施例２では第２質量部１０２の密度を９６（ｋｇ／ｍ３）、第１多孔質体層１２０の密度を３２（ｋｇ／ｍ３）とした。第２質量部１０２の密度を第１多孔質体層１２０の密度より大きくした構成とした方が吸音率ピークの低周波シフトには好適である。
【００９７】
図１４は、実施例２における吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図である。
【００９８】
図１４に示すように、吸音率のピークは１０３Ｈｚとなり、吸音率ピーク値も０．８４と所望のピーク値が得られた。
【００９９】
第１質量部１０１：樹脂膜 厚さ：０．２ｍｍ
第２質量部１０２：グラスウール 厚さ：２５ｍｍ
質量層１１０の面密度：２．９０ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：グラスウール 厚さ：７５ｍｍ
吸音率ピーク １０３Ｈｚ
吸音率ピーク値 ０．８４
【０１００】
[実施例３]
実施例３は、第１質量部１０１が金属膜とゴム膜の積層体、第２質量部１０２がグラスウールからなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）にグラスウールからなる第１多孔質体層１２０が積層され、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）が７．６１ｋｇ／ｍ２の吸音体である。
【０１０１】
図１５は、実施例３における吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図である。
【０１０２】
図１５に示すように、質量層１１０の面密度を７．６１ｋｇ／ｍ２まで高くし、第１多孔質体層１２０を実施例１、２より厚くすることで、吸音率のピーク周波数が６０Ｈｚと６３Ｈｚ帯域の中心周波数以下までシフトさせることができ、しかも６３Ｈｚ帯域の低周波数域においても吸音率ピーク値が０．８１と所望の値を維持できている。
【０１０３】
なお、実施例３の第１質量部１０１には、金属膜のヤング率が７×１０１０（Ｎ／ｍ２）、ゴム膜のヤング率が０．５×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料を採用し、全体の厚さを３ｍｍに形成して膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層とした。また、第２質量部１０２のグラスウールは、ヤング率１．０×１０５（Ｎ／ｍ２）の材料を採用して膜振動を損なわないよう形成している。実施例３においても第２質量部１０２のグラスウール密度を９６（ｋｇ／ｍ３）、第１多孔質体層１２０のグラスウール密度を３２（ｋｇ／ｍ３）とした。
【０１０４】
第１質量部１０１：金属膜＋ゴム膜 厚さ：３．０ｍｍ
第２質量部１０２：グラスウール 厚さ：２５ｍｍ
質量層１１０の面密度：７．６１ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：グラスウール 厚さ：１２５ｍｍ
吸音率ピーク ６０Ｈｚ
吸音率ピーク値 ０．８１
【０１０５】
[比較例１]
比較例１は、第１質量部１０１がゴム膜、第２質量部１０２がグラスウールからなる質量層と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）にグラスウールからなる第１多孔質体層１２０が積層され、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）が１．３ｋｇ／ｍ２の吸音体である。ここで比較例１は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が、２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２の範囲から外れている。
【０１０６】
図１６は、比較例１における５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図である。
【０１０７】
図１６に示すように、吸音率ピークは１７６Ｈｚであり、吸音率ピーク値は０．９４であるが、１２５Ｈｚ周波数帯の中心周波数１２５Ｈｚにおける吸音率は０．５６、６３Ｈｚ周波数帯の中心周波数６３Ｈｚにおける吸音率は０．１１と低下してしまい。所望の吸音率ピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）には至らなかった。
【０１０８】
第１質量部１０１：ゴム膜 厚さ：０．２ｍｍ
第２質量部１０２：グラスウール 厚さ：２５ｍｍ
質量層１１０の面密度：１．３ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：グラスウール 厚さ：７５ｍｍ
吸音率ピーク １７６Ｈｚ
吸音率ピーク値 ０．９４
【０１０９】
以上詳細に説明したように、本実施の形態によれば、低周波吸音材１００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部１０２とからなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側に積層されるばね機能としての第１多孔質体層１２０と、を備える。質量層１１０は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０乃至１０．０ｋｇ／ｍ２である。
【０１１０】
上記構成により、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域において吸音率ピークを有し、かつ所望のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）となる低周波吸音材を実現することができる。したがって、設備等で問題となる２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収することができる。
【０１１１】
また、本実施の形態では、第１質量部１０１と第２質量部１０２は接着により、一体化構造とすることで、ばね−マス系のマス（質量層１１０）を形成する。第１質量部１０１と第２質量部１０２からなる質量層１１０とすることで、質量層１１０の面密度を２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２と大きくしても剛性による膜振動低下を防ぐことができる。
【０１１２】
また、本実施の形態では、第１質量部１０１の膜が、膜振動を損なわない柔軟性を有し、第２質量部１０２は、第１質量部１０１の膜振動を損なわないように形成することで、音が斜めから入射しても追従した振動が可能となる。
【０１１３】
また、第２質量部１０２は、マス（質量層）としての機能と、ばねとしての機能を併せ持つことで、ばね機能としての第１多孔質体層１２０と共働してばね定数を低下させることができる。
【０１１４】
（実施の形態２）
実施の形態２は、第２質量部の背面側表面を凹凸をつけた波形や平目形状とする例である。
【０１１５】
図１７は、本発明の実施の形態２に係る低周波吸音材の構造を示す断面図である。本実施の形態の説明に当たり、図２と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１１６】
図１７において、低周波吸音材２００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層される第２質量部２０２からなる質量層２１０と、第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層１２０と、を備える。低周波吸音材２００は、第１多孔質体層１２０が剛壁１３０側に設置される。
【０１１７】
低周波吸音材２００は、第１質量部１０１と第２質量部２０２の面密度の合計が２．０ｋｇ／ｍ２〜１０．０ｋｇ／ｍ２となるように構成されている。
【０１１８】
第２質量部２０２は、背面側表面が波形や平目形状の凹凸構造２０２ａを有する。凹凸構造２０２ａの凸部が対向する第１多孔質体層１２０と当接して点支持あるいは線支持される。
【０１１９】
このように、低周波吸音材２００は、第２質量部２０２の背面側表面に凹凸構造２０２ａを設け、対向する第１多孔質体層１２０に点支持あるいは線支持とすることで、さらにばね定数を低下させることができる。
【０１２０】
[実施例４]
実施例４は、図１７の構成による低周波吸音材２００の実施例である。第１質量部１０１が金属膜とゴム膜の積層体、第２質量部２０２がウレタン樹脂からなる質量層（質量層２１０）と、第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）にグラスウールからなる第１多孔質体層１２０が積層される。第２質量部２０２は、第１多孔質体層１２０と対向する背面側表面が波形や平目形状の凹凸構造２０２ａを有する。
【０１２１】
上記質量層の面密度（第１質量部１０１と第２質量部２０２の面密度の合計）は６．４６ｋｇ／ｍ２である。
【０１２２】
図１８は、実施例４における吸音材の５０〜３４０Ｈｚにおける垂直入射音圧吸音率を測定した図である。
【０１２３】
図１８に示すように、第２質量部２０２の第１多孔質体層１２０と対向する背面側表面に波形や平目形状の凹凸構造２０２ａを設けることにより、さらにばね定数を低下させた結果、９２Ｈｚの吸音率ピーク周波数における吸音率ピーク値を０．９２まで高めることができた。
【０１２４】
第１質量部１０１：金属膜＋ゴム膜 厚さ：３．０ｍｍ
第２質量部１０２：背面側表面に凹凸を付けたウレタン樹脂 厚さ：５０ｍｍ
質量層１１０の面密度：６．４６ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：グラスウール 厚さ：５０ｍｍ
吸音率ピーク ９２Ｈｚ
吸音率ピーク値 ０．９２
【０１２５】
このように、本実施の形態の低周波吸音材２００は、第２質量部２０２は、背面側表面に凹凸構造２０２ａを設けることで、さらにばね定数を低下させることができ、吸音率ピーク値をより高めることができる。
【０１２６】
（実施の形態３）
実施の形態３は、第１多孔質体層の背面側表面又は音源側表面に波形や平目形状の凹凸構造を設ける例である。
【０１２７】
図１９は、本発明の実施の形態３に係る低周波吸音材の構造を示す断面図である。図２と同一構成部分には同一番号を付している。
【０１２８】
図１９において、低周波吸音材３００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層される第２質量部１０２からなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層３２０と、を備える。低周波吸音材３００は、第１多孔質体層３２０が剛壁１３０側に設置される。
【０１２９】
低周波吸音材３００は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が２．０ｋｇ／ｍ２〜１０．０ｋｇ／ｍ２となるように構成されている。
【０１３０】
第１多孔質体層３２０は、背面側表面が波形や平目形状の凹凸構造３２０ａを有する。凹凸構造３２０ａの凸部が対向する剛壁１３０と当接して点支持あるいは線支持される。
【０１３１】
このように、低周波吸音材３００は、第１多孔質体層３２０の背面側表面に凹凸構造３２０ａを設け、対向する剛壁１３０に点支持あるいは線支持とすることで、さらにばね定数を低下させることができる。
【０１３２】
図２０は、本発明の実施の形態３に係る低周波吸音材の他の構造を示す断面図である。
【０１３３】
図２０に示すように、低周波吸音材３００Ａは、第１多孔質体層３２０Ａの音源側表面に凹凸構造３２０ｂを設け、対向する第２質量部１０２に点支持あるいは線支持とする。
【０１３４】
低周波吸音材３００Ａは、図１９の低周波吸音材３００の第１多孔質体層３２０の背面側表面に凹凸構造３２０ａを設ける構成に代えて、第１多孔質体層３２０Ａの音源側表面に凹凸構造３２０ｂを設ける。
【０１３５】
このように、本実施の形態の低周波吸音材３００Ａは、第２質量部１０２の対向面である第１多孔質体層３２０Ａの音源側表面に凹凸構造３２０ｂを設けることで、図１９の第１多孔質体層３２０の背面側表面に凹凸構造３２０ａを設ける構成と同様に、効果的にばね定数を低下させることができ、吸音率ピーク値をより高めることができる。
【０１３６】
（実施の形態４）
実施の形態４は、第２質量部及び第１多孔質体層の双方の背面側表面に凹凸構造を設ける例である。
【０１３７】
図２１は、本発明の実施の形態４に係る低周波吸音材の構造を示す断面図である。図１７及び図１９と同一構成部分には同一番号を付している。
【０１３８】
図２１において、低周波吸音材４００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層される第２質量部２０２からなる質量層２１０と、第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層３２０と、を備える。低周波吸音材４００は、第１多孔質体層３２０が剛壁１３０側に設置される。
【０１３９】
第２質量部２０２は、背面側表面が波形や平目形状の凹凸構造２０２ａを有する。凹凸構造２０２ａの凸部が対向する第１多孔質体層３２０の音源側表面と当接して点支持あるいは線支持される。
【０１４０】
第１多孔質体層３２０は、背面側表面が波形や平目形状の凹凸構造３２０ａを有する。凹凸構造３２０ａの凸部が対向する剛壁１３０と当接して点支持あるいは線支持される。
【０１４１】
このように、本実施の形態の低周波吸音材４００は、第２質量部２０２の背面側表面に凹凸構造２０２ａを設け、さらに第１多孔質体層３２０の背面側表面に凹凸構造３２０ａを設けているので、より一層効果的にばね定数を低下させることができる。
【０１４２】
（実施の形態５）
上記各実施の形態に係る低周波吸音材は、２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収することができた。特に、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域においても所望の吸音率となる低周波吸音材を実現することができた。
【０１４３】
本実施の形態では、上記各実施の形態に係る低周波吸音材による６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の低周波数域に加え、低周波数域から５０００Ｈｚの高周波数域まで広帯域に亘って所望の吸音率となる吸音材構成を説明する。
【０１４４】
図２２は、本発明の実施の形態５に係る低周波吸音材の構造を示す断面図である。本実施の形態の説明に当たり、図１７と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１４５】
図２２において、低周波吸音材５００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層される第２質量部２０２からなる質量層２１０と、第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層１２０と、第１質量部１０１の音源側に積層される第２多孔質体層５１０と、を備える。低周波吸音材５００は、第１多孔質体層１２０が剛壁１３０側に設置される。
【０１４６】
第２多孔質体層５１０は、第１多孔質体層１２０と同様に、グラスウール、ロックウール又はこれらの混合物、あるいはウレタン樹脂からなる多孔質体で形成される。多孔質体層は、減衰率（減衰比）が、０．０５〜０．２５程度となる。
【０１４７】
第２多孔質体層５１０は、剛壁１３０側から音源１側に向かって密度が減少する構成とする。具体的には、第２多孔質体層５１０は、密度が異なる複数の層（高密度層５１１，低密度層５１２）を備え、複数の層（高密度層５１１，低密度層５１２）は、剛壁１３０側から音源側に向かって密度が順次小さくなるように配置されている。
【０１４８】
低周波吸音材５００は、第２多孔質体層５１０を備えることで、剛壁１３０から反射した音波は、第２多孔質体層５１０の高密度層５１１から低密度層５１２に伝達することで、高密度部分が付加質量の役割を果たし、低密度部分がバネとして作用することにより吸音を行うことができる。
【０１４９】
なお、本実施の形態では、第２多孔質体層５１０は、剛壁側から音源側に向かって密度が順次小さくなるように配置される密度が異なる複数の層（高密度層５１１，低密度層５１２）を備えているが、第２多孔質体層５１０は、剛壁１３０側から音源１側に向かって密度が減少するように構成する態様であれば、どのような構成でもよい。
【０１５０】
例えば、第２多孔質体層５１０は、密度が剛壁１３０側から音源１側に向かって段階的に減少するように構成されていてもよく、第２多孔質体層５１０は、剛壁１３０側から音源１側に向かって密度が連続的に減少するように構成されていてもよい。
【０１５１】
以下、本実施の形態に係る低周波吸音材の実施例と比較例について説明する。
【０１５２】
[実施例５]
実施例５は、第１質量部１０１が金属膜とゴム膜の積層体、第２質量部２０２がウレタン樹脂からなる。このウレタン樹脂の背面側表面に凹凸構造を設け、凹凸構造の凸部が対向する第１多孔質体層１２０と当接して点支持あるいは線支持されている。第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）に密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウールからなる第１多孔質体層１２０が積層される。
【０１５３】
第１質量部１０１の前面側（音源側）に第２多孔質体層５１０を音源側からの密度がそれぞれ１６（ｋｇ／ｍ３）、２４（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール層から構成されている。質量層の面密度（第１質量部１０１と第２質量部２０２の面密度の合計）は、６．４６ｋｇ／ｍ２の吸音体である。
【０１５４】
図２３は、実施例５の低周波吸音材の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図である。５０〜５０００Ｈｚの広域測定のため、残響室法吸音率にて測定している。
【０１５５】
図２３に示すように、質量層の面密度を６．４６ｋｇ／ｍ２まで高くし、第２質量部２０２の背面側（音源１と反対側）に第１多孔質体層１２０を積層する。また、第１質量部１０１の前面側（音源１側）に第２多孔質体層５１０を音源１側からの密度がそれぞれ１６（ｋｇ／ｍ３）、２４（ｋｇ／ｍ３）と密度の異なる積層体を積層する。
【０１５６】
これにより、トータル厚さ２０３ｍｍとなり、広域な周波数域に亘って吸音する吸音材として使用されている従来の吸音構造の１／３程度の厚さとなる。また、６３Ｈｚ帯域から５０００Ｈｚまで非常に広域な周波数帯域まで所望の吸音率（残響室法吸音率において０．８以上）を維持することができる。
【０１５７】
また、本実施の形態に係る低周波吸音材５００は、例えば前記図１５の実施例３と比較して、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の低周波数域に加え、中高低周波数域（〜５０００Ｈｚ）も吸音できる効果がある。すなわち、前記図１５の実施例３では、６３Ｈｚ近傍に吸収ピークがあり低周波数帯の吸収のみであった。これに対して、本実施の形態に係る低周波吸音材５００は、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の低周波数域に加え、低周波数域から５０００Ｈｚの高周波数域まで広帯域に亘って所望の吸音率となる。
【０１５８】
実施例５の第１質量部１０１には、厚さ０．１ｍｍ、ヤング率が７×１０１０（Ｎ／ｍ２）の金属膜と、ヤング率が０．５×１０６（Ｎ／ｍ２）のゴム膜材を採用し、全体の厚さを３ｍｍに形成して膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層１０１とした。また、第２質量部２０２のウレタン樹脂は、ヤング率０．２×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料を採用して膜振動を損なわないよう形成している。
【０１５９】
第１質量部１０１：金属膜＋ゴム膜 厚さ：３．０ｍｍ
第２質量部２０２：背面側表面に凹凸を付けたウレタン樹脂 厚さ：５０ｍｍ
質量層の面密度：６．４６ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ：５０ｍｍ
第２多孔質体層５１０：音源側から密度１６（ｋｇ／ｍ３）厚さ ５０ｍｍ、２４（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ５０ｍｍ の２層構造
トータル厚さ：２０３ｍｍ
【０１６０】
[実施例６]
図２４は、実施例６の低周波吸音材の構造を示す断面図である。本実施の形態の説明に当たり、図２０と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１６１】
図２４において、低周波吸音材６００は、膜状の第１質量部１０１と、第１質量部１０１の背面側（音源１と反対側）に積層される第２質量部１０２からなる質量層１１０と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）に積層されるばね機能としての第１多孔質体層５２０と、第１質量部１０１の音源側に積層される第２多孔質体層５１０と、を備える。低周波吸音材６００は、第１多孔質体層５２０が剛壁１３０側に設置される。
【０１６２】
第１質量部１０１は、ＰＶＣからなる樹脂膜、第２質量部１０２は、密度９６（ｋｇ／ｍ３）のグラスウールからなる。質量層の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）は２．９０ｋｇ／ｍ２の吸音体である。
【０１６３】
第１多孔質体層５２０は、音源側表面に凹凸構造を有するウレタン樹脂層５２０Ａと、ウレタン樹脂層５２０Ａの背面側に、密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール５２０Ｂとが積層されている。ウレタン樹脂層５２０Ａは、音源側表面に凹凸構造を設け、対向する第２質量部１０２に点支持あるいは線支持される。
【０１６４】
第２多孔質体層５１０は、剛壁１３０側から音源１側に向かって密度が減少するように、密度が異なる複数の層（高密度層５１１，低密度層５１２）を備える。高密度層５１１は、２４（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール層、低密度層５１２は、１６（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール層から構成される。
【０１６５】
図２５は、実施例６の低周波吸音材の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図である。
【０１６６】
図２５に示すように、質量層の面密度を２．９０ｋｇ／ｍ２とし、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）に第１多孔質体層５２０を、第１質量部１０１の前面側（音源側）に第２多孔質体層５１０を音源側からの密度がそれぞれ１６（ｋｇ／ｍ３）、２４（ｋｇ／ｍ３）として、積層する。これにより、トータル厚さ２５０ｍｍと、従来の吸音構造の１／２程度の厚さで、かつ、６３Ｈｚ帯域から５０００Ｈｚまで非常に広域な周波数帯域まで所望の吸音率（残響室法吸音率において０．８以上）を維持することができる。
【０１６７】
これにより、６３Ｈｚ帯域から５０００Ｈｚまで非常に広域な周波数帯域まで所望の吸音率を維持することができる。実施例６における低周波吸音材６００は、例えば前記図１４の実施例２と比較して、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の低周波数域に加え、低周波数域から５０００Ｈｚの高周波数域まで広帯域に亘って所望の吸音率となる。
【０１６８】
実施例６の第１質量部１０１には、ヤング率が１．０×１０６（Ｎ／ｍ２）のＰＶＣからなる樹脂膜とし、全体の厚さを０．２ｍｍに形成して膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層とした。また、第２質量部１０２は密度９６（ｋｇ／ｍ３）で、ヤング率が１．０×１０５（Ｎ／ｍ２）のグラスウールとし、膜振動を損なわないよう形成している。
【０１６９】
第１質量部１０１：樹脂膜 厚さ：０．２ｍｍ
第２質量部１０２：密度９６（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ：２５ｍｍ
質量層の面密度：２．９０ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層５２０：音源側表面に凹凸を付けたウレタン樹脂 厚さ：２５ｍｍ
密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ：５０ｍｍ
第２多孔質体層５１０：音源側から密度１６（ｋｇ／ｍ３）厚さ１００ｍｍ、２４（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ５０ｍｍ の２層構造
トータル厚さ：２５０ｍｍ
【０１７０】
[比較例２]
図２６は、本発明の実施の形態５の比較例２の構造を示す断面図である。本実施の形態の説明に当たり、図２及び図２２と同一構成部分には同一番号を付して重複箇所の説明を省略する。
【０１７１】
比較例２は、第１質量部１０１がゴム膜、第２質量部１０２がグラスウールからなる質量層と、第２質量部１０２の背面側（音源１と反対側）にグラスウールからなる第１多孔質体層１２０と、第１質量部１０１の前面側（音源側）にグラスウールからなる第２多孔質体層５１０が積層され、質量層１１０の面密度（第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計）が１．３ｋｇ／ｍ２、第２多孔質体層５１０が音源側からの密度がそれぞれ１６（ｋｇ／ｍ３）、２４（ｋｇ／ｍ３）の吸音体である。
【０１７２】
比較例２は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が、２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２の範囲から外れている。
【０１７３】
比較例２の第１質量部１０１には、ヤング率が０．５×１０６（Ｎ／ｍ２）のシリコーンゴム膜とし、全体の厚さを０．２ｍｍに形成して膜振動を損なわない柔軟性を有する第１質量層とした。また、第２質量部は密度３２（ｋｇ／ｍ３）で、ヤング率が１．０×１０５（Ｎ／ｍ２）のグラスウールとし、膜振動を損なわないよう形成している。
【０１７４】
図２７は、比較例２の５０〜５０００Ｈｚにおける残響室法吸音率を測定した図である。
【０１７５】
図２７に示すように、質量層の面密度が１．３ｋｇ／ｍ２の場合、１００〜５０００Ｈｚの周波数域においては、所望の吸音率（残響室法吸音率において０．８以上）を維持している。しかし、１００Ｈｚより低い周波数域においては残響室法吸音率における吸音率は低下し、６３Ｈｚ周波数帯の中心周波数６３Ｈｚにおける吸音率は０．４程度となり、所望の吸音率には至らなかった。
【０１７６】
第１質量部１０１：ゴム膜 厚さ：０．２ｍｍ
第２質量部１０２：密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウールグラスウール 厚さ：２５ｍｍ
質量層の面密度：１．３ｋｇ／ｍ２
第１多孔質体層１２０：密度３２（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ：２５ｍｍ
第２多孔質体層５１０：音源側から密度１６（ｋｇ／ｍ３）厚さ ５０ｍｍ、２４（ｋｇ／ｍ３）のグラスウール 厚さ５０ｍｍ の２層構造
トータル厚さ：１５０ｍｍ
【０１７７】
比較例２は、第１質量部１０１と第２質量部１０２の面密度の合計が、２．０〜１０．０ｋｇ／ｍ２の範囲から外れている。このため、第２多孔質体層５１０の積層により、１００Ｈｚから中高周波数域は良好に吸音できるものの、１００Ｈｚより低い周波数領域においては吸音率が低下する。
【０１７８】
以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されることはない。
【０１７９】
例えば、本発明は、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域であっても吸音率ピークを有し、また所望のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）を達成できる低周波吸音材であるが、２００Ｈｚ近傍の騒音を効果的に吸収するため、本発明の低周波吸音材の構成を適用することも可能である。
【０１８０】
また、上記各実施の形態では、低周波吸音材という名称を用いたが、これは説明の便宜上であり、吸音材、吸音材の構造体等であってもよい。
【０１８１】
さらに、上記低周波吸音材を構成する各部、例えば金属膜、ゴム膜等の種類、厚み、数及び接続方法などは前述した実施の形態に限られない。
【産業上の利用可能性】
【０１８２】
本発明に係る低周波吸音材は、設備等で問題となる２００Ｈｚより低い周波数域の騒音を効果的に吸収する低周波吸音材に適用できる。特に６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の周波数域においても吸音率ピークを有し、かつ所望のピーク値（垂直入射吸音率０．８以上）となる低周波吸音材に有用である。さらに、第１質量部の音源側にも多孔質体層を積層することで、６３Ｈｚ周波数帯〜１２５Ｈｚ周波数帯の低周波数域に加え、低周波数域から５０００Ｈｚの高周波数域まで広帯域に亘って所望の吸音率となる低周波吸音材を実現できる。
【符号の説明】
【０１８３】
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００ 低周波吸音材
１０１ 第１質量部
１０２，２０２ 第２質量部
１１０，２１０ 質量層
１２０，３２０，３２０Ａ，５２０ 第１多孔質体層
１３０ 剛壁
２０２ａ，３２０ａ，３２０ｂ 凹凸構造
５１０ 第２多孔質体層
５１１ 高密度層
５１２ 低密度層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
膜状の第１質量部と、
音源と反対側の、前記第１質量部の背面側に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部と、
から構成される質量層と、
前記音源と反対側の、前記第２質量部の背面側に積層される第１多孔質体層と、を備え、
前記質量層は、前記第１質量部と前記第２質量部の面密度の合計が、２．０乃至１０．０ｋｇ／ｍ２である低周波吸音材。
【請求項２】
前記第１質量部は、金属膜とゴム膜の積層体、金属膜、樹脂膜、又はゴム膜のいずれかである請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項３】
前記金属膜は、アルミ箔であり、厚さが０．０１〜０．２ｍｍの材料により形成される、請求項２記載の低周波吸音材。
【請求項４】
前記樹脂膜及び前記ゴム膜は、ヤング率が０．２×１０６（Ｎ／ｍ２）乃至５×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料により形成される、請求項２記載の低周波吸音材。
【請求項５】
前記第２質量部は、ヤング率が１×１０４（Ｎ／ｍ２）乃至１×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料により形成される多孔質体又は弾性体からなる、請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項６】
前記第１質量部と前記第２質量部は、接着剤又は自己融着により一体化される請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項７】
前記第１多孔質体層は、減衰率が、０．０５乃至０．２５である、請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項８】
前記第２質量部は、前記背面側表面が凹凸構造を有する、請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項９】
前記第１多孔質体層は、前記背面側表面又は前記音源側表面が凹凸構造を有する請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項１０】
前記第１質量部の前記音源側に、前記音源側に向かって密度が減少する第２多孔質体層をさらに積層する、請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項１１】
前記第２多孔質体層は、密度が異なる複数の層を備え、前記複数の層は、前記音源側に向かって密度が順次小さくなるように配置される、請求項１０記載の低周波吸音材。
【請求項１】
膜状の第１質量部と、
音源と反対側の、前記第１質量部の背面側に積層され、多孔質体又は弾性体からなる第２質量部と、
から構成される質量層と、
前記音源と反対側の、前記第２質量部の背面側に積層される第１多孔質体層と、を備え、
前記質量層は、前記第１質量部と前記第２質量部の面密度の合計が、２．０乃至１０．０ｋｇ／ｍ２である低周波吸音材。
【請求項２】
前記第１質量部は、金属膜とゴム膜の積層体、金属膜、樹脂膜、又はゴム膜のいずれかである請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項３】
前記金属膜は、アルミ箔であり、厚さが０．０１〜０．２ｍｍの材料により形成される、請求項２記載の低周波吸音材。
【請求項４】
前記樹脂膜及び前記ゴム膜は、ヤング率が０．２×１０６（Ｎ／ｍ２）乃至５×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料により形成される、請求項２記載の低周波吸音材。
【請求項５】
前記第２質量部は、ヤング率が１×１０４（Ｎ／ｍ２）乃至１×１０６（Ｎ／ｍ２）の材料により形成される多孔質体又は弾性体からなる、請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項６】
前記第１質量部と前記第２質量部は、接着剤又は自己融着により一体化される請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項７】
前記第１多孔質体層は、減衰率が、０．０５乃至０．２５である、請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項８】
前記第２質量部は、前記背面側表面が凹凸構造を有する、請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項９】
前記第１多孔質体層は、前記背面側表面又は前記音源側表面が凹凸構造を有する請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項１０】
前記第１質量部の前記音源側に、前記音源側に向かって密度が減少する第２多孔質体層をさらに積層する、請求項１記載の低周波吸音材。
【請求項１１】
前記第２多孔質体層は、密度が異なる複数の層を備え、前記複数の層は、前記音源側に向かって密度が順次小さくなるように配置される、請求項１０記載の低周波吸音材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１２−５３４３４（Ｐ２０１２−５３４３４Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７４６８６（Ｐ２０１０−２７４６８６）
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（３０６０１３１１９）昭和電線デバイステクノロジー株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【出願人】（０００２０６２１１）大成建設株式会社 (1,602)
【出願人】（３０６０１３１１９）昭和電線デバイステクノロジー株式会社 (118)
【Ｆターム（参考）】
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