吸音構造、吸音構造群、音響室、吸音構造の調整方法及び騒音低減方法
【課題】振動体や構造全体の質量を大きく変更することなく吸音する音を変更可能とする。
【解決手段】吸音構造１は、筐体１０と振動体２０とで構成されている。振動体２０は、弾性を有する合成樹脂で形成された第１部材２１と、第１部材２１より面密度が小さく弾性を有する合成樹脂で形成された第２部材２２とで構成されており、第１部材２１が第２部材２２の中央部分の孔に固着されて板状の振動体２０が形成されている。このように、振動体２０の中央部分の面密度が周縁部分より大きいと、振動体２０全体を同じ素材で板状に形成し、振動体２０全体の質量を重くして吸音する音を変更する場合と比較して、吸音される音が低くなる。
【解決手段】吸音構造１は、筐体１０と振動体２０とで構成されている。振動体２０は、弾性を有する合成樹脂で形成された第１部材２１と、第１部材２１より面密度が小さく弾性を有する合成樹脂で形成された第２部材２２とで構成されており、第１部材２１が第２部材２２の中央部分の孔に固着されて板状の振動体２０が形成されている。このように、振動体２０の中央部分の面密度が周縁部分より大きいと、振動体２０全体を同じ素材で板状に形成し、振動体２０全体の質量を重くして吸音する音を変更する場合と比較して、吸音される音が低くなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音を吸音する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された吸音構造のように、板状（または膜状）の振動体と、この振動体の背後の空気層により音を吸収する吸音構造（以下、板・膜振動型吸音構造という）がある。この板・膜振動型吸音構造においては、振動体の質量成分と、空気層のバネ成分によってバネマス系が形成され、振動体が弾性を有して屈曲振動をする場合には、屈曲振動による屈曲系の性質が加わる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
板・膜振動型吸音構造においては、振動体を密度の大きなものにすると吸音される音の周波数が低くなり、吸音される音を低いものにすることができる。しかしながら、振動体の密度を大きくすると振動体全体では質量が大きくなり、ひいては、吸音構造全体が重くなる。吸音構造全体が重くなると、軽量化が求められる用途については使用することが難しくなり、また、壁面などに配置する場合には、吸音構造を支える構造を吸音構造の重さに耐えうる丈夫な構造に必要があり、簡便に配置することが難しくなる。
【０００５】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、振動体や吸音構造全体の質量を大きく変更することなく吸音する音を変更可能とする技術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】
【０００６】
上述した課題を解決するために本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なることを特徴とする吸音構造を提供する。
この発明では、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域の密度が、前記所定領域以外の部分の密度と異なっていてもよい。
【０００７】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが、振幅の節または極小となる位置の厚さと異なることを特徴とする吸音構造を提供する。
この発明では、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域の厚さが、前記所定領域外の部分の厚さと異なっていてもよい。
【０００８】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体と、付加部材とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を有することを特徴とする吸音構造を提供する。
この発明では、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域に付加部材を有していてもよい。
また、この発明においては、前記振動体の前記所定領域の表面に付加部材が固定されていてもよい。
また、この発明においては、前記振動体の前記所定領域の部分に付加部材が混入されていてもよい。
【０００９】
また、本発明は、上記付加部材を有する吸音構造を複数組み合わせた吸音構造群であって、組み合わされた複数の吸音構造の各付加部材の質量が各々異なる吸音構造群を提供する。
また、本発明は、上記のいずれか一の吸音構造を複数組み合わせた吸音構造群を提供する。
この本発明においては、組み合わされた複数の吸音構造の各空気層のサイズが各々異なっていてもよい。
また、この本発明においては、組み合わされた複数の吸音構造の各空気層の厚みが各々異なっていてもよい。
また、本発明は、上記のいずれか一の吸音構造または上記のいずれか一の吸音体群を有する音響室を提供する。
【００１０】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なる吸音構造の調整方法であって、前記振動体において前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度を変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法を提供する。
【００１１】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが、振幅の節または極小となる位置の厚さと異なる吸音構造の調整方法であって、前記振動体において前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さを変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体と、付加部材とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を有する吸音構造の調整方法であって、前記前記付加部材を変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法を提供する。
【００１３】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度を、振幅の節または極小となる位置の密度と異ならせることを特徴とする騒音低減方法を提供する。
【００１４】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さを、振幅の節または極小となる位置の厚さと異ならせることを特徴とする騒音低減方法を提供する。
【００１５】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体と、付加部材とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を配置することを特徴とする騒音低減方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、振動体や吸音構造全体の質量を大きく変更することなく吸音する音を変更可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る吸音構造１の外観図、図２は、吸音構造１の分解斜視図、図３は吸音構造１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図面においては、本実施形態の構成を分かりやすく図示するために、吸音構造１の寸法を実際の寸法とは異ならせてある。
【００１８】
図に示したように、吸音構造１は、吸音構造１を構成する部材として筐体１０と振動体２０を有している。合成樹脂で形成されている筐体１０は、正方形の角管の一方の開口部を閉じた形状となっており、筐体１０の底面となる底面部１１と、筐体１０の側壁となる側壁１２を有している。
【００１９】
振動体２０は、弾性を有する合成樹脂で形成された板状で正方形の第１部材２１と、第２部材２２とで構成されており、力を加えると変形し、弾性により復元力を発生して振動する部材である。第２部材２２は、第１部材２１より面密度が小さく弾性を有する合成樹脂で形成され、中央部分に正方形の孔を有している。本実施形態においては、第１部材２１と第２部材２２の厚さは同じであり、第１部材２１が第２部材２２の孔に固着されて板状の振動体２０が形成されている。
なお、本実施形態においては、振動体２０を構成する部材の素材は合成樹脂としているが、振動体２０を構成する部材の素材は合成樹脂に限定されず、弾性を有し板振動が生じるのであれば紙、金属、繊維板など他の素材であってもよい。
また、本実施形態においては、振動体２０における第１部材２１の領域は、振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む領域となっている。なお、第１部材２１の領域は、振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含むのであれば、図に示した広さに限定されず任意に変更することができる。
【００２０】
底面部１１を側壁１２に固着して筐体１０を構成し、振動体２０を筐体１０の開口部に接着して固定することにより吸音構造１の内部（振動体２０の背後）に区画された空気層３０が形成され、吸音構造１においては、振動体２０の質量成分と空気層３０のバネ成分によってバネマス系の吸音メカニズムが形成される。また、吸音構造１においては振動体２０が弾性を有して屈曲振動をするため、屈曲振動による屈曲系の吸音メカニズムが加わる。なお、空気層３０は、筐体１０に多少の開口部を設けて密閉されていなくてもよい。
そして、吸音構造１においては、音波が振動体２０に到達すると、音波の音圧と吸音構造１の空気層３０内の圧力との差により振動体２０が振動し、音波のエネルギーは、この振動により消費されて音が吸音される。
ここで、吸音構造１は、バネマス系と屈曲系の両方の吸音メカニズムが形成されているため、吸音される音の周波数と吸音率との関係を見ると、バネマス系の共振周波数における吸音率及び屈曲系の共振周波数における吸音率が高くなる。
【００２１】
図４は、空気層３０の縦と横の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍで厚さが１０ｍｍの筐体１０に振動体２０（大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．８５ｍｍ）を固着し、第１部材２１（大きさ２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．８５ｍｍ）の面密度を変化させた時の吸音構造１の垂直入射吸音率のシミュレート結果を示したグラフである。なおシミュレーション手法は、JIS A 1405-2（音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法）に従って、上記吸音構造を配置した音響管内の音場を有限要素法と境界要素法とを併用して求め、その伝達関数より吸音特性を算出した。
具体的には、図５に示したように、第１部材２１の面密度を、（１）３９９．５［ｇ／ｍ２］、（２）７９９［ｇ／ｍ２］、（３）１１９９［ｇ／ｍ２］、（４）１５９８［ｇ／ｍ２］、（５）２３９７［ｇ／ｍ２］とし、第２部材２２の面密度を７９９［ｇ／ｍ２］として振動体２０の平均面密度を、（１）７８３［ｇ／ｍ２］、（２）７９９［ｇ／ｍ２］、（３）８１５［ｇ／ｍ２］、（４）８３１［ｇ／ｍ２］、（５）８６２．９［ｇ／ｍ２］とした場合のシミュレーション結果である。
なお、（２）の場合は、第１部材２１の面密度と第２部材２２の面密度が同じ、即ち、振動体２０全体が同じ素材で形成されている場合をシミュレートしたものであり、固有振動が１×１のモードに対応する共振周波数として４００Ｈｚにピークが表れている（図５、条件（２）の共振周波数（屈曲系）の欄）。
【００２２】
シミュレート結果を見ると、図４に示したように、３００［Ｈｚ］〜５００［Ｈｚ］の間と、７００［Ｈｚ］付近において吸音率が高くなっている。
７００［Ｈｚ］付近で吸音率が高くなっているのは、振動体２０のマス（mass：質量）と空気層３０のバネ成分によって形成されるバネマス系の共振によるものである。吸音構造１においては上記バネマス系の共振周波数での吸音率をピークとして音が吸音されており、第１部材２１の面密度を大きくしても、振動体２０全体のマスは大きく変わらないので、バネマス系の共振周波数も大きく変わらないことが分かる。
また、３００［Ｈｚ］〜５００［Ｈｚ］の間で吸音率が高くなっているのは、振動体２０の屈曲振動によって形成される屈曲系の共振によるものである。吸音構造１においては屈曲系の共振周波数での吸音率が低音域側のピークとして表れており、第１部材２１の面密度を大きくしていくと屈曲系の共振周波数だけが低くなっていることが分かる。一般に、屈曲系の共振周波数は、振動体の弾性振動を支配する運動方程式で決定され、振動体の密度（面密度）に反比例する。また、前記共振周波数は、固有振動の腹（振幅が極大値となる場所）の密度により大きく影響される。このため、上記シミュレーションでは、１×１の固有モードの腹となる領域を第１部材２１で異なる面密度に形成したので、屈曲系の共振周波数が変化したものである。
【００２３】
このように、シミュレーション結果は、第１部材２１の面密度を第２部材２２の面密度より大きくすると吸音率のピークとなる周波数の内、低音域側の吸音率のピークが更に低音域側へ移動することを表している。従って、第１部材２１の面密度を変更することにより吸音率のピークとなる周波数の一部を更に低音域側または高音域側に移動（シフト）させることができることを表している。
上述した吸音構造１においては、第１部材２１の面密度を変えるだけで吸音される音のピークの周波数を変える（シフトさせる）ことができるため、振動体２０全体を同じ素材で板状に形成し、振動体２０全体の質量を重くして吸音する音を変更する場合と比較して、吸音構造１全体の質量を大きく変えることなく吸音される音を低くできる。
【００２４】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。
【００２５】
本発明において振動体２０は、弾性を有する弾性体で形成されているのであれば、板状以外に膜の形状（フィルム状やシート状）であってもよい。なお、板状とは、直方体（立体）に対して相対的に厚さが薄く２次元的な広がりをもつことを意味し、膜状（フィルム状、シート状）とは、板状よりもさらに相対的に厚さが薄く、張力により復元力を発生することを意味する。
【００２６】
上述した実施形態においては、第１部材２１の形状は正方形となっているが、第１部材２１の形状は、長方形、台形、多角形、円形、楕円形など、他の形状であってもよい。第１部材２１の形状が正方形でなくとも、振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる部分の面密度が第２部材２２の面密度より大きければ、振動体２０全体を同じ素材で形成した場合と比較して吸音する音が低くなる。
【００２７】
上述した実施形態においては、振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる部分に、第２部材２２より面密度の大きい部材を配置しているが、図６に示した吸音構造１Ａのように、振動体２０全体を同じ素材とし、屈曲振動したときに振幅が極大となる部分（図６では中央部分）を含む第１領域２３の厚さを、周縁部分より厚くするようにしてもよい。
図７は、空気層の縦と横の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの筐体１０に面密度８００［ｇ／ｍ２］の振動体２０（大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ）を固着し、第１領域２３の厚さを（１）周縁部分と同じ（厚さ０．８５ｍｍ）、（２）周縁部分の２倍、（３）周縁部分の３倍、（４）周縁部分の４倍、（５）周縁部分の５倍と変えた時の吸音構造１Ａの垂直入射吸音率の測定結果を示したグラフである（測定は、JIS A 1405-2（音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法）による）。
【００２８】
図７のグラフに示したように、吸音構造１Ａでは、２００［Ｈｚ］〜５００［Ｈｚ］の間においては、振動体２０の屈曲系の共振周波数での吸音率をピークとして音が吸音されており、第１領域２３の厚さを厚くしていくと屈曲系の共振周波数も低くなっていることが分かる。
【００２９】
このように、測定結果は、屈曲振動したときに振幅が極大となる部分を含む第１領域２３の厚さを他の部分より厚くすると、吸音される音が低くなることを表しており、また、第１領域２３の厚さを変更することにより、吸音される音を変えることができることを表している。
また、上述した吸音構造１Ａにおいては、第１領域２３の厚さを変えるだけで吸音される音を変えることができるため、振動体２０全体を同じ素材で板状に形成し、振動体２０全体の質量を重くして吸音する音を変更する場合と比較して、吸音構造１Ａ全体の質量を大きく変えることなく、吸音される音を低くできる。なお、第１領域２３の厚さを厚くする場合、周縁部分から滑らかに厚みが厚くなるようにしてもよい。また、第１領域２３の領域は、振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含むのであれば、図に示した広さに限定されず任意に変更することができる。
【００３０】
本発明に係る吸音構造においては、図８に示した吸音構造１Ｂのように振動体２０を板状部材２４と付加部材２５とで構成してもよい。板状部材２４は、弾性を有する素材を板状に形成した正方形の部材であり、付加部材２５は、板状で矩形の部材であり、板状部材２４に固着して一体化される。
振動体２０においては、板状部材２４が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む第１領域２３に付加部材２５が貼り付けられている。なお、付加部材２５は振動体２０を筐体１０に取り付けた時に空気層３０に面する側に貼り付けてもよいし、空気層３０に面する側と反対側に貼り付けてもよい。
【００３１】
この構成においては、上述した実施形態または変形例と同様に、振動体２０の中心領域の質量は、振動体２０全体を同じ素材で板状に形成したときの中心領域の質量より重くなるため、振動体２０全体を同じ素材で板状に形成したときと比較して、屈曲系の共振周波数が低くなり、また、付加部材２５の重さを変更することにより吸音される音を変えることができる。
【００３２】
なお、付加部材２５を使用する場合、本発明に係る吸音構造においては、図９に示したように板状部材２４において振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む領域の内部に付加部材２５を混入して振動体２０を構成してもよい。また、板状部材２４において振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む領域の内部に部材を混入する場合、混入する部材は板状に限らず、板状部材２４より密度の大きい粒状の部材を複数混入してもよいし、板状部材２４より密度の大きい線状の部材を複数混入してもよい。
【００３３】
上述した実施形態または変形例に係る吸音構造は、音響特性を制御する各種の音響室に配置することが可能である。ここで各種音響室とは、防音室、ホール、劇場、音響機器のリスニングルーム、会議室等の居室、各種輸送機器の空間、スピーカや楽器などの筐体などである。
なお、上述した実施形態または変形例に係る吸音構造を配置する場合、図１０に示したように大きさの同じ吸音構造を複数組み合わせた吸音体群を配置してもよい。また、図１の吸音構造１を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造毎に第１部材２１の面密度を異ならせ、複数の吸音構造で複数の周波数の音を吸音するようにしてもよい。
また、図６の吸音構造を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造毎に第１領域２３の厚さを異ならせ、複数の吸音構造で複数の周波数の音を吸音するようにしてもよく、また、図８または図９の吸音構造を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造毎に付加部材２５の質量を異ならせ、複数の吸音構造で複数の周波数の音を吸音するようにしてもよい。また、吸音構造を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造毎に空気層３０の縦と横のサイズを一定にして厚さを異ならせてもよく、空気層３０の厚さを一定にして空気層３０の縦と横のサイズを各々異ならせてもよい。また、空気層３０の厚さとサイズの両方を各々異ならせてもよい。
【００３４】
また、複数の空気層３０が形成されるように筐体１０の内部を図１１に示したように仕切部材１３で格子状に区切り、振動体２０において各空気層に対向する部分であって振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む領域に付加部材２５を貼り付けるようにしてもよい。なお、この構成においては、付加部材２５毎に質量を異ならせるようにしてもよい。この構成においても複数の周波数の音を吸音することができる。
【００３５】
本発明においては、振動体２０の振幅が極大となる部分を含むのであれば、振動体２０の中央部分ではなく他の部分に第１部材２１や付加部材２５、第１領域２３の領域などがあってもよい。
また、振動体２０の振幅が極大となる部分を除き、極大となる部分周辺に第１部材２１や付加部材２５があってもよく、振動体２０の振幅が極大となる部分の周辺の厚さが極大となる部分より厚くなっていてもよい。
また、振動体２０の振幅の節または極小となる部分を除いた部分の少なくとも一部に第１部材２１や付加部材２５があってもよく、振動体２０の振幅の節または極小となる部分の周辺の厚さが節又は極小となる部分より厚くなっていてもよい。
【００３６】
上述した実施形態においては、振動体２０は、筐体１０に接着されて固定支持されており、接着部位においては変位（移動）も回転も拘束されているが、振動体２０は、筐体１０に対して変位が拘束され、回転が許容されている単純支持状態であってもよい。
また、変位が許容されている支持状態や自由支持など他の支持状態であってもよい。
【００３７】
また、本発明に係る吸音構造においては、上述した実施形態に係る振動体の構成と変形例に係る振動体の構成とを組み合わせて振動体を構成してもよい。
【００３８】
本発明において、第１部材２１と第２部材２２の密度を異ならせることにより、振動体２０が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なる構成にあっては、密度が異なる複数の第１部材２１を準備し、第２部材２２に固着する第１部材２１を交換することにより、吸音構造におけるバネマス系の吸音メカニズムの共振周波数や屈曲系の吸音メカニズムの共振周波数を調整し、吸音構造における吸音率のピークとなる周波数を調整してもよい。
また、振動体２０が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが、振幅の節または極小となる位置の厚さと異なる構成にあっては、第１領域２３の厚さを削って薄くする、または振動体２０と同じ素材の部材を第１領域２３に付加して厚さを厚くすることにより、吸音構造におけるバネマス系の吸音メカニズムの共振周波数や屈曲系の吸音メカニズムの共振周波数を調整し、吸音構造における吸音率のピークとなる周波数を調整してもよい。
また、振動体２０が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に付加部材２５を有する構成にあっては、密度が異なる複数の付加部材２５を準備し、板状部材２４に固着する付加部材２５を交換することにより、吸音構造におけるバネマス系の吸音メカニズムの共振周波数や屈曲系の吸音メカニズムの共振周波数を調整し、吸音構造における吸音率のピークとなる周波数を調整してもよい。
このような吸音構造の調整方法によれば、バネマス系の吸音メカニズムの共振周波数や屈曲系の吸音メカニズムの共振周波数の調整、吸音構造における吸音率のピークとなる周波数の調整を容易に行うことができる。
【００３９】
上述した吸音構造のうち、振動体２０を第１部材２１と第２部材２２とで構成し、振動体２０が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なる吸音構造にあっては、当該吸音構造を、吸音構造の吸音率のピークの周波数の音が騒音として発生している場所に配置して騒音を低減させてもよい。
また、上述した吸音構造のうち、振動体２０の厚さが均一でなく、振動体２０が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが振幅の節または極小となる位置の厚さと異なる吸音構造についても、当該吸音構造を、吸音構造の吸音率のピークの周波数の音が騒音として発生している場所に配置して騒音を低減させてもよい。
また、上述した吸音構造のうち、振動体２０を板状部材２４と付加部材２５とで構成し、振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に付加部材２５を配置する吸音構造についても、当該吸音構造を、吸音構造の吸音率のピークの周波数の音が騒音として発生している場所に配置して騒音を低減させてもよい。
このように本発明に係る吸音構造を騒音の発生場所に配置して騒音を低減させる騒音低減方法によれば、振動体２０が振動して騒音のエネルギーが消費されて騒音が低減されることとなる。
なお、騒音の発生場所としては、例えば車両や飛行機など各種輸送機器の内部、工場や工事現場などで運転されている各種機械などがある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る吸音構造１の外観図である。
【図２】吸音構造１の分解斜視図である。
【図３】吸音構造１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】吸音構造１のシミュレーション結果を示したグラフである。
【図５】吸音構造１のシミュレーション条件および結果を示した表である。
【図６】本発明の変形例に係る吸音構造１Ａの断面図である。
【図７】吸音構造１Ａの吸音率の測定結果を示したグラフである。
【図８】本発明の変形例に係る吸音構造の断面図である。
【図９】本発明の変形例に係る吸音構造の断面図である。
【図１０】本発明に係る吸音体群の外観図である。
【図１１】本発明の変形例に係る吸音構造の分解図である
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ａ，１Ｂ・・・吸音構造、１０・・・筐体、１１・・・底面部、１２・・・側壁、１３・・・仕切部材、２０・・・振動体、２１・・・第１部材、２２・・・第２部材、２３・・・第１領域、２４・・・板状部材、２５・・・付加部材、３０・・・空気層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音を吸音する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に開示された吸音構造のように、板状（または膜状）の振動体と、この振動体の背後の空気層により音を吸収する吸音構造（以下、板・膜振動型吸音構造という）がある。この板・膜振動型吸音構造においては、振動体の質量成分と、空気層のバネ成分によってバネマス系が形成され、振動体が弾性を有して屈曲振動をする場合には、屈曲振動による屈曲系の性質が加わる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１１４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
板・膜振動型吸音構造においては、振動体を密度の大きなものにすると吸音される音の周波数が低くなり、吸音される音を低いものにすることができる。しかしながら、振動体の密度を大きくすると振動体全体では質量が大きくなり、ひいては、吸音構造全体が重くなる。吸音構造全体が重くなると、軽量化が求められる用途については使用することが難しくなり、また、壁面などに配置する場合には、吸音構造を支える構造を吸音構造の重さに耐えうる丈夫な構造に必要があり、簡便に配置することが難しくなる。
【０００５】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、振動体や吸音構造全体の質量を大きく変更することなく吸音する音を変更可能とする技術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】
【０００６】
上述した課題を解決するために本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なることを特徴とする吸音構造を提供する。
この発明では、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域の密度が、前記所定領域以外の部分の密度と異なっていてもよい。
【０００７】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが、振幅の節または極小となる位置の厚さと異なることを特徴とする吸音構造を提供する。
この発明では、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域の厚さが、前記所定領域外の部分の厚さと異なっていてもよい。
【０００８】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体と、付加部材とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を有することを特徴とする吸音構造を提供する。
この発明では、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域に付加部材を有していてもよい。
また、この発明においては、前記振動体の前記所定領域の表面に付加部材が固定されていてもよい。
また、この発明においては、前記振動体の前記所定領域の部分に付加部材が混入されていてもよい。
【０００９】
また、本発明は、上記付加部材を有する吸音構造を複数組み合わせた吸音構造群であって、組み合わされた複数の吸音構造の各付加部材の質量が各々異なる吸音構造群を提供する。
また、本発明は、上記のいずれか一の吸音構造を複数組み合わせた吸音構造群を提供する。
この本発明においては、組み合わされた複数の吸音構造の各空気層のサイズが各々異なっていてもよい。
また、この本発明においては、組み合わされた複数の吸音構造の各空気層の厚みが各々異なっていてもよい。
また、本発明は、上記のいずれか一の吸音構造または上記のいずれか一の吸音体群を有する音響室を提供する。
【００１０】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なる吸音構造の調整方法であって、前記振動体において前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度を変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法を提供する。
【００１１】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが、振幅の節または極小となる位置の厚さと異なる吸音構造の調整方法であって、前記振動体において前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さを変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法を提供する。
【００１２】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体と、付加部材とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を有する吸音構造の調整方法であって、前記前記付加部材を変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法を提供する。
【００１３】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度を、振幅の節または極小となる位置の密度と異ならせることを特徴とする騒音低減方法を提供する。
【００１４】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さを、振幅の節または極小となる位置の厚さと異ならせることを特徴とする騒音低減方法を提供する。
【００１５】
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体と、付加部材とを有し、前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を配置することを特徴とする騒音低減方法を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、振動体や吸音構造全体の質量を大きく変更することなく吸音する音を変更可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る吸音構造１の外観図、図２は、吸音構造１の分解斜視図、図３は吸音構造１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図面においては、本実施形態の構成を分かりやすく図示するために、吸音構造１の寸法を実際の寸法とは異ならせてある。
【００１８】
図に示したように、吸音構造１は、吸音構造１を構成する部材として筐体１０と振動体２０を有している。合成樹脂で形成されている筐体１０は、正方形の角管の一方の開口部を閉じた形状となっており、筐体１０の底面となる底面部１１と、筐体１０の側壁となる側壁１２を有している。
【００１９】
振動体２０は、弾性を有する合成樹脂で形成された板状で正方形の第１部材２１と、第２部材２２とで構成されており、力を加えると変形し、弾性により復元力を発生して振動する部材である。第２部材２２は、第１部材２１より面密度が小さく弾性を有する合成樹脂で形成され、中央部分に正方形の孔を有している。本実施形態においては、第１部材２１と第２部材２２の厚さは同じであり、第１部材２１が第２部材２２の孔に固着されて板状の振動体２０が形成されている。
なお、本実施形態においては、振動体２０を構成する部材の素材は合成樹脂としているが、振動体２０を構成する部材の素材は合成樹脂に限定されず、弾性を有し板振動が生じるのであれば紙、金属、繊維板など他の素材であってもよい。
また、本実施形態においては、振動体２０における第１部材２１の領域は、振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む領域となっている。なお、第１部材２１の領域は、振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含むのであれば、図に示した広さに限定されず任意に変更することができる。
【００２０】
底面部１１を側壁１２に固着して筐体１０を構成し、振動体２０を筐体１０の開口部に接着して固定することにより吸音構造１の内部（振動体２０の背後）に区画された空気層３０が形成され、吸音構造１においては、振動体２０の質量成分と空気層３０のバネ成分によってバネマス系の吸音メカニズムが形成される。また、吸音構造１においては振動体２０が弾性を有して屈曲振動をするため、屈曲振動による屈曲系の吸音メカニズムが加わる。なお、空気層３０は、筐体１０に多少の開口部を設けて密閉されていなくてもよい。
そして、吸音構造１においては、音波が振動体２０に到達すると、音波の音圧と吸音構造１の空気層３０内の圧力との差により振動体２０が振動し、音波のエネルギーは、この振動により消費されて音が吸音される。
ここで、吸音構造１は、バネマス系と屈曲系の両方の吸音メカニズムが形成されているため、吸音される音の周波数と吸音率との関係を見ると、バネマス系の共振周波数における吸音率及び屈曲系の共振周波数における吸音率が高くなる。
【００２１】
図４は、空気層３０の縦と横の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍで厚さが１０ｍｍの筐体１０に振動体２０（大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．８５ｍｍ）を固着し、第１部材２１（大きさ２０ｍｍ×２０ｍｍ、厚さ０．８５ｍｍ）の面密度を変化させた時の吸音構造１の垂直入射吸音率のシミュレート結果を示したグラフである。なおシミュレーション手法は、JIS A 1405-2（音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法）に従って、上記吸音構造を配置した音響管内の音場を有限要素法と境界要素法とを併用して求め、その伝達関数より吸音特性を算出した。
具体的には、図５に示したように、第１部材２１の面密度を、（１）３９９．５［ｇ／ｍ２］、（２）７９９［ｇ／ｍ２］、（３）１１９９［ｇ／ｍ２］、（４）１５９８［ｇ／ｍ２］、（５）２３９７［ｇ／ｍ２］とし、第２部材２２の面密度を７９９［ｇ／ｍ２］として振動体２０の平均面密度を、（１）７８３［ｇ／ｍ２］、（２）７９９［ｇ／ｍ２］、（３）８１５［ｇ／ｍ２］、（４）８３１［ｇ／ｍ２］、（５）８６２．９［ｇ／ｍ２］とした場合のシミュレーション結果である。
なお、（２）の場合は、第１部材２１の面密度と第２部材２２の面密度が同じ、即ち、振動体２０全体が同じ素材で形成されている場合をシミュレートしたものであり、固有振動が１×１のモードに対応する共振周波数として４００Ｈｚにピークが表れている（図５、条件（２）の共振周波数（屈曲系）の欄）。
【００２２】
シミュレート結果を見ると、図４に示したように、３００［Ｈｚ］〜５００［Ｈｚ］の間と、７００［Ｈｚ］付近において吸音率が高くなっている。
７００［Ｈｚ］付近で吸音率が高くなっているのは、振動体２０のマス（mass：質量）と空気層３０のバネ成分によって形成されるバネマス系の共振によるものである。吸音構造１においては上記バネマス系の共振周波数での吸音率をピークとして音が吸音されており、第１部材２１の面密度を大きくしても、振動体２０全体のマスは大きく変わらないので、バネマス系の共振周波数も大きく変わらないことが分かる。
また、３００［Ｈｚ］〜５００［Ｈｚ］の間で吸音率が高くなっているのは、振動体２０の屈曲振動によって形成される屈曲系の共振によるものである。吸音構造１においては屈曲系の共振周波数での吸音率が低音域側のピークとして表れており、第１部材２１の面密度を大きくしていくと屈曲系の共振周波数だけが低くなっていることが分かる。一般に、屈曲系の共振周波数は、振動体の弾性振動を支配する運動方程式で決定され、振動体の密度（面密度）に反比例する。また、前記共振周波数は、固有振動の腹（振幅が極大値となる場所）の密度により大きく影響される。このため、上記シミュレーションでは、１×１の固有モードの腹となる領域を第１部材２１で異なる面密度に形成したので、屈曲系の共振周波数が変化したものである。
【００２３】
このように、シミュレーション結果は、第１部材２１の面密度を第２部材２２の面密度より大きくすると吸音率のピークとなる周波数の内、低音域側の吸音率のピークが更に低音域側へ移動することを表している。従って、第１部材２１の面密度を変更することにより吸音率のピークとなる周波数の一部を更に低音域側または高音域側に移動（シフト）させることができることを表している。
上述した吸音構造１においては、第１部材２１の面密度を変えるだけで吸音される音のピークの周波数を変える（シフトさせる）ことができるため、振動体２０全体を同じ素材で板状に形成し、振動体２０全体の質量を重くして吸音する音を変更する場合と比較して、吸音構造１全体の質量を大きく変えることなく吸音される音を低くできる。
【００２４】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。
【００２５】
本発明において振動体２０は、弾性を有する弾性体で形成されているのであれば、板状以外に膜の形状（フィルム状やシート状）であってもよい。なお、板状とは、直方体（立体）に対して相対的に厚さが薄く２次元的な広がりをもつことを意味し、膜状（フィルム状、シート状）とは、板状よりもさらに相対的に厚さが薄く、張力により復元力を発生することを意味する。
【００２６】
上述した実施形態においては、第１部材２１の形状は正方形となっているが、第１部材２１の形状は、長方形、台形、多角形、円形、楕円形など、他の形状であってもよい。第１部材２１の形状が正方形でなくとも、振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる部分の面密度が第２部材２２の面密度より大きければ、振動体２０全体を同じ素材で形成した場合と比較して吸音する音が低くなる。
【００２７】
上述した実施形態においては、振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる部分に、第２部材２２より面密度の大きい部材を配置しているが、図６に示した吸音構造１Ａのように、振動体２０全体を同じ素材とし、屈曲振動したときに振幅が極大となる部分（図６では中央部分）を含む第１領域２３の厚さを、周縁部分より厚くするようにしてもよい。
図７は、空気層の縦と横の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ１０ｍｍの筐体１０に面密度８００［ｇ／ｍ２］の振動体２０（大きさ１００ｍｍ×１００ｍｍ）を固着し、第１領域２３の厚さを（１）周縁部分と同じ（厚さ０．８５ｍｍ）、（２）周縁部分の２倍、（３）周縁部分の３倍、（４）周縁部分の４倍、（５）周縁部分の５倍と変えた時の吸音構造１Ａの垂直入射吸音率の測定結果を示したグラフである（測定は、JIS A 1405-2（音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法）による）。
【００２８】
図７のグラフに示したように、吸音構造１Ａでは、２００［Ｈｚ］〜５００［Ｈｚ］の間においては、振動体２０の屈曲系の共振周波数での吸音率をピークとして音が吸音されており、第１領域２３の厚さを厚くしていくと屈曲系の共振周波数も低くなっていることが分かる。
【００２９】
このように、測定結果は、屈曲振動したときに振幅が極大となる部分を含む第１領域２３の厚さを他の部分より厚くすると、吸音される音が低くなることを表しており、また、第１領域２３の厚さを変更することにより、吸音される音を変えることができることを表している。
また、上述した吸音構造１Ａにおいては、第１領域２３の厚さを変えるだけで吸音される音を変えることができるため、振動体２０全体を同じ素材で板状に形成し、振動体２０全体の質量を重くして吸音する音を変更する場合と比較して、吸音構造１Ａ全体の質量を大きく変えることなく、吸音される音を低くできる。なお、第１領域２３の厚さを厚くする場合、周縁部分から滑らかに厚みが厚くなるようにしてもよい。また、第１領域２３の領域は、振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含むのであれば、図に示した広さに限定されず任意に変更することができる。
【００３０】
本発明に係る吸音構造においては、図８に示した吸音構造１Ｂのように振動体２０を板状部材２４と付加部材２５とで構成してもよい。板状部材２４は、弾性を有する素材を板状に形成した正方形の部材であり、付加部材２５は、板状で矩形の部材であり、板状部材２４に固着して一体化される。
振動体２０においては、板状部材２４が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む第１領域２３に付加部材２５が貼り付けられている。なお、付加部材２５は振動体２０を筐体１０に取り付けた時に空気層３０に面する側に貼り付けてもよいし、空気層３０に面する側と反対側に貼り付けてもよい。
【００３１】
この構成においては、上述した実施形態または変形例と同様に、振動体２０の中心領域の質量は、振動体２０全体を同じ素材で板状に形成したときの中心領域の質量より重くなるため、振動体２０全体を同じ素材で板状に形成したときと比較して、屈曲系の共振周波数が低くなり、また、付加部材２５の重さを変更することにより吸音される音を変えることができる。
【００３２】
なお、付加部材２５を使用する場合、本発明に係る吸音構造においては、図９に示したように板状部材２４において振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む領域の内部に付加部材２５を混入して振動体２０を構成してもよい。また、板状部材２４において振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む領域の内部に部材を混入する場合、混入する部材は板状に限らず、板状部材２４より密度の大きい粒状の部材を複数混入してもよいし、板状部材２４より密度の大きい線状の部材を複数混入してもよい。
【００３３】
上述した実施形態または変形例に係る吸音構造は、音響特性を制御する各種の音響室に配置することが可能である。ここで各種音響室とは、防音室、ホール、劇場、音響機器のリスニングルーム、会議室等の居室、各種輸送機器の空間、スピーカや楽器などの筐体などである。
なお、上述した実施形態または変形例に係る吸音構造を配置する場合、図１０に示したように大きさの同じ吸音構造を複数組み合わせた吸音体群を配置してもよい。また、図１の吸音構造１を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造毎に第１部材２１の面密度を異ならせ、複数の吸音構造で複数の周波数の音を吸音するようにしてもよい。
また、図６の吸音構造を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造毎に第１領域２３の厚さを異ならせ、複数の吸音構造で複数の周波数の音を吸音するようにしてもよく、また、図８または図９の吸音構造を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造毎に付加部材２５の質量を異ならせ、複数の吸音構造で複数の周波数の音を吸音するようにしてもよい。また、吸音構造を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造毎に空気層３０の縦と横のサイズを一定にして厚さを異ならせてもよく、空気層３０の厚さを一定にして空気層３０の縦と横のサイズを各々異ならせてもよい。また、空気層３０の厚さとサイズの両方を各々異ならせてもよい。
【００３４】
また、複数の空気層３０が形成されるように筐体１０の内部を図１１に示したように仕切部材１３で格子状に区切り、振動体２０において各空気層に対向する部分であって振動体２０が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む領域に付加部材２５を貼り付けるようにしてもよい。なお、この構成においては、付加部材２５毎に質量を異ならせるようにしてもよい。この構成においても複数の周波数の音を吸音することができる。
【００３５】
本発明においては、振動体２０の振幅が極大となる部分を含むのであれば、振動体２０の中央部分ではなく他の部分に第１部材２１や付加部材２５、第１領域２３の領域などがあってもよい。
また、振動体２０の振幅が極大となる部分を除き、極大となる部分周辺に第１部材２１や付加部材２５があってもよく、振動体２０の振幅が極大となる部分の周辺の厚さが極大となる部分より厚くなっていてもよい。
また、振動体２０の振幅の節または極小となる部分を除いた部分の少なくとも一部に第１部材２１や付加部材２５があってもよく、振動体２０の振幅の節または極小となる部分の周辺の厚さが節又は極小となる部分より厚くなっていてもよい。
【００３６】
上述した実施形態においては、振動体２０は、筐体１０に接着されて固定支持されており、接着部位においては変位（移動）も回転も拘束されているが、振動体２０は、筐体１０に対して変位が拘束され、回転が許容されている単純支持状態であってもよい。
また、変位が許容されている支持状態や自由支持など他の支持状態であってもよい。
【００３７】
また、本発明に係る吸音構造においては、上述した実施形態に係る振動体の構成と変形例に係る振動体の構成とを組み合わせて振動体を構成してもよい。
【００３８】
本発明において、第１部材２１と第２部材２２の密度を異ならせることにより、振動体２０が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なる構成にあっては、密度が異なる複数の第１部材２１を準備し、第２部材２２に固着する第１部材２１を交換することにより、吸音構造におけるバネマス系の吸音メカニズムの共振周波数や屈曲系の吸音メカニズムの共振周波数を調整し、吸音構造における吸音率のピークとなる周波数を調整してもよい。
また、振動体２０が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが、振幅の節または極小となる位置の厚さと異なる構成にあっては、第１領域２３の厚さを削って薄くする、または振動体２０と同じ素材の部材を第１領域２３に付加して厚さを厚くすることにより、吸音構造におけるバネマス系の吸音メカニズムの共振周波数や屈曲系の吸音メカニズムの共振周波数を調整し、吸音構造における吸音率のピークとなる周波数を調整してもよい。
また、振動体２０が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に付加部材２５を有する構成にあっては、密度が異なる複数の付加部材２５を準備し、板状部材２４に固着する付加部材２５を交換することにより、吸音構造におけるバネマス系の吸音メカニズムの共振周波数や屈曲系の吸音メカニズムの共振周波数を調整し、吸音構造における吸音率のピークとなる周波数を調整してもよい。
このような吸音構造の調整方法によれば、バネマス系の吸音メカニズムの共振周波数や屈曲系の吸音メカニズムの共振周波数の調整、吸音構造における吸音率のピークとなる周波数の調整を容易に行うことができる。
【００３９】
上述した吸音構造のうち、振動体２０を第１部材２１と第２部材２２とで構成し、振動体２０が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なる吸音構造にあっては、当該吸音構造を、吸音構造の吸音率のピークの周波数の音が騒音として発生している場所に配置して騒音を低減させてもよい。
また、上述した吸音構造のうち、振動体２０の厚さが均一でなく、振動体２０が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが振幅の節または極小となる位置の厚さと異なる吸音構造についても、当該吸音構造を、吸音構造の吸音率のピークの周波数の音が騒音として発生している場所に配置して騒音を低減させてもよい。
また、上述した吸音構造のうち、振動体２０を板状部材２４と付加部材２５とで構成し、振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に付加部材２５を配置する吸音構造についても、当該吸音構造を、吸音構造の吸音率のピークの周波数の音が騒音として発生している場所に配置して騒音を低減させてもよい。
このように本発明に係る吸音構造を騒音の発生場所に配置して騒音を低減させる騒音低減方法によれば、振動体２０が振動して騒音のエネルギーが消費されて騒音が低減されることとなる。
なお、騒音の発生場所としては、例えば車両や飛行機など各種輸送機器の内部、工場や工事現場などで運転されている各種機械などがある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態に係る吸音構造１の外観図である。
【図２】吸音構造１の分解斜視図である。
【図３】吸音構造１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】吸音構造１のシミュレーション結果を示したグラフである。
【図５】吸音構造１のシミュレーション条件および結果を示した表である。
【図６】本発明の変形例に係る吸音構造１Ａの断面図である。
【図７】吸音構造１Ａの吸音率の測定結果を示したグラフである。
【図８】本発明の変形例に係る吸音構造の断面図である。
【図９】本発明の変形例に係る吸音構造の断面図である。
【図１０】本発明に係る吸音体群の外観図である。
【図１１】本発明の変形例に係る吸音構造の分解図である
【符号の説明】
【００４１】
１，１Ａ，１Ｂ・・・吸音構造、１０・・・筐体、１１・・・底面部、１２・・・側壁、１３・・・仕切部材、２０・・・振動体、２１・・・第１部材、２２・・・第２部材、２３・・・第１領域、２４・・・板状部材、２５・・・付加部材、３０・・・空気層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なることを特徴とする吸音構造。
【請求項２】
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域の密度が、前記所定領域以外の部分の密度と異なることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造。
【請求項３】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが、振幅の節または極小となる位置の厚さと異なることを特徴とする吸音構造。
【請求項４】
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域の厚さが、前記所定領域以外の部分の厚さと異なることを特徴とする請求項３に記載の吸音構造。
【請求項５】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体と、
付加部材と
を有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を有することを特徴とする吸音構造。
【請求項６】
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域に付加部材を有することを特徴とする請求項５に記載の吸音構造。
【請求項７】
前記振動体の前記所定領域の表面に付加部材が固定されていることを特徴とする請求項６に記載の吸音構造。
【請求項８】
前記振動体の前記所定領域の部分に付加部材が混入されていることを特徴とする請求項６に記載の吸音構造。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の吸音構造を複数組み合わせた吸音構造群であって、組み合わされた複数の吸音構造の各付加部材の質量が各々異なることを特徴とする吸音構造群。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の吸音構造を複数組み合わせた吸音構造群。
【請求項１１】
組み合わされた複数の吸音構造の各空気層のサイズが各々異なることを特徴とする請求項１０に記載の吸音構造群。
【請求項１２】
組み合わされた複数の吸音構造の各空気層の厚みが各々異なることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の吸音構造群。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の吸音構造または請求項９乃至請求項１２のいずれか一に記載の吸音構造群を有する音響室。
【請求項１４】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なる吸音構造の調整方法であって、
前記振動体において前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度を変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法。
【請求項１５】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが、振幅の節または極小となる位置の厚さと異なる吸音構造の調整方法であって、
前記振動体において前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さを変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法。
【請求項１６】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体と、
付加部材と
を有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を有する吸音構造の調整方法であって、
前記前記付加部材を変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法。
【請求項１７】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度を、振幅の節または極小となる位置の密度と異ならせること
を特徴とする騒音低減方法。
【請求項１８】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さを、振幅の節または極小となる位置の厚さと異ならせることを特徴とする騒音低減方法。
【請求項１９】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体と、
付加部材と
を有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を配置することを特徴とする騒音低減方法。
【請求項１】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なることを特徴とする吸音構造。
【請求項２】
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域の密度が、前記所定領域以外の部分の密度と異なることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造。
【請求項３】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが、振幅の節または極小となる位置の厚さと異なることを特徴とする吸音構造。
【請求項４】
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域の厚さが、前記所定領域以外の部分の厚さと異なることを特徴とする請求項３に記載の吸音構造。
【請求項５】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体と、
付加部材と
を有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を有することを特徴とする吸音構造。
【請求項６】
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅が極大となる位置を含む所定領域に付加部材を有することを特徴とする請求項５に記載の吸音構造。
【請求項７】
前記振動体の前記所定領域の表面に付加部材が固定されていることを特徴とする請求項６に記載の吸音構造。
【請求項８】
前記振動体の前記所定領域の部分に付加部材が混入されていることを特徴とする請求項６に記載の吸音構造。
【請求項９】
請求項５乃至請求項８のいずれかに記載の吸音構造を複数組み合わせた吸音構造群であって、組み合わされた複数の吸音構造の各付加部材の質量が各々異なることを特徴とする吸音構造群。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の吸音構造を複数組み合わせた吸音構造群。
【請求項１１】
組み合わされた複数の吸音構造の各空気層のサイズが各々異なることを特徴とする請求項１０に記載の吸音構造群。
【請求項１２】
組み合わされた複数の吸音構造の各空気層の厚みが各々異なることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の吸音構造群。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項８のいずれか一に記載の吸音構造または請求項９乃至請求項１２のいずれか一に記載の吸音構造群を有する音響室。
【請求項１４】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度が、振幅の節または極小となる位置の密度と異なる吸音構造の調整方法であって、
前記振動体において前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度を変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法。
【請求項１５】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さが、振幅の節または極小となる位置の厚さと異なる吸音構造の調整方法であって、
前記振動体において前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さを変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法。
【請求項１６】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体と、
付加部材と
を有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を有する吸音構造の調整方法であって、
前記前記付加部材を変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法。
【請求項１７】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の密度を、振幅の節または極小となる位置の密度と異ならせること
を特徴とする騒音低減方法。
【請求項１８】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体とを有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部の厚さを、振幅の節または極小となる位置の厚さと異ならせることを特徴とする騒音低減方法。
【請求項１９】
中空で開口部を備えた筐体と、
板状または膜状の振動体と、
付加部材と
を有し、
前記開口部が前記振動体で塞がれて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、
前記振動体においては、前記振動体が屈曲振動したときに振幅の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に前記付加部材を配置することを特徴とする騒音低減方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１９８９０２（Ｐ２００９−１９８９０２Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４１７７２（Ｐ２００８−４１７７２）
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２２日（２００８．２．２２）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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