吸音構造体、吸音構造体群、吸音構造、音響室及び騒音低減方法
【課題】板・膜振動型の吸音構造において、吸音率が高い周波数帯を広げて効率良く吸音する。
【解決手段】側壁１２の一方の開口部に底面部１１を固着し、もう一方の開口部に第１振動体２０−１を固着する。また、側壁１２の内側であって底面部１１から第１振動体２０−１側へ所定距離離れた位置には、底面部１１と平行となるようにして第２振動体２０−２を側壁１２に固着する。これにより第１振動体２０−１の質量成分、第２振動体２０−２の質量成分、第１空気層３０−１のバネ成分および第２空気層３０−２のバネ成分によって、吸音率のピークとなる周波数が異なる複数のバネマス系の吸音メカニズムが形成され、広い周波数帯で吸音を行うことができる。
【解決手段】側壁１２の一方の開口部に底面部１１を固着し、もう一方の開口部に第１振動体２０−１を固着する。また、側壁１２の内側であって底面部１１から第１振動体２０−１側へ所定距離離れた位置には、底面部１１と平行となるようにして第２振動体２０−２を側壁１２に固着する。これにより第１振動体２０−１の質量成分、第２振動体２０−２の質量成分、第１空気層３０−１のバネ成分および第２空気層３０−２のバネ成分によって、吸音率のピークとなる周波数が異なる複数のバネマス系の吸音メカニズムが形成され、広い周波数帯で吸音を行うことができる。
【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の吸音メカニズムが形成されて音が吸音される。
【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】
ところで、板・膜振動型吸音構造においては、空気層の厚さや振動体の素材を替えることにより、吸音する音の周波数を変えることができる。しかしながら、吸音率が高い周波数帯が狭いため、幅広い帯域で効率良く吸音することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、板・膜振動型の吸音構造において、吸音率が高い周波数帯を広げて効率良く吸音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、複数の板状または膜状の振動体を有し、前記振動体は、振動体間で距離をおいて表面が他の振動体の表面に面し、振動体と空気層とが交互に積層された吸音構造体を提供する。
【０００７】
本発明においては、前記振動体の数が３つ以上であってもよい。
また、本発明においては、少なくとも一つの前記振動体が、面している他の振動体と非平行であってもよい。
また、本発明においては、少なくとも一つの前記振動体の表面が非平面であってもよい。
また、本発明においては、前記空気層に多孔質吸音材を有していてもよい。
また、本発明においては、空気層と交互に重なっている前記複数の振動体のうち最も外側にある２つの振動体の一方に対して非振動体が面していてもよい。
【０００８】
また、本発明は、上記いずれかの吸音構造体を有し、当該吸音構造体の振動体が部屋の境界面に面して当該振動体と当該境界面との間に空気層がある吸音構造を提供する。
この吸音構造においては、前記振動体と前記境界面とが非平行であってもよい。
【０００９】
また、本発明は、上記いずれかの吸音構造体を複数組み合わせた吸音構造体群を提供する。
また、本発明は上記いずれかの吸音構造体、吸音構造または吸音構造体群を有する音響室を提供する。
この音響室においては、音響室の境界面が非平面であってもよい。
また、本発明は、複数の板状または膜状の振動体を、振動体間に距離をおいて表面が他の振動体の表面に面するように配置して振動体と空気層とを交互に重ね、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、板・膜振動型の吸音構造において、吸音率が高い周波数帯を広げて効率良く吸音することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る吸音構造体１の外観図、図２は、吸音構造体１の分解斜視図、図３は吸音構造体１のＡ−Ａ線断面矢視図である。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、吸音構造体１の寸法を実際の寸法とは異ならせてある。
【００１２】
（各部の構成）
吸音構造体１は、図に示したように大別すると筐体１０、第１振動体２０−１および第２振動体２０−２で構成されている。
金属板で形成されている筐体１０は、正方形で板状の底面部１１と、角管の形状で断面形状が正方形の側壁１２とを有している。なお、本実施形態においては筐体１０は金属で形成されているが、素材は金属に限定されず、第１振動体２０−１と第２振動体２０−２を支持して前記第１振動体２０−１及び第２振動体２０−２に振動を発現させるものであれば、金属以外の合成樹脂や木質材料、繊維板など他の素材であってもよい。
【００１３】
第１振動体２０−１は、ポリエチレンを薄い膜状にしたものであり、形状が正方形となっている。第１振動体２０−１は、弾性を有しており、力（音圧）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。なお、本実施形態においては、第１振動体２０−１の素材はポリエチレンとしているが、素材はポリエチレンに限定されず、弾性を有し振動が生じるのであればポリエチレン以外の合成樹脂、紙、金属、繊維板など他の素材であってもよい。
【００１４】
第２振動体２０−２は、ＡＢＳ（Acrylonitrile：アクリロニトリル、Butadiene：ブタジエン、Styrene：スチレンの共重合合成樹脂）樹脂を板状にしたものである。第２振動体２０−２は、形状が正方形となっており、その面積は側壁１２の中空部の断面積と同じとなっている。そして、第２振動体２０−２も弾性を有しており、力（音圧）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。なお、本実施形態においては、第２振動体２０−２の素材はＡＢＳ樹脂としているが、素材はＡＢＳ樹脂に限定されず、弾性を有し振動が生じるのであればＡＢＳ樹脂以外の合成樹脂、紙、金属、繊維板など他の素材であってもよい。
【００１５】
（全体構成）
吸音構造体１においては、側壁１２の一方（裏側）の開口部に底面部１１が固着され、他方（表側）の開口部に第１振動体２０−１が固着されて底面部１１と第１振動体２０−１が平行となっている。また、側壁１２の内側であって底面部１１から第１振動体２０−１側へ所定距離離れた位置には、底面部１１と平行となるようにして第２振動体２０−２が側壁１２に固着されている。
【００１６】
これにより、第１振動体２０−１、側壁１２および第２振動体２０−２とで囲まれて第１振動体２０−１の直ぐ背後には長方体の形状に区画された第１空気層３０−１が形成されており、第２振動体２０−２、側壁１２および底面部１１とで囲まれて第２振動体２０−２の直ぐ背後には長方体の形状に区画された第２空気層３０−２が形成されている。
なお、本実施形態において第１空気層３０−１と第２空気層３０−２は密閉されているが、側壁１２や底面部１１に孔を設けて第１空気層３０−１や第２空気層３０−２が吸音構造体１の外側の空間と通じるようにしてもよい。
【００１７】
このように構成された吸音構造体１においては、第１振動体２０−１の質量成分、第２振動体２０−２の質量成分、第１空気層３０−１のバネ成分および第２空気層３０−２のバネ成分によって、以下（１）〜（５）に示したように複数のバネマス系の吸音メカニズムがそれぞれ単独または相互に連成して吸音構造体１の吸音メカニズムが形成される。
（１）第１振動体２０−１と第１空気層３０−１で形成される吸音メカニズム。
（２）第２振動体２０−２と第２空気層３０−２で形成される吸音メカニズム。
（３）第１振動体２０−１と、第１空気層３０−１および第２空気層３０−２が一体となった空気層で形成される吸音メカニズム。
（４）第２振動体２０−２と第１空気層３０−１で形成される吸音メカニズム。
（５）第１振動体２０−１と第２振動体２０−２と第２空気層３０−２で形成される吸音メカニズム。
また、第１振動体２０−１と第２振動体２０−２は弾性を有しており、これらの振動体が屈曲振動する場合には、屈曲振動（固有振動）による屈曲系の吸音メカニズムも形成される。なお、本実施形態においては底面部１１及び筐体１０は第１振動体２０−１と第２振動体２０−２より高い剛性を有しており、振動しない部材（非振動体）として機能する。
【００１８】
ここで、（１）〜（５）の各吸音メカニズムでは、吸音メカニズム毎に吸音率のピークが発現するが、各吸音メカニズムは質量成分又はバネ成分が各々異なるため、吸音率がピークとなる音の周波数も各吸音メカニズムで異なる。つまり、吸音構造体１では複数の周波数で吸音率のピークが発現し、広帯域で効率よく吸音を行うこととなる。
【００１９】
図４は、吸音構造体１の垂直入射吸音率のオクターブ分析（１／３オクターブバンド）の測定結果を示したグラフ（図４の（２））である（垂直入射吸音率の測定は、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）。この吸音率の測定においては、吸音構造体１は、図５（ａ）に示したように第１振動体２０−１の厚さが０．８５［ｍｍ］、第１空気層３０−１の厚さが３０［ｍｍ］、第２振動体２０−２の厚さが３［ｍｍ］、第２空気層３０−２の厚さが３０［ｍｍ］となっており、第１振動体２０−１の面密度は第２振動体２０−２の面密度より小さく設定され、音波が入射する表側の第１振動体２０−１の共振周波数が、裏側の第２振動体２０−２の共振周波数より相対的に高く設定されている。
【００２０】
なお、図４においては比較のため、第２振動体２０−２および第２空気層３０−２を備えない他の吸音構造体（図５（ｂ）、図５（ｃ））の垂直入射吸音率の測定結果のグラフも示している。
図５（ｂ）に示した吸音構造体は、第２振動体２０−２を備えず、第１振動体２０−１の厚さが０．８５［ｍｍ］、第１振動体２０−１の背後の空気層の厚さが３０［ｍｍ］であり、図５（ｃ）に示した吸音構造体は、第２振動体２０−２を備えず、第１振動体２０−１の素材をＡＢＳ樹脂に替えてその厚さを３［ｍｍ］とし、第１振動体２０−１の背後の空気層の厚さを３０［ｍｍ］としたものである。
【００２１】
図５（ｂ）に示した吸音構造体の場合、第１振動体２０−１の質量成分と空気層のバネ成分とで吸音メカニズムが形成され、音波が第１振動体２０−１に到達すると吸音がされる。図４の（１）のグラフが図５（ｂ）に示した吸音構造体の測定結果であるが、この吸音構造体においては、４００［Ｈｚ］付近が吸音率のピークとなっている。一方、２５０［Ｈｚ］以下では吸音率が低く、広い帯域で吸音が行えていないことが分かる。
【００２２】
また、図５（ｃ）に示した吸音構造体の場合、図４の（３）のグラフが図５（ｃ）に示した吸音構造体の測定結果であるが、この吸音構造体においては、２５０［Ｈｚ］付近で吸音率のピークが表れているが、これより高いまたは低い周波数では吸音率が低くなっている。つまり、２５０［Ｈｚ］付近については吸音が行えるものの、これ以外の周波数帯については吸音率が低く、広い帯域で吸音が行えていないことが分かる。
【００２３】
一方、図５（ａ）に示した本実施形態に係る吸音構造体１の場合、図４の（２）のグラフに示されているように２３５［Ｈｚ］付近で吸音率のピークが表れつつ、３１５［Ｈｚ］以上においても図５（ｂ）に示した吸音構造体と同等の吸音率が得られている。従って、図５（ｂ）や図５（ｃ）のように振動体と空気層が一つの吸音構造と比較して、図５（ｂ）や図５（ｃ）の吸音特性を包含する広い周波数帯で吸音がなされていることが分かる。
【００２４】
なお、自動車において車室を構成する各種パネルなどの境界面や、一般家屋、ビルの会議室や居室などの部屋、防音室、音楽室、ホール、劇場、音響機器のリスニングルームなどの音響室など各種部屋の境界面（壁、床、天井など）において、吸音構造体１の第１振動体２０−１を音場に向け、底面部１１を境界面に接触させて固定して設置すると、各振動体の共振周波数以外の音波は、例えば以下の（ａ）〜（ｄ）ように各振動体を透過する成分と各振動体に反射される成分に別れる。
（ａ）第１振動体２０−１で反射される反射波。
（ｂ）第１振動体２０−１を透過して第２振動体２０−２で反射され、第１振動体２０−１を透過する反射波。
（ｃ）第１振動体２０−１と第２振動体２０−２とを透過して底面部１１で反射され第２振動体２０−２と第１振動体２０−１を透過する反射波。
（ｄ）第１振動体２０−１を透過して第２振動体２０−２で反射され、第１振動体２０−１で再び反射された後、第２振動体２０−２で再度反射されて第１振動体２０−１を透過する反射波。
これらの反射波は、少しずつ位相がずれて音場に到達する。すると、これら位相がずれた反射波が重畳された音場においては、音圧分布の偏り（定在波）が緩和されるため、吸音だけでなく車室や音響室などの部屋の騒音を低減することもできる。また、オーディオや楽音、音声などの音質を改善することもできる。
【００２５】
また、比較的容積の小さい車室などにおいては各種騒音（ロードノイズ、風切り音、エンジン音など）が入射することにより、車室内に孤立した固有振動モードが励起されやすく、特定の周波数帯域で騒音が大きくなるが、吸音構造体１によって少しずつ位相のずれた反射波が形成されて車室内に再入射すると車室内の孤立した固有振動モードが緩和されるため、車室の騒音を低減することもできる。
【００２６】
なお、吸音構造体１においては、第１空気層３０−１または第２空気層３０−２にグラスウール、フェルト、発泡ポリウレタン、不織布など多孔質の吸音材を配置し、上述したバネマス系の吸音メカニズムが吸音する音をさらに広帯域に吸音するようにしてもよい。
【００２７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る吸音構造体１Ａについて説明する。
吸音構造体１Ａは、第１実施形態の吸音構造体１と同様に、底面部１１と側壁１２で構成された筐体１０、第１振動体２０−１および第２振動体２０−２を備えており、外観については第１実施形態の吸音構造体１と同じである。吸音構造体１Ａが第１実施形態の吸音構造体１と異なる点は、図６（吸音構造体１Ａの断面図）に示したように側壁１２の内側に複数の振動体を有している点である。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、吸音構造体１の寸法を実際の寸法とは異ならせてある。また、下の説明においては、第１実施形態と同じ構成の部材については第１実施形態と同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。
【００２８】
第３振動体２０−３、第４振動体２０−４および第５振動体２０−５は、ポリエチレンを薄い膜状にしたものであり、形状が第２振動体２０−２と同じであるが各々厚さが異なっている。第３振動体２０−３〜第５振動体２０−５は、弾性を有しており、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。なお、本実施形態においては、第３振動体２０−３〜第５振動体２０−５の素材はポリエチレンとしているが、素材はポリエチレンに限定されず、弾性を有し振動が生じるのであればポリエチレン以外の合成樹脂、紙、金属、繊維板など他の素材であってもよい。
【００２９】
吸音構造体１Ａにおいては、第１実施形態と同様に側壁１２の一方の開口部に底面部１１が固着され、もう一方の開口部に第１振動体２０−１が固着されて底面部１１と第１振動体２０−１が平行となっている。また、側壁１２の内側においては、底面部１１と平行で底面部１１から距離をおいて第２振動体２０−２が側壁１２に固着されている。さらに側壁１２の内側においては、第２振動体２０−２から距離をおいて平行に第３振動体２０−３が固着され、第３振動体２０−３から距離をおいて平行に第４振動体２０−４が固着され、第４振動体２０−４から距離をおいて平行に第５振動体２０−５が固着されている。
【００３０】
これにより、筐体１０の内側が区画され、第１振動体２０−１の直ぐ背後に第１空気層３０−１１、第５振動体２０−５の直ぐ背後に第２空気層３０−１２、第４振動体２０−４の直ぐ背後に第３空気層３０−１３、第３振動体２０−３の直ぐ背後に第４空気層３０−１４、第２振動体２０−２の直ぐ背後に第５空気層３０−１５が形成されている。
なお、本実施形態において各空気層は密閉されているが、側壁１２や底面部１１に孔を設けて各空気層が吸音構造体１Ａの外側の空間と通じるようにしてもよい。
【００３１】
このように構成された吸音構造体１Ａにおいても、各振動体および各空気層の組み合わせにより共振周波数の異なる複数のバネマス系の吸音メカニズムが形成され、吸音メカニズム毎に吸音率のピークが発現する。ここで各吸音メカニズムは質量成分又はバネ成分が各々異なるため、吸音率がピークとなる音の周波数も各吸音メカニズムで異なる。つまり、吸音構造体１Ａにおいても広帯域で効率よく吸音を行うことができる。
【００３２】
また、各種部屋の境界面において第１振動体２０−１を音場に向け、底面部１１を境界面に接触させて固定して設置すると、吸音構造体１と同様にして複数の振動体により少しずつ位相のずれた多重反射波が形成される。そして、この反射波が音場に到達すると音場における定在波や部屋の固有振動モードが緩和され、吸音だけでなく車室や音響室などの部屋の騒音を低減することもできる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、第１振動体２０−１〜第５振動体２０−５について、それぞれ異なる素材としてもよい。また、第１振動体２０−１〜第５振動体２０−５について、全て同じ素材とする一方、振動体毎に厚さを異ならせるようにしてもよい。また、側壁１２の内側に位置する第２振動体２０−２〜第５振動体２０−５については、側壁１２の断面形状である正方形とは異なる形状（長方形、多角形など）としてもよく、また、第２振動体２０−２〜第５振動体２０−５毎に形状を異ならせてもよい。また、本実施形態においても、底面部１１と第２振動体２０−２との間に多孔質の吸音材を配置してもよい。
【００３４】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る吸音構造体１Ｂについて説明する。
図７は、吸音構造体１Ｂの外観図、図８は、吸音構造体１Ｂの分解斜視図、図９は吸音構造体１ＢのＢ−Ｂ線断面矢視図である。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、吸音構造体１Ｂの寸法を実際の寸法とは異ならせてある。
【００３５】
（各部の構成）
吸音構造体１Ｂは、図に示したように側壁１２、第１振動体２０−１１および第２振動体２０−１２で構成されている。
側壁１２は、第１実施形態の側壁１２と同じ構成である。第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２は、合成樹脂を薄い膜状にしたものであり、形状が正方形となっている。第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２は、弾性を有しており、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。
【００３６】
（全体構成）
吸音構造体１Ｂにおいては、側壁１２の一方の開口部に第２振動体２０−１２が固着され、もう一方の開口部に第１振動体２０−１１が固着されて第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２が平行となっている。
そして、吸音構造体１Ｂは、いずれか一方の振動体が車室や音響室などの部屋の境界面の側に向けられ、境界面の側に向けられた振動体と境界面との間に空間（空気層）が形成されるようにして配置される。
なお、吸音構造体１Ｂを境界面から離れた位置に配置する方法としては、一例として柱状の支持部材の一方の端部を吸音構造体１Ｂの四隅に固着し、支持部材のもう一方の端部を境界面に固着して振動体と境界面との間に空間を形成する方法などがある。
【００３７】
図９のように吸音構造体１Ｂを境界面から離して配置した吸音構造では、第１振動体２０−１１、側壁１２および第２振動体２０−１２とで囲まれて第１振動体２０−１１の背後には長方体の形状に区画された第１空気層３０−１が位置し、第２振動体２０−１２と境界面との間に第２空気層３０−２が位置する。
なお、本実施形態において第１空気層３０−１は密閉されているが、側壁１２に孔を設けて第１空気層３０−１が吸音構造１の外側の空間と通じるようにしてもよい。
【００３８】
吸音構造体１Ｂを境界面から離した構成の吸音構造においても、第１振動体２０−１１および第２振動体２０−１２という２つの振動体と、第１空気層３０−１および第２空気層３０−２という２つの空気層があるため、第１実施形態と同様にバネマス系の吸音メカニズムが複数形成される。
そして、複数の吸音メカニズム毎に吸音率のピークが発現し、各吸音メカニズムでは質量成分やバネ成分が各々異なるため、吸音率がピークとなる音の周波数帯も各吸音メカニズムで異なる。つまり、図９のように吸音構造体１Ｂを境界面から離れた位置に配置した吸音構造においても、広帯域で効率よく吸音を行うことができる。
【００３９】
図１０の（１）のグラフは、吸音構造体１Ｂにおいて、第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２の素材をＰＶＣ（polyvinyl chloride：ポリ塩化ビニル）として厚さを０．５［ｍｍ］とし、第１空気層３０−１の縦と横の大きさが１００［ｍｍ］×１００［ｍｍ］で厚さが１０［ｍｍ］であり、第２空気層３０−２の厚さが２０［ｍｍ］の吸音構造（図１１（ａ））のランダム入射吸音率のオクターブ分析（１／３オクターブバンド）の測定結果を示したグラフである。
なお、比較のため図１０においては、第１振動体２０−１１の素材をＰＶＣとして厚さを０．５［ｍｍ］とし、第２振動体２０−１２に替えて底面部１１を側壁１２に固着し、第１空気層３０−１の縦と横の大きさが１００［ｍｍ］×１００［ｍｍ］で第１空気層３０−１の厚さが３０［ｍｍ］であり、第２空気層３０−２を備えない吸音構造（図１１（ｂ））のランダム入射吸音率の測定結果のグラフ（図１０の（２）のグラフ）も示している。
【００４０】
図１１（ｂ）に示したように、振動体が第１振動体２０−１１のみで第１空気層３０−１の厚さを厚くした場合には、４００［Ｈｚ］付近で吸音率のピークが表れていることが分かる。
一方、図１１（ａ）に示した吸音構造の場合には、図１１（ｂ）のように第１空気層３０−１の厚さを厚くした構成と比較すると、４００［Ｈｚ］に加えて３１５［Ｈｚ］付近でも吸音率が高くなっており、図１１（ｂ）の構成より広い帯域で吸音が行えていることが分かる。
また、図１０（ａ）に示した本実施形態に係る吸音構造では、図１１（ｂ）に示した吸音構造体より薄い吸音構造体で低域の音を吸音することが可能となっており、小さな体積の吸音構造体で効率良く吸音ができるという効果も得られる。
【００４１】
なお、吸音構造体１Ｂを各種部屋の境界面から離れた位置に配置した吸音構造でも、各振動体の共振周波数以外の音波は、各振動体を透過する成分と各振動体に反射される成分に別れ、吸音構造体１と同様にして少しずつ位相のずれた多重反射波が形成される。そして、この反射波が音場に到達すると、音場における定在波や部屋の固有振動モードが緩和され、吸音だけでなく車室や音響室などの部屋の騒音を低減することもできる。
【００４２】
（第３実施形態の変形例）
上述した吸音構造体１Ｂにおいては、第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２との間に多孔質の吸音材を配置するようにしてもよい。
【００４３】
上述した吸音構造体１Ｂでは、第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２が平行となっているが、図１２（ａ）に示したように、断面で見て第１振動体２０−１１が第２振動体２０−１２に対して所定の角度を為して非平行となるようにしてもよい。
なお、図１２（ａ）に示した吸音構造体を配置する場合、図１２（ａ）に示したように第２振動体２０−１２が境界面と平行になるように配置してもよく、図１２（ｂ）に示したように第１振動体２０−１１が境界面と平行になるように配置してもよい。
また、図１２（ｃ）に示したように第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２の両方が境界面と平行にならないように配置してもよい。
なお、振動体を境界面と平行にしないという観点では、第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２が平行な吸音構造体について、図１２（ｄ）に示したように第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２の両方が境界面と平行にならないように配置してもよい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、第２振動体２０−１２は板状で平面となっているが、図１３（ａ）に示した第２振動体２０−１３のように断面で見て上下に起伏のある形状としてもよい。なお、第２振動体２０−１３の起伏は正弦波や方形波のように周期的に規則的な起伏であってもよいし、不規則な起伏であってもよい。
また、図１３（ａ）に示した吸音構造体を配置する場合、第１振動体２０−１１が境界面に対して平行となるようにしてもよく、第１振動体２０−１１が境界面に対して平行にならないようにしてもよい。
また、図１３（ａ）に示した吸音構造体を使用する場合、第１振動体２０−１１を境界面に平行に対向させ、第２振動体２０−１３を音場に向けて配置するようにしてもよく、また、第１振動体２０−１１を境界面に対向させる場合、第１振動体２０−１１が境界面に対して平行にならないように対向させて、第２振動体２０−１３を音場に向けて配置するようにしてもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態では、平面となっている境界面に対向させて吸音構造体１Ｂを配置しているが、図１３（ｂ）に示したように断面で見て起伏のある非平面の境界面に対向させて吸音構造体１Ｂを配置するようにしてもよい。
また、吸音構造体１Ｂにおいても、側壁１２の内側に複数の振動体を固着して、側壁１２の内側に複数の空気層を設けるようにしてもよい。
【００４６】
［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。
【００４７】
本発明において振動体は、弾性を有して振動するのであれば、板状または膜の形状（フィルム状やシート状）のいずれであってもよい。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。
【００４８】
本発明においては、振動体の素材は塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート、ポリエステル、合成ゴム（イソプレンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、ブタジエンスチレン共重合体、共重合体ポリマなど）、ポリアミドなど有機高分子を主体とするものであってもよく、また、シリコーンゴムなど無機高分子を主体とするものであってもよい。
また、これらの素材においては、有機低分子（可塑剤、架橋剤、架橋促進剤、酸化防止剤）や、無機充填剤がふくまれていてもよい。
【００４９】
また、筐体１０の素材は、ＡＢＳではなく、ポリプロピレン、ポリアミドなどの熱可塑性プラスチック、エポキシ樹脂などの熱硬化性プラスチック、繊維強化プラスチックなど他の素材であってもよい。
【００５０】
上述した本発明に係る吸音構造体は、上方から見た時の形状が正方形となっているが、上方から見た時の形状が、長方形、台形、多角形、円形、楕円形など、他の形状となるように振動体や筐体を形成してもよい。
【００５１】
なお、上述した実施形態または変形例に係る吸音構造体を配置する場合、大きさの同じ吸音構造体を複数組み合わせた吸音体群を配置してもよい。
また、吸音構造体を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造体毎に振動体の素材や厚さ、密度、ヤング率、損失正接（tanδ）を異ならせてもよい。
また、吸音構造体を複数組み合わせる場合には、吸音構造体毎に空気層の厚さを異ならせてもよい。また、空気層のサイズを各々異ならせてもよく、空気層の厚さとサイズの両方を各々異ならせてもよい。
【００５２】
また、本発明に係る吸音構造体においては、筐体１０の内部を図１４に示したように仕切部材１３で格子状に区切り、側壁１２の内側で複数の空気層が形成されるようにしてもよい。
【００５３】
上述した実施形態においては、振動体は、側壁１２に固着されて固定支持されており、固着部位においては変位（移動）も回転も拘束されているが、振動体は、側壁１２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。
【００５４】
上述した本発明に係る吸音構造体を、吸音構造体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。このように吸音構造体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、振動体が振動して騒音のエネルギ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】
【００５５】
【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の断面図である。
【図４】吸音構造１の吸音率の測定結果を示したグラフである。
【図５】吸音率の測定に使用した吸音構造の断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る吸音構造体１Ａの断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る吸音構造体１Ｂの外観図である。
【図８】吸音構造体１Ｂの分解斜視図である。
【図９】吸音構造体１Ｂの断面図である。
【図１０】第３実施形態に係る吸音構造の吸音率の測定結果を示したグラフである。
【図１１】吸音率の測定に使用した吸音構造の断面図である。
【図１２】本発明の変形例に係る吸音構造の断面図である。
【図１３】本発明の変形例に係る吸音構造の断面図である。
【図１４】本発明の変形例に係る吸音構造体の分解図である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１Ａ，１Ｂ・・・吸音構造、１０・・・筐体、１１・・・底面部、１２・・・側壁、１３・・・仕切部材、２０−１〜２０−５，２０−１１〜２０−１３・・・振動体、３０−１，３０−２，３０−１１〜３０−１５・・・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の吸音メカニズムが形成されて音が吸音される。
【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】
ところで、板・膜振動型吸音構造においては、空気層の厚さや振動体の素材を替えることにより、吸音する音の周波数を変えることができる。しかしながら、吸音率が高い周波数帯が狭いため、幅広い帯域で効率良く吸音することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、板・膜振動型の吸音構造において、吸音率が高い周波数帯を広げて効率良く吸音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、複数の板状または膜状の振動体を有し、前記振動体は、振動体間で距離をおいて表面が他の振動体の表面に面し、振動体と空気層とが交互に積層された吸音構造体を提供する。
【０００７】
本発明においては、前記振動体の数が３つ以上であってもよい。
また、本発明においては、少なくとも一つの前記振動体が、面している他の振動体と非平行であってもよい。
また、本発明においては、少なくとも一つの前記振動体の表面が非平面であってもよい。
また、本発明においては、前記空気層に多孔質吸音材を有していてもよい。
また、本発明においては、空気層と交互に重なっている前記複数の振動体のうち最も外側にある２つの振動体の一方に対して非振動体が面していてもよい。
【０００８】
また、本発明は、上記いずれかの吸音構造体を有し、当該吸音構造体の振動体が部屋の境界面に面して当該振動体と当該境界面との間に空気層がある吸音構造を提供する。
この吸音構造においては、前記振動体と前記境界面とが非平行であってもよい。
【０００９】
また、本発明は、上記いずれかの吸音構造体を複数組み合わせた吸音構造体群を提供する。
また、本発明は上記いずれかの吸音構造体、吸音構造または吸音構造体群を有する音響室を提供する。
この音響室においては、音響室の境界面が非平面であってもよい。
また、本発明は、複数の板状または膜状の振動体を、振動体間に距離をおいて表面が他の振動体の表面に面するように配置して振動体と空気層とを交互に重ね、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、板・膜振動型の吸音構造において、吸音率が高い周波数帯を広げて効率良く吸音することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る吸音構造体１の外観図、図２は、吸音構造体１の分解斜視図、図３は吸音構造体１のＡ−Ａ線断面矢視図である。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、吸音構造体１の寸法を実際の寸法とは異ならせてある。
【００１２】
（各部の構成）
吸音構造体１は、図に示したように大別すると筐体１０、第１振動体２０−１および第２振動体２０−２で構成されている。
金属板で形成されている筐体１０は、正方形で板状の底面部１１と、角管の形状で断面形状が正方形の側壁１２とを有している。なお、本実施形態においては筐体１０は金属で形成されているが、素材は金属に限定されず、第１振動体２０−１と第２振動体２０−２を支持して前記第１振動体２０−１及び第２振動体２０−２に振動を発現させるものであれば、金属以外の合成樹脂や木質材料、繊維板など他の素材であってもよい。
【００１３】
第１振動体２０−１は、ポリエチレンを薄い膜状にしたものであり、形状が正方形となっている。第１振動体２０−１は、弾性を有しており、力（音圧）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。なお、本実施形態においては、第１振動体２０−１の素材はポリエチレンとしているが、素材はポリエチレンに限定されず、弾性を有し振動が生じるのであればポリエチレン以外の合成樹脂、紙、金属、繊維板など他の素材であってもよい。
【００１４】
第２振動体２０−２は、ＡＢＳ（Acrylonitrile：アクリロニトリル、Butadiene：ブタジエン、Styrene：スチレンの共重合合成樹脂）樹脂を板状にしたものである。第２振動体２０−２は、形状が正方形となっており、その面積は側壁１２の中空部の断面積と同じとなっている。そして、第２振動体２０−２も弾性を有しており、力（音圧）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。なお、本実施形態においては、第２振動体２０−２の素材はＡＢＳ樹脂としているが、素材はＡＢＳ樹脂に限定されず、弾性を有し振動が生じるのであればＡＢＳ樹脂以外の合成樹脂、紙、金属、繊維板など他の素材であってもよい。
【００１５】
（全体構成）
吸音構造体１においては、側壁１２の一方（裏側）の開口部に底面部１１が固着され、他方（表側）の開口部に第１振動体２０−１が固着されて底面部１１と第１振動体２０−１が平行となっている。また、側壁１２の内側であって底面部１１から第１振動体２０−１側へ所定距離離れた位置には、底面部１１と平行となるようにして第２振動体２０−２が側壁１２に固着されている。
【００１６】
これにより、第１振動体２０−１、側壁１２および第２振動体２０−２とで囲まれて第１振動体２０−１の直ぐ背後には長方体の形状に区画された第１空気層３０−１が形成されており、第２振動体２０−２、側壁１２および底面部１１とで囲まれて第２振動体２０−２の直ぐ背後には長方体の形状に区画された第２空気層３０−２が形成されている。
なお、本実施形態において第１空気層３０−１と第２空気層３０−２は密閉されているが、側壁１２や底面部１１に孔を設けて第１空気層３０−１や第２空気層３０−２が吸音構造体１の外側の空間と通じるようにしてもよい。
【００１７】
このように構成された吸音構造体１においては、第１振動体２０−１の質量成分、第２振動体２０−２の質量成分、第１空気層３０−１のバネ成分および第２空気層３０−２のバネ成分によって、以下（１）〜（５）に示したように複数のバネマス系の吸音メカニズムがそれぞれ単独または相互に連成して吸音構造体１の吸音メカニズムが形成される。
（１）第１振動体２０−１と第１空気層３０−１で形成される吸音メカニズム。
（２）第２振動体２０−２と第２空気層３０−２で形成される吸音メカニズム。
（３）第１振動体２０−１と、第１空気層３０−１および第２空気層３０−２が一体となった空気層で形成される吸音メカニズム。
（４）第２振動体２０−２と第１空気層３０−１で形成される吸音メカニズム。
（５）第１振動体２０−１と第２振動体２０−２と第２空気層３０−２で形成される吸音メカニズム。
また、第１振動体２０−１と第２振動体２０−２は弾性を有しており、これらの振動体が屈曲振動する場合には、屈曲振動（固有振動）による屈曲系の吸音メカニズムも形成される。なお、本実施形態においては底面部１１及び筐体１０は第１振動体２０−１と第２振動体２０−２より高い剛性を有しており、振動しない部材（非振動体）として機能する。
【００１８】
ここで、（１）〜（５）の各吸音メカニズムでは、吸音メカニズム毎に吸音率のピークが発現するが、各吸音メカニズムは質量成分又はバネ成分が各々異なるため、吸音率がピークとなる音の周波数も各吸音メカニズムで異なる。つまり、吸音構造体１では複数の周波数で吸音率のピークが発現し、広帯域で効率よく吸音を行うこととなる。
【００１９】
図４は、吸音構造体１の垂直入射吸音率のオクターブ分析（１／３オクターブバンド）の測定結果を示したグラフ（図４の（２））である（垂直入射吸音率の測定は、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）。この吸音率の測定においては、吸音構造体１は、図５（ａ）に示したように第１振動体２０−１の厚さが０．８５［ｍｍ］、第１空気層３０−１の厚さが３０［ｍｍ］、第２振動体２０−２の厚さが３［ｍｍ］、第２空気層３０−２の厚さが３０［ｍｍ］となっており、第１振動体２０−１の面密度は第２振動体２０−２の面密度より小さく設定され、音波が入射する表側の第１振動体２０−１の共振周波数が、裏側の第２振動体２０−２の共振周波数より相対的に高く設定されている。
【００２０】
なお、図４においては比較のため、第２振動体２０−２および第２空気層３０−２を備えない他の吸音構造体（図５（ｂ）、図５（ｃ））の垂直入射吸音率の測定結果のグラフも示している。
図５（ｂ）に示した吸音構造体は、第２振動体２０−２を備えず、第１振動体２０−１の厚さが０．８５［ｍｍ］、第１振動体２０−１の背後の空気層の厚さが３０［ｍｍ］であり、図５（ｃ）に示した吸音構造体は、第２振動体２０−２を備えず、第１振動体２０−１の素材をＡＢＳ樹脂に替えてその厚さを３［ｍｍ］とし、第１振動体２０−１の背後の空気層の厚さを３０［ｍｍ］としたものである。
【００２１】
図５（ｂ）に示した吸音構造体の場合、第１振動体２０−１の質量成分と空気層のバネ成分とで吸音メカニズムが形成され、音波が第１振動体２０−１に到達すると吸音がされる。図４の（１）のグラフが図５（ｂ）に示した吸音構造体の測定結果であるが、この吸音構造体においては、４００［Ｈｚ］付近が吸音率のピークとなっている。一方、２５０［Ｈｚ］以下では吸音率が低く、広い帯域で吸音が行えていないことが分かる。
【００２２】
また、図５（ｃ）に示した吸音構造体の場合、図４の（３）のグラフが図５（ｃ）に示した吸音構造体の測定結果であるが、この吸音構造体においては、２５０［Ｈｚ］付近で吸音率のピークが表れているが、これより高いまたは低い周波数では吸音率が低くなっている。つまり、２５０［Ｈｚ］付近については吸音が行えるものの、これ以外の周波数帯については吸音率が低く、広い帯域で吸音が行えていないことが分かる。
【００２３】
一方、図５（ａ）に示した本実施形態に係る吸音構造体１の場合、図４の（２）のグラフに示されているように２３５［Ｈｚ］付近で吸音率のピークが表れつつ、３１５［Ｈｚ］以上においても図５（ｂ）に示した吸音構造体と同等の吸音率が得られている。従って、図５（ｂ）や図５（ｃ）のように振動体と空気層が一つの吸音構造と比較して、図５（ｂ）や図５（ｃ）の吸音特性を包含する広い周波数帯で吸音がなされていることが分かる。
【００２４】
なお、自動車において車室を構成する各種パネルなどの境界面や、一般家屋、ビルの会議室や居室などの部屋、防音室、音楽室、ホール、劇場、音響機器のリスニングルームなどの音響室など各種部屋の境界面（壁、床、天井など）において、吸音構造体１の第１振動体２０−１を音場に向け、底面部１１を境界面に接触させて固定して設置すると、各振動体の共振周波数以外の音波は、例えば以下の（ａ）〜（ｄ）ように各振動体を透過する成分と各振動体に反射される成分に別れる。
（ａ）第１振動体２０−１で反射される反射波。
（ｂ）第１振動体２０−１を透過して第２振動体２０−２で反射され、第１振動体２０−１を透過する反射波。
（ｃ）第１振動体２０−１と第２振動体２０−２とを透過して底面部１１で反射され第２振動体２０−２と第１振動体２０−１を透過する反射波。
（ｄ）第１振動体２０−１を透過して第２振動体２０−２で反射され、第１振動体２０−１で再び反射された後、第２振動体２０−２で再度反射されて第１振動体２０−１を透過する反射波。
これらの反射波は、少しずつ位相がずれて音場に到達する。すると、これら位相がずれた反射波が重畳された音場においては、音圧分布の偏り（定在波）が緩和されるため、吸音だけでなく車室や音響室などの部屋の騒音を低減することもできる。また、オーディオや楽音、音声などの音質を改善することもできる。
【００２５】
また、比較的容積の小さい車室などにおいては各種騒音（ロードノイズ、風切り音、エンジン音など）が入射することにより、車室内に孤立した固有振動モードが励起されやすく、特定の周波数帯域で騒音が大きくなるが、吸音構造体１によって少しずつ位相のずれた反射波が形成されて車室内に再入射すると車室内の孤立した固有振動モードが緩和されるため、車室の騒音を低減することもできる。
【００２６】
なお、吸音構造体１においては、第１空気層３０−１または第２空気層３０−２にグラスウール、フェルト、発泡ポリウレタン、不織布など多孔質の吸音材を配置し、上述したバネマス系の吸音メカニズムが吸音する音をさらに広帯域に吸音するようにしてもよい。
【００２７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る吸音構造体１Ａについて説明する。
吸音構造体１Ａは、第１実施形態の吸音構造体１と同様に、底面部１１と側壁１２で構成された筐体１０、第１振動体２０−１および第２振動体２０−２を備えており、外観については第１実施形態の吸音構造体１と同じである。吸音構造体１Ａが第１実施形態の吸音構造体１と異なる点は、図６（吸音構造体１Ａの断面図）に示したように側壁１２の内側に複数の振動体を有している点である。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、吸音構造体１の寸法を実際の寸法とは異ならせてある。また、下の説明においては、第１実施形態と同じ構成の部材については第１実施形態と同じ符号を付し、その詳細については説明を省略する。
【００２８】
第３振動体２０−３、第４振動体２０−４および第５振動体２０−５は、ポリエチレンを薄い膜状にしたものであり、形状が第２振動体２０−２と同じであるが各々厚さが異なっている。第３振動体２０−３〜第５振動体２０−５は、弾性を有しており、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。なお、本実施形態においては、第３振動体２０−３〜第５振動体２０−５の素材はポリエチレンとしているが、素材はポリエチレンに限定されず、弾性を有し振動が生じるのであればポリエチレン以外の合成樹脂、紙、金属、繊維板など他の素材であってもよい。
【００２９】
吸音構造体１Ａにおいては、第１実施形態と同様に側壁１２の一方の開口部に底面部１１が固着され、もう一方の開口部に第１振動体２０−１が固着されて底面部１１と第１振動体２０−１が平行となっている。また、側壁１２の内側においては、底面部１１と平行で底面部１１から距離をおいて第２振動体２０−２が側壁１２に固着されている。さらに側壁１２の内側においては、第２振動体２０−２から距離をおいて平行に第３振動体２０−３が固着され、第３振動体２０−３から距離をおいて平行に第４振動体２０−４が固着され、第４振動体２０−４から距離をおいて平行に第５振動体２０−５が固着されている。
【００３０】
これにより、筐体１０の内側が区画され、第１振動体２０−１の直ぐ背後に第１空気層３０−１１、第５振動体２０−５の直ぐ背後に第２空気層３０−１２、第４振動体２０−４の直ぐ背後に第３空気層３０−１３、第３振動体２０−３の直ぐ背後に第４空気層３０−１４、第２振動体２０−２の直ぐ背後に第５空気層３０−１５が形成されている。
なお、本実施形態において各空気層は密閉されているが、側壁１２や底面部１１に孔を設けて各空気層が吸音構造体１Ａの外側の空間と通じるようにしてもよい。
【００３１】
このように構成された吸音構造体１Ａにおいても、各振動体および各空気層の組み合わせにより共振周波数の異なる複数のバネマス系の吸音メカニズムが形成され、吸音メカニズム毎に吸音率のピークが発現する。ここで各吸音メカニズムは質量成分又はバネ成分が各々異なるため、吸音率がピークとなる音の周波数も各吸音メカニズムで異なる。つまり、吸音構造体１Ａにおいても広帯域で効率よく吸音を行うことができる。
【００３２】
また、各種部屋の境界面において第１振動体２０−１を音場に向け、底面部１１を境界面に接触させて固定して設置すると、吸音構造体１と同様にして複数の振動体により少しずつ位相のずれた多重反射波が形成される。そして、この反射波が音場に到達すると音場における定在波や部屋の固有振動モードが緩和され、吸音だけでなく車室や音響室などの部屋の騒音を低減することもできる。
【００３３】
なお、本実施形態においては、第１振動体２０−１〜第５振動体２０−５について、それぞれ異なる素材としてもよい。また、第１振動体２０−１〜第５振動体２０−５について、全て同じ素材とする一方、振動体毎に厚さを異ならせるようにしてもよい。また、側壁１２の内側に位置する第２振動体２０−２〜第５振動体２０−５については、側壁１２の断面形状である正方形とは異なる形状（長方形、多角形など）としてもよく、また、第２振動体２０−２〜第５振動体２０−５毎に形状を異ならせてもよい。また、本実施形態においても、底面部１１と第２振動体２０−２との間に多孔質の吸音材を配置してもよい。
【００３４】
［第３実施形態］
次に本発明の第３実施形態に係る吸音構造体１Ｂについて説明する。
図７は、吸音構造体１Ｂの外観図、図８は、吸音構造体１Ｂの分解斜視図、図９は吸音構造体１ＢのＢ−Ｂ線断面矢視図である。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、吸音構造体１Ｂの寸法を実際の寸法とは異ならせてある。
【００３５】
（各部の構成）
吸音構造体１Ｂは、図に示したように側壁１２、第１振動体２０−１１および第２振動体２０−１２で構成されている。
側壁１２は、第１実施形態の側壁１２と同じ構成である。第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２は、合成樹脂を薄い膜状にしたものであり、形状が正方形となっている。第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２は、弾性を有しており、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。
【００３６】
（全体構成）
吸音構造体１Ｂにおいては、側壁１２の一方の開口部に第２振動体２０−１２が固着され、もう一方の開口部に第１振動体２０−１１が固着されて第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２が平行となっている。
そして、吸音構造体１Ｂは、いずれか一方の振動体が車室や音響室などの部屋の境界面の側に向けられ、境界面の側に向けられた振動体と境界面との間に空間（空気層）が形成されるようにして配置される。
なお、吸音構造体１Ｂを境界面から離れた位置に配置する方法としては、一例として柱状の支持部材の一方の端部を吸音構造体１Ｂの四隅に固着し、支持部材のもう一方の端部を境界面に固着して振動体と境界面との間に空間を形成する方法などがある。
【００３７】
図９のように吸音構造体１Ｂを境界面から離して配置した吸音構造では、第１振動体２０−１１、側壁１２および第２振動体２０−１２とで囲まれて第１振動体２０−１１の背後には長方体の形状に区画された第１空気層３０−１が位置し、第２振動体２０−１２と境界面との間に第２空気層３０−２が位置する。
なお、本実施形態において第１空気層３０−１は密閉されているが、側壁１２に孔を設けて第１空気層３０−１が吸音構造１の外側の空間と通じるようにしてもよい。
【００３８】
吸音構造体１Ｂを境界面から離した構成の吸音構造においても、第１振動体２０−１１および第２振動体２０−１２という２つの振動体と、第１空気層３０−１および第２空気層３０−２という２つの空気層があるため、第１実施形態と同様にバネマス系の吸音メカニズムが複数形成される。
そして、複数の吸音メカニズム毎に吸音率のピークが発現し、各吸音メカニズムでは質量成分やバネ成分が各々異なるため、吸音率がピークとなる音の周波数帯も各吸音メカニズムで異なる。つまり、図９のように吸音構造体１Ｂを境界面から離れた位置に配置した吸音構造においても、広帯域で効率よく吸音を行うことができる。
【００３９】
図１０の（１）のグラフは、吸音構造体１Ｂにおいて、第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２の素材をＰＶＣ（polyvinyl chloride：ポリ塩化ビニル）として厚さを０．５［ｍｍ］とし、第１空気層３０−１の縦と横の大きさが１００［ｍｍ］×１００［ｍｍ］で厚さが１０［ｍｍ］であり、第２空気層３０−２の厚さが２０［ｍｍ］の吸音構造（図１１（ａ））のランダム入射吸音率のオクターブ分析（１／３オクターブバンド）の測定結果を示したグラフである。
なお、比較のため図１０においては、第１振動体２０−１１の素材をＰＶＣとして厚さを０．５［ｍｍ］とし、第２振動体２０−１２に替えて底面部１１を側壁１２に固着し、第１空気層３０−１の縦と横の大きさが１００［ｍｍ］×１００［ｍｍ］で第１空気層３０−１の厚さが３０［ｍｍ］であり、第２空気層３０−２を備えない吸音構造（図１１（ｂ））のランダム入射吸音率の測定結果のグラフ（図１０の（２）のグラフ）も示している。
【００４０】
図１１（ｂ）に示したように、振動体が第１振動体２０−１１のみで第１空気層３０−１の厚さを厚くした場合には、４００［Ｈｚ］付近で吸音率のピークが表れていることが分かる。
一方、図１１（ａ）に示した吸音構造の場合には、図１１（ｂ）のように第１空気層３０−１の厚さを厚くした構成と比較すると、４００［Ｈｚ］に加えて３１５［Ｈｚ］付近でも吸音率が高くなっており、図１１（ｂ）の構成より広い帯域で吸音が行えていることが分かる。
また、図１０（ａ）に示した本実施形態に係る吸音構造では、図１１（ｂ）に示した吸音構造体より薄い吸音構造体で低域の音を吸音することが可能となっており、小さな体積の吸音構造体で効率良く吸音ができるという効果も得られる。
【００４１】
なお、吸音構造体１Ｂを各種部屋の境界面から離れた位置に配置した吸音構造でも、各振動体の共振周波数以外の音波は、各振動体を透過する成分と各振動体に反射される成分に別れ、吸音構造体１と同様にして少しずつ位相のずれた多重反射波が形成される。そして、この反射波が音場に到達すると、音場における定在波や部屋の固有振動モードが緩和され、吸音だけでなく車室や音響室などの部屋の騒音を低減することもできる。
【００４２】
（第３実施形態の変形例）
上述した吸音構造体１Ｂにおいては、第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２との間に多孔質の吸音材を配置するようにしてもよい。
【００４３】
上述した吸音構造体１Ｂでは、第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２が平行となっているが、図１２（ａ）に示したように、断面で見て第１振動体２０−１１が第２振動体２０−１２に対して所定の角度を為して非平行となるようにしてもよい。
なお、図１２（ａ）に示した吸音構造体を配置する場合、図１２（ａ）に示したように第２振動体２０−１２が境界面と平行になるように配置してもよく、図１２（ｂ）に示したように第１振動体２０−１１が境界面と平行になるように配置してもよい。
また、図１２（ｃ）に示したように第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２の両方が境界面と平行にならないように配置してもよい。
なお、振動体を境界面と平行にしないという観点では、第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２が平行な吸音構造体について、図１２（ｄ）に示したように第１振動体２０−１１と第２振動体２０−１２の両方が境界面と平行にならないように配置してもよい。
【００４４】
また、上述した実施形態では、第２振動体２０−１２は板状で平面となっているが、図１３（ａ）に示した第２振動体２０−１３のように断面で見て上下に起伏のある形状としてもよい。なお、第２振動体２０−１３の起伏は正弦波や方形波のように周期的に規則的な起伏であってもよいし、不規則な起伏であってもよい。
また、図１３（ａ）に示した吸音構造体を配置する場合、第１振動体２０−１１が境界面に対して平行となるようにしてもよく、第１振動体２０−１１が境界面に対して平行にならないようにしてもよい。
また、図１３（ａ）に示した吸音構造体を使用する場合、第１振動体２０−１１を境界面に平行に対向させ、第２振動体２０−１３を音場に向けて配置するようにしてもよく、また、第１振動体２０−１１を境界面に対向させる場合、第１振動体２０−１１が境界面に対して平行にならないように対向させて、第２振動体２０−１３を音場に向けて配置するようにしてもよい。
【００４５】
また、上述した実施形態では、平面となっている境界面に対向させて吸音構造体１Ｂを配置しているが、図１３（ｂ）に示したように断面で見て起伏のある非平面の境界面に対向させて吸音構造体１Ｂを配置するようにしてもよい。
また、吸音構造体１Ｂにおいても、側壁１２の内側に複数の振動体を固着して、側壁１２の内側に複数の空気層を設けるようにしてもよい。
【００４６】
［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。
【００４７】
本発明において振動体は、弾性を有して振動するのであれば、板状または膜の形状（フィルム状やシート状）のいずれであってもよい。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。
【００４８】
本発明においては、振動体の素材は塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート、ポリエステル、合成ゴム（イソプレンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴム、ブタジエンスチレン共重合体、共重合体ポリマなど）、ポリアミドなど有機高分子を主体とするものであってもよく、また、シリコーンゴムなど無機高分子を主体とするものであってもよい。
また、これらの素材においては、有機低分子（可塑剤、架橋剤、架橋促進剤、酸化防止剤）や、無機充填剤がふくまれていてもよい。
【００４９】
また、筐体１０の素材は、ＡＢＳではなく、ポリプロピレン、ポリアミドなどの熱可塑性プラスチック、エポキシ樹脂などの熱硬化性プラスチック、繊維強化プラスチックなど他の素材であってもよい。
【００５０】
上述した本発明に係る吸音構造体は、上方から見た時の形状が正方形となっているが、上方から見た時の形状が、長方形、台形、多角形、円形、楕円形など、他の形状となるように振動体や筐体を形成してもよい。
【００５１】
なお、上述した実施形態または変形例に係る吸音構造体を配置する場合、大きさの同じ吸音構造体を複数組み合わせた吸音体群を配置してもよい。
また、吸音構造体を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造体毎に振動体の素材や厚さ、密度、ヤング率、損失正接（tanδ）を異ならせてもよい。
また、吸音構造体を複数組み合わせる場合には、吸音構造体毎に空気層の厚さを異ならせてもよい。また、空気層のサイズを各々異ならせてもよく、空気層の厚さとサイズの両方を各々異ならせてもよい。
【００５２】
また、本発明に係る吸音構造体においては、筐体１０の内部を図１４に示したように仕切部材１３で格子状に区切り、側壁１２の内側で複数の空気層が形成されるようにしてもよい。
【００５３】
上述した実施形態においては、振動体は、側壁１２に固着されて固定支持されており、固着部位においては変位（移動）も回転も拘束されているが、振動体は、側壁１２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。
【００５４】
上述した本発明に係る吸音構造体を、吸音構造体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。このように吸音構造体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、振動体が振動して騒音のエネルギ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】
【００５５】
【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の断面図である。
【図４】吸音構造１の吸音率の測定結果を示したグラフである。
【図５】吸音率の測定に使用した吸音構造の断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る吸音構造体１Ａの断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る吸音構造体１Ｂの外観図である。
【図８】吸音構造体１Ｂの分解斜視図である。
【図９】吸音構造体１Ｂの断面図である。
【図１０】第３実施形態に係る吸音構造の吸音率の測定結果を示したグラフである。
【図１１】吸音率の測定に使用した吸音構造の断面図である。
【図１２】本発明の変形例に係る吸音構造の断面図である。
【図１３】本発明の変形例に係る吸音構造の断面図である。
【図１４】本発明の変形例に係る吸音構造体の分解図である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１Ａ，１Ｂ・・・吸音構造、１０・・・筐体、１１・・・底面部、１２・・・側壁、１３・・・仕切部材、２０−１〜２０−５，２０−１１〜２０−１３・・・振動体、３０−１，３０−２，３０−１１〜３０−１５・・・空気層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の板状または膜状の振動体を有し、
前記振動体は、振動体間で距離をおいて表面が他の振動体の表面に面し、
振動体と空気層とが交互に積層された吸音構造体。
【請求項２】
前記振動体の数が３つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項３】
少なくとも一つの前記振動体が、面している他の振動体と非平行であることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項４】
少なくとも一つの前記振動体の表面が非平面であることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項５】
前記空気層に多孔質吸音材を有することを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項６】
空気層と交互に重なっている前記複数の振動体のうち最も外側にある２つの振動体の一方に対して非振動体が面していることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の吸音構造体を有し、
当該吸音構造体の振動体が部屋の境界面に面して当該振動体と当該境界面との間に空気層がある吸音構造。
【請求項８】
前記振動体と前記境界面とが非平行であることを特徴とする請求項７に記載の吸音構造。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の吸音構造体を複数組み合わせた吸音構造体群。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の吸音構造体、吸音構造または吸音構造体群を有する音響室。
【請求項１１】
請求項１０に記載の音響室において、当該音響室の境界面が非平面であることを特徴とする音響室。
【請求項１２】
複数の板状または膜状の振動体を、振動体間に距離をおいて表面が他の振動体の表面に面するように配置して振動体と空気層とを交互に重ね、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法。
【請求項１】
複数の板状または膜状の振動体を有し、
前記振動体は、振動体間で距離をおいて表面が他の振動体の表面に面し、
振動体と空気層とが交互に積層された吸音構造体。
【請求項２】
前記振動体の数が３つ以上であることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項３】
少なくとも一つの前記振動体が、面している他の振動体と非平行であることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項４】
少なくとも一つの前記振動体の表面が非平面であることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項５】
前記空気層に多孔質吸音材を有することを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項６】
空気層と交互に重なっている前記複数の振動体のうち最も外側にある２つの振動体の一方に対して非振動体が面していることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項７】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の吸音構造体を有し、
当該吸音構造体の振動体が部屋の境界面に面して当該振動体と当該境界面との間に空気層がある吸音構造。
【請求項８】
前記振動体と前記境界面とが非平行であることを特徴とする請求項７に記載の吸音構造。
【請求項９】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の吸音構造体を複数組み合わせた吸音構造体群。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の吸音構造体、吸音構造または吸音構造体群を有する音響室。
【請求項１１】
請求項１０に記載の音響室において、当該音響室の境界面が非平面であることを特徴とする音響室。
【請求項１２】
複数の板状または膜状の振動体を、振動体間に距離をおいて表面が他の振動体の表面に面するように配置して振動体と空気層とを交互に重ね、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法。
【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】
【公開番号】特開２００９−２９３２５２（Ｐ２００９−２９３２５２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４６８２６（Ｐ２００８−１４６８２６）
【出願日】平成２０年６月４日（２００８．６．４）
【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１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月４日（２００８．６．４）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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