多孔質防音構造体およびその製造方法
【課題】 広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮させる。
【解決手段】 外装板１と多数の貫通穴２ａを有した内装板２とを対向配置して形成されている。内装板２は、板厚、穴径および開口率が貫通穴２ａを流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足するように設定されている。設定条件は、０．３以上の吸音率となる周波数帯域幅が共鳴周波数に対して１０％以上に設定されている。
【解決手段】 外装板１と多数の貫通穴２ａを有した内装板２とを対向配置して形成されている。内装板２は、板厚、穴径および開口率が貫通穴２ａを流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足するように設定されている。設定条件は、０．３以上の吸音率となる周波数帯域幅が共鳴周波数に対して１０％以上に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、騒音発生源からの音を低減する多孔質防音構造体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年においては、多数の貫通穴が板面全体に形成された内装板を外装板に対して空気層を介して対向配置した構成とすることによって、ヘルムホルツ共鳴原理を利用して防音する多孔質防音構造体が注目されている。例えば特開平６-２９８０１４号公報には、ヘルムホルツ共鳴原理の一般式が“ｆ＝（ｃ/２π）×√｛β/（ｔ+１．６ｂ）ｄ｝”であることに着目し、この一般式に基づいて特定の共鳴周波数ｆの騒音を効率良く低減するように構成された多孔質防音構造体が開示されている。尚、上記の一般式は、音速ｃと開口率βと内装板の板厚ｔと穴径ｂと背後空気層厚ｄとをパラメータとして共鳴周波数ｆを示したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のように、ヘルムホルツ共鳴原理の一般式に基づいて構成された多孔質防音構造体では、パラメータの組み合わせ方によっては、共鳴周波数ｆ以外の周波数の騒音に対する吸音率が極めて低くなることがあるため、複数の周波数をピーク成分として含む騒音に対して十分に吸音性能を発揮することができない場合がある。
【０００４】即ち、例えば７５０Ｈｚの共鳴周波数ｆとなるように上述の一般式に基づいてパラメータを決定して吸音率αと周波数との関係を調査したところ、図１１に示すように、共鳴周波数ｆである７５０Ｈｚにおいて吸音率αのピーク値が出現し、このピーク値から急激に吸音率αが低下する吸音特性を示すものがあることが確認された。そして、十分な吸音性能を発揮する吸音率αのしきい値として、“０．３”を設定した場合には、このしきい値における吸音特性の周波数帯域幅が４１Ｈｚになるため、共鳴周波数ｆの７５０Ｈｚに対して６％の帯域幅でしか十分に吸音性能を発揮しないことが確認された。
【０００５】この結果、従来においては、共鳴周波数以外の騒音に対する吸音性能が劣っていたり、或いは、優れた吸音性能のパラメータが得られるまで試作を繰り返さなければならないという問題がある。
【０００６】従って、本発明は、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮する多孔質防音構造体およびその製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１の発明は、外装板と多数の貫通孔を有した内装板とのを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板の板厚、穴径および開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足するように設定されていることを特徴としている。
【０００８】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する板厚、穴径および開口率の内装板により多孔質防音構造体が形成されているため、粘性作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮することになる。これにより、共鳴周波数の騒音の他、この周波数以外の騒音に対しても優れた吸音性能を有することになる。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載の多孔質防音構造体であって、前記設定条件は、０．３以上の吸音率となる周波数帯域幅が共鳴周波数に対して１０％以上に設定されていることを特徴としている。これにより、優れた吸音性能を一層確実に発揮させることができる。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２に記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の開口率が３％以下であることを特徴としている。これにより、十分な吸音性能を有するとともに、貫通穴を減らすことで内装板の作成時間を短縮することができ、製造コストを下げることができる。
【００１１】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であることを特徴としている。
【００１２】上記の構成によれば、粘性作用による吸音性能を有するとともに、貫通穴の直径が１ｍｍよりも大きい場合には、圧力損失に相当する作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を発揮することになる。圧力損失による減衰作用（流速の二乗に比例）は、粘性減衰作用（流速の一乗に比例）と比較して、流速の速い領域における吸音効果が顕著となり、音圧レベルの高い領域、特に、防音対象の７０ｄＢ以上において優れた吸音性能を発揮することになる。
【００１３】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下であることを特徴としている。これにより、空気に粘性作用を確実に発生させることができる。
【００１４】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられていることを特徴としている。これにより、内装板の枚数に応じた共鳴周波数が現れ、特定の周波数近辺だけではなく、複数の周波数帯域の吸音性能を向上させることができるため、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮する。
【００１５】請求項７の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の開口率が３％以下であることを特徴とする多孔質防音構造体である。
【００１６】上記の構成によれば、十分な吸音性能を有するとともに、貫通穴を減らすことで内装板の作成時間を短縮することができ、製造コストを下げることができる。
【００１７】請求項８の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であることを特徴とする多孔質防音構造体である。
【００１８】上記の構成によれば、粘性作用による吸音性能を有するとともに、貫通穴の直径が１ｍｍよりも大きい場合には、圧力損失に相当する作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を発揮することになる。圧力損失による減衰作用（流速の二乗に比例）は、粘性減衰作用（流速の一乗に比例）と比較して、流速の速い領域における吸音効果が顕著となり、音圧レベルの高い領域、特に、防音対象の７０ｄＢ以上において優れた吸音性能を発揮することになる。
【００１９】請求項９の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００２０】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させることによって、粘性作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮することになる。これにより、共鳴周波数の騒音の他、この周波数以外の騒音に対しても優れた吸音性能を有することになる。
【００２１】請求項１０の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられていることを特徴としている。
【００２２】上記の構成によれば、内装板の枚数に応じた共鳴周波数が現れ、特定の周波数近辺だけではなく、複数の周波数帯域の吸音性能を向上させることができるため、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮する。
【００２３】請求項１１の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、該内装板を作成して前記外装板に組み付けることを特徴とする多孔質防音構造体の製造方法である。
【００２４】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する内装板の板厚、穴径および開口率を設計段階で予め求めているため、試行錯誤により好適な板厚や穴径等の設計条件を求める場合よりも、短期間および低コストで優れた吸音性能を有した多孔質防音構造体を完成することが可能になる。
【００２５】請求項１２の発明は、外装板と多数の穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、防音対象の音源が７０ｄＢ以上として前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、少なくとも前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下として前記内装板を作成して前記外装板に組み付けることを特徴とする多孔質防音構造の製造方法である。
【００２６】上記の構成によれば、防音対象の音源が７０ｄＢ以上として空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する内装板の板厚、穴径及び開口率を設計段階で予め求めた後、少なくとも貫通穴の直径が３ｍｍ以下としているため、試行錯誤により好適な板厚や穴径等の設計条件を求める場合よりも、短期間および低コストで優れた吸音性能を有した多孔質防音構造体を完成することが可能になる。また、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であるため、騒音源に応じた多孔質防音構造体を提供することが可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし図１０に基づいて以下に説明する。
【００２８】本実施の形態に係る多孔質防音構造体は、従来の吸音部材が用いられる部位に同様に適用することができるものであり、例えば内側の吸音と外側の遮音とを実現する防音囲の構成パネルとしてモータやギヤ等の多種多様の騒音源に対して使用される。また、ホールや居室等の吸音板としても適用できる。
【００２９】多孔質防音構造体は、図１に示すように、例えば騒音が問題となるような外部に面した外装板１と、音源側に面した内装板２とを有している。これらの外装板１および内装板２は、鉄やアルミニウム等の金属や合成樹脂により形成されている。尚、外装板１および内装板２は、リサイクル時の分別処理を不要にするように、同一の材質で形成されていることが望ましい。
【００３０】上記の外装板１と内装板２とは、空気層３を介して対向配置されている。また、内装板２には、円形状の貫通穴２ａが多数形成されている。そして、空気層３の厚層ｄ、開口率β、板厚ｔおよび穴径ｂからなるパラメータは、内装板２の貫通穴２ａを通過する空気に対して粘性作用を生じさせるように設定されている。これにより、これらのパラメータで形成された多孔質防音構造体は、空気に粘性作用を生じさせることによって、吸音率が０．３以上となる周波数帯域幅が共鳴周波数ｆに対して１０％以上となる吸音特性を有している。
【００３１】即ち、多孔質防音構造体のパラメータは、上記の吸音特性を有するように、層厚ｄが１０ｍｍ〜５０ｍｍの場合において、開口率βが３％以下、板厚ｔが０．３ｍｍ以上および穴径ｂが０．８ｍｍ以下の設計条件を基準として設定されている。尚、吸音率が０．３以上となる周波数帯域幅は、開口率βが小さく、板厚ｔが厚く、穴径ｂが小さくなるのに従って拡大する傾向にある。
【００３２】具体的には、層厚ｄが２５ｍｍ、開口率βが１％、板厚ｔが０．３ｍｍおよび穴径ｂが０．５ｍｍのパラメータに設定された場合には、図２に示すように、１１００Ｈｚの共鳴周波数ｆに対して９７％となる１０６７Ｈｚの周波数帯域幅の吸音特性を有した多孔質防音構造体となる。
【００３３】また、層厚ｄが２５ｍｍ、開口率βが１％、板厚ｔが１．０ｍｍおよび穴径ｂが０．５ｍｍのパラメータに設定された場合には、図３に示すように、７５０Ｈｚの共鳴周波数ｆに対して１０７％となる８０６Ｈｚの周波数帯域幅の吸音特性を有した多孔質防音構造体となる。
【００３４】尚、空気に粘性作用が生じると、大きな吸音率の周波数帯域幅が拡大する理由は、空気の粘性作用により空気の振動に減衰性が発生するためである。
【００３５】上記の構成において、多孔質防音構造体の製造方法について説明する。先ず、吸音対象となる騒音が、どのようなピーク成分の周波数特性を有しているのかが実測または推定される。そして、ピーク成分を含む周波数帯域幅の吸音率が０．３以上となる吸音特性となるように、層厚ｄが１０ｍｍ〜５０ｍｍ、開口率βが３％以下、板厚ｔが０．３ｍｍ以上および穴径ｂが０．８ｍｍ以下の設計条件を基準として空気粘性を考慮してパラメータが求められる。
【００３６】次に、上記のパラメータでもって多孔質防音構造体が試作され、図１に示すように、騒音を発生する音源側に内装板２が位置するように配置される。そして、騒音を発生する音源側にマイクが配置され、音圧レベルを計測することにより吸音性能が確認される。この際、従来の製造方法においては、共鳴周波数ｆにのみ着目したヘルムホルツ共鳴原理の一般式のみに基づいてパラメータを求めていたため、狭い周波数帯域幅でしか十分な吸音性能を発揮しないパラメータを選択する場合があった。これにより、パラメータが不適切であると判定される確率が高いものになっていたため、試作を何回も繰り返し行わねばならないことがあった。
【００３７】これに対し、本実施形態の製造方法によれば、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を発揮するパラメータを設計段階で予め求めているため、試作後の吸音性能の試験で不適切であると判定される確率が非常に小さなものとなる。この結果、試作回数を低減することができるため、短期間および低コストで所望の多孔質防音構造体を得ることができる。
【００３８】次に、上記の設計条件の導出方法について説明する。板厚ｔが０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍに対して穴径ｂを０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、３．０ｍｍ、開口率βを１％、３％、５％とした場合の吸音率を求めた。この結果、図４に示すように、板厚ｔが０．３ｍｍの場合においては、穴径ｂが０．５ｍｍ以下であって、開口率βが３％以下のときに、吸音率が０．３以上になることが確認された。また、図５に示すように、板厚ｔが０．５ｍｍの場合においては、穴径ｂが０．８ｍｍ以下であって開口率βが３％以下のときに、吸音率が０．３以上になることが確認された。また、図６に示すように、板厚ｔが１．０ｍｍの場合においては、穴径ｂが０．８ｍｍ以下であって開口率βが５％以下のときに、吸音率が０．３以上になることが確認された。
【００３９】これらの結果に基づいて吸音率が０．３以上になるパラメータの設計条件を求めたところ、層厚が１０ｍｍ〜５０ｍｍの場合において、開口率βが３％以下、板厚ｔが０．３ｍｍ以上および穴径ｂが０．８ｍｍ以下であることが導き出された。
【００４０】また、空気に粘性作用を生じさせることによって、吸音率が０．３以上となる周波数帯域が共鳴周波数ｆに対して１０％以上となる吸音特性を有するように、対象音源が７０ｄＢ以上の場合において、開口率βが３％以下、穴径ｂが３ｍｍ以下の設計条件を基準として設定されることも可能である。
【００４１】上記の設計条件の導出方法について説明する。板厚ｔが０．８ｍｍに対して穴径ｂを２ｍｍ、開口率βを２％とし、背後空気層９５０ｍｍとし、７０ｄＢ〜１１０ｄＢの音圧を入射させた場合の吸音率を求めた。この結果、図７に示すように、音圧レベルが高いほど良好な吸音率を示すことが確認された。
【００４２】また、板厚ｔが０．８ｍｍに対して穴径ｂを３ｍｍ、背後空気層を３０ｍｍとし、開口率βを１％、３％、５％とした場合の吸音率と音圧レベルを求めた。この結果、図８に示すように、音圧レベルを高くするほど吸音率が大きくなっていることがわかる。開口率３％の場合は、音圧レベル７０ｄＢあたりから上の音圧範囲で、吸音率０．３以上を達成する。開口率１％の場合は、低い音圧レベルから吸音率０．３以上となっている。
【００４３】これらの結果に基づいて吸音率が０．３以上になるパラメータの設計条件を求めたところ、７０ｄＢ以上であれば、開口率βが３％以下で、穴径ｂが３ｍｍ以下であることが導き出された。
【００４４】以上の通り、貫通穴の穴径が３ｍｍの場合、圧力損失による減衰効果があるため、音圧レベルの高い騒音に対して有効であり、音圧レベルが高い場所の吸音に好適に用いられることになる。
【００４５】次に、図９に示すように、内装板が空気層を介して２枚設けられている多孔質防音構造体について説明する。図９に示す多孔質防音構造体は、図１に示す多孔質防音構造体の内装板２側に、空気層３´を介して、更に多数の貫通穴２ａ´を有する内装板２´が設けられたものである。
【００４６】具体的に、空気層３´の層厚ｄが２０ｍｍ、内装板２´の開口率βが１％、板厚ｔが０．６ｍｍおよび穴径ｂが０．５ｍｍのパラメータに設定された場合には、図１０に示すように、７００Ｈｚ付近の共鳴周波数の他に、１７００Ｈｚ付近の共鳴周波数を有することになり、内装板が１枚である場合と比較して、高い周波数帯域までの広い範囲で、高い吸音率を有することになる。
【００４７】上記の実施形態において、更に内装板の枚数を増やすことにより、設置枚数に対応して、共鳴周波数が増えるため、更に高い周波数までの広い範囲で、高い吸音率を有するものとすることが可能である。なお、多孔板２の貫通穴２ａの位置と、多孔板２´の貫通穴２ａ´の位置は、同じ位置で重なっていても、ずれていても、どちらでもよい。
【００４８】尚、本実施形態においては、内装板２の貫通穴２ａが円形状に形成された場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、楕円形状や矩形状、多角形状、スリット状であっても良い。また、貫通穴２ａは、同一のサイズおよび径に設定されている必要はなく、各種のサイズや径が混在していても良い。そして、各種のサイズや径が混在している場合には、十分な吸音性能を発揮する周波数帯域幅を拡大することができる。
【００４９】また、本実施形態においては、内装板２の板厚、穴径および開口率のパラメータを調整することによって、貫通穴２ａを貫通する空気に粘性作用を発生させるようになっているが、これらのパラメータ中の開口率が３％以下であることが望ましい。さらに、開口率にのみ着目して多孔質防音構造体が構成されていても良い。即ち、多孔質防音構造体は、外装板１と、開口率が３％以下である内装板２とを対向配置して形成されたものであっても良い。そして、このように開口率を３％以下に設定した場合には、図４ないし図６に示すように、貫通穴２ａを流通する空気に粘性作用を発生させることが可能である。
【００５０】また、本実施形態においては、内装板２の板厚、穴径および開口率のパラメータを調整することによって、貫通穴２ａを貫通する空気に粘性作用を発生させるようになっているが、音源対象を７０ｄＢ以上とする場合、これらのパラメータ中の貫通穴２ａの穴径が３ｍｍ以下であることが望ましい。さらに、貫通穴２ａの穴径にのみ着目して多孔質防音構造体が構成されていても良い。即ち、多孔質防音構造体は、外装板１と、直径が３ｍｍ以下の多数の貫通穴２ａを有した内装板２とを対向配置して形成されたものであっても良い。そして、このように貫通穴２ａの穴径を３ｍｍ以下に設定した場合には、図８に示すように、対象音源が７０ｄＢ以上であれば、貫通穴２ａを流通する空気に圧力損失による減衰作用を発生させることができる。
【００５１】また、本実施形態においては、内装板２の板厚、穴径および開口率のパラメータを調整することによって、貫通穴２ａを貫通する空気に粘性作用を発生させるようになっているが、これらのパラメータ中の貫通穴２ａの穴径が１ｍｍ以下であることが望ましい。さらに、貫通穴２ａの穴径にのみ着目して多孔質防音構造体が構成されていても良い。即ち、多孔質防音構造体は、外装板１と、直径が１ｍｍ以下の多数の貫通穴２ａを有した内装板２とを対向配置して形成されたものであっても良い。そして、このように貫通穴２ａの穴径を１ｍｍ以下に設定した場合には、図４ないし図６に示すように、１ｍｍを境として吸音率が急激に立ち上がっていることから、貫通穴２ａを流通する空気に粘性作用を確実に発生させることができる。
【００５２】尚、貫通穴２ａの直径の下限値は、０．２ｍｍであることが好ましい。この理由は、貫通穴２ａの直径が０に近づくと、その吸音率のピークが理論上１．０になるが、現実的には１．０に至ることはなく、直径が０．２ｍｍ以下のように極めて小さくなると、貫通穴２ａの空気の粘性が大きくなりすぎるため、貫通穴２ａ部の空気の流れに対する抵抗が大きくなり、吸音率が却って低下すると考えられるからである。また、直径が０．２ｍｍ以下のように極めて小さくなると、製造が大幅に困難となり、使用環境によってはゴミや埃等により貫通穴２ａが閉鎖し易くなるためである。
【００５３】
【発明の効果】請求項１の発明は、外装板と多数の貫通孔を有した内装板とのを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板の板厚、穴径および開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足するように設定されている構成である。
【００５４】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する板厚、穴径および開口率の内装板により多孔質防音構造体が形成されているため、粘性作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮することになる。これにより、共鳴周波数の騒音の他、この周波数以外の騒音に対しても優れた吸音性能を有するという効果を奏する。
【００５５】請求項２の発明は、請求項１に記載の多孔質防音構造体であって、前記設定条件は、０．３以上の吸音率となる周波数帯域幅が共鳴周波数に対して１０％以上に設定されている構成である。これにより、優れた吸音性能を一層確実に発揮させることができるという効果を奏する。
【００５６】請求項３の発明は、請求項１または２に記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の開口率が３％以下である構成である。これにより、十分な吸音性能を有するとともに、貫通穴を減らすことで内装板の作成時間を短縮することができ、製造コストを下げることができるという効果を奏する。
【００５７】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上である構成である。
【００５８】上記の構成によれば、粘性作用による吸音性能を有するとともに、貫通穴の直径が１ｍｍよりも大きい場合には、圧力損失に相当する作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を発揮することになる。圧力損失による減衰作用（流速の二乗に比例）は、粘性減衰作用（流速の一乗に比例）と比較して、流速の速い領域における吸音効果が顕著となり、音圧レベルの高い領域、特に、防音対象の７０ｄＢ以上において優れた吸音性能を発揮するという効果を奏する。
【００５９】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下である構成である。これにより、空気に粘性作用を確実に発生させるという効果を奏する。
【００６０】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられている構成である。これにより、内装板の枚数に応じた共鳴周波数が現れ、特定の周波数近辺だけではなく、複数の周波数帯域の吸音性能を向上させることができるため、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮する。
【００６１】請求項７の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の開口率が３％以下である構成である。
【００６２】上記の構成によれば、十分な吸音性能を有するとともに、貫通穴を減らすことで内装板の作成時間を短縮することができ、製造コストを下げることができるという効果を奏する。
【００６３】請求項８の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上である構成である。
【００６４】上記の構成によれば、粘性作用による吸音性能を有するとともに、貫通穴の直径が１ｍｍよりも大きい場合には、圧力損失に相当する作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を発揮することになる。圧力損失による減衰作用（流速の二乗に比例）は、粘性減衰作用（流速の一乗に比例）と比較して、流速の速い領域における吸音効果が顕著となり、音圧レベルの高い領域、特に、防音対象の７０ｄＢ以上において優れた吸音性能を発揮するという効果を奏する。
【００６５】請求項９の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下である構成である。
【００６６】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させることによって、粘性作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮することになる。これにより、共鳴周波数の騒音の他、この周波数以外の騒音に対しても優れた吸音性能を有することになるという効果を奏する。
【００６７】請求項１０の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられている構成である。
【００６８】上記の構成によれば、内装板の枚数に応じた共鳴周波数が現れ、特定の周波数近辺だけではなく、複数の周波数帯域の吸音性能を向上させることができるため、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮する。
【００６９】請求項１１の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、該内装板を作成して前記外装板に組み付ける構成である。
【００７０】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する内装板の板厚、穴径および開口率を設計段階で予め求めているため、試行錯誤により好適な板厚や穴径等の設計条件を求める場合よりも、短期間および低コストで優れた吸音性能を有した多孔質防音構造体を完成することが可能になるという効果を奏する。
【００７１】請求項１２の発明は、外装板と多数の穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、防音対象の音源が７０ｄＢ以上として前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、少なくとも前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下として前記内装板を作成して前記外装板に組み付ける構成である。
【００７２】上記の構成によれば、防音対象の音源が７０ｄＢ以上として空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する内装板の板厚、穴径及び開口率を設計段階で予め求めた後、少なくとも貫通穴の直径が３ｍｍ以下としているため、試行錯誤により好適な板厚や穴径等の設計条件を求める場合よりも、短期間および低コストで優れた吸音性能を有した多孔質防音構造体を完成することが可能になるという効果を奏する。また、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であるため、騒音源に応じた多孔質防音構造体を提供することが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】多孔質防音構造体の断面図である。
【図２】吸音特性を示すグラフである。
【図３】吸音特性を示すグラフである。
【図４】板厚が０．３ｍｍの場合における吸音率と穴径と開口率との関係を示すグラフである。
【図５】板厚が０．５ｍｍの場合における吸音率と穴径と開口率との関係を示すグラフである。
【図６】板厚が１．０ｍｍの場合における吸音率と穴径と開口率との関係を示すグラフである。
【図７】穴径３ｍｍの場合における吸音率と音圧レベルとの関係を示すグラフである。
【図８】穴径３ｍｍの場合における音圧レベルと吸音率と開口率との関係を示すグラフである。
【図９】多孔質防音構造体の断面図である。
【図１０】吸音特性を示すグラフである。
【図１１】吸音特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 外装板
２ 内装板
３ａ 貫通穴
４ 空気層
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、騒音発生源からの音を低減する多孔質防音構造体およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年においては、多数の貫通穴が板面全体に形成された内装板を外装板に対して空気層を介して対向配置した構成とすることによって、ヘルムホルツ共鳴原理を利用して防音する多孔質防音構造体が注目されている。例えば特開平６-２９８０１４号公報には、ヘルムホルツ共鳴原理の一般式が“ｆ＝（ｃ/２π）×√｛β/（ｔ+１．６ｂ）ｄ｝”であることに着目し、この一般式に基づいて特定の共鳴周波数ｆの騒音を効率良く低減するように構成された多孔質防音構造体が開示されている。尚、上記の一般式は、音速ｃと開口率βと内装板の板厚ｔと穴径ｂと背後空気層厚ｄとをパラメータとして共鳴周波数ｆを示したものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のように、ヘルムホルツ共鳴原理の一般式に基づいて構成された多孔質防音構造体では、パラメータの組み合わせ方によっては、共鳴周波数ｆ以外の周波数の騒音に対する吸音率が極めて低くなることがあるため、複数の周波数をピーク成分として含む騒音に対して十分に吸音性能を発揮することができない場合がある。
【０００４】即ち、例えば７５０Ｈｚの共鳴周波数ｆとなるように上述の一般式に基づいてパラメータを決定して吸音率αと周波数との関係を調査したところ、図１１に示すように、共鳴周波数ｆである７５０Ｈｚにおいて吸音率αのピーク値が出現し、このピーク値から急激に吸音率αが低下する吸音特性を示すものがあることが確認された。そして、十分な吸音性能を発揮する吸音率αのしきい値として、“０．３”を設定した場合には、このしきい値における吸音特性の周波数帯域幅が４１Ｈｚになるため、共鳴周波数ｆの７５０Ｈｚに対して６％の帯域幅でしか十分に吸音性能を発揮しないことが確認された。
【０００５】この結果、従来においては、共鳴周波数以外の騒音に対する吸音性能が劣っていたり、或いは、優れた吸音性能のパラメータが得られるまで試作を繰り返さなければならないという問題がある。
【０００６】従って、本発明は、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮する多孔質防音構造体およびその製造方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、請求項１の発明は、外装板と多数の貫通孔を有した内装板とのを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板の板厚、穴径および開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足するように設定されていることを特徴としている。
【０００８】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する板厚、穴径および開口率の内装板により多孔質防音構造体が形成されているため、粘性作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮することになる。これにより、共鳴周波数の騒音の他、この周波数以外の騒音に対しても優れた吸音性能を有することになる。
【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載の多孔質防音構造体であって、前記設定条件は、０．３以上の吸音率となる周波数帯域幅が共鳴周波数に対して１０％以上に設定されていることを特徴としている。これにより、優れた吸音性能を一層確実に発揮させることができる。
【００１０】請求項３の発明は、請求項１または２に記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の開口率が３％以下であることを特徴としている。これにより、十分な吸音性能を有するとともに、貫通穴を減らすことで内装板の作成時間を短縮することができ、製造コストを下げることができる。
【００１１】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であることを特徴としている。
【００１２】上記の構成によれば、粘性作用による吸音性能を有するとともに、貫通穴の直径が１ｍｍよりも大きい場合には、圧力損失に相当する作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を発揮することになる。圧力損失による減衰作用（流速の二乗に比例）は、粘性減衰作用（流速の一乗に比例）と比較して、流速の速い領域における吸音効果が顕著となり、音圧レベルの高い領域、特に、防音対象の７０ｄＢ以上において優れた吸音性能を発揮することになる。
【００１３】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下であることを特徴としている。これにより、空気に粘性作用を確実に発生させることができる。
【００１４】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられていることを特徴としている。これにより、内装板の枚数に応じた共鳴周波数が現れ、特定の周波数近辺だけではなく、複数の周波数帯域の吸音性能を向上させることができるため、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮する。
【００１５】請求項７の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の開口率が３％以下であることを特徴とする多孔質防音構造体である。
【００１６】上記の構成によれば、十分な吸音性能を有するとともに、貫通穴を減らすことで内装板の作成時間を短縮することができ、製造コストを下げることができる。
【００１７】請求項８の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であることを特徴とする多孔質防音構造体である。
【００１８】上記の構成によれば、粘性作用による吸音性能を有するとともに、貫通穴の直径が１ｍｍよりも大きい場合には、圧力損失に相当する作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を発揮することになる。圧力損失による減衰作用（流速の二乗に比例）は、粘性減衰作用（流速の一乗に比例）と比較して、流速の速い領域における吸音効果が顕著となり、音圧レベルの高い領域、特に、防音対象の７０ｄＢ以上において優れた吸音性能を発揮することになる。
【００１９】請求項９の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下であることを特徴としている。
【００２０】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させることによって、粘性作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮することになる。これにより、共鳴周波数の騒音の他、この周波数以外の騒音に対しても優れた吸音性能を有することになる。
【００２１】請求項１０の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられていることを特徴としている。
【００２２】上記の構成によれば、内装板の枚数に応じた共鳴周波数が現れ、特定の周波数近辺だけではなく、複数の周波数帯域の吸音性能を向上させることができるため、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮する。
【００２３】請求項１１の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、該内装板を作成して前記外装板に組み付けることを特徴とする多孔質防音構造体の製造方法である。
【００２４】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する内装板の板厚、穴径および開口率を設計段階で予め求めているため、試行錯誤により好適な板厚や穴径等の設計条件を求める場合よりも、短期間および低コストで優れた吸音性能を有した多孔質防音構造体を完成することが可能になる。
【００２５】請求項１２の発明は、外装板と多数の穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、防音対象の音源が７０ｄＢ以上として前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、少なくとも前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下として前記内装板を作成して前記外装板に組み付けることを特徴とする多孔質防音構造の製造方法である。
【００２６】上記の構成によれば、防音対象の音源が７０ｄＢ以上として空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する内装板の板厚、穴径及び開口率を設計段階で予め求めた後、少なくとも貫通穴の直径が３ｍｍ以下としているため、試行錯誤により好適な板厚や穴径等の設計条件を求める場合よりも、短期間および低コストで優れた吸音性能を有した多孔質防音構造体を完成することが可能になる。また、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であるため、騒音源に応じた多孔質防音構造体を提供することが可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし図１０に基づいて以下に説明する。
【００２８】本実施の形態に係る多孔質防音構造体は、従来の吸音部材が用いられる部位に同様に適用することができるものであり、例えば内側の吸音と外側の遮音とを実現する防音囲の構成パネルとしてモータやギヤ等の多種多様の騒音源に対して使用される。また、ホールや居室等の吸音板としても適用できる。
【００２９】多孔質防音構造体は、図１に示すように、例えば騒音が問題となるような外部に面した外装板１と、音源側に面した内装板２とを有している。これらの外装板１および内装板２は、鉄やアルミニウム等の金属や合成樹脂により形成されている。尚、外装板１および内装板２は、リサイクル時の分別処理を不要にするように、同一の材質で形成されていることが望ましい。
【００３０】上記の外装板１と内装板２とは、空気層３を介して対向配置されている。また、内装板２には、円形状の貫通穴２ａが多数形成されている。そして、空気層３の厚層ｄ、開口率β、板厚ｔおよび穴径ｂからなるパラメータは、内装板２の貫通穴２ａを通過する空気に対して粘性作用を生じさせるように設定されている。これにより、これらのパラメータで形成された多孔質防音構造体は、空気に粘性作用を生じさせることによって、吸音率が０．３以上となる周波数帯域幅が共鳴周波数ｆに対して１０％以上となる吸音特性を有している。
【００３１】即ち、多孔質防音構造体のパラメータは、上記の吸音特性を有するように、層厚ｄが１０ｍｍ〜５０ｍｍの場合において、開口率βが３％以下、板厚ｔが０．３ｍｍ以上および穴径ｂが０．８ｍｍ以下の設計条件を基準として設定されている。尚、吸音率が０．３以上となる周波数帯域幅は、開口率βが小さく、板厚ｔが厚く、穴径ｂが小さくなるのに従って拡大する傾向にある。
【００３２】具体的には、層厚ｄが２５ｍｍ、開口率βが１％、板厚ｔが０．３ｍｍおよび穴径ｂが０．５ｍｍのパラメータに設定された場合には、図２に示すように、１１００Ｈｚの共鳴周波数ｆに対して９７％となる１０６７Ｈｚの周波数帯域幅の吸音特性を有した多孔質防音構造体となる。
【００３３】また、層厚ｄが２５ｍｍ、開口率βが１％、板厚ｔが１．０ｍｍおよび穴径ｂが０．５ｍｍのパラメータに設定された場合には、図３に示すように、７５０Ｈｚの共鳴周波数ｆに対して１０７％となる８０６Ｈｚの周波数帯域幅の吸音特性を有した多孔質防音構造体となる。
【００３４】尚、空気に粘性作用が生じると、大きな吸音率の周波数帯域幅が拡大する理由は、空気の粘性作用により空気の振動に減衰性が発生するためである。
【００３５】上記の構成において、多孔質防音構造体の製造方法について説明する。先ず、吸音対象となる騒音が、どのようなピーク成分の周波数特性を有しているのかが実測または推定される。そして、ピーク成分を含む周波数帯域幅の吸音率が０．３以上となる吸音特性となるように、層厚ｄが１０ｍｍ〜５０ｍｍ、開口率βが３％以下、板厚ｔが０．３ｍｍ以上および穴径ｂが０．８ｍｍ以下の設計条件を基準として空気粘性を考慮してパラメータが求められる。
【００３６】次に、上記のパラメータでもって多孔質防音構造体が試作され、図１に示すように、騒音を発生する音源側に内装板２が位置するように配置される。そして、騒音を発生する音源側にマイクが配置され、音圧レベルを計測することにより吸音性能が確認される。この際、従来の製造方法においては、共鳴周波数ｆにのみ着目したヘルムホルツ共鳴原理の一般式のみに基づいてパラメータを求めていたため、狭い周波数帯域幅でしか十分な吸音性能を発揮しないパラメータを選択する場合があった。これにより、パラメータが不適切であると判定される確率が高いものになっていたため、試作を何回も繰り返し行わねばならないことがあった。
【００３７】これに対し、本実施形態の製造方法によれば、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を発揮するパラメータを設計段階で予め求めているため、試作後の吸音性能の試験で不適切であると判定される確率が非常に小さなものとなる。この結果、試作回数を低減することができるため、短期間および低コストで所望の多孔質防音構造体を得ることができる。
【００３８】次に、上記の設計条件の導出方法について説明する。板厚ｔが０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍに対して穴径ｂを０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、３．０ｍｍ、開口率βを１％、３％、５％とした場合の吸音率を求めた。この結果、図４に示すように、板厚ｔが０．３ｍｍの場合においては、穴径ｂが０．５ｍｍ以下であって、開口率βが３％以下のときに、吸音率が０．３以上になることが確認された。また、図５に示すように、板厚ｔが０．５ｍｍの場合においては、穴径ｂが０．８ｍｍ以下であって開口率βが３％以下のときに、吸音率が０．３以上になることが確認された。また、図６に示すように、板厚ｔが１．０ｍｍの場合においては、穴径ｂが０．８ｍｍ以下であって開口率βが５％以下のときに、吸音率が０．３以上になることが確認された。
【００３９】これらの結果に基づいて吸音率が０．３以上になるパラメータの設計条件を求めたところ、層厚が１０ｍｍ〜５０ｍｍの場合において、開口率βが３％以下、板厚ｔが０．３ｍｍ以上および穴径ｂが０．８ｍｍ以下であることが導き出された。
【００４０】また、空気に粘性作用を生じさせることによって、吸音率が０．３以上となる周波数帯域が共鳴周波数ｆに対して１０％以上となる吸音特性を有するように、対象音源が７０ｄＢ以上の場合において、開口率βが３％以下、穴径ｂが３ｍｍ以下の設計条件を基準として設定されることも可能である。
【００４１】上記の設計条件の導出方法について説明する。板厚ｔが０．８ｍｍに対して穴径ｂを２ｍｍ、開口率βを２％とし、背後空気層９５０ｍｍとし、７０ｄＢ〜１１０ｄＢの音圧を入射させた場合の吸音率を求めた。この結果、図７に示すように、音圧レベルが高いほど良好な吸音率を示すことが確認された。
【００４２】また、板厚ｔが０．８ｍｍに対して穴径ｂを３ｍｍ、背後空気層を３０ｍｍとし、開口率βを１％、３％、５％とした場合の吸音率と音圧レベルを求めた。この結果、図８に示すように、音圧レベルを高くするほど吸音率が大きくなっていることがわかる。開口率３％の場合は、音圧レベル７０ｄＢあたりから上の音圧範囲で、吸音率０．３以上を達成する。開口率１％の場合は、低い音圧レベルから吸音率０．３以上となっている。
【００４３】これらの結果に基づいて吸音率が０．３以上になるパラメータの設計条件を求めたところ、７０ｄＢ以上であれば、開口率βが３％以下で、穴径ｂが３ｍｍ以下であることが導き出された。
【００４４】以上の通り、貫通穴の穴径が３ｍｍの場合、圧力損失による減衰効果があるため、音圧レベルの高い騒音に対して有効であり、音圧レベルが高い場所の吸音に好適に用いられることになる。
【００４５】次に、図９に示すように、内装板が空気層を介して２枚設けられている多孔質防音構造体について説明する。図９に示す多孔質防音構造体は、図１に示す多孔質防音構造体の内装板２側に、空気層３´を介して、更に多数の貫通穴２ａ´を有する内装板２´が設けられたものである。
【００４６】具体的に、空気層３´の層厚ｄが２０ｍｍ、内装板２´の開口率βが１％、板厚ｔが０．６ｍｍおよび穴径ｂが０．５ｍｍのパラメータに設定された場合には、図１０に示すように、７００Ｈｚ付近の共鳴周波数の他に、１７００Ｈｚ付近の共鳴周波数を有することになり、内装板が１枚である場合と比較して、高い周波数帯域までの広い範囲で、高い吸音率を有することになる。
【００４７】上記の実施形態において、更に内装板の枚数を増やすことにより、設置枚数に対応して、共鳴周波数が増えるため、更に高い周波数までの広い範囲で、高い吸音率を有するものとすることが可能である。なお、多孔板２の貫通穴２ａの位置と、多孔板２´の貫通穴２ａ´の位置は、同じ位置で重なっていても、ずれていても、どちらでもよい。
【００４８】尚、本実施形態においては、内装板２の貫通穴２ａが円形状に形成された場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、楕円形状や矩形状、多角形状、スリット状であっても良い。また、貫通穴２ａは、同一のサイズおよび径に設定されている必要はなく、各種のサイズや径が混在していても良い。そして、各種のサイズや径が混在している場合には、十分な吸音性能を発揮する周波数帯域幅を拡大することができる。
【００４９】また、本実施形態においては、内装板２の板厚、穴径および開口率のパラメータを調整することによって、貫通穴２ａを貫通する空気に粘性作用を発生させるようになっているが、これらのパラメータ中の開口率が３％以下であることが望ましい。さらに、開口率にのみ着目して多孔質防音構造体が構成されていても良い。即ち、多孔質防音構造体は、外装板１と、開口率が３％以下である内装板２とを対向配置して形成されたものであっても良い。そして、このように開口率を３％以下に設定した場合には、図４ないし図６に示すように、貫通穴２ａを流通する空気に粘性作用を発生させることが可能である。
【００５０】また、本実施形態においては、内装板２の板厚、穴径および開口率のパラメータを調整することによって、貫通穴２ａを貫通する空気に粘性作用を発生させるようになっているが、音源対象を７０ｄＢ以上とする場合、これらのパラメータ中の貫通穴２ａの穴径が３ｍｍ以下であることが望ましい。さらに、貫通穴２ａの穴径にのみ着目して多孔質防音構造体が構成されていても良い。即ち、多孔質防音構造体は、外装板１と、直径が３ｍｍ以下の多数の貫通穴２ａを有した内装板２とを対向配置して形成されたものであっても良い。そして、このように貫通穴２ａの穴径を３ｍｍ以下に設定した場合には、図８に示すように、対象音源が７０ｄＢ以上であれば、貫通穴２ａを流通する空気に圧力損失による減衰作用を発生させることができる。
【００５１】また、本実施形態においては、内装板２の板厚、穴径および開口率のパラメータを調整することによって、貫通穴２ａを貫通する空気に粘性作用を発生させるようになっているが、これらのパラメータ中の貫通穴２ａの穴径が１ｍｍ以下であることが望ましい。さらに、貫通穴２ａの穴径にのみ着目して多孔質防音構造体が構成されていても良い。即ち、多孔質防音構造体は、外装板１と、直径が１ｍｍ以下の多数の貫通穴２ａを有した内装板２とを対向配置して形成されたものであっても良い。そして、このように貫通穴２ａの穴径を１ｍｍ以下に設定した場合には、図４ないし図６に示すように、１ｍｍを境として吸音率が急激に立ち上がっていることから、貫通穴２ａを流通する空気に粘性作用を確実に発生させることができる。
【００５２】尚、貫通穴２ａの直径の下限値は、０．２ｍｍであることが好ましい。この理由は、貫通穴２ａの直径が０に近づくと、その吸音率のピークが理論上１．０になるが、現実的には１．０に至ることはなく、直径が０．２ｍｍ以下のように極めて小さくなると、貫通穴２ａの空気の粘性が大きくなりすぎるため、貫通穴２ａ部の空気の流れに対する抵抗が大きくなり、吸音率が却って低下すると考えられるからである。また、直径が０．２ｍｍ以下のように極めて小さくなると、製造が大幅に困難となり、使用環境によってはゴミや埃等により貫通穴２ａが閉鎖し易くなるためである。
【００５３】
【発明の効果】請求項１の発明は、外装板と多数の貫通孔を有した内装板とのを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板の板厚、穴径および開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足するように設定されている構成である。
【００５４】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する板厚、穴径および開口率の内装板により多孔質防音構造体が形成されているため、粘性作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮することになる。これにより、共鳴周波数の騒音の他、この周波数以外の騒音に対しても優れた吸音性能を有するという効果を奏する。
【００５５】請求項２の発明は、請求項１に記載の多孔質防音構造体であって、前記設定条件は、０．３以上の吸音率となる周波数帯域幅が共鳴周波数に対して１０％以上に設定されている構成である。これにより、優れた吸音性能を一層確実に発揮させることができるという効果を奏する。
【００５６】請求項３の発明は、請求項１または２に記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の開口率が３％以下である構成である。これにより、十分な吸音性能を有するとともに、貫通穴を減らすことで内装板の作成時間を短縮することができ、製造コストを下げることができるという効果を奏する。
【００５７】請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上である構成である。
【００５８】上記の構成によれば、粘性作用による吸音性能を有するとともに、貫通穴の直径が１ｍｍよりも大きい場合には、圧力損失に相当する作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を発揮することになる。圧力損失による減衰作用（流速の二乗に比例）は、粘性減衰作用（流速の一乗に比例）と比較して、流速の速い領域における吸音効果が顕著となり、音圧レベルの高い領域、特に、防音対象の７０ｄＢ以上において優れた吸音性能を発揮するという効果を奏する。
【００５９】請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下である構成である。これにより、空気に粘性作用を確実に発生させるという効果を奏する。
【００６０】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の多孔質防音構造体であって、前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられている構成である。これにより、内装板の枚数に応じた共鳴周波数が現れ、特定の周波数近辺だけではなく、複数の周波数帯域の吸音性能を向上させることができるため、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮する。
【００６１】請求項７の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の開口率が３％以下である構成である。
【００６２】上記の構成によれば、十分な吸音性能を有するとともに、貫通穴を減らすことで内装板の作成時間を短縮することができ、製造コストを下げることができるという効果を奏する。
【００６３】請求項８の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上である構成である。
【００６４】上記の構成によれば、粘性作用による吸音性能を有するとともに、貫通穴の直径が１ｍｍよりも大きい場合には、圧力損失に相当する作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を発揮することになる。圧力損失による減衰作用（流速の二乗に比例）は、粘性減衰作用（流速の一乗に比例）と比較して、流速の速い領域における吸音効果が顕著となり、音圧レベルの高い領域、特に、防音対象の７０ｄＢ以上において優れた吸音性能を発揮するという効果を奏する。
【００６５】請求項９の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下である構成である。
【００６６】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させることによって、粘性作用による空気振動の熱エネルギーへの変換が促進される結果、広い周波数帯域幅で十分な吸音性能を確実に発揮することになる。これにより、共鳴周波数の騒音の他、この周波数以外の騒音に対しても優れた吸音性能を有することになるという効果を奏する。
【００６７】請求項１０の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられている構成である。
【００６８】上記の構成によれば、内装板の枚数に応じた共鳴周波数が現れ、特定の周波数近辺だけではなく、複数の周波数帯域の吸音性能を向上させることができるため、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮する。
【００６９】請求項１１の発明は、外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、該内装板を作成して前記外装板に組み付ける構成である。
【００７０】上記の構成によれば、空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する内装板の板厚、穴径および開口率を設計段階で予め求めているため、試行錯誤により好適な板厚や穴径等の設計条件を求める場合よりも、短期間および低コストで優れた吸音性能を有した多孔質防音構造体を完成することが可能になるという効果を奏する。
【００７１】請求項１２の発明は、外装板と多数の穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、防音対象の音源が７０ｄＢ以上として前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、少なくとも前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下として前記内装板を作成して前記外装板に組み付ける構成である。
【００７２】上記の構成によれば、防音対象の音源が７０ｄＢ以上として空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足する内装板の板厚、穴径及び開口率を設計段階で予め求めた後、少なくとも貫通穴の直径が３ｍｍ以下としているため、試行錯誤により好適な板厚や穴径等の設計条件を求める場合よりも、短期間および低コストで優れた吸音性能を有した多孔質防音構造体を完成することが可能になるという効果を奏する。また、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であるため、騒音源に応じた多孔質防音構造体を提供することが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】多孔質防音構造体の断面図である。
【図２】吸音特性を示すグラフである。
【図３】吸音特性を示すグラフである。
【図４】板厚が０．３ｍｍの場合における吸音率と穴径と開口率との関係を示すグラフである。
【図５】板厚が０．５ｍｍの場合における吸音率と穴径と開口率との関係を示すグラフである。
【図６】板厚が１．０ｍｍの場合における吸音率と穴径と開口率との関係を示すグラフである。
【図７】穴径３ｍｍの場合における吸音率と音圧レベルとの関係を示すグラフである。
【図８】穴径３ｍｍの場合における音圧レベルと吸音率と開口率との関係を示すグラフである。
【図９】多孔質防音構造体の断面図である。
【図１０】吸音特性を示すグラフである。
【図１１】吸音特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 外装板
２ 内装板
３ａ 貫通穴
４ 空気層
【特許請求の範囲】
【請求項１】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板の板厚、穴径および開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足するように設定されていることを特徴とする多孔質防音構造体。
【請求項２】 前記設定条件は、０．３以上の吸音率となる周波数帯域幅が共鳴周波数に対して１０％以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の多孔質防音構造体。
【請求項３】 前記貫通穴の開口率が３％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多孔質防音構造体。
【請求項４】 前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
【請求項５】 前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
【請求項６】 前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられていることを特徴とする請求項１〜５に記載の多孔質防音構造体。
【請求項７】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の開口率が３％以下であることを特徴とする多孔質防音構造体。
【請求項８】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であることを特徴とする多孔質防音構造体。
【請求項９】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする多孔質防音構造体。
【請求項１０】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられていることを特徴とする多孔質防音構造体。
【請求項１１】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、該内装板を作成して前記外装板に組み付けることを特徴とする多孔質防音構造体の製造方法。
【請求項１２】 外装板と多数の穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、防音対象の音源が７０ｄＢ以上として前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、少なくとも前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下として前記内装板を作成して前記外装板に組み付けることを特徴とする多孔質防音構造の製造方法。
【請求項１】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板の板厚、穴径および開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を満足するように設定されていることを特徴とする多孔質防音構造体。
【請求項２】 前記設定条件は、０．３以上の吸音率となる周波数帯域幅が共鳴周波数に対して１０％以上に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の多孔質防音構造体。
【請求項３】 前記貫通穴の開口率が３％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多孔質防音構造体。
【請求項４】 前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
【請求項５】 前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
【請求項６】 前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられていることを特徴とする請求項１〜５に記載の多孔質防音構造体。
【請求項７】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の開口率が３％以下であることを特徴とする多孔質防音構造体。
【請求項８】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下であって、防音対象の音源が７０ｄＢ以上であることを特徴とする多孔質防音構造体。
【請求項９】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記貫通穴の直径が１ｍｍ以下であることを特徴とする多孔質防音構造体。
【請求項１０】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体において、前記内装板が、空気層を介して２枚以上設けられていることを特徴とする多孔質防音構造体。
【請求項１１】 外装板と多数の貫通穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、該内装板を作成して前記外装板に組み付けることを特徴とする多孔質防音構造体の製造方法。
【請求項１２】 外装板と多数の穴を有した内装板とを対向配置して形成された多孔質防音構造体の製造方法において、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させる設計条件を少なくとも満足するように、防音対象の音源が７０ｄＢ以上として前記内装板の板厚、穴径及び開口率を求めた後、少なくとも前記貫通穴の直径が３ｍｍ以下として前記内装板を作成して前記外装板に組み付けることを特徴とする多孔質防音構造の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００３−５０５８６（Ｐ２００３−５０５８６Ａ）
【公開日】平成１５年２月２１日（２００３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−１８８４４４（Ｐ２００１−１８８４４４）
【出願日】平成１３年６月２１日（２００１．６．２１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１５年２月２１日（２００３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年６月２１日（２００１．６．２１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【Ｆターム（参考）】
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