音響パネル及び吸音・遮音装置
【課題】 低周波域においても所望の音響インピーダンスを容易に実現することができる音響パネルを得る。吸音・遮音性及びコンパクト性等の性能向上並びに低コスト化を図ることができる吸音・遮音装置を得る。
【解決手段】 板厚方向に貫通する多数の微細孔２ａ・・・を設けた微細孔板２からなる音響パネル２００であって、該微細孔板２の板厚方向に直交する切断面において、周壁により囲まれる微細孔形状を非円形とする。空気の粘性に起因する摩擦損失を、円形微細孔音響パネルにおける摩擦損失よりも大きくすることができる。また、該音響パネル２００の音響レジスタンスと音響リアクタンスに適切な値を持たせるための設計が容易となる。
【解決手段】 板厚方向に貫通する多数の微細孔２ａ・・・を設けた微細孔板２からなる音響パネル２００であって、該微細孔板２の板厚方向に直交する切断面において、周壁により囲まれる微細孔形状を非円形とする。空気の粘性に起因する摩擦損失を、円形微細孔音響パネルにおける摩擦損失よりも大きくすることができる。また、該音響パネル２００の音響レジスタンスと音響リアクタンスに適切な値を持たせるための設計が容易となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の内装材等に適用される音響パネル、及び、建築物の内装壁、天井又は仕切壁等に適用される吸音・遮音装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の内部に連続気泡を持つ多孔質材料は、該気泡内を音波が流動する時に、壁面との摩擦損失を生じ、音響パネル用吸音材料として使用することができる。ここで、多孔質材料としては、グラスウール等の繊維質材料が使用されることが多い（例えば、非特許文献１の８０ないし８３頁参照。）。また、小さな開孔で外部空間と通じている空洞の内部の空気は単一共振系を形成し、その共振周波数の狭い周波数範囲で吸音作用を持ち、吸音器として利用されている（例えば、非特許文献１の８５ないし８６頁参照。）。
【０００３】
板厚方向に貫通する多数の円形微細孔を備えた、１枚以上の微細孔板を、音源と音響的に剛な壁体との中間に所定距離を隔てて配置する場合において、該微細孔の内部の空気と該微細孔板及び壁体間の空気層とで振動系が形成されるため、該振動系の固有振動数に前記音源の周波数が一致すると共振が生じて前記微細孔の内部の空気が激しく振動することになる。したがって、前記微細孔の内部の管壁面と空気の粘性抵抗による摩擦により音響エネルギーの消耗が発生して吸音効果が生じることから、吸音装置として利用できることが知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
また、本願の発明者により、板厚方向に貫通する多数の円形微細孔を設けた２層以上の音響パネルを所定間隙を介して相対して配置し、これら音響パネルを音源に対して所定距離を隔てて配置して構成させ、前記微細孔からの微量な空気漏れに基づく有効な音響レジスタンスの存在により、広い周波数域にわたって吸音効果を発揮させることができる吸音装置に係る発明がなされている（特願２００３−４１５５７７号参照。以下において、「先願１」という。）。
【０００５】
さらに、本願の発明者により、板厚方向に貫通する多数の円形微細孔を備えた微細孔板と、前記微細孔を設けない無孔板とを密着積層又は所定距離を隔てて相対配置してなる、微細孔付き音響パネルの２枚を、孔明き側を内側にして所定距離を隔てて相対し、共振を生じることなく、高い透過損失を得ることができる吸音・遮音装置に係る発明がなされている（特願２００４−８７４８８号。以下において、「先願２」という。）。
【０００６】
【非特許文献１】前川純一，森本政之，阪上公博著，「建築・環境音響学」，第２版，共立出版 株式会社，２０００年９月２５日，ｐ．８０−８３，ｐ．８５−８６
【非特許文献２】Maa Dah-You, "Potential of microperforated panel absorber", Journal of the Acoustical Society of America,（U.S.A.）, Nov. 1998, Vol.104, No .5, p.2861-2866
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献２の原理に基づく吸音装置は、グラスウールで代表される繊維質吸音材又は多孔質吸音材に比べ、低周波音域においても確実に吸音性能を実現できるものである。また、繊維質の塵埃の発生がないため環境へ悪影響を及ぼすことがなく、微細孔板の材質の制約がないため耐薬品性及び耐温度性等においても優れた特性を持つものである。
【０００８】
しかし、低周波音域において吸音を実現しようとすると、目的とする低周波域において共鳴を発生させる必要があるため、微細孔板と音響的に剛な壁体との間の空気層（中間空気層）の厚さを大きく設定する必要があり、空間的な制約から使用可能な用途が限定されるという問題点がある。
【０００９】
例えば、６３Ｈzの吸音を有効ならしめるためには、微細孔の直径を１．０ｍｍ、微細孔のピッチを１３．０ｍｍ、板厚を３．０ｍｍ、前記中間空気層の厚さを６００ｍｍ程度とする必要があり、この場合には吸音率の最大値は０．９９、吸音率の帯域巾は約３倍を確保できる。これに対して、装置全体のコンパクト化等の要請に応えるべく、前記中間空気層の厚さを１８０ｍｍ程度まで狭めると、最適な吸音性能を実現することが困難となり、微細孔の直径を１．７５ｍｍ、微細孔のピッチを４０ｍｍ、板厚を３．８ｍｍとした場合には、吸音率の最大値は０．９であるものの、吸音率の帯域巾は約１．５倍まで低下する。これは、微細孔板の音響インピーダンスが適切な数値範囲を逸脱してしまったことに起因するものである。
【００１０】
また、先願１及び２記載の発明は、前記特徴を有するものであるが、吸音・遮音装置の、さらなる吸音率、吸音帯域巾及び透過損失等の性能向上、並びに、さらなるコンパクト化及び低コスト化等の観点からは、改善の余地があるものである。
【００１１】
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであり、音響パネルの音響レジスタンスと音響リアクタンスに適切な値を持たせるための設計が容易となるため、低周波域においても所望の音響インピーダンスを容易に実現することができる音響パネルを得ることを目的とする。また、吸音・遮音性能の向上並びにコンパクト化及び低コスト化を図ることができる吸音・遮音装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る音響パネルは、前記課題解決のために、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルであって、該微細孔板の板厚方向に直交する切断面において、周壁により囲まれる微細孔形状を非円形としてなるものである。
【００１３】
本発明に係る吸音装置は、前記課題解決のために、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を、音源と壁体との中間に、所定距離を隔てて相対配置した吸音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるものである。
【００１４】
本発明に係る吸音・遮音装置は、前記課題解決のために、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を所定距離を隔てて相対配置した吸音・遮音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるものである。
【００１５】
本発明に係る遮音装置は、前記課題解決のために、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる微細孔音響パネルと前記微細孔を設けない無孔板からなる無孔音響パネルとで一対の音響パネルを構成し、該微細孔音響パネル及び無孔音響パネルを密着積層又は所定距離を隔てて相対配置すると共に、該一対の音響パネルの２組を、それぞれの微細孔音響パネルが相対するように所定距離を隔てて配置した遮音装置において、該微細孔板音響パネルの少なくとも一方を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る音響パネルによれば、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルであって、該微細孔板の板厚方向に直交する切断面において、周壁により囲まれる微細孔形状を非円形としてなるので、空気の粘性に起因する摩擦損失を、円形微細孔音響パネルにおける摩擦損失よりも大きくすることができる。また、該音響パネルの音響レジスタンスと音響リアクタンスに適切な値を持たせるための設計幅が広がると共に設計が容易となるため、低周波域においても所望の音響インピーダンスを容易に実現することができる。さらに、該音響パネルと空気層で構成する吸音・遮音装置において、吸音・遮音性能の向上並びにコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
【００１７】
本発明に係る吸音装置によれば、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を、音源と壁体との中間に、所定距離を隔てて相対配置した吸音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるので、吸音性能の向上並びにコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
【００１８】
本発明に係る吸音・遮音装置によれば、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を所定距離を隔てて相対配置した吸音・遮音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるので、吸音・遮音性能の向上並びにコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
【００１９】
本発明に係る遮音装置によれば、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる微細孔音響パネルと前記微細孔を設けない無孔板からなる無孔音響パネルとで一対の音響パネルを構成し、該微細孔音響パネル及び無孔音響パネルを密着積層又は所定距離を隔てて相対配置すると共に、該一対の音響パネルの２組を、それぞれの微細孔音響パネルが相対するように所定距離を隔てて配置した遮音装置において、該微細孔板音響パネルの少なくとも一方を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるので、遮音性能の向上並びにコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。本発明は、板厚方向に貫通する多数の微細孔が設けられた微細孔板における該微細孔の形状に着目してなされたものであり、以下において、微細孔形状を、板厚方向に直交する平面により切断された断面形状により定義する。すなわち、微細孔形状を、前記平面切断形状において、該微細孔の管壁（周壁）により囲まれる形状により、例えば、該形状が円形の場合の微細孔を円形微細孔、該形状が矩形の場合の微細孔を矩形微細孔という。そして、例えば、円形微細孔が設けられた微細孔板を円形微細孔板、矩形微細孔が設けられた微細孔板を矩形微細孔板という。また、該微細孔形状の面積を微細孔面積という。さらに、各微細孔形状の微細孔板からなる音響パネルを微細孔音響パネルという。
【００２１】
実施の形態１．
本発明は、非円形微細孔が設けられた非円形微細孔板についてのものであるが、先ず、比較検討のために、円形微細孔板について説明する。図３４は、板厚方向に貫通する多数の円形微細孔１ａが設けられた円形微細孔板１で構成した音響パネル（円形微細孔音響パネル）１００を示したものである。非特許文献２によれば、音の周波数をｆ、角周波数をω（＝２πｆ）、虚数単位をｊ、（大気を基準とする）基準化音響レジスタンスをｒ、（大気を基準とする）基準化音響リアクタンスをｍとすると、微細孔１ａが設けられた円形微細孔板１の（大気を基準とする）基準化音響インピーダンスｚは、複素数表現ｚ＝ｒ＋ｊωｍで表すことができる。
【００２２】
図３５は、基準化音響インピーダンスｚの電気的等価回路を示したものである。円形微細孔１ａの直径をｄ、円形微細孔１ａ・・・のピッチをｂ、円形微細孔板１の板厚をｔとすると、音が円形微細孔板１に垂直に入射する場合の基準化音響レジスタンスｒ、及び、基準化音響リアクタンスｍは、それぞれ下記式で表すことができる。
【００２３】
即ち、円形微細孔板１の材質が非金属材料である場合には、次式（数１）ないし（数３）により表すことができる。
【００２４】
【数１】
【００２５】
【数２】
【００２６】
【数３】
【００２７】
また、円形微細孔板１の材質が金属材料である場合には、次式（数４）ないし（数６）により表すことができる。
【００２８】
【数４】
【００２９】
【数５】
【００３０】
【数６】
【００３１】
ここに、ｃは空気中の音速で一般的に３４０ｍ／ｓ、μは空気の動粘性係数で一般的に１．５６・１０―5ｍ2／ｓ、νは空気の熱伝導係数で一般的に２．０・１０―5ｍ2／ｓである。また、（数１）、（数２）、（数４）及び（数５）の右辺第２項は管端補正項である。
【００３２】
円形微細孔板１の諸元として、円形微細孔１ａ・・・の直径ｄ、円形微細孔１ａ・・のピッチｂ、板厚ｔ、及び、材質が金属であるか非金属であるか、を決定すれば、円形微細孔板１の規準化音響インピーダンスｚ、上記式（数１）ないし（数３）又は（数４）ないし（数６）により一意に決定できる。
【００３３】
図３６は、円形微細孔１ａ・・・のピッチｂを５．０ｍｍ、円形微細孔板１の厚さｔを１．０ｍｍ、音の周波数を５００Ｈz、円形微細孔板１の材質を金属とし、円形微細孔１ａ・・・の直径を０．１ｍｍから１．６ｍｍまで変化させた時の、規準化音響レジスタンスｒ及び規準化音響リアクタンスｍの周波数特性を示したものである。
【００３４】
図３６から、規準化音響レジスタンスｒ及び規準化音響リアクタンスｍは、円形微細孔１ａの直径ｄが小さくなるにしたがって単調にかつ急激に増大するが、規準化音響リアクタンスｍの最大値／最小値の比率は１０の２乗であるのに比べて、規準化音響レジスタンスｒの最大値／最小値の比率は１０の４乗以上であり、規準化音響リアクタンスｍに比べて、規準化音響レジスタンスｒが変動する度合が著しく大きいことがわかる。
【００３５】
円形微細孔板１と、厚さＤの空気層から構成される音響系を、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣ及び抵抗Ｒで構成される電気系と対比すれば、規準化音響レジスタンスｒは電気系の抵抗Ｒと、規準化音響リアクタンスｍは電気系のインダクタンスＬと、円形微細孔板１と音響的に剛な壁体間に存在する、又は、円形微細孔板１と円形微細孔板１との間に存在する、厚さＤの空気層の基準化音響キャパシタンス（次式）は電気系のキャパシタンスＣと等価である。
【００３６】
【数７】
【００３７】
図３７は、厚さＤの空気層の基準化音響インピーダンスの電気的等価回路を示したものである。インダクタンスＬとキャパシタンスＣからなる振動系において、共振周波数ｆrは、
【００３８】
【数８】
【００３９】
で計算できるが、共振周波数ｆrを低くするためには、インダクタンスＬとキャパシタンスＣの積が大きくなるようにＬとＣを設定しなければならない。音響系においても同様に、共振周波数を低くするためには、（１）基準化音響リアクタンスを大きくするために微細孔の直径ｄを小さくすること、及び（２）基準化音響キャパシタンスを大きくするために空気層の厚さＤを大きくすることが必要となるが、基準化音響リアクタンスを所望の数値に変化させようとすると、図３６から明らかなように、基準化音響レジスタンスが更に大きく変動してしまうという問題が生じる。
【００４０】
すなわち、円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスは微細孔直径が増加すると急激に減少してしまうが（図３６参照。）、円形微細孔音響パネルの音響リアクタンスの変化の度合は音響レジスタンスの変化の度合に比べれば小さいので、所望の音響レジスタンス及び音響リアクタンスを選定することが困難な場合が度々生じる。
【００４１】
共振周波数における吸音率は、基準化音響レジスタンスに大きく依存し、例えば非特許文献２の原理に基づく吸音装置におけるような音響共振系の場合、吸音率の最大値αは、次式で計算することができる。
【００４２】
【数９】
【００４３】
基準化音響レジスタンスｒを０．１２から８．０まで変化させた時の、吸音率の最大値αの値を図３８に示す。基準化音響レジスタンスｒが０．８から１．２５の範囲ならば、吸音率は１００パーセントに近づくが、ｒが０．８より小さいか、１．２５よりも大きくなれば、吸音率は１００パーセントから急激に低下する。
【００４４】
即ち、吸音率を１００パーセントに近づけるためには、基準化音響レジスタンスｒを１に近い範囲内に保持する必要があるが、基準化音響レジスタンスｒを該範囲内に保持しようとすると、基準化音響リアクタンスｍを変動させる必要があるため、その結果として共振周波数の変動が惹起される。逆に、基準化音響リアクタンスｍを変動しないようにすれば、基準化音響レジスタンスｒの望ましい値を得ることができないため、目的とする吸音率の最大値を得ることができなくなり、その結果として、円形微細孔板１の適切な寸法決定が困難になる。
【００４５】
特に、共振周波数を低くして使用可能な周波数範囲を低周波音域まで拡張するためには、前記（２）のように空気層の厚さＤを大きくすれば良いわけであるが、空気層の厚さＤを大きくすると装置全体の寸法が大きくなるため、装置を設置するための寸法上の制約が生じることになる。
【００４６】
微細孔の基準化音響レジスタンスは、微細孔の管壁（周壁）と管内空気の摩擦によって発生する摩擦損失によって発生するものであり、管壁からの距離が増すにつれて急速に損失が少なくなるという現象は、ハーゲン・ポアズイユの円管内摩擦式として公知である。また、空気に触れる面積が大きくなれば、空気の粘性に起因する摩擦損失が増大する
【００４７】
したがって、微細孔を、例えば図１のような本発明の実施の形態１に係る非円形微細孔とし、アスペクト比（縦横比、例えば、図１のＡ／Ｂ）を調整することで、所望の基準化レジスタンスを設定することができる。そして、微細孔面積を略一定に保持すれば、基準化音響リアクタンスの変化を少なくすることができるので、所望の基準化音響レジスタンスと基準化音響リアクタンスを容易に設定することができる。
【００４８】
このような非円形微細孔板の第１の具体例として、矩形微細孔板について説明する。音波は圧縮性流体の微小振幅の振動であり、その挙動はナヴィエ・ストークスの式及び連続の式によって記述することができる（例えば、エリ・ランダウ，イエ・リフシッツ著（竹内均訳），「流体力学２」，東京図書株式会社，１９７１年，ｐ．２８１参照。）。
【００４９】
図２は、板厚方向に貫通する多数の矩形微細孔２ａが設けられた矩形微細孔板２で構成した音響パネル（矩形微細孔音響パネル）２００を示しており、図３は、矩形微細孔２ａの形状を示す説明図であり、Ｄ1及びＤ2は矩形微細孔管壁の直交する２辺の長さを示している。
【００５０】
直交座標系のｘ軸方向の粒子速度をｕ、ｙ軸方向の粒子速度をｖ、ｚ軸方向の粒子速度をｗ、圧力をＰ、空気の密度をρ、音速をｃ、粘性係数をη、動粘性係数をμ、音の角周波数をω、虚数単位をjとするとき、連続の式は（数１０）で、ナヴィエ・ストークスの式は（数１１）〜（数１３）で表すことができる。
【００５１】
【数１０】
【００５２】
【数１１】
【００５３】
【数１２】
【００５４】
【数１３】
【００５５】
また、（数１４）〜（数１７）のように変数分離を行う。
【００５６】
【数１４】
【００５７】
【数１５】
【００５８】
【数１６】
【００５９】
【数１７】
【００６０】
更に、微細孔板の微細孔は、板厚方向に断面形状が一定であるので、
【００６１】
【数１８】
【００６２】
【数１９】
【００６３】
【数２０】
ということを考慮すれば、（数１３）は、
【００６４】
【数２１】
【００６５】
と書き表すことができる。単位長さ当たりのｚ軸方向の圧力損失Ｐ0は一定で、ｚの増分に対して負速度勾配と見做せるから、
【００６６】
【数２２】
【００６７】
が得られる。故に、（数２１）は、
【００６８】
【数２３】
【００６９】
と書き表すことができて、これが矩形微細孔における音の基本式であり、定数は、
【００７０】
【数２４】
【００７１】
【数２５】
【００７２】
であり、（数２３）は変数ｗについて線形であるから、
【００７３】
【数２６】
【００７４】
と正規化できる。また、微細孔の管壁で粒子速度がゼロになるので、
【００７５】
【数２７】
【００７６】
が境界条件となり、矩形微細孔における音波の挙動、即ち、変数ｗは（数２３）を境界条件（数２７）の元に、一般的には有限差分法などの数値解法を応用して、求めることができる。そして、変数ｗを求めることができれば、微細孔面積の平均粒子速度は（数２８）により計算することができる。
【００７７】
【数２８】
【００７８】
ｚ軸方向の単位長さ当たりの音響インピーダンスは、ｚ軸方向の単位長さ当たりの圧力損失を、粒子速度の平均値で除したものであり、ｚ軸方向の単位長さ当たりの圧力損失を１に正規化した場合のものであることを考慮して、（数２９）のように書き表すことができる。
【００７９】
【数２９】
【００８０】
それ故、微細孔のｚ軸方向の長さがＨ、開孔率がｐ（（数３）参照）である矩形微細孔の基準化音響レジスタンス及び基準化音響リアクタンスは（数３０）〜（数３３）と書き表すことができる。
【００８１】
【数３０】
【００８２】
【数３１】
【００８３】
【数３２】
【００８４】
【数３３】
【００８５】
ここに、（数３０）及び（数３１）において、Ｒeは複素数の実数部を、Ｉmは複素数の虚数部を表し、（数３０）及び（数３１）の第２項は管端補正項であり、ｄeqは、２辺の長さがＤ1及びＤ2である矩形微細孔面積と等しい微細孔面積を持つ円形微細孔の直径である。
【００８６】
上記（数３０）、（数３１）で与えられる基準化音響レジスタンス及び基準化音響リアクタンスは、微細孔板の材質が非金属である場合のものであり、微細孔板の材質が金属である場合は、（数２４）に代えて、
【００８７】
【数３４】
【００８８】
を、（数２６）に代えて、
【００８９】
【数３５】
【００９０】
を、（数３２）に代えて、
【００９１】
【数３６】
【００９２】
を用いて、（数２３）、（数２７）、（数２８）を解いて、（数３０）から基準化音響レジスタンスを、（数３１）から基準化音響リアクタンスを求めれば良い。
【００９３】
円形微細孔音響パネルと矩形微細孔音響パネルとの基準化音響インピーダンスの相違点を、数値例を以って説明する。円形微細孔音響パネル及び矩形微細孔音響パネルの板厚を０．５ｍｍ、微細孔のピッチを５．０ｍｍとし、微細孔面積及び材質（非金属）を等しく設定した場合において、円形微細孔の直径を０．５ｍｍとし、矩形微細孔管壁の短辺に対する長辺の比である矩形微細孔アスペクト比（Ｄ2／Ｄ1）を、１（矩形＃１），２（矩形＃２），・・・，６（矩形＃６）とした場合の基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を図４に、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する矩形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図５に示す。また、同様に、基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を図６に、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する矩形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図７に示す。
【００９４】
図４において、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスは６３Ｈzにおいて０．４であり、２５００Ｈzにおいて０．７８まで増加する。図４から、矩形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスにおいて、矩形微細孔アスペクト比が１（矩形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて０．４７、２５００Ｈzにおいて０．９３と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、該アスペクト比が６（矩形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて１．２６、２５００Ｈzにおいて１．５７と非常に大きな値を持つことがわかる。
【００９５】
図５から、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する矩形微細孔音響パネルの、基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性を見ると、矩形微細孔アスペクト比が１（矩形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて１．１６倍、２５００Ｈzにおいて１．２倍と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、該アスペクト比が６（矩形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて３．１８倍、２５００Ｈzにおいて２．０３倍と非常に大きな値を持ち、中間の周波数帯域において、略直線的な変化をすることがわかる。
【００９６】
図６において、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスは６３Ｈzにおいて４．０６・１０-4であり、２５００Ｈzにおいて３．７６・１０-4まで単調に減少する。図６から、矩形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスにおいて、矩形微細孔アスペクト比が１（矩形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて４．３１・１０-4、２５００Ｈzにおいて３．９５・１０-4と、円形微細孔音響パネルの値よりやや大きい値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響リアクタンスの値が小さくなり、該アスペクト比が６（矩形＃６）の場合、６３Ｈzから５００Ｈzの範囲において４．０８・１０-4、２５００Ｈzにおいて４．０２・１０-4と変化が少ないことがわかる。
【００９７】
図７から、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する矩形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性を見ると、円形微細孔音響パネルの場合より最も乖離している事例が、矩形微細孔アスペクト比が１（矩形＃１）で、４００〜６３０Ｈzにおいて１．０８倍であり、それ以外の事例は、円形微細孔音響パネルの値に殆ど近い値を持っていることがわかる。
【００９８】
要約すれば、（イ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ矩形微細孔音響パネルの音響リアクタンスは、円形微細孔音響パネルの音響リアクタンスと殆ど同じであり、（ロ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ矩形微細孔音響パネルの音響レジスタンスは、矩形微細孔アスペクト比を調整することで、円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスよりも大幅に大きくすることができる。それ故に、所望の基準化音響レジスタンスと基準化音響リアクタンスを持つ、矩形微細孔音響パネルを、容易に実現することができる。
【００９９】
次に、非円形微細孔の第２の具体例として、菱形微細孔板について説明する。図８は、菱形微細孔の形状を示す説明図であり、Ｄ1及びＤ2は菱形微細孔管壁の対角線方向（直交するｘ軸及びｙ軸方向）の対角距離を示している。また、これら対角線の交点をｘ−ｙ座標系の原点とする。
【０１００】
矩形微細孔板の場合と同様に、（数２３）〜（数２６）が成り立ち、また、微細孔の管壁で粒子速度がゼロになることから、第１象限の管壁面上において、
【０１０１】
【数３７】
【０１０２】
第２象限の管壁面上において、
【０１０３】
【数３８】
【０１０４】
第３象限の管壁面上において、
【０１０５】
【数３９】
【０１０６】
第４象限の管壁面上において、
【０１０７】
【数４０】
【０１０８】
が境界条件となり、菱形微細孔における音波の挙動、即ち、変数ｗは（数２３）を境界条件（数３７）〜（数４０）の元に、一般的には有限差分法などの数値解法を応用して、求めることができる。また、直交する対角距離がＤ1及びＤ2である菱形微細孔面積と等しい円形微細孔面積を持つ円形微細孔の直径ｄeqは、次式により求めることができる。
【０１０９】
【数４１】
【０１１０】
矩形微細孔板の場合と同様に、変数ｗを（数２３）〜（数２６）から算出し、微細孔面積の平均粒子速度は（数２８）から、基準化音響レジスタンス及び基準化音響リアクタンスは、（数３０）、（数３１）で算出することができる。
【０１１１】
円形微細孔音響パネルと菱形微細孔音響パネルとの基準化音響インピーダンスの相違点を、数値例を以って説明する。円形微細孔音響パネル及び菱形微細孔音響パネルの板厚を０．５ｍｍ、微細孔のピッチを５．０ｍｍとし、微細孔面積及び材質（非金属）を等しく設定した場合において、円形微細孔の直径を０．５ｍｍとし、菱形微細孔管壁の短い対角距離に対する長い対角距離の比である菱形微細孔アスペクト比（Ｄ2／Ｄ1）を、１（菱形＃１），２（菱形＃２），・・・，６（菱形＃６）とした場合の基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を図９に、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する菱形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図１０に示す。また、同様に、基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を図１１に、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する菱形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図１２に示す。
【０１１２】
図９において、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスは６３Ｈzにおいて０．４であり、２５００Ｈzにおいて０．７８まで増加する。図９から、菱形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスにおいて、菱形微細孔アスペクト比が１（菱形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて０．４６、２５００Ｈzにおいて０．９３と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、該アスペクト比が６（菱形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて１．２０、２５００Ｈzにおいて１．７９と非常に大きな値を持つことがわかる。
【０１１３】
図１０から、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する菱形微細孔音響パネルの、基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性を見ると、菱形微細孔アスペクト比が１（菱形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて１．１４倍、２５００Ｈzにおいて１．１９倍と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、該アスペクト比が６（菱形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて２．９７倍、２５００Ｈzにおいて２．３２倍と非常に大きな値を持ち、中間の周波数帯域において、略直線的な変化をすることがわかる。
【０１１４】
図１１において、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスは６３Ｈzにおいて４．０６・１０-4であり、２５００Ｈzにおいて３．７６・１０-4まで単調に減少する。図１１から、菱形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスにおいて、菱形微細孔アスペクト比が１（菱形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて４．２７・１０-4、２５００Ｈzにおいて３．９１・１０-4と、円形微細孔音響パネルの値よりやや大きい値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響リアクタンスの値が小さくなり、該アスペクト比が６（菱形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて４．５６・１０-4、２５００Ｈzにおいて４．１５・１０-4と変化が少ないくことがわかる。
【０１１５】
図１２から、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する菱形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性を見ると、６３Ｈz〜２５００Ｈzのすべての周波数域において、菱形微細孔アスペクト比が１から６の領域において、最小値は１．０４倍であり、最大値は１．１４倍という狭い範囲内に存在していることがわかる。
【０１１６】
要約すれば、（イ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ菱形微細孔音響パネルの音響リアクタンスは、円形微細孔音響パネルの音響リアクタンスに殆ど同じであり、（ロ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ菱形微細孔音響パネルの音響レジスタンスは、菱形微細孔アスペクト比を調整することで、円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスよりも大幅に大きくすることができる。それ故に、所望の基準化音響レジスタンスと基準化音響リアクタンスを持つ、菱形微細孔音響パネルを、容易に実現することができる。
【０１１７】
次に、非円形微細孔の第３の具体例として、２等辺３角形微細孔板について説明する。図１３は、菱形微細孔の形状を示す説明図であり、Ｄ及びＨは２等辺３角形微細孔管壁の底辺の長さ及び高さを示している。また、直交座標系のｘ軸を２等辺３角形の底辺上におき、原点を底辺の中点とする。
【０１１８】
矩形微細孔板の場合と同様に、（数２３）〜（数２６）が成り立ち、また、微細孔の管壁で粒子速度がゼロになることから、底辺上において、
【０１１９】
【数４２】
【０１２０】
ｘ≦０の斜辺上において、
【０１２１】
【数４３】
【０１２２】
ｘ＞０斜辺上において、
【０１２３】
【数４４】
【０１２４】
が境界条件となり、２等辺３角形微細孔における音波の挙動、即ち、変数ｗは（数２３）を境界条件（数４２）〜（数４４）の元に、一般的には有限差分法などの数値解法を応用して、求めることができる。また、底辺の距離がＤ、高さがＨである２等辺３角形の矩形微細孔面積と等しい微細孔面積を持つ円形微細孔の直径ｄeqは、次式により求めることができる。
【０１２５】
【数４５】
【０１２６】
矩形微細孔板の場合と同様に、変数ｗを（数２３）〜（数２６）から算出し、微細孔面積の平均粒子速度は（数２８）から、基準化音響レジスタンス及び基準化音響リアクタンスは、（数３０）、（数３１）で算出することができる。
【０１２７】
円形微細孔音響パネルと２等辺３角形微細孔音響パネルとの基準化音響インピーダンスの相違点を、数値例を以って説明する。円形微細孔音響パネル及び２等辺３角形微細孔音響パネルの板厚を０．５ｍｍ、微細孔のピッチを５．０ｍｍとし、微細孔面積及び材質（非金属）を等しく設定した場合において、円形微細孔の直径を０．５ｍｍとし、２等辺３角形菱形微細孔管壁の底辺に対する高さの比である２等辺３角形微細孔アスペクト比（Ｈ／Ｄ）を、０．８７（３角形＃１），１．７３（３角形＃２），２．６０（３角形＃３），３．４６（３角形＃４），４．３３（３角形＃５），５．２０（３角形＃６）とした場合の基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を図１４に、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図１５に示す。また、同様に、基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を図１６に、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図１７に示す。
【０１２８】
図１４において、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスは６３Ｈzにおいて０．４であり、２５００Ｈzにおいて０．７８まで増加する。図１４から、２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスにおいて、２等辺３角形微細孔アスペクト比が０．８７（３角形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて０．４６、２５００Ｈzにおいて０．８９と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、３角形アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、３角形アスペクト比が５．２０（３角形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて１．０、２５００Ｈzにおいて１．５０と非常に大きな値を持つことがわかる。
【０１２９】
図１５から、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの、基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性を見ると、２等辺３角形微細孔アスペクト比が０．８７（３角形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて１．１４倍、２５００Ｈzにおいて１．１５倍と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、３角形アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、３角形アスペクト比が５．２０（３角形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて２．４７倍、２５００Ｈzにおいて２．９４倍と非常に大きな値を持ち、中間の周波数帯域において、略直線的な変化をすることがわかる。
【０１３０】
図１６において、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスは６３Ｈzにおいて４．０６・１０-4であり、２５００Ｈzにおいて３．７６・１０-4まで単調に減少する。図１６から、２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスにおいて、２等辺３角形微細孔アスペクト比が０．８７（３角形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて３．９８・１０-4、２５００Ｈzにおいて３．６０・１０-4と、円形微細孔音響パネルの値よりやや小さい値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響リアクタンスの値が大きくなり、該アスペクト比が５．２０（３角形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて４．１７・１０-4、２５００Ｈzにおいて３．８０・１０-4と円形微細孔音響パネルの値に近づくことがわかる。
【０１３１】
図１７から、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性を見ると、６３Ｈz〜２５００Ｈzのすべての周波数域において、２等辺３角形微細孔アスペクト比が０．８７（３角形＃１）から５．２０（３角形＃６）の領域において、最小値は０．９６倍であり、最大値は１．０４倍という狭い範囲内に存在していることがわかる。
【０１３２】
要約すれば、（イ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ２等辺３角形微細孔音響パネルの音響リアクタンスは、円形微細孔音響パネルの音響リアクタンスと殆ど同じであり、（ロ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ２等辺３角形微細孔音響パネルの音響レジスタンスは、２等辺３角形微細孔アスペクト比を調整することで、円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスよりも大幅に大きくすることができる。それ故に、所望の基準化音響レジスタンスと基準化音響リアクタンスを持つ、２等辺３角形微細孔音響パネルを、容易に実現することができる。
【０１３３】
以上のとおり、本発明の非円形微細孔音響パネルにおいて、該非円形微細孔は、微細孔面積が等しい円形微細孔よりも微細孔の管壁（周壁）が空気に触れる面積が大きくなり、さらに、アスペクト比を大きくすると該面積が増加する。そして、アスペクト比が大きくなれば、微細孔がより細長くなるため、空気に触れる面積が大きい対向面間の距離が狭くなる。よって、空気の粘性に起因する摩擦損失を、円形微細孔音響パネルにおける摩擦損失よりも大きくすることができて、前記のような音響レジスタンスの調整幅を広げることができる。
【０１３４】
以上の説明においては、非円形微細孔形状を、矩形、菱形、２等辺３角形等の細長形状（縦横の長さが異なる形状）として、該細長形状のアスペクト比を変えることにより非円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスを調整する場合を説明したが、本発明の微細孔形状はこのような場合に限定されるものではない。すなわち、例えば非円形微細孔として任意の微細孔形状のアスペクト比を変えることにより、非円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスを調整することができる。
【０１３５】
また、以上の説明においては、非円形微細孔のアスペクト比を変えることにより非円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスを調整する場合を説明したが、非円形微細孔を十字形、星形、歯車形、楕円形等としてもよい。このような形状によっても、微細孔面積が等しい円形微細孔よりも微細孔の管壁（周壁）が空気に触れる面積が大きくなり、さらに、微細孔の細長い部分の存在により、空気に触れる面積が大きい対向面間の距離が狭くなる。よって、空気の粘性に起因する摩擦損失を、円形微細孔音響パネルにおける摩擦損失よりも大きくすることができて、前記のような音響レジスタンスの調整幅を広げることができる。
【０１３６】
以上のように、本発明の非円形微細孔は、微細孔面積に対して該微細孔の周の長さ（該微細孔を形成する管壁（周壁）の内周の長さ）を長くすることにより、該非円形微細孔を通過する空気の粘性に起因する摩擦損失を増大させるものである。そして、非円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスと音響リアクタンスに適切な値を持たせるための設計幅が広がると共に設計が容易となるものである。したがって、該音響パネルと空気層で構成する吸音・遮音装置の性能向上を図ることが容易となる。なお、本発明の非円形微細孔は、レーザー又はパンチ等により形成することができる。
【０１３７】
実施の形態２．
微細孔音響パネルを、音響的に剛な壁体と音源との中間に、該壁体に対して所定距離Ｄを隔てて配置する時、大気が持つ音響レジスタンス１と、音響パネルが持つ（大気を規準とする）基準化音響レジスタンスｒ（数１）、及び、（大気を規準とする）基準化音響リアクタンスｍ（数２）、微細孔板と該壁体との中間に介在する空気層が持つ（大気を規準とする）基準化音響キャパシタンス（数７）からなる音響系は、図１８に示すような電気的等価回路で表すことができて、この回路は直列共振回路を形成することが知られている。
【０１３８】
図１８の回路に、角周波数ω、音速ｃの音波が上記音響パネルに垂直に入射する時の吸音率は、次式で計算することができる。
【０１３９】
【数４６】
【０１４０】
それ故に、実施の形態１の非円形微細孔音響パネルを用いれば、音響インピーダンスを最適の範囲に設定することができて、円形微細孔音響パネルからなる吸音装置よりも、（イ）吸音率のピーク値を高め、吸音帯域巾を拡大することができて、（ロ）吸音性能を損なうことなく、空気層の厚さを薄くする事ができて、（ハ）吸音性能を損なうことなく、微細孔のピッチを広げることができて、（ニ）吸音性能を損なうことなく、微細孔板の厚さを薄くすることができる。このことを、以下において、数値例にて説明する。
【０１４１】
表１は、１層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の寸法諸元表である。また、表２は、１層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の矩形微細孔面積は表１の円形微細孔面積と等しく、矩形微細孔アスペクト比が、表２の矩形＃１では４．６４、矩形＃２では２．１９である。
【０１４２】
表２の矩形＃１は空気層厚さを表１と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、矩形＃２は空気層厚さを表１よりも薄くして吸音性能を表１と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１４３】
【表１】
【０１４４】
【表２】
【０１４５】
表１及び表２の微細孔音響パネルで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を図１９に示す。矩形＃２（表２）は、円形（表１）よりも、空気層厚さを約３３％薄くすることができ、矩形＃１（表２）は、円形（表１）よりも、吸音帯域巾を約１．３８倍に拡大することができる。また、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表１）よりも、矩形＃１（表２）は約２９％少なく、矩形＃２（表２）は約４３％少なくすることができ、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらに、音響パネルの板厚は、円形（表１）よりも、矩形＃１（表２）は約４２％薄く、矩形＃２（表２）は約１９％薄くすることができ、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１４６】
表３は、２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の寸法諸元表であり、表４は、２層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の矩形微細孔面積は、表３の円形微細孔面積に等しく、矩形微細孔アスペクト比が、表４の矩形＃１では４．１６、矩形＃２では４．３７である。
【０１４７】
表４の矩形＃１は空気層厚さを表３と略同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、矩形＃２は空気層厚さを表３よりも薄くして吸音性能を表３と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものであるが、略全周波数域で、表３よりも優れた吸音性能を持つ。
【０１４８】
【表３】
【０１４９】
【表４】
【０１５０】
表３及び表４の微細孔音響パネルで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を図２０に示す。矩形＃２（表４）は、円形（表３）よりも、空気層厚さを約２０％薄くすることができ、矩形＃１（表４）は、円形（表３）よりも、吸音帯域巾を１．１５倍に拡大することができる。また、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表３）よりも、矩形＃１（表４）は約１５％少なく、矩形＃２（表４）は２７％少なくすることができ、該微細孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらに、音響パネルの板厚は、円形（表３）よりも、矩形＃１（表４）は約２１％薄く、矩形＃２（表４）は約１８％薄くすることができ、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１５１】
以上のように、矩形微細孔音響パネルで構成される吸音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音装置よりも、吸音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、矩形微細孔アスペクト比が約２よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１５２】
表５は、１層菱形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の菱形微細孔面積は、表１の円形微細孔面積に等しく、菱形微細孔アスペクト比が、表５の菱形＃１では４．９８、菱形＃２では２．８３である。表５の菱形＃１は空気層厚さを表１と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、表５の菱形＃２は空気層厚さを表１よりも薄くして吸音性能を表１と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１５３】
【表５】
【０１５４】
表１及び表５の微細孔音響パネルで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を図２１に示す。菱形＃２（表５）は、円形（表１）よりも、空気層厚さを約３３％薄くすることができ、菱形＃１（表５）は、円形（表１）よりも、吸音帯域巾を約１．３８倍に拡大することができる。また、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表１）よりも、菱形＃１（表５）は約１４％少なく、菱形＃２（表５）は約５８％少なくすることができて、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらに、音響パネルの板厚は、円形（表１）よりも、菱形＃１（表５）は約３１％薄く、菱形＃２（表５）では４６％薄くすることができて、板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１５５】
以上のように、菱形微細孔音響パネルで構成される吸音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音装置よりも、吸音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、菱形微細孔アスペクト比が約２．８よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１５６】
表６は、１層２等辺３角形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の２等辺３角形微細孔面積は、表１の円形微細孔面積に等しく、２等辺３角形微細孔アスペクト比は、表６の設計＃１では５．０、設計＃２では１．４１である。
【０１５７】
表６の２等辺３角形＃１は空気層厚さを表１と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、表６の２等辺３角形＃２は空気層厚さを表１よりも薄くして吸音性能を表１と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１５８】
【表６】
【０１５９】
表１及び表６の微細孔音響パネルで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を図２２に示す。２等辺３角形＃２（表６）は、円形（表１）よりも、空気層厚さを約３３％薄くすることができ、２等辺３角形＃１（表６）は、円形（表１）よりも、吸音帯域巾を約１．３８倍に拡大することができる。また、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表１）よりも、２等辺３角形＃１（表６）は約３７％少なく、２等辺３角形＃２（表６）は約４９％少なくすることができて、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらに、音響パネルの板厚は、円形（表１）よりも、２等辺３角形＃１（表６）は約５９％薄く、２等辺３角形＃２（表６）は約２６％薄くすることができて、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１６０】
以上のように、２等辺３角形微細孔音響パネルで構成される吸音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音装置よりも、吸音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、２等辺３角形微細孔アスペクト比が約１．４よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１６１】
実施の形態３．
微細孔音響パネルの２枚以上を所定距離を隔てて相対配置し、これら音響パネルを音源に対して所定距離を隔てて配置してなる、先願１の吸音・遮音装置によれば、２層の音響パネルで構成される吸音・遮音装置（音響系の電気的等価回路が図２３にて示される）において、１番目の音響パネルの基準化音響レジスタンスをｒ1、基準化音響リアクタンスをｍ1、２番目の音響パネルの基準化音響レジスタンスをｒ2、基準化音響リアクタンスをｍ2、２層の音響パネルの間隔をＤ1、音速をｃ、音波の角周波数をωとすると、音波が音響パネルに垂直に入射する場合の音波のエネルギー吸収率Ｐdは、下記（数４７）〜（数５４）で計算できる。
【０１６２】
【数４７】
【０１６３】
【数４８】
【０１６４】
【数４９】
【０１６５】
【数５０】
【０１６６】
【数５１】
【０１６７】
【数５２】
【０１６８】
【数５３】
【０１６９】
【数５４】
【０１７０】
また、上記Ｐ2Aは出力側空気インピーダンスで消費する基準化音響エネルギーであるから、透過損失は、
【０１７１】
【数５５】
【０１７２】
と書き表すことができる。それ故に、音響パネルとして、実施の形態１の非円形微細孔音響パネルを用いれば、先願１の構成の吸音・遮音装置において、円形微細孔音響パネルからなる吸音・遮音装置よりも、（イ）エネルギー吸収率のピーク値を高め、帯域巾を拡大することができて、（ロ）エネルギー吸収性能を損なうことなく、空気層の厚さを薄くする事ができて、（ハ）エネルギー吸収性能を損なうことなく、微細孔のピッチを広げることができて、（ニ）エネルギー吸収性能を損なうことなく、微細孔板の厚さを薄くすることができる。このことを、以下において、数値例にて説明する。
【０１７３】
表７は、２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される先願１の吸音・遮音装置の寸法諸元表であり、表８は、２層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される先願１の吸音・遮音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の矩形微細孔面積は、表７の円形微細孔面積と等しく、矩形微細孔アスペクト比は、表８の矩形＃１では５．４１、矩形＃２では３．２２である。
【０１７４】
表８の矩形＃１は空気層厚さを表７と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、表８の矩形＃２は空気層厚さを表７よりも薄くして、吸音性能を表７と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１７５】
【表７】
【０１７６】
【表８】
【０１７７】
表７及び表８の微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置のエネルギー吸収率の周波数特性の数値計算例を図２４に、透過損失の周波数特性の数値計算例を図２５に示す。矩形＃２（表８）は、円形（表７）よりも、空気層厚さを約１６％薄くすることができる。また、円形（表７）よりも、矩形＃１（表８）は吸音帯域巾を約１．３８倍、矩形＃２（表８）は吸音帯域巾を約１．０９倍に拡大することができる。さらに、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表７）よりも、矩形＃１及び矩形＃２（表８）共に、約２２％少なくすることができ、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらにまた、音響パネルの板厚は、円形（表７）よりも、矩形＃１（表８）は約５４％薄く、矩形＃２（表８）は約２８％薄くすることができ、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１７８】
以上のように、矩形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置よりも、吸音・遮音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、矩形微細孔アスペクト比が約３．２よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１７９】
表９は、２層菱形微細孔音響パネルと空気層とで構成される先願１の吸音・遮音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の矩形微細孔面積は、表７の円形微細孔面積に等しく、菱形微細孔アスペクト比は、表９の菱形＃１では６．０、菱形＃２では３．３４である。
【０１８０】
表９の菱形＃１は空気層厚さを表７と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、表９の菱形＃２は空気層厚さを表７よりも薄くして、吸音性能を表７と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１８１】
表７及び表９の微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を図２６に、透過損失の周波数特性の数値計算例を図２７に示す。菱形＃２（表９）は、円形（表７）よりも、空気層厚さを約６％薄くすることができる。また、円形（表７）よりも、菱形＃１（表９）は吸音帯域巾を約１．３８倍に、菱形＃２（表９）は吸音帯域巾を約１．０９倍に拡大することができる。さらに、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表７）よりも、菱形＃１及び菱形＃２（表９）共に、約２１％少なくすることができ、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらにまた、音響パネルの板厚は、円形（表７）よりも、表９の菱形＃１（表９）は約５４％薄く、菱形＃２（表９）は約２６％薄くすることができ、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１８２】
以上のように、菱形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置よりも、吸音・遮音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、菱形微細孔アスペクト比が約３．３よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１８３】
表１０は、２層２等辺３角形微細孔音響パネルと空気層とで構成される先願１の吸音・遮音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の矩形微細孔面積は、表７の円形微細孔面積と等しく、２等辺３角形微細孔アスペクト比が、表１０の２等辺３角形＃１では４．６５、２等辺３角形＃２では２．７６である。
【０１８４】
表１０の２等辺３角形＃１は空気層厚さを表７と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、表１０の２等辺３角形＃２は空気層厚さを表７よりも薄くして、吸音性能を表７と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１８５】
【表９】
【０１８６】
【表１０】
【０１８７】
表７及び表１０の微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置のエネルギー吸収率の周波数特性の数値計算例を図２８に、透過損失の周波数特性の数値計算例を図２９に示す。２等辺３角形＃２（表１０）は、円形（表７）よりも、空気層厚さを約２．５％薄くすることができる。また、円形（表７）よりも、２等辺３角形＃１（表１０）は、吸音帯域巾を約１．３８倍に、２等辺３角形＃２（表１０）は吸音帯域巾を約１．０９倍に拡大することができる。さらに、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表７）よりも、２等辺３角形＃１（表１０）は約２１％、２等辺３角形＃２（表１０）は約２２％少なくすることができ、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらにまた、音響パネルの板厚は、円形（表７）よりも、２等辺３角形＃１（表１０）は約５４％薄く、２等辺３角形＃２（表１０）では約３７％薄くすることができ、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１８８】
以上のように、２層２等辺３角形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置よりも、吸音・遮音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、２層２等辺３角形微細孔アスペクト比が約２．７よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１８９】
実施の形態４．
微細孔板音響パネルと無孔音響パネルとで一対の音響パネルを構成し、該微細孔板音響パネル及び無孔音響パネルを密着積層又は所定距離を隔てて相対配置すると共に、該一対の音響パネルの２組を、それぞれの微細孔音響パネルが相対するように所定距離を隔てて配置してなる、先願２の遮音装置において、一方の一対の音響パネルの微細孔板の基準化音響レジスタンスをｒ1、基準化音響リアクタンスをｍ1、無孔板の面密度をＭ1、微細孔板と無孔板との間隔をＤ1、他方の一対の音響パネルの微細孔板の基準化音響レジスタンスをｒ2、基準化音響リアクタンスをｍ2、無孔板の面密度をＭ2、微細孔板と無孔板との間隔をＤ3、２層の音響パネルの間隔をＤ2、音速をｃ、音波の角周波数をωとすると、音波が音響パネルに垂直に入射する場合の音波の透過損失ＴＬは、下記（数５６）〜（数６７）で計算できる。
【０１９０】
なお、該遮音装置の音響系の電気的等価回路（図３０）において、Ｚ0、Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3及びＺ4は、其々の回路の接合点から、出力側へのインピーダンスを表している。
【０１９１】
【数５６】
【０１９２】
【数５７】
【０１９３】
【数５８】
【０１９４】
【数５９】
【０１９５】
Ｚ4におけるエネルギー消費Ｐ4及び第１の壁体から第２の壁体への透過損失ＴＬは、
【０１９６】
【数６０】
【０１９７】
【数６１】
【０１９８】
【数６２】
【０１９９】
【数６３】
【０２００】
【数６４】
【０２０１】
【数６５】
【０２０２】
【数６６】
【０２０３】
【数６７】
【０２０４】
で計算することができる。それ故に、音響パネルとして、実施の形態１の非円形微細孔音響パネルを用いれば、先願２の構成の遮音装置において、円形微細孔音響パネルからなる遮音装置よりも、共鳴を起すことなく、より高い透過損失を実現することができる。このことを、以下において、数値例にて説明する。
【０２０５】
表１１は、２層の無孔音響パネルから構成される遮音装置の寸法諸元表（設計例＃４）であり、無孔板の面密度は８ｋｇ／ｍ2、空気層、即ち音響パネルの間隔は６０ｍｍである。表１２は、２層の無孔板、２層の円形微細孔板からなる音響パネル、及び、空気層で構成される、先願２の遮音装置の寸法諸元表（設計例＃１）であり、無孔板の面密度は８ｋｇ／ｍ2、空気層、即ち音響パネルの間隔は６０ｍｍであり、円形微細孔の直径は０．５１ｍｍ、板厚は０．７６ｍｍ、孔のピッチは２０．２７ｍｍであり、無孔板と円形微細孔板は隙間無く密接して、音響パネルを構成し、円形微細孔板側が遮音装置の内側を向いて、配置されている。
【０２０６】
【表１１】
【０２０７】
【表１２】
【０２０８】
表１３は、２層の無孔板、２層の矩形微細孔板からなる音響パネル、及び、空気層で構成される、遮音装置２種類の寸法諸元表（設計例＃２、設計例＃３）であり、これら２種類の矩形微細孔面積は、表１２の円形微細孔面積に等しく、矩形微細孔アスペクト比が、設計例＃２では６．１７であり、設計例＃３では３．５４である。
【０２０９】
また、表１３の無孔板の面密度は８ｋｇ／ｍ2、空気層、即ち音響パネルの間隔は６０ｍｍであり、矩形微細孔板の板厚は０．７６ｍｍ、孔のピッチは設計例＃２では２０．３２ｍｍ、設計例＃３では２０．４ｍｍであり、無孔板と矩形微細孔板は隙間無く密接して、音響パネルを構成し、矩形微細孔板側が遮音装置の内側を向いて、配置されている。
【０２１０】
【表１３】
【０２１１】
図３１は、表１１〜１３の遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図であり、表１１の２層無孔板のみからなる遮音装置（設計例＃４）は、１２５Ｈzにおいて共鳴が起り、透過損失が略ゼロｄＢとなって、遮音が不可能となっていることがわかる。これに対して、表１２の先願２の遮音装置（設計例＃１）は、低周波域から１００Ｈzまでは、略２０ｄＢの透過損失を保ち、共鳴を起すことなく、周波数が増すと共に、透過損失が増加して行く。また、表１３の矩形微細孔板を用いた遮音装置（設計例＃２、設計例＃３）は、３１Ｈzにおける透過損失が、設計例＃２では３０ｄＢ、設計例＃３では２６ｄＢを実現できて、共鳴を起すことなく、周波数が増すと共に、更に大きな透過損失を実現できる。それ故に、本実施の形態において、円形断面微細孔よりも、矩形断面微細孔を用いる方がより高い透過損失を容易に実現できる特長を持つ。
【０２１２】
表１４は、２層の無孔板と、２層の菱形微細孔板からなる音響パネルと、空気層とで構成される、遮音装置２種類の寸法諸元表（設計例＃２、設計例＃３）であり、これら２種類の菱形微細孔面積は、表１２の円形微細孔面積に等しく、菱形微細孔アスペクト比が、設計＃２では５．９６であり、設計＃３では３．５である。
【０２１３】
表１４の無孔板の面密度は８ｋｇ／ｍ2、空気層、即ち音響パネルの間隔は６０ｍｍであり、菱形微細孔板の板厚は０．７５ｍｍ、孔のピッチは設計例＃２では２０．４ｍｍ、設計例＃３では２０．３８ｍｍであり、無孔板と菱形微細孔板は隙間無く密接して、音響パネルを構成し、菱形微細孔板側が遮音装置の内側を向いて、配置されている。
【０２１４】
【表１４】
【０２１５】
図３２は、表１１、表１２、表１４の遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図であり、表１１の２層無孔板のみからなる遮音装置（設計例＃４）は、１２５Ｈzにおいて共鳴が起り、透過損失が略ゼロｄＢとなって、遮音が不可能となっていることがわかる。これに対して、表１４の菱形微細孔板を用いた遮音装置（設計例＃２、設計例＃３）は、３１Ｈzにおける透過損失が、設計例＃２では３１ｄＢ、設計例＃３では２６ｄＢを実現できて、共鳴を起すことなく、周波数が増すと共に、更に大きな透過損失を実現できる。それ故に、本実施の形態において、円形断面微細孔よりも、菱形断面微細孔を用いる方がより高い透過損失を容易に実現できる特長を持つ。
【０２１６】
表１５は、２層の無孔板と、２層の２等辺３角形微細孔板からなる音響パネルと、空気層とで構成される、遮音装置２種類の寸法諸元表（設計例＃２、設計例＃３）であり、これら２種類の２等辺３角形微細孔面積は、表１２の円形微細孔面積に等しく、２等辺３角形微細孔アスペクト比が、設計＃２では５．１４であり、設計＃３では３．０である。
【０２１７】
表１５の無孔板の面密度は８ｋｇ／ｍ2、空気層、即ち音響パネルの間隔は６０ｍｍであり、２等辺３角形微細孔板の板厚は０．７６ｍｍ、孔のピッチは設計例＃２では２０．２１ｍｍ、設計例＃３では２０．３５ｍｍであり、無孔板と２等辺３角形微細孔板は隙間無く密接して、音響パネルを構成し、２等辺３角形微細孔板側が遮音装置の内側を向いて、配置されている。
【０２１８】
【表１５】
【０２１９】
図３３は、表１１、表１２、表１５の遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図であり、表１１の２層無孔板のみからなる遮音装置（設計例＃４）は、１２５Ｈzにおいて共鳴が起り、透過損失が略ゼロｄＢとなって、遮音が不可能となっていることがわかる。これに対して、表１５の２等辺３角形微細孔板を用いた遮音装置（設計例＃２、設計例＃３）は、３１Ｈzにおける透過損失が、設計例＃２では３１ｄＢ、設計例＃３では２６ｄＢを実現できて、共鳴を起すことなく、周波数が増すと共に、更に大きな透過損失を実現できる。それ故に、本実施の形態において、円形断面微細孔よりも、２等辺３角形微細孔を用いる方がより高い透過損失を容易に実現できる特長を持つ。
【図面の簡単な説明】
【０２２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る非円形微細孔の例を示す斜視図である。
【図２】矩形微細孔音響パネルの斜視図である。
【図３】矩形微細孔形状の説明図である。
【図４】矩形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図５】円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する矩形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図６】矩形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図７】円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する矩形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図８】菱形微細孔形状の説明図である。
【図９】菱形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１０】円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する菱形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１１】菱形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１２】円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する菱形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１３】２等辺３角形微細孔形状の説明図である。
【図１４】２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１５】円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１６】２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１７】円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る微細孔音響パネルを音響的に剛な壁体と音源との中間に配置した場合の音響系の電気的等価回路を示す図である。
【図１９】１層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置及び１層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２０】２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置及び２層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２１】１層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置及び１層菱形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２２】１層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置及び１層２等辺３角形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態３に係る２層の音響パネルで構成される吸音・遮音装置の音響系の電気的等価回路を示す図である。
【図２４】２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置及び２層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置のエネルギー吸収率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２５】同じく透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２６】２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置及び２層菱形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置のエネルギー吸収率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２７】同じく透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２８】２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置及び２層２等辺三角形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置のエネルギー吸収率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２９】同じく透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態４に係る２層の音響パネルからなる遮音装置の音響系の電気的等価回路を示す図である。
【図３１】遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図３２】遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図３３】遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図３４】円形微細孔音響パネルの斜視図である。
【図３５】基準化音響インピーダンスｚの電気的等価回路を示す図である。
【図３６】微細孔の直径ｄによる規準化音響レジスタンスｒ及び規準化音響リアクタンスｍの変化を示す図である。
【図３７】厚さＤの空気層の基準化音響インピーダンスの電気的等価回路を示す図である。
【図３８】基準化音響レジスタンスｒによる吸音率の最大値αの変化を示す図である。
【符号の説明】
【０２２１】
１ 円形微細孔板
１ａ 円形微細孔
２ 矩形微細孔板
２ａ 矩形微細孔
１００ 円形微細孔音響パネル
２００ 矩形微細孔音響パネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の内装材等に適用される音響パネル、及び、建築物の内装壁、天井又は仕切壁等に適用される吸音・遮音装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
物体の内部に連続気泡を持つ多孔質材料は、該気泡内を音波が流動する時に、壁面との摩擦損失を生じ、音響パネル用吸音材料として使用することができる。ここで、多孔質材料としては、グラスウール等の繊維質材料が使用されることが多い（例えば、非特許文献１の８０ないし８３頁参照。）。また、小さな開孔で外部空間と通じている空洞の内部の空気は単一共振系を形成し、その共振周波数の狭い周波数範囲で吸音作用を持ち、吸音器として利用されている（例えば、非特許文献１の８５ないし８６頁参照。）。
【０００３】
板厚方向に貫通する多数の円形微細孔を備えた、１枚以上の微細孔板を、音源と音響的に剛な壁体との中間に所定距離を隔てて配置する場合において、該微細孔の内部の空気と該微細孔板及び壁体間の空気層とで振動系が形成されるため、該振動系の固有振動数に前記音源の周波数が一致すると共振が生じて前記微細孔の内部の空気が激しく振動することになる。したがって、前記微細孔の内部の管壁面と空気の粘性抵抗による摩擦により音響エネルギーの消耗が発生して吸音効果が生じることから、吸音装置として利用できることが知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
また、本願の発明者により、板厚方向に貫通する多数の円形微細孔を設けた２層以上の音響パネルを所定間隙を介して相対して配置し、これら音響パネルを音源に対して所定距離を隔てて配置して構成させ、前記微細孔からの微量な空気漏れに基づく有効な音響レジスタンスの存在により、広い周波数域にわたって吸音効果を発揮させることができる吸音装置に係る発明がなされている（特願２００３−４１５５７７号参照。以下において、「先願１」という。）。
【０００５】
さらに、本願の発明者により、板厚方向に貫通する多数の円形微細孔を備えた微細孔板と、前記微細孔を設けない無孔板とを密着積層又は所定距離を隔てて相対配置してなる、微細孔付き音響パネルの２枚を、孔明き側を内側にして所定距離を隔てて相対し、共振を生じることなく、高い透過損失を得ることができる吸音・遮音装置に係る発明がなされている（特願２００４−８７４８８号。以下において、「先願２」という。）。
【０００６】
【非特許文献１】前川純一，森本政之，阪上公博著，「建築・環境音響学」，第２版，共立出版 株式会社，２０００年９月２５日，ｐ．８０−８３，ｐ．８５−８６
【非特許文献２】Maa Dah-You, "Potential of microperforated panel absorber", Journal of the Acoustical Society of America,（U.S.A.）, Nov. 1998, Vol.104, No .5, p.2861-2866
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献２の原理に基づく吸音装置は、グラスウールで代表される繊維質吸音材又は多孔質吸音材に比べ、低周波音域においても確実に吸音性能を実現できるものである。また、繊維質の塵埃の発生がないため環境へ悪影響を及ぼすことがなく、微細孔板の材質の制約がないため耐薬品性及び耐温度性等においても優れた特性を持つものである。
【０００８】
しかし、低周波音域において吸音を実現しようとすると、目的とする低周波域において共鳴を発生させる必要があるため、微細孔板と音響的に剛な壁体との間の空気層（中間空気層）の厚さを大きく設定する必要があり、空間的な制約から使用可能な用途が限定されるという問題点がある。
【０００９】
例えば、６３Ｈzの吸音を有効ならしめるためには、微細孔の直径を１．０ｍｍ、微細孔のピッチを１３．０ｍｍ、板厚を３．０ｍｍ、前記中間空気層の厚さを６００ｍｍ程度とする必要があり、この場合には吸音率の最大値は０．９９、吸音率の帯域巾は約３倍を確保できる。これに対して、装置全体のコンパクト化等の要請に応えるべく、前記中間空気層の厚さを１８０ｍｍ程度まで狭めると、最適な吸音性能を実現することが困難となり、微細孔の直径を１．７５ｍｍ、微細孔のピッチを４０ｍｍ、板厚を３．８ｍｍとした場合には、吸音率の最大値は０．９であるものの、吸音率の帯域巾は約１．５倍まで低下する。これは、微細孔板の音響インピーダンスが適切な数値範囲を逸脱してしまったことに起因するものである。
【００１０】
また、先願１及び２記載の発明は、前記特徴を有するものであるが、吸音・遮音装置の、さらなる吸音率、吸音帯域巾及び透過損失等の性能向上、並びに、さらなるコンパクト化及び低コスト化等の観点からは、改善の余地があるものである。
【００１１】
本発明は、前記のような問題点を解決するためになされたものであり、音響パネルの音響レジスタンスと音響リアクタンスに適切な値を持たせるための設計が容易となるため、低周波域においても所望の音響インピーダンスを容易に実現することができる音響パネルを得ることを目的とする。また、吸音・遮音性能の向上並びにコンパクト化及び低コスト化を図ることができる吸音・遮音装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る音響パネルは、前記課題解決のために、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルであって、該微細孔板の板厚方向に直交する切断面において、周壁により囲まれる微細孔形状を非円形としてなるものである。
【００１３】
本発明に係る吸音装置は、前記課題解決のために、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を、音源と壁体との中間に、所定距離を隔てて相対配置した吸音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるものである。
【００１４】
本発明に係る吸音・遮音装置は、前記課題解決のために、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を所定距離を隔てて相対配置した吸音・遮音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるものである。
【００１５】
本発明に係る遮音装置は、前記課題解決のために、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる微細孔音響パネルと前記微細孔を設けない無孔板からなる無孔音響パネルとで一対の音響パネルを構成し、該微細孔音響パネル及び無孔音響パネルを密着積層又は所定距離を隔てて相対配置すると共に、該一対の音響パネルの２組を、それぞれの微細孔音響パネルが相対するように所定距離を隔てて配置した遮音装置において、該微細孔板音響パネルの少なくとも一方を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る音響パネルによれば、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルであって、該微細孔板の板厚方向に直交する切断面において、周壁により囲まれる微細孔形状を非円形としてなるので、空気の粘性に起因する摩擦損失を、円形微細孔音響パネルにおける摩擦損失よりも大きくすることができる。また、該音響パネルの音響レジスタンスと音響リアクタンスに適切な値を持たせるための設計幅が広がると共に設計が容易となるため、低周波域においても所望の音響インピーダンスを容易に実現することができる。さらに、該音響パネルと空気層で構成する吸音・遮音装置において、吸音・遮音性能の向上並びにコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
【００１７】
本発明に係る吸音装置によれば、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を、音源と壁体との中間に、所定距離を隔てて相対配置した吸音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるので、吸音性能の向上並びにコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
【００１８】
本発明に係る吸音・遮音装置によれば、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を所定距離を隔てて相対配置した吸音・遮音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるので、吸音・遮音性能の向上並びにコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
【００１９】
本発明に係る遮音装置によれば、板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる微細孔音響パネルと前記微細孔を設けない無孔板からなる無孔音響パネルとで一対の音響パネルを構成し、該微細孔音響パネル及び無孔音響パネルを密着積層又は所定距離を隔てて相対配置すると共に、該一対の音響パネルの２組を、それぞれの微細孔音響パネルが相対するように所定距離を隔てて配置した遮音装置において、該微細孔板音響パネルの少なくとも一方を前記微細孔形状が非円形の音響パネルとしてなるので、遮音性能の向上並びにコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を添付図面に基づき詳細に説明するが、本発明は、添付図面に示された形態に限定されず特許請求の範囲に記載の要件を満たす実施形態の全てを含むものである。本発明は、板厚方向に貫通する多数の微細孔が設けられた微細孔板における該微細孔の形状に着目してなされたものであり、以下において、微細孔形状を、板厚方向に直交する平面により切断された断面形状により定義する。すなわち、微細孔形状を、前記平面切断形状において、該微細孔の管壁（周壁）により囲まれる形状により、例えば、該形状が円形の場合の微細孔を円形微細孔、該形状が矩形の場合の微細孔を矩形微細孔という。そして、例えば、円形微細孔が設けられた微細孔板を円形微細孔板、矩形微細孔が設けられた微細孔板を矩形微細孔板という。また、該微細孔形状の面積を微細孔面積という。さらに、各微細孔形状の微細孔板からなる音響パネルを微細孔音響パネルという。
【００２１】
実施の形態１．
本発明は、非円形微細孔が設けられた非円形微細孔板についてのものであるが、先ず、比較検討のために、円形微細孔板について説明する。図３４は、板厚方向に貫通する多数の円形微細孔１ａが設けられた円形微細孔板１で構成した音響パネル（円形微細孔音響パネル）１００を示したものである。非特許文献２によれば、音の周波数をｆ、角周波数をω（＝２πｆ）、虚数単位をｊ、（大気を基準とする）基準化音響レジスタンスをｒ、（大気を基準とする）基準化音響リアクタンスをｍとすると、微細孔１ａが設けられた円形微細孔板１の（大気を基準とする）基準化音響インピーダンスｚは、複素数表現ｚ＝ｒ＋ｊωｍで表すことができる。
【００２２】
図３５は、基準化音響インピーダンスｚの電気的等価回路を示したものである。円形微細孔１ａの直径をｄ、円形微細孔１ａ・・・のピッチをｂ、円形微細孔板１の板厚をｔとすると、音が円形微細孔板１に垂直に入射する場合の基準化音響レジスタンスｒ、及び、基準化音響リアクタンスｍは、それぞれ下記式で表すことができる。
【００２３】
即ち、円形微細孔板１の材質が非金属材料である場合には、次式（数１）ないし（数３）により表すことができる。
【００２４】
【数１】
【００２５】
【数２】
【００２６】
【数３】
【００２７】
また、円形微細孔板１の材質が金属材料である場合には、次式（数４）ないし（数６）により表すことができる。
【００２８】
【数４】
【００２９】
【数５】
【００３０】
【数６】
【００３１】
ここに、ｃは空気中の音速で一般的に３４０ｍ／ｓ、μは空気の動粘性係数で一般的に１．５６・１０―5ｍ2／ｓ、νは空気の熱伝導係数で一般的に２．０・１０―5ｍ2／ｓである。また、（数１）、（数２）、（数４）及び（数５）の右辺第２項は管端補正項である。
【００３２】
円形微細孔板１の諸元として、円形微細孔１ａ・・・の直径ｄ、円形微細孔１ａ・・のピッチｂ、板厚ｔ、及び、材質が金属であるか非金属であるか、を決定すれば、円形微細孔板１の規準化音響インピーダンスｚ、上記式（数１）ないし（数３）又は（数４）ないし（数６）により一意に決定できる。
【００３３】
図３６は、円形微細孔１ａ・・・のピッチｂを５．０ｍｍ、円形微細孔板１の厚さｔを１．０ｍｍ、音の周波数を５００Ｈz、円形微細孔板１の材質を金属とし、円形微細孔１ａ・・・の直径を０．１ｍｍから１．６ｍｍまで変化させた時の、規準化音響レジスタンスｒ及び規準化音響リアクタンスｍの周波数特性を示したものである。
【００３４】
図３６から、規準化音響レジスタンスｒ及び規準化音響リアクタンスｍは、円形微細孔１ａの直径ｄが小さくなるにしたがって単調にかつ急激に増大するが、規準化音響リアクタンスｍの最大値／最小値の比率は１０の２乗であるのに比べて、規準化音響レジスタンスｒの最大値／最小値の比率は１０の４乗以上であり、規準化音響リアクタンスｍに比べて、規準化音響レジスタンスｒが変動する度合が著しく大きいことがわかる。
【００３５】
円形微細孔板１と、厚さＤの空気層から構成される音響系を、インダクタンスＬ、キャパシタンスＣ及び抵抗Ｒで構成される電気系と対比すれば、規準化音響レジスタンスｒは電気系の抵抗Ｒと、規準化音響リアクタンスｍは電気系のインダクタンスＬと、円形微細孔板１と音響的に剛な壁体間に存在する、又は、円形微細孔板１と円形微細孔板１との間に存在する、厚さＤの空気層の基準化音響キャパシタンス（次式）は電気系のキャパシタンスＣと等価である。
【００３６】
【数７】
【００３７】
図３７は、厚さＤの空気層の基準化音響インピーダンスの電気的等価回路を示したものである。インダクタンスＬとキャパシタンスＣからなる振動系において、共振周波数ｆrは、
【００３８】
【数８】
【００３９】
で計算できるが、共振周波数ｆrを低くするためには、インダクタンスＬとキャパシタンスＣの積が大きくなるようにＬとＣを設定しなければならない。音響系においても同様に、共振周波数を低くするためには、（１）基準化音響リアクタンスを大きくするために微細孔の直径ｄを小さくすること、及び（２）基準化音響キャパシタンスを大きくするために空気層の厚さＤを大きくすることが必要となるが、基準化音響リアクタンスを所望の数値に変化させようとすると、図３６から明らかなように、基準化音響レジスタンスが更に大きく変動してしまうという問題が生じる。
【００４０】
すなわち、円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスは微細孔直径が増加すると急激に減少してしまうが（図３６参照。）、円形微細孔音響パネルの音響リアクタンスの変化の度合は音響レジスタンスの変化の度合に比べれば小さいので、所望の音響レジスタンス及び音響リアクタンスを選定することが困難な場合が度々生じる。
【００４１】
共振周波数における吸音率は、基準化音響レジスタンスに大きく依存し、例えば非特許文献２の原理に基づく吸音装置におけるような音響共振系の場合、吸音率の最大値αは、次式で計算することができる。
【００４２】
【数９】
【００４３】
基準化音響レジスタンスｒを０．１２から８．０まで変化させた時の、吸音率の最大値αの値を図３８に示す。基準化音響レジスタンスｒが０．８から１．２５の範囲ならば、吸音率は１００パーセントに近づくが、ｒが０．８より小さいか、１．２５よりも大きくなれば、吸音率は１００パーセントから急激に低下する。
【００４４】
即ち、吸音率を１００パーセントに近づけるためには、基準化音響レジスタンスｒを１に近い範囲内に保持する必要があるが、基準化音響レジスタンスｒを該範囲内に保持しようとすると、基準化音響リアクタンスｍを変動させる必要があるため、その結果として共振周波数の変動が惹起される。逆に、基準化音響リアクタンスｍを変動しないようにすれば、基準化音響レジスタンスｒの望ましい値を得ることができないため、目的とする吸音率の最大値を得ることができなくなり、その結果として、円形微細孔板１の適切な寸法決定が困難になる。
【００４５】
特に、共振周波数を低くして使用可能な周波数範囲を低周波音域まで拡張するためには、前記（２）のように空気層の厚さＤを大きくすれば良いわけであるが、空気層の厚さＤを大きくすると装置全体の寸法が大きくなるため、装置を設置するための寸法上の制約が生じることになる。
【００４６】
微細孔の基準化音響レジスタンスは、微細孔の管壁（周壁）と管内空気の摩擦によって発生する摩擦損失によって発生するものであり、管壁からの距離が増すにつれて急速に損失が少なくなるという現象は、ハーゲン・ポアズイユの円管内摩擦式として公知である。また、空気に触れる面積が大きくなれば、空気の粘性に起因する摩擦損失が増大する
【００４７】
したがって、微細孔を、例えば図１のような本発明の実施の形態１に係る非円形微細孔とし、アスペクト比（縦横比、例えば、図１のＡ／Ｂ）を調整することで、所望の基準化レジスタンスを設定することができる。そして、微細孔面積を略一定に保持すれば、基準化音響リアクタンスの変化を少なくすることができるので、所望の基準化音響レジスタンスと基準化音響リアクタンスを容易に設定することができる。
【００４８】
このような非円形微細孔板の第１の具体例として、矩形微細孔板について説明する。音波は圧縮性流体の微小振幅の振動であり、その挙動はナヴィエ・ストークスの式及び連続の式によって記述することができる（例えば、エリ・ランダウ，イエ・リフシッツ著（竹内均訳），「流体力学２」，東京図書株式会社，１９７１年，ｐ．２８１参照。）。
【００４９】
図２は、板厚方向に貫通する多数の矩形微細孔２ａが設けられた矩形微細孔板２で構成した音響パネル（矩形微細孔音響パネル）２００を示しており、図３は、矩形微細孔２ａの形状を示す説明図であり、Ｄ1及びＤ2は矩形微細孔管壁の直交する２辺の長さを示している。
【００５０】
直交座標系のｘ軸方向の粒子速度をｕ、ｙ軸方向の粒子速度をｖ、ｚ軸方向の粒子速度をｗ、圧力をＰ、空気の密度をρ、音速をｃ、粘性係数をη、動粘性係数をμ、音の角周波数をω、虚数単位をjとするとき、連続の式は（数１０）で、ナヴィエ・ストークスの式は（数１１）〜（数１３）で表すことができる。
【００５１】
【数１０】
【００５２】
【数１１】
【００５３】
【数１２】
【００５４】
【数１３】
【００５５】
また、（数１４）〜（数１７）のように変数分離を行う。
【００５６】
【数１４】
【００５７】
【数１５】
【００５８】
【数１６】
【００５９】
【数１７】
【００６０】
更に、微細孔板の微細孔は、板厚方向に断面形状が一定であるので、
【００６１】
【数１８】
【００６２】
【数１９】
【００６３】
【数２０】
ということを考慮すれば、（数１３）は、
【００６４】
【数２１】
【００６５】
と書き表すことができる。単位長さ当たりのｚ軸方向の圧力損失Ｐ0は一定で、ｚの増分に対して負速度勾配と見做せるから、
【００６６】
【数２２】
【００６７】
が得られる。故に、（数２１）は、
【００６８】
【数２３】
【００６９】
と書き表すことができて、これが矩形微細孔における音の基本式であり、定数は、
【００７０】
【数２４】
【００７１】
【数２５】
【００７２】
であり、（数２３）は変数ｗについて線形であるから、
【００７３】
【数２６】
【００７４】
と正規化できる。また、微細孔の管壁で粒子速度がゼロになるので、
【００７５】
【数２７】
【００７６】
が境界条件となり、矩形微細孔における音波の挙動、即ち、変数ｗは（数２３）を境界条件（数２７）の元に、一般的には有限差分法などの数値解法を応用して、求めることができる。そして、変数ｗを求めることができれば、微細孔面積の平均粒子速度は（数２８）により計算することができる。
【００７７】
【数２８】
【００７８】
ｚ軸方向の単位長さ当たりの音響インピーダンスは、ｚ軸方向の単位長さ当たりの圧力損失を、粒子速度の平均値で除したものであり、ｚ軸方向の単位長さ当たりの圧力損失を１に正規化した場合のものであることを考慮して、（数２９）のように書き表すことができる。
【００７９】
【数２９】
【００８０】
それ故、微細孔のｚ軸方向の長さがＨ、開孔率がｐ（（数３）参照）である矩形微細孔の基準化音響レジスタンス及び基準化音響リアクタンスは（数３０）〜（数３３）と書き表すことができる。
【００８１】
【数３０】
【００８２】
【数３１】
【００８３】
【数３２】
【００８４】
【数３３】
【００８５】
ここに、（数３０）及び（数３１）において、Ｒeは複素数の実数部を、Ｉmは複素数の虚数部を表し、（数３０）及び（数３１）の第２項は管端補正項であり、ｄeqは、２辺の長さがＤ1及びＤ2である矩形微細孔面積と等しい微細孔面積を持つ円形微細孔の直径である。
【００８６】
上記（数３０）、（数３１）で与えられる基準化音響レジスタンス及び基準化音響リアクタンスは、微細孔板の材質が非金属である場合のものであり、微細孔板の材質が金属である場合は、（数２４）に代えて、
【００８７】
【数３４】
【００８８】
を、（数２６）に代えて、
【００８９】
【数３５】
【００９０】
を、（数３２）に代えて、
【００９１】
【数３６】
【００９２】
を用いて、（数２３）、（数２７）、（数２８）を解いて、（数３０）から基準化音響レジスタンスを、（数３１）から基準化音響リアクタンスを求めれば良い。
【００９３】
円形微細孔音響パネルと矩形微細孔音響パネルとの基準化音響インピーダンスの相違点を、数値例を以って説明する。円形微細孔音響パネル及び矩形微細孔音響パネルの板厚を０．５ｍｍ、微細孔のピッチを５．０ｍｍとし、微細孔面積及び材質（非金属）を等しく設定した場合において、円形微細孔の直径を０．５ｍｍとし、矩形微細孔管壁の短辺に対する長辺の比である矩形微細孔アスペクト比（Ｄ2／Ｄ1）を、１（矩形＃１），２（矩形＃２），・・・，６（矩形＃６）とした場合の基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を図４に、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する矩形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図５に示す。また、同様に、基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を図６に、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する矩形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図７に示す。
【００９４】
図４において、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスは６３Ｈzにおいて０．４であり、２５００Ｈzにおいて０．７８まで増加する。図４から、矩形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスにおいて、矩形微細孔アスペクト比が１（矩形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて０．４７、２５００Ｈzにおいて０．９３と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、該アスペクト比が６（矩形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて１．２６、２５００Ｈzにおいて１．５７と非常に大きな値を持つことがわかる。
【００９５】
図５から、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する矩形微細孔音響パネルの、基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性を見ると、矩形微細孔アスペクト比が１（矩形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて１．１６倍、２５００Ｈzにおいて１．２倍と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、該アスペクト比が６（矩形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて３．１８倍、２５００Ｈzにおいて２．０３倍と非常に大きな値を持ち、中間の周波数帯域において、略直線的な変化をすることがわかる。
【００９６】
図６において、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスは６３Ｈzにおいて４．０６・１０-4であり、２５００Ｈzにおいて３．７６・１０-4まで単調に減少する。図６から、矩形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスにおいて、矩形微細孔アスペクト比が１（矩形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて４．３１・１０-4、２５００Ｈzにおいて３．９５・１０-4と、円形微細孔音響パネルの値よりやや大きい値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響リアクタンスの値が小さくなり、該アスペクト比が６（矩形＃６）の場合、６３Ｈzから５００Ｈzの範囲において４．０８・１０-4、２５００Ｈzにおいて４．０２・１０-4と変化が少ないことがわかる。
【００９７】
図７から、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する矩形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性を見ると、円形微細孔音響パネルの場合より最も乖離している事例が、矩形微細孔アスペクト比が１（矩形＃１）で、４００〜６３０Ｈzにおいて１．０８倍であり、それ以外の事例は、円形微細孔音響パネルの値に殆ど近い値を持っていることがわかる。
【００９８】
要約すれば、（イ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ矩形微細孔音響パネルの音響リアクタンスは、円形微細孔音響パネルの音響リアクタンスと殆ど同じであり、（ロ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ矩形微細孔音響パネルの音響レジスタンスは、矩形微細孔アスペクト比を調整することで、円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスよりも大幅に大きくすることができる。それ故に、所望の基準化音響レジスタンスと基準化音響リアクタンスを持つ、矩形微細孔音響パネルを、容易に実現することができる。
【００９９】
次に、非円形微細孔の第２の具体例として、菱形微細孔板について説明する。図８は、菱形微細孔の形状を示す説明図であり、Ｄ1及びＤ2は菱形微細孔管壁の対角線方向（直交するｘ軸及びｙ軸方向）の対角距離を示している。また、これら対角線の交点をｘ−ｙ座標系の原点とする。
【０１００】
矩形微細孔板の場合と同様に、（数２３）〜（数２６）が成り立ち、また、微細孔の管壁で粒子速度がゼロになることから、第１象限の管壁面上において、
【０１０１】
【数３７】
【０１０２】
第２象限の管壁面上において、
【０１０３】
【数３８】
【０１０４】
第３象限の管壁面上において、
【０１０５】
【数３９】
【０１０６】
第４象限の管壁面上において、
【０１０７】
【数４０】
【０１０８】
が境界条件となり、菱形微細孔における音波の挙動、即ち、変数ｗは（数２３）を境界条件（数３７）〜（数４０）の元に、一般的には有限差分法などの数値解法を応用して、求めることができる。また、直交する対角距離がＤ1及びＤ2である菱形微細孔面積と等しい円形微細孔面積を持つ円形微細孔の直径ｄeqは、次式により求めることができる。
【０１０９】
【数４１】
【０１１０】
矩形微細孔板の場合と同様に、変数ｗを（数２３）〜（数２６）から算出し、微細孔面積の平均粒子速度は（数２８）から、基準化音響レジスタンス及び基準化音響リアクタンスは、（数３０）、（数３１）で算出することができる。
【０１１１】
円形微細孔音響パネルと菱形微細孔音響パネルとの基準化音響インピーダンスの相違点を、数値例を以って説明する。円形微細孔音響パネル及び菱形微細孔音響パネルの板厚を０．５ｍｍ、微細孔のピッチを５．０ｍｍとし、微細孔面積及び材質（非金属）を等しく設定した場合において、円形微細孔の直径を０．５ｍｍとし、菱形微細孔管壁の短い対角距離に対する長い対角距離の比である菱形微細孔アスペクト比（Ｄ2／Ｄ1）を、１（菱形＃１），２（菱形＃２），・・・，６（菱形＃６）とした場合の基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を図９に、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する菱形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図１０に示す。また、同様に、基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を図１１に、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する菱形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図１２に示す。
【０１１２】
図９において、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスは６３Ｈzにおいて０．４であり、２５００Ｈzにおいて０．７８まで増加する。図９から、菱形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスにおいて、菱形微細孔アスペクト比が１（菱形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて０．４６、２５００Ｈzにおいて０．９３と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、該アスペクト比が６（菱形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて１．２０、２５００Ｈzにおいて１．７９と非常に大きな値を持つことがわかる。
【０１１３】
図１０から、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する菱形微細孔音響パネルの、基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性を見ると、菱形微細孔アスペクト比が１（菱形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて１．１４倍、２５００Ｈzにおいて１．１９倍と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、該アスペクト比が６（菱形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて２．９７倍、２５００Ｈzにおいて２．３２倍と非常に大きな値を持ち、中間の周波数帯域において、略直線的な変化をすることがわかる。
【０１１４】
図１１において、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスは６３Ｈzにおいて４．０６・１０-4であり、２５００Ｈzにおいて３．７６・１０-4まで単調に減少する。図１１から、菱形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスにおいて、菱形微細孔アスペクト比が１（菱形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて４．２７・１０-4、２５００Ｈzにおいて３．９１・１０-4と、円形微細孔音響パネルの値よりやや大きい値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響リアクタンスの値が小さくなり、該アスペクト比が６（菱形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて４．５６・１０-4、２５００Ｈzにおいて４．１５・１０-4と変化が少ないくことがわかる。
【０１１５】
図１２から、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する菱形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性を見ると、６３Ｈz〜２５００Ｈzのすべての周波数域において、菱形微細孔アスペクト比が１から６の領域において、最小値は１．０４倍であり、最大値は１．１４倍という狭い範囲内に存在していることがわかる。
【０１１６】
要約すれば、（イ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ菱形微細孔音響パネルの音響リアクタンスは、円形微細孔音響パネルの音響リアクタンスに殆ど同じであり、（ロ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ菱形微細孔音響パネルの音響レジスタンスは、菱形微細孔アスペクト比を調整することで、円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスよりも大幅に大きくすることができる。それ故に、所望の基準化音響レジスタンスと基準化音響リアクタンスを持つ、菱形微細孔音響パネルを、容易に実現することができる。
【０１１７】
次に、非円形微細孔の第３の具体例として、２等辺３角形微細孔板について説明する。図１３は、菱形微細孔の形状を示す説明図であり、Ｄ及びＨは２等辺３角形微細孔管壁の底辺の長さ及び高さを示している。また、直交座標系のｘ軸を２等辺３角形の底辺上におき、原点を底辺の中点とする。
【０１１８】
矩形微細孔板の場合と同様に、（数２３）〜（数２６）が成り立ち、また、微細孔の管壁で粒子速度がゼロになることから、底辺上において、
【０１１９】
【数４２】
【０１２０】
ｘ≦０の斜辺上において、
【０１２１】
【数４３】
【０１２２】
ｘ＞０斜辺上において、
【０１２３】
【数４４】
【０１２４】
が境界条件となり、２等辺３角形微細孔における音波の挙動、即ち、変数ｗは（数２３）を境界条件（数４２）〜（数４４）の元に、一般的には有限差分法などの数値解法を応用して、求めることができる。また、底辺の距離がＤ、高さがＨである２等辺３角形の矩形微細孔面積と等しい微細孔面積を持つ円形微細孔の直径ｄeqは、次式により求めることができる。
【０１２５】
【数４５】
【０１２６】
矩形微細孔板の場合と同様に、変数ｗを（数２３）〜（数２６）から算出し、微細孔面積の平均粒子速度は（数２８）から、基準化音響レジスタンス及び基準化音響リアクタンスは、（数３０）、（数３１）で算出することができる。
【０１２７】
円形微細孔音響パネルと２等辺３角形微細孔音響パネルとの基準化音響インピーダンスの相違点を、数値例を以って説明する。円形微細孔音響パネル及び２等辺３角形微細孔音響パネルの板厚を０．５ｍｍ、微細孔のピッチを５．０ｍｍとし、微細孔面積及び材質（非金属）を等しく設定した場合において、円形微細孔の直径を０．５ｍｍとし、２等辺３角形菱形微細孔管壁の底辺に対する高さの比である２等辺３角形微細孔アスペクト比（Ｈ／Ｄ）を、０．８７（３角形＃１），１．７３（３角形＃２），２．６０（３角形＃３），３．４６（３角形＃４），４．３３（３角形＃５），５．２０（３角形＃６）とした場合の基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を図１４に、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図１５に示す。また、同様に、基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を図１６に、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を図１７に示す。
【０１２８】
図１４において、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスは６３Ｈzにおいて０．４であり、２５００Ｈzにおいて０．７８まで増加する。図１４から、２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスにおいて、２等辺３角形微細孔アスペクト比が０．８７（３角形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて０．４６、２５００Ｈzにおいて０．８９と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、３角形アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、３角形アスペクト比が５．２０（３角形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて１．０、２５００Ｈzにおいて１．５０と非常に大きな値を持つことがわかる。
【０１２９】
図１５から、円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの、基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性を見ると、２等辺３角形微細孔アスペクト比が０．８７（３角形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて１．１４倍、２５００Ｈzにおいて１．１５倍と、円形微細孔音響パネルの値に近い値を持っているが、３角形アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響レジスタンスの値が大きくなり、３角形アスペクト比が５．２０（３角形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて２．４７倍、２５００Ｈzにおいて２．９４倍と非常に大きな値を持ち、中間の周波数帯域において、略直線的な変化をすることがわかる。
【０１３０】
図１６において、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスは６３Ｈzにおいて４．０６・１０-4であり、２５００Ｈzにおいて３．７６・１０-4まで単調に減少する。図１６から、２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスにおいて、２等辺３角形微細孔アスペクト比が０．８７（３角形＃１）の場合、６３Ｈzにおいて３．９８・１０-4、２５００Ｈzにおいて３．６０・１０-4と、円形微細孔音響パネルの値よりやや小さい値を持っているが、該アスペクト比が大きくなるにつれて、基準化音響リアクタンスの値が大きくなり、該アスペクト比が５．２０（３角形＃６）の場合、６３Ｈzにおいて４．１７・１０-4、２５００Ｈzにおいて３．８０・１０-4と円形微細孔音響パネルの値に近づくことがわかる。
【０１３１】
図１７から、円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性を見ると、６３Ｈz〜２５００Ｈzのすべての周波数域において、２等辺３角形微細孔アスペクト比が０．８７（３角形＃１）から５．２０（３角形＃６）の領域において、最小値は０．９６倍であり、最大値は１．０４倍という狭い範囲内に存在していることがわかる。
【０１３２】
要約すれば、（イ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ２等辺３角形微細孔音響パネルの音響リアクタンスは、円形微細孔音響パネルの音響リアクタンスと殆ど同じであり、（ロ）円形微細孔音響パネルと同じ微細孔面積を持つ２等辺３角形微細孔音響パネルの音響レジスタンスは、２等辺３角形微細孔アスペクト比を調整することで、円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスよりも大幅に大きくすることができる。それ故に、所望の基準化音響レジスタンスと基準化音響リアクタンスを持つ、２等辺３角形微細孔音響パネルを、容易に実現することができる。
【０１３３】
以上のとおり、本発明の非円形微細孔音響パネルにおいて、該非円形微細孔は、微細孔面積が等しい円形微細孔よりも微細孔の管壁（周壁）が空気に触れる面積が大きくなり、さらに、アスペクト比を大きくすると該面積が増加する。そして、アスペクト比が大きくなれば、微細孔がより細長くなるため、空気に触れる面積が大きい対向面間の距離が狭くなる。よって、空気の粘性に起因する摩擦損失を、円形微細孔音響パネルにおける摩擦損失よりも大きくすることができて、前記のような音響レジスタンスの調整幅を広げることができる。
【０１３４】
以上の説明においては、非円形微細孔形状を、矩形、菱形、２等辺３角形等の細長形状（縦横の長さが異なる形状）として、該細長形状のアスペクト比を変えることにより非円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスを調整する場合を説明したが、本発明の微細孔形状はこのような場合に限定されるものではない。すなわち、例えば非円形微細孔として任意の微細孔形状のアスペクト比を変えることにより、非円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスを調整することができる。
【０１３５】
また、以上の説明においては、非円形微細孔のアスペクト比を変えることにより非円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスを調整する場合を説明したが、非円形微細孔を十字形、星形、歯車形、楕円形等としてもよい。このような形状によっても、微細孔面積が等しい円形微細孔よりも微細孔の管壁（周壁）が空気に触れる面積が大きくなり、さらに、微細孔の細長い部分の存在により、空気に触れる面積が大きい対向面間の距離が狭くなる。よって、空気の粘性に起因する摩擦損失を、円形微細孔音響パネルにおける摩擦損失よりも大きくすることができて、前記のような音響レジスタンスの調整幅を広げることができる。
【０１３６】
以上のように、本発明の非円形微細孔は、微細孔面積に対して該微細孔の周の長さ（該微細孔を形成する管壁（周壁）の内周の長さ）を長くすることにより、該非円形微細孔を通過する空気の粘性に起因する摩擦損失を増大させるものである。そして、非円形微細孔音響パネルの音響レジスタンスと音響リアクタンスに適切な値を持たせるための設計幅が広がると共に設計が容易となるものである。したがって、該音響パネルと空気層で構成する吸音・遮音装置の性能向上を図ることが容易となる。なお、本発明の非円形微細孔は、レーザー又はパンチ等により形成することができる。
【０１３７】
実施の形態２．
微細孔音響パネルを、音響的に剛な壁体と音源との中間に、該壁体に対して所定距離Ｄを隔てて配置する時、大気が持つ音響レジスタンス１と、音響パネルが持つ（大気を規準とする）基準化音響レジスタンスｒ（数１）、及び、（大気を規準とする）基準化音響リアクタンスｍ（数２）、微細孔板と該壁体との中間に介在する空気層が持つ（大気を規準とする）基準化音響キャパシタンス（数７）からなる音響系は、図１８に示すような電気的等価回路で表すことができて、この回路は直列共振回路を形成することが知られている。
【０１３８】
図１８の回路に、角周波数ω、音速ｃの音波が上記音響パネルに垂直に入射する時の吸音率は、次式で計算することができる。
【０１３９】
【数４６】
【０１４０】
それ故に、実施の形態１の非円形微細孔音響パネルを用いれば、音響インピーダンスを最適の範囲に設定することができて、円形微細孔音響パネルからなる吸音装置よりも、（イ）吸音率のピーク値を高め、吸音帯域巾を拡大することができて、（ロ）吸音性能を損なうことなく、空気層の厚さを薄くする事ができて、（ハ）吸音性能を損なうことなく、微細孔のピッチを広げることができて、（ニ）吸音性能を損なうことなく、微細孔板の厚さを薄くすることができる。このことを、以下において、数値例にて説明する。
【０１４１】
表１は、１層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の寸法諸元表である。また、表２は、１層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の矩形微細孔面積は表１の円形微細孔面積と等しく、矩形微細孔アスペクト比が、表２の矩形＃１では４．６４、矩形＃２では２．１９である。
【０１４２】
表２の矩形＃１は空気層厚さを表１と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、矩形＃２は空気層厚さを表１よりも薄くして吸音性能を表１と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１４３】
【表１】
【０１４４】
【表２】
【０１４５】
表１及び表２の微細孔音響パネルで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を図１９に示す。矩形＃２（表２）は、円形（表１）よりも、空気層厚さを約３３％薄くすることができ、矩形＃１（表２）は、円形（表１）よりも、吸音帯域巾を約１．３８倍に拡大することができる。また、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表１）よりも、矩形＃１（表２）は約２９％少なく、矩形＃２（表２）は約４３％少なくすることができ、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらに、音響パネルの板厚は、円形（表１）よりも、矩形＃１（表２）は約４２％薄く、矩形＃２（表２）は約１９％薄くすることができ、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１４６】
表３は、２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の寸法諸元表であり、表４は、２層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の矩形微細孔面積は、表３の円形微細孔面積に等しく、矩形微細孔アスペクト比が、表４の矩形＃１では４．１６、矩形＃２では４．３７である。
【０１４７】
表４の矩形＃１は空気層厚さを表３と略同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、矩形＃２は空気層厚さを表３よりも薄くして吸音性能を表３と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものであるが、略全周波数域で、表３よりも優れた吸音性能を持つ。
【０１４８】
【表３】
【０１４９】
【表４】
【０１５０】
表３及び表４の微細孔音響パネルで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を図２０に示す。矩形＃２（表４）は、円形（表３）よりも、空気層厚さを約２０％薄くすることができ、矩形＃１（表４）は、円形（表３）よりも、吸音帯域巾を１．１５倍に拡大することができる。また、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表３）よりも、矩形＃１（表４）は約１５％少なく、矩形＃２（表４）は２７％少なくすることができ、該微細孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらに、音響パネルの板厚は、円形（表３）よりも、矩形＃１（表４）は約２１％薄く、矩形＃２（表４）は約１８％薄くすることができ、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１５１】
以上のように、矩形微細孔音響パネルで構成される吸音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音装置よりも、吸音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、矩形微細孔アスペクト比が約２よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１５２】
表５は、１層菱形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の菱形微細孔面積は、表１の円形微細孔面積に等しく、菱形微細孔アスペクト比が、表５の菱形＃１では４．９８、菱形＃２では２．８３である。表５の菱形＃１は空気層厚さを表１と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、表５の菱形＃２は空気層厚さを表１よりも薄くして吸音性能を表１と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１５３】
【表５】
【０１５４】
表１及び表５の微細孔音響パネルで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を図２１に示す。菱形＃２（表５）は、円形（表１）よりも、空気層厚さを約３３％薄くすることができ、菱形＃１（表５）は、円形（表１）よりも、吸音帯域巾を約１．３８倍に拡大することができる。また、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表１）よりも、菱形＃１（表５）は約１４％少なく、菱形＃２（表５）は約５８％少なくすることができて、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらに、音響パネルの板厚は、円形（表１）よりも、菱形＃１（表５）は約３１％薄く、菱形＃２（表５）では４６％薄くすることができて、板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１５５】
以上のように、菱形微細孔音響パネルで構成される吸音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音装置よりも、吸音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、菱形微細孔アスペクト比が約２．８よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１５６】
表６は、１層２等辺３角形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の２等辺３角形微細孔面積は、表１の円形微細孔面積に等しく、２等辺３角形微細孔アスペクト比は、表６の設計＃１では５．０、設計＃２では１．４１である。
【０１５７】
表６の２等辺３角形＃１は空気層厚さを表１と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、表６の２等辺３角形＃２は空気層厚さを表１よりも薄くして吸音性能を表１と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１５８】
【表６】
【０１５９】
表１及び表６の微細孔音響パネルで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を図２２に示す。２等辺３角形＃２（表６）は、円形（表１）よりも、空気層厚さを約３３％薄くすることができ、２等辺３角形＃１（表６）は、円形（表１）よりも、吸音帯域巾を約１．３８倍に拡大することができる。また、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表１）よりも、２等辺３角形＃１（表６）は約３７％少なく、２等辺３角形＃２（表６）は約４９％少なくすることができて、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらに、音響パネルの板厚は、円形（表１）よりも、２等辺３角形＃１（表６）は約５９％薄く、２等辺３角形＃２（表６）は約２６％薄くすることができて、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１６０】
以上のように、２等辺３角形微細孔音響パネルで構成される吸音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音装置よりも、吸音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、２等辺３角形微細孔アスペクト比が約１．４よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１６１】
実施の形態３．
微細孔音響パネルの２枚以上を所定距離を隔てて相対配置し、これら音響パネルを音源に対して所定距離を隔てて配置してなる、先願１の吸音・遮音装置によれば、２層の音響パネルで構成される吸音・遮音装置（音響系の電気的等価回路が図２３にて示される）において、１番目の音響パネルの基準化音響レジスタンスをｒ1、基準化音響リアクタンスをｍ1、２番目の音響パネルの基準化音響レジスタンスをｒ2、基準化音響リアクタンスをｍ2、２層の音響パネルの間隔をＤ1、音速をｃ、音波の角周波数をωとすると、音波が音響パネルに垂直に入射する場合の音波のエネルギー吸収率Ｐdは、下記（数４７）〜（数５４）で計算できる。
【０１６２】
【数４７】
【０１６３】
【数４８】
【０１６４】
【数４９】
【０１６５】
【数５０】
【０１６６】
【数５１】
【０１６７】
【数５２】
【０１６８】
【数５３】
【０１６９】
【数５４】
【０１７０】
また、上記Ｐ2Aは出力側空気インピーダンスで消費する基準化音響エネルギーであるから、透過損失は、
【０１７１】
【数５５】
【０１７２】
と書き表すことができる。それ故に、音響パネルとして、実施の形態１の非円形微細孔音響パネルを用いれば、先願１の構成の吸音・遮音装置において、円形微細孔音響パネルからなる吸音・遮音装置よりも、（イ）エネルギー吸収率のピーク値を高め、帯域巾を拡大することができて、（ロ）エネルギー吸収性能を損なうことなく、空気層の厚さを薄くする事ができて、（ハ）エネルギー吸収性能を損なうことなく、微細孔のピッチを広げることができて、（ニ）エネルギー吸収性能を損なうことなく、微細孔板の厚さを薄くすることができる。このことを、以下において、数値例にて説明する。
【０１７３】
表７は、２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される先願１の吸音・遮音装置の寸法諸元表であり、表８は、２層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される先願１の吸音・遮音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の矩形微細孔面積は、表７の円形微細孔面積と等しく、矩形微細孔アスペクト比は、表８の矩形＃１では５．４１、矩形＃２では３．２２である。
【０１７４】
表８の矩形＃１は空気層厚さを表７と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、表８の矩形＃２は空気層厚さを表７よりも薄くして、吸音性能を表７と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１７５】
【表７】
【０１７６】
【表８】
【０１７７】
表７及び表８の微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置のエネルギー吸収率の周波数特性の数値計算例を図２４に、透過損失の周波数特性の数値計算例を図２５に示す。矩形＃２（表８）は、円形（表７）よりも、空気層厚さを約１６％薄くすることができる。また、円形（表７）よりも、矩形＃１（表８）は吸音帯域巾を約１．３８倍、矩形＃２（表８）は吸音帯域巾を約１．０９倍に拡大することができる。さらに、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表７）よりも、矩形＃１及び矩形＃２（表８）共に、約２２％少なくすることができ、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらにまた、音響パネルの板厚は、円形（表７）よりも、矩形＃１（表８）は約５４％薄く、矩形＃２（表８）は約２８％薄くすることができ、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１７８】
以上のように、矩形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置よりも、吸音・遮音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、矩形微細孔アスペクト比が約３．２よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１７９】
表９は、２層菱形微細孔音響パネルと空気層とで構成される先願１の吸音・遮音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の矩形微細孔面積は、表７の円形微細孔面積に等しく、菱形微細孔アスペクト比は、表９の菱形＃１では６．０、菱形＃２では３．３４である。
【０１８０】
表９の菱形＃１は空気層厚さを表７と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、表９の菱形＃２は空気層厚さを表７よりも薄くして、吸音性能を表７と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１８１】
表７及び表９の微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を図２６に、透過損失の周波数特性の数値計算例を図２７に示す。菱形＃２（表９）は、円形（表７）よりも、空気層厚さを約６％薄くすることができる。また、円形（表７）よりも、菱形＃１（表９）は吸音帯域巾を約１．３８倍に、菱形＃２（表９）は吸音帯域巾を約１．０９倍に拡大することができる。さらに、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表７）よりも、菱形＃１及び菱形＃２（表９）共に、約２１％少なくすることができ、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらにまた、音響パネルの板厚は、円形（表７）よりも、表９の菱形＃１（表９）は約５４％薄く、菱形＃２（表９）は約２６％薄くすることができ、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１８２】
以上のように、菱形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置よりも、吸音・遮音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、菱形微細孔アスペクト比が約３．３よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１８３】
表１０は、２層２等辺３角形微細孔音響パネルと空気層とで構成される先願１の吸音・遮音装置２種類の寸法諸元表であり、これら２種類の矩形微細孔面積は、表７の円形微細孔面積と等しく、２等辺３角形微細孔アスペクト比が、表１０の２等辺３角形＃１では４．６５、２等辺３角形＃２では２．７６である。
【０１８４】
表１０の２等辺３角形＃１は空気層厚さを表７と同一にして、吸音性能の向上を図ったものであり、表１０の２等辺３角形＃２は空気層厚さを表７よりも薄くして、吸音性能を表７と同程度にし、その代わりに微細孔ピッチを大きく、微細孔板の厚さを薄くすることを目的にしたものである。
【０１８５】
【表９】
【０１８６】
【表１０】
【０１８７】
表７及び表１０の微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置のエネルギー吸収率の周波数特性の数値計算例を図２８に、透過損失の周波数特性の数値計算例を図２９に示す。２等辺３角形＃２（表１０）は、円形（表７）よりも、空気層厚さを約２．５％薄くすることができる。また、円形（表７）よりも、２等辺３角形＃１（表１０）は、吸音帯域巾を約１．３８倍に、２等辺３角形＃２（表１０）は吸音帯域巾を約１．０９倍に拡大することができる。さらに、単位面積当たりの微細孔の数は、円形（表７）よりも、２等辺３角形＃１（表１０）は約２１％、２等辺３角形＃２（表１０）は約２２％少なくすることができ、該孔数の減少分に比例して生産コストを削減することができる。さらにまた、音響パネルの板厚は、円形（表７）よりも、２等辺３角形＃１（表１０）は約５４％薄く、２等辺３角形＃２（表１０）では約３７％薄くすることができ、該板厚の減少分に比例して材料費を削減することができる。
【０１８８】
以上のように、２層２等辺３角形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置が、円形微細孔音響パネルで構成される吸音・遮音装置よりも、吸音・遮音性能並びにコンパクト化及び低コスト化等でより優位であるためには、２層２等辺３角形微細孔アスペクト比が約２．７よりも大きいことが望ましいといえる。
【０１８９】
実施の形態４．
微細孔板音響パネルと無孔音響パネルとで一対の音響パネルを構成し、該微細孔板音響パネル及び無孔音響パネルを密着積層又は所定距離を隔てて相対配置すると共に、該一対の音響パネルの２組を、それぞれの微細孔音響パネルが相対するように所定距離を隔てて配置してなる、先願２の遮音装置において、一方の一対の音響パネルの微細孔板の基準化音響レジスタンスをｒ1、基準化音響リアクタンスをｍ1、無孔板の面密度をＭ1、微細孔板と無孔板との間隔をＤ1、他方の一対の音響パネルの微細孔板の基準化音響レジスタンスをｒ2、基準化音響リアクタンスをｍ2、無孔板の面密度をＭ2、微細孔板と無孔板との間隔をＤ3、２層の音響パネルの間隔をＤ2、音速をｃ、音波の角周波数をωとすると、音波が音響パネルに垂直に入射する場合の音波の透過損失ＴＬは、下記（数５６）〜（数６７）で計算できる。
【０１９０】
なお、該遮音装置の音響系の電気的等価回路（図３０）において、Ｚ0、Ｚ1、Ｚ2、Ｚ3及びＺ4は、其々の回路の接合点から、出力側へのインピーダンスを表している。
【０１９１】
【数５６】
【０１９２】
【数５７】
【０１９３】
【数５８】
【０１９４】
【数５９】
【０１９５】
Ｚ4におけるエネルギー消費Ｐ4及び第１の壁体から第２の壁体への透過損失ＴＬは、
【０１９６】
【数６０】
【０１９７】
【数６１】
【０１９８】
【数６２】
【０１９９】
【数６３】
【０２００】
【数６４】
【０２０１】
【数６５】
【０２０２】
【数６６】
【０２０３】
【数６７】
【０２０４】
で計算することができる。それ故に、音響パネルとして、実施の形態１の非円形微細孔音響パネルを用いれば、先願２の構成の遮音装置において、円形微細孔音響パネルからなる遮音装置よりも、共鳴を起すことなく、より高い透過損失を実現することができる。このことを、以下において、数値例にて説明する。
【０２０５】
表１１は、２層の無孔音響パネルから構成される遮音装置の寸法諸元表（設計例＃４）であり、無孔板の面密度は８ｋｇ／ｍ2、空気層、即ち音響パネルの間隔は６０ｍｍである。表１２は、２層の無孔板、２層の円形微細孔板からなる音響パネル、及び、空気層で構成される、先願２の遮音装置の寸法諸元表（設計例＃１）であり、無孔板の面密度は８ｋｇ／ｍ2、空気層、即ち音響パネルの間隔は６０ｍｍであり、円形微細孔の直径は０．５１ｍｍ、板厚は０．７６ｍｍ、孔のピッチは２０．２７ｍｍであり、無孔板と円形微細孔板は隙間無く密接して、音響パネルを構成し、円形微細孔板側が遮音装置の内側を向いて、配置されている。
【０２０６】
【表１１】
【０２０７】
【表１２】
【０２０８】
表１３は、２層の無孔板、２層の矩形微細孔板からなる音響パネル、及び、空気層で構成される、遮音装置２種類の寸法諸元表（設計例＃２、設計例＃３）であり、これら２種類の矩形微細孔面積は、表１２の円形微細孔面積に等しく、矩形微細孔アスペクト比が、設計例＃２では６．１７であり、設計例＃３では３．５４である。
【０２０９】
また、表１３の無孔板の面密度は８ｋｇ／ｍ2、空気層、即ち音響パネルの間隔は６０ｍｍであり、矩形微細孔板の板厚は０．７６ｍｍ、孔のピッチは設計例＃２では２０．３２ｍｍ、設計例＃３では２０．４ｍｍであり、無孔板と矩形微細孔板は隙間無く密接して、音響パネルを構成し、矩形微細孔板側が遮音装置の内側を向いて、配置されている。
【０２１０】
【表１３】
【０２１１】
図３１は、表１１〜１３の遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図であり、表１１の２層無孔板のみからなる遮音装置（設計例＃４）は、１２５Ｈzにおいて共鳴が起り、透過損失が略ゼロｄＢとなって、遮音が不可能となっていることがわかる。これに対して、表１２の先願２の遮音装置（設計例＃１）は、低周波域から１００Ｈzまでは、略２０ｄＢの透過損失を保ち、共鳴を起すことなく、周波数が増すと共に、透過損失が増加して行く。また、表１３の矩形微細孔板を用いた遮音装置（設計例＃２、設計例＃３）は、３１Ｈzにおける透過損失が、設計例＃２では３０ｄＢ、設計例＃３では２６ｄＢを実現できて、共鳴を起すことなく、周波数が増すと共に、更に大きな透過損失を実現できる。それ故に、本実施の形態において、円形断面微細孔よりも、矩形断面微細孔を用いる方がより高い透過損失を容易に実現できる特長を持つ。
【０２１２】
表１４は、２層の無孔板と、２層の菱形微細孔板からなる音響パネルと、空気層とで構成される、遮音装置２種類の寸法諸元表（設計例＃２、設計例＃３）であり、これら２種類の菱形微細孔面積は、表１２の円形微細孔面積に等しく、菱形微細孔アスペクト比が、設計＃２では５．９６であり、設計＃３では３．５である。
【０２１３】
表１４の無孔板の面密度は８ｋｇ／ｍ2、空気層、即ち音響パネルの間隔は６０ｍｍであり、菱形微細孔板の板厚は０．７５ｍｍ、孔のピッチは設計例＃２では２０．４ｍｍ、設計例＃３では２０．３８ｍｍであり、無孔板と菱形微細孔板は隙間無く密接して、音響パネルを構成し、菱形微細孔板側が遮音装置の内側を向いて、配置されている。
【０２１４】
【表１４】
【０２１５】
図３２は、表１１、表１２、表１４の遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図であり、表１１の２層無孔板のみからなる遮音装置（設計例＃４）は、１２５Ｈzにおいて共鳴が起り、透過損失が略ゼロｄＢとなって、遮音が不可能となっていることがわかる。これに対して、表１４の菱形微細孔板を用いた遮音装置（設計例＃２、設計例＃３）は、３１Ｈzにおける透過損失が、設計例＃２では３１ｄＢ、設計例＃３では２６ｄＢを実現できて、共鳴を起すことなく、周波数が増すと共に、更に大きな透過損失を実現できる。それ故に、本実施の形態において、円形断面微細孔よりも、菱形断面微細孔を用いる方がより高い透過損失を容易に実現できる特長を持つ。
【０２１６】
表１５は、２層の無孔板と、２層の２等辺３角形微細孔板からなる音響パネルと、空気層とで構成される、遮音装置２種類の寸法諸元表（設計例＃２、設計例＃３）であり、これら２種類の２等辺３角形微細孔面積は、表１２の円形微細孔面積に等しく、２等辺３角形微細孔アスペクト比が、設計＃２では５．１４であり、設計＃３では３．０である。
【０２１７】
表１５の無孔板の面密度は８ｋｇ／ｍ2、空気層、即ち音響パネルの間隔は６０ｍｍであり、２等辺３角形微細孔板の板厚は０．７６ｍｍ、孔のピッチは設計例＃２では２０．２１ｍｍ、設計例＃３では２０．３５ｍｍであり、無孔板と２等辺３角形微細孔板は隙間無く密接して、音響パネルを構成し、２等辺３角形微細孔板側が遮音装置の内側を向いて、配置されている。
【０２１８】
【表１５】
【０２１９】
図３３は、表１１、表１２、表１５の遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図であり、表１１の２層無孔板のみからなる遮音装置（設計例＃４）は、１２５Ｈzにおいて共鳴が起り、透過損失が略ゼロｄＢとなって、遮音が不可能となっていることがわかる。これに対して、表１５の２等辺３角形微細孔板を用いた遮音装置（設計例＃２、設計例＃３）は、３１Ｈzにおける透過損失が、設計例＃２では３１ｄＢ、設計例＃３では２６ｄＢを実現できて、共鳴を起すことなく、周波数が増すと共に、更に大きな透過損失を実現できる。それ故に、本実施の形態において、円形断面微細孔よりも、２等辺３角形微細孔を用いる方がより高い透過損失を容易に実現できる特長を持つ。
【図面の簡単な説明】
【０２２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る非円形微細孔の例を示す斜視図である。
【図２】矩形微細孔音響パネルの斜視図である。
【図３】矩形微細孔形状の説明図である。
【図４】矩形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図５】円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する矩形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図６】矩形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図７】円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する矩形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図８】菱形微細孔形状の説明図である。
【図９】菱形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１０】円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する菱形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１１】菱形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１２】円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する菱形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１３】２等辺３角形微細孔形状の説明図である。
【図１４】２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１５】円形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響レジスタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１６】２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１７】円形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスに対する２等辺３角形微細孔音響パネルの基準化音響リアクタンスの相対比の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図１８】本発明の実施の形態２に係る微細孔音響パネルを音響的に剛な壁体と音源との中間に配置した場合の音響系の電気的等価回路を示す図である。
【図１９】１層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置及び１層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２０】２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置及び２層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２１】１層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置及び１層菱形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２２】１層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置及び１層２等辺３角形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音装置の吸音率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２３】本発明の実施の形態３に係る２層の音響パネルで構成される吸音・遮音装置の音響系の電気的等価回路を示す図である。
【図２４】２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置及び２層矩形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置のエネルギー吸収率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２５】同じく透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２６】２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置及び２層菱形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置のエネルギー吸収率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２７】同じく透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２８】２層円形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置及び２層２等辺三角形微細孔音響パネルと空気層とで構成される吸音・遮音装置のエネルギー吸収率の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図２９】同じく透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態４に係る２層の音響パネルからなる遮音装置の音響系の電気的等価回路を示す図である。
【図３１】遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図３２】遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図３３】遮音装置の透過損失の周波数特性の数値計算例を示す図である。
【図３４】円形微細孔音響パネルの斜視図である。
【図３５】基準化音響インピーダンスｚの電気的等価回路を示す図である。
【図３６】微細孔の直径ｄによる規準化音響レジスタンスｒ及び規準化音響リアクタンスｍの変化を示す図である。
【図３７】厚さＤの空気層の基準化音響インピーダンスの電気的等価回路を示す図である。
【図３８】基準化音響レジスタンスｒによる吸音率の最大値αの変化を示す図である。
【符号の説明】
【０２２１】
１ 円形微細孔板
１ａ 円形微細孔
２ 矩形微細孔板
２ａ 矩形微細孔
１００ 円形微細孔音響パネル
２００ 矩形微細孔音響パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルであって、
該微細孔板の板厚方向に直交する切断面において、周壁により囲まれる微細孔形状を非円形としてなる音響パネル。
【請求項２】
板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を、音源と壁体との中間に、所定距離を隔てて相対配置した吸音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を請求項１記載の音響パネルとしてなる吸音装置。
【請求項３】
板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を所定距離を隔てて相対配置した吸音・遮音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を請求項１記載の音響パネルとしてなる吸音・遮音装置。
【請求項４】
板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる微細孔音響パネルと前記微細孔を設けない無孔板からなる無孔音響パネルとで一対の音響パネルを構成し、該微細孔音響パネル及び無孔音響パネルを密着積層又は所定距離を隔てて相対配置すると共に、該一対の音響パネルの２組を、それぞれの微細孔音響パネルが相対するように所定距離を隔てて配置した遮音装置において、該微細孔板音響パネルの少なくとも一方を請求項１記載の音響パネルとしてなる遮音装置。
【請求項１】
板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルであって、
該微細孔板の板厚方向に直交する切断面において、周壁により囲まれる微細孔形状を非円形としてなる音響パネル。
【請求項２】
板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を、音源と壁体との中間に、所定距離を隔てて相対配置した吸音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を請求項１記載の音響パネルとしてなる吸音装置。
【請求項３】
板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる音響パネルの２枚以上を所定距離を隔てて相対配置した吸音・遮音装置において、該音響パネルの少なくとも１枚を請求項１記載の音響パネルとしてなる吸音・遮音装置。
【請求項４】
板厚方向に貫通する多数の微細孔を設けた微細孔板からなる微細孔音響パネルと前記微細孔を設けない無孔板からなる無孔音響パネルとで一対の音響パネルを構成し、該微細孔音響パネル及び無孔音響パネルを密着積層又は所定距離を隔てて相対配置すると共に、該一対の音響パネルの２組を、それぞれの微細孔音響パネルが相対するように所定距離を隔てて配置した遮音装置において、該微細孔板音響パネルの少なくとも一方を請求項１記載の音響パネルとしてなる遮音装置。
【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２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【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２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【公開番号】特開２００６−２５７８１１（Ｐ２００６−２５７８１１Ａ）
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−７９２５１（Ｐ２００５−７９２５１）
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００２１１６９５）中西金属工業株式会社 (222)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月２８日（２００６．９．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１８日（２００５．３．１８）
【出願人】（０００２１１６９５）中西金属工業株式会社 (222)
【Ｆターム（参考）】
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