CN110249382B - 隔音结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种小型且对低频带声音的隔音性能高的隔音结构。本发明的隔音结构具有至少1个具备具有孔部的框以及固定在框上的膜的隔音单元，膜具有面密度分布，将高面密度区域之间、以及高面密度区域与孔部的端部之间内的最短的线段长度设为Δd，将孔部的端部之间内的最长的线段长度设为L[m]，将低面密度区域的材质的杨氏模量设为E[Gpa]，将低面密度区域的平均膜厚设为h[m]，将膜的最大面密度和最小面密度分别设为ρmax和ρmin时，参数X以下述式(1)满足下述不等式(2)：X＝Eh2/(ρmax/ρmin)[N]……(1)；(Δd/L‑0.025)/(0.06)[N]≤X[N]≤10[N]……(2)。

Description

隔音结构
技术领域
本发明涉及一种具备框以及固定在框上的膜的隔音结构。详细而言，本发明涉及一种膜具有面密度分布并且用于选择性地吸收成为目标的低频声音的隔音结构。
背景技术
以往，已经提出一种隔音结构，其具备框、固定在框上的薄膜以及设置在薄膜上的锭子，并且通过具有锭子的薄膜的振动进行隔音的隔音结构(参照专利文献1、2和3)。
专利文献1公开了一种隔音装置，其由规则性地固定有锭子的薄膜构成，并且由通过使由声波引起的整个薄膜的振动和被锭子分割的部分振动相互抵销而使薄膜的振动衰减并降低噪音。另外，专利文献1还公开了一种隔着间隔而重叠了2个以上的该薄膜的隔音装置。
专利文献1中使用了重量轻、结构简单且不需要体积的薄膜，使得作为隔音装置具有通用性，具有足够的降低噪音的效果，尤其能够降低低频频带的噪音。
并且，专利文献2公开了一种隔音部件，其中，在一面规则性地固定有多个锭子的防锈处理薄钢板将锭子固定面设为内侧，并在刚性框体的至少一侧开口以覆盖该开口的方式接合而成。
专利文献2中进一步改进了专利文献1，使得重量轻、通用性高，并且隔音性能(尤其降低低频频带噪音的性能)、施工性、耐久性、外观优异，即使适用于建筑物的外装材料也能够充分发挥作为噪音降低部件的效果。
并且，专利文献3公开了一种声音衰减面板，其具备被多个单独的单元分割的刚性框架、柔性材料片以及多个锭子，各锭子以在各单元分别设置有锭子的方式固定在柔性材料片上。
专利文献3中使得能够遍及宽频率范围而进行声音衰减。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特公平07-019154号公报
专利文献2：日本特开平11-327563号公报
专利文献3：日本特开2005-250474号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
专利文献1和2中公开的隔音结构比以往的隔音结构的重量轻、结构简单且通用性高，并且具有足够的降低噪音的效果，尤其低频频带的隔音性能优异。但是，专利文献1和2中公开的隔音结构在锭子上使用了金属片，使用薄钢板作为膜，并且以适用于建筑物的外装材料为目的，因此存在重量重且尺寸大的问题。
并且，上述专利文献1～3中记载的隔音结构存在不足以在设置有在设置有成为供气体通过的通气孔的区域的状态下得到高的吸音性能，而且在声波的行进方向与膜表面的法线矢量都不水平(即平行)时吸音性能不充分的问题。
本申请人将“一种隔音结构，其将具备具有孔部的框以及以覆盖孔部的方式固定在框上的膜的隔音单元配置于具有开口的开口部件，并且以使膜的膜表面相对于其开口截面倾斜且在开口部件上设置有成为供气体通过的通气孔的区域的状态配置”的发明作为国际申请PCT/JP2016/074427进行了申请。
上述发明中，为了以相同尺寸吸收更低的声音，需要增大膜尺寸和背面体积。这种元件的大型化很难用于例如空间受限的情况即狭窄的导管内或换气套管等中。并且，作为在不增加隔音结构的尺寸的情况下吸收低频声音的方法，存在一种将膜的弹性膜量和/或密度最佳化的方法。但是，该方法中，虽然能够在低频区域发现吸收峰值，但存在吸收率下降的问题。
本发明的课题在于解决上述现有技术的问题点，并提供一种小型且对低频带声音的隔音性能高的隔音结构。
并且，更详细而言，本发明的课题在于提供一种通过具有背面空气层的膜型吸音材料，在吸音材料所用的空间体积受限的情况下能够以高吸音率吸收更低频区域的声音，尤其在不将尺寸大型化的情况下也能够吸收低频区域的声音的隔音结构。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的，本发明人等发现通过在一定条件下在以覆盖孔部的方式固定在框上的膜上设置面密度分布(例如在膜上设置凸部或者设置锭子)，实现伪低弯曲刚性和高面密度的膜，并且通过具有背面空气层的膜型吸音材料，在吸音材料所用的空间体积受限的情况下能够以高吸音率吸收更低频区域的声音的有效的膜的参数范围，以至完成了本发明。
即，本发明的第1方案的隔音结构，其具有至少1个隔音单元，所述隔音单元具备具有孔部的框以覆盖孔部的方式固定在框上的膜，并且膜的背面空间被封闭，所述隔音结构的特征在于，
膜具有由高面密度区域和低面密度区域组成的面密度分布，将连结相邻的高面密度区域的端部之间的线段以及连结高面密度区域和框的孔部的端部之间的线段中最短的线段长度设为Δd，将连结框的孔部的端部之间的线段中最长的线段长度设为L[m]，将低面密度区域的材质的杨氏模量设为E[Gpa]，将低面密度区域的平均膜厚设为h[m]，将膜的最大面密度设为ρmax，将膜的最小面密度设为ρmin时，以下述式(1)定义的膜的参数X满足下述不等式(2)。
X＝Eh2/(ρmax/ρmin)[N]……(1)
(Δd/L-0.025)/(0.06)[N]≤X[N]≤10[N]……(2)
其中，上述不等式的左边分子中的数值0.025为无量纲，左边分母的数值0.06具有[N-1]的维度。
其中，优选膜的最大面密度ρmax与最小面密度ρmin之比ρmax/ρmin为1.5以上。
并且，优选膜由两种以上的材料构成。
并且，优选膜具有构成高面密度区域的凸部或者锭子。
并且，优选具有凸部的膜为具有凹凸的树脂膜。
并且，优选膜和框是一体的。
并且，优选隔音单元小于膜的第1固有振动频率的波长。
并且，优选第1固有振动频率为100000Hz以下。
并且，本发明的第2方案的隔音结构的制造方法，其中，在制造具备上述第1方案的具有凸部的膜的隔音结构时，通过树脂成型或压印在膜上成型凹凸来制造具有凸部的膜。
并且，本发明的第3方案的隔音结构的制造方法，其中，在制造上述第1方案的隔音结构时，膜和框通过3D打印机一起成型。
发明效果
根据本发明，能够提供一种小型且对低频带声音的隔音性能高的隔音结构。
并且，根据本发明，通过具有背面空气层的膜型吸音材料，在吸音材料所用的空间体积受限的情况下能够以高吸音率吸收更低频区域的声音。根据本发明，尤其在不将尺寸大型化的情况下也能够吸收低频区域的声音。
因此，根据本发明，例如能够以与以往相同的尺寸，在比以往的频率区域低的频率区域中得到高的吸音率。
附图说明
图1是本发明的一实施方式所涉及的隔音结构的一例的示意性立体图。
图2是图1所示的隔音结构的示意性剖视图。
图3是本发明所涉及的隔音结构的另一例的示意性立体图。
图4是图3所示的隔音结构的示意性剖视图。
图5是本发明所涉及的隔音结构的另一例的示意性立体图。
图6是图5所示的隔音结构的示意性剖视图。
图7是本发明所涉及的隔音结构的另一例的示意性剖视图。
图8是本发明所涉及的隔音结构的另一例的示意性剖视图。
图9是本发明所涉及的隔音结构的另一例的示意性剖视图。
图10是本发明所涉及的隔音结构的另一例的示意性剖视图。
图11是本发明的另一实施方式所涉及的隔音结构的一例的示意性立体图。
图12是用图11所示的隔音结构的I-I线切断的示意性剖视图。
图13是说明本发明的隔音单元的膜表面相对于隔音结构的开口部件的开口截面的倾斜角度的说明图。
图14是说明对***配置在本发明的隔音结构的管状开口部件内的隔音单元的隔音性能进行测定的测定***的一例的立体图。
图15是表示本发明的实施例1～5、比较例1～3以及比较例8～10的吸音特性的图表。
图16是表示本发明的实施例6～8以及比较例4～7的吸音特性的图表。
具体实施方式
以下，参照附图所示的优选实施方式，对本发明的一实施方式所涉及的隔音结构进行详细说明。
图1是本发明的一实施方式所涉及的隔音结构的一例的示意性立体图。图2是图1所示的隔音结构的示意性剖视图。
(隔音结构)
图1和图2所示的本实施方式的隔音结构10由1个隔音单元22构成，该隔音单元22具有：框14，具有用于贯穿的孔部12；膜16，以覆盖孔部12的一侧的开口面的方式固定在框14上并且能够振动；形成于膜16的多个(例如25个)凸部18；以及背面部件20，以覆盖孔部12的另一侧的开口面的方式固定在框14上。
在本发明中，设置有凸部18的膜16的部分(区域)具有将膜16的面密度和凸部18的面密度相加而得的面密度，因此构成膜的高面密度区域16a。另外，在本发明的隔音结构中，也可以在膜16上安装锭子来代替凸部18，从而构成由膜16和锭子组成的高面密度区域16a。另外，高面密度区域16a可以在膜16上形成至少1处。
膜16中的没有形成凸部的部分(即，并非高面密度区域16a的部分)构成膜的低面密度区域16b。
即，膜16具有由高面密度区域16a和低面密度区域16b组成的面密度分布。
在本实施方式的隔音结构10的隔音单元22中，由框14的内周面和背面部件20包围的膜16的背面空间通过背面部件20被封闭。
另外，本发明的隔音结构只要由1个以上的隔音单元构成即可，可以如图1所示的隔音结构10那样由1个隔音单元构成，也可以由多个隔音单元构成。
本发明的隔音结构10中，将连结相邻的高面密度区域16a的端部之间的线段以及连结高面密度区域16a与框14的孔部12的端部之间的线段中最短的线段长度设为Δd，将连结框14的孔部12的端部之间的线段中最长的线段长度设为L[m]，将低面密度区域16b的材质的杨氏模量设为E[Gpa]，将低面密度区域16b的平均膜厚设为h[m]，将膜16的最大面密度设为ρmax，将膜16的最小面密度设为ρmin时，
以下述式(1)定义的膜16的参数X满足下述不等式(2)。
X＝Eh2/(ρmax/ρmin)[N]……(1)
(Δd/L-0.025)/(0.06)[N]≤X[N]≤10[N]……(2)
其中，上述不等式的左边分子中的数值0.025为无量纲，左边分母的数值0.06具有[N-1]的维度。
(膜的高面密度区域和低面密度区域)
在图1和图2所示的隔音结构10中，高面密度区域16a和低面密度区域16b分别为设置有凸部18的膜16的部分和没有设置凸部18的膜16的部分。但是，本发明并不限定于此，也可以如下定义。
将膜16的膜表面上的面密度设为ρ(r)，将面密度平均值设为ρave时，定义为面密度平均值ρave＝∫ρ(r)dS/S。该积分表示整个膜表面上的面积分量，S为膜表面积。
实际上，可能很难在膜16的整个膜表面上连续获得面密度ρ(r)的值。该情况下，例如能够以1mm以下的间隔在整个膜表面上测定多个点的面密度ρ(r)，并将其平均值用作面密度平均值ρave。
如上所述，作为实现面密度分布的方法，可以在膜16上设置凸部18或者粘贴锭子。此时的膜的面密度ρ定义为相当于每单位面积[μm2]的质量[g/μm2]。在面密度分布极细的情况下，优选计算为相当于微小正方形区域的面积的质量，该微小正方形由比面密度的面内空间频率分布的平均频率足够高的(例如高10倍左右)频率对应的长度形成。
在此，能够将成为ρ(r)＞ρave的区域定义为高面密度区域16a，将成为ρ(r)≤ρave的区域定义为低面密度区域16b。
通过这样定义，能够在膜16的膜表面上的各点中，根据上述不等式分类为高面密度区域16a和低面密度区域16b中的任一区域。例如，如上所述，在以1mm以下左右的间隔测定多个点的面密度ρ(r)的情况下，任一点均能够依据上述不等式分类为高面密度区域18a和低面密度区域16b中的任一区域。
并且，高面密度区域16a的端部能够定义为由高面密度区域16a切换为低面密度区域16b的点。例如，在以1mm以下左右的间隔测定多个点的面密度ρ(r)的情况下，当高面密度区域16a的点与低面密度区域16b的点相邻时，能够定义为相邻的两个点的中间点。
低面密度区域16b的平均膜厚h[m]定义为相当于低面密度区域16b的部位的膜厚的平均值。例如，由于膜16上设置有凸部18或锭子，因此平均膜厚h为没有设置凸部18或锭子的膜16部分的厚度的平均值。并且，在以1mm以下左右的间隔测定多个点的面密度ρ(r)的情况下，平均膜厚h为被分类为低面密度区域16b的所有点的膜厚的平均值。
(膜的面密度)
ρmax和ρmin分别表示面密度的最大值(即，最大面密度)和最小值(即，最小面密度)。例如，在以1mm以下左右的间隔在膜的整个膜表面上测定多个点的面密度ρ(r)的情况下，将最大的面密度定义为最大面密度，将最小的面密度定义为最小面密度。
在本发明中，如上所述，膜的膜表面内具有面密度分布。膜的面密度优选设计为膜的最大面密度ρmax与膜的最小面密度ρmin之比ρmax/ρmin成为1.5以上，更优选为3.0以上，进一步优选为5.0以上。这是因为，如果ρmax/ρmin小于1.5，则与没有膜的面密度分布情况的膜(例如，具有与ρmin相同的面密度的膜)进行比较，难以在特别(具体而言为3分之2以下的)低的频带形成吸收峰值。
(膜的参数X)
为了在低频区域吸音，膜型吸音材料需要低弯曲刚性和高面密度。因此，作为模拟实现上述要求的方法，如上所述，在膜16上设置密度分布是有效的。在膜16上设置面密度分布的情况下，通常，面密度高的区域(高面密度区域)的弯曲刚性大，面密度小的区域(低面密度区域)的弯曲刚性小。因此，根据设计，膜16能够相对于声波以伪低弯曲刚性且高面密度的膜的方式发挥作用。
即，如同本发明的隔音结构10，关于具有背面空气层的膜型吸音材料，容易弯曲且较重的吸音材料能够以高吸音率吸收更低频区域的声音。
作为该设计方法的标准，上述式(1)是有效的。
因此，本发明中，如上述式(1)所示，对于膜16的参数X，求出膜16(低面密度区域16b)的材质的杨氏模量E和平均膜厚h[m]的平方的乘积除以膜16的最大面密度和最小面密度之比ρmax/ρmin而得的值，并用作一起评价弯曲容易度和重量的标准。其中，杨氏模量E为纵向弹性膜量，并且被定义为某一方向的应力除以失真而得的值。在实验中，例如能够通过拉伸试验或压痕法进行测定。
在本发明中，通过在膜16上形成凸部18而使膜16具有由高面密度区域16a和低面密度区域16b组成的面密度分布，并且将膜16的参数X限制为满足上述不等式(2)的值，由此设定为容易弯曲、高密度且重的膜型吸音材料。通过这样，在本发明中，通过具有背面空气层的膜型吸音材料，即使在吸音材料所用的空间体积受限的情况下也能够以高吸音率吸收更低频区域的声音。在本发明中，尤其在不将尺寸大型化的情况下也能够吸收低频区域的声音。
本发明中，以上述式(1)表示的膜16的参数X需要满足上述不等式(2)。
这是因为，当(Δd/L-0.025)/(0.06)＞X时，不仅吸收的峰值频率(吸音峰值频率)不能降低太多，而且吸音率(吸收的峰值)也不能增加。并且因为如果将该情况下的吸收的峰值频率与例如不具有面密度的情况进行比较，则虽然在较低的频率下具有吸收峰值，但例如与具有和ρmin相同的面密度的膜相比，会导致吸收率明显降低(降低为一半以下)。
并且，因为当X超过10(X＞10)时，吸收的峰值频率(吸音峰值频率)不能降低。在该情况下，例如与不具有面密度的膜(例如，具有与ρmin相同的面密度的膜)相比，难以在特别(具体而言3分之2以下的)低的频带形成吸收峰值。
接着，上述式(2)的线段长度Δd[m]为连结相邻的高面密度区域16a的端部之间的线段以及连结高面密度区域16a与框14的孔部12的端部之间的线段中最短的线段长度。即，线段长度Δd能够定义为连结相邻的高面密度区域16a的端部之间的线段中最短的线段以及连结高面密度区域16a与框14的孔部12的端部之间的线段中最短的线段这两个线段中较短的线段长度。例如，图2所示的例子中，连结相邻的高面密度区域16a的端部之间的线段为相邻的凸部18之间的距离Δd1。并且，连结高面密度区域16a与框14的孔部12的端部之间的线段为凸部18与孔部12内壁之间的距离Δd2。因此，在本发明中，线段长度Δd能够定义为线段Δd1中最短的线段以及线段Δd2中最短的线段这两个线段中较短的线段长度。
并且，上述式(2)的线段长度L[m]为连结框14的孔部12的端部之间的线段中最长的线段长度。图1所示的例子中，孔部12为正方形，因此最长的端部之间距离为对角线的长度L。在本发明中，线段长度L例如在孔部12的形状为多边形的情况下为最长的对角线。例如，在孔部12的形状为圆形的情况下为直径，在椭圆的情况下为长径。即使孔部12的形状为任意形状，只要将端部之间的线段中最长的线段设为线段长度L即可。
(框)
在本发明中，成为框的部件需要具有孔部，并且优选隔断气体透过。并且，需要具有相对于声音不振动程度的充分的刚性。相对于声音不振动程度的充分的刚性是指与通过膜的振动产生的失真相比仅产生能够忽略的程度的振动失真程度的充分的刚性。其中，能够忽略的程度的振动失真是指通过膜的振动产生的失真的1/100以下。
图1和图2所示的隔音单元22的框14具有包围俯视观察为正方形的孔部12的内壁面，并且由俯视观察为正方形的角筒构成。
框14形成为环状包围所贯穿的孔部12，用于以覆盖孔部12的一个面的方式固定且支撑膜16，成为固定在该框14的膜16的膜振动的波节。因此，与膜16相比，框14的刚性高，具体而言，优选每单位面积的质量和刚性均较高。
另外，框14和膜16可以由相同材料或不同材料成为一体。
另外，需要将膜16的至少一部分固定在框14的孔部12的端部。关于低频区域的吸音，优选膜16的所有端部固定在框14。
即，优选框14为能够固定膜16的周边部的闭合且连续的形状以便限制膜16的整周。本发明并不限定于此，只要框14可以成为固定在此的膜16的膜振动的波节，则也可以是局部被切断且不连续的形状。即，框14的作用在于固定并支撑膜16以对膜振动进行控制，因此即使在框14上存在小缝隙或者存在未粘合的部位，也会发挥效果。
并且，框14和孔部12的形状为平面形状，图1所示的例子中均为正方形。在本发明中，框14和孔部12的形状并没有特别限制，例如可以是包含长方形、菱形或平行四边形等其他四边形、等边三角形、等腰三角形或直角三角形等三角形、正五边形或正六边形等正多边形的多边形，或圆形、椭圆形等，也可以是不规则的形状。另外，框14的形状与孔部12的形状优选相同，但也可以不同。
另外，图1和图2所示的例子中，框14的孔部12的两侧的端部均未被封闭，均成为开口端，并且均直接向外部开放。在该开放的孔部12的一侧的开口端以覆盖孔部12的方式将膜16固定在框14。
在该开放的孔部12的另一侧的开口端，以覆盖孔部12的方式将背面部件20固定在框14。
在本发明中，框14的孔部12的两侧的端部可以与图1和图2所示的例子不同。即，可以只有孔部12的一侧的端部向外部开放，并且由框14本身封闭另一侧的端部而不设置背面部件20。即，可以是由框14本身封闭三侧而构成膜16的背面空间的结构。在该情况下，覆盖孔部12的膜16当然只固定在开放的孔部12的一侧的端部。
并且，框14的尺寸为俯视观察时的正方形的尺寸，即为图2的L1，能够定义为其孔部12的尺寸。因此，以下将框14的尺寸设为孔部12的尺寸L1。在框14的俯视观察时的形状例如为圆形或正方形这种正多边形的情况下，框14的尺寸能够定义为通过正多边形的中心的相对置的边之间的距离或等效圆直径。在框14的俯视观察时的形状例如为多边形、椭圆或不规则形状的情况下，框14的尺寸能够定义为等效圆直径。在本发明中，等效圆直径和半径是指分别换算成面积相等的圆时的直径和半径。
这种框14的孔部12的尺寸L1并没有特别限制，本发明的隔音结构10根据为了隔音而适用的隔音对象物设定即可。作为隔音对象物，例如可举出影印机、送风机、空调设备、排气扇、泵类、发电机及导管，并且，此外还可举出涂布机、旋转机及输送机等发出声音的各种类型的制造设备等工业设备。并且，作为隔音对象物，例如可举出汽车、电车及航空器等交通运输设备。并且，作为隔音对象物，例如可举出冰箱、洗衣机、烘干机、电视、复印机、微波炉、游戏机、空调、风扇、PC、吸尘器及空气净化器等一般家用设备等。
另外，优选由框14和膜16构成的隔音单元22小于膜16的第1固有振动频率的波长。因此，即，为了使隔音单元22小于第1固有振动频率的波长，优选减小框14的尺寸L1。
例如，孔部12的尺寸L1并没有特别限制，例如，优选为0.5mm～300mm，更优选为1mm～100mm，最优选为10mm～50mm。
另外，如上所述，连结本发明中的框14的开口端距离(即，孔部12的端部之间距离)的线段的最长的线段长度L以图1所示的例子中孔部12的正方形的对角线的线段长度L表示。因此，线段长度L能够以L＝√2L1求得。
并且，框14的厚度L2和宽度L3也只要能够固定膜16且能够可靠地支撑膜16，则并没有特别限制，例如能够根据孔部12的尺寸进行设定。
并且，框14即孔部12的厚度L2优选为0.5mm～200mm，更优选为0.7mm～100mm，最优选为1mm～50mm。
例如当孔部12的尺寸L1为0.5mm～50mm时，框14的宽度L3优选为0.5mm～20mm，更优选为0.7mm～10mm，最优选为1mm～5mm。
并且，当孔部12的尺寸L1为超过50mm且300mm以下时，框14的宽度L3优选为1mm～100mm，更优选为3mm～50mm，最优选为5mm～20mm。
另外，若与框14的尺寸L1相比框14的宽度L3的比率变得过大，则整体中所占的框14部分的面积率增大，可能导致设备(隔音单元22)变重。另一方面，若上述比率变得过小，则在该框14部分通过粘合剂等来强力地固定膜16会变得困难。
并且，优选使隔音单元22小于膜16的第1固有振动频率的波长。因此，优选框14(孔部12)的尺寸L1为固定在隔音单元22的膜16的第1固有振动频率的波长以下的尺寸。
如果隔音单元22的框14(孔部12)的尺寸L1为膜16的第1固有振动频率的波长以下的尺寸，则强度不均小的声压会施加到膜16的膜表面。因此，很难引起难以控制声音的膜的振动模式。即，隔音单元22能够获得高的声音控制性。
将强度不均更小的声压施加到膜16的膜表面会使得施加于膜16的膜表面的声压更加均匀。这样，为了使施加于膜16的膜表面的声压更加均匀，将固定在隔音单元22的膜16的第1固有振动频率的波长设为λ时，框14(孔部12)的尺寸L1优选为λ/2以下，更优选为λ/4以下，最优选为λ/8以下。
框14的材料只要能够支撑膜16，在适用于上述隔音对象物时具有适当的强度，且对隔音对象物的隔音环境具有耐性，则并没有特别限制，能够根据隔音对象物及其隔音环境来选择。例如，作为框14的材料，可举出树脂材料、无机材料等。作为树脂材料，具体而言可举出三乙酰纤维素等乙酰纤维素类树脂；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET：PolyEthyleneTerephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯等聚酯类树脂；聚乙烯(PE：PolyEthylene)、聚甲基戊烯、环烯烃聚合物、环烯烃共聚物等烯烃类树脂；聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸类树脂、聚碳酸酯等。并且还可举出聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸丁二醇酯及三乙酰纤维素等树脂材料。并且，作为树脂材料，还可举出碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon-Fiber-Reinforced Plastics)、碳纤维及玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glass-Fiber-Reinforced Plastics)等。
另一方面，作为透明无机材料，具体而言可举出钠玻璃、钾玻璃、铅玻璃等玻璃；透光性压电陶瓷(PLZT：La-modified lead zirconate titanate)等陶瓷；石英；萤石等。并且，作为框14的材料，也可以使用铝、不锈钢等金属材料。作为框14的材料，还可以使用钛、镁、钨、铁、钢、铬、铬钼、镍铬钼及它们的合金等金属材料。
并且，也可以组合使用这些多种材料作为框14的材料。
(背面部件)
背面部件20封闭由框14的内周面包围的膜16的背面空间。
背面部件20是为了将在膜16的背面通过框14形成的背面空间设为封闭空间而与膜16相对并且安装在框14的孔部12的另一侧的端部的板状部件。作为这种板状部件，只要能够在膜16的背面形成封闭空间，则并没有特别限制，优选为刚性比膜16高的材料制成的板状部件，但也可以是与膜16相同的材料制成的板状部件。在框14的孔部12的两侧开口固定膜16的情况下，可以在两侧的膜16上分别形成凸部18，或者也可以安装锭子。
其中，作为背面部件20的材料，例如能够使用与上述的框14的材料相同的材料。并且，背面部件20固定于框14的方法只要能够在膜16的背面形成封闭空间，则并没有特别限制，可以使用与上述的膜16固定于框14的方法相同的方法。
并且，背面部件20是用于将在膜16的背面通过框14形成的空间设为封闭空间的板状部件，因此可以与框14成为一体，也可以通过相同材料一体形成。
(膜)
膜16的周边部以覆盖框14内部的孔部12的方式且以限制在框14内的方式固定。如上所述，膜16在形成有凸部18或者安装有锭子等而成为一体的状态下形成高面密度区域16a和低面密度区域16b。膜16的低面密度区域16b通过与来自外部的声波对应地进行膜振动来根据低面密度区域16b和高面密度区域16a吸收或反射声波的能量而进行隔音。
但是，膜16需要以框14为波节而进行膜振动，因此需要以可靠地限制在框14内的方式进行固定。而且，膜16本身构成低面密度区域16b而成为膜振动的波腹，并且需要吸收或反射声波的能量来进行隔音。因此，优选膜16为具有挠性的弹性材料制。
因此，膜16的形状为图1所示的框14的孔部12的形状。并且，膜16的尺寸可以说是框14(孔部12)的尺寸L1。
并且，如图1和图2所示，在膜16上形成凸部18或者安装锭子等而成为一体的状态下，没有形成凸部18的膜16或者没有安装锭子等的膜16成为低面密度区域16b。该情况下，膜16的厚度成为低面密度区域16b的厚度。
因此，低面密度区域16b的厚度即膜16的厚度只要能够为了吸收或反射声波的能量来进行隔音而由与高面密度区域16a相邻的低面密度区域16b进行膜振动，则并没有特别限制。但是，为了在高频侧得到固有振动模式，优选该膜16的厚度较厚，为了在低频侧得到固有振动模式，优选该膜16的厚度较薄。例如，本发明中，图2所示的膜16的厚度L4为低面密度区域16b的厚度，但本发明中，能够根据孔部12的尺寸L1即膜16的尺寸来设定。
例如，当孔部12的尺寸L1为0.5mm～50mm时，膜16的厚度L4优选为0.001mm(1μm)～5mm，更优选为0.005mm(5μm)～2mm，最优选为0.01mm(10μm)～1mm。
并且，当孔部12的尺寸L1为超过50mm且300mm以下时，膜16的厚度L4优选为0.01mm(10μm)～20mm，更优选为0.02mm(20μm)～10mm，最优选为0.05mm(50μm)～5mm。
另外，对于膜16的厚度，如在1个膜16中厚度不同时，优选以平均厚度来表示。另外，在该平均厚度为构成没有形成凸部18的低面密度区域16b或者没有安装或锭子等的低面密度区域16b的膜16的厚度的情况下，成为低面密度区域16b的平均厚度h。
并且，如上所述，没有形成凸部18的膜16或者没有安装锭子等的膜16成为低面密度区域16b。因此，膜16的杨氏模量成为低面密度区域16b的杨氏模量。
因此，成为低面密度区域16b的杨氏模量的膜16的杨氏模量只要具有为了吸收或反射声波的能量进行隔音而能够使与高面密度区域16a相邻的低面密度区域16b进行膜振动的弹性，则并没有特别限制。为了在高频侧得到固有振动模式，优选增大该膜16的杨氏模量，为了在低频侧得到固有振动模式，优选减小该膜16的杨氏模量。本发明中，膜16的杨氏模量例如能够根据框14(孔部12)的尺寸(即膜的尺寸)L1来设定。
例如，膜16的单独的杨氏模量优选为1000Pa～3000GPa，更优选为10000Pa～2000GPa，最优选为1MPa～1000GPa。
并且，如上所述，没有形成凸部18的膜16或者没有安装锭子等的膜16成为低面密度区域16b，因此膜16的密度也成为低面密度区域16b的密度。
因此，成为低面密度区域16b的密度的膜16的密度只要为了吸收或反射声波的能量进行隔音而能够使与高面密度区域16a相邻的低面密度区域16b进行膜振动，则并没有特别限制。该膜16的密度例如，优选为5kg/m3～30000kg/m3，更优选为10kg/m3～20000kg/m3，最优选为100kg/m3～10000kg/m3。
在膜16的材料设为膜状材料或箔状材料时，需要在适用于上述隔音对象物时具有适当的强度，对隔音对象物的隔音环境具有耐性。并且，膜16的材料需要能够进行膜振动，以使使膜16吸收或反射声波的能量来进行隔音。膜16的材料只要具有上述特征，则并没有特别限制，能够根据隔音对象物及其隔音环境等来选择。例如，作为膜16的材料，可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET：Polyethylene terephthalate)、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯酸(聚甲基丙烯酸甲酯：PMMA：polymenthyl methacrylate)、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸丁二醇酯、三乙酰纤维素、聚偏二氯乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、芳香族聚酰胺、有机硅树脂、乙烯丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基戊烯、及聚丁烯等能够制成膜状的树脂材料。并且，也可举出铝、铬、钛、不锈钢、镍、锡、铌、钽、钼、锆、金、银、铂、钯、铁、铜及坡莫合金等能够制成箔状的金属材料。并且，还可举出纸、纤维素等成为其他纤维状膜的材质；包含无纺布、纳米级纤维的薄膜；加工成较薄的聚氨酯、以及新雪丽等多孔材料；加工成薄膜结构的碳材料等能够形成薄结构的材质等。
并且，膜16以覆盖框14的孔部12中的至少一侧的开口的方式固定在框14上。即，膜16可以以覆盖框14的孔部12的一侧或另一侧或两侧的开口的方式固定在框14上。
膜16固定于框14的方法并没有特别限制，只要能够将膜16以成为膜振动的波节的方式固定在框14上，则可以是任意方法。例如膜16固定于框14的方法可举出使用粘合剂的方法或使用物理固定件的方法等。
对于使用粘合剂的方法，在包围框14的孔部12的表面上涂布粘合剂，在其之上载置膜16，并使用粘合剂将膜16固定在框14上。作为粘合剂，例如可举出环氧类粘合剂(Araldite(注册商标)(Nichiban Co.，Ltd.制造)等)、氰基丙稀酸酯类粘合剂(Aron Alpha(注册商标)(TOAGOSEI CO.，LTD.制造)等)、丙烯酸类粘合剂等。
作为使用物理固定件的方法，可举出将以覆盖框14的孔部12的方式配置的膜16夹在框14与杆等固定部件之间，并使用螺钉或螺丝等固定件将固定部件固定在框14上的方法等。
另外，本实施方式1的隔音单元22是使框14与膜16分开构成并将膜16固定在框14上的结构，但并不限定于此，也可以是由相同材料构成的膜16与框14成为一体的结构。
在此，固定在隔音单元22的框14并且具备凸部18或锭子的膜16具有第1固有振动频率，该第1固有振动频率为在隔音单元22的结构中能够引起的最低阶固有振动模式的频率。最低阶固有振动模式的频率即第1固有振动频率例如为相对于大致垂直入射到固定在隔音单元22的框14并且具备凸部18或锭子的膜16中的声场，膜的透过损失成为最小并且具有最低阶吸收峰值的共振频率。即，本发明中，在膜16的第1固有振动频率中使声音透过，且具有最低阶频率的吸收峰值。在本发明中，该共振频率通过由具备框14以及凸部18或锭子的膜16构成的隔音单元22来确定。
即，由具备框14以及凸部18或锭子的膜16构成的结构中的共振频率、即以限制于框14的方式固定的膜16的共振频率为声波使膜振动最强烈的部位。声波以该共振频率大量透过，该共振频率为具有最低阶频率的吸收峰值的固有振动模式的频率。
并且，在本发明中，第1固有振动频率通过由具备框14以及凸部18或锭子的膜16构成的隔音单元22来确定。本发明中，将这样确定的第1固有振动频率称为膜的第1固有振动频率。例如，基于刚性定律的频率区域与基于质量侧的频率区域之间的边界成为最低阶第1共振频率。
对于固定在框14并且具备凸部18或锭子的膜16的第1固有振动频率，优选为100000Hz以下，更优选为20000Hz以下。
具体而言，上述膜16的第1固有振动频率优选为相当于人对声波的感应区域的上限的100000Hz以下，更优选为人对声波的可听区域的上限即20000Hz以下，进一步优选为15000Hz以下，最优选为10000Hz以下。并且，在使用本发明将声音吸收率峰值表示在可听区域的情况下，第1固有振动频率的下限优选为5Hz以上。
其中，在本实施方式的隔音单元22中，由具备框14以及凸部18或锭子的膜16构成的结构中的膜16的共振频率例如第1固有振动频率能够通过隔音单元22的框14的几何学形态(例如框14的形状和尺寸(size))、隔音单元22的具备凸部18或锭子的膜16的刚性(例如具备凸部18或锭子的膜16的厚度和挠性)以及膜背后空间的体积来确定。
(凸部)
然而，在本发明中，图1和图2所示的例子中，在膜16的内侧(框14侧)形成有凸部18或者安装有锭子，具有凸部18或锭子的膜16的区域构成膜的高面密度区域16a。即，对于膜的面密度，能够通过在膜16上设置凸部18或者附加锭子等来实现膜的高面密度区域16a。
凸部18或锭子用于在膜16上形成膜的高面密度区域16a。凸部18或锭子只要能够在膜16上形成膜的高面密度区域16a，则可以是任意的，并没有特别限制。
图1所示的例子中，凸部18的形状为正方形。在本发明中，凸部18或锭子的形状并没有特别限制，例如可以是包含长方形、菱形或平行四边形等其他四边形，等边三角形、等腰三角形或直角三角形等三角形，正五边形或正六边形等正多边形的多边形，或圆形、椭圆形等，也可以是不规则的形状。
凸部18或锭子的材料并没有特别限制，可以是与膜16相同的材料，也可以是不同的材料。并且，作为凸部18或锭子的材料，能够使用与膜16的材料或框14的材料相同的材料。作为锭子的材料并没有特别限制，优选比膜16的材料重的材料。
而且，凸部18或锭子可以与膜16成为一体，也可以分开构成而安装于膜16上。
即，该膜16的凸部18可以通过树脂成型或压印等成型技术与膜16一体成型。即，具有该凸部18的膜16优选为具有凹凸的树脂膜。并且，与在膜16上安装锭子的情况相同地，膜16的凸部18也可以是通过任何公知的方法，例如利用胶带或粘合剂等从后侧固定在膜16上的形态。在膜16上固定凸部18或锭子时，使用与上述的将膜16固定在框14的方法相同的方法进行即可。
并且，能够使用3D打印机等将框14与膜16一起成型，或者将框14、膜16以及凸部18或锭子一起成型，或者，也能够在与框14一起成型的膜16上仅后赋予凸部18或锭子的部分。
图1和图2所示的例子中，在膜16上具备多个(例如，5×5(＝25))凸部18，但本发明并不限定于此。也可以如具有图3和图4所示的隔音单元22A的隔音结构10A那样具备1个凸部18或锭子。
并且，图1和图2所示的例子中，在膜16上具备相同形状、相同尺寸、相同高度的多个(例如，25)凸部18，但本发明并不限定于此。膜16可以具有形状、尺寸和高度中的至少1个不同的多个凸部18，也可以具有形状、尺寸、高度和重量中的至少1个不同的锭子。
并且，图1和图2所示的例子中，在膜16上规则性地排列有多个(例如，25)凸部18，但本发明并不限定于此。在如具有图5和图6所示的隔音单元22B的隔音结构10B那样在膜16上设置有凸部18或锭子的形态下，凸部18或锭子无需规则性地排列在膜16上，多个(例如，25)凸部18或锭子随机配置在膜16上即可。
并且，图1和图2所示的例子中，在膜16具备多个(例如，25)凸部18，但本发明并不限定于此。也可以设置凹部而形成低面密度区域16b，并将没有设置凹部的膜16的部分设为高面密度区域16a，而不在膜16上设置凸部18。并且，可以通过在膜16或膜16的凹部加入切口等(其结果，弯曲刚性变小)来实现低弯曲刚性，从而形成低面密度区域16b。例如，通过加入格子状切口，也能够更加各向同性地降低弯曲刚性，从而形成低面密度区域16b。
并且，图1和图2所示的例子中，在框14的孔部12的开口一侧具备膜16，并在该膜16的内侧(框14侧)形成有凸部18，但本发明并不限定于此。也可以在框14的孔部12的开口两侧具备膜16。并且，凸部18、凹部或锭子可以位于膜16的内侧(框14侧)和膜16的外侧(与框14相反的一侧)中的任一侧。
例如，如具有图7所示的隔音单元22C的隔音结构10C那样，可以在框14的孔部12的开口的两侧具备膜16，并且均在两侧膜16的内侧(框14侧)具有凸部18、凹部或锭子。
例如，如具有图8所示的隔音单元22D的隔音结构10D那样，可以在框14的孔部12的开口的两侧具备膜16，在两侧膜16中一侧膜16的外侧(与框14相反的一侧)具有凸部18、凹部或锭子，在另一侧膜16的内侧(框14侧)具有凸部18、凹部或锭子。
例如，如具有图9所示的隔音单元22E的隔音结构10E那样，可以在框14的孔部12的开口的两侧具备膜16，在两侧膜16中各膜16的内外两侧(框14侧及与其相反的一侧)分别具有凸部18、凹部或锭子。
但是，当膜16的凸部18存在于框14侧时，如果膜16的凸部18的体积大，则被框14和膜16包围的背面空气层的体积减小，其结果，背面空气层的效果改变，峰值频率变高，可能无法获得目标低频峰值。当出现这种不利影响时，优选将膜16的凸部18设置在与框14相反的(相反)一侧。
并且，图1和图2所示的例子中，在框14的孔部12的开口一侧具备1层膜16，并在该膜16的内侧(框14侧)形成有凸部18，但本发明并不限定于此。
例如，如具有图10所示的隔音单元22F的隔音结构10F那样，可以在框14的孔部12的开口一侧具备由膜16和膜24构成的两层层叠膜26，并在该层叠膜26的外侧(与框14相反的一侧)具有凸部18、凹部或锭子。隔音单元22F中，安装有凸部18、凹部或锭子的层叠膜26的区域成为高面密度区域26a，没有安装凸部18、凹部或锭子的层叠膜26本身的区域成为低面密度区域26b。
另外，在使用作为两层层叠膜26的膜16和膜24这两种膜材料的情况下，低面密度区域26b的材质由膜16和膜24这两种膜材料构成。这样，在低面密度区域26b由两种材料构成时，膜的参数X能够定义为如下述式(3)。因此，在该情况下，可以使用下述式(3)来代替上述式(1)。
X＝(E1h1 2+E2h2 2)/(ρmax/ρmin)[N]……(3)
其中，E1和E2分别为构成低面密度区域26b的膜16和膜24这两种膜材料的杨氏模量，h1和h2分别为构成低面密度区域26b的膜16和膜24的平均膜厚。
相同地，在低面密度区域由层叠结构构成时，膜的参数X能够定义为如下述式(4)。因此，在该情况下，可以使用下述式(4)来代替上述式(1)。
X＝∑(Eihi 2)/(ρmax/ρmin)[N]……(4)
其中，Ei为从构成低面密度区域26b的层叠膜26的框14侧计第i个膜的膜材料的杨氏模量，hi为从构成低面密度区域26b的层叠膜26的框14侧计第i个膜的平均膜厚。
图1～图10所示的隔音结构10、10A、10B、10C、10D、10E及10F分别具有1个隔音单元22、22A、22B、22C、22D、22E及22F。但是，本发明并不限定于此，也可以具有多个隔音单元。
具有多个隔音单元的隔音结构可以使用相同种类的本发明的隔音单元，也可以使用不同种类的多个本发明的隔音单元。具有这些多个隔音单元的隔音结构也可以进一步包含1种以上现有技术的隔音单元。
此时，这些隔音结构的多个隔音单元的多个框14可以作为1个框体构成。并且，这些隔音结构的多个隔音单元的多个膜16也可以作为1个薄片状膜体构成。
本发明的隔音结构10及10A～10F、以及隔音单元22及22A～22F基本如上构成。
并且，本发明的隔音结构可以具有在导管等具有开口的开口部件内配置有如上述本发明的隔音单元22及22A～22F那样的1个以上的隔音单元的结构。该情况下，隔音单元优选以使膜的膜表面相对于开口部件的开口截面倾斜并且在开口部件上设置有成为供气体通过的通气孔的区域的状态配置于开口部件。
图11是示意地表示本发明的另一实施方式所涉及的隔音结构的一例的立体图。图12是用图11所示的隔音结构的I-I线切断的示意性剖视图。
图11和图12所示的本实施方式的隔音结构30具有将图3所示的隔音结构10A的隔音单元22A配置在本实施方式的开口部件即铝制管体32(的开口32a)内的结构。隔音单元22在管体32内以使膜16的膜表面相对于其开口截面32b倾斜90°并且在管体32内的开口32a上设置有成为供气体通过的通气孔32c的区域的状态进行配置。即，隔音单元10A与管体32的中心线平行地配置。
其中，管体32为形成于隔断气体通过的物体的区域内的开口部件，管体32的管壁构成隔断气体通过的物体例如隔开两个空间的物体等壁部，管体32的内部构成形成于隔断气体通过的物体的一部分区域的开口32a。
另外，在本实施方式中，优选开口部件具有形成在隔断气体通过的物体的区域内的开口，优选设置在隔开两个空间的壁部。
在此，具有形成开口的区域且隔断气体通过的物体是指隔开两个空间的部件及壁部等，作为部件，是指管体、筒状体等部件，作为壁部，例如是指构成房屋、高楼、工厂等建筑物的结构体的固定壁；配置在建筑物的房间内且隔开房间内的固定间壁(分区)等固定壁；配置在建筑物的房间内且隔开房间内的可动间壁(分区)等可动壁等。
本实施方式的开口部件可以是导管等管体、筒体，可以是用于安装百叶窗、百叶扇等换气孔、窗等的具有开口的墙壁本身，也可以是安装在墙壁的窗框等安装框等。
另外，本实施方式的开口部件的开口的形状为剖面形状并且在图示例中为圆形，但在本发明中，只要能够将由隔音单元或多个隔音单元构成的隔音单元组配置在开口内，则并没有特别限制，例如，可以是包含正方形、长方形、菱形或平行四边形等其他四边形，等边三角形、等腰三角形或直角三角形等三角形，正五边形或正六边形等正多边形的多边形，或椭圆形等，也可以是不规则的形状。
并且，作为本实施方式的开口部件的材料，并没有特别限制，可举出铝、钛、镁、钨、铁、钢、铬、铬钼、镍铬钼、它们的合金等金属材料、丙烯酸树脂、聚甲基丙稀酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺(polyamideimide)、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺、三乙酰纤维素等树脂材料、碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)、碳纤维以及玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics)、与建筑物的墙体材料相同的混凝土、砂浆等墙体材料等。
图11和图12所示的隔音结构30中，1个隔音单元22A在使膜16的膜表面相对于其开口截面32b倾斜90°的状态下配置在管体32内，但本发明并不限定于此。例如，本实施方式的隔音结构中，多个隔音单元也可以作为隔音单元组而配置在管体32内。并且，本实施方式的隔音结构中，也可以将隔音结构10、10B、10C、10D、10E及10F的隔音单元22、22B、22C、22D、22E及22F等其他形态的隔音单元代替隔音单元22A而配置在管体32内。并且，本实施方式的隔音结构中，只要能够在管体32内的开口32a设置成为供气体通过的通气孔的区域，则也可以使隔音单元22A的膜16的膜表面与管体32的开口截面32b平行。并且，如图13所示，也可以以使隔音单元22A的膜16的膜表面相对于管体32的开口截面32b以规定角度θ倾斜并在管体32内的开口32a上设置有供气体通过的通气孔32c的状态进行配置。
并且，在本实施方式中，从通气性的观点考虑，该倾斜角度θ优选为20度以上，更优选为45度以上，进一步优选为80度以上。
在此，倾斜角度θ优选为20度以上的理由为，当隔音单元22A的设备剖面(膜16的膜表面)与开口截面32b相等时，通过使倾斜角度θ倾斜20°以上，能够得到10％以上的优选的开口率。
并且，倾斜角度θ为20度～45度时，存在低频的第1振动模式的隔音峰值，并且相对于最大隔音(θ＝0°)，能够维持10％以上的隔音性能，因此优选。
并且，倾斜角度θ更优选为45度以上的理由为，考虑了通风性的标准的窗扇和百叶扇的角度约为45度左右。
并且，进一步优选为80度以上的理由为，能够最小限度地抑制由于风引起的施加于膜16的恒定压力的影响，即使风速变大也能够抑制隔音特性的变化。并且，因为在80度以上时，风速的减少消失，成为通气能力最高的状态。
另外，本实施方式的隔音结构的开口率由下述式(5)定义，在实施方式2的隔音结构10A中，由下述式(5)定义的开口率成为约67％，能够得到高通气性或通风性。
开口率(％)＝{1-(开口截面中隔音单元的剖面积/开口截面积)}×100……(5)
在本实施方式的隔音结构中，如图13所示，在开口部件即管体32内，隔音单元22A配置成使膜16的膜表面相对管体32的开口截面32b以规定的倾斜角度θ倾斜。另外，能够在图13所示的倾斜的隔音单元18的膜16的膜表面与管体32的管壁之间形成的间隙成为在管体32的开口32a形成的气体可通过的通气孔32c。
在本实施方式中，该通气孔32c的开口率优选为10％以上，更优选为25％以上，进一步优选为50％以上。
在此，通气孔32c的开口率优选为10％以上的理由为，市售的具有通气性的隔音部件(AirTooth(注册商标))的开口率为6％左右，但本实施方式的隔音结构即使在以往(市售品)没有的两位数以上的开口率下也能够发挥高隔音性性能。
并且，通气孔32c的开口率优选为25％以上的理由为，本实施方式的隔音结构即使在标准的窗扇和百叶扇的25％～30％的开口率下，也能够发挥高隔音性性能。
并且，通气孔32c的开口率优选为50％以上的理由为，本实施方式的隔音结构即使在高通气性的窗扇和百叶扇的50～80％的开口率下，也能够发挥高隔音性性能。
以下，对能够与具有本发明的隔音结构的隔音结构进行组合的结构部件的物性或特性进行说明。
[阻燃性]
作为建材或设备内隔音材料而使用具有本发明的隔音结构的隔音结构时，要求其为阻燃性。
因此，膜优选阻燃性的膜。作为膜，例如可使用作为阻燃性PET薄膜的Lumirror(注册商标)非卤素阻燃型ZV系列(TORAY INDUSTRIES，INC.制造)、Teijin Tetoron(注册商标)UF(TEIJIN LIMITED制造)和/或作为阻燃性聚酯类薄膜的DIALAMY(注册商标)(MitsubishiPlastics，Inc.制造)等。
并且，框也优选为阻燃性的材质，可举出铝等金属、陶瓷等无机材料、玻璃材料、阻燃性聚碳酸酯(例如，PCMUPY610(Takiron Co.，Ltd.制造))和/或阻燃性丙烯酸(例如，ACRYLITE(注册商标)FR1(Mitsubishi Rayon Co.，Ltd.制造))等阻燃性塑料等。
进而，将膜固定在框上的方法也优选通过阻燃性粘合剂(THREE BOND1537系列(Three Bond Co.，Ltd.制造))、焊锡的粘合方法或用两个框夹紧固定膜等机械固定方法。
[耐热性]
伴随环境温度的变化，有可能由于本发明的隔音结构的结构部件的膨胀伸缩而使隔音特性发生变化，因此构成该结构部件的材质优选耐热性尤其低热收缩的材质。
作为膜，例如优选使用Teijin Tetoron(注册商标)薄膜SLA(Teijin DuPont制造)、PEN薄膜Teonex(注册商标)(Teijin DuPont Ltd.制造)和/或Lumirror(注册商标)非退火低收缩型(TORAY INDUSTRIES，INC.制造)等。并且，通常还优选使用热膨胀系数比塑料材料小的铝等金属膜。
并且，作为框，优选使用聚酰亚胺树脂(TECASINT4111(Enzinger Japan Co.，Ltd.制造))和/或玻璃纤维增强树脂(TECAPEEKGF30(Enzinger Japan Co.，Ltd.制造))等耐热塑料，和/或铝等金属或陶瓷等无机材料或玻璃材料。
进而，粘合剂也优选使用耐热粘合剂(TB3732(Three Bond Co.，Ltd.制造)、超耐热单成分收缩型RTV有机硅粘合密封材料(Momentive Performance Materials JapanLtd.制造)和/或耐热性无机粘合剂Aron Ceramic(注册商标)(TOAGOSEI CO.，LTD.制造)等)。将这些粘合剂涂布于膜或框上时，优选能够通过设为1μm以下的厚度来降低膨胀收缩量。
[耐候性和耐光性]
当具有本发明的隔音结构的隔音结构配置在室外或光线照射的场所时，结构部件的耐侯性成为问题。
因此，作为膜，优选使用特殊聚烯烃薄膜(ARTPLY(注册商标)(MitsubishiPlastics，Inc.制造))、丙烯酸树脂薄膜(ACRYPRENE(Mitsubishi Rayon Co.，Ltd.制造))和/或Scotchcal Film(商标)(3M公司制造)等耐侯性薄膜。
并且，作为框材，优选使用聚氯乙烯、聚甲基丙稀酸甲酯(亚克力)等耐侯性高的塑料或铝等金属、陶瓷等无机材料和/或玻璃材料。
进而，粘合剂也优选使用环氧树脂类粘合剂和/或DRY FLEX(Repair CareInternational制造)等耐侯性高的粘合剂。
关于耐湿性，也优选适当选择具有高耐湿性的膜、框以及粘合剂。关于吸水性、耐化学药品性，也优选适当选择适当的膜、框以及粘合剂。
[灰尘]
在长期的使用过程中，灰尘会附着于膜表面，有可能影响本发明的隔音结构的隔音特性。因此，优选防止灰尘的附着或去除所附着的灰尘。
作为防止灰尘的方法，选使用难以附着灰尘的材质的膜。例如，通过使用导电性薄膜(FLECRTA(注册商标)(TDK公司制造)和/或NCF(NAGAOKA SANGYO CO.，LTD.制造))等，使膜不带电，由此能够防止由带电引起的灰尘的附着。并且，通过使用氟树脂薄膜(DI-NOCFILM(商标)(3M公司制造))和/或亲水性薄膜(Miraclain(LifeGard公司制造)、RIVEX(Riken Technos Corp.制造)和/或SH2CLHF(3M公司制造))，也能够抑制灰尘的附着。进而，通过使用光催化薄膜(Laclean(Kimoto Co.，Ltd.制造))，也能够防止膜的污染。通过将包含这些具有导电性、亲水性和/或光催化性的喷雾器和/或氟化合物的喷雾器涂布于膜上，也能够得到相同的效果。
除了如上述那样使用特殊的膜以外，通过在膜上设置盖，也能够防止污染。作为盖，可使用具有薄膜材料(SARAN WRAP(注册商标)等)、灰尘无法通过的大小的网眼的网布、无纺布、聚氨酯、气凝胶、多孔状薄膜等。
作为去除所附着的灰尘的方法，能够通过发射膜的共振频率的声音并强烈地振动膜来去除灰尘。并且，通过使用鼓风机或擦拭也能够得到相同的效果。
[风压]
当强风吹到膜时，膜成为被挤压的状态，有可能使共振频率发生变化。因此，通过在膜上覆盖无纺布、聚氨酯和/或薄膜等，能够抑制风的影响。
进而，在使用本发明的隔音结构中，为了抑制由于在隔音结构侧面阻挡风而产生的紊流所造成的影响(对膜的风压、风噪声)，优选在隔音结构侧面设置对风W进行整流的整流板等整流机构。
[组单元的组合]
图1～10所示的本发明的隔音结构10及10A～10F由作为具有1个框14、安装在该框14的1个膜16、以及设置在膜16上的凸部18、锭子或凹部的单位组单元的1个隔音单元22及22A～22F构成。另一方面，本发明的隔音结构由具有多个框连续的1个框体、安装在1个框体的多个框各自的孔部的多个膜连续的薄片状膜体、以及设置有多个膜上的凸部18、锭子或凹部，并且预先成为一体的多个隔音单元构成。这样，本发明的隔音结构可以是独立使用单位组单元的隔音结构，可以是预先由多个隔音单元成为一体的隔音结构，或者也可以是由连结多个单位组单元而使用的多个隔音单元构成的隔音结构。
作为多个单位组单元的连结方法，可以在框上安装组合Magic tape(注册商标)、磁铁、按钮、吸盘和/或凹凸部，也可以使用胶带等来连结多个单位组单元。
[配置]
为了能够将具有本发明的隔音结构的隔音结构在壁等上简单地进行安装或拆除，优选隔音结构中安装有由磁性材料、Magic tape(注册商标)、按钮、吸盘等构成的折装机构。
[框的机械强度]
随着具有本发明的隔音结构的隔音结构的尺寸增大，框变得容易振动，相对于膜振动，作为固定端的功能下降。因此，优选增加框的厚度来提高框的刚性。但是，若增加框的厚度，则隔音结构的质量增加，重量轻这一本隔音结构的优点降低。
因此，为了维持高刚性的同时减少质量的增加，优选在框上形成孔或槽。
通过改变或组合面内的框的厚度，能够确保高刚性且实现轻量化。通过这样，能够兼顾高刚性化和轻量化。
本发明的隔音结构能够用作如下隔音结构。
例如，作为具有本发明的隔音结构的隔音结构，可举出：
建材用隔音结构：作为建材用而使用的隔音结构；
空调设备用隔音结构：设置在换气口、空调用导管等上，且防止来自外部的噪音的隔音结构；
外部开口部用隔音结构：设置在房间的窗户上，且防止来自室内或室外的噪音的隔音结构；
天花板用隔音结构：设置在室内的天花板上，且控制室内的声音的隔音结构；
地板用隔音结构：设置在地板上，且控制室内的声音的隔音结构；
内部开口部用隔音结构：设置在室内的门、拉门部分，且防止来自各房间的噪音的隔音结构；
卫生间用隔音结构：设置在卫生间内或门(室内外)部，且防止来自卫生间的噪音的隔音结构；
阳台用隔音结构：设置在阳台上，且防止来自自家阳台或相邻阳台的噪音的隔音结构；
室内调音用部件：用于控制房间的声音的隔音结构；
简单隔音室部件：能够简单组装，且移动也简单的隔音结构；
宠物用隔音室部件：包围宠物的房间而防止噪音的隔音结构；
娱乐设施：设置在游戏中心、体育中心、音乐厅、电影院的隔音结构；
施工现场的临时围墙用隔音结构：覆盖施工现场来防止噪音向周围泄漏的隔音结构；
隧道用的隔音结构：设置在隧道内，且防止泄漏于隧道内部和外部的噪音的隔音结构；等。
以上，举出关于本发明的隔音结构的各种实施方式和实施例来进行了详细说明，但本发明并不限定于这些实施方式和实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，当然可以进行各种改良或变更。
实施例
根据实施例对本发明的隔音结构进行具体说明。
(实施例1)
首先，制作了图3和图4所示的本发明的隔音结构10A作为实施例1。
图3和图4所示的隔音结构10A由包含具有孔部12的框14、以及以覆盖孔部12的方式固定在框14的可振动的膜16的隔音单元22A构成。
该实施例1中，将PET薄膜(TORAY INDUSTRIES，INC.制造的Lumirror，厚度为125μm)设为膜16。将边长为20mm的正方形并且厚度为3mm的亚克力板作为凸部18而配置在由PET薄膜构成的膜16的中央，并且用胶带后装到膜16上。作为框14，使用了金属铝角筒，该金属铝角筒的长度(背面距离)为20mm，孔部12是内边为40mm的正方形，固定膜16的框14的外周的厚度为3mm。并且，相同地准备了厚度为3mm的金属铝的边长为46mm见方的正方形板作为背面部件20，并安装到框14的框结构的一面(孔部12的端部)而形成盖。在框14的另一面的框部分安装有PET薄膜，该PET薄膜中，在中央固定有亚克力板作为凸部18并且是边长为46mm的正方形的膜16。使用双面胶带通过粘合进行了安装。
这样，制作了由图3和图4所示的隔音单元22A构成的隔音结构10A。
该实施例1中，ρmax/ρmin＝25。最短线段长度Δd为10mm(10×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
(比较例1)
在PET薄膜的膜上没有由边长为20mm的正方形并且厚度为3mm的亚克力板构成的凸部18，除此以外，制作了与实施例1相同的现有技术的隔音结构。
该比较例1中，ρmax/ρmin＝1(无面密度分布)。
将该比较例1的隔音结构设为PET薄膜的膜的标准。
首先，分别测定了实施例1和比较例1的隔音结构的声音特性。
使用内径为8cm的声管，并如下进行声音测定，从而测定出实施例1和比较例1的隔音结构中的吸收率。
如图14所示，对于声音特性，在铝制声管(管体32)上使用4个麦克风34并通过传递函数法进行了测定。该方法是按照“ASTM E2611-09：基于传输矩阵法测量声学材料的垂直入射传输的标准试验方法(Standard Test Method for Measurement of NormalIncidence Sound Transmission of Acoustical Materials Based on the TransferMatrix Method)”进行的。作为声管，例如使用了作为与Nihon Onkyo Engineering Co.，Ltd.制造的WinZac相同的测定原理的铝制的管体32。在管体32的内部配置容纳扬声器36的圆筒状箱体38，并在箱体38上载置了管体32。从扬声器34输出规定声压的声音，并使用4个麦克风34进行了测定。该方法中，能够在宽的频谱带中测定声音透过损失。将实施例1的隔音单元10A在成为声管的管体32的规定测定部位倾斜地配置隔音单元10A的膜16的膜表面，从而构成本实施方式的隔音结构30，并在100Hz～4000Hz的范围内测定了声音吸收率和透过损失。
将测定实施例1和比较例1的隔音结构的吸收率而得的结果示于图15。
关于在使用PET薄膜的膜16的实施例1的最低频侧确认的吸收率峰值，判断了以下项目。
(低频判断)
在没有凸部的情况(相当于比较例1)下成为吸收峰值的峰值频率的2分之3以下时，判断为G(good：良好)，在不是上述情况时，判断为B(bad：不良)。
(吸收率判断)
在没有凸部的情况(相当于比较例1)下成为吸收峰值的吸收率的50％以上时，判断为G，在不是上述情况时，判断为B。
(条件式判断)
将满足上述式(2)的情况判断为是(TRUE)，将不是上述的情况判断为否(FALSE)。并且，在不具有膜表面密度的情况下，无法判断该条件判断式的是否，因此设为无(NULL)。
将实施例1的这些判断结果示于表1。
(实施例2)
是在膜16上以6.7mm的间隔均等地配置有3x3(9)个亚克力板(高度为3mm，边长为6.7mm的正方形)而得的PET薄膜，除此以外，制作了与实施例1相同的隔音结构。
该实施例2中，ρmax/ρmin＝25。最短线段长度Δd为3.3mm(3.3×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
(实施例3)
是在膜16上以4mm的间隔均等地配置有5x5(25)个亚克力板(高度为3mm，边长为4mm的正方形)而得的PET薄膜，除此以外，制作了与实施例1相同并且由图1和图2所示的隔音单元22构成的隔音结构10。
该实施例3中，ρmax/ρmin＝25。最短线段长度Δd为2.0mm(2.0×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
(实施例4)
是在膜16上以2mm的间隔均等地配置有10x10(100)个亚克力板(高度为3mm，边长为2mm的正方形)而得的PET薄膜，除此以外，制作了与实施例1相同的隔音结构。
该实施例4中，ρmax/ρmin＝25。最短线段长度Δd为1.0mm(1.0×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
(实施例5)
是在膜16上，5x5(25)个亚克力板(高度为3mm，边长为4mm的正方形)不规则地配置在膜上而得的PET薄膜，除此以外，制作了与实施例1相同并且由图5和图6所示的隔音单元22B构成的隔音结构10B。
该实施例5中，ρmax/ρmin＝25。最短线段长度Δd为0.5mm(0.5×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
首先，分别测定了实施例2～5的隔音结构的声音特性。
将测定出实施例2～5的吸收率的结果示于图15。
接着，在实施例2～5中分别进行了上述低频判断、吸收率判断以及条件式判断。
将实施例2～5的判断结果示于表1。
(实施例6)
膜16的材料是厚度为50um的硅橡胶薄膜，并且在膜16上以2mm的间隔并通过双面胶带均等地粘合配置有由10x10(100)个Cu构成的锭子(高度为0.5mm，边长为2mm的正方形)，除此以外，制作了与实施例1相同的隔音结构。
该实施例6中，ρmax/ρmin＝53。最短线段长度Δd为1.0mm(1.0×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
(比较例4)
在膜上没有Cu锭子，除此以外，制作了与实施例6相同的现有技术的隔音结构。
该比较例4中，ρmax/ρmin＝1(无面密度分布)。
将该比较例4的隔音结构设为硅橡胶薄膜的膜的标准。
首先，如上述那样分别测定了实施例6和比较例4的隔音结构的声音特性。
将测定出吸收率的结果示于图16。
关于在使用硅橡胶薄膜的膜16的实施例6的最低频侧确认的吸收率峰值，判断了以下项目。
(低频判断)
在没有凸部的情况(相当于比较例4)下成为吸收峰值的峰值频率的2分之3以下时，判断为G(good：良好)，在不是上述情况时，判断为B(bad：不良)。
(吸收率判断)
在没有凸部的情况(相当于比较例4)下成为吸收峰值的吸收率的50％以上时，判断为G，在不是上述情况时，判断为B。
(条件式判断)
将满足上述式(2)的情况判断为是(TRUE)，将不是上述的情况判断为否(FALSE)。并且，在不具有膜表面密度的情况下，无法判断该条件判断式的是否，因此设为无(NULL)。
将实施例6的这些判断结果示于表1。
(实施例7)
在膜16上以2mm的间隔并通过双面胶带均等地粘合配置有由10x10(100)个Cu构成的锭子(高度为1.0mm，边长为2mm的正方形)，除此以外，制作了与实施例6相同的隔音结构。
该实施例7中，ρmax/ρmin＝104。最短线段长度Δd为1.0mm(1.0×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
(实施例8)
在膜16上以2mm的间隔并通过双面胶带均等地粘合配置有由10x10(100)个Cu构成的锭子(高度为2.0mm，边长为2mm的正方形)，除此以外，制作了与实施例6相同的隔音结构。
该实施例7中，ρmax/ρmin＝208。最短线段长度Δd为1.0mm(1.0×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
首先，分别测定了实施例7～8的隔音结构的声音特性。
将测定出实施例7～8的吸收率的结果示于图16。
接着，在实施例7～8中分别进行了在使用上述硅橡胶薄膜的膜16的情况下的低频判断、吸收率判断以及条件式判断。
将实施例7～8的判断结果示于表1。
(比较例2)
是膜上的1个凸部(高度为18.75mm，边长为8mm的正方形)配置于膜中央的PET薄膜，除此以外，制作了与实施例1相同的隔音结构。
该比较例2中，ρmax/ρmin＝151。最短线段长度Δd为16mm(16×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
(比较例3)
是膜上的1个Cu锭子(高度为11.7mm，边长为4mm的正方形)配置于膜中央的PET薄膜，除此以外，制作了与实施例1相同的隔音结构。
该比较例3中，ρmax/ρmin＝601。最短线段长度Δd为18mm(18×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
首先，分别测定了比较例2～3的隔音结构的声音特性。
将测定出比较例2～3的吸收率的结果示于图15。
接着，在比较例2～3中分别进行了在使用上述PET薄膜的膜的情况下的低频判断、吸收率判断以及条件式判断。
将比较例2～3的判断结果示于表1。
(比较例5)
在膜上以4mm的间隔并通过双面胶带均等地粘合配置有由5x5(25)个Cu构成的锭子(高度为0.5mm，边长为4mm的正方形)，除此以外，制作了与实施例6相同的隔音结构。
该比较例5中，ρmax/ρmin＝53。最短线段长度Δd为2.0mm(2.0×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
(比较例6)
在膜上以4mm的间隔并通过双面胶带均等地粘合配置有由5x5(25)个Cu构成的锭子(高度为1.0mm，边长为4mm的正方形)，除此以外，制作了与实施例6相同的隔音结构。
该比较例6中，ρmax/ρmin＝105。最短线段长度Δd为2.0mm(2.0×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
(比较例7)
在膜上以4mm的间隔并通过双面胶带均等地粘合配置有由5x5(25)个Cu构成的锭子(高度为2.0mm，边长为4mm的正方形)，除此以外，制作了与实施例6相同的隔音结构。
该实施例7中，ρmax/ρmin＝210。最短线段长度Δd为2.0mm(2.0×10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
首先，分别测定了比较例5～7的隔音结构的声音特性。
将测定出比较例5～7的吸收率的结果示于图16。
接着，在比较例5～7中分别进行了在使用上述硅橡胶薄膜的膜的情况下的低频判断、吸收率判断以及条件式判断。
将比较例5～7的判断结果示于表1。
(比较例8)
框14的长度(背面距离)为40mm，除此以外，制作了与比较例1相同的隔音结构。
(比较例9)
框14的孔部12是边长为55mm的正方形，除此以外，制作了与比较例1相同的隔音结构。
(比较例10)
是膜上的1个凸部(高度为0.5mm，边长为20mm的正方形)配置于膜中央的PET薄膜，除此以外，制作了与实施例1相同的隔音结构。
该比较例10中，ρmax/ρmin＝5。最短线段长度Δd为10mm(10× 10-3m)。最长的线段长度L为56.6mm(56.6×10-3m)。
首先，分别测定了比较例8～10的隔音结构的声音特性。
将测定出比较例8～10的吸收率的结果示于图15。
接着，在比较例8～10中分别进行了在使用上述PET薄膜的膜的情况下的低频判断、吸收率判断以及条件式判断。
将比较例8～10的判断结果示于表1。
Figure BDA0002152552970000331
图15中示出实施例1～5、比较例1～3以及比较例8～10的声音特性。
根据图15和表1可知，如果将这些实施例1～5与比较例2～3以及比较例8～10进行比较，则在满足了本发明的条件式(2)的实施例1～5的情况下，与比较例1相比峰值频率为3分之2以下，并且吸收率成为一半以上，因此显示出本发明的有效性。
关于比较例10，只满足(2)式左侧的不等式，因此，可知吸收率判断充分但低频化不充分(没有相对于比较例1成为3分之2以下)。
图16示出实施例6～8以及比较例5～7的声音特性。
根据图16和表1可知，如果将这些实施例6～8与比较例4～7进行比较，则在满足了本发明的条件式(2)的实施例6～8的情况下，与比较例4相比峰值频率为3分之2以下，并且吸收率成为一半以上，因此显示出本发明的有效性。
综上所述，本发明的效果是显而易见的。
符号说明
10、10A、10B、10C、10D、10E、10F-隔音结构，12-孔部，14-框，16、24-膜，16a、26a-高面密度区域，16b、26b-低面密度区域，18-凸部，20-背面部件，22、22A、22B、22C、22D、22E、22F-隔音单元，26-层叠膜。

Claims (12)

1.一种隔音结构，其具有至少1个隔音单元，所述隔音单元具备具有孔部的框以及以覆盖所述孔部的方式固定在所述框上的膜，并且所述膜的背面空间被封闭，所述隔音结构的特征在于，
所述膜具有由高面密度区域和低面密度区域组成的面密度分布，
所述高面密度区域在所述膜的整面配置多个，
将连结相邻的所述高面密度区域的端部之间的线段、以及连结所述高面密度区域与所述框的所述孔部的端部之间的线段中最短的线段长度设为Δd[m]，将连结所述框的所述孔部的端部之间的线段中最长的线段长度设为L[m]，将所述低面密度区域的材质的杨氏模量设为E[GPa]，将所述低面密度区域的平均膜厚设为h[m]，将所述膜的最大面密度设为ρmax，将所述膜的最小面密度设为ρmin时，以下述式(1)定义的所述膜的参数X满足下述不等式(2)：
X＝Eh2/(ρmax/ρmin)[N]……(1)；
(Δd/L-0.025)/(0.06)[N]≤X[N]≤10[N]……(2)，
其中，所述参数X用作一起评价弯曲容易度和重量的标准。
2.根据权利要求1所述的隔音结构，其中，
所述膜的所述最大面密度ρmax与所述最小面密度ρmin之比ρmax/ρmin为1.5以上。
3.根据权利要求1或2所述的隔音结构，其中，
所述膜由两种以上的材料构成。
4.根据权利要求1或2所述的隔音结构，其中，
所述膜具有构成所述高面密度区域的凸部或者锭子。
5.根据权利要求4所述的隔音结构，其中，
具有所述凸部的所述膜为具有凹凸的树脂膜。
6.根据权利要求1或2所述的隔音结构，其中，
所述膜和所述框是一体的。
7.根据权利要求1或2所述的隔音结构，其中，
所述隔音单元小于所述膜的第1固有振动频率的波长。
8.根据权利要求7所述的隔音结构，其中，
所述第1固有振动频率为100000Hz以下。
9.根据权利要求1或2所述的隔音结构，其中，
该隔音结构具有在具有开口的开口部件内配置有1个以上的所述隔音单元的结构。
10.根据权利要求9所述的隔音结构，其中，
所述隔音单元以使所述膜的膜表面相对于所述开口部件的开口截面倾斜并且在所述开口部件上设置有成为供气体通过的通气孔的区域的状态配置于所述开口部件。
11.一种隔音结构的制造方法，其中，
在制造权利要求4所述的隔音结构时，
通过树脂成型或压印在所述膜上成型凹凸来制造具有所述凸部的所述膜。
12.一种隔音结构的制造方法，其中，
在制造权利要求1所述的隔音结构时，
所述膜和所述框通过3D打印机一起成型。
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