CN112567453A - 分区部件、交通工具及电子设备 - Google Patents

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CN112567453A CN201980053760.XA CN201980053760A CN112567453A CN 112567453 A CN112567453 A CN 112567453A CN 201980053760 A CN201980053760 A CN 201980053760A CN 112567453 A CN112567453 A CN 112567453A
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Abstract

本发明提供一种具备能够以轻量的结构高效率地阻断噪音的隔音结构体的分区部件、以及使用该分区部件的电子设备及交通工具。在具备隔音结构体的分区部件中，隔音结构体具有：支撑体，其具有开口部；膜状部件，其固定于支撑体的形成有开口部的开口面，通过噪音入射而振动；及背面板，其在与膜状部件相反的一侧固定于支撑体，通过由被背面板、膜状部件及支撑体包围的背面空间及膜状部件构成的共振结构来吸音，且阻断共振结构的共振频率中比吸音率成为极大的极大共振频率高的频率的声音。极大共振频率设定为低于对噪音设定的隔音对象频率。并且，在将隔音对象频率设为fn、将极大共振频率设为fr时，fn/fr成为1.05～1.50。

Description

分区部件、交通工具及电子设备
技术领域
本发明涉及一种具备隔音结构体的分区部件、以及设置有分区部件的交通工具及电子设备，尤其涉及一种具备通过由膜状部件及其背面空间构成的共振结构来吸音的隔音结构体的分区部件、以及设置有分区部件的交通工具及电子设备。
背景技术
在建材或交通工具等中，在墙壁中摇晃墙壁的同时穿过的(透射的)声音作为噪音而成为问题的情况较多。尤其，单频声音的噪音对于人而言感到不愉快(刺耳)，因此需要采取措施。然而，使用多孔吸音体的以往的消声方法有时无法充分减少单频声音。
作为另一种消声方法，可以举出使用采用由振动体构成的共振结构的隔音结构体。上述共振结构具备振动体、将振动体支撑为可振动的支撑体及在与振动体相反的一侧固定于支撑体的背面板。在上述共振结构中，形成将振动体作为弹簧质点成分并将被振动体、支撑体及背面板包围的背面空间作为空气弹簧成分的吸音机理。采用该共振结构的隔音结构体例如设置于墙壁等分区部件，将共振频率与从设置于由分区部件分区的两个空间的一方侧的声源发出的噪音的频率匹配来使用。由此，能够选择性地吸收特定的频率(即，与共振频率相同的频率)的声音。
作为上述共振结构的一例，例如可以举出专利文献1中所记载的共振结构。在专利文献1中公开有一种吸音体，其具备接收来自外部声源的声波并发生共振的振动板和支撑振动板的端部并包围空气层的壳体。根据专利文献1中所记载的共振结构，能够选择性地吸收与共振频率匹配的频率的声音。
并且，还已知有能够在与共振频率不同的频率下隔音的共振结构，例如可以举出专利文献2中所公开的共振结构。在专利文献2中公开有一种共振器，其具有经由连结机构等与噪音产生振动体(相当于噪音的声源)连接的振动板。根据该共振器，若噪音产生振动体振动而发出噪音，则振动体振动，共振器内的体积发生变化。在此，在比共振器的共振频率高的频率下，从共振器辐射的声音与从噪音产生振动体发出的噪音成为相反的相位，因此这些声音彼此抵消而消声。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-170194号公报
专利文献2：日本特开平10-205351号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
若关于隔音结构体的性能而言，则有时与基于吸音的隔音性能相比，更要求基于隔音的隔音性能。相对于此，专利文献1中所记载的共振结构主要通过吸音来减少噪音，关于隔音效果并不明确。
并且，在由支撑体支撑膜状部件且在与膜状部件相反的一侧背面板固定于支撑体的共振结构中，如上所述，被膜状部件、支撑体及背面板包围的背面空间有助于共振。另一方面，根据本发明人等的研究明确了，若在上述共振结构中将噪音的频率与共振频率匹配，则声音容易透射背面板，与简单的板部件相比，隔音性下降。
并且，为了在上述共振结构中提高隔音性，例如可以考虑将共振结构的共振频率根据噪音的频率设定在适当的范围内。在上述专利文献2中所公开的共振结构体中，在比共振器的共振频率高的频率下，抵消从噪音产生振动体发出的噪音。但是，在专利文献2的共振结构体中，需要设置用于连接振动体和噪音产生振动体的刚体(连结机构等)，但是关于如汽车的道路噪音或风噪音那样的噪音，难以与其产生源进行连接。并且，在专利文献2中所公开的共振结构体中，具有如下倾向：若共振频率相对于消声对象的声音的频率大幅偏离，则消声效果变小。因此，共振频率也需要设定为高频，但是当产生高频的共振时，有时根据振动体的振动模式(例如，在基本振动中)而共振效率下降。
并且，作为提高隔音结构体的隔音性的方法，通常增加结构整体的重量，但是隔音结构体变得越重，越难以对隔音结构体或安装有隔音结构体的墙壁等分区部件进行处理。因此，要求以轻量的结构提高共振结构的隔音性。
并且，在按照基于重量的质量定律的隔音中，遍及频率整体越是高频，越可得到阻挡声音的效果。但是，当特定频率的声音或窄带频率的声音为噪音时，若尝试按照质量定律阻挡该噪音，则该噪音优于周边频率的声音的状态与原来状态相同的情况下整体上减小声压。因此，刺耳的特定频率比周围更强地输出的状态不变。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其课题在于解决以下所示的目的。
即，本发明的目的在于解决上述以往技术的问题点，并提供一种具备能够以轻量的结构高效率地阻断噪音的隔音结构体的分区部件、以及使用该分区部件的电子设备及交通工具。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的，本发明的分区部件具备减少从位于两个空间的一方侧的声源发出的噪音的隔音结构体，并将所述两个空间进行分区，所述分区部件的特征在于，隔音结构体具有：支撑体，其具有开口部；膜状部件，其固定于支撑体的形成有开口部的开口面，通过噪音入射而振动；及背面板，其在与膜状部件相反的一侧固定于支撑体，通过由被背面板、膜状部件及支撑体包围的背面空间及膜状部件构成的共振结构来吸音，且阻断共振结构的共振频率中比吸音率成为极大的极大共振频率高的频率的声音，极大共振频率设定为低于对噪音设定的隔音对象频率，且在将隔音对象频率设为fn、将极大共振频率设为fr时，fn/fr成为1.05～1.50。
并且，在上述分区部件中，优选膜状部件及背面板的各自的至少一部分固定于支撑体，膜状部件的振动从支撑体中固定有膜状部件的部分向固定有背面板的部分传播。
并且，在上述分区部件中，优选隔音结构体由多个膜型共振器构成，膜状部件具备：固定部，其固定于开口面；及可振动部分，其位于比固定部更靠近内侧的位置，多个膜型共振器的每一个在膜状部件的可振动部分振动时通过共振结构来吸音，在多个膜型共振器的每一个中，膜状部件的可振动部分的振动在存在于1kHz以上的至少一个高阶振动模式的共振频率下的吸音率高于在基本振动模式的共振频率下的吸音率，至少一个高阶振动模式的共振频率设定为低于隔音对象频率。
并且，在上述分区部件中，优选若将膜状部件的杨氏模量设为E(Pa)、将膜状部件的厚度设为t(m)、将背面空间的厚度设为d(m)并将膜状部件中的可振动部分的直径或当量圆直径设为Φ(m)，则膜状部件的硬度E×t3(Pa·m3)为21.6×d-1.25×Φ4.15以上。
另外，更优选膜状部件的硬度E×t3(Pa·m3)为2.49×10-7以下。
并且，在上述分区部件中，优选隔音结构体由多个膜型共振器构成，在多个膜型共振器中，至少两个膜型共振器的种类彼此不同。并且，在上述分区部件中，更优选膜状部件按每个膜型共振器具备：固定部，其固定于开口面；及可振动部分，其位于比固定部更靠近内侧的位置，按每个膜型共振器具备的固定部及可振动部分配置于同一个膜状部件中，在种类不同的至少两个膜共振器之间，背面空间的体积彼此不同。
并且，在上述分区部件中，优选隔音结构体由多个膜型共振器构成，膜状部件具备：固定部，其固定于开口面；及可振动部分，其位于比固定部更靠近内侧的位置，多个膜型共振器的每一个在膜状部件的可振动部分振动时通过共振结构来吸音，在多个膜型共振器中的至少一个中，在膜状部件的可振动部分形成有贯穿孔。
并且，在上述分区部件中，优选隔音结构还具有设置于背面空间或与膜状部件接触的位置的多孔吸音体。
并且，在上述分区部件中，优选隔音结构体以膜状部件朝向声源侧的状态配置。
并且，在上述分区部件中，优选在分区部件的表面的至少一部分配置有隔音结构体。
并且，在上述分区部件中，优选膜状部件的厚度为10μm～200μm。
并且，在上述分区部件中，优选背面空间的厚度为0.5mm～10mm。
并且，在上述分区部件中，优选fn/fr成为1.10～1.35。
并且，为了解决前述课题，本发明的交通工具的特征在于，上述分区部件中的任意一个分区部件配置于配置有马达、逆变器、发动机及轮胎中的至少一个设备的空间与搭乘者乘坐的空间之间。
并且，为了解决前述课题，本发明的电子设备的特征在于，在壳体内具备声源，且上述分区部件中的任意一个分区部件配置于壳体中的至少一部分或壳体内。
发明效果
根据本发明，能够提供一种具备能够以轻量的结构高效率地阻断噪音的隔音结构体的分区部件、以及使用该分区部件的电子设备及交通工具。
附图说明
图1是本发明的一例所涉及的分区部件的示意性主视图。
图2是表示图1的I-I剖面的示意图。
图3是本发明的分区部件所具有的隔音结构体的设备分解图。
图4是表示隔音结构体的变形例的图，是框的尺寸不同的结构的剖视图。
图5是表示隔音结构体的变形例的图，是表示在框的开口部内嵌入有板体的结构的剖视图。
图6是表示隔音结构体的变形例的图，是表示在膜状部件上形成有贯穿孔的结构的剖视图。
图7是表示隔音结构体的变形例的图，是表示在背面空间内配置有多孔吸音体的结构的剖视图。
图8是表示本发明所涉及的膜型共振体的吸音率及传输损失差的图。
图9是表示本发明所涉及的膜型共振体的传输损失的图。
图10是表示膜的厚度为250μm时的传输损失差的模拟结果的图。
图11是表示膜的厚度为180μm时的传输损失差的模拟结果的图。
图12是表示背面板的厚度为2mm时的频率比率(fn/fr)的图。
图13是表示背面板的厚度为1mm时的频率比率(fn/fr)的图。
图14是表示膜状部件的厚度为100μm时的传输损失差的模拟结果的图。
图15是表示膜状部件的厚度为100μm时的频率比率(fn/fr)的图。
图16是表示膜状部件的厚度为50mm时的频率比率(fn/fr)的图。
图17是表示对声音从共振结构的膜面侧以平面波状入射时的吸音率进行了模拟时的计算结果的图。
图18是表示对声音从共振结构的膜面侧以平面波状入射时的传输损失进行了模拟时的计算结果的图(其一)。
图19是表示对声音从共振结构的膜面侧以平面波状入射时的传输损失进行了模拟时的计算结果的图(其二)。
图20是表示对实施例1中所制作出的隔音结构体求出的吸音率的图。
图21是表示对实施例1中所制作出的隔音结构体和丙烯酸板单体的每一个求出的传输损失的差分的图。
图22是表示使用实施例2中所制作出的隔音结构体时及使用丙烯酸板单体时的各自的透射声压量的测定结果的图。
图23是表示使用实施例2中所制作出的隔音结构体的情况与使用丙烯酸板单体的情况之间的透射声压量的差分的图。
图24是表示将背面空间的厚度在1mm～6mm之间以1mm为单位逐渐改变而对传输损失进行了模拟时的计算结果的图。
图25是表示将膜状部件的厚度在10μm～50μm之间以10μm为单位逐渐改变而对传输损失进行了模拟时的计算结果的图。
图26是表示将膜状部件的厚度在60μm～100μm之间以10μm为单位逐渐改变而对传输损失进行了模拟时的计算结果的图。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。但是，以下记载的构成要件的说明有时是根据本发明的代表性实施方式而进行的，但本发明并不限定于这种实施方式。
另外，在本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指将记载于“～”的前后的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
并且，在本说明书中，例如“45°”、“平行”、“垂直”或“正交”等角度只要没有特别记载，则表示与严格的角度的差异在小于5度的范围内。与严格的角度的差异优选为小于4度，更优选为小于3度。
在本说明书中，“相同”、“同样”及“同一”包含在技术领域中一般允许的误差范围。并且，在本说明书中，当称为“全部”、“均”及“整个面”等时，除了100％的情况以外，包含在技术领域中一般允许的误差范围，包括例如99％以上、95％以上或90％以上的情况。
[分区部件]
本发明的分区部件为将两个空间进行分区的部件，具备减少从位于两个空间的一方侧的声源发出的噪音的隔音结构体。隔音结构体具有：具有开口部的支撑体；固定于支撑体的形成有开口部的开口面的膜状部件；及在与膜状部件相反的一侧固定于所述支撑体的背面板。隔音结构体通过噪音入射到膜状部件而膜状部件发生振动，由此隔音。更详细说明，隔音结构体通过由被背面板、膜状部件及支撑体包围的背面空间及膜状部件构成的共振结构来吸音。并且，隔音结构体阻断共振结构的共振频率中比吸音率成为极大的极大共振频率高的频率的声音。在此，极大共振频率设定为低于对噪音设定的隔音对象频率。另外，在将隔音对象频率设为fn、将极大共振频率设为fr时，fn/fr成为1.05～1.50。
在如以上那样构成的本发明的分区部件中，该分区部件所具备的隔音结构体能够以轻量的结构高效率地阻断噪音。其结果，在作为隔音效果而尤其要求隔音性的环境等中能够适当地隔音。
在此，“隔音”是作为声学特性而包含“隔音”和“吸音”这两者的含义的概念。并且，“隔音”就是“屏蔽声音”，即“不使声音透射”，简单来讲，就是“反射声音”(声响的反射)及“抵消声音”(声响的抵消)。“吸音”就是“不反射声音”，即“减少声音的反射”，简单来讲，就是“吸收声音”(声响的吸收)。(参考三省堂大辞林(第三版)以及日本音响材料学会的网页http://www.onzai.or.jp/question/soundproof.html及http://www.onzai.or.jp/pdf/new/gijutsu201312_3.pdf)
并且，“隔音对象频率”是指，例如噪音的声压成为窄频带的峰值声音的频带，更具体而言，是指噪音的特定频率。
以下，参考图1及图2，对本发明的分区部件的一例(以下，称为分区部件10)进行说明。图1是分区部件10的示意性主视图。图2是分区部件10所具有的隔音结构体20的示意性剖视图，是表示图1的I-I剖面的图。
如上所述，分区部件10为将两个空间进行分区的部件，是用作配置于墙壁、天花板、地板、门、间壁、隔板、设备及装置的内部的分隔件、壳体、以及外壳罩体等的大致板状的部件(例如，面板或强化板)。另外，分区部件10与其周边部件(例如，相邻的墙壁部件等)一起将上述两个空间无间隙地进行分区(严格来讲，包括留有空气通过的程度的微小间隙的情况)。
在由分区部件10分区的两个空间中的一方侧配置有声源。作为声源，例如可以举出包括马达及风扇等旋转组件；包括逆变器、电源、升压器、升压变换器及逆变器的功率控制单元(PCU)、包括大容量电容器、陶瓷电容器、电感器、线圈以及开关电源及变压器等电气控制装置的电子组件；基于齿轮或促动器的移动机构等机械组件。
从声源产生声音(噪音)，该噪音在空气中传播。具体说明，当声源为逆变器等电子组件时，产生与载波频率相对应的声音(开关噪音)。当声源为马达或风扇等旋转设备时，产生与其转速相对应的频率的声音(电磁噪音)。此时，所产生的声音的频率并不限于转速或其倍数，但是呈现通过增大转速而产生更高频的声音这样的很强的相关性。即，声源分别产生声源固有的频率的声音。关于在固有频率下产生声音的声源，具有在特定频率处发生振荡的物理或电气机理的情况较多。例如，风扇等旋转***发出以其转速乘以叶片片数的值确定的频率的声音或其倍数的频率的声音。并且，逆变器等的接收交流电信号的部分使与该交流的频率相对应的声音振荡的情况较多。
另外，关于声源是否具有固有的频率，能够通过下述实验进行判定。
将声源配置于消声室内、半消声室内或被聚氨酯等吸音体包围的空间内。如此，通过在声源周边配置吸音体，能够排除由房间及测定***的反射干涉产生的影响。然后，从声源产生声音，从与声源分开的位置用麦克风收集上述声音并进行测定，获取其频率信息。关于声源与麦克风的距离，能够根据声源及测定***的尺寸适当地选择，但优选分开约30cm以上。
分区部件10具备图1及2中图示的隔音结构体20。通过该隔音结构体20，可减少从声源发出的噪音。其结果，可抑制噪音从由分区部件10分区的两个空间中设置有声源的一侧的空间向未设置有声源的一侧的空间传播。
另外，隔音结构体20构成分区部件10的表面的至少一部分，在图1中图示的结构中，除边缘部以外，构成分区部件10的表面的大致整个面。但是，并不限定于此，也可以由隔音结构体20构成分区部件10的表面的一部分(例如，中央部分)。并且，可以在分区部件10的外表面安装隔音结构体20，或者，可以在分区部件10的内部配置隔音结构体20。
分区部件10能够适当地用作建物内的间壁。若将分区部件10用作建物用间壁，则例如在由分区部件10分区的房屋(房间)中，能够抑制从位于其他房屋的声源产生的声音传播(严格来说是隔音)。
另外，作为建物用间壁，可以举出墙壁、门、隔板及屏风、卷帘式铁门(shutter)、地板、以及天花板等。
并且，分区部件10能够适当地用于在被外壁包围的空间内具备声源的电子设备中。具体而言，优选在电子设备的壳体的至少一部分或壳体内配置有分区部件10。若为这种结构，则抑制从电子设备内的声源发出的噪音向电子设备外传播(具体而言是隔音)。尤其，当将分区部件10用作设置于被外壁包围的空间内的声源(例如马达、逆变器或功率控制单元等)的罩体时，能够抑制(隔音)从声源发出的特征噪音例如单频声音。
另外，作为电子设备，可以举出空调机(空调)、空调室外机、热水器、换气扇、冰箱、吸尘器、空气净化器、风扇、洗碗机、微波炉、洗衣机、电视、手机、智能手机及打印机等家用电器；复印机、投影仪、台式电脑(个人计算机)、笔记本电脑、显示器及碎纸机等办公设备；服务器及超级计算机等使用高功率的计算机设备；恒温槽、环境试验机、干燥机、超声波清洗机、离心分离机、清洗机、旋涂机、棒涂机及输送机等科学实验设备。
并且，分区部件10能够适当地用于搭乘者乘坐在内部的交通工具。具体而言，在配置有马达、逆变器、发动机及轮胎中的至少一个设备的空间与搭乘者乘坐的空间之间配置有分区部件10即可。更详细而言，在搭乘者就坐的座椅与声源之间配置有具备隔音结构体20的分区部件10即可。例如，当在混合动力汽车或电动汽车中马达配置于汽车下面、轮轴或轮胎部时，期望在马达与客室之间配置由分区部件10构成的客室地板。并且，当在混合动力汽车或电动汽车的前部(相当于汽油驱动车的发动机室的部分)容纳有马达及逆变器时，期望在马达及逆变器与客室之间配置由分区部件10构成的前隔板绝缘体(dash insulator)。根据以上结构，能够抑制在交通工具内从声源发出的噪音传播至搭乘者的位置(搭乘者所在的空间)来阻断上述噪音。
另外，作为交通工具，可以举出电动汽车(包括公共汽车或出租车等)、电车、航空设备(飞机、战斗机或直升机等)、轮船、航空航天设备(火箭等)及个人移动交通辅助工具(personal mobility)等。尤其，在混合动力汽车、电动汽车及PHV(Plug-in HybridVehicle：插电式混合动力汽车)中，在客室内可听到由搭载于内部的马达及功率控制单元(包括逆变器及电池电压升压单元等)等产生的特有的噪音成为问题。
＜隔音结构体＞
参考图2及图3，对本发明的分区部件10所具有的隔音结构体(以下，称为隔音结构体20)进行说明。图3是隔音结构体20的设备分解图。另外，在图3中用虚线分别仅图示出一个构成支撑体24的框26、构成膜状部件30的膜32及构成背面板40的板体44。
隔音结构体20减少从由分区部件10以无间隙(或者，形成有微小的间隙)的状态分区的两个空间中的一方朝向另一方在空气中传播的噪音。对隔音结构体20的结构进行概述，如图2及图3所示，隔音结构体20具有支撑体24、膜状部件30及背面板40作为主要的构成要件。
支撑体24为具有开口部28的部件，将膜状部件30以可振动的状态进行支撑。膜状部件30由薄片、薄膜或薄板构成，其在支撑体24的形成有开口部28的开口面24s固定于封闭开口部28的位置。膜状部件30通过噪音入射到其表面中与开口部28面对的部分而振动。即，膜状部件30通过以覆盖支撑体24的开口面24x的状态固定于支撑体24而可振动地支撑于支撑体24。
背面板40为具有足够的厚度及平面尺寸的板体，例如，当分区部件10为壁体时，构成该壁体的主体部分。并且，背面板40在与膜状部件30相反的一侧固定于支撑体24。更详细说明，背面板40在膜状部件30的相反侧以封闭开口部28的方式固定于支撑体24。由此，在隔音结构体20中形成被背面板40、膜状部件30及支撑体24包围的空间(以下，称为背面空间42)。另外，在图2中图示的结构中，背面空间42为密闭空间。
并且，如上所述，膜状部件30及背面板40分别在各自的至少一部分处固定于支撑体24。因此，若膜状部件30振动，则该振动从支撑体24中固定有膜状部件30的部分向固定有背面板40的部分传播。
如上述那样构成的隔音结构体20通过由膜状部件30及背面空间42构成的共振结构(严格来讲，是膜型共振结构)来吸音。即，隔音结构体20的隔音机理是将膜状部件30作为弹簧质点成分并将背面空间42作为空气弹簧成分而形成。然后，若噪音入射到膜状部件30中，则膜状部件30在共振频率处振动，背面空间42内的空气与其联动地反复进行绝热压缩及绝热膨胀。由此，噪音的能量通过热能进行转换，从而吸收噪音。
在此，在上述共振结构的共振频率中，存在吸音率达到极大值(以下，也称为峰值)的共振频率。该峰值频率(即为极大共振频率，以下，为了方便起见，也简称为“共振频率”)能够通过改变膜状部件30的密度及重量、以及背面空间42的厚度等来容易调整。
另外，出于更有效地截断噪音的目的，在分区部件10中，隔音结构体20优选以膜状部件30朝向声源侧的状态配置。但是，关于配置分区部件10时的隔音结构体20的朝向(具体而言，膜状部件30所面对的朝向)，并不受特别限定，只要根据用途等适当地设定即可。
接着，对隔音结构体20的详细结构进行说明。如图1所示，隔音结构体20由以平面状排列的多个膜型共振体22(在图1中图示的结构中，纵4个×横3个，供计12个)构成。换言之，本发明的隔音结构体20是将一个膜型共振体22作为一个单位(cell)并将连续排列的多个单位作为一个单元而一体化。另外，关于构成隔音结构体20的膜型共振体22的数量，并没有特别限定，可以仅为一个，或者，可以为两个以上。
多个膜型共振体22的每一个由膜状部件30、支撑体24及背面板40构成。另外，在图3中图示的结构中，通过将一片膜状部件30、一个支撑体24及一个背面板40重叠(层叠)而一次性同时制作多个膜型共振体22。以下，对膜状部件30、支撑体24及背面板40分别进行详细说明。
如图3所示，支撑体24是配置多个矩形形状的框26而构成。更具体而言，以列状排列的多个框26(框列)沿与框列正交的方向设置有至少一个以上。在各框26上形成有俯视时的开口形状呈大致正方形的开口部28。
各框26构成膜型共振体22。并且，在各框26的一端面(框26的厚度方向上的端面)以封闭开口部28的方式固定有膜状部件30中相对应的膜32。由此，各框26将相对应的膜32以可振动的状态进行支撑。并且，在膜32的背侧形成有与框26的尺寸及形状相对应的背面空间42。
另外，在图2中图示的结构中，各框26的尺寸及形状(严格来讲，是俯视的尺寸及形状)在膜型共振体22之间一致。但是，并不限定于此，如图4所示，框26的尺寸及形状也可以在至少两个膜型共振体22之间不同。图4是表示隔音结构体20的变形例的图，是框26的尺寸不同的结构的剖视图。
在图4中图示的结构中，若框26的尺寸及形状不同，则膜32的振动部分的面积与背面空间42的体积不同。并且，这些条件不同，意味着形成有该膜32的振动部分及背面空间42的膜型共振体22的种类不同。即，多个膜型共振体22可以全部为相同的种类，或者，至少两个膜型共振体22的种类可以彼此不同。换言之，在至少两个膜型共振体22之间，背面空间42的体积可以彼此不同。
并且，关于开口部28的开口形状，并没有特别限制，例如可以为长方形、菱形、平行四边形及梯形等其他四边形、包括正三角形、直角三角形及二等边三角形的三角形、包括正五边形及正六边形等正多边形的多边形、圆形或椭圆等，或者，可以为不规则的形状。并且，框26优选为围绕开口部28的整周的闭合剖面结构，但并不限定于此，也可以为开口部28的周围的一部分缺少的不连续结构。
各框26的材料即支撑体24的材料只要能够支撑膜32，具有适合适用于噪音的声源的强度，对隔音环境具有耐性，则没有特别限制，能够根据声源及隔音环境等进行选择。例如，作为支撑体24的材料，能够举出金属材料、树脂材料、增强塑料材料及碳纤维等。作为金属材料，例如能够举出铝、钛、镁、钨、铁、钢、铬、铬钼、镍铬钼合金(nichrome molybdenum)、铜及它们的合金等金属材料。并且，作为树脂材料，例如能够举出丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、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、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺、ABS树脂(丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)共聚合成树脂)、聚丙烯及三乙酰纤维素等树脂材料。并且，作为增强塑料材料，能够举出碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon Fiber ReinforcedPlastics)及玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics)。并且，也能够利用天然橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、EPDM(乙烯·丙烯·二烯橡胶)、硅酮橡胶等以及包含它们的交联结构体的橡胶类。并且，也可以组合使用在上述材料之中的几种材料。
并且，作为支撑体24的材料，也能够使用蜂窝芯(honeycomb core)材料。蜂窝芯材料用作轻量且高刚性的材料，因此容易获得现成的产品。举出一例，能够将铝蜂窝芯、FRP蜂窝芯、纸蜂窝芯(Shin Nippon Feather Core Co.,Ltd.制造、Showa Aircraft Group Co.,Ltd.制造等)及由热塑性树脂(具体而言，聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)等)构成的蜂窝芯(Gifu Plastic Industry Co.,Ltd.制造的TECCELL等)等由各种各样的材料形成的蜂窝芯材料用作支撑体24。
并且，作为支撑体24的材料，也能够使用发泡材料、中空材料及多孔材料。当使用多个膜型的隔音结构体时，为了设为在各单位之间不通气的结构，例如能够使用闭孔的发泡材料等形成框。具体而言，例如，能够选择闭孔聚氨酯、闭孔聚苯乙烯、闭孔聚丙烯、闭孔聚乙烯及闭孔橡胶海绵等各种各样的材料。与开孔体相比，闭孔体不使声音、水及气体通过，并且结构强度大，因此适合用作支撑体24的材料。并且，当后述的多孔吸音体50具有足够的支撑性时，可以仅由多孔吸音体形成支撑体24，也可以将作为多孔吸音体50及支撑体24的材料而举出的材料例如通过混合或混炼等组合而使用。如此，通过使用在内部包含空气的材料系，能够将器件轻量化，进而，能够赋予绝热性。
并且，在图3中图示的结构中，支撑体24由多个框26一体化而成为一个集合体的部件构成，具体而言，由各具有多根沿相互正交的两个方向分别延伸的部分的格子状部件构成。但是，并不限定于此，也可以为各框26分离的(即，在每个膜型共振体22中，支撑体24分开的)结构。
膜状部件30是排列多个矩形形状的膜32而构成。膜32为构成膜型共振体22的要件，在膜状部件30中设置有与膜型共振体22相同的数量，即与框26相同的数量。并且，膜状部件30中的各膜32与支撑体24中的各框26彼此相对应，例如正面视时位于膜状部件30的右上角部的膜32与位于支撑体24的右上角部的框26相对应。然后，各膜32在相对应的框26的一端面(开口面24s)固定于封闭开口部28的位置。
如图2所示，各膜32(膜状部件30)具有固定于相对应的框26(支撑体24)的开口面24s的固定部34和位于比固定部34更靠近内侧的位置的可振动部分36。固定部34位于膜32的外边缘部，并固定于相对应的框26的开口部28周围的部分(边缘部)。可振动部分36为大致正方形，是面对开口部28的部分。另外，可振动部分36的形状并不受特别限定，根据框26的开口形状来确定，因此，例如当开口形状为圆形时，膜32的可振动部分36也呈圆形。
并且，在图2及图3中图示的结构中，膜32的可振动部分36的尺寸及形状(俯视时的尺寸及形状)在膜型共振体22之间一致。但是，并不限定于此，膜32的可振动部分36的尺寸及形状也可以在至少两个膜型共振体22之间不同。在此，关于可振动部分36的尺寸，当为除圆以外的形状时，以当量圆直径(成为与该形状的面积相等的面积的圆的直径)表示，当为圆形时，以该圆的直径表示。
另外，关于将膜32固定于框26的方法，并不受特别限定，只要是膜32以可振动状态固定于框26的方法，则能够无限制地进行利用，例如，能够举出使用双面胶或粘接剂的方法、或使用物理夹具的方法等。当使用双面胶时，例如能够举出3M Company制造的高耐热双面粘合胶带9077等。当使用粘接剂时，例如将粘接剂涂布于框26的一端面(开口面24s)上，并在所涂布的粘接剂上载置膜32而将其固定于框26。作为粘接剂，例如能够举出环氧类粘接剂(Araldite(注册商标)(NICHIBAN CO.，LTD.制造)等)、氰基丙烯酸酯类粘接剂(AronAlpha(注册商标)(NICHIBAN CO.，LTD.制造)等)及丙烯酸类粘接剂等。当使用物理夹具时，例如将配置于封闭开口部28的位置的膜32夹在框26与棒等固定部件(未图示)之间，并使用螺钉或小螺钉等夹具将该固定部件紧固于框26，由此将膜32固定于框26。
各膜32的材料即膜状部件30的材料只要具有适合适用于噪音的声源的强度，对隔音环境具有耐性，且在噪音入射时能够振动，则没有特别限制，能够根据声源及隔音环境等进行选择。例如，作为膜状部件30的材料，能够利用铝、钛、镍、高导磁合金、42合金、科瓦合金、镍铬合金、铜、铍、磷青铜、黄铜、镍银、锡、锌、铁、钽、铌、钼、锆、金、银、铂、钯、钢铁、钨、铅及铱等各种金属；PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、TAC(三乙酰纤维素)、PVDC(聚偏二氯乙烯)、PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PMP(聚甲基戊烯)、COP(环烯烃聚合物)、ZEONOR、聚碳酸酯、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、PAR(聚芳酯)、芳纶、PPS(聚苯硫醚)、PES(聚醚砜)、尼龙、PEs(聚酯)、COC(环状烯烃·共聚物)、二乙酰纤维素、硝基纤维素、纤维素衍生物、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、POM(聚甲醛)、PEI(聚醚酰亚胺)、聚轮烷(滑环材料等)及聚酰亚胺等树脂材料等。另外，也能够使用薄膜玻璃等玻璃材料、CFRP(碳纤维增强塑料)及GFRP(玻璃纤维增强塑料)那样的纤维增强塑料材料。并且，能够利用天然橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、EPDM(Ethylene Propylene Dinene Methylene linkage：乙烯-丙烯-二烯烃共聚物)、硅酮橡胶等、以及包含它们的交联结构体的橡胶类。或者，可以为将上述中列举的材质组合而成的材料。
并且，当使用金属材料时，从抑制生锈等观点考虑，可以对表面实施金属镀覆。
并且，在环境温度变化的***中，期望框26的材料与膜32的材料相同，或者，至少两种材料的热膨胀系数(线膨胀系数)取接近的值。若框26与膜32之间热膨胀系数相差很大，则当环境温度变化时，框26与膜32的位移量不同，因此容易在膜32中发生变形。变形及张力变化影响膜32的共振频率，因此消声频率容易随着温度变化而发生变化，并且有时即使温度恢复到原来的温度，变形也不会松弛，消声频率保持变化的状态。相对于此，当将热膨胀系数调节为接近的值时，框26与膜32同样地伸缩，因此难以发生变形，其结果，能够设为相对于环境温度的变化稳定的***。
并且，在图3中图示的结构中，膜状部件30是将多个膜32连结而成为一片宽的薄片体。即，在图3中图示的结构中，对每个膜型共振体22设置的膜32(固定部34及可振动部分36)配置于同一个膜状部件30中。若为这种结构，则通过以覆盖支撑体24的开口面24s的整个面的方式重叠膜状部件30并固定于支撑体24，能够将膜32一次性固定于支撑体24中的所有的框26。由此，在多个膜型共振体22的每一个中，能够以膜32位于同一平面上的状态(无阶梯差)将膜32固定于框26。
但是，并不限定于此，也可以为各膜32分离的(即，在每个膜型共振体22中，膜状部件30分开的)结构。在该结构中，将每个膜型共振体22的膜状部件30分别个别地固定于框26(支撑体24)。或者，作为这两种结构的中间结构，可以将带状的膜状部件30(成型为将多个膜32连结而成的尺寸的膜状部件30)固定于多个框26中连续的两个以上的框26，将单张状的膜状部件30(成型为单一膜32的尺寸的膜状部件30)个别地固定于其余框26的每一个。
并且，当在每个膜型共振体22中膜状部件30分开时，关于各膜状部件30(即，膜32)的厚度及材质的每一个，可以在膜状部件30之间一致，或者，可以在至少两个以上的膜状部件30之间不同。
背面板40可以由一片板体构成，或者，可以排列多个矩形形状的板体44而构成，以下，举例背面板40由多个板体44构成的结构进行说明。板体44为构成膜型共振体22的要件，在背面板40中设置有与膜型共振体22相同的数量，即与框26相同的数量。并且，背面板40中的各板体44与支撑体24中的各框26彼此相对应，例如正面视时位于背面板40的右上角部的板体44与位于支撑体24的右上角部的框26相对应。然后，各板体44在相对应的框26中的与膜32相反的一侧固定于封闭开口部28的位置。更详细说明，如图2所示，各板体44具有与相对应的框26的与膜32相反的一侧的端面相同尺寸的表面，通过接合该面的外边缘部和框26的端面的外边缘部(开口部28的周边部分)而固定。
在图2及图3中图示的结构中，板体44的尺寸及形状(俯视时的尺寸及形状)在膜型共振体22之间一致。但是，并不限定于此，例如，当框26的尺寸及形状在膜型共振体22之间不同时，板体44的尺寸及形状也可以以与其相对应的形态在膜型共振体22之间不同。
另外，关于将板体44固定于框26的方法，并不受特别限定，只要是在膜32的相反侧以封闭开口部28的方式将板体44固定于框26的方法，则能够无限制地进行利用，例如能够举出使用双面胶或粘接剂的方法、或使用物理夹具的方法等。当使用双面胶时，能够利用上述双面胶。当使用粘接剂时，例如将粘接剂涂布于框26的端面(与膜32相反的一侧的端面)上，并在所涂布的粘接剂上载置板体44而将其固定于框26。作为粘接剂，能够利用在前面列举的粘接剂。并且，也可以在由板体44构成的背面板40侧涂布粘接剂而固定框26。另外，即使在背面板40整体涂布粘接剂，只要确保背面空间42，则也能够得到声学特性。当使用物理夹具时，例如，将板体44的外边缘部与框26的端面的外边缘部抵接，并将外边缘部彼此利用螺钉或小螺钉等夹具进行紧固，由此将板体44固定于框26。
并且，关于在框26中的板体44的固定位置而言，如图3所示，可以在框26的端面固定板体44。或者，如图5所示，可以将对应于开口部28的外缘而成型的板体44嵌入到形成于框26的开口部28内，并使板体44的侧端与开口部28的内壁面接合而进行固定。图5是表示隔音结构体20的变形例的图，是表示在框26的开口部28内嵌入有板体44的结构的剖视图。
各板体44的材料即背面板40的材料只要具有适合适用于噪音的声源的强度，对隔音环境具有耐性，则没有特别限制，能够根据声源及隔音环境等进行选择。具体而言，作为支撑体24的材料，能够举出上述材料。并且，可以将作为支撑体24的材料而列举的材料中的几种组合而用作背面板40的材料。并且，作为背面板40的材料，与支撑体24同样地，也能够使用蜂窝芯材料。作为用作背面板40的蜂窝芯材料，能够使用与作为支撑体24的材料而叙述的蜂窝芯材料相同种类的材料。
并且，在图3中图示的结构中，背面板40是将多个板体44连结而成为一片宽的强化板体。若为这种结构，则通过以覆盖位于支撑体24的与膜状部件30相反的一侧的端面的整个面的方式重叠背面板40并进行固定，能够将板体44一次性固定于支撑体24中的所有的框26。但是，并不限定于此，也可以为各板体44分离的(即，在每个膜型共振体22中，背面板40分开的)结构。在该结构中，将每个膜型共振体22的背面板40分别个别地固定于框26(支撑体24)。或者，作为这两种结构的中间结构，可以将成型为多个板体44连结而成的尺寸的背面板40固定于多个框26中的连续的两个以上的框26，将成型为单一的板体44的尺寸的背面板40个别地固定于其余的框26的每一个。
根据如以上那样构成的隔音结构体20，多个膜型共振体22的每一个在噪音入射到膜32(膜状部件30)的可振动部分36而可振动部分36振动时通过共振结构(严格来讲，是膜型共振结构)来吸音。此时，在各膜型共振体22中，也能够进行膜32(膜状部件30)的可振动部分36的振动在存在于1kHz以上的至少一个高阶振动模式的共振频率下的吸音率高于基本振动模式的共振频率下的吸音率的设计(例如，参考图8)。这种状态能够通过适当地调整背面空间42的厚度以及膜状部件30(严格来讲，是各膜32的可振动部分36)的大小、厚度及硬度等来实现。
具体说明，背面空间42的厚度(在图2中，以符号d表示)优选20mm以下，更优选10mm以下，为了小型化和基于高阶振动的吸音，进一步优选0.5mm～6mm，进一步优选1mm～5mm，再进一步优选1mm～3mm以下，从实现膜型共振体22的进一步的小型化的观点考虑，尤其优选1mm～2mm。另外，当背面空间42的厚度不一样时，平均值在上述范围内即可。
并且，膜状部件30的厚度(在图2中，以符号t表示)优选10μm～200μm，更优选20μm～150μm以下，进一步优选30μm～100μm。另外，当膜状部件30的厚度不一样时，平均值在上述范围内即可。
并且，表示膜状部件30的硬度的杨氏模量优选为1000Pa～1000GPa，更优选为10000Pa～500GPa，尤其优选为1MPa～300GPa。另外，当膜状部件30的杨氏模量不一样时，平均值在上述范围内即可。
膜状部件30的密度优选为10kg/m3～30000kg/m3，更优选为100kg/m3～20000kg/m3，尤其优选为500kg/m3～10000kg/m3。另外，当膜状部件30的密度不一样时，平均值在上述范围内即可。
膜状部件30的大小，更详细而言，膜32的可振动部分36的直径或当量圆直径(在图2中，以符号La表示)优选1mm～100mm，更优选3mm～70mm，尤其优选5mm～50mm。
在此，本发明人等关于在隔音结构体20中激发高阶振动模式的机理更详细地进行了研究。其结果得知，在将膜状部件30的杨氏模量设为E(Pa)、将膜状部件30的厚度设为t(m)、将背面空间42的厚度(背面距离)设为d(m)并将膜状部件30的可振动部分36的直径或当量圆直径设为Φ(m)时，优选膜状部件30的硬度E×t3(Pa·m3)为21.6×d-1.25×Φ4.15以下。
并且，关于膜状部件30的硬度的条件，若使用系数a表示为a×d-1.25×Φ4.15，则系数a为11.1以下、8.4以下、7.4以下、6.3以下、5.0以下、4.2以下、3.2以下，系数a越小越优选。
并且，膜状部件30的硬度E×t3(Pa·m3)优选为2.49×10-7以上，更优选为7.03×10-7以上，进一步优选为4.98×10-6以上，更进一步优选为1.11×10-5以上，尤其优选为3.52×10-5以上，最优选为1.40×10-4以上。
通过将膜状部件30的硬度E×t3(Pa·m3)设在上述范围内，在隔音结构体20中能够适当地激发高阶振动模式。在该情况下，能够将高阶振动模式中的吸音率设为高于基本振动模式中的吸音率。在此，“膜状部件30的硬度”是指，在设为零张力的情况下，即，在未伸展的状态下，例如将膜状部件30以仅仅置于支撑体24上的状态安装于支撑体24时的硬度。另外，当以对膜状部件30施加张力的状态将膜状部件30安装于支撑体24时，可以对膜状部件30的杨氏模量E实施包含张力的校正而求出膜状部件30的硬度。
并且，将背面空间42设为被支撑体24、膜状部件30及背面板40完全包围的闭合空间，但并不限定于此，只要以阻碍空气的流动的方式大致分隔空间即可，也可以在膜状部件30或其他部件中的至少一方设置孔或切口等开口。该结构在能够避免如下情况的方面优选：由于温度变化等，背面空间42内的空气的体积增加而张力施加于膜状部件30，从而膜状部件30的硬度发生变化而导致吸音特性发生变化。作为设置开口的方法，例如优选在多个膜型共振器22中的至少一个中，如图6所示，在膜32(膜状部件30)的可振动部分36形成贯穿孔38。图6是表示隔音结构体20的变形例的图，是表示在膜状部件30上形成有贯穿孔38的结构的剖视图。
通过设置贯穿孔38，能够改变吸音峰值的频率(共振频率)。认为这是由于，通过在膜状部件30上设置贯穿孔38，膜状部件30的声阻抗发生变化，且随着贯穿孔38的形成而膜状部件30的重量减少，由此共振频率发生变化。另外，也能够根据贯穿孔38的尺寸来调整峰值频率。
并且，关于设置贯穿孔38的位置，并不受特别限定，可以设置于膜状部件30的可振动部分36的中央位置，或者，可以设置于固定在支撑体24的固定部34附近的位置。另外，吸音峰值的频率(共振频率)及吸音率根据贯穿孔38的位置而发生变化。与设置于固定部34附近的情况相比，在膜状部件30的可振动部分36的中央位置设置贯穿孔38时，吸音峰值的频率及吸音率的变化量变大。
并且，如图7所示，隔音结构体20还可以具有多孔吸音体50。多孔吸音体50配置于背面空间42内或与膜状部件30接触的位置，在图7所示的例子中，在背面空间24内配置有多孔吸音体50。如此，通过在背面空间42内配置多孔吸音体50，峰值吸音率(在共振频率下的吸音率)变小，取而代之，吸音范围在低频侧宽带化。
图7是表示隔音结构体20的变形例的图，是表示在背面空间42内配置有多孔吸音体50的结构的剖视图。
另外，为了将多孔吸音体50配置于与膜状部件30接触的位置，例如在膜状部件30的上表面(与支撑体24相反的一侧的面)配置多孔吸音体50即可。根据以上结构，能够得到多孔吸音体50的宽带的吸音效果，并且能够以共振频率附近为中心得到基于存在于其背面的膜型的隔音结构体20的具有峰值的吸音和隔音效果，能够兼顾效果。
作为多孔吸音体50，并没有特别限定，能够适当地利用公知的多孔吸音体。例如，能够利用发泡氨基甲酸酯、软质氨基甲酸酯泡沫、木材、陶瓷粒子烧结材料、苯酚泡沫等发泡材料及包含微小空气孔的材料；玻璃棉、岩棉、微纤维(3M Company制造的Thinsulate等)、地毯、绒毯、熔喷无纺布、金属无纺布、聚酯无纺布、金属棉、毛毡、保温板、以及玻璃无纺布等纤维及无纺布类材料；木毛水泥板；二氧化硅纳米纤维等纳米纤维类材料；石膏板；或它们的层叠材料或复合材料等各种公知的多孔吸音体。
并且，多孔吸音体50的流动阻力σ1并没有特别限定，但优选为1000～100000(Pa·s/m2)，更优选为5000～80000(Pa·s/m2)，进一步优选为10000～50000(Pa·s/m2)。另外，多孔吸音体50的流动阻力σ1能够通过测定1cm厚度的多孔吸音体的垂直入射吸音率并以Miki模型(J.Acoust.Soc.Jpn.，11(1)pp.19-24(1990))拟合来进行评价。或者，可以按照“ISO9053”评价多孔吸音体50的流动阻力σ1。
并且，在隔音结构体20(详细而言，在多个膜型共振体22的每一个)中，如图2所示，可以仅设置一组膜状部件30与支撑体24的组合(即，膜32与框26的层)，或者，可以以重叠有多组的状态设置(即，可以为在隔音结构体20的厚度方向上重叠有多个背面空间42的结构)。
在本发明中，隔音结构体20能够通过上述共振结构来吸音，且阻断共振结构的共振频率中比吸音率成为极大的极大共振频率高的频率的声音。因此，极大共振频率设定为低于对噪音设定的隔音对象频率。更详细说明，各膜型共振体22的膜32(膜状部件30)的至少基本振动模式或一个高阶振动模式的共振频率设定为低于隔音对象频率。在此，“高阶振动模式的共振频率”是指其吸音率高于在基本振动模式的共振频率下的吸音率的共振频率。
并且，关于隔音结构体20的隔音性能，在将隔音对象频率设为fn并将极大共振频率设为fr时，fn/fr成为1.05～1.50。由此，隔音结构体20能够以轻量的结构高效率地阻断噪音。即，根据本发明，通过背面空间42的厚度小的膜型共振结构来实现在高频侧产生比较大的高阶振动频率，并且能够利用效率大的高频侧共振特性来直接屏蔽空气传播声(噪音)。
更详细说明，如在“发明要解决的课题”项中所说明，作为隔音结构体的性能，存在比吸音性更要求隔音性的状况，例如在由墙壁或分隔件等分区部件无间隙地从噪音的声源遮断的空间中，重视隔音性。在这种状况下，即使使用主要通过吸音来减少噪音的专利文献1中所记载的共振结构，也有可能得不到足够的隔音效果。
另一方面，由于认为采用一般的共振结构的隔音结构体能够选择性地消除其共振频率(严格来讲，是极大共振频率)的声音，因此在将共振频率与噪音的特征频率(以下，也称为特定频率)匹配的状态下使用。在此，当使用图2中图示的膜型共振体22时，如图8所示，在基本振动模式的共振频率(1300Hz)及高阶振动模式的共振频率(约3kHz及约4kHz)的每一个下吸音率成为极大。并且，在高阶振动模式中，吸音率比基本振动模式的吸音率高，在图8所示的情况下，出现两个大的峰值。图8是表示膜型共振体22的吸音率及传输损失差的图。另外，图8中图示的曲线中表示传输损失差的曲线示出使用膜型共振体22(即，在框26上固定有膜32及板体44的结构)时的传输损失与仅使用板体44(厚度2mm的丙烯酸板)时的传输损失的差分。
但是，根据本发明人等的研究可知，当为了使用上述膜型共振体22屏蔽噪音而将共振频率与特定频率匹配时，如图8及图9所示，传输损失在共振频率附近反而变小。详细而言，可知如图9所示，在高阶振动模式的共振频率附近(约3kHz及4kHz)，使用上述膜型共振体22时的传输损失小于仅使用板体44时的传输损失。图9是表示膜型共振体22的传输损失的图。在该图中，作为比较例，一并图示使用从膜型共振体22中去除了膜32的结构(即，在框26上仅固定有板体44的结构)时的传输损失及仅使用板体44(厚度2mm的丙烯酸板)时的传输损失。
另一方面，可知如图8及图9所示，在超出共振频率的频带处，传输损失显示出大的峰值。即，明确了在膜型共振体22中，板体44(背面板40)中的空气传播声的传输损失在共振频率附近变小，但是在比其高频侧的频带(严格来讲，是接近共振频率的范围)处，传输损失反而上升而达到峰值(极大值)。即，根据膜型共振体22的结构，在比共振频率高的频率处，可得到比通常的通过板的重量而得到的隔音性(即，根据质量定律的隔音效果)大的隔音性。因此，通常通过增加板体44的重量来提高隔音性，但是若为本发明的隔音结构体20(详细而言，构成隔音结构体20的膜型共振体22)，则仅通过将比较薄的厚度的膜32固定于框26，无需特意增加体积及质量，便能够得到大的隔音性。
并且，若按照通常的隔音材料的机理即质量定律来阻断特定频率的噪音或窄带频率的噪音，则声压整体上变小，但是在特定频率下的噪音比周边频率的声音卓越的状态不变。因此，即使适用隔音材料，在特定频率下的噪音仍然比在周边频率下的噪音更强地输出，因此刺耳的状态不变。
相对于此，若为本发明的隔音结构体20，则如图8及图9所示，传输损失在比共振频率高的频率下具有峰值，因此能够选择性地阻断该峰值附近的频率的噪音。其结果，能够解决作为隔音对象的噪音比周边频率的声音相对大的状态，因此能够有效地抑制由特定频率噪音引起的刺耳的状态。
另外，图8及图9示出平面波状的声音从膜32侧入射到膜型共振体22时的模拟结果。使用有限元法计算软件COMSOL ver.5.3a(COMSOL Inc.)来进行模拟，其计算条件与后述的模拟1的条件相同。关于膜32，设想杨氏模量为4.5GPa且密度为1.4g/cm3的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜，将其厚度设定为50μm。并且，关于框26，设为丙烯酸制圆筒体，将其开口部的直径(换言之，膜32的可振动部分36的直径)设定为20mm。并且，关于板体44，设为厚度2mm的丙烯酸板，将背面空间42的厚度设为3mm。
关于上述隔音行为的机理进行说明，在膜型共振体22中，若噪音入射到膜32(膜状部件30)而膜32振动，则随着该振动而背面空间42内的空气发生弹性变形(绝热压缩及绝热膨胀)，背面空间42内的声压随之发生变化。并且，若膜32振动，则振动从框26(支撑体24)中与膜32的固定部分向与板体44(背面板40)的固定部分传播，因此框26本身也振动。此时，在共振频率处，框26的振动和背面空间42内的声压同时变大，其结果，导致板体44(背面板40)摇晃，因此导致声音容易穿过(透射)。相反地，在比共振频率高的频带，膜32的振动的相位与板体44的摇晃的相位成为彼此相反的相位，因此使板体44(背面板40)摇晃的声音被抵消，因此传输损失变大。
基于如以上那样的隔音行为，在本发明中，通常能够通过有意地将与噪音的特定频率匹配的共振频率(严格来讲，是极大共振频率)设定于低频侧来提高隔音性。其结果，具备隔音结构体20的分区部件10无需特意增加其体积及重量，便有效地屏蔽高频噪音(尤其是马达的工作声音、或如逆变器的开关噪音那样的单频声音等)。
另外，作为在比共振频率高的频率下抵消噪音的共振结构，可以举出专利文献2的共振结构体，在该共振结构体中，为了使振动体共振(振动)而经由连结机构等刚体连接振动体和噪音产生振动体。但是，在声源从振动体分开的情况及在难以与如汽车的道路噪音或风噪音那样的噪音的产生源连接的情况下，这种共振结构体是不适合的。
相对于此，在本发明的隔音结构体20所采用的共振结构(即，膜型共振体22的结构)中，通过在空气中传播的噪音直接入射到膜状部件30的表面而膜状部件30共振(振动)，因此不特别需要连接膜状部件30和声源。因此，在本发明的隔音结构体20中，无需设置传递振动的连结机构等。
并且，在专利文献2中所公开的共振结构体中，具有如下倾向：若共振频率相对于消声对象声音的频率大幅偏离，则消声效果变小。因此，共振频率也需要设定为高频，但是当产生高频的共振时，有时根据振动体的振动模式(例如，在基本振动中)而共振效率下降。
相对于此，在本发明的隔音结构体20所采用的共振结构中，吸音峰值的频率(极大共振频率)与隔音对象频率之比fn/fr设定在适当的范围内，能够高效率地阻断噪音。
更详细说明，如图10及图11所示，在共振频率处，传输损失差成为极小，在比共振频率高的频率侧，传输损失差成为极大。在图10及图11中，传输损失差为使用膜型共振体22时的传输损失与使用在框26上仅固定有板体44的结构(未安装有膜32的结构)时的传输损失的差分。图10及图11是表示膜32的厚度分别为250μm及180μm时的传输损失差的模拟结果的图。另外，除了膜32的厚度以外，在与上述图8～图10的情况相同的条件下进行了得到图10及图11中图示的结果的模拟。
并且，如图12及图13所示，若膜32、板体44及背面空间42的各自的厚度改变，则共振频率本身发生变化，但是传输损失差成为极大的频率与传输损失差成为极小的频率的比率(以下，称为频率比率)在1.1～1.4的范围内。严格来讲，如图12所示，板体44(背面板40)的厚度为2mm时的频率比率在1.15～1.32的范围内。如图13所示，板体44(背面板40)的厚度为1mm时的频率比率在1.14～1.31的范围内。
另外，图12及图13是表示将膜32的厚度设定为125μm、180μm及250μm，并将背面空间42的厚度在1～6mm的范围内以1mm为单位逐渐改变时的频率比率的图。图12示出板体44的厚度为2mm时的频率比率，图13示出板体44的厚度为1mm时的频率比率。在此，进行与图10及图11的情况相同的模拟，计算传输损失差成为极大的频率及传输损失差成为极小的频率，并由下述式求出频率比率。
·频率比率＝(传输损失差成为极大的频率)/(传输损失差成为极小的频率)
另外，如图14所示，在基本振动模式及高阶振动模式的每一个中存在传输损失差成为极大的频率及传输损失差成为极小的频率。即，如图14所示，从低频侧依次出现在基本振动模式中传输损失差成为极小的频率、在基本振动模式中传输损失差成为极大的频率、在高阶振动模式中传输损失差成为极小的频率、在高阶振动模式中传输损失差成为极大的频率。图14是表示膜32的厚度为100μm时的传输损失差的模拟结果的图。另外，除了膜32的厚度以外，在与上述图10及图11的情况相同的条件下进行了得到图14中图示的结果的模拟。
并且，如图15及图16所示，若改变膜32的厚度，则基本振动模式及高阶振动模式的各自的频率比率(传输损失差成为极大的频率与传输损失差成为极小的频率的比率)略有变化，但是在1.1～1.4的范围内。严格来讲，如图15所示，膜32的厚度为100μm时的各振动模式的频率比率在1.15～1.27的范围内。如图16所示，膜32的厚度为50μm时的频率比率在1.16～1.24的范围内。
另外，图15及图16是表示将背面空间42的厚度在2～6mm(或3～6mm)的范围内以1mm为单位逐渐改变时的各振动模式的频率比率的图。图15示出膜32的厚度为100μm时的频率比率，图16示出膜32的厚度为50mm时的频率比率。进行与图10及图11的情况相同的模拟，关于基准振动模式及高阶振动模式的每一个计算传输损失差成为极大的频率及传输损失差成为极小的频率，并由下述式求出各振动模式的频率比率。
·基准振动模式的频率比率＝(在基准振动模式中传输损失差成为极大的频率)/(在基准振动模式中传输损失差成为极小的频率)
·高阶振动模式的频率比率＝(在高阶振动模式中传输损失差成为极大的频率)/(在高阶振动模式中传输损失差成为极小的频率)
根据以上结果可知，若明确传输损失成为极小的频率即膜型共振体22的共振频率，则在位于其1.05～1.50倍的范围内的频率处传输损失成为极大(换言之，可得到足够的隔音性)。基于此，在本发明中，对于噪音的特定频率即隔音对象频率，将膜型共振体22的共振频率设定为适当的值。具体而言，基于极大共振频率与隔音对象频率之比fn/fr成为1.05～1.50，将共振频率设定于比隔音对象频率更靠近低频侧。由此，传输损失成为极大的频率与隔音对象频率匹配，能够有效地阻断隔音对象频率的声音。
并且，当膜32(膜状部件30)在高阶振动模式中振动时，将高阶振动模式中的共振频率在比隔音对象频率低的频带中设定为适当的值。由此，在高阶振动模式中传输损失成为最大的频率与隔音对象频率匹配，能够有效地阻断该隔音对象频率的声音。
另外，关于fn/fr，优选在1.08～1.40的范围内，更优选在1.10～1.35的范围内。
实施例
[模拟1]
关于本发明的隔音结构体的共振结构的隔音性能，通过使用有限元法计算软件COMSOL ver.5.3a(COMSOL Inc.)的模拟进行了研究。
模拟中所使用的计算模型设为二维轴对称结构计算模型，关于本发明的隔音结构体的共振结构，即，在形成有开口部的支撑体的一端固定有膜状部件且在相反侧固定有背面板的结构，进行了模拟。关于膜状部件，设想杨氏模量为4.5GPa且密度为1.4g/cm3的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜，将其厚度设定为50μm。并且，关于支撑体，设为丙烯酸制圆筒体，将其开口部的直径(换言之，膜状部件的可振动部分的直径)设定为20mm。并且，关于背面板，设为厚度2mm的丙烯酸板，将背面空间的厚度设为3mm。
在模拟中，计算出平面波状的声音从上述共振结构的膜面(膜状部件的表面)侧入射时的透射率、反射率及吸音率。关于吸音率，以垂直入射吸音率配置进行，计算出各自的极大值和此时的频率。
图17示出对声音从共振结构的膜面侧以平面波状入射时的吸音率进行了模拟时的计算结果的图。如图17所示，在基本振动模式的共振频率(约1300Hz)及高阶振动模式的共振频率(约3kHz和约4kHz)的每一个中吸音率成为极大。并且，在高阶振动模式中，吸音率比基本振动模式的吸音率高，如图17所示，出现两个大的峰值。
图18示出对声音从共振结构的膜面侧以平面波状入射时的传输损失进行了模拟时的计算结果的图。图18的纵轴示出使用上述共振结构时的传输损失与使用厚度2mm的丙烯酸板单体时的传输损失的差分。即，根据图18可明确，通过将共振结构(膜型共振结构)安装于背面板，与使用相同厚度的板(丙烯酸板)单体的情况相比，传输损失增大多少。
当使用上述共振结构时，根据图18可知，尽管构成了膜型共振结构，但在高阶振动模式的共振频率附近，传输损失小于0(即，通过背面板的声音的透射率变大)。
图19示出对声音从共振结构的膜面侧以平面波状入射时的传输损失进行了模拟时的计算结果。图19的纵轴示出使用上述共振结构时的传输损失与使用从上述共振结构中仅去除了膜状部件的结构(即，仅有背面板和支撑体的结构)时的传输损失的差分。如图19所示，与板单体相比，在板上安装有框(支撑体)时，传输损失较大。另一方面，可知当还安装有膜状部件时，在显示出高的吸音率的共振频率附近，传输损失变小，在超出该共振频率的高频侧，传输损失具有大的峰值。即，根据本发明的隔音结构体的共振结构，明确了空气传播声的传输损失在共振频率附近变小，但是在比其高频侧的频带(尤其是接近共振频率的范围)，传输损失上升而达到峰值。即，根据膜状部件及背面板固定于支撑体而成的共振结构，对于比共振频率高频的噪音，能够得到比通常的基于板的重量的隔音性(即，根据质量定律的隔音性)大的隔音性。因此，通常通过增加板的重量来提高隔音性，但是若利用上述共振结构，则仅通过将厚度薄且质量小的膜状部件(在模拟1中为50μm的膜状部件)固定于支撑体，无需特意增加结构的体积及质量，便可得到大的隔音性。
[实施例1]
＜隔音结构体的制作＞
作为膜状部件，准备厚度50μm的PET薄膜(Toray Industries,Inc.制造的LUMIRROR)，并切成直径60mm的圆形。
准备厚度3mm的丙烯酸板(Hikari Limited Company制造)，使用激光切割机切出直径60mm的圆板，在其中央部形成一边为20mm的正方形的开口部，从而制作出一片环状的板(以下，称为环状部件)。将该环状部件用作支撑体。然后，将所制作出的环状部件的一面与圆形的PET薄膜以两者的外缘一致的方式重合，并使用双面胶(ASKUL Corporation制造的Genba no Chikara)进行了贴合。
用双面胶在环状部件的另一面贴合了厚度2mm、直径60mm的圆形丙烯酸板(背面板)。
通过以上的步骤制作出鼓状振动膜结构(膜型共振结构)的隔音结构体。该隔音结构体的背面空间为闭合的空间，其厚度为3mm。
＜评价＞
将所制作出的隔音结构体以声音从膜面(膜状部件)侧入射的配置进行了声管测定。具体而言，按照“ASTM E2611-09:Standard Test Method for Measurement of NormalIncidence Sound Transmission of Acoustical Materials Based on the TransferMatrix Method”，制作使用4端子麦克风(未图示)的透射率和反射率的测定***来进行了评价。声管的内部直径设为40mm。另外，与其相同的测定中能够使用Nihon OnkyoEngineering Co.,Ltd.制造的WinZacMTX。
并且，通过与上述相同的声管测定，以厚度2mm、直径60mm的丙烯酸板单体为对象进行了透射率和反射率的测定。
然后，由在各测定中所得到的透射率求出传输损失，并且，求出了(1-透射率-反射率)的声音的吸收率(吸音率)。
将对所制作出的隔音结构体求出的吸音率示于图20。并且，将对所制作出的隔音结构体和丙烯酸板单体的每一个求出的传输损失的差分示于图21。图21是表示通过将膜状部件及背面板固定于支撑体而传输损失增加多少的图。
根据图20可知，对于所制作出的隔音结构体，基本振动模式的频率位于1.5kHz附近，在比其高频侧的频率(3kHz及4kHz)处存在吸音峰值。即，所制作出的隔音结构体为在高阶振动模式中发挥大的吸音效果的结构体。
并且，若对图20与图21进行对比，则可知在显示出高的吸音率的高阶振动模式的共振频率处，将膜状部件及背面板固定于支撑体而制作出的隔音结构体的传输损失小于丙烯酸板单体的传输损失(换言之，透射率变高)。另一方面，在比上述共振频率高的频率侧，所制作出的隔音结构体的传输损失大于丙烯酸板单体的传输损失。如此，当声音作为平面波入射到隔音结构体时，在比共振频率高的频率侧可得到大的屏蔽效果。
[实施例2]
＜辐射声实验用箱的制作＞
为了调查从声源辐射的声源的辐射声，研究了来自箱的辐射声的实验。因此，准备了用5片丙烯酸板(厚度10mm)包围了一边为300mm的立方体状的空间的箱。该箱的一面成为开口面，具有一边为300mm的正方形状的开口。并且，在包围空间的5片丙烯酸板的各自的内侧表面贴附了厚度10mm的多孔吸音体(Inoac Corporation制造的Calmflex)。并且，将作为声源的扬声器以其声音输出面(扬声器面)朝向开口的方式配置于箱的内部。并且，在箱中的封闭开口的位置配置了以后述的步骤制作出的隔音结构体。由此，设置了一种通过配置于开口面的隔音结构体遮断来自扬声器的具有空间感的声音的辐射的实验***。
＜隔音结构体的制作＞
通过与实施例1相同的步骤制作出膜型共振结构的隔音结构体。框的材料使用了丙烯酸。关于框，将如下结构用作框结构(支撑体)，该结构是将厚度为3mm，开口部为一边20mm的正方形，边缘宽度为5mm的结构作为框的基本单位，排列多个该基本结构，直至整体尺寸成为300mm×300mm的尺寸。关于框结构的制作方法，使用激光切割机从厚度3mm的丙烯酸板中切出正方形而制作出框结构。由此，能够得到以25mm间距周期性地排列有20mm的正方形的、尺寸为300mm×300mm的框结构。用双面胶在该框结构上贴附了由厚度2mm的丙烯酸板构成的背面板。并且，在框结构的表面(一端面)贴附了厚度50μm的PET薄膜。由此，制作出周期性地排列多个与实施例1相同的振动膜结构并且其安装于背面板的隔音结构体。
＜评价＞
将所制作出的隔音结构体安装于封闭上述箱的开口的位置，并测定了从开口面的透射声压量。具体而言，在开口面的外侧的从开口面分开150mm的位置配置3个麦克风，通过求出各麦克风中的声压能量的平均值来测定了从开口输出的声压量。
并且，通过与上述相同的步骤，测定了将厚度为2mm且直径为60mm的丙烯酸板单体配置于开口面时的透射声压量。
将使用所制作出的隔音结构体时及使用丙烯酸板单体时的各自的透射声能量的测定结果示于图22。并且，将使用所制作出的隔音结构体的情况与使用丙烯酸板单体的情况之间的传输损失的差分示于图23。
根据图22及图23可明确，在共振频率附近，使用所制作出的隔音结构体时，透射声量大于丙烯酸板单体的透射声量，但在更高频侧，使用所制作出的隔音结构体时，透射声量小于丙烯酸板单体的透射声量(即，屏蔽变大)。可知，即使在如此具有空间感的辐射源的情况下，与如实施例1那样的平面波入射的情况同样地，在比共振频率高的频率侧具有大的屏蔽区域。
[模拟2]
使用与在模拟1中所使用的计算模型相同的模型，对将背面空间的厚度在1mm～6mm的范围内以1mm为单位逐渐改变时的传输损失进行了模拟。另外，关于计算模型中的各设定值，除了背面空间的厚度以外，与模拟1的情况相同。
将对各背面空间的厚度计算出的传输损失示于图24。另外，图24的纵轴示出对各背面空间的厚度计算出的传输损失与使用从本发明的隔音结构体的共振结构中仅去除了膜状部件的结构(即，仅有背面板和支撑体的结构)时的传输损失的差分。
当背面空间的厚度在上述范围内时，根据图24可知，无论厚度如何，都存在在共振频率附近传输损失成为极小，在比其高的频率侧传输损失成为峰值(极大)的区域。即，具有共振结构(膜型共振结构)的本发明的隔音结构体不依赖于背面空间的厚度而发挥其效果。
[模拟3]
使用与在模拟1中所使用的计算模型相同的模型，对将膜状部件的厚度在10μm～100μm范围内以10μm为单位逐渐改变时的传输损失进行了模拟。另外，关于计算模型中的各设定值，除了膜状部件的厚度以外，与模拟1的情况相同。
将对各膜状部件的厚度计算出的传输损失示于图25及图26。另外，图25及图26的纵轴示出对各膜状部件的厚度计算出的传输损失与使用从本发明的隔音结构体的共振结构中仅去除了膜状部件的结构(即，仅有背面板和支撑体的结构)时的传输损失的差分。
当膜状部件的厚度在上述范围内时，根据图25及图26可知，无论厚度如何，都存在在共振频率附近传输损失成为极小，在比其高的频率侧传输损失成为峰值(极大)的区域。即，具有共振结构(膜型共振结构)的本发明的隔音结构体不依赖于膜状部件的厚度及硬度而发挥其效果。
在以上为止说明的本发明的实施例1及2以及模拟1至3的每一个中，极大共振频率fr设定为低于隔音对象频率fn，fn/fr在1.05～1.50的范围内，均在本发明的范围内，因此本发明的效果明确。
符号说明
10-分区部件，20-隔音结构体，22-膜型共振体，24-支撑体，24s-开口面，26-框，28-开口部，30-膜状部件，32-膜，34-固定部，36-可振动部分，38-贯穿孔，40-背面板，42-背面空间，44-板体，50-多孔吸音体。

Claims (16)

1.一种分区部件，其具备减少从位于两个空间的一方侧的声源发出的噪音的隔音结构体，并将所述两个空间进行分区，所述分区部件的特征在于，
所述隔音结构体具有：
支撑体，其具有开口部；
膜状部件，其固定于所述支撑体的形成有所述开口部的开口面，通过噪音入射而振动；以及
背面板，其在与所述膜状部件相反的一侧固定于所述支撑体，
通过由被所述背面板、所述膜状部件及所述支撑体包围的背面空间以及所述膜状部件构成的共振结构来吸音，且阻断所述共振结构的共振频率中比吸音率成为极大的极大共振频率高的频率的声音，
所述极大共振频率被设定为低于对噪音设定的隔音对象频率，且在将所述隔音对象频率设为fn、将所述极大共振频率设为fr时，fn/fr成为1.05～1.50。
2.根据权利要求1所述的分区部件，其中，
所述膜状部件以及所述背面板的各自的至少一部分固定于所述支撑体，
所述膜状部件的振动从所述支撑体中固定有所述膜状部件的部分向固定有所述背面板的部分传播。
3.根据权利要求1或2所述的分区部件，其中，
所述隔音结构体由多个膜型共振器构成，
所述膜状部件具备：固定部，其固定于所述开口面；以及能够振动的部分，其位于比所述固定部更靠近内侧的位置，
所述多个膜型共振器中的各个膜型共振器在所述膜状部件的所述能够振动的部分振动时通过所述共振结构来吸音，
在所述多个膜型共振器中的各个膜型共振器，所述膜状部件的所述能够振动的部分的振动在存在于1kHz以上的至少一个高阶振动模式的共振频率下的吸音率高于在基本振动模式的共振频率下的吸音率，
所述至少一个高阶振动模式的共振频率被设定为低于所述隔音对象频率。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的分区部件，其中，
当将所述膜状部件的杨氏模量设为E(Pa)、将所述膜状部件的厚度设为t(m)、将所述背面空间的厚度设为d(m)、将所述膜状部件中的能够振动的部分的直径或当量圆直径设为Φ(m)时，所述膜状部件的硬度E×t3(Pa·m3)为21.6×d-1.25×Φ4.15以上。
5.根据权利要求4所述的分区部件，其中，
所述膜状部件的硬度E×t3(Pa·m3)为2.49×10-7以下。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的分区部件，其中，
所述隔音结构体由多个膜型共振器构成，
所述多个膜型共振器中至少两个膜型共振器的种类彼此不同。
7.根据权利要求6所述的分区部件，其中，
所述膜状部件按每个膜型共振器具备：固定部，其固定于所述开口面；以及能够振动的部分，其位于比所述固定部更靠近内侧的位置，
按每个膜型共振器所具备的所述固定部以及所述能够振动的部分配置于同一个所述膜状部件中，
在种类不同的所述至少两个膜型共振器之间，所述背面空间的体积彼此不同。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的分区部件，其中，
所述隔音结构体由多个膜型共振器构成，
所述膜状部件具备：固定部，其固定于所述开口面；以及能够振动的部分，其位于比所述固定部更靠近内侧的位置，
所述多个膜型共振器中的各个膜型共振器在所述膜状部件的所述能够振动的部分振动时通过所述共振结构来吸音，
在所述多个膜型共振器中的至少一个膜型共振器中，在所述膜状部件的所述能够振动的部分形成有贯穿孔。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的分区部件，其中，
所述隔音结构体还具有设置于所述背面空间内或与所述膜状部件接触的位置的多孔质吸音体。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的分区部件，其中，
所述隔音结构体以所述膜状部件朝向所述声源侧的状态配置。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的分区部件，其中，
在所述分区部件的表面的至少一部分配置有所述隔音结构体。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的分区部件，其中，
所述膜状部件的厚度为10μm～200μm。
13.根据权利要求1至12中任意一项所述的分区部件，其中，
所述背面空间的厚度为0.5mm～10mm。
14.根据权利要求1至13中任意一项所述的分区部件，其中，
fn/fr为1.10～1.35。
15.一种交通工具，其中，
权利要求1至14中任意一项所述的分区部件配置于配置有马达、逆变器、发动机以及轮胎中的至少一个设备的空间与搭乘者乘坐的空间之间。
16.一种电子设备，其在壳体内具备所述声源，且权利要求1至14中任意一项所述的分区部件配置于所述壳体中的至少一部分或所述壳体内。
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