JP2004286808A - 吸音構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明の吸音構造体の課題は、吸音効果を維持しつつ薄型化を図ることにある。
【解決手段】例えば水槽外箱５１における吸音壁５２を構成するもので、一部が開放され且つ吸音用媒質Ｗが充填された共鳴空間１３を形成する共鳴空間形成体１１と、この共鳴空間形成体１１に開放部を塞いで設けられた音響抵抗体である多孔質体１２とを具備し、共鳴空間形成体１１により形成された共鳴空間１３が複数並べて設けられ、これら各共鳴空間１３に形成された開放部は夫々多孔質体１２で塞がれている。
【選択図】 図１
【解決手段】例えば水槽外箱５１における吸音壁５２を構成するもので、一部が開放され且つ吸音用媒質Ｗが充填された共鳴空間１３を形成する共鳴空間形成体１１と、この共鳴空間形成体１１に開放部を塞いで設けられた音響抵抗体である多孔質体１２とを具備し、共鳴空間形成体１１により形成された共鳴空間１３が複数並べて設けられ、これら各共鳴空間１３に形成された開放部は夫々多孔質体１２で塞がれている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば無響水槽の吸音壁を構成する吸音構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸音水槽は、各内面部が吸音率が充分高い吸音構造体で作られた内部空間で測定空間内と測定周波数範囲で自由音場を形成することができるもので、水中における種々の吸音実験に用いられている。
【０００３】
従来の無響水槽は、水槽外箱の内部に吸音構造体として複数の楔状吸音体を並べて吸音壁を構成している（例えば非特許文献１参照）。この楔状吸音体は木やゴムを材料として形成されたものである。そして、各楔状吸音体は水槽外箱の壁面に対して直角な方向に沿って配置して複数並べて設けられて吸音壁を構成している。無響水槽は楔状吸音体により形成される吸音壁で囲まれた部分に内部空間を形作っている。
【０００４】
このように無響水槽の吸音壁を楔状吸音体で構成することは，水槽内に入射した音波を楔状吸音体で囲まれた内部空間で複数回反射させ、音波のエネルギーを吸収して無反射の状態にするためである。
【０００５】
【非特許文献１】
日本造船学会誌 第７３７号（平成２年１１月） 第２９頁ないし第３４頁 「防衛庁技術研究本部第１研究所の無響水槽について」 堤 厚博著
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の無響水槽の吸音壁を構成する楔状吸音体は、先端部に向けて細くな楔状部を設けるために全体として楔状部の長さが大きな箱体となる。そして、従来の無響水槽はこの長い楔状吸音体を外箱の壁面から直角な方向に延び出るようにして配列されて吸音壁を構成している。このため、従来の無響水槽では、水槽外箱の内容積全体のうち楔状吸音体で構成する吸音壁が占める割合が高く、この吸音壁で囲まれる内部空間が占める割合が小さい。特に楔状吸音体が吸収する音波の周波数帯域を低周波まで含めると、低周波数の音波の波長が長くなるために、楔状吸音体の大型化が避けられない。
【０００７】
このため、水槽外箱の内部を室内空間として効果的に広く使用することができず、室内空間の容積の大きさに比較して水槽壁体が大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、吸音効果を維持しつつ薄型化を図った吸音構造体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の吸音構造体は、一部が開放され且つ吸音用媒質が充填された共鳴空間を形成する共鳴空間形成体と、この共鳴空間形成体に前記開放部を塞いで設けられた音響抵抗体とを具備することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１ないし図３を参照して説明する。この実施の形態は無響水槽に設ける吸音構造体を対象するもので、且つ水槽外箱の内部に吸音構造体を単層にして設けて吸音壁を構成した場合を対象にしている。
【００１１】
図１はこの実施の形態における吸音構造体を備えた無響水槽を示す断面図である。図１において５１は無響水槽の外部を形作る水槽外箱で、この水槽外箱１は例えばコンクリートにより形成されている。水槽外箱５１は例えば直方体の箱形をなすとともに上面部が開放されており、周囲側面を形成する垂直な４個の側面壁５１ａと水平な底面壁５１ｂで構成されている。この水槽外箱５１の内部は後述するように複数の吸音構造体１より構成された吸音壁５２で囲まれた室内空間に水Ｗが充填されている。
【００１２】
この水槽外箱５１の内部には吸音構造体１が配設され、この吸音構造体１で単層構造をなす吸音壁５２を構成している。吸音構造体１は水槽外箱５１の側面壁体５１ａと水平な底面壁体５１ｂの内面に夫々直接重ねて配設されている。
【００１３】
図２は吸音構造体を拡大して示す断面図、図３は吸音構造体を切欠して示す斜視図である。この吸音構造体１は、一部が開放された共鳴空間を形成する共鳴空間形成体と、この共鳴空間形成体に開放部を塞いで設けられた音響抵抗体とを有している。共鳴空間は吸音用媒質が充填されて、外部から入ってくる音波のエネルギーを吸収するとともに音波の周波数に応じて共鳴現象を発生させて音波のエネルギーを減少させるものである。音響抵抗体は音波が通過する際にその音波のエネルギーを減少させるものである。
【００１４】
この実施の形態は、板材からなる共鳴空間形成体を格子状に組み合せて複数の共鳴空間を並べて形成し、これら各共鳴空間に形成された開放部を夫々前記音響抵抗体で塞いだ構成を対象としている。また、この実施の形態は相対的に容積が大きい複数の共鳴空間と相対的に容積が小さい複数の共鳴空間と組み合せたものである。共鳴空間形成体として共鳴空間形成体１１を用い、音響抵抗体として多孔質体１２を用いている。
【００１５】
共鳴空間形成体１１は、耐食性に優れたアルミニウムなどの金属、または耐食処理された金属、あるいは耐食性に優れた合成樹脂材料により形成され、水槽外箱５１の側面壁５１ａの縦および横寸法に相当する長さを有する帯形をなしている。水槽外箱５１の側面壁５１ａの内面には複数の共鳴空間形成体１１が上下方向に沿って平行に並べて配置されるとともに水平方向に沿って平行に並べて配置され、全体として複数の共鳴空間形成体１１が格子状に並べて配置されている。各共鳴空間形成体１１はその板面が側面壁５１ａの内面に対して直角に位置するように向きが設定されて該内面に当接されている。これにより側面壁５１ａの内面全体に上下、水平方向に仕切られた四角形をなす複数の共鳴空間１３が格子状に並べて形成される。これら各共鳴空間１３は吸音構造体１が必要とする固有振動数に応じた大きさの内部容積を有しており、水槽外箱５１の側面壁５１ａの内面に面した一側面がこの内面により塞がれ、水槽外箱５１の内部に面する他側面が開放される。
【００１６】
また、共鳴空間形成体１１は水槽外箱５１の底面壁５１ｂの縦および横寸法に相当する長さを有する帯形をなしている。水槽外箱５１の底面壁５１ｂの内面には複数の共鳴空間形成体１１が左右方向に沿って平行に並べて配置されるとともに前後方向に沿って平行に並べて配置され、全体として複数の共鳴空間形成体１１が格子状に並べて配置されている。各共鳴空間形成体１１はその板面が底面壁５１ｂの内面に対して直角に位置するように向きが設定されて該内面に当接されている。これにより底面壁５１ｂの内面全体に左右、前後方向に仕切られた四角形をなす複数の共鳴空間１３が格子状に並べて形成される。これら各共鳴空間１３は吸音構造体１が必要とする固有振動数に応じた大きさの内部容積を有しており、水槽外箱５１の底面壁５１ｂの内面に面した一側面がこの内面により塞がれ、水槽外箱５１の内部に面する他側面が開放される。
【００１７】
水槽外箱５１の側面壁５１ａおよび底面壁５１ｂ上で複数の共鳴空間３を並べて設けるのは、第１に外部から入ってくる音波を効果的に吸収する固有振動数を設定するためである。共鳴空間１３の固有振動数はその空間の容積の大きさに応じて固有振動数が設定される。第２に共鳴空間形成体１１で多孔質体１２を確実に取り付けるためである。
【００１８】
多孔質体１２は一面から他面に連続する気孔を有するものである。多孔質体としてはセラミックス、焼結金属などが挙げられる。多孔質体としては共鳴空間形成体１１で支持することを考慮して軽量性も考慮する。多孔質体１２は水槽外箱５１の側面壁５１ａおよび底面壁５１ｂの大きさに相当する大きさを有する四角形をなし、適宜な厚さを有する板材である。多孔質体１２を形成する多孔質体の気孔率および多孔質体１２の厚さは音響抵抗体として通過する音波のエネルギーを減少させることを考慮して設定する。
【００１９】
多孔質体１２は水槽外箱５１の側面壁５１ａに配設した複数の共鳴空間形成体１１の他側面（外箱内部空間に面する面）の全体を覆うようにその側方に垂直に配置され、共鳴空間形成体１１に面する面が各共鳴空間形成体１１の縁に当接される。これにより側面壁５１ａ上で各共鳴空間形成体１１により形成される各共鳴空間１３は多孔質体１２により塞がれる。また、多孔質体１２は水槽外箱５１の底面壁５１ｂに配設した複数の共鳴空間形成体１１の他側面全体を覆うようにその上方に水平に配置され、共鳴空間形成体１１に面する面が各共鳴空間形成体１１の縁に当接される。これにより側面壁５１ａ上で各共鳴空間形成体１１により形成される各共鳴空間１３は多孔質体１２により塞がれる。
【００２０】
この吸音構造体１の固有振動数は共鳴空間形成体１１が形成する共鳴空間１３の容積の大きさに応じて設定されている。言換えれば、吸音構造体１共鳴空間１３の容積の大きさは吸音構造体１が必要とする固有振動数の値に応じて設定される。吸音構造体１の共鳴空間１３と吸音構造体２の共鳴空間１３の内部には、吸音用媒質として水Ｗが充填されている。水を共鳴空間に充填する時期は、例えば吸音構造体１を水槽外箱５１の各壁５１ａ、５１ｂに取り付ける時である。
【００２１】
この吸音構造体１は、生産工場で共鳴空間形成体１と多孔質体１２とを一体に組立てた製品として製造し、この製品を水槽外箱５１の壁に取り付けることができる。この場合、共鳴空間形成体１と多孔質体１２とを適宜な手段で固定し、且つ製品を水槽外箱５１の壁に適宜な手段で取り付ける。また、共鳴空間形成体１と多孔質体１２を個別に製造し、水槽外箱５１において現場施工で順次取り付けることもできる。この場合、共鳴空間形成体１と多孔質体１２とを適宜な手段で水槽外箱５１の壁に適宜な手段で取り付ける。
【００２２】
なお、この実施の形態では、吸音構造体１を水槽外箱５１の各壁５１ａ、５１ｂ毎に夫々その壁面全体に相当する大きさを有する構成としているが、これに限定されず各壁５１ａ、５１ｂ毎に夫々小形の吸音構造体１を複数個並べてその壁面を埋める構成としても良い。
【００２３】
そして、この吸音構造体１により吸音壁５２を形成し、この吸音壁５２で囲まれた水槽外箱５１の内部空間に水Ｗを充填する。吸音壁５２を構成する吸音構造体１の多孔質体１２は外箱内部側に位置するので、内部空間に充填した水Ｗに接触する。
【００２４】
この吸音構造体１からなる吸音壁５２の作用について説明する。
水槽外箱５１の内部空間で発生した音波は水中を伝播して、水槽外箱５１の吸音壁５２を構成する吸音構造体１の多孔質体１２の他側面（外箱内部空間に面する面）に到達する。音波は多孔質体１２の外面から多孔質体１２の内部に存在する連続した気孔を通り一側面（共鳴空間１３に面した面）に達して気孔から出る。このように音波が多孔質体１２の内部の気孔を通過することにより、多孔質体１２の存在が抵抗となって音波が有するエネルギーが消費されて減少する。
【００２５】
次いで、多孔質体１２を通過した音波は各共鳴空間形成体１１と水槽外箱５１の壁と多孔質体１２で囲まれた共鳴空間１３に入り、この共鳴空間１３に充填されている水Ｗに伝播する。共鳴空間１３に充填されている水Ｗおよび共鳴空間形成体１１は音波により振動される。このため、音波のエネルギーが消費されて減少する。音波の周波数が共鳴空間１３を形成する共鳴空間形成体１１の固有振動数と一致する場合には、共鳴空間形成体１１が共鳴現象を起こして固有振動数で大きく振動する。このため、音波のエネルギーが大きく消費して減少する。
【００２６】
次いで、音波は共鳴空間１３の内部で反射し、再び多孔質体１２の一側面から連続気泡を通り他側面より水槽外箱５１の内部空間の水Ｗの中に出る。音波は多孔質体１２の気孔を通過することによりさらにエネルギーが減少する。
【００２７】
さらに、音波は水槽外箱５１の内部空間に充填されている水中を伝播して、水槽外箱５１の吸収壁を形成する吸音構造体１の他の部分へ進む。音波はこの吸音構造体１の部分でも前述した作用と同様な作用によりエネルギーが大きく減少する。
【００２８】
このようにして音波は水槽外箱５１の水中で伝播して吸収壁５２を形成する各吸音構造体１の各所で複数回反射することにより、エネルギーが順次吸収される。このように各内面部が吸音率が充分高い吸音構造体で作られた室内空間で測定空間内と測定周波数範囲で自由音場を形成することができるもので、水中における種々の水中音響実験に用いられている。
【００２９】
この実施の形態の吸音構造体１は前述したように共鳴空間と多孔質体とを組み合せることにより良好な吸音効果を発揮できる。また、吸音構造体１は板状をなす共鳴空間形成体を格子状に組み合せて共鳴空間を形成することにより、従来の吸音構造体である楔状吸音体と比較すると、同じ吸音効果を得る場合に、その吸音構造体高さを従来の楔状吸音体の長さに比較して短くでき、この結果薄型化を図ることができる。さらに、板状をなす共鳴空間形成体を格子状に組み合せて複数の共鳴空間を並べて形成することにより、簡素な構成で共鳴空間の作用を高めて吸音効果を高めることができる。従って、この実施の形態の吸音構造体１を用いて無響水槽の吸音壁を構成すると、優れた吸音効果を確保しつつ吸音壁を薄型にして、吸音壁で囲まれる無響水槽の内部空間を広くとることができる。
【００３０】
第２の実施の形態について図４を参照して説明する。図４はこの実施の形態における吸音構造体を備えた無響水槽を示す断面図で、図１と同じ部分は同じ符号を付して示している。この実施の形態は、第１の実施の形態における水槽外箱５１の上面開放部を蓋体５３で覆ったものである。蓋体５３は例えば水槽外箱５１と同様にコンクリートで形成され、内部には複数の吸音構造体１により吸音壁５２が設けられている。この構成により水槽の六面全体を吸音壁にすることができる。
【００３１】
第３の実施の形態について図５および図６を参照して説明する。図５はこの実施の形態における吸音構造体を備えた無響水槽を示す断面図、図６は吸音構造体を拡大して示す断面図である。
【００３２】
この実施の形態は無響水槽に設ける吸音構造体を対象にしたもので、且つ水槽外箱の内部に吸音構造体を複数層にして設けて吸音壁を構成した場合を対象にしており、前述した第１の実施の形態において吸音構造体１の外側（水槽外箱の内部側）にこれとは異なる固有振動数を有する吸音構造体２を設けたものである。すなわち、この実施の形態は、相対的に容積が大きい複数の分割された共鳴空間と相対的に容積が小さい複数の分割された共鳴空間と組み合せたものである。この実施の形態は吸音構造体２を設ける以外は第１の実施の形態と同じ構成をなしている。
【００３３】
吸音構造体２は、共鳴空間形成体として共鳴空間形成体２１が用いられ、音響抵抗体として多孔質体２２が用いられている。これら共鳴空間形成体２１と多孔質体２２は吸音構造体１の共鳴空間形成体１１と多孔質体１２と同様なものである。
【００３４】
水槽外箱５１の側面壁５１ａと底面壁５１ｂの各内面に夫々前述した吸音構造体１が設けられ、さらにこの吸音構造体１の内側に重ねて吸音構造体２が設けられて２段構成をなす吸音壁５２が構成されている。
【００３５】
水槽外箱５１の側面壁５１ａに設けられた吸音構造体１の多孔質体１２の外面（水槽外箱の内部空間に面した面）には、共鳴空間形成体１１と同様の形状をなす複数の共鳴空間形成体２１が適宜な間隔を存し水平方向および垂直方向に平行に並べて格子状に組み合せて配置され、これら共鳴空間形成体２１の組み合せにより複数の共鳴空間２３が形成されている。また、水槽外箱５１の底面壁５１ｂに設けられた吸音構造体１の多孔質体１２に外面には、共鳴空間形成体１１と同様の形状をなす複数の共鳴空間形成体２１が適宜な間隔を存して夫々格子状に組み合せて配設され、これら共鳴空間形成体２１の組み合せにより複数の共鳴空間２３が形成されている。これら各共鳴空間形成体２１は夫々多孔質体１２に当接している。これら各共鳴空間２３は一側面が吸音構造体１の多孔質体１２に面して閉塞され、他側面が開放される。
【００３６】
水槽外箱５１の各側面壁５１ａに設けられた吸音構造体１に重ねて配設された各共鳴空間形成体２１全体の外側には多孔質体２２が垂直に配設され、この多孔質体２２は各共鳴空間形成体２１により形成された各共鳴空間２３の開放部を塞いでいる。水槽外箱５１の底面壁５１ｂに設けられた吸音構造体１に重ねて配置された各共鳴空間形成体２１全体の内側には多孔質体２２が水平に配設され、この多孔質体２２は各共鳴空間形成体２１により形成された各共鳴空間２３の開放部を塞いでいる。
【００３７】
各共鳴空間形成体２１は適宜な手段により吸音構造体１や水槽外箱５１の壁などに取り付けられ、多孔質体２２は適宜な手段により共鳴空間形成体２１や水槽外箱５１の壁などに取り付けられている。
【００３８】
この吸音構造体２は共鳴空間形成体２１が形成する共鳴空間２３の容積の大きさに応じて固有振動数が設定される。言換えれば、吸音構造体２の共鳴空間２３の容積の大きさは吸音構造体２が必要とする固有振動数の大きさに応じて設定されている。なお、吸音構造体２の固有振動数は吸音構造体１の固有振動数よりも低く設定しても良い。
【００３９】
ここでは吸音構造体２の共鳴空間２３は吸音構造体１の共鳴空間１３に比較して小さく仕切られて小さな容積に設定されている。共鳴空間は内容積が小さくなるに従い固有振動数が高くなっていく。このため、吸音構造体２の固有振動数は吸音構造体１の固有振動数に比較して高い値である。例えば吸音構造体１の固有振動数を１ＫＨｚとし、吸音構造体２の固有振動数を１０ＫＨｚとする。
【００４０】
吸音構造体１の共鳴空間１３と吸音構造体２の共鳴空間２３の内部には、共鳴媒質として水Ｗが充填されている。
【００４１】
このように吸音構造体２と吸音構造体１を水槽外箱５１の内部に内外側に重ねて設けて吸音壁５２を形成し、この吸音壁５２で囲まれた水槽外箱５１の内部空間に水Ｗを充填する。吸音壁５２を構成する吸音構造体２の多孔質体２２は外箱内部側に位置するので、内部空間に充填した水Ｗに接触する。
【００４２】
このように構成された吸音壁５２の作用について説明する。水槽外箱５１の内部空間で発生した音波は水中を伝播して、水槽外箱５１の吸音壁５２の外側部を構成する吸音構造体２の多孔質体２２の内部を通過する。次いで、音波は多孔質体２２と各共鳴空間形成体２１と吸音構造体１の多孔質体１２で囲まれた共鳴空間２３に入り、この共鳴空間２３に充填されている水Ｗに伝播する。
【００４３】
ここで、音波が多孔質体２２の内部の気孔を通過することにより音波のエネルギーが減少する。また、音波が共鳴空間２３に充填されている水Ｗを振動することによりエネルギーを消費する。特に音波の周波数が共鳴空間２３の固有振動数１０ＫＨＺと一致する場合には、共鳴空間形成体１１が共鳴現象を起こして最大に振動して音波のエネルギーが最大に消費されて大きく減少する。
【００４４】
次いで、音波は吸音壁５２の外側部を構成する吸音構造体１の多孔質体１２の内部を通過して共鳴空間１３に入り、共鳴空間２３に充填されている水Ｗに伝播する。
【００４５】
ここで、音波が多孔質体１２の内部の気孔を通過することにより音波のエネルギーが減少する。また、音波が共鳴空間１３に充填されている水Ｗを振動することによりエネルギーを消費する。特に音波の周波数が共鳴空間１３の固有振動数１ＫＨＺと一致する場合には、共鳴空間形成体１１が共鳴現象を起こして最大に振動して音波のエネルギーが最大に消費されて大きく減少する。
【００４６】
このように音波は吸音構造体２を通過し、次に吸音構造体１を通過してエネルギーを消費して減少し、さらに周波数が１０ＫＨＺの音波は吸音構造体２で共鳴現象を起こしてエネルギーが大きく減少するとともに、周波数が１ＫＨＺの音波は吸音構造体１で共鳴現象を起こしてエネルギーが大きく減少する。このため吸音壁により吸音する周波数の範囲が拡大して吸音効果が広帯域化する。
【００４７】
さらに、音波は吸音構造体１、２逆に通過して水槽外箱５１の内部空間に入れられている水中に出る。そして、音波は水槽外箱５１の水中で伝播して吸収壁５２を形成する吸音構造体１、２の各所で複数回反射してエネルギーが順次吸収される。
【００４８】
なお、この実施の形態では固有振動数１ＫＨＺの吸音構造体と固有振動数１０ＫＨＺの吸音構造体とを組み合せているが、これに限定されず他の周波数の組み合わせでも良い。また、吸音構造体を２層に重ねて設けることに限定されず、適宜な固有振動数を有する吸音構造体を３層以上設けて吸音壁を構成して、さらに吸音効果の広帯域化を図るようにしても良い。
【００４９】
この実施の形態では、大きさが異なる瓶形の共鳴空間形成体を組み合せることにより、容易に吸音効果の広帯域化を図ることができる。従って、この実施の形態の吸音構造体１，２を用いて無響水槽の吸音壁を構成すると、優れた吸音効果を確保しつつ吸音壁を薄型にして、吸音壁で囲まれる無響水槽の内部空間を広くとることができる。
【００５０】
第４の実施の形態について図７を参照にして説明する。
この実施の形態の吸音構造体は、無響水槽の吸音壁を構成するものであって、瓶形をなす複数の共鳴空間形成体を並べて複数の共鳴空間を形成し、これら共鳴空間形成体に形成された開放部を夫々音響抵抗体で塞いだ構成を対象にするものである。また、この実施の形態は相対的に容積が大きい複数の分割され共鳴空間と相対的に容積が小さい複数の分割された共鳴空間と組み合せたものである。また、この実施の形態は相対的に容積が大きい複数の分割され共鳴空間と相対的に容積が小さい複数の分割された共鳴空間と組み合せたものである。図７（ａ）はこの吸音構造体を示す正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【００５１】
この実施の形態における吸音構造体３は、共鳴空間形成体３１、３２と多孔質体３３を有している。共鳴空間形成体３１、３２は断面円形の瓶形をなすもので、内部に共鳴空間３１ａ、３２ａを形成し、一端部中心に先端が開放された首部を形成している。共鳴空間形成体３１、３２は金属、合成樹脂、ガラス、陶磁器などの材料により形成されている。共鳴空間形成体３１は共鳴空間形成体３２に比較して大形のもの、すなわち直径および長さが大きいもので、例えば固有振動数が１ＫＨｚとなるように共鳴空間３１ａの容積の大きさを設定している。共鳴空間形成体３２は共鳴空間形成体３１に比較して小形のものであって、例えば固有振動数が１０ＫＨｚとなるように共鳴空間３２ａの容積の大きさを設定している。また、共鳴空間形成体３１、３２の各首部の先端開放部は栓状をなす例えば板状をなす多孔質体３３を取り付けて塞ぐ。
【００５２】
共鳴空間形成体３１、３２は水槽外箱５１の側面壁５１ａと底面壁５１ｂの内面に沿って配置されて吸音壁５２を構成する。共鳴空間形成体３１と共鳴空間形成体３２は、その軸線が壁内面に対して直角で、且つ共鳴空間形成体３１の首部先端と共鳴空間形成体３２の首部先端が壁内面から同じ距離となるように配置する。また、各共鳴空間形成体３１は共鳴空間形成体３１の首部の周囲に並ぶように配置する。このように共鳴空間形成体３１、３２を配置すると、音波を均等な条件で受けて効果的な吸音効果を得ることができる。共鳴空間形成体３１、３２の共鳴空間３１ａ、３２ａの内部には、水槽外箱５１に入れた水Ｗが媒質として充填される。
【００５３】
そして、水槽外箱５１内部の水を伝播した音波は各共鳴空間形成体３１、３２毎に多孔質体３３を通過して共鳴空間３１ａ、３２ａの内部の水Ｗに伝播することによりエネルギーが消費されて減少する。音波の周波数が１ＫＨｚの場合には共鳴空間形成体３１が共鳴して最大に振動し、音波の周波数が１０ＫＨｚの場合には共鳴空間形成体３２が共鳴して最大に振動し、夫々音波のエネルギーの減少量が増大する。音波は水槽外箱５１の水中で伝播して吸音構造体３で構成された吸収壁５２の各所で複数回反射することにより、エネルギーが順次吸収される。
【００５４】
この実施の形態の吸音構造体３は前述したように共鳴空間と多孔質体とを組み合せることにより良好な吸音効果を発揮できる。また、吸音構造体３は共鳴空間を形成する瓶形をなす共鳴空間形成体を用いることにより、従来の吸音構造体である楔状吸音体と比較すると、同じ吸音効果を得る場合に、その吸音構造体長さを従来の楔状吸音体の長さに比較して短く薄型化を図ることができる。また、大きさが異なる瓶形の共鳴空間形成体を組み合せることにより、容易に吸音効果の広帯域化を図ることができる。従って、この実施の形態の吸音構造体３を用いて無響水槽の吸音壁を構成すると、優れた吸音効果を確保しつつ吸音壁を薄型にして、吸音壁で囲まれる無響水槽の内部空間を広くとることができる。
【００５５】
第５の実施の形態について図８を参照して説明する。
この実施の形態の吸音構造体は、無響水槽の吸音壁を構成するものであって、両端を閉塞した筒体からなる共鳴空間形成体の壁に外部へ突出して先端が開放された複数の共鳴突出部を形成し、これら共鳴突出部によって複数の分割された共鳴空間を形成し、これら各共鳴突出部に形成された開放部を夫々音響抵抗体で塞いだ構成を対象とするものである。また、この実施の形態は相対的に容積が大きい複数の分割され共鳴空間と相対的に容積が小さい複数の分割された共鳴空間と組み合せたものである。図８（ａ）はこの吸音構造体を示す正面図、図８（ｂ）は側面図、図８（ｃ）は一部切欠して示す平面図である。
【００５６】
この実施の形態の吸音構造体４は共鳴空間形成体４１を有しており、この共鳴空間形成体４１は両端を閉塞した円筒形をなすもので、内部に共鳴空間４２が形成されている。この共鳴空間形成体４１の周壁部には中心軸上に長さ方向に間隔を存して複数個、例えば２個の共鳴突出部４３、４４が設けられ、共鳴空間形成体４１の直径方向に沿って外部へ延び出ている。共鳴突出部４３は全体が均一な直径を有する円筒をなすとともにその先端が開放されている。共鳴突出部４４は基部が例えば共鳴突出部４３とほぼ同じ直径の円筒をなすとともに先端部に首部が形成され、その首部の先端は開放されている。共鳴突出部４３、４４はその内部で共鳴空間４２に連通する共鳴空間を形成しており、共鳴突出部４３は固有周波数が１ＫＨｚであり、共鳴突出部４４は固有周波数が１０ＫＨｚである。各共鳴突出部４３，４４の先端の開放部には夫々例えば栓状をなす多孔質体４５を取り付けて塞ぐ。
【００５７】
この吸音構造体４は水槽外箱５１の側面壁５１ａと底面壁５１ｂの内面に沿って配置されて吸音壁５２を構成する。各共鳴突出部４３、４４は水槽外箱５１の内側空間部に向ける。共鳴空間形成体４１の共鳴空間４２および各共鳴突出部４３，４４の内部には、水槽外箱５１に入れた水Ｗが媒質として充填される。
【００５８】
そして、水槽外箱５１内部の水を伝播した音波は多孔質体４５を通過して共鳴空間形成体４１の各共鳴突出部４３、４４の内部の共鳴空間に入り、さらに共鳴空間４２の内部の水に伝播することによりエネルギーが消費されて減少する。音波の周波数が１ＫＨｚの場合には共鳴空間形成体４１の共鳴突出部４３が共鳴して最大に振動し、音波の周波数が１０ＫＨｚの場合には共鳴突出部４４が共鳴して最大に振動して、夫々音波のエネルギーの減少量が増大する。音波は水槽外箱５１の水中で伝播して吸音構造体４で構成された吸収壁５２の各所で複数回反射することによりエネルギーが順次吸収される。
【００５９】
この実施の形態の吸音構造体４は前述したように共鳴空間と多孔質体とを組み合せることにより良好な吸音効果を発揮できる。また、吸音構造体４は共鳴空間を形成する筒形をなす共鳴空間形成体４１に複数の共鳴突出部４３、４４を設けた構成で、従来の吸音構造体である楔状吸音体と比較すると、同じ吸音効果を得る場合に、その吸音構造体長さを従来の楔状吸音体の長さに比較して短く薄型化を図ることができる。また、大きさが異なる複数の共鳴突出部を組み合せることにより、容易に吸音効果の広帯域化を図ることができる。従って、この実施の形態の吸音構造体４を用いて無響水槽の吸音壁を構成すると、優れた吸音効果を確保しつつ吸音壁を薄型にして、吸音壁で囲まれる無響水槽の内部空間を広くとることができる。
【００６０】
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されず、種々変形して実施することができる。例えば、前述した実施の形態は吸音構造体を水中に設ける無響水槽に用いる例であるが、本発明の吸音構造体はこれに限定されず通常地上で用いる無響室の吸音壁を構成する場合にも適用できる。また、音響抵抗体は多孔質体に限定されず、植物繊維や動物繊維からなる布などの他のものを用いることも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の吸音構造体によれば、共鳴空間と多孔質体とを組み合せることにより良好な吸音効果を発揮できるとともに、従来の楔状吸音体の長さに比較して短く薄型化を図ることができる。従って、この実施の形態の吸音構造体を用いて無響水槽の吸音壁を構成すると、優れた吸音効果を確保しつつ吸音壁を薄型にすることができる。
【００６２】
本発明の吸音構造体によれば、複数の共鳴空間を並べることにより簡素な構成にして共鳴効果を高めて吸音効果を向上させることができる。
【００６３】
本発明の吸音構造体によれば、容積の大きさが複数の共鳴空間を組み合せることにより容易に吸音効果の広帯域化を図ることができる。
【００６４】
本発明の吸音構造体によれば、板状をなす共鳴空間形成体を用いることにより良好な吸音効果の確保と薄型化を効果的に実現できる。
【００６５】
本発明の吸音構造体によれば、瓶形をなす共鳴空間形成体を用いることにより良好な吸音効果の確保と薄型化を効果的に実現できる。
【００６６】
本発明の吸音構造体によれば、共鳴突出部を有する共鳴空間形成体を用いることにより良好な吸音効果の確保と薄型化を効果的に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における無響水槽を示す断面図。
【図２】同実施の形態における吸音構造体を示す断面図。
【図３】同実施の形態における吸音構造体を示す斜視図。
【図４】第２の実施の形態における無響水槽を示す断面図。
【図５】第３の実施の形態における無響水槽を示す断面図。
【図６】同実施の形態における吸音構造体を示す断面図。
【図７】第４の実施の形態における吸音構造体を示す図。
【図８】第５の実施の形態における吸音構造体を示す図。
【符号の説明】
１…吸音構造体
２…吸音構造体
３…吸音構造体
４…吸音構造体
１１…共鳴空間形成体
１２…多孔質体
１３…共鳴空間
２１…共鳴空間形成体
２２…多孔質体
２３…共鳴空間
３１…共鳴空間形成体
３１ａ…共鳴空間
３２…共鳴空間形成体
３２ａ…共鳴空間
３３…多孔質体
４１…共鳴空間形成体
４２…共鳴空間
４３…共鳴突出部
４４…共鳴突出部
４５…多孔質体
５１…水槽外箱
５２…吸音壁
【発明の属する技術分野】
本発明は例えば無響水槽の吸音壁を構成する吸音構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吸音水槽は、各内面部が吸音率が充分高い吸音構造体で作られた内部空間で測定空間内と測定周波数範囲で自由音場を形成することができるもので、水中における種々の吸音実験に用いられている。
【０００３】
従来の無響水槽は、水槽外箱の内部に吸音構造体として複数の楔状吸音体を並べて吸音壁を構成している（例えば非特許文献１参照）。この楔状吸音体は木やゴムを材料として形成されたものである。そして、各楔状吸音体は水槽外箱の壁面に対して直角な方向に沿って配置して複数並べて設けられて吸音壁を構成している。無響水槽は楔状吸音体により形成される吸音壁で囲まれた部分に内部空間を形作っている。
【０００４】
このように無響水槽の吸音壁を楔状吸音体で構成することは，水槽内に入射した音波を楔状吸音体で囲まれた内部空間で複数回反射させ、音波のエネルギーを吸収して無反射の状態にするためである。
【０００５】
【非特許文献１】
日本造船学会誌 第７３７号（平成２年１１月） 第２９頁ないし第３４頁 「防衛庁技術研究本部第１研究所の無響水槽について」 堤 厚博著
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の無響水槽の吸音壁を構成する楔状吸音体は、先端部に向けて細くな楔状部を設けるために全体として楔状部の長さが大きな箱体となる。そして、従来の無響水槽はこの長い楔状吸音体を外箱の壁面から直角な方向に延び出るようにして配列されて吸音壁を構成している。このため、従来の無響水槽では、水槽外箱の内容積全体のうち楔状吸音体で構成する吸音壁が占める割合が高く、この吸音壁で囲まれる内部空間が占める割合が小さい。特に楔状吸音体が吸収する音波の周波数帯域を低周波まで含めると、低周波数の音波の波長が長くなるために、楔状吸音体の大型化が避けられない。
【０００７】
このため、水槽外箱の内部を室内空間として効果的に広く使用することができず、室内空間の容積の大きさに比較して水槽壁体が大型化するという問題がある。
【０００８】
本発明は、吸音効果を維持しつつ薄型化を図った吸音構造体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の吸音構造体は、一部が開放され且つ吸音用媒質が充填された共鳴空間を形成する共鳴空間形成体と、この共鳴空間形成体に前記開放部を塞いで設けられた音響抵抗体とを具備することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の形態について図１ないし図３を参照して説明する。この実施の形態は無響水槽に設ける吸音構造体を対象するもので、且つ水槽外箱の内部に吸音構造体を単層にして設けて吸音壁を構成した場合を対象にしている。
【００１１】
図１はこの実施の形態における吸音構造体を備えた無響水槽を示す断面図である。図１において５１は無響水槽の外部を形作る水槽外箱で、この水槽外箱１は例えばコンクリートにより形成されている。水槽外箱５１は例えば直方体の箱形をなすとともに上面部が開放されており、周囲側面を形成する垂直な４個の側面壁５１ａと水平な底面壁５１ｂで構成されている。この水槽外箱５１の内部は後述するように複数の吸音構造体１より構成された吸音壁５２で囲まれた室内空間に水Ｗが充填されている。
【００１２】
この水槽外箱５１の内部には吸音構造体１が配設され、この吸音構造体１で単層構造をなす吸音壁５２を構成している。吸音構造体１は水槽外箱５１の側面壁体５１ａと水平な底面壁体５１ｂの内面に夫々直接重ねて配設されている。
【００１３】
図２は吸音構造体を拡大して示す断面図、図３は吸音構造体を切欠して示す斜視図である。この吸音構造体１は、一部が開放された共鳴空間を形成する共鳴空間形成体と、この共鳴空間形成体に開放部を塞いで設けられた音響抵抗体とを有している。共鳴空間は吸音用媒質が充填されて、外部から入ってくる音波のエネルギーを吸収するとともに音波の周波数に応じて共鳴現象を発生させて音波のエネルギーを減少させるものである。音響抵抗体は音波が通過する際にその音波のエネルギーを減少させるものである。
【００１４】
この実施の形態は、板材からなる共鳴空間形成体を格子状に組み合せて複数の共鳴空間を並べて形成し、これら各共鳴空間に形成された開放部を夫々前記音響抵抗体で塞いだ構成を対象としている。また、この実施の形態は相対的に容積が大きい複数の共鳴空間と相対的に容積が小さい複数の共鳴空間と組み合せたものである。共鳴空間形成体として共鳴空間形成体１１を用い、音響抵抗体として多孔質体１２を用いている。
【００１５】
共鳴空間形成体１１は、耐食性に優れたアルミニウムなどの金属、または耐食処理された金属、あるいは耐食性に優れた合成樹脂材料により形成され、水槽外箱５１の側面壁５１ａの縦および横寸法に相当する長さを有する帯形をなしている。水槽外箱５１の側面壁５１ａの内面には複数の共鳴空間形成体１１が上下方向に沿って平行に並べて配置されるとともに水平方向に沿って平行に並べて配置され、全体として複数の共鳴空間形成体１１が格子状に並べて配置されている。各共鳴空間形成体１１はその板面が側面壁５１ａの内面に対して直角に位置するように向きが設定されて該内面に当接されている。これにより側面壁５１ａの内面全体に上下、水平方向に仕切られた四角形をなす複数の共鳴空間１３が格子状に並べて形成される。これら各共鳴空間１３は吸音構造体１が必要とする固有振動数に応じた大きさの内部容積を有しており、水槽外箱５１の側面壁５１ａの内面に面した一側面がこの内面により塞がれ、水槽外箱５１の内部に面する他側面が開放される。
【００１６】
また、共鳴空間形成体１１は水槽外箱５１の底面壁５１ｂの縦および横寸法に相当する長さを有する帯形をなしている。水槽外箱５１の底面壁５１ｂの内面には複数の共鳴空間形成体１１が左右方向に沿って平行に並べて配置されるとともに前後方向に沿って平行に並べて配置され、全体として複数の共鳴空間形成体１１が格子状に並べて配置されている。各共鳴空間形成体１１はその板面が底面壁５１ｂの内面に対して直角に位置するように向きが設定されて該内面に当接されている。これにより底面壁５１ｂの内面全体に左右、前後方向に仕切られた四角形をなす複数の共鳴空間１３が格子状に並べて形成される。これら各共鳴空間１３は吸音構造体１が必要とする固有振動数に応じた大きさの内部容積を有しており、水槽外箱５１の底面壁５１ｂの内面に面した一側面がこの内面により塞がれ、水槽外箱５１の内部に面する他側面が開放される。
【００１７】
水槽外箱５１の側面壁５１ａおよび底面壁５１ｂ上で複数の共鳴空間３を並べて設けるのは、第１に外部から入ってくる音波を効果的に吸収する固有振動数を設定するためである。共鳴空間１３の固有振動数はその空間の容積の大きさに応じて固有振動数が設定される。第２に共鳴空間形成体１１で多孔質体１２を確実に取り付けるためである。
【００１８】
多孔質体１２は一面から他面に連続する気孔を有するものである。多孔質体としてはセラミックス、焼結金属などが挙げられる。多孔質体としては共鳴空間形成体１１で支持することを考慮して軽量性も考慮する。多孔質体１２は水槽外箱５１の側面壁５１ａおよび底面壁５１ｂの大きさに相当する大きさを有する四角形をなし、適宜な厚さを有する板材である。多孔質体１２を形成する多孔質体の気孔率および多孔質体１２の厚さは音響抵抗体として通過する音波のエネルギーを減少させることを考慮して設定する。
【００１９】
多孔質体１２は水槽外箱５１の側面壁５１ａに配設した複数の共鳴空間形成体１１の他側面（外箱内部空間に面する面）の全体を覆うようにその側方に垂直に配置され、共鳴空間形成体１１に面する面が各共鳴空間形成体１１の縁に当接される。これにより側面壁５１ａ上で各共鳴空間形成体１１により形成される各共鳴空間１３は多孔質体１２により塞がれる。また、多孔質体１２は水槽外箱５１の底面壁５１ｂに配設した複数の共鳴空間形成体１１の他側面全体を覆うようにその上方に水平に配置され、共鳴空間形成体１１に面する面が各共鳴空間形成体１１の縁に当接される。これにより側面壁５１ａ上で各共鳴空間形成体１１により形成される各共鳴空間１３は多孔質体１２により塞がれる。
【００２０】
この吸音構造体１の固有振動数は共鳴空間形成体１１が形成する共鳴空間１３の容積の大きさに応じて設定されている。言換えれば、吸音構造体１共鳴空間１３の容積の大きさは吸音構造体１が必要とする固有振動数の値に応じて設定される。吸音構造体１の共鳴空間１３と吸音構造体２の共鳴空間１３の内部には、吸音用媒質として水Ｗが充填されている。水を共鳴空間に充填する時期は、例えば吸音構造体１を水槽外箱５１の各壁５１ａ、５１ｂに取り付ける時である。
【００２１】
この吸音構造体１は、生産工場で共鳴空間形成体１と多孔質体１２とを一体に組立てた製品として製造し、この製品を水槽外箱５１の壁に取り付けることができる。この場合、共鳴空間形成体１と多孔質体１２とを適宜な手段で固定し、且つ製品を水槽外箱５１の壁に適宜な手段で取り付ける。また、共鳴空間形成体１と多孔質体１２を個別に製造し、水槽外箱５１において現場施工で順次取り付けることもできる。この場合、共鳴空間形成体１と多孔質体１２とを適宜な手段で水槽外箱５１の壁に適宜な手段で取り付ける。
【００２２】
なお、この実施の形態では、吸音構造体１を水槽外箱５１の各壁５１ａ、５１ｂ毎に夫々その壁面全体に相当する大きさを有する構成としているが、これに限定されず各壁５１ａ、５１ｂ毎に夫々小形の吸音構造体１を複数個並べてその壁面を埋める構成としても良い。
【００２３】
そして、この吸音構造体１により吸音壁５２を形成し、この吸音壁５２で囲まれた水槽外箱５１の内部空間に水Ｗを充填する。吸音壁５２を構成する吸音構造体１の多孔質体１２は外箱内部側に位置するので、内部空間に充填した水Ｗに接触する。
【００２４】
この吸音構造体１からなる吸音壁５２の作用について説明する。
水槽外箱５１の内部空間で発生した音波は水中を伝播して、水槽外箱５１の吸音壁５２を構成する吸音構造体１の多孔質体１２の他側面（外箱内部空間に面する面）に到達する。音波は多孔質体１２の外面から多孔質体１２の内部に存在する連続した気孔を通り一側面（共鳴空間１３に面した面）に達して気孔から出る。このように音波が多孔質体１２の内部の気孔を通過することにより、多孔質体１２の存在が抵抗となって音波が有するエネルギーが消費されて減少する。
【００２５】
次いで、多孔質体１２を通過した音波は各共鳴空間形成体１１と水槽外箱５１の壁と多孔質体１２で囲まれた共鳴空間１３に入り、この共鳴空間１３に充填されている水Ｗに伝播する。共鳴空間１３に充填されている水Ｗおよび共鳴空間形成体１１は音波により振動される。このため、音波のエネルギーが消費されて減少する。音波の周波数が共鳴空間１３を形成する共鳴空間形成体１１の固有振動数と一致する場合には、共鳴空間形成体１１が共鳴現象を起こして固有振動数で大きく振動する。このため、音波のエネルギーが大きく消費して減少する。
【００２６】
次いで、音波は共鳴空間１３の内部で反射し、再び多孔質体１２の一側面から連続気泡を通り他側面より水槽外箱５１の内部空間の水Ｗの中に出る。音波は多孔質体１２の気孔を通過することによりさらにエネルギーが減少する。
【００２７】
さらに、音波は水槽外箱５１の内部空間に充填されている水中を伝播して、水槽外箱５１の吸収壁を形成する吸音構造体１の他の部分へ進む。音波はこの吸音構造体１の部分でも前述した作用と同様な作用によりエネルギーが大きく減少する。
【００２８】
このようにして音波は水槽外箱５１の水中で伝播して吸収壁５２を形成する各吸音構造体１の各所で複数回反射することにより、エネルギーが順次吸収される。このように各内面部が吸音率が充分高い吸音構造体で作られた室内空間で測定空間内と測定周波数範囲で自由音場を形成することができるもので、水中における種々の水中音響実験に用いられている。
【００２９】
この実施の形態の吸音構造体１は前述したように共鳴空間と多孔質体とを組み合せることにより良好な吸音効果を発揮できる。また、吸音構造体１は板状をなす共鳴空間形成体を格子状に組み合せて共鳴空間を形成することにより、従来の吸音構造体である楔状吸音体と比較すると、同じ吸音効果を得る場合に、その吸音構造体高さを従来の楔状吸音体の長さに比較して短くでき、この結果薄型化を図ることができる。さらに、板状をなす共鳴空間形成体を格子状に組み合せて複数の共鳴空間を並べて形成することにより、簡素な構成で共鳴空間の作用を高めて吸音効果を高めることができる。従って、この実施の形態の吸音構造体１を用いて無響水槽の吸音壁を構成すると、優れた吸音効果を確保しつつ吸音壁を薄型にして、吸音壁で囲まれる無響水槽の内部空間を広くとることができる。
【００３０】
第２の実施の形態について図４を参照して説明する。図４はこの実施の形態における吸音構造体を備えた無響水槽を示す断面図で、図１と同じ部分は同じ符号を付して示している。この実施の形態は、第１の実施の形態における水槽外箱５１の上面開放部を蓋体５３で覆ったものである。蓋体５３は例えば水槽外箱５１と同様にコンクリートで形成され、内部には複数の吸音構造体１により吸音壁５２が設けられている。この構成により水槽の六面全体を吸音壁にすることができる。
【００３１】
第３の実施の形態について図５および図６を参照して説明する。図５はこの実施の形態における吸音構造体を備えた無響水槽を示す断面図、図６は吸音構造体を拡大して示す断面図である。
【００３２】
この実施の形態は無響水槽に設ける吸音構造体を対象にしたもので、且つ水槽外箱の内部に吸音構造体を複数層にして設けて吸音壁を構成した場合を対象にしており、前述した第１の実施の形態において吸音構造体１の外側（水槽外箱の内部側）にこれとは異なる固有振動数を有する吸音構造体２を設けたものである。すなわち、この実施の形態は、相対的に容積が大きい複数の分割された共鳴空間と相対的に容積が小さい複数の分割された共鳴空間と組み合せたものである。この実施の形態は吸音構造体２を設ける以外は第１の実施の形態と同じ構成をなしている。
【００３３】
吸音構造体２は、共鳴空間形成体として共鳴空間形成体２１が用いられ、音響抵抗体として多孔質体２２が用いられている。これら共鳴空間形成体２１と多孔質体２２は吸音構造体１の共鳴空間形成体１１と多孔質体１２と同様なものである。
【００３４】
水槽外箱５１の側面壁５１ａと底面壁５１ｂの各内面に夫々前述した吸音構造体１が設けられ、さらにこの吸音構造体１の内側に重ねて吸音構造体２が設けられて２段構成をなす吸音壁５２が構成されている。
【００３５】
水槽外箱５１の側面壁５１ａに設けられた吸音構造体１の多孔質体１２の外面（水槽外箱の内部空間に面した面）には、共鳴空間形成体１１と同様の形状をなす複数の共鳴空間形成体２１が適宜な間隔を存し水平方向および垂直方向に平行に並べて格子状に組み合せて配置され、これら共鳴空間形成体２１の組み合せにより複数の共鳴空間２３が形成されている。また、水槽外箱５１の底面壁５１ｂに設けられた吸音構造体１の多孔質体１２に外面には、共鳴空間形成体１１と同様の形状をなす複数の共鳴空間形成体２１が適宜な間隔を存して夫々格子状に組み合せて配設され、これら共鳴空間形成体２１の組み合せにより複数の共鳴空間２３が形成されている。これら各共鳴空間形成体２１は夫々多孔質体１２に当接している。これら各共鳴空間２３は一側面が吸音構造体１の多孔質体１２に面して閉塞され、他側面が開放される。
【００３６】
水槽外箱５１の各側面壁５１ａに設けられた吸音構造体１に重ねて配設された各共鳴空間形成体２１全体の外側には多孔質体２２が垂直に配設され、この多孔質体２２は各共鳴空間形成体２１により形成された各共鳴空間２３の開放部を塞いでいる。水槽外箱５１の底面壁５１ｂに設けられた吸音構造体１に重ねて配置された各共鳴空間形成体２１全体の内側には多孔質体２２が水平に配設され、この多孔質体２２は各共鳴空間形成体２１により形成された各共鳴空間２３の開放部を塞いでいる。
【００３７】
各共鳴空間形成体２１は適宜な手段により吸音構造体１や水槽外箱５１の壁などに取り付けられ、多孔質体２２は適宜な手段により共鳴空間形成体２１や水槽外箱５１の壁などに取り付けられている。
【００３８】
この吸音構造体２は共鳴空間形成体２１が形成する共鳴空間２３の容積の大きさに応じて固有振動数が設定される。言換えれば、吸音構造体２の共鳴空間２３の容積の大きさは吸音構造体２が必要とする固有振動数の大きさに応じて設定されている。なお、吸音構造体２の固有振動数は吸音構造体１の固有振動数よりも低く設定しても良い。
【００３９】
ここでは吸音構造体２の共鳴空間２３は吸音構造体１の共鳴空間１３に比較して小さく仕切られて小さな容積に設定されている。共鳴空間は内容積が小さくなるに従い固有振動数が高くなっていく。このため、吸音構造体２の固有振動数は吸音構造体１の固有振動数に比較して高い値である。例えば吸音構造体１の固有振動数を１ＫＨｚとし、吸音構造体２の固有振動数を１０ＫＨｚとする。
【００４０】
吸音構造体１の共鳴空間１３と吸音構造体２の共鳴空間２３の内部には、共鳴媒質として水Ｗが充填されている。
【００４１】
このように吸音構造体２と吸音構造体１を水槽外箱５１の内部に内外側に重ねて設けて吸音壁５２を形成し、この吸音壁５２で囲まれた水槽外箱５１の内部空間に水Ｗを充填する。吸音壁５２を構成する吸音構造体２の多孔質体２２は外箱内部側に位置するので、内部空間に充填した水Ｗに接触する。
【００４２】
このように構成された吸音壁５２の作用について説明する。水槽外箱５１の内部空間で発生した音波は水中を伝播して、水槽外箱５１の吸音壁５２の外側部を構成する吸音構造体２の多孔質体２２の内部を通過する。次いで、音波は多孔質体２２と各共鳴空間形成体２１と吸音構造体１の多孔質体１２で囲まれた共鳴空間２３に入り、この共鳴空間２３に充填されている水Ｗに伝播する。
【００４３】
ここで、音波が多孔質体２２の内部の気孔を通過することにより音波のエネルギーが減少する。また、音波が共鳴空間２３に充填されている水Ｗを振動することによりエネルギーを消費する。特に音波の周波数が共鳴空間２３の固有振動数１０ＫＨＺと一致する場合には、共鳴空間形成体１１が共鳴現象を起こして最大に振動して音波のエネルギーが最大に消費されて大きく減少する。
【００４４】
次いで、音波は吸音壁５２の外側部を構成する吸音構造体１の多孔質体１２の内部を通過して共鳴空間１３に入り、共鳴空間２３に充填されている水Ｗに伝播する。
【００４５】
ここで、音波が多孔質体１２の内部の気孔を通過することにより音波のエネルギーが減少する。また、音波が共鳴空間１３に充填されている水Ｗを振動することによりエネルギーを消費する。特に音波の周波数が共鳴空間１３の固有振動数１ＫＨＺと一致する場合には、共鳴空間形成体１１が共鳴現象を起こして最大に振動して音波のエネルギーが最大に消費されて大きく減少する。
【００４６】
このように音波は吸音構造体２を通過し、次に吸音構造体１を通過してエネルギーを消費して減少し、さらに周波数が１０ＫＨＺの音波は吸音構造体２で共鳴現象を起こしてエネルギーが大きく減少するとともに、周波数が１ＫＨＺの音波は吸音構造体１で共鳴現象を起こしてエネルギーが大きく減少する。このため吸音壁により吸音する周波数の範囲が拡大して吸音効果が広帯域化する。
【００４７】
さらに、音波は吸音構造体１、２逆に通過して水槽外箱５１の内部空間に入れられている水中に出る。そして、音波は水槽外箱５１の水中で伝播して吸収壁５２を形成する吸音構造体１、２の各所で複数回反射してエネルギーが順次吸収される。
【００４８】
なお、この実施の形態では固有振動数１ＫＨＺの吸音構造体と固有振動数１０ＫＨＺの吸音構造体とを組み合せているが、これに限定されず他の周波数の組み合わせでも良い。また、吸音構造体を２層に重ねて設けることに限定されず、適宜な固有振動数を有する吸音構造体を３層以上設けて吸音壁を構成して、さらに吸音効果の広帯域化を図るようにしても良い。
【００４９】
この実施の形態では、大きさが異なる瓶形の共鳴空間形成体を組み合せることにより、容易に吸音効果の広帯域化を図ることができる。従って、この実施の形態の吸音構造体１，２を用いて無響水槽の吸音壁を構成すると、優れた吸音効果を確保しつつ吸音壁を薄型にして、吸音壁で囲まれる無響水槽の内部空間を広くとることができる。
【００５０】
第４の実施の形態について図７を参照にして説明する。
この実施の形態の吸音構造体は、無響水槽の吸音壁を構成するものであって、瓶形をなす複数の共鳴空間形成体を並べて複数の共鳴空間を形成し、これら共鳴空間形成体に形成された開放部を夫々音響抵抗体で塞いだ構成を対象にするものである。また、この実施の形態は相対的に容積が大きい複数の分割され共鳴空間と相対的に容積が小さい複数の分割された共鳴空間と組み合せたものである。また、この実施の形態は相対的に容積が大きい複数の分割され共鳴空間と相対的に容積が小さい複数の分割された共鳴空間と組み合せたものである。図７（ａ）はこの吸音構造体を示す正面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【００５１】
この実施の形態における吸音構造体３は、共鳴空間形成体３１、３２と多孔質体３３を有している。共鳴空間形成体３１、３２は断面円形の瓶形をなすもので、内部に共鳴空間３１ａ、３２ａを形成し、一端部中心に先端が開放された首部を形成している。共鳴空間形成体３１、３２は金属、合成樹脂、ガラス、陶磁器などの材料により形成されている。共鳴空間形成体３１は共鳴空間形成体３２に比較して大形のもの、すなわち直径および長さが大きいもので、例えば固有振動数が１ＫＨｚとなるように共鳴空間３１ａの容積の大きさを設定している。共鳴空間形成体３２は共鳴空間形成体３１に比較して小形のものであって、例えば固有振動数が１０ＫＨｚとなるように共鳴空間３２ａの容積の大きさを設定している。また、共鳴空間形成体３１、３２の各首部の先端開放部は栓状をなす例えば板状をなす多孔質体３３を取り付けて塞ぐ。
【００５２】
共鳴空間形成体３１、３２は水槽外箱５１の側面壁５１ａと底面壁５１ｂの内面に沿って配置されて吸音壁５２を構成する。共鳴空間形成体３１と共鳴空間形成体３２は、その軸線が壁内面に対して直角で、且つ共鳴空間形成体３１の首部先端と共鳴空間形成体３２の首部先端が壁内面から同じ距離となるように配置する。また、各共鳴空間形成体３１は共鳴空間形成体３１の首部の周囲に並ぶように配置する。このように共鳴空間形成体３１、３２を配置すると、音波を均等な条件で受けて効果的な吸音効果を得ることができる。共鳴空間形成体３１、３２の共鳴空間３１ａ、３２ａの内部には、水槽外箱５１に入れた水Ｗが媒質として充填される。
【００５３】
そして、水槽外箱５１内部の水を伝播した音波は各共鳴空間形成体３１、３２毎に多孔質体３３を通過して共鳴空間３１ａ、３２ａの内部の水Ｗに伝播することによりエネルギーが消費されて減少する。音波の周波数が１ＫＨｚの場合には共鳴空間形成体３１が共鳴して最大に振動し、音波の周波数が１０ＫＨｚの場合には共鳴空間形成体３２が共鳴して最大に振動し、夫々音波のエネルギーの減少量が増大する。音波は水槽外箱５１の水中で伝播して吸音構造体３で構成された吸収壁５２の各所で複数回反射することにより、エネルギーが順次吸収される。
【００５４】
この実施の形態の吸音構造体３は前述したように共鳴空間と多孔質体とを組み合せることにより良好な吸音効果を発揮できる。また、吸音構造体３は共鳴空間を形成する瓶形をなす共鳴空間形成体を用いることにより、従来の吸音構造体である楔状吸音体と比較すると、同じ吸音効果を得る場合に、その吸音構造体長さを従来の楔状吸音体の長さに比較して短く薄型化を図ることができる。また、大きさが異なる瓶形の共鳴空間形成体を組み合せることにより、容易に吸音効果の広帯域化を図ることができる。従って、この実施の形態の吸音構造体３を用いて無響水槽の吸音壁を構成すると、優れた吸音効果を確保しつつ吸音壁を薄型にして、吸音壁で囲まれる無響水槽の内部空間を広くとることができる。
【００５５】
第５の実施の形態について図８を参照して説明する。
この実施の形態の吸音構造体は、無響水槽の吸音壁を構成するものであって、両端を閉塞した筒体からなる共鳴空間形成体の壁に外部へ突出して先端が開放された複数の共鳴突出部を形成し、これら共鳴突出部によって複数の分割された共鳴空間を形成し、これら各共鳴突出部に形成された開放部を夫々音響抵抗体で塞いだ構成を対象とするものである。また、この実施の形態は相対的に容積が大きい複数の分割され共鳴空間と相対的に容積が小さい複数の分割された共鳴空間と組み合せたものである。図８（ａ）はこの吸音構造体を示す正面図、図８（ｂ）は側面図、図８（ｃ）は一部切欠して示す平面図である。
【００５６】
この実施の形態の吸音構造体４は共鳴空間形成体４１を有しており、この共鳴空間形成体４１は両端を閉塞した円筒形をなすもので、内部に共鳴空間４２が形成されている。この共鳴空間形成体４１の周壁部には中心軸上に長さ方向に間隔を存して複数個、例えば２個の共鳴突出部４３、４４が設けられ、共鳴空間形成体４１の直径方向に沿って外部へ延び出ている。共鳴突出部４３は全体が均一な直径を有する円筒をなすとともにその先端が開放されている。共鳴突出部４４は基部が例えば共鳴突出部４３とほぼ同じ直径の円筒をなすとともに先端部に首部が形成され、その首部の先端は開放されている。共鳴突出部４３、４４はその内部で共鳴空間４２に連通する共鳴空間を形成しており、共鳴突出部４３は固有周波数が１ＫＨｚであり、共鳴突出部４４は固有周波数が１０ＫＨｚである。各共鳴突出部４３，４４の先端の開放部には夫々例えば栓状をなす多孔質体４５を取り付けて塞ぐ。
【００５７】
この吸音構造体４は水槽外箱５１の側面壁５１ａと底面壁５１ｂの内面に沿って配置されて吸音壁５２を構成する。各共鳴突出部４３、４４は水槽外箱５１の内側空間部に向ける。共鳴空間形成体４１の共鳴空間４２および各共鳴突出部４３，４４の内部には、水槽外箱５１に入れた水Ｗが媒質として充填される。
【００５８】
そして、水槽外箱５１内部の水を伝播した音波は多孔質体４５を通過して共鳴空間形成体４１の各共鳴突出部４３、４４の内部の共鳴空間に入り、さらに共鳴空間４２の内部の水に伝播することによりエネルギーが消費されて減少する。音波の周波数が１ＫＨｚの場合には共鳴空間形成体４１の共鳴突出部４３が共鳴して最大に振動し、音波の周波数が１０ＫＨｚの場合には共鳴突出部４４が共鳴して最大に振動して、夫々音波のエネルギーの減少量が増大する。音波は水槽外箱５１の水中で伝播して吸音構造体４で構成された吸収壁５２の各所で複数回反射することによりエネルギーが順次吸収される。
【００５９】
この実施の形態の吸音構造体４は前述したように共鳴空間と多孔質体とを組み合せることにより良好な吸音効果を発揮できる。また、吸音構造体４は共鳴空間を形成する筒形をなす共鳴空間形成体４１に複数の共鳴突出部４３、４４を設けた構成で、従来の吸音構造体である楔状吸音体と比較すると、同じ吸音効果を得る場合に、その吸音構造体長さを従来の楔状吸音体の長さに比較して短く薄型化を図ることができる。また、大きさが異なる複数の共鳴突出部を組み合せることにより、容易に吸音効果の広帯域化を図ることができる。従って、この実施の形態の吸音構造体４を用いて無響水槽の吸音壁を構成すると、優れた吸音効果を確保しつつ吸音壁を薄型にして、吸音壁で囲まれる無響水槽の内部空間を広くとることができる。
【００６０】
なお、本発明は前述した実施の形態に限定されず、種々変形して実施することができる。例えば、前述した実施の形態は吸音構造体を水中に設ける無響水槽に用いる例であるが、本発明の吸音構造体はこれに限定されず通常地上で用いる無響室の吸音壁を構成する場合にも適用できる。また、音響抵抗体は多孔質体に限定されず、植物繊維や動物繊維からなる布などの他のものを用いることも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の吸音構造体によれば、共鳴空間と多孔質体とを組み合せることにより良好な吸音効果を発揮できるとともに、従来の楔状吸音体の長さに比較して短く薄型化を図ることができる。従って、この実施の形態の吸音構造体を用いて無響水槽の吸音壁を構成すると、優れた吸音効果を確保しつつ吸音壁を薄型にすることができる。
【００６２】
本発明の吸音構造体によれば、複数の共鳴空間を並べることにより簡素な構成にして共鳴効果を高めて吸音効果を向上させることができる。
【００６３】
本発明の吸音構造体によれば、容積の大きさが複数の共鳴空間を組み合せることにより容易に吸音効果の広帯域化を図ることができる。
【００６４】
本発明の吸音構造体によれば、板状をなす共鳴空間形成体を用いることにより良好な吸音効果の確保と薄型化を効果的に実現できる。
【００６５】
本発明の吸音構造体によれば、瓶形をなす共鳴空間形成体を用いることにより良好な吸音効果の確保と薄型化を効果的に実現できる。
【００６６】
本発明の吸音構造体によれば、共鳴突出部を有する共鳴空間形成体を用いることにより良好な吸音効果の確保と薄型化を効果的に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における無響水槽を示す断面図。
【図２】同実施の形態における吸音構造体を示す断面図。
【図３】同実施の形態における吸音構造体を示す斜視図。
【図４】第２の実施の形態における無響水槽を示す断面図。
【図５】第３の実施の形態における無響水槽を示す断面図。
【図６】同実施の形態における吸音構造体を示す断面図。
【図７】第４の実施の形態における吸音構造体を示す図。
【図８】第５の実施の形態における吸音構造体を示す図。
【符号の説明】
１…吸音構造体
２…吸音構造体
３…吸音構造体
４…吸音構造体
１１…共鳴空間形成体
１２…多孔質体
１３…共鳴空間
２１…共鳴空間形成体
２２…多孔質体
２３…共鳴空間
３１…共鳴空間形成体
３１ａ…共鳴空間
３２…共鳴空間形成体
３２ａ…共鳴空間
３３…多孔質体
４１…共鳴空間形成体
４２…共鳴空間
４３…共鳴突出部
４４…共鳴突出部
４５…多孔質体
５１…水槽外箱
５２…吸音壁
Claims (6)
- 一部が開放され且つ吸音用媒質が充填された共鳴空間を形成する共鳴空間形成体と、この共鳴空間形成体に前記開放部を塞いで設けられた音響抵抗体とを具備することを特徴とする吸音構造体。
- 前記共鳴空間形成体により形成された共鳴空間が複数並んでいることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
- 前記各共鳴空間は、相対的に容積が大きいものと小さいものが組み合されていることを特徴とする請求項２に記載の吸音構造体。
- 前記共鳴空間形成体は板材をなすものであることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
- 前記共鳴空間形成体は瓶形をなすものであることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
- 前記共鳴空間形成体は壁から外部へ向けて突出して先端が開放された複数の突出部を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
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