JP4291760B2 - 吸音構造体およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や鉄道車両、建築物、汎用機械等の構造部材、パネル、防音カバーとして好適なものであり、音圧加振に対して防音性能を発揮する吸音構造体およびその製造方法に関するものである。

従来、下記特許文献１に記載のように、パネルの下面側に空気層を介して穿孔板を設置すると共に、穿孔板の厚み、孔の径、ピッチ、および空気層の厚みを調整することによって、所定周波数域の騒音を吸音するようにした車両用吸音部材が知られている。この構成によれば、ヘルムホルツの共鳴原理を利用して、穿孔板の厚み、孔の径、ピッチ、及び前記空気層の厚みを調整することにより特定周波数の騒音を有効に吸音することが可能である。

特開平６−２９８０１４号公報

しかしながら、上記従来の構成では、吸音率がヘルムホルツの共鳴周波数付近でしか大きくならず、吸音性能を広帯域にすることが難しいという問題がある。

第１の本発明は、凹凸部と開口部とを有する凹凸板と、前記開口部を介して外部空間と連通する第１中空部分を前記凹凸部の一方を閉塞することにより形成するように前記凹凸板に接合された閉塞板と、前記凹凸板の凸部に挿通する支持穴を有し、前記支持穴を画定する壁により前記凸部の側面で支持されると共に、前記第１中空部分を２以上の第１の区分空間に仕切る第１の仕切部材とを備えた構成である。この構成によれば、吸音率の高い周波数帯域が拡大した優れた吸音性能を得ることができる。

第２の発明は、第１の発明の前記凹凸板において、前記第１中空部分と隣接すると共に前記閉塞板とは反対側に開口した開放部分を閉塞することにより、前記外部空間と隔たれた第２中空部分を形成する閉塞部材をさらに備える構成である。第３の発明は、第２の発明の前記凹凸板において、前記第２中空部分を２以上の第２の区分空間に仕切る第２の仕切部材をさらに備える構成である。この構成によれば、一層高い吸音率を得ることができる。第４の発明は、第３の発明において、２以上に仕切られた前記第２の区分空間の１つのみが前記外部空間と連通している構成である。これによると、構成が簡単になる。

また、第５の発明は、吸音率の高い周波数帯域が拡大した優れた吸音性能を得るために、第３又は第４の発明の前記第１及び第２の仕切部材の少なくとも１つが、多数の貫通孔を有する多孔板を有する構成である。また、第６の発明は、第３〜第５の何れかの発明の前記第１及び第２の仕切部材の少なくとも１つが、振動または擦れ可能に設けられた箔を有している構成でもよい。この場合、前記箔は、多数の貫通孔を有していてもよいし（第７の発明）、前記箔は、凹凸部を有していてもよい（第８の発明）。

また、第９の発明は、第３〜第８の発明において、２以上に仕切られた前記第１及び第２の区分空間の少なくとも一つに、吸音材が設けられている構成である。この構成によれば、吸音率の高い周波数帯域が一層拡大した優れた吸音性能を得ることができる。

また、第１０の発明は、第１〜第９の発明において、２以上に仕切られた前記第１の区分空間の１つのみが前記外部空間と連通している構成である。これによると、構成が簡単になる。

また、第１１の発明は、凹凸部と開口部とを有する凹凸板と、前記開口部を介して外部空間と連通する中空部分を前記凹凸部の一方を閉塞することにより形成するように前記凹凸板に接合された閉塞板と、前記中空部分を２以上の区分空間に仕切る仕切部材とを備えた吸音構造体の製造方法であって、前記仕切部材に支持穴を形成し、該支持穴を前記凹凸板の凸部に挿通し、挿通途中で前記凸部により前記支持穴を支持および固定させることによって、前記仕切部材を前記中空部分に設ける構成である。

第１２の発明は、さらに、前記仕切部材に多数の貫通孔を設ける構成である。これにより、区分空間を有した吸音構造体を容易且つ高精度に作製することができる。

本発明は、中空部分を２以上の区分空間に仕切る仕切部材を備えるため、吸音率の高い周波数帯域が拡大した優れた吸音性能を得ることができるという利点を有している。

（実施形態１）
本発明の実施形態１を図１ないし図４に基づいて以下に説明する。
本実施形態に係る吸音構造体は、例えば自動車や鉄道車両、建設車両、船舶、自動搬送装置のように内部にエンジン等の駆動機構を備えた移動装置、モータやギヤ等の駆動機構を内部に備えた設備機械の防音カバーや構造部材、パネルまたは建築物の床、壁、天井として好適に使用される。

吸音構造体は、図１に示すように、例えば騒音が問題となるような外部に面した平板状の閉塞板１と、エンジン等の駆動機構等からなる騒音を発生する音源側に面した凹凸板２とを有している。これらの閉塞板１および凹凸板２は、鉄やアルミニウム等の金属や樹脂材料により形成されている。尚、閉塞板１および凹凸板２は、リサイクル時の分別処理を不要にするように、同一の材質で形成されていることが望ましい。

上記の凹凸板２は、平面部４と、平面部４から閉塞板１方向に突出され、閉塞板１に接合された複数の凸部３とを有している。平面部４には、多数の開口部５が形成されている。また、凸部３は、所定距離を隔てて分散配置されている。また、凸部３は、一端から他端にかけて繞設されたものであっても良い。また、開口部５は、さらに凸部３に形成されていても良い。

上記の凸部３は、平坦な頂部３ａと、頂部３ａの周縁から径を拡大させながら傾斜された側面部３ｂとを備えた円錐台形状に形成されている。凸部３の頂部３ａには、平面部４を底面、凸部３の側面部３ｂを側面とした凹部を閉塞するように、上述の閉塞板１が接合されている。これにより、閉塞板１と凹凸板２との間には、平面部４と閉塞板１と凸部３とで囲まれ、開口部５を介して外部空間に連通された第１中空部分６が形成されている。

第１中空部分６には、第１多孔板１１及び第２多孔板１２（第１の仕切部材）が設けられている。第１および第２多孔板１１・１２は、平面部４に対して平行に配置されており、第１中空部分６を３層の区分空間８・９・１０に音源側からこの順に仕切っている。各多孔板１１・１２は、多数の貫通孔１１ａ・１２ａを備えていると共に、支持穴１１ｂ・１２ｂを備えている。支持穴１１ｂ・１２ｂは、凸部３の配設位置に一致した位置関係となるように配置されていると共に、凸部３の側面部３ｂで支持される穴径に設定されている。即ち、支持穴１１ｂ・１２ｂの穴径は、音源側に近い第１多孔板１１と、音源側に遠い第２多孔板１２とで異なった値、即ち、第１多孔板１１の支持穴１１ｂの穴径が第２多孔板１２の支持穴１２ｂの穴径よりも拡大されている。そして、これらの第１および第２多孔板１１・１２は、径の異なる支持穴１１ｂ・１２ｂが凸部３への挿通途中における凸部３の側面部３ｂの異なる部分でそれぞれ当接および支持されることによって、区分空間８・９・１０の層厚ｄ１・ｄ２・ｄ３をそれぞれ設定している。

上記の各区分空間８・９・１０内の空気がバネ、多孔板１１・１２の貫通孔１１ａ・１２ａにある空気が質量として、多自由度振動系を形成している。この共振系の共振周波数の音が開口部５より入射すると多孔板１１・１２の貫通孔１１ａ・１２ａにある空気が激しく振動し、摩擦損失による大きな吸音力を持つようになっている。

開口部５を有する凹凸板２並びに貫通孔１１ａ・１２ａを有する第１および第２多孔板１１・１２の少なくとも一つの部材における、開口率β、板厚ｔ、および（開口部５又は貫通孔１１ａ・１２ａの）穴径ｂからなるパラメータは、単独で吸音率が０．３以上発揮する組み合わせであることが好ましい。

さらに、層厚ｄ１・ｄ２・ｄ３、開口率β、板厚ｔおよび穴径ｂからなるパラメータは、凹凸板２の開口部５並びに第１および第２多孔板１１・１２の貫通孔１１ａ・１２ａの少なくともいずれかを通過する空気に対して粘性作用を生じさせるように設定されていることが好ましい。この理由は、これらのパラメータで吸音構造体を形成すると、空気に粘性作用を生じさせることにより振動と減衰性を発生させ、吸音率が０．３以上となる周波数帯域幅が共鳴周波数ｆに対して１０％以上となる吸音特性を発揮させることができるからである。

即ち、吸音構造体のパラメータは、上記の吸音特性を有するように、凹凸板２および多孔板１１・１２の少なくともいずれかの開口率βが３％以下、各板厚ｔが０．３ｍｍ以上であり、開口部５および貫通孔１１ａ・１２ａの穴径ｂが０．８ｍｍ以下の設計条件に設定されていることが好ましい。

また、開口部５および貫通孔１１ａ・１２ａの穴径は、特に範囲が限定されるものではないが、いずれかの穴径は５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下であることが望ましい。さらに、開口部５および貫通孔１１ａ・１２ａの穴径にのみ着目して吸音構造体が構成されていても良い。即ち、吸音構造体は、直径が１ｍｍ以下の多数の貫通孔１１ａ・１２ａを有した第１および第２多孔板１１・１２を有した構成であっても良い。そして、このように貫通孔１１ａ・１２ａの穴径を１ｍｍ以下に設定した場合には、貫通孔１１ａ・１２ａを流動する空気に粘性作用を確実に発生させることができる。

尚、開口部５および貫通孔１１ａ・１２ａの直径の下限値は、０．２ｍｍであることが好ましい。この理由は、貫通孔１１ａ・１２ａの直径が０に近づくと、その吸音率のピークが理論上１．０になるが、現実的には１．０に至ることはなく、直径が０．２ｍｍ以下のように極めて小さくなると、貫通孔１１ａ・１２ａの空気の粘性が大きくなりすぎるため、貫通孔１１ａ・１２ａの空気の流れに対する抵抗が大きくなり、吸音率が却って低下すると考えられるからである。また、直径が０．２ｍｍ以下のように極めて小さくなると、製造が大幅に困難となり、使用環境によってはゴミや埃等により貫通孔１１ａ・１２ａが閉塞し易くなるからである。

また、開口部５および貫通孔１１ａ・１２ａは、楕円形状や矩形状、多角形状、スリット状であっても良いし、各種の形状が開口部５および貫通孔１１ａ・１２ａの間や内部で混在していても良い。さらに、開口部５および貫通孔１１ａ・１２ａは、同一のサイズおよび径に設定されていても良いし、各種のサイズや径が開口部５および貫通孔１１ａ・１２ａの間や内部で混在していても良い。各種のサイズや径が混在している場合には、十分な吸音性能を発揮する周波数帯域幅を拡大することができる。

また、本実施形態における吸音構造体は、各層の区分空間８・９・１０が平行に配置された構成にされているが、これに限定されるものもない。即ち、吸音構造体の区分空間８・９・１０は、第１中空部分６を仕切る仕切部材により第１中空部分６内で任意の形状および容積に分割や区画されていても良い。例えば、区分空間８・９・１０の層厚が均等になるように各多孔板１１・１２を等間隔に設けるようにしても良いし、層厚が不均等になるように不等間隔に設けるようにしても良い。この場合には、吸音性能を仕切部材の変更により容易に調整することが可能になる。

本実施形態では、多孔板１１・１２が第１中空部分６に設けられているが、図１１に示すように、第１中空部分６と隣接する、凸部３の頂部３ａと側面部３ｂとにより囲まれた開放部分７にも、多孔板１４（第２の仕切部材）及び多孔板１５（閉塞部材）を設けるようにしても良い。この場合、多孔板１４及び／又は多孔板１５は、空気層を大きく取るために、凸部３と反対方向に盛り上がった構造であっても良い。さらに、これとは逆に、多孔板１４及び／又は孔板１５は、高い周波数を吸音する場合、空気層が薄くて良いため、凸部３方向に窪んだ構造であっても良い。また、多孔板１４を設けず、多孔板１５のみを設けるようにしても良い。さらに、多孔板１４・１５は、金属箔、薄膜であってもよい。この場合、金属箔、薄膜は、貫通孔を有していても良いし、有していなくても良い。

上記の構成において、吸音構造体の製造方法について説明する。

先ず、吸音対象となる騒音が、どのような周波数特性を有しているのかが実測または推定される。そして、複数のピーク成分を含む周波数帯域幅の吸音率が０．３以上となる吸音特性となるように、層厚ｄ１・ｄ２・ｄ３が１ｍｍ〜５０ｍｍ、凹凸板２並びに第１および第２多孔板１１・１２において、開口率βが１５％以下、板厚ｔが０．３ｍｍ以上、開口部５および貫通孔１１ａ・１２ａの穴径ｂが０．８ｍｍ以下の設計条件を基準とし、空気粘性を考慮して、パラメータが求められる。

次に、図２に示すように、上記のパラメータでもって吸音構造体が作製される。具体的には、所定厚の鉄やアルミニウム等の金属板が用意され、プレス加工機にセットされる。そして、金属板がプレス加工され、開口部５が打ち抜かれると同時に凸部３が形成されることによって、凹凸板２が作製される。また、予め小径の貫通孔１１ａ・１２ａが形成された金属板が準備され、凹凸板２と同様にプレス加工により支持穴１１ｂ・１２ｂがそれぞれ形成されることによって、第１多孔板１１および第２多孔板１２がそれぞれ作製される。尚、貫通孔１１ａ・１２ａが支持穴１１ｂ・１２ｂと同時にプレス加工により形成されても良い。

次に、凹凸板２が台上にセットされた後、この凹凸板２の上方から第１多孔板１１が被せられ、凸部３が支持穴１１ｂに挿通される。そして、この挿通途中で支持穴１１ｂが凸部３の側面部３ｂに当接して支持されると、上方から第１多孔板１１が凹凸板２方向に所定圧で押圧されることによって、支持穴１１ｂが凸部３に圧接されることにより固定される。尚、固定を確実なものとするため、凸部３と支持穴１１ｂとの当接部が接着材や溶接により固着されても良いし、螺子止めにより締結されても良い。また、第１中空部分６は、閉塞板１と凹凸板２とにより完全に密閉された状態であっても良いし、閉塞板１と頂部３ａとの接着部分が一点のみである場合は、完全密閉されていなくても良い。つまり、隣接する第１中空部分６同士が閉塞板１と頂部３ａとの間に生じる隙間を介して連通した状態であっても良い。

この後、第２多孔板１２が第１多孔板１１の上方から被せられ、第１多孔板１１の場合と同様に、挿通途中の凸部３により第２多孔板１２の支持穴１２ｂが支持および固定される。そして、第２多孔板１２の支持穴１２ｂから突出した凸部３の頂部３ａに閉塞板１が載置され、接着材等により固定される。これにより、第１および第２多孔板１１・１２は、径の異なる支持穴１１ｂ・１２ｂが凸部３の側面部３ｂの異なる部分でそれぞれ固定されると共に、凸部３の頂部３ａに閉塞板１が固定されることによって、層厚ｄ１・ｄ２・ｄ３の区分空間８・９・１０を有した吸音構造体が容易且つ高精度に作製される。

尚、開放部分７に多孔板１４・１５を設ける場合において、例えば、直径の異なる多孔板１４・１５を作製し、直径の小さなものから順に凸部３の頂部３ａ側から開口に向かって設置していくことにより吸音構造体が作製される。

次に、吸音構造体の動作について説明する。音源が騒音を発生すると、この騒音は、音源に対向配置された吸音構造体に進行して到達する。この際、吸音構造体は、所要の性能を満たすように構成された開口率や内装板の板厚、穴径、空気層厚でもって形成されており、吸音特性が複数の共鳴周波数の周辺帯域において高い吸音率を示した３層の区分空間８・９・１０を備えた構成にされている。従って、騒音が吸音構造体に到達すると、複数の共鳴周波数の周辺帯域の騒音成分が高い吸音率で吸音されるため、エンジン等の音源が発生する主要および広い周波数帯域の騒音を吸音することができる。これにより、吸音構造体は、主要な広い周波数帯域の騒音を吸音することができる。

以上のように、本実施形態の吸音構造体は、凹凸部と開口部５とを有する凹凸板２と、開口部５を介して外部空間と連通する第１中空部分６を凸部３および凹部の一方を閉塞することにより形成するように凹凸板２に接合された閉塞板１と、多数の貫通孔１１ａ・１２ａを有し、第１中空部分６を２以上の区分空間８・９・１０に仕切る第１および第２多孔板１１・１２とを備えた構成にされている。そして各多孔板１１・１２は、凸部３に挿通する支持穴１１ｂ・１２ｂを有し、支持穴１１ｂ・１２ｂを画定する壁により凸部３の側面で支持される。

尚、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明したが、本発明はその趣旨を超えない範囲において変更が可能である。

例えば本実施形態においては、閉塞板１や平面部４等は全体的に平板状としているが、これに限定することはなく、局所的に凹凸や曲面を有していても良いし、一部に段差を有していても良い。また、本実施の形態では、分散配置された複数の凸部３を有すると共に、第１中空部分６に２枚の多孔板１１・１２を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではない。即ち、図３に示すように、第１中空部分６に３枚以上の多孔板２１を設けた構成であっても良い。この場合には、多孔板２１により多数の区分空間８・９…・１０が形成されるため、より一層数多くのピーク周波数を実現し吸音性能の広帯域化ができる。もちろん、多孔板２１は、１枚であっても良い。また、各多孔板２１の貫通孔２１ａは、楕円形状や矩形状、多角形状、スリット状等の各種の形状および径が各多孔板２１の間および内部で同一に存在していても混在していても良い。

さらに、吸音構造体は、図４に示すように、図３の構成が一列状や縦横のマトリックス状に並列配置された構成にされていても良い。この構成の場合には、吸音力を向上させることができる。尚、凹凸板２の開口部５および各多孔板２１の貫通孔２１ａは、並列配置された第１中空部分６の間および内部で各種の形状や径が同一にされていても良いし、混在されていても良い。これにより、より一層広いピーク周波数の吸音性能を得ることができる。また、開口率β、厚層ｄ、板厚ｔなどの数値を具体的に述べているが、これに限定されることはない。これらの数値は、本実施の形態に係る吸音構造体を設置する環境や、必要とされる強度、形態などにより決定される。

（参考例１）
次に、本発明の参考例１を図５および図６に基づいて以下に説明する。尚、実施形態１と同一の部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。

本参考例１に係る吸音構造体は、図５に示すように、実施形態１と同様の閉塞板１と凹凸板２とを有している。第１中空部分６には、第１多孔板３１と第２多孔板３２とが設けられている。第１多孔板３１は、多数の貫通孔３１ａ・３２ａを備えていると共に、嵌合凸部３１ｂ・３２ｂを備えている。

嵌合凸部３１ｂ・３２ｂは、凸部３の配設位置に一致した位置関係となるように配置されていると共に、凸部３の側面部３ｂおよび頂部３ａで支持される外形状で深さの異なった円錐形状に設定されている。即ち、嵌合凸部３１ｂ・３２ｂは、音源側に近い第１多孔板３１と、音源側に遠い第２多孔板３２とで異なった深さ、即ち、第１多孔板３１の嵌合凸部３１ｂの深さが第２多孔板３２の嵌合凸部３２ｂの深さよりも拡大されている。そして、これらの第１および第２多孔板３１・３２は、深さの異なる嵌合凸部３１ｂ・３２ｂが凸部３に嵌合され、嵌合途中で凸部３の側面部３ｂおよび頂部３ａでそれぞれ当接および支持されることによって、区分空間８・９・１０の層厚ｄ１・ｄ２・ｄ３をそれぞれ設定している。各多孔板３１・３２は、実施形態１と同様、層厚ｄ１・ｄ２・ｄ３が均等になるように等間隔に設けるようにしても良いし、不均等になるように不等間隔に設けるようにしても良い。その他の構成は、実施形態１と同一であり、上述した実施形態１の構成やその変形例の構成などを適宜適用した構成であっても良い。

上記の構成において、吸音構造体の製造方法について説明する。

図６に示すように、予め実施形態１の方法で決定されたパラメータでもって吸音構造体が作製される。具体的には、鉄やアルミニウム等の金属板がプレス加工され、開口部５が打ち抜かれると同時に凸部３が形成されることによって、凹凸板２が作製される。また、予め小径の貫通孔３１ａ・３２ａが形成された金属板が準備され、凹凸板２と同様にプレス加工により嵌合凸部３１ｂ・３２ｂがそれぞれ形成されることによって、第１多孔板３１および第２多孔板３２がそれぞれ作製される。尚、貫通孔３１ａ・３２ａが嵌合凸部３１ｂ・３２ｂと同時にプレス加工により形成されても良い。

次に、凹凸板２の上方から第１多孔板３１が被せられ、凸部３が嵌合凸部３１ｂに嵌合される。そして、嵌合凸部３１ｂが凸部３の頂部３ａおよび側面部３ｂに当接して支持されると、続いて第２多孔板３２が第１多孔板３１の上方から被せられる。そして、第１多孔板３１の嵌合凸部３１ｂが第２多孔板３２の嵌合凸部３２ｂに嵌合されることによって、第１多孔板３１および第２多孔板３２が位置決めおよび固定される。尚、固定は、接着材により行われても良い。この後、第２多孔板３２の嵌合凸部３２ｂに閉塞板１が載置され、接着材等により固定される。これにより、第１および第２多孔板３１・３２は、サイズ（深さ）の異なる嵌合凸部３１ｂ・３２ｂが凸部３で固定されると共に、嵌合凸部３２ｂの頂部に閉塞板１が固定されることによって、層厚ｄ１・ｄ２・ｄ３の区分空間８・９・１０を有した吸音構造体が容易且つ高精度に作製される。その他の製造方法は、実施形態１と同一である。

上記のようにして製造および構成された本参考例１に係る吸音構造体によれば、実施形態１の場合と同様に、複数の共鳴周波数の周辺帯域の騒音成分が高い吸音率で吸音されるため、エンジン等の音源が発生する主要および広い周波数帯域の騒音を遮音することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２を図７に基づいて以下に説明する。尚、実施形態１と同一の部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。

本実施形態に係る吸音構造体は、図７に示すように、第１中空部分６に３以上の多孔板４１が設けられている。尚、多孔板４１は、実施形態１と同様に、多数の貫通孔４１ａを有していると共に、各層に応じた穴径に設定された支持穴４１ｂを備えている。これら多孔板４１は、等間隔に設けても、不等間隔に設けても良い。さらに、第１中空部分６には、薄膜吸音体４４が設けられている。尚、薄膜吸音体４４は、多孔板４１の間に設けられていても良いし、多孔板４１と凹凸板２との間や、多孔板４１と閉塞板１との間であっても良く、吸音対象となる音源に応じた最適な配置状態にされることが望ましい。

上記の薄膜吸音体４４は、２枚の薄膜４２・４３からなっている。これらの薄膜４２・４３は、表面が平面状に形成されており、これらの表面同士が僅かに離隔し、振動時に接触可能な状態で隣接されている。尚、薄膜４２・４３は、アルミ箔等の金属製の薄膜や塩化ビニルなどの樹脂製の薄膜等を使用できるが、これらに限定されるものではない。その他の構成は、実施形態１と同一であり、上述した実施形態１の構成やその変形例の構成などを適宜適用した構成であっても良い。

このように、本実施形態の吸音構造体は、第１中空部分６を区分した区分空間の少なくとも一つに、１枚以上の薄膜吸音体４４（箔）が振動または擦れ可能に設けられた構成にされている。この構成によれば、吸音構造体は、実施形態１と同じ吸音性能を発揮する動作に加えて、音波の入射により二枚の薄膜４２・４３が振動し、これに伴って両薄膜４２・４３が接触し擦れ合うことで音波エネルギーを消耗させることができる。これにより、共振現象を用いてエネルギーを消散させる構成に比べて、広い帯域で優れた吸音性能を発揮させることができる。また、吸音構造体は、アルミ箔などの金属製のものや塩化ビニルなどの樹脂製の薄膜吸音体４４を使用できるため、従来シュレッダーダスト等として処分せざるを得なかったグラスウール等の難リサイクル材に比し、リサイクルが容易である。

尚、薄膜４２・４３は、当該薄膜は多数の微小な凸部を有し、その凸部により他の薄膜と接触するように積層されていても良い。この場合には、音波が入射すると、薄膜４２・４３が振動して、重なり合った部分が接触して擦れ合いを起こすため、音波のエネルギー消散が生じて吸音を実現させることができる。

また、薄膜吸音体４４の薄膜４２・４３は、厚み方向に微細な貫通孔が形成され、これらの貫通孔が両薄膜４２・４３の積層方向で見たときに、両者が重複しても良いし、重複しない位置に形成されていても良い。重複している場合には、薄膜４２・４３が振動して擦れ合うことによる広帯域での優れた消音効果を奏するほか、音波が貫通孔を通過する際に更に音波が減衰するため、一層優れた消音効果を発揮させることができる。

また、一方の薄膜４２・４３の貫通孔が対向する他方の薄膜４３・４２の貫通孔と重複しない位置に形成されている場合は、音波は入射側から一方の薄膜４３の貫通孔を通過し、二枚の薄膜４２・４３の間を通って、他方の薄膜４２の貫通孔を通過して抜けることになる。従って、音波は二枚の薄膜４２・４３の内面に沿って伝播する形となるので、貫通孔を通過する際の減衰作用と薄膜４２・４３の表面を音波が伝播する際の粘性減衰作用とが相まって、更に一層の消音効果が発揮されることになる。さらに、薄膜吸音体４４は、上記の貫通孔が微細孔とされることによって、減衰効果が一層優れたものとなり、消音効果の向上が顕著となる。尚、薄膜吸音体４４は、貫通孔を有していなくても良い。

また、薄膜吸音体４４は、凸部を有する代わりに、互いに接触しながら重なり合う部位を有するように折り畳まれていても良い。この場合には、重なり合う部位同士が接触して擦れ合うことで、音波エネルギーを消耗させることができ、広帯域において高い吸音率を実現できる。さらに、２枚の薄膜４２・４３を一枚に削減しても、重なり合う部分で吸音構造を達成できるので、コストを低減できる。

また、本実施の形態では、多孔板４１と薄膜吸音体４４とが設けられた吸音構造体であるが、薄膜吸音体４４自体が吸音効果を有しているため、薄膜吸音体４４のみが設けられた吸音構造体であっても良い。さらに、実施形態１と同様に、図１２に示すように、開放部分７に薄膜吸音体４５を設けるようにしても良い。この場合、薄膜吸音体４５は、多孔板４１と同様の多孔板であっても良いし、薄膜吸音体４５及び多孔板の両方が設けられていても良い。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３を図８に基づいて以下に説明する。尚、実施形態１および実施形態２と同一の部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。

本実施形態に係る吸音構造体は、図８に示すように、第１中空部分６に３以上の多孔板４１が設けられている。また、実施形態２と同様、これら多孔板４１は、等間隔に設けても、不等間隔に設けても良い。さらに、第１中空部分６には、吸音材５１が設けられている。吸音材５１は、第１中空部分６の任意の部位（区分空間）に設けられている。例えば多孔板４１と閉塞板１との間や多孔板４１・４１間、多孔板４１と凹凸板２との間の全部または一部に設けられている。また、吸音材５１の設けられる部位は、各第１中空部分６において同一であっても異なっていても良い。

上記の吸音材５１は、多孔質体からなっている。多孔質体は、例えばアルミニウム、ステンレス、グラスウール、ペット繊維等の金属繊維または短冊状金属を圧縮して形成されていても良いし、不織布からなっていても良い。また、金属や樹脂材料の発泡体でも良い。尚、多孔質体は、閉塞板１および凹凸板２が金属製であれば、良好なリサイクル性が得られるように、同一の金属で形成されていることが望ましい。その他の構成は、実施形態１および実施形態２と同一であり、上述した実施形態１および実施形態２の構成やその変形例の構成などを適宜適用した構成であっても良い。

上記の構成によれば、吸音構造体は、吸音材５１がヘルムホルツ共鳴原理で十分に吸収可能な周波数帯域よりも広い帯域の騒音を吸収することができるため、防音性能を一層向上させることが可能である。

尚、第１中空部分６内に、本実施形態の吸音材５１と実施形態２の薄膜吸音体４４とが共に設けられていても良い。また、吸音構造体は、吸音材５１が凹凸板２の周囲に設けられた構成であっても良い。さらに、実施形態１と同様に、図１３に示すように、開放部分７に吸音材５２を設けるようにしても良い。

（参考例２）
次に、本発明の参考例２を図１４に基づいて以下に説明する。尚、実施形態１〜実施形態３と同一の部材には、同一の符号を付記してその説明を省略する。

本参考例２に係る吸音構造体は、図１４に示すように、多数の開口部５を有した平板状の内装板２ａ（内装部材）と、この内装板２ａと間隔をおいて対向配置される閉塞板１（外装部材）と、内装板２ａと閉塞板１とを連結して、中空部分６を形成する連結部材１３とを有している。閉塞板１や内装板２ａは、板部材であり、鉄やアルミニウム等の金属や樹脂材料や、箔等である。連結部材１３は、平坦な頂部１３ａと、頂部１３ａの周縁に設けられた側面部１３ｂとを備えた円柱形状に形成されている。即ち、実施形態１の凸部３と同様の構成となっている。そして、頂部１３ａ側を閉塞板１と接合するようにして内装板２ａと閉塞板１とを連結することで、各連結部材１３の間に中空部分６を形成するようになっている。尚、連結部材１３は、頂部１３ａを有さない形状、即ち側面部１３ｂのみを有する円筒状であっても良い。

中空部分６は、開口部５を介して外部空間と連通するようになっており、中空部分６には、第１多孔板６１及び第２多孔板６２が設けられている。第１および第２第１多孔板６１・６２は、多数の貫通孔６１ａ・６２ａを備え、内装板２ａに対して平行に配置されており、中空部分６を３層の区分空間８・９・１０に音源側からこの順に仕切っている。また、各多孔板６１・６２は、区分空間８・９・１０の厚層を均等にするように等間隔に設けても良いし、厚層を不均等にするように不等間隔に設けても良い。尚、かかる吸音構造体の動作については、実施形態１と同様であるため説明は省略する。

このように、本参考例の吸音構造体は、開口部５を備えた内装板２ａ（内装部材）と、内装板２ａと間隔をあけて対向配置される閉塞板１（外装部材）と、内装板２ａと閉塞板１とを連結して、開口部５を介して外部空間と連通する中空部分６を形成する連結部材１３と、中空部分６を２以上の区切空間に仕切る第１及び第２多孔板６１・６２とを備えた構成にされている。この構成によると、実施形態１と同様に、吸音率の高い周波数帯域が拡大した優れた吸音性能を得ることができるという効果を得ることができる。また、連結部材１３と、内装板２ａとを別に構成することで、互いに別の部材で構成することができる。

尚、本参考例の連結部材１３は、円筒形状としているが、これ以外の形状であってもよく、閉塞板１と内装板２ａとを連結して、中空部分６を形成するものであれば良い。例えば、円錐形状や断面が多角形を有する筒状としてもよい。また、図１４に描かれている連結部材１３を板状としても良い。連結部材１３を板状とする場合、図１５に示すように、連結部材１３・１３間に第１多孔板６１・６２を設けるようにしても良い。この場合、一層高い吸音率を得ることができる。さらに、２枚以上の多孔板を設けるようにしても良い。この場合、多孔板２１により多数の区分空間８・９・・・１０が形成されるため、より一層数多くのピーク周波数を実現し、吸音性能の広帯域化ができる。さらに、多孔板６１・６２は、中空部分６に設けられているが、中空部分６と隣接する、連結部材１３の頂部１３ａと側面部１３ｂとにより囲まれた開口部分に多孔板を設けるようにしても良い。また、閉塞板１や内装板２ａを平板状としているが、局所的に凹凸や曲面を有していても良いし、一部に段差を有していても良い。

また、内装板２ａと連結部材１３とを一体化して、一つの部材とするようにしてもよい。即ち、内装板２ａは、連結部材１３と一体化し、該連結部材１３により構成された凹凸部を有する凹凸板であり、閉塞板１は、凹凸部の一方を閉塞するように接合された構成であってもよい。この場合、内装板２ａと連結部材１３とを一度に製造することができるため、容易に吸音構造体を製造することができる。また、この場合、連結部材１３の頂部１３ａと側面部１３ｂとにより囲まれた開口部分が開放するように、内装板２ａに連結部材１３の開口部分と同じ幅を有する開口を設けても良い。さらに、連結部材１３を、閉塞板１、内装板２ａ又は多孔板６１・６２等を折り曲げることで構成するようにしても良い。また、連結部材１３に複数の貫通孔を設けるようにしてもよく、この場合、閉塞板１や内装板２ａと平行な方向に生じる共鳴を防止することができる。また、貫通孔を通過する際の減衰効果を向上させることができる。

また、中空部分６の区分空間８・９・１０の何れかに、実施形態３で説明したように、吸音部材５１・５２を配置するようにしても良い。また、第１多孔板６１・６２は、金属箔や、実施形態２で説明した薄膜４２・４３等であってもよい。この場合、金属箔、薄膜は、貫通孔を有していても良いし、有していなくても良い。その他、上述した実施形態１〜３の構成やその変形例の構成などを適宜適用した構成であっても良い。

上記の構成において、吸音構造体の製造方法について説明する。尚、以下で説明する製造方法は、内装板２ａと連結部材１３とが一体化し、連結部材１３が凹凸部を形成する吸音構造体の製造方法である。

まず、実施形態１の製造方法と同様に、各パラメータ（区分空間８・９・１０の厚層、開口部５の穴径等）が求められる。次に、図１６に示すように、求めたパラメータでもって吸音構造体が作製される。具体的には、所定厚の鉄やアルミニウム等の金属板が用意され、プレス加工機にセットされる。そして、金属板がプレス加工され、開口部５が打ち抜かれると同時に連結部材１３（頂部１３ａ及び側面部１３ｂ）が形成されることによって、内装板２ａが作製される。また、予め小径の貫通孔６１ａ・６２ａが形成された金属板が準備され、内装板２ａと同様にプレス加工により支持穴６１ｂ・６２ｂがそれぞれ形成されることによって、第１多孔板６１および第２多孔板６２がそれぞれ作製される。

連結部材１３及び支持穴６１ｂ・６２ｂは、図１６に示すように、一方向に長くなるように形成されている。また、連結部材１３は、金属板から遠ざかる方向に徐々に径が小さくなる形状となっている。そして、支持穴６１ｂ・６２ｂは、連結部材１３を挿入でき、挿入途中で連結部材１３の側面部１３ｂが係合する大きさを有している。尚、貫通孔６１ａ・６２ａが支持穴６１ｂ・６２ｂと同時にプレス加工により形成されても良い。

次に、内装板２ａが台上にセットされた後、この内装板２ａの上方から第１多孔板６１が被せられ、連結部材１３が支持穴６１ｂに挿通される。そして、この挿通途中で支持穴６１ｂが連結部材１３の側面部１３ｂに当接して支持されると、上方から第１多孔板６１が内装板２ａ方向に所定圧で押圧されることによって、支持穴６１ｂが連結部材１３に圧接されることにより固定される。尚、固定を確実なものとするため、連結部材１３と支持穴６１ｂとの当接部が接着材や溶接により固着されても良いし、螺子止めにより締結されても良い。また、中空部分６は、閉塞板１と内装板２ａとにより完全に密閉された状態であっても良いし、閉塞板１と頂部１３ａとの接着部分が一点のみである場合は、完全密閉されていなくても良い。つまり、隣接する中空部分６同士が閉塞板１と頂部１３ａとの間に生じる隙間を介して連通した状態であっても良い。

この後、第２多孔板６２が第１多孔板６１の上方から被せられ、第１多孔板６１の場合と同様に、挿通途中の連結部材１３により第２多孔板６２の支持穴６２ｂが支持および固定される。そして、第２多孔板６２の支持穴６２ｂから突出した連結部材１３の頂部１３ａに閉塞板１が載置され、接着材等により固定される。これにより、第１および第２多孔板６１・６２は、径の異なる支持穴６１ｂ・６２ｂが連結部材１３の側面部１３ｂの異なる部分でそれぞれ固定されると共に、連結部材１３の頂部１３ａに閉塞板１が固定されることによって、層厚の区分空間８・９・１０を有した吸音構造体が容易且つ高精度に作製される。

以上のように、本参考例の吸音構造体の製造方法は、開口部５を備えた内装板２ａ（内装部材）と、内装板２ａと間隔をあけて対向配置される閉塞板１（外装部材）と、内装板２ａと閉塞板１とを連結して、開口部５を介して外部空間と連通中空部分を形成する連結部材１３と、中空部分６を２以上の区切空間に仕切る多孔板６１・６２とを備え、内装板２ａは、連結部材１３と一体化し、該連結部材１３により構成された凹凸部を有する凹凸板であり、閉塞板１は、凹凸部の一方を閉塞するように接合された閉塞板である吸音構造体の製造方法であって、多孔板６１・６２に支持穴６１ｂ・６２ｂを形成し、該支持穴６１ｂ・６２ｂを凹凸板の凸部に挿通し、挿通途中で凸部により支持穴を支持及び固定させることによって、多孔板６１・６２を中空部分６に設けている。

また、本参考例２の製造方法の変形例として、参考例１における製造方法と同様、図１７に示すように、第１多孔板６１及び第２多孔板６２に嵌合凸部６１ｃ・６２ｃを形成するようにしても良い。具体的には、鉄やアルミニウム等の金属板がプレス加工され、開口部５が打ち抜かれると同時に連結部材１３が形成されることによって、内装板２ａが作製される。尚、連結部材１３は、金属板の一端から他端まで形成された平板状である。また、予め小径の貫通孔６１ａ・６２ａが形成された金属板が準備され、内装板２ａと同様にプレス加工により嵌合凸部６１ｃ・６２ｃがそれぞれ形成されることによって、第１多孔板６１および第２多孔板６２がそれぞれ作製される。嵌合凸部６１ｃは、連結部材１３を嵌合でき、嵌合凸部６２ｃは、連結部材１３及び嵌合凸部６１ｃを嵌合できる大きさを有している。尚、貫通孔１６ａ・６２ａが嵌合凸部６１ｃ・６２ｃと同時にプレス加工により形成されても良い。

次に、内装板２ａの上方から第１多孔板６１が被せられ、連結部材１３が嵌合凸部６１ｃに嵌合される。そして、嵌合凸部６１ｃが連結部材１３の頂部１３ａおよび側面部１３ｂに当接して支持されると、続いて第２多孔板６２が第１多孔板６１の上方から被せられる。そして、第１多孔板６１の嵌合凸部６１ｃが第２多孔板６２の嵌合凸部６２ｃに嵌合されることによって、第１多孔板６１および第２多孔板６２が位置決めおよび固定される。尚、固定は、接着材により行われても良い。この後、第２多孔板６２の嵌合凸部６２ｃに閉塞板１が載置され、接着材等により固定される。これにより、第１および第２多孔板６１・６２は、サイズ（深さ）の異なる嵌合凸部６１ｃ・６２ｃが連結部材１３で固定されると共に、嵌合凸部６２ｃの頂部に閉塞板１が固定されることによって、層厚の区分空間８・９・１０を有した吸音構造体が容易且つ高精度に作製される。また、嵌合凸部６１ｃ・６２ｃで連結部材１３を固定する場合は、支持穴６１ｂ・６２ｂで連結部材１３を固定する場合と異なり、連結部材１３を平板状とすることができ、状況に応じた吸音構造体が作製できる。

このように、本参考例の吸音構造体の別の製造方法（図１７参照）は、開口部５を備えた内装板２ａ（内装部材）と、内装板２ａと間隔をあけて対向配置される閉塞板１（外装部材）と、内装板２ａと閉塞板１とを連結して、開口部５を介して外部空間と連通中空部分を形成する連結部材１３と、中空部分６を２以上の区切空間に仕切る多孔板６１・６２とを備え、内装板２ａは、連結部材１３と一体化し、該連結部材１３により構成された凹凸部を有する凹凸板であり、閉塞板１は、凹凸部の一方を閉塞するように接合された閉塞板である吸音構造体の製造方法であって、多孔板６１・６２に嵌合凸部６１ｃ・６２ｃを形成し、該嵌合凸部６１ｃ・６２ｃを凹凸板の凸部に嵌合し、嵌合途中で凸部により嵌合凸部６１ｃ・６２ｃを支持及び固定させることによって、多孔板６１・６２を中空部分６に設ける。

図１及び図２に示す実施形態１の吸音構造体について、吸音特性をシミレーションした。具体的には、図１に示すように、区分空間８・９の層厚ｄ１・ｄ２が８ｍｍ・８ｍｍ、各多孔板１１・１２の貫通孔１１ａ・１２ａの開口率βが１％、各多孔板１１・１２の板厚ｔが０．３ｍｍ、貫通孔１１ａ・１２ａの穴径が０．５ｍｍ、凹凸板２における開口部５の開口率βが７．３％、凹凸板２の板厚ｔが０．７ｍｍ、凹凸板２における開口部５の穴径が２ｍｍのパラメータに設定した場合には、図９に示すように、１８００Ｈｚ近辺の共鳴周波数の他に、４０５０Ｈｚ近辺の共鳴周波数を有することになり、多孔板を設けない場合と比較して、複数の周波数周辺の広い範囲で、高い吸音率を有することなる。

図７に示す実施形態２に近似の吸音構造体について、吸音特性をシミレーションした。具体的には、実施例１のパラメータに設定すると共に、薄膜吸音体４４の薄膜４２・４３として二重アルミ箔を使用した場合には、図１０に示すように、１９５０Ｈｚ近辺の共鳴周波数から３２００Ｈｚ近辺の共鳴周波数の範囲で高い吸引率を有することになり、多孔板を設けない場合と比較して、非常に広い範囲で高い吸音率を有することなる。

本発明の実施形態１に係る吸音構造体の概略構成図である。 本発明の実施形態１に係る吸音構造体の分解斜視図である。 本発明の実施形態１に係る吸音構造体の一変形例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態１に係る吸音構造体の別の変形例を示す概略構成図である。 本発明の参考例１に係る吸音構造体の概略構成図である。 本発明の参考例１に係る吸音構造体の分解斜視図である。 本発明の実施形態２に係る吸音構造体の概略構成図である。 本発明の実施形態３に係る吸音構造体の概略構成図である。 本発明の実施形態１に係る吸音構造体の吸音特性を示すグラフである。 本発明の実施形態２に近似の吸音構造体の吸音特性を示すグラフである。 本発明の実施形態１に係る吸音構造体のさらなる変形例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態２に係る吸音構造体の一変形例を示す概略構成図である。 本発明の実施形態３に係る吸音構造体の一変形例を示す概略構成図である。 本発明の参考例２に係る吸音構造体の概略構成図である。 本発明の参考例２に係る吸音構造体の一変形例を示す概略構成図である。 本発明の参考例２に係る吸音構造体の分解斜視図である。 本発明の参考例２に係る吸音構造体の別の変形例を示す分解斜視図である。

１ 閉塞板
２ 凹凸板
３ 凸部
４ 平面部
５ 開口部
６ 第１中空部分
７ 開放部分
１１ 第１多孔板（第１の仕切部材）
１１ｂ 支持穴
１２ 第２多孔板（第１の仕切部材）
１２ｂ 支持穴

Claims (12)

1. 凹凸部と開口部とを有する凹凸板と、
   前記開口部を介して外部空間と連通する第１中空部分を前記凹凸部の一方を閉塞することにより形成するように前記凹凸板に接合された閉塞板と、
   前記凹凸板の凸部に挿通する支持穴を有し、前記支持穴を画定する壁により前記凸部の側面で支持されると共に、前記第１中空部分を２以上の第１の区分空間に仕切る第１の仕切部材と
   を備えることを特徴とする吸音構造体。
2. 前記凹凸板において、前記第１中空部分と隣接すると共に前記閉塞板とは反対側に開口した開放部分を閉塞することにより、前記外部空間と隔たれた第２中空部分を形成する閉塞部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
3. 前記凹凸板において、前記第２中空部分を２以上の第２の区分空間に仕切る第２の仕切部材をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の吸音構造体。
4. ２以上に仕切られた前記第２の区分空間の１つのみが前記外部空間と連通していることを特徴とする請求項３に記載の吸音構造体。
5. 前記第１及び第２の仕切部材の少なくとも１つは、多数の貫通孔を有する多孔板を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の吸音構造体。
6. 前記第１及び第２の仕切部材の少なくとも１つは、振動または擦れ可能に設けられた箔を有することを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の吸音構造体。
7. 前記箔は、多数の貫通孔を有することを特徴とする請求項６に記載の吸音構造体。
8. 前記箔は、凹凸部を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の吸音構造体。
9. ２以上に仕切られた前記第１及び第２の区分空間の少なくとも１つに、吸音材が設けられていることを特徴とする請求項３〜８の何れか１項に記載の吸音構造体。
10. ２以上に仕切られた前記第１の区分空間の１つのみが前記外部空間と連通していることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の吸音構造体。
11. 凹凸部と開口部とを有する凹凸板と、前記開口部を介して外部空間と連通する中空部分を前記凹凸部の一方を閉塞することにより形成するように前記凹凸板に接合された閉塞板と、前記中空部分を２以上の区分空間に仕切る仕切部材とを備えた吸音構造体の製造方法であって、
    前記仕切部材に支持穴を形成し、該支持穴を前記凹凸板の凸部に挿通し、挿通途中で前記凸部により前記支持穴を支持および固定させることによって、前記仕切部材を前記中空部分に設けることを特徴とする吸音構造体の製造方法。
12. 前記仕切部材に、多数の貫通孔を設けることを特徴とする請求項１１に記載の吸音構造体の製造方法。

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