JP6550523B1 - 防音構造、防音囲構造、及び防音箱 - Google Patents
防音構造、防音囲構造、及び防音箱 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6550523B1 JP6550523B1 JP2018237655A JP2018237655A JP6550523B1 JP 6550523 B1 JP6550523 B1 JP 6550523B1 JP 2018237655 A JP2018237655 A JP 2018237655A JP 2018237655 A JP2018237655 A JP 2018237655A JP 6550523 B1 JP6550523 B1 JP 6550523B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hole
- soundproof
- fine
- sound
- surface plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000010276 construction Methods 0.000 title claims description 6
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 claims abstract description 149
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 50
- 239000000123 paper Substances 0.000 claims description 34
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 23
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 23
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 23
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 22
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 claims description 18
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 16
- 239000002759 woven fabric Substances 0.000 claims description 11
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000005273 aeration Methods 0.000 claims description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 123
- 230000001976 improved effect Effects 0.000 abstract description 13
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 193
- 239000000463 material Substances 0.000 description 89
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 42
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 35
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 29
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 22
- 230000006870 function Effects 0.000 description 22
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 22
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 21
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 21
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 20
- 239000010408 film Substances 0.000 description 17
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 14
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 14
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 14
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 14
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical group N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 description 13
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 13
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 11
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 239000002655 kraft paper Substances 0.000 description 7
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 7
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 6
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 6
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 5
- 239000002781 deodorant agent Substances 0.000 description 5
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 5
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 5
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000001877 deodorizing effect Effects 0.000 description 4
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 4
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 230000001743 silencing effect Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 3
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003319 Araldite® Polymers 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001651 Cyanoacrylate Polymers 0.000 description 2
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N Methyl cyanoacrylate Chemical compound COC(=O)C(=C)C#N MWCLLHOVUTZFKS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 2
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 230000002940 repellent Effects 0.000 description 2
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 2
- WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 3,8-dioxabicyclo[8.2.2]tetradeca-1(12),10,13-triene-2,9-dione Chemical compound O=C1OCCCCOC(=O)C2=CC=C1C=C2 WSQZNZLOZXSBHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 1
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 229920001634 Copolyester Polymers 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 229930182556 Polyacetal Natural products 0.000 description 1
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 description 1
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 1
- 229920001328 Polyvinylidene chloride Polymers 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003027 Thinsulate Polymers 0.000 description 1
- 239000004789 Thinsulate Substances 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002978 Vinylon Polymers 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000001015 abdomen Anatomy 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 description 1
- 238000007743 anodising Methods 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- VNTLIPZTSJSULJ-UHFFFAOYSA-N chromium molybdenum Chemical compound [Cr].[Mo] VNTLIPZTSJSULJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011094 fiberboard Substances 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011491 glass wool Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M hydroxidooxidoaluminium Chemical compound O[Al]=O FAHBNUUHRFUEAI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000009940 knitting Methods 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 239000002932 luster Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011490 mineral wool Substances 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011120 plywood Substances 0.000 description 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 description 1
- 229920002492 poly(sulfone) Polymers 0.000 description 1
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 239000005033 polyvinylidene chloride Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000002964 rayon Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007655 standard test method Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000008093 supporting effect Effects 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
- B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
- B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
- E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
- E04B1/62—Insulation or other protection; Elements or use of specified material therefor
- E04B1/74—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls
- E04B1/82—Heat, sound or noise insulation, absorption, or reflection; Other building methods affording favourable thermal or acoustical conditions, e.g. accumulating of heat within walls specifically with respect to sound only
- E04B1/84—Sound-absorbing elements
- E04B1/86—Sound-absorbing elements slab-shaped
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/162—Selection of materials
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/162—Selection of materials
- G10K11/168—Plural layers of different materials, e.g. sandwiches
-
- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
- G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Architecture (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Description
一方、箱の壁に吸音材を配置する場合、吸音効果を高めるため厚い吸音体を配置する必要がある。そのため、防音箱の防音性は高まるが、箱内部の容積が小さくなってしまう。
このため、このような箱の壁をハニカム構造体で構成し、そのハニカムコアの両側を覆う表面板の一方の表面板を、多孔質材とすること(特許文献1参照)により、又は複数の貫通孔を備える有孔表面板とし、この有孔表面板の上に吸音材及び/又は遮音材を設けること(特許文献2、3、4、5参照)により、従来より軽量化を図りながら、かつ吸音率等の防音性能の向上を図っている。
特許文献2では、ハニカム上に接着されている表面板にハニカムセルに対応する微細な貫通孔を開けてヘルムホルツ吸音構造を構成し、更にその上面に不織布を接合することを提案している。この構造であれば、高い剛性を保ったまま吸音効果を付加できるし、不織布により吸音周波数帯域を広げることもできる。
特許文献3、4、及び5でも、ハニカム上に接着されている表面板にハニカムセルに対応する微細な貫通孔を開けて吸音構造を構成し、更にその上面に吸音材及び/又は遮音材を設けることを提案している。この構造であれば、高い剛性を保ったまま遮音効果を高めることができ、吸音材及び/又は遮音材により更に遮音効果を高めることができる。
特許文献6では、ターボファン航空機エンジンのファンダクト内等のジェット混合騒音および/またはターボ機械騒音を抑制するための防音パネルであって、穿孔板と金属布シートとから形成される表面シートを一方の側に備えたハニカム心材と、心材の反対側の中実の裏あて板とを含み、従来より、薄く、重量も軽い防音パネルを開示している。
また、特許文献1、及び2に開示の吸音構造では、ヘルムホルツ共鳴を利用しているため防音できる周波数帯域が狭いという問題があった。特許文献2に開示の防音構造では、不織布により、吸音周波数帯域を広げているが限界があるという問題と、構造の厚みが大きく増してしまうという問題があった。
また、特許文献3、4、5、及び6に開示の吸音構造でも、共鳴を利用しているため防音できる周波数帯域が狭く、吸音材及び/又は遮音材により更に遮音効果を向上させ、吸音周波数帯域を広げているが限界があるという問題と、上記と同様に帯域を広げようとすると厚い吸音材が必要であり、構造の厚みが大きく増してしまうという問題があった。
即ち、特許文献1〜6に開示の吸音構造では、軽量、薄型、かつ高い剛性と広帯域の防音とを同時に実現することができないという問題があった。
また、特許文献6に開示の吸音構造では、吸音パネルの厚み、及び重量は、従来の吸音パネルのそれよりも実質上少なくすることができるものであるが、航空機のエンジンの騒音低減に用いられるものであり、金属布シートを含め、金属材料を用いるものであり、十分に軽量であるとは言えないという問題と、孔径、厚み、吸音体層等が総合的に最適な設計となっておらず十分な吸音特性が得られていないという問題があった。
本発明の他の目的は、上記効果を有する防音構造を用いることにより、頑丈かつ軽量であり、広帯域な吸音が可能であり、吸音性能が向上した防音囲構造、及び防音箱を提供することにある。
以下では、基本的に、「反射」と「吸収」とを区別せずに、両者を含めて「遮音」及び「遮蔽」と言い、両者を区別する時に、「反射」及び「吸収」と言う。
f1(l,h)×ln(ar)+f2(l,h)≧1.5 …(1)
ここで、f1(l,h)=A1(h)×l2+A2(h)×l+0.24915
f2(l,h)=A3(h)×l2+A4(h)×l+1.2804
A1(h)=19.466×ln(h)−0.3038
A2(h)=−1.611×ln(h)+4.0162
A3(h)=119.22×ln(h)+78.249
A4(h)=−5689.7×h+94.861
また、吸音体は、微細貫通孔板、織り布、編み布、又は不織布からなることが好ましく、また、織り布、又は編み布からなるより好ましい。
また、吸音体は、厚み方向に貫通する複数の微細貫通孔を有し、微細貫通孔の直径は、250μm以下であることが好ましい。
また、微細貫通孔板は、厚み方向に貫通する複数の微細貫通孔を有し、微細貫通孔の平均直径が0.1μm以上100μm未満であり、微細貫通孔の平均直径をphi(μm)、微細貫通孔板の厚みをt(μm)としたときに、微細貫通孔の平均開口率rhoは、0より大きく1より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi -1.6 を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30) -2 )を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30) -2 )を上限とする範囲にあることが好ましい。
また、吸音体の厚みは、50mm以下であることが好ましい。
また、吸音体の厚みは、25mm以下がより好ましく、5mm以下が更により好ましく、2mm以下が更によりより好ましく、1mm以下が最も好ましい。
また、第2表面板は、紙、金属、又は樹脂から構成されていることが好ましい。
また、第1表面板は、紙、金属、又は樹脂から構成されていることが好ましい。
また、ハニカムコア、第1表面板、及び第2表面板は、紙から構成されており、吸音体は、織り布、又は編み布からなることが好ましい。
また、第1表面板における貫通孔の開口率は、5.0%以上であることが好ましい。
また、第1表面板における貫通孔の開口率は、10%以上であることがより好ましい。
また、第1表面板における貫通孔の開口率は、20%超、90%以下であることが更に好ましい。
また、更に、下記不等式(1−1)の条件を満たすことが好ましい。
f1(l,h)×ln(ar)+f2(l,h)≧1.7 …(1−1)
また、更に、下記不等式(1−2)の条件を満たすことがより好ましい。
f1(l,h)×ln(ar)+f2(l,h)≧2.0 …(1−2)
また、吸音体の上にカバー層を有し、第1表面板の貫通孔の部分の通気流れ抵抗R1と吸音体の通気流れ抵抗R2とカバー層の通気流れ抵抗R3の合計の流れ抵抗が、12Rayls以上であり、16700Rayls以下であることが好ましい。
また、上記合計の通気流れ抵抗は、75Rayls以上であり、2570Rayls以下であることがさらに好ましく、170Rayls以上であり、1150Rayls以下であることが最も好ましい。
また、吸音体の単位長さ当たりの流れ抵抗が5000Rayls/m以上であることが好ましい。10000Rayls/m以上がより好ましく、25000Rayls/m以上がさらに好ましい。
また、第1表面板に2つ以上の異なる孔径の貫通孔が開けられていることが好ましい。
また、第1表面板は、更に、貫通孔の孔径より小さい孔径を持ち、開口率が1.0%未満である小貫通孔を有することが好ましい。
また、本発明の第3の態様の防音箱は、上記第2の態様の防音囲構造を有する。
また、本発明の第3の態様の防音箱は、上記第1の態様の防音構造からなる。
ここで、吸排気用の換気口が配置されていることが好ましい。
また、微細貫通孔板の材料は、難燃材であることが好ましい。
また、難燃材は、金属であることが好ましい。
また、金属は、アルミニウム、又はアルミニウム合金であることが好ましい。
また、吸音体は、消臭機能、防水機能、又は撥水機能を有することが好ましい。
また、本発明によれば、頑丈かつ軽量であり、広帯域な吸音が可能であり、吸音性能が向上した防音囲構造、及び防音箱を実現することができる。
また、本発明によれば、外観上の美観性等を向上させることができる。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
本発明の第1実施形態の防音構造は、ハニカムコアと、ハニカムコアを挟む第1表面板、及び第2表面板と、第1表面板に穿孔された貫通孔と、第1表面板のハニカムコアと反対側の外側表面に配置された吸音体と、を有し、第1表面板における貫通孔の直径は、1.0mm以上であり、貫通孔の開口率は、1.0%以上である。
本発明の防音構造は、軽量、かつ高い剛性と広帯域の防音とを実現することができる。
本発明の防音構造は、頑丈かつ軽量であり、広帯域な吸音が可能であり、吸音性能が向上した防音囲構造、及び防音箱を実現することができる。
本発明の防音構造は、防音箱内部の残響を減らすだけでなく、外に漏れ出る音量を低減させることができる。
本発明の防音構造は、壁の吸音性能を高めることでシンプルな箱の構成で防音箱を構成できる。
また、本発明の防音構造は、この他複写機、送風機、空調機器、換気扇、ポンプ類、発電機、及びダクト等に用いることができる。
また、本発明の防音構造は、更にその他にも、工場等の塗布機、及び回転機、搬送機など音を発する様々な種類の製造機器等の産業用機器、自動車、電車等の車輌、及び並びに冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、テレビジョン、コピー機、電子レンジ、ゲーム機、エアコン、扇風機、PC(パーソナルコンピュータ)、掃除機、空気清浄機、及び、換気扇等の一般家庭用機器等に用いることができる。
なお、本発明の防音構造は、これらの各種機器において騒音源から発生する音が通過する位置に適宜配置される。
図1は、本発明の第1実施形態に係る防音構造の一例を模式的に示す断面図である。図2は、図1に示す防音構造を部分的に破断して模式的に示す上面図である。
図1、及び図2に示すように、本発明の防音構造10は、複数の開口14を有するハニカムコア12と、複数の貫通孔18を有する板状の第1表面板16と、第2表面板20と、吸音体22と、を有する。
ここで、第1表面板16、及び第2表面板20は、互いに間隔を開けて、それぞれハニカムコア12を挟むように配置される。第1表面板16は、ハニカムコア12の一方の表面に接合される。第2表面板20は、ハニカムコア12の他方の表面に接合される。第1表面板16の外側表面(即ち、第1表面板のハニカムコア12とは反対側に位置する一表面)上には、吸音体22が配置される。吸音体22は、図示例では、複数の微細貫通孔24を有する微細貫通孔板26からなる。
なお、図2においては、防音構造10の構造を理解し易くするために、第1表面板16及び吸音体22(微細貫通孔板26)を破断した部分を図2の左側に、吸音体22(微細貫通孔板26)のみを破断した部分を図2の中程に示す。
ハニカムコア12は、第1表面板16と第2表面板20との間に配置されるものであり、複数のハニカムセル(枠)を有する枠体であり、厚み方向に貫通する複数の開口14を有する。即ち、各ハニカムセル(枠)は、それぞれ開口14を有する。
ハニカムコア12の複数の開口14は、両側に配置される第1表面板16と、第2表面板20とによって閉じられる。第1表面板16の貫通孔18の背後において、ハニカムコア12の開口14は、閉空間とされ、背後空気層が形成される。
ここで、ハニカムコア12の1つの開口14に対応して、第1表面板16の1つの貫通孔18が対応するように、第1表面板16に対して複数の貫通孔18を配置することが好ましい。したがって、第1表面板16の複数の貫通孔18は、それぞれハニカムコア12の複数の開口14に1対1で対応して配置されることが好ましい。ハニカムコア12の複数の開口14が規則的に配置されている場合には、複数の貫通孔18も、第1表面板16に、複数の開口14の規則的な配置に応じて規則的に配置されることは勿論である。
また、ハニカムコア12は、ハニカム構造を有することが好ましい。即ち、開口14の形状は、平面形状においてハニカム(正六角形)形状であることが好ましいが、本発明においては、特に制限的ではない。例えば、開口14の形状は、円形、楕円形、正方形(正四角形)、長方形、ひし形、又は平行四辺形等の他の四角形、正三角形、2等辺三角形、又は直角三角形等の三角形、正五角形、又は正八角形等の正多角形を含む多角形、若しくは楕円形等であっても良いし、不定形であっても良い。なお、開口14の直径(孔径、又はサイズ)は、開口14の形状が円形、又は正方形のような正多角形の場合には、その中心を通る対向する辺間の距離、又は円相当直径と定義することができ、多角形、楕円、又は不定形の場合には、円相当直径と定義することができる。本発明において、円相当直径及び半径とは、それぞれ面積の等しい円に換算した時の直径及び半径である。
開口14の直径は、1.0mm〜500mmであることが好ましく、5mm〜250mmであることがより好ましく、10mm〜100mmであることが特に好ましい。
ここで、開口14の直径が1.0mm〜500mmであることが好ましい理由は、1.0mmよりも小さくなると、筒状のハニカムコア12の側壁における空気粘性抵抗が高くなり、吸音効果が低下するし、また、製造が困難となるからである。また、500mmより大きなサイズになると剛性が低下するからである。
また、ハニカムコア12の開口14の開口率は、第1表面板16の貫通孔18の開口率よりも大きい。
なお、開口14(又は、ハニカムセル)の形状、及び/又は直径は、全ての開口14(又は、ハニカムセル)において、同一で一定であっても良いが、異なっていても良く、異なるサイズ(形状が異なる場合も含む)の開口(ハニカムセル)が含まれていても良い。
また、ハニカムコア12の平面形状、及びサイズ(平面サイズ)は、特に制限的ではなく、第1表面板16、又は第2表面板20の平面形状、及びサイズ等に応じて適宜決定すれば良いし、選択すればよい。
ここで、ハニカムコア12の厚みが1.0mm〜200mmであることが好ましい理由は、1.0mm未満になると剛性が大きく低下するからであり、200mm超であると防音構造が厚くなり、各応用に対し配置スペースがなくなってしまうからである。
本発明において可燃性材料とは、下記の難燃材以外の材料を指し、例えば、紙、木材、及び合成樹脂などの樹脂材料等も挙げることができる。紙としては、例えば、段ボール、ボード等を挙げることができる。樹脂材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)などのアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、及びトリアセチルセルロース等を挙げることができる。
難燃材としては、例えば、金属材料、無機材料、難燃合板、難燃繊維板、及び難燃プラスチック板などの材料を挙げることができる。金属材料としては、例えば、アルミニウム、スチール、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、及びこれらの合金等を挙げることができる。無機材料としては、例えば、ガラス、コンクリート、石膏ボード、サファイア、及びセラミックス等を挙げることができる。
また、可燃性材料をアラミド樹脂などでコーティングすることで難燃材として使用できる。
なお、これらのハニカムコア12の材料の複数種を組み合わせて用いてもよい。
ハニカムコア12の材料としては、アルミニウムなどの金属を用いることで高い耐火性を得られるため好ましい。一方で、ハニカムコア12の材料として、紙を用いることで、簡易に焼却でき、かつより軽量なものができるため好ましい。
また、紙をアラミド樹脂でコーティングしたものを用いることで、軽量、かつ耐火性を得ることができるため好ましい。
以上から、ハニカムコア12は、紙、金属、又は樹脂から構成されていることが好ましい。
ここで、ハニカムコア12の材料の厚みが0.001mm(1μm)〜5mmであることが好ましい理由は、0.001mm(1μm)未満になると剛性が低下する。5mm超になると重量が重くなりハニカムの軽量メリットがなくなるからである。
なお、ハニカムコア12の開口(ハニカムセル)14内に、織り布、編み布、不織布、又はフェルト等の繊維からなる吸音材、もしくはウレタン等の多孔質材等の吸音材が配置されていても良い。また、ハニカムコア12と第1表面板16の間に吸音体があってもよい。
接着剤を用いる方法は、接着剤をハニカムコア12の開口14を囲む(ハニカムセルの)両側の表面上に接着剤を塗布し、その上にそれぞれ第1表面板16、及び第2表面板20を載置し、ハニカムコア12に固定する。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤(アラルダイト(登録商標)(ニチバン株式会社製)等)、シアノアクリレート系接着剤(アロンアルフア(登録商標)(東亜合成株式会社製)など)、及びアクリル系接着剤等を挙げることができる。
物理的な固定具を用いる方法としては、ハニカムコア12の開口14を覆って挟むように配置された第1表面板16、及び第2表面板20をハニカムコア12と棒等の固定部材との間に挟み、固定部材をネジやビス等の固定具を用いてハニカムコア12に固定する方法等を挙げることができる。
第1表面板16は、板状を成し、厚み方向に貫通する複数の貫通孔18を有するものである。第1表面板16の複数の貫通孔18は、第1表面板16上に配置される吸音体22によって覆われて見えなくなるので、意匠上好ましい。
第1表面板16の貫通孔18は、ハニカムコア12の開口14に対応する。
第1表面板16の貫通孔18の背後においては、ハニカムコア12、及び第2表面板20によって閉空間内の背後空気層が形成される。第1表面板16の貫通孔18とその背後の背後空気層とを形成するハニカムコア12、及び第2表面板20は、気柱共鳴構造を構成する。即ち、1つの開口14を有するハニカムコア12の部分と、1つの開口14に対応する第2表面板20の部分とは、気柱共鳴構造を構成する。この気柱共鳴構造では、ハニカムコア12の気柱の長さで決まる気柱共鳴が生じる。ここで、第1表面板16の貫通孔18は、気柱共鳴を妨害しない(ヘルムホルツ共鳴を誘起しない)大きな孔である。また、吸音体22は、気柱共鳴自体を構成するものではないが、気柱共鳴構造に抵抗を付加し吸音帯域を広げるためのものである。
ここで、複数の貫通孔18は、第1表面板16にどのように配置されていても良いが、ハニカムコア12の複数の開口14に応じて、一定程度規則的に配置されていることが好ましい。なお、貫通孔18は、第1表面板16に1つ設けられていても良い。
なお、第1表面板16の平面形状、及びサイズ(平面サイズ)は、特に制限的ではなく、第1表面板16を用いる防音構造10の使用される場所、及び環境等に応じて適宜決定すれば良いし、選択すればよい。
貫通孔18の形状は、平面形状で、円形であることが好ましいが、本発明においては、特に制限的ではない。例えば、貫通孔18の形状は、正方形(正四角形)、長方形、ひし形、又は平行四辺形等の他の四角形、正三角形、2等辺三角形、又は直角三角形等の三角形、正五角形、又は正六角形等の正多角形を含む多角形、若しくは楕円形等であっても良いし、不定形であっても良い。なお、貫通孔18の直径(孔径、サイズ)は、開口14の直径(孔径、サイズ)と同様に定義することができる。
ここで、第1表面板16の貫通孔18の直径は、1.0mm以上であり、貫通孔18の開口率は、1.0%以上である必要がある。このため、本発明の防音構造10では、第1表面板16の貫通孔18の空気錘と、ハニカムコア12による空気バネからなるヘルムホルツ共鳴が起こりにくくなり、ハニカムコア12の気柱の長さで決まる気柱共鳴が生じて、広い帯域での吸音が可能となる。
貫通孔18の直径を1.0mm以上に限定する理由は、貫通孔18の直径が1.0mmより小さくなると、貫通孔18の孔側壁における粘性抵抗が大きくなり、吸音体22を第1表面板16の貫通孔18の上に配置すると音響抵抗が大きくなりすぎ、吸音特性が低下してしまうためである。
また、貫通孔18の直径の好ましい範囲を100mm以下に限定する理由は、100mmより大きくなると防音構造の剛性が低下してしまうためである。
貫通孔18の形状、及び/又は直径は、全ての貫通孔18において、一定であっても良いが、異なるサイズ(形状が異なる場合も含む)が含まれていても良い。
即ち、第1表面板16には、2つ以上の異なる孔径の貫通孔18が開けられて(穿孔されて)いても良い。
更に、第1表面板16は、貫通孔18に加え、貫通孔18の孔径より小さい孔径を持ち、開口率が1.0%未満である小貫通孔を有していても良い。
なお、本発明においては、第1表面板16の貫通孔18の直径は、吸音体22である微細貫通孔板26の微細貫通孔24の直径よりも大きく、また、第1表面板16の貫通孔18の開口率は、吸音体22の微細貫通孔24の開口率よりも大きい。
ここで、本発明では、貫通孔18の開口率は、1.0%以上である必要がある。また、貫通孔18の開口率は、5.0%以上であることが好ましく、10%以上であることがより好ましく、20%以上であることが更に好ましい。ここで、開口率が1.0%以上である理由は、第1表面板16の貫通孔18の開口率が1.0%以上の場合、貫通孔18の空気錘と、ハニカムコア12による空気バネからなるヘルムホルツ共鳴が起こりにくくなり、ハニカムコアの気柱の長さで決まる気柱共鳴が生じ、広い帯域での吸音が可能となるからである。なお、より広帯域の吸音を実現するには、10%以上の開口率が好ましい。
また、剛性の観点から、開口率は、90%以下が好ましく、80%以下がより好ましく、70%以下が更に好ましく、50%以下が特に好ましい。
図3に示すような共鳴構造の垂直入射吸音率の開口率(閉空間の面積に対する貫通孔の面積の比)依存性を計算により求め、更に、それらの吸音スペクトルにおいて、ピンクノイズに対して騒音レベルがどれだけ下がるか計算した。
なお、図3に示す共鳴構造28は、図1に示す本発明の防音構造10の1つのセルにおいて、吸音体22を除いたものであるということもできる。共鳴構造28は、開口14を有するハニカムコア12、貫通孔18を有する第1表面板16、及び第2表面板20を有する。図3において、aは貫通孔18の半径、wは開口14の直径、hは第1表面板16の厚さ、lはハニカムコア12の厚さを示す。
開口率arが大きくなるに従い、垂直入射吸音率のピークの周波数が高周波数側にシフトし、帯域が広がっていくことが分かる。これは、開口率arが小さい時は貫通孔18によるインダクタンス成分が大きくヘルムホルツ共鳴を誘起しているのに対し、本発明のように、開口率arが大きくなると、このインダクタンス成分が小さくなり気柱共鳴が主に誘起されているためである。
この吸音スペクトルにおける消音効果をピンクノイズに掛け合わせると図5のような音圧レベルのスペクトルになる。
その結果の1つを代表として図6Aに示す。図6Aにおいては、ハニカムコア12の厚さlが、0.03m(30mm)、第1表面板16の厚さhが、0.001m(1mm)である。
図4に示すような垂直入射吸音率の特性に対し、ピンクノイズの騒音レベルは、図6Aに示すように、開口率が大きくなると急激に騒音レベルが小さくなる。この結果から、ヘルムホルツ共鳴の低周波での狭帯域の吸音特性よりも、気柱共鳴の広帯域な吸音の方が高い消音効果があると言える。
図6Aに示すグラフから、5.0%の開口率になると、急激に騒音レベルが減少し、消音効果が大きくなることがわかる。したがって、開口率は、5.0%以上であることが好ましいことが分かる。また、10%になると急激に騒音レベルは更に下がり、消音効果が大きくなることが分かる。したがって、開口率は、10%以上であることがより好ましいことが分かる。更に、20%になると、騒音レベルは、減少量は少なくなるものの更に下がり、20%以上で消音効果が最も大きくなることが分かる。したがって、開口率は20%以上であることが更に好ましいことが分かる。
一方、開口率の上限は、開口率が高いほど消音効果には良いが、大きくなりすぎると、第1表面板の剛性が低下してしまうため、90%以下が好ましく、70%以下が更に好ましく、消音効果が飽和する50%以下が最も好ましい。
共鳴構造28の音響インピーダンスをZhとすると、下記式(2)で表わすことができる。
Rは、貫通孔18における音響抵抗であり、共鳴(虚部が0)の時に吸音率が99.9%になるように設定した。
arは、開口率であり、閉空間の面積に対する貫通孔18の面積の比(ar=4a2/w2)で表わされる。h’は貫通孔18の開口端補正を含めた第1表面板16の厚みである。また、ρは空気密度、cは音速、lは背面空間の長さ(ハニカムコア12の厚さ)、ωは角周波数である。
虚部の1項が貫通孔18のインダクタンスを示しており、2項が閉空間のキャパシタンスを示している。開口率arが大きくなるとインダクタンス成分が小さくなり、キャパシタンス成分で共鳴を起こす、気柱共鳴の特性が強くなる。
Zair=ρc、ρ:空気の密度、c:音速
また、ピンクノイズの音圧レベルpをp=−10log(f/fo)とし(fo=1000Hzに設定)、上記音圧レベルを線形値に変化し、上記吸音効果をかけ合わせたものの騒音レベルを算出した。
本発明においては、ハニカムコアの厚みをl、第1表面板の厚みをh、貫通孔18の開口率をarとするとき、下記不等式(1)の条件を満たす必要がある。
f1(l,h)×ln(ar)+f2(l,h)≧1.5 …(1)
ここで、f1(l,h)=A1(h)×l2+A2(h)×l+0.24915
f2(l,h)=A3(h)×l2+A4(h)×l+1.2804
A1(h)=19.466×ln(h)−0.3038
A2(h)=−1.611×ln(h)+4.0162
A3(h)=119.22×ln(h)+78.249
A4(h)=−5689.7×h+94.861
図46〜図55、及び図6Bから、本発明の防音構造における騒音レベルの減少量は、開口率arに加え、ハニカムコア12の厚みlと第1表面板16の厚みhに大きく依存することが分かる。
なお、上述したように、上記不等式(1)の左辺の式が図6Bの場合は、実線の計算のラインとなるので、上記不等式(1)は、1.5dB以上の消音効果が得られる条件を規定していることが分かる。ここで、上記不等式(1)は、1.5dB以上である必要がある。その理由は、聴感で騒音低減を感じとれる大きさであるからである。
また、上記不等式(1)は、1.7dB以上であることが好ましく、2dB以上であることがより好ましい。なお、1dBは、dBの最小単位であり、騒音の総エネルギが1割低減していることを表わす。また、1.5dBは、騒音の総エネルギが1.4割低減していることを表わしている。また、1.7dBは、騒音の総エネルギが1.5割低減していることを表わしている。また、2dBは、騒音の総エネルギが1.6割低減していることを表わし、3dBは、騒音の総エネルギが半分に低減していることを表わしている。
なお、第1表面板16の材料は、吸音体22を支持し、第1表面板16の貫通孔18の背後に、ハニカムコア12、及び第2表面板20によって気柱共鳴構造を構成できれば良い。
したがって、第1表面板16は、紙、金属、又は樹脂から構成されていることが好ましい。
次に、第2表面板20は、ハニカムコア12の他方の表面(図1中下面;即ち、吸音体22が設けられる側と反対側の面)に第1表面板16と間隔を開けて配置される。
第2表面板20は、ハニカムコア12の複数の開口14の他方の側(図1中下側)を密閉するためのものであり、第1表面板16との間にハニカムコア12を挟持するためのものである。
第2表面板20の厚みは、第1表面板16との間において、ハニカムコア12を支持できれば特に制限的ではないが、例えば、0.001mm(1μm)〜5mmであることが好ましく、0.01mm(10μm)〜2mmであることがより好ましく、0.1mm(100μm)〜1.0mmであることが特に好ましい。
また、第2表面板20の平面形状、及びサイズ(平面サイズ)は、特に制限的ではなく、第1表面板16、又は吸音体22、及びハニカムコア12の平面形状、及びサイズ等に応じて適宜決定すれば良いし、選択すればよい。
また、第2表面板20は、紙、金属、又は樹脂から構成されていることが好ましい。
また、第2表面板20は、第1表面板16との間にハニカムコア12を挟持できれば、防音構造を設置する各種機器の構成部材、あるいは、壁等であってもよい。すなわち、例えば、吸音体22と第1表面板16とハニカムコア12とからなる防音構造を壁に設置する際に、ハニカムコア12の第1表面板16が配置される面とは反対側の面を壁に接するように配置することで、壁を第2表面板20として利用する構成としてもよい。
吸音体22と第1表面板16とハニカムコア12と第2表面板20との少なくとも2つが一体化した部材等は、例えば、3Dプリンターで作製することができる。また、吸音体22と第1表面板16とハニカムコア12と第2表面板20とが一体化した部材は、例えば、吸音体22を形成する部材と第1表面板16とハニカムコア12と第2表面板20とを3Dプリンターで一体成型した後に、後述するように、レーザーで吸音体22を形成する部材に微細貫通孔24を形成することによって作製できる。
なお、第1表面板16、ハニカムコア12、及び第2表面板20が紙である場合には、後述する吸音体22は、織り布、又は編み布等の布であることが好ましい。
その理由の一つは意匠性の観点から模様、画像、及び写真等の多様な絵柄を選択できること、また、防水性、又は撥水性を付加できること、また、簡単に廃棄可能であることも重要である。また、第1表面板16、ハニカムコア12、及び第2表面板20からなるハニカム部が燃焼可能な紙である場合は同じく燃焼可能な織り布、又は網み布であることが好ましい。即ち、紙製のハニカムコア12に基づく紙製の気柱共鳴構造に対して、吸音材として織り布、又は網み布等の布を用いる効果は、軽量、低コスト、意匠性があること、防水性、撥水性があること、可燃であること、又はリサイクル可能なことなどである。
次に、吸音体22は、図1に示すように、第1表面板16の一方の主面(図1中下面)上に接して配置されるものである。
吸音体22は、多孔質材料であることが好ましい。吸音体22は、例えば、図1に示す防音構造10のように、厚み方向に貫通する複数の微細貫通孔24を有する微細貫通孔板26であっても良いし、図7に示す防音構造11のように、不織布27であっても良い。
また、吸音体22としては、この他、織り布、編み布、フェルト等の繊維、ウレタン等の多孔質材等を挙げることができる。なお、吸音体22として、繊維径がサブナノオーダの繊維を用いることにより、従来の不織布よりも薄く高い吸音効果が得られることから好ましい。ここで、吸音体22としては、具体的には、不織布としてシンサレート(商標、3M社製)、吸音フェルト、金属繊維(ポアル(ユニックス社製))、グラスウール、ロックウール、多孔質材料:ウレタン、及び石膏ボード等を挙げることができる。織り物布として、不燃クロス(イストフロン 株式会社IST製)、ポリエステル織物(ジェディスクリーン3000AT、4000NT、平岡織染株式会社)を挙げることができる。
なお、図1に示す例では、吸音体22は、第1表面板16の一表面(図1中上面)のみに配置されている。
微細貫通孔板26においては、平均直径が1.0mm以下になると微細貫通孔24の摩擦抵抗が大きくなり、薄い吸音体22として好ましい。また、250μm以下の微細貫通孔では、より広帯域な吸音特性が得られるためより好ましい。また、微細貫通孔24の平均直径は、1.0μm以上であることも好ましい。即ち、微細貫通孔板26の複数の微細貫通孔24は、平均直径が1.0μm〜250μmであることが好ましい。
微細貫通孔24の平均直径が1.0μm〜250μmであることが好ましい理由は、平均直径が1.0μm未満では、音響抵抗が大きくなりすぎるために吸音特性が低下するからであり、平均直径が250μm超では、微細貫通孔24によるインダクタンスが大きくなり、帯域が狭くなるからであるからである。
微細貫通孔24は、微細貫通孔板26に、形状、サイズ(直径)、及び配置において、規則的に穿孔されていても、されていなくても良い。なお、微細貫通孔24の直径は、貫通孔18の直径と同様に定義することができる。
なお、吸音体22は、厚み方向に貫通する複数の微細貫通孔24を有していれば、膜状(フィルム状)の微細貫通孔板26であっても、繊維状の微細貫通孔板26であっても良い。繊維状の微細貫通孔板26の場合には、繊維間の空間を微細貫通孔24と見なすことができる。微細貫通孔板26は、微細貫通孔24に規則性があっても、無くても良いので、上述したように、繊維自体であれば良く、様々な織り目を持つ織布、又は不織布であって良い。
微細貫通孔板26からなる吸音体22は、薄い状態でも高い吸音効果が得られるためより好ましい。
本発明の防音構造10は、微細貫通孔板26からなる吸音体22、及び貫通孔18を有する第1表面板16の背後に、ハニカムコア12、及び第2表面板20によって形成される気柱共鳴構造によって吸音性能を向上させると共に、吸音周波数の広帯域化する効果を奏するものである。
微細貫通孔板26の複数の微細貫通孔24の平均直径をphi(μm)とし、微細貫通孔板26の厚みをt(μm)とした時に、微細貫通孔24の平均開口率rhoは、0より大きく1より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30)-2)を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30)-2)を上限とする範囲にある。
微細貫通孔24の平均直径が小さい場合は、開口面積に対する微細貫通孔24の縁長さの比率が大きくなるため、微細貫通孔24の縁部、及び/又は内壁面で生じる摩擦を大きくすることができると考えられる。微細貫通孔24を通る際の摩擦を大きくすることによって、音のエネルギを熱エネルギへと変換して、吸音することができる。
また、上述のように、微細貫通孔24による吸音は、音が微細貫通孔24を通過する際の摩擦で吸音するので、音の周波数帯によらず吸音することができ、広帯域で吸音することができる。
また、微細貫通孔板26に微細貫通孔24を形成することによって機能するので、微細貫通孔板26の素材選択の自由度が高く、周辺環境の汚染や、耐環境性能の問題もその環境に合わせて素材を選択できるために問題を少なくすることができる。
また、微細貫通孔板26は、微細貫通孔24を有するので、微細貫通孔板26に水等の液体が付着した場合であっても、表面張力により水が微細貫通孔24の部分を避けて微細貫通孔24を塞がないため、吸音性能が低下しにくい。
また、微細貫通孔板26は、薄い層状の膜であるため、配置する場所に合わせて湾曲させることができる。
なお、「音の入射方向」に関して、例えばスピーカーや機械騒音など、騒音源が明確な場合はそのものの方向を入射方向として決定できる。また、「音の入射方向」を定量的に決定する手法として、マイクロフォンアレイやビームフォーミング、PUプローブを用いて、音圧の位相情報や粒子速度を音圧の振幅情報と同時に測定することによって音源の方向を定めることができる。
小野測器製の3次元インテンシティプローブMI-6420や、Microflown製のPUプローブ(音圧−粒子速度プローブ)、ブリューエルアンドケラー社のマイクロホンアレイシステムなどを用いることによって、音圧の強さだけでなく位置も決定することができる。十分にスペースのある広い自由空間ではマイクロホンアレイシステムを用いて空間全体から周波数ごとの騒音源を決定することが望ましく、ダクト内など広さが限られる場合は小型のインテンシティプローブや、PUプローブで決定することができる。
また、平均直径の下限値は、0.5μm以上が好ましく、1μm以上がより好ましく、2μm以上が更に好ましい。平均直径が小さすぎると微細貫通孔24を通過する際の粘性抵抗が高すぎて十分に音が通らないため、開口率を高くしても吸音効果が十分に得られない。
また、平均開口率rhoは、rho_center-0.050×(phi/30)-2以上、rho_center+0.505×(phi/30)-2以下の範囲が好ましく、rho_center-0.048×(phi/30)-2以上、rho_center+0.345×(phi/30)-2以下の範囲がより好ましく、rho_center-0.085×(phi/20)-2以上、rho_center+0.35×(phi/20)-2以下の範囲が更に好ましく、(rho_center-0.24×(phi/10)-2)以上、(rho_center+0.57×(phi/10)-2)以下の範囲が特に好ましく、(rho_center-0.185×(phi/10)-2)以上、(rho_center+0.34×(phi/10)-2)以下の範囲が最も好ましい。
即ち、微細貫通孔板26単体の吸音率(微細貫通孔板26を音が通過する時の吸収率)を最適化するパラメータである平均開口率rhoは、気柱共鳴における最適な音響抵抗を与えるパラメータに等しい。
なお、直径は、微細貫通孔24の部分の面積をそれぞれ計測し、同一の面積となる円に置き換えた時の直径(円相当直径)を用いて評価した。すなわち、微細貫通孔24の開口部の形状は略円形状に限定はされないので、開口部の形状が非円形状の場合には、同一面積となる円の直径で評価した。したがって、例えば、2以上の微細貫通孔が一体化したような形状の微細貫通孔の場合にも、これを1つの微細貫通孔24とみなし、微細貫通孔24の円相当直径を直径とする。
これらの作業は、例えば「Image J」(https://imagej.nih.gov/ij/)を用いて、Analyze Particlesにより円相当直径、開口率などを全て計算することができる。
ところで、第1表面板16の複数の貫通孔18の孔径が大きく、規則的に配列されていると、貫通孔18が視認されてしまう。そのため、実際に壁上、車両天井、及び床などにそのまま使用すると貫通孔18が視認されてしまい、デザインや質感を大きく妨げるという問題がある。
このため、本発明では、第1表面板16の複数の貫通孔18の孔径が大きく、規則的に配列されている場合であっても、第1表面板16の一方の主面(視認側の面)に、複数の微細貫通孔24を有する微細貫通孔板26を取り付けて配置して、第1表面板16の複数の貫通孔18を視認されないようにする。これに加えて、本発明では、微細貫通孔板26の微細貫通孔24を音が通る際において、微細貫通孔24の内壁面と空気との摩擦によって音のエネルギを熱エネルギに変換させて吸音の効率を向上させている。これにより、第1表面板16の貫通孔18の背後のハニカムコア12、及び第2表面板20からなる気柱共鳴構造による吸音の効率を向上させ、本発明の防音構造10の防音効率の低下を防止している。
生産性としては、大量にエッチング処理を行う観点から直径にばらつきを許容した方が生産性が向上する。また、耐久性の観点としては、環境によってほこりやごみのサイズが異なるため、もし1種類の直径の微細貫通孔とすると主要なゴミのサイズが微細貫通孔とほぼ合致する時に全ての微細貫通孔に影響を与えることとなる。複数種類の直径の微細貫通孔を設けておくことによって、様々な環境において適用できるデバイスとなる。
微細貫通孔の最表面の直径より大きなゴミは微細貫通孔内に侵入せず、一方直径より小さなゴミは内部直径が大きくなっていることよりそのまま微細貫通孔内を通過できる。
これは、逆の形状で内部がすぼまっている形状を考えると、微細貫通孔の最表面を通ったゴミが内部の直径が小さい部分に引っかかり、ゴミがそのまま残りやすいことと比較すると、内部で最大径となる形状がゴミの詰まり抑制では有利に機能することがわかる。
また、いわゆるテーパ形状のように、膜のどちらか一方の表面が最大径となり、内部直径が略単調減少する形状においては、最大径となる方から「最大径>ゴミのサイズ>もう一方の表面の直径」の関係を満たすゴミが入った場合に、内部形状がスロープのように機能して途中で詰まる可能性が更に大きくなる。
ここで、表面粗さRaは微細貫通孔内をAFM(Atomic Force Microscope)で計測することによって測定を行うことができる。AFMとしては、例えば、株式会社日立ハイテクサイエンス社製 SPA300を用いることができる。カンチレバーはOMCL−AC200TSを用い、DFM(Dynamic Force Mode)モードで測定することができる。微細貫通孔の内壁面の表面粗さは、数ミクロン程度であるため、数ミクロンの測定範囲及び精度を有する点から、AFMを用いることが好ましい。
具体的には、2000倍の倍率で撮ったSEM画像(1mm×1mm程度の視野)をImage Jに取り込み、凸部が白となるように白黒に二値化し、その各凸部の面積をAnalyze Particlesにて求める。その各面積と同一面積となる円を想定した円相当径を各凸部について求めて、その平均値を平均粒径として算出する。
この凸部の平均粒径は0.1μm以上10.0μm以下であることが好ましく、0.15μm以上5.0μm以下であることがより好ましい。
また、第1表面板16の貫通孔18の部分の通気流れ抵抗R1と吸音体22の通気流れ抵抗R2の合計の通気流れ抵抗は、12Rayls以上であり、16700Rayls以下であることが好ましい。このような合計の通気流れ抵抗にすることで共鳴周波数において10%以上の吸音効果が得られる。
また、上記の合計の通気流れ抵抗は、75Rayls以上であり、2570Rayls以下であることがより好ましく、150Rayls以上であり、1150Rayls以下であることが更により好ましい。上記の合計の通気流れ抵抗のより好ましい範囲は、共鳴周波数において50%以上の吸音効果が得られる値であり、上記の合計の通気流れ抵抗の更により好ましい後範囲は、共鳴周波数において80%以上の吸音効果が得られる条件である。
また、図8に示すように、上記の合計の通気流れ抵抗が、300Raylsより大きくなると吸音率の増加が飽和するので、最も好ましい。つまり、300Rayls超であると、ロバスト性が高く(流れ抵抗に鈍感であり)、高い吸音効果を得ることができる。この時、上限は、16700Rayls以下であることが好ましいが、1150Rayls以下であることが最も好ましい。
ρ:空気密度、c:音速、ν:空気の粘性抵抗、ω:角周波数、t:表面板の厚み、a:孔の半径
この式により、第1表面板16の貫通孔18の孔形状に対して必要となる吸音体22の流れ抵抗を限定することができる。
シミュレーションにおいては、有限要素法の解析ソフトウェアであるCOMSOLver5.1(COMSOL Inc)の音響モジュールを用いて設計を行う。音響モジュール内での熱音響モデルを用いることによって、流体中(空気も含む)を透過する音波と微細貫通孔の壁面の摩擦による吸音を計算することができる。
周波数2500Hzの音を吸音するとき、局所速度より、音波を媒介する媒質の局所的な移動速度が分かる。それより、もし、微細貫通孔の貫通方向に粒子が振動していると仮定して、移動距離を求めた。音は振動しているため、その距離振幅は半周期内に移動できる距離となる。2500Hzでは、一周期が1/2500秒であるため、その半分の時間は同じ方向にできる。局所速度から求められる音波半周期での最大移動距離(音響移動距離)は、94dBで10μm、60dBで0.2μmとなる。よって、この音響移動距離程度の表面粗さを持つことによって摩擦が増加するため、上述した表面粗さRaの範囲、及び、凸部の平均粒径の範囲が好ましい。
したがって、吸音体22の厚みは、50mm以下が好ましく、25mm以下がより好ましく、20mm以下がよりより好ましく、10mm以下が更に好ましく、5mm以下が更により好ましく、2mm以下が更によりより好ましく、1mm以下が最も好ましい。一方、吸音体22の厚みが薄くなり過ぎると、吸音体22が機械的な損傷を受けやすくなるので、0.1μm以上であることが好ましく、1.0μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることが更に好ましい。厚みが1mm以下の吸音体22としては、例えば、織り布、及び編み布等のシート、及び膜部材等が挙げられる。
なお、吸音体22(微細貫通孔板26)の平面形状、及びサイズ(平面サイズ)は、特に制限的ではなく、第1表面板16の平面形状、及びサイズ等に応じて適宜決定すれば良いし、選択すれば良い。
このような微細貫通孔板26の材料には、特に限定はなく、ハニカムコア12の材料と同様な材料を用いることができる。吸音体22の材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、ニッケル、パーマロイ、42アロイ、コバール、ニクロム、銅、ベリリウム、リン青銅、黄銅、洋白、錫、亜鉛、鉄、タンタル、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、金、銀、白金、パラジウム、鋼鉄、タングステン、鉛、ステンレス、及び、イリジウム等の各種金属;それら金属による合金材料;PET(ポリエチレンテレフタレート)、TAC(トリアセチルセルロース)、ポリ塩化ビニルデン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルベンテン、COP(シクロオレフィンポリマー)、ポリカーボネート、ゼオノア、PEN(ポリエチレンナフタレート)、ポリプロピレン、及び、ポリイミド、ABS樹脂(アクリロニトリル (Acrylonitrile)、ブタジエン (Butadiene)、スチレン (Styrene)共重合合成樹脂)、PLA樹脂等の樹脂材料等が利用可能である。更に、薄膜ガラスなどのガラス材料;CFRP(炭素繊維強化プラスチック:Carbon Fiber Reinforced Plastics)、及び、GFRP(ガラス繊維強化プラスチック:Glass Fiber Reinforced Plastics)のような繊維強化プラスチック材料を用いることもできる。
即ち、難燃性が高く、かつヤング率が高く、厚みが薄くても振動が起きにくく、微細貫通孔での摩擦による吸音の効果が得られやすい等の観点から、金属材料を用いるのがより好ましい。なかでも、コスト及び入手容易性の観点から、銅、ニッケル、ステンレス、チタン及びアルミニウムが更に好ましい。特に、軽量である、エッチング等により微小な貫通孔を形成しやすい、入手性やコスト等の観点からアルミニウム及びアルミニウム合金を用いるのが最も好ましい。
また、金属材料を用いる場合には、錆びの抑制等の観点から、表面に金属めっきを施してもよい。
更に、少なくとも微細貫通孔の内表面に金属めっきを施すことによって、微細貫通孔の平均直径をより小さい範囲に調整してもよい。
また、微細貫通孔板の材料として、金属材料を用いることによって、耐熱性を高くできる。また、耐オゾン性を高くすることができる。
また、微細貫通孔板の材料として、金属材料を用いる場合には、電波を遮蔽することができる。
金属に複数の微細貫通孔が開いた構造は、周波数のハイパスフィルタとして機能することが知られている。例えば、電子レンジの金属の網目がついた窓は、高周波である可視光は通しながら、電子レンジに用いられるマイクロ波に対しては遮蔽する性質を持つ。この場合、微細貫通孔の直径をΦ、電磁波の波長をλとした時に、Φ<λの関係の長波長成分は通さず、Φ>λである短波長成分は透過するフィルタとして機能する。
ここで、輻射熱に対する応答を考える。輻射熱とは、物体から物体温度に応じて遠赤外線が放射され、それが他の物体に伝えられる伝熱機構である。ヴィーンの放射法則(Wien's radiation law)から、室温程度の環境における輻射熱はλ=10μmを中心として分布し、長波長側にはその3倍程度の波長まで(30μmまで)は実効的に熱を輻射で伝えることに寄与していることが知られている。上記ハイパスフィルタの直径Φと波長λの関係を考えると、Φ=20μmの場合はλ>20μmの成分を強く遮蔽する一方で、Φ=50μmの場合はΦ>λの関係となり輻射熱が微細貫通孔を通って伝搬してしまう。すなわち、直径Φが数10μmであるために直径Φの違いによって輻射熱の伝搬性能が大きく変わり、直径Φ、すなわち、平均直径が小さいほど輻射熱カットフィルタとして機能することが分かる。したがって、輻射熱による伝熱を防ぐ断熱材としての観点からは、微細貫通孔板に形成される微細貫通孔の平均直径は20μm以下が好ましい。
また、微細貫通孔板は、その素材に応じて、適宜、表面処理(メッキ処理、酸化皮膜処理、表面コーティング(フッ素、セラミック)など)を行うことで、微細貫通孔板の耐久性を向上することができる。例えば、微細貫通孔板の材料としてアルミニウムを用いる場合には、アルマイト処理(陽極酸化処理)あるいはベーマイト処理を行なって表面に酸化皮膜を形成することができる。表面に酸化皮膜を形成することで、耐腐食性、耐摩耗性及び耐擦傷性等を向上することができる。また、処理時間を調整して酸化皮膜の厚みを調整することで光学干渉による色味の調整を行なうことができる。
上記アルマイト処理と合わせることで、さまざまな色みやデザインをつけることができる。
前述のとおり、微細貫通孔板は、織り布、及び編み布などの繊維自体、又は不織布などの繊維状の膜であってもよい。繊維状の膜の場合には、繊維間の空間を貫通孔と見なすことができる。
また、繊維自体を膜状にした場合には、繊維が不規則に重なるために、また、不織布の場合には、繊維は不規則に織られるため、繊維同士は平行、又は直交ではないが、繊維に囲まれた空間に貫通孔が形成される。したがって、繊維径と密度とによって微細貫通孔の平均直径と平均開口率とが決まる。
微細貫通孔板が、繊維状の膜である場合の厚みは、250μm以下が好ましく、100μm以下がより好ましい。
繊維状の膜の繊維径は、通常数10μm程度である。したがって、厚みを100μm以下とすることで、多くの糸が積層されない。そのため、繊維に囲まれた空間をほぼ貫通孔のようにみなすことができる。このことにより、繊維状の部材であっても貫通孔を有する板状の部材と同様にして吸音特性を取り扱うことができる。
このような織り布、及び編み布などの繊維状の膜の特性としては、上述したように、防水性、又は撥水性があること、意匠性のために模様、画像、又は写真などが描かれていることが挙げられるが、この他、軽量、低コスト、可燃性、又はリサイクル可能性なども挙げられる。
本発明における吸収の特性は微細貫通孔を音が通過することで生じるため、繊維状の部材の材質が変化しても音響特性にはほとんど変化はない。よって、素材は自由に選択することができる。また、音響特性以外の特性に合わせて選択することもできる。例えば、耐熱性が必要な場合には金属材料を選択することができ、軽量化が必要な場合にはプラスチック材料を選択することができる。
吸音体22と第1表面板16とを接着固定することによって、吸音体22の剛性をより高くすることができ、共鳴振動周波数をより高くすることができる。
吸音体22と第1表面板16とを接着固定する場合に用いる接着剤は、吸音体22の材質及び第1表面板16の材質等に応じて選択すればよい。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤(アラルダイト(登録商標)(ニチバン株式会社製)等)、シアノアクリレート系接着剤(アロンアルフア(登録商標)(東亜合成株式会社製)など)、及び、アクリル系接着剤等を挙げることができる。
吸音体22に消臭機能を付与する際には、吸音体22が繊維状の膜、微細貫通孔板、多孔質材である場合には、それぞれに消臭剤を繊維に含浸させれば良い。
消臭剤としては、公知の消臭剤を用いることができる。消臭剤としては、例えば、小林製薬社製の無香空間 空気と布の消臭ミスト、 オーブス社製のリバージュ ナチュラルユーカリブラッシュアップスプレー(CR―TN012)、グッドウィル社製のバイオウィルクリアスプレー(E483184H)等を挙げることができる。
また、本発明においては、平均直径が1μm〜250μmであることが好ましく、微細貫通孔24を有する微細貫通孔構造を持つ微細貫通孔板26を気柱共鳴構造の第1表面板16の貫通孔18の上に配置することにより、気柱共鳴構造の貫通孔18を見え難くして、外観の美観性を高め、かつ広帯域な吸音を行うことができる。
また、微細貫通孔板26を金属によって構成することにより、気柱共鳴構造を構成する第1表面板16、ハニカムコア12、及び第2表面板20が合成樹脂、又は紙等の可燃性材料でできている場合、その構造の耐火性を高めることができる。
即ち、本発明の防音構造では、気柱共鳴構造を用いるものであるにもかかわらず、外観上の見栄えをよくするだけでなく、吸音効果を高めることができ、他吸音構造と比較しても広帯域で高い吸音効果がある。
例えば、本発明の防音構造を持つ防音部材としては、
建材用防音部材:建材用として使用する防音部材、
空気調和設備用防音部材:換気口、及び、空調用ダクトなどに設置し、外部からの騒音を防ぐ防音部材、
外部開口部用防音部材:部屋の窓に設置し、室内又は室外からの騒音を防ぐ防音部材、
天井用防音部材:室内の天井に設置され、室内の音響を制御する防音部材、
床用防音部材:床に設置され、室内の音響を制御する防音部材、
内部開口部用防音部材:室内のドア、あるいは、ふすまの部分に設置され、各部屋からの騒音を防ぐ防音部材、
トイレ用防音部材:トイレ内、又はドア(室内外)部に設置、トイレからの騒音を防ぐ防音部材、
バルコニー用防音部材:バルコニーに設置し、自分のバルコニー、又は隣のバルコニーからの騒音を防ぐ防音部材、
室内調音用部材:部屋の音響を制御するための防音部材、
簡易防音室部材:簡易に組み立て可能で、移動も簡易な防音部材、
ペット用防音室部材:ペットの部屋を囲い、騒音を防ぐ防音部材、
アミューズメント施設:ゲームセンター、スポーツセンター、コンサートホール、及び、映画館等に設置される防音部材、
工事現場用仮囲い用の防音部材:工事現場を覆い周囲に騒音の漏れを防ぐ防音部材、
トンネル用の防音部材:トンネル内に設置し、トンネル内部及び外部に漏れる騒音を防ぐ防音部材、等を挙げることができる。
本発明の第1実施形態の防音構造は、基本的に以上のように構成される。
本発明の第1実施形態の防音構造は、そのまま、例えば建物、その他の構造物の内部、又は外部等の建築用途、輸送用途、及び物流用途に用いることができるが、本発明はこれに限定されず、2つ以上の防音構造を用いた防音囲構造としても良いし、防音構造を用いた防音箱としても良いし、防音囲構造を用いた防音箱としても良い。
図9A、及び図9Bに本発明の第2実施形態に係る防音箱の一例を模式的に示す断面図、及び斜視図である。
図9A、及び図9Bに示す防音箱30は、図1及び2に示す防音構造10を5つ用い、それぞれの防音構造10の吸音体22が内側に、したがって、第2表面板20が外側になるように接合して直方体形状に構成したものである。
本発明の第2実施形態の防音箱30は、本発明の実施形態1の防音構造10により囲われた防音箱になっているので、ハニカムコア12を2枚の第1、及び第2表面板16、及び20で挟み込むことにより、高い剛性と、貫通孔18の開いた第1表面板16を防音箱30の内部に配置することで高い吸音効果を吸音体22によって得ることができる。
なお、防音構造10同士の固定は、ハニカムコア12と第2表面板20との固定等と同様に、接着剤を用いて行うことが好ましいが、物理的な固定具を用いる方法であっても良く、どのような固定方法を用いても良い。
なお、上述した防音箱30は、本発明の防音構造10を直方体の5面の壁に用いたものであるが、本発明はこれに限定されず、防音構造10を直方体の6面の壁に用い、1面の壁に防音構造10に出入口として1つ以上の開口(図示せず)を設けても良い。また、この場合にも、出入口の他に、吸気及び排気用の開口(図示せず)を有する構成であっても良い。
また、防音構造10の吸音体22が消臭効果の有するものでできている場合、防音箱30をペット小屋などに用いることが可能であるので好ましい。また、防音箱30に取っ手(図示せず)を配置することにより、持ち運び可能な防音箱、例えばペットゲージ等として機能するので好ましい。
また、上述した例は、本発明の第2の実施形態の防音箱の全面の壁、又は1面の除く残りの全面の壁に本発明の第1実施形態の防音構造を用いて構成するものであるが、本発明はこれに限定されず、本発明の防音構造を少なくとも1面の壁に用いていれば、残りの面の壁は、いかなる構造、例えば、後述する比較例の防音構造を用いても良い。
また、箱のように全面が覆われた状態だけでなく、一面が開放になっていても良く、1枚、又は2枚からなるパーティッションのような状態であってもよい。
また、本発明は、第1実施形態の防音構造を用いて第2の実施形態の防音箱を形成するものに限定されず、2つ以上の第1実施形態の防音構造を用いて、防音囲構造を構成しても良い。
本発明の防音囲構造は、4つの防音構造10を用いる場合、断面が図9Aに示す防音箱30の断面と同じであり、防音箱30の天井部分の防音構造10を外した構造で、4面の壁からなる構造である。なお、5つ以上の防音構造10を用いて、閉じた防音囲構造としても良い。
また、2つの防音構造10を用いた防音囲構造、及び3つ以上の防音構造10を用いた防音囲構造を、第1表面板16側を騒音源に向けて、騒音源を囲む仕切りとして用いることもできる。
このような防音囲構造は、騒音源を囲むように配置することにより、高い防音効果を上げることができる。
本発明の第2実施形態の防音箱、及び防音囲構造は基本的に以上のように構成される。
図1に示す防音構造10を用いた。用いた防音構造10においては、厚み30mm、ハニカムセルの幅が12mmのダンボールからなるハニカムコア12(コアパックニシカワ製)の片面に、貫通孔の開いていない厚み1.0mmの紙製の第2表面板20(コアパックニシカワ製)を接着固定した。また、ハニカムコア12のもう一方の片面に、表1に示すような貫通孔18の直径、及び開口率を持つ厚み1.0mmのアクリル製の第1表面板16を接着固定した。この第1表面板16上に吸音体22として、厚み20μmのアルミホイルに直径25μmの微細貫通孔24が開口率5%で開けられた微細貫通孔板26を接着固定した。こうして、実施例1の防音構造10を作製した。接着固定に用いられた接着剤は、スプレーのり77(3M社製)であった。
実施例2、及び3の防音構造として、表1に示すような貫通孔18の直径、及び開口率を持つアクリル製の第1表面板16を用いた以外は、実施例1の防音構造10と同様な防音構造を作製した。
図10に示す比較例1の防音構造32として、吸音体22が無く、表1に示すような貫通孔18の直径、及び開口率を持つアクリル製の第1表面板16を用いた以外は、実施例1の防音構造10と同様な防音構造を作製した。
比較例2の防音構造として、表1に示すような貫通孔18の直径、及び開口率を持つアクリル製の第1表面板16を用いた以外は、実施例1の防音構造10と同様な防音構造を作製した。
自作の音響管を用いた音響特性の測定は、自作のアクリル製音響管に4本のマイクを用いて伝達関数法による測定であった。この手法は、「ASTM E2611-09: Standard Test Method for Measurement of Normal Incidence Sound Transmission of Acoustical Materials Based on the Transfer Matrix Method」に従うものである。音響管としては、例えば日東紡音響エンジニアリング株式会社製のWinZacと同一の測定原理であるものを用いた。この方法で広いスペクトル帯域において音響透過損失を測定することができる。本実施形態の防音構造10を音響管の測定部位に配置し、100Hz〜4000Hzの範囲で各防音構造の垂直入射吸音率の測定を行った。音響管の内径は40mmであり、4000Hz以上までは十分に測定することができる。
これに対し、実施例1〜3では、直径3mm〜5.5mm、開口率5.7%〜19%の大きな貫通孔18を持つ第1表面板16上に吸音体22を接着固定しているので、図11に示すように、いずれも貫通孔18の直径を大きくし、開口率を高めるに従い、吸音中心周波数は高周波化し、その帯域は広がっていき、広い帯域において高い吸音率を示していることが分かる。
実施例1〜3の防音構造10では、気柱共鳴周波数より高周波において吸音率が低下していくが、気柱内部に吸音体22を配置することで、この吸音率の低下を抑制することができることが分かる。
以上から、本発明の防音構造10の構成においては、第1表面板16の貫通孔18の直径は、1.0mm以上であり、開口率は、1.0%以上である必要があり、5.0%以上であることが好ましいことが分かる。
実施例4〜6、及び比較例1の防音構造として、表1に示すような貫通孔18の直径、及び開口率を持つアクリル製の第1表面板16を用い、吸音体22である微細貫通孔板26の代わりに不織布として厚さ10mmのシンサレート(3M社製、PPS-200)を用いた以外は、実施例1の防音構造10と同様な防音構造を作製した。
実施例4〜6の防音構造は、それぞれ実施例1〜3の防音構造の微細貫通孔板26を不織布としてシンサレート(3M社製、PPS-200)に置き換えたものである。
比較例3の防音構造は、比較例2の防音構造の微細貫通孔板26を不織布としてシンサレート(3M社製、PPS-200)に置き換えたものである。
また、比較例3は、比較例1と同様に、第1次共鳴周波数における吸音ピークの吸音率が低下し、1000Hz〜2000Hz付近では、吸音率が低いが、10mm程度の分厚い吸音体22であるため、第2次共鳴周波数より高周波領域においては、吸音特性が上昇していくことが分かる。
これに対し、実施例4〜6では、実施例1〜3と同様に、図13に示すように、いずれも貫通孔18の直径を大きくし、開口率を高めるに従い、吸音中心周波数は高周波化し、その帯域は広がっていき、広い帯域において高い吸音率を示していることが分かる。
また、実施例4〜6においても、10mm程度の分厚い吸音体22であるため、高周波領域において吸音特性が上昇していくことが分かる。
本発明の防音構造は、他の種々の吸音構造と比較しても広帯域で高い吸音効果がある。
以上の結果から、本発明の効果は明らかである。
それら吸音体が、金属からなる場合、不燃性が高まるため好ましい。
また、このような微細貫通孔の空いた吸音体は、薄い状態でも高い吸音効果を得ることができるため、防音構造の厚みを大きく増すことなく高い吸音性能が得られるため、好ましい。
特に、この防音構造を用いた箱を構成する場合、内部の容積の減少を抑制することができるため好ましい。
図15、及び図16に示す本発明の防音構造10Aは、有孔板である第1表面板16の孔として、孔径を大きくして気柱共鳴を誘起する貫通孔18と、孔径が小さくヘルムホルツ共鳴を誘起する小貫通孔19とを併用した構造であるが、ヘルムホルツ共鳴を誘起する小貫通孔19を有しているため、消音できる帯域は狭くなるもの、低周波帯域を広帯域に消音できるという効果を有する。
ここで、実施例11として、図15、及び図16に示す防音構造10A、次に、実施例12として、図17、及び図18に示す防音構造10B、比較例11として、図19、及び図20に示す防音構造34を用いた。
実施例11〜12の防音構造10A〜10B、及び比較例11の防音構造34においては、図15〜図20に示すように、厚み10mmのアルミニウム製の第2表面板20となる剛体壁の上に1ハニカムセルの対角線幅が14mm、厚さ30mmのアクリル製のハニカムコア12が接着固定されていた。
アクリル板(第1表面板16)とアルミニウムホイル(微細貫通孔板26、又は26A)との間、及びアクリル板(第1表面板16)とハニカムコア12との間は接着固定されていた。接着固定に用いられた接着剤は、実施例1と同様のものを用いた。
まず、比較例11においては、開口率0.4%、1.0mmの小貫通孔19(図19、及び図20参照)の側壁における高い空気摩擦抵抗により、吸音体を配置していないが、低周波において高い吸音率を示している。但し、高い吸音率示す帯域は極めて狭いことが分かる。
これに対し、実施例11においては、直径の大きい貫通孔18と、直径の小さい小貫通孔19とが第1表面板16に混在しているので、直径の大きい貫通孔18のみが第1表面板16に穿孔されている実施例12に比べて、吸音帯域は狭くなるもの、低周波帯域を広帯域に消音できるという効果を有することが分かる。
実施例12においては、実施例1と同様に、貫通孔18の直径を大きく、貫通孔18の開口率を高めているため、吸音中心周波数は高周波化し、その帯域は広がっていることが分かる。
実施例21においては、図22、及び図23に示す防音構造10Cのように、厚み1mmの紙製の第2表面板20(コアパックニシカワ製)の上に1ハニカムセルの幅が12mm、厚さ30mmの紙製のハニカムコア12(コアパックニシカワ製)が接着固定されていた。このハニカムコア12上に、第1表面板16として厚み1mmのクラフト紙が、孔パターン:角千鳥、直径1mm、孔中心間距離5.5mm及び開口率23%の貫通孔18が空いた状態で配置されていた。この貫通孔18を有するクラフト紙からなる有孔紙(第1表面板16)とハニカムコア12の間に吸音体22として、織布を用いた。
クラフト紙(第1表面板16)と吸音材22(織布)との間、及びクラフト紙(第1表面板16)とハニカムコア12との間は接着固定されていた。接着固定に用いられた接着剤は、実施例1と同様のものを用いた。
図24に、上述の実施例1と同様にして、それぞれ実施例21を、音響管で測定した垂直入射吸音率を示す。
図24に示すように、実施例21の織布を吸音体22として用いても、吸音中心周波数は高周波化し、その帯域は広がっていることが分かる。
実施例31〜32は、図22、及び図23に示す防音構造10Cである実施例21と同様の構成を有し、吸音体22として、織布の代わりに、厚み20μmのアルミニウムホイルに直径25μmの微細貫通孔24が開口率6.2%で開けられた膜状の微細貫通孔板26を用いている点のみで異なっていた。ここで、第1表面板16であるクラフト紙(有孔紙)にパンチングで貫通孔18を穿孔すると、完全にストレートな孔にならず、図25、又は図26に示すように、ハニカムコア12側の孔直径が、その反対側(微細貫通孔板26側)の孔直径よりと異なる形状となる。
実施例31は、第1表面板16であるクラフト紙の貫通孔18A(18)の孔形状が、図25に示すように、ハニカムコア12側の孔直径が、反対側の孔直径よりも小さい形状、即ち下に凸の形状であった。
これに対し、実施例32は、実施例31とは逆に、第1表面板16であるクラフト紙の貫通孔18B(18)の孔形状が、図26に示すように、ハニカムコア12側の孔直径が、反対側の孔直径よりも大きい形状、即ち、上に凸の形状であった。
図27に示すように、下に凸の孔形状を有する貫通孔18Aを有する実施例31の方が、下に凸の孔形状を有する貫通孔18Bを有する実施例32より高い吸音率を示し、吸音特性が良いことが分かる。
ところで、第1表面板16にパンチングで貫通孔18を穿孔すると、孔直径の小さい側の孔の縁にバリが生じる。このバリがある第1表面板16の面に吸音体22を貼りつけるとバリがあるためうまくくっつかない。したがって、第1表面板16と吸音体22を貼り付ける場合には、吸音体22の反対側の面(空気に触れる面)において、孔の縁に、バリ等の孔の周囲が盛り上がっている突起がある方が好ましい。すなわち、図26に示すように、貫通孔18Bの孔直径が大きい第1表面板16の面に吸音体22を貼り付ける方が、逆の場合に比べて、図27に示す吸音特性は悪いが、吸音体22の反対側の第1表面板16の面(空気に触れる面)にバリがある場合には、製造適性に優れている。したがって、製造特性を優先させる場合には、図26に示す構造を採用しても良い。
ところで、図1に示す防音構造10においては、吸音体22の外側(図1中上側)は、何も被覆されていないが、本発明はこれに限定されない。本発明においては、図20に示す防音構造11Aのように、吸音体22の外側(図28中上側)にカバー層23を配置しても良い。
図28に示す防音構造11Aは、図1に示す防音構造10と同様に、開口14を有するハニカムコア12と、貫通孔18を有する板状の第1表面板16と、第2表面板20と、吸音体22と、を有する図1に示す防音構造10の構成に加え、更に、吸音体22の外側(図12中上側)に配置されたカバー層23を有するものである。なお、図28には、ハニカムコア12の開口14、及び第1表面板16の貫通孔18は、1つしか図示されていないが図1に示す防音構造10のように、複数設けられていても良い。
カバー層23としては、吸音体22の飛散防止などの保護用、及び意匠性を高める意匠用の通気性の層であることが好ましく、例えば、織布、不織布、ポリエステルダブルメッシュ等のメッシュ状のものを用いることができる。
但し、音響抵抗が高いと吸音効果が低下するため、カバー層23と第1表面板16と吸音体22の全体の音響抵抗は、10〜50000Raylsが好ましく、50〜10000Raylsがより好ましく、100〜2000Raylsが更に好ましい。
また、この音響抵抗を得るために、カバー層23の音響抵抗は、1〜10000Raylsが好ましく、5〜5000Raylsがより好ましく、10〜1000Raylsがさらに好ましい。
防音構造11のように、布製のカバー層23を吸音体22上に配置することにより、吸音体22を隠すことができるので、外部物体が、直接吸音体22に接触することを防ぐことができる。
シミュレーション計算方法
Rとして上記式(4)のR1を用い、上記式(2)と多孔質材のインピーダンスの下記式(Delany and Bazley model)を用いて、上記式(3)のZh(新たにZh‘とする)を算出した。
得られたZh‘から上記式(3)の吸音率αを算出し、後は上記と同じくピンクノイズを掛け合わせ、ピンクノイズとの差分を消音量として算出した。
この時、第1表面板16の厚さhは、h=0.001m(1mm)に、ハニカムコア12の厚さlは、l=0.03m(30mm)に固定して計算した。
Z=ρc(1+0.0571X-0.754-j0.087X-0.732)
k=ω/c×(1+0.0978X-0.7-j0.189X-0.595)
X=ρ×f/σ
Zh‘=−jZh×Z×cot(kl)+Z2/Zh−j×Z×cot(kl)
Zは特性インピーダンス、kは波数、fは周波数、σは単位長さ流れ抵抗(rayl/m)、ρは空気の密度、cは音速、ωは角周波数、lは吸音体(ハニカムコア12)の厚みである。
この時、貫通孔18の半径aは、0.0005m(0.5mm)、0.001m(1mm)、0.0015(1.5mm)、0.002m(2mm)、及び0.0025m(2.5mm)の5種であり、貫通孔18の開口率は、0.001(0.1%)、0.01(1%)、0,05(5%)、0.1(10%)、0.2(20%)、0.3(30%)、0.4(40%)、及び0.5(50%)の8種であった。
これらの25種の防音構造11の消音率(dB)を上記のようにしてシミュレーション計算を行った。
その25種類のシミュレーション計算結果を中から4種を図29〜図32に示す。
図29は、単位流れ抵抗Rは、1000Rayls/m、厚さ10mmの吸音体22を用いた場合である。図30は、単位流れ抵抗Rは、5000Rayls/m、厚さ10mmの吸音体22を用いた場合である。図31は、単位流れ抵抗Rは、10000Rayls/m、厚さ10mmの吸音体22を用いた場合である。図32は、単位流れ抵抗Rは、25000Rayls/m、厚さ10mmの吸音体22を用いた場合である。
図30に示す吸音体22の単位流れ抵抗Rが5000Rayls/mの場合には、本発明の構成において、消音量が1.4dB以上と大きくなり、半径aが小さく、消音量が大きい場合には右肩下がりで消音量(dB)が小さくなってしまうが、半径aが大きい場合には右肩上がりで消音量(dB)が大きくなっていくことが分かる。
図31に示す吸音体22の単位流れ抵抗Rが10000Rayls/mの場合には、本発明の構成において、消音量が1.9dB以上と更に大きくなり、半径aが最も小さく、消音量が元々大きい場合のみ右肩下がりで消音量(dB)が僅かに小さくなってしまうが、半径aが大きい場合には右肩上がりで消音量(dB)が大きくなっていくことが分かる。
図32に示す吸音体22の単位流れ抵抗Rが25000Rayls/m以上の場合には、本発明の構成において、全ての場合に、消音量が2.5dB以上と更に大きくなり、右肩上がりで消音量(dB)が大きくなっていくことが分かる。
以上から、吸音体の単位長さ当たりの流れ抵抗は、5000Rayls/m以上であることが好ましく、10000Rayls/m以上がより好ましく、25000Rayls/m以上がさらに好ましいと言える。
なお、本発明の防音構造10を有する吸音パネル40によって、防音部材、パーティション、防音囲構造、防音箱、又は防音室等を形成する場合には、図34に示すように、音源、又は受信位置(人の顔)の高さの近傍の位置に防音構造10を形成すれば良い。
なお、吸音パネル42によって、防音部材、パーティション、防音囲構造、防音箱、又は防音室等を形成する場合は、図34に示す構造において、吸音パネル40の代わりに、吸音パネル42を配置することが好ましい。
また、吸音パネル40、及び42においては、本発明の防音構造10の代わりに、本発明の防音構造10A,10B、10C、11、及び11Aを用いても良いのは、勿論である。
ここで、第1表面板16と、吸音体22との間に隙間を設ける場合、吸音体22の全面に隙間が無くても良く、一部が有孔板である第1表面板16と接触していても良い。
図37に示すように、第1表面板16と吸音体22(布52)との間の隙間dが1mm〜及び3mmの場合は、いずれも、隙間が無い実線に比べて、500Hz〜1500Hzの低周波側において吸音特性が向上していることが分かる。
例えば、図38に示す防音構造50Aのように、パネル54の対向する側面を一体として補強する紙等からなる補強用枠体56によって固定し、枠体54を覆うように、パネル53、及び枠体56の全体を吸音体22(布52)で包むようにしても良い。
更に、面ファスナー58のフック面58a、及びループ面58bの代わりに、例えば、マグネット、及びステンレスシート等の取り外し可能な気候、又は構造を用いても良い。
12 ハニカムコア
14、25 開口
16 第1表面板
18 貫通孔
19 小貫通孔
20 第2表面板
22 吸音体
23 カバー層
24 微細貫通孔
26、26A 微細貫通孔板
27 不織布
28 共鳴構造
30 防音箱
40、42 吸音パネル
44 ヘルムホルツ共鳴構造
52 布
54 (一体化)パネル
56 (補強用)枠体
58 面ファスナー
58a フック面
58b ループ面
Claims (30)
- ハニカムコアと、
前記ハニカムコアを挟む第1表面板、及び第2表面板と、
前記第1表面板に穿孔された貫通孔と、
前記第1表面板の、前記ハニカムコアと反対側の外側表面に配置された吸音体と、を有し、
前記第1表面板の前記貫通孔の直径は、3.0mm以上であり、前記貫通孔の開口率は、1.0%以上であり、
前記第1表面板の前記貫通孔の部分の通気流れ抵抗R1と前記吸音体の通気流れ抵抗R2の合計の通気流れ抵抗が、300Rayls超であり、かつ1150Rayls以下であり、
前記ハニカムコアの厚みをl、前記第1表面板の厚みをh、前記開口率をarとする時、下記不等式(1)の条件を満たす防音構造。
f1(l,h)×ln(ar)+f2(l,h)≧1.5 …(1)
ここで、f1(l,h)=A1(h)×l2+A2(h)×l+0.24915
f2(l,h)=A3(h)×l2+A4(h)×l+1.2804
A1(h)=19.466×ln(h)−0.3038
A2(h)=−1.611×ln(h)+4.0162
A3(h)=119.22×ln(h)+78.249
A4(h)=−5689.7×h+94.861 - 前記吸音体は、多孔質材料である請求項1に記載の防音構造。
- 前記吸音体は、微細貫通孔板、織り布、編み布、又は不織布からなる請求項1、又は2に記載の防音構造。
- 前記吸音体は、織り布、又は編み布からなる請求項3に記載の防音構造。
- 前記吸音体は、厚み方向に貫通する複数の微細貫通孔を有し、該微細貫通孔の直径が、250μm以下である請求項3、又は4に記載の防音構造。
- 前記吸音体は、厚み方向に貫通する複数の微細貫通孔を有し、
前記微細貫通孔の平均直径が0.1μm以上100μm未満であり、
前記微細貫通孔の平均直径をphi(μm)、前記微細貫通孔板の厚みをt(μm)とした時に、前記微細貫通孔の平均開口率rhoは、0より大きく1より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi -1.6 を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30) -2 )を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30) -2 )を上限とする範囲にある請求項3〜5のいずれか1項に記載の防音構造。 - 前記吸音体の厚みは、50mm以下である請求項1〜6のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記吸音体の厚みは、5mm以下である請求項7に記載の防音構造。
- 前記吸音体の厚みは、2mm以下である請求項8に記載の防音構造。
- 前記吸音体の厚みは、1mm以下である請求項9に記載の防音構造。
- 前記ハニカムコアは、紙、金属、又は樹脂から構成されている請求項1〜10のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記第2表面板は、紙、金属、又は樹脂から構成されている請求項1〜11のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記第1表面板は、紙、金属、又は樹脂から構成されている請求項1〜12のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記ハニカムコア、前記第1表面板、及び前記第2表面板は、紙から構成されており、前記吸音体は、織り布、又は編み布からなる請求項1〜13のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記第1表面板における前記貫通孔の開口率は、5.0%以上である請求項1〜14のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記第1表面板における前記貫通孔の開口率は、10.0%以上である請求項15に記載の防音構造。
- 前記第1表面板における前記貫通孔の開口率は、20.0%超、90%以下である請求項15に記載の防音構造。
- 更に、下記不等式(1−1)の条件を満たす請求項1〜17のいずれか1項に記載の防音構造。
f1(l,h)×ln(ar)+f2(l,h)≧1.7 …(1−1) - 更に、下記不等式(1−2)の条件を満たす請求項18に記載の防音構造。
f1(l,h)×ln(ar)+f2(l,h)≧2.0 …(1−2) - 前記吸音体の通気流れ抵抗が、10〜50000Raylsである請求項1〜19のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記吸音体の上にカバー層を有し、
前記第1表面板の前記貫通孔の部分の通気流れ抵抗R1と前記吸音体の通気流れ抵抗R2と前記カバー層の通気流れ抵抗R3の合計の流れ抵抗が、12Rayls以上であり、16700Rayls以下である請求項1〜20のいずれか1項に記載の防音構造。 - 前記第1表面板の前記貫通孔の部分の通気流れ抵抗R1と前記吸音体の通気流れ抵抗R2と前記カバー層の通気流れ抵抗R3の合計の流れ抵抗が、75Rayls以上であり、2570Rayls以下である請求項21に記載の防音構造。
- 前記第1表面板の前記貫通孔の部分の通気流れ抵抗R1と前記吸音体の通気流れ抵抗R2と前記カバー層の通気流れ抵抗R3の合計の流れ抵抗が、170Rayls以上であり、1150Rayls以下である請求項22に記載の防音構造。
- 前記吸音体の単位長さ当たりの流れ抵抗が、5000Rayls/m以上である請求項1〜23のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記第1表面板に2つ以上の異なる孔径の前記貫通孔が開けられている請求項1〜24のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記第1表面板は、更に、前記貫通孔の孔径より小さい孔径を持ち、開口率が1.0%未満である小貫通孔を有する請求項1〜25のいずれか1項に記載の防音構造。
- 請求項1〜26のいずれか1項に記載の防音構造を2つ以上用いた防音囲構造。
- 請求項27に記載の防音囲構造を有する防音箱。
- 請求項1〜26のいずれか1項に記載の防音構造からなる防音箱。
- 吸排気用の換気口が配置されている請求項28、又は29の防音箱。
Applications Claiming Priority (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018001876 | 2018-01-10 | ||
JP2018001876 | 2018-01-10 | ||
JP2018120999 | 2018-06-26 | ||
JP2018120999 | 2018-06-26 | ||
JP2018206720 | 2018-11-01 | ||
JP2018206720 | 2018-11-01 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6550523B1 true JP6550523B1 (ja) | 2019-07-24 |
JP2020073944A JP2020073944A (ja) | 2020-05-14 |
Family
ID=67219764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018237655A Active JP6550523B1 (ja) | 2018-01-10 | 2018-12-19 | 防音構造、防音囲構造、及び防音箱 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6550523B1 (ja) |
WO (1) | WO2019138920A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210051910A (ko) * | 2019-10-31 | 2021-05-10 | 전북대학교산학협력단 | 회전체 소음저감 덮개 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102168237B1 (ko) * | 2020-08-20 | 2020-10-20 | 주식회사 수정유리 | Pvb필름 또는 수지접합 tps 또는 알루미늄 금속 복층 유리 구조체 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6314300U (ja) * | 1986-07-12 | 1988-01-29 | ||
US6182787B1 (en) * | 1999-01-12 | 2001-02-06 | General Electric Company | Rigid sandwich panel acoustic treatment |
JP5493378B2 (ja) * | 2009-02-17 | 2014-05-14 | ヤマハ株式会社 | 吸音構造体 |
JP2012013912A (ja) * | 2010-06-30 | 2012-01-19 | Three M Innovative Properties Co | 吸音システム及びその作製方法 |
JP2012103556A (ja) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Kitagawa Ind Co Ltd | 吸音体 |
JP2017151256A (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | 宇部エクシモ株式会社 | 中空構造板及び吸音構造体 |
EP3438968B1 (en) * | 2016-03-29 | 2020-12-16 | FUJIFILM Corporation | Soundproofing structure, partition structure, window member, and cage |
-
2018
- 2018-12-19 JP JP2018237655A patent/JP6550523B1/ja active Active
- 2018-12-27 WO PCT/JP2018/048363 patent/WO2019138920A1/ja active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210051910A (ko) * | 2019-10-31 | 2021-05-10 | 전북대학교산학협력단 | 회전체 소음저감 덮개 |
KR102275352B1 (ko) | 2019-10-31 | 2021-07-12 | 전북대학교산학협력단 | 회전체 소음저감 덮개 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2019138920A1 (ja) | 2019-07-18 |
JP2020073944A (ja) | 2020-05-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6450003B2 (ja) | 防音構造 | |
JP6434619B2 (ja) | 防音構造、ルーバーおよびパーティション | |
JP6510653B2 (ja) | 防音構造 | |
US20200219475A1 (en) | Soundproof structure | |
JP6570641B2 (ja) | 防音構造 | |
JPWO2016208580A1 (ja) | 防音構造、及び防音構造の製造方法 | |
WO2019117141A1 (ja) | レンジフード | |
JP6591697B2 (ja) | 防音構造 | |
CN109643536B (zh) | 防音结构体 | |
WO2019138969A1 (ja) | 防音箱 | |
JP6550523B1 (ja) | 防音構造、防音囲構造、及び防音箱 | |
JP6959996B2 (ja) | 防音構造、防音囲構造、及び防音箱 | |
JP2020024354A (ja) | 防音システム | |
JP7033055B2 (ja) | 防音構造体、及び防音パネル | |
JP6592620B2 (ja) | 防音構造体および開口構造体 | |
JP6585315B2 (ja) | 防音構造体 | |
JP6691521B2 (ja) | 消音システム | |
JP6705780B2 (ja) | 防音構造 | |
JP7023828B2 (ja) | 防音構造体、及び防音パネル | |
US11049485B2 (en) | Soundproof structure | |
JP7074897B2 (ja) | 防音構造体、防音パネル、及びルーバー | |
JP2019040137A (ja) | 防音構造、光学デバイス、及び電子デバイス |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181226 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20181226 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20190222 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20190312 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20190508 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190618 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190701 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6550523 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |