JP6673880B2 - 防音ユニットおよび防音構造体 - Google Patents
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- Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)
Description
特許文献1には、サイズが異なる複数のヘルムホルツ共鳴体を利用して、異なる周波数の音波を吸収する音波吸収パネルが記載されている。
特許文献2には、磁性粉体が混入され、多数の貫通孔が形成された樹脂製前面パネルを多孔質吸音材の表面に備えた電磁波吸収機能付防音壁材が記載されている。
前記主面以外の他面とを有し、
前記主面には、厚み方向に貫通する開口部が形成され、前記開口部を含む、前記主面の少なくとも一部は金属により構成され、
前記他面の少なくとも一部は非金属により構成され、
前記主面と前記他面とによって空間が形成され、
前記開口部は、前記開口部の縁の上の任意の2点を結んだ線分が前記開口部以外の前記主面上に存在する前記任意の2点が存在するような形状に形成されている防音ユニットを提供する。
主面は、他面の上面として他面の上に配置されていることが好ましい。
主面は、他面の上面の上に配置されていることが好ましい。
また、本発明によれば、主面に開口部が形成され、主面と他面とによって空間が形成されているため、特定の共鳴周波数の音波を吸収して防音することができる。
本発明の防音ユニットは、
主面と、
主面以外の他面とを有し、
主面には、厚み方向に貫通する開口部が形成され、開口部を含む、主面の少なくとも一部は金属により構成され、
他面の少なくとも一部は非金属により構成され、
主面と他面とによって空間が形成され、
開口部は、開口部の縁の上の任意の2点を結んだ線分が開口部以外の主面上に存在する任意の2点が存在するような形状に形成されている防音ユニットである。
防音ユニット10は、主面12として、C字型の開口部が形成された金属板を用いていることから、スプリットリング共鳴構造と同じように、特定の共鳴周波数の電波を選択的に透過させることができる。
また、防音ユニット10は、主面12に開口部が形成され、主面12と他面14とによって空間24が形成されているため、ヘルムホルツ共鳴構造と同じように、特定の共鳴周波数の音波を吸収して防音することができる。
また、他面14の少なくとも一部は非金属とする必要がある。他面14の全てを、導電率を持つ金属にすると、たとえスプリットリング共鳴構造を電波が透過できたとしても、空間24を形成する他面14を電波が透過できずに反射されるからである。
本発明の防音構造体は、本発明の防音ユニットを複数並べることにより構成される防音構造体である。
図8Aおよび図8Bに示す防音ユニットについて、電波の透過性および音波の吸収性を検証した。電波の透過性はシミュレーションによって検証し、音波の吸収性は、実験およびシミュレーションの両方により検証した。
スウェーデンCOMSOL AB社製の汎用有限要素法の解析ソフトウェアであるCOMSOL Multiphysics(登録商標)ver5.3のRF(Radio Frequency)モジュールを用いて、図9に示す計算モデルに基づいて電波の透過率および反射率を計算した。
図10に示す自作のアクリル製音響管32、スピーカ34および4本のマイクロフォン36を用いて、音波の吸収率を測定した。音響管32は、例えば、日本音響エンジニアリング株式会社製のWinZacと同一の測定原理のものであり、その内径は40mmである。主面12をスピーカ34の方向に向けて、防音ユニットを音響管32の中央部に配置し、100Hz〜4000Hzの周波数範囲において音波の吸収率を測定した。
前述のCOMSOLのMulti Physics ver5.3の音響(Acoustics)モジュール(圧力音響と熱粘性音響の併用)を用いて、図11に示す計算モデルに基づいて音波の吸収率を計算した。
図11に示す計算モデルにおいて、円筒形の枠体は音響管モデルを表す。円筒の半径は4cmである。上部から、枠体内に配置された防音ユニットの主面12に向かって音波を照射し、音波の吸収率を計算する。音波は縦波であり、偏波は存在しない。
図13のグラフにおいて、実線は電波の透過率、破線は電波の反射率を表す。
図12および図13に示すように、実施例1の防音ユニットにおいては、7GHz付近において共鳴が発生し、電波の透過率のピーク、および、反射率のボトムが同時に発現した。つまり、実施例1の防音ユニットは、7GHz付近の電波を選択的に透過させ、それ以外の周波数帯域の電波を遮断できることが分かった。
図14のグラフにおいて、実線は音波の吸収率(実験)、破線は音波の吸収率(シミュレーション)を表す。
図14に示すように、実施例1の防音ユニットにおいては、実験結果とシミュレーション結果とがほぼ一致し、1600Hz付近において共鳴が発生して、音波の吸収率のピークが発現した。つまり、実施例1の防音ユニットは、1600Hz付近の音波を防音できることが分かった。
図15Aおよび図15Bに示す防音ユニットについて、図8Aおよび図8Bに示す防音ユニットの場合と同じように、電波の透過性および音波の吸収性を検証した。
図15Aおよび図15Bに示す防音ユニットは一般的なヘルムホルツ共鳴構造、つまり、主面12に単なる円形の開口部16’が形成されたものであり、その孔径が5.6mmΦであること以外は、図8Aおよび図8Bに示す防音ユニットと同じ構成のものである。
図16Aに示すように、比較例1の防音ユニットは、電波の透過率がほぼ0、反射率がほぼ1であり、GHz帯域の電波をほとんど透過させず、遮断することが分かった。
一方、図16Bに示すように、比較例1の防音ユニットは、実施例1の防音ユニットの場合と同じように、1600Hz付近の音波を防音できることが分かった。
図17Aおよび図17Bに示す防音ユニットについて、図8Aおよび図8Bに示す防音ユニットの場合と同じように、電波の透過性および音波の吸収性を検証した。
図18Aに示すように、実施例2の防音ユニットにおいても、実施例1の防音ユニットの場合と同じように、7GHz付近において共鳴が発生し、電波の透過率のピーク、および、反射率のボトムが同時に発現した。
図18Bに示すように、実施例2の防音ユニットにおいては、2500Hz付近において共鳴が発生し、音波の吸収率のピークが発現した。つまり、実施例2の防音ユニットは、2500Hz付近の音波を防音できることが分かった。
12 主面
14 他面
16、16’ 開口部
18 第1板部
20 延在部
22 第2板部
24 空間
26 第2貫通穴
28 底面
30 防音構造体
32 音響管
34 スピーカ
36 マイクロフォン
Claims (13)
- 主面と、
前記主面以外の他面とを有し、
前記主面には、厚み方向に貫通する開口部が形成され、前記開口部を含む、前記主面の少なくとも一部は金属により構成され、
前記他面の少なくとも一部は非金属により構成され、
前記主面と前記他面とによって空間が形成され、
前記開口部は、前記開口部の縁の上の任意の2点を結んだ線分が前記開口部以外の前記主面上に存在する前記任意の2点が存在するような形状に形成されている防音ユニット。 - 前記主面は、第1貫通穴が形成された第1板部と、前記第1板部から前記第1貫通穴の中央部に向かって延びる延在部と、前記延在部の先端側に設けられ、前記第1貫通穴の中央部に配置された第2板部とが一体に構成されたものである請求項1に記載の防音ユニット。
- 前記開口部の形状はC字型である請求項1または2に記載の防音ユニット。
- 前記他面の少なくとも一つの面に第2貫通穴が形成されている請求項1ないし3のいずれか一項に記載の防音ユニット。
- 前記他面の少なくとも一つの面が非金属により構成されている請求項1ないし4のいずれか一項に記載の防音ユニット。
- 前記他面の少なくとも一つの面が、前記主面と同じ構成である請求項1ないし5のいずれか一項に記載の防音ユニット。
- 前記他面の少なくとも一つの面の開口部は、前記他面の少なくとも一つの面の開口部の中心点を軸として前記主面の開口部と同じ向き、または180度反対の向きに配置されている請求項6に記載の防音ユニット。
- 前記他面の少なくとも一つの面は、前記主面と対向する面を含む請求項1ないし7のいずれか一項に記載の防音ユニット。
- 前記他面は、上面のない箱型のものであり、
前記主面は、前記他面の上面として前記他面の上に配置されている請求項1ないし8のいずれか一項に記載の防音ユニット。 - 前記他面は、前記主面と同じ構成の上面を有する箱型のものであり、
前記主面は、前記他面の上面の上に配置されている請求項1ないし8のいずれか一項に記載の防音ユニット。 - 請求項1ないし10のいずれか一項に記載の防音ユニットを複数並べることにより構成される防音構造体。
- 前記複数の防音ユニットのうち、隣り合う2つの防音ユニットの前記開口部は、前記開口部の中心点を軸として90度回転された向きに配置されている請求項11に記載の防音構造体。
- 前記複数の防音ユニットの前記開口部は、それぞれ、前記開口部の中心点を軸としてランダムな角度で回転された向きに配置されている請求項11に記載の防音構造体。
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