JP6678137B2 - 吸音パネル - Google Patents
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Description
図1〜図5を参照して第1実施形態の吸音パネル1について説明する。
正面多孔板11と背面板13とが対向する方向を対向方向Zとする。図2に示すように、対向方向Zに直交する1方向(1つの方向)(面内方向)であって、第1仕切部30(下記)が延びる方向を、第1方向Xとする。対向方向Zに直交し第1方向Xに直交する方向を第2方向Yとする。第2方向Yにおける一方側(図2における例えば下側)を第2方向一方側Y1とし、その逆側(図2における例えば上側)を第2方向他方側Y2とする。
f=A×1/(H×L×W)^0.5 (1)
ここで、H、L、Wは、小空間S40の高さ、長さ、幅(小空間幅Wa)である。Aは定数である。なお、「^0.5」は0.5乗(ルート)を表す。式(1)のように、共鳴周波数は長さのルートに反比例する。すべての小空間S40での共鳴周波数の平均値fに対する、小空間S40での共鳴周波数のずれが、約10%以内、すなわち、約0.9×f以上、約1.1×f以下であればよいので、次の式(2)のように表せる。
0.9×f < A×1/(H×L×W)^0.5 < 1.1×f (2)
式(2)を変形すると次の式(3)が得られる。
(A^2)/(L×W×1.21×f^2) < H < (A^2)/(L×W×0.81×f^2) (3)
この式(3)から、小空間幅Waの範囲が、Wa’×0.81からWa’×1.21であればよいことが分かる(なお、HおよびLは一定とする)。したがって、1/3オクターブ帯域での騒音低減効果を考えた場合、すべての小空間S40の小空間幅Waの平均値(Wa’)に対する、1つの小空間S40の小空間幅Waのずれの大きさは、平均値(Wa’)の1/5以下であることが好ましい。
図1に示す吸音パネル1は、次のように音を低減する。音は、正面多孔板11の貫通孔を介して、箱状体10の内部に入ろうとする。すると、背後空間S10の空気が空気ばねとして作用することで、正面多孔板11の貫通孔を空気が出入りする。すると、正面多孔板11の貫通孔の内壁と空気との間で摩擦が発生し、音のエネルギーが損失する。ここで、仮に仕切部20が設けられなければ、音波の周波数によっては、背後空間S10に平面波として音波が入射できない場合がある。この場合、背後空間S10で、空気の圧力が高い部分から低い部分に空気が移動し、空気ばねの作用が減る、またはなくなる。そこで、本実施形態では、仕切部20を設けた。すると、各小空間S40に平面波として音波が入射できる。よって、背後空間S10の(各小空間S40の)空気が空気ばねとして作用できる。その結果、音のエネルギーを損失させることができる。
仕切部20が設けられた場合に、仮に連通孔31が設けられなければ、小空間S40で面内方向(対向方向Zに直交する方向)の音響共鳴が生じる場合がある。この場合、図3に示すように、小空間S40で、音圧の高い部分(高音圧部)と音圧の低い部分(低音圧部)とが生じる。さらに詳しくは、小空間S40の第1方向Xにおける中央部から端部に近づくほど、音圧が高くなる(図3の音圧P1を参照)。以下では、連通孔31が設けられないと仮定した場合の高音圧部、低音圧部、および音圧差を、単に、高音圧部、低音圧部、および音圧差という。
図2に示すように、一方側小空間S41に対する他方側小空間S42の、第1方向Xにおけるずれの量を小空間ずれ量Wbとする。小空間ずれ量Wbは、一方側仕切部41に対する、この一方側仕切部41に最も近い他方側仕切部42の、第1方向Xにおけるずれの量である。小空間ずれ量Wbは、高音圧部と低音圧部とが第1仕切部30を介して隣接する範囲が、できるだけ広くなるように設定されることが好ましい。小空間ずれ量Wbは、下記[a1]〜[a3]の少なくともいずれかのように設定される。
連通孔31の位置は、一方側小空間S41と他方側小空間S42との音圧差ができるだけ大きい位置であることが好ましい。連通孔31の位置は、小空間S40の第1方向Xにおける端に近いほど好ましい。連通孔31の位置は、小空間S40の第1方向Xにおける中央に近いほど好ましい。連通孔31の位置は、下記[b1]〜[b5]の少なくともいずれかのように設定される。
図2に示す連通孔31の開口率が小さすぎると、音圧平均化の効果が低くなる結果、吸音パネル1での透過損失の大きさが小さくなる。一方、連通孔31の開口率が大きすぎると、仕切部20により吸音性能を向上させる効果(小空間S40に平面波として音波を入射させることで吸音性能を向上させる効果)が小さくなり、仕切部20が設けられない状態に近づく。そこで、一方側小空間S41と他方側小空間S42とが第1仕切部30を介して隣接する部分における、第1仕切部30の連通孔31の開口率は、次のように設定されることが好ましい。開口率の下限は、1%であり、好ましくは3%である。開口率の上限は、30%であり、好ましくは10%である。開口率は、1%以上30%以下である。好ましくは、開口率は、3%以上10%以下である。開口率は、例えば5%などである。なお、第1仕切部30には、一方側小空間S41と他方側小空間S42とが第1仕切部30を介して隣接しない部分、例えば、他の空間S50と小空間S40とが第1仕切部30を介して隣接する部分がある。この部分では、上記の開口率の条件が満たされる必要はなく、連通孔31が形成される必要はない。
複数の列空間S30の第2方向Yにおける幅は、互いに同じである。他方側列空間S32の第2方向Yにおける幅は、一方側列空間S31の第2方向Yにおける幅と同じである。この「同じ」には、複数の列空間S30で第2方向Yにおける幅が互いに完全に一致する場合だけでなく、複数の列空間S30で第2方向Yにおける幅がわずかに相違する場合も含まれる。吸音パネル1のすべての列空間S30の第2方向Yにおける幅の平均値に対する、1つの列空間S30の第2方向Yにおける幅のずれの大きさは、例えば次の大きさであることが好ましい。幅の平均値が6mmを超え30mm以下の場合、幅のずれの大きさが±1mm以下であることが好ましい。幅の平均値が30mmを超え120mm以下の場合、幅のずれの大きさが±1.5mm以下であることが好ましい。幅の平均値が120mmを超え400mm以下の場合、幅のずれの大きさが±2.5mm以下であることが好ましい。幅の平均値が400mmを超え1000mm以下の場合、幅のずれの大きさが±4mm以下であることが好ましい。幅の平均値が1000mmを超え2000mm以下の場合、幅のずれの大きさが±6mm以下であることが好ましい。幅の平均値が2000mmを超え4000mm以下の場合、幅のずれの大きさが±8mm以下であることが好ましい。なお、幅の平均値(吸音パネル1のすべての列空間S30の第2方向Yにおける幅の平均値)は4000mmを超えてもよい。
本実施形態の吸音パネル1、図13に示す比較例1の吸音パネル、および比較例2の吸音パネル(図示なし)それぞれについて透過損失を測定し、比較した。図2に示す本実施形態の吸音パネル1に対する、図13に示す比較例1の相違点は次の通りである。比較例1では、小空間S840は、上記「互い違い構造」ではなく、格子状構造である。比較例1では、図2に示す小空間ずれ量Wbが0である。図13に示す比較例1では、第1仕切部830に複数の連通孔831が形成される。なお、図13では、複数の連通孔831の一部にのみ符号を付した。比較例1に対する比較例2の相違点は、第1仕切部830に連通孔831が形成されない点である。図5に、1/3オクターブ中心周波数と、透過損失と、の関係を表すグラフを示す。本実施形態の透過損失は、比較例1、2の透過損失に比べ、630[Hz]以上の周波数帯域で約2〜約3[dB]大きくなった。比較例1と比較例2とを比較すると、図13に示す小空間S840が格子状構造であれば、第1仕切部830に連通孔831が形成されてもされなくても、透過損失がほとんど変わらないことが分かった。
図1に示す吸音パネル1による効果は次の通りである。吸音パネル1は、箱状の箱状体10と、箱状体10の内部に配置される仕切部20と、を備える。箱状体10は、多数の貫通孔が形成された正面多孔板11と、背面板13と、を備える。背面板13は、正面多孔板11との間に背後空間S10を形成するように、正面多孔板11に対向して配置される。正面多孔板11と背面板13とが対向する方向を対向方向Zとする。図2に示すように、対向方向Zに直交する1方向を第1方向Xとする。対向方向Zに直交し第1方向Xに直交する方向を第2方向Yとする。仕切部20は、第1仕切部30と、第2仕切部40と、を備える。第1仕切部30は、対向方向Zおよび第1方向Xに延びる。第1仕切部30は、背後空間S10を複数の列空間S30に分けるように、かつ、複数の列空間S30が第2方向Yに並ぶように、背後空間S10を仕切る。第2仕切部40は、対向方向Zおよび第2方向Yに延びる。第2仕切部40は、列空間S30を複数の小空間S40に分けるように、かつ、複数の小空間S40それぞれが対向方向Zから見て長方形になるように、列空間S30を仕切る。
[構成1−2]第1仕切部30を介して隣接する2つの小空間S40を、一方側小空間S41および他方側小空間S42とする。このとき、他方側小空間S42は、一方側小空間S41に対して、第1方向Xにずれた位置に配置される。
[構成1−3]第1仕切部30は、一方側小空間S41と他方側小空間S42とを連通する連通孔31を備える。
[構成2]一方側小空間S41に対する他方側小空間S42の、第1方向Xにおけるずれの量を小空間ずれ量Wbとする。小空間ずれ量Wbは、小空間幅Waの1/4以上、1/2以下である。
[構成3]小空間ずれ量Wbは、小空間幅Waの1/2である。
[構成4]一方側小空間S41の内部の範囲であって、一方側小空間S41の第1方向Xにおける端から、小空間幅Waの1/4の幅の範囲を第1範囲A1とする。他方側小空間S42の第1方向X中央部の範囲であって、小空間幅Waの1/2の幅の範囲を第2範囲A2とする。このとき、連通孔31は、第1範囲A1と第2範囲A2とが第1仕切部30を介して隣接する範囲に配置される。
[構成5]一方側小空間S41の内部の範囲であって、一方側小空間S41の第1方向Xにおける端から、小空間幅Waの1/8の幅の範囲を第3範囲A3とする。このとき、連通孔31は、第2範囲A2と第3範囲A3とが第1仕切部30を介して隣接する範囲に配置される。
[構成6]他方側小空間S42の第1方向X中央部の範囲であって、小空間幅Waの1/4の幅の範囲を第4範囲A4とする。このとき、連通孔31は、第1範囲A1と第4範囲A4とが第1仕切部30を介して隣接する範囲に配置される。
[構成7]一方側小空間S41と他方側小空間S42とが第1仕切部30を介して隣接する部分における第1仕切部30の連通孔31の開口率は、1%以上30%以下である。
[構成8]上記の開口率は、3%以上10%以下である。
[構成9]第1仕切部30を介して隣接する2つの列空間S30を、一方側列空間S31および他方側列空間S32とする。他方側列空間S32の第2方向Yにおける幅は、一方側列空間S31の第2方向Yにおける幅と同じである。
図6を参照して、第2実施形態の吸音パネル201について、第1実施形態との相違点を説明する。なお、第2実施形態の吸音パネル201のうち、第1実施形態との共通点については、第1実施形態と同一の符号を付し、説明を省略した(共通点の説明を省略する点については他の実施形態の説明も同様)。第1実施形態に対する第2実施形態の相違点は、小空間ずれ量Wb、および連通孔31の配置などである。
図7を参照して、第3実施形態の吸音パネル301について、第1実施形態との相違点を説明する。なお、図7では、第1実施形態との共通点の一部(小空間幅Wa、小空間ずれ量Wb、第1範囲A1〜第4範囲A4など)の符号を省略した。第1仕切部30の数は、第1実施形態(図2参照)では1であったが、第3実施形態では2である。列空間S30の数は、第1実施形態では2であったが、第3実施形態では3である。複数の列空間S30のうち、1つの列(最も第2方向他方側Y2の列を除く)を一方側列空間S31(図2参照)とする。このとき、この一方側列空間S31に第1仕切部30を介して隣接し、この一方側列空間S31よりも第2方向他方側Y2に配置される列空間S30が、他方側列空間S32(図2参照)である。図7では、一方側列空間S31および他方側列空間S32の符号を省略した(一方側仕切部41、他方側仕切部42、一方側小空間S41、および他方側小空間S42も同様)(第4〜第6実施形態も同様)。なお、小空間S40とS50とを連通する孔333が、第1仕切部30に形成されてもよい。
図8を参照して、第4実施形態の吸音パネル401について、第1実施形態(図2参照)との相違点を説明する。箱状体10の長手方向は、第1実施形態では第1方向Xであったが、第4実施形態では第2方向Yである。小空間S40の長手方向は、第1実施形態では第1方向Xであったが、第4実施形態では第2方向Yである。第1仕切部30の数は、第1実施形態では1であったが、第4実施形態では3である。列空間S30の数は、第1実施形態では2であったが、第4実施形態では4である。なお、第3実施形態と同様に孔333が第1仕切部30に形成されてもよい。
図9を参照して、第5実施形態の吸音パネル501について、第3実施形態(図7参照)との相違点を説明する。列空間S30の第2方向Yにおける幅は、第3実施形態では互いに同じであったが、第5実施形態では互いに異なる(不揃いである)。
図10を参照して、第6実施形態の吸音パネル601について、第4実施形態(図8参照)との相違点を説明する。列空間S30の第2方向Yにおける幅は、第4実施形態では互いに同じであったが、第5実施形態では互いに異なる(不揃いである)。列空間S30の数は、第4実施形態では4であったが、第6実施形態では3である。
図11および図12を参照して、第7実施形態の吸音パネル701について、第1実施形態との相違点を説明する。図1に示す第1実施形態の吸音パネル1を1層構造としたとき、図11に示す第7実施形態の吸音パネル701は2層構造である。吸音パネル701は、第1実施形態の吸音パネル1を対向方向Zに重ねたような構造を有する。吸音パネル701は、手前側構造701aと、奥側構造701bと、を備える。手前側構造701aおよび奥側構造701bそれぞれは、第1実施形態の吸音パネル1とほぼ同様に構成される。ただし、手前側構造701aは、背面板13(図4参照)を備えない。手前側構造701aでは、図4に示す吸音パネル1において背面板13が配置される位置に、図12に示す奥側構造701bの正面多孔板711が配置される。奥側構造701bの仕切部20の配置(構造)は、手前側構造701aの仕切部20の配置と同じである。対向方向Zから見たとき、手前側構造701aの仕切部20と奥側構造701bの仕切部20とが重なる(一致する)。なお、奥側構造701bの仕切部20の一部または全部の配置は、手前側構造701aの仕切部20の配置と異なってもよい。
互いに異なる実施形態の構成要素どうしが組み合わされてもよい。各構成要素の、数、配置、および形状などは変形されてもよい。上記の「一方側」を「他方側」に、「他方側」を「一方側」に読み替えてもよい。
11 正面多孔板
13 背面板
20 仕切部
30 第1仕切部
31 連通孔
40 第2仕切部
A1 第1範囲
A2 第2範囲
A3 第3範囲
A4 第4範囲
S10 背後空間
S30 列空間
S31 一方側列空間
S32 他方側列空間
S40 小空間
S41 一方側小空間
S42 他方側小空間
Wa 小空間幅
Wb 小空間ずれ量
X 第1方向
Y 第2方向
Z 対向方向
Claims (9)
- 箱状の箱状体と、
前記箱状体の内部に配置される仕切部と、
を備え、
前記箱状体は、
多数の貫通孔が形成された正面多孔板と、
前記正面多孔板との間に背後空間を形成するように前記正面多孔板に対向して配置される背面板と、
を備え、
前記正面多孔板と前記背面板とが対向する方向を対向方向、対向方向に直交する1方向を第1方向、対向方向に直交し第1方向に直交する方向を第2方向としたとき、
前記仕切部は、
対向方向および第1方向に延び、前記背後空間を複数の列空間に分けるように、かつ、複数の前記列空間が第2方向に並ぶように、前記背後空間を仕切る第1仕切部と、
対向方向および第2方向に延び、前記列空間を複数の小空間に分けるように、かつ、複数の前記小空間それぞれが対向方向から見て長方形になるように、かつ、前記小空間の第1方向幅である小空間幅が複数の前記小空間で互いに同じになるように、前記列空間を仕切る第2仕切部と、
を備え、
前記第1仕切部を介して隣接する2つの前記小空間を、一方側小空間および他方側小空間としたとき、
前記他方側小空間は、前記一方側小空間に対して、第1方向にずれた位置に配置され、
前記第1仕切部は、前記一方側小空間と前記他方側小空間とを連通する連通孔を備える、
吸音パネル。 - 請求項1に記載の吸音パネルであって、
前記一方側小空間に対する前記他方側小空間の、第1方向におけるずれの量を小空間ずれ量としたとき、
前記小空間ずれ量は、前記小空間幅の1/4以上、1/2以下である、
吸音パネル。 - 請求項2に記載の吸音パネルであって、
前記小空間ずれ量は、前記小空間幅の1/2である、
吸音パネル。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の吸音パネルであって、
前記一方側小空間の内部の範囲であって、前記一方側小空間の第1方向における端から、前記小空間幅の1/4の幅の範囲を第1範囲とし、
前記他方側小空間の第1方向中央部の範囲であって、前記小空間幅の1/2の幅の範囲を第2範囲としたとき、
前記連通孔は、前記第1範囲と前記第2範囲とが前記第1仕切部を介して隣接する範囲に配置される、
吸音パネル。 - 請求項4に記載の吸音パネルであって、
前記一方側小空間の内部の範囲であって、前記一方側小空間の第1方向における端から、前記小空間幅の1/8の幅の範囲を第3範囲としたとき、
前記連通孔は、前記第2範囲と前記第3範囲とが前記第1仕切部を介して隣接する範囲に配置される、
吸音パネル。 - 請求項4または5に記載の吸音パネルであって、
前記他方側小空間の第1方向中央部の範囲であって、前記小空間幅の1/4の幅の範囲を第4範囲としたとき、
前記連通孔は、前記第1範囲と前記第4範囲とが前記第1仕切部を介して隣接する範囲に配置される、
吸音パネル。 - 請求項1〜6のいずれか1項に記載の吸音パネルであって、
前記一方側小空間と前記他方側小空間とが前記第1仕切部を介して隣接する部分における前記第1仕切部の前記連通孔の開口率は、1%以上30%以下である、
吸音パネル。 - 請求項7に記載の吸音パネルであって、
前記開口率は、3%以上10%以下である、
吸音パネル。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の吸音パネルであって、
前記第1仕切部を介して隣接する2つの前記列空間を、一方側列空間および他方側列空間としたとき、
前記他方側列空間の第2方向幅は、前記一方側列空間の第2方向幅と同じである、
吸音パネル。
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