KR101452662B1 - 음향 구조체 - Google Patents

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요시카즈 혼지
준이치 후지모리
마코토 쿠리하라
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야마하 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 따르면 음향 공간 내에서 고주파 대역의 음파가 발생하는 경우에도, 그 공간 내에 있어서의 음향 장해의 발생을 확실하게 방지한다.
복수의 공동(72)을 형성하는 벽 부재(58, 59, 60 내지 71)와, 상기 복수의 공동(72)을 각각 외부 공간에 연통하도록, 상기 벽 부재에 설치된, 복수의 개구부(73)와, 상기 복수의 공동(72) 중 적어도 1개의 공동(72-4) 내에 충전된 흡음 소재(80)를 구비한다. 흡음 소재(80)는 상기 적어도 1개의 공동(72-4)에 대응하는 개구부(73-4)로부터 외부 공간에 노출되어 있다. 상기 흡음 소재(80)가 충전되는 상기 적어도 1개의 공동(72-4)에 대응하는 개구부(73-4)의 면적은, 상기 흡음 소재(80)가 충전되지 않는 공동(72-1)에 대응하는 개구부(73-1)의 면적보다도 크다.

Description

음향 구조체{ACOUSTIC STRUCTURE}
본 발명은 음향 공간에 있어서의 음향 장해를 방지하는 기술에 관한 것이다.
홀이나 극장 등의 벽으로 둘러싸인 음향 공간에서는, 평행 대면하는 벽면 사이에서 소리가 반복하여 반사함으로써 부밍이나 플래터 에코 등의 음향 장해가 발생한다. 도 10은 이러한 종류의 음향 장해의 방지에 적합한 종래의 음향 구조체(50)를 도시하는 정면도이다. 이 음향 구조체(50)는 각각이 다른 길이를 가진 복수의 각통 형상의 파이프(51-j)(j=1 내지 7)를 전체적으로 평면을 이루도록 병렬 배치한 것이다. 각 파이프(51-j)(j=1 내지 7)는 강성률이 높은 재질의 반사성 재료를 포함하여 이루어진다. 또한, 각 파이프(51-j)(j=1 내지 7)는 동일한 방향을 향한 개구부(52-j)(j=1 내지 7)를 각각 갖고 있다. 이 음향 구조체(50)는 각 파이프(51-j)(j=1 내지 7)의 개구부(52-j)(j=1 내지 7)를 음향 공간의 중앙을 향한 상태로, 음향 공간의 내벽이나 천장 등에 설치된다.
이와 같은 구성에 있어서, 음향 구조체(50)의 각 파이프(51-j)(j=1 내지 7)는 음향 공간으로부터 각각의 개구부(52-j)(j=1 내지 7)에 입사되는 음파 중 특정한 공명 주파수의 음파에 공명한다. 이 공명에 수반하여, 파이프(51-j)(j=1 내지 7) 내의 공동으로부터 개구부(52-j)(j=1 내지 7)를 통하여 음향 공간에 방사되는 음파가 각 파이프(51-j)(j=1 내지 7)의 각 개구부(52-j)(j=1 내지 7)의 근방에 있어서 흡음 효과와 산란 효과를 발생시킨다. 이 결과, 음향 공간으로부터 파이프(51-j)(j=1 내지 7)를 향하여 전반되는 음파가 파이프(51-j)(j=1 내지 7)에 있어서 흩어져, 부밍이나 플래터 에코 등의 음향 장해의 발생이 방지된다. 또한, 이러한 종류의 음향 구조체(50)는 예를 들어 특허문헌 1에 개시되어 있다.
이러한 종류의 음향 구조체(50)에 있어서, 흡음 효과 및 산란 효과는, 각각의 파이프(51-j)(j=1 내지 7)의 구조에 의해 정해지는 공명 주파수에 있어서 발생한다. 여기서, 각 파이프(51-j)(j=1 내지 7)는 기본 모드 이외에 고차의 공명 모드를 갖고 있다. 따라서, 각 파이프(51-j)(j=1 내지 7)를 기본 모드에서 공명시킬 뿐만 아니라, 고차의 모드에서 공명시킴으로써, 넓은 대역에 걸쳐서 흡음 효과와 산란 효과를 얻는 것이 가능하다.
그러나, 실제로는, 음향 구조체(50)의 파이프(51-j)에서는, 고주파 대역, 특히, 2 ㎑ 내지 4 ㎑의 주파수 대역의 음파가 개구부(52-j)에 입사됐을 경우에 발생하는 흡음 효과 및 산란 효과는 저주파 대역의 음파가 개구부(52-j)에 입사됐을 경우에 발생하는 흡음 효과 및 산란 효과에 비교하면 작다. 이로 인해, 음향 공간 내에서 고주파 대역의 음파가 발생한 경우, 그 음파의 음향 에너지를 파이프(51-j)에 의해 충분히 흐트러뜨릴 수 없었다.
일본 특허 공개 제2002-30744호 공보 일본 특허 공개 제2010-84509호 공보
본 발명은 상술한 점에 감안하여 이루어진 것으로, 음향 공간 내에서 고주파 대역의 음파가 발생한 경우에도, 그 공간 내에 있어서의 음향 장해의 발생을 확실하게 방지할 수 있도록 한 음향 구조체를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 제1 관점을 따르는 음향 구조체는, 내부에 공동이 형성되고 상기 공동을 포위하는 벽 부재에 개구부가 설치된 음향 구조체로서, 상기 판의 상기 공동을 향하고 있지 않은 측의 면에 있어서의 상기 개구부의 근방과 상기 개구부를 제외한 영역에 흡음 소재를 부착한 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 흡음 효과 및 산란 효과가 발생하기 어려운 고주파 대역의 음파가 입사됐을 경우, 그 음파의 음향 에너지가 흡음 소재에 의해 상실된다. 따라서, 음향 공간 내에서 고주파 대역의 음파가 발생하는 경우에도, 그 공간 내에 있어서의 음향 장해의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명의 제2 관점을 따르는 음향 구조체는, 복수의 공동을 형성하는 벽 부재와, 상기 복수의 공동을 각각 외부 공간에 연통하도록, 상기 벽 부재에 설치된, 복수의 개구부와, 상기 복수의 공동 중 적어도 1개의 공동 내에 충전된 흡음 소재를 구비하고, 상기 흡음 소재는, 상기 적어도 1개의 공동에 대응하는 개구부로부터 외부 공간에 노출되어 있는 것을 특징으로 하는 음향 구조체를 제공한다. 이 경우에도, 흡음 효과 및 산란 효과가 발생하기 어려운 고주파 대역의 음파가 입사됐을 경우, 그 음파의 음향 에너지가 흡음 소재에 의해 상실되게 되어, 음향 공간 내에서 고주파 대역의 음파가 발생하는 경우에도, 그 공간 내에 있어서의 음향 장해의 발생을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 제2 관점을 따르는 음향 구조체에 의하면, 해당 음향 구조체 자체의 두께를 균일하게 할 수 있고, 또한, 흡음 소재가 벽 부재로부터 떨어져 나가 흡음 효과 및 산란 효과를 발생시킬 수 없게 된다고 하는 문제의 발생도 방지할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태인 음향 구조체를 도시하는 좌측면도, 정면도 및 우측면도이다.
도 2는, 동 음향 구조체의 공동의 종단면도이다.
도 3은, 동 음향 구조체에 의한 흡음 효과와 산란 효과의 발생의 원리를 도시하는 도면이다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시 형태인 음향 구조체를 도시하는 좌측면도, 정면도 및 우측면도이다.
도 5는, 본 발명의 제3 실시 형태인 음향 구조체를 도시하는 좌측면도, 정면도 및 우측면도이다.
도 6은, 본 발명의 제4 실시 형태인 음향 구조체를 도시하는 정면도 및 단면도이다.
도 7은, 본 발명의 다른 실시 형태인 음향 구조체의 개구부의 형상을 도시하는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 다른 실시 형태인 음향 구조체를 도시하는 정면도이다.
도 9는, 본 발명의 다른 실시 형태인 조음 패널 기능을 구비한 도어의 정면도 및 단면도이다.
도 10은, 종래의 음향 구조체를 도시하는 정면도이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다.
<제1 실시 형태>
도 1의 (A)는 본 발명의 제1 실시 형태인 음향 구조체(10)를 도시하는 좌측면도이다. 도 1의 (B)는 음향 구조체(10)를 도시하는 정면도이다. 도 1의 (C)는 음향 구조체(10)를 도시하는 우측면도이다. 이 음향 구조체(10)에서는, 간격을 두고 대향하는 2장의 판(벽 부재)(18 및 19) 사이에 판(벽 부재)(11-n(n=1 내지 7), 20, 및 23)이 개재되어 있다. 판(벽 부재)(18, 19, 11-n(n=1 내지 7), 20, 및 23)은 스틸재 등의 강체를 포함하여 이루어진다. 판(벽 부재)(11-n(n=1 내지 7), 20, 및 23)은 판(18)과 판(19) 사이의 공간을, 좌우 방향으로 연장되는 공동(22-i)(i=1 내지 6)으로 구획하고 있고, 판(20 및 23)은 공동(22-i)(i=1 내지 6)에 있어서의 좌우의 단부를 막고 있다. 이하, 「벽 부재」(18, 19, (11-n)(n=1 내지 7), 20, 및 23)를 간단히 「판」이라고 한다.
이 음향 구조체(10)의 판(18)에는 개구부(21-i)(i=1 내지 6)가 설치되어 있다. 판(18)의 개구부(21-i)(i=1 내지 6)에 있어서의 각 개구부(21-i)는, 판(18, 19, 11-i, 11-(i+1), 20, 및 21)에 의해 포위되어 있는 공동(22-i)을, 음향 구조체(10)가 설치되는 실공간인 음향 공간과 연통시키는 역할을 하는 것이다. 또한, 판(18)에 있어서의 공동(22-i)(i=1 내지 6)을 향하고 있지 않은 측의 면(즉, 외측면, 음파가 입사하는 측의 면: 이하, 반사면(ref)이라고 함)의 임의의 개소에는 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)가 부착되어 있다. 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)의 역할에 대해서는, 후술한다.
음향 구조체(10)는 개구부(21-i)(i=1 내지 6)를 갖는 판(18)을 음향 공간의 중앙을 향한 상태에서, 음향 공간의 내벽이나 천장에 설치된다. 음향 구조체(10)는 판(18)을 음향 공간의 중앙을 향한 상태로 설치되면, 흡음 효과 및 산란 효과를 발생시켜, 음향 공간으로부터 음향 구조체(10)를 향하여 전반되는 음파의 음향 에너지를 판(18)에 있어서 흩어지게 한다. 음향 구조체(10)에 의한 흡음 효과 및 산란 효과의 발생의 원리는 다음에 설명하는 대로이다.
도 2의 단면도에 도시한 바와 같이, 음향 구조체(10)에 있어서의 1개의 개구부(21-i)의 안쪽의 공동(22-i)에는, 개구부(21-i)를 개구 단부로 하고 공동(22-i)의 좌측 단부를 폐구 단부로 하는 음향관(CLP-a)과, 개구부(21-i)를 개구 단부로 하고 공동(22-i)의 우측 단부를 폐구 단부으로 하는 음향관(CLP-b)이 형성되어 있다고 간주할 수 있다. 음향 공간으로부터 개구부(21-i)를 통하여 공동(22-i) 내에 음파가 입사되면, 공동(22-i) 내에서는, 음향관(CLP-a)의 개구 단부(개구부(21-i))로부터 폐구 단부(공동(22-i)의 좌측 단부)를 향하는 진행파와, 음향관(CLP-b)의 개구 단부(개구부(21-i))로부터 폐구 단부(공동(22-i)의 우측 단부)를 향하는 진행파가 발생한다. 그리고, 전자의 진행파는, 음향관(CLP-a)의 폐구 단부에 있어서 반사되어, 그 반사파가 개구부(21-i)에 복귀한다. 또한, 후자의 진행파는, 음향관(CLP-b)의 폐구 단부에 있어서 반사되어, 그 반사파가 개구부(21-i)에 복귀한다.
그리고, 음향관(CLP-a)에서는, 하기 식 (1)에 나타내는 공명 주파수 fan(n=1, 2, …)에 있어서 공명이 발생하며, 음향관(CLP-a) 내에서 진행파와 반사파를 합성한 음파는, 음향관(CLP-a)의 폐구 단부에 입자 속도의 절을 갖고, 개구 단부에 입자 속도의 복을 갖는 정재파가 된다. 또한, 음향관(CLP-b)에서는, 하기 식 (2)에 나타내는 공명 주파수 fbn(n=1, 2, …)에 있어서 공명이 발생하며, 음향관(CLP-b) 내에서 진행파와 반사파를 합성한 음파는, 음향관(CLP-b)의 폐구 단부에 입자 속도의 절을 갖고, 개구 단부에 입자 속도의 복을 갖는 정재파가 된다. 또한, 하기 식 (1) 및 (2)에 있어서, 도면 부호 (La)는 음향관(CLP-a)의 연장 방향의 길이(공동(22-i)의 좌측 단부로부터 개구부(21-i)까지의 길이), 도면 부호 (Lb)는 음향관(CLP-b)의 연장 방향의 길이(공동(22-i)의 우측 단부로부터 개구부(21-i)까지의 길이), 도면 부호 (c)는 음파의 전반 속도, n은 1 이상의 정수이다.
fan=(2n-1)·(c/(4·La))(n=1, 2…)…(1)
fbn=(2n-1)·(c/(4·Lb))(n=1, 2…)…(2)
여기서, 음향 공간으로부터 개구부(21-i) 및 반사면(ref)(판(18)의 공동(22-i)을 향하고 있지 않은 면)에 있어서의 개구부(21-i)의 근방에 입사되는 음파 중 공명 주파수 fan의 성분에 착안하면, 음향관(CLP-a)의 폐구 단부에 있어서 반사되어 개구부(21-i)로부터 음향 공간으로 방사되는 음파는, 음향 공간으로부터 개구부(21-i)에 입사되는 음파에 대하여 역상의 음파가 된다. 한편, 반사면(ref)에 있어서의 개구부(21-i)의 근방에서는, 음향 공간으로부터의 입사파가 위상 회전을 수반하는 일 없이 반사된다.
따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, 공명 주파수 fan(n=1, 2…)의 성분을 포함하는 음파가 개구부(21-i)를 통하여 공동(22-i)에 입사됐을 경우, 개구부(21-i)로부터 보아 입사 방향(도 3의 흡음 영역)에 대해서는, 음향관(CLP-a)으로부터 개구부(21-i)를 통하여 방사되는 음파와 반사면(ref)에 있어서의 개구부(21-i)의 근방의 각 점으로부터 반사되는 음파가 역상이 되고 서로의 위상이 서로 간섭하여, 흡음 효과가 발생한다. 또한, 개구부(21-i)로부터의 음파와 반사면(ref)으로부터의 반사파가 서로 인접하는 산란 영역에서는, 개구부(21-i)로부터의 음파와 반사면(ref)으로부터의 반사파의 위상이 불연속이 된다. 이러한 위상 차가 있는 파가 인접함으로써, 산란 영역 부근에서는, 위상의 불연속을 해소하고자 하는 기체 분자의 흐름이 발생한다. 이 결과, 산란 영역 부근에서는, 입사 방향에 대한 경면 반사 방향 이외의 방향으로의 음향 에너지의 흐름이 발생하여, 산란 효과가 발생한다. 마찬가지로, 공명 주파수 fbn(n=1, 2, …)의 성분을 포함하는 음파가 개구부(21-i)를 통하여 공동(22-i)에 입사됐을 경우, 개구부(21-i)에의 입사 방향에 경면 반사하는 방향(도 3의 흡음 영역)에 대해서는, 흡음 효과가 발생한다. 또한, 산란 영역 부근에서는, 산란 효과가 발생한다.
또한, 각각의 공명 주파수 fan 및 fbn의 근방의 주파수 대역에 있어서는, 공명 주파수 fan 또는 fbn으로부터 어긋나 있었다고 하더라도, 주파수가 어느 정도 가까와지면, 개구부(21-i)로부터 음향 공간에 방사되는 음파의 위상과 반사면(ref)으로부터 음향 공간에 방사되는 반사파의 위상이 역상에 가까운 관계가 된다. 이로 인해, 각각의 공명 주파수 fan 및 fbn의 근방의 주파수 대역에서는, 공명 주파수 fan 또는 fbn에 대한 주파수의 가까움에 따른 정도의 흡음 효과 및 산란 효과가 발생한다.
이상이, 흡음 효과 및 산란 효과의 원리의 상세이다. 상술한 바와 같이, 이 흡음 효과 및 산란 효과는, 고주파 대역의 음파에 대해서도 발생하는데, 그 효과의 크기는 저주파 대역의 것의 효과의 크기에 비하면 작다. 도 1에 있어서의 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)는 이러한 고주파 대역에 있어서의 흡음 효과와 산란 효과의 부족을 보충하는 역할을 한다. 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)는 공기에 대한 비음향 임피던스비 ζ의 절대값 |ζ|가 1 이하인 소재(예를 들어, 다공질 소재로 함)를 복수의 소편으로 하고, 반사면(ref)에 있어서의 이하의 2개의 조건 a.b.를 만족하는 위치에 부착한 것이다.
[조건a.] 판(18)의 반사면(ref)에 있어서의 개구부(21-i)(i=1 내지 6)의 근방의 영역을 제외한 영역 내에 있는 위치일 것. 보다 구체적으로는, 각 개구부(21-i)의 주위에 산란 영역을 발생시키도록(도 3 참조), 판(18)의 반사면(ref)에 있어서의 개구부(21-i)(i=1 내지 6) 및 그들의 근방을 포함하는 영역의 외측의 위치(둘러싸는 영역 내의 어느 위치)에 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)를 부착하는 것.
[조건b.] 복수의 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)를 각각 부착하는 각 위치는, 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7) 간에 충분한 거리를 두도록 분산되어 있는 것.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 흡음 효과와 산란 효과가 발생하기 어려운 고주파 대역의 음파가 개구부(21-i)(i=1 내지 6)와 반사면(ref)을 갖는 판(18)에 입사됐을 경우에는, 반사면(ref)에 부착된 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)에 그 음파가 흡수된다. 따라서, 저주파 대역으로부터 고주파 대역까지의 넓은 주파수 대역의 음파에 대해서, 부밍이나 플래터 에코 등의 음향 장해의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 반사면(ref)에 있어서의 개구부(21-i)(i=1 내지 6)의 근방의 영역을 제외한 영역에 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)가 부착되어 있다. 따라서, 반사면(ref)에 있어서의 개구부(21-i)(i=1 내지 6)의 근방의 영역으로부터의 입사파와 동 위상의 반사파의 방사가 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)에 의해 방해받는 일이 없다. 따라서, 반사면(ref)에 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)가 부착되어 있지 않은 경우와 동등한 흡음 효과 및 산란 효과를 발생시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)는 소편이 되고, 그들 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)가 각각의 사이에 충분한 거리를 두도록 분산하여 부착되어 있다. 반사면(ref)에 있어서의 각각의 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)의 주위의 각 점에서 반사된 음파는, 반사 후의 회절에 의해 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)에 입사되고, 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)에 흡수된다. 따라서, 흡음 소재(30-m)(m=1 내지 7)를 반사면(ref)에 있어서의 한 곳에 통합하여 부착했을 경우보다도 단위 면적당 흡음율을 높게 할 수 있다.
<제2 실시 형태>
도 4 (A)는 본 발명의 제2 실시 형태인 음향 구조체(10A)를 도시하는 좌측면도이다. 도 4 (B)는 음향 구조체(10A)를 도시하는 정면도이다. 도 4 (C)는 음향 구조체(10A)를 나타내는 우측면도이다. 도 4 (A), 도 4 (B), 및 도 4 (C)에 있어서, 음향 구조체(10A)(도 1 (A), 도 1 (B), 도 1 (C))와 같은 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 이 음향 구조체(10A)에서는, 판(18)의 반사면(ref) 상에 있어서의 판(11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)의 반대측에 상당하는 위치(판(11)의 측면에 대응하는 위치)에, 그들 판(11-2, 11-3, 11-4, 11-5, 11-6)과 평행한 띠 형상의 흡음 소재(32, 33, 34, 35, 36)가 부착되어 있다. 즉, 복수의 길이 형상의 흡음 소재(32 내지 36)가 개구부(21-1 내지 21-7)의 위치에 겹치지 않도록 소정 간격을 두고 배치되어 있다.
본 실시 형태에 의해도, 저주파 대역으로부터 고주파 대역까지의 넓은 주파수 대역의 음파에 대해서, 음향 공간 내에 있어서의 음향 장해의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
<제3 실시 형태>
도 5의 (A)는 본 발명의 제3 실시 형태인 음향 구조체(10B)를 나타내는 좌측면도이다. 도 5의 (B)는 음향 구조체(10B)를 도시하는 정면도이다. 도 5의 (C)는 음향 구조체(10B)를 나타내는 우측면도이다. 도 5의 (A), 도 5의 (B), 도 5의 (C)에 있어서, 음향 구조체(10B)(도 1의 (A), 도 1의 (B), 도 1의 (C))와 같은 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다. 이 음향 구조체(10B)에서는, 판(18)의 반사면(ref)에 있어서의 개구부(21-i)(i=1 내지 6)와 개구부(21-i)(i=1 내지 6)의 근방을 제외한 영역의 전체면에 걸쳐서 흡음 소재(38)가 부착되어 있다.
본 실시 형태에 의해도, 저주파 대역으로부터 고주파 대역까지의 넓은 주파수 대역의 음파에 대해서, 음향 공간 내에 있어서의 음향 장해의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
<제4 실시 형태>
도 6의 (A)는 본 발명의 제4 실시 형태인 음향 구조체(10C)를 도시하는 정면도이다. 도 6의 (B)는 도 6의 (A)의 B-B'선 단면도이다. 도 6의 (C)는 도 6의 (A)의 C-C'선 단면도이다. 상기 제1 내지 제3 실시 형태인 음향 구조체(10, 10A 및 10B)에서는, 판(18) 상에 흡음 소재가 부착되어 있었다. 이에 비해, 본 실시 형태인 음향 구조체(10C)에서는, 해당 음향 구조체(10C)의 외각을 이루는 6장의 판(58, 59, 60, 61, 62, 63)의 내부가 9개의 공동(72-k)(k=1 내지 9)으로 구획되어 있고, 9개의 공동(72-k)(k=1 내지 9) 중의 공동(72-4)에 흡음 소재(80)가 장전되며, 이 흡음 소재(80)가 판(58)의 개구부(73-4)로부터 외부의 음향 공간에 노출되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면 이 음향 구조체(10C)에서는, 상하 방향으로 대향하는 2장의 판(58 및 59) 사이에 판(60 내지 71)이 개재되어 있다. 판(60 내지 71) 중 판(60 및 61)은 각각의 사이에 판(58)의 좌우 방향의 폭과 같은 거리(D1)를 두고 좌우 방향으로 대향하고 있다. 판(62 및 63)은 각각의 사이에 판(58)의 전후 방향의 폭과 같은 거리(D2)를 두고 전후 방향으로 대향하고 있다. 판(62)과 판(63)의 사이에는, 판(64, 65, 66, 67, 68)이, 인접한 것끼리의 사이에 거리(D3)를 두고 배치되어 있다. 또한, 판(64)과 판(65) 사이에 있어서의 판(61)으로부터 거리(D4)만큼 이격된 위치에는 판(69)이 배치되어 있다. 판(66)과 판(67) 사이에 있어서의 판(61)으로부터 거리(D5)만큼 이격된 위치에는 판(70)이 배치되어 있다. 판(67)과 판(68) 사이에 있어서의 판(61)으로부터 거리(D6)만큼 이격된 위치에는 판(71)이 배치되어 있다.
이 음향 구조체(10C)의 판(58)에는 개구부(73-k)(k=1 내지 9)가 설치되어 있다. 이들 개구부(73-k)(k=1 내지 9) 중 개구부(73-1, 73-2, 73-3, 73-5, 73-6, 73-7, 73-8, 73-9)는, 판(62 및 64) 사이의 거리(D3)와 같은 세로 폭 및 가로 폭을 가진 정사각 형상을 이루고 있다. 개구부(73-4)는, 판(62 및 64) 사이의 거리(D3)와 같은 세로 폭 및 판(20 및 21) 사이의 거리(D1)와 같은 가로 폭을 가진 직사각 형상을 이루고 있다.
개구부(73-1)는, 판(58, 59, 60, 61, 62, 64)에 포위되어 있는 공동(72-1)을 외부의 음향 공간과 연통시키는 역할을 하고, 개구부(73-2)는, 판(58, 59, 60, 64, 65, 69)에 포위되어 있는 공동(72-2)을 외부의 음향 공간과 연통시키는 역할을 한다. 개구부(73-3)는, 판(58, 59, 61, 64, 65, 69)에 포위되어 있는 공동(72-3)을 외부의 음향 공간과 연통시키는 역할을 하고, 개구부(73-5)는, 판(58, 59, 60, 66, 67, 70)에 포위되어 있는 공동(72-5)을 외부의 음향 공간과 연통시키는 역할을 한다. 개구부(73-6)는, 판(58, 59, 61, 66, 67, 70)에 포위되어 있는 공동(72-6)을 외부의 음향 공간과 연통시키는 역할을 하고, 개구부(73-7)는, 판(58, 59, 60, 67, 68, 71)에 포위되어 있는 공동(72-7)을 외부의 음향 공간과 연통시키는 역할을 한다. 개구부(73-8)는, 판(58, 59, 61, 67, 68, 71)에 포위되어 있는 공동(72-8)을 외부의 음향 공간과 연통시키는 역할을 하고, 개구부(73-9)는, 판(58, 59, 60, 61, 63, 68)에 포위되어 있는 공동(72-9)을 외부의 음향 공간과 연통시키는 역할을 한다. 개구부(73-4)는, 판(58, 59, 60, 61, 65, 66)에 포위되어 있는 공동(72-4)을 외부의 음향 공간과 연통시키는 역할을 한다. 그리고, 이 개구부(73-4)의 안쪽의 공동(72-4)에는, 흡음 소재(80)가 장전되어 있고, 이 흡음 소재(80)는 개구부(73-4)를 통하여 음향 공간에 노출되어 있다. 또한, 이 흡음 소재(80)에 있어서의 개구부(73-4)로부터 노출된 부분은, 개구부(73-4)가 설치된 판(58)과 대략 편평하게 되어 있다(흡음 소재(80)의 노출면이 판(58)의 면과 대략 동일한 높이). 이상이, 음향 구조체(10C)의 구성의 상세이다.
이에 따르면, 흡음 소재(80)가 설치되어 있지 않은 개구부(73-1 내지 73-3, 73-5 내지 73-7)는, 도 3에 도시한 개구부(21-i)와 마찬가지로 흡음 영역을 형성하도록 작용한다. 즉, 개구부(73-4)로부터 노출된 흡음 소재(80)에 의한 작용에 의해, 상기 개구부(73-1 내지 73-3, 73-5 내지 73-7)의 주변에서의 흡음 영역이 만들어진다. 도시와 같이, 개구부(73-4)의 면적을, 다른 각 개구부(73-1 내지 73-3, 73-5 내지 73-7)의 면적보다도 크게 하면, 다른 복수의 개구부(73-1 내지 73-3, 73-5 내지 73-7)에 미치게 할 수 있는 흡음 영역을 넓게 취할 수 있다.
본 실시 형태에 의해서도, 저주파 대역으로부터 고주파 대역까지의 넓은 주파수 대역의 음파에 대해서, 음향 공간 내에 있어서의 음향 장해의 발생을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 이 음향 구조체(10C)에서는, 해당 음향 구조체(10C)의 판(58)에 흡음 소재가 부착되고 있지 않고, 그 9개의 공동(72-k)(k=1 내지 9) 중 일부의 공동(72-4) 내에 흡음 소재(80)가 장전되어 있다. 그리고, 이 흡음 소재(80)가 개구부(73-4)를 통하여 음향 공간에 노출되어 있다. 따라서, 이 음향 구조체(10C)에 의하면, 해당 음향 구조체(10C) 자체의 두께를 균일하게 할 수 있다. 또한, 흡음 소재가 판(58)으로부터 떨어져 나가 흡음 효과 및 산란 효과를 발생시킬 수 없게 된다고 하는 문제의 발생도 방지할 수 있다.
이상, 본 발명의 몇 가지 실시 형태에 대하여 설명했지만, 본 발명에는 그 밖에도 실시 형태(변형예)가 있을 수 있다. 예를 들어, 이하와 같다.
(1) 상기 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 음향 구조체(10, 10A, 10B)의 공동(22-i)의 수를 7개 이상으로 해도 되고, 5개 이하로 해도 된다. 또한, 각각의 공동(22-i)의 가로 폭을 바꾸어도 된다.
(2) 상기 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 흡음 소재((30-m)(m=1 내지 7), 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37)로서 다공질 소재 이외의 소재를 사용해도 된다.
(3) 상기 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 1개의 공동(22-i)이 5장 이하의판에 의해 포위되는 구성으로 해도 되고, 1개의 공동(22-i)이 7장 이상의 판에 의해 포위되는 구성으로 해도 된다.
(4) 상기 제3 실시 형태에서는, 공동(22-i)이 정사각 형상을 이루고 있고, 반사면(ref)에 있어서의 개구부(22-i)의 근방의 흡음 소재(38)가 부착되어 있지 않은 영역이 공간(22-i)보다도 한층 큰 정사각 형상을 이루고 있었다. 그러나, 공동(22-i)이나 그 근방의 흡음재(38)가 부착되어 있지 않은 영역을 정사각 이외의 형상(예를 들어, 진원이나 정사각형의 네 구석을 만곡시킨 형상)으로 해도 된다. 이 경우에 있어서, 도 7의 (A)나 도 7의 (B)에 도시한 바와 같이, 개구부(22-i)의 근방의 흡음 소재(38)가 부착되어 있지 않은 영역(AR)을, 해당 영역(AR)의 내주(IN) 상의 각 점으로부터 개구부(22-i)의 외주(OUT)까지의 최단 거리가 균일해지는 것으로 해도 된다. 또한, 개구부(22-i)의 외주(OUT)와 개구부(22-i)의 근방의 흡음 소재(38)가 부착되어 있지 않은 영역(AR)의 내주(IN)를 다른 형상으로 해도 된다. 예를 들어, 도 7의 (C)에 도시한 바와 같이, 개구부(22-i)의 외주(OUT)를, 정사각 형상으로 하고, 개구부(22-i)의 근방의 흡음 소재(38)가 부착되어 있지 않은 영역(AR)의 내주(IN)를, 정사각형의 네 구석을 만곡시킨 형상으로 하여, 해당 영역(AR)의 내주(IN) 상의 각 점으로부터 개구부(22-i)의 외주(OUT)까지의 최단 거리가 균일해지도록 해도 된다.
(5) 상기 제1 내지 제3 실시 형태에 있어서, 개구부(21-i)(i=1 내지 6) 중 적어도 1개(예를 들어, 개구부(21-1)라고 함)에 있어서의 판(18)과 평행한 절단면의 면적 So(즉 개구부의 면적)를 공동(22-1)에 있어서의 판(18)과 직교하는 절단면의 면적 Sp(즉 공동의 횡단면적)보다도 작게 하면 된다. 면적 So를 면적 Sp보다 작게 한 음향 구조체(10D)에 의하면, 보다 넓은 대역에 있어서 흡음 효과와 산란 효과를 발생시킬 수 있기 때문이다.
면적 So를 면적 Sp보다 작게 함으로써, 넓은 대역에 있어서 흡음 효과를 발생시킬 수 있는 이유는, 다음과 같다. 상술한 바와 같이, 흡음 효과는, 음향 구조체(10) 내의 공명 관(CLP-a 및 CLP-b)의 공명 주파수 fan 및 fbn과 그 근방의 주파수의 음파가 음향 구조체(10)에 입사됐을 경우에, 개구부(21-i)로부터 음향 공간에 방사되는 음파의 위상과 반사면(ref)으로부터 음향 공간에 방사되는 반사파의 위상이 역상에 가까운 관계가 되는 것에 의해 발생하는 효과이다. 따라서, 음향 구조체(10)의 개구부(21-i)를 통하여 음향 구조체(10) 내에 입사되는 음파와 개구부(21-i)로부터 그 음파의 입사 방향을 향하여 반사되는 반사파가 역상 관계에 가까워지는 주파수 대역이 넓을수록, 흡음 효과가 발생하는 대역도 넓어질 것이다.
여기서, 제1 매질(예를 들어, 개구부(21-i) 내의 공기나 음향 구조체(10)의 재료인 강체)을 향하여 제2 매질(예를 들어, 음향 공간 내의 공기)로부터 음파가 수직으로 입사됐을 경우에 양쪽 매질의 경계면 bsur로부터 입사 방향으로 반사되는 반사파의 진폭 및 위상은, 경계면 bsur의 비음향 임피던스비 ζ(ζ=r+jx:r=Re(ζ),x=Im(ζ))에 의존하여 정해진다. 보다 구체적으로 설명하면 경계면 bsur의 비음향 임피던스비 ζ의 절대값 |ζ|이 1 미만인 경우에는, 경계면 bsur로부터는 경계면 bsur에 입사되는 음파에 대하여 ±180° 이내의 위상차를 가진 반사파가 방출된다. 그리고, Im(ζ)>0이면 비음향 임피던스비 ζ의 허부 Im(ζ)의 절대값 |Im(ζ)|이 작을수록 위상차는 +180°에 근접해 가고, Im(ζ)<0이면 비음향 임피던스비 ζ의 허부 Im(ζ)의 절대값 |Im(ζ)|이 작을수록 위상차는 -180°에 근접해 간다.
또한, 개구부(21-i)의 절단면의 면적 So와 공동(22-i)의 절단면의 면적 Sp의 면적비 rs(rs=So/Sp)가 1보다 큰(즉, So>Sp) 경우와 면적비 rs가 1보다 작은(즉, So <Sp) 각각의 경우에 있어서의 비임피던스비 ζ의 허부 Im(ζ)의 주파수 특성을 비교하면, 전자보다도 후자 쪽이, 주파수 특성에 있어서의 허부 Im(ζ)가 어떤 값(예를 들어, Im(ζ)=1) 이하가 되는 대역이 넓다(이 면적비 rs와 허부 Im(ζ)의 주파수 특성의 관계에 대해서는, 특허문헌 2(특히, 도 9)를 참조하기 바람). 따라서, 면적 So가 면적 Sp보다도 작을수록, 보다 넓은 대역에 걸쳐, 개구부(22-1)에 입사되는 음파에 대하여 역상에 가까운 위상차를 가진 반사파를 개구부(21-i)로부터 방사할 수 있다. 이상의 이유에 의해, 면적 So를 면적 Sp보다 작게 함으로써, 보다 넓은 대역에 있어서 흡음 효과를 발생시킬 수 있다.
(6) 상기 제4 실시 형태에 있어서, 음향 구조체(10C)의 공동(72-k)의 수를 2개 내지 8개로 해도 되고, 10개 이상으로 해도 된다. 또한, 제4 실시 형태에서는, 흡음 소재(80)가 장전되는 공동(72-4)의 폭을 다른 공동(72-1 내지 72-3 및 72-5 내지 72-9)과 동일한 폭으로 했지만, 다른 공동과 폭을 상이하게 해도 된다. 또한, 도 8에 도시하는 음향 구조체(10C')와 같이, 공동(72-4) 자체의 좌우 방향의 폭(D1)보다도, 그 공동(72-4)을 외부와 연통시키는 역할을 하는 개구부(73-4)의 좌우 방향의 폭(D7)을 짧게 해도 된다. 이 경우에 있어서, 공동(72-4) 내에 있어서의 개구부(73-4)의 바로 아래의 공간에만 흡음 소재(80)를 장전하고, 공동(72-4) 내에 있어서의 흡음 소재(80)의 좌우측에 밀폐된 공간이 생기도록 해도 된다. 또한, 2개 이상의 공동(72)에 흡음 소재(80)를 충전해도 된다.
(7) 상기 제4 실시 형태에 있어서, 흡음 소재(80)로서 다공질 소재 이외의 소재를 사용해도 된다.
(8) 상기 제4 실시 형태에서는, 흡음 소재(80)를 장전하는 공동(72-4)은, 좌우 방향으로 신장된 형상을 이루고 있었다. 그러나, 공동(72-4)을 전후 방향으로 신장된 형상으로 해도 되고, 경사 방향으로 신장된 형상으로 해도 된다. 또한, 그러한 형상을 조합한 형상으로 해도 된다.
(9) 상기 제4 실시 형태에 있어서의 음향 구조체(10C)를 양면 또는 편면에 구비한 도어를 구성해도 된다. 도 9는 음향 구조체(10C)를 양면에 구비한 도어의 일례인 조음 패널 기능을 구비한 도어(10E)의 정면도와 그 E-E'선 단면도이다. 이 조음 패널 기능을 구비한 도어(10E)는, 전방면판(5F)과 후방면판(5B)(도시하지 않음)을 공간을 두고 중첩시키고, 판(5F 및 5B)의 상하 좌우의 테두리에 판(6U, 6D, 7L 및 7R)을 접합한 것이다. 이 도어(10E)의 전방면판(5F)과 후방면판(5B)에는 도어 노브(NB)가 설치되어 있다. 또한, 이 도어(10E)에 있어서의 판(5F, 5D, 6U, 6D, 7L, 7R)에 둘러싸인 공간은 9개의 공동(1-k)(k=1 내지 9)으로 구획되어 있다. 또한, 이들 공동(1-k)(k=1 내지 9) 중의 공동(1-3)은, 판(5F 및 5B)과 평행한 중간판(5C)을 사이에 끼워서 판(5F) 측의 공동(1'-3)과 판(5B) 측의 공동(1"-3)으로 구획되어 있다. 판(5F)에는, 공동(1-1, 1-2, 1'-3, 1-4, 1-9)을 외부와 연통시키는 개구부(2-1, 2-2, 2'-3, 2-4, 2-9)가 설치되어 있다. 판(5B)에는, 공동(1"-3, 1-5, 1-6, 1-7, 1-8)을 외부와 연통시키는 개구부(2"-3, 2-5, 2-6, 2-7, 2-8)가 설치되어 있다. 이 도어(10E)에서는, 공동(1'-3)에는 흡음 소재(3')가 장전되고 있고, 이 흡음 소재(3')가 개구부(2'-3)를 통하여 외부에 노출되어 있다. 또한, 공동(1"-3)에는 흡음 소재(3")가 장전되어 있고, 이 흡음 소재(3")가 개구부(2"-3)를 통하여 외부에 노출되어 있다. 이 조음 패널 기능을 구비한 도어(10E)에 의하면, 해당 도어(10E)를 끼워서 이격된 2개의 각각의 음향 공간에 있어서, 흡음 효과 및 산란 효과를 발생시킬 수 있다. 또한, 이 실시 형태에 있어서, 흡음 소재(3' 및 3")와 판(5C)은 광을 통과시키도록 투명 내지 반투명한 소재에 의해 형성되어 있어도 된다.

Claims (10)

  1. 복수의 공동을 형성하는 벽 부재와,
    상기 복수의 공동의 각각을 외부 공간에 연통되도록, 상기 벽 부재에 설치된 복수의 개구부와,
    상기 복수의 공동 중 적어도 1개의 공동 내에 간극 없이 충전된 흡음 소재를 구비하고,
    상기 흡음 소재가 충전된 상기 적어도 1개의 공동의 일면의 전체가 상기 개구부로서 개구되어 있으며, 상기 흡음 소재의 일면의 전체가 상기 적어도 1개의 공동에 대응하는 상기 개구부로부터 외부 공간에 노출되어 있으며,
    상기 복수의 공동 중의 적어도 1개의 공동 내에는, 흡음 소재가 충전되어 있지 않으며,
    상기 흡음 소재가 충전되는 공동에 대응하는 상기 개구부의 면적은, 상기 흡음 소재가 충전되지 않는 공동에 대응하는 상기 개구부의 면적보다 큰, 음향 구조체.
  2. 제1항에 기재된 음향 구조체를 적어도 편면에 구비하는, 도어.
  3. 제1항에 기재된 음향 구조체를 양면에 구비하는, 도어.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도어의 각면에 설치된 각 음향 구조체에 있어서의 각 흡음 소재는, 중복된 배치를 포함하여 이루어져 있고, 양 흡음 소재를 구획하는 곳의 벽 부재가 투명 또는 반투명 부분을 갖는, 도어.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흡음 소재는, 공기에 대한 비(比)음향 임피던스비의 절대값이 1 이하의 소재를 포함하는, 음향 구조체.
  6. 복수의 공동을 형성하는 벽 부재와,
    상기 복수의 공동의 각각을 외부 공간에 연통되도록, 상기 벽 부재에 설치된 복수의 개구부와,
    상기 복수의 공동 중 적어도 1개의 공동 내에 충전된 흡음 소재를 구비하고,
    상기 흡음 소재의 일면과 상기 흡음 소재가 충전된 상기 적어도 1개의 공동에 대응하는 상기 개구부가 동일 면적이며, 상기 흡음 소재의 일면의 전체가 상기 적어도 1개의 공동에 대응하는 상기 개구부로부터 외부 공간에 노출되어 있고,
    상기 복수의 공동 중의 적어도 1개의 공동 내에는, 흡음 소재가 충전되어 있지 않고,
    상기 흡음 소재가 충전되는 공동에 대응하는 상기 개구부의 면적은, 상기 흡음 소재가 충전되지 않는 공동에 대응하는 상기 개구부의 면적보다 큰, 음향 구조체.
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