WO2017163658A1 - 防音構造、及び防音構造の調整方法 - Google Patents
防音構造、及び防音構造の調整方法 Download PDFInfo
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- B32B3/02—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 features of form at particular places, e.g. in edge regions
- B32B3/08—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 features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
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- B32B3/266—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 particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
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- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
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- B32B37/1292—Application of adhesive selectively, e.g. in stripes, in patterns
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- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
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- B32B5/028—Net structure, e.g. spaced apart filaments bonded at the crossing points
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- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
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- B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
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- B32B9/007—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising one layer of ceramic material, e.g. porcelain, ceramic tile comprising carbon, e.g. graphite, composite carbon
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- E04B2001/8442—Tray type elements
- E04B2001/8447—Tray type elements with two facing trays
Definitions
- the present invention relates to a soundproof structure that selectively blocks sound of a specific frequency, and a method for adjusting the soundproof structure.
- a soundproof structure that selectively blocks sound of a specific frequency
- a method for adjusting the soundproof structure when a plurality of different films provided with holes of a predetermined size are stacked and fixed with a rigid frame of a predetermined size, the different films are relatively moved by relatively moving the stacked different films.
- a soundproof structure that can adjust the frequency of the sound that is selectively strongly shielded by changing the size of the through hole formed by the overlapping holes by changing the relative position relationship between the holes, and selectively strong
- the present invention relates to a method for adjusting a soundproof structure for adjusting the frequency of sound to be shielded.
- a general sound insulating material shields sound better as its mass increases. For this reason, in order to obtain a good sound insulation effect, the sound insulation material itself becomes large and heavy. On the other hand, it is particularly difficult to shield low frequency component sounds. In general, this region is called a mass law, and it is known that the shielding increases by 6 dB when the frequency is doubled.
- most conventional soundproofing structures such as a sound blocking structure have a drawback of being large and heavy because sound insulation is performed by the mass of the structure. Further, the conventional soundproof structure has a drawback that it is difficult to shield at a low frequency. For this reason, a light and thin sound insulation structure is required as a sound insulation material corresponding to various scenes such as equipment, automobiles, and general households.
- patent document 1 it has the frame body in which the through-hole was formed, and the sound-absorbing material which covers one opening of this through-hole, and the 1st storage elastic modulus E1 of a sound-absorbing material is 9.7x10 6 or more.
- a sound absorber having a second storage elastic modulus E2 of 346 or less (see summary, claim 1, paragraphs [0005] to [0007], [0034], etc.). This sound absorber is used with the opening on the back surface closed on the construction surface (see FIG. 1, paragraph [0018]).
- the storage elastic modulus of the sound absorbing material means a component stored inside the energy generated in the sound absorbing material due to sound absorption.
- the sound-absorbing material which uses the material of a mixing
- the peak value of the sound absorption coefficient is 0.5 to 1.0 and the peak frequency is 290 to 500 Hz, a low frequency of 500 Hz or less is obtained without increasing the size of the sound absorber. It is said that a high sound absorption effect can be achieved in the region.
- Patent Document 2 discloses a two-dimensional rigid frame that is divided into a plurality of individual cells and is acoustically transmissive, a sheet of flexible material fixed to the rigid frame, and a plurality of weights.
- a sound attenuating panel, and a sound attenuating structure are disclosed (see claims 1, 12, and 15, FIG. 4, column 4, etc.).
- the plurality of individual cells are roughly two-dimensional cells, and each weight is fixed to a sheet of flexible material so that each cell is provided with a weight.
- the resonance frequency of this acoustic damping panel is defined by the two-dimensional shape of each individual cell, the flexibility of the flexible material, and each weight on it.
- Patent Document 2 discloses that this acoustic attenuation panel has the following advantages as compared with the conventional art.
- the acoustic panel can be made very thin.
- the acoustic panel can be made very light (low density).
- the acoustic panels can be laminated together to form a broad frequency local resonant acoustic material (LRSM) without obeying the mass law over a wide frequency range. Therefore, the acoustic panel can deviate from the mass law at a frequency lower than 500 Hz.
- LRSM local resonant acoustic material
- the acoustic panel can be easily and inexpensively manufactured (see column 5, line 65 to column 6, line 5).
- the sound absorber disclosed in Patent Document 1 is lightweight, has a high sound absorption peak value as high as 0.5 or more, and can achieve a high sound absorption effect in a low frequency region where the peak frequency is 500 Hz or less.
- this sound absorber has a problem that the selection range of the sound absorbing material is narrow and the sound absorbing material is difficult to select.
- the sound absorbing material of such a sound absorbing body completely closes the through hole of the frame body, it has no ability to transmit wind and heat, and heat tends to be accumulated. For this reason, there existed a problem that such a sound absorber was not suitable for the sound insulation of the apparatus disclosed by patent document 1, and a motor vehicle.
- the sound absorbing member changes gently according to a normal rigidity law or mass law. For this reason, it has been difficult to effectively use the sound absorber disclosed in Patent Document 1 in general equipment or automobiles in which specific frequency components such as motor sounds frequently emit in a pulsed manner. Moreover, even if the sound insulation of the sound absorber disclosed in Patent Document 1 can be designed in advance so as to isolate sound of a specific frequency generated in a general device or a car, it can be used while using a general device or a car. When the frequency of the sound to be sound-insulated changes, the sound-insulating body disclosed in Patent Document 1 cannot change the sound-insulating frequency. For this reason, the sound absorber disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is necessary to redesign and manufacture the sound absorber in accordance with the changed frequency.
- the robustness as a sound insulating material is low and not stable. Since the membrane is clearly designated as a non-breathable membrane, it has no ability to transmit wind and heat, and heat tends to be trapped, which is not particularly suitable for sound insulation of equipment and automobiles. Further, in the sound attenuating panel disclosed in Patent Document 2, even if the sound emitted from a general device, a car, and a general home can be insulated and soundproofed, the sound can be prevented in a general device, a car, a general home, and the like. The frequency of the sound to be sound-insulated may change. In this case, since the sound insulation frequency cannot be changed in the sound attenuation panel disclosed in Patent Document 2, there is a problem that it is necessary to newly design and remanufacture the sound attenuation panel according to the changed frequency. It was.
- the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and can selectively cut off sound of a specific frequency generated by equipment, automobiles and general households, and according to changes in the frequency of sound to be cut off.
- Another object of the present invention is to provide a soundproof structure capable of changing the cutoff frequency of sound, and a method for adjusting the soundproof structure for adjusting the frequency of sound that is selectively and strongly shielded in such a soundproof structure.
- Another object of the present invention is to solve the problems of the prior art in addition to the above object, and is lightweight and thin, and the sound insulation characteristics such as the cut-off frequency and size do not depend on the position and shape of the hole.
- each film (single film) of the two or more films also constitutes the soundproof structure.
- sound insulation includes both the meanings of “sound insulation” and “sound absorption” as acoustic characteristics, but particularly “sound insulation”. Also, “sound insulation” means “sound is blocked”. That is, “sound insulation” means “no sound is transmitted”. Therefore, “sound insulation” includes “reflecting” sound (reflection of sound) and “absorbing” sound (absorption of sound) (Sanseido Ojirin (third edition), and Japanese sound).
- the present inventors have configured a plurality of thin films (single film) having the above soundproof structure, and by changing the positional relationship, a desired hole size can be obtained.
- the inventors have found that by controlling the area, the sound cut-off frequency can be changed in accordance with the change in the frequency of the sound to be cut off, and the present invention has been achieved. That is, the present invention has a laminated film in which two or more films each having one or more holes perforated are laminated, and two rigid frames that are sandwiched and fixed from both sides of the laminated film,
- the present invention provides a soundproof structure in which at least one part of one or more holes in each film of the laminated film is overlapped.
- two adjacent films among the two or more films are separated by a spacer. Further, it is preferable that two or more films are separated by an interval of 100 ⁇ m or less. Further, it is preferable that at least one of the two or more films is movable, and at least one of the two rigid frames is detachable when the at least one film is moved. Moreover, it is preferable that the size of the cell surrounded by the rigid frames of the two rigid frames is smaller than the wavelength of sound. Moreover, it is preferable that the size of one or more holes is 0.1 mm or more and 10 mm or less.
- the moving device further includes a gauge installed on the roll, and the gauge can measure the moving amount of the first film, one film, or at least two films, and the hole size of the through hole. preferable.
- the present invention provides two or more films of the laminated film with a through hole formed by overlapping one or more holes of the two or more sheets of the soundproof structure.
- the adjustment method of the soundproof structure adjusted by changing the relative position of is provided.
- the two or more films of the laminated film include one first film that is one film and at least one second film among the remaining films.
- the sound of the specific frequency which an apparatus, a motor vehicle, and a general household emit can be selectively interrupted
- it is lightweight and thin, and the sound insulation properties such as the cut-off frequency and size do not depend on the position and shape of the hole, and the robustness as the sound insulation material is high and stable, and the air permeability is high.
- the adjustment method of the soundproof structure for adjusting the cutoff frequency of the sound used as soundproofing object can be provided. According to the present invention, it is possible to adjust the cut-off frequency of sound with one set of soundproof structures without changing the constituent films.
- FIG. 1 It is a top view which shows typically an example of the single soundproof cell of the soundproof structure which concerns on one Embodiment of this invention. It is typical sectional drawing of the soundproof structure shown in FIG. (A) And (B) is a top view which shows the form before and behind the cutoff frequency adjustment of the soundproof structure shown in FIG. 1, respectively.
- (A) to (D) are schematic cross-sectional views showing the course from the form before adjustment of the cutoff frequency of the soundproof structure shown in FIG. 1 to the form after adjustment. It is a top view which shows typically an example of the form before adjustment of the soundproof structure which concerns on other embodiment of this invention. It is a top view which shows typically an example of the form after adjustment of the soundproof structure shown in FIG.
- FIG. 9A to 9D are schematic cross-sectional views showing the course from the form before adjustment of the cutoff frequency of the soundproof structure shown in FIG. 8 to the form after adjustment. It is a top view which shows typically an example of the soundproof structure which concerns on other embodiment of this invention. It is typical sectional drawing of the soundproof structure shown in FIG. It is a top view which shows typically an example of the single soundproof cell of the soundproof structure which concerns on other embodiment of this invention.
- FIG. It is typical sectional drawing of the soundproof structure shown in FIG. It is a top view which shows typically an example of the soundproof structure which concerns on other embodiment of this invention. It is a top view which shows typically an example of the soundproof structure which concerns on other embodiment of this invention. It is a top view which shows typically an example of the soundproof structure which concerns on other embodiment of this invention.
- FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of a single soundproof cell having a soundproof structure according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the soundproof structure shown in FIG. .
- the soundproof structure 10 of the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and FIG. 2 is composed of only one soundproof cell 26, that is, a single soundproof cell 26.
- the soundproof structure 10 includes two films 18a and 18b each having one hole 22a and 22b, and openings 12a and 12b of the same size, and sandwiches and fixes the two films 18a and 18b from both sides 2 Two rigid frames 14a and 14b. That is, in FIG.1 and FIG.2, only the single soundproof cell 26 is illustrated as the soundproof structure 10 of this embodiment.
- the present invention is not limited to this, and it is needless to say that the present invention may be composed of a plurality of soundproof cells (see FIGS. 5 and 6).
- the film 18a and the film 18b fixed to the rigid frame 14a are sandwiched between the rigid frame 14a by the rigid frame 14b from the outside of the film 18b and pressed from one side or both sides, The film 18a and the film 18b are fixed to the rigid frames 14a and 14b.
- the two films 18 a and 18 b are in close contact with each other to form one adhesive laminated film 21 in the relationship of the relative positions.
- the two films 18a and 18b may be in contact with each other.
- the hole 22a of the film 18a and the hole 22b of the film 18b are shifted but overlap each other, and a through hole 24 including a part penetrating the adhesive laminated film 21 which is a single film is formed.
- the fact that the hole 22a and the hole 22b are displaced means that the centers of the holes are not coincident with each other.
- the two films 18a and 18b are not limited to those constituting the single adhesive laminated film 21, but can be regarded as a single film as a soundproof structure.
- the films 18a and 18b may be arranged so as to be separated by an interval within a range in which the near field of sound reaches.
- the two films 18a and 18b only need to be close to each other so as to be less than or equal to a distance that can be regarded as one film.
- the number of holes 22a and 22b drilled in each of the films 18a and 18b is one in the example shown in FIGS. 1 and 2, but the present invention is not limited to this. It may consist of.
- One film 18a in the two films 18a and 18b constitutes one first film of the present invention, for example.
- the other film 18b constitutes, for example, at least one second film among the remaining films of the present invention, and can move relative to the film 18a as the first film. Change the relative position relationship.
- the film 18b, which is the second film is moved relative to the film 18a, which is the first film, so that the holes 22a and 22b of the two films 18a and 18b are formed. The relationship of the overlapping relative positions is changed.
- the film 18a and the film 18b are moved relative to each other to change the relative position relationship between the hole 22a of the film 18a and the hole 22b of the film 18b.
- the size of the through hole 24 of the laminated film 21 is changed.
- the changed size of the through hole 24 and the mechanical characteristics of the film 18a and the film 18b when regarded as a single film the mechanical characteristics of the adhesion laminated film 21 in the example shown in FIGS. 1 and 2, for example, Young And the sound cutoff frequency depending on the structure of the two rigid frames 14a and 14b can be adjusted.
- “relative movement” means that one side is stopped, or the other side is moved when it is considered to be stopped.
- the relative movement between the film 18a and the film 18b means that the film 18b moves when the film 18a is stopped, and conversely, the film 18a moves when the film 18b is stopped,
- the film 18a and the film 18b move together, it is assumed that the film 18b moves alone when the film 18a is considered to be stopped, and conversely, the film 18b is stopped. This means that the film 18a moves alone when it is done.
- the relative position means a fixed reference point or a point whose position is determined with respect to a moving reference point, and is represented by an azimuth and a distance from the reference point.
- the relative position between the film 18a and the film 18b is determined with respect to a reference point when a specific point in the film 18a is used as a reference point regardless of whether the film 18a is fixed or moved.
- the specific point in the film 18b can be expressed by the direction and distance of both points.
- the specific points in the film 18a and the film 18b are preferably set in advance as corresponding points, for example, the center of the hole 22a of the film 18a and the center of the hole 22b of the film 18b. Is preferred.
- the relative position of the film 18a and the film 18b when the film 18a and the film 18b are moved relative to each other is the position of the center of the hole 22b of the film 18b with respect to the center of the hole 22a of the film 18a or the opposite of the hole 22b of the film 18b.
- the position of the center of the hole 22b of the film 18a with respect to the center is referred to and can be represented by the distance between the centers in the relative movement direction.
- the film 18a and the film 18b when the film 18a and the film 18b move relative to each other, the film 18a and the film 18b may be slidable.
- the sliding direction (that is, the relative movement direction) between the film 18a and the film 18b at this time is a direction along the same plane as the surfaces of the film 18a and the film 18b, or a parallel direction. That is, the film 18a and the film 18b may slide relative to each other in the same plane as the surfaces of the film 18a and the film 18b, respectively.
- a specific frequency (for example, depending on the size of the through hole 24, the mechanical characteristics of the adhesive laminated film 21 that can be physically regarded as one film, and the structures of the two rigid frames 14a and 14b)
- the sound of the cutoff frequency before adjustment) can be cut off.
- the form of the soundproof structure 10 shown in FIG. 3 (B) can be an adjusted form with respect to the form shown in FIG. 3 (A).
- the films 18a and 18b each having the holes 22a and 22b formed therein are maintained at a distance that can be physically regarded as one film, and one film 18b is set to the other film.
- the relative position relationship between the films 18a and 18b is changed. That is, the relative positions of the centers of the hole 22a and the hole 22b are changed.
- the cut-off frequency can be adjusted by changing the equivalent hole size. it can.
- moving the film 18b with respect to the film 18a and changing the relative positional relationship between the films 18a and 18b may mean shifting or shifting the film 18b with respect to the film 18a.
- the change from the form of the soundproof structure 10 shown in FIG. 3A to the form of the soundproof structure 10 shown in FIG. (A) to (D) can be performed.
- FIGS. 4A to 4D are schematic cross-sectional views showing the course from the form before adjustment of the cutoff frequency of the soundproof structure shown in FIG. 1 to the form after adjustment.
- FIG. 4A shows a form of the soundproof structure 10 shown in FIG.
- the rigid frames 14a and 14b sandwich the film 18a and the film 18b so that the hole 22a and the hole 22b coincide with each other to form the through hole 24 of the adhesion laminated film 21. It is fixed with.
- FIG. 4A shows a form of the soundproof structure 10 shown in FIG.
- the rigid frames 14a and 14b sandwich the film 18a and the film 18b so that the hole 22a and the hole 22b coincide with each other to form the through hole 24 of the adhesion laminated film 21. It is fixed with.
- one of the rigid frames 14a and 14b in this configuration is removed from the fixed state and moved outward (right side in the figure) with respect to the films 18a and 18b.
- the film 18b is similarly moved to the outside (right side in the figure) and separated from the film 18a.
- the rigid frame 14b functions as a pressing member for the film 18b.
- the rigid frame 14b may be moved and separated from the membrane 18b.
- the film 18b is brought into a free state in which neither the film 18a nor the rigid frame 14b is in contact.
- the free film 18b is moved in the direction parallel to the film surface with respect to the film 18a (upper side in the figure), and the relative relationship between the two films 18a and 18b. Change the positional relationship. That is, the film 18b is shifted with respect to the film 18a. At this time, the movement (shift) of the film 18 b needs to be performed up to a position where the hole 22 a and the hole 22 b always overlap and the through hole 24 can be formed.
- the rigid frames 14a and 14b sandwiching and fixing the two films 18a and 18b from both sides can be detached when the two films 18a and 18b are moved or slid. It is preferable.
- the film 18b is moved inward (left side in the figure) with respect to the film 18a and brought into contact with the film 18a.
- the rigid frame 14b is moved inward with respect to the film 18b and used as a press by contacting the film 18b, and the films 18a and 18b are sandwiched between the rigid frames 14a and 14b. Press and fix from one side or both sides.
- the configuration shown in FIG. 4D is the same as the configuration of the soundproof structure 10 shown in FIG. 3B (that is, FIGS. 1 and 2).
- two films 18a and 18b made of thin films provided with holes 22a and holes 22b having openings having the same shape and positional relationship are overlapped, and one film 18b is moved in a certain direction to move both films 18a and 18b.
- the diameter of the through hole 24, which is an effective opening diameter is changed.
- the membrane 18a is fixed to the rigid frame 14a in advance, and the membrane 18b can be moved. After the movement, the membranes 18a and 18b are sandwiched and fixed from the outside by the rigid frames 14a and 14b.
- the present invention is not limited to this, and even when the film 18b is movable, the film 18a may not be fixed to the rigid frame 14a in advance, or the film 18a may be fixed to the rigid frame 14a in advance. Instead, the relationship between the relative positions may be changed by simultaneously moving both the films 18a and 18b in the opposite directions.
- the soundproof structure 10 of this embodiment shown in FIGS. 1 to 4D is composed of only a single soundproof cell 26 or only a single soundproof cell 26.
- the present invention is not limited to this, and may be composed of a plurality of soundproof cells 26 as shown in FIGS. FIG.5 and FIG.6 is a top view which shows typically an example of the form before and behind adjustment of the soundproof structure which concerns on other embodiment of this invention, respectively.
- the soundproof structure 11A shown in FIGS. 5 and 6 includes a frame body 16, a back-side frame body (not shown) having the same configuration as the frame body 16, a sheet-like film body 20a, and the rear surface side.
- a sheet-like film body 20b (not shown in detail) having the same configuration as that of the sheet-like film body 20a on the back surface side.
- the frame body 16 includes openings 12a, and forms a plurality of rigid frames 14a that are two-dimensionally arranged.
- the sheet-like film body 20a forms a plurality of films 18a fixed to the rigid frames 14a so as to cover the openings 12a of the rigid frames 14a.
- the number of rigid frames 14a is 64, for example, and the number of films 18a is 64, for example.
- the sheet-like film bodies (20a, 20b) refer to those composed of a single sheet having a plurality of (for example, 64) films 18.
- one rigid frame 14a of the front surface side frame body 16 a film 18a fixed to the rigid frame 14a, a hole 22a provided in the film 18a, and a back surface side (not shown)
- One rigid frame (14b) of the frame body, the film 18b fixed to the rigid frame (14b), and the hole 22b provided in the film 18b are one single soundproofing shown in FIG. 1 and FIG. A cell 26 is formed.
- the soundproof structure 11A of the present embodiment is configured by a plurality (eg, 64) of soundproof cells 26.
- the form before adjustment of one single soundproof cell 26 of the soundproof structure 11A shown in FIG. 5 is the same as that of the single soundproof cell 26 of the soundproof structure 10 shown in FIG.
- the rigid frame 14 (14a and 14b) is formed so as to be annularly surrounded by a thick plate-like member, and has an opening 12 (12a and 12b) inside.
- the rigid frame 14 (14a and 14b) is for fixing the film 18 (18a and 18b) so as to cover the opening 12 on at least one side, and the film of the film 18 fixed to the rigid frame 14 It becomes a node of vibration. Therefore, the rigid frame 14 has higher rigidity than the film 18. Specifically, the mass and rigidity per unit area of the rigid frame 14 need to be higher than the mass and rigidity per unit area of the film 18.
- the shape of the rigid frame 14 is preferably a closed continuous shape that can fix the membrane 18 so that the entire outer periphery of the membrane 18 can be suppressed.
- the present invention is not limited to this, and if the rigid frame 14 becomes a node of the membrane vibration of the membrane 18 fixed to the rigid frame 14, even if a part thereof is cut and has a discontinuous shape. good. That is, the role of the rigid frame 14 is to control the membrane vibration by fixing the membrane 18, so even if there is a small cut in the rigid frame 14, there is a portion where the membrane 18 is not fixed slightly. Even if you do it, it is effective.
- both ends of the opening 12 (12a and 12b) of the rigid frame 14 (14a and 14b) are not closed. That is, it is preferable that both ends of the opening 12 (12a and 12b) of the rigid frame 14 (14a and 14b) are released. Therefore, in the present invention, it is preferable that a back air layer is not formed behind the membrane 18 (18a and 18b) as in the sound absorber of Patent Document 1. Specifically, the film 18a is fixed to one end of the opening 12a of the rigid frame 14a. However, since the film 18a has the hole 22a, it can be said that one end of the film 18a is opened to the outside by the hole 22a.
- the rigid frame 14a is open to the outside as it is.
- the rigid frame 14b has a hole 22b. Therefore, the one end overlaps with the hole 22a and forms the through hole 24. It can be said that the hole 22b is open to the outside.
- nothing is attached or provided at the other end of the opening 12b it can be said that it is open to the outside as it is.
- the sound absorbing body of Patent Document 1 a film-like sound absorbing material is laminated and fixed on the surface of a frame having a through hole. Further, the sound absorber is used in a state in which the rear surface of the frame is bonded and fixed to the construction surface, and a back air layer is formed between the sound absorbing material and the construction surface. That is, among the openings of the through holes on the front surface and the back surface of the frame body, the opening on the front surface is covered with the sound absorbing material, and the opening on the back surface is closed by the construction surface.
- the soundproof principle of the sound absorber of Patent Document 1 utilizes so-called Helmholtz resonance.
- the soundproofing principle of the soundproofing structure of the present invention is that transmitted sound is produced by canceling interference between the air propagation sound passing through the through hole 24 and the vibration radiated sound passing through the membrane 18 (18a and 18b). Sound insulation. Therefore, they are completely different.
- the geometrical form of the opening 12 formed by the rigid frame 14 is a planar shape, and is shown in FIGS. 1, 3 (A), (B), FIG. 5, FIG. 10, FIG.
- the shape is a square, but the present invention is not particularly limited.
- the geometrical form of the opening 12 is a rectangle such as a rectangle, a rhombus, or a parallelogram, a triangle such as a regular triangle, an isosceles triangle, or a right triangle, a regular pentagon, or a regular polygon such as a regular hexagon. 14 or a circular shape or an elliptical shape as shown in FIG. 14 or an indefinite shape.
- the size of the rigid frame 14 is a size in plan view and can be defined as the size of the opening 12.
- the size of the rigid frame 14 can be defined as the distance between opposing sides passing through the center in the case of a regular polygon such as a square shown in FIG. It can be defined as the equivalent circle diameter.
- the size of the rigid frame 14 can be defined as a circle-equivalent diameter in the case of a polygon, an ellipse, or an indefinite shape. In the present invention, the equivalent circle diameter and radius are the diameter and radius when converted into circles having the same area.
- the size of the rigid frame 14 may be constant for all the rigid frames 14, but includes rigid frames of different sizes (including cases where the shapes are different). May be. If they are different, the average size of the rigid frame 14 may be used as the size of the rigid frame 14.
- the size of the rigid frame 14 is not particularly limited, and the soundproofing object to which the soundproofing structures 10 and 11A of the present invention are applied for soundproofing, for example, industrial equipment, transportation equipment, or general household equipment. It may be set according to the above.
- Industrial equipment includes, for example, copying machines, blowers, air conditioning equipment, ventilation fans, pumps, generators, and ducts, as well as various types of manufacturing equipment that emits sound, such as coating machines, rotating machines, and conveyors.
- Examples of transportation equipment include automobiles, trains, and airplanes.
- Examples of general household devices include refrigerators, washing machines, dryers, televisions, copy machines, microwave ovens, game machines, air conditioners, electric fans, PCs, vacuum cleaners, and air cleaners.
- the soundproof structures 10 and 11A themselves can be used like a partition, and can be used for applications that block sound from a plurality of noise sources. Also in this case, the size of the rigid frame 14 can be selected from the frequency of the target noise.
- the size of the rigid frame 14 in order to obtain the natural vibration mode of the structure including the rigid frame 14 and the film 18 on the high frequency side.
- the average size of the rigid frame 14 will be described in detail later.
- it is below the wavelength size corresponding to the shielding peak frequency mentioned later. That is, it is preferable that the size of the cell surrounded by the rigid frame 14 is smaller than the wavelength of sound. Therefore, the size of the opening 12 (in other words, the size of the soundproof cell 26) is preferably smaller than the wavelength of sound.
- the size of the rigid frame 14 is preferably 0.5 mm to 200 mm, more preferably 1 mm to 100 mm, and most preferably 2 mm to 30 mm.
- the size of the rigid frame 14 is preferably represented by an average size when different sizes are included in each rigid frame 14.
- the width and thickness of the rigid frame 14 are not particularly limited as long as the film 18 can be fixed so as to be surely supported, and the film 18 can be reliably supported.
- the width of the rigid frame 14 is preferably 0.5 mm to 20 mm, more preferably 0.7 mm to 10 mm when the size of the rigid frame 14 is 0.5 mm to 50 mm, more preferably 1 mm. Most preferably, it is ⁇ 5 mm. If the ratio of the width of the rigid frame 14 to the size of the rigid frame 14 becomes too large, the area ratio of the portion of the rigid frame 14 occupying the whole increases, and there is a concern that the device becomes heavy. On the other hand, if the ratio is too small, it becomes difficult to firmly fix the film 18a with an adhesive or the like at the rigid frame 14 portion or to strongly press the films 18a and 18b from both sides.
- the width of the rigid frame 14 is preferably 1 mm to 100 mm, more preferably 3 mm to 50 mm, and more preferably 5 mm to 20 mm when the size of the rigid frame 14 is more than 50 mm and 200 mm or less. Most preferred.
- the thickness of the rigid frame 14 is preferably 0.5 mm to 200 mm, more preferably 0.7 mm to 100 mm, and most preferably 1 mm to 50 mm. Note that the width and thickness of the rigid frame 14 are preferably expressed as an average width and an average thickness, respectively, when different widths and thicknesses are included in the respective rigid frames 14.
- a plurality of (ie, two or more) rigid frames 14 are arranged so as to be two-dimensionally connected (frames on the back side are also represented by the frame 16 on the front side). It is preferable to be configured as.
- the number of the rigid frames 14 of the soundproof structure 10 of the present invention is not particularly limited, and may be set according to the above-described soundproof object of the soundproof structure 11A of the present invention. That is, in the examples shown in FIGS. 5, 6, 10, 11, 15, and 16, the number of the rigid frames 14 constituting the frame body 16 is also the above-described soundproof object of the soundproof structure 11 ⁇ / b> A of the present invention.
- the number of the rigid frames 14 may be set according to the size of the rigid frame 14.
- the number of rigid frames 14 is preferably 1 to 10000, more preferably 2 to 5000, and more preferably 4 in the case of noise shielding (reflection and / or absorption) in equipment. Most preferably, it is ⁇ 1000.
- the size of one soundproof cell 26 is set to a size suitable for the frequency of noise because the size of the device is determined with respect to the size of a general device. This is because it is often necessary to shield (that is, reflect and / or absorb) the frame body 16 that combines the plurality of soundproof cells 26. On the other hand, if the number of the soundproof cells 26 is excessively increased, the total mass of the rigid frame 14 may increase. On the other hand, in a structure such as a partition with no size restriction, the number of rigid frames 14 can be freely selected according to the required overall size. Since one soundproof cell 26 has one rigid frame 14 as a structural unit, the number of the rigid frames 14 of the soundproof structure 10 of the present invention can also be referred to as the number of soundproof cells 26.
- metal materials such as aluminum, titanium, magnesium, tungsten, iron, steel, chromium, chromium molybdenum, nichrome molybdenum, and alloys thereof, acrylic resin, polymethyl methacrylate, polycarbonate, Polyamide, polyarylate, polyetherimide, polyacetal, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyimide, triacetylcellulose resin materials, and carbon fiber reinforced plastic ( Examples thereof include CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic (CFRP), carbon fiber, and glass fiber reinforced plastic (GFRP). Further, a plurality of types of materials of these rigid frames 14 may be used in combination.
- the materials of the rigid frames 14a and 14b may be the same or different, but are preferably the same from the standpoint of easy adjustment of the cutoff frequency.
- the two membranes 18 (18a and 18b) are laminated so that the two rigid frames 14 (14a and 14a) cover the openings 12 (12a and 12b) inside the two rigid frames 14 (14a and 14b), respectively. And 14b) are sandwiched and fixed so as to be restrained from the outside.
- the two films 18 are regarded as one film, like the adhesive laminated film 21 in the example shown in FIGS. 2, 4A, and 4D.
- the two films 18 absorb or reflect sound wave energy as a single film in response to sound waves from the outside, thereby preventing sound. Therefore, the membrane 18 is preferably impermeable to air.
- the two films 18 vibrate integrally with the rigid frame 14 as a node, that is, as one film.
- the two membranes 18 are fixed to the rigid frame 14 so as to be surely restrained, become antinodes of membrane vibration, and need to absorb or reflect sound wave energy to prevent sound.
- the membrane 18 is preferably made of a flexible elastic material.
- the shape of the film 18 is the shape of the opening 12 of the rigid frame 14.
- the size of the film 18 is the size of the rigid frame 14, more specifically, the size of the opening 12 of the rigid frame 14.
- the two films 18a and 18b fixed from the outside to the two rigid frames 14a and 14b of the single soundproof cell 26 have the frequency of the lowest-order natural vibration mode in which the film vibrates as one film.
- a certain resonance frequency has a first natural vibration frequency at which transmission loss is minimized (for example, 0 dB).
- the first natural vibration frequency is determined by the structure including the rigid frames 14a and 14b and the films 18a and 18b. For this reason, the present inventors have found that the first natural vibration frequency has substantially the same value regardless of the presence or absence of the holes 22a and 22b drilled in the membranes 18a and 18b.
- the first natural vibration frequency in the structure including the rigid frame 14 and the membrane 18 is the first natural vibration frequency of the membrane 18 fixed so as to be suppressed by the rigid frame 14.
- the first natural vibration frequency is a frequency of a natural vibration mode in which the sound wave greatly transmits at the frequency where the sound wave shakes the membrane vibration most due to the resonance phenomenon.
- the holes 18a and 22b are formed in the films 18a and 18b, respectively, and the holes 18a and 18b of the film 18a overlap each other. Is fixed to the rigid frames 14a and 14b with the relative positional relationship changed. As a result, the through-hole 24 is formed by the holes 22a and 22b in the adhesion laminated film 21 in which the films 18a and 18b are integrated. For this reason, in the soundproof structures 10 and 11A, as shown in FIG. 7, a sound wave shielding peak in which the transmission loss reaches a peak (maximum) at the shielding peak frequency lower than the first natural vibration frequency appears.
- the soundproof structures 10 and 11A of the present invention transmit the sound of the first natural vibration frequency, but since the shielding (transmission loss) becomes a peak (maximum) at the shielding peak frequency, the soundproofing structures 10 and 11A are constant around the shielding peak frequency.
- the sound in the frequency band can be selectively insulated and soundproofed.
- the sound shielding can be increased and the peak of the shielding can be controlled.
- the absorption of sound (sonic wave energy) is further reduced. There is a feature that appears in.
- the present inventors transmit air propagation sound passing through the through hole 24 and vibration radiation sound passing through the films 18a and 18b that can be regarded as a single film by canceling each other for interference.
- the sound is sound-insulated. This sound insulation is advanced by 90 ° when the phase of the air propagation sound passes through the through hole 24, and is 90 ° by the membrane vibration of the films 18a and 18b where the phase of the vibration radiation sound can be regarded as one film having the through hole 24.
- the air propagation sound and the vibration radiation sound passing through the acoustic metamaterial cancel each other and the transmitted sound is sound-insulated.
- the phase of the vibration radiation sound is delayed by 90 ° because the membrane vibration is not in the mass law region on the higher frequency side than the first natural vibration frequency but in the rigidity law region on the lower frequency side than the first natural vibration frequency. For this reason, it is considered that the sound insulation peak frequency appears in the rigidity law region.
- FIG. 7 shows the result of a simulation by the present inventors.
- the rigid frames 14a and 14b are 50 mm ⁇ 50 mm in size
- the films 18a and 18b having the same configuration are both PET.
- PET Polyethylene terephthalate
- the shift amount of the films 18a and 18b is 0 to 0.5 mm (0 mm, 0.125 mm, 0.25 mm, 0.375 mm, and 0.5 mm). It was.
- the acoustic structure coupled analysis simulation for calculating the transmission loss (dB) in the soundproof structure of the present invention is performed as follows.
- the soundproof structure system of the present invention is an interaction system of membrane vibration and sound waves in the air
- analysis is performed using a coupled analysis of sound and vibration.
- the design is performed using an acoustic module of COMSOLver 5.0 which is analysis software of the finite element method.
- the first natural vibration frequency is obtained by natural vibration analysis.
- an acoustic structure coupled analysis is performed by frequency sweep in the boundary of the periodic structure, and transmission loss at each frequency with respect to the sound wave incident from the front is obtained.
- the first natural vibration frequency is in a frequency range exceeding 800 Hz in the audible range, and is 535 Hz to 635 Hz (535 Hz, 560 Hz, 600 Hz, 620 Hz) which is a shielding peak frequency on the lower frequency side.
- the peak of the transmission loss is about 46 dB to about 60 dB (60 dB, 56 dB, 50 dB, 47 dB, and 46 dB).
- the shielding peak frequency depending on the through hole 24 formed by the holes 22a and 22b is set to an arbitrary frequency within the audible range.
- the soundproof structures 10 and 11A of the present invention follow the rigidity law.
- the soundproof structures 10 and 11A shield sound waves at a frequency lower than the first natural vibration frequency of the films 18a and 18b that can be regarded as one film fixed to the rigid frame 14 (14a and 14b).
- the first natural vibration frequency by the films 18a and 18b is 10 Hz to 100,000 Hz, which corresponds to a human sound wave sensing range.
- the first natural vibration frequency is more preferably 20 Hz to 20000 Hz, which is the audible range of human sound waves, still more preferably 40 Hz to 16000 Hz, and most preferably 100 Hz to 12000 Hz.
- the thickness of the film that can be regarded as one sheet is not particularly limited as long as the film can vibrate in order to absorb or reflect sound wave energy to prevent sound. However, it is preferable to increase the thickness in order to obtain the natural vibration mode on the high frequency side.
- the total thickness of the films 18a and 18b can be set according to the size of the rigid frame 14 (that is, the size of the film).
- the total thickness of the films 18a and 18b is preferably 0.005 mm (5 ⁇ m) to 5 mm, preferably 0.007 mm (7 ⁇ m) to 2 mm when the size of the rigid frame 14 is 0.5 mm to 50 mm.
- the thickness is 0.01 mm (10 ⁇ m) to 1 mm.
- the total thickness of the films 18a and 18b is preferably 0.01 mm (10 ⁇ m) to 20 mm, preferably 0.02 mm (20 ⁇ m) to when the size of the rigid frame 14 is more than 50 mm and 200 mm or less. It is more preferably 10 mm, and most preferably 0.05 mm (50 ⁇ m) to 5 mm. Note that the total thickness of the films 18a and 18b is the same when the total thickness of the films 18a and 18b is different in one soundproof cell 26, or each of the soundproof cells 26 includes films 18a and 18b having different total thicknesses. In some cases, it is preferable to express the average thickness.
- the thicknesses of the films 18a and 18b are particularly limited. Any thickness may be used, but the same thickness is preferable.
- the first natural vibration frequency of the films 18a and 18b in the structure composed of the rigid frames 14a and 14b and the films 18a and 18b is the geometry of the rigid frame 14 of the soundproof cell 26.
- the combined rigidity of the membranes 18a and 18b of the soundproof cell 26 examples of the geometric form of the rigid frame 14 include the shape and size (size) of the rigid frame 14.
- examples of the combined rigidity of the films 18a and 18b include the total thickness of the films 18a and 18b and the combined flexibility.
- the total thickness (t) of the films 18a and 18b and the size (a) of the rigid frame 14 A ratio [a 2 / t] to the square can be used.
- the size (a) of the rigid frame 14 is the size of one side.
- the ratio [a 2 / t] is equal, the first natural vibration mode has the same frequency (that is, the same first natural vibration frequency).
- the case where the ratio [a 2 / t] is equal is when (t, a) is (50 ⁇ m, 7.5 mm) and (200 ⁇ m, 15 mm). That is, by setting the ratio [a 2 / t] to a constant value, the scaling rule is established, and an appropriate size can be selected.
- the Young's modulus of the film 18a and 18b as a combined film has elasticity that allows the film 18a and 18b to vibrate in order to absorb or reflect sound wave energy to prevent sound.
- the Young's modulus of each of the films 18a and 18b can be set according to the size of the rigid frame 14 (that is, the size of the film 18) in the present invention.
- the Young's modulus of each of the films 18a and 18b is preferably 1000 Pa to 3000 GPa, more preferably 10,000 Pa to 2000 GPa, and most preferably 1 MPa to 1000 GPa.
- the Young's modulus of each of the films 18a and 18b is not particularly limited as long as the Young's modulus as one film of the films 18a and 18b is within the above range, and may be any value. Preferably there is.
- the density of the films 18a and 18b as one film is not particularly limited as long as the film can vibrate in order to absorb or reflect sound wave energy to prevent sound.
- the density of a single layer of film 18a and 18b more preferably is preferably 10kg / m 3 ⁇ 30000kg / m 3, a 100kg / m 3 ⁇ 20000kg / m 3, 500kg / m Most preferably, it is 3 to 10,000 kg / m 3 .
- the density of each of the films 18a and 18b is not particularly limited as long as the density of one film of the films 18a and 18b is within the above range, and may be any value, but the same value. Is preferred.
- the material of the film 18 (18a and 18b) is a film-like material or a foil-like material, it has a strength suitable for application to the above-described soundproofing object, and is resistant to the soundproofing environment of the soundproofing object.
- the film 18 can vibrate in order to absorb or reflect sound wave energy to prevent sound.
- membrane 18 can be selected according to a soundproof object and its soundproof environment.
- the material of the film 18 includes a resin material that can be formed into a film, a metal material that can be formed into a foil, paper, other materials that form a fibrous film such as cellulose, a nonwoven fabric, a film containing nano-sized fibers, and a thinly processed urethane.
- a material that can form a thin structure such as a porous material such as synthalate, and a carbon material processed into a thin film structure can be given.
- the resin material examples include polyethylene terephthalate (PET), polyimide, polymethyl methacrylate, polycarbonate, acrylic (PMMA), polyamideoid, polyarylate, polyetherimide, polyacetal, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polysulfone, and polybutylene.
- PET polyethylene terephthalate
- PMMA acrylic
- Terephthalate triacetyl cellulose, polyvinylidene chloride, low density polyethylene, high density polyethylene, aromatic polyamide, silicone resin, ethylene ethyl acrylate, vinyl acetate copolymer, polyethylene, chlorinated polyethylene, polyvinyl chloride, polymethylpentene, And polybutene.
- the metal material examples include aluminum, chromium, titanium, stainless steel, nickel, tin, niobium, tantalum, molybdenum, zirconium, gold, silver, platinum, palladium, iron, copper, and permalloy.
- the materials of the films 18a and 18b may be the same or different. In consideration of the ease of adjusting the cut-off frequency, the materials of the films 18a and 18b are preferably the same.
- the physical property value or mechanical property of the material is the physical property value of the material as one film when the films 18a and 18b are regarded as one film, or It is preferable to use in terms of mechanical properties.
- the films 18a and 18b that cover the rigid frames 14a and 14b are formed by using the sheet-like film bodies 20a and 20b that are fixed so as to cover all the rigid frames 14a and 14b, respectively. Is good.
- membrane 18a it fixes to each of the some rigid frame 14a of the frame 16 separately, and may comprise the sheet-like film body 20a as a whole. Further, the sheet-like film body is fixed to a part of the rigid frames 14a so as to cover a part of the plurality of rigid frames 14a to form films 18a covering the rigid frames 14a, and these sheet-like film bodies are formed.
- a sheet-like film body 20a that covers the whole of the plurality of rigid frames 14a (all rigid frames 14a) may be configured by using some of the above.
- the method of fixing the film 18a to the rigid frame 14a is not particularly limited, and any method can be used as long as the film 18a can be fixed so that the rigid frame 14a becomes a node of the membrane vibration.
- a method using an adhesive Or the method using a physical fixing tool etc. can be mentioned.
- the adhesive is applied onto the surface surrounding the opening 12a of the rigid frame 14a, the film 18a is placed thereon, and the film 18a is fixed to the rigid frame 14a with the adhesive.
- the adhesive include an epoxy adhesive (Araldite (registered trademark), etc.), a cyanoacrylate adhesive (Aron Alpha (registered trademark), etc.), an acrylic adhesive, and the like.
- a film 18a disposed so as to cover the opening 12a of the rigid frame 14a is sandwiched between the rigid frame 14a and a fixing member such as a rod, and the fixing member is screwed or screwed.
- a method of fixing to the rigid frame 14a using a fixing tool such as the above can be cited.
- the rigid frame 14b is used as a press against the film 18b, and the film 18b is brought into contact with the film 18a supported by the rigid frame 14a, or close to a distance that can be regarded as one film, and the films 18a and 18b.
- the rigid frame 14b may be mechanically pressed using a pressing device such as a plunger, or the rigid frame 14a may be fixed using a physical fixture. And 14b may be fixed.
- the membrane 18 (18a and 18b) has a hole 22 (22a and 22b) and a through hole 24 through the hole 22 (ie, due to the overlap of the holes 22a and 22b).
- the soundproof cell 26 has the through hole 24.
- the soundproof structures 10 and 11A have the through holes 24 by the holes 22a and 22b drilled in the films 18a and 18b.
- the soundproof structures 10 and 11A have a transmission loss peak at which shielding becomes a peak (maximum) on the lower frequency side than the first natural vibration frequency by the films 18a and 18b that can be regarded as one film.
- the frequency at which the shielding (transmission loss) reaches a peak (maximum) is referred to as a shielding peak frequency.
- This shielding peak frequency is a penetration due to the overlap of the holes 22a and 22b on the lower frequency side than the first natural vibration frequency depending mainly on the films 18a and 18b that can be regarded as one film of the soundproof cell 26 of the soundproof structures 10 and 11A. It appears due to the hole 24.
- the shielding peak frequency is determined according to the size of the through hole 24 with respect to the size of the rigid frames 14a and 14b (or the films 18a and 18b). Specifically, the shielding peak frequency is determined according to the aperture ratio which is the ratio of the area of the through hole 24 to the area of the opening 12 (or the film 18 covering the opening 12) of the rigid frame 14.
- the holes 22 (22a and 22b) are drilled at positions in the membrane 18 (18a and 18b) corresponding to the openings 12 (12a and 12b) of the rigid frame 14 (14a and 14b) of the soundproof cell 26. Yes.
- the film 18 preferably covers the opening 12.
- the hole 22 (22a and 22b) is drilled at the position of the membrane 18 (see FIG. 1, FIG. 3A, FIG. 3B), FIG. 10, FIG. It may be in the middle of 18a and 18b) or in the middle when moving the film 18b.
- the present invention is not limited to this, and as shown in FIG.
- the hole 22 (22a and 22b) is pierced from the inner end face of the rigid frame 14 (14a and 14b) (that is, the peripheral edge of the opening 12 (12a and 12b)).
- the position is preferably a region excluding the region within 20% of the dimension of the surface of (18a and 18b).
- the number of holes 22 (22a and 22b) in the opening 12 (12a and 12b) of the rigid frame 14 (14a and 14b) of the soundproof cell 26 (that is, the number of through holes 24) is shown in FIGS.
- FIGS. As shown in (A), (B), FIG. 10, FIG. 12, FIG. 14 and FIG. 16, there may be one soundproof cell 26, but the present invention is not limited to this.
- the number As shown in FIG. 15, the number may be two or more (that is, a plurality).
- the number of the holes 22 and the through holes 24 of one soundproof cell 26 is one from the viewpoint of air permeability.
- the sound insulation characteristics of the soundproof structures 10 and 11A of the present invention are the total area of the plurality of through holes 24. Corresponding sound insulation characteristics (ie corresponding sound insulation peaks at the corresponding sound insulation peak frequencies) are shown. Therefore, in the present invention, it is preferable that the number of the holes 22 and the through holes 24 of the soundproof cell 26 is one from the viewpoint of easy adjustment of the cutoff frequency. The reason is that if there are a plurality of through holes 24, it is necessary to obtain the total area of the plurality of through holes 24 to be formed for each relative movement amount (that is, shift amount or shift amount) between the film 18a and the film 18b.
- the total area of the plurality of through holes 24 formed by the plurality of holes 22 in one soundproof cell 26 is one hole having only one in another soundproof cell 26. Although it is preferable to be equal to the area of one through hole 24 by 22, the present invention is not limited to this.
- the opening ratio of the through holes 24 in the soundproof cell 26 (the area ratio of the through holes 24 to the area of the film 18 covering the opening 12 (the ratio of the total area of all the through holes 24)) is the same, Similar soundproof structures 10 and 11A can be obtained by a single through hole 24 formed by a single hole 22 and a plurality of through holes 24 formed by a plurality of holes 22. For this reason, even if the size of the reference through hole 24 is fixed to a certain size, it is possible to produce a soundproof structure that can adjust the cutoff frequency with reference to various frequency bands.
- the aperture ratio (area ratio) of the through hole 24 in the soundproof cell 26 is not particularly limited, and may be set according to the sound insulation frequency band that should be selectively insulated.
- the opening ratio of the through hole 24 is preferably 0.000001% to 70%, more preferably 0.000005% to 50%, and most preferably 0.00001% to 30%. preferable.
- the soundproof structure 11A of the present invention preferably has one hole 22 of the same size in all the soundproof cells 26 from the viewpoint of manufacturing suitability.
- the soundproof structures 10 and 11A of the present invention preferably have a plurality of holes 22 of the same size in one soundproof cell 26 from the viewpoint of suitability for manufacturing. Furthermore, in the soundproof structure 11A of the present invention, it is preferable that the holes 22 forming the through holes 24 of all the soundproof cells 26 have the same size.
- the hole 22 is preferably drilled by a processing method that absorbs energy (for example, a laser processing method).
- the hole 22 is preferably drilled by a machining method by physical contact (for example, punching or needle processing). Therefore, if a plurality of holes 22 in one soundproof cell 26 or one or a plurality of holes 22 in all soundproof cells 26 have the same size, holes are formed by laser processing, punching, or needle processing. When drilling, holes can be continuously drilled without changing the setting of the processing apparatus or the processing strength.
- the size of the hole 22 is not particularly limited as long as it can be appropriately drilled by the above-described processing method.
- the size of the hole 22 is, on the lower limit side thereof, from the viewpoint of manufacturing suitability such as laser processing accuracy such as laser drawing accuracy, processing accuracy such as punching processing or needle processing, and ease of processing. It is preferably 2 ⁇ m or more, more preferably 5 ⁇ m or more, and most preferably 10 ⁇ m or more.
- the upper limit value of the size of the holes 22 needs to be smaller than the size of the rigid frame 14. Normally, the size of the rigid frame 14 is on the order of mm. If the size of the hole 22 is set to the order of ⁇ m, the upper limit value of the size of the hole 22 does not exceed the size of the rigid frame 14.
- the upper limit value of the size of the hole 22 may be set equal to or smaller than the size of the rigid frame 14.
- the size (size) of the hole 22 is preferably 0.1 mm or more and 10 mm or less.
- the shape of the hole 22 is not particularly limited as in the shape of the film 18, and can be appropriately selected from, for example, a polygon such as a circle, an ellipse, and a rectangle.
- the pitch of the holes 22 (center-to-center distance) is not particularly limited, and may be any distance as long as one or more holes 22 are perforated in the film 18 of each rigid frame 14.
- the holes 22 may be located at any position within the film 18 of each rigid frame 14, if the holes 22 can be drilled, it can be said that the pitch (center distance) of the holes 22 is not limited.
- the degree of overlap of one or more holes in each film of two or more films is the cutoff frequency of the sound to be selectively cut off. It may be adjusted accordingly.
- the two films 18a and 18b are kept in close contact with each other, or are kept below the distance that the sound near field reaches (that is, the distance that can be regarded as one film).
- the present invention is not limited to this.
- a spacer 28 having a size less than or equal to a distance that can be regarded as one film may be inserted.
- the distance that the near field of sound reaches is preferably about 1 / e of the size of the hole 22.
- spacers 28 are inserted between the two films 18a and 18b, and are arranged with a predetermined distance apart on both sides via the spacers 28. Since the two films 18a and 18b fixed by 14b have the same configuration as the soundproof structure 10 shown in FIG. 1 except that they can be regarded as one equivalent film 30, the description thereof is omitted. Here, since the two films 18a and 18b need to be close to the distance that the near field of sound that can be regarded as one film reaches, the size of the spacer 28 is close to the sound. It must be smaller than the distance the field reaches.
- the cut-off frequency in the soundproof structure 11B shown in FIG. 8 can be adjusted as shown in FIGS. 9 (A) to 9 (D).
- FIGS. 9A to 9D are schematic cross-sectional views showing the progress from the form before adjustment of the cutoff frequency of the soundproof structure shown in FIG. 8 to the form after adjustment.
- the rigid frames 14a and 14b are formed in the film 18a and the hole 18a so that the hole 22a and the hole 22b coincide with each other to form the through hole 24 of the equivalent film 30.
- the film 18b is sandwiched and fixed.
- One rigid frame 14b of the rigid frames 14a and 14b in this configuration is removed from the fixed state and moved outward (right side in the figure) with respect to the films 18a and 18b as shown in FIG. 9B. Separate.
- the rigid frame 14b functions as a pressing member for the film 18b.
- the membrane 18b is brought into a movable state in contact with or very close to the spacer 28 but not pressed by the rigid frame 14b.
- a mat material may be used so that the film 18b does not stick to the spacer 28, or static electricity may be removed by making it conductive.
- the movable film 18b is in contact with or very close to the spacer 28 in the direction parallel to the film surface with respect to the film 18a (see FIG. 9C).
- the relationship between the relative positions of the two films 18a and 18b is changed. That is, the film 18b is shifted with respect to the film 18a.
- the movement (shift) of the film 18 b needs to be performed up to a position where the hole 22 a and the hole 22 b always overlap and the through hole 24 can be formed.
- the rigid frame 14b is moved inward with respect to the film 18b and used as a press by contacting the film 18b, and the films 18a and 18b are moved by the rigid frames 14a and 14b. It is set in a sandwiched state, and is fixed by pressing from one side or both sides of the rigid frames 14a and 14b.
- the adjusted form of the soundproof structure 11B shown in FIG. 8 can be obtained from the form shown in FIG. 9D.
- the film 18b is separated from the film 18a and the spacer 28 in the course from the form before the adjustment of the cutoff frequency of the soundproof structure 11B shown in FIGS. 9A to 9D to the form after the adjustment. Except for the movement along the spacer 28, the process is the same as before and after the adjustment of the soundproof structure 10 shown in FIGS. 4 (A) to 4 (D).
- the film 18b is moved directly by, for example, a human hand.
- the present invention is not limited to this, and as shown in FIGS. 10 and 11, the film 18b is moved relative to the film 18a.
- a moving device for relative movement having a relatively moving mechanism.
- 10 and 11 are a plan view and a schematic cross-sectional view schematically showing an example of a soundproof structure according to another embodiment of the present invention, respectively.
- the soundproof structure 11C shown in FIGS. 10 and 11 includes a frame body 16a and a frame body 16b, a sheet-like film body 20a and a sheet-like film body 20b, a moving device 32, and an attaching / detaching device 34 (34a and 34b). And having.
- the frame body 16a has a plurality of (for example, 64) rigid frames 14a.
- the frame body 16b has a plurality of (for example, 64) rigid frames 14b.
- the sheet-like film body 20a is composed of a plurality (for example, 64) of films 18a.
- the sheet-like film body 20b is composed of a plurality (for example, 64) of films 18b.
- the moving device 32 moves the film 18b with respect to the film 18a.
- the attachment / detachment device 34 (34a and 34b) attaches / detaches the frame body 16a to / from the sheet-like film body 20b.
- the frame body 16a includes a plurality (for example, 64) of rigid frames 14a to which the film 18a is fixed.
- the sheet-like film body 20b includes a plurality of (for example, 64) films 18b supported by a frame body 16b including a plurality of (for example, 64) rigid frames 14b.
- the moving device 32 may be the moving device of the present invention for sliding the two films 18 (18a and 18b).
- the structure of the rigid frames 14a and 14b, the frames 16a and 16b, the films 18a and 18b, and the sheet-like films 20a and 20b of the soundproof structure 11C shown in FIGS. 10 and 11 is the soundproof structure shown in FIGS. Since it is the same as 11A, detailed description thereof will be omitted.
- the moving device 32 relatively moves the film 18b of the sheet-like film body 20b, which is the second film of the present invention, with respect to the film 18a of the sheet-like film body 20a, which is the first film of the present invention.
- the second film moving device of the present invention changes the relationship of the relative position of the film 18b with respect to the film 18a.
- the moving device 32 rotates the rolls 36a and 36b around which the sheet-like film body 20b including a plurality of films 18b is wound, and the rolls 36a and 36b, respectively, and the sheet-like film wound around one roll.
- Winding devices 38a and 38b for unwinding the body 20b and winding the unrolled sheet-like film body 20b on the other roll.
- the winding devices 38a and 38b respectively transmit the rotational force of the handles 40a and 40b, the handles 40a and 40b to the rolls 36a and 36b, and rotate the rolls 36a and 36b, and the rolls 36a and 36b.
- Gauges (scales) 44a and 44b attached to the gears 42a and 42b.
- the roll 36a is arranged on the upper side in the drawing
- the roll 36b is arranged on the lower side in the drawing
- the sheet-like film body 20b is wound around the rolls 36a and 36b, respectively. ing.
- the sheet-like film body 20b when the upper handle 40a is rotated, the sheet-like film body 20b is wound around the roll 36a and at the same time the sheet-like film body wound around the roll 36b. 20b is unwound and the sheet-like film body 20b is moved upward. At this time, the movement amount of the sheet-like film body 20b is measured by the gauge 44a installed on the roll 36a, and the shift amount (deviation amount) of the film 18b with respect to the film 18a can be calculated from the measured movement amount. From this, the size of the through hole 24 can be calculated and measured.
- the lower handle 40b is rotated so that the sheet-like film body 20b is wound around the roll 36b.
- the sheet-like film body 20b wound around the roll 36a may be unwound.
- the movement amount of the sheet-like film body 20b is measured by the gauge 44b installed on the roll 36b, and the shift amount of the hole 22b of the film 18b with respect to the hole 22a of the film 18a is calculated from this movement amount. By calculating the overlap between the hole 22a and the hole 22b from the shift amount, the size of the through hole 24 can be measured.
- the attachment / detachment device 34 attaches / detaches at least one rigid frame to / from at least one film of two or more films.
- the attachment / detachment device 34 includes a crimping / release guide.
- the detachable device 34 rolls the frame body 16a including the plurality of rigid frames 14a to which the plurality of films 18a of the sheet-like film body 20a are fixed along the crimping / release guide. It moves to the right side in the figure toward the sheet-like film body 20b supported by 36a and 36b.
- the attachment / detachment device 34 presses the sheet-like film body 20b and attaches the plurality of films 18a (sheet-like film body 20a) and film 18b (sheet-like film body 20b) from the outside to the rigid frame 14a (frame). It is fixed by the body 16a) and the rigid frame 14b (frame body 16b).
- the attachment / detachment device 34 conversely, the frame body 16a with the sheet-like film body 20a fixed by the rigid frame 14a (frame body 16a) and the rigid frame 14b (frame body 16b).
- the attachment / detachment device 34 releases the pressure bonding so that the sheet-like film body 20b can be moved up and down. Thereafter, the moving device 32 moves the sheet-like film body 20b up or down, shifts the film 18b with respect to the film 18a, changes the size of the through hole 24, and adjusts the cutoff frequency.
- FIGS. 12 and 13 are a plan view and a schematic cross-sectional view schematically showing an example of a single soundproof cell having a soundproof structure according to another embodiment of the present invention, respectively.
- the soundproof structure 11D shown in FIG.12 and FIG.13 is the soundproof structure 10 shown in FIG.1 and FIG.2.
- a movable film 18c is inserted.
- the same number is attached
- omitted In the soundproof structure 11D shown in FIGS.
- the hole 22c of the film 18c has the same shape and the same size as the hole 22a of the film 18a and the hole 22b of the film 18b.
- the film 18c is moved to the right side in FIG. 12 with respect to the film 18a to change (ie, shift) the relative position between the films 18a and 18c, and the film 18b is moved in FIG. It is moved upward.
- the size of the through hole 24 can be changed and the cutoff frequency can be adjusted by changing (that is, shifting) the relative positional relationship between the two films 18a and 18b.
- three or more films can be used. As described above, when the number of films increases, a large number of films can be moved. Therefore, there is a possibility that the size of the through holes can be finely adjusted by overlapping the holes drilled in the films. However, since it is necessary to move a large number of films, the operation becomes complicated or complicated, and the configuration becomes complicated if a moving device for moving a large number of films is provided. Therefore, in the present invention, it is preferable to use two films, but when it is difficult to adjust the cutoff frequency required by the two films, it is preferable to use three or more films.
- the first natural vibration frequency is determined by the structure including the rigid frame 14 and the film 18, and the shielding peak frequency at which the transmission loss reaches a peak is determined from the rigid frame 14 and the film 18. It is determined depending on the through hole 24 formed by the hole 22 drilled in the film 18 having the structure. For this reason, in the soundproofing of the soundproofing structures 10 and 11A of the present invention, the through hole 24 through which sound can be transmitted as an acoustic wave, not vibration, and the film 18 through which sound passes as film vibration (the films 18a and 18b are formed as one film) It is important that both of them exist as a single film).
- the through-hole 24 through which sound can be transmitted obtains a sound insulation peak in the same manner as when the sound is opened even when the sound is not covered with a membrane vibration but is covered with a member that can pass through as an acoustic wave transmitted through the air. be able to.
- a member is generally a breathable member.
- a screen door screen can be cited.
- an amidology (trade name) 30 mesh product manufactured by NBC Meshtec Co., Ltd. can be cited, but the present inventors have confirmed that the spectrum obtained does not change even when the through hole 24 is blocked.
- the net may have a lattice shape or a triangular lattice shape, and is not particularly limited or limited by the shape.
- the size of the entire net may be larger or smaller than the size of the frame of the present invention. Further, the size of the net may be a size that covers the through holes 24 of the film 18 one by one.
- network may be a net
- the material may be a net made of synthetic resin, or a wire for crime prevention or radio wave shielding.
- the air-permeable member described above is not limited to the screen door mesh, but besides the mesh, non-woven material, urethane material, Synsalate (trademark) (manufactured by 3M), Breath Air (trademark) (manufactured by Toyobo) ), Dot air (trademark) (manufactured by Toray Industries, Inc.) and the like.
- Synsalate trademark
- Breath Air trademark
- Toyobo Toyobo
- Dot air trademark
- the soundproof structure of the present invention may have the following characteristics.
- the soundproof structure of the present invention includes two rigid frames each having a hole, two or more films laminated in a relative position relationship where the holes overlap, and two or more laminated films sandwiched from both sides and fixed. And having.
- the two or more films are movable relative to the first film and the first film, and change the relative positional relationship with respect to the first film, and change at least one of the remaining films.
- Two films In the soundproof structure of the present invention, at least one second film is relatively moved with respect to the first film, and the relationship between the relative positions at which the holes of two or more films overlap is changed.
- Two or more films are arranged in contact with each other or separated by an interval within a range in which a near field of sound reaches in relation to relative positions.
- the size of the through holes formed by the overlapping holes of the two or more films stacked was changed, and the size of the through holes was stacked.
- the sound cutoff frequency depending on the mechanical characteristics when two or more films are regarded as one film and the structure of the two rigid frames is adjusted.
- the two or more films may be a single adhesive laminated film laminated in close contact, or the two or more films have a sound near field between adjacent films. It is preferable to include a spacer that is separated by an interval within a reachable range. Further, the distance between adjacent films separated by the spacer may be 100 ⁇ m or less.
- at least one of the two rigid frames may be detachable from at least one of the two or more films. At least one rigid frame is attached at the time of use, and two or more films are sandwiched between the two rigid frames. At the time of adjustment, at least one rigid frame is detached and at least one second film is attached to the first film. Relative movement may be used to change the relationship between the relative positions of two or more films.
- an attachment / detachment device for attaching / detaching at least one rigid frame to / from at least one film of two or more films may be provided.
- the relative movement of the second film for changing the relative position of at least one second film relative to the first film by relatively moving at least one second film relative to the first film may have a moving device.
- This moving device may change the relationship of the relative positions of the two or more films.
- the moving device for relative movement includes at least one of the first film, at least one second film, or at least two of the first film and at least one second film.
- the relationship between the relative positions of two or more films may be changed by winding the roll with a winding device.
- the moving device for relative movement further includes a gauge installed on the roll, and measures the moving amount of the first film or at least one second film and the size of the through hole by the gauge. May be.
- the soundproof structure of the present invention is basically configured as described above.
- the soundproof structure of the present invention Since the soundproof structure of the present invention is configured as described above, it enables low-frequency shielding, which has been difficult in the conventional soundproof structure, and further adapts to noise of various frequencies from low frequencies to frequencies exceeding 1000 Hz. It also has the feature that it can design a structure that provides strong sound insulation. Moreover, since the soundproof structure of the present invention is a sound insulation principle that does not depend on the mass (mass law) of the structure, it is possible to realize a sound insulation structure that is very light and thin compared to conventional soundproof structures. For this reason, the soundproof structure of the present invention can also be applied to a soundproof object for which it has been difficult to achieve sufficient sound insulation with the conventional soundproof structure.
- the soundproof structure of the present invention is a sound insulating structure that does not require a weight and is suitable for manufacturing only by providing a through hole in the film and has high robustness as a sound insulating material, as in the technique described in Patent Document 2.
- Has characteristics. That is, the soundproof structure of the present invention has the following characteristics as compared with the technique described in Patent Document 2. 1. Since a weight that was a cause of increasing the mass is not necessary, a lighter sound insulation structure can be realized. 2. Since the film can be punched at high speed and easily by laser processing or punch holes, it has manufacturability. 3. Since the sound insulation characteristics hardly depend on the position and shape of the through hole depending on the position and shape of the hole, the stability in manufacturing is high. 4). The presence of the through hole makes the membrane breathable. That is, it is possible to realize a structure that shields sound while passing wind and heat.
- the soundproof structure of the present invention is formed by laminating a plurality of different thin films provided with holes of a predetermined size in contact with each other in relation to the relative positions where the holes overlap or by separating them by an interval within a range in which the near field of sound reaches. And fixed with a rigid frame of a predetermined size. At this time, the soundproof structure of the present invention changes the size of the through hole formed by the overlapping holes by changing the relative positional relationship between the holes of different films, so that the size of the through hole and the plurality of thin films are reduced. The specific cut-off frequency of sound depending on the mechanical constant characteristics of the laminated film and the structure of the rigid frame can be adjusted.
- the method for adjusting a soundproof structure of the present invention is the soundproof structure of the present invention, wherein the relative position of two or more films is changed by moving at least one film of two or more films of the laminated film.
- the hole size of the through hole formed by the overlap of one or more holes of two or more films of the film is adjusted.
- a method for adjusting the soundproof structure implemented in the soundproof structure 11C shown in FIGS. 10 and 11 will be described below. First, a frame body 16a including 64 rigid frames 14a and 64 frame bodies 16b including 64 rigid frames 14b to which 64 films 18a of the sheet-shaped film body 20a are fixed. The state is removed from 20b.
- the roll 36a is rotated clockwise by the handle 36a to wind up the sheet-like film body 20b, and the position of the hole 22b of each film 18b of the sheet-like film body 20b is moved upward by a predetermined amount.
- the roll 36a also rotates to unwind the sheet-like film body 20b.
- the position of the hole 22b of each film 18b of the sheet-like film body 20b is shifted by a predetermined amount with respect to the position of the hole 22a of each film 18a of the sheet-like film body 20a, so that the film 18a and the film 18b
- the relative position is changed, and the relative position between the hole 22a and the hole 22b is changed by a predetermined amount.
- the size of the through hole 24 formed by the overlap of the hole 22a and the hole 22b is adjusted according to the cutoff frequency of the sound that selectively blocks.
- the moving amount of the sheet-like film body 20b (that is, the moving amount of each film 18b) is measured by the gauge 44a or 44b, and the size of the through hole 24 is measured.
- the frame body 16a is moved to the sheet-like film body 20b and the frame body 18b side, The sheet-like film body 20a fixed to the frame body 16a and the sheet-like film body 20b are brought into close contact with each other.
- the closely attached sheet-like film bodies 20a and 20b are fixed in a state of being sandwiched between the frame bodies 16a and 16.
- the sound cutoff frequency can be adjusted to selectively cut off the soundproof structure of the present invention by the method of adjusting the soundproof structure of the present invention.
- the adjustment method of the soundproof structure of the present invention is basically configured as described above.
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Abstract
機器、自動車、及び一般家庭の発する特定周波数の音を選択的に遮断することができ、遮断すべき音の周波数の変化に応じて、音の遮断周波数を変えることができる防音構造を提供する。各々に穿孔された1個以上の穴を備えた2枚以上の膜を積層した積層膜と、積層膜の両面から挟み込んで固定する2つの剛性枠と、を有し、積層膜の各々の膜における前記1個以上の穴の少なくとも1部が重なったことにより、上記課題を解決する。
Description
本発明は、特定周波数の音響を選択的に遮断する防音構造、及び防音構造の調整方法に係る。詳しくは、本発明は、所定サイズの穴を設けた複数の異なる膜を積層し、所定のサイズの剛性枠で固定化する際に、積層した複数の異なる膜を相対的に移動して異なる膜の穴同士の相対位置の関係を変えて、重なり合った穴によって形成される貫通穴のサイズを変えることにより選択的に強く遮蔽する音の周波数を調整することができる防音構造、及び選択的に強く遮蔽する音の周波数を調整するための防音構造の調整方法に関する。
一般的な遮音材は、質量が重ければ重いほど音を良く遮蔽する。このため、良好な遮音効果を得るためには、遮音材自体が大きくかつ重くなってしまう。一方、特に、低周波成分の音を遮蔽することは困難である。一般に、この領域は、質量則と呼ばれ周波数が2倍になると遮蔽が6dB大きくなることが知られている。
このように、従来のほとんどの音響遮断構造等の防音構造には、構造の質量で遮音を行っていたために大きくかつ重くなる欠点があった。また、従来の防音構造には、低周波の遮蔽が困難という欠点があった。
このため、機器、自動車、及び一般家庭など様々な場面に対応する遮音材として、軽くて薄い遮音構造が求められている。そこで、近年、薄くて軽い膜構造に枠を取り付けて膜の振動を制御する遮音構造が注目されている(特許文献1及び2参照)。
この構造の場合、遮音の原理が上記質量則と異なる剛性則となるため、薄い構造でも低周波成分をより遮蔽できる。この領域は、剛性則と呼ばれ、枠部分で膜振動が固定されることによって膜が枠開口部と一致する有限サイズのときと同様の振る舞いとなる。
このように、従来のほとんどの音響遮断構造等の防音構造には、構造の質量で遮音を行っていたために大きくかつ重くなる欠点があった。また、従来の防音構造には、低周波の遮蔽が困難という欠点があった。
このため、機器、自動車、及び一般家庭など様々な場面に対応する遮音材として、軽くて薄い遮音構造が求められている。そこで、近年、薄くて軽い膜構造に枠を取り付けて膜の振動を制御する遮音構造が注目されている(特許文献1及び2参照)。
この構造の場合、遮音の原理が上記質量則と異なる剛性則となるため、薄い構造でも低周波成分をより遮蔽できる。この領域は、剛性則と呼ばれ、枠部分で膜振動が固定されることによって膜が枠開口部と一致する有限サイズのときと同様の振る舞いとなる。
特許文献1においては、貫通孔が形成された枠体と、該貫通孔の一方の開口を覆う吸音材を有し、吸音材の第1の貯蔵弾性率E1が9.7×106以上であり、第2の貯蔵弾性率E2が346以下である吸音体が開示されている(要約、請求項1、段落[0005]~[0007]、[0034]等参照)。この吸音体は裏面における開口が施工面で閉じられて用いられる(図1、段落[0018]参照)。なお、吸音材の貯蔵弾性率は、吸音により吸音材に生じたエネルギのうち内部に保存する成分を意味する。
特許文献1では、実施例において、配合の材料を樹脂又は樹脂とフィラーの混合物とする吸音材を用いている。これにより、特許文献1では、吸音率のピーク値が0.5~1.0であり、ピーク周波数が290~500Hzであることから、吸音体の大型化を招くことなく、500Hz以下の低周波領域において高度な吸音効果を達成することができるとしている。
特許文献1では、実施例において、配合の材料を樹脂又は樹脂とフィラーの混合物とする吸音材を用いている。これにより、特許文献1では、吸音率のピーク値が0.5~1.0であり、ピーク周波数が290~500Hzであることから、吸音体の大型化を招くことなく、500Hz以下の低周波領域において高度な吸音効果を達成することができるとしている。
また、特許文献2には、複数の個々のセルに分割され、かつそれぞれ音響的に透過性のある2次元の剛性フレームと、剛性フレームに固定されたフレキシブルな材料のシートと、複数の錘と、を具備する音響減衰パネル、及び音響減衰構造が開示されている(請求項1、12、及び15、図4、第4欄等参照)。この音響減衰パネルにおいて、複数の個々のセルは、大体2次元セルであり、各錘は、各セルにそれぞれ錘が設けられるようにフレキシブルな材料のシートに固定されている。この音響減衰パネルの共鳴周波数は、個々の各セルの2次元形状、フレキシブルな材料の柔軟性、及びその上の各錘によって定義される。
なお、特許文献2には、従来と比較して、この音響減衰パネルは以下の利点があることが開示されている。即ち、(1)音響パネルは非常に薄くできる。(2)音響パネルは非常に軽量(密度が低い)にできる。(3)音響パネルは広い周波数範囲にわたって質量則に従わないで広い周波数の局部的共振音響材料(LRSM:Locally Resonant Sonic Materials)を形成するために一緒に積層できる。そのため、音響パネルは、500Hzよりも低い周波数で質量則から外れることができる。(4)音響パネルは容易に、廉価に製造できる(第5欄第65行~第6欄第5行参照)。
なお、特許文献2には、従来と比較して、この音響減衰パネルは以下の利点があることが開示されている。即ち、(1)音響パネルは非常に薄くできる。(2)音響パネルは非常に軽量(密度が低い)にできる。(3)音響パネルは広い周波数範囲にわたって質量則に従わないで広い周波数の局部的共振音響材料(LRSM:Locally Resonant Sonic Materials)を形成するために一緒に積層できる。そのため、音響パネルは、500Hzよりも低い周波数で質量則から外れることができる。(4)音響パネルは容易に、廉価に製造できる(第5欄第65行~第6欄第5行参照)。
ところで、特許文献1に開示の吸音体は、軽量で、吸音率のピーク値が0.5以上と高く、ピーク周波数が500Hz以下の低周波領域において高度な吸音効果を達成することができる。しかしながら、この吸音体では、吸音材の選択の幅が狭く、吸音材の選択が難しいという問題があった。
また、このような吸音体の吸音材は、枠体の貫通孔を完全にふさぐものであるため、風、及び熱を通す能力がなく熱がこもりがちとなる。このため、このような吸音体は、特許文献1に開示される機器及び自動車の遮音に向かないという問題があった。
また、特許文献1に開示の吸音体の遮音性に関しては、通常の剛性則又は質量則にしたがってなだらかに変化してしまう。このため、特許文献1に開示の吸音体は、モータ音など特定の周波数成分がパルス的に強く発することの多い一般の機器、又は自動車において有効に用いることが困難であった。
また、一般の機器、又は自動車において発する特定周波数の音を遮音するように、特許文献1に開示の吸音体の遮音性を予め設計できたとしても、一般の機器、又は自動車等の使用中に、遮音すべき音の周波数が変化すると、特許文献1に開示の吸音体では、遮音周波数を変えることができない。このため、特許文献1に開示の吸音体では、変化した周波数に合わせて新たに吸音体を設計し直し、製造し直す必要があるという問題があった。
また、このような吸音体の吸音材は、枠体の貫通孔を完全にふさぐものであるため、風、及び熱を通す能力がなく熱がこもりがちとなる。このため、このような吸音体は、特許文献1に開示される機器及び自動車の遮音に向かないという問題があった。
また、特許文献1に開示の吸音体の遮音性に関しては、通常の剛性則又は質量則にしたがってなだらかに変化してしまう。このため、特許文献1に開示の吸音体は、モータ音など特定の周波数成分がパルス的に強く発することの多い一般の機器、又は自動車において有効に用いることが困難であった。
また、一般の機器、又は自動車において発する特定周波数の音を遮音するように、特許文献1に開示の吸音体の遮音性を予め設計できたとしても、一般の機器、又は自動車等の使用中に、遮音すべき音の周波数が変化すると、特許文献1に開示の吸音体では、遮音周波数を変えることができない。このため、特許文献1に開示の吸音体では、変化した周波数に合わせて新たに吸音体を設計し直し、製造し直す必要があるという問題があった。
また、特許文献2では、音響減衰パネルは、非常に薄く軽量で低密度にでき、500Hzよりも低い周波数で使用でき、質量密度の法則から外れることができ、容易に廉価に製造できるとしている。しかしながら、特許文献2に開示の音響減衰パネルには、機器、自動車、及び一般家庭などで求められている更に軽く薄い遮音構造としては、以下のような問題点があった。
特許文献2に開示の音響減衰パネルでは、膜に錘が必須であるため、構造が重いものとなり、機器、自動車、及び一般家庭などに用いることが難しい。
錘を各セル構造に配置するための容易な手段がなく、製造適性がない。
錘の重さ、及び膜上での錘の位置に、遮蔽の周波数及び大きさが強く依存するため、遮音材としてのロバスト性が低く安定性がない。
膜は非通気膜と明示してあるため、風及び熱を通す能力がなく熱がこもりがちとなり、特に機器及び自動車の遮音に向かない。
また、特許文献2に開示の音響減衰パネルにおいて、一般の機器、自動車、及び一般家庭等において発する音を遮音して防音することができたとしても、一般の機器、自動車、及び一般家庭等において遮音すべき音の周波数が変化することがある。この場合、特許文献2に開示の音響減衰パネルにおいては、遮音周波数を変えることができないため、変化した周波数に合わせて新たに音響減衰パネルを設計し直し、製造し直す必要があるという問題があった。
特許文献2に開示の音響減衰パネルでは、膜に錘が必須であるため、構造が重いものとなり、機器、自動車、及び一般家庭などに用いることが難しい。
錘を各セル構造に配置するための容易な手段がなく、製造適性がない。
錘の重さ、及び膜上での錘の位置に、遮蔽の周波数及び大きさが強く依存するため、遮音材としてのロバスト性が低く安定性がない。
膜は非通気膜と明示してあるため、風及び熱を通す能力がなく熱がこもりがちとなり、特に機器及び自動車の遮音に向かない。
また、特許文献2に開示の音響減衰パネルにおいて、一般の機器、自動車、及び一般家庭等において発する音を遮音して防音することができたとしても、一般の機器、自動車、及び一般家庭等において遮音すべき音の周波数が変化することがある。この場合、特許文献2に開示の音響減衰パネルにおいては、遮音周波数を変えることができないため、変化した周波数に合わせて新たに音響減衰パネルを設計し直し、製造し直す必要があるという問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、機器、自動車、及び一般家庭の発する特定周波数の音を選択的に遮断することができ、遮断すべき音の周波数の変化に応じて、音の遮断周波数を変えることができる防音構造、及びこのような防音構造において選択的に強く遮蔽する音の周波数を調整するための防音構造の調整方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記目的に加え、上記従来技術の問題点を解消し、軽量で薄く、その穴の位置及び形状に遮断周波数及び大きさ等の遮音特性が依存することなく、遮音材としてのロバスト性が高く、かつ安定性があり、通気性があり、風及び熱を通すことができ、熱がこもることが無く、機器、自動車、及び一般家庭の用途に適し、製造適性に優れた防音構造、及びそのような防音構造における音の遮蔽周波数を調整するための防音構造の調整方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、上記目的に加え、上記従来技術の問題点を解消し、軽量で薄く、その穴の位置及び形状に遮断周波数及び大きさ等の遮音特性が依存することなく、遮音材としてのロバスト性が高く、かつ安定性があり、通気性があり、風及び熱を通すことができ、熱がこもることが無く、機器、自動車、及び一般家庭の用途に適し、製造適性に優れた防音構造、及びそのような防音構造における音の遮蔽周波数を調整するための防音構造の調整方法を提供することにある。
なお、本発明の2枚以上の膜を有する防音構造において、2枚以上の膜の各膜(単膜)もそれぞれ防音構造を構成するものである。
ここで、本発明において、「防音」とは、音響特性として、「遮音」と「吸音」の両方の意味を含むが、特に、「遮音」を言う。また、「遮音」は、「音を遮蔽する」ことを言う。即ち、「遮音」とは、「音を透過させない」ことを言う。したがって、「遮音」とは、音を「反射」すること(音響の反射)、及び音を「吸収」すること(音響の吸収)を含めて言う(三省堂 大辞林(第三版)、及び日本音響材料学会のウェブページのhttp://www.onzai.or.jp/question/soundproof.html、並びにhttp://www.onzai.or.jp/pdf/new/gijutsu201312_3.pdf参照)。
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。
ここで、本発明において、「防音」とは、音響特性として、「遮音」と「吸音」の両方の意味を含むが、特に、「遮音」を言う。また、「遮音」は、「音を遮蔽する」ことを言う。即ち、「遮音」とは、「音を透過させない」ことを言う。したがって、「遮音」とは、音を「反射」すること(音響の反射)、及び音を「吸収」すること(音響の吸収)を含めて言う(三省堂 大辞林(第三版)、及び日本音響材料学会のウェブページのhttp://www.onzai.or.jp/question/soundproof.html、並びにhttp://www.onzai.or.jp/pdf/new/gijutsu201312_3.pdf参照)。
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。
そこで、本発明者らは、上記目的を達成するために、鋭意研究を重ねた結果、上記防音構造の薄膜(単膜)を複数構成とし、その位置関係を変えることで穴のサイズを所望の面積にコントロールすることにより、遮断すべき音の周波数の変化した場合においても、その変化に応じて、音の遮断周波数を変えることができることを知見し、本発明に至ったものである。
即ち、本発明は、各々に穿孔された1個以上の穴を備えた2枚以上の膜を積層した積層膜と、積層膜の両面から挟み込んで固定する2つの剛性枠と、を有し、積層膜の各々の膜における1個以上の穴の少なくとも1部が重なった防音構造を提供するものである。
即ち、本発明は、各々に穿孔された1個以上の穴を備えた2枚以上の膜を積層した積層膜と、積層膜の両面から挟み込んで固定する2つの剛性枠と、を有し、積層膜の各々の膜における1個以上の穴の少なくとも1部が重なった防音構造を提供するものである。
ここで、2枚以上の膜のうち隣接する2枚の膜は、スペーサによって離間されていることが好ましい。
また、2枚以上の膜が100μm以下の間隔で離間されたことが好ましい。
また、2枚以上の膜の少なくとも1枚の膜が移動可能であり、2つの剛性枠の少なくとも1つの剛性枠が、少なくとも1枚の膜の移動時に脱着可能であることが好ましい。
また、2つの剛性枠の各剛性枠で囲まれたセルのサイズが音の波長よりも小さいことが好ましい。
また、1個以上の穴の大きさが、0.1mm以上10mm以下であることが好ましい。
また、2枚以上の膜が100μm以下の間隔で離間されたことが好ましい。
また、2枚以上の膜の少なくとも1枚の膜が移動可能であり、2つの剛性枠の少なくとも1つの剛性枠が、少なくとも1枚の膜の移動時に脱着可能であることが好ましい。
また、2つの剛性枠の各剛性枠で囲まれたセルのサイズが音の波長よりも小さいことが好ましい。
また、1個以上の穴の大きさが、0.1mm以上10mm以下であることが好ましい。
また、2枚以上の膜の内の1枚の膜は、1枚の膜以外の残りの膜に対して相対移動可能であり、積層膜の2枚以上の1個以上の穴の重なりによって形成される貫通穴は、残りの膜に対する1枚の膜の相対移動量に応じて調整された穴サイズを有することが好ましい。
また、更に、1枚の膜を、残りの膜に対して相対移動させる移動装置を有することが好ましい。
また、積層膜の2枚以上の膜は、1枚の膜である1枚の第1膜と、残りの膜のうちの少なくとも1枚の第2膜とを有し、第1膜は、第2膜に対して相対移動するものであり、
移動装置は、第1膜、又は少なくとも1枚の第2膜のうちの1枚の膜、もしくは、第1膜及び少なくとも1枚の第2膜の内の1枚の膜を含む少なくとも2枚の膜をそれぞれ巻回するロールと、ロールを回転させて、第1膜、1枚の膜、又は、少なくとも2枚の膜をロールに巻き取る巻取装置と、を有することが好ましい。
また、移動装置は、更に、ロールに設置されたゲージを備え、ゲージによって第1膜、1枚の膜、又は、少なくとも2枚の膜の移動量、及び貫通穴の穴サイズを計測することが好ましい。
また、更に、1枚の膜を、残りの膜に対して相対移動させる移動装置を有することが好ましい。
また、積層膜の2枚以上の膜は、1枚の膜である1枚の第1膜と、残りの膜のうちの少なくとも1枚の第2膜とを有し、第1膜は、第2膜に対して相対移動するものであり、
移動装置は、第1膜、又は少なくとも1枚の第2膜のうちの1枚の膜、もしくは、第1膜及び少なくとも1枚の第2膜の内の1枚の膜を含む少なくとも2枚の膜をそれぞれ巻回するロールと、ロールを回転させて、第1膜、1枚の膜、又は、少なくとも2枚の膜をロールに巻き取る巻取装置と、を有することが好ましい。
また、移動装置は、更に、ロールに設置されたゲージを備え、ゲージによって第1膜、1枚の膜、又は、少なくとも2枚の膜の移動量、及び貫通穴の穴サイズを計測することが好ましい。
また、上記目的を達成するために、本発明は、上記防音構造の積層膜の2枚以上の1個以上の穴の重なりによって形成される貫通穴の穴サイズを積層膜の2枚以上の膜の相対位置を変更することにより調整する防音構造の調整方法を提供するものである。
ここで、2枚以上の膜の少なくとも1枚の膜を移動して2枚以上の膜の相対位置を変更することが好ましい。
また、積層膜の2枚以上の膜は、1枚の膜である1枚の第1膜と、残りの膜のうちの少なくとも1枚の第2膜とを有し、第1膜は、第2膜に対して相対移動するものであり、第1膜、又は少なくとも1枚の第2膜のうちの1枚の膜、もしくは、第1膜及び少なくとも1枚の第2膜の内の1枚の膜を含む少なくとも2枚の膜をそれぞれ巻回するロールを回転させて、第1膜、1枚の膜、又は、少なくとも2枚の膜をロールに巻き取ることにより、2枚以上の膜の相対位置を変更することが好ましい。
また、更に、ロールに設置されたゲージによって第1膜、1枚の膜、又は、少なくとも2枚の膜の移動量、及び貫通穴のサイズを計測することが好ましい。
ここで、2枚以上の膜の少なくとも1枚の膜を移動して2枚以上の膜の相対位置を変更することが好ましい。
また、積層膜の2枚以上の膜は、1枚の膜である1枚の第1膜と、残りの膜のうちの少なくとも1枚の第2膜とを有し、第1膜は、第2膜に対して相対移動するものであり、第1膜、又は少なくとも1枚の第2膜のうちの1枚の膜、もしくは、第1膜及び少なくとも1枚の第2膜の内の1枚の膜を含む少なくとも2枚の膜をそれぞれ巻回するロールを回転させて、第1膜、1枚の膜、又は、少なくとも2枚の膜をロールに巻き取ることにより、2枚以上の膜の相対位置を変更することが好ましい。
また、更に、ロールに設置されたゲージによって第1膜、1枚の膜、又は、少なくとも2枚の膜の移動量、及び貫通穴のサイズを計測することが好ましい。
本発明によれば、機器、自動車、及び一般家庭の発する特定周波数の音を選択的に遮断することができ、遮断すべき音の周波数の変化に応じて、音の遮断周波数を変えることができる。
本発明によれば、軽量で薄く、その穴の位置及び形状に遮断周波数及び大きさ等の遮音特性が依存することなく、遮音材としてのロバスト性が高く、かつ安定性があり、通気性があり、風及び熱を通すことができ、熱がこもることが無い防音構造を提供することができる。その結果、機器、自動車、及び一般家庭の用途に適し、製造適性に優れた防音構造を提供することができる。
また、本発明によれば、防音の対象となる音の遮断周波数を調整するための防音構造の調整方法を提供することができる。
本発明によれば、1つの防音構造のセットで、構成する膜の張替えなどをおこなわずに音の遮断周波数を調整することが可能となる。
本発明によれば、軽量で薄く、その穴の位置及び形状に遮断周波数及び大きさ等の遮音特性が依存することなく、遮音材としてのロバスト性が高く、かつ安定性があり、通気性があり、風及び熱を通すことができ、熱がこもることが無い防音構造を提供することができる。その結果、機器、自動車、及び一般家庭の用途に適し、製造適性に優れた防音構造を提供することができる。
また、本発明によれば、防音の対象となる音の遮断周波数を調整するための防音構造の調整方法を提供することができる。
本発明によれば、1つの防音構造のセットで、構成する膜の張替えなどをおこなわずに音の遮断周波数を調整することが可能となる。
以下に、本発明に係る防音構造、及び防音構造の調整方法を添付の図面に示す好適実施形態を参照して詳細に説明する。
以下では、防音構造を構成する薄膜などの膜が2枚であり、1枚の膜に穿孔される穴が1個である場合を代表例として説明するが、本発明はこれに限定されず、膜が3枚以上であっても、又は、穴が2個以上であっても良いことは勿論である。
図1は、本発明の一実施形態に係る防音構造の単一の防音セルの一例を模式的に示す平面図であり、図2は、図1に示す防音構造の模式的な断面図である。
以下では、防音構造を構成する薄膜などの膜が2枚であり、1枚の膜に穿孔される穴が1個である場合を代表例として説明するが、本発明はこれに限定されず、膜が3枚以上であっても、又は、穴が2個以上であっても良いことは勿論である。
図1は、本発明の一実施形態に係る防音構造の単一の防音セルの一例を模式的に示す平面図であり、図2は、図1に示す防音構造の模式的な断面図である。
図1及び図2に示す本発明の第1実施形態の防音構造10は、1つの防音セル26のみ、即ち単一の防音セル26からなるものである。防音構造10は、それぞれ1個の穴22a及び22bを備える2枚の膜18a及び18bと、同一サイズの開口部12a及び12bを備え、2枚の膜18a及び18bを両側から挟み込んで固定する2つの剛性枠14a及び14bと、を有する。即ち、図1及び図2では、本実施形態の防音構造10として、単一の防音セル26のみを図示するものである。しかしながら、本発明は、これに限定されず、後述するように、複数の防音セルからなるもの(図5及び図6参照)であっても良いのは勿論である。
図1及び図2に示す例においては、2枚の膜18a及び18bは、穴22a及び22bがそれぞれ重なる相対位置の関係において積層されている。膜18a及び18bは、2つの剛性枠14a及び14bに両側から挟み込まれて固定されることによって物理的に1枚の膜と見做すことができるものである。この時、2つの剛性枠14a及び14bは、同一サイズの開口部12a及び12bが一致し、一致した開口部12a及び12b内に穴22a及び22bが納まる位置にくるように、2枚の膜18a及び18bを両側から挟み込んで固定する。
なお、図1及び図2に示す例においては、膜18aは、接着剤又は物理的な固定具によって予め剛性枠14aに固定されている。
したがって、本実施形態では、剛性枠14aに固定されている膜18a及び膜18bを、膜18bの外側から剛性枠14bによって剛性枠14aとの間に挟み込んで片側、又は両側から押圧することにより、膜18a及び膜18bを剛性枠14a及び14bに固定している。
なお、図1及び図2に示す例においては、膜18aは、接着剤又は物理的な固定具によって予め剛性枠14aに固定されている。
したがって、本実施形態では、剛性枠14aに固定されている膜18a及び膜18bを、膜18bの外側から剛性枠14bによって剛性枠14aとの間に挟み込んで片側、又は両側から押圧することにより、膜18a及び膜18bを剛性枠14a及び14bに固定している。
図1及び図2に示す例においては、2枚の膜18a及び18bは、上記相対位置の関係において、互いに密着して1枚の密着積層膜21を構成するものであることが好ましい。なお、2枚の膜18a及び18bは、互いに接触していてもよい。
ここで、膜18aの穴22aと膜18bの穴22bとは、ずれているが互いに重なり合う部分を有し、1枚の膜である密着積層膜21を貫通する部分からなる貫通穴24を形成する。なお、ここで、穴22aと穴22bがずれているとは、両者の中心が一致しておらず、離れていることを言う。
なお、本発明においては、2枚の膜18a及び18bは、1枚の密着積層膜21を構成するものに限定されず、防音構造として1枚の膜と見做すことができるものであれば、後述するように、膜18aと18bとが、音の近接場が届く範囲内の間隔だけ離間して配置されるものであっても良い。即ち、2枚の膜18aと18bとは、1枚の膜と見做せる距離以下にとなるように近接させることができればよい。
なお、膜18a及び18bにそれぞれ穿孔された穴22a及び22bは、図1及び図2に示す例では1個であるが、本発明はこれに限定されず、後述するように、複数個の穴からなるものであっても良い。
ここで、膜18aの穴22aと膜18bの穴22bとは、ずれているが互いに重なり合う部分を有し、1枚の膜である密着積層膜21を貫通する部分からなる貫通穴24を形成する。なお、ここで、穴22aと穴22bがずれているとは、両者の中心が一致しておらず、離れていることを言う。
なお、本発明においては、2枚の膜18a及び18bは、1枚の密着積層膜21を構成するものに限定されず、防音構造として1枚の膜と見做すことができるものであれば、後述するように、膜18aと18bとが、音の近接場が届く範囲内の間隔だけ離間して配置されるものであっても良い。即ち、2枚の膜18aと18bとは、1枚の膜と見做せる距離以下にとなるように近接させることができればよい。
なお、膜18a及び18bにそれぞれ穿孔された穴22a及び22bは、図1及び図2に示す例では1個であるが、本発明はこれに限定されず、後述するように、複数個の穴からなるものであっても良い。
2枚の膜18a及び18b内の一方の膜18aは、例えば本発明の1枚の第1膜を構成する。これに対し、他方の膜18bは、例えば本発明の残りの膜の内の少なくとも1枚の第2膜を構成し、第1膜である膜18aに対して相対移動可能であり、膜18aに対する相対位置の関係を変更する。
本実施形態の防音構造10は、第1膜である膜18aに対して1枚の第2の膜である膜18bを相対移動して、2枚の膜18a及び18bの各穴22a及び22bが重なる相対位置の関係を変更するものである。
このように、本実施形態の防音構造10においては、膜18aと膜18bとを相対移動して、膜18aの穴22aと膜18bの穴22bとの相対位置の関係を変更することにより、密着積層膜21の貫通穴24のサイズを変更する。その結果、変更された貫通穴24のサイズ、1枚の膜と見做した時の膜18a及び膜18bの力学特性(図1及び図2に示す例では密着積層膜21の力学特性:例えばヤング率等力学定数特性)、及び2つの剛性枠14a及び14bの構造に依存した音の遮断周波数を、調整することができる。
本実施形態の防音構造10は、第1膜である膜18aに対して1枚の第2の膜である膜18bを相対移動して、2枚の膜18a及び18bの各穴22a及び22bが重なる相対位置の関係を変更するものである。
このように、本実施形態の防音構造10においては、膜18aと膜18bとを相対移動して、膜18aの穴22aと膜18bの穴22bとの相対位置の関係を変更することにより、密着積層膜21の貫通穴24のサイズを変更する。その結果、変更された貫通穴24のサイズ、1枚の膜と見做した時の膜18a及び膜18bの力学特性(図1及び図2に示す例では密着積層膜21の力学特性:例えばヤング率等力学定数特性)、及び2つの剛性枠14a及び14bの構造に依存した音の遮断周波数を、調整することができる。
本発明において、相対移動とは、一方が停止している時、又は停止している時と見做した時の他方が移動することを言う。例えば、膜18aと膜18bとの相対移動とは、膜18aが停止している時において膜18bが移動すること、及び逆に、膜18bが停止している時において膜18aが移動すること、並びに膜18aと膜18bとが共に移動する時において、膜18aが停止していると見做した時において膜18bが単独で移動すること、及び逆に、膜18bが停止していると見做した時において膜18aが単独で移動することのいずれかを言う。
また、本発明において、相対位置とは、固定された基準点、又は移動している基準点に対して位置を決められた点を言い、基準点からの方位及び距離で表す。例えば、膜18aと膜18bとの相対位置とは、固定されているか、又は移動しているかに関わらず、膜18a中の特定の点を基準点とする時、この基準点に対して位置決めされる膜18b中の特定の点を言い、両点の方向及び距離で表すことができる。ここで、膜18a中及び膜18b中の特定の点は、それぞれ予め対応する点として設定しておくことが好ましく、例えば膜18aの穴22aの中心、及び膜18bの穴22bの中心とすることが好ましい。この場合、膜18aと膜18bとが相対移動した時の両者の相対位置とは、膜18aの穴22aの中心に対する膜18bの穴22bの中心の位置、又はその逆の膜18bの穴22bの中心に対する膜18aの穴22bの中心の位置を言い、相対移動方向にとった両中心間の距離で表すことができる。
また、本発明において、相対位置とは、固定された基準点、又は移動している基準点に対して位置を決められた点を言い、基準点からの方位及び距離で表す。例えば、膜18aと膜18bとの相対位置とは、固定されているか、又は移動しているかに関わらず、膜18a中の特定の点を基準点とする時、この基準点に対して位置決めされる膜18b中の特定の点を言い、両点の方向及び距離で表すことができる。ここで、膜18a中及び膜18b中の特定の点は、それぞれ予め対応する点として設定しておくことが好ましく、例えば膜18aの穴22aの中心、及び膜18bの穴22bの中心とすることが好ましい。この場合、膜18aと膜18bとが相対移動した時の両者の相対位置とは、膜18aの穴22aの中心に対する膜18bの穴22bの中心の位置、又はその逆の膜18bの穴22bの中心に対する膜18aの穴22bの中心の位置を言い、相対移動方向にとった両中心間の距離で表すことができる。
本発明において、膜18aと膜18bとが相対移動する場合に、膜18aと膜18bとがそれぞれ摺動可能であっても良い。この時の膜18aと膜18bとの摺動方向(つまり、相対移動方向)は、膜18aと膜18bの面と同一平面に沿った方向、又は平行な方向である。即ち、膜18a、及び膜18bは、それぞれ膜18a、及び膜18bの面と同一平面内を摺動して、相対移動しても良い。
なお、本実施形態の防音構造10による特定の遮断周波数の音を遮断する原理は、後述するが、膜18a及び膜18bを1枚の膜と見做すことができる場合、貫通穴24を通る空気伝搬音と、膜18a及び18bを1枚の膜として振動させて通る振動放射音とを打ち消し合いの干渉をさせることによって透過音を遮音する遮音原理である。この遮音原理は、防音構造の質量(質量則)によらない剛性則と呼ばれる。
なお、本実施形態の防音構造10による特定の遮断周波数の音を遮断する原理は、後述するが、膜18a及び膜18bを1枚の膜と見做すことができる場合、貫通穴24を通る空気伝搬音と、膜18a及び18bを1枚の膜として振動させて通る振動放射音とを打ち消し合いの干渉をさせることによって透過音を遮音する遮音原理である。この遮音原理は、防音構造の質量(質量則)によらない剛性則と呼ばれる。
図3(A)及び(B)は、それぞれ図1に示す防音構造の遮断周波数調整の前後の形態を示す平面図である。図3(A)及び(B)に示す防音構造10の形態は、それぞれ密着積層膜21の貫通穴24のサイズが異なる形態を示すものである。
図3(A)に示す防音構造10の形態を、例えば調整前の形態とすると、この調整前の形態では、膜18aの穴22aと膜18bの穴22bとが一致するように積層され、剛性枠14a及び14bによって、密着積層膜21の膜18a及び18bの両外側から挟み込まれて固定されており、貫通穴24は、穴22a及び穴22bに一致する。この形態においても、貫通穴24のサイズ、物理的に1枚の膜と見做すことができる密着積層膜21の力学特性、及び2つの剛性枠14a及び14bの構造に依存した特定周波数(例えば調整前の遮断周波数)の音を遮断することができる。
これに対して、図3(B)に示す防音構造10の形態は、図3(A)に示す形態に対して調整後の形態とすることができるが、この調整後の形態は、図1及び図2に示す防音構造10の形態と同様の形態である。
このように、本発明においては、穴22a及び穴22bがそれぞれ穿孔された膜18a及び18bを物理的に1枚の膜と見做すことができる距離に保ち、一方の膜18bを他方の膜18aに対して移動させ、膜18aと18bとの相対位置の関係を変える。即ち、穴22a及び穴22bの中心の相対位置を変える。本発明においては、こうすることによって、等価的な穴サイズを変えて、貫通穴24のサイズとして、調整前の遮断周波数を調整後の遮断周波数に変更させることにより、遮断周波数を調整することができる。なお、本発明では、例えば膜18bを膜18aに対して移動させ、膜18aと18bとの相対位置の関係を変えることを、膜18bを膜18aに対してずらす、又はシフトするということもある。
ここで、図3(A)に示す防音構造10の形態から、図3(B)に示す防音構造10の形態への変更、即ち密着積層膜21の貫通穴24のサイズの変更は、図4(A)~(D)に示すように行うことができる。
図3(A)に示す防音構造10の形態を、例えば調整前の形態とすると、この調整前の形態では、膜18aの穴22aと膜18bの穴22bとが一致するように積層され、剛性枠14a及び14bによって、密着積層膜21の膜18a及び18bの両外側から挟み込まれて固定されており、貫通穴24は、穴22a及び穴22bに一致する。この形態においても、貫通穴24のサイズ、物理的に1枚の膜と見做すことができる密着積層膜21の力学特性、及び2つの剛性枠14a及び14bの構造に依存した特定周波数(例えば調整前の遮断周波数)の音を遮断することができる。
これに対して、図3(B)に示す防音構造10の形態は、図3(A)に示す形態に対して調整後の形態とすることができるが、この調整後の形態は、図1及び図2に示す防音構造10の形態と同様の形態である。
このように、本発明においては、穴22a及び穴22bがそれぞれ穿孔された膜18a及び18bを物理的に1枚の膜と見做すことができる距離に保ち、一方の膜18bを他方の膜18aに対して移動させ、膜18aと18bとの相対位置の関係を変える。即ち、穴22a及び穴22bの中心の相対位置を変える。本発明においては、こうすることによって、等価的な穴サイズを変えて、貫通穴24のサイズとして、調整前の遮断周波数を調整後の遮断周波数に変更させることにより、遮断周波数を調整することができる。なお、本発明では、例えば膜18bを膜18aに対して移動させ、膜18aと18bとの相対位置の関係を変えることを、膜18bを膜18aに対してずらす、又はシフトするということもある。
ここで、図3(A)に示す防音構造10の形態から、図3(B)に示す防音構造10の形態への変更、即ち密着積層膜21の貫通穴24のサイズの変更は、図4(A)~(D)に示すように行うことができる。
図4(A)~(D)は、それぞれ図1に示す防音構造の遮断周波数の調整前の形態から調整後の形態に至る経過を示す模式的断面図である。
図4(A)は、図3(A)に示す防音構造10の形態を示す。
図4(A)に示す防音構造10の形態においては、穴22a及び穴22bが一致して密着積層膜21の貫通穴24となるように、剛性枠14a及び14bが膜18a及び膜18bを挟み込んで固定している。
この時、2枚の膜18a及び膜18bがくっつくことが無いように、マット材を使用するか、あるいは、予め導電性にして静電気を除去しておくことが好ましい。
この形態における剛性枠14a及び14bの内の一方の剛性枠14bを、図4(B)に示すように、固定状態から外し、膜18a及び18bに対して外側(図中右側)に移動して離間させた後に、膜18aに対して膜18bを同様に外側(図中右側)に移動して離間させる。なお、この場合、剛性枠14bは膜18bの押さえとして機能するものである。
なお、先ず、膜18aに対して膜18b及び剛性枠14bを一体的に外側に移動して離間させた後、剛性枠14bを膜18bに対して外側に移動して離間させても良い。
こうして、膜18bを、膜18aとも、剛性枠14bとも接触していないフリーの状態にする。
図4(A)は、図3(A)に示す防音構造10の形態を示す。
図4(A)に示す防音構造10の形態においては、穴22a及び穴22bが一致して密着積層膜21の貫通穴24となるように、剛性枠14a及び14bが膜18a及び膜18bを挟み込んで固定している。
この時、2枚の膜18a及び膜18bがくっつくことが無いように、マット材を使用するか、あるいは、予め導電性にして静電気を除去しておくことが好ましい。
この形態における剛性枠14a及び14bの内の一方の剛性枠14bを、図4(B)に示すように、固定状態から外し、膜18a及び18bに対して外側(図中右側)に移動して離間させた後に、膜18aに対して膜18bを同様に外側(図中右側)に移動して離間させる。なお、この場合、剛性枠14bは膜18bの押さえとして機能するものである。
なお、先ず、膜18aに対して膜18b及び剛性枠14bを一体的に外側に移動して離間させた後、剛性枠14bを膜18bに対して外側に移動して離間させても良い。
こうして、膜18bを、膜18aとも、剛性枠14bとも接触していないフリーの状態にする。
この後、図4(C)に示すように、フリーの状態の膜18bを、膜18aに対してその膜面に平行な方向(図中上側)に移動させて両膜18aと18bとの相対位置の関係を変える。即ち、膜18bを、膜18aに対してシフトさせる。この時、膜18bの移動(シフト)は、穴22a及び穴22bが必ず重なり合い、貫通穴24を形成することができる位置までとする必要がある。
以上のように、2枚の膜18a、及び18bを両側から挟み込んで固定する剛性枠14a、及び14bは、2枚の膜18a、及び18bのそれぞれの移動時、又は摺動時に脱着可能であることが好ましい。
最後に、図4(D)に示すように、膜18bを、膜18aに対して内側(図中左側)に移動して膜18aに接触させる。ここで、剛性枠14bを、膜18bに対して内側に移動して膜18bに接触させて押さえとして用い、膜18a及び18bを剛性枠14a及び14bで挟み込んだ状態とし、剛性枠14a及び14bの一方の側、又は両側から押圧して固定する。
こうして、図4(D)に示す形態は、図3(B)(即ち、図1及び図2)に示す防音構造10の形態と同じになる。
即ち、上述した例は、同じ形状、位置関係で開口となる穴22a及び穴22bをそれぞれ設けた薄膜からなる2枚の膜18a及び18bを重ね、一方の膜18bを一定方向に移動させて両膜18aと18bとの相対位置の関係を変えることによって実効的開口径である貫通穴24の口径を変えている。
上述した例では、予め膜18aを剛性枠14aに固定し、膜18bを移動可能にし、移動後、膜18a及び18bを剛性枠14a及び14bで外側から挟み込んで固定している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、膜18bが移動可能な場合でも、予め膜18aを剛性枠14aに固定しておかなくても良いし、又は、予め膜18aを剛性枠14aに固定せずに、膜18a及び18bの両者を同時に逆方向に移動させて相対位置の関係を変更するようにしても良い。
以上のように、2枚の膜18a、及び18bを両側から挟み込んで固定する剛性枠14a、及び14bは、2枚の膜18a、及び18bのそれぞれの移動時、又は摺動時に脱着可能であることが好ましい。
最後に、図4(D)に示すように、膜18bを、膜18aに対して内側(図中左側)に移動して膜18aに接触させる。ここで、剛性枠14bを、膜18bに対して内側に移動して膜18bに接触させて押さえとして用い、膜18a及び18bを剛性枠14a及び14bで挟み込んだ状態とし、剛性枠14a及び14bの一方の側、又は両側から押圧して固定する。
こうして、図4(D)に示す形態は、図3(B)(即ち、図1及び図2)に示す防音構造10の形態と同じになる。
即ち、上述した例は、同じ形状、位置関係で開口となる穴22a及び穴22bをそれぞれ設けた薄膜からなる2枚の膜18a及び18bを重ね、一方の膜18bを一定方向に移動させて両膜18aと18bとの相対位置の関係を変えることによって実効的開口径である貫通穴24の口径を変えている。
上述した例では、予め膜18aを剛性枠14aに固定し、膜18bを移動可能にし、移動後、膜18a及び18bを剛性枠14a及び14bで外側から挟み込んで固定している。しかしながら、本発明はこれに限定されず、膜18bが移動可能な場合でも、予め膜18aを剛性枠14aに固定しておかなくても良いし、又は、予め膜18aを剛性枠14aに固定せずに、膜18a及び18bの両者を同時に逆方向に移動させて相対位置の関係を変更するようにしても良い。
上述したように、図1~図4(D)に示す本実施形態の防音構造10は、単一の防音セル26のみからなるもの、又は単一の防音セル26のみを図示するものである。しかしながら、本発明は、これに限定されず、図5及び図6に示すように、複数の防音セル26からなるものであっても良い。
図5及び図6は、それぞれ本発明の他の実施形態に係る防音構造の調整前後の形態の一例を模式的に示す平面図である。
図5及び図6に示す防音構造11Aは、枠体16、及び図中裏面側にある、枠体16と同一構成の不図示の裏面側の枠体と、シート状の膜体20a及び図中裏面側にある、シート状の膜体20aと同一構成のシート状の膜体20b(詳細は図示されていない)と、を有する。ここで、枠体16は、それぞれ開口部12aを備え、2次元的に配置された複数の剛性枠14aを形成するものである。また、シート状の膜体20aは、それぞれの剛性枠14aの開口部12aを覆うようにそれぞれの剛性枠14aに固定される複数枚の膜18aを形成するものである。図5及び図6に示す例では、剛性枠14aの数は、例えば64であり、膜18aの数は、例えば64枚である。
なお、本発明において、シート状の膜体(20a、20b)とは、複数(例えば64)枚の膜18を有する1枚のシートからなるものをいう。
枠体16のそれぞれの剛性枠14a内の膜18aは、それぞれ貫通するように穿孔された穴22aを有する。なお、図示されていないが、裏面側枠体のそれぞれの剛性枠(14b)内の膜18bも、それぞれ貫通するように穿孔された穴22bを有するのは勿論である。
図5及び図6は、それぞれ本発明の他の実施形態に係る防音構造の調整前後の形態の一例を模式的に示す平面図である。
図5及び図6に示す防音構造11Aは、枠体16、及び図中裏面側にある、枠体16と同一構成の不図示の裏面側の枠体と、シート状の膜体20a及び図中裏面側にある、シート状の膜体20aと同一構成のシート状の膜体20b(詳細は図示されていない)と、を有する。ここで、枠体16は、それぞれ開口部12aを備え、2次元的に配置された複数の剛性枠14aを形成するものである。また、シート状の膜体20aは、それぞれの剛性枠14aの開口部12aを覆うようにそれぞれの剛性枠14aに固定される複数枚の膜18aを形成するものである。図5及び図6に示す例では、剛性枠14aの数は、例えば64であり、膜18aの数は、例えば64枚である。
なお、本発明において、シート状の膜体(20a、20b)とは、複数(例えば64)枚の膜18を有する1枚のシートからなるものをいう。
枠体16のそれぞれの剛性枠14a内の膜18aは、それぞれ貫通するように穿孔された穴22aを有する。なお、図示されていないが、裏面側枠体のそれぞれの剛性枠(14b)内の膜18bも、それぞれ貫通するように穿孔された穴22bを有するのは勿論である。
なお、防音構造11Aにおいて、表面側の枠体16の1つの剛性枠14a、この剛性枠14aに固定された膜18a、及びこの膜18aに設けられた穴22aと、図示されていない裏面側の枠体の1つの剛性枠(14b)、この剛性枠(14b)に固定された膜18b、及びこの膜18bに設けられた穴22bとは、図1及び図2に示す1つの単一の防音セル26を構成する。このため、本実施形態の防音構造11Aは、複数(例えば64)個の防音セル26によって構成される。
ここで、図5に示す防音構造11Aの1つの単一の防音セル26の調整前の形態は、図3(A)及び図4(A)に示す防音構造10の単一の防音セル26の調整前の形態と同じであるので、図5に示す防音構造11Aの調整前の形態についての説明は省略する。
また、図6に示す防音構造11Aの1つの単一の防音セル26の調整前の形態は、図1、図2、図3(B)及び図4(D)に示す防音構造10の単一の防音セル26の調整前の形態と同じであるので、図6に示す防音構造11Aの調整前の形態についての説明も省略する。
ここで、図5に示す防音構造11Aの1つの単一の防音セル26の調整前の形態は、図3(A)及び図4(A)に示す防音構造10の単一の防音セル26の調整前の形態と同じであるので、図5に示す防音構造11Aの調整前の形態についての説明は省略する。
また、図6に示す防音構造11Aの1つの単一の防音セル26の調整前の形態は、図1、図2、図3(B)及び図4(D)に示す防音構造10の単一の防音セル26の調整前の形態と同じであるので、図6に示す防音構造11Aの調整前の形態についての説明も省略する。
なお、以下に、個々の構成要素について説明するが、以下では、表面側及び裏面側の構成部材を別々に分けて説明する必要のない場合には、両者に共通の参照符号を使って説明する。
剛性枠14(14a及び14b)は、厚みのある板状部材で環状に囲むように形成され、内部に開口部12(12a及び12b)を有する。剛性枠14(14a及び14b)は、少なくともの一方の側において開口部12を覆うように膜18(18a及び18b)を固定するためのもので、この剛性枠14に固定された膜18の膜振動の節となるものである。したがって、剛性枠14は、膜18に比べて、剛性が高い。具体的には、剛性枠14の単位面積当たりの質量及び剛性は、膜18の単位面積当たりの質量及び剛性と比べて、共に高い必要がある。
剛性枠14の形状は、膜18の全外周を抑えることができるように膜18を固定できる閉じた連続した形状であることが好ましい。しかしながら、本発明は、これに限定されず、剛性枠14が、これに固定された膜18の膜振動の節となるものであれば、一部が切断され、不連続な形状であっても良い。即ち、剛性枠14の役割は、膜18を固定して膜振動を制御することにあるため、剛性枠14に小さな切れ目が入っていても、極わずかに膜18を固定していない部位が存在していても効果を発揮する。
剛性枠14(14a及び14b)は、厚みのある板状部材で環状に囲むように形成され、内部に開口部12(12a及び12b)を有する。剛性枠14(14a及び14b)は、少なくともの一方の側において開口部12を覆うように膜18(18a及び18b)を固定するためのもので、この剛性枠14に固定された膜18の膜振動の節となるものである。したがって、剛性枠14は、膜18に比べて、剛性が高い。具体的には、剛性枠14の単位面積当たりの質量及び剛性は、膜18の単位面積当たりの質量及び剛性と比べて、共に高い必要がある。
剛性枠14の形状は、膜18の全外周を抑えることができるように膜18を固定できる閉じた連続した形状であることが好ましい。しかしながら、本発明は、これに限定されず、剛性枠14が、これに固定された膜18の膜振動の節となるものであれば、一部が切断され、不連続な形状であっても良い。即ち、剛性枠14の役割は、膜18を固定して膜振動を制御することにあるため、剛性枠14に小さな切れ目が入っていても、極わずかに膜18を固定していない部位が存在していても効果を発揮する。
また、本発明においては、剛性枠14(14a及び14b)の開口部12(12a及び12b)の両方の端部は、閉塞されていないことが好ましい。即ち、剛性枠14(14a及び14b)の開口部12(12a及び12b)の両方の端部は、共に解放されていることが好ましい。したがって、本発明においては、特許文献1の吸音体のように、膜18(18a及び18b)の背後に背後空気層が形成されていないことが好ましい。具体的には、剛性枠14aの開口部12aの一方の端部には、膜18aが固定されている。しかしながら、膜18aは穴22aを有しているので、この一方の端部は、穴22aによって外部に開放されていると言える。また、剛性枠14aの開口部12aの他方の端部には、何も取り付けられても、設けられてもいないので、そのまま外部に開放されているとも言える。なお、剛性枠14bも、同様である。即ち、開口部12bの一方の端部には、膜18bが固定されているが、膜18bは穴22bを有しているので、この一方の端部は、穴22aに重なって貫通穴24を形成している穴22bによって外部に開放されていると言える。また、開口部12bの他方の端部には、何も取り付けられても、設けられてもいないので、そのまま外部に開放されているとも言える。
これに対し、特許文献1の吸音体は、貫通孔を有する枠体の表面上に、膜状吸音材が積層され、固定されている。また、この吸音体は枠体の裏面が施工面に接着固定されており、吸音材と施工面との間に背後空気層が形成された状態で使用される。即ち、枠体の表面及び裏面それぞれにおける貫通孔の開口のうち、表面における開口が吸音材で覆われており、裏面における開口が施工面によって閉じられている。
このように、特許文献1の吸音体の防音原理は、いわゆるヘルムホルツ共鳴を利用したものである。一方、本発明の防音構造の防音原理は、貫通穴24を通る空気伝搬音と、膜18(18a、及び18b)を振動させて通る振動放射音とを打ち消し合いの干渉をさせることで透過音を遮音するものである。したがって、両者はまったく異なるものである。
これに対し、特許文献1の吸音体は、貫通孔を有する枠体の表面上に、膜状吸音材が積層され、固定されている。また、この吸音体は枠体の裏面が施工面に接着固定されており、吸音材と施工面との間に背後空気層が形成された状態で使用される。即ち、枠体の表面及び裏面それぞれにおける貫通孔の開口のうち、表面における開口が吸音材で覆われており、裏面における開口が施工面によって閉じられている。
このように、特許文献1の吸音体の防音原理は、いわゆるヘルムホルツ共鳴を利用したものである。一方、本発明の防音構造の防音原理は、貫通穴24を通る空気伝搬音と、膜18(18a、及び18b)を振動させて通る振動放射音とを打ち消し合いの干渉をさせることで透過音を遮音するものである。したがって、両者はまったく異なるものである。
また、剛性枠14によって形成される開口部12の幾何学形態は、平面形状であって、図1、図3(A)、(B)、図5、図10、図12、図15、及び図16に示す例では正方形であるが、本発明においては、特に制限的ではない。例えば、開口部12の幾何学形態は、長方形、ひし形、もしくは平行四辺形等の他の四角形、正三角形、2等辺三角形、もしくは直角三角形等の三角形、正五角形、もしくは正六角形等の正多角形を含む多角形、又は、図14に示すような円形、も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、図14~図16においては、簡略化のために、表面側及び裏面側の構成部材を区別せず、両者に共通の参照符号を記載している。
また、剛性枠14のサイズは、平面視のサイズであり、その開口部12のサイズとして定義できる。ここで、剛性枠14のサイズは、図1等に示す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と定義することができ、円の場合には、円相当直径と定義することができる。剛性枠14のサイズは、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。
なお、本発明の防音構造10及び11Aにおいて、剛性枠14のサイズは、全ての剛性枠14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)の剛性枠が含まれていても良い。異なる場合には、剛性枠14のサイズとして、剛性枠14の平均サイズを用いればよい。
また、剛性枠14のサイズは、平面視のサイズであり、その開口部12のサイズとして定義できる。ここで、剛性枠14のサイズは、図1等に示す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と定義することができ、円の場合には、円相当直径と定義することができる。剛性枠14のサイズは、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。
なお、本発明の防音構造10及び11Aにおいて、剛性枠14のサイズは、全ての剛性枠14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)の剛性枠が含まれていても良い。異なる場合には、剛性枠14のサイズとして、剛性枠14の平均サイズを用いればよい。
このような剛性枠14のサイズは、特に制限的ではなく、本発明の防音構造10及び11Aが防音のために適用される防音対象物、例えば産業用機器、輸送用機器、又は一般家庭用機器などに応じて設定すればよい。産業用機器としては、例えば複写機、送風機、空調機器、換気扇、ポンプ類、発電機、及びダクト、その他にも塗布機、回転機、及び搬送機など音を発する様々な種類の製造機器等を挙げることができる。輸送用機器としては、例えば自動車、電車、及び航空機等を挙げることができる。一般家庭用機器としては、例えば冷蔵庫、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、掃除機、及び空気清浄機等を挙げることができる。
また、この防音構造10及び11A自体をパーティションのように用いて、複数の騒音源からの音を遮る用途に用いることもできる。この場合も、剛性枠14のサイズは対象となる騒音の周波数から選択することができる。
また、この防音構造10及び11A自体をパーティションのように用いて、複数の騒音源からの音を遮る用途に用いることもできる。この場合も、剛性枠14のサイズは対象となる騒音の周波数から選択することができる。
なお、詳細は後述するが、剛性枠14及び膜18からなる構造の固有振動モードを高周波側に得るために、剛性枠14のサイズを小さくすることが好ましい。
また、剛性枠14の平均サイズは、詳細は後述するが、膜18に設けられる穴22(22a及び22b)による単一の防音セル26の遮蔽ピークにおける回折による音の漏れを防止するために、後述する遮蔽ピーク周波数に対応する波長サイズ以下であることが好ましい。即ち、剛性枠14で囲まれたセルのサイズが音の波長よりも小さいことが好ましい。したがって、開口部12のサイズ(換言すれば、防音セル26のサイズともいえる)が音の波長よりも小さいことが好ましい。
例えば、剛性枠14のサイズは、0.5mm~200mmであることが好ましく、1mm~100mmであることがより好ましく、2mm~30mmであることが最も好ましい。
なお、剛性枠14のサイズは、各剛性枠14で異なるサイズが含まれる場合などは、平均サイズで表すことが好ましい。
また、剛性枠14の平均サイズは、詳細は後述するが、膜18に設けられる穴22(22a及び22b)による単一の防音セル26の遮蔽ピークにおける回折による音の漏れを防止するために、後述する遮蔽ピーク周波数に対応する波長サイズ以下であることが好ましい。即ち、剛性枠14で囲まれたセルのサイズが音の波長よりも小さいことが好ましい。したがって、開口部12のサイズ(換言すれば、防音セル26のサイズともいえる)が音の波長よりも小さいことが好ましい。
例えば、剛性枠14のサイズは、0.5mm~200mmであることが好ましく、1mm~100mmであることがより好ましく、2mm~30mmであることが最も好ましい。
なお、剛性枠14のサイズは、各剛性枠14で異なるサイズが含まれる場合などは、平均サイズで表すことが好ましい。
また、剛性枠14の幅及び厚さも、膜18を確実に抑えるように固定することができ、膜18を確実に支持できれば、特に制限的ではないが、例えば、剛性枠14のサイズに応じて設定することができる。
例えば、剛性枠14の幅は、剛性枠14のサイズが、0.5mm~50mmの場合には、0.5mm~20mmであることが好ましく、0.7mm~10mmであることがより好ましく、1mm~5mmであることが最も好ましい。
剛性枠14の幅が、剛性枠14のサイズに対して比率が大きくなりすぎると、全体に占める剛性枠14の部分の面積率が大きくなり、デバイスが重くなる懸念がある。一方、上記比率が小さくなりすぎると、その剛性枠14部分において接着剤などによって膜18aを強く固定したり、膜18a及び18bを両側から強く押圧して強く固定することが難しくなってくる。
例えば、剛性枠14の幅は、剛性枠14のサイズが、0.5mm~50mmの場合には、0.5mm~20mmであることが好ましく、0.7mm~10mmであることがより好ましく、1mm~5mmであることが最も好ましい。
剛性枠14の幅が、剛性枠14のサイズに対して比率が大きくなりすぎると、全体に占める剛性枠14の部分の面積率が大きくなり、デバイスが重くなる懸念がある。一方、上記比率が小さくなりすぎると、その剛性枠14部分において接着剤などによって膜18aを強く固定したり、膜18a及び18bを両側から強く押圧して強く固定することが難しくなってくる。
また、剛性枠14の幅は、剛性枠14のサイズが、50mm超、200mm以下の場合には、1mm~100mmであることが好ましく、3mm~50mmであることがより好ましく、5mm~20mmであることが最も好ましい。
また、剛性枠14の厚さは、0.5mm~200mmであることが好ましく、0.7mm~100mmであることがより好ましく、1mm~50mmであることが最も好ましい。
なお、剛性枠14の幅及び厚さは、各剛性枠14で異なる幅及び厚さが含まれる場合などは、それぞれ平均幅及び平均厚さで表すことが好ましい。
また、剛性枠14の厚さは、0.5mm~200mmであることが好ましく、0.7mm~100mmであることがより好ましく、1mm~50mmであることが最も好ましい。
なお、剛性枠14の幅及び厚さは、各剛性枠14で異なる幅及び厚さが含まれる場合などは、それぞれ平均幅及び平均厚さで表すことが好ましい。
なお、本発明においては、複数(即ち2つ以上)の剛性枠14は、2次元的に繋がるように配置された枠体16(裏面側の枠体も表面側の枠体16で代表する)として構成されることが好ましい。
ここで、本発明の防音構造10の剛性枠14の数は、特に制限的ではなく、本発明の防音構造11Aの上述した防音対象物に応じて設定すればよい。即ち、図5、図6、図10、図11、図15、及び図16に示す例では、枠体16を構成する剛性枠14の数も、本発明の防音構造11Aの上述した防音対象物に応じて設定すればよい。もしくは、上述した剛性枠14のサイズは、上述した防音対象物に応じて設定されているので、剛性枠14の数は、剛性枠14のサイズに応じて設定すればよい。
例えば、剛性枠14の数は、機器内騒音遮蔽(反射及び/又は吸収)の場合には、1個~10000個であることが好ましく、2個~5000個であることがより好ましく、4個~1000個であることが最も好ましい。
ここで、本発明の防音構造10の剛性枠14の数は、特に制限的ではなく、本発明の防音構造11Aの上述した防音対象物に応じて設定すればよい。即ち、図5、図6、図10、図11、図15、及び図16に示す例では、枠体16を構成する剛性枠14の数も、本発明の防音構造11Aの上述した防音対象物に応じて設定すればよい。もしくは、上述した剛性枠14のサイズは、上述した防音対象物に応じて設定されているので、剛性枠14の数は、剛性枠14のサイズに応じて設定すればよい。
例えば、剛性枠14の数は、機器内騒音遮蔽(反射及び/又は吸収)の場合には、1個~10000個であることが好ましく、2個~5000個であることがより好ましく、4個~1000個であることが最も好ましい。
これは、一般の機器の大きさに対しては、機器のサイズが決まっているために、1つの防音セル26のサイズを騒音の周波数に適したサイズとすることが好ましいからである。このためには、複数の防音セル26を組み合わせた枠体16で遮蔽する(即ち反射かつ/又は吸収する)必要があることが多いからである。また、一方で防音セル26を増やしすぎることで、剛性枠14の質量分、全体質量が大きくなることがあるからである。一方で、大きさに制約のないパーティションのような構造では、必要とされる全体の大きさに合わせて剛性枠14の個数を自由に選ぶことができる。
なお、1つの防音セル26は、1つの剛性枠14を構成単位とするので、本発明の防音構造10の剛性枠14の数は、防音セル26の数ということもできる。
なお、1つの防音セル26は、1つの剛性枠14を構成単位とするので、本発明の防音構造10の剛性枠14の数は、防音セル26の数ということもできる。
剛性枠14の材料(即ち枠体16の材料)は、膜18を支持でき、上述した防音対象物に適用する際に適した強度を持ち、防音対象物の防音環境に対して耐性があれば、特に制限的ではなく、防音対象物及びその防音環境に応じて選択することができる。例えば、剛性枠14の材料としては、アルミニウム、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、これらの合金等の金属材料、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、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、ポリエチレンテレフタラート、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の樹脂材料、並びに、炭素繊維強化プラスチック(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastic)、カーボンファイバ、及び、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP:Glass Fiber Reinforced Plastic)等を挙げることができる。
また、これらの剛性枠14の材料の複数種を組み合わせて用いてもよい。
なお、剛性枠14a及び14bの材料は、同じであっても良いし、異なっていても良いが、遮断周波数の調整の容易さからは、同じであるのが好ましい。
また、これらの剛性枠14の材料の複数種を組み合わせて用いてもよい。
なお、剛性枠14a及び14bの材料は、同じであっても良いし、異なっていても良いが、遮断周波数の調整の容易さからは、同じであるのが好ましい。
2枚の膜18(18a及び18b)は、積層されて、2つの剛性枠14(14a及び14b)のそれぞれの内部の開口部12(12a及び12b)を覆うように2つの剛性枠14(14a及び14b)に外側から抑えられるように挟み込まれて固定されている。その結果、2枚の膜18は、図2、図4(A)、及び図4(D)に示す例の密着積層膜21のように、1枚の膜として見做されるものである。2枚の膜18は、外部からの音波に対応して1枚の膜として膜振動することにより音波のエネルギを吸収、又は反射して防音するものである。そのため、膜18は、空気に対して不浸透性であることが好ましい。
ところで、2枚の膜18は、剛性枠14を節として、一体として、即ち1枚の膜として膜振動する必要がある。このため、2枚の膜18は、剛性枠14に確実に抑えられるように固定され、膜振動の腹となり、音波のエネルギを吸収、又は反射して防音する必要がある。このため、膜18は、可撓性のある弾性材料製であることが好ましい。
このため、膜18の形状は、剛性枠14の開口部12の形状である。また、膜18のサイズは、剛性枠14のサイズ、より詳細には、剛性枠14の開口部12のサイズであるということができる。
ところで、2枚の膜18は、剛性枠14を節として、一体として、即ち1枚の膜として膜振動する必要がある。このため、2枚の膜18は、剛性枠14に確実に抑えられるように固定され、膜振動の腹となり、音波のエネルギを吸収、又は反射して防音する必要がある。このため、膜18は、可撓性のある弾性材料製であることが好ましい。
このため、膜18の形状は、剛性枠14の開口部12の形状である。また、膜18のサイズは、剛性枠14のサイズ、より詳細には、剛性枠14の開口部12のサイズであるということができる。
ここで、単一の防音セル26の2つの剛性枠14a及び14bに外側から固定された2枚の膜18a及び18bは、1枚の膜として膜振動する最も低次の固有振動モードの周波数である共振周波数として、透過損失が最小(例えば0dB)となる第1固有振動周波数を持つものである。本発明においては、この第1固有振動周波数は、剛性枠14a及び14b並びに膜18a及び18bからなる構造によって決まる。このため、第1固有振動周波数は、膜18a及び18bに穿孔される穴22a及び22bの有無にかかわらず、略同一の値となることが本発明者らによって見出されている。
ここで、剛性枠14及び膜18からなる構造における第1固有振動周波数は、剛性枠14に抑えられるように固定された膜18の第1固有振動周波数である。この第1固有振動周波数は、共鳴現象により音波が膜振動を最も揺らすところで、音波がその周波数で大きく透過する固有振動モードの周波数である。
ここで、剛性枠14及び膜18からなる構造における第1固有振動周波数は、剛性枠14に抑えられるように固定された膜18の第1固有振動周波数である。この第1固有振動周波数は、共鳴現象により音波が膜振動を最も揺らすところで、音波がその周波数で大きく透過する固有振動モードの周波数である。
なお、本発明の防音構造10及び11Aでは、膜18a及び18bにはそれぞれ穴22a及び22bが穿孔され、膜18aの穴22aと膜18bの穴22bとが互いに重なるように膜18aと膜18bとが移動して相対位置関係を変えた状態で剛性枠14a及び14bに固定されている。その結果、膜18a及び18bが一体化された密着積層膜21には、穴22a及び22bによって貫通穴24が形成されている。このため、防音構造10及び11Aでは、図7に示すように、第1固有振動周波数よりも低周波側の遮蔽ピーク周波数において透過損失がピーク(極大)となる音波の遮蔽のピークが現れる。また、特に、この貫通穴24によって生じる遮蔽のピークより、低周波側に、この貫通穴24が存在することによる音の吸収の増大が見られる。
したがって、本発明の防音構造10及び11Aは、第1固有振動周波数の音を透過させるが、遮蔽ピーク周波数において遮蔽(透過損失)がピーク(極大)となるため、遮蔽ピーク周波数を中心とする一定の周波数帯域の音を選択的に遮音し、防音することができる。
本発明においては、音の遮蔽を大きくすることができ、かつ遮蔽のピークをコントロールできるが、更にこれらに加えて、貫通穴24の効果により、音(音波のエネルギ)の吸収がより低周波側で現れるという特徴がある。
したがって、本発明の防音構造10及び11Aは、第1固有振動周波数の音を透過させるが、遮蔽ピーク周波数において遮蔽(透過損失)がピーク(極大)となるため、遮蔽ピーク周波数を中心とする一定の周波数帯域の音を選択的に遮音し、防音することができる。
本発明においては、音の遮蔽を大きくすることができ、かつ遮蔽のピークをコントロールできるが、更にこれらに加えて、貫通穴24の効果により、音(音波のエネルギ)の吸収がより低周波側で現れるという特徴がある。
このような本発明者の知見から、本発明者らは、剛性枠14のサイズ、及び、貫通穴24のサイズがともに音の波長より十分小さい場合、音の回折、及び散乱は起こらず、音響メタマテリアルとして機能するものと考えている。
また、本発明者らは、貫通穴24を通る空気伝搬音と、1枚の膜と見做せる膜18a及び18bを振動させて通る振動放射音とが、打ち消し合いの干渉をすることによって透過音が遮音されると考えている。この遮音は、空気伝搬音の位相が貫通穴24を通ることにより90°進み、振動放射音の位相が貫通穴24を持つ1枚の膜と見做せる膜18a及び18bの膜振動により90°遅れるため、音響メタマテリアルを通る空気伝搬音と振動放射音とが互いに打ち消され、透過音が遮音されるものと考えられる。
なお、振動放射音の位相が90°遅れるのは、膜振動が、第1固有振動周波数より高周波数側の質量則領域内ではなく、第1固有振動周波数より低周波数側の剛性則領域内であるため、剛性則領域内に遮音ピーク周波数が現れるからであると考えられる。
また、本発明者らは、貫通穴24を通る空気伝搬音と、1枚の膜と見做せる膜18a及び18bを振動させて通る振動放射音とが、打ち消し合いの干渉をすることによって透過音が遮音されると考えている。この遮音は、空気伝搬音の位相が貫通穴24を通ることにより90°進み、振動放射音の位相が貫通穴24を持つ1枚の膜と見做せる膜18a及び18bの膜振動により90°遅れるため、音響メタマテリアルを通る空気伝搬音と振動放射音とが互いに打ち消され、透過音が遮音されるものと考えられる。
なお、振動放射音の位相が90°遅れるのは、膜振動が、第1固有振動周波数より高周波数側の質量則領域内ではなく、第1固有振動周波数より低周波数側の剛性則領域内であるため、剛性則領域内に遮音ピーク周波数が現れるからであると考えられる。
例えば、図7には、本発明者らによるシミュレーションの結果を示すが、このシミュレーションでは、剛性枠14a及び14bは、サイズが50mm×50mmであり、同一の構成の膜18a及び18bは、共にPET(ポリエチレンテレフタレート)の0.1mmの薄膜であり、膜18a及び18bのずらし(シフト)量は、0~0.5mm(0mm、0.125mm、0.25mm、0.375mm、及び0.5mm)とした。
また、本発明の防音構造における透過損失(dB)の算出のための音響構造連成解析シミュレーションは、以下のように行う。
本発明の防音構造の系は、膜振動と空気中の音波の相互作用系であるため、音響と振動の連成解析を用いて解析を行う。具体的には、有限要素法の解析ソフトウェアであるCOMSOLver5.0の音響モジュールを用いて設計を行う。まず、固有振動解析によって第1固有振動周波数を求める。次に、周期構造境界中で周波数スイープによる音響構造連成解析を行って、正面から入射する音波に対する各周波数における透過損失を求める。
また、本発明の防音構造における透過損失(dB)の算出のための音響構造連成解析シミュレーションは、以下のように行う。
本発明の防音構造の系は、膜振動と空気中の音波の相互作用系であるため、音響と振動の連成解析を用いて解析を行う。具体的には、有限要素法の解析ソフトウェアであるCOMSOLver5.0の音響モジュールを用いて設計を行う。まず、固有振動解析によって第1固有振動周波数を求める。次に、周期構造境界中で周波数スイープによる音響構造連成解析を行って、正面から入射する音波に対する各周波数における透過損失を求める。
図7に示すシミュレーションの結果においては、第1固有振動周波数は、可聴域内の800Hzを超える周波数域にあり、より低周波側の遮蔽ピーク周波数である535Hz~635Hz(535Hz、560Hz、600Hz、620Hz、及び635Hz)において透過損失のピーク値が約46dB~約60dB(60dB、56dB、50dB、47dB、及び46dB)となる遮蔽のピークを示す。そのため、可聴域内の535Hz~635Hz(535Hz、560Hz、600Hz、620Hz、及び635Hz)の各遮蔽ピーク周波数を中心とする一定の周波数帯域を選択的に遮音することができる。
可聴域内の800Hz超の第1固有振動周波数に対して、それぞれ低周波側でかつ可聴域内の535Hz~635Hzの各遮蔽ピーク周波数において透過損失が約60dB~約46dBを示すので、各遮蔽ピーク周波数を中心とする一定の周波数帯域を選択的に遮音することができることを示している。
可聴域内の800Hz超の第1固有振動周波数に対して、それぞれ低周波側でかつ可聴域内の535Hz~635Hzの各遮蔽ピーク周波数において透過損失が約60dB~約46dBを示すので、各遮蔽ピーク周波数を中心とする一定の周波数帯域を選択的に遮音することができることを示している。
ところで、剛性枠14a及び14b、並びに1枚の膜と見做せる膜18a及び18bからなる構造において、穴22a及び22bによって形成される貫通穴24に依存する遮蔽ピーク周波数を可聴域内の任意の周波数とするためには、できるだけ固有振動モードを高周波側に得ることが重要である。特に、実用的には重要となる。そのために、1枚と見做せる膜の厚さ(即ち膜18a及び18bの合計厚さ)を厚くすることが好ましい。また、膜18a及び18bの材質のヤング率を大きなものとすることが好ましい。さらに、上述のように、剛性枠14のサイズ(即ち、膜18のサイズ)を小さくすることなどが好ましい。つまり、本発明においては、これらの好ましい条件が重要となる。
そこで、本発明の防音構造10及び11Aは、剛性則に従うものである。防音構造10及び11Aは、剛性枠14(14a及び14b)に固定された1枚の膜と見做せる膜18a及び18bの第1固有振動周波数より小さい周波数で音波の遮蔽を起こす。このため、膜18a及び18bによる第1固有振動周波数は、人間の音波の感知域に相当する10Hz~100000Hzであることが好ましい。第1固有振動周波数は、人間の音波の可聴域である20Hz~20000Hzであることがより好ましく、40Hz~16000Hzであることが更により好ましく、100Hz~12000Hzであることが最も好ましい。
また、1枚と見做せる膜の厚さ(膜18a及び18bの合計厚さ)は、音波のエネルギを吸収、又は反射して防音するために膜振動することができれば、特に制限的ではないが、固有振動モードを高周波側に得るためには厚くすることが好ましい。例えば、膜18a及び18bの合計厚さは、本発明では、剛性枠14のサイズ(即ち膜のサイズ)に応じて設定することができる。
例えば、膜18a及び18bの合計厚さは、剛性枠14のサイズが0.5mm~50mmの場合には、0.005mm(5μm)~5mmであることが好ましく、0.007mm(7μm)~2mmであることがより好ましく、0.01mm(10μm)~1mmであることが最も好ましい。
また、膜18a及び18bの合計厚さは、剛性枠14のサイズが、50mm超、200mm以下の場合には、0.01mm(10μm)~20mmであることが好ましく、0.02mm(20μm)~10mmであることがより好ましく、0.05mm(50μm)~5mmであることが最も好ましい。
なお、膜18a及び18bの合計厚さは、1つの防音セル26内で、膜18a及び18bの合計厚みが異なる場合、又は各防音セル26で、異なる合計厚さの膜18a及び18bが含まれる場合などは、平均厚さで表すことが好ましい。
なお、本発明においては、遮断周波数に与える影響は膜18a及び18bの合計厚さであるので、この合計厚さが上記範囲内にあれば、膜18a及び18bの各厚さは、特に制限的でなく、どのような厚さでも良いが、同じ厚さであることが好ましい。
例えば、膜18a及び18bの合計厚さは、剛性枠14のサイズが0.5mm~50mmの場合には、0.005mm(5μm)~5mmであることが好ましく、0.007mm(7μm)~2mmであることがより好ましく、0.01mm(10μm)~1mmであることが最も好ましい。
また、膜18a及び18bの合計厚さは、剛性枠14のサイズが、50mm超、200mm以下の場合には、0.01mm(10μm)~20mmであることが好ましく、0.02mm(20μm)~10mmであることがより好ましく、0.05mm(50μm)~5mmであることが最も好ましい。
なお、膜18a及び18bの合計厚さは、1つの防音セル26内で、膜18a及び18bの合計厚みが異なる場合、又は各防音セル26で、異なる合計厚さの膜18a及び18bが含まれる場合などは、平均厚さで表すことが好ましい。
なお、本発明においては、遮断周波数に与える影響は膜18a及び18bの合計厚さであるので、この合計厚さが上記範囲内にあれば、膜18a及び18bの各厚さは、特に制限的でなく、どのような厚さでも良いが、同じ厚さであることが好ましい。
ここで、本発明の防音構造10及び11Aにおいて、剛性枠14a及び14b、並びに膜18a及び18bからなる構造における膜18a及び18bの第1固有振動周波数は、防音セル26の剛性枠14の幾何学的形態と、防音セル26の膜18a及び18bの合算した剛性とによって定めることができる。ここで、剛性枠14の幾何学形態としては、例えば剛性枠14の形状及び寸法(サイズ)を挙げることができる。また、膜18a及び18bの合算した剛性としては、例えば膜18a及び18bの合計厚さ及び合算した可撓性を挙げることができる。
なお、膜18a及び18bによる第1固有振動モードを特徴づけるパラメータとしては、同種材料の膜18a及び18bの場合は、膜18a及び18bの合計厚み(t)と剛性枠14のサイズ(a)の2乗との比[a2/t]を用いることができる。例えば剛性枠14が正四角形の場合には、剛性枠14のサイズ(a)は、一辺の大きさとなる。
ここで、この比[a2/t]が等しい場合には、上記第1固有振動モードが同じ周波数(即ち、同じ第1固有振動周波数)となる。例えば、比[a2/t]が等しい場合とは、(t、a)が、(50μm、7.5mm)の場合と(200μm、15mm)の場合とである。即ち、比[a2/t]を一定値にすることにより、スケール則が成立し、適切なサイズを選択することができる。
なお、膜18a及び18bによる第1固有振動モードを特徴づけるパラメータとしては、同種材料の膜18a及び18bの場合は、膜18a及び18bの合計厚み(t)と剛性枠14のサイズ(a)の2乗との比[a2/t]を用いることができる。例えば剛性枠14が正四角形の場合には、剛性枠14のサイズ(a)は、一辺の大きさとなる。
ここで、この比[a2/t]が等しい場合には、上記第1固有振動モードが同じ周波数(即ち、同じ第1固有振動周波数)となる。例えば、比[a2/t]が等しい場合とは、(t、a)が、(50μm、7.5mm)の場合と(200μm、15mm)の場合とである。即ち、比[a2/t]を一定値にすることにより、スケール則が成立し、適切なサイズを選択することができる。
また、膜18a及び18bの合算した1枚の膜としてのヤング率は、膜18a及び18bが音波のエネルギを吸収、又は反射して防音するために膜振動することができる弾性を有していれば、特に制限的ではないが、固有振動モードを高周波側に得るためには大きくすることが好ましい。例えば、膜18a及び18bの1枚の膜としてのヤング率は、本発明では、剛性枠14のサイズ(即ち膜18のサイズ)に応じて設定することができる。
例えば、膜18a及び18bの1枚の膜としてのヤング率は、1000Pa~3000GPaであることが好ましく、10000Pa~2000GPaであることがより好ましく、1MPa~1000GPaであることが最も好ましい。
なお、膜18a及び18bの各ヤング率は、膜18a及び18bの1枚の膜としてのヤング率が上記範囲内にあれば、特に制限的でなく、どのような値でも良いが、同じ値であることが好ましい。
例えば、膜18a及び18bの1枚の膜としてのヤング率は、1000Pa~3000GPaであることが好ましく、10000Pa~2000GPaであることがより好ましく、1MPa~1000GPaであることが最も好ましい。
なお、膜18a及び18bの各ヤング率は、膜18a及び18bの1枚の膜としてのヤング率が上記範囲内にあれば、特に制限的でなく、どのような値でも良いが、同じ値であることが好ましい。
また、膜18a及び18bの1枚の膜としての密度も、音波のエネルギを吸収、又は反射して防音するために膜振動することができるものであれば、特に制限的ではない。例えば、膜18a及び18bの1枚の膜としての密度は、10kg/m3~30000kg/m3であることが好ましく、100kg/m3~20000kg/m3であることがより好ましく、500kg/m3~10000kg/m3であることが最も好ましい。
なお、膜18a及び18bの各密度は、膜18a及び18bの1枚の膜としての密度が上記範囲内にあれば、特に制限的でなく、どのような値でも良いが、同じ値であることが好ましい。
なお、膜18a及び18bの各密度は、膜18a及び18bの1枚の膜としての密度が上記範囲内にあれば、特に制限的でなく、どのような値でも良いが、同じ値であることが好ましい。
膜18(18a及び18b)の材料は、膜状材料、又は箔状材料にした際に、上述した防音対象物に適用する際に適した強度を持ち、防音対象物の防音環境に対して耐性があり、膜18が音波のエネルギを吸収、又は反射して防音するために膜振動することができるものであれば、特に制限的ではない。膜18の材料は、防音対象物及びその防音環境などに応じて選択することができる。例えば、膜18の材料としては、膜状にできる樹脂材料、箔状にできる金属材料、紙、セルロースなどその他繊維状の膜になる材質、不織布、ナノサイズのファイバーを含むフィルム、薄く加工したウレタン又はシンサレートなどのポーラス材料、及び薄膜構造に加工したカーボン材料など、薄い構造を形成できる材質等を挙げることができる。
樹脂材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、アクリル(PMMA)、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、トリアセチルセルロース、ポリ塩化ビニリデン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、芳香族ポリアミド、シリコーン樹脂、エチレンエチルアクリレート、酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、及びポリブテン等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、クロム、チタン、ステンレス、ニッケル、スズ、ニオブ、タンタル、モリブデン、ジルコニウム、金、銀、白金、パラジウム、鉄、銅、及びパーマロイ等を挙げることができる。
なお、膜18a及び18bの材料は、同じであっても良いし、異なっていても良い。遮断周波数の調整の容易さを考慮した場合には、膜18a及び18bの材料が、同じであることが好ましい。膜18a及び18bの材料が異なる場合には、材料の物性値、又は力学的特性は、膜18a及び18bを1枚の膜と見做した時の1枚の膜としての材料の物性値、又は力学的特性に換算して用いることが好ましい。
樹脂材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、アクリル(PMMA)、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、トリアセチルセルロース、ポリ塩化ビニリデン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、芳香族ポリアミド、シリコーン樹脂、エチレンエチルアクリレート、酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、及びポリブテン等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、クロム、チタン、ステンレス、ニッケル、スズ、ニオブ、タンタル、モリブデン、ジルコニウム、金、銀、白金、パラジウム、鉄、銅、及びパーマロイ等を挙げることができる。
なお、膜18a及び18bの材料は、同じであっても良いし、異なっていても良い。遮断周波数の調整の容易さを考慮した場合には、膜18a及び18bの材料が、同じであることが好ましい。膜18a及び18bの材料が異なる場合には、材料の物性値、又は力学的特性は、膜18a及び18bを1枚の膜と見做した時の1枚の膜としての材料の物性値、又は力学的特性に換算して用いることが好ましい。
防音構造11Aでは、全ての剛性枠14a及び14bをそれぞれ覆うように固定される各1枚のシート状の膜体20a及び20bを用いて各剛性枠14a及び14bを覆う膜18a及び18bを形成するのが良い。なお、膜18aの場合には、予め枠体16の複数の剛性枠14aのそれぞれに個々に固定されて全体としてシート状の膜体20aを構成するものであっても良い。また、複数の剛性枠14aの一部を覆うようにシート状の膜体を一部の剛性枠14aに固定して各剛性枠14aを覆う膜18aを形成すると共に、これらのシート状の膜体をいくつか用いて複数の剛性枠14aの全体(全ての剛性枠14a)を覆うシート状の膜体20aを構成しても良い。
剛性枠14aへの膜18aの固定方法は、特に制限的ではなく、剛性枠14aが膜振動の節となるように膜18aを固定できればどのようなものでも良く、例えば、接着剤を用いる方法、又は物理的な固定具を用いる方法などを挙げることができる。
接着剤を用いる方法は、接着剤を剛性枠14aの開口部12aを囲む表面上に接着剤を塗布し、その上に膜18aを載置し、膜18aを接着剤で剛性枠14a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)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)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、剛性枠14aの開口部12aを覆うように配置された膜18aを剛性枠14aと棒等の固定部材との間に挟み、固定部材をネジ、又はビス等の固定具を用いて剛性枠14aに固定する方法等を挙げることができる。
なお、剛性枠14bを、膜18bに対する押さえとして用い、剛性枠14aに支持された膜18aに膜18bを接触させて、又は、1枚の膜と見做せる距離以下に近づけ、膜18a及び18bを剛性枠14aと14bとの間に挟み込んで固定するには、剛性枠14bをプランジャ等の押圧デバイスを用いて機械的に押圧しても良いし、物理的な固定具を用いて剛性枠14aと14bを固定するようにしても良い。
接着剤を用いる方法は、接着剤を剛性枠14aの開口部12aを囲む表面上に接着剤を塗布し、その上に膜18aを載置し、膜18aを接着剤で剛性枠14a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)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)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、剛性枠14aの開口部12aを覆うように配置された膜18aを剛性枠14aと棒等の固定部材との間に挟み、固定部材をネジ、又はビス等の固定具を用いて剛性枠14aに固定する方法等を挙げることができる。
なお、剛性枠14bを、膜18bに対する押さえとして用い、剛性枠14aに支持された膜18aに膜18bを接触させて、又は、1枚の膜と見做せる距離以下に近づけ、膜18a及び18bを剛性枠14aと14bとの間に挟み込んで固定するには、剛性枠14bをプランジャ等の押圧デバイスを用いて機械的に押圧しても良いし、物理的な固定具を用いて剛性枠14aと14bを固定するようにしても良い。
膜18(18a及び18b)は、穴22(22a及び22b)を有し、穴22による(即ち、穴22a及び22bの重なりによる)貫通穴24を有する。結果として、防音セル26は、貫通穴24を有することになる。
ここで、本発明においては、防音構造10及び11Aは、膜18a及び18bに穿孔された穴22a及び22bによる貫通穴24を有する。これにより、防音構造10及び11Aは、1枚の膜と見做せる膜18a及び18bによる第1固有振動周波数より低周波側に遮蔽がピーク(極大)となる透過損失のピークを有する。ここで、この遮蔽(透過損失)がピーク(極大)となる周波数を遮蔽ピーク周波数と呼ぶ。
この遮蔽ピーク周波数は、防音構造10及び11Aの防音セル26の1枚の膜と見做せる膜18a及び18bに主として依存する第1固有振動周波数より低周波側に穴22a及び22bの重なりによる貫通穴24に起因して現れるものである。遮蔽ピーク周波数は、剛性枠14a及び14b(または膜18a及び18b)の大きさに対する貫通穴24の大きさに応じて決まるものである。詳細には、遮蔽ピーク周波数は、剛性枠14の開口部12(又は開口部12を覆う膜18)の面積に対する貫通穴24の面積の割合である開口率に応じて決まるものである。
ここで、本発明においては、防音構造10及び11Aは、膜18a及び18bに穿孔された穴22a及び22bによる貫通穴24を有する。これにより、防音構造10及び11Aは、1枚の膜と見做せる膜18a及び18bによる第1固有振動周波数より低周波側に遮蔽がピーク(極大)となる透過損失のピークを有する。ここで、この遮蔽(透過損失)がピーク(極大)となる周波数を遮蔽ピーク周波数と呼ぶ。
この遮蔽ピーク周波数は、防音構造10及び11Aの防音セル26の1枚の膜と見做せる膜18a及び18bに主として依存する第1固有振動周波数より低周波側に穴22a及び22bの重なりによる貫通穴24に起因して現れるものである。遮蔽ピーク周波数は、剛性枠14a及び14b(または膜18a及び18b)の大きさに対する貫通穴24の大きさに応じて決まるものである。詳細には、遮蔽ピーク周波数は、剛性枠14の開口部12(又は開口部12を覆う膜18)の面積に対する貫通穴24の面積の割合である開口率に応じて決まるものである。
ここで、穴22(22a及び22b)は、防音セル26の剛性枠14(14a及び14b)の開口部12(12a及び12b)に対応する膜18(18a及び18b)内の位置に穿孔されている。この時、膜18は、開口部12を覆うことが好ましい。
また、穴22(22a及び22b)の穿孔位置は、図1、図3(A)、(B)、図10、図12、図14及び図16に示すように、防音セル26の膜18(18a及び18b)内の真中、又は膜18bを移動した際にその真ん中にくる位置であっても良い。しかしながら、本発明はこれに限定されず、図15に示すように、防音セル26の膜18の真中、又は真中にくる位置である必要はなく、どの位置に穿孔されていても良い。
即ち、単に、穴22(22a及び22b)の穿孔位置が変わっただけでは、本発明の防音構造10及び11Aの遮音特性は変化しない。
しかしながら、穴22(22a及び22b)の穿孔位置は、貫通穴24の位置が、剛性枠14(14a,及び14b)の内側端面(即ち開口部12(12a及び12b)の周縁部)から膜18(18a及び18b)の面の寸法の20%の範囲内の領域を除く領域となるような位置であることが好ましい。
また、穴22(22a及び22b)の穿孔位置は、図1、図3(A)、(B)、図10、図12、図14及び図16に示すように、防音セル26の膜18(18a及び18b)内の真中、又は膜18bを移動した際にその真ん中にくる位置であっても良い。しかしながら、本発明はこれに限定されず、図15に示すように、防音セル26の膜18の真中、又は真中にくる位置である必要はなく、どの位置に穿孔されていても良い。
即ち、単に、穴22(22a及び22b)の穿孔位置が変わっただけでは、本発明の防音構造10及び11Aの遮音特性は変化しない。
しかしながら、穴22(22a及び22b)の穿孔位置は、貫通穴24の位置が、剛性枠14(14a,及び14b)の内側端面(即ち開口部12(12a及び12b)の周縁部)から膜18(18a及び18b)の面の寸法の20%の範囲内の領域を除く領域となるような位置であることが好ましい。
また、防音セル26の剛性枠14(14a及び14b)の開口部12(12a及び12b)内の穴22(22a及び22b)の数(即ち、貫通穴24の数)は、図1、図3(A)、(B)、図10、図12、図14及び図16に示すように、1つの防音セル26に対して、1個であっても良いが、本発明はこれに限定されず、図15に示すように、2個以上(即ち複数)であっても良い。
ここで、本発明の防音構造10及び11Aでは、通気性の点からは、1つの防音セル26の穴22及び貫通穴24は、1個であることが好ましい。その理由は、貫通穴24が一定の開口率の場合、風としての空気の通り易さは、1個の穴22が大きく、その結果、貫通穴24が大きく、境界での粘性が大きく働かない場合の方が大きいためである。
ここで、本発明の防音構造10及び11Aでは、通気性の点からは、1つの防音セル26の穴22及び貫通穴24は、1個であることが好ましい。その理由は、貫通穴24が一定の開口率の場合、風としての空気の通り易さは、1個の穴22が大きく、その結果、貫通穴24が大きく、境界での粘性が大きく働かない場合の方が大きいためである。
一方、1個の防音セル26内に複数個の穴22及び複数個の貫通穴24がある時は、本発明の防音構造10及び11Aの遮音特性は、複数個の貫通穴24の合計面積に対応した遮音特性(即ち、対応する遮音ピーク周波数において対応する遮音ピーク)を示す。したがって、本発明においては、遮断周波数の調整の容易さの点からも、防音セル26の穴22及び貫通穴24は、1個であることが好ましい。その理由は、貫通穴24が複数個あると、膜18aと膜18bとの相対移動量(即ちずれ量、又はシフト量)毎に、形成される複数個の貫通穴24の合計面積を求める必要があるためである。
なお、図15に示すように、1個の防音セル26内にある複数個の穴22による複数個の貫通穴24の合計面積が、他の防音セル26内に1個のみ有する1個の穴22による1個の貫通穴24の面積に等しいことが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
なお、防音セル26内の貫通穴24の開口率(開口部12を覆う膜18の面積に対する貫通穴24の面積率(全ての貫通穴24の合計面積の割合))が同一の場合には、単一の穴22による単一の貫通穴24と、複数個の穴22による複数個の貫通穴24とでは、同様の防音構造10及び11Aが得られる。このため、基準となる貫通穴24のサイズをあるサイズに固定しても様々な周波数帯域を基準として遮断周波数を調整できる防音構造を作製することができる。
なお、図15に示すように、1個の防音セル26内にある複数個の穴22による複数個の貫通穴24の合計面積が、他の防音セル26内に1個のみ有する1個の穴22による1個の貫通穴24の面積に等しいことが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
なお、防音セル26内の貫通穴24の開口率(開口部12を覆う膜18の面積に対する貫通穴24の面積率(全ての貫通穴24の合計面積の割合))が同一の場合には、単一の穴22による単一の貫通穴24と、複数個の穴22による複数個の貫通穴24とでは、同様の防音構造10及び11Aが得られる。このため、基準となる貫通穴24のサイズをあるサイズに固定しても様々な周波数帯域を基準として遮断周波数を調整できる防音構造を作製することができる。
本発明においては、防音セル26内の貫通穴24の開口率(面積率)は、特に制限的ではなく、選択的に遮音するべき遮音周波数帯域に応じて設定すれば良い。このため、貫通穴24の開口率は、0.000001%~70%であるのが好ましく、0.000005%~50%であるのがより好ましく、0.00001%~30%であるのが最も好ましい。貫通穴24の開口率を上記範囲に設定することにより、選択的に遮音するべき遮音周波数帯域の中心となる遮音ピーク周波数及び遮音ピークの透過損失を決定することができる。
本発明の防音構造11Aは、製造適性の点からは、全ての防音セル26内には、同一サイズの1個の穴22を有することが好ましい。
また、本発明の防音構造10及び11Aは、製造適性の点からは、1つの防音セル26内には、同一サイズの穴22を複数個有することが好ましい。
更に、本発明の防音構造11Aは、全ての防音セル26の貫通穴24を形成する穴22を同一サイズの穴とすることが好ましい。
本発明の防音構造11Aは、製造適性の点からは、全ての防音セル26内には、同一サイズの1個の穴22を有することが好ましい。
また、本発明の防音構造10及び11Aは、製造適性の点からは、1つの防音セル26内には、同一サイズの穴22を複数個有することが好ましい。
更に、本発明の防音構造11Aは、全ての防音セル26の貫通穴24を形成する穴22を同一サイズの穴とすることが好ましい。
本発明においては、穴22は、エネルギを吸収する加工方法(例えばレーザ加工方法)によって穿孔されることが好ましい。又は穴22は、物理的接触による機械加工方法(例えばパンチング、又は針加工)によって穿孔されることが好ましい。
このため、1つの防音セル26内の複数個の穴22、又は、全ての防音セル26内の1個又は複数個の穴22を同一サイズとすると、レーザ加工、パンチング、又は針加工で穴をあける場合に、加工装置の設定、又は加工強度を変えることなく連続して穴をあけることができる。
このため、1つの防音セル26内の複数個の穴22、又は、全ての防音セル26内の1個又は複数個の穴22を同一サイズとすると、レーザ加工、パンチング、又は針加工で穴をあける場合に、加工装置の設定、又は加工強度を変えることなく連続して穴をあけることができる。
また、図15及び図16に示すように、本発明の防音構造10及び11Aにおいては、防音セル26(又は膜18)内の穴22のサイズ(大きさ)は、各防音セル26(又は膜18)毎に異なっていても良い。このように防音セル26(又は膜18)毎にサイズの異なる穴22がある場合には、それらの穴22による貫通穴24のサイズも、各防音セル26(又は膜18)毎に異なることが考えられるが、本発明の防音構造10及び11Aは、貫通穴24の面積を平均した平均面積に対応した遮音特性(即ち、対応する遮音ピーク周波数において対応する遮音ピーク)を示す。
また、本発明の防音構造11Aの各防音セル26の穴22は、70%以上が同一サイズの穴で構成されることが好ましい。
また、本発明の防音構造11Aの各防音セル26の穴22は、70%以上が同一サイズの穴で構成されることが好ましい。
穴22のサイズは、上述した加工方法で適切に穿孔できれば、どのようなサイズでも良く、特に限定されない。
しかしながら、穴22のサイズは、その下限側では、レーザの絞りの精度等のレーザ加工の加工精度、又はパンチング加工もしくは針加工などの加工精度、及び加工の容易性などの製造適性の点から、2μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることが最も好ましい。
なお、これらの穴22のサイズの上限値は、剛性枠14のサイズより小さい必要がある。通常、剛性枠14のサイズはmmオーダであり、穴22のサイズをμmオーダに設定しておけば、穴22のサイズの上限値は、剛性枠14のサイズを超えることはない。もし、超えた場合には、穴22のサイズの上限値を剛性枠14のサイズ以下に設定すればよい。
なお、穴22のサイズ(大きさ)は、0.1mm以上10mm以下であることが好ましい。
また、穴22の形状は、膜18の形状と同様に、特に制限的ではなく、例えば、円形、楕円形、四角形などの多角形等の中から、適宜選択することができる。
また、穴22のピッチ(中心間距離)は、特に制限的ではなく、各剛性枠14の膜18内に1個以上の穴22が穿孔されていれば、いかなる距離であっても良い。本発明においては、穴22は、各剛性枠14の膜18内のどの位置にあっても良いので、穴22が穿孔できれば、穴22のピッチ(中心間距離)は制限されないということができる。
なお、2枚以上の膜の各膜の1個以上の穴の重なり度合い(例えば、膜18aの穴22aと膜18bの穴22bとの重なり度合い)は、選択的に遮断する音の遮断周波数に応じて調整すればよい。
しかしながら、穴22のサイズは、その下限側では、レーザの絞りの精度等のレーザ加工の加工精度、又はパンチング加工もしくは針加工などの加工精度、及び加工の容易性などの製造適性の点から、2μm以上であることが好ましく、5μm以上であることがより好ましく、10μm以上であることが最も好ましい。
なお、これらの穴22のサイズの上限値は、剛性枠14のサイズより小さい必要がある。通常、剛性枠14のサイズはmmオーダであり、穴22のサイズをμmオーダに設定しておけば、穴22のサイズの上限値は、剛性枠14のサイズを超えることはない。もし、超えた場合には、穴22のサイズの上限値を剛性枠14のサイズ以下に設定すればよい。
なお、穴22のサイズ(大きさ)は、0.1mm以上10mm以下であることが好ましい。
また、穴22の形状は、膜18の形状と同様に、特に制限的ではなく、例えば、円形、楕円形、四角形などの多角形等の中から、適宜選択することができる。
また、穴22のピッチ(中心間距離)は、特に制限的ではなく、各剛性枠14の膜18内に1個以上の穴22が穿孔されていれば、いかなる距離であっても良い。本発明においては、穴22は、各剛性枠14の膜18内のどの位置にあっても良いので、穴22が穿孔できれば、穴22のピッチ(中心間距離)は制限されないということができる。
なお、2枚以上の膜の各膜の1個以上の穴の重なり度合い(例えば、膜18aの穴22aと膜18bの穴22bとの重なり度合い)は、選択的に遮断する音の遮断周波数に応じて調整すればよい。
ところで、図1に示す防音構造10では、2枚の膜18a及び18bを密着させて、又は音の近接場が到達する距離(即ち1枚の膜と見なすことができる距離)以下に保っているが、本発明は、これに限定されない。2枚の膜18a及び18bが密着しないようにするために、図8に示す防音構造11Bのように、2枚の膜18aと膜18bとの間に、音の近接場が到達する距離(即ち1枚の膜と見なすことができる距離)以下の大きさのスペーサ28を挿入するようにしても良い。
ここで、音の近接場が到達する距離(即ち1枚の膜と見なすことができる距離)は、具体的には、穴22のサイズの1/e程度であるのが好ましい。
図8に示す防音構造11Bは、2枚の膜18aと膜18bとの間にスペーサ28が挿入されており、スペーサ28を介してその両側に所定距離だけ離間して配置され、剛性枠14a及び14bによって固定された2枚の膜18a及び膜18bが、1枚の等価膜30と見做せる以外は、図1に示す防音構造10と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
なお、ここで、2枚の膜18a及び18bが1枚の膜と見なすことができる音の近接場が到達する距離以下に近接されている必要があるので、スペーサ28のサイズは、音の近接場が到達する距離以下のサイズである必要がある。
図8に示す防音構造11Bにおける遮断周波数の調整は、図9(A)~(D)に示すように行うことができる。
ここで、音の近接場が到達する距離(即ち1枚の膜と見なすことができる距離)は、具体的には、穴22のサイズの1/e程度であるのが好ましい。
図8に示す防音構造11Bは、2枚の膜18aと膜18bとの間にスペーサ28が挿入されており、スペーサ28を介してその両側に所定距離だけ離間して配置され、剛性枠14a及び14bによって固定された2枚の膜18a及び膜18bが、1枚の等価膜30と見做せる以外は、図1に示す防音構造10と同様の構成を有するので、その説明は省略する。
なお、ここで、2枚の膜18a及び18bが1枚の膜と見なすことができる音の近接場が到達する距離以下に近接されている必要があるので、スペーサ28のサイズは、音の近接場が到達する距離以下のサイズである必要がある。
図8に示す防音構造11Bにおける遮断周波数の調整は、図9(A)~(D)に示すように行うことができる。
図9(A)~(D)は、それぞれ図8に示す防音構造の遮断周波数の調整前の形態から調整後の形態に至る経過を示す模式的断面図である。
図9(A)に示す防音構造11Bの、例えば調整前の形態においては、穴22a及び穴22bが一致して等価膜30の貫通穴24となるように、剛性枠14a及び14bが膜18a及び膜18bを挟み込んで固定している。
この形態における剛性枠14a及び14bの内の一方の剛性枠14bを、図9(B)に示すように、固定状態から外し、膜18a及び18bに対して外側(図中右側)に移動して離間させる。なお、この場合、剛性枠14bは膜18bの押さえとして機能するものである。
こうして、膜18bは、スペーサ28と接触している、又はきわめて近接しているが、剛性枠14bによって押さえられていない可動状態にされる。
この時、膜18bがスペーサ28にくっつくことが無いように、マット材を使用するか、又は、予め導電性にして静電気を除去しておいても良い。
図9(A)に示す防音構造11Bの、例えば調整前の形態においては、穴22a及び穴22bが一致して等価膜30の貫通穴24となるように、剛性枠14a及び14bが膜18a及び膜18bを挟み込んで固定している。
この形態における剛性枠14a及び14bの内の一方の剛性枠14bを、図9(B)に示すように、固定状態から外し、膜18a及び18bに対して外側(図中右側)に移動して離間させる。なお、この場合、剛性枠14bは膜18bの押さえとして機能するものである。
こうして、膜18bは、スペーサ28と接触している、又はきわめて近接しているが、剛性枠14bによって押さえられていない可動状態にされる。
この時、膜18bがスペーサ28にくっつくことが無いように、マット材を使用するか、又は、予め導電性にして静電気を除去しておいても良い。
この後、図9(C)に示すように、可動状態の膜18bを、スペーサ28と接触している、又はきわめて近接している状態で、膜18aに対してその膜面に平行な方向(図中上側)に移動させて、両膜18aと18bとの相対位置の関係を変える。即ち、膜18bを、膜18aに対して、シフトさせる。この時、膜18bの移動(シフト)は、穴22a及び穴22bが必ず重なり合い、貫通穴24を形成することができる位置までとする必要がある。
最後に、図9(D)に示すように、剛性枠14bを、膜18bに対して内側に移動して膜18bに接触させて押さえとして用い、膜18a及び18bを、剛性枠14a及び14bで挟み込んだ状態とし、剛性枠14a及び14bの一方の側、又は両側から押圧して固定する。
こうして、図9(D)に示す形態を、図8に示す防音構造11Bの、例えば調整後の形態を得ることができる。
なお、図9(A)~(D)に示す防音構造11Bの遮断周波数の調整前の形態から調整後の形態に至る経過は、膜18bが、膜18aとスペーサ28を介して離間しており、スペーサ28に沿って移動する以外は、図4(A)~(D)に示す防音構造10の調整前後の形態間の経過と同様であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。
最後に、図9(D)に示すように、剛性枠14bを、膜18bに対して内側に移動して膜18bに接触させて押さえとして用い、膜18a及び18bを、剛性枠14a及び14bで挟み込んだ状態とし、剛性枠14a及び14bの一方の側、又は両側から押圧して固定する。
こうして、図9(D)に示す形態を、図8に示す防音構造11Bの、例えば調整後の形態を得ることができる。
なお、図9(A)~(D)に示す防音構造11Bの遮断周波数の調整前の形態から調整後の形態に至る経過は、膜18bが、膜18aとスペーサ28を介して離間しており、スペーサ28に沿って移動する以外は、図4(A)~(D)に示す防音構造10の調整前後の形態間の経過と同様であるので、これ以上の詳細な説明は省略する。
また、上述した例では、膜18bを直接、例えば人の手等によって移動させているが、本発明はこれに限定されず、図10及び図11に示すように、膜18bを膜18aに対して相対的に移動する機構を持つ相対移動用の移動装置を備えていても良い。
図10及び図11は、それぞれ本発明の他の実施形態に係る防音構造の一例を模式的に示す平面図、及び模式的断面図である。
図10及び図11に示す防音構造11Cは、枠体16a及び枠体16bと、シート状の膜体20a及びシート状の膜体20bと、移動装置32と、着脱装置34(34a、及び34b)と、を有する。枠体16aは、複数(例えば64)個の剛性枠14aを持つ。枠体16bは、複数(例えば64)個の剛性枠14bを持つ。シート状の膜体20aは、複数(例えば64)枚の膜18aからなる。シート状の膜体20bは、複数(例えば64)枚の膜18bからなる。移動装置32は、膜18bを膜18aに対して移動する。着脱装置34(34a、及び34b)は、枠体16aを、シート状の膜体20bに対して着脱する。上述したように、枠体16aは、それぞれ膜18aが固定された複数(例えば64)個の剛性枠14aを備える。シート状の膜体20bは、複数(例えば64)個の剛性枠14bを備える枠体16bによって支持される複数(例えば64)枚の膜18bを備える。
なお、移動装置32は、2枚の膜18(18a、及び18b)をそれぞれ摺動するための本発明の移動装置であっても良い。
図10及び図11は、それぞれ本発明の他の実施形態に係る防音構造の一例を模式的に示す平面図、及び模式的断面図である。
図10及び図11に示す防音構造11Cは、枠体16a及び枠体16bと、シート状の膜体20a及びシート状の膜体20bと、移動装置32と、着脱装置34(34a、及び34b)と、を有する。枠体16aは、複数(例えば64)個の剛性枠14aを持つ。枠体16bは、複数(例えば64)個の剛性枠14bを持つ。シート状の膜体20aは、複数(例えば64)枚の膜18aからなる。シート状の膜体20bは、複数(例えば64)枚の膜18bからなる。移動装置32は、膜18bを膜18aに対して移動する。着脱装置34(34a、及び34b)は、枠体16aを、シート状の膜体20bに対して着脱する。上述したように、枠体16aは、それぞれ膜18aが固定された複数(例えば64)個の剛性枠14aを備える。シート状の膜体20bは、複数(例えば64)個の剛性枠14bを備える枠体16bによって支持される複数(例えば64)枚の膜18bを備える。
なお、移動装置32は、2枚の膜18(18a、及び18b)をそれぞれ摺動するための本発明の移動装置であっても良い。
図10及び図11に示す防音構造11Cの剛性枠14a及び14b、枠体16a及び16b、膜18a及び18b、並びにシート状の膜体20a及び20bの構成は、図5及び図6に示す防音構造11Aと同様であるので、それらの詳細な説明は省略する。
移動装置32は、本発明の第1膜であるシート状の膜体20aの膜18aに対して、本発明の少なくとも1枚の第2膜であるシート状の膜体20bの膜18bを相対移動して、膜18aに対する膜18bの相対位置の関係を変更する本発明の第2膜の移動装置である。
移動装置32は、本発明の第1膜であるシート状の膜体20aの膜18aに対して、本発明の少なくとも1枚の第2膜であるシート状の膜体20bの膜18bを相対移動して、膜18aに対する膜18bの相対位置の関係を変更する本発明の第2膜の移動装置である。
移動装置32は、複数枚の膜18bを備えるシート状の膜体20bを巻回するロール36a及び36bと、ロール36a及び36bをそれぞれ回転させて、一方のロールに巻回されたシート状の膜体20bを巻出し、巻き出されたシート状の膜体20bを他方のロールに巻き取る巻取装置38a及び38bと、を有する。
巻取装置38a及び38bは、それぞれ、ハンドル40a及び40bと、ハンドル40a及び40bの回転力をロール36a及び36bに伝達して、ロール36a及び36bを回転させるギア42a及び42bと、ロール36a及び36bに設置されるギア42a及び42bギアに取り付けられるゲージ(目盛)44a及び44bと、を有する。
図10及び図11に示す例では、図中上側にロール36aが配置され、図中下側にロール36bが配置されており、シート状の膜体20bが、それぞれロール36a及び36bに巻回されている。
巻取装置38a及び38bは、それぞれ、ハンドル40a及び40bと、ハンドル40a及び40bの回転力をロール36a及び36bに伝達して、ロール36a及び36bを回転させるギア42a及び42bと、ロール36a及び36bに設置されるギア42a及び42bギアに取り付けられるゲージ(目盛)44a及び44bと、を有する。
図10及び図11に示す例では、図中上側にロール36aが配置され、図中下側にロール36bが配置されており、シート状の膜体20bが、それぞれロール36a及び36bに巻回されている。
ここで、遮断周波数の調整を行う場合には、上側のハンドル40aを回転させると、シート状の膜体20bをロール36aに巻き取ると同時に、ロール36bに巻回されていたシート状の膜体20bを巻出して、シート状の膜体20bを上方に移動させる。
この時、ロール36aに設置されたゲージ44aによってシート状の膜体20bの移動量を計測し、計測した移動量から膜18aに対する膜18bのシフト量(ズレ量)が算出できるので、このシフト量から貫通穴24のサイズを算出して計測することができる。
一方、遮断周波数の調整を行うために、シート状の膜体20bを下方に移動させる場合には、下側のハンドル40bを回転させて、シート状の膜体20bをロール36bに巻き取ると同時に、ロール36aに巻回されていたシート状の膜体20bを巻出しても良い。
この場合にも、ロール36bに設置されたゲージ44bによってシート状の膜体20bの移動量を計測し、この移動量から膜18aの穴22aに対する膜18bの穴22bのシフト量を算出し、このシフト量から穴22aと穴22bとの重なりを算出することによって、貫通穴24のサイズを計測することができる。
この時、ロール36aに設置されたゲージ44aによってシート状の膜体20bの移動量を計測し、計測した移動量から膜18aに対する膜18bのシフト量(ズレ量)が算出できるので、このシフト量から貫通穴24のサイズを算出して計測することができる。
一方、遮断周波数の調整を行うために、シート状の膜体20bを下方に移動させる場合には、下側のハンドル40bを回転させて、シート状の膜体20bをロール36bに巻き取ると同時に、ロール36aに巻回されていたシート状の膜体20bを巻出しても良い。
この場合にも、ロール36bに設置されたゲージ44bによってシート状の膜体20bの移動量を計測し、この移動量から膜18aの穴22aに対する膜18bの穴22bのシフト量を算出し、このシフト量から穴22aと穴22bとの重なりを算出することによって、貫通穴24のサイズを計測することができる。
着脱装置34は、本発明において、少なくとも1つの剛性枠を、2枚以上の膜の少なくとも1枚の膜に対して着脱するものである。
着脱装置34は、図11に示す例では、圧着/開放ガイドを有する。着脱装置34は、防音構造11Cの使用時には、シート状の膜体20aの複数枚の膜18aが固定された複数個の剛性枠14aを備える枠体16aを、圧着/開放ガイドに沿って、ロール36a及び36bによって支持されたシート状の膜体20bに向かって図中右側に移動させる。こうして、着脱装置34は、シート状の膜体20bを圧着して、複数枚の膜18a(シート状の膜体20a)及び膜18b(シート状の膜体20b)を外側から剛性枠14a(枠体16a)及び剛性枠14b(枠体16b)によって固定する。
着脱装置34は、防音構造11Cの遮断周波数の調整時には、逆に、剛性枠14a(枠体16a)及び剛性枠14b(枠体16b)によって固定されているシート状の膜体20a付き枠体16aを、圧着/開放ガイドに沿って、シート状の膜体20bから離間するように、図中左側に移動させる。こうして、着脱装置34は、圧着を開放し、シート状の膜体20bを上下に移動できる状態にする。
その後、移動装置32は、シート状の膜体20bを上又は下に移動させて、膜18aに対して膜18bをずらして貫通穴24のサイズを変更して遮断周波数を調整する。
着脱装置34は、図11に示す例では、圧着/開放ガイドを有する。着脱装置34は、防音構造11Cの使用時には、シート状の膜体20aの複数枚の膜18aが固定された複数個の剛性枠14aを備える枠体16aを、圧着/開放ガイドに沿って、ロール36a及び36bによって支持されたシート状の膜体20bに向かって図中右側に移動させる。こうして、着脱装置34は、シート状の膜体20bを圧着して、複数枚の膜18a(シート状の膜体20a)及び膜18b(シート状の膜体20b)を外側から剛性枠14a(枠体16a)及び剛性枠14b(枠体16b)によって固定する。
着脱装置34は、防音構造11Cの遮断周波数の調整時には、逆に、剛性枠14a(枠体16a)及び剛性枠14b(枠体16b)によって固定されているシート状の膜体20a付き枠体16aを、圧着/開放ガイドに沿って、シート状の膜体20bから離間するように、図中左側に移動させる。こうして、着脱装置34は、圧着を開放し、シート状の膜体20bを上下に移動できる状態にする。
その後、移動装置32は、シート状の膜体20bを上又は下に移動させて、膜18aに対して膜18bをずらして貫通穴24のサイズを変更して遮断周波数を調整する。
また、上述した例では、2枚の膜を用いているが、本発明はこれに限定されず、図12及び図13に示すように、3枚以上の膜を用いるものであっても良い。
図12及び図13は、それぞれ本発明の他の実施形態に係る防音構造の単一の防音セルの一例を模式的に示す平面図、及び模式的断面図である。
図12及び図13に示す防音構造11Dは、図1及び図2に示す防音構造10において、剛性枠14aに固定された膜18aと上下に移動可能な膜18bとの間に、図中左右に移動可能な膜18cを挿入したものである。このため、防音構造11Dにおいては、同一の構成要素には同一の番号を付し、その説明は省略する。
図12及び図13に示す防音構造11Dにおいては、膜18cの穴22cは、膜18aの穴22a及び膜18bの穴22bと同一形状、かつ同一サイズの円形である。
なお、防音構造11Dにおいては、膜18aに対して、膜18cを図12中右側に移動させて両膜18aと18cとの相対位置の関係を変え(即ちシフトさせ)、膜18bを図12中上側に移動させている。こうして、防音構造11Dにおいては、両膜18aと18bとの相対位置の関係を変える(即ちシフトさせる)ことにより、貫通穴24のサイズを変更し、遮断周波数の調整を行うことができる。
図12及び図13は、それぞれ本発明の他の実施形態に係る防音構造の単一の防音セルの一例を模式的に示す平面図、及び模式的断面図である。
図12及び図13に示す防音構造11Dは、図1及び図2に示す防音構造10において、剛性枠14aに固定された膜18aと上下に移動可能な膜18bとの間に、図中左右に移動可能な膜18cを挿入したものである。このため、防音構造11Dにおいては、同一の構成要素には同一の番号を付し、その説明は省略する。
図12及び図13に示す防音構造11Dにおいては、膜18cの穴22cは、膜18aの穴22a及び膜18bの穴22bと同一形状、かつ同一サイズの円形である。
なお、防音構造11Dにおいては、膜18aに対して、膜18cを図12中右側に移動させて両膜18aと18cとの相対位置の関係を変え(即ちシフトさせ)、膜18bを図12中上側に移動させている。こうして、防音構造11Dにおいては、両膜18aと18bとの相対位置の関係を変える(即ちシフトさせる)ことにより、貫通穴24のサイズを変更し、遮断周波数の調整を行うことができる。
なお、本発明においては、3枚以上の膜を用いることができる。このように、膜の枚数が多くなると、多数枚の膜を移動させることができるため、膜に穿孔された穴の重なりによる貫通穴のサイズの調整は細かくできる可能性がある。しかしながら、多数の膜を移動させる必要があるので、操作が複雑、又は煩雑になるし、多数の膜を移動させるための移動装置を設けると、構成が複雑になる。
したがって、本発明においては、2枚の膜を用いることが好ましいが、2枚の膜で必要な遮断周波数の調整が困難な場合には、3枚以上の膜を用いること好ましい。
したがって、本発明においては、2枚の膜を用いることが好ましいが、2枚の膜で必要な遮断周波数の調整が困難な場合には、3枚以上の膜を用いること好ましい。
ところで、本発明の防音構造10及び11Aにおいては、第1固有振動周波数は、剛性枠14及び膜18からなる構造によって定まり、透過損失がピークとなる遮蔽ピーク周波数は、剛性枠14及び膜18からなる構造の膜18に穿孔された穴22による貫通穴24に依存して定まる。
このため、本発明の防音構造10及び11Aの防音においては、音が振動でなく音響波として透過できる貫通穴24と、膜振動として音が通過する膜18(膜18a及び18bを1枚の膜と見做せるときの1枚の膜)との両方が存在していることが重要となる。
よって、音が透過できる貫通穴24は、音が膜振動ではなく、空気を伝わる音響波として通ることのできる部材で覆われている状態でも、開放されているときと同様に遮音のピークを得ることができる。このような部材は、一般に通気性のある部材となる。
このような通気性のある代表的な部材としては網戸の網があげられる。一例として、NBCメッシュテック社製のアミドロジー(商品名)30メッシュ品が挙げられるが、本発明者らは、これによって貫通穴24を塞いでも得られるスペクトルは変化しないことを確認している。
このため、本発明の防音構造10及び11Aの防音においては、音が振動でなく音響波として透過できる貫通穴24と、膜振動として音が通過する膜18(膜18a及び18bを1枚の膜と見做せるときの1枚の膜)との両方が存在していることが重要となる。
よって、音が透過できる貫通穴24は、音が膜振動ではなく、空気を伝わる音響波として通ることのできる部材で覆われている状態でも、開放されているときと同様に遮音のピークを得ることができる。このような部材は、一般に通気性のある部材となる。
このような通気性のある代表的な部材としては網戸の網があげられる。一例として、NBCメッシュテック社製のアミドロジー(商品名)30メッシュ品が挙げられるが、本発明者らは、これによって貫通穴24を塞いでも得られるスペクトルは変化しないことを確認している。
網は、格子状であっても良いし、三角格子状であっても良く、特にその形状には依存しないし、制限されない。網全体のサイズは、本発明の枠体のサイズよりも大きくても良いし、小さくても良い。また、網のサイズは、膜18の貫通穴24を1つ1つ覆うサイズであっても良い。また、網は、その網目がいわゆる虫よけを目的とするサイズの網であっても良いし、もっと細かな砂の進入を防ぐ網でも良い。素材は、合成樹脂からなる網でも良いし、防犯用、電波遮蔽用の針金であっても良い。
また、上述の通気性のある部材は、網戸の網に限定されず、網の他にも、不織布素材、ウレタン素材、シンサレート(商標)(3M社製)、ブレスエアー(商標)(東洋紡社製)、ドットエアー(商標)(東レ社製)などが挙げられる。本発明では、このような通気性を有する素材で覆うことによって、虫、及び砂が孔から侵入することを防ぐこと、貫通穴24の部分から中が見える等のプライバシー性を確保すること、並びに、隠ぺい性を付与することなどができる。
また、上述の通気性のある部材は、網戸の網に限定されず、網の他にも、不織布素材、ウレタン素材、シンサレート(商標)(3M社製)、ブレスエアー(商標)(東洋紡社製)、ドットエアー(商標)(東レ社製)などが挙げられる。本発明では、このような通気性を有する素材で覆うことによって、虫、及び砂が孔から侵入することを防ぐこと、貫通穴24の部分から中が見える等のプライバシー性を確保すること、並びに、隠ぺい性を付与することなどができる。
ところで、本発明の防音構造は、以下の特徴とするものであっても良い。
本発明の防音構造は、それぞれ穴を備え、穴がそれぞれ重なる相対位置の関係において積層される2枚以上の膜と、積層された2枚以上の膜を両側から挟み込んで固定する2つの剛性枠と、を有する。2枚以上の膜は、1枚の第1膜と、第1膜に対して相対移動可能であり、第1膜に対する相対位置の関係を変更する、残りの膜の内の少なくとも1枚の第2膜とを有する。本発明の防音構造においては、第1膜に対して少なくとも1枚の第2膜を相対移動して、2枚以上の膜の穴が重なる相対位置の関係を変更するものである。2枚以上の膜は、相対位置の関係において、互いに接触して、又は音の近接場が届く範囲内の間隔だけ離間して配置されるものである。2枚以上の膜の相対位置の関係を変更することにより、積層された2枚以上の膜の互いに重なり合った穴によって形成される貫通穴のサイズを変更して、貫通穴のサイズ、積層された2枚以上の膜を1枚の膜と見做した時の力学特性、及び2つの剛性枠の構造に依存した音の遮断周波数を調整する。
本発明の防音構造は、それぞれ穴を備え、穴がそれぞれ重なる相対位置の関係において積層される2枚以上の膜と、積層された2枚以上の膜を両側から挟み込んで固定する2つの剛性枠と、を有する。2枚以上の膜は、1枚の第1膜と、第1膜に対して相対移動可能であり、第1膜に対する相対位置の関係を変更する、残りの膜の内の少なくとも1枚の第2膜とを有する。本発明の防音構造においては、第1膜に対して少なくとも1枚の第2膜を相対移動して、2枚以上の膜の穴が重なる相対位置の関係を変更するものである。2枚以上の膜は、相対位置の関係において、互いに接触して、又は音の近接場が届く範囲内の間隔だけ離間して配置されるものである。2枚以上の膜の相対位置の関係を変更することにより、積層された2枚以上の膜の互いに重なり合った穴によって形成される貫通穴のサイズを変更して、貫通穴のサイズ、積層された2枚以上の膜を1枚の膜と見做した時の力学特性、及び2つの剛性枠の構造に依存した音の遮断周波数を調整する。
ここで、2枚以上の膜は、密着して積層された1枚の密着積層膜であっても良く、又は、2枚以上の膜は、互いに隣接する膜の間に、音の近接場が届く範囲内の間隔だけ離間させるスペーサを備えるものであることが好ましい。また、スペーサによって離間される互いに隣接する膜の間の間隔は、100μm以下であっても良い。
また、更に、2つの剛性枠の内の少なくとも1つの剛性枠は、2枚以上の膜の少なくとも1枚の膜に対して着脱可能であっても良い。使用時には少なくとも1つの剛性枠を装着して、2つの剛性枠で2枚以上の膜を挟み込み、調整時には少なくとも1つの剛性枠を脱離して第1膜に対して少なくとも1枚の第2膜を相対移動して、2枚以上の膜の相対位置の関係を変更するものであっても良い。
また、更に、少なくとも1つの剛性枠を、2枚以上の膜の少なくとも1つの膜に対して着脱する着脱装置を備えるものであっても良い。
また、更に、2つの剛性枠の内の少なくとも1つの剛性枠は、2枚以上の膜の少なくとも1枚の膜に対して着脱可能であっても良い。使用時には少なくとも1つの剛性枠を装着して、2つの剛性枠で2枚以上の膜を挟み込み、調整時には少なくとも1つの剛性枠を脱離して第1膜に対して少なくとも1枚の第2膜を相対移動して、2枚以上の膜の相対位置の関係を変更するものであっても良い。
また、更に、少なくとも1つの剛性枠を、2枚以上の膜の少なくとも1つの膜に対して着脱する着脱装置を備えるものであっても良い。
また、更に、第1膜に対して少なくとも1枚の第2膜を相対移動して、第1膜に対する少なくとも1枚の第2膜の相対位置の関係を変更する第2膜の相対移動用の移動装置を有していても良い。この移動装置は、2枚以上の膜の各膜の相対位置の関係を変更するものであっても良い。
また、相対移動用の移動装置は、第1膜、もしくは少なくとも1枚の第2膜の内の1枚の膜、又は、第1膜及び少なくとも1枚の第2膜の内の少なくとも2枚の膜をそれぞれ巻回するロールと、ロールを回転させて第1膜、第2膜の内の1枚の膜、又は2枚の膜をロールに巻き取る巻取装置と、を有し、調整時に、巻取装置によってロールを巻き取ることによって2枚以上の膜の相対位置の関係を変更するものであっても良い。また、相対移動用の移動装置は、更に、ロールに設置されたゲージを備え、ゲージによって第1膜、又は少なくとも1枚の第2膜の移動量、及び貫通穴のサイズを計測するものであっても良い。
本発明の防音構造は、基本的に以上のように構成される。
また、相対移動用の移動装置は、第1膜、もしくは少なくとも1枚の第2膜の内の1枚の膜、又は、第1膜及び少なくとも1枚の第2膜の内の少なくとも2枚の膜をそれぞれ巻回するロールと、ロールを回転させて第1膜、第2膜の内の1枚の膜、又は2枚の膜をロールに巻き取る巻取装置と、を有し、調整時に、巻取装置によってロールを巻き取ることによって2枚以上の膜の相対位置の関係を変更するものであっても良い。また、相対移動用の移動装置は、更に、ロールに設置されたゲージを備え、ゲージによって第1膜、又は少なくとも1枚の第2膜の移動量、及び貫通穴のサイズを計測するものであっても良い。
本発明の防音構造は、基本的に以上のように構成される。
本発明の防音構造は、以上のように構成されているため、従来の防音構造において困難であった低周波遮蔽を可能にし、さらに、低周波から1000Hzを超える周波数まで様々な周波数の騒音に合わせて強く遮音する構造を設計できるという特徴も有する。また、本発明の防音構造は、構造の質量(質量則)によらない遮音原理であるため、従来の防音構造と比較して非常に軽量かつ薄い遮音構造を実現できる。このために、本発明の防音構造は、従来の防音構造では十分な遮音が困難であった防音対象にも適用することができる。
また、本発明の防音構造は、特許文献2に記載の技術のように、錘を必要とせず、膜に貫通穴を設けるだけで製造適性があり遮音材としてロバスト性の高い遮音構造であるという特徴を有する。即ち、本発明の防音構造は、特許文献2に記載の技術に比較して、以下の特徴を有する。
1.質量を重くしてしまう要因であった錘が必要ないため、より軽い遮音構造を実現できる。
2.レーザ加工、又はパンチ穴により、高速かつ容易に膜に穴をあけることができるために、製造適性を有する。
3.穴の位置、及び形状に依存する貫通穴の位置、及び形状に遮音特性がほとんど依存しないため、製造において安定性が高い。
4.貫通穴が存在することで膜が通気性をもつ。即ち、風、及び熱を通しながら音を遮蔽する構造を実現できる。
1.質量を重くしてしまう要因であった錘が必要ないため、より軽い遮音構造を実現できる。
2.レーザ加工、又はパンチ穴により、高速かつ容易に膜に穴をあけることができるために、製造適性を有する。
3.穴の位置、及び形状に依存する貫通穴の位置、及び形状に遮音特性がほとんど依存しないため、製造において安定性が高い。
4.貫通穴が存在することで膜が通気性をもつ。即ち、風、及び熱を通しながら音を遮蔽する構造を実現できる。
本発明の防音構造は、所定サイズの穴を設けた複数枚の異なる薄膜を、穴が重なる相対位置の関係で、接触させて、又は音の近接場が届く範囲の間隔だけ離間させて、積層し、所定のサイズの剛性枠で固定化する。この際に、本発明の防音構造は、異なる膜の穴同士の相対位置の関係を変えて、重なり合った穴によって形成される貫通穴のサイズを変えることにより、貫通穴のサイズ、複数の薄膜が積層された積層膜の力学定数特性、及び剛性枠の構造に依存した音の特定遮断周波数を調整することができるものである。
本発明の防音構造の調整方法は、本発明の防音構造において、積層膜の2枚以上の膜の少なくとも1枚の膜を移動して2枚以上の膜の相対位置を変更することにより、積層膜の2枚以上の膜の1個以上の穴の重なりによって形成される貫通穴の穴サイズを調整するものである。
図10及び図11に示す防音構造11Cにおいて実施される防音構造の調整方法について以下に説明する。
まず、最初に、シート状の膜体20aの64枚の膜18aが固定された64個の剛性枠14aを備える枠体16a及び64個の剛性枠14bを備える枠体16bをシート状の膜体20bから外した状態にしておく。
次に、例えば、ハンドル36aによってロール36aを右回転させてシート状の膜体20bを巻き上げて、シート状の膜体20bの各膜18bの穴22bの位置を上方に所定量だけ移動させる。この時、ロール36aも回転し、シート状の膜体20bを巻き出す。こうして、シート状の膜体20bの各膜18bの穴22bの位置をシート状の膜体20aの各膜18aの穴22aの位置に対して所定量だけシフトさせて、膜18aと膜18bとの相対位置を変更して、穴22aと穴22bとの相対位置を所定量だけ変更する。
図10及び図11に示す防音構造11Cにおいて実施される防音構造の調整方法について以下に説明する。
まず、最初に、シート状の膜体20aの64枚の膜18aが固定された64個の剛性枠14aを備える枠体16a及び64個の剛性枠14bを備える枠体16bをシート状の膜体20bから外した状態にしておく。
次に、例えば、ハンドル36aによってロール36aを右回転させてシート状の膜体20bを巻き上げて、シート状の膜体20bの各膜18bの穴22bの位置を上方に所定量だけ移動させる。この時、ロール36aも回転し、シート状の膜体20bを巻き出す。こうして、シート状の膜体20bの各膜18bの穴22bの位置をシート状の膜体20aの各膜18aの穴22aの位置に対して所定量だけシフトさせて、膜18aと膜18bとの相対位置を変更して、穴22aと穴22bとの相対位置を所定量だけ変更する。
こうして、穴22aと穴22bとの重なりによって形成される貫通穴24のサイズを選択的に遮断する音の遮断周波数に応じて調整する。
貫通穴24のサイズの調整後、ゲージ44a又は44bによってシート状の膜体20bの移動量(即ち各膜18bの移動量)を測定し、貫通穴24のサイズを計測する。計測された貫通穴24のサイズが、選択的に遮断する音の遮断周波数に適切に対応していた場合には、枠体16aをシート状の膜体20b及び枠体18b側に移動させて、枠体16aに固定されたシート状の膜体20aとシート状の膜体20bとを密着させる。次いで、密着されたシート状の膜体20aと20bとを枠体16aと16との間に挟み込んだ状態で固定する。
こうして、本発明の防音構造の調整方法によって、本発明の防音構造を選択的に遮断する音の遮断周波数に調整することができる。
本発明の防音構造の調整方法は、基本的に以上のように構成される。
貫通穴24のサイズの調整後、ゲージ44a又は44bによってシート状の膜体20bの移動量(即ち各膜18bの移動量)を測定し、貫通穴24のサイズを計測する。計測された貫通穴24のサイズが、選択的に遮断する音の遮断周波数に適切に対応していた場合には、枠体16aをシート状の膜体20b及び枠体18b側に移動させて、枠体16aに固定されたシート状の膜体20aとシート状の膜体20bとを密着させる。次いで、密着されたシート状の膜体20aと20bとを枠体16aと16との間に挟み込んだ状態で固定する。
こうして、本発明の防音構造の調整方法によって、本発明の防音構造を選択的に遮断する音の遮断周波数に調整することができる。
本発明の防音構造の調整方法は、基本的に以上のように構成される。
以上、本発明の防音構造、及び防音構造の調整方法について、種々の実施形態及び実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良又は変更をしてもよいのはもちろんである。
10、11A、11B、11C、11D 防音構造
12、12a、12b 開口部
14、14a、14b 剛性枠
16、16a、16b 枠体
18、18a、18b、18c 膜
20、20a、20b 膜体
21 密着積層膜
22、22a、22b、22c 穴
24 貫通穴
26 防音セル
28 スペーサ
30 等価膜
32 移動装置
34 着脱装置
36a、36b ロール
38a、38b 巻取装置
40a、40b ハンドル
42a、42b ギア
44a、40b ゲージ(メモリ)
12、12a、12b 開口部
14、14a、14b 剛性枠
16、16a、16b 枠体
18、18a、18b、18c 膜
20、20a、20b 膜体
21 密着積層膜
22、22a、22b、22c 穴
24 貫通穴
26 防音セル
28 スペーサ
30 等価膜
32 移動装置
34 着脱装置
36a、36b ロール
38a、38b 巻取装置
40a、40b ハンドル
42a、42b ギア
44a、40b ゲージ(メモリ)
Claims (14)
- 各々に穿孔された1個以上の穴を備えた2枚以上の膜を積層した積層膜と、前記積層膜の両面から挟み込んで固定する2つの剛性枠と、を有し、
前記積層膜の各々の膜における前記1個以上の穴の少なくとも1部が重なった防音構造。 - 前記2枚以上の膜のうち隣接する2枚の膜は、スペーサによって離間されている請求項1に記載の防音構造。
- 前記2枚以上の膜が、100μm以下の間隔で離間された請求項1又は2に記載の防音構造。
- 前記2枚以上の膜の少なくとも1枚の膜が移動可能であり、
前記2つの剛性枠の少なくとも1つの剛性枠が、前記少なくとも1枚の膜の移動時に脱着可能である請求項1~3のいずれか1項に記載の防音構造。 - 前記2つの剛性枠の各剛性枠で囲まれたセルのサイズが音の波長よりも小さい請求項1~4のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記1個以上の穴の大きさが、0.1mm以上10mm以下である請求項1~5のいずれか1項に記載の防音構造。
- 前記2枚以上の膜の内の1枚の膜は、該1枚の膜以外の残りの膜に対して相対移動可能であり、
前記積層膜の前記2枚以上の前記1個以上の穴の重なりによって形成される貫通穴は、前記残りの膜に対する前記1枚の膜の相対移動量に応じて調整された穴サイズを有する請求項1~6のいずれか1項に記載の防音構造。 - 更に、前記1枚の膜を、前記残りの膜に対して相対移動させる移動装置を有する請求項7に記載の防音構造。
- 前記積層膜の前記2枚以上の膜は、前記1枚の膜である1枚の第1膜と、前記残りの膜のうちの少なくとも1枚の第2膜とを有し、前記第1膜は、前記第2膜に対して相対移動するものであり、
前記移動装置は、前記第1膜、又は前記少なくとも1枚の第2膜のうちの1枚の膜、もしくは、前記第1膜及び前記少なくとも1枚の第2膜の内の1枚の膜を含む少なくとも2枚の膜をそれぞれ巻回するロールと、該ロールを回転させて、前記第1膜、前記1枚の膜、又は、前記少なくとも2枚の膜を前記ロールに巻き取る巻取装置と、を有する請求項8に記載の防音構造。 - 前記移動装置は、更に、前記ロールに設置されたゲージを備え、
前記ゲージによって前記第1膜、前記1枚の膜、又は、前記少なくとも2枚の膜の移動量、及び前記貫通穴の穴サイズを計測する請求項9に記載の防音構造。 - 請求項1~10に記載の防音構造の前記積層膜の前記2枚以上の前記1個以上の穴の重なりによって形成される貫通穴の穴サイズを前記積層膜の前記2枚以上の膜の相対位置を変更することにより調整する防音構造の調整方法。
- 前記2枚以上の膜の少なくとも1枚の膜を移動して前記2枚以上の膜の相対位置を変更する請求項11に記載の防音構造の調整方法。
- 前記積層膜の前記2枚以上の膜は、前記1枚の膜である1枚の第1膜と、前記残りの膜のうちの少なくとも1枚の第2膜とを有し、前記第1膜は、前記第2膜に対して相対移動するものであり、
前記第1膜、又は前記少なくとも1枚の第2膜のうちの1枚の膜、もしくは、前記第1膜及び前記少なくとも1枚の第2膜の内の1枚の膜を含む少なくとも2枚の膜をそれぞれ巻回するロールを回転させて、前記第1膜、前記1枚の膜、又は、前記少なくとも2枚の膜を前記ロールに巻き取ることにより、前記2枚以上の膜の相対位置を変更する請求項10に記載の防音構造の調整方法。 - 更に、前記ロールに設置されたゲージによって前記第1膜、前記1枚の膜、又は、前記少なくとも2枚の膜の移動量、及び前記貫通穴のサイズを計測する請求項13に記載の防音構造の調整方法。
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