CN109643537B - 防音结构及防音系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种防音结构及防音系统,所述防音结构具有2个以上的防音单元,所述防音结构中,各防音单元具有:框,具有开口部;及吸音部件,安装在框的开口部,相邻的2个防音单元以使各个吸音部件的至少一部分彼此对置的方式配置,至少一部分对置的吸音部件相互间隔开,至少一部分对置的吸音部件彼此的平均距离小于20mm,由此能够通过简单的结构来对低频侧的声音进行防音,且小型轻量,并且能够轻松地改变其频率特性。

Description

防音结构及防音系统
技术领域
本发明涉及一种防音结构及防音系统。详细而言,本发明涉及一种以各个吸音部件相对的方式靠近配置分别具有框及安装在框的开口部的吸音部件的2个防音单元,由此通过简单的结构来对低频侧的声音进行防音的小型的防音结构。即,本发明涉及一种用于选择性地较强地屏蔽成为目标的更低频率的声音的小型的防音结构。并且,本发明涉及一种还能够使用这种防音结构来简单地调整防音的中心频率的防音系统。
背景技术
以往的防音材料中,隔音材料遵循质量定律。并且,关于吸音材料,如聚氨酯等一般吸音材料由吸音材料的尺寸与声波波长之比确定吸收率。并且,在膜型吸音材料或利用如亥姆霍兹共振等共鸣来吸收声音的吸音材料中,也由背后体积的大小来确定防音频率。这种法则中,高频侧即使比较小型轻量也能够进行防音,但低频侧需要加重加大(参考专利文献1)。
专利文献1中,公开有如下吸音体,所述吸音体具有形成有贯穿孔的框体及覆盖贯穿孔的一侧开口的吸音材料,吸音材料的第1储能模量E1为9.7×106以上,第2储能模量E2为346以下(参考摘要、权利要求1、[0005]~[0007]段、[0034]段等)。另外,吸音材料的储能模量是指通过吸音在吸音材料中产生的能量中保存于内部的分量。
在专利文献1中,实施例中,通过使用将掺合的材料设为树脂或树脂与填料的混合物的吸音材料,不会导致吸音体的大型化,能够在500Hz以下的低频区域中实现高度的吸音效果。在此,在该实施例中,吸音率的峰值为0.5~1.0,峰值频率为290~500Hz。
另一方面,还提出有能够在整个低频域进行隔音,且能够从低频域到高频域进行更良好的防音的声学面板(参考专利文献2)。
专利文献2公开了将设置有在板厚方向上贯穿的多数微孔的微孔板和不设置微孔的无孔板密合层叠,或者隔开规定距离而相对配置而成的声学面板。并且,专利文献2公开了将声学面板隔开多个规定距离而与声源对向配置的吸音及隔音装置(参考摘要、权利要求1、[0059]段、图15等)。
专利文献2中可知,相对于微孔板设置无孔板,并且进一步增大无孔板的面密度,由此吸音率的峰值转移到低频音域。并且,专利文献2中,即使在低频域也不会引起共振,能够在整个低频域中进行防音。并且,专利文献2中,从低频域到高频域具有大于以往的声学面板以及吸音及隔音装置的透射损失,能够更加紧凑地构成整个装置,因此设置位置的限制较少的同时能够实现成本减少化。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第4832245号公报
专利文献2:日本特开2005-273273号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而,众所周知,利用如一般的聚氨酯或玻璃棉等宽带防音材料难以吸收低频声音。作为用于吸收特定声音的设备,有如专利文献1的膜型吸音材料或亥姆霍兹吸音材料,但这些也是越成为低频越需要增大背面体积,从而存在结构尺寸变大之类的问题。
并且,噪音是多种多样的,例如即使是来自相同标准的马达或风扇的噪音,也因每个机器的个体差而噪音频率中出现差异。为了对应于此,需要改变吸音频率。然而,如专利文献1的膜型吸音材料中膜厚及膜的张力为吸音频率的支配参数,亥姆霍兹吸音材料中贯穿孔的大小等为吸音频率的支配参数,从而存在难以连续改变之类的问题。
并且,专利文献2中,设为相对于微孔板设置了无孔板的声学面板,通过将2个声学面板隔开规定距离而与声源对向配置,从而即使在低频域也不会引起共振,能够在整个低频域中进行防音。然而,专利文献2中,能够取消仅在无孔板中产生的透射损失成为0dB的共振,并且能够在一定程度上均匀地对如上所述的按每一机器不同的低频域中的噪音进行防音,但是存在无法对低频侧的按每一机器不同的特定的频率较强地进行隔音等问题。
并且,机器内防音(汽车及办公设备等)或建材等中,空间及轻量化成为重要的问题,其结果存在低频侧的防音变得困难等问题。因此,期望能够以与以往相同的尺寸进行更低频侧的防音的技术。
并且,机器防音中,存在由机器的个体差产生的噪音偏差或由老化引起的噪音的频率变化,并且,在一般的噪音中也存在各种频率。相对于此,在以往的防音材料中,存在防音的频率需要改变尺寸、张力及/或孔径等的难以简单调整的量等问题。因此,期望简单地调整防音的频率的机构。
本发明的目的在于解决上述以往技术的问题点,提供一种能够通过简单的结构来对低频侧的声音进行防音,即能够选择性地较强地屏蔽成为目标的更低频率的声音,并且小型轻量,且能够轻松地改变其频率特性的防音结构。
本发明的其他目的在于,除了上述目的以外,提供一种使用这种防音结构,能够根据外部的噪音环境而简单地调整防音的中心频率的防音系统。
另外,本发明中,“防音”是指,作为声学特性包含“隔音”及“吸音”这两种意思,但尤其是指“隔音”。“隔音”是指“屏蔽声音”的情况,即“不透射声音”的情况。因此,包含“反射”声音的情况(声音的反射)及“吸收”声音的情况(声音的吸收)而称为“隔音”。(参考三省堂大辞林(第三版)及日本声学材料学会的网页http://www.onzai.or.jp/question/soundproof.html以及http://www.onzai.or.jp/pdf/new/gijutsu201312_3.pdf)
以下中,基本上不区分“反射”和“吸收”,包含两者而称为“隔音”及“屏蔽”,当区分两者时,称为“反射”及“吸收”。
用于解决技术课题的手段
为了实现上述目的,本发明的第1方式的防音结构为具有2个以上的防音单元的防音结构,其特征在于,各防音单元具有:框;具有开口部;及吸音部件,安装在框的开口部,相邻的2个防音单元以使各个吸音部件的至少一部分彼此对置的方式配置,至少一部分对置的吸音部件相互间隔开,至少一部分对置的吸音部件彼此的平均距离小于20mm。
在此,优选吸音部件为相对于声音振动的膜,膜覆盖框的开口部,并且固定于框。
并且,优选吸音部件为通气片结构。
并且,优选吸音部件为设置有至少一个以上的第1贯穿孔的板或膜,第1贯穿孔为口径大于0.25mm的贯穿孔,板或膜覆盖框的开口部,并且固定于框。
并且,优选吸音部件为具备多个口径0.1μm~250μm的微细的第2贯穿孔的板状部件。
并且,优选吸音部件为纤维片。
并且,优选2个以上的防音单元内的至少一个防音单元中,具有吸音部件的面以外的面是封闭的。
并且,优选2个以上的防音单元内的至少一个防音单元中,与具有吸音部件的面相对的面的至少一部分是开放的。
并且,优选2个以上的防音单元内的至少一个防音单元在彼此相对的2个面具有吸音部件。
并且,优选2个以上的防音单元内的至少一个防音单元中,相邻的2个防音单元的吸音部件相对的面的侧面的至少一部分被堵塞。
并且,优选2个以上的防音单元内的至少一个防音单元中,在框的内部包含多孔质吸音体或纤维状吸音体。
并且,优选2个以上的防音单元内的至少一个防音单元配置在结构物的壁。
并且,优选将相邻的2个防音单元设为1组防音单元,组合多组防音单元来发挥防音壁的功能。
并且,优选2个以上的防音单元配置在筒状部件内,筒状部件的内侧的孔部的一部分被开口。
并且,优选2个以上的防音单元内的至少一个防音单元配置在筒状部件的内侧的壁上。
并且,优选2个以上的防音单元被周期性地排列。
并且,优选将包含相邻的2个防音单元的2个以上的防音单元设为单位单元,并配置有多个单位单元。
并且,优选还具有移动机构,所述移动机构使相邻的2个防音单元中的一个吸音部件相对于另一个吸音部件相对移动,移动机构改变相邻的2个防音单元的吸音部件彼此的距离。
并且,优选移动机构为具备导轨及载置相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元并在导轨上行驶的车轮的导轨行驶机构。
并且,优选移动机构为具备滚珠丝杠及安装有相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元,且与滚珠丝杠螺合的螺母的螺丝移动机构,或具备安装有相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元的齿条及与齿条啮合的齿轮的齿轮齿条机构。
并且,为了实现上述目的,本发明的第2方式的防音系统的特征在于,具有:上述防音结构;测量部,测量防音结构的周围环境的噪音;及分析部,分析在测量部中所测量的噪音的频率,根据分析部的分析结果来改变相邻的2个防音单元的吸音部件彼此的距离。
在此,优选防音结构为具备上述移动机构的防音结构,移动机构为还具备驱动源及控制驱动源的驱动的控制部的自动移动机构,分析部根据分析结果来确定相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元的移动量,控制部根据所确定的移动量来控制驱动源的驱动,使相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元自动移动,从而改变相邻的2个防音单元的吸音部件彼此的距离。
并且,优选具备多个测量部,分析部分别分析在多个测量部中分别测量的噪音的频率,并根据分析结果,确定相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元的移动量。
发明效果
根据本发明,通过简单的结构来对低频侧的声音进行防音。即,根据本发明,能够选择性地较强地屏蔽成为目标的更低频率的声音,并且小型轻量,且能够轻松地改变其频率特性。
并且,根据本发明,能够根据外部的噪音环境而简单地调整防音的中心频率。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的一实施方式所涉及的防音结构的一例的剖视图。
图2是图1所示的防音结构的II-II线向视图。
图3是以图1所示的防音结构的III-III线进行了切断的示意剖视图。
图4是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图5是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图5A是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图5B是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图5C是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图6是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图7是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图8是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图8A是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图9是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图10是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图11是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图12是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图13是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图14是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图15是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图16是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图17是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图18是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图19是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图20是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图21是作为图1所示的防音结构的防音单元而使用的振动膜型吸音体的一例的示意剖视图。
图22是本发明的防音结构中所使用的振动膜型吸音体的另一例的示意剖视图。
图23是图22所示的振动膜型吸音体的示意俯视图。
图24是本发明的防音结构中所使用的亥姆霍兹吸音体的一例的示意剖视图。
图25是图24所示的亥姆霍兹吸音体的示意俯视图。
图26是本发明的防音结构中所使用的微贯穿孔吸音体的一例的示意剖视图。
图27是图26所示的微贯穿孔吸音体的示意俯视图。
图28是用于说明图26所示的微贯穿孔吸音体的微穿孔板的制造方法的一例的示意剖视图。
图29是用于说明图26所示的微贯穿孔吸音体的微穿孔板的制造方法的一例的示意剖视图。
图30是用于说明图26所示的微贯穿孔吸音体的微穿孔板的制造方法的一例的示意剖视图。
图31是用于说明图26所示的微贯穿孔吸音体的微穿孔板的制造方法的一例的示意剖视图。
图32是用于说明图26所示的微贯穿孔吸音体的微穿孔板的制造方法的一例的示意剖视图。
图33是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图34是本发明的一实施方式所涉及的防音系统的一例的示意剖视图。
图35是本发明的另一实施方式所涉及的防音系统的一例的示意剖视图。
图36是表示本发明的实施例1的防音结构的吸音特性的曲线图。
图37是表示本发明的实施例1~4的防音结构的吸音特性的曲线图。
图38是表示本发明的实施例5~8的防音结构的吸音特性的曲线图。
图39是表示本发明的实施例9~10的防音结构的吸音特性的曲线图。
图40是表示本发明的实施例12~15的防音结构的吸音特性的曲线图。
图40A是表示本发明的实施例15A~15B的防音结构的吸音特性的曲线图。
图41是表示本发明的实施例16~18的防音结构的吸音特性的曲线图。
图42是表示本发明的实施例4及19的防音结构的吸音特性的曲线图。
图43是表示本发明的实施例16及20的防音结构的吸音特性的曲线图。
图44是表示本发明的实施例21及22的防音结构的吸音特性的曲线图。
图45是本发明的另一实施方式所涉及的防音结构的一例的示意剖视图。
图46是表示本发明的实施例23~27的防音结构的吸音特性的曲线图。
图47是表示本发明的实施例51~54的防音结构的吸音特性的曲线图。
图48是表示从防音结构的单个单元的频移量与层间距离的关系的曲线图。
图49是表示本发明的实施例55~58的防音结构的吸音特性的曲线图。
图50是表示本发明的参考例12及13的防音结构的吸音特性的曲线图。
图51是表示本发明的实施例59~63的防音结构的吸音特性的曲线图。
图52是表示本发明的参考例14~16的防音结构的吸音特性的曲线图。
图53是表示本发明的实施例67~69的防音结构的吸音特性的曲线图。
具体实施方式
以下,参考附图所示的优选实施方式对本发明所涉及的防音结构及防音系统进行详细说明。
本发明的防音结构的特征在于,使由安装在振动膜型吸音体、亥姆霍兹吸音体、纤维片型吸音体或微贯穿孔吸音体等的框的膜或板等吸音部件构成的防音单元的膜面或板面等吸音部件的表面彼此靠近而配置,由此共鸣频率向低频侧偏移,能够以相同体积对低频侧的声音进行防音。
在此,振动膜型吸音体为在膜的背面具有封闭空间体积,且利用膜振动的共鸣型吸音体(以下,本说明书中称为振动膜型防音单元)。并且,亥姆霍兹吸音体为在开有贯穿孔的板或膜的背面具有封闭空间体积,且利用亥姆霍兹共鸣的共鸣型吸音体(以下,本说明书中称为亥姆霍兹防音单元)。并且,纤维片型吸音体为在纤维片的背面具有封闭空间体积的吸音体(以下,本说明书中称为纤维片型防音单元)。并且,微贯穿孔吸音体为开有多个0.1~250μm的微贯穿孔的膜或板的背面具有封闭空间体积的吸音体(以下,本说明书中称为微贯穿孔防音单元)。
本发明中,向低频侧偏移的频率量依赖于2个吸音部件之间的距离,距离越小越向低频侧偏移。因此也有如下特征:仅通过调整2个吸音部件之间的距离,能够调整防音频率。因此,通过将如导轨等调整距离的机构设为防音单元的移动机构来进行组合,能够简单地改变防音的频率。并且,利用扩音器等测量噪音,并利用分析装置等分析其频率,从而根据分析结果调整2个吸音部件之间的距离,由此能够实现适当的防音。
图1是示意性地表示本发明的一实施方式所涉及的防音结构的一例的剖视图。图2是图1所示的防音结构的II-II线向视图。图3是用图1所示的防音结构的III-III线进行了切断的示意剖视图。
图1、图2及图3所示的本发明的防音结构10具有2个防音单元12(12a,12b)。
各防音单元12(12a,12b)具有:框14(14a,14b),具有开口部13(13a,13b);吸音部件16(16a,16b),以覆盖框14的开口部13的一侧的方式固定在框14上;及背面板18(18a,18b),以覆盖框14的开口部13的另一侧的方式固定在框14上。
图示例的防音结构10中,2个防音单元12a及12b配置成各个吸音部件16a和16b靠近而对置,在吸音部件16a与16b之间形成有长方体形状的狭缝20。另外,本发明中,2个吸音部件16a和16b靠近是指,2个吸音部件16a及16b彼此的平均距离以小于20mm的方式靠近,但分开。
然而,本发明中,吸音部件彼此的距离例如2个吸音部件16a及16b彼此的距离是指2个吸音部件16a与16b之间的距离或间隔。然而,2个吸音部件16a及16b如后述那样,两端面彼此可以不完全对置。例如,2个吸音部件16a及16b中,相对于一个,另一个可以平移(平行地位移),也可以进行旋转,或也可以位移的同时进行旋转。因此,本发明中,吸音部件彼此的距离由吸音部件彼此的平均距离来表示。另外,关于对吸音部件彼此的平均距离的详细内容,将在后面叙述。
本发明人等对难以进行的低频域中的防音重复进行深入研究的结果,发现以往未知的通过使吸音部件的表面(吸音面)靠近而吸音频率进行低频偏移,由此完成了本发明。即,发现通过小于20mm而引起该低频偏移的效果,吸音部件彼此的平均距离越小越显著地出现效果,由此完成了本发明。认为以往未完成这些发现是因为,与该间隙尺寸相比,声音的波长极大。并且,认为是因为,通常吸音体主要与声音相对配置,或至少面向声音通过的面而配置(在管内沿水平方向将吸音部件放置在壁上的结构等),如使吸音部件彼此靠近而从声音通过的面隐藏的配置并不常见,因此不容易想到。
因此,本发明中,2个吸音部件16a与16b的吸音部件彼此的平均距离需要限定为小于20mm。
其理由是因为,若2个吸音部件16a及16b彼此的平均距离成为20mm以上,则看不到吸音频率的低频偏移的效果。
另外,本发明中,吸音部件16a及16b彼此的平均距离优选为15mm以下,更优选为10mm以下,进一步优选为5mm以下,最优选为2mm以下。
另外,以下中,对于防音结构10的2个防音单元12a及12b、开口部13a及13b、框14a及14b、吸音部件16a及16b以及背面板18a及18b等构成要件,在为相同的结构,且无需特别区分的情况下,不进行区分而统一地,分别作为防音单元12、开口部13、框14、吸音部件16以及背面板18等而进行说明。
本发明中所使用的防音单元12只要是具备具有开口部13的框14及安装在框14的开口部13的膜或板等吸音部件16,且能够通过吸音部件16及在其背面由框14形成的空间优选封闭空间进行吸音的防音单元,则并无特别限定可以是任一种防音单元。作为防音单元12,例如能够举出通过膜振动进行吸音的振动膜型防音单元、通过由贯穿孔产生的亥姆霍兹共鸣进行吸音的亥姆霍兹防音单元、及通过微贯穿孔进行吸音的微贯穿孔防音单元等。
另外,对于这些防音单元的结构的详细内容,将在后面叙述。
图1所示的防音结构10中,使吸音部件16a及16b对置,且并不位移而平行地配置有2个防音单元12a及12b,但本发明并不限定于此。
例如,如图4所示的防音结构10a,只要吸音部件16a及16b的至少一部分彼此对置而存在两者对置部分,则可以位移规定的偏移量δ。在吸音部件16a与16b的对置部分中形成有长方体形状的狭缝20a,但狭缝20a的长度(对置长度)与图1所示的狭缝20的长度相比,仅短偏移量δ的长度。
如此,相对于一个吸音部件16a,使另一个吸音部件16b位移,由此能够改变声音的吸收成为峰值的吸收峰值频率。然而,为了使吸收峰值频率更低频化,优选偏移量δ小,更优选没有位移。
并且,如图5所示的防音结构10b,相对于一个吸音部件16a,另一个吸音部件16b可以倾斜规定角度θ。当然,只要吸音部件16a及16b的至少一部分彼此对置,则也可以相对于一个吸音部件,另一个吸音部件位移(平移)规定的偏移量δ并且倾斜规定角度θ。在该情况下,同样在吸音部件16a与16b的对置部分中形成有大致梯形形状的狭缝20b。
另外,当没有位移(偏移量δ=0),且倾斜规定角度θ时,成为相对于吸音部件16a,以吸音部件16b的中央部为中心使其旋转的情况。因此,吸音部件16a和16b彼此的平均距离与吸音部件16a和16b既不位移(平移)也不旋转的情况相同,从而不会发生变化。因此,吸收峰值频率不会发生变化。这表示即使吸音部件16a与16b不完全平行,也能够实现低频化,并且表示本发明的防音结构的制造轻松,且制造适应性高。
本发明中,存在相对于一个吸音部件,另一个吸音部件位移(平移)规定的偏移量δ并且倾斜规定角度θ的情况。即使在这种情况下,另一个吸音部件与一个吸音部件对置是指,在吸音部件之间画出中心线时,从一个吸音部件的端部垂直于中心线的线抵接于另一个吸音部件,从另一个吸音部件的端部垂直于中心线的线抵接于一个吸音部件。
因此,本发明中,如下定义吸音部件彼此的平均距离。
本发明中,首先,确定以2个防音单元成为相对的配置的方式进行平移操作之后的、与完全对置的2个防音单元的吸音部件有关的镜像面。并且,由从各吸音部件垂下与镜像面垂直的线时的自2个吸音部件的垂线的长度da及db定义时,将2个吸音部件之间的距离(垂线的长度之和da+db)的在吸音部件整面中的平均值定义为“吸音部件彼此的平均距离”。
因此,首先,如图5A所示,在2个防音单元12a及12b既不旋转也不平移的情况下,吸音部件彼此的平均距离与2个防音单元12a及12b的吸音部件16a与16b之间的距离(从吸音部件16a及16b的表面向镜像面21的垂线的长度da与db之和=da+db=2da=2db)一致。
接着,如图5B所示,关于吸音部件彼此的平均距离,在2个防音单元12a及12b中的一个平移的情况下,图中如虚线所示,设想将所平移的份恢复到原始的配置,并由向此时的镜像面21a的垂线的长度da及db进行定义。
接着,如图5C所示,在2个防音单元12a及12b中的一个旋转的情况下,与吸音部件16a及16b有关的镜像面21b也不与吸音部件面平行,但由向镜像面21b的垂线的长度da及db进行定义。
在上述任何情况下,通过分别在吸音部件整面取平均距离,例如即使在2个防音单元12a及12b的吸音部件16a及16b的尺寸不同的情况下,也能够定义“吸音部件彼此的平均距离”。
即,将从防音单元12a的吸音部件16a向镜像面(21、21a、21b)的垂线的平均距离设为D_A,将从防音单元12b的吸音部件16b向镜像面(21、21a、21b)的垂线的平均距离设为D_B时,“吸音部件彼此的平均距离”定义为D_A与D_B之和(=D_A+D_B)。
另外,在2个防音单元中的一个旋转并且平移的情况下,也通过在恢复平移分量之后确定旋转的镜像面,从而能够定义“吸音部件彼此的平均距离”。
并且,图1、图4及图5所示的防音结构10、10a及10b的防音单元12a及12b中,框14a及14b的各厚度在任一边中均一定,吸音部件16a及16b分别与其厚度方向垂直地安装在框14a及14b上,但本发明并不限定于此。例如,如I图6所示的防音结构10c,也可以使框14c及14d的一侧开口部13c1及13d1相对于与框的厚度方向垂直的方向倾斜规定角度θ1,在所倾斜的开口部13c1及13d1中分别安装吸音部件16c及16d,以吸音部件16c及16d平行对置的方式,配置梯形形状的防音单元12c及12d。防音单元12c及12d中,吸音部件16c及16d之间形成有狭缝20c。另外,框14c及14d的另一侧的开口部13c2及13d2与图1所示的防音结构10相同地,与框的厚度方向垂直地形成,背面板18c及18d以分别覆盖开口部13c2及13d2的方式固定在框14上。
如此,通过使吸音部件16c及16d倾斜配置,能够增大吸音部件16c及16d的尺寸(面积)。其结果,由于能够使吸收峰值频率低频化,因此无需增大防音结构的尺寸,能够以小型紧凑的防音结构,实现吸收峰值频率的低频化。
另外,在该情况下,同样可以相对于一个吸音部件16c,另一个吸音部件16d位移规定的偏移量并且从平行倾斜规定角度。
图1所示的防音结构10中,防音单元12a及12b的吸音部件16a及16b之间的狭缝20在除了吸音部件16a及16b的表面的所有方向上开放,但本发明并不限定于此。
如图7所示的防音结构10e,优选吸音部件16a与16b相对的面的侧面的至少一部分、例如形成在吸音部件16a与16b之间的狭缝20的图中下侧的侧面被板22堵塞。
并且,如图8及图8A所示的防音结构10f,还优选声音向形成在吸音部件16a与16b之间的狭缝20的侵入方向(例如除了图中上侧的图中下侧)的侧面被板22堵塞,并且图中前后方向的两侧面分别被板23(即3方向的面被板22及23)堵塞。另外,板22及23能够以与背面板18相同的材料制作。
如此,对于狭缝20堵塞声音的侵入方向以外的面,由此声压在狭缝20内得到提高,从而状态发生变化,能够产生低频偏移。
本发明中,如图示例的防音结构10及10a~10f,优选防音单元12(12a及12b)中,除了安装有吸音部件16(16a及16b)的面以外,被框14(14a及14b)及背面板18(18a及18b)封闭,但本发明并不限定于此。
如图9所示的防音结构10g所示,还优选防音单元12e及12f中,与安装有吸音部件16a及16b的面(开口部13a及13b的一侧端面)相对的对置面(开口部13a及13b的另一侧端面)19a及19b的至少一部分、图示例中全部被开放。防音结构10g中,对置面19a及19b的全部被开放,能够使其结构简单化。
并且,如图10所示的防音结构10h所示,还优选防音单元12g及12h中,与安装有吸音部件16a及16b的面相对的面上也分别安装有吸音部件16a及16b。防音结构10h中,也能够得到与图1所示的防音结构10相同的效果。
另外,图示例的防音结构10及10a~10h中,2个防音单元12(12a及12b、12c及12d、12e及12f、以及12g及12h)相同,但本发明并不限定于此,一个防音单元12与另一个防音单元12可以为不同的防音单元。
在此,相邻的2个防音单元12不同的情况是指,可以是2个防音单元12的形状或结构相互不同的情况,也可以是用作2个防音单元12的各防音单元相互不同的情况。在此,2个防音单元12的形状或结构相互不同的情况为例如2个防音单元12的各个框14不同,或分别对向配置的2个吸音部件16不同的情况。并且,用作2个防音单元12的各防音单元相互不同的情况为例如2个防音单元12的各个框14不同,或分别对向配置的2个吸音部件16不同的情况。另外,关于各防音单元相互不同的情况,将往后面叙述。
并且,图示例的防音结构10及10a~10h中,包含彼此相对即对置而相邻的2个防音单元12,但本发明并不限定于此。本发明中,只要包含相邻的2个防音单元12,则也可以包含3个以上的防音单元12。
例如,如图11所示的防音结构11,可以将图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b设为1组防音单元组24而配置于结构物的壁26上。另外,图11所示的例中,将2个防音单元12a及12b的防音单元对设为1组防音单元组24,使第1组防音单元组24的防音单元12b的背面板18b与第2组的防音单元组24的防音单元12a的背面板18a接触而进行一体化,并将2组防音单元组24配置于壁26上,但本发明并不限定于此。例如,也可以将2个以上的防音单元设为1组防音单元组,并且,也可以将3组以上的防音单元组配置于壁上。并且,也可以将相邻的防音单元组的背面板彼此分开而配置,也可以使其完全一体化而作为1个背面板。
并且,如图12所示的防音结构11a,优选通过将图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b设为1组防音单元组24并组合多组(图示例中为4组)防音单元组24来使其发挥防音壁28的功能。
并且,如图13所示的防音结构11b,优选通过将10所示的防音结构10的2个防音单元12g及12h设为1组防音单元组24a并组合多组(图示例中为3组)防音单元组24a来使其发挥防音壁28a的功能。在该情况下,由于2个防音单元12g及12h均在框14的两面的开口部13具备吸音部件16,因此使相邻的防音单元组的防音单元12h及12g分开而配置为较佳。并且,无需将作为防音壁28a发挥功能的所有防音单元12用作防音单元组24a,也可以存在使用1个防音单元12g或12h中的一个的情况。
在此,图11~图13所示的防音结构11、11a及11b中,优选周期配置防音单元组24及24a。并且,将这些防音单元组24及24a设为单位单元,优选配置多个单位单元而设为防音结构。
另外,图11及图12所示的防音结构11及11a中,设为1组防音单元组24并不限定于图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b,也可以为图4~图10所示的防音结构10a~10f的2个防音单元12a及12b、以及12c及12d、12e及12f、或12g及12h。另外,当使用图9所示的2个防音单元12e及12f时,只要连结背面的开口部彼此即可。并且,当使用图10所示的2个防音单元12g及12h时,如图13所示的防音结构11b,使相邻的防音单元组的防音单元12h及12g分开而配置为较佳。
以下说明中,以图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b为代表例进行说明,但与上述相同地,当然也可以使用图4~图10所示的防音结构10a~10f的2个防音单元12a及12b、以及12c及12d、12e及12f、或12g及12h。
并且,如图14所示的防音结构30,可以将图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b配置在管状部件32内。另外,箭头表示声音的侵入方向。在该情况下,2个防音单元12a及12b优选其吸音部件16a与16b之间的狭缝20沿管状部件32的长度方向(即,声音的侵入方向)(优选以与声音的侵入方向平行的方式)配置。
另外,如图15所示的防音结构30a,优选在管状部件32内沿长度方向配置多组(图示例中为2组)由图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b构成的防音单元组24。在该情况下,防音单元组24也优选其狭缝20沿管状部件32的长度方向(用箭头表示的声音的侵入方向)(优选以与声音的侵入方向平行的方式)配置。通过增大防音单元组24,能够增大吸收峰值频率中的吸收率的峰值。
而且,如图16所示的防音结构30b,也可以在管状部件32内沿长度方向配置多组(图示例中为2组)由图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b构成的防音单元组24,并使一个防音单元组24的2个防音单元12a及12b的吸音部件16a与16b之间的间隔(即狭缝20的宽度)与另一个防音单元组24不同。另外,在该情况下,2组防音单元组24的狭缝20虽然宽度不同,但同样沿管状部件32的长度方向(用箭头表示的声音的侵入方向)延伸,优选与声音的侵入方向平行。由于各防音单元组24的狭缝20的宽度不同,因此各防音单元组24的吸收峰值频率略有不同。其结果,存在多个(例如2个)吸收峰值频率,能够在低频侧实现吸收的宽带化。
并且,如图17所示的防音结构30c,可以将图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b以其吸音部件16a与16b之间的狭缝20成为与管状部件32的长度方向(用箭头表示的声音的侵入方向)正交的方向(即半径方向)的方式配置在管状部件32内。
如图17所示的防音结构30c,即使相对于图14所示的防音结构30将2个防音单元12a及12b的配置变更90°,也不依赖于配置方法,吸收峰值频率几乎没有变化,因此具有关于防音单元的方向的耐用性。
而且,如图18所示的防音结构30d,也可以将多组(图示例中为2组)由图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b构成的防音单元组24以其吸音部件16a与16b之间的狭缝20成为与管状部件32的长度方向(用箭头表示的声音的侵入方向)正交的方向(即半径方向)的方式,沿长度方向排列配置在管状部件32内。
另外,在该情况下,也通过增加防音单元组24,能够增大吸收峰值频率中的吸收率的峰值。
另外,图14~图18所示的防音结构30及30a~30d中,由2个防音单元12a及12b构成的防音单元组24配置在管状部件32内的内侧的孔部33的略中央,管状部件32的内侧的壁面(即内壁面32a)与防音单元12a及12b之间优选沿长度方向(用箭头表示的声音的侵入方向)开口。
并且,如图19所示的防音结构30e,也可以在管状部件32内沿其内壁面32a配置多组(图示例中为4组)由图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b构成的防音单元组24。在该情况下,各防音单元组24的2个防音单元12a及12b均沿壁配置,并以其吸音部件16a与16b之间的狭缝20沿管状部件32的长度方向(即,声音的侵入方向)(优选与声音的侵入方向平行),并且朝向管状部件32的孔部33的中心的方式配置。
另外,如图20所示的防音结构30f,也可以在管状部件32内沿其内壁面32a配置多组(图示例中为4组)由图1所示的防音结构10的2个防音单元12a及12b构成的防音单元组24。在该情况下,各防音单元组24的2个防音单元12a及12b中的一个(图示例中为防音单元12b)沿壁配置,并以其吸音部件16a与16b之间的狭缝20沿管状部件32的长度方向(即声音的侵入方向)(优选与声音的侵入方向平行),并且朝向管状部件32的孔部33的圆周方向的方式配置。
图19及20所示的防音结构30e及30f中,管状部件32的孔部33的中央部及相邻的防音单元组24之间沿长度方向(用箭头表示的声音的侵入方向)开口。
接着,对本发明中用作防音单元12的防音单元的结构进行说明。
(振动膜型防音单元)
首先,对在膜的背面具有封闭空间体积的共鸣型防音单元即振动膜型防音单元进行说明。
图21所示的防音单元40为膜的背面也将封闭空间体积(空腔)设为背后空气层而通过膜振动产生吸音作用来进行吸音的振动膜型防音单元,且用作图1所示的防音结构10的防音单元12(12a及12b)。
防音单元40具有:框14,具有开口部13;膜42,安装在框14的开口部13的一侧,并作为吸音部件16发挥功能;及背面板18,安装在框14的开口部13的另一侧。
框14利用作为具有厚度的板状部件的框材以环状包围的方式形成,在内部具有开口部13,用于以覆盖开口部13的方式将膜42固定在至少一侧,并且成为固定在该框14上的膜42的膜振动的波节。因此,框14与膜42相比,刚性高,具体而言,需要每一单位面积的质量及刚性均高。
框14的形状优选为能够固定膜42的封闭且连续的形状,以能够限制膜42的整个外周,但本发明并不限定于此。框14只要成为固定在该框14上的膜42的膜振动的波节,则可以为一部分被切断且不连续的形状。即,框14的作用在于固定膜42而控制膜振动,因此膜42只要能够进行膜振动即可,因此在框14中具有裂缝,或者存在未粘接的部位,也发挥效果。
并且,由框14形成的开口部13的形状为平面形状,图2及图3所示的例中为正方形,但本发明中并无特别限制。例如可以为矩形、菱形或平行四边形等其他四边形、正三角形、等腰三角形或直角三角形等三角形、包含正五边形或正六边形等正多边形的多边形、圆形、或者椭圆形等,也可以是不规则的形状。另外,框14的开口部13的两侧的端部均未被封闭,而是都原样向外部开放。以在该所开放的开口部13的至少一个端部覆盖开口部13的方式将膜42固定在框14上。
并且,框14的尺寸为俯视观察时的尺寸,能够作为其开口部13的尺寸而进行定义,但在如图2及图3所示的正方形等正多边形或圆形的情况下,能够定义为通过其中心的对置的边之间的距离或当量圆直径,在多边形、椭圆或不规则的形状的情况下,能够定义为当量圆直径。本发明中,当量圆直径及半径是指分别换算为面积相等的圆时的直径及半径。
另外,本发明的防音单元40中,框14的尺寸在所有框14中可以恒定,但也可以包含不同尺寸(也包含形状不同的情况)的框,在该情况下,作为框14的尺寸,使用框14的平均尺寸即可。
这种框14的尺寸并无特别限制。只要根据为了防音而适用本发明的防音结构10、10a~10h、11、11a、11b、30a~30f(以下,以防音结构10为代表)的防音对象物,例如影印机、送风机、空调设备、排气扇、泵类、发电机、导管、此外还有涂布机、旋转机、输送机等发出声音的各种种类的制造设备等工业设备、汽车、电车、航空器等运输用设备、冰箱、洗衣机、烘干机、电视、复印机、微波炉、游戏机、空调、风扇、PC、吸尘器、空气净化器等一般家用设备等来设定即可。
并且,将该防音结构10本身像分隔板一样使用,从而还能够用于切断来自多个噪音源的声音的用途。此时,也能够根据成为对象的噪音的频率来选择框14的尺寸。
并且,为了防止由防音单元12(防音单元40)的吸收峰值中的衍射引起的声音的泄漏,框14的平均尺寸优选为与吸收峰值频率对应的波长尺寸以下。
例如,框14的尺寸优选为0.5mm~200mm,更优选为1mm~100mm,最优选为2mm~30mm。
并且,只要能够固定膜42以使可靠地限制膜42,且能够可靠地支撑膜42,则框14的宽度(框宽度)及厚度也并无特别限制。例如,能够根据框14的尺寸来设定。另外,框14的厚度也能够称为框厚度,如图1及图21所示,在防音单元12(例如防音单元40)中,能够定义为夹在吸音部件16(例如膜42)与背面板18之间的框14的构成部件的长度Lt。并且,框14的宽度也能够称为框宽度,如图1~图3及图21所示,在防音单元12(例如防音单元40)中,能够定义为框14的构成部件的板厚Lw。
例如,当框14的尺寸为0.5mm~50mm时,框14的宽度优选为0.5mm~20mm,更优选为0.7mm~10mm,最优选为1mm~5mm。
若框14的宽度相对于框14的尺寸的比率过大,则整体中所占的框14部分的面积率变大,从而担忧作为设备的防音结构10变重。另一方面,若上述比率过小,则该框14部分中难以通过粘接剂等牢固地固定膜。
并且,当框14的尺寸大于50mm且200mm以下时,框14的宽度优选为1mm~100mm,更优选为3mm~50mm,最优选为5mm~20mm。
并且,框14的厚度优选为0.5mm~200mm,更优选为0.7mm~100mm,最优选为1mm~50mm。
另外,在各框14中包含不同的宽度及厚度等时,框14的宽度及厚度优选分别由平均宽度及平均厚度表示。
框14的材料只要能够支撑膜42,且具有适用于上述防音对象物时适当的强度,对防音对象物的防音环境具有耐性,则并无特别限制,能够根据防音对象物及其防音环境来进行选择。例如,作为框14的材料,能够举出金属材料、树脂材料、增强塑料材料及碳纤维等。作为金属材料,例如能够举出铝、钛、镁、钨、铁、钢、铬、铬钼、镍铬钼及它们的合金等。并且,作为树脂材料,例如能够举出丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺及三乙酰纤维素等。并且,作为增强塑料材料,例如能够举出碳纤维增强塑料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)及玻璃纤维增强塑料(GFRP:Glass Fiber Reinforced Plastics)等。
并且,也可以组合多种这些框14的材料而使用。
膜42作为图1所示的防音结构10的防音单元12的吸音部件16而在防音单元40中使用。膜42以覆盖框14的内部的开口部13的方式被限制于框14而固定,并且通过与来自外部的声波对应地进行膜振动来吸收或反射声波的能量从而进行防音。因此,优选膜42相对于空气具有不渗透性。
然而,由于需要以框14为波节而进行膜振动,因此膜42需要可靠地限制于框14而被固定,成为膜振动的波腹,并吸收或反射声波的能量而进行防音。因此,膜42优选为具有挠性的弹性材料制的膜。
因此,膜42的形状为框14的开口部13的形状,并且,膜42的尺寸为框14的尺寸,更详细而言,能够称为框14的开口部13的尺寸。
在此,关于膜42的厚度,只要能够进行膜振动以吸收或反射声波的能量而进行防音,则并无特别限制,但为了在低频侧得到声音的吸收,优选将厚度变薄。例如,本发明中,能够根据框14的尺寸即膜的尺寸来设定膜42的厚度。
例如,当框14的尺寸为0.5mm~50mm时,膜42的厚度优选为0.005mm(5μm)~5mm,更优选为0.007mm(7μm)~2mm,最优选为0.01mm(10μm)~1mm。
并且,当框14的尺寸大于50mm且200mm以下时,膜42的厚度优选为0.01mm(10μm)~20mm,更优选为0.02mm(20μm)~10mm,最优选为0.05mm(50μm)~5mm。
另外,当在1个膜42中厚度不同等时,膜42的厚度优选以平均厚度表示。
并且,关于膜42的杨氏模量,只要膜42具有能够进行膜振动的弹性以吸收或反射声波的能量而进行防音,则并无特别限制,但为了在低频侧得到声音的吸收,优选减小。例如,在本发明中,能够根据框14的尺寸即膜42的尺寸来设定膜42的杨氏模量。
例如,膜42的杨氏模量优选为1000Pa~3000GPa,更优选为10000Pa~2000GPa,最优选为1MPa~1000GPa。
并且,关于膜42的密度,同样只要能够进行膜振动以吸收或反射声波的能量为进行防音,则并无特别限制。例如,优选为10kg/m3~30000kg/m3,更优选为100kg/m3~20000kg/m3,最优选为500kg/m3~10000kg/m3
关于膜42的材料,设为膜状材料或箔状材料时,只要具有适用于上述的防音对象物时适当的强度,对防音对象物的防音环境具有耐性,且膜42能够进行膜振动以吸收或反射声波的能量而进行防音,则并无特别限制,能够根据防音对象物及其防音环境等来进行选择。例如,作为膜42的材料,能够举出能够制成膜状的树脂材料、能够制成膜状的橡胶材料、能够制成箔状的金属材料、成为其他纤维状的膜的材质的材料、无纺布、包含纳米尺寸的纤维的膜、进行了薄加工的多孔材料、及加工成薄膜结构的碳材料等能够形成薄结构的材质或结构等。作为能够制成膜状的树脂材料,例如能够举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯酸(PMMA)、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺、三乙酰纤维素、聚偏二氯乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、芳香族聚酰胺、硅酮树脂、乙烯丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基戊烯、及聚丁烯等。作为能够制成膜状的橡胶材料,例如能够举出硅酮橡胶及天然橡胶等。作为能够制成箔状的金属材料,例如能够举出铝、铬、钛、不锈钢、镍、锡、铌、钽、钼、锆、金、银、铂、钯、铁、铜及坡莫合金等。作为成为其他纤维状的膜的材质的材料,例如能够举出纸及纤维素等。作为进行了薄加工的多孔材料,例如能够举出进行了薄加工的聚氨酯及Thinsulate等。
另外,膜42可以层叠有多个层,而并非单层,多个层的膜可以层叠有单一种类的膜,也可以层叠有多个种类,均作为膜42发挥功能。作为层叠有多个种类的多个层的膜42,例如能够使用层叠金属铝及PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜而成的“AL-PET”或层叠不锈钢(SUS)、铜及PET膜而成的“PANABRID”(均为PANAC Co.,Ltd.制)等。
并且,膜42可以在其膜42本身上安装锭子及/或金属网等。在这种情况下,改变膜振动而共振频率从膜单体的共振变成膜及锭子、膜及金属网的共振。
并且,膜42以覆盖框14的开口部13的至少一侧的开口端的方式固定在框14上。即,膜42可以以覆盖框14的开口部13的一侧或另一侧、或者两侧的开口端的方式固定在框14上。
膜42固定于框14的方法并无特别限制,只要能够将膜42以成为膜振动的波节的方式固定在框14上,则可以是任一种方法,例如,能够举出使用粘接剂的方法或使用物理固定用具的方法等。
关于使用粘接剂的方法,在包围框14的开口部13的表面上涂布粘接剂,并在其之上载置膜42,通过粘接剂将膜42固定于框14上。作为粘接剂,例如能够举出环氧系粘接剂(Araldite(注册商标)(NICHIBAN CO.,LTD.制)等)、氰基丙烯酸酯系粘接剂(Aron Alpha(注册商标)(Toagosei Co.,Ltd.制)等)、丙烯酸系粘接剂等。
作为使用物理固定用具的方法,能够举出将以覆盖框14的开口部13的方式配置的膜42夹在框14与棒等固定部件之间,并使用螺丝或螺钉等固定用具将固定部件固定于框14的方法等。
背面板18是为了将在膜42的背面由框14形成的空间设为封闭空间而与膜42彼此相对的、安装在框14的开口部13的另一端部的板状部件。作为这种板状部件,只要能够在膜42的背面形成封闭空间,则并无特别限制,但优选刚性高于膜42的材料制的板状部件。例如,作为背面板18的材料,能够使用与上述的框14的材料相同的材料。并且,关于背面板18固定于框14的方法,只要能够在膜42的背面形成封闭空间,则并无特别限制,使用与上述的膜42固定于框14的方法相同的方法即可。
并且,背面板18为用于将在膜42的背面由框14形成的空间设为封闭空间的板状部件,因此可以与框14一体化,也可以由相同的材料一体形成。
另外,本实施方式为在膜42的背面具有封闭空间体积的利用膜振动及亥姆霍兹共鸣的防音单元,因此优选设置背面板18,但是即使在膜42的背面没有封闭空间体积也能够通过膜振动进行吸音,则也可以不设置背面板18。
图21所示的防音单元40的膜42的背后的空间成为完全封闭空间,但本发明并不限定于此,只要能够进行利用膜振动的吸音,则膜42可以具有贯穿孔,且膜的至少一部分被开放。
即,如图22及图23所示的防音单元40a,可以在防音单元40a的膜42中设置贯穿孔(第1贯穿孔)44。这种防音单元40a一并发挥由膜振动引起的吸音作用及由后述的亥姆霍兹共鸣引起的吸音作用。
在此,如图23所示,在覆盖框14的开口部13的膜42内打穿1个或2个以上的贯穿孔44即可。并且,如图22所示,贯穿孔44的穿孔位置可以是膜42内的中心,但本发明并不限定于此,不必位于膜42的中心,可以在任何位置上进行穿孔。
即,仅通过改变贯穿孔44的穿孔位置,防音单元40a的吸音特性不会发生变化。
然而,在防音单元40a利用膜振动来进行吸音的情况下,贯穿孔44优选在从框14的开口部13的周缘部的固定端远离大于膜42的面尺寸的20%的范围内的区域中进行穿孔,最优选设置在膜42的中心。
并且,膜42内的贯穿孔44的数量可以为1个,但本发明并不限定于此,也可以为2个以上(即多个)。
在此,防音单元40a中,在框14的开口部13的另一端部未设置有背面板且被开放的情况下,从通气性的点考虑,贯穿孔44优选由1个贯穿孔44构成。其理由是因为,在一定的开口率的情况下,在一个孔较大且边界上的粘性不发挥较大作用时,作为风的空气通过的容易度较大。
另一方面,在膜42内具有多个贯穿孔44时,防音单元40a的吸音特性表示与多个贯穿孔44的合计面积对应的吸音特性。因此,在膜42内具有的多个贯穿孔44的合计面积与在膜42内仅具有1个的贯穿孔44的面积相等的情况(即膜42内的贯穿孔44的开口率(相对于覆盖开口部13的膜42的面积的所有贯穿孔44的合计面积率(所有贯穿孔44的合计面积的比例))相同的情况)下,在单一贯穿孔44和多个贯穿孔44中得到相同的吸音效果,因此固定于某一贯穿孔44的尺寸也能够制作各种防音单元。
本实施方式中,膜42内的贯穿孔44的开口率(面积率)并无特别限制,根据吸音特性来适当设定即可,但优选为0.000001%~70%,更优选为0.000005%~50%,进一步优选为0.00001%~30%。通过将贯穿孔44的开口率设定在上述范围,能够适当地调整成为应选择性地进行防音的防音频带的中心的吸音峰值频率。
本发明中,贯穿孔44优选通过吸收能量的加工方法(例如激光加工)被打穿,或者优选通过基于物理接触的机械加工方法(例如冲孔或针加工)被打穿。
因此,若将膜42内的多个贯穿孔44或1个贯穿孔44设为相同尺寸,则在通过激光加工、冲孔或针加工进行打孔时,无需改变加工装置的设定或加工强度而能够连续地打孔。
关于贯穿孔44的尺寸,只要能够通过上述的加工方法来适当地进行穿孔,则可以是任何尺寸,并无特别限定。
然而,从激光的光圈的精度等激光加工的加工精度、或者冲孔加工或针加工等的加工精度或加工的容易性等制造适应性的点考虑,贯穿孔44的尺寸在其下限侧中2μm以上也可以,但若贯穿孔44的尺寸过小,则贯穿孔44的透射率过小,因此产生摩擦之前声音不会侵入,无法充分得到吸音效果,因此贯穿孔44的尺寸(即口径)优选为0.25mm以上。
另一方面,这些贯穿孔44的尺寸(口径)的上限值需要小于框14的尺寸,因此只要将贯穿孔44的尺寸的上限值设定为小于框14的尺寸即可。
本发明中,框14的尺寸优选为0.5mm~200mm,因此贯穿孔44的尺寸(口径)的上限值也小于200mm。然而,若贯穿孔44过大,则贯穿孔44的尺寸(口径)过大,从而在贯穿孔44的端部产生的摩擦的效果变小,由此在框14的尺寸较大的情况下,也优选贯穿孔44的尺寸(口径)的上限值预先设为mm级。通常,框14的尺寸为mm级的情况较多,因此贯穿孔44的尺寸(口径)的上限值也成为mm级的情况较多。
根据以上,贯穿孔44的尺寸以口径计,更优选为0.3mm~10mm,进一步优选为0.5mm~5mm。
另外,在贯穿孔44还作为产生由亥姆霍兹共鸣引起的吸引作用的共鸣孔而发挥功能的情况下,由于需要产生由亥姆霍兹共鸣引起的吸引作用,因此贯穿孔44的尺寸优选为产生亥姆霍兹共鸣的口径0.5mm以上,上限需要小于框14的尺寸,但更优选10mm以下,进一步优选5mm以下。
(亥姆霍兹防音单元)
接着,对在开有贯穿孔的板或膜的背面具有封闭空间体积的共鸣型防音单元即亥姆霍兹防音单元进行说明。
图24及图25所示的防音单元40b为在开有成为共鸣孔的贯穿孔的板或膜的背面具有封闭空间体积(空腔),该空腔经由共鸣孔与外部空气连通并产生由亥姆霍兹共鸣引起的吸音作用从而进行吸音的亥姆霍兹防音单元,并且作为图1所示的防音结构10的防音单元12(12a及12b)而使用。
防音单元40b具有:框14,具有开口部13;穿孔板46,安装于框14的开口部13的一侧,并作为吸音部件16而发挥功能;贯穿孔(第1贯穿孔)48,打穿于穿孔板46;及背面板18,安装在框14的开口部13的另一侧。
在此,框14及背面板18是指与图21所示的防音单元40相同的构成要件,因此省略说明。
穿孔板46为作为图1所示的防音结构10的防音单元12的吸音部件16而在防音单元40b中使用的通气片。穿孔板46中,图示例中在大致中央部,打穿有成为用于亥姆霍兹共鸣的共鸣孔的贯穿孔48。
在此,穿孔板46具有贯穿孔48,除了贯穿孔48以外,用于将在自身的背面由框14及背面板18形成的空间设为封闭空间。这种穿孔板46只要贯穿孔48作为共鸣孔而连通背面的封闭空间与外部空气从而能够产生由亥姆霍兹共鸣引起的吸音作用即可,因此如图21所示的防音单元40的膜42,无需进行膜振动。因此,穿孔板46可以是与图21所示的防音单元40的膜42相比具有更高的刚性的部件,也可以是厚度也厚的部件。
因此,作为穿孔板46的材料,能够使用金属材料或树脂材料等与上述的框14及背面板18的材料相同的板材料。
在此,作为金属材料,例如可举出铝、铝合金、钛、镍、坡莫合金、42合金、可伐合金、镍铬合金、铜、铍、磷青铜、黄铜、镍银、锡、锌、铁、钽、铌、钼、锆、金、银、铂、钯、钢铁、钨、铅、铱等金属及它们的金属合金。作为树脂材料,例如可举出塑料、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯酸(PMMA)、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸丁二醇酯、三乙酰纤维素、聚偏二氯乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、芳香族聚酰胺、硅酮树脂、乙烯丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基戊烯及聚丁烯等。
但是,若不会产生利用膜振动的吸音,则作为穿孔板46的材料,并不限定于上述的金属材料或树脂材料,可以是与框14及背面板18的材料相比具有更低的刚性的部件,也可以是厚度也薄的部件。
图示例中,作为吸音部件16,使用了穿孔板46,但本发明并不限定于此,只要能够产生由亥姆霍兹共鸣引起的吸音效果,则可以是由膜材料形成的具有贯穿孔的膜。关于在用作亥姆霍兹防音单元的防音单元40b中使用的膜,若在亥姆霍兹共鸣频率中利用膜振动的吸音比利用亥姆霍兹共鸣的吸音小,或者不会产生利用膜振动的吸音,则能够使用与作为上述的振动膜型防音单元的图21所示的防音单元40的膜42的膜材料相同的膜材料。然而,防音单元40b中使用的膜需要设为与防音单元40的膜42的膜材料相比具有更高的刚性的膜,且需要厚度也厚的膜。
另外,作为亥姆霍兹防音单元即防音单元40b的吸音部件16,使用具有贯穿孔的膜的情况下,当膜的厚度薄时,亥姆霍兹共振频率成为高频侧的情况与膜振动相互干扰,因此优选使用由板材料形成的穿孔板46。
并且,关于穿孔板46或具有贯穿孔的膜固定于框14的方法,只要能够在穿孔板46或具有贯穿孔的膜的背面形成封闭空间,则并无特别限制,使用与上述的膜42及背面板18固定于框14的方法相同的方法即可。
被打穿于穿孔板46的贯穿孔48也能够产生由相同的亥姆霍兹共鸣引起的吸引作用,因此设为与被打穿于图22及图23所示的防音单元40a的膜42的贯穿孔44相同的上述的结构即可。
其中,关于贯穿孔48的尺寸,由于需要产生由亥姆霍兹共鸣引起的吸引作用,因此优选大于口径0.25mm,上限需要小于框14的尺寸。并且,贯穿孔48的尺寸以口径计,更优选为0.3mm~10mm,进一步优选为0.5mm~5mm。
并且,作为通气片,能够使用包含纤维系材料的膜(纤维片)或开有多个微贯穿孔的膜(微贯穿孔膜),来代替穿孔板46。
在此,通气片是指,具有连通存在于防音单元的膜或板等的背后的封闭空间与外部空气的通气部分(例如贯穿孔、空隙),且具有通过在该通气部分中产生空气的摩擦而发挥吸音作用的通气片结构。
(纤维片型防音单元)
接着,对作为通气片具备包含纤维系材料的膜(例如无纺布、织布、纸、编织物等纤维片)来代替防音单元40b的穿孔板46的纤维片型防音单元进行说明。
纤维片型防音单元中,在包含纤维系材料的膜中具有由纤维形成的微细的空隙部分,声音通过该微细的空隙部分时,产生纤维附近的空气的粘性摩擦,由此吸收声音。
作为纤维系材料,例如可举出芳纶纤维、玻璃纤维、纤维素纤维、尼龙纤维、维尼纶纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚烯烃纤维、人造纤维、低密度聚乙烯树脂、乙烯乙酸乙烯酯树脂、合成橡胶、共聚聚酰胺树脂、共聚聚酯树脂、纸纤维(面巾纸、日本纸等)、纤维素、金属材料、SUS(TOMOEGAWA CO.,LTD.不锈钢纤维片“TOMIFLECK SS”等)、碳材料、含碳材料。
(微贯穿孔防音单元)
接着,对在开有多个微贯穿孔的膜或板的背面具有封闭空间体积的防音单元即微贯穿孔防音单元进行说明。
图26及图27所示的防音单元40c为在开有多个0.1~250μm的微贯穿孔的膜或板的背面具有封闭空间体积(空腔),并产生由多个微贯穿孔引起的吸音作用而进行吸音的微贯穿孔防音单元,作为图1所示的防音结构10的防音单元12(12a及12b)而使用。
防音单元40c具有:框14,具有开口部13;微穿孔板50,安装在框14的开口部13的一侧,且作为吸音部件16而发挥功能;多个微贯穿孔(第2贯穿孔)52,被打穿于微穿孔板50;及背面板18,安装在框14的开口部13的另一侧。
在此,框14及背面板18是指与图21所示的防音单元40相同的构成要件,因此省略说明。
微穿孔板50具有在厚度方向上贯穿的多个微贯穿孔52(以下,简称为贯穿孔52)。形成在微穿孔板50的多个贯穿孔52的平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下。
微穿孔板50和框14只要相接即可,可以不进行固定,但优选用粘接剂进行固定。
并且,根据本发明人等的研究发现,在贯穿孔的平均开口率中存在最佳比例,尤其平均开口直径较大为50μm左右以上时,平均开口率越小,吸收率越高。认为当平均开口率大时,声音通过多个贯穿孔的每一个,相对于此,当平均开口率小时,由于贯穿孔的数量变少,因此通过1个贯穿孔的声音变多,更加增大通过贯穿孔时的空气的局部速度,能够更加增大在贯穿孔的边缘部或内壁面产生的摩擦。
在此,从吸音性能等的观点考虑,贯穿孔52的平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下,但优选为100μm以下,更优选为80μm以下,进一步优选为70μm以下,尤其优选为50μm以下。这取决于如下情况:贯穿孔52的平均开口直径越小,相对于贯穿孔52的开口面积的在贯穿孔52中有助于摩擦的外周部的长度的比率越大,从而容易产生摩擦。
并且,贯穿孔52的平均开口率只要根据平均开口直径等而适当进行设定即可,但从吸音性能及通气性等的观点考虑,贯穿孔的平均开口率优选为2%以上且15%以下,更优选为3%以上,进一步优选为5%以上。并且,通气性及排热性更重要的情况下,优选10%以上。
另外,关于贯穿孔52的平均开口直径,从微穿孔板的一面,利用高分辨率扫描型电子显微镜(SEM:机种名:FE-SEM S-4100 Hitachi High-Technologies Corporation.制)以倍率200倍对微穿孔板的表面进行拍摄,在所得到的SEM照片中,提取20个周围以环状相连的贯穿孔,并读取其开口直径,将它们的平均值计算为平均开口直径。如果,在1张SEM照片内贯穿孔少于20个时,在周边的其他位置拍摄SEM照片,并进行计数直到合计个数成为20个。
另外,关于贯穿孔52的开口直径,分别测量贯穿孔部分的面积,利用替换为相同面积的圆时的直径(当量圆直径)来进行了评价。即,贯穿孔的开口部的形状并未限定于大致圆形状,因此当开口部的形状为非圆形状时,用相同面积的圆的直径来进行了评价。因此,例如即使在如2个以上的贯穿孔一体化的形状的贯穿孔的情况下,也将其视为1个贯穿孔,将贯穿孔的当量圆直径设为开口直径。
这些作业例如使用“Image J”(分销商/开发商:National Institutes of Health(NIH)),并通过分析粒子(Analyze Particles)而能够计算全部的当量圆直径、开口率等。
并且,关于平均开口率,利用高分辨率扫描型电子显微镜(SEM)以倍率200倍从正上方拍摄微穿孔板的表面,对于所得到的SEM照片的30mm×30mm的视场(5处),用图像分析软件等进行2值化来观察贯穿孔部分和非贯穿孔部分,根据贯穿孔的开口面积的合计和视场的面积(几何面积),计算比率(开口面积/几何面积),并计算各视场(5处)中的平均值而作为平均开口率。
在此,本发明中,多个贯穿孔可以有规则地进行排列,也可以无规则地进行排列。从微贯穿孔的生产率、吸音特性的耐用性、以及抑制声音的衍射等观点考虑,优选无规则地进行排列。对于声音的衍射,若周期性地排列有贯穿孔,则根据该贯穿孔的周期而产生声音的衍射现象,存在声音因衍射而弯曲且噪音的行进方向被分为多个的担忧。无规则是指成为不具有如完全排列的周期性的配置的状态,且成为出现由各贯穿孔引起的吸收效果,另一方面不产生由贯穿孔间最小距离引起的衍射现象的配置。
并且,在本发明的实施方式中,也有通过卷状的连续处理中的蚀刻处理而制作的样品,但为了大规模生产,比起制作周期性排列的工艺,表面处理等统一形成无规则的模式为更容易,因此从生产率的观点考虑,也优选无规则地排列。
并且,多个贯穿孔可以由1种开口直径的贯穿孔构成,也可以由2种以上的开口直径的贯穿孔构成。从生产率的观点、耐久性的观点等考虑,优选由2种以上的开口直径的贯穿孔构成。
作为生产率,与上述无规则排列相同地,从大规模进行蚀刻处理的观点考虑,允许在开口直径中具有偏差时,提高生产率。并且,作为耐久性的观点,由于灰尘或垃圾的尺寸根据环境而不同,因此如果设为1种开口直径的贯穿孔,则主要垃圾的尺寸与贯穿孔几乎一致时,对所有贯穿孔造成影响。通过预先设置多种开口直径的贯穿孔,成为能够适用于各种环境的设备。
并且,从进一步加大声音通过贯穿孔52内时的摩擦的观点考虑,贯穿孔52的内壁面优选进行表面粗糙化。具体而言,贯穿孔52的内壁面的表面粗糙度Ra优选为0.1μm以上,更优选为0.1μm~10.0μm,更优选为0.2μm以上且1.0μm以下。
在此,通过AFM(Atomic Force Microscope:型号:SPA300/SPI3800N:HitachiHigh-Tech Science Corporation.制:以DFM模式(轻敲模式)测定,悬臂:OMCL-AC200TS)测量贯穿孔52内,由此能够测定表面粗糙度Ra。由于粗糙度约为几微米,因此使用AFM的方法与其他测定方法相比,作为标度容易测定。
并且,根据贯穿孔内的SEM图像将贯穿孔内的凹凸的每一个凸部视为粒子,从而能够计算凸部的平均粒径。
具体而言,将以2000倍进行拍摄的SEM图像读入Image J,以黑白进行二值化,以使凸部变白,通过Analyze Particles求出其各凸部的面积。对于各凸部求出假定了与其各面积相同面积的圆的当量圆直径,并计算其平均值而作为平均粒径。该SEM图像的撮影范围成为100μm×100μm左右。
该凸部的平均粒径优选为0.1μm以上且10.0μm以下,更优选为0.2μm以上且5.0μm以下。
并且,关于微穿孔板50的厚度,为了以所期望的频率得到包括框14及微穿孔板50的结构的防音单元40c的固有振动模式,适当进行设定即可。并且,认为厚度越厚,声音通过贯穿孔52时所受到的摩擦能量越大,因此更加提高吸音性能。并且,当它极薄时,难以处理且容易破裂,因此优选具有能够维持的程度的厚度。另一方面,从小型化、通气性及光的透射性的观点考虑,优选厚度薄。并且,当在贯穿孔52的形成方法中使用蚀刻等时,厚度越厚,制作时所需的时间越长,因此从生产率的观点考虑,优选厚度较薄。
从吸音性能、小型化、通气性及光的透射性等观点考虑,微穿孔板50的厚度优选为5μm~500μm,更优选为10μm~300μm,尤其优选为20μm~100μm。
为了以所期望的频率得到防音结构的固有振动模式,微穿孔板50的材料也适当进行设定即可。具体而言,作为微穿孔板50的材料,能够利用金属材料或树脂材料等。在此,作为金属材料,例如能够举出铝、钛、镍、坡莫合金、42合金、可伐合金、镍铬合金、铜、铍、磷青铜、黄铜、镍银、锡、锌、铁、钽、铌、钼、锆、金、银、铂、钯、钢铁、钨、铅、铱等各种金属及它们的金属合金等。并且,作为树脂材料,例如能够举出PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、TAC(三乙酰纤维素)、聚偏二氯乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基戊烯、COP(环烯烃聚合物)、聚碳酸酯、ZEONOR、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、聚丙烯及聚酰亚胺等树脂材料等。而且,还能够使用薄膜玻璃等玻璃材料、如CFRP(碳纤维增强塑料)或GFRP(玻璃纤维增强塑料)的纤维增强塑料材料(例如硅酮橡胶及天然橡胶等橡胶材料)等。
本实施方式的防音单元中,也由于在第一固有振动频率下产生膜振动,因此优选板状部件相对于振动不易破碎。另一方面,为了有效利用通过微贯穿孔中的摩擦进行的吸音,板状部件优选使用弹簧常数大且不会增大太多振动的位移的高杨氏模量的材料。从这些观点考虑,优选使用金属材料。其中,从轻量,且通过蚀刻等容易形成微小的贯穿孔,且获取性或成本等观点考虑,优选使用铝或铝合金。
并且,当使用金属材料时,从抑制生锈等观点考虑,可以对表面实施金属镀覆。
而且,通过至少对贯穿孔的内表面实施金属镀覆,可以将贯穿孔的平均开口直径调整为更小的范围。
另一方面,当整个防音结构中需要透明性时,能够使用能够制成透明的树脂材料或玻璃材料。例如,PET膜由于在树脂材料之中杨氏模量也较高,也容易获取且透明性也高,因此能够形成贯穿孔且能够制成适合的防音结构。
<铝基材>
用作微穿孔板的铝基材并无特别限定,例如能够使用JIS标准H4000中记载的合金号1085、1N30、3003等公知的铝基材。另外,铝基材为以铝为主成分并含有微量的杂元素的合金板。
作为铝基材的厚度,并无特别限定,但优选5μm~1000μm,更优选5μm~200μm,尤其优选10μm~100μm。
[具有多个贯穿孔的微穿孔板的制造方法]
接着,对于具有多个贯穿孔的微穿孔板的制造方法,以使用铝基材的情况为例进行说明。
使用了铝基材的具有多个贯穿孔的微穿孔板的制造方法具有:
被膜形成工序,在铝基材的表面形成以氢氧化铝为主成分的被膜;
贯穿孔形成工序,被膜形成工序之后,进行贯穿孔形成处理来形成贯穿孔;及
被膜去除工序,贯穿孔形成工序之后,去除氢氧化铝被膜。
通过具有被膜形成工序、贯穿孔形成工序及被膜去除工序,能够适当形成平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下的贯穿孔。
接着,利用图28~图32对具有多个贯穿孔的微穿孔板的制造方法的各工序进行说明之后,对各工序进行详述。
图28~图32是表示使用了铝基材的具有多个贯穿孔的微穿孔板的制造方法的优选实施方式的一例的示意剖视图。
如图28~图32所示,具有多个贯穿孔的微穿孔板的制造方法为具有如下工序的制造方法:被膜形成工序(图28及图29),对铝基材54的一主面实施被膜形成处理,从而形成氢氧化铝被膜56;贯穿孔形成工序(图29及图30),被膜形成工序之后实施电解溶解处理而形成贯穿孔52,在铝基材54及氢氧化铝被膜56中形成贯穿孔;及被膜去除工序(图30及图31),贯穿孔形成工序之后,去除氢氧化铝被膜56,从而制作具有贯穿孔52的微穿孔板50。
并且,具有多个贯穿孔的微穿孔板的制造方法优选具有表面粗糙化处理工序(图31及图32),被膜去除工序之后,对具有贯穿孔52的微穿孔板50实施电化学表面粗糙化处理,从而将微穿孔板50的表面进行表面粗糙化。
氢氧化铝被膜中容易形成小孔,因此在形成氢氧化铝被膜的被膜形成工序之后,贯穿孔形成工序中实施电解溶解处理而形成贯穿孔,由此能够形成平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下的贯穿孔。
〔被膜形成工序〕
本发明中,具有多个贯穿孔的微穿孔板的制造方法所具有的被膜形成工序为对铝基材的表面实施被膜形成处理而形成氢氧化铝被膜的工序。
<被膜形成处理>
上述被膜形成处理并无特别限定,例如能够实施与以往公知的氢氧化铝被膜的形成处理相同的处理。
作为被膜形成处理,例如能够适当采用日本特开2011-201123号公报的[0013]~[0026]段中所记载的条件或装置。
本发明中,被膜形成处理的条件根据所使用的电解液发生各种变化,因此不能一概确定,但一般而言电解液浓度1~80质量%、液温5~70℃、电流密度0.5~60A/dm2、电压1V~100V、电解时间1秒钟~20分钟是适当的,调整成为所期望的被膜量。
本发明中,作为电解液,优选使用硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸或这些酸的2个以上的混合酸来进行电化学处理。
当在包含硝酸、盐酸的电解液中进行电化学处理时,在铝基材与对电极之间可以施加直流电,也可以施加交流电。在对铝基材施加直流电的情况下,电流密度优选为1~60A/dm2,更优选为5~50A/dm2。当连续进行电化学处理时,优选通过经由电解液向铝基材供电的液体供电方式来进行。
本发明中,通过被膜形成处理来形成的氢氧化铝被膜的量优选为0.05~50g/m2,更优选为0.1~10g/m2
〔贯穿孔形成工序〕
贯穿孔形成工序为被膜形成工序之后实施电解溶解处理而形成贯穿孔的工序。
<电解溶解处理>
上述电解溶解处理并无特别限定,能够使用直流电或交流电,并将酸性溶液用作电解液。其中,优选使用硝酸、盐酸中的至少1个以上的酸来进行电化学处理,进一步优选除了这些酸以外还使用硫酸、磷酸、草酸中的至少1个以上的混合酸来进行电化学处理。
本发明中,作为电解液即酸性溶液,除了上述酸以外,还能够使用美国专利第4,671,859号、美国专利第4,661,219号、美国专利第4,618,405号、美国专利第4,600,482号、美国专利第4,566,960号、美国专利第4,566,958号、美国专利第4,566,959号、美国专利第4,416,972号、美国专利第4,374,710号、美国专利第4,336,113号、美国专利第4,184,932号的各说明书等中所记载的电解液。
酸性溶液的浓度优选为0.1~2.5质量%,尤其优选为0.2~2.0质量%。并且,酸性溶液的液温优选为20~80℃,更优选为30~60℃。
并且,以上述酸为主体的水溶液能够在浓度1~100g/L的酸的水溶液中以从1g/L到饱和为止的范围添加硝酸铝、硝酸钠、硝酸铵等具有硝酸离子的硝酸化合物、或氯化铝、氯化钠、氯化铵等具有盐酸离子的盐酸化合物、硫酸铝、硫酸钠、硫酸铵等具有硫酸离子的硫酸化合物中的至少一个而使用。
并且,在以上述酸为主体的水溶液中可以溶解铁、铜、锰、镍、钛、镁、二氧化硅等包含在铝合金中的金属。优选使用在酸的浓度0.1~2质量%的水溶液中以铝离子成为1~100g/L的方式添加氯化铝、硝酸铝、硫酸铝等而成的液体。
电化学溶解处理中主要使用直流电流,但在使用交流电流的情况下其交流电源波并无特别限定,可使用正弦波、矩形波、梯形波、三角波等,其中,优选矩形波或梯形波,尤其优选梯形波。
(硝酸电解)
本发明中,通过使用了以硝酸为主体的电解液的电化学溶解处理(以下,也简称为“硝酸溶解处理”。),能够轻松地形成平均开口直径成为0.1μm以上且250μm以下的贯穿孔。
在此,硝酸溶解处理从容易控制贯穿孔形成的溶解点的理由考虑,优选为使用直流电流,在将平均电流密度设为5A/dm2以上,且将电量设为50C/dm2以上的条件下实施的电解处理。另外,平均电流密度优选为100A/dm2以下,电量优选为10000C/dm2以下。
并且,硝酸电解中的电解液的浓度或温度并无特别限定,能够使用高浓度例如硝酸浓度15~35质量%的硝酸电解液在30~60℃下进行电解,或者使用硝酸浓度0.7~2质量%的硝酸电解液在高温例如80℃以上的温度下进行电解。
并且,能够使用在上述硝酸电解液中混合浓度0.1~50质量%的硫酸、草酸、磷酸中的至少1个而成的电解液来进行电解。
(盐酸电解)
本发明中,通过使用了以盐酸为主体的电解液的电化学溶解处理(以下,也简称为“盐酸溶解处理”。),也能够轻松地形成平均开口直径成为1μm以上且250μm以下的贯穿孔。
在此,盐酸溶解处理从容易控制贯穿孔形成的溶解点的理由考虑,优选为使用直流电流,在将平均电流密度设为5A/dm2以上,且将电量设为50C/dm2以上的条件下实施的电解处理。另外,平均电流密度优选为100A/dm2以下,电量优选为10000C/dm2以下。
具体而言,能够根据溶解液及电流密度来改变孔径。例如,为了制作250μm的贯穿孔径,能够通过以下工序来进行。
使用保温在50℃的电解液(硝酸浓度1%、硫酸浓度0.2%、铝浓度0.5%),将铝基材设为阳极,在电量总和为1000C/dm2的条件下实施电解处理,从而在铝基材及氢氧化铝被膜上形成了贯穿孔。另外,使用直流电源进行了电解处理。电流密度设为5A/dm2
形成贯穿孔之后,进行利用喷雾的水洗,并使其干燥。并且,为了将平均开口直径设为46μm,能够将所述电流密度变更为25A/dm2,其他通过相同的条件进行制作。如此,能够通过条件变更来分类制作贯穿孔径。
并且,盐酸电解中的电解液的浓度或温度并无特别限定,能够使用高浓度例如盐酸浓度10~35质量%的盐酸电解液在30~60℃下进行电解,或者使用盐酸浓度0.7~2质量%的盐酸电解液在高温例如80℃以上的温度下进行电解。
并且,能够使用在上述盐酸电解液中混合浓度0.1~50质量%的硫酸、草酸、磷酸中的至少1个而成的电解液来进行电解。
〔被膜去除工序〕
被膜去除工序为进行化学溶解处理而去除氢氧化铝被膜的工序。
上述被膜去除工序例如能够通过实施后述的酸蚀刻处理或碱蚀刻处理来去除氢氧化铝被膜。
<酸蚀刻处理>
上述溶解处理为使用比起铝更优先溶解氢氧化铝的溶液(以下,称为“氢氧化铝溶解液”。)来溶解氢氧化铝被膜的处理。
在此,作为氢氧化铝溶解液,例如优选为含有选自包含硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸、铬化合物、锆系化合物、钛系化合物、锂盐、铈盐、镁盐、氟硅酸钠、氟化锌、锰化合物、钼化合物、镁化合物、钡化合物及卤素单质的组中的至少1种的水溶液。
具体而言,作为铬化合物,例如可举出氧化铬(III)、无水铬(VI)酸等。
作为锆系化合物,例如可举出氟化锆铵、氟化锆、氯化锆。
作为钛化合物,例如可举出氧化钛、硫化钛。
作为锂盐,例如可举出氟化锂、氯化锂。
作为铈盐,例如可举出氟化铈、氯化铈。
作为镁盐,例如可举出硫化镁。
作为锰化合物,例如可举出高锰酸钠、高锰酸钙。
作为钼化合物,例如可举出钼酸钠。
作为镁化合物,例如可举出五水合氟化镁。
作为钡化合物,例如可举出氧化钡、乙酸钡、碳酸钡、氯酸钡、氯化钡、氟化钡、碘化钡、乳酸钡、草酸钡、高氯酸钡、硒酸钡、亚硒酸钡、硬脂酸钡、亚硫酸钡、钛酸钡、氢氧化钡、硝酸钡或它们的水合物等。
上述钡化合物之中,优选氧化钡、乙酸钡、碳酸钡,尤其优选氧化钡。
作为卤素单质,例如可举出氯、氟、溴。
其中,上述氢氧化铝溶解液优选为含有酸的水溶液,作为酸,可举出硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸等,也可以为2种以上的酸的混合物。
作为酸浓度,优选为0.01mol/L以上,更优选为0.05mol/L以上,进一步优选为0.1mol/L以上。上限没有特别限定,但一般而言优选为10mol/L以下,更优选为5mol/L以下。
溶解处理通过使形成有氢氧化铝被膜的铝基材与上述的溶解液接触而进行。接触的方法并无特别限定,例如可举出浸渍法、喷雾法。其中,优选浸渍法。
浸渍法为使形成有氢氧化铝被膜的铝基材浸渍于上述的溶解液的处理。若在浸渍处理时进行搅拌,则可进行没有不均的处理,因此优选。
浸渍处理的时间优选为10分钟以上,更优选为1小时以上,进一步优选为3小时以上、5小时以上。
<碱蚀刻处理>
碱蚀刻处理为通过使上述氢氧化铝被膜与碱溶液接触来溶解表层的处理。
作为碱溶液中使用的碱,例如可举出苛性碱、碱金属盐。具体而言,作为苛性碱,例如可举出氢氧化钠(苛性钠)、苛性钾。并且,作为碱金属盐,例如可举出偏硅酸钠、硅酸钠、偏硅酸钾、硅酸钾等碱金属硅酸盐;碳酸钠、碳酸钾等碱金属碳酸盐;铝酸钠、铝酸钾等碱金属铝酸盐;葡糖酸钠、葡糖酸钾等碱金属醛糖酸盐;磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸三钠、磷酸三钾等碱金属磷酸氢盐。其中,从蚀刻速度快的点及廉价的点考虑,优选苛性碱的溶液及含有苛性碱及碱金属铝酸盐这两者的溶液。尤其优选氢氧化钠的水溶液。
碱溶液的浓度优选为0.1~50质量%,更优选为0.2~10质量%。当在碱溶液中溶解有铝离子时,铝离子的浓度优选为0.01~10质量%,更优选为0.1~3质量%。碱溶液的温度优选为10~90℃。处理时间优选为1~120秒钟。
作为使氢氧化铝被膜与碱溶液接触的方法,例如可举出使形成有氢氧化铝被膜的铝基材通过装入碱溶液的槽中的方法、使形成有氢氧化铝被膜的铝基材浸渍于装入碱溶液的槽中的方法、将碱溶液喷涂在形成有氢氧化铝被膜的铝基材的表面(氢氧化铝被膜)的方法。
〔表面粗糙化处理工序〕
本发明中,具有多个贯穿孔的微穿孔板的制造方法可以具有的任意的表面粗糙化处理工序为对去除了氢氧化铝被膜的铝基材实施电化学表面粗糙化处理(以下,也简称为“电解表面粗糙化处理”。),从而对铝基材的表面或背面进行表面粗糙化的工序。
另外,上述实施方式中,设为形成贯穿孔之后进行表面粗糙化处理的结构,但并不限定于此,也可以设为表面粗糙化处理之后形成贯穿孔的结构。
本发明中,通过使用了以硝酸为主体的电解液的电化学表面粗糙化处理(以下,也简称为“硝酸电解”。),能够轻松地对表面进行表面粗糙化。
或者,通过使用了以盐酸为主体的电解液的电化学表面粗糙化处理(以下,也简称为“盐酸电解”。),也能够进行表面粗糙化。
〔金属涂覆工序〕
本发明中,从能够将通过上述的电解溶解处理而形成的贯穿孔的平均开口直径调整为0.1μm~20μm左右的小范围的理由考虑,具有多个贯穿孔的板状部件的制造方法优选在上述的被膜去除工序之后,具有用铝以外的金属涂覆至少包含贯穿孔的内壁的铝基材的表面的一部分或全部的金属涂覆工序。
在此,“用铝以外的金属涂覆至少包含贯穿孔的内壁的铝基材的表面的一部分或全部”是指在包含贯穿孔的内壁的铝基材的整个表面中,至少对贯穿孔的内壁进行涂覆,且内壁以外的表面可以不进行涂覆,也可以涂覆一部分或全部。
金属涂覆工序为对具有贯穿孔的铝基材实施例如后述的置换处理及镀覆处理的工序。
<置换处理>
上述置换处理为对至少包含贯穿孔的内壁的铝基材的表面的一部分或全部置换镀覆锌或锌合金的处理。
作为置换镀覆液,例如可举出氢氧化钠120g/L、氧化锌20g/L、结晶性氯化铁2g/L、罗谢尔盐50g/L、硝酸钠1g/L的混合溶液等。
并且,也可以使用市售的Zn或Zn合金镀覆液,例如能够使用OKUNO CHEMICALINDUSTRIES C0.,LTD制Substar Zn-1、Zn-2、Zn-3、Zn-8、Zn-10、Zn-111、Zn-222、Zn-291等。
铝基材在这种置换镀覆液的浸渍时间优选为15秒钟~40秒钟,浸渍温度优选为20℃~50℃。
<镀覆处理>
通过上述的置换处理,对铝基材的表面置换镀覆锌或锌合金来形成锌被膜时,优选例如实施镀覆处理,所述镀覆处理中,通过后述的非电解镀覆使锌被膜置换成镍之后,通过后述的电解镀覆析出各种金属。
(非电解镀覆处理)
作为在非电解镀覆处理中使用的镍镀覆液,能够广泛使用市售品,例如可举出包含硫酸镍30g/L、次磷酸钠20g/L、柠檬酸铵50g/L的水溶液等。
并且,作为镍合金镀覆液,可举出磷化合物成为还原剂的Ni-P合金镀覆液或硼化合物成为还原剂的Ni-B镀覆液等。
在这种镍镀覆液或镍合金镀覆液中的浸渍时间优选为15秒钟~10分钟,浸渍温度优选为30℃~90℃。
(电解镀覆处理)
作为电解镀覆处理,例如,电镀Cu时的镀覆液例如可举出将硫酸Cu60~110g/L、硫酸160~200g/L及盐酸0.1~0.15mL/L添加到纯水中,进一步将OKUNO CHEMICALINDUSTRIES CO.,LTD制Top Lucina SF Base WR1.5~5.0mL/L、Top Lucina SF-B0.5~2.0mL/L及Top Lucina SF Leveler3.0~10mL/L作为添加剂添加的镀覆液。
在这种铜镀覆液中的浸渍时间由于取决于Cu膜的厚度,因此并无特别限定,但例如赋予2μm的Cu膜时,优选以电流密度2A/dm2浸渍约5分钟,浸渍温度优选为20℃~30℃。
〔水洗处理〕
本发明中,优选在结束上述的各处理的工序之后进行水洗。水洗中能够使用纯水、井水、自来水等。为了防止处理液向下一工序的带入,也可以使用夹持装置。
这种具有贯穿孔的微穿孔板的制造可以使用切板状的铝基材来进行制造,也可以通过卷对卷(Roll to Roll以下也称为RtoR)来进行。
众所周知,RtoR是指从卷绕长形状的原材料而成的卷拉出原材料,在长度方向上进行输送,并且进行表面处理等各种处理,并将已处理的原材料再次卷绕成卷状的制造方法。
如上所述的在铝基材形成贯穿孔的制造方法通过RtoR,能够容易且有效地形成20μm左右的贯穿孔。
并且,贯穿孔的形成方法并不限定于上述的方法,只要根据微穿孔板的形成材料等以公知的方法进行即可。
例如,当使用PET膜等树脂膜而作为微穿孔板时,能够使用激光加工等吸收能量的加工方法。
并且,不依赖于树脂膜或金属等材料,当成为对象的膜较薄时,能够通过冲孔及针加工等基于物理接触的机械加工方法来形成贯穿孔。例如,在铝膜为大致100μm以下的厚度的情况下,能够利用冲孔法来形成100μm左右以上的多个贯穿孔。
在作为各防音单元的吸音部件16的膜42、穿孔板46、纤维片及微穿孔板50、以及背面板18的背后的封闭空间的全部或一部分中(即,框内部中),优选包含多孔质吸音体或纤维质吸音体。作为这种吸音体,并无特别限定,作为多孔质吸音体,例如能够使用(1)包含发泡聚氨酯、软质聚氨酯泡沫、木材、陶瓷颗粒烧结材料、酚醛泡沫等发泡材料及微小的空气的材料、以及(2)石膏板等公知的材料。并且,作为纤维质吸音体,例如能够适当使用(1)玻璃棉、岩棉、微纤维(3M Company制Thinsulate等)、地板铺垫、地毯、熔喷无纺布、金属无纺布、聚酯无纺布、金属棉、毛毡、软质纤维板及玻璃无纺布等纤维、以及无纺布类材料、(2)木丝水泥板、及(3)二氧化硅纳米纤维等纳米纤维系材料等公知的吸音材料。
若这种吸音材料存在于封闭空间中,则与封闭空间被空气充填的情况相比能够实现吸收的宽带化。
另外,相邻的2个防音单元12彼此不同的情况下用作2个防音单元12的各防音单元彼此不同是指,组合上述的作为振动膜型防音单元的防音单元40及40a、作为亥姆霍兹防音单元的防音单元40b、以及作为微贯穿孔防音单元的防音单元40c内的不同的2个防音单元也可以,当使用2个防音单元40、40a、40b及40c内的相同种类的防音单元时,只要各防音单元的框14、作为吸音部件16的膜42、穿孔板46、纤维片及微穿孔板50、以及背面板18至少1个不同即可。
防音单元的框14不同是指,例如各框14的尺寸、厚度、宽度及材质、以及各开口部13的尺寸(开口面积的尺寸及空间体积的尺寸)等中的至少一个不同即可。
防音单元40及40a的膜42不同是指,膜42的尺寸、厚度、刚性及材质、以及设置在膜42的贯穿孔(第1贯穿孔)44的有无及其尺寸等中的至少一个不同即可。并且,当在膜42中设置有锭子及/或金属网时,也可以是该锭子及/或金属网的有无、以及其重量、尺寸、刚性、材质中的至少一个不同。
防音单元40b的穿孔板46不同是指,穿孔板46的尺寸、厚度、刚性及材质、以及设置在穿孔板46的贯穿孔(第2贯穿孔)48的尺寸等中的至少一个不同即可。
防音单元40c的微穿孔板50不同是指,微穿孔板50的尺寸、厚度、刚性及材质、以及设置在微穿孔板50的多个微贯穿孔52的平均开口直径、平均开口率、它们的内壁面的表面粗糙度等中的至少一个不同即可。
背面板18不同是指,其尺寸、厚度、刚性及材质等中的至少一个不同即可。
本发明中作为防音单元12而使用的防音单元基本上如上构成。
图33所示的防音结构60具备图1所示的防音结构10、载置并支撑防音结构10的防音单元12b的载置台62、固定在载置台62的移动式螺母64、及与移动式螺母64螺合的驱动螺杆66,并具有使防音单元12b相对于防音结构10的防音单元12a而移动的螺丝移动机构68。
在此,防音结构10的防音单元12a被未图示的基台支撑,包括滚珠丝杠等的驱动螺杆66可旋转地被该基台支撑。
如此,通过手动或自动地旋转驱动螺杆66,使防音单元12b相对于防音单元12a而移动,从而改变防音单元12a的吸音部件16a与防音单元12b的吸音部件16b之间的吸音部件彼此的平均距离,由此能够调整吸收率成为峰值的吸收峰值频率。
另外,当螺丝移动机构68等移动机构为自动工作的自动移动机构时,虽未图示,但具备马达等驱动源及控制驱动源的驱动的控制部,控制部根据赋予到控制部的移动量来自动控制驱动源,从而能够自动地移动与移动量相当的量。
在此,图示例的螺丝移动机构68为使防音单元12b相对于防音单元12a而移动的机构,但本发明并不限定于此,可以是使防音单元12a相对于防音单元12b而移动的移动机构,也可以是移动防音单元12a及12b这两个的移动机构。
即,本发明中所使用的移动机构只要是使防音单元12a及12b中的一个相对于另一个相对移动从而改变两个吸音部件16a与16b之间的吸音部件彼此的平均距离的机构即可。
作为这种移动机构,并无特别限制,只要能够移动相邻的2个防音单元12a及12b中的至少一个,则可以是任何移动机构,例如,除了图示例的螺丝移动机构68以外,虽未图示,但能够举出具备导轨及载置相邻的2个防音单元12a及12b中的至少一个并在导轨上行驶的车轮的导轨行驶机构、具备安装有相邻的2个防音单元12a及12b中的至少一个的齿条及与齿条啮合的齿轮的齿轮齿条机构、及使用了压电(Piezo)原件的压电致动器等移动机构。
具备上述的螺丝移动机构68的防音结构60等防音结构还能够构成为根据来自噪音(noise)源的噪音来适当地进行防音的防音系统。
图34所示的防音系统70为对于噪音源通过调整吸音部件彼此的距离而自动地调整吸收峰值频率,从而在适当的频率中产生吸收的系统,且为根据防音结构的周围环境的噪音尤其来自噪音源的噪音的频率,调整防音结构的吸收峰值频率,使吸收峰值频率与噪音的频率一致或尽可能相近,由此对噪音进行适当的防音,即屏蔽噪音的系统。
防音系统70具有:如图1所示的防音结构10,具备相邻的2个防音单元12a及12b;扩音器(microphone)(以下,简称为扩音器(MIC))72,测量防音结构10的周围环境的噪音源78的噪音;个人计算机(以下,称为PC)74,分析由扩音器72测量的噪音的频率;及自动台76,根据PC74的分析结果来改变相邻的2个防音单元12a及12b的吸音部件16a及16b彼此的距离。
在此,扩音器72为根据防音结构10的周围环境的噪音源78来测量噪音的声压的测量器,且构成测量部。此时,扩音器72的位置优选位于比防音结构10更靠噪音源78侧,但只要是能够测量噪音的位置,则可以配置在任何地方,在任何地方都能够进行分析。
PC74接收由扩音器72测量的噪音的声压数据,并转换为频率特性即频谱,确定设为防音或消音对象的防音对象频率。作为防音对象频率,并无特别限制,但优选设为在可听范围内成为最大的声压的频率。例如,优选设想为想要消除频谱中的最大值(即为想要屏蔽的频率),从而确定防音对象频率。
接着,PC74求出与防音对象频率对应的吸音部件16a及16b的吸音部件彼此的平均距离(以下,也称为层间距离)。具体而言,PC74参考预先求出而存储在存储器等存储部的数据,并根据这些数据来确定与防音对象频率对应的(即吸收峰值频率成为防音对象频率)或最接近的吸音部件16a及16b彼此的层间距离。在此,PC74为频谱的分析装置,且构成分析部。
另外,PC74的存储器的存储数据为表示相邻的2个防音单元12a及12b的吸音部件16a及16b的层间距离与吸收峰值频率的关系的查表(即层间距离与频率的对应表(数据))。
优选预先实测吸音部件16a及16b的层间距离与吸收峰值频率的关系,并根据实测值来确定好这种对应表。
PC74将如此确定的吸音部件16a及16b的层间距离发送(输入)到自动台76。
自动台76为虽未图示但具备图33所示的螺丝移动机构68等移动机构、马达等驱动源、及控制驱动源的驱动的控制器等控制部的自动移动机构。自动台76移动相邻的2个防音单元12a及12b中的至少一个,以成为从PC74接收到的吸音部件16a及16b彼此的层间距离,从而调整防音结构10的吸收峰值频率,使吸收峰值频率与防音对象频率一致。
如此,本发明的防音系统70能够适当地消除防音对象频率的噪音。
另外,图示例的防音系统70具备自动台76,但可以仅具备移动机构来代替自动台76,在该情况下,可以根据由PC74确定的层间距离,手动移动移动机构。
另外,当PC74不具有预先准备的层间距离与频率的对应表时,可以使用2个扩音器获取其声压,并且将反馈写入自动台76。
图35所示的防音系统70a为具备反馈机构,通过一边施加反馈一边调整层间距离以使防音结构的吸收频率与防音对象频率一致,从而即使事前未制作吸收频率-层间距离的对应表,也进行自动防音的系统,且为即使在防音结构的设备特性发生变化的情况等下,也能够使自动消音机构发挥功能的系统。
防音系统70a具有防音结构10、2个扩音器(扩音器1)72a及(扩音器2)72b、自动台76及PC74。
防音系统70a中,与防音系统70相同地,利用2个扩音器72a及72b中的至少1个扩音器来测量噪音的声压,并在PC74中根据扩音器的光谱信息(频谱数据)确定防音对象频率。
2个扩音器72a及72b测定来自噪音源78的噪音在防音对象频率中的声压。在此,一个扩音器例如扩音器72a中,获取防音对象频率中的声压大的噪音,另一个扩音器例如扩音器72b中,获取防音对象频率中的声压小的噪音。在此,如图35所示,能够判断为大声压的扩音器72a位于噪音源78侧。将扩音器72a的防音对象频率中的大声压设为p1,将扩音器72b的防音对象频率中的小声压设为p2。
防音系统70a中,在自动台76进行反馈调整,以使较小一方的声压p2相对于较大一方的声压p1成为最小,即p2/p1成为最小。
首先,使用2个扩音器72a及72b,测定移动自动台76之前的声压比abs(p2)/abs(p1)。
接着,一边移动自动台76一边测定声压比abs(p2)/abs(p1)。其中,通过探索声压比abs(p2)/abs(p1)成为最小的层间距离,能够确定适当的层间距离。
最后,通过自动台76调整层间距离以符合适当的层间距离,由此使吸收频率与防音对象频率一致,能够最消减防音对象频率的噪音。
另外,图示例中,将在2个扩音器72a及72b中获取的声压大的噪音及声压小的噪音发送到PC74,计算声压比p2/p1,并在自动台76中进行反馈调整,但本发明并不限定于此,也可以不经由PC74,将2个扩音器72a及72b的输出直接发送到自动台76。
以下,对能够组合于具有本发明的防音结构的防音部件的结构部件的物性或特性进行说明。
[阻燃性]
当使用具有本发明的防音结构的防音部件而作为建材或设备内防音材料时,要求具有阻燃性。
因此,膜优选阻燃性的膜。作为膜,例如使用作为阻燃性的PET膜的LUMIRROR(注册商标)非卤素阻燃型ZV系列(TORAY INDUSTRIES,INC.制)、Teijin Tetoron(注册商标)UF(TEIJIN LIMITED制)和/或作为阻燃性聚酯系膜的DIALAMY(注册商标)(MitsubishiPlastics,Inc.制)等即可。
并且,框也优选为阻燃性的材质,可举出铝等金属、陶瓷等无机材料、玻璃材料、阻燃性聚碳酸酯(例如,PCMUPY610(TAKIRON Corporation制))和/或阻燃性丙烯酸(例如,ACRYLITE(注册商标)FR1(Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制))等阻燃性塑料等。
而且,将膜固定于框上的方法也优选利用阻燃性粘接剂(ThreeBond1537系列(ThreeBond Co.,Ltd.制))、焊锡进行的粘接方法、或由2个框夹持膜而同定等机械固定方法。
[耐热性]
担忧防音特性因伴随环境温度变化的本发明的防音结构的结构部件的膨胀伸缩而发生变化,因此构成该结构部件的材质优选耐热性尤其低热收缩的材质。
膜例如优选使用Teijin Tetoron(注册商标)膜SLA(Teijin DuPont Films JapanLimited制)、PEN膜TEONEX(注册商标)(Teijin DuPont Films Japan Limited制)和/或LUMIRROR(注册商标)离线退火低收缩型(TORAY INDUSTRIES,INC.制)等。并且,也优选使用一般热膨胀率小于塑料材料的铝等金属膜。
并且,框优选使用聚酰亚胺树脂(TECASINT4111(Engineer Japan Corporation制))和/或玻璃纤维增强树脂(TECAPEEKGF30(Engineer Japan Corporation制))等耐热塑料,和/或优选使用铝等金属或陶瓷等无机材料或玻璃材料。
而且,粘接剂也优选使用耐热粘接剂(TB3732(ThreeBond Co.,Ltd.制)、超耐热1成分收缩型RTV硅酮粘接密封材(Momentive Performance Materials Japan LLC制)和/或耐热性无机粘接剂ARON CERAMIC(注册商标)(Toagosei Company,Limited制)等)。优选将这些粘接剂涂布于膜或框上时,通过设为1μm以下的厚度,能够降低膨胀收缩量。
[耐候/耐光性]
当具有本发明的防音结构的防音部件配置在屋外或光照射的场所时,结构部件的耐候性成为问题。
因此,膜优选使用特殊聚烯烃膜(ARTPLY(注册商标)(Mitsubishi Plastics,Inc.制))、丙烯酸树脂膜(ACRYPLEN(Mitsubishi Rayon Co.,Ltd.制))和/或Scotchcal Film(商标)(3M Company制)等耐候性膜。
并且,框材优选使用聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(丙烯酸)等耐候性高的塑料或铝等金属、陶瓷等无机材料和/或玻璃材料。
而且,粘接剂也优选使用环氧树脂系的粘接剂和/或DRY FLEX(Repair CareInternational制)等耐候性高的粘接剂。
关于耐湿性,也优选适当选择具有高耐湿性的膜、框及粘接剂。关于吸水性、耐化学性,也优选适当选择适当的膜、框及粘接剂。
[垃圾]
在长期的使用中,在膜表面附着有垃圾,有可能对本发明的防音结构的防音特性造成影响。因此,优选防止垃圾的附着或去除所附着的垃圾。
作为防止垃圾的方法,优选使用垃圾难以附着的材质的膜。例如,通过使用导电性膜(FLECLEAR(注册商标)(TDK Corporation.制)和/或NCF(NAGAOKA SANGYOU CO.,LTD.制))等,从而膜不带电,由此能够防止由带电引起的垃圾的附着。并且,通过使用氟树脂膜(DI-NOC FILM(商标)(3M Company制))和/或亲水性膜(MIRACLEAN(LIFE CARD CO.,LTD.制)、RIVEX(RIKEN TECHNOS CORP制)和/或SH2CLHF(3M Company制)),也能够抑制垃圾的附着。而且,通过使用光催化剂膜(LACLEAN(KIMOTO Co.,Ltd.制)),也能够防止膜的污染。通过将具有这些导电性、亲水性和/或光催化性的喷雾剂和/或包含氟化合物的喷雾剂涂布于膜,也能够得到相同的效果。
除了使用如上所述的特殊的膜以外,通过在膜上设置罩体,也能够防止污染。作为罩体,能够使用薄膜材料(SARAN WRAP(注册商标)等)、具有不通过垃圾的大小的网眼的网状物、无纺布、聚氨酯、气凝胶、多孔状的膜等。
作为去除所附着的垃圾的方法,通过放射膜的共鸣频率的声音,且使膜强烈振动,从而能够去除垃圾。并且,使用鼓风机或擦拭,也能够得到相同的效果。
本发明的防音结构及防音系统基本上如上构成。
本发明的防音结构及防音系统如上构成,因此能够进行在以往的防音结构中难以进行的低频屏蔽,而且能够实现低频化。并且,还具有如下特征:由于能够调整低频域中的吸收峰值频率,因此能够设计根据各种频率的噪音来较强地进行防音或隔音的结构。
本发明的防音结构能够用作如下的防音部件。
例如,作为具有本发明的防音结构的防音部件,能够举出:
建材用防音部件:作为建材用途使用的防音部件、
空调设备用防音部件:设置在通风口、空调用导管等,防止来自外部的噪音的防音部件、
外部开口部用防音部件:设置在房间的窗户,防止来自室内或室外的噪音的防音部件、
天花板用防音部件:设置在室内的天花板,控制室内的声音的防音部件、
床用防音部件:设置在床上,控制室内的声音的防音部件、
内部开口部用防音部件:设置在室内的门、拉门的部分,防止来自各房间的噪音的防音部件、
卫生间用防音部件:设置在卫生间内或门(室内外)部,防止来自卫生间的噪音的防音部件、
阳台用防音部件:设置在阳台,防止来自自身的阳台或相邻的阳台的噪音的防音部件、
室内调音用部件:用于控制房间的声音的防音部件、
简便防音室部件:能够简便地组装且移动也简便的防音部件、
宠物用防音室部件:围绕宠物的房间,防止噪音的防音部件、
娱乐设施:设置在游戏厅、体育中心、演奏厅、电影院的防音部件、
施工现场用临时围墙用的防音部件:覆盖施工现场而防止噪音向周围泄露的防音部件、
隧道用防音部件:设置在隧道内,防止向隧道内部及外部泄露的噪音的防音部件等。
实施例
根据实施例,对本发明的防音结构进行具体说明。
首先,作为参考例而制作了成为本发明的防音结构中所使用的防音单元的单一防音单元(单个单元)。
以下的例中,“层间距离”定义为“吸音部件彼此的平均距离”。
(参考例1)
首先,作为参考例1,制作了图21所示的防音单元(单个单元)40。
制作了材料设为丙烯酸,开口部13的大小为16mm的正方形、框厚度10mm、框宽度2mm的框14。在其单面中,将厚度125μm的PET膜(Toray Industries,Inc.制、LUMIRROR)作为膜42,使用双面胶(Nitto Denko Corporation制)固定在框14上。将厚度为2mm且使大小符合框外形(20mm的正方形)的丙烯酸板作为背面板18而固定在框14的另一单侧中。由此,制作了成单面膜(42)、单面隔音板(背面板18)的单元结构的防音单元40。
将该防音单元40的1个单元称为单元A,并进行了测定。
在自制的丙烯酸制声管(管状部件32:参考图14)中使用4个扩音器并通过传递函数法测定了声学特性。该方法是按照“ASTM E2611-09:基于传递矩阵法测量声学材料的正常发声声传播的标准测试方法(Standard Test Method for Measurement of NormalIncidence Sound Transmission of Acoustical Materials Based on the TransferMatrix Method)”进行的。作为声管(32),例如为与Nihon Onkyo Engineering Co.,Ltd.制的WinZac相同的测定原理。在该方法中,能够在宽的光谱带上测定声透射损失。尤其,通过同时测定透射率和反射率,还可靠地测定了样品的吸收率。在100Hz~4000Hz的范围内进行了声透射损失测定。声管(32)的内径为40mm,在4000Hz以上为止能够充分地进行测定。
利用该传递函数法,测定了单元A的声学特性。配置设为单元A的膜面与声管(32)的截面垂直(声管(32)的长度方向与膜面平行)的配置。若考虑包含单元A的截面,则单元A仅占声管(32)内的19%的面积,即成为大致81%为开口部的状态。将在该测定中所测定的吸收率记载于图36。
并且,关于参考例1及测定结果示于表1中。
(实施例1)
接着,制作了合计2个上述单元A。如图1所示的防音结构10,作为2个单元A的膜42的膜面彼此相对的配置,设为其膜面彼此的层间距离调整为1mm的配置。测定了该2个单元相对向防音结构的声学特性。如图14所示的防音结构30,配置以如2个膜42的膜面与声管(32)的截面垂直的配置(即,设为与参考例1相同的配置而使振动膜(膜42)相对的配置)进行了测定。以下,只要没有特别记述,配置以与参考例1相同的配置方法进行了测定。将所测定的吸收率记载于图36。
并且,关于实施例1及测定结果示于表1中。
参考例1中,吸收率成为最大的频率为1770Hz,相对于此,实施例1中成为1565Hz。即,得知仅通过使2个膜42的膜面相对而吸收的频率进行低频偏移。
(参考例2)
以与和实施例1相同体积的单一单元的比较为目的,将框厚度设为20mm,来代替参考例1的框厚度为10mm的情况,其他条件不变,与参考例1相同地制作了单个单元。即,将膜42和与其对置的背面板18的距离从参考例1的10mm改变为20mm。测定该单一单元的声学特性,将吸收率记载于图36。
并且,关于参考例2及测定结果示于表1中。
吸收率的最大频率成为1650Hz。即,得知在实施例1的膜相对向防音结构30中,与单一单元且同一体积的吸收频率进行比较,也在低频侧呈现吸收峰值。因此,可知在膜相对向防音结构30中能够实现单一单元中无法达到的在低频侧的吸音。
(实施例2)
关于上述单元A的2个单元,将层间距离设为2mm来代替实施例1中将层间距离设为1mm的情况,其他相同地制作了2个单元的膜相对向防音结构30。测定了该声学特性。
(实施例3)
关于上述单元A的2个单元,将层间距离设为3mm来代替实施例1中将层间距离设为1mm的情况,其他相同地制作了2个单元的膜相对向防音结构30。测定了该声学特性。
(实施例4)
关于上述单元A的2个单元,将层间距离设为0.5mm来代替实施例1中将层间距离设为1mm的情况,其他相同地制作了2个单元的膜相对向防音结构30。测定了该声学特性。
将以上实施例2~4的测定结果与实施例1一并示于图37中。
并且,关于以上实施例2~4及其测定结果示于表1中。
(比较例1)
在实施例1中,将2个单元的膜面彼此的层间距离分离至20mm而并非1mm的系统设为比较例1。
首先,在直径8cm的声管32中测定实施例1的防音结构30的样品(层间距离1mm)和参考例1的样品(单独),并确认到直径4cm的声管测定和吸收峰值频率中没有发生变化。接着,测定了比较例1的样品(层间距离20mm)。
关于比较例1及其测定结果示于表1中。
吸收峰值频率成为1770Hz。即,与参考例1的样品相比没有变化,得知若层间距离分离至20mm,则没有低频化的效果。
若比较实施例1~4,得知防音单元40(防音单元12)的膜面彼此的层间距离越靠近,吸收峰值频率越低频偏移,根据层间距离发生变化。可知尤其在层间距离为1mm以下的级别(实施例1和实施例4)中,与相同体积的单一单元相比,也在低频侧具有吸收峰值,因此小型,并且对吸收的低频化非常有用。
(参考例3)
制作了材料设为丙烯酸,开口部13的大小为40mm的正方形、框厚度15mm、框宽度5mm的框14。在其单面,将厚度125μm的PET膜(Toray Industries,Inc.制、LUMIRROR)作为膜42,使用双面胶(Nitto Denko Corporation制)固定在框14上。将厚度5mm且使大小符合框外形的丙烯酸板作为背面板18而固定在框14的另一单侧。由此,制作了成单面膜、单面隔音板的单元结构的防音单元40。
将该防音单元40的1个单元称为单元B。相对于单元A,单元B的框尺寸大且背面距离也大,因此单元B比单元A在更低频侧出现基于共振(共鸣)的吸收频率。
使用内径为80mm的声管32,并测定了透射率、反射率及吸收率。此时,在2000Hz以上为止能够充分地进行测定。
图38中示出结果。
并且,关于参考例3及测定结果示于表1中。
(实施例5~8)
接着,制作了合计2个上述单元B。作为2个单元B的膜42的膜面彼此相对的配置,设为其膜面彼此的层间距离分别调整为0.5mm(实施例5)、1mm(实施例6)、2mm(实施例7)、3mm(实施例8)的配置。分别测定了该2个单元的膜相对向防音结构30的声学特性。在图38中示出所测定的吸收率。
实施例5~8中,与参考例3进行比较,得知吸收峰值分别向低频侧偏移,根据振动膜42之间的层间距离来改变其偏移幅度。可知实施例5中,甚至在452Hz的低频侧也能够进行吸收。
(参考例4)
代替参考例3的单元B,测定了将厚度设为30mm且其他条件相同地制作的单一的单元。此时,作为单元的体积,与实施例5~8的2个单元大致相同。在图38中示出声管测定的结果。关于层间距离为1mm以下的实施例5及6,可知即使体积与该参考例4相同,比起仅增大背面结构的体积,通过进行膜靠近更能够进行低频化。
(参考例5)
作为参考例5,在制作了图24及图25所示的防音单元(单个单元)40b。
制作了将材料设为丙烯酸,开口部13的大小为16mm的正方形、框厚度10mm、框宽度2mm的框结构的框14。在其单面,将在厚度为2mm的20mm见方的正方形丙烯酸板的中央部形成有直径3mm的贯穿孔(第1贯穿孔)48的穿孔丙烯酸板作为穿孔板46,使用双面胶(NittoDenko Corporation制)固定于框14的一部分。通过激光切割机制作了具有贯穿孔48的穿孔板46。将厚度为2mm且使大小符合框外形的丙烯酸板作为背面板18而固定在框14的另一单侧。由此,制作了成单面具有贯穿孔的穿孔板(46)、单面隔音板(背面板18)的单元结构的防音单元40b。将该防音单元40b的1个单元称为单元C。单元C具有贯穿孔48且背面结构被屏蔽,因此作为亥姆霍兹共振器(共鸣器)而发挥功能。测定了该单元C单体的声学特性。
(实施例9~11)
制作了2个上述单元C。作为2个单元的膜面彼此相对的配置,设为其膜面彼此的层间距离分别调整为1mm(实施例9)、2mm(实施例10)、3mm(实施例11)的配置。分别测定了该2个单元的膜相对向防音结构30的声学特性。
图39中示出参考例5及实施例9~11中所测定的吸收率。
并且,在表1中示出参考例5、实施例9~11及其测定结果。
得知在亥姆霍兹共振(共鸣)结构的防音结构30中,也通过使作为吸音结构的具有贯穿孔的穿孔板46靠近而使吸收频率低频化。
(参考例6)
作为参考例6,制作了图26及图27所示的防音单元(单个单元)40c。
制作了将材料设为丙烯酸,开口部13的大小为40mm的正方形、框厚度15mm、框宽度5mm的框结构的框14。在其单面,将无规则地具有20μm左右的微贯穿孔(第2贯穿孔)52的铝箔作为微穿孔板50,使用双面胶(Nitto Denko Corporation制)固定在框14的一部分。贯穿孔52的平均开口直径为24μm,表面的开口率为5.3%,铝箔的厚度为20μm。将厚度为5mm且使大小符合框外形的丙烯酸板作为背面板18而固定在框14的另一单侧。由此,制作了一单面成为具有多个微贯穿孔52的膜(微穿孔板50),另一单面成为隔音板(背面板18)的单元结构的防音单元40c。关于贯穿孔52的摩擦,直径越小,贡献越大,因此与如亥姆霍兹共鸣的开口直径为几mm级的情况相比,微贯穿孔52的情况作为对声音的阻抗发挥更好的功能,吸收的频带变宽。将该防音单元40c的1个单元称为单元D。测定了该单元D单体的声学特性。
(实施例12~15)
制作了2个参考例6的单元D。作为2个单元的膜面彼此相对的配置,设为其膜面彼此的层间距离分别调整为0.5mm(实施例12)、1mm(实施例13)、2mm(实施例14)、3mm(实施例15)的配置。分别测定了2个单元的膜相对向防音结构30的声学特性。
在图40中示出参考例6及实施例12~15中所测定的吸收率。
并且,在表1中示出参考例6、实施例12~15及其测定结果。
也包含参考例6在内,通过将微贯穿孔52设为吸音结构,与膜振动或亥姆霍兹共鸣相比,吸收光谱的峰值宽带化。另一方面,由于吸收频率较强地依赖于背面结构的尺寸本身,因此难以在保持尺寸的状态下,在低频侧显现宽的吸音特性。
实施例12~15的各膜靠近防音结构中,相对于原始参考例6,吸收率低频化,并且峰值也变大。由于吸收光谱宽带的特征保持不变,因此在保持微贯穿孔吸音结构的优点的状态下,能够实现吸收的低频化。
(参考例6A)
在参考例6中,使用了“开口部13的大小为16mm的正方形、框厚度30mm、框宽度2mm的框结构”的框14,来代替“开口部13的大小为40mm的正方形、框厚度15mm、框宽度5mm的框结构”的框14,除此以外,与参考例6相同地制作了单元结构的防音单元40c。将该防音单元40c的1个单元称为单元E。
使用声管来测定单元E单体的声学特性。
(实施例15A-15B及比较例4)
制作2个单元E,将作为吸音结构的具有多个微贯穿孔的膜彼此的层间距离设为1mm(实施例15A)、5mm(实施例15B)及20mm(比较例4)。分别在声管中测定了该2个单元的膜相对向防音结构30的声学特性。
在图40A中示出参考例6A、实施例15A~15B及比较例4中所测定的吸收率。
并且,在表1中示出参考例6A、实施例15A~15B及比较例4、以及其测定结果。
得知在框14的尺寸与参考例6不同的参考例6A的情况下,也对使用2个具有如此尺寸不同的框14的框结构及具有微贯穿孔52的微穿孔板50的单元E(防音单元40c)的防音结构30,改变2个单元E的膜面彼此的层间距离,则吸收频率峰值偏移。
(实施例16~18)
对防音单元靠近结构的配置方法和吸收特性进行了调查。如图17所示,使实施例4、1及2的各单元A在声管32内旋转90度,从而使吸收膜面与声管32的截面平行地配置。与实施例1相同地测定了层间距离为0.5mm(实施例16)、1mm(实施例17)及2mm(实施例18)的各防音结构30c的各个声学特性。
在图41中示出所测定的吸收光谱。
并且,在表2中示出实施例16~18及其测定结果。
从图41及表2可知,配置方法无论是如实施例4、1及2的方向,还是如实施例16~18的方向,吸收峰值频率几乎不发生变化。因此,得知具有关于单元的方向的耐用性。
(实施例19-20)
对排列有多个防音单元靠近结构的防音单元组24时的效果进行了调查。
制作2对层间距离为0.5mm的实施例4的结构,并将这些连续配置。排列方法设为如下2种:如图15所示的防音结构30a的与实施例4相同的排列方式的配置即实施例19的配置;即如图18所示的防音结构30d的与实施例16相同的排列方式的配置即实施例20的配置,并分别测定了声学特性。
将实施例19的测定结果与实施例4的测定结果一起示于图42中,将实施例20的测定结果与实施例16的测定结果一起示于图43中。
并且,在表2中示出实施例19~20及其测定结果。
在任何情况下,与1个单元的情况相比,连结时的吸收峰值增大。因此,使用多个吸收体靠近结构,能够得到所期望的吸收率。
(实施例21-22)
对排列有多个不同结构的吸收体靠近结构的防音单元组24的防音结构30b的效果进行了调查。
分别制作层间距离为0.5mm的实施例4的结构及层间距离为2mm的实施例2的结构,将这些连续配置。以如下2种配置进行了测定:与图16所示的防音结构30b成相反的配置,将0.5mm层间距离的防音单元组24配置于扬声器侧(声音的入射侧),其后(下游侧)配置有2mm层间距离的防音单元组24的结构(实施例21);及如图16所示的防音结构30b,相反地,从扬声器侧依次配置有2mm层间距离的防音单元组24、0.5mm层间距离的防音单元组24的结构(实施例22)。
在图44中示出测定结果。
并且,在表2中示出实施例21~22及其测定结果。
成为与各个防音结构的吸收峰值对应的双峰值结构。还得知配置在扬声器侧的设备(防音单元组24)在吸收峰值频率中的吸收率变大。
(实施例23-27、参考例7)
如图45所示的防音结构30g,作为两面为吸音部件16(16a,16b)并且被开放的情况,以在两面均为吸音部件16的穿孔板46上形成有贯穿孔48,如亥姆霍兹共鸣发挥功能的防音单元40d为基本,将这些防音单元40d排列2个,从而进行了改变了2个防音单元40d的膜面彼此的层间距离的测定。
制作了将材料设为丙烯酸,开口部13的大小为16mm的正方形、框厚度10mm、框宽度2mm的框结构的框14。在其两面,将在厚度为2mm的20mm见方的正方形丙烯酸板的中央部设有直径2mm的贯穿孔48的穿孔丙烯酸板作为穿孔板46,使用双面胶(Nitto DenkoCorporation制)固定在框14的一部分。通过激光切割机来制作了具有贯穿孔48的穿孔板46。由此,制作了两面成为具有贯穿孔的穿孔板46的单一单元结构的防音单元40d。
将该单一单元结构的防音单元40d设为参考例7,并测定了其声学特性。在表2中示出参考例7及其测定结果。
参考例7中,在1408Hz中,出现由亥姆霍兹共鸣现象产生的吸收峰值。
接着,将上述单一单元结构的防音单元40d制作2个单元,将2个单元的防音单元40d的层间距离设为0.5mm(实施例23)、1mm(实施例24)、2mm(实施例25)、3mm(实施例26)、4mm(实施例27),并测定了各个防音结构30g的声学特性。在图46中示出测定结果。
并且,在表2中示出实施例23~27及其测定结果。
得知即使两面为吸收结构,并且被开放,也通过使其靠近而产生吸收峰值的低频,且其偏移量依赖于层间距离。与参考例7相比可知,实施例23~27中的任一实施例都比单一防音单元40d的吸收频率低频偏移。
(实施例28-33)
制作背面体积大于实施例9的亥姆霍兹共鸣(共振)结构的防音结构30(参考图14),并研究了通过使层间距离也靠近,在更低频侧是否产生由靠近引起的低频化的效果。
制作了将材料设为丙烯酸,开口部13的大小为40mm的正方形、框厚度10mm、框宽度2mm的框结构的框14。在其单面,将在厚度为2mm的44mm见方的正方形丙烯酸板的中央部设置有直径2mm的贯穿孔48的穿孔丙烯酸板作为穿孔板46,使用双面胶(Nitto DenkoCorporation制)固定在框14的一部分。将厚度为2mm且使大小符合框外形的丙烯酸板作为背面板18而固定在框14的另一单侧。由此,制作了成单面具有贯穿孔的板(穿孔板46)、单面隔音板(背面板18)的单一单元结构的防音单元40b(参考图24及图25)。
将该单一单元结构的防音单元40b设为参考例8,并测定了其声学特性。在表2中示出参考例8及其测定结果。
参考例8中,在400Hz中,出现由亥姆霍兹共鸣现象产生的吸收峰值。
接着,制作2个上述单一单元结构的防音单元40b,并配置成使彼此的穿孔板46的孔面相对,改变了2个单元的防音单元40b的层间距离。
将层间距离设为0.2mm(实施例28)、0.4mm(实施例29)、0.6mm(实施例30)、0.8mm(实施例31)、1mm(实施例32)、5mm(实施例33),并测定了各个防音结构30的声学特性。
在表2中示出了其测定结果。
在500Hz以下的低频区域中也呈现由靠近引起的低频化的效果,比参考例8的单独单元的吸收频率更靠低频侧偏移。得知在最靠近的实施例28的情况下,在161Hz中产生吸收效果。如此,可知作为相对小型地吸收低频侧的方法发挥有效的功能。
(实施例34~35)
对于2片膜之间的狭缝,通过配置板等而堵塞狭缝,并封入声音,从而更加期望吸音效果的低频化。相对于实施例4的结构,如图7所示的防音结构10e,将在后侧放置板22的结构设为实施例34,如图8所示的防音结构10f,将用板22及23堵塞声音的侵入方向以外的3个方向的结构设为实施例35,并分别进行了测定。
在表2中示出其结果。
除了声音的侵入方向以外对狭缝20进行堵塞,由此声压在狭缝20内得到提高,从而状态发生变化,认为产生低频偏移。
(实施例36~40)
可知在基于膜振动的防音单元40(参考图21)中,膜42的尺寸越大,越在低频侧出现吸收的共鸣峰值。本发明的防音结构的结构中,成为使2个单元的防音单元40的膜42的膜面彼此的层间距离靠近的结构。能够在维持该2个单元的防音单元40的合计体积的状态下,增大膜42的尺寸。
于是,如图6所示的防音结构10c,对面的2个单元(防音单元12c及12d)分别设为具有具备倾斜方向的边(吸音部件16c及16d)的梯形形状的截面的形状,能够使它们相对。将其斜边的角度设为θ1,分别制作了改变了θ1的单元。与实施例1相同地,作为膜(吸音部件16c及16d),使用125μm厚度的PET,各单元的背面侧的开口与实施例1相同地设为16mm见方的正方形。并且,框14的框宽度也设为2μm。分别以θ1的角度成为10度(实施例36)、20度(实施例37)、30度(实施例38)及40度(实施例39)的方式制作了框14,将在各个框14上固定有PET膜的单元各制作了2个单元。对于各单元,将膜(吸音部件)彼此的层间距离设为1mm,并测定了各防音结构10c的声学特性。
在表3中示出吸收峰值频率等测定结果。θ越大,且膜的尺寸越大,吸收峰值频率越向低频侧偏移。
并且,实施例40中,示出了在偏移到最低频侧的实施例39的结构中缩小层间距离而设为0.2mm时的结果。得知在膜倾斜的情况下,也引起由层间距离产生的吸收频率的偏移,通过层间距离相近来进行低频化。
(实施例41~44)
对单元彼此的位移进行了研究。
如图4所示的防音结构10a,对膜面内(吸音部件16a和16b的)方向的位移δ与频移量的关系进行了调查。
在实施例1的层间距离1mm的结构中,将向平行方向偏移的量δ设为4mm、8mm、12mm及16mm(实施例41-44)。框尺寸(开口部13的大小)为16mm,因此各错开框尺寸的1/4。测定了这些防音结构10a的声学特性。
在表3中示出所得到的频移量。通过与参考例1的单独单元状态的频率差,可知当偏移量为16mm即偏移框尺寸份时频率偏移只有3Hz。由此,优选具有吸音部件彼此相对的面积。为了低频化,更优选吸音部件彼此的重叠尽可能较大。
另一方面,如表所示,通过膜(吸音部件)内方向的位移也可改变频率,因此作为频率的调整方法,除了改变膜面彼此的层间距离以外,通过在与膜面平行的方向上使单元错开也能够调整频率。实际上还能够确认连续改变偏移量,频率峰值量连续发生变化。
(实施例45~50)
单元的平行度
对如图5所示的防音结构10b,相对的吸收结构的防音单元(防音单元12a及12b)的膜面(吸音部件6a与16b的表面)彼此倾斜配置的情况的频移量的关系进行了调查。
首先,对于与实施例1对应的膜面彼此的层间距离为1mm且相对的防音单元的膜面(吸音部件),将角度θ改变为0度(实施例1)、2.5°(实施例45)及5度(实施例46)。在此,“层间距离”设为相对的膜彼此的层间距离的平均。即,若以膜的中央部为中心进行旋转,则“距离”不发生变化。并且,几何学上保持吸音部件彼此的平均距离为1mm,并且仅容许5度左右为止的旋转,以防止2个单元相接。
测定了这些防音结构10b的声学特性。在表3中示出了所得到的频移量。
如表3所示,关于旋转,频率几乎没有变化。
接着,关于同样地调整为距离3mm而并非距离1mm的吸收结构的防音单元,从0度到15度为止每5度改变了角度0(实施例47-50)。
测定了这些防音结构10b的声学特性。在表3中示出所得到的频移量。
在该情况下,吸收峰值频率也几乎未发生变化。
因此,得知只要保持防音单元的膜面彼此的平均距离,即使在膜彼此的平行度中存在倾斜,吸收峰值频率也几乎不发生变化。
(参考例9及10)
作为参考例9,除了框14的开口部13的大小(框尺寸)及作为穿孔板46的穿孔丙烯酸板的贯穿孔(第1贯穿孔)48的贯穿孔径以外,与参考例5相同地,制作了具备将材料设为丙烯酸,开口部13的大小为20mm的正方形、框厚度10mm、框宽度2mm的框结构的框14及将贯穿孔径设为2mm的具有贯穿孔48的穿孔板46的防音单元40b(亥姆霍兹共鸣型防音单元:参考图24及图25)。测定了单独的防音单元40b的声学特性。
并且,作为参考例10,还制作了将参考例9的贯穿孔48的2mm的贯穿孔径设为3mm的防音单元40b,相同地测定了声学特性。
(实施例51-54)
使上述贯穿孔径2mm的单元和贯穿孔径3mm的单元相对,并使穿孔板46的表面彼此的层间距离靠近而在声管内构成防音结构30,并测定了其声学特性。贯穿孔48的位置以贯穿孔48的中心一致的方式进行了调节。
将层间距离设为0.5mm、1mm、2mm及3mm(实施例51-54)。
在图47中示出所测定的吸收率。也包含参考例9及10在内,将实施例51~54及它们的测定结果示于表3中,并将它们的吸收峰值频率总结在表3中。
通过组合不同的共鸣单元(共鸣型防音单元),如图47中也表示,出现了2个吸收峰值。并且,如表3所示,认为高频侧的吸收峰值的频率不会因距离发生太多变化,与贯穿孔径3mm的单独共鸣单元的测定、即在高频侧具有共鸣吸收峰值的共鸣对应。
另一方面,这些实施例中,可知若缩小层间距离,则低频侧的共鸣吸收峰值向低频侧大幅偏移。当层间距离为0.5mm时,与贯穿孔径2mm的单独共鸣单元相比,向275Hz低频侧偏移。
如此,得知使不同的共鸣单元彼此的距离靠近的情况下,也通过改变层间距离而出现共鸣吸收峰值频率的偏移。
若总结不同的共鸣单元彼此的特征,可举出以下特征。
1.低频侧的吸收峰值依赖于层间距离,从而共鸣(共振)频率大幅偏移。另一方面,吸收量不会因层间距离发生太多变化。
2.高频侧的吸收峰值的共鸣(共振)频率不会因层间距离而偏移太多。另一方面,层间距离小时,吸收量也小,通过扩大层间距离,吸收量变大。
(参考例11)
作为参考例11,除了使用了纤维片来代替振动膜(膜42)以外,与参考例2相同地,制作了纤维片和与其对置的背面板的距离成为20mm的纤维片型防音单元(单个单元)。
即,制作了将材料设为丙烯酸,开口部的大小为16mm的正方形、框厚度20mm、框宽度2mm的框,在其单面,将1张厚度约40μm的纸巾(Daio Paper Corporation制“ELLEAIR奢华保湿”)使用双面胶(Nitto Denko Corporation制)固定在框的一部分,背面用丙烯酸板封闭。
(实施例55-58及比较例5)
制作2个参考例11的单元,以2个单元的纤维片彼此相对的方式进行了配置。作为2个单元的配置,设为其纤维片之间的距离分别调整为1mm(实施例55)、2mm(实施例56)、3mm(实施例57)、5mm(实施例58)、20mm(比较例5)的配置。
在图49中示出参考例11、实施例55~58及比较例5中所测定的吸收率。
并且,在表4中示出参考例11、实施例55~58及比较例5及其测定结果。
明确了2个纤维片型防音单元之间的距离越小,吸收峰值越向低频侧偏移。
(参考例12-13)
作为参考例12,除了框14的框厚度、穿孔板46的厚度及贯穿孔48的形状以外,与参考例5相同地,制作了亥姆霍兹共鸣型防音单元。
即,制作将材料设为丙烯酸,开口部的大小为16mm的正方形、框厚度20mm、框宽度2mm的框,在其单面,作为穿孔板46固定将板厚设为5mm,且在中央部形成有一边为5mm的正方形状的贯穿孔的穿孔丙烯酸板,背面用丙烯酸板封闭。
作为参考例13,除了将穿孔板的板厚变更为2mm以外,与参考例12相同地,制作了亥姆霍兹共鸣型防音单元。
(实施例59-63及比较例6)
将参考例12中制作的防音单元和参考例13中制作的防音单元以相对的方式进行了配置。作为2个单元的配置,设为其穿孔板之间的距离分别调整为1mm(实施例59)、2mm(实施例60)、3mm(实施例61)、5mm(实施例62)、10mm(实施例63)、20mm(比较例6)的配置。
在图50中示出参考例12~13中测定的吸收率,在图51中示出实施例59~63及比较例6中测定的吸收率。
并且,在表5中示出参考例12~13、实施例59~63及比较例6、以及其测定结果。
通过组合穿孔板的板厚不同的共鸣单元(共鸣型防音单元),如图51中也表示,出现了2个吸收峰值。并且,如表5所示,可知高频侧的吸收峰值的频率不会因单元之间的距离发生太多变化,另一方面,若减小单元之间的距离,则低频侧的共鸣吸收峰值向低频侧大幅偏移。
如此,得知使穿孔板的板厚不同的共鸣单元彼此的距离靠近的情况下,与实施例51~54同样地,也通过改变单元之间的距离而出现共鸣吸收峰值频率的偏移。
(参考例14-16)
制作了在图24及图25所示的参考例5的防音单元40b的穿孔板46的背后的封闭空间放入了玻璃棉的单元及未放入玻璃棉的单元。
即,分别准备了在穿孔板46和与该穿孔板46对置的背面板的距离为10mm的单元的封闭空间未放入流动阻抗率为20000(Pa·s/m2)的玻璃棉的单个单元(参考例14)、放入了厚度5mm的玻璃棉的单个单元(参考例15)及放入了厚度10mm的玻璃棉的单个单元(参考例16)。参考例15的单元成为在与贯穿孔分开的背面侧配置有玻璃棉的状态,参考例16的单元成为穿孔板46的背后的封闭空间被玻璃棉填充的状态。
(实施例64-81)
分别各制作2个参考例14~16的单个单元,并以相同结构的单元彼此相对的方式进行了配置。作为2个单元(二单元)的配置,设为单元间的距离分别调整为0.5mm(实施例64~66)、1mm(实施例67~69)、2mm(实施例70~72)、3mm(实施例73~75)、5mm(实施例76~78)、10mm(实施例79~81)的配置。
将对参考例14~16测定的吸收率示于图52中,将2个单元之间的距离调整为1mm的实施例67~69中所测定的吸收率示于图53中。
并且,在表4中示出参考例14~16、实施例64~81及其测定结果。
从图52可知,在穿孔板46的背后的封闭空间未放入玻璃棉的情况下吸收峰值最大。并且,可知用玻璃棉填充了穿孔板46的背后的封闭空间的情况(即,放入了厚度大的玻璃棉的情况)下,吸收的频带变宽。
对图52所示的单个单元在参考例14~16中测定的吸收率与图53所示的2个单元(二单元)之间的距离调整为1mm的实施例67~69中测定的吸收率进行比较,则可知无论在哪个二单元的情况下,吸收的峰值都向低频侧偏移。并且,可知无论在哪个二单元的情况下,吸收的频带的宽度与单个单元的吸收的频带的宽度几乎相同,反映出各单个单元的特征。
并且,从包含图53中未示出的实施例的测定结果的表6,也可知越缩小2个单元之间的距离,共鸣吸收峰值越向低频侧偏移。并且,图53中未示出的实施例的吸收的频带的宽度也反映出各单个单元的特征。
Figure GDA0001981335120000621
Figure GDA0001981335120000631
Figure GDA0001981335120000641
[表4]
Figure GDA0001981335120000651
[表5]
Figure GDA0001981335120000652
[表6]
Figure GDA0001981335120000653
从以上实施例的结果可知,本发明的防音结构为相对于防音单元(cell)(防音单元(unit))单个单元的情况靠近配置2个以上的防音单元(防音单元)的结构,因此能够将吸收峰值频率低频化,并且,通过改变防音单元之间的层间距离,能够调整吸收峰值频率,从而能够对噪音源进行最佳的防音。
并且,对本发明的防音系统进行了确认。
制作了图35所示的防音系统70,该防音系统70中,对于噪音源,通过调整防音单元的防音部件的层间距离而自动调整吸收频率,从而在适当的频率下产生吸收。
如图35所示,设为扩音器72、PC74、设置于自动台76上的本发明的设备(图1所示的防音结构10)的结构。作为防音结构,设为实施例1中所使用的样品。首先,将膜靠近防音结构10安装于自动台76,以使能够通过自动台76调整膜间距离。利用自动台76调整距离的结果,确认到再现实施例1~4的各结果。
而且,对防音系统70设置反馈机构,从而无需事先制作吸收频率-膜间距离的对应表,也能够构建自动消音系统。由此,假设在设备特性发生了变化的情况下等,也能够使自动消音机构发挥功能。
接着,对防音单元的防音部件的层间距离进行了确认。
通过所使用了COMSOL的有限元法,对与实施例1相同地在16mm的框尺寸上固定125μm的PET膜而成的系统进行了计算。计算了单独单元及2个单元中在0.2mm~1.0mm为止以0.2mm的间隔改变了层间距离且在2mm~20mm为止以1mm的间隔改变了层间距离的系统。计算各自的吸收光谱,并求出了吸收峰值频率。层间距离为20mm的情况下,与单独单元的吸收峰值频率相比没有变化。因此,层间距离小于20mm为较佳。
分别求出了从单独单元的情况下的吸收峰值频率减去与各距离有关的吸收峰值频率而得的频率,即从单独单元的吸收峰值频率的频移量。
以同样的方式,在将框14的尺寸改变为24mm、32mm的情况下进行计算,求出了频移量。
以上,在图48中示出3个级别的频移量。可知由于框14的尺寸不同,因此各自的共振频率不同,但频移量在每个级别中表现为几乎相同。
根据这些数据可知,吸音部件彼此的平均距离为15mm以下时偏移10Hz以上,距离为12mm以下时偏移20Hz以上,距离为9mm以下的时偏移30Hz以上。
例如,使用了振动膜的吸音结构的吸收峰值宽度较窄,例如,在参考例1中,若变化±30Hz左右,则吸收率从峰值变化25%左右。而且,具有越加强共振来提高峰值则半值宽度越变窄的倾向。因此,即使是如上述那样的几10Hz左右的频移量,也能够充分进行改变吸收率的调整。
因此,2个吸音结构之间的吸音部件彼此的平均距离小于20mm,优选为15mm以下,更优选为12mm以下,进一步优选为9mm以下。为了低频化,越靠近则低频偏移量越变大。但是,若吸收结构彼此完全接触,则声音不会到达吸收结构,因此必须分开。而且,可知若考虑控制实际距离的难度、以及声音必须通过吸收结构之间的狭缝上的区域,从而若狭缝宽度过窄,则由于壁面上产生的摩擦,该狭缝本身的声音透射率变小,则优选远离框尺寸的1000分之1左右以上的距离。即,可知20mm的框尺寸的结构中,优选远离20μm左右以上。
根据以上内容,本发明的防音结构的效果明确。
以上,举出关于本发明的防音结构的各种实施方式及实施例而进行了详细说明,但本发明并不限定于这些实施方式及实施例,在不脱离本发明的主旨的范围内,当然可以进行各种改良或变更。
上述的各种防音结构的防音单元的例子中,框和吸音部件分别独立制造,且吸音部件安装于框的开口部,但本发明并不限定于此,框和吸音部件也可以是具有成为一体的结构的部件。
即,在构成本发明的防音结构的防音单元(unit)的防音单元(cell),例如作为振动膜型防音单元的图21所示的防音单元40中,具有开口部13的框14和安装于框14的开口部13且作为吸音部件16而发挥功能的膜42由相同的材质构成,且可以一体形成。而且,除了框14和膜42以外,与膜42对置的安装于框14的开口部13的背面板18也由相同的材质构成,且可以一体形成。
并且,在作为亥姆霍兹防音单元的图22及图23所示的防音单元40a中,具有开口部13的框14和安装于框14的开口部13且作为吸音部件16而发挥功能且具备贯穿孔(第1贯穿孔)48的穿孔板46或穿孔膜由相同的材质构成,且可以一体形成。而且,除了框14和穿孔板46或穿孔膜以外,与穿孔板46或穿孔膜对置的安装于框14的开口部13的背面板18也由相同的材质构成,且可以一体形成。
如以上内容,具有框和吸音部件(振动膜、穿孔板或穿孔膜)或者框、吸音部件(振动膜、穿孔板或穿孔膜)和背面板成为一体的结构的本发明的防音单元能够通过压缩成型、注射成型、压印、切削加工及使用了三维形状形成(3D)打印机的加工方法等简单的工序进行制作。
如此,对于作为本发明的防音结构的防音单元(unit)而使用的防音单元(cell),将框和吸音部件(振动膜、穿孔板或穿孔膜),而且除了这些以外还将背面板以相同的材料一体形成,由此对环境变化或经时的耐性得到提高,能够得到稳定的防音性,除此以外,还能够避免对框均匀粘接及粘贴吸音部件(振动膜、穿孔板或穿孔膜),而且均匀粘接及粘贴背面板等制造上的问题。
符号说明
10、10a、10b、10c、10e、10f、10g、10h、11、11a、11b、30、30a、30b、30c、30d、30e、30f、30g、60-防音结构,12、12a、12b、12c、12d、12e、12f、12g、12h-防音单元,13、13a、13b、13c1、13c2、13d1、13d2-开口部,14、14a、14b、14c、14d-框,16、16a、16b、16c、16d-吸音部件,18、18a、18b、18c、18d-背面板,19a、19b-对置面,20、20a、20b-狭缝,21、21a、21b-镜像面,22、23-板,24、24a-防音单元组,26-壁,28、28a-防音壁,32-管状部件(声管),32a-内壁面,33-孔部,40、40a、40b、40c-防音单元,42-膜,44、48-贯穿孔(第1贯穿孔),46-穿孔板,50-微穿孔板,52-贯穿孔(微贯穿孔、第2贯穿孔),54-铝基材,56-氢氧化铝被膜,62-载置台,64-移动式螺母,66-驱动螺杆,68-螺丝移动机构,70、70a-防音系统,72、72a、72b-扩音器(MIC),74-个人计算机(PC),76-自动台,78-噪音源。

Claims (23)

1.一种防音结构,具有2个以上的防音单元,其特征在于,
各防音单元具有:
框,具有开口部;及
吸音部件,安装在该框的所述开口部,
相邻的2个防音单元以使各个所述吸音部件的至少一部分彼此对置的方式配置,
至少一部分对置的所述吸音部件相互间隔开,
至少一部分对置的所述吸音部件彼此的平均距离小于20mm。
2.根据权利要求1所述的防音结构,其中,
所述吸音部件为相对于声音振动的膜,
所述膜覆盖所述框的所述开口部,且固定于所述框。
3.根据权利要求1所述的防音结构,其特征在于,
所述吸音部件为通气片结构。
4.根据权利要求3所述的防音结构,其中,
所述吸音部件为设置有至少一个以上的第1贯穿孔的板或膜,
所述第1贯穿孔为口径大于0.25mm的贯穿孔,
所述板或所述膜覆盖所述框的所述开口部,并且固定于所述框。
5.根据权利要求3所述的防音结构,其中,
所述吸音部件为具备多个口径0.1μm~250μm的微细的第2贯穿孔的板状部件。
6.根据权利要求3所述的防音结构,其特征在于,
所述吸音部件为纤维片。
7.根据权利要求1或2所述的防音结构,其中,
所述2个以上的防音单元内的至少一个防音单元中,具有所述吸音部件的面以外的面是封闭的。
8.根据权利要求1或2所述的防音结构,其中,
所述2个以上的防音单元内的至少一个防音单元中,与具有所述吸音部件的面相对的面的至少一部分是开放的。
9.根据权利要求1或2所述的防音结构,其中,
所述2个以上的防音单元内的至少一个防音单元在彼此相对的2个面具有所述吸音部件。
10.根据权利要求1或2所述的防音结构,其中,
所述2个以上的防音单元内的至少一个防音单元中,所述相邻的2个防音单元的所述吸音部件相对的面的侧面的至少一部分被堵塞。
11.根据权利要求1或2所述的防音结构,其特征在于,
所述2个以上的防音单元内的至少一个防音单元中,在所述框的内部包含多孔质吸音体或纤维状吸音体。
12.根据权利要求1或2所述的防音结构,其中,
所述2个以上的防音单元内的至少一个防音单元配置于结构物的壁上。
13.根据权利要求1或2所述的防音结构,其中,
将所述相邻的2个防音单元设为1组防音单元,组合多组防音单元来发挥防音壁的功能。
14.根据权利要求1或2所述的防音结构,其中,
所述2个以上的防音单元配置在筒状部件内,
所述筒状部件的内侧的孔部的一部分被开口。
15.根据权利要求14所述的防音结构,其中,
所述2个以上的防音单元内的至少一个防音单元配置在所述筒状部件的内侧的壁。
16.根据权利要求1或2所述的防音结构,其中,
所述2个以上的防音单元被周期性地排列。
17.根据权利要求1或2所述的防音结构,其中,
将包含所述相邻的2个防音单元的所述2个以上的防音单元设为单位单元,并配置有多个所述单位单元。
18.根据权利要求1或2所述的防音结构,
所述防音结构还具有移动机构,所述移动机构使所述相邻的2个防音单元中的一个所述吸音部件相对于另一个所述吸音部件相对移动,
该移动机构改变所述相邻的2个防音单元的所述吸音部件彼此的距离。
19.根据权利要求18所述的防音结构,其中,
所述移动机构为具备导轨及载置所述相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元并在所述导轨上行驶的车轮的导轨行驶机构。
20.根据权利要求18所述的防音结构,其中,
所述移动机构为具备滚珠丝杠及安装有所述相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元且与所述滚珠丝杠螺合的螺母的螺丝移动机构、或安装有所述相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元的齿条及与该齿条啮合的齿轮齿条机构。
21.一种防音系统,其特征在于,具有:权利要求1或2所述的防音结构;测量部,测量所述防音结构的周围环境的噪音;及分析部,分析在测量部中所测量的噪音的频率,
根据所述分析部的分析结果来改变所述相邻的2个防音单元的所述吸音部件彼此的距离。
22.根据权利要求21所述的防音系统,其中,
所述防音机构为权利要求18或19所述的防音结构,
所述移动机构为还具备驱动源及控制该驱动源的驱动的控制部的自动移动机构,
所述分析部根据所述分析结果来确定所述相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元的移动量,
所述控制部根据所确定的所述移动量来控制所述驱动源的驱动,使所述相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元自动移动,从而改变所述相邻的2个防音单元的所述吸音部件彼此的距离。
23.根据权利要求22所述的防音系统,其中,
具备多个所述测量部,
所述分析部分别分析在所述多个测量部中分别测量的噪音的所述频率,并根据分析结果,确定所述相邻的2个防音单元中的至少一个防音单元的移动量。
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