JP2005018042A - 多孔質防音構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】低周波数の音に対して比較的広い周波数帯域で高い防音効果を発揮できるようにする。
【解決手段】外側部材１および内側部材２が空気層３を介して対向配置される。内側部材２は複数の貫通穴２ａを有し、貫通穴２ａ部の厚さｔ、貫通穴２ａの直径φおよび開口率が３０Ｈｚ以下の音に対して貫通穴２ａを通過する空気に粘性減衰作用を発生させるよう設定される。貫通穴２ａの直径φは３ｍｍより大きく８０ｍｍ以下であるのが好ましい。貫通穴の開口率は５％以下が好ましく、より好ましくは３％以下、さらに好ましくは０．５％以下である。貫通穴２ａ部の厚さｔは５ｍｍ以上が好ましい。内側部材２は様々な形状であってもよいし、２以上設けてもよく、さらに様々な形状のものを組み合わせてもよい。内側部材２の貫通穴２ａが形成された範囲の長さが防音対象となる音の波長の１／２以下であるのが好ましく、空気層３の厚さは防音対象となる音の波長の１／２以下又は半波長の整数倍であるのが好ましい。この長さは連結部材を設けて空気層３を仕切ることによっても設定できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、騒音発生源からの音を低減する多孔質防音構造体に関し、特に３０Ｈｚ以下の低周波数の音に対応可能な多孔質防音構造体に関する。

近年、穴の形成されていない板材と多数の貫通穴が板面全体に形成された板材とをそれぞれ音源に対して外側および内側に空気層を介して対向配置させることにより、ヘルムホルツ共鳴原理を利用して防音する多孔質防音構造体が様々な分野で用いられてきている。ヘルムホルツ共鳴原理を用いる場合、例えば一般式“ｆ＝（ｃ／２π）×√｛β／（ｔ+１．６φ）ｄ｝”（ｆ：共鳴周波数、ｃ：音速、β：貫通穴の開口率、ｔ：内側板の板厚、φ：貫通穴の直径、ｄ：空気層厚）に基づいて、特定の共鳴周波数の騒音を効率良く低減するようにすることができる（特許文献１参照）。

しかし、ヘルムホルツ共鳴原理を用いる場合、特定の共鳴周波数の音のみに対しては防音効果が発揮されるが、共鳴周波数以外の周波数を有する音に対しては防音効果が極めて低くなる。つまり、複数の周波数成分を有する騒音には対応できない。そこで、幅広い周波帯域において防音効果を発揮させるという目的で、グラスウールなどを外側板と内側板との間に配置することがある。

特開平６−２９８０１４号公報（第２頁、図４）

しかしながら、グラスウールを用いた場合、低周波数領域（ここでは０〜３０Ｈｚ、特に０〜２０Ｈｚ）における吸音率が比較的低く、低周波数の音に対する防音効果が期待できない。また、この場合は材料費が余分にかかると共に、材料が多量に必要となるので産業廃棄物処理の点でも不利である。

そこで、本発明の目的は、低周波数の音に対して比較的広い周波数帯域で高い防音効果を発揮できる多孔質防音構造体を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の多孔質防音構造体は、対向配置された外側部材と内側部材とを備えており、前記内側部材が複数の貫通穴を有すると共に、前記貫通穴部の厚さ、前記貫通穴の直径、および前記貫通穴の開口率が、３０Ｈｚ以下の前記音に対し、前記貫通穴を通過する空気に粘性減衰作用を発生させるように設定されていることを特徴とする。

本発明によると、貫通穴部の厚さ、貫通穴の直径、および前記貫通穴の開口率が、３０Ｈｚ以下の音に対し、貫通穴を通過する空気に粘性減衰作用を発生させるように設計されている。貫通穴を通過する空気に粘性減衰作用が発生すると、空気振動が熱エネルギーへと変換され、空気の振動に減衰性が生じる結果、３０Ｈｚ以下の低周波数の音に対して比較的広い周波数帯域で高い防音効果を発揮できるようになる。したがって、共鳴周波数以外の周波数成分を有する騒音にも対応できる。ここで、貫通穴の開口率とは、内側部材に複数穿孔された貫通穴のトータルの開口面積と、内側部材の面積との比率を言う。

本発明においては、前記貫通穴部の厚さが５ｍｍ以上であることが好ましい。

これによると、貫通穴部の厚さが厚いと貫通穴での粘性減衰作用が発生する長さが長くなることになり、減衰を大きくできる。逆に貫通穴部の厚さが薄い場合は内側部材自体が振動し、貫通穴を通過する空気が内側部材と相対速度を持たないことになるため、防音効果が低くなる。これらのことを考慮すると、貫通穴部の厚さは上記のように５ｍｍ以上であるのが好ましく、これによってより高い防音効果を得ることができる。

本発明においては、前記貫通穴の直径が３ｍｍより大きいことが好ましい。

これによると、一般に貫通穴の直径を部材の厚さより小さくすることは技術的に困難であるため、特に内側部材の貫通穴部の厚さを上述したように厚さ５ｍｍ以上とする場合には貫通穴の直径を３ｍｍより大きくすることで、貫通穴の作製を容易にできる。

本発明においては、前記貫通穴の直径が８０ｍｍ以下であることが好ましい。

これによると、貫通穴部の厚さおよび貫通穴の開口率が同じ場合、貫通穴の直径が小さい方が穴の数を多くできるため、粘性減衰作用が発生する面積を増加させることができる。そして粘性減衰作用が発生する面積が増加することで、より高い防音効果を発揮することができる。

本発明においては、内側部材の貫通穴の開口率が５％以下であることが好ましく、より好ましくは３％以下、さらに好ましくは０．５％以下である。

これによると、貫通穴の開口率が小さい方が高い防音効果を得ることができるという実験結果によるものである。さらに、貫通穴の開口面積が減ることで内側部材の作製時間を短縮することができ、製造コストの低下も可能である。

本発明においては、内側部材がその面内に異なる形状を有することが好ましい。

ここにおいて「形状」とは、貫通穴部の厚さ、貫通穴の直径、貫通穴の開口率、内側部材の平面形状など、吸音特性を異ならしめる要素を含む。これによると、面内において内側部材の形状が異なり、各形状の部分における吸音特性が異なることで、複数の共鳴周波数において高い吸音率を得ることができ、より幅広い周波数帯域において高い防音効果を発揮することができる。

本発明においては、内側部材が空気層を介して２以上設けられていることが好ましい。

これによると、内側部材の数に応じた共鳴周波数が現れるので、ある１つの共鳴周波数だけではなく複数の共鳴周波数において高い吸音率を得ることができる。したがって、より幅広い周波数帯域において高い防音効果を発揮することができる。

本発明においては、内側部材により形成される空気層の厚さが防音対象となる音の波長の１／２以下であることが好ましい。

本発明においては、内側部材の貫通穴が形成された範囲の長さが防音対象となる音の波長の１／２以下であることが好ましい。

本発明においては、内側部材が面内に湾曲部を有し、湾曲部の内側部在の延在方向における対向距離が防音対象となる音の波長の１／２以下であることが好ましい。

これによると、内側部材から入射された音波が当該多孔質防音構造体内で平面波となることにより、防音対象となる音を特に効果的に吸音することが可能になる。

本発明においては、内側部材により形成される空気層の厚さが防音対象となる音の半波長の整数倍であることが好ましい。

本発明においては、内側部材が面内に湾曲部を有し、湾曲部の内側部在の延在方向における対向距離が防音対象となる音の半波長の整数倍であることが好ましい。

これによると、多孔質防音構造体内に音響共鳴モードが形成されることで、空気の粒子速度が大きくなり、貫通穴を通過する空気に対する粘性減衰作用が大きくなって高い吸音効果が得られる。つまり、内側部材から入射された音波が当該多孔質防音構造体内の部材間で共鳴することにより、防音対象となる音が特に効果的に吸音される。

本発明においては、外側部材と内側部材との間を連結する２以上の連結部材を備えてよい。

これによると、連結部材によって外側および内側部材の間の空気層が音の伝播方向と略平行に仕切られることになる。そして連結部材を用いることにより、外側および内側部材を補強しつつ、取り扱いの簡便なパネル状に形成することができる。

そしてこれら隣接する連結部材間の長さを防音対象となる音の波長の１／２以下とすることにより、音波を多孔質防音構造体内で平面波とすることができ、防音対象となる音を特に効果的に吸音することが可能になる。

さらにまた、連結部材間の長さを防音対象となる音の半波長の整数倍とすることにより、内側部材から入射された音波を多孔質防音構造体内の部材間で共鳴させることができ、防音対象となる音が特に効果的に吸音される。

本発明においては、外側部材又は内側部材の面に対して連結部材が複数の方向に沿って配置されており、複数の方向における連結部材間の長さに異なるものが存在することが好ましい。

これによると、ある特定の周波数の音ではなく、複数の周波数の音に対して、多孔質防音構造体内で共鳴を発生させることができる。したがって、より幅広い周波数帯域において高い防音効果を発揮することができ、異なる周波数を含んだ複数の騒音にも効果的である。

本発明においては、前記貫通穴は管状部材を含んで形成されることが好ましい。

これによると、貫通穴を通過する空気の移動距離が、貫通穴部の厚さの一部又は全部を構成する管状部材を含んで形成される。そのため、内側部材本体の厚さを貫通穴部の厚さよりも薄くすることが可能なため、粘性減衰作用による防音効果を損なうことなく、内側部材本体の厚みを薄くすることによる重量の軽量化を図ることができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の一実施の形態の多孔質防音構造体における外側部材と内側部材とが対向配置された状態を示す横断面図である。図１に示すように、本実施の形態の多孔質防音構造体１０は、空気層３を介して略平行に対向配置された外側部材１と内側部材２とから構成されている。

外側部材１および内側部材２は共に、鉄やアルミニウムなどの金属、樹脂、コンクリートなど、その他様々な材料からなってよい。なお、リサイクル時の分別処理が不要になるように、これら外側部材１および内側部材２が同一材料からなるのが望ましい。

防音対象となる音源側に配置された内側部材２は、直径φの略円形の貫通穴２ａを多数有している。内側部材２の貫通穴２ａ部の厚さｔ、貫通穴２ａの直径φ、および貫通穴２ａの開口率は、３０Ｈｚ以下の音に対し、貫通穴２ａを通過する空気に粘性減衰作用を発生させるように設定されている。貫通穴２ａを通過する空気に粘性減衰作用が発生すると、空気振動が熱エネルギーへと変換され、空気の振動に減衰性が生じる結果、３０Ｈｚ以下の低周波数の音に対して比較的広い周波数帯域で高い防音効果を発揮できるようになる。したがって、共鳴周波数以外の周波数成分を有する騒音にも対応できる。

なお、この設定を吸音率が０．３となる周波数帯域幅が共鳴周波数に対して１０％以上になるという条件にするのが好ましく、これによってより高い吸音率が得られる。

貫通穴２ａ部の厚さｔは、５ｍｍ以上であることが好ましい。これは、貫通穴２ａ部の厚さｔが大きいと貫通穴２ａでの粘性減衰作用が発生する長さが長くなることになり、減衰が大きくなるということからである。逆に貫通穴２ａ部の厚さｔが小さい場合は内側部材２自体が振動し、貫通穴２ａを通過する空気が内側部材２と相対速度を持たないことになるため、防音効果が低くなる。これらのことを考慮すると、貫通穴２ａ部の厚さは上記のように５ｍｍ以上であるのが好ましく、これによってより高い防音効果を得ることができる。

図７に、本実施の形態に係る多孔質防音構造体１０の吸音特性を貫通穴２ａ部の厚さｔについて調べた結果が示されている。図７から、貫通穴２ａ部の厚さｔが大きい方が吸音率が高くなることがわかる。しかし貫通穴２ａ部の厚さｔが比較的小さい場合（例えば５〜１０ｍｍ程度の場合）でも、貫通穴２ａの開口率や貫通穴２ａの直径φを適切に設定することで、十分な吸音率を実現することができる。

貫通穴２ａの開口率は５％以下であるのが好ましく、より好ましくは３％以下、さらに好ましくは０．５％以下である。これは、貫通穴２ａの開口率が小さい方が高い防音効果を得ることができるという実験結果（図８（ａ）参照）によるものである。図８（ａ）から、貫通穴２ａの開口率が小さい方が吸音率が高くなることがわかる。そして貫通穴２ａの開口率が５％、３％、および０．５％のポイントを境に吸音率が急激に上昇するのがわかる。またさらに、貫通穴２ａの開口率を小さくすると貫通穴２ａの開口面積が減るため内側部材２の作製時間を短縮することができ、製造コストの低下も可能である。

内側部材２の貫通穴２ａの直径φは３ｍｍより大きいことが好ましい。これは、一般に貫通穴２ａの直径φを部材の厚さより小さくするのは技術的に困難で、特に貫通穴２ａ部の厚さｔを上述したように５ｍｍ以上とする場合には貫通穴２ａの直径φを３ｍｍより大きくする必要があるからである。

また、内側部材２の貫通穴２ａの直径φは８０ｍｍ以下であることが好ましい。これは、貫通穴２ａ部の厚さｔおよび貫通穴２ａの開口率が同じ場合、貫通穴２ａの直径が小さい方が穴の数が多くなり、粘性減衰作用が発生する面積が増加することになるということからである。そして粘性減衰作用が発生する面積が増加することで、より高い防音効果を発揮することができる。

図８（ｂ）に、本実施の形態に係る多孔質防音構造体１０の吸音特性を内側部材２の貫通穴２ａの直径φについて調べた結果が示されている。図８（ｂ）から、貫通穴２ａの直径φが小さい方が吸音率が高くなることがわかる。そして直径φが８０ｍｍのポイントを境にそれ以下の範囲での吸音率が急激に上昇するのがわかる。

また、内側部材２により形成される空気層３の厚さや、内側部材２の貫通穴２ａが形成された範囲の長さは、防音対象となる音の波長の１／２以下であることが好ましい。こうすると、内側部材２から入射された音波が多孔質防音構造体１０内で平面波となることにより、防音対象となる音を特に効果的に吸音することが可能になる。

さらにまた、内側部材２により形成される空気層３の厚さは防音対象となる音の半波長の整数倍であることが好ましい。多孔質防音構造体１０内に音響共鳴モードが形成されることで、空気の粒子速度が大きくなり、貫通穴を通過する空気に対する粘性減衰作用が大きくなって高い吸音効果が得られる。つまり、内側部材２から入射された音波が多孔質防音構造体１０内の部材間で共鳴することにより、防音対象となる音が特に効果的に吸音される。

多孔質防音構造体１０は、図２（ａ）に示すように、外側部材１と内側部材２との間を連結する連結部材４ａ，４ｂによりパネル状に形成されてよい。このように連結部材４ａ，４ｂを用いると、外側部材１および内側部材２の間の空気層３が音の伝播方向（図中矢印で示す方向）と略平行に仕切られることになる。そして連結部材４ａ，４ｂを用いることにより、外側部材１および内側部材２を補強しつつ取り扱いが簡便なパネル状に形成することができる。

ここで特に効果的な吸音を実現したい場合には、隣接する連結部材４ａ，４ｂ間の長さｌが防音対象となる音の波長の１／２以下又は半波長の整数倍になるようにすればよい。長さｌが波長の１／２以下の場合、上述と同様に、音波が多孔質防音構造体１０内で平面波となることにより、防音対象となる音を特に効果的に吸音することが可能になる。また、長さｌが半波長の整数倍の場合、上述と同様に、内側部材２から入射された音波が多孔質防音構造体１０内の部材間で共鳴することにより、防音対象となる音が特に効果的に吸音される。

また、連結部材４ａ，４ｂは外側部材１および内側部材２の最縁部にのみ設けられるものではなく、図２（ｂ）に示すように、中央部にも設けてよい。このように１つの内側部材２の面内にも連結部材５を設ける（１つに限定されず、２以上設けてよい）ことで、外側部材１および内側部材２の間の空気層３が音の伝播方向と略平行に仕切られることになる。ここで上述のように特に効果的な吸音を実現したい場合には、隣接する連結部材４ａ，５，４ｂ間の長さｌ_１，ｌ_２が防音対象となる音の波長の１／２以下又は半波長の整数倍になるようにすればよい。

このことは、図２（ｂ）の奥行方向ｌ_３に関しても同様であり、この長さｌ_３を防音対象となる音の波長の１／２以下又は半波長の整数倍とすることで、上述と同様に防音対象となる音を特に効果的に吸音することができる。したがって、連結部材を外側部材１又は内側部材２の面に対して複数の方向（例えば図２（ｂ）におけるｌ_１，ｌ_２の方向およびｌ_３の方向）に沿って配置し、さらにその複数の方向における連結部材間の長さ（例えば図２（ｂ）における長さｌ_１，ｌ_２，ｌ_３）を同一とせずに異ならせることで、ある特定の周波数の音ではなく、複数の周波数の音に対して、多孔質防音構造体１０内で共鳴を発生させることができる。したがって、より幅広い周波数帯域において高い防音効果を発揮することができ、異なる周波数を含んだ複数の騒音にも効果的である。

また、連結部材４ａ，５，４ｂを用いることでパネル状に形成された多孔質防音構造体１０を複数連結させることで、図４（ａ）に示すような防音壁４０や図４（ｂ）に示すような防音ハウス５０を形成できる。多孔質防音構造体１０をパネル状にして防音ハウス５０の壁材として適用する場合は、設置撤去にかかるコストを抑えることが可能となり、さらにパネルを取り外して再度利用することができるのでリサイクル性にも優れたものとなる。

なお、本発明の多孔質防音構造体１０は、連結部材４ａ，４ｂ，５を備えてパネル状に形成されることに限定されるものではない。例えば上述の防音ハウス５０において、連結部材を用いることなく外側部材１に該当する通常の壁材に内側部材２を離隔配置させることで多孔質防音構造体１０を構成してもよい。

また、図１および図２（ａ）では内側部材２が１つであるが、図２（ｃ）に示すように３つの内側部材２ｘ，２ｙ，２ｚとするなど、内側部材２を任意の数設けてよい。このように内側部材２を任意の数設けることで、外側部材１および内側部材２の間の空気層３の数も内側部材２の数に対応するよう変更される。つまり、図２（ａ）の場合は空気層３の数が１つ、図２（ｃ）の場合は空気層３の数が３つになる。

図３は、本実施の形態に係る多孔質防音構造体１０において、内側部材２が１層、２層、および３層の場合の低周波数音域での吸音率を示すグラフである。このグラフと図９（ａ）に示す従来技術におけるヘルムホルツ共鳴原理を用いた場合におけるグラフとを比較すると、内側部材２が１層、２層、３層のいずれの場合においても、ヘルムホルツ共鳴原理を用いた場合と比べて高い吸音率が得られる周波数帯域を広くとれることがわかる。また、図９（ｂ）に示す従来技術におけるグラスウールを用いた場合におけるグラフと比較すると、図３のいずれの場合も５Ｈｚ近傍の周波数帯域において吸音率が高いことがわかる。特に、内側部材２が２層および３層の場合は、従来のグラスウールを用いた場合と比較して、５〜３０Ｈｚ、特に５〜２０Ｈｚの周波数帯域で全体として高い吸音率が得られるのがわかる。

さらに、図３中の内側部材２が１層、２層、および３層の場合をそれぞれ比較すると、内側部材２の数に応じた共鳴周波数が現れているのがわかる。したがって、１層よりも２層、２層よりも３層というように、内側部材２の数が増加するにつれて、より多くの共鳴周波数において高い吸音率を得ることができ、より幅広い周波数帯域において高い防音効果を発揮することができるといえる。このような吸音特性は、従来のヘルムホルツ共鳴原理を用いた場合やグラスウールを用いた場合では実現不可能な、高い性能である。

内側部材２や連結部材の構成は、上述したものに限定されない。例えば、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）および図６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような様々な構成が考えられる。図５（ａ）は３つ内側部材２ｘ，２ｙ，２ｚをそれぞれ湾曲部材とした場合、図５（ｂ）は内側部材２ｘ，２ｙをそれぞれ平面部材と湾曲部材とした場合、図５（ｃ）は連結部材５に多孔質のものを用いた場合、図６（ａ）は連結部材５ａ，５ｂを傾斜させた場合、図６（ｂ）は内側部材２ｙを湾曲させた場合、図６（ｃ）は貫通穴２ａの直径φの異なる部材２ｐ，２ｑを内側部材として同一平面内に設けた場合、をそれぞれ示す。また、内側部材や連結部材は、図５（ａ）〜（ｃ）および図６（ａ）〜（ｃ）に示されないその他様々な形状であってよく、そしてさらにそれらを適宜組み合わせてよい。

多孔質防音構造体１０における吸音特性、例えば図３に示したような周波数に対する吸音率の大きさ（吸音率のピーク時の周波数など）は、貫通穴２ａ部の厚さｔ、貫通穴２ａの直径φや形状、貫通穴２ａの開口率、内側部材２の平面形状（湾曲部を有するかなど）、内側部材２や連結部材の配置により形成される空気層３の厚さ、などによって異なる。したがって、これら要素が様々に設定された内側部材２や連結部材を適宜組み合わせることで、複数の周波数に対して防音効果が期待できる。つまり、幅広い周波数帯域で高い防音効果を発揮できる多孔質防音構造体を形成することができる。

異なる形状の組み合わせとしては、内側部材２が延在する平面内においてでもよいし（図６（ｃ）参照）、音の伝播方向において（図５（ｂ）参照）でもよい。

なお、図５（ａ），（ｂ）に示されるように内側部材２として湾曲部材を用いる場合、湾曲部２０（図５（ｂ）参照）の内側部材２ｙの延在方向における対向距離ｌ_２０を防音対象となる音の波長の１／２以下又は半波長の整数倍とすると、上述と同様に、防音対象となる音を特に効果的に吸音することが可能である。

また、図１０（ａ）〜（ｄ）に示すように、内側部材２の貫通穴２ａは管状部材６ａ〜６ｄを含んで形成されても良い。図１０（ａ）は内側部材２の本体に管状部材６ａ〜６ｄを嵌挿させて貫通穴２ａを形成した場合であり、図１０（ｂ）は内側部材２の本体の空気層３側に管状部材６ａ〜６ｄを取り付けて貫通穴２ａを形成した場合であり、図１０（ｃ）は内側部材２の本体の空気層３とは反対側に管状部材６ａ〜６ｄを取り付けて貫通穴２ａを形成した場合であり、図１０（ｄ）は内側部材２の本体の空気層３側及び空気層３とは反対側に管状部材６ａ〜６ｄを取り付けて貫通穴２ａを形成した場合である。図１０（ａ）の場合には、管状部材６ａ〜６ｄの厚さが貫通穴２ａ部の厚さｔとなるように調整されている。また、図１０（ｂ）〜（ｄ）の場合には、内側部材２と管状部材６ａ〜６ｄとの総厚が貫通穴２ａ部の厚さｔとなるように調整されている。つまり、貫通穴２ａを通過する空気の移動距離が貫通穴２ａ部の厚さｔにおいて確保されていれば、内側部材２本体の厚さを貫通穴２ａ部の厚さｔよりも薄くすることが可能なため、上述の粘性減衰作用による防音効果を損なうことなく、内側部材２本体の厚みを薄くすることによる重量の軽量化を図ることができる。また、図１０（ａ）の場合には、管状部材６ａ〜６ｄの穴径が貫通穴２ａの直径φであるが、図１０（ｂ）〜（ｄ）の場合において、穴径φ２の管状部材６ｂが直径φ４の貫通穴に取り付けられていたり、穴径φ３の管状部材６ｃが直径φ５の貫通穴に取り付けられていたりしても良く、この場合の内側部材２の開口率は、内側部材２の開口面積及び管状部材６ｂ，６ｃの開口面積を考慮した平均値となる。尚、内側部材２本体の厚さは、内側部材２自体が振動して貫通穴２ａを通過する空気との間に相対速度を持たなくなることで防音効果が低下してしまうことのないように、ある程度の厚みを有することが必要であることはいうまでもない。また、管状部材６ａ〜６ｄの存在は空気層３に影響を与えるものではない。

本実施の形態に係る多孔質防音構造体は、防音対策として様々に適用可能である。例えばモータ、ギヤ、エンジン、振動フィーダなどの騒音源や超低周波数の騒音源に対する防音パネル、ホールや居室などにおける防音壁、防音ハウス、消音器などに適用可能である。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更が可能なものである。

例えば、貫通穴２ａは略円形であるのに限定されず、楕円径や矩形、多角形、スリット状など様々な形状であってよい。特に、貫通穴２ａにテーパ加工を施すのが好ましく、この場合は風切り音を低減することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によると、３０Ｈｚ以下の低周波数の音に対して比較的広い周波数帯域で高い防音効果を発揮できるようになる。

また、貫通穴部の厚さを所定値以上とすることで、より高い防音効果を得ることができる。

また、貫通穴の直径を３ｍｍより大きくすることで、貫通穴部の厚さを５ｍｍ以上とする場合に貫通穴は適切な大きさとなる。

また、貫通穴の直径を８０ｍｍ以下とすると、貫通穴の直径が小さい方が穴の数が多くなり、粘性減衰作用が発生する面積が増加するため、より高い防音効果を発揮することができる。

また、貫通穴の開口率を所定値以下とすることで、より高い防音効果を得ることができる。

また、内側部材がその面内に異なる形状を有したり、内側部材が空気層を介して２以上設けられたりすると、ある１つの共鳴周波数だけではなく複数の共鳴周波数において高い吸音率を得ることができるため、より幅広い周波数帯域において高い防音効果を発揮することができる。

また、内側部材により形成される空気層の厚さを防音対象となる音の波長の１／２以下とし、内側部材の前記貫通穴が形成された範囲の長さを防音対象となる音の波長の１／２以下とし、湾曲部の内側部材の延在方向における対向距離を防音対象となる音の波長の１／２以下とし、更に、２以上の連結部材間の長さを防音対象となる音の波長の１／２以下とすることで、内側部材から入射された音波が多孔質防音構造体内で平面波となり、防音対象となる音を特に効果的に吸音することが可能になる。

また、内側部材により形成される空気層の厚さを防音対象となる音の半波長の整数倍とし、湾曲部の内側部材の延在方向における対向距離を防音対象となる音の半波長の整数倍とし、更に、２以上の連結部材間の長さを防音対象となる音の半波長の整数倍とすることで、内側部材から入射された音波が多孔質防音構造体内の部材間で共鳴し、防音対象となる音が特に効果的に吸音される。

また、連結部材によって外側および内側部材の間の空気層が音の伝播方向と略平行に仕切られることになり、外側および内側部材を補強しつつ、取り扱いの簡便なパネル状に形成することができる。

また、外側部材又は内側部材の面に対して連結部材を複数の方向に沿って配置し、複数の方向における連結部材間の長さに異なるものを存在させることで、より幅広い周波数帯域において高い防音効果を発揮することができ、異なる周波数を含んだ複数の騒音にも効果的である。

また、貫通穴が管状部材を含んだ形で形成されることで、粘性減衰作用による防音効果を損なうことなく、内側部材本体の厚みを薄くすることによる重量の軽量化を図ることができる。

本発明の一実施の形態の多孔質防音構造体における外側部材と内側多孔板とが対向配置された状態を示す横断面図である。 （ａ）は、外側部材と内側部材との間を連結する連結部材によりパネル状にされた多孔質防音構造体を示す概略斜視図である。（ｂ）は、図２（ａ）と同様のパネル状にされた多孔質防音構造体において、別の連結部材を用いてさらに空気層を仕切った場合を示す概略斜視図である。（ｃ）は、図２（ａ）と同様のパネル状にされた多孔質防音構造体において、内側部材を３つ設けた場合を示す概略斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る多孔質防音構造体において、外側部材および内側部材の間の空気層が１層、２層、および３層の場合の低周波数音域での吸音率を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の一実施の形態に係る多孔質防音構造体をパネル状とし、複数連結させて防音壁を形成した一例を示す概略断面図である。（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る多孔質防音構造体をパネル状とし、防音ハウスの壁材として適用した一例を示す概略断面図である。 （ａ）は、３つの内側部材をそれぞれ湾曲部材とした場合を示す概略断面図である。（ｂ）は、内側部材をそれぞれ平面部材と湾曲部材とした場合を示す概略断面図である。（ｃ）は、連結部材に多孔質のものを用いた場合を示す概略断面図である。 （ａ）は、連結部材を傾斜させた場合を示す概略断面図である。（ｂ）は、内側部材の１つを湾曲させた場合を示す概略断面図である。（ｃ）は、貫通穴の直径の異なる部材を内側部材として同一平面内に設けた場合を示す概略断面図である。 本発明の一実施の形態に係る多孔質防音構造体における貫通穴部の厚さｔと吸音率との関係を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の一実施の形態に係る多孔質防音構造体における内側部材の貫通穴の開口率と吸音率との関係を示すグラフである。（ｂ）は、本発明の一実施の形態に係る多孔質防音構造体における内側部材の貫通穴の直径と吸音率との関係を示すグラフである。 （ａ）は、従来技術におけるヘルムホルツ共鳴原理を用いた場合の低周波数音域での吸音率を示すグラフである。（ｂ）は、従来技術におけるグラスウールを用いた場合の低周波数音域での吸音率を示すグラフである。 （ａ）は、内側部材の貫通穴が貫通穴に嵌挿する管状部材を含んだ形で形成された場合の断面図である。（ｂ）は、内側部材の貫通穴が内側部材本体の空気層側に取り付けられた管状部材を含んだ形で形成された場合の断面図である。（ｃ）は内側部材の貫通穴が内側部材本体の空気層と反対側に取り付けられた管状部材を含んだ形で形成された場合の断面図である。（ｄ）は内側部材の貫通穴が内側部材本体の空気層側及び空気層と反対側に取り付けられた管状部材を含んだ形で形成された場合の断面図である。

符号の説明

１ 外側部材
２，２ｘ，２ｙ，２ｚ 内側部材
２ａ 貫通穴
３ 空気層
ｔ 貫通穴部の厚さ
φ 貫通穴の直径
１０ 多孔質防音構造体
２０ 湾曲部
４０ 防音壁
５０ 防音ハウス

Claims (21)

1. 対向配置された外側部材と内側部材とを備えており、
   前記内側部材が複数の貫通穴を有すると共に、
   前記貫通穴部の厚さ、前記貫通穴の直径、および前記貫通穴の開口率が、３０Ｈｚ以下の前記音に対し、前記貫通穴を通過する空気に粘性減衰作用を発生させるように設定されていることを特徴とする多孔質防音構造体。
2. 前記貫通穴の直径が３ｍｍより大きいことを特徴とする請求項１に記載の多孔質防音構造体。
3. 前記貫通穴の開口率が５％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多孔質防音構造体。
4. 対向配置された外側部材と内側部材とを備えており、
   前記内側部材が複数の貫通穴を有すると共に、
   前記貫通穴の直径が３ｍｍより大きいことを特徴とする多孔質防音構造体。
5. 前記貫通穴の直径が８０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の多孔質防音構造体。
6. 対向配置された外側部材と内側部材とを備えており、
   前記内側部材が複数の貫通穴を有すると共に、
   前記貫通穴の開口率が５％以下であることを特徴とする多孔質防音構造体。
7. 前記貫通穴の開口率が３％以下であることを特徴とする請求項６に記載の多孔質防音構造体。
8. 前記貫通穴の開口率が０．５％以下であることを特徴とする請求項６又は７に記載の多孔質防音構造体。
9. 前記貫通穴部の厚さが５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
10. 前記内側部材がその面内に異なる形状を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
11. 前記内側部材が空気層を介して２以上設けられていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
12. 前記内側部材により形成される空気層の厚さが防音対象となる音の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
13. 前記内側部材により形成される空気層の厚さが防音対象となる音の半波長の整数倍であることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
14. 前記内側部材の前記貫通穴が形成された範囲の長さが防音対象となる音の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
15. 前記内側部材が面内に湾曲部を有し、
    前記湾曲部の前記内側部材の延在方向における対向距離が防音対象となる音の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
16. 前記内側部材が面内に湾曲部を有し、
    前記湾曲部の前記内側部材の延在方向における対向距離が防音対象となる音の半波長の整数倍であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
17. 前記外側部材と前記内側部材との間を連結する２以上の連結部材を備えていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
18. 前記２以上の連結部材間の長さが防音対象となる音の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１７に記載の多孔質防音構造体。
19. 前記２以上の連結部材間の長さが防音対象となる音の半波長の整数倍であることを特徴とする請求項１７に記載の多孔質防音構造体。
20. 前記外側部材又は前記内側部材の面に対して前記連結部材が複数の方向に沿って配置されており、複数の方向における前記連結部材間の長さに異なるものが存在することを特徴とする請求項１７乃至１９のいずれかに記載の多孔質防音構造体。
21. 前記貫通穴は管状部材を含んで形成されることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の多孔質防音構造体。

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