JP2005338795A - 多孔質吸音構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 広い周波数帯域での吸音性能の低下を抑制する。
【解決手段】 多孔質吸音構造体１０は、外装板１と閉塞板２とを備えている。外装板１と閉塞板２との間には、空気層４，５を介して配置された内装板３が配置されており、外装板１、内装板３及び閉塞板２がそれぞれ対向配置されている。外装板１及び内装板３には、多数の貫通穴１ａ，３ａが形成されている。内装板３は、板厚ｔ２、貫通穴３ａの直径φ２及び開口率β２が貫通穴３ａを流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されている。外装板１の貫通穴１ａの開口率β１が３％を超え５０％以下となっている。
【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吸音構造体に関する。

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及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：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よく低減することができる（特許文献１参照）。

しかし、ヘルムホルツの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防音効果を発揮し、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問題がある。このような問題を解決する、吸音板となる多数の貫通穴（微細孔）が形成された内装板が空気層を介して複数設けられ吸音帯域を広帯域化した多孔質防音構造体が知られている（特許文献２参照）。これによると、吸音帯域を広帯域化することで、特定の共鳴周波数以外の騒音も吸音することが可能となる。

特開平６−２９８０１４号公報 特開２００３−５０５８６号公報

しかしながら、特許文献２に記載の多孔質防音構造体においては、内装板が音源側に露出されており、且つその貫通穴の直径が非常に小さいため、貫通穴が目詰まりを起こすことがある。また他の機能（水抜き、塗装など）からの制約により貫通穴の直径が小さくできない場合がある。これらによって、広い周波数帯域における吸音性能が低下する問題がある。

そこで、本発明の目的は、広い周波数帯域での吸音性能の低下を抑制する多孔質吸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発明の効果

本発明の多孔質吸音構造体は、第１外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、前記内側部材に対して前記第１外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材が前記内側部材と対向配置されており、前記第２外側部材の貫通穴の開口率が３％を超え５０％以下である（請求項１）。

また、本発明の多孔質吸音構造体は、別の観点では、第１外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、前記内側部材に対して前記第１外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材が前記内側部材と対向配置されており、前記第２外側部材の貫通穴の直径が３ｍｍを超えている（請求項２）。

また、本発明の多孔質吸音構造体は、別の観点では、第１外側部材と、前記第１外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材と、前記第１外側部材と前記第２外側部材との間に介在するように、前記第１外側部材と前記第２外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを備えている。そして、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、前記第２外側部材の貫通穴の開口率が３％を超え５０％以下である（請求項４）。

また、本発明の多孔質吸音構造体は、別の観点では、第１外側部材と、前記第１外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材と、前記第１外側部材と前記第２外側部材との間に介在するように、前記第１外側部材と前記第２外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを備えている。そして、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、前記外側部材の第２貫通穴の直径が３ｍｍを超えている（請求項５）。

これによると、第２外側部材の開口率が３％を超えることによって、内側部材の貫通穴の粘性作用による空気振動の熱エネルギへの変換が促進され、広い周波数帯域で十分な吸音性能を発揮することができる。また、第２外側部材の開口率が５０％以下になっているので、第２外側部材の剛性をある程度確保することができる。また、第２外側部材の貫通穴の直径が３ｍｍを超えることで、第２外側部材の貫通穴が目詰まりしないように、且つ他の機能（水抜き、塗装など）からの制約も十分に満たすことが可能なように、その直径を比較的大きくすることが可能になる。そのため、第２外側部材の内側に配置された内側部材の吸音性能を維持することができる。

また、本発明の多孔質吸音構造体は、別の観点では、第１外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、前記内側部材に対して前記第１外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材が前記内側部材と対向配置されており、前記第２外側部材の貫通穴の開口率が３％を超え５０％以下であり、その貫通穴の直径が３ｍｍを超えている（請求項３）。

また、本発明の多孔質吸音構造体は、別の観点では、第１外側部材と、前記第１外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材と、前記第１外側部材と前記第２外側部材との間に介在するように、前記第１外側部材と前記第２外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを備えている。そして、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、前記第２外側部材の貫通穴の開口率が３％を超え５０％以下であり、その貫通穴の直径が３ｍｍを超えている（請求項６）。

これによると、第２外側部材の開口率が３％及び貫通穴の直径が３ｍｍを超えているので、第２外側部材の貫通穴の直径が比較的小さくできない環境下においても、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮することができる。また、第２外側部材の開口率が５０％以下になっているので、第２外側部材の剛性をある程度確保することができる。

また、本発明において、前記内側部材の貫通穴の開口率が３％以下であることが好ましい（請求項７）。これにより、内側部材が十分な吸音性能を有すると共に、内側部材の貫通穴を減らすことで内側部材の作製時間を短縮することができ、製造コストを下げることができる。

また、本発明において、前記内側部材の貫通穴の直径が３ｍｍ以下であることが好ましい（請求項８）。これにより、吸音率の急激な落込を抑制することが可能になる。したがって、吸音する騒音の周波数帯域をさらに広帯域化することが可能になる。

また、本発明において、前記第１外側部材と前記内側部材との間及び前記内側部材と前記第２外側部材との間には、夫々空気層が形成されており、それら前記空気層の少なくともいずれかに、吸音材が配置されていることが好ましい（請求項９）。これにより、吸音性能が向上する。なお、吸音材としては、グラスウール、金属繊維、発泡金属及び樹脂又は金属製の薄膜、繊維系の不織布などが利用できる。

また、本発明において、前記第１外側部材と前記内側部材との間及び前記内側部材と前記第２外側部材との間には、夫々空気層が形成されており、それら前記空気層の少なくともいずれかには、多数の貫通穴が形成された樹脂又は金属製の薄膜からなる吸音材が配置されており、前記薄膜の貫通穴の開口率及び直径がそれぞれ３％以下及び３ｍｍ以下であることが好ましい（請求項１０）。これにより、吸音性能がより一層向上する。

また、本発明において、前記内側部材又は前記第２外側部材の少なくともいずれか一方が、水平面に対して傾斜して設けられていることが好ましい（請求項１１）。これにより、所定の方向へ液体を流すことができ、前記内側部材や前記第２外側部材の貫通穴の目詰まりを防止できる。

また、上記の構成において、傾斜して設けられた前記内側部材又は前記第２外側部材には、当該傾斜により高さが低くなっている部分に排出口が設けられていることが好ましい（請求項１２）。これにより、所定の方向へ流れた液体を排出口を介してスムーズに排出できるので、前記内側部材や前記第２外側部材の貫通穴の目詰まりを一層良好に防止できる。

また、本発明において、前記内側部材が、珪素又はフッ素の少なくともいずれか一方を含む撥水性素材からなるか、若しくは、前記内側部材の表面が、前記貫通孔の内部を含め、珪素又はフッ素の少なくともいずれか一方を含む撥水性材料で被覆されていることが好ましい（請求項１３）。これにより、内側部材の貫通穴への雨水等の侵入を効果的に防止でき、目詰まりによる吸音性能の低下を確実に回避できる。

また、本発明において、前記第１外側部材、前記第２外側部材、前記内側部材のうち少なくともいずれか一つが、凹凸形状を有することが好ましい（請求項１４）。なお、「凹凸形状」には、例えばリブ等の凸部を形成してなる形状や、波形形状、エンボス加工を施した形状等が含まれる。これにより、多孔質吸音構造体の剛性を高めることができる。また、前記第１外側部材、前記第２外側部材、前記内側部材を単に重ねることで前記空気層を形成するように構成することもでき、構成を簡素にすることができる。

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。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。図１に示すように、本実施の形態の多孔質吸音構造体１０は、音源側に配置された外装板（第２外側部材）１と、遮音側に配置された閉塞板（第１外側部材）２と、外装板１との間及び閉塞板２との間にそれぞれ空気層４，５を介して配置された内装板（内側部材）３とを有している。これら外装板１、閉塞板２及び内装板３は、いずれも鉄やアルミニウムなどの金属や合成樹脂や繊維強化複合材などにより形成されている。なお、外装板１、閉塞板２及び内装板３は、リサイクル時の分別処理を不要にするように、同一の材質で形成されていることが望ましい。本実施の形態における外装板１、閉塞板２及び内装板３はすべて矩形平板形状を有しているが、例えば、円形形状、楕円形状及び三角形形状の平面を有していてもよい。また、外装板１及び内装板３は、平板ではなく薄膜であってもよく、例えば、アルミ箔などの金属製の薄膜や塩化ビニルなどの樹脂製の薄膜などを適用できる。さらに、閉塞板２は、断面が環形状であってもよい。

外装板１は、内装板３に対向配置されており、内装板３は閉塞板２に対向配置されている。つまり、多孔質吸音構造体１０は、外装板１、内装板３及び閉塞板２がそれぞれ対向配置されて構成されている。外装板１及び内装板３には、それぞれ円形状の貫通穴１ａ，３ａが多数形成されており、外装板１の貫通穴１ａが内装板３の貫通穴３ａよりその直径が若干大きく形成されている。そして、空気層４，５の層厚ｄ１，ｄ２、外装板１及び内装板３の開口率β１，β２、板厚ｔ１，ｔ２及び貫通穴１ａ，３ａの直径φ１，φ２からなるパラメータは、外装板１及び内装板３の貫通穴１ａ，３ａを通過する空気に対して粘性作用を生じさせるように設定されている。これにより、貫通穴１ａ，３ａ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へと変換され、空気の振動に減衰性が生じる結果、比較的広い周波数帯域で高い吸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。

外装板１の貫通穴１ａの開口率β１は、３％を超え５０％以下にすることが好ましい。これは、開口率β１が大きい方が十分な吸音効果となる吸音率０．３に近づく又はそれ以上に大きくなるという実験結果（図２参照）によるものである。図２は、本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体１０における吸音率と外装板１の開口率β１との関係を示すグラフである。図２に示すように、外装板１の貫通穴１ａの開口率β１が３％を超え、約５％のときにほぼ吸音率が０．３となり、開口率β１が１０％になるときに、吸音率が０．３５となっている。そして、開口率β１が１０％を超えると吸音率は徐々に減少し、５０％になるときに吸音率が０．２７となる。図２から外装板１の開口率β１は、吸音率の観点において、ただ単純に３％を超えて大きくするばかりでなく、十分な吸音効果となる吸音率０．３以上となる開口率β１が５％〜２８％の範囲で最適化することがより好ましく、さらに吸音率が０．３３以上となる開口率β１が７％〜２０％の範囲で最適化することが最も好ましい。ただし、開口率β１が３％以下になると、吸音率が０．２に近づく又はそれ以下になり、吸音率が低下した状態になるため、所望の吸音効果が期待できない。また、開口率β１が５０％を超えると外装板１の開口面積が大きくなりすぎて剛性低下をまねく。

図３は、本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフであり、外装板１の開口率β１を２．５％と一定にし、内装板３の開口率β２を０．１％〜５．０％と変化させたときの吸音特性を示している。図４は、本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフであり、外装板１の開口率β１を５．０％と一定にし、内装板３の開口率β２を０．１％〜５．０％と変化させたときの吸音特性を示している。図５は、本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフであり、外装板１の開口率β１を１０．０％と一定にし、内装板３の開口率β２を０．１％〜５．０％と変化させたときの吸音特性を示している。なお、表１には、図３〜図５に示す実験番号Ｓ１〜Ｓ１８の諸条件を示している。

表１に示すように、外装板１の開口率β１が２．５％、５．０％、１０．０％というような条件で、且つ内装板３の開口率β２を０．１％、０．２％、０．５％、１．０％、２．０％、５．０％と変化させていくと、図３〜図５に示すように、多孔質吸音構造体１０によって吸音する騒音の周波数帯域が、外装板１の開口率β１が増加するにつれて、広帯域化するのがわかる。つまり、実験番号Ｓ１を実験番号Ｓ７，Ｓ１３のように、外装板１の開口率β１を２．５％から５％、１０．０％と増加させると、吸音する騒音の周波数帯域が拡大し、広帯域の周波数を有する騒音を吸音することができる。また、実験番号Ｓ２〜Ｓ６も同様に、実験番号Ｓ８〜Ｓ１２、Ｓ１４〜Ｓ１８のように、外装板１の開口率β１を２．５％から５％、１０．０％とそれぞれ増加させると、上述と同様に吸音する騒音の周波数帯域が拡大し、広帯域の周波数を有する騒音を吸音することができる。このような図３〜図５に見られる実験結果より、外装板１の開口率β１が３％を超えると吸音する騒音の周波数帯域が広帯域化した多孔質吸音構造体１０となることがわかる。したがって、外装板１の開口率β１が３％を超え５０％以下の範囲にすることで、吸音する騒音の周波数帯域が広帯域化した状態で十分な吸音性能を有し、且つ外装板１の剛性をある程度確保した多孔質吸音構造体１０になる。なお、外装板１の開口率β１が小さくなるに連れ、外装板１の剛性度は大きくなる。

また、外装板１の貫通穴１ａの直径φ１が３ｍｍを超えることが好ましい。これは、外装板１の貫通穴１ａの直径φ１が３ｍｍ以下だと実際に使用しているときに、その貫通穴１ａが目詰まりを起こしたり、また外装板１の他の機能としての水抜きや塗装などの制約から貫通穴１ａの直径φ１が３ｍｍ以下にできない場合が生じるからである。したがって、外装板１の貫通穴１ａの直径φ１が３ｍｍを超えると、上述のような問題を回避することが可能になる。

さらに、内装板３の貫通穴３ａの開口率β２は、３％以下であることが好ましい。これは、図４及び図５に示すように、内装板３の開口率β２が３％を超えるとき、すなわち、実験番号Ｓ１２，Ｓ１８のとき、吸音率が０．３以下となっているため、十分な吸音効果を得ることが難しいからである。逆に内装板３の開口率β２が３％以下のとき、すなわち、実験番号Ｓ７〜Ｓ１１,Ｓ１３〜Ｓ１７のとき、特定の共鳴周波数帯域近傍の吸音率が０．３以上となるため、騒音を十分に吸音することが可能になるからである。一方、図３では、どの実験番号Ｓ１〜Ｓ６においても吸音率が０．３を超えているが、外装板１の開口率β１が３％以下となるため、吸音する騒音の周波数帯域が狭くなる（すなわち、特定の共鳴周波数帯域近傍の幅が狭くなる）。つまり、図４及び図５に示すように、外装板１の開口率β１が３％を超え、内装板３の貫通穴３ａの開口率β２が２％以下になると、実験番号Ｓ７〜１１，Ｓ１３〜Ｓ１７の特定の共鳴周波数帯域近傍の吸音率が０．３を超える。これら図４及び図５の結果から、内装板３の開口率β２が３％以下になることで、吸音する騒音の周波数帯域を広帯域化した状態で、吸音率が０．３以上の多孔質吸音構造体１０とすることが可能となる。また、開口率β２が３％以下になることで、貫通穴３ａの数を減らすことが可能となるので、内装板３の作製時間を短縮することができ、多孔質吸音構造体１０の製造コストを下げることができる。

また、内装板３の貫通穴３ａの直径φ２が３ｍｍ以下であることが好ましい。これは、貫通穴３ａの直径φ２が小さい方が吸音する騒音の周波数帯域が広帯域化した状態における吸音率の急激な落込を抑制することができるという実験結果（図６参照）によるものである。図６は、本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフであり、外装板１の貫通穴１ａの開口率β１を１０％と一定にし、内装板３の開口率β２を０．１％〜５．０％と変化させ、且つ貫通穴３ａの直径φ２を０．２ｍｍと一定にしたときの吸音特性を示している。なお、表２には、図６に示す実験番号Ｓ１９〜Ｓ２４の諸条件を示している。

表２に示すように、図６の実験番号Ｓ１９〜Ｓ２４の諸条件は、図５の実験番号Ｓ１３〜Ｓ１８の諸条件の内装板３の板厚ｔ２が０．３ｍｍから０．１ｍｍに変更され、且つ貫通穴３ａの直径が０．５ｍｍから０．２ｍｍに変更されたものである。このような諸条件による実験番号Ｓ１９〜Ｓ２４は、図６に示すように、吸音率の急激な落込が抑制されている。つまり、図５と図６とを比較することで、貫通穴３ａの直径φ２が小さくなることで、吸音率の急激な落込を防ぐことが可能となり、好ましくは、貫通穴３ａの直径φ２が３ｍｍ以下で図５のような吸音率の急激な落込を防ぐことができる。これにより、多孔質吸音構造体１０の吸音する騒音の周波数帯域の急激な落込を抑制しつつ広帯域化することが可能になる。

以上のように、第１実施形態における多孔質吸音構造体１０によると、外装板１の開口率β１が３％を超えるように形成されているので、内装板３の貫通穴３ａの粘性減衰作用による空気振動の熱エネルギへの変換が促進され、広い周波数帯域で十分な吸音性能を発揮することができる。また、貫通穴１ａの直径φ１が３ｍｍを超えるように形成されており、且つ内装板３が外装板１の内側に配置され且つ外部に露出していないので、多孔質吸音構造体１０を実際に使用しているときに、貫通穴１ａ，３ａの目詰まりが起こりにくくなるとともに、外装板１の他の機能としての水抜きや塗装などによって直径φ１の大きさの制約を解消することができる。そのため、多孔質吸音構造体１０の内装板３が吸音する騒音の周波数帯域が広帯域化した状態で、且つ吸音性能の劣化が生じにくくなる。また、外装板１の貫通穴１ａの開口率β１及び直径φ１がそれぞれ３％及び３ｍｍを超えているので、外装板１の貫通穴１ａの直径φ１が比較的小さくできない環境下においても、広い周波数帯域で十分な吸音性能を確実に発揮する多孔質吸音構造体１０を得ることができる。

また、内装板３の開口率β２が３％以下になることで、多孔質吸音構造体１０が十分な吸音性能を有することになる。さらに、内装板３の貫通穴３ａの数を減らすことが可能となり、内装板３の作製時間を短縮することができ、製造コストを下げることができる。また、内装板３の貫通穴３ａの直径φ２が３ｍｍ以下になることで、多孔質吸音構造体１０において、吸音率の急激な落込を抑制することが可能になる。そのため、多孔質吸音構造体１０が吸音する騒音の周波数帯域をさらに広帯域化することが可能になる。

［第１実施形態の変形例］
図７には前述の第１実施形態の変形例が示され、この変形例では、外装板１に、内装板３へ向かって突出する凸部１ｂが形成されている（凸部１ｂが形成されていない部分は凹部に相当する）。この場合は、外装板１と内装板３を単に重ね合わせるだけで、両者の間に空気層４を設けることが可能になるので、空気層４の形成のための構成を簡素化できる。また図８に示すように、内装板３側に、外装板１へ向かって突出する凸部３ｂを形成してもよい。更には、図９に示すように、外装板１と内装板３の両方に、相手側へ向かって突出する凸部１ｂ，３ｂを、互いに対応する位置に形成してもよい。

更には、図１０に示すように、内装板３を凹凸を有する波形に形成してもよい。この場合は、単に３枚の板１，２，３を重ね合わせるだけで、２つの空気層４，５を形成することができる。また、図１１に示すように、外装板１に内装板３に向かって突出するリブ１ｃ（凸部）を設け、内装板３に閉塞板２に向かって突出するリブ３ｃ（凸部）を設けてもよい。また、外装板１や内装板３にエンボス加工が施されていてもよい。図１２は、図１０の構成の外装板１にエンボス加工１ｄを施した例である。

以上に説明した図７〜図１２の構成のように、外装板１や内装板３に凸部（リブ）を設けたり、波形にしたり、エンボス等の加工がされてる場合は、外装板１や内装板３の剛性を高めることができ、好ましい。

［第２実施形態］
図１３は、本発明の第２実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。本実施の形態における多孔質吸音構造体２０は、図１３に示すように、第１実施形態の多孔質吸音構造体１０の空気層５にグラスウール（吸音材）２１が配置された構成となっており、それ以外は前述した多孔質吸音構造体１０とほぼ同様である。なお、前述したものと同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。

本実施の形態においては、空気層５にグラスウール２１が設けられているが、これに代えて、例えば、金属繊維、発泡金属、樹脂又は金属製の薄膜及び繊維系の不織布からなる吸音材が設けられていてもよい。また、グラスウール２１は空気層５のみならず、空気層４にも設けられていてもよいし、空気層４のみに設けられていてもよい。このようにグラスウール２１が空気層５に設けられていることで、外装板１及び内装板３の貫通穴１ａ，３ａを通過した空気振動がグラスウール２１によってさらに減衰する。つまり、内装板３の貫通穴３ａを通過したときに粘性減衰作用によって減衰した空気振動がさらにグラスウール２１で減衰する。

以上のような第２実施形態の多孔質吸音構造体２０においても、第１実施形態の多孔質吸音構造体１０とほぼ同様な効果を得ることができる。さらに多孔質吸音構造体２０は、グラスウールによる吸音効果がプラスされるので、第１実施形態の多孔質吸音構造体１０よりも吸音性能が向上する。

［第３実施形態］
図１４は、本発明の第３実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。本実施の形態における多孔質吸音構造体３０は、図１４に示すように、第１実施形態の多孔質吸音構造体１０の空気層５を上下に区画するように多重薄膜３１が配置された構成となっており、それ以外は前述した多孔質吸音構造体１０とほぼ同様である。なお、前述したものと同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。

多重薄膜３１は、内装板３と同様な開口率および直径を有する多数の貫通穴３２ａ，３３ａが形成された２枚の薄膜３２，３３が互いに隣接しながら積層されてなる。図１４に示すように、２枚の薄膜３２，３３に形成された貫通穴３２ａ，３３ａは、両薄膜３２，３３の積層方向で見たときに、互いに重ならない位置に形成されている。すなわち、夫々の薄膜３２，３３の貫通穴３２ａ，３３ａは、互いに反対側となる薄膜３３，３２の貫通穴３３ａ，３２ａと重複しない位置に形成されている。なお、多重薄膜３１の２枚の薄膜３２，３３は、アルミ箔等の金属製の薄膜や塩化ビニルなどの樹脂製の薄膜などが使用できるが、特に限定されない。

このように多重薄膜３１が空気層５に設けられていることで、外装板１及び内装板３の貫通穴１ａ，３ａを通過した空気振動によって、多重薄膜３１の２枚の薄膜３２，３３が振動し、これに伴って２枚の薄膜３２，３３どうしが接触し擦れ合い、空気振動が減衰する。つまり、内装板３の貫通穴３ａを通過したときに粘性減衰作用によって減衰した空気振動がさらに多重薄膜３１で減衰する。さらに、２枚の薄膜３２，３３には、互いに重複しない位置に貫通穴３２ａ，３３ａが形成されているので、空気層５に流入した空気振動は、薄膜３２の貫通穴３２ａを通過し、両薄膜３２，３３間を通って、薄膜３３の貫通穴３３ａを介して抜けることになる。すなわち、空気振動は、２枚の薄膜３２，３３の内面に沿って伝播するので、貫通穴３２ａ，３３ａを通過する際の減衰作用と薄膜３２，３３の表面を空気振動が伝播する際の粘性減衰作用とが相まって、より一層の吸音効果が発揮されることになる。また、多重薄膜３１は、吸音する騒音の周波数帯域を選ばないため、広い周波数帯域の騒音を効果的に減衰することになる。

以上のような第３実施形態の多孔質吸音構造体３０においても、第１実施形態の多孔質吸音構造体１０とほぼ同様な効果を得ることができる。さらに多孔質吸音構造体３０は、多重薄膜３１による吸音効果がプラスされるので、第１実施形態の多孔質吸音構造体１０よりも吸音性能が向上する。

なお、第２実施形態の多孔質吸音構造体３０においては、貫通穴３２ａ，３３ａが形成された２枚の薄膜３２，３３からなる多重薄膜３１が適用されていたが、貫通穴３２ａ，３３ａが形成されていない薄膜からなる多重薄膜を適用してもよい。これによっても上述したように空気振動によって薄膜どうしが接触し擦れ合い、空気振動が減衰する。また、多重薄膜は３枚以上の薄膜から構成されていてもよい。これによってさらに空気振動を減衰することが可能になり、吸音効果が向上する。また、単一（１枚）の薄膜で構成されていてもよい。

［第４実施形態］
図１５は、本発明の第４実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。本実施の形態における多孔質吸音構造体４０は、図１５に示すように、第３実施形態の多孔質吸音構造体３０の空気層４に前述したグラスウール２１が配置された構成となっており、それ以外は前述した多孔質吸音構造体３０とほぼ同様である。なお、前述したものと同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。

このように、空気層４にグラスウール２１が配置され、空気層５に多重薄膜３１が配置されていることで、外装板１の貫通穴１ａを通過した空気振動がグラスウール２１によって減衰し、グラスウール２１によって減衰した空気振動が内装板３の貫通穴３ａを通過するときにさらに減衰し、グラスウール２１及び内装板３の貫通穴３ａによって減衰した空気振動がさらに多重薄膜３１によって減衰する。

以上のような第４実施形態の多孔質吸音構造体４０によると、第１〜第３実施形態の多孔質吸音構造体１０，２０，３０の効果を得ることができるとともに、それらの効果が相まって、吸音効果が向上し、且つ吸音する騒音の周波数帯域が広帯域化した多孔質吸音構造体４０となる。

［第５実施形態］
図１６は、本発明の第５実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。本実施の形態における多孔質吸音構造体５０は、図１６に示すように、第１実施形態の多孔質吸音構造体１０の外装板１及び内装板３を、閉塞板２に対し若干傾斜させ、水平から傾けたものである。また、傾斜して設けられた外装板１及び内装板３のそれぞれには、当該傾斜により高さが低くなっている部分に、排出口６，６が設けられている。この排出口６の開口面積は、前記貫通穴１ａ，３ａの開口面積よりも大きく構成している。それ以外は第１実施形態の多孔質吸音構造体１０とほぼ同様である。なお、前述したものと同様なものについては、同符号で示し説明を省略する。

このように、外装板１及び内装板３を傾斜させることで、１方向（高さが低くなる方向）に水や塗装液を集め、排出口６から液体を外部へ排出し易くしている。これにより、貫通穴１ａ，３ａの目詰まりをより効果的に防止でき、吸音性能の低下を回避できる。なお、外装板１及び内装板３は、同じ方向に傾斜しなくてもよい。例えば、外装板１と内装板３の傾斜向きが反対でもよく、９０°異なる向きに傾斜してもよい。また、外装板１（内装板３も同様）は、全体が１方向に傾斜していなくてもよく、例えば中央部分が高く両端が低くなるように屋根状の傾斜を呈していてもよいし、もっと複雑なジグザグ状の傾斜となっていてもよい。また、外装板１と内装板３のいずれか一方のみが傾斜していてもよい。

［第６実施形態］
図１７は、本発明の第６実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。本実施の形態における多孔質吸音構造体６０は、図１７に示すように、第１実施形態の変形例（図９）の多孔質吸音構造体１０の内装板３を、閉塞板２に対し傾斜させ、水平から傾けたものである。また、外装板１の凸部１ｂ及び内装板３の凸部３ｂのそれぞれには、排出口６，６が設けられている。この排出口６は、内装板３において、傾斜により高さが低くなっている部分に形成された、下方へ向かって突出する凸部３ｂに配置されている。この第６実施形態で例示したように、内装板３あるいは外装板１を傾斜させる構成は、図１，図７〜図１５で示す構成を始めとして、様々な構成に適用することができる。

［内装板の撥水性について］
なお、上述の第１〜第６実施形態における多孔質吸音構造体１０，２０，３０，４０，５０，６０においては、内装板３の貫通穴３ａの目詰まりを抑制するために、表面が撥水性を有する内装板３を使用することが好ましい。特に、内装板３の貫通穴３ａの直径φ２が３ｍｍ以下であることが好ましいことは前述したが、このように直径φ２が小さい場合は、内装板３が撥水性を有することが特に望ましい。

即ち、貫通穴３ａの目詰まりの一因としては、雨水等、ホコリや泥を含む水が外装板１の貫通穴１ａを通り抜けて内装板３に到達し、内装板３の貫通穴３ａに侵入することが挙げられる。従って、内装板３に雨水等が到達しても、内装板３の表面が撥水性を有するならば、目詰まりをより抑制することができる。

この場合、貫通穴３ａの内面を含む内装板３の表面が撥水性を有することが特に重要である。貫通穴３ａの内周面を含めて撥水性であれば、仮に雨水等が内装板３に到達しても、雨水の貫通穴３ａへの侵入を防止できる。一方、貫通穴３ａの内面が撥水性を有しないと、（貫通穴３ａの直径φ２が小さい場合は特に）毛細管力により雨水等が貫通穴３ａに吸い込まれて、目詰まりの原因となってしまう。

ここで、撥水性を有するとは、部材の表面に水滴を滴下したときの接触角が９０°より大きくなることである。接触角が９０°より大きいということは、部材の表面が大気に晒された状態よりも、水と接触した状態の方が熱力学的に不安定であることであり、逆に接触角が９０°より小さいということは、部材の表面が大気に晒された状態よりも、水と接触した状態の方が熱力学的に安定であることである。内装板３の貫通穴３ａへの雨水等の侵入を抑制するためには、接触角は９０°以上、好ましくは１００°以上、更に好ましくは１１０°以上であることが好ましい。

内装板３の表面に貫通穴３ａの内面も含めて撥水性を持たせるには、内装板３自体を撥水性を有する素材で製作しても良いし、アルミ等金属製部材の表面を撥水性を有する材料を塗布すること等で被覆したものでも良い。

また、実用的な撥水性を得るためには、材料としてシリコーン樹脂に代表されるポリアルキルシロキサン構造を有するもの、シランカップリング剤で代表される珪素原子に炭素原子を介して結合された有機官能基をもつシラン化合物、フッ素系樹脂で代表されるフッ素化炭化水素構造を有するもの、フッ化炭素鎖をシランカップリング剤に導入したフッ素系シランカップリング剤、あるいはそれらの混合物を適用できる。これらの化合物は、単独でも使用できるし、２種類以上の化合物を混合して使用することもできる。また、水との接触角が９０°以上を維持できるのであれば、珪素やフッ素を含まない他のビヒクルに混合して撥水剤として適用してもよい。

［その他の変形例］
また、上述した第１〜第６実施形態における多孔質吸音構造体１０，２０，３０，４０，５０，６０は、従来の吸音部材が用いられる部位に同様に適用することができるものであり、例えば、内側の吸音と外側の遮音とを実現する防音囲の構成パネルとしてモータやギヤ等の多種多様の騒音源に対して使用される。また、ホールや居室などの吸音板としても適用できる。

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の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、上述した第１〜第６実施形態の多孔質吸音構造体１０，２０，３０，４０，５０，６０における外装板１は、開口率β１が３％及び貫通穴１ａの直径φ１が３ｍｍを超えているが、いずれか一方だけ満たしていてもよい。また、内装板３は、開口率β２が３％を超えていてもよい。また、内装板３の貫通穴３ａの直径φ２が、３ｍｍを超えていてもよい。また、内装板３は外装板１と閉塞板２との間において、隣接して複数枚配置されていてもよい。これにより、内装板の貫通穴の粘性減衰作用が向上し、多孔質吸音構造体の吸音性能が向上する。

本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。 本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体における吸音率と外装板の開口率との関係を示すグラフである。 本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフである。 本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフである。 本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフである。 本発明の第１実施形態による多孔質吸音構造体における吸音特性を示すグラフである。 変形例の多孔質吸音構造体の横断面図である。 変形例の多孔質吸音構造体の横断面図である。 変形例の多孔質吸音構造体の横断面図である。 変形例の多孔質吸音構造体の横断面図である。 変形例の多孔質吸音構造体の横断面図である。 変形例の多孔質吸音構造体の横断面図である。 本発明の第２実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。 本発明の第３実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。 本発明の第４実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。 本発明の第５実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。 本発明の第６実施形態による多孔質吸音構造体の横断面図である。

符号の説明

１ 外装板（第２外側部材）
１ａ 貫通穴
２ 閉塞板（第１外側部材）
３ 内装板（内側部材）
３ａ 貫通穴
４，５ 空気層
１０，２０，３０，４０，５０，６０ 多孔質吸音構造体
２１ グラスウール（吸音材）
３１ 多重薄膜
３２，３３ 薄膜
３２ａ，３３ａ 貫通穴

Claims (14)

1. 第１外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、
   前記内側部材に対して前記第１外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材が前記内側部材と対向配置されており、
   前記第２外側部材の貫通穴の開口率が３％を超え５０％以下であることを特徴とする多孔質吸音構造体。
2. 第１外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、
   前記内側部材に対して前記第１外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材が前記内側部材と対向配置されており、
   前記第２外側部材の貫通穴の直径が３ｍｍを超えていることを特徴とする多孔質吸音構造体。
3. 第１外側部材と多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを対向配置して形成され、前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定された多孔質吸音構造体において、
   前記内側部材に対して前記第１外側部材の反対側には、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材が前記内側部材と対向配置されており、
   前記第２外側部材の貫通穴の開口率が３％を超え５０％以下であり、その貫通穴の直径が３ｍｍを超えていることを特徴とする多孔質吸音構造体。
4. 第１外側部材と、
   前記第１外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材と、
   前記第１外側部材と前記第２外側部材との間に介在するように、前記第１外側部材と前記第２外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを備えており、
   前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、
   前記第２外側部材の貫通穴の開口率が３％を超え５０％以下であることを特徴とする多孔質吸音構造体。
5. 第１外側部材と、
   前記第１外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材と、
   前記第１外側部材と前記第２外側部材との間に介在するように、前記第１外側部材と前記第２外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを備えており、
   前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、
   前記外側部材の第２貫通穴の直径が３ｍｍを超えていることを特徴とする多孔質吸音構造体。
6. 第１外側部材と、
   前記第１外側部材と対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された第２外側部材と、
   前記第１外側部材と前記第２外側部材との間に介在するように、前記第１外側部材と前記第２外側部材とに対向配置され、多数の貫通穴が平面に沿って形成された少なくとも１以上の内側部材とを備えており、
   前記内側部材の板厚、貫通穴の直径及び開口率が、前記貫通穴を流通する空気に粘性作用を発生させるように設定されており、
   前記第２外側部材の貫通穴の開口率が３％を超え５０％以下であり、その貫通穴の直径が３ｍｍを超えていることを特徴とする多孔質吸音構造体。
7. 前記内側部材の貫通穴の開口率が３％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の多孔質吸音構造体。
8. 前記内側部材の貫通穴の直径が３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の多孔質吸音構造体。
9. 前記第１外側部材と前記内側部材との間及び前記内側部材と前記第２外側部材との間には、夫々空気層が形成されており、
   それら前記空気層の少なくともいずれかに、吸音材が配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の多孔質吸音構造体。
10. 前記第１外側部材と前記内側部材との間及び前記内側部材と前記第２外側部材との間には、夫々空気層が形成されており、
    それら前記空気層の少なくともいずれかには、多数の貫通穴が形成された樹脂又は金属製の薄膜からなる吸音材が配置されており、
    前記薄膜の貫通穴の開口率及び直径がそれぞれ３％以下及び３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の多孔質吸音構造体。
11. 前記内側部材又は前記第２外側部材の少なくともいずれか一方が、水平面に対して傾斜して設けられていることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の多孔質吸音構造体。
12. 傾斜して設けられた前記内側部材又は前記第２外側部材には、当該傾斜により高さが低くなっている部分に排出口が設けられていることを特徴とする、請求項１１に記載の多孔質吸音構造体。
13. 前記内側部材が、珪素又はフッ素の少なくともいずれか一方を含む撥水性素材からなるか、若しくは、前記内側部材の表面が、前記貫通孔の内部を含め、珪素又はフッ素の少なくともいずれか一方を含む撥水性材料で被覆されていることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の多孔質吸音構造体。
14. 前記第１外側部材、前記第２外側部材、前記内側部材のうち少なくともいずれか一つが、凹凸形状を有することを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の多孔質吸音構造体。

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