JP2009198901A - 吸音構造、吸音構造群、音響室、吸音構造の調整方法及び騒音低減方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板・膜振動型の吸音構造において、吸音する音の周波数帯を広げて効率良く吸音する。
【解決手段】吸音構造１においては、抵抗部材４０が振動体２０の振動の固有モードの山又は谷となる部分（振動体２０が変位する部分）に接するようにして配置されている。吸音構造１においては、吸音構造１において音波が振動体２０に到達すると、音波の音圧と吸音構造１の空気層３０内の圧力との差により振動体２０が振動し、音波のエネルギが振動により消費されて音が吸音される。また、振動体２０が振動により変形すると、抵抗部材４０と振動体２０との間（界面）で摩擦が生じると共に、抵抗部材４０が変形して抵抗部材４０の内部においても内部摩擦が生じ、これらの摩擦によっても音波のエネルギが消費されて音が吸音される。
【選択図】図３

Description

本発明は、音を吸音する技術に関する。

特許文献１に開示された吸音構造のように、板状（または膜状）の振動体と、この振動体の背後の空気層により音を吸収する吸音構造（以下、板・膜振動型吸音構造という）がある。この板・膜振動型吸音構造においては、振動体の質量成分と、空気層のバネ成分によってバネマス系が形成され、振動体が弾性を有して屈曲振動をする場合には屈曲振動による屈曲系の性質が加わる。

特開２００６−１１４１２号公報

ところで、板・膜振動型吸音構造においては、バネマス系による共振周波数と、板振動による屈曲系の共振周波数とが近接していると共振が連成してしまうため、低域の周波数の音を吸音するのが難しくなっている。また、吸音率が高い周波数帯が狭いため、低域の周波数について幅広く且つ効率よく吸音することができていない。

本発明は、上述した背景の下になされたものであり、板・膜振動型の吸音構造において、吸音する音の周波数帯を広げて効率良く吸音する技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体と、抵抗部材とを有し、前記開口部が前記振動体で覆われて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記抵抗部材は、前記振動体が屈曲振動したときに振動の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に接するように配置されていることを特徴とする吸音構造を提供する。

本発明においては、前記抵抗部材は、前記振動体が屈曲振動したときに振動の節または極小となる位置を跨いで配置されていてもよい。
また、本発明においては、前記抵抗部材は、前記振動体が屈曲振動したときに振動が極大となる位置を跨いで配置されていてもよい。
また、本発明においては、前記抵抗部材は、前記振動体の屈曲振動に伴って変形する構成であってもよい。
また、本発明においては、前記抵抗部材は、前記振動体が変形したときに前記振動体との間で摩擦が生じるように配置されていてもよい。
また、本発明においては、前記抵抗部材は、前記振動体の表面に配置されていてもよい。
また、本発明においては、粘着シートの粘着面を前記抵抗部材と前記振動体とに接触させて前記抵抗部材が前記振動体に配置されていてもよい。
また、本発明においては、前記抵抗部材は、前記振動体の内部に配置されていてもよい。
また、本発明においては、前記抵抗部材の形状が糸状であってもよい。
また、本発明においては、前記抵抗部材が織物であってもよい。
また、本発明においては、前記抵抗部材は、前記振動体が屈曲振動したときに変位する位置と前記筐体とに接触するように、前記筐体と前記振動体とで囲まれた空間内に配置されていてもよい。
また、本発明においては、前記抵抗部材が管状であり、管状の周面が前記振動体に接触しててもよい。
また、本発明においては、前記抵抗部材がハニカム構造であり、該ハニカム構造の開口端が前記振動体に接触していてもよい。

また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体と、貫通孔を有する支持部材とを有し、前記支持部材が前記開口部に取り付けられ、前記振動体が前記筐体との間に前記支持部材を挟んで前記支持部材に取り付けられており、前記開口部が前記振動体に覆われて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されていることを特徴とする吸音構造を提供する。

また、本発明は、上記いずれかの吸音構造を複数組み合わせた吸音構造群を提供する。
この発明においては、組み合わされた複数の吸音構造の各空気層のサイズが各々異なっていてもよい。
また、この発明においては、組み合わされた複数の吸音構造の各空気層の厚みが各々異なっていてもよい。
また、本発明は、上記いずれかの吸音構造または吸音構造群を有する音響室を提供する。
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体と、抵抗部材とを有し、前記開口部が前記振動体で覆われて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、前記抵抗部材が、前記振動体が屈曲振動したときに振動の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に接するように配置されている吸音構造の調整方法であって、少なくとも、前記抵抗部材の配置位置、前記抵抗部材のサイズ、前記抵抗部材の材質、前記抵抗部材の前記振動体へ接触方法のいずれか一を変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法を提供する。
また、本発明は、中空で開口部を備えた筐体と、板状または膜状の振動体と、抵抗部材とを有し、前記開口部が前記振動体で覆われて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成され、前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、前記抵抗部材は、前記振動体が屈曲振動したときに振動の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に接するように配置されていることを特徴とする騒音低減方法を提供する。

本発明によれば、板・膜振動型の吸音構造において、吸音する音の周波数帯を広げて効率良く吸音することができる。

［第１実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る吸音構造１の外観図、図２は、吸音構造１の分解斜視図、図３は吸音構造１のＡ−Ａ線断面図である。なお、図面においては、本実施形態の構成を分かりやすく図示するために、吸音構造１の寸法を実際の寸法とは異ならせてある。

図に示したように、吸音構造１は、吸音構造１を構成する主な部材として筐体１０、振動体２０、抵抗部材４０および一方の面に粘着面を有する粘着シート５０を有している。合成樹脂で形成されている筐体１０は、中空で断面形状が正方形の角管の一方の開口部を閉じた形状となっており、筐体１０の底面となる底面部１１と、筐体１０の側壁となる側壁１２と、側壁１２の内側の空間を仕切る十字型の仕切板１３を有している。なお、仕切板１３の高さは側壁１２の高さと同じとなっている。

抵抗部材４０は、発泡シリコーン（silicone）を板状の長方形に加工した部材であり、粘着シート５０により振動体２０の表面に固定される。
振動体２０は、弾性を有する合成樹脂で形成された板状で正方形の部材であり、力を加えると変形し、弾性により復元力を発生して振動する部材である。なお、本実施形態においては、振動体２０の素材は合成樹脂としているが、素材は合成樹脂に限定されず、弾性を有し屈曲振動が生じるのであれば紙、金属、繊維板など他の素材であってもよい。

吸音構造１を組み立てる際には、まず、仕切板１３を側壁１２の内側に配置し、底面部１１に仕切板１３と側壁１２とを接着して筐体１０を構成する。次に、側壁１２と仕切板１３を挟んで底面部１１と対向するようにして振動体２０を側壁１２と仕切板１３に接着する。これにより、筐体１０の開口している側が振動体２０で覆われて吸音構造１の内部には区画された４つの空気層が、振動体２０の背後に形成される。以下の説明においては、４つの空気層に対向する振動体２０の各領域を、領域２１Ａ〜２１Ｄとし、この領域２１Ａに面している空気層を空気層３０Ａ、領域２１Ｂに面している空気層を空気層３０Ｂ、領域２１Ｃに面している空気層を空気層３０Ｃ、領域２１Ｄに面している空気層を空気層３０Ｄとする。本実施形態においては、空気層３０Ａ〜３０Ｄと領域２１Ａ〜２１Ｄは、上方から見たときの形状が正方形となっている。なお、空気層３０は、筐体１０に多少の開口部を設けて密閉されていなくてもよい。

次に、振動体２０において領域２１Ａ〜２１Ｄの各々に抵抗部材４０が載せられ、抵抗部材４０を覆うようにして粘着シート５０により抵抗部材４０が振動体２０に取り付けられる。ここで、抵抗部材４０は、振動体２０の振動の固有モードの腹（山又は谷）となる部分（振動体２０が変位する部分）に接するようにして配置される。
たとえば、振動体２０が固有モードで屈曲振動する時において、図４に示したように領域２１Ａ〜２１Ｄの各々で白丸の部分と黒丸の部分とが互いに逆方向に変位する振動モードが発現する場合、図４において黒丸を振動の山となっている山部分、白丸を振動の谷となっている谷部分とすると、山部分と谷部分との両方に接するように抵抗部材４０が付けられる。

このように構成された吸音構造１においては、振動体２０の質量成分と空気層３０のバネ成分によってバネマス系の吸音メカニズムが形成される。また、吸音構造１においては振動体２０が弾性を有して屈曲振動をするため、屈曲振動（固有振動）による屈曲系の吸音メカニズムが加わる。
そして、吸音構造１においては、音波が振動体２０に到達すると、音波の音圧と吸音構造１の空気層３０内の圧力との差により振動体２０が振動し、音波のエネルギは、この振動により消費されて音が吸音される。
また、振動体２０が振動により変形すると、振動体２０に付けられている抵抗部材４０と振動体２０との間（界面）で摩擦が生じると共に、抵抗部材４０が変形して抵抗部材４０の内部においても内部摩擦が生じ、これらの摩擦によっても音波のエネルギが消費されて音が吸音される。

図５は、空気層３０Ａ〜３０Ｄの縦と横の大きさが１５６ｍｍ×１５６ｍｍで厚さが３０ｍｍの筐体１０に両面テープで振動体２０を固着し、（１）抵抗部材４０を配置しない場合と、（２）抵抗部材４０を配置した場合の吸音構造１の垂直入射吸音率のオクターブ分析（１／３オクターブバンド）の測定結果を示したグラフである。なお、垂直入射吸音率の測定は、JIS A 1405-2（音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法）による。
図５に示したように、抵抗部材４０を振動体２０の表面に配置しない場合（図５の（１）のグラフ）には、３１５［Ｈｚ］に吸音率のピーク（約０．８）が表れているが、３１５［Ｈｚ］以下では吸音率が下がっている。
一方、抵抗部材４０を振動体２０の表面に配置した場合（図５の（２）のグラフ）には、３００［Ｈｚ］〜４００［Ｈｚ］の間の吸音率が抵抗部材４０を配置しなかった場合より低くなっているものの、１５０［Ｈｚ］〜３００［Ｈｚ］の間においては抵抗部材４０を配置しなかった場合より吸音率が高くなっており、吸音する音の周波数帯が低域側に広がっていることが分かる。

このように、吸音構造１の測定結果は、振動体２０の表面において振動の固有モードの腹における山部分と谷部分とに接するように抵抗部材４０を付けると、吸音する音の周波数帯が低域側に広がることを表しており、上述した吸音構造１においては、抵抗部材４０を振動体２０に付けない場合と比較して、吸音する音の周波数を広げて効率良く吸音することが可能となっている。
また、振動の固有モードの腹における山部分と谷部分とに接するように抵抗部材４０を取り付けるだけで吸音する音の周波数帯域が広がるので、吸音構造１全体の質量を大きく増大させることなく吸音する音の周波数帯域を広げることが可能となっている。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る吸音構造について説明する。
図６は、本実施形態に係る吸音構造１Ａの外観図である。本実施形態の吸音構造１Ａは、第１実施形態の吸音構造１を構成する部材と同じ部材により構成されているため、各部材の詳細については説明を省略する。吸音構造１Ａが第１実施形態の吸音構造１と異なる点は、抵抗部材４０の振動体２０への取り付け方が異なる点である。

第１実施形態の吸音構造１においては、図４に示した振動の固有モードの腹（山又は谷）となる部分に接するようにするため、図１に示したように抵抗部材４０が領域２１Ａ〜２１Ｄにおいて互いに平行に配置されているが、本実施形態においては、図７に示したように振動固有モードの山部分と谷部分とを横切りつつ、隣あう抵抗部材４０となす角度が直角をなして交わるようにして各領域に４つの抵抗部材が配置され、図６に示したように粘着シート５０により振動体２０に取り付けられている。

この吸音構造１Ａにおいても、振動体２０が振動により変形すると、振動体２０に付けられている抵抗部材４０と振動体２０との間（界面）で摩擦が生じると共に、抵抗部材４０が変形して抵抗部材４０の内部においても内部摩擦が生じ、これらの摩擦によって音波のエネルギが消費されて音が吸音される。

図８は、空気層３０Ａ〜３０Ｄの縦と横の大きさが１５６ｍｍ×１５６ｍｍで厚さが３０ｍｍの筐体１０に振動体２０を固着し、（１）抵抗部材４０を配置しない場合の吸音構造と、（２）抵抗部材４０を配置した場合の吸音構造１Ａの垂直入射吸音率のオクターブ分析（１／３オクターブバンド）の測定結果を示したグラフである。なお、垂直入射吸音率の測定は、JIS A 1405-2（音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法）による。
図に示したように、抵抗部材４０を振動体２０の表面に配置した場合（図８の（２））のグラフには、１５０［Ｈｚ］〜３００［Ｈｚ］の間においては抵抗部材４０を配置しなかった場合（図８の（１））のグラフより吸音率が高くなっており、吸音する音の周波数帯が低域側に広がっていることが分かる。

このように、吸音構造１Ａの測定結果も、振動体２０の表面において振動の固有モードの腹における山部分と谷部分とに接するように抵抗部材４０を付けると、吸音する音の周波数帯が低域側に広がることを表しており、上述した吸音構造１Ａにおいては、抵抗部材４０を振動体２０に付けない場合と比較して、吸音する音の周波数を広げて効率良く吸音することが可能となっている。
また、振動の固有モードの腹における山部分と谷部分とに接するように抵抗部材４０を取り付けるだけで吸音する音の周波数帯域が広がるので、吸音構造１全体の質量を大きく増大させることなく吸音する音の周波数帯域を広げることが可能となっている。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図９は、本実施形態に係る吸音構造１Ｂの外観図、図１０は、吸音構造１Ｂの分解斜視図、図１１は、吸音構造１Ｂの断面図である。
本実施形態に係る吸音構造１Ｂは、第１実施形態の吸音構造１と同様に筐体１０（底面部１１、側壁１２、仕切板１３とで構成）と、振動体２０とを有しているが、抵抗部材４０を有しておらず、替わりに支持部材６０を有している点で吸音構造１と異なっている。

支持部材６０は、発泡シリコーンを格子状に形成した部材であり、外枠部分の形状が側壁１２と同じ正方形となっている。なお、本実施形態においては、支持部材６０の外枠部分の幅は、側壁１２の厚さと同じとなっている。また、内枠部分は仕切板１３と同じ十字型であり、その幅は仕切板１３の厚さと同じとなっている。

吸音構造１Ｂを組み立てる際には、まず、仕切板１３を側壁１２の内側に配置し、底面部１１に仕切板１３と側壁１２とを接着して筐体１０を構成する。次に、側壁１２と仕切板１３において底面部１１が固着されている側と反対側に支持部材６０を接着し、この後、支持部材６０を挟んで側壁１２および仕切板１３と対向するようにして振動体２０を側壁１２および仕切板１３に接着する。これにより、筐体１０の開口している側が振動体２０で覆われて吸音構造１Ｂの内部（振動体２０の背後）には区画された４つの空気層が形成される。
なお、本実施形態においても、４つの空気層に対向する振動体２０の各領域を、領域２１Ａ〜２１Ｄとし、この領域２１Ａに面している空気層を空気層３０Ａ、領域２１Ｂに面している空気層を空気層３０Ｂ、領域２１Ｃに面している空気層を空気層３０Ｃ、領域２１Ｄに面している空気層を空気層３０Ｄとする。本実施形態においても、空気層３０Ａ〜３０Ｄと領域２１Ａ〜２１Ｄは、上方から見たときの形状が正方形となっている。

この吸音構造１Ｂにおいても、振動体２０の質量成分と空気層３０のバネ成分によってバネマス系の吸音メカニズムが形成され、振動体２０が弾性を有して屈曲振動をするため、屈曲振動による屈曲系の吸音メカニズムが加わる。そして、吸音構造１Ｂにおいては、音波が振動体２０に到達すると、音波の音圧と吸音構造１の空気層３０内の圧力との差により振動体２０が振動し、音波のエネルギは、この振動により消費されて音が吸音される。また、振動体２０が振動により変形すると、振動体２０に接着されている支持部材６０も変形し、支持部材６０の内部で内部摩擦が生じ、この摩擦によっても音波のエネルギが消費されて音が吸音される。

図１２は、空気層３０Ａ〜３０Ｄの縦と横の大きさが１５６ｍｍ×１５６ｍｍで厚さが３０ｍｍの筐体１０に対し、（１）支持部材６０を介さずに振動体２０を直接筐体１０に接着剤で接着した場合と、（２）支持部材６０を介さずに振動体２０を両面テープにより直接筐体１０に取り付けた場合と、（３）支持部材６０を両面テープにより直接筐体１０に接着し、両面テープにより振動体２０を支持部材６０の上に接着した場合の垂直入射吸音率のオクターブ分析（１／３オクターブバンド）の測定結果を示したグラフである。なお、垂直入射吸音率の測定は、JIS A 1405-2（音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法）による。
図１２に示したように、支持部材６０を用いた場合（図１２の（３））のグラフは、支持部材６０を用いない場合（図１２の（１）及び（２））のグラフに比べて、３１５［Ｈｚ］で吸音率のピークが向上し、併せて２５０［Ｈｚ］〜３００［Ｈｚ］の間においても吸音率が向上し、吸音する音の周波数帯が広がっていることが分かる。

このように、吸音構造１Ｂの測定結果も、吸音する音の周波数帯が低域側に広がることを表しており、上述した吸音構造１Ｂにおいては、支持部材６０を用いない場合と比較して、吸音する音の周波数を広げて効率良く吸音することが可能となっている。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１３は、本実施形態に係る吸音構造１Ｃの外観図、図１４は吸音構造１ＣのＣ−Ｃ線断面図である。本実施形態に係る吸音構造１Ｃは、第１実施形態の吸音構造１と同様に筐体１０（底面部１１、側壁１２、仕切板１３とで構成）、振動体２０、抵抗部材４０および粘着シート５０を有している。また、第３実施形態の支持部材６０を有しており、この点で第１実施形態の吸音構造１と異なっている。

吸音構造１Ｃを組み立てる際には、まず、仕切板１３を側壁１２の内側に配置し、底面部１１に仕切板１３と側壁１２とを固着して筐体１０を構成する。次に、側壁１２と仕切板１３において底面部１１が固着されている側と反対側に支持部材６０を接着し、この後、支持部材６０を挟んで側壁１２および仕切板１３と対向するようにして振動体２０を側壁１２および仕切板１３に接着する。これにより、筐体１０の開口している側が振動体２０で覆われて吸音構造１Ｃの内部（振動体２０の背後）には区画された４つの空気層が形成される。
次に、第１実施形態と同様に、振動体２０において領域２１Ａ〜２１Ｄの各々に抵抗部材４０が載せられ、抵抗部材４０を覆うようにして粘着シート５０により抵抗部材４０が振動体２０に付けられる。ここでも、抵抗部材４０は、振動体２０の振動の固有モードの腹（山又は谷）となる部分に接するようにして配置される。なお、図１３においては複数の抵抗部材は平行になるように配置されているが、第２実施形態と同様に配置してもよい。

このように構成された吸音構造１Ｃにおいても、音波が振動体２０に到達すると、音波の音圧と吸音構造１Ｃの空気層３０内の圧力との差により振動体２０が振動し、音波のエネルギは、この振動により消費されて音が吸音される。
また、振動体２０が振動により変形すると、振動体２０に付けられている抵抗部材４０と振動体２０との間（界面）で摩擦が生じると共に、抵抗部材４０が変形して抵抗部材４０の内部においても内部摩擦が生じ、これらの摩擦によっても音波のエネルギが消費されて音が吸音される。さらに、振動体２０が振動により変形すると、振動体２０に接着されている支持部材６０も変形し、支持部材６０の内部で内部摩擦が生じ、この摩擦によっても音波のエネルギが消費されて音が吸音される。

図１５は、空気層３０Ａ〜３０Ｄの縦と横の大きさが１５６ｍｍ×１５６ｍｍで厚さが３０ｍｍの筐体１０に、（１）支持部材６０を接着剤により筐体１０に接着し、その上に振動体２０を接着剤により接着し、且つ、抵抗部材４０を配置していない場合と、（２）支持部材６０を接着剤により筐体１０に接着し、その上に振動体２０を接着剤により接着し、且つ、抵抗部材４０を第１実施形態と同様に取り付けた場合と、（３）支持部材６０を接着剤により筐体１０に接着し、その上に振動体２０を接着剤により接着し、且つ、抵抗部材４０を第２実施形態と同様に取り付けた場合の垂直入射吸音率の測定結果を示したグラフである。なお、垂直入射吸音率の測定は、JIS A 1405-2（音響管による吸音率及びインピーダンスの測定−第２部：伝達関数法）による。
図１５に示したように、（１）の場合には、３１５［Ｈｚ］で吸音率のピークが表れており、２００［Ｈｚ］台前半より下の周波数帯では吸音率が低くなっている。一方、抵抗部材４０を振動体２０の表面に配置した吸音構造１Ｃの構成の場合には、３１５［Ｈｚ］の吸音率が抵抗部材４０を配置しなかった場合より低くなっているものの、１５０［Ｈｚ］付近から２５０［Ｈｚ］台後半にかけては抵抗部材４０を配置しなかった場合より吸音率が高くなっており、吸音する音の周波数帯が低域側に広がっていることが分かる。

このように、吸音構造１Ｃの測定結果も、吸音する音の周波数帯が低域側に広がることを表しており、上述した吸音構造１Ｃにおいては、支持部材６０を用いない場合と比較して、吸音する音の周波数を広げて効率良く吸音することが可能となっている。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１６は、本発明の一実施形態に係る吸音構造１Ｄの外観図、図１７は、吸音構造１Ｄの分解斜視図、図１８は吸音構造１ＤのＤ−Ｄ線断面図である。本実施形態に係る吸音構造１Ｄは、第１実施形態の吸音構造１と同様に筐体１０（底面部１１、側壁１２、仕切板１３とで構成）、振動体２０を有している。なお、吸音構造１Ｄは、抵抗部材４０を有しておらず、替わりに抵抗部材６５を有している点で吸音構造１と異なっている。
抵抗部材６５は、発泡シリコーンを円柱状に形成した部材であり、その高さは側壁１２の高さと同じとなっている。

吸音構造１Ｄを組み立てる際には、まず、仕切板１３を側壁１２の内側に配置し、底面部１１に仕切板１３と側壁１２とを接着して筐体１０を構成する。次に、側壁１２と仕切板１３とで側壁１２の内側に形成された４つの空間内に抵抗部材６５が位置するようにして抵抗部材６５を底面部１１に接着した後、側壁１２と仕切板１３および抵抗部材６５を挟んで底面部１１と対向するようにして振動体２０を側壁１２と仕切板１３とに接着する。これにより、筐体１０の開口している側が振動体２０で覆われて吸音構造１Ｄの内部（振動体２０の背後）には区画された４つの空気層が形成される。

なお、本実施形態においても、４つの空気層に対向する振動体２０の各領域を、領域２１Ａ〜２１Ｄとし、この領域２１Ａに面している空気層を空気層３０Ａ、領域２１Ｂに面している空気層を空気層３０Ｂ、領域２１Ｃに面している空気層を空気層３０Ｃ、領域２１Ｄに面している空気層を空気層３０Ｄとする。本実施形態においても、空気層３０Ａ〜３０Ｄと領域２１Ａ〜２１Ｄは、上方から見たときの形状が正方形となっている。
また、本実施形態においては、抵抗部材６５は、振動体２０の振動の固有モードの腹（山又は谷）となる部分に接触するように筐体１０内に配置されている。

このように構成された吸音構造１Ｄにおいても、振動体２０の質量成分と空気層３０のバネ成分によってバネマス系の吸音メカニズムが形成される。また、吸音構造１Ｄにおいては振動体２０が弾性を有して屈曲振動をするため、屈曲振動による屈曲系の吸音メカニズムが加わる。そして、吸音構造１Ｄにおいては、音波が振動体２０に到達すると、音波の音圧と吸音構造１の空気層３０内の圧力との差により振動体２０が振動し、音波のエネルギは、この振動により消費されて音が吸音される。
また、振動体２０が振動により変形すると、振動体２０に接触している抵抗部材６５と振動体２０との間（界面）で摩擦が生じ、この摩擦によっても音波のエネルギが消費されて音が吸音される。

第１実施形態や第２実施形態と同様に、振動体２０に接触する部材と振動体２０との摩擦により音波のエネルギが消費されるため、本実施形態においても吸音する音の周波数帯が低域側に広がり、上述した吸音構造１Ｄにおいては、抵抗部材６５を用いない場合と比較して、吸音する音の周波数を広げて効率良く吸音することが可能となっている。
なお、本実施形態においては、振動体２０に振動が伝わると、抵抗部材６５は、この伝わった振動によって変形する部材であってもよい。このように振動体２０の振動により抵抗部材６５が変形する構成であると抵抗部材６５内部での内部摩擦によっても音波のエネルギが消費され、より効率良く吸音がされることとなる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。

本発明において振動体２０は、弾性を有する弾性体で形成されているのであれば、板状以外に膜の形状（フィルム状やシート状）であってもよい。なお、板状とは、直方体（立体）に対して相対的に厚さが薄く２次元的な広がりをもつことを意味し、膜状（フィルム状、シート状）とは、板状よりもさらに相対的に厚さが薄く、張力により復元力を発生することを意味する。

上述した実施形態においては、振動体２０において各空気層に接している部分の形状が正方形となっているが、この部分の形状が長方形となるように筐体１０内を仕切るようにしてもよい。また、この部分の形状は、多角形、楕円形、円形など他の形状であってもよい。また、この部分の形状が多角形、楕円形、円形など他の形状となるように筐体１０と仕切板１３の形状を変形してもよい。

また、本発明においては、振動体２０に発現する固有振動モードは、振動体２０を挟んで非対称な振動振幅を示すモードであるのが好ましく、このような非対称な固有振動モードが発現するように振動体２０と筐体１０の形状を設定するのが好ましい。
これは、振動体２０を挟んで非対称な振動振幅を示すモードの場合、振動体２０において空気層３０側へ変位する部分が押しのけた空気の量と、空気層３０と反対側へ変位する部分が押しのけた空気の量とが同じとならず、振動体２０の上下で圧力に差が生じ、音に対して励振がされやすくなってより吸音がされるためである。
また、本発明においては、振動体２０に発現する固有振動モードは、基本振動を含む低次の固有振動モードが好ましく、このような低次の固有振動モードが発現するように振動体２０と筐体１０の支持条件、形状や材料のパラメータを設定するのが好ましい。
なお、振動体２０において各空気層に接している部分の形状が正方形以外の形状である場合においても、抵抗部材４０を取り付ける構成にあっては、抵抗部材４０は、振動の固有モードの山又は谷となる部分に接する部分に取り付けられる。
例えば、図１９に示したように振動体２０Ｃにおいて各空気層に接している部分の形状が長方形であって、白の楕円形の部分と黒の楕円形の部分とが互いに逆方向に変位する固有振動モードが発現する場合、図中の点線で示したように抵抗部材４０が取り付けられる。
また、図２０に示したように振動体２０Ｄにおいて各空気層に接している部分の形状が円形であって円形の周辺が固定支持されており、白の円形の部分と黒の円形の部分とが互いに逆方向に変位する固有振動モードが発現する場合、図中において点線の矩形で示したように抵抗部材４０が取り付けられる。ここで、同図中でモード（Ｎｄ，Ｎｃ）のＮｄは節直径数を示し、Ｎｃは節円数を示す。

上述した実施形態においては、抵抗部材４０は粘着シート５０によって振動体２０に取り付けられているが、両面テープにより抵抗部材４０を振動体２０に取り付けるようにしてもよく、また、ステープラの針により抵抗部材４０を振動体２０に取り付けるようにしてもよい。
また、抵抗部材４０の形状は、固有振動モードの山又は谷となる部分に接するのであれば、矩形の形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。
また、振動体２０に取り付ける抵抗部材４０の数は、図示した数に限定されず、他の数であってもよい。

上述した実施形態においては、抵抗部材４０は発泡シリコーンで形成されているが、外力を受けて変形する際に抵抗を有する素材であれば、発泡シリコーン以外で弾性を有する素材（ゴム、合成樹脂など）や織物、不織布などの他の素材で抵抗部材４０を形成してもよい。

本発明においては、抵抗部材４０は、振動体２０が変形するときに振動体２０との間に摩擦が生じるように取り付けられているのであれば、弾性を有する素材でなくてもよい。
本発明においては、外力を受けて振動体２０と共に変形する部材を振動体２０の表面全体に取り付けるようにしてもよい。なお、この構成においては、取り付けられる部材は、部材を貫通する孔が規則的に部材全体に配置されているのが好ましい。

上述した実施形態においては、抵抗部材は、振動体２０において背後の空気層に対向する面と反対側の面に取り付けられているが、背後の空気層に対向する面に抵抗部材４０を取り付けるようにしてもよい。
また、図２１に示した吸音構造１Ｅのように、抵抗部材４０を振動体２０の内部に配置するようにしてもよい。このように抵抗部材４０を振動体２０の内部に配置する場合、振動体２０を振動体２０Ａと振動体２０Ｂというように２枚の振動体で構成し、一方の振動体に凹部を設け、この凹部に発泡シリコーンを塗布して発泡させて抵抗部材４０を形成した後、振動体２０Ａと振動体２０Ｂとを重ねて抵抗部材４０が内部に位置するようにしてもよい。なお、発泡シリコーンを塗布して発泡させる場合には、発泡シリコーンを振動体２０Ａと振動体２０Ｂとで挟んだ後で発泡させるようにしてもよい。
また、発泡済みの発泡シリコーンを凹部の形状に加工して抵抗部材４０を形成し、抵抗部材４０を凹部に嵌め入れた後、振動体２０Ａと振動体２０Ｂとを重ねて抵抗部材４０が内部に位置するようにしてもよい。
また、抵抗部材４０を振動体内部に配置する構成にあっては、抵抗部材４０の形状を糸状、または繊維状や枝分かれした形状にし、複数のこれらの抵抗部材４０を振動体２０の内部に配置してもよいし、発泡シリコーンに替えて織物、不織布、または網目織りの布を内部に配置してもよい。
なお、これらの構成にあっても、抵抗部材４０は、固有振動モードの山又は谷となる部分にあるように配置される。
この構成においても、抵抗部材４０と振動体２０との間で摩擦が発生し、音波のエネルギが消費されて音が吸音される。

上述した実施形態においては、支持部材６０を用いる構成にあっては振動体２０に接着されているが、振動体２０と支持部材６０との間で接着しない部分を設けるようにしてもよい。この構成にあっては、接着されていない部分では振動体２０と支持部材６０との間（界面）で摩擦が生じ、この摩擦によっても音波のエネルギが消費される。

上述した第５実施形態においては、抵抗部材６５の形状は円柱となっているが、形状は柱状であれば多角柱としてもよく、また円管または角管としてもよい。
また、抵抗部材６５の形状を円柱または円管とする場合には、開口端を側壁１２に向け、周面が底面部１１と振動体２０に接するようにしてもよい。
また、抵抗部材６５をハニカムコアとし、ハニカムコアの一方の開口側を底面部１１に固着し、もう一方の開口側が振動体２０に接するようにしてもよい。なお、抵抗部材６５をハニカムコアとする構成にあっては抵抗部材６５を底面部１１と振動体２０の両方に接着しないようにしてもよい。
また、抵抗部材６５を使用する構成にあっては、抵抗部材６５の数は複数であってもよい。

本発明においては、振動体２０の振幅の節または振動が極小となる部分以外の少なくとも一部に接するように抵抗部材４０や抵抗部材６５が配置されていればよい。
また、本発明においては、抵抗部材４０や抵抗部材６５は、振動体２０の振動の固有モードの山又は谷のいずれか一方に接するようにしてもよく、また、山部分の一部又は谷部分の一部に接するようにしてもよい。
また、本発明においては、抵抗部材４０や抵抗部材６５は、振動体２０の振動の固有モードの節または振動が極小となる部分を跨いで振動体２０に接するようにしてもよい。

上述した実施形態においては、振動体２０は、筐体１０に接着されて固定支持されており、接着部位においては変位（移動）も回転も拘束されているが、振動体２０は、筐体１０に対して変位が拘束され、回転が許容されている単純支持状態であってもよい。
また、変位が許容されている支持状態や自由支持など他の支持状態であってもよい。

また、本発明に係る吸音構造は、各種の音響室に配置することが可能である。ここで各種音響室とは、一般家屋やビルなどの部屋、防音室、音楽室、ホール、劇場、音響機器のリスニングルーム、会議室等の居室、車両や航空機、船舶など各種輸送機器の空間、スピーカや楽器などの筐体などである。
なお、上述した実施形態または変形例に係る吸音構造を配置する場合、大きさの同じ吸音構造を複数組み合わせた吸音体群を配置してもよい。また、吸音構造を複数組み合わせる場合には、組み合わせる吸音構造毎に空気層３０の縦と横のサイズを一定にして厚さを異ならせてもよく、空気層３０の厚さを一定にして空気層３０の縦と横のサイズを各々異ならせてもよい。また、空気層３０の厚さとサイズの両方を各々異ならせてもよい。
また、本発明に係る吸音構造にあっては、少なくとも、抵抗部材４０や抵抗部材６５の配置位置、サイズ、材質、振動体２０への取り付け方法や接触方法のいずれか一を変更することにより、吸音構造におけるバネマス系の吸音メカニズムの共振周波数や屈曲系の吸音メカニズムの共振周波数を調整し、吸音構造における吸音率のピークとなる周波数を調整してもよい。

また、上述した本発明に係る吸音構造を、吸音構造の吸音率のピークの周波数の音が騒音として発生している場所に配置して騒音を低減させてもよい。このように吸音構造を騒音の発生場所に配置して騒音を低減させる騒音低減方法によれば、振動体２０が振動して騒音のエネルギが消費されて騒音が低減されることとなる。なお、騒音の発生場所としては、例えば車両や飛行機など各種輸送機器の内部、工場や工事現場などで運転されている各種機械などがある。

本発明の一実施形態に係る吸音構造１の外観図である。 吸音構造１の分解斜視図である。 吸音構造１のＡ−Ａ線断面図である。 吸音構造１の固有の振動モードの一例を示した図である。 吸音構造１の吸音率の測定結果を示したグラフである。 本発明の第２実施形態に係る吸音構造１Ａの外観図である。 吸音構造１における抵抗部材４０の配置を示した図である。 吸音構造１Ａの吸音率の測定結果を示したグラフである。 本発明の第３実施形態に係る吸音構造１Ｂの外観図である。 吸音構造１Ｂの分解斜視図である。 吸音構造１ＢのＢ−Ｂ線断面図である。 吸音構造１Ｂの吸音率の測定結果を示したグラフである。 本発明の第４実施形態に係る吸音構造１Ｃの外観図である。 吸音構造１ＣのＣ−Ｃ線断面図である。 吸音構造１Ｃの吸音率の測定結果を示したグラフである。 本発明の第４実施形態に係る吸音構造１Ｄの外観図である。 吸音構造１Ｄの分解斜視図である。 吸音構造１ＤのＤ−Ｄ線断面図である。 変形例に係る振動の固有モードと抵抗部材４０の取り付け位置を例示した図である。 変形例に係る振動の固有モードと抵抗部材４０の取り付け位置を例示した図である。 本発明の変形例に係る吸音構造１Ｅの断面図である。

符号の説明

・ １Ａ〜１Ｅ・・・吸音構造、１０・・・筐体、１１・・・底面部、１２・・・側壁、１３・・・仕切板、２０・・・振動体、３０Ａ〜３０Ｄ・・・空気層、４０，６５・・・抵抗部材、５０・・・粘着シート、６０・・・支持部材

Claims (20)

1. 中空で開口部を備えた筐体と、
   板状または膜状の振動体と、
   抵抗部材と
   を有し、
   前記開口部が前記振動体で覆われて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
   前記抵抗部材は、前記振動体が屈曲振動したときに振動の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に接するように配置されていること
   を特徴とする吸音構造。
2. 前記抵抗部材は、前記振動体が屈曲振動したときに振動の節または極小となる位置を跨いで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造。
3. 前記抵抗部材は、前記振動体が屈曲振動したときに振動が極大となる位置を跨いで配置されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造。
4. 前記抵抗部材は、前記振動体の屈曲振動に伴って変形することを特徴とする請求項１に記載の吸音構造。
5. 前記抵抗部材は、前記振動体が変形したときに前記振動体との間で摩擦が生じるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造。
6. 前記抵抗部材は、前記振動体の表面に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造。
7. 粘着シートの粘着面を前記抵抗部材と前記振動体とに接触させて前記抵抗部材が前記振動体に配置されていることを特徴とする請求項６に記載の吸音構造。
8. 前記抵抗部材は、前記振動体の内部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音構造。
9. 前記抵抗部材の形状が糸状であることを特徴とする請求項８に記載の吸音構造。
10. 前記抵抗部材が織物であることを特徴とする請求項８に記載の吸音構造。
11. 前記抵抗部材は、前記振動体が屈曲振動したときに変位する位置と前記筐体とに接触するように、前記筐体と前記振動体とで囲まれた空間内に配置されていること
    を特徴とする請求項１に記載の吸音構造。
12. 前記抵抗部材が管状であり、管状の周面が前記振動体に接触していることを特徴とする請求項１１に記載の吸音構造。
13. 前記抵抗部材がハニカム構造であり、該ハニカム構造の開口端が前記振動体に接触していることを特徴とする請求項１１に記載の吸音構造。
14. 中空で開口部を備えた筐体と、
    板状または膜状の振動体と、
    貫通孔を有する支持部材と
    を有し、
    前記支持部材が前記開口部に取り付けられ、
    前記振動体が前記筐体との間に前記支持部材を挟んで前記支持部材に取り付けられており、前記開口部が前記振動体に覆われて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されていること
    を特徴とする吸音構造。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の吸音構造を複数組み合わせた吸音構造群。
16. 組み合わされた複数の吸音構造の各空気層のサイズが各々異なることを特徴とする請求項１５に記載の吸音構造群。
17. 組み合わされた複数の吸音構造の各空気層の厚みが各々異なることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の吸音構造群。
18. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の吸音構造または請求項１５乃至請求項１７のいずれかに記載の吸音構造群を有する音響室。
19. 中空で開口部を備えた筐体と、
    板状または膜状の振動体と、
    抵抗部材と
    を有し、
    前記開口部が前記振動体で覆われて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成されており、
    前記抵抗部材が、前記振動体が屈曲振動したときに振動の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に接するように配置されている吸音構造の調整方法であって、
    少なくとも、前記抵抗部材の配置位置、前記抵抗部材のサイズ、前記抵抗部材の材質、前記抵抗部材の前記振動体へ接触方法のいずれか一を変更して吸音構造の共振周波数を調整する吸音構造の調整方法。
20. 中空で開口部を備えた筐体と、
    板状または膜状の振動体と、
    抵抗部材と
    を有し、
    前記開口部が前記振動体で覆われて前記筐体と前記振動体とで空気層が形成され、
    前記振動体が振動して騒音を低減する騒音低減方法であって、
    前記抵抗部材は、前記振動体が屈曲振動したときに振動の節または極小となる位置以外の領域の少なくとも一部に接するように配置されていること
    を特徴とする騒音低減方法。

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