JP2010031582A - Sound absorbing structure, sound absorbing structure group, and acoustic room - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plate and/or membrane type sound absorbing structure enhancing the strength of a bottom part of a case in particular. <P>SOLUTION: Ribs 25 are formed at a bottom plate 21 of the case 20 by combining a plurality of plate bodies 26 in grated shape. The ribs 25 provide the bottom plate 21 with strength, and spaces partitioned by plate bodies 26 of the ribs 25 serve as cells 41 for dividing an air layer 40. In comparison with a sound absorbing structure with no rib 25, this sound absorbing structure obtains effects of (1) lowering a sound absorbing frequency f0 to a sound absorbing frequency f0', (2) enlarging a sound absorbing frequency band Δf to a sound absorbing frequency band Δf' and (3) raising acoustic absorptivity α0 to acoustic absorptivity α0'. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、音を吸収する吸音構造体、吸音構造体群および音響室に関する。   The present invention relates to a sound absorbing structure that absorbs sound, a sound absorbing structure group, and an acoustic chamber.

吸音構造体としては、底部と開口部を有する筐体と、前記開口部に設けられ、前記筐体内に空気層を画成する板状または膜状の振動体と、を具備した(板・膜振動型)吸音構造体がある(特許文献1)。この種の吸音構造体においては、振動体のマス(質量(mass))成分と、空気層のバネ成分とによってバネマス系が形成される。
ここで、空気の密度をρ0[kg/m3]、音速をc0[m/s]、振動体の密度をρ[kg/m3]、振動体の厚さをt[m]、空気層の厚さをL[m]とすると、バネマス系の共振周波数f[Hz]は数式1のようなる。
The sound absorbing structure includes a housing having a bottom and an opening, and a plate-like or membrane-like vibrating body provided in the opening and defining an air layer in the housing (plate / membrane). There is a vibration type sound absorbing structure (Patent Document 1). In this type of sound absorbing structure, a spring mass system is formed by the mass component of the vibrating body and the spring component of the air layer.
Here, the density of air is ρ 0 [kg / m 3 ], the speed of sound is c 0 [m / s], the density of the vibrating body is ρ [kg / m 3 ], the thickness of the vibrating body is t [m], Assuming that the thickness of the air layer is L [m], the resonance frequency f [Hz] of the spring mass system is expressed by Equation 1.

Figure 2010031582
Figure 2010031582

また、吸音構造体において振動体が弾性を有して弾性振動をする場合には、弾性振動による屈曲系の性質が加わることになる。
振動体の形状が長方形で一辺の長さをa[m]、もう一辺の長さをb[m]、振動体のヤング率をE[N/m2]、振動体のポアソン比をσ[−]、p,qを正の整数とすると、以下の数式2に示すようにして板・膜振動型吸音構造体の共振周波数が求められる。そして、建築音響の分野においては、この求めた共振周波数を音響設計に利用している(例えば、非特許文献2参照)。
In addition, when the vibration body has elasticity in the sound absorbing structure, the bending property of the elastic vibration is added.
The shape of the vibrator is rectangular, the length of one side is a [m], the length of the other side is b [m], the Young's modulus of the vibrator is E [N / m 2 ], and the Poisson's ratio of the vibrator is σ [ −], P and q are positive integers, the resonance frequency of the plate / membrane vibration type sound absorbing structure is obtained as shown in the following formula 2. In the field of architectural acoustics, the obtained resonance frequency is used for acoustic design (for example, see Non-Patent Document 2).

Figure 2010031582
上記数式2において、共振周波数fは、バネマス系に係る項(ρ00 2/ρtL)と屈曲系に係る項(バネマス系の項の後に直列に加えられている項)とを加算した値となっている。この数式2に示すように、吸音構造体においては、振動体のバネマス系と、弾性振動による屈曲系とが、吸音条件を決める重要な要素となっている。
Figure 2010031582
In Equation 2, the resonance frequency f is a value obtained by adding a term related to the spring mass system (ρ 0 c 0 2 / ρtL) and a term related to the bending system (term added in series after the term of the spring mass system). It has become. As shown in Formula 2, in the sound absorbing structure, the spring mass system of the vibrating body and the bending system due to elastic vibration are important factors that determine the sound absorbing conditions.

特開2006−11412号公報JP 2006-11412 A 木村翔著 「建築音響と騒音防止計画」株式会社彰国社、1981年2月20日、p.150Sho Kimura “Architectural Acoustics and Noise Prevention Project” Shokokusha Co., Ltd., February 20, 1981, p.150

前述した如く、吸音構造体の吸音特性(共振周波数f)は、振動体のバネマス系および弾性振動に依存する。このため、振動体以外の部材(筐体)は、弾性変形等を起こさない強度を有することが望ましい。特に、筐体のうち振動体と平行する底板が弾性振動してしまうと、この振動が空気層を介して振動体に伝わってしまい当該振動体の弾性変形に影響を及ぼしてしまう。よって、底板の強度を確保することは、吸音構造体における吸音特性を維持する上で大事な課題となる。   As described above, the sound absorption characteristic (resonance frequency f) of the sound absorbing structure depends on the spring mass system and elastic vibration of the vibrating body. For this reason, it is desirable that the member (housing) other than the vibrating body has a strength that does not cause elastic deformation or the like. In particular, if the bottom plate parallel to the vibrating body in the housing is elastically vibrated, this vibration is transmitted to the vibrating body through the air layer and affects the elastic deformation of the vibrating body. Therefore, securing the strength of the bottom plate is an important issue in maintaining the sound absorbing characteristics of the sound absorbing structure.

そこで、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体において、特に筐体の底部の強度を高めた吸音構造体、吸音構造体群および音響室を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made under the background described above, and in the sound absorption structure of the plate / membrane vibration type, the sound absorption structure, the sound absorption structure group, and the acoustic chamber in which the strength of the bottom portion of the casing is increased. The purpose is to provide.

上述した課題を解決するために本発明が採用する吸音構造体の構造は、底部と開口部を有する筐体と、前記開口部に設けられ、前記筐体内に空気層を画成する板状または膜状の振動体と、を有し、前記筐体の底部には、リブを設けたことを特徴とする。   The structure of the sound-absorbing structure employed by the present invention to solve the above-described problem is a casing having a bottom portion and an opening, and a plate-like shape provided in the opening and defining an air layer in the casing. And a rib is provided on the bottom of the casing.

上記構成において、前記リブは、前記底部から前記開口部に向けて延びる複数枚の板体からなることが望ましい。   The said structure WHEREIN: It is desirable that the said rib consists of a several plate body extended toward the said opening part from the said bottom part.

上記構成において、前記リブは、板体を格子状に形成してなることが望ましい。   The said structure WHEREIN: It is desirable for the said rib to form a plate body in a grid | lattice form.

上記構成において、前記リブは、板体をハニカム状に形成してなることが望ましい。   In the above configuration, the rib is preferably formed by forming a plate in a honeycomb shape.

上記構成において、前記リブは、径寸法の異なった複数の筒体を同心円状に配置してなることが望ましい。   In the above configuration, the rib is preferably formed by concentrically arranging a plurality of cylindrical bodies having different diameters.

上記構成において、前記リブによって区切られる個々の空間は、その容積が、対向する前記振動体の位置に応じて異なることが望ましい。   In the above-described configuration, it is desirable that the individual spaces partitioned by the ribs have different volumes depending on the positions of the opposed vibrating bodies.

上記構成において、前記空間は、前記振動体の中央部分に位置する空間の容積が他の空間の容積に比べて大きくなるように形成されることが望ましい。   In the above configuration, it is preferable that the space is formed so that a volume of a space located at a central portion of the vibrating body is larger than a volume of another space.

上記構成において、前記振動体は、当該振動体の部位において集中質量が異なるように形成されることが望ましい。   In the above configuration, it is desirable that the vibrating body is formed so that the concentrated mass is different at a site of the vibrating body.

上述した課題を解決するために本発明が採用する吸音構造体群の構造は、上記記載の吸音構造体を複数組み合わせたことを特徴とする。   The structure of the sound absorbing structure group employed by the present invention to solve the above-described problems is characterized by combining a plurality of the above sound absorbing structures.

上述した課題を解決するために本発明が採用する音響室の構造は、上記記載の吸音構造体、または上記記載の吸音構造体群を有することを特徴する。   In order to solve the above-described problems, the structure of the acoustic chamber employed by the present invention is characterized by having the above-described sound absorbing structure or the above-described sound absorbing structure group.

本発明によれば、吸音構造体(板・膜振動型)において、底部にリブを形成することにより、当該吸音構造体の吸音条件を変更することなく底部の強度を高めると共に、筐体自体の軽量化を図ることが可能となる。   According to the present invention, in the sound absorbing structure (plate / membrane vibration type), by forming a rib on the bottom, the strength of the bottom is increased without changing the sound absorbing condition of the sound absorbing structure, and the housing itself It is possible to reduce the weight.

<吸音構造体の構成>
図1は、本発明の実施形態に係る吸音構造体10の分解斜視図である。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、吸音構造体10の実際の寸法とは異ならせている。
図に示したように、吸音構造体10は、当該吸音構造体10の基台をなす筐体20と、この筐体20の開口部23を施蓋する振動体30と、筐体20と振動体30によって筐体20内に画成される空気層40と、を具備する。
<Configuration of sound absorbing structure>
FIG. 1 is an exploded perspective view of a sound absorbing structure 10 according to an embodiment of the present invention. In the drawings, the actual dimensions of the sound absorbing structure 10 are different from each other for easy understanding of the configuration of the present embodiment.
As shown in the figure, the sound absorbing structure 10 includes a housing 20 that forms the base of the sound absorbing structure 10, a vibrating body 30 that covers the opening 23 of the housing 20, and the vibration of the housing 20. And an air layer 40 defined in the housing 20 by the body 30.

筐体20は、矩形状で浅底の有底筒状に合成樹脂(例えば、ABS樹脂)で形成され、底板21、側壁22、開口部23を有する。底板21は、開口部23に対向する面に配置され、側壁22は、開口部23の周囲に配置される。振動体30は、弾性を有する高分子化合物(例えば、無機充填材入りオレフィン系共重合体)により正方形の板状に形成され、周縁が筐体20の開口部23に接着固定される。当該吸音構造体10の内部(振動体30の背後)には、筐体20の開口部23に振動体30が固定されることにより、密閉された空気層40が画成される。   The casing 20 is formed of a synthetic resin (for example, ABS resin) in a rectangular and shallow bottomed cylindrical shape, and includes a bottom plate 21, a side wall 22, and an opening 23. The bottom plate 21 is disposed on a surface facing the opening 23, and the side wall 22 is disposed around the opening 23. The vibrating body 30 is formed in a square plate shape from an elastic polymer compound (for example, an olefin copolymer containing an inorganic filler), and the periphery thereof is bonded and fixed to the opening 23 of the housing 20. Inside the sound absorbing structure 10 (behind the vibrating body 30), the vibrating body 30 is fixed to the opening 23 of the housing 20, whereby a sealed air layer 40 is defined.

なお、本実施形態においては、振動体30の素材は合成樹脂としているが、振動体30の素材は合成樹脂に限るものではなく、弾性振動が生じる素材であれば紙、金属、繊維板など他の素材であってもよい。また、振動体30の形状は、板状ではなく膜状であってもよく、要は、振動体30は、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形状・部材であればよい。   In the present embodiment, the material of the vibrating body 30 is a synthetic resin. However, the material of the vibrating body 30 is not limited to a synthetic resin, and other materials such as paper, metal, and fiberboard may be used as long as they generate elastic vibration. It may be a material. The shape of the vibrating body 30 may be a film instead of a plate. In short, the vibrating body 30 is a shape / member that deforms when a force is applied and vibrates by generating a restoring force by elasticity. I just need it.

ここで、板状とは、直方体(立体)に対して相対的に厚さが薄く2次元的な広がりを持つ形状であり、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ものである。   Here, the plate shape is a shape having a relatively thin thickness and a two-dimensional extension with respect to a rectangular parallelepiped (solid), and the film shape (film shape, sheet shape) is more than the plate shape. It is relatively thin and generates a restoring force by tension.

さらに、前記振動体30は、該振動体30以外の筐体20に対して剛性が相対的に低い(ヤング率が低い、厚さが薄い、断面2次モーメントが小さい)、或いは機械インピーダンス(8×(曲げ剛性×面密度)1/2)が相対的に低い形状・部材で形成される。即ち、振動体30は、筐体20に対して弾性振動を起こし易くすることにより、振動体30により当該吸音構造体10の吸音作用を発揮する。 Further, the vibrating body 30 has relatively low rigidity with respect to the casing 20 other than the vibrating body 30 (low Young's modulus, thin thickness, small cross-sectional second moment), or mechanical impedance (8 × (bending rigidity × surface density) 1/2 ) is formed with a relatively low shape / member. That is, the vibrating body 30 exhibits the sound absorbing action of the sound absorbing structure 10 by the vibrating body 30 by facilitating elastic vibration with respect to the housing 20.

以上が、吸音構造体10の基本的構造であるが、本実施形態による吸音構造体10においては、図2および図3に示すように、筐体20の底板21に格子状のリブ25が形成されている。
リブ25は、底板21から開口部23に向けて立設された複数の板体26を格子状に組み合わせることによって配置されたものである。このリブ25は、底板21に強度を持たせると共に、リブ25の板体26で仕切られた空間が空気層40を分割するセル41となる。リブ25と振動体30との間には振動体30が振動した際に、リブ25に当たるのを防止するために隙間42が形成されており、各セル41は、この隙間42を介して連通される。
The above is the basic structure of the sound absorbing structure 10, but in the sound absorbing structure 10 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, lattice-like ribs 25 are formed on the bottom plate 21 of the housing 20. Has been.
The ribs 25 are arranged by combining a plurality of plate bodies 26 erected from the bottom plate 21 toward the opening 23 in a lattice shape. The rib 25 gives the bottom plate 21 strength, and the space partitioned by the plate body 26 of the rib 25 becomes a cell 41 that divides the air layer 40. A gap 42 is formed between the rib 25 and the vibrating body 30 to prevent the vibrating body 30 from striking against the rib 25 when the vibrating body 30 vibrates. Each cell 41 is communicated via the gap 42. The

<吸音構造体の動作>
このように構成される吸音構造体10においては、振動体30の外側から加わる音圧と空気層40側の音圧との差(即ち、振動体30の前後の音圧差)によって振動体30が弾性振動する。これにより、当該吸音構造体10に到達する音波のエネルギーは、この振動体30の振動により消費されて音が吸音されることになる。この際、振動体30は、前記数式2に示すようにして設定される共振周波数fを中心とした周波数の音を吸音することになる。
<Operation of sound absorbing structure>
In the sound absorbing structure 10 configured as described above, the vibrating body 30 is caused by the difference between the sound pressure applied from the outside of the vibrating body 30 and the sound pressure on the air layer 40 side (that is, the sound pressure difference before and after the vibrating body 30). Elastically vibrates. Thereby, the energy of the sound wave reaching the sound absorbing structure 10 is consumed by the vibration of the vibrating body 30 and the sound is absorbed. At this time, the vibrating body 30 absorbs a sound having a frequency centered on the resonance frequency f set as shown in Formula 2.

<実施形態における吸音構造体の効果>
本実施形態における吸音構造体の効果を図4による特性線図に基づいて説明する。
図4は、リブ25を形成していない吸音構造体の特性線A(実線)、リブ25を形成した吸音構造体の特性線B(二点鎖線)を示した特性線図であり、横軸は周波数、縦軸は吸音率を示している。
特性線AとBとを比較すると、(1)吸音率のピークを示す周波数f0が同周波数f0´に低下し、(2)吸音周波数帯域(例えば吸音率のピーク値の半分となる周波数帯域)Δfが同周波数帯域Δf´に広がり、(3)吸音率のピーク値α0が同ピーク値α0´に上昇する、という効果が得られた。
<Effect of sound absorbing structure in embodiment>
The effect of the sound absorbing structure in this embodiment will be described based on the characteristic diagram of FIG.
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a characteristic line A (solid line) of the sound absorbing structure in which the rib 25 is not formed and a characteristic line B (two-dot chain line) of the sound absorbing structure in which the rib 25 is formed. Indicates the frequency, and the vertical axis indicates the sound absorption coefficient.
When the characteristic lines A and B are compared, (1) the frequency f0 indicating the peak of the sound absorption rate decreases to the same frequency f0 ′, and (2) the sound absorption frequency band (for example, a frequency band that is half the peak value of the sound absorption rate). Δf spreads over the same frequency band Δf ′, and (3) the effect that the peak value α0 of the sound absorption coefficient increases to the same peak value α0 ′ is obtained.

以下、上記効果について理由について説明する。
(1)吸音周波数の低下
本実施形態に係る吸音構造体10は、底体21に格子状のリブ25を形成し、このリブ25によって空気層40が複数個のセル41に分割される。リブ25は、板体26によって振動体30に向かって開口する矩形状の細管を底板21に並べたような形状となる。このため、振動体30の弾性振動によって発生する空気は、各セル41に流れ込む。筐体20の厚さは見かけ上は変わらないものの、空気層40の振動体に直交する方向の厚さは実質的には厚くなる(増大する)ことになり、リブ25を有する吸音構造体10は、吸音周波数f0が下がることになる。
Hereinafter, the reason for the above effect will be described.
(1) Decrease in sound absorption frequency In the sound absorption structure 10 according to the present embodiment, a lattice-like rib 25 is formed on the bottom body 21, and the air layer 40 is divided into a plurality of cells 41 by the rib 25. The rib 25 has a shape in which rectangular thin tubes opened toward the vibrating body 30 by the plate body 26 are arranged on the bottom plate 21. For this reason, the air generated by the elastic vibration of the vibrating body 30 flows into each cell 41. Although the thickness of the casing 20 does not seem to change, the thickness of the air layer 40 in the direction perpendicular to the vibrating body is substantially increased (increased), and the sound absorbing structure 10 having the ribs 25 is obtained. Will decrease the sound absorption frequency f0.

(2)吸音周波数帯域の広がり
各セル41は、その壁面に空気との間に摩擦を発生させて吸音を行う管吸音による吸音特性を発揮する。この結果、当該吸音構造体10は、振動体30の弾性振動による吸音特性に加えて、管壁面に相当する板体26での吸音による吸音特性も持たせることができ、吸音周波数の帯域幅Δfを広げる。
(2) Expansion of sound absorption frequency band Each cell 41 exhibits a sound absorption characteristic by tube sound absorption that generates sound between the wall surface and air to generate friction. As a result, the sound absorbing structure 10 can also have a sound absorbing characteristic due to sound absorption by the plate body 26 corresponding to the tube wall surface in addition to the sound absorbing characteristic due to the elastic vibration of the vibrating body 30, and the sound absorption frequency bandwidth Δf. To spread.

(3)吸音率α0の上昇
各セル41は、振動体30から発生する振動による空気の流れを、振動体30に略直交する方向に整流するため、空気層40の空気バネとしての動作を制限することができ、吸音率α0のピークを高めることができる。即ち、振動体30の振動により圧縮・膨張する空気層40内の空気の流れは、各セル41がない場合では、振動体30に並行する方向にも流れるが、各セル41がある場合では、振動体30に略直交する方向の流れに制限される。このため、空気層40の音響インピーダンスZを、背後空気層の厚さLに依存する一定の値に固定することができ、共鳴周波数での吸音率α0のピークが低下することを防止する。
(3) Increase in sound absorption coefficient α0 Since each cell 41 rectifies the air flow caused by vibration generated from the vibrating body 30 in a direction substantially orthogonal to the vibrating body 30, the operation of the air layer 40 as an air spring is limited. The peak of the sound absorption coefficient α0 can be increased. That is, the air flow in the air layer 40 compressed / expanded by the vibration of the vibrating body 30 also flows in the direction parallel to the vibrating body 30 when each cell 41 is not present. The flow is limited to a direction substantially orthogonal to the vibrating body 30. For this reason, the acoustic impedance Z of the air layer 40 can be fixed to a constant value that depends on the thickness L of the back air layer, and the peak of the sound absorption coefficient α0 at the resonance frequency is prevented from being lowered.

一方、吸音構造体10は、底板21から立設した板体26から格子状のリブ25を形成しているから、リブ25が形成されていない場合に比べて、底板21の強度(曲げ剛性)を高めることができる。この結果、リブ25が形成されていない場合に比べて、底板21の厚さを薄くすることができ、ひいては当該吸音構造体10の軽量化を図ることができる。   On the other hand, since the sound absorbing structure 10 has the lattice-like ribs 25 formed from the plate bodies 26 erected from the bottom plate 21, the strength (bending rigidity) of the bottom plate 21 compared to the case where the ribs 25 are not formed. Can be increased. As a result, compared with the case where the rib 25 is not formed, the thickness of the bottom plate 21 can be reduced, and the weight of the sound absorbing structure 10 can be reduced.

<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。
<変形例1>
前記実施形態では、リブ25を板体26によって格子状に形成する場合を例示したが、本発明はこれに限らず、種々のリブ形状とすることが可能である。
図5は、リブ25Aを底板21から斜めにスリット状に形成した板体26Aを吸音構造体の横断面図を示している。板体26A間には、空気層40をスリット状に分割するセル41Aが形成される。図6は、図5中の矢視VI−VI方向から見た縦断面図である。リブ25Aは底板21から斜めに立設した板体26Aによって形成される。これにより、スリットの長さを、実施形態に比べて長く確保する。
<Modification>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It can implement with another various form. For example, the present invention may be implemented by modifying the above-described embodiment as follows.
<Modification 1>
In the above-described embodiment, the case where the ribs 25 are formed in a lattice shape by the plate bodies 26 is illustrated, but the present invention is not limited to this, and various rib shapes can be used.
FIG. 5 shows a cross-sectional view of a sound absorbing structure of a plate body 26A in which ribs 25A are formed obliquely from the bottom plate 21 in a slit shape. Cells 41A that divide the air layer 40 into slits are formed between the plate bodies 26A. 6 is a longitudinal sectional view as seen from the direction of arrows VI-VI in FIG. The rib 25 </ b> A is formed by a plate body 26 </ b> A that stands upright from the bottom plate 21. Thereby, the length of a slit is ensured long compared with embodiment.

図7は、リブ25Bを底板21からハニカム状に形成した板体26Bを吸音構造体の横断面図を示している。板体26B間には、空気層40を六角形状に分割するセル41Bが形成される。ハニカム状のリブ25Bは、格子状のリブ25に比べて、高さ方向の強度が高くなると共に、整流作用を高めることができる。   FIG. 7 shows a cross-sectional view of a sound absorbing structure of a plate body 26B in which ribs 25B are formed in a honeycomb shape from the bottom plate 21. FIG. Cells 41B that divide the air layer 40 into hexagonal shapes are formed between the plate bodies 26B. The honeycomb-like ribs 25 </ b> B have a height direction strength higher than that of the lattice-like ribs 25 and can enhance the rectifying action.

図8は、径寸法の異なった複数の筒体26C,26C,・・・を同心円状に配置したリブ25Cが形成された吸音構造体の横断面図を示している。筒体26C間には、空気層40を環状に分割するセル41Cが形成される。
また、同心円状のリブ25Cを構成する筒体の形状は、図9(a)に示す筒体26C1のように鉛直方向に延びる筒体であっても、図9(b)に示す筒体26C2のように截頭円錐形状(頂上を平に切った円錐形)筒体であっても、図9(c)に示す筒体26C3のように外側から内側に配置された筒体の高さを順次低く形成した筒体であってもよい。
図9(c)のように、筒体の高さを振動体30の中央部に向かうに従ってその高さを低くする理由は、振動体30が振動する際に振幅の大きくなる部分が筒体に当たるのを防止するためである。
FIG. 8 shows a cross-sectional view of a sound absorbing structure in which a rib 25C in which a plurality of cylindrical bodies 26C, 26C,... Having different diameters are arranged concentrically is formed. A cell 41C that divides the air layer 40 into an annular shape is formed between the cylinders 26C.
Further, the cylindrical body constituting the concentric rib 25C may have a cylindrical body 26C2 shown in FIG. 9B, even if the cylindrical body extends in the vertical direction like the cylindrical body 26C1 shown in FIG. Even in the case of a truncated cone shape (conical shape with a flat top), the height of the cylinder arranged from the outside to the inside as in the cylinder 26C3 shown in FIG. It may be a cylindrical body formed sequentially lower.
As shown in FIG. 9C, the reason why the height of the cylindrical body is lowered as it goes toward the center of the vibrating body 30 is that the portion whose amplitude increases when the vibrating body 30 vibrates hits the cylindrical body. This is to prevent this.

図10は、格子状に配置した各板体26Dの間隔が、振動体30の中央部に対向した位置が大きく、外側に広がるに従って小さくなるように形成したリブ25Dが形成された吸音構造体の横断面図を示している。板体26Dの間には、空気層40を分割するセル41Dが形成され、その容積が振動体30の中央部に対向した位置が大きく、外側に広がるに従って小さくなる。
このように、セル41Dの容積を振動体30の位置に応じて異ならせることにより、振動体30の振幅の大きいところでは空気バネの定数を大きくし、振幅の小さいところでは空気バネの定数を小さくでき、振動体30の弾性振動を空気層40により効率良く吸収できる。
FIG. 10 shows a sound absorbing structure in which ribs 25D are formed so that the interval between the plate bodies 26D arranged in a lattice shape is such that the position facing the center of the vibrating body 30 is large and spreads outward. A cross-sectional view is shown. A cell 41D that divides the air layer 40 is formed between the plate bodies 26D, and the volume of the cell 41D that faces the central portion of the vibrating body 30 is large and decreases as it spreads outward.
Thus, by varying the volume of the cell 41D according to the position of the vibrating body 30, the constant of the air spring is increased where the amplitude of the vibrating body 30 is large, and the constant of the air spring is decreased where the amplitude is small. The elastic vibration of the vibrating body 30 can be efficiently absorbed by the air layer 40.

なお、図9(c)では、截頭円錐形状の筒体26C3を、振動体30の中央部に向かうに従ってその高さが低くなる場合を図示したが、図3に示す格子状の板体26において、振動体30の中央部に向かうに従って、その対向する板体26の高さを低くなるように形成しても、図6に示すスリット状の板体26Aにおいて、振動体30の中央部に向かうに従って、その対向する板体26Aの高さを低くなるように形成しても、図7に示すハニカム状の板体26Bにおいて、振動体30の中央部に向かうに従って、その対向する板体26Bの高さを低くなるように形成しても、図9(a)のような鉛直方向に延びる筒体26C1に対して、その高さを変えるようにしても、図11に示す板体26Dにおいて、振動体30の中央部に向かうに従って、その対向する板体26Dの高さを低くなるように形成してもよい。   9C shows the case where the height of the truncated cone-shaped cylindrical body 26C3 decreases toward the center of the vibrating body 30, the lattice-shaped plate body 26 shown in FIG. In FIG. 6, the slit plate 26 </ b> A shown in FIG. 6 is formed at the center of the vibrating body 30 even if the opposing plate 26 is formed so that the height thereof decreases toward the center of the vibrating body 30. Even if the opposing plate body 26A is formed to have a lower height as it goes, in the honeycomb-like plate body 26B shown in FIG. Even if the height of the plate 26D shown in FIG. 11 is changed, the height of the cylinder 26C1 extending in the vertical direction as shown in FIG. Follow the direction toward the center of the vibrating body 30 It may be formed so as to reduce the height of the plate member 26D to the opposite.

<変形例2>
このように構成される吸音構造体においては、バネマス系による共振周波数と、板の弾性による弾性振動による屈曲系の共振周波数との関連性については、前記数式2によって一義的に決められるものの、実際には十分に解明されておらず、低音域で高い吸音力を発揮する吸音構造体の構造が確立されていないのが実情である。
<Modification 2>
In the sound absorbing structure configured as described above, the relationship between the resonance frequency of the spring mass system and the resonance frequency of the bending system due to the elastic vibration due to the elasticity of the plate is uniquely determined by Equation 2, but actually In fact, the structure of a sound-absorbing structure that exhibits high sound-absorbing power in the low sound range has not been established.

そこで、発明者達は鋭意実験を行った結果、屈曲系の基本振動周波数の値をfa、バネマス系の共振周波数の値をfbとし場合、以下の数式3の関係を満足するように、上記パラメータを設定する。これにより、屈曲系の基本振動が背後の空気層のバネ成分と連成して、バネマス系の共振周波数と屈曲系の基本周波数との間の帯域に振幅の大きな振動が励振されて(屈曲系共振周波数fa<吸音ピーク周波数f<バネマス系基本周波数fb)、吸音率が高くなるという事実を検証した。

Figure 2010031582
Therefore, the inventors conducted intensive experiments, and as a result, when the value of the fundamental vibration frequency of the bending system is fa and the value of the resonance frequency of the spring mass system is fb, the above parameters are satisfied so as to satisfy the relationship of Equation 3 below. Set. As a result, the fundamental vibration of the bending system is coupled with the spring component of the air layer behind, and a vibration having a large amplitude is excited in the band between the resonance frequency of the spring mass system and the fundamental frequency of the bending system (the bending system). The fact that the resonance frequency fa <the sound absorption peak frequency f <the spring mass system fundamental frequency fb) and the sound absorption rate is high was verified.
Figure 2010031582

さらに、以下の数式4に設定する場合、吸音ピークの周波数がバネマス系の共振周波数より十分に小さくなる。この場合、低次の弾性振動のモードにより屈曲系の基本周波数がバネマス系の共振周波数より十分に小さく、300[Hz]以下の周波数の音を吸音する吸音構造として適していることも検証した。

Figure 2010031582
このように、上記した数式3,4の条件を満足するように各種パラメータを設定することにより、吸音のピークとなる周波数を低くした吸音構造体が構成できる。 Furthermore, when the following Expression 4 is set, the frequency of the sound absorption peak is sufficiently smaller than the resonance frequency of the spring mass system. In this case, it was also verified that the fundamental frequency of the bending system is sufficiently smaller than the resonance frequency of the spring mass system due to the mode of low-order elastic vibration, and is suitable as a sound absorbing structure that absorbs sound having a frequency of 300 [Hz] or less.
Figure 2010031582
As described above, by setting various parameters so as to satisfy the conditions of the above-described Expressions 3 and 4, it is possible to configure a sound absorbing structure in which the frequency at which the sound absorption is peaked is lowered.

<変形例3>
さらに、吸音構造体10の構成は、矩形状の筐体20、筐体20の開口部23を閉塞する振動体30と、筐体20内に画成される空気層40と、を具備する構成としたが、本発明による筐体の形状は矩形状に限らず円形状、多角形状であってもよい。
また、振動体30に対して振動条件を変更するための集中質量を、振動体30の中央部に設けるようにしてもよい。
<Modification 3>
Furthermore, the configuration of the sound absorbing structure 10 includes a rectangular casing 20, a vibrating body 30 that closes the opening 23 of the casing 20, and an air layer 40 defined in the casing 20. However, the shape of the housing according to the present invention is not limited to a rectangular shape, and may be a circular shape or a polygonal shape.
Further, a concentrated mass for changing the vibration condition with respect to the vibrating body 30 may be provided in the central portion of the vibrating body 30.

吸音構造体10は、先にも説明した通り、バネマス系と屈曲系で吸音メカニズムが形成されている。ここで、発明者達は、振動体30の面密度を変えた際の共振周波数における吸音率の実験を行った。   As described above, the sound absorbing structure 10 has a sound absorbing mechanism formed of a spring mass system and a bending system. Here, the inventors conducted an experiment of the sound absorption coefficient at the resonance frequency when the surface density of the vibrating body 30 was changed.

図12は、空気層40の縦と横の大きさが100mm×100mmで厚さが10mmの筐体20に振動体30(大きさが100mm×100mm、厚さ0.85mm)を固着し、中央部(大きさが20mm×20mm、厚さ0.85mm)の面密度を変化させた際の吸音構造体10の垂直入射吸音率のシミュレート結果を示した図である。なお、シミュレート手法は、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)に従って、上記吸音構造体10を配置した音響室の音場を有限要素法により求め、その伝達関数より吸音特性を算出した。   FIG. 12 shows that a vibrating body 30 (size: 100 mm × 100 mm, thickness: 0.85 mm) is fixed to a casing 20 having a vertical and horizontal size of 100 mm × 100 mm and a thickness of 10 mm. It is the figure which showed the simulation result of the normal incidence sound absorption coefficient of the sound-absorbing structure 10 at the time of changing the surface density of a part (a magnitude | size is 20 mm x 20 mm, thickness 0.85mm). In addition, the simulation method is based on JIS A 1405-2 (measurement of sound absorption coefficient and impedance by an acoustic tube—Part 2: transfer function method), and the sound field of the acoustic room in which the sound absorbing structure 10 is arranged is determined by a finite element method. The sound absorption characteristics were calculated from the transfer function.

具体的には、中央部の面密度を、(1)399.5[g/m2]、(2)799[g/m2]、(3)1199[g/m2]、(4)1598[g/m2]、(5)2297[g/m2]とし、周縁部材の面密度を799[g/m2]とし、振動体30の平均密度を、(1)783[g/m2]、(2)799[g/m2]、(3)815[g/m2]、(4)831[g/m2]、(5)863[g/m2]とした場合のシミュレーション結果である。
シミュレートの結果を見ると、300〜500[Hz]の間と、700[Hz]付近において吸音率が高くなっている。
Specifically, the surface density of the central part is (1) 399.5 [g / m 2 ], (2) 799 [g / m 2 ], (3) 1199 [g / m 2 ], (4) 1598 [g / m 2 ], (5) 2297 [g / m 2 ], the surface density of the peripheral member is 799 [g / m 2 ], and the average density of the vibrating body 30 is (1) 783 [g / m 2 ]. m 2 ], (2) 799 [g / m 2 ], (3) 815 [g / m 2 ], (4) 831 [g / m 2 ], (5) 863 [g / m 2 ] This is a simulation result.
Looking at the simulation results, the sound absorption rate is high between 300 and 500 [Hz] and in the vicinity of 700 [Hz].

700[Hz]付近で吸音率が高くなっているのは、振動体30のマスと空気層40のバネ成分によって形成されるバネマス系の共振によるものである。吸音構造体10においては上記バネマス系の共振周波数での吸音率をピークとし音が吸音されており、中央部の面密度大きくしても、振動体30全体のマスは大きく変わらないので、バネマス系の共振周波数も大きく変わらないことが分かる。   The high sound absorption rate near 700 [Hz] is due to resonance of the spring mass system formed by the mass of the vibrating body 30 and the spring component of the air layer 40. In the sound absorbing structure 10, the sound is absorbed with the sound absorption coefficient at the resonance frequency of the spring mass system as a peak, and even if the surface density of the central portion is increased, the mass of the entire vibrating body 30 does not change greatly. It can be seen that the resonance frequency does not change significantly.

また、300〜500[Hz]の間で吸音率が高くなっているのは、振動体30の屈曲振動によって形成される屈曲系の共振によるものである。吸音構造体10においては、屈曲系の共振周波数での吸音率が低音域側のピークとして表れており、中央部の面密度を大きくしてゆくと屈曲系の共振周波数だけが低くなっていることが分かる。   Further, the sound absorption coefficient between 300 and 500 [Hz] is high due to the resonance of the bending system formed by the bending vibration of the vibrating body 30. In the sound absorbing structure 10, the sound absorption rate at the resonance frequency of the bending system appears as a peak on the low frequency range side, and only the resonance frequency of the bending system decreases as the surface density at the center increases. I understand.

一般に、屈曲系の共振周波数は、振動体30の弾性振動を支配する運動方程式で決定され、振動体30の密度(面密度)に反比例する。また、前記共振周波数は、固有振動の腹(振幅が極大値となる場合)の密度により大きく影響される。このため、上記シミュレーションでは、1×1の固有モードの腹となる領域を中央部で異なる面密度に形成したので、屈曲系の共振周波数が変化したものである。   In general, the resonance frequency of the bending system is determined by an equation of motion governing the elastic vibration of the vibrating body 30 and is inversely proportional to the density (surface density) of the vibrating body 30. The resonance frequency is greatly influenced by the density of the antinodes of natural vibration (when the amplitude is a maximum value). For this reason, in the simulation described above, the region that becomes the antinode of the 1 × 1 eigenmode is formed at different surface densities in the central portion, so that the resonance frequency of the bending system is changed.

このように、シミュレーション結果は、中央部の面密度を周縁部の面密度より大きくすると、吸音のピークとなる周波数のうち、低音域側の吸音率のピークがさらに低音域側へ移動することを表している。従って、中央部の面密度を変更することにより吸音のピークとなる周波数の一部をさらに低音域側または高音域側に移動(シフト)させることができることを表している。   Thus, the simulation results show that when the surface density of the central part is made larger than the surface density of the peripheral part, the peak of the sound absorption coefficient on the low frequency side of the frequency that becomes the peak of sound absorption moves further to the low frequency side. Represents. Therefore, it is shown that by changing the surface density of the central portion, a part of the frequency at which the sound absorption is peaked can be moved (shifted) further to the low sound region side or the high sound region side.

上述した吸音構造体10においては、中央部の面密度を変えるだけで、吸音される音のピークの周波数を変える(シフトさせる)ことができるため、振動体30を吸音構造体10全体と同じ素材で板状に形成し、吸音構造体10全体の質量を重くして吸音する音を変更する場合と比較して、吸音構造体10全体の質量を大きく変えることなく吸音させる音を低くできる。   In the sound absorbing structure 10 described above, since the frequency of the peak of the sound to be absorbed can be changed (shifted) simply by changing the surface density of the central portion, the vibration body 30 is made of the same material as the entire sound absorbing structure 10. Compared with the case where the sound absorption sound is changed by increasing the mass of the entire sound absorbing structure 10 and changing the sound absorbing sound, the sound to be absorbed can be lowered without greatly changing the mass of the entire sound absorbing structure 10.

<変形例4>
また、吸音構造体10の空気層40内には、多孔質吸音材(例えば、発泡樹脂、フェルト,ポリエステルウール等の綿状繊維)を充填することにより、吸音率ピーク値を増加させてもよい。
<Modification 4>
Moreover, the sound absorption coefficient peak value may be increased by filling the air layer 40 of the sound absorbing structure 10 with a porous sound absorbing material (for example, cotton-like fibers such as foamed resin, felt, polyester wool). .

<変形例5>
さらに、板体26の表面に摩擦材(例えば、薄い織物のような、音波による空気振動に対して抵抗を有する部材)を貼り付けることにより、当該吸音構造体10の吸音力をさらに増大させることが可能となる。
<Modification 5>
Furthermore, by adhering a friction material (for example, a member having resistance to air vibration caused by sound waves, such as a thin fabric) to the surface of the plate body 26, the sound absorbing force of the sound absorbing structure 10 is further increased. Is possible.

<変形例6>
また、本発明においては、吸音構造体群を形成する場合、上述した実施形態または変形例のいずれか一種類の吸音構造体を複数組み合わせて吸音構造体群とするだけでなく、例えば、吸音特性の異なった吸音構造体を組み合わせたり、3種類以上の吸音特性の異なった吸音構造体を組み合わせたりするというように、異なった吸音特性を有する吸音構造体を組み合わせて吸音構造体群としてもよい。
<Modification 6>
Further, in the present invention, when the sound absorbing structure group is formed, not only the sound absorbing structure group is formed by combining a plurality of sound absorbing structures of any one of the above-described embodiments or modifications, but for example, a sound absorbing characteristic Sound absorbing structures having different sound absorbing characteristics may be combined to form a sound absorbing structure group, such as combining sound absorbing structures having different sound absorption characteristics, or combining sound absorbing structures having three or more different sound absorbing characteristics.

また、本発明に係る吸音構造体および吸音構造体を組み合わせた吸音構造体群は、音響特性を制御する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、防音室、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。   Further, the sound absorbing structure according to the present invention and the sound absorbing structure group obtained by combining the sound absorbing structures can be disposed in various acoustic chambers that control acoustic characteristics. Here, the various acoustic rooms include soundproof rooms, halls, theaters, listening rooms for audio equipment, living rooms such as conference rooms, spaces for various transport equipment such as vehicles, and housings for speakers and musical instruments.

実施形態による吸音構造体の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the sound absorption structure by embodiment. 図1の矢視II−II方向から見た横断面図である。It is the cross-sectional view seen from the arrow II-II direction of FIG. 図2の矢視III−III方向から見た縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view seen from the arrow III-III direction of FIG. 実施形態による吸音構造体による特性を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the characteristic by the sound-absorbing structure by embodiment. 変形例(1)による吸音構造体の横断面図である。It is a cross-sectional view of a sound absorbing structure according to modification (1). 図5の矢視VI−VI方向から見た縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view seen from the arrow VI-VI direction of FIG. 変形例(1)による吸音構造体の他の構成を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the other structure of the sound-absorbing structure by a modification (1). 変形例(1)による吸音構造体の他の構成を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows the other structure of the sound-absorbing structure by a modification (1). 図8に示す吸音構造体に対応した縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view corresponding to the sound absorption structure shown in FIG. 変形例(1)による吸音構造体の別の構成を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows another structure of the sound-absorbing structure by a modification (1). 図10の矢視XI−XI方向から見た縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view seen from the arrow XI-XI direction of FIG. 変形例(3)による特性を示す特性線図である。It is a characteristic diagram which shows the characteristic by a modification (3).

符号の説明Explanation of symbols

10・・・吸音構造体、20・・・筐体、21・・・底板、22・・・側壁、23・・・開口部、25,25A,25B,25C,25D・・・リブ、26,26A,26B,26D・・・板体、26C・・・筒体、30・・・振動体、40・・・空気層、41,41A,41B,41C,41D・・・セル DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sound absorption structure, 20 ... Housing, 21 ... Bottom plate, 22 ... Side wall, 23 ... Opening, 25, 25A, 25B, 25C, 25D ... Rib, 26, 26A, 26B, 26D ... plate body, 26C ... cylindrical body, 30 ... vibrating body, 40 ... air layer, 41, 41A, 41B, 41C, 41D ... cell

Claims (10)

底部と開口部を有する筐体と、
前記開口部に設けられ、前記筐体内に空気層を画成する板状または膜状の振動体と、を具備し、
前記筐体の底部には、リブを設けた
ことを特徴とする吸音構造体。
A housing having a bottom and an opening;
A plate-like or membrane-like vibrating body provided in the opening and defining an air layer in the housing;
A sound absorbing structure, wherein a rib is provided at a bottom of the casing.
請求項1記載の吸音構造体において、
前記リブは、前記底部から前記開口部に向けて延びる複数の板体からなる
ことを特徴とする吸音構造体。
The sound absorbing structure according to claim 1,
The rib is composed of a plurality of plates extending from the bottom toward the opening.
請求項1または2に記載の吸音構造体において、
前記リブは、板体を格子状に形成してなる
ことを特徴とする吸音構造体。
The sound absorbing structure according to claim 1 or 2,
The rib is formed by forming a plate in a lattice shape.
請求項1または2に記載の吸音構造体において、
前記リブは、板体をハニカム状に形成してなる
ことを特徴とする吸音構造体。
The sound absorbing structure according to claim 1 or 2,
The rib is formed by forming a plate body in a honeycomb shape.
請求項1または2に記載の吸音構造体において、
前記リブは、径寸法の異なった複数の筒体を同心円状に配置してなる
ことを特徴とする吸音構造体。
The sound absorbing structure according to claim 1 or 2,
The rib is formed by concentrically arranging a plurality of cylindrical bodies having different diameter dimensions.
請求項1乃至5のいずれか1に記載の吸音構造体において、
前記リブによって区切られる個々の空間は、その容積が、対向する前記振動体の位置に応じて異なる
ことを特徴とする吸音構造体。
In the sound-absorbing structure according to any one of claims 1 to 5,
The volume of each space divided by the rib differs depending on the position of the opposing vibrating body.
請求項6に記載の吸音構造体において、
前記空間は、前記振動体の中央部分に位置する空間の容積が他の空間の容積に比べて大きくなるように形成される
ことを特徴とする吸音構造体。
The sound absorbing structure according to claim 6, wherein
The sound absorbing structure, wherein the space is formed such that a volume of a space located at a central portion of the vibrating body is larger than a volume of another space.
請求項1乃至7のいずれか1に記載の吸音構造体において、
前記振動体は、当該振動体の部位において集中質量が異なるように形成される
ことを特徴とする吸音構造体。
The sound-absorbing structure according to any one of claims 1 to 7,
The sound absorbing structure according to claim 1, wherein the vibrating body is formed so as to have different concentrated masses at a portion of the vibrating body.
請求項1乃至8のいずれか1に記載の吸音構造体を複数組み合わせた
ことを特徴とする吸音構造体群。
A sound-absorbing structure group comprising a plurality of sound-absorbing structures according to any one of claims 1 to 8.
請求項1乃至8のいずれか1に記載の吸音構造体、または請求項9記載の吸音構造体群を有する
ことを特徴する音響室。
An acoustic chamber comprising the sound absorbing structure according to any one of claims 1 to 8, or the sound absorbing structure group according to claim 9.
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