JP2012073472A

JP2012073472A - 吸音体

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Publication number: JP2012073472A
Application number: JP2010218948A
Authority: JP
Inventors: Yasuhito Tanase; 廉人棚瀬; Hiroshi Nakajima; 弘中嶋
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2012-04-12

Abstract

【課題】取付部位から伝わる振動を吸収し、その振動が吸音特性に与える影響を小さくする。
【解決手段】緩衝脚部２０は、円柱状の緩衝層２１およびその両面に貼着された円板状の接着層２２を有する。これらの緩衝脚部２０は、振動が伝達する取付部位１００から振動体１６までの経路の途中に位置する。つまり、取付部位１００から振動体１６までに至る、どの経路においても、必ず緩衝層２１が存在しており、取付部位１００から伝わる振動はこの緩衝層２１に伝搬する。緩衝層２１のヤング率、断面２次モーメント、合成、機械インピーダンスなど（以下、ヤング率等という）が、筐体１２のヤング率等および取付部位１００のヤング率等よりも小さい。これにより、緩衝脚部２０は、取付部位１００から筐体１２（振動体１６）に伝わる振動の伝搬を防ぐ。
【選択図】図２

Description

本発明は、音を吸収する吸音体に関する。

吸音体としては、開口部を有する筐体と、この開口部に設けられて筐体内に空気層を形成する板状または膜状の振動体とを具備した、板・膜振動型のもの（以下、「板吸音体」という）がある（特許文献１）。この種の板吸音体においては、振動体の外側から加わる音圧と空気層側の音圧との差（即ち、振動体の前後の音圧差）によって振動体が弾性振動することで、音が吸収されることになる。

上記のような板吸音体においては、接着剤や両面テープによって接着、或いはネジ、ピンによる圧入等によって、筐体の一部が取付部位に強固に取り付けられるのが一般的である。このため、取付部位側において何らかの原因で振動が発生している場合、この振動が板吸音体に伝達し、伝達された振動の周波数と当該板吸音体の持つ共振周波数とが近い場合には共振を誘発してしまう虞があった。

また、取付部位側からの振動が吸音材に伝達されるのを防止するための吸音体の構造としては、板吸音材の一方の面に保護膜を、他方の面に制振性を有する背後剛壁層を積層し、この積層体を枠体に収容してユニット化して構成したものがある（特許文献２：図５）。

特開２００６−１１４１２号公報特開２００８−３２８３８号公報

ところが、前述した特許文献２にあっては、枠体を介して積層体（保護膜、吸音材、背後剛壁層）を支持しているため、吸音材の側板が枠体に接触している。このため、この接触部分を介して枠体に伝わる振動を背後剛壁層で十分吸収することができず、吸音材に伝達されてしまう。この結果、取付部位の振動が原因で吸音材が振動してしまい、振動した吸音材が新たな騒音源となるのを十分に防止することができなかった。

本発明は、取付部位から伝わる振動を吸収し、その振動が吸音特性に与える影響を小さくする吸音体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、前記開口部を塞ぐ位置に設けられ、前記筐体に入射する音波の音圧により振動する振動体と、前記筐体が取り付けられる取付部位から前記筐体に伝搬する振動を吸収する振動吸収手段と、を具備することを特徴とする吸音体を提供する。

上記構成において、前記振動吸収手段が吸収する前記振動の周波数は、前記振動体が前記音波の音圧により振動して当該音波を減衰するときの、その減衰率のピークとなる周波数よりも小さいことが好ましい。

本発明によれば、取付部位から伝わる振動を吸収し、その振動が吸音特性に与える影響を小さくすることができる。

実施形態による吸音体を示す斜視図である。図１の矢視II−II方向から見た縦断面図である。実施形態による吸音体を示す分解斜視図である。変形例（１−１）による吸音体を示す縦断面図である。変形例（１−２）による吸音体を示す縦断面図である。変形例（２−１）による吸音体を示す縦断面図である。変形例（２−２）による吸音体を示す縦断面図である。変形例（２−３）による吸音体を示す縦断面図である。変形例（３−１）による吸音体を示す縦断面図である。変形例（３−２）による吸音体を示す縦断面図である。変形例（５）による特性を示す特性線図である。変形例（７）によるヘルムホルツ型の吸音体を示す縦断面図である。

＜吸音体の構成＞
本実施形態では、板吸音の吸音体を用いた場合を例示する。
図１は本発明の実施形態に係る吸音体の斜視図、図２は図１中の矢視II−II方向から見た縦断面図、図３は吸音体を取付部位に取り付ける前の状態を示す斜視図である。なお、図においては、各構成要素を明確に描写するために、各構成要素の寸法は実際の寸法と異なっている。図示の如く、吸音体１０は、板・膜型の吸音構造体１１、および振動吸収手段となる４個の緩衝脚部２０によって大略構成されている。この吸音構造体１１は、各緩衝脚部２０を介して取付部位１００（図２，３に図示）に取り付けられる。吸音構造体１１は、基台をなす筐体１２と、この筐体１２の開口部１５を塞ぐように設けられた振動体１６と、筐体１２と振動体１６とによって筐体１２内に形成される空気層１７と、を有する。

筐体１２は、合成樹脂（例えば、ＡＢＳ樹脂）によって形成されており、矩形の底板１３を有する箱状の部材である。底板１３の４辺にはそれぞれ１枚ずつ、計４枚の側板１４が設けられており、これらの各側板１４が底板１３から立脚している。各側板１４の自由端に相当する辺によって、上方から見たときに矩形となる開口部１５が形成されている。振動体１６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）により矩形の板状に形成されており、その周縁が筐体１２の開口部１５に接着固定される。吸音体１０の内部（振動体１６の背後）には、筐体１２の開口部１５に振動体１６が固定されることにより、密閉された空気層１７が形成される。

振動体１６は、該振動体１６以外の筐体１２に対して剛性が相対的に低いか（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。よって、振動体１６は、筐体１２に対して弾性振動を起こし易く、筐体１２に対して入射する音波の音圧で振動する。これにより吸音作用が発揮される。

本実施形態においては、振動体１６の素材を合成樹脂としているが、振動体１６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、例えば紙、金属、繊維板など、他の素材であってもよい。また、振動体１６の形状は、板状に限らず膜状であってもよい。要は、振動体１６は、力（音圧）が加えられると変形し、弾性または張力により発生した復元力により元に戻る、という動作を繰り返して振動するような形状や素材の部材であればよい。

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。

＜緩衝脚部の構成＞
緩衝脚部２０は、円柱状の緩衝層２１およびその両面に貼着された円板状の接着層２２を有する。これらの緩衝脚部２０は、振動が伝達する取付部位１００から振動体１６までの経路の途中に位置する。つまり、取付部位１００から振動体１６までに至る、どの経路においても、必ず緩衝層２１が存在しており、取付部位１００から伝わる振動はこの緩衝層２１に伝搬する。この緩衝脚部２０は、断面が円形の柱状に限定されるものではなく、その断面形状が三角形，四角形，多角形およびその他の形状であってもよいし、また、柱状でなくてもよい。ここで、緩衝層２１の材質は、発泡樹脂、反毛フェルト、グラスウール／ロックウールなどの多孔質材や、発泡ゴム、エラストマー、低密度の木質繊維板等となる。また、緩衝層２１は他の部位よりも振動伝達率が小さい弾性材料によって形成される。具体的には、緩衝層２１のヤング率、断面２次モーメント、合成、機械インピーダンスなど（以下、ヤング率等という）が、筐体１２のヤング率等および取付部位１００のヤング率等よりも小さい。これにより、緩衝脚部２０は、取付部位１００から筐体１２（振動体１６）に伝わる振動の伝搬を防ぐ。

＜吸音体の動作＞
このように構成される吸音体１０においては、振動体１６の外側（空気層１７とは反対側）から加わる音圧と空気層１７側の音圧との差（即ち、振動体１６の前後の音圧差）によって振動体１６が弾性振動する。これにより、当該吸音体１０に到達する音波のエネルギーは、この振動体１６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１６は、後述する数式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。

＜実施形態における吸音体の作用・効果＞
本実施形態による吸音体１０においては、筐体１２が緩衝脚部２０を備えているから、この緩衝脚部２０が、取付部位１００から筐体１２に伝わる振動の伝搬を防ぐ。これにより、筐体１２は、取付部位１００の振動に対しては振動しない剛体として機能して、取付部位１００の振動によって吸音体１０の筐体１２が振動することを防止し、振動する筐体１２から新たに騒音が放射されることにより当該吸音体１０が新たな騒音源となることを防止する。また、筐体１２が振動してしまうと、その筐体１２によって指示されている振動体１６は、設計段階で意図していた振動特性（つまり吸音特性）を発揮せず、望ましい吸音効果を実現できない場合が考えられるが、本実施形態によれば、筐体１２に伝わる振動の伝搬を防ぐことができるので、振動体１６は、所期の吸音特性を発揮しやすくなる。

また、緩衝脚部２０の長さを調整可能とすることにより、取付部位１００が平坦ではない凹凸形状の場合であっても、吸音体１０の取り付けが可能となる。この場合、各々の緩衝脚部２０の長さは全て同一とはならず、少なくとも１の緩衝脚部２０の長さが他の元と比べて異なることになる。そうすると、各緩衝脚部２０の共振周波数が異なることになるから、筐体１２に伝わる振動の伝搬を防ぐ効果も高くなる。また、緩衝脚部２０を構成する緩衝層２１は、弾性材料によって形成されているが、この弾性材料を弾性域を超えた際に塑性変形する材料としてもよい。この場合には、吸音体１０を取付部位１００に取り付ける際に、緩衝脚部２０を取付部位１００に押し付けて塑性変形させると、吸音体１０の高さ寸法（取付部位１００の表面から振動体１６までの距離）を小さくして取り付けることができる。

＜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。
＜変形例１＞
実施形態では、底板１３に円柱状の緩衝脚部２０を設けた場合を例示したが、本発明はこれに限らず、振動を吸収する機能を発揮する手段が、取付部位１００から振動体１６までの経路の途中のいずれかの場所に位置していればよい。例えば、次のような種々の振動吸収手段を構成することが可能である。なお、以下に記述する緩衝部および緩衝層は、実施形態で延べた緩衝層２１と同様の材質によって形成され、取付部位１００から筐体１２に伝わる振動を吸収するものである。

＜変形例１−１＞
この変形例に示す吸音体１０Ａでは、図４に示すように、吸音構造体１１が、緩衝部２０Ａによって取付部位１００に取り付けられる。この緩衝部２０Ａは、筐体１２の底板１３よりも広い大きさの緩衝層２１Ａと、その両面に設けられた枠状の接着層２２Ａ，２２Ａと、を有する。この緩衝部２０Ａは、取付部位１００から振動体１６までの振動伝搬経路の途中に位置し、取付部位１００から振動体１６に伝わる振動を吸収する。

＜変形例１−２＞
この変形例に示す吸音体１０Ｂでは、図５に示すように、吸音構造体１１Ｂの底板１３Ｂが接着層２２Ｂによって取付部位１００に固着される。この吸音構造体１１Ｂの筐体１２Ｂにおいては、各側板１４Ｂの高さ方向の途中が切断されており、この切断部分に正方形状の緩衝部２１Ｂが挟持されている。つまり、吸音体１０Ｂを側方から見た場合に緩衝部２１Ｂが帯状に連なって吸音体１０Ｂの側方を一周しており、取付部位１００から振動体１６までの振動伝搬経路の途中には必ずこの緩衝部２１Ｂが位置している。この緩衝部２１Ｂは、取付部位１００から振動体１６に伝わる振動を吸収する。

＜変形例２＞
実施形態および変形例１では、振動吸収手段として、弾性を有する素材を採用することによって振動を吸収する緩衝部を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限らず、以下のような振動吸収手段によって構成してもよい。

＜変形例２−１＞
この変形例に示す吸音体１０Ｆは、図６に示すように、吸音構造体１１の底板１３の四隅がそれぞれコイルバネ２３を介して取付部位１００に固着される。このコイルバネ２３は、取付部位１００から筐体１２（振動体１６）に至るまでの振動伝搬経路の途中に位置し、取付部位１００から振動体１６に伝わる振動を吸収する。なお、振動吸収手段はコイルバネに限らず、板ばねや皿ばね等であってもよい。

＜変形例２−２＞
この変形例に示す吸音体１０Ｇは、図７に示すように、シート乃至板状の素材が交互に折り畳まれた蛇腹状部材２４を介して、吸音構造体１１が取付部位１００に固着される。この蛇腹状部材２４は、上方から見たときにその外周がほぼ正方形であり、その下端部が取付部位１００に接着剤によって固着され、上端部が底板１３の外周側ないし側板１４に固着される。この蛇腹状部材２４は、取付部位１００から筐体１２（振動体１６）に至るまでの振動伝搬経路の途中に位置する。この蛇腹状部材２４は、振動吸収手段として機能し、取付部位１００から振動体１６に伝わる振動を吸収する。なお、底板１３，取付部位１００および蛇腹状部材２４の内周面によって形成される空間に圧縮空気を封入することで、この蛇腹状部材２４によって吸収される振動の周波数を変えることが可能となる。さらに、この蛇腹状部材に代えて、空気圧或いは油圧を用いたアキュムレータや緩衝器を振動吸収手段として用いてもよい。

＜変形例２−３＞
この変形例に示す吸音体１０Ｈは、図８に示すように、吸音構造体１１Ｈにおいて筐体１２Ｈの側板１４Ｈを、シート乃至板状の素材が交互に折り畳まれた蛇腹状に形成したものである。この側板１４Ｈの開口部１５Ｈを振動体１６が塞ぐことにより、筐体１２Ｈが構成される。この筐体１２Ｈは、その開口部が取付部位１００に接着剤によって固着されることによって、取付部位１００に取り付けられる。この蛇腹状の側板１４Ｈは、取付部位１００から振動体１６に至るまでの経路の途中に位置する。この側板１４Ｈの蛇腹部分は、振動吸収手段として機能し、取付部位１００から振動体１６に伝わる振動を吸収する。

以上が、振動吸収手段として、バネ特性を有する部材を用いた変形例であるが、本発明はこれらの形状に限らず、取付部位１００から振動体１６に至るまでの振動伝搬経路の途中に配置され、振動を吸収する機能を有するものであれば、どのような素材、形状や構造のものであってもよい。

＜変形例３＞
前記実施形態および変形例１，２では、筐体の側板によって振動体を支持することで、空気層１７の高さ寸法を確保していたが、以下のような構成によって空気層１７の高さＨを確保する構成であってもよい。

＜変形例３−１＞
この変形例に示す吸音体１０Ｊは、図９に示すように、吸音構造体１１Ｊの筐体１２Ｊは、側板１４Ｊのみで構成され、両端が開口した筒体である。筐体１２Ｊの一方の開口部には、上方から見たときにほぼ正方形のリング状の緩衝部２０Ｊが固着され、他方の開口部１５Ｊには、ほぼ正方形の振動体１６が固着される。これにより、筐体１２Ｊ内に形成される空気層１７Ｊの高さＨは、実施形態や他の変形例に比べて大きくなって、空気層１７Ｊの容積が増えることになる。また、緩衝部２０Ｊは、緩衝層２１Ｊと、その両面に設けられた枠状の接着層２２Ｊ，２２Ｊとを有し、取付部位１００から筐体１２Ｊ（振動体１６）に至るまでの振動伝搬経路の途中に位置する。この緩衝部２０Ｊは、振動吸収手段として機能し、取付部位１００から振動体１６に伝わる振動を吸収する。

＜変形例３−２＞
この変形例に示す吸音体１０Ｋは、図１０に示すように、吸音構造体１１Ｋの筐体１２Ｋは、側板１４Ｋのみで構成され、両端が開口した筒体である。筐体１２Ｊの一方の開口部には、内側に折り曲げられたフランジ部１４Ｋ１が形成されている。このフランジ部１４Ｋ１には、上方から見たときにほぼ正方形のリング状の緩衝部２０Ｊが固着されている。また、筐体１２Ｊの他方の開口部１５Ｋには振動体１６が固着される。これにより、筐体１２Ｋ内に形成される空気層１７Ｋの高さＨは、実施形態や他の変形例に比べて大きくなって、空気層１７Ｋの容積が増えることになる。また、緩衝部２０Ｋは、緩衝層２１Ｋと、その両面に設けられた枠状の接着層２２Ｋ，２２Ｋとを有し、取付部位１００から筐体１２Ｋ（振動体１６）に至るまでの振動伝搬経路の途中に位置する。この緩衝部２０Ｋは、振動吸収手段として機能し、取付部位１００から振動体１６に伝わる振動を吸収する。

＜変形例３−３＞
この変形例に示す吸音体は、＜変形例２−３＞の図８に示すように、側板１４Ｈを蛇腹状にして底板をなくした形状とすることにより、空気層１７Ｈの高さＨが実施形態や他の変形例に比べて大きくなり、空気層１７Ｈの容積が増えることになる。
なお、以上の変形例の説明から、吸音体の筐体は、中空で開口部を備えた筐体であればよい。そして、振動体は、筐体の開口部を塞ぐ位置に設けられ、その筐体に入射する音波の音圧により振動するものであればよい。さらに、振動吸収手段は、筐体が取り付けられる取付部位からその筐体に伝搬する振動を吸収する振動吸収手段であればよい。

＜変形例４＞
ここで、吸音体１０の設定条件について説明する。
一般に、板状または膜状の振動体と空気層により音を吸収する吸音構造について、減衰させる周波数は、振動体の質量成分（マス成分）と空気層のバネ成分とによるバネマス系の共振周波数によって設定される。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は数１の式で表される。

また、板・膜振動型吸音構造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。建築音響の分野においては、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[Ｐａ]、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２の式で板・膜振動型吸音構造の共振周波数を求め、求めた共振周波数を音響設計に利用することも行われている（周辺支持の場合）。

そして、実施形態及び各変形例においては、上記数２の式から１６０〜３１５Ｈｚバンド（１/３オクターブ中心周波数）を吸音するよう、以下のようにパラメータが設定される。
空気の密度ρ₀ ；１．２２５[ｋｇ／ｍ³]
音速ｃ₀ ；３４０[ｍ／ｓ]
振動体の密度ρ ；９４０[ｋｇ／ｍ³]
振動体の厚さｔ；０．００１７[ｍ]
空気層の厚さＬ；０．０３[ｍ]
筐体の長さａ；０．１[ｍ]
筐体の長さｂ；０．１[ｍ]
振動体のヤング率Ｅ；１．０[ＧＰａ]
ポアソン比σ ；０．４
モード次数；ｐ＝ｑ＝１

一方、上記数２の式において、バネマス系の項（ρ₀ｃ₀ ²／ρｔＬ）と屈曲系の項（バネマス系の項の後に直列に加えられている項）とが加算される。このため、上記式で得られる共振周波数は、バネマス系の共振周波数より高いものとなり、吸音のピークとなる周波数を低く設定することが難しい場合がある。

このように構成される吸音体においては、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体の構造が確立されていないのが実情である。

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（＝（１／２π）・（（ｐ／ａ）²＋（ｑ／ｂ）²）・（π⁴Ｅｔ³／（１２ρｔ（１−σ²）））^1/2）、バネマス系の共振周波数の値をｆｂ（＝数１の式）とした場合、以下の数３の関係を満足するように、上記パラメータを設定すればよいことがわかった。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。

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収する吸音構造として適していることも検証した。

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体が構成できる。

前記各種パラメータとは、数２に示した共振周波数ｆを設定するパラメータであり、気体の密度ρ₀、音速ｃ0、振動体の密度ρ、振動体の厚さｔ、気体層の厚さＬ、、筐体の長さａ、筐体の長さｂ、振動体のヤング率Ｅ、ポアソン比σ、モード次数ｐ，ｑ等である。

＜変形例５＞
上記例においては、振動体を一様な構成として記載したが、振動体３０の一部が他の部分と異なる密度となるように形成したり、その一部が他の部分よりも異なる厚さに形成したり、その一部に錘を付与して形成したりして、振動体３０の一部が他の部分と異なる質量を有するように形成してもよい。このように振動体３０を形成することによって、振動体３０における振動条件を変更することが可能となる。

吸音体１０においては、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構成される。ここで、発明者達は、振動体１６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。

図１１は、空気層１７の縦と横の大きさが１００ｍｍ×１００ｍｍで厚さが１０ｍｍの筐体１２に振動体１６（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、このシミュレートにおいては、ＪＩＳＡ１４０５−２（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。

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１６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。

７００[Ｈｚ]付近で吸音率が高くなっているのは、振動体１６のマスと空気層１７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て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１６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。

また、３００〜５００[Ｈｚ]の間で吸音率が高くなっているのは、振動体１６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、振動体１６が屈曲振動をする際に腹となる領域に相当する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。

一般に、屈曲系の共振周波数は、振動体１６の弾性振動を支配する運動方程式で決定され、振動体１６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。

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。

上述した吸音体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１６を吸音体１０全体と同じ素材で板状に形成し、吸音体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、吸音体１０全体の質量を大きく変えることなく吸音させる音の周波数を低くすることができる。
なお、振動吸収手段が吸収する周波数帯域は、上記の吸音率がピークとなる周波数よりも小さいことが望ましい。つまり、振動吸収手段が吸収する周波数帯域は、振動手段が音波の音圧により振動して当該音波を減衰するときの、その減衰率のピークとなる周波数よりも小さいほうがよい。なぜなら、このようにすれば、振動吸収手段に発生する共振は、吸音率がピークとなる周波数に影響を与えないので、吸音作用が有効に働くからである。

＜変形例６＞
前記実施形態における吸音体１０の構成は、矩形状の筐体１２、筐体１２の開口部１５を閉塞する振動体１６と、筐体１２内に画成される空気層１７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。
さらに、吸音体１０の空気層１７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。

＜変形例７＞
また、前記実施形態および各変形例においては、板・膜振動型の吸音体を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、以下に説明するヘルムホルツ型の吸音体であってもよい。
ヘルムホルツ型の吸音体４０は、図１２に示すように、内部に閉じた空間が形成された直方体状の筐体４１と、この筐体４１の上部側に穿設された挿入孔４２に挿入された管状部材４３と、を有している。筐体４１の内側には空間４４が形成され、管状部材４３の内側には空間４４と外部とを連通する開口部４５が形成されている。

筐体４１は、例えばＦＲＰ（繊維強化プラスチック）によって直方体状に形成されている。管状部材４３としては、例えば塩化ビニール製のパイプを使用でき、振動する空気との摩擦（抵抗）が生じやすいように、その内壁面の表面粒度を粗くしておく。このヘルムホルツ型の吸音体４０は、寸法の小さい空洞である密閉空間４４の中の空気がバネとして働くことにより、発生した音を減衰するように作用する。

この吸音体４０では、密閉空間４４に設けられた小さな開口部４５が外部に通じているため、開口４５内の空気の塊をマスとし空間４４の空気をバネとして、１質点系バネ・マスモデルが形成される。そして、この系の共振周波数においては、開口部４５内の空気の塊が外部からの音圧によって振動し、開口部４５の周壁と空気の塊との摩擦によって、音のエネルギーが熱エネルギーに変換される。つまり、音が減衰される。

いま、開口部４５の長さをＬ１、開口部４５の横断面積をＳ、密閉空間４４の容積をＶ、音速をＣ、開口部４５の有効長さをＬｅ（Ｌｅ≒Ｌ１＋０．８・Ｓ^1/2）とすると、吸音体４０の共鳴周波数ｆ０は、ｆ０＝１／２π（Ｃ² Ｓ／Ｌｅ・Ｖ）^1/2となる。
この式から、開口部４５の横断面積Ｓ又は有効長さＬｅ、即ち、管状部材４３の内径ｄ又は長さＬ１を変えることによって、共鳴周波数ｆ０を調整でき、これにより、周波数の異なる音を減衰させられることが分かる。
さらに、このヘルムホルツ型の吸音体４０を取付部位１００に取り付ける構造においては、前述した変形例を適宜適応することも可能である。また、さらに、管共鳴の原理に基づく吸音構造を採用しても良い。

１０，４０・・・吸音体、１１・・・吸音構造体、１２，４１・・・筐体、１５・・・開口部、１６・・・振動体、１７・・・空気層、２０・・・緩衝脚部、２０Ａ，２０Ｊ，２０Ｋ・・・緩衝部、２３・・・コイルバネ、２４・・・蛇腹状部材、２１・・・緩衝層、２２・・・接着層、４３・・・管状部材

Claims

中空で開口部を備えた筐体と、
前記開口部を塞ぐ位置に設けられ、前記筐体に入射する音波の音圧により振動する振動体と、
前記筐体が取り付けられる取付部位から前記筐体に伝搬する振動を吸収する振動吸収手段と、を具備する
ことを特徴とする吸音体。
請求項１記載の吸音体において、
前記振動吸収手段が吸収する前記振動の周波数は、前記振動体が前記音波の音圧により振動して当該音波を減衰するときの、その減衰率のピークとなる周波数よりも低い
ことを特徴とする吸音体。