JP2013125186A

JP2013125186A - 音響構造体

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Publication number: JP2013125186A
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Inventors: Yoshikazu Honchi; 由和本地
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Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2013-06-24
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Abstract

【課題】音響構造体を壁や天井に固定して利用する場合における壁や天井の占有面積を小さくする。
【解決手段】音響構造体１０は、積層された３本のパイプを有している。最も上の層のパイプの表面ＷＵ及び裏面ＷＤ、上から２番目の層のパイプの表面ＷＵ及び裏面ＷＤ、最も下の層のパイプの表面ＷＵにおける側面ＷＬの内側近傍には孔が設けられている。これらの孔は、最も下の層のパイプの内部の空間からその上のパイプを貫いて最も上の層のパイプの表面ＷＵに至る開口部を形成している。
【選択図】図１

Description

本発明は、音響空間における音響障害を防止する技術に関する。

ホールや劇場などの壁に囲まれた音響空間では、平行対面する壁間で音が繰り返し反射することによりブーミングやフラッターエコーなどの音響障害が発生する。図１２は、この種の音響障害の防止に好適な従来の音響構造体９０を示す正面図である。この音響構造体９０は、複数本のパイプ１５−ｉ（ｉ＝１，２…Ｌ）（図１２の例ではパイプの本数Ｌは５本）をパネル状に配列したものである。この音響構造体９０のパイプ１５−ｉ（ｉ＝１〜５）の各々は角筒状をなしている。そして、パイプ１５−ｉ（ｉ＝１〜５）は両端を揃えて長さ方向と直交する方向に並べられている。各パイプ１５−ｉの表面１６−ｉには開口部１７−ｉが設けられている。各パイプ１５−ｉの長さ方向における開口部１７−ｉの位置はパイプ１５−ｉ毎に異なっている。この音響構造体９０は、音響空間の内壁や天井に固定して利用される。音響構造体９０は、音響空間の内壁や天井に固定された状態において、パイプ１５−ｉ（ｉ＝１〜５）に入射する音波に対する吸音効果と散乱効果を発生し、音響空間内の音響障害の発生を防止する。

ここで、図１２に示す音響構造体９０のパイプ１５−２を例にとり、パイプ１５−２による吸音効果および散乱効果の発生の原理について説明する。図１３に示すように、パイプ１５−２における開口部１７−２の奥の空間には、開口部１７−２を開口端とし空間の左側の端部１８_Ｌ−２を閉口端とする閉管ＣＰ_Ｌと、開口部１７−２を開口端とし空間の右側の端部１８_Ｒ−２を開口端とする閉管ＣＰ_Ｒが形成されているとみなすことができる。音響空間から開口部１７−２を介して空間内に音波が入射すると、空間内では、閉管ＣＰ_Ｌの開口端（開口部１７−２）から閉口端（端部１８_Ｌ−２）に向かう進行波と、閉管ＣＰ_Ｒの開口端（開口部１７−２）から閉口端（端部１８_Ｒ−２）に向かう進行波とが発生する。そして、前者の進行波は、閉管ＣＰ_Ｌの閉口端において反射され、その反射波が開口部１７−２へ戻る。また、後者の進行波は、閉管ＣＰ_Ｒの閉口端において反射され、その反射波が開口部１７−２へ戻る。

そして、閉管ＣＰ_Ｌでは、下記式（１）に示す共鳴周波数ｆ_Ｌ−ｊ（ｊ＝１，２…）において共鳴が発生し、閉管ＣＰ_Ｌ内において進行波と反射波とを合成した音波は、閉管ＣＰ_Ｌの閉口端に粒子速度の節を有し、開口端に粒子速度の腹を有する定在波となる。また、閉管ＣＰ_Ｒでは、下記式（２）に示す共鳴周波数ｆ_Ｒ−ｊ（ｊ＝１，２…）において共鳴が発生し、閉管ＣＰ_Ｒ内において進行波と反射波とを合成した音波は、閉管ＣＰ_Ｒの閉口端に粒子速度の節を有し、開口端に粒子速度の腹を有する定在波となる。なお、下記式（１）および（２）において、Ｌ_Ｌは閉管ＣＰ_Ｌの長さ（空洞の左側の端部１８_Ｌ−ｍから開口部１７−ｍまでの長さ）、Ｌ_Ｒは閉管ＣＰ_Ｒの長さ（空洞の右側の端部１８_Ｒ−ｍから開口部１７−ｍまでの長さ）、ｃは音波の伝搬速度、ｊは１以上の整数である。
ｆ_Ｌ−ｊ＝（２ｊ−１）・（ｃ／（４・Ｌ_Ｌ））…（１）
ｆ_Ｒ−ｊ＝（２ｊ−１）・（ｃ／（４・Ｌ_Ｒ））…（２）

ここで、パイプ１５−ｍの開口部１７−ｍ及び側面１６−ｍにおける開口部１７−ｍの近傍に入射する音波のうち共鳴周波数ｆ_Ｌ−ｊの成分に着目すると、閉管ＣＰ_Ｌの閉口端において反射されて開口部１７−ｍから音響空間へと放射される音波は、音響空間から開口部１７−ｍに入射する音波に対して逆相の音波となる。一方、側面１６−ｍにおける開口部１７−ｍの周囲では、音響空間からの入射波が位相回転を伴うことなく反射される。

よって、共鳴周波数ｆ_Ｌ−ｊの成分を含む音波が開口部１７−ｍを介して空洞に入射した場合、側面１６−ｍにおける開口部１７−ｍの正面（入射方向）では、閉管ＣＰ_Ｌから開口部１７−ｍを介して放射される音波と側面１６−ｍにおける開口部１７−ｍの近傍の各点から反射される音波が逆相となって互いの位相が干渉し合い、吸音効果が発生する。また、側面１６−ｍにおける開口部１７−ｍの周囲では、開口部１７−ｍからの音波と側面１６−ｍからの反射波の位相が不連続となり、位相の不連続を解消しようとする気体分子の流れが発生する。この結果、側面１６−ｍにおける開口部１７−ｍの周囲では、入射方向に対する鏡面反射方向以外の方向への音響エネルギーの流れが発生し、散乱効果が発生する。

同様に、共鳴周波数ｆ_Ｒ−ｊの成分を含む音波が開口部１７−ｍを介して空洞に入射した場合、側面１６−ｍにおける開口部１７−ｍの正面（入射方向）では、吸音効果が発生する。また、側面１６−ｍにおける開口部１７−ｍの周囲では、散乱効果が発生する。

また、共鳴周波数ｆ_Ｌ−ｊおよびｆ_Ｒ−ｊの各々の近傍の周波数帯域においては、共鳴周波数ｆ_Ｌ−ｊまたはｆ_Ｒ−ｊからずれていたとしても、周波数がある程度近ければ、開口部１７−２から音響空間に放射される音波の位相と表面１６−２から音響空間に放射される反射波の位相とが逆相に近い関係になる。このため、共鳴周波数ｆ_Ｌ−ｊおよびｆ_Ｒ−ｊの各々の近傍の周波数帯域では、共鳴周波数ｆ_Ｌ−ｊおよびｆ_Ｒ−ｊに対する周波数の近さに応じた程度の吸音効果および散乱効果が発生する。以上が、パイプ１５−ｉ（ｉ＝１〜５）による吸音効果および散乱効果の発生の原理である。

また、図１２に示す従来の音響構造体９０では、各パイプ１５−ｉの長さ方向における開口部１７−ｉの位置がパイプ１５−ｉ毎に異なっているため、音響構造体９０内には共鳴周波数の異なる２×Ｌ個の閉管が形成されているとみなすことができる。よって、吸音効果及び散乱効果を広い周波数帯域に亙って発生させることができる。この種の音響構造体に関わる技術を開示した文献として、例えば、特許文献１がある。

特開２０１０−８４５０９号公報

図１２に示した従来の音響構造体９０では、音響構造体を構成するパイプの本数を増やすことにより、より多くの周波数の音波に対する吸音効果及び散乱効果を発生させることができる。しかしながら、音響構造体を構成するパイプの本数が増えると、その配列方向の幅も広くなるため、設置先の音響空間における壁や天井の空きスペースが狭い場合には利用し難くなるという問題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、音響構造体を壁や天井に固定して利用する場合における壁や天井の占有面積を小さくすることを目的とする。

本発明は、積層された複数本のパイプを有し、前記複数本のパイプのうちの少なくとも一部のパイプの内部の空間から上の層のパイプを貫いてその表面に至る開口部が設けられていることを特徴とする音響構造体を提供する。

この発明では、音響構造体を構成する複数本のパイプにおける１つの開口部の奥の空間に、その開口部を開口端とし空間の端部を閉口端とする複数個の閉管が形成されているとみなすことができる。これらの閉管は、各々の長さに応じた固有の周波数において共鳴する。よって、本発明では、吸音効果及び散乱効果が発生する周波数帯域の開口部１個当たりの帯域数が従来のものに比べて多くなる。従って、本発明によると、音響構造体の設置先である壁や天井の占有面積を大きくすることなく、より多くの帯域の音波に対する吸音効果及び散乱効果を発生させることができる。

本発明の第１実施形態である音響構造体の正面図である。同音響構造体の縦断面図である。本発明の第２実施形態である音響構造体の正面図である。同音響構造体の縦断面図である。本発明の第３実施形態である音響構造体の正面図である。図５のＡ−Ａ’線断面図である。図５のＢ−Ｂ’線断面図である。図５のＣ−Ｃ’線断面図である。図５のＤ−Ｄ’線断面図である。図５のＥ−Ｅ’線断面図である。本発明の第４実施形態である音響構造体の正面図である。従来の音響構造体を示す正面図である。同音響構造体のパイプとパイプ内に形成される閉管の縦断面図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である音響構造体１０の正面図である。図２は、音響構造体１０の縦断面図である。この音響構造体１０は、各々が１つの周波数帯域の音波に対する吸音効果及び散乱効果を発生する３本のパイプ１−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）（ただしＭ＝３）を積層したものである。この音響構造体１０におけるパイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）の各々は、表面ＷＵと裏面ＷＤ、及びそれらの間に介在する側面ＷＬ、ＷＲ、ＷＦ、ＷＢに囲まれた角筒状をなしている。パイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）の高さＨ（表面ＷＵ及び裏面ＷＤ間の寸法）、長さＬ（側面ＷＬ及び側面ＷＲ間の寸法）、及び幅Ｗ（側面ＷＦ及び側面ＷＢ間の寸法）は同じである。この音響構造体１０におけるパイプ１−３の表面ＷＵはその上のパイプ１−２の裏面ＷＤと接合されている。また、パイプ１−２の表面ＷＵはその上のパイプ１−１の裏面ＷＤと接合されている。

この音響構造体１０では、パイプ１−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）における上から２層目のパイプ１−２及び３層目のパイプ１−３の内部の空間から上の層のパイプを貫いてその表面ＷＵに至る開口部が設けられている。より詳細に説明すると、この音響構造体１０では、パイプ１−１の表面ＷＵ及び裏面ＷＤにおける側面ＷＬの内側近傍には孔２Ｌ_Ｕ−１及び２Ｌ_Ｄ−１が設けられている。パイプ１−２の表面ＷＵ及び裏面ＷＤにおける側面ＷＬの内側近傍には孔２Ｌ_Ｕ−２及び２Ｌ_Ｄ−２が設けられている。パイプ１−３の表面ＷＵにおける側面ＷＬの内側近傍には孔２Ｌ_Ｕ−３が設けられている。これらの孔２Ｌ_Ｕ−１、２Ｌ_Ｄ−１、２Ｌ_Ｕ−２、２Ｌ_Ｄ−２及び２Ｌ_Ｕ−３は、最下層のパイプ１−３の内部の空間からパイプ１−２及び１−１を貫いて最上層のパイプ１−１の表面ＷＵに至る開口部３Ｌを形成している。また、パイプ１−１の表面ＷＵにおける側面ＷＲの内側近傍には孔２Ｒ_Ｕ−１及び２Ｒ_Ｄ−１が設けられている。パイプ１−２の表面ＷＵ及び裏面ＷＤにおける側面ＷＲの内側近傍には孔２Ｒ_Ｕ−２及び２Ｒ_Ｄ−２が設けられている。パイプ１−３の表面ＷＵにおける側面ＷＲの内側近傍には孔２Ｒ_Ｕ−３が設けられている。これらの孔２Ｒ_Ｕ−１、２Ｒ_Ｄ−１、２Ｒ_Ｕ−２、２Ｒ_Ｄ−２及び２Ｒ_Ｕ−３は、パイプ１−３の内部の空間からパイプ１−２及び１−１を貫いてパイプ１−１の表面ＷＵに至る開口部３Ｒを形成している。

また、この音響構造体１０では、パイプ１−１の内部における開口部３Ｌ及び３Ｒ間の空間が壁４−１により２つの空間５Ｌ−１及び５Ｒ−１に隔てられている。また、パイプ１−２の内部における開口部３Ｌ及び３Ｒ間の空間は壁４−２により２つの空間５Ｌ−２及び５Ｒ−２に隔てられている。また、パイプ１−３の内部における開口部３Ｌ及び３Ｒ間の空間は壁４−３により２つの空間５Ｌ−３及び５Ｒ−３に隔てられている。そして、パイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）の内部における壁４−ｍ（ｍ＝１〜３）の左側の空間５Ｌ−ｍ（ｍ＝１〜３）は、開口部３Ｌを介してパイプ１−１の表面ＷＵの外側の空間と連通している。パイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）の内部における壁４−ｍ（ｍ＝１〜３）の右側の空間５Ｒ−ｍ（ｍ＝１〜３）は、開口部３Ｒを介してパイプ１−１の表面ＷＵの外側の空間と連通している。また、この音響構造体１０では、各パイプ１−ｍ内における壁４−ｍの両側の開口部３Ｌ、３Ｒの各々と壁４−ｍとの間の距離はパイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）の全てについて異なっている。

以上が、本実施形態である音響構造体１０の構成の詳細である。本実施形態によると、次のような効果が得られる。
第１に、本実施形態では、音響構造体１０を構成する複数本のパイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）における１つの開口部３Ｌ（または３Ｒ）の奥の空間に、その開口部３Ｌ（または３Ｒ）を開口端とし空間の端部を閉口端とする複数個の閉管が形成されているとみなすことができる。これらの閉管は、各々の長さに応じた固有の周波数において共鳴する。よって、本実施形態では、吸音効果及び散乱効果が発生する周波数帯域の開口部１個当たりの帯域数が従来のものに比べて多くなる。従って、本実施形態によると、音響構造体１０の設置先である壁や天井の占有面積を大きくすることなく、より多くの周波数帯域の音波に対する吸音効果及び散乱効果を発生させることができる。

第２に、本実施形態では、各パイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）の内部の空間が壁４−ｍにより２つの空間５Ｌ−ｍ及び５Ｒ−ｍに隔てられている。よって、本実施形態では、パイプ１−ｍの内部に形成される閉管の個数は壁４−ｍがない場合の２倍になる。従って、本実施形態によると、パイプ１−ｍの内部に壁４−ｍを設けない構成よりも多くの周波数帯域の音波について吸音効果及び散乱効果を発生させることができる。

第３に、本実施形態では、各パイプ１−ｍ内における壁４−ｍの両側の開口部３Ｌ、３Ｒと壁４−ｍとの間の距離は全て異なっている。このため、各パイプ１−ｍにおける表面ＷＵ、裏面ＷＤ、側面ＷＬ、側面ＷＲ、及び壁４−ｍに囲まれた空間を１つの閉管とみなした場合における共鳴周波数が異なったものとなる。よって、本実施形態によると、パイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）における吸音効果及び散乱効果が発生する周波数帯域が重なって全体としての吸音性能及び散乱性能が低下する、という事態の発生が防止される。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態である音響構造体１０Ａの正面図である。図４は、音構構造体１０Ａの縦断面図である。この音響構造体１０Ａは、音響構造体１０（第１実施形態）における開口部の個数を２つから３つに増やしたものである。より詳細に説明すると、この音響構造体１０Ａでは、パイプ１−１の表面ＷＵ及び裏面ＷＤにおける開口部３Ｌから距離Ｄだけ離れた位置に孔２Ｃ_Ｕ−１及び２Ｃ_Ｄ−１が設けられている。また、パイプ１−２の表面ＷＵ及び裏面ＷＤにおける開口部３Ｌから距離Ｄだけ離れた位置には孔２Ｃ_Ｕ−２及び２Ｃ_Ｄ−２が設けられており、パイプ１−３の表面ＷＵにおける開口部３Ｌから距離Ｄだけ離れた位置には孔２Ｃ_Ｕ−３が設けられている。これらの孔Ｃ_Ｕ−１、２Ｃ_Ｄ−１、２Ｃ_Ｕ−２、２Ｃ_Ｄ−２及び２Ｃ_Ｕ−３は、パイプ１−３の内部の空間からパイプ１−２及び１−１を貫いてパイプ１−１の表面ＷＵに至る開口部３Ｃを形成している。

この音響構造体１０Ａのパイプ１−１の内部における開口部３Ｌ及び３Ｃ間の空間は壁４Ｌ−１により２つの空間５ＬＬ−１及び５ＬＣ−１に隔てられている。パイプ１−１の内部における開口部３Ｒ及び３Ｃ間の空間は壁４Ｒ−１により２つの空間５ＲＲ−１及び５ＲＣ−１に隔てられている。パイプ１−２の内部における開口部３Ｌ及び３Ｃ間の空間は壁４Ｌ−２により２つの空間５ＬＬ−２及び５ＬＣ−２に隔てられている。パイプ１−２の内部における開口部３Ｒ及び３Ｃ間の空間は壁４Ｒ−２により２つの空間５ＲＲ−２及び５ＲＣ−２に隔てられている。パイプ１−３の内部における開口部３Ｌ及び３Ｃ間の空間は壁４Ｌ−３により２つの空間５ＬＬ−３及び５ＬＣ−３に隔てられている。パイプ１−３の内部における開口部３Ｒ及び３Ｃ間の空間は壁４Ｒ−３により２つの空間５ＲＲ−３及び５ＲＣ−３に隔てられている。

パイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）の内部における壁４Ｌ−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）と開口部３Ｌの間の空間５ＬＬ−ｍ（ｍ＝１〜３）は、開口部３Ｌを介してパイプ１−１の表面ＷＵの外側の空間と連通している。パイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）の内部における壁４Ｒ−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）と開口部３Ｒの間の空間５ＲＲ−ｍ（ｍ＝１〜３）は、開口部３Ｒを介してパイプ１−１の表面ＷＵの外側の空間と連通している。パイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）の内部における壁４Ｌ−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）と開口部３Ｃの間の空間５ＬＣ−ｍ（ｍ＝１〜３）は、開口部３Ｃを介してパイプ１−１の表面ＷＵの外側の空間と連通している。パイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）の内部における壁４Ｒ−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）と開口部３Ｃの間の空間５ＲＣ−ｍ（ｍ＝１〜３）は、開口部３Ｃを介してパイプ１−１の表面ＷＵの外側の空間と連通している。

以上が、本実施形態である音響構造体１０Ａの構成の詳細である。本実施形態では、音響構造体１０Ａを構成するパイプ１−ｍ（ｍ＝１〜３）内に４×３個の閉管が形成されているとみなすことができる。よって、本実施形態によると、第１実施形態よりも多くの周波数帯域の音波について吸音効果及び散乱効果を発生させることができる。

＜第３実施形態＞
図５は、本発明の第３実施形態である音響構造体５０の正面図である。図６は、図５のＡ−Ａ’線断面図である。図７は、図５のＢ−Ｂ’線断面図である。図８は、図５のＣ−Ｃ’線断面図である。図９は、図５のＤ−Ｄ’線断面図である。図１０は、図５のＥ−Ｅ’線断面図である。この音響構造体５０は、上記第２実施形態におけるパイプ１−ｍを幅Ｗ方向に複数個並べたものと同じ役割を果たすパネル５−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）（但しＮ＝３）を積層したものである。パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）は、表面ＷＵ’と裏面ＷＤ’、及びそれらの間に介在する側面ＷＬ’、ＷＲ’、ＷＦ’、ＷＢ’に囲まれた中空な直方体状をなしている。各パネル５−ｎの内部には、等間隔を空けて側面ＷＦ’及びＷＢ’と平行に並べられた４つの壁１２−ｎ、２３−ｎ、３４−ｎ、４５−ｎがある。

この音響構造体５０は、パネル５−３の内部における側面ＷＦ’と壁１２−３に挟まれた空間からパネル５−２及び５−１を貫いてパネル５−１の表面ＷＵ’に至る開口部７１Ｌ、７１Ｒ、７１Ｃと、パネル５−３の内部における壁１２−３と壁２３−３に挟まれた空間からパネル５−２及び５−１を貫いてパネル５−１の表面ＷＵ’に至る開口部７２Ｌ、７２Ｒ、７２Ｃとを有する。さらに、この音響構造体５０は、パネル５−３の内部における壁２３−３と壁３４−３に挟まれた空間からパネル５−２及び５−１を貫いてパネル５−１の表面ＷＵ’に至る開口部７３Ｌ、７３Ｒ、７３Ｃと、パネル５−３の内部における壁３４−３と壁４５−３に挟まれた空間からパネル５−２及び５−１を貫いてパネル５−１の表面ＷＵ’に至る開口部７４Ｌ、７４Ｒ、７４Ｃと、パネル５−３の内部における壁４５−３と側面ＷＢ’に挟まれた空間からパネル５−２及び５−１を貫いてパネル５−１の表面ＷＵ’に至る開口部７５Ｌ、７５Ｒ、７５Ｃとを有する。

これらの開口部７１Ｌ、７１Ｒ、７１Ｃ、７２Ｌ、７２Ｒ、７２Ｃ、７３Ｌ、７３Ｒ、７３Ｃ、７４Ｌ、７４Ｒ、７４Ｃ、７５Ｌ、７５Ｒ、及び７５Ｃは、パネル５−１の表面ＷＵ’と裏面ＷＢ’、パネル５−２の表面ＷＵ’と裏面ＷＢ’、及びパネル５−３の表面ＷＵ’の各孔により形成されるものである。これらの開口部７１Ｌ、７１Ｒ、７１Ｃ、７２Ｌ、７２Ｒ、７２Ｃ、７３Ｌ、７３Ｒ、７３Ｃ、７４Ｌ、７４Ｒ、７４Ｃ、７５Ｌ、７５Ｒ、及び７５Ｃのうち開口部７１Ｌ、７２Ｌ、７３Ｌ、７４Ｌ、７５Ｌの左端は、側面ＷＬ’と接している。開口部７１Ｒ、７２Ｒ、７３Ｒ、７４Ｒ、７５Ｒの右端は、側面ＷＲ’と接している。開口部７１Ｃは、開口部７１Ｌから開口部７１Ｒの側に距離Ｄ１だけ離れた位置にある。開口部７２Ｃは、開口部７２Ｌから開口部７２Ｒの側に距離Ｄ２（Ｄ２＞Ｄ１）だけ離れた位置にある。開口部７３Ｃは、開口部７３Ｌから開口部７３Ｒの側に距離Ｄ３（Ｄ３＞Ｄ２）だけ離れた位置にある。開口部７４Ｃは、開口部７４Ｌから開口部７４Ｒの側に距離Ｄ４（Ｄ４＞Ｄ３）だけ離れた位置にある。開口部７５Ｃは、開口部７５Ｌから開口部７５Ｒの側に距離Ｄ５（Ｄ５＞Ｄ４）だけ離れた位置にある。

図６に示すように、パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の各々の内部における表面ＷＵ’、裏面ＷＤ’、側面ＷＦ’、壁１２−ｎ、開口部７１Ｌ、及び開口部７１Ｃに囲まれた空間は壁８１Ｌ−ｎにより２つの空間９１ＬＬ−ｎ及び９１ＬＣ−ｎに隔てられている。これらのうち壁８１Ｌ−ｎの左側の空間９１ＬＬ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７１Ｌを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。壁８１Ｌ−ｎの右側の空間９１ＬＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７１Ｃを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の各々の内部における表面ＷＵ’、裏面ＷＤ’、側面ＷＦ’、壁１２−ｎ、開口部７１Ｒ、及び開口部７１Ｃに囲まれた空間は壁８１Ｒ−ｎにより２つの空間９１ＲＲ−ｎ及び９１ＲＣ−ｎに隔てられている。これらのうち壁８１Ｒ−ｎの右側の空間９１ＲＲ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７１Ｒを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。壁８１Ｒ−ｎの左側の空間９１ＲＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７１Ｃを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。

図７に示すように、パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の各々の内部における表面ＷＵ’、裏面ＷＤ’、壁１２−ｎ、壁２３−ｎ、開口部７２Ｌ、及び開口部７２Ｃに囲まれた空間は壁８２Ｌ−ｎにより２つの空間９２ＬＬ−ｎ及び９２ＬＣ−ｎに隔てられている。これらのうち壁８２Ｌ−ｎの左側の空間９２ＬＬ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７２Ｌを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。壁８２Ｌ−ｎの右側の空間９２ＬＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７２Ｃを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。また、パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の各々の内部における表面ＷＵ’、裏面ＷＤ’、壁１２−ｎ、壁２３−ｎ、開口部７１Ｒ、及び開口部７２Ｃに囲まれた空間は壁８２Ｒ−ｎにより２つの空間９２ＲＲ−ｎ及び９２ＲＣ−ｎに隔てられている。これらのうち壁８２Ｒ−ｎの右側の空間９２ＲＲ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７２Ｒを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。壁８２Ｒ−ｎの左側の空間９２ＲＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７２Ｃを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。

図８に示すように、パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の各々の内部における表面ＷＵ’、裏面ＷＤ’、壁２３−ｎ、壁３４−ｎ、開口部７３Ｌ、及び開口部７３Ｃに囲まれた空間は壁８３Ｌ−ｎにより２つの空間９３ＬＬ−ｎ及び９３ＬＣ−ｎに隔てられている。これらのうち壁８３Ｌ−ｎ（ｎ＝１〜３）の左側の空間９３ＬＬ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７３Ｌを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。壁８３Ｌ−ｎ（ｎ＝１〜３）の右側の空間９３ＬＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７３Ｃを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。また、パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の各々の内部における表面ＷＵ’、裏面ＷＤ’、壁２３−ｎ、壁３４−ｎ、開口部７３Ｒ、及び開口部７３Ｃに囲まれた空間は壁８３Ｒ−ｎにより２つの空間９３ＲＲ−ｎ及び９３ＲＣ−ｎに隔てられている。これらのうち壁８３Ｒ−ｎ（ｎ＝１〜３）の右側の空間９３ＲＲ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７３Ｒを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。壁８３Ｒ−ｎ（ｎ＝１〜３）の左側の空間９３ＲＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７３Ｃを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。

図９に示すように、パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の各々の内部における表面ＷＵ’、裏面ＷＤ’、壁３４−ｎ、壁４５−ｎ、開口部７４Ｌ、及び開口部７４Ｃに囲まれた空間は壁８４Ｌ−ｎにより２つの空間９４ＬＬ−ｎ及び９４ＬＣ−ｎに隔てられている。これらのうち壁８４Ｌ−ｎ（ｎ＝１〜３）の左側の空間９４ＬＬ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７４Ｌを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。壁８４Ｌ−ｎ（ｎ＝１〜３）の右側の空間９４ＬＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７４Ｃを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。また、パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の各々の内部における表面ＷＵ’、裏面ＷＤ’、壁３４−ｎ、壁４５−ｎ、開口部７４Ｒ、及び開口部７４Ｃに囲まれた空間は壁８４Ｒ−ｎにより２つの空間９４ＲＲ−ｎ及び９４ＲＣ−ｎに隔てられている。これらのうち壁８４Ｒ−ｎ（ｎ＝１〜３）の右側の空間９４ＲＲ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７４Ｒを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。壁８４Ｒ−ｎ（ｎ＝１〜３）の左側の空間９４ＲＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７４Ｃを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。

図１０に示すように、パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の各々の内部における表面ＷＵ’、裏面ＷＤ’、壁４５−ｎ、側面ＷＢ’、開口部７５Ｌ、及び開口部７５Ｃに囲まれた空間は壁８５Ｌ−ｎにより２つの空間９５ＬＬ−ｎ及び９５ＬＣ−ｎに隔てられている。これらのうち壁８５Ｌ−ｎ（ｎ＝１〜３）の左側の空間９５ＬＬ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７５Ｌを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。壁８５Ｌ−ｎ（ｎ＝１〜３）の右側の空間９５ＬＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７５Ｃを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。また、パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の各々の内部における表面ＷＵ’、裏面ＷＤ’、壁４５−ｎ、側面ＷＢ’、開口部７５Ｒ、及び開口部７５Ｃに囲まれた空間は壁８５Ｒ−ｎにより２つの空間９５ＲＲ−ｎ及び９５ＲＣ−ｎに隔てられている。これらのうち壁８５Ｒ−ｎ（ｎ＝１〜３）の右側の空間９５ＲＲ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７５Ｒを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。また、壁８５Ｒ−ｎ（ｎ＝１〜３）の左側の空間９５ＲＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）は開口部７５Ｃを介してパネル５−１の表面ＷＵ’の外側の空間と連通している。

また、この音響構造体５０では、各パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）における開口部に挟まれた各壁８１Ｌ−ｎ、８１Ｒ−ｎ、８２Ｌ−ｎ、８２Ｒ−ｎ、８３Ｌ−ｎ、８３Ｒ−ｎ、８４Ｌ−ｎ、８４Ｒ−ｎ、８５Ｌ−ｎ、８５Ｒ−ｎから各々の両側の開口部までの距離の比は全て異なっている。

以上が、本実施形態である音響構造体５０の構成の詳細である。この音響構造体５０では、３つのパネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）の中に４×１５個の閉管が形成されているとみなすことができる。よって、第１及び第２実施形態よりも多くの周波数帯域の音波に対して吸音効果及び散乱効果を発生させることができる。また、この音響構造体５０では、開口部に挟まれた各壁８１Ｌ−ｎ、８１Ｒ−ｎ、８２Ｌ−ｎ、８２Ｒ−ｎ、８３Ｌ−ｎ、８３Ｒ−ｎ、８４Ｌ−ｎ、８４Ｒ−ｎ、８５Ｌ−ｎ、８５Ｒ−ｎから各々の両側の開口部までの距離の比はパネル５−ｎ毎に異なっている。よって、吸音効果及び散乱効果が発生する周波数帯域が重なって全体としての吸音性能及び散乱性能が低下する、という事態の発生が防止される。

＜第４実施形態＞
図１１は、本発明の第４実施形態である音響構造体５０Ａの正面図である。音響構造体５０（第３実施形態）では、パネル５−ｎ（ｎ＝１〜３）における側面ＷＬ’に接する開口部と中央の開口部との間の距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、及びＤ５が、側面ＷＦ’から離れるに従って大きくなっていた。本実施形態にかかる音響構造体５０Ａは、この距離Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、及びＤ５をランダムに変化させたものである。本実施形態によっても、第３実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば、以下の通りである。
（１）上記第１及び第２実施形態において、音響構造体１０、１０Ａを構成するパイプ１−ｍの全部または一部の片方または両方の端部を開放してもよい。また、音響構造体１０、１０Ａを構成するパイプ１−ｍの中に、端部が閉塞したものと、端部が開放したものが混在していてもよい。同様に、上記第３及び第４実施形態において、音響構造体５０、５０Ａを構成するパネル５−ｎの全部または一部の片方または両方の端部を開放してもよい。また、音響構造体５０、５０Ａを構成するパネル５−ｎの中に、端部が閉塞したものと、端部が開放したものが混在していてもよい。

（２）上記第３及び第４実施形態において、パネル５−ｎの１つ１つを別々に販売し、複数個のパネル５−ｎを購入した者がそれらを組み合わせて１つの音響構造体を作るようにしてもよい。

（３）上記第１乃至第４実施形態において、管長の長いパイプと管長の短いパイプとが混在する複数本を配列して音響構造体を構成し、管長の短いパイプの太さ（すなわち、パイプの開口部を有する側面における長さ方向及び高さ方向と直交する方向の幅）を管長の長いパイプの太さより細くしてもよい。上述したように、パイプによる吸音効果及び散乱効果は、パイプ内の２つの閉管ＣＰ_Ｌ及びＣＰ_Ｒの共鳴周波数に属する音がパイプに伝搬された場合にその開口部から放射される音波（パイプの側面における開口部の周囲から放射される音波と逆相の音波）の働きによって発生する。そして、この開口部から放射される音波はその波長が長いほど開口部の周囲への回折が起こり易い。このような理由から、音響構造体の各パイプの側面における吸音効果及び散乱効果の発生に寄与する領域Ｘ（すなわち、位相の不連続を解消しようとする気体分子の流れが発生する領域）はその中に含まれる閉管ＣＰ_Ｌ及びＣＰ_Ｒの長さが長いほど広くなる。よって、管長の短いパイプの太さを管長の長いパイプの太さよりも細くした構成によると、音響構造体をなす複数本のパイプの側面における単位面積当たりの吸音及び散乱効率をパイプの全てを同じ太さにしたものよりも高くすることができる。

（４）上記第１乃至第４実施形態では、音響構造体１０、１０Ａ、５０、５０Ａにおける複数個の開口部の全てが最上層のパイプの上面ＷＵから最下層のパイプの内部の空間に達していた。しかし、音響構造体１０、１０Ａ、５０、５０Ａにおける複数個の開口部の中に、最下層のパイプの内部の空間に達するものと、最下層のパイプよりも上位層のパイプの内部の空間まで達するものとが混在してもよい。例えば、音響構造体１０（図１及び図２）において、開口部３Ｌは、最上層のパイプ１−１の表面ＷＵから第２層のパイプ１−２を貫いて最下層のパイプ１−３内の空間に達するようにする一方、開口部３Ｒは、最上層のパイプ１−１の表面ＷＵに設けられた孔２Ｒ_Ｕ−１のみからなり、パイプ１−ｎ（ｎ＝１〜３）における孔２Ｒ_Ｄ−１，２Ｒ_Ｕ−２，２Ｒ_Ｄ−２，２Ｒ_Ｕ−３に相当する部分を塞いだ構成にしてもよい。また、音響構造体１０（図１及び図２）において、開口部３Ｌは、最上層のパイプ１−１の表面ＷＵから第２層のパイプ１−２を貫いて最下層のパイプ１−３内の空間に達するようにする一方、開口部３Ｒは、最上層のパイプ１−１の表面ＷＵ及び裏面ＷＤに設けられた孔２Ｒ_Ｕ−１及び２Ｒ_Ｄ−１と第２層のパイプ１−２の表面ＷＵに設けられた孔２Ｒ_Ｕ−２からなり、パイプ１−２及び１−３における孔２Ｒ_Ｄ−２及び２Ｒ_Ｕ−３に相当する部分を塞いだ構成にしてもよい。

（５）上記第３及び第４実施形態では、音響構造体５０、５０Ａのパネル内における壁により隔てられた空間９１ＬＬ−ｎ（ｎ＝１〜３），９１ＬＣ−ｎ（ｎ＝１〜３），９１ＲＲ−ｎ（ｎ＝１〜３），９１ＲＣ−ｎ（ｎ＝１〜３），９２ＬＬ−ｎ（ｎ＝１〜３），９２ＬＣ−ｎ（ｎ＝１〜３），９２ＲＲ−ｎ（ｎ＝１〜３），９２ＲＣ−ｎ（ｎ＝１〜３），９３ＬＣ−ｎ（ｎ＝１〜３），９３ＲＲ−ｎ（ｎ＝１〜３），９３ＲＣ−ｎ（ｎ＝１〜３），９４ＬＬ−ｎ（ｎ＝１〜３），９４ＬＣ−ｎ（ｎ＝１〜３），９４ＲＲ−ｎ（ｎ＝１〜３），９４ＲＣ−ｎ（ｎ＝１〜３），９５ＬＬ−ｎ（ｎ＝１〜３），９５ＬＣ−ｎ（ｎ＝１〜３），９５ＲＲ−ｎ（ｎ＝１〜３），及び９５ＲＣ−ｎ（ｎ＝１〜３）の全てが開口部を介して最上層のパネルの表面ＷＵの外側の空間と連通していた。しかし、これらの空間の中のうち一部を囲む表面ＷＵの孔を塞ぎ、最上層のパネルの表面ＷＵの外側の空間と連通する空間とそうでない空間とが混在するような構成にしてもよい。要するに、壁により隔てられた複数の空間のうちの少なくとも一部の空間が開口部を介して表面の外側の空間と連通していればよい。

（６）上記第１実施形態における３本のパイプ１−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）（ただしＭ＝３）を積層したものを１つの積層体とし、複数個の積層体をパイプ１−ｍの長さ方向と交差する方向に配列して１つの音響構造体を構成してもよい。この場合において、各積層体のパイプの長さ方向における開口部の位置を全て異ならせるとよい。この変形例によると、第１実施形態よりも広い帯域の音について吸音効果及び散乱効果を発生させることができる。

１０，５０…音響構造体、１…パイプ、３、７１Ｌ、７１Ｒ、７１Ｃ、７２Ｌ、７２Ｒ、７２Ｃ、７３Ｌ、７３Ｒ、７３Ｃ、７４Ｌ、７４Ｒ、７４Ｃ、７５Ｌ、７５Ｒ、７５Ｃ…開口部、１２、２３、３４、４５、８１Ｌ、８１Ｒ、８２Ｌ、８２Ｒ、８３Ｌ、８３Ｒ、８４Ｌ、８４Ｒ、８５Ｌ、８５Ｒ…壁、ＷＵ…表面，ＷＤ…裏面、ＷＬ，ＷＲ、ＷＦ，ＷＢ…側面。

Claims

積層された複数本のパイプを有し、前記複数本のパイプのうちの少なくとも一部のパイプの内部の空間から上の層のパイプを貫いてその表面に至る開口部が設けられていることを特徴とする音響構造体。
前記複数本のパイプのうちの最下層のパイプの内部の空間からその上の各層のパイプを貫いて最上層のパイプの表面に至る開口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の音響構造体。
前記複数本のパイプのうち少なくとも１本以上のパイプの内部の空間が壁により複数の空間に隔てられており、前記壁により隔てられた複数の空間のうちの少なくとも一部の空間が前記開口部を介して前記表面の外側の空間と連通していることを特徴とする請求項１又は２に記載の音響構造体。
前記複数本のパイプは同じ長さを有しており、各パイプの内部における前記壁と前記開口部との間の距離が異なっていることを特徴とする請求項３に記載の音響構構造体。
前記複数本のパイプを各々積層した複数の積層体が前記パイプの長さ方向と交差する方向に配列されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載の音響構造体。