JP2015079226A - 音響構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型化することなく低い周波数の音波を減衰させることができる音響構造体を提供する。
【解決手段】 音響構造体は一方が閉塞端、他方が開口端である中空の管体１を有する。この管体１の開口端に円筒状の周波数調整部材２が挿入されている。周波数調整部材２には、複数の貫通孔２１が設けられている。この貫通孔２１の総開口面積Ｗは、管体１の管軸方向中央付近の中空領域の断面積よりも小さい。また、貫通孔２１の深さｔ１は、管体１の管軸方向中央付近の管壁の厚さよりも大きい。この周波数調整部材２を装着することにより管体１の共鳴周波数を低下させることができる。よって、大型化することなく低い周波数の音波を減衰させることができる音響構造体を実現することができる。
【選択図】図２

Description

この発明は、音響空間の音響特性の調整に用いられる音響構造体に関する。

フラッタエコー等、音響空間において生じる音響障害を防止するための手段として、中空の管体を並べたパネル状の音響構造体が知られている。この音響構造体では、管体に開口部が設けられており、この開口部から管体の閉塞端までの領域が共鳴管として機能する。音響空間内において、この共鳴管の共鳴周波数と同じ周波数の音波が管体の開口部に入射すると、開口部の近傍において共鳴周波数の音波の吸音と散乱が生じ、音響空間内において発生した共鳴周波数の音が減衰される。なお、この種の音響構造体は例えば特許文献１に開示されている。

このような音響構造体の他、音響空間の音響特性を調整するための手段として、ヘルムホルツ共鳴器がある。このヘルムホルツ共鳴器は、マスとして働くネック部と、空気バネとして働くキャビティ部とを結合したバネマス系の共鳴機構である。

特開２０１０−８４５０９号公報

ところで、上述した音響構造体が、ある周波数ｆにおいて吸音効果および散乱効果を発生させるためには、音響構造体が、周波数ｆの波長に比例した管長を持った共鳴管を有している必要がある。例えば、一端が開口し、他端が閉塞した管体を音響構造体に用いる場合、周波数ｆに対応した波長のおよそ１／４の管長の管体が必要である。このため、音響空間において周波数の低い音波を減衰させる必要がある場合に、音響構造体が大型化するという問題がある。また、ヘルムホルツ共鳴器は、キャビティ内部の音圧が一定であることを前提としている。このヘルムホルツ共鳴器を音波の減衰手段として用いる場合、キャビティ内部の音圧が一定になるように、すなわち、キャビティの各断面のアスペクト比が極端に高くならないようにする必要がある。キャビティの１辺が、共鳴周波数の波長と比べてある程度の大きさになると、音圧がキャビティ内の位置に依存して変化し、ヘルムホルツ共鳴器としての正常な機能が阻害されるからである。従って、音響空間に発生する周波数の低い音波を低減する必要がある場合に、ヘルムホルツ共鳴器の厚さを増加させる必要があり、適用音場の壁面に沿うような薄型のヘルムホルツ共鳴器を実現することは困難であった。

この発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、低い周波数の音波を減衰させることができ、従来のものよりも小型化が可能な音響構造体を提供することを目的とする。

この発明は、内部に中空領域を有するとともに、前記中空領域を外部空間に連通させる管状の開口部を備えた管体を有し、前記管状の開口部が、前記管体の軸方向と直交する平面において切った前記中空領域の断面積よりも小さな開口面積を有することを特徴とする音響構造体を提供する。

この発明によれば、管体の管長により定まる共鳴周波数よりも管体の共鳴周波数を低くすることができる。従って、大型化することなく低い周波数の音波を減衰させることができる。

この発明による音響構造体の第１実施形態である調音パネルの構成を示す斜視図である。 同実施形態において管体に装着された周波数調整部材の構成を示す正面図および断面図である。 同実施形態のシミュレーションモデルを示す図である。 同実施形態における周波数調整部材の長さと管体の共鳴周波数との関係を示す図である。 同実施形態における周波数調整部材の開口面積の管体の内断面積に対する比と管体の共鳴周波数との関係を示す図である。 同実施形態における管体の管長と共鳴周波数の関係を示す図である。 同実施形態の変形例の構成を示す図である。 同実施形態の他の変形例の構成を示す図である。 この発明の第２実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。 この発明の第３実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。 この発明の第４実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。 この発明の第５実施形態である音響構造体の構成を示す斜視図である。 この発明の第６実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。 この発明の第７実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。 この発明の第８実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。 この発明の第９実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。 この発明の第１０実施形態である音響構造体の構成を示す図である。 この発明の第１１実施形態である音響構造体の構成を示す図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施の形態を説明する。
＜第１実施形態＞
図１（ａ）はこの発明による音響構造体の第１実施形態である調音パネルの構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は同調音パネルの一部を拡大した斜視図である。図１（ａ）に示すように、本実施形態による調音パネルは、軸方向を同じくする２本の管体１の組を横方向に複数並べて一体化したものである。ここで、横方向に並んだ２本の管体１の各組において、２本の管体１の間には所定長の隙間１ｄがある。また、２本の管体１の管長ＬａおよびＬｂとその隙間１ｄの長さＬｄの合計長Ｌ＝Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｄは各組間で同じである。また、隣り合う組間では、２本の管体１の隙間１ｄの位置がずれている。そして、図１（ａ）に示すように、調音パネルは、区々の管長Ｌａ、Ｌｂの管体１により構成されている。

調音パネルを構成する各管体１は、内部に中空領域を有している（図示略）。そして、管体１は一端が閉塞しており（図示略）、他端には複数の貫通孔の空いた円筒状の周波数調整部材２が挿入されている。本実施形態による調音パネルにおいて、軸を同じくする２本の管体１は、隙間１ｄを挟んで各々の周波数調整部材２を対向させている。図１（ｂ）には、隙間に面した管体１の周波数調整部材２が示されている。

図２（ａ）は管体１に挿入された周波数調整部材２の構成例を示す正面図である。この例では周波数調整部材２に７個の貫通孔２１、すなわち、管状の開口部が開口している。これらの７個の貫通孔２１の開口面積の総和が管体１の一端の総開口面積Ｗとなる。この管体１の一端の総開口面積Ｗは、管軸方向と直交する平面により切った管体１内の中空領域の断面積Ｓよりも小さい。ここに本実施形態の１つの特徴がある。また、周波数調整部材２において各貫通孔２１を囲む側壁の深さ（すなわち、管状の開口部の管長）ｔ１は、管体１の壁面における最も薄い部分の厚さｔ２より長い。ここに本実施形態のもう１つの特徴がある。本実施形態によれば、このような周波数調整部材２を管体１の開口端に挿入したことにより、周波数調整部材２がない場合に比べて管体１の共鳴周波数を低くすることができる。すなわち、本実施形態によれば、周波数調整部材２を設けることにより必要な共鳴周波数を実現するための管体１の管長を短くすることができる。

図２（ｃ）は本実施形態における周波数調整部材２の変形例である周波数調整部材２ａの構成を示す縦断面図である。図２（ｂ）に示す例では、周波数調整部材２において貫通孔２１の空いていない領域は、周波数調整部材２の素材により満たされた状態（中実状態）になっている。これに対し、図２（ｃ）に示す周波数調整部材２ａにおいて、隣り合う貫通孔２１の間の領域には中空領域２２が設けられている。そして、この中空領域２２は、管体１の内側に臨む部分が開口し、管体１の外側に臨む部分が閉塞している。この図２（ｃ）に示す周波数調整部材２ａに置き換えた場合においても、図２（ｂ）に示す周波数調整部材２を使用した場合と同様な共鳴周波数を実現することができる。

本願発明者らは、本実施形態の効果を確認するため、図３（ａ）および（ｂ）に示すモデルを用いてシミュレーションを行った。図３（ａ）に示すモデルは、図２において周波数調整部材２が挿入されていない状態の管体１を模したものであり、閉塞端１ａから開口端１ｂにかけて均一な断面積Ｓの中空領域を有し、管長Ｌを有する円筒状の管体１ｍからなる。図３（ｂ）に示すモデルは、図２において周波数調整部材２が挿入された状態の管体１を模したものである。このモデルにおいて、管体１ｍ’の管長は管体１ｍの管長Ｌより僅かに短くなっている。また、管体１ｍ’の開口端は蓋１ｂ’により閉じられ、かつ、断面積Ｓよりも小さな断面積Ｗを有する貫通孔の開口した円筒体２ｃがこの蓋１ｂ’を貫通している。この円筒体２ｃの貫通孔が図２（ｂ）または（ｃ）における貫通孔（すなわち、管状の開口部）２１に対応している。そして、図３（ｂ）のモデルでは、管体の閉塞端１ａから蓋１ｂの外側に突き出した円筒体２ｃの端部までの長さは、図３（ａ）に示す管体の管長Ｌと等しい。

本願発明者らは、以上の各モデルを用いて、次の３種類のシミュレーションを行った。
＜シミュレーション１＞
シミュレーション１では、図３（ａ）のモデルにおいて管長Ｌを１０００ｍｍ、中空領域の内径φを３０ｍｍとし、管体１ｍの開口端１ｂにおける空気粒子の速度（空気粒子速度の定在波の腹における速度）のピークから共鳴周波数を求めた。
＜シミュレーション２＞
シミュレーション２では、図３（ｂ）のモデルにおいて円筒体２ｃの内径φｘを１５ｍｍに固定し、円筒体２ｃの軸長（すなわち、管状の開口部の管長）ｔ１を１０ｍｍｍ、２５ｍｍ、５０ｍｍ、７５ｍｍ、１００ｍｍに切り換え、蓋１ｂの外側に突き出した円筒体２ｃの端部における空気粒子の速度のピークから共鳴周波数を求めた。
＜シミュレーション３＞
シミュレーション３では、図３（ｂ）のモデルにおいて円筒体２ｃの軸長（すなわち、管状の開口部の管長）ｔ１を５０ｍｍとし、円筒体２ｃの内径φｘを１０ｍｍｍ、１５ｍｍ、２１ｍｍ、２６ｍｍに切り換え、蓋１ｂの外側に突き出した円筒体２ｃの端部における空気粒子の速度のピークから共鳴周波数を求めた。

図４は、シミュレーション１および２の結果に基づいて求めた特性であり、円筒体２ｃの軸長ｔ１と共鳴周波数の関係を示している。図４において、ｔ１＝０ｍｍにおける共鳴周波数は、図３（ａ）に示すモデルの共鳴周波数（シミュレーション１の結果）である。図４に示すように、円筒体２ｃの開口断面積Ｓが一定である条件において、管体の共鳴周波数は、管体１ｍ’の蓋１ｂ’に挿入された円筒体２ｃの軸長（すなわち、管状の開口部の管長）ｔ１が増加するに従って低下する。従って、図２（ｂ）または（ｃ）において、管体１に装着する周波数調整部材２または２ａの高さｔ１を高くする程、管体１の共鳴周波数を低くすることができる。

図５は、シミュレーション１および３の結果に基づいて求めた特性であり、円筒体２ｃの開口断面積をＷ、管体１ｍ’内の中空領域の断面積をＳとした場合の面積比Ｗ／Ｓ＝φｘ^２／φ^２と、管体１ｍ’の共鳴周波数との関係を示している。図５において、Ｗ／Ｓ＝１における共鳴周波数は、図３（ａ）に示すモデルの共鳴周波数（シミュレーション１の結果）である。また、図５において、Ｗ／Ｓ＝０．７５、０．５、０．２５、０．１における各共鳴周波数は、円筒体２ｃの内径φｘが２６ｍｍ、２１ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍの場合の各共鳴周波数である。図５に示すように、円筒体２ｃの軸長ｔ１が一定である条件において、管体の共鳴周波数は、比Ｗ／Ｓが小さくなる程、すなわち、管体１ｍ’の蓋１ｂ’に挿入された円筒体２ｃの開口断面積Ｗが小さくなる程低下する。従って、図２（ｂ）または（ｃ）において、管体１に装着する周波数調整部材２または２ａに形成する貫通孔（すなわち、管状の開口部）２１の総開口面積を小さくする程、管体１の共鳴周波数を低くすることができる。

以上のシミュレーション結果が示すように、管体１の閉塞端から開口端（図３（ｂ）では円筒体２ｃの開口端）に至るまでの空気振動の伝搬経路の断面積を管軸方向の途中において変化させると、伝搬経路の断面積が一定である場合に比べて管体１の共鳴周波数を低下させることができる。この共鳴周波数の低下は、ヘルムホルツ共鳴に基づくものではない。以下、図６を参照し、この点について説明する。

図６において、Ａは図３（ａ）に示すモデルの実測を行い、各種の管長Ｌについて求めた共鳴周波数を示すものである。また、図６において、Ｂは図３（ｂ）に示すモデルの実測を行い、各種の管長Ｌについて求めた共鳴周波数を示すものである。また、図６において、Ｃは図３（ｂ）のモデルにおいて円筒体２ｃをヘルムホルツ共鳴器のネック、管体１をヘルムホルツ共鳴器のキャビティと仮定し、各種の管長Ｌについて算出したヘルムホルツ共鳴周波数である。図６に示すように、図３（ｂ）のモデルに発生しているのがヘルムホルツ共鳴だとすると、その共鳴周波数（Ｃ）は、シミュレーションにより観測される共鳴周波数（Ｂ）からかけ離れたものになる。従って、図３（ｂ）のモデルにおいて発生するのはヘルムホルツ共鳴ではない。そして、グラフＡおよびＢを比較すれば分かるように、各種の管長Ｌにおいて、図３（ｂ）に示すように円筒体２ｃを管体に設けることにより共鳴周波数を低下させることができる。

以上のように、本実施形態によれば、周波数調整部材２または２ａを管体１に装着し、管体１の閉塞端から開口端に至るまでの空気振動の伝搬経路の断面積を管軸方向の途中において変化させ、管体１の共鳴周波数を低下させることができる。従って、必要な共鳴周波数を持った音響構造体を得るための管体の管長を短くすることができ、音響構造体を小型化することができる。また、本実施形態によれば、管体１に装着する周波数調整部材２または２ａの長さ（すなわち、管状の開口部の管長）ｔ１を長くする程、または同周波数調整部材２または２ａに形成する貫通孔２１の総開口面積を小さくする程、管体１の共鳴周波数を低下させることができる。従って、本実施形態によれば、各種の軸長ｔ１、開口断面積Ｗを有する周波数調整部材２または２ａを用意し、所望のものを選択して管体１に装着することにより共鳴周波数を任意に制御することができる。

＜第１実施形態の変形例＞
図７（ａ）〜（ｅ）、図８（ａ）〜（ｆ）は、上記第１実施形態の変形例である音響構造体を管軸を含む平面により切断した構成を示す縦断面図である。上記第１実施形態では、管体１に周波数調整部材２または２ａを装着することにより管状の音響構造体を構成したが、図７（ａ）〜（ｅ）、図８（ａ）〜（ｆ）は、上記第１実施形態における周波数調整部材としての役割を果たす部分を有し、一体成形された音響構造体が示されている。勿論、図７（ａ）〜（ｅ）、図８（ａ）〜（ｆ）において、周波数調整部材として機能する部分を他の部分に対して着脱自在な構成としてもよい。

図７（ａ）〜（ｅ）に示す例では、管体１の端部をなす壁面に管体１の中央付近の管内断面積Ｓよりも小さな開口面積Ｗを有する管状の開口部が設けられており、この管状の開口部は、管体１の中央付近の壁面の厚さｔ２より大きな管長ｔ１を有している。

さらに詳述すると、図７（ａ）に示す例において、管体１の端部の壁には、管体１の内部に向けて突き出した円筒体２３ａが形成されている。この円筒体２３ａは、管軸方向に貫通し、管体１の内部を管体１の外部に連通させる開口面積Ｗの貫通孔を有している。そして、円筒体２３ａの側壁の深さ（すなわち、管状の開口部の管長）ｔ１は、管軸方向中央付近における管体１の側壁の厚さ（すなわち、管体１の壁面における最も薄い部分の厚さ）ｔ２よりも大きな寸法を有している。

図７（ａ）に示す例では、管体１の内側に突き出した円筒体２３ａを設けたのに対し、図７（ｂ）に示す例では、管体１の外側に突き出した円筒体２３ｂを管体１の端部に設けた。また、図７（ｃ）に示す例では、管体１の外側および内側の両方に突き出した円筒体２３ｃを管体１の端部に設けた。円筒体２３ｂおよび２３ｃは、いずれも管軸方向に貫通する開口面積Ｗの貫通孔を有している。

図７（ｄ）に示す例では、管軸方向中央付近における管体１の側壁の厚さ（すなわち、管体１の壁面における最も薄い部分の厚さ）ｔ２よりも管体１の端部を覆う壁面の厚さｔ１を厚くし、この厚さｔ１の壁面に開口面積Ｗの貫通孔を形成した。この態様においても、開口面積Ｗの貫通孔を囲む側壁の高さ（すなわち、管状の開口部の管長）はｔ１となる。

図７（ｅ）に示す例は、図７（ｂ）の構成と図７（ｄ）の構成の両方の特徴を取り入れたものである。すなわち、図７（ｅ）に示す音響構造体は、図７（ｄ）の管体１の端部の厚さｔ１の壁面に対し、同壁面の開口面積Ｗの貫通孔と連通する貫通孔を有する高さｔ３の円筒体２３ｅを追加した構成となっている。

図８（ａ）〜（ｅ）に示す例では、管体１の端部近傍の側面部に、管体１の中央付近の管内断面積Ｓよりも小さな開口面積Ｗを有する開口部が設けられている。さらに詳述すると、図８（ａ）に示す例では、図中、管体１の左側の閉塞端近傍の側壁面から菅軸に向かって内側に突き出した円筒体２４ａが設けられている。この円筒体２４ａは、管体１の内部を管体１の外部に連通させる開口面積Ｗの貫通孔を有している。また、円筒体２４ａの側壁の深さ（すなわち、管状の開口部の管長）ｔ１は、管軸方向中央付近における管体１の側壁の厚さｔ２（すなわち、管体１の壁面における最も薄い部分の厚さ）よりも長い。

図８（ｂ）に示す例では、管体１の端部に大きな厚みの壁が設けられており、この壁に管体１の側面部から管体１内に連通するＬ字管状の貫通孔２４ｂが形成されている。この貫通孔２４ｂは、管体１の中央付近の管内断面積Ｓよりも小さな開口面積Ｗを有する。

図８（ｃ）に示す例では、管体１の側壁面における閉塞端（図中、左側の閉塞端）からやや離れた位置に側壁面から菅軸に向かって内側に突き出した円筒体２４ｃが設けられている。図８（ａ）の例では円筒体２４ａの側壁の一部が管体１の端部の壁と交わっているが、図８（ｃ）の例では円筒体２４ｃの側壁は管体１の端部の壁から離間している。

図８（ｄ）に示す例では、図中、管体１の左側の閉塞端近傍の側壁面から外側に向けて突き出した円筒体２４ｄが設けられている。この円筒体２４ｄは、管体１の内部を管体１の外部に連通させる開口面積Ｗの貫通孔を有している。また、円筒体２４ｄの側壁の深さ（すなわち、管状の開口部の管長）ｔ１は、管軸方向中央付近における管体１の側壁の厚さｔ２（すなわち、管体１の壁面における最も薄い部分の厚さ）よりも大きな寸法を有している。

図８（ｅ）に示す例では、図中、管体１の左側の閉塞端近傍の側壁面から管体１の外側および内側の両方に向けて突き出した円筒体２４ｅが設けられている。図８（ｆ）に示す例では、管体１の側壁面における閉塞端からやや離れた位置に側壁面から外側および内側の両方に向かって突き出した円筒体２４ｆが設けられている。図８（ｅ）の例では円筒体２４ｅの側壁の一部が管体１の端部の壁と交わっているが、図８（ｆ）の例では円筒体２４ｆの側壁は管体１の端部の壁から離間している。

以上、上記第１実施形態の変形例である音響構造体の構成を説明した。これらの変形例においても上記第１実施形態と同様な効果が得られる。

＜第２実施形態＞
図９（ａ）はこの発明の第２実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。この音響構造体の管体１Ａは、一端が閉塞端、他端が開口端となった中空の管体である。この管体１Ａの内壁における開口端近傍の位置には中央に貫通孔２５Ａの空いたストッパ２５が設けられている。このストッパ２５は、管体１Ａ内において板状の周波数調整部材を支持するための部材である。

図９（ｂ）〜（ｄ）はストッパ２５により支持される周波数調整部材の構成例を示す斜視図である。図９（ｂ）および（ｃ）に示す周波数調整部材２ｄ１および２ｄ２は円状の貫通孔の空いた円板状の部材である。貫通孔は、図９（ｂ）に示すように開口面積の大きなものを１個設けてもよく、図９（ｃ）に示すように開口面積の小さなものを複数設けてもよい。これらの周波数調整部材２ｄ１および２ｄ２は、管内の断面形状が円形である管体１Ａに適用される。また、図９（ｄ）に示す周波数調整部材２ｄ３は、矩形状の貫通孔の空いた矩形板状の部材である。この周波数調整部材２ｄ３は、管内の断面形状が矩形である管体１Ａに適用される。

本実施形態では、図９（ｂ）〜（ｄ）に例示するような周波数調整部材を必要な枚数だけストッパ２５上に積み上げ、接着剤等により管体１Ａの内壁に固定することができる。その際の周波数調整部材の積み上げ枚数を調整することにより、管体１Ａ内の中空領域を管体１Ａ外部に連通させる貫通孔の長さ（すなわち、管状の開口部の管長）ｔ１を調整する。これにより管体１Ａの共鳴周波数を調整することができる。

１種類の管体１Ａについて貫通孔の総開口面積の異なった複数種類の周波数調整部材を用意し、ユーザが所望の周波数調整部材を選択して管体１Ａのストッパ２５上に固定するようにしてもよい。このようにすることで、管体１Ａ内の中空領域を管体１Ａ外部に連通させる貫通孔の総開口面積を調整することができる。この場合、管体１Ａの共鳴周波数の可変範囲を広げることができる。

＜第３実施形態＞
図１０はこの発明の第３実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。図１０において、この管体１Ｂは一端が閉塞端、他端が開口端となった中空円筒状の管体である。この管体１Ｂの開口端の周辺は円環状の縁１１により覆われている。そして、縁１１の中央には円筒状の支持部材１２が管体１Ｂの内部に向けて管軸方向に突き出している。この支持部材１２は、軸方向に貫通する貫通孔を有する円筒状の周波数調整部材２ｅを支持する部材である。周波数調整部材２ｅの外周面には雄ネジが形成されている。そして、支持部材１２の内周面には、周波数調整部材２ｅの雄ネジと螺合する雌ネジ孔が形成されている。

本実施形態によれば、周波数調整部材２ｅの雄ネジを支持部材１２の雌ネジ孔に螺合させ、周波数調整部材２ｅを回転させることにより、周波数調整部材２ｅを管体１Ｂの管軸方向に沿って移動させ、管軸方向の所望の位置に固定することができる。その際、周波数調整部材２ｅの下端を管体１Ｂ内部に突き出させてもよく、周波数調整部材２ｅの上端を管体１Ｂ外部に突き出させてもよい。本実施形態によれば、周波数調整部材２ｅを支持部材１２に沿って移動させることにより、周波数調整部材２ｅの貫通孔および支持部材１２の貫通孔を繋いだ貫通孔の長さ（すなわち、管状の開口部の管長）および位置を変化させ、音響構造体の共鳴周波数を調整することができる。

本実施形態においても、１種類の管体１Ｂについて貫通孔の開口面積の異なった複数種類の周波数調整部材２ｅを用意し、ユーザが所望の周波数調整部材２ｅを選択して支持部材１２に支持させるようにしてもよい。また、本実施形態では、周波数調整部材２ｅの外周面に雄ネジを、支持部材１２の内周面に雌ネジ孔を形成したが、そのようなネジを形成せず、周波数調整部材２ｅおよび支持部材１２間に適度な摩擦力を発生させて、支持部材１２に周波数調整部材２ｅを挿入してもよい。

＜第４実施形態＞
図１１（ａ）および（ｂ）はこの発明の第４実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。本実施形態は、上記第３実施形態（図１０）における支持部材１２および周波数調整部材２ｅを排除し、その代わりに、蛇腹状（あるいはアコーディオン構造）の伸縮自在な周波数調整部材２ｆの端部を縁１１の内周部に固定したものである。この周波数調整部材２ｆは、内側が中空であり、管体１Ｂ内の領域を管体１Ｂ外部の領域に連通させる管状の開口部である。周波数調整部材２ｆは、例えば形状記憶合金等、力を加えない限り、現状の形状を止める素材により構成することが好ましい。

本実施形態によれば、周波数調整部材２ｆにおける縁１１と反対側の端部をピンセットのようなもので摘み、管体１Ｂの管軸方向に移動させることにより、図１１（ｂ）に示すように周波数調整部材２ｆを管軸方向に延ばし、あるいは図１１（ａ）に示すように縮めることができる。従って、本実施形態によれば、周波数調整部材２ｆの伸縮により音響構造体の共鳴周波数を調整することができる。

＜第５実施形態＞
図１２（ａ）はこの発明の第５実施形態である音響構造体の構成を示す斜視図である。図１２（ａ）において、管体１Ｃは、中空円筒状の管体であり、一端が閉塞し（図示略）、他端に図示の周波数調整部材２ｇを有している。周波数調整部材２ｇは、軸長ｔ１を有する円筒体に対して複数の円状の貫通孔２１を形成してなるものである。この周波数調整部材２ｇ自体は、基本的に上記第１実施形態の周波数調整部材２（図２（ａ）（ｂ）参照）と同様である。本実施形態の特徴は、図１２（ｂ）に示すように、周波数調整部材２ｇの貫通孔２１に詰め込んで貫通孔２１を塞ぐことが可能な形状の詰め物２６が用意されている点にある。

本実施形態では、複数の貫通孔２１の中の所望の個数の貫通孔２１を詰め物２６により塞ぐことができる。音響構造体の共鳴周波数は、周波数調整部材２ｇにおいて詰め物２６により塞がれずに残った貫通孔２１の総開口面積に依存した周波数となる。従って、本実施形態によれば、周波数調整部材２ｇの所望の個数の貫通孔２１を詰め物２６によって塞ぐことにより音響構造体の共鳴周波数を調整することができる。

図１２（ｃ）は本実施形態の変形例の構成を示す斜視図である。図１２（ａ）に示す周波数調整部材２ｇには同じ深さｔ１の複数の貫通孔２１が設けられた。これに対し、図１２（ｃ）に示す周波数調整部材２ｈには様々な深さｔ１〜ｔ４を持った複数の貫通孔２１が形成されている。

この変形例においても周波数調整部材２ｈの所望の貫通孔２１を詰め物２６により塞ぐことができる。この変形例において、音響構造体の共鳴周波数は、詰め物２６によって塞がずに残す貫通孔２１の個数と各々の深さに依存するので、図１２（ａ）に示す構成よりも、共鳴周波数の可変範囲を広くすることができる。なお、ユーザが貫通孔２１を選択するのを容易にするため、各貫通孔２１の内壁または周囲に各貫通孔２１の深さを示す着色を施してもよい。

＜第６実施形態＞
図１３（ａ）はこの発明の第６実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。この音響構造体の管体１Ｄは両端が閉塞した中空の管体であり、矩形の断面形状を有する。この管体１Ｄの一側壁面において両閉塞端間の途中の位置に矩形状の凹部１３が形成されている。この凹部１３は、中央の矩形の貫通孔１３Ａが開口しており、この貫通孔１３Ａが管体１Ｄ内の中空領域を管体１Ｄの外部の領域に連通させる。凹部１３は、図１３（ｂ）に示す周波数調整部材２ｉを収容する役割を果たす。この周波数調整部材２ｉは凹部１３に収まる程度の大きさの矩形板状の部材であり、中央に凹部１３の貫通孔１３Ａと連通する貫通孔２７を有している。

管体１Ｄにおいて、左側の閉塞端から貫通孔１３Ａまでの領域は第１の共鳴管として機能し、右側の閉塞端から貫通孔１３Ａまでの領域は第２の共鳴管として機能する。そして、第１の共鳴管の共鳴周波数ｆ１は左側の閉塞端から貫通孔１３Ａまでの距離に依存し、第２の共鳴管の共鳴周波数ｆ２は右側の閉塞端から貫通孔１３Ａまでの距離に依存する。この管体１Ｄを音響空間に配置した場合、貫通孔１３Ａの近傍において、周波数ｆ１およびｆ２の音波の吸音と散乱が発生し、音響空間の音響特性を改善することができる。

本実施形態では、図１３（ａ）に示すように、必要な個数の周波数調整部材２ｉを管体１Ｄの凹部１３に積み上げて固定することができる。この場合、積み上げられた周波数調整部材２ｉの貫通孔（すなわち、管状の開口部）２７は、管体１Ｄの第１の共鳴管の共鳴周波数ｆ１を低下させるとともに、第２の共鳴管の共鳴周波数ｆ２を低下させる。このため、必要な個数の周波数調整部材２ｉを凹部１３に積み上げることにより第１の共鳴管の共鳴周波数ｆ１および第２の共鳴管の共鳴周波数ｆ２を必要なだけ低下させることができる。

＜第７実施形態＞
図１４はこの発明の第７実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。この音響構造体の管体１Ｅは、上記第６実施形態の管体１Ｄと同様、両端が閉塞した中空の管体であるが、凹部１３を有していない。その代りに管体１Ｅの一側面に貫通孔１３Ｂが設けられている。この貫通孔１３Ｂは、上記第７実施形態の周波数調整部材２ｉの貫通孔２７（図１３（ｂ）参照）と同様な形状およびサイズを有している。本実施形態では、図１４に示すように、管体１Ｅの貫通孔１３Ｂの位置に周波数調整部材２ｉの貫通孔２７の位置を合わせ、必要な個数の周波数調整部材２ｉを管体１Ｅの側面上に積み上げて接着剤等により固定する。本実施形態においても上記第６実施形態と同様な効果が得られる。

＜第８実施形態＞
図１５はこの発明の第８実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。この音響構造体の管体１Ｆは、上記第７実施形態の管体１Ｅと同様、両端が閉塞した中空の管体であるが、上記第７実施形態の貫通孔１３Ｂの代わりに、上記第３実施形態（図１０参照）のものと同様な支持部材１２を一側面に有している。この支持部材１２は、上記第３実施形態（図１０参照）のものと同様な周波数調整部材２ｅを支持するための部材である。本実施形態によれば、周波数調整部材２ｅを支持部材１２の軸方向（管体１Ｆの管軸と直交する方向）に移動させて、支持部材１２の貫通孔と周波数調整部材２ｅの貫通孔とを繋いだ貫通孔の長さ（すなわち、管状の開口部の管長）および位置を変えることができる。従って、本実施形態によれば、周波数調整部材２ｅの移動により、管体１Ｆにおける第１の共鳴管の共鳴周波数ｆ１および第２の共鳴管の共鳴周波数ｆ２を調整することができる。

＜第９実施形態＞
図１６はこの発明の第９実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。この音響構造体は、上記第７実施形態の管体１Ｅ（図１４参照）の貫通孔１３Ｂの周辺部に、上記第４実施形態（図１１参照）のものと同様な蛇腹状の周波数調整部材２ｆの端部を固定したものである。図１６に示す例では、管体１Ｅの外側に向けて突き出すようの周波数調整部材２ｆが固定されているが、管体１Ｅの内側（管軸のある方向）に向けて突き出すように周波数調整部材２ｆを固定してもよい。本実施形態によれば、周波数調整部材２ｆを伸縮させて管状の開口部の管長を変えることにより、管体１Ｅにおける第１の共鳴管の共鳴周波数ｆ１および第２の共鳴管の共鳴周波数ｆ２を調整することができる。

＜第１０実施形態＞
図１７（ａ）はこの発明の第１０実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図、図１７（ｂ）は同音響構造体を上から見た平面図である。図１７（ａ）は図１７（ｂ）のＩ−Ｉ’線断面図に当たる。この音響構造体の管体１Ｇは、上記第７実施形態の管体１Ｅ（図１４参照）と同様、一側面に貫通孔１３Ｂを有している。そして、管体１Ｇ内において、管軸方向に沿って貫通孔１３Ｂの前後所定長の区間内の中空領域は、２枚の仕切り板１０１および１０２により３つの領域２０１、２０２および２０３に区分されている。貫通孔１３Ｂは、この領域２０１、２０２および２０３を管体１Ｇの外部の領域に連通させる。また、貫通孔１３Ｂは、仕切り板１０１および１０２により同じサイズの３つの領域１３Ｂ１、１３Ｂ２および１３Ｂ３に区切られている。管体１Ｇ内の領域２０１、２０２および２０３の各々は、仕切り板１０１および１０２によって区切られていない管体１Ｇ内の他の領域よりも小さな断面積を有する。従って、これらの領域２０１、２０２および２０３は、上記各実施形態の周波数調整部材の貫通孔と同様な役割を果たす。

本実施形態では、管体１Ｇの共鳴周波数を調整するため、図１７（ｃ）に示す詰め物２８が用意されている。この詰め物２８は、貫通孔１３Ｂの領域１３Ｂ１、１３Ｂ２および１３Ｂ３に各々詰め込むことができ、各領域を塞ぐことが可能な形状およびサイズを有している。本実施形態では、この詰め物２８により貫通孔１３Ｂの領域１３Ｂ１、１３Ｂ２および１３Ｂ３のうち所望のものを塞ぎ、所望のものを塞がずに開口させることができ、これにより管体１Ｇにおける第１の共鳴管の共鳴周波数ｆ１および第２の共鳴管の共鳴周波数ｆ２を調整することができる。

なお、図１７（ｂ）に示す例では、２枚の仕切り板１０１および１０２を用いたが、３枚以上の仕切り板により管体１Ｇ内を４つ以上の領域に区切ってもよい。また、図１７（ｂ）に示す例では、仕切り板１０１および１０２の管軸方向の寸法を同じにしたが、仕切り板１０１および１０２の管軸方向の寸法を異ならせてもよい。この場合、仕切り板１０１および１０２により区切られた３つの領域２０１、２０２および２０３は、管長の異なる３つの管体とみなすことができるので、管体１Ｇの共鳴周波数は、３つの領域のうちいずれを塞いでいずれを開口させるかに依存する。従って、この態様によれば、共鳴周波数の可変範囲を広げることができる。

＜第１１実施形態＞
図１８はこの発明の第１１実施形態である音響構造体の構成を示す縦断面図である。この音響構造体の管体１Ｈは、両端が閉塞した中空の管体である。この管体１Ｈの側面において、管軸方向の途中の位置に貫通孔１３Ｄが設けられている。この貫通孔１３Ｄには、図１８（ｂ）に示す周波数調整部材２ｊが挿入される。この周波数調整部材２ｊは、傾いた中空の筒体２ｊ１の上端に襟巻状のストッパ２ｊ２を付加したものである。このストッパ２ｊ２は、周波数調整部材２ｊが貫通孔１３Ｄに挿入された状態において、管体１Ｈの側壁における貫通孔１３Ｄの周辺領域と当接し、筒体２ｊ１が管体１Ｈ内に落下するのを防止する。筒体２ｊ１は、円筒形状でもよく、矩形筒形状であってもよい。

本実施形態の特徴は、管体１Ｈの管軸に対して傾斜した姿勢の周波数調整部材２ｊを管体１Ｈに挿入して固定する点にある。仮に図１８（ｃ）に例示するように、傾いていない筒状の周波数調整部材を使用するとした場合、この周波数調整部材の軸長ｔ４は管体１Ｈの中空領域の幅ｔ０よりも短い長さに制限される。従って、管体１Ｈの中空領域の幅ｔ０が小さく、周波数調整部材の軸長ｔ４を長くすることができない場合には、管体１Ｈの共鳴周波数を必要なだけ低下させるのが困難になる。これに対し、本実施形態では、図１８（ａ）に示すように管体１Ｈの管軸に対して傾いた姿勢の周波数調整部材２ｊを管体１Ｈに挿入する。従って、図１８（ｂ）に示す周波数調整部材２ｊの軸長（すなわち、管状の開口部の管長）ｔ５を管体１Ｈの中空領域の幅ｔ０よりも長くすることができる。従って、本実施形態によれば、管体１Ｈの中空領域の幅ｔ０が小さい場合であっても、管体１Ｈの共鳴周波数を大きく低下させることができる。

１，１ｍ，１ｍ’，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ…管体、２，２ａ，２ｄ１，２ｄ２，２ｄ３，２ｅ，２ｆ，２ｇ，２ｈ，２ｉ，２ｊ…周波数調整部材、２１，２４ｂ，２５ａ，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｄ…貫通孔、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｅ，２４ａ，２４ｃ，２４ｄ，２４ｅ，２４ｆ…円筒体、１２…支持部材、２６，２８…詰め物、１３…凹部。

Claims (6)

1. 内部に中空領域を有するとともに、前記中空領域を外部空間に連通させる管状の開口部を備えた管体を有し、前記管状の開口部が、前記管体の軸方向と直交する平面において切った前記中空領域の断面積よりも小さな開口面積を有することを特徴とする音響構造体。
2. 前記管状の開口部の管長が調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の音響構造体。
3. 前記管状の開口部の一部を閉塞する手段を具備することを特徴とする請求項１または２に記載の音響構造体。
4. 前記管状の開口部が前記管体に対して着脱可能な周波数調整部材に形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載の音響構造体。
5. 複数の前記管体をパネル状に一体化してなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の請求項に記載の音響構造体。
6. 内部に中空領域を有する管体の開口部に挿入され、前記管体とともに音響構造体を構成する周波数調整部材であって、
   前記中空領域を外部空間に連通させる管状の開口部を有し、前記管状の開口部が、前記管体の軸方向と直交する平面において切った前記中空領域の断面積よりも小さな開口面積を有することを特徴とする周波数調整部材。

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