JP2015184524A - 音響構造体 - Google Patents

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Abstract

【課題】 音響構造体において吸音効果および散乱効果の得られる音波の到来方向の範囲を拡げる。
【解決手段】 管体部10は、一対の中空円筒状の管体11および12を有する。管体11は、開口端11aおよび閉塞端11bを有し、管体12は、開口端12aおよび閉塞端12bを有する。そして、管体11および12は、開口領域Gを挟んで各々の開口端11aおよび12aを対向させている。この構成によれば、管体部10の軸を直交する平面内のあらゆる方角から開口領域Gに到来する音波に対して吸音効果および散乱効果を発生させることができる。
【選択図】図1

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、パネル状の音響構造体が知られている。図9は従来の音響構造体の構成例を示す斜視図である。この音響構造体は、各々直方体形状をなし、両端が閉塞端となった複数の中空の管体1を平板状に並べてなるものである。この音響構造体において、パネル表面2をなす各管体1の側面に開口部3が各々設けられている。この開口部3から管体1の閉塞端4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1の開口部3に入射すると、開口部3の近傍において共鳴周波数の音波の吸音と散乱が生じ、音響障害が防止される。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。
特開2010−84509号公報
ところで、上述した音響構造体は、パネル表面の表面または裏面にしか開口部が設けられていなかったので、これらの各面から入射する音波に対してしか吸音効果および散乱効果を発生させることができないという問題があった。
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、音響構造体において吸音効果および散乱効果の得られる音波の到来方向の範囲を拡げる技術的手段を提供することを目的とする。
この発明は、各々開口部を有する1対の音響共鳴器を有し、各音響共鳴器の開口部同士を共通の開口領域を挟んで対向させてな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、1対の音響共鳴器の各々の共鳴周波数を有する各音波が開口領域に入射すると、各音波は、1対の音響共鳴器の各開口部を介して各音響共鳴器に入射し、各音響共鳴器が入射音に共鳴する。この結果、開口領域またはその近傍において、各音響共鳴器の共鳴周波数を有する音波について吸音効果と散乱効果が発生する。この場合において、開口領域の周囲のあらゆる方角から到来する音波が開口領域を介して1対の音響共鳴器に入射し得る。従って、開口領域の周囲のあらゆる方角から到来する音波について吸音効果および散乱効果を発生させることができる。
この発明の第1実施形態である音響構造体の構成を示す斜視図および縦断面図である。 同実施形態における一対の管体の支持構造の例を示す図である。 同実施形態における一対の管体の支持構造の他の例を示す図である。 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斜視図である。 この発明の第3実施形態である音響構造体の例を示す斜視図である。 同音響構造体の他の例を示す斜視図である。 同音響構造体の他の例を示す斜視図である。 この発明の他の実施形態である音響構造体の例を示す斜視図である。 従来の音響構造体の構成を示す斜視図である。
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)および(b)はこの発明の第1実施形態である音響構造体の構成を示す斜視図および縦断面図である。この音響構造体は、2本の管体11および12からなる管体部10により構成されている。ここで、管体11は、開口端11aおよび閉塞端11bを有する中空の円筒管である。同様に、管体12は、開口端12aおよび閉塞端12bを有する中空の円筒管である。そして、管体11および12は、開口領域Gを挟んで各々の開口端11aおよび12aを対向させている。図示の例において、開口領域Gは何も設けられていない空虚な領域であるが、音響的に透明な開口領域Gを実現することができるのであれば、何らかの部材を開口領域Gに設けてもよい。
管体11の閉塞端11bから開口領域Gの中央までの距離をL1とすると、管体11内の中空領域は、λ1=4L1/n(nは奇数)の波長の音に共鳴する共鳴器として機能する。また、管体12の閉塞端12bから開口領域Gの中央までの距離をL2とすると、管体12内の中空領域は、λ2=4L2/n(nは奇数)の波長の音に共鳴する音響共鳴器として機能する。このように本実施形態による音響構造体は、開口領域Gを挟んで1対の音響共鳴器の開口端を対向させたものである。
本実施形態において、音響空間において発生した波長λ1またはλ2を有する音波が管体11および12間の開口領域Gに到来すると、管体11または12内の中空領域がこの音波に共鳴し、間隙Gの近傍において吸音効果および散乱効果が発生する。この吸音効果および散乱効果は、管体11および12の管軸に直交する平面内のあらゆる方角から開口領域Gに到来する音波に対して発生する。
一対の管体11の開口端11aおよび管体12の開口端12aを対向させた姿勢を維持するための構成には各種の態様が考えられる。図2(a)〜(c)に示す各例では、管体11および12間の開口領域Gに連結部材が挿入されており、管体11および12は、この連結部材の作用により、開口端11aおよび12aを対向させている。
さらに詳述すると、図2(a)に示す例では、管体11における開口端11aの周辺領域(あるいは縁)と管体12における開口端12aの周辺領域(あるいは縁)とが細長い複数本の連結部材13aにより接続されている。この連結部材13aは、紐のように変形自在な部材であってもよいし、固い棒状の部材であってもよい。例えば管体11を天井から吊るすことにより管体11および12を音響空間に設置するような場合には、連結部材13aは紐のようなものでよい。この場合、管体11が連結部材13aを介して管体12を支持し、開口端12aを開口端11aに対向させる。それ以外の場合には、固い棒状の部材からなる連結部材13aの両端を管体11および12に固定するのが好ましい。この場合、管体11および12は、連結部材13aを介して互いに相手を支持し、開口端11aおよび12aを対向させる。図2(a)に示す態様によれば、開口領域Gには、細長い連結部材13aしかないので、開口領域Gの音響的な透明性を十分に高くすることができる。従って、管体11および12の中心軸に直交する平面内のあらゆる方角から到来する所定波長の音波について吸音効果および散乱効果を発生させることができる。
図2(b)に示す例では、十分に目の粗い網状の側面を有する中空円筒形状の連結部材13bが開口領域Gに設けられており、この連結部材13bにより管体11の開口端11aと管体12の開口端12aとが互いに接続されている。この態様においても、管体11および12は、連結部材13bを介して互いに相手を支持し、開口端11aおよび12aを対向させる。この態様によれば、開口領域Gは十分に目の粗い網によって覆われているので、開口領域Gの音響的な透明性を十分に高くすることができる。従って、図2(a)に示す態様と同様な効果が得られる。
図2(c)に示す例では、音響抵抗材、具体的には多孔性部材からなる側面に囲まれた中空円筒形状の連結部材13cが開口領域Gに設けられており、この連結部材13cにより管体11の開口端11aと管体12の開口端12aとが互いに接続されている。この態様においても、図2(b)に示す態様と同様な効果が得られる。また、この態様によれば、開口領域Gに多孔性部材を配することにより、音響共鳴器である管体11および12の音響効果を適切に調整することができるという効果が得られる。
図3(a)〜(f)に示す各例では、開口領域Gに挿入される連結部材以外の手段により管体11および12が支持され、管体11および12は、開口端11aおよび12aを対向させている。
さらに詳述すると、図3(a)に示す例において、連結部材14aは、管体11を内部に収容した状態で管体11に固定された収容部材14a1と、管体12を内部に収容した状態で管体12に固定された収容部材14a2と、収容部材14a1および14a2とを連結する棒状部材14a3とからなる。管体11および12は、連結部材14aを介して互いに相手を支持し、各々の開口端11aおよび12aを対向させている。この態様において、開口領域Gは、何もない空虚な領域となっており、音響的な透明性の高い領域となっている。従って、管体11および12の中心軸に直交する平面内のあらゆる方角から到来する所定波長の音波について吸音効果および散乱効果を発生させることができる。
図3(b)に示す例において、細長い連結部材14bは、一端が管体11の閉塞端11bの中央に固定され、他端が管体12の閉塞端12bの中央に固定されている。この連結部材14bは、紐のように変形自在な部材であってもよいし、固い棒状の部材であってもよい。例えば管体11を天井から吊るすことにより管体11および12を音響空間に設置するような場合には、連結部材14bは紐のようなものでよい。この態様においても、管体11の開口端11aおよび管体12の開口端12aの相対位置を保持することができる。また、この態様において、開口領域Gは、細長い棒状の連結部材14bしか存在せず、音響的な透明性の高い領域となっている。従って、この態様によれば、図3(a)に示す態様と同様な効果が得られる。
図3(c)に示す例において、管体11および12は、中空円筒体14c内に収容されている。ここで、管体11の閉塞端11bは中空円筒体14cの一端に固定され、管体12の閉塞端12bは中空円筒体14cの他端に固定されており、管体11の開口端11aおよび管体12の開口端12aは、開口領域Gを挟んで対向している。そして、中空円筒体14cには、開口領域Gを外部空間に連通させる孔141が中空円筒体14cの軸廻りの円周方向に沿って複数形成されている。この態様において、開口領域Gは、複数の孔141を介して外部空間と連通しており、音響的な透明性の高い領域となっている。従って、この態様によれば、図3(a)に示す態様と同様な効果が得られる。
図3(d)に示す例において、管体11および12は、開口端11aおよび12aを対向させた状態で各々の側面が壁に固定されている。この態様によれば、壁のある方角を除き、あらゆる方角から開口領域Gに音波が到達する。従って、この態様においても、図3(a)に示す態様と同様な効果が得られる。
図3(e)に示す例において、管体11の閉塞端11bは天井に、管体12の閉塞端12bは床に固定されており、開口端11aおよび開口端12aは開口領域Gを挟んで対向している。この態様において、開口領域Gは、何もない空虚な領域となっており、音響的な透明性の高い領域となっている。従って、この態様によれば、図3(a)に示す態様と同様な効果が得られる。
図3(f)に示す例において、支持体14dは、長方形状の枠14d1と、管体11および12の各々を枠14d1に固定する棒状部材14d2とにより構成されている。この支持体14dにより支持されることにより、管体11および12は、各々の開口端11aおよび12aを開口領域Gを挟んで対向させている。この態様においても、図3(a)に示す態様と同様な効果が得られる。
<第2実施形態>
図4(a)〜(d)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斜視図である。本実施形態による音響構造体は、開口端同士を対向させた一対の管体からなる管体部を管軸と直交する方向に複数対並べた構成となっている。
図4(a)に示す例において、音響構造体は、管体11_1および12_1の対からなる管体部10_1と、管体11_2および12_2の対からなる管体部10_2と、管体11_3および12_3の対からなる管体部10_3とを有する。連結部材15は、管体11_i(i=1〜3)を収容して内部に固定する収容部材15a_i(i=1〜3)と、管体12_i(i=1〜3)を収容して内部に固定する収容部材15b_i(i=1〜3)と、収容部材15a_i(i=1〜3)と収容部材15b_i(i=1〜3)の隣り合うもの同士を連結する棒状部材15c_j(j=1〜6)とを有する。この連結部材15は、固い棒状の素材により構成されている。この連結部材15により支持されることにより、各管体部10_i(i=1〜3)は、各々の開口端11a_iおよび12a_i(i=1〜3)を開口領域G_i(i=1〜3)を挟んで対向させている。
この態様によれば、各管体部10_i(i=1〜3)間で、管体11_i(i=1〜3)の管長と、管体12_i(i=1〜3)の管長の組み合わせを異ならせることにより、管体毎に共鳴周波数を異ならせ、多くの種類の共鳴周波数において吸音効果および散乱効果を発生させることが可能になる。
また、この態様において、管体11_1および12_1と管体11_2および12_2との間には棒状部材15c_2および15c_6が各々介挿され、管体11_2および12_2と管体11_3および12_3との間には棒状部材15c_3および15c_5が各々介挿されており、管体部10_i(i=1〜3)は互いに離間している。そして、開口領域G_i(i=1〜3)は、何もない空虚な領域となっており、音響的な透明性の高い領域となっている。従って、この音響構造体によれば、管体部10_i(i=1〜3)の中心軸に直交する平面内のあらゆる方角から到来する多くの種類の周波数の音波について吸音効果および散乱効果を発生させることができる。
図4(b)に示す音響構造体も、図4(a)に示すものと同様な管体部10_i(i=1〜3)を有する。そして、この音響構造体は、支持体16を有する。この支持体16は、長方形状の枠16aと、管体11_i(i=1〜3)および管体12_i(i=1〜3)の各々を枠16aに固定する棒状部材16bとにより構成されている。この支持体16により支持されることにより、各管体部10_i(i=1〜3)は、各々の開口端11a_iおよび12a_i(i=1〜3)を開口領域G_i(i=1〜3)を挟んで対向させている。この態様においても、図4(a)に示す態様と同様な効果が得られる。また、この音響構造体では、管体部10_i(i=1〜3)が長方形状の枠16aに固定されているので、例えば枠16aの下辺を敷居溝に挿入し、上辺を鴨居溝に挿入し、襖のように家屋に設置することができる。あるいはこの音響構造体を部屋間を仕切る壁の窓等に装着してもよい。
図4(c)に示す音響構造体は、図4(a)に示すものと同様な管体部10_i(i=1〜4)を有している。管体部10_i(i=1〜4)は、各々の軸を平行に保った状態で並んでいる。管体部10_i(i=1〜4)の各管体は、隣接する管体と接着剤による接着、溶接等の接着手段により接着されている。そして、図4(a)に示すものと同様、各管体部10_i(i=1〜4)は、各々の開口端11a_iおよび12a_i(i=1〜4)を開口領域G_i(i=1〜4)を挟んで対向させている。
この態様において、開口領域G_i(i=1〜4)は、各々の側方にある管体が音波の到来を邪魔するが、この管体のある方角を除くあらゆる方角から開口領域G_i(i=1〜4)に音波が到来し得る。従って、この音響構造体によれば、広い角度範囲の方角から到来する多くの種類の周波数の音波について吸音効果および散乱効果を発生させることができる。
図4(d)に示す音響構造体においても、管体部10_i(i=1〜4)は、各々の軸を平行に保った状態で並んでいる。そして、管体部10_i(i=1〜4)において、横方向に互いに隣接する管体(例えば管体11_1および11_2)は、ヒンジ17により連結されている。この態様においても、図4(c)に示す態様と同様な効果が得られる。また、この態様では、管体部10_i(i=1〜4)の各間にヒンジ17が介在しているので、隣接する2つの管体部10_i(すなわち、管体部10_1と10_2、10_2と10_3、10_3と10_4)の一方が他方に対して回転することができ、音響構造体が全体として撓むことができる。従って、音響構造体の音響空間に設置する際の姿勢を柔軟に変化させることができる。
<第3実施形態>
この発明の第3実施形態は、音響構造体の音響空間への設置態様に関する実施形態である。図5に示す例において、管体部10は、例えば図1(a)、(b)、図2(a)〜(c)に示すような管体部である。この例では、管体部10における上の管体11の閉塞端11bにU字金具18aが固定されており、このU字金具18aが天井に固定されたフック18bに引っ掛けられることにより管体部10が支持されている。この音響構造体は、居住空間内に容易に設置することができるという利点がある。
図6に示す例においても、管体部10_i(i=1〜4)における上の管体11_i(i=1〜4)の閉塞端11b_i(i=1〜4)にU字金具18aが固定されている。これらのU字金具18aは、カーテンレール18dに摺動自在に装着されたフック18cに引っ掛けられており、これにより管体部10_i(i=1〜4)が支持されている。この態様によれば、上記第2実施形態と同様な効果が得られる。また、この態様によれば、管体部10_i(i=1〜4)を簡単にスライドさせることができるので、不要なときに管体部10_i(i=1〜4)を移動させたり、あるいは音響空間内の音源の位置等に合わせて管体部10_i(i=1〜4)を移動させることができ、音響構造体の利便性を高めることができる。
図7に示す例は、図6に示す例に変形を加えたものである。図7において、天秤部19_k(k=1、2、…)の左右両端には、管体部10_2k−1および10_2k(k=1、2、…)が各々吊り下られている。これらの天秤部19_k(k=1、2、…)は、中央に丸金具19aが各々取り付けられており、この丸金具19aを支点として搖動可能である。そして、天秤部19_k(k=1、2、…)に取り付けられた各丸金具19aは、カーテンレール18dに摺動自在に装着されたフック18cに各々引っ掛けられている。また、隣接した天秤部(例えば天秤部19_1と19_2、19_2と19_3)は、柔軟な紐状の連結部材19bにより互いに接続されている。この態様においても、図6に示す態様と同様な効果が得られる。また、この図7に示す態様によれば、天秤部19_k(k=1、2、…)が柔軟な紐状の連結部材19bにより接続されているので、天秤部19_k(k=1、2、…)を傾かせて各天秤部の両端に吊るされた管体部を接近させることができる。従って、管体部10_2k−1および10_2k(k=1、2、…)を窓の手前のカーテンレールに吊るした場合において、管体部10_2k−1および10_2k(k=1、2、…)をカーテンのように窓の端に寄せて窓を露出させることできる。また、この音響構造体は、天秤部19_k(k=1、2、…)の左右両端に管体部10_2k−1および10_2k(k=1、2、…)を各々吊り下げた構成となっているので、意匠性に富んだインテリアとして使用することができる。
<他の実施形態>
以上、この発明の各種の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考えられる。例えば上記各実施形態では、一対の管体により管体部を構成したが、1本の管体の側面に開口領域を形成したものを管体部としてもよい。図8(a)〜(c)は、その構成例を示すものである。これらの各構成例は、管体部の側面において開口領域に臨む周辺領域が互いに非平行な面を含む点において上記各実施形態と共通する。
図8(a)に示す例において、音響構造体の管体部10aは、両端を閉塞端とする中空円筒状の管体である。そして、管体部10aの両端間の途中の位置において、管体部10aの側面における半円をなす程度の角度範囲の領域が削除され、開口領域Gaが形成されている。従って、図8(a)に示す態様において開口領域Gaに臨む管体部10aの側面は曲面をなしている。そして、管体部10aでは、開口領域Gaの両側の中空領域が各々共鳴器として機能する。この図8(a)に示す態様では、管体部10aの管軸に直交する平面内において約180度の角度範囲の方角から到来する音波が開口領域Gaを介して管体部10a内に伝搬し得る。従って、吸音効果および散乱効果を発生させることができる音波の到来方向の角度範囲を従来よりも拡げることができる。
図8(b)に示す例において、音響構造体の管体部10bは、両端を閉塞端とする中空四角筒状の管体である。そして、管体部10bの両端間の途中の位置において、管体部10aにおいて互いに直交して隣接する2つの側面に亙って一定幅(管軸方向の幅)の領域が削除され、開口領域Gbが形成されている。従って、図8(a)に示す態様において開口領域Gbに臨む管体部10bの2つの側面は交差している。従って、吸音効果および散乱効果を発生させることができる音波の到来方向の角度範囲を従来よりも拡げることができる。
図8(c)に示す例において、音響構造体の管体部10cは、図8(b)の管体部10bと同様、両端を閉塞端とする四角筒状の管体である。そして、管体部10cの両端間の途中の位置において、管体部10cにおいて互いに直交して隣接する2つの側面に各々開口領域Gc1およびGc2が形成されている。従って、図8(c)に示す態様において開口領域Gc1およびGc2は互いに異なる方向を向いている。従って、吸音効果および散乱効果を発生させることができる音波の到来方向の角度範囲を従来よりも拡げることができる。
この発明において、音響構造体は、各種の態様で居住空間内の各所に設置され得る。例えば1本の管状の音響構造体(例えば図2、図3参照)を居住空間内の各所に設置してもよく、管体部を平面状に配列した音響構造体(図4、図6、図7参照)を居住空間の壁際に設置し、あるいは居住空間を区切るパーティションとして設置してもよい。
上記各実施形態では、1対または複数対の管体により音響構造体を構成した。しかし、音響構造体を構成する音響共鳴器は必ずしも管体である必要はない。この発明による音響構造体は、管形状以外の形状の音響共鳴器により構成することも可能である。
10,10_i(i=1,2,…),10a,10b,10c……管体部、11,11_i(i=1,2,…),12,12_i(i=1,2,…)……管体、G,G_i(i=1,2,…),Ga,Gb,Gc1,Gc2……開口領域、11a,11a_i(i=1,2,…),12a,12a_i(i=1,2,…)……開口端、11b,11b_i(i=1,2,…),12b,12b_i(i=1,2,…)……閉塞端、13a,13b,13c,14a,14b,15,19b……連結部材、16……支持体、17……ヒンジ、18a……U字金具、18b,18c……フック、18d……カーテンレール、19_k(k=1、2、…)……天秤部、19a……丸金具。

Claims (4)

  1. 各々開口部を有する1対の音響共鳴器を有し、各音響共鳴器の開口部同士を共通の開口領域を挟んで対向させてなることを特徴とする音響構造体。
  2. 前記1対の音響共鳴器は各々管体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1対の音響共鳴器の相対位置を保持する機構を有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. 前記開口領域に音響抵抗材を配し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。
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