JP2022117553A - 吸音構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低周波数領域での吸音性能を向上させることができる吸音構造体を提供する。【解決手段】内部に柱形状のセルＳが複数並設された中空板材からなる吸音構造体１であって、前記中空板材は、厚み方向に延びて前記セルＳを区画する側壁部２３と、前記側壁部２３の両端部において前記セルを閉塞する一対の閉塞壁１１、１２とを有し、空間を介して隣接するとともに、連通筒１４を介して前記セルＳの内部空間が連通された複数の前記セルＳで構成される連通セル群を有し、前記連通セル群を構成する前記セルＳのうちの少なくとも一つには、前記閉塞壁１１の一方に前記セルＳの内外を連通する貫通孔１３が形成されており、前記連通セル群を構成する前記セルＳのうちの他のセルＳには、前記貫通孔１３が形成されていない。【選択図】図１

Description

本発明は、吸音構造体及びその製造方法に関する。

従来から、内部に多角柱形状又は円柱形状をなす複数のセルが並設された中空板状の吸音構造体が知られている。特許文献１には、内部に六角柱形状をなす複数のセルが並設された中空板材からなる吸音構造体に係る発明が記載されている。中空板材は、厚み方向に延びてセルを区画する側壁部と、側壁部の両端部においてセルを閉塞する一対の閉塞壁とを有しており、セルを閉塞する閉塞壁には、セルの内外を連通する貫通孔が形成されている。貫通孔が形成されていることで、各セルがいわゆるヘルムホルツ共鳴器として機能し、貫通孔を介してセルの内部空間に音圧が入ることによって音圧が低減される。

特開２０１８－６６９１４号公報

一般的に、ヘルムホルツ共鳴器の吸音特性は、開口部の開口面積、外部から容器内部へと音波を導くための管部の長さ、容器の内容積によって左右される。そのため、特許文献１に記載の吸音構造体では、貫通孔の開口縁がセルの内部空間に位置するようにして、ヘルムホルツ共鳴器の「管部の長さ」として機能する部分を長くしている。これにより、吸音性能の高い領域が低周波数領域にシフトし易くなり、比較的に低周波数領域でも高い吸音性能を有することができる。

しかし、特許文献１に記載の吸音構造体は、低周波数領域での吸音性能を向上させる観点からはなお改善の余地があるものである。

上記課題を解決するため、本発明の吸音構造体は、内部に柱形状のセルが複数並設された中空板材からなる吸音構造体であって、前記中空板材は、厚み方向に延びて前記セルを区画する側壁部と、前記側壁部の両端部において前記セルを閉塞する一対の閉塞壁とを有し、空間を介して隣接するとともに、連通筒を介して前記セルの内部空間が連通された複数の前記セルで構成される連通セル群を有し、前記連通セル群を構成する前記セルのうちの少なくとも一つには、前記閉塞壁の一方に前記セルの内外を連通する貫通孔が形成されており、前記連通セル群を構成する前記セルのうちの他のセルには、前記貫通孔が形成されていない。

上記構成によれば、吸音構造体は、複数のセルの内部空間が連通筒を介して連通された連通セル群を有しており、連通セル群を構成する複数のセルの一部には、セルを閉塞する閉塞壁の一方に、セルの内外を連通する貫通孔が形成されている。そのため、セルに貫通孔は形成されているものの、連通セル群を有していない吸音構造体に比べて、連通している部分の内部空間の内容積を大きくすることができる。ヘルムホルツ共鳴器の吸音特性は、上記のとおり容器の内容積によって左右される。複数のセルが連通セル群を構成していることで、ヘルムホルツ共鳴器の「容器の内容積」として機能する部分が大きくなる。これにより、吸音性能の高い領域が低周波数領域にシフトし易くなり、低周波数領域での吸音性能も向上する。

上記構成において、前記連通筒の等価直径は前記貫通孔の等価直径より大きいことが好ましい。
上記構成によれば、連通筒での空気の流動抵抗が小さく、貫通孔を介してセルの内部空間に入った音圧が、連通孔を介して、貫通孔が形成されていないセルの内部空間に入り易くなる。これにより、連通セル群を構成する複数のセルのすべての内部空間をヘルムホルツ共鳴器の「容器の内容積」として機能させることができる。低周波数領域での高い吸音性能を実現することができる。

上記課題を解決するため、本発明の吸音構造体の製造方法は、厚み方向に延びて柱形状の複数のセルを区画する側壁部と、前記側壁部の両端部において前記セルを閉塞する一対の閉塞壁とを有する中空板材で構成された吸音構造体の製造方法であって、合成樹脂製の１枚の平坦シート材から所定の凹凸形状を有する凹凸シート材を成形して前記中空板材を形成する中空板材形成工程と、前記閉塞壁の一方に、前記セルの内外を連通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程とを備え、前記中空板材形成工程では、前記凹凸シート材に、前記中空板材において複数の前記セルの内部空間同士を連通する連通筒となる溝を成形し、前記貫通孔形成工程では、前記中空板材において、前記連通筒により連通した複数のセルのうちの少なくとも一つに、前記貫通孔を形成する。

上記構成によれば、中空板材を形成する中空板材形成工程で、凹凸シート材に、中空板材における連通筒となる部分である溝を成形している。そのため、凹凸シート材の成形時に同時に溝を成形することが可能であり、中空板材に後加工として連通筒を形成する必要がない。連通筒を容易に形成することができ、吸音構造体の製造工程を簡略化することができる。

上記構成において、前記中空板材形成工程は、前記凹凸シート材を成形する成形工程と、前記凹凸シート材を折り畳むことにより前記中空板材を形成する折り畳み工程とを備え、前記成形工程では、前記凹凸シート材において前記側壁部となる部分に該側壁部の幅方向に延びる前記溝を成形し、前記折り畳み工程では、前記溝により前記側壁部に前記連通筒を形成することが好ましい。

上記構成によれば、凹凸シート材の成形時に同時に溝を成形し、溝が成形された凹凸シート材を折り畳むことにより中空板材の側壁部に連通筒を形成することができる。連通筒を容易に形成することができるだけでなく、溝の形状、大きさ、数、成形位置等を適宜に調整し易い。これにより、低周波数領域での吸音性能に優れた吸音構造体を製造することができる。

本発明によれば、低い周波数領域での吸音性能を向上させることができる吸音構造体が得られる。

（ａ）は、本実施形態の吸音構造体を上面側から見た部分斜視図、（ｂ）は、（ａ）におけるβ－β線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるγ－γ線断面図。 （ａ）は連通セル群について説明する模式図、（ｂ）は吸音構造体の上面図。 吸音構造体の製造方法について説明する図であり、（ａ）は凹凸シート材を成形する成形工程について説明する図、（ｂ）、（ｃ）は凹凸シート材を折り畳んで中空板材を形成する折り畳み工程について説明する図、（ｄ）は中空板材に貫通孔を形成する貫通孔形成工程について説明する図。 変更例の吸音構造体の製造方法について説明する図であり、（ａ）は凹凸シート材を成形する成形工程について説明する図、（ｂ）、（ｃ）は凹凸シート材を折り畳んで中空板材を形成する折り畳み工程について説明する図。 （ａ）は変更例の吸音構造体の上面図、（ｂ）は（ａ）におけるσ－σ線断面図、（ｃ）は変更例の吸音構造体について、溝の形成位置を変更した場合について説明する図。

以下、本発明を具体化した吸音構造体の一実施形態を図１、図２に従って説明する。
図１（ａ）に示すように、本実施形態の吸音構造体１は、内部に六角柱形状のセルＳが複数並設された中空板材１０からなり、中空板材１０の一方の主面（上面１０ａ）に複数の貫通孔１３が形成された形状をなしている。

中空板材１０は、従来公知の熱可塑性樹脂材料で形成されている。その材料は特に限定されない。その材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、アクリルニトリル‐ブタジエン‐スチレン等を挙げることができる。

まず、中空板材１０の構造について説明する。
図１（ａ）に示すように、中空板材１０は、内部に複数のセルＳが並設されたコア層２０と、コア層２０の厚み方向両面に接合されたシート状のスキン層３０、４０とで構成されている。以下では、図１において、中空板材１０の上側に示される主面を上面１０ａとし、下側に示される主面を下面１０ｂとする。スキン層３０は、中空板材１０の上面１０ａ側に接合され、スキン層４０は、中空板材１０の下面１０ｂ側に接合されている。

図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、コア層２０は、所定形状に成形された１枚の熱可塑性樹脂製のシート材を折り畳んで形成されている。コア層２０は、上壁部２１と、下壁部２２と、上壁部２１及び下壁部２２の間に立設されてセルＳを六角柱形状に区画する側壁部２３とで構成されている。

図１（ａ）に示すように、コア層２０の内部に区画形成されるセルＳには、構成の異なる第１セルＳ１及び第２セルＳ２が存在する。
図１（ｂ）に示すように、第１セルＳ１においては、側壁部２３の上部に２層構造の上壁部２１が設けられている。この２層構造の上壁部２１の各層は互いに接合されている。また、第１セルＳ１においては、側壁部２３の下部に１層構造の下壁部２２が設けられている。一方、図１（ｃ）に示すように、第２セルＳ２においては、側壁部２３の上部に１層構造の上壁部２１が設けられている。また、第２セルＳ２においては、側壁部２３の下部に２層構造の下壁部２２が設けられている。この２層構造の下壁部２２の各層は互いに接合されている。また、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、隣接する第１セルＳ１同士の間、及び隣接する第２セルＳ２同士の間は、それぞれ２層構造の側壁部２３によって区画されている。

図１（ａ）に示すように、第１セルＳ１はＸ方向に沿って列を成すように並設されていて、上面視した場合に、隣り合う二つの第１セルＳ１が六角形の１辺を共有している。同様に、第２セルＳ２はＸ方向に沿って列を成すように並設されていて、上面視した場合に、隣り合う二つの第２セルＳ２が六角形の１辺を共有している。第１セルＳ１の列及び第２セルＳ２の列は、Ｘ方向に直交するＹ方向において交互に配列されている。そして、これら第１セルＳ１及び第２セルＳ２により、コア層２０は、全体としてハニカム構造をなしている。

図１（ａ）～（ｃ）に示すように、コア層２０の上面にスキン層３０が接合されていることにより、コア層２０における側壁部２３の上部は、コア層２０の上壁部２１及びスキン層３０で閉塞されている。すなわち、上壁部２１及びスキン層３０が、セルＳを上側から区画する上部閉塞壁１１を構成している。同様に、コア層２０の下面にスキン層４０が接合されていることにより、コア層２０における側壁部２３の下部は、コア層２０の下壁部２２及びスキン層４０で閉塞されている。すなわち、下壁部２２及びスキン層４０が、セルＳを下側から区画する下部閉塞壁１２を構成している。

中空板材１０は、コア層２０、スキン層３０、４０により、内部に複数のセルＳが並設された形状とされており、中空板材１０の上部閉塞壁１１側が中空板材１０の上面１０ａを構成し、下部閉塞壁１２側が中空板材１０の下面１０ｂを構成している。

図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、吸音構造体１は、中空板材１０の上面１０ａに複数の貫通孔１３が貫設されて形成されている。貫通孔１３は、中空板材１０の上側を閉塞する上部閉塞壁１１を貫通するように形成されている。セルＳの内部空間と吸音構造体１の外部空間とが貫通孔１３を介して連通されている。具体的には、図１（ｂ）に示すように、第１セルＳ１において貫通孔１３は、２層構造の上壁部２１及びスキン層３０を貫通している。また、図１（ｃ）に示すように、第２セルＳ２において貫通孔１３は、１層構造の上壁部２１及びスキン層３０を貫通している。これにより、吸音構造体１は、吸音材として機能する。

図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、各貫通孔１３の開口縁１３ａの周辺部は、貫通孔１３が形成されていない部分におけるスキン層３０の上面に対して窪むような形状をなしている。その結果として、貫通孔１３の開口縁１３ａは、コア層２０の上壁部２１の内面よりも下側の空間であるセルＳの内部空間に位置している。各貫通孔１３の開口縁１３ａにおける直径は、セルＳを上面視した場合の六角形の一辺の長さ以下に設定されている。具体的には、Ｘ方向に隣り合うセルＳの中心同士の各間隔の平均値を「平均ピッチＰ１」としたとき、各貫通孔１３の開口縁１３ａにおける直径は、平均ピッチＰ１の数分の１に設定することが好ましい。開口縁１３ａにおける直径は、０．５～３ｍｍ程度であることが好ましく、１．０～１．５ｍｍ程度であることがより好ましい。開口縁１３ａの直径がこの範囲であると、吸音構造体１の吸音率を高めることができる。

図１（ａ）に示すように、本実施形態の吸音構造体１では、貫通孔１３は、第２セルＳ２においては、すべての第２セルＳ２に対して上面視中央の位置に１箇所ずつ設けられている。一方、第１セルＳ１においては、Ｙ方向に並設される第１セルＳ１の複数の列に対して、貫通孔１３が形成される第１セルＳ１の列と、貫通孔１３が形成されない第１セルＳ１の列とが交互に並設されている。貫通孔１３が形成されている第１セルＳ１では、上面視中央の位置に１箇所ずつ設けられている。

図１（ｃ）、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２セルＳ２の側壁部２３には、Ｙ方向に隣り合う第１セルＳ１の内部空間を連通する連通筒１４がＹ方向に延びるように形成されている。連通筒１４は、Ｘ方向に隣り合う第２セルＳ２の２層構造の側壁部２３において、上下方向の略中央部分に形成されている。

図２（ａ）に示すように、連通筒１４は、Ｙ方向両端部において、Ｙ方向に隣り合う第１セルＳ１の側壁部２３に開口しており、これにより、Ｙ方向に隣り合う二つの第１セルＳ１の内部空間が連通している。連通筒１４を介して内部空間が連通している二つの第１セルＳ１が、請求項で規定する連通セル群を構成している。なお、図２（ａ）では、連通筒１４の形状、形成位置、形成態様が分かり易いように、吸音構造体１を構成するセルＳのうち、隣り合う４つの第１セルＳ１及び第２セルＳ２を示し、これら第１セルＳ１及び第２セルＳ２のコア層２０のみを斜視図として示している。

図１（ｃ）、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１セルＳ１の側壁部２３には連通筒１４は形成されておらず、いずれの第２セルＳ２も他の第２セルＳ２の内部空間と連通していない。つまり、第２セルＳ２は連通セル群を構成していない。

上記のとおり、第２セルＳ２では、すべての第２セルＳ２に対して貫通孔１３が１箇所ずつ形成されているのに対して、第１セルＳ１では、貫通孔１３が形成される列と、貫通孔１３が形成されない列とが交互に並設されている。そして、Ｙ方向に隣り合う二つの第１セルＳ１の内部空間は、連通筒１４を介して連通された連通セル群を構成している。つまり、連通セル群は、第２セルＳ２の２倍の内容積の内部空間を形成している。そして、図２（ｂ）に示すように、貫通孔１３は、内部空間が連通している部分に対して１つずつ形成されていることになる。

図１（ｃ）に示すように、連通筒１４は、側壁部２３の上下方向中央部に形成されている。また、本実施形態の連通筒１４は、断面円形状に形成されている。連通筒１４の直径は、上面視円形状に形成された貫通孔１３の直径より大きい。連通筒１４の直径が貫通孔１３の直径より大きいことで、貫通孔１３を介して連通セル群を構成する一方の第１セルＳ１内に入った音圧が、連通筒１４を介して他方の第１セルＳ１内に入り易くなり、低周波数領域での吸音性能が向上し易くなる。連通筒１４の直径は、０．５～３．０ｍｍ程度であることが好ましく、１．５～３．０ｍｍ程度であることがより好ましい。

次に、吸音構造体１の製造方法について図３に従って説明する。
吸音構造体１の製造方法は、熱可塑性樹脂製の１枚の平坦シート材から所定の凹凸形状を有する凹凸シート材１００を成形する成形工程、凹凸シート材１００を折り畳んでコア層２０を形成する折り畳み工程、コア層２０の両主面にスキン層３０、４０を接合して中空板材１０を形成する接合工程、中空板材１０に貫通孔１３を形成する貫通孔形成工程を備えている。

図３（ａ）に示すように、成形工程では、１枚の熱可塑性樹脂製の平坦シート材を所定の形状に成形して凹凸シート材１００を形成する。凹凸シート材１００には、帯状をなす平面領域１１０及び膨出領域１２０が、凹凸シート材１００の長手方向（Ｘ方向）に交互に配置されている。膨出領域１２０には、上面と一対の側面とからなる断面下向溝状をなす第１膨出部１２１が膨出領域１２０の延びる方向（Ｙ方向）の全体にわたって形成されている。なお、第１膨出部１２１の上面と側面とのなす角は９０度であることが好ましく、その結果として、第１膨出部１２１の断面形状は下向コ字状となる。また、第１膨出部１２１の幅（上面の短手方向の長さ）は平面領域１１０の幅と等しく、かつ第１膨出部１２１の膨出高さ（側面の短手方向の長さ）の２倍の長さとなるように設定されている。

また、膨出領域１２０には、その断面形状が正六角形を最も長い対角線で二分して得られる台形状をなす複数の第２膨出部１２２が、第１膨出部１２１に直交するように形成されている。第２膨出部１２２の膨出高さは第１膨出部１２１の膨出高さと等しくなるように設定されている。また、隣り合う第２膨出部１２２間の間隔は、第２膨出部１２２の上面の幅と等しくなっている。

また、第２膨出部１２２の上面においてＸ方向の中央部には、Ｙ方向に延びる溝１２３を形成されている。溝１２３は、側面視で断面半円形状であり、第２膨出部１２２の一部に形成されている。溝１２３が形成された第２膨出部１２２と溝１２３が形成されていない第２膨出部１２２は、凹凸シート材１００のＹ方向に１列おきに交互に並設されている。また、溝１２３が形成された第２膨出部１２２は、凹凸シート材１００のＸ方向に並設されており、溝１２３が形成されていない第２膨出部１２２も、凹凸シート材１００のＸ方向に並設されている。溝１２３が形成された第２膨出部１２２では、第２膨出部１２２のＸ方向の同一の位置に形成されている。

なお、凹凸シート材１００は、熱可塑性樹脂製の平坦シート材の塑性を利用してシートを部分的に上方に膨出させることにより形成されている。また、凹凸シート材１００は、真空成形法や圧縮成形法等の周知の成形方法によって１枚の平坦シート材から成形することができる。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、折り畳み工程では、上記のように構成された凹凸シート材１００を、境界線Ｐ、Ｑに沿って折り畳むことでコア層２０を形成する。具体的には、凹凸シート材１００を、平面領域１１０と膨出領域１２０との境界線Ｐにて谷折りするとともに、第１膨出部１２１の上面と側面との境界線Ｑにて山折りしてＸ方向に圧縮する。そして、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１膨出部１２１の上面と側面とが折り重なるとともに、第２膨出部１２２の端面と平面領域１１０とが折り重なることによって、一つの膨出領域１２０に対して一つのＹ方向に延びる角柱状の区画体１３０が形成される。こうした区画体１３０がＸ方向に連続して形成されていくことにより中空板状のコア層２０が形成される。なお、この実施形態では、凹凸シート材１００を折り畳むために圧縮する方向が、セルＳが並設される方向（Ｘ方向）である。

上記のように凹凸シート材１００を圧縮するとき、第１膨出部１２１の上面と側面とによってコア層２０の上壁部２１が形成されるとともに、第２膨出部１２２の端面と平面領域１１０とによってコア層２０の下壁部２２が形成される。なお、図３（ｃ）に示すように、上壁部２１における第１膨出部１２１の上面と側面とが折り重なって２層構造を形成する部分、及び下壁部２２における第２膨出部１２２の端面と平面領域１１０とが折り重なって２層構造を形成する部分がそれぞれ重ね合わせ部１３１となる。

また、第２膨出部１２２が折り畳まれて区画形成される六角柱形状の領域が第２セルＳ２となるとともに、隣り合う一対の区画体１３０間に区画形成される六角柱形状の領域が第１セルＳ１となる。本実施形態では、第２膨出部１２２の上面及び側面が第２セルＳ２の側壁部２３を構成するとともに、第２膨出部１２２の側面と、膨出領域１２０における第２膨出部１２２間に位置する平面部分とが第１セルＳ１の側壁部２３を構成する。

そして、膨出領域１２０における上記平面部分同士の当接部位が第１セルＳ１の２層構造をなす側壁部２３となり、第２膨出部１２２の上面同士の当接部位が第２セルＳ２の２層構造をなす側壁部２３となる。第２膨出部１２２の一部には、断面半円形状の溝１２３が形成されているため、第２膨出部１２２の上面同士が当接したとき、当接部位に形成された溝１２３により、第２セルＳ２の側壁部２３に断面円形状の連通筒１４が形成される。連通筒１４が形成されることにより、溝１２３が形成された第２膨出部１２２では、隣り合う第１セルＳ１が連通筒１４を介して連通された状態となる。

図３（ｃ）に示すように、第１セルＳ１では、一対の重ね合わせ部１３１によってその上部が区画され、第２セルＳ２では、一対の重ね合わせ部１３１によってその下部が区画されている。なお、こうした折り畳み工程を実施するに際して、凹凸シート材１００を加熱処理して軟化させた状態としておくことが好ましい。

接合工程では、折り畳み工程で得られたコア層２０の上面及び下面に、それぞれ熱可塑性樹脂製のシート材を熱溶着により接合する。コア層２０の上面に接合されたシート材はスキン層３０となり、コア層２０の上壁部２１と共に側壁部２３の上部を閉塞する上部閉塞壁１１を構成する。コア層２０の下面に接合されたシート材は、スキン層４０となり、コア層２０の下壁部２２と共に側壁部２３の下部を閉塞する下部閉塞壁１２を構成する。

なお、シート材（スキン層３０、４０）をコア層２０に熱溶着する際には、第１セルＳ１における２層構造の上壁部２１（重ね合せ部１３１）が互いに熱溶着される。同様に、第２セルＳ２における２層構造の下壁部２２（重ね合せ部１３１）が互いに熱溶着される。

接合工程により、Ｘ方向に第１セルＳ１又は第２セルＳ２がそれぞれ列を成すように多数並設され、Ｙ方向に第１セルＳ１及び第２セルＳ２が交互に多数並設された中空板材１０が得られる。

貫通孔形成工程では、中空板材１０の上部閉塞壁１１に多数の貫通孔１３を形成する。貫通孔１３は、ドリル、針、パンチ等の貫通部材５０で中空板材１０の上部閉塞壁１１を貫通させることにより形成される。図３（ｄ）に示すように、貫通部材５０は、隣り合うセルＳの中心同士の各間隔と略同一の間隔で複数個が１列に配列された構成となっている。複数の貫通部材５０の下方側に、中空板材１０のＸ方向が貫通部材５０の配列方向と合致するように配置して固定する。貫通部材５０を下降移動させて中空板材１０の上部閉塞壁１１に貫通孔１３を形成する。貫通部材５０は、１回下降させるごとに、中空板材１０のＹ方向にセルＳの形成ピッチ分ずつ移動させる。また、３回下降させるごとに、中空板材１０のＹ方向にセルＳの形成ピッチの２倍分移動させる。このようにして、中空板材１０の上部閉塞壁１１には、すべての第２セルＳ２の略中央部分に各１箇所ずつの貫通孔１３が形成されるとともに、Ｙ方向に並設される第１セルＳ１では、交互に並設される第１セルＳ１の略中央部分に各１箇所ずつの貫通孔１３が形成される。

以上の工程を経て、複数の貫通孔１３が形成されるとともに、第１セルＳ１の内部空間が連通筒１４で連通された吸音構造体１が製造される。
次に、本実施形態の吸音構造体１の作用をその効果とともに説明する。

（１）本実施形態の吸音構造体１は、連通筒１４を介して連通されて連通セル群を構成する二つの第１セルＳ１のうち、一方の第１セルＳ１の上部閉塞壁１１には貫通孔１３が形成されており、他方の第１セルＳ１の上部閉塞壁１１には貫通孔１３が形成されていない。また、すべての第２セルＳ２は、連通筒１４を介して連通されておらず、その上部閉塞壁１１には貫通孔１３が形成されている。

そのため、吸音構造体１は、二つの第１セルＳ１からなる連通セル群及び第２セルＳ２が、それぞれヘルムホルツ共鳴器として機能する。ここで、ヘルムホルツ共鳴器の吸音特性は、容器の内容積によって左右されるが、「容器の内容積」が大きいほど、より低周波数領域での吸音性能に優れる。連通セル群は、二つの第１セルＳ１が連通筒１４を介して連通されていることで、第２セルＳ２の２倍の「容器の内容積」を有しており、第２セルＳ２より低周波数領域での吸音性能に優れている。これにより、吸音構造体１では、吸音性能の高い領域が低周波数領域にシフトし易くなり、低周波数領域での吸音性能が向上する。

（２）連通筒１４は、その直径が貫通孔１３の直径より大きく形成されている。
そのため、連通筒１４を介して連通セル群に流動する空気の流動抵抗が、貫通孔１３を介して連通セル群に入る空気の流動抵抗より小さくなる。これにより、貫通孔１３を介して連通セル群を構成する一方の第１セルＳ１内に入った音圧が、連通筒１４を介して他方の第１セルＳ１内に入り易い。吸音構造体１の低周波数領域での吸音性能を向上させることができる。

（３）貫通孔１３の開口縁１３ａは、コア層２０の上壁部２１の内面よりも下側の空間であるセルＳの内部空間に位置している。
そのため、ヘルムホルツ共鳴器の「管部の長さ」として機能する部分が長くなり、吸音性能の高い領域が低周波数領域にシフトし易くなる。低周波数領域での吸音性能も向上する。

（４）本実施形態の吸音構造体１の製造方法では、平坦シート材から凹凸シート材１００を成形する成形工程で、凹凸シート材１００の成形と同時に溝１２３を成形している。そして、折り畳み工程で凹凸シート材１００を折り畳むことで、コア層２０の側壁部２３に連通筒１４が形成されるようにしている。

そのため、中空板材１０に連通筒１４を容易に形成することができる。
ここで、複数のセルＳの内部空間を連通させて連通セル群を形成する方法として、コア層２０にスキン層３０、４０を接合して中空板材１０を形成した後に、中空板材１０の側方から貫通治具を貫通させて、複数のセルＳの内部空間を連通させる方法が考えられる。しかし、この方法では、連通筒１４の形状が揃わなかったり、狙ったところに連通筒１４が形成し難かったり、側壁部２３を傷つけたりしてしまうといった事態が生じやすい。この点、本実施形態では、凹凸シート材１００の成形時に溝１２３を成形するため、必要な箇所のみに、狙った形状の溝１２３を形成することが容易である。低周波数領域での吸音特性に優れた吸音構造体１を容易に製造することができる。

（５）凹凸シート材１００の成形時に溝１２３を成形するため、溝１２３の形状、大きさ、数、成形位置等を適宜に調整し易い。
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・上記実施形態の吸音構造体１では、連通筒１４が、側壁部２３の上下方向中央部に形成されているが、連通筒１４の形成位置はこれに限定されない。側壁部２３の上下方向の中央部より下部寄りに形成されていてもよく、上部寄りに形成されていてもよい。

・上記実施形態では、連通筒１４は、側壁部２３の上下方向中央部で、上壁部２１及び下壁部２２に沿う方向に延びているが、これに限定されない。上壁部２１及び下壁部２２に対して傾斜するように延びていてもよい。

・上記実施形態では、連通筒１４は、側壁部２３の上下方向の一部である中央部に形成されているが、側壁部２３全体に連通筒１４を形成するようにしてもよい。
・上記実施形態では、連通筒１４は、側壁部２３の上下方向中央部で、上壁部２１及び下壁部２２に沿う方向に真っすぐに延びているが、その形状はこれに限定されない。連通筒１４の途中で屈曲したり湾曲したりしていてもよい。

・連通筒１４は、Ｙ方向に隣り合う第１セルＳ１の一方の側壁部２３から他方の側壁部２３に亘って、ほぼ同径で形成されているが、その径が途中で変動してもよい。例えば、貫通孔１３が形成された第１セルＳ１側では、連通筒１４の開口径を大きくするようにしてもよい。こうすることで、吸音効果をより向上させることができる。

・上記実施形態の吸音構造体１では、連通筒１４が、側壁部２３の上下方向に１箇所形成されているが、２箇所であっても、それ以上であってもよい。低周波数領域での吸音性能を向上させる観点から言えば、一つの連通筒１４の等価直径が、貫通孔１３の等価直径より大きいことが好ましい。なお、吸音性能を向上させる観点から言えば、一つの連通筒１４の等価直径が、貫通孔１３の等価直径より大きく、かつ、連通筒１４の形成箇所は少ないほうがよい。

・上記実施形態の吸音構造体１では、連通筒１４は断面円形状に形成されているが、これに限定されない。断面半円形状、楕円形状であってもよく、断面三角形状、四角形状等の多角形状であってもよく、不定形状であってもよい。連通セル群での吸音特性を低周波領域に効率的にシフトさせる観点から、断面円形状以外の場合の連通筒１４の等価直径は、貫通孔１３の直径より大きいことが好ましい。

・上記実施形態の吸音構造体１では、貫通孔１３は、第２セルＳ２においては、すべての第２セルＳ２に対して上面視中央の位置に１箇所ずつ設けられている。また、第１セルＳ１においては、連通セル群を構成する一方の第１セルＳ１に対して上面視中央の位置に１箇所ずつ設けられている。しかし、貫通孔１３が形成された第１セルＳ１及び第２セルＳ２での貫通孔１３の形成位置及び個数はこれに限定されない。貫通孔１３が第１セルＳ１及び第２セルＳ２の中央からずれた位置に設けられていてもよい。また、一つの第１セルＳ１或いは第２セルＳ２に対して複数箇所に形成されていてもよい。

・上記実施形態の中空板材１０は、コア層２０として、凹凸シート材１００を折り畳み成形して、コア層２０の内部に六角形状のセルＳが区画形成されたハニカム構造体を形成したが、コア層２０を形成する凹凸シート材の形状はこれに限定されない。図４に示すような断面台形状の凸部が複数列設された三次元構造体としての凹凸シート材２００を順次折り畳んでいくことにより、ハニカム構造体としてのコア層２４を形成してもよい。

図４（ａ）に示すように、凹凸シート材２００は、１枚の熱可塑性樹脂製の平坦シート材から成形されており、凹凸シート材２００には、帯状をなしＸ方向に延びる第１膨出部２１０が形成されている。第１膨出部２１０がＹ方向に交互に形成されていることにより、第１膨出部２１０の間には、第１膨出部２１０と比べて相対的に凹んだ第２膨出部２２０がＸ方向に延びるように形成されている。

第１膨出部２１０の上面２１０ａにおいて、境界線Ｒ、Ｔで挟まれた領域のＸ方向の中央部には、Ｙ方向に延びる溝２２３を形成されている。溝２２３は、側面視で断面半円形状であり、第１膨出部２１０の一部に形成されている。溝２２３が形成された第１膨出部２１０と溝２２３が形成されていない第１膨出部２１０は、凹凸シート材２００のＹ方向に１列おきに交互に並設されている。また、溝２２３は、第１膨出部２１０の上面２１０ａにおいて、境界線Ｒ、Ｔで挟まれた領域のＸ方向の同一の位置に形成されている。

凹凸シート材２００は、境界線Ｒ、Ｔに沿って順次折り畳まれることによりコア層２４が形成される。具体的には、図４（ｂ）に示すように、凹凸シート材２００は、境界線Ｒに沿って山折りされ、境界線Ｔに沿って谷折りされる。図４（ｃ）に示すように、一つの第１膨出部２１０では、Ｘ方向の中央部分に設けられた境界線Ｔで谷折りされて、Ｘ方向右側の上面２１０ａとＸ方向左側の上面２１０ａが立設状態で当接する。折り畳まれた第１膨出部２１０では、立設状態で当接したＸ方向右側の上面２１０ａとＸ方向左側の上面２１０ａにより、コア層２４の２層構造の側壁部２７が形成され、側面２１０ｂにより、コア層２４の１層構造の側壁部２７が形成される。側壁部２７の上端には、隣り合う第１膨出部２１０の端面２１０ｃからなる上壁部２５が形成される。また、立設状態で当接したＸ方向右側の上面２１０ａとＸ方向左側の上面２１０ａにより、２層構造の側壁部２７の上下方向中央部には、二つの溝２２３の内部空間として形成される連通筒（図示略）が形成される。

また、一つの第２膨出部２２０では、隣り合う境界線ＴのＸ方向中央に設けられた境界線Ｒで山折りされ、Ｘ方向右側の下面２２０ａとＸ方向左側の下面２２０ａが立設状態で当接する。折り畳まれた第２膨出部２２０では、立設状態で当接したＸ方向右側の下面２２０ａとＸ方向左側の下面２２０ａにより、コア層２４の２層構造の側壁部２７が形成され、側面２２０ｂにより、コア層２４の１層構造の側壁部２７が形成される。側壁部２７の下端には、隣り合う第２膨出部２２０の端面２２０ｃからなる下壁部２６が形成される。

このようにして得られたコア層２４の上下両面にスキン層３０、４０が接合されたものを中空板材１０として使用してもよい。
・図４（ｃ）に示すコア層２４では、凹凸シート材２００の成形時に、第１膨出部２１０の上面２１０ａにＹ方向に延びる溝２２３を形成することにより、連通セル群を連通する連通筒を形成している。しかし、連通セル群を連通する構成は、溝２２３に限らない。例えば、図４（ｂ）に示すように、凹凸シート材２００の折り畳み時に、コア層２４の側壁部に凹部２２４が形成されるようにする。折り畳み時には、凹凸シート材２００が加熱処理されて軟化させた状態となっているため、境界線Ｒでの山折り部分に凹みが形成され易く、これが溝状の凹部２２４となる。図４（ｃ）に示す状態では、凹部２２４がＸ方向の隣り合うセル間を連通する連通筒２２５となる。連通筒２２５は、２層構造の側壁部を貫通するように形成されており、２層構造の側壁部の厚み分の長さを有する。連通筒２２５により、Ｘ方向に隣り合うセルが連通セル群を構成する。

・上記実施形態の中空板材１０では、コア層２０の内部に六角柱状のセルＳが区画形成されているが、セルＳの形状は、特に限定されるものでない。例えば、四角柱状、八角柱状等の多角形状や円柱状としてもよい。また、セルＳの形状は、接頭円錐形状であってもよい。その際、異なる形状のセルが混在していてもよい。また、各セルは隣接していなくともよく、セルとセルとの間に隙間（空間）が存在していてもよい。この場合、空間を介して隣接するセルとセルとの間に内部空間同士を連通する連通筒が形成される。このような構成のコア層としては、例えば特開平１０－１５６９８５号公報に記載のものが挙げられる。また、断面がハーモニカ状のプラスチックダンボール等であってもよい。

特開平１０－１５６９８５号公報には、円柱形状の複数のセルＳ´が空間を介して並設された吸音構造体に係る発明が記載されている。これは、図５（ｂ）に示すように、凹凸形状を有する熱可塑性樹脂製の凹凸シート材３００に、一対の熱可塑性樹脂シート４００、５００が接合されて形成された中空板材である。凹凸シート材３００は、平坦シート材の一面側の多数の箇所を円柱状に凹ませるように成形することで、一面側に多数の円柱状の凸部３０１が形成され、凸部３０１以外の部分が相対的に凹んだ凹部３０２として形成されている。凹凸シート材３００では、凸部３０１が空間としての凹部３０２を介して並設された状態となっている。凹凸シート材３００がこのような形状のものである場合、図５（ａ）に示すように、凹凸シート材３００の成形時に凸部３０１の内部空間同士を連通させる溝３０３を同時に成形すればよい。溝３０３は、凸部３０１を繋ぐように凹部３０２の底面を上方に溝状に突出させるようにして成形することができる。溝３０３が成形されていることにより、熱可塑性樹脂シート４００、５００を接合すると、溝３０３が、セルＳ´としての凸部３０１の内部空間を連通する連通筒として機能する。

・上記実施形態の中空板材１０は、コア層２０の両面にスキン層３０、４０が接合して形成したが、スキン層３０、４０の少なくともいずれか一方を省略してもよい。スキン層３０を省略した場合、コア層２０の上壁部２１のみによって上部閉塞壁１１が構成される。また、スキン層４０を省略した場合、コア層２０の下壁部２２のみによって下部閉塞壁１２が構成される。

・貫通孔１３が形成されたセルＳでは、各セルＳの略中央部分に１箇所貫通孔１３を形成したが、貫通孔１３の形成箇所及び個数はこれに限定されない。例えば、貫通孔１３が各セルＳにおいて異なった位置に形成されるようにしてもよい。また、貫通孔１３を各セルＳに１箇所或いは複数箇所形成してもよい。

・すべての第２セルＳ２に貫通孔１３を形成したが、貫通孔１３が形成された第２セルＳ２と貫通孔１３が形成されていない第２セルＳ２とが混在していてもよい。
・上記実施形態の吸音構造体１では、すべての第１セルＳ１が連通筒１４で二つずつ連通して連通セル群を構成し、すべての第２セルＳ２は互いに連通していない。これに限定されず、一部の第１セルＳ１が連通筒１４で二つずつ連通して連通セル群を構成し、残りの第１セルＳ１は互いに連通していなくてもよい。また、第２セルＳ２が連通セル群を構成しており、第１セルＳ１は互いに連通していなくてもよい。さらに、第１セルＳ１の一部、第２セルＳ２の一部が連通セル群を構成していてもよい。

・上記実施形態の吸音構造体１では、連通セル群は二つの第１セルＳ１で構成されているが、三つ以上の第１セルＳ１で構成されていてもよい。また、三つ以上の第２セルＳ２で構成されていてもよい。連通セル群が三つ以上のセルＳで構成される場合、貫通孔１３は、連通セル群を構成する三つ以上のセルＳのうちの少なくとも一つのセルＳに形成されていなければよい。これにより、ヘルムホルツ共鳴器としての「容器の内容積」の大きさを連通していないセルＳより大きくすることができ、低周波数領域での吸音性能を向上させることができる。

・連通セル群を構成するセルＳが三つ以上で形成されている場合、各セルＳが直線状に並設されている場合に限らず、円弧状に並設されていてもよい。例えば、図３（ａ）に示すように、凹凸シート材１００の第２膨出部１２２の上面に溝１２３を成形する場合、連通セル群を構成する三つ以上の第１セルＳ１は、Ｙ方向に直線状に並設されることになる。これに代えて、第２膨出部１２２の上面に溝１２３とともに、第２膨出部１２２の側面を貫通する孔を形成すると、凹凸シート材１００を折り畳んだときに、第１セルＳ１と第２セルＳ２とを連通する連通孔が形成される。これにより、Ｙ方向に隣り合う第１セルＳ１が連通筒１４を介して連通するとともに、連通セル群を構成する第１セルＳ１に隣接する第２セルＳ２も、連通セル群に連通する。こうすることで、図２（ａ）に示すような隣接する四つのセルＳを連通セル群として構成することができる。そして、隣接セル群を構成する複数のセルＳが直線状ではなく、円弧状に近い形状に形成されていることで、ヘルムホルツ共鳴器として機能する場合に、吸音性能のロスが抑制されて吸音特性を向上させることができる。

・三つ以上のセルＳで構成される連通セル群が円形状に配置されている例として、特開平１０－１５６９８５号公報に記載のコア層について説明する。図５（ｃ）に示すように、一つのセルＳ´に貫通孔１３が形成されている場合、貫通孔１３が形成されたセルＳ´を中心にして円形に配置されたセルＳ´との間を溝３０３で繋ぐ。これにより、吸音性能のロスが抑制されて連通セル群での吸音特性を向上させることができる。

・中空板材１０におけるスキン層４０側の外面に、他のシート材を接合してもよい。このシート材は、合成樹脂製のものに限らず、例えば、金属シート（金属箔）、鋼板、紙、布などであってもよい。また、スキン層４０そのものを、金属シート（金属箔）、紙、布などで構成してもよい。

・中空板材１０を構成する熱可塑性樹脂に、機能性を付与する樹脂や添加剤を添加してもよい。例えば、難燃性の樹脂や添加剤を添加したり、消臭剤や芳香剤を添加したりしてもよい。

・上記実施形態の吸音構造体１の製造方法では、凹凸シート材１００の第２膨出部１２２の上面であって、折り畳み工程で当接する部分の両方に溝１２３を形成したが、当接する部分の一方のみに溝１２３を形成してもよい。この場合、例えば、当接する部分の一方のみに断面半円形状の溝１２３を形成すると、連通筒１４は断面半円形状になる。折り畳み形成されたコア層２０の２層構造の側壁部２３の一方のみに連通筒１４が形成されていると、吸音構造体１の一方の面側から荷重が掛かった場合に、側壁部２３が座屈し難い。吸音構造体１の強度が高くなる。

・上記実施形態の吸音構造体１の製造方法では、凹凸シート材１００の第２膨出部１２２の上面であって、折り畳み工程で当接する部分の両方に同じ形状の溝１２３を形成したが、互いに異なる形状の溝１２３を形成してもよい。例えば、当接する一方には、断面半円形状の溝１２３を形成し、他方には、断面三角形状の溝１２３を形成してもよい。

・上記実施形態の吸音構造体１の製造方法では、スキン層３０、４０を熱溶着でコア層２０に接合したが、スキン層３０、４０の接合方法はこれに限定されない。例えば、接着剤等でスキン層３０、４０をコア層２０に貼り付けて接合してもよい。また、コア層２０とスキン層３０、４０との間に例えば熱可塑性樹脂製の接着層を介在させ、この接着層の接着力により、スキン層３０、４０をコア層２０に接合してもよい。

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）内部に柱形状のセルが複数並設された中空板材からなる吸音構造体であって、前記中空板材は、厚み方向に延びて前記セルを区画する側壁部と、前記側壁部の両端部において前記セルを閉塞する一対の閉塞壁とを有し、空間を介して隣接するとともに、連通筒を介して前記セルの内部空間が連通された複数の前記セルで構成される連通セル群を有し、前記連通筒は、断面円形状に形成され、前記連通セル群を構成する前記セルのうちの少なくとも一つには、前記閉塞壁の一方に前記セルの内外を連通する貫通孔が形成されており、前記連通セル群を構成する前記セルのうちの他のセルには、前記貫通孔が形成されていない。

（ロ）内部に柱形状のセルが複数並設された中空板材からなる吸音構造体であって、前記中空板材は、厚み方向に延びて前記セルを区画する側壁部と、前記側壁部の両端部において前記セルを閉塞する一対の閉塞壁とを有し、空間を介して隣接するとともに、連通筒を介して前記セルの内部空間が連通された複数の前記セルで構成される連通セル群を有し、前記連通セル群を構成する前記セルのうちの少なくとも一つには、前記閉塞壁の一方に前記セルの内外を連通する貫通孔が形成されており、前記連通セル群を構成する前記セルのうちの他のセルには、前記貫通孔が形成されておらず、前記貫通孔の開口縁は、セルの内部空間に位置している。

Ｓ…セル
１…吸音構造体
１０…中空板材
１１…上部閉塞壁
１２…下部閉塞壁
１３…貫通孔
１４…連通筒
２３、２７…側壁部
１００、２００、３００…凹凸シート材
１２３、２２３，３０３…溝

Claims (4)

1. 内部に柱形状のセルが複数並設された中空板材からなる吸音構造体であって、
   前記中空板材は、厚み方向に延びて前記セルを区画する側壁部と、前記側壁部の両端部において前記セルを閉塞する一対の閉塞壁とを有し、
   空間を介して隣接するとともに、連通筒を介して前記セルの内部空間が連通された複数の前記セルで構成される連通セル群を有し、
   前記連通セル群を構成する前記セルのうちの少なくとも一つには、前記閉塞壁の一方に前記セルの内外を連通する貫通孔が形成されており、前記連通セル群を構成する前記セルのうちの他のセルには、前記貫通孔が形成されていないことを特徴とする吸音構造体。
2. 前記連通筒の等価直径は前記貫通孔の等価直径より大きいことを特徴とする請求項１に記載の吸音構造体。
3. 厚み方向に延びて柱形状の複数のセルを区画する側壁部と、前記側壁部の両端部において前記セルを閉塞する一対の閉塞壁とを有する中空板材で構成された吸音構造体の製造方法であって、
   合成樹脂製の１枚の平坦シート材から所定の凹凸形状を有する凹凸シート材を成形して前記中空板材を形成する中空板材形成工程と、
   前記閉塞壁の一方に、前記セルの内外を連通する貫通孔を形成する貫通孔形成工程と
   を備え、
   前記中空板材形成工程では、前記凹凸シート材に、前記中空板材において複数の前記セルの内部空間同士を連通する連通筒となる溝を成形し、
   前記貫通孔形成工程では、前記中空板材において、前記連通筒により連通した複数のセルのうちの少なくとも一つに、前記貫通孔を形成することを特徴とする吸音構造体の製造方法。
4. 前記中空板材形成工程は、前記凹凸シート材を成形する成形工程と、前記凹凸シート材を折り畳むことにより前記中空板材を形成する折り畳み工程とを備え、
   前記成形工程では、前記凹凸シート材において前記側壁部となる部分に該側壁部の幅方向に延びる前記溝を成形し、
   前記折り畳み工程では、前記溝により前記側壁部に前記連通筒を形成することを特徴とする請求項３に記載の吸音構造体の製造方法。

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