JP2022129181A - 吸音構造 - Google Patents

Abstract

【課題】幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造を提供する。【解決手段】建物内に設けられる吸音構造１は、表面において開口する空洞を有する複数のヘルムホルツ共鳴器が内部に形成された吸音パネル１０と、該吸音パネル１０の表面上に所定の間隔を空けて取り付けられる複数のルーバー材２１，…，２１とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、建物の室内に設けられる吸音構造に関するものである。

従来、住宅やオフィスビル等の建物の内壁材や天井材として、吸音性を有するパネル材がよく用いられている。例えば、特許文献１には、複数の吸音孔が形成された表層材と、表層材の裏面に積層された裏面材とで構成されたパネル材からなる防音内装材が開示されている。この防音内装材では、各吸音孔を、表面側の小径孔部と、小径孔部よりも大径な裏面側の大径孔部とで構成し、さらに隣接する大径孔部間を表層材の裏面に形成された溝状空間部によって連通させている。このような構成により、上記防音内装材では、ヘルムホルツ共鳴器の原理を利用した吸音効果を奏するようにしている。

特開２００６－３４２５６５号公報

しかしながら、ヘルムホルツ共鳴器の原理を利用した吸音効果を図るパネル材では、共振周波数付近では優れた吸音性能を発揮するものの、優れた吸音性能を発揮する周波数帯域が狭いという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、複数のヘルムホルツ共鳴器が形成された吸音パネルの表面上に複数のルーバー材を取り付けることとした。

具体的には、第１の発明は、建物内に設けられる吸音構造であって、表面において開口する空洞を有する複数のヘルムホルツ共鳴器が内部に形成された吸音パネルと、上記吸音パネルの表面上に所定の間隔を空けて取り付けられた複数のルーバー材とを備えていることを特徴とするものである。

第１の発明では、吸音構造付近に達した音波は、吸音パネルに形成された複数のヘルムホルツ共鳴器に吸収される。具体的には、上記吸音パネルでは、複数のヘルムホルツ共鳴器に共振周波数（固有振動数）付近の音波が入射することにより、各ヘルムホルツ共鳴器の内部（空洞内）の空気が共鳴し、開口部（首部）で空気が激しく振動する。激しく振動する開口部の空気は、開口部の内壁と摩擦を生じることにより、音エネルギー（振動エネルギー）が熱エネルギーに変換される。第１の発明によれば、このようにして吸音構造付近に達した音波のうち、複数のヘルムホルツ共鳴器の共振周波数付近の音波を著しく減衰させることができる。

また、第１の発明では、吸音パネルの表面上に複数のルーバー材が取り付けられている。そのため、吸音構造付近に達した音波の一部は、複数のルーバー材で反射して進行方向が様々に変化する。第１の発明では、このように音波を複数のルーバー材で様々な方向に反射させることにより、吸音パネルの複数のヘルムホルツ共鳴器に対して様々な角度から音波が入射することとなる。

ところで、ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積と開口部の長さ（首部の長さ）と空洞の容積とによって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動するが、同形状のヘルムホルツ共鳴器でも音波の入射角が変わると、擬似的に開口部の断面積と長さとが変わり、共振周波数が変わる。そのため、上述のように、吸音パネルの表面上に複数のルーバー材を取り付けて複数のヘルムホルツ共鳴器に様々な角度で音波が入射するように構成することにより、ルーバー材を設けない場合に比べて、吸音パネルによって吸収可能な音波（減衰させることができる音波）の周波数帯域を拡げることができる。従って、第１の発明によれば、幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明において、上記吸音パネルは、表面側に設けられ、上記ヘルムホルツ共鳴器の開口となる複数の貫通孔が形成された化粧板と、多孔質吸音材料によって形成され、上記化粧板の裏面に重ねられ、該化粧板の裏面との間に上記ヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する凹部が表面に複数形成された板状の吸音下地材とを有していることを特徴とするものである。

第２の発明では、複数の貫通孔が形成された化粧板と表面に複数の凹部が形成された吸音下地材とを重ねるだけで複数のヘルムホルツ共鳴器が形成された吸音パネルを容易に形成することができる。

また、第２の発明では、吸音下地材が多孔質吸音材料によって構成されている。そのため、第２の発明によれば、吸音パネルに形成されたヘルムホルツ共鳴器の内部の空気の共鳴に伴い、吸音下地材を構成する多孔質吸音材料に含まれる空気が振動することによっても音エネルギーが熱エネルギーに変換されて音波が減衰する。つまり、第２の発明によれば、より吸音性能に優れた吸音構造を提供することができる。

さらに、第２の発明では、多孔質吸音材料からなる吸音下地材にヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する複数の凹部を形成しているため、ヘルムホルツ共鳴器の空洞の周壁部の大部分が多孔質吸音材料で形成されることとなる。よって、第２の発明によれば、化粧板にヘルムホルツ共鳴器の空洞を形成する場合に比べて、多孔質吸音材料に含まれる空気の振動による吸音効果を向上させることができる。

ところで、通常、多孔質吸音材料で構成される板状体は、ある程度の剛性が要求される化粧板に比べて軽量で軟質である。そのため、上記吸音構造のように、ヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する凹部を化粧板ではなく、多孔質吸音材料からなる吸音下地材に形成することにより、凹部の加工が容易になる。また、凹部の加工が容易であるため、吸音下地材に形成する複数の凹部のうちのいくつかの形状を変更する等して、吸収可能な音波の周波数帯域の異なる複数種のヘルムホルツ共鳴器を吸音パネルに形成することも容易にできる。そして、このように複数種のヘルムホルツ共鳴器が形成された吸音パネルを用いた吸音構造によれば、優れた吸音性能を発揮する周波数帯域をさらに広げることができる。

第３の発明は、第２の発明において、上記複数の貫通孔には、第１の内径を有する第１貫通孔と、上記第１の内径よりも大きい第２の内径を有する第２貫通孔とが含まれていることを特徴とするものである。

第３の発明では、吸音パネルにおいてヘルムホルツ共鳴器の開口として機能する複数の貫通孔に、内径の異なる２種類の貫通孔（第１及び第２貫通孔）が含まれている。ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積と開口部の長さ（首部の長さ）と空洞の容積によって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動する。そのため、化粧板に内径の異なる２種類の貫通孔を形成することにより、開口部の形状が異なるために吸収可能な音波の周波数帯域の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器が形成されることとなる。従って、第３の発明によれば、幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造を提供することができる。

第４の発明は、第２又は第３の発明において、上記化粧板及び上記吸音下地材は、不燃性能を有する材料によって形成されていることを特徴とするものである。

第４の発明では、化粧板及び吸音下地材を、不燃性能を有する材料によって形成することにより、吸音パネルに不燃性能を与えることができる。

第５の発明は、第２乃至第４のいずれか１つの発明において、上記吸音下地材は、ロックウール板で構成されていることを特徴とするものである。

第５の発明では、吸音下地材を吸音性能と不燃性能に優れたロックウール板で構成することにより、吸音パネルに高い吸音性能だけでなく不燃性能も与えることができる。

第６の発明は、第１乃至第５のいずれか１つの発明において、上記ルーバー材には、側面において開口する空洞を有する複数のヘルムホルツ共鳴器が内部に形成されている。

第６の発明では、吸音パネルだけでなく、吸音パネルに取り付けられるルーバー材にも複数のヘルムホルツ共鳴器が形成されている。そのため、吸音構造付近に達した音波は、吸音パネルだけでなく各ルーバー材にも吸収されることとなる。具体的には、各ルーバー材では、複数のヘルムホルツ共鳴器に、共振周波数（固有振動数）付近の音波が入射することにより、ヘルムホルツ共鳴器の内部（空洞内）の空気が共鳴し、開口部で空気が激しく振動する。激しく振動する開口部の空気は、開口部の内壁と摩擦を生じることにより、音エネルギー（振動エネルギー）が熱エネルギーに変換される。第６の発明によれば、このようにして吸音構造付近に達した音波のうち、ルーバー材に形成された複数のヘルムホルツ共鳴器の共振周波数付近の音波を著しく減衰させることができる。つまり、第６の発明によれば、各ルーバー材にも吸音機能を付与することにより、吸音構造の吸音性能をより向上させることができる。

また、第６の発明によれば、吸音パネルとルーバー材とに形成されるヘルムホルツ共鳴器の形状を変えることにより、吸音パネルに吸収されない周波数帯域の音波を、ルーバー材に吸収させることができる。このように構成によれば、さらに幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮する吸音構造を提供することができる。

第７の発明は、第６の発明において、上記ルーバー材は、多孔質吸音材料によって形成された芯材と、該芯材の２つの側面を覆う２つの側面部と該２つの側面部を繋ぐ正面部とを有して上記芯材に外嵌される断面コ字状の表面材とを有し、上記表面材の少なくとも一方の上記側面部には、上記ヘルムホルツ共鳴器の開口となる複数の貫通孔が形成され、上記芯材の上記貫通孔に対応する側面には、対面する上記表面材の内側面との間に上記ヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する凹部が複数形成されていることを特徴とするものである。

第７の発明では、少なくとも一方の側面部に複数の貫通孔が形成された断面コ字状の表面材を、側面に複数の凹部が形成された芯材に外嵌するだけで複数のヘルムホルツ共鳴器が形成されたルーバー材を容易に形成することができる。

また、第７の発明では、芯材が多孔質吸音材料によって構成されている。そのため、第７の発明によれば、各ルーバー材に形成されたヘルムホルツ共鳴器の内部の空気の共鳴に伴い、芯材を構成する多孔質吸音材料に含まれる空気が振動することによっても音エネルギーが熱エネルギーに変換されて音波が減衰する。つまり、第７の発明によれば、より吸音性能に優れた吸音構造を提供することができる。

さらに、第７の発明では、多孔質吸音材料からなる芯材にヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する複数の凹部を形成しているため、ヘルムホルツ共鳴器の空洞の周壁部の大部分が多孔質吸音材料で形成されることとなる。よって、第７の発明によれば、表面材にヘルムホルツ共鳴器の空洞を形成する場合に比べて、多孔質吸音材料に含まれる空気の振動による吸音効果を向上させることができる。

ところで、通常、多孔質吸音材料で構成される板状体は、ある程度の剛性が要求される表面材に比べて軽量で軟質である。そのため、上記吸音構造のように、ヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する凹部を表面材ではなく、多孔質吸音材料からなる芯材に形成することにより、凹部の加工が容易になる。また、凹部の加工が容易であるため、芯材に形成する複数の凹部のうちのいくつかの形状を変更する等して、吸収可能な音波の周波数帯域の異なる複数種のヘルムホルツ共鳴器をルーバー材に形成することも容易にできる。そして、このように複数種のヘルムホルツ共鳴器が形成されたルーバー材を用いた吸音構造によれば、優れた吸音性能を発揮する周波数帯域をさらに広げることができる。

第８の発明は、第７の発明において、上記複数の貫通孔は、上記表面材の２つの上記側面部の両方に形成され、上記芯材は、表面に上記凹部が複数形成され、裏面どうしが重ね合わされた２枚の板状部材によって構成されていることを特徴とするものである。

第８の発明では、ルーバー材の両側から音波を吸収することができるため、より吸音性能に優れた吸音構造を提供することができる。また、第８の発明によれば、芯材の両側面に凹部の加工を施すことなく、表面のみに加工を施した２枚の板状部材を重ね合わせた芯材を用いることにより、両側面から音波を吸収可能なルーバー材を容易に形成することができる。

第９の発明は、第７又は第８の発明において、上記芯材の側面に形成される上記複数の凹部には、第１の容積を有する第１凹部と、上記第１の容積よりも大きい第２の容積を有する第２凹部とが含まれていることを特徴とするものである。

第９の発明では、ルーバー材においてヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する複数の凹部に、容積の異なる２種類の凹部（第１凹部及び第２凹部）が含まれている。ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積と開口部の長さ（首部の長さ）と空洞の容積によって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動する。そのため、芯材に容積の異なる２種類の凹部を形成することにより、ルーバー材に空洞の容積が異なるために吸収可能な音波の周波数帯域の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器が形成されることとなる。従って、第９の発明によれば、幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造を提供することができる。

第１０の発明は、第７乃至第９のいずれか１つの発明において、上記芯材及び上記表面材は、不燃性能を有する材料によって形成されていることを特徴とするものである。

第１０の発明では、芯材及び表面材を、不燃性能を有する材料によって形成することにより、ルーバー材に不燃性能を与えることができる。

第１１の発明は、第７乃至第１０のいずれか１つの発明において、上記芯材は、ロックウール板で構成されていることを特徴とするものである。

第１１の発明では、芯材を吸音性能と不燃性能に優れたロックウール板で構成することにより、ルーバー材に高い吸音性能だけでなく不燃性能も与えることができる。

以上説明した如く、本発明によると、複数のヘルムホルツ共鳴器が形成された吸音パネルの表面上に複数のルーバー材を取り付けることとしたため、幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造を提供することができる。

図１は、実施形態１に係る吸音構造を部分的に切り欠いて示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係る吸音パネルの分解斜視図である。 図３は、実施形態１に係る吸音パネルの一部の断面図である。 図４は、実施形態１に係るルーバー材の断面図である。 図５は、実施形態１で実施した吸音率試験の結果を示す図である。 図６は、実施形態２に係る吸音構造を部分的に切り欠いて示す斜視図である。 図７は、実施形態２に係るルーバー材の断面図である。 図８は、実施形態２で実施した吸音率試験の結果を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の実施形態は、本質的に好ましい例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

《発明の実施形態１》
図１に示すように、実施形態１では、本発明に係る建物内に設けられる吸音構造の一例として、室内空間の天井に適用した例について説明する。

－吸音構造の構成－
図１に示すように、吸音構造１は、吸音パネル１０とルーバー２０とを備えている。吸音パネル１０は、天井下地材２に取り付けられ、ルーバー２０は、吸音パネル１０の表面上に取り付けられている。なお、図１では、合板等からなる天井下地材２に取り付けられる複数の吸音パネル１０のうちの一部のみを実線で示し、残り（図１において上側部分）は仮想線（二点鎖線）で示している。また、図１では、ルーバー２０の一部（図１の下側部分）のみを実線で示し、他の部分の図示を省略しているが、ルーバー２０は、吸音パネル１０が設けられている部分全体に亘って設けられている。

なお、本実施形態１では、吸音構造１が吸音パネル１０を複数備える例について説明するが、吸音構造１は、吸音パネル１０を１枚しか備えないものであってもよい。

［吸音パネル］
図２及び図３に示すように、吸音パネル１０は、表面から裏面に亘る複数の貫通孔１３，…，１３が形成された化粧板１１と、表面に複数の溝１４，…，１４が形成された吸音下地材１２とを有している。化粧板１１は、吸音パネル１０の表側に設けられ、吸音下地材１２は、化粧板１１の裏面に重ねられ、例えば、酢酸ビニル樹脂系のエマルジョン型の接着剤により接着されている。

化粧板１１は、一定の厚み（本実施形態１では、６ｍｍ）を有する矩形状の板状体によって構成されている。本実施形態１では、化粧板１１は、火山性のガラス質と鉱物繊維によって形成された火山性ガラス質複層板（商品名：ダイライト、大建工業株式会社製）で構成されている。

化粧板１１としては、火山性ガラス質複層板の他、ケイ酸カルシウム板、メラミン化粧板、合板、ＭＤＦやパーティクルボード等の木質繊維板、グラスウールボード等の無機繊維板、石膏ボード等を用いることができる。なお、吸音性の観点からは、化粧板１１として、木質繊維板や無機繊維板等の多孔質構造の繊維板を用いるのが好ましい。繊維板では、繊維間に入射した音波が繊維との摩擦によって減衰されるので、繊維板で化粧板１１を構成した場合、吸音性能を向上させることができる。また、不燃性の観点からは、化粧板１１として、火山性ガラス質複層板、無機繊維板、ケイ酸カルシウム板、メラミン化粧板、石膏ボード等を用いるのが好ましい。

複数の貫通孔１３，…，１３は、化粧板１１において縦横に等しいピッチ（本実施形態１では、２５ｍｍ）で設けられている。また、本実施形態１では、複数の貫通孔１３，…，１３には、第１の内径Ｄ１（本実施形態１では、３ｍｍ）を有する第１貫通孔１３ａと、第１貫通孔１３ａの内径よりも大きい第２の内径Ｄ２（本実施形態１では、５ｍｍ）を有する第２貫通孔１３ｂとが含まれている。つまり、化粧板１１には、内径の異なる２種類の貫通孔１３ａ，１３ｂが形成されている。

第１貫通孔１３ａと第２貫通孔１３ｂは、化粧板１１において、縦方向に同種のものが並び、横方向には異なるもの、即ち、第１貫通孔１３ａと第２貫通孔１３ｂとが交互に並ぶように設けられている。つまり、化粧板１１上では、複数の第１貫通孔１３ａからなる第１貫通孔列と、複数の第２貫通孔１３ｂからなる第２貫通孔列とが交互に形成されている。

吸音下地材１２は、一定の厚み（本実施形態１では、９ｍｍ）を有する矩形状の板状体によって構成されている。本実施形態１では、吸音下地材１２は、ロックウール板（商品名：ダイロートン、大建工業株式会社製）で構成されている。

なお、吸音下地材１２は、多孔質吸音材料で形成されていればいかなるものでもよく、ロックウール板以外の無機繊維板（ガラスウール板等）を用いることができるが、積層や切削（溝加工）に耐え得るという観点からは、ロックウール板を吸音下地材１２として用いるのが好ましい。

複数の溝１４，…，１４は、吸音下地材１２の表面において、化粧板１１の複数の貫通孔１３，…，１３と等しいピッチ（本実施形態１では、２５ｍｍ）で互いに平行に設けられている。また、本実施形態１では、複数の溝１４，…，１４は、同様に形成されている。各溝１４は、断面コ字状に形成され、一定の溝幅（本実施形態１では、１２ｍｍ）と一定の深さ（本実施形態１では、５ｍｍ）とを有し、吸音下地材１２の表面の一端から他端（対向する２辺の一方から他方）に亘って形成されている。

化粧板１１と吸音下地材１２とは、化粧板１１の各貫通孔列（第１貫通孔列、第２貫通孔列）の同種の複数の貫通孔１３，…，１３が、吸音下地材１２の同じ溝１４に対応する（各貫通孔列の複数の貫通孔が同じ溝１４に繋がる）ように、重ね合わせられて接着されている。このように化粧板１１と吸音下地材１２とを重ね合わせることにより、吸音パネル１０には、複数のヘルムホルツ共鳴器が形成される。

具体的には、図３に示すように、吸音下地材１２の表面に形成された各溝１４（凹部）により、化粧板１１と吸音下地材１２との間には、複数の細長い空洞が形成される。各空洞は、対応する複数の貫通孔１３，…，１３によって外部に開口する。この各空洞と空洞に対応する各貫通孔１３を区画する周壁部により、ヘルムホルツ共鳴器が形成される。つまり、吸音パネル１０には、複数の貫通孔１３，…，１３の個数分のヘルムホルツ共鳴器が形成される。

また、本実施形態１では、複数の貫通孔１３，…，１３には、内径の異なる２種類の貫通孔（第１貫通孔１３ａ，第２貫通孔１３ｂ）が含まれている。ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積（貫通孔１３の断面積）と開口部の長さ（貫通孔１３の長さ）と空洞の容積によって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動する。そのため、化粧板１１に内径の異なる２種類の貫通孔１３ａ，１３ｂが形成された本実施形態１の吸音パネル１０では、開口部の形状が異なるために吸収可能な音波の周波数帯域の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器が形成されることとなる。

［ルーバー］
図１に示すように、ルーバー２０は、吸音パネル１０の表面上に取り付けられた複数のルーバー材２１，…，２１によって構成されている。複数のルーバー材２１，…，２１は、吸音パネル１０の表面上に所定のピッチ（本実施形態１では、１２５ｍｍ）で固定され、互いに平行に設けられている。なお、図１では、ルーバー２０の一部分のみを実線で示し、他の部分の図示を省略しているが、実際には、複数のルーバー材２１，…，２１は、複数の吸音パネル１０，…，１０が設けられている部分全体に亘って互いに平行に設けられている。

図４に示すように、ルーバー材２１は、芯材２２と表面材２３と木口部材（図示省略）とを有している。

芯材２２は、厚板状の底部２２ａと、該底部２２ａの幅方向（図４の左右方向）の両端から互いに平行に同じ寸法だけ伸びる板状の１対の側壁部２２ｂ，２２ｂとを有し、断面コ字状の長尺部材に形成されている。底部２２ａは、例えば、その厚さ方向に積層された一定厚さ（本実施形態１では、２１ｍｍ）の合板で形成され、各側壁部２２ｂは、一定厚さ（本実施形態１では、２．４ｍｍ）の合板からなり、底部２２ａの幅方向端面に一体的に接着されている。芯材２２の底部２２ａは、吸音パネル１０の表面上に裏面が当接した状態で底部２２ａを厚さ方向に貫通するビス等により固定される。

表面材２３は、板状の正面部２３ａと、該正面部２３ａの幅方向両端部から互いに同じ向きに平行に同じ寸法だけ延びる板状の一対の側面部２３ｂ，２３ｂとを有し、断面コ字状に形成されている。表面材２３は、吸音パネル１０の化粧板１１と同様の火山性ガラス質複層板で構成されている。具体的には、表面材２３は、長尺の火山性ガラス質複層板の幅方向中間部に長さ方向に延びる複数の切り欠きを形成し、その切り欠きで直角に折り曲げることにより、断面コ字状に形成されている。

なお、表面材２３は、化粧板１１と同様に、火山性ガラス質複層板の他、ケイ酸カルシウム板、メラミン化粧板、合板、ＭＤＦやパーティクルボード等の木質繊維板、グラスウールボード等の無機繊維板、石膏ボード等を用いることができる。

表面材２３は、芯材２２に対し、表面材２３の開口部を芯材２２の開口部に対向させた状態で、芯材２２の開口側から該芯材２２の底部２２ａと両側壁部２２ｂ，２２ｂとを覆うように外嵌されている。芯材２２と表面材２３とは、図示しない接着剤とピンネイルとによって固定されている。なお、芯材２２の木口側の端部は、木口部材（図示省略）で覆われている。芯材２２と木口部材とは、図示しない接着剤とピンネイルとによって固定されている。

－吸音構造１による吸音作用－
上述のように、上記吸音構造１では、吸音パネル１０に複数のヘルムホルツ共鳴器が形成されている。そのため、吸音構造１が設けられた天井付近に達した音波は、吸音パネル１０に形成された複数のヘルムホルツ共鳴器に吸収される。具体的には、上記吸音パネル１０では、複数のヘルムホルツ共鳴器に共振周波数（本実施形態１では、１０００Ｈｚ）付近の音波が入射することにより、各ヘルムホルツ共鳴器の内部（溝１４内）の空気が共鳴し、化粧板１１に形成された各貫通孔１３内で空気が激しく振動する。激しく振動する各貫通孔１３内の空気は、各貫通孔１３の周壁部と摩擦を生じることにより、音エネルギー（振動エネルギー）が熱エネルギーに変換される。上記吸音構造１では、このようにして吸音構造１が設けられた天井付近に達した音波のうち、複数のヘルムホルツ共鳴器の共振周波数付近の音波が著しく減衰する。

また、上述したように、内径の異なる２種類の貫通孔１３ａ，１３ｂが形成された化粧板１１を備えた本実施形態１の吸音パネル１０には、開口部（貫通孔１３）の形状が異なるために吸収可能な音波の周波数帯域の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器が形成される。そのため、上記吸音構造１では、周波数帯域の異なる音波が吸音パネル１０に吸収されることとなる。

また、上記吸音構造１では、吸音下地材１２が多孔質吸音材料によって構成されているため、吸音パネル１０に形成されたヘルムホルツ共鳴器の内部の空気の共鳴に伴い、吸音下地材１２を構成する多孔質吸音材料に含まれる空気が振動することによっても音エネルギーが熱エネルギーに変換されて音波が減衰する。

さらに、上記吸音構造１では、吸音パネル１０の表面上に複数のルーバー材２１，…，２１が取り付けられている。そのため、吸音構造１が設けられた天井付近に達した音波の一部は、複数のルーバー材２１，…，２１で反射して進行方向が変化する。上記吸音構造１では、このように複数のルーバー材２１，…，２１で反射して音波が様々な方向に進行することにより、吸音パネル１０に形成された複数のヘルムホルツ共鳴器の内部に様々な角度で音波が入射することとなる。

ところで、ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積と開口部の長さ（首部の長さ）と空洞の容積とによって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動するが、同形状のヘルムホルツ共鳴器でも音波の入射角が変わると、擬似的に開口部の断面積と長さとが変わり、共振周波数が変わる。そのため、吸音パネル１０の表面上に複数のルーバー材２１，…，２１が取り付けられた上記吸音構造１によれば、吸音パネルのみからなる従来の吸音構造に比べて、吸収可能な音波（減衰させることができる音波）の周波数帯域が拡がる。つまり、上記吸音構造１によれば、従来の吸音パネルしか備えない吸音構造に比べて、優れた吸音性能を発揮する周波数帯域が広くなる。この効果を検証すべく、以下の吸音率試験（残響室法吸音率試験）を行った。

［吸音率試験］
以下の実施例１の吸音構造体１Ａと比較例１の吸音構造体１Ｂとについて、温度２３．４℃、湿度５５％ＲＨの残響室内で、ＪＩＳ Ａ １４０９：１９９８に規定される「残響室法吸音率の試験方法」に準拠して、吸音率を測定した。測定は、中心周波数１００Ｈｚ～４ｋＨｚの１／３オクターブ帯域毎に行った。

＜実施例１＞
６０６ｍｍ×２４２０ｍｍ×６ｍｍの火山性ガラス質複層板（商品名：ダイライト、大建工業株式会社製）に、内径３ｍｍの第１貫通孔１３ａと内径５ｍｍの第２貫通孔１３ｂとを、縦横方向にそれぞれ２５ｍｍピッチで、縦方向に同種のものが並び、横方向には異なるものが並ぶように形成した化粧板１１を作製した。

また、６０６ｍｍ×２４２０ｍｍ×９ｍｍのロックウール板（商品名：ダイロートン、大建工業株式会社製）の表面に、２５ｍｍピッチで複数の溝１４，…，１４を互いに平行に形成した吸音下地材１２を作製した。

化粧板１１と吸音下地材１２とを、化粧板１１の各貫通孔列（第１貫通孔列、第２貫通孔列）の同種の複数の貫通孔１３，…，１３が、吸音下地材１２の同じ溝１４に対応する（各貫通孔列の複数の貫通孔が同じ溝１４に繋がる）ように重ね合わせて接着し、６０６ｍｍ×２４２０ｍｍ×１５ｍｍの吸音パネル１０を作製した。

実施形態１で説明した合板からなる芯材２２と、火山性ガラス質複層板からなる表面材２３とから、幅３０ｍｍ、高さ１００ｍｍ、長さ２４２０ｍｍのルーバー材２１を作製し、６０６ｍｍ×２４２０ｍｍ×１５ｍｍの吸音パネル１０の表面上に１２５ｍｍピッチで固定して吸音構造体１Ａを作製した。

＜比較例１＞
実施例１の６０６ｍｍ×２４２０ｍｍ×１５ｍｍの吸音パネル１０のみからなる吸音構造体１Ｂを作製した。

＜測定結果＞
実施例１の吸音構造体１Ａと比較例１の吸音構造体１Ｂについて残響室法吸音率を測定したところ、図５のような結果となった。図５では、吸音構造体１Ａの吸音率を実線で示し、吸音構造体１Ｂの吸音率を破線で示している。

図５に示すように、比較例１の吸音構造体１Ｂは、残響室法吸音率が０．６以上になるのが中心周波数６３０～２０００Ｈｚの範囲であるところ、吸音構造体１Ａは、中心周波数４００～２０００Ｈｚの範囲で残響室法吸音率が０．６以上であった。この結果から、吸音パネル１０の表面上に複数のルーバー材２１，２１，２１が取り付けられた吸音構造１（吸音構造体１Ａ）が、吸音パネル１０のみからなる従来の吸音構造（吸音構造体１Ｂ）に比べて、幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することが判る。

また、中心周波数２５０～２０００Ｈｚの範囲で計測した残響室法吸音率の平均値（Ｎ．Ｒ．Ｃ）は、吸音構造体１Ａが０．７２であり、吸音構造体１Ｂが０．５８であった。この結果から、本願発明に係る吸音構造１（吸音構造体１Ａ）の吸音性能が従来の吸音構造（吸音構造体１Ｂ）に比べて優れることが判る。

－実施形態１の効果－
以上のように、本実施形態１の吸音構造１では、該吸音構造１付近に達した音波は、吸音パネル１０に形成された複数のヘルムホルツ共鳴器に吸収される。具体的には、上記吸音パネル１０では、複数のヘルムホルツ共鳴器に共振周波数（固有振動数）付近の音波が入射することにより、各ヘルムホルツ共鳴器の内部（溝１４内）の空気が共鳴し、貫通孔１３内で空気が激しく振動する。激しく振動する貫通孔１３内の空気は、貫通孔１３の周壁部と摩擦を生じることにより、音エネルギー（振動エネルギー）が熱エネルギーに変換される。上記吸音構造１によれば、このようにして吸音構造１付近に達した音波のうち、吸音パネル１０に形成された複数のヘルムホルツ共鳴器の共振周波数付近の音波を著しく減衰させることができる。

また、本実施形態１の吸音構造１では、吸音パネル１０の表面上に、複数のルーバー材２１，…，２１を取り付けている。そのため、吸音構造１付近に達した音波の一部は、複数のルーバー材２１，…，２１で反射して進行方向が様々に変化する。上記吸音構造１では、このように音波を複数のルーバー材２１，…，２１で様々な方向に反射させることにより、吸音パネル１０の複数のヘルムホルツ共鳴器に対して様々な角度から音波が入射することとなる。

ところで、ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積と開口部の長さ（首部の長さ）と空洞の容積とによって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動するが、同形状のヘルムホルツ共鳴器でも音波の入射角が変わると、擬似的に開口部の断面積と長さとが変わり、共振周波数が変わる。そのため、上述のように、吸音パネル１０の表面上に複数のルーバー材２１，…，２１を取り付けて複数のヘルムホルツ共鳴器に様々な角度で音波が入射するように構成することにより、ルーバー材２１を設けない従来の吸音構造に比べて、吸音パネル１０によって吸収可能な音波（減衰させることができる音波）の周波数帯域を拡げることができる。従って、本実施形態１によれば、幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造１を提供することができる。

また、本実施形態１では、吸音パネル１０が、ヘルムホルツ共鳴器の開口となる複数の貫通孔１３，…，１３が形成された化粧板１１の裏面に、多孔質吸音材料によって形成されて化粧板１１の裏面との間にヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する溝（凹部）１４が表面に複数形成された板状の吸音下地材１２を重ねることによって形成されている。本実施形態１では、このような構成により、化粧板１１の裏面に吸音下地材１２を重ねるだけで複数のヘルムホルツ共鳴器が形成された吸音パネル１０を容易に形成することができる。

また、本実施形態１では、吸音下地材１２が多孔質吸音材料によって構成されている。そのため、本実施形態１によれば、吸音パネル10に形成されたヘルムホルツ共鳴器の内部の空気の共鳴に伴い、吸音下地材１２を構成する多孔質吸音材料に含まれる空気が振動することによっても音エネルギーが熱エネルギーに変換されて音波が減衰する。つまり、本実施形態１によれば、より吸音性能に優れた吸音構造を提供することができる。

さらに、本実施形態１では、多孔質吸音材料からなる吸音下地材１２にヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する複数の溝（凹部）１４，…，１４を形成しているため、ヘルムホルツ共鳴器の空洞の周壁部の大部分が多孔質吸音材料で形成されることとなる。よって、本実施形態１によれば、化粧板１１にヘルムホルツ共鳴器の空洞を形成する場合に比べて、多孔質吸音材料に含まれる空気の振動による吸音効果を向上させることができる。

ところで、通常、多孔質吸音材料で構成される板状体は、ある程度の剛性が要求される化粧板１１に比べて軽量で軟質である。そのため、本実施形態１の吸音構造１のように、ヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する凹部（本実施形態１では、溝１４）を化粧板１１ではなく、多孔質吸音材料からなる吸音下地材１２に形成することにより、凹部の加工が容易になる。また、凹部の加工が容易であるため、本実施形態１では、複数の凹部として断面形状の等しい複数の溝１４，…，１４を形成しているが、このうちのいくつかの凹部（溝１４）の形状を変更する等により、吸収可能な音波の周波数帯域の異なる複数種のヘルムホルツ共鳴器を吸音パネル１０に形成することも容易にできる。そして、このように複数種のヘルムホルツ共鳴器が形成された吸音パネル１０を用いた吸音構造１によれば、優れた吸音性能を発揮する周波数帯域をさらに広げることができる。

また、本実施形態１では、吸音パネル１０においてヘルムホルツ共鳴器の開口として機能する複数の貫通孔１３，…，１３に、内径の異なる２種類の貫通孔（第１及び第２貫通孔１３ａ，１３ｂ）が含まれている。ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積（貫通孔１３の断面積）と開口部の長さ（貫通孔１３の長さ）と空洞の容積によって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動する。そのため、化粧板１１に内径の異なる２種類の貫通孔１３ａ，１３ｂを形成することにより、開口部（貫通孔１３）の形状が異なるために吸収可能な音波の周波数帯域の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器が形成されることとなる。従って、本実施形態１によれば、より幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造１を提供することができる。

また、本実施形態１では、化粧板１１及び吸音下地材１２を、不燃性能を有する材料によって形成している。このような構成により、吸音パネル１０に不燃性能を与えることができる。

特に、本実施形態１では、吸音下地材１２を吸音性能と不燃性能に優れたロックウール板で構成している。そのため、吸音パネル１０に高い吸音性能だけでなく不燃性能も与えることができる。

《発明の実施形態２》
実施形態２は、実施形態１の吸音構造１の一部の構成を変更したものである。実施形態２では、ルーバー２０を構成するルーバー材２１を、複数のヘルムホルツ共鳴器を有するように構成している。

［ルーバー］
図６に示すように、実施形態２においても、ルーバー２０は、吸音パネル１０の表面上に取り付けられた複数のルーバー材２１，…，２１によって構成されている。複数のルーバー材２１，…，２１は、吸音パネル１０の表面上に所定のピッチ（本実施形態２では、１２５ｍｍ）で固定され、互いに平行に設けられている。なお、図６では、ルーバー２０の一部分のみを実線で示しているが、実際には、複数のルーバー材２１，…，２１は、複数の吸音パネル１０，…，１０が設けられている部分全体に亘って互いに平行に設けられている。

図７に示すように、ルーバー材２１は、芯材２２と表面材２３と閉塞材２４と木口部材（図示省略）とを有し、受け材２５を介して吸音パネル１０に固定されている。

芯材２２は、２枚の板状部材２２Ａ，２２Ｂによって構成されている。２枚の板状部材２２Ａ，２２Ｂは、いずれも一定の厚み（本実施形態２では、９ｍｍ）と一定の幅（本実施形態２では、５９ｍｍ）とを有する長尺（本実施形態２では、２４２０ｍｍ）のロックウール板（商品名：ダイロートン、大建工業株式会社製）で構成されている。また、実施形態２では、２枚の板状部材２２Ａ，２２Ｂは、面対称形状に形成されている。

各板状部材２２Ａ，２２Ｂの表面には、長さ方向に延びる複数の溝（凹部）２６，…，２６が形成されている。本実施形態２では、溝２６は、３本ずつ形成され、各板状部材２２Ａ，２２Ｂの表面において等しいピッチ（本実施形態２では、２０ｍｍ）で互いに平行に設けられている。各溝２６は、断面コ字状に形成され、一定の溝幅と一定の深さ（本実施形態２では、５ｍｍ）とを有し、各板状部材２２Ａ，２２Ｂの長さ方向の一端から他端に亘って形成されている。本実施形態２では、３つの溝２６，２６，２６は、溝幅の異なる（容積の異なる）２種類の第１溝（第１凹部）２６ａ及び第２溝（第２凹部）２６ｂで構成されている。板状部材２２Ａ，２２Ｂの幅方向（図４の上下方向）の一端部に位置する溝２６は、他の２つよりも溝幅が短く、第１の容積を有する第１溝２６ａで構成され、残りの２つは、第１溝２６ａよりも溝幅が広く、第１の容積よりも大きい第２の容積を有する第２溝２６ｂで構成されている。

２枚の板状部材２２Ａ，２２Ｂは、裏面（溝２６が形成された表面の裏側の面）どうしを重ね合わせた時に、互いの裏面に対して面対称な形状に形成されている。実施形態２では、このような面対称形状の２枚の板状部材２２Ａ，２２Ｂの裏面どうしを重ね合わせることにより、芯材２２が形成されている。また、このように構成することにより、芯材２２の両側面には、対面する表面材２３の内側面との間にヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する溝（凹部）２６が複数（各３つ）形成されることとなる。

なお、芯材２２を構成する２枚の板状部材２２Ａ，２２Ｂは、多孔質吸音材料で形成されていればいかなるものでもよく、ロックウール板以外の無機繊維板（ガラスウール板等）を用いることができるが、積層や切削に耐え得るという観点からは、ロックウール板を用いるのが好ましい。

表面材２３は、板状の正面部２３ａと、該正面部２３ａの幅方向両端部から互いに同じ向きに平行に同じ寸法だけ延びる板状の一対の側面部２３ｂ，２３ｂとを有し、断面コ字状に形成されている。表面材２３は、芯材２２に外嵌され、正面部２３ａが芯材２２の幅方向（図４の上下方向）の一方の端面を覆い、２つの側面部２３ｂ，２３ｂが芯材２２の２つの側面を覆う。

表面材２３は、吸音パネル１０の化粧板１１と同様の一定の厚み（本実施形態２では、６ｍｍ）を有する火山性ガラス質複層板（商品名：ダイライト、大建工業株式会社製）で構成されている。具体的には、表面材２３は、長尺の火山性ガラス質複層板の幅方向中間部に長さ方向に延びる複数の切り欠きを形成し、その切り欠きで直角に折り曲げることにより、断面コ字状に形成されている。

なお、表面材２３は、化粧板１１と同様に、火山性ガラス質複層板の他、ケイ酸カルシウム板、メラミン化粧板、合板、ＭＤＦやパーティクルボード等の木質繊維板、グラスウールボード等の無機繊維板、石膏ボード等を用いることができる。

表面材２３の２つの側面部２３ｂ，２３ｂには、外面から内面に亘る複数の貫通孔２７，…，２７が形成されている。複数の貫通孔２７，…，２７は、各側面部２３ｂにおいて長さ方向及び幅方向に等しいピッチで設けられている。本実施形態２では、複数の貫通孔２７，…，２７は、各側面部２３ｂの長さ方向（図４の紙面直交方向）には、吸音パネル１０の化粧板１１の複数の貫通孔１３，…，１３と等しいピッチ（本実施形態２では、２５ｍｍ）で設けられ、各側面部２３ｂの幅方向（図４の上下方向）には、芯材２２の各３本の溝２６，２６，２６と等しいピッチ（本実施形態２では、２０ｍｍ）で３つずつ設けられている。また、本実施形態２では、複数の貫通孔２７，…，２７は、全て同一形状（本実施形態２では、内径５ｍｍの断面正円形状）に形成されている。

また、表面材２３の２つの側面部２３ｂ，２３ｂの各内側面には、閉塞材２４の側端部が嵌まる嵌合溝２８が形成されている。嵌合溝２８は、断面コ字状に形成され、一定の溝幅（本実施形態２では、１２ｍｍ）と一定の深さ（本実施形態２では、１ｍｍ）とを有し、閉塞材２４を表面材２３の長さ方向の一端側から他端側へ挿入できるように、表面材２３の長さ方向の一端から他端に亘って形成されている。

表面材２３は、各側面部２３ｂ，２３ｂが、３本の溝２６，２６，２６が形成された芯材２２の２つの側面をそれぞれ覆うように外嵌されている。より具体的には、表面材２３は、各側面部２３ｂに形成された複数の貫通孔２７，…，２７の全てが、芯材２２の側面に形成された３つの溝２６，２６，２６のいずれかに対応するように、芯材２２に外嵌されている。このように表面材２３が芯材２２に外嵌されることにより、ルーバー材２１には、複数のヘルムホルツ共鳴器が形成される。

具体的には、図７に示すように、芯材２２の両側面に形成された各溝２６（凹部）により、表面材２３の各側面部２３ｂと芯材２２の各側面との間には、複数の細長い空洞が形成される。各空洞は、対応する複数の貫通孔２７，…，２７によって外部に開口する。この各空洞と空洞に対応する各貫通孔２７を区画する周壁部により、ヘルムホルツ共鳴器が形成される。つまり、ルーバー材２１には、複数の貫通孔２７，…，２７の個数分のヘルムホルツ共鳴器が形成される。

また、本実施形態２では、芯材２２を構成する２つの板状部材２２Ａ，２２Ｂの表面に形成される各３つの溝２６，２６，２６のうちの１つの第１溝２６ａは、他の２つの第２溝２６ｂ，２６ｂよりも溝幅が短く容積が小さい。ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積（貫通孔２７の断面積）と開口部の長さ（貫通孔２７の長さ）と空洞の容積によって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動する。そのため、芯材２２に溝幅の異なる（容積の異なる）２種類の第１溝２６ａ及び第２溝２６ｂが形成された本実施形態２のルーバー材２１では、空洞の容積が異なるために吸収可能な音波の周波数帯域の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器が形成されることとなる。

閉塞材２４は、一定の厚み（本実施形態２では、１２ｍｍ）と一定の幅（本実施形態２では、２０ｍｍ）とを有する長尺（本実施形態２では、２４２０ｍｍ）の合板で構成されている。閉塞材２４は、芯材２２に外嵌した表面材２３の長さ方向の一端側から２つの側面部２３ｂ，２３ｂに形成された対応する２つの嵌合溝２８，２８内に挿入されることにより、表面材２３に内嵌されている。閉塞材２４は、幅方向の両端部が表面材２３の２つの嵌合溝２８，２８に嵌まり込むことによって厚さ方向（ルーバー材２１の幅方向、本実施形態２では上下方向）への移動が規制される。このような閉塞材２４により、閉塞材２４と表面材２３の正面部２３ａとの間に設けられた芯材２２が幅方向（閉塞材２４の厚さ方向）に移動して表面材２３から抜けないように規制される。

芯材２２と表面材２３、及び表面材２３と閉塞材２４は、図示しない接着剤によって固定されている。なお、芯材２２の木口側の端部は、木口部材（図示省略）で覆われている。芯材２２と木口部材とは、図示しない接着剤とピンネイルとによって固定されている。

このように芯材２２と表面材２３と閉塞材２４と木口部材（図示省略）とで構成されたルーバー材２１は、図７に示すように、受け材２５を介して吸音パネル１０に固定される。なお、受け材２５は、表面材２３の２つの側面部２３ｂ，２３ｂの閉塞材２４よりも開口側の部分と閉塞材２４とによって形成される凹溝に嵌合する大きさに形成され、例えば、合板によって形成されている。

具体的には、図７に示すように、予め、複数の吸音パネル１０，…，１０に跨がるように受け材２５をピンネイル等で固定しておく。そして、複数の吸音パネル１０，…，１０に固定された受け材２５がルーバー材２１の上記凹溝に嵌合するように、ルーバー材２１を配置し、ルーバー材２１の側面側から受け材２５に達するようにピンネイルを打ち込むことによってルーバー材２１を受け材２５に固定する。各ルーバー材２１は、このようにして複数の吸音パネル１０，…，１０に固定される。

－吸音構造１による吸音作用－
実施形態２の吸音構造１においても、吸音パネル１０に複数のヘルムホルツ共鳴器が形成されている。そのため、吸音構造１が設けられた天井付近に達した音波は、吸音パネル１０に形成された複数のヘルムホルツ共鳴器に吸収される。具体的には、上記吸音パネル１０では、複数のヘルムホルツ共鳴器に共振周波数（本実施形態１では、１０００Ｈｚ）付近の音波が入射することにより、各ヘルムホルツ共鳴器の内部（溝１４内）の空気が共鳴し、化粧板１１に形成された各貫通孔１３内で空気が激しく振動する。激しく振動する各貫通孔１３内の空気は、各貫通孔１３の周壁部と摩擦を生じることにより、音エネルギー（振動エネルギー）が熱エネルギーに変換される。上記吸音構造１では、このようにして吸音構造１が設けられた天井付近に達した音波のうち、複数のヘルムホルツ共鳴器の共振周波数付近の音波が著しく減衰する。

また、実施形態２においても、化粧板１１に内径の異なる２種類の貫通孔１３ａ，１３ｂを形成することにより，吸音パネル１０には、開口部（貫通孔１３）の形状が異なるために吸収可能な音波の周波数帯域の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器が形成されることとなり、周波数帯域の異なる音波が吸音パネル１０に吸収されることとなる。

また、実施形態２においても、吸音下地材１２が多孔質吸音材料によって構成されているため、吸音パネル１０に形成されたヘルムホルツ共鳴器の内部の空気の共鳴に伴い、吸音下地材１２を構成する多孔質吸音材料に含まれる空気が振動することによっても音エネルギーが熱エネルギーに変換されて音波が減衰する。

さらに、実施形態２の吸音構造１では、実施形態１と同様に、吸音パネル１０の表面上に複数のルーバー材２１，…，２１を取り付けることとした上で、各ルーバー材２１にもヘルムホルツ共鳴器が形成されるように構成している。そのため、吸音構造１付近に達した音波は、吸音パネル１０だけでなく各ルーバー材２１にも吸収される。具体的には、各ルーバー材２１では、複数のヘルムホルツ共鳴器に共振周波数付近の音波が入射することにより、各ヘルムホルツ共鳴器の内部（溝２６内）の空気が共鳴し、表面材２３に形成された各貫通孔２７内で空気が激しく振動する。激しく振動する各貫通孔２７内の空気は、各貫通孔２７の周壁部と摩擦を生じることにより、音エネルギー（振動エネルギー）が熱エネルギーに変換される。上記吸音構造１では、このようにして吸音構造１が設けられた天井付近に達した音波が、吸音パネル１０だけでなく各ルーバー材２１にも形成されたヘルムホルツ共鳴器によって減衰する。

また、実施形態２では、芯材２２に溝幅の異なる（容積の異なる）２種類の第１溝（第１凹部）２６ａ及び第２溝（第２凹部）２６ｂを形成することにより、各ルーバー材２１には、空洞の容積が異なるために吸収可能な音波の周波数帯域の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器が形成されている。そのため、実施形態２では、周波数帯域の異なる音波が各ルーバー材２１に吸収されることとなる。

また、実施形態２では、芯材２２が多孔質吸音材料によって構成されているため、各ルーバー材２１に形成されたヘルムホルツ共鳴器の内部の空気の共鳴に伴い、芯材２２を構成する多孔質吸音材料に含まれる空気が振動することによっても音エネルギーが熱エネルギーに変換されて音波が減衰する。

さらに、実施形態２においても、吸音パネル１０の表面上に複数のルーバー材２１，…，２１を取り付けて吸音パネル１０に形成された複数のヘルムホルツ共鳴器に様々な角度で音波が入射するように構成することにより、ルーバー材２１を設けない場合に比べて、複数のヘルムホルツ共鳴器が形成された吸音パネル１０によって吸収可能な音波（減衰させることができる音波）の周波数帯域が拡がる。

以上のような吸音作用により、実施形態２の吸音構造１は、実施形態１の吸音構造１よりも優れた吸音性能を発揮する。また、実施形態２の吸音構造１によれば、従来の吸音パネルしか備えない吸音構造に比べて、優れた吸音性能を発揮する周波数帯域が広くなる。この効果を検証すべく、以下の吸音率試験（残響室法吸音率試験）を行った。

［吸音率試験］
実施形態１で示した吸音構造体１Ａ，１Ｂに加え、以下の実施例２の吸音構造体１Ｃについて、温度２３．４℃、湿度５５％ＲＨの残響室内で、ＪＩＳ Ａ １４０９：１９９８に規定される「残響室法吸音率の試験方法」に準拠して、吸音率を測定した。測定は、中心周波数１００Ｈｚ～４ｋＨｚの１／３オクターブ帯域毎に行った。

＜実施例２＞
実施例１と同様の手順により、実施例１と同様の６０６ｍｍ×２４２０ｍｍ×１５ｍｍの吸音パネル１０を作製した。また、実施形態２で説明したルーバー材２１の長さを２４２０ｍｍにした３０ｍｍ×１００ｍｍ×２４２０ｍｍのルーバー材２１を作製し、６０６ｍｍ×２４２０ｍｍ×１５ｍｍの吸音パネル１０の表面上に１２５ｍｍピッチで取り付けて吸音構造体１Ｃを作製した。

＜測定結果＞
実施例２の吸音構造体１Ｃについて残響室法吸音率を測定したところ、図８のような結果となった。図８では、吸音構造体１Ｃの吸音率を実線で示し、実施形態１と比較するために、実施例１の吸音構造体１Ａの吸音率を一点鎖線で示し、比較例１の吸音構造体１Ｂの吸音率を破線で示している。

図８に示す結果より、吸音構造体１Ｃについて中心周波数２５０～２０００Ｈｚの範囲で計測した残響室法吸音率の平均値（Ｎ．Ｒ．Ｃ）を求めると、０．８３であった。この結果から、実施形態２に係る吸音構造１（吸音構造体１Ｃ）の吸音性能が、実施形態１の吸音構造１（吸音構造体１Ａ）よりもさらに優れることが判る。

また、図８に示すように、実施例１の吸音構造体１Ａでは、残響室法吸音率が０．６以上になるのが中心周波数４００～２０００Ｈｚの範囲であったが、吸音構造体１Ｃでは、中心周波数４００～２５００Ｈｚの範囲で残響室法吸音率が０．６以上であった。この結果から、吸音構造１のルーバー２０を、吸音機能を有する実施形態２のルーバー材２１でルーバー２０を構成した実施形態２の吸音構造１（吸音構造体１Ｃ）によれば、吸音機能を有しない実施形態１の通常のルーバー材２１でルーバー２０を構成した実施形態１の吸音構造１（吸音構造体１Ａ）に比べて、優れた吸音性能を発揮する周波数帯域が広くなることが判る。

－実施形態２の効果－
実施形態２の吸音構造１においても、実施形態１の吸音構造１と同様の効果を奏することができる。

また、実施形態２の吸音構造１では、吸音パネル１０だけでなく、吸音パネル１０に取り付けられるルーバー材２１にも複数のヘルムホルツ共鳴器が形成されている。そのため、吸音構造１付近に達した音波は、吸音パネル１０だけでなく各ルーバー材２１にも吸収されることとなる。具体的には、各ルーバー材２１では、複数のヘルムホルツ共鳴器に、共振周波数（固有振動数）付近の音波が入射することにより、ヘルムホルツ共鳴器の内部（溝２６内）の空気が共鳴し、各貫通孔２７内で空気が激しく振動する。激しく振動する各貫通孔２７内の空気は、各貫通孔２７の周壁部と摩擦を生じることにより、音エネルギー（振動エネルギー）が熱エネルギーに変換される。実施形態２によれば、このようにして吸音構造付近に達した音波のうち、ルーバー材に形成された複数のヘルムホルツ共鳴器の共振周波数付近の音波を、各ルーバー材２１に形成されたヘルムホルツ共鳴器によって著しく減衰させることができる。つまり、実施形態２によれば、各ルーバー材２１にも吸音機能を付与することにより、吸音構造１の吸音性能をより向上させることができる。

また、実施形態２によれば、吸音パネル１０とルーバー材２１とに形成されるヘルムホルツ共鳴器の形状を変えることにより、吸音パネル１０に吸収されない周波数帯域の音波を、ルーバー材２１に吸収させることができる。このように構成によれば、さらに幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮する吸音構造１を提供することができる。

また、実施形態２の吸音構造１では、少なくとも一方の側面部２３ｂに複数の貫通孔２７，…，２７が形成された断面コ字状の表面材２３を、側面に複数の溝（凹部）２６，…，２６が形成された芯材２２に外嵌するだけで複数のヘルムホルツ共鳴器が形成されたルーバー材２１を容易に形成することができる。

また、実施形態２では、芯材２２が多孔質吸音材料によって構成されている。そのため、実施形態２によれば、各ルーバー材２１に形成されたヘルムホルツ共鳴器の内部の空気の共鳴に伴い、芯材２２を構成する多孔質吸音材料に含まれる空気が振動することによっても音エネルギーが熱エネルギーに変換されて音波が減衰する。つまり、実施形態２によれば、より吸音性能に優れた吸音構造１を提供することができる。

さらに、実施形態２では、多孔質吸音材料からなる芯材２２にヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する複数の溝（凹部）２６,…,２６を形成しているため、ヘルムホルツ共鳴器の空洞の周壁部の大部分が多孔質吸音材料で形成されることとなる。よって、実施形態２によれば、表面材２３にヘルムホルツ共鳴器の空洞を形成する場合に比べて、多孔質吸音材料に含まれる空気の振動による吸音効果を向上させることができる。

ところで、通常、多孔質吸音材料で構成される板状体は、ある程度の剛性が要求される表面材２３に比べて軽量で軟質である。そのため、実施形態２の吸音構造１のように、ヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する凹部（本実施形態２では、溝２６）を表面材２３ではなく、多孔質吸音材料からなる芯材２２の側面に形成することにより、溝（凹部）２６の加工が容易になる。また、溝（凹部）２６の加工が容易であるため、芯材２２に形成する複数の溝（凹部）２６，…，２６のうちのいくつかの形状を変更することにより、吸収可能な音波の周波数帯域の異なる複数種のヘルムホルツ共鳴器をルーバー材２１に形成することも容易にできる。

なお、本実施形態２の吸音構造１では、板状部材２２Ａ，２２Ｂの表面に形成される複数の溝（凹部）２６，２６，２６に、容積の異なる２種類の凹部（第１溝２６ａ及び第２溝２６ｂ）が含まれている。ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積と開口部の長さ（首部の長さ）と空洞の容積によって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動する。そのため、芯材２２に容積の異なる２種類の凹部を形成することにより、ルーバー材２１に空洞の容積が異なるために吸収可能な音波の周波数帯域の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器が形成されることとなる。そして、本実施形態２によれば、このようなルーバー材２１を用いることにより、実施形態１の吸音構造１よりもさらに幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造１を提供することができる。

また、実施形態２の吸音構造１では、複数の貫通孔２７，…，２７を、表面材２３の２つの側面部２３ｂ，２３ｂの両方に形成し、表面に複数の溝（凹部）２６，…，２６が形成され、裏面どうしを重ね合わせた２枚の板状部材２２Ａ，２２Ｂによって芯材２２を形成している。実施形態２では、このようにルーバー材２１を構成することにより、ルーバー材２１の両側から音波を吸収させることができるため、より吸音性能に優れた吸音構造１を提供することができる。また、実施形態２の吸音構造１では、芯材２２の両側面に溝２６の加工を施すことなく、表面のみに加工を施した２枚の板状部材２２Ａ，２２Ｂを重ね合わせた芯材２２を用いることにより、両側面から音波を吸収可能なルーバー材２１を容易に形成することができる。

また、実施形態２の吸音構造１では、芯材２２及び表面材２３を、不燃性能を有する材料によって形成しているため、ルーバー材２１に不燃性能を与えることができる。

また、実施形態２の吸音構造１では、芯材２２を、ロックウール板で構成しているため、ルーバー材２１に高い吸音性能だけでなく不燃性能も与えることができる。

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、本発明に係る建物内に設けられる吸音構造の一例として、室内空間の天井に適用した例について説明したが、本発明に係る吸音構造を適用可能な箇所は、天井に限られない。本発明に係る吸音構造は、室内空間を構成する壁に適用されてもよく、また、間仕切り壁や衝立のような間仕切り部材に適用されてもよい。

また、上記各実施形態では、化粧板１１と吸音下地材１２とからなる吸音パネル１０を備えた吸音構造１について説明したが、本発明に係る吸音構造で用いる吸音パネルは、複数のヘルムホルツ共鳴器が形成されたパネルであればいかなるものであってもよい。

また、上記各実施形態では、吸音パネル１０に、内径の異なる２種類の貫通孔１３ａ，１３ｂを形成することにより、吸収可能な音波の周波数帯域の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器が構成されるようにしていた。しかしながら、本発明に係る吸音パネルは、形成される複数の貫通孔１３，…，１３の内径が全て等しく構成されるものであってもよい。また、吸音パネル１０に、内径の異なる３種類以上の貫通孔を形成するものであってもよい。

また、上記各実施形態では、吸音パネル１０においてヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画するために吸音下地材１２の表面に形成される凹部を、吸音下地材１２の一端から他端に亘る溝１４で構成し、各溝１４に複数の貫通孔１３，…，１３を対応させていた。しかしながら、本発明に係る凹部は、上述のように複数の貫通孔１３，…，１３に対応する溝１４によって構成されるものに限られず、貫通孔１３に１対１に対応するものであってもよい。

また、上記各実施形態では、吸音下地材１２の表面に形成される複数の溝１４，…，１４を、同様の構成としていたが、複数の溝（凹部）１４，…，１４は、断面形状や断面寸法が異なるものであってもよい。ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積と開口部の長さ（首部の長さ）と空洞の容積によって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動する。そのため、吸音下地材１２の表面に断面形状や断面寸法の異なる複数種類の溝（凹部）１４，…，１４を形成すると、吸音パネル１０には、吸収可能な音波の周波数帯域の異なる複数種類のヘルムホルツ共鳴器が形成されることとなる。言い換えると、吸音下地材１２の表面に断面形状や断面寸法の異なる複数種類の溝（凹部）１４，…，１４を形成するだけで、幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造１を提供することができる。

また、上記各実施形態において、吸音パネル１０及びルーバー材２１の種々の寸法は、一例として示したものであり、本発明に係る吸音パネル及びルーバー材の寸法は、上述のものに限られない。そのため、巨大な１枚の吸音パネル１０に複数のルーバー材２１，…，２１を取り付けて吸音構造１を構成してもよい。

また、上記実施形態２において、芯材２２と表面材２３とを有する複数のルーバー材２１，…，２１を備えた吸音構造１について説明したが、本発明に係る吸音構造で用いるルーバー材は、側面において開口する空洞を有する複数のヘルムホルツ共鳴器が内部に形成され、ルーバーを構成できるものであればいかなるものであってもよい。

また、上記実施形態２では、ルーバー材２１においてヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画するために多孔質吸音材料からなる２つの板状部材２２Ａ，２２Ｂの表面に形成される凹部を、長さ方向の一端から他端に亘る溝２６で構成し、各溝２６に複数の貫通孔２７，…，２７を対応させていた。しかしながら、本発明に係る凹部は、上述のように複数の貫通孔２７，…，２７に対応する溝２６によって構成されるものに限られず、貫通孔２７に１対１に対応するものであってもよい。

また、上記実施形態２では、表面材２３の側面部２３ｂに形成される複数の貫通孔２７，…，２７を、同様の構成としていたが、複数の貫通孔２７，…，２７は、断面形状や断面寸法が異なるものであってもよい。ヘルムホルツ共鳴器では、開口部の断面積と首の長さと空洞の容積によって共振周波数が変動し、吸収可能な（減衰させることができる）音波の周波数が変動する。そのため、表面材２３の側面部２３ｂに断面形状や断面寸法の異なる複数種類の貫通孔２７，…，２７を形成すると、ルーバー材２１には、吸収可能な音波の周波数帯域の異なる複数種類のヘルムホルツ共鳴器が形成されることとなる。言い換えると、表面材２３の側面部２３ｂに断面形状や断面寸法の異なる複数種類の貫通孔２７，…，２７を形成するだけで、幅広い周波数帯域において優れた吸音性能を発揮することができる吸音構造１を提供することができる。

以上説明したように、本発明は、建物の室内に設けられる吸音構造について有用である。

１ 吸音構造
１０ 吸音パネル
１１ 化粧板
１２ 吸音下地材
１３ 貫通孔
１３ａ 第１貫通孔
１３ｂ 第２貫通孔
１４ 溝（凹部）
２０ ルーバー
２１ ルーバー材
２２ 芯材
２２Ａ，２２Ｂ 板状部材
２３ 表面材
２３ａ 正面部
２３ｂ 側面部
２６ 溝（凹部）
２６ａ 第１溝（第１凹部）
２６ｂ 第２溝（第２凹部）
２７ 貫通孔
Ｄ１ 第１の内径
Ｄ２ 第２の内径

Claims (11)

1. 建物内に設けられる吸音構造であって、
   表面において開口する空洞を有する複数のヘルムホルツ共鳴器が内部に形成された吸音パネルと、
   上記吸音パネルの表面上に所定の間隔を空けて取り付けられた複数のルーバー材とを備えている
   ことを特徴とする吸音構造。
2. 請求項１に記載の吸音構造において、
   上記吸音パネルは、
   表面側に設けられ、上記ヘルムホルツ共鳴器の開口となる複数の貫通孔が形成された化粧板と、
   多孔質吸音材料によって形成され、上記化粧板の裏面に重ねられ、該化粧板の裏面との間に上記ヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する凹部が表面に複数形成された板状の吸音下地材とを有している
   ことを特徴とする吸音構造。
3. 請求項２に記載の吸音構造において、
   上記複数の貫通孔には、第１の内径を有する第１貫通孔と、上記第１の内径よりも大きい第２の内径を有する第２貫通孔とが含まれている
   ことを特徴とする吸音構造。
4. 請求項２又は３に記載の吸音構造において、
   上記化粧板及び上記吸音下地材は、不燃性能を有する材料によって形成されている
   ことを特徴とする吸音構造。
5. 請求項２乃至４のいずれか１つに記載の吸音構造において、
   上記吸音下地材は、ロックウール板で構成されている
   ことを特徴とする吸音構造。
6. 請求項１乃至５のいずれか１つに記載の吸音構造において、
   上記ルーバー材には、側面において開口する空洞を有する複数のヘルムホルツ共鳴器が内部に形成されている
   ことを特徴とする吸音構造。
7. 請求項６に記載の吸音構造において、
   上記ルーバー材は、多孔質吸音材料によって形成された芯材と、該芯材の２つの側面を覆う２つの側面部と該２つの側面部を繋ぐ正面部とを有して上記芯材に外嵌される断面コ字状の表面材とを有し、
   上記表面材の少なくとも一方の上記側面部には、上記ヘルムホルツ共鳴器の開口となる複数の貫通孔が形成され、
   上記芯材の上記貫通孔に対応する側面には、対面する上記表面材の内側面との間に上記ヘルムホルツ共鳴器の空洞を区画する凹部が複数形成されている
   ことを特徴とする吸音構造。
8. 請求項７に記載の吸音構造において、
   上記複数の貫通孔は、上記表面材の２つの上記側面部の両方に形成され、
   上記芯材は、表面に上記凹部が複数形成され、裏面どうしが重ね合わされた２枚の板状部材によって構成されている
   ことを特徴とする吸音構造。
9. 請求項７又は８の吸音構造において、
   上記芯材の側面に形成される上記複数の凹部には、第１の容積を有する第１凹部と、上記第１の容積よりも大きい第２の容積を有する第２凹部とが含まれている
   ことを特徴とする吸音構造。
10. 請求項７乃至９のいずれか１つに記載の吸音構造において、
    上記芯材及び上記表面材は、不燃性能を有する材料によって形成されている
    ことを特徴とする吸音構造。
11. 請求項７乃至１０のいずれか１つに記載の吸音構造において、
    上記芯材は、ロックウール板で構成されている
    ことを特徴とする吸音構造。

Images