JP2023117350A - 遮音構造体および遮音機構 - Google Patents

Abstract

【課題】遮音および振動制御可能な周波数範囲が広い遮音構造体および遮音機構を提供する。【解決手段】遮音構造体１が、両端部が開口している中空の柱状の支持体２と、支持体２の一方の端部に取り付けられている弾性膜３と、一方の端部が弾性膜３に取り付けられて支持体２の内部を延びる、両端部が開口している中空の柱状の内部支持体４と、内部支持体４の他方の端部に取り付けられて支持体２の内部に位置する内部弾性膜５と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は遮音構造体および遮音機構に関する。

従来、自動車等の乗物や建物に遮音構造体や遮音機構を設けることによって、騒音の伝播を抑えることがある。そのような遮音構造体（セル構造体）および遮音機構の例が、特許文献１，２に開示されている。

特許文献１には、弾性を有するシートと、シートを支持するとともにシートを多角形の区画部に区画する支持部と、を備え、各区画部が規則的に配列されている構成が開示されている。

特許文献２には、複数のセルに分割された剛性のフレームと、ゴムなどのフレキシブル材料からなるシートと、複数の重りと、を備え、フレキシブルシートには、各セル内にそれぞれ位置するように重りが固定されている構成が開示されている。

国際公開２０１９／０２２２４５号公報 特開２００５－２５０４７４号公報

特許文献１に開示されている構成では、２０００Ｈｚ以下の周波数域の音に対して高い防音性能を発揮することができる。また、特許文献２に開示されている構成では、主に５００Ｈｚ以下の周波数域の音に対して大きな音響減衰を実現することができる。しかし、特許文献１，２に開示されている構成では、前述した周波数域以外では音響減衰がさほど大きくなく、遮音および振動制御可能な周波数範囲があまり広くない。

そこで、本発明の目的は、遮音および振動制御可能な周波数範囲が広い遮音構造体および遮音機構を提供することにある。

本発明の遮音構造体は、両端部が開口している中空の柱状の支持体と、前記支持体の一方の端部に取り付けられている弾性膜と、一方の端部が前記弾性膜に取り付けられて前記支持体の内部を延びる、両端部が開口している中空の柱状の内部支持体と、前記内部支持体の他方の端部に取り付けられて前記支持体の内部に位置する内部弾性膜と、を有することを特徴とする。
前記弾性膜および前記内部弾性膜は、ヤング率が０．００１ＧＰａ以上１ＧＰａ以下の膜であってよい。
前記弾性膜と前記内部弾性膜とは同じ材料からなるものであってよい。
前記支持体と前記内部支持体は樹脂、紙、または金属からなるものであってよい。
前記内部支持体の、前記弾性膜に直交する方向の長さは５ｍｍ以上であってよい。
前記支持体と前記内部支持体との板厚は０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下であってよい。
前記内部支持体の、前記弾性膜に直交する方向の長さは、前記支持体の、前記弾性膜に直交する方向の長さの０．１倍以上０．９倍以下であってよい。
前記支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は円形であり、その直径は５０ｍｍ以下であってよい。
前記支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は多角形であり、その各辺の長さは５０ｍｍ以下であってよい。
前記支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は楕円形であり、その長径の長さは５０ｍｍ以下であってよい。
前記内部支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は円形であり、その直径は、前記支持体の前記断面形状が円形である場合の直径または前記支持体の前記断面形状が多角形である場合の各辺の長さまたは前記支持体の前記断面形状が楕円形である場合の長径の長さの０．１倍以上０．９倍以下であってよい。
前記内部支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は多角形であり、その各辺の長さは、前記支持体の前記断面形状が円形である場合の直径または前記支持体の前記断面形状が多角形である場合の各辺の長さまたは前記支持体の前記断面形状が楕円形である場合の長径の長さの０．１倍以上０．９倍以下であってよい。
前記内部支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は楕円形であり、その長径の長さは、前記支持体の前記断面形状が円形である場合の直径または前記支持体の前記断面形状が多角形である場合の各辺の長さまたは前記支持体の前記断面形状が楕円形である場合の長径の長さの０．１倍以上０．９倍以下であってよい。
前記支持体の前記一方の端部と反対側の端部に他の弾性膜が取り付けられていてもよい。
前記弾性膜の、前記支持体および前記内部支持体と接合されている面と反対側の面に、両端部が開口している中空の柱状の反対側支持体が取り付けられており、前記支持体および前記内部支持体と前記反対側支持体とは、前記弾性膜を挟んで反対方向に延びていてもよい。
本発明の遮音機構は、前述したいずれかの構成の遮音構造体と、前記遮音構造体の音源側に向いた部分と音源との間に位置する非通気性の基材と、を有することを特徴とする。
複数の前記遮音構造体が前記基材の上に並べて配置されていてよい。
本発明のもう１つの遮音機構は、前述したいずれかの構成の遮音構造体が複数並べて配置されていることを特徴とする。

本発明によると、遮音および振動制御可能な周波数範囲が広い遮音構造体および遮音機構を提供することができる。

本発明の第１の実施形態の遮音構造体の斜視図である。 本発明の第２の実施形態の遮音構造体の斜視図である。 本発明の第３の実施形態の遮音構造体の斜視図である。 本発明の第４の実施形態の遮音構造体の斜視図である。 本発明の第５の実施形態の遮音構造体の斜視図である。 本発明の第６の実施形態の遮音構造体の斜視図である。 本発明の第７の実施形態の遮音構造体の斜視図である。 図１に示す遮音構造体が複数並べて配置された遮音機構を示す斜視図である。 図１に示す遮音構造体と非通気性の基材とを含む遮音機構を示す斜視図である。 本発明の実施例１と比較例１，２の遮音構造体の周波数と加速度レベルの関係を示すグラフである。 本発明の実施例２と比較例３，４の遮音構造体の周波数と加速度レベルの関係を示すグラフである。 本発明の実施例３と比較例５の遮音構造体の周波数と加速度レベルの関係を示すグラフである。 本発明の実施例４の遮音機構を示す斜視図である。 本発明の実施例４と比較例６の遮音機構の１／３オクターブ中心周波数と挿入損失の関係を示すグラフである。 本発明の実施例５の遮音機構を示す斜視図である。 本発明の実施例５と比較例７の遮音機構の１／３オクターブ中心周波数と挿入損失の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施形態］
図１に本発明の第１の実施形態の遮音構造体１の斜視図を示している。遮音構造体１は、両端部が開口している中空の柱状の支持体２と、支持体２の一方の端部に取り付けられている弾性膜３と、を有している。さらに、支持体２の内部には、一方の端部が弾性膜３に取り付けられて支持体２の内部を延びる、両端部が開口している中空の柱状の内部支持体４と、内部支持体４の他方の端部に取り付けられて支持体２の内部に位置する内部弾性膜５とが存在する。

支持体２は樹脂、紙、金属等からなり、弾性膜３に直交する方向（長手方向）の長さが５ｍｍ以上で両端部が開口した円筒である。より詳細には、支持体２は、ポリエチレン（低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン）やポリプロピレンやポリ塩化ビニルなどのポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン／酢酸ビニル樹脂、アクリロニトリル／ブタジエン樹脂、スチレン／ブタジエン樹脂、ウレタン樹脂、メラニン樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、レゾルシン樹脂、アルキルレゾルシン樹脂、熱硬化型ポリエステル等からなることが好ましい。支持体２の板厚（壁厚）は０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。

弾性膜３は、天然ゴム、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）等の弾性体からなり、厚さが３ｍｍ以下の薄い膜である。より詳細には、弾性膜３は、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、エチレン－プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）およびエチレン－ブテン－ジエンゴム（ＥＢＤＭ）等のエチレン・α－オレフィン・非共役ポリエン共重合体、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エチレン－アクリルゴム（ＡＥＭ）、エチレン－酢酸ビニルゴム（ＥＶＡ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）、多硫化ゴム（Ｔ）、メチルビニルシリコーンゴム（ＶＭＱ）およびフッ化シリコーンゴム（ＦＶＭＱ）などのシリコーンゴム（Ｑ）、ウレタンゴム（Ｕ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）等の各種ゴム材料や、オレフィン系熱可塑性エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、エチレン－酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー等の各種熱可塑性エラストマーなどからなることが好ましい。弾性膜３は、ヤング率が０．００１ＧＰａ以上１ＧＰａ以下の膜であり、好ましくは、ヤング率が０．００１ＧＰａ以上０．１ＧＰａ以下の膜である。

支持体２の弾性膜３に平行な方向（長手方向に直交する方向）に切断した断面形状と、弾性膜３の平面形状とは実質的に一致する。支持体２の断面形状と弾性膜３の平面形状は、円形、楕円形、多角形などあらゆる形状であってよく、一例としては図１に示すように円形である。支持体２の断面形状と弾性膜３の平面形状が円形の場合、その直径は５０ｍｍ以下であることが好ましい。支持体２の断面形状と弾性膜３の平面形状が楕円形の場合、その長径の長さは５０ｍｍ以下であることが好ましい。支持体２の断面形状と弾性膜３の平面形状が多角形の場合、その各辺の長さは５０ｍｍ以下であることが好ましい。すなわち、支持体２の断面形状と弾性膜３の平面形状が多角形の場合、最も長い辺であっても長さが５０ｍｍ以下であることが好ましい。

内部支持体４は、支持体２よりも小さく支持体２の内部に挿入可能な、両端部が開口した円筒である。内部支持体４は樹脂、紙、金属等からなり、より詳細には、内部支持体４は、支持体２の材料として前述した各種の樹脂からなることが好ましい。この内部支持体４は、支持体２と同じ材料から形成されていてもよく、支持体２と異なる材料から形成されていてもよい。内部支持体４の弾性膜３に直交する方向（長手方向）の長さは、支持体２の長手方向の長さの０．１倍以上０．９倍以下であることが好ましい。同様に、内部支持体４の断面形状および内部弾性膜５の平面形状の外形寸法（円形の場合の直径、楕円形の場合の長径の長さ、多角形の場合の各辺の長さ）は、支持体２の断面形状および弾性膜３の平面形状の外形寸法（円形の場合の直径、楕円形の場合の長径の長さ、多角形の場合の各辺の長さ）の０．１倍以上０．９倍以下であることが好ましい。なお、多角形の場合には、全ての辺の長さが、前述した範囲に入ることが好ましい。内部支持体４の板厚（壁厚）は０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。

内部弾性膜５は、弾性膜３と同様に、天然ゴム、ＥＰＤＭ等の弾性体からなり、厚さが３ｍｍ以下の薄い膜である。より詳細には、内部弾性膜５は、弾性膜３の材料として前述した各種の材料からなることが好ましい。内部弾性膜５は、弾性膜３と同じ材料から形成されていてもよく、弾性膜３と異なる材料から形成されていてもよい。ただし、内部弾性膜５と弾性膜３とが同じ材料から形成されていると、より高い遮音性が得られるため好ましい。内部弾性膜５は、ヤング率が０．００１ＧＰａ以上１ＧＰａ以下の膜であり、好ましくは、ヤング率が０．００１ＧＰａ以上０．１ＧＰａ以下の膜である。

弾性膜を利用する遮音構造体では、膜振動の原理により、特定の周波数で遮音性が向上することが知られている。本実施形態では、弾性膜３に、内部支持体４と内部弾性膜５とからなる共振器が取り付けられている。具体的には、内部支持体４の内部の空気がばね（空気ばね）として作用し、内部弾性膜５がマス部として作用することにより、共振器として機能する。この内部支持体４と内部弾性膜５とからなる共振器を取り付けて、弾性膜３を利用する遮音構造体の構造を制御することにより、弾性膜３の膜振動を効率的に抑制し、広範囲の周波数帯でより高い遮音性を示すことができる。弾性膜３の表面の振動の加速度レベル（値が小さいほど遮音性が良好である）が広範な周波数帯で低減し、一例としては、支持体２と弾性膜３とのみからなり、内部支持体４と内部弾性膜５とからなる共振器が取り付けられていない構成と比較して、内部支持体４と内部弾性膜５とからなる共振器が弾性膜３に取り付けられた構成では、弾性膜３の膜振動の加速度レベルが５ｄＢ～３０ｄＢ程度低減する。

仮に弾性膜３に質量子（マス部）のみを取り付けた場合、高い遮音性を発揮できる周波数が低周波数側にシフトするが、広範な周波数帯にわたって遮音性が向上するわけではない。しかし、本実施形態の遮音構造体１では、弾性膜３に、空気ばねを形成する内部支持体４が取り付けられ、その内部支持体４にマス部となる内部弾性膜５が取り付けられている。この内部支持体４と内部弾性膜５とからなるバネマス共振器により弾性膜３の振動を低減させることができ、広い周波数帯にわたって高い遮音性を発揮できる。また、本実施形態では、弾性膜３に取り付けるバネマス共振器のばねとして、内部支持体４の内部の空気を空気ばねとして利用しているため、重さがさほど大きくならず、遮音構造体１の軽量化の妨げにあまりならない。

［第２の実施形態］
図２に本発明の第２の実施形態の遮音構造体６の斜視図を示している。本実施形態の遮音構造体６は、第１の実施形態と同様な構成および材料の支持体２、弾性膜３、内部支持体４、内部弾性膜５が設けられている。この遮音構造体６は、支持体２の他方の端部（一方の端部（弾性膜３が取り付けられている端部）と反対側の端部）に取り付けられている他の弾性膜７をさらに有している。すなわち、支持体２の両端部に弾性膜３と他の弾性膜７がそれぞれ取り付けられて、両端部が閉じられた円筒状になっている。それ以外の構成は第１の実施形態の遮音構造体１と同じである。本実施形態では、他の弾性膜７の遮音効果によってさらに高い遮音性が得られる。他の弾性膜７は、弾性膜３と同様に、天然ゴム、ＥＰＤＭ等の弾性体からなり、厚さが３ｍｍ以下の薄い膜である。より詳細には、他の弾性膜７は、弾性膜３の材料として前述した各種の材料からなることが好ましい。他の弾性膜７は、弾性膜３と同じ材料から形成されていてもよく、弾性膜３と異なる材料から形成されていてもよい。他の弾性膜７は、ヤング率が０．００１ＧＰａ以上１ＧＰａ以下の膜であり、好ましくは、ヤング率が０．００１ＧＰａ以上０．１ＧＰａ以下の膜である。

［第３の実施形態］
図３に本発明の第３の実施形態の遮音構造体８の斜視図を示している。本実施形態の遮音構造体８の支持体９は両端部が開口している中空の六角柱であり、支持体９の一方の端部に取り付けられている弾性膜１０は六角形である。それ以外の構成は第１の実施形態の遮音構造体１と実質的に同じである。支持体９および弾性膜１０の平面形状以外の構成と材料とは、第１の実施形態の支持体２および弾性膜３と同様である。本実施形態でも第１の実施形態と実質的に同様な効果が得られる。

［第４の実施形態］
図４に本発明の第４の実施形態の遮音構造体１１の斜視図を示している。第３の実施形態と同様に、本実施形態の遮音構造体１１の支持体９は両端部が開口している中空の六角柱であり、支持体９の一方の端部に取り付けられている弾性膜１０は六角形である。そしてこの支持体９の他方の端部に、六角形である他の弾性膜１２が取り付けられている。すなわち、第２の実施形態と同様に、支持体９の両端部に弾性膜１０と他の弾性膜１２がそれぞれ取り付けられて、両端部が閉じられた中空の六角柱になっている。それ以外の構成は第３の実施形態の遮音構造体１と同じである。他の弾性膜１２は、弾性膜３と同様に、天然ゴム、ＥＰＤＭ等の弾性体からなり、厚さが３ｍｍ以下の薄い膜である。より詳細には、他の弾性膜１２は、弾性膜３の材料として前述した各種の材料からなることが好ましい。他の弾性膜１２は、弾性膜３と同じ材料から形成されていてもよく、弾性膜３と異なる材料から形成されていてもよい。他の弾性膜１２は、ヤング率が０．００１ＧＰａ以上１ＧＰａ以下の膜であり、好ましくは、ヤング率が０．００１ＧＰａ以上０．１ＧＰａ以下の膜である。本実施形態でも第２の実施形態と実質的に同様な効果が得られる。

［第５の実施形態］
図５に本発明の第５の実施形態の遮音構造体１３の斜視図を示している。本実施形態の遮音構造体１３の支持体１４は両端部が開口している中空の四角柱であり、支持体１４の一方の端部に取り付けられている弾性膜１５は正方形である。それ以外の構成は第１の実施形態の遮音構造体１と実質的に同じである。支持体１４および弾性膜１５の平面形状以外の構成と材料とは、第１の実施形態の支持体２および弾性膜３と同様である。本実施形態でも第１の実施形態と実質的に同様な効果が得られる。本実施形態において、第２，４の実施形態と同様に、支持体１４の他方の端部に他の弾性膜（図示せず）が取り付けられてもよい。

［第６の実施形態］
図６に本発明の第６の実施形態の遮音構造体１６の斜視図を示している。第３の実施形態と同様に、本実施形態の遮音構造体１６の支持体９は両端部が開口している中空の六角柱であり、支持体９の一方の端部に取り付けられている弾性膜１０は六角形である。そして、遮音構造体１６の内部支持体１７は支持体９と同様な両端部が開口している中空の六角柱であり、支持体９の一方の端部に取り付けられている内部弾性膜１８は弾性膜１０と同様な六角形である。それ以外の構成は第３の実施形態の遮音構造体８と実質的に同じである。内部支持体１７および内部弾性膜１８の平面形状以外の構成と材料とは、第１の実施形態の内部支持体４および内部弾性膜５と同様である。本実施形態でも第１の実施形態と実質的に同様な効果が得られる。このように、本発明の内部支持体および内部弾性膜は、支持体および弾性膜と異なる形状であってもよく、支持体および弾性膜と同じ形状であってもよい。本実施形態において、第２，４の実施形態と同様に、支持体９の他方の端部に他の弾性膜（図示せず）が取り付けられてもよい。

［第７の実施形態］
図７に本発明の第７の実施形態の遮音構造体１９の斜視図を示している。本実施形態の遮音構造体１９は、第１の実施形態と同様な構成および材料の支持体２、弾性膜３、内部支持体４、内部弾性膜５が設けられている。さらに、この遮音構造体１９は、弾性膜３の、支持体２および内部支持体４と接合されている面と反対側の面に、両端部が開口している中空の柱状の反対側支持体２０が取り付けられている。すなわち、弾性膜３の一方の面に、支持体２の一方の端部と内部支持体４の一方の端部とが取り付けられており、弾性膜３の他方の面に、反対側支持体２０の一方の端部が取り付けられている。そして、支持体２および内部支持体４と、反対側支持体２０とは、弾性膜３を挟んで反対方向に延びており、反対側支持体２０は支持体２の外部に位置している。本実施形態の反対側支持体２０の断面形状は、支持体２の断面形状と一致することが好ましく、図７に示す例では円形である。本実施形態の遮音構造体１９の、反対側支持体２０以外の構成は、第１の実施形態の遮音構造体１と同じである。本実施形態において、第２，４の実施形態と同様に、支持体２の他方の端部に他の弾性膜（図示せず）が取り付けられてもよい。

反対側支持体２０は、支持体２および内部支持体４と同様に樹脂、紙、金属等からなる円筒であり、より詳細には、支持体２の材料として前述した各種の樹脂からなることが好ましい。反対側支持体２０は、支持体２や内部支持体４と同じ材料から形成されていてもよく、支持体２や内部支持体４と異なる材料から形成されていてもよい。反対側支持体２０の板厚（壁厚）は０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましく、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であることがより好ましい。反対側支持体２０の他方の端部（弾性膜３に接する端部と反対側の端部）には何も取り付けられておらず開放されているが、反対側支持体２０の他方の端部に弾性膜３と同様な弾性膜（図示せず）が取り付けられていてもよい。反対側支持体２０の長手方向の長さは、支持体２の長手方向の長さと一致していてもよく、異なっていてもよい。反対側支持体２０の断面形状の外形寸法（円形の場合の直径、楕円形の場合の長径の長さ、多角形の場合の各辺の長さ）は、支持体２の断面形状の外形寸法（円形の場合の直径、楕円形の場合の長径の長さ、多角形の場合の各辺の長さ）と一致していてもよく、異なっていてもよい。

［遮音機構］
本発明の遮音構造体は、単独で用いることも可能であるが、複数並べて遮音機構を構成することもできる。図８には、図１に示す第１の実施形態の遮音構造体（セル構造体）１を密接に並べて配置した遮音機構２１を示している。この遮音機構２１のように本発明の遮音構造体を多数並べて用いることによって、広い面積にわたって高い遮音性を実現することができる。このように複数の遮音構造体を密接に配置して遮音機構を構成することが好ましい。その場合、隣り合う遮音構造体の支持体を共通化または一体化することも可能である。

なお、第１の実施形態の遮音構造体１に限らず、第２～７の実施形態の遮音構造体や本発明の範囲に含まれるあらゆる構成の遮音構造体を多数並べて配置して用いることができる。例えば、図３，４，６に示されているような平面形状が正六角形の遮音構造体を密接に並べて遮音機構を構成する場合には、ハニカム状の構造にすることが好ましい。

図９に示すように、遮音構造体１の音の入射部分（一例としては、支持体２の、弾性膜３と反対側の部分）と音源２２との間に鉄板等の非通気性の基材２３を配置して、基材２３上に遮音構造体１が載置された構成の遮音機構２４を形成することもできる。基材２３は、遮音構造体１の音源２２側に向いた部分と音源２２との間に位置する。便宜上、図９には音源２２を１つの物体であるかのように模式的に示しているが、ここで言う音源２２とは、特定の物体等に限定されず、あらゆる形態で音を発する可能性がある雰囲気全体を指す。なお、第１の実施形態の遮音構造体１に限らず、第２～７の実施形態の遮音構造体や本発明の範囲に含まれるあらゆる構成の遮音構造体を非通気性の基材上に載置して遮音機構を形成することができる。

本発明の具体的な実施例と、実施例と対比するための比較例とについて説明する。
［実施例１］
実施例１では、図１に示す構成の遮音構造体１を形成した。本実施例の遮音構造体１の支持体２は、ポリプロピレンからなり長手方向（弾性膜３に直交する方向）の長さが２５ｍｍであり、板厚は０．５ｍｍである。弾性膜３は天然ゴムからなり、ヤング率が０．００２ＧＰａ、厚さは０．２５ｍｍである。支持体２の断面形状および弾性膜３の平面形状は円形であり、その直径は１０ｍｍである。内部支持体４は、ポリプロピレンからなり長手方向（弾性膜３に直交する方向）の長さが１５ｍｍであり、板厚は０．５ｍｍである。内部弾性膜５は天然ゴムからなり、ヤング率が０．００２ＧＰａ、厚さは０．２５ｍｍである。内部支持体４の断面形状および内部弾性膜５の平面形状は円形であり、その直径は６ｍｍである。本実施例の遮音構造体１の弾性膜３の表面の振動の加速度レベルを求めた。具体的には、動電式加振器の加振台に遮音構造体１を設置し、音源としてホワイトノイズを用いてランダム加振を行い、弾性膜３の表面の振動速度をレーザードップラー振動計で測定した。なお、測定中の加振台の加速度レベルが、約９５Ｈｚ以上である測定周波数において約１００ｄＢとなるように設定した状態で、レーザードップラー振動計により測定を行った。こうして測定した振動速度を変換して加速度レベルを求め、それを図１０に示している。

［比較例１］
比較例１として、実施例１と同じ支持体２と弾性膜３とを有し、内部支持体と内部弾性膜とを持たない遮音構造体を形成した。実施例１と同様の方法で求めた本比較例の遮音構造体の弾性膜３の表面の振動の加速度レベルを図１０に示している。

［比較例２］
比較例２として、実施例１と同じ内部支持体４と内部弾性膜５とを有し、支持体２と弾性膜３とを持たない遮音構造体を形成した。実施例１と同様の方法で求めた本比較例の遮音構造体の内部弾性膜５の表面の振動の加速度レベルを図１０に示している。

［実施例２］
実施例２でも、図１に示す構成の遮音構造体１を形成した。本実施例の遮音構造体１の支持体２は、ポリプロピレンからなり長手方向の長さが１５ｍｍであり、板厚は０．５ｍｍである。弾性膜３は天然ゴムからなり、ヤング率が０．００２ＧＰａ、厚さは０．２５ｍｍである。支持体２の断面形状および弾性膜３の平面形状は円形であり、その直径は１０ｍｍである。内部支持体４は、ポリプロピレンからなり長手方向の長さが１０ｍｍであり、板厚は０．５ｍｍである。内部弾性膜５は天然ゴムからなり、ヤング率が０．００２ＧＰａ、厚さは０．２５ｍｍである。内部支持体４の断面形状および内部弾性膜５の平面形状は円形であり、その直径は６ｍｍである。実施例１と同様の方法で求めた本実施例の遮音構造体１の弾性膜３の表面の振動の加速度レベルを図１１に示している。

［比較例３］
比較例３として、実施例２と同じ支持体２と弾性膜３と内部支持体４とを有し、内部弾性膜を持たない遮音構造体を形成した。実施例１と同様の方法で求めた本比較例の遮音構造体の弾性膜３の表面の振動の加速度レベルを図１１に示している。

［比較例４］
比較例４として、図１に示す構成に類似した遮音構造体を形成した。本比較例の遮音構造体１の支持体２は、ポリプロピレンからなり長手方向の長さが１５ｍｍであり、板厚は０．５ｍｍである。弾性膜３は天然ゴムからなり、ヤング率が０．００２ＧＰａ、厚さは０．２５ｍｍである。支持体２の断面形状および弾性膜３の平面形状は円形であり、その直径は１０ｍｍである。内部支持体４は、ポリプロピレンからなり長手方向の長さが１０ｍｍであり、板厚は０．５ｍｍである。この内部支持体４の、弾性膜３に接合されている端部（一方の端部）と反対側の端部（他方の端部）に内部膜が取り付けられている。この内部膜はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）からなり、ヤング率が２．４ＧＰａで、厚さは０．０７ｍｍである。内部支持体４の断面形状および内部膜の平面形状は円形であり、その直径は６ｍｍである。ただし、厚さ０．０７ｍｍのＰＶＣからなる内部膜のヤング率は、本発明の遮音構造体の内部弾性膜のヤング率の規定の範囲から外れている。すなわち、本比較例の内部膜は、本発明の遮音構造体の内部弾性膜とは異なる膜である。実施例１と同様の方法で求めた本比較例の遮音構造体１の弾性膜３の表面の振動の加速度レベルを図１１に示している。

［実施例３］
実施例３では、図５に示す構成の遮音構造体１３を形成した。本実施例の遮音構造体１３の支持体１４は、ポリウレタンゴムからなり長手方向の長さが１０ｍｍであり、板厚は２ｍｍである。弾性膜１５は天然ゴムからなり、ヤング率が０．００２ＧＰａ、厚さは０．２５ｍｍである。支持体１４の断面形状および弾性膜１５の平面形状は正方形であり、その一辺の長さは１２ｍｍである。内部支持体４は、ポリプロピレンからなり長手方向の長さが５ｍｍであり、板厚は０．５ｍｍである。内部弾性膜５は天然ゴムからなり、ヤング率が０．００２ＧＰａ、厚さは０．２５ｍｍである。内部支持体４の断面形状および内部弾性膜５の平面形状は円形であり、その直径は１０ｍｍである。実施例１と同様の方法で求めた本実施例の遮音構造体１３の弾性膜１５の表面の振動の加速度レベルを図１２に示している。

［比較例５］
比較例５として、実施例３と同じ支持体１４と弾性膜１５とを有し、内部支持体と内部弾性膜とを持たない遮音構造体を形成した。実施例１と同様の方法で求めた本比較例の遮音構造体の弾性膜１５の表面の振動の加速度レベルを図１２に示している。

［実施例４］
実施例４においても、図５に示す遮音構造体１３と実質的に同様な構成の遮音構造体１３を形成した。本実施例の遮音構造体１３の支持体１４は、ポリウレタンゴムからなり長手方向の長さが１０ｍｍであり、板厚は２ｍｍである。弾性膜１５はＥＰＤＭからなり、ヤング率が０．０２ＧＰａ、厚さは０．５ｍｍである。支持体１４の断面形状および弾性膜１５の平面形状は正方形であり、その一辺の長さは２５ｍｍである。内部支持体４は、ポリプロピレンからなり長手方向の長さが６ｍｍであり、板厚は０．５ｍｍである。内部弾性膜５はＥＰＤＭからなり、ヤング率が０．０２ＧＰａ、厚さは０．５ｍｍである。内部支持体４の断面形状および内部弾性膜５の平面形状は円形であり、その直径は６ｍｍである。図１３に示すように、この遮音構造体１３を平面的にマトリクス状に複数並べて配置して遮音機構２１を形成した。この遮音機構２１の音響インテンシティから算出した挿入損失（値が大きいほど遮音性が良好である）を図１４に示している。図１４に示すグラフの縦軸は、１つの目盛りが５ｄＢである。実施例4～５および比較例６～７においては、図示しないが、残響室である音源室と、半無響室である受音室と、音源室と受音室とを連通させる開口部とを有する試験設備を用いて、開口部に試料を設置して受音室において測定した音響インテンシティと、開口部に試料を設置していない状態で受音室において測定した音響インテンシティとから、音のエネルギーの透過率（τ）を求め、それに基づいて、音響透過損失に相当する挿入損失（ｄＢ）を算出した。挿入損失は数値が大きいほど遮音性が良好である。なお、試料として用いる遮音構造体は、残響室側に内部弾性膜５または鉄板２３が位置し、無響室側に弾性膜１５が位置するように配置した。

［実施例５］
実施例５では、図１５に示すように、非通気性の基材である厚さ０．８ｍｍの鉄板２３上に、実施例４と同様な遮音構造体１３を平面的にマトリクス状に複数並べて配置して遮音機構２５を形成した。遮音構造体１３の支持体１４の、弾性膜１５と反対側の部分、すなわち開口端部を鉄板２３上に載置している。図１６に示すように、この遮音機構２５の音響インテンシティから算出した挿入損失を図１６に示している。

［比較例６］
比較例６では、実施例４，５と同様にＥＰＤＭからなる弾性膜１５とポリウレタンゴムとからなる支持体１４とによって遮音構造体（図示せず）を形成した。ただし、この遮音構造体は、内部支持体４と内部弾性膜５とを有しておらず、鉄板上に載置されていない。この遮音構造体を平面的に複数並べて配置して遮音機構を形成し、その音響インテンシティから挿入損失を算出し、図１４に示している。

［比較例７］
比較例７では、実施例５の遮音構造体と同じ面密度（８．７ｋｇ／ｍ²）を有する部材の、質量則に基づいて算出される遮音性（挿入損失）の理論値を求めて図１６に示している。図１６に示すグラフの縦軸は、１つの目盛りが１０ｄＢである。

［結果］
図１０～１２，１４，１６を参照して、各実施例および各比較例の結果を検討する。図１０を参照すると、支持体２および弾性膜３と内部支持体４および内部弾性膜５とを備えている本発明の実施例１の遮音構造体１は、内部支持体４および内部弾性膜５を備えていない比較例１や、支持体２および弾性膜３を備えていない比較例２に比べて、弾性膜の表面の振動の加速度レベルが低く、広範な周波数域にわたって遮音性が良好であることがわかる。

図１１を参照すると、支持体２および弾性膜３と内部支持体４および内部弾性膜５とを備えている本発明の実施例２の遮音構造体１は、内部弾性膜５を備えていない比較例３に比べて、弾性膜の表面の振動の加速度レベルが低く、広範な周波数域にわたって遮音性が良好であることがわかる。また、図１１を参照すると、内部支持体４の、弾性膜３に接合されている端部（一方の端部）と反対側の端部（他方の端部）に内部弾性膜５が取り付けられている本発明の実施例２の遮音構造体１は、比較例４の遮音構造体に比べて、弾性膜の表面の振動の加速度レベルが低く、広範な周波数域にわたって遮音性が良好であることがわかる。比較例４の遮音構造体１は、内部支持体４の、弾性膜３に接合されている端部（一方の端部）と反対側の端部（他方の端部）に取り付けられている内部膜が、本発明の遮音構造体の内部弾性膜とはヤング率が異なっている。すなわち、本発明では、適切なヤング率を有する内部弾性膜を備えていることにより、比較例４の遮音構造体１に比べて、弾性膜の表面の振動の加速度レベルが低く、広範な周波数域にわたって遮音性が良好である。このように、内部支持体４に取り付けられている膜の材質や厚さによって遮音性が異なり、特にその膜が適切な弾性を有していると遮音性が良好であることがわかる。

図１２を参照すると、支持体１４の断面形状および弾性膜１５の平面形状は正方形である構成においても、支持体１４および弾性膜１５と内部支持体４および内部弾性膜５とを備えている本発明の実施例３の遮音構造体１３は、内部支持体４および内部弾性膜５を備えていない比較例５に比べて、弾性膜の表面の振動の加速度レベルが低く、広範な周波数域にわたって遮音性が良好であることがわかる。

図１４を参照すると、支持体１４の断面形状および弾性膜１５の平面形状が正方形であって内部支持体４の断面形状および内部弾性膜５の平面形状が円形である遮音構造体１３を複数並べて構成した実施例４の遮音機構２１によると、良好な遮音性が得られることがわかる。特に、実施例４の遮音機構２１は、内部支持体４および内部弾性膜５からなる共振器が構成されていることによって、内部支持体４および内部弾性膜５を備えていない比較例６の遮音機構に比べて、遮音性が良好であることがわかる。

図１６を参照すると、鉄板２３等の非通気性の基材上に実施例４と同様な複数の遮音構造体を載置した実施例５の遮音機構２１によると、理論値に比べて大幅に良好な遮音性が得られることがわかる。

１，６，８，１１，１３，１６，１９ 遮音構造体
２，９，１４ 支持体
３，１０，１５ 弾性膜
４，１７ 内部支持体
５，１８ 内部弾性膜
７，１２ 他の弾性膜
２０ 反対側支持体
２１，２４，２５ 遮音機構
２２ 音源
２３ 基材

Claims (18)

1. 両端部が開口している中空の柱状の支持体と、前記支持体の一方の端部に取り付けられている弾性膜と、一方の端部が前記弾性膜に取り付けられて前記支持体の内部を延びる、両端部が開口している中空の柱状の内部支持体と、前記内部支持体の他方の端部に取り付けられて前記支持体の内部に位置する内部弾性膜と、を有することを特徴とする遮音構造体。
2. 前記弾性膜および前記内部弾性膜は、ヤング率が０．００１ＧＰａ以上１ＧＰａ以下の膜である、請求項１に記載の遮音構造体。
3. 前記弾性膜と前記内部弾性膜とは同じ材料からなる、請求項１または２に記載の遮音構造体。
4. 前記支持体と前記内部支持体は樹脂、紙、または金属からなる、請求項１または２に記載の遮音構造体。
5. 前記内部支持体の、前記弾性膜に直交する方向の長さは５ｍｍ以上である、請求項１または２に記載の遮音構造体。
6. 前記支持体と前記内部支持体との板厚は０．０５ｍｍ以上３ｍｍ以下である、請求項１または２に記載の遮音構造体。
7. 前記内部支持体の、前記弾性膜に直交する方向の長さは、前記支持体の、前記弾性膜に直交する方向の長さの０．１倍以上０．９倍以下である、請求項１または２に記載の遮音構造体。
8. 前記支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は円形であり、その直径は５０ｍｍ以下である、請求項１に記載の遮音構造体。
9. 前記支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は多角形であり、その各辺の長さは５０ｍｍ以下である、請求項１に記載の遮音構造体。
10. 前記支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は楕円形であり、その長径の長さは５０ｍｍ以下である、請求項１に記載の遮音構造体。
11. 前記内部支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は円形であり、その直径は、前記支持体の前記断面形状が円形である場合の直径または前記支持体の前記断面形状が多角形である場合の各辺の長さまたは前記支持体の前記断面形状が楕円形である場合の長径の長さの０．１倍以上０．９倍以下である、請求項８から１０のいずれか１項に記載の遮音構造体。
12. 前記内部支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は多角形であり、その各辺の長さは、前記支持体の前記断面形状が円形である場合の直径または前記支持体の前記断面形状が多角形である場合の各辺の長さまたは前記支持体の前記断面形状が楕円形である場合の長径の長さの０．１倍以上０．９倍以下である、請求項８から１０のいずれか１項に記載の遮音構造体。
13. 前記内部支持体の、前記弾性膜に平行な方向に切断した断面形状は楕円形であり、その長径の長さは、前記支持体の前記断面形状が円形である場合の直径または前記支持体の前記断面形状が多角形である場合の各辺の長さまたは前記支持体の前記断面形状が楕円形である場合の長径の長さの０．１倍以上０．９倍以下である、請求項８から１０のいずれか１項に記載の遮音構造体。
14. 前記支持体の前記一方の端部と反対側の端部に他の弾性膜が取り付けられている、請求項１または２に記載の遮音構造体。
15. 前記弾性膜の、前記支持体および前記内部支持体と接合されている面と反対側の面に、両端部が開口している中空の柱状の反対側支持体が取り付けられており、前記支持体および前記内部支持体と前記反対側支持体とは、前記弾性膜を挟んで反対方向に延びている、請求項１または２に記載の遮音構造体。
16. 請求項１または２に記載の遮音構造体と、前記遮音構造体の音源側に向いた部分と音源との間に位置する非通気性の基材と、を有することを特徴とする遮音機構。
17. 複数の前記遮音構造体が前記基材の上に並べて配置されている、請求項１６に記載の遮音機構。
18. 請求項１または２に記載の遮音構造体が複数並べて配置されていることを特徴とする遮音機構。

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