JP6450003B2 - 防音構造 - Google Patents

Description

本発明は、防音構造に関する。

一般的な遮音材は、質量が重ければ重いほど音を良く遮蔽するために、良好な遮音効果を得るために、遮音材自体が大きく重くなってしまう。一方、特に、低周波成分の音を遮蔽することは困難である。一般に、この領域は、質量則と呼ばれ周波数が２倍になると遮蔽が６ｄＢ大きくなることが知られている。
このように、従来のほとんどの防音構造は、構造の質量で遮音を行っていたために大きく重くなりまた低周波の遮蔽が困難という欠点があった。
このため、機器、自動車、及び一般家庭など様々な場面に対応する遮音材として軽くて薄い遮音構造が求められている。そこで、近年、薄く軽い膜構造に枠を取り付けて膜の振動を制御する遮音構造が注目されている（特許文献１、２、及び３参照）。
この構造の場合、遮音の原理が上記質量則と異なる剛性則となるため薄い構造でも低周波成分をより遮蔽できる。この領域は、剛性則と呼ばれ、枠部分で膜振動が固定されることによって膜が枠開口部と一致する有限サイズのときと同様の振る舞いとなる。

特許文献１においては、貫通孔が形成された枠体と、該貫通孔の一方の開口を覆う吸音材を有し、吸音材の第１の貯蔵弾性率Ｅ１が９．７×１０^６以上であり、第２の貯蔵弾性率Ｅ２が３４６以下である吸音体が開示されている（要約、請求項１、段落［０００５］〜［０００７］、［００３４］等参照）。なお、吸音材の貯蔵弾性率は、吸音により吸音材に生じたエネルギのうち内部に保存する成分を意味する。
特許文献１では、実施例では、配合の材料を樹脂又は樹脂とフィラーの混合物とする吸音材を用いることにより、吸音体の大型化を招くことなく、吸音率のピーク値が０．５〜１．０であり、ピーク周波数が２９０〜５００Ｈｚであり、５００Ｈｚ以下の低周波領域において高度な吸音効果を達成することができるとしている。

また、特許文献２には、複数の個々のセルに分割された、音響的に透過性のある２次元の剛性フレームと、剛性フレームに固定されたフレキシブルな材料のシートと、複数の錘と、を具備する音響減衰パネルであって、複数の個々のセルは、大体２次元セルであり、各錘は、各セルにそれぞれ錘が設けられるようにフレキシブルな材料のシートに固定され、音響減衰パネルの共鳴周波数は、個々の各セルの２次元形状、フレキシブルな材料の柔軟性、及びその上の各錘によって定義される音響減衰パネル、及び音響減衰構造が開示されている（請求項１、１２、及び１５、図４、第４欄等参照）。
なお、特許文献２には、従来と比較して、この音響減衰パネルは以下の利点があることが開示されている。即ち、（１）音響パネルは非常に薄くできる。（２）音響パネルは非常に軽量（密度が低い）にできる。（３）パネルは広い周波数範囲にわたって質量則に従わないで広い周波数の局部的共振音響材料（ＬＲＳＭ：Locally Resonant Sonic Materials）を形成するために一緒に積層でき、特に、これは５００Ｈｚよりも低い周波数で質量則から外れることができる。（４）パネルは容易に、廉価に製造できる（第５欄第６５行〜第６欄第５行参照）。
また、特許文献３は、枠となる区画壁で仕切られ、板状部材による後壁（剛壁）で閉じられ、前部が開口部を形成する空洞の開口部を覆う膜材（膜状吸音材）が被せられ、その上から押さえ板が載せられ、膜材の音波による変位が最も生じにくい領域である開口部の周縁部の固定端から膜状吸音材の面の寸法の２０％の範囲内の領域（隅部分）にヘルムホルツ共鳴用の共鳴穴が形成された吸音体を開示している。この吸音体においては、共鳴穴を除いて、空洞は閉塞されている。この吸音体は、膜振動による吸音作用とヘルムホルツ共鳴による吸音作用を併せて奏する。

特許第４８３２２４５号公報 米国特許第７３９５８９８号公報（対応日本特許公開： 特開２００５−２５０４７４号公報参照） 特開２００９−１３９５５６号公報

ところで、特許文献１に開示の吸音体では、軽量で、吸音率のピーク値が０．５以上と高く、ピーク周波数が５００Ｈｚ以下の低周波領域において高度な吸音効果を達成することができるが、吸音材の選択の幅が狭く、難しいという問題があった。
また、このような吸音体の吸音材は、枠体の貫通孔を完全にふさぐものであるため、風、及び熱を通す能力がなく熱がこもりがちとなり、特許文献１に開示の特に機器及び自動車の遮音に向かないという問題があった。
また、特許文献１に開示の吸音体の遮音性に関しては通常の剛性則もしくは質量則にしたがってなだらかに変化してしまうため、モータ音など特定の周波数成分がパルス的に強く発することの多い一般の機器や自動車において有効に用いることが困難であった。

また、特許文献２では、音響減衰パネルは、非常に薄く軽量で低密度にでき、５００Ｈｚよりも低い周波数で使用でき、質量密度の法則から外れることができ、容易に廉価に製造できるとしている。
しかしながら、膜は非通気膜と明示してあるため、風及び熱を通す能力がなく熱がこもりがちとなり、特に機器及び自動車の遮音に向かないという問題があった。
また、特許文献３では、膜振動による吸音作用とヘルツホルム共鳴による吸音作用を合わせて利用する必要があるので、枠となる区画壁の後壁は板状部材によって閉塞されており、特許文献１と同様に、風、及び熱を通す能力がなく熱がこもりがちとなり、機器及び自動車等の遮音に向かないという問題があった。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、軽量で薄く、通気性があり、風及び熱を通すことができ、熱がこもることが無く、機器、自動車、及び一般家庭の用途に適した防音構造を提供することにある。
なお、本発明において、「防音」とは、音響特性として、「遮音」と「吸音」の両方の意味を含むが、特に、「遮音」を言い、「遮音」は、「音を遮蔽する」こと、即ち「音を透過させない」こと、したがって、音を「反射」すること（音響の反射）、及び音を「吸収」すること（音響の吸収）を含めて言う。（三省堂 大辞林（第三版）、及び日本音響材料学会のウェブページのhttp://www.onzai.or.jp/question/soundproof.html、並びにhttp://www.onzai.or.jp/pdf/new/gijutsu201312_3.pdf参照）
以下では、基本的に、「反射」と「吸収」とを区別せずに、両者を含めて「遮音」及び「遮蔽」と言い、両者を区別する時に、「反射」及び「吸収」と言う。

本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意研究した結果、１以上の防音セルを有し、各防音セルが、音が透過する貫通孔を有する枠と、枠に固定された膜と、膜に穿孔された１以上の穴からなる開口部と、膜上に配置された錘とを備え、防音セルの膜の第１固有振動周波数より低周波側に、膜に穿孔された開口部に起因して定まり、かつ透過損失が極大となる第１遮蔽ピーク周波数、および、膜の第１固有振動周波数より高周波側に、錘に起因して定まり、かつ透過損失が極大となる第２遮蔽ピーク周波数を有し、第１遮蔽ピーク周波数および第２遮蔽ピーク周波数をそれぞれ中心とする一定の周波数帯域の音を選択的に防音することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の防音構造を提供する。

（１） １以上の防音セルを有する防音構造であって、
１以上の防音セルの各々は、
音が透過する貫通孔を有する枠と、
枠に固定された膜と、
膜に穿孔された１以上の穴からなる開口部と、
膜上に配置された錘と、を備え、
防音構造は、１以上の防音セルの膜の第１固有振動周波数より低周波側に、１以上の防音セルの膜に穿孔された開口部に起因して定まり、かつ透過損失が極大となる第１遮蔽ピーク周波数、および、膜の第１固有振動周波数より高周波側に、錘に起因して定まり、かつ透過損失が極大となる第２遮蔽ピーク周波数を有し、第１遮蔽ピーク周波数および第２遮蔽ピーク周波数のそれぞれを中心とする一定の周波数帯域の音を選択的に防音する防音構造。
（２） １以上の防音セルは、２次元的に配置された複数の防音セルである（１）に記載の防音構造。
（３） 第１固有振動周波数は、１以上の防音セルの枠の幾何学的形態と、膜の剛性とによって定まり、
第１遮蔽ピーク周波数は、１以上の防音セルの膜に穿孔される開口部の面積に応じて定まるものであり、
第２遮断ピーク周波数は、１以上の防音セルの膜に配置される錘の質量に応じて定まるものである（１）又は（２）に記載の防音構造。
（４） 第１固有振動周波数は、１以上の防音セルの枠の形状及び寸法と、膜の厚さ及び可撓性とによって定まり、
第１遮蔽ピーク周波数は、１以上の防音セルの膜に穿孔される開口部の平均面積率に応じて定まるものである（１）〜（３）のいずれかに記載の防音構造。
（５） 第１固有振動周波数は、１０Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの範囲に含まれる（１）〜（４）のいずれかに記載の防音構造。
（６） １以上の防音セルの膜に穿孔される開口部は、１つの穴で構成される（１）〜（５）のいずれかに記載の防音構造。
（７） １以上の防音セルの膜に穿孔される開口部は、同一サイズの複数の穴で構成される（１）〜（５）のいずれかに記載の防音構造。
（８） 開口部が錘を貫通して形成される（１）〜（７）のいずれかに記載の防音構造。
（９） 錘が筒状である（１）〜（８）のいずれかに記載の防音構造。

本発明によれば、軽量で薄く、通気性があり、風及び熱を通すことができ、熱がこもることが無く、機器、自動車、及び一般家庭の用途に適した防音構造を提供することができる。
また、本発明によれば、膜構造及び枠の剛性則遮蔽構造の膜部分にごく小さな穴を設けることで任意の狙った周波数成分を極めて強く遮蔽することができる。
また、本発明によれば、質量則でも、剛性則でも、薄く軽い構造では遮蔽することが一般に困難であり、かつ人の耳に大きく聞こえる領域である１０００Ｈｚ付近に関しても大きな遮音を行うことができる。
また、本発明によれば、穴が存在することで膜が通気性をもち、すなわち風や熱を通しながら音を遮蔽する構造を実現できる。

本発明に係る防音構造の一例を模式的に示す平面図である。 図１ＡのＢ−Ｂ線断面図である。 本発明に係る防音構造の他の一例を模式的に示す平面図である。 本発明に係る防音構造の他の一例を模式的に示す平面図である。 図３ＡのＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の防音構造の防音セルの他の一例を模式的に示す平面図である。 本発明の防音構造の防音セルの他の一例を模式的に示す平面図である。 実施例１を含む各例の防音構造の周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 実施例１を含む各例の防音構造の周波数と吸収率との関係を表すグラフである。 実施例２の防音構造の周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 実施例３の防音構造の周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 実施例３〜５の防音構造の周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 本発明の防音構造を持つ防音部材の一例の断面模式図である。 本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例の断面模式図である。 本発明の防音構造を持つ防音部材の壁への取付状態の一例を示す断面模式図である。 図１１に示す防音部材の壁からの取外状態の一例の断面模式図である。 本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例における単位ユニットセルの着脱を示す平面図である。 本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例における単位ユニットセルの着脱を示す平面図である。 本発明の防音構造の防音セルの一例の平面図である。 図１５に示す防音セルの側面図である。 本発明の防音構造の防音セルの一例の平面図である。 図１７に示す防音セルのＡ−Ａ線矢視断面模式図である。 本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例の平面図である。 図１９に示す防音部材のＢ−Ｂ線矢視断面模式図である。 図１９に示す防音部材のＣ−Ｃ線矢視断面模式図である。

以下に、本発明に係る防音構造を添付の図面に示す好適実施形態を参照して詳細に説明する。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係る防音構造の一例を模式的に示す平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＢ−Ｂ線で切断した模式的な断面図である。

図１Ａ及び図１Ｂに示す本発明の防音構造１０ａは、音が透過する貫通孔１２をそれぞれ有し、２次元的に配置された複数、図示例では、４個の枠１４を形成する枠体１６と、それぞれの枠１４の貫通孔１２を覆うようにそれぞれの枠１４に固定される、複数、図示例では４個の膜１８を形成するシート状の膜体２０と、それぞれの枠１４内の膜１８に貫通するように穿孔された１以上、図示例では１個の穴２２からなる複数、図示例では４個の開口部２４と、それぞれの枠１４内の膜１８上に配置された１以上、図示例では４個の錘２５とを有する。
なお、図１Ａにおいては、防音構造１０ａの構成を説明するため、膜１８を透過して枠１４の構造を示すと共に、膜１８に網点を付して示す。

防音構造１０ａにおいて、１つの枠１４と、この枠１４に固定された膜１８と、この膜１８に設けられた開口部２４と、膜１８上に配置された錘２５は、１つの防音セル２６を構成する。このため、本発明の防音構造１０ａは、複数、図示例では、４個の防音セル２６によって構成される。

図示例の防音構造１０ａは、４個の防音セル２６によって構成されるものであるが、本発明はこれに限定されず、１つの枠１４と、１つの膜１８と、１つの開口部２４と、１つの錘２５とからなる１つの防音セル２６によって構成されるものであっても良い。

防音セル２６を複数有する場合には、膜１８の表面を同一方向に向けて、２次元的に配列される。図示例では、４つの防音セルは、２×２に配列されている。

枠１４は、厚みのある板状部材で環状に囲むように形成され、内部に貫通孔１２を有し、少なくともの一方の側において貫通孔１２を覆うように膜１８を固定するためのもので、この枠１４に固定された膜１８の膜振動の節となるものである。したがって、枠１４は、膜１８に比べて、剛性が高く、具体的には、単位面積当たりの質量及び剛性は、共に高い必要がある。
枠１４の形状は、膜１８の全外周を抑えることができるように膜１８を固定できる閉じた連続した形状であることが好ましいが、本発明は、これに限定されず、枠１４が、これに固定された膜１８の膜振動の節となるものであれば、一部が切断され、不連続な形状であっても良い。即ち、枠１４の役割は、膜１８を固定して膜振動を制御することにあるため、枠１４に小さな切れ目が入っていても、極わずかに接着していない部位が存在していても効果を発揮する。

また、枠１４によって形成される貫通孔１２の形状は、平面形状で、図１に示す例では正方形であるが、本発明においては、特に制限的ではなく、例えば、長方形、ひし形、又は平行四辺形等の他の四角形、正三角形、２等辺三角形、又は直角三角形等の三角形、正五角形、又は正六角形等の正多角形を含む多角形、円形、若しくは楕円形等であっても良いし、不定形であっても良い。なお、枠１４の開口１２の両側の端部は、共に閉塞されておらず、共にそのまま外部に開放されている。この開放された開口１２の少なくとも一方の端部に開口１２を覆うように膜１８が枠１４に固定される。
また、枠１４のサイズは、平面視のサイズであり、その貫通孔１２のサイズとして定義できるが、図１Ａに示す正方形のような正多角形、又は円の場合には、その中心を通る対向する辺間の距離、又は円相当直径と定義することができ、多角形、楕円又は不定形の場合には、円相当直径と定義することができる。本発明において、円相当直径及び半径とは、それぞれ面積の等しい円に換算した時の直径及び半径である。
なお、本発明の防音構造において、枠１４のサイズは、全ての枠１４において、一定であっても良いが、異なるサイズ（形状が異なる場合も含む）の枠が含まれていても良く、この場合には、枠１４のサイズとして、枠１４の平均サイズを用いればよい。

このような枠１４のサイズは、特に制限的ではなく、本発明の防音構造が防音のために適用される防音対象物、例えば、複写機、送風機、空調機器、換気扇、ポンプ類、発電機、ダクト、その他にも塗布機や回転機、搬送機など音を発する様々な種類の製造機器等の産業用機器、自動車、電車、航空機等の輸送用機器、冷蔵庫、洗濯機、乾燥機、テレビジョン、コピー機、電子レンジ、ゲーム機、エアコン、扇風機、ＰＣ、掃除機、空気清浄機、換気扇等の一般家庭用機器などに応じて設定すればよい。
また、この防音構造自体をパーティションのように用いて、複数の騒音源からの音を遮る用途に用いることもできる。この場合も、枠１４のサイズは対象となる騒音の周波数から選択することができる。

なお、詳細は後述するが、枠１４及び膜１８からなる構造の固有振動モードを高周波側に得るために、枠１４のサイズを小さくすることが好ましい。
また、枠１４の平均サイズは、詳細は後述するが、膜１８に設けられる穴からなる開口部２４による防音セル２６の遮蔽ピークにおける回折による音の漏れを防止するために、後述する遮蔽ピーク周波数に対応する波長サイズ以下であることが好ましい。
例えば、枠１４のサイズは、０．５ｍｍ〜２００ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましく、２ｍｍ〜３０ｍｍであることが最も好ましい。
なお、枠１４のサイズは、各枠１４で異なるサイズが含まれる場合などは、平均サイズで表すことが好ましい。

また、枠１４の幅及び厚さも、膜１８を確実に抑えるように固定することができ、膜１８を確実に支持できれば、特に制限的ではないが、例えば、枠１４のサイズに応じて設定することができる。
例えば、枠１４の幅は、枠１４のサイズが、０．５ｍｍ〜５０ｍｍの場合には、０．５ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましく、０．７ｍｍ〜１０ｍｍであることがより好ましく、１ｍｍ〜５ｍｍであることが最も好ましい。
枠１４の幅が、枠１４のサイズに対して比率が大きくなりすぎると、全体に占める枠１４の部分の面積率が大きくなり、デバイスが重くなる懸念がある。一方、上記比率が小さくなりすぎると、その枠１４部分において接着剤などによって膜を強く固定することが難しくなってくる。

また、枠１４の幅は、枠１４のサイズが、５０ｍｍ超、２００ｍｍ以下の場合には、１ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ〜５０ｍｍであることがより好ましく、５ｍｍ〜２０ｍｍであることが最も好ましい。
また、枠１４の厚さは、０．５ｍｍ〜２００ｍｍであることが好ましく、０．７ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましく、１ｍｍ〜５０ｍｍであることが最も好ましい。
なお、枠１４の幅及び厚さは、各枠１４で異なる幅及び厚さが含まれる場合などは、それぞれ平均幅及び平均厚さで表すことが好ましい。

なお、本発明においては、複数、即ち２以上の枠１４は、２次元的に繋がるように配置された枠体１６、好ましくは１つの枠体１６として構成されることが好ましい。
ここで、本発明の防音構造の枠１４の数、即ち図示例では、枠体１６を構成する枠１４の数も、特に制限的ではなく、例えば、図２に示す防音構造１０ｂのように、３×３の９個の防音セル２６を有する構成であってもよく、枠１４の数は、本発明の防音構造の上述した防音対象物に応じて設定すればよい。もしくは、上述した枠１４のサイズは、上述した防音対象物に応じて設定されているので、枠１４の数は、枠１４のサイズに応じて設定すればよい。
例えば、枠１４の数は、機器内騒音遮蔽の場合には、１個〜１００００個であることが好ましく、２〜５０００であることがより好ましく、４〜１０００であることが最も好ましい。

これは、一般の機器の大きさに対しては、機器のサイズが決まっているために、１つの防音セル２６のサイズを騒音の周波数に適したサイズとするためには、複数の防音セル２６を組み合わせた枠体１６で遮蔽する必要があることが多く、また、一方で防音セル２６を増やしすぎることで、枠１４の重量分全体重量が大きくなることがあるためである。一方で、大きさに制約のないパーティションのような構造では、必要とされる全体の大きさに合わせて枠１４の個数を自由に選ぶことができる。
なお、１つの防音セル２６は、１つの枠１４を構成単位とするので、本発明の防音構造の枠１４の数は、防音セル２６の数ということもできる。

枠１４の材料、即ち枠体１６の材料は、膜１８を支持でき、上述した防音対象物に適用する際に適した強度を持ち、防音対象物の防音環境に対して耐性があれば、特に制限的ではなく、防音対象物及びその防音環境に応じて選択することができる。例えば、枠１４の材料としては、アルミニウム、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、これらの合金等の金属材料、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、トリアセチルセルロース等の樹脂材料、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）、カーボンファイバ、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）等を挙げることができる。
また、これらの枠１４の材料の複数種を組み合わせて用いてもよい。

膜１８は、枠１４の内部の貫通孔１２を覆うように枠１４に抑えられるように固定されるもので、外部からの音波に対応して膜振動することにより音波のエネルギを吸収、もしくは反射して防音するものである。そのため、膜１８は、空気に対して不浸透性であることが好ましい。
ところで、膜１８は、枠１４を節として膜振動する必要があるので、枠１４に確実に抑えられるように固定され、膜振動の腹となり、音波のエネルギを吸収、もしくは反射して防音する必要がある。このため、膜１８は、可撓性のある弾性材料製であることが好ましい。
このため、膜１８の形状は、枠１４の貫通孔１２の形状であり、また、膜１８のサイズは、枠１４のサイズ、より詳細には、枠１４の貫通孔１２のサイズであるということができる。

ここで、防音セル２６の枠１４に固定された膜１８は、最も低次の固有振動モードの周波数である共振周波数として、透過損失が最小、例えば０ｄＢとなる第１固有振動周波数を持つものである。即ち、本発明では、膜１８の第１固有振動周波数においては、音を透過させる。本発明においては、この第１固有振動周波数は、枠１４及び膜１８からなる構造によって決まるので、膜１８に穿孔される穴２２（開口部２４）、および、錘２５の有無にかかわらず、略同一の値となることが本発明者らによって見出されている（図５Ａ〜図８参照）。
ここで、枠１４及び膜１８からなる構造における、即ち枠１４に抑えられるように固定された膜１８の第１固有振動周波数は、共鳴現象により音波が膜振動を最も揺らすところで、音波はその周波数で大きく透過する固有振動モードの周波数である。

なお、本発明者らの知見にしたがえば、本発明の防音構造では、膜１８には開口部２４を構成する穴２２が貫通穴として穿孔されていることから、第１固有振動周波数よりも低周波側の第１遮蔽ピーク周波数において透過損失がピーク（極大）となる音波の遮蔽のピークが現れる。
さらに、本発明の防音構造では、膜１８上に錘２５が配置されていることから、第１固有振動周波数よりも高周波側の第２遮蔽ピーク周波数において透過損失がピーク（極大）となる音波の遮蔽のピークが現れる。
したがって、本発明の防音構造は、第１遮蔽ピーク周波数および第２遮蔽ピーク周波数において遮蔽（透過損失）がピーク（極大）となるため、第１遮蔽ピーク周波数を中心とする一定の周波数帯域の音、および、第２遮蔽ピーク周波数を中心とする一定の周波数帯域の音を選択的に防音することができる。

例えば、後述する実施例１の防音構造の透過損失の測定結果である図５のグラフでは、第１固有振動周波数は、可聴域内の約５１０Ｈｚであり、この第１固有振動周波数よりも低周波側の第１遮蔽ピーク周波数である約４５０Ｈｚにおいて透過損失の値がピーク値となる遮蔽のピークを示し、かつ、第１固有振動周波数よりも高周波側の第２遮蔽ピーク周波数である約１３３６Ｈｚにおいて透過損失の値がピーク値となる遮蔽のピークを示す。
したがって、可聴域内の約４５０Ｈｚを中心とする一定の周波数帯域、および、約１３３６Ｈｚを中心とする一定の周波数帯域を選択的に遮音することができる。
図６および図７に示す各実施例においても、同様に、第１固有振動周波数に対して、それぞれ低周波側の第１遮蔽ピーク周波数、および、高周波側の第２遮蔽ピーク周波数を示す。したがって、第１遮蔽ピーク周波数および第２遮蔽ピーク周波数をそれぞれ中心とする一定の周波数帯域を選択的に遮音することができることを示している。
なお、本発明の防音構造における透過損失（ｄＢ）の測定方法については、後述する。

このため、枠１４及び膜１８からなる構造において、１以上の穴２２からなる開口部２４に依存する第１遮蔽ピーク周波数を可聴域内の任意の周波数とし、また、錘２５に依存する第２遮蔽ピーク周波数を可聴域内の任意の周波数とするためには、固有振動モードを可聴域内に得ることが重要であり、特に、実用的には重要となる。そのため、上述した防音対象物の遮蔽したい音の周波数に応じて、膜１８の厚さ、膜１８の材質のヤング率、ならびに、枠１４のサイズ等を適宜設定すればよい。例えば、第１固有振動周波数をより高い周波数とする場合には、膜１８を厚く、膜１８の材質のヤング率を大きく、また、枠１４のサイズ、すなわち、膜１８のサイズを小さくすればよい。

ここで、本発明の防音構造は剛性則に従うものであり、枠１４に固定された膜１８の第１固有振動周波数より小さい周波数および大きい周波数で音波の遮蔽を起こすため、膜１８の第１固有振動周波数は、人間の音波の感知域に相当する１０Ｈｚ〜１０００００Ｈｚであることが好ましく、人間の音波の可聴域である２０Ｈｚ〜２００００Ｈｚであることがより好ましく、４０Ｈｚ〜１６０００Ｈｚであることが更により好ましく、１００Ｈｚ〜１２０００Ｈｚであることが最も好ましい。

また、膜１８の厚さは、音波のエネルギを吸収、もしくは反射して防音するために膜振動することができれば、特に制限的ではない。例えば、膜１８の厚さは、本発明では、枠１４のサイズ、即ち膜のサイズに応じて設定することができる。
例えば、膜１８の厚さは、枠１４のサイズが０．５ｍｍ〜５０ｍｍの場合には、０．００５ｍｍ（５μｍ）〜５ｍｍであることが好ましく、０．００７ｍｍ（７μｍ）〜２ｍｍであることがより好ましく、０．０１ｍｍ（１０μｍ）〜１ｍｍであることが最も好ましい。
また、膜１８の厚さは、枠１４のサイズが、５０ｍｍ超、２００ｍｍ以下の場合には、０．０１ｍｍ（１０μｍ）〜２０ｍｍであることが好ましく、０．０２ｍｍ（２０μｍ）〜１０ｍｍであることがより好ましく、０．０５ｍｍ（５０μｍ）〜５ｍｍであることが最も好ましい。
なお、膜１８の厚みは、１つの膜１８で厚みが異なる場合、又は各膜１８で異なる厚さが含まれる場合などは、平均厚さで表すことが好ましい。

ここで、本発明の防音構造において、枠１４及び膜１８からなる構造における膜１８の第１固有振動周波数は、複数の防音セル２６の枠１４の幾何学的形態、例えば枠１４の形状及び寸法（サイズ）と、複数の防音セルの前記膜の剛性、例えば膜の厚さ及び可撓性とによって定めることができる。
なお、膜１８の第１固有振動モードを特徴づけるパラメータとしては、同種材料の膜１８の場合は、膜１８の厚み(ｔ)と枠１４のサイズ（ａ）の２乗との比、例えば、正四角形の場合には一辺の大きさとの比［ａ^２／ｔ］を用いることができ、この比［ａ^２／ｔ］が等しい場合、例えば、（ｔ、ａ）が、（５０μｍ、７．５ｍｍ）の場合と（２００μｍ、１５ｍｍ）の場合とは、上記第１固有振動モードが同じ周波数、即ち同じ第１固有振動周波数となる。即ち、比［ａ^２／ｔ］を一定値にすることにより、スケール則が成立し、適切なサイズを選択することができる。

また、膜１８のヤング率は、膜１８が音波のエネルギを吸収、もしくは反射して防音するために膜振動することができる弾性を有していれば、特に制限的ではない。例えば、膜１８のヤング率は、本発明では、枠１４のサイズ、即ち膜のサイズに応じて設定することができる。
例えば、膜１８のヤング率は、１０００Ｐａ〜３０００ＧＰａであることが好ましく、１００００Ｐａ〜２０００ＧＰａであることがより好ましく、１ＭＰａ〜１０００ＧＰａであることが最も好ましい。

また、膜１８の密度も、音波のエネルギを吸収、もしくは反射して防音するために膜振動することができるものであれば、特に制限的ではなく、例えば、１０ｋｇ／ｍ^３〜３００００ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、１００ｋｇ／ｍ^３〜２００００ｋｇ／ｍ^３であることがより好ましく、５００ｋｇ／ｍ^３〜１００００ｋｇ／ｍ^３であることが最も好ましい。

膜１８の材料は、膜状材料、又は箔状材料にした際に、上述した防音対象物に適用する際に適した強度を持ち、防音対象物の防音環境に対して耐性があり、膜１８が音波のエネルギを吸収、もしくは反射して防音するために膜振動することができるものであれば、特に制限的ではなく、防音対象物及びその防音環境などに応じて選択することができる。例えば、膜１８の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、トリアセチルセルロース、ポリ塩化ビニリデン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、芳香族ポリアミド、シリコーン樹脂、エチレンエチルアクリレート、酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、ポリブテン等の膜状にできる樹脂材料、アルミニウム、クロム、チタン、ステンレス、ニッケル、スズ、ニオブ、タンタル、モリブデン、ジルコニウム、金、銀、白金、パラジウム、鉄、銅、パーマロイ等の箔状にできる金属材料、紙、セルロースなどその他繊維状の膜になる材質、不織布、ナノサイズのファイバーを含むフィルム、薄く加工したウレタンやシンサレートなどのポーラス材料、薄膜構造に加工したカーボン材料など、薄い構造を形成できる材質または構造等を挙げることができる。

膜１８は、防音構造１０ａの枠体１６の複数の枠１４のそれぞれに個々に固定されて全体としてシート状の膜体２０を構成するものであっても良いし、逆に、全ての枠１４を覆うように固定される１枚のシート状の膜体２０によって各枠１４を覆う各膜１８を形成しても良い。即ち、複数の膜１８は、複数の枠１４を覆う１枚のシート状の膜体２０によって構成されるものであっても良い。又は、これらの中間として、複数の枠１４の一部を覆うようにシート状の膜体を一部の枠１４に固定して各枠１４を覆う膜１８を形成すると共に、これらのシート状枠体をいくつか用いて複数の枠１４の全体（全ての枠１４）を覆うシート状の膜体２０を構成しても良い。

また、膜１８は、枠１４の貫通孔１２の少なくとも一方の側の開口を覆うように枠１４に固定される。即ち、膜１８は、枠１４の貫通孔１２の一方の側、又は他方の側、もしくは両側の開口を覆うように枠１４に固定されていても良い。
ここで、防音構造１０ａの複数の枠１４の貫通孔１２の同じ側に全ての膜１８が設けられていても良いし、一部の膜１８が、複数の枠１４の一部の貫通孔１２の一方の側に一部の膜１８が設けられ、複数の枠１４の残りの一部の貫通孔１２の他方の側には残りの膜１８が設けられていても良いし、更に、枠１４の貫通孔１２一方の側、他方の側、及び両側に設けられた膜が混在していても良い。

枠１４への膜１８の固定方法は、特に制限的ではなく、膜１８を枠１４に膜振動の節となるように固定できればどのようなものでも良く、例えば、接着剤を用いる方法、又は物理的な固定具を用いる方法などを挙げることができる。
接着剤を用いる方法は、接着剤を枠１４の貫通孔１２を囲む表面上に接着剤を塗布し、その上に膜１８載置し、膜１８を接着剤で枠１４に固定する。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤（アラルダイト（登録商標）（ニチバン社製）等）、シアノアクリレート系接着剤（アロンアルフア（登録商標）（東亜合成社製）など）、アクリル系接着剤等を挙げることができる。
物理的な固定具を用いる方法としては、枠１４の貫通孔１２を覆うように配置された膜１８を枠１４と棒等の固定部材との間に挟み、固定部材をネジやビス等の固定具を用いて枠１４に固定する方法等を挙げることができる。

膜１８には、即ち防音セル２６には、１以上の穴２２からなる開口部２４を有する。
ここで、前述のとおり、本発明の防音構造においては、膜１８に穿孔された１以上の穴２２からなる開口部２４を有することにより、膜１８の第１固有振動周波数より低周波側に遮蔽がピーク（極大）となる透過損失のピークを有する。この遮蔽（透過損失）がピーク（極大）となる周波数を第１遮蔽ピーク周波数と呼ぶ。

この第１遮蔽ピーク周波数は、防音構造１０の防音セル２６の膜１８に主として依存する第１固有振動周波数より低周波側に、開口部２４に起因して現れるものである。第１遮蔽ピーク周波数は、枠１４（または膜１８）の大きさに対する開口部２４の大きさ、詳細には、枠１４の貫通孔１２（又は貫通孔１２を覆う膜１８）の面積に対する穴２２の総面積の割合である開口部２４の開口率に応じて決まるものである。

ここで、穴２２は、防音セル２６の貫通孔１２を覆う膜１８内に１以上穿孔されていれば良い。また、穴２２の穿孔位置は、防音セル２６又は膜１８（以下、防音セル２６で代表する）内の真中であっても良いが、本発明はこれに限定されず、防音セル２６の真中である必要はなく、どの位置に穿孔されていても良い。
即ち、単に、穴２２の穿孔位置が変わっただけでは、第１遮蔽ピーク周波数は変化せず、本発明の防音構造１０の遮音特性は変化しない。
しかしながら、本発明では、穴２２は、貫通孔１２の周縁部の固定端から膜１８の面の寸法の２０％超離れた範囲内の領域に穿孔されていることが好ましく、膜１８の中心に設けられていることが最も好ましい。

また、防音セル２６内の開口部２４を構成する穴２２の数は、１個の防音セル２６に対して、１個であっても良いが、本発明はこれに限定されず、図４Ｂに示すように、２個以上（即ち複数）であっても良い。
ここで、本発明の防音構造１０は、通気性の点からは、各防音セル２６の開口部２４は、１つの穴２２で構成することが好ましい。その理由は、一定の開口率の場合、風としての空気の通り易さは、一つの穴が大きく境界での粘性が大きく働かない場合の方が大きいためである。

一方、１個の防音セル２６内に複数の穴２２がある時は、本発明の防音構造１０の遮音特性は、複数の穴２２の合計面積、即ち開口部２４の面積に対応した遮音特性、即ち、対応する遮音ピーク周波数において対応する遮音ピークを示す。したがって、１個の防音セル２６（又は膜１８）内にある複数の穴２２の合計面積である開口部２４の面積が、他の防音セル２６（又は膜１８）内に１個のみ有する穴２２の面積である開口部２４の面積に等しいことが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
なお、防音セル２６内の開口部２４の開口率（貫通孔１２を覆う膜１８の面積に対する開口部２４の面積率（全ての穴２２の合計面積の割合））が同一の場合には、単一穴２２と複数穴２２で同様の防音構造１０が得られるため、ある穴２２のサイズに固定しても様々な周波数帯の防音構造を作製することができる。

本発明においては、防音セル２６内の開口部２４の開口率（面積率）は、特に制限的ではなく、選択的に遮音するべき遮音周波数帯域に応じて設定すれば良いが、０．０００００１％〜７０％であるのが好ましく、０．０００００５％〜５０％であるのがより好ましく、０．００００１％〜３０％であるのが好ましい。開口部２４の開口率を上記範囲に設定することにより、選択的に遮音するべき遮音周波数帯域の中心となる第１遮音ピーク周波数及び遮音ピークの透過損失を決定することができる。

本発明の防音構造１０は、製造適性の点からは、１つの防音セル２６内には、同一サイズの穴２２を複数個有することが好ましい。即ち、各防音セル２６の開口部２４は、同一サイズの複数の穴２２で構成することが好ましい。
更に、本発明の防音構造１０は、全ての防音セル２６の開口部２４を構成する穴２２を同一サイズの穴とすることが好ましい。

本発明においては、穴２２は、エネルギを吸収する加工方法、例えばレーザ加工によって穿孔されることが好ましく、又は物理的接触による機械加工方法、例えばパンチング、又は針加工によって穿孔されることが好ましい。
このため、１つの防音セル２６内の複数の穴２２、又は、全ての防音セル２６内の１個又は複数個の穴２２を同一サイズとすると、レーザ加工、パンチング、又は針加工で穴をあける場合に、加工装置の設定や加工強度を変えることなく連続して穴をあけることができる。

また、本発明の防音構造１０においては、防音セル２６（又は膜１８）内の穴２２のサイズ（大きさ）は、各防音セル２６（又は膜１８）毎に異なっていても良い。このように防音セル２６（又は膜１８）毎にサイズの異なる穴２２がある場合には、それらの穴２２の面積を平均した平均面積に対応した遮音特性、即ち、対応する第１遮音ピーク周波数において対応する遮音ピークを示す。
また、本発明の防音構造１０の各防音セル２６の開口部２４は、７０％以上が同一サイズの穴で構成されることが好ましい。

開口部２４を構成する穴２２のサイズは、上述した加工方法で適切に穿孔できれば、どのようなサイズでも良く、特に限定されない。
しかしながら、穴２２のサイズは、その下限側では、レーザの絞りの精度等のレーザ加工の加工精度、又はパンチング加工もしくは針加工などの加工精度や加工の容易性などの製造適性の点から、２μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましく、１０μｍ以上であることが最も好ましい。
なお、これらの穴２２のサイズの上限値は、枠１４のサイズより小さい必要があるので、通常、枠１４のサイズはｍｍオーダであり、穴２２のサイズをμｍオーダに設定しておけば、穴２２のサイズの上限値は、枠１４のサイズを超えることはないが、もし、超えた場合には、穴２２のサイズの上限値を枠１４のサイズ以下に設定すればよい。

防音セル２６は、膜１８上に配置された１以上の錘２５を有する。
ここで、前述のとおり、本発明の防音構造においては、膜１８上に配置された錘２５を有することにより、膜１８の第１固有振動周波数より高周波側に遮蔽がピーク（極大）となる透過損失のピークを有する。この遮蔽（透過損失）がピーク（極大）となる周波数を第２遮蔽ピーク周波数と呼ぶ。

この第２遮蔽ピーク周波数は、防音構造１０の防音セル２６の膜１８に主として依存する第１固有振動周波数より高周波側に、錘２５に起因して現れるものである。第２遮蔽ピーク周波数は、錘２５の重さ、詳細には、錘２５の重さと膜１８の剛性に応じて決まるものである。

ここで、錘２５は、防音セル２６の貫通孔１２を覆う膜１８上に１以上配置されていれば良い。また、錘２５の配置位置は、防音セル２６（膜１８）内の真中であっても良いが、本発明はこれに限定されず、防音セル２６の真中である必要はなく、どの位置に配置されていても良い。

また、図１Ｂに示す例では、膜１８の前面側（枠１４とは反対側の面）に配置される構成としたが、これに限定はされず、膜１８の裏面側、すなわち、枠１４の貫通孔１２内に配置される構成としてもよい。あるいは、膜１８の両面に配置されてもよい。

また、防音セル２６内の錘２５の数は、１個の防音セル２６に対して、１個であっても良いが、本発明はこれに限定されず、図４Ａに示すように、２個以上（即ち複数）であっても良い。

本発明においては、防音セル２６内の錘２５の重さは、特に制限的ではなく、選択的に遮音するべき遮音周波数帯域に応じて設定すれば良いが、０．０１ｇ〜１０ｇであるのが好ましく、０．１ｇ〜１ｇであるのがより好ましい。錘２５の重さを上記範囲に設定することにより、選択的に遮音するべき遮音周波数帯域の中心となる第２遮音ピーク周波数及び遮音ピークの透過損失を決定することができる。

また、錘２５の形状にも特に限定はなく、板状、円柱状、筒状等の種々の形状とすることができる。
ここで、膜１８の振動を阻害しない等の観点から、平面視における、膜１８の面積に対する錘２５の面積の割合は、５０％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。

また、錘２５の材料には特に限定はなく、上述した防音対象物及びその防音環境などに応じて選択することができる。
具体的には、アルミニウム、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、これらの合金等の金属材料、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、トリアセチルセルロース等の樹脂材料、フェライト磁石、ネオジウム磁石等の磁性体、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、カーボンファイバ、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等を挙げることができる。
ここで、上述のとおり、膜１８の面積に対する錘２５の面積の割合は、小さいほうが好ましく、かつ、所定の範囲の十分な重さを有することが望ましい。したがって、錘２５の材料としては、密度の高い材料を用いるのが好ましい。この点から、錘２５の材料としては、鉄、スチール等の金属がより好ましい。

本発明においては、錘２５の膜１８への固定方法には特に限定はなく、例えば、接着剤を用いる方法、両面テープを用いる方法などを挙げることができる。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤(アラルダイト等)、シアノアクリレート系接着剤(アロンアルフアなど)、アクリル系接着剤等を挙げることができる。

また、本発明の防音構造１０においては、防音セル２６の錘２５の重さは、各防音セル２６毎に異なっていても良い。このように防音セル２６毎に重さの異なる錘２５がある場合には、それらの錘２５の重さを平均した平均値に対応した遮音特性、即ち、対応する第２遮音ピーク周波数において対応する遮音ピークを示す。
また、本発明の防音構造１０の各防音セル２６の錘２５は、７０％以上が同一の重さの錘で構成されることが好ましい。

本発明の防音構造は、以上のように構成されているため、従来の防音構造において困難であった低周波遮蔽を可能にし、さらに、低周波から１０００Ｈｚを超える周波数まで様々な周波数の騒音に合わせて強く遮音する構造を設計できるという特徴も有する。また、遮蔽ピークを２つ有する構成とすることができるので、複数の騒音源からの音を遮る用途に用いることもできる。
また、本発明の防音構造は、構造の質量（質量則）によらない遮音原理であるため、従来の防音構造と比較して非常に軽量かつ薄い遮音構造を実現できるために、従来の防音構造では十分な遮音が困難であった防音対象にも適用することができる。

また、本発明の防音構造は、穴が存在することで膜が通気性をもつ、すなわち風や熱を通しながら音を遮蔽する構造を実現できる。

ここで、本発明の防音構造においては、防音セル２６の開口部２４（穴２２）は、音が音響波として通ることのできる部材で覆われていてもよい。
本発明の防音構造における防音は、音が振動でなく音響波として透過できる開口部２４（穴２２）と、膜振動として音が通過する膜１８の両方が存在していることが重要となる。よって、音が透過できる開口部を、音が膜振動ではなく、空気を伝わる音響波として通ることのできる部材で覆われている状態でも、開放されているときと同様に遮音のピークを得ることができる。このような部材は、一般に通気性のある部材となる。
このような通気性のある部材の代表的な例としては、網戸の網があげられる。一例として、NBCメッシュテック社製のアミドロジー30メッシュ品が挙げられるが、本発明者らは、これによって開口部２４を塞いでも得られるスペクトルは変化しないことを確認している。

網は、格子状であっても良いし、三角格子状であっても良く、特にその形状には異存しないし、制限されない。
また、網全体のサイズは、各防音セル２６の開口部２４を覆う大きさであれば良く、本発明の枠体のサイズよりも大きくても良いし、小さくても良い。
また、網は、その網目がいわゆる虫よけを目的とするサイズの網であっても良いし、もっと細かな砂の進入を防ぐ網でも良い。素材は、合成樹脂からなる網でも良いし、防犯用、電波遮蔽用の針金であっても良い。
また、網は、各防音セル２６の開口部２４をそれぞれ覆うように、複数の網が、防音セルごとに配置されていてもよく、各防音セル２６の開口部２４の全てを覆うように、枠体全体を覆う１つの網であってもよい。
また、網の配置位置には特に限定はなく、開口部２４を覆うことができれば、膜１８上に配置されてもよく、枠体１６の、膜１８が配置される面とは反対側の面に配置されてもよい。

また、上述の通気性のある部材は、網戸の網に限定されず、網の他にも、不織布素材、ウレタン素材、シンサレート(３Ｍ社製)、ブレスエアー(東洋紡社製)、ドットエアー(東レ社製)などが挙げられる。本発明では、このような通気性を有する素材で覆うことで、虫や砂が孔から侵入することを防ぐこと、孔部から中が見える等のプライバシー性を確保すること、及び隠ぺい性を付与することなどができる。

本発明の防音構造は、以下のようにして製造される。
まず、複数、の枠１４を有する枠体１６と、枠体１６の全ての枠１４の貫通孔１２を全て覆うシート状の膜体２０を準備する。
次に、枠体１６の全ての枠１４にシート状の膜体２０を接着剤によって固定し、全ての枠１４の貫通孔１２をそれぞれ覆う膜１８を形成して、枠１４と膜１８とからなる構造を持つ複数の防音セルを構成する。
次いで、複数の防音セルの個々の膜１８に、レーザ加工などのエネルギを吸収する加工方法、もしくはパンチング、又は針加工などの物理的接触による機械加工方法によって１個以上の穴２２をそれぞれ穿孔して、各防音セル２６に開口部２４を形成する。
次いで、複数の防音セルの個々の膜１８に、接着剤あるいは両面テープ等を用いて錘２５を固定することで、枠１４と膜１８と開口部２４と錘２５とを有する防音セルを複数構成する。
こうして、本発明の防音構造を製造することができる。なお、穴２２を加工する工程と、錘２５を固定する工程の順序に限定はなく、錘２５を固定した後に、穴２２を形成してもよい。

ここで、図１Ａに示す例においては、開口部２４（穴２２）と錘２５とは、膜１８上にそれぞれ独立して設けられているがこれに限定はされない。
図３Ａに、本発明の防音構造の他の一例の平面図を示し、図３Ｂに、図３ＡのＢ−Ｂ線断面図を示す。

図３Ａおよび図３Ｂに示す防音構造１０ｃは、３×３に配列された９個の防音セル２６を有する。
各防音セル２６は、貫通孔１２を有する枠１４と、枠１４の貫通孔１２を覆うように固定される膜１８と、膜１８の上に配置される錘２５と、錘２５および膜１８を貫通する穴２２とを有する。
言い換えると、錘２５は円筒状であり、この円筒の中空部の中心軸と、穴２２の中心軸とを一致させて、錘２５と穴２２とが重なるように配置した構成を有する。
このように、錘２５に穴２２（開口部２４）を設ける構成としてもよい。

また、前述のとおり、膜１８に穿孔される穴２２の数には特に限定はなく、また、膜１８上に配置される錘２５の数にも特に限定はない。また、穴２２の数と錘２５の数とは同じであってもよいが異なっていてもよい。
例えば、図４Ａに示すように、膜１８の中央に穿孔された１つの穴２２と、この穴２２の周囲に配置される４つの錘２５とを有する構成であってもよいし、あるいは、図４Ｂに示すように、膜１８の中央に配置された１つの錘２５と、この錘２５の周囲に穿孔された４つの穴２２を有する構成であってもよい。

以下に、本発明の防音構造を持つ防音部材に組合せることができる構造部材の物性、又は特性について説明する。
［難燃性］
建材や機器内防音材として本発明の防音構造を持つ防音部材を使用する場合、難燃性であることが求められる。
そのため、膜は、難燃性のものが好ましい。膜としては、例えば難燃性のＰＥＴフィルムであるルミラー（登録商標）非ハロゲン難燃タイプＺＶシリーズ（東レ社製）、テイジンテトロン（登録商標）ＵＦ（帝人社製）、及び／又は難燃性ポリエステル系フィルムであるダイアラミー（登録商標）（三菱樹脂社製）等を用いればよい。
また、枠も、難燃性の材質であることが好ましく、アルミニウム等の金属、セミラックなどの無機材料、ガラス材料、難燃性ポリカーボネート（例えば、ＰＣＭＵＰＹ６１０（タキロン社製））、及び／又はや難燃性アクリル（例えば、アクリライト（登録商標）ＦＲ１（三菱レイヨン社製））などの難燃性プラスチックなどが挙げられる。
さらに、膜を枠に固定する方法も、難燃性接着剤（スリーボンド１５３７シリーズ（スリーボンド社製））、半田による接着方法、又は２つの枠で膜を挟み固定するなどの機械的な固定方法が好ましい。

［耐熱性］
環境温度変化にともなう、本発明の防音構造の構造部材の膨張伸縮により防音特性が変化してしまう懸念があるため、この構造部材を構成する材質は、耐熱性、特に低熱収縮のものが好ましい。
膜は、例えばテイジンテトロン（登録商標）フィルム ＳＬＡ（帝人デュポン社製）、ＰＥＮフィルム テオネックス（登録商標）（帝人デュポン社製）、及び／又はルミラー（登録商標）オフアニール低収縮タイプ（東レ社製）などを使用することが好ましい。また、一般にプラスチック材料よりも熱膨張率の小さいアルミニウム等の金属膜を用いることも好ましい。
また、枠は、ポリイミド樹脂（ＴＥＣＡＳＩＮＴ４１１１（エンズィンガージャパン社製））、及び／又はガラス繊維強化樹脂（ＴＥＣＡＰＥＥＫＧＦ３０（エンズィンガージャパン社製））などの耐熱プラスチックを用いること、及び／又はアルミニウム等の金属、又はセラミック等の無機材料やガラス材料を用いることが好ましい。
さらに、接着剤も、耐熱接着剤（ＴＢ３７３２（スリーボンド社製）、超耐熱１成分収縮型ＲＴＶシリコーン接着シール材（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製）、及び／又は耐熱性無機接着剤アロンセラミック（登録商標）（東亜合成社製）など）を用いることが好ましい。これら接着を膜または枠に塗布する際は、１μm以下の厚みにすることで、膨張収縮量を低減できることが好ましい。

［耐候・耐光性］
屋外や光が差す場所に本発明の防音構造を持つ防音部材が配置された場合、構造部材の耐侯性が問題となる。
そのため、膜は、特殊ポリオレフィンフィルム（アートプライ（登録商標）（三菱樹脂社製））、アクリル樹脂フィルム（アクリプレン（三菱レイヨン社製））、及び／又はスコッチカルフィルム（商標）（３Ｍ社製）等の耐侯性フィルムを用いることが好ましい。
また、枠材は、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリル（アクリル）などの耐侯性が高いプラスチックやアルミニウム等の金属、セラミック等の無機材料、及び／又はガラス材料を用いることが好ましい。
さらに、接着剤も、エポキシ樹脂系のもの、及び／又はドライフレックス（リペアケアインターナショナル社製）などの耐侯性の高い接着剤を用いることが好ましい。
耐湿性についても、高い耐湿性を有する膜、枠、及び接着剤を適宜選択することが好ましい。吸水性、耐薬品性に関しても適切な膜、枠、及び接着剤を適宜選択することが好ましい。

［ゴミ］
長期間の使用においては、膜表面にゴミが付着し、本発明の防音構造の防音特性に影響を与える可能性がある。そのため、ゴミの付着を防ぐ、または付着したゴミ取り除くことが好ましい。
ゴミを防ぐ方法として、ゴミが付着し難い材質の膜を用いることが好ましい。例えば、導電性フィルム（フレクリア（登録商標）（ＴＤＫ社製）、及び／又はＮＣＦ（長岡産業社製））などを用いることで、膜が帯電しないことで、帯電によるゴミの付着を防ぐことができる。また、フッ素樹脂フィルム（ダイノックフィルム（商標）（３Ｍ社製））、及び／又は親水性フィルム（ミラクリーン（ライフガード社製）、ＲＩＶＥＸ（リケンテクノス社製）、及び／又はＳＨ２ＣＬＨＦ（３Ｍ社製））を用いることでも、ゴミの付着を抑制できる。さらに、光触媒フィルム（ラクリーン（きもと社製)）を用いることでも、膜の汚れを防ぐことができる。これらの導電性、親水性、及び／又は光触媒性を有するスプレー、及び／又はフッ素化合物を含むスプレーを膜に塗布することでも同様の効果を得ることができる。

上述したような特殊な膜を使用する以外に、膜上にカバーを設けることでも汚れを防ぐことが可能である。カバーとしては、薄い膜材料(サランラップ（登録商標）など)、ゴミを通さない大きさの網目を有するメッシュ、不織布、ウレタン、エアロゲル、ポーラス状のフィルム等を用いることができる。
また、膜に通気孔となる貫通穴を有する防音構造においては、図９、及び図１０にそれぞれ示す防音部材４０ａ、及び４０ｂのように、膜１８上に設けられたカバー４２にも孔４４を空けて、膜１８上に直接風やゴミが当たらないように、配置することが好ましい。
付着したゴミを取り除く方法としては、膜の共鳴周波数の音を放射し、膜を強く振動させることで、ゴミを取り除くことができる。また、ブロワー、又はふき取りを用いても同様の効果を得ることができる。

［風圧］
強い風が膜に当たることで、膜が押された状態となり、共鳴周波数が変化する可能性がある。そのため、膜上に、不織布、ウレタン、及び／又はフィルムなどでカバーすることで、風の影響を抑制することができる。膜に貫通穴を有する防音構造においては、上記のゴミの場合と同様に、図９、及び図１０にそれぞれ示す防音部材４０ａ、及び４０ｂのように、膜１８上に設けられたカバー４２にも孔４４を空けて、膜１８上に直接風が当たらないように、配置することが好ましい。

［ユニットセルの組合せ］
本発明の防音構造は、複数の枠１４が連続した１つの枠体１６によって構成されているが、本発明はこれに限定されず、１つの枠とそれに取り付けられた１枚の膜とを持つ、又はこの１つの枠と１枚の膜と膜に形成された貫通穴を持つ単位ユニットセルとしての防音セルであっても良い。即ち、本発明の防音構造を有する防音部材は、必ずしも１つの連続した枠体によって構成されている必要はなく、単位ユニットセルとして枠構造とそれに取り付けられた膜構造とを持つ、又は１つの枠構造と１つの膜構造と膜構造に形成された穴構造を持つ防音セルであっても良く、このような単位ユニットセルを独立に使用する、もしくは複数の単位ユニットセルを連結させて使用することもできる。
複数の単位ユニットセルの連結の方法としては、後述するが、枠体部にマジックテープ（登録商標）、磁石、ボタン、吸盤、及び／又は凹凸部を取り付けて組み合わせてもよいし、テープなどを用いて複数の単位ユニットセルを連結させることもできる。

［配置］
本発明の防音構造を有する防音部材を壁等に簡易に取り付け、又はり取外しできるようにするため、防音部材に磁性体、マジックテープ（登録商標）、ボタン、吸盤などからなる脱着機構が取り付けられていることが好ましい。例えば、図１１に示すように、防音部材４０ｃの枠体１６の外側の枠１４の底面に脱着機構４６を取付けて置き、防音部材４０ｃに取り付けられた脱着機構４６を壁４８に取付けて、防音部材４０ｃを壁４８に取り付けるようにしても良いし、図１２に示すように、防音部材４０ｃに取り付けられた脱着機構４６を壁４８から取り外して、防音部材４０ｃを壁４８から離脱させるようにしても良い。

また、共鳴周波数の異なる各防音セル、例えば図１３に示すように、防音セル４１ａ、４１ｂ、及び４１ｃをそれぞれ組合せて、防音部材４０ｄの防音特性を調整する際に、容易に防音セル４１ａ、４１ｂ、及び４１ｃを組み合わせられるように、各防音セル４１ａ、４１ｂ、及び４１ｃに磁性体、マジックテープ（登録商標）、ボタン、吸盤などの脱着機構５０が取り付けられていることが好ましい。
また、防音セルに凹凸部を設け、例えば図１４に示すように、防音セル４１ｄに凸部５２ａを設け、かつ防音セル４１ｅに凹部５２ｂを設け、それらの凸部５２ａと凹部５２ｂとをかみ合わせで防音セル４１ｄと防音セル４１ｅとの脱着を行ってもよい。複数の防音セルを組み合わせることができれば、１つの防音セルに凸部及び凹部の両方を設けても良い。
更に、上述した図１３に示す脱着機構５０と、図１４に示す凹凸部、凸部５２ａ及び凹部５２ｂとを組み合わせて防音セルの着脱を行うようにしても良い。

［枠機械強度］
本発明の防音構造を有する防音部材のサイズが大きくなるにつれ、枠が振動しやすくなり、膜振動に対し固定端としての機能が低下する。そのため、枠の厚みを増して枠剛性を高めることが好ましい。しかし、枠の厚みを増すと防音部材の質量が増し、軽量である本防音部材の利点が低下していく。
そのため、高い剛性を維持したまま質量の増加を低減するために、枠に孔や溝を形成することが好ましい。例えば、図１５に示す防音セル５４の枠５６に対して、図１６に側面図として示すようにトラス構造を用いることで、又は図１７に示す防音セル５８の枠６０に対して、図１８にＡ−Ａ線矢視図として示すようにラーメン構造を用いることで、高い剛性かつ軽量を両立することができる。

また、例えば、図１９〜図２１に示すように、面内の枠厚みを変える、又は組合せることで、高剛性を確保し、軽量化を図ることもできる。図１９に示す本発明の防音構造を有する防音部材６２のように、図１９に示す防音部材６２をＢ−Ｂ線で切断した断面模式図である図２０に示すように、３６個の防音セル６４の複数の枠６６からなる枠体６８の両外側、及び中央の枠材６８ａを、その他の部分の枠材６８ｂより厚みを厚くする、図示例では２倍以上厚くする。Ｂ−Ｂ線と直交するＣ−Ｃ線で切断した断面模式図である図２１に示すように、直交する方向においても、同様に、枠体６８の両外側、及び中央の枠材６８ａを、その他の部分の枠材６８ｂより厚みを厚くする、図示例では２倍以上厚くする。
こうすることにより、高剛性化と軽量化を両立することができる。
なお、上述した図９〜図２１に示す各防音セルの膜１８には、簡略化のために、錘、又は、錘及び貫通穴を図示していないが、各膜１８には、錘が配置され、かつ貫通穴が穿孔されているのは勿論である。

本発明の防音構造は、以下のような防音部材として使用することができる。
例えば、本発明の防音構造を持つ防音部材としては、
建材用防音部材：建材用として使用する防音部材、
空気調和設備用防音部材：換気口、空調用ダクトなどに設置し、外部からの騒音を防ぐ防音部材、
外部開口部用防音部材：部屋の窓に設置し、室内又は室外からの騒音を防ぐ防音部材、
天井用防音部材：室内の天井に設置され、室内の音響を制御する防音部材、
床用防音部材：床に設置され、室内の音響を制御する防音部材、
内部開口部用防音部材：室内のドア、ふすまの部分に設置され、各部屋からの騒音を防ぐ防音部材、
トイレ用防音部材：トイレ内またはドア（室内外）部に設置、トイレからの騒音を防ぐ防音部材、
バルコニー用防音部材：バルコニーに設置し、自分のバルコニーまたは隣のバルコニーからの騒音を防ぐ防音部材、
室内調音用部材：部屋の音響を制御するための防音部材、
簡易防音室部材：簡易に組み立て可能で、移動も簡易な防音部材、
ペット用防音室部材：ペットの部屋を囲い、騒音を防ぐ防音部材、
アミューズメント施設：ゲームセンター、スポーツセンター、コンサートホール、映画館に設置される防音部材、
工事現場用仮囲い用の防音部材：工事現場を多い周囲に騒音の漏れを防ぐ防音部材、
トンネル用の防音部材：トンネル内に設置し、トンネル内部および外部に漏れる騒音を防ぐ防音部材、等を挙げることができる。

以下、本発明の防音構造を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施例１］
実施例１として、図１Ａに示すような、４つの防音セル２６を有する防音構造１０ａを作製した。
具体的には、防音構造１０ａは、２５mm角の貫通孔が２×２の格子状に４個空けられた、アルミニウム製の枠体１６に、膜体２０として厚さ１８８μｍのＰＥＴフィルム（東レ株式会社製 ルミラー）を貼り付けた。
枠体１６の厚さは、３ｍｍとし、枠の幅は、２ｍｍとした。
また、枠体１６と膜体２０とは両面テープで貼り付けた。

この枠・膜構造の膜１８の中央部に、直径３mm、厚さ１．５mm、重さ８０gの鉄の錘２５を、両面テープにより固定した。
次に、錘２５の近傍に直径１ｍｍの穴２２をあけた。
穴をあける工程は、以下のように行った。
まず、膜１８に黒インクを用いて光吸収を目的とした黒点を描いた。このとき、黒点のサイズをできるだけ開けたい穴サイズに近付けるようにした。
次に、レーザ装置（日亜化学社製レーザーダイオード）の緑色レーザ（３００ｍＷ）をフィルム黒点部に対して照射を行った。
ＰＥＴフィルムの可視光吸収率は十分に小さいため、黒点部のみにレーザが吸収され吸収熱が発生し、最終的に黒点部に穴２２が開いた。光学顕微鏡（ニコン社製ＥＣＬＩＰＳＥ）を用いて穴２２のサイズを測定したところ、円形穴直径１ｍｍを得ることができた。
これにより、本発明の実施例１の防音構造を製造することができた。

［比較例１］
穴２２および錘２５を設けない構成とした以外は、実施例１と同様にして防音構造を作製した。

［比較例２］
穴２２を設けない構成とした以外は、実施例１と同様にして防音構造を作製した。

［参考例１］
錘２５を設けない構成とした以外は、実施例１と同様にして防音構造を作製した。

［評価］
作製した実施例１、比較例１〜２および参考例１の防音構造について、音響特性を測定した。
音響特性は、自作のアルミニウム製音響管に４本のマイクを用いて伝達関数法による測定を行った。この手法は「ASTM E2611-09: Standard Test Method for Measurement of Normal Incidence Sound Transmission of Acoustical Materials Based on the Transfer Matrix Method」に従うものである。音響管としては、例えば日東紡音響エンジニアリング株式会社製のＷｉｎＺａｃと同一の測定原理であるものを用いた。この方法で広いスペクトル帯域において音響透過損失を測定することができる。
実施例１、比較例１〜２および参考例１の防音構造を音響管の測定部位に配置し、１０Ｈｚ〜４００００Ｈｚの範囲で音響透過損失測定を行った。この測定範囲は音響管の直径やマイク間距離を複数組み合わせて測定を行ったものである。一般にマイク間距離が大きいほど低周波は測定ノイズが小さくなり、一方で、高周波側で波長／２よりマイク間の間隔が長くなると原理上測定ができなくなる。よって、マイク間距離を変えながら複数回測定した。また、音響管が太いことで、高周波側で高次モードの影響で測定ができなくなるため、音響管の径も複数種類使用して測定を行った。
また、各防音構造の音響（音波のエネルギ）の吸収率を求めた。測定方法は上記測定と同じ４本マイクによる伝達関数法で行い、測定した透過率と反射率から吸収率を求めた。

透過損失の測定結果を図５Ａに示し、吸収率の測定結果を図５Ｂに示す。
図５Ａに示す結果から明らかなように、実施例１では、第１固有振動周波数である約５５３Ｈｚにおいて、透過損失が低くなっており、この第１固有振動周波数よりも低周波側の約４０５Ｈｚにおいて、第１遮蔽ピーク周波数が存在しており、また、第１固有振動周波数よりも高周波側の約１２００Ｈｚにおいて、第２遮蔽ピーク周波数が存在している。したがって、第１遮蔽ピーク周波数および第２遮蔽ピーク周波数それぞれを中心とする一定の周波数帯域を選択的に遮音することができる。
したがって、第１遮蔽ピーク周波数、および、第２遮蔽ピーク周波数において、比較例１，２よりも、透過損失を大きくでき、任意の周波数成分を好適に遮蔽できることがわかる。

また、図５Ｂに示す結果から、４つの防音構造のいずれも、第１固有振動周波数において、強い吸収ピークが存在していることがわかる。
ここで、実施例１は、比較例１および比較例２に比較して、第１固有振動周波数よりも低周波側で吸収が大きくなっている。したがって、本発明は、遮蔽ピークを有した状態で、通気性が得られるだけでなく、低周波数において吸音能力を高めることが可能であることがわかる。

［実施例２］
実施例２として、図２に示すような、９つの防音セル２６を有する防音構造１０ｂを作製した。
具体的には、防音セル２６の貫通孔１２の大きさを２０ｍｍ角とし、錘２５の重さを１３２ｇとし、９個の防音セル２６を配列した構成とした以外は実施例１と同様にして防音構造１０ｂを作製し、音響特性を測定した。
透過損失の測定結果を図６に示す。

図６に示すように、第１固有振動周波数である約５１０Ｈｚにおいて、透過損失が低くなっており、この第１固有振動周波数よりも低周波側の約４５０Ｈｚにおいて、第１遮蔽ピーク周波数が存在しており、また、第１固有振動周波数よりも高周波側の約１３３６Ｈｚにおいて、第２遮蔽ピーク周波数が存在している。したがって、第１遮蔽ピーク周波数および第２遮蔽ピーク周波数をそれぞれ中心とする一定の周波数帯域を選択的に遮音することができる。

［実施例３］
次に、実施例３として、図３に示すような、錘２５を貫通する穴２２を設けた防音構造１０ｃについて、計算機シミュレーションを行った。
具体的には、実施例３の防音構造は、膜体の厚さを１００μｍとし、錘２５を、厚さ２ｍｍ、直径５ｍｍで、中央に直径１ｍｍの中空部を有する円筒状のアルミニウム製の錘とし、穴２２を、錘２５の中空部と一致させて膜１８に穿孔した以外は、実施例２と同様の構成とした。

シミュレーションの方法としては、防音構造の系は、膜振動と空気中の音波の相互作用系であるため、音響と振動の連成解析を用いて解析を行った。具体的には、有限要素法の解析ソフトウェアであるＣＯＭＳＯＬｖｅｒ５．０の音響モジュールを用いて設計を行った。まず、固有振動解析によって第１固有振動周波数を求めた。次に、周期構造境界中で周波数スイープによる音響構造連成解析を行って、正面から入射する音波に対する各周波数における透過損失を求めた。

結果を図７に示す。
図７に示す結果から明らかなように、実施例３では、第１固有振動周波数である約３３０Ｈｚにおいて、透過損失が低くなっており、この第１固有振動周波数よりも低周波側の約２６３Ｈｚにおいて、第１遮蔽ピーク周波数が存在しており、また、第１固有振動周波数よりも高周波側の約１５８４Ｈｚにおいて、第２遮蔽ピーク周波数が存在している。したがって、第１遮蔽ピーク周波数および第２遮蔽ピーク周波数をそれぞれ中心とする一定の周波数帯域を選択的に遮音することができる。

［実施例４、５］
次に、実施例４、５として、錘２５の厚さをそれぞれ６ｍｍ、１０ｍｍに変更した以外は実施例３と同様にして、計算機シミュレーションを行った。
結果を図８に示す。
図８に示す結果から明らかなように、錘２５の厚さを厚くするほど、第１遮蔽ピーク周波数、および、第２遮蔽ピーク周波数が低周波側に、変化していることがわかる。これは錘２５の質量が増加したこと、および、穴２２（開口部２４）が長くなることによるものである。この結果から、錘２５の重さおよび穴２２の形状を調整することで、所望の第１遮蔽ピーク周波数、および、第２遮蔽ピーク周波数を得ることができることがわかる。

以上、本発明の防音構造についての種々の実施形態及び実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良又は変更をしてもよいのはもちろんである。

１０ａ〜１０ｃ 防音構造
１２ 貫通孔
１４、５６、６０、６６ 枠
１６、６８ 枠体
１８ 膜
２０ 膜体
２２ 穴（貫通穴）
２４ 開口部
２５ 錘
２６、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、４１ｅ、５４、５８、６４ 防音セル
４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、６２ 防音部材
４２ カバー
４４ 孔
４６、５０ 脱着機構
４８ 壁
５２ａ 凸部
５２ｂ 凹部
６８ａ、６８ｂ 枠材

Claims (9)

1. １以上の防音セルを有する防音構造であって、
   前記１以上の防音セルの各々は、
   音が透過する貫通孔を有する枠と、
   前記枠に固定された膜と、
   前記膜に穿孔された１以上の穴からなる開口部と、
   前記膜上に配置された錘と、を備え、
   前記防音構造は、前記１以上の防音セルの前記膜の第１固有振動周波数より低周波側に、前記１以上の防音セルの前記膜に穿孔された前記開口部に起因して定まり、かつ透過損失が極大となる第１遮蔽ピーク周波数、および、前記膜の第１固有振動周波数より高周波側に、前記錘に起因して定まり、かつ透過損失が極大となる第２遮蔽ピーク周波数を有し、前記第１遮蔽ピーク周波数および前記第２遮蔽ピーク周波数のそれぞれを中心とする一定の周波数帯域の音を選択的に防音することを特徴とする防音構造。
2. 前記１以上の防音セルは、２次元的に配置された複数の防音セルである請求項１に記載の防音構造。
3. 前記第１固有振動周波数は、前記１以上の防音セルの前記枠の幾何学的形態と、前記膜の剛性とによって定まり、
   前記第１遮蔽ピーク周波数は、前記１以上の防音セルの前記膜に穿孔される前記開口部の面積に応じて定まるものであり、
   前記第２遮蔽ピーク周波数は、前記１以上の防音セルの前記膜に配置される前記錘の質量に応じて定まるものである請求項１又は２に記載の防音構造。
4. 前記第１固有振動周波数は、前記１以上の防音セルの前記枠の形状及び寸法と、前記膜の厚さ及び可撓性とによって定まり、
   前記第１遮蔽ピーク周波数は、前記１以上の防音セルの前記膜に穿孔される前記開口部の平均面積率に応じて定まるものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の防音構造。
5. 前記第１固有振動周波数は、１０Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの範囲に含まれる請求項１〜４のいずれか１項に記載の防音構造。
6. 前記１以上の防音セルの前記膜に穿孔される前記開口部は、１つの穴で構成される請求項１〜５のいずれか１項に記載の防音構造。
7. 前記１以上の防音セルの前記膜に穿孔される前記開口部は、同一サイズの複数の穴で構成される請求項１〜５のいずれか１項に記載の防音構造。
8. 前記開口部が前記錘を貫通して形成される請求項１〜７のいずれか１項に記載の防音構造。
9. 前記錘が筒状である請求項１〜８のいずれか１項に記載の防音構造。