JP6673880B2 - Soundproofing unit and soundproofing structure - Google Patents
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Description
本発明は、電波の選択的な透過性および音波の吸収性（共鳴型の防音特性）を有する防音ユニットおよび防音構造体に関する。 The present invention relates to a soundproofing unit and a soundproofing structure having selective transmission of radio waves and absorption of sound waves (resonance type soundproofing properties).
Wi-Fi（ワイファイ）などの無線による通信が主流の時代において、データ通信量の増大に伴い、より高い周波数帯域の電波の使用が検討されるようになってきた。また、無線給電等が普及するにつれ、より大電力の電波が大気中を飛び交う世の中が到来するものと予測される。このような状況にあって、電波自体の干渉による通信の不具合の問題が提起されるようになってきた。 In the age where wireless communication such as Wi-Fi (Wi-Fi) is the mainstream, the use of radio waves in higher frequency bands has been considered as the amount of data communication increases. Further, as wireless power supply and the like spread, it is expected that a world in which radio waves of higher power fly in the atmosphere will arrive. Under such circumstances, a problem of communication failure due to interference of the radio wave itself has been raised.
電波自体の干渉による通信不具合を軽減しつつ、必要な電波だけを選択的に用いるためには、電波の選択的な透過性が必要となる。例えば、ロボットおよび家電等を無線通信で動作させる場合、それに必要となる周波数帯域の電波を使用したい、あるいは携帯電話の通信帯域の電波を使用したいが、その一方で、それ以外の電波には晒されたくないというような状況がそれにあたる。 In order to selectively use only necessary radio waves while reducing communication problems due to interference of the radio waves themselves, selective transparency of radio waves is required. For example, when operating robots and home appliances by wireless communication, we want to use radio waves in the necessary frequency band or use radio waves in the communication band of mobile phones, but on the other hand, expose them to other radio waves. This is the situation where you do not want to be done.
また、IoT（Internet of Things：モノのインターネット）化が進むにつれて、人間の住環境にロボット等が入り込み、ネットワークを介して操作されて動き回るなどする場合、ロボットが発生する騒音が問題となる場合がある。このような状況では、選択的に必要な電波だけを取得しつつ、防音が必要となるケースがある。 Also, as the Internet of Things (IoT) becomes more advanced, when a robot or the like enters a living environment of a human and operates around a network, the noise generated by the robot may become a problem. is there. In such a situation, there is a case where soundproofing is required while selectively acquiring only necessary radio waves.
例えば、ロボットの動作音を防音したい場合、ロボットの駆動部が出す特定の周波数に応じた音を防音する必要があることから、共鳴型の防音構造を用いることが好ましい場合がある。 For example, when it is desired to prevent the operation sound of the robot from sound, it is necessary to prevent sound corresponding to a specific frequency generated by the drive unit of the robot. Therefore, it may be preferable to use a resonance-type soundproof structure.
また、本発明に関連性のある先行技術文献として、特許文献１，２が知られている。
特許文献１には、サイズが異なる複数のヘルムホルツ共鳴体を利用して、異なる周波数の音波を吸収する音波吸収パネルが記載されている。
特許文献２には、磁性粉体が混入され、多数の貫通孔が形成された樹脂製前面パネルを多孔質吸音材の表面に備えた電磁波吸収機能付防音壁材が記載されている。
Patent Documents 1 and 2 are known as prior art documents relevant to the present invention.
Patent Document 1 describes a sound absorbing panel that absorbs sound waves of different frequencies using a plurality of Helmholtz resonators having different sizes.
Patent Literature 2 describes a soundproof wall material having an electromagnetic wave absorbing function in which a resin front panel in which a magnetic powder is mixed and a large number of through holes are formed is provided on the surface of a porous sound absorbing material.
しかし、特許文献１，２では、電波の選択的な透過性および音波の吸収性（共鳴型の防音特性）の両方の機能を１ユニットで同時に実現した防音ユニットおよび防音構造体は実現出来ていない。 However, in Patent Literatures 1 and 2, a soundproofing unit and a soundproofing structure in which both functions of selectively transmitting radio waves and absorbing sound waves (resonance type soundproofing properties) are simultaneously realized by one unit cannot be realized. .
本発明の目的は、上記のような課題に鑑みて、電波を選択的に透過させる機能を有し、同時に共鳴型の防音の機能も有する防音ユニットおよび防音構造体を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a soundproof unit and a soundproof structure that have a function of selectively transmitting radio waves and also have a function of soundproofing of a resonance type.
上記目的を達成するために、本発明は、主面と、
前記主面以外の他面とを有し、
前記主面には、厚み方向に貫通する開口部が形成され、前記開口部を含む、前記主面の少なくとも一部は金属により構成され、
前記他面の少なくとも一部は非金属により構成され、
前記主面と前記他面とによって空間が形成され、
前記開口部は、前記開口部の縁の上の任意の２点を結んだ線分が前記開口部以外の前記主面上に存在する前記任意の２点が存在するような形状に形成されている防音ユニットを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention has a main surface,
Having another surface other than the main surface,
An opening penetrating in the thickness direction is formed in the main surface, and at least a part of the main surface including the opening is formed of metal,
At least a part of the other surface is made of a non-metal,
A space is formed by the main surface and the other surface,
The opening is formed in such a shape that a line segment connecting any two points on the edge of the opening exists on the main surface other than the opening on the main surface. Provide soundproofing units.
ここで、主面は、第１貫通穴が形成された第１板部と、第１板部から第１貫通穴の中央部に向かって延びる延在部と、延在部の先端側に設けられ、第１貫通穴の中央部に配置された第２板部とが一体に構成されたものであることが好ましい。 Here, the main surface is provided on the first plate portion in which the first through hole is formed, an extending portion extending from the first plate portion toward the center of the first through hole, and a leading end side of the extending portion. It is preferable that the first plate and the second plate disposed in the center of the first through hole are integrally formed.
また、開口部の形状はＣ字型であることが好ましい。 The shape of the opening is preferably C-shaped.
また、他面の少なくとも一つの面に第２貫通穴が形成されていることが好ましい。 Preferably, a second through hole is formed in at least one of the other surfaces.
また、他面の少なくとも一つの面が非金属により構成されていることが好ましい。 It is preferable that at least one of the other surfaces is made of a nonmetal.
また、他面の少なくとも一つの面が、主面と同じ構成であることが好ましい。 It is preferable that at least one of the other surfaces has the same configuration as the main surface.
また、他面の少なくとも一つの面の開口部は、他面の少なくとも一つの面の開口部の中心点を軸として主面の開口部と同じ向き、または１８０度反対の向きに配置されていることが好ましい。 Further, the opening of at least one surface of the other surface is arranged in the same direction as the opening of the main surface or in a direction opposite to 180 degrees with respect to a center point of the opening of at least one surface of the other surface as an axis. Is preferred.
また、他面の少なくとも一つの面は、主面と対向する面を含むことが好ましい。 It is preferable that at least one of the other surfaces includes a surface facing the main surface.
また、他面は、上面のない箱型のものであり、
主面は、他面の上面として他面の上に配置されていることが好ましい。
In addition, the other side is a box type without top surface,
The main surface is preferably disposed on the other surface as the upper surface of the other surface.
また、他面は、主面と同じ構成の上面を有する箱型のものであり、
主面は、他面の上面の上に配置されていることが好ましい。
Further, the other surface is a box type having an upper surface having the same configuration as the main surface,
The main surface is preferably arranged on the upper surface of the other surface.
また、本発明は、上記のいずれかに記載の防音ユニットを複数並べることにより構成される防音構造体を提供する。 Further, the present invention provides a soundproof structure constituted by arranging a plurality of the soundproof units described in any of the above.
ここで、複数の防音ユニットのうち、隣り合う２つの防音ユニットの開口部は、開口部の中心点を軸として９０度回転された向きに配置されていることが好ましい。 Here, among the plurality of soundproof units, the openings of two adjacent soundproof units are preferably arranged in a direction rotated by 90 degrees around the center point of the openings.
また、複数の防音ユニットの開口部は、それぞれ、開口部の中心点を軸としてランダムな角度で回転された向きに配置されていることが好ましい。 Further, it is preferable that the openings of the plurality of soundproof units are respectively arranged in directions rotated at random angles around the center point of the openings.
本発明によれば、開口部を含む、主面の少なくとも一部が金属により構成され、開口部の縁の上の任意の２点を結んだ線分が開口部以外の主面上に存在する任意の２点が存在するような形状に開口部が形成されているため、特定の共鳴周波数の電波を選択的に透過させることができる。
また、本発明によれば、主面に開口部が形成され、主面と他面とによって空間が形成されているため、特定の共鳴周波数の音波を吸収して防音することができる。
According to the present invention, at least a part of the main surface including the opening is made of metal, and a line segment connecting any two points on the edge of the opening exists on the main surface other than the opening. Since the opening is formed in such a shape as to have any two points, it is possible to selectively transmit a radio wave having a specific resonance frequency.
Further, according to the present invention, since the opening is formed in the main surface and the space is formed by the main surface and the other surface, sound waves having a specific resonance frequency can be absorbed and soundproofed.
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の防音ユニットおよび防音構造体を詳細に説明する。 Hereinafter, a soundproof unit and a soundproof structure of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
［防音ユニット］
本発明の防音ユニットは、
主面と、
主面以外の他面とを有し、
主面には、厚み方向に貫通する開口部が形成され、開口部を含む、主面の少なくとも一部は金属により構成され、
他面の少なくとも一部は非金属により構成され、
主面と他面とによって空間が形成され、
開口部は、開口部の縁の上の任意の２点を結んだ線分が開口部以外の主面上に存在する任意の２点が存在するような形状に形成されている防音ユニットである。
[Soundproof unit]
The soundproof unit of the present invention
Main surface,
It has another surface other than the main surface,
On the main surface, an opening penetrating in the thickness direction is formed, including the opening, at least a part of the main surface is made of metal,
At least a part of the other surface is made of a non-metal,
A space is formed by the main surface and the other surface,
The opening is a soundproof unit in which a line segment connecting any two points on the edge of the opening is formed in such a shape that there are any two points on the main surface other than the opening. .
図１Ａは、本発明の防音ユニットの主面の構造を表す一実施形態の上面図、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａの一点鎖線における防音ユニットの断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示す防音ユニット１０は、主面１２と、主面１２以外の他面１４とを有する。 FIG. 1A is a top view of an embodiment showing a structure of a main surface of a soundproofing unit of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view of the soundproofing unit taken along a dashed line AA in FIG. 1A. The soundproof unit 10 shown in FIGS. 1A and 1B has a main surface 12 and another surface 14 other than the main surface 12.
主面１２は、矩形の板状のものであり、金属により構成されている。つまり、本実施形態の主面１２は矩形の金属板である。 The main surface 12 has a rectangular plate shape and is made of metal. That is, the main surface 12 of the present embodiment is a rectangular metal plate.
主面１２の厚みは、特に限定的ではないが、剛性を大きくし音による振動を抑制するという観点、および軽量化という観点から、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ〜５ｍｍであることがより好ましく、０．３ｍｍ〜３ｍｍであることが特に好ましい。また、主面１２の形状およびサイズも特に限定的ではなく、防音ユニット１０が使用される場所および利用環境等に応じて適宜決定することができる。 The thickness of the main surface 12 is not particularly limited, but is preferably, for example, 0.1 mm to 10 mm from the viewpoint of increasing rigidity and suppressing vibration due to sound and reducing the weight, and is preferably 0.2 mm to 0.2 mm. It is more preferably from 5 to 5 mm, particularly preferably from 0.3 to 3 mm. In addition, the shape and size of the main surface 12 are not particularly limited, and can be appropriately determined according to a place where the soundproof unit 10 is used, a use environment, and the like.
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。 In addition, in this specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit and an upper limit.
主面１２を構成する金属として、あらゆる金属が利用可能であるが、例えば、アルミニウム、スチール、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、および、これらの合金等を例示することができる。 As the metal constituting the main surface 12, any metal can be used, and examples thereof include aluminum, steel, titanium, magnesium, tungsten, iron, steel, chromium, chromium molybdenum, nichrome molybdenum, and alloys thereof. can do.
主面１２の中央部には、主面１２の厚み方向に貫通するＣ字型の開口部１６が形成されている。なお、Ｃ字型とは、主面１２の上方から主面１２の厚み方向に向かって主面１２を見た場合の開口部１６の形状を言う。 A C-shaped opening 16 penetrating in the thickness direction of the main surface 12 is formed at the center of the main surface 12. The C-shape refers to the shape of the opening 16 when the main surface 12 is viewed from above the main surface 12 in the thickness direction of the main surface 12.
言い換えると、主面１２は、その中央部に円形の第１貫通穴が形成された第１板部１８と、第１板部１８の１箇所から第１貫通穴の中央部に向かって直線状に延びる延在部２０と、延在部２０の先端側に設けられ、第１貫通穴の中央部に配置された円形の第２板部２２とが一体に構成されたものである。つまり、開口部１６は、第１貫通穴の領域から延在部２０および第２板部２２が存在する領域を除いた帯状の形状の開口領域となる。 In other words, the main surface 12 has a first plate portion 18 having a circular first through hole formed at the center thereof, and a linear shape extending from one portion of the first plate portion 18 toward the center of the first through hole. And a circular second plate portion 22 provided on the distal end side of the extending portion 20 and disposed at the center of the first through hole. That is, the opening 16 is a band-shaped opening region excluding the region where the extending portion 20 and the second plate portion 22 are present from the region of the first through hole.
また、防音ユニット１０において、開口部１６は、図２に示すように、開口部１６の縁の上の任意の２点を結んだ線分が開口部１６以外の主面１２上に存在する任意の２点が存在するような形状に形成されているとも言うことができる。本発明の開口部は、開口部の縁の上の任意の２点を結んだ線分が主面上に存在するような任意の２点が存在する、あらゆる形状の開口部を含む。 Further, in the soundproofing unit 10, as shown in FIG. 2, the opening 16 is formed by a line connecting any two points on the edge of the opening 16 on the main surface 12 other than the opening 16. It can be said that it is formed in such a shape that the two points exist. The opening of the present invention includes an opening of any shape in which any two points exist such that a line segment connecting any two points on the edge of the opening exists on the main surface.
これに対し、図３に示すように、主面１２に単なる円形の貫通穴である開口部１６’が形成されている場合、開口部１６’の縁の上の任意の２点を結んだ線分は必ず開口部１６’内に存在し、線分が開口部１６’以外の主面１２上に存在するような任意の２点は存在しない。このように、縁の上の任意の２点を結んだ線分が主面１２上に存在するような任意の２点が存在しない開口部１６’は、本発明の開口部ではない。 On the other hand, as shown in FIG. 3, when the opening 16 ′ which is merely a circular through hole is formed in the main surface 12, a line connecting arbitrary two points on the edge of the opening 16 ′. The segment always exists in the opening 16 ′, and there are no arbitrary two points where the line segment exists on the main surface 12 other than the opening 16 ′. As described above, the opening 16 ′ in which the arbitrary two points do not exist such that the line segment connecting the arbitrary two points on the edge exists on the main surface 12 is not the opening of the present invention.
開口部１６は、主面１２の中央部に形成されていることが好ましいが、これに限らず、主面１２の任意の位置に形成することができる。また、開口部１６の形状はＣ字型が好ましいが、これに限らず、例えば、コの字型、ヘの字型などのように、第１貫通穴の領域から延在部２０および第２板部２２が存在する領域を除いた帯状の形状であれば、どのような形状であってもよい。 The opening 16 is preferably formed at the center of the main surface 12, but is not limited to this, and can be formed at any position on the main surface 12. The shape of the opening 16 is preferably a C-shape, but is not limited to this. For example, the shape of the opening 16 may be a U-shape, a U-shape, or the like. Any shape may be used as long as the shape is a strip shape excluding the region where the plate portion 22 exists.
第１貫通穴の形状は、円形が好ましいが、これに限らず、例えば、正方形、長方形、ひし形または平行四辺形等の四角形、正三角形、２等辺三角形または直角三角形等の三角形、正五角形または正六角形等の正多角形を含む多角形、もしくは、楕円形等であってもよいし、不定形であってもよい。 The shape of the first through hole is preferably circular, but is not limited to this. For example, a square such as a square, a rectangle, a rhombus or a parallelogram, a regular triangle, a triangle such as an isosceles triangle or a right triangle, a regular pentagon or a regular hexagon The shape may be a polygon including a regular polygon such as a polygon, an ellipse, or the like, or an irregular shape.
第１貫通穴のサイズは、特に限定的ではないが、ＧＨｚ帯で電波の共鳴周波数を発現させ、同時に可聴域に音の共鳴周波数を発現させるという観点から、１ｍｍ〜３０ｍｍであることが好ましく、２ｍｍ〜２０ｍｍであることがより好ましく、３ｍｍ〜１０ｍｍであることが特に好ましい。 The size of the first through hole is not particularly limited, but is preferably 1 mm to 30 mm from the viewpoint of expressing the resonance frequency of the radio wave in the GHz band and simultaneously expressing the resonance frequency of the sound in the audible range, It is more preferably from 2 mm to 20 mm, particularly preferably from 3 mm to 10 mm.
なお、第１貫通穴のサイズは、その形状が円形または正方形のような正多角形の場合には、その中心を通る対向する辺間の距離、または円相当直径と定義することができ、多角形、楕円、または任意の形状の場合には、円相当直径と定義することができる。本発明において、円相当直径および半径とは、それぞれ面積の等しい円に換算した時の直径および半径である。 When the shape of the first through hole is a regular polygon such as a circle or a square, the size of the first through hole can be defined as a distance between opposing sides passing through the center or a circle equivalent diameter. In the case of a square, an ellipse, or an arbitrary shape, it can be defined as a circle equivalent diameter. In the present invention, the equivalent circle diameter and the radius are the diameter and the radius when converted into circles having the same area, respectively.
また、帯状の開口部１６の幅、つまり、第２板部２２と第１貫通穴との間の間隔も特に限定的ではないが、０．１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましく、０．３ｍｍ〜３ｍｍであることがより好ましく、０．５ｍｍ〜１ｍｍであることが特に好ましい。 The width of the band-shaped opening 16, that is, the distance between the second plate portion 22 and the first through hole is not particularly limited, but is preferably 0.1 mm to 5 mm, more preferably 0.3 mm to 5 mm. It is more preferably 3 mm, particularly preferably 0.5 mm to 1 mm.
主面１２は、その全てが金属により構成されていることが好ましいが、これに限らず、開口部１６を含む、主面１２の少なくとも一部、つまり、開口部１６近傍の主面１２の領域が金属により構成されていればよい。なお、主面１２は、金属原子の元素含有率が７０％以上であることが好ましい。また、主面１２を構成する金属はＧＨｚ帯以上の周波数の電磁波に対して、スキンデプス以上の厚みを有することが好ましい。 The main surface 12 is preferably entirely made of metal, but is not limited thereto. At least a part of the main surface 12 including the opening 16, that is, a region of the main surface 12 near the opening 16. May be made of metal. The main surface 12 preferably has a metal atom element content of 70% or more. Further, it is preferable that the metal forming main surface 12 has a thickness equal to or greater than skin depth with respect to electromagnetic waves having a frequency equal to or higher than the GHz band.
延在部２０は、直線状に延びているのが好ましいが、これに限らず、曲線状、ジグザグ状等の任意の形状で延在していてもよい。延在部２０の幅、つまり、延在部２０の延在方向に垂直な方向の距離も特に制限的ではなく、第１貫通穴および第２板部２２のサイズ等に合わせて適宜決定することができる。 The extending portion 20 preferably extends linearly, but is not limited thereto, and may extend in an arbitrary shape such as a curved shape or a zigzag shape. The width of the extending portion 20, that is, the distance in the direction perpendicular to the extending direction of the extending portion 20 is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the size of the first through-hole and the second plate portion 22, and the like. Can be.
第２板部２２の形状は、開口部１６と同じように、円形が好ましいが、これに限らず、例えば、正方形、長方形、ひし形または平行四辺形等の四角形、正三角形、２等辺三角形または直角三角形等の三角形、正五角形または正六角形等の正多角形を含む多角形、もしくは、楕円形等であってもよいし、不定形であってもよい。第２板部２２の形状は、第１貫通穴の形状と同じ（相似形）であることが好ましいが、異なる形状にしてもよい。 The shape of the second plate portion 22 is preferably circular as in the case of the opening portion 16, but is not limited thereto. For example, a square such as a square, a rectangle, a rhombus or a parallelogram, an equilateral triangle, an isosceles triangle or a right angle It may be a triangle such as a triangle, a polygon including a regular polygon such as a regular pentagon or a regular hexagon, an ellipse or the like, or an irregular shape. The shape of the second plate portion 22 is preferably the same as (similar to) the shape of the first through hole, but may be different.
続いて、他面１４は、上面のない箱型のものであり、非金属（誘電体）により構成されている。つまり、本実施形態の他面１４は、図１Ｂに示すように、４つの側面および一つの底面を有し、主面１２が他面１４の上面の役割を果たす。 Subsequently, the other surface 14 is a box type having no upper surface, and is made of a nonmetal (dielectric). That is, as shown in FIG. 1B, the other surface 14 of the present embodiment has four side surfaces and one bottom surface, and the main surface 12 serves as the upper surface of the other surface 14.
他面１４の厚みは、特に制限的ではなく、例えば、０．１ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましく、０．２ｍｍ〜５ｍｍであることがより好ましく、０．３ｍｍ〜３ｍｍであることが特に好ましい。また、他面１４の形状およびサイズも特に制限的ではなく、主面１２の形状およびサイズ等に合わせて適宜決定することができる。 The thickness of the other surface 14 is not particularly limited, and is, for example, preferably 0.1 mm to 10 mm, more preferably 0.2 mm to 5 mm, and particularly preferably 0.3 mm to 3 mm. Also, the shape and size of the other surface 14 are not particularly limited, and can be appropriately determined according to the shape and size of the main surface 12 and the like.
他面１４を構成する非金属として、あらゆる非金属が利用可能であるが、例えば、ガラス、コンクリート、石膏ボード、サファイア、セラミックス、木材、紙および合成樹脂などの樹脂材料等を例示することができる。 As the nonmetal constituting the other surface 14, any nonmetal can be used, and examples thereof include glass, concrete, gypsum board, sapphire, ceramics, wood, paper, and resin materials such as synthetic resins. .
また、樹脂材料としては、例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、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、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、及びトリアセチルセルロース等を挙げることができる。 Examples of the resin material include acrylic resins such as polymethyl methacrylate (PMMA), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyamideide, polyarylate, polyetherimide, polyacetal, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, and polysulfone. , Polybutylene terephthalate, polyimide, triacetyl cellulose, and the like.
上記以外の非金属として、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、カーボンファイバ、及びガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等の炭素繊維を含む材料を挙げることもできる。また、上記の非金属材料の２種以上を組み合わせて使用してもよい。 Examples of nonmetals other than the above include materials containing carbon fibers such as carbon fiber reinforced plastic (CFRP), carbon fiber, and glass fiber reinforced plastic (GFRP). Further, two or more of the above non-metallic materials may be used in combination.
主面１２は、他面１４の上面として他面１４の上に配置されている。開口部１６が形成された主面１２と他面１４とによって空間２４が形成されることにより、ヘルムホルツ共鳴構造が構成されている。 The main surface 12 is arranged on the other surface 14 as an upper surface of the other surface 14. A space 24 is formed by the main surface 12 having the opening 16 and the other surface 14, thereby forming a Helmholtz resonance structure.
他面１４の形状は、箱型に限らず、開口部１６が形成された主面１２とともに空間２４を形成し、ヘルムホルツ共鳴構造を構成することができれば、三角錐型、円錐型、半球型等のように、どのような形状であってもよい。他面１４は、全ての面が非金属により構成されていることが好ましいが、これに限らず、その少なくとも一部が非金属により構成されていればよい。 The shape of the other surface 14 is not limited to a box shape, but may be a triangular pyramid type, a conical type, a hemispherical type, etc. Any shape may be used. It is preferable that all surfaces of the other surface 14 are made of non-metal, but the present invention is not limited to this, and it is sufficient if at least a part of the other surface 14 is made of non-metal.
防音ユニット１０は、電波の選択的な透過性の機能と、音波の吸収性（防音特性）の機能の両方を有する。 The soundproofing unit 10 has both a function of selectively transmitting radio waves and a function of absorbing sound waves (soundproofing properties).
電波の選択的な透過性の機能については、スプリットリング共鳴構造（SRR：Split-ring resonator）を利用している。通常のスプリットリング共鳴構造は、金属のリングの一部が切り取られたＣ字型のスプリットリングが基板上に形成された構造である。スプリットリング共鳴構造によって、特定の共鳴周波数の電波を選択的に透過または遮蔽できることが知られている。 For the function of selective transmission of radio waves, a split-ring resonator (SRR) is used. The usual split ring resonance structure is a structure in which a C-shaped split ring in which a part of a metal ring is cut out is formed on a substrate. It is known that a split ring resonance structure can selectively transmit or block radio waves having a specific resonance frequency.
スプリットリング共鳴構造とその作用については、例えば、「D. R. Smith, Willie J. Padilla, D. C. Vier, S. C. Nemat-Nasser, and S. Schultz, "Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity", PHYSICAL REVIEW LETTERS, The American Physical Society, 1 MAY 2000, VOLUME 84, NUMBER 18, p. 4184 - 4187」、「R. Marques, J. Martel, F. Mesa, and F. Medina, "Left-Handed-Media Simulation and Transmission of EM Waves in Subwavelength Split-Ring-Resonator-Loaded Metallic Waveguides", PHYSICAL REVIEW LETTERS, The American Physical Society, 28 OCTOBER 2002, VOLUME 89, NUMBER 18, p. 183901-1 - 183901-4」、「J. Zhou, Th. Koschny, M. Kafesaki, E. N. Economou, J. B. Pendry, and C. M. Soukoulis, "Saturation of the Magnetic Response of Split-Ring Resonators at Optical Frequencies", PHYSICAL REVIEW LETTERS, The American Physical Society, 25 NOVEMBER 2005, PRL 95, p. 223902-1 - 223902-4」等に詳しく記載されている他、特開２０１６−１３１３１９号公報、特開２０１７−９８８７２号公報および特開２０１７−１０８３７８号公報等にも記載されている。 Regarding the split ring resonance structure and its action, for example, see “DR Smith, Willie J. Padilla, DC Vier, SC Nemat-Nasser, and S. Schultz,“ Composite Medium with Simultaneously Negative Permeability and Permittivity ”, PHYSICAL REVIEW LETTERS, The American Physical Society, 1 MAY 2000, VOLUME 84, NUMBER 18, p. 4184-4187, "R. Marques, J. Martel, F. Mesa, and F. Medina," Left-Handed-Media Simulation and Transmission of EM Waves in Subwavelength Split-Ring-Resonator-Loaded Metallic Waveguides ", PHYSICAL REVIEW LETTERS, The American Physical Society, 28 OCTOBER 2002, VOLUME 89, NUMBER 18, p. 183901-1-183901-4", "J. Zhou, Th Koschny, M. Kafesaki, EN Economou, JB Pendry, and CM Soukoulis, "Saturation of the Magnetic Response of Split-Ring Resonators at Optical Frequencies", PHYSICAL REVIEW LETTERS, The American Physical Society, 25 NOVEMBER 2005, PRL 95, p. 223902-1-223902-4 "etc. 31319 JP, are also described in 2017-98872 and JP 2017-108378 Patent Publication JP.
防音特性の機能については、吸音器の一つであるヘルムホルツ共鳴構造を利用している。ヘルムホルツ共鳴構造は、開口部を持つ空間が形成された構造である。ヘルムホルツ共鳴構造においては、空間の内部にある空気がバネとして働いて、特定の周波数（共鳴周波数）の音に共鳴し、開口部付近の空気が振動する際、共鳴周波数の音波と開口部の側壁との摩擦熱によってエネルギーロスが生じることにより、音の吸収が生じる。 For the soundproofing function, a Helmholtz resonance structure, which is one of the sound absorbers, is used. The Helmholtz resonance structure is a structure in which a space having an opening is formed. In the Helmholtz resonance structure, the air inside the space acts as a spring to resonate with the sound of a specific frequency (resonance frequency), and when the air near the opening vibrates, the sound wave of the resonance frequency and the side wall of the opening As a result of energy loss due to frictional heat with the above, sound absorption occurs.
なお、本発明のスプリットリング共鳴構造において、電波の透過率のピークが発現する共鳴周波数は、開口部１６、延在部２０および第２板部２２の面積および形状等によって決定される。また、本発明のヘルムホルツ共鳴構造において、音波の吸収率のピークが発現する共鳴周波数は、開口部の面積、開口部の厚み、開口部の背面の空間の体積によって決定され、開口部の形状には依存しない。 In the split ring resonance structure of the present invention, the resonance frequency at which the peak of the radio wave transmittance appears is determined by the area, shape, and the like of the opening 16, the extension 20, and the second plate 22. In the Helmholtz resonance structure of the present invention, the resonance frequency at which the peak of the absorptivity of the sound wave appears is determined by the area of the opening, the thickness of the opening, and the volume of the space behind the opening, and the shape of the opening is Does not depend.
通常のスプリットリング共鳴構造では、金属のスプリットリングが基板上に構成され、基板を厚み方向に貫通する開口部が形成されていないため、空気を透過しない。従って、通常のスプリットリング共鳴構造では、音波に対する共鳴が生じない。 In a normal split ring resonance structure, a metal split ring is formed on a substrate, and an opening that penetrates the substrate in the thickness direction is not formed. Therefore, the ordinary split ring resonance structure does not cause resonance with the sound wave.
これに対し、防音ユニット１０は、上記２つの共鳴構造に基づいて動作する。
防音ユニット１０は、主面１２として、Ｃ字型の開口部が形成された金属板を用いていることから、スプリットリング共鳴構造と同じように、特定の共鳴周波数の電波を選択的に透過させることができる。
また、防音ユニット１０は、主面１２に開口部が形成され、主面１２と他面１４とによって空間２４が形成されているため、ヘルムホルツ共鳴構造と同じように、特定の共鳴周波数の音波を吸収して防音することができる。
On the other hand, the soundproofing unit 10 operates based on the above two resonance structures.
Since the soundproofing unit 10 uses a metal plate having a C-shaped opening as the main surface 12, it selectively transmits radio waves having a specific resonance frequency as in the split ring resonance structure. be able to.
The soundproofing unit 10 has an opening formed in the main surface 12 and a space 24 formed by the main surface 12 and the other surface 14. It can be absorbed and soundproofed.
なお、開口部１６を含む、主面１２の少なくとも一部は金属とする必要がある。開口部１６は、電波に対してＲＣＬ（抵抗、キャパシタンス、インダクタンス）による共鳴現象を起こす。
また、他面１４の少なくとも一部は非金属とする必要がある。他面１４の全てを、導電率を持つ金属にすると、たとえスプリットリング共鳴構造を電波が透過できたとしても、空間２４を形成する他面１４を電波が透過できずに反射されるからである。
At least a part of the main surface 12 including the opening 16 needs to be made of metal. The opening 16 causes a resonance phenomenon of radio waves due to RCL (resistance, capacitance, inductance).
Further, at least a part of the other surface 14 needs to be nonmetallic. If the other surface 14 is entirely made of a metal having conductivity, even if a radio wave can be transmitted through the split ring resonance structure, the radio wave cannot be transmitted through the other surface 14 forming the space 24 and is reflected. .
防音ユニット１０は、図１Ａおよび図１Ｂの構成のものだけでなく、様々な構成のものを採用することができる。 The soundproofing unit 10 can adopt not only the configuration of FIGS. 1A and 1B but also various configurations.
例えば、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、他面１４を、主面１２と同じ構成の上面を有する箱型のものとし、主面１２を他面１４の上面の上に配置してもよい。つまり、他面１４の上面は非金属であり、中央部には、主面１２と同じように、厚み方向に貫通するＣ字型の開口部が形成されている。他面１４が上面を有する構成とすることにより、他面１４の強度、つまり、防音ユニットの強度を向上させることができる。 For example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the other surface 14 may be a box having an upper surface having the same configuration as the main surface 12, and the main surface 12 may be arranged on the upper surface of the other surface 14. . That is, the upper surface of the other surface 14 is made of non-metal, and a C-shaped opening penetrating in the thickness direction is formed in the center portion, similarly to the main surface 12. With the configuration in which the other surface 14 has the upper surface, the strength of the other surface 14, that is, the strength of the soundproofing unit can be improved.
また、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、底面の厚み方向に貫通する第２貫通穴２６を他面１４の底面に形成してもよい。あるいは、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、他面１４の底面２８を主面１２と同じ構成としてもよい。つまり、他面１４の底面２８は、金属により構成され、中央部には、厚み方向に貫通するＣ字型の開口部１６が形成されている。他面１４に第２貫通穴２６または開口部１６を形成することにより、空気を通過させることができる。 Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, a second through hole 26 penetrating in the thickness direction of the bottom surface may be formed on the bottom surface of the other surface 14. Alternatively, as shown in FIGS. 6A and 6B, the bottom surface 28 of the other surface 14 may have the same configuration as the main surface 12. That is, the bottom surface 28 of the other surface 14 is made of metal, and the C-shaped opening 16 penetrating in the thickness direction is formed at the center. By forming the second through-hole 26 or the opening 16 in the other surface 14, air can be passed.
他面１４の底面２８を主面１２と同じ構成とする場合、他面１４の底面２８の開口部１６を主面１２の開口部１６と同じ向きに配置してもよいし、あるいは、１８０度反対の向きに配置してもよい。１８０度反対の向きに配置するとは、他面１４の底面２８の開口部１６の中心点を軸として他面１４の底面２８の開口部１６を１８０度回転して、他面１４の底面２８の開口部１６の中心点に対して主面１２の開口部１６と１８０度反対の向きに配置することを意味する。 When the bottom surface 28 of the other surface 14 has the same configuration as the main surface 12, the opening 16 of the bottom surface 28 of the other surface 14 may be arranged in the same direction as the opening 16 of the main surface 12, or 180 degrees. They may be arranged in opposite directions. To dispose in the opposite direction by 180 degrees means that the opening 16 of the bottom surface 28 of the other surface 14 is rotated by 180 degrees about the center point of the opening 16 of the bottom surface 28 of the other surface 14, This means that the opening 16 is arranged 180 degrees opposite to the center point of the opening 16 with respect to the opening 16 of the main surface 12.
音波は縦波であり、偏波が存在しないため、他面１４の底面２８の開口部１６をどの向きに配置しても吸音特性（防音特性）は変わらない。一方、電波は横波であり、偏波が存在するため、上記のように、他面１４の底面２８の開口部１６を、その中心点に対して主面１２の開口部１６と１８０度反対の向きに配置することにより、偏波による異方性を低減し、電波の選択的な透過性を向上させることができる。 Since the sound wave is a longitudinal wave and has no polarized wave, the sound absorbing property (soundproofing property) does not change even if the opening 16 of the bottom surface 28 of the other surface 14 is arranged in any direction. On the other hand, since the radio wave is a transverse wave and has a polarized wave, as described above, the opening 16 of the bottom surface 28 of the other surface 14 is 180 ° opposite to the opening 16 of the main surface 12 with respect to the center point. By arranging in the direction, the anisotropy due to polarization can be reduced, and the selective transmission of radio waves can be improved.
なお、他面１４の底面の開口部を回転させる角度は１８０度に限らず、９０度でも２７０度でもよいし、任意の角度で回転させてもよい。 Note that the angle at which the opening on the bottom surface of the other surface 14 is rotated is not limited to 180 degrees, and may be 90 degrees or 270 degrees, or may be rotated at any angle.
また、他面１４の底面に第２貫通穴２６を有するか、他面１４の底面２８を主面１２と同じ構成とするのが好ましいが、他面１４の少なくとも一つの面に第２貫通穴２６を形成してもよいし、あるいは、他面の少なくとも一つの面を主面１２と同じ構成としてもよい。他面１４の少なくとも一つの面は、他面１４が箱型のものである場合には底面を含むことが好ましく、箱型ではない場合には主面１２と対向する面を含むことが好ましい。 Also, it is preferable that the bottom surface of the other surface 14 has the second through hole 26 or the bottom surface 28 of the other surface 14 has the same configuration as the main surface 12. 26 may be formed, or at least one of the other surfaces may have the same configuration as the main surface 12. At least one surface of the other surface 14 preferably includes a bottom surface when the other surface 14 is box-shaped, and includes a surface facing the main surface 12 when the other surface 14 is not box-shaped.
［防音構造体］
本発明の防音構造体は、本発明の防音ユニットを複数並べることにより構成される防音構造体である。
[Soundproof structure]
The soundproof structure of the present invention is a soundproof structure configured by arranging a plurality of soundproof units of the present invention.
図７Ａは、本発明の防音構造体の構造を表す一実施形態の上面図、図７Ｂは、図７ＡのＢ−Ｂの一点鎖線における防音構造体の断面図である。図７Ａおよび図７Ｂに示す防音構造体３０は、図１Ｂおよび図１Ａに示す、９個の防音ユニット１０を縦３個×横３個のマトリクス状に並べて配置したものである。９個の防音ユニット１０のうち、隣り合う２つの防音ユニットの開口部１６は、開口部１６の中心点を軸として９０度回転された向きに配置されている。 FIG. 7A is a top view of one embodiment showing the structure of the soundproof structure of the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view of the soundproof structure taken along a dashed line BB in FIG. 7A. The soundproof structure 30 shown in FIGS. 7A and 7B has nine soundproof units 10 shown in FIGS. 1B and 1A arranged in a matrix of 3 × 3. Of the nine soundproof units 10, the openings 16 of two adjacent soundproof units are arranged in a direction rotated by 90 degrees about the center point of the opening 16 as an axis.
隣り合う２つの防音ユニット１０の開口部１６を、開口部１６の中心点を軸として９０度回転した向きに配置することにより、前述のように、偏波による異方性を低減し、電波の選択的な透過性を向上させることができる。 By arranging the openings 16 of two adjacent soundproof units 10 in a direction rotated by 90 degrees about the center point of the openings 16 as described above, anisotropy due to polarization is reduced, and Selective transparency can be improved.
なお、防音ユニット１０をマトリクス状に並べることが好ましいが、これに限らず、本発明の防音構造体３０は、本発明の防音ユニットを任意の形状に複数並べることにより構成することができる。隣り合う２つの防音ユニット１０の開口部１６を回転させる角度は９０度に限らず、１８０度でも２７０度でもよいし、開口部１６を任意の角度で回転させてもよい。あるいは、複数の防音ユニット１０の開口部１６を、それぞれ、開口部１６の中心点を軸としてランダムな角度で回転した向きに配置してもよい。 Note that the soundproof units 10 are preferably arranged in a matrix, but the present invention is not limited to this. The soundproof structure 30 of the present invention can be configured by arranging a plurality of soundproof units of the present invention in an arbitrary shape. The angle at which the openings 16 of two adjacent soundproof units 10 are rotated is not limited to 90 degrees, and may be 180 degrees or 270 degrees, or the openings 16 may be rotated at any angle. Alternatively, the openings 16 of the plurality of soundproof units 10 may be arranged in directions rotated at random angles about the center point of the openings 16 as axes.
［実施例１］
図８Ａおよび図８Ｂに示す防音ユニットについて、電波の透過性および音波の吸収性を検証した。電波の透過性はシミュレーションによって検証し、音波の吸収性は、実験およびシミュレーションの両方により検証した。
[Example 1]
With respect to the soundproofing units shown in FIGS. 8A and 8B, the transmission of radio waves and the absorption of sound waves were verified. The radio wave permeability was verified by simulation, and the sound wave absorption was verified by both experiments and simulations.
図８Ａおよび図８Ｂに示す防音ユニットは、図１Ａおよび図１Ｂに示す防音ユニット１０と同じ構成のものであり、主面１２はアルミニウム、他面１４はアクリルにより構成されている。防音ユニットの外形サイズ（縦、横、高さ）は２０×２０×２０［ｍｍ］、空間２４のサイズ（縦、横、高さ）は１６×１６×１８［ｍｍ］である。また、開口部１６の孔径は８ｍｍ、第２板部２２の外径は６ｍｍであり、延在部２０の幅は１ｍｍである。 The soundproofing unit shown in FIGS. 8A and 8B has the same configuration as the soundproofing unit 10 shown in FIGS. 1A and 1B, and the main surface 12 is made of aluminum and the other surface 14 is made of acrylic. The outer size (length, width, height) of the soundproofing unit is 20 × 20 × 20 [mm], and the size (length, width, height) of the space 24 is 16 × 16 × 18 [mm]. The hole diameter of the opening 16 is 8 mm, the outer diameter of the second plate portion 22 is 6 mm, and the width of the extending portion 20 is 1 mm.
＜電波の透過性のシミュレーション＞
スウェーデンCOMSOL AB社製の汎用有限要素法の解析ソフトウェアであるCOMSOL Multiphysics（登録商標）ver5.3のＲＦ（Radio Frequency）モジュールを用いて、図９に示す計算モデルに基づいて電波の透過率および反射率を計算した。
<Simulation of radio wave transmission>
Using the RF (Radio Frequency) module of COMSOL Multiphysics (registered trademark) ver5.3, which is general-purpose finite element method analysis software manufactured by COMSOL AB of Sweden, based on the calculation model shown in FIG. The rate was calculated.
図９に示す計算モデルにおいて、矩形の枠体は周期境界を表す。ＰＭＬ（Perfectly Matched Layer：完全整合層）は、電波を完全に吸収する層であり、透過および反射された電波を吸収する役目を果たす。防音ユニットは、延在部の延在方向がｙ方向となるように枠体内に配置されている。上部から防音ユニットの主面に向かって電波を照射し、電波の透過率を計算する。電波は横波であり、図９に示す計算モデルの場合、ｙ方向の偏波（ｙ偏波）のみが防音ユニットを透過する。 In the calculation model shown in FIG. 9, a rectangular frame represents a periodic boundary. A PML (Perfectly Matched Layer) is a layer that completely absorbs radio waves and plays a role of absorbing transmitted and reflected radio waves. The soundproof unit is arranged in the frame so that the extending direction of the extending portion is the y direction. A radio wave is emitted from above to the main surface of the soundproof unit, and the transmittance of the radio wave is calculated. The radio wave is a transverse wave, and in the case of the calculation model shown in FIG. 9, only the polarization in the y direction (y polarization) passes through the soundproofing unit.
＜音波の吸収性の実験＞
図１０に示す自作のアクリル製音響管３２、スピーカ３４および４本のマイクロフォン３６を用いて、音波の吸収率を測定した。音響管３２は、例えば、日本音響エンジニアリング株式会社製のWinZacと同一の測定原理のものであり、その内径は４０ｍｍである。主面１２をスピーカ３４の方向に向けて、防音ユニットを音響管３２の中央部に配置し、１００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの周波数範囲において音波の吸収率を測定した。
<Sound absorption experiment>
Using the self-made acrylic acoustic tube 32, speaker 34, and four microphones 36 shown in FIG. 10, the absorptivity of sound waves was measured. The acoustic tube 32 has the same measurement principle as, for example, WinZac manufactured by Japan Acoustic Engineering Co., Ltd., and has an inner diameter of 40 mm. The soundproofing unit was arranged at the center of the acoustic tube 32 with the main surface 12 facing the direction of the speaker 34, and the absorptivity of the sound wave was measured in a frequency range of 100 Hz to 4000 Hz.
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」に従うものであり、スピーカ３４により音響管３２の一方の開口面から音響管３２内に向かって音を発生し、音響管３２の周面から内部に向けられた４本のマイクロフォン３６を用いて伝達関数法による測定を行う。 This method complies with “ASTM E2611-09: Standard Test Method for Measurement of Normal Incidence Sound Transmission of Acoustical Materials Based on the Transfer Matrix Method”, and a speaker 34 is used to open the inside of the acoustic tube 32 from one opening surface of the acoustic tube 32. , And measurement is performed by the transfer function method using four microphones 36 directed from the peripheral surface of the acoustic tube 32 to the inside.
この方法により、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。特に、透過率と反射率を同時に測定することにより、サンプルの音波の吸収率を正確に測定した。 With this method, the sound transmission loss can be measured in a wide spectral band. In particular, by simultaneously measuring the transmittance and the reflectance, the absorptance of the sound wave of the sample was accurately measured.
＜音波の吸収性のシミュレーション＞
前述のCOMSOLのMulti Physics ver5.3の音響（Acoustics）モジュール（圧力音響と熱粘性音響の併用）を用いて、図１１に示す計算モデルに基づいて音波の吸収率を計算した。
図１１に示す計算モデルにおいて、円筒形の枠体は音響管モデルを表す。円筒の半径は４ｃｍである。上部から、枠体内に配置された防音ユニットの主面１２に向かって音波を照射し、音波の吸収率を計算する。音波は縦波であり、偏波は存在しない。
<Simulation of sound absorption>
Using the acoustic (Acoustics) module of COMSOL Multi Physics ver5.3 (combination of pressure acoustic and thermo-viscous acoustic), the absorption rate of the sound wave was calculated based on the calculation model shown in FIG.
In the calculation model shown in FIG. 11, a cylindrical frame represents an acoustic tube model. The radius of the cylinder is 4 cm. A sound wave is applied from above to the main surface 12 of the soundproof unit disposed in the frame, and the absorption rate of the sound wave is calculated. The sound waves are longitudinal waves and there is no polarization.
図１２および図１３は、実施例１における電波の透過率の結果を示す。
図１３のグラフにおいて、実線は電波の透過率、破線は電波の反射率を表す。
図１２および図１３に示すように、実施例１の防音ユニットにおいては、７ＧＨｚ付近において共鳴が発生し、電波の透過率のピーク、および、反射率のボトムが同時に発現した。つまり、実施例１の防音ユニットは、７ＧＨｚ付近の電波を選択的に透過させ、それ以外の周波数帯域の電波を遮断できることが分かった。
12 and 13 show the results of the radio wave transmittance in the first embodiment.
In the graph of FIG. 13, the solid line indicates the transmittance of radio waves, and the broken line indicates the reflectivity of radio waves.
As shown in FIGS. 12 and 13, in the soundproofing unit of Example 1, resonance occurred around 7 GHz, and the peak of the radio wave transmittance and the bottom of the reflectivity were simultaneously expressed. That is, it was found that the soundproofing unit of Example 1 could selectively transmit radio waves near 7 GHz and cut off radio waves in other frequency bands.
図１４は、実施例１における音波の吸収率の結果を示す。
図１４のグラフにおいて、実線は音波の吸収率（実験）、破線は音波の吸収率（シミュレーション）を表す。
図１４に示すように、実施例１の防音ユニットにおいては、実験結果とシミュレーション結果とがほぼ一致し、１６００Ｈｚ付近において共鳴が発生して、音波の吸収率のピークが発現した。つまり、実施例１の防音ユニットは、１６００Ｈｚ付近の音波を防音できることが分かった。
FIG. 14 shows the results of the absorptance of sound waves in Example 1.
In the graph of FIG. 14, the solid line represents the absorptance of a sound wave (experiment), and the dashed line represents the absorptivity of a sound wave (simulation).
As shown in FIG. 14, in the soundproofing unit of Example 1, the experimental results and the simulation results almost coincided, resonance occurred around 1600 Hz, and the peak of the absorptivity of the sound wave appeared. That is, it was found that the soundproofing unit of Example 1 could soundproof a sound wave near 1600 Hz.
上記結果から、実施例１の防音ユニットには、特定の共鳴周波数の音波の防音の機能に加えて、特定の共鳴周波数の電波を選択的に透過させる機能があることが分かった。 From the above results, it was found that the soundproofing unit of Example 1 had a function of selectively transmitting radio waves having a specific resonance frequency in addition to the function of preventing sound waves having a specific resonance frequency.
［比較例１］
図１５Ａおよび図１５Ｂに示す防音ユニットについて、図８Ａおよび図８Ｂに示す防音ユニットの場合と同じように、電波の透過性および音波の吸収性を検証した。
図１５Ａおよび図１５Ｂに示す防音ユニットは一般的なヘルムホルツ共鳴構造、つまり、主面１２に単なる円形の開口部１６’が形成されたものであり、その孔径が５．６ｍｍΦであること以外は、図８Ａおよび図８Ｂに示す防音ユニットと同じ構成のものである。
[Comparative Example 1]
For the soundproof unit shown in FIGS. 15A and 15B, the transmission of radio waves and the absorption of sound waves were verified as in the case of the soundproof unit shown in FIGS. 8A and 8B.
The soundproofing unit shown in FIGS. 15A and 15B has a general Helmholtz resonance structure, that is, a simple circular opening 16 ′ formed in the main surface 12, except that the hole diameter is 5.6 mmΦ. It has the same configuration as the soundproofing unit shown in FIGS. 8A and 8B.
図１６Ａは、比較例１における電波の透過率および反射率の結果を示し、図１６Ｂは、比較例１における音波の吸収率の結果を示す。
図１６Ａに示すように、比較例１の防音ユニットは、電波の透過率がほぼ０、反射率がほぼ１であり、ＧＨｚ帯域の電波をほとんど透過させず、遮断することが分かった。
一方、図１６Ｂに示すように、比較例１の防音ユニットは、実施例１の防音ユニットの場合と同じように、１６００Ｈｚ付近の音波を防音できることが分かった。
FIG. 16A shows the results of the radio wave transmittance and the reflectance in Comparative Example 1, and FIG. 16B shows the results of the sound wave absorptance in Comparative Example 1.
As shown in FIG. 16A, the soundproofing unit of Comparative Example 1 had a transmittance of radio waves of almost 0 and a reflectance of approximately 1, indicating that almost no radio waves in the GHz band were transmitted and were blocked.
On the other hand, as shown in FIG. 16B, it was found that the soundproof unit of Comparative Example 1 could soundproof a sound wave near 1600 Hz, as in the case of the soundproof unit of Example 1.
上記結果から、比較例１のように、主面１２に単なる円形の開口部１６’が形成された防音ユニットには、防音の効果はあるが、電波の選択的な透過性はほとんどないことが分かった。 From the above results, the soundproofing unit in which the simple circular opening 16 ′ is formed in the main surface 12 as in Comparative Example 1 has a soundproofing effect, but has little selective transmission of radio waves. Do you get it.
［実施例２］
図１７Ａおよび図１７Ｂに示す防音ユニットについて、図８Ａおよび図８Ｂに示す防音ユニットの場合と同じように、電波の透過性および音波の吸収性を検証した。
[Example 2]
For the soundproof unit shown in FIGS. 17A and 17B, the transmission of radio waves and the absorption of sound waves were verified as in the case of the soundproof unit shown in FIGS. 8A and 8B.
図１７Ａおよび図１７Ｂに示す防音ユニットは、図６Ａおよび図６Ｂに示す防音ユニットと同じ構成のもの、つまり、他面１４の底面２８に開口部１６が形成されていること以外は、図８Ａおよび図８Ｂに示す防音ユニットと同じ構成のものである。 The soundproofing unit shown in FIGS. 17A and 17B has the same configuration as the soundproofing unit shown in FIGS. 6A and 6B, that is, except that the opening 16 is formed in the bottom surface 28 of the other surface 14. It has the same configuration as the soundproofing unit shown in FIG. 8B.
図１８Ａは、実施例２における電波の透過率および反射率の結果を示し、図１８Ｂは、実施例２における音波の吸収率の結果を示す。
図１８Ａに示すように、実施例２の防音ユニットにおいても、実施例１の防音ユニットの場合と同じように、７ＧＨｚ付近において共鳴が発生し、電波の透過率のピーク、および、反射率のボトムが同時に発現した。
図１８Ｂに示すように、実施例２の防音ユニットにおいては、２５００Ｈｚ付近において共鳴が発生し、音波の吸収率のピークが発現した。つまり、実施例２の防音ユニットは、２５００Ｈｚ付近の音波を防音できることが分かった。
FIG. 18A shows the results of the radio wave transmittance and the reflectance in Example 2, and FIG. 18B shows the results of the sound wave absorptance in Example 2.
As shown in FIG. 18A, also in the soundproofing unit of the second embodiment, similar to the case of the soundproofing unit of the first embodiment, resonance occurs around 7 GHz, and the peak of the radio wave transmittance and the bottom of the reflectance become lower. Was simultaneously expressed.
As shown in FIG. 18B, in the soundproofing unit of Example 2, resonance occurred around 2500 Hz, and a peak in the absorptivity of the sound wave appeared. That is, it was found that the soundproofing unit of Example 2 could soundproof a sound wave near 2500 Hz.
上記結果から、実施例２の防音ユニットにおいても、実施例１の防音ユニットの場合と同じように、特定の共鳴周波数の音波の防音の機能に加えて、特定の共鳴周波数の電波を選択的に透過させる機能があることが分かった。また、実施例２のように、主面１２だけでなく、他面１４の底面に開口部を形成した場合、電波の選択的な透過性はほとんど変化しないが、音波の吸収率がピークとなる共鳴周波数が変化することが分かった。 From the above results, in the soundproofing unit of the second embodiment, similarly to the soundproofing unit of the first embodiment, in addition to the function of soundproofing sound waves of a specific resonance frequency, radio waves of a specific resonance frequency can be selectively provided. It turns out that there is a function to transmit light. When an opening is formed not only on the main surface 12 but also on the bottom surface of the other surface 14 as in the second embodiment, the selective transmission of radio waves hardly changes, but the absorption rate of sound waves reaches a peak. It was found that the resonance frequency changed.
本発明の防音ユニットおよび防音構造体は、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、及び回転機、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、および、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（パーソナルコンピュータ）、掃除機、空気清浄機、および、換気扇等の一般家庭用機器等に用いられる。 The soundproofing unit and the soundproofing structure of the present invention include various types that emit sound such as a copying machine, a blower, an air conditioner, a ventilation fan, a pump, a generator, a duct, and the like, as well as a coating machine, a rotating machine, and a transporting machine. Industrial equipment such as manufacturing equipment, transportation equipment such as automobiles, trains, and aircraft, refrigerators, washing machines, dryers, televisions, copy machines, microwave ovens, game machines, air conditioners, fans, PCs (personal computers) ), Vacuum cleaners, air purifiers, and general household appliances such as ventilation fans.
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよい。 As described above, the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention.
１０ 防音ユニット
１２ 主面
１４ 他面
１６、１６’ 開口部
１８ 第１板部
２０ 延在部
２２ 第２板部
２４ 空間
２６ 第２貫通穴
２８ 底面
３０ 防音構造体
３２ 音響管
３４ スピーカ
３６ マイクロフォン
Reference Signs List 10 soundproofing unit 12 main surface 14 other surface 16, 16 'opening 18 first plate portion 20 extending portion 22 second plate portion 24 space 26 second through hole 28 bottom surface 30 soundproof structure 32 acoustic tube 34 speaker 36 microphone
Claims (13)
前記主面以外の他面とを有し、
前記主面には、厚み方向に貫通する開口部が形成され、前記開口部を含む、前記主面の少なくとも一部は金属により構成され、
前記他面の少なくとも一部は非金属により構成され、
前記主面と前記他面とによって空間が形成され、
前記開口部は、前記開口部の縁の上の任意の２点を結んだ線分が前記開口部以外の前記主面上に存在する前記任意の２点が存在するような形状に形成されている防音ユニット。 Main surface,
Having another surface other than the main surface,
An opening penetrating in the thickness direction is formed in the main surface, and at least a part of the main surface including the opening is formed of metal,
At least a part of the other surface is made of a non-metal,
A space is formed by the main surface and the other surface,
The opening is formed in such a shape that a line segment connecting any two points on the edge of the opening exists on the main surface other than the opening on the main surface. Soundproof unit.
前記主面は、前記他面の上面として前記他面の上に配置されている請求項１ないし８のいずれか一項に記載の防音ユニット。 The other surface is a box type without an upper surface,
The soundproofing unit according to any one of claims 1 to 8, wherein the main surface is disposed on the other surface as an upper surface of the other surface.
前記主面は、前記他面の上面の上に配置されている請求項１ないし８のいずれか一項に記載の防音ユニット。 The other surface is a box type having an upper surface having the same configuration as the main surface,
The soundproofing unit according to any one of claims 1 to 8, wherein the main surface is disposed on an upper surface of the other surface.
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