JPWO2018150972A1 - 防音構造体 - Google Patents

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昇吾 山添
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Abstract

２つの空間を隔てる壁部材に設けられた開口部で共鳴する低次の周波数の音に対して十分な消音効果を得ることができる防音構造体を提供する。２つの空間を隔てる壁部材に設けられた開口部内に配置される共鳴消音構造体を有する防音構造体であって、開口部の一方の開口面側に、開口面から離間した位置に風量調整部材が配置され、共鳴消音構造体は、開口部内で共鳴する音の周波数で共鳴するものであり、共鳴消音構造体は、開口面に垂直な方向において、開口部の中央に配置されている。

Description

本発明は、防音構造体に関する。
住宅の壁には換気のために壁を貫通する換気スリーブが設けられている。この換気スリーブからの音漏れが騒音の問題となっている。換気スリーブでは、スリーブの長さおよび開口部の直径（開口面積）等に応じて、特定の周波数の音が透過する。この周波数はスリーブ内で共鳴が生じる周波数であり、スリーブ内で共鳴が生じることで高い透過率で音がスリーブを透過してしまう。
従来用いられる一般的な防音材としては、発泡ウレタンおよびグラスウール等の吸音材が挙げられる。しかしながら、発泡ウレタンおよびグラスウール等の防音材は、１ｋＨｚ以下の低周波数の音に対しては消音効果が低いため、スリーブ内で共鳴する低次周波数の音を消音することは困難であった。
一方で、特定の周波数帯域の音を吸収する防音構造体として、膜振動を利用するもの、気柱共鳴を利用するもの、および、ヘルムホルツ共振を利用するものがある。
特許文献１には、通気スリーブ内に、共鳴型消音機構を配置することが記載されており、共鳴型消音機構として、サイドブランチ型消音器およびヘルムホルツ共鳴器が記載されている。
特許文献２には、換気孔内に、共鳴作用により低周波騒音を消音する消音室を有する消音装置を配設することが記載されている。
特許第４８２０１６３号 特許第３６６４６７５号
通気スリーブ内に共鳴消音構造体を配置する際に、通気スリーブ内における共鳴消音構造体の配置位置については十分な検討がなされていなかった。そのため、通気スリーブ内に共鳴構造体を配置しても、スリーブ内で共鳴する低次の周波数の音に対して十分な消音効果を得られないおそれがあった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、２つの空間を隔てる壁部材に設けられた開口部内で共鳴する低次の周波数の音に対して十分な消音効果を得ることができる防音構造体を提供することにある。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、２つの空間を隔てる壁部材に設けられた開口部内に配置される共鳴消音構造体を有する防音構造体であって、開口部の一方の開口面側に、開口面から離間した位置に風量調整部材が配置され、共鳴消音構造体は、開口部内で共鳴する音の周波数で共鳴するものであり、共鳴消音構造体は、開口面に垂直な方向において、開口部の中央に配置されていることにより、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、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
［１］ ２つの空間を隔てる壁部材に設けられた開口部内に配置される共鳴消音構造体を有する防音構造体であって、
開口部の一方の開口面側に、開口面から離間した位置に風量調整部材が配置され、
共鳴消音構造体は、開口部内で共鳴する音の周波数で共鳴するものであり、
共鳴消音構造体は、開口面に垂直な方向において、開口部の中央に配置されている防音構造体。
［２］ 共鳴消音構造体の共鳴周波数が前記開口部内で共鳴する音の最低次の周波数である［１］に記載の防音構造体。
［３］ 共鳴消音構造体を開口面から前記開口部内で共鳴する音の波長の１／４の位置に配置し、
共鳴消音構造体の共鳴周波数が開口部内を共鳴する音の２次の周波数である［１］に記載の防音構造体。
［４］ 共鳴消音構造体が気柱共鳴管である［１］〜［３］のいずれかに記載の防音構造体。
［５］ 気柱共鳴管は、管長さ方向が開口部の内周方向に一致する［４］に記載の防音構造体。
［６］ 共鳴消音構造体は、ヘルムホルツ共鳴器である［１］〜［３］のいずれかに記載の防音構造体。
［７］ ヘルムホルツ共鳴器は、最も長い辺を開口部の内周方向に沿って配置されている［６］に記載の防音構造体。
［８］ 共鳴消音構造体は、貫通した枠孔部を有する枠と、枠孔部を覆って枠に周囲を固定される膜とを有する膜型共鳴構造体である［１］〜［３］のいずれかに記載の防音構造体。
［９］ 枠の枠孔部の両方の端面それぞれに膜が固定されている［８］に記載の防音構造体。
［１０］ ２つの膜の膜振動の共鳴周波数が互いに異なる［９］に記載の防音構造体。
［１１］ 複数の共鳴消音構造体を有し、
複数の共鳴消音構造体が開口部の内周方向に沿って配置されている［１］〜［１０］のいずれかに記載の防音構造体。
［１２］ 複数の共鳴消音構造体の共鳴周波数が互いに異なる［１］〜［１１］のいずれかに記載の防音構造体。
［１３］ 両端が開放された筒形状で、内周部に複数の共鳴消音構造体が設置されるベース部材を有し、
ベース部材が開口部に着脱可能に設けられている［１］〜［１２］のいずれかに記載の防音構造体。
［１４］ 開口部内に配置される吸音材を有する［１］〜［１３］のいずれかに記載の防音構造体。
［１５］ 両端が開放された筒形状で、内周部に吸音材が設置される第２ベース部材を有し、第２ベース部材が開口部に着脱可能に設けられている［１４］に記載の防音構造体。
本発明によれば、２つの空間を隔てる壁部材に設けられた開口部で共鳴する低次の周波数の音に対して、十分な消音効果を得ることができる防音構造体を提供することができる。
本発明の防音構造体の一例を模式的に示す断面図である。 図１の共鳴消音構造体を模式的に示す斜視図である。 図１のＡ１−Ａ１線断面図である。 本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 図４のＡ２−Ａ２線断面図である。 本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 図６の共鳴消音構造体を模式的に示す斜視図である。 図６のＢ１−Ｂ１線断面図である。 本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 図９のＢ２−Ｂ２線断面図である。 本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 図１１に示す共鳴消音構造体を模式的に示す斜視図である。 図１２のＣ１−Ｃ１線断面図である。 本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 図１４のＣ２−Ｃ２線断面図である。 本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 図１６のＤ−Ｄ線断面図である。 共鳴消音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 図１９のＣ３−Ｃ３線断面図である。 本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 図２１に示す防音構造体の分解図である。 図２２の防音構造体をｂ方向から見た平面図である。 図２２の防音構造体をａ方向から見た平面図である。 本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。 開口部における透過率と周波数との関係を表すグラフである。 開口部内における位置と音圧との関係を表すグラフである。 開口部内における位置と音圧との関係を表すグラフである。 開口部内における位置と音圧との関係を表すグラフである。 開口部内における位置と音圧との関係を表すグラフである。 風量調整部材と開口面との距離と、開口部内における音圧最大の位置との関係を表すグラフである。 周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 周波数と透過損失との関係を表すグラフである。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
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。
また、本明細書において、例えば、「４５°」、「平行」、「垂直」あるいは「直交」等の角度は、特に記載がなければ、厳密な角度との差異が５度未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との差異は、４度未満であることが好ましく、３度未満であることがより好ましい。
［防音構造体］
本発明の防音構造体は、
２つの空間を隔てる壁部材に設けられた開口部内に配置される共鳴消音構造体を有する防音構造体であって、
開口部の一方の開口面側に、開口面から離間した位置に風量調整部材が配置され、
共鳴消音構造体は、開口部内で共鳴する音の周波数で共鳴するものであり、
共鳴消音構造体は、開口面に垂直な方向において、開口部の中央に配置されている防音構造体である。
本発明の防音構造体の一例について、図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本発明の防音構造体を構成する共鳴消音構造体１０ａを、２つの空間を隔てる壁部材Ｗの開口部１０２内に配置した一例を示す模式的な断面図である。図２は、図１に示す防音構造体の共鳴消音構造体１０ａの概略斜視図である。図３は、図１のＡ１−Ａ１線断面図である。
図１に示すように、壁部材Ｗには、壁部材Ｗを貫通する、円筒状のスリーブ１００が配設されており、壁部材Ｗを貫通する開口部１０２が設けられている。
また、壁部材Ｗに設けられる開口部１０２の一方の開口面側には、風量調整部材１０４が配置されている。風量調整部材１０４は、いわゆるレジスター等の開口部内を通過する空気の風量を調整する部材である。風量調整部材１０４は、開口面に垂直な方向から見た際に、開口部を覆うように配置されている板状部材である。また、風量調整部材と開口面とは距離Ｄ1離間して配置される。風量調整部材１０４と開口面とが所定距離離間しているので、風量調整部材１０４が開口部１０２を塞ぐことなく、壁部材Ｗに隔てられる２つの空間は、開口部１０２により通気可能である。
ここで、風量調整部材１０４と開口面との距離Ｄ1は、０．１ｍｍ〜１００ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ〜５０ｍｍがより好ましい。
この点に関しては後に詳述する。
図１に示す例では、開口部１０２の断面形状は、円形であるが、これに限定はされない。開口部１０２の断面形状は、正方形、長方形、楕円形および多角形等の形状であってもよい。
また、図１に示すように、共鳴消音構造体１０ａは、その中心位置が、開口面に垂直な方向において、すなわち、開口部１０２の貫通方向において、開口部１０２の中央に配置される。
ここで、本発明において、開口部１０２の中央とは、開口部１０２の長さをＬ1、開口部１０２内で共鳴する音波の最低次の共鳴周波数の波長をλ1すると、一方の開口面から、Ｌ1／２−λ1／８〜Ｌ1／２＋λ1／８の範囲をいう。すなわち、一方の開口面から、共鳴消音構造体１０ａの中心までの距離をＬ2とすると、共鳴消音構造体１０ａの配置位置は、Ｌ1／２−λ1／８≦Ｌ2≦Ｌ1／２＋λ1／８を満たす。
なお、共鳴消音構造体１０ａの配置位置は、Ｌ1／２−λ1／１６≦Ｌ2≦Ｌ1／２＋λ1／１６を満たすのがより好ましい。
図１〜図３に示す共鳴消音構造体１０ａは、内部に中空部１６を有し、開口１４を１つ有する閉管である管本体１２からなる従来公知の気柱共鳴管である。図２および図３に示すように、共鳴消音構造体１０ａは、開口部１０２の内周面に沿って配置される。そのため、共鳴消音構造体１０ａは、管本体１２の延在方向（管長さ方向）を開口部１０２の内周方向に一致させて（平行に）、この管長さ方向が、開口部１０２の内周面の形状に沿って湾曲した形状である。また、開口１４は、管本体１２の延在方向の一方の端部の内側の面に形成されている。
周知のとおり、一方が閉じて他方が開放している閉管における気柱共鳴では、音圧において、閉口端で固定端となり、定常波の腹となる。一方、開口端は自由端となり、定常波における節となる。気柱共鳴における定常波の波長は、開口端補正を考慮した気柱共鳴管の長さに応じた波長となる。ここで、気柱共鳴において、実際には定常波の節の位置は管の外側に発生する。これを開口端補正といい、開口端から実際の定常波の節の位置までの距離を開口端補正の長さという。なお、円筒形の場合の開口端補正の長さは、大凡０．６１×管半径で与えられる。
本発明においては、共鳴消音構造体１０ａは、開口部１０２内で共鳴する音の周波数で共鳴する。すなわち、共鳴消音構造体１０ａの共鳴周波数は、開口部１０２内で共鳴する音の周波数と略一致する。
したがって、気柱共鳴管である共鳴消音構造体１０ａの中空部１６の長さは、開口部１０２内で共鳴する音の周波数に応じて設定される。
ここで、開口部１０２内で共鳴する音の周波数とは、共鳴消音構造体１０ａと同じ形状および大きさで、開口１４および中空部１６を有さない剛体を共鳴消音構造体１０ａと同じ位置に配置した場合における、開口部１０２内で共鳴する音の周波数である。
開口部１０２内に共鳴消音構造体１０ａを配置すると開口部１０２の断面積が小さくなるため、共鳴消音構造体１０ａを配置しない場合と比べて、開口部１０２内で共鳴する音の周波数が変化する。したがって、共鳴消音構造体１０ａを配置した影響を考慮して、開口部１０２内で共鳴する音の周波数を決定する。
また、共鳴消音構造体が、開口部内で共鳴する音の周波数で共鳴するとは、共鳴消音構造体の共鳴周波数ｆsと、開口部内で共鳴する音の共鳴周波数ｆdとが、０．８×ｆd≦ｆs≦１．２×ｆdの関係を満たすことをいう。
共鳴消音構造体１０ａが、開口部１０２内で共鳴する音の周波数で共鳴することで、開口部１０２内で共鳴する音を消音することができる。その際、本発明においては、共鳴消音構造体１０ａを開口面に垂直な方向における開口部１０２の中央に配置する。
ここで、開口部１０２の一方の開口面近傍に風量調整部材１０４が配置される場合には、風量調整部材１０４が配置される側の開口面は、風量調整部材１０４の影響により固定端と想定されると考えられる。一方が開放端で他方が固定端の場合は、開口部内に生じる定在波は非対称なものとなる。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、開口面と風量調整部材１０４との間にわずかな隙間があると、風量調整部材１０４を配置しても、両端が開放された場合と同様の対称な音場が形成される。そのため、開口面から所定距離離間した位置に風量調整部材１０４を配置した場合は、開口部１０２に生じる定在波の最低次の周波数では、開口部１０２内の中央位置において音圧が最も高くなる。従って、音圧が最も高くなる開口部１０２内の中央位置に共鳴消音構造体１０ａを配置することで、開口部１０２内で共鳴する音を効果的に消音することができる。
なお、共鳴消音構造体１０ａの共鳴周波数ｆsは、開口部内で共鳴する音の最低次の共鳴周波数ｆd1と一致するのが好ましい。すなわち、０．８×ｆd1≦ｆs≦１．２×ｆd1を満たすのが好ましい。
これにより、発泡ウレタンおよびグラスウール等の防音材では消音し難い、１ｋＨｚ以下の低周波数の音をより効果的に消音することができる。
ここで、図１に示す例では、１つの共鳴消音構造体１０ａを開口部１０２の中央に配置する構成としたがこれに限定はされない。図４および図５に示すように、２以上の共鳴消音構造体を開口部１０２の中央に配置に配置してもよい。
図４は、本発明の防音構造体の他の一例の模式的断面図であり、図５は、図４のＡ２−Ａ２線断面図である。
なお、図４に示す防音構造体は、共鳴消音構造体を２つ有する以外は、図１に示す防音構造体と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は異なる点を主に行なう。
図４および図５に示す防音構造体は、２つの共鳴消音構造体１０ａを有する。２つの共鳴消音構造体１０ａは、開口面に垂直な方向の開口部１０２の中央において、開口部１０２の内周方向に配列されている。
２つの共鳴消音構造体１０ａを有することで、より高い消音効果を得ることができる。また、２つの共鳴消音構造体１０ａを有する場合には、開口部の内周方向に配列することで、２つの共鳴消音構造体を開口部の中央に配置することができ、より高い消音効果を得ることができる。
また、２つの共鳴消音構造体１０ａの共鳴周波数が互いに異なっていてもよい。すなわち、気柱共鳴管の気柱の長さが互いに異なっていてもよい。共鳴周波数が互いに異なる２つの共鳴消音構造体１０ａを配置することで、広い周波数帯域で消音効果を得ることができる。
なお、図４および図５に示す例では、２つの共鳴消音構造体を開口部の内周方向に配列する構成としたがこれに限定はされず、開口部の軸方向に配列してもよい。
また、図１に示す例では、共鳴消音構造体として気柱共鳴管を用いる構成としたがこれに限定はされず、共鳴消音構造体として、ヘルムホルツ共鳴器を用いてもよく、あるいは、膜振動を利用する構造を用いてもよい。
図６〜図８に、共鳴消音構造体としてヘルムホルツ共鳴器を用いた場合の一例を示す。
図６は、本発明の防音構造体を構成する共鳴消音構造体１０ｂを、２つの空間を隔てる壁部材Ｗの開口部１０２内に配置した一例を示す模式的な断面図である。図７は、図６に示す防音構造体の共鳴消音構造体１０ｂの概略斜視図である。図８は、図６のＢ１−Ｂ１線断面図である。
図６においては、ヘルムホルツ共鳴器である共鳴消音構造体１０ｂは、その中心位置が、開口面に垂直な方向において、開口部１０２の中央に配置される。
図６〜図８に示す共鳴消音構造体１０ｂは、従来公知のヘルムホルツ共鳴器であり、開口部１０２内で共鳴する音の周波数で共鳴する。周知のとおりヘルムホルツ共鳴器は、開口２０の空気が質量（マス）として、容器１８の内部２２にある空気がばねとしての役割を果たし、マスバネの共鳴をするものである。ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数は、容器の内容積および開口の面積等によって決まる。従って、ヘルムホルツ共鳴器の内容積および開口の面積等は、開口部１０２内で共鳴する音の周波数に応じて設定すればよい。
また、図７および図８に示すように、共鳴消音構造体１０ｂは、開口部１０２の内周面に沿って配置される。そのため、共鳴消音構造体１０ｂは、容器１８の最も長い辺を開口部１０２の内周方向に一致させて（平行に）、この辺に平行な方向が、開口部１０２の内周面の形状に沿って湾曲した形状である。また、開口２０は、容器１８の延在方向の一方の端部の内側の面に形成されている。
このように、開口部１０２内で共鳴する音の周波数で共鳴するヘルムホルツ共鳴器を、開口部１０２の中央に配置することでも、開口部１０２内で共鳴する音を効果的に消音することができる。
ヘルムホルツ共鳴器は、気柱共鳴管よりも小型で低い周波数の共鳴をもたらすことができる点で好ましい。
なお、図６に示す例では、１つの共鳴消音構造体１０ｂを開口部１０２の中央に配置する構成としたがこれに限定はされない。
図９は、本発明の防音構造体の他の一例の模式的断面図であり、図１０は、図９のＢ２−Ｂ２線断面図である。
図９および図１０に示す防音構造体は、４つの共鳴消音構造体１０ｂを有する。４つの共鳴消音構造体１０ｂは、開口面に垂直な方向の開口部１０２の中央において、開口部１０２の内周方向に配列されている。
４つの共鳴消音構造体を有することで、より高い消音効果を得ることができる。また、４つの共鳴消音構造体を開口部の内周方向に配列することで、４つの共鳴消音構造体を開口部の中央に配置することができ、より高い消音効果を得ることができる。また、４つの共鳴消音構造体１０ｂの共鳴周波数が互いに異なっていてもよい。共鳴周波数が互いに異なる４つの共鳴消音構造体１０ｂを配置することで、広い周波数帯域で消音効果を得ることができる。
なお、図９および図１０に示す例では、４つの共鳴消音構造体を開口部の内周方向に配列する構成としたがこれに限定はされず、開口部の軸方向に配列してもよい。
図１１〜図１３に、共鳴消音構造体として膜振動を利用する構造を用いた場合の一例を示す。
図１１は、本発明の防音構造体を構成する共鳴消音構造体１０ｃを、２つの空間を隔てる壁部材Ｗの開口部１０２内に配置した一例を示す模式的な断面図である。図１２は、図１１に示す防音構造体の共鳴消音構造体１０ｃの概略斜視図である。図１３は、図１２のＣ１−Ｃ１線断面図である。
図１１においては、共鳴消音構造体１０ｃは、その中心位置が、開口面に垂直な方向において、開口部１０２の中央に配置される。
共鳴消音構造体１０ｃは、貫通する枠孔部２８を持つ枠２４と、枠孔部２８の片面を覆うように周囲を枠２４に固定された膜２６とを備える膜型共鳴構造体である。
このように、開口部１０２内で共鳴する音の周波数で共鳴する膜型共鳴構造体を、開口部１０２の中央に配置することでも、開口部１０２内で共鳴する音を効果的に消音することができる。
膜型共鳴構造体は、下記に示すような枠および膜のパラメータを最適化することで、気柱共鳴管およびヘルムホルツ共鳴器よりも薄い構造とすることができる。そのため、開口部内に共鳴消音構造体を配置しても大きな開口断面績を維持することができる点で好ましい。
枠２４は、貫通する枠孔部２８を環状に囲むように形成され、枠孔部２８の片面を覆うように膜２６を固定し、かつ支持するためのものである。枠２４は、膜２６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、共に高いことが好ましい。
なお、枠２４は、膜２６の全周を抑えることができるように膜２６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、膜２６を好適に固定できれば、一部が切断され、不連続な形状であっても良い。
また、枠２４の枠孔部２８の形状は、平面形状で、図示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、若しくは円形、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２４の枠孔部２８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。
また、枠２４のサイズは、平面視のサイズであり、その枠孔部２８のサイズとして定義できるので、以下では、枠孔部２８のサイズとする。枠孔部２８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、又は円相当直径と定義することができる。また、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、円相当直径とは、それぞれ面積の等しい円に換算した時の直径である。
枠２４の形成材料は、膜２６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２４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、および、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、および、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）、カーボンファイバ、及びガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等の繊維強化プラスチック材料等を挙げることができる。
また、これらの枠２４の材料の複数種を組み合わせて用いてもよい。
膜２６は、膜振動することができる弾性を有するシート状の部材である。膜２６は、周縁部を枠２４の一方の開口面のフレームに固定されて支持されている。枠２４に固定された膜２６は、膜振動可能である。
膜の材質には限定はなく、アルミニウム、チタン、ニッケル、パーマロイ、４２アロイ、コバール、ニクロム、銅、ベリリウム、リン青銅、黄銅、洋白、錫、亜鉛、鉄、タンタル、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、金、銀、白金、パラジウム、鋼鉄、タングステン、鉛、および、イリジウム等の各種金属；ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ポリ塩化ビニルデン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルベンテン、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ポリカーボネート、ゼオノア、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリプロピレン、および、ポリイミド等の樹脂材料等が利用可能である。さらに、薄膜ガラスなどのガラス材料、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）およびＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）のような繊維強化プラスチック材料を用いることもできる。または、それらを組合せたものでもよい。
また、金属材料を用いる場合には、錆びの抑制等の観点から、表面に金属めっきを施してもよい。
一方で、防音構造体全体に透明性が必要な場合は透明にできる樹脂材料やガラス材料を用いることができる。
枠２４への膜２６の固定方法は、特に制限的ではなく、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２４の枠孔部２８を囲む表面上に接着剤を塗布し、その上に膜２６を載置し、膜２６を接着剤で枠２４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）（ニチバン株式会社製）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）（東亜合成株式会社製）など)、スーパーＸ（セメダイン社製）、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２４の枠孔部２８を覆うように配置された膜２６を枠２４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２４に固定する方法等を挙げることができる。
また、両面テープ(例えば日東電工株式会社製、３Ｍ社製のもの)を枠の枠孔部サイズに合わせて切り取り、その上から膜２６を固定することもできる。
また、膜２６を枠２４に固定する際には、膜２６に張力を付与して固定してもよいが、張力を付与せずに固定するのが好ましい。
また、膜２６を枠２４に固定する際には、膜２６の端部の少なくとも一部が固定されていればよい。すなわち、一部が自由端であってもよく、固定せず単純支持の部分があってもよい。好ましくは、膜２６の端部が枠２４と接しており、膜２６の端部（周縁部）の５０％以上が枠２４に固定されているのが好ましく、９０％以上が枠２４に固定されているのがより好ましい。
また、枠２４と膜２６とが、同じ材質からなり、一体的に形成されている構成であってもよい。
枠２４と膜２６とが一体となった構成は、圧縮成形、射出成形、インプリント、削り出し加工、および３次元形状形成（３Ｄ）プリンタを用いた加工方法などの単純な工程で作製することができる。
また、膜２６は、１以上の貫通穴が穿孔されたものであっても良い。
また、膜２６に錘を設けてもよい。
膜２６に貫通孔、あるいは、錘を設けることで、膜振動単体の共振周波数を調整することができる。
貫通する枠孔部２８を持つ枠２４と、枠孔部２８の片面を覆うように周囲を枠２４に固定された膜２６とを備える膜型共鳴構造体において、膜振動の共鳴周波数は、枠孔部２８のサイズ、膜２６の材質（弾性率）および膜２６の厚さ等によって決まる。従って、膜型共鳴構造体の枠孔部２８のサイズ、膜２６の材質（弾性率）および膜２６の厚さ等は、開口部１０２内で共鳴する音の周波数に応じて設定すればよい。
なお、枠孔部２８のサイズは、特に制限的ではないが、波長より大きい枠サイズの場合、枠２４の面上に音圧の正負の分布が形成され複雑な膜振動や音の流れが励起されて、周波数変化に対してフラットな防音特性が得られない場合がある等観点から、防音対象とする音の波長よりも小さいことが好ましい。
枠孔部２８のサイズは、例えば、０．５ｍｍ〜３００ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましく、１０ｍｍ〜５０ｍｍであることが最も好ましい。
また、枠２４の肉厚および厚さ（枠孔部２８の深さ方向の厚さ）も、膜２６を確実に固定することができ、膜２６を確実に支持できれば、特に制限的ではないが、例えば、枠孔部２８のサイズに応じて設定することができる。
例えば、枠２４の肉厚は、枠孔部２８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２４の肉厚が、枠２４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２４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２４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２４の肉厚は、枠孔部２８のサイズが、５０ｍｍ超、３００ｍｍ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２４、即ち枠孔部２８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。
また、膜２６のヤング率は、膜振動することができれば特に制限的ではない。膜２６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２６の密度も、膜振動することができるものであれば、特に制限的ではない。膜２６の密度は、１０ｋｇ／ｍ3〜３００００ｋｇ／ｍ3であることが好ましく、１００ｋｇ／ｍ3〜２００００ｋｇ／ｍ3であることがより好ましく、５００ｋｇ／ｍ3〜１００００ｋｇ／ｍ3であることが最も好ましい。
また、膜２６の厚さは、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２６の厚さは、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、図１１に示す例では、共鳴消音構造体１０ａは、開口部１０２の開口断面に垂直な方向に対して、膜２６の膜面を平行にして配置されているがこれに限定はされない。開口部１０２の開口断面に垂直な方向に対して膜２６の膜面が傾いていてもよい。
なお、図１１に示す例では、１つの共鳴消音構造体１０ｃを開口部１０２の中央に配置する構成としたがこれに限定はされない。
図１４は、本発明の防音構造体の他の一例の模式的断面図であり、図１５は、図１４のＣ２−Ｃ２線断面図である。
図１４および図１５に示す防音構造体は、６つの共鳴消音構造体１０ｃを有する。６つの共鳴消音構造体１０ｃは、開口面に垂直な方向の開口部１０２の中央において、開口部１０２の内周方向に配列されている。
６つの共鳴消音構造体を有することで、より高い消音効果を得ることができる。また、６つの共鳴消音構造体を開口部の内周方向に配列することで、６つの共鳴消音構造体を開口部の中央に配置することができ、より高い消音効果を得ることができる。また、６つの共鳴消音構造体１０ｃの共鳴周波数は互いに異なっていてもよい。共鳴周波数が互いに異なる６つの共鳴消音構造体１０ｃを配置することで、広い周波数帯域で消音効果を得ることができる。
また、図１４および図１５に示す例では、６つの共鳴消音構造体を開口部の内周方向に配列する構成としたがこれに限定はされず、開口部の軸方向に配列してもよい。
ここで、図１１〜１３に示す例では、共鳴消音構造体１０ｃは、枠２４の一方の開口面に膜２６が固定される構成としたがこれに限定はされない。図１６および図１７に示すように、共鳴消音構造体１０ｄは、枠２４の両方の開口面に膜２６が固定される構成としてもよい。
共鳴消音構造体１０ｄが、枠２４の両方の開口面に膜２６が固定される構成の場合には、２つの膜の膜振動の共鳴周波数が互いに異なっていてもよい。これにより、広い周波数帯域で消音効果を得ることができる。
また、図１１〜１３に示す例では、膜型共鳴構造体である共鳴消音構造体１０ｃは、枠２４が貫通する枠孔部２８を有する構成としたがこれに限定はされない。例えば、膜型共鳴構造体は、枠が未貫通の枠孔部を有し、未貫通の枠孔部の開口面を覆うように膜が固定される構成であってもよい。
未貫通の枠孔部を有し、その開口面に膜が固定される構成の場合には、膜の質量、弾性および、膜背面の閉空間の弾性によるマスバネ共振を誘起することができる。
あるいは、図１８に示す例のように、貫通する枠孔部２８を有する枠２４の、膜２６が固定される開口面とは反対側の開口面に、開口面を覆う背面板３４を固定する構成としてもよい。背面板３４を固定する構成とすることでも、膜の質量、弾性および、膜背面の閉空間の弾性によるマスバネ共振を誘起することができる。
また、複数の共鳴消音構造体を有する場合には、上述した気柱共鳴管、ヘルムホルツ共鳴器、および、膜型共鳴構造を組み合わせて用いてもよい。
また、共鳴消音構造体として、気柱共鳴管、あるいは、ヘルムホルツ共鳴器を用いる場合には、その開口に微細な貫通孔を有する板状部材（または膜部材）を配置してもよい。これにより、消音帯域を広げることができる。
さらに、本発明の防音構造体は、開口部内に配置される吸音材を有していてもよい。
図１９は、本発明の防音構造体の他の一例の模式的断面図である。図２０は、図１９のＣ３−Ｃ３線断面図である。なお、図１９に示す例は、吸音材３２を有する以外は、図１４と同様の構成を有する。
図１９に示すように、開口部１０２の中央には共鳴消音構造体１０ｃが６つ、内周方向に配列されており、共鳴消音構造体１０ｃが配列される位置から両端部側には、吸音材３２が配置されている。
図２０に示すように、吸音材３２は円筒状に形成されており、開口部１０２の内周面に配置されている。
このように、吸音材３２を配置することで、吸音材による吸音効果により、防音性能をより向上できる。特に、吸音材は１ｋＨｚ超の周波数の音に対して吸音効果を発揮するため、１ｋＨｚ以下の音を消音できる共鳴消音構造体と組み合わせることで、より広い周波数帯で高い防音効果を得ることができる。
吸音材３２としては、特に限定はなく、発泡ウレタン等の発泡材料、ならびに、グラスウール、および、マイクロファイバー（3M社製シンサレートなど）等の不織布等の種々の公知の吸音材が利用可能である。
また、吸音材としては、微細貫通孔板、および、膜と閉空間とを用いた構造等の広帯域に吸音可能な吸音構造を用いてもよい。
ここで、図１９に示す例では、複数の共鳴消音構造体、ならびに、吸音材３２はそれぞれ直接、開口部１０２内に配置される構成としたがこれに限定はされない。
複数の共鳴消音構造体は、両端が開放された筒形状のベース部材の内周部に設置されて、このベース部材ごと開口部に設置される構成であってもよい。
また、吸音材は、両端が開放された筒形状の第２ベース部材の内周部に設置されて、このベース部材ごと開口部に設置される構成であってもよい。
図２１は、本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。図２２は、図２１に示す防音構造体の分解図である。図２３は、図２２をｂ方向から見た平面図である。図２４は、図２２をａ方向から見た平面図である。
図２１〜図２４に示す例では、複数の共鳴消音構造体、および、吸音材がそれぞれユニット化されて壁部材Ｗの開口部１０２内に設置されている。
具体的には、６つの共鳴消音構造体１０ｃとスリーブ１００ａとを有する第１ユニット５０ａと、吸音材３２とスリーブ１００ｂとを有する２つの第２ユニット５０ｂと、吸音材３２と風量調整部材１０４とスリーブ１００ｃとを有する第３ユニット５０ｃと、吸音材３２とガラリ１０６とスリーブ１００ｄとを有する第４ユニット５０ｄとを有し、これらのユニットが、開口部１０２内に、一方の開口面側（図２１中左右方向の左側）から第４ユニット５０ｄ、第２ユニット５０ｂ、第１ユニット５０ａ、第２ユニット５０ｂ、および、第３ユニット５０ｃの順に設置されている。
第１ユニット５０ａにおいてスリーブ１００ａは、本発明におけるベース部材であり、両端が開放された筒形状で、内周部に６つの共鳴消音構造体１０ｃが設置される。また、スリーブ１００ａは、壁部材Ｗの開口部１０２に挿入可能な大きさ及び形状である。
第２ユニット５０ｂにおいてスリーブ１００ｂは、本発明における第２ベース部材であり、両端が開放された筒形状で、内周部に吸音材３２が設置される。また、スリーブ１００ｂは、壁部材Ｗの開口部１０２に挿入可能な大きさ及び形状である。
第３ユニット５０ｃにおいてスリーブ１００ｃは、本発明における第２ベース部材であり、両端が開放された筒形状で、内周部に吸音材３２が設置される。また、スリーブ１００ｃは、壁部材Ｗの開口部１０２に挿入可能な大きさ及び形状である。また、スリーブ１００ｃには、スリーブ１００ｃの開口面と風量調整部材１０４の表面とが所定の距離離間するようにして、風量調整部材１０４が取り付けられている。
第４ユニット５０ｄにおいてスリーブ１００ｄは、本発明における第２ベース部材であり、両端が開放された筒形状で、内周部に吸音材３２が設置される。また、スリーブ１００ｄは、壁部材Ｗの開口部１０２に挿入可能な大きさ及び形状である。また、スリーブ１００ｄには、一方の開口面にガラリ１０６が取り付けられている。
このように、複数の共鳴消音構造体をベース部材に設置してユニット化することで、複数の共鳴消音構造体を開口部内に配置することを容易に行なうことができる。
同様に、吸音材を第２ベース部材に設置してユニット化することで、吸音材を開口部内に配置することを容易に行なうことができる。
また、開口部からの取り外しも容易に行うことができるため、メンテナンスを行う際に有効である。
また、複数の共鳴消音構造体、ならびに、吸音材をユニット化することで、種々の長さの開口部に対応してユニットの組み合わせを適宜選択することができ、複数の共鳴消音構造体、および、吸音材を適切な位置に設置することができ、また、設置を容易に行うことができる。
なお、図２１および図２２に示す例では、５つのユニットを組み合わせる構成としたが、これに限定はされず、例えば、２〜４つのユニットを組み合わせる構成であっても良いし、６以上のユニットを組み合わせる構成であってもよい。
また、図２１および図２２に示す例では、ガラリを備えるユニットを有する構成としたがこれに限定はされず、ガラリを備えるユニットを有さない構成であってもよい。
また、共鳴消音構造体を備えるユニットを開口部内の所定の位置に配置できれば、ユニットの配置順も特に限定はない。
また、図１１に示す例では、開口部１０２の中央のみに共鳴消音構造体１０ｃを配置する構成としたが、これに限定はされない。さらに、共鳴消音構造体を開口面（開口端補正を考慮した位置であるのが好ましい）から開口部の２次の共鳴周波数の音の波長λ2の１／４の位置に配置してもよい。
図２５は、本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。
図２５では、３つの共鳴消音構造体１０ｃが開口部１０２内に配置されている。３つの共鳴消音構造体１０ｃのうち１つは、開口部１０２の中央に配置される。また、２つの共鳴消音構造体１０ｃはそれぞれ、一方の開口面から距離Ｌ3の位置に配置されている。距離Ｌ3は、開口部１０２の長さをＬ1、開口部の２次の共鳴周波数の音の波長λ2とすると、Ｌ1／４−λ2／４≦Ｌ3≦Ｌ1／４＋λ2／４を満たす。すなわち、距離Ｌ3は、開口部１０２の長さＬ1の略１／４の長さである。
前述のとおり、開口部１０２の開口面と風量調整部材１０４との間にわずかな隙間があると、風量調整部材１０４を配置しても、両端が開放された場合と同様の対称な音場が形成される。開口部１０２に生じる定在波の２次の周波数では、開口部１０２の長さの１／４の位置において音圧が最も高くなる。従って、音圧が最も高くなる開口部１０２の長さの１／４の位置に共鳴消音構造体１０ｃを配置することで、開口部１０２で共鳴する音を効果的に消音することができる。
開口部１０２の長さの１／４の位置に配置する共鳴消音構造体１０ｃの共鳴周波数ｆsは、開口部で共鳴する音の２次の共鳴周波数ｆd2と一致するのが好ましい。すなわち、０．８×ｆd2≦ｆs≦１．２×ｆd2を満たすのが好ましい。
図２６は、本発明の防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。
図２６では、２つの共鳴消音構造体１０ｃが開口部１０２内に配置されている。２つの共鳴消音構造体１０ｃはそれぞれ、一方の開口面から距離Ｌ3の位置に配置されている。距離Ｌ3は、開口部１０２の長さをＬ1、開口部の２次の共鳴周波数の音の波長λ2とすると、Ｌ1／４−λ2／４≦Ｌ3≦Ｌ1／４＋λ2／４を満たす。すなわち、距離Ｌ3は、開口部１０２の長さＬ1の略１／４の長さである。
前述のとおり、開口部１０２の開口面と風量調整部材１０４との距離が０．５ｍｍ以上であると、風量調整部材１０４を配置しても、両端が開放された場合と同様の対称な音場が形成される。開口部１０２に生じる定在波の２次共鳴周波数では、開口部１０２の長さの１／４の位置において音圧が最も高くなる。従って、２次共鳴周波数の音圧が最も高くなる開口部１０２の長さの１／４の位置に共鳴消音構造体１０ｃを配置することで、開口部１０２で共鳴する２次共鳴周波数の音を効果的に消音することができる。
以下に、本発明の防音構造体、ならびに、防音構造体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体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（東レ株式会社製）、テイジンテトロン（登録商標）ＵＦ（帝人株式会社製）、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）（三菱樹脂株式会社製）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（タキロン株式会社製））、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（三菱レイヨン株式会社製））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（株式会社スリーボンド製））、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、本発明の防音構造体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（帝人デュポンフィルム株式会社製）、ＰＥＮフィルム テオネックス（登録商標）（帝人デュポンフィルム株式会社製）、及び／又はルミラー（登録商標）オフアニール低収縮タイプ（東レ株式会社製）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株式会社製））、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株式会社製））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（株式会社スリーボンド製）、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・ジャパン合同会社製）、及び／又は耐熱性無機接着剤アロンセラミック（登録商標）（東亜合成株式会社製）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体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）（三菱樹脂株式会社製））、アクリル樹脂フィルム（アクリプレン（三菱レイヨン株式会社製））、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、膜にゴミが付着し、本発明の防音構造体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株式会社製）、及び／又はＮＣＦ（長岡産業株式会社製））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（ライフガード株式会社製）、ＲＩＶＥＸ（リケンテクノス株式会社製）、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（株式会社きもと製)）を用いることでも、膜部材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。
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、共振周波数が変化する可能性がある。そのため、膜を、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。
［配置］
本発明の防音構造体を有する防音部材を開口部の内壁に簡易に取り付け、又は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、防音部材の側面に脱着機構を取付けて置き、脱着機構を開口部内壁に取付けて、防音部材を開口部の内壁に取り付けられるようにしてもよい。また、防音部材に取り付けられた脱着機構を開口部内壁から取り外して、防音部材を開口部内壁から離脱させるようにしても良い。
また、複数の共鳴消音構造体を組合せる場合には、容易に共鳴消音構造体を組み合わせられるように、各共鳴消音構造体に磁性体、マジックテープ（登録商標）、ボタン、および、吸盤などの脱着機構が取り付けられていることが好ましい。
また、各共鳴消音構造体に凹部および凸部を設け、一方の共鳴消音構造体の凸部と他方の共鳴消音構造体の凹部とをかみ合わせて共鳴消音構造体の脱着を行ってもよい。複数の共鳴消音構造体を組み合わせる場合には、１つの共鳴消音構造体に凸部及び凹部の両方を設けても良い。
更に、上述した脱着機構と、凸部および凹部とを組み合わせて共鳴消音構造体の着脱を行うようにしても良い。
なお、本発明において、開口部は、気体の通過を遮断する物体の領域内に形成される開口であり、２つの空間を隔てる壁部材に設けられることが好ましい。
ここで、開口が形成される領域を持ち気体の通過を遮断する物体とは、２つの空間を隔てる部材、及び壁等を言い、部材としては、管体、筒状部材等の部材を言い、壁としては、例えば、家、ビル、工場等の建造物の構造体を構成する固定壁、建造物の部屋内に配置され、部屋内を仕切る固定間仕切り（パーティション）等の固定壁、建造物の部屋内に配置され、部屋内を仕切る可動間仕切り（パーティション）等の可動壁等を言う。
本発明において開口部とは、窓枠、戸、出入り口、換気口、ダクト部、ルーバー部などに形成される、通気や放熱、物質の移動を目的として形成される開放部である。
なお、開口部の形状は、断面形状で、図示例では円形であるが、防音構造体を開口部内に配置できれば、特に制限的ではなく、例えば、正方形、長方形、ひし形、又は平行四辺形等の他の四角形、正三角形、二等辺三角形、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、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。
また、壁部材の材料としては、特に制限的ではなく、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、及びガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）、建造物の壁材と同様なコンクリート、モルタル、木材等の壁材等を挙げることができる。
また、壁部材に形成された開口部には、円筒形状のスリーブが挿入されていてもよい。スリーブの材料としては、ポリ塩化ビニル（塩ビ）等の樹脂材料、ステンレス鋼等の金属材料を挙げることができる。
壁部材に形成された開口部にスリーブを挿入することで、開口部内に水が浸入することを防止でき、共鳴消音構造体および吸音材が水にぬれるのを防止できる。また、開口部にスリーブを配置した構成とすることで、ユニット化した共鳴消音構造体、および、吸音材を容易に設置することができる。
以上、本発明の防音構造体についての種々の実施形態を挙げて詳細に説明したが、本発明は、これらの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、種々の改良又は変更をしてもよいのはもちろんである。
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
［参考例１］
まず、壁部材Ｗに開口部が設けられ、一方の開口面側に風量調整部材が配置された一例を用いて、開口部で共鳴する音の周波数と透過率との関係を測定した。開口面と風量調整部材との距離は１８ｍｍである。
壁部材Ｗは、材質がコンクリート、厚さが２５０ｍｍとした。
壁部材Ｗに直径１５６ｍｍの貫通孔を形成し、この貫通孔に外径１５６ｍｍ、内径１５０ｍｍのポリ塩化ビニル（塩ビ）製のスリーブを挿入した。すなわち、壁部材Ｗに設けられる開口部の直径は１５０ｍｍ、長さは２５０ｍｍとした。
風量調整部材は、材質がＡＢＳ樹脂、大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚み３ｍｍとした。
この開口部を透過する音の透過率を、有限要素法の解析ソフトウェアであるCOMSOLver5.1（COMSOL Inc）の音響モジュールを用いて設計を行い、シミュレーションにより求めた。
結果を図２７に示す。
図２７に示すように、２つの空間を隔てる壁部材Ｗに設けられた開口部を透過する音の透過率は、４２０Ｈｚ近傍、８４０Ｈｚ近傍、１２６０Ｈｚ近傍等にピークを有することがわかる。４２０Ｈｚが、開口部で共鳴する音の最低次の共鳴周波数であり、８４０Ｈｚが、開口部で共鳴する音の２次の共鳴周波数である。
次に、開口部の長さ（壁部材Ｗの厚さ）、および、開口部の直径を種々変更して、開口部内の位置と音圧との関係をシミュレーションにより求めた。なお、音圧は最低次の共鳴周波数における音圧とした。
開口部の長さ（壁部材Ｗの厚さ）を１００ｍｍとし、開口部の直径を１００ｍｍ、１５０ｍｍおよび２００ｍｍとした場合の結果を図２８に示す。開口部の長さ（壁部材Ｗの厚さ）を２５０ｍｍとし、開口部の直径を１００ｍｍ、１５０ｍｍおよび２００ｍｍとした場合の結果を図２９に示す。開口部の長さ（壁部材Ｗの厚さ）を５００ｍｍとし、開口部の直径を１００ｍｍ、１５０ｍｍおよび２００ｍｍとした場合の結果を図３０に示す。
なお、図２８〜図３０において、音圧（振幅の絶対値）は、各条件における最大音圧を１として最大音圧に対する比率で表した。
図２８〜図３０に示すように、開口部の長さおよび直径がいずれの場合であっても、開口部の中央位置で音圧が最も大きくなり、両端部側で音圧が最も小さくなることがわかる。
［参考例２］
次に、壁部材Ｗに設けられた開口部の一方の開口面側に、風量調整部材を配置した一例を用いて、開口部を透過する音の音圧をシミュレーションにより求めた。
開口部の長さは２５０ｍｍ、直径は１５０ｍｍとした。
風量調整部材は、材質がＡＢＳ樹脂、大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚み３ｍｍとした。
風量調整部材と開口面との距離Ｄ1を０ｍｍ（すなわち閉じた場合）、０．５ｍｍ、５ｍｍ、および、１８ｍｍとして開口部内の位置と音圧との関係をシミュレーションにより求めた。
なお、風量調整部材と開口面との距離Ｄ1によって開口部を透過する音の共振周波数が異なっていた。具体的には、距離Ｄ1が０ｍｍの場合は最低次の共振周波数は２４０Ｈｚであった。距離Ｄ1が０．５ｍｍの場合は最低次の共振周波数は３６０Ｈｚであった。距離Ｄ1が５ｍｍの場合は最低次の共振周波数は３８０Ｈｚであった。距離Ｄ1が１８ｍｍの場合は最低次の共振周波数は４００Ｈｚであった。
開口部内の位置と音圧との関係を示すグラフを図３１に示す。また、風量調整部材と開口面との距離Ｄ1と、音圧が最大となる開口部内の位置との関係を図３２に示す。
図３１および図３２に示すように、距離Ｄ1が０ｍｍの場合には、開口部内における音圧の分布が非対称になり音圧が最大となる位置が風量調整部材側の端面となる。一方、距離Ｄ1が０．５ｍｍ以上の場合には、開口部内における音圧の分布が対称になり音圧が最大となる位置が開口部の中央の位置となることがわかる。
［実施例１］
実施例１として、図７に示すような、膜型共鳴構造体である共鳴消音構造体を開口部内に配置する構成として透過損失を測定した。
＜共鳴消音構造体＞
共鳴消音構造体の枠は、材質がＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂）製とし、外形が長さ５４ｍｍ×幅５４ｍｍ×厚み２３ｍｍとし、厚み方向に、断面の大きさ４８ｍｍ×４８ｍｍ、深さが３ｍｍの枠孔部が形成されたものとした。枠は３Ｄプリンター（Ultimaker2 ＢＲＵＬＥ社製）を用いて作製した。
膜は、大きさ５４mm×５４ｍｍ、厚み８０μｍの銅膜を用いた。
枠の一方の開口面のフレーム上に膜を接着剤で固定し、さらに、他方の開口面に厚み３ｍｍのＡＢＳ樹脂製の板を配置し、共鳴消音構造体を作製した。
作製した共鳴消音構造体の膜振動の共鳴周波数を測定したところ４３０Ｈｚであった。
作製した共鳴消音構造体を、風量調整部材が配置された開口部内に設置して、透過損失を測定した。
開口部の長さは２５０ｍｍ、直径は１５０ｍｍとした。風量調整部材と開口面との距離Ｄ1は、０．５ｍｍとした。
共鳴消音構造体の設置位置は、開口部の中央の位置（０ｍｍ）、中央から風量調整部材が配置されていない開口面側に４５ｍｍの位置（−４５ｍｍ）、中央から風量調整部材が配置されている開口面側に４５ｍｍの位置（＋４５ｍｍ）、中央から風量調整部材が配置されていない開口面側に９０ｍｍの位置（−９０ｍｍ）、中央から風量調整部材が配置されている開口面側に９０ｍｍの位置（＋９０ｍｍ）とした。
開口部に共鳴消音構造体を設置して透過損失を測定した結果、ならびに、共鳴消音構造体を設置せずに透過損失を測定した結果を図３３に示す。
図３３に示すように、開口部内に共鳴消音構造体を設置することで、開口部で共鳴する音の共鳴周波数近傍で、透過損失を大きくすることができることがわかる。すなわち、消音することができることがわかる。
また、開口部内の中央に近い位置に配置することで、透過損失がより大きくなることがわかる。すなわち、消音効果が高くなることがわかる。
［実施例２］
実施例２として、図１４に示すような、６つの共鳴消音構造体を開口部内の中央位置に配置する構成として透過損失を測定した。
＜共鳴消音構造体＞
６つ共鳴消音構造体は、いずれも枠の材質がＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂）製とし、外形が長さ９５ｍｍ×幅５４ｍｍ×厚み２４ｍｍとした。また、枠孔部はそれぞれ、長さ８９ｍｍ×幅４８ｍｍ×深さ２１ｍｍ、長さ８９ｍｍ×幅４８ｍｍ×深さ２０ｍｍ、長さ６９ｍｍ×幅４８ｍｍ×深さ１９ｍｍ、長さ５４ｍｍ×幅４８ｍｍ×深さ１９ｍｍ、長さ４８ｍｍ×幅４８ｍｍ×深さ１６ｍｍ、長さ４４ｍｍ×幅４８ｍｍ×深さ１３ｍｍとした。
また、膜はいずれも厚み８０μｍの銅膜を用いた。
各共鳴消音構造体の共鳴周波数は、３１０Ｈｚ、３３０Ｈｚ、３６０Ｈｚ、４００Ｈｚ、４４０Ｈｚ、４８０Ｈｚであった。
作製した６つの共鳴消音構造体を、風量調整部材が配置された開口部内の中央の内周方向に配列して、透過損失を測定した。
開口部の長さは２５０ｍｍ、直径は１５０ｍｍとした。風量調整部材と開口面との距離Ｄ1は、０．５ｍｍとした。
結果を図３４に示す。
図３４に示すように、開口部で共鳴する音の共鳴周波数近傍で、透過損失を大きくすることができることがわかる。すなわち、消音することができることがわかる。また、図３３に示す共鳴消音構造体が１つの場合と比較して、開口部を透過する音の共鳴周波数近傍の広い周波数帯域で消音できることがわかる。
［実施例３］
実施例３として、図１９に示すような、６つの共鳴消音構造体を開口部内の中央位置に配置し、さらに、６つ共鳴消音構造体が配置される位置の両側には、吸音材が配置した構成として透過損失を測定した。
６つの共鳴消音構造体の構成および配置は実施例２と同様である。
吸音材は、材質が発泡ウレタン、外径１５０ｍｍ、内径１３０ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒形状とした。
２つの吸音材を６つ共鳴消音構造体が配置される位置の両側それぞれに配置して、透過損失を測定した。
結果を図３５に示す。図３５には、実施例３（共鳴消音構造体６つ＋吸音材の構成）、実施例２（共鳴消音構造体６つの構成）、および、共鳴消音構造体なしの構成の透過損失の測定結果を示している。
図３５に示すように、共鳴消音構造体に加えて吸音材を配置することで、開口部で共鳴する音の最低次の共鳴周波数近傍で、消音することができることに加えて、最低次の共鳴周波数よりも高い周波数帯域で大きく吸音することができることがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ 共鳴消音構造体
１２ 気柱共鳴管
１４ 開口
１６ 管内
１８ 容器
２０ 開口
２２ 内部
２４ 枠
２６ 膜
２８ 枠孔部
３２ 吸音材
３４ 背面板
５０ａ 第１ユニット
５０ｂ 第２ユニット
５０ｃ 第３ユニット
５０ｄ 第４ユニット
１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ スリーブ
１０２ 開口部
１０４ 風量調整部材
１０６ ガラリ

Claims (15)

  1. ２つの空間を隔てる壁部材に設けられた開口部内に配置される共鳴消音構造体を有する防音構造体であって、
    前記開口部の一方の開口面側に、前記開口面から離間した位置に風量調整部材が配置され、
    前記共鳴消音構造体は、前記開口部内で共鳴する音の周波数で共鳴するものであり、
    前記共鳴消音構造体は、前記開口面に垂直な方向において、前記開口部の中央に配置されている防音構造体。
  2. 前記共鳴消音構造体の共鳴周波数が前記開口部内で共鳴する音の最低次の周波数である請求項１に記載の防音構造体。
  3. 前記共鳴消音構造体を前記開口面から前記開口部内で共鳴する音の波長の１／４の位置に配置し、
    前記共鳴消音構造体の共鳴周波数が前記開口部内で共鳴する音の２次の周波数である請求項１に記載の防音構造体。
  4. 前記共鳴消音構造体が気柱共鳴管である請求項１〜３のいずれか一項に記載の防音構造体。
  5. 前記気柱共鳴管は、管長さ方向が前記開口部の内周方向に一致する請求項４に記載の防音構造体。
  6. 前記共鳴消音構造体は、ヘルムホルツ共鳴器である請求項１〜３のいずれか一項に記載の防音構造体。
  7. ヘルムホルツ共鳴器は、最も長い辺を前記開口部の内周方向に沿って配置されている請求項６に記載の防音構造体。
  8. 前記共鳴消音構造体は、貫通した枠孔部を有する枠と、前記枠孔部を覆って前記枠に周囲を固定される膜とを有する膜型共鳴構造体である請求項１〜３のいずれか一項に記載の防音構造体。
  9. 前記枠の前記枠孔部の両方の端面それぞれに前記膜が固定されている請求項８に記載の防音構造体。
  10. ２つの前記膜の膜振動の共鳴周波数が互いに異なる請求項９に記載の防音構造体。
  11. 複数の前記共鳴消音構造体を有し、
    複数の前記共鳴消音構造体が前記開口部の内周方向に沿って配置されている請求項１〜１０のいずれか一項に記載の防音構造体。
  12. 複数の前記共鳴消音構造体の共鳴周波数が互いに異なる請求項１〜１１のいずれか一項に記載の防音構造体。
  13. 両端が開放された筒形状で、内周部に複数の前記共鳴消音構造体が設置されるベース部材を有し、
    前記ベース部材が前記開口部に着脱可能に設けられている請求項１〜１２のいずれか一項に記載の防音構造体。
  14. 前記開口部内に配置される吸音材を有する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の防音構造体。
  15. 両端が開放された筒形状で、内周部に吸音材が設置される第２ベース部材を有し、
    前記第２ベース部材が前記開口部に着脱可能に設けられている請求項１４に記載の防音構造体。
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