WO2019181614A1

WO2019181614A1 - 防音セル、及びこれを用いる防音構造

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Publication number: WO2019181614A1
Application number: PCT/JP2019/009746
Authority: WO
Inventors: 暁彦大津; 真也白田; 昇吾山添; 美博菅原
Original assignee: 富士フイルム株式会社
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2019-03-11
Publication date: 2019-09-26

Abstract

防音セルは、膜面を音波の進行方向に対して略平行に配置して防音するために用いられ、孔部を持つ枠と、孔部を覆うように枠に固定された膜と、膜に設置され、音波に対する共鳴体と、を備え、共鳴体は、内部に中空空間を有し、膜のみに固定され、膜の振動に対して錘として機能し、錘として機能する共鳴体は、膜の最低次の振動モードの振幅が最大となる位置に配置されており、膜として振動できる部分の面積が、共鳴体が錘として振動する面積よりも大きく、共鳴体の中空空間は、枠と膜とによって形成される膜の背面空間から独立した空間である。防音セルは、小型であり、それぞれ任意の周波数に制御することができる複数の吸収のピークを有し、ターゲットとなる複数の周波数の音を選択的に強く遮蔽することができる。防音構造は、この防音セルを用い、通気性と防音とを両立させることができる。

Description

防音セル、及びこれを用いる防音構造

　本発明は、複数の周波数にピークを持つ音を防音する防音セル、及びこれを用い、筺体内からの騒音に対する通風防音に適した防音構造に関する。

　従来、ダクト、マフラー、及び換気フリーブ等の通気性の確保を前提とした構造物は、気体、及び／又は熱と同時に音も通過させてしまうことから、騒音対策が求められる場合がある。そのため、ダクト、及びマフラー等、特に騒音性の機械に取り付けられる用途においては、ダクト、及びマフラーの構造を工夫することでの防音が必要となる。一般に、ピーク音を静音化する場合、所望の周波数で高い透過損失を得るためには、共鳴型の防音構造体（ヘルムホルツ共鳴器、気柱共鳴筒、膜振動型構造体等の共鳴体）を置くことが対策の一つとして考えられる（特許文献１参照）。
　但し、図２９に示すように、ファン、例えば複写機ファン、及び電子機器ファン等の機械騒音の場合、騒音の周波数ピークが複数となる場合がある。これを防音するためには、特許文献１に開示の防音構造のように、共鳴周波数の異なる多数の防音構造体を設置する必要がある。

　一方、膜型吸音体などは、膜の振動モードが複数存在することなどの理由で、吸音ピークが複数発現する場合がある。しかしながら、それぞれの吸収ピークを任意の周波数に設定することは困難である、これは膜のヤング率、密度、及びサイズ等により一意に振動の固有周波数が決まってしまうためである。
　このため、特許文献２の音響減衰パネルのように、複数のセルの膜等のフレキシブルな材料のシートに質量の異なる錘を固定し、錘の質量を変えることで音響減衰する周波数を制御して、広い周波数範囲に亘って音響減衰を行うことができる。
　これに対し、特許文献３の吸音体のように、膜状吸音材にヘルムホルツ共鳴用の共鳴穴を形成することで、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ことができる。その結果、膜振動による２つの吸音ピークの間のヘルムホルツ共鳴による吸音による吸音のピークを設定して、広い周波数範囲の吸音を達成できる。

　また、特許文献４は、吸音材により複数のヘルムホルツ共鳴器が形成された第１吸音構造体と、第１吸音構造体を取り付けた振動板を、弾性体を介して取付対象面に弾性的に浮上支持した構造を有する第２吸音構造体とからなる吸音構造体を開示している。特許文献４に開示の技術では、複数のヘルムホルツ共鳴器の共鳴洞の容積とオリフィス孔の内周サイズとを変えることにより共鳴周波数をチューニングし、一方、振動板及び吸音材の質量と、弾性体及び振動板背面の空気室の空気バネのバネ定数とによって、ヘルムホルツ共鳴器よりも低い周波数帯域に共鳴周波数をチューニングすることにより、広い周波数帯域の騒音に対する有効な吸音性能を有すると共に、吸音効果の大きな吸音構造体とすることができるとしている。
　また、特許文献５は、振動板と、振動板を支持する第１の弾性体と、振動板、及び第１の弾性体の背後に第１の空気層を形成する第１の箱体とを有する第１の吸音部、並びに、この第１の吸音部を振動板要素とし、第１の吸音部を支持する第２の弾性体と、第１の吸音部、及び第２の弾性体の背後に第２の空気層を形成する第２の箱体とを有する第２の吸音部を備える吸音装置を開示している。特許文献５に開示の技術では、第１の吸音部と第２の吸音部とがそれぞれ特定の共振周波数を持つので、広い周波数帯域の音を吸音することができるとしている。

国際公開（ＷＯ）２０１７／０３０２０８号公報特開２００５－２５０４７４号公報特開２００９－１３９５５６号公報特開平１１－３３８４７６号公報特開昭６２－０９８３９８号公報

　ところで、騒音の周波数ピークが複数となるファンなどの機械騒音に対処するため、共鳴周波数の異なる多数の防音構造体を設置する対策を施す場合、特許文献１に開示の技術のように、複数の共鳴体を設置する必要があるから、大型化してしまい、ダクト、マフラー、及び換気スリーブ等のように通気性が必要な構造物のサイズが小さく、音の導波路の空間が小さい場合には、開口部の開口率が低下してしまい、通気性が低下してしまうという問題があった。
　また、特許文献２の音響減衰パネルの場合においても、通気性が必要な構造物内に設置する場合、複数の周波数ピークの騒音を防音するためには、特許文献１に開示の防音構造のように、音響減衰する周波数の異なる多数のセルを設置する必要がある。このため、特許文献２の音響減衰パネルでも、通気性が必要な構造物のサイズが小さい場合には、開口部の開口率が低下してしまい、通気性が低下してしまうという問題があった。

　また、特許文献３の技術のように、膜状吸音材にヘルムホルツ共鳴用の共鳴穴を形成することで、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持つ小サイズの吸音体を実現できる。
　しかしながら、特許文献３の技術では、共鳴穴は、枠開口部の端部の膜状吸音材に位置していることから、膜振動のモードに影響を与えないように設置されており、膜振動の錘として機能していない。また、特許文献３の図５から、ヘルムホルツ共鳴用の共鳴穴を設置する前後で膜振動による共鳴のピークが変化していないことから、膜振動のモードを変化させるような錘の作用は有しておらず、膜振動により、より低周波数にピークを持つ騒音を効率よく防音することができないという問題があった。
　また、特許文献３の技術では、膜状吸音材にヘルムホルツ共鳴用の共鳴穴を形成しており、膜状吸音材の背面空気層と、ヘルムホルツ共鳴穴の背面空気層とが共通であるため、ヘルムホルツ共鳴の周波数が、背面空気層の体積に依存し、任意の周波数に設定することが難しくなるという問題があった。
　また、特許文献３の技術では、後述する比較例５、及び６、並びに参考例１、及び２から分かるように、膜吸音の吸収ピークとヘルムホルツ共鳴の吸収ピークの両立が困難であるという問題があった。

　また、特許文献４の技術では、ヘルムホルツ共鳴器からなる第１吸音構造体と、ヘルムホルツ共鳴器とこれを取り付けた振動板とを錘とし、振動板を支持する弾性体を振動膜とする膜振動体からなる第１吸音構造体とによって、複数の共鳴周波数を持つことにより、広い周波数帯域の吸音を可能にしている。
　しかしながら、特許文献４の技術では、振動板のサイズが大きく、振動板の全域にヘルムホルツ共鳴器が取り付けられているため、振動板を支持する弾性体が小さいため、ヘルムホルツ共鳴器、振動板、及び弾性体からなる膜振動体の振動モードの振幅が最大となる所に錘となるヘルムホルツ共鳴器、及び振動板を配置することができ無いという問題があった。また、特許文献４の技術では、膜振動する弾性体が小さくなり過ぎ、共鳴周波数を低周波化できるものの、十分な膜振動が得られず、吸音効率が低くなるという問題があった。
　また、特許文献５の技術では、振動板を錘とする膜振動体からなる第１の吸音部と、第１の吸音部を振動板要素（錘）とする膜振動体からなる第２の吸音部とを有し、第１、及び第２の吸音部が異なる共振周波数を持つことにより、広い周波数帯域の吸音を可能にしている。
　しかしながら、このような構成では、膜面に対して音が垂直に入射するような場合では音の吸収が広い帯域で得られるものの、音波の進行方向と振動膜の面を並行に設置する必要がある場合、錘の重さによって、膜が振動しにくくなり、その結果、高い吸音特性が得られないという問題があった。音波の進行方向と振動膜の面との並行設置が必要な場合とは、例えば、通風管路に防音材を設置して風を通しつつ音を吸収するような場合である。この場合においては、風によって膜振動が阻害され、その結果音を吸収しにくくなってしまう。そのため、このような場合には、膜に風が直接当たらないように音及び風の進行方向に対して膜面が並行に設置されていることが必要となる。

　一方で、防音には、吸音材が有効な場合がある、しかしながら、例えば、ウレタン、及びグラスウールといった吸音材は広帯域な吸音には有効であるが、ピーク音を消すのには有効ではない。ある周波数の音だけが顕著に強い場合、全体的に音を低下させても、音の強さのコントラストは残ってしまうため、単周波の耳障りなピーク音は残ってしまう。さらに、より多くの吸音材を用いてピーク音を消したとしても、通気性確保の観点から好適ではない場合がある。また、吸音材は、低周波数になるほど吸収率が低下してしまうという問題がある。

　本発明の目的は、上記従来技術の問題点を克服し、それぞれ任意の周波数に制御することができる複数の吸収のピークを有し、ターゲットとなる複数の周波数の音を選択的に強く遮蔽するための小型の防音セルを提供することにある。
　本発明の他の目的は、上記目的に加え、上記防音セルを用い、通気性と防音とを両立させることができる防音構造を提供することにある。

　上記目的を達成するために、本発明の第１の態様の防音セルは、膜面を音波の進行方向に対して平行な位置から所定角度範囲内に配置して防音するために用いられる防音セルであって、孔部を持つ枠と、孔部を覆うように枠に固定された膜と、膜に設置され、音波に対する共鳴体と、を備え、共鳴体は、内部に中空空間を有し、膜のみに固定され、膜の振動に対して錘として機能し、錘として機能する共鳴体は、膜の端部が全て固定端とした場合の孔部の開口面で規定される最低次の振動モードにおいて振幅が最大となる位置に少なくとも配置されており、膜として振動できる部分の面積が、共鳴体が錘として振動する面積よりも大きく、膜と、枠と膜とによって形成される背面空気層からなる構造は、膜と音波の進行方向とが平行な場合において音波に対する共鳴構造として機能し、共鳴体の中空空間は、枠と膜とによって形成される膜の背面空間から独立した空間であるものである。なお、音波に対する共鳴構造として機能するのは、共鳴体である錘の付いた膜と背面空気層からなる構造である。

　ここで、膜の最低次の共鳴周波数の波長の１／４よりも小さいことが好ましく、また、最低次の共鳴周波数は、１０～１００００Ｈｚの範囲内に含まれることが好ましい。
　また、最低次の共鳴周波数が、枠と該枠を覆うように構成された膜だけから構成される防音セルの１次共鳴の周波数よりも低くなるように調整されていることが好ましい。
　また、共鳴体は、ヘルムホルツ共振器であることが好ましい。
　又は、共鳴体は、膜型共鳴体であることが好ましい。
　膜型共鳴体は、その膜に設置され、音波に対する共鳴体を有することが好ましい。
　また、共鳴体の少なくとも一部は、共鳴セルの内部に存在することが好ましい。
　また、所定角度範囲は、膜面が音波の進行方向に平行な場合を０°として、－４５°～＋４５°であることが好ましい。

　また、上記他の目的を達成するために、本発明の第２の態様の防音構造は、上記第１の態様の防音セルを少なくとも一つ有する防音構造であって、開口を有する開口部材内に、開口部材の開口断面を進行する音波の進行方向に対して膜の膜面を平行な位置から所定角度範囲内に配置して、開口部材に気体が通過する通気孔となる領域を設けた状態で防音セルを配置したものである。

　また、防音セルは、防音セルの少なくとも一つの共鳴周波数において、開口部材に形成する音圧分布の極大値に設置されていることが好ましい。
　また、防音セルは、防音セルの最低次の共鳴周波数の音波が開口部材に形成する定在波の音圧分布の腹の位置に配置されていることが好ましい。
　また、防音構造は、複数の防音セルを有することが好ましい。
　また、複数の防音セルの中には、最低次の共鳴周波数が異なる２種以上の防音セルが存在し、最低次の共鳴周波数が異なる２種以上の防音セルは、それぞれ、各防音セルに対応する最低次の共鳴周波数の音波によって開口部材内に形成される音圧の高い位置に配置されていることが好ましい。
　また、複数の防音セルの中には、最低次の共鳴周波数が異なる２種以上の防音セルが存在し、最低次の共鳴周波数が異なる２種以上の防音セルは、それぞれ、各防音セルに対応する最低次の共鳴周波数の音波によって開口部材内に形成される定在波の音圧分布の腹の位置に配置されていることが好ましい。

　また、防音セルは、開口部材に対し取外し可能な部材であることが好ましい。
　また、開口部材は、筒状体であり、筒状体内に防音セルが配置されることが好ましい。
　ここで、防音セルは、開口部材の開口端から開口端補正距離以内に配置されていることが好ましい。
　また、更に、枠の孔部内に吸音材が配置されていることが好ましい。
　また、開口部材は、気体の通過を遮断する物体の領域内に形成される開口を有することが好ましく、２つの空間を隔てる壁に設けられることが好ましい。

　本発明によれば、それぞれ任意の周波数に制御することができる複数の吸収のピークを有し、ターゲットとなる複数の周波数の音を選択的に強く遮蔽するための小型の防音セルを提供することができる。
　本発明によれば、更に、上記防音セルを用い、通気性と防音とを両立させることができる防音構造を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る防音セルの一例を模式的に示す断面図である。本発明の一の実施形態に係る防音セルの他の一例を模式的に示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る防音セルの一例を模式的に示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る防音セルの他の一例を模式的に示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る防音セルの他の一例を模式的に示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る防音セルの他の一例を模式的に示す断面図である。本発明の他の実施形態に係る防音セルの他の一例を模式的に示す断面図である。従来技術の一例（比較例１）の防音セルを模式的に示す断面図である。従来技術の他の一例（比較例３）の防音セルを模式的に示す断面図である。図１に示す本発明の防音セルと、図８、及び図９に示す従来技術の防音セルとの吸収率と周波数の関係を示すグラフである。本発明の他の実施形態に係る防音セルの他の一例を模式的に示す断面図である。本発明の防音構造の開口部材の開口断面に対する防音セルの膜面の傾斜角度を説明する説明図である。従来技術の他の一例（比較例２）の防音セルを模式的に示す断面図である。従来技術の他の一例（比較例４）の防音セルを模式的に示す断面図である。本発明の防音構造の管状の開口部材内に挿入配置された防音セルの防音性能を測定する測定系の一例を説明する断面図である。実施例１の防音セルと、比較例１、２、３、及び４の防音セルとの吸収率と周波数の関係を示すグラフである。従来技術の他の一例（比較例５）の防音セルを模式的に示す断面図である。従来技術の他の一例（比較例６）の防音セルを模式的に示す断面図である。図１８に示す防音セルのＡ－Ａ線断面図である。従来技術の他の一例（参考例１）の防音セルを模式的に示す断面図である。従来技術の他の一例（参考例２）の防音セルを模式的に示す断面図である。比較例５、及び６、並びに参考例１、及び２の防音セルの吸収率と周波数の関係を示すグラフである。従来技術の他の一例（比較例７）の防音セルを模式的に示す断面図である。実施例１、及び比較例７の防音セルの吸収率と周波数の関係を示すグラフである。実施例１の防音セルの共鳴周波数における振動歪みの振幅分布を示す図である。比較例７の防音セルの共鳴周波数に近い周波数における振動歪みの振幅分布を示す図である。膜の端部が全て固定端である場合の最低次の振動モードを示す図である。膜の端部が全て固定端である場合の高次の振動モードを示す図である。機械騒音の周波数ピークが複数であることを示す騒音レベルのグラフである。

　以下に、本発明に係る防音セル、及びこれを用い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。
　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形態に基づいてなされるが、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。

　本発明の第１の実施態様の防音セルは、膜面を音波の進行方向に対して平行な位置から所定角度範囲内に配置して防音するために用いられる防音セルである。この防音セルは、孔部を持つ枠と、孔部を覆うように枠に固定された膜と、膜に設置され、音波に対する共鳴体と、を備え、共鳴体は、内部に中空な共鳴空間を有し、膜のみに固定され、膜の振動に対して錘として機能し、錘として機能する共鳴体は、少なくとも膜の端部が全て固定端とした場合の孔部の開口面で規定される最低次の振動モードにおいて振幅が最大となる位置に配置されており、膜として振動できる部分の面積が、共鳴体が錘として振動する面積よりも大きく、防音セルの膜と音波の進行方向とが平行な場合において音波に対する共鳴体として機能し、共鳴体の共鳴空間は、枠と膜とによって形成される膜の背面空間から独立した空間であるものである。
　本発明において、音波に対する共鳴体とは、吸収率の周波数依存性において、４マイク法で測定した場合に、ある周波数で吸収の極大値を有する構造体である。音波に対する共鳴体としては、例えば、ヘルムホルツ共振器、膜型共鳴体、及び気柱共鳴体等が挙げられる。ここで、錘として機能する共鳴体が防音セルの膜と音波の進行方向とが平行な場合において音波に対する共鳴体として機能するとは、音波が膜と並行に入射するように音響管４マイク法で測定した場合において、吸収率の共鳴ピークを有することを意味する。
　本発明の防音セルは、枠と、枠に固定された膜と、膜に設置された共鳴体とを有し、小型で、ターゲットとなる複数の周波数の音を選択的に強く遮蔽することができる。
　本発明の防音セルは、小型で複数の吸収のピークを有する防音構造体であり、その吸収ピークは、それぞれが、任意の周波数に制御できる。また、本発明の防音セルは、低周波のピークもカバーできることが好ましい。

　また、本発明の第２の実施態様の防音構造は、上記第１の実施態様の防音セルを少なくとも一つ有する防音構造であって、開口を有する開口部材内に、開口部材の開口断面を進行する音波の進行方向に対して膜の膜面を平行な位置から所定角度範囲内に配置して、開口部材に気体が通過する通気孔となる領域を設けた状態で防音セルを配置したものである。
　本発明の防音構造は、このような防音セルを１つ、又は複数有し、開口部材の通気性を確保しながら、開口部材を透過する複数の周波数の音を選択的に強く遮蔽することができる。
　本発明の防音構造は、ダクト、マフラー、又は換気スリーブといった通気性の管構造において、通気性を維持しつつ複数のピーク音を吸音するための防音構造である。
　本発明の防音構造は、音の入射方向に対して防音セルの膜面が傾けて開口部材に取り付けても、高い開口率を有した状態でも大きな防音効果を発揮することができ、防音セルの取付に際し、ダクト、又は筒を追加工することなく、騒音を除去することができ、かつ高い通気性を維持することができる。

　まず、本発明に係る防音セルについて説明する。
（実施形態１の防音セル）
　図１は、本発明の実施形態１に係る防音セルの一例を模式的に示す断面図である。
　図１に示す本実施形態１の防音セル１０は、孔部１２を持つ枠１４と、孔部１２の一方の開口を覆うように枠１４に固定された振動可能な膜１６と、膜１６に設置され、音波に対する共鳴体１８であるヘルムホルツ共振器１８ａとを有する。ここで、枠１４と膜１６とは、膜型共鳴体１１を構成するものと言える。なお、枠１４の内面の孔部１２と、孔部１２を覆う膜１６の内面と、共鳴体１８であるヘルムホルツ共振器１８ａの（後述する筺体２０の）底部の外側表面とは、膜型共鳴体１１の内部に膜１６の共鳴空間となる、気体を含有する背面空間１３を構成する。
　本発明において、膜１６の膜面が音波の進行方向に対して略平行に、即ち平行な位置から所定角度範囲内に配置されるように、防音セル１０を配置して用いる。ここで、所定角度範囲は、膜面が音波の進行方向に平行な場合を０°として、－４５°～＋４５°であることが好ましい。ここで、膜１６の膜面が音波の進行方向に対して平行な位置に配置されるように、防音セル１０を配置して用いることが最も好ましい。
　この理由は、通風性を確保しつつ防音する場合、風が膜面に直接当たってしまうと、膜１６の振動モードが乱れ、その結果所望の吸音ピークが得られなくなってしまうためである。このような、膜１６の膜面と音の進行方向が平行な状況では、膜吸音の吸収ピークとヘルムホルツの吸収ピークの両立できるが、後述するように、少なくとも特許文献３の構成では吸収ピークの両立ができないという結果が得られているからである。

（枠）
　枠１４は、孔部１２を囲む囲み部１５ａと、孔部１２の一方の開口に対向する底部１５ｂによって構成される有底枠である。
　枠１４は、孔部１２を覆うように膜１６を固定し、かつ支持するためのもので、この枠１４に固定された膜１６の膜振動の節となるものである。したがって、枠１４は、膜１６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。
　図１に示す枠１４は、底部１５ｂを持ち、一方のみが開放された開口を持つ孔部１２を備える有底枠であるが、本発明はこれに限定されず、両方に開放された開口を持つ孔部１２を備える囲み部１５ａのみを有する枠であっても良い。この囲み部１５ａのみの枠である場合には、他方の開口には、膜１６と同様の膜を有するものであっても良いし、枠材料と同様な材料の背面板を有するものであっても良い。
　なお、枠１４は、膜１６の全周を抑えることができるように膜１６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１６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１６を固定し支持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、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の孔部１２の形状は、平面形状で、正方形であることが好ましいが、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、又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の孔部１２の端部は、閉塞されておらず、そのまま外部に開放されている。この開放された孔部１２の端部に孔部１２を覆うように膜１６が枠１４に固定される。
　図１では、枠１４の孔部１２は、その端部が、閉塞されておらず、そのまま外部に開放されているが、孔部１２の両方の端部が外部に開放され、一方の端部が背面板等の部材で閉塞されていてもよい。

　また、枠１４のサイズＬは、平面視のサイズであり、その孔部１２のサイズとして定義できるので、以下では、孔部１２のサイズＬとするが、円形、又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、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。

　このような枠１４の孔部１２のサイズＬは、特に制限的ではなく、本発明の防音セル１０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、又はダクト、その他にも塗布機、回転機、又は搬送機など音を発するさまざまな種類の製造機器等の産業用機器、若しくは自動車、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、又は空気清浄機等の一般家庭用機器などに応じて設定すればよい。

　なお、枠１４、及び膜１６からなる防音セル１０は、膜１６の最低次の共鳴周波数（第１共鳴周波数）の波長よりも小さくすることが好ましく、そのため、すなわち防音セル１０を最低次の共鳴周波数の波長よりも小さくするためには、枠１４のサイズを小さくすることが好ましい。後述する防音構造の開口部材内に設置するには、防音セル１０の小型化が必要であることから、防音セル１０の小型化のためには、防音セル１０は、膜１６の最低次の共鳴周波数の波長の１／４よりも小さくすることがより好ましい。
　例えば、孔部１２のサイズＬは、特に制限的ではないが、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。
　ここで、枠１４の厚さは、囲み部１５ａの厚さということができ、枠１４の孔部１２の深さｄとして定義できるので、以下では、孔部１２の深さｄとする。
　枠１４の厚さｄ、即ち孔部１２の深さｄは、特に制限的ではないが、膜１６の振動の共鳴周波数に影響を与えるので、共鳴周波数に応じて設定しても良いし、例えば、孔部１２のサイズに応じて設定しても良い。
　孔部１２の深さｄ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、枠１４の幅ｗは、枠１４を構成する部材の厚さということができるが、膜１６を固定することができ、膜１６を確実に支持できれば、特に制限的ではない。枠１４の幅ｗは、例えば、孔部１２のサイズＬに応じて設定することができる。ここで、枠１４の底部１５ｂの厚さも、枠１４の幅ｗと定義することができる。
　例えば、枠１４の幅ｗは、孔部１２のサイズＬ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。
　また、枠１４の幅ｗは、孔部１２のサイズＬ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。
　なお、枠１４の幅ｗが、枠１４のサイズＬ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（防音セル１０）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１６を強く固定することが難しくなってくる。

　また、防音セル１０は、膜１６の最低次の共鳴周波数の波長よりも小さくすることが好ましいので、枠１４（孔部１２）のサイズＬは、防音セル１０に固定された膜１６の最低次の共鳴周波数の波長以下のサイズであることが好ましい。
　防音セル１０の枠１４（孔部１２）のサイズＬが、膜１６の最低次の共鳴周波数の波長以下のサイズであれば、膜１６の膜面に強度ムラの小さい音圧がかかることになるため、音響の制御が困難な膜の振動モードが誘起されにくくなる。つまり、防音セル１０は、高い音響制御性を獲得することができる。
　強度ムラがより小さい音圧を膜１６の膜面にかけるためには、すなわち、膜１６の膜面にかかる音圧をより均一にするには、枠１４（孔部１２）のサイズＬは、防音セル１０に固定された膜１６の最低次の共鳴周波数の波長をλとする時、λ／２以下であることが好ましく、λ／４以下であることがより好ましく、λ／８以下であることが最も好ましい。防音セル１０の小型化のためには、防音セル１０は、膜１６の最低次の共鳴周波数の波長の１／４よりも小さくすることがより好ましいのは勿論である。

　枠１４の材料は、膜１６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、又は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、ポリアミドイミド、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、又は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、若しくは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。
　また、枠１４の材料としてこれらの複数種の材料を組み合わせて用いてもよい。

　また、枠１４の孔部１２内には、従来公知の吸音材を配置してもよい。
　吸音材を配置することで、吸音材による吸音効果により、遮音特性をより向上できる。
　吸音材としては、特に限定はなく、ウレタン板、不織布等の種々の公知の吸音材が利用可能である。
　以上のように、本発明の防音セル内に、又は防音セルと共に、公知の吸音材を組み合わせて用いることにより、本発明の防音セルによる防音効果と、公知の吸音材による吸音効果との両方の効果を得ることができる。

（膜）
　膜１６は、枠１４の内部の孔部１２を覆い、且つ枠１４に抑えられるように固定され、共鳴体１８（ヘルムホルツ共振器１８ａ）を設置するためのもので、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。即ち、枠１４と膜１６とは、膜型共鳴体１１を構成するものである。
　ところで、膜１６は、枠１４を節とし、共鳴体１８（ヘルムホルツ共振器１８ａ）を錘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、共鳴体１８（ヘルムホルツ共振器１８ａ）を膜振動の腹として、音波のエネルギを吸収して、もしくは反射して防音する必要がある。このため、膜１６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１６は、枠１４の孔部１２の形状に孔部１２の外側の枠１４の幅（囲み部１５ａの幅）ｗを加えた外側形状を有し、ヘルムホルツ共振器１８ａ（の後述する筒状体２４）を貫通させるための貫通孔１７を有する。
　また、膜１６の（外側形状の）サイズは、枠１４に確実に固定されて、振動膜として機能する必要があるので、枠１４（孔部１２）のサイズＬより大きい必要がある。なお、膜１６の（外側形状の）サイズは、孔部１２のサイズＬに孔部１２の両側の枠１４の囲み部１５ａの幅ｗを加えたサイズ（Ｌ＋２ｗ）より大きくても良いが、この大きい部分は、振動膜としての機能もないし、膜１６を固定する機能もないので、サイズ（Ｌ＋２ｗ）以下であることが好ましい。
　ここで、本発明においては、膜１６として振動できる部分の面積が、共鳴体１８が錘として振動する面積よりも大きい必要がある。その理由は、特許文献４、及び５に見られるように、膜１６として振動できる部分の面積が、共鳴体１８が錘として振動する面積以下であると、音の進行方向に対して、膜１６の膜面が並行に設置されている場合において、膜１６が十分に振動膜として機能せず、吸収率が小さくなってしまうからである。

　また、膜１６の厚さｔは、音波のエネルギを吸収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が、揺れが最も大きい振動モードを高周波側に得るためには厚く、低周波側に得るためには薄くすることが好ましい。例えば、図１に示す膜１６の厚さｔは、本発明では、孔部１２のサイズＬ、即ち膜１６のサイズに応じて設定することができる。
　例えば、膜１６の厚さｔは、孔部１２のサイズＬが０．５ｍｍ～５０ｍｍの場合には、０．００１ｍｍ（１μｍ）～５ｍｍであることが好ましく、０．００５ｍｍ（５μｍ）～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１６の厚さｔは、孔部１２のサイズＬが、５０ｍｍ超、３００ｍｍ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１６の厚さは、１つの膜１６で厚さが異なる場合などは、平均厚さで表すことが好ましい。

　ここで、防音セル１０の枠１４に固定された膜１６は、防音セル１０の構造において、誘起可能な最も低次（１次）の振動モードの周波数である最低次の共鳴周波数（第１共鳴周波数）を持つものである。
　また、枠１４及び膜１６からなる構造の防音セル１０における、即ち枠１４に抑えられるように固定された膜１６に対して音波が膜面に平行に入射する場合の共鳴周波数は、音波が膜振動を最も揺らすところで、その周波数で防音セル側に音が引き込まれ、最も大きい吸収ピークを発現する（即ち、吸収率が極大となる）周波数である。また、最低次の共鳴周波数は、枠１４と膜１６からなる防音セル１０によって決まる、膜振動が最も低次の振動モードを発現する第１共鳴周波数である。

　枠１４に固定された膜１６の最低次の共鳴周波数（例えば、剛性則に従う周波数領域と質量側に従う周波数領域との境界が最も低次の第１共振（共鳴）周波数となる）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。

　ここで、本実施形態の防音セル１０において、枠１４及び膜１６からなる構造における膜１６の共振周波数、例えば最低次の共鳴周波数は、防音セル１０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、防音セル１０の膜１６の剛性、例えば膜１６の厚さ及び可撓性と膜１６の背面空間１３の体積によって定めることができる。
　例えば、膜１６の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１６の場合は、膜１６の厚み（ｔ）と孔部１２のサイズ（Ｌ）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［Ｌ^２／ｔ］を用いることができ、この比［Ｌ^２／ｔ］が等しい場合には、上記振動モードが同じ周波数、即ち同じ共振周波数となる。即ち、比［Ｌ^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１６のヤング率は、膜１６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が、膜１６の振動モードを高周波側に得るためには大きく、低周波側に得るためには小さくすることが好ましい。例えば、膜１６のヤング率は、本発明では、枠１４（孔部１２）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１６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１６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、５ｋｇ／ｍ^３～３００００ｋｇ／ｍ^３であることが好ましく、１０ｋｇ／ｍ^３～２００００ｋｇ／ｍ^３であることがより好ましく、１００ｋｇ／ｍ^３～１００００ｋｇ／ｍ^３であることが最も好ましい。

　膜１６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１６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１６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、又は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、又はパーマロイ等の箔状にできる金属材料、紙、又は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、又はシンサレートなどのポーラス材料、若しくは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。

　また、膜１６は、枠１４の孔部１２の開口を覆うように枠１４に固定される。
　枠１４への膜１６の固定方法は、特に制限的ではなく、膜１６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の孔部１２を囲む表面上に接着剤を塗布し、その上に膜１６載置し、膜１６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)、又は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の孔部１２を覆うように配置された膜１６を枠１４と棒等の固定部材との間に挟み、固定部材をネジ、又は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。
　なお、本実施形態１の防音セル１０は、枠１４と膜１６とを別体として構成し、膜１６を枠１４に固定した構造であるが、これに限定されず、同じ材料からなる膜１６と枠１４が一体化した構造であっても良い。

（共鳴体）
　共鳴体１８は、膜１６のみに固定され、膜１６の振動に対して錘として機能し、膜１６の最低次の共鳴周波数を低周波化すると共に、膜１６の共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を持つものである。したがって、共鳴体１８は、膜１６の中心に設置されることが好ましい。
　また、錘として機能する共鳴体１８は、防音セル１０の膜１６と音波の進行方向とが平行な場合において音波に対する共鳴体として機能するものである。
　図１に示す例では、共鳴体１８は、ヘルムホルツ共振器１８ａであり、その一部が防音セル１０の内部に存在する。
　図１に示すヘルムホルツ共振器１８ａは、膜１６に固定される筺体２０と、筺体２０の内部の中空空間２１と外部とを連通する共鳴穴２２を構成し、筺体２０から突出する筒状体２４とを有するヘルムホルツ共鳴構造を有する共鳴体である。筺体２０から突出する筒状体２４は、膜１６に形成された貫通孔１７から突出している。なお、筺体２０の貫通孔２０ａと、筒状体２４の貫通孔２４ａは、共鳴穴２２を構成する。
　ここで、ヘルムホルツ共振器１８ａ（共鳴体１８）は、筺体２０内に共鳴空間となる中空空間２１を有する。本発明では、共鳴体１８の中空空間２１は、気体を含有し、膜型共鳴体１１の膜１６の背面空間１３から独立した空間である必要がある。
　ところで、共鳴体１８の中空空間２１が、膜１６の背面空間１３から独立した空間である理由は、膜１６による膜吸音の吸収ピークとヘルムホルツ共振器１８ａによるヘルムホルツの吸収ピークの両立が困難であるためである。これは、膜１６とヘルムホルツ共振器１８ａとが背面体積を共有している場合、膜吸音体の共鳴周波数において、膜１６に錘等が付いていて重く振動しにくい場合には、膜１６のインピーダンスが大きくなり、その結果、インピーダンスが相対的に低い穴を音が優先的に通ることで膜１６が振動しなくなるためである。一方で、膜１６が振動しやすい場合には、ヘルムホルツ共鳴器１８ａの共鳴周波数において、膜１６のインピーダンスが低いことから音の透過が可能となるため、ヘルムホルツ共鳴器１８ａの内部に十分に音圧を閉じ込めることが出来ず、ヘルムホルツの吸収ピークが得られなくなってしまうためである。

　筺体２０は、図１において、突出している筒状体２４の外側の筺体２０の上側表面が、膜１６の裏面に固定されることにより、膜１６に固定されている。筺体２０の膜１６への固定方法は、膜１６の枠１４への固定方法と同様な固定方法を用いることができる。
　即ち、筺体２０は、枠１４と膜１６とによって形成される膜１６の背面空間１３内に存在するように収納されている。
　ここで、筺体２０は、平面形状において、枠１４の平面形状と同じであること好ましいが、これに限定されず、膜１６のサイズ（孔部１２のサイズＬ）より小さく、膜１６のみに固定されることができれば、枠１４と同様に、どのような形状でも良い。
　図１に示す例では、筺体２０は、平面視正方形の直方体形状であり、共鳴空間である中空空間２１も同様に、平面視正方形の直方体形状である。
　筺体２０は、中央に共鳴穴２２を構成する貫通孔２０ａが穿孔されている。
　筺体２０の材料は、膜１６の材料より硬い方が好ましいが、特に制限的ではない。筺体２０の材料は、枠１４の材料と同様な材料を用いることができるが、膜１６の材料を用いても良い。

　筺体２０のサイズ（平面視）は、筺体２０の外側表面間のサイズと定義できるが、特に制限的ではない。筺体２０のサイズは、例えば、筺体２０を膜１６のみに固定でき、筺体２０と共に膜１６が振動できれば、膜１６のサイズ（孔部１２のサイズＬ）より小さければ良い。筺体２０のサイズは、孔部１２のサイズＬの５．０％～８０％であることが好ましく、１０％～５０％であることがより好ましい。
　筺体２０の厚みは、筺体２０の上下側表面間のサイズと定義できるが、特に制限的ではない。筺体２０の厚みは、例えば筺体２０が枠１４と膜１６とによって形成される膜１６の背面空間１３内に存在できれば良い。筺体２０の厚みは、孔部１２の深さｄの５．０％～８０％であることが好ましく、１０％～５０％であることがより好ましい。
　筺体２０の内部の中空空間２１の体積も、特に制限的ではないが、例えば、枠１４と膜１６とによって形成される膜１６の背面空間１３に応じて設定すればよい。例えば、中空空間２１の体積は、背面空間１３の体積の１．０％～５０％であることが好ましく、５．０％～３０％であることがより好ましい。

　筒状体２４は、その貫通孔２４ａと、筺体２０の貫通孔２０ａとが連続して共鳴穴２２を構成するように、筺体２０から突出している。ここで、筺体２０は、膜１６の裏面に固定されているので、筒状体２４は、膜１６の貫通孔１７を貫通し、膜１６から突出している。なお、筒状体２４の下端側の外側表面は、膜１６の貫通孔１７と接しているので、膜１６の貫通孔１７と筒状体２４の外側表面とは、固定しておくことが好ましい。固定方法は、筺体２０の膜１６への固定方法と同様な固定方法を用いることができる。
　筒状体２４の材料は、特に制限的ではなく、筺体２０の材料と同様な材料を用いることができる。
　筒状体２４は、共鳴穴２２を構成するためのものであるため、筒状体２４の形状、及びサイズは、共鳴穴の形状、及びサイズに応じて設定すればよい。

　共鳴穴２２は、断面円形であることが好ましいが、特に限定されず、枠１４の形状と同様に、正方形などの多角形であっても良い。
　共鳴穴２２の断面サイズ、及び軸方向の長さは、特に制限的ではないが、共に、ヘルムホルツ共振器１８ａの共鳴周波数を決めるパラメータになるものであるので、必要な共鳴周波数に応じて決めることができる。
　ここで、ヘルムホルツ共鳴周波数ｆｈは、Ｃを音速とし、Ｓを共鳴穴２２の軸方向に垂直な断面積とし、Ｌａを共鳴穴２２の軸方向長さ（開口端補正した値）とし、Ｖを筺体２０の共鳴空間となる中空空間２１の体積とする時、下記式（１）で与えられる。
　　　ｆｈ＝（Ｃ／２π）・｛Ｓ／（Ｌａ・Ｖ）｝^1/2　　　　　…（１）
　したがって、必要なヘルムホルツ共鳴周波数ｆｈが決っている時には、上記式（１）を満たすように、共鳴穴２２の断面積Ｓ、共鳴穴２２の長さＬａ、及び筺体２０の中空空間２１の体積Ｖを適切に選択すればよい。図１においては、共鳴穴２２の長さＬａは、筒状体２４の貫通孔２４ａの軸方向の長さと、筺体２０の貫通孔２０ａの軸方向の長さとの和で与えられる。

　上述したように、本発明の防音セル１０は、膜１６と、枠１４と、膜１６及び枠１４からなる閉じられた背面空間１３とからなり、膜１６には音波に対する共鳴体１８が設置されている構造を有する。
　このため、本発明では、このような構造を用いることにより、以下の利点がある。
　１．共鳴体１８を錘として機能させることにより、膜１６の厚みｔと孔部１２のサイズＬの２乗との比（Ｌ^２／ｔ）に応じて定まる膜１６の共鳴周波数を、低周波化させることができる。これと共に、共鳴体１８であるヘルムホルツ共振器１８ａの共鳴穴２２の断面積Ｓ、共鳴穴２２の長さＬａ、及び筺体２０の中空空間２１の体積Ｖを適切に選択して上記式（１）により定まるヘルムホルツ共鳴周波数を適切に設定することができる。
　その結果、任意の周波数に複数の共鳴吸収ピークを得ることが可能となる。
　したがって、図２９に示すような複数のピークを有する騒音に、より少ない防音セル１０で吸音することが可能となる。
　２．また、防音セル１０を大型化させることなく、ピークを低周波化することができる。
　本発明においては、共鳴体１８（ヘルムホルツ共振器１８ａ）の内部に気体を含有する中空空間２１を有することにより、低周波の吸収ピークを強くするとともに、共鳴穴２２を構成する筒状体２４、及び筺体２０と合わせた錘を共鳴体１８として機能させることができるとも言える。

　特に、枠、及び膜からなる膜型共鳴体において、膜の膜面に対して略平行に音波が入射する場合、換言すれば音波の進行方向に対して略平行に膜の膜面が存在する場合、膜面に錘がついていると共鳴周波数は低周波化するが、錘が個体で充填されていると膜が揺れにくくなり、その結果吸収率が下がってしまう。
　これに対し、本発明においては、錘が音波に対する共鳴体１８であり、内部に中空空間２１を有することから、錘が物体で充填された場合に比較して、適度に軽い錘となることで、低周波においてより膜１６が揺れやすくなり高い吸収率を得られる。
　即ち、膜型共鳴体は、膜に単に錘を付けるだけでは、低周波化するものの、吸収率が低くなってしまう。その一方で、本発明の防音セル１０のように、枠１４、及び膜１６からなる膜型共鳴体において、錘となる共鳴体１８が中空空間２１を有する中空構造となっていると、膜が揺れやすくなることから、吸収率が高くなる。本発明の防音セル１０では、更に、中空空間２１からなる共鳴体１８の共鳴周波数でも吸収ピークを有するため、枠１４、及び膜１６からなる膜型共鳴体１１の共鳴周波数における吸収ピークと併せることにより、低い周波数を含む複数の周波数に音圧のピークを持つ騒音に対して、効率よく防音することができる。
　なお、錘として機能する共鳴体１８は、膜１６の振動モードの振幅が最大となる位置に配置されている必要がある。即ち、錘として機能する共鳴体１８は、少なくとも膜１６の端部が全て固定端とした場合の孔部１２の開口面で規定される最低次の振動モード（膜１６の１次の振動モード）において振幅が最大となる位置に配置されている必要がある。
　その理由は、１次振動モードの振幅の最大となる位置に配置されていない場合には、音が膜面と平行に入射した場合に最低次の振動モードが励起されにくくなり、錘が膜の１次振動を阻害するように働くため、最低次の共鳴吸収のピーク値が著しく下がり、膜１６が最低次で振動する場合の吸収率が著しく低下してしまうからである。

　図１に示す防音セル１０のヘルムホルツ共振器１８ａは、筺体２０から突出する筒状体２４を有しているが、本発明はこれに限定されず、図２に示す防音セル１０Ａのように、筒状体２４を有していなくても良い。図２に示すヘルムホルツ共振器１８ｂは、筺体２０のみからなり、筺体２０の貫通孔２０ａと膜１６の貫通孔１７とを一致するように筺体２０を膜１６の裏面に固定した共鳴体１８である。ここで、筺体２０の貫通孔２０ａと膜１６の貫通孔１７とは、一致した状態で連続しており、共鳴穴２２を構成している。ここでは、共鳴穴２２の軸方向長さＬａは、筺体２０の貫通孔２０ａの軸方向の長さと、膜１６の貫通孔１７厚さｔとの和として与えられる。
　また、図示しないが、ヘルムホルツ共振器１８ａ、又は１８ｂの筺体２０が通る貫通孔を膜１６に穿孔し、筺体２０の外側側面を膜１６の貫通孔の内周面に固定し、筺体２０の一部、したがって共鳴体１８の一部を防音セルの内部に存在させても良い。
　また、図示しないが、ヘルムホルツ共振器１８ａ、又は１８ｂの筺体２０の底面を膜１６の上側表面に固定して、膜１６の外部に共鳴体を存在させても良い。
　本発明の実施形態１の防音セル１０、及び１０Ａは、以上のように構成される。

（実施形態２の防音セル）
　図３は、本発明の実施形態２に係る防音セルの一例を模式的に示す断面図である。
　図３に示す本実施形態２の防音セル１０Ｂは、孔部１２を持つ枠１４と、孔部１２を覆うように枠１４に固定された振動可能な膜１６とを有する膜型共鳴体１１、及び膜１６に設置され、音波に対する共鳴体１８として膜型共鳴体１８ｃとを有する。
図３に示す防音セル１０Ｂは、図１に示す防音セル１０と、共鳴体１８としてヘルムホルツ共振器１８ａの代わりに膜型共鳴体１８ｃを有している点を除いて、同様の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その説明は省略する。

　膜型共鳴体１８ｃは、孔部１２より小さい孔部１２ａを持ち、枠１４より小さい枠１４ａと、孔部１２ａを覆うように枠１４ａに固定された振動可能な膜１６ａとを有する。膜型共鳴体１８ｃの全体が、枠１４の孔部１２の内部に内包（収納）される。
　膜型共鳴体１８ｃは、膜１６のみに固定され、膜１６の振動に対して錘として機能し、膜１６の最低次の共鳴周波数を低周波化すると共に、膜１６の共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を持つものである。膜型共鳴体１８ｃは、膜１６の中心に設置されることが好ましい。
　ここで、枠１４の内面の孔部１２と、孔部１２を覆う膜１６の内面と、膜型共鳴体１８ｃの枠１４ａの外側表面とは、膜型共鳴体１１内に膜１６の共鳴空間となる背面空間１３ａを構成する。また、枠１４ａの内面の孔部１２ａと、孔部１２ａを覆う膜１６ａとは、膜型共鳴体１８ｃの内部に膜１６ａの共鳴空間となる中空空間１３ｂを構成する。なお、この膜型共鳴体１８ｃの中空空間１３ｂは、気体を含有し、気体を含有する背面空間１３ａから独立した空間である。
　ここで、小さい枠１４ａの孔部１２ａに固定されている膜１６ａは、膜１６と連続していることにより、膜１６に支持されている。その結果、膜型共鳴体１８ｃは、膜１６に設置され、かつ固定されていると言える。
　したがって、図３に示す防音セル１０Ｂにおいては、枠１４の孔部１２の端部の開口全面に膜１６を固定し、膜１６の中央の部分の膜１６ａに小さい枠１４ａが固定されているともいえる。
　枠１４ａは、孔部１２ａを覆うように膜１６ａを固定し、かつ支持するためのもので、この枠１４ａに固定された膜１６ａの膜振動の節となるものである。

　枠１４ａは、枠１４より小さいことを除いて、枠１４と同様の構成を有するものであるので、枠１４ａのサイズ、深さ、及び幅は、いずれも、それぞれ枠１４のサイズＬ、深さｄ、及び幅ｗより小さければ、同様に設定することができる。
　枠１４ａのサイズ、及び深さは、枠１４のサイズＬ、及び深さＬより小さく、枠１４ａ自体が枠１４の孔部１２内に収容されるサイズ、及び深さであれば、どのようなサイズであっても良いが、膜１６の共鳴周波数に対して設定される膜１６ａの共鳴周波数に応じて設定するのが良い。例えば、枠１４ａのサイズは、孔部１２のサイズＬの５．０％～８０％であることが好ましく、１０％～５０％であることがより好ましい。枠１４ａの孔部１２ａ深さは、孔部１２の深さｄの５．０％～８０％であることが好ましく、１０％～５０％であることがより好ましい。なお、枠１４ａのサイズは、枠１４ａの孔部１２ａの開口のサイズとして定義しても良い。
　また、枠１４ａの形状は、枠１４と同じ形状であることが好ましいが、枠１４と同様にどのような形状であっても良い。
　枠１４ａの幅は、枠１４の幅ｗより狭い方が好ましく、枠１４の幅ｗに応じて設定しても良いし、枠１４の幅ｗの場合と同様に、孔部１２ａの開口のサイズに応じて設定しても良い。例えば、枠１４ａの幅は、枠１４の幅ｗの１．０％～９０％であることが好ましく、５．０％～５０％であることがより好ましい。

　一方、膜１６ａは、枠１４ａの内部の孔部１２ａを覆い、且つ枠１４ａに抑えられるように固定され、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。
　膜１６ａは、その厚み、及び材質において、膜１６と全く同じ、即ち共通であっても良いし、膜１６ａの厚みが膜１６の厚みｔと異なっていても良いし、材質が異なっていても良い。なお、膜１６ａの厚みは、膜１６の厚みｔの場合と同様に、孔部１２ａの開口のサイズに応じて設定しても良いが、膜１６の共鳴周波数に対して設定される膜１６ａの共鳴周波数に応じて設定するのが良い。
　また、膜１６ａの材料は、膜１６の材料と同じ材料を用いても良いし、同様の材料を用いても良い。
　また、膜１６ａのサイズは、枠１４ａのサイズ、又は枠１４ａの孔部１２ａの開口のサイズとして定義しても良い。また、膜１６ａの形状は、枠１４ａの形状、又は枠１４ａの孔部１２ａの開口の形状として定義しても良い。

　本実施形態の防音セル１０Ｂも、実施形態１の防音セル１０と同様に、膜型共鳴体１８ｃを、共鳴体１８として機能させて吸収ピークを発現させると共に、枠１４、及び膜１６からなる膜型共鳴体１１の膜１６の錘として機能させて、膜型共鳴体１１の吸収ピークを低周波化することができる。すなわち、本実施形態においても、共鳴体１８（膜型共鳴体１８ｃ）の内部に気体を含有する中空空間１３ｂを有することにより、低周波の吸収ピークを強くするとともに、膜型共鳴体１８ｃを構成する枠１４、及び膜１６と合わせた錘を共鳴体１８として機能させることができる。
　その結果、中空空間１３ｂからなる共鳴体１８の共鳴周波数でも吸収ピークを有するため、枠１４、及び膜１６からなる膜型共鳴体１１において、膜型共鳴体１８ｃの錘によって低周波化した共鳴周波数における吸収ピークと併せることにより、低い周波数を含む複数の周波数に音圧のピークを持つ騒音に対して、効率よく防音することができる。

　図３に示す防音セル１０Ｂは、膜型共鳴体１１の膜１６に共鳴体１８として膜型共鳴体１８ｃを設置したものであるが、本発明はこれに限定されず、図４に示す防音セル１０Ｃのように、膜型共鳴体１８ｃの膜１６ａに、更に共鳴体１８として膜型共鳴体１８ｄを設置しても良い。
　図４に示す本実施形態２の防音セル１０Ｃは、孔部１２を持つ枠１４と、孔部１２を覆うように枠１４に固定された振動可能な膜１６とを有する膜型共鳴体１１、音波に対する共鳴体１８として、膜１６に設置される膜型共鳴体１８ｃ、及び更に音波に対する共鳴体１８として、膜型共鳴体１８ｃの膜１６ａに設置される膜型共鳴体１８ｄを有する。
　膜型共鳴体１８ｃは、孔部１２ａを持つ枠１４ａと、孔部１２ａを覆うように枠１４ａに固定された振動可能な膜１６ａとを有する。膜型共鳴体１８ｃの全体が、枠１４の孔部１２の内部に内包（収納）される。
　また、膜型共鳴体１８ｄは、孔部１２ａより小さい孔部１２ｂ持ち、枠１４ａより小さい枠１４ｂと、孔部１２ｂを覆うように枠１４ｂに固定された振動可能な膜１６ｂとを有する。膜型共鳴体１８ｄの全体が、枠１４ａの孔部１２ａ内に内包（収納）される。
　ここで、枠１４ａの内面の孔部１２ａと、孔部１２ａを覆う膜１６ａと、膜型共鳴体１８ｄの枠１４ｂの外側表面とは、膜型共鳴体１８ｃの内部に膜１６ａの共鳴空間となる中空空間１３ｂを構成する。なお、この膜型共鳴体１８ｃの中空空間１３ｂは、気体を含有し、気体を含有する背面空間１３ａから独立した空間である。
　また、枠１４ｂの内面の孔部１２ｂと、孔部１２ｂを覆う膜１６ｂとは、膜型共鳴体１８ｄの内部に膜１６ｂの共鳴空間となる中空空間１３ｃを構成する。なお、この膜型共鳴体１８ｄの中空空間１３ｃは、気体を含有し、背面空間１３ａ、及び１３ｂから独立した空間である。

　防音セル１０Ｃでは、膜型共鳴体１１の膜１６と、膜型共鳴体１８ｃの膜１６ａと、膜型共鳴体１８ｄの膜１６ｂとは、連続している。膜１６ｂは、膜１６ａの中央部分に位置し、膜１６ｂ、及び１６ａは、膜１６の中央部分に位置する。その結果、膜型共鳴体１１の膜１６に膜型共鳴体１８ｃが支持され、膜型共鳴体１８ｃの膜１６ａに膜型共鳴体１８ｄが支持されることになる。なお、膜１６、１６ａ、及び１６ｂは、同一中心を持つことが好ましい。
　ここで、膜型共鳴体１８ｃ、及び膜型共鳴体１８ｄは、膜型共鳴体１１の膜１６の膜振動の錘として機能し、膜１６の最低次の共鳴周波数を低周波化すると共に、膜１６の共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を持つものである。また、膜型共鳴体１８ｄは、膜型共鳴体１８ｃの膜１６ａの膜振動の錘として機能し、膜１６ａの最低次の共鳴周波数を低周波化すると共に、膜１６ａの共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を持つものである。なお、膜１６ｂは、膜１６ｂ自身の膜振動の共鳴周波数を持つ。
　ここで、膜１６ｂは、膜１６ａの場合と同様に、膜１６ａ、及び／又は１６と、同じであっても異なっていても良く、膜型共鳴体１８ｄに要求される吸収ピーク周波数に応じて設定すれば良い。
　膜型共鳴体１８ｄの枠１４ｂ（孔部１２ｂ、又は膜１６ｂ）のサイズ、孔部１２ｂの深さ、及び枠１４ｂの幅は、それぞれ膜型共鳴体１８ｃの枠１４ａ（孔部１２ａ、又は膜１６ａ）のサイズ、孔部１２ａの深さ、及び枠１４ａの幅の場合と同様に、膜型共鳴体１８ｄに要求される吸収ピーク周波数に応じて設定すれば良い。例えば、枠１４ｂのサイズは、孔部１２ａのサイズの５％～８０％であることが好ましく、１０％～５０％であることがより好ましい。孔部１２ｂ深さは、孔部１２ａの深さの５．０％～８０％であることが好ましく、１０％～５０％であることがより好ましい。枠１４ｂの幅は、枠１４ａの幅の１．０％～９０％であることが好ましく、５．０％～５０％であることがより好ましい。
　図４に示す防音セル１０Ｃは、膜型共鳴体１１、１８ｃ、及び１８ｄからなる３つの膜型共鳴体を重ね合わせたものであるが、４つ以上の膜型共鳴体を重ね合わせても良い。

　図３に示す防音セル１０Ｂは、共鳴体１８として、膜型共鳴体１８ｃを膜型共鳴体１１の膜１６に、膜型共鳴体１８ｃの膜１６ａと、膜１６とが連続するように設置したものであるが、本発明はこれに限定されない。図５に示す防音セル１０Ｄのように、共鳴体１８として、膜型共鳴体１８ｅを、膜型共鳴体１１の膜１６に、膜型共鳴体１８ｅの枠１４が支持されるように設置しても良い。
　図５に示す防音セル１０Ｄは、孔部１２を持つ枠１４と、孔部１２を覆うように枠１４に固定された振動可能な膜１６とを有する膜型共鳴体１１、及び音波に対する共鳴体１８として、膜１６に設置される膜型共鳴体１８ｅとを有する。
　膜型共鳴体１８ｅは、孔部１２より小さい孔部１２ｃを持ち、枠１４より小さい枠１４ｃと、孔部１２ｃを覆うように枠１４ｃに固定された振動可能な膜１６ｃとを有する。

　ここで、枠１４の内面の孔部１２と、孔部１２を覆う膜１６の内面と、膜型共鳴体１８ｅの枠１４ｃの外側表面とは、膜型共鳴体１１内に膜１６の共鳴空間となる背面空間１３ｄを構成する。また、枠１４ｃの内面の孔部１２ｃと、孔部１２ｃを覆う膜１６ｃとは、膜型共鳴体１８ｅの内部に膜１６ｃの共鳴空間となる中空空間１３ｅを構成する。なお、この膜型共鳴体１８ｅの中空空間１３ｅは、気体を含有し、気体を含有する背面空間１３ｄから独立した空間である。
　防音セル１０Ｄにおいては、膜型共鳴体１８ｅの枠１４ｃの側面（囲み部１５ｃの外表面）が、膜１６の貫通孔１７の内周面に上述した固定方法により固定されることによって支持され、膜型共鳴体１８ｅが、膜１６に設置される。
　膜型共鳴体１８ｅは、膜１６のみに固定され、膜１６の振動に対して錘として機能し、膜１６の最低次の共鳴周波数を低周波化すると共に、膜１６の共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を持つものである。膜型共鳴体１８ｅの膜１６ｃは、膜１６ｃ自身の膜振動の共鳴周波数を持つ。
　なお、膜型共鳴体１８ｅは、図３に示す防音セル１０Ｂの膜型共鳴体１８ｃと、基本的に同様に構成すればよい。即ち、孔部１２ｃ、枠１４ｃ、及び膜１６ｃは、それぞれ孔部１２ａ、枠１４ａ、及び膜１６ａと、基本的に同様に構成すればよい。

　図５に示す防音セル１０Ｄは、膜型共鳴体１１の膜１６に共鳴体１８として膜型共鳴体１８ｅを設置したものであるが、本発明はこれに限定されず、図６に示す防音セル１０Ｅのように、膜型共鳴体１８ｅの膜１６ｃに、更に共鳴体１８として膜型共鳴体１８ｆを設置しても良い。
　図６に示す本実施形態２の防音セル１０Ｅは、孔部１２を持つ枠１４と、孔部１２を覆うように枠１４に固定された振動可能な膜１６とを有する膜型共鳴体１１、音波に対する共鳴体１８として、膜１６に設置される膜型共鳴体１８ｅ、及び、更に音波に対する共鳴体１８として、膜型共鳴体１８ｃの膜１６ａに設置される膜型共鳴体１８ｆを有する。
　膜型共鳴体１８ｅは、孔部１２より小さい孔部１２ｃを持ち、枠１４より小さい枠１４ｃと、孔部１２ｃを覆うように枠１４ｃに固定された振動可能な膜１６ｃとを有する。膜型共鳴体１８ｅは、膜型共鳴体１１の膜１６の貫通孔１７の内周面に上述のように固定される。
　また、膜型共鳴体１８ｆは、孔部１２ｃより小さい孔部１２ｄ持ち、枠１４ｃより小さい枠１４ｄと、孔部１２ｄを覆うように枠１４ｄに固定された振動可能な膜１６ｄとを有する。膜型共鳴体１８ｆは、膜型共鳴体１８ｅの膜１６ｃの貫通孔１７ａの内周面に上述の固定方法によって固定される。
　ここで、膜１６、１６ｃ、及び１６ｄは、同一中心を持つことが好ましい。

　ここで、枠１４ｃの内面の孔部１２ｃと、孔部１２ｃを覆う膜１６ｃと、膜型共鳴体１８ｆの枠１４ｄの外側表面とは、膜型共鳴体１８ｅの内部に膜１６ｃの共鳴空間となる中空空間１３ｅを構成する。なお、この膜型共鳴体１８ｅの中空空間１３ｅは、気体を含有し、気体を含有する背面空間１３ｄから独立した空間である。
　また、枠１４ｄの内面の孔部１２ｄと、孔部１２ｄを覆う膜１６ｄとは、膜型共鳴体１８ｆの内部に膜１６ｄの共鳴空間となる中空空間１３ｆを構成する。なお、この膜型共鳴体１８ｆの中空空間１３ｆは、気体を含有し、背面空間１３ｄ、及び１３ｅから独立した空間である。
　防音セル１０Ｅにおいては、膜型共鳴体１８ｅ、及び膜型共鳴体１８ｆは、膜型共鳴体１１の膜１６の膜振動の錘として機能し、膜１６の最低次の共鳴周波数を低周波化すると共に、膜１６の共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を持つものである。また、膜型共鳴体１８ｆは、膜型共鳴体１８ｅの膜１６ｃの膜振動の錘として機能し、膜１６ｃの最低次の共鳴周波数を低周波化すると共に、膜１６ｃの共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を持つものである。なお、膜１６ｄは、膜１６ｄ自身の膜振動の共鳴周波数を持つ。
　なお、膜型共鳴体１８ｅ、及び膜型共鳴体１８ｆは、それぞれ図４に示す防音セル１０Ｃの膜型共鳴体１８ｃ、及び１８ｄと、基本的に同様に構成すればよい。即ち、孔部１２ｃ、枠１４ｃ、及び膜１６ｃは、それぞれ孔部１２ａ、枠１４ａ、及び膜１６ａと、基本的に同様に構成すればよい。また、孔部１２ｄ、枠１４ｄ、及び膜１６ｄは、それぞれ孔部１２ｂ、枠１４ｂ、及び膜１６ｂと、基本的に同様に構成すればよい。
　図６に示す防音セル１０Ｅは、膜型共鳴体１１、１８ｅ、及び１８ｆからなる３つの膜型共鳴体を重ね合わせたものであるが、４つ以上の膜型共鳴体を重ね合わせても良い。

　図６に示す防音セル１０Ｅは、膜型共鳴体１８ｅの膜１６ｃに共鳴体１８として膜型共鳴体１８ｆを設置したものであるが、本発明はこれに限定されず、図７に示す防音セル１０Ｆのように、膜型共鳴体１８ｅの膜１６ｃに、膜型共鳴体１８ｆの代わりに、共鳴体１８としてヘルムホルツ共振器１８ｇを設置しても良い。
　図７に示す防音セル１０Ｆは、孔部１２を持つ枠１４と、孔部１２を覆うように枠１４に固定された振動可能な膜１６とを有する膜型共鳴体１１、音波に対する共鳴体１８として、膜１６に設置される膜型共鳴体１８ｅ、及び、更に音波に対する共鳴体１８として、膜型共鳴体１８ｃの膜１６ａに設置されるヘルムホルツ共振器１８ｇを有する。

　膜型共鳴体１８ｅは、孔部１２より小さい孔部１２ｃを持ち、枠１４より小さい枠１４ｃと、孔部１２ｃを覆うように枠１４ｃに固定された振動可能な膜１６ｃとを有する。膜型共鳴体１８ｅは、膜型共鳴体１１の膜１６の貫通孔１７の内周面に上述のように固定される。
　ヘルムホルツ共振器１８ｇは、内部に空気を含む外部と連通する中空空間２７を有し、図７中上側に中空空間２７と外部とを連通する共鳴穴２８を持つ筺体２６を有する。
　なお、膜型共鳴体１８ｅの中空空間１３ｅは、枠１４ｃの内面の孔部１２ｃと、孔部１２ｃを覆う膜１６ｃと、ヘルムホルツ共振器１８ｇの筺体２６の外側表面とによって構成される。
　ヘルムホルツ共振器１８ｇの中空空間２７、膜型共鳴体１８ｅの中空空間１３ｅ、及び膜型共鳴体１１の背面空間１３ｄは、互いに独立した空間である。

　防音セル１０Ｆにおいては、膜型共鳴体１８ｅ、及びヘルムホルツ共振器１８ｇは、膜型共鳴体１１の膜１６の膜振動の錘として機能し、膜１６の最低次の共鳴周波数を低周波化すると共に、膜１６の共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を持つものである。また、ヘルムホルツ共振器１８ｇは、膜型共鳴体１８ｅの膜１６ｃの膜振動の錘として機能し、膜１６ｃの最低次の共鳴周波数を低周波化すると共に、膜１６ｃの共鳴周波数とは異なる共鳴周波数を持つものである。
　なお、ヘルムホルツ共振器１８ｇは、上述したように、共鳴穴２８の軸方向に垂直な断面積をＳとし、共鳴穴２８の軸方向長さをＬａとし、筺体２６の中空空間２７の体積をＶとする時、上記式（１）で与えられる共鳴周波数を持つ。
　したがって、ヘルムホルツ共振器１８ｇは、要求される吸収ピーク周波数に応じて、共鳴穴２８の断面サイズ、及び長さ、並びに筺体２６の中空空間２７のサイズを設定すればよい。
　図７に示す防音セル１０Ｆは、膜型共鳴体１１、及び１８ｅを２段重ね、最上段の膜型共鳴体１８ｅの上にヘルムホルツ共振器１８ｇを重ねて３段重ねにしたものであるが、膜型共鳴体３段以上重ね、最上段の膜型共鳴体の上にヘルムホルツ共振器を重ねても良い。
　本発明の実施形態２の防音セル１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、及び１０Ｆは、以上のように構成される。

　ところで、図１に示す防音セル１０は、図８に示す従来技術１の膜型共鳴体からなる防音セル３０の膜３２の中央に貫通孔１７を設けて膜１６とし、図９に示す従来技術２の単体のヘルムホルツ共振器１８ａの筒状体２４を膜１６の貫通孔１７に通して、ヘルムホルツ共振器１８ａを膜１６に固定した後に、膜１６を枠１４に固定したものということができる。
　ここで、図８に示す従来技術１の防音セル３０は、特許文献１に開示の防音セルであり、全面閉じた膜３２を枠１４に固定したもので、膜３２の背面に閉じた空気層（背面空間３３）が有るものである。
　このような防音セル３０においては、図１０に一点鎖線で示すように、複数の周波数で吸収ピークを持つことがあるが、膜３２の弾性率、膜３２の厚さ、膜３２（又は枠１４）のサイズ、又は背面空間３３の背面空気層の体積の大きさ等で一意に共鳴周波数が決まってしまうため、それぞれの共鳴周波数を独立に制御することができない。
　一方、図９に示す従来技術２の単体のヘルムホルツ共振器１８ａは、図１０に点線で示すように、原理的に単一の吸収ピーク周波数しか持ちえない。したがって、図１０に一点鎖線で示すようなマルチ騒音ピーク低減のためには複数のヘルムホルツを用意することが必要となる。

　これに対し、本発明の防音セル、例えば図１に示す防音セル１０は、膜１６に共鳴体１８としてヘルムホルツ共振器１８ａが付与された膜型共鳴体１１を有し、膜１６の背面に閉じた空気層（背面空間１３）が有る。このため、以下の２種類の共鳴周波数を持つ。
　１．膜１６につける錘としての共鳴体１８のサイズと背面空気層（背面空間１３）の大きさによって決まる膜１６の共鳴周波数
　２．膜１６についた共鳴体１８（ヘルムホルツ共振器１８ａ自体）の共鳴周波数
　これらの２種類の共鳴周波数を独立に設定することにより、複数の吸収ピークを得ることができる。さらに、錘付き膜型共鳴体１１では、難しい大型化を伴わないで、低周波での吸収ピーク発現も同時に実現できる。

（実施形態３の防音構造）
　図１１は、本発明の実施形態３に係る防音構造の一例を模式的に示す断面図である。
　図１１に示す本実施形態３の防音構造４０は、図１に示す防音セル１０を、本発明の開口部材であるアルミニウム製の断面円形の管体４２（の開口４２ａ）内に、管体４２の開口断面４２ｂに対して膜１６の膜面を所定角度（図１１に示す例では角度９０°）傾け、即ち、音波の進行方向に対して平行な位置から所定角度範囲内（図１１に示す例では、好ましい平行な位置である０°）に配置して、管体４２内の開口４２ａに気体が通過する通気孔４２ｃとなる領域を設けた状態で配置した構造を有する。
　ここで、管体４２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部材であるが、管体４２の管壁は、気体の通過を遮断する物体、例えば２つの空間を隔てる物体等の壁を構成し、管体４２の内部は、気体の通過を遮断する物体の一部の領域に形成された開口４２ａを構成する。
　開口断面４２ｂは、管体４２の軸方向に直交する管体４２の開口４２ａの断面ということができる。なお、管体４２内を進行する音波は、管体４２の軸方向に沿って進行するので、音波の進行方向に垂直な管体４２の開口４２ａの断面ということもできる。

　なお、本発明において、開口部材は、気体の通過を遮断する物体の領域内に形成される開口を有することが好ましく、２つの空間を隔てる壁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、又は筒状体等の部材を言い、壁としては、例えば、家、ビル、又は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。
　本発明の開口部材は、ダクト等の管体、又は筒体であっても良いし、ルーバ、又はガラリ等の換気孔、窓等を取り付けるための開口を持つ壁自体であっても良いし、壁に取り付けられる窓枠等の取付枠等であっても良い。

　なお、本発明の開口部材の開口の形状は、断面形状で、図示例では円形であるが、本発明においては、防音セルを開口内に配置できれば、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、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、若しくは楕円形等であっても良いし、不定形であっても良い。
　また、本発明の開口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、又は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、又は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、又はガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）、若しくは建造物の壁材と同様なコンクリート、又はモルタル等の壁材等を挙げることができる。

　防音セル１０は、開口部材である管体４２内において、防音セル１０の最低次の共鳴周波数の音波が管体４２に形成する音圧が高い位置、好ましくは音圧分布の極大値となる位置に配置される。具体的には、防音セル１０は、防音セル１０の最低次の共鳴周波数の音波が管体４２に形成する定在波の音圧分布の極大値となる腹の位置から、±λ／４以内に配置されることが好ましい。また、防音セル１０は、定在波の音圧分布の腹の位置から、±λ／６以内に配置されることがより好ましく、±λ／８以内に配置されることがさらに好ましく、定在波の音圧分布の腹の位置に配置されていることが最も好ましい。
　また、例えば、管体４２が、その開放端に壁、又はカバー等の物体が配置された筒、又はダクトである場合、即ち物体が音波の固定端となる場合は、防音セル１０が、物体から、防音セル１０の最低次の共鳴周波数の音波のλ／４以内に配置されることが好ましく、λ／６以内に配置されることがより好ましく、λ／８以内に配置されることが最も好ましい。
　一方、管体４２が、その開放端に壁やカバー等の物体が何も配置されていない筒、又はダクトである場合、すなわち、管体の開放端が音波の自由端となる場合は、防音セル１０が、開放端から、防音セル１０の最低次の共鳴周波数の音波のλ／４－開口端補正距離±λ／４以内に配置されることが好ましく、λ／４－開口端補正距離±λ／６以内に配置されることがより好ましく、λ／４－開口端補正距離±λ／８以内に配置されることが最も好ましい。
　このように、防音セルを管体４２内の上述の所定の位置に配置することが好ましい。

　ここで、本発明の防音構造４０の開口部材（管体４２）の開口率は、下記式（１）で定義されるものである。
　　　開口率（％）＝｛１－（開口断面における防音セルの断面積／開口断面積）｝
　　　　　　　　　　×１００…（１）
　本実施形態３の防音構造４０においては、図１２に示すように、開口部材である管体４２内に、防音セル１０が膜１６の膜面を管体４２の開口断面４２ｂに対して略平行に、又は所定の傾斜角度θで傾斜させて配置されている。なお、図１２に示す傾斜した防音セル１０の膜１６の膜面と管体４２の管壁との間にできる隙間は、管体４２の開口４２ａに形成される気体の通過が可能な通気孔４２ｃとなる。

　本発明においては、防音構造４０の開口部材（管体４２）の開口率は、即ちこの通気孔４２ｃの開口率は、１０％以上が好ましく、２５％以上がより好ましく、５０％以上がさらに好ましい。
　ここで、通気孔４２ｃの開口率が、１０％以上が好ましい理由は、市販の通気性を有する防音部材（エアトース（登録商標））の開口率が６％程度であるが、本発明の防音構造は、従来（市販品）にない２桁以上の開口率においても、高い防音性性能を発揮できるからである。
　また、通気孔４２ｃの開口率が、２５％以上が好ましい理由は、本発明の防音構造は、標準的なサッシ、又はガラリの２５％～３０％の開口率においても、高い防音性性能を発揮できるからである。
　また、通気孔４２ｃの開口率が、５０％以上が好ましい理由は、本発明の防音構造は、高通気性のサッシ、又はガラリの５０～８０％の開口率においても、高い防音性性能を発揮できるからである。

　また、本発明の実施形態３においては、図１２示す、管体４２内の音波の進行方向に対する膜１６の膜面の傾斜角度θは、通気性の点から、－４５°～＋４５°であることが好ましく、－２０°～＋２０°がより好ましい。
　ここで、傾斜角度θが－４５°～＋４５°であることが好ましい理由は、４５°より大きくなると、膜面に風が当たることによって膜振動が阻害され、吸収率のピーク値が小さくなり、その結果共鳴周波数がずれてしまうからであり、－４５度よりも小さくなると、音が構造に入りにくくなり、吸収が小さくなってしまうためである。
　また、傾斜角度θが－４５°～＋４５°であることが好ましい理由は、通風性を考慮した標準的なサッシ及びガラリの角度が約４５度程度であるためである。
　また、－２０°～＋２０°がより好ましい理由は、風による、膜１６にかかる定圧力の影響を最小限に抑制でき、風速が大きくなっても防音特性の変化を抑制できるからである。また、－２０°～＋２０°以上では、風速の減少がなくなり、最も通気能力が高い状態となるからである。

　上述した実施形態１の防音構造４０は、１つの孔部１２を持つ１つの枠１４と、１つの膜１６とからなる１個の防音セル１０（図１参照）を、管体４２（の開口４２ａ）内に配置したものであるが、本発明は、これに限定されず、複数個の防音セルを、防音セルユニットとして、管体４２内に配置したものであっても良い。なお、複数個の防音セルは、上記実施形態１の防音セル１０、又は１０Ａ、もしくは上記実施形態２の防音セル１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、又は１０Ｆと同じ防音セルであっても良いし、異なっていても良い。また、防音構造４０に適用される防音セルユニットの防音セルの数は、複数個であれば、何個であっても良い。
　なお、防音セルユニットを構成する複数個の防音セルの複数の枠は、２次元的に繋がるように配置された枠体、好ましくは１つの枠体として構成され、この枠体は、枠部材によって構成されることが好ましい。なお、複数の枠は、一列に配置されていても良いし、２次元的に配置されていても良い。

　なお、防音セルユニットにおいて、各防音セル１０～１０Ｆ（以下、１０で代表する）の枠１４の孔部１２のサイズＬは、全ての孔部１２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、孔部１２のサイズとして、孔部１２の平均サイズを用いればよい。即ち、枠１４（孔部１２）のサイズＬ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ｗ、及び孔部１２の深さｄは、各枠１４で異なる幅、及び孔部１２の深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。

　防音セルユニットの防音セル１０の数、即ち枠１４の数、即ち、孔部１２の数も、特に制限的ではなく、上述した防音対象物に応じて設定すればよい。もしくは、上述した孔部１２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の孔部１２の数は、孔部１２のサイズに応じて設定すればよい。なお、１つの防音セル１０は、１つの枠１４を構成単位とするので、防音セルユニットの枠１４の数は、防音セル１０の数ということができる。
　例えば、枠１４の数は、機器内騒音を遮蔽する場合には、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。なお、ここでの「遮蔽」とは、反射、及び／または吸収による遮蔽のことをいう。

　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１０のサイズを騒音の周波数及び音量に適したサイズとするためには、複数の防音セル１０を組み合わせた枠体で遮蔽する必要があることが多く、また、一方で防音セル１０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。
　複数の枠１４を有する枠体の材料としては、枠１４の材料と同様な材料を用いることができる。

　また、防音セルユニットの複数の防音セルの膜１６は、それぞれ防音セルユニットの複数の枠１４の各孔部１２を覆うように固定され、それぞれ共鳴体１８を設置しているものであるが、１枚のシート状の膜体によって複数の枠１４の各孔部１２を覆うように固定されていても良いし、各膜１６が各枠１４の孔部１２を覆うように固定されていても良い。即ち、複数の膜１６は、複数の枠１４を覆う１枚のシート状の膜体によって構成されるものであっても良いし、各枠１４の孔部１２を覆うものであっても良い。なお、各膜１６には、それぞれ共鳴体１８が設置されていることは勿論である。
　なお、膜１６の厚さは、各膜１６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、防音セルユニットの複数の枠１４の孔部１２の同じ側に全ての膜１６、及び共鳴体１８が設けられていても良いし、一部の膜１６、及び共鳴体１８が、複数の枠１４の一部の孔部１２の一方の側に一部の膜１６、及び共鳴体１８が設けられ、複数の枠１４の残りの一部の孔部１２の他方の側には残りの膜１６、及び共鳴体１８が設けられていても良いし、更に、枠１４の孔部１２一方の側、他方の側、及び両側に設けられた膜１６、及び共鳴体１８が混在していても良い。
　また、防音セルユニットにおいては、同じ材料からなる膜１６、又は膜体と枠１４、又は枠体が一体化した構造であっても良い。

　防音セル１０の枠１４に固定された膜１６は、防音セル１０の構造において、誘起可能な最も低次の振動モードの周波数である最低次の共鳴周波数を持つものであるが、防音セルユニットにおいては、この最低次の共鳴周波数は、それぞれ枠１４、膜１６、及び共鳴体１８からなる複数個の防音セル１０によって決まる。本発明では、このようにして決まる最低次の共鳴周波数を防音セルユニットにおける膜の最低次の共鳴周波数という。
　防音セルユニットにおいて、複数の枠１４、膜１６、及び共鳴体１８からなる複数個の防音セル構造における膜１６の共振周波数、例えば最低次の共鳴周波数は、複数の防音セル１０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、複数の防音セルの膜の剛性、例えば膜の厚さ及び可撓性と、膜１６の背面空間１３（１３ａ、又は１３ｄ）の体積、膜１６の錘として機能する共鳴体１８の重さとによって定めることができる。

　本発明は、孔部を持つ枠と、孔部を覆うように枠に固定された膜と、膜に設置された音波に対する共鳴体とを備える防音セルを少なくとも一つ有する防音構造であって、開口を有する開口部材に、開口部材の開口断面に対して、膜の膜面を傾け、開口部材に気体が通過する通気孔となる領域を設けた状態で防音セルを配置した防音構造である。
　本発明の防音構造では、上述したように、共鳴体を含む膜からなる膜型共鳴体を持つ防音セルの吸収ピークを発現する周波数は、共鳴体のサイズ、及び質量等で制御することが可能であり、更に共鳴体自体の吸収ピークを発現する周波数は、例えばヘルムホルツ型の場合は共鳴穴の径、及び共鳴穴の長さ等で、膜型共鳴体の場合には孔部のサイズ、及び深さ等で、制御することが可能である。つまり、本発明の防音構造では、２つの共鳴周波数を独立に制御することが可能となる。
　本発明の実施形態３の防音構造は、以上のように構成される。

　以上、本発明の防音セル、及びこれを用いる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。

　本発明の防音セル、及びこれを用いる防音構造を実施例に基づいて具体的に説明する。
（実施例１）
　まず、図１に示す本発明の防音セル１０を実施例１として作製した。
　防音セル１０は、孔部１２を有する枠１４と、孔部１２を覆うように枠１４に固定された振動可能な膜１６とを有する膜型共鳴体１１と、膜１６に共鳴体１８としてヘルムホルツ共振器１８ａを設置したものであった。
　当該実施例１では、図１に示すように、枠１４の囲む部１５ａとして、孔部１２のサイズＬが内辺４０ｍｍの正方形であり、その深さ（背面距離）ｄが２０ｍｍであり、膜１６を固定する枠１４の幅（外周の厚み）ｗが３ｍｍである金属アルミニウムの角筒を用いた。また、同様に、厚み３ｍｍの金属アルミニウムの一辺４６ｍｍ角正方形板を底部１５ｂの部材として準備し、枠１４の孔部１２の片側の開口の端部に取り付けて底部１５ｂとした。こうして、囲む部１５ａ、及び底部１５ｂを持つ有底枠である枠１４を製作した。

　次に、一辺４６ｍｍの正方形のＰＥＴフィルム（東レ（株）社製ルミラー、厚み１２５μｍ）の膜３２（図８参照）の中央に内径５．５ｍｍの円形の貫通孔１７を穿孔して、膜１６を作製した。
　次に、内径３．５ｍｍ、長さ５ｍｍの円形の貫通孔２４ａを持つ外径５．５ｍｍ、長さ５ｍｍの筒状体２４と、内径３．５ｍｍ、長さ１ｍｍの円形の貫通孔２０ａを持ち、これに連通する一辺１８ｍｍの正方形断面、深さ５ｍｍの直方体形状の中空空間２１を持つ厚み１ｍｍの、筺体２０と、を有するアクリル製のヘルムホルツ共振器１８ａを共鳴体１８として製作した。ヘルムホルツ共振器１８ａの共鳴穴２２は、内径３．５ｍｍ、長さ６ｍｍの円形の穴となった。また、筺体２０の外形は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×７ｍｍの直方体形状となった。
　次に、ＰＥＴフィルムの膜１６の中央の貫通孔１７にヘルムホルツ共振器１８ａの筒状体２４を通し、膜１６と、ヘルムホルツ共振器１８ａの筒状体２４、及び筺体２０の接触部分を両面テープによって固定した。
　最後に、枠１４の孔部１２の開口の端部の枠の幅部分に、中央にヘルムホルツ共振器１８ａが固定された一辺４６ｍｍ正方形の膜１６となるＰＥＴフィルムを取り付けた。取り付けは両面テープによる接着によって行った。
　こうして、図１に示す防音セル１０を作製した。
　この防音セル１０において、膜１６が膜として振動できる領域は、ヘルムホルツ共振器１８ａが接着されていない膜単体の領域であり、枠１４の孔部１２の開口部の面積（４０ｍｍ×４０ｍｍ＝１６００ｍｍ^２）から、錘として振動する面積であるヘルムホルツ共振器１８ａの筐体２０の面積（２０ｍｍ×２０ｍｍ＝４００ｍｍ^２）を引いた領域であり、１２００ｍｍ^２であった。したがって、膜１６が膜として振動できる領域（１２００ｍｍ^２）は、錘として振動する面積（４００ｍｍ^２）より大きいことが分かった。なお、錘として振動する面積（４００ｍｍ^２）は、開口部の面積（１６００ｍｍ^２）の２５％であった。

（比較例１）
　図８に示すように、ＰＥＴフィルムの膜１６の中央に貫通孔１７が無く、かつヘルムホルツ共振器１８ａが固定されていないことを除いては、図１に示す実施例１の防音セル１０と同様の従来技術の比較例１の防音セル３０を作製した。即ち、比較例１の防音セル３０は、貫通孔１７を穿孔する前の一辺４６ｍｍの正方形のＰＥＴフィルムの膜３２を枠１４の幅部分に両面テープによる接着を行ったものである。
（比較例２）
　図１３に示すように、図８に示す比較例１の防音セル３０のＰＥＴフィルムの膜３２の裏面の中央に、図１に示すヘルムホルツ共振器１８ａの筺体２０と同じ形状を有し、筺体２０の中空空間２１と同じ大きさの中空空間３５を持ち、貫通孔２０ａを持たない、外形２０ｍｍ×２０ｍｍ×７ｍｍの直方体形状の筺体３６を両面テープによって接着して固定した従来技術の比較例２の防音セル３４を作製した。

（比較例３）
　図９に示すように、図１に示す実施例１の防音セル１０を作製する際に、作製したヘルムホルツ共振器１８ａを、単体で従来技術の比較例３の防音セル３７として用いた。
（比較例４）
　図１４に示すように、図８に示す比較例１の防音セル３０のＰＥＴフィルムの膜３２の裏面の中央に、図１３に示す比較例２の防音セル３４の筺体３６の代わりに、筺体３６と同じ外形であるが内部に中空空間３５を持たない点で異なる中実の筺体３９を両面テープによって接着して固定した従来技術の比較例２の防音セル３８を作製した。

　こうして作製した実施例１、比較例１、２、３、及び４の防音セル１０、３０、３４、３７、及び３８の音響特性をそれぞれ測定した。音響測定は、内径８ｃｍの音響管を用い、以下のようにして行った。
　音響特性は、図１５に示すように、アルミニウム製音響管（管体４２）に４つのマイクロフォン４４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として、アルミニウム製の管体４２を用いた。管体４２の内部にスピーカ（図示せず）を収納した円筒状の函体（図示せず）を配置し、函体（図示せず）に管体４２を載置した。スピーカ（図示せず）から所定音圧の音を出力し、４本のマイクロフォン４４で測定した。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の防音セル１０を音響管となる管体４２の所定測定部位に防音セル１０の膜１６の膜面を傾斜させて配置して、本発明の実施形態３の防音構造４０を構成し、１００Ｈｚ～４０００Ｈｚの範囲で音響吸収率測定を行った。
　実施例１、比較例１、２、３、及び４の防音セルを用いた防音セル１０、３０、３４、３７、及び３８の吸収率を測定した結果を図１６に示す。

　図１６に実線で示す結果から、本発明の構成である実施例１の防音セル１０においては、共鳴体１８（ヘルムホルツ共振器１８ａ）由来の共鳴ピーク、及び膜１６に設置した共鳴体１８の錘としての機能する構造によって規定される膜１６の共鳴ピークの２つの吸収ピークが発現できることが示されたことが分かる。ここで、枠１４、及び膜１６からなる膜型共鳴体１１を変更することなく、共鳴体１８自身の持つ共鳴ピークは、共鳴体１８の構成を変更することにより自由に変えることができる。一方、膜１６の共鳴ピークは、膜型共鳴体１１を変更することなく、膜１６に設置する共鳴体１８の錘としての機能（重さ）を変えることにより自由に変えることができる。したがって、これらの２つの吸収ピークは、膜型共鳴体１１を変更することなく、自由に変更できることが分かる。
　これに対し、図１６に点線で示す結果から、比較例１の防音セル３０においては、膜３２の共鳴ピークとして２つの吸収ピークを発現している。しかしながら、これらの２つの吸収ピークは、膜型共鳴体である防音セル３０によって決まった共鳴ピークであるので、膜型共鳴体自体の構成を変更しない限り、変更することができないことが分かる。
　なお、実施例１の防音セル１０の２つの吸収ピークの低周波側の吸収ピークは、類似の膜型共鳴体を持つ比較例１の防音セル３０の２つの吸収ピークより低周波化していることが分かる。

　また、図１６に一点鎖線で示す結果から、比較例２の防音セル３４においては、実施例１の防音セル１０の２つの吸収ピークの低周波側の周波数において１つの吸収ピークを発現しているに過ぎないことが分かる。これは、膜１６、及び３２に対してそれぞれ錘として機能する共鳴体１８、及び筺体３６が共にそれぞれ中空空間２１、及び３５を有しており、同様の質量を示していることから、同様に低周波化した吸収ピークを発現しているものと思われる。
　また、図１６に二点鎖線で示す結果から、比較例３の防音セル３７においては、防音セル３７が、ヘルムホルツ共振器１８ａ単体であるので、実施例１の防音セル１０の２つの吸収ピークの高周波側の周波数に近い周波数において１つの吸収ピークを発現しているに過ぎないし、吸収率が低下していることが分かる。これは、実施例１の防音セル１０において、共鳴体１８であるヘルムホルツ共振器１８ａは、膜型共鳴体１１の影響をあまり受けていないことが分かる。
　また、図１６に破線で示す結果から、比較例４の防音セル３８においては、実施例１の防音セル１０の２つの吸収ピークの低周波側の周波数に近い周波数において１つの吸収ピークを発現しているが、吸収率が低下していることが分かる。これは、膜３２に対して錘として機能する筺体３９が中空空間を有しておらず、中実の筺体であるため、質量が増加しているためであると思われる。
　以上より、本発明の優位性が示されたことが分かる。

（比較例５）
　次に、図１７に示すように、図８に示す比較例１の防音セル３０のＰＥＴフィルムの膜３２と同じ一辺４６ｍｍの正方形のＰＥＴフィルムの膜５２の裏面の中央に、厚さ５ｍｍ、一辺２０ｍｍの正方形のアクリル部材５４を両面テープによって接着して固定した。この後、膜５２の中央に、膜５２及びアクリル部材５４を貫通する直径１０ｍｍΦの貫通孔５３を設けた。このＰＥＴフィルムの膜５２を枠１４の幅部分に両面テープによって接着して固定して、従来技術の比較例５のヘルムホルツ共鳴穴となる貫通孔５３を持つ防音セル５０を作製した。
（比較例６）
　図１８、及び図１９に示すように、図８に示す比較例１の防音セル３０のＰＥＴフィルムの膜３２と同じ一辺４６ｍｍの正方形のＰＥＴフィルムの膜５２の裏面の１つの角部の２辺からそれぞれ３ｍｍ内側に、厚さ２ｍｍ、一辺８ｍｍの正方形のアクリル部材５８を両面テープによって接着して固定した。この後、アクリル部材５８の中心に、膜５２及びアクリル部材５８を貫通する直径６ｍｍΦの貫通孔５７を設けた。このＰＥＴフィルムの膜５２を枠１４の幅部分に両面テープによって接着して固定して、従来技術の比較例６のヘルムホルツ共鳴穴となる貫通孔５７を持つ防音セル５６を作製した。

（参考例１）
　図２０に示すように、図８に示す比較例１の防音セル３０のＰＥＴフィルムの膜３２の代わりに、中央に貫通孔６１を持つ、厚さ５ｍｍ、一辺４０ｍｍのアクリル板６２を枠１４の孔部１２の内面に両面テープによって接着して固定して、従来技術の参考例１の単なるヘルムホルツ共振器からなる防音セル６０を作製した。
（参考例２）
　図２１に示すように、図２０に示す参考例１の防音セル６０のアクリル板６２の代わりに、１つの角部の２辺からそれぞれ４ｍｍ内側の点を中心とする直径６ｍｍΦの貫通孔６５が穿孔された、厚さ２ｍｍ、一辺４０ｍｍのアクリル板６６を枠１４の孔部１２の内面に両面テープによって接着して固定して、従来技術の参考例２の単なるヘルムホルツ共振器からなる防音セル６４を作製した。

　こうして作製した比較例５～６、及び参考例１～２の防音セル５０、５６、６０、及び６４の音響特性を、実施例１、比較例１、２、３、及び４の防音セル１０、３０、３４、３７、及び３８と同様にして、図１５に示す防音構造４０を構成して測定した。こうして、１００Ｈｚ～４０００Ｈｚの範囲で比較例５～６、及び参考例１～２の防音セル５０、５６、６０、及び６４の音響吸収率測定を行った。
　比較例５～６、及び参考例１～２の防音セル５０、５６、６０、及び６４を用いた防音構造の吸収率を測定した結果を図２２に示す。

　比較例５の防音セル５０は、従来技術の特許文献３の吸音体に相当するものであると考えることができる。即ち、比較例５の防音セル５０は、膜５２の中央にヘルムホルツ共鳴穴となる貫通孔５３を持つので、参考例１の防音セル６０のようなヘルムホルツ共振器の機能を持つものと考えられる。また、比較例５の防音セル５０は、膜５２の裏面の中央にアクリル部材５４を備えているので、比較例４の防音セル３８のような膜５２の裏面の中央に錘となる筺体３９を備える膜共鳴体の機能を持つものとも考えられる。
　ここで、図２２に実線で示すように、ヘルムホルツ共振器の共鳴周波数は、参考例１の防音セル６０のグラフから７５０Ｈｚ近傍であることが確認でき、図２２に点線で示すように、比較例５の防音セル５０も、７５０Ｈｚ近傍に吸収率のピークを持つ。一方で膜共鳴体における共鳴周波数は、図１６に破線で示すように、比較例４の防音セル３８のグラフから２５０Ｈｚ近傍であることが分かっているものの、比較例５の防音セル５０では、図２２に点線で示すように、２５０Ｈｚ近傍にピークが確認できない。これは、膜５２（及び錘となるアクリル部材５４）に貫通孔５３があいているため、膜共鳴の共鳴周波数であっても、膜が振動し難い、即ちインピーダンスが大きいため、音は相対的にインピーダンスの小さい穴を通り、結果として膜共鳴の吸収が弱くなってしまうためと考えられる。

　比較例６の防音セル５６は、従来技術の特許文献３の吸音体に相当するものであると考えることができる。即ち、比較例６の防音セル５６は、膜５２の角部にヘルムホルツ共鳴穴となる貫通孔５７を持つので、参考例２の防音セル６４のようなヘルムホルツ共振器の機能を持つものと考えられる。また、比較例６の防音セル５６は、アクリル部材５４及び貫通孔５７を備えているのは、膜５２の角部であり、膜振動に与える影響は少ないので、比較例１の防音セル３０のような膜５２の膜振動による膜共鳴体の機能を持つものとも考えられる。
　ここで、図２２に２点鎖線で示すように、ヘルムホルツの共鳴周波数は、参考例２の防音セル６４のグラフから、５５０Ｈｚ付近であることが分かる。しかし、比較例６においては、図２２に破線で示すように、５５０Ｈｚ付近にピークが確認できず、比較例１の防音セル３０のような膜共鳴と思われる２つの吸収ピークだけが確認できる。これは、ヘルムホルツ共振の共鳴周波数において、膜５２が振動しやすく、音が抜けてしまうため、ヘルムホルツ共鳴が発現しないためと考えられる。

　以上の比較例５～６、及び参考例１～２の結果から、特許文献３の技術においては、背面空間が共有している場合において（特に、膜１６の膜面に平行に音が入射した場合において）、共鳴吸音を両立することが難しくなってしまうことが明らかである。
　本発明においては、共鳴体の背面空間と膜共鳴体の背面空間とをそれぞれ独立にすることによって、膜共鳴とヘルムホルツ共鳴、又は他の膜共鳴とを両立させることを可能にしている。

（比較例７）
　図２３に示すように、図１に示す実施例１の防音セル１０の共鳴体１８であるヘルムホルツ共振器１８ａの筐体２０の代わりに、外形が３０ｍｍ×３０ｍｍ×７ｍｍの直方体形状で、内部の中空空間７３が、２８ｍｍ×２８ｍｍ×５ｍｍの直方体形状である厚み１ｍｍの筺体７４を持つヘルムホルツ共振器７２を持つ防音セル７０を作製した。なお、筺体７４の貫通孔７４ａは、筐体２０の貫通孔２０ａと同じく、内径３．５ｍｍ、長さ１ｍｍであった。したがって、ヘルムホルツ共振器７２の共鳴穴７６は、ヘルムホルツ共振器１８ａの共鳴穴２２と同じく、内径３．５ｍｍ、長さ６ｍｍの円形の穴であった。また、膜１６、及びヘルムホルツ共振器７２の筐体７４の背面には、背面空間７５が形成された。
　この防音セル７０において、膜１６が膜として振動できる領域は、ヘルムホルツ共振器７２が接着されていない膜単体の領域であり、枠１４の孔部１２の開口部の面積（４０ｍｍ×４０ｍｍ＝１６００ｍｍ^２）から、錘として振動する面積であるヘルムホルツ共振器７２の筐体７４の面積（３０ｍｍ×３０ｍｍ＝９００ｍｍ^２）を引いた領域の面積で、７００ｍｍ^２であった。したがって、膜１６が膜として振動できる領域の面積（７００ｍｍ^２）は、錘として振動する面積（９００ｍｍ^２）より小さいことが分かった。なお、錘として振動する面積（９００ｍｍ^２）は、開口部の面積（１６００ｍｍ^２）の５６％であった。

　こうして作製した比較例７の防音セル７０、及び実施例１の防音セル１０の音響特性をＣＯＭＳＯＬマルチフィジックスｖｅｒ５．３ａの音響モジュールを用いて有限要素法のシミュレーションにより測定し、吸収率を調べた。
　その結果を図２４に示す。
　図２４に示すように、実線で示す比較例７の防音セル７０の吸収率のピークは、破線で示す実施例１の防音セル１０の吸収率のピークより低く、比較例７の防音セル７０の吸収率のピーク（共鳴）周波数３８０Ｈｚは、実施例１の防音セル１０の吸収率のピーク（共鳴）周波数２６０Ｈｚより高いことが分かった。その結果、実施例１の防音セル１０の構成に対して、比較例７の防音セル７０の構成は、吸収率が小さく、また、低周波化の程度も小さいことが分かった。
　吸収率のピークが低い理由としては、膜１６に対して、錘が占める面積割合が増加しすぎた結果、膜１６が振動しにくくなったためと考えられる。
　その点を明らかするため、更にシミュレーションで、実施例１の防音セル１０、及び比較例７の防音セル７０の各共鳴周波数における振動歪みの振幅分布を調べた。実施例１の共鳴周波数２６０Ｈｚにおける振動歪みの振幅分布を図２５に、比較例７の共鳴周波数３８０Ｈｚにおける振動歪みの振幅分布を図２６に示す。
　図２５、及び図２６から、実施例１に対して、比較例７は、振動歪みの振幅が極めて小さくなっていることが分かる。
　以上のことから、膜１６として振動できる部分に対して、錘として振動する部分の面積が小さくなければ、低周波で高い共鳴周波数を得ることができなくなってしまうことが明らかとなった。
　以上より、本発明の優位性が示されたことが分かる。
　以上から、本発明の効果は明らかである。

　なお、本発明において、錘として機能する共鳴体１８は、少なくとも膜１６の端部が全て固定端とした場合の枠１４の孔部１２の開口面で規定される最低次モードにおいて最大となる位置に配置されてなる規定は、枠１４の孔部１２の開口部の形状（開口部の平面）が決まれば、それに応じて膜１６の振動モードが一意に決まるからである。
　図２７の模式図に示すように、開口部の平面が四角形の場合において四端固定端の最低次の振動モード（振幅絶対値の分布）は、Formulas for Dynamics, Acoustics and Vibration　（Robert D. Blevins 著、2015）を参考に円形の山が１つの振幅モードとなる。ここで、最低次の振動モードとは、ｘ方向、ｙ方向のいずれも振動が１次（最低次）のモードの場合である。
　なお、ｘ方向が２次、ｙ方向が１次の場合は、図２８の模式図ような高次の振動モードが発現する。
　図２７、及び図２８の各図において、上部の線は、各図の点線上での振幅分布を示す。
　以上から、上記規定は、膜１６の振動モードが一意に決まることから、適切である。

　本発明の防音セル、及びこれを備える防音構造は、通気性と防音との両立が求められるダクト、マフラー、及び換気フリーブ等、並びに、機械騒音を発するファン、例えば複写機ファン、及び電子機器ファン等に用いることができる。また、

１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、３０、３４、３７、３８、５０、５６、６０、６４、７０　防音セル
１１、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１８ｆ　膜型共鳴体
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ　孔部
１３、１３ａ、１３ｄ、３３、７５　背面空間
１３ｂ、１３ｃ、１３ｅ、１３ｆ、２１、２７、３５、７３　中空空間
１４，１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ　枠
１５ａ、１５ｃ　囲み部
１５ｂ　底部
１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、３２、５２　膜
１７、１７ａ、２０ａ、２４ａ、５３、５７、６１、６５、７４ａ　貫通孔
１８　共鳴体
１８ａ、１８ｂ、１８ｇ、７２　ヘルムホルツ共振器
２０、２６、３６、３９、７４　筺体
２２、２８、７６　共鳴穴
２４　筒状体
４０　防音構造
４２　管体
４２ａ　開口
４２ｂ　開口断面
４２ｃ　通気孔
４４　マイクロフォン
５４、５８　アクリル部材
６２、６６　アクリル板

Claims

　膜面を音波の進行方向に対して平行な位置から所定角度範囲内に配置して防音するために用いられる防音セルであって、
　孔部を持つ枠と、
　前記孔部を覆うように前記枠に固定された膜と、
　前記膜に設置され、音波に対する共鳴体と、を備え、
　前記共鳴体は、内部に中空空間を有し、前記膜のみに固定され、前記膜の振動に対して錘として機能し、
　前記錘として機能する前記共鳴体は、前記膜の端部が全て固定端とした場合の前記孔部の開口面で規定される最低次の振動モードにおいて振幅が最大となる位置に少なくとも配置されており、
　前記膜として振動できる部分の面積が、前記共鳴体が前記錘として振動する面積よりも大きく、
　前記膜と、前記枠と膜とによって形成される背面空気層からなる構造は、前記膜と前記音波の進行方向とが平行な場合において前記音波に対する共鳴構造として機能し、
　前記共鳴体の前記中空空間は、前記枠と前記膜とによって形成される前記膜の背面空間から独立した空間である防音セル。
　前記膜の最低次の共鳴周波数の波長の１／４よりも小さい請求項１に記載の防音セル。
　前記最低次の共鳴周波数は、１０～１００００Ｈｚの範囲内に含まれる請求項２に記載の防音セル。
　前記最低次の共鳴周波数が、前記枠と該枠を覆うように構成された前記膜だけから構成される前記防音セルの１次共鳴の周波数よりも低くなるように調整されている請求項２、又は３に記載の防音セル。
　前記共鳴体は、ヘルムホルツ共振器である請求項１～４のいずれか１項に記載の防音セル。
　前記共鳴体は、膜型共鳴体である請求項１～４のいずれか１項に記載の防音セル。
　前記共鳴体の少なくとも一部は、前記共鳴セルの内部に存在する請求項１～６のいずれか１項に記載の防音セル。
　前記所定角度範囲は、前記膜面が前記音波の進行方向に平行な場合を０°として、－４５°～＋４５°である請求項１～７のいずれか１項に記載の防音セル。
　請求項１～８のいずれか１項に記載の防音セルを少なくとも一つ有する防音構造であって、
　開口を有する開口部材内に、前記開口部材の開口断面を進行する前記音波の進行方向に対して前記膜の膜面を平行な位置から前記所定角度範囲内に配置して、前記開口部材に気体が通過する通気孔となる領域を設けた状態で前記防音セルを配置した防音構造。
　前記防音セルは、前記防音セルの少なくとも一つの共鳴周波数において、前記開口部材に形成する音圧分布の極大値に設置されている請求項９に記載の防音構造。
　前記防音セルは、前記防音セルの最低次の共鳴周波数の音波が前記開口部材に形成する定在波の音圧分布の腹の位置に配置されている請求項９、又は１０に記載の防音構造。
　前記防音構造は、複数の前記防音セルを有する請求項９～１１のいずれか１項に記載の防音構造。
　前記複数の防音セルの中には、最低次の共鳴周波数が異なる２種以上の防音セルが存在し、
　前記最低次の共鳴周波数が異なる２種以上の防音セルは、それぞれ、各防音セルに対応する前記最低次の共鳴周波数の音波によって前記開口部材内に形成される音圧の高い位置に配置されている請求項１２に記載の防音構造。
　前記複数の防音セルの中には、最低次の共鳴周波数が異なる２種以上の防音セルが存在し、
　前記最低次の共鳴周波数が異なる２種以上の防音セルは、それぞれ、各防音セルに対応する前記最低次の共鳴周波数の音波によって前記開口部材内に形成される定在波の音圧分布の腹の位置に配置されている請求項１２、又は１３に記載の防音構造。
　前記防音セルは、前記開口部材に対し取外し可能な部材である請求項９～１４のいずれか１項に記載の防音構造。
　前記開口部材は、筒状体であり、前記筒状体内に前記防音セルが配置される請求項９～１５いずれか１項に記載の防音構造。