(57)【要約】【課題】重量増加を抑制しつつ、所望の領域の音量低減性能を向上させることが可能な音波方向制御部材を提供する。【解決手段】音波方向制御部材１００は、自身を通過して放射空間（所定空間）１へと進行する音波Ｓの方向を制御する。音波方向制御部材１００は、延在方向である方向Ｙに沿って密度が増加する。方向Ｙに沿って密度すなわち空隙以外の固体部分が増加するため、音波方向制御部材１００を通過する音波Ｓは、密度が増加する位置ほど音速が増加することになる。その結果、音波方向制御部材１００を通過した音波Ｓは、放射空間１において、延在方向の密度が増加する方向へと屈折して進行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自身を通過して所定空間へと進行する音波の進行方向を制御する音波方向制御部材であって、
延在方向に沿って密度が増加することで、通過する音波の進行方向を前記延在方向の密度が増加する方向に向けて屈折させる音波方向制御部材。
【請求項２】
前記延在方向に沿って防音材が少なくとも部分的に設けられる請求項１に記載の音波方向制御部材。
【請求項３】
互いに密度の異なる複数の前記防音材が前記延在方向に沿って並べて配置される請求項２に記載の音波方向制御部材。
【請求項４】
前記防音材の密度が前記延在方向に沿って変化する請求項２または請求項３に記載の音波方向制御部材。
【請求項５】
前記所定空間は、隔壁部材によって少なくとも部分的に囲まれた空間であり、
前記隔壁部材の少なくとも一部に適用される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の音波方向制御部材。
【請求項６】
前記所定空間は、生体を収容して搬送する輸送体の内部の空間であり、前記隔壁部材は、前記内部の空間を形成するための部材である、請求項５に記載の音波方向制御部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音波方向制御部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、室内など種々の環境において、音の伝搬を抑制するための技術が知られている。例えば、特許文献１には、ソファータイプの家具において、座部や背もたれ部の内部にグラスウール素材の吸音材を配置することで、室内の音源から発せられた音により生じる残響音を抑制する室内残響音低減システムが開示されている。この室内残響音低減システムでは、密度の大きな第１の吸音材と、密度の小さな第２の吸音材とを楔形に組み合わせた２層構造とすることで、残響音をより効果的に抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８４９３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に示されるような吸音材を用いて音を吸音する場合、吸音性能の向上を図ろうとすると、吸音材の重量が増加しがちである。しかしながら、吸音材の重量の増加は、吸音材が設けられる製品全体の重量増加を招いてしまう。例えば航空機や高速走行する車両等では、重量が燃費や航続性能といった性能に直結する。このように、重量制限が厳しい環境においては、重量増加を抑制しつつ、音量低減を図ることが求められる。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、重量増加を抑制しつつ、所望の領域の音量低減性能を向上させることが可能な音波方向制御部材の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、自身を通過して所定空間へと進行する音波の進行方向を制御する音波方向制御部材であって、延在方向に沿って密度が増加することで、通過する音波の進行方向を前記延在方向の密度が増加する方向に向けて屈折させる。
【０００７】
この構成により、延在方向に沿って密度すなわち固体部分が増加するため、音波方向制御部材を通過する音波は、密度が増加する位置ほど音速が増加することになる。その結果、音波方向制御部材を通過した音波は、所定空間において、延在方向の密度が増加する方向へと屈折して進行する。これにより、音波方向制御部材を通過した音波を所望の方向へと進行させることが可能となるため、音量低減を達成したい領域へと音波が進行することを抑制することができる。したがって、音波方向制御部材について、重量増加を抑制しつつ、所望の領域の音量低減性能を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明にかかる音波方向制御部材は、前記延在方向に沿って防音材が少なくとも部分的に設けられることが好ましい。
【０００９】
この構成により、防音材を用いて音波方向制御部材を容易に形成することができる。
【００１０】
また、本発明にかかる音波方向制御部材は、互いに密度の異なる複数の前記防音材が前記延在方向に沿って並べて配置されることが好ましい。
【００１１】
この構成により、音波方向制御部材の密度を容易に変化させることができる。
【００１２】
また、本発明にかかる音波方向制御部材は、前記防音材の密度が前記延在方向に沿って変化することが好ましい。
【００１３】
この構成により、複数の防音材を用いる場合に比べて、部品点数を削減することができる。
【００１４】
また、前記所定空間は、隔壁部材によって少なくとも部分的に囲まれた空間であり、本発明にかかる音波方向制御部材は、前記隔壁部材の少なくとも一部に適用されることが好ましい。
【００１５】
この構成により、隔壁部材によって少なくとも部分的に囲まれた所定空間において、音量低減を達成したい領域へと音波が進行することを、音波方向制御部材により抑制することが可能となる。
【００１６】
また、前記所定空間は、生体を収容して搬送する輸送体の内部の空間であり、前記隔壁部材は、前記内部の空間を形成するための部材であることが好ましい。
【００１７】
この構成により、生体を収容して搬送する輸送体の内部の空間において、例えば生体が滞在する位置へと音波が進行することを、音波方向制御部材により抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材の一例を模式的に示す説明図である。
【図２】図２は、比較例としての音波方向制御部材を模式的に示す説明図である。
【図３】図３は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材による音量レベルの低減効果の数値解析モデルの一例を示す説明図である。
【図４】図４は、図３の数値解析モデルによる数値解析結果の一例を示す説明図である。
【図５】図５は、比較例としての音波方向制御部材による音量レベルの低減効果の数値解析結果の一例を示す説明図である。
【図６】図６は、図４および図５に示す数値解析結果において、音量評価点を含む位置の音圧変化をプロットした説明図である。
【図７】図７は、図４および図５に示す数値解析結果および他の数値解析結果における音圧の変化を示す説明図である。
【図８】図８は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材を航空機に適用した場合の例を示す説明図である。
【図９】図９は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材を航空機に適用した場合の例を示す説明図である。
【図１０】図１０は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材を航空機に適用した場合の例を示す説明図である。
【図１１】図１１は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材を航空機に適用した場合の例を示す説明図である。
【図１２】図１２は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材の変形例を示す説明図である。
【図１３】図１３は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材の他の変形例を示す説明図である。
【図１４】図１４は、第二実施形態にかかる音波方向制御部材を航空機に適用した例を示す説明図である。
【図１５】図１５は、第二実施形態にかかる音波方向制御部材の他の適用例を示す説明図である。
【図１６】図１６は、第二実施形態にかかる音波方向制御部材の他の適用例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかる音波方向制御部材の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
[第一実施形態]
図１は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材の一例を模式的に示す説明図である。第一実施形態において、音波方向制御部材１００は、音波Ｓの放射空間（所定空間）１の外部と内部とを隔てる隔壁部材に隣接して設けられ、図示しない外部音源からの音に対して防音効果を発揮する。図１に示す例では、放射空間１を画成する内壁２が、外部音源と放射空間１とを隔てる隔壁部材である。放射空間１は、隔壁部材である内壁２によって、少なくとも部分的に囲まれた空間であり、音波方向制御部材１００は、隔壁部材である内壁２の少なくとも一部に適用される。音波方向制御部材１００は、内壁２と外壁３との間に設けられる。音波方向制御部材１００の具体的な適用例については後述するが、放射空間１は、例えば航空機や比較的に高速で走行する車両、船舶の客室といった、人や動物等の生体を収容して搬送する輸送体の内部の空間が挙げられる。この場合、隔壁部材は、輸送体の内部の空間を形成するための部材である。
【００２１】
以下の説明において、音波方向制御部材１００の厚み方向（図１では左右方向）を方向Ｘと称し、厚み方向と直交する音波方向制御部材１００の延在方向（図１では上下方向）を方向Ｙと称し、方向Ｘおよび方向Ｙと直交する方向を方向Ｚと称する。
【００２２】
音波方向制御部材１００は、図１に示すように、並んで配置された複数の吸音材１０を備えている。複数の吸音材１０は、音波方向制御部材１００において、方向Ｙに沿って少なくとも部分的に設けられる。各吸音材１０は、例えばグラスウール素材等により形成される多孔質吸音材を封止部材の内部に封止したものである。各吸音材１０は、空隙（本実施形態では、孔）を有している。音波方向制御部材１００は、音波Ｓが通過する際に、空隙と当該空隙を形成する固体部分（骨格部分）との間で、音波Ｓのエネルギーを摩擦、粘性、固体部分の振動等によって熱エネルギーに変換させる。それにより、音波方向制御部材１００は、音波Ｓのエネルギーを低減させて吸音する。ただし、音波方向制御部材１００は、吸音材１０に限られず、他の種類の防音材を備えるものであってもよい。ここでの防音材とは、例えば石膏等により形成された遮音機能を有する遮音材、または、例えばゴム素材等により形成された防振機能を有する防振材もしくは制振機能を有する制振材等を含み、防音効果を発揮するものであればよい。
【００２３】
音波方向制御部材１００は、方向Ｙに沿って吸音材１０の密度が増加するように構成されている。図１に示す例では、音波方向制御部材１００は、方向Ｙの一方側（図中上側）から他方側（図中下側）に向かうにつれて、吸音材１０の密度が増加する。つまり、最も図中上側に配置される吸音材１０ａが最も密度が小さく、最も図中下側に配置される吸音材１０ｂの密度が最も大きい。なお、ここでは、複数の吸音材１０は、方向Ｙの一方側（図中上側）から他方側（図中下側）に向かうにつれて、密度が線形に増加するものとする。ただし、各吸音材１０の一つずつの密度は、一様とする。この構成により、音波方向制御部材１００は、方向Ｙの一方側から他方側に向かうにつれて、固体部分が多くなり、空隙部分が少なくなる。なお、吸音材１０が上述した他の種類の防音材であったとしても、微視的な視点では内部に空隙を有しているといえるため、密度が相対的に高い範囲では固体部分が相対的に多くなることは、吸音材１０と同様である。
【００２４】
ここで、図２は、比較例としての音波方向制御部材を模式的に示す説明図である。比較例としての音波方向制御部材１５０は、方向Ｙに沿って並んで配置された複数の吸音材１５を備える。また、音波方向制御部材１５０は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材１００と、総重量が同じになるように構成されている。そして、音波方向制御部材１５０において、複数の吸音材１５は、すべて同じ一様の密度とされている。つまり、音波方向制御部材１５０は、方向Ｙの一方側から他方側にかけて、一様の密度となるように構成されている。このように、一様な密度の吸音材１５を方向Ｙに沿って配置した場合、音波方向制御部材１５０を通過する音波Ｓの音速は、図２に実線白抜き矢印で模式的に示すように、方向Ｙにおいて基本的に一様となる。そのため、放射空間１の外部から音波方向制御部材１５０に入射した音波Ｓは、図２に破線白抜き矢印で模式的に示すように、基本的に放射空間１の内部へと方向Ｘに沿って直進することになる。
【００２５】
一方、上述したように、第一実施形態にかかる音波方向制御部材１００では、方向Ｙの一方側から他方側に向かうにつれて、吸音材１０の密度が増加する。その結果、図１に実線白抜き矢印で模式的に示すように、吸音材１０の密度が小さい領域、つまり空隙部分が多い領域ほど通過する音波Ｓの音速が小さくなり、吸音材１０の密度が大きい領域、つまり固体部分が多い領域ほど通過する音波Ｓの音速が大きくなる。そのため、放射空間１の外部から音波方向制御部材１００に入射した音波Ｓは、図１に破線白抜き矢印で模式的に示すように、放射空間１の内部へと、方向Ｙの一方側から他方側に向けて屈折する方向（図中下方向）に進行する。このように、音波方向制御部材１００は、通過する音波Ｓに指向性を付与することができる。それにより、音波方向制御部材１００の配置位置、吸音材１０の密度の増加程度を調整することで、所望の方向に音波Ｓを進行させて、放射空間１において音量の低減が望ましい領域に音波Ｓが進行することを抑制することが可能となる。その結果、放射空間１において、例えば人が滞在する位置等の音量レベルを低減することが可能となる。
【００２６】
図面を参照しながら、第一実施形態の音波方向制御部材１００による音量レベルの低減効果について、より詳細に説明する。図３は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材による音量レベルの低減効果の数値解析モデルの一例を示す説明図であり、図４は、図３の数値解析モデルによる数値解析結果の一例を示す説明図であり、図５は、比較例としての音波方向制御部材による音量レベルの低減効果の数値解析結果の一例を示す説明図である。
【００２７】
図３に示すように、放射空間１を構成する内壁２に音波方向制御部材１００が取り付けられているものとする。放射空間１の内部（音波Ｓの放射空間）および外部は、空気で満たされているものとし、内壁２は、音波Ｓの反射がない無反射境界とする。ここでは、簡単化のため、音波方向制御部材１００と放射空間１との間には、内壁２が存在しないものとして考える。また、音波方向制御部材１００の放射空間１と反対側の領域には、外壁３が存在するものとする。また、音波方向制御部材１００の方向Ｙに沿った長さを“Ｌ１”とし、方向Ｘに沿った厚みを“ｔ”とする。
【００２８】
音波方向制御部材１００を通過する音波Ｓについて、空気に対する音波方向制御部材１００の屈折率は、次式（１）に従って算出することができる。式（１）中の“Ｃａｉｒ”は空気中の音速であり、“Ｃ１０”は、音波方向制御部材１００（吸音材１０）での音速である。式（１）より、音速Ｃ１０が大きくなるほど屈折率ｎが小さくなり、音速Ｃ１０が小さくなるほど屈折率ｎが大きくなることがわかる。したがって、屈折率ｎは、密度が最も小さい、つまり固体部分が最も少ない吸音材１０ａにおいて最大値ｎｍａｘとなる。また、屈折率ｎは、密度が最も大きい、つまり固体部分が最も多い吸音材１０ｂにおいて最小値ｎｍｉｎとなる。このとき、音波方向制御部材１００を通過した音波Ｓのうち、方向Ｙの中央における屈折角度θ（図３参照）は、次式（２）に従って算出することができる。したがって、屈折率ｎの最大値ｎｍａｘと最小値ｎｍｉｎとの差が大きいほど、屈折角度θが大きくなる。
【００２９】
ｎ＝Ｃａｉｒ／Ｃ１０…（１）
θ＝ａｒｃｔａｎ（ｔ／Ｌ１・（ｎｍａｘ-ｎｍｉｎ））…（２）
【００３０】
図４は、図３に示す数値解析モデルおよび式（１）、（２）に基づく数値解析結果の一例として、放射空間１内における音圧の分布を示している。図示するように、音波方向制御部材１００を通過した音波Ｓは、方向Ｙの一方側から他方側に向けて屈折して進行していることが分かる。一方、図５は、図３に示す数値解析モデルにおいて、音波方向制御部材１００にかえて比較例としての音波方向制御部材１５０を用いた場合の数値解析結果の一例を示している。図５に示すように、比較例としての音波方向制御部材１５０を通過した音波Ｓは、図中の上下方向において対称となるように拡散している。つまり、音波方向制御部材１５０を通過した音波Ｓは、全体としては方向Ｘに沿って直進する。
【００３１】
図６は、図４および図５に示す数値解析結果において、音量評価点を含む位置の音圧変化をプロットした説明図である。図中の実線は、図４におけるＡ−Ａ線に沿った音圧の変化を示す。同様に、図中の破線は、図５におけるＢ−Ｂ線に沿った音圧の変化を示す。Ａ−Ａ線およびＢ−Ｂ線は、図３に示す音量評価点Ｐを含み、方向Ｙに沿って延びる線である。音量評価点Ｐは、図３に示すように、方向Ｙにおける音波方向制御部材１００（比較例の場合は、音波方向制御部材１５０）の中央部から、方向Ｘに沿って所定距離Ｌ２だけ離れた位置とした。所定距離Ｌ２は、任意に定めることができる。なお、図６においては、図中左側が図４および図５の上側、つまり方向Ｙにおける一方側であり、図中右側が図４および図５の下側、つまり方向Ｙにおける他方側である。
【００３２】
図示するように、第一実施形態の音波方向制御部材１００による数値解析結果における音圧の変化を示すグラフの頂点Ｔ１は、比較例の音波方向制御部材１５０による数値解析結果における音圧の変化を示すグラフの頂点Ｔ２よりも、方向Ｙにおける他方側に位置している。つまり、第一実施形態の音波方向制御部材１００を用いた場合、比較例の音波方向制御部材１５０を用いた場合に比べて、音圧の変化を示すグラフが方向Ｙにおける他方側（図中右側）にずれている。その結果、第一実施形態の音波方向制御部材１００を用いた場合、比較例の音波方向制御部材１５０を用いた場合に比べて、音量評価点Ｐにおける音圧の値が低下する。このように、音波方向制御部材１００は、比較例の音波方向制御部材１５０と同じ総重量で、音量評価点Ｐにおける音量レベルを低下させることができる。
【００３３】
図７は、図４および図５に示す数値解析結果および他の数値解析結果における音圧の変化を示す説明図である。図中の実線および破線は、図６に示す実線および破線と同じものである。ただし、図７は、図６よりも、頂点Ｔ１および頂点Ｔ２近傍での音圧の変化を示している。そして、図７における二点鎖線は、音波方向制御部材１００の総重量を、実線および破線で示す場合よりも、６０％低減させた場合の数値解析結果を示している。図示するように、音波方向制御部材１００の総重量を低減させた場合には、音圧変化を示すグラフの頂点Ｔ３が、頂点Ｔ１よりも方向Ｙの一方側（図中左側）に位置するものの、頂点Ｔ２よりは、方向Ｙの他方側（図中右側）に位置している。そのため、音波方向制御部材１００の総重量を低減させた場合にも、比較例としての音波方向制御部材１５０に比べて、音量評価点Ｐにおける音圧が低下する。このように、第一実施形態にかかる音波方向制御部材１００は、総重量を比較例の音波方向制御部材１５０よりも低減させても、音量評価点Ｐにおける音量レベルを低下させることができる。
【００３４】
次に、第一実施形態にかかる音波方向制御部材１００の具体的な適用例について説明する。図８から図１１は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材を航空機に適用した場合の例を示す説明図である。図８から図１１に示す例において、音波方向制御部材１００を、音波方向制御部材１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄと称して説明する。なお、図８から図１１（および後述する図１２から図１６）において、白抜き矢印は、音波Ｓの屈折方向を説明するための例示にすぎず、音波Ｓが進行する方向は、実機において音量レベルを低減するべき領域を避けるように設定されればよい。
【００３５】
図８から図１１に示す例において、音波Ｓが放射される放射空間１は、航空機５において乗員が滞在する客室５ａである。客室５ａは、内装パネル５ｂによって画成されている。なお、図中において、内装パネル５ｂおよび外板５ｃは、その一部のみ記載している。航空機５においては、航行中に外板５ｃが振動することによる音の発生が考えられる。そのため、内装パネル５ｂが外部音源と放射空間１とを隔てる隔壁部材となる。
【００３６】
音波方向制御部材１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは、内装パネル５ｂと、航空機５の外板５ｃとの間の空間に敷き詰められ、内装パネル５ｂに隣接して設けられる。このとき、音波方向制御部材１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄの延在方向である方向Ｙ１は、内装パネル５ｂの延在方向に沿うことから、図示するように、内装パネル５ｂの周方向に沿った方向となる。なお、音波方向制御部材１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄの両端部には、例えばゴム、コイルスプリングといった弾性体により形成され、防振効果、防音効果を発揮するアイソレータ７が配置されている。また、音波方向制御部材１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは、内装パネル５ｂと外板５ｃとの間に配置された断熱材としても機能する。
【００３７】
図８に示す音波方向制御部材１００Ａは、５つの吸音材１０が方向Ｙに沿って並んで配置されている。ここでは、５つの吸音材１０を、方向Ｙの一方側（図中上側）から他方側（図中下側）に向かって並ぶ順に、吸音材１０１、１０２、１０３、１０４、１０５と称する。５つの吸音材１０は、吸音材１０１、１０２、１０３、１０４、１０５の順番に密度が増加する（吸音材１０１の密度が最も小さく、吸音材１０５の密度が最も大きい）。つまり、音波方向制御部材１００Ａは、方向Ｙの一方側（図中上側）から他方側（図中下側）に向かうにつれて、密度が増加する。そのため、外板５ｃから客室５ａ側に向かう音波Ｓは、音波方向制御部材１００Ａを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中下方向へと屈折して進行する。これにより、図中に破線白抜き矢印で模式的に示すように、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、床面パネル５ｄに設けられた座席５ｅに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席５ｅに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００３８】
図９に示す例では、音波方向制御部材１００Ｂは、図８に示す例と同様に、５つの吸音材１０１、１０２、１０３、１０４、１０５を備えている。音波方向制御部材１００Ｂにおいて、５つの吸音材１０１、１０２、１０３、１０４、１０５は、方向Ｙの他方側（図中下側）から一方側（図中上側）に向かって並んで配置される。つまり、音波方向制御部材１００Ｂは、方向Ｙの他方側（図中下側）から一方側（図中上側）に向かうにつれて、密度が増加する。そのため、外板５ｃから客室５ａ側に向かう音波Ｓは、音波方向制御部材１００Ｂを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中上方向へと屈折して進行する。これにより、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、座席５ｅに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席５ｅに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００３９】
図１０に示す例では、音波方向制御部材１００Ｃは、５つの吸音材１０として、上記吸音材１０１と、２つの上記吸音材１０３と、２つの上記吸音材１０５とを備えている。５つの吸音材１０は、方向Ｙの他方側（図中下側）から一方側（図中上側）に向かって、吸音材１０５、吸音材１０３、吸音材１０１、吸音材１０３、吸音材１０５の順番に配置されている。つまり、音波方向制御部材１００Ｃは、方向Ｙの中央側から一方側（図中上側）および他方側（図中下側）に向かうにつれて、密度が増加する。そのため、外板５ｃから客室５ａ側に向かう音波Ｓは、音波方向制御部材１００Ｃを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中上方向および下方向の双方に屈折して進行する。これにより、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、座席５ｅに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席５ｅに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００４０】
図１１に示す例では、音波方向制御部材１００Ｄは、図１０に示す例と同様に、５つの吸音材１０として、上記吸音材１０１と、２つの上記吸音材１０３と、２つの上記吸音材１０５とを備えている。ただし、音波方向制御部材１００Ｄにおいて、５つの吸音材１０は、方向Ｙの他方側（図中下側）から一方側（図中上側）に向かって、吸音材１０１、吸音材１０３、吸音材１０５、吸音材１０３、吸音材１０１の順番に配置されている。つまり、音波方向制御部材１００Ｄは、方向Ｙの一方側（図中上側）から中央側に向かうにつれて密度が増加すると共に、方向Ｙの他方側（図中下側）から中央側に向かうにつれて密度が増加する。そのため、外板５ｃから客室５ａ側に向かう音波Ｓは、音波方向制御部材１００Ｄを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中上方向および下方向の双方に屈折して進行する。これにより、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、座席５ｅに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席５ｅに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００４１】
以上説明したように、第一実施形態にかかる音波方向制御部材１００は、方向Ｙに沿って密度すなわち固体部分が増加するため、音波方向制御部材１００を通過する音波Ｓは、密度が増加する位置ほど音速が増加することになる。その結果、音波方向制御部材１００を通過した音波Ｓは、放射空間１（所定空間、客室５ａ）において、方向Ｙの密度が増加する方向へと屈折して進行する。これにより、音波方向制御部材１００を通過した音波Ｓを所望の方向へと進行させることが可能となるため、音量低減を達成したい領域へと音波が進行することを抑制することができる。したがって、第一実施形態にかかる音波方向制御部材１００によれば、重量増加を抑制しつつ、所望の領域の音量低減性能を向上させることができる。
【００４２】
また、第一実施形態にかかる音波方向制御部材１００は、方向Ｙに沿って防音材（吸音材１０）が少なくとも部分的に設けられる。
【００４３】
この構成により、防音材（吸音材１０）を用いて音波方向制御部材１００を容易に形成することができる。
【００４４】
また、第一実施形態にかかる音波方向制御部材１００は、互いに密度の異なる複数の防音材（吸音材１０）が方向Ｙに沿って並べて配置される。
【００４５】
この構成により、音波方向制御部材１００の密度を容易に変化させることができる。
【００４６】
なお、第一実施形態では、各防音材（吸音材１０）の一つずつの密度を一様とした。ただし、音波方向制御部材１００は、全体として方向Ｙに沿って密度が増加するものであれば、各防音材（吸音材１０）の一つずつの密度を方向Ｙに沿って変化させてもよい。
【００４７】
第一実施形態において、図８から図１１に示した音波方向制御部材１００の適用例では、音波方向制御部材１００が複数の吸音材１０を備えるものとした。ただし、音波方向制御部材１００の密度を変化させる構成は、これに限られない。図１２は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材の変形例を示す説明図である。図１２に示す音波方向制御部材１００Ｅは、単一の吸音材１０Ｅを有している。単一の吸音材１０Ｅは、上述したグラスウール素材等による多孔質吸音材を、方向Ｙに沿って密度が変化するように、封止部材に内封したものである。なお、吸音材１０Ｅは、上述した遮音機能、防振機能または制振機能等の防音効果を発揮する防音材であってもよい。図１２に示す例では、吸音材１０Ｅは、方向Ｙの一方側（図中上側）から他方側（図中下側）に向かうにつれて、密度が増加する。その結果、図８に示す例と同様に、外板５ｃから客室５ａ側に向かう音波Ｓは、音波方向制御部材１００Ｅを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中下方向へと屈折して進行する。これにより、図中に破線白抜き矢印で模式的に示すように、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、座席５ｅに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席５ｅに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００４８】
このように、吸音材１０Ｅを複数に区分けすることなく、延在方向に沿って密度を変化させた場合にも、通過した音波Ｓを所望の方向へと進行させることが可能となるため、音量低減を達成したい領域へと音波Ｓが進行することを抑制することができる。したがって、音波方向制御部材１００Ｅについても、重量増加を抑制しつつ、所望の領域の音量低減性能を向上させることができる。また、複数の吸音材１０を用いる場合に比べて、部品点数を削減することができる。
【００４９】
なお、吸音材１０Ｅは、図１２に例示する密度変化に限られず、図９から図１１に示した例と同様に、延在方向に沿った何れかの方向に沿って密度が増加するように構成されればよい。また、音波方向制御部材１００Ｅは、延在方向に沿って密度が変化する単一の吸音材１０Ｅが方向Ｙに沿って複数並べて配置されることで、全体として延在方向に沿って密度が増加するように構成されてもよい。
【００５０】
図１３は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材の他の変形例を示す説明図である。図１３に示す音波方向制御部材１００Ｆは、複数の吸音材１０Ｆを備えている。複数の吸音材１０Ｆは、図示するように、客室５ａを画成する内装パネル５ｂおよび床面パネル５ｄの客室５ａとは反対側の面に貼り付けられている。各吸音材１０Ｆは、互いに異なる密度とされ、一つずつの密度が一様とされる。なお、吸音材１０Ｆは、上述した遮音機能、防振機能または制振機能等の防音効果を発揮する防音材であってもよい。
【００５１】
内装パネル５ｂに貼り付けられた複数の吸音材１０Ｆは、音波方向制御部材１００Ｆの延在方向である方向Ｙ１に沿って並べて配置されている。複数の吸音材１０Ｆは、図８に示す例と同様に、方向Ｙ１の一方側（図中上側）から他方側（図中下側）に向かうにつれて、密度が増加する。そのため、図８に示す例と同様に、外板５ｃから客室５ａ側に向かう音波Ｓは、内装パネル５ｂにおける音波方向制御部材１００Ｅを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中下方向へと屈折して進行する。これにより、図中に破線白抜き矢印で模式的に示すように、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、座席５ｅに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席５ｅに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００５２】
また、床面パネル５ｄに貼り付けられた複数の吸音材１０Ｆは、音波方向制御部材１００Ｆの延在方向である方向Ｙ２に沿って並べて配置されている。複数の吸音材１０Ｆは、方向Ｙ２の中央側から一方側（図中右側）および他方側（図中左側）に向かうにつれて、密度が増加する。そのため、外板５ｃから客室５ａ側に向かう音波Ｓは、床面パネル５ｄにおける音波方向制御部材１００Ｅを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中左右方向へと屈折して進行する。これにより、図中に破線白抜き矢印で模式的に示すように、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、座席５ｅに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席５ｅに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００５３】
このように、複数の吸音材１０Ｆを、外部音源と放射空間１とを隔てる音量部材（内装パネル５ｂ、床面パネル５ｄ）に貼り付けた場合にも、通過した音波Ｓを所望の方向へと進行させることが可能となるため、音量低減を達成したい領域へと音波Ｓが進行することを抑制することができる。したがって、音波方向制御部材１００Ｅについても、重量増加を抑制しつつ、所望の領域の音量低減性能を向上させることができる。また、吸音材１０を内装パネル５ｂと外板５ｃとの間の空間に敷き詰められる場合に比べて、吸音材１０Ｆの配置スペースを削減することができる。その結果、音波方向制御部材１００Ｆは、狭いスペースしかない部分にも適用することができる。
【００５４】
なお、吸音材１０Ｆは、図１３に例示する密度変化に限られず、図９から図１１に示した例と同様に、延在方向に沿った何れかの方向に沿って密度が増加するように構成されればよい。また、音波方向制御部材１００Ｆは、全体として方向Ｙに沿って密度が増加するものであれば、各吸音材１０Ｆの一つずつの密度を方向Ｙに沿って変化させてもよい。
【００５５】
[第二実施形態]
次に、第二実施形態にかかる音波方向制御部材２００について説明する。図１４は、第二実施形態にかかる音波方向制御部材を航空機に適用した例を示す説明図である。第二実施形態にかかる音波方向制御部材２００は、第一実施形態にかかる音波方向制御部材１００とは異なり、吸音材１０を備えない。第二実施形態において、音波方向制御部材２００は、外部音源と放射空間１とを隔てる隔壁部材の密度を増加させてなる。具体的には、図１３の例において、客室５ａを画成する内装パネル５ｂおよび床面パネル５ｄが、音波方向制御部材２００となる。
【００５６】
第二実施形態において、内装パネル５ｂおよび床面パネル５ｄは、ハニカム構造で形成され、内部に空隙を有している。音波方向制御部材２００は、内装パネル５ｂおよび床面パネル５ｄの空隙の少なくとも一部に、例えば樹脂材料等の充填材を充填することで、延在方向に沿って密度を増加させて構成される。ただし、内装パネル５ｂおよび床面パネル５ｄは、ハニカム構造で形成されて内部に充填材が充填されるものに限られず、延在方向に沿って密度を変化させることさえできれば、いかなる素材により形成されてもよく、いかなる構造であってもよい。以下の説明では、適宜、内装パネル５ｂによる音波方向制御部材２００を音波方向制御部材２００Ａと称し、床面パネル５ｄによる音波方向制御部材２００を音波方向制御部材２００Ｂと称する。
【００５７】
音波方向制御部材２００Ａ（内装パネル５ｂ）は、延在方向である方向Ｙ１に沿って密度が増加するように構成されている。より詳細には、音波方向制御部材２００Ａは、図８に示す例と同様に、方向Ｙ１の一方側（図中上側）から他方側（図中下側）に向かうにつれて、密度が増加する。そのため、図８に示す例と同様に、外板５ｃから客室５ａ側に向かう音波Ｓは、音波方向制御部材２００Ａを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中下方向へと屈折して進行する。これにより、図中に破線白抜き矢印で模式的に示すように、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、座席５ｅに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席５ｅに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００５８】
音波方向制御部材２００Ｂ（床面パネル５ｄ）は、延在方向である方向Ｙ２に沿って密度が増加するように構成されている。より詳細には、音波方向制御部材２００Ｂは、図１３に示す例と同様に、方向Ｙ２の中央側から一方側（図中右側）および他方側（図中左側）に向かうにつれて、密度が増加する。そのため、外板５ｃから客室５ａ側に向かう音波Ｓは、床面パネル５ｄにおける音波方向制御部材２００Ｂを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中左右方向へと屈折して進行する。これにより、図中に破線白抜き矢印で模式的に示すように、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、座席５ｅに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席５ｅに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００５９】
このように、音波方向制御部材２００を外部音源と放射空間１とを隔てる隔壁部材（内装パネル５ｂ、床面パネル５ｄ）そのもので構成した場合にも、通過した音波Ｓを所望の方向へと進行させることが可能となるため、音量低減を達成したい領域へと音波Ｓが進行することを抑制することができる。したがって、音波方向制御部材２００についても、重量増加を抑制しつつ、所望の領域の音量低減性能を向上させることができる。また、別に吸音材等の防音材を用いる必要がないため、部品点数を削減し、製品重量の増加のさらなる抑制を図ることができる。また、防音材を配置するためのスペースが必要ないことから、音波方向制御部材２００は、狭いスペースしかない部分にも適用することができる。
【００６０】
なお、音波方向制御部材２００は、図１４に例示する密度変化に限られず、図９から図１１に示した例と同様に、延在方向に沿った何れかの方向に沿って密度が増加するように構成されればよい。また、音波方向制御部材２００は、全体として延在方向に沿って密度が増加するものであれば、密度が一様になる部分を含んでもよいし、密度が一様になる部分を含まなくてもよい。
【００６１】
第一実施形態、第二実施形態では、音波方向制御部材１００、２００を航空機５の客室５ａに適用した例を説明した。このように、音波方向制御部材１００、２００を航空機５の客室５ａに適用することで、特に重量制限が厳しい航空機５について、音量低減と重量増加の抑制の両立を図ることができる。ただし、音波方向制御部材１００、２００は、航空機５以外に適用されてもよい。図１５および図１６は、第二実施形態にかかる音波方向制御部材の他の適用例を示す説明図である。図１５および図１６においては、第二実施形態にかかる音波方向制御部材２００を、車両６に適用した例を示している。
【００６２】
図１５および図１６に示す例において、音波Ｓが放射される放射空間１は、車両６において乗員が滞在する客室６ａである。客室６ａは、天井パネル６ｂおよび床面パネル６ｃによって画成されている。なお、図中において、天井パネル６ｂおよび床面パネル６ｃは、一部の記載を省略している。車両６においては、天井パネル６ｂの上部に配置される空調６ｄによる音の発生が考えられる。また、車両６においては、車輪６ｅからの振動による音の発生が考えられる。そのため、天井パネル６ｂおよび床面パネル６ｃが外部音源と放射空間１とを隔てる隔壁部材となる。
【００６３】
図１５および図１６に示す例では、天井パネル６ｂおよび床面パネル６ｃが、音波方向制御部材２００とされる。天井パネル６ｂおよび床面パネル６ｃは、ハニカム構造で形成され、内部に空隙を有している。音波方向制御部材２００は、天井パネル６ｂおよび床面パネル６ｃは、ハニカム構造で形成され、内部に空隙を有している。音波方向制御部材２００は、天井パネル６ｂおよび床面パネル６ｃの空隙の少なくとも一部に、例えば樹脂材料等の充填材を充填することで、延在方向である方向Ｙに沿って密度を増加させて構成される。以下の説明では、適宜、天井パネル６ｂによる音波方向制御部材２００を音波方向制御部材２００Ｃと称し、床面パネル６ｃによる音波方向制御部材２００を音波方向制御部材２００Ｄと称する。
【００６４】
図１５に示す例では、音波方向制御部材２００Ｃ（天井パネル６ｂ）および音波方向制御部材２００Ｄ（床面パネル６ｃ）は、方向Ｙの中央側から一方側（図中左側）および他方側（図中右側）に向かうにつれて、密度が増加する。そのため、空調６ｄから客室６ａ側に向かう音波Ｓは、音波方向制御部材２００Ｃを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中左右方向へと屈折して進行する。また、車輪６ｅから客室６ａ側に向かう音波Ｓは、音波方向制御部材２００Ｄを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中左右方向へと屈折して進行する。これにより、図中に破線白抜き矢印で模式的に示すように、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、座席６ｆに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席６ｆに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００６５】
また、図１６に示す例では、音波方向制御部材２００Ｃ、２００Ｄは、方向Ｙの一方側（図中左側）および他方側（図中右側）から中央側に向かうにつれて、密度が増加する。そのため、空調６ｄから客室６ａ側に向かう音波Ｓは、音波方向制御部材２００Ｃを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中左右方向へと屈折して進行する。また、車輪６ｅから客室６ａ側に向かう音波Ｓは、音波方向制御部材２００Ｄを通過することで、図中に実線白抜き矢印で模式的に示すように、図中左右方向へと屈折して進行する。これにより、図中に破線白抜き矢印で模式的に示すように、音波Ｓが放射空間１へと直進する場合に比べて、座席６ｆに座る乗客の耳元から音波Ｓを遠ざけ得る。したがって、必要な領域、すなわち座席６ｆに座る乗客の耳元近傍の領域において、音量レベルを低下させることが可能となる。
【００６６】
このように、音波方向制御部材２００は、航空機５に限られず、例えば比較的に高速で走行し得る車両６にも適用することができる。これにより、特に重量制限が厳しい車両について、音量低減と重量増加の抑制の両立を図ることができる。なお、第一実施形態にかかる音波方向制御部材１００についても、吸音材１０を配置できるスペースさえあれば、車両６に適用してもよい。
【００６７】
また、音波方向制御部材１００、２００は、航空機５および車両６以外のいかなるものに適用されてもよい。例えば、音波方向制御部材１００、２００は、建築現場等に設けられ、建築作業において発生する音に対して防音効果を発揮することで、音が作業現場の周辺の所定空間に伝搬することを抑制するパネル状の部材等であってもよい。
【００６８】
また、第一実施形態および第二実施形態では、方向Ｘおよび方向Ｙの二次元平面を例にとって、音波方向制御部材１００、２００の構成を説明した。ただし、音波方向制御部材１００、２００は、厚み方向と直交する延在方向に沿って密度が増加することで、通過する音波Ｓを延在方向の密度が増加する方向に向けて屈折させるものであればよい。つまり、音波方向制御部材１００、２００は、方向Ｘを厚み方向とする場合、延在方向である方向Ｙおよび方向Ｚ（図１参照）の少なくとも一方に沿って、密度が増加するように形成されればよい。
【符号の説明】
【００６９】
１  放射空間
２  内壁
３  外壁
５  航空機
５ａ  客室
５ｂ  内装パネル
５ｃ  外板
５ｄ  床面パネル
５ｅ  座席
６  車両
６ａ  客室
６ｂ  天井パネル
６ｃ  床面パネル
６ｄ  空調
６ｅ  車輪
６ｆ  座席
１０、１５  吸音材
１００、１５０、２００  音波方向制御部材
【図１】
2020020880.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020020880.tif 000005
【図４】
2020020880.tif 000006
【図５】
2020020880.tif 000007
【図６】
2020020880.tif 000008
【図７】
2020020880.tif 000009
【図８】
2020020880.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2020020880.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2020020880.tif 000014
【図１３】
2020020880.tif 000015
【図１４】
2020020880.tif 000016
【図１５】
2020020880.tif 000017
【図１６】
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