(57)【要約】【課題】良好な遮音性を有する遮音部材。【解決手段】第１の表面を有する基板を備え、前記基板は、第１の表面に周期構造を有する構造化基板であり、前記周期構造を有さない、前記構造化基板と同じ組成および同じ厚さの基板を、未構造化基板と称したとき、前記未構造化基板には、コインシデンス効果により、音響透過損失が低下するコインシデンス周波数帯域ｆＣが存在し、前記未構造化基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記未構造化基板が振動して、該未構造化基板の第１の表面上に屈曲波が生じ、前記構造化基板には、該構造化基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記周期構造によって、屈曲波の振幅が抑制されるような屈曲波の周波数範囲（バンドギャップ帯域ｆＢ）が存在し、前記バンドギャップ帯域ｆＢは、前記コインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップしている、遮音部材。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面を有する基板を備える遮音部材であって、
前記基板は、第１の表面に周期構造を有する構造化基板であり、
前記周期構造を有さない、前記構造化基板と同じ組成および同じ厚さの基板を、未構造化基板と称したとき、
前記未構造化基板には、コインシデンス効果により、音響透過損失が低下するコインシデンス周波数帯域ｆＣが存在し、前記未構造化基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記未構造化基板が振動して、該未構造化基板の第１の表面上に屈曲波が生じ、
前記構造化基板には、該構造化基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記周期構造によって、屈曲波の振幅が抑制されるような屈曲波の周波数範囲、すなわちバンドギャップ帯域ｆＢが存在し、
前記バンドギャップ帯域ｆＢは、前記コインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップしていることを特徴とする遮音部材。
【請求項２】
前記基板は、ガラスまたはポリカーボネートで構成される、請求項１に記載の遮音部材。
【請求項３】
前記周期構造は、前記基板の第１の表面に形成された、複数の平行溝を有する、請求項１または２に記載の遮音部材。
【請求項４】
さらに、前記基板の第１の表面と対向する第２の表面に形成された、複数の平行溝を有する、請求項３に記載の遮音部材。
【請求項５】
前記第１および第２の平行溝は、前記基板を厚さ方向から見たとき、同じ位置に形成される、請求項４に記載の遮音部材。
【請求項６】
前記バンドギャップ帯域ｆＢは、前記コインシデンス周波数帯域ｆＣを包含する、請求項１乃至５のいずれか一つに記載の遮音部材。
【請求項７】
基板を有する遮音部材の製造方法であって、
（ａ）コインシデンス効果により、音響透過損失が低下するコインシデンス周波数帯域ｆＣを有する基板を準備するステップと、
（ｂ）前記基板の第１の表面に周期構造を形成するステップと、
を有し、
前記（ｂ）の工程後の基板には、該基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記周期構造によって、屈曲波の振幅が抑制されるような屈曲波の周波数範囲、すなわちバンドギャップ帯域ｆＢが存在し、
前記周期構造は、前記バンドギャップ帯域ｆＢが前記コインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップするように形成されることを特徴とする遮音部材の製造方法。
【請求項８】
前記基板は、ガラスまたはポリカーボネートで構成される、請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記周期構造は、前記基板の第１の表面に形成された、複数の平行溝を有する、請求項７または８に記載の製造方法。
【請求項１０】
さらに、前記基板の第１の表面と対向する第２の表面に、複数の平行溝を形成するステップを有する、請求項９に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記第１および第２の平行溝は、前記基板を厚さ方向から見たとき、同じ位置に形成される、請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記バンドギャップ帯域は、前記コインシデンス周波数帯域を包含する、請求項７乃至１１のいずれか一つに記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮音部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
遮音性、すなわち一方の表面の側から入射する音波を、反対側の表面から出射しにくくすることが可能な特性を有する遮音部材は、例えば建材用の壁および床など、防音性が要求される各種部分に広く適用されている。
【０００３】
遮音部材は、通常、基板および音波を吸収する吸収部材を有する。例えば、特許文献１には、コンクリート製の平板の一方の表面に、縦横互いに直交する複数の溝を形成し、該溝に粘性減衰抵抗の高い材料を充填することにより構成された遮音パネルが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１８３５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまでに、例えば前述の特許文献１のようなコンクリート製の遮音パネルを含む、各種構成の遮音部材が提案されている。しかしながら、従来の遮音部材に対しては、今もなお、遮音性のさらなる向上が要望されているのが現状である。
【０００６】
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、従来に比べて良好な遮音性を有する遮音部材を提供することを目的とする。また、本発明では、従来に比べて良好な遮音性を有する遮音部材を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、第１の表面を有する基板を備える遮音部材であって、
前記基板は、第１の表面に周期構造を有する構造化基板であり、
前記周期構造を有さない、前記構造化基板と同じ組成および同じ厚さの基板を、未構造化基板と称したとき、
前記未構造化基板には、コインシデンス効果により、音響透過損失が低下するコインシデンス周波数帯域ｆＣが存在し、前記未構造化基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記未構造化基板が振動して、該未構造化基板の第１の表面上に屈曲波が生じ、
前記構造化基板には、該構造化基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記周期構造によって、屈曲波の振幅が抑制されるような屈曲波の周波数範囲、すなわちバンドギャップ帯域ｆＢが存在し、
前記バンドギャップ帯域ｆＢは、前記コインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップしていることを特徴とする遮音部材が提供される。
【０００８】
ここで、本発明による遮音部材において、前記基板は、ガラスまたはポリカーボネートで構成されても良い。
【０００９】
また、本発明による遮音部材において、前記周期構造は、前記基板の第１の表面に形成された、複数の平行溝を有しても良い。
【００１０】
また、本発明による遮音部材において、前記基板は、さらに、前記基板の第１の表面と対向する第２の表面に形成された、複数の平行溝を有しても良い。
【００１１】
この場合、前記第１および第２の平行溝は、前記基板を厚さ方向から見たとき、同じ位置に形成されても良い。
【００１２】
また、本発明による遮音部材において、前記バンドギャップ帯域ｆＢは、前記コインシデンス周波数帯域ｆＣを包含しても良い。
【００１３】
さらに、本発明では、基板を有する遮音部材の製造方法であって、
（ａ）コインシデンス効果により、音響透過損失が低下するコインシデンス周波数帯域ｆＣを有する基板を準備するステップと、
（ｂ）前記基板の第１の表面に周期構造を形成するステップと、
を有し、
前記（ｂ）の工程後の基板には、該基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記周期構造によって、屈曲波の振幅が抑制されるような屈曲波の周波数範囲、すなわちバンドギャップ帯域ｆＢが存在し、
前記周期構造は、前記バンドギャップ帯域ｆＢが前記コインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップするように形成されることを特徴とする遮音部材の製造方法が提供される。
【００１４】
ここで、本発明による製造方法において、前記基板は、ガラスまたはポリカーボネートで構成されても良い。
【００１５】
また、本発明による製造方法において、前記周期構造は、前記基板の第１の表面に形成された、複数の平行溝を有しても良い。
【００１６】
また、本発明による製造方法は、さらに、前記基板の第１の表面と対向する第２の表面に、複数の平行溝を形成するステップを有しても良い。
【００１７】
この場合、前記第１および第２の平行溝は、前記基板を厚さ方向から見たとき、同じ位置に形成されても良い。
【００１８】
また、本発明による製造方法において、前記バンドギャップ帯域は、前記コインシデンス周波数帯域を包含しても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、従来に比べて良好な遮音性を有する遮音部材を提供することができる。また、本発明では、従来に比べて良好な遮音性を有する遮音部材を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】剛性部材に入射する音波の周波数と剛性部材の音響透過損失との間の一般的な関係を模式的に示した図である。
【図２】ある特定の周波数の音波が遮音部材に入射した際の、遮音部材の挙動を模式的に示した図である。
【図３】ある特定の周波数の音波が遮音部材に入射した際の、遮音部材の挙動を模式的に示した図である。
【図４】剛性部材の周期構造の有無が入射音波の周波数と音響透過損失の間の関係に及ぼす影響を説明するための模式図である：周期構造は、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス帯域ｆＣ全体を包含するように構成される。
【図５】剛性部材の周期構造の有無が入射音波の周波数と音響透過損失の間の関係に及ぼす影響を説明するための模式図である：周期構造は、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス帯域ｆＣの下限ｆＬを包含するように構成される。
【図６】剛性部材の周期構造の有無が入射音波の周波数と音響透過損失の間の関係に及ぼす影響を説明するための模式図である：周期構造は、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス帯域ｆＣに包含されるように構成される。
【図７】剛性部材の周期構造の有無が入射音波の周波数と音響透過損失の間の関係に及ぼす影響を説明するための模式図である：周期構造は、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス帯域ｆＣの上限ｆＨを包含するように構成される。
【図８】本発明の一実施例による遮音部材の構成を概略的に示した断面図である。
【図９】第１の表面に水平溝で構成された周期構造を有する遮音部材を概略的に示した図である。
【図１０】梁の長手方向位置ｘと加える振動の周波数ｆＡで表される領域に、各周波数ｆＡにおける変位の最大値で規格化した変位の等高線が描かれたマップである。
【図１１】梁の端部から２番目に出現する極大ピーク位置における、加える振動の周波数ｆＡと規格化された変位量の関係を示したグラフである。
【図１２】周期構造を有する第２の遮音部材を概略的に示した断面図である。
【図１３】本発明の一実施例による遮音部材の製造方法の概略的なフローを示した図である。
【図１４】例１において、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板に対して得られた、各周波数における音響透過損失のシミュレーション結果である。
【図１５】例２において、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板に対して得られた、各周波数における音響透過損失のシミュレーション結果である。
【図１６】例３において、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板に対して得られた、各周波数における音響透過損失のシミュレーション結果である。
【図１７】例４において、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板に対して得られた、各周波数における音響透過損失のシミュレーション結果である。
【図１８】例５において、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板に対して得られた、各周波数における音響透過損失のシミュレーション結果である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明について詳しく説明する。
【００２２】
本発明では、
第１の表面を有する基板を備える遮音部材であって、
前記基板は、第１の表面に周期構造を有する構造化基板であり、
前記周期構造を有さない、前記構造化基板と同じ組成および同じ厚さの基板を、未構造化基板と称したとき、
前記未構造化基板には、コインシデンス効果により、音響透過損失が低下するコインシデンス周波数帯域ｆＣが存在し、前記未構造化基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記未構造化基板が振動して、該未構造化基板の第１の表面上に屈曲波が生じ、
前記構造化基板には、該構造化基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記周期構造によって、屈曲波の振幅が抑制されるような屈曲波の周波数範囲、すなわちバンドギャップ帯域ｆＢが存在し、
前記バンドギャップ帯域ｆＢは、前記コインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップしていることを特徴とする遮音部材が提供される。
【００２３】
まず、本発明の構成および効果について説明する前に、用語の定義について説明する。
【００２４】
本願において、「コインシデンス周波数帯域」とは、剛性部材に「コインシデンス効果」が発現する、入射音波の周波数帯域を意味する。また、「コインシデンス効果」とは、剛性部材に特定の周波数の音波が入射した際に、剛性部材に屈曲波が生じ、この屈曲振動と音波との間で、一種の共振現象が生じる現象を意味する。このような共振現象が生じると、音波が剛性部材を透過するようになり、剛性部材の音響透過損失が著しく低下する。
【００２５】
図１には、剛性部材に入射する音波の周波数（横軸）と剛性部材の音響透過損失（縦軸）との関係を模式的に示す。
【００２６】
一般に、音響透過損失は、音波の周波数の増加とともに、徐々に増加する傾向を有する。ただし、一般的な剛性部材においては、前述のような「コインシデンス効果」により、両者の間にそのような関係が成立しなくなる周波数領域、すなわち「コインシデンス周波数帯域（ｆＣ）」が存在する。
【００２７】
例えば、図１の模式図では、周波数がｆＰ（Ｈｚ）の前後において、音響透過損失が大きく低下している。このような周波数帯域を、「コインシデンス周波数帯域（ｆＣ）」と称する。
【００２８】
なお、周波数ｆＰ（Ｈｚ）および「コインシデンス周波数帯域（ｆＣ）」は、以下のようにして定められる：
一般に、コインシデンス効果の生じる周波数ｆＰ（以下、「コインシデンス周波数」ｆＰと称する）は、以下の式で表される：
ｆＰ＝（Ｃ２／２πｈ）×｛１２ρ（１−σ２）／Ｅ｝１／２    （１）式
ここで、Ｃは空気中の音速（ｍ／ｓｅｃ）であり、ｈは剛性部材の厚さ（ｍ）であり、ρは剛性部材の密度（ｋｇ／ｍ２）であり、σはポアソン比であり、Ｅはヤング率（Ｎ／ｍ２）である。
【００２９】
本願では、（１）式で得られるコインシデンス周波数ｆＰ（Ｈｚ）を用いて、コインシデンス周波数帯域ｆＣ（Ｈｚ）を定義する。すなわち、ｆＰ（Ｈｚ）×０．７の値を、コインシデンス周波数帯域ｆＣの下限ｆＬ（Ｈｚ）とし、ｆＰ（Ｈｚ）×７の値を、コインシデンス周波数帯域ｆＣの上限ｆＨと規定する。従って、本願において、コインシデンス周波数帯域ｆＣ（Ｈｚ）とは、ｆＬ（＝ｆＰ×０．７）（Ｈｚ）〜ｆＨ（＝ｆＰ×７）（Ｈｚ）の周波数領域を意味する。
【００３０】
剛性部材のコインシデンス周波数帯域ｆＣ（Ｈｚ）は、図１に示すような、剛性部材に入射される音波の周波数と音響透過損失との関係を評価し、音響透過損失の極小値からコインシデンス周波数ｆＰ（Ｈｚ）を求めることにより、把握することができる。特に、本願では、音波の周波数と音響透過損失の相関は、ＪＩＳ  Ａ  １４１６：２０００によって測定することにする。
【００３１】
次に、本願において、「バンドギャップ帯域」とは、音波が入射される剛性部材の表面に生じ得る屈曲波の振幅が抑制される際の、屈曲波の周波数範囲を意味する。
【００３２】
前述のように、音波が入射された剛性部材の表面には、通常、所定の振幅の屈曲波が生じる。しかしながら、剛性部材の表面に、所定の周期構造を形成した場合、ある特定の屈曲波の周波数範囲において、屈曲波の振幅が抑制され、さらには屈曲波そのものが認められなくなる現象が生じるようになる。このような屈曲波の周波数範囲が「バンドギャップ帯域」に相当する。
【００３３】
換言すれば、屈曲波の周波数範囲が「バンドギャップ帯域」に相当する場合、屈曲波の振幅は、有意に抑制され、あるいは屈曲波そのものの発生が抑制され得る。
【００３４】
なお、バンドギャップ帯域の測定方法については、後述する。
【００３５】
本発明では、以降に示すように、剛性部材に形成された周期構造により、この屈曲波の「バンドギャップ帯域」を発現させる。また、本発明では、この屈曲波の「バンドギャップ帯域」を利用することにより、剛性部材のコインシデンス効果を抑制する。これにより、本発明では、剛性部材の音響透過損失の低下を抑制することが可能となり、剛性部材の遮音性を向上させることができる。
【００３６】
以下、図２および図３を参照して、「バンドギャップ帯域」について説明する。また、図４〜図７を参照して、本発明の特徴について、より詳しく説明する。
【００３７】
図２および図３には、ある特定の周波数の音波が遮音部材に入射した際の、遮音部材の挙動を模式的に示す。
【００３８】
図２（ａ）に示すように、遮音部材１００ｐは、第１の表面１１２ｐおよび第２の表面１１４ｐを有する剛性部材１１０ｐで構成される。なお、剛性部材１１０ｐにおいて、第１の表面１１２ｐおよび第２の表面１１４ｐのいずれにも、周期構造は形成されていない。
【００３９】
この剛性部材１１０ｐに、第１の表面１１２ｐの側から周波数ｆの音波１７０が入射する場合を考える。この場合、図２（ｂ）に示すように、音波１７０の入射によって、剛性部材１１０ｐが振動する。その結果、剛性基板１１０ｐの第１の表面１１２ｐには、例えば、図２の水平方向（Ｘ方向）に伝播する屈曲波Ｆ１が生じる。
【００４０】
ここで、音波１７０がコインシデンス周波数帯域ｆＣ内にある場合、コインシデンス効果が発生する。すなわち、剛性部材１１０ｐの屈曲振動と音波１７０の振動との間で共振現象が生じる。この結果、音波１７０は、剛性部材１１０ｐの内部を伝播して、第２の表面１１４ｐに達し、この第２の表面１１４ｐから、音波１７２となって出射する。これにより、遮音部材１００ｐの遮音性は、有意に低下してしまう。
【００４１】
次に、図３には、図２と同様の、ある特定の周波数の音波が遮音部材に入射した際の、遮音部材の挙動を模式的に示す。
【００４２】
ここで、図３の例では、遮音部材１００は、図２に示した剛性部材１１０ｐのような剛性部材１１０を有する。ただし、剛性部材１１０は、第１の表面１１２に周期構造１３０を有する点で、図２に示した剛性部材１１０ｐとは異なっている。なお、周期構造１３０は、剛性部材１１０の屈曲波に、バンドギャップ帯域が生じるように構成されている。
【００４３】
図３（ａ）に示すように、この剛性部材１１０に、第１の表面１１２の側から周波数ｆの音波１７０が入射する場合を考える。この場合、音波１７０の入射によって、剛性部材１１０は振動する。また、これにより、剛性部材１１０の第１の表面１１２には、例えば、図３（ｂ）に示すように、水平方向（Ｘ方向）に伝播する屈曲波Ｆ１が生じる。
【００４４】
ただし、剛性部材１１０の場合は、第１の表面１１２に構成された周期構造１３０の効果により、屈曲波Ｆ１の発生と同時に、屈曲波Ｆ１とは反対の方向に伝播する屈曲波Ｆ２が生じる。
【００４５】
従って、剛性部材１１０の第１の表面１１２に発現する正味の屈曲波は、屈曲波Ｆ１と屈曲波Ｆ２の和となる。すなわち、屈曲波Ｆ１と屈曲波Ｆ２の重畳によって、それぞれの屈曲波Ｆ１、Ｆ２の振幅は、相互に打ち消される。その結果、発現する正味の屈曲波は、屈曲波Ｆ１の振幅に比べて有意に抑制される。特に、屈曲波Ｆ１および屈曲波Ｆ２の振幅の絶対値が等しい場合、見かけ上屈曲波は、発現しなくなる。
【００４６】
このように、剛性部材１１０の第１の表面１１２に周期構造１３０を構成することにより、剛性部材１１０に、屈曲波の振幅が有意に抑制されたバンドギャップ帯域を発現させることができる。なお、バンドギャップ帯域は、剛性部材１１０の材料特性や、剛性部材１１０の第１の表面１１２に構成される周期構造１３０のパターン構造等によって、意図的に変化させることができる。
【００４７】
次に、図４〜図７を参照して、本発明の一特徴について説明する。
【００４８】
図４には、前述の図１に示したものと同様の、剛性部材に入射する音波の周波数（横軸）と音響透過損失（縦軸）の関係を模式的に示す。
【００４９】
前述のように、周期構造を有さない剛性部材には、コインシデンス周波数帯域ｆＣ、すなわち音響透過損失が低下する周波数範囲（ｆＬ〜ｆＨ）が存在する。このため、音波の周波数と音響透過損失の関係は、図４の曲線Ａのようになる。
【００５０】
ここで、前述のように、剛性部材の表面に周期構造を構成した場合、屈曲波のバンドギャップ帯域ｆＢを発現させることができる。
【００５１】
また、前述のように、バンドギャップ帯域ｆＢの周波数領域は、剛性部材１１０の材料特性や、剛性部材１１０の第１の表面１１２に構成される周期構造１３０のパターン構造等によって、意図的に調節することができる。
【００５２】
そこで、本発明では、このようなバンドギャップ帯域ｆＢの特性を利用し、バンドギャップ帯域ｆＢが発現する周波数を、コインシデンス周波数ｆＣと整合させることにより、剛性部材に生じ得るコインシデンス効果を抑制する。より具体的には、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップするように、剛性部材の第１の表面に、周期構造を形成する。
【００５３】
例えば、図４のケースでは、周期構造は、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス帯域ｆＣ全体を包含するように構成される。
【００５４】
バンドギャップ帯域ｆＢとコインシデンス帯域ｆＣがこのような関係にある場合、剛性部材にコインシデンス帯域ｆＣの音波が入射した際に、剛性部材に生じ得る屈曲波の振幅を抑制することができる。また、これにより、剛性部材の屈曲振動と音波との間で共振現象が生じることを抑制することができる。その結果、コインシデンス効果の発生が有意に抑制される。
【００５５】
例えば、バンドギャップ帯域ｆＢとコインシデンス帯域ｆＣが図４に示すような関係にある場合、コインシデンス帯域ｆＣ全体において、コインシデンス効果を抑制することが可能となる。その結果、周期構造を有する剛性部材に入射する音波の周波数と音響透過損失の関係は、実質的に図４の曲線Ｂのように変化する。
【００５６】
剛性部材の音響透過損失特性がこの曲線Ｂのような挙動を示す場合、曲線Ａのような挙動を示す剛性部材に比べて、遮音性が向上することは当業者には明らかであろう。
【００５７】
なお、図４の例では、バンドギャップ帯域ｆＢは、コインシデンス帯域ｆＣを包含するような周波数範囲を有する。
【００５８】
しかしながら、本発明において、両者の関係は、これに限られるものではない。
【００５９】
図５〜図７には、バンドギャップ帯域ｆＢとコインシデンス帯域ｆＣの別の関係の一例を示す。
【００６０】
例えば、図５に示す例では、バンドギャップ帯域ｆＢは、コインシデンス帯域ｆＣの下限ｆＬを包含するような周波数範囲を有する。この場合、コインシデンス帯域ｆＣの下限ｆＬの近傍において、コインシデンス効果を抑制することが可能となる。その結果、剛性部材に入射する音波の周波数ｆと音響透過損失の関係は、実質的に図５の曲線Ｃのように変化する。このような挙動を示す剛性部材においても、曲線Ａのような挙動を示す剛性部材に比べて、遮音性が向上することは明らかであろう。
【００６１】
また、図６に示す例では、バンドギャップ帯域ｆＢは、コインシデンス帯域ｆＣに包含されるような周波数範囲を有する。この場合、コインシデンス帯域ｆＣのバンドギャップ帯域ｆＢとオーバーラップする周波数域において、コインシデンス効果を抑制することが可能となる。その結果、剛性部材に入射する音波の周波数ｆと音響透過損失の関係は、実質的に図６の曲線Ｄのように変化する。このような挙動を示す剛性部材においても、曲線Ａのような挙動を示す剛性部材に比べて、遮音性が向上することは明らかであろう。
【００６２】
さらに、図７に示す例では、バンドギャップ帯域ｆＢは、コインシデンス帯域ｆＣの上限ｆＨを包含するような周波数範囲を有する。この場合、コインシデンス帯域ｆＣの上限ｆＨの近傍において、コインシデンス効果を抑制することが可能となる。その結果、剛性部材に入射する音波の周波数ｆと音響透過損失の関係は、実質的に図７の曲線Ｅのように変化する。このような挙動を示す剛性部材においても、曲線Ａのような挙動を示す剛性部材に比べて、遮音性が向上することは明らかであろう。
【００６３】
このように、コインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップするようなバンドギャップ帯域ｆＢが得られるように、剛性部材の表面に周期構造を構成することにより、剛性部材に生じるコインシデンス効果が抑制される。また、これにより、剛性部材の音響透過損失の低下を抑制することが可能となり、剛性部材の遮音性を向上させることが可能になる。
【００６４】
（本発明の一実施例による遮音部材について）
次に、図面を参照して、本発明の一実施例による遮音部材について説明する。図８には、本発明の一実施例による遮音部材の断面図を示す。
【００６５】
図８に示すように、本発明の一実施例による遮音部材８００は、基板８１０によって構成される。基板８１０は、第１の表面８１２および第２の表面８１４を有する。音波８７０は、基板８１０の第１の表面８１２の側から遮音部材８００に入射する。
【００６６】
基板８１０の第１の表面８１２の少なくとも一部には、周期構造８２０が形成されている。
【００６７】
ここで、基板８１０の周期構造８２０は、前述のような特徴を有する。すなわち、周期構造８２０は、基板８１０のバンドギャップ帯域ｆＢが、周期構造８２０の形成されていない同基板において観測されるコインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップするように形成される。
【００６８】
これにより、遮音部材８００の遮音性を有意に向上させることができる。
【００６９】
なお、基板８１０の第１の表面８１２に形成される周期構造８２０の形態、例えば、周期パターンの形状、寸法、および／またはピッチ等は、特に限られない。周期構造８２０は、前述のような本発明の効果が発現される限り、いかなる構造を有しても良い。
【００７０】
例えば、周期構造８２０は、以下に示すような複数の水平溝で構成されても良い。あるいは、周期構造８２０は、基板８１０の第１の表面８１２において、異なる２方向（例えば、相互に直交する方向）に沿って延在する複数の溝で構成されても良い。
【００７１】
また、周期構造は、基板８１０の第１の表面８１２に周期的に配置された複数のディンプルで構成されても良い。この場合、ディンプルの配置は、特に限られず、ディンプルは、正方格子状、六方格子状、または面心格子状に、２次元的に配置されても良い。
【００７２】
さらに、周期構造は、基板８１０の第１の表面８１２に加えて、第２の表面８１４に形成されても良い。
【００７３】
さらに、基板８１０とは異なる材料が、溝および／またはディンプルに埋め込まれていても良い。
【００７４】
以下、一例として、周期構造が複数の水平溝で構成される場合を例に、本発明の一実施例による遮音部材について、詳しく説明する。
【００７５】
図９には、水平溝で構成された周期構造を有する遮音部材９００を概略的に示す。図９（ａ）は、遮音部材９００の上面図であり、図９（ｂ）は、遮音部材９００の断面図である。
【００７６】
図９に示すように、遮音部材９００は、第１の表面９１２および第２の表面９１４を有する基板９１０を備える。
【００７７】
基板９１０は、例えば、ガラスまたはポリカーボネートで構成され、厚さｔａを有する。基板９１０の厚さｔａは、特に限られないが、例えば、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であっても良い。
【００７８】
また、基板９１０の第１の表面９１２には、周期構造９３０が形成されている。
【００７９】
周期構造９３０は、図９（ａ）に示すように、等間隔に配置された一方向（Ｙ方向）に延伸する複数の溝９３５で構成される。
【００８０】
各溝９３５は、図９（ｂ）に示すように、深さｔ１を有する。溝９３５の深さｔ１は、例えば、０．２ｍｍ〜１８ｍｍの範囲であっても良い。
【００８１】
また、各溝９３５は、幅Ｗを有し、ピッチＰで相互に等間隔に配置されている。幅Ｗは、例えば、０．１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲であり、ピッチＰは、例えば、５ｍｍ〜１００ｍｍの範囲である。なお、図９の例では、各溝９３５は、基板９１０の一方の端部から、対向する他方の端部まで、基板９１０の全長にわたって延在するように形成されている。しかしながら、基板９１０の表面に形成される溝は、必ずしも端部まで延在していなくても良い。すなわち、溝の長さは、基板９１０の全長よりも短くても良い。
【００８２】
前述のように、基板９１０の材料特性、および周期構造９３０、すなわち溝９３５の形態を適正に選定することにより、基板９１０にバンドギャップ帯域ｆＢを発現させることができ、このバンドギャップ帯域ｆＢをコインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップさせることができる。
【００８３】
より具体的には、基板９１０の材料特性として、基板９１０の厚さｔａ、ポアソン比、および／またはヤング率等を調整し、周期構造９３０のパラメータとして、溝９３５の深さｔ１、幅Ｗ、および／またはピッチＰ（あるいは溝９３５の単位面積当たりの本数）を調整することにより、そのようなコインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップするバンドギャップ帯域ｆＢを発現させることができる。また、これにより、遮音部材９００の遮音性を有意に高めることができる。
【００８４】
ここで、周期構造を有する基板におけるバンドギャップ帯域ｆＢの測定方法について説明する。なお、ここでは、一例として、周期構造は、図９に示したような、等間隔に配置された一方向に延伸する複数の溝で構成されていると仮定する。
【００８５】
まず、周期構造を有する全長６０ｃｍの梁を想定する。この梁には、周期構造として、長手方向に垂直な方向に延在する複数の溝が構成されており、各溝は、幅Ｗ、深さｔ１、およびピッチＰを有する。
【００８６】
この梁の長手方向の中心位置（すなわち端部から３０ｃｍの位置）に、振動を加えると、梁が振動し、屈曲波が生じる。この屈曲波は、梁の中央部分から両端部に向かって進行する。このため、梁の各位置において、上下方向に変位が生じる。
【００８７】
このような屈曲波の存在状態で、梁の長手方向位置ｘを横軸とし、加える振動の周波数ｆＡを縦軸として、各周波数ｆＡにおける変位の最大値によって規格化した変位の等高線を描くと、低周波数域および高周波数域において、ならびに梁の中央部において、大きな変位を示すマップが得られる。
【００８８】
図１０には、マップの一例を示す。図において、色の薄い部分が、変位の大きな領域に相当し、色の濃い部分が、変位の小さい領域に対応する。また、マップには、梁の長手方向に沿って、複数の極大変位位置（高周波数域または低周波数域において、極大ピークが生じる位置）が存在することがわかる。
【００８９】
なお、このようなマップは、例えば、市販の数値解析シミュレーションソフトウェア（ＣＯＭＳＯＬ社製Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ）を用いて作成することができる。
【００９０】
次に、得られたマップにおいて、梁の端部から２番目に出現する極大ピーク位置（図１０の矢印Ｑの位置）において、マップを切断すると、その断面プロファイルとして、例えば、図１１に示すようなグラフが得られる。
【００９１】
図１１において、横軸は、加える振動の周波数ｆＡを示しており、縦軸は、前述の規格化した変位を示している。なお、この縦軸の規格化した変位は、全周波数域において、各周波数における最大変位が生じる位置での変位を１としたときの、規格化された値で示されている。
【００９２】
梁の端部から２番目に出現する極大ピーク位置の周波数軸方向から見た断面プロファイルは、通常、図１１に示すような曲線Ｒを描く。すなわち、曲線Ｒは、いくつかの周波数値において極大ピークを有するとともに、中間周波数領域において変位が極めて小さくなる平坦部ＰＬを有するプロファイルを示す。
【００９３】
ここで、変位が５０％となる位置に水平線Ｌ１を引くと、曲線Ｒは、水平線Ｌ１と複数の点で交わる。これらの交点のうち、平坦部ＰＬから低周波数側に最も近い交点をＣ１とし、平坦部ＰＬから高周波数側に最も近い交点をＣ２とする。その結果、交点Ｃ１における周波数がバンドギャップ帯域ｆＢの下限ｆＢＬとなり、交点Ｃ２における周波数がバンドギャップ帯域ｆＢの上限ｆＢＨとなり、両点の範囲から、バンドギャップ帯域ｆＢが定められる。
【００９４】
このような方法で規定されるバンドギャップ帯域ｆＢが、音波が入射される剛性部材の表面に生じ得る屈曲波の振幅を抑制する周波数領域に相当することは、当業者には明らかであろう。
【００９５】
（本発明の一実施例による別の遮音部材について）
次に、図１２を参照して、本発明の一実施例による遮音部材の別の構成（第２の遮音部材）について説明する。
【００９６】
図１２には、本発明の一実施例による第２の遮音部材１０００の断面を概略的に示す。
【００９７】
図１２に示すように、第２の遮音部材１０００は、前述の図９に示した遮音部材９００と同様の構成を有する。ただし、第２の遮音部材１０００は、基板１０１０の第１の表面１０１２に形成された第１の周期構造１０３０に加えて、基板１０１０の第２の表面１０１４に形成された第２の周期構造１０３１を有する点で、図９に示した遮音部材９００とは異なっている。
【００９８】
第１の周期構造１０３０は、等間隔に配置された一方向（Ｙ方向）に延伸する複数の溝１０３５で構成され、第２の周期構造１０３１は、等間隔に配置された一方向（Ｙ方向）に延伸する複数の溝１０３６で構成される。
【００９９】
第１の周期構造１０３０を構成する各溝１０３５は、深さｔ１を有する。また、第２の周期構造１０３１を構成する各溝１０３６は、深さｔ２を有する。溝１０３５の深さｔ１および溝１０３６の深さｔ２は、例えば、０．１ｍｍ〜１８ｍｍの範囲であっても良い。
【０１００】
なお、図１２に示す例では、第１の周期構造１０３０と第２の周期構造１０３１は、実質的に等しい形態を有する。すなわち、第１の表面１０１２の各溝１０３６は、第２の表面１０１４の各溝１０３５と同じ寸法、形状、および配置を有する。また、溝１０３５および溝１０３６は、基板１０１０を厚さ方向（Ｚ方向）から見たとき、相互に位置が一致するように構成されている。しかしながら、これは、単なる一例であって、第１の表面１０１２の各溝１０３６は、第２の表面１０１４の各溝１０３５と寸法、形状、および／または配置が異なっていても良い。また、第１の周期構造１０３０と第２の周期構造１０３１は、異なる形態であっても良い。
【０１０１】
このような構成の第２の遮音部材１０００においても、基板１０１０の材料特性、ならびに周期構造１０３０および１０３１の形態を適正に選定することにより、基板１０１０にバンドギャップ帯域ｆＢを発現させることができ、このバンドギャップ帯域ｆＢをコインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップさせることができる。また、これにより、遮音部材１０００の遮音性を有意に高めることができる。
【０１０２】
以上、図９および図１２を参照して、周期構造が複数の水平溝で構成される場合を例に、本発明の一実施例による遮音部材について、詳しく説明した。しかしながら、これらの構成は、単なる一例であって、本発明による遮音部材は、その他の周期構造を有しても良い。すなわち、本発明において、重要なことは、周期構造を有さない剛性部材において生じるコインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップするようなバンドギャップ帯域ｆＢが得られるように、剛性部材の表面に周期構造を構成することであり、これが満たされる限り、周期構造の形態は、特に限られない。
【０１０３】
（本発明の一実施例による遮音部材の製造方法について）
次に、図１３を参照して、本発明の一実施例による遮音部材の製造方法について説明する。
【０１０４】
図１３には、本発明の一実施例による遮音部材の製造方法の概略的なフロー図を示す。
【０１０５】
図１３に示すように、この製造方法は、
（ａ）コインシデンス効果により、音響透過損失が低下するコインシデンス周波数帯域ｆＣを有する基板を準備するステップ（ステップＳ１１０）と、
（ｂ）前記基板の第１の表面に周期構造を形成するステップであって、
周期構造が形成された基板には、該基板の第１の表面に音波が入射した際に、前記周期構造によって、屈曲波の振幅が抑制されるような屈曲波の周波数範囲、すなわちバンドギャップ帯域ｆＢが存在し、
前記周期構造は、前記バンドギャップ帯域ｆＢが前記コインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップするように形成されるステップ（ステップＳ１２０）と、
を有する。
【０１０６】
以下、各ステップについて説明する。
【０１０７】
（ステップＳ１１０）
まず、遮音部材用の、第１および第２の表面を有する基板が準備される。基板は、コインシデンス周波数帯域ｆＣを有する。
【０１０８】
基板は、前述のように、ガラスまたはポリカーボネートであっても良い。
【０１０９】
（ステップＳ１２０）
次に、基板の第１の表面に、周期構造が形成される。これにより、基板にバンドギャップ帯域ｆＢが発現するようになる。
【０１１０】
なお、前述のように、周期構造の形態は、特に限られないが、周期構造は、バンドギャップ帯域ｆＢが、前記コインシデンス周波数帯域ｆＣの少なくとも一部とオーバーラップするような形態を有する。
【０１１１】
従って、ステップＳ１２０後の基板においては、周期構造を形成する前に比べて、屈曲波の振幅が有意に抑制され、これにより、コインシデンス効果を有意に抑制することができる。また、その結果、コインシデンス周波数帯域ｆＣにおける音響透過損失の低下が抑制され、改善された遮音性を有する遮音部材を得ることができる。
【実施例】
【０１１２】
次に、本発明の実施例について説明する。
【０１１３】
（例１）
表面に周期構造を有するガラス基板（以下、「構造化ガラス基板」と称する）を用いて、音波の各周波数における音響透過損失挙動を評価した。また、得られた音響透過損失挙動を、周期構造を有しないガラス基板（以下、「非構造化ガラス基板」と称する）における音響透過損失挙動と比較した。
【０１１４】
構造化ガラス基板の厚さは１ｍｍとし、ポアソン比σは０．２３とし、密度ρは２．５ｇ／ｃｍ３とし、ヤング率Ｅは７．１６×１０４ＭＰａとした。
【０１１５】
まず、構造化ガラス基板と同様の材料物性を有する非構造化ガラス基板のコインシデンス周波数帯域ｆＣを求めた。前述の物性値から、気温２０℃のときのコインシデンス周波数ｆＰは、１１８３６．３Ｈｚと算定される。従って、コインシデンス周波数帯域ｆＣは、８２８５．４Ｈｚ〜８２８５４．１Ｈｚである。
【０１１６】
次に、シミュレーション計算により、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板に対し、各周波数における音響透過損失挙動を評価した。
【０１１７】
シミュレーション計算には、市販のコンピュータ解析ソフトウェア（ＣＯＭＳＯＬ社製Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ）を使用し、入力パラメータとして、周期構造を規定するパラメータ（以下参照）、およびガラス基板の材料物性値を使用した。
【０１１８】
構造化ガラス基板の周期構造として、前述の図１２に示すような形態を採用した。すなわち、周期構造は、構造化ガラス基板の第１の表面および第２の表面の両方に形成される。構造化ガラス基板の第１の表面に形成される第１の周期構造は、等間隔に配置された一方向に延伸する第１の溝群で構成され、構造化ガラス基板の第２の表面に形成される第２の周期構造は、等間隔に配置された、第１の溝群と同方向に延伸する第２の溝群で構成されると仮定した。なお、第１の周期構造と第２の周期構造は、構造化ガラス基板を厚さ方向から見たとき、相互に位置が一致するように構成されていると仮定した。
【０１１９】
第１の溝群を構成する各溝の深さｔ１および第２の溝群を構成する各溝の深さｔ２は、いずれも０．４７ｍｍとし、第１の溝群を構成する各溝の深さｔ１および第２の溝群を構成する各溝の幅Ｗは、いずれも０．５ｍｍとした。また、各溝間のピッチＰは、５ｍｍとした。
【０１２０】
このような周期構造を有する構造化ガラス基板の場合、前述の方法で求められるバンドギャップ帯域ｆＢは、７６４０Ｈｚ〜１０３４１９．５Ｈｚとなる。
【０１２１】
従って、この例１では、バンドギャップ帯域ｆＢは、コインシデンス周波数帯域ｆＣを包含するように選定されている。
【０１２２】
図１４には、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板におけるシミュレーション結果をまとめて示す。図１４において、横軸は、入射音波の周波数を示しており、縦軸は、シミュレーションで計算された音響透過損失を表している。
【０１２３】
なお、シミュレーション結果において、周波数の隣接する２点間で、音響透過損失が１０ｄＢ以上低下する計算結果は、計算エラーと判断されるため、削除した（ただし、周波数がコインシデンス周波数帯域ｆＣの範囲にある場合は除く）。
【０１２４】
また、図１４において、周波数の最大値は２００００Ｈｚとした。これは、周波数が２００００Ｈｚを超えると、人間の耳では、そのような音波を認識することができなくなるためである。すなわち、そのような周波数領域では、そもそも遮音性を評価する意味がほとんどなくなるため、図１４では、２００００Ｈｚを超える周波数域での評価結果を省略している。
【０１２５】
図１４の結果から、非構造化ガラス基板（図の細線）では、前述の計算により求めたコインシデンス周波数帯域ｆＣの下限〜２００００Ｈｚの間の周波数領域に、コインシデンス効果による音響透過損失の顕著な低下が観測される。この結果から、シミュレーション結果は、ほぼ妥当な挙動を示していることがわかる。
【０１２６】
また、構造化ガラス基板（図の太線）では、コインシデンス周波数帯域ｆＣにおけるコインシデンス効果による音響透過損失の顕著な低下が消失し、音響透過損失は、入射音波の周波数に対して単調に増加する傾向にあることがわかる。
【０１２７】
このように、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス周波数帯域ｆＣを包含するようにして、ガラス基板に周期構造を構成することにより、ガラス基板の遮音性が改善されることが確認された。
【０１２８】
（例２）
前述の例１と同様の方法で、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板に対して、音波の各周波数における音響透過損失挙動を評価した。
【０１２９】
ただし、この例２では、構造化ガラス基板の厚さは２ｍｍとし、ポアソン比σは０．２３とし、密度ρは２．５ｇ／ｃｍ３とし、ヤング率Ｅは７．１６×１０４ＭＰａとした。
【０１３０】
これらの物性値から、この構造化ガラス基板と同様の材料物性を有する非構造化ガラス基板のコインシデンス周波数ｆＰは、５９１８．１Ｈｚと算定される。従って、非構造化ガラス基板のコインシデンス周波数帯域ｆＣは、４１４２．７Ｈｚ〜４１４２７．０７Ｈｚである。
【０１３１】
一方、構造化ガラス基板の周期構造は、前述の例１と同様とした。ただし、第１の溝群を構成する各溝の深さｔ１および第２の溝群を構成する各溝の深さｔ２は、いずれも０．９５ｍｍとし、第１の溝群を構成する各溝の深さｔ１および第２の溝群を構成する各溝の幅Ｗは、いずれも０．５ｍｍとした。また、各溝間のピッチＰは、１０ｍｍとした。
【０１３２】
このような周期構造を有する構造化ガラス基板の場合、前述の方法で求められるバンドギャップ帯域ｆＢは、３１１６．９Ｈｚ〜５１２０３．１Ｈｚとなる。
【０１３３】
従って、この例２では、バンドギャップ帯域ｆＢは、コインシデンス周波数帯域ｆＣを包含するように選定されている。
【０１３４】
図１５には、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板におけるシミュレーション結果をまとめて示す。
【０１３５】
この場合も、シミュレーション結果において、周波数の隣接する２点間で、音響透過損失が１０ｄＢ以上低下する計算結果は、計算エラーと判断されるため、削除した（ただし、周波数がコインシデンス周波数帯域ｆＣの範囲にある場合は除く）。また、図１５において、周波数の最大値は２００００Ｈｚとした。
【０１３６】
図１５の結果から、非構造化ガラス基板（図の細線）では、前述の計算により求めたコインシデンス周波数帯域ｆＣの下限〜２００００Ｈｚの間の周波数領域に、コインシデンス効果による音響透過損失の顕著な低下が観測される。この結果から、シミュレーション結果は、ほぼ妥当な挙動を示していることがわかる。
【０１３７】
また、構造化ガラス基板（図の太線）では、コインシデンス周波数帯域ｆＣにおけるコインシデンス効果による音響透過損失の顕著な低下が消失し、音響透過損失は、入射音波の周波数に対して単調に増加する傾向にあることがわかる。
【０１３８】
このように、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス周波数帯域ｆＣを包含するようにして、ガラス基板に周期構造を構成することにより、ガラス基板の遮音性が改善されることが確認された。
【０１３９】
（例３）
前述の例１と同様の方法で、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板に対して、音波の各周波数における音響透過損失挙動を評価した。
【０１４０】
ただし、この例３では、構造化ガラス基板の厚さは４ｍｍとし、ポアソン比σは０．２３とし、密度ρは２．５ｇ／ｃｍ３とし、ヤング率Ｅは７．１６×１０４ＭＰａとした。
【０１４１】
これらの物性値から、この構造化ガラス基板と同様の材料物性を有する非構造化ガラス基板のコインシデンス周波数ｆＰは、２９５９．１Ｈｚと算定される。従って、非構造化ガラス基板のコインシデンス周波数帯域ｆＣは、２０７１．４Ｈｚ〜２０７１３．５Ｈｚである。
【０１４２】
一方、構造化ガラス基板の周期構造は、前述の例１と同様とした。ただし、第１の溝群を構成する各溝の深さｔ１および第２の溝群を構成する各溝の深さｔ２は、いずれも１．９ｍｍとし、第１の溝群を構成する各溝の深さｔ１および第２の溝群を構成する各溝の幅Ｗは、いずれも０．５ｍｍとした。また、各溝間のピッチＰは、１８ｍｍとした。
【０１４３】
このような周期構造を有する構造化ガラス基板の場合、前述の方法で求められるバンドギャップ帯域ｆＢは、１８３８．８Ｈｚ〜３１２９１．１Ｈｚとなる。
【０１４４】
従って、この例３では、バンドギャップ帯域ｆＢは、コインシデンス周波数帯域ｆＣを包含するように選定されている。
【０１４５】
図１６には、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板におけるシミュレーション結果をまとめて示す。
【０１４６】
この場合も、シミュレーション結果において、周波数の隣接する２点間で、音響透過損失が１０ｄＢ以上低下する計算結果は、計算エラーと判断されるため、削除した（ただし、周波数がコインシデンス周波数帯域ｆＣの範囲にある場合は除く）。また、図１６において、周波数の最大値は２００００Ｈｚとした。
【０１４７】
図１６の結果から、非構造化ガラス基板（図の細線）では、前述の計算により求めたコインシデンス周波数帯域ｆＣの下限〜２００００Ｈｚの間の周波数領域に、コインシデンス効果による音響透過損失の顕著な低下が観測される。この結果から、シミュレーション結果は、ほぼ妥当な挙動を示していることがわかる。
【０１４８】
また、構造化ガラス基板（図の太線）では、コインシデンス周波数帯域ｆＣにおけるコインシデンス効果による音響透過損失の顕著な低下が消失し、音響透過損失は、入射音波の周波数に対して単調に増加する傾向にあることがわかる。
【０１４９】
このように、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス周波数帯域ｆＣを包含するようにして、ガラス基板に周期構造を構成することにより、ガラス基板の遮音性が改善されることが確認された。
【０１５０】
（例４）
前述の例１と同様の方法で、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板に対して、音波の各周波数における音響透過損失挙動を評価した。
【０１５１】
ただし、この例４では、構造化ガラス基板の厚さは８ｍｍとし、ポアソン比σは０．２３とし、密度ρは２．５ｇ／ｃｍ３とし、ヤング率Ｅは７．１６×１０４ＭＰａとした。
【０１５２】
これらの物性値から、この構造化ガラス基板と同様の材料物性を有する非構造化ガラス基板のコインシデンス周波数ｆＰは、１４７９．５Ｈｚと算定される。従って、非構造化ガラス基板のコインシデンス周波数帯域ｆＣは、１０３５．７Ｈｚ〜１０３５６．８Ｈｚである。
【０１５３】
一方、構造化ガラス基板の周期構造は、前述の例１と同様とした。ただし、第１の溝群を構成する各溝の深さｔ１および第２の溝群を構成する各溝の深さｔ２は、いずれも３．７５ｍｍとし、第１の溝群を構成する各溝の深さｔ１および第２の溝群を構成する各溝の幅Ｗは、いずれも０．５ｍｍとした。また、各溝間のピッチＰは、３７．５ｍｍとした。
【０１５４】
このような周期構造を有する構造化ガラス基板の場合、前述の方法で求められるバンドギャップ帯域ｆＢは、９８１．４Ｈｚ〜１１１５６．４Ｈｚとなる。
【０１５５】
従って、この例４では、バンドギャップ帯域ｆＢは、コインシデンス周波数帯域ｆＣを包含するように選定されている。
【０１５６】
図１７には、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板におけるシミュレーション結果をまとめて示す。
【０１５７】
この場合も、シミュレーション結果において、周波数の隣接する２点間で、音響透過損失が１０ｄＢ以上低下する計算結果は、計算エラーと判断されるため、削除した（ただし、周波数がコインシデンス周波数帯域ｆＣの範囲にある場合は除く）。また、図１７において、周波数の最大値は２００００Ｈｚとした。
【０１５８】
図１７の結果から、非構造化ガラス基板（図の細線）では、前述の計算により求めたコインシデンス周波数帯域ｆＣ（すなわち１０３５．７Ｈｚ〜１０３５６．８Ｈｚ）に相当する周波数領域に、コインシデンス効果による音響透過損失の顕著な低下が観測される。この結果から、シミュレーション結果は、ほぼ妥当な挙動を示していることがわかる。
【０１５９】
また、構造化ガラス基板（図の太線）では、コインシデンス周波数帯域ｆＣにおけるコインシデンス効果による音響透過損失の顕著な低下が消失し、音響透過損失は、入射音波の周波数に対して単調に増加する傾向にあることがわかる。
【０１６０】
このように、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス周波数帯域ｆＣを包含するようにして、ガラス基板に周期構造を構成することにより、ガラス基板の遮音性が改善されることが確認された。
【０１６１】
（例５）
前述の例１と同様の方法で、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板に対して、音波の各周波数における音響透過損失挙動を評価した。
【０１６２】
ただし、この例５では、構造化ガラス基板の厚さは１６ｍｍとし、ポアソン比σは０．２３とし、密度ρは２．５ｇ／ｃｍ３とし、ヤング率Ｅは７．１６×１０４ＭＰａとした。
【０１６３】
これらの物性値から、この構造化ガラス基板と同様の材料物性を有する非構造化ガラス基板のコインシデンス周波数ｆＰは、７３９．７Ｈｚと算定される。従って、非構造化ガラス基板のコインシデンス周波数帯域ｆＣは、５１７．８Ｈｚ〜５１７８．４Ｈｚである。
【０１６４】
一方、構造化ガラス基板の周期構造は、前述の例１と同様とした。ただし、第１の溝群を構成する各溝の深さｔ１および第２の溝群を構成する各溝の深さｔ２は、いずれも７．５ｍｍとし、第１の溝群を構成する各溝の深さｔ１および第２の溝群を構成する各溝の幅Ｗは、いずれも０．５ｍｍとした。また、各溝間のピッチＰは、７０ｍｍとした。
【０１６５】
このような周期構造を有する構造化ガラス基板の場合、前述の方法で求められるバンドギャップ帯域ｆＢは、４８６．７Ｈｚ〜６７９８．９Ｈｚとなる。
【０１６６】
従って、この例４では、バンドギャップ帯域ｆＢは、コインシデンス周波数帯域ｆＣを包含するように選定されている。
【０１６７】
図１８には、構造化ガラス基板および非構造化ガラス基板におけるシミュレーション結果をまとめて示す。
【０１６８】
この場合も、シミュレーション結果において、周波数の隣接する２点間で、音響透過損失が１０ｄＢ以上低下する計算結果は、計算エラーと判断されるため、削除した（ただし、周波数がコインシデンス周波数帯域ｆＣの範囲にある場合は除く）。また、図１８において、周波数の最大値は２００００Ｈｚとした。
【０１６９】
図１８の結果から、非構造化ガラス基板（図の細線）では、前述の計算により求めたコインシデンス周波数帯域ｆＣ（すなわち５１７．８Ｈｚ〜５１７８．４Ｈｚ）に相当する周波数領域に、コインシデンス効果による音響透過損失の顕著な低下が観測される。この結果から、シミュレーション結果は、ほぼ妥当な挙動を示していることがわかる。
【０１７０】
また、構造化ガラス基板（図の太線）では、コインシデンス周波数帯域ｆＣにおけるコインシデンス効果による音響透過損失の顕著な低下が消失し、音響透過損失は、入射音波の周波数に対して単調に増加する傾向にあることがわかる。
【０１７１】
このように、バンドギャップ帯域ｆＢがコインシデンス周波数帯域ｆＣを包含するようにして、ガラス基板に周期構造を構成することにより、ガラス基板の遮音性が改善されることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【０１７２】
本発明は、遮音ガラスおよび遮音パネルのような遮音部材等に利用することができる。
【符号の説明】
【０１７３】
１００、１００ｐ  遮音部材
１１０、１１０ｐ  剛性部材
１１２、１１２ｐ  第１の表面
１１４、１１４ｐ  第２の表面
１３０        周期構造
１７０、１７２、１７４  音波
８００        遮音部材
８１０        基板
８１２        第１の表面
８１４        第２の表面
８２０        周期構造
８７０        音波
９００        遮音部材
９１０        基板
９１２        第１の表面
９１４        第２の表面
９３０        周期構造
９３５        溝
１０００      第２の遮音部材
１０１０      基板
１０１２      第１の表面
１０１４      第２の表面
１０３０      第１の周期構造
１０３１      第２の周期構造
１０３５      溝
１０３６      溝
Ｆ１、Ｆ２    屈曲波
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１０】
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