(57)【要約】広い周波数帯域で高い防音性能を発現し、小型化でき、通気性を確保でき、また、光の透過性を有する防音構造、これを有する筒状構造、窓部材及び仕切り部材を提供する。貫通する枠孔部を持つ枠と、枠孔部を覆うように枠に対して固定された膜と、を備える防音セルを有する防音構造であって、膜は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有し、貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下であり、防音対象とする音源の方向に対して、膜面の垂線方向が傾いて配置されている。
2017170337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通する枠孔部を持つ枠と、前記枠孔部を覆い、かつ前記枠に対して固定された少なくとも１枚の膜と、を備える防音セルを有する防音構造であって、
前記膜は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有し、
前記貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
防音対象とする音源の方向に対して、前記膜の膜面の垂線方向が傾いて配置されていることを特徴とする防音構造。
【請求項２】
防音対象とする音源の方向に対して、前記膜の膜面の垂線方向の傾きが４５度以上である請求項１に記載の防音構造。
【請求項３】
前記枠の前記枠孔部のサイズが防音対象とする音の中で最大の長さとなる波長よりも小さい請求項１または２に記載の防音構造。
【請求項４】
前記膜が、前記枠の前記枠孔部内に固定されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項５】
前記膜から前記枠の両端面それぞれまでの距離が異なる請求項４に記載の防音構造。
【請求項６】
前記枠に、前記膜が二枚以上固定されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項７】
前記枠の前記枠孔部の両端面に前記膜が固定されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項８】
前記枠の前記枠孔部の一方の端面に前記膜が固定されている請求項１〜６のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項９】
前記枠の前記枠孔部の一方の端面に前記膜が固定され、もう一方の端面は開放されている請求項８に記載の防音構造。
【請求項１０】
前記貫通孔の内壁面の表面粗さＲａが０．１μｍ〜１０．０μｍである請求項１〜９のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１１】
前記貫通孔の内面壁が複数の粒子状形状で形成され、前記内壁面に形成された凸部の平均粒径が０．１μｍ〜１０．０μｍである請求項１〜９のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１２】
前記膜の形成材料が金属である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１３】
前記膜の形成材料がアルミニウムである請求項１〜１２のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１４】
前記防音セルを複数有する請求項１〜１３のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１５】
複数の前記防音セルが互いに連結されている請求項１４に記載の防音構造。
【請求項１６】
複数の前記防音セルが着脱可能に連結されている請求項１５に記載の防音構造。
【請求項１７】
前記貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上５０μｍ以下である請求項１〜１６のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１８】
少なくとも一部の前記貫通孔の形状が、前記貫通孔の内部で最大径となる形状である請求項１〜１７のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１９】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の防音構造と、
開口を有する開口部材とを有し、前記開口部材の開口内に、前記開口部材の開口断面に垂直な方向に対して前記膜の膜面の垂線方向が交差するように前記防音構造を配置し、前記開口部材に気体が通過する通気口となる領域を設けた開口構造。
【請求項２０】
前記防音構造は、前記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請求項１９に記載の開口構造。
【請求項２１】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の防音構造と、
開口を有する筒状部材とを有し、
前記筒状部材の開口内に、前記筒状部材の開口断面に垂直な方向に対して前記膜の膜面の垂線方向が交差するように前記防音構造を配置し、前記筒状部材に気体が通過する通気口となる領域を設けた筒状構造。
【請求項２２】
前記防音構造は、前記筒状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請求項２１に記載の筒状構造。
【請求項２３】
前記筒状部材の開口内に２以上の前記防音構造を有する請求項２１または２２に記載の筒状構造。
【請求項２４】
２以上の前記防音構造が互いに離間して配置され、
２以上の前記防音構造の配列方向における、隣接する防音構造の間の距離の少なくとも一部は、前記枠の幅の２倍以上である請求項２３に記載の筒状構造。
【請求項２５】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の防音構造を有する窓部材。
【請求項２６】
請求項１〜１８のいずれか一項に記載の防音構造を有する仕切り部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防音構造、これを有する開口構造、筒状構造、窓部材及び仕切り部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の騒音は広帯域の周波数にわたるものも多く、低周波音は圧力として感じられ、中域（１０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚ程度）は耳の構造として感度が良いため大きく感じられ、高周波音は耳障りに感じられる。そのため、広帯域の騒音に対しては、広帯域に対策を行う必要がある。
例えば、風切り音などでは、ホワイトノイズのように低周波域から高周波域まで音圧がある騒音もあり、広帯域な騒音対策を行う必要がある。特に、各種機器（オフィス機器、自動車および電車など）内の騒音対策においては、機器の大きさが制限されるため、少ないスペースで防音できる防音構造が求められている。【０００３】
従来、広帯域の周波数の騒音に対する一般的な防音材としては、ウレタンスポンジおよびグラスウール等が用いられている。しかしながら、ウレタンスポンジおよびグラスウール等を防音材として用いる場合には、吸音率を大きくするためには体積を大きくする必要があるため、機器内で大きさが制限される場合には、十分な防音性能を得られないという問題があった。また、素材が環境に強いものではなく、劣化してしまうという問題があった。さらに、繊維状であるため、繊維のゴミにより環境を汚染してしまい、クリーンルーム内や精密機器がある環境、また汚染が問題になる製造現場等では使用できない、ダクトファン等に影響を及ぼすなどの問題があった。また、ウレタンスポンジおよびグラスウール等が有する孔は、三次元的な空孔であるため、光の透過率が低いという問題があった。【０００４】
一方で、特定の周波数帯域の音を吸収する防音構造として、膜振動を利用するもの、および、ヘルムホルツ共振を利用するものがある。
膜振動を利用する防音構造は、膜振動の共振周波数で吸音が生じるものであるため、共振周波数で吸収が増大するが、その他の周波数では吸音が小さくなり、吸音する周波数帯域の広帯域化は難しい。【０００５】
ヘルムホルツ共振を利用する防音構造は、例えば、特許文献１に示すように、多数の貫通孔が形成された多孔板の背面に遮蔽板を配置して音響的に閉じられた閉空間を設けた構成を有する。
このようなヘルムホルツ共振を利用する防音構造は、外部から音が貫通孔に侵入するとき、貫通孔内の空気が音によって動かされる運動方程式に支配される部分と、閉空間内の空気が音によって膨張圧縮を繰り返すバネ方程式に支配される部分が、連結される構造となる。それぞれの方程式により、貫通孔内の空気の動きは、圧力位相が局所速度位相より９０度進むコイル的振る舞いとなり、閉空間内の空気の動きは、圧力位相が局所速度位相より９０度遅れるコンデンサ的振る舞いとなる。よって、ヘルムホルツ共振は全体として音の等価回路として、いわゆる、ＬＣ直列回路となり、貫通孔面積と長さ、閉空間の体積によって決定される共振を有する。この共振のときに、貫通孔を多数回音が往復することとなり、その間に貫通孔との摩擦によって特定周波数で強く吸音が生じる。【０００６】
また、特許文献２には、閉空間なしに貫通孔を有する防音構造として、複数の貫通孔を有するシートと、シートの貫通孔と中心が略一致する貫通孔を有し、シートからの距離の増大とともに直径が増大する形状を有し、シートの外部に設けられた集音部とを有する防音シートが記載されている。
また、特許文献３は、枠となる区画壁で仕切られ、板状部材による後壁（剛壁）で閉じられ、前部が開口部を形成する空洞の開口部を覆う膜材（膜状吸音材）が被せられ、その上から押さえ板が載せられ、膜材の音波による変位が最も生じにくい領域である開口部の周縁部の固定端から膜状吸音材の面の寸法の２０％の範囲内の領域（隅部分）にヘルムホルツ共鳴用の共鳴穴が形成された吸音体を開示している。この吸音体においては、共鳴穴を除いて、空洞は閉塞されている。この吸音体は、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−９０１４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５２７９４号公報
【特許文献３】特開２００９−１３９５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されるような、多数の貫通孔が形成された多孔板の背面に閉空間を設けた構成とし、ヘルムホルツ共振を利用して吸音する構成では、閉空間を作るために多孔板の背面に音を通さない遮蔽板が必須となり、また、原理として共振を用いるために広帯域化が困難であった。
このような課題を解決するために複数の孔を厚み方向もしくは水平方向に複数設けたり、背面空間を複数設ける試みも行われているが、複数のセルを設ける必要があるためサイズが大きくなり、また作り分ける必要があるために構造や部品が複雑化し、部品点数も増加するという問題があった。
さらに、背後に閉空間が必須であるため、閉空間の体積分サイズが大きくなるという問題があり、また、通気性や排熱を確保することができないという問題もあった。【０００９】
一方、特許文献２に記載の防音シートは、シート自体の重みにより質量則に従って反射により遮音するものであり、貫通孔部分は防音に寄与せず、貫通孔の周辺の構造を工夫することにより貫通孔を空けても元のシートの持つ遮音性能にできるだけ近い性能を保つというものである。そのため、質量則より高い防音性能を得ることは出来ず、また音は反射されるため、よく吸収することもできないという問題があった。
また、特許文献３では、膜振動による吸音作用とヘルツホルム共鳴による吸音作用を合わせて利用する必要があるので、枠となる区画壁の後壁は板状部材によって閉塞されており、特許文献１と同様に、風、及び熱を通す能力がなく熱がこもりがちとなり、機器及び自動車等の遮音に向かないという問題があった。【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、広い周波数帯域で高い防音性能を発現し、小型化でき、通気性を確保でき、また、光の透過性を有する防音構造、これを有する筒状構造、窓部材及び仕切り部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、貫通する枠孔部を持つ枠と、枠孔部を覆うように枠に対して固定された膜と、を備える防音セルを有する防音構造であって、膜は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有し、貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下であり、防音対象とする音源の方向に対して、膜面の垂線方向が傾いて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。【００１２】
［１］  貫通する枠孔部を持つ枠と、枠孔部を覆い、かつ枠に対して固定された少なくとも１枚の膜と、を備える防音セルを有する防音構造であって、
膜は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有し、
貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
防音対象とする音源の方向に対して、膜の膜面の垂線方向が傾いて配置されている防音構造。
［２］  防音対象とする音源の方向に対して、膜の膜面の垂線方向の傾きが４５度以上である［１］に記載の防音構造。
［３］  枠の枠孔部のサイズが防音対象とする音の中で最大の長さとなる波長よりも小さい［１］または［２］に記載の防音構造。
［４］  膜が、枠の枠孔部内に固定されている［１］〜［３］のいずれかに記載の防音構造。
［５］  膜から枠の両端面それぞれまでの距離が異なる［４］に記載の防音構造。
［６］  枠に、膜が二枚以上固定されている［１］〜［５］のいずれかに記載の防音構造。
［７］  枠の枠孔部の両端面に膜が固定されている［１］〜［６］のいずれかに記載の防音構造。
［８］  枠の枠孔部の一方の端面に膜が固定されている［１］〜［６］のいずれかに記載の防音構造。
［９］  枠の枠孔部の一方の端面に膜が固定され、もう一方の端面は開放されている［８］に記載の防音構造。
［１０］  貫通孔の内壁面の表面粗さＲａが０．１μｍ〜１０．０μｍである［１］〜［９］のいずれかに記載の防音構造。
［１１］  貫通孔の内面壁が複数の粒子状形状で形成され、内壁面に形成された凸部の平均粒径が０．１μｍ〜１０．０μｍである［１］〜［９］のいずれかに記載の防音構造。
［１２］  膜の形成材料が金属である［１］〜［１１］のいずれかに記載の防音構造。
［１３］  膜の形成材料がアルミニウムである［１］〜［１２］のいずれかに記載の防音構造。
［１４］  防音セルを複数有する［１］〜［１３］のいずれかに記載の防音構造。
［１５］  複数の防音セルが互いに連結されている［１４］に記載の防音構造。
［１６］  複数の防音セルが着脱可能に連結されている［１５］に記載の防音構造。
［１７］  貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上５０μｍ以下である［１］〜［１６］のいずれかに記載の防音構造。
［１８］  少なくとも一部の貫通孔の形状が、貫通孔の内部で最大径となる形状である［１］〜［１７］のいずれかに記載の防音構造。
［１９］  ［１］〜［１８］のいずれかに記載の防音構造と、
開口を有する開口部材とを有し、開口部材の開口内に、開口部材の開口断面に垂直な方向に対して膜の膜面の垂線方向が交差するように防音構造を配置し、開口部材に気体が通過する通気口となる領域を設けた開口構造。
［２０］  防音構造は、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［１９］に記載の開口構造。
［２１］  ［１］〜［１８］のいずれかに記載の防音構造と、
開口を有する筒状部材とを有し、
筒状部材の開口内に、筒状部材の開口断面に垂直な方向に対して膜の膜面の垂線方向が交差するように防音構造を配置し、筒状部材に気体が通過する通気口となる領域を設けた筒状構造。
［２２］  防音構造は、筒状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［２１］に記載の筒状構造。
［２３］  筒状部材の開口内に２以上の防音構造を有する［２１］または［２２］に記載の筒状構造。
［２４］  ２以上の防音構造が互いに離間して配置され、
２以上の防音構造の配列方向における、隣接する防音構造の間の距離の少なくとも一部は、枠の幅の２倍以上である［２３］に記載の筒状構造。
［２５］  ［１］〜［１８］のいずれかに記載の防音構造を有する窓部材。
［２６］  ［１］〜［１８］のいずれかに記載の防音構造を有する仕切り部材。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、広い周波数帯域で高い防音性能を発現し、小型化でき、通気性を確保でき、また、光の透過性を有する防音構造、ならびに、これを有する筒状構造、窓部材及び仕切り部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の防音構造を用いる筒状構造の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】防音セルの一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】防音セルの一例を模式的に示す断面図である。
【図４Ａ】騒音源の方向を説明するための概略図である。
【図４Ｂ】騒音源の方向を説明するための概略図である。
【図５】騒音源の方向を説明するための概略図である。
【図６】開口部材内における防音構造の配置を説明するための概略図である。
【図７】開口部材内における防音構造の配置を説明するための概略図である。
【図８】防音構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図９】防音構造の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図１０】防音セルの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図１１】防音セルの他の一例を模式的に示す断面図である。
【図１２】防音構造の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図１３】防音構造の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図１４Ａ】膜の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４Ｂ】膜の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４Ｃ】膜の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４Ｄ】膜の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４Ｅ】膜の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の防音構造を用いる筒状構造の他の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１６】本発明の防音構造を用いる仕切り部材の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１７】本発明の防音構造を用いる仕切り部材の他の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１８】貫通孔の内壁面のＡＦＭ測定の結果を示す図である。
【図１９】貫通孔の内壁面を撮影した図である。
【図２０】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２１】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２２】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２３】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２４】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２５Ａ】開口部材内における防音構造の配置角度を説明するための概略図である。
【図２５Ｂ】開口部材内における防音構造の配置角度を説明するための概略図である。
【図２５Ｃ】開口部材内における防音構造の配置角度を説明するための概略図である。
【図２６】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２７】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２８】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２９】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図３０】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図３１】防音構造の他の一例を表す概略斜視図である。
【図３２】実施例における防音構造の配置位置を説明するための概略断面図である。
【図３３】周波数と透過損失との関係を表すグラフである。
【図３４】実施例における防音構造の配置位置を説明するための概略断面図である。
【図３５】実施例における防音構造の配置位置を説明するための概略断面図である。
【図３６】周波数と透過損失との関係を表すグラフである。
【図３７】実施例における防音構造の配置位置を説明するための概略断面図である。
【図３８】周波数と透過損失との関係を表すグラフである。
【図３９】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図４０】平均開口率と音響特性との関係を示すグラフである。
【図４１】平均開口径と最適な平均開口率との関係を示すグラフである。
【図４２】平均開口径と最大吸収率との関係を示すグラフである。
【図４３】平均開口径と最適な平均開口率との関係を示すグラフである。
【図４４】平均開口率と最大吸収率との関係を示すグラフである。
【図４５】本発明の防音構造を持つ防音部材の一例の断面模式図である。
【図４６】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例の断面模式図である。
【図４７】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例を示す断面模式図である。
【図４８】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例を示す断面模式図である。
【図４９】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例を示す断面模式図である。
【図５０】本発明の防音構造を持つ防音部材の壁への取付状態の一例を示す断面模式図である。
【図５１】図５０に示す防音部材の壁からの取外状態の一例の断面模式図である。
【図５２】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例における単位ユニットセルの着脱を示す平面図である。
【図５３】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例における単位ユニットセルの着脱を示す平面図である。
【図５４】本発明の防音構造の防音セルの一例の平面図である。
【図５５】図５４に示す防音セルの側面図である。
【図５６】本発明の防音構造の防音セルの一例の平面図である。
【図５７】図５６に示す防音セルのＡ−Ａ線矢視断面模式図である。
【図５８】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例の平面図である。
【図５９】図５８に示す防音部材のＢ−Ｂ線矢視断面模式図である。
【図６０】図５８に示す防音部材のＣ−Ｃ線矢視断面模式図である。
【図６１】枠の形状を説明するための模式的斜視図である。
【図６２】防音構造の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図６３】距離と目の分解能との関係を表すグラフである。
【図６４】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図６５】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図６６】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図６７】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図６８】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図６９】実施例における防音構造の配置位置を説明するための概略側面図である。
【図７０】視認性の測定方法を説明するための模式図である。
【図７１】視認性を測定した結果を撮影した図である。
【図７２】視認性を測定した結果を撮影した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［防音構造］
本発明の防音構造は、貫通する枠孔部を持つ枠と、枠孔部を覆うように枠に固定された膜と、を備える防音セルを有する防音構造であって、
膜は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有し、
貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
防音対象とする音源の方向に対して、膜の膜面の垂線方向が傾いて配置されている防音構造である。
また、好適な態様として、防音構造は、開口を有する開口部材の開口内に、開口部材の開口断面に垂直な方向に対して膜の膜面の垂線方向を傾けて、開口部材に気体が通過する通気口となる領域を設けた状態で配置される。
本発明の防音構造の構成について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１７】
ここで、「音源の方向」に関しては以下のように定義する。「音源の方向」は、音源Ｐから本発明の防音構造の膜面に音が向かう方向ｑを示す。自由空間においては、実際に音を発生している音源Ｐから防音構造２０への方向を指す（図４Ａ参照）。
本発明において防音対象となる音とは、端的には本発明の防音構造２０で消したい音と定義する。例えば、防音対象となる音とは、いわゆる騒音である。
「騒音」については、後述するようにＷＨＯや辞典による定義を示したが、騒音以外にも、意図的に消したい音を含んでもよい。例えば、電車内での隣人の会話なども防音対象の音に選ぶことができる。また、防音対象の音の選び方としては、例えば、聞きたい音が会話で、別の騒音が存在する様な状況では、最も大きい音圧が人間の会話であり、その会話を妨げる音が会話よりも小さい音圧で存在する場合に、音圧としては最大ではないが後者を騒音として防音対象の音に選ぶことができる。
【００１８】
また、ダクト内などの、音場が制限を受ける空間においては、例えばＬ字ダクトのように音の進行方向が曲げられる場合は、図４Ｂに示したように、防音構造からみてダクトの曲がり部の方向が「音源の方向ｑ」となる。音の発生源Ｐの位置が常に「音源の方向ｑ」となるわけではなく、音の発生源とその周囲の音場に制限を与える構造を合わせた全体を音源とみなして、膜面上に向けて音が進んでくる方向を「音源の方向ｑ」と定義する。
また、例えば、図５に示すように、音源Ｐと防音構造２０とを直線的に結ぶ線が固定型パーティションＨなどで遮られている場合には、防音対象となる音が音源Ｐから直線的に防音構造２０に到達せず、回折により回り込んで防音構造２０に到達する。このような場合には、「音源の方向ｑ」は、音源Ｐから防音構造２０への直線方向ではなく、防音構造２０に防音対象となる音が向かってくる方向、図５においては、パーティションＨ上部などの回折が生じる方向から防音構造２０に向かう方向ｑが「音源の方向ｑ」となる。
このように、防音対象となる音源Ｐと本発明の防音構造２０の配置位置との間に音が何らかの制限を受ける構造を持つ場合には、音源Ｐ自体の配置されている位置と防音構造２とを直線的に結ぶ方向ではなく、防音対象となる音が防音構造２０へ向かう方向ｑを「音源の方向ｑ」とする。したがって、本発明においては、このような「音源の方向ｑ」に対して、膜を傾けて配置する。
【００１９】
「音源の方向」の測定方法としては、マイクロフォンアレイやビームフォーミング、および、ＰＵプローブ等のいずれかを用いて、音圧の位相情報や粒子速度を音圧の振幅情報と同時に測定することによって音源の方向を定めることができる。例えば、小野測器製の３次元インテンシティプローブMI-6420や、Microflown製のＰＵプローブ(音圧−粒子速度プローブ)、および、ブリューエルアンドケラー社のマイクロホンアレイシステムなどを用いることによって、音圧の強さだけでなく位置も決定することができる。
３次元インテンシティプローブMI-6420は４本のマイクが四面体の頂点上に配置され、それぞれのマイクで音圧を取るとともに、それらの音位相の差から音の進行方向を決定し、３次元的に音圧と位相より音の進行方向を取得することができる。実際の処理は付属のソフトウェアで行われ、付属のカメラで取得した画像上に音圧と進行方向がマッピングされる。よって、本発明の防音構造を中心として、MI-6420で周囲をスキャンすることによって、周波数ごとに音の進行方向を測定することができる。これより、防音対象となる音の周波数を調べることによって「音源の方向」を決定することができる。MI-6420は測定が簡便であり、特に大きな空間で音源の方向を決定する際に効率よく測定することができる。一方で、取得できる周波数がマイク間距離に左右されるために、低周波測定をするためにはMI-6420自体が大きくなり、小さい空間での測定には適さない。その場合はＰＵプローブを使用することができる。
Microflown製のＰＵプローブは、音圧取得用のマイクと、粒子速度取得用の白金線二本で構成されたプローブであり、音圧pと局所粒子速度uの二つのパラメータを直接測定できるプローブである。付属のカメラとソフトウェアによって、マイクの３次元空間上の位置を取得し、それぞれの点における音圧と局所粒子速度をスキャンすることによって測定することができる。測定した音圧と粒子速度より、音響インテンシティ(ＲＭＳ（Root Mean Square value）)を取得することができ、音の進行方向を全てのスキャン点で決定することができる。よって、本発明の防音構造を中心として、ＰＵプローブで周囲をスキャンすることによって、周波数ごとに音の進行方向を測定することができ、音源の方向を決定できる。ＰＵプローブは粒子速度取得用のデバイスが小型のため、空間分解能がよく、また実際の大きさを小型化できる。そのため、狭い空間に本発明の防音構造を配置する場合はＰＵプローブを用いることによって音源の方向を測定することができる。
本発明においては、本発明の防音構造の配置位置を決定して、膜上の５ｍｍの地点の音圧を測定し、まず膜の上での音の周波数情報を測定する。その上で防音対象となる音を決定する。
例えば、人間が最も音量が大きい音と感じる音を防音対象とする場合には、音の周波数情報から感度曲線であるＡ特性を加えて[ｄＢＡ]に変換し、その中で最も大きな音を防音対象とすることができる。Ａ特性とは、人間の聴覚を考慮した周波数への重みづけであり、一般の騒音計にも用いられる指標であり、JIS C 1509-1:2005およびJISC 1509-2:2005に定められている。よって、通常のマイクなどで膜上での音の周波数分布を取得し、それにＡ特性の感度曲線をかけ合わせることによって、可聴域における人間が感知する音の大きさが周波数ごとに分かる。よって、どの周波数の音が人間に一番影響を与えているかを示すことができる。それより、人間が最も騒音として知覚する音を防音対象として選ぶこともできる。
他に、本発明では防音対象となる音を、消したい音として任意に選ぶこともできる。
【００２０】
次に、音源の方向を決定する。小野測器製の３次元インテンシティプローブMI-6420や、Microflown製のＰＵプローブ(音圧−粒子速度プローブ)、および、ブリューエルアンドケラー社のマイクロホンアレイシステムなどを用いることによって、音圧の強さだけでなく位置も決定することができる。十分にスペースのある広い自由空間では、マイクロホンアレイシステムを用いて空間全体から周波数ごとの音源を決定することが望ましく、ダクト内など広さが限られる場合は小型のインテンシティプローブや、ＰＵプローブで決定することができる。
【００２１】
例えば、本発明の実施例では、アクリル製の透明のダクトを用いているため、Microflown社製のＰＵプローブPU matchを用いて、ダクト内の音圧と粒子速度を測定した。その結果から音響インテンシティを決定し、音源の方向を決定した。この方法では、上記Ｌ字ダクトのように音の進行方向が曲げられる系であっても、その曲げられた後に本発明の防音構造に向かう音の方向を決定することができるため、「音源の方向」を決定することができる。
以上のようにして「音源の方向」を決定する。
【００２２】
ここで、「騒音」とは「好ましくない音の総称。公害に関する苦情で騒音に関するものは多く、その被害の態様は、（１）80ホンをこえるような特に強い音の連続的発生により、生理的、器官的に難聴などの障害や高血圧症などを生じる場合、（２）安眠を妨げ，いらいらや不安感など心理障害を引起す場合、（３）仕事や勉強などを阻害して、能率の低下などを引起す場合、（４）会話など日常生活の妨害をする場合、に分けられる。」(ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典, Britannica Japan Co., Ltd., 2014)、「騒がしく、不快感を起こさせる音。また、ある目的に対して障害になる音」(デジタル大辞泉  小学館)であり、このような騒音を防音対象の音とすることがより望ましい形態である。このような騒音源の方向を特定する場合も、上述したことと同様に決定できる。すなわち、まず、騒音となっている周波数を上述のように本発明の防音構造の膜上において、スペクトルアナライザーやオシロスコープ、マイクアプリなどによって決定する。次に、その騒音の周波数を対象として、防音構造周囲の音源方向探査をマイクロフォンアレイ、ビームフォーミング、および、ＰＵプローブなどを用いて行うことによって、騒音の周波数の音が防音構造に向かう方向ｑが決定できる。防音構造の周囲で音源方向の探査を行うことによって、上述したＬ字ダクトや固定パーティションのように音に制限を与える構造の場合、音源Ｐ自体の位置から防音構造へ直線的に向かう方向ではなく、実際に騒音が、本発明の防音構造に向かってくる方向ｑを測定し、騒音源の方向を決定することができる。
また、防音対象である音が、複数の方向から本発明の防音構造に向かう場合もある。例えば、音が反射して防音構造に向かう場合などである。また、同種の防音対象となる音をだす複数の防音対象となる音源が、存在する場合もある。この場合、上記音源探査方法は音の方向だけでなく方向ごとの音圧も測定することができる。まず、防音対象となる音の周波数を上述の方法で決定し、次にＰＵプローブなどの空間での音源探査を行うことによって、その防音対象となる音の周波数の最も大きな音圧を持つ方向ｑを決定する。したがって、防音構造の配置は、その方向ｑに対して膜を傾けて配置することが望ましい配置である。さらには、複数方向から来る騒音源それぞれの方向に対して、防音構造の膜面が傾いた角度で配置されていることが望ましい。
また、望ましい生活環境における音レベルとして、５５ｄＢＡ以下が望ましく(高度に不快)、５０ｄＢＡ以下がさらに望ましく(少し不快)、３５ｄＢＡ以下がより望ましく、３０ｄＢＡ以下が最も望ましい(ＷＨＯ環境騒音ガイドライン(1999)より)。よって、これらの音レベルを超える音源を騒音と感じるためこれらの音源に段階的に対応することが望ましい。
また、防音対象となる音の好ましい周波数帯域は、好ましくは１０００Ｈｚ〜２００００Ｈｚであり、より好ましくは１５００Ｈｚ〜１５０００Ｈｚであり、さらに好ましくは２０００Ｈｚ〜１２０００Ｈｚである。
【００２３】
図１は、本発明の防音構造を筒状部材中に配置した筒状構造の好適な実施態様の一例を示す模式的な正面図である。図２は、図１に示す防音構造の防音セルの概略斜視図であり、図３は、図２の断面図である。
図２および図３に示すように、防音構造２０は、貫通する枠孔部１２を持つ枠１４と、枠孔部１２の片面を覆うように枠１４に固定された膜１６と、を備える防音セル１８を１以上、図１に示す例では一列に３個配列されたものであって、膜１６は平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下の貫通孔１７が複数形成されている。
【００２４】
また、図１に示すように、防音構造２０は、開口２２ａを有する筒状部材２２内に、筒状部材２２の開口断面に対して膜１６の膜面を傾け、筒状部材２２に気体が通過する通気孔となる領域を設けた状態で配置されている。すなわち、筒状部材２２の開口断面に垂直な方向に対して膜１６の膜面に垂直な方向が交差するように配置されている。
筒状部材２２は本発明における開口部材である。開口部材がダクトのような長さを有する筒状部材で、この筒状部材内に防音構造を配置する場合には、図６に示すように、音は、筒状部材２２の開口内を開口断面に略垂直な方向に進行するので、開口断面に略垂直な方向ｓが音源の方向となる。したがって、筒状部材２２の開口断面に垂直な方向ｓに対して膜１２の膜面の垂線方向ｚを傾けて配置することによって、防音対象とする音源の方向に対して、膜面の垂線方向ｚが傾いた状態に配置される。すなわち、本発明の防音構造は、音が膜面に垂直に当たらずに、斜め方向あるいは平行に当たる音を吸収するものである。
【００２５】
ここで、本発明の防音構造２０は、膜の一方の面側（以下、背面ともいう）に閉空間を有さないものである。すなわち、防音構造２０は、貫通孔内の空気層と閉空間内の空気層の連結をマスバネとして機能させて共振を起こして吸音する原理を用いるものではない。
【００２６】
前述のとおり、多数の貫通孔が形成された膜の一方の面側（背面）に閉空間を設けた構成とし、ヘルムホルツ共振を利用して吸音する構成では、閉空間を作るために多孔板の背面に音を通さない遮蔽板が必須となり、また、原理として共振を用いるために、吸音できる周波数帯域が狭く、広帯域化が困難であった。
このような課題を解決するために、複数の孔を厚み方向もしくは水平方向に複数設けたり、背面の閉空間を複数設ける試みも行われているが、複数のセルを設ける必要があるためサイズが大きくなり、また作り分ける必要があるために構造や部品が複雑化し、部品点数も増加するという問題があった。
さらに、背面に閉空間が必須であるため、閉空間の体積分サイズが大きくなるという問題があった。特に、低周波音を吸音するためには、閉空間の空気層の体積を大きくする必要がありサイズを大きくせざるを得ない。
また、背面に閉空間が必須であるため、通気性や廃熱を確保することができないという問題もあった。
【００２７】
また、閉空間なしに貫通孔を有する防音構造において、貫通孔の周辺の構造を工夫することにより貫通孔を空けても元のシートの持つ遮音性能にできるだけ近い性能で保つものが提案されているが、より高い防音性能を得ることは出来ず、また音は反射されるため、よく吸収することもできないという問題があった。
【００２８】
これに対して、本発明者らは、平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下の貫通孔を複数有する膜を、枠孔部を持つ枠の枠孔部を覆うように固定した防音セルを有する防音構造とし、この防音構造を、防音対象とする音源の方向に対して、膜面の垂線方向を傾けて配置することによって、背後の閉空間なしに吸音効果が得られることを見出した。
本発明者らは、本発明の防音構造の吸音のメカニズムは、膜に形成された微細な貫通孔を音が通る際の、貫通孔の内壁面と空気との摩擦による、音のエネルギーの熱エネルギーへの変化であると推定した。
貫通孔の平均開口径が小さい場合は、同じ開口率の場合に平均開口径が大きい場合と比較して、開口面積に対する貫通孔の縁長さの比率が大きくなるため、貫通孔の縁部や内壁面で生じる摩擦を大きくすることができると考えられる。貫通孔を通る際の摩擦を大きくすることによって、音のエネルギーを熱エネルギーへと変換して、吸音することができる。
【００２９】
ここで、開口部材の開口断面に垂直な方向と膜の表面とが平行になるように、開口部材内に防音構造を配置したとする。もし枠のない膜だけが、開口部材内に開口部材の開口断面に垂直な方向に平行に、配置されていたとすると、その膜の両面における音圧と局所速度は全く同一になる。その場合、同一の圧力が両面から掛かるために音が微小孔内を通って反対面に向かう力（すなわち膜の垂線成分の要素を持つ向きの力）が働かない。よって、この場合吸収が起こらないと推測できる。
これに対して、本発明では、枠が存在することによって、枠面に向けて音が進行し枠によって音が回り込むことによって、膜の両面から枠端までの距離が異なる場合には、枠の両方から回り込む音の通る距離が異なるために、膜の両面の音場に位相差をつけ、また回折の効果により音の局所的な進行方向を変化させて、膜の垂線方向成分を作る効果があると考えられる。すなわち、枠を有することによって膜の両面における位相を変化させ、音圧と局所速度を異なる状態とし、空気を微細な貫通孔に通過させることができるので、貫通孔の内壁面と空気との摩擦により、音のエネルギーから熱エネルギーへの変換を生じさせて吸音することができる。
このメカニズムは貫通孔サイズが微細なことにより、貫通孔だけの特徴として生じるため、従来の膜の共振やヘルムホルツ共振といった共振によるメカニズムとは異なる。等価回路で考えたときに、従来の膜の共振やヘルムホルツ共振の共振現象は、インダクタンスＬとコンデンサＣの直列回路（膜の粘性などの抵抗を含めてＬＣＲ回路）で記述される。これに対して、本発明では貫通孔のインダクタンスＬと摩擦によるＲだけのＬＲ回路で記述される。
貫通孔内を空気中の音として直接通過するパスは、いったん膜振動に変換されてから再び音として放射されるパスに比べて、インピーダンスが遥かに小さい。したがって、膜振動よりも微細な貫通孔のパスを音は通りやすい。その貫通孔部分を通過する際に、膜面上全体の広い面積から貫通孔の狭い面積へと音が集約されて通過する。孔の中で音が集まることによって局所速度が極めて大きくなる。摩擦は速度と相関するために、微細な貫通孔内で摩擦が大きくなり熱に変換されるものと考えられる。
このように、本発明の吸音のメカニズムでは、貫通孔の直径が小さいことが重要であり、膜の材質等には依存しない。従って、膜の材質は適宜選択することができる。
【００３０】
このように、本発明の防音構造は、膜の背面に閉空間を必要とせず、貫通孔を有する膜単体で機能するので、サイズを小さくすることができる。
また、上述のように、本発明の防音構造は、音が貫通孔を通過する際の摩擦で吸音するので、音の周波数帯によらず吸音することができ、広帯域で吸音することができる。
また、膜の背面に閉空間を有さないため、また、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配置されるので、通気性を確保できる。
また、貫通孔を有するため光を散乱しながら透過することができる。
また、微細な貫通孔を形成することによって機能するので、素材選択の自由度が高く、周辺環境の汚染や、耐環境性能の問題もその環境に合わせて素材を選択できるために問題を少なくすることができる。
【００３１】
また、膜が微細な貫通孔を有するので、膜に水等の液体が付着した場合であっても、表面張力により水が貫通孔の部分を避けて貫通孔を塞がないため、吸音性能が低下しにくい。
【００３２】
なお、図１に示す例では、筒状部材２２の開口断面に垂直な方向に対して、膜１２の膜面の垂線方向が直交するように防音構造２０が配置されているが、これに限定はされず、図７に示すように、筒状部材２２の開口断面に垂直な方向ｓに対して、膜１２の膜面の垂線方向ｚが交差するように、防音構造２０が配置されていればよい。
吸音性能、通気性、すなわち通気孔を大きくとること、ファンなどの風を伴う騒音構造の場合に、膜面に当たる風の量を小さくすること、等の観点から、筒状部材２２の開口断面に垂直な方向ｓに対する、防音構造２２の膜１２の膜面に垂線方向ｚの角度は、１５度以上が好ましく、４５度以上がより好ましく、７５度以上がさらに好ましい。
【００３３】
また、図６および図７に示すように、筒状部材２２の開口の内壁面と防音構造２０との間には、気体が通過する通気孔となる領域ｗを設けた状態で、防音構造２０が配置される。
【００３４】
また、図１に示す例においては、防音構造２０を筒状部材２２の開口２２ａ内に配置する構成としたが、これに限定はされず、防音構造２０が筒状部材２２の端面からはみ出した位置に配置される構成であってもよい。具体的には、筒状部材２２の開口端から、開口端補正距離以内に配置されているのが好ましい。筒状部材２２を用いる場合には、開口端補正の距離だけ、音場の定在波の腹が筒状部材２２の開口２２ａの外側に、はみ出しており、筒状部材２２の外であっても防音性能を有することができる。なお、円筒形の筒状部材２２の場合の開口端補正距離は、大凡０．６１×管半径で与えられる。
【００３５】
ここで、図１に示す例の防音構造２０は、複数、即ち３個の防音セル１８によって構成されるものであるが、本発明はこれに限定されず、１つの枠孔部１２を持つ１つの枠１４と、１つの膜１６とからなる１つの防音セル１８によって構成されるものであっても良く、２つ防音セル１８によって構成されるものであってもよく、あるいは、４つ以上の防音セル１８によって構成されるものであってもよい。
【００３６】
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、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材とは、窓枠、戸、出入り口、換気口、ダクト部、ルーバー部など通気や放熱、物質の移動を目的として開放部を有する部材である。すなわち、開口部材は、ダクトやホース、パイプ、導管等の管体、筒状部材であっても良いし、ルーバ、ガラリ等の取り付けられるような換気口部、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、パーティション上部と天井や壁で構成される部分でもよく、壁に取り付けられる窓枠等の窓部材等であっても良い。すなわち、周辺が閉曲線で囲まれている部分が開口部であり、そこに本発明の防音構造が配置されることが好ましい。
窓部材やパーティションに取り付けられた場合、音源が膜の垂線方向ではない位置にある場合は、壁部材により音進行ベクトルが曲げられること、またエッヂ部での回折現象により、膜の水平方向に近い角度で音が進行する傾向がある。よって、空間内の壁等に用いられた場合でも、膜上を音が通過する配置となり、本発明に係る広帯域吸収効果が発現する。
また、ダクト等の筒状部材の場合では、ダクト自体が特に低周波音に対して音を平面波のみ導波させる音響管として機能する。例えば、内径４０ｍｍの筒では約４０００Ｈｚ以下の音は平面波以外のモードはカットオフにより筒内に存在することができず、筒状部材内部で導波できる波は平面波のみとなる。よって、ダクト等の筒状部材の場合は音の進行ベクトルの決定は容易であり、本発明の防音構造はその進行ベクトルの方向に対して膜面の垂線方向を傾けて配置すればよい。
【００３７】
なお、本発明の開口部材の開口の形状は、断面形状で、図１に示す例では円形であるが、本発明においては、防音セル、即ち防音構造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、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。
【００３８】
図１に示す防音構造２０においては、図８に示すように、一定の厚みの直方体状の棒状部材に複数（３個）の枠孔部１２が設けられて、各枠孔部１２を囲む部分によって各防音セル１８の枠１４を構成している。すなわち、複数の枠１４が１つの枠体として一体的に形成されている。
なお、図８に示す例では、３つの枠孔部を有する構成としたが、これに限定はされず、２つの枠孔部を有する構成であってもよいし、４つ以上の枠孔部を有する構成であってもよい。あるいは、１つの枠孔部を有する構成であってもよい。すなわち、枠１４は、一定の厚みの直方体状の棒状部材に、１個の枠孔部１２が設けられて構成されたものであってもよい。
また、図１に示す例においては、複数の枠１４は、一列に配置されているが、本発明はこれに限定されず、２次元的に配置されるものであっても良い。
【００３９】
また、図８に示す例では、枠１４が一体的に形成された部材を用いることによって、３つの防音セル１８を連結する構成としたが、これに限定はされず、独立した防音セル１８（枠１４）を粘着テープおよび接着剤等により連結する構成であってもよい。あるいは、図９に示すように、各防音セル１８が、枠１４の一方の側面に凸部１４ａを有し、他方の側面に凹部１４ｂを有する構成とし、連結する防音セル１８の一方の防音セル１８の凸部１４ａを他方の防音セル１８の凹部１４ｂに嵌合して連結する構成としてもよい。
独立した防音セル１８を連結する構成とすることによって、防音セル１８同士が着脱可能となり、用途に応じて防音セル１８の数を変更することができる。
【００４０】
〔枠〕
枠１４は、貫通する枠孔部１２を囲むように形成され、枠孔部１２の一方の端面を覆うように膜１６を固定し、かつ支持するためのものである。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。
【００４１】
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１６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１４の枠孔部１２の貫通方向に垂直な断面形状は、図１に示す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１４の枠孔部１２は、枠１４を厚み方向に貫通している。
【００４２】
また、以下の説明において、枠１４のサイズとは、平面視におけるその枠孔部１２のサイズである。平面視における枠孔部１２のサイズは、枠孔部１２の貫通方向に垂直な断面における枠孔部１２の直径、すなわち、枠孔部１２の開口径と定義される。なお、枠孔部１２の貫通方向に垂直な断面形状が、多角形、楕円形および不定形等のような円形以外の形状の場合には、枠孔部１２のサイズは円相当直径で定義される。本発明において、円相当直径とは、面積の等しい円に換算した時の直径である。
なお、本実施形態の防音構造２０において、枠１４の枠孔部１２のサイズは、全ての枠孔部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、枠孔部１２のサイズとして、枠孔部１２の平均サイズを用いればよい。
【００４３】
このような枠１４の枠孔部１２のサイズは、特に制限的ではなく、本発明の防音構造２０の開口部材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、ダクト、換気口、その他にも塗布機や回転機、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、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、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。
また、この防音構造２０自体をパーティションのように用いて、複数の騒音源からの音を遮る用途に用いることもできる。この場合も、枠１４のサイズは対象となる騒音の周波数から選択することができる。
【００４４】
なお、枠孔部１２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１４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の観点から、吸音対象とする音の波長よりも小さいことが好ましい。
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。
なお、枠１４のサイズは、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。
【００４５】
なお、枠１４のフレーム肉厚、および、枠孔部１２の貫通方向における厚さ（以下、枠１４の高さともいう）は、膜１６を確実に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が、例えば、枠孔部１２のサイズに応じて設定することができる。
ここで、図６１に示すように、枠１４のフレーム肉厚は、枠１４の開口面における厚みの最も薄い部分の厚みｄ1である。また、枠１４の高さは、枠孔部の貫通方向における高さｈ1である。
例えば、枠１４のフレーム肉厚は、枠孔部１２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１４のフレーム肉厚が、枠１４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１４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１４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１４のフレーム肉厚は、枠孔部１２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１４の高さ、即ち枠孔部１２の貫通方向の厚さは、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。
なお、枠１４のフレーム肉厚および高さは、各枠１４で異なるフレーム肉厚および高さが含まれる場合などは、それぞれ平均肉厚および平均高さで表すことが好ましい。
【００４６】
本実施形態の防音構造２０の枠１４の数、即ち、枠孔部１２の数も、特に制限的ではなく、本発明の防音構造２０の上述した防音対象物に応じて設定すればよい。もしくは、上述した枠孔部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の枠孔部１２の数は、枠孔部１２のサイズに応じて設定すればよい。
例えば、枠１４の数は、機器内騒音遮蔽（反射及び／又は吸収）の場合には、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。
【００４７】
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１８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１８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１８を増やしすぎることによって枠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。
なお、１つの防音セル１８は、１つの枠１４を構成単位とするので、本実施形態の防音構造２０の枠１４の数は、防音セル１８の数ということができる。
【００４８】
枠１４の形成材料は、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、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、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）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）等を挙げることができる。
また、これらの枠１４の材料の複数種を組み合わせて用いてもよい。
【００４９】
また、図６２に示すように枠１４の枠孔部１２内には、吸音材２４を配置してもよい。
吸音材を配置することによって、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、従来公知の吸音材が適宜利用可能である。例えば、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。
この際、貫通孔を通過し、摩擦が生じるメカニズムを阻害しないために、膜１６の膜面から３ｍｍ以上離して吸音材を配置することが望ましい。一方で、吸音材を膜と接触させて配置することで、膜の振動を抑制することができる。開口率が低い場合、および、枠のサイズが小さい場合などの膜が振動しやすい構成では、膜が振動することで、音が貫通孔を通過することによる吸音の効果を十分に発揮できない場合がある。これに対して、吸音材を膜と接触させて配置して膜の振動を抑制することによって、音が貫通孔を通過することによる吸音の効果を十分に発揮することができる。
また、本発明の防音構造を、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と一緒に、ダクト等の管体を含む開口部材に入れていても良い。
以上のように、本発明の防音構造内に、又は防音構造と共に、公知の吸音材を組み合わせて用いることにより、本発明の防音構造による効果と、公知の吸音材による効果との両方の効果を得ることができる。
【００５０】
〔複数の貫通孔を有する膜〕
膜１６は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔１７を有し、枠１４の枠孔部１２を覆うように枠１４に抑えられるように固定されるものである。膜１６に形成される複数の貫通孔の平均開口径は０．１μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００５１】
ここで、本発明者らの検討によれば、貫通孔の平均開口率に最適な割合が存在し、特に平均開口径が５０μｍ程度以上と比較的大きいときには平均開口率が小さいほど、吸収率が高くなることを見出した。平均開口率が大きい場合には、多くの貫通孔のそれぞれを音が通過するのに対して、平均開口率が小さい場合には、貫通孔の数が少なくなるため、１つの貫通孔を通過する音が多くなり、貫通孔を通過する際の空気の局所速度がより増大して、貫通孔の縁部や内壁面で生じる摩擦をより大きくすることができると考えられる。
【００５２】
ここで、吸音性能等の観点から、貫通孔の平均開口径の上限値は、２５０μｍ以下であり、１００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましく、７０μｍ以下がさらに好ましく、５０μｍ以下が特に好ましく、３０μｍ以下が最も好ましい。これは、貫通孔の平均開口径が小さくなるほど、貫通孔の開口面積に対する貫通孔の中で摩擦に寄与する貫通孔の縁の長さの比率が大きくなり、摩擦が生じやすくなることによる。
また、平均開口径の下限値は、０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましく、２μｍ以上がさらに好ましい。平均開口径が小さすぎると貫通孔を通過する際の粘性抵抗が高すぎて十分に音が通らないため開口率を高くしても吸音効果が十分に得られない。
【００５３】
また、貫通孔の平均開口率は適宜選択することができるが、平均開口率が小さい方が吸収性能が高まる傾向にある。ただし、平均開口率が小さくなりすぎると、膜が振動しやすくなり吸収効果を下げる影響を与える。
よって、貫通孔の平均開口率は０．５％〜１５％が好ましく、１％〜１２％がより好ましく、２％〜１０％がさらに好ましい。
【００５４】
なお、貫通孔の平均開口径は、膜の一方の面から、高分解能走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて膜の表面を倍率２００倍で撮影し、得られたＳＥＭ写真において、周囲が環状に連なっている貫通孔を２０個抽出し、その開口径を読み取って、これらの平均値を平均開口径として算出する。もし、１枚のＳＥＭ写真内に貫通孔が２０個未満の場合は、周辺の別の位置でＳＥＭ写真を撮影し、合計個数が２０個になるまでカウントする。
なお、開口径は、貫通孔部分の面積をそれぞれ計測し、同一の面積となる円に置き換えたときの直径(円相当直径)を用いて評価した。すなわち、貫通孔の開口部の形状は略円形状に限定はされないので、開口部の形状が非円形状の場合には、同一面積となる円の直径で評価した。従って、例えば、２以上の貫通孔が一体化したような形状の貫通孔の場合にも、これを１つの貫通孔とみなし、貫通孔の円相当直径を開口径とする。
これらの作業は、例えば「Image J」（https://imagej.nih.gov/ij/）を用いて、Analyze Particlesにより円相当直径、開口率などを全て計算することができる。
【００５５】
また、平均開口率は、高分解能走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて膜の表面を真上から倍率２００倍で撮影し、得られたＳＥＭ写真の３０ｍｍ×３０ｍｍの視野（５箇所）について、画像解析ソフト等で２値化して貫通孔部分と非貫通孔部分を観察し、貫通孔の開口面積の合計と視野の面積（幾何学的面積）とから、比率（開口面積／幾何学的面積）を算出し、各視野（５箇所）における平均値を平均開口率として算出する。
【００５６】
ここで、本発明の防音構造において、複数の貫通孔は、規則的に配列されていてもよく、ランダムに配列されていてもよい。微細な貫通孔の生産性や、吸音特性のロバスト性、さらに音の回折を抑制する等の観点から、ランダムに配列されているのが好ましい。なお、吸音特性のロバスト性とは、すなわち作製や製造する上で配列および開口径等にばらつきが生じた際に、吸音特性が変化しにくいことである。特に、配列を元からランダムにしておくことで、配列のばらつきが影響を与えないため好ましい。
音の回折に関しては、貫通孔が周期的に配列されていると、その貫通孔の周期に従って音の回折現象が生じ、音が回折により曲がり、騒音の進む方向が複数に分かれる懸念がある。ランダムとは、完全に配列したような周期性を持たない配置になっている状態であり、各貫通孔による吸収効果が現れる一方で、貫通孔間最小距離による回折現象は生じない配置となる。
また、本発明の実施例では、ロール状の連続処理中でのエッチング処理により作製したサンプルもあるが、大量生産のためには、周期的配列を作製するプロセスよりも表面処理など一括でランダムなパターンを形成する方が容易であるため、生産性の観点からもランダムに配列されていることが好ましい。
【００５７】
なお、本発明において、貫通孔がランダムに配置されるとは、以下のように定義する。
完全に周期構造であるときには強い回折光が現れる。また、周期構造のごく一部だけ位置が異なるなどしても、残りの構造によって回折光が現れる。回折光は、周期構造の基本セルからの散乱光の重ね合わせで形成される波であるため、ごく一部だけ乱されても残りの構造による干渉が回折光を生じるというメカニズムである。
よって、周期構造から乱れた基本セルが多くなればなるほど、回折光を強めあう干渉をする散乱光が減っていくことにより、回折光の強さが小さくなる。
よって、本発明における「ランダム」とは、少なくとも全体の１０％の貫通孔が周期構造からずれた状態であることを示す。上記の議論より、回折光を抑制するためには周期構造からずれた基本セルが多いほど望ましいため、全体の５０％がずれている構造が好ましく、全体の８０％がずれている構造がより好ましく、全体の９０％がずれている構造がさらに好ましい。
【００５８】
ずれの検証としては、貫通孔が５個以上が収まる画像をとり、その分析を行うことでできる。収める貫通孔の数は多い方がより精度の高い分析を行うことができる。画像は光学顕微鏡によっても、ＳＥＭによっても、その他、貫通孔複数個の位置を認識できる画像であったら用いることができる。
撮影した画像において、一つの貫通孔に着目し、その周囲の貫通孔との距離を測定する。最近接である距離をａ１、第二、第三、第四番目に近い距離をそれぞれａ２、ａ３、ａ４とする。このとき、ａ１からａ４の中で二つ以上の距離が一致する場合(例えば、その一致した距離をｂ１とする)、その貫通孔はｂ１の距離について周期構造を持つ孔として判断できる。一方で、ａ１からａ４のどの距離も一致しない場合、その貫通孔は周期構造からずれた貫通孔として判断できる。この作業を画像上の全貫通孔に行い判断を行う。
ここで、上記「一致する」は着目した貫通孔の孔径をΦとしたときにΦのずれまでは一致したとする。つまり、ａ２−Φ＜ａ１＜ａ２＋Φの関係であるとき、ａ２とａ１は一致したとする。これは、回折光が各貫通孔からの散乱光を考えているため、孔径Φの範囲では散乱が生じていると考えられるためである。
次に、例えば「ｂ１の距離について周期構造を持つ貫通孔」の個数を数えて、画像上の全貫通孔の個数に対する割合を求める。この割合をｃ１としたとき、割合ｃ１が周期構造を持つ貫通孔の割合であり、１−ｃ１が周期構造からずれた貫通孔の割合となり、１−ｃ１が上記の「ランダム」を決める数値となる。複数の距離、例えば「ｂ１の距離について周期構造を持つ貫通孔」と「ｂ２の距離について周期構造を持つ貫通孔」が存在した場合、ｂ１とｂ２についてはそれぞれ別にカウントする。ｂ１の距離について周期構造の割合がｃ１、ｂ２の距離について周期構造の割合がｃ２であったとすると、（１−ｃ１）と（１−ｃ２）がともに１０％以上である場合にその構造は「ランダム」となる。
一方で、（１−ｃ１）と（１-ｃ２）のいずれかが１０％未満となる場合、その構造は周期構造を持つことになり「ランダム」ではない。このようにして、いずれの割合ｃ１、ｃ２、…に対しても「ランダム」の条件を満たす場合に、その構造を「ランダム」と定義する。
【００５９】
また、複数の貫通孔は、１種類の開口径の貫通孔からなるものであってもよく、２種以上の開口径の貫通孔からなるものであってもよい。生産性の観点、耐久性の観点等から、２種以上の開口径の貫通孔からなるのが好ましい。
生産性としては、上記のランダム配列と同じく、大量にエッチング処理を行う観点から開口径にばらつきを許容した方が、生産性が向上する。また、耐久性の観点としては、環境によってほこりやごみのサイズが異なるため、もし１種類の開口径の貫通孔とすると、主要なゴミのサイズが貫通孔の開口径とほぼ合致するときに、全ての貫通孔に影響を与えることとなる。複数種類の開口径の貫通孔を設けておくことによって、様々な環境において適用できる防音構造となる。
【００６０】
国際公開ＷＯ２０１６／０６００３７号に記載の製造方法などによって、貫通孔内部で孔径が膨らんでいる、内部で最大径となる貫通孔を形成することができる。この形状によって、貫通孔サイズ程度のゴミ（埃、トナー、不織布や発泡体のバラけたものなど）が内部に詰まりにくくなり、貫通孔を有する膜の耐久性が向上する。
貫通孔の最表面の直径より大きなゴミは貫通孔内に侵入せず、一方直径より小さなゴミは内部直径が大きくなっていることよりそのまま貫通孔内を通過できる。
これは、逆の形状で内部がすぼまっている形状を考えると、貫通孔の最表面を通ったゴミが内部の直径が小さい部分に引っかかり、ゴミがそのまま残りやすいことと比較すると、内部で最大径となる形状がゴミの詰まり抑制では有利に機能することがわかる。
また、いわゆるテーパー形状のように、膜のどちらか一方の表面が最大径となり、内部直径が略単調減少する形状においては、最大径となる方から「最大径＞ゴミのサイズ＞もう一方の表面の直径」の関係を満たすゴミが入った場合に、内部形状がスロープのように機能して途中で詰まる可能性がさらに大きくなる。
【００６１】
また、音が貫通孔内を通過する際の摩擦をより大きくする観点から、貫通孔の内壁面は、粗面化されているのが好ましい（図１９参照）。具体的には、貫通孔の内壁面の表面粗さＲａは、０．１μｍ以上であるのが好ましく、０．１μｍ〜１０．０μｍであるのがより好ましく、０．１５μｍ以上１．０μｍ以下であるのがさらに好ましく、０．２μｍ以上１．０μｍ以下であるのが特に好ましい。
ここで、表面粗さＲａは貫通孔内をＡＦＭ（Atomic Force Microscope）で計測することによって測定を行うことができる。ＡＦＭとしては、例えば、株式会社日立ハイテクサイエンス社製  ＳＰＡ３００を用いることができる。カンチレバーはＯＭＣＬ−ＡＣ２００ＴＳを用い、ＤＦＭ（Dynamic Force Mode）モードで測定することができる。貫通孔の内壁面の表面粗さは、数ミクロン程度であるため、数ミクロンの測定範囲および精度を有する点から、ＡＦＭを用いることが好ましい。
なお、図１９は、後述する実施例１のサンプルに関して、ＳＥＭ写真を撮影したものである。
【００６２】
また、貫通孔内のＳＥＭ画像から、貫通孔内の凹凸の凸部の一つ一つを粒とみなして、凸部の平均粒径を算出することができる。
具体的には、２０００倍で撮影したＳＥＭ画像をImage Jに取り込み、凸部が白となるように白黒に二値化し、その各凸部の面積をAnalyze Particlesにて求める。その各面積と同一面積となる円を想定した円相当直径を各凸部について求めて、その平均値を平均粒径として算出した。このＳＥＭ画像の撮影範囲は１００μｍ×１００μｍ程度となる。
例えば、後述する実施例１の粒径は１〜３μｍ程度に分布しており、平均すると２μｍ程度である。この凸部の平均粒径は０．１μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましく、０．１５μｍ以上５．０μｍ以下であることがより好ましい。
【００６３】
ここで、本発明に対応するシミュレーションを、有限要素法計算ソフト「COMSOL ver5.1」（ＣＯＭＳＯＬ社）を用いて、その中の音響モジュールでモデル化し計算を行った。
後述する実施例１に対応する設計のシミュレーションで計算後に貫通孔内の速度を算出した。貫通孔内の速度は音圧が１［Ｐａ］（＝９４ｄＢ）のときに５×１０-2（ｍ／ｓ）程度、６０ｄＢのときに１×１０-3（ｍ／ｓ）程度となる。
周波数２５００Ｈｚの音を吸音するとき、局所速度より、音波を媒介する媒質の局所的な移動速度が分かる。それより、もし貫通孔の貫通方向に粒子が振動していると仮定して、移動距離を求めた。音は振動しているため、その距離振幅は半周期内に移動できる距離となる。２５００Ｈｚでは、一周期が１／２５００秒であるため、その半分の時間は同じ方向にできる。局所速度から求められる音波半周期での最大移動距離（音響移動距離）は、９４ｄＢで１０μｍ、６０ｄＢで０．２μｍとなる。よって、この音響移動距離程度の表面粗さを持つことによって摩擦が増加するため、上述した表面粗さＲａの範囲、および、凸部の平均粒径の範囲が好ましい。
【００６４】
ここで、貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満の場合には、平均開口径をphi（μｍ）、膜の厚みをt（μｍ）としたときに、貫通孔の平均開口率rhoが rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.085×(phi/20)-2)を下限として、rho_center+(0.35×(phi/20)-2)を上限とする範囲に平均開口率rhoが入るのが好ましく、(rho_center-0.24×(phi/10)-2)以上、(rho_center+0.57×(phi/10)-2)以下の範囲がより好ましく、(rho_center-0.185×(phi/10)-2)以上、(rho_center+0.34×(phi/10)-2)以下の範囲がさらに好ましい。この点については、後述するシミュレーションで詳細に説明する。
また、貫通孔の平均開口径が１００μｍ以上２５０μｍ以下の場合には、貫通孔の平均開口率rhoが０．００５から０．０１０の間であるのが好ましい。この点については、後述する実施例で詳細に説明する。
【００６５】
ここで、貫通孔の視認性の観点からは、膜に形成される複数の貫通孔の平均開口径は、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以下がさらに好ましい。
本発明の防音構造に用いられる、微細な貫通孔を有する膜を壁表面や目に見えるところに配置する場合、貫通孔自体が見えてしまうとデザイン性を損ない、見た目として孔があいていることが気になるため、貫通孔が見えにくいことが望ましい。部屋内の防音壁、調音壁、防音パネル、調音パネル、および、機械の外装部分など様々なところで貫通孔が見えてしまうと問題になる。
【００６６】
まず、一つの貫通孔の視認性について検討する。
以下、人間の目の分解能が視力１の場合において議論する。
視力１の定義は１分角を分解して見えることである。これは３０ｃｍの距離で８７μｍが分解できることを示す。視力１の場合の距離と分解能との関係を図６３に示す。
貫通孔が見えるかどうかは、上記視力に強く関係する。視力検査をランドルト環のギャップ部分の認識で行うように、二点及び／又は二線分間の空白が見えるかは分解能に依存する。すなわち、目の分解能未満の開口径の貫通孔は、貫通孔のエッヂ間の距離が目で分解ができないため視認が困難となる。一方で目の分解能以上の開口径の貫通孔の形状は認識できる。
視力１の場合、１００μｍの貫通孔は３５ｃｍの距離から分解できるが、５０μｍの貫通孔は１８ｃｍ、２０μｍの貫通孔は７ｃｍの距離まで近づかないと分解することができない。よって、１００μｍの貫通孔では視認できて気になる場合でも、２０μｍの貫通孔を用いることで１／５の極めて近い距離に近づかない限り認識できない。よって、開口径が小さい方が貫通孔の隠ぺいに有利となる。防音構造を壁や車内に用いたときに観察者からの距離は一般的に数１０ｃｍの距離となるが、その場合は開口径１００μｍ程度がその境目となる。
【００６７】
次に、貫通孔によって生じる光散乱について議論する。可視光の波長は４００ｎｍ〜８００ｎｍ（０．４μｍ〜０．８μｍ）程度であるため、本発明で議論している数１０μｍの開口径は十分に光学波長より大きい。この場合、可視光において散乱断面積(物体がどれだけ強く散乱するかを示す量、単位は面積)は幾何学的断面積、すなわち今回の場合では貫通孔の断面積にほぼ一致する。すなわち、可視光が散乱される大きさは貫通孔の半径（円相当直径の半分）の二乗に比例することが分かる。よって、貫通孔が大きければ大きいほど、光の散乱の強さが貫通孔の半径の二乗で大きくなっていく。貫通孔単体の見えやすさは光の散乱量に比例するため、平均開口率が同一の場合でも貫通孔一つ一つが大きい場合の方が見えやすい。
【００６８】
最後に、貫通孔の配列に関して周期性を有さないランダムな配列と、周期的な配列との差について検討する。周期的な配列では、その周期に応じて光の回折現象が生じる。この場合、透過する白色光、反射する白色光および広いスペクトルの光等が当たった場合に、光が回折して虹のように色がずれて見える、特定角度で強く反射するなど、色みが様々に見えてしまうことでパターンが目立つ。後述する実施例３７において、ニッケルに対して複数の貫通孔を周期的に形成したが、このニッケル膜を蛍光灯にすかしてみると回折光による色の広がりが見えた。
一方で、ランダムに配列した場合は上記の回折現象が生じない。後述する実施例で作製した微細な貫通孔を形成したアルミニウム膜はいずれも、蛍光灯にすかしてみても回折光による色み変化は見えないことを確認した。また、反射配置で眺めても見た目は通常のアルミニウム箔と同等の金属光沢を有し、回折反射が生じていないことを確認した。
【００６９】
また、図３に示す例では、膜１６が枠孔部１２の一方の端面に固定される構成としたが、これに限定はされず、図１０に示すように、膜１６が枠孔部１２の両方の端面に固定される構成としてもよい。あるいは、図１１に示すように、膜１６が枠孔部１２を塞ぐようにして、枠孔部１２内に固定される構成としてもよい。なお、膜１６を枠孔部１２内に固定する構成とする場合には、膜１６から枠１４の両端それぞれまでの距離が異なる、すなわち、膜１６の表面に垂直な方向において、膜１６の配置位置が、枠内の中心位置からずれた位置に配置されているのが好ましい。
【００７０】
また、図８に示す例では、各防音セル１８の膜１６が同一平面上に配置されるように、各防音セル１８の膜１６が固定される側の面を同じ方向に向けて配列する構成としたが、これに限定はされず、例えば、図１２に示すように、２つの防音セル１８の膜１６が、枠１４の互いに反対側の面に固定されていてもよい。すなわち、膜１６を固定した面が互いに反対側の面となるように、防音セル１８を配列してもよい。あるいは、図１３に示すように、２つの防音セル１８の膜１６が、枠１４の９０°異なる面に固定されてもよい。すなわち、膜１６固定した面が互いに９０°異なる面となるように防音セル１８を配列してもよい。
【００７１】
本発明の防音構造は、音波が微細な貫通孔を通過する際の摩擦により吸音するものと考えられるため、複数の防音セル１８の各膜１６を同一平面上に配置する構成以外でも、各防音セル１８は適正に作用して吸音することができる。
【００７２】
また、膜の厚みには限定はないが、厚みが厚いほど音が貫通孔を通過する際に受ける摩擦エネルギーが大きくなるため、吸音性能がより向上すると考えられる。また、極端に薄い場合には取り扱いが難しく破けやすいため、保持できる程度に厚い方が望ましい。一方で、小型化、通気性、軽量化および光の透過性は厚みが薄い方が好ましい。また、貫通孔の形成方法にエッチングなどを用いる場合は、厚みが厚いほど作製に時間がかかるため生産性の観点からは薄い方が望ましい。
吸音性能、小型化、通気性および光の透過性の観点から、膜の厚みは、５μｍ〜５００μｍが好ましく、１０μｍ〜３００μｍがより好ましく、２０μｍ〜１００μｍが特に好ましい。
【００７３】
枠１４への膜１６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１４の枠孔部１２を囲む表面（端面）上に接着剤を塗布し、その上に膜１６を載置し、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（株）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）（東亞合成（株）社製）など)、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の枠孔部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、固定部材をネジや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。
また、両面テープ(例えば日東電工（株）製、３Ｍ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１６を固定することもできる。
【００７４】
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（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ：炭素繊維強化プラスチック）、および、ＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ：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。
ヤング率が高く、厚みが薄くても振動が起きにくく、微小な貫通孔での摩擦による吸音の効果が得られやすい等の観点から、金属材料を用いるのが好ましい。なかでも、軽量である、エッチング等により微小な貫通孔を形成しやすい、入手性やコスト等の観点からアルミニウムを用いるのが好ましい。
【００７５】
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。
さらに、少なくとも貫通孔の内表面に金属めっきを施すことによって、貫通孔の平均開口径をより小さい範囲に調整してもよい。
【００７６】
また、膜の材料として、金属材料のように導電性を持ち帯電しない材料を用いることによって、微小な埃およびゴミ等が静電気で膜に引き寄せられることがなく、膜の貫通孔に埃およびゴミ等が詰まって吸音性能が低下することを抑制できる。
また、膜の材料として金属材料を用いることによって、耐熱性を高くできる。また、耐オゾン性を高くすることができる。
【００７７】
また、金属材料は、遠赤外線による輻射熱に対する反射率が大きいため、膜の材料として金属材料を用いることで、輻射熱による伝熱を防ぐ断熱材としても機能する。その際、膜には複数の貫通孔が形成されているが、貫通孔の開口径が小さいため膜は反射膜として機能する。
金属に複数の微細な貫通孔が開いた構造は、周波数のハイパスフィルターとして機能することが知られている。例えば、電子レンジの金属の網目がついた窓は、高周波である可視光は通しながら、電子レンジに用いられるマイクロ波に対しては遮蔽する性質を持つ。この場合、貫通孔の孔径をΦ、電磁波の波長をλとしたときに、Φ＜λの関係の長波長成分は通さず、Φ＞λである短波長成分は透過するフィルターとして機能する。
ここで、輻射熱に対する応答を考える。輻射熱とは、物体から物体温度に応じて遠赤外線が放射され、それが他の物体に伝えられる伝熱機構である。ヴィーンの放射法則（Wien's radiation law）から、室温程度の環境における輻射熱はλ＝１０μｍを中心として分布し、長波長側にはその３倍程度の波長まで（３０μｍまで）は実効的に熱を輻射で伝えることに寄与していることが知られている。上記ハイパスフィルターの孔径Φと波長λの関係を考えると、Φ＝２０μｍの場合はλ＞２０μｍの成分を強く遮蔽する一方で、Φ＝５０μｍの場合はΦ＞λの関係となり輻射熱が貫通孔を通って伝搬してしまう。すなわち、孔径Φが数１０μｍであるために孔径Φの違いによって輻射熱の伝搬性能が大きく変わり、孔径Φ、すなわち、平均開口径が小さいほど輻射熱カットフィルターとして機能することが分かる。従って、輻射熱による伝熱を防ぐ断熱材としての観点からは、膜に形成される貫通孔の平均開口径は２０μｍ以下が好ましい。
【００７８】
一方で、防音構造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。例えば、ＰＥＴフィルムは樹脂材料の中ではヤング率も比較的高く、入手も容易で透明性も高いため、貫通孔を形成し好適な膜とすることができる。
【００７９】
また、膜は、その素材に応じて、適宜、表面処理（メッキ処理、酸化皮膜処理、表面コーティング(フッ素、セラミック)など）を行うことで、膜の耐久性を向上することができる。例えば、膜の材料としてアルミニウムを用いる場合には、アルマイト処理（陽極酸化処理）あるいはベーマイト処理を行なって表面に酸化皮膜を形成することができる。表面に酸化皮膜を形成することで、耐腐食性、耐摩耗性および耐擦傷性等を向上することができる。また、処理時間を調整して酸化皮膜の厚みを調整することで光学干渉による色味の調整を行なうことができる。
【００８０】
また、膜に対して、色付け、加飾、装飾およびデザイン等を施すことができる。これらを施す方法としては、膜の材質や表面処理の状態により適宜方法を選択すればよい。例えば、インクジェット法を用いた印刷などを用いることができる。また、膜の材料としてアルミニウムを用いる場合には、カラーアルマイト処理を行うことで耐久性の高い色付けを行なうことができる。カラーアルマイト処理とは表面にアルマイト処理を行った後に、染料を浸透させ、その後に表面を封孔処理する処理のことである。これによって、金属光沢の有無や色など、デザイン性の高い膜とすることができる。また、貫通孔を形成したのちにアルマイト処理を行うことで、アルミニウム部分のみに陽極酸化被膜が形成されるために、染料が貫通孔を覆ってしまい吸音特性を低減するということなく加飾を行うことができる。
上記アルマイト処理と合わせることで、さまざまな色みやデザインをつけることができる。
【００８１】
また、枠１４と膜１６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１４と膜１６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。
【００８２】
＜アルミニウム基材＞
膜として用いられるアルミニウム基材は、特に限定はされず、例えば、ＪＩＳ規格Ｈ４０００に記載されている合金番号１０８５、１Ｎ３０、３００３等の公知のアルミニウム基材を用いることができる。なお、アルミニウム基材は、アルミニウムを主成分とし、微量の異元素を含む合金板である。
アルミニウム基材の厚みとしては、特に限定はないが、５μｍ〜１０００μｍが好ましく、５μｍ〜２００μｍがより好ましく、１０μｍ〜１００μｍが特に好ましい。
【００８３】
＜複数の貫通孔を有する膜の製造方法＞
次に、複数の貫通孔を有する膜の製造方法について、アルミニウム基材を用いる場合を例に説明する。
アルミニウム基材を用いた膜の製造方法は、
アルミニウム基材の表面に水酸化アルミニウムを主成分とする皮膜を形成する皮膜形成工程と、
皮膜形成工程の後に、貫通孔形成処理を行って貫通孔を形成する貫通孔形成工程と、
貫通孔形成工程の後に、水酸化アルミニウム皮膜を除去する皮膜除去工程と、
を有する。
皮膜形成工程と貫通孔形成工程と皮膜除去工程とを有することにより、平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下の貫通孔を好適に形成することができる。
【００８４】
次に、複数の貫通孔を有する膜の製造方法の各工程を、図１４Ａ〜図１４Ｅを用いて説明した後に、各工程について詳述する。
【００８５】
図１４Ａ〜図１４Ｅは、アルミニウム基材を用いた膜の製造方法の好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
膜の製造方法は、図１４Ａ〜図１４Ｅに示すように、アルミニウム基材１１の一方の主面に対して皮膜形成処理を施し、水酸化アルミニウム皮膜１３を形成する皮膜形成工程（図１４Ａおよび図１４Ｂ）と、皮膜形成工程の後に電解溶解処理を施して貫通孔１７を形成し、アルミニウム基材１１および水酸化アルミニウム皮膜１３に貫通孔を形成する貫通孔形成工程（図１４Ｂおよび図１４Ｃ）と、貫通孔形成工程の後に、水酸化アルミニウム皮膜１３を除去し、貫通孔１７を有する膜１６を作製する皮膜除去工程（図１４Ｃおよび図１４Ｄ）と、を有する製造方法である。
また、膜の製造方法は、皮膜除去工程の後に、貫通孔１７を有する膜１６に電気化学的粗面化処理を施し、膜１６の表面を粗面化する粗面化処理工程（図１４Ｄおよび図１４Ｅ）を有しているのが好ましい。
【００８６】
水酸化アルミニウム皮膜には小さな孔ができやすいため、水酸化アルミニウム皮膜を形成する皮膜形成工程の後に、貫通孔形成工程において電解溶解処理を施して貫通孔を形成することによって、平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下の貫通孔を形成することができる。
【００８７】
〔皮膜形成工程〕
本発明において、板状部材の製造方法が有する皮膜形成工程は、アルミニウム基材の表面に皮膜形成処理を施し、水酸化アルミニウム皮膜を形成する工程である。
【００８８】
＜＜皮膜形成処理＞＞
上記皮膜形成処理は特に限定されず、例えば、従来公知の水酸化アルミニウム皮膜の形成処理と同様の処理を施すことができる。
皮膜形成処理としては、例えば、特開２０１１−２０１１２３号公報の［００１３］〜［００２６］段落に記載された条件や装置を適宜採用することができる。
【００８９】
本発明においては、皮膜形成処理の条件は、使用される電解液によって種々変化するので一概に決定され得ないが、一般的には電解液濃度１〜８０質量％、液温５〜７０℃、電流密度０．５〜６０Ａ／ｄｍ2、電圧１〜１００Ｖ、電解時間１秒〜２０分であるのが適当であり、所望の皮膜量となるように調整される。
【００９０】
本発明においては、電解液として、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸、シュウ酸、あるいは、これらの酸の２以上の混酸を用いて電気化学的処理を行うのが好ましい。
硝酸、塩酸を含む電解液中で電気化学的処理を行う場合には、アルミニウム基材と対極との間に直流を印加してもよく、交流を印加してもよい。アルミニウム基材に直流を印加する場合においては、電流密度は、１〜６０Ａ／ｄｍ2であるのが好ましく、５〜５０Ａ／ｄｍ2であるのがより好ましい。連続的に電気化学的処理を行う場合には、アルミニウム基材に、電解液を介して給電する液給電方式により行うのが好ましい。
【００９１】
本発明においては、皮膜形成処理により形成される水酸化アルミニウム皮膜の量は０．０５〜５０ｇ／ｍ2であるのが好ましく、０．１〜１０ｇ／ｍ2であるのがより好ましい。
【００９２】
〔貫通孔形成工程〕
貫通孔形成工程は、皮膜形成工程の後に電解溶解処理を施し、貫通孔を形成する工程である。
【００９３】
＜＜電解溶解処理＞＞
上記電解溶解処理は特に限定されず、直流または交流を用い、酸性溶液を電解液に用いることができる。中でも、硝酸、塩酸の少なくとも１以上の酸を用いて電気化学処理を行うのが好ましく、これらの酸に加えて硫酸、燐酸、シュウ酸の少なくとも１以上の混酸を用いて電気化学的処理を行うのが更に好ましい。
【００９４】
本発明においては、電解液である酸性溶液としては、上記酸のほかに、米国特許第４，６７１，８５９号、同第４，６６１，２１９号、同第４，６１８，４０５号、同第４，６００，４８２号、同第４，５６６，９６０号、同第４，５６６，９５８号、同第４，５６６，９５９号、同第４，４１６，９７２号、同第４，３７４，７１０号、同第４，３３６，１１３号、同第４，１８４，９３２号の各明細書等に記載されている電解液を用いることもできる。
【００９５】
酸性溶液の濃度は０．１〜２．５質量％であるのが好ましく、０．２〜２．０質量％であるのが特に好ましい。また、酸性溶液の液温は２０〜８０℃であるのが好ましく、３０〜６０℃であるのがより好ましい。
【００９６】
また、上記酸を主体とする水溶液は、濃度１〜１００ｇ／Ｌの酸の水溶液に、硝酸アルミニウム、硝酸ナトリウム、硝酸アンモニウム等の硝酸イオンを有する硝酸化合物または塩化アルミニウム、塩化ナトリウム、塩化アンモニウム等の塩酸イオンを有する塩酸化合物、硫酸アルミニウム、硫酸ナトリウム、硫酸アンモニウム等の硫酸イオンを有する硫酸化合物少なくとも一つを１ｇ／Ｌから飽和するまでの範囲で添加して使用することができる。
また、上記酸を主体とする水溶液には、鉄、銅、マンガン、ニッケル、チタン、マグネシウム、シリカ等のアルミニウム合金中に含まれる金属が溶解していてもよい。好ましくは、酸の濃度０．１〜２質量％の水溶液にアルミニウムイオンが１〜１００ｇ／Ｌとなるように、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム等を添加した液を用いることが好ましい。
【００９７】
電気化学的溶解処理には、主に直流電流が用いられるが、交流電流を使用する場合にはその交流電源波は特に限定されず、サイン波、矩形波、台形波、三角波等が用いられ、中でも、矩形波または台形波が好ましく、台形波が特に好ましい。
【００９８】
（硝酸電解）
本発明においては、硝酸を主体とする電解液を用いた電気化学的溶解処理（以下、「硝酸溶解処理」とも略す。）により、容易に、平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下となる貫通孔を形成することができる。
ここで、硝酸溶解処理は、貫通孔形成の溶解ポイントを制御しやすい理由から、直流電流を用い、平均電流密度を５Ａ／ｄｍ2以上とし、かつ、電気量を５０Ｃ／ｄｍ2以上とする条件で施す電解処理であるであるのが好ましい。なお、平均電流密度は１００Ａ／ｄｍ2以下であるのが好ましく、電気量は１００００Ｃ／ｄｍ2以下であるのが好ましい。
また、硝酸電解における電解液の濃度や温度は特に限定されず、高濃度、例えば、硝酸濃度１５〜３５質量％の硝酸電解液を用いて３０〜６０℃で電解を行ったり、硝酸濃度０．７〜２質量％の硝酸電解液を用いて高温、例えば、８０℃以上で電解を行うことができる。
また、上記硝酸電解液に濃度０．１〜５０質量％の硫酸、シュウ酸、燐酸の少なくとも１つを混ぜた電解液を用いて電解を行うことができる。
【００９９】
（塩酸電解）
本発明においては、塩酸を主体とする電解液を用いた電気化学的溶解処理（以下、「塩酸溶解処理」とも略す。）によっても、容易に、平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下となる貫通孔を形成することができる。
ここで、塩酸溶解処理は、貫通孔形成の溶解ポイントを制御しやすい理由から、直流電流を用い、平均電流密度を５Ａ／ｄｍ2以上とし、かつ、電気量を５０Ｃ／ｄｍ2以上とする条件で施す電解処理であるのが好ましい。なお、平均電流密度は１００Ａ／ｄｍ2以下であるのが好ましく、電気量は１００００Ｃ／ｄｍ2以下であるのが好ましい。
また、塩酸電解における電解液の濃度や温度は特に限定されず、高濃度、例えば、塩酸濃度１０〜３５質量％の塩酸電解液を用いて３０〜６０℃で電解を行ったり、塩酸濃度０．７〜２質量％の塩酸電解液を用いて高温、例えば、８０℃以上で電解を行うことができる。
また、上記塩酸電解液に濃度０．１〜５０質量％の硫酸、シュウ酸、燐酸の少なくとも１つを混ぜた電解液を用いて電解を行うことができる。
【０１００】
〔皮膜膜除去工程〕
皮膜除去工程は、化学的溶解処理を行って水酸化アルミニウム皮膜を除去する工程である。
上記皮膜除去工程は、例えば、後述する酸エッチング処理やアルカリエッチング処理を施すことにより水酸化アルミニウム皮膜を除去することができる。
【０１０１】
＜＜酸エッチング処理＞＞
上記溶解処理は、アルミニウムよりも水酸化アルミニウムを優先的に溶解させる溶液（以下、「水酸化アルミニウム溶解液」という。）を用いて水酸化アルミニウム皮膜を溶解させる処理である。
【０１０２】
ここで、水酸化アルミニウム溶解液としては、例えば、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸、シュウ酸、クロム化合物、ジルコニウム系化合物、チタン系化合物、リチウム塩、セリウム塩、マグネシウム塩、ケイフッ化ナトリウム、フッ化亜鉛、マンガン化合物、モリブデン化合物、マグネシウム化合物、バリウム化合物およびハロゲン単体からなる群から選択される少なくとも１種を含有した水溶液が好ましい。
【０１０３】
具体的には、クロム化合物としては、例えば、酸化クロム（ＩＩＩ）、無水クロム（ＶＩ）酸等が挙げられる。
ジルコニウム系化合物としては、例えば、フッ化ジルコンアンモニウム、フッ化ジルコニウム、塩化ジルコニウムが挙げられる。
チタン化合物としては、例えば、酸化チタン、硫化チタンが挙げられる。
リチウム塩としては、例えば、フッ化リチウム、塩化リチウムが挙げられる。
セリウム塩としては、例えば、フッ化セリウム、塩化セリウムが挙げられる。
マグネシウム塩としては、例えば、硫化マグネシウムが挙げられる。
マンガン化合物としては、例えば、過マンガン酸ナトリウム、過マンガン酸カルシウムが挙げられる。
モリブデン化合物としては、例えば、モリブデン酸ナトリウムが挙げられる。
マグネシウム化合物としては、例えば、フッ化マグネシウム・五水和物が挙げられる。
バリウム化合物としては、例えば、酸化バリウム、酢酸バリウム、炭酸バリウム、塩素酸バリウム、塩化バリウム、フッ化バリウム、ヨウ化バリウム、乳酸バリウム、シュウ酸バリウム、過塩素酸バリウム、セレン酸バリウム、亜セレン酸バリウム、ステアリン酸バリウム、亜硫酸バリウム、チタン酸バリウム、水酸化バリウム、硝酸バリウム、あるいはこれらの水和物等が挙げられる。
上記バリウム化合物の中でも、酸化バリウム、酢酸バリウム、炭酸バリウムが好ましく、酸化バリウムが特に好ましい。
ハロゲン単体としては、例えば、塩素、フッ素、臭素が挙げられる。
【０１０４】
中でも、上記水酸化アルミニウム溶解液が、酸を含有する水溶液であるのが好ましく、酸として、硝酸、塩酸、硫酸、燐酸、シュウ酸等が挙げられ、２種以上の酸の混合物であってもよい。
酸濃度としては、０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上であるのが好ましく、０．０５ｍｏｌ／Ｌ以上であるのがより好ましく、０．１ｍｏｌ／Ｌ以上であるのが更に好ましい。上限は特にないが、一般的には１０ｍｏｌ／Ｌ以下であるのが好ましく、５ｍｏｌ／Ｌ以下であるのがより好ましい。
【０１０５】
溶解処理は、水酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム基材を上述した溶解液に接触させることにより行う。接触させる方法は、特に限定されず、例えば、浸せき法、スプレー法が挙げられる。中でも、浸せき法が好ましい。
【０１０６】
浸せき法は、水酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム基材を上述した溶解液に浸せきさせる処理である。浸せき処理の際にかくはんを行うと、ムラのない処理が行われるため、好ましい。
浸せき処理の時間は、１０分以上であるのが好ましく、１時間以上であるのがより好ましく、３時間以上、５時間以上であるのが更に好ましい。
【０１０７】
＜＜アルカリエッチング処理＞＞
アルカリエッチング処理は、上記水酸化アルミニウム皮膜をアルカリ溶液に接触させることにより、表層を溶解させる処理である。
【０１０８】
アルカリ溶液に用いられるアルカリとしては、例えば、カセイアルカリ、アルカリ金属塩が挙げられる。具体的には、カセイアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム（カセイソーダ）、および、カセイカリが挙げられる。また、アルカリ金属塩としては、例えば、メタケイ酸ソーダ、ケイ酸ソーダ、メタケイ酸カリ、および、ケイ酸カリ等のアルカリ金属ケイ酸塩；炭酸ソーダ、および、炭酸カリ等のアルカリ金属炭酸塩；アルミン酸ソーダ、および、アルミン酸カリ等のアルカリ金属アルミン酸塩；グルコン酸ソーダ、および、グルコン酸カリ等のアルカリ金属アルドン酸塩；第二リン酸ソーダ、第二リン酸カリ、第三リン酸ソーダ、および、第三リン酸カリ等のアルカリ金属リン酸水素塩が挙げられる。中でも、エッチング速度が速い点および安価である点から、カセイアルカリの溶液、および、カセイアルカリとアルカリ金属アルミン酸塩との両者を含有する溶液が好ましい。特に、水酸化ナトリウムの水溶液が好ましい。
【０１０９】
アルカリ溶液の濃度は、０．１〜５０質量％であるのが好ましく、０．２〜１０質量％であるのがより好ましい。アルカリ溶液中にアルミニウムイオンが溶解している場合には、アルミニウムイオンの濃度は、０．０１〜１０質量％であるのが好ましく、０．１〜３質量％であるのがより好ましい。アルカリ溶液の温度は１０〜９０℃であるのが好ましい。処理時間は１〜１２０秒であるのが好ましい。
【０１１０】
水酸化アルミニウム皮膜をアルカリ溶液に接触させる方法としては、例えば、水酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム基材をアルカリ溶液を入れた槽の中を通過させる方法、水酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム基材をアルカリ溶液を入れた槽の中に浸せきさせる方法、アルカリ溶液を水酸化アルミニウム皮膜が形成されたアルミニウム基材の表面（水酸化アルミニウム皮膜）に噴きかける方法が挙げられる。
【０１１１】
〔粗面化処理工程〕
本発明において、膜の製造方法が有していてもよい任意の粗面化処理工程は、水酸化アルミニウム皮膜を除去したアルミニウム基材に対して電気化学的粗面化処理（以下、「電解粗面化処理」とも略す。）を施し、アルミニウム基材の表面ないし裏面を粗面化する工程である。
なお、上記実施形態では、貫通孔を形成した後に粗面化処理を行う構成としたが、これに限定はされず、粗面化処理の後に貫通孔を形成する構成としてもよい。
【０１１２】
本発明においては、硝酸を主体とする電解液を用いた電気化学的粗面化処理（以下、「硝酸電解」とも略す。）により、容易に表面を粗面化することができる。
あるいは、塩酸を主体とする電解液を用いた電気化学的粗面化処理（以下、「塩酸電解」とも略す。）によっても、粗面化することができる。
【０１１３】
〔金属被覆工程〕
本発明において、膜の製造方法は、上述した電解溶解処理により形成された貫通孔の平均開口径を０．１μｍ〜２０μｍ程度の小さい範囲に調整できる理由から、上述した皮膜除去工程の後に、少なくとも貫通孔の内壁を含むアルミニウム基材の表面の一部または全部をアルミニウム以外の金属で被覆する金属被覆工程を有しているのが好ましい。
ここで、「少なくとも貫通孔の内壁を含むアルミニウム基材の表面の一部または全部をアルミニウム以外の金属で被覆する」とは、貫通孔の内壁を含むアルミニウム基材の全表面のうち、少なくとも貫通孔の内壁については被覆されていることを意味しており、内壁以外の表面は、被覆されていなくてもよく、一部または全部が被覆されていてもよい。
【０１１４】
金属被覆工程は、貫通孔を有するアルミニウム基材に対して、例えば、後述する置換処理およびめっき処理を施すものである。
【０１１５】
＜＜置換処理＞＞
上記置換処理は、少なくとも貫通孔の内壁を含むアルミニウム基材の表面の一部または全部に、亜鉛または亜鉛合金を置換めっきする処理である。
置換めっき液としては、例えば、水酸化ナトリウム１２０ｇ／Ｌ、酸化亜鉛２０ｇ／Ｌ、結晶性塩化第二鉄２ｇ／Ｌ、ロッセル塩５０ｇ／Ｌ、硝酸ナトリウム１ｇ／Ｌの混合溶液などが挙げられる。
また、市販のＺｎまたはＺｎ合金めっき液を使用してもよく、例えば、奥野製薬工業株式会社製サブスターＺｎ−１、Ｚｎ−２、Ｚｎ−３、Ｚｎ−８、Ｚｎ−１０、Ｚｎ−１１１、Ｚｎ−２２２、Ｚｎ−２９１等を使用することができる。
このような置換めっき液へのアルミニウム基材の浸漬時間は１５秒〜４０秒であるのが好ましく、浸漬温度は２０〜５０℃であるのが好ましい。
【０１１６】
＜＜めっき処理＞＞
上述した置換処理により、アルミニウム基材の表面に亜鉛または亜鉛合金を置換めっきして亜鉛皮膜を形成させた場合は、例えば、後述する無電解めっきにより亜鉛皮膜をニッケルに置換させた後、後述する電解めっきにより各種金属を析出させる、めっき処理を施すのが好ましい。
【０１１７】
（無電解めっき処理）
無電解めっき処理に用いるニッケルめっき液としては、市販品が幅広く使用でき、例えば、硫酸ニッケル３０ｇ／Ｌ、次亜リン酸ソーダ２０ｇ／Ｌ、クエン酸アンモニウム５０ｇ／Ｌを含む水溶液などが挙げられる。
また、ニッケル合金めっき液としては、りん化合物が還元剤となるＮｉ−Ｐ合金めっき液やホウ素化合物が還元剤となるＮｉ−Ｂメッキ液などが挙げられる。
このようなニッケルめっき液やニッケル合金めっき液への浸漬時間は１５秒〜１０分であるのが好ましく、浸漬温度は３０℃〜９０℃であるのが好ましい。
【０１１８】
（電解めっき処理）
電解めっき処理として、例えば、Ｃｕを電気めっきする場合のめっき液は、例えば、硫酸Ｃｕ６０〜１１０ｇ／Ｌ、硫酸１６０〜２００ｇ／Ｌおよび塩酸０．１〜０．１５ｍＬ／Ｌを純水に加え、さらに奥野製薬株式会社製  トップルチナＳＦベースＷＲ  １．５〜５．０ｍＬ／Ｌ、トップルチナＳＦ−Ｂ  ０．５〜２．０ｍＬ／Ｌ及びトップルチナＳＦレベラー  ３．０〜１０ｍＬ／Ｌを添加剤として加えためっき液が挙げられる。
このような銅めっき液への浸漬時間は、Ｃｕ膜の厚さによるため特に限定されないが、例えば、２μｍのＣｕ膜をつける場合は、電流密度２Ａ／ｄｍで約５分間浸漬するのが好ましく、浸漬温度は２０℃〜３０℃であるのが好ましい。
【０１１９】
〔水洗処理〕
本発明においては、上述した各処理の工程終了後には水洗を行うのが好ましい。水洗には、純水、井水、水道水等を用いることができる。処理液の次工程への持ち込みを防ぐためにニップ装置を用いてもよい。
【０１２０】
このような防音構造の製造は、カットシート状のアルミニウム基材を用いて製造を行ってもよく、ロール・トゥ・ロール（Ｒｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌ  以下、ＲｔｏＲともいう）で行ってもよい。
周知のように、ＲｔｏＲとは、長尺な原材料を巻回してなるロールから、原材料を引き出して、長手方向に搬送しつつ、表面処理等の各種の処理を行い、処理済の原材料を、再度、ロール状に巻回する製造方法である。
上述のようなアルミニウム基材に貫通孔を形成する製造方法は、ＲｔｏＲによって、２０μｍ程度の貫通孔を容易に効率よく形成することができる。
【０１２１】
また、貫通孔の形成方法は、上述した方法に限定はされず、膜の形成材料等に応じて、公知の方法で行えばよい。
例えば、膜としてＰＥＴフィルム等の樹脂フィルムを用いる場合には、レーザー加工などのエネルギを吸収する加工方法、もしくはパンチング、針加工などの物理的接触による機械加工方法で貫通孔を形成することができる。
【０１２２】
ここで、図１に示す例では、３つの防音セル１８を有する１つの防音構造２０を、筒状部材２２の開口２２ａ内に配置する構成としたが、これに限定はされず、筒状部材２２の開口２２ａ内に２以上の防音構造２０を配置する構成としてもよい。
図１５に示す筒状構造１０は、１つの防音セル１８を有する防音構造２０を２個、筒状部材２２の開口２２ａ内に配置した構成を有する。図１５に示すように、２つの防音構造２０は、開口２２ａの軸方向（開口断面に垂直な方向）に互いに離間して配置されている。
【０１２３】
なお、２以上の防音構造２０の配列方向には限定はなく、開口２２ａの軸方向と直交する方向に配列してもよく、あるいは、ランダムに配置してもよい。
また、２つの防音構造２０間の距離には限定はないが、図１５に示すように、２つの防音構造２０の間の距離Ｌ1は、枠１４の幅Ｗ1の２倍以上であるのが好ましい。
前述のとおり、本発明の防音構造においては、枠が音場を回り込ませて、膜の両面側で圧力差を持たせることによって、貫通孔内を通る音場を作り出していると考えられる。つまり、枠は音場を乱す作用をする。防音セルが連結されている場合には、枠部分による音場の乱れが、１つ目の防音セルにも２つ目以降の防音セルにも影響できる。
しかしながら、例えば、２つの防音構造を開口断面に垂直な方向に配列して配置する場合には、２つの防音構造の間の間隙に音場が回り込んで進行方向が変化してしまうため、２つ目の防音構造の防音セルに対する影響が小さくなる場合がある。そこで、２つの防音構造２０間の距離Ｌ1を防音セルの幅（枠の幅）Ｗ1の２倍以上離間して配置することによって、回折による音場が十分に元に戻り、２つ目の防音構造の枠部分による音場の乱れが、連結状態と同様となる。これにより、２つ目の防音構造による吸音の効果を十分に発現することができる。
【０１２４】
また、防音構造を開口部材の開口内に配置する際には、防音構造の膜を設置した側の面が、開口部材等の他の構造に接触していない状態であるのが好ましい。さらに、枠の枠孔部の開口面が、開口部材および他の構造に接触していない状態であるのが好ましい。
膜を設置した面、および、枠孔部の開口面が開口部材等の他の構造に接触しない状態とし、開口部材等の他の構造により塞がれないように配置することによって、音が膜の貫通孔を適正に通過することができ、吸音の効果を十分に発現することができる。
【０１２５】
以下に、本発明の防音構造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、ニッケル、タングステンおよび銅等の金属、セラミ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社製））、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。
【０１２６】
［耐熱性］
環境温度変化にともなう、本発明の防音構造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社製）、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）（東亞合成株式会社製）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によって、膨張収縮量を低減できることが好ましい。
【０１２７】
［耐候・耐光性］
屋外や光が差す場所に本発明の防音構造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、枠材は、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。
【０１２８】
［ゴミ］
長期間の使用においては、膜表面にゴミが付着し、本発明の防音構造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））などを用いることによって、膜が帯電しないことにより、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（株式会社きもと社製)）を用いることでも、膜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。
【０１２９】
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。
例えば、図４５、及び図４６にそれぞれ示す防音部材３０ａ、及び３０ｂのように、膜１６上に所定の距離離間して膜を覆うようにカバー３２を配置することによって、膜１６上に直接風やゴミが当たらないようにできる。なお、カバーは少なくとも一部が枠に固定されるのが好ましい。また、大きな網目のメッシュなど隙間があるカバーは、スプレーのり等を用いて膜に直接張り付けて配置してもよい。これにより、膜が破けにくくなる。
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によって、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。
【０１３０】
［風圧］
強い風が膜に当たることによって、膜が押された状態となり、共鳴周波数が変化する可能性がある。そのため、膜上に、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によって、風の影響を抑制することができる。上記のゴミの場合と同様に、図４５、及び図４６にそれぞれ示す防音部材３０ａ、及び３０ｂのように、膜１６上にカバー３２を設けて、膜１６上に直接風が当たらないように、配置することが好ましい。
また、図４７に示す防音部材３０ｃのように、膜が音波に対し傾いている構造では、直接風Ｗが膜１６に当たるのを防ぐ風防止枠３４を膜１６の上部に設けることが好ましい。
さらに、最も望ましい風よけの形態として、図４８に示したように膜１６上にカバー３２を設け、それらの間を閉塞するように風防止枠３４で囲むことによって、膜１６に対して垂直方向から当たる風も、平行方向から当たる風も防ぐことができる。
さらに、図４９に示す防音部材３０ｄのように、防音部材側面で風Ｗをさえぎることによる乱流の発生による影響（膜への風圧、風切り音）を抑制するため、防音部材側面に風Ｗを整流する整流板等の整流機構３５を設けることが好ましい。
【０１３１】
［ユニットセルの組合せ］
前述のとおり、複数の防音セルを有する場合には、複数の枠１４が連続した１つの枠体によって構成される構成であってもよく、あるいは、１つの枠とそれに取り付けられた１枚の膜とを持つ単位ユニットセルとしての防音セルを複数有するものであっても良い。即ち、本発明の防音構造を有する防音部材は、必ずしも１つの連続した枠体によって構成されている必要はなく、単位ユニットセルとして枠構造とそれに取り付けられた膜構造とを持つ構造を持つ防音セルであっても良く、このような単位ユニットセルを独立に使用する、もしくは複数の単位ユニットセルを連結させて使用することもできる。
複数の単位ユニットセルの連結の方法としては、後述するが、枠体部にマジックテープ（登録商標）、磁石、ボタン、吸盤、及び／又は凹凸部を取り付けて組み合わせてもよいし、テープなどを用いて複数の単位ユニットセルを連結させることもできる。
【０１３２】
［配置］
本発明の防音構造を有する防音部材を壁等に簡易に取り付け、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、図５０に示すように、防音部材（防音セルユニット）３０ｅの枠部材の外側の枠１４の底面に脱着機構３６を取付けて置き、防音部材３０ｅに取り付けられた脱着機構３６を筒状部材２２内に取付けて、防音部材３０ｅを筒状部材２２内に配置するようにしても良いし、図５１に示すように、防音部材３０ｅに取り付けられた脱着機構３６を筒状部材２２から取り外して、防音部材３０ｅを筒状部材２２から離脱させるようにしても良い。
【０１３３】
また、共鳴周波数の異なる各防音セル、例えば図５２に示すように、防音セル３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃをそれぞれ組合せて、防音部材３０ｆの防音特性を調整する際に、容易に防音セル３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃを組み合わせられるように、各防音セル３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃに磁性体、マジックテープ（登録商標）、ボタン、吸盤などの脱着機構４０が取り付けられていることが好ましい。
また、防音セルに凹凸部を設け、例えば図５３に示すように、防音セル３１ｄに凸部４２ａを設け、かつ防音セル３１ｅに凹部４２ｂを設け、それらの凸部４２ａと凹部４２ｂとをかみ合わせで防音セル３１ｄと防音セル３１ｅとの脱着を行ってもよい。複数の防音セルを組み合わせることができれば、１つの防音セルに凸部及び凹部の両方を設けても良い。
更に、上述した図５２に示す脱着機構４０と、図５３に示す凸部４２ａ及び凹部４２ｂとを組み合わせて防音セルの着脱を行うようにしても良い。
【０１３４】
［枠の機械強度］
本発明の防音構造を有する防音部材のサイズが大きくなるにつれ、枠が振動しやすくなり、膜振動に対し固定端としての機能が低下する。そのため、枠の高さを増して枠剛性を高めることが好ましい。しかし、枠の厚みを増すと防音部材の質量が増し、軽量である本防音部材の利点が低下していく。
そのため、高い剛性を維持したまま質量の増加を低減するために、枠に孔や溝を形成することが好ましい。例えば、図５４に示す防音セル４４の枠４６に対して、図５５に側面図として示すようにトラス構造を用いることによって、高い剛性かつ軽量を両立することができる。又は、図５６に示す防音セル４８の枠５０に対して、図５７に図５６のＡ−Ａ線矢視図として示すようにラーメン構造を用いることによって、高い剛性かつ軽量を両立することができる。
【０１３５】
また、例えば、図５８〜図６０に示すように、防音セル５４ごとに枠の高さをを変える、又は組合せることによって、高剛性を確保し、軽量化を図ることもできる。図５８に示す本発明の防音構造を有する防音部材５２のように、図５８に示す防音部材５２をＢ−Ｂ線で切断した断面模式図である図５９に示すように、３６個の防音セル５４の複数の枠５６からなる枠体５８の両外側、及び中央の枠材５８ａを、その他の部分の枠材５８ｂより厚みを厚くする、図５９に示す例では２倍以上厚くする。Ｂ−Ｂ線と直交するＣ−Ｃ線で切断した断面模式図である図６０に示すように、直交する方向においても、同様に、枠体５８の両外側、及び中央の枠材５８ａを、その他の部分の枠材５８ｂより厚みを厚くする、図５９に示す例では２倍以上厚くする。
こうすることにより、高剛性化と軽量化を両立することができる。
なお、上述した図４５〜図６０においては、各膜１６に形成される貫通孔の図示は省略している。
【０１３６】
また、本発明の防音構造は、例えば、図１６に示す本発明の防音構造を有する仕切り部材のように、住宅、ビル、及び工場などの部屋などの空間６１内に配置される防音壁、又は防音パーティション６２として使用することもできる。ここで、防音壁、又は防音パーティション（間仕切り）は、空間６１内、例えば床に固定される固定壁、又は固定パーティションであっても良いし、空間６１内、例えば床の上を移動可能な可動壁、又は可動パーティションであっても良い。
図１６に示す防音パーティション６２は、開口部材となるパーティションの枠体６４の開口６４ａ内に防音構造２０を４つ並列に配置したものである。
【０１３７】
また、仕切り部材として用いる場合には、開口を有する枠体の開口内に防音構造を配置する構成に限定はされない。
例えば、図１７に示す防音パーティション７０は、パーティション本体７２の上端側に防音構造２０を４つ並列に配置した構成を有する。各防音構造２０は、膜面がパーティション本体７２の最大面と略同一面上になるように配置されている。
このように、パーティション本体７２の上端側に防音構造２０を配置する構成とした場合でも、音源Ｐの方向ｑに対して、防音構造２０の膜１６の膜面の垂線方向ｚが傾くように防音パーティション７０を設置することによって、防音することができる。
【０１３８】
本発明の防音構造は、上記以外にも以下のような防音部材として使用することができる。
例えば、本発明の防音構造を持つ防音部材としては、
建材用防音部材：建材用として使用する防音部材、
空気調和設備用防音部材：換気口、空調用ダクトなどに設置し、外部からの騒音を防ぐ防音部材、
外部開口部用防音部材：部屋の窓に設置し、室内又は室外からの騒音を防ぐ防音部材、
天井用防音部材：室内の天井に設置され、室内の音響を制御する防音部材、
床用防音部材：床に設置され、室内の音響を制御する防音部材、
内部開口部用防音部材：室内のドア、ふすまの部分に設置され、各部屋からの騒音を防ぐ防音部材、
トイレ用防音部材：トイレ内またはドア（室内外）部に設置、トイレからの騒音を防ぐ防音部材、
バルコニー用防音部材：バルコニーに設置し、自分のバルコニーまたは隣のバルコニーからの騒音を防ぐ防音部材、
室内調音用部材：部屋の音響を制御するための防音部材、
簡易防音室部材：簡易に組み立て可能で、移動も簡易な防音部材、
ペット用防音室部材：ペットの部屋を囲い、騒音を防ぐ防音部材、
アミューズメント施設：ゲームセンター、スポーツセンター、コンサートホール、映画館に設置される防音部材、
工事現場用仮囲い用の防音部材：工事現場を覆い周囲に騒音の漏れを防ぐ防音部材、
トンネル用の防音部材：トンネル内に設置し、トンネル内部および外部に漏れる騒音を防ぐ防音部材、等を挙げることができる。
【０１３９】
以上、本発明の防音構造、筒状構造、窓部材および仕切り部材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。
【実施例】
【０１４０】
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。【０１４１】
［実施例１］
＜貫通孔を有する膜の作製＞
平均厚さ２０μｍ、大きさ２１０ｍｍ×２９７ｍｍ（Ａ４サイズ）のアルミニウム基材（ＪＩＳ Ｈ−４１６０、合金番号：１Ｎ３０−Ｈ、アルミニウム純度：９９．３０％）の表面に、以下に示す処理を施し、複数の貫通孔１７を有する膜１６を作製した。【０１４２】
（ａ１）水酸化アルミニウム皮膜形成処理（皮膜形成工程）
５０℃に保温した電解液（硝酸濃度１０ｇ／Ｌ、硫酸濃度６ｇ／Ｌ、アルミニウム濃度４．５ｇ／Ｌ、流量０．３ｍ／ｓ）を用いて、上記アルミニウム基材を陰極として、電気量総和が１０００Ｃ／ｄｍ2の条件下で２０秒間、電解処理を施し、アルミニウム基材に水酸化アルミ皮膜を形成した。なお、電解処理は、直流電源で行った。電流密度は、５０Ａ／ｄｍ2とした。
水酸化アルミニウム皮膜形成後、スプレーによる水洗を行った。【０１４３】
（ｂ１）電解溶解処理（貫通孔形成工程）
次いで、５０℃に保温した電解液（硝酸濃度１０ｇ／Ｌ、硫酸濃度６ｇ／Ｌ、アルミニウム濃度４．５ｇ／Ｌ、流量０．３ｍ／ｓ）を用いて、アルミニウム基材を陽極として、電気量総和が６００Ｃ／ｄｍ2の条件下で２４秒間、電解処理を施し、アルミニウム基材及び水酸化アルミ皮膜に貫通孔を形成した。なお、電解処理は、直流電源で行った。電流密度は、２５Ａ／ｄｍ2とした。
貫通孔の形成後、スプレーによる水洗を行い、乾燥させた。【０１４４】
（ｃ１）水酸化アルミニウム皮膜の除去処理（皮膜除去工程）
次いで、電解溶解処理後のアルミニウム基材を、水酸化ナトリウム濃度５０ｇ／Ｌ、アルミニウムイオン濃度３ｇ／Ｌの水溶液（液温３５℃）中に３２秒間浸漬させた後、硝酸濃度１０ｇ／Ｌ、アルミニウムイオン濃度４．５ｇ／Ｌの水溶液（液温５０℃）中に４０秒間浸漬させることにより、水酸化アルミニウム皮膜を溶解し、除去した。
その後、スプレーによる水洗を行い、乾燥させることにより、複数の貫通孔１７を有する膜１６を作製した。
作製した膜の貫通孔の平均開口径および平均開口率を測定したところ、平均開口径２４μｍ、平均開口率５．３％であった。【０１４５】
また、作製した膜の貫通孔の内壁面の表面形状をＡＦＭ（株式会社日立ハイテクサイエンス社製  ＳＰＡ３００）を用いて測定した。カンチレバーはＯＭＣＬ−ＡＣ２００ＴＳを用い、ＤＦＭ（Dynamic Force Mode）モードで測定した。
結果を図１８に示す。
また、貫通孔の内壁面のＳＥＭ写真を撮影したものを図１９に示す。
図１８および図１９より、貫通孔の内壁面が粗面化されていることがわかる。また、Ｒａは、０．１８（μｍ）であった。この場合の比表面積は４９．６％であった。【０１４６】
＜枠の作製＞
アクリル板を加工して、２０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍの立方体で、一辺が１６ｍｍの正方形状の枠孔部１２を有する枠１４を作製した。枠孔部１２は貫通している。すなわち、枠孔部１２を形成した面の外形が２０ｍｍ×２０ｍｍで、枠孔部１２の貫通方向の枠１４の高さが２０ｍｍである。枠１４のフレーム肉厚は２ｍｍである。【０１４７】
＜防音セルの作製＞
作製した膜１６を枠１４の外形サイズに合わせて、２０ｍｍ×２０ｍｍの大きさに切り取り、日東電工株式会社製の両面テープを用いて、枠１４の枠孔部１２の一方の端面を覆って膜１６を枠１４に固定し、防音セル１８を作製した。
以下の説明においては、この枠孔部１２の一方の端面に膜１６を固定した構造を防音セルＡという。【０１４８】
＜防音構造の作製＞
３つの防音セルＡを、各防音セルＡの膜１６が同一面上となるように同じ方向に向けて、枠１４部分をテープで固定して、直列に配列された３つの防音セルからなる実施例１の防音構造を作製した。【０１４９】
［評価］
＜音響特性＞
作製した防音構造の音響特性を、自作のアクリル製音響管に４本のマイクを用いて伝達関数法により測定した。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。この測定法は、例えば、日本音響エンジニアリング株式会社が提供しているWinZacを用いた４本マイク測定法と同一の測定原理である。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。特に、透過率と反射率を同時に測定し、吸収率を１−（透過率＋反射率）として求めることによって、サンプルの吸収率も正確に測定した。１００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの範囲で音響透過損失測定を行った。音響管の内径は４０ｍｍであり、４０００Ｈｚ以上までは十分に測定することができる。
防音構造を音響管内に配置し、垂直音響透過率、反射率、吸収率を測定した。なお、以下の説明では、垂直音響透過率、反射率、吸収率をまとめて音響特性ともいう。なお、防音構造は、音響管の軸方向に対して、膜面が平行になるように配置した。
測定した結果を図２０に示す。高周波になるにつれて吸収率の割合が上昇し、４０００Ｈｚにおいては６９％に達することがわかる。【０１５０】
なお、防音構造を音響管内に差し込んだ際の、音響管の開口面に平行な断面における防音構造の面積は２０×２０ｍｍ2であり、音響管の内径面積はπ×２０×２０ｍｍ2であるので、音響管の内径面積に対する防音構造の面積率は３１．８％程度である。すなわち、音響管をダクト等の配管と見立てると６８％以上開いていて通気が可能な構造となる。【０１５１】
［実施例２〜４、比較例１］
国際公開ＷＯ２０１６／０６００３７号、および、国際公開ＷＯ２０１６／０１７３８０号を参考にして、実施例１における膜の作製条件を種々変更し、平均開口径および平均開口率の異なる膜を有する防音構造を作製した。
なお、比較例１の防音構造は、膜を有さない、枠孔部を有する枠のみからなる防音セルを３つ有する構造である。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図２０に示す。
また、各実施例および比較例の平均開口径および平均開口率、ならびに、４０００Ｈｚの周波数における吸収率の測定結果を表１に示す。【０１５２】
【表１】
2017170337.tif 000003
【０１５３】
図２０および表１から、平均開口径および平均開口率が小さいほど吸収率が高くなることがわかる。特に、高周波領域においては、膜を貼っていない枠構造単体（比較例１）でも音響管内を狭くすることによって音を乱す効果で吸収が生じるが、複数の貫通孔を有する膜を枠孔部を有する枠に貼り付けた本発明の防音構造を音響管内に配置することによって、比較例に比して吸音効果が増大していることがわかる。【０１５４】
［実施例５〜１０］
膜の作製条件を変更し、平均開口径１５μｍ、平均開口率３．７％の貫通孔を有する膜を作製し、この膜を枠に固定して防音セルＢを作製した。
防音セルＢの数１個〜６個それぞれで、防音セルＢを直列に固定し防音構造を作製した。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。実施例５、７、１０の測定結果を図２１に示す。また、各実施例の平均開口径、平均開口率および防音セル数、ならびに、４０００Ｈｚの周波数における吸収率の測定結果を表２に示す。【０１５５】
【表２】
2017170337.tif 000004
【０１５６】
図２１および表２から、防音セルの数を増やすことによって吸収率が増大することがわかる。また、図２１から、高周波領域における吸収率だけでなく、低周波領域においても防音セル数が多いほど吸収率が高くなることがわかる。
また、防音セルの数が３個の実施例７と、実施例１〜４との対比から、平均開口径および平均開口率が小さいほどより吸収率が高くなることがわかる。【０１５７】
［実施例１１、１２］
枠の高さを１０ｍｍにした以外はそれぞれ、実施例７および１０と同様にして防音構造を作製した。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。実施例７、１０〜１２の平均開口径、平均開口率、防音セル数および枠の高さ、ならびに、４０００Ｈｚの周波数における吸収率の測定結果を表３に示す。【０１５８】
【表３】
2017170337.tif 000005
【０１５９】
表３から、枠の高さが厚いほうが吸収率が高くなることがわかる。すなわち、膜に形成された貫通孔だけでなく、枠の高さが吸音効果に寄与することがわかる。
実施例７のように枠の厚みが２０ｍｍのときは、枠によって回折した音が枠を回り込んで膜面に到達するまでに往復４０ｍｍ程度の位相ずれを生じる。これは４０００Ｈｚにおける音の波長約８６ｍｍの半分の長さに近く、膜の両面の位相差がほぼ１／２波長分の差となり、効果的に音が貫通孔を通過して圧力差が生じると考えられる。一方で、実施例１１のように枠の厚みが１０ｍｍの場合は、回折による回り込みで生じる位相差が１／４波長程度でしかなく、効率的に貫通孔を音が通過していないために実施例７と比べて吸収率が小さいと考えられる。【０１６０】
［実施例１３〜１４］
膜の作製条件を変更し、平均開口径２０μｍ、平均開口率４．２％の貫通孔を有する膜を作製した。
実施例１３では、この膜を枠の片面に固定して防音セルを作製し、３つの防音セルを直列に固定して防音構造を作製した。
実施例１４では、この膜を枠の両面に固定して防音セルを作製し、３つの防音セルを直列に固定して防音構造を作製した。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図２２に示す。また、各実施例の平均開口径、平均開口率、防音セル数、枠厚みおよび膜配置、ならびに、４０００Ｈｚの周波数における吸収率の測定結果を表４に示す。【０１６１】
【表４】
2017170337.tif 000006
【０１６２】
図２２から、枠の片面に膜を固定した構成よりも、枠の両面に膜を固定した構成のほうが広帯域に渡って吸収率が大きくなることがわかる。【０１６３】
［実施例１５〜１７］
実施例１５は、枠の枠孔部の大きさを２０ｍｍ×２０ｍｍとし、枠の高さを１２ｍｍとし、実施例５と同様の膜を、枠の片面に固定する構成として防音セルを作製し、６つの防音セルを直列に連結して防音構造を作製した。
実施例１６は、枠の両面に膜を固定する構成とした以外は実施例１５と同様とした。
実施例１７は、枠の高さを１８ｍｍとした以外は実施例１６と同様とした。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図２３に示す。また、各実施例の平均開口径、平均開口率、防音セル数、枠孔部サイズ、枠の高さおよび膜の配置、ならびに、４０００Ｈｚの周波数における吸収率の測定結果を表５に示す。【０１６４】
【表５】
2017170337.tif 000007
【０１６５】
図２３および表５から、枠孔部のサイズを大きくすることで、高周波域ほど吸収が大きくなることがわかる。また、枠の片面に膜を固定した構成よりも、枠の両面に膜を固定した構成のほうが広帯域に渡って吸収率が大きくなることがわかる。また、枠の高さが厚いほうが吸収率が高くなることがわかる。【０１６６】
［比較例２、３］
比較例２は、貫通孔を空けていない厚さ２０μｍのアルミニウム基材を膜として用いた以外は実施例７と同様にした。
比較例３は、厚さ２０μｍのアルミニウム基材の略中央に穴あけポンチを用いて直径３．５ｍｍの貫通孔を形成したものを膜として用いた以外は実施例７と同様にした。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図２４に示す。また、各実施例および比較例の平均開口径、平均開口率、防音セル数、枠孔部サイズ、枠の高さおよび膜の配置を表６に示す。【０１６７】
【表６】
2017170337.tif 000008
【０１６８】
図２４から、貫通孔が形成されていない膜であっても吸音特性が現れることがわかる。これは膜が枠の枠孔部に固定されることによって、膜振動が発生してその膜振動の共振が起こった際に膜が強く振動して熱に変わるため生じる現象である。そのため、比較例２では、特定の周波数を中心に吸収率が高くなり、吸収率が最大となる周波数よりも低周波側でも高周波側でも吸収率が低くなっている。また、膜に大きな貫通孔を空けた比較例３でも同様に共振による吸収が支配的になり、特定の周波数を中心に吸収率が高くなり、それ以外の周波数では、吸収率が低くなることがわかる。これは、大きな貫通孔が少数あっても、貫通孔を通過することによる摩擦熱は吸音にはほとんど寄与せず、貫通孔を設けない構成の膜と同様の膜振動の共振による吸収が支配的となることを示している。
これに対して、実施例７は、比較例に比して広帯域で吸音しているのがわかる。これは、本発明の防音構造の吸音原理は、膜振動よりも、音が微細な貫通孔を通過する際の摩擦による吸音現象が支配的となっており、微細な貫通孔を通る吸音現象が共鳴現象を用いないために広帯域に渡って機能するためであると考えられる。【０１６９】
［実施例１８〜２０］
実施例１８は、図９に示すように、一方の枠の側面に直径５ｍｍの貫通した凹部を有し、他方の枠の側面に直径５ｍｍ、高さ２ｍｍ凸部を有し、凹部と凸部とを嵌合させて２つの防音セルを連結する構成とした以外は、実施例６と同様とした。
実施例１９は、アクリル板を加工して、４０ｍｍ×２０ｍｍ×２０ｍｍの直方体で、４０ｍｍ×２０ｍｍの面に、一辺が１６ｍｍの正方形状の枠孔部を２つ有する枠を作製し、２つの枠孔部それぞれを覆って膜を固定した以外は実施例６と同様とした。すなわち、２つの枠が一体的に形成された枠を用いる構成とした。
実施例２０は、枠の形成材料としてアルミニウムを用いた以外は、実施例６と同様とした。【０１７０】
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定の結果、いずれも実施例６と同様の結果が得られた。【０１７１】
［実施例２０−２］
ここで、騒音源の方向に対する膜面の垂線方向の傾きと吸収率の関係を調べた。
実施例１における膜の作製条件を変更し、平均開口径２０μｍ、平均開口率３．７％の貫通孔が形成された、厚み２０μｍ、材質アルミニウムの膜を作製した。
作製した膜を実施例１と同様の枠（枠孔部１６ｍｍ×１６ｍｍ、枠の高さ２０ｍｍ）に取り付け周囲を固定した防音セルを１セル有する防音構造を作製した。膜は枠の片側に取り付けた。【０１７２】
作製した防音構造を音響管の中で膜面の垂線方向の角度を種々変更して吸収率を測定した。騒音源の方向、すなわち、音響管の開口断面に垂直な方向に対する膜面の垂線方向の角度をそれぞれ、９０度、７５度、６０度、４５度、３０度、１５度とした。また、参考例として０度の場合の測定も行った。９０度、４５度、０度の場合の模式図を図２５Ａ〜図２５Ｃにそれぞれ示す。ここまでの実施例での角度は９０度にあたる。
測定結果を図２６に示す。【０１７３】
図２６から、音響管の開口断面に垂直な方向に対する膜面の垂線方向の角度が９０度〜４５度の場合と、３０度以下の場合とでは、９０度〜４５度の場合の方が全体の吸収率が大きいことがわかる。特に４０００Ｈｚ近傍の高周波領域において、吸収率に大きな差がある。【０１７４】
一方で、角度が小さい場合ほど、６２０Ｈｚ付近で吸収率が高くなっている。これは、貫通孔による吸収の効果ではなく、膜の膜振動による共鳴的な吸収であると推測できる。すなわち、音圧を膜の正面から受ける配置にすると、音圧が大きいために膜振動が生じやすくなると考えられる。この場合、吸収は特定の周波数付近でしか大きく生じず、他の周波数領域での吸収率は小さくなる。
これに対して、音響管の開口断面に垂直な方向に対する膜面の垂線方向の角度を４５度〜９０度とした場合では、膜は揺れにくく、回り込みによる貫通孔での摩擦が生じやすいため、広い周波数帯域で吸収率が高くなる。よって、広帯域での吸音のためには４５度〜９０度の、直交も含む傾けた配置が望ましい。【０１７５】
［実施例２０−３］
次に、上記と同じ膜を枠の両面に固定した防音セルを１つ有する防音構造を作製した。
作製した防音構造を上記と同様に音響管の開口断面に垂直な方向に対する膜面の垂線方向の角度を変えて音響管内に配置し、吸収率の測定を行った。
結果を図２７に示す。
図２７から、膜を枠の片面に固定した防音構造と同様に、音響管の開口断面に垂直な方向に対する膜面の垂線方向の角度が４５度〜９０度の場合の方が、４５度未満の傾き角度の場合よりも吸収率が広帯域でかつ高周波領域で大きくなることがわかる。【０１７６】
［実施例２１、２２］
実施例２１は、図１２に示すように、膜を固定した面が互いに反対側の面となるように防音セルを連結した以外は、実施例６と同様とした。
実施例２２は、図１３に示すように、膜を固定した面が互いに９０°異なる面となるように防音セルを連結した以外は、実施例６と同様とした。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図２８に示す。測定結果から、実施例６、２１、２２の吸音率の測定結果はほぼ一致することがわかる。すなわち、防音セルを連結する際の各防音セルの膜は、同一平面上になくてもよく、各防音セルの膜の向きは任意の向きでよいことがわかる。【０１７７】
［実施例２３〜２６］
実施例２３〜２６は、実施例６の防音セル２つを連結させずに防音セル間の距離をそれぞれ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍあけて音響管内に配置した構成とした。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図２９および図３０に示す。
図２９および図３０に示すように、防音セル間の距離が１０ｍｍ〜３０ｍｍの実施例２３〜２５は、防音セルを連結した実施例６よりも全体的に吸収率が低くなるのがわかる。防音セル間の距離が４０ｍｍの実施例２６では、防音セルを連結した実施例６と同程度の吸収率となるのがわかる。すなわち、防音セルを離間して配置する場合には、枠幅の２倍以上離すのが好ましいことがわかる。【０１７８】
［実施例２７、比較例４］
ここまでの実施では、音響管を用いた平面波入射による吸収特性を測定した。実際のダクトなどに防音材として用いる場合は、より高周波も問題となり、ダクトサイズによっては平面波とは限らない騒音を防音する必要がある。
それを模擬するために、大きな模擬ダクト(筒内部が１５０ｍｍ×５３ｍｍの断面形状を有する長方形ダクト)１００内に、図３１に示すような防音構造２０を２つ配置して、２０００Ｈｚから６５００Ｈｚまでの測定を行った。なお、音響管測定ではないため、吸収率の測定ではなく、模擬ダクトから出てきた音量をマイクロフォンで測定し透過損失を測定した。ダクトの端部に配置された騒音源１０２側は、騒音源の模擬ダクトの反対側を塞がれた構造となっている。マイクロフォンは模擬ダクトの騒音源と反対側の端部から２００ｍｍ離した位置に固定した。
図３１に示す防音構造は、実施例１４の防音セルを２×３の計６個連結した構成である。
実施例２７は、図３２および図６９に示すように、この防音構造２つを６０ｍｍ離間して模擬ダクト内に配置した。図３２は、２つの防音構造が配置された模擬ダクトの開口方向に垂直な断面の模式図であり、図６９は、２つの防音構造が配置された模擬ダクトの模式的な斜視図である。なお、図６９において説明のため、模擬ダクト内に配置される防音構造を実線で示している。また、貫通孔の図示を省略している。
比較例４は、防音構造に代えて、防音構造と同サイズのアクリル板２枚を模擬ダクト内に配置した。【０１７９】
図３３に透過損失の測定結果を示す。なお、本測定における透過損失は、何も配置しない模擬ダクトから出てくる音で規格化し、防音構造を配置したことによる音の減少量をｄＢを単位として表示している。すなわち０ｄＢが防音構造を配置しない模擬ダクトから出てくる音圧となる。
実施例２７は、２０００Ｈｚ〜６５００Ｈｚという非常に広帯域な周波数に渡って消音でき、最大で１５ｄＢ以上の消音を達成することがわかる。また、比較例４との比較から、微細な貫通孔を有する膜を枠に固定する構成により、ただの障害物がダクトの開口率を下げた効果以上に吸音効果が現れていることがわかる。この結果から、音響管測定だけではなく、実際のダクト構造などの一般の騒音に対しても本発明の防音構造が広帯域で吸音して効果的であることが分かる。【０１８０】
［実施例２８、２９］
実施例２８は、図３４に示すように、２つの防音構造それぞれの一方の膜面側をそれぞれ模擬ダクトの内壁面に接して配置した以外は実施例２７と同様にした。
実施例２９は、図３５に示すように、２つの防音構造を一方の膜面同士を密着させて中央に配置した以外は実施例２７と同様にした。
作製した各防音構造について、実施例２７と同様にして透過損失を測定した。測定結果を図３６に示す。
図３６に示すとおり、実施例２７の配置が最も消音効果が大きく、強い透過損失ピークを複数示した。したがって、防音構造の膜面が壁と密着していたり、膜面同士が密着している配置よりも、防音構造の膜面を他のものから離した配置のほうが、消音効果がより大きくなることがわかる。【０１８１】
［実施例３０］
図３７に示すように、防音構造を３つ配置する構成とした以外は、実施例２７と同様とした。防音構造間の間隔は３０ｍｍとした。
作製した防音構造について、実施例２７と同様にして透過損失を測定した。測定結果を図３８に示す。防音構造の数を多くすることによって消音効果がより大きくなり、最大２０ｄＢ以上の透過損失と、広帯域な消音効果が得られることがわかる。【０１８２】
［実施例３１および３２］
実施例３１として、膜の作製条件を変更して平均開口径４６．５μｍ、平均開口率７．３％の貫通孔を有する膜とし、枠の高さを２５ｍｍとした以外は実施例１と同様にして防音構造を作製した。
また、実施例３２として、図６２に示すように、枠孔部内に吸音材を配置する構成とした以外は実施例３１と同様にして防音構造を作製した。
作製した各防音構造について実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図６４に示す。【０１８３】
なお、実施例３２の吸音材は、富士ゴム産業株式会社製の軟質ウレタンフォームＵ００１６を用いた。また、吸音材の大きさは枠孔部の大きさに合わせて、１６ｍｍ×１６ｍｍ×２０ｍｍとし、膜との間が５ｍｍ離間するように配置した。
また、枠は、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）製で３Ｄプリンター（ＸＹＺプリンティング社製）を用いて作製した。【０１８４】
図６４から、枠孔部内に吸音材を配置することで広い周波数帯で吸収率が高くなることがわかる。なお、枠孔部内における吸音材の配置を膜との離間距離を５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍと変えて検討したが吸収率に大きな差はなく、どの位置でも吸収率の向上効果がみられた。【０１８５】
［実施例３３および３４］
実施例３３として、枠の両端面に膜を固定した以外は実施例３１と同様にして防音構造を作製した。
また、実施例３４として、枠の両端面に膜を固定した以外は実施例３２と同様にして防音構造を作製した。
作製した各防音構造について実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図６５に示す。【０１８６】
図６５から、枠の両端面に膜を配置した構成の場合においても、枠孔部内に吸音材を配置することで広い周波数帯で吸収率が高くなることがわかる。なお、実施例３１と実施例３２との差と、実施例３３と実施例３４との差を比較すると、実施例３１と実施例３２との差の方が大きい。すなわち、枠の一方の端面に膜を配置する構成において、枠孔部内に吸音材を配置する効果が大きいことがわかる。これは枠の両端面に膜を配置する構成では、枠孔部内の吸音材に音が到達しにくくなるのに対して、枠の一方の端面に膜を配置する構成では、開放された側の端面から音が吸音材に到達しやすいため、吸音材の効果が大きくなると考えられる。【０１８７】
［実施例３５および３６］
実施例３５として、膜の作製条件を変更して平均開口径１６．４μｍ、平均開口率２．８％の貫通孔を有する膜とした以外は実施例３１と同様にして防音構造を作製した。
また、実施例３６として、枠孔部内に吸音材を配置する構成とした以外は実施例３５と同様にして防音構造を作製した。吸音材は実施例３２の吸音材と同様である。
作製した各防音構造について実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図６６に示す。【０１８８】
図６６から、枠孔部内に吸音材を配置することで広い周波数帯で吸収率が高くなることがわかる。【０１８９】
［実施例３７〜３９］
実施例３７として、膜の材料をニッケルとし、平均開口径１９．５μｍ、平均開口率６．２％の貫通孔を有する膜とした以外は、実施例３１と同様にして防音構造を作製した。
実施例３８として、枠の両端面に膜を固定する構成とした以外は実施例３７と同様にして防音構造を作製した。
また、実施例３９として、枠孔部内に吸音材を配置する構成とした以外は実施例３７と同様にして防音構造を作製した。吸音材は実施例３２の吸音材と同様である。【０１９０】
なお、膜の材料としてニッケルを用いる場合の微細な貫通孔の形成方法は以下のとおりである。
まず、シリコン基板に対してフォトリソグラフィーによるエッチング法を用いて、シリコン基板の表面に直径１９．５μｍの円柱形状の凸部を複数、所定の配列パターンで形成した。隣接する凸部間の中心間距離は７０μｍとし、配列パターンは、正方格子配列とした。このとき、凸部の占める面積割合は約６％となる。
次に、ニッケル電鋳法を用いて、凸部を形成したシリコン基板を原型としてニッケルをシリコン基板に電着させて厚み２０μｍのニッケル膜を形成した。その後、ニッケル膜をシリコン基板から剥離して、表面研磨を行った。これにより複数の貫通孔が正方格子配列で形成されたニッケル製の膜を作製した。
作製した膜をＳＥＭを用いて評価したところ、平均開口径１９．５μｍ、平均開口率６．２μｍ、厚み２０μｍであった。また、貫通孔が膜を厚み方向に完全に貫通していることも確認した。【０１９１】
作製した各防音構造について実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図６７および図６８に示す。
図６７および図６８から、膜の材料をニッケルとした場合でも吸音性能を発揮できることがわかる。これは本発明の防音構造は膜に微細な貫通孔を複数形成されていることによって機能するため、膜の材料によらず効果を発揮できるためである。
また、図６８から枠孔部内に吸音材を配置することで広い周波数帯で吸収率が高くなることがわかる。【０１９２】
［評価２］
＜視認性＞
次に、実施例１で作製したアルミニウム膜と、実施例３７で作製したニッケル膜について貫通孔の視認性の評価を行った。
具体的には、図７０に示すように、板状部材１２を厚み５ｍｍのアクリル板Ｔ上に載置し、アクリル板Ｔの主面から板状部材１２とは反対方向に垂直に５０ｃｍ離間した位置に点光源Ｌ（Ｎｅｘｕｓ５（ＬＧエレクトロニクス社製）の白色ライト）を配置した。また、板状部材１２の主面から垂直に３０ｃｍ離間した位置にカメラＣ（ｉＰｈｏｎｅ５ｓ（Ａｐｐｌｅ社製））を配置した。【０１９３】
点光源を点灯し、板状部材１２の貫通孔を透過する光を、カメラの位置から目視で評価した。
次に、カメラで透過光を撮影した。撮影された結果は目視の場合と同様のものであることを確認した。
図７１には、ニッケル膜の撮影結果を示し、図７２には、アルミニウム膜の撮影結果を示す。
前述のとおり、実施例３７で作製したニッケル膜においては、貫通孔が規則的に配列されている。そのため、図７１に示すように、光の回折により虹色に広がりが見えてしまう。一方、実施例１で作製したアルミニウム膜においては、貫通孔がランダムに配列されている。そのため、図７２に示すように、光の回折がなく白色光源がそのまま見える。【０１９４】
［シミュレーション］
前述のとおり、本発明者らは、本発明の防音構造の吸音の原理が、微細な貫通孔を音が通過する際の摩擦であると推察した。
そのため、膜の微細な貫通孔の平均開口径と平均開口率を、摩擦が強まるように最適設計することが吸収率を大きくするために重要である。なぜならば、特に高周波領域では、膜振動も小さくなるために枠部材に取り付けた影響は大きくなく、貫通孔＋膜自体の吸音特性で音を吸収していると考えられるからである。
そのために、微細な貫通孔による摩擦熱に関してシミュレーションを行った。【０１９５】
具体的には、有限要素法の解析ソフトウェアであるCOMSOLver5.1の音響モジュールを用いて設計を行った。音響モジュール内での熱音響モデルを用いることによって、流体中(空気も含む)を透過する音波と壁の摩擦による吸音を計算することができる。
まず、実験との比較として実施例１で用いた貫通孔を有する膜単体に関して、実施例１で用いた音響管に緩く固定することによって膜としての吸収率を測定した。すなわち、枠に取り付けることなしにできるだけ固定端の影響を小さくなるようにして膜自体の評価を行うようにした。吸収率の測定結果を図３９に参考例として示した。
シミュレーションでは、アルミニウムの物性値としてCOMSOLのライブラリの値を用いて、貫通孔内を熱音響モジュールで計算するようにし、膜振動と貫通孔内の摩擦による吸音を計算した。シミュレーション上で、膜の端部はローラ固定とすることによって膜が膜平面に垂線方向には自由に動くようにし、膜単体の系を再現するようにした。結果を図３９にシミュレーションとして示した。【０１９６】
図３９に示すように、実験とシミュレーションの吸収率を比較すると、シミュレーションは実験をよく再現していることが分かる。実験における低周波側のスパイク状の変化は、膜の端部を緩固定しても若干の固定端による膜振動の効果が生じていることを示す。高周波側であるほど膜振動の影響は小さくなるため、膜単体の性能の評価を行ったシミュレーションの結果とよく一致した。
この結果によりシミュレーションが実験結果を再現することを担保できた。【０１９７】
次に、貫通孔の摩擦特性の最適化を行うために、膜部分は固定し、音が貫通孔内のみを通るシミュレーションを行い、その膜の厚み、貫通孔の平均開口径、平均開口率を変化させて吸収の振舞いを調べた。また、以下の計算は周波数３０００Ｈｚに関して行った。【０１９８】
例えば、膜の厚み２０μｍ、貫通孔の平均開口径２０μｍのときの、平均開口率を変化させた場合の透過率Ｔ、反射率Ｒ、吸収率Ａの変化を計算した結果を図４０に示す。吸収率に注目すると、平均開口率を変化させることによって吸収率が変化することがわかる。したがって、吸収率が最大化する最適値が存在することがわかる。この場合は、開口率６％で吸収が最大化することがわかる。このとき、透過率と反射率がほぼ等しくなる。このように、特に平均開口径が小さいときは、平均開口率は小さい方がよいというわけではなく、最適値に合わせる必要がある。
また、吸収率の大きくなる平均開口率の範囲は、最適な平均開口率を中心にしてなだらかに広がっていることが分かる。【０１９９】
膜の厚み１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍおよび７０μｍのそれぞれで、貫通孔の平均開口径を１５μｍ〜１４０μｍの範囲で変化させて、それぞれの条件での吸収率が最大化する平均開口率とその時の吸収率を計算してまとめた。結果を図４１に示す。
貫通孔の平均開口径が小さいときは、最適な平均開口率は膜の厚みによって異なるが、貫通孔の平均開口径が１００μｍ程度以上では０．５％〜１．０％という、非常に小さい平均開口率が最適値となる。【０２００】
また、各貫通孔の平均開口径に対して、平均開口率を最適化した際の最大吸収率を図４２に示す。図４２には膜の厚み２０μｍの場合と、膜の厚み５０μｍの場合の二種類を示した。最大吸収率は、ほとんど膜の厚みによらずに、貫通孔の平均開口径によって決定されることが分かった。平均開口径が５０μｍ以下と小さい場合は、最大吸収率が５０％となるが、それより平均開口径が大きくなると、吸収率が小さくなることがわかる。平均開口径１００μｍで４５％、平均開口径２００μｍでは３０％、平均開口径２５０μｍでは２０％まで吸収率が小さくなる。よって、平均開口径は小さい方が望ましいことが明らかになった。【０２０１】
本発明では吸収率が大きい方が望ましいため、吸収率を２０％以上とするためには２５０μｍ以下の平均開口径が必要であり、吸収率を４５％以上とするためには１００μｍ以下の平均開口径が必要であり、吸収率を５０％以上とするためには５０μｍ以下の平均開口径が必要である。
上記、貫通孔の平均開口径に対する最適な平均開口率で、平均開口径が１００μｍ以下の場合の計算を詳細に行った。厚み１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、７０μｍのそれぞれに関して、貫通孔の平均開口径ごとの最適な平均開口率を示した結果を図４３に両対数グラフで示した。グラフより、最適な平均開口率は貫通孔の平均開口径に対して、ほぼ−１．６乗で変化することを発見した。【０２０２】
より具体的には、最適な平均開口率をrho_center、貫通孔の平均開口径をphi（μｍ）
、板状部材の厚みをt（μｍ）としたとき、最適な平均開口率は、
rho_center=a×phi-1.6、
a=2+0.25×tで決定されることを明らかにした。
このようにして、特に貫通孔の平均開口径が小さい場合には、最適な平均開口率は膜の厚みと貫通孔の平均開口径によって決定される。【０２０３】
上述したように、吸収率の大きくなる範囲は、最適な平均開口率を中心としてなだらかに広がっている。この詳細な分析のために、膜の厚み５０μｍのシミュレーションにおいて、平均開口率を変化させた結果を図４４に示す。貫通孔の平均開口径は１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍとし、平均開口率は０．５％から９９％で変化させた。
どの平均開口径においても、吸収が最大となる最適な平均開口率を中心として吸収が大きい。特徴として、貫通孔の平均開口径が小さい方が、吸収率が大きくなる平均開口率の範囲が広い範囲に渡っている。また、最適な平均開口率よりも高い平均開口率側の方が、吸収率が大きくなる平均開口率の範囲が広い。【０２０４】
吸収率の最大値は、どの平均開口径でもほぼ５０％であるため、吸収率が３０％、４０％、４５％となる下限の平均開口率と上限の平均開口率をそれぞれ表７に示す。また、最適な平均開口率からの各吸収率の範囲を表８に示す。【０２０５】
例えば、貫通孔の平均開口径２０μｍのとき、最適な平均開口率は１１％で、吸収率が４０％以上となる平均開口率は下限が４．５％、上限が２８％となる。このとき、最適な平均開口率を基準とした吸収率４０％となる平均開口率の範囲は、(4.5%-11.0%)=-6.5%〜(28.0%-11.0%)=17.0%となるため、表８には-6.5%〜17.0%として示した。【０２０６】
【表７】
2017170337.tif 000009
【０２０７】
【表８】
2017170337.tif 000010
【０２０８】
表８より、貫通孔の平均開口径ごとの吸収率の幅を比較したところ、貫通孔の平均開口径をphi（μｍ）としたときに、ほぼ100×phi-2の比率で吸収率の幅が変化する。よって、吸収率３０％、４０％、４５％それぞれについて、各貫通孔の平均開口径ごとに適切な範囲を決めることができる。【０２０９】
すなわち、吸収率３０％の範囲は、上述の最適な平均開口率rho_centerを用いて、基準として貫通孔の平均開口径２０μｍのときの範囲を用いて、
rho_center-0.085×(phi/20)-2
が下限の平均開口率であり、
rho_center+0.35×(phi/20)-2
が上限の平均開口率の範囲に入ることが必要である。ただし、平均開口率は0より大きく1より小さい範囲に制限される。【０２１０】
望ましくは吸収率４０％の範囲であり、
rho_center-0.24×(phi/10)-2
が下限の平均開口率であり、
rho_center+0.57×(phi/10)-2
が上限の平均開口率となる範囲であることが望ましい。ここで、できるだけ誤差を小さくするために、貫通の平均開口径の基準を１０μｍとした。【０２１１】
さらに望ましくは吸収率４５％の範囲であり、
rho_center-0.185×(phi/10)-2
が下限の平均開口率であり、
rho_center+0.34×(phi/10)-2
が上限の平均開口率となる範囲であることがさらに望ましい。
以上のように、シミュレーションを用いて、貫通孔内の摩擦による吸音現象の特徴を明らかにした。
【符号の説明】
【０２１２】
１０  筒状構造
１２  枠孔部
１４、４６、５０、５６  枠
１４ａ  凸部
１４ｂ  凹部
１６  膜
１７  貫通孔
１８、３１ａ〜３１ｅ、４４、４８、５４  防音セル
２０  防音構造
２２  筒状部材
２２ａ、６４ａ  開口
２４  吸音材
３０ａ〜３０ｈ、５２  防音部材
３２  カバー
３４  風防止枠
３５  整流機構
４０  着脱機構
４２ａ  凸部
４２ｂ  凹部
５８  枠体
５８ａ  両外側及び中央の枠材
５８ｂ  その他の部分の枠材
６１  空間
６２、７０  防音パーティション
６４  枠体
１００  模擬ダクト
７２  パーティション本体
１０２  開口（騒音源）
【図１】
2017170337.tif 000011
【図２】
2017170337.tif 000012
【図３】
2017170337.tif 000013
【図４Ａ】
2017170337.tif 000014
【図４Ｂ】
2017170337.tif 000015
【図５】
2017170337.tif 000016
【図６】
2017170337.tif 000017
【図７】
2017170337.tif 000018
【図８】
2017170337.tif 000019
【図９】
2017170337.tif 000020
【図１０】
2017170337.tif 000021
【図１１】
2017170337.tif 000022
【図１２】
2017170337.tif 000023
【図１３】
2017170337.tif 000024
【図１４Ａ】
2017170337.tif 000025
【図１４Ｂ】
2017170337.tif 000026
【図１４Ｃ】
2017170337.tif 000027
【図１４Ｄ】
2017170337.tif 000028
【図１４Ｅ】
2017170337.tif 000029
【図１５】
2017170337.tif 000030
【図１６】
2017170337.tif 000031
【図１７】
2017170337.tif 000032
【図１８】
2017170337.tif 000033
【図１９】
2017170337.tif 000034
【図２０】
2017170337.tif 000035
【図２１】
2017170337.tif 000036
【図２２】
2017170337.tif 000037
【図２３】
2017170337.tif 000038
【図２４】
2017170337.tif 000039
【図２５Ａ】
2017170337.tif 000040
【図２５Ｂ】
2017170337.tif 000041
【図２５Ｃ】
2017170337.tif 000042
【図２６】
2017170337.tif 000043
【図２７】
2017170337.tif 000044
【図２８】
2017170337.tif 000045
【図２９】
2017170337.tif 000046
【図３０】
2017170337.tif 000047
【図３１】
2017170337.tif 000048
【図３２】
2017170337.tif 000049
【図３３】
2017170337.tif 000050
【図３４】
2017170337.tif 000051
【図３５】
2017170337.tif 000052
【図３６】
2017170337.tif 000053
【図３７】
2017170337.tif 000054
【図３８】
2017170337.tif 000055
【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
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【図７１】
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【図７２】
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【国際調査報告】
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