(57)【要約】広い周波数帯域で高い防音性能を発現し、軽量化でき、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、仕切り構造、窓部材およびケージを提供することを課題とする。厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を備える防音構造であって、貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満であり、貫通孔の平均開口径をphi（μｍ）、板状部材の厚みをt（μｍ）としたときに、貫通孔の平均開口率rhoは、０より大きく１より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30)-2)を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30)-2)を上限とする範囲にある。
2017170353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を備える防音構造であって、
前記貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満であり、
前記貫通孔の平均開口径をphi（μｍ）、前記板状部材の厚みをt（μｍ）としたときに、前記貫通孔の平均開口率rhoは、０より大きく１より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30)-2)を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30)-2)を上限とする範囲にあることを特徴とする防音構造。
【請求項２】
前記複数の貫通孔の平均開口率が２％以上である請求項１に記載の防音構造。
【請求項３】
複数の前記板状部材が厚さ方向に配列されている請求項１または２に記載の防音構造。
【請求項４】
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１〜３のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項５】
前記貫通孔の内壁面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１〜４のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項６】
前記板状部材の形成材料が金属である請求項１〜５のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項７】
前記板状部材の形成材料がアルミニウムである請求項１〜６のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項８】
前記複数の貫通孔がランダムに配列されている請求項１〜７のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項９】
前記複数の貫通孔は、２種以上の異なる開口径の貫通孔からなる請求項１〜８のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１０】
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１〜９のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１１】
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１〜１０のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の防音構造を有する仕切り構造。
【請求項１３】
請求項１〜１１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１４】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の防音構造を有するケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防音構造、ならびに、これを利用する仕切り構造、窓部材およびケージに関する。
【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の音圧をもつ騒音もあり、広帯域な騒音対策を行う必要がある。特に、各種機器（複写機等のオフィス機器、掃除機や空気清浄機などの家電、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が必要なため、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板状部材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板状部材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板状部材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径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、通気性や廃熱を確保することができないという問題もあった。【０００９】
また、上述した閉空間内の空気が音によって膨張圧縮を繰り返す現象がバネ方程式に従うためには、音の波長が閉空間の長さに比べて十分に大きい場合に限定される。音の波長が閉空間の長さ程度やそれより小さくなった場合には、閉空間内で音の干渉や共鳴が生じるために単純なバネ方程式とはならずに、ヘルムホルツ共振の前提が破綻する。
また、一方で、波長の長い音に対して背後閉空間をバネとして共振させるためには、閉空間自体のサイズを音の波長に合わせて大きくする必要があり、波長に対して小さすぎる閉空間では機能しない。
よって、ヘルムホルツ共振を得るためには防音の対象となる音の波長に対して閉空間の大きさが上限も下限も制限がかかることになる。
したがって、例えば常温で空気に対するヘルムホルツ共振を考えた場合には、１０００００Ｈｚに対応するためには、第一の条件から貫通孔を有する板状部材と遮蔽板との間の距離を約３．４ｍｍ未満としなければならず、１００００Ｈｚであっても３４ｍｍ未満としなければならず、大きさの上限が決定される。しかしこの場合は、例えば１００Ｈｚの波長である３．４ｍと比較すると閉空間が小さすぎて効率よくヘルムホルツ共振を起こすことは難しい。可聴域の周波数帯域は非常に広く２０〜２００００Ｈｚと３桁にも広がり、この範囲外の音も振動などによって感じることができる。これは、３桁以上の波長帯域が関わることを示す。よって、高周波側の音を吸音するようにヘルムホルツ共振器を設計した場合には、低周波側では波長サイズに対して閉空間サイズが小さくなりすぎて共振を起こすことが難しなる。一方で、低周波側の音を吸音するようにヘルムホルツ共振器を設計した場合では、高周波側では波長サイズに対して閉空間サイズが大きくなりヘルムホルツ共振の前提が崩れる。よって、ヘルムホルツ共振では共振を用いるという点からだけではなく、閉空間のバネとしての振舞いからも広帯域化は困難である。【００１０】
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で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。
音を反射して防音する方法は遮音と呼ばれるが、吸収が小さく反射させるだけでは、例えば機器内騒音では反射された騒音が結局別の部位より放射されることも多く、騒音抑制につながらないこともある。また室内の残響抑制などでは効果がない。よって、機器騒音等の防音を行うなどの、吸収による防音が求められる多くの場面では、反射による防音シートは十分な防音性能を発現できない。
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。【００１１】
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、軽量化でき、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】
【００１２】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を備える防音構造であって、貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満であり、貫通孔の平均開口径をphi（μｍ）、板状部材の厚みをt（μｍ）としたときに、貫通孔の平均開口率rhoは、０より大きく１より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30)-2)を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30)-2)を上限とする範囲にあることにより、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。【００１３】
［１］  厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を備える防音構造であって、
貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満であり、
貫通孔の平均開口径をphi（μｍ）、板状部材の厚みをt（μｍ）としたときに、貫通孔の平均開口率rhoは、０より大きく１より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30)-2)を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30)-2)を上限とする範囲にある防音構造。
［２］  複数の貫通孔の平均開口率が２％以上である［１］に記載の防音構造。
［３］  複数の板状部材が厚さ方向に配列されている［１］または［２］に記載の防音構造。
［４］  貫通孔の前記内壁面の表面粗さＲａが０．１μｍ〜１０．０μｍである［１］〜［３］のいずれかに記載の防音構造。
［５］  貫通孔の内壁面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］〜［４］のいずれかに記載の防音構造。
［６］  板状部材の形成材料が金属である［１］〜［５］のいずれかに記載の防音構造。
［７］  板状部材の形成材料がアルミニウムである［１］〜［６］のいずれかに記載の防音構造。
［８］  複数の貫通孔がランダムに配列されている［１］〜［７］のいずれかに記載の防音構造。
［９］  複数の貫通孔は、２種以上の異なる孔径の貫通孔からなる［１］〜［８］のいずれかに記載の防音構造。
［１０］  貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上５０μｍ以下である［１］〜［９］のいずれかに記載の防音構造。
［１１］  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］〜［１０］のいずれかに記載の防音構造。
［１２］  ［１］〜［１１］のいずれかに記載の防音構造を有する仕切り構造。
［１３］  ［１］〜［１１］のいずれかに記載の防音構造を有する窓部材。
［１４］  ［１］〜［１１］のいずれかに記載の防音構造を有するケージ。
【発明の効果】
【００１４】
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、軽量化でき、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を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の防音構造の一例を概念的に示す正面図である。
【図２】図１に示す防音構造の断面図である。
【図３】本発明の防音構造を利用する形態の一例を概念的に示す斜視図である。
【図４】本発明の防音構造の他の一例を概念的に示す斜視図である。
【図５Ａ】本発明のアルミニウム板の好適な製造方法の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図５Ｂ】本発明のアルミニウム板の好適な製造方法の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図５Ｃ】本発明のアルミニウム板の好適な製造方法の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図５Ｄ】本発明のアルミニウム板の好適な製造方法の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図５Ｅ】本発明のアルミニウム板の好適な製造方法の一例を説明するための模式的な断面図である。
【図６】貫通孔の内壁面のＡＦＭ測定の結果を示す図である。
【図７】貫通孔の内壁面を撮影した図である。
【図８】周波数と音響特性との関係を表すグラフである。
【図９】平均開口率と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１０】平均開口径と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１１】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１２】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１３】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１４】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１５】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１６】平均開口径と平均開口率と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１７】平均開口径と平均開口率と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１８】平均開口径と平均開口率と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１９】平均開口径と吸収率が極大となる平均開口率との関係を表すグラフである。
【図２０】平均開口径と極大吸収率との関係を表すグラフである。
【図２１】平均開口径と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２２】平均開口率と音響特性との関係を表すグラフである。
【図２３】平均開口率と音響特性との関係を表すグラフである。
【図２４】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２５】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２６】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２７】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２８】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２９】距離と目の分解能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】視認性の測定方法を説明するための模式図である。
【図３２】視認性を測定した結果を撮影した図である。
【図３３】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】
【００１６】
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。
【００１７】
［防音構造］
本発明の防音構造は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を備える防音構造であって、貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満であり、
貫通孔の平均開口径をphi（μｍ）、板状部材の厚みをt（μｍ）としたときに、貫通孔の平均開口率rhoは、０より大きく１より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30)-2)を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30)-2)を上限とする範囲にある防音構造である。
本発明の防音構造の構成について、図１および図２を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の防音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り、図２は、図１の断面図である。
図１および図２に示すように、防音構造１０は、板状部材１２に、厚さ方向に貫通する貫通孔１４を複数、形成してなるものである。
【００１９】
このような防音構造１０は、複写機、送風機、空調機器、換気扇、ポンプ類、発電機、ダクト、その他にも塗布機や回転機、搬送機など音を発する様々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、換気扇等の一般家庭用機器等に用いられるものであり、各種機器において騒音源から発生する音が通過する位置に適宜配置される。
例えば、図３に示すように、騒音源５２と連通する配管５０の開放端に配置されて、騒音源５２から発生する音を吸音する。
【００２０】
板状部材１２に形成される複数の貫通孔１４は、平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満である。
【００２１】
ここで、防音構造１０は、複数の貫通孔１４の平均開口径をphi（μｍ）、板状部材１２の厚みをt（μｍ）としたときに、貫通孔１４の平均開口率rhoは、０より大きく１より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30)-2)を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30)-2)を上限とする範囲にある構成を有する。
後述するように、本発明の防音構造は、平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満の微細な貫通孔を上記範囲の平均開口率で有することによって、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り吸音するものである。すなわち、閉空間があっても閉空間の体積が従来のヘルムホルツ共振に最適な体積とは異なり、その閉空間との共鳴ではないメカニズムで吸音するものである。このように、防音構造１０は、貫通孔内の空気層と閉空間内の空気層と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ヘルムホルツ共振の原理を用いるものではない。
【００２２】
前述のとおり、多数の貫通孔が形成された板状部材の一方の面側（以下、背面ともいう）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板状部材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径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、通気性や廃熱を確保することができないという問題もあった。
【００２３】
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を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。
【００２４】
これに対して、本発明者らは、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材を備える防音構造であって、貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満であり、複数の貫通孔１４の平均開口径をphi（μｍ）、板状部材１２の厚みをt（μｍ）としたときに、貫通孔１４の平均開口率rhoが、０より大きく１より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30)-2)を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30)-2)を上限とする範囲にある防音構造とすることによって、背面の閉空間との共鳴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、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。このメカニズムは貫通孔サイズが微細なことによって生じるため、共振によるメカニズムとは異なる。貫通孔によって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、板状部材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。貫通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。
貫通孔の平均開口径が小さい場合は、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。
【００２５】
また、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。
【００２６】
このように、本発明の防音構造は、背面に閉空間を必要とせず、貫通孔を有する板状部材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、背面に閉空間を有さないため、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。
【００２７】
また、板状部材が微細な貫通孔を有するので、板状部材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。
また、薄い板状（膜状）の部材であるため、配置する場所に合わせて湾曲させることができる。
【００２８】
本発明の吸音のメカニズムは、板状部材の背後に閉空間を必要としない。すなわち、防音構造は板状部材のみで機能し、防音構造に一体化した共振現象による吸音を目的とする背面の閉空間構造を設ける必要がない。
ただし、窓に対する部屋壁など閉空間が板状部材の後ろに構成されていても同様の機能を得ることもできる。なお、本願においては、板状部材の、音が入射する側の面を表面とし、反対側の面を背面とし、板状部材の背面側の空間を背後の空間とする。
その場合にヘルムホルツ共振が破綻する程度に板状部材を離した方がフラットな特性が得られる。具体的には常温常圧の環境下においては、３．４ｍｍ以上(１０００００Ｈｚ)離す必要があり、１７ｍｍ以上(２００００Ｈｚ  可聴域上限)が好ましく、３４ｍｍ以上(１００００Ｈｚ)がより好ましく、８５ｍｍ以上(４０００Ｈｚ)が極めて好ましい。また、板状部材の背後に閉空間を有しない開放系の場合も好ましい特性となる。
【００２９】
なお、「音の入射方向」に関して、例えばスピーカーや機械騒音など、騒音源が明確な場合はそのものの方向を入射方向として決定できる。また、「音の入射方向」を定量的に決定する手法として、マイクロフォンアレイやビームフォーミング、ＰＵプローブを用いて、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。
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)、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騒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。
【００３０】
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、１００μｍ未満であり、８０μｍ以下が好ましく、７０μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下が最も好ましく、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。
【００３１】
また、貫通孔の平均開口率rhoは、前述のとおり、平均開口径をphi（μｍ）、板状部材の厚みをt（μｍ）としたときに、貫通孔の平均開口率rhoは、０より大きく１より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30)-2)を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30)-2)を上限とする範囲に入るものである。
また、平均開口率rhoは、rho_center-0.050×(phi/30)-2以上、rho_center+0.505×(phi/30)-2以下の範囲が好ましく、rho_center-0.048×(phi/30)-2以上、rho_center+0.345×(phi/30)-2以下の範囲がより好ましく、rho_center-0.085×(phi/20)-2以上、rho_center+0.35×(phi/20)-2以下の範囲がさらに好ましく、(rho_center-0.24×(phi/10)-2)以上、(rho_center+0.57×(phi/10)-2)以下の範囲が特に好ましく、(rho_center-0.185×(phi/10)-2)以上、(rho_center+0.34×(phi/10)-2)以下の範囲が最も好ましい。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。
【００３２】
なお、貫通孔の平均開口径は、板状部材の一方の面から、高分解能走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて板状部材の表面を倍率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。
【００３３】
また、平均開口率は、高分解能走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて板状部材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）から算出し、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。
【００３４】
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。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は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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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孔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とほぼ合致するときに全ての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デバイスとなる。
【００３８】
また、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。
【００３９】
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７参照）。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、０．２μｍ以上１．０μｍ以下であるのがより好ましい。
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７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。
【００４０】
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子とみなして、凸部の平均粒径を算出することができる。
具体的には、２０００倍の倍率で撮ったＳＥＭ画像(１ｍｍ×１ｍｍ程度の視野)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。
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。
【００４１】
ここで、後述するシミュレーション結果において、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計測した。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。
【００４２】
ここで、貫通孔の視認性の観点からは、板状部材に形成される複数の貫通孔の平均開口径は、５０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましい。
本発明の防音構造に用いられる、微細な貫通孔を有する板状部材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。
【００４３】
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２９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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
また、図１に示す例では、複数の貫通孔１４が形成された１つの板状部材１２を防音構造１０としたが、これに限定はされず、複数の貫通孔が形成された２以上の板状部材を厚さ方向に配列した構成としてもよい。すなわち、本発明の防音構造１０を２枚以上、厚さ方向に配列して防音構造としてもよい。
例えば、図４に示す防音構造２０は、複数の貫通孔１４が形成された板状部材１２を厚さ方向に２枚配列したものである。
【００４７】
２以上の板状部材１２を厚さ方向に配列する場合には、板状部材１２同士は接していてもよいし、離間していてもよい。
板状部材１２同士を離間して配置する場合には、板状部材１２間の、音の通過を阻害しない位置にスペーサを配置してもよい。
ここで、前述のとおり、本発明における吸音のメカニズムは、音が貫通孔を通過する際の摩擦による熱エネルギーへの変換である。そのため、貫通孔を通過する際の空気の局所速度が大きいほど吸音性能が高くなる。そのため、２以上の板状部材１２を配列した構成の場合には、板状部材１２同士は離間して配置されるのが好ましい。板状部材１２同士は離間して配置されることによって、音の通過方向の前段に配置される板状部材１２の影響で、後段に配置される板状部材１２の貫通孔１４を通過する際の局所速度が低下するのを抑制でき、より好適に吸音できる。
ここで、板状部材間の距離を大きくすると、サイズが大きくなるのみならず、板状部材間の距離が波長程度となることによって音の干渉が現れてフラットな吸音特性ではなくなっていく。よって、典型的な波長として３４００Ｈｚの音の波長の長さ１００ｍｍより小さいことが望ましく、１００００Ｈｚの音の波長の長さ３４ｍｍより小さいことがより望ましい。
一方で、板状部材間の距離が近づくと、前段の板状部材の貫通孔での摩擦により低減した局所速度の影響が後段の板状部材での吸音に影響する。よって、適宜離した方が効率は向上する。
後段の板状部材１２の貫通孔１４を通過する際の局所速度が低下するのを好適に抑制する観点から、板状部材１２同士の間の距離は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ〜３４ｍｍがより好ましい。
【００４８】
また、板状部材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、通気性および光の透過性は厚みが薄いのが好ましい。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、板状部材の厚みは、５μｍ〜５００μｍが好ましく、７μｍ〜３００μｍがより好ましく、１０μｍ〜１００μｍが特に好ましい。
【００４９】
板状部材の材質には限定はなく、アルミニウム、チタン、ニッケル、パーマロイ、４２アロイ、コバール、ニクロム、銅、ベリリウム、リン青銅、黄銅、洋白、錫、亜鉛、鉄、タンタル、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、金、銀、白金、パラジウム、鋼鉄、タングステン、鉛、および、イリジウム等の各種金属；ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ポリ塩化ビニルデン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルベンテン、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ポリカーボネート、ゼオノア、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリプロピレン、および、ポリイミド等の樹脂材料等が利用可能である。さらに、薄膜ガラスなどのガラス材料；ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、および、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック：Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）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。
【００５０】
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。
【００５１】
また、板状部材の材料として、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、板状部材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、板状部材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。
また、板状部材として金属材料を用いる場合には、電波を遮蔽することができる。
【００５２】
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、板状部材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、板状部材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板状部材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、板状部材に形成される貫通孔の平均開口径は２０μｍ以下が好ましい。
【００５３】
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防音構造とすることができる。
【００５４】
また、板状部材は、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、板状部材の耐久性を向上することができる。例えば、板状部材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。
【００５５】
また、板状部材に対して、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、板状部材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、板状部材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、デザイン性の高い板状部材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。
【００５６】
＜アルミニウム基材＞
板状部材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、７μｍ〜２００μｍがより好ましく、１０μｍ〜１００μｍが特に好ましい。
【００５７】
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、板状部材は、難燃性のものが好ましい。板状部材として樹脂を用いる場合には、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、アルミニウム、ニッケル、タングステンおよび銅等の金属素材を用いることでも難燃性を付与することができる。
【００５８】
［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。
板状部材として樹脂を用いる場合には、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。
【００５９】
［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、板状部材として樹脂を用いる場合には、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、アルミニウム等の金属素材を用いることでも紫外線などに対する耐光性を付与することができる。
耐湿性についても、高い耐湿性を有する板状部材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宜板状部材を選択するのが好ましい。
【００６０】
［ゴミ］
長期間の使用においては、板状部材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板状部材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、板状部材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、アルミニウム等の金属素材のように板状部材自体が導電性を持つ板状部材を選択することによって、静電気によるゴミの付着を防止することができる。
また、フッ素樹脂フィルム（ダイノックフィルム（商標）（３Ｍ社製））、及び／又は親水性フィルム（ミラクリーン（ライフガード株式会社製）、ＲＩＶＥＸ（リケンテクノス株式会社製）、及び／又はＳＨ２ＣＬＨＦ（３Ｍ社製））を用いることでも、ゴミの付着を抑制できる。さらに、光触媒フィルム（ラクリーン（株式会社きもと製)）を用いることでも、板状部材の汚れを防ぐことができる。これらの導電性、親水性、及び／又は光触媒性を有するスプレー、及び／又はフッ素化合物を含むスプレーを板状部材に塗布することでも同様の効果を得ることができる。
また、シリカコートにより親水性表面を孔内も含めて形成すること、一方でフッ素コートにより疎水性表面とすること、さらにそれらを同時に用いることによって、親水性汚れ、疎水性汚れをともに剥がれやすくする防汚コートをすることができる。
【００６１】
上述したような特殊な材料を使用する以外に、板状部材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(金属製、プラスチック製など)、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２８に示す防音部材３０のように、板状部材１２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、板状部材１２上に直接風やゴミが当たらないようにできる。
また、カバーとして特に薄い膜材料などを用いる場合は、本発明の板状部材１２に貼り付けずに距離を空けることによって本発明の貫通孔の効果を阻害しないため望ましい。また、薄い膜材料が強い膜振動を持たずに音を通すために、薄い膜材料を張った状態で固定すると膜振動が起こりやすいために薄い膜材料は緩く支持された状態が望ましい。
付着したゴミを取り除く方法としては、板状部材に音を放射し、板状部材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。
【００６２】
［風圧］
強い風が板状部材に当たることによって、板状部材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、板状部材上に、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。
【００６３】
［防音構造の製造方法］
次に、本発明の防音構造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防音構造の製造方法は、
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１００μｍ未満の貫通孔を好適に形成することができる。
【００６４】
次に、防音構造の製造方法の各工程を図５Ａ〜図５Ｅを用いて説明した後に、各工程について詳述する。
【００６５】
図５Ａ〜図５Ｅは、アルミニウム基材を用いた防音構造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。
防音構造の製造方法は、図５Ａ〜図５Ｅ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５Ａおよび図５Ｂ）と、皮膜形成工程の後に電解溶解処理を施して貫通孔１４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５Ｂおよび図５Ｃ）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１４を有する板状部材１２からなる防音構造を作製する皮膜除去工程（図５Ｃおよび図５Ｄ）と、を有する製造方法である。
また、防音構造の製造方法は、皮膜除去工程の後に、貫通孔１４を有する板状部材１２に電気化学的粗面化処理を施し、板状部材１２の表面を粗面化する粗面化処理工程（図５Ｄおよび図５Ｅ）を有しているのが好ましい。
【００６６】
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１００μｍ未満の貫通孔を形成することができる。
【００６７】
〔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。
【００６８】
＜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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
〔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。
【００７３】
＜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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
（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１００μｍ未満の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。
【００７９】
（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１００μｍ未満の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。
【００８０】
〔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。
【００８１】
＜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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
＜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。
【００８８】
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）、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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
〔粗面化処理工程〕
本発明において、防音構造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。
【００９２】
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。
【００９３】
〔金属被覆工程〕
本発明において、防音構造の製造方法は、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。
【００９４】
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。
【００９５】
＜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。
【００９６】
＜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。
【００９７】
（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。
【００９８】
（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ＷＲ１．５〜５．０ｍＬ／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。
【００９９】
〔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。
【０１００】
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。
【０１０１】
また、貫通孔の形成方法は、上述した方法に限定はされず、板状部材の形成材料等に応じて、公知の方法で行えばよい。
例えば、板状部材として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。
【０１０２】
本発明の防音構造は、上述した産業用機器、輸送用機器および一般家庭用機器などの各種機器に用いられるものに限定はされず、建造物の部屋内に配置され、部屋内を仕切る固定仕切り構造（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仕切り構造（パーティション）等の可動壁に用いることもできる。
このように、本発明の防音構造をパーティションとして用いることにより、間仕切りした空間の間で音を好適に遮蔽することができる。また、特に可動式のパーティションの場合には、薄く軽い本発明の構造は、持ち運び容易なためメリットが大きい。
【０１０３】
また、本発明の防音構造は、光透過性および通気性を有するので、窓部材として好適に用いることもできる。
あるいは、騒音防止用に、騒音源となる機器、たとえばエアコン室外機や給湯器等を囲むケージとして用いることもできる。本部材によって騒音源を囲むことによって、放熱性や通気性を確保したまま音を吸収し、騒音を防ぐことができる。
また、ペット飼育用のケージに用いてもよい。ペット飼育のケージの全てまたは一部に本発明の部材を適用し、例えばペットケージの一面を本部材で置き換えることによって、軽量かつ音響吸収効果のあるペットケージとすることができる。このケージを用いることによって、ケージ内にいるペットを外の騒音から守ることができ、また、ケージ内にいるペットの鳴き声が外に漏れるのを抑制できる。
【０１０４】
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：工事現場を多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。
【実施例】
【０１０５】
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。【０１０６】
［実施例１］
＜防音構造の作製＞
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、防音構造１０を作製した。【０１０７】
（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。【０１０８】
（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。【０１０９】
（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、貫通孔を有する防音構造１０を作製した。
作製した防音構造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。【０１１０】
また、作製した防音構造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６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７に示す。
図６および図７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。【０１１１】
［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。
今回は、防音構造を音響管に緩く挟み、防音構造の垂直音響透過率、反射率、吸収率を測定した。測定した結果を図８に示す。高周波になるにつれて吸収率の割合が上昇し、３０００Ｈｚにおいては４３％に達することがわかる。【０１１２】
［実施例２〜１７、比較例１および２］
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における防音構造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防音構造を作製した。
なお、比較例１の防音構造は、貫通孔を空けていない厚さ２０μｍのアルミニウム基材である。
また、比較例２の防音構造は、厚さ２０μｍのアルミニウム基材の中央にポンチで直径４ｍｍの貫通孔を形成して作製した。
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。
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、２０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの範囲で平均した吸収率の測定結果を表１に示す。
また、図９に、測定した吸収率と、平均開口率との関係を表すグラフを示す。図９に示すように、平均開口率が小さいほど吸収率が高くなる傾向があることがわかる。また、貫通孔が空いていない比較例１に比較して、本発明の実施例は吸収率が高いことがわかる。【０１１３】
【表１】
2017170353.tif 000003
【０１１４】
また、図１０に、測定した吸収率と、平均開口径との関係を表すグラフを示す。図１０に示すように、平均開口径が小さいほど吸収率が高くなる傾向があることがわかる。また、貫通孔が空いていない比較例１に比較して、本発明の実施例は吸収率が高いことがわかる。
このように、貫通孔の平均開口径および平均開口率はいずれも小さいほど吸収率が高くなることがわかる。【０１１５】
［実施例１８〜２０］
アルミニウム基材（板状部材）の厚さをそれぞれ２０μｍ、５０μｍ、１２０μｍとし、平均開口径および平均開口率が近くなるように作製条件を変更して防音構造を作製した。
また、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。
各実施例の平均開口径および平均開口率、ならびに、３０００Ｈｚの周波数における吸収率の測定結果を表２に示す。また、図１１に、各実施例における周波数と吸音率との測定結果のグラフを示す。
表２および図１１から、板状部材の厚みが厚いほど吸収率が高くなることがわかる。【０１１６】
【表２】
2017170353.tif 000004
【０１１７】
［実施例２１〜２４］
実施例１の防音構造と実施例７の防音構造とをそれぞれ、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍ、１０ｍｍの間隔をあけて厚さ方向に配列して防音構造とした。すなわち、実施例２１では、２つの防音構造を積層する構成とした。また、実施例２２〜２４では、それぞれ５ｍｍ、１０ｍｍ厚さのスペーサを介して２つの防音構造を配列する構成とした。また、実施例２１〜２３では、騒音源側に実施例７の防音構造を配置する構成とし、実施例２４では、騒音源側に実施例１の防音構造を配置する構成とした。【０１１８】
実施例２１〜２４の防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。
各実施例の３０００Ｈｚの周波数における吸収率の測定結果を表３に示す。また、図１２に、各実施例における周波数と吸音率との測定結果のグラフを示す。
表３および図１２から、複数の防音構造を厚さ方向に配列することによって防音構造１枚の場合よりもより吸音率が高くなることがわかる。また、実施例２３と実施例２４との対比から、防音構造の位置を入れ替えても大きな差が無いことがわかった。また、実施例２１〜２３の対比から、２つの防音構造の間の距離が１０ｍｍの場合に吸音率がより高くなることがわかった。【０１１９】
【表３】
2017170353.tif 000005
【０１２０】
ここで、２つの防音構造を厚さ方向に配列した構成の効果を見積もるために簡易的な計算を行った。（計算吸収率）＝（実施例７の吸収率）＋（実施例７の透過率）×（実施例１の吸収率）として、２枚の防音構造があった場合の吸収率を計算した。背景として、今回測定した周波数帯域では音波の波長が１００ｍｍ程度以上はあり、この実施例の範囲の２つの防音構造の間の距離は十分に小さいため、上記の計算により２つの防音構造を厚さ方向に配列した構成の効果を見積もることができる。
図１３に、計算結果と実施例２３とを比較したグラフを示す。
図１３に示すように、計算結果と実験結果とが良く一致していることがわかる。すなわち、２つの防音構造の間の距離を１０ｍｍあけることによって、二枚目の防音構造が一枚目の防音構造に阻害されることなく、ほぼ防音構造２枚分の吸収率を得られることがわかる。【０１２１】
本発明の防音構造の吸音原理は、音波（空気）が微細な貫通孔を通過する際の摩擦によると考えられる。そのため、吸音のためには、貫通孔位置での十分な局所速度が必要である。２枚の防音構造の間の距離が短すぎる場合には、一枚目の防音構造の貫通孔で摩擦を受けて減速した影響が二枚目の防音構造に到達した時点でも残ってしまい、十分な局所速度が得られないため、二枚目の防音構造の吸収率が低くなり、全体としての吸収率も低くなると考えられる。
これに対して、２枚の防音構造の間の距離を１０ｍｍとすることによって、二枚目の防音構造の貫通孔位置での局所速度も十分な速度が得られて、ほぼ防音構造２枚分の吸収率を得られたと考えられる。【０１２２】
［実施例２５］
より高周波域まで測定するために、実施例１で音響特性の測定に用いた内径４０ｍｍの音響管に代えて、内径２０ｍｍの音響管を用いて測定を行った。この場合、１１０００Ｈｚ程度まで測定することができる。
平均開口径２０μｍ、平均開口率４．２％、厚み２０μｍの防音構造をこの音響管を用いて測定した。結果を図１４に示す。
図１４から、貫通孔による吸収率は１００００Ｈｚ以上までフラットな特性を示し、高周波まで４０％〜５０％程度を吸収することがわかる。
このように微細な貫通孔による吸収は、特定の周波数で吸収ピークを持たずに高周波まで広帯域に渡って吸収することを示した。【０１２３】
［実施例２６〜３０］
アルミニウム以外の素材として、透明であり樹脂フィルムでは比較的ヤング率の高いＰＥＴフィルムを用いて、同様に貫通孔による吸収測定を行った。ＰＥＴフィルムは東レ製ルミラーを用いた。
実施例２６として、厚さ２０μｍのＰＥＴフィルムに紫外短パルスレーザーを用いて、出力を調整して孔あけを行った。実施例１に合わせるために、平均開口径が２４μｍになる条件を見出し、フィルムを動かすことによって連続的に孔あけを行い、平均開口率が５．３％となる個数孔あけを行い、防音構造を作製した。
実施例２７〜３０として、それぞれ厚さが５０μｍ、１００μｍ、１８０μｍ、２５０μｍのＰＥＴフィルムを用いて同様にして条件を見出し、平均開口径２４μｍ、平均開口率５．３％となるように調整して孔あけを行い、防音構造を作製した。
貫通孔の平均開口率と平均開口径孔は、ＳＥＭを用いて測定を行った。
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。
各実施例の厚さ、平均開口径および平均開口率、ならびに、２０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの範囲で平均した吸収率および反射率の測定結果を表４に示す。【０１２４】
【表４】
2017170353.tif 000006
【０１２５】
表１および表４から、実施例１と実施例２６〜３０を比較すると、板状部材の材料がアルミニウムの場合の吸収率が、ＰＥＴフィルムの場合の吸収を上回っている。これは、アルミニウムの方がＰＥＴフィルムよりもヤング率が大きいために膜振動による透過音が小さく抑えられて貫通孔の効果がより強く出た結果と考えられる。
また、実施例２６〜３０の対比から、ＰＥＴフィルムの厚さが５０μｍのときに吸収が大きくなり、さらに厚くなると吸収が小さくなっていることがわかる。ＰＥＴフィルムが厚くなればなるほど、ＰＥＴフィルムを透過する音が減り、ＰＥＴフィルム表面で反射する音が増えることがわかる。よって、厚くなることによって貫通孔を通過して摩擦熱に変化する前に反射で戻ってしまう音が増加し、吸収率が下がる現象と考えられる。
このように、透過率と反射率によって吸収が極大値を持つ振る舞いは、貫通孔の平均開口率の変化の場合でも、後述のシミュレーション結果に示されている。
また、実施例２６〜３０の結果から、微細な貫通孔による広帯域吸収の効果はアルミニウム基材を用いた防音構造に限定されるものではなく、幅広い材料に適用することができることがわかる。【０１２６】
［実施例３１］
実施例３１として、板状部材の材料をニッケルとし、平均開口径１９．５μｍ、平均開口率６．２％の貫通孔を有する板状部材とした以外は、実施例３１と同様にして防音構造を作製した。【０１２７】
なお、板状部材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板状部材を作製した。
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、貫通孔が板状部材を厚み方向に完全に貫通していることも確認した。【０１２８】
作製した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３０に示す。
図３０に示す結果から、１０００Ｈｚ〜９０００Ｈｚの広い帯域に渡って約４０％以上の吸収率を有することがわかる。例えば、３０００Ｈｚで４６．５％、７０００Ｈｚで４７．３％の吸収率を有する。【０１２９】
また、後述するCOMSOLver5.1の音響モジュールを用いて対応するシミュレーションを行った結果を図３０に示す。シミュレーションの結果と実測の結果とはよく一致しており、シミュレーションの結果からも広帯域に吸収することがわかる。
このように板状部材の材料としてニッケルを用いた場合でも、微細な貫通孔による広帯域吸収の効果が発現されることがわかる。【０１３０】
［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３１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３１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。【０１３１】
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３２には、ニッケル膜の撮影結果を示し、図３３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３１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３２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３３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。【０１３２】
［シミュレーション１］
仮説の検証と、より広範囲の吸音特性の振る舞いを知るために、シミュレーションを行った。本発明の防音構造の系は膜振動と空気中の音波の相互作用系であり、さらに貫通孔による摩擦が重要であるため、音響と振動との連成解析において熱音響による摩擦吸音も加えて解析を行った。
具体的には、有限要素法の解析ソフトウェアであるCOMSOLver5.1（ＣＯＭＳＯＬ社）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。また、今回は薄膜の膜振動も、実際の材料の物性値を入力することによって計算に取り入れた。エッジ部を周期構造とすることによって、水平方向に無限に大きい薄膜に貫通孔が平均開口径および平均開口率に従ってあいているモデルを構築した。エッジ部の支持はローラ固定とし、膜の垂線方向には自由に動ける拘束とすることによって、自由に動ける薄膜をモデル化した。
まず、実施例１に対応する材質、厚み、平均開口径および平均開口率を設定し、実験とシミュレーションでの吸収率の比較を行った。結果を図１５に示す。実験とシミュレーションによる吸収率は全体的によく一致し、特に高周波側ではかなり良く一致することが分かる。
この結果、本発明の防音構造の吸音メカニズムとして微細貫通孔を通る音の摩擦による吸音が主要因であること、ならびに、実験では音響管に緩く固定するという手法で測定を行ったが、この手法で無限に大きい膜への垂直入射音響特性としての測定ができていることを明らかにした。【０１３３】
［シミュレーション２］
シミュレーション１で実験とよく一致したことを踏まえて、シミュレーションで平均開口径と平均開口率の最適値を求めた。
まず、アルミニウム基材（板状部材）の厚みを２０μｍに固定し、板状部材の膜振動を無視して微小な貫通孔の摩擦による吸収率のみを求めるようにした。平均開口径と平均開口率を種々変更して、周波数３０００Ｈｚにおける吸収率を求めた。結果を図１６に示す。また、幾つかの実施例について、その平均開口径と平均開口径をグラフ上にプロットした。また、図１６において、吸収率が４５％の境界を二点鎖線で示し、３０％の境界を一点鎖線で示し、１０％の境界を破線で示した。
吸収率が最大となる条件に関して、平均開口径と平均開口率は反比例のような関係にある。実施例と比較すると、実施例１や実施例７は吸収率が最大となる平均開口径および平均開口率の組合せにあり、実際の実験でも吸収が大きくなっている。実施例２は実施例７に近い平均開口率ではあるが、平均開口径と平均開口率の組合せとして実施例７よりも吸収率が低い領域となり実際に実験でも吸収率が小さくなっている。このように実験とシミュレーションでの吸収率がよく相関していることが分かった。【０１３４】
これを踏まえて、より広い平均開口径の領域で同じ設定の計算を行った。結果を図１７および図１８に示す。平均開口径が大きな領域で最適な平均開口率は１％以下の領域となるため、計算のレンジを二種類に分けている。また、図１７および図１８において、吸収率が４５％の境界を二点鎖線で示し、３０％の境界を一点鎖線で示し、１０％の境界を破線で示した。
特徴的なこととして、平均開口径７０μｍ程度より大きくなると、どの平均開口率であっても吸収率の最大値がより小さい平均開口径の場合に比較して小さくなる。すなわち、微小な貫通孔の吸収の効果を十分に得るためには、７０μｍ程度以下に貫通孔自体を小さくすることがより好ましいことがわかる。
図１９に、吸収率が極大値となる平均開口率と、平均開口径との関係を表すグラフを示し、図２０に、吸収率の極大値と平均開口径との関係を表すグラフを示す。図２０に示すように、７０μｍ程度以上の平均開口径では、平均開口径に対してほぼ線形的に吸収率の極大値が小さくなっていくことがわかる。【０１３５】
板状部材の厚みを５０μｍに変更して上記と同様のシミュレーションを行った。図２１に、吸収率の極大値と平均開口径との関係を表すグラフを示す。
板状部材の厚みが５０μｍの場合にも、厚み２０μｍの場合と同様に、７０μｍより大きい平均開口径では吸収率の極大値が小さくなっていくことがわかる。最大吸収率はほとんど板状部材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い場合は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％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。
また、この結果から、吸収率の極大値は、板状部材の厚みにはほぼ依存せず、平均開口径により決まるロバストなものと考えられる。【０１３６】
［シミュレーション３］
板状部材の厚みを２０μｍ、貫通孔の平均開口径を２０μｍに固定し、平均開口率を変えて透過率、反射率、吸収率のシミュレーションを行った。結果を図２２に示す。
また、厚み５０μｍ、平均開口径２０μｍに固定して平均開口率を変えて同様のシミュレーションを行った。結果を図２３に示す。
図２２および図２３から、平均開口率が大きくなるほどに、反射が小さくなり透過が大きくなる。その中で吸収は透過と反射がほぼ等しくなった条件において最大化することが明らかになった。これは、実施例２６〜３０でみた、厚みの変化に対する吸収率の極大の場合と同じ振る舞いである。
よって、微細な貫通孔の吸収が極大化する場合には、透過率と反射率が等しくなることを明らかにした。【０１３７】
［シミュレーション４］
ここまでの結果より、平均開口率は小さいほど吸収が大きくなるというものではなく、板状部材の厚みと貫通孔の平均開口径により最適な平均開口率が存在することが明らかになった。
また、吸収の大きな領域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。【０１３８】
最適な平均開口率を決定するために、板状部材の厚みを１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍおよび７０μｍのそれぞれで、貫通孔の平均開口径を２０μｍ〜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２４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板状部材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。【０１３９】
すなわち、平均開口径１００μｍ以上の貫通孔で大きな吸収率を得るためには平均開口率を低くする必要があり、高い開口率でかつ大きい吸収率を得るという構造は難しい。
一方で、本発明の防音構造が有する１００μｍ未満の平均開口径の貫通孔においては、最適な平均開口率が平均開口径の関数となるため、高い開口率構造が実現できる条件がある。また、上述したように最大吸収率も４５％以上の大きな値となるため、高開口率かつ高吸音が実現できる。【０１４０】
さらに図２１より、平均開口径は、最大吸収率が４８％以上となる８０μｍ以下が望ましく、４９％以上となる７０μｍ以下がより望ましく、ほぼ50%の最大値に達する５０μｍ以下が最も望ましい。【０１４１】
［シミュレーション５］
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２５に両対数グラフで示した。図２５のグラフより、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。【０１４２】
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、図２５の両対数グラフを累乗関数で近似することによって、最適な平均開口率rho_center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、平均開口率が小さいほど吸収率が大きくなるのではなく、最適な平均開口率は板状部材の厚さと貫通孔の平均開口径によって決定されることを明らかにした。最適な平均開口率は、板状部材の厚みが厚いほどに大きくなり、また平均開口径が大きいほどに小さくなる。【０１４３】
上述したように、吸収率が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、板状部材の厚み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２６に示す。貫通孔の平均開口径は１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、３０μｍおよび４０μｍとし、平均開口率は０．５％から９９％まで変化させた。
どの平均開口径においても、吸収率が大きくなる平均開口率の範囲は最適な平均開口率の周辺に広がっている。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範囲が広い。【０１４４】
吸収率の最大値は、０．１μｍ以上１００μｍ未満の平均開口径の範囲においては、どの平均開口径でもほぼ５０％であるため、吸収率が３０％、４０％、４５％となる下限の開口率と上限の開口率をそれぞれ表５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６に示す。【０１４５】
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６には-6.5%〜17.0%として示した。【０１４６】
【表５】
2017170353.tif 000007
【０１４７】
【表６】
2017170353.tif 000008
【０１４８】
表６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、平均開口径ごとに適切な範囲を決めることができる。【０１４９】
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である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（１００％）より小さい範囲に制限される。【０１５０】
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、平均開口径の基準を１０μｍとした。【０１５１】
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。【０１５２】
さらに、より小さい吸収率の場合の最適な平均開口率の範囲を決定するために、平均開口率が小さい範囲で細かく計算した。代表的な例として、板状部材の厚み５０μｍ、貫通孔の平均開口径３０μｍの場合の結果を図２７に示す。
吸収率１０％、１５％および２０％のそれぞれについて、この吸収率となる平均開口率の範囲と、近似式とを、それぞれ表７および表８に示す。なお、表８においては、「rho_center」を「rc」と表記する。【０１５３】
【表７】
2017170353.tif 000009
【０１５４】
【表８】
2017170353.tif 000010
【０１５５】
表７および表８から、吸収率１０％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３０μｍのときの範囲を用いて、
rho_center-0.052×(phi/30)-2
が下限の平均開口率であり、
rho_center+0.795×(phi/30)-2
が上限の平均開口率である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（１００％）より小さい範囲に制限される。【０１５６】
望ましくは吸収率が１５％以上となることであり、その範囲は、
rho_center-0.050×(phi/30)-2
が下限の平均開口率であり、
rho_center+0.505×(phi/30)-2
が上限の平均開口率である範囲となる。【０１５７】
より望ましくは、吸収率が２０％以上となることであり、その範囲は、
rho_center-0.048×(phi/30)-2
が下限の平均開口率であり、
rho_center+0.345×(phi/30)-2
が上限の平均開口率である範囲となる。【０１５８】
さらに望ましくは、上述の吸収率が３０％以上、４０％以上あるいは４５％以上となる平均開口率の範囲に収まることであり、より吸収率の大きくすることができる。
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。また、板状部材の厚みと貫通孔の平均開口径と平均開口率によって吸収率の大きさが決定され、その最適値範囲を決定した。
以上より本発明の効果は明らかである。
【符号の説明】
【０１５９】
１０、２０  防音構造
１１  アルミニウム基材
１２  板状部材
１３  水酸化アルミニウム皮膜
１４  貫通孔
３０  防音部材
３２  カバー
５０  配管
５２  騒音源
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
2017170353.tif 000016
【図５Ｃ】
2017170353.tif 000017
【図５Ｄ】
2017170353.tif 000018
【図５Ｅ】
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【図６】
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【図７】
2017170353.tif 000021
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2017170353.tif 000025
【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１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【国際調査報告】
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