(57)【要約】  広い周波数帯域で高い防音性能を得られ、小型化でき、種々の環境で利用できる防音構造体および吸音パネル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シート部材を３以上有し、貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、３以上のシート部材が厚み方向に離間して積層されており、隣接するシート部材の間の距離が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。
2019039469.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シート部材を３以上有し、
前記貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
前記貫通孔の平均開口率が０．１％以上１０％未満であり、
３以上の前記シート部材が厚み方向に離間して積層されており、
隣接する前記シート部材の間のシート間距離が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である防音構造体。
【請求項２】
厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有するシート部材を３以上有し、
前記貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
前記シート部材の厚みが１μｍ以上３００μｍ以下であり、
３以上の前記シート部材が厚み方向に離間して積層されており、
隣接する前記シート部材の間のシート間距離が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である防音構造体。
【請求項３】
前記貫通孔の平均開口径をphi（μｍ）、シート部材の厚みを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請求項１または２に記載の防音構造体。
【請求項４】
前記貫通孔の平均開口径が１μｍ以上１００μｍ未満である請求項１〜３のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項５】
全体の厚みが３０ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項６】
前記シート間距離が２ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項７】
前記シート間距離の少なくとも１つが他の前記シート間距離と異なる請求項１〜６のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項８】
複数の前記シート間距離のうち、最も大きい前記シート間距離が外側に配置される請求項７に記載の防音構造体。
【請求項９】
前記シート間距離の順序が対称である請求項７または８に記載の防音構造体。
【請求項１０】
前記複数の貫通孔がランダムに配列されている請求項１〜９のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項１１】
前記複数の貫通孔は２種以上の異なる開口径からなる請求項１〜１０のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項１２】
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１〜１１のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項１３】
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１〜１２のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項１４】
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１〜１３のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項１５】
前記シート部材間にスペーサーを有して、隣接する前記シート部材間の距離を保っている請求項１〜１４のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項１６】
積層された３以上の前記シート部材の一方の面側に壁部材が配置される請求項１〜１５のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項１７】
前記シート部材の材料が金属である請求項１〜１６のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項１８】
前記シート部材が導電性材料からなり、
前記貫通孔の平均開口径が遠赤外線領域の波長のサイズ以下であり、遠赤外線領域の波長以上の波長の電磁波を遮断する請求項１７に記載の防音構造体。
【請求項１９】
前記シート部材がオゾンに対して耐久性のある材料からなる請求項１〜１８のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項２０】
前記シート部材の材料がアルミニウムまたはアルミニウム合金である請求項１〜１９のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれか一項に記載の防音構造体を有する吸音パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防音構造体、ならびに、これを利用する吸音パネルに関する。
【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体が求められている。【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、発泡ウレタン、グラスウールおよびロックウール等の多孔質吸音体が用いられている。しかしながら、発泡ウレタン、グラスウールおよびロックウール等の多孔質吸音体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。特に低周波側において吸音率を大きくするのは難しく、低周波に対応するためには波長に応じてサイズを大きくする必要があるという問題があった。
また、耐オゾン性、耐湿性、耐熱性、難燃性等、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、空気を多量に含むため、必然的に断熱性が大きくなってしまうという問題があった。
繊維のゴミによる汚染、および、耐久性の問題に対しては、表面にフィルムを配置したり、コーティングを施したりして、多孔質吸音体を保護することが考えられる。
しかしながら、多孔質吸音体において、高周波まで広帯域に吸音するためには多孔質吸音体の表面の通気性を保たなければならない。そのため、表面にフィルムを配置したり、コーティングを施したりすることができず、繊維をむき出しにする必要がある。また、繊維の表面をコーティングしてしまうと、主に高周波側の吸音率が小さくなることが知られている。従って、上述した繊維のゴミによる汚染、および、耐久性の問題点を多孔質吸音体を用いたまま解決することは困難であった。
すなわち、広帯域に吸音できる、多孔質吸音体を用いていない吸音構造が求められている。【０００４】
一方で、多孔質吸音体以外の防音構造体として、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。
膜振動またはヘルムホルツ共振を利用する防音構造体は、繊維状の部材を用いる必要がないため、繊維のゴミにより環境を汚染することがなく、また、多孔質吸音体に比べて素材選択の自由度が高いため、耐環境性を高くすることが容易である。
しかしながら、膜振動を利用する防音構造体、および、ヘルムホルツ共振を利用する防音構造体は、特定の周波数の帯域の音を吸収するものである。そのため、吸音する周波数帯域を多孔質吸音体のように広帯域化することは難しい。【０００５】
具体的には、膜振動を利用する防音構造体は、膜振動の共振周波数で吸音が生じるものである。そのため、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。【０００６】
ヘルムホルツ共振を利用する防音構造体は、例えば、特許文献１および特許文献２に示すように、多数の貫通孔が形成された２以上の板状部材を所定の間隔を空けて空気層を設けて配置する構成、および、多数の貫通孔が形成された板状部材と剛体とを所定の間隔を空けて空気層を設けて配置する構成を有する。
このようなヘルムホルツ共振を利用する防音構造体は、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。【０００７】
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空気層を設けた構成とし、ヘルムホルツ共振を利用して吸音する構成では、原理として共振を用いるために、共鳴周波数付近では大きな吸音率が得られるが、共鳴周波数以外の周波数では吸音率が低くなる。そのため、吸音できる周波数帯域が狭く広帯域化が困難であった。
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った。【０００８】
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。
しかしながら、可聴域の周波数帯域は２０〜２００００Ｈｚと非常に広い。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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２５６７５０号公報
【特許文献２】特許４５６７５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述のとおり、多孔質吸音体は、広帯域で吸音することができるものの、低周波側において吸音率を大きくするのは難しく、低周波に対応するためには波長に応じてサイズを大きくする必要があるという問題があった。また、繊維のゴミによる汚染、および、耐久性等の問題があった。
一方で、膜振動やヘルムホルツ共振などの共鳴現象を用いる防音構造体は、多孔質吸音体と比べて小さいサイズにでき、また、繊維のゴミによる汚染、および、耐久性等の問題も解消することが可能である。しかしながら、共鳴現象は原理的に広帯域化は困難であり、特に、多孔質吸音体並みの高周波まで続く吸音特性の実現はさらに困難であった。【００１１】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消し、多孔質吸音体並みの広い周波数帯域で高い防音性能を得られ、小型化でき、種々の環境で利用できる防音構造体および吸音パネルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決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シート部材を３以上有し、貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、３以上のシート部材が厚み方向に離間して積層されており、隣接するシート部材の間の距離が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることにより、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課題を解決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シート部材を３以上有し、
貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
貫通孔の平均開口率が０．１％以上１０％未満であり、
３以上のシート部材が厚み方向に離間して積層されており、
隣接するシート部材の間の距離が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である防音構造体。
［２］  厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有するシート部材を３以上有し、
貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
シート部材の厚みが１μｍ以上３００μｍ以下であり、
３以上のシート部材が厚み方向に離間して積層されており、
隣接するシート部材の間のシート間距離が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である防音構造体。
［３］  貫通孔の平均開口径をphi（μｍ）、シート部材の厚みを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［１］または［２］に記載の防音構造体。
［４］  貫通孔の平均開口径が１μｍ以上１００μｍ未満である［１］〜［３］のいずれかに記載の防音構造体。
［５］  全体の厚みが３０ｍｍ以下である［１］〜［４］のいずれかに記載の防音構造体。
［６］  シート間距離が２ｍｍ以上である［１］〜［５］のいずれかに記載の防音構造体。
［７］  シート間距離の少なくとも１つが他のシート間距離と異なる［１］〜［６］のいずれかに記載の防音構造体。
［８］  複数のシート間距離のうち、最も大きいシート間距離が外側に配置される［７］に記載の防音構造体。
［９］  シート間距離の順序が対称である［７］または［８］に記載の防音構造体。
［１０］  複数の貫通孔がランダムに配列されている［１］〜［９］のいずれかに記載の防音構造体。
［１１］  複数の貫通孔は２種以上の異なる開口径からなる［１］〜［１０］のいずれかに記載の防音構造体。
［１２］  貫通孔の内壁面の表面粗さＲａが０．１μｍ〜１０．０μｍである［１］〜［１１］のいずれかに記載の防音構造体。
［１３］  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］〜［１２］のいずれかに記載の防音構造体。
［１４］  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］〜［１３］のいずれかに記載の防音構造体。
［１５］  シート部材間にスペーサーを有して、隣接するシート部材間の距離を保っている［１］〜［１４］のいずれかに記載の防音構造体。
［１６］  積層された３以上のシート部材の一方の面側に壁部材が配置される［１］〜［１５］のいずれかに記載の防音構造体。
［１７］  シート部材の材料が金属である［１］〜［１６］のいずれかに記載の防音構造体。
［１８］  シート部材が導電性材料からなり、
貫通孔の平均開口径が遠赤外線領域の波長のサイズ以下であり、遠赤外線領域の波長以上の波長の電磁波を遮断する［１７］に記載の防音構造体。
［１９］  シート部材がオゾンに対して耐久性のある材料からなる［１］〜［１８］のいずれかに記載の防音構造体。
［２０］  シート部材の材料がアルミニウムまたはアルミニウム合金である［１］〜［１９］のいずれかに記載の防音構造体。
［２１］  ［１］〜［２０］のいずれかに記載の防音構造体を有する吸音パネル。
【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得られ、小型化でき、種々の環境で利用できる防音構造体および吸音パネルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の防音構造体の一例を概念的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す防音構造体の正面図である。
【図３】図１に示す防音構造体の断面図である。
【図４】本発明の防音構造体の他の一例を概念的に示す斜視図である。
【図５】本発明の防音構造体の他の一例を概念的に示す斜視図である。
【図６】本発明の防音構造体の他の一例を概念的に示す斜視図である。
【図７】距離と目の分解能との関係を表すグラフである。
【図８】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９】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１０】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１１】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】周波数と透過率との関係を表すグラフである。
【図１４】周波数と反射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】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１７】周波数と吸音率との関係を表すグラフである。
【図１８】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１９】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【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】平均開口径と最適な平均開口率との関係を表すグラフである。
【図２５】平均開口率と最大吸収率との関係を表すグラフである。
【図２６】平均開口率と最大吸収率との関係を表すグラフである。
【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。本明細書の図面において、視認しやすくするために各部の縮尺を適宜変更して示している。
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、「直交」および「平行」とは、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「直交」および「平行」とは、厳密な直交あるいは平行に対して±１０°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な直交あるいは平行に対しての誤差は、５°以下であることが好ましく、３°以下であることがより好ましい。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、１００％である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば９９％以上、９５％以上、または９０％以上である場合を含むものとする。
【００１７】
［防音構造体］
本発明の防音構造体の第一の態様は、
厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有するシート部材を３以上有し、
貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
貫通孔の平均開口率が０．１％以上１０％未満であり、
３以上のシート部材が厚み方向に離間して積層されており、
隣接するシート部材の間の距離が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である防音構造体である。
また、本発明の防音構造体の第二の態様は、
厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有するシート部材を３以上有し、
貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
シート部材の厚みが１μｍ以上３００μｍ以下であり、
３以上のシート部材が厚み方向に離間して積層されており、
隣接するシート部材の間の距離が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である防音構造体である。
本発明の防音構造体の構成について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の防音構造体の好適な実施態様の一例を示す模式的な斜視図であり、図２は、図１の正面図であり、図３は、図１の断面図である。
図１〜図３に示すように、防音構造体１０は、厚さ方向に貫通する微細な貫通孔１４を複数、有するシート部材１２を３以上有するものである。３以上のシート部材１２は、厚さ方向に所定の距離離間して積層されている。
【００１９】
後に詳述するが、微細な貫通孔１４を有するシート部材１２は、微細な貫通孔を音が通過する際の、貫通孔の内壁面と空気との摩擦により吸音する。本発明者らの検討によれば、シート部材１２に１μｍ〜２５０μｍの微細な貫通孔を複数形成することで、シート部材１２単体であっても広い周波数帯域で５０％程度の吸収率を達成することができる。
ここで、本発明の防音構造体においては、このようなシート部材１２を厚み方向に離間して積層し、隣接するシート部材１２間の距離（以下、シート間距離という）を０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とする。
このように３以上のシート部材１２を所定の距離離間して積層することで、シート部材１２同士が互いに貫通孔を塞ぐことなく、各シート部材１２が十分に防音性能を発現することができるので、全体として、広い周波数帯域においてシート部材１２単体よりも高い吸収率とすることができより高い防音性能を得られる。
【００２０】
さらに、ヘルムホルツ共鳴の原理を用いていないために、基本的に高周波に向かって吸収率が増大する。よって、発泡ウレタン、グラスウールおよびロックウール等の一般的な防音材である多孔質吸音体なしに、一般的な防音材と同等の効果を得ることができる。これによって、一般的な防音材である多孔質吸音体では使用が困難だった場面に適用できる。
また、各シート部材１２が十分な防音性能を発現する観点から、シート間距離は０．１ｍｍ以上である。従って、シート間距離を小さくすることができ、また、シート部材１２自体の厚みも薄いので、防音構造体全体の厚みを小さくして小型化することができる。
また、シート間距離を大きくすると、シート間距離が音波の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。従って、シート間距離を１０ｍｍ以下とすることでシート間距離に起因する音の干渉を抑制でき、フラットな吸音特性とすることができる。
【００２１】
また、シート部材１２に微細な貫通孔１４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、繊維等のゴミにより周辺環境を汚染しにくい。また、耐オゾン性、耐湿性、耐熱性、難燃性等の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。
【００２２】
ここで、一般的な防音構造体では、音波の波長の大きさよりも防音セルのサイズが非常に小さいので、単一の構造で５０％より大きい吸収率を実現することは困難である。すなわち、微細な貫通孔が形成された膜（シート部材）であっても単層で５０％より大きい吸収率を得ることができない。
これは、下記に示す音波の圧力の連続の式により導かれる吸収率からもわかる。
吸収率Ａ(Absorptance)は、Ａ＝１-Ｔ-Ｒとして決められる。
透過率Ｔ（Transmittance）と反射率Ｒ（Reflectance）とを透過係数tと反射係数rで表わし、Ｔ=|t|2、Ｒ=|r|2とする。
１層の膜の構造体と相互作用をする音波の基本式である、圧力の連続の式は、入射音圧pＩ、反射音圧ｐＲ、透過音圧ｐＴ（pＩ、ｐＲ、ｐＴは複素数）としたとき、pＩ＝ｐＴ＋ｐＲとなる。t＝pT/pI、r=pR/pIであるため、圧力の連続の式は以下のように表わされる。
1=t+r
これらより、吸収率Ａを求める。Reは複素数の実部、Imは複素数の虚部を示す。
Ａ=１-Ｔ-Ｒ=１-|t|2-|r|2=１-|t|2-|１-t|2
=１-(Re(t)2+Im(t)2)-((Re(１-t))2+(Im(１-t))2)
=１-(Re(t)2+Im(t)2)-(１-２Re(t)+Re(t)2+Im(t))2)
=-２Re(t)2+２Re(t)-２Im(t)2
=２Re(t)×(１-Re(t))-２Im(t)2＜２Re(t)×(1-Re(t))
上記式は２ｘ×(１−ｘ)の形の式で、かつ０≦x≦１の範囲を取る。
この場合、x=０．２５のときに最大値となり、２ｘ(1-x)≦０．５であることが分かる。よって、Ａ＜Re(t)×(1-Re(t))≦０．５となり、単一の構造での吸収率は、最大でも０．５となることを示すことができる。
【００２３】
このように、通常、１層のシート部材からなる構造体における音の吸収率は５０％以下にとどまることが分かる。
一方で、上記の吸収率の上限は単独の防音構造体について成立することで、多層の防音構造体が音の進行方向に存在するときは、単独の防音構造体では５０％の吸収率が上限であっても多層によってそれを越える吸収率を実現できる。本発明は、多層の微細な貫通孔を有するシート部材を比較的小さい距離をあけて積層することで、５０％の吸収率を遥かに超える吸収率を得られる構造となることを示した発明である。
【００２４】
ここで、防音性能および小型化の観点から、シート間距離は１ｍｍ以上８ｍｍ以下が好ましく、２ｍｍ以上５ｍｍ以下がより好ましい。
また、防音性能および小型化の観点から、シート間距離分離間して積層される３以上のシート部材１２を有する防音構造体１０ａ全体厚みは、３０ｍｍ以下が好ましく、２１ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以上１１ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００２５】
なお、シート間距離は、隣接するシート部材の間の距離であり、シート部材の表面に凹凸を有する場合、および／または、シート部材が湾曲して保持される場合には、シート部材間の平均距離である。
また、後述のように、シート部材間にスペーサーを配置する場合には、スペーサーの枠内（開口部内）における平均距離をシート間距離とみなすことができる。
【００２６】
ここで、各シート部材１２の保持方法には限定はないが、シート部材１２間にスペーサーを配置して、シート間距離を保つようにするのが好ましい。
例えば、図４に示す防音構造体１０ｂは、シート部材１２、スペーサー２０ａ、シート部材１２、スペーサー２０ａおよびシート部材１２がこの順に積層されている。
【００２７】
スペーサー２０ａは、シート部材１２の大きさ（平面視の大きさ）と略同じ大きさの枠体であり、それぞれ両面（開口面）にシート部材１２が貼着されている。スペーサー２０ａの厚みはシート間距離と同じ０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。
このようにスペーサー２０ａにシート部材１２を貼着する構成とすることで、３以上のシート部材１２をシート間距離を保ったまま適切に保持することができる。
【００２８】
また、シート部材１２を保持するスペーサーは枠体状の部材に限定はされない。例えば、図５に示す防音構造体１０ｃのように、パンチングメタル等の複数の開口部２１を有する板状の部材をスペーサー２０ｂとして用いてもよい。
なお、開口部２１の開口径および開口率は、シート部材１２の複数の貫通孔１４の多くを塞ぐことがなく、かつ、シート部材１２を保持できる強度を保つことができる開口径および開口率であればよい。このような観点から、開口部２１の開口径は、０．１ｍｍ〜５００ｍｍが好ましく、１ｍｍ〜５０ｍｍがより好ましい。また、開口率は、３０％〜９５％が好ましく、５０％〜９０％がより好ましい。
また、スペーサーの材料は、シート部材１２を保持できる強度を有する材料であればよく、金属、プラスチック、木材などを用いることができる。
【００２９】
また、図３に示す例では、３枚のシート部材１２を有する構成としたが、これに限定はされず、４枚以上のシート部材１２を有する構成としてもよい。
シート部材１２は枚数が多すぎると、積層構造の作製が煩雑になり、枚数が大きくなることでコストも大きくなる。また全体重さが大きくなる、シート間距離が小さくなりすぎるために距離を保つ構造が複雑になる等の問題が生じるおそれがある。従って、シート部材の枚数は２０枚以下が好ましく、１１枚以下がより好ましく、６枚以下がさらに好ましい。
【００３０】
また、図３に示す例では、各シート部材１２は等間隔に配置される構成、すなわち各シート間距離が同じである構成としたが、これに限定はされず、各シート部材１２の配置間隔（シート間距離）が異なっていてもよい。
シート間距離が異なるものがある場合には、外側のシート間距離が最も大きくなるようにシート部材１２が配置されるのが好ましい。例えば、５枚のシート部材１２を有し、３つのシート間距離を２ｍｍ、１つのシート間距離を３ｍｍとする場合には、２ｍｍ−２ｍｍ−３ｍｍ−２ｍｍと配置するよりも２ｍｍ−２ｍｍ−２ｍｍ−３ｍｍと配置するのが好ましい。
【００３１】
また、シート間距離が異なるものがある場合には、シート間距離の順序が対称となるようにシート部材１２が配置されるのが好ましい。
例えば、５枚のシート部材１２を有し、２つのシート間距離を２ｍｍ、２つのシート間距離を３ｍｍとする場合には、２ｍｍ−３ｍｍ−２ｍｍ−３ｍｍと配置するよりも２ｍｍ−３ｍｍ−３ｍｍ−２ｍｍと配置するのが好ましく、３ｍｍ−２ｍｍ−２ｍｍ−３ｍｍと配置するのがより好ましい。
【００３２】
また、本発明の防音構造体においては、図６に示す防音構造体１０ｄのように、積層された３以上のシート部材１２の一方の面側に配置される壁部材２２を有していてもよい。
壁部材２２は、実質的に剛体とみなすことができる板状の部材である。
壁部材２２としては限定はないが、建物の壁、床、天井、車等の輸送機械の板金あるいは床、机等の一般家具類の板、防音壁、道路、パーティション等の板、家電類の表面、オフィス機器の表面もしくは内部ダクト、工業機械類表面、金属板等を挙げることができる。空気の音響インピーダンスと固体の音響インピーダンスはほとんどの素材で大きく異なるため、金属、プラスチックおよび木など素材に依らずにその表面反射は極めて大きくなる。従って、これらの材質からなる壁部材は実質的に剛体とみなすことができる。
【００３３】
このように壁部材２２を有する構成とすることで、シート部材１２を透過した音が、壁部材２２で全て反射されて、再度、シート部材１２に入射するため、防音性能をより高くすることができる。
なお、防音性能及び小型化の点から、シート部材１２と壁部材３０との間の距離は１ｍｍ以上３０ｍｍ以下とするのが好ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とするのがより好ましい。
【００３４】
また、壁部材２２を有する構成においては、シート部材１２と壁部材２２との間にスペーサーを配置してもよい。また、シート部材１２、スペーサーおよび壁部材２２が一体化したセル構造として形成されていてもよい。
すなわち、壁部材２２、スペーサーおよびシート部材１２がそれぞれ接している構造ごと移動できる形状とすることで、可搬性のある吸音ボードや吸音セルとして用いることができる。具体的には、プラスチックあるいは金属の板（壁部材）にスペーサーを貼りつけて、スペーサーの表面に微細な貫通孔を有するシート部材が取り付けてある構造で、プラスチックや金属の板を薄くすることで持ち運びもできる重さのセルとすることができる。そのセルを複数個並べて壁等に取り付けることで吸音パネルあるいは調音パネルとして機能する。なお、吸音パネルとは音の吸音を目的とし、例えば、会議室や店などに用いられて声を明瞭化するために雑音を除去することなどに用いられる。また、調音パネルとは音の吸音や拡散を調整することで音を整える目的に用いられる。例えば、コンサートホールの音の響きの調整などに用いられる。
また、より小さい数ｃｍのサイズのプラスチックや金属の板にスペーサーと微細な貫通孔を有するシート部材を取り付けたセルとすることで、各種機器のダクトあるいは給気部等に配置して防音性能を発揮する防音セルとすることもできる。このように、壁部材も一体化したセル構造とすることで、設置時に吸音体と壁部材との距離を気にすることなく防音性能を発揮することができる。
【００３５】
〔シート部材〕
シート部材１２は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔１４を有する部材である。
シート部材１２は、形成される貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ未満であることによって、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、シート部材１２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。
【００３６】
本発明者らは、複数の微細な貫通孔を有するシート部材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、シート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。また、空気の粘性による摩擦での吸音をメカニズムとするため、吸音性能は、壁付近に生じる粘性特性長の大きさに依存する。平均開口径が小さい方が貫通孔内部で粘性特性長以内の領域の割合が大きくなるため、吸音に有利に働く。粘性特性長は媒質が空気の場合は音の周波数をｆ0［Ｈｚ］として、約０．２２［ｍｍ］×√（１００［Ｈｚ］／ｆ0）となることが知られている。
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。
【００３７】
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。
【００３８】
このように、シート部材は、背面に閉空間を必要とせず、貫通孔を有するシート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、シート部材は、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。
【００３９】
また、シート部材が微細な貫通孔を有するので、シート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。
【００４０】
防音性能等の観点から、シート部材１２が有する複数の貫通孔１４の平均開口径は、１μｍ以上２５０μｍ以下であり、１μｍ以上１００μｍ未満が好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下がより好ましい。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ことによる。
【００４１】
また、防音性能等の観点から、シート部材１２が有する貫通孔１４の平均開口率は、０．１％以上１０％未満であるのが好ましく、１％以上８％未満がより好ましい。
【００４２】
また、防音性能、小型化および生産性等の観点から、シート部材１２の厚みは１μｍ以上３００μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上８０μｍ以下であるのがより好ましい。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。また、厚みが厚いと２５０μｍ以下の貫通孔を形成することが難しくなってしまうため、この点からも厚みは薄いほうが好ましい。
【００４３】
ここで、シート部材１２は、複数の貫通孔１４の平均開口径を１μｍ以上１００μｍとし、平均開口径をphi（μｍ）、シート部材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のが好ましい。
【００４４】
貫通孔の平均開口径を０．１μｍ以上１００μｍ未満とし、複数の貫通孔１４の平均開口径をphi（μｍ）、シート部材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ことによって、より高い吸音効果が得られる。
【００４５】
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。
【００４６】
なお、貫通孔の平均開口径は、シート部材の一方の面から、高分解能走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いてシート部材の表面を倍率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。
【００４７】
また、平均開口率は、高分解能走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いてシート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。
【００４８】
ここで、シート部材において、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、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
なお、貫通孔の開口部の形状が非円形状の場合には、同一面積となる円に相当するとみなし、円相当直径を用いて上述と同様に取り扱うことができる。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。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。
【００５４】
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する。
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。
【００５５】
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。
【００５６】
ここで、貫通孔の視認性の観点からは、シート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。
本発明の防音構造体に用いられる、微細な貫通孔を有するシート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。
【００５７】
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７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。防音構造体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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
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。
【００６０】
シート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）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＭＰ（ポリメチルペンテン）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ゼオノア、ポリカーボネート、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、アラミド、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ナイロン、ＰＥｓ（ポリエステル）、ＣＯＣ（環状オレフィン・コポリマー）、ジアセチルセルロース、ニトロセルロース、セルロース誘導体、ポリアミド、ポリアミドイミド、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ポリロタキサン（スライドリングマテリアルなど）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 ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄ 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。また、天然ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム等ならびにこれらの架橋構造体を含むゴム類を用いることができる。
ヤング率が高いために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、一般に温湿度や環境への耐久性が大きい、ゴミが飛びにくい等の観点から、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。
【００６１】
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。
【００６２】
また、シート部材の材料として、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、シート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、シート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、シート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。
【００６３】
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、シート部材の材料として導電性を有する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、シート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シート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＝３０μｍの場合はλ＞３０μｍの成分（遠赤外線領域の波長以上の成分）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、シート部材に形成される貫通孔の平均開口径は３０μｍ以下が好ましい。
【００６４】
一方で、防音構造体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体とすることができる。
【００６５】
また、シート部材は、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、シート部材の耐久性を向上することができる。例えば、シート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。
【００６６】
また、シート部材に対して、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、シート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、シート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、デザイン性の高いシート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。
【００６７】
＜アルミニウム基材＞
シート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。
【００６８】
以下に、本発明の防音構造体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体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、シート部材は、難燃性のものが好ましい。シート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。
【００６９】
［耐熱性］
環境温度変化にともなう、本発明の防音構造体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。
シート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。
【００７０】
［耐候・耐光性］
屋外や光が差す場所に本発明の防音構造体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、シート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シート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シート部材を選択するのが好ましい。
【００７１】
［ゴミ］
長期間の使用においては、シート部材表面にゴミが付着し、本発明の防音構造体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シート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、シート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シート部材自体が導電性を持つシート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、シート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シート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。
【００７２】
上述したような特殊な材料を使用する以外に、シート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。
また、カバーとして特に薄い膜材料などを用いる場合は、本発明の貫通孔の効果を阻害しないために、シート部材１２に貼り付けずに距離を空けることが好ましい。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、シート部材に音を放射し、シート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。
【００７３】
［風圧］
強い風がシート部材に当たることによって、シート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、シート部材上に、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。
【００７４】
［シート部材の製造方法］
次に、本発明の防音構造体に用いられるシート部材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シート部材の製造方法は、
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１μｍ以上２５０μｍ以下の貫通孔を好適に形成することができる。
【００７５】
次に、シート部材の製造方法の各工程を図８〜図１１を用いて説明した後に、各工程について詳述する。
【００７６】
図８〜図１１は、アルミニウム基材を用いたシート部材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。
シート部材の製造方法は、図８〜図１１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８および図９）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９および図１０）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を有するシート部材１２を作製する皮膜除去工程（図１０および図１１）と、を有する製造方法である。
また、シート部材の製造方法は、皮膜除去工程の後に、貫通孔１４を有するシート部材１２に電気化学的粗面化処理を施し、シート部材１２の表面を粗面化する粗面化処理工程を有しているのが好ましい。
【００７７】
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１μｍ以上２５０μｍ以下の貫通孔を形成することができる。
【００７８】
〔皮膜形成工程〕
本発明において、シート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。
【００７９】
＜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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
〔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。
【００８４】
＜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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
（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１μｍ以上２５０μｍ以下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。
【００９０】
（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。
【００９１】
〔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。
【００９２】
＜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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
＜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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
〔粗面化処理工程〕
本発明において、シート部材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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
〔金属被覆工程〕
本発明において、シート部材の製造方法は、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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
＜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。
【０１０７】
＜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。
【０１０８】
（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。
【０１０９】
（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。
【０１１０】
〔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。
【０１１１】
このような防音構造体の製造は、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。
【０１１２】
また、貫通孔の形成方法は、上述した方法に限定はされず、シート部材の形成材料と厚み等に応じて、公知の方法で行えばよい。
例えば、工具を使う加工として、ドリルによる切削加工、放電加工、電解加工、打ち抜き加工やパンチングによって微細な孔を形成することができる。また、レーザー加工機を用いて様々な形状の貫通孔を形成することができる。超音波加工によってセラミックなどにも微細な貫通孔を形成することができる。
また、マスクを用いる加工法として、フォトケミカルエッチングのようなエッチング手法、電解加工、ブラスト加工のように化学的手法や物理的手法で貫通孔を形成することができる。電鋳によって形成することもできる。
【０１１３】
本発明の防音構造体は、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。
【０１１４】
本発明の防音構造体は、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。
例えば、会議室、講義室、講演ホール、音楽ホール、その他部屋、天井、乗り物室内（自動車、電車、飛行機）、クリーンルーム等の埃や汚れを嫌う空間、天井内や壁内など耐久性が必要でかつ交換が大掛かりになるスペースに用いることができる。
また、本発明の防音構造体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。
【０１１５】
また、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。
【０１１６】
本発明の防音構造体は、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、本発明の防音構造体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】
【０１１７】
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。【０１１８】
＜シート部材の作製＞
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、シート部材Ａを作製した。【０１１９】
（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。【０１２０】
（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。【０１２１】
（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、貫通孔を有するシート部材Ａを作製した。【０１２２】
作製したシート部材Ａ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２４．４μｍ、平均開口率５．６％であった。
また、作製したシート部材Ａの貫通孔の配置のランダム性について、上述の記載に従い評価したところ８０％以上の貫通孔がずれた状態であった。すなわち、高いランダム性を有していることがわかった。これは、貫通孔の位置にばらつきが生じやすい製造方法でシート部材Ａを作製しているためである。
また、作製したシート部材Ａ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。Ｒａは、０．１８（μｍ）であった。【０１２３】
［実施例１］
厚み２ｍｍ、直径４０ｍｍのアクリルをレーザー加工して中央部に直径２０ｍｍの貫通孔（開口部）を空けてスペーサーを作製した。
３枚のシート部材Ａと２つのスペーサーを交互に積層して防音構造体を作製した。【０１２４】
［実施例２〜４、参考例１および２］
実施例２は、４枚のシート部材Ａと３つのスペーサーを交互に積層して防音構造体を作製した。
実施例３は、５枚のシート部材Ａと４つのスペーサーを交互に積層して防音構造体を作製した。
実施例４は、６枚のシート部材Ａと５つのスペーサーを交互に積層して防音構造体を作製した。
参考例１は、１枚のシート部材Ａ単体とした。
参考例２は、２枚のシート部材Ａと１つのスペーサーを交互に積層して防音構造体を作製した。【０１２５】
［評価］
＜音響特性＞
作製した防音構造体の音響特性を、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。１０００Ｈｚ〜９０００Ｈｚの範囲で音響透過損失測定を行った。音響管の内径は２０ｍｍである。【０１２６】
防音構造体を音響管に挟み、防音構造体の吸収率、透過率、および、反射率を測定した。測定した結果を図１２〜図１４に示す。また、シート部材の数と合計厚みと周波数８０００Ｈｚにおける吸収率の値とを表１に示す。【０１２７】
【表１】
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【０１２８】
図１２および表１から、参考例１のシート部材単層の場合には、広い周波数帯域で防音性能を得られるものの、高周波域でも吸収率があまり大きくならず、全域で４０％程度以下である。また、参考例２のシート部材が２層の場合でも、シート部材単体と比較して吸収率はほとんど変化がなかった。
一方、実施例１〜４のシート部材を３枚以上重ねた防音構造体では、シート部材の数が多いほど吸収率が大きくなることがわかる。３層以上とすることで、５０％以上の吸収率を得られることがわかる。
また、図１３から透過率は、広い周波数帯域で、シート部材の積層数に対して単調に減少することがわかる。
一方、図１４から反射率は、低周波側ではシート部材の積層数に対して単調に増加するが、高周波側ではシート部材の積層数に影響されないのがわかる。【０１２９】
［実施例５〜８、参考例３および４］
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におけるシート部材の作製条件を変更し、平均開口径１６．８μｍ、平均開口率２．４％のシート部材Ｂを作製した。
作製したシート部材Ｂの貫通孔の配置のランダム性について、上述の記載に従い評価したところ８０％以上の貫通孔がずれた状態であった。すなわち、高いランダム性を有していることがわかった。これは、貫通孔の位置にばらつきが生じやすい製造方法でシート部材Ｂを作製しているためである。
また、作製したシート部材Ｂ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。Ｒａは、０．１８（μｍ）であった。【０１３０】
シート部材Ａに代えてシート部材Ｂを用いた以外は、実施例１〜４、参考例１および２と同様にして、実施例５〜８、参考例３および４の防音構造体を作製した。【０１３１】
作製した各防音構造体について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。結果を図１５に示す。また、シート部材の数と合計厚みと周波数８０００Ｈｚにおける吸収率の値とを表２に示す。【０１３２】
【表２】
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【０１３３】
図１５および表２から、実施例１〜４、参考例１および２と同様に、シート部材単層あるいは２層の場合には、吸収率は全域で５０％未満である。一方、シート部材を３層以上とすることで、広い周波数帯域で５０％以上の吸収率を得られることがわかる。また、シート部材の数が多いほど吸収率が大きくなることがわかる。【０１３４】
［実施例９］
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におけるシート部材の作製条件を変更し、平均開口径４６．５μｍ、平均開口率７．３％のシート部材Ｃを作製した。
作製したシート部材Ｃの貫通孔の配置のランダム性について、上述の記載に従い評価したところ８０％以上の貫通孔がずれた状態であった。すなわち、高いランダム性を有していることがわかった。これは、貫通孔の位置にばらつきが生じやすい製造方法でシート部材Ｃを作製しているためである。
また、作製したシート部材Ｃ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。Ｒａは、０．１８（μｍ）であった。
シート部材Ａに代えてシート部材Ｃを用いた以外は、実施例４と同様にして、実施例９の防音構造体を作製した。【０１３５】
［比較例１］
標準的に音の高性能吸音体として用いられる黒ウレタン（株式会社光製  低反発ウレタンシート KTHU−1010）、厚み１０ｍｍを比較例１とした。【０１３６】
実施例９および比較例１の防音構造体について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。結果を実施例４、実施例８と共に図１６に示す。
これらの実施例および比較例はいずれも全体厚みが約１０ｍｍである。
多孔質吸音体であるウレタンと比較しても、本発明の実施例は広い周波数帯域で吸収率が高いことが分かる。【０１３７】
［実施例１０］
次に、マイク二端子による伝達関数法を用いて、背面に壁面（壁部材）があり反射音が返ってくる構成での吸音率の測定を行った。すなわち、吸音率は「１−反射率」で定義される。音響管の直径は同じく２０ｍｍを用いた。
実施例１と同じシート部材を用いて、シート間距離２ｍｍの５層構成の防音構造体を作製した。壁面からポーラスアルミの最表面（壁面から最も遠い側の面）までの距離が１０ｍｍとなるように調整した。すなわち、最背面（壁面側）のシート部材から壁面まで約２ｍｍとなる。【０１３８】
［比較例２］
比較例１で用いた厚み１０ｍｍのウレタンを壁面に接するように配置して吸音率の測定を行った。
結果を図１７に示す。
壁面がある場合でも、ウレタン（多孔質吸音体）と比較して本発明の防音構造体の吸音率が広い周波数帯域で高いことがわかる。【０１３９】
［シミュレーション１］
次に、シミュレーションと実験の比較を行った。
シミュレーションは、有限要素法計算ソフトCOMSOL ver5.2a（ＣＯＭＳＯＬ社）の音響モジュール上に実装した。微細な貫通孔を有するシート部材はMaaの式に従ってモデル化を行った。Maaの式とは、「Potential of microperforated panel absorber. Dah-You Maa. The Journal of the Acoustical Society of America 104, 2861 (1998)」などDY Maaによって示されている、シート部材の厚み、貫通孔の平均開口径、平均開口率からシート部材の複素音響インピーダンスを求める式である。これによって、多数の微細な貫通孔があいたシート部材を数学的にモデル化して取り扱うことができる。【０１４０】
実施例３と同じ構成(シート部材５枚、シート間距離２ｍｍ)のモデルを作成してシミュレーションを行って吸収率を計算した。
実験結果とシミュレーション結果とを図１８に示す。
図１８から、シミュレーションと実験がよく一致していることが分かる。【０１４１】
［シミュレーション２］
実施例１のシート部材と同じパラメータのシート部材を、間隔３．３ｍｍで４枚積層した構成をモデル化してシミュレーションを行い吸収率を計算した。合計厚みは９．９８ｍｍである。
また、比較例として、厚み１０ｍｍの多孔質吸音体をモデル化してシミュレーションを行い吸収率を計算した。多孔質吸音体はDelany-Bazley式（ＤＢ式）を用いてモデル化を行った。また、ＤＢ式で単位厚さ流れ抵抗を10000、20000、50000［Pa・s/m2］の三水準で計算した。
結果を図１９に示す。
グラスウールなどの一般的な多孔質吸音体は流れ抵抗20000［Pa・s/m2］程度である。図１９より、それより吸収率が優れる流れ抵抗50000［Pa・s/m2］の多孔質吸音体と比較しても、本発明の防音構造体は高い吸収率を得られることがわかる。よって、本発明の防音構造体は、同じ厚みで従来の多孔質吸音体を上回る防音性能を有することがシミュレーションからも明らかになった。【０１４２】
［シミュレーション３］
次に、合計厚みを固定して、シート部材の枚数を変えて比較を行った。
実施例１のシート部材と同じパラメータのシート部材とし、枚数を２、３、６、１１枚でそれぞれ合計厚みが約１０ｍｍとなるようにしてモデルを作成し、計算を行った。このとき、シート間距離は１０ｍｍ、５ｍｍ、２ｍｍ、１ｍｍとなる。
結果を図２０に示す。【０１４３】
図２０から、シート部材が２枚の場合は、ピークを持って高周波側で吸収率が小さくなることがわかる。これは、枚数が２枚ではシート間距離が大きいため、共鳴的な吸収となってしまい広帯域な吸収が困難であることを示す。参考例２と合わせて考えると、枚数２枚では広帯域で大きな吸収率を得るのは難しいことがわかる。
シート部材が３枚以上では低周波から高周波まで広い帯域で吸収率が大きく、１００００Ｈｚ以上の高周波域まで高い吸収率を得られることがわかる。
特に間隔２ｍｍ（シート部材６枚）と間隔５ｍｍ（シート部材３枚）の場合に吸収率が大きくシート間距離の最適値はこの領域にあることがわかる。【０１４４】
［シミュレーション４］
さらに、シート間距離を５ｍｍ（シート部材３枚）、３．３ｍｍ（シート部材４枚）、２．５ｍｍ（シート部材５枚）、２ｍｍ（シート部材６枚）、１ｍｍ（シート部材１１枚）として、それぞれ計算を行なった。
結果を図２１および表３に示す。【０１４５】
【表３】
2019039469.tif 000005
【０１４６】
図２１および表３から、シート間距離１ｍｍの場合の吸収率が低くなっていることがわかる。これは、シート部材の積層数が多くて反射が大きくなったと考えられる。【０１４７】
［シミュレーション５］
次に、シート部材の配置間隔が異なる構成の場合の配置順について比較を行なった。
実施例１のシート部材と同じパラメータのシート部材とし、枚数を５枚で合計厚みが約１０ｍｍとなるようにしてモデルを作成し、計算を行った。このとき、２つのシート間距離を２ｍｍ、のこり２つのシート間距離を３ｍｍとし、シート間距離の順序を変えて計算を行なった。具体的には、音の入射方向から、２ｍｍ−２ｍｍ−３ｍｍ−３ｍｍの構成、２ｍｍ−３ｍｍ−２ｍｍ−３ｍｍの構成、２ｍｍ−３ｍｍ−３ｍｍ−２ｍｍの構成、３ｍｍ−２ｍｍ−２ｍｍ−３ｍｍの構成、３ｍｍ−３ｍｍ−２ｍｍ−２ｍｍの構成、３ｍｍ−２ｍｍ−３ｍｍ−２ｍｍの構成それぞれで計算を行った。
結果を図２２および表４に示す。【０１４８】
【表４】
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【０１４９】
図２２および表４から、シート間距離がより大きな３ｍｍの部分が音の入射側にあるほうが吸収率が高くなることがわかる。また、シート間距離の順序を変えることで吸収率が変わることがわかる。また、シート間距離の順序が対称であるのが好ましいことがわかる。【０１５０】
［シミュレーション６］
さらに、シート部材の枚数を４枚とし、２つのシート間距離を４ｍｍ、のこり１つのシート間距離を２ｍｍとし、シート間距離の順序を変えて計算を行なった。具体的には、音の入射方向から、２ｍｍ−４ｍｍ−４ｍｍの構成、４ｍｍ−２ｍｍ−４ｍｍの構成、４ｍｍ−４ｍｍ−２ｍｍの構成それぞれで計算を行った。
結果を図２３および表５に示す。【０１５１】
【表５】
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【０１５２】
図２３および表５から、シート間距離がより大きな４ｍｍの部分が音の入射側にあるほうが吸収率が高くなることがわかる。また、シート間距離の順序を変えることで吸収率が変わることがわかる。【０１５３】
これらシミュレーションの結果を検証するために、以下の微細加工法を用いて微細な貫通孔を有するシート部材の作製を行った。
１．ニッケル電鋳法
２．レーザーによるプラスチック加工【０１５４】
＜ニッケル電鋳法＞
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、直径２４．４μｍ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を調整し、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５．６％となる。【０１５５】
次に、ニッケル電鋳法、すなわち、電気化学反応を用いて、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シート部材を作製した。作製したシート部材の貫通孔の直径および開口率を光学顕微鏡で確認したところ、直径は２４．４μｍ、開口率５．６％であった。大きさはＡ４サイズとした。【０１５６】
シリコン基板に対するフォトリソグラフィーのパターンを変更する以外は上記と同様にして、数１０μｍの直径の貫通孔を任意の開口率で有するシート部材を作製することができる。開口径１６．８μｍ、開口率２．４％の貫通孔を有するシート部材と、開口径４６．５μｍ、開口率７．３％の貫通孔を有するシート部材も作製した。【０１５７】
＜レーザー加工＞
金属材料やプラスチックフィルムに対して、高出力短パルスレーザーを用いて微細な貫通孔の形成を行うことができる。光株式会社製のレーザー加工機Masterシリーズを用いて、厚み２０μｍのポリイミドフィルムに対して、直径２４．４μｍ、開口率５．６％の貫通孔を形成した。ポリイミドは光透過材料であるため、光を透過する微細な貫通孔を有するシート部材を作製することができた。
また、厚み２０μｍのＳＵＳ４３０板に対して、直径２４．４μｍ、開口率５．％の貫通孔を形成した。【０１５８】
貫通孔の加工パターンを変更する以外は上記と同様にして、数１０μｍの直径の貫通孔を任意の開口率で有するシート部材を作製することができる。開口径１６．８μｍ、開口率２．４％の貫通孔を有するシート部材と、開口径４６．５μｍ、開口率７．３％の貫通孔を有するシート部材も作製した。【０１５９】
＜実証＞
以上、ニッケル電鋳法を用いて作製した微細な貫通孔を有するニッケル製シート部材、レーザー加工を用いて作製した微細な貫通孔を有するポリイミド製シート部材、ステンレス製シート部材を用いて、実施例１−１０と同様の実験を行い、結果をよく再現した。
また、各シミュレーション結果の条件に対する再現実験を行い、シミュレーション結果をよく再現した。【０１６０】
［シミュレーション７］
貫通孔の平均開口径に対する最適な平均開口率に関して、平均開口径が１００μｍ以下の場合の計算を詳細に行った。１枚のシート部材に関して、厚み１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、７０μｍのそれぞれで、貫通孔の平均開口径ごとの最適な平均開口率を計算した。結果を図２４に両対数グラフで示す。図２４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。【０１６１】
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）、シート部材の厚みをt（μｍ）としたとき、図２４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シート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、シート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。【０１６２】
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、シート部材の厚み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２５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。【０１６３】
シート部材１枚の場合において、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６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７に示す。【０１６４】
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７には-6.5%〜17.0%として示した。【０１６５】
【表６】
2019039469.tif 000008
【０１６６】
【表７】
2019039469.tif 000009
【０１６７】
表７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。【０１６８】
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。【０１６９】
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。【０１７０】
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。【０１７１】
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、シート部材の厚み５０μｍ、貫通孔の平均開口径３０μｍの場合の結果を図２６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８および表９に示す。なお、表４においては、「rho_center」を「rc」と表記する。【０１７２】
【表８】
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【０１７３】
【表９】
2019039469.tif 000011
【０１７４】
表８および表９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。【０１７５】
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。【０１７６】
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。【０１７７】
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、シート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】
【０１７８】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ  防音構造体
１１  アルミニウム基材
１２  シート部材
１３  水酸化アルミニウム皮膜
１４  貫通孔
２０ａ、２０ｂ  スペーサー
２１  開口部
２２  壁部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図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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【国際調査報告】
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