(57)【要約】  本発明は、第１の周波数のヘルムホルツ共鳴器を形成するために、入力方向（Ｄ３）を介して外側に開口する空洞（３０、８０）を含む受動型吸音器（３、４、６、７、８）に関するものである。本発明によれば、前記吸音器は、前記ネック部を封止しないように塞ぐ位置でサスペンション（３３、４３、６１４０）によって懸架され、または保持された少なくとも１つの可動要素、すなわちウェーハ（３２、４２、６２、７２ａ、７２ｂ）をさらに含む。サスペンションとウェーハの相対的剛性は、組立体が第１の周波数とは異なる第２の周波数の「ピストン」運動の振動で共振し、この第２の周波数または周波数範囲の吸収を達成するように決定される。ハイブリッドバージョンは、吸音器の音響インピーダンスを調整するように制御されるコイル（３２４）を含む。  本発明では、各々がこのようなウェーハを受ける、穿孔を通って開口する反復構造によって作られた複数のこのような吸音器を含む防音壁と、このような吸音器または壁を設計し、製造する方法とを提案する。
2019511014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
決められた厚さの前壁（３７）を貫通する少なくとも１つのオリフィスを通って入口方向（Ｄ３）に外側に開口する空洞（３０、８０）を区画し、それによって、決められた開口面（Ａ３１）および決められた長さ（Ｌ３１）を有するネック部（３１、４１、６１、７１、８１）を形成するエンクロージャ（３７、３８、３９、８７、８８、８９）であって、前記エンクロージャおよび前記ネック部の寸法は、固有振動数と呼ばれる、第１の周波数または周波数範囲のためのヘルムホルツ共鳴器を一緒になって形成するように決定される、前記エンクロージャを含む、吸音装置（３、４、６、７、８）、特に受動型吸音器であって、
前記少なくとも１つのネック部を部分的に塞ぐ位置、すなわち、前記ウェーハのストロークの全部または一部で封止されない位置において、１以上の機械的連結部、又はサスペンション（３３、４３、６１４０、８３、９３１ａ、９３１ｂ）によって前記エンクロージャに懸架された、少なくとも１つの可動要素、又はウェーハ（３２、４２、６２、７２ａ、７２ｂ、９２ａ、９２ｂ）を含むこと、及び前記サスペンションの剛性および前記ウェーハの剛性が、これらの組み合わせとして、特にこれらの比として決定され、そのため、前記ウェーハが、前記第１の周波数とは異なる、特により低い第２の周波数または周波数範囲で入射波（Ｄ３）の方向に沿って「ピストン」型の共振モードで振動し、それによって、この第２の周波数または周波数範囲の吸音を達成すること、
を特徴とする、吸音装置。
【請求項２】
前記ウェーハ（３２、４２、６２、７２ａ、７２ｂ、９２ａ、９２ｂ）は、シリコン、石英、アルミナ、チタンおよびその合金、鋼、アルミニウムおよびその合金、プラスチックおよび特にポリマーの中から選択される１以上の材料で作られていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記サスペンション（３３、４３、６１４０、８３、９３１ａ、９３１ｂ）は、弾性挙動を提供する材料で、弾性挙動を提供する幾何学的形状を使用して作られており、前記ウェーハの周辺部における移動のための６Ｎ／ｍ未満の剛性、特に、１０ｍｍ〜２０ｍｍの平均直径のウェーハでは２Ｎ／ｍ未満の剛性を有することを特徴とする、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項４】
前記サスペンション（３３）は、前記ネック部（３１）および／または前記ウェーハ（３２）の縁部に対して平行な前記ウェーハの周りに延在する形状で、前記ウェーハ（３２）を前記エンクロージャ（３７）に連結する細長いアーム（３３１）を含む、ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（３）。
【請求項５】
前記ウェーハ（３２）が、前記エンクロージャ（３７）と一体のプレート（３２０、５１２、６１２）またはシート内で、サスペンションアーム（３３１）を形成するように前記プレートまたはシートに作られた１以上の切抜き部（３３０）を用いて、前記エンクロージャに対して可動とされた部分によって作られていることを特徴とする、請求項４に記載の装置（３）。
【請求項６】
前記ウェーハ（６２、７２ａ、７２ｂ）は、前記ウェーハが前記ネック部から脱出するのを防ぐ栓を形成するように前記ウェーハの前記周辺部の前に延在する両端で前記ネック部から突出する１以上の前進部によって前記ネック部に保持されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（６、７）。
【請求項７】
前記ウェーハ（７２ａ、７２ｂ）は、前記ウェーハが、傾斜すること、及びアーチ状になることによる閉塞を引き起こすことなく、前記ネック部に沿って運動（Ｄ３）することを可能にするように、十分に決められた長さにわたって決められたずれを伴い、前記ずれと、前記ネック部および前記ウェーハの前記材料の性質とが組み合わされて、前記ネック部の内面に一致する周辺部を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（７）。
【請求項８】
前記ウェーハは、可撓性の周辺シール（８３、８４）によって外フレーム（８７、８５）に固定されたスピーカの振動板（８２）によって形成されていること、及び前記シールは、その周辺部の少なくとも２０％、特に少なくとも４０％にわたって前記ウェーハを取り囲む１以上の切抜き部（８３０、８４０）を有すること、を特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（８）。
【請求項９】
前記ウェーハ（３２、８２）は、スピーカの膜を形成するように電磁系（３２４、３７４、８２４、８７４）によって前記エンクロージャとさらに相互作用すること、及び
前記電磁系は、
能動的な吸音を達成するために、および／または
前記スピーカの音響インピーダンスを変更して吸音を高め、前記吸音周波数をシフトさせ、前記吸音周波数範囲を広げ、またはこれらの効果の組み合わせを得られるように、
電子回路によって制御されること、
を特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
共通方向（Ｄ３）に吸音を提供するように連続した２次元配列内に並置された、請求項１〜９のいずれか一項に記載の多数の装置（３、４、６、７、８）を含む、吸音壁（５）。
【請求項１１】
そのハウジングが、いわゆる後面で閉じられている（５８）多数の空洞（３０）を形成するハニカム構造を有し、
その空洞が、前面で、各々がウェーハ（３２、６２、７２ａ、７２ｂ）を受ける多数のネック部（３１、４１、７１）を形成するように切断された１以上の壁（５１１、５１２、５１３、６１１、６１２、６１３、６１４）によって覆われているプレート（５００）を含むことを特徴とする、請求項１０に記載の壁。
【請求項１２】
目標周波数を吸収することが意図された、請求項１〜９のいずれか一項に記載の吸音器の工業化のためのプロセスであって、
ネック部（３１、４１、６１、７１、８１）を備えた空洞（３０、８０）の寸法を、前記空洞および前記ネック部が、前記目標周波数よりも高い第１の周波数のヘルムホルツ共振を有するヘルムホルツ空洞を形成するように決定するステップと、
前記目標周波数に対応する第２の周波数に合わせた吸音器を作り出すように、前記空洞の前記ネック部に配置されるように適合された、懸架されたウェーハの特性を決定するステップと、
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項１３】
前記懸架されたウェーハは、前記吸音器の前記サスペンションが、前記第２の周波数よりも低い周波数でその第１の正規変形モードを有するように決定される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記吸音器の前記ウェーハは、前記ウェーハが自由であるときに、前記第２の周波数よりも高い周波数でその第１の正規変形モードを有するように決定されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の吸音器（３）または請求項１０もしくは１１に記載の壁（５）を製造する方法であって、１以上の吸音器ウェーハ（３２、６２）を形成するようにシートまたはプレート（３２０、５１２、６１２）を切り抜く少なくとも１つのステップ（３３０）を含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記プレートまたはシート（３２０、５１２、６１２）は、ハニカム構造を有するプレート（５００）の表面に固定されていること、および前記切り抜くステップ（３３０）は、請求項１１に記載の防音壁（５）の前記複数のウェーハ（３２、６２）を形成するように、前記ハニカム構造の前記ハウジングに対して分配された複数のウェーハを製造すること、を特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、第１の周波数のヘルムホルツ共鳴器を形成するために、音波が前壁を通過するネック部を介して入射する方向に外側に開口する空洞を含む受動型吸音器に関する。本発明によれば、前記吸音器は、前記ネック部を封止しないように塞ぐ位置でサスペンションによって懸架され、または保持された少なくとも１つの可動要素、すなわちウェーハをさらに含む。
【０００２】
加えて、サスペンションとウェーハとの相対的な剛性は、ウェーハとサスペンションアームとの組立体が第１の周波数とは異なる第２の周波数で「ピストン」型の共振モードで振動し、よって前記第２の周波数または周波数範囲の吸音を生じるように決定される。この第２の周波数は、第１の周波数と、外気中で測定された場合のウェーハとそのサスペンション全体の周波数である第３の周波数との間に位置する。
【０００３】
加えて、ハイブリッドバージョンは、吸音器の音響インピーダンスを調整するように制御されるコイルも含む。
【０００４】
本発明では、各々がこのようなウェーハを受ける、穿孔を通って開口する反復構造によって生み出される複数のこのような吸音器を含む防音壁を提案する。
【０００５】
また本発明では、このような吸音器または防音壁を設計し、製造するための方法も提案する。
【従来技術】
【０００６】
騒音は騒音公害の重要な原因である。発泡体などの受動型の騒音低減解決策が、ほとんどの分野で広く適用されている。
【０００７】
ヘルムホルツ共鳴器を使用した受動型の解決策も、特に音響共鳴の原因となり得る反射を回避するために広く適用されている。例えば、ギリシャやローマの劇場のスタンドの下には、反射を回避し、建物の音響効果を向上させるために、音響ベースが置かれていた。ベースのサイズおよび形状は、スタンドにおける音波反射の抑制を可能にする共振系を得るように調整された。今日では、ジェットエンジンのナセルにも同様の装置が存在している。
【０００８】
この系は、空洞の音響共鳴に基づくものであり、これは「共鳴空洞」として説明することができる。共鳴空洞の機能は、ずっと後になって概念化され、現在は「ヘルムホルツ共鳴器」と呼ばれている。
【０００９】
図１に示すように、ヘルムホルツ１共鳴器は、ネック部１１と後部容積１０とからなる栓のないびんに似た開いた空気腔である。図において、この空洞１０は、側壁１９、底壁１８および前壁１７に囲われており、前壁１７を貫通するオリフィスを介して方向Ａ１１にのみ開いている。このオリフィスは、ある一定の長さを有する「ネック部」１１を形成し、よってネック部の長さＬ１１とネック部の開口面Ａ１１、例えば、円筒状のネック部を形成する円形の表面とによって定義される容積を画定する。
【００１０】
このような装置では、空洞のネック部１１の容積と後部容積１０とは、１レベルの自由度（one degree of freedom）を有する機械振動系の質量と剛性とにそれぞれ相当する。その場合吸音は、音波から生じる圧力変動を流体運動に変換することによって生じる。その場合、共鳴器の共振周波数における音波のエネルギーは、共振系に伝達される。所与の周波数の音波を減衰させるために、ヘルムホルツ共鳴器は、その固有振動数が、次式に従って減衰されるこの周波数に適合されるようなサイズとされ、
【数１】
2019511014.tif 000003
式中、Ａｎｅｃｋ＝π．ｒ２、Ｌｎｅｃｋ、およびＶｃａｖｉｔｙは、それぞれ、開口の表面Ａ１１、ネック部１１の長さＬ１１、および後部空洞１０の容積Ｖ１０である。
【００１１】
近年、減衰されるべき音波の強度を下げる破壊的干渉を生成するために、音波に応じて作動され、動作する音波発信機を使用する能動型の解決策が開発されている。しかし、この種の解決策は複雑で脆弱であり、高くつく。
【００１２】
騒音低減装置の選択は、使用される解決策のコスト、空間要件、および、飛行機のリアクタの騒音低減の場合のように、動作温度などの他の制約条件に従って行われる。
【００１３】
劇場や往来通路などの広い空間での騒音補償の場合、能動型吸音の防音壁のコストを予測することは困難である。ヘルムホルツ共鳴器または局部的な能動型騒音補償器を使用すれば、音響共鳴モードに特に関連した不都合を制限することが可能になる。
【００１４】
航空機のリアクタでは、音の生成が非常に重要であり、民間航空規格は航空機騒音の発生に対してますます厳しい制限を課している。すべての可能な騒音低減解決策の中で、リアクタにおいては、音響的であると同時に機械的でもあり得る、温度および振動に関する要求が非常に高いために受動型の解決策のみが可能である。
【００１５】
発泡体を使用する代わりに、または追加の解決策として、現在は、図２に示すように、ヘルムホルツ共鳴器として調整された空洞がリアクタの壁に埋め込まれている。これらの空洞１０は、図２に示すように、ハニカム形状の周期構造を形成するプレート２０を使用して作られる。このようなプレート２０は、中実な後プレート２８と前プレート２７との間に封入されている。プレート２７にはセル１０内に開口する孔１１があいており、すべての孔は共鳴器１のネック部を構成する。この構造は、得られる組立体２をリアクタの外壁の形状に適合させ、その剛性を保証することを可能にする。
【００１６】
他の受動型の解決策も提案されており、例えば、米国特許第８８５７５６３号明細書では、その前壁および／または後壁が、ネック部の内側で固定された可撓性膜で形成されており、よって１または複数の壁を変形させるヘルムホルツ空洞が提案されている。これらの可撓性の壁は、場合によってはオリフィスを有し、壁と空洞全体との音響応答を変化させることを可能にするバラストを装備することができる。ヘルムホルツ空洞と多孔質材料とを組み合わせることも提案されている。
【００１７】
米国特許出願公開第２０１２／０１５５６８８号明細書には、第１の周波数を吸収する連続気泡吸収材の剛性プレートを作製し、このプレートの曲げ剛性を使用して第２の周波数を吸収することが提案されている。またこの文献では、１つの特定の変形例において、プレートに切れ目を入れて、最新技術で公知のようにヘルムホルツ空洞を形成することができる開口を形成することも提案している。
【００１８】
本発明の１つの目的は、先行技術の不都合点を克服することである。本発明は、特に吸音性能に関して、また、減衰された周波数範囲の幅および位置決めに関しての改善を得ようとするものである。また本発明は、スペクトルの幅についての、より低い周波数での、吸収されるべき周波数に関しての設計の柔軟性を含む、実装および適合の柔軟性を改善しようとするものでもある。コスト、簡潔さおよび信頼性ならびに外部ストレスに対する耐性も追求されている。
【発明の概要】
【００１９】
本発明は、空洞がそこを通って外側に開くいわゆる入力方向（一般には１つの方向）を除いてその周辺部の周りが閉じられている、この空洞を画定する剛性のエンクロージャを含む、吸音装置、特に受動型装置を提案する。この出口は、剛性の、決められた厚さのいわゆる前壁を貫通し、よって、指定された開口面および指定された長さを有する少なくとも１つのネック部を形成する少なくとも１つのオリフィスでできている。このようなエンクロージャでは、このネック部はしたがって、一定の形状および位置、ならびに不変の寸法を提示する。前記エンクロージャと前記ネック部との寸法は、通常は、合わさって、固有振動数として知られている、第１の周波数または周波数範囲の入射波のヘルムホルツ共鳴器を形成する、エンクロージャの容積と、ネック部の表面および長さとによって決定される。
【００２０】
任意に、このネック部は、組立体が単一のヘルムホルツ共鳴器のように動作するように同じ空洞内に開口するいくつかのオリフィスに分配され、各オリフィスは概ね同じ方向に、または、例えば、３０°または１５°未満の角度を形成する実質的に平行な方向に開く。
【００２１】
本発明によれば、この吸音器は、そのストロークの少なくとも一部分で封止しないように、前記少なくとも１つの前記ネック部を少なくとも部分的に塞ぐ位置において、（例えば、一続きの（１または複数の）材料によって）本明細書でサスペンションと呼ぶ、１または複数の機械的連結によって前記エンクロージャに懸架された、本明細書でウェーハと呼ぶ、少なくとも１つの可動要素をさらに含む。すなわち、移動ストロークの少なくとも一部分、またはストローク全体で漏れ区間が残る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、永続的な漏れ区間が存在する。この場合には、可動要素は、その全ストロークにわたってネック部内にとどまる場合も、とどまらない場合もある。
【００２３】
他の実施形態によれば、可動要素は、ネック部の内側に位置するときには封止するように空洞を塞ぐことができるが、例えば、そのストロークの両端で、または少なくともその一端で、漏れ区間が現れるそのストロークの部分を有し得る。
【００２４】
加えて、本発明によれば、サスペンションの剛性はウェーハの剛性と共に、前記ウェーハが、第１の周波数とは異なる第２の周波数または周波数範囲で（特により低い周波数で）入射波の方向に沿って「ピストン」型の共振モードで振動し、よってこの第２の周波数または周波数範囲の吸音を達成するように決定される。
【００２５】
このような閉塞を達成するために、ウェーハを、ネック部の内部または前に、内部または外部に、その運動中に変動し得るように、ネック部に対して様々な場所に位置決めすることができる。
【００２６】
典型的には、懸架されたウェーハは、装填された後で、すなわちウェーハと共に、空洞外部の外気中で試験され、または計算された吸音器のサスペンションが、第１の周波数とは異なる第３の周波数共鳴を有するように位置決めされる。よって、空洞と懸架されたウェーハとを組み立てることによって得られる第２の周波数は、第１の周波数（すなわち、空洞のヘルムホルツ周波数）と第３の周波数（外気中で測定された懸架されたウェーハの周波数）との間に位置することになる。
【００２７】
第３の周波数は、好ましくは、第１の周波数よりも低い。２つの周波数の間に位置する第２の周波数も、ヘルムホルツ周波数よりも低い。
【００２８】
あるいは、第３の周波数は、第１の周波数よりも高い。したがって、２つの間に位置する第２の周波数も、ヘルムホルツ周波数よりも高い。
【００２９】
好ましくは、ウェーハはネック部区間の少なくとも８０％の区間を占める。不均一な剛性の部分によって形成されたウェーハの場合、この部分は、ネック部区分の少なくとも８０％の区間で、ピストンモードで運動し、前記ウェーハを形成する部分を有する。
【００３０】
「ピストンモード」におけるこのような変位をここでは、２次元オブジェクトについての、オブジェクトが、この運動に関して非常に小さい、または無視できるほどの変形を有する、その平均表面に対して垂直な移動として定義する。すなわち、同じ方向の、同一速度または非常に近い速度での、したがって、ほとんどまたは全く屈曲がないそのすべての部分の同時運動である。
【００３１】
このような「ピストン」モードでの運動は、例えば変形がオブジェクトの表面全体に分布する「ドラム」モードでの運動とは異なる。よって、その周辺部に固定された一定の厚さを有する可撓性膜は、米国特許第８８５７５６３号明細書で提案されている可撓性壁の例と全く同様に、ドラムモードで変形することになる。
【００３２】
例えば、ウェーハ＋サスペンションアームの固有振動数がヘルムホルツ共鳴器単独の固有振動数よりも低い場合、結果として得られるこの吸音器の吸音周波数は、ヘルムホルツ共鳴器の吸音周波数よりも低くなる。
【００３３】
好ましくは、ウェーハおよびそのサスペンションの特性は、それらの固有共振周波数、すなわち外気中で空洞なしで取り付けられた場合の共振周波数が、前記空洞のヘルムホルツ周波数より下に位置するように決定される。
【００３４】
実際、ヘルムホルツ共鳴器のネック部に封止型スピーカを埋め込むための試験を実施する間に、本発明者らは、パッシブモードで、すなわちスピーカを作動させずに使用された場合のこの組立体の挙動の改善および具体的な変化を見出した。
【００３５】
よって、特にピストンモードで振動するように配置されたこのようなウェーハを付加することにより、空洞の挙動が驚くほどに変化すること、すなわち、吸音が著しく効率的になり、系の吸音周波数がより低い周波数の方にシフトすることが判明した。
【００３６】
必須ではないが好ましくは、ウェーハの幾何学的形状または材料（好ましくは両方）は、すなわち、剛性が高く、ピストンモードでのその平均移動と比較して変形しにくく、かつ／または、ネック部の寸法に対して、例えば１０％未満または５０％未満である、剛性構造を形成するように設計される。この構造は、好ましくは、ヒステリシスをほとんどまたは全く伴わない純粋な弾性構造である。
【００３７】
１つの特徴によれば、ウェーハは、軽量で、好ましくは高い剛性と組み合わされた材料および構造で作られる。
【００３８】
ウェーハは、例えば、シリコン、石英、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、チタンおよびその合金、鋼、アルミニウムおよびその合金、プラスチックおよび特にポリマーの中から選択される１または複数の材料で作られる。
【００３９】
サスペンションは、好ましくは、弾性挙動を提供する材料および幾何学的形状を使用して作られる。良好な結果を有する実施形態の例によれば、シリコン構造体の場合、その周辺部におけるウェーハの変位について計算されたサスペンションの剛性は、６Ｎ／ｍ未満、特に２Ｎ／ｍ未満であり、例えば０．５〜２０Ｎ／ｍであり、または直径１０〜２０ｍｍの丸いウェーハでは２〜６Ｎ／ｍでさえある。
【００４０】
１つの特徴によれば、ウェーハは、例えば平坦な２次元の薄い形状を有し、好ましくは、ネック部の縁部に対して実質的に平行な周辺部を有し、例えば、ウェーハの周りに規則的に、または均一に分布した漏れ区間を提供する。
【００４１】
好ましくは、サスペンションおよび漏れ区間は、可動装置全体が吸収されるべき周波数でねじれ変形モードにならないように、また好ましくはそれを下回らないように位置決めされる。１つの特徴によれば、この周辺部の幾何学的形状およびそのネック部からのずれ（deviation）は、例えば調整段階において、例えば、ネック部が完全な円形を形成せず、または規則的ではない周辺部を有する場合に、ウェーハのねじれ変形を補償し、または回避するように決定される。
【００４２】
よって、別の特徴によれば、サスペンションは、前記ウェーハの周りに、ネック部および／またはウェーハの縁部に対して平行に延在する（または少なくとも２０°未満の平均角度をなす）形状のウェーハをエンクロージャに連結する細長いアームを含む。よって、この種の幾何学的形状は、構造のねじれモードを制限または回避しながら、ネック部とウェーハとの間に小さなギャップを維持することによって大きな柔軟性を得ることを可能にする。
【００４３】
よって、所与の剛性の弾性材料について、ウェーハの周辺部の周りのクラッタを制限しながら、したがって、ウェーハとネック部の壁との間のギャップを制限しながら、または、存在し得るギャップにかかる制約条件を制限することによって、より長い、したがってより剛性の低いアームを製造することが可能である。実際、小さいギャップがある場合に、特にウェーハの周りに規則的に大きな柔軟性を得ることは困難であるが、これは、ねじれモードの発生を制限し、ピストンモードを有利にするのに役立つ。
【００４４】
例えば、ウェーハは、プレート内またはエンクロージャと一体のプレート内に、前記プレートまたはシートにサスペンションアームを形成するように入れられた１または複数の切れ目によって前記エンクロージャに対して可動とされた部分によって形成される。
【００４５】
よって、製造を工業化することがより容易であり、製造をより迅速に、より正確に、より反復可能に、より安価にすることができる。
【００４６】
別の特徴によれば、ウェーハは、ウェーハがネック部から脱出するのを防ぐ栓を形成するようにウェーハの周辺部の前に延在する、両端のネック部からの１または複数の突出部によってネック部に保持される。
【００４７】
サスペンションが材料の連続による連結を伴う、または伴わないさらに別の特徴によれば、ウェーハは、その振動運動の方向に依存して決定される長さにわたる、決められたギャップを有する、ネック部の内面と一致する周辺部を有する。この長さは、前記ギャップと、ネック部とウェーハの材料の性質との組み合わせにおいて、前記ウェーハが、傾斜、及びアーチングによる閉塞を引き起こすことなくネック部に沿って運動することを十分に可能にするように決定される。このようなウェーハは、例えば、完全円を形成する、または形成しない円筒形である。
【００４８】
よって、このような吸音器を、小型のもの、例えば、そのハウジングが、航空分野または産業機械分野で使用される空間要件および共振周波数に適合する現在のハニカム構成に適合する寸法のものを含めて、様々なサイズで、工業化が容易な方法で製造することができる。
【００４９】
あるいは、本発明によれば、吸音器は、スピーカ膜（例えば、ケブラーなどの樹脂、布地、紙またはボール紙）、例えば従来の音声コイル型のダイナミックスピーカおよび（１または複数の）環状永久磁石によって形成されたウェーハを含む。典型的には、この膜は、例えば、同時にスピーカシールを形成する可撓性の周辺サスペンションを製造するのに従来使用される種類の可撓性の周辺シール、例えば、ゴムやラテックス、エラストマー、１００μｍのポリエチレンフィルムなどの薄いポリマーフィルムによって、外フレームに固定される。
【００５０】
本発明によれば、このシールは、ネック部をその周辺部に配置するために前記膜を取り囲む１または複数の切れ目を有する。フレームに対する膜の機械的連結がシール単独で、またはおそらくはシールとスパイダとによって保証されるならば、切れ目は、シール表面の大部分（例えば、少なくとも２０％または少なくとも４０％でさえも）を表す大きな寸法を有し得る。
【００５１】
１つの特徴によれば、この構造は、通常の電磁系、例えば、コイルや磁石を含まずに作られる。よって、このような吸音器は、例えば、建物内の部屋の防音壁の状況などにおいて、従来のヘルムホルツ共鳴器より高い効率および／または大きい容積で、しかも本物の能動的な吸音施設よりも低コストで、製造および組立ての点で経済的であることが判明している周知の技術を用いて容易に製造できる。
【００５２】
反応性制御または能動制御を有するハイブリッド吸音器
本明細書で開示される特徴のすべてまたは一部を組み合わせ得るいくつかの実施形態では、ウェーハは、スピーカ膜を形成するために電磁系を介してエンクロージャ（およびネック部など）とさらに相互作用する。
【００５３】
好ましくは、コイルはウェーハ上に固定されており、永久磁石はネック部または前壁に固定されている。これにより、永久磁石が可動である場合と比較して、設計の自由度がより高まり、特に低周波数での効率および吸音の可能性が改善される。
【００５４】
代替として、または加えて、永久磁石はウェーハに取り付けられ、コイルはネック部に取り付けられる。
【００５５】
これにより、受動的低減の利点とそのインピーダンスの制御された管理とが組み合わされるという意味で、ハイブリッドとみなすことができる吸音器が得られる。
【００５６】
能動型音響系は、次の２つのカテゴリに分けることができる。
制御手段（圧力および／または速度）の導入を必要とするサーボ制御チェーン付き能動制御系、および
吸収すべき音波の特性を測定する必要のない反応系制御手段。
【００５７】
これらの実施形態では、電磁系は、電子回路によって、
能動的な吸音を達成するために、かつ／または
前記スピーカの音響インピーダンスを変更して吸音を高め、吸音周波数をシフトさせ、吸音周波数範囲を広げ、またはこれらの効果の組み合わせを得られるように
制御される。
【００５８】
第１のいわゆる「反応性」電磁バージョンでは、本発明の漏れ区間を有するハイブリッド吸音器は、典型的には、負性インピーダンスの値の制御手段ありまたはなしで、音声コイルの端子において「負性インピーダンス」シャントを印加することによって、電子回路によって能動的な音響低減を達成するように制御される。これにより、従来の能動型低減電子回路のすべての複雑さを実装することなく、吸音器の挙動を制御するための可能な方法を提供する反応性のみの系が得られる。実際、負性インピーダンスを得ることは、能動制御技術の単純な形態である。
【００５９】
本発明による真に「能動型」の系を形成する第２の電磁バージョンでは、漏れ区間を有するハイブリッド吸音器は、保護されるべき環境のレベルおよび音響スペクトルに基づき、複雑な制御法則を使用して、結果として得られる音環境のリアルタイム評価ありまたはなしで、制御手段によって制御される。
【００６０】
これらの２つの方法は、このようにして形成されたスピーカの音響インピーダンスの変更をもたらす。
【００６１】
この音響インピーダンスの変更は、吸音を高め、吸音周波数をシフトさせ、吸音周波数範囲を広げ、またはこれらの効果の組み合わせを得ることを可能にする。
【００６２】
この音響インピーダンスの電子制御された適合は、封止された膜を有する従来のスピーカについてすでに提案されている。制御および動作のモードの例、ならびに得られる結果については以下の文献に詳述されている。
Ｒｏｍａｉｎ  Ｂｏｕｌａｎｄｅｔ’ｓ  ｔｈｅｓｉｓ：Ｈ．Ｌｉｓｓｅｋ，“Ａｃｔｉｖｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｗｉｔｈ  ｖａｒｉａｂｌｅ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ”．ＰｈＤ  ｔｈｅｓｉｓ，Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｏｆ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｍａｉｎｅ，２００２；
Ｒｏｍａｉｎ  Ｂｏｕｌａｎｄｅｔ，Ｈｅｒｖｅ  Ｌｉｓｓｅｋ，“ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  ａｔ  ｔｈｅ  ｄｉａｐｈｒａｇｍ  ｏｆ  ｍｏｖｉｎｇ  ｃｏｉｌ  ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ  ｕｓｉｎｇ  ｏｕｔｐｕｔ  ｆｅｅｄｂａｃｋ  ｃｏｎｔｒｏｌ”，ＩＣＳＶ１８，１０−１４  Ｊｕｌｙ  ２０１１，Ｒｉｏ  ｄｅ  Ｊａｎｅｉｒｏ，Ｂｒａｚｉｌ；
Ｒｏｍａｉｎ  Ｂｏｕｌａｎｄｅｔ，Ｈｅｒｖｅ  Ｌｉｓｓｅｋ，Ｅｔｉｅｎｎｅ  Ｒｉｖｅｔ．“Ａｄｖａｎｃｅｄ  ｃｏｎｔｒｏｌ  ｆｏｒ  ｍｏｄｉｆｙｉｎｇ  ｔｈｅ  ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｉｍｐｅｄａｎｃｅ  ａｔ  ｔｈｅ  ｄｉａｐｈｒａｇｍ  ｏｆ  ａ  ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒ”．Ｆｒｅｎｃｈ  Ｓｏｃｉｅｔｙ  ｏｆ  Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ．Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ  ２０１２，Ａｐｒ  ２０１２，Ｎａｎｔｅｓ，Ｆｒａｎｃｅ．＜ｈａｌ−００８１０９０７＞
【００６３】
よって、本発明は、所与の周波数範囲において有効な受動的吸音を提供することを可能にする一方で、さらに一層広いスペクトルにわたる吸音を可能にする能動的インピーダンス適合も可能にする。
【００６４】
このような漏れ区間を備えるハイブリッド吸音器を含む設備は、設置される構成に応じて、また選択された機会に応じて、おそらくは、互いに、または受動的吸音もしくは適合された吸音と組み合わせて、または交替させて、能動的低減モードで使用し、または代替のスピーカだけとして使用することさえも可能にする。
【００６５】
本発明の別の態様によれば、本明細書に記載されるように、同じ方向での吸音を達成するために連続した２次元配列内に並置された複数の吸音装置が提案される。本明細書に記載される複数の吸音装置を含むことになる受動型またはハイブリッドの吸音壁も提案され、吸音装置は、この壁の表面に対して垂直な同じ方向での吸音を達成するために、連続した２次元組立体内に分散され、または並置さえもされる。
【００６６】
一変形例によれば、このような装置は、例えば、比較的狭い周波数帯域での吸音を高め、壁の全表面にわたって吸音を均一化するために互いに同一に作られる。
【００６７】
別の変形例によれば、壁は、異なる特性を有するいくつかの吸音装置を含み、よって、異なる種類の装置の吸音帯域の集まりを形成するより広い帯域で吸音を提供する。
【００６８】
構成および要件に応じて、これらの吸音器は、反復的であるが非周期的に、または擬似ランダムに、周期的なパターンを形成するように均一に分散される。
【００６９】
さらに別の変形例によれば、（１または複数の種類の）本発明による吸音器は、先行技術による他の吸音器（例えば、ウェーハがないネック部を有するヘルムホルツ空洞）と共に同じ壁内で使用される。これらの異なる種類は、周波数ごとの吸音強度の必要に従って、かつ／または異なる各周波数が関与する位置に従って分散させることができる。
【００７０】
一特徴によれば、このような壁は、反復構造または周期構造を有するプレート、例えばハニカムを含み、そのハウジングは、典型的には、反復構造のプレートと一体化された剛性の封止壁によって、いわゆる後面で閉じられた多数の空洞を形成する。後面の反対側の前面で、この反復構造のプレートの空洞は、ウェーハを各々受ける多数のネック部を形成するように切断された１つの壁（またはいくつかの重なり合った壁）で覆われている。
【００７１】
本発明のさらに別の態様によれば、目標周波数を吸収することが意図された、本明細書に記載される吸音器を設計し、かつ／または工業化するための方法が提案され、この方法は、
目標周波数よりも高い第１のヘルムホルツ共振周波数を有するヘルムホルツ空洞の寸法を決定するステップと、
前記目標周波数に対応する第２の周波数に合わせた吸音器を作り出すように前記空洞のネック部に配置されるように設計された、懸架されたウェーハの特性（その材料およびその幾何学的形状）を（計算または実験によって）決定するステップと
を含むことを特徴とする。
【００７２】
ウェーハおよびそのサスペンションの特性は、可動部、すなわち、ウェーハおよびそのサスペンションによって形成された組立体の固有共振周波数が、外気中で、空洞なしで取り付けられた場合に、前記空洞のヘルムホルツ周波数よりも下に位置し、前記目標周波数よりも下に位置するように定義されることが好ましい。
【００７３】
好ましくは前の実施形態と組み合わされた、別の好ましい実施形態によれば、懸架されたウェーハは、装填された後で、すなわちウェーハと共に、空洞外部の外気中で試験され、または計算された吸音器のサスペンションが、第２の周波数よりも低い、したがって、吸収されるべき周波数よりも低い周波数のその第１の正規変形モードを有するように構成される。
【００７４】
より具体的には、ウェーハ自体は、それが単独で、すなわちサスペンションなしで試験され、または計算されたときに、その第１の正規変形モードが第２の周波数よりも高い周波数で発生するように定義される。
【００７５】
よって、吸収されるべき周波数の調波を形成する周波数で現れ得るさらなる騒音を制限または回避することが可能である。
【００７６】
本明細書でいう「第１の正規モード」という用語は、周波数が増加するときに最初に現れるモード、すなわち共振周波数で現れる変形モードを指すものとして理解されたい。
【００７７】
本発明のさらに別の態様によれば、本明細書に記載される吸音器または壁を製造する方法が提案される。本発明によれば、この方法は、例えば、レーザ切断、噴射水、放電加工、化学エッチングまたはプラズマなどのように取り去ることによって、１または複数の吸音器ウェーハを形成するようにシートまたはプレートを製造する少なくとも１つのステップを含む。代替または追加の選択肢として、この製造は、付加的な製造方法によって、例えば、ポリマーや金属を使用した熱蒸着、レーザ重合、レーザ焼結によって行うこともできる。サスペンションアームによって懸架されたウェーハを含む実施形態では、ウェーハを製造するステップは、好ましくは、これらのサスペンションアームの輪郭を形成するパターンで開口も作成する。
【００７８】
１つの特徴によれば、シートまたはプレートは、反復構造または周期構造を有するプレートの表面に取り付けられ、切断するステップは、本明細書で提示される防音壁の多数のウェーハを形成するように周期構造のハウジングに対して分散された多数のウェーハを作り出す。
【００７９】
適用例
本発明は、本発明が伴うすべての利点を有する受動系内で、コスト、複雑さまたは脆弱性をほとんどまたは全く伴わずに、特に低い周波数、例えば５００Ｈｚ〜１５００Ｈｚで、従来のヘルムホルツ共鳴器を用いた場合よりも効果的な吸音を達成することを可能にする。
【００８０】
加えて、固有振動数の下方シフトにより、従来の共鳴器と比較して、かつ／または吸収されるべき周波数が減少するときに増加するので、より小さい容積を使用して、より低い周波数を吸収することが可能になる。
【００８１】
この種類の解決策は、例えば、十分な吸音を得るのに必要な空間が原因で、または困難な条件、例えば、天候に対する、もしくは極端な人工環境に対する耐性が不十分であるために、発泡体または能動型の解決策を使用できず、または限定的にしか使用できないある特定の用途を特に意図したものである。現在必ずしも他の方法でアクセス可能ではないこれらの分野において著しい改善が可能である。
【００８２】
例として、例えば、航空機騒音の発生をより一層少なくすることを求める、民間航空の規格の変更に対応するように、図２に示される単純な穿孔ハニカム構造に関して改善されたやり方で、航空機エンジンにおける吸音を達成することが企図されている。
【００８３】
多数のシステムまたは機械、例えば、生産ラインの工作機械や要素の防音を、それがロボット化されているか否かを問わず、改善し、かつ／またはより扱いやすくするための多くの用途が検討されている。
【００８４】
建築分野での、特に、大きな覆われた、または閉じた空間、例えば、録音スタジオ、大会議室、ショーホール、往来通路でエコーを制限するための興味深い適用例も検討されている。
【００８５】
それらのすべての可能な組み合わせに従って、本明細書に記載される様々な任意選択の特徴を組み込んだ本発明の様々な実施形態を提案する。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
本発明の他の特徴および利点は、いかなる点でも限定的ではない、一実施形態の詳細な説明、および添付の図面を参照すれば明らかになるであろう。
図１は、最新技術によるヘルムホルツ共鳴器を示す横断面図である。
図２ａおよび図２ｂは、組立て前と組立て後の、穿孔プレートで覆われたハニカム構造によって形成された、多数のヘルムホルツ共鳴器を含む、最新技術による防音壁を示す斜視図である。
図３は、電気力学的シリコンウェーハを有する２１ｃｍ３の空洞を含む、本発明の第１の実施形態による吸音器の横断面の斜視図である。
図４は、図３のサスペンションおよび吸音器ウェーハを形成する切れ目を示すスケール斜視図である。
図５は、その電磁コイルおよびスチフナを備えたバージョンの、図３の吸音器のウェーハを示すスケール斜視図である。
図６は、ネック部が空洞よりも狭い構成の、本発明によって定義される吸音器の横断面の原理的な概略図である。
図７は、図３の吸音器を使用して、ウェーハの周りにシールを有する構成および有しない構成において、２つの異なる空洞容積について実験的に得られた吸音曲線を示すグラフである。
図８は、ネック部が空洞の一部を形成する構成において、本発明の第２の実施形態の例による吸音器の横断面の原理的な概略図である。
図９は、ネック部を形成し、ウェーハおよびウェーハのサスペンションを形成する切断プレートを囲ういくつかの穿孔プレートで覆われたハニカム構造によって形成された多数の吸音器を含む、本発明の第３の実施形態の例による防音壁を示す横断面の概略図である。
図１０ａおよび図１０ｂは、自由なウェーハがネック部の上方に突出する外側層によって保持された、本発明の第４の実施形態の例による、ハニカム防音壁内の吸音器のうちの１つを示す左側から見た横断面の概略図である。
図１１ａおよび図１１ｂは、厚い固定されていないウェーハがネック部の上方に突出する外部層によって保持された、本発明の第５の実施形態の例の２つの変形例による、ハニカム防音壁の吸音器のうちの１つを示す、横断面の概略的半分図である。
図１２は、異なる変形例を提示する２つの半分図において、膜の内側を貫通するオリフィスによって漏れ区間が形成されている、円錐振動板形状のダイナミックスピーカが穿孔された周辺ジョイントに取り付けられた、本発明の第６の実施形態の例を示す、横断面の概略図である。
図１３は、異なる変形例を有する２つの半分図を提示する、漏れ区間がウェーハの内側を貫通するオリフィスによって形成されている、その内部に漏れ区間を有する剛性のウェーハを備えた実施形態の第７の例を示す横断面の概略図であって、
図１３ａに、封止されていないサスペンションを、
図１３ｂに、防水サスペンションを、
示す図である。
図１４は、異なる変形例を提示する２つの半分図において、漏れ区間がウェーハの内側を貫通するオリフィスによって形成されている、漏れ区間を含む可撓性の中心ウェーハの第８の例を示す横断面の概略図であって、
図１４ａに、封止されていないサスペンションを、
図１４ｂに、封止されたサスペンションを
示す図である。
図１５は、運動の相違を示す図であって、
図１５ａに、「ピストン」モードを、
図１５ｂに、「ドラム」モードを
示す図である。
図１６は、図３の吸音器のネック部およびウェーハを、図５に示すその電磁コイルおよびスチフナを有するバージョンで示す概略的横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００８７】
単一の吸音器
図１から図７に、本発明の第１の実施形態の例を示す。その他の例については、その第１の実施形態との相違点のみを説明する。
【００８８】
この第１の実施形態の例では、吸音器３を、当初はスピーカによる能動型低減システムを達成することを意図した研究の状況で作り、試験した。
【００８９】
吸音器３は、内部空洞３０を画定する円筒の形態を有する。この空洞３０は、円筒形の壁３９によって取り囲まれており、平坦な後壁３８と部分的に前壁３７とによって完全に閉じられている。前壁３７には、空洞３０の円筒に向かう軸Ｄ３方向に中央オリフィス開口が貫通している。このオリフィスは、前壁３７の厚さを貫通する円筒形状を有し、よってＬ３１の長さおよびＡ３１の横断面のネック部３１を形成している。
【００９０】
ここに記載する例では、使用されたウェーハは、Ｉｍａｎ  Ｓｈａｈｏｓｓｅｉｎｉ’ｓ  ｔｈｅｓｉｓ，“Ｔｏｗａｒｄｓ  ｍｉｃｒｏ  ｈｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ｅｌｅｃｔｒｏａｃｏｕｓｔｉｃ  ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ  ｉｎ  ｓｉｌｉｃｏｎ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”，ＰｈＤ  ｔｈｅｓｉｓ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｂａｓｉｃ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０１２に記載される、またはＩ．Ｓｈａｈｏｓｓｅｉｎｉ  ｅｔ  ａｌ．，“Ｔｏｗａｒｄｓ  ｈｉｇｈ  ｆｉｄｅｌｉｔｙ  ｈｉｇｈ  ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｍｅｍｓ  ｍｉｃｒｏｓｐｅａｋｅｒｓ，”ＩＥＥＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  ｓｅｎｓｏｒｓ，ｐｐ．２４２６−２４３０，２０１０に記載される、（微小電子機械システムのための）ＭＥＭＳ技術を使用して作られたダイナミック・マクロ・スピーカのシリコン膜によって形成されている。これらの電気力学的マイクロＨＰシリコンは、厚さが１センチメートル未満であり、従来のミッドレンジスピーカ（５００Ｈｚ）の共振周波数に匹敵する共振周波数を有するという特徴を有し、このため、薄い環境、例えば、５０ｍｍ未満の壁への良好な組込みが可能になる。
【００９１】
図４に示すように、ウェーハ３２は、剛性プレート３２０から切り抜いた内側部分によって形成されている。この切抜き部は、ウェーハ３２をほぼ完全に取り囲む複数の切抜き部３３０を含むパターンで作られている。この例では、いくつかの本質的に線形の（すなわち１次元の）切抜き部３３０が、ここでは６つの同一の切れ目として、ウェーハの中心Ｃ３２の周りに規則的に分配された角度で作られている。これらの切抜き部３３０の各々は、中心３２から特定の距離だけ離れた周辺部の角部分を覆っており、これは、アームの幅と、可動ウェーハ３２５の周辺部とネック部３１の壁との間の距離Ｅ３１とに対応する。これらの切れ目の各々は、その隣接する切れ目に部分的に沿って、内側の一方向と（この場合は反時計回り方向に）、外側の他方向と（この場合は時計回りに）に延在している。よって、並んだ２つの切れ目の各グループ間で、残りの材料は、ネック部とウェーハとの間のギャップＥ３１よりもずっと大きい長さＬ３３０にわたって、ウェーハの周辺部に沿って延在するらせん状に伸びるアームを形成している。よって、最初のプレート３２０の材料の剛性にもかかわらず、長さが長く、したがって剛性が低いアーム３３１（図では灰色）を得ることが可能である。
【００９２】
この例では、最初のプレート３２０は、ＳＯＩ型基板から得ることができる、全厚２０μｍ、外寸２３ｍｍ×２８ｍｍの、例えば単結晶シリコンのシリコンからなる。このプレートの内側の切り抜かれたウェーハ３２は直径１３ｍｍを有し、切抜き部３３０は約２０μｍの幅を有する。両端において、切抜き部３３０は、材料の疲労を制限し、ひび割れを回避するために円形形状（図４および図５では黒色）に広がっている。
【００９３】
図５に示すように、このウェーハはまた、その表面からある一定の高さ、ここでは３００μｍにわたって突出するリブによって形成された、ＭＥＭＳの分野で公知の方法を使用して作られたスチフナ３４も有する。ウェーハ全厚さは、ウェーハの剛性に関していえば、したがって３２０μｍである。
【００９４】
この実験の一部として、このようにして製造されたスピーカは、やはり最初のプレート３２０を切り込むことによって形成された２つの２０μｍ厚のサスペンションアーム３３１によって固定部分に連結される電磁コイル（任意選択）３２４を形成するウェーハの周辺部に付着された一連の導電トラックをさらに含む。
【００９５】
図３に示すように、このスピーカの電磁系は、コイル３２４と相互作用するようにネック部３１の内側に固定された永久環状磁石３７４によって完成する。この磁石は、Ｓｈａｈｏｓｓｅｉｎｉの論文に記載されているように、理論上の分極値が１．５Ｔである２つのネオジム鉄ホウ素リング磁石で構成することができる。
【００９６】
図６は、サスペンションとウェーハとが同じ最初のプレートによって形成されているにもかかわらず、ウェーハ３２の剛性と比較して無視できる（したがって、ピストンモードに好都合である）とみなすことができる、封止されておらず、剛性が非常に低いサスペンション３３を有する、この吸音器３を示す概略図である。
【００９７】
パッシブモードでは、図７に示す実行された試験において、ウェーハは両極端位置３２ａおよび３２ｂ（図６の破線）の間を移動することによってピストンモードで振動する。これらの運動の振幅は、平衡位置（実線）から２ｍｍ未満の最大運動に対応し、サスペンションは最大約４ｍｍまでの破壊なしの運動を可能にする。
【００９８】
最初に、実験は、スピーカが取り付けられた空洞３０のヘルムホルツ共振周波数に近い周波数を減衰させることを目的とした電子制御に従ってスピーカを作動させることによって能動的低減を達成することを目的とした。この作業を、まだ公開されていない２０１４年のＩＥＦのＡｌｅｘａｎｄｒｅ  Ｈｏｕｄｏｕｉｎの論文の枠組みで行った。スピーカの効率を最適化しようとする場合に必然的な、音響短絡を回避するために、連続的に封止された周辺シールによってギャップＥ３１を閉じることを企図した。いくつかの種類のジョイント、例えば成型されたラテックスや熱形成されたポリエチレンフィルムを考慮した。
【００９９】
しかし、このシールを取り付ける前も含め、想定したシステムの異なる完成段階で様々な試験を行った。
【０１００】
以下の表に、２つの試験対象の空洞についてのウェーハなしの、空洞３０およびネック部３１の幾何値、ならびに計算および測定された共振周波数を示す。
【表１】
2019511014.tif 000004
【０１０１】
よって、図７には、パワーなしのスピーカを有する空洞単独（実線の曲線）とシールなし（破線の曲線）とで、クントの管内で行った試験における、純粋なパッシブモードでの吸音結果が示されている。
【０１０２】
容積１６９ｃｍ３の「大きい」空洞について、曲線Ｒ１ａは空洞単独で得られた吸音係数を示しており、測定周波数４２０Ｈｚで約０．４２の最大値を有する。しかし、この同じ空洞について、曲線Ｒ３ａは、吸音係数が、３１６Ｈｚに下方シフトした周波数に対して、０．８６まで上がる大幅に増加した最大値を有することを示している。
【０１０３】
同様に、２１ｃｍ３（直径３０ｍｍ、高さ３０ｍｍ）のより小さい空洞について、曲線Ｒ１ｂは空洞単独で得られた吸音係数を示しており、周波数１３１０Ｈｚで約０．５８の最大値を有する。しかし、この同じ空洞について、曲線Ｒ３ｂは、吸音係数が、今度は約９３０Ｈｚに大きく下方シフトした周波数に対して、０．７２まで上がる増加した最大値を有することを示している。
【０１０４】
計算の示すところによれば、シールされたスピーカ構成と比較して、シールを除去すると、音響漏れの存在に加えて、システムの剛性が８１９．７Ｎ／ｍではなく５．８Ｎ／ｍの値まで減少する。
【０１０５】
したがって、厳密に受動的な方法では、結果は、可能な場合には非常に剛性が高い、非常に柔軟に、好ましくは軽く取り付けられたこのようなウェーハをヘルムホルツ空洞のネック部に取り付けると、吸音の改善、および吸音周波数の低下を想定した空洞が得られる。
【０１０６】
図８には、本発明の第２の実施形態の例による吸音器の図が示されており、空洞の一部であるネック部を有するという特性を有する、第１の実施形態との相違点についてのみ説明されている。このような構成を、本明細書に提示される他の実施形態と組み合わせると、構成および一致の可能性を変え、装置製造のコンパクトさおよび／または容易さを改善することが可能になる。
【０１０７】
防音壁
図９に、多数の吸音器３、例えば図４の吸音器を含む、本発明の第３の実施形態の例による防音壁５を示す。この壁は、ハウジングがその吸音器３の入口方向Ｄ３に平行である周期的なハニカム構造を有するプレート５００で形成されている。このプレート５００は、その後面側を、封止層５８、例えば、複合層やシートや接着シートによって封止されている。
【０１０８】
この周期的なハニカム構造は、例えば、たとえそれが、入力方向に対して横断的に大きいハウジングを有するハニカムを使用して、例えば、１００ｍｍ未満や５０ｍｍ未満の小さい全体的な厚さを維持する大きい空洞容積を得ることを意味していたといても、組立体の厚さを制限しつつ非常に高い面密度の吸音器を含む防音壁を製造することを可能にする。
【０１０９】
このハニカムプレート５００は、その前面が２つの層５１１、５１３で覆われており、それらの層は、ハニカムのハウジング３０ごとに長さＬ３１および面積Ａ３１のネック部３１を形成するように穿孔されている。これら２つの穿孔層５１１、５１３は、その間にプレートまたはシート８１２を封入しており、シートは、例えば、図４などに記載されるパターン３３０として、各吸音器３のウェーハ３２およびそのサスペンション３３を形成するように切断されている。
【０１１０】
このような構造は、例えば、鋼またはアルミニウムまたはチタン合金のシート５１２によって実現することができ、このシート５１２は、図３のＭＥＭＳ技術の代わりにはるかに安価で迅速な工業的実現を可能にし、大きなサイズおよび／または大きな連続の工業用途、例えばジェットエンジンや機械防音により適する。
【０１１１】
図１０ａおよび図１０ｂに、本発明の第４の実施形態の例による、あるいは、図９の防音壁と同様のハニカム防音壁５００内の吸音器６を示し、その他の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０１１２】
この例では、ネック部６１は、本質的に、ハニカムの前面に貼り付けられた穿孔層６１２の厚さによって形成されている。ネック部の周りの、この厚い層６１２の各側には、前進部６１４０がネック部６１の内側に延在し、ウェーハ６２の上に突出している。これらの前進部は、分散されており、それが受ける応力および吸音器が重力との関連で位置決めされる位置にかかわらず、ウェーハ６２をネック部６１の内側に維持するのに十分な数であり、かつ／または十分に広い角度のセクタ上に存在している。
【０１１３】
よってウェーハは、ネック部の内側で、入力方向Ａ３に完全に自由に移動することができ、ゼロ剛性連結によって懸架されているとみなすことができ、この連結は多くの事例で興味深い性能を得ることを可能にする。
【０１１４】
この例では、これらの保持前進部６１４０、６１１０は、厚い層６１３の外側にめっきされた外側層６１４と、厚い層６１３の内側にめっきされた内側層６１１とによって形成されている。例えば、これらの保持層６１１、６４０の各々は、位置決めされ、次いで、これらの前進部を形成するように切り抜かれ、または、ネック部および前進部の輪郭を考慮したパターンの付着物によって形成される。
【０１１５】
図１０ａに示すように、ウェーハは、各ウェーハを形成するように切断された、前面の２つの層の間に挟まれたシート６１２から作ることができる。このベースプレート６１２は、ここでは内側保持層６１１と厚い層６１２との間に表されているが、外側に、または２つの厚い層の間に配置することもできる。
【０１１６】
図１１ａおよび図１１ｂに、図１０のハニカム防音壁と同様のハニカム防音壁５００内の変形例である、本発明の第５の実施形態の例の２つの変形例による、ハニカム防音壁の吸音器７を示し、その他の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０１１７】
この例では、ウェーハ７２、７２’も自由に移動でき、ネック部７１の上の厚い層７１２から突出している、外層７１１、７１３によって保持されている。図に示すこのウェーハは、アーチングを回避するために入力方向Ｄ３に著しく厚く、ウェーハが、その運動中に、本発明によるダンパを実現する漏れ区間を残しながら案内されることを可能にするように、ネック部７１の壁を模した周辺部を有する。
【０１１８】
図１１ａでは、矢印ｆ７２で示すように、漏れ区間がウェーハの外側周辺部に定義されている。
【０１１９】
図１１ｂでは、ウェーハ７２’は、その運動を案内するリニアベアリングを形成する摺動面７２１に取り囲まれている。例えば、この表面は、「自由」または「摺動」調整に従って、すなわち可動性を許容するのに十分なほど自由に作られている。このような調整は、例えば、金属またはプラスチック部品のＩＳＯシステムによるＨ７ｇ６〜Ｈ１１ｄ１１型のものであり、またはあまり厳密でない製造もしくは複合材料の場合には、０．５ｍｍ未満もしくは０．２ｍｍ未満もしくは０．１ｍｍ未満でさえものクリアランスで行われる。このような調整された案内は、シールになぞらえることができ、したがって、「摺動シール」と記述することができる。例えば、この摺動ジョイントは、青銅、シリコーン、ＰＴＦＥなどの従来の材料を使用して覆われており、その貼り付けは、乾式であり、または潤滑剤の液膜もしくは強磁性流体膜で行われる。このような外周封止状態では、ウェーハ自体は、ウェーハの材料内に作られた１または複数の貫通孔７３１を有し、これらが漏れ区間ｆ７２’を形成する。
【０１２０】
よって、図１０のウェーハのような２次元ウェーハ、または異なる制約条件を有するウェーハよりも容易に、ジャミングのリスクを伴わずに、より剛性の高い、かつ／または周辺のずれ（deviation）が非常に小さいウェーハを作ることが可能である。
【０１２１】
図１１ａでは、ウェーハは完全に閉じた容積を有する。図１１ｂでは、その２つの端面はネック部の壁と一致する形状であるが、より小さい部分の一部で相互接続されている。このようなオプションは、例えば、ネック部に対する摩擦表面、ウェーハの質量、および／またはウェーハの全体的な剛性などのパラメータを用いた実験のおかげで、より柔軟な設計を可能にする。
【０１２２】
図１３に、本発明の第７の実施形態の例を示し、その他の実施形態との相違点についてのみ説明する。この実施形態では、剛性ウェーハは、その内側または中央部分にも１または複数の貫通開口３３０ａを有する。
【０１２３】
左半分図（図１３ａ）において、これらの内側開口３３０ａは、図４の漏れ区間と同様とすることができる封止されていないサスペンションのアーム３１の周囲に形成された区間３３０に加えて、漏れ区間を形成する。
【０１２４】
右半分図（図１３ｂ）において、サスペンションは、例えば、金属シートまたはプラスチックもしくはポリマーのフィルムで作られた環状ベローによって形成された封止型のものであり、例えば、Ｖｉｓａｔｏｎ  Ｋ１６スピーカであり、その膜はウェーハの構造を形成しており、そのシール３３ａは、サスペンションを形成する熱形成ポリマーから作られている。内側開口３３０ａはその場合、唯一の漏れ区間を形成する。
【０１２５】
図１４に、第８の実施形態の例を示し、その他の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０１２６】
このモードでは、ウェーハ９２は、ウェーハ（すなわち剛性部分）の内部に位置する漏れ開口９３０ａも含むか、またはもっぱら漏れ開口９３０ａだけを含む。
【０１２７】
左半分図において、ウェーハ９ｂは、この場合には一定の厚さの可撓性の弾性材料、例えば金属シートやエラストマーの層９２１によって形成されている。このエラストマーは、特に１：１０のプレポリマーの架橋比で、架橋剤とプレポリマーから形成されたポリマー材料であり、この組み合わせで特に柔軟性がある、ＰＤＭＳ、すなわちポリジメチルシロキサンとすることができる。
【０１２８】
ウェーハは、封止されていないサスペンションを提供する穿孔部分９３０ａを有するベル形の環状部分９３１ａによって前壁３７に取り付けられている。サスペンション９３１ａの内側では、ウェーハ９２ａは、厚みを増して、内側開口９３０ａを取り囲む環状領域９２２ａの剛性を増大させる。この余分な厚さ９２２ａは、異なる、好ましくは剛性の材料で、例えばオーバーモールディングや重合樹脂で作られている。例えば、その材料および／または寸法の、この余分の厚さは、所望の吸音周波数でピストンモードの運動を得るように、可動装置の特性で動作する局部的な剛性および追加の質量を提供する。
【０１２９】
右側の半分図の変形例では、他の実施形態との相違点のみが説明されており、ウェーハ９２ｂは、少なくとも、またはもっぱら環状の余分な厚さ９２２ｂに関して、その厚さが内側に向かって増加する層９２１ｂによって形成されている。この変形例では、左変形例と区別なく、封止されたサスペンション９３１ｂが提示されている。
【０１３０】
これらの２つの変形例では、内側部分は、ある一定の弾性を有するが、漏れ区間を形成する開口を有するので、空気の摩擦により応力がより少ない。
【０１３１】
「ピストン」モードの運動は、サスペンション自体の剛性に対する、サスペンションを取り囲む領域のより大きな剛性および／もしくは質量によって、かつ／または中央部分の中央開口９３０ａが空気を通過させ、音波の側に及ぶ作用力がより少ないことによって得られる。
【０１３２】
図１５に、「ドラムモード」動作と比較して、本発明で意図される「ピストン」動作モードを示す。
【０１３３】
図１５ａにおいて、膜またはプレート１２は、剛性壁１７のオリフィスの内側に固定されている。このプレート１２は、その中心が矢印ｍＴに沿ってその周辺部１２３よりも大きく移動するときに「ドラム」モードで振動し、よって距離ｄｔだけプレート１２自体を変形させる。
【０１３４】
図１５ｂにおいて、プレートまたはウェーハ３２は、サスペンション３３によって剛性壁３７のオリフィスの内側に固定されている。このウェーハ３２は、例えば、サスペンションの剛性がウェーハの剛性と比較して非常に低いために、その中心が矢印ｍＰに沿ってその周辺部３２３とほぼ同程度移動するときに「ピストン」モードで振動する。中央領域３２については、その全体ｄｐ移動がその変形ｄｔよりもずっと大きいとき、すなわち、ｄｐ＞＞ｄｔのときに、「ピストン」モードで運動するウェーハを形成すると考えてよい。
【０１３５】
これに関連して、この条件が満たされるのは、これらの２つの値が少なくとも５倍、好ましくは１０倍、５０倍または１００倍異なる場合、と考えることができる。
【０１３６】
スピーカ構造を有する吸音器変形例
図１２に、第６の吸音器実施形態の例を示す。
【０１３７】
この吸音器８は、この場合は、円錐型振動板８２および可動コイル８２４が永久磁石８７４を有する従来の穿孔フレーム８５に取り付けられた、従来のダイナミックスピーカ構造を使用している。この構造は、前面８７に取り付けられており、壁８８、壁８９によって画定された空洞８０に囲まれている。
【０１３８】
膜８２は、従来型の可撓性の周辺シール８３によって前面８７に連結されている。しかし、言葉や音楽などの音を発するスピーカから系統的に発生し、必然的に期待されるものとは異なり、この場合、このシール８３は、製造プロセスの間またはその後に完成する、（点線の矩形で表された）透かし細工の切抜き部８３０によって完成する。同様にこの構成によれば、円錐８２の頂部をフレーム８５に連結するシールおよび／または膜８２および／または「スパイダ」８４も、切抜き部８４０によって穿孔されていてよい。代替として、または加えて、（ここには示されていない）膜自体が、漏れ区間の全部または一部を形成する穿孔部分を含む。
【０１３９】
そのような吸音器が、ここでは、電磁作動系８２４、８７４を含むバージョンで表されている。このバージョンは、コイルを接続しないか、コイルを制御部から切断することによって、受動的に使用することができる。またこのバージョンは、改良されたヘルムホルツ共鳴に加えて能動的な吸音も達成するためにスピーカを作動させることによってハイブリッド方式で使用することもできる。また、例えば、あるときには吸音（能動的または受動的）を実現し、別のときには従来のスピーカとして使用するなど、多機能モードで使用することもできる。
【０１４０】
その純粋に受動的なバージョンでは、吸音器は、不完全に動作する、すなわち同じ機械構造を有するが電磁系のないスピーカ構造で完成させることもできる。
【０１４１】
このような構造は、一体化や厚さがさほど重要な制約条件ではない、大きな部屋および／または大きなサイズの壁には特に興味深いものとなり得る。このような構造により、１または複数の吸音器を、おそらくは、異なるサイズおよび周波数のバージョンで、要求に応じて様々な数で、壁または部屋の特定の場所に配置することが可能になる。
【０１４２】
エレクトロダイナミックモータを備えるその完全バージョンでは、この吸音器は、アクティブモード、音響インピーダンスマッチングおよび／または能動的低減モードでも使用することができる。
【０１４３】
図１６に、例えば、音響インピーダンスおよび／または能動的低減の適合と共にアクティブモードで使用するための、そのエレクトロダイナミックモータ３７４、３２４と共に図３の吸音器のネック部３１に設置された、図５に示したＭＥＭＳ型スピーカを示す。
【０１４４】
当然ながら、本発明は上述した例だけに限定されず、本発明の範囲を逸脱することなくこれらの例に対して多くの調整を加えることができる。
【図１】
2019511014.tif 000005
【図２】
2019511014.tif 000006
【図３】
2019511014.tif 000007
【図４】
2019511014.tif 000008
【図５】
2019511014.tif 000009
【図６】
2019511014.tif 000010
【図７】
2019511014.tif 000011
【図８】
2019511014.tif 000012
【図９】
2019511014.tif 000013
【図１０】
2019511014.tif 000014
【図１１】
2019511014.tif 000015
【図１２】
2019511014.tif 000016
【図１３】
2019511014.tif 000017
【図１４】
2019511014.tif 000018
【図１５】
2019511014.tif 000019
【図１６】
2019511014.tif 000020
【国際調査報告】
2019511014.tif 000021
2019511014.tif 000022
2019511014.tif 000023
2019511014.tif 000024