(57)【要約】【課題】音響空間において抑制対象の共鳴周波数における共鳴が発生しやすく、それ以外の共鳴周波数における共鳴が発生しにくい音響共鳴体を提供する。【解決手段】音響共鳴体１００は、第一共鳴周波数と、第二共鳴周波数と、前記第一共鳴周波数および前記第二共鳴周波数以外の他の共鳴周波数と、を含む複数の共鳴周波数で共鳴する、中空領域１３が構成された管状部材１と、前記第二共鳴周波数の定在波における音圧分布の腹となる領域に設けられた、前記第二共鳴周波数で共鳴する吸音器３と、前記中空領域のうち、前記他の共鳴周波数の定在波における粒子速度分布の腹となる領域に設けられた吸音材２と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一共鳴周波数と、第二共鳴周波数と、前記第一共鳴周波数および前記第二共鳴周波数以外の他の共鳴周波数と、を含む複数の共鳴周波数で共鳴する、中空領域が構成された管状部材と、
前記第二共鳴周波数の定在波における音圧分布の腹となる領域に設けられた、前記第二共鳴周波数で共鳴する吸音器と、
前記中空領域のうち、前記他の共鳴周波数の定在波における粒子速度分布の腹となる領域に設けられた吸音材と、
を備える、
音響共鳴体。
【請求項２】
前記吸音材は、前記第一共鳴周波数の定在波における粒子速度が正規化速度に対して０．３以下の領域に設けられている、
請求項１記載の音響共鳴体。
【請求項３】
前記吸音材は、少なくとも一部が多孔質材または繊維材で構成されている、
請求項１または請求項２に記載の音響共鳴体。
【請求項４】
前記吸音器は、前記管状部材に設けた開口を通じて接続される共鳴型吸音器である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の音響共鳴体。
【請求項５】
前記吸音器は、板振動型吸音器である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の音響共鳴体。
【請求項６】
前記管状部材は、一端が開口端、他端が閉口端であり、
前記吸音器は、前記閉口端に設けられている、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の音響共鳴体。
【請求項７】
前記第一共鳴周波数が１次の共鳴周波数であり、
前記第二共鳴周波数が２次の共鳴周波数である、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の音響共鳴体。
【請求項８】
前記第一共鳴周波数が１次の共鳴周波数であり、
前記第二共鳴周波数が２次の共鳴周波数であり、
前記他の共鳴周波数が、３次共鳴周波数と、４次共鳴周波数と、であり、
前記開口端の中心と前記閉口端の中心を通過する前記中空領域の中心軸を座標軸とし、前記開口端を０、前記閉口端を１とした場合に、前記吸音材を０．８２から０．８９の座標範囲に配置する、
請求項６に記載の音響共鳴体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響共鳴体に関する。
【背景技術】
【０００２】
音響空間に定在波が発生すると、特定の周波数の音が強調されたり、減衰して聴こえたりするため、音響空間の周波数特性に偏りが発生する。従来、音響空間に発生する定在波を抑制する技術として共鳴管を用いた共鳴器吸音が知られている。
【０００３】
音響空間において発生した音は、共鳴管に入射する。共鳴管に入射した音は共鳴管の共鳴周波数に応じて共鳴し、共鳴管内に定在波を発生させる。共鳴管の開口端付近において入射波と反射波が干渉して打ち消しあって、その共鳴周波数を中心に共鳴管の開口端付近の音圧を低減させる。その結果、共鳴管は、音響空間においてその共鳴周波数の定在波を抑制することができる。
【０００４】
すなわち、音響空間において抑制したい定在波の共鳴周波数を共鳴管の共鳴周波数とすれば、共鳴管は音響空間において当該共鳴周波数の定在波を抑制できる。共鳴管の共鳴周波数を変更することで、音響空間における抑制対象の共鳴周波数を変更することができる。
【０００５】
特許文献１には、筐体の寸法を増大させないで、共鳴周波数を低域に変更することが可能な音響共鳴体（共鳴管）が記載されている。音響共鳴体内部には吸音材が設けられており、音響共鳴体の共鳴周波数を低域に変更させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１３３８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、一般的な共鳴管は、抑制対象の共鳴周波数以外にも複数の他の共鳴周波数を有している。そのため、共鳴管は、抑制対象外の共鳴周波数においても共鳴し、音響空間において抑制対象外の共鳴周波数の定在波についても抑制してしまう。抑制対象外の共鳴周波数の定在波が抑制されてしまうと、音響空間に発生する音が意図しない影響を受けることがあった。例えば、音響空間に発生する音が全体として迫力に欠けた音となってしまうことがあった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、音響空間において抑制対象の共鳴周波数における共鳴が発生しやすく、それ以外の共鳴周波数における共鳴が発生しにくい音響共鳴体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】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る音響共鳴体は、第一共鳴周波数と、第二共鳴周波数と、前記第一共鳴周波数および前記第二共鳴周波数以外の他の共鳴周波数と、を含む複数の共鳴周波数で共鳴する、中空領域が構成された管状部材と、前記第二共鳴周波数の定在波における音圧分布の腹となる領域に設けられた、前記第二共鳴周波数で共鳴する吸音器と、前記中空領域のうち、前記他の共鳴周波数の定在波における粒子速度分布の腹となる領域に設けられた吸音材と、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、音響空間において抑制対象の共鳴周波数における共鳴が発生しやすく、それ以外の共鳴周波数における共鳴が発生しにくい音響共鳴体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の管状部材の断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の管状部材における定在波の粒子速度分布を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の管状部材における定在波の粒子速度を定在波ごとに示した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の管状部材における定在波の粒子速度分布を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の吸音器の全体構成を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の管状部材における定在波の音圧分布を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の管状部材における定在波の音圧を定在波ごとに示した図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の吸音器の変形例の全体構成を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の吸音器の変形例の全体構成を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の吸音器の変形例の全体構成を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の管状部材の変形例の断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態に係る音響共鳴体の変形例の全体構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る音響共鳴体の一実施形態を、図１から図１３を参照しながら説明する。なお、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜調整されている。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る音響共鳴体１００の全体構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態に係る音響共鳴体１００は、管状部材１と、吸音材２と、吸音器３と、を備えている。
【００１４】
管状部材１は、一端に開口する第一端部１１、他端に第二端部１２を有する一端開口の共鳴管であり、管状に形成されている。第一端部１１および第二端部１２は円形であり、第一端部１１と第二端部１２との間には、円柱状の中空領域１３が構成される。管状部材１は、紙や金属やプラスティックなどの材質により構成されている。
なお、管状部材１の中空領域１３は、円柱形状に限定されない。例えば、多角柱形状のように断面が三角形や矩形などの形状であってもよい。管状部材１の中空領域１３は、共鳴管として機能する形状であれば、どのような形状であってもよい。
【００１５】
以降の説明において、管状部材１の第一端部１１の中心と第二端部１２の中心とを通過する中空領域１３の中心軸をＸ軸と称する。また、Ｘ軸に直交する軸をＹ軸とする。
第一端部１１と第二端部１２との間のＸ軸方向の距離をＬとする。また、Ｘ軸と第一端部１１との交点をＸＹ座標の原点とし、Ｘ軸と第二端部１２との交点のＸＹ座標を（Ｘ，Ｙ）＝（Ｌ、０）と表現する。
【００１６】
図２は、管状部材１を、Ｘ軸を含む平面で切断した場合の断面を表す図である。図２に示す二点鎖線は、管状部材１の中空領域１３において発生し得る定在波のうち、最も低い周波数、つまり、１次の共鳴周波数の定在波ＳＷ１に関して、気体粒子（ここでは空気）の粒子速度分布（振幅の分布）を表している。
【００１７】
図２に示すように、管状部材１の中空領域１３には、第二端部１２での粒子速度がゼロとなる境界条件を満たすようにして定在波が生じる。つまり、定在波ＳＷ１にあっては、第二端部１２の位置に粒子速度分布の「節」があり、粒子速度が極小となる。一方、第一端部１１の位置に粒子速度分布の「腹」があり、粒子速度が極大となる。
【００１８】
定在波ＳＷ１は、中空領域１３の長さＬの４倍に相当する波長λｃ（Ｌ＝λｃ／４）の音波に応じて、管状部材１において共鳴が生じることによって発現する。このとき、管状部材１は、共鳴によって生じる反射波であって入射波の位相と異なる位相の反射波を、第一端部１１を介して外部空間に放射する。このときの反射波と入射波との位相差に応じて、波長λｃに相当する共鳴周波数の音波が干渉して打ち消しあい、管状部材１の共鳴周波数を中心に第一端部１１付近での音圧を低減させる効果を奏する。その結果、管状部材１は、音響空間においてその共鳴周波数の定在波を抑制することができる。
【００１９】
すなわち、音響空間において抑制したい定在波の共鳴周波数を、管状部材１において共鳴しやすい共鳴周波数（以降、「第一共鳴周波数」と称す）とすれば、管状部材１は音響空間において当該共鳴周波数の定在波を抑制できる。管状部材１は、第一共鳴周波数において共鳴がしやすくなるように調整されている。
【００２０】
本実施形態の音響共鳴体１００はアップライトピアノの音響空間に設置するために設計されており、アップライトピアノの音響モードの最低周波数である１５０Ｈｚ程度を抑制対象の定在波の共鳴周波数としている。すなわち、音響共鳴体１００は、アップライトピアノの音響空間において、１５０Ｈｚ程度の共鳴周波数の定在波の発生を抑制するように調整され、管状部材１単体の第一共鳴周波数は１５０Ｈｚに調整されている。本実施形態においては、第一共鳴周波数は、管状部材１単体の一次の共鳴周波数となるように調整されている。
【００２１】
後述する吸音材２と吸音器３とを備えない音響共鳴体１００、すなわち管状部材１単体は、管状部材１の中空領域１３において発生し得る複数の定在波が発生する一般的な共鳴管である。管状部材１は一端開口の共鳴管であり、一次の共鳴周波数が１５０Ｈｚに調整されているため、２次の共鳴周波数は４５０Ｈｚ、３次の共鳴周波数は７５０Ｈｚ、４次の共鳴周波数は１０５０Ｈｚ、５次の共鳴周波数は１３５０Ｈｚ、６次の共鳴周波数は１６５０Ｈｚとなる。
【００２２】
管状部材１は、第一共鳴周波数（１５０Ｈｚ）以外の共鳴周波数においても共鳴し、音響空間において抑制対象外の共鳴周波数の定在波を抑制する。抑制対象外の共鳴周波数の定在波が抑制されてしまうと、音響空間に発生する音が意図しない影響を受ける。そこで、音響共鳴体１００において、後述する吸音材２と吸音器３とにより、第一共鳴周波数以外の共鳴周波数における共鳴を発生しにくくする。
【００２３】
吸音材２は、ウレタンフォームで構成され、気体粒子の運動に対して抵抗となり、その気体粒子の運動を阻害する部材である。吸音材２は、粒子速度の高いところに配置することで、高い吸音効果を発揮する。
ここで、気体粒子の運動を妨げて、その運動に対する抵抗を発生（増大）させるものであれば、ウレタンフォーム以外の材料を用いることができる。ウレタンフォームは連続気泡の多孔質材の一例であるが、これ以外の樹脂材料（例えば、発泡樹脂）を用いた連続気泡の多孔質材を用いてもよい。また、独立気泡の多孔質材を少なくとも一部に有する材料を用いてもよい。
【００２４】
また、吸音材２に適用可能な部材は、いわゆる多くの孔が空いた構造を有しているものに限らず、音波に対して多孔質とみなせる構造も含む。例として、グラスウールのように、ガラス繊維が絡まっていることにより多孔質材とみなせる構造を形成する部材も含む。この部材には、布類の素材を織って形成したもののほか、布類の素材を織らずに形成したもの（例えば、不織布、金属繊維板）も含まれる。また、金属（例えば、アルミ発泡金属、金属繊維板）や、木材（例えば、木片やその砕片）、紙（木質繊維、パルプ繊維）、ガラス（例えば、ＭＰＰ（Ｍｉｃｒｏｐｅｒｆｏｒａｔｅｄ  Ｐａｎｅｌ）、微細孔パネル、エッチング処理で微細孔を形成したもの）、動植物繊維（牛毛フェルト、反毛フェルト、羊毛、綿、不織布、布、合成繊維、木粉成形材、紙成形材）などの、種々の材料を吸音材２に適用可能である。
【００２５】
吸音材２は、図１に示すように、円環形状に形成されており、中空領域１３のうちＸ座標がＸ１からＸ２にわたる領域に設けられている。吸音材２の円環形状の中心軸はＸ軸と一致しており、吸音材２の外径は管状部材１の内径と一致している。吸音材２の内部には、Ｘ軸が貫通する円柱形状の空洞２１が形成されている。
【００２６】
吸音材２が、中空領域１３のうちＸ座標がＸ１からＸ２にわたる領域に設けられている。そのため、Ｘ座標がＸ１からＸ２にわたる領域において、粒子速度が速い定在波は、この吸音材２によって気体粒子の運動を妨げられる。その結果、その定在波の粒子速度は低減する。
逆に、Ｘ座標がＸ１からＸ２にわたる領域において、粒子速度が遅い定在波は、この吸音材２によって気体粒子はほとんど影響を受けない。
【００２７】
なお、吸音材２は、中空領域１３のうちＸ座標がＸ１からＸ２にわたる領域において、気体粒子の運動を妨げる機能を発揮する限り、どうような形状であってもよい。例えば、吸音材２は空洞２１を有さない円柱形状であって、中空領域１３のうちＸ座標がＸ１からＸ２にわたる領域を全て塞ぐ形状であっても構わない。
【００２８】
以降の説明において、粒子速度分布の「節」において極小となる粒子速度を０、粒子速度分布の「腹」において極大となる粒子速度を１となるよう、粒子速度を正規化して扱う。
【００２９】
定在波の粒子速度が第一基準粒子速度より大きい場合に、粒子速度が速いと判定する。本実施形態では、第一基準粒子速度を１／√２とし、粒子速度が１／√２（第一基準粒子速度）以上の場合、粒子速度が速いと判定する。粒子速度が１／√２以上の場合における気体粒子の運動エネルギーは、粒子速度が１の場合の気体粒子の運動エネルギーの０．５以上となる。そのため、粒子速度が１／√２以上であれば、粒子速度は十分速いと判定してもよいと考えられる。
【００３０】
定在波の粒子速度が第二基準粒子速度より小さい場合に、粒子速度が遅いと判定する。本実施形態では、第二基準粒子速度を０．３とし、粒子速度が０．３（第二基準粒子速度）以下の場合、粒子速度が遅いと判定する。粒子速度が０．３以下の場合における気体粒子の運動エネルギーは、粒子速度が１の場合の気体粒子の運動エネルギーの０．０９倍以下となる。そのため、粒子速度が０．３以下であれば、気体粒子が吸音材２から受ける影響は少なく、粒子速度は十分遅いと判定してもよいと考えられる。
【００３１】
図３は、管状部材１を、Ｘ軸を含む平面で切断した場合の断面を表す図であり、管状部材１の中空領域１３において発生し得る定在波のうち、１次の定在波ＳＷ１から４次の定在波ＳＷ４に関して、気体粒子（ここでは空気）の粒子速度分布（振幅の分布）を表している。図３（ａ）は、１次の定在波ＳＷ１、図３（ｂ）は、２次の定在波ＳＷ２、図３（ｂ）は、３次の定在波ＳＷ３、図３（ｃ）は、４次の定在波ＳＷ４の粒子速度分布を表している。
図３において、一線斜線領域は各定在波の粒子速度が１／√２以上となる領域を示している。また、図３（ａ）においては、二線斜線領域は、定在波ＳＷ１の粒子速度が０．３以下となる領域を示している。
【００３２】
本実施形態の音響共鳴体１００はアップライトピアノの音響空間に設置するために設計されている。アップライトピアノの音響空間において、音響モードが独立して存在する周波数上限（シュレーダー周波数）は１０００Ｈｚ程度であるため、１０００Ｈｚ以上の周波数帯域では定在波による音響空間への影響は少ない。そのため、音響共鳴体１００による定在波抑制御の対象とすべき周波数帯域は、シュレーダー周波数である１０００Ｈｚ程度までである。そこで本実施形態では、定在波抑制御の対象とすべき周波数帯域は、１０００Ｈｚ程度までとする。
【００３３】
１０００Ｈｚ程度までの周波数帯域のうち、第一共鳴周波数（１５０Ｈｚ）以外の共鳴周波数は、２次の共鳴周波数（４５０Ｈｚ）、３次の共鳴周波数（７５０Ｈｚ）、４次の共鳴周波数（１０５０Ｈｚ）である。
音響共鳴体１００は、２次、３次、４次の共鳴周波数の定在波を吸音し、第一共鳴周波数以外の共鳴周波数における共鳴を発生しにくくする。
【００３４】
図４は、横軸にＸ軸座標、縦軸にモード次数を示しており、各モード次数での定在波の粒子速度が第一基準粒子速度より大きく、粒子速度が速いと判定されたＸ座標を○でプロットしたグラフである。ここで、一次の定在波に関しては、粒子速度が第二基準粒子速度より小さく、粒子速度が遅いと判定されたＸ座標も●でプロットしている。
【００３５】
２次、３次、４次の定在波の粒子速度を効果的に低減させる場合、吸音材２は、図４において２次、３次、４次の定在波の行に○がプロットされているＸ座標範囲に配置されていればよい。
逆に、１次の定在波の粒子速度を低減させないようにするためには、吸音材２は、１次の定在波の行に●がプロットされているＸ座標範囲に配置されていればよい。
両方の条件を満たす領域は、図４に示すように、Ｘ座標が０．８２Ｌから０．８３Ｌまでの領域Ｒ１である。
【００３６】
図５は、管状部材１を、Ｘ軸を含む平面で切断した場合の断面を表す図であり、管状部材１の中空領域１３において発生し得る定在波のうち、１次の定在波ＳＷ１から４次の定在波ＳＷ４に関して、気体粒子（ここでは空気）の粒子速度分布（振幅の分布）を重ねて表している。
吸音材２が、中空領域１３においてＸ１＝０．８２ＬからＸ２＝０．８３Ｌにわたる領域Ｒ１に配置されることで、１次の定在波の粒子速度は低減させないまま、２次、３次、４次の定在波の粒子速度を効果的に低減させることができる。図５に示すように、領域Ｒ１においては、２次、３次、４次の粒子速度は大きく、一次の粒子速度は小さい。その結果、吸音材２は、１次の定在波をできる限り吸音せずに、２次、３次、４次の定在波を吸音できる。
【００３７】
上述したように、吸音材２が領域Ｒ１に配置されることで、吸音材２は、２次、３次、４次の定在波の粒子速度を効果的に低減させることができる。しかし、図５に示すように、領域Ｒ１において、２次の定在波の粒子速度は、３次および４次の定在波の粒子速度と比較すると小さい。そのため、吸音材２を領域Ｒ１に配置されるだけでは、２次の定在波を、３次および４次の定在波と同程度、十分に吸音することは難しい。そこで、後述する吸音器３を用いて２次の定在波を吸音させる。
【００３８】
吸音器３は、共鳴型吸音器の一つであるヘルムホルツ共鳴器である。吸音器３は、管状部材１の中空領域１３において発生する定在波のうち、二番目に低い周波数、つまり、２次の共鳴周波数の定在波ＳＷ２を吸音する。
【００３９】
図６は、吸音器３の全体構成を示す図である。
図６に示すように、吸音器３は、開口部３０を有しており、開口部３０の形状と吸音器３の内容積により、共鳴周波数が決まる。吸音器３の共鳴周波数（以降、「第二共鳴周波数」と称す）は、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波ＳＷ２の共鳴周波数、つまり２次の共鳴周波数と一致している。吸音器３の共鳴周波数の調整は、公知のヘルムホルツ共鳴器に用いられる方法により行うことができる。
【００４０】
吸音器３は、開口部３０に発生する音圧の変化によって共鳴が発生する。そのため吸音器３の開口部３０は、音圧の変化が大きい音圧分布の「腹」が発生する領域に設けられることが望ましい。
【００４１】
以降の説明において、管状部材１の中空領域１３において発生し得る定在波において、音圧分布の「節」において極小となる音圧を０、音圧分布の「腹」において極大となる音圧を１となるよう、音圧を正規化して扱う。
【００４２】
定在波の音圧速度が基準音圧より大きい場合に、音圧が大きいと判定する。本実施形態では、基準音圧を１／√２とし、音圧が１／√２（基準音圧）以上の場合、音圧が大きいと判定する。音圧が１／√２以上の場合における気体粒子のポテンシャルエネルギーは、音圧が１の場合の気体粒子のポテンシャルエネルギーの０．５以上となる。そのため、音圧が１／√２以上であれば、音圧は十分大きいと判定してもよいと考えられる。
【００４３】
図７は、管状部材１を、Ｘ軸を含む平面で切断した場合の断面を表す図であり、管状部材１の中空領域１３において発生し得る定在波のうち、１次の定在波ＳＷ１から４次の定在波ＳＷ４に関して、気体粒子（ここでは空気）の音圧分布（振幅の分布）を表している。図７（ａ）は、１次の定在波ＳＷ１、図７（ｂ）は、２次の定在波ＳＷ２、図７（ｃ）は、３次の定在波ＳＷ３、図７（ｄ）は、４次の定在波ＳＷ４の音圧分布を表している。
図７において、斜線領域は各定在波の音圧が１／√２以上となる領域を示している。
【００４４】
図７に示すように、管状部材１の中空領域１３には、第一端部１１での音圧がゼロとなる境界条件を満たすようにして定在波が生じる。つまり、定在波ＳＷ１にあっては、第一端部１１の位置に音圧分布の「節」があり、音圧が極小となる。一方、第二端部１２の位置に音圧分布の「腹」があり、音圧が極大となる。
【００４５】
本実施形態では、吸音器３の開口部３０は、定在波の音圧が極大となる、管状部材１の中空領域１３の第二端部１２に形成された開口部１０と連通している。
【００４６】
図８は、横軸にＸ軸座標、縦軸にモード次数を示しており、各モード次数での定在波の音圧が基準音圧より大きく、音圧が大きいと判定されたＸ座標を○でプロットしたグラフである。例えば、１次の定在波の音圧を効果的に低減させる場合、吸音器３の開口部３０は、図８において１次の定在波の行に○がプロットされているＸ座標範囲に配置されていればよい。
吸音器３の開口部３０には、図６に示すように、開口部３０の少なくとも一部を覆う吸音部材３１が設けられている。吸音部材３１は、吸音材２と同様の多孔質材により形成されている。
【００４７】
管状部材１に連通する吸音器３には、管状部材１に入射した音の一部が入射する。吸音器３に入射した音は吸音器３の共鳴周波数（第二共鳴周波数）に応じて共鳴し、吸音器３内に定在波を発生させる。
管状部材１の中空領域１３に発生する共鳴と吸音器３に発生する共鳴との連成により、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波ＳＷ２の粒子速度は低減する。さらに、開口部３０に設けられた吸音部材３１によって、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波ＳＷ２のエネルギー消散が発生する。
その結果、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波ＳＷ２は、吸音器に３によって吸音される。
【００４８】
なお、吸音器３のＸ軸方向の長さＬ１は、管状部材１のＸ軸方向の長さＬと比較して十分に小さい。そのため、管状部材１は、第二端部１２において開口部１０を介して吸音器３と連通しているが、共鳴管としては、第二端部１２にて閉口しているとみなせる。よって、吸音器３を含む音響共鳴体１００の共鳴周波数は、管状部材１の共鳴周波数と同じとみなせる。
【００４９】
（実施形態の効果）
以上のように構成される本実施形態の音響共鳴体１００は、吸音材２を用いて、１次の定在波の粒子速度は低減させないまま、２次、３次、４次の定在波の粒子速度を効果的に低減させることができる。その結果、吸音材２は、１次の定在波をできる限り吸音せずに、２次、３次、４次の定在波を吸音できる。また、吸音器３をさらに備えることで、２次の定在波をさらに効果的に吸音させることができる。すなわち、音響共鳴体１００は、管状部材１の中空領域１３において発生する一次の定在波を吸音させずに、２次、３次、４次の定在波を吸音できる。
【００５０】
アップライトピアノの音響空間に音響共鳴体１００を配置することで、音響共鳴体１００は、アップライトピアノの音響空間において、１５０Ｈｚ程度の共鳴周波数の定在波の発生を抑制することができる。一方、音響共鳴体１００は、２次の共鳴周波数（４５０Ｈｚ）、３次の共鳴周波数（７５０Ｈｚ）、４次の共鳴周波数（１０５０Ｈｚ）の共鳴は発生しにくい。そのため、アップライトピアノの音響空間において、これらの周波数の定在波の抑制効果は発揮されない。定在波抑制御の対象の１５００Ｈｚ以下の周波数帯域において、音響共鳴体１００は一次の共鳴周波数（１５０Ｈｚ）の定在波のみを抑制することができる。
【００５１】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。また、上述の一実施形態および以下に示す変形例において示した構成要素は適宜に組み合わせて構成することが可能である。
【００５２】
（変形例１）
例えば、上記実施形態では、吸音材２は、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波も吸音するように配置されていた。２次の定在波は、吸音器３によって吸音させ、吸音材２は、３次および４次の定在波を主に吸音させるように配置してもよい。その場合、吸音材２は、図４に示すように、中空領域１３においてＸ１＝０．８２ＬからＸ２＝０．８９Ｌにわたる領域０に配置する。
【００５３】
（変形例２）
また、上記実施形態では、音響共鳴体１００は、アップライトピアノの音響空間に設置するために設計されており、アップライトピアノの音響モードの最低周波数である１５０Ｈｚ程度を抑制対象の定在波の共鳴周波数としていた。本発明に係る音響共鳴体の適用場所は、アップライトピアノの音響空間に限定されない。例えば、アコーステックギターの音響空間に適用してもよい。その場合、音響共鳴体の第一共鳴周波数は、アコーステックギターの音響モードの最低周波数である４７０Ｈｚ程度とする。アコーステックギターの音響空間において、音響モードが独立して存在する周波数上限（シュレーダー周波数）は２８００Ｈｚ程度であるため、音響共鳴体による定在波抑制御の対象とすべき周波数帯域は、シュレーダー周波数である２８００Ｈｚ程度までである。そこで、音響共鳴体における第一共鳴周波数以外の共鳴周波数である、２次の共鳴周波数（１４１０Ｈｚ）、３次の共鳴周波数（２３９０Ｈｚ）、４次の共鳴周波数（３２９０Ｈｚ）における共鳴を発生しにくくする。音響共鳴体は、アコーステックギターの音響空間において、抑制対象の共鳴周波数（４７０Ｈｚ）の定在波のみを抑制することができる。
【００５４】
他の楽器の音響空間であっても、抑制対象の共鳴周波数を音響共鳴体の第一共鳴周波数となるように、管状部材を設計する。さらに、吸音材や吸音器を用いて、定在波抑制御の対象とすべき周波数帯域における他の共鳴周波数における共鳴を発生しにくくする。そうすることで、音響共鳴体は、楽器の音響空間において、抑制対象の共鳴周波数の定在波のみを抑制することができる。
【００５５】
（変形例３）
また、上記実施形態では、吸音器３は、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波を吸音するように調整および配置されていた。本発明の吸音器の使用態様はこれに限定されない。例えば、吸音器３は、管状部材１の中空領域１３において発生する３次や４次の定在波を吸音するように調整および配置されていていてもよい。
【００５６】
図９は、吸音器３の変形例である吸音器３Ａおよび吸音器３Ｂの全体構成を示す図である。
吸音器３Ａの共鳴周波数は、管状部材１の中空領域１３において発生する３次の定在波ＳＷ３の共鳴周波数、つまり３次の共鳴周波数と一致している。
吸音器３Ａの開口部３０Ａは、定在波ＳＷ３の音圧が極大となるＸ座標が（３/５）Ｌ付近の領域に設けられた管状部材１の開口部１０Ａと連通している。
吸音器３Ａは、管状部材１の中空領域１３において発生する定在波のうち、３次の共鳴周波数の定在波ＳＷ３を吸音することができる。
【００５７】
吸音器３Ｂの共鳴周波数は、管状部材１の中空領域１３において発生する４次の定在波ＳＷ４の共鳴周波数、つまり４次の共鳴周波数と一致している。
吸音器３Ｂの開口部３０Ｂは、定在波ＳＷ４の音圧が極大となるＸ座標が（３/７）Ｌ付近の領域に設けられた管状部材１の開口部１０Ｂと連通している。
吸音器３Ｂは、管状部材１の中空領域１３において発生する定在波のうち、３次の共鳴周波数（第二共鳴周波数）の定在波ＳＷ４を吸音することができる。
【００５８】
（変形例４）
また、上記実施形態では、吸音器３は、共鳴型吸音器の一つであるヘルムホルツ共鳴器であるが、吸音器の構成はこれに限定されない。
図１０は、吸音器３の変形例である吸音器３Ｃの全体構成を示す図である。
吸音器３Ｃは、共鳴型吸音器の一つである管共鳴器である。吸音器３Ｃの開口部３０は、吸音器３と同様、定在波の音圧が極大となる、管状部材１の中空領域１３の第二端部１２に形成された開口部１０と連通している。
吸音器３Ｃの共鳴周波数は、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波ＳＷ２の共鳴周波数、つまり２次の共鳴周波数と一致している。このように構成された吸音器３Ｃは、吸音器３と同様の機能および効果を有し、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波ＳＷ２を吸音することができる。
【００５９】
図１１は、吸音器３の変形例である吸音器３Ｄの全体構成を示す図である。
吸音器３Ｄは、気密な板で構成された板振動型吸音器であり、円柱状に形成されている。吸音器３Ｄの底面は、定在波の音圧が極大となる、管状部材１の中空領域１３の第二端部１２に接している。
吸音器３Ｄの固有振動数は、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波ＳＷ２の共鳴周波数、つまり２次の共鳴周波数と一致している。このように構成された吸音器３Ｄは、吸音器３と同様の機能および効果を有し、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波ＳＷ２を吸音することができる。
【００６０】
（変形例５）
上記実施形態では、管状部材１は、一端開口の共鳴管であったが、管状部材の構成はこれに限定されない。例えば、管状部材は両端開口の共鳴管であってもよい。
図１２は、管状部材１の変形例である管状部材１Ａを、Ｘ軸を含む平面で切断した場合の断面を表す図である。管状部材１Ａの中空領域１３において発生し得る定在波のうち、１次から４次までの定在波の気体粒子（ここでは空気）の粒子速度分布（振幅の分布）を合わせて表している。
管状部材１Ａは、図１２に示すように、両端開口の共鳴管である。図１２に示すように、管状部材１Ａ内には開口端での粒子速度が極大となる境界条件を満たすようにして定在波が生じる。つまり、両端部の位置に粒子速度分布の「腹」があり、粒子速度が極大となる。
【００６１】
両端開口の共鳴管である管状部材１Ａにおいても、定在波の粒子速度が速い領域に吸音材２を配置することで、その定在波の粒子速度を低減させ、その定在波を吸音させることができる。また管状部材１Ａ内に発生する定在波の音圧分布の「腹」の領域に吸音器３を設けることでも、定在波を吸音することができる。
【００６２】
図１３は、管状部材１Ａを含む、音響共鳴体１００の変形例である音響共鳴体１００Ｄの全体構成を示す図である。
吸音材２Ａは、２次、３次、４次の定在波の粒子速度が速い領域に配置され、２次、３次、４次の定在波の粒子速度を低減させ、２次、３次、４次の定在波を吸音させることができる。
吸音器３Ｅの共鳴周波数は、管状部材１の中空領域１３において発生する２次の定在波の共鳴周波数と一致している。
吸音器３Ｅの開口部３０Ｅは、２次の定在波の音圧が極大となるＸ座標付近の領域に設けられた管状部材１の開口部１０Ｅと連通している。
吸音器３Ｅは、管状部材１Ａ内において発生する２次の定在波を吸音することができる。
【００６３】
（変形例６）
上記実施形態では、管状部材１の中空領域において吸音しない共鳴周波数（第一共鳴周波数）は一次の共鳴周波数であった。また、吸音器３で吸音する共鳴周波数（第二共鳴周波数）は二次の共鳴周波数であった。第一共鳴周波数および第二共鳴周波数はこれに限定されない。例えば、吸音器３の変形例である吸音器３Ａのように、第二共鳴周波数を３次の共鳴周波数としてもよい。また、管状部材１の中空領域において吸音しない共鳴周波数（第一共鳴周波数）を一次の共鳴周波数でなく、２次や３次の共鳴周波数としてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１００…音響共鳴体、１…管状部材、１０…開口部、１１…第一端部、１２…第二端部、１３…中空領域、２…吸音材、２１…空洞、３…吸音器、３０…開口部、３１…吸音部材
【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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