(57)【要約】【課題】高い導光性能と高い防音性能を有する導光部材及び導光構造を提供することを課題とする。【解決手段】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備え、貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、シート部材の少なくとも一方の面は可視光領域における光反射率が５０％以上であり、シート部材の少なくとも一部において両面が流体に接しており、可聴域においてシート部材の垂直入射吸音率のピーク値が１０％以上である。【選択図】図１
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【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備え、
前記貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
前記シート部材の少なくとも一方の面は、可視光領域の光反射率が５０％以上であり、
前記シート部材の少なくとも一部において両面が流体に接しており、
可聴域においてシート部材の垂直入射吸音率のピーク値が１０％以上である導光部材。
【請求項２】
前記シート部材が筒状に形成されている請求項１に記載の導光部材。
【請求項３】
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または２に記載の導光部材。
【請求項４】
前記貫通孔の平均開口径をphi（μｍ）、前記シート部材の厚みをt（μｍ）としたときに、前記貫通孔の平均開口率rhoは、０より大きく１より小さい範囲であって、rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.052×(phi/30)-2)を下限として、rho_center+(0.795×(phi/30)-2)を上限とする範囲にある請求項３に記載の導光部材。
【請求項５】
前記貫通孔の平均開口率が２０％以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項６】
前記シート部材が耐熱性および難燃性を有する材料からなる請求項１〜５のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項７】
前記シート部材の形成材料が金属である請求項１〜６のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項８】
前記金属がアルミニウムである請求項７に記載の導光部材。
【請求項９】
前記シート部材が、可視光領域において、波長によって光反射率が異なる請求項１〜８のいずれか一項に記載の導光部材。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の導光部材が筒状のダクト部材内に配置されている導光構造。
【請求項１１】
前記導光部材が前記ダクト部材の内壁面に平行に配置されている請求項１０に記載の導光構造。
【請求項１２】
前記導光部材と前記ダクト部材の内壁面との間の空間を、前記ダクト部材の軸方向に区切る仕切り部材を有する請求項１１に記載の導光構造。
【請求項１３】
前記仕切り部材によって区切られた各空間をそれぞれセルとしたときに、互いにサイズの異なるセルを少なくとも１つ有する請求項１２に記載の導光構造。
【請求項１４】
前記仕切り部材の可視光透過率が６０％以上である請求項１２または１３に記載の導光構造。
【請求項１５】
前記ダクト部材が折れ曲がり部を有し、
前記導光部材が前記折れ曲がり部に配置される請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の導光構造。
【請求項１６】
前記ダクト部材の一方の端部が建築物の外側に配置され、前記ダクト部材の他方の端部が前記建築物の内側に配置されており、
前記建築物の外側から内部に光を導光する請求項１０〜１５のいずれか一項に記載の導光構造。
【請求項１７】
前記ダクト部材が吸気管および排気管の少なくとも一方である請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の導光構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光部材および導光構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
導光構造は、例えば、光ダクトとしてマンションおよび住宅等の建物に設置され、外光を室内に導いて室内を明るくするものである。導光構造は外光を利用するものであり、蛍光灯など照明器具を使わずに照明を行なうことができるため、電気等が不要である。
また、ペットボックスの通気ダクトなどに導光構造を用いることでペットボックス中を明るくすることができる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、建築物の外壁に、建築物の窓部を覆うように取り付けられ、窓部から建築物の室内へ光を導入する光ダクトであって、窓部よりも鉛直方向上側に位置し、建築物の外部から太陽光を採光する採光部と、外壁に取り付けられる取付部と、外壁の外側に配置され、外壁との間に、その間隙距離が鉛直方向上側に向かって連続的または段階的に漸増する空間を形成する壁部と、壁部の内面に設けられた第１の反射部と、光ダクト内に設けられ、第１の反射部に対向する第２の反射部とを有し、採光部から採光された太陽光を第１の反射部と第２の反射部とで反射させて窓部へ導光するよう構成されている光ダクトが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７６２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光ダクトなどのように外光を内部に導光する導光構造は、両方の端面が開放されており、一方の開口端面が建物の外に配置され、他方の開口端面が建物内に配置される。そのため、音が光ダクト内を遮られずに通過して、外の音が建物内に、また、建物内の音が外に漏れやすく、騒音が問題となりやすい。
これに対して、例えば、開口端面を透明な部材で覆うことで、光は通し音は通しにくい構造にすることが考えられる。しかしながら、透明部材で覆った場合でもこの透明部材の振動などによって、周囲の壁と比べて音が抜けやすいという問題があった。
また、通気ダクトやマンションスリーブなど空気を通すために用いられる構造に関しては、透明部材で覆うことができず、音がそのまま通る構造となっていた。
【０００６】
特許文献１においては、フェルト、ウレタンフォームおよびグラスウール等の多孔質吸音体を吸音層として壁部に設けることが記載されている。しかしながら、このような一般的な多孔質吸音体の吸音性能を高くするためには体積が必要なため、多孔質吸音体を光ダクト内の一部に配置する構成では十分な吸音性能を得ることができなかった。また、多孔質吸音体は光を透過しにくいため、十分な吸音性能を得るために多孔質吸音体の体積を大きくすると導光性能が低下してしまう。
また、ウレタン等の多孔質吸音体は、光および／または熱で劣化し易いものが多いため、経時による劣化によって吸音性能が低下してしまう。さらに、多孔質吸音体は、繊維状であるため、繊維のゴミが発生する問題が起こり、部屋内に埃が多く入ってくることになる。
【０００７】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消し、高い導光性能と高い防音性能を有する導光部材及び導光構造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】
【０００８】
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備え、貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、シート部材の少なくとも一方の面は可視光領域における光反射率が５０％以上であり、シート部材の少なくとも一部において両面が流体に接しており、可聴域においてシート部材の垂直入射吸音率のピーク値が１０％以上であることにより、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。
【０００９】
［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備え、
貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
シート部材の少なくとも一方の面は、可視光領域の光反射率が５０％以上であり、
シート部材の少なくとも一部において両面が流体に接しており、
可聴域においてシート部材の垂直入射吸音率のピーク値が１０％以上である導光部材。
［２］  シート部材が筒状に形成されている［１］に記載の導光部材。
［３］  貫通孔の平均開口径が１μｍ以上１００μｍ未満である［１］または［２］に記載の導光部材。
［４］  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［３］に記載の導光部材。
［５］  貫通孔の平均開口率が２０％以下である［１］〜［４］のいずれかに記載の導光部材。
［６］  シート部材が耐熱性および難燃性を有する材料からなる［１］〜［５］のいずれかに記載の導光部材。
［７］  シート部材の形成材料が金属である［１］〜［６］のいずれかに記載の導光部材。
［８］  金属がアルミニウムである［７］に記載の導光部材。
［９］  シート部材が、可視光領域において、波長によって光反射率が異なる［１］〜［８］のいずれかに記載の導光部材。
［１０］  ［１］〜［９］のいずれかに記載の導光部材が筒状のダクト部材内に配置されている導光構造。
［１１］  導光部材がダクト部材の内壁面に平行に配置されている［１０］に記載の導光構造。
［１２］  導光部材とダクト部材の内壁面との間の空間を、ダクト部材の軸方向に区切る仕切り部材を有する［１１］に記載の導光構造。
［１３］  仕切り部材によって区切られた各空間をそれぞれセルとしたときに、互いにサイズの異なるセルを少なくとも１つ有する［１２］に記載の導光構造。
［１４］  仕切り部材の可視光透過率が６０％以上である［１２］または［１３］に記載の導光構造。
［１５］  ダクト部材が折れ曲がり部を有し、
導光部材が折れ曲がり部に配置される［１０］〜［１４］のいずれかに記載の導光構造。
［１６］  ダクト部材の一方の端部が建築物の外側に配置され、ダクト部材の他方の端部が建築物の内側に配置されており、
建築物の外側から内部に光を導光する［１０］〜［１５］のいずれかに記載の導光構造。
［１７］  ダクト部材が吸気管および排気管の少なくとも一方である［１０］〜［１６］のいずれかに記載の導光構造。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い導光性能と高い防音性能を有する導光部材及び導光構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の導光構造の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す導光構造の中心軸に平行な方向の断面図である。
【図３】図１に示す導光構造の中心軸に垂直な方向の断面図である。
【図４】導光構造が設置された建築物を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の導光構造の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図６】導光部材の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】導光部材の他の一例を模式的に示す平面図である。
【図８】図１の導光構造が有する導光部材の平面図である。
【図９】距離と目の分解能との関係を表すグラフである。
【図１０】本発明の導光部材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】本発明の導光部材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】本発明の導光部材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１３】本発明の導光部材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１４】実施例の導光構造を模式的に表す斜視図である。
【図１５】実施例の導光構造の構成を説明するための図である。
【図１６】実施例の導光構造の構成を説明するための図である。
【図１７】実施例の導光構造の構成を説明するための図である。
【図１８】実施例の導光構造の構成を説明するための図である。
【図１９】周波数と透過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】周波数と透過率との関係を表すグラフである。
【図２２】周波数と透過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】光透過率の測定方法を説明するための模式図である。
【図２５】実施例の導光構造を模式的に表す断面図である。
【図２６】周波数と透過率との関係を表すグラフである。
【図２７】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２８】実施例の導光構造を模式的に表す断面図である。
【図２９】実施例の導光構造を模式的に表す断面図である。
【図３０】周波数と透過率との関係を表すグラフである。
【図３１】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図３２】実施例の導光構造を模式的に表す断面図である。
【図３３】周波数と透過率との関係を表すグラフである。
【図３４】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図３５】実施例の導光構造を模式的に表す断面図である。
【図３６】周波数と透過率との関係を表すグラフである。
【図３７】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図３８】平均開口径と最適な平均開口率との関係を示すグラフである。
【図３９】平均開口率と最大吸収率との関係を示すグラフである。
【図４０】平均開口率と最大吸収率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［導光部材および導光構造］
本発明の導光部材は、
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備え、
貫通孔の平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
シート部材の可視光領域における光反射率が５０％以上であり、
シート部材の少なくとも一部において両面が流体に接しており、
可聴域においてシート部材の垂直入射吸音率のピーク値が１０％以上である導光部材である。
また、本発明の導光構造は、上記導光部材が筒状のダクト部材内に配置されている導光構造である。
本発明の導光部材および導光構造の構成について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の導光構造の好適な実施態様の一例を示す模式的な斜視図である。図２は、図１に示す導光構造の中心軸に平行な方向の断面図である。図３は、図１に示す導光構造の中心軸に垂直な方向の断面図である。
図１〜図３に示すように、導光構造１００ａは、シート部材１２に、厚さ方向に貫通する貫通孔１４を複数、形成してなる導光部材１０を、両端面が開口する筒状のダクト部材１６の内部にダクト部材１６の内壁面に平行に配置したものである。
【００１５】
図３に示すように、ダクト部材１６は円筒状の部材である。また、導光部材１０は、シート部材１２を円筒状に形成してなり、ダクト部材１６内に、円の中心位置を一致させて配置されている。また、円筒状に形成されたシート部材１２の外径は、ダクト部材１６の内径よりも小さい。そのため、図３に示すように、導光部材１０とダクト部材１６との間には間隙が形成される。従って、シート部材１２の両面は空気（流体）と接する。
なお、本発明において、流体とは、流動的な性質を持ち、音を疎密波として伝える性質のある物体であり、空気などの気体、および、水などの液体を含む。
【００１６】
ここで、円筒状に形成されたシート部材１２の内側の面は、可視光領域における光反射率が５０％以上である。従って、円筒状に形成されたシート部材１２の一方の端面から入射した光は、円筒内を反射されつつ他方の端面まで導光される。
【００１７】
また、シート部材１２には、平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下の複数の微細な貫通孔が形成されている。本発明の導光部材１０は、このシート部材１２に形成された微細な貫通孔１４を音が通る際に、貫通孔１４の内壁面と空気との摩擦により吸音する。これにより、可聴域においてシート部材の垂直入射吸音率のピーク値が１０％以上となる。
微細な貫通孔による吸音の効果については後に詳述する。
【００１８】
このような導光構造１００ａは、例えば、図４に示すように、建築物２００に設置され、一方の端部が建築物２００の外側に配置され、他方の端部が建築物２００の内側に配置される。図４に示す例では、建築物２００は、３つのフロアを有する建物で、導光構造１００ａは、建築物２００の屋上から１階の空間までを貫通し、１階部分で９０°折れ曲がって、１階の天井に沿って延在するように配置されており、一方の端部に形成された開口部１０２が屋上の外側に配置され、他方の端部に形成された開口部１０４が１階の空間に配置されている。図４に示すように、導光構造１００ａの屋上側の端部においては、端面に開口部１０２が形成されている。また、導光構造１００ａの１階側の端部においては、ダクト部材１６の周面に開口部１０４が複数、形成されている。
【００１９】
これにより、導光構造１００ａは、屋上側の端部に形成された開口部１０２から入射した光を、１階まで導光し、１階側の端部に形成された開口部１０４から１階の空間内を照明する。その際、屋上側の開口部１０２から入射する、建築物２００の外の音は、導光部材１０の微細な貫通孔１４によって吸音される。同様に、１階側の開口部１０４から入射する建築物２００内の音は、導光部材１０の微細な貫通孔１４によって吸音される。導光部材１０は、微細な貫通孔１４を音が通る際の、貫通孔１４の内壁面と空気との摩擦により吸音するので、小さな体積で高い防音性能を得ることができる。従って、ダクト部材１６内を塞がないため、高い防音性能と高い導光性能を両立することができる。
以下、光を取り込む側の端部および開口部１０２を採光側の端部および開口部１０２といい、光を出射する側の端部および開口部１０４を出射側の端部および開口部１０４ともいう。
【００２０】
なお、図４に示す例では、導光構造１００ａの採光側の開口部１０２は建築物２００の屋上から外に配置され、出射側の開口部１０４は１階の空間内に配置される構成としたが、これに限定はされず、採光側の開口部１０２が建築物２００の外側に配置され、出射側の開口部１０４が建築物２００の内側に配置されていればよい。例えば、採光側の開口部１０２は、建築物２００の壁面（側面）から外に配置されていてもよい。また、出射側の開口部１０４は、２階あるいは３階の空間内に配置されてもよい。
また、図４に示す例では、建築物２００は、３つのフロアを有する建築物としたが、これに限定はされず、１つ、２つ、あるいは、４つ以上のフロアを有する建築物であってもよい。
【００２１】
また、図１に示す導光構造においては、導光部材１０はダクト部材１６内の軸方向（長手方向）の全域に配置される構成としたが、これに限定はされず、ダクト部材１６内の少なくとも一部に配置されていればよい。
導光性能および防音性能の観点から導光部材１０は、出射側の開口部１０４近傍に配置されるのが好ましく、ダクト部材１６の軸方向の全域に配置されるのがより好ましい。
【００２２】
また、図１に示す導光構造においては、導光部材１０は、円筒状に形成されてダクト部材１６内に配置される構成としたがこれに限定はされず、ダクト部材１６内に配置することができれば、平坦形状、湾曲形状等種々の形状とすることができる。
導光性能および防音性能の観点から導光部材１０は筒形状とするのが好ましい。
【００２３】
また、図１に示す導光構造においては、円筒状に形成されたシート部材１２の内側の面が高い光反射率（５０％以上）を有する構成としたが、これに限定はされず、円筒状に形成されたシート部材１２の外側の面が高い光反射率を有する構成であってもよく、両面が高い光反射率を有する構成とするのが最も好ましい。
【００２４】
また、ダクト部材１６の内壁の光反射率も高いほうが好ましい。
ダクト部材１６の内壁の光反射率を高くすることによって、円筒状に形成されたシート部材１２の外側の面とダクト部材１６の内壁とで好適に光を反射しつつ導光することができる。また、シート部材１２に形成された貫通孔１４を透過した光をダクト部材１６の内壁で反射することで、導光性能をより高くすることができる。
【００２５】
また、図４に示すように、ダクト部材１６は折れ曲がり部を有していてもよい。折れ曲がり部は、後述する図２５のように、曲率半径を持って湾曲されていてもよく、図２８のように、直角に（Ｌ字状に）曲がっていてもよい。
ダクト部材１６が折れ曲がり部を有する場合には、折れ曲がり部の曲がる方向に光を導光するように、導光部材１０を配置することが好ましい。
【００２６】
ここで、本発明の導光構造は、さらに、導光部材とダクト部材との間の空間をダクト部材の軸方向に区切る仕切り部材を有していてもよい。
図５に本発明の導光構造の他の一例の中心軸に平行な方向の断面図を示す。
図５に示す導光構造１００ｂは、筒状のダクト部材１６、ダクト部材１６の内壁に平行に配置される導光部材１０、および、仕切り部材１８を有する。
【００２７】
仕切り部材１８は、間隙を有して配置される導光部材１０とダクト部材１６との間の空間を、ダクト部材１６の軸方向に区切るように配置される。図５に示す例では、仕切り部材１８は平面形状が円環状の板状の部材であり、外径がダクト部材１６の内径と一致し、内径が導光部材１０の外径と一致している。仕切り部材１８によって、導光部材１０とダクト部材１６との間の空間が、ダクト部材１６の軸方向に区切られる。
【００２８】
導光部材１０とダクト部材１６との間の空間は、共振器として機能し、共鳴現象が発生するおそれがある。
これに対して、仕切り部材１８で導光部材１０とダクト部材１６との間の空間を区切ることで、それぞれの空間が小さくなり、共振器としての共振周波数が高周波側にシフトするため可聴域への影響を小さくすることができる。
【００２９】
また、仕切り部材１８で区切られた各空間をそれぞれセルとすると、複数のセルうち、少なくとも１つセルのサイズ（体積）を他のセルのサイズと異なるものとするのが好ましく、全てのセルのサイズを異なるものとするのが好ましい。
これにより、各セルの共振周波数が異なるものとなるので、可聴域への影響をより小さくすることができる。
【００３０】
仕切り部材１８の材料には限定はなく、各種の金属および樹脂が利用可能である。仕切り部材１８の材料としては、アクリル、ポリカーボネート等の光透過率の高い材料を用いることが好ましい。
具体的には、仕切り部材１８は可視光透過率が６０％以上であるのが好ましい。これにより、仕切り部材１８によって光が遮られて導光性能が低下するのを抑制することができる。
なお、可視光透過率は、日本電色工業社製のＮＤＨ４０００またはＳＨ−７０００等の市販の測定装置を用いて、ＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１：１９９７に準拠して測定すればよい。
【００３１】
また、防音性能の観点から仕切り部材１８は、音の透過率が低いことが好ましい。
【００３２】
また、導光部材１０とダクト部材１６との間には、多孔質吸音体が配置されていてもよい。多孔質吸音体を配置することで、広い周波数帯域でより高い防音性能を得ることができる。
なお、導光部材１０とダクト部材１６との間に多孔質吸音体を配置した場合には、導光性能が低下するおそれがある。具体的には、導光部材を透過した光が多孔質吸音体によって強く散乱されることで、導光方向にうまく導かれずに光透過率が小さくなる。多孔質吸音体は微小な空気部分をランダムに有するため、必然的に光散乱体となる。従って、導光性能の観点からは多孔質吸音体が配置されないのが好ましい。また、多孔質吸音体は、シート部材よりも耐久性で劣る。また、多孔質吸音体の交換、メンテナンス等も、シート部材に比べて容易ではない。
また、多孔質吸音体は断熱材としても機能する点で異なる。
【００３３】
また、導光構造１００ａの採光側の開口部１０２および／または出射側の開口部１０４は、透明な部材の覆われていてもよい。
【００３４】
次に、導光構造を構成する部材について説明する。
【００３５】
〔ダクト部材〕
ダクト部材１６は、通気や放熱、物質の移動を目的として、内部に貫通する孔を有する筒状の部材である。ダクト部材１６は、建築物に光ダクトとして設置してもよいし、例えば、既存の換気用ダクト、吸気管、排気管、上下水道管、換気扇等に用いられる室内ダクト、マンション等のスリーブ構造等をダクト部材とし、これに導光部材を配置して導光構造としてもよい。
ダクト部材１６の断面形状は限定はなく、円形状、楕円形状、矩形状、多角形状、不定形状等の各種の形状とすることができる。また、前述のとおり、ダクト部材１６は、直管状の形状に限定はされず、折れ曲がり部を有していてもよい。
【００３６】
ダクト部材１６の材料としては限定はなく、各種の金属材料、樹脂樹脂材料、カーボンファイバー等の繊維強化プラスチック、コンクリート、モルタル、木材等が適宜利用可能である。
導光性能の観点から、ダクト部材は、光反射率の高い金属材料を用いるのが好ましい。
【００３７】
〔導光部材〕
導光部材１０は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔１４を有するシート部材１２を備える。
導光部材１０は、シート部材１２単体からなるものであってもよいが、図６および図７に示すように、シート部材１２が枠体１６に積層された構成としてもよい。
【００３８】
〔シート部材〕
図８に、導光部材１０（シート部材１２）の平面図を示す。
シート部材１２が有する複数の貫通孔の平均開口径は１μｍ以上２５０μｍ未満である。これによって、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。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、導光部材１０は、貫通孔内の空気層と閉空間内の空気層との連結をマスバネとして機能させて共振を起こして吸音するヘルムホルツ共振の原理を用いるものではない。
ここで、本発明においては、可聴域においてシート部材の垂直入射吸音率のピーク値が１０％以上である。
なお、シート部材の垂直入射吸音率の評価法は、ＩＳＯ １０５３４−２：１９９８に従って行なう。外殻構造が存在し、シート部材と外殻構造が距離をおいて配置されている場合、その背面距離を有する状態でシート部材の垂直入射吸音率の評価を行なう。例えば、シート部材の背面に１ｃｍ空けてダクト部材の壁面が配置されている場合、シート部材の背面に１ｃｍ空けて剛体壁を配置した系の垂直入射吸音率の評価を行なって、シート部材の垂直入射吸音率とする。
防音性能の観点から、可聴域においてシート部材の垂直入射吸音率のピーク値は３０％以上であるのが好ましく、５０％以上であるのが好ましい。
【００３９】
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。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。
【００４０】
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。
【００４１】
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、サイズおよび質量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、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。
【００４２】
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。
また、シート部材の材料が金属材料であれば、輻射熱に対しても反射体として機能する。すなわち、壁等の外部からダクト部材内に侵入する熱についても反射することができる。
また、貫通孔の平均開口径が小さいので、貫通孔が視認されにくい。すなわち、例えば、シート部材がアルミニウム箔に微細な貫通孔を形成したものである場合には、貫通孔のないアルミニウム箔に見えるため、美観に優れている。
貫通孔が小さいため、虫が内部に入りにくく、埃も出入りしにくい。
また、ダクト部材の吸気および排気の性能を維持しつつ、導光性能と吸音性能を付与することができる。
【００４３】
また、導光部材１２の少なくとも一方の面は、可視光領域における光反射率が５０％以上である。これにより、導光部材１２が光を反射して導光することができる。
導光性能の観点から、導光部材１２の可視光領域における光反射率は、７０％以上が好ましく、８５％以上がより好ましい。
なお、本明細書において、可視光領域とは、波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲である。また、光反射率は、導光部材１２の法線方向から入射した光（入射光）のうち法線方向へ反射する光（反射光）の割合である。測定には分光光度計を用いることができる。具体的には、例えば、日立株式会社製：Ｕ４０００、Ｕ４１００、ＵＨ４１５０などの分光光度計システムを用いることで、可視光の透過率、反射率、および、吸収率をそれぞれ測定することができる。これを用いて可視光領域における反射率のスペクトルを平均化し、可視領域における光反射率とすることができる。
【００４４】
防音性能および導光性能等の観点から、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、５μｍ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。
【００４５】
また、防音性能および導光性能等の観点から、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２０％以下であるのが好ましく、１％以上１０％以下がより好ましい。
特に導光性能の観点から、平均開口率が大きすぎると、シート部材の光反射性を有する領域の面積が小さくなるため、平均開口率は２０％以下とするのが好ましい。
【００４６】
また、防音性能、小型化、重量および生産性等の観点から、シート部材１２の厚みは５μｍ以上３００μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上１００μｍ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、軽量化、通気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、厚みが厚いほど２５０μｍ以下の微細な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。
【００４７】
ここで、シート部材１２に形成される複数の貫通孔１４を、平均開口径が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。
【００４８】
貫通孔の平均開口径を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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
また、複数の貫通孔は、１種類の開口径の貫通孔からなるものであってもよく、２種以上の開口径の貫通孔からなるものであってもよい。生産性の観点、耐久性の観点等から、２種以上の開口径の貫通孔からなるのが好ましい。
生産性としては、上記のランダム配列と同じく、大量にエッチング処理を行う観点から開口径にばらつきを許容した方が生産性が向上する。また、耐久性の観点としては、環境によってほこりやごみのサイズが異なるため、もし１種類の開口径の貫通孔とすると主要なゴミのサイズが貫通孔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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
本発明の導光構造に用いられる、微細な貫通孔を有するシート部材を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。
【００６１】
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９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。導光構造を壁や車内に用いたときに観察者からの距離は一般的に数１０ｃｍの距離となるが、その場合は開口径１００μｍ程度がその境目となる。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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）、ポリ塩化ビニルデン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルベンテン、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ポリカーボネート、ゼオノア、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリプロピレン、および、ポリイミド等の樹脂材料等が利用可能である。さらに、薄膜ガラスなどのガラス材料；ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック：Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）、および、ＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック：Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）のような繊維強化プラスチック材料を用いることもできる。
また、これらの材料の表面に銀およびアルミニウム等の金属蒸着、ＳｉＯ2−ＴｉＯ2積層膜などの誘電体多層膜ミラーの蒸着など、光反射の機能を付与することで元の素材の光反射率が小さい部材を用いることもできる。
ヤング率が高く、厚みが薄くても振動が起きにくく、微小な貫通孔での摩擦による吸音の効果が得られやすく、光反射率を高くすることができる等の観点から、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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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＝２０μｍの場合はλ＞２０μｍの成分を強く遮蔽する一方で、Φ＝５０μｍの場合はΦ＞λの関係となり輻射熱が貫通孔を通って伝搬してしまう。すなわち、孔径Φが数１０μｍであるために孔径Φの違いによって輻射熱の伝搬性能が大きく変わり、孔径Φ、すなわち、平均開口径が小さいほど輻射熱カットフィルターとして機能することが分かる。従って、輻射熱による伝熱を防ぐ断熱材としての観点からは、シート部材に形成される貫通孔の平均開口径は２０μｍ以下が好ましい。
【００６８】
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あるいは光反射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。
【００６９】
また、シート部材に対して、色付け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。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。
シート部材に色付けを行なうことで、可視光領域において、波長によって光反射率が異なるものとなるため、特定の色（波長）の光を導光することができる。
【００７０】
また、シート部材の表面は粗面化されていてもよい。シート部材の表面を粗面化することで光を拡散しつつ導光することができる。一方で、表面粗さが粗すぎると光反射率が低くなってしまう。従って、シート部材の表面の表面粗さＲａは、０．００５μｍ〜１μｍが好ましく、０．０１μｍ〜０．５μｍがより好ましい。
【００７１】
＜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。
【００７２】
［シート部材の製造方法］
次に、本発明の導光構造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。
【００７３】
次に、導光構造の製造方法の各工程を図１０〜図１３を用いて説明した後に、各工程について詳述する。
【００７４】
図１０〜図１３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１０〜図１３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１０および図１１）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１１および図１２）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からなる導光構造を作製する皮膜除去工程（図１２および図１３）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。
【００７５】
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、特に、１μｍ以上１００μｍ未満の貫通孔を形成することができる。
【００７６】
〔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。
【００７７】
＜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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
〔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。
【００８２】
＜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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
（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。
【００８８】
（塩酸電解）
本発明においては、塩酸を主体とする電解液を用いた電気化学的溶解処理（以下、「塩酸溶解処理」とも略す。）によっても、容易に、平均開口径が１μｍ以上２５０μｍ以下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。
【００８９】
〔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。
【００９０】
＜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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
＜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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
〔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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
〔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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
＜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。
【０１０５】
＜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。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
（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。
【０１０８】
〔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。
【０１０９】
このようなシート部材の製造は、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。
【０１１０】
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等に応じて、公知の方法で行えばよい。
例えば、シート部材としてＰＥＴフィルム等の樹脂フィルムを用いる場合には、レーザー加工などのエネルギを吸収する加工方法、もしくはパンチング、針加工などの物理的接触による機械加工方法で貫通孔を形成することができる。
【０１１１】
〔枠体〕
枠体１６は、複数の孔部１７を有し、シート部材１２の一方の面に接して配置されてシート部材１２を支持する部材である。
【０１１２】
枠体の孔部の開口径は、シート部材の貫通孔の開口径よりも大きいことが好ましい。また、枠体の孔部の開口率はシート部材の貫通孔の開口率よりも大きいことが好ましい。
これにより、薄いシート部材を適正に支持しつつ、シート部材の微細な貫通孔による吸音効果を阻害することを防止できる。
【０１１３】
また、枠体に接するシート部材の共鳴振動周波数が可聴域より大きいことが好ましい。
薄いシート部材は、音波に対してシート部材が共鳴振動を起こしやすくなる。そのため、共鳴振動周波数周辺の周波数帯域で吸音特性が低下してしまうという問題が生じる。
これに対して、シート部材に、大きな開口径の孔部を複数有する枠体を接して配置することによって、枠体でシート部材の剛性を高める。その際、枠体の孔部の開口径を、シート部材の共鳴振動周波数が可聴域よりも高くなるような開口径とすることによって、シート部材の共鳴振動周波数を可聴域よりも高くする。これにより、可聴域において、共鳴振動による吸収率低下を抑制することができる。
【０１１４】
本発明者らの検討によれば、シート部材と貫通孔が存在するため、音はこの二種のいずれかを通過して透過すると考えられる。シート部材を透過するパス(経路)は、シート部材の膜振動に一度変換された固体振動が音波として再放射されるパスであり、貫通孔を透過するパスは、貫通孔の中を気体伝搬音として直接通過するパスである。そして、貫通孔を通過するパスが、今回の吸収メカニズムとして支配的であると考えられるが、シート部材の共鳴振動周波数（第一固有振動周波数）付近の周波数帯の音は主に、シート部材の膜振動により再放射されるパスを通過すると考えられる。
これに対して、シート部材に枠体を接して配置することによってシート部材の見かけの剛性を高くして、共鳴振動周波数を可聴域よりも高くすることができる。そのため、可聴域の音は、シート部材の膜振動により再放射されるパスよりも、貫通孔を通過するパスを主に通過するので、貫通孔を通過する際の摩擦で吸音される。
【０１１５】
なお、枠体１６に接して配置されたシート部材の第一固有振動周波数は、共鳴現象により音波が膜振動を最も揺らすところで、音波はその周波数で大きく透過する固有振動モードの周波数である。本発明においては、第一固有振動周波数は、枠体およびシート部材からなる構造によって決まるので、シート部材に穿孔される貫通孔の有無にかかわらず、略同一の値となることが本発明者らによって見出されている。
また、第一固有振動周波数近傍の周波数では、膜振動が大きくなるため、微細な貫通孔との摩擦による吸音効果は小さくなる。
【０１１６】
また、本発明において可聴域とは、１００Ｈｚ〜２００００Ｈｚである。
【０１１７】
ここで、枠体は、シート部材の一方の面に配置される構成であってもよく、両面それぞれに配置される構成としてもよい。
シート部材の両面それぞれに枠体を配置することによって、シート部材の剛性をより高くすることができ、共鳴振動周波数をより高くすることができる。従って、シート部材の共鳴振動周波数を容易に可聴域よりも高くすることができる。
【０１１８】
なお、枠体の孔部の開口断面の形状は特に制限的ではなく、例えば、長方形、ひし形および平行四辺形等の他の四角形、正三角形、２等辺三角形および直角三角形等の三角形、正五角形および正六角形等の正多角形を含む多角形、円形、ならびに、楕円形等のいずれの形状であっても良いし、不定形であっても良い。中でも、孔部の開口断面の形状は正六角形であるのが好ましく、枠体は、断面形状が正六角形の複数の孔部を最密に並べた、いわゆる、ハニカム構造を有するのが好ましい。枠体がハニカム構造を有する構成とすることによって、シート部材１２の見かけの剛性をより高くすることができ、容易に共鳴振動周波数を可聴域よりも高くすることができる。
【０１１９】
孔部の開口径はシート部材の剛性を好適に高める点、シート部材の貫通孔よりも大きい開口径である点、貫通孔を通過するパスへの影響を小さくする点、取り扱い上、指などが直接、シート部材に触れないようにする点等の観点から、枠体の孔部の開口径は、２２ｍｍ以下であるのが好ましく、０．１ｍｍより大きく１５ｍｍ以下であるのがより好ましく、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのが特に好ましい。
なお、孔部の開口径は、孔部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)とした。
【０１２０】
なお、シート部材の両面それぞれに配置される２つの枠体は、同じ構成であってもよいし、異なるものであってもよい。例えば、２つの枠体は、孔部の開口径、開口率および材質等が、同じであっても、互いに異なっていてもよい。
【０１２１】
また、シート部材と枠体とは接して配置されていればよいが、接着固定されるのが好ましい。
シート部材と枠体とを接着固定することによって、シート部材の剛性をより高くすることができ、共鳴振動周波数をより高くすることができる。従って、シート部材の共鳴振動周波数を容易に可聴域よりも高くすることができる。
【０１２２】
シート部材と枠体とを接着固定する場合に用いる接着剤は、シート部材の材質および枠体の材質等に応じて選択すればよい。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤（アラルダイト（登録商標）（ニチバン株式会社製）等）、シアノアクリレート系接着剤（アロンアルフア（登録商標）（東亜合成株式会社製）など）、および、アクリル系接着剤等を挙げることができる。
【０１２３】
また、導光部材はさらに、１以上の開口部を有する第２の枠体を有し、シート部材と枠体との積層体が第２の枠体の開口部を覆って配置される構成としてもよい。
第２の枠体の開口部の開口径は、枠体の孔部の開口径よりも大きく、また、第２の枠体の開口部の開口率は、枠体の孔部の開口率よりも大きい。
このように、さらに第２の枠体を有する構成とすることによって、シート部材の剛性をより高くすることができ、共鳴振動周波数をより高くすることができる。従って、シート部材の共鳴振動周波数を容易に可聴域よりも高くすることができる。
【０１２４】
以下に、本発明の導光構造を持つ防音部材に組合せることができる構造部材の物性、又は特性について説明する。
［難燃性］
建材や機器内防音材として本発明の導光構造を持つ防音部材を使用する場合、難燃性であることが求められる。
そのため、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。
【０１２５】
［耐熱性］
環境温度変化にともなう、本発明の導光構造の構造部材の膨張伸縮により防音特性が変化してしまう懸念があるため、この構造部材を構成する材質は、耐熱性、特に低熱収縮のものが好ましい。
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。
【０１２６】
［耐候・耐光性］
屋外や光が差す場所に本発明の導光構造を持つ防音部材が配置された場合、構造部材の耐侯性が問題となる。
そのため、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。
【０１２７】
［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、本発明の導光構造の防音特性に影響を与える可能性がある。そのため、ゴミの付着を防ぐ、または付着したゴミ取り除くことが好ましい。
ゴミを防ぐ方法として、ゴミが付着し難い材質の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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
［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。
【０１３０】
本発明の導光構造は、上述した建築物のダクト部材内に配置されて用いられるものに限定はされない。
例えば、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に本発明の導光構造を設置し、例えばペットケージの外部と内部とをつなぐことで、ペットケージ内に導光し、かつ、防音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。
【実施例】
【０１３１】
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。
【０１３２】
［実施例１］
＜導光部材の作製＞
平均厚さ２０μｍ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、導光部材１０を作製した。
【０１３３】
（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。
【０１３４】
（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。
【０１３５】
（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（導光部材）を作製した。
作製した導光部材１０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、導光部材１０の可視光領域における光反射率を測定したところ、８８％であった。
【０１３６】
＜ダクト部材の作製＞
図１４に示すように、ダクト部材１６として、内径Ｄ1＝１００ｍｍ、長さＬ1＝１００ｍｍの部分と、内径Ｄ2＝１２０ｍｍ、長さＬ2＝６００ｍｍの部分と、内径Ｄ1＝１００ｍｍ、長さＬ1＝１００ｍｍの部分とが軸方向に順に接続された構造を有するダクト部材を作製した。ダクト部材の材料はアクリルとした。
なお、以下の説明において、内径Ｄ1の部分を細径部、内径Ｄ2の部分を太径部ともいう。
【０１３７】
＜導光構造の作製＞
導光部材１０を直径１００ｍｍとなるように円筒状に形成した。長さは８００ｍｍである。円筒状に形成した導光部材１０を、ダクト部材１６内に挿通し、細径部内に配置される部分を細径部の内側に貼り付けた。これにより、図１４に示すように、ダクト部材１６の内部に、導光部材１０が設置され、ダクト部材１６の太径部において、導光部材１０とダクト部材１６との間に空間が形成された導光構造１００ａを作製した。
【０１３８】
［実施例２］
実施例１のダクト部材１６の太径部に、軸方向の５０ｍｍごとに、材料アクリル、外径１２０ｍｍ、内径１００ｍｍ、厚み２０ｍｍの円環形状の仕切り部材１８を取り付けた以外は、実施例１と同様にして導光構造を作製した（図１５参照）。
すなわち、実施例２の導光構造では、長さ３０ｍｍのセルが１２個形成されている。
なお、図１５〜図１８は、導光構造の半分の断面を表したものである。
【０１３９】
［実施例３］
実施例１のダクト部材１６の太径部に、軸方向の１００ｍｍごとに、材料アクリル、外径１２０ｍｍ、内径１００ｍｍ、厚み２０ｍｍの円環形状の仕切り部材１８を取り付けた以外は、実施例１と同様にして導光構造を作製した（図１６参照）。
すなわち、実施例３の導光構造では、長さ８０ｍｍのセルが６個形成されている。
【０１４０】
［実施例４］
実施例１のダクト部材１６の太径部に、軸方向の２００ｍｍごとに、材料アクリル、外径１２０ｍｍ、内径１００ｍｍ、厚み２０ｍｍの円環形状の仕切り部材１８を取り付けた以外は、実施例１と同様にして導光構造を作製した（図１７参照）。
すなわち、実施例４の導光構造では、長さ１８０ｍｍのセルが３個形成されている。
【０１４１】
［実施例５］
実施例１のダクト部材１６の太径部に、セルのサイズが１００ｍｍ、１８０ｍｍ、２８０ｍｍとなるように、材料アクリル、外径１２０ｍｍ、内径１００ｍｍ、厚み２０ｍｍの円環形状の仕切り部材１８を取り付けた以外は、実施例１と同様にして導光構造を作製した（図１８参照）。
【０１４２】
［比較例１］
シート部材を有さない以外は実施例１と同様にして導光構造を作製した。すなわち、ダクト部材単体とした。
【０１４３】
［評価］
＜防音性能＞
作製した導光構造の２つの細径部内にそれぞれマイクを配置し、音源（スピーカー）を導光構造の一方の端面に配置して、１００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの範囲で透過率および吸収率（１−反射率−吸収率）とを測定し、防音性能を評価した。
図１９に実施例１〜３の透過率の測定結果を示す。図２０に実施例１〜３の吸収率の測定結果を示す。図２１に実施例１と比較例１の透過率の測定結果を示す。図２２に実施例４と実施例５の透過率の測定結果を示す。図２３に実施例４と実施例５の吸収率の測定結果を示す。
【０１４４】
図２１からわかるように、実施例１は比較例１に比べて透過率が低くなっていることがわかる。特に、実施例１は高周波側で透過率が小さくなっているのに対して、比較例１は高周波側でも透過率が大きい。
【０１４５】
また、図１９および図２０からわかるように、実施例２および実施例３は実施例１に比較して、透過率が小さくなり、吸収率が大きくなっている。
また、実施例１では、周波数に対して透過率が大きく振動するグラフとなった。これは、ダクト部材の太さが変わる位置において、ダクトの音響インピーダンスが変化するため、二か所の太さが変わる部分の間の長さ方向が共振器のように機能し、共鳴透過現象が生じるためである。
これに対して、実施例２および実施例３では振動が大きくおさえられている。これは仕切りを入れたことで共振器が複数の共振部に分割され、かつそれぞれの共振周波数も高周波側にシフトしたことで可聴域への影響が小さくなったためと考えられる。
【０１４６】
図２２および図２３から、実施例５は実施例４に比べて、透過率および吸収率の振動が小さく、かつ透過率自体も小さく、吸収率が大きくなっていることがわかる。実施例４と実施例５はセル数は同じであるが、実施例４はセルのサイズが全て同じであるのに対して、実施例５はセルのサイズが互いに異なる。セルのサイズを異ならせることにより、各セルに対応する共振周波数がそれぞれ異なるものとなる。よって、全てのセルのサイズが同じである実施例４よりもセルのサイズが異なる実施例５の方が透過率および吸収率の振動が小さくなる。
【０１４７】
＜導光性能＞
導光性能の評価には、輝度計としてコニカミノルタ製LS-150を用いて、ダクト部材を透過する光量の評価を行った。ウシオ電機製のキセノンショートアークランプを白色光源として用いた。まず、光源をダクト部材の一方の端面から１０ｃｍの距離に配置した。
まず、輝度計をダクトの光源側の端部に配置し、光源側のダクト端の光量測定を行い、入射光量とした。次に、ダクトの出射側（光源側の反対側）の端部に輝度計を配置し、出射側のダクト端の光量測定を行い、出射光量とした。出射光量／入射光量を求めて導光効率として評価した。
【０１４８】
実施例１〜５のいずれの場合も、９０％を超える導光効率であった。一方で、比較例１は反射率の低いアクリル製ダクトであるため、直達する光以外が導光せず１０％の導光性能であった。
【０１４９】
次に、ダクト部材が折れ曲がり部を有する場合の導光性能について検討を行なった。折れ曲がり部を有する場合の方がストレート形状の場合よりも導光性能が求められる。
【０１５０】
［実施例６］
図２５のように、一定の曲率半径で湾曲した導光構造を作製した。
ダクト部材１６は、材質：アルミニウム、断面形状４０ｍｍ×４０ｍｍ、長さ約９５０ｍｍで、曲率半径６００ｍｍで湾曲している。
このダクト部材１６の折れ曲がり部に、仕切り部材１８を介してシート部材１０を配置した。
シート部材１０は、実施例１で作製したシート部材１０と同様とした。
仕切り部材１８は、シート部材１０とダクト部材１６との間の空間（セル）の大きさが厚み１０ｍｍ、長さ１００ｍｍ、幅４０ｍｍとなるように配置した。
【０１５１】
［評価］
＜防音性能＞
セルの数が１〜５つとなるようにシート部材の配置を変えて、それぞれ実施例１と同様にして音の透過率および吸収率を測定した。また、シート部材を配置しない場合も比較例として測定した。
図２６に透過率の測定結果を示し、図２７に吸収率の測定結果を示す。
【０１５２】
図２６および図２７に示すように、セルの数が多いほど、すなわち、ダクト部材中でシート部材１０が占める割合が大きいほど、透過率が低く吸音率が高くなることがわかる。
【０１５３】
＜導光性能＞
また、セルの数が１〜５つとなるようにシート部材の配置を変えて、それぞれ実施例１と同様にして光透過率を測定した。
導光効率は、ダクトの材質もアルミニウム、シート部材の材質もアルミニウムであるため実質的に変化がなく、それぞれ７０％程度であった。
【０１５４】
［実施例７］
図２８のように、Ｌ字型に折れ曲がった折れ曲がり部を有する導光構造を作製した。
ダクト部材１６は、材質：アルミニウム、断面形状４０ｍｍ×４０ｍｍ、音の入射側の長さ６００ｍｍ、音の放射側の長さ６００ｍｍとした。
このダクト部材１６の折れ曲がり部に、仕切り部材１８を介してシート部材１０を配置した。図２８に示すように、シート部材１０は、折れ曲がり部に、表面が入射側のダクト部材の長手方向に直交するように配置した。
シート部材１０は、実施例１で作製したシート部材１０と同様とした。
仕切り部材１８は、シート部材１０とダクト部材１６との間の空間（セル）の大きさが厚み１０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、幅４０ｍｍとなるように配置した。
また、２つ以上のセルを配置する場合には、図２９に示すように、シート部材１０を出射側のダクト部材の長手方向に配列した。
【０１５５】
［評価］
＜防音性能＞
セルの数が１、３、６、９、１２個となるようにシート部材の配置を変えて、それぞれ実施例１と同様にして音の透過率および吸収率を測定した。また、シート部材を配置しない場合も比較例として測定した。
図３０に透過率の測定結果を示し、図３１に吸収率の測定結果を示す。
【０１５６】
図３０および図３１に示すように、セルの数が多いほど、透過率が低く吸音率が高くなることがわかる。
【０１５７】
＜導光性能＞
また、セルの数が１、３、６、９、１２個となるようにシート部材の配置を変えて、それぞれ実施例１と同様にして光透過率を測定した。
導光効率は、ダクトの材質もアルミニウム、シート部材の材質もアルミニウムであるため実質的に変化がなく、それぞれ４０％程度であった。
【０１５８】
［実施例８］
図３２に示すように、実施例７と同様のＬ字型のダクト部材の折れ曲がり部に、シート部材１０を斜めに配置して導光構造を作製した。すなわち、入射側のダクト部材の長手方向および出射側のダクト部材の長手方向それぞれに対して表面を４５°傾けて配置した。
【０１５９】
［評価］
＜防音性能＞
実施例１と同様にして音の透過率および吸収率を測定した。また、シート部材を配置しない場合も比較例８として測定した。
図３３に透過率の測定結果を示し、図３４に吸収率の測定結果を示す。
【０１６０】
図３３および図３４に示すように、比較例に比べて実施例は、透過率が低く吸音率が高くなることがわかる。
【０１６１】
＜導光性能＞
また、実施例１と同様にして光透過率を測定した。
Ｌ字部分の直角であった角度を浅くしたことにより、導光効率も大きくなる。導光効率は６０％となった。
【０１６２】
［実施例９］
図３５に示すように、実施例８のシート部材１０を円弧状に湾曲させた導光構造を作製した。具体的には、シート部材１０を曲率半径４０ｍｍで湾曲させた。
【０１６３】
［評価］
＜防音性能＞
実施例１と同様にして音の透過率および吸収率を測定した。また、シート部材を配置しない場合も比較例９として測定した。
図３６に透過率の測定結果を示し、図３７に吸収率の測定結果を示す。
【０１６４】
図３６および図３７に示すように、比較例に比べて実施例は、透過率が低く吸音率が高くなることがわかる。
【０１６５】
＜導光性能＞
また、実施例１と同様にして光透過率を測定した。
Ｌ字部分の直角であったものを円状にしたことにより、導光効率も大きくなる。導光効率は７０％となった。
【０１６６】
［シミュレーション１］
次に、貫通孔の平均開口径に対する最適な平均開口率をシミュレーションによって検討した。
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。
【０１６７】
貫通孔の平均開口径に対する最適な平均開口率で、平均開口径が１００μｍ以下の場合の計算を詳細に行った。厚み１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍ、７０μｍのそれぞれに関して、貫通孔の平均開口径ごとの最適な平均開口率を示した結果を図３８に両対数グラフで示した。図３８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。
【０１６８】
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３８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。
【０１６９】
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３９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。
【０１７０】
吸収率の最大値は、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１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２に示す。
【０１７１】
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２には-6.5%〜17.0%として示した。
【０１７２】
【表１】
2019039143.tif 000003
【０１７３】
【表２】
2019039143.tif 000004
【０１７４】
表２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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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４０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３および表４に示す。なお、表４においては、「rho_center」を「rc」と表記する。
【０１７９】
【表３】
2019039143.tif 000005
【０１８０】
【表４】
2019039143.tif 000006
【０１８１】
表３および表４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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
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】
【０１８５】
１０  導光部材
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
１６  ダクト部材
１８  仕切り部材
１００ａ、１００ｂ  導光構造
１０２、１０４  開口部
２００  建築物
【図１】
2019039143.tif 000007
【図２】
2019039143.tif 000008
【図３】
2019039143.tif 000009
【図４】
2019039143.tif 000010
【図５】
2019039143.tif 000011
【図６】
2019039143.tif 000012
【図７】
2019039143.tif 000013
【図８】
2019039143.tif 000014
【図９】
2019039143.tif 000015
【図１０】
2019039143.tif 000016
【図１１】
2019039143.tif 000017
【図１２】
2019039143.tif 000018
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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