(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状部材と、
前記筒状部材の中空部を閉塞して配置される膜部材とを備え、
前記膜部材の膜振動単体での共振周波数に対応する波長をλaとし、前記膜部材が取り付けられた位置から前記筒状部材の２つの開口端面それぞれまでの長さをＬ1およびＬ2とし、開口端補正の長さをδとし、ｎを０以上の整数とすると、
（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δ、および、（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ2≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δの少なくとも一方を満たす防音構造体。
【請求項２】
（λa／４-λa／８）−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）−δ、および、（λa／４-λa／８）−δ≦Ｌ2≦（λa／４+λa／８）−δの少なくとも一方を満たす請求項１に記載の防音構造体。
【請求項３】
前記膜部材の膜振動単体での共振周波数に対応する波長λaは、前記膜部材の１次共鳴モードの共振周波数に対応する波長である請求項１または２に記載の防音構造体。
【請求項４】
前記膜部材が前記筒状部材の一方の前記開口端面に取り付けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項５】
前記膜部材が前記筒状部材内の中央位置に取り付けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の防音構造体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の防音構造体と、
開口を有する開口部材とを有し、
前記防音構造体が前記開口部材の開口内に配置され、前記開口部材に気体が通過する通気口となる領域を有する開口構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防音構造体およびこの防音構造体を有する開口構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な遮音材は、質量が重ければ重いほど音を良く遮蔽するために、良好な遮音効果を得るために、遮音材自体が大きく重くなってしまう。
このため、機器、自動車、及び一般家庭など様々な場面に対応する遮音材として軽くて薄い遮音構造が求められている。そこで、近年、薄く軽い膜部材に枠体を取り付けて膜の振動を制御する遮音構造が注目されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、貫通孔が形成された枠体と、貫通孔の一方の開口を覆う吸音材を有し、吸音材の第１の貯蔵弾性率Ｅ１が９．７×１０6以上であり、第２の貯蔵弾性率Ｅ２が３４６以下である吸音体が開示されている（要約、請求項１、段落［０００５］〜［０００７］、［００３４］等参照）。なお、吸音材の貯蔵弾性率は、吸音により吸音材に生じたエネルギのうち内部に保存する成分を意味する。
特許文献１では、吸音体の大型化を招くことなく、低周波領域において高度な吸音効果を達成することができるとしている。【０００４】
また、特許文献２には、複数の個々のセルに分割された、音響的に透過性のある２次元の剛性フレームと、剛性フレームに固定されたフレキシブルな材料のシートと、複数の錘と、を具備する音響減衰パネルであって、複数の個々のセルは、大体２次元セルであり、各錘は、各セルにそれぞれ錘が設けられるようにフレキシブルな材料のシートに固定され、音響減衰パネルの共振周波数は、個々の各セルの２次元形状、フレキシブルな材料の柔軟性、及びその上の各錘によって定義される音響減衰パネル、及び音響減衰構造が開示されている（請求項１、１２、及び１５、図４、第４欄等参照）。
特許文献２では、従来と比較して、この音響減衰パネルは以下の利点があることが開示されている。即ち、（１）音響パネルは非常に薄くできる。（２）音響パネルは非常に軽量（密度が低い）にできる。（３）パネルは広い周波数範囲にわたって質量則に従わないで広い周波数の局部的共振音響材料（ＬＲＳＭ：Locally Resonant Sonic Materials）を形成するために一緒に積層でき、特に、これは５００Ｈｚよりも低い周波数で質量則から外れることができる。（４）パネルは容易に、廉価に製造できる。（第５欄第６５行〜第６欄第５行参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８３２２４５号公報
【特許文献２】米国特許第７３９５８９８号公報（対応日本特許公開：特開２００５−２５０４７４号公報参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、膜振動による吸音を原理とする防音構造体では、共振周波数付近の音波が膜に入射すると膜が共振することで音波を吸音する。そのため、吸音が生じるのは膜振動の共振周波数付近の周波数の音波に対してであり、共振周波数から離れた周波数の音波は吸音されず、吸音可能な周波数帯域が狭い。従って、膜部材と枠体とを有してなる防音構造体は、モーター音やギアの噛み合い音などの機械騒音で周波数特性がシャープな騒音に対して用いられることが特に想定されている。
しかしながら、膜部材と枠体とを有してなる防音構造体は、製造ばらつきにより吸音する周波数が変わってしまい、目的とする周波数の騒音を吸音できないおそれがある。
また、機械騒音は、装置の個体差により騒音の周波数特性が異なっていたり、経年劣化等により騒音の周波数が変化してしまうおそれがある。そのため、防音構造体の吸音可能な周波数帯域が狭いと、好適に騒音を吸音できないおそれがある。【０００７】
これに対して、特許文献２では、複数のセルそれぞれのフレキシブルな材料のシート（膜）に配置される錘の重さを異なるものとし、各セルの共振周波数を異ならせて各セルが異なる範囲の周波数を減衰する構成とすることで、防音構造体全体として比較的広い周波数帯域で吸音を行なうことが記載されている。【０００８】
しかしながら、特許文献２の構成では、吸音可能な周波数帯を広帯域化するためには、互いに重さの異なる錘を有する複数のセルを備える構成とする必要がある。そのために、複数の異なるセルを同時に用意する必要があり、構造と製造が複雑になっていた。さらに、各セルに異なる重さの錘を配置する必要があるため、製造工程が複雑になった。また、錘が必須であるため重くなってしまうという問題があった。【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造が容易で、かつ、軽量で広い周波数帯域で吸音可能な防音構造体および開口構造体を提供することを課題とする。
なお、本発明において、「防音」とは、音響特性として、「遮音」と「吸音」の両方の意味を含むが、特に、「遮音」を言い、「遮音」は、「音を遮蔽する」こと、即ち「音を透過させない」こと、したがって、音を「反射」すること（音響の反射）、及び音を「吸収」すること（音響の吸収）を含めて言う。（三省堂  大辞林（第三版）、及び日本音響材料学会のウェブページのhttp://www.onzai.or.jp/question/soundproof.html、並びにhttp://www.onzai.or.jp/pdf/new/gijutsu201312_3.pdf参照）
以下では、基本的に、「反射」と「吸収」とを区別せずに、両者を含めて「遮音」及び「遮蔽」と言い、両者を区別する時に、「反射」及び「吸収」と言う。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を達成すべく鋭意検討した結果、筒状部材と、筒状部材の中空部を閉塞して配置される膜部材とを備え、膜部材の膜振動単体での共振周波数に対応する波長をλaとし、膜部材が取り付けられた位置から筒状部材の２つの開口端それぞれまでの長さをＬ1およびＬ2とし、開口端補正の長さをδとし、ｎを０以上の整数とすると、（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δ、および、（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ2≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δの少なくとも一方を満たすことにより、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達成することができることを見出した。【００１１】
（１）  筒状部材と、
筒状部材の中空部を閉塞して配置される膜部材とを備え、
膜部材の膜振動単体での共振周波数に対応する波長をλaとし、膜部材が取り付けられた位置から筒状部材の２つの開口端面それぞれまでの長さをＬ1およびＬ2とし、開口端補正の長さをδとし、ｎを０以上の整数とすると、
（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δ、および、（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ2≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δの少なくとも一方を満たす防音構造体。
（２）  （λa／４-λa／８）−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）−δ、および、（λa／４-λa／８）−δ≦Ｌ2≦（λa／４+λa／８）−δの少なくとも一方を満たす（１）に記載の防音構造体。
（３）  膜部材の膜振動単体での共振周波数に対応する波長λaは、膜部材の１次共鳴モードの共振周波数に対応する波長である（１）または（２）に記載の防音構造体。
（４）  膜部材が筒状部材の一方の開口端面に取り付けられている（１）〜（３）のいずれかに記載の防音構造体。
（５）  膜部材が筒状部材内の中央位置に取り付けられている（１）〜（４）のいずれかに記載の防音構造体。
（６）  （１）〜（５）のいずれかに記載の防音構造体と、
開口を有する開口部材とを有し、
防音構造体が開口部材の開口内に配置され、開口部材に気体が通過する通気口となる領域を有する開口構造体。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、製造が容易で、かつ、軽量で広い周波数帯域で吸音可能な防音構造体および開口構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る防音構造体の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す防音構造体をＡ方向からみた平面図である。
【図３】図２に示す防音構造体のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明における膜振動の波長と筒状部材の長さとの関係の一例を説明するための断面図である。
【図５】本発明における膜振動の波長と筒状部材の長さとの関係の他の一例を説明するための断面図である。
【図６】本発明に係る防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明に係る防音構造体の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明に係る開口構造体の一例を模式的に示す斜視図である。
【図９】周波数と透過率との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例１の防音構造体の遮音特性を示すグラフである。
【図１１】筒状部材の長さと音響特性との関係を示すグラフである。
【図１２】筒状部材の長さと透過率のピーク周波数との関係を示すグラフである。
【図１３】膜単体共鳴との周波数差と筒状部材の長さと関係を示すグラフである。
【図１４】比較例６の防音構造体の周波数と透過率との関係を示すグラフである。
【図１５】防音構造体の周波数と透過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】
【００１４】
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ことがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１５】
［防音構造体］
本発明の防音構造体は、
筒状部材と、
筒状部材の中空部を閉塞して配置される膜部材とを備え、
膜部材の膜振動単体での共振周波数に対応する波長をλaとし、膜部材が取り付けられた位置から筒状部材の２つの開口端面それぞれまでの長さをＬ1およびＬ2とし、開口端補正の長さをδとし、ｎを０以上の整数とすると、
（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δ、および、（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ2≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δの少なくとも一方を満たす防音構造体である。
【００１６】
以下に、本発明に係る防音構造体を添付の図面に示す好適実施形態を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る防音構造体の一例を模式的に示す斜視図であり、図２は、図１に示す防音構造体をＡ方向から見た上面図であり、図３は、図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１７】
図１〜図３に示す本発明の防音構造体１０ａは、筒状部材１４と、膜部材１２とを有する。
筒状部材１４は、厚みのある板状の部材（フレーム）で環状に囲むように形成された部材である。すなわち、筒状部材１４は、貫通する中空部１６を有する筒状の部材である。図１に示す例では、中空部１６の開口部は正方形状であり、筒状部材１４の開口端面の外形も正方形状である。
筒状部材１４の一方の開口端面には、開口部を覆って膜部材１２が配置されている。
【００１８】
膜部材１２は、シート状の部材である。膜部材１２は、周縁部を筒状部材１４の一方の開口端面のフレームに固定されて支持されている。筒状部材１４に固定された膜部材１２は、膜振動可能である。
【００１９】
ここで、本発明の防音構造体においては、筒状部材１４に固定された膜部材１２の膜振動単体での共振周波数に対応する波長をλaとし、膜部材１２が取り付けられた位置から筒状部材１４の開口端面までの長さをＬ1、Ｌ2とし、開口端補正の長さをδとし、ｎを０以上の整数とすると、長さＬ1およびＬ2の少なくとも一方は、（λa／４±λa／８）＋ｎ×λa／２−δ、の範囲にある。すなわち、（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δ、および、（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ2≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δの少なくとも一方を満たす。
【００２０】
図１〜図３に示す例の場合には、膜部材１２が筒状部材１４の一方の開口端面に固定されているので、膜部材１２から他方の開口端面までの長さは、筒状部材１４の長さである。従って、筒状部材１４の長さがＬ1であり、（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δ、を満たす。
【００２１】
上記長さＬ1と波長λaとの関係式について、図４および図５を用いて説明する。
図４および図５は、図１〜図３に示す例における、膜部材１２の膜振動単体の共振周波数での波長λaと、筒状部材１４の長さＬ1との関係を説明するための断面図である。具体的には、図４および図５は、防音構造体１０ａの膜部材１２を剛体とみなした際に、筒状部材１４と膜部材１２とからなる有底筒状の閉管に生じる気柱共鳴の定常波の形状パターンを防音構造体１０ａの断面図上に表したものである。図４および図５において、気柱共鳴の定常波の形状パターンを二点鎖線で表す。なお、図４はｎが０の場合を模式的に表したものであり、図５はｎが１の場合を模式的に表したものである。
【００２２】
まず、図４を用いてｎが０の場合について説明する。
上記長さＬ1と波長λaとの関係式にｎ＝０を代入すると、上記関係式は、（λa／４-λa／８）−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）−δ、となる。すなわち、（λa／４-λa／８）≦Ｌ1＋δ≦（λa／４+λa／８）となる。
【００２３】
周知のとおり、閉管における気柱共鳴では、閉口端で固定端となり、定常波の節となる。一方、開口端は自由端となり、定常波における腹となる。ここで、実際には定常波の腹の位置は管の外側に発生する。これを開口端補正といい、開口端から実際の定常波の腹の位置までの距離を開口端補正の長さδという。なお、円筒形の閉管の場合の開口端補正の長さは、大凡０．６１×管半径で与えられる。
したがって、図４に示すように、気柱共鳴において閉管（中空部）内に１つの１／４波長が生じる基本振動の１／４波長は、Ｌ1＋δとなる。
【００２４】
このＬ1＋δが、（λa／４-λa／８）≦Ｌ1＋δ≦（λa／４+λa／８）を満たすとは、気柱共鳴の基本振動の１／４波長と、膜振動単体の共振周波数に対応する波長λaの１／４波長（λa／４）とが、±λa／８の幅で一致することを意味する。すなわち、気柱共鳴の共振周波数での波長と、膜振動単体の共振周波数での波長とが略一致する。
ここで、Ｌ1＋δ=λa／２を満たす場合を考えると、この場合は筒への入射波と閉管による反射波が互いに打ち消し合って、閉管内に生じる定在波は０となる。すなわち、この場合は波の打ち消し合いにより、閉管による強めあいの効果は一切起こらない。
閉管による入射波と反射波の干渉に関して、λa／４−λa／８からλa／４＋λa／８の範囲にＬ1＋δがなる場合は、入射波と反射波が互いに強めあいの位相関係となる。一方で、例えばλa／４＋λa／８から３×λa／４−λa／８の範囲では入射波と反射波が互いに弱め合いの位相関係となる。
よって、閉管によって強めあいの関係となる、（λa／４-λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）＋ｎ×λa／２−δ、の場合は管が存在することによって音場が強められる範囲となる。
【００２５】
次に、図５を用いてｎが１の場合について説明する。
上記長さＬ1と波長λaとの関係式にｎ＝１を代入すると、上記関係式は、（λa／４-λa／８）＋λa／２−δ≦Ｌ1≦（λa／４+λa／８）＋λa／２−δ、となる。すなわち、３×λa／４−λa／８≦Ｌ1＋δ≦３×λa／４＋λa／８となる。
Ｌ1＋δが、３×λa／４−λa／８≦Ｌ1＋δ≦３×λa／４＋λa／８を満たすとは、図５に示すように、閉管（中空部）内に３つの１／４波長が生じる３倍振動の３／４波長と、膜振動単体の共振周波数の３／４波長（３×λa／４）とが、±λa／８の幅で一致することを意味する。すなわち、気柱共鳴の共振周波数での波長と、膜振動単体の共振周波数での波長とが略一致する。
【００２６】
ｎが２以上の場合も同様で、例えば、ｎ＝２の場合には、５×λa／４−λa／８≦Ｌ1＋δ≦５×λa／４＋λa／８となり、閉管（中空部）内に５つの１／４波長が生じる５倍振動の５／４波長と、膜振動単体の共振周波数の５／４波長（５×λa／４）とが、±λa／８の幅で一致することを意味する。
このように、波長λaと長さＬ1とが、（λa／４−λa／８）＋ｎ×λa／２−δ≦Ｌ1≦（λa／４＋λa／８）＋ｎ×λa／２−δ、を満たすとは、気柱共鳴の共振周波数での波長と、膜振動単体の共振周波数での波長とが略一致することを意味している。
言い換えると、本発明の防音構造体は、膜部材の膜振動単体での共振周波数と、膜部材を剛体とみなした際の筒状部材と膜部材とからなる閉管における気柱共鳴の共振周波数とが略一致するものである。
【００２７】
なお、本発明において、膜振動単体の共振周波数は、筒状部材の中空部の開口部と同じ形状、大きさの開口部を有する、枠の閉管としての気柱共鳴の影響を無視できる枠厚みである枠に取り付けられた場合の膜振動の共振周波数とする。
例えば、厚み１ｍｍ、フレーム肉厚２ｍｍの、剛体とみなせる材質からなる枠体に膜部材を取り付けた構造における膜振動の共振周波数とする。
【００２８】
前述のとおり、貫通孔が形成された枠体に膜部材を取り付けて膜振動により吸音する防音構造体は、膜振動の共振周波数付近の音波が膜に入射すると膜が共振することで遮音する。そのため、遮音が生じるのは膜振動の共振周波数付近の周波数の音波に対してであり、共振周波数から離れた周波数の音波は遮音されず、遮音可能な周波数帯域が狭いという問題があった。
ここで、従来の枠体と膜部材とからなる防音構造体においては、枠体は膜部材を支持できればよいため、小型軽量化のために枠体の長さ（膜面に垂直な方向の枠体の厚さ）は短いのが好ましい。
【００２９】
また、一般に、同じ周波数に遮蔽ピークを有する防音構造体を２つ並列に配置しても、遮蔽ピークにおける透過率がより低くなるのみで、広帯域化の効果は見込めない。
従って、従来の枠体と膜部材とからなる防音構造体において、広帯域化する場合には、膜振動の共振周波数が異なる防音構造体（防音セル）を複数備える構成とする必要がある。
【００３０】
これに対して、本発明者らの検討によれば、枠体に膜部材を取り付けて膜振動により遮音する防音構造体において、枠体の長さを長くして筒状にし、この筒状部材と膜部材とにより閉管を構成して、閉管に生じる気柱共鳴の共振周波数と、膜部材の膜振動単体での共振周波数とを略一致させることにより、防音構造体により遮蔽される周波数帯域を広帯域化することができることがわかった。すなわち、筒状部材の長さを膜振動単体での共振周波数に対応する波長λaに応じて設定することで、防音構造体により遮蔽される周波数帯域を広帯域化することができることがわかった。
【００３１】
この点を図９を用いて説明する。図９は、後述する実施例１、比較例１および比較例２の防音構造体の透過率の周波数特性（以下、音響特性ともいう）を示すグラフである。図９に示す音響特性は、周波数と透過率との関係を表すものであり、透過率が低いほど遮音していることを意味する。
実施例１の防音構造体は、筒状部材の長さＬ1を、膜部材の膜振動単体の共振周波数での波長λaの１／４（すなわちλa／４）の長さから開口端補正の長さδを引いた値にした防音構造体である（Ｌ1＝λa／４−δ）。
比較例１の防音構造体は、筒状部材（枠体）の長さＬ1を１ｍｍとした以外は実施例１と同様の構成で、実質的に膜振動のみで防音を行なう防音構造体である。
比較例２の防音構造体は、膜部材を剛体（厚み２ｍｍのアルミニウム板）とした以外は実施例１と同様の構成で、気柱共鳴のみで防音を行なう防音構造体である。
【００３２】
図９に示すように、比較例１および比較例２の防音構造体の透過率の周波数特性は、膜振動の共振周波数、または、気柱共鳴の共振周波数である１４７２Ｈｚ付近に１つの遮蔽ピークを有することがわかる。
これに対して、図９から、本発明の実施例である実施例１の防音構造体の透過率の周波数特性は、膜振動の共振周波数、および、気柱共鳴の共振周波数である１４７２Ｈｚよりも低い周波数と高い周波数にそれぞれ１つの遮蔽ピークを有することがわかる。このように、２つの遮蔽ピークを有することで、膜振動単体および気柱共鳴単体の場合よりも広い周波数帯域で透過率が低くなる、すなわち、広い周波数帯域で遮音性が高くなることわかる。
【００３３】
このように、本発明の防音構造体は、筒状部材（枠体）の長さを膜振動単体での共振周波数に対応する波長λaに応じて設定するのみであるため、構成が簡易であり、かつ、質量の増加を抑制しつつ、遮蔽する周波数帯域を広帯域化することができる。また、筒状部材（枠体）の長さを適宜設定するのみで広帯域化することができるため、製造が容易である。
【００３４】
ここで、図１〜３に示す例では、膜部材は、筒状部材の一方の開口端面に取り付けられる構成としたが、これに限定はされない。
図６に示す防音構造体１０ｂのように、膜部材１２は、筒状部材１４の中空部を閉塞して中空部内に取り付けられる構成としてもよい。膜部材１２が筒状部材１４の中空部内に取り付けられる構成の場合には、膜部材１２から筒状部材１４の２つの開口端面それぞれまでの長さＬ1およびＬ2の少なくとも一方が、（λa／４−λa／８）＋ｎ×λa／２−δから（λa／４＋λa／８）＋ｎ×λa／２−δまでの範囲、を満たせばよい。長さＬ1およびＬ2の両方が、（λa／４−λa／８）＋ｎ×λa／２−δから（λa／４＋λa／８）＋ｎ×λa／２−δまでの範囲、を満たすのが好ましい。
【００３５】
また、図７に示す防音構造体１０ｃのように、膜部材１２の両面に筒状部材１４ａおよび１４ｂが取り付けられる構成としてもよい。膜部材１２の両面に筒状部材１４ａおよび１４ｂが取り付けられる構成の場合には、膜部材１２から筒状部材１４ａの他方の開口端面までの長さＬ1、および、膜部材１２から筒状部材１４ｂの他方の開口端面までの長さＬ2の少なくとも一方が、（λa／４−λa／８）＋ｎ×λa／２−δから（λa／４＋λa／８）＋ｎ×λa／２−δまでの範囲、を満たせばよい。長さＬ1およびＬ2の両方が、（λa／４−λa／８）＋ｎ×λa／２−δから（λa／４＋λa／８）＋ｎ×λa／２−δまでの範囲、を満たすのが好ましい。
【００３６】
また、長さＬ1およびＬ2の少なくとも一方は、（λa／４−λa／１２）＋ｎ×λa／２−δから（λa／４＋λa／１２）＋ｎ×λa／２−δまでの範囲、を満たすのが好ましく、（λa／４−λa／１６）＋ｎ×λa／２−δから（λa／４＋λa／１６）＋ｎ×λa／２−δまでの範囲、を満たすのがより好ましい。すなわち、膜振動単体での共振周波数と、気柱共鳴の共振周波数との一致度をより高くするのが好ましい。
これにより、膜振動単体での共振周波数における透過率がより低くなり好ましい。
【００３７】
また、長さＬ1およびＬ2の少なくとも一方は、（λa／４−λa／８）−δから（λa／４＋λa／８）−δまでの範囲、を満たすのが好ましい。言い換えると、長さＬ1およびＬ2は、気柱共鳴の基本振動の１／４波長と、膜振動単体の共振周波数に対応する波長の１／４（λa／４）とが、±λa／８の幅で一致する長さとするのが好ましい。
これにより、筒状部材の長さを短くすることができ防音構造体を小型軽量化できる。
【００３８】
また、波長λaは、膜振動単体での１次共鳴モードの共振周波数における波長であってもよいし、２次共鳴モードの共振周波数における波長であってもよいし、３次以上の高次の共鳴モードの共振周波数における波長であってもよい。
膜部材を小さくでき小型軽量化できる観点から波長λaは、膜振動単体での１次共鳴モードの共振周波数における波長であるのが好ましい。
【００３９】
また、上述した本発明の防音構造体を単位防音セルとして、複数の単位防音セルを有する防音構造体としてもよい。
複数の単位防音セルを有する構成として、遮蔽する周波数帯域が異なる単位防音セルを用いることで、少ないセル数でより広い周波数帯域を遮音することができる。
【００４０】
次に、本発明の防音構造体の構成要素について説明する。
以下の説明においては、特に区別する必要が無い場合には、防音構造体１０ａ〜１０ｃをまとめて防音構造体１０と言い、筒状部材１４、１４ａ〜１４ｂをまとめて筒状部材１４と言う。
前述のとおり、防音構造体１０は、筒状部材１４と、筒状部材の中空部を閉塞して配置される膜部材１２とを有する。
【００４１】
＜筒状部材＞
前述のとおり、筒状部材１４は、貫通する中空部１６を有する筒状の部材である。筒状部材１４は、膜部材１２を固定し、振動可能に支持すると共に、膜部材１２と共に有底筒状の閉管を形成し、気柱共鳴を生じさせる。
【００４２】
なお、筒状部材１４は、膜部材１２の全周を固定して抑えることができるように閉じた連続した形状であることが好ましいが、これに限定はされず、筒状部材１４が、一部が切断され、不連続な形状であっても良い。
また、筒状部材１４の中空部１６の開口部の形状は特に制限的ではなく、例えば、正方形、長方形、ひし形、又は平行四辺形等の他の四角形、正三角形、２等辺三角形、又は直角三角形等の三角形、正五角形、又は正六角形等の正多角形を含む多角形、若しくは円形、楕円形等であっても良いし、不定形であっても良い。なお、筒状部材１４の中空部の開口部の両側の端面は、共に閉塞されておらず、共にそのまま外部に開放されている。すなわち、中空部１６は、筒状部材１４を貫通している。
【００４３】
また、筒状部材１４のサイズは、平面視のサイズであり、中空部１６の開口部のサイズとして定義できる。以下では、開口部のサイズとするが、円形または正方形のような正多角形の場合には、その中心を通る対向する辺間の距離、又は円相当直径と定義することができ、多角形、楕円又は不定形の場合には、円相当直径と定義することができる。本発明において、円相当直径および半径とは、それぞれ面積の等しい円に換算した時の直径および半径である。
【００４４】
このような筒状部材１４のサイズは、特に制限的ではなく、本発明の防音構造体が防音のために適用される防音対象物に応じて適宜設定すればよい。
筒状部材１４のサイズは、例えば、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、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、空気清浄機等の一般家庭用機器、住宅の換気用スリーブや窓、ガラリなど、防音対象物の対象となる騒音の周波数に応じて設定すればよい。
可聴域の騒音を遮音する観点から、具体的には、筒状部材１４のサイズは、０．５ｍｍ〜２００ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましく、２ｍｍ〜３０ｍｍであることが最も好ましい。
また、この防音構造体１０自体をパーティションのように用いて、複数の騒音源からの音を遮る用途に用いることもできる。この場合も、筒状部材１４のサイズは対象となる騒音の周波数から選択することができる。
【００４５】
また、筒状部材１４のフレームの肉厚（以下、筒状部材の肉厚ともいう）は、膜部材１２を確実に固定し、支持できれば、特に制限的ではない。例えば、筒状部材１４のサイズに応じて設定することができる。
例えば、筒状部材１４の肉厚は、筒状部材１４のサイズが、０．５ｍｍ〜５０ｍｍの場合には、０．５ｍｍ〜２０ｍｍであることが好ましく、０．７ｍｍ〜１０ｍｍであることがより好ましく、１ｍｍ〜５ｍｍであることが最も好ましい。
筒状部材１４の肉厚が、筒状部材１４のサイズに対して比率が大きくなりすぎると、全体に占める筒状部材１４の部分の面積率が大きくなり、デバイスが大きく重くなる懸念がある。一方、上記比率が小さくなりすぎると、その筒状部材１４部分において接着剤などによって膜部材１２を強く固定することが難しくなってくる。
また、筒状部材１４のフレームの肉厚は、筒状部材１４のサイズが、５０ｍｍ超、２００ｍｍ以下の場合には、１ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましく、３ｍｍ〜５０ｍｍであることがより好ましく、５ｍｍ〜２０ｍｍであることが最も好ましい。
【００４６】
また、前述のとおり、筒状部材１４の長さ、すなわち、中空部１６の貫通方向の厚さは、（λa／４−λa／８）＋ｎ×λa／２−δから（λa／４＋λa／８）＋ｎ×λa／２−δまでの範囲を満たす。なお、λaは膜部材１２の膜振動単体での共振周波数に対応する波長であり、δは開口端補正の長さであり、ｎは０以上の整数である。
なお、筒状部材１４の長さは上記式を満たせば特に制限的ではないが、可聴域の音を遮音する、大きさ、重さ等の観点から、４．３ｍｍ〜４３００ｍｍ（２０Ｈｚ〜２００００Ｈｚに対応）であることが好ましく、８．６ｍｍ〜８６０ｍｍ（１００Ｈｚ〜１００００Ｈｚに対応）であることがより好ましく、１７ｍｍ〜２８５ｍｍ（３００Ｈｚ〜５０００Ｈｚに対応）であることが最も好ましい。
【００４７】
また、筒状部材１４の長さ方向（中空部１６の貫通方向）の形状は、直管状であるのが好ましいが、湾曲していてもよく、あるいは、途中で折れ曲がった形状であってもよい。
また、筒状部材１４の中空部１６の断面（貫通方向に垂直な断面）の大きさおよび形状は、筒状部材１４の長さ方向（中空部１６の貫通方向）に一定であるのが好ましいが、異なっていてもよい。例えば、筒状部材１４の中空部１６の断面の大きさは、一方の開口端面から他方の開口端面に向かって、漸次大きくなっていてもよい。あるいは、筒状部材１４の中空部１６の断面の大きさは、一方の開口端面から中心部に向かって漸次大きくなり、中心部から他方の開口端面に向かって漸次小さくなっていてもよい。あるいは、筒状部材１４の中空部１６の断面の大きさは、一方の開口端面から中心部に向かって漸次小さくなり、中心部から他方の開口端面に向かって漸次大きくなっていてもよい。
【００４８】
筒状部材１４の形成材料は、膜部材１２を支持でき、適度な強度を持ち、防音対象物の防音環境に対して耐性があれば、特に制限的ではなく、防音対象物及びその防音環境に応じて選択することができる。例えば、筒状部材１４の材料としては、アルミニウム、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、および、これらの合金等の金属材料；アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、および、トリアセチルセルロース等の樹脂材料；ならびに、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）、カーボンファイバ、および、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）等を挙げることができる。
また、これらの筒状部材１４の材料の複数種を組み合わせて用いてもよい。
【００４９】
また、筒状部材１４の材料として透明性を有する材料を用いてもよい。透明性を有する材料は、透明樹脂材料、透明無機材料などが挙げられる。透明樹脂材料としては、具体的には、トリアセチルセルロース等のアセチルセルロース系樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、および、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマー、および、シクロオレフィンコポリマー等のオレフィン系樹脂；ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂；ならびに、ポリカーボネートなどが挙げられる。一方、透明無機材料としては、具体的には、ソーダ硝子、カリ硝子、および、鉛ガラス等の硝子；透光性圧電セラミックス（ＰＬＺＴ）等のセラミックス；石英；ならびに、蛍石などが挙げられる。
【００５０】
また、筒状部材１４として透明性を有する材料を用いる場合には、筒状部材１４に反射防止層等を付与してもよい。これにより、視認性を低く（見えにくく）することができ、透明性を向上できる。
【００５１】
また、筒状部材１４の中空部１６内には、従来公知の吸音材を配置してもよい。例えば、筒状部材の内壁の沿って吸音材を配置するようにして、筒中心部にドーナツ状に空気部分を残したままの構造にすることもできる。
吸音材を配置することで、吸音材による吸音効果により、遮音特性をより好適に調整できる。
吸音材としては、特に限定はなく、ウレタン板、不織布等の種々の公知の吸音材が利用可能である。
【００５２】
＜膜部材＞
前述のとおり、膜部材１２は、筒状部材１４の中空部１６を閉塞するように筒状部材１４に固定されるもので、外部からの音波に対応して膜振動することにより音波のエネルギを吸収、もしくは反射して防音するものである。また、筒状部材１４と共に有底筒状の閉管を形成し、気柱共鳴を生じさせる。そのため、膜部材１２は、空気に対して不浸透性であることが好ましい。
【００５３】
ところで、膜部材１２は、筒状部材１４を節として膜振動する必要があるので、筒状部材１４に確実に抑えられるように固定され、膜振動の腹となる必要がある。このため、膜部材１２は、可撓性のある粘弾性材料製であることが好ましい。
【００５４】
膜部材１２の形状は、筒状部材１４の中空部１６を閉塞できる形状であればよく、例えば、中空部１６の断面形状と略同じ形状であればよい。また、膜部材１２のサイズは、筒状部材１４の中空部１６を閉塞できる大きさであればよく、筒状部材１４のサイズ、より詳細には、筒状部材１４の中空部１６の断面（開口部）のサイズより大きければよい。
【００５５】
ここで、筒状部材１４に固定された膜部材１２は、固有振動モードの周波数である共振周波数として、透過損失が最小、例えば０ｄＢとなる固有振動周波数を持つものである。この固有振動周波数は、筒状部材１４の中空部の断面形状、膜部材１２の材料および形状等によって決まる。
本発明の防音構造体１０は、膜部材１２の膜振動単体の共振周波数を適宜設定することで、共振周波数を基準とする一定の周波数帯域の音を選択的に防音することができる。
【００５６】
筒状部材１４及び膜部材１２からなる防音構造体１０において、膜部材１２の膜振動単体の共振周波数を可聴域内の任意の周波数とするためには、膜部材１２の厚さ、材質（ヤング率）、筒状部材１４（中空部１６の開口部）のサイズ等を適宜設定すればよい。
【００５７】
また、膜部材１２の厚さは、膜振動することができれば、特に制限的ではない。例えば、膜部材１２の厚さは、本発明では、筒状部材１４のサイズ、即ち膜部材のサイズに応じて設定することができる。
例えば、膜部材１２の厚さは、０．００５ｍｍ（５μｍ）〜５ｍｍであることが好ましく、０．００７ｍｍ（７μｍ）〜２ｍｍであることがより好ましく、０．０１ｍｍ（１０μｍ）〜１ｍｍであることが最も好ましい。
【００５８】
ここで、前述のとおり、防音構造体１０において、膜部材１２の膜振動単体の共振周波数は、筒状部材１４の幾何学的形態、例えば筒状部材１４の形状及び寸法（サイズ）と、膜部材１２の剛性、例えば膜部材１２の厚さ及び可撓性（ヤング率）とによって定めることができる。
なお、膜部材１２の膜振動単体の共振周波数を特徴づけるパラメータとしては、同種材料の膜部材１２の場合は、膜部材１２の厚み(ｔ)と筒状部材１４のサイズ（ａ）の２乗との比、例えば、正四角形の場合には一辺の大きさとの比［ａ2／ｔ］を用いることができ、この比［ａ2／ｔ］が等しい場合、例えば、（ｔ、ａ）が、（５０μｍ、７．５ｍｍ）の場合と（２００μｍ、１５ｍｍ）の場合とは、上記共振周波数が同じ周波数、即ち同じ共振周波数となる。即ち、比［ａ2／ｔ］を一定値にすることにより、スケール則が成立し、適切なサイズを選択することができる。
【００５９】
また、膜部材１２のヤング率は、膜部材１２が膜振動することができる弾性を有していれば、特に制限的ではない。例えば、膜部材１２のヤング率は、本発明では、筒状部材１４のサイズ、即ち膜部材のサイズに応じて設定することができる。
例えば、膜部材１２のヤング率は、１０００Ｐａ〜３０００ＧＰａであることが好ましく、１００００Ｐａ〜２０００ＧＰａであることがより好ましく、１ＭＰａ〜１０００ＧＰａであることが最も好ましい。
【００６０】
また、膜部材１２の密度も、膜振動することができるものであれば、特に制限的ではなく、例えば、１０ｋｇ／ｍ3〜３００００ｋｇ／ｍ3であることが好ましく、１００ｋｇ／ｍ3〜２００００ｋｇ／ｍ3であることがより好ましく、５００ｋｇ／ｍ3〜１００００ｋｇ／ｍ3であることが最も好ましい。
【００６１】
膜部材１２の材料は、膜状材料、又は箔状材料にした際に、上述した防音対象物に適用する際に適した強度を持ち、防音対象物の防音環境に対して耐性があり、膜部材１２が膜振動することができるものであれば、特に制限的ではなく、防音対象物及びその防音環境などに応じて選択することができる。例えば、膜部材１２の材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、アクリル（ＰＭＭＡ）、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、トリアセチルセルロース、ポリ塩化ビニリデン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、芳香族ポリアミド、シリコーン樹脂、エチレンエチルアクリレート、酢酸ビニル共重合体、ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルペンテン、および、ポリブテン等の膜状にできる樹脂材料；アルミニウム、クロム、チタン、ステンレス、ニッケル、スズ、ニオブ、タンタル、モリブデン、ジルコニウム、金、銀、白金、パラジウム、鉄、銅、および、パーマロイ等の箔状にできる金属材料；紙、および、セルロースなどその他繊維状の膜になる材質；不織布、および、ナノサイズのファイバーを含むフィルム；薄く加工したウレタン、および、シンサレートなどのポーラス材料；ならびに、薄膜構造に加工したカーボン材料など、薄い構造を形成できる材質または構造等を挙げることができる。
【００６２】
また、膜部材１２の材料として透明性を有する材料を用いてもよい。透明性を有する材料は、透明樹脂材料、透明無機材料などが挙げられる。透明樹脂材料としては、具体的には、トリアセチルセルロース等のアセチルセルロース系樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、および、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリエチレン（ＰＥ）、ポリメチルペンテン、シクロオレフィンポリマー、および、シクロオレフィンコポリマー等のオレフィン系樹脂；ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂；ならびに、ポリカーボネートなどが挙げられる。
【００６３】
また、膜部材１２として透明性を有する材料を用いる場合には、膜部材１２に反射防止層等を付与してもよい。これにより、視認性を低く（見えにくく）することができ、透明性を向上できる。
【００６４】
前述のとおり、筒状部材１４への膜部材１２の固定位置は特に制限的ではない。膜部材１２は、筒状部材の一方の開口端面に固定されてもよいし、筒状部材の中空部１６内に固定されてもよい。
【００６５】
筒状部材１４への膜部材１２の固定方法は、特に制限的ではなく、膜部材１２を筒状部材１４に膜振動の節となるように固定できればどのようなものでも良く、例えば、接着剤を用いる方法、又は物理的な固定具を用いる方法などを挙げることができる。
接着剤を用いて膜部材１２を筒状部材の開口端面に固定する方法としては、例えば、接着剤を筒状部材１４の中空部１６を囲む表面上に接着剤を塗布し、その上に膜部材１２を載置し、膜部材１２を接着剤で筒状部材１４に固定すればよい。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤(アラルダイト等)、シアノアクリレート系接着剤(アロンアルフアなど)、スーパーＸ（セメダイン社製）、アクリル系接着剤等を挙げることができる。
また、両面テープを用いて固定してもよい。
【００６６】
物理的な固定具を用いる方法としては、筒状部材１４の中空部１６を覆うように配置された膜部材１２を筒状部材１４と棒等の固定部材との間に挟み、固定部材をネジやビス等の固定具を用いて筒状部材１４に固定する方法等を挙げることができる。
【００６７】
また、膜部材１２を筒状部材１４に固定する際には、膜部材１２に張力を付与して固定してもよいが、張力を付与せずに固定するのが好ましい。
また、膜部材１２を筒状部材１４に固定する際には、膜部材１２の端部の少なくとも一部が固定されていればよい。すなわち、一部が自由端であってもよく、固定せず単純支持の部分があってもよい。好ましくは、膜部材１２の端部が筒状部材１４と接しており、膜部材１２の端部（周縁部）の５０％以上が筒状部材１４に固定されているのが好ましく、９０％以上が筒状部材１４に固定されているのがより好ましい。
【００６８】
また、筒状部材１４と膜部材１２とが、同じ材質からなり、一体的に形成されている構成であってもよい。
筒状部材１４と膜部材１２とが一体となった構成は、圧縮成形、射出成形、インプリント、削り出し加工、および３次元形状形成（３Ｄ）プリンタを用いた加工方法などの単純な工程で作製することができる。
【００６９】
また、膜部材１２は、１以上の貫通穴が穿孔されたものであっても良い。
また、膜部材１２に錘を設けてもよい。
膜部材１２に貫通孔、あるいは、錘を設けることで、膜振動単体の共振周波数を調整することができる。
【００７０】
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、膜部材は、難燃性のものが好ましい。膜部材としては、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（東レ社製）、テイジンテトロン（登録商標）ＵＦ（帝人社製）、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）（三菱樹脂社製）等を用いればよい。
また、筒状部材も、難燃性の材質であることが好ましく、アルミニウム等の金属、セミラックなどの無機材料、ガラス材料、難燃性ポリカーボネート（例えば、ＰＣＭＵＰＹ６１０（タキロン社製））、及び／又はや難燃性アクリル（例えば、アクリライト（登録商標）ＦＲ１（三菱レイヨン社製））などの難燃性プラスチックなどが挙げられる。
さらに、膜部材を筒状部材に固定する方法も、難燃性接着剤（スリーボンド１５３７シリーズ（スリーボンド社製））、半田による接着方法、又は２つの筒状部材で膜部材を挟み固定するなどの機械的な固定方法が好ましい。
【００７１】
［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。
膜部材は、例えばテイジンテトロン（登録商標）フィルム  ＳＬＡ（帝人デュポン社製）、ＰＥＮフィルム  テオネックス（登録商標）（帝人デュポン社製）、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。
また、筒状部材は、ポリイミド樹脂（ＴＥＣＡＳＩＮＴ４１１１（エンズィンガージャパン社製））、及び／又はガラス繊維強化樹脂（ＴＥＣＡＰＥＥＫＧＦ３０（エンズィンガージャパン社製））などの耐熱プラスチックを用いること、及び／又はアルミニウム等の金属、又はセラミック等の無機材料やガラス材料を用いることが好ましい。
さらに、接着剤も、耐熱接着剤（ＴＢ３７３２（スリーボンド社製）、超耐熱１成分収縮型ＲＴＶシリコーン接着シール材（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン社製）、及び／又は耐熱性無機接着剤アロンセラミック（登録商標）（東亜合成社製）など）を用いることが好ましい。これら接着を膜部材または筒状部材に塗布する際は、１μm以下の厚みにすることで、膨張収縮量を低減できることが好ましい。
【００７２】
［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、膜部材は、特殊ポリオレフィンフィルム（アートプライ（登録商標）（三菱樹脂社製））、アクリル樹脂フィルム（アクリプレン（三菱レイヨン社製））、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、筒状部材は、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリル（アクリル）などの耐侯性が高いプラスチックやアルミニウム等の金属、セラミック等の無機材料、及び／又はガラス材料を用いることが好ましい。
さらに、接着剤も、エポキシ樹脂系のもの、及び／又はドライフレックス（リペアケアインターナショナル社製）などの耐侯性の高い接着剤を用いることが好ましい。
耐湿性についても、高い耐湿性を有する膜部材、筒状部材、及び接着剤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切な膜部材、筒状部材、及び接着剤を適宜選択することが好ましい。
【００７３】
［ゴミ］
長期間の使用においては、膜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膜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社製）、及び／又はＮＣＦ（長岡産業社製））などを用いることで、膜部材が帯電しないことで、帯電によるゴミの付着を防ぐことができる。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（ライフガード社製）、ＲＩＶＥＸ（リケンテクノス社製）、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（きもと社製)）を用いることでも、膜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膜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。
【００７４】
上述したような特殊な膜部材を使用する以外に、膜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、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。
付着したゴミを取り除く方法としては、膜の共鳴周波数の音を放射し、膜を強く振動させることで、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。
【００７５】
［風圧］
強い風が膜部材に当たることで、膜部材が押された状態となり、共振周波数が変化する可能性がある。そのため、膜部材を、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で、風の影響を抑制することができる。
【００７６】
［配置］
本発明の防音構造体を有する防音部材を壁等に簡易に取り付け、又はり取外しできるようにするため、防音部材に磁性体、マジックテープ（登録商標）、ボタン、吸盤などからなる脱着機構が取り付けられていることが好ましい。例えば、筒状部材１４の側面に脱着機構を取付けて置き、脱着機構を壁に取付けて、防音部材を壁に取り付けられるようにしてもよい。また、防音部材に取り付けられた脱着機構を壁から取り外して、防音部材を壁から離脱させるようにしても良い。
また、例えば、ダクト等の中に本発明の防音構造体を複数種類配置することができる。そのときに共振する周波数の異なる防音構造体を配置することで、それぞれの防音構造体に対応する周波数で防音されるため、全体としてさらに広帯域の防音特性を持たせることができる。配置方法は、ダクト等内の軸方向に直列に配置されても良いし、開口断面内に複数個の構造が存在するような並列方向に配置されても良い。
また、他種類の防音部材とともに本発明の防音構造体を用いることもできる。例えば、吸音材料（ウレタン、グラスウール、マイクロファイバー（3M社製シンサレートなど）、石膏ボード、微細貫通孔膜）、および、防音構造（ヘルムホルツ共鳴構造、膜振動構造、気柱共鳴構造）の少なくとも１つと、本発明の防音構造体とが配置された構成とすることで、他の防音部材の特性と本発明の防音構造体の特性を同時に出すことができる。例えば、ダクトの中に同時に配置すること、あるいは、部屋の壁に同時に配置することができる。
【００７７】
また、遮音する周波数帯域の異なる防音構造体を防音セルとして組合せる場合に、容易に防音セルを組み合わせられるように、各防音セルに磁性体、マジックテープ（登録商標）、ボタン、および、吸盤などの脱着機構が取り付けられていることが好ましい。
また、各防音セルに凹部および凸部を設け、一方の防音セルの凸部と他方の防音セルの凹部とをかみ合わせて防音セルの脱着を行ってもよい。複数の防音セルを組み合わせる場合には、１つの防音セルに凸部及び凹部の両方を設けても良い。
更に、上述した脱着機構と、凸部および凹部とを組み合わせて防音セルの着脱を行うようにしても良い。
【００７８】
［枠機械強度］
本発明の防音構造体を有する防音部材のサイズが大きくなるにつれ、筒状部材が振動しやすくなり、膜振動に対し固定端としての機能が低下する。そのため、筒状部材のフレームの肉厚を増して枠剛性を高めることが好ましい。しかし、フレームの肉厚を増すと防音部材の質量が増し、軽量である本防音部材の利点が低下していく。
そのため、高い剛性を維持したまま質量の増加を低減するために、フレームに孔や溝を形成することが好ましい。例えば、フレームにトラス構造、あるいは、ラーメン構造を用いることで、高い剛性かつ軽量を両立することができる。
本発明の防音構造体は、基本的に以上のように構成される。
【００７９】
本発明の防音構造体は、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。
【００８０】
［開口構造体］
本発明の開口構造体は、
上記の防音構造体と、
開口を有する開口部材とを有し、
防音構造体が開口部材の開口内配置され、開口部材に気体が通過する通気口となる領域を設けた開口構造体である。
また、開口構造体は、開口部材の開口断面に垂直な方向に対して膜部材の膜面の垂線方向ができるだけ近い角度となるように防音構造体を配置するのが好ましい。
【００８１】
図８は、本発明の開口構造体の一例を模式的に示す断面図である。
図８に示す開口構造体５０は、防音構造体１０ａと、開口部材５２とを有し、開口部材５２の開口内に、防音構造体１０ａが配置されている。
図８に示すように、開口構造体５０において、防音構造体１０ａは、膜部材１２の膜面の垂線方向ｚが、開口部材５２の開口断面に垂直な方向ｓに対して平行になるように配置されるのが好ましい。
また、開口部材５２の開口と、開口内に配置された防音構造体１０ａとの間には、気体が通過可能な通気口となる領域が設けられる。
なお、図８の防音構造体１０ａは、図１に示す防音構造体１０ａと同様の構成の防音構造体である。本発明の開口構造体に用いられる防音構造体は、上述したように、膜部材１２と筒状部材１４とを有し、膜部材の膜振動単体での共振周波数と、膜部材を剛体とみなした際の筒状部材と膜部材とからなる閉管における気柱共鳴の共振周波数とが略一致する構成の防音構造体であればよい。
【００８２】
開口部材５２がダクトのような長さを有する筒状の部材で、この開口部材５２内に防音構造体１０ａを配置する場合には、音は、開口部材５２の開口内を開口断面に略垂直な方向ｓに進行するので、開口断面に略垂直な方向ｓが音源の方向となる。したがって、開口部材５２の開口断面に垂直な方向ｓに対して膜部材１２の膜面の垂線方向ｚを平行に配置することで、防音対象とする音源の方向に対して、膜面の垂線方向ｚが平行になるように配置される。すなわち、音が膜面に垂直に入射する。
【００８３】
なお、図８に示す例では、開口部材５２の開口断面に垂直な方向ｓに対して、膜部材１２の膜面の垂線方向が略平行となるように防音構造体１０ａが配置されているが、これに限定はされず、開口部材５２の開口断面に垂直な方向ｓに対して膜部材１２の膜面の垂線方向ｚが交差するように防音構造体１０ａが配置されていてもよい。
吸音性能、通気性、すなわち通気孔を大きくとること、ファンなどの風を伴う騒音構造の場合に、膜面に当たる風の量を小さくすること、等の観点から、開口部材５２の開口断面に垂直な方向ｓと、防音構造体１０ｃの膜部材１２の膜面に垂線方向ｚとは、平行に近いことが好ましい。
【００８４】
また、図示例においては、防音構造体１０ａを開口部材５２の開口内に配置する構成としたが、これに限定はされず、防音構造体１０ａが開口部材５２の端面からはみ出した位置に配置される構成であってもよい。具体的には、開口部材５２の開口端から開口端補正距離以内に配置されているのが好ましい。開口部材５２を用いる場合には、開口端補正の距離だけ、音場の定在波の腹が開口部材５２の開口の外側に、はみ出しており、開口部材５２の外であっても防音性能を有することができる。なお、円筒形の開口部材５２の場合の開口端補正距離は、大凡０．６１×管半径（内周部の半径）で与えられる。
【００８５】
ここで、図８に示す開口構造体５０は、開口部材５２内に１つの防音セルを有する防音構造体１０ａを配置する構成としたが、これに限定はされず、２以上の防音セルを有する防音構造体を開口部材５２内に配置する構成であってもよい。あるいは、開口構造体は、複数の防音構造体を開口部材５２内に配置する構成であってもよい。
【００８６】
なお、本発明において、開口部材は、気体の通過を遮断する物体の領域内に形成される開口を有することが好ましく、２つの空間を隔てる壁に設けられることが好ましい。
ここで、開口が形成される領域を持ち、気体の通過を遮断する物体とは、２つの空間を隔てる部材、及び壁等を言い、部材としては、管体、筒状体等の部材を言い、壁としては、例えば、家、ビル、工場等の建造物の構造体を構成する固定壁、建造物の部屋内に配置され、部屋内を仕切る固定間仕切り（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間仕切り（パーティション）等の可動壁等を言う。
本発明において開口部材とは、窓枠、戸、出入り口、換気口、ダクト部、ルーバー部など通気や放熱、物質の移動を目的として開放部を有する部材である。すなわち、開口部材は、ダクトやホース、パイプ、導管等の管体、筒状部材であっても良いし、ルーバ、ガラリ等の取り付けられるような換気口部、窓等を取り付けるための開口を持つ壁自体であっても良いし、パーティション上部と天井や壁で構成される部分でもよく、壁に取り付けられる窓枠等の窓部材等であっても良い。すなわち、周辺が閉曲線で囲まれている部分が開口部であり、そこに本発明の防音構造体が配置されることが好ましい。
【００８７】
なお、本発明において、開口部材の開口に、防音構造体を配置できれば、開口の断面形状には限定はなく、例えば、円形、正方形、長方形、ひし形、又は平行四辺形等の他の四角形、正三角形、２等辺三角形、又は直角三角形等の三角形、正五角形、又は正六角形等の正多角形を含む多角形、若しくは楕円形等であっても良いし、不定形であっても良い。
【００８８】
また、本発明において、開口部材の材料としては、特に制限的ではなく、金属材料、樹脂材料、強化プラスチック材料、カーボンファイバ、および、壁材等を挙げることができる。金属材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、および、これらの合金等の金属材料を挙げることができる。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、および、トリアセチルセルロース等の樹脂材料を挙げることができる。また、強化プラスチック材料としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）、および、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）を挙げることができる。また、壁材としては、建造物の壁材と同様なコンクリート、モルタル、および、木材等の壁材等を挙げることができる。
【実施例】
【００８９】
本発明の防音構造体を実施例に基づいて具体的に説明する。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。【００９０】
［比較例１］
まず、比較例１として、筒状部材の長さを膜部材の膜振動単体とみなすことができる長さとした防音構造体を作製し、音響特性を測定した。
具体的には、膜部材として、厚み１８８μｍのＰＥＴフィルム（東レ株式会社製  ルミラーＳ１０）を用いた。筒状部材として、長さ１ｍｍ、開口部の形状が２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形状で、フレーム肉厚が２ｍｍの枠体を用いた。
ＰＥＴフィルムを筒状部材の一方の開口端面に両面テープ（アスクル株式会社製  現場のチカラ、２０ｍｍ）で固定して防音構造体を作製した。【００９１】
作製した防音構造体の透過率の周波数特性を音響管による四端子法を用いて測定した。
音響管として、４０ｍｍ×２４ｍｍの長方形断面を有する音響管を用いた。
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」に従うもので、音響管に４本のマイクを用いて伝達関数法による測定を行う。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。
防音構造体を音響管の中央部に配置した。防音構造体の向きは、膜部材の膜面が音響管の断面と一致する向きとした。測定する周波数範囲は３００Ｈｚ〜２５００Ｈｚとした。【００９２】
図９に測定した透過率と周波数との関係を示す。
図９に示すとおり、１４７２Ｈｚで透過率が極小値となる周波数特性を示した。膜部材の材質、厚みからも予測されるとおり、この周波数が１次共振周波数であると考えられる。
ここで、比較例１の防音構造体の筒状部材の長さは１ｍｍであるので、比較例１の周波数特性は、実質的に膜振動単体の周波数特性とみなすことができる。【００９３】
［比較例２］
比較例２として、比較例１の防音構造体の開口部形状と同じ開口部形状で、比較例１の防音構造体の膜振動単体の共振周波数と略同じ共振周波数となる気柱共鳴を生じる閉管とした防音構造体を作製し、音響特性を測定した。
具体的には、筒状部材の長さを５２ｍｍとし、膜部材を厚み２ｍｍのアルミニウム板に変更した以外は比較例１と同様にして防音構造体を作製した。このとき、開口端補正距離δは、開口部面積が４００ｍｍ2であることより、δが６．９ｍｍと計算できる。
開口端補正の長さδを６．９ｍｍとし、音速を３４３ｍ／ｓとすると、防音構造体の長さから気柱共鳴の１次共振周波数は、１４５６Ｈｚと算出される。
図９に測定した透過率と周波数との関係を示す。図９に示すとおり、１４５６Ｈｚ付近で透過率が極小値となる周波数特性を示した。【００９４】
［実施例１］
次に、実施例１として、防音構造体の膜振動単体の共振周波数と気柱共鳴の共振周波数とを略一致させた防音構造体を作製し、音響特性を測定した。
具体的には、筒状部材の長さを５２ｍｍとした以外は比較例１と同様にして防音構造体を作製した。
すなわち、実施例１の防音構造体は、膜振動単体の共振周波数は比較例１と同じ１４７２Ｈｚであり、膜部材を剛体とみなした際の気柱共鳴単体の共振周波数は比較例２と同じ１４５６Ｈｚである。すなわち、実施例１の防音構造体は、膜振動単体の共振周波数と気柱共鳴単体の共振周波数とが略一致した構造を有する。【００９５】
また、膜振動単体の共振周波数１４７２Ｈｚから波長λaは２３１ｍｍと算出される。この波長λaの値から、Ｌ＝λa／４＋ｎ×λa／２−δを算出すると（ｎ＝０）、Ｌは、約５１ｍｍとなり、筒状部材の長さ５２ｍｍが（λa／４±λa／８）＋ｎ×λa／２−δの範囲（ｎ＝０）、すなわち、２２．２ｍｍ〜７９．７ｍｍの範囲にあることがわかる。
図９に測定した透過率と周波数との関係を表すグラフを示す。【００９６】
図９から、膜部材の膜振動単体（比較例１）、あるいは、膜部材を剛体とみなした際の気柱共鳴単体（比較例２）では共に、共振周波数に近い１５００Ｈｚ付近に透過率が極小値となる周波数特性を有することがわかる。
これに対して、本発明の実施例１は、これら二つの略同一の共振周波数同士の重ね合わせである構造であるにもかかわらず、透過率の極小値が、１１７６Ｈｚと１８３３Ｈｚの２つ現れた。
また、この２つの極小値の間の周波数においても透過率は０．３未満に保たれている。従って、膜部材の膜振動単体、および、気柱共鳴単体の比較例と比べて、非常に広帯域に渡って透過率を低くすることができることがわかる。【００９７】
図１０に、実施例１の透過率、反射率および吸収率の周波数特性を示した。
透過率の２つの極小値においては反射率が大きくなっているのがわかる。また、その間の周波数においては吸収が大きくなり全体的に透過率を小さくしていることがわかる。【００９８】
［実施例２〜１３、比較例３〜７］
表１に示すように、筒状部材の長さを１０ｍｍから１００ｍｍの範囲で変更した以外は、実施例１と同様にして防音構造体を作製し、音響特性を測定した。
表１に結果を示す。【００９９】
ここで、表１において、気柱共鳴メイン共振周波数とは、透過率の２つの極小値のうち、周波数が気柱共鳴単体の共振周波数に近い極小値における周波数である。また、膜振動メイン共振周波数とは、透過率の２つの極小値のうち、周波数が気柱共鳴単体の共振周波数から遠い極小値における周波数である。
また、膜振動単体との共振周波数の差は、膜振動単体の共振周波数（比較例１の共振周波数）と、膜メイン共振周波数との差である。
また、平均透過率は、実施例１における透過率の２つの極小値の周波数（１１７６Ｈｚ、１８３３Ｈｚ）を基準にして、１１７６Ｈｚ〜１８３３Ｈｚにおける平均透過率を求めたものである。【０１００】
また、図１４に比較例６の透過率と周波数との関係を表すグラフを示す。
図１４に示すグラフにおいて、８００Ｈｚ付近の極小値は、気柱共鳴の１次共振周波数によるものであり、２８００Ｈｚ付近の極小値は、気柱共鳴の２次共振周波数によるものである。１５００Ｈｚ付近の変曲点は、膜振動に由来するものであるが極小値とはなっていない。従って、表１において、比較例６の膜メイン共振周波数は「なし」と表記する。比較例７についても同様である。【０１０１】
【表１】
0006592620.tif 000002
【０１０２】
表１に示す結果から、筒状部材の長さが（λa／４−λa／８）＋ｎ×λa／２−δから（λa／４＋λa／８）＋ｎ×λa／２−δの範囲、すなわち、２２．２ｍｍ〜７９．７ｍｍの範囲にある実施例１〜１３は、１４７２Ｈｚにおける透過率が０．５未満と低く、また、１１７６Ｈｚ〜１８３３Ｈｚにおける平均透過率も０．５未満と低い。従って、広い周波数帯域で吸音可能であることがわかる。【０１０３】
実施例１〜１３および比較例１〜７の結果から、筒状部材の長さと、１４７２Ｈｚにおける透過率、反射率および吸収率との関係をグラフにして図１１に示す。
図１１に示すように、筒状部材の長さが、気柱共鳴単体の共振周波数が膜振動単体の共振周波数と略一致する長さに近いほど、１４７２Ｈｚにおける透過率、反射率および吸収率が向上することがわかる。【０１０４】
また、実施例１〜１３および比較例１〜７の結果から、筒状部材の長さと、気柱共鳴単体の共振周波数、膜振動単体の共振周波数、気柱共鳴メイン共振周波数、および、膜メイン共振周波数との関係をグラフにして図１２に示す。
図１２からわかるように、筒状部材の長さが、気柱共鳴単体の共振周波数と膜振動単体の共振周波数とが交差する位置から遠いほど、気柱共鳴メイン共振周波数が気柱共鳴単体の共振周波数に近づき、また、膜メイン共振周波数が膜振動単体の共振周波数に近づくことがわかる。すなわち、気柱共鳴単体の共振周波数と膜振動単体の共振周波数が離れるほど、相互作用が小さくなり、気柱共鳴単体、あるいは、膜振動単体の共振周波数に近づくことがわかる。【０１０５】
また、実施例１〜１３および比較例１〜７の結果から、筒状部材の長さと、膜振動単体との共振周波数の差との関係をグラフにして図１３に示す。
図１３からわかるように、筒状部材の長さが、気柱共鳴単体の共振周波数が膜振動単体の共振周波数と略一致する長さに近いほど、膜振動単体との共振周波数の差が大きくなることがわかる。【０１０６】
［実施例１４］
次に、実施例１４として膜部材の両側に筒状部材を配置した場合を検討した。
具体的には、膜部材の筒状部材が配置されていない側の面にも筒状部材を配置した以外は、実施例１と同様にして防音構造体を作製し、音響特性を測定した。
すなわち、実施例１では膜の片側に５２ｍｍの筒をつけた構成であるのに対して、この実施例１４では膜の両側に５２ｍｍ長さの筒をつけた構成である。
図１５に透過率と周波数の関係を実施例１と比較したグラフを示す。また、表２に音響特性の評価結果を示す。【０１０７】
【表２】
0006592620.tif 000003
【０１０８】
図１５および表２から片側にのみ筒がある実施例１と比較して膜状部材の両側に筒が存在することで透過率が極小となるピーク周波数がともに拡がることが分かった。以上の結果から、帯域をより広く得たい場合、両側に筒をつけた構造が有効に機能することがわかる。
以上から、本発明の防音構造体の効果は、明らかである。【０１０９】
以上、本発明の防音構造体および開口構造体についての種々の実施形態及び実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施形態及び実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良又は変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【０１１０】
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ  防音構造体
１２  膜部材
１４、１４ａ、１４ｂ  筒状部材
１６  中空部
５０  開口構造
５２  開口部材
５２ａ  開口
【図１】
0006592620.tif 000004
【図２】
0006592620.tif 000005
【図３】
0006592620.tif 000006
【図４】
0006592620.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
0006592620.tif 000010
【図８】
0006592620.tif 000011
【図９】
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【図１０】
0006592620.tif 000013
【図１１】
0006592620.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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