(57)【要約】【課題】設置場所や使用環境に合わせて種々の吸音特性を有する吸音構造体を製造するのに最適な多孔質吸音材、及びこれを用いた吸音特性を広範にかつ容易に制御でき、また、その設計が容易な吸音構造体を提供する。【解決手段】金属繊維及び／又は金属切削屑からなる金属材料を所定の形状に成形して得られた多孔質吸音材であって、嵩密度が相対的に高い低透音部とこの低透音部より嵩密度の小さい１又は２以上の高透音部が形成されている多孔質吸音材である。また、この多孔質吸音材からなる第一の音源対向部材と、この音源対向部材から所定の間隔を置いて配置され、音源対向部材の背後に空気層を形成する層形成部材又は第二の音源対向部材とを備えている吸音構造体である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属繊維及び／又は金属切削屑からなる金属材料を所定の形状に成形して得られた多孔質吸音材であって、嵩密度が相対的に高い低透音部とこの低透音部より嵩密度の小さい１又は２以上の高透音部が形成されていることを特徴とする多孔質吸音材。
【請求項２】
金属材料がアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム系材料である請求項１に記載の多孔質吸音材。
【請求項３】
アルミニウム系材料がアルミ切削屑である請求項２に記載の多孔質吸音材。
【請求項４】
金属切削屑を所定の形状に成形した際に互いに絡まり合った金属切削屑の交点の一部又は全部が無機接着剤又はロウ付けの手段により接合されている請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質吸音材。
【請求項５】
低透音部の嵩密度（Bd-H）が１．０〜２．０g/cm3の範囲内であって、高透音部の嵩密度（Bd-L）が０．５〜１．０g/cm3の範囲内であり、これら低透音部と高透音部との嵩密度比（Bd-H／Bd-L）が１．２５〜４の範囲内である請求項１〜４のいずれかに記載の多孔質吸音材。
【請求項６】
金属繊維及び／又は金属切削屑からなる金属材料を所定の形状に成形して形成された多孔質吸音材からなり、嵩密度が相対的に高い低透音部とこの低透音部より嵩密度の小さい１又は２以上の高透音部を有する第一の音源対向部材と、この音源対向部材から所定の間隔を置いて配置され、音源対向部材の背後に空気層を形成する層形成部材又は第二の音源対向部材とを備えていることを特徴とする吸音構造体。
【請求項７】
第一及び第二の音源対向部材は、多孔質吸音材で帯状に形成された複数の帯状構成材で構成されており、各帯状構成材には低透音部と１又は２以上の高透音部とが形成されている請求項６に記載の吸音構造体。
【請求項８】
第一及び第二の音源対向部材は、透音性の低い低透音部を海とし、透音性の高い１又は２以上の高透音部を島とする構造を有する請求項６又は７に記載の吸音構造体。
【請求項９】
海となる低透音部の中に島として配置された複数の高透音部が透音特性の異なる複数種類の高透音部で構成されており、これら各高透音部とその背後の空気層とで構成される吸音単位構造が複数の異なる吸音特性を発現する請求項８に記載の吸音構造体。
【請求項１０】
第一及び第二の音源対向部材は、その低透音部が音源対向部材の形状を維持するのに必要な形状及び剛性を有する請求項６〜９のいずれかに記載の吸音構造体。
【請求項１１】
金属材料が、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム系材料である請求項６〜１０のいずれかに記載の吸音構造体。
【請求項１２】
アルミニウム系材料がアルミ切削屑である請求項１１に記載の吸音構造体。
【請求項１３】
金属切削屑を所定の形状に成形した際に互いに絡まり合った金属切削屑の交点の一部又は全部が無機接着剤又はロウ付けの手段により接合されている請求項６〜１２のいずれかに記載の吸音構造体。
【請求項１４】
低透音部の嵩密度（Bd-H）が１．０〜２．０g/cm3の範囲内であって、高透音部の嵩密度（Bd-L）が０．５〜１．０g/cm3の範囲内であり、これら低透音部と高透音部との嵩密度比（Bd-H／Bd-L）が１．２５〜４の範囲内である請求項６〜１３のいずれかに記載の吸音構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道用防音壁、道路用防音壁、一般のビルやコンサートホール等の壁面や間仕切り、地下道の天井面、更には電車やモノレール等の乗り物のカウル（若しくはスカート）、船舶等のエンジンルームの間仕切り壁等のように、吸音性能を必要とする種々の構造物や建造物更には乗り物等の吸音処理部において、防音用あるいは吸音用として用いられる吸音構造体に用いられる多孔質吸音材及びこれを用いた吸音構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の構造物や建造物更には乗り物等において用いられる多孔質吸音材については、一般に、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム系繊維、銅又は銅合金からなる銅系繊維、ステンレス等の鉄系繊維、ニッケル繊維等の金属繊維を所定の形状に成形してなる金属繊維成形体や、ガラス繊維（ガラスウール）、鉱物繊維（ロックウール）、金属焼結材、金属発泡材等により形成されたものが用いられている（例えば、特公平4-5,721号、特開平5-209,241号、特開平11-3,082号等の各公報参照）。
【０００３】
しかしながら、これらの多孔質吸音材の吸音特性は、その材質、嵩密度、厚さ等によりほぼ一義的に決まってしまう。このため、多孔質吸音材の設置場所や使用環境によって、特定周波数帯域の騒音等を効率良く吸収する必要があったり、低周波数帯域又は高周波数帯域で比較的広い周波数帯域の騒音等を吸収する必要があったり、あるいは、低周波数帯域から高周波数帯域までの広い周波数帯域の騒音等を吸収する必要がある等、その吸音特性を変える必要がある場合には、ある特定の材料を選択したり、特有の嵩密度及び厚さを有する多孔質吸音材を形成したり、更には、複数種類の多孔質吸音材を製作してこれらを併用する等の必要が生じ、所望の吸音特性を有する多孔質吸音材を製造する上で経験と試行錯誤に頼らざるを得ず、多大な手間と費用を必要としていた。
【０００４】
例えば、特開平1-296,297号公報には、金属切削屑を樹脂バインダーの存在下に圧縮成形する際に、グラスウール等の吸音に寄与する材料を挟持させ、金属切削屑の吸音特性をグラスウール等の吸音特性で補うようにした吸音材が開示されており、また、特開平4-333,897号公報には、グラスウールやロックウール等の綿状繊維質吸音材層とアルミニウム系多孔質板とを積層させ、吸音率を高めると共に広い周波数帯域に亘って優れた吸音特性を付与せしめた吸音パネルが開示されており、更に、特開平8-311,823号公報には、金属繊維にバインダーを混入して集積体とし、この集積体を多孔質の板状に成形してなり、再加圧により吸音特性を変更できるようにし、これによって設置される場所に応じた吸音特性を付与することができる多孔質吸音板が開示されている。
【０００５】
しかしながら、金属切削屑の吸音特性をグラスウール等の吸音特性で補う吸音材については、リサイクル性が悪いという問題があるほか、必ずしも十分な吸音率が得られず、また、綿状繊維質吸音材層とアルミニウム系多孔質板とを積層させた吸音パネルについては、パネル単体としての強度及び剛性が不足し、更に、再加圧により吸音特性を変更できるようにした多孔質吸音板については、吸音材の厚さが変化し、吸音材の背後に空気層を形成するのに余分な手間がかかるという問題があり、いずれの場合も吸音材単体では吸音特性を発現する周波数域のコントロールに限界がある。
【０００６】
また、このような多孔質吸音材を用いて吸音処理や防音処理を行う場合、多孔質吸音材が取り付けられる被処理体の剛性が不足し、多孔質吸音材側にある程度の剛性が要求される場合があるが、このような場合には、補剛材（枠材やリブ材等）使用等の手段を施す必要が生じ、補剛材の形状、寸法によっては十分な吸音特性が得られない。
【０００７】
更に、設置場所や使用環境によって要求される種々の吸音特性に対応するための方法として、例えば、特開平5-71,109号公報や特開2000-276,178号公報には、第１の多孔質材層、第１の空気層、第２の多孔質材層、第２の空気層、及び背後層（遮音材や強度部材）を備え、第１と第２の多孔質材層については第１の多孔質材層に多数の小孔を設けたり、あるいは、第１の多孔質材層の面密度を第２の多孔質材層の面密度より小さくし、第１の多孔質材層及び空気層により低周波数領域の騒音等を吸収すると共に、第２の多孔質材層及び空気層により高周波数領域の騒音等を吸収するようにし、これによって低周波数領域から高周波数領域に亘る吸音性能を得るようにした吸音構造体が開示されており、また、特開2001-166,780号公報や特開2001-318,679号公報には、左右一対の多孔質吸音材の間に、波型形状板や仕切体（多数の横板と縦板とで形成されて左右の多孔質吸音材に向けて開口する左右の吸音空間を形成するもの）を挟み込み、波型形状板のピッチや仕切体で形成される左右の吸音空間の奥行き寸法を変化させて低周波数領域から高周波数領域に亘る吸音性能を得るようにした両面吸音構造体が開示されている。
【０００８】
しかしながら、前者（特開平5-71,109号公報や特開2000-276,178号公報）の吸音構造体においては、全体で５層の層構造が必要になり、全体の厚さが大きくなり過ぎて用途が著しく制限されるという問題があり、また、後者（特開2001-166,780号公報や特開2001-318,679号公報）の両面吸音構造体においては、全体の厚さを抑制しつつ両面からの騒音等を吸収できるという利点はあるが、波型形状板や仕切体で形成される吸音空間の幅寸法や奥行き寸法を変化させることで低周波数領域から高周波数領域に亘る吸音性能を得るものであることから、対応できる吸音特性には限界がある。
【０００９】
そこで、本発明者らは、これら従来の吸音構造体における種々の問題を解決できるものとして、多孔質吸音材で閉塞された多数の透音孔を有する音源対向部と、この音源対向部の背後に空気層を形成する層形成部又は音源対向部とで構成され、各透音孔に対応して形成される積層構造の各々を吸音単位構造としたとき、多数の吸音単位構造を備えた吸音構造体であって、上記空気層については、所定の方向に多数の吸音単位構造に亘って同じ層厚で連続すると共に、この同じ層厚が連続する方向に対して同じ平面内で直交する方向には異なる複数の層厚が形成され、また、上記の多数の透音孔については、同じ層厚が連続する空気層の長さ方向に沿って異なる円相当径を有する複数種類の透音孔が配置され、更に、上記多孔質吸音材については、同じ層厚が連続する空気層の長さ方向に沿って連続する帯状に形成された吸音構造体を提案した（特開2004-37,582号公報参照）。
【特許文献１】特公平4-5,721号公報
【特許文献２】特開平5-209,241号公報
【特許文献３】特開平11-3,082号公報
【特許文献４】特開平1-296,297号公報
【特許文献５】特開平4-333,897号公報
【特許文献６】特開平8-311,823号公報
【特許文献７】特開平5-71,109号公報
【特許文献８】特開2000-276,178号公報
【特許文献９】特開2001-166,780号公報
【特許文献１０】特開2001-318,679号公報
【特許文献１１】特開2004-37,582号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者らは、先に提案した吸音構造体の更なる改良について鋭意検討した結果、意外なことには、多孔質吸音材に嵩密度が比較的高くて透音性の低い低透音部から嵩密度が比較的小さくて透音性の高い高透音部までの異なる透音特性を持つ複数種類の透音部を形成することにより、設置場所や使用環境に合わせて吸音特性を広範にかつ容易に制御でき、また、その設計が容易であるだけでなく、吸音構造体の構造を簡略化してその製造コストをより低減できることを見出し、本発明を完成した。
【００１１】
従って、本発明の目的は、設置場所や使用環境に合わせて種々の吸音特性を有する吸音構造体を製造するのに最適な多孔質吸音材を提供することにある。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、吸音特性を広範にかつ容易に制御でき、また、その設計が容易であり、ある特定周波数帯域の騒音等を効率良く吸収したり、また、低周波数帯域又は高周波数帯域で比較的広い周波数帯域の騒音等を吸収したり、更には、低周波数帯域から高周波数帯域までの広い周波数帯域の騒音等を吸収する必要がある場合等、設置場所や使用環境によって吸音特性を変える必要がある場合に容易に対応することができ、しかも、容易にかつ安価に製造することができる吸音構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、本発明は、金属繊維及び／又は金属切削屑からなる金属材料を所定の形状に成形して得られた多孔質吸音材であって、嵩密度が相対的に高い低透音部とこの低透音部より嵩密度の小さい１又は２以上の高透音部が形成されていることを特徴とする多孔質吸音材である。本発明によれば、複数の広い周波数域での吸音特性を選定することが可能となり、有効な多孔質吸音材を提供することが可能になる。
【００１４】
また、本発明は、金属繊維及び／又は金属切削屑からなる金属材料を所定の形状に成形して形成された多孔質吸音材からなり、嵩密度が相対的に高い低透音部とこの低透音部より嵩密度の小さい１又は２以上の高透音部を有する第一の音源対向部材と、この音源対向部材から所定の間隔を置いて配置され、音源対向部材の背後に空気層を形成する層形成部材又は第二の音源対向部材とを備えていることを特徴とする吸音構造体である。本発明によれば、マスキング材を用いることなく音源側に多孔質吸音材を配設することができるために、音源側全面にて吸音特性を発揮できる有効な吸音構造体を提供できる。
【００１５】
本発明において、多孔質吸音材に形成される低透音部と高透音部とについては、嵩密度が相対的に高い低透音部が１箇所とこの低透音部より嵩密度の小さい高透音部が少なくとも１箇所存在すればよく、高透音部についてその嵩密度の違いによる種類数やその合計数、低透音部及び高透音部の嵩密度（透音性）、更には多孔質吸音材の形状や低透音部及び高透音部の平面形状及び配置等については、特に制限されるものではなく、吸音構造体を設計する際に要求される吸音特性に基づいて、任意に設定することができる。
【００１６】
また、低透音部及び高透音部の嵩密度（透音性）については、例えば、金属材料がアルミニウム系材料である場合、低透音部の嵩密度（Bd-H）が１．０g/cm3以上２．０g/cm3以下の範囲内であって、高透音部の嵩密度（Bd-L）が０．５g/cm3以上１．０g/cm3以下であり、より好ましくはこれら低透音部と高透音部との嵩密度比（Bd-H／Bd-L）が１．２５〜４の範囲内であるのがよい。低透音部の嵩密度（Bd-H）が２．０g/cm3より大きいと、音は透過せず反射してしまい吸音効果が発揮できず、また、高透音部の嵩密度（Bd-L）が０．５g/cm3より小さいと、通気抵抗が小さく、音は吸音されずにそのまま透過してしまい、吸音効果が発揮できない。また、嵩密度比（Bd-H／Bd-L）が１．２５より小さいと、低透音部と高透音部との間での吸音性能に差が生じないので、多孔質吸音材をそのまま吸音材として利用した際における吸音特性を広い周波数領域に対応させることが困難になり、吸音構造体として利用した場合においては、吸音構造体の表面側開口部を構成する為には透音性能の差が小さすぎ開口部形状の設計が困難となる。更に、嵩密度比（Bd-H／Bd-L）が４より大きくなると製造が困難になるという問題が生じる。
【００１７】
更に、多孔質吸音材の形状については、この多孔質吸音材が適用される吸音構造体の形状に応じて、例えば、長方形状、正方形状、帯状、円形状、楕円形状等の適宜の形状を採用することができる。また、低透音部及び高透音部の平面形状及び配置等については、例えば、透音性の低い低透音部を海とすると共に透音性の高い１又は２以上の高透音部を島としたり、また、海となる低透音部の中に島となる多数の高透音部を配置したり、更には、低透音部の中に配置される多数の高透音部について、その大きさを変えたり、及び／又は、嵩密度（透音性）の異なる複数の種類で構成する等の手段を採用してもよい。多孔質吸音材の形状や低透音部及び高透音部の平面形状及び配置等について、このような手段を採用することによって、各高透音部とその背後の空気層とで構成されるヘルムホルツ共鳴構造における吸音特性の設計を容易に行うことができる。なお、この場合にあっては、高透音部により透音開口を形成し、低透音部と高透音部との境界部により頸部が構成されることになる。
【００１８】
更に、本発明の多孔質吸音材については、透音性の低い低透音部を海とすると共に透音性の高い１又は２以上の高透音部を島とする構成に加えて、その低透音部の形状及び嵩密度を多孔質吸音材がその形状を維持するのに必要な形状及び剛性を有するものとすることにより、多孔質吸音材の周縁部にその補強や取付けのための手段を設ける必要が無くなり、それだけ安価に吸音構造体を製造することができる。
【００１９】
本発明の多孔質吸音材は、金属繊維及び／又は金属切削屑からなる金属材料を所定の形状に成形して製造されるものであり、金属材料としては、例えば、アルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム系材料、銅又は銅合金からなる銅系材料、ステンレス等の鉄系材料、ニッケル又はニッケル合金からなるニッケル系材料等を挙げることができ、軽量化や耐食性等の観点から、好ましくはアルミニウム系材料である。
【００２０】
また、本発明の多孔質吸音材において、その成形材料として用いられた金属材料、特にこの金属材料が金属切削屑である場合には、この金属切削屑を所定の形状に成形した際に互いに絡まり合った金属切削屑の交点の一部又は全部が無機接着剤又はロウ付けの手段により接合されているのがよく、これによって、成形された多孔質吸音材に良好な形状維持性を付与し、吸音構造体の製造時の作業性を高めることができるだけでなく、引張強度、曲げ強度、圧縮強度等の機械的強度を実用的範囲に維持しつつ、低透音部や高透音部の嵩密度を調整することができ、多孔質吸音材の製造が容易になる。
【００２１】
本発明の多孔質吸音材の製造方法については、目的とする低透音部と高透音部を備えた多孔質吸音材の製造が可能であれば従来公知のどのような方法であってもよく、特に制限されるものではないが、アルミ切削屑を用いて低透音部と高透音部とを備えた多孔質吸音材を製造する場合を例にして説明すると、例えば、以下のような方法を例示することができる。
【００２２】
先ず、第一の方法としては、アルミ切削屑を第一段圧縮成形して高透音部の嵩密度と同じ相対的に低い嵩密度を有する低嵩密度成形板を成形し、次いでこの低嵩密度成形板の一部を第二段圧縮成形して目的とする相対的に高い嵩密度を有する低透音部を形成し、これによって嵩密度が相対的に高い低透音部とこの低透音部より嵩密度の小さい高透音部を有する多孔質吸音材を製造する方法であり、この場合には２段階の成形工程が必要になる。
【００２３】
また、第二の方法としては、相対的に高い嵩密度を有する低透音部を成形する部分とこの低透音部の嵩密度より低い嵩密度の高透音部を成形する部分とを有してこれら低透音部と高透音部とを同時に成形できる金型を用意し、一段で圧縮成形して嵩密度が相対的に高い低透音部とこの低透音部より嵩密度の小さい高透音部とを有する多孔質吸音材を製造する方法であり、この場合には１回の成形工程で加工が可能である。
【００２４】
そして、より好ましくは、上記の第一及び第二の方法において、アルミ切削屑を圧縮成形して所定の低透音部と高透音部とを有する成形物を製造した後、この成形物に対して接着剤を含浸させ、互いに絡まりあったアルミ切削屑の交点の一部又は全部を接合するか、あるいは、アルミ切削屑としてアルミニウム又はアルミニウム合金からなるアルミニウム材の表面にアルミニウム合金からなるロウ材をクラッドしたアルミクラッド材を切削して得られたアルミクラッド切削屑を用い、このミクラッド切削屑を圧縮成形して所定の低透音部と高透音部とを有する成形物を製造した後に所定のフラックスを塗布し、ロウ付け炉を用いたり、不活性ガス（通常、窒素ガス）雰囲気中で互いに絡まりあったアルミ切削屑の交点の一部又は全部を接合するのがよい。
【００２５】
また、上記本発明の多孔質吸音材を用いて製造される吸音構造体については、それがヘルムホルツ共鳴構造を利用した吸音構造体として利用する場合には、例えば、１つの吸音室に対してその中央部に対応する位置に１つの嵩密度の低い高透音部が形成された多孔質吸音材を取り付け、この高透音部をヘルムホルツ共鳴構造の開口部（頸部）として吸音構造体を構成したり、あるいは、１つの吸音室に対して複数の嵩密度の低い高透音部が形成された多孔質吸音材を取り付け、この複数の高透音部をヘルムホルツ共鳴構造の開口部（頸部）として吸音構造体を構成することができる。
【００２６】
そして、この場合、従来用いられていたマスキング材を用いることなく、多孔質吸音材を音源側に単に配設するだけで吸音構造体を形成することができる。このようにして形成された吸音構造体は、嵩密度が相対的に高い低透音部とこの低透音部より嵩密度の小さい１又は２以上の高透音部を有する第一の音源対向部材と、この音源対向部材から所定の間隔を置いて配置され、音源対向部材の背後に空気層を形成する層形成部材又は第二の音源対向部材とを備えている吸音構造体である。このような吸音構造体の場合、嵩密度の高い低透音部と嵩密度の低い高透音部の個数大きさ、嵩密度を適宜選定することにより、設置場所や使用環境に合わせて吸音特性を広範にかつ容易に制御でき、また、その設計が容易であるだけでなく、吸音構造体の構造を簡略化してその製造コストをより低減できるという利点がある。
【００２７】
この本発明の吸音構造体において、好ましくは、第一及び第二の音源対向部材を多孔質吸音材で帯状に形成された複数の帯状吸音材で構成し、各帯状吸音材には低透音部と１又は２以上の高透音部とを形成するのがよく、これによって吸音特性を広範の音域に亘って調整できると共に、低透音部に入射する音波についても、従来の孔開き板と違い、音波をある程度透過させつつ吸音するので、その吸音効率が向上するという利点がある。
【００２８】
また、本発明の吸音構造体において、好ましくは、第一及び第二の音源対向部材について、透音性の低い低透音部が海となり、透音性の高い１又は２以上の高透音部が島となる構造を付与するのがよく、これによって、低透音部の嵩密度を音源対向部材がそれ自体で形状を維持するのに必要な高さにすることにより、音源対向部材それ自体に必要な形状及び剛性を付与することができ、それだけ吸音構造体を構成する部品点数を少なくして廉価に製造できるほか、透音性の低い低透音部での音波の透過による吸音効率が向上するというという利点がある。なお、吸音室で吸音されなかった音波のエネルギーの一部は、再び、低透音部や高透音部を透過し音源側に向けて伝播されるが、従来の孔開き板の表面で直接反射されて音源側に伝播されるエネルギーと比較して、低透音部や高透音部を往復で透過することにより吸収されるエネルギー量の方が大きいことは言うまでも無い。
【００２９】
更に、海となる低透音部の中に島として配置された複数の高透音部を透音特性の異なる複数種類の高透音部で構成し、これら各高透音部とその背後の空気層とで構成される吸音単位構造が複数の異なる吸音特性を発現するように構成することにより、吸音特性をより広範にかつより容易に制御できるようになる。また、上記の第一及び第二の音源対向部材ついて、その低透音部に音源対向部材の形状を維持するのに必要な形状及び剛性を付与することにより、従来の如く孔開き板と多孔質吸音材とを重複して配設する必要がないので、吸音構造体の構造を簡略化してその製造コストをより低減できるほか、その設計がより容易になるという利点がある。
【００３０】
本発明の多孔質吸音材を用いてヘルムホルツ共鳴構造を構成する場合、その低透音部と高透音部の透音特性から、概念的には高透音部が頸部となって低透音部がこの頸部を形成する頸部形成部となるが、これら頸部と頸部形成部とが嵩密度の異なる多孔質材料で形成されていることから、頸部が通気抵抗の無い開口ではなくて通気抵抗がある高透音部で形成されており、また、その周辺の低透音部も通気抵抗は高いが通気可能な材料で形成されているので、本発明の多孔質吸音材で形成されたヘルムホルツ共鳴構造（吸音単位構造）においては、実際に測定された最大吸音周波数がヘルムホルツの計算式から求められる目論見値とは一致しないが、事前試験を行なうことにより適正な吸音特性を設計することが可能なことはいうまでもない。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の多孔質吸音材は、設置場所や使用環境に合わせて種々の吸音特性を有する吸音構造体を製造するのに最適な材料である。また、これを用いて製造される本発明の吸音構造体は、単に吸音性能が向上するだけでなく、その吸音特性を広範にかつ容易に制御でき、また、その設計が容易であり、ある特定周波数帯域の騒音等を効率良く吸収したり、また、低周波数帯域又は高周波数帯域で比較的広い周波数帯域の騒音等を吸収したり、更には、低周波数帯域から高周波数帯域までの広い周波数帯域の騒音等を吸収する必要がある場合等、設置場所や使用環境によって吸音特性を変える必要がある場合に容易に対応することができ、しかも、容易にかつ安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、試験例及び実施例に基づいて、本発明の多孔質吸音材及び吸音構造体の好適な実施の形態を具体的に説明する。
【００３３】
［試験例１〜４］
図１(d)(e)に示すように、内径８７mmで底部内面中央に直径２５mm×深さ２．５mmの大きさの凹部２を有する円筒状のプレス金型１と５００kNまでの圧縮荷重を付与する上型３を備えた５００kN万能試験機を用い、このプレス金型１内には、アルミニウム材の適宜廃材をフライス盤ないしシェーパーにて切削して製造した断面の幅０．４mm以上２.０mm以下、断面厚さ０．１mm以上０．６mm以下、長さ５mm以上１００mm以下で平均約３０mm、及びカール高さ２．０mm以上８．０mm以下のアルミ切削屑４の所定量（質量：約２０g）を充填し、圧縮荷重２００〜５００kNの範囲で圧縮成形することにより、１回の成形工程で、凹部２の周辺部に嵩密度が比較的高く低透音部が形成され、また、凹部２に対応する中央部分に嵩密度が比較的小さくて高透音部が形成された４種の加圧成形材を作製した。この際の凹部２周辺部での載荷圧力（低透音部載荷圧力：kN/cm2）と厚さ（低透音部厚さ：mm）とを表１に示す。
【００３４】
なお、上記の試験例では１回の成形工程で加圧成形材を作製したが、例えば図１(a)(b)(c)に示すように、内径８７mmの円筒状のプレス金型１と５００kNまでの圧縮荷重を付与する上型３を備えた５００kN万能試験機を用い、このプレス金型１内には、上記と同様にアルミニウム材の適宜廃材より形成したアルミ切削屑４の所定量（目標：２０質量g）を充填し、先ず、予定される嵩密度の低い部分に相当する嵩密度になるように第１段階の加圧力を加えて加圧成形し、次いで、上型３を下面中央部に直径２５mm×深さ２．５mm以上の大きさの凹部２ａを有する上型３ａに交換し、この上型３ａにより第２段階の加圧力を加えて周辺部のみを加圧し、このようにして２段階の成形工程により、周辺部に嵩密度が比較的高い低透音部が形成され、また、中央部に嵩密度が比較的小さい高透音部が形成された加圧成形材を作製してもよい。
【００３５】
次に、無機系の接着剤（株式会社トウペ製商品名：ポーセリン）と希釈剤（イソプロピルアルコール）とを１：２の割合で混合して得られた無機接着剤溶液を準備し、先に得られた各加圧成形材（４種類）をこの無機系接着剤溶液中に浸漬し、次いで焼付け炉に入れて１８０℃で２５分間加熱して乾燥し、図２に示すように、中央部に上記凹部２に対応する比較的嵩密度の小さい高透音部８を有すると共にその周辺部に比較的嵩密度の高い低透音部７を有する円盤型の試験用吸音材（多孔質吸音材）６を調製し、No.1〜No.4の試験用吸音材とした。各No.1〜No.4の試験用吸音材について、低透音部の嵩密度（BD-H）と高透音部の嵩密度（BD-L）とを測定し、これら低透音部嵩密度（BD-H）と高透音部嵩密度（BD-L）との嵩密度比（BD-H/BD-L）を求めた。結果を表１に示す。
【００３６】
［試験例５］
また、図１(a)(b)に示すように、凹部のない内径８７mmの円筒状のプレス金型１と５００kNまでの圧縮荷重を付与する上型３を備えた５００kN万能試験機を用い、このプレス金型１内には上記と同様にアルミニウム材の適宜廃材より形成したアルミ切削屑４の所定量（目標：２０質量g）を充填し、載荷圧力１．６６kN/cm2の条件で圧縮成形し、１回の成形工程で厚さ３．６６mm及び嵩密度０．９４g/cm3の加圧成形材を作製した。次に、この加圧成形材の片面に、中央部に開口部を有する外径８７．５mmφ、内径２５mmφ及び厚さ０．５mmの平面ドーナツ形状のアルミ箔を貼着し、No.5の試験用吸音材を作製した。
【００３７】
このようにして得られたNo.1〜No.5の各試験用吸音材（多孔質吸音材）を用い、低透音部厚さ(t)２．０１〜３．６６mm、高透音部の直径(d)２５mm、及び背後空気層の厚さ(L)３０mmのヘルムホルツ共鳴構造（吸音単位構造）を構成し、垂直入射吸音率測定装置（神戸製鋼所株式会社製）を用い、JIS A1405に準拠して、垂直入射吸音率を測定すると共に吸音周波数特性を確認した。
結果を表１及び図３に示す。
【００３８】
【表１】
2008285857.tif 000003
【００３９】
［実施例１］
図４(a)(b)及び図５に、本発明の多孔質吸音材を用いて形成された本発明の実施例１に係る片面型の吸音構造体が示されている。
【００４０】
この実施例１の片面型の吸音構造体は、図５に示されているように、４枚の多孔質吸音材製の帯状吸音材9a（図４(a)参照）及び４枚の多孔質吸音材製の帯状吸音材9b（図４(b)参照）からなる音源対向部材９と、これら音源対向部材９の各帯状吸音材9a,9bが取り付けられ、各帯状吸音材9a,9bの背後に所定の厚さの空気層11a,11bを形成する層形成部材10a及びこの層形成部材10aと相俟って各帯状吸音材9a,9bの端部を層形成部材10aに固定する板厚１．６mmのアルミニウム材製の押し縁材10dとで構成されている。この吸音構造体の全体の大きさは、幅８００mm×長さ１５００mm×厚さ４５mmである。
【００４１】
この実施例１において、各帯状吸音材9aは、前述の２段階の成形工程による試験用吸音材（多孔質吸音材）の製造方法と同様の方法により、また、上記と同様にアルミニウム材の適宜廃材より形成したアルミ切削屑を用いて形成された。すなわち、図１(a)(b)(c)においては、円筒状のプレス金型１に代えて、内寸３９４mm×９８．４mmの角形状のプレス金型（図示せず）を用い、凹部の無い上型により第１段階の低嵩密度の成形を行ない、次いで別の下面に低密度部形成用の凹部を有する上型に交換してこの凹部を有する上型により第２段階の圧縮を行ない、２段階の成形工程によって、周辺部に嵩密度が比較的高い低透音部が形成され、また、中央部に嵩密度が比較的小さい高透音部が形成された加圧成形材を作製した。
【００４２】
次に、上記の試験例１〜４と同様にして、得られた加圧成形材を無機系接着剤溶液中に浸漬し、次いで焼付け炉に入れて１８０℃で２５分間加熱して乾燥し、図４(a)に示す多孔質吸音材を形成した。この帯状吸音材９aは、幅９８．４mm×長さ３９４mm×厚さ２．４mmの大きさを有し、比較的嵩密度が高くて透音性の低い低透音部7aを海とし、その幅方向中央部には互いに中心間距離５０mmを置いて比較的嵩密度が小さくて透音性の高い合計８個の円形状高透音部8aが島として形成されており、また、上記低透音部7aはその厚さが２．４mmであって、高透音部8aはその直径が２５mmφでその厚さが３．６６mmである。
【００４３】
また、各帯状吸音材9bは、上記の各帯状吸音材9aと同様にして形成され、幅９８．４mm×長さ３９４mm×厚さ２．１mmの大きさを有し、比較的嵩密度が高くて透音性の低い低透音部7bを海とし、その幅方向中央部には互いに中心間距離１００mmを置いて比較的嵩密度が小さくて透音性の高い合計４個の高透音部8bが島として形成されており、また、上記低透音部7bはその厚さが２．１mmであって、高透音部8bはその直径が２５mmφでその厚さが３．６６mmである。
【００４４】
そして、上記層形成部材10aは、図５に示されているように、その全体が板厚１．６mmのアルミニウム材で形成されており、また、３０mmの幅寸法を有する平板状で互いに１００mmの間隔（隙間）を置いて平行に位置する水平部12と、これら各水平部12の幅方向中央部の背面側長手方向に沿って形成され、各水平部12の背面方向に向けて突出する垂直部13と、互いに隣接する上記垂直部13の突出端側において、互いに隣接する上記水平部12の間に形成された隙間に相対向するように架設され、交互に段違いに位置する背面部14a,14bとを有している。
【００４５】
上記の各帯状吸音材9a,9bは、押し縁材10dを水平部12にねじ等により固定することで固定される。その帯状吸音材9aが一方の背面部14aに相対向してこれらの間に３０mmの厚さの空気層11aを形成し、また、帯状吸音材9bが他方の背面部14bに相対向してこれらの間に４０mmの厚さの空気層11bを形成する。これによって、上記各帯状吸音材9a,9bに形成された高透音部8a,8bに対応して、高透音部8aと空気層11aの組合せ（Ａ）及び高透音部8bと空気層11bとの組合せ（Ｂ）からなる２種類の吸音単位構造（ヘルムホルツ共鳴構造）Ａ及びＢが構成されている。
【００４６】
ここで、この実施例１で構成された２種類の吸音単位構造（ヘルムホルツ共鳴構造）Ａ及びＢを有する吸音構造体における各パラメーターの値は下記の表２に示す通りである。
これらについて、前述の垂直入射音吸音率測定値等の実験値より実施例１の吸音構造体を構成するＡＢの吸音構造体それぞれについて最大吸音周波数と平均吸音率を予測すると表２と図６に示す通りとなる。また、２種類の吸音単位構造Ａ及びＢを有する吸音構造体について、その平均吸音率を見積もると０．８６となった。
【００４７】
【表２】
2008285857.tif 000004
【００４８】
また、この実施例１で得られた片面型の吸音構造体について、JIS A1409に準拠し、内容積２５１m3、表面積２３７m2、及び残響時間６３Hz〜１kHzにて８秒以上の残響箱を用い、残響室法吸音率を測定した。結果を図７に示す。
【００４９】
この図７に示す結果から明らかなように、この実施例１の片面型の吸音構造体は、５００〜２０００Hzにおける平均吸音率が０．８５であり、上記２種類の吸音単位構造（ヘルムホルツ共鳴構造）から計算によって求められる平均吸音率の予測値０．８６とよく一致した。
【００５０】
［実施例２］
図８及び図９(a)(b)(c)に、本発明の実施例２に係る両面型の吸音構造体が示されている。この両面型の吸音構造体は、本発明の多孔質吸音材で形成されて２種類の帯状吸音材9c,9dを備えた第一の音源対向部材9Aと、本発明の多孔質吸音材で形成され、上記の組をなす帯状吸音材9c,9dに相対向して配置された２種類の帯状吸音材9e,9fの合計４枚を備えたセットを４組備えた第二の音源対向部材9Bと、これら第一及び第二の音源対向部材9A,9Bの間に配設され、第一の音源対向部材9Aを構成する各組の帯状吸音材9c,9dの背後及び第二の音源対向部材9Bを構成する各組の帯状吸音材9e,9fの背後にそれぞれ所定の層厚の空気層11c,11d,11e,11fを形成する層形成部材10aと、上記各層形成部材10aに上記第一の音源対向部材9Aを構成する各組の帯状吸音材9c,9dを固着するための層形成部材10bと、上記層形成部材10aに配設された上記第二の音源対向部材9Bを構成する帯状吸音材9e,9fを一括して固着するための層形成部材10cとで構成されており、第一の音源対向部材9Aを構成する帯状吸音材9c,9d及び第二の音源対向部材9Bを構成する各組の帯状吸音材9e,9fは、互いに異なる吸音特性を発現する吸音単位構造を構成するために、それぞれその低透音部７及び高透音部８が所定の嵩密度で形成されている。
【００５１】
そして、この実施例２において、上記層形成部材10aは、図８及び図９(a)に示されているように、その全体がアルミニウム合金押出形材で形成されており、また、平板状で互いに間隔（隙間）を置いて平行に位置する３箇所の水平部12aと、これら各水平部12aに相対向して配置された３箇所の水平部12bと、互いに相対向する上記水平部12aと水平部12bとの間を所定の間隔を置いて連結する垂直部13と、互いに隣接するこれら各垂直部13の間に水平に架設され、互いに段違いに位置する２箇所の背面部14とを有している。
【００５２】
また、上記層形成部材10bは、図８及び図９(b)に示されているように、その全体がアルミニウム押出形材に切り抜きを施すことにより形成するか、水平押さえ部16を押出形材で形成しておき水平押さえ部16を跨ぐように架設部15を固定することにより形成されており、また、上記層形成部材10aの各水平部12aと同じ位置関係で配置され、架設部15で互いに連結された水平押え部16を有し、そして、上記層形成部材10cも、図８及び図９(c)に示されているように、その全体がアルミニウム押出形材に切り抜きを施すことにより形成するか、水平押え部18を押出形材により形成しておき水平押え部18間を跨ぐように架設部15を固定することにより形成されており、また、上記層形成部材10aの各水平部12aと同じ位置関係で配置され、架設部17で互いに連結された水平押え部18を有している。なお、この層形成部材10cには、この層形成部材10cに固着される層形成部材10aを位置決めするための位置決めリブ19が設けられている。
【００５３】
そして、上記層形成部材10bは適宜手段で層形成部材10aに固定することにより帯状吸音材9c,9dを両層形成部材10aと10bとの間に挟んで固定し、層形成部材10cも適宜手段で層形成部材10aに固定することにより帯状吸音材9e,9fを両層形成部材10aと10cとの間に挟んで固定している。
【００５４】
従って、この実施例２の両面型の吸音構造体によれば、２種類の帯状吸音材9c,9dを備えた第一の音源対向部材9Aと、２種類の帯状吸音材9e,9fを備えた第二の音源対向部材9Bと、これら第一及び第二の音源対向部材9A,9Bの間に配設されて空気層11c,11d,11e,11fを形成する層形成部材10aとにより、多種多様な吸音特性を発現する吸音単位構造を構成することができ、また、その設計が容易であり、設置場所や使用環境によって吸音特性を変える必要がある場合に容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、本発明の多孔質吸音材を製造する方法を説明するための説明図である。
【００５６】
【図２】図２は、図１によって製造された接着処理前の多孔質吸音材（加圧成形材）を示す斜視説明図である。
【００５７】
【図３】図３は、本発明の試験例１〜４と試験例５で得られた試験用吸音材について測定された垂直入射吸音率の測定結果を示すグラフ図である。
【００５８】
【図４】図４は、本発明の実施例１で音源対向部材として用いられた２種類の多孔質吸音材製の帯状吸音材（(a)及び(b)）を示す斜視説明図である。
【００５９】
【図５】図５は、図４の音源対向部材を用いて形成された片面型の吸音構造体を示す部分斜視説明図である。
【００６０】
【図６】図６は、図４の音源対向部材として用いられた２種類の多孔質吸音材製帯状吸音材（(a)及び(b)）について測定された垂直入射吸音率の測定結果を示すグラフ図である。
【００６１】
【図７】図７は、図５の片面型の吸音構造体について測定された残響室法吸音率の測定結果を示すグラフ図である。
【００６２】
【図８】図８は、本発明の実施例２に係る両面型の吸音構造体を示す部分斜視説明図である。
【００６３】
【図９】図９は、図８の両面型の吸音構造体で用いられている層形成部材（(a)、(b)及(c)）を示す斜視説明図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…プレス金型、２…凹部、３…ピストン、４…アルミ切削屑、６…試験用吸音材（多孔質吸音材）、７…低透音部、８…高透音部、９…音源対向部材、9A…第一の音源対向部材、9B…第二の音源対向部材、9a,9b,9c,9d,9e,9f…帯状吸音材、10,10a,10b,10c…層形成部材、10d…押し縁材、11a,11b,11c,11d,11e,11f…空気層、12,12a,12b…水平部、13…垂直部、14,14a,14b…背面部、15,17…架設部、16,18…水平押え部、19…位置決めリブ。
【図１】
2008285857.tif 000005
【図２】
2008285857.tif 000006
【図３】
2008285857.tif 000007
【図４】
2008285857.tif 000008
【図５】
2008285857.tif 000009
【図６】
2008285857.tif 000010
【図７】
2008285857.tif 000011
【図８】
2008285857.tif 000012
【図９】
2008285857.tif 000013