(57)【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板状部材と、開口部を有する枠部材とを備え、前記枠部材の開口部周縁に対して前記板状部材を固定することによって、前記板状部材が膜振動し得る防音構造であって、
前記貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満であり、
前記板状部材の膜振動の第一固有振動周波数が１０Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの間に存在し、
前記平均開口径をphi（μｍ）、前記板状部材の厚みをt（μｍ）としたときに、前記貫通孔の平均開口率rhoがrho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.085×(phi/20)-2)を下限として、rho_center+(0.35×(phi/20)-2)を上限とする範囲に前記平均開口率rhoが入ることを特徴とする防音構造。
【請求項２】
前記板状部材の膜振動における第一固有振動周波数±１００Ｈｚの周波数において吸収率が極小となる請求項１に記載の防音構造。
【請求項３】
前記枠部材の前記開口部のサイズが吸音対象とする音の中で最大の波長よりも小さい請求項１または２に記載の防音構造。
【請求項４】
複数の前記板状部材が厚さ方向に配列されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項５】
前記貫通孔の内壁面の表面粗さＲａが０．１μｍ〜１０．０μｍである請求項１〜４のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項６】
前記貫通孔の内壁面が複数の粒子状形状で形成され、前記内壁面に形成された凸部の平均粒径が０．１μｍ〜１０．０μｍである請求項１〜４のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項７】
前記板状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防音構造。
【請求項８】
前記板状部材の形成材料がアルミニウムである請求項１〜７のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項９】
前記複数の貫通孔がランダムに配列されている請求項１〜８のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１０】
前記複数の貫通孔は、２種以上の異なる開口径の貫通孔からなる請求項１〜９のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の防音構造を単位防音構造とし、複数の単位防音構造を有する防音構造。
【請求項１２】
前記貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上５０μｍ以下である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１３】
少なくとも一部の前記貫通孔の形状が、前記貫通孔の内部で最大径となる形状である請求項１〜１２のいずれか一項に記載の防音構造。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の防音構造を有する仕切り構造。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の防音構造を有する窓部材。
【請求項１６】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の防音構造を有するケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防音構造、ならびに、これを利用する仕切り構造、窓部材およびケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の騒音は広帯域の周波数にわたるものも多く、低周波音は圧力として感じられ、中域（１０００Ｈｚ〜４０００Ｈｚ程度）は耳の構造として感度が良いため大きく感じられ、高周波音は耳障りに感じられる。そのため、広帯域の騒音に対しては広帯域に対策を行う必要がある。
例えば、風切り音などでは、ホワイトノイズのように低周波域から高周波域まで音圧がある騒音もあり、広帯域な騒音対策を行う必要がある。特に、各種機器（複写機等のオフィス機器、自動車および電車など）内の騒音対策においては、機器の大きさが制限されるため、少ないスペースで防音できる防音構造が求められている。また、各種機器のモーターやファンなどの可動部からは、１００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ程度の低周波側にも騒音が発生することが多く問題となっていた。【０００３】
従来、広帯域の周波数の騒音に対する一般的な防音材としては、ウレタンスポンジおよびグラスウール等が用いられている。しかしながら、ウレタンスポンジおよびグラスウール等を防音材として用いる場合には、吸音率を大きくするためには体積を大きくする必要があるため、機器内で大きさが制限される場合には十分な防音性能を得られないという問題があった。特に、低周波の音は吸収することが困難であることが知られていて、従来の吸音材、もしくは従来の吸音材と背面壁の組合せでは、非常に大きな体積を用いなければ吸音が難しかった。また、素材が環境に強いものではなく劣化してしまうという問題があった。さらに、繊維状であるため、繊維のゴミにより環境を汚染してしまい、クリーンルーム内や精密機器がある環境、また汚染が問題になる製造現場等では使用できない、ダクトファン等に影響を及ぼすなどの問題があった。また、ウレタンスポンジおよびグラスウール等が有する孔は、三次元的な空孔であるため、光の透過率が低いという問題があった。【０００４】
一方で、特定の周波数帯域の音を吸収する防音構造として、膜振動を利用するもの、および、ヘルムホルツ共振を利用するものがある。
膜振動を利用する防音構造は、膜振動の共振周波数で吸音が生じるものであるため、共振周波数で吸収が増大するがその他の周波数では吸音が小さくなり、吸音する周波数帯域の広帯域化は難しい。【０００５】
ヘルムホルツ共振を利用する防音構造は、例えば、特許文献１に示すように、多数の貫通孔が形成された板状部材の背面に遮蔽板を配置して音響的に閉じられた閉空間を設けた構成を有する。
このようなヘルムホルツ共振を利用する防音構造は、外部から音が貫通孔に侵入するとき、貫通孔内の空気が音によって動かされる運動方程式に支配される部分と、閉空間内の空気が音によって膨張圧縮を繰り返すバネ方程式に支配される部分が連結される構造となる。それぞれの方程式により、貫通孔内の空気の動きは圧力位相が局所速度位相より９０度進むコイル的振る舞いとなり、閉空間内の空気の動きは圧力位相が局所速度位相より９０度遅れるコンデンサ的振る舞いとなる。よって、ヘルムホルツ共振は全体として音の等価回路として、いわゆる、ＬＣ直列回路となり、貫通孔面積と長さ、閉空間の体積によって決定される共振を有する。この共振のときに、貫通孔を多数回音が往復することとなり、その間に貫通孔との摩擦によって特定周波数で強く吸音が生じる。【０００６】
また、特許文献２には、閉空間なしに貫通孔を有する防音構造として、複数の貫通孔を有するシートと、シートの貫通孔と中心が略一致する貫通孔を有し、シートからの距離の増大とともに直径が増大する形状を有し、シートの外部に設けられた集音部とを有する防音シートが記載されている。
また、特許文献３は、枠となる区画壁で仕切られ、板状部材による後壁（剛壁）で閉じられ、前部が開口部を形成する空洞の開口部を覆う膜材（膜状吸音材）が被せられ、その上から押さえ板が載せられ、膜材の音波による変位が最も生じにくい領域である開口部の周縁部の固定端から膜状吸音材の面の寸法の２０％の範囲内の領域（隅部分）にヘルムホルツ共鳴用の共鳴穴が形成された吸音体を開示している。この吸音体においては、共鳴穴を除いて、空洞は閉塞されている。この吸音体は、膜振動による吸音作用とヘルムホルツ共鳴による吸音作用を併せて奏する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−９０１４号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５２７９４号公報
【特許文献３】特開２００９−１３９５５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載されるような、多数の貫通孔が形成された板状部材の背面に閉空間を設けた構成とし、ヘルムホルツ共振を利用して吸音する構成では、閉空間を作るために板状部材の背面に音を通さない遮蔽板が必須となり、また、原理として共振を用いるために吸音できる周波数帯域が狭く広帯域化が困難であった。
このような課題を解決するために複数の孔径を厚み方向もしくは水平方向に複数設けたり、背面空間を複数設ける試みも行われているが、複数のセルを設ける必要があるためサイズが大きくなり、また作り分ける必要があるために構造や部品が複雑化し、部品点数も増加するという問題があった。
さらに、背後に閉空間が必須であるため、閉空間の体積分サイズが大きくなるという問題があり、また、通気性や排熱を確保することができないという問題もあった。
特に低周波音を吸音するためには、閉空間の空気層の体積を大きくする必要がありサイズを大きくせざるを得ないという問題があった。【０００９】
一方、特許文献２に記載の防音シートは、シート自体の重みにより質量則に従って反射により遮音するものであり、貫通孔部分は防音に寄与せず、貫通孔の周辺の構造を工夫することにより貫通孔を空けても元のシートの持つ遮音性能にできるだけ近い性能で保つというものである。そのため、質量則より高い防音性能を得ることは出来ず、また音は反射されるため、よく吸収することもできないという問題があった。
また、特許文献３では、膜振動による吸音作用とヘルツホルム共鳴による吸音作用を合わせて利用する必要があるので、枠となる区画壁の後壁は板状部材によって閉塞されており、特許文献１と同様に、風、及び熱を通す能力がなく熱がこもりがちとなり、機器及び自動車等の遮音に向かないという問題があった。【００１０】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、低周波側から高周波側までの広い周波数帯域で高い防音性能を発現し、小型化でき、通気性を確保でき、また、光の透過性を有する防音構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記目的を達成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板状部材と、開口部を有する枠部材とを備え、枠部材の開口部周縁に対して板状部材を固定することによって、板状部材が膜振動し得る防音構造であって、貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下であり、板状部材の膜振動の第一固有振動周波数が１０Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの間に存在することにより、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目的を達成することができることを見出した。【００１２】
［１］  厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材と、開口部を有する枠部材とを備え、枠部材の開口部周縁に対して板状部材を固定することによって、板状部材が膜振動し得る防音構造であって、
貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
板状部材の膜振動の第一固有振動周波数が１０Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの間に存在する防音構造。
［２］  貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満であり、
平均開口径をphi（μｍ）、板状部材の厚みをt（μｍ）としたときに、貫通孔の平均開口率rhoが rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.085×(phi/20)-2)を下限として、rho_center+(0.35×(phi/20)-2)を上限とする範囲に平均開口率rhoが入る［１］に記載の防音構造。
［３］  貫通孔の平均開口径が１００μｍ以上２５０μｍ以下であり、
貫通孔の平均開口率が０．５％から１．０％の間である［１］に記載の防音構造。
［４］  板状部材の膜振動における第一固有振動周波数±１００Ｈｚの周波数において吸収率が極小となる［１］〜［３］のいずれかに記載の防音構造。
［５］  枠部材の開口部の孔径が吸音対象とする音の中で最大の波長よりも小さい［１］〜［４］のいずれかに記載の防音構造。
［６］  複数の板状部材が厚さ方向に配列されている［１］〜［５］のいずれかに記載の防音構造。
［７］  貫通孔の内壁面の表面粗さＲａが０．１μｍ〜１０．０μｍである［１］〜［６］のいずれかに記載の防音構造。
［８］  貫通孔の内壁面が複数の粒子状形状で形成され、内壁面に形成された凸部の平均粒径が０．１μｍ〜１０．０μｍである［１］〜［６］のいずれかに記載の防音構造。
［９］  板状部材の形成材料が金属である［１］〜［８］のいずれかに記載の防音構造。
［１０］  板状部材の形成材料がアルミニウムである［１］〜［９］のいずれかに記載の防音構造。
［１１］  複数の貫通孔がランダムに配列されている［１］〜［１０］のいずれかに記載の防音構造。
［１２］  複数の貫通孔は、２種以上の異なる開口径の貫通孔からなる［１］〜［１１］のいずれかに記載の防音構造。
［１３］  ［１］〜［１２］のいずれかに記載の防音構造を単位防音構造とし、複数の単位防音構造を有する防音構造。
［１４］  貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上５０μｍ以下である［１］〜［１３］のいずれかに記載の防音構造。
［１５］  少なくとも一部の貫通孔の形状が、貫通孔の内部で最大径となる形状である［１］〜［１４］のいずれかに記載の防音構造。
［１６］  ［１］〜［１５］のいずれかに記載の防音構造を有する仕切り構造。
［１７］  ［１］〜［１５］のいずれかに記載の防音構造を有する窓部材。
［１８］  ［１］〜［１５］のいずれかに記載の防音構造を有するケージ。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、広い周波数帯域で高い防音性能を発現し、小型化でき、通気性を確保でき、また、光の透過性を有する防音構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の防音構造の一例を概念的に示す斜視図である。
【図２】図１の防音構造の概略正面図である。
【図３】図１の防音構造の概略断面図である。
【図４】本発明の防音構造を利用する形態の一例を概念的に示す斜視図である。
【図５】防音構造の他の一例の概略断面図である。
【図６Ａ】複数の貫通孔を有する防音構造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６Ｂ】複数の貫通孔を有する防音構造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６Ｃ】複数の貫通孔を有する防音構造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６Ｄ】複数の貫通孔を有する防音構造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６Ｅ】複数の貫通孔を有する防音構造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７】本発明の防音構造の他の一例を概念的に示す斜視図である。
【図８】本発明の防音構造の他の一例を概念的に示す斜視図である。
【図９Ａ】防音構造の他の一例の構成を説明するための概略斜視図である。
【図９Ｂ】防音構造の他の一例の構成を説明するための概略斜視図である。
【図９Ｃ】防音構造の他の一例の構成を説明するための概略斜視図である。
【図９Ｄ】図９ＣのＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０Ａ】本発明の防音構造を利用する形態の他の一例を概念的に示す斜視図である。
【図１０Ｂ】本発明の防音構造を利用する形態の他の一例を概念的に示す斜視図である。
【図１１】貫通孔の内壁面のＡＦＭ測定の結果を示す図である。
【図１２】貫通孔の内壁面を撮影した図である。
【図１３】周波数と音響特性との関係を表すグラフである。
【図１４】周波数と音響特性との関係を表すグラフである。
【図１５】周波数と音響特性との関係を表すグラフである。
【図１６】周波数と音響特性との関係を表すグラフである。
【図１７】周波数と音響特性との関係を表すグラフである。
【図１８】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図１９】周波数と音響特性との関係を表すグラフである。
【図２０】周波数と音響特性との関係を表すグラフである。
【図２１】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図２２】平均開口率と音響特性との関係を示すグラフである。
【図２３】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２４】平均開口径と最大吸収率との関係を示すグラフである。
【図２５】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２６】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２７】本発明の防音構造を持つ防音部材の一例の断面模式図である。
【図２８】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例の断面模式図である。
【図２９】本発明の防音構造を持つ防音部材の壁への取付状態の一例を示す断面模式図である。
【図３０】図２９に示す防音部材の壁からの取外状態の一例の断面模式図である。
【図３１】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例における単位ユニットセルの着脱を示す平面図である。
【図３２】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例における単位ユニットセルの着脱を示す平面図である。
【図３３】本発明の防音構造の防音セルの一例の平面図である。
【図３４】図３３に示す防音セルの側面図である。
【図３５】本発明の防音構造の防音セルの一例の平面図である。
【図３６】図３５に示す防音セルのＡ−Ａ線矢視断面模式図である。
【図３７】本発明の防音構造を持つ防音部材の他の一例の平面図である。
【図３８】図３７に示す防音部材のＢ−Ｂ線矢視断面模式図である。
【図３９】図３７に示す防音部材のＣ−Ｃ線矢視断面模式図である。
【図４０】枠の形状を説明するための模式的斜視図である。
【図４１】防音構造の他の一例を模式的に示す断面図である。
【図４２】距離と目の分解能との関係を表すグラフである。
【図４３】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図４４】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図４５】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図４６】周波数と吸収率との関係を表すグラフである。
【図４７】視認性の測定方法を説明するための模式図である。
【図４８】視認性を測定した結果を撮影した図である。
【図４９】視認性を測定した結果を撮影した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
［防音構造］
本発明の防音構造は、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材と、開口部を有する枠部材とを備え、枠部材の開口部周縁に対して板状部材を固定することによって、板状部材が膜振動し得る防音構造であって、
貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下であり、
板状部材の膜振動の第一固有振動周波数が１０Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの間に存在する防音構造である。
本発明の防音構造の構成について、図１〜図３を用いて説明する。
【００１７】
図１は、本発明の防音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り、図２は、防音構造の模式的な正面図であり、図３は、防音構造の模式的な断面図である。
図１〜図３に示す防音構造１０は、厚さ方向に貫通する貫通孔１４を複数、有する略正方形状の板状部材１２と、板状部材１２の大きさと略同じ大きさおよび形状の開口部を有する枠部材１６とを有し、枠部材１６の開口部に板状部材１２を嵌合させて、板状部材１２の周縁部を枠部材１６に固定して支持する構成を有する。
【００１８】
このような防音構造１０は、複写機、送風機、空調機器、換気扇、ポンプ類、発電機、ダクト、その他にも塗布機や回転機、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、換気扇等の一般家庭用機器等に用いられるものであり、各種機器において騒音源から発生する音が通過する位置に適宜配置される。
例えば、図４に示すように、騒音源５２と連通する配管５０の開放端に配置されて、騒音源５２から発生する音を吸音する。
【００１９】
ここで、図１〜図３に示す例では、板状部材１２は、枠部材１６の開口部に嵌合して固定される構成としたが、図５に示すように、開口部のサイズよりも大きなサイズの板状部材１２を、開口部を覆うように枠部材１６の一方の端面に固定する構成であってもよい。
【００２０】
枠部材１６は、貫通する開口部を囲むように形成され、開口部を覆うように板状部材１２を固定し、かつ支持するためのものであり、この枠部材１６に固定された板状部材１２の膜振動の節となるものである。したがって、枠部材１６は、板状部材１２に比べて、剛性が高く、具体的には、単位面積当たりの質量及び剛性は、共に高いことが好ましい。
【００２１】
なお、枠部材１６は、板状部材１２の全周を抑えることができるように板状部材１２を固定できる閉じた連続した形状であることが好ましいが、本発明は、これに限定されず、枠部材１６が、これに固定された板状部材１２の膜振動の節となるものであれば、一部が切断され、不連続な形状であっても良い。即ち、枠部材１６の役割は、板状部材１２を固定し支持して膜振動を制御することにあるため、枠部材１６に小さな切れ目が入っていても、極わずかに接着していない部位が存在していても効果を発揮する。
また、枠部材１６の開口部の貫通方向に垂直な断面形状は、図１に示す例では正方形であるが、本発明においては、特に制限的ではなく、例えば、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、枠部材１６の開口部は、枠部材１６を厚み方向に貫通している。
【００２２】
また、以下の説明において、枠部材１６のサイズとは、平面視におけるその開口部のサイズである。平面視における開口部のサイズは、開口部の貫通方向に垂直な断面における開口部の直径、すなわち、開口部の開口径と定義される。なお、開口部の貫通方向に垂直な断面形状が、多角形、楕円形および不定形等のような円形以外の形状の場合には、開口部のサイズは円相当直径で定義される。本発明において、円相当直径とは、面積の等しい円に換算した時の直径である。
【００２３】
このような枠部材１６の開口部のサイズは、特に制限的ではなく、本発明の防音構造１０が防音のために適用される防音対象物、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、その他にも塗布機や回転機、搬送機など音を発するさまざま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などに応じて設定すればよい。
また、後述するように、枠部材１６に板状部材１２を固定した防音構造１０を単位防音セルとし、単位防音セルを複数有する防音構造とすることもできる。これにより、開口部のサイズをダクト等のサイズに合わせる必要もなく、複数の単位防音セルを合わせて、ダクト端に配置して防音に用いることもできる（図１０Ａおよび図１０Ｂ参照）。
また、この防音構造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、枠部材１６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。
【００２４】
なお、枠部材１６及び板状部材１２からなる構造の固有振動モードを所望の周波数に得るために、枠部材１６のサイズを適宜設定すればよい。
なお、開口部のサイズが波長より大きい場合には、開口部のサイズによる音の回折現象が生じる。一方で、開口部のサイズが波長よりも小さい場合には回折による特定方向への音の増減がない。したがって、枠部材１６のサイズ（開口部のサイズ）は、吸音対象とする音の中で最大の波長よりも小さいことが好ましい。
例えば、枠部材１６のサイズ（開口部のサイズ）は、０．５ｍｍ〜３００ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましく、５ｍｍ〜５０ｍｍであることが最も好ましい。
【００２５】
なお、枠部材１６のフレームの肉厚、および、開口部の貫通方向における厚さ（以下、枠部材１６の高さともいう）は、板状部材１２を確実に固定し、支持できれば、特に制限的ではないが、例えば、枠部材１６のサイズに応じて設定することができる。
ここで、図４０に示すように、枠部材１６のフレーム肉厚は、枠部材１６の開口面における厚みの最も薄い部分の厚みｄ1である。また、枠部材１６の高さは、開口部の貫通方向における高さｈ1である。
例えば、枠部材１６のフレーム肉厚は、枠部材１６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。
枠部材１６のフレーム肉厚が、枠部材１６のサイズに対して比率が大きくなりすぎると、全体に占める枠部材１６の部分の面積率が大きくなり、デバイスが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、その枠部材１６部分において接着剤などによって板状部材を強く固定することが難しくなってくる。
また、枠部材１６のフレーム肉厚は、枠部材１６のサイズが、５０ｍｍ超、３００ｍｍ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。
また、枠部材１６の高さ、すなわち、開口部の貫通方向の厚さは、０．５ｍｍ〜２００ｍｍであることが好ましく、０．７ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましく、１ｍｍ〜５０ｍｍであることが最も好ましい。
【００２６】
枠部材１６の形成材料は、板状部材１２を支持でき、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、枠部材１６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、トリアセチルセルロース、および、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂）等の樹脂材料；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、及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、これらの枠部材１６の材料の複数種を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
また、図４１に示すように、枠部材１６の開口部内には、吸音材２４を配置してもよい。
吸音材を配置することによって、吸音材による吸音効果により、遮音特性をより向上できる。
吸音材としては、特に限定はなく、従来公知の吸音材が適宜利用可能である。例えば、発泡ウレタン等の発泡材料、ならびに、グラスウール、および、マイクロファイバー（３Ｍ社製シンサレートなど）等の不織布等の種々の公知の吸音材が利用可能である。
この際、貫通孔を通過し、摩擦が生じるメカニズムを阻害しないために、板状部材の表面から１ｍｍ以上離して吸音材を配置することが望ましい。一方で、吸音材を板状部材と一部または全体を接触させて配置することで、板状部材の振動を適度に抑制することができる。平均開口率が低い場合、および、開口部のサイズが小さい場合などの板状部材が振動しやすい構成では、板状部材が振動しすぎることで、音が貫通孔を通過することによる吸音の効果を十分に発揮できない場合がある。これに対して、吸音材を板状部材と接触させて配置して板状部材の振動を適宜抑制することによって、音が貫通孔を通過することによる吸音の効果と板振動の効果をともに十分に発揮することができる。
【００２８】
板状部材１２は、複数の貫通孔を有し、枠部材１６の開口部を覆うように枠部材１６に抑えられるように固定されるもので、外部からの音波に対応して、貫通孔を音が通過することにより、および、膜振動することにより音波のエネルギーを吸収、もしくは反射して防音する。
【００２９】
また、板状部材１２は、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔１４を有する。板状部材１２に形成される複数の貫通孔１４は、平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下である。
【００３０】
枠部材１６への板状部材１２の固定方法は、特に制限的ではなく、板状部材１２を枠部材１６に固定できればどのようなものでも良く、例えば、接着剤用いる方法、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。
接着剤を用いる方法は、接着剤を枠部材１６の開口を囲む表面（端面）上に接着剤を塗布し、その上に板状部材１２を載置し、板状部材１２を接着剤で枠部材１６に固定する。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）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）（東亞合成（株）社製）など）、アクリル系接着剤等を挙げることができる。
物理的な固定具を用いる方法としては、枠部材１６の開口を覆うように配置された板状部材１２を枠部材１６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枠部材１６に固定する方法等を挙げることができる。
また、両面テープ(例えば日東電工（株）製、３Ｍ製のもの)を枠部材の開口部のサイズに合わせて切り取り、その上から板状部材を固定することもできる。
【００３１】
ここで、図１等に示すように、防音構造１０は、板状部材の一方の面側（以下、背面ともいう）に閉空間を有さないものである。すなわち、防音構造１０は、貫通孔内の空気層と閉空間内の空気層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原理を用いるものではない。
【００３２】
前述のとおり、多数の貫通孔が形成された板状部材の一方の面側（背面）に閉空間を設けた構成とし、ヘルムホルツ共振を利用して吸音する構成では、閉空間を作るために板状部材の背面に音を通さない遮蔽板が必須となり、また、原理として共振を用いるために吸音できる周波数帯域が狭く広帯域化が困難であった。
このような課題を解決するために複数の孔径を厚み方向もしくは水平方向に複数設けたり、背面の閉空間を複数設ける試みも行われているが、複数のセルを設ける必要があるためサイズが大きくなり、また作り分ける必要があるために構造や部品が複雑化し、部品点数も増加するという問題があった。
さらに、背面に閉空間が必須であるため、閉空間の体積分サイズが大きくなるという問題があった。特に、低周波音を吸音するためには、閉空間の空気層の体積を大きくする必要がありサイズを大きくせざるを得ない。
また、背面に閉空間が必須であるため、通気性や排熱を確保することができないという問題もあった。
【００３３】
また、閉空間なしに貫通孔を有する防音構造において、貫通孔の周辺の構造を工夫することにより貫通孔を空けても元のシートの持つ遮音性能にできるだけ近い性能で保つものが提案されているが、より高い防音性能を得ることは出来ず、また音は反射されるため、よく吸収することもできないという問題があった。
【００３４】
これに対して、本発明者らは、厚み方向に貫通する複数の貫通孔を有する板状部材と、開口部を有する枠部材とを備え、枠部材の開口部周縁に対して板状部材を固定することによって、板状部材が膜振動し得る防音構造であって、貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上２５０μｍ以下であり、板状部材の膜振動の第一固有振動周波数が１０Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの間に存在する防音構造とすることによって、背後の閉空間なしに吸音効果が得られることを見出した。
本発明者らの検討によれば、本発明の構成は、板状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。板状部材を透過するパス(経路)は、板状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。
【００３５】
ここで、貫通孔を透過するパスにおける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、板状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、開口面積に対する開口部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、より効率的に吸音することができる。
また、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。
【００３６】
ここで、膜振動の第一固有振動周波数よりも低周波側では遮音量が板の剛性によって決定する領域があり、これは剛性則と呼ばれる。
本発明者らが今回発見したことは、この剛性則内において第一固有振動周波数より低周波側であるにもかかわらず、貫通孔の効果によって大きな吸収効果が得られるということである。
剛性則においては、膜（板状部材）を音波が押す運動方程式で支配される運動よりも、膜が枠部材に取り付けられていることによって動いた膜が端部から引っ張られるバネ方程式で支配される運動の方が大きい。この剛性則内では、膜が枠部材から引っ張られることによりテンション（張力）が大きくなった効果を示し、実際の膜のヤング率と比べても膜の見かけの堅さがとても大きくなる効果がある。
一般に、低周波領域は膜を揺らす力が大きく膜振動を大きくするものである。本発明の構成では、板状部材の膜振動の第一固有振動周波数を１０Ｈｚ〜１０００００Ｈｚの間として、この第一固有振動周波数よりも低周波側に剛性則領域を作ることによって膜の見かけの堅さを大きくして、低周波領域でもあまり膜の振動を大きくしないようにしている。この時、低周波領域においても膜があまり振動しないために音波は微細な貫通孔を通過することが多くなる。微細な貫通孔の効果によって摩擦熱が生じて、低周波側を広く吸音することができる。
一方で、高周波領域においては元から膜振動はあまり大きくなく、音波は貫通孔を通ることが多いため、高周波領域でも微細な貫通孔との摩擦による吸音が支配的となる。
このように、本発明では、微細な貫通孔の元々の機能である高周波領域の吸収特性に加えて、枠を取り付けて剛性則領域を作ることによって、高周波領域における微細な貫通孔内の摩擦による吸音効果を残したままに、低周波領域でも微細な貫通孔との摩擦による吸音効果を示す構造とした。
【００３７】
なお、枠部材１６および板状部材１２からなる構造における第一固有振動周波数、すなわち、枠部材１６に抑えられるように固定された板状部材１２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、枠部材１６および板状部材１２からなる構造によって決まるので、板状部材１２に穿孔される貫通孔１４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。したがって、本発明の防音構造は、第一固有振動周波数±１００Ｈｚで吸収率が極小となる。
また、低周波領域での吸音性能、人間の耳の感度等の観点から、板状部材の膜振動の第一固有振動周波数は２０Ｈｚ〜２００００Ｈｚが好ましく、５０Ｈｚ〜１５０００Ｈｚがより好ましい。
【００３８】
ここで、参考例として、正方形の開口部を有する枠部材に厚み２０μｍのアルミニウム膜を固定した構成において、開口部の大きさを種々変更した場合の各構成の膜振動の第一共振周波数を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１から、開口部の一辺の長さ、すなわち、開口部のサイズを変更することで膜振動の第一共振周波数を調整できることがわかる。また、枠部材のサイズを小さくすることで膜振動の第一共振周波数を高くすることができることがわかる。第一固有振動周波数よりも低周波側に剛性則領域を作り、貫通孔による吸音の効果を高める観点から開口部のサイズは小さい方が好ましいことがわかる。
なお、開口部のサイズが小さい枠部材としては、いわゆるメッシュ（メタルメッシュ、プラスチック製メッシュ）およびハニカム構造（アルミハニカムパネルやペーパーハニカムコアなど）を用いることができる。
【００４１】
ここで、本発明の防音構造は、上述のとおり、板状部材の背面に閉空間を必要としないので、サイズを小さくすることができる。
また、背面に閉空間を有さないため、通気性を確保できる。
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少ない。
【００４２】
また、板状部材が微細な貫通孔を有するので、板状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、本発明に用いられる板状部材は薄く、また、微細な貫通孔が複数形成されているため破損しやすいが、枠部材の開口部のサイズを小さくすることで、指などで触りにくくなり、破損するのを抑制できる。
【００４３】
また、本発明者らの検討によれば、貫通孔の平均開口率には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。
【００４４】
ここで、吸音性能等の観点から、貫通孔の平均開口径の上限値は、１００μｍ以下が好ましく、８０μｍ以下がより好ましく、７０μｍ以下がさらに好ましく、５０μｍ以下が特に好ましく、３０μｍ以下が最も好ましい。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、平均開口径の下限値は、０．５μｍ以上が好ましく、１μｍ以上がより好ましく、２μｍ以上がさらに好ましい。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。
【００４５】
また、貫通孔の平均開口率は、平均開口径等に応じて適宜設定すればよいが、吸音性能および通気性等の観点から、貫通孔の平均開口率は、２％以上が好ましく、３％以上がより好ましく、５％以上が更に好ましい。また、通気性および排熱性がより重要な場合には、１０％以上が好ましい。
後に詳述する実施例ならびにシミュレーションの結果から、貫通孔の平均開口径が大きい場合には、貫通孔の平均開口率は小さいのが好ましく、貫通孔の平均開口径が２０μｍ以下の小さい場合には、貫通孔の平均開口率は５％以上の大きいのが好ましい。
【００４６】
なお、貫通孔の平均開口径は、板状部材の一方の面から、高分解能走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて板状部材の表面を倍率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により円相当径、開口率などを全て計算することができる。
【００４７】
また、平均開口率は、高分解能走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて板状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）を算出し、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。
【００４８】
ここで、本発明の防音構造において、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。なお、吸音特性のロバスト性とは、すなわち作製や製造する上で配列および開口径等にばらつきが生じた際に、吸音特性が変化しにくいことである。特に、配列を元からランダムにしておくことで、配列のばらつきが影響を与えないため好ましい。
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、本発明の実施例ではロール状の連続処理中でのエッチング処理により作製したサンプルもあるが、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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貫通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。
【００５２】
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。
【００５３】
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（図１２参照）。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、０．１５μｍ以上１．０μｍ以下であるのがより好ましく、０．２μｍ以上１．０μｍ以下であるのが特に好ましい。
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。
なお、図１２は、後述する実施例１のサンプルに関して、ＳＥＭ写真を撮影したものである。
【００５４】
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倍で撮影したＳＥＭ画像を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直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した。このＳＥＭ画像の撮影範囲は１００μｍ×１００μｍ程度となる。
例えば、後述する実施例１の粒径は１〜３μｍ程度に分布しており、平均すると２μｍ程度である。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。
【００５５】
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算出した。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、その距離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。
【００５６】
ここで、貫通孔の平均開口径が０．１μｍ以上１００μｍ未満の場合には、平均開口径をphi（μｍ）、板状部材の厚みをt（μｍ）としたときに、貫通孔の平均開口率rhoが rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6を中心として、rho_center-(0.085×(phi/20)-2)を下限として、rho_center+(0.35×(phi/20)-2)を上限とする範囲に平均開口率rhoが入るのが好ましく、(rho_center-0.24×(phi/10)-2)以上、(rho_center+0.57×(phi/10)-2)以下の範囲がより好ましく、(rho_center-0.185×(phi/10)-2)以上、(rho_center+0.34×(phi/10)-2)以下の範囲がさらに好ましい。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。
また、貫通孔の平均開口径が１００μｍ以上２５０μｍ以下の場合には、貫通孔の平均開口率が０．５％から１．０％の間であるのが好ましい。この点については、後述する実施例で詳細に説明する。
なお、上記平均開口率rhoの数式においては、平均開口率rhoは、百分率ではなく、比率（開口面積／幾何学的面積）で表したものである。
【００５７】
ここで、貫通孔の視認性の観点からは、板状部材に形成される複数の貫通孔の平均開口径は、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、２０μｍ以下がさらに好ましい。
本発明の防音構造に用いられる、微細な貫通孔を有する板状部材を壁表面や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。部屋内の防音壁、調音壁、防音パネル、調音パネル、および、機械の外装部分など様々なところで貫通孔が見えてしまうと問題になる。
【００５８】
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４２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。防音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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。後述する実施例において、ニッケルに対して複数の貫通孔を周期的に形成したが、このニッケル膜を蛍光灯にすかしてみると回折光による色の広がりが見えた。
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。後述する実施例で作製した微細な貫通孔を形成したアルミニウム膜はいずれも、蛍光灯にすかしてみても回折光による色み変化は見えないことを確認した。また、反射配置で眺めても見た目は通常のアルミニウム箔と同等の金属光沢を有し、回折反射が生じていないことを確認した。
【００６１】
また、板状部材の厚みは、枠部材１６及び板状部材１２からなる構造の固有振動モードを所望の周波数に得るために適宜設定すればよい。また、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、保持できる程度の厚みはあった方が望ましい。一方で、小型化、通気性および光の透過性の観点から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。
吸音性能、小型化、通気性および光の透過性等の観点から、板状部材の厚みは、５μｍ〜５００μｍが好ましく、１０μｍ〜３００μｍがより好ましく、２０μｍ〜１００μｍが特に好ましい。
【００６２】
板状部材の材質も、枠部材及び板状部材からなる構造の固有振動モードを所望の周波数に得るために適宜設定すればよい。具体的には、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（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ：炭素繊維強化プラスチック）、および、ＧＦＲＰ（Ｇｌａｓｓ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ：ガラス繊維強化プラスチック）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。
本発明の防音構造は、第一固有振動周波数での膜振動を生じるため、板状部材は振動に対して割れにくいことが好ましい。一方で、微細な貫通孔での摩擦による吸音を活かすために板状部材は、バネ定数が大きく振動の変位をあまり大きくしない、高ヤング率の材料を用いることが好ましい。これらの観点から、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。
【００６３】
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。
【００６４】
また、板状部材の材料として、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板状部材に引き寄せられることがなく、板状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、板状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。
【００６５】
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、板状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、板状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板状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、板状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。
【００６６】
一方で、防音構造全体に透明性が必要な場合は透明にできる樹脂材料やガラス材料を用いることができる。例えば、ＰＥＴフィルムは樹脂材料の中ではヤング率も比較的高く、入手も容易で透明性も高いため、貫通孔を形成し好適な防音構造とすることができる。
【００６７】
また、板状部材は、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、板状部材の耐久性を向上することができる。例えば、板状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。
【００６８】
また、板状部材に対して、色付け、加飾、装飾およびデザイン等を施すことができる。これらを施す方法としては、板状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、板状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。これによって、金属光沢の有無や色など、デザイン性の高い板状部材とすることができる。また、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。
上記アルマイト処理と合わせることで、さまざまな色みやデザインをつけることができる。
【００６９】
また、枠部材と板状部材とが、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。
枠部材と板状部材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。
【００７０】
＜アルミニウム基材＞
板状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、５μｍ〜２００μｍがより好ましく、１０μｍ〜１００μｍが特に好ましい。
【００７１】
［複数の貫通孔を有する板状部材の製造方法］
次に、複数の貫通孔を有する板状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、複数の貫通孔を有する板状部材の製造方法は、
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０．１μｍ以上２５０μｍ以下の貫通孔を好適に形成することができる。
【００７２】
次に、複数の貫通孔を有する板状部材の製造方法の各工程を図６Ａ〜図６Ｅを用いて説明した後に、各工程について詳述する。
【００７３】
図６Ａ〜図６Ｅは、アルミニウム基材を用いた、複数の貫通孔を有する板状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。
複数の貫通孔を有する板状部材の製造方法は、図６Ａ〜図６Ｅ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６Ａおよび図６Ｂ）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６Ｂおよび図６Ｃ）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を有する板状部材１２を作製する皮膜除去工程（図６Ｃおよび図６Ｄ）と、を有する製造方法である。
また、複数の貫通孔を有する板状部材の製造方法は、皮膜除去工程の後に、貫通孔１４を有する板状部材１２に電気化学的粗面化処理を施し、板状部材１２の表面を粗面化する粗面化処理工程（図６Ｄおよび図６Ｅ）を有しているのが好ましい。
【００７４】
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０．１μｍ以上２５０μｍ以下の貫通孔を形成することができる。
【００７５】
〔皮膜形成工程〕
本発明において、複数の貫通孔を有する板状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。
【００７６】
＜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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
〔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。
【００８１】
＜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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
（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０．１μｍ以上２５０μｍ以下となる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。
【００８７】
（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以下となる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。
【００８８】
〔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。
【００８９】
＜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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
＜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。
【００９６】
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）、および、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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
〔粗面化処理工程〕
本発明において、複数の貫通孔を有する板状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。
【０１００】
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。
【０１０１】
〔金属被覆工程〕
本発明において、複数の貫通孔を有する板状部材の製造方法は、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０．１μｍ〜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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
＜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。
【０１０４】
＜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。
【０１０５】
（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。
【０１０６】
（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ＷＲ  １．５〜５．０ｍＬ／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。
【０１０７】
〔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。
【０１０８】
このような貫通孔を有する板状部材の製造は、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。
【０１０９】
また、貫通孔の形成方法は、上述した方法に限定はされず、板状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、板状部材として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。
【０１１０】
ここで、図１に示す例では、複数の貫通孔１４が形成された板状部材１２を枠部材１６に固定した構成１つを防音構造１０としたが、これに限定はされず、図７に示す防音構造２０のように、板状部材１２と枠部材１６とからなる構成を２以上、板状部材の厚さ方向に配列した構成としてもよい。すなわち、本発明の防音構造１０を２枚以上、厚さ方向に配列して防音構造としてもよい。
【０１１１】
２以上の防音構造を厚さ方向に配列する場合には、枠部材を一体化してもよい。例えば、２枚の板状部材１２を厚さ方向に配列する場合には、１つの枠部材１６の一方の端面に１つの板状部材１２を固定し、枠部材１６の他方の端面にもう１つの板状部材１２を固定する構成としてもよい。
ここで、前述のとおり、本発明における吸音のメカニズムは、音が貫通孔を通過する際の摩擦による熱エネルギーへの変換である。そのため、貫通孔を通過する際の空気の局所速度が大きいほど吸音性能が高くなる。そのため、２以上の板状部材１２を配列した構成の場合には、板状部材１２同士は離間して配置されるのが好ましい。板状部材１２同士は離間して配置されることによって、音の通過方向の前段に配置される板状部材１２の影響で、後段に配置される板状部材１２の貫通孔１４を通過する際の局所速度が低下するのを抑制でき、より好適に吸音できる。
【０１１２】
ここで、板状部材間の距離を大きくすると、サイズが大きくなるのみならず、板状部材間の距離が波長程度となることによって音の干渉が現れてフラットな吸音特性ではなくなっていく。よって、典型的な波長として３４００Ｈｚの音の波長の長さ１００ｍｍより小さいことが望ましく、１００００Ｈｚの音の波長の長さ３４ｍｍより小さいことがより望ましい。
一方で、板状部材間の距離が近づくと、前段の板状部材の貫通孔での摩擦により低減した局所速度の影響が後段の板状部材での吸音に影響する。よって、適宜離した方が効率は向上する。
後段の板状部材１２の貫通孔１４を通過する際の局所速度が低下するのを好適に抑制する観点から、板状部材１２同士の間の距離は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ〜３４ｍｍがより好ましい。
【０１１３】
また、本発明の防音構造を、上述した防音対象物の防音のために設置する場合には、防音対象物に応じて複数の単位防音構造を板状部材の面方向に配列して配置してもよい。すなわち、図１に示すような１つの開口部を有する枠部材と板状部材とからなる防音構造を単位防音構造として、複数の単位防音構造を有する防音構造としてもよい。
一例として、図８に示す防音構造４０は、複数の貫通孔１４を有する板状部材１２と、開口部を有し開口部の周縁部に板状部材１２を固定する枠部材１４を備える防音構造１０を単位防音構造１０とし、４つの単位防音構造１０を面方向に配列した構成を有する。
【０１１４】
その際、複数の単位防音構造の枠部材は一体的に形成されていてもよい。
例えば、図９Ａ〜図９Ｄに示すように、図９Ａに示すような一枚の板状部材１２ｂを、図９Ｂに示すような４つの開口部を有する枠部材１４ｂに、４つの開口部を覆うように固定することによって、図９Ｃおよび図９Ｄに示すような、４つの単位防音構造を備える防音構造４０としてもよい。即ち、複数の板状部材は、複数の枠部材を覆う１枚のシート状の板状部材によって構成されるものであっても良い。
【０１１５】
複数の単位防音構造を有する防音構造４０の場合も単一の防音構造１０の場合と同様に、例えば、図１０Ａあるいは図１０Ｂに示すように、騒音源５２と連通する配管５０の開放端に配置されて、騒音源５２から発生する音を吸音する。
その際、図１０Ａに示すように、防音構造４０が配管５０の開放端を完全には覆っていなくてもよく、図１０Ｂに示すように、防音構造４０が配管５０の開放端を完全に覆っていてもよい。
【０１１６】
複数の単位防音構造を有する防音構造において、単位防音構造の数には限定はない。例えば、単位防音構造の数は、機器内騒音遮蔽（反射及び／又は吸収）の場合には、１個〜１００００個であることが好ましく、２〜５０００であることがより好ましく、４〜１０００であることが最も好ましい。
【０１１７】
これは、一般の機器の大きさに対しては、機器のサイズが決まっているために、１つの防音構造のサイズを騒音の周波数及び音量に適したサイズとするためには、複数の防音構造を組み合わせて遮蔽する必要があることが多く、また、一方で防音構造を増やしすぎることによって全防音構造の重量分、機器の全体重量が大きくなることがあるためである。一方で、大きさに制約のないパーティションのような構造では、必要とされる全体の大きさに合わせて防音構造の個数を自由に選ぶことができる。
【０１１８】
以下に、本発明の防音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防音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、板状部材は、難燃性のものが好ましい。板状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、アルミニウム等の金属素材を用いることによっても難燃性を付与することができる。
また、枠部材も、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（タキロン株式会社製））、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（三菱レイヨン株式会社製））などの難燃性プラスチックなどが挙げられる。
さらに、板状部材を枠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（株式会社スリーボンド製））、半田による接着方法、又は２つの枠部材で板状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。
【０１１９】
［耐熱性］
環境温度変化にともなう、本発明の防音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。
板状部材は、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。
また、枠部材は、ポリイミド樹脂（ＴＥＣＡＳＩＮＴ４１１１（エンズィンガージャパン株式会社製））、及び／又はガラス繊維強化樹脂（ＴＥＣＡＰＥＥＫ ＧＦ３０（エンズィンガージャパン株式会社製））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（株式会社スリーボンド製）、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・ジャパン合同会社製）、及び／又は耐熱性無機接着剤アロンセラミック（登録商標）（東亞合成株式会社製）など）を用いることが好ましい。これら接着を板状部材または枠部材に塗布する際は、１μm以下の厚みにすることによって、膨張収縮量を低減できることが好ましい。
【０１２０】
［耐候・耐光性］
屋外や光が差す場所に本発明の防音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、板状部材は、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、枠部材は、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板状部材、枠部材、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板状部材、枠部材、及び接着剤を適宜選択することが好ましい。
【０１２１】
［ゴミ］
長期間の使用においては、板状部材表面にゴミが付着し、本発明の防音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板状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、板状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、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、板状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板状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。
【０１２２】
上述したような特殊な板状部材を使用する以外に、板状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。
例えば、図２７、及び図２８にそれぞれ示す防音部材３０ａ、及び３０ｂのように、板状部材１２上に所定の距離離間して板状部材１２を覆うようにカバー３２を配置することによって、板状部材１２上に直接風やゴミが当たらないようにできる。なお、カバー３２は少なくとも一部が枠に固定されるのが好ましい。また、大きな網目のメッシュなど隙間があるカバーは、スプレーのり等を用いて板状部材に直接張り付けて配置してもよい。これにより、板状部材が破けにくくなる。
付着したゴミを取り除く方法としては、板状部材の共鳴周波数の音を放射し、板状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。
【０１２３】
［風圧］
強い風が板状部材に当たることによって、板状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、板状部材上に、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。上記のゴミの場合と同様に、図２７、及び図２８にそれぞれ示す防音部材３０ａ、及び３０ｂのように、板状部材１２上にカバー３２を設けて、板状部材１２に直接風が当たらないように、配置することが好ましい。
【０１２４】
［ユニットセルの組合せ］
また、上述のとおり、複数の単位防音構造（単位ユニットセル）を有する構成とする場合には、複数の枠部材が連続した１つの枠体によって構成されている構成であっても良いし、１つの枠部材とそれに取り付けられた１枚の板状部材とを持つ単位防音構造を複数有する構成であってもよい。即ち、本発明の防音構造を有する防音部材は、必ずしも１つの連続した枠体によって構成されている必要はなく、単位ユニットセルとして枠構造とそれに取り付けられた板状部材とを持つ防音セルであっても良く、このような単位ユニットセルを独立に使用する、もしくは複数の単位ユニットセルを連結させて使用することもできる。
複数の単位ユニットセルの連結の方法としては、後述するが、枠体部にマジックテープ（登録商標）、磁石、ボタン、吸盤、及び／又は凹凸部を取り付けて組み合わせてもよいし、テープなどを用いて複数の単位ユニットセルを連結させることもできる。
【０１２５】
［配置］
本発明の防音構造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、図２９に示すように、防音部材３０ｃの枠体の外側の枠部材１６の底面に脱着機構３６を取付けて置き、防音部材３０ｃに取り付けられた脱着機構３６を壁３８に取付けて、防音部材３０ｃを壁３８に取り付けるようにしても良いし、図３０に示すように、防音部材３０ｃに取り付けられた脱着機構３６を壁３８から取り外して、防音部材３０ｃを壁３８から離脱させるようにしても良い。
【０１２６】
また、共鳴周波数の異なる各防音セル、例えば図３１に示すように、防音セル３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃをそれぞれ組合せて、防音部材３０ｄの防音特性を調整する際に、容易に防音セル３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃを組み合わせられるように、各防音セル３１ａ、３１ｂ、及び３１ｃに磁性体、マジックテープ（登録商標）、ボタン、吸盤などの脱着機構４１が取り付けられていることが好ましい。
また、防音セルに凹凸部を設け、例えば図３２に示すように、防音セル３１ｄに凸部４２ａを設け、かつ防音セル３１ｅに凹部４２ｂを設け、それらの凸部４２ａと凹部４２ｂとをかみ合わせで防音セル３１ｄと防音セル３１ｅとの脱着を行ってもよい。複数の防音セルを組み合わせることができれば、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、上述した図３１に示す脱着機構４１と、図３２に示す凹凸部、凸部４２ａ及び凹部４２ｂ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。
【０１２７】
［枠部材の機械強度］
本発明の防音構造を有する防音部材のサイズが大きくなるにつれ、枠部材が振動しやすくなり、板状部材の振動に対し固定端としての機能が低下する。そのため、枠部材の高さを増して枠剛性を高めることが好ましい。しかし、枠部材の高さ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、枠部材に孔や溝を形成することが好ましい。例えば、図３３に示す防音セル４４の枠部材４６に対して、図３４に側面図として示すようにトラス構造を用いることによって、又は図３５に示す防音セル４８の枠部材４９に対して、図３６にＡ−Ａ線矢視図として示すようにラーメン構造を用いることによって、高い剛性かつ軽量を両立することができる。
【０１２８】
また、例えば、図３７〜図３９に示すように、面方向の位置によって枠部材の高さを変える、又は組合せることによって、高剛性を確保し、軽量化を図ることもできる。図３７に示す本発明の防音構造を有する防音部材５３のように、図３７に示す防音部材５３をＢ−Ｂ線で切断した断面模式図である図３８に示すように、３６個の防音セル５４の複数の枠部材５６からなる枠体５８の両外側、及び中央の枠材５８ａを、その他の部分の枠材５８ｂより厚みを厚くする、図３８に示す例では２倍以上厚くする。Ｂ−Ｂ線と直交するＣ−Ｃ線で切断した断面模式図である図３９に示すように、直交する方向においても、同様に、枠体５８の両外側、及び中央の枠材５８ａを、その他の部分の枠材５８ｂより厚みを厚くする、図３９に示す例では２倍以上厚くする。
こうすることにより、高剛性化と軽量化を両立することができる。
なお、上述した図２７〜図３９においては、各板状部材１２に形成される貫通孔の図示は省略している。
【０１２９】
本発明の防音構造は、上述した産業用機器、輸送用機器および一般家庭用機器などの各種機器に用いられるものに限定はされず、建造物の部屋内に配置され、部屋内を仕切る固定仕切り構造（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仕切り構造（パーティション）等の可動壁に用いることもできる。
このように、本発明の防音構造をパーティションとして用いることにより、間仕切りした空間の間で音を好適に遮蔽することができる。また、特に可動式のパーティションの場合には、薄く軽い本発明の構造は、持ち運び容易なためメリットが大きい。
【０１３０】
また、本発明の防音構造は、光透過性および通気性を有するので、窓部材として好適に用いることもできる。
あるいは、騒音防止用に、騒音源となる機器、たとえばエアコン室外機や給湯器等を囲むケージとして用いることもできる。本部材によって騒音源を囲むことによって、放熱性や通気性を確保したまま音を吸収し、騒音を防ぐことができる。
また、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の全てまたは一部に本発明の部材を適用し、例えばペットケージの一面を本部材で置き換えることによって、軽量かつ音響吸収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。
【０１３１】
本発明の防音構造は、上記以外にも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。
【実施例】
【０１３２】
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。【０１３３】
［実施例１］
＜複数の貫通孔を有する板状部材の作製＞
平均厚さ２０μｍ、大きさ２１０ｍｍ×２９７ｍｍ（Ａ４サイズ）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、複数の貫通孔を有する板状部材を作製した。【０１３４】
（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。【０１３５】
（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。【０１３６】
（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、貫通孔を有する板状部材を作製した。
作製した板状部材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２４μｍ、平均開口率５．３％であった。【０１３７】
また、作製した板状部材の貫通孔の内壁面の表面形状をＡＦＭ（株式会社日立ハイテクサイエンス社製  ＳＰＡ３００）を用いて測定した。カンチレバーはＯＭＣＬ−ＡＣ２００ＴＳを用い、ＤＦＭ（Dynamic Force Mode）モードで測定した。
結果を図１１に示す。
また、貫通孔の内壁面のＳＥＭ写真を撮影したものを図１２に示す。
図１１および図１２より、貫通孔の内壁面が粗面化されていることがわかる。また、Ｒａは、０．１８（μｍ）であった。この場合の比表面積は４９．６％であった。【０１３８】
＜防音構造の作製＞
２５ｍｍ×２５ｍｍの開口を有し、外形６０ｍｍ×６０ｍｍ、高さ３ｍｍのアクリル製の枠部材を準備した。
作製した貫通孔を有する板状部材を６０ｍｍ×６０ｍｍの大きさに切り取り、日東電工製両面テープを用いて、板状部材で開口の一方の端面を覆って板状部材の端を枠部材に固定し、防音構造を作製した。【０１３９】
［評価］
＜音響特性＞
作製した防音構造の音響特性を、自作のアクリル製音響管に４本のマイクを用いて伝達関数法により測定した。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。この測定法は、例えば、日本音響エンジニアリング株式会社が提供しているWinZacを用いた４本マイク測定法と同一の測定原理である。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。特に、透過率と反射率を同時に測定し、吸収率を１−（透過率＋反射率）として求めることによって、サンプルの吸収率も正確に測定した。１００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの範囲で音響透過損失測定を行った。音響管の内径は４０ｍｍであり、４０００Ｈｚ以上までは十分に測定することができる。【０１４０】
板状部材で覆われた開口部分が音響管内に配置されるように、防音構造の枠部材の部分を音響管に挟み、防音構造の垂直音響透過率、反射率、吸収率を測定した。
透過率および吸収率を測定した結果を図１３に示す。また、表２に、平均開口径、平均開口率および開口部のサイズ（表２においては「開口サイズ」とする）、ならびに、第一固有振動周波数、第一固有振動周波数における吸収率、低周波の代表値として２００Ｈｚにおける吸収率および第一固有振動周波数以下の平均吸収率を示す。なお、第一固有振動周波数以下の平均吸収率は、２００Ｈｚから第一固有振動周波数までの吸収率の平均値である。また、表２には、後述する実施例２〜９および比較例１、２の結果も示している。
【０１４１】
図１３および表２に示すように、透過率が極大となる第一固有振動周波数は４５０Ｈｚであり、第一固有振動周波数において吸収率が極小となることがわかる。また、第一固有振動周波数より低周波側において吸収率が低周波側ほど大きくなり、周波数２００Ｈｚにおいては５９．５％にも達することがわかる。
また、第一固有振動周波数より高周波側でも吸収率は４０％以上の高い状態が続いていることがわかる。さらに、第一固有振動周波数以下では音の反射がほとんどなくなり、音響エネルギーのほぼ全てが吸収と透過に分配されることも明らかになった。【０１４２】
【表２】
0006677800.tif 000003
【０１４３】
［実施例２および３］
枠部材の開口をそれぞれ２０ｍｍ、１５ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして防音構造を作製した。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして音響特性を測定した。実施例２の測定結果を図１４に示し、実施例３の測定結果を図１５に示す。また、表２に、平均開口径、平均開口率および開口部のサイズ、ならびに、第一固有振動周波数、第一固有振動周波数における吸収率、低周波の代表値として２００Ｈｚにおける吸収率および第一固有振動周波数以下の平均吸収率を示す。【０１４４】
図１４、図１５および表２から、実施例２および実施例３それぞれで、透過率が極大となる第一固有振動周波数を持ち、第一固有振動周波数において吸収率が極小となることがわかる。また、第一固有振動周波数より低周波側において吸収率が低周波側ほど大きくなることがわかる。
また、実施例１〜３の対比から、枠部材の開口部のサイズが小さくなるほど、第一固有振動周波数は高周波側に現れることがわかる。【０１４５】
［実施例４〜６］
国際公開ＷＯ２０１６／０６００３７号、および、国際公開ＷＯ２０１６／０１７３８０号を参考にして、条件を変更して作製した平均開口径５１μｍおよび平均開口率１８．７％の貫通孔を有する板状部材を用いた以外は、それぞれ実施例１〜３と同様にして防音構造を作製した。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして音響特性を測定した。吸音率の測定結果を図１６に示す。また、表２に、平均開口径、平均開口率および開口部のサイズ、ならびに、第一固有振動周波数、第一固有振動周波数における吸収率、低周波の代表値として２００Ｈｚにおける吸収率および第一固有振動周波数以下の平均吸収率を示す。【０１４６】
図１６および表２から、第一固有振動周波数より低周波側において吸収率が低周波側ほど大きくなることがわかる。また、実施例４〜６の対比から、枠部材の開口部のサイズが小さくなるほど、第一固有振動周波数は高周波側に現れることがわかる。【０１４７】
また、実施例１〜３と実施例４〜６との対比から、平均開口径および平均開口率が小さいほど吸収率が高くなることがわかる。
本発明の吸収の原理は貫通孔における摩擦熱による吸音と考えられるため、貫通孔内での音響局所速度を大きくすることが重要となる。平均開口率が大きい場合は多数の貫通孔に音がそれぞれ向かってしまうために平均開口率が小さい場合の方が局所速度を大きくする上で優位である。また、平均開口径が小さい場合は、貫通孔面積に対する貫通孔の縁部の長さの割合が大きくなるため、局所速度を縁部で摩擦熱に変換する上で優位である。【０１４８】
［実施例７〜９］
国際公開ＷＯ２０１６／０６００３７号、および、国際公開ＷＯ２０１６／０１７３８０号を参考にして、条件を変更して作製した平均開口径２８μｍおよび平均開口率１１．９％の貫通孔を有する板状部材を用いた以外は、それぞれ実施例１〜３と同様にして防音構造を作製した。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして音響特性を測定した。吸音率の測定結果を図１７に示す。また、表２に、平均開口径、平均開口率および開口部のサイズ、ならびに、第一固有振動周波数、第一固有振動周波数における吸収率、低周波の代表値として２００Ｈｚにおける吸収率および第一固有振動周波数以下の平均吸収率を示す。【０１４９】
図１７および表２から、第一固有振動周波数より低周波側において吸収率が低周波側ほど大きくなることがわかる。また、実施例７〜９の対比から、枠部材の開口部のサイズが小さくなるほど、第一固有振動周波数は高周波側に現れることがわかる。【０１５０】
［実施例１０］
実施例１の防音構造を２つ、板状部材間の距離が１０ｍｍとなるようにして、厚さ方向に配列し防音構造を作製した。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして音響特性を測定した。吸音率の測定結果を図１８に示す。
図１８から、防音構造１つの場合よりも吸収率が向上していることがわかる。【０１５１】
［比較例１］
板状部材として、貫通孔を空けていない厚さ２０μｍのアルミニウム基材を用いた以外は、実施例３と同様にして防音構造を作製した。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして音響特性を測定した。吸音率および透過率の測定結果を図１９に示す。また、表２に、開口部のサイズ、ならびに、第一固有振動周波数、第一固有振動周波数における吸収率、低周波の代表値として２００Ｈｚにおける吸収率および第一固有振動周波数以下の平均吸収率を示す。【０１５２】
貫通孔が空いていない場合には、吸収は主に板状部材の膜振動によって起こる。透過率が極大となる第一固有振動周波数において板状部材は共振を起こし効率よく振動する。そのため、図１９に示すように、比較例１では第一固有振動周波数において吸収率も極大となる。その他の周波数では第一固有振動周波数における吸収率と比較すると吸収率が小さくなる。したがって、表２に示したとおり、周波数２００Ｈｚでの吸収率も第一固有振動周波数以下での平均吸収率も、第一固有振動周波数における吸収率より小さくなる。
また、比較例１は、実施例３と比較すると、第一固有振動周波数においても吸収率が小さく、さらに低周波側の吸収率に大きく差があることが分かる。また、高周波側の吸収率にも差があり、微小な貫通孔のある実施例３の方が広帯域の吸音として機能していることが分かる。
さらに、比較例１と実施例３とを比較すると、実施例３においては平均開口率が５．３％の貫通孔が存在するにもかかわらず、第一固有振動周波数には大きな違いはないということが分かる。よって、設計としては所望の性能に応じて第一固有振動周波数を決定し、この第一固有振動周波数に応じて、板状部材単体の材質、厚み、および、枠部材のサイズ（開口部のサイズ）等を検討して、実際の実験で貫通孔を有する板状部材を用いるという簡易な設計を行うことができる。【０１５３】
［比較例２］
板状部材として、中央にポンチで直径４ｍｍの貫通孔を形成した厚さ２０μｍのアルミニウム基材を用いた以外は、実施例３と同様にして防音構造を作製した。枠部材の開口の面積に対する貫通孔の面積の割合（開口率）は５．６％となり、実施例３と非常に近い開口率となる。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして音響特性を測定した。吸音率および透過率の測定結果を図２０に示す。また、表２に、平均開口径、平均開口率および開口部のサイズ、ならびに、第一固有振動周波数、第一固有振動周波数における吸収率、低周波の代表値として２００Ｈｚにおける吸収率および第一固有振動周波数以下の平均吸収率を示す。【０１５４】
図２０に示すとおり、透過率の極大値である第一固有振動周波数付近で吸収率が極大となり、それより低周波側で吸収率が小さくなる。したがって、表２に示すとおり、低周波側での平均吸収率が第一固有振動周波数における吸収率よりも小さくなる。
この結果から、大きな貫通孔では広帯域の吸収率を得ることは難しく、微細な貫通孔を多数形成する本発明の防音構造とは特徴が異なることが分かる。
また、上記実施例においては、板状部材の材質としてアルミニウム基材を用いたが、本発明の防音構造の吸音のメカニズムから、板状部材の材質としてアルミニウム以外の材料を用いた場合でも同様の効果が得られるのは明らかである。例えば、板状部材の他の材料としてＰＥＴフィルムを用い、ＰＥＴフィルムにレーザーにより貫通孔を形成したフィルムを用いて防音構造を作製して同様に吸収率の測定を行ったところ、同様の効果が得られることを確認した。【０１５５】
［実施例１１、１２および比較例３］
実施例１１として、板状部材の作製条件を変更して平均開口径４６．５μｍ、平均開口率７．３％の貫通孔を有する板状部材とし、枠部材の開口部の大きさを５０ｍｍ×５０ｍｍとし、高さを５ｍｍとした以外は実施例１と同様にして防音構造を作製した。【０１５６】
また、実施例１２として、図４１に示すように、開口部内に吸音材を配置する構成とした以外は実施例１１と同様にして防音構造を作製した。
なお、吸音材は、富士ゴム産業株式会社製の軟質ウレタンフォームＵ００１６を用いた。また、吸音材の大きさは開口部の大きさに合わせて、５０ｍｍ×５０ｍｍ×２０ｍｍとし、板状部材との間が２ｍｍ離間するように配置した。吸音材は枠部材からはみ出すように配置される。【０１５７】
また、比較例３として、板状部材を有さない以外は実施例１２と同様にして防音構造を作製した。
作製した各防音構造について、音響管の内径を８０ｍｍとした以外は実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図４３に示す。【０１５８】
図４３に示す実施例１１の結果から、吸収率が極小となる第一固有振動周波数は２８４Ｈｚである。開口部のサイズを大きくして膜振動の第一固有振動周波数を低くした場合であっても第一固有振動周波数より低周波側においても吸収率が大きくなることがわかる。一方で板状部材を有さない吸音材単体の比較例３の場合には、低周波側にいくほど吸収率が小さくなることがわかる。
また、実施例１１と実施例１２との対比から、開口部内に吸音材を配置することで広い周波数帯で吸収率が高くなることがわかる。【０１５９】
［実施例１３、１４および比較例４］
実施例１３として、枠部材の開口部の大きさを２５ｍｍ×２５ｍｍとした以外は実施例１１と同様にして防音構造を作製した。【０１６０】
また、実施例１４として、図４１に示すように、開口部内に吸音材を配置する構成とした以外は実施例１３と同様にして防音構造を作製した。
なお、吸音材は、富士ゴム産業株式会社製の軟質ウレタンフォームＵ００１６を用いた。また、吸音材の大きさは開口部の大きさに合わせて、２５ｍｍ×２５ｍｍ×２０ｍｍとし、板状部材との間が１ｍｍ離間するように配置した。【０１６１】
また、比較例４として、板状部材を有さない以外は実施例１４と同様にして防音構造を作製した。
作製した各防音構造について実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図４４に示す。【０１６２】
図４４に示す実施例１３の結果から、吸収率が極小となる第一固有振動周波数は６２４Ｈｚである。図４４から第一固有振動周波数より低周波側においても吸収率が大きくなることがわかる。一方で板状部材を有さない吸音材単体の比較例４の場合には、低周波側にいくほど吸収率が小さくなることがわかる。
また、実施例１３と実施例１４との対比から、開口部内に吸音材を配置することで広い周波数帯で吸収率が高くなることがわかる。【０１６３】
［実施例１５、１６および比較例５］
実施例１５として、板状部材の作製条件を変更して平均開口径１６．４μｍ、平均開口率２．８％の貫通孔を有する板状部材とした以外は実施例１３と同様にして防音構造を作製した。【０１６４】
また、実施例１６として、図４１に示すように、開口部内に吸音材を配置する構成とした以外は実施例１５と同様にして防音構造を作製した。
なお、吸音材は、実施例１４と同様の吸音材を用いた。【０１６５】
また、比較例５として、板状部材を有さない以外は実施例１６と同様にして防音構造を作製した。
作製した各防音構造について、実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図４５に示す。【０１６６】
図４５に示す実施例１５の結果から、吸収率が極小となる第一固有振動周波数は６００Ｈｚである。開口部のサイズを大きくして膜振動の第一固有振動周波数を低くした場合であっても第一固有振動周波数より低周波側においても吸収率が大きくなることがわかる。一方で板状部材を有さない吸音材単体の比較例５の場合には、低周波側にいくほど吸収率が小さくなることがわかる。
また、実施例１５と実施例１３とを対比すると、実施例１５は、吸収率の揺れ（周波数ごとの吸収率の差）が大きい。これは実施例１５は平均開口率が小さいため、相対的に膜振動の影響が大きくなるためである。
また、実施例１５と実施例１６との対比から、開口部内に吸音材を配置することで広い周波数帯で吸収率が高くなることがわかる。また、吸収率の揺れを小さくできることがわかる。【０１６７】
［実施例１７］
実施例１７として、板状部材の材料をニッケルとし、平均開口径１９．５μｍ、平均開口率６．２％の貫通孔を有する板状部材とした以外は、実施例１１と同様にして防音構造を作製した。【０１６８】
なお、板状部材の材料としてニッケルを用いる場合の微細な貫通孔の形成方法は以下のとおりである。
まず、シリコン基板に対してフォトリソグラフィーによるエッチング法を用いて、シリコン基板の表面に直径１９．５μｍの円柱形状の凸部を複数、所定の配列パターンで形成した。隣接する凸部間の中心間距離は７０μｍとし、配列パターンは、正方格子配列とした。このとき、凸部の占める面積割合は約６％となる。
次に、ニッケル電鋳法を用いて、凸部を形成したシリコン基板を原型としてニッケルをシリコン基板に電着させて厚み２０μｍのニッケル膜を形成した。その後、ニッケル膜をシリコン基板から剥離して、表面研磨を行った。これにより複数の貫通孔が正方格子配列で形成されたニッケル製の板状部材を作製した。
作製した板状部材をＳＥＭを用いて評価したところ、平均開口径１９．５μｍ、平均開口率６．２μｍ、厚み２０μｍであった。また、貫通孔が板状部材を厚み方向に完全に貫通していることも確認した。【０１６９】
作製した防音構造について実施例１と同様にして吸収率を測定した。測定結果を図４６に示す。
図４６から、板状部材の材料をニッケルとした場合でも吸音性能を発揮できることがわかる。これは本発明の防音構造は板状部材に微細な貫通孔を複数形成されていることによって機能するため、板状部材の材料によらず効果を発揮できるためである。
以上より本発明の効果は明らかである。【０１７０】
［評価２］
＜視認性＞
次に、実施例１で作製したアルミニウム膜と、実施例１７で作製したニッケル膜について貫通孔の視認性の評価を行った。
具体的には、図４７に示すように、板状部材１２を厚み５ｍｍのアクリル板Ｔ上に載置し、アクリル板Ｔの主面から板状部材１２とは反対方向に垂直に５０ｃｍ離間した位置に点光源Ｌ（Ｎｅｘｕｓ５（ＬＧエレクトロニクス社製）の白色ライト）を配置した。また、板状部材１２の主面から垂直に３０ｃｍ離間した位置にカメラＣ（ｉＰｈｏｎｅ５ｓ（Ａｐｐｌｅ社製））を配置した。【０１７１】
点光源を点灯し、板状部材１２の貫通孔を透過する光を、カメラの位置から目視で評価した。
次に、カメラで透過光を撮影した。撮影された結果は目視の場合と同様のものであることを確認した。
図４８には、ニッケル膜の撮影結果を示し、図４９には、アルミニウム膜の撮影結果を示す。
前述のとおり、実施例１７で作製したニッケル膜においては、貫通孔が規則的に配列されている。そのため、図４８に示すように、光の回折により虹色に広がりが見えてしまう。一方、実施例１で作製したアルミニウム膜においては、貫通孔がランダムに配列されている。そのため、図４９に示すように、光の回折がなく白色光源がそのまま見える。【０１７２】
［シミュレーション］
前述のとおり、本発明者らは、本発明の防音構造の吸音の原理が、微細貫通孔を音が通過する際の摩擦であると推察した。
そのため、板状部材の微細貫通孔の平均開口径と平均開口率を、摩擦が強まるように最適設計することが吸収率を大きくするために重要である。なぜならば、特に高周波領域では、膜振動も小さくなるために枠部材に取り付けた影響は大きくなく、貫通孔＋板状部材自体の吸音特性で音を吸収していると考えられるからである。
そのために、微細貫通孔による摩擦熱に関してシミュレーションを行った。【０１７３】
具体的には、有限要素法の解析ソフトウェアであるCOMSOLver5.1の音響モジュールを用いて設計を行った。音響モジュール内での熱音響モデルを用いることによって、流体中(空気も含む)を透過する音波と壁の摩擦による吸音を計算することができる。
まず、実験との比較として実施例１で用いた貫通孔を有する板状部材単体に関して、実施例１で用いた音響管に緩く固定することによって板状部材としての吸収率を測定した。すなわち、枠部材に取り付けることなしにできるだけ固定端の影響を小さくなるようにして板状部材自体の評価を行うようにした。吸収率の測定結果を図２１に参考例として示した。
シミュレーションでは、アルミニウムの物性値としてCOMSOLのライブラリの値を用いて、貫通孔内を熱音響モジュールで計算するようにし、膜振動と貫通孔内摩擦による吸音を計算した。シミュレーション上で、板状部材の端部はローラ固定とすることによって板状部材が板状部材平面に垂線方向には自由に動くようにし、板状部材単体の系を再現するようにした。結果を図２１にシミュレーションとして示した。【０１７４】
図２１に示すように、実験とシミュレーションの吸収率を比較すると、シミュレーションは実験をよく再現していることが分かる。実験における低周波側のスパイク状の変化は、板状部材の端部を緩固定しても若干の固定端による膜振動の効果が生じていることを示す。高周波側であるほど膜振動の影響は小さくなるため、板状部材単体の性能の評価を行ったシミュレーションの結果とよく一致した。
この結果によりシミュレーションが実験結果を再現することを担保できた。【０１７５】
次に、貫通孔の摩擦特性の最適化を行うために、板状部材部分は固定拘束し、音が貫通孔内のみを通るシミュレーションを行い、その板状部材の厚み、貫通孔の平均開口径、平均開口率を変化させて吸収の振舞いを調べた。また、以下の計算は周波数３０００Ｈｚに関して行った。【０１７６】
例えば、板状部材の厚み２０μｍ、貫通孔の平均開口径２０μｍのときの、平均開口率を変化させた場合の透過率Ｔ、反射率Ｒ、吸収率Ａの変化を計算した結果を図２２に示す。吸収率に注目すると、平均開口率を変化させることによって吸収率が変化することがわかる。したがって、吸収率が最大化する最適値が存在することがわかる。この場合は開口率６％で吸収が最大化することがわかる。このとき、透過率と反射率がほぼ等しくなる。このように、特に平均開口径が小さいときは平均開口率は小さい方がよいというわけではなく、最適値に合わせる必要がある。
また、吸収率の大きくなる平均開口率の範囲は最適な平均開口率を中心にしてなだらかに広がっていることが分かる。【０１７７】
板状部材の厚み１０μｍ、２０μｍ、３０μｍ、５０μｍおよび７０μｍのそれぞれで、貫通孔の平均開口径を２０μｍ〜１４０μｍの範囲で変化させて、それぞれの条件での吸収率が最大化する平均開口率とその時の吸収率を計算してまとめた。結果を図２３に示す。
貫通孔の平均開口径が小さいときは、最適な平均開口率は板状部材の厚みによって異なるが、貫通孔の平均開口径が１００μｍ程度以上では０．５％〜１．０％という、非常に小さい平均開口率が最適値となる。【０１７８】
また、各貫通孔の平均開口径に対して、平均開口率を最適化した際の最大吸収率を図２４に示す。図２４には板状部材の厚み２０μｍの場合と、板状部材の厚み５０μｍの場合の二種類を示した。最大吸収率はほとんど板状部材の厚みによらずに貫通孔の平均開口径によって決定されることが分かった。平均開口径が５０μｍ以下と小さい場合は最大吸収率が５０％となるが、それより平均開口径が大きくなると吸収率が小さくなることがわかる。平均開口径１００μｍで４５％、平均開口径２００μｍでは３０％、平均開口径２５０μｍでは２０％まで吸収率が小さくなる。よって、平均開口径は小さい方が望ましいことが明らかになった。【０１７９】
本発明では吸収率が大きい方が望ましいため、吸収率が２０％を上限とする２５０μｍ以下の平均開口径が必要であり、吸収が４５％を上限とする１００μｍ以下の平均開口径が望ましく、吸収が５０％を上限とする５０μｍ以下の平均開口径が最も望ましい。
上記、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２５に両対数グラフで示した。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。【０１８０】
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）、板状部材の厚みをt（μｍ）としたとき、
rho_center=a×phi-1.6としたときに、
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最適な平均開口率は板状部材厚と貫通孔の平均開口径によって決定される。【０１８１】
上述したように、吸収率の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、板状部材の厚み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２６に示す。貫通孔の平均開口径は１０μｍ、１５μｍ、２０μｍ、３０μｍ、４０μｍとし、平均開口率は０．５％から９９％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平均開口率の範囲が広い。【０１８２】
吸収率の最大値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％となる下限の平均開口率と上限の平均開口率をそれぞれ表３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４に示す。【０１８３】
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４には-6.5%〜17.0%として示した。【０１８４】
【表３】
0006677800.tif 000004
【０１８５】
【表４】
0006677800.tif 000005
【０１８６】
表４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、各貫通孔の平均開口径ごとに適切な範囲を決めることができる。【０１８７】
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の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より小さい範囲に制限される。【０１８８】
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、貫通の平均開口径の基準を１０μｍとした。【０１８９】
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。
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。
【符号の説明】
【０１９０】
１０、２０、４０  防音構造
１１  アルミニウム基材
１２、１２ｂ  板状部材
１３  水酸化アルミニウム皮膜
１４、１４ｂ  貫通孔
１６、４６、４９、５６  枠部材
２４  吸音材
３０ａ〜３０ｅ、５３  防音部材
３１ａ〜３１ｅ、４４、４８、５４  防音セル
３２  カバー
３６、４１  着脱機構
３８  壁
４２ａ  凸部
４２ｂ  凹部
５０  配管
５２  騒音源
５８  枠体
５８ａ  枠体の両外側、及び中央の枠材
５８ｂ  その他の部分の枠材
【図１】
0006677800.tif 000006
【図２】
0006677800.tif 000007
【図３】
0006677800.tif 000008
【図４】
0006677800.tif 000009
【図５】
0006677800.tif 000010
【図６Ａ】
0006677800.tif 000011
【図６Ｂ】
0006677800.tif 000012
【図６Ｃ】
0006677800.tif 000013
【図６Ｄ】
0006677800.tif 000014
【図６Ｅ】
0006677800.tif 000015
【図７】
0006677800.tif 000016
【図８】
0006677800.tif 000017
【図９Ａ】
0006677800.tif 000018
【図９Ｂ】
0006677800.tif 000019
【図９Ｃ】
0006677800.tif 000020
【図９Ｄ】
0006677800.tif 000021
【図１０Ａ】
0006677800.tif 000022
【図１０Ｂ】
0006677800.tif 000023
【図１１】
0006677800.tif 000024
【図１２】
0006677800.tif 000025
【図１３】
0006677800.tif 000026
【図１４】
0006677800.tif 000027
【図１５】
0006677800.tif 000028
【図１６】
0006677800.tif 000029
【図１７】
0006677800.tif 000030
【図１８】
0006677800.tif 000031
【図１９】
0006677800.tif 000032
【図２０】
0006677800.tif 000033
【図２１】
0006677800.tif 000034
【図２２】
0006677800.tif 000035
【図２３】
0006677800.tif 000036
【図２４】
0006677800.tif 000037
【図２５】
0006677800.tif 000038
【図２６】
0006677800.tif 000039
【図２７】
0006677800.tif 000040
【図２８】
0006677800.tif 000041
【図２９】
0006677800.tif 000042
【図３０】
0006677800.tif 000043
【図３１】
0006677800.tif 000044
【図３２】
0006677800.tif 000045
【図３３】
0006677800.tif 000046
【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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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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