(57)【要約】【課題】  室の数を増やさずに幅広い周波数範囲で吸音を行うことができる共鳴器型吸音構造の提供。【解決手段】  共鳴器型吸音構造１は、貫通孔１０ａが形成された前面壁１０と後面壁２０と第１中間壁３１と第２中間壁３２と平板状の弾性体４０とを備える。第１中間壁３１、第２中間壁３２は、それぞれ仕切部３１Ａ、仕切部３２Ａを有する。前面壁１０と後面壁２０との間の空間は、仕切部３１Ａ、仕切部３２Ａによって前面壁側空間１ａ、後面壁側空間１ｂに区画され、これらは、互いに弾性体４０によって仕切られる前面壁側室３０ａ、後面壁側室３０ｂをなす。弾性体４０と後面壁側室３０ｂの振動系の固有振動数は、弾性体４０を音波により振動しない剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数と略一致する。【選択図】図３
2005266399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の貫通孔が形成された前面壁と、
該前面壁と間隔を隔てて対向配置された後面壁と、
該前面壁と該後面壁との間に形成される空間の一部であって該前面壁側の部分を複数の前面壁側空間に区画するための仕切部を有し、該前面壁と該後面壁とを結合する中間壁とを備え、
該複数の貫通孔は該複数の前面壁側空間に対応して形成されている共鳴器型吸音構造において、
該前面壁と該後面壁との間の該中間壁の位置には、該複数の前面壁側空間を該後面壁側の空間から隔てる平板状の弾性体が配設され、該複数の前面壁側空間は、該前面壁と該中間壁と該弾性体とにより画成される複数の前面壁側室をなし、該後面壁側の空間は、該後面壁の周縁部に沿って設けられ該前面壁へ向かって延出する外周枠と該後面壁と該弾性体とにより、又は該仕切部と該後面壁と該弾性体とにより画成される後面壁側室をなし、該弾性体は、該貫通孔から該前面壁側室内に進入した音波により振動し、
該弾性体を音波により振動しない剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数と、該弾性体と該後面壁側室の振動系の固有振動数とが略一致し、
該弾性体の面密度は１２６．６６９４ｋｇ／ｍ２以下であることを特徴とする共鳴器型吸音構造。
【請求項２】
該複数の前面壁側室は、互いに容積の異なる少なくとも２種類の該前面壁側室を有していることを特徴とする請求項１記載の共鳴器型吸音構造。
【請求項３】
該複数の前面壁側室は、該前面壁から該弾性体までの距離が互いに異なる少なくとも２種類の該前面壁側室を有していることを特徴とする請求項１記載の共鳴器型吸音構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は共鳴器型吸音構造に関し、特に高速道路や線路等に設置されるヘルムホルツ型の共鳴器型吸音構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交通網の高速化に伴い、高速道路や線路等の沿線において騒音公害の問題が深刻化している。この問題を解決すべく、高速道路や線路等から騒音が拡散しないようにするために、防音壁をトンネルや道路、線路等の両側に設置することが行われている。また、防音壁を部屋の壁や天井に取付けることも行われている。
【０００３】
特開２００３−２９５８６６号公報には、ヘルムホルツ型の共鳴器型吸音構造が記載されている。共鳴器型吸音構造は、前面壁と後面壁とこれらを結合する中間壁とを備え、中間壁に設けられた仕切部によって、前面壁と後面壁との間の空間が複数の室に区画されている。複数の室は互いに容積が異なっており、このため異なる複数の周波数の音を吸音可能である。また、特開平１１−３３８４７６号公報には、空気室と共鳴洞とが形成されたヘルムホルツ型の共鳴器型吸音構造が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−２９５８６６号公報（３頁〜５頁、図２）
【特許文献２】特開平１１−３３８４７６号公報（４頁〜５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特開２００３−２９５８６６号公報記載の共鳴器型吸音構造では、共鳴器型吸音構造に形成された１つの室が１つの共鳴周波数の音を吸音する。このため、幅広い周波数範囲で吸音を行う場合には、複数の互いに異なる共鳴周波数の室を共鳴器型吸音構造に形成しなければならなかった。その一方で、幅広い周波数範囲で吸音を行おうとすると、１つの共鳴周波数の室において開口率が小さくなってしまい、吸音率の低下を招くという問題が生じる。
【０００５】
また、特開平１１−３３８４７６号公報記載の共鳴器型吸音構造においても、１つの空気室、１つの共鳴洞は、それぞれ１つの周波数の音しか吸音できないため、特開２００３−２９５８６６号公報記載の共鳴器型吸音構造と同様の問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、室の数を増やさずに幅広い周波数範囲で吸音を行うことができる共鳴器型吸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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の貫通孔１０ａが形成された前面壁１０と、該前面壁１０と間隔を隔てて対向配置された後面壁２０、５０、７０と、該前面壁１０と該後面壁２０、５０、７０との間に形成される空間の一部であって該前面壁１０側の部分を複数の前面壁側空間１ａに区画するための仕切部３１Ａ、３２Ａを有し、該前面壁１０と該後面壁２０、５０、７０とを結合する中間壁３１、３１′、３２、６２とを備え、該複数の貫通孔１０ａは該複数の前面壁側空間１ａに対応して形成されている共鳴器型吸音構造１〜５において、該前面壁１０と該後面壁２０、５０、７０との間の該中間壁３１、３１′、３２、６２の位置には、該複数の前面壁側空間１ａを該後面壁２０、５０、７０側の空間１ｂから隔てる平板状の弾性体４０、４０′が配設され、該複数の前面壁側空間１ａは、該前面壁１０と該中間壁３１、３１′、３２、６２と該弾性体４０、４０′とにより画成される複数の前面壁側室３０ａ、３０ａ′をなし、該後面壁２０、５０、７０側の空間１ｂは、該後面壁２０、５０、７０の周縁部に沿って設けられ該前面壁１０へ向かって延出する外周枠と該後面壁２０、５０、７０と該弾性体４０、４０′とにより、又は該仕切部３１Ａ、３２Ａと該後面壁２０、５０、７０と該弾性体４０、４０′とにより画成される後面壁側室３０ｂ、３０ｂ′をなし、該弾性体４０、４０′は、該貫通孔１０ａから該前面壁側室３０ａ、３０ａ′内に進入した音波により振動し、該弾性体４０、４０′を音波により振動しない剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数と、該弾性体４０、４０′と該後面壁側室３０ｂ、３０ｂ′の振動系の固有振動数とが略一致し、該弾性体４０、４０′の面密度が１２６．６６９４ｋｇ／ｍ２以下である共鳴器型吸音構造を提供している。
【０００８】
ここで、該複数の前面壁側室３０ａ、３０ａ′は、互いに容積の異なる少なくとも２種類の該前面壁側室３０ａ、３０ａ′を有していることが好ましい。
【０００９】
また、該複数の前面壁側室３０ａ、３０ａ′は、該前面壁１０から該弾性体４０、４０′までの距離が互いに異なる少なくとも２種類の該前面壁側室３０ａ、３０ａ′を有していることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の請求項１記載の共鳴器型吸音構造によれば、前面壁と後面壁との間の中間壁の位置には、複数の前面壁側空間を後面壁側の空間から隔てる平板状の弾性体が配設され、複数の前面壁側空間は、前面壁と中間壁と弾性体とにより画成される複数の前面壁側室をなし、後面壁側の空間は、後面壁の周縁部に沿って設けられ前面壁へ向かって延出する外周枠と後面壁と弾性体とにより、又は仕切部と後面壁と弾性体とにより画成される後面壁側室をなし、弾性体を音波により振動しない剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数と、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数とが略一致し、弾性体の面密度が１２６．６６９４ｋｇ／ｍ２以下であるため、１つの前面壁側室において２つの周波数の音を吸音することができる。このため、前面壁側室の数を多くせずに済み、開口率が小さくなることがない。従って、吸音率を低下させずに多数の異なる周波数の音を吸音することができる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の共鳴器型吸音構造によれば、複数の前面壁側室は、互いに容積の異なる少なくとも２種類の前面壁側室を有しているため、複数の前面壁側室の種類の２倍の数の、異なる周波数の音を吸音することができる。
【００１２】
本発明の請求項３記載の共鳴器型吸音構造によれば、複数の前面壁側室は、前面壁から弾性体までの距離が互いに異なる少なくとも２種類の前面壁側室を有しているため、複数の前面壁側室の種類の２倍の数の、異なる周波数の音を吸音することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造１について図１乃至図３に基づき説明する。共鳴器型吸音構造１はヘルムホルツ型であり、図１に示されるように、前面壁１０と後面壁２０と第１中間壁３１と第２中間壁３２と平板状の弾性体４０とを備えている。図１においては、説明の都合上前面壁１０と第１中間壁３１と第２中間壁３２と弾性体４０とは、それぞれ互いに離間した状態で示されているが、実際には共鳴器型吸音構造１は、図２に示されるように、前面壁１０と第１中間壁３１と弾性体４０と第２中間壁３２とが、この順で互いに接合されて構成される。第２中間壁３２と後面壁２０とは一体に構成されている。なお、前後の方向については、図１の左下方向を前とし、図１の右上方向を後ろとする。また、図２、図３においては、図の上方向を前とし、図の下方向を後ろとする。
【００１４】
図１〜図３に示されるように、前面壁１０は平面状をなし、前面壁１０には、複数の同一径の貫通孔１０ａがプレス加工により形成されている。複数の貫通孔１０ａは、後述する複数の前面壁側室３０ａに対応して１つずつ形成されている。貫通孔１０ａが形成されていることにより、音が貫通孔１０ａを通って複数の前面壁側室３０ａ内に入ることができる。前面壁１０は、アルミニウム合金製の板部材である。
【００１５】
後面壁２０は略平面状をなす。前面壁１０に対向する後面壁２０の面は、図３に示されるように、後述の複数の後面壁側空間１ｂを画成している位置においてはそれぞれ平面をなしており、当該位置においてそれぞれ互いに後面壁２０の厚さが異なっている。従って、前面壁１０に対向する後面壁２０の面においては、図３に示されるように、前後方向、即ち、図３の上下方向における位置が、複数の後面壁側空間１ｂごとに異なっている。後面壁２０は、前面壁１０との間に第１中間壁３１、弾性体４０、及び第２中間壁３２が存在することにより前面壁１０と所定の距離を隔てて平行な位置関係で対向配置されている。
【００１６】
第１中間壁３１、第２中間壁３２は略同一形状をなし、それぞれ仕切部３１Ａ、仕切部３２Ａによって構成されており、第２中間壁３２は後面壁２０と一体に接続されている。仕切部３１Ａ、仕切部３２Ａは、これらの間に弾性体４０を挟んで共鳴器型吸音構造１の厚さ方向に向かって、前面壁１０の位置から後面壁２０の位置に至るまで延出して存在している。
【００１７】
第１中間壁３１は、仕切部３１Ａの前端位置において前面壁１０に接合され、後端位置において弾性体４０に接合されている。また、第２中間壁３２は、仕切部３２Ａの後端位置において後面壁２０に一体に接続され、前端位置において弾性体４０に接合されている。また、第１中間壁３１の仕切部３１Ａの後端位置と第２中間壁３２の仕切部３２Ａの前端位置とで弾性体４０を挟むことにより、第１中間壁３１と第２中間壁３２とは接合される。前面壁１０と第１中間壁３１と弾性体４０と第２中間壁３２及び後面壁２０とは、これらを貫通する図示せぬボルトによって互いに接合されている。
【００１８】
このように接合される結果、仕切部３１Ａ、３２Ａ及び弾性体４０によって、前面壁１０と後面壁２０との間の空間の一部であって前面壁１０側の部分が、複数の前面壁側空間１ａに区画され、前面壁１０と、弾性体４０と、第１中間壁３１の仕切部３１Ａとによって複数の前面壁側室３０ａが画成される。同様に、前面壁１０と後面壁２０との間の空間の一部であって後面壁２０側の部分が、複数の後面壁側空間１ｂに区画され、後面壁２０と、弾性体４０と、第２中間壁３２の仕切部３２Ａとによって複数の後面壁側室３０ｂが画成される。
【００１９】
前述のように、第１中間壁３１と第２中間壁３２とは略同一形状をなしており、共鳴器型吸音構造１の前後方向に垂直な面で見たときの各前面壁側室３０ａの前端位置の形状と、後端位置の形状と、各後面壁側室３０ｂの前端位置の形状と、後端位置の形状とが同一である。このため、第１中間壁３１と弾性体４０と第２中間壁３２とを互いに接合したときに、各前面壁側室３０ａの後端位置の部分と各後面壁側室３０ｂの前端位置の部分とは、それぞれ弾性体４０を挟んで互いに一致した位置関係で対向し、弾性体４０は各前面壁側室３０ａと各後面壁側室３０ｂとの間を仕切っている。各後面壁側室１ｂは、弾性体が振動し騒音が透過するのを防止する。
【００２０】
複数の前面壁側室３０ａは、図３に示されるように、互いに容積が異なっており、このことにより、前面壁側室３０ａ毎に異なる周波数の音を吸音できるように構成されている。第１中間壁３１はダイカスト法により一体成形されて製造される。第２中間壁３２は、ダイカスト法により後面壁２０と一体成形されて製造される。
【００２１】
弾性体４０は、プラスチック材料や塩化ビニル板等の弾性体からなり、面密度が１２６．６６９４ｋｇ／ｍ２以下の所定の値を採る。従って、弾性体４０は、貫通孔１０ａから前面壁側室３０ａ内に進入した音波により振動する。更に、弾性体４０と後面壁側室３０ｂの振動系の固有振動数を、弾性体４０を音波により振動しない剛壁と仮定した場合の剛壁と第１中間壁３１と前面壁１０とにより画成される仮想前面壁側室と前面壁１０の貫通孔１０ａにより構成される共鳴器の共鳴周波数の近くに設定することにより、２つの異なる周波数において吸音のピークが現れる。
【００２２】
このことにより、１つの前面壁側室３０ａにおいて２つの異なる周波数の音を吸音することができる。このため、前面壁側室３０ａは容積の異なる複数の種類の前面壁側室３０ａを有しているが、この種類の２倍の数の、異なる周波数の音を吸音することができ、開口率を小さくせずに、共鳴器型吸音構造１において、多数の異なる周波数の音を吸音することができる。
【００２３】
共鳴器型吸音構造１の製造に際しては、先ず、前面壁１０、第１中間壁３１、弾性体４０、後面壁２０及び第２中間壁３２をそれぞれ製造する。前面壁１０は、製造される共鳴器型吸音構造１と平面同一形状の板状に成形されたアルミニウム合金がプレス加工され、所定位置に貫通孔１０ａが形成されて製造される。第１中間壁３１は、アルミニウム合金がダイカスト法により一体成形されて製造される。弾性体４０は、製造される共鳴器型吸音構造１と平面同一形状の板状に、塩化ビニル板等が切断されて製造される。後面壁２０及び第２中間壁３２は、第１中間壁３１と同様に、アルミニウム合金がダイカスト法により一体成形されて製造される。
【００２４】
次に、前面壁１０と第１中間壁３１と弾性体４０と第２中間壁３２及び後面壁２０とを、図示せぬボルトによって貫通し、互いに接合させることにより共鳴器型吸音構造１を製造する。
【００２５】
前面壁１０、後面壁２０、第１中間壁３１、第２中間壁３２はアルミニウム合金製であるため、共鳴器型吸音構造１のリサイクル性を高めることができる。また、複雑な形状をした仕切部３１Ａ、３２Ａをそれぞれ備えた第１中間壁３１と、第２中間壁３２及び後面壁２０とを、それぞれダイカスト法により一体成形し、前面壁１０と第１中間壁３１と弾性体４０と第２中間壁３２及び後面壁２０とを接合して共鳴器型吸音構造１を構成するようにしたため、複雑な工程を経ずに共鳴器型吸音構造１内に複数の容積の異なる中空の前面壁側室３０ａを形成することができ、共鳴器型吸音構造１の製造を容易にすることができる。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施の形態による共鳴器型吸音構造２について図４乃至図６に基づき説明する。第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造１では、一枚の弾性体４０が複数の前面壁側室３０ａと複数の後面壁側室３０ｂとを仕切っていたが、第２の実施の形態による共鳴器型吸音構造２では、１つの前面壁側室３０ａ′と１つの後面壁側室３０ｂ′とをそれぞれ１つずつ仕切る小さな弾性体４０′が設けられている。従って、弾性体４０′は、複数の前面壁側室３０ａ′と同数設けられている。また、複数の前面壁側室３０ａ′においては前面壁１０から弾性体４０′までの距離が互いに異なる。また、前面壁１０に対向する後面壁５０の面は面一になっている。
【００２７】
また、第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造１では、第１中間壁３１の仕切部３１Ａの後端位置と第２中間壁３２の仕切部Ａの前端位置とで弾性体４０を挟むことにより接合されていたが、第２の実施の形態による共鳴器型吸音構造２では、第２中間壁６２の仕切部６２Ａの前端位置と、第１中間壁３１′の仕切部３１Ａ′に形成された段部３１Ｂ（図６）とで挟むようにして接合される。これら以外は第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造１と同様である。図４〜図６においては、第１の実施の形態における部材と同一の部材については、同一の符号で示している。前後の方向については、図４の左方向を前とし、図４の右方向を後ろとする。また、図５、図６においては、図の上方向を前とし、図の下方向を後ろとする。
【００２８】
より具体的には共鳴器型吸音構造２は、図４に示されるように、前面壁１０と後面壁５０と第１中間壁３１′と第２中間壁６２と複数の小さな平板状の弾性体４０′とを備えている。図１と同様に図４においては、説明の都合上前面壁１０と第１中間壁３１′と第２中間壁６２と弾性体４０′とは、それぞれ互いに離間した状態で示されているが、実際には共鳴器型吸音構造２は、図５に示されるように、前面壁１０と第１中間壁３１′と弾性体４０′と第２中間壁６２とが、この順で互いに接合されて構成される。また、図４では、複数の弾性体４０′が互いに接続されてあたかも一体になっているかのように見えるが、各弾性体４０′は互いに接続されておらず、前面壁側室３０ａ′の数に対応した数の弾性体４０′が、別個独立に設けられている。
【００２９】
第１中間壁３１′は、図６に示されるように、前端位置において前面壁１０と接合され、後端位置において後面壁５０と接合されている。前面壁１０と後面壁５０との間の第１中間壁３１′の位置には、段部３１Ｂが設けられている。前後方向、即ち、図６の上下方向における段部３１Ｂが設けられている位置は、第１中間壁３１′の仕切部３１Ａ′によって画成される前面壁側室３０ａ′毎に異なっている。複数の仕切部３１Ａ′間には、前面壁側室３０ａ′、後面壁側室３０ｂ′が画成されているが、これらを画成する仕切部３１Ａ′の内周面の、段部３１Ｂの位置よりも後端位置寄りは拡径部３１Ｃをなし、前端位置寄りは縮径部３１Ｄをなす。
【００３０】
第２中間部６２の仕切部６２Ａは、第１中間壁３１′の拡径部３１Ｃに沿って第１中間壁３１′の後端位置から仕切部３１Ａ′に沿って挿入されてゆき、段部３１Ｂに予めセットされた弾性体４０′を、第２中間壁６２の仕切部６２Ａの前端位置と第１の中間壁３１′の段部３１Ｂとで挟むことによって、第１の中間壁３１′、第２中間壁６２とが接合されている。前述のように、複数の前面壁側室３０ａ′においては前面壁１０から弾性体４０′までの距離が互いに異なっているため、複数の前面壁側室３０ａ′において吸音される周波数をそれぞれ異なった値とすることができる。また、弾性体４０′が各前面壁側空間ごとに別個独立して設けられているため、段部３１Ｂを、吸音する周波数に適した所望の位置に各前面壁側空間毎に設定することができ、吸音する周波数の設定を簡単に行うことができる。
【００３１】
共鳴器型吸音構造２の製造に際しては、先ず、前面壁１０、第１中間壁３１′、弾性体４０′、後面壁５０及び第２中間壁６２をそれぞれ製造する。第１中間壁３１′は、第１の実施の形態における第１中間壁３１と同様に、アルミニウム合金がダイカスト法により一体成形されて製造される。弾性体４０′は、第１中間壁３１′の仕切部３１Ａ′の段部３１Ｂの、共鳴器型吸音構造２の前後方向に垂直の面で見た形状と同一形状の板状に、塩化ビニル板等が切断されて製造される。後面壁５０及び第２中間壁６２は、第１の実施の形態による後面壁２０及び第２中間３２と同様に、アルミニウム合金がダイカスト法により一体成形されて製造される。
【００３２】
次に、接着剤を用いて、弾性体４０′を第１中間壁３１′の仕切部３１Ａ′の段部３１Ｂに接着する。そして、前面壁１０と第１中間壁３１′と後面壁５０とを、図示せぬボルトによって貫通し、互いに接合させることにより共鳴器型吸音構造２を製造する。
【００３３】
次に、本発明の第３の実施の形態による共鳴器型吸音構造３について図７に基づき説明する。第２の実施の形態による共鳴器型吸音構造２では、第１中間壁３１′の仕切部３１Ａ′には、拡径部３１Ｃと縮径部３１Ｄとが設けられ、これらの境界位置に段部３１Ｂが設けられていたが、第３の実施の形態による共鳴器型吸音構造３では、このような拡径部３１Ｃ、縮径部３１Ｄ拡径部は設けられておらず、第１中間壁３１″の仕切部３１Ａ″の後端位置に弾性体４０′を配設するための凹部３１ａが形成されており、凹部３１ａにセットされた弾性体４０′を、第１の実施の形態と同様に、第１中間壁３１″の後端位置と、後面壁２０と一体に設けられた第２中間壁３２の仕切部３２Ａの前端位置とで挟む構成となっている。
【００３４】
また、第１中間壁３１″と第２中間壁３２とは、第１中間壁３１″の後端位置と第２中間壁３２の前端位置とが互いに当接して接合されている。これら以外は第２の実施の形態による共鳴器型吸音構造２と同様である。なお、図７においては、第１、第２の実施の形態における部材と同一の部材については、同一の符号で示している。前後の方向については、図７の上方向を前とし、図７の下方向を後ろとする。
【００３５】
共鳴器型吸音構造３の製造に際しては、接着剤によって凹部３１ａに弾性体４０′を接着させた後に、第２中間壁３２と一体に設けられた後面壁２０と、前面壁１０と、第１中間壁３１″とを貫通孔する図示せぬボルトによって互いに接合することによって、共鳴器型吸音構造３を製造する。第１中間壁３１″の仕切部３１Ａ″の後端位置に形成された凹部３１ａに、弾性体４０′を配設するようにしたため、弾性体４０′の凹部３１ａへの配設を容易に行うことができる。
【００３６】
次に、本発明の第４の実施の形態による共鳴器型吸音構造４について図８に基づき説明する。第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造１の後面壁２０は、複数の後面壁側室３０ｂごとにそれぞれ厚さが異なっていたが、第４の実施の形態による共鳴器型吸音構造４では、後面壁７０の厚さは一定であり、この点において第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造１とは異なる。
【００３７】
この点以外は第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造１と同様である。図８においては、第１の実施の形態における部材と同一の部材については、同一の符号で示している。前後の方向については、図８の上方向を前とし、図８の下方向を後ろとする。
【００３８】
次に、本発明の第５の実施の形態による共鳴器型吸音構造５について図９に基づき説明する。第１の実施の形態における第２中間壁３２は仕切部３２Ａを有していたが、第５の実施の形態における図示せぬ第２中間壁は、仕切部３２Ａを有しておらず、後面壁７０の周縁部に沿って後面壁７０と一体に設けられ前面壁１０へ向かって延出する図示せぬ外周枠からなる。この図示せぬ外周枠は、より具体的には、図１に示される第１の実施の形態における第２中間壁３２の、符号「３２」が差している部分の外周の部材と同一である。第１中間壁３１の後端位置は、弾性体４０を介して図示せぬ外周枠の前端位置に接合される。また、弾性体４０は、第１中間壁３１の後端位置に接着剤によって接着されている。この点で、第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造１とは異なる。
【００３９】
この点以外は第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造１と同様である。図９においては、第１の実施の形態における部材と同一の部材については、同一の符号で示している。前後の方向については、図９の上方向を前とし、図９の下方向を後ろとする。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態による共鳴器型吸音構造の吸音率を求めるための計算を行い、計算結果の妥当性についての試験を行った。計算及び試験では、共鳴器型吸音構造が第１〜第４の実施の形態による共鳴器型吸音構造１〜４であると仮定して行った。計算に際しては、垂直入射の場合について共鳴器型吸音構造の吸音率を求める式を導出した。共鳴器型吸音構造には前面壁側室が十分密にあり、計算により検討する周波数帯域で音波の波長に対して、前面壁の貫通孔や前面壁側室が十分小さいとする。この場合には、平均的に反射音も平面状になると考えることができ、前面壁側室の内部も音波が平面波として進行すると考えることができる。このように考えたときの以下の解析は、一次元の音場として考える。また、平板状の弾性体や、前面壁の貫通孔、前面壁側室の、前後方向に垂直な面で切った断面は円形として考える。
【００４１】
共鳴器型吸音構造の吸音率を求めるための計算では、前面壁表面の音響インピーダンス密度Z０-を求める。ここで各記号は以下のとおりである。
2005266399.tif 000003
2005266399.tif 000004
2005266399.tif 000005
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2005266399.tif 000010
2005266399.tif 000011
2005266399.tif 000012
2005266399.tif 000013
【００４２】
先ず、弾性体表面上の音響インピーダンス密度Z l1-を求める。平板状の弾性体の運動方程式は、時刻tにおける弾性体上の任意点rの変位をｘ (r, t)とすると、以下の式で記述できる。
2005266399.tif 000014
ここで、１次モードが支配的な領域を扱うとして、１次モードのみを考える。このとき振動速度vp ( r )は、
2005266399.tif 000015
と記述でき、式（１）は次式となる。
2005266399.tif 000016
ただしjは純虚数、
2005266399.tif 000017
である。ここで、Pl 1+は、
2005266399.tif 000018
と記述できるので、
2005266399.tif 000019
である。ただし、
2005266399.tif 000020
である。式（１０）を式（３）に代入すると、
2005266399.tif 000021
となるのでZ l1-は、
2005266399.tif 000022
となる。ここで、後面壁側室の壁面は剛壁であるので、弾性体の後ろ側の面での音響インピーダンス密度Z l1+は次式となる。
2005266399.tif 000023
ここで、kl2が小さいとすると、
2005266399.tif 000024
となる。また、
2005266399.tif 000025
であるので、式（１４）は、
2005266399.tif 000026
となる。ただし、
2005266399.tif 000027
である。ここで、
2005266399.tif 000028
は弾性体と後面壁側室内の空気とを複合した振動系の固有角振動数を表している。
【００４３】
次に、前面壁の表面の音響インピーダンス密度Z0-を求める。前面壁の貫通孔内の空気に関する運動方程式は、前面壁の貫通孔からの放射音の影響を小さいとして無視すると、次式で記述できる。
2005266399.tif 000029
ただし、
2005266399.tif 000030
であり、
2005266399.tif 000031
は、前面壁の貫通孔部分の空気への付加質量を考慮した管端補正値である。この補正値は、Ｉｎｇａｒｄによると次式により表すことができる。
2005266399.tif 000032
ただし、
2005266399.tif 000033
は孔の外部空間側の補正値、
2005266399.tif 000034
は前面壁側室側の補正値であり、前面壁の貫通孔及び前面壁側室の、前後方向における断面を円形とした今の場合、次式で記述できる。
2005266399.tif 000035
ここで、P0+は、
2005266399.tif 000036
と表されるので、式(20)は、
2005266399.tif 000037
となる。よって前面壁の貫通孔１つの音響インピーダンス密度z hは、
2005266399.tif 000038
である。したがって
2005266399.tif 000039
の面積にn個の前面壁側室があるとすると、全体の音響インピーダンス密度Z0-は、
2005266399.tif 000040
2005266399.tif 000041
となる。
【００４４】
ここで、Z0+とZl 1-の関係は、
2005266399.tif 000042
と求めることができ、kl1が十分小さいとすると、
2005266399.tif 000043
となる。
【００４５】
以上より、最終的に求めたい前面壁表面における音響インピーダンス密度Z0-は、式（１８）、式（２８）、式（３０）を用いて、
2005266399.tif 000044
と記述できる。ただし、Zr 、ZimはZ0-の実数部、虚数部であり、次式である。
2005266399.tif 000045
また、式(32)、式(33)中の
2005266399.tif 000046
は、
2005266399.tif 000047
である。
【００４６】
吸音率αは、
2005266399.tif 000048
であるので、式（３１）を代入し、
2005266399.tif 000049
により求めることができる。
【００４７】
以上の計算式を用い、共鳴器型吸音構造の吸音特性を検討する。ここでは、諸元の異なる２つの共鳴器型吸音構造、即ち、本発明品１、本発明品２について検討した。これら本発明品１、本発明品２の諸元は以下の表１のとおりである。
【表１】
2005266399.tif 000050
【００４８】
本発明品１と本発明品２では前面壁貫通孔の径が異なっており、開口率は本発明品１では０．７９％であり、本発明品２では２．７６％である。平板状の弾性体としては塩化ビニル板を用いた。塩化ビニル板の諸元（材料定数）は以下の表２のとおりである。
【表２】
2005266399.tif 000051
【００４９】
表２に示される塩化ビニル板の材料定数は、同塩化ビニル板を短冊状とし、中央加振したときの周波数応答特性から実験によって求めた値である。だだし、ポアソン比は文献値を用いた。本発明品１、本発明品２の貫通孔１０ａの粘性抵抗値Ｒは、同じ径の貫通孔を有する共鳴器型吸音構造について、インピーダンス測定管１０１によるインピーダンスを測定した結果から算出した値を用いた。また、動吸振器と同様に考え、弾性体を剛壁としたときの共鳴器の共鳴周波数
2005266399.tif 000052
と、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数
2005266399.tif 000053
とを一致させるように、板厚を調整した。
【００５０】
上記計算により求められた吸音率の式よりグラフを描くと、吸音率の値が大きくなるピークが２つの周波数の位置で現れることが分かる。また、式（３６）より、吸音率が大きい値となるためには、Zimが0、ZrがρCに近い値を取る必要がある。つまり、共鳴器型吸音構造の音響インピーダンス密度が空気の特性インピーダンスと一致したとき高い吸音率が得られることが分かる。
【００５１】
吸音率の式より、本発明品１、本発明品２では、Zim=0となる周波数は、３点存在することが分かる。これら３点における周波数を「高周波数」、「中周波数」、「低周波数」とすると、中周波数
2005266399.tif 000054
ではZrの値が大きく、吸音率は低くなるため、ピーク値をとらない。それ以外の高周波数、低周波数の２つの周波数付近で吸音率はピーク値をとる。また、Zrは、式(32)より前面壁の貫通孔部分の抵抗値による成分（第一項）と弾性体の影響を含んだ成分（第二項）の和であることが分かるが、弾性体の損失係数が小さいとき、
2005266399.tif 000055
付近以外では弾性体の影響は小さく、前面壁の貫通孔部分の抵抗値による成分が大きい。従って、この場合には、従来の共鳴器型吸音構造の場合のZrとほぼ同様の値となり、ピーク値をとる周波数における吸音率も従来型の共鳴器と同等となることが分かる。
【００５２】
次に弾性体の材質が吸音率特性に与える影響について検討を行う。まず、弾性体の損失係数の影響について検討する。ここでは、本発明品１、本発明品２について損失係数ηを０．０２から０．８まで変化させた場合（η＝０．０２、η＝０．１、η＝０．４、η＝０．８）の計算を行い、グラフに表示した。また、本発明品１、２との比較として従来技術による共鳴器型吸音構造について計算したもの（従来技術１、２）をグラフに表示した。なお、従来技術１、２は、本発明品１、２それぞれから弾性体及び後面壁側室を取り除き、弾性体を剛壁に換えたものであり、これ以外は本発明品１、２と同一である。計算結果は、本発明品１については図１０に示されるとおりであり、本発明品２については図１１に示されるとおりである。
【００５３】
図１０、図１１に示される計算結果より、本発明品１、本発明品２ともに損失係数を上げることで、ピーク間の吸音率が向上し、広い周波数に渡って吸音していることが分かる。また、本発明品２では損失係数を大きくしていくことで、吸音率のピーク値も上昇し大きな吸音率が広い周波数に渡って得られていることが分かる。本発明品１では、ピーク間の吸音率は向上しているもののピーク値は低下している。
【００５４】
損失係数がη＝０．４の場合の音響インピーダンス密度を計算すると、損失係数を上げることで、
2005266399.tif 000056
付近で見られるZimのピークとディップが小さくなる。また、Zrは
2005266399.tif 000057
付近の周波数でのピーク値が低下し、それ以外の周波数においては全体的に上昇する。
【００５５】
損失係数が大きい場合、本発明品１では、Zrの値がρCよりも大きくなるため、ピーク吸音率は低下している。これに対して、本発明品２では、Zimが0付近の値をとる周波数が比較的広く、またそのときのZrもρCに近い値となるため、広い周波数に渡って吸音率が高くなっている。開口率が比較的大きい場合には、弾性体の損失係数ηを大きくすることによって、広い周波数に対して吸音率を高くできることが分かる。従って、制振性の異なる材料の弾性体を適宜選択することにより、吸音率及び吸音される周波数を調整できる。
【００５６】
次に本発明品１について、弾性体材料の密度を変えた場合を考える。この際、
2005266399.tif 000058
が一定となるように、ヤング率も同時に変えると考えて計算を行った。表２の密度
2005266399.tif 000059
を基準として、０．５倍、２倍、１０倍、１００倍として計算を行った。計算結果は図１２に示されるとおりである。
【００５７】
図１２に示されるように、密度
2005266399.tif 000060
が低く、剛性（Ｄ）が低い材料ほど、２つのピーク間の周波数が広くなっている。また、密度が高く、剛性も高い材料では弾性体は振動しなくなる。また、１００倍のときの面密度の値を計算すると１２６．６６９４ｋｇ／ｍ２であり、この値に近づくにつれて２つのピークが互いに近づき、この値を超えて更に大きくなると、最終的に１つのピークとなると考えられる。
【００５８】
次に、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数が弾性体を剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数と一致せずにずれている場合に、弾性体の板厚のみを変えた場合について検討する。表１の場合の前面壁の板厚（ｈ）を基準として、０．５倍、１倍、１．５倍、２．０倍とした場合について、前述の吸音率の式に基づき計算した。計算結果は、図１３のグラフに示されるとおりである。また、比較例として従来技術による共鳴器型吸音構造について計算したもの（従来技術１）をグラフに表示した。
【００５９】
図１３に示される１倍(ｈ×１)のグラフは、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数と、弾性体を剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数とが完全に一致している場合の吸音率を示している。これに対し、０．５倍(ｈ×０．５)、１．５倍(ｈ×１．５)のグラフは、それぞれ弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数と弾性体を剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数とが少しずれている場合の吸音率を示している。また、２．０倍(ｈ×２．０)のグラフは、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数と、弾性体を剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数とが大きくずれている場合の吸音率を示している。また、比較例として従来技術による共鳴器型吸音構造について計算したもの（従来技術１、３）をグラフに表示した。なお、従来技術１は本発明品１から弾性体及び後面壁側室を取り除き、弾性体の部分を剛壁としたものであり、従来技術３は本発明品１から弾性体を取り除いたものである。これ以外は本発明品１と同一である。
【００６０】
図１３のグラフに示されるように、板厚を厚くしてゆくことで、２つの吸音率ピークは高い周波数にシフトしてゆき、高周波数側のピークにおける吸音率の値は低くなっていく。更に厚くしてゆくと、低周波数側のピークが、弾性体を剛壁に代えたものと一致し、高周波数側のピークは消滅する。板厚を薄くした場合は、高周波数側のピークは高い周波数にシフトし、低周波数側のピークは低周波数にシフトしている。
【００６１】
更に薄くなると低周波数側のピークは再び高周波数側にシフトし、最終的には、前面壁側室と後面壁側室とを合わせた容積を有する１つの室からなる共鳴器の吸音率と一致する。これらの結果から、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数は、必ずしも弾性体を剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数と完全に一致する必要はなく、共鳴周波数付近となるように設計すればよいと考えられる。なお、図９に示されるような第５の実施の形態による共鳴器型吸音構造５であっても、後面壁側室のばね定数は、第２中間壁の仕切部の有無に関わらず大きく変化しないため、容積の異なる複数の種類の前面壁側室３０ａの、当該種類の２倍の数の異なる周波数の音を吸音することができることが分かる。
【００６２】
また、図１３の０．５倍、１倍、１．５倍グラフに示されるように、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数と、弾性体を剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数とが一致する場合、又は少しずれている場合には、異なる２つの周波数において高い吸音率を得ることができるが、２．０倍のグラフに示されるように、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数と、弾性体を剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数とが大きくずれている場合には、吸音率のピークは２つの周波数で現れているものの、高周波数側のピークでは良好な吸音率が得られず、実質的に吸音できる周波数は１つとなってしまっていることが分かる。
【００６３】
このことから、２つの異なる周波数で良好な吸音率を得るためには、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数と、弾性体を剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数とが略一致していること、即ち、弾性体を音波により振動しない剛壁と仮定した場合の剛壁と中間壁と前面壁とにより画成される仮想前面壁側室の共鳴周波数と、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数とが略一致することが必要であることが分かる。
【００６４】
次に、上述の計算結果に対して実際に実験を行い、計算モデルの妥当性の検証を行った。垂直入射吸音率の測定は、図１４に示されるように、２マイクロホン法によるインピーダンス測定管１０１（ブリューエル・ケアーＢＫ４２０６）を試験装置として用い、本実施の形態による共鳴器型吸音構造１をインピーダンス測定管１０１の端に取付けて測定を行った。インピーダンス測定管１０１には、コンピュータ１０２に接続されたＦＦＴアナライザ１０３（Ｂ＆Ｋ３５５０）が接続されている。
【００６５】
インピーダンス測定管１０１の直径はφ１００ｍｍであり、前面壁の厚さは２ｍｍである。前面壁の貫通孔の直径はφ１５ｍｍである。弾性体を音波により振動しない剛壁と仮定した場合の剛壁と中間壁と前面壁とにより画成される仮想前面壁側室と前面壁の貫通孔により構成される共鳴器の共鳴周波数は６４４Ｈｚである。前面壁と弾性体との間の距離は３０ｍｍであり、後面壁と弾性体との間の距離は２０ｍｍである。弾性体は、表２に示される塩化ビニル板と同じ板厚１ｍｍの塩化ビニル板を用いた。
【００６６】
実験では、インピーダンス測定管１０１を用いて１つの前面壁側室３０ａの吸音率を求めたが、これは同じ開口率を持った前面壁側室が複数配列した共鳴器型吸音構造に垂直に平面音波が入射した場合と同等と考えることができる。但し、インピーダンス測定管１０１による実験の場合と、自由空間で使用する場合とでは、前面壁１０の貫通孔１０ａからの放射特性が変わるため、実験との比較を考え、計算においては入射側の管端補正値として次式を用いた。
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は前面壁側室３０ａの半径である。損失係数は、弾性体４０の取付け部などにおいて損失があるため、事前に見積ることが困難であり、実験結果と比較して妥当な値を選んだ。
【００６７】
試験結果は、図１５のグラフに示されるとおりである。図１５に示されるように、計算結果を示す計算値と、実験結果を示す実測値とはよく一致しており、計算モデルの妥当性が認められた。また、比較品１として共鳴器型吸音構造に弾性体が設けられていないものを用い、比較品２として弾性体に、１ｍｍ塩化ビニル板に０．３ｍｍの制振材を貼り制振性を高めたものを用いて、同様に計算及び実験を行ったが、これらについても計算結果と実験結果はよく一致しており、計算モデルの妥当性が認められた。なお、比較品２の弾性体のヤング率は、表２の材料定数を測定した場合と同様の方法により、塩化ビニル板に制振材を貼付けた状態での平均的な値を用いた。
【００６８】
本発明による共鳴器型吸音構造は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、本実施の形態においては、前面壁、後面壁、第１中間壁、第２中間壁をアルミニウム合金製としたが、アルミニウム合金以外の金属（例えば鉄）又は樹脂により成形してもよい。また、適宜、これらの材料を選択し、例えば、前面壁を樹脂とし、第１中間壁を鉄とする等、組合せるようにしてもよい。
【００６９】
また、本実施の形態による共鳴器型吸音構造では、第１中間壁、第２中間壁と一体の後面壁は、それぞれダイカスト法により一体成形されて構成されたが、他の鋳造方法により一体成形されるようにしてもよい。また、前面壁を鋳造により成形するようにしてもよい。
【００７０】
また、前面壁と中間壁とをダイカスト法により一体成形してもよい。また、後面壁を板部材として、第１中間壁と略同一形状の第２中間壁を成形して、後面壁と第２中間壁とを別体としてもよい。
【００７１】
また、弾性体は、プラスチック材料や塩化ビニル板等の弾性体により構成されたが、これらに限定されない。また、弾性体は平板状の膜であってもよい。
【００７２】
また、第２、第３の実施の形態では、弾性体は、接着剤によって段部に接着されたが、接着剤を用いずに、第１中間壁の段部と第２中間壁の前端とで挟むようにしてもよい。
【００７３】
また、複数の前面壁側室３０ａは互いに容積が異なっていたが、同一であってもよい。また、前面壁１０には、複数の同一径の貫通孔１０ａが形成されていたが、貫通孔の径は、前面壁側室毎に異なっていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明の共鳴器型吸音構造は、特に、開口率を低くせずに多数の周波数を吸音することが要求される分野において極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造の前面壁、第１中間壁、弾性体、第２中間壁及び後面を示す斜視図。
【図２】第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造を示す部分断面斜視図。
【図３】第１の実施の形態による共鳴器型吸音構造を示す断面図。
【図４】第２の実施の形態による共鳴器型吸音構造の前面壁、第１中間壁、弾性体、第２中間壁及び後面を示す斜視図。
【図５】第２の実施の形態による共鳴器型吸音構造を示す部分断面斜視図。
【図６】第２の実施の形態による共鳴器型吸音構造を示す断面図。
【図７】第３の実施の形態による共鳴器型吸音構造を示す断面図。
【図８】第４の実施の形態による共鳴器型吸音構造を示す断面図。
【図９】第５の実施の形態による共鳴器型吸音構造を示す断面図。
【図１０】本実施の形態による共鳴器型吸音構造の吸音率について、異なる損失係数の値をとる場合の計算結果を示すグラフ。
【図１１】本実施の形態による共鳴器型吸音構造の吸音率について、異なる損失係数の値をとる場合の計算結果を示すグラフ。
【図１２】本実施の形態による共鳴器型吸音構造の吸音率について、異なる面密度の値をとる場合の計算結果を示すグラフ。
【図１３】本実施の形態による共鳴器型吸音構造の吸音率について、弾性体と後面壁側室の振動系の固有振動数と、弾性体を剛壁と仮定した場合の共鳴器の共鳴周波数とが一致又はずれている場合の計算結果を示すグラフ。
【図１４】本実施の形態による共鳴器型吸音構造の吸音率を求めた計算結果の妥当性を検討するために行った試験の試験装置を示す概略図。
【図１５】本実施の形態による共鳴器型吸音構造の吸音率を求めた計算結果の妥当性を検討するために行った試験の試験結果を示すグラフ。
【符号の説明】
【００７６】
１〜５    共鳴器型吸音構造
１ａ      前面壁側空間
１ｂ      後面壁側空間
１０      前面壁
１０ａ    貫通孔
２０、５０、７０    後面壁
３１Ａ、３２Ａ      仕切部
３０ａ、３０ａ′    前面壁側室
３０ｂ、３０ｂ′    後面壁側室
３１、３１′        第１中間壁
３２、６２          第２中間壁
４０、４０′        弾性体
【図１】
2005266399.tif 000063
【図２】
2005266399.tif 000064
【図３】
2005266399.tif 000065
【図４】
2005266399.tif 000066
【図５】
2005266399.tif 000067
【図６】
2005266399.tif 000068
【図７】
2005266399.tif 000069
【図８】
2005266399.tif 000070
【図９】
2005266399.tif 000071
【図１０】
2005266399.tif 000072
【図１１】
2005266399.tif 000073
【図１２】
2005266399.tif 000074
【図１３】
2005266399.tif 000075
【図１４】
2005266399.tif 000076
【図１５】
2005266399.tif 000077