(57)【要約】  吸音用部材は、板状またはシート状の基材に設けられる孔に挿入して用いる筒状の吸音用部材であって、第１端面と、前記第１端面とは反対側の端面である第２端面と、前記第１端面と前記第２端面との間に設けられる側面と、を含み、前記第１端面には、第１開口部が設けられ、前記側面には、１以上の第２開口部が設けられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状またはシート状の基材に設けられる孔に挿入して用いる筒状の吸音用部材であって、
第１端面と、前記第１端面とは反対側の端面である第２端面と、前記第１端面と前記第２端面との間に設けられる側面と、を含み、
前記第１端面には、第１開口部が設けられ、
前記側面には、１以上の第２開口部が設けられる、
吸音用部材。
【請求項２】
前記１以上の第２開口部は、前記第１端面よりも前記第２端面に近い位置に配置される、
請求項１に記載の吸音用部材。
【請求項３】
前記第２端面は、当該吸音用部材の一端を塞ぐ底部である、
請求項１または２に記載の吸音用部材。
【請求項４】
前記第２端面には、第３開口部が設けられる、
請求項１または２に記載の吸音用部材。
【請求項５】
前記側面には、前記第１端面の外周に沿ってフランジ部が設けられる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の吸音用部材。
【請求項６】
前記１以上の第２開口部は、前記側面の周方向に並んで配置される複数の第２開口部である、
請求項１から５のいずれか１項に記載の吸音用部材。
【請求項７】
前記１以上の第２開口部の開口面積は、前記第１開口部の開口面積以上である、
請求項１から６のいずれか１項に記載の吸音用部材。
【請求項８】
複数の吸音用部材と、
前記複数の吸音用部材が挿入される複数の第１孔を有する板状またはシート状の基材と、を有し、
前記複数の吸音用部材のそれぞれは、請求項１から７のいずれか１項に記載の吸音用部材である、
吸音用ユニット。
【請求項９】
前記基材の前記第１端面側の面上に配置され、平面視で前記複数の第１孔に重なる複数の第２孔を有する板状またはシート状の多孔質材を有する、
請求項８に記載の吸音用ユニット。
【請求項１０】
前記複数の第２孔のそれぞれの開口面積は、前記複数の第１孔のそれぞれの開口面積よりも大きく、
前記多孔質材における前記複数の第２孔の開口率は、５０％以下である、
請求項９に記載の吸音用ユニット。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか１項に記載の吸音用ユニットと、
前記複数の吸音用部材を介して前記基材を支持する壁体と、を有する、
吸音構造体。
【請求項１２】
前記壁体は、前記複数の吸音用部材を固定する複数の凹部または凸部を有する、
請求項１１に記載の吸音構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸音用部材、吸音用ユニットおよび吸音構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヘルムホルツ共鳴を用いる吸音構造体が知られている。例えば、特許文献１に記載の吸音構造体は、複数の開口部を有する板状部材を備え、当該板状部材と壁体との間に空気層を設ける。特許文献１に記載の吸音構造体は、板状部材の開口部に接続される延長部材をさらに備える。延長部材の少なくとも一部は、空気層内に壁体と離間する状態で収容される。特許文献１では、板状部材として石膏ボードが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−００８０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の吸音構造体では、次の課題ａおよびｂがある。課題ａ．板状部材が実質的な剛体であるため、壁面が曲面状をなす場合、壁面に沿って設置することができない。課題ｂ．延長部材と壁体とを離間させる必要があるため、仮に板状部材を柔軟な部材で構成すると、板状部材と壁体との間の距離を均一にすることが難しく、所望の吸音効果を得ることが難しい。ここで、仮に延長部材が壁体に接触すると、延長部材の空気層側の開口が塞がってしまい、吸音効果を得ることできない。【０００５】
以上の事情を考慮して、本発明は、壁体の壁面が曲面である場合であっても、所望の吸音効果を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る吸音用部材は、板状またはシート状の基材に設けられる孔に挿入して用いる筒状の吸音用部材であって、第１端面と、前記第１端面とは反対側の端面である第２端面と、前記第１端面と前記第２端面との間に設けられる側面と、を含み、前記第１端面には、第１開口部が設けられ、前記側面には、１以上の第２開口部が設けられる。【０００７】
本発明の好適な態様に係る吸音用ユニットは、複数の吸音用部材と、前記複数の吸音用部材が挿入される複数の第１孔を有する板状またはシート状の基材と、を有し、前記複数の吸音用部材のそれぞれは、上記のいずれかの態様に係る吸音用部材である。【０００８】
本発明の好適な態様に係る吸音構造体は、上記のいずれかの態様に係る吸音用ユニットと、前記吸音用部材を介して前記基材を支持する壁体と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る吸音構造体の平面図である。
【図２】図１中のＡ１−Ａ１線断面図である。
【図３】第１実施形態における吸音用部材の縦断面である。
【図４】図３中のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】第１実施形態における吸音用部材と壁体との固定状態を示す図である。
【図６】典型的なヘルムホルツ共鳴器を概念的に示す図である。
【図７】第２実施形態に係る吸音構造体における吸音用部材と壁体との固定状態を示す図である。
【図８】第３実施形態に係る吸音構造体における吸音用部材と壁体との固定状態を示す図である。
【図９】第４実施形態に係る吸音構造体の平面図である。
【図１０】図９中のＡ２−Ａ２線断面図である。
【図１１】スピーカーシステムに吸音構造体を設置する場合の応用例を模式的に示す斜視図である。
【図１２】スピーカーシステムの筐体の右壁と左壁との間に発生する定在波の状態を模式的に示す図である。
【図１３】スピーカーシステムの筐体の前壁と後壁との間に発生する定在波の状態を模式的に示す図である。
【図１４】スピーカーシステムの筐体の天壁と底壁との間に発生する定在波の状態を模式的に示す図である。
【図１５】車両用のドアに吸音構造体を設置する場合の応用例を模式的に示す断面図である。
【図１６】変形例１に係る吸音構造体の断面図である。
【図１７】変形例２に係る吸音構造体の平面図である。
【図１８】図１７中のＡ３−Ａ３線断面図である。
【図１９】変形例３に係る吸音構造体の断面図である。
【図２０】変形例４に係る吸音構造体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
１．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面において各部の寸法及び縮尺は実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に記載する実施形態は、本発明の好適な具体例である。このため、本実施形態には、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかし、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００１１】
１−１．吸音構造体の構成
図１は、第１実施形態に係る吸音構造体１００の平面図である。図２は、図１中のＡ１−Ａ１線断面図である。図１および図２に示す吸音構造体１００は、ヘルムホルツ共鳴を用いて吸音する構造体である。吸音構造体１００は、壁体２００と、壁体２００に設置される吸音用ユニット１０と、を有する。吸音用ユニット１０は、板状またはシート状の基材２０と、基材２０を貫通する筒状の複数の吸音用部材１と、を有する。基材２０は、複数の吸音用部材１を介して壁体２００に支持される。壁体２００と基材２０との間には、空間Ｓ０が形成される。空間Ｓ０は、各吸音用部材１内を介して外部空間に通じる。ここで、空間Ｓ０は、吸音用部材１に対応する空間Ｓ１ごとに、典型的なヘルムホルツ共鳴器の容器として機能する。以下、吸音構造体１００の各部を順に説明する。
【００１２】
なお、図１および図２に図示されるように、以下の説明では、壁体２００の壁面２００ａに沿う任意の一方向（図１中左右方向）をＸ方向と表記し、壁面２００ａに沿ってＸ方向に直交する方向（図１中上下方向）をＹ方向と表記し、壁面２００ａの法線方向をＺ方向と表記する。図１中右側がＸ方向の正側であり、左側がＸ方向の負側である。また、図１中上側がＹ方向の正側であり、下側がＹ方向の負側である。また、図１中紙面手前側がＺ方向の正側であり、奥側がＺ方向の負側である。また、以下の説明では、Ｚ方向からみる状態を平面視という。
【００１３】
壁体２００は、吸音用ユニット１０を支持する構造体である。例えば、壁体２００は、スピーカーシステム等の音響装置が有する筐体、車両等の移動体のドア等に用いられるパネル、建物の内壁、またはこれらのいずれかに固定される構造体等である。なお、スピーカーシステムまたは車両用のドアに吸音構造体１００を設置する場合の応用例については、後述する。
【００１４】
基材２０は、複数の孔２１を有する板状またはシート状をなす部材である。基材２０は、柔軟であること、言い換えると、可撓性を有することが好ましい。基材２０が柔軟であることにより、壁体２００の壁面２００ａが曲面であっても、基材２０を壁面２００ａに沿って変形させて配置することができる。基材２０の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、エラストマー材料、樹脂材料および金属材料等が挙げられる。また、基材２０は、吸音構造体１００がヘルムホルツ共鳴を生じさせることが可能であれば、緻密体で構成してもよいし、多孔質体で構成してもよい。また、基材２０の厚さｔは、基材２０に必要な強度および取り扱い易さ等に応じて決められ、特に限定されないが、基材２０を柔軟にする観点から、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。なお、基材２０の平面視での形状または大きさは、図１に示す例に限定されず、吸音構造体１００の設置場所および吸音特性等に応じて適宜に設定される。
【００１５】
複数の孔２１のそれぞれは、吸音用部材１が挿入される孔である。図１に示す例では、複数の孔２１は、平面視で行列状に規則的に配置される。図１に例示される各孔２１の平面視形状は、円形である。なお、複数の孔２１の数、行数、列数、行ピッチまたは列ピッチは、吸音構造体１００の大きさおよび吸音特性等に応じて決められ、図１に示す例に限定されない。また、複数の孔２１の配置は、図１に示す例に限定されず、例えば、千鳥配置等の他の規則的な配置でもよい。さらに、各孔２１の平面視形状は、吸音用部材１の外形等に応じて決められ、円形に限定されず、例えば、四角形、五角形または六角形等の多角形等でもよい。
【００１６】
吸音用部材１は、前述の基材２０の孔２１に挿入され、空間Ｓ０と外部空間とを連通させる筒状の部材である。吸音用部材１の構成材料としては、特に限定されず、例えば、樹脂材料、炭素材料、金属材料、セラミックス材料およびこれらの２種以上からなる複合材料等が挙げられる。中でも、樹脂材料は、他の材料に比べて、成形性がよく、かつ、軽量でコストも安価あることから好ましい。
【００１７】
図３は、第１実施形態における吸音用部材１の縦断面である。図４は、図３中のＢ−Ｂ線断面図である。図３に示すように、吸音用部材１は、中空部２を有する筒状をなす。ここで、吸音用部材１は、第１端面Ｅ１と、第１端面Ｅ１とは反対側の端面である第２端面Ｅ２と、第１端面Ｅ１と第２端面Ｅ２との間に設けられる側面ＦＳと、を含む。
【００１８】
吸音用部材１の第１端面Ｅ１には、中空部２に連通する第１開口部３が設けられる。また、吸音用部材１の側面ＦＳの第１端面Ｅ１よりも第２端面Ｅ２に近い位置には、中空部２に連通する複数の第２開口部４が設けられる。したがって、複数の第２開口部４のぞれぞれは、中空部２を介して第１開口部３に連通する。このため、吸音用部材１は、典型的なヘルムホルツ共鳴器の管として機能する。
【００１９】
ここで、複数の第２開口部４が側面ＦＳに設けられるため、第２端面Ｅ２を壁体２００に接触させても、各第２開口部４が壁体２００により塞がれることなく、この機能が維持される。また、この機能を好適に発揮させる観点から、複数の第２開口部４の開口面積の合計は、第１開口部３の開口面積以上であることが好ましい。図４に示すように、複数の第２開口部４は、側面ＦＳの周方向に並んで配置される。この配置は、第２開口部４の数が１つである場合に比べて、第２開口部４の必要な開口面積を確保しても、吸音用部材１の機械的強度を高くしやすいという利点がある。また、複数の第２開口部４は、第１端面Ｅ１よりも第２端面Ｅ２に近い位置に配置されるため、そうでない場合に比べて、吸音用部材１における典型的なヘルムホルツ共鳴器の管に相当する部分の長さｌを長くすることができる。このため、吸音用部材１の長さＬ１を短くしつつ、吸音構造体１００の吸音可能な周波数帯域を低くすることができる。なお、第２開口部４の数は、図４に示す例では４つであるが、これに限定されず、例えば、３つ以下または５つ以上でもよい。
【００２０】
吸音用部材１には、側面ＦＳから突出するフランジ部５が第１端面Ｅ１の外周に沿って設けられる。フランジ部５は、基材２０の一方の面（図２中上側の面）に接触することにより、基材２０に対する位置を規制する。すなわち、フランジ部５を用いて基材２０に対する吸音用部材１の位置決めを行うことができる。このため、基材２０に対する吸音用部材１の位置ずれに起因する吸音構造体１００の吸音可能な周波数帯域の変動を低減することができる。また、フランジ部５の基材２０側の面は、基材２０との接合のための接合面として用いることができる。したがって、フランジ部５は、必要に応じて、接着剤または粘着剤により基材２０に固定される。本実施形態のフランジ部５の平面視での外形は、円形である。フランジ部５の外側への突出量は、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内である。また、フランジ部５の厚さは、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲内である。なお、フランジ部５の平面視での外形は、円形に限定されず、例えば、四角形、五角形または六角形等の多角形でもよい。なお、フランジ部５は、省略してもよい。
【００２１】
本実施形態の吸音用部材１の第２端面Ｅ２は、吸音用部材１の一端を塞ぐ底部６である。すなわち、吸音用部材１は、一端が開口する有底筒状をなす。第２端面Ｅ２は、壁体２００に対して固定される。ここで、吸音用部材１は、基材２０と壁体２００との間の距離Ｌを規定するスペーサーとして機能する。このため、壁体２００の壁面２００ａが曲面であっても、基材２０と壁体２００との間の距離Ｌを均一にすることができ、この結果、吸音構造体１００の所望の吸音効果を得ることができる。
【００２２】
図５は、第１実施形態における吸音用部材１と壁体２００との固定状態を示す図である。図５に示すように、本実施形態では、底部６は、接合剤３００により壁体２００に固定される。ここで、吸音用部材１が底部６を有することにより、後述する第３実施形態のような第２端面Ｅ２に開口部が設けられる場合に比べて、第２端面Ｅ２の面積を大きくすることができる。このため、第２端面Ｅ２を壁体２００に接合剤３００により接合することにより吸音用部材１を壁体２００に固定する場合、当該接合の強度を高めやすいという利点がある。また、第２端面Ｅ２に開口部が設けられる場合では、第２端面Ｅ２を壁体２００に接合剤により接合して固定すると、当該接合剤が当該開口部に入り込んでしまい、当該接合剤が第２開口部４を部分的に塞ぐ可能性がある。したがって、この場合、第２開口部４の開口面積の変動に伴って吸音構造体１００の吸音可能な周波数帯域が変動しやすいという問題がある。これに対し、本実施形態の構成では、当該問題の発生を防止できるという利点もある。接合剤３００は、公知の接着剤または粘着剤である。なお、複数の吸音用部材１のうちの１つまたは複数が壁体２００に対して固定されていればよく、複数の吸音用部材１のうちの一部が壁体２００に対して固定されなくてもよい。
【００２３】
１−２．吸音構造体の作用
図６は、典型的なヘルムホルツ共鳴器１００Ｘを概念的に示す図である。ヘルムホルツ共鳴器１００Ｘは、容器１０１と、容器１０１に接続される管１０２と、を有する。ヘルムホルツ共鳴器１００Ｘでは、容器１０１内および管１０２内の空気は、管１０２内の空気を質量とし、容器１０１内の空気をバネとする振動系を構成する。この振動系が共振すると、管１０２内の空気が激しく振動するため、管１０２内の空気の摩擦損失により吸音作用が生じる。ここで、容器１０１内の体積をＶとし、管１０２の長さをｌとし、管１０２内の横断面積をｓとするとき、ヘルムホルツ共鳴器１００Ｘの共振周波数ｆ０は、以下の式（１）で表される。
【数１】
2020095344.tif 000003
【００２４】
この式（１）において、ｃは、空気中の音速である。また、δは、開口端補正値であり、管１０２内の横断面形状が円形である場合、管１０２内の直径をｄとするとき、δ≒０．８×ｄで表される。
【００２５】
一方、前述の構成の吸音構造体１００において、空間Ｓ０は、複数の吸音用部材１からの圧力の均衡により区分けされ、この区分けの部分が壁ＷＡとして機能する。したがって、空間Ｓ０は、壁ＷＡにより吸音用部材１ごとの複数の空間Ｓ１に区画される。各空間Ｓ１は、前述の容器１０１内の空間に相当する。また、中空部２の第１開口部３と第２開口部４との間の部分が前述の管１０２に相当する。したがって、当該部分の長さが前述の長さｌに相当する。また、基材２０上における複数の第１開口部３の開口率をＰとし、基材２０と壁体２００との間の距離をＬとするとき、Ｐ／Ｌは、前述のｓ／Ｖに近似される関係にある。したがって、この関係および前述の式（１）から、吸音構造体１００の共振周波数ｆ０は、以下の式（２）で表される。
【数２】
2020095344.tif 000004
【００２６】
この式（２）から理解される通り、開口率Ｐ、距離Ｌおよび長さｌに応じて、吸音構造体１００が吸音可能な周波数である共振周波数ｆ０を調整できる。ここで、距離Ｌまたは長さｌを大きくすることにより、共振周波数ｆ０を低くすることができる。
【００２７】
以上の吸音構造体１００では、吸音用部材１の大部分が空間Ｓ０内に配置されるため、距離Ｌまたは長さｌを大きくしても、吸音用部材１を用いずに孔２１を管１０２として用いる場合に比べて、吸音構造体１００の厚さを薄くすることができる。したがって、吸音構造体１００では、薄型化を図りつつ、吸音可能な周波数を低くすることができる。なお、開口率Ｐを小さくすることによっても共振周波数ｆ０を低くすることができるが、この場合、吸音構造体１００が有するヘルムホルツ共鳴器の単位面積あたりの数が少なくなり、吸音効果が低下する。
【００２８】
また、吸音用部材１は、壁体２００に対して基材２０を支持するため、壁体２００と基材２０との間の距離を規定するスペーサーとして機能する。このため、前述の距離Ｌが吸音構造体１００の面方向での位置によってばらつくことを低減することができる。この結果、吸音構造体１００は、所望の吸音効果を発揮できる。
【００２９】
２．第２実施形態
以下、本発明の第２実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００３０】
図７は、第２実施形態に係る吸音構造体１００Ａにおける吸音用部材１Ａと壁体２００Ａとの固定状態を示す図である。図７に示す吸音構造体１００Ａは、吸音用ユニット１０Ａと壁体２００Ａとを有する。吸音用ユニット１０Ａは、前述の第１実施形態の吸音用部材１に代えて、吸音用部材１Ａを有する以外は、第１実施形態の吸音用ユニット１０と同様である。また、吸音用部材１Ａは、底部６に代えて底部６Ａを有する以外は、第１実施形態の吸音用部材１と同様である。底部６Ａは、第２端面Ｅ２側に向かうに従い幅が狭くなる部分を有する。壁体２００Ａは、底部６Ａの当該部分と嵌め合う凹部２０１が設けられる以外は、第１実施形態の壁体２００と同様である。凹部２０１は、吸音用部材１Ａを固定する凹部の一例である。なお、図７に示す例では、壁体２００Ａが単一部材であるが、これに限定されず、例えば、２以上の部材を互いに接合して壁体２００Ａを構成してもよい。
【００３１】
以上の吸音構造体１００Ａでは、壁体２００Ａが吸音用部材１Ａを固定する凹部２０１を有することにより、接合剤を用いずに吸音用部材１Ａを壁体２００Ａに対して固定することができる。また、前述の第１実施形態のように接合剤を用いる場合に比べて、吸音用部材１Ａを壁体２００Ａに対して着脱しやすく、吸音用部材１Ａを必要に応じて特性の異なる他の吸音部材等に交換することができる。このため、吸音構造体１００Ａの吸音特性の変更を容易に行うことができる。なお、第１実施形態と同様の接着剤または粘着剤を併用して吸音用部材１Ａを壁体２００Ａに対して固定してもよい。
【００３２】
３．第３実施形態
以下、本発明の第３実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００３３】
図８は、第３実施形態に係る吸音構造体１００Ｂにおける吸音用部材１Ｂと壁体２００Ｂとの固定状態を示す図である。図８に示す吸音構造体１００Ｂは、吸音用ユニット１０Ｂと壁体２００Ｂとを有する。ここで、吸音用ユニット１０Ｂは、前述の第１実施形態の吸音用部材１に代えて、吸音用部材１Ｂを有する以外は、第１実施形態の吸音用ユニット１０と同様である。また、吸音用部材１Ｂは、底部６に代えて第３開口部９が設けられる以外は、第１実施形態の吸音用部材１と同様である。壁体２００Ｂは、吸音用部材１Ｂの第３開口部９と嵌め合う凸部２０２が設けられる以外は、第１実施形態の壁体２００と同様である。凸部２０２は、吸音用部材１Ｂを固定する凹部の一例である。なお、図８に示す例では、壁体２００Ｂが単一部材であるが、これに限定されず、例えば、２以上の部材を互いに接合して壁体２００Ｂを構成してもよい。
【００３４】
以上の吸音構造体１００Ｂでは、壁体２００Ｂが吸音用部材１Ｂを固定する凸部２０２を有することにより、前述の第２実施形態における凹部２０１と同様の効果を奏する。ここで、第２端面Ｅ２に第３開口部９が設けられることにより、第３開口部９と凸部２０２とを嵌め合わせて吸音用部材１Ｂを壁体２００Ｂに固定することができる。なお、前述の第１実施形態のような有底の吸音用部材１の底部６に凸部２０２に嵌め合う凹部を設ける構成でも、吸音用部材１を壁体２００Ｂに固定することが可能である。ただし、当該構成に比べて、本実施形態の構成は、射出成形等により簡単に製造できるという利点がある。また、第１実施形態と同様の接着剤または粘着剤を併用して吸音用部材１Ｂを壁体２００Ｂに対して固定してもよい。
【００３５】
４．第４実施形態
以下、本発明の第４実施形態について説明する。以下に例示する形態において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００３６】
図９は、第４実施形態に係る吸音構造体１００Ｃの平面図である。図１０は、図９中のＡ２−Ａ２線断面図である。図９に示す吸音構造体１００Ｃは、吸音用ユニット１０Ｃと壁体２００とを有する。吸音用ユニット１０Ｃは、多孔質材３０を有する以外は、前述の第１実施形態の吸音用ユニット１０と同様である。多孔質材３０は、基材２０の壁体２００とは反対側の面上、すなわち、基材２０の前述の第１端面Ｅ１側の面上に配置される。多孔質材３０は、平面視で基材２０の複数の孔２１に重なる複数の孔３１を有する板状またはシート状の多孔質体である。ここで、孔２１は、第１孔の一例であり、孔３１は、第２孔の一例である。また、多孔質材３０は、柔軟であること、言い換えると、可撓性を有することが好ましい。多孔質材３０が柔軟であることにより、壁体２００の壁面２００ａが曲面であっても、多孔質材３０を壁面２００ａに沿って配置することができる。多孔質材３０は、例えば、ガラス繊維、フェルトまたはウレタンフォーム等の多孔質体で構成される。当該多孔質体で構成される多孔質材３０は、ヘルムホルツ共鳴で吸音可能な周波数帯域よりも高い周波数帯域での吸音が可能である。このため、多孔質材３０を用いない場合に比べて、吸音構造体１００Ｃの吸音可能な周波数帯域を広くすることができる。
【００３７】
複数の孔３１は、基材２０の複数の孔２１に対応して配置され、平面視で、対応する孔２１に重なる。図９に示す例では、複数の孔３１は、複数の孔２１に対応して、平面視で行列状に規則的に配置される。また、孔３１の開口面積は、孔２１の開口面積よりもよりも大きい。このため、多孔質材３０が吸音構造体１００Ｃのヘルムホルツ共鳴による吸音を阻害するのを低減できる。
【００３８】
ここで、多孔質材３０における複数の孔３１の開口率は、５０％以下であることが好ましく、１％以上５０％以下であることがより好ましい。当該開口率がこの範囲内にある場合、孔３１がない場合と同程度に多孔質材３０による吸音効果を発揮させることができる。これに対し、当該開口率が大きすぎると、多孔質材３０による吸音効果が急激に減少する傾向を示す。一方、当該開口率が小さすぎると、孔２１の開口率によっては、孔３１の開口面積を孔２１の開口面積よりもよりも大きくすることが難しい。
【００３９】
また、孔３１の開口面積は、孔２１の開口面積よりもよりも大きければよいが、孔２１の開口面積に対して、１．５倍以上であることが好ましい。この場合、ヘルムホルツ共鳴による吸音効果を好適に発揮させることができる。これは、第１開口部３の周囲の空気の粘性抵抗を多孔質材３０に阻害されることなく利用することができ、この結果、ヘルムホルツ共鳴の吸音効果が好適に発揮されるからである。
【００４０】
５．応用例
以下、前述の吸音構造体１００、１００Ａ、１００Ｂまたは１００Ｃの応用例について説明する。
【００４１】
５−１．スピーカーシステム
図１１は、スピーカーシステム４００に吸音構造体１００を設置する場合の応用例を模式的に示す斜視図である。スピーカーシステム４００は、筐体４０１と、筐体４０１に取り付けられるスピーカーユニット４０２および吸音構造体１００と、を有する。筐体４０１は、スピーカーユニット４０２が取り付けられる開口部を有する中空の直方体である。すなわち、筐体４０１は、右壁４０１Ｒと左壁４０１Ｌと前壁４０１Ｆと後壁４０１Ｂと天壁４０１Ｔと底壁４０１Ｓとを有する。ここで、右壁４０１Ｒおよび左壁４０１Ｌは、Ｘ１方向に互いに対向する。前壁４０１Ｆおよび後壁４０１Ｂは、Ｙ１方向に互いに対向する。天壁４０１Ｔおよび底壁４０１Ｓは、Ｚ１方向に互いに対向する。なお、図１１に示すＸ１方向、Ｙ１方向およびＺ１方向は、互いに直交する。
【００４２】
図１２は、右壁４０１Ｒと左壁４０１Ｌとの間に発生する定在波ＧＸ１およびＧＸ２の状態を模式的に示す図である。図１３は、前壁４０１Ｆと後壁４０１Ｂとの間に発生する定在波ＧＹ１およびＧＹ２の状態を模式的に示す図である。図１４は、天壁４０１Ｔと底壁４０１Ｓとの間に発生する定在波ＧＺ１およびＧＺ２の状態を模式的に示す図である。図１２から図１４に示す定在波ＧＸ１、ＧＹ１、ＧＺ１、ＧＸ２、ＧＹ２およびＧＺ２のそれぞれは、１次元（軸波）の定在波である。定在波ＧＸ１は、Ｘ１方向における１次の定在波である。定在波ＧＹ１は、Ｙ１方向における１次の定在波である。定在波ＧＺ１は、Ｚ１方向における１次の定在波である。定在波ＧＸ２は、Ｘ１方向における２次の定在波である。定在波ＧＹ２は、Ｙ１方向における２次の定在波である。定在波ＧＺ２は、Ｚ１方向における２次の定在波である。なお、図１２から図１４では、定在波ＧＸ１、ＧＹ１およびＧＺ１のそれぞれが破線で示され、定在波ＧＸ２、ＧＹ２およびＧＺ２のそれぞれが一点鎖線で示される。
【００４３】
前述の筐体４０１の６つの壁のうち１つまたは複数の内面には、その一部または全部の領域にわたって、吸音構造体１００が設置される。例えば、右壁４０１Ｒおよび左壁４０１Ｌのうちの一方または両方の内面に吸音構造体１００が設置される場合、吸音構造体１００の吸音可能な周波数帯域を前述の定在波ＧＸ１またはＧＸ２の周波数に応じて設定することにより、定在波ＧＸ１またはＧＸ２を低減することができる。同様に、前壁４０１Ｆおよび後壁４０１Ｂのうちの一方または両方の内面に吸音構造体１００が設置される場合、吸音構造体１００の吸音可能な周波数帯域を前述の定在波ＧＹ１またはＧＹ２の周波数に応じて設定することにより、定在波ＧＹ１またはＧＹ２を低減することができる。また、前壁４０１Ｆおよび後壁４０１Ｂのうちの一方または両方の内面に吸音構造体１００が設置される場合、吸音構造体１００の吸音可能な周波数帯域を前述の定在波ＧＺ１またはＧＺ２の周波数に応じて設定することにより、定在波ＧＺ１またはＧＺ２を低減することができる。以上の通り、定在波ＧＸ１、ＧＹ１、ＧＺ１、ＧＸ２、ＧＹ２およびＧＺ２のうちの１つまたは複数を低減することにより、スピーカーシステム４００の音質を向上させることができる。
【００４４】
なお、吸音構造体１００の吸音可能な周波数帯域を２次元（接線波）または３次元（斜め波）の定在波の周波数に応じて設定してもよい。この場合、筐体４０１内の２次元または３次元の定在波を低減することができる。また、吸音構造体１００の吸音可能な周波数帯域を３次以上の高次の定在波の周波数に応じて設定してもよい。この場合、筐体４０１内の３次以上の高次の定在波を低減することができる。また、図１１では、吸音構造体１００をスピーカーシステム４００に設置する場合が例示されるが、吸音構造体１００に代えて、吸音構造体１００Ａ、１００Ｂまたは１００Ｃを用いてもよい。
【００４５】
５−２．車両用のドア
図１５は、車両用のドア５００に吸音構造体１００を設置する場合の応用例を模式的に示す断面図である。図１５に示すドア５００は、アウターパネルと称される第１パネル５０１と、ドアトリムと称される第２パネル５０２と、インナーパネルと称される第３パネル５０３と、第３パネル５０３に取り付けられるスピーカーユニット５０４と、第２パネル５０２に取り付けられる吸音構造体１００と、を有する。
【００４６】
第１パネル５０１および第３パネル５０３のそれぞれは、一般に、鋼板で構成される。また、第１パネル５０１および第３パネル５０３は、互いに溶接等により接合される。第１パネル５０１と第３パネル５０３との間には、空間Ｓ１０が形成される。空間Ｓ１０には、スピーカーユニット５０４の一部、図示しない窓ガラス、窓ガラス昇降機構およびドアロック機構等が配置される。なお、第１パネル５０１または第３パネル５０３は、例えば、アルミニウム合金または炭素材を用いて構成してもよい。
【００４７】
第３パネル５０３には、開口部５０３ａおよび５０３ｂが設けられる。開口部５０３ａは、スピーカーユニット５０４を第３パネル５０３に取り付けるための取付孔である。開口部５０３ｂは、例えば前述の空間Ｓ１０での作業等に用いる孔である。なお、開口部５０３ｂは、吸音構造体１００で塞がれてもよいし、単なる樹脂製のシートで塞がれてもよい。
【００４８】
第２パネル５０２は、例えば樹脂を用いて構成される。第２パネル５０２は、第３パネル５０３に対し、複数の連結機構５０５により固定される。なお、連結機構５０５は、第２パネル５０２を第３パネル５０３に対して固定することができれば、いかなる構成でもよい。
【００４９】
第２パネル５０２と第３パネル５０３との間には、空間Ｓ１１が形成される。空間Ｓ１１には、スピーカーユニット５０４の空間Ｓ１０に配置されない部分が配置される。ここで、第２パネル５０２と第３パネル５０３との間には、第２パネル５０２の外周に沿って、ゴム等で構成されるパッキン５０６が配置される。
【００５０】
吸音構造体１００は、第２パネル５０２の内面に設置される。ここで、吸音構造体１００の吸音可能な周波数帯域は、例えば、前述の空間Ｓ１０またはＳ１１の定在波の周波数に応じて設定される。この設定により、スピーカーユニット５０４の音質を高めることができる。また、吸音構造体１００の吸音可能な周波数帯域を適宜設定することにより、外部から車両内へのロードノイズ等の侵入を低減することもできる。なお、吸音構造体１００が有する壁体２００は、第２パネル５０２と一体でも別体でもよい。壁体２００が第２パネル５０２と別体である場合、壁体２００は、例えば接着剤または粘着剤等により第２パネル５０２に固定される。
【００５１】
スピーカーユニット５０４は、例えば、スピーカー本体５０４ａと、スピーカー本体５０４ａを収容する筒状のハウジング５０４ｂと、を有する。スピーカー本体５０４ａは、ねじ止め等によりハウジング５０４ｂに固定される。ハウジング５０４ｂは、第３パネル５０３の開口部５０３ａを貫通する状態で、ねじ止め等により第３パネル５０３に固定される。
【００５２】
なお、図１５では、吸音構造体１００をドア５００に設置する場合が例示されるが、吸音構造体１００に代えて、吸音構造体１００Ａ、１００Ｂまたは１００Ｃを用いてもよい。また、図１５では、ドア５００が例示されるが、車両のドア以外の部分、例えば、ルーフパネルまたはフロアパネル等に吸音構造体１００を設置してもよい。また、車両以外の移動体に吸音構造体１００を設置してもよい。
【００５３】
６．変形例
本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、以下に述べる各種の変形が可能である。また、各実施形態及び各変形例を適宜組み合わせてもよい。
【００５４】
６−１．変形例１
前述の形態では、基材２０の複数の孔２１のそれぞれに吸音用部材１、１Ａまたは１Ｂが挿入される構成が例示されるが、これに限定されず、複数の孔２１のうちの一部の孔２１に吸音用部材１、１Ａおよび１Ｂのいずれとも異なる部材を挿入してもよい。なお、当該一部の孔２１に何ら部材を挿入しなくても、孔２１をヘルムホルツ共鳴器の管として機能させることも可能である。
【００５５】
図１６は、変形例１に係る吸音構造体１００Ｄの断面図である。図１６に示す吸音構造体１００Ｄは、吸音用ユニット１０Ｄと壁体２００とを有する。吸音用ユニット１０Ｄは、基材２０の複数の孔２１のうちの一部の複数の孔２１のそれぞれに、吸音用部材１に代えて、吸音用部材１Ｄが挿入される以外は、第１実施形態の吸音用ユニット１０と同様である。すなわち、吸音用ユニット１０Ｄは、複数の孔２１を有する基材２０と、複数の孔２１に挿入される複数の吸音用部材１および複数の吸音用部材１Ｄと、を有する。複数の吸音用部材１Ｄのそれぞれは、長さｌが異なる以外は、吸音用部材１と同様である。吸音用部材１Ｄの長さｌは、吸音用部材１の長さｌよりも短い。このため、吸音用部材１Ｄを用いるヘルムホルツ共鳴器の共振周波数は、吸音用部材１を用いるヘルムホルツ共鳴器の共振周波数よりも高い。
【００５６】
図１６に示す例では、吸音構造体１００Ｄは、複数の吸音用部材１が配置される領域Ｒ１と、複数の吸音用部材１Ｄが配置される領域Ｒ２と、に区分される。この区分により、吸音構造体１００Ｄは、吸音用部材１を用いるヘルムホルツ共鳴による吸音の周波数帯域だけでなく、吸音用部材１Ｄを用いるヘルムホルツ共鳴による吸音の周波数帯域においても吸音効果を発揮する。このため、吸音用部材１または１Ｄのいずれかのみを用いる場合に比べて、吸音可能な周波数帯域を広くすることができる。なお、領域Ｒ１およびＲ２の平面視形状または配置は、吸音構造体１００Ｄに必要な吸音特性に応じて決められ、任意である。
【００５７】
６−２．変形例２
図１７は、変形例２に係る吸音構造体１００Ｅの平面図である。図１８は、図１７中のＡ３−Ａ３線断面図である。図１７および図１８に示す吸音構造体１００Ｅは、吸音用ユニット１０Ｅと壁体２００とを有する。吸音用ユニット１０Ｅは、基材２０の複数の孔２１のうちの一部の複数の孔２１のそれぞれに、吸音用部材１に代えて、栓部材４０が挿入される以外は、第１実施形態の吸音用ユニット１０と同様である。すなわち、吸音用ユニット１０Ｅは、複数の孔２１を有する基材２０と、複数の孔２１に挿入される複数の吸音用部材１および複数の栓部材４０と、を有する。複数の栓部材４０のそれぞれは、孔２１を塞ぐ部材である。図１８に示す栓部材４０は、中実である以外は、吸音用部材１と同様である。
【００５８】
図１７に示すように、複数の吸音用部材１と複数の栓部材４０とはＸ方向およびＹ方向のそれぞれの方向において交互に並んで配置される。したがって、図１７に示す複数の第１開口部３の開口率Ｐは、前述の第１実施形態における複数の第１開口部３の開口率Ｐよりも小さい。したがって、吸音構造体１００Ｅのヘルムホルツ共鳴による吸音の周波数帯域は、前述の第１実施形態の吸音構造体１００のヘルムホルツ共鳴による吸音の周波数帯域よりも低い。ここで、基材２０と壁体２００との間の空間Ｓ０には、複数の吸音用部材１からの圧力の均衡による壁ＷＢが形成される。したがって、空間Ｓ０は、壁ＷＢにより吸音用部材１ごとの複数の空間Ｓ２に区画される。空間Ｓ２は、前述の第１実施形態の空間Ｓ１よりも大きい。
【００５９】
６−３．変形例３
図１９は、変形例３に係る吸音構造体１００Ｆの断面図である。図１９に示す吸音構造体１００Ｆは、吸音用ユニット１０Ｆと壁体２００とを有する。吸音用ユニット１０Ｆは、栓部材４０に代えて、栓部材５０が挿入される以外は、前述の変形例２の吸音用ユニット１０Ｅと同様である。すなわち、吸音用ユニット１０Ｆは、複数の孔２１を有する基材２０と、複数の孔２１に挿入される複数の吸音用部材１および複数の栓部材５０と、を有する。図１９に示す栓部材５０は、長さが前述の栓部材４０よりも短い以外は、栓部材４０と同様である。以上の吸音構造体１００Ｆにおいても、前述の吸音構造体１００Ｅと同様の周波数帯域での吸音が可能である。
【００６０】
６−４．変形例４
図２０は、変形例４に係る吸音構造体１００Ｆの断面図である。図２０に示す吸音構造体１００Ｇは、吸音用ユニット１０Ｇと壁体２００とを有する。吸音用ユニット１０Ｇは、支持部材４０を有する以外は、前述の第１実施形態の吸音用ユニット１０と同様である。すなわち、吸音用ユニット１０Ｇは、基材２０と、複数の吸音用部材１と、基材２０は、複数の吸音用部材１を介して基材２０を支持する支持部材４０と、を有する。支持部材４０は、板状またはシート状をなす部材である。支持部材４０は、基材２０と同様、柔軟であることが好ましく、例えば、エラストマー材料、樹脂材料または金属材料等で構成される。支持部材４０の一方の面には、各吸音用部材１の底部７が接着剤または粘着剤等により固定される。支持部材４０の他方の面は、壁体２００の壁面２００ａに対して、例えば接着剤または粘着剤等により接合される。以上の吸音ユニット１０Ｇによれば、壁面２００ａに対する設置が容易である。
【００６１】
７．付記
以上に例示する形態または変形例から、例えば以下の態様が把握される。
【００６２】
本発明の好適な態様（第１態様）に係る吸音用部材は、板状またはシート状の基材に設けられる孔に挿入して用いる筒状の吸音用部材であって、第１端面と、前記第１端面とは反対側の端面である第２端面と、前記第１端面と前記第２端面との間に設けられる側面と、を含み、前記第１端面には、第１開口部が設けられ、前記側面には、１以上の第２開口部が設けられる。以上の態様によれば、第２開口部が吸音用部材の側面に設けられるため、第２開口部が壁体により塞がれることなく、吸音用部材を基材と壁体との間の距離を規定するスペーサーとして用いることができる。このため、壁体の壁面が曲面であっても、基材と壁体との間の距離を均一にすることができ、この結果、所望の吸音効果を得ることができる。
【００６３】
第１態様の好適例（第２態様）において、前記１以上の第２開口部は、前記第１端面よりも前記第２端面に近い位置に配置される。以上の態様によれば、第２開口部が第２端よりも第１端に近い位置に配置される場合に比べて、吸音用部材における典型的なヘルムホルツ共鳴器の管に相当する部分の長さを長くすることができる。このため、吸音用部材の長さを短くしつつ、吸音構造体の吸音可能な周波数帯域を低くすることができる。
【００６４】
第１態様または第２態様の好適例（第３態様）において、前記第２端面は、当該吸音用部材の一端を塞ぐ底部である。以上の態様によれば、第２端面に開口部が設けられる場合に比べて、第２端面の面積を大きくすることができる。このため、第２端面を壁体に接合剤により接合することにより吸音用部材を壁体に固定する場合、当該接合の強度を高めやすいという利点がある。また、第２端面に開口部が設けられる場合では、第２端面を壁体に接合剤により接合して固定すると、当該接合剤が当該開口部に入り込んでしまい、当該接合剤が第２開口部を部分的に塞ぐ可能性がある。したがって、この場合、第２開口部の開口面積の変動に伴って吸音構造体の吸音可能な周波数帯域が変動しやすいという問題がある。これに対し、この態様では、当該問題の発生を防止できるという利点もある。
【００６５】
第１態様または第２態様の好適例（第４態様）において、前記第２端面には、第３開口部が設けられる。以上の態様によれば、壁体に第３開口部に嵌め合う凸部を設けることにより、接合剤を用いずに吸音用部材を壁体に固定することができる。
【００６６】
第１態様から第４態様のいずれかの好適例（第５態様）において、前記側面には、前記第１端面の外周に沿ってフランジ部が設けられる。以上の態様によれば、フランジ部を用いて基材に対する吸音用部材の位置決めを行うことができる。このため、基材に対する吸音用部材の位置ずれに起因する吸音構造体の吸音可能な周波数帯域の変動を低減することができる。
【００６７】
第１態様から第５態様のいずれかの好適例（第６態様）において、前記１以上の第２開口部は、前記側面の周方向に並んで配置される複数の第２開口部である。以上の態様によれば、第２開口部の数が１つである場合に比べて、第２開口部の必要な開口面積を確保しても、吸音用部材の機械的強度を高くしやすいという利点がある。
【００６８】
第１態様から第６態様のいずれかの好適例（第７態様）において、前記１以上の第２開口部の開口面積は、前記第１開口部の開口面積以上である。以上の態様によれば、吸音用部材を典型的なヘルムホルツ共鳴器の管として好適に機能させることができる。
【００６９】
本発明の好適な態様（第８態様）に係る吸音用ユニットは、複数の吸音用部材と、前記複数の吸音用部材が挿入される複数の第１孔を有する板状またはシート状の基材と、を有し、前記複数の吸音用部材のそれぞれは、前述のいずれかの態様の吸音用部材である。以上の態様によれば、吸音用ユニットを壁体に設置することにより、吸音用部材を用いる吸音構造体を実現することができる。
【００７０】
第８態様の好適例（第９態様）において、前記基材の前記第１端面側の面上に配置され、平面視で前記複数の第１孔に重なる複数の第２孔を有する板状またはシート状の多孔質材を有する。以上の態様によれば、多孔質材は、ヘルムホルツ共鳴で吸音可能な周波数帯域よりも高い周波数帯域での吸音が可能である。このため、多孔質材を用いない場合に比べて、吸音構造体の吸音可能な周波数帯域を広くすることができる。
【００７１】
第９態様の好適例（第１０態様）において、前記複数の第２孔のそれぞれの開口面積は、前記複数の第１孔のそれぞれの開口面積よりも大きく、前記多孔質材における前記複数の第２孔の開口率は、５０％以下である。以上の態様によれば、第２孔の開口面積が第１孔の開口面積よりも大きいことにより、多孔質材が吸音構造体のヘルムホルツ共鳴による吸音を阻害するのを低減できる。また、多孔質材における第２孔の開口率が５０％以下であることにより、第２孔がない場合と同程度に多孔質材による吸音効果を発揮させることができる。
【００７２】
本発明の好適な態様（第１１態様）に係る吸音構造体は、前述のいずれかの態様の吸音用ユニットと、前記複数の吸音用部材を介して前記基材を支持する壁体と、を有する。以上の態様によれば、壁体の壁面が曲面である場合であっても、所望の吸音効果を得ることが可能な吸音構造体を提供することができる。
【００７３】
第１１態様の好適例（第１２態様）において、前記壁体は、前記複数の吸音用部材を固定する複数の凹部または凸部を有する。以上の態様によれば、接合剤を用いずに吸音用部材を壁体に対して固定することができる。また、吸音用部材を壁体に対して着脱しやすく、吸音用部材を必要に応じて特性の異なる他の吸音部材等に交換することができる。このため、吸音構造体の吸音特性の変更を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００７４】
１…吸音用部材、１Ａ…吸音用部材、１Ｂ…吸音用部材、１Ｄ…吸音用部材、３…第１開口部、４…第２開口部、５…フランジ部、６…底部、６Ａ…底部、９…第３開口部、１０…吸音用ユニット、１０Ａ…吸音用ユニット、１０Ｂ…吸音用ユニット、１０Ｃ…吸音用ユニット、１０Ｄ…吸音用ユニット、１０Ｅ…吸音用ユニット、１０Ｆ…吸音用ユニット、１０Ｇ…吸音用ユニット、２０…基材、２１…孔、３０…多孔質材、３１…孔、１００…吸音構造体、１００Ａ…吸音構造体、１００Ｂ…吸音構造体、１００Ｃ…吸音構造体、１００Ｄ…吸音構造体、１００Ｅ…吸音構造体、１００Ｆ…吸音構造体、２００…壁体、２００Ａ…壁体、２００Ｂ…壁体、２０１…凹部、２０２…凸部、Ｅ１…第１端面、Ｅ２…第２端面、ＦＳ…側面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】令和3年4月23日(2021.4.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図８は、第３実施形態に係る吸音構造体１００Ｂにおける吸音用部材１Ｂと壁体２００Ｂとの固定状態を示す図である。図８に示す吸音構造体１００Ｂは、吸音用ユニット１０Ｂと壁体２００Ｂとを有する。ここで、吸音用ユニット１０Ｂは、前述の第１実施形態の吸音用部材１に代えて、吸音用部材１Ｂを有する以外は、第１実施形態の吸音用ユニット１０と同様である。また、吸音用部材１Ｂは、底部６に代えて第３開口部９が設けられる以外は、第１実施形態の吸音用部材１と同様である。壁体２００Ｂは、吸音用部材１Ｂの第３開口部９と嵌め合う凸部２０２が設けられる以外は、第１実施形態の壁体２００と同様である。凸部２０２は、吸音用部材１Ｂを固定する凸部の一例である。なお、図８に示す例では、壁体２００Ｂが単一部材であるが、これに限定されず、例えば、２以上の部材を互いに接合して壁体２００Ｂを構成してもよい。
【国際調査報告】
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