特許 5923965 音響構造体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5923965

(24)【登録日】2016年4月28日

(45)【発行日】2016年5月25日

(54)【発明の名称】音響構造体

(51)【国際特許分類】

   G10K 11/16 20060101AFI20160516BHJP

   E04B 1/86 20060101ALI20160516BHJP

【ＦＩ】

   G10K11/16 F

   E04B1/86 K

   E04B1/86 Q

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-274602(P2011-274602)

(22)【出願日】2011年12月15日

(65)【公開番号】特開2013-125189(P2013-125189A)

(43)【公開日】2013年6月24日

【審査請求日】2014年10月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004075

【氏名又は名称】ヤマハ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111763

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 隆

(72)【発明者】

【氏名】本地 由和

【審査官】 菊池 充

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０３０７４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２４１５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３０４３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３０４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０３０４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０４４０４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−１７８４４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８２１６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１０Ｋ １１／００−１３／００

Ｅ０４Ｂ １／６２− １／９９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数本のパイプを配列した音響構造体であって、前記複数本のパイプのうち少なくとも１本以上のパイプは、当該パイプの長さ方向に沿って離間した複数個の開口部を有し、当該パイプにおける隣り合う開口部間の区間が各開口部を開口端とする開管となっており、前記複数本のパイプの長さ方向における開口部の位置がパイプ毎に異なっていることを特徴とする音響構造体。

【請求項2】

前記複数本のパイプの開口部は、当該複数本のパイプの各々における開口部と一方及び他方の端部の各々との間の距離、及び当該複数本のパイプの各々における隣り合う開口部間の距離が同じにならない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の音響構造体。

【請求項3】

前記複数本のパイプの開口部は、当該複数本のパイプの各々における開口部と一方及び他方の端部の各々との間の距離のｊ（ｊは整数）倍の長さ、及び当該複数本のパイプの各々における隣り合う開口部間の距離のｊ／２倍の長さが同じにならない位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の音響構造体。

【請求項4】

前記複数本のパイプの各々における空洞を挟んで対向する２つの側面に前記開口部が設けられており、各パイプの長さ方向における開口部の位置がパイプ毎に異なっていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１の請求項に記載の音響構造体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、音響空間における音響障害を防止する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ホールや劇場などの壁に囲まれた音響空間では、平行対面する壁面間で音が繰り返し反射することによりブーミングやフラッターエコーなどの音響障害が発生する。図４は、この種の音響障害の防止に好適な従来の音響構造体９０を示す正面図である。この音響構造体９０は、複数本のパイプ５−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ：図４の例ではＭ＝５）を全体として薄い直方体状をなすように配列したものである。この音響構造体９０のパイプ５−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の各々は角筒状をなしている。パイプ５−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）は両端を揃えて長さ方向と直交する方向に並べられている。各パイプ５−ｍの側面６−ｍには開口部７−ｍが設けられている。各パイプ５−ｍの長さ方向における開口部７−ｍの位置はパイプ５−ｍ毎に異なっている。この音響構造体９０は、音響空間の内壁や天井などに設置された場合に、パイプ５−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）に入射する音波に対する吸音効果と散乱効果を発生し、音響空間内の音響障害の発生を防止する。

【0003】

音響構造体９０の各パイプ５−ｍによる吸音効果および散乱効果の発生の原理は次の通りである。図５に示すように、パイプ５−ｍにおける開口部７−ｍの奥の空洞には、開口部７−ｍを開口端とし空洞の左側の端部８_Ｌ−ｍを閉口端とする閉管ＣＰ_Ｌ−ｍと、開口部７−ｍを開口端とし空洞の右側の端部８_Ｒ−ｍを閉口端とする閉管ＣＰ_Ｒ−ｍが形成されているとみなすことができる。音響空間から開口部７−ｍを介して空洞内に音波が入射すると、空洞内では、閉管ＣＰ_Ｌ−ｍの開口端（開口部７−ｍ）から閉口端（端部８_Ｌ−ｍ）に向かう進行波と、閉管ＣＰ_Ｒ−ｍの開口端（開口部７−ｍ）から閉口端（端部８_Ｒ−ｍ）に向かう進行波とが発生する。そして、前者の進行波は、閉管ＣＰ_Ｌ−ｍの閉口端において反射され、その反射波が開口部７−ｍへ戻る。また、後者の進行波は、閉管ＣＰ_Ｒの−ｍの閉口端において反射され、その反射波が開口部７−ｍへ戻る。

【0004】

そして、閉管ＣＰ_Ｌ−ｍでは、下記式（１）に示す共鳴周波数ｆ_Ｌ１−ｍ（１次モード共鳴周波数）及びその３倍、５倍、７倍…の倍音周波数ｆ_Ｌ３−ｍ，ｆ_Ｌ５−ｍ，ｆ_Ｌ７−ｍ…において共鳴が発生し、閉管ＣＰ_Ｌ−Ｍ内において進行波と反射波とを合成した音波は、閉管ＣＰ_Ｌ−ｍの閉口端に粒子速度の節を有し、開口端に粒子速度の腹を有する定在波となる。また、閉管ＣＰ_Ｒ−ｍでは、下記式（２）に示す共鳴周波数ｆ_Ｒ１−ｍ（１次モード共鳴周波数）及びその３倍、５倍、７倍…の倍音周波数ｆ_Ｒ３，ｆ_Ｒ５，ｆ_Ｒ７…において共鳴が発生し、閉管ＣＰ_Ｒ−ｍ内において進行波と反射波とを合成した音波は、閉管ＣＰ_Ｒ−ｍの閉口端に粒子速度の節を有し、開口端に粒子速度の腹を有する定在波となる。なお、下記式（１）および（２）において、Ｌ_Ｌは閉管ＣＰ_Ｌ−ｍの長さ（空洞の左側の端部８_Ｌ−ｍから開口部７−ｍまでの長さ）、Ｌ_Ｒは閉管ＣＰ_Ｒ−ｍの長さ（空洞の右側の端部８_Ｒ−ｍから開口部７−ｍまでの長さ）、ｃは音波の伝搬速度である。
ｆ_Ｌ１−ｍ＝ｃ／（４・Ｌ_Ｌ）…（１）
ｆ_Ｒ１−ｍ＝ｃ／（４・Ｌ_Ｒ）…（２）

【0005】

ここで、パイプ５−ｍの開口部７−ｍ及び側面６−ｍにおける開口部７−ｍの近傍に入射する音波のうち周波数ｆ_Ｌ１，ｆ_Ｌ３，ｆ_Ｌ５，ｆ_Ｌ７…の成分に着目すると、閉管ＣＰ_Ｌ−ｍの閉口端において反射されて開口部７−ｍから音響空間へと放射される音波は、音響空間から開口部７−ｍに入射する音波に対して逆相の音波となる。一方、側面６−ｍにおける開口部７−ｍの周囲では、音響空間からの入射波が位相回転を伴うことなく反射される。

【0006】

よって、周波数ｆ_Ｌ１,ｆ_Ｌ３，ｆ_Ｌ５，ｆ_Ｌ７…の成分を含む音波が開口部７−ｍを介して空洞に入射した場合、側面６−ｍにおける開口部７−ｍの正面（入射方向）では、閉管ＣＰ_Ｌ−ｍから開口部７−ｍを介して放射される音波と側面６−ｍにおける開口部７−ｍの近傍の各点から反射される音波が逆相となって互いの位相が干渉し合い、吸音効果が発生する。また、側面６−ｍにおける開口部７−ｍの周囲では、開口部７−ｍからの音波と側面６−ｍからの反射波の位相が不連続となり、位相の不連続を解消しようとする気体分子の流れが発生する。この結果、側面６−ｍにおける開口部７−ｍの周囲では、入射方向に対する鏡面反射方向以外の方向への音響エネルギーの流れが発生し、散乱効果が発生する。

【0007】

同様に、周波数ｆ_Ｒ１，ｆ_Ｒ３，ｆ_Ｒ５，ｆ_Ｒ７…の成分を含む音波が開口部１７−ｍを介して空洞に入射した場合、側面６−ｍにおける開口部７−ｍの正面（入射方向）では、吸音効果が発生する。また、側面６−ｍにおける開口部７−ｍの周囲では、散乱効果が発生する。

【0008】

また、周波数ｆ_Ｌ１，ｆ_Ｌ３，ｆ_Ｌ５，ｆ_Ｌ７…や周波数ｆ_Ｒ１，ｆ_Ｒ３，ｆ_Ｒ５，ｆ_Ｒ７…の近傍の周波数帯域内では、開口部７−ｍから音響空間に放射される音波の位相と側面６−ｍから音響空間に放射される反射波の位相とが逆相に近い関係になる。このため、周波数ｆ_Ｌ１およびｆ_Ｒ１の各々の近傍の周波数帯域では、周波数ｆ_Ｌ１，ｆ_Ｌ３，ｆ_Ｌ５，ｆ_Ｌ７…や周波数ｆ_Ｒ１，ｆ_Ｒ３，ｆ_Ｒ５，ｆ_Ｒ７…に対する周波数の近さに応じた程度の吸音効果および散乱効果が発生する。以上が、パイプ５−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）による吸音効果および散乱効果の発生の原理である。

【0009】

また、図４に示す従来の音響構造体９０では、各パイプ５−ｍの長さ方向における開口部７−ｍの位置がパイプ５−ｍ毎に異なっているため、音響構造体９０内には共鳴周波数の異なる２×Ｍ本の閉管が形成されているとみなすことができる。よって、吸音効果及び散乱効果を広い帯域に亙って発生させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１０−８４５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、図４に示した従来の音響構造体９０の場合、パイプ５−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の長さにより決まる特定帯域の音波については、開口部７−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の配置の如何に関わらず、吸音効果及び散乱効果が発生しなくなるという問題がある。その理由は次の通りである。特許文献１に記されているように、音響構造体９０の各パイプ５−ｍに音波が入射したときの開口部７−ｍとその周辺の媒質（空気）の挙動は比音響インピーダンス比ζと呼ばれる物理量に依存する。比音響インピーダンス比ζは、音場内のある点の音響インピーダンス比Ｚ_Ａとその点の媒質の特性インピーダンス比Ｚ_Ｃの複素比Ｚ_Ａ／Ｚ_Ｃを示す値である。音響構造体９０のパイプ５−ｍにおける開口部７−ｍの面積をＳ_Ｏとし、パイプ５−ｍ内の空洞におけるパイプ５−ｍの長さ方向と直交する断面の面積をＳ_Ｐとした場合、開口部７−ｍにおける各点の比音響インピーダンス比ζは次式（３）により表される。式（３）におけるｊは虚数単位であり、Ｌ_Ｌはパイプ５−ｍ内の一方の閉管ＣＰ_Ｌ−ｍの長さであり、Ｌ_Ｒはパイプ５−ｍ内の他方の閉管ＣＰ_Ｒ−ｍの長さであり、ｋは波数（より具体的には、入射波の角速度２πｆ（ｆは周波数）を音速ｃで除算した値２πｆ／ｃ）である。

【数1】

【0012】

また、開口部７−ｍの各点における複素音圧反射係数Ｒ（Ｒは入射波と反射波の複素比、Ｒ＝｜Ｒ｜ｅｘｐ（ｊφ）、｜Ｒ｜は反射波の振幅、φは位相変化量）と比音響インピーダンス比ζとの関係は次式（４）により表される。

【数2】

【0013】

ここで、前掲式（３）におけるｋ（Ｌ_Ｌ＋Ｌ_Ｒ）がπの整数倍となるような周波数の音波がパイプ５−ｍの開口部７−ｍに入射した場合、前掲式（３）におけるｓｉｎｋ（Ｌ_Ｌ＋Ｌ_Ｒ）が０になる。ｓｉｎｋ（Ｌ_Ｌ＋Ｌ_Ｒ）が０になると比音響インピーダンス比ζは無限大になる。比音響インピーダンス比ζは無限大になるということは、パイプ５−ｍの開口部７−ｍから放射される音波と側面６−２における開口部７−ｍの周囲から放射される音波との間の位相変化量φが略０になることを意味する。このため、ｋ（Ｌ_Ｌ＋Ｌ_Ｒ）が整数となるような周波数の音波がパイプ５−ｍの開口部７−ｍに入射した場合、吸音効果や散乱効果が発生しない。また、パイプ５−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の長さ方向における開口部７−ｍの位置がパイプ５−ｍ毎に異なっていたとしても、パイプ５−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の長さが同じであればパイプ５−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）の内部の閉管ＣＰ_Ｌ−ｍ及びＣＰ_Ｒ−ｍの長さＬ_Ｌ及びＬ_Ｒの和Ｌ_Ｌ＋Ｌ_Ｒは同じになる。以上の理由から、従来の音響構造体９０では、パイプ５−ｍ（ｍ＝１〜Ｍ）における吸音効果及び散乱効果が発生しない帯域が全て同じになる。

【0014】

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、パイプを直方体状をなすように並べて配置した音響構造体の吸音能力及び散乱能力を高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明は、複数本のパイプを配列した音響構造体であって、前記複数本のパイプのうち少なくとも１本以上のパイプは、当該パイプの長さ方向に沿って離間した複数本の開口部を有し、前記複数本のパイプの長さ方向における開口部の位置がパイプ毎に異なっていることを特徴とする音響構造体を提供する。

【0016】

この発明では、複数本のパイプの長さ方向における開口部の位置がパイプ毎に異なっている。このため、パイプの空洞内において形成される複数本の閉管の長さの和はパイプ毎に異なったものとなる。よって、本発明によると、パイプ５−ｍの開口部７−ｍから放射される音波と側面６−２における開口部７−ｍの周囲から放射される音波との間の位相変化量φが略０になる帯域はパイプ毎に異なる。従って、本発明によると、パイプの各々における吸音効果及び散乱効果が発生しない帯域が全て同じになる、という事態の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態である音響構造体を示す正面図である。

【図2】同音響構造体のパイプとパイプ内に形成される閉管及び開管の縦断面図である。

【図3】従来の音響構造体を示す正面図である。

【図4】同音響構造体のパイプとパイプ内に形成される閉管の縦断面図である。

【図5】同音響構造体における吸音効果及び散乱効果の発生の様子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である音響構造体１０の正面図である。この音響構造体１０は、複数本のパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ：図１の例では、Ｎ＝５）を全体として薄い直方体状をなすように配列したものである。この音響構造体１０のパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の各々は角筒状をなしている。パイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の長さ、幅、及び高さは同じである。パイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）は左右の端部４_Ｌ−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）及び４_Ｒ−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）を揃えて長さ方向と直交する方向に並べられている。

【0019】

この音響構造体１０のパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）のうちパイプ１−１の側面２−１には１つの開口部３−１が設けられている。パイプ１−２の側面２−２にはパイプ１−２の長さ方向に沿って離間した２つの開口部３_Ｌ−２及び３_Ｒ−２が設けられている。パイプ１−３の側面２−３にはパイプ１−３の長さ方向に沿って離間した２つの開口部３_Ｌ−３及び３_Ｒ−３が設けられている。パイプ１−４の側面２−４にはパイプ１−４の長さ方向に沿って離間した２つの開口部３_Ｌ−４及び３_Ｒ−４が設けられている。パイプ１−５の側面２−５にはパイプ１−５の長さ方向に沿って離間した２つの開口部３_Ｌ−５及び３_Ｒ−５が設けられている。これらの開口部３−１、３_Ｌ−２、３_Ｒ−２、３_Ｌ−３、３_Ｒ−３、３_Ｌ−４、３_Ｒ−４、３_Ｌ−５、３_Ｒ−５は正方形状をなしている。開口部３−１、３_Ｌ−２、３_Ｒ−２、３_Ｌ−３、３_Ｒ−３、３_Ｌ−４、３_Ｒ−４、３_Ｌ−５、３_Ｒ−５の一辺の長さはパイプ１−ｎの幅と略同じである。各パイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の長さ方向における開口部３−１、３_Ｌ−２、３_Ｒ−２、３_Ｌ−３、３_Ｒ−３、３_Ｌ−４、３_Ｒ−４、３_Ｌ−５、３_Ｒ−５の位置はパイプ毎に異なっている。この音響構造体１０のパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の開口部は、パイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の各々における開口部と一方及び他方の端部の各々との間の距離のｊ（ｊ＝１，２…）倍（整数倍）の長さ、及びパイプ１−２〜１−５の各々における隣り合う開口部間の距離のｊ／２倍の長さが同じにならない位置に配置されている。

【0020】

より詳細に説明すると、図１に示すように、この音響構造体１０では、パイプ１−１の側面２−１における端部４_Ｌ−１と開口部３−１の間に距離Ｌ_Ｌ−１の間隔が空いており、同面２−１における端部４_Ｒ−１と開口部３−１の間に距離Ｌ_Ｒ−１（Ｌ_Ｒ−１は、Ｌ_Ｌ−１のｊ（ｊ＝１，２…）倍（整数倍）と一致しない長さ）の間隔が空いている。また、パイプ１−２の側面２−２における端部４_Ｌ−２と開口部３_Ｌ−２の間には距離Ｌ_Ｌ−２（Ｌ_Ｌ−２は、Ｌ_Ｌ−１及びＬ_Ｒ−１のｊ倍（整数倍）と一致しない長さ）の間隔が空いており、同面２−２における端部４_Ｒ−２と開口部３_Ｒ−２の間には距離Ｌ_Ｒ−２（Ｌ_Ｒ−２は、Ｌ_Ｌ−１、Ｌ_Ｒ−１、及びＬ_Ｌ−２のｊ倍（整数倍）と一致しない長さ）の間隔が空いている。また、パイプ１−３の側面２−３における端部４_Ｌ−３と開口部３_Ｌ−３の間には距離Ｌ_Ｌ−３（Ｌ_Ｌ−３は、Ｌ_Ｌ−１〜Ｌ_Ｌ−２、Ｌ_Ｒ−１、及びＬ_Ｒ−２のｊ倍（整数倍）と一致しない長さ）の間隔が空いており、同面２−３における端部４_Ｒ−３と開口部３_Ｒ−３の間には距離Ｌ_Ｒ−３（Ｌ_Ｒ−３は、Ｌ_Ｌ−１〜Ｌ_Ｌ−３及びＬ_Ｒ−１〜Ｌ_Ｒ−２のｊ倍（整数倍）と一致しない長さ）の間隔が空いている。また、パイプ１−４の側面２−４における端部４_Ｌ−４と開口部３_Ｌ−４の間には距離Ｌ_Ｌ−４（Ｌ_Ｌ−４は、Ｌ_Ｌ−１〜Ｌ_Ｌ−３及びＬ_Ｒ−１〜Ｌ_Ｒ−３のｊ倍（整数倍）と一致しない長さ）の間隔が空いており、同面２−４における端部４_Ｒ−４と開口部３_Ｒ−４の間には距離Ｌ_Ｒ−４（Ｌ_Ｒ−４は、Ｌ_Ｌ−１〜Ｌ_Ｌ−４及びＬ_Ｒ−１〜Ｌ_Ｒ−３のｊ倍（整数倍）と一致しない長さ）の間隔が空いている。また、パイプ１−５の側面２−５における端部４_Ｌ−５と開口部３_Ｌ−５の間には距離Ｌ_Ｌ−５（Ｌ_Ｌ−５は、Ｌ_Ｌ−１〜Ｌ_Ｌ−４及びＬ_Ｒ−１〜Ｌ_Ｒ−４のｊ倍（整数倍）と一致しない長さ）の間隔が空いており、同面２−５における端部４_Ｒ−５と開口部３_Ｒ−５の間には距離Ｌ_Ｒ−５（Ｌ_Ｒ−５は、Ｌ_Ｌ−１〜Ｌ_Ｌ−５及びＬ_Ｒ−１〜Ｌ_Ｒ−４のｊ倍（整数倍）と一致しない長さ）の間隔が空いている。

【0021】

さらに、この音響構造体１０では、パイプ１−２の側面２−２における開口部３_Ｌ−２及び３_Ｒ−２間に距離Ｌ_Ｃ−２（Ｌ_Ｃ−２は、Ｌ_Ｌ−１〜Ｌ_Ｌ−５及びＬ_Ｒ−５〜Ｌ_Ｒ−５の２ｊ倍と一致しない長さ）の間隔が空いている。また、パイプ１−３の側面２−３における開口部３_Ｌ−３及び３_Ｒ−３間に距離Ｌ_Ｃ−３（Ｌ_Ｃ−３は、Ｌ_Ｃ−２のｊ倍（整数倍）と一致せず且つＬ_Ｌ−１〜Ｌ_Ｌ−５及びＬ_Ｒ−５〜Ｌ_Ｒ−５の２ｊ倍と一致しない長さ）の間隔が空いている。また、パイプ１−４の側面２−４における開口部３_Ｌ−４及び３_Ｒ−４間に距離Ｌ_Ｃ−４（Ｌ_Ｃ−４は、Ｌ_Ｃ−２及びＬ_Ｃ−３のｊ倍と一致せず且つＬ_Ｌ−１〜Ｌ_Ｌ−５及びＬ_Ｒ−５〜Ｌ_Ｒ−５の２ｊ倍と一致しない長さ）の間隔が空いている。また、パイプ１−５の側面２−５における開口部３_Ｌ−５及び３_Ｒ−５間に距離Ｌ_Ｃ−５（Ｌ_Ｃ−５は、Ｌ_Ｃ−２〜Ｌ_Ｃ−４のｊ倍（整数倍）と一致せず且つＬ_Ｌ−１〜Ｌ_Ｌ−５及びＬ_Ｒ−５〜Ｌ_Ｒ−５の２ｊ倍と一致しない長さ）の間隔が空いている。

【0022】

ここで、図２に示すように、この音響構造体１０における各パイプ１−ｎの開口部３_Ｌ−ｎ及び３_Ｒ−ｎの奥の空洞には、開口部３_Ｌ−ｎを開口端とし空洞の左側の端部を閉口端とする閉管ＣＰ_Ｌ−ｎと、開口部３_Ｒ−ｎを開口端とし空洞の右側の端部を閉口端とする閉管ＣＰ_Ｒ−ｎと、開口部３_Ｌ−２及び開口部３_Ｒ−２を開口端とする開管ＯＰ_Ｃ−ｎとが形成されているとみなすことができる。閉管ＣＰ_Ｌ−ｎでは、下記式（６）に示す共鳴周波数ｆ_Ｌ１−ｎ（１次モード共鳴周波数）及びその３倍、５倍、７倍…の倍音周波数ｆ_Ｌ３−ｎ，ｆ_Ｌ５−ｎ，ｆ_Ｌ７−ｎ…において共鳴が発生し、閉管ＣＰ_Ｒ−ｎでは、下記式（７）に示す共鳴周波数ｆ_Ｒ１（１次モード共鳴周波数）及びその３倍、５倍、７倍…の倍音周波数ｆ_Ｒ３，ｆ_Ｒ５，ｆ_Ｒ７…において共鳴が発生し、開管ＯＰ_Ｃ−ｎでは、下記式（８）に示す共鳴周波数ｆ_Ｃ１（１次モード共鳴周波数）及びその２倍、３倍、４倍…の倍音周波数ｆ_Ｃ２，ｆ_Ｃ３，ｆ_Ｃ４…において共鳴が発生する。下記式（６）〜（８）において、Ｌ_Ｌは閉管ＣＰ_Ｌ−ｎの長さ、Ｌ_Ｒは閉管ＣＰ_Ｒ−ｎの長さ、Ｌ_Ｃは閉管ＣＰ_Ｃ−ｎの長さ、ｃは音波の伝搬速度である。
ｆ_Ｌ１−ｎ＝ｃ／（４・Ｌ_Ｌ）…（６）
ｆ_Ｒ１−ｎ＝ｃ／（４・Ｌ_Ｒ）…（７）
ｆ_Ｃ１−ｎ＝ｃ／（２・Ｌ_Ｃ）…（８）

【0023】

以上が、本実施形態の構成の詳細である。本実施形態では、パイプ１−ｎ（Ｎ＝１〜Ｎ）の中の一部のパイプ１−２〜１−５の側面２−２〜２−５に、パイプ１−２〜１−５の長さ方向に沿って離間した２つの開口部３_Ｌ−２〜３_Ｌ−５及び３_Ｒ−２〜３_Ｒ−５が設けられている。ここで、開口部の個数が２つであるパイプ１−２〜１−５における左側の開口部３_Ｌ−２〜３_Ｌ−５の比音響インピーダンス比ζは次式（９）により表され、右側の開口部３_Ｒ−２〜３_Ｒ−５の比音響インピーダンス比ζは次式（１０）により表される。次式（９）及び（１０）におけるｊは虚数単位であり、Ｓ_ＯＬはパイプ１−ｍの開口部３_Ｌ−ｍの面積であり、Ｓ_ＯＲはパイプ１−ｍの開口部３_Ｌ−ｍの面積であり、Ｓ_Ｐはパイプ１−ｍ内の空洞におけるパイプ１−ｍの断面面積である。また、Ｌ_Ｌはパイプ１−ｍ内の閉管ＣＰ_Ｌ−ｍの長さであり、Ｌ_Ｒはパイプ１−ｍ内の閉管ＣＰ_Ｒ−ｍの長さであり、Ｌ_Ｃはパイプ１−ｍ内の開管ＯＰ_Ｃ−ｎの長さである。

【数3】

【数4】

【0024】

この式（９）及び（１０）から分かるように、各パイプ１−ｎでは、前掲式（９）におけるｋ（Ｌ_Ｃ＋Ｌ_Ｌ）がπ／２の整数倍となるような周波数の音波がパイプ１−ｍの開口部に入射した場合、及び前掲式（１０）におけるｋ（Ｌ_Ｃ＋Ｌ_Ｒ）がπ／２の整数倍となるような周波数の音波がパイプ１−ｍの開口部に入射した場合に吸音効果及び散乱効果が発生しなくなる。これに対し、本実施形態では、パイプ１−２〜１−５の長さ方向における開口部３_Ｌ−２〜３_Ｌ−５及び３_Ｒ−２〜３_Ｒ−５の位置がパイプ毎に異なっているため、ｋ（Ｌ_Ｃ＋Ｌ_Ｌ）及びｋ（Ｌ_Ｃ＋Ｌ_Ｒ）もまたパイプ毎に異なったものとなる。よって、本実施形態によると、パイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の各々における吸音効果及び散乱効果が発生しない帯域が同じになる、という事態の発生を防止することができる。

【0025】

また、本実施形態では、音響構造体１０のパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の開口部は、パイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の各々における開口部と一方及び他方の端部の各々との間の距離のｊ（ｊ＝１，２…）倍（整数倍）の長さ、及びパイプ１−２〜１−５の各々における隣り合う開口部間の距離のｊ／２倍の長さが同じにならない位置に配置されている。このため、パイプ１−ｎ内において共鳴が発生する共鳴周波数ｆ_Ｌ１−ｍ、ｆ_Ｒ１−ｍ、ｆ_Ｃ１−ｍとその倍音周波数ｆ_Ｌ３−ｍ、ｆ_Ｌ５−ｍ、ｆ_Ｌ７−ｍ…、ｆ_Ｒ３−ｍ、ｆ_Ｒ５−ｍ、ｆ_Ｒ７−ｍ…、ｆ_Ｃ１−ｍ、ｆ_Ｃ３−ｍ、ｆ_Ｃ５−ｍ…がパイプ毎に異なったものとなる。よって、本実施形態によると、吸音効果及び散乱効果を幅広い帯域に亙って発生させることができる。

【0026】

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態である音響構造体１０Ａの正面図である。この音響構造体１０Ａは、音響構造体１０（図１）のパイプ１−ｎにおける２つの開口部３_Ｌ−ｎ及び３_Ｒ−ｎのうち一方を側面２−ｎの反対側の側面２’−ｎに設けたものである。より具体的に説明すると、この音響構造体１０Ａでは、パイプ１−２の側面２−２に開口部３_Ｒ−２が設けられており、その側面２’−２に開口部３_Ｌ−２が設けられている。また、パイプ１−３の側面２−３に開口部３_Ｌ−３が設けられており、その側面２’−３に開口部３_Ｒ−３が設けられている。また、パイプ１−４の側面２−４に開口部３_Ｒ−４が設けられており、その側面２’−４に開口部３_Ｌ−４が設けられている。また、パイプ１−５の側面２−５に開口部３_Ｌ−５が設けられており、その側面２’−５に開口部３_Ｒ−５が設けられている。パイプ１−２〜１−５の長さ方向における開口部３_Ｌ−２〜３_Ｌ−５及び開口部３_Ｒ−２〜３_Ｒ−５の位置はパイプ毎に異なっている。本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0027】

以上、この発明の第１及び第２実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態があり得る。例えば、以下の通りである。
（１）上記第１及び第２実施形態では、音響構造体１０及び１０Ａを構成するパイプ１−ｎの本数は５本であった。しかし、音響構造体１０及び１０Ａを構成するパイプ１−ｎの本数を２〜４本にしてもよいし６本以上にしてもよい。

【0028】

（２）上記第１及び第２実施形態では、音響構造体１０及び１０Ａを構成するパイプ１−ｎの左右の端部４_Ｌ−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）及び４_Ｒ−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）は閉塞していた。しかし、音響構造体１０及び１０Ａを構成するパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の全部または一部の左右の端部４_Ｌ−ｎ及び４_Ｒ−ｎを開放してもよい。また、音響構造体１０及び１０Ａを構成するパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の全部または一部の一方の端部４_Ｌ−ｎまたは４_Ｒ−ｎを開放してもよい。また、音響構造体１０及び１０Ａを構成するパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の中に左右の両方の端部４_Ｌ−ｎ及び４_Ｒ−ｎが開放したものと、一方の端部４_Ｌ−ｎまたは４_Ｒ−ｎが開放したものが混在していてもよい。

【0029】

（３）上記第１及び第２実施形態では、音響構造体１０及び１０Ａを構成するパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）のうち側面２−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の開口部３−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の本数が１本であるものと２本であるものの比率が１：４になっていた。しかし、この比率を任意に変更してもよい。また、音響構造体１０を構成するパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の中に側面２−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の開口部３−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の本数が３本以上のものが混在してもよい。

【0030】

（４）上記第１実施形態では、音響構造体１０のパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の開口部は、パイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の各々における開口部と一方及び他方の端部の各々との間の距離のｊ（ｊ＝１，２…）倍（整数倍）の長さ、及びパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の各々における隣り合う開口部間のｊ／２倍の長さが同じにならない位置に配置されていた。しかし、パイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の各々における開口部と一方及び他方の端部の各々との間の距離、及びパイプ１−ｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の各々における隣り合う開口部間の距離が同じにならない位置に配置してもよい。この実施形態によると、パイプ１−ｎ内における１次モードの共鳴周波数ｆ_Ｌ１−ｍ、ｆ_Ｒ１−ｍ、ｆ_Ｃ１−ｍがパイプ毎に異なったものとなる。よって、本実施形態によっても、吸音効果及び散乱効果を幅広い帯域に亙って発生させることができる。

【符号の説明】

【0031】

１０、９０…音響構造体、１、５…パイプ、６…側面、３、７…開口部、４、８…端部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】