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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023160087
(43)【公開日】2023-11-02
(54)【発明の名称】吸音装置
(51)【国際特許分類】
G10K 11/16 20060101AFI20231026BHJP
G10K 11/172 20060101ALI20231026BHJP
【ＦＩ】
G10K11/16 140
G10K11/172
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022070159
(22)【出願日】2022-04-21
(71)【出願人】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(71)【出願人】
【識別番号】503361400
【氏名又は名称】国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(72)【発明者】
【氏名】後藤 達彦
(72)【発明者】
【氏名】江波戸 明彦
(72)【発明者】
【氏名】長井 健一郎
(72)【発明者】
【氏名】西村 修
(72)【発明者】
【氏名】蛭間 貴博
(72)【発明者】
【氏名】土肥 哲也
(72)【発明者】
【氏名】岩永 景一郎
【テーマコード（参考）】
5D061
【Ｆターム（参考）】
5D061CC04
(57)【要約】 （修正有）
【課題】設計負荷の増加を抑制しつつ、広い周波数帯域の音を吸音する吸音装置を提供する。
【解決手段】実吸音装置１は、第１板である音孔表面板１１と、第２板である弾性板１３と、第３板である背後板１５と、枠１２と、枠１４と、を備える。第１板は、複数の第１孔を有する。第２板は、第１板と第１方向に対向する。枠１２は、第１板と第２板との間を接続する。第３板は、枠内で第１方向に振動するように枠１４に支持される。枠内の第１板と第３板との間には第１空間が形成される。枠内の第２板と第３板との間には第２空間が形成される。第３板は、第１部分と、第１部分よりも振動速度が高い第２部分とを含む。
【選択図】図２
【解決手段】実吸音装置１は、第１板である音孔表面板１１と、第２板である弾性板１３と、第３板である背後板１５と、枠１２と、枠１４と、を備える。第１板は、複数の第１孔を有する。第２板は、第１板と第１方向に対向する。枠１２は、第１板と第２板との間を接続する。第３板は、枠内で第１方向に振動するように枠１４に支持される。枠内の第１板と第３板との間には第１空間が形成される。枠内の第２板と第３板との間には第２空間が形成される。第３板は、第１部分と、第１部分よりも振動速度が高い第２部分とを含む。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の第１孔を有する第１板と、
前記第１板と第１方向に対向する第２板と、
前記第１板と前記第２板との間を接続する第１枠と、
前記第１枠内で前記第１方向に振動するように前記第１枠に支持される第３板と、
を備え、
前記第１枠内の前記第１板と前記第３板との間には第１空間が形成され、
前記第１枠内の前記第２板と前記第３板との間には第２空間が形成され、
前記第３板は、第１部分と、前記第１部分よりも振動速度が高い第２部分とを含む、
吸音装置。
前記第１板と第１方向に対向する第２板と、
前記第１板と前記第２板との間を接続する第１枠と、
前記第１枠内で前記第１方向に振動するように前記第１枠に支持される第３板と、
を備え、
前記第１枠内の前記第１板と前記第３板との間には第１空間が形成され、
前記第１枠内の前記第２板と前記第３板との間には第２空間が形成され、
前記第３板は、第１部分と、前記第１部分よりも振動速度が高い第２部分とを含む、
吸音装置。
【請求項2】
前記第１方向に延びて前記第１空間を第１部分空間及び第２部分空間に仕切る部材を更に備え、
前記第１部分空間は、前記第１方向に見て、前記第３板の前記第１部分と重複し、
前記第２部分空間は、前記第１方向に見て、前記第３板の前記第２部分と重複する、
請求項１記載の吸音装置。
前記第１部分空間は、前記第１方向に見て、前記第３板の前記第１部分と重複し、
前記第２部分空間は、前記第１方向に見て、前記第３板の前記第２部分と重複する、
請求項１記載の吸音装置。
【請求項3】
前記第１部分空間を前記第１板側と前記第３板側とに分離する第４板を更に備えた、
請求項２記載の吸音装置。
請求項２記載の吸音装置。
【請求項4】
前記第４板は、前記第２部分空間の前記第１板側と前記第３板側との間をつなぐ第２孔を有し、
前記第２孔の径は、前記第１孔の径以上、かつ前記第１方向に見た場合の前記第２部分空間の径未満である、
請求項３記載の吸音装置。
前記第２孔の径は、前記第１孔の径以上、かつ前記第１方向に見た場合の前記第２部分空間の径未満である、
請求項３記載の吸音装置。
【請求項5】
前記第１方向に見て、前記第１部分空間は、前記第２部分空間を囲む、
請求項２記載の吸音装置。
請求項２記載の吸音装置。
【請求項6】
前記第１部分空間の数及び前記第２部分空間の数の合計は、前記第１孔の数と等しい、
請求項２記載の吸音装置。
請求項２記載の吸音装置。
【請求項7】
前記第１部分空間の数及び前記第２部分空間の数の合計は、前記第１孔の数より小さい、
請求項２記載の吸音装置。
請求項２記載の吸音装置。
【請求項8】
前記第３板は、前記第１空間及び前記第２空間を接続する第３孔を有する、
請求項１記載の吸音装置。
請求項１記載の吸音装置。
【請求項9】
前記第２部分空間で、前記第１板の面上に設けられ、前記複数の第１孔に対応する複数の第４孔を有する第４板を更に備え、
前記第４孔の径は、前記第１孔の径の２倍以上である、
請求項３記載の吸音装置。
前記第４孔の径は、前記第１孔の径の２倍以上である、
請求項３記載の吸音装置。
【請求項10】
前記第１部分空間で、前記第１板と前記第４板との間に設けられる第５板を更に備える、
請求項３記載の吸音装置。
請求項３記載の吸音装置。
【請求項11】
前記第４板は、前記第１枠に向かって厚くなるテーパ形状を有する、
請求項３記載の吸音装置。
請求項３記載の吸音装置。
【請求項12】
前記第４板は、シリコンゴムを含む、
請求項３記載の吸音装置。
請求項３記載の吸音装置。
【請求項13】
前記複数の第１孔のうち、前記第１部分空間に対応する第１孔の径は、前記第２部分空間に対応する第１孔の径より小さい、
請求項２記載の吸音装置。
請求項２記載の吸音装置。
【請求項14】
前記第１部分空間のうち１個の前記第１孔に対応する領域の面積は、前記第２部分空間のうち１個の前記第１孔に対応する領域の面積より大きい、
請求項２記載の吸音装置。
請求項２記載の吸音装置。
【請求項15】
前記第３板は、前記第１枠によって固定支持される、
請求項１記載の吸音装置。
請求項１記載の吸音装置。
【請求項16】
前記第３板は、前記第１枠によって単純支持される、
請求項１記載の吸音装置。
請求項１記載の吸音装置。
【請求項17】
複数の第５孔を有する第６板と、
前記第６板と前記第１方向に対向する第７板と、
前記第６板と前記第７板との間を接続する第２枠と、
を更に備え、
前記第３板は、前記第２枠内で前記第１方向に振動するように前記第２枠に支持され、
前記第２枠内の前記第６板と前記第３板との間には第３内部空間が形成され、
前記第２枠内の前記第７板と前記第３板との間には第４内部空間が形成される、
請求項１記載の吸音装置。
前記第６板と前記第１方向に対向する第７板と、
前記第６板と前記第７板との間を接続する第２枠と、
を更に備え、
前記第３板は、前記第２枠内で前記第１方向に振動するように前記第２枠に支持され、
前記第２枠内の前記第６板と前記第３板との間には第３内部空間が形成され、
前記第２枠内の前記第７板と前記第３板との間には第４内部空間が形成される、
請求項１記載の吸音装置。
【請求項18】
前記第３板は、前記第１枠と前記第２枠との間に第６孔を有する、
請求項１７記載の吸音装置。
請求項１７記載の吸音装置。
【請求項19】
前記第１板と前記第３板との間の第１長さは、各々が予め決定された前記第１孔の径、前記第１孔の深さ、及び前記第１孔の開口率に基づき、前記第１空間に対応する第１周波数が第２周波数となるように決定され、
前記第２板と前記第３板との間の第２長さは、前記第３板に対応する第３周波数が前記第１周波数となるように決定される、
請求項１記載の吸音装置。
前記第２板と前記第３板との間の第２長さは、前記第３板に対応する第３周波数が前記第１周波数となるように決定される、
請求項１記載の吸音装置。
【請求項20】
前記決定された第１長さに基づいて、前記吸音装置の吸音率のピークが高くなるように前記第１孔の深さが調整され、
前記調整された前記第１孔の深さに基づいて、前記第１周波数が前記第２周波数となるように前記第１長さが更に調整される、
請求項１９記載の吸音装置。
前記調整された前記第１孔の深さに基づいて、前記第１周波数が前記第２周波数となるように前記第１長さが更に調整される、
請求項１９記載の吸音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、吸音装置に関する。
【背景技術】
【0002】
騒音を低減させる機能を有する吸音装置として、ヘルムホルツ共鳴器が知られている。ヘルムホルツ共鳴器は、内部空間が１個の音孔を介して外部空間と接続される容器形状を有する。ヘルムホルツ共鳴器は、音孔を介して入射した音によって内部空間で共鳴が発生することにより、共鳴周波数における入射音の振動エネルギーを減衰させることができる。ヘルムホルツ共鳴器は、例えば、１自由度系として機能する。１自由度系のヘルムホルツ共鳴器は、単峯性の吸音特性を有する。
【0003】
吸音特性を広帯域化させる観点から、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器が提案されている。２自由度系のヘルムホルツ共鳴器は、弾性板を挿入することによって、内部空間を２つの空間に分離することによって実現される。２自由度系のヘルムホルツ共鳴器は、吸音率のピークが２つに分離した吸音特性を有する。
【0004】
２自由度系のヘルムホルツ共鳴器に挿入される弾性板の損失係数が低い場合、吸音率の２つのピーク間の帯域における吸音率が有意に低下する場合がある。このような２つのピーク間の帯域における吸音率の低下を抑制するために、弾性板に制振材を取り付ける手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第５８７２１５５号公報
【特許文献2】特開２００３－０３６０８４号公報
【特許文献3】特開２０１０－０９７１４５号公報
【特許文献4】特許第５３２６４８６号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】眞田明、他２名，弾性板の振動を利用した広帯域ヘルムホルツ共鳴型吸音パネル，日本機械学会論文集（Ｃ編），Vol.71, No.705 (2005)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、低周波数帯域の音を吸音しようとする場合、１個の音孔と１枚の弾性板とが１対１に対応する２自由度系のヘルムホルツ共鳴器では、極端に薄い板厚の弾性板、又は低ヤング率の弾性板が要求される場合がある。このため、弾性板に適用する材料が限られ、かつ構造強度が低下する懸念が生じる。
【0008】
また、制振材は、弾性板の材料特性に応じて試行錯誤的に取り付けられる。特に弾性板の板厚が薄い場合、当該試行錯誤的な調整が求められるため、困難性が増大する可能性がある。
【0009】
本発明が解決しようとする課題は、上記事情を考慮してなされたものであって、設計負荷の増加を抑制しつつ、広い周波数帯域の音を吸音することができる吸音装置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】
【0010】
実施形態によれば、吸音装置は、第１板と、第２板と、第３板と、枠と、を備える。上記第１板は、複数の第１孔を有する。上記第２板は、上記第１板と第１方向に対向する。上記枠は、上記第１板と上記第２板との間を接続する。上記第３板は、上記枠内で上記第１方向に振動するように上記枠に支持される。上記枠内の上記第１板と上記第３板との間には第１空間が形成される。上記枠内の上記第２板と上記第３板との間には第２空間が形成される。上記第３板は、第１部分と、上記第１部分よりも振動速度が高い第２部分とを含む。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】第１実施形態に係る吸音装置の全体構成の一例を示す斜視図。
【図2】第１実施形態に係る吸音装置の全体構成の一例を示す分解図。
【図3】第１実施形態に係る吸音装置の断面構造の一例を示す断面図。
【図4】第１実施形態に係る吸音装置の複数の音孔の平面レイアウトの一例を示す平面図。
【図5】第１実施形態に係る吸音装置の内部空間の一例を示す図。
【図6】第１実施形態に係る吸音装置のシミュレーションにおける部分吸音率の分類の一例を示す図。
【図7】第１実施形態に係る吸音装置のシミュレーションにおける部分吸音率の算出結果を示すダイアグラム。
【図8】第１実施形態に係る吸音装置のシミュレーションにおける吸音率の算出結果を示すダイアグラム。
【図9】第２実施形態に係る吸音装置の全体構成の一例を示す分解図。
【図10】第２実施形態に係る吸音装置の断面構造の一例を示す断面図。
【図11】第２実施形態に係る吸音装置の複数の音孔、スリット、及び蓋の平面レイアウトの一例を示す平面図。
【図12】第２実施形態に係る吸音装置のシミュレーションにおける吸音率の算出結果を示すダイアグラム。
【図13】第２実施形態に係る吸音装置の実施例における吸音率の測定結果を示すダイアグラム。
【図14】第３実施形態に係る吸音装置の全体構成の一例を示す分解図。
【図15】第３実施形態に係る吸音装置の断面構造の一例を示す断面図。
【図16】第３実施形態に係る吸音装置の蓋の断面構造の例を示す断面図。
【図17】第１変形例に係る吸音装置の全体構成の一例を示す分解図。
【図18】第１変形例に係る吸音装置の断面構造の一例を示す断面図。
【図19】第１変形例に係る吸音装置の複数の音孔、スリット、及び蓋の平面レイアウトの一例を示す平面図。
【図20】第２変形例に係る吸音装置の全体構成の一例を示す分解図。
【図21】第２変形例に係る吸音装置の断面構造の一例を示す断面図。
【図22】第３変形例に係る吸音装置の全体構成の一例を示す分解図。
【図23】第３変形例に係る吸音装置の複数の音孔、スリット、及び蓋の平面レイアウトの一例を示す平面図。
【図24】第４変形例に係る吸音装置の断面構造の第１例を示す断面図。
【図25】第４変形例に係る吸音装置の断面構造の第２例を示す断面図。
【図26】第５変形例に係る吸音装置の断面構造の第１例を示す断面図。
【図27】第５変形例に係る吸音装置の断面構造の第２例を示す断面図。
【図28】第６変形例に係る吸音装置の複数の音孔及びスリットの平面レイアウトの第１例を示す平面図。
【図29】第６変形例に係る吸音装置の複数の音孔及びスリットの平面レイアウトの第２例を示す平面図。
【図30】第７変形例に係る吸音装置の弾性板の端部における断面構造の第１例を示す断面図。
【図31】第７変形例に係る吸音装置の弾性板の端部における断面構造の第２例を示す断面図。
【図32】第８変形例に係る吸音装置の平面レイアウトの一例を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下に、いくつかの実施形態について図面を参照して説明する。図面の寸法及び比率は、必ずしも現実のものと同一とは限らない。
【0013】
なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付す。同様の構成を有する要素同士を特に区別する場合、同一符号の末尾に、互いに異なる文字又は数字を付加する場合がある。
【0014】
１． 第１実施形態
１．１ 構成
１．１．１ 全体構成
図１は、第１実施形態に係る吸音装置１の全体構成の一例を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る吸音装置１の全体構成の一例を示す分解図である。図３は、第１実施形態に係る吸音装置１の断面構造の一例を示す断面図である。
１．１ 構成
１．１．１ 全体構成
図１は、第１実施形態に係る吸音装置１の全体構成の一例を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る吸音装置１の全体構成の一例を示す分解図である。図３は、第１実施形態に係る吸音装置１の断面構造の一例を示す断面図である。
【0015】
吸音装置１は、ヘルムホルツ共鳴器の原理を利用して、吸音装置１の外部空間で発生する音の少なくとも一部を吸音する機能を有する容器である。吸音装置１は、音孔表面板１１、枠１２、弾性板１３、枠１４、及び背後板１５を含む。音孔表面板１１、弾性板１３、及び背後板１５は、例えば、矩形状の平板である。枠１２及び１４は、例えば、角筒状の形状を有する部材である。吸音装置１は、吸音装置１の外部空間に対して仕切られた内部空間ＳＰを形成する。吸音装置１の内部空間ＳＰは、内部空間ＳＰＡ及びＳＰＢを有する。
【0016】
具体的には、音孔表面板１１は、板厚ｔｓを有する。音孔表面板１１には、各々が半径ａｓの複数の孔Ｈ１が形成される。板厚ｔｓは、孔Ｈ１の深さと読み替えてもよい。音孔表面板１１は、枠１２の第１開口端を塞ぐように、枠１２に接続される。弾性板１３は、板厚ｔｐを有する。弾性板１３の上面は、枠１２の第２開口端を塞ぐように、枠１２に接続される。これにより、音孔表面板１１と弾性板１３とは、枠１２を介して、長さＬ１離れて対向するように設けられる。そして、音孔表面板１１、枠１２、及び弾性板１３は、内部空間ＳＰＡを形成する。内部空間ＳＰＡは、複数の孔Ｈ１を介して吸音装置１の外部空間と接続される。複数の孔Ｈ１は、吸音装置１の外部空間で発生した音が吸音装置１の内部空間ＳＰＡに入射する経路（音孔）として機能する。
【0017】
弾性板１３の下面は、枠１４の第１開口端を塞ぐように、枠１４に接続される。背後板１５は、枠１４の第２開口端を塞ぐように、枠１４に接続される。これにより、弾性板１３と背後板１５とは、枠１４を介して、長さＬ２離れて対向するように設けられる。そして、弾性板１３、枠１４、及び背後板１５は、内部空間ＳＰＢを形成する。内部空間ＳＰＢは、内部空間ＳＰＡ及び吸音装置１の外部空間から分離される。
【0018】
弾性板１３は、例えば、端部が枠１２及び１４によって挟まれることによって支持される。弾性板１３は、音孔表面板１１、枠１２及び１４、並びに背後板１５に対して、低い剛性を有する。弾性板１３は、複数の孔Ｈ１から入射した音によって、有意に振動し得る。
【0019】
以下では、説明の便宜上、弾性板１３の長辺方向をＸ方向とする。弾性板１３の短辺方向をＹ方向とする。弾性板１３の振動方向をＺ方向とする。
【0020】
【0021】
音孔表面板１１のうち、Ｚ方向に見て枠１２と重複しない有効寸法部分は、Ｘ方向の長さａ、及びＹ方向の長さｂの矩形状を有する。複数の孔Ｈ１は、例えば、当該有効寸法部分において、隣り合う孔Ｈ１間の距離が略均等となるようにＭ行×Ｎ列のマトリクス状に配置される。この場合、当該有効寸法部分は、各々の中心に孔Ｈ１が配置されたＭ×Ｎ個の正方形に分割される。Ｍ×Ｎ個の正方形の各々の一辺の長さａｐは、互いに等しい。図４では、一例として、Ｍ＝９、Ｎ＝６の場合が示される。
【0022】
以下では、吸音装置１の内部空間ＳＰをＭ×Ｎ個の部分空間ＳＰｉ（１≦ｉ≦Ｍ×Ｎ）に仮想的に分割して考える。各部分空間ＳＰｉは、Ｚ方向に見た場合の径が長さａｐの底面を有する、柱状の空間である。ここで、Ｚ方向に見た場合の部分空間ＳＰｉの径とは、部分空間ＳＰｉをＺ方向に見た場合における最長の幅を示す。図４の例では、各部分空間ＳＰｉは、一辺の長さａｐの正方形を底面とする角柱状の空間である。各部分空間ＳＰｉは、弾性板１３の上方の部分空間ＳＰＡｉ及び弾性板１３の下方の部分空間ＳＰＢｉを有する。吸音装置１では、１個の孔Ｈ１、当該孔Ｈ１に対応する部分空間ＳＰＡｉ及びＳＰＢｉ、並びに部分空間ＳＰＡｉ及びＳＰＢｉに挟まれる弾性板１３の部分の１組が、１個の仮想的なヘルムホルツ共鳴器として機能し得る。
【0023】
１．２ 設計方法
次に、第１実施形態に係る吸音装置１の設計方法について説明する。吸音装置１は、例えば、以下に示す２ステップ又は３ステップを含む指針に基づいて設計される。
次に、第１実施形態に係る吸音装置１の設計方法について説明する。吸音装置１は、例えば、以下に示す２ステップ又は３ステップを含む指針に基づいて設計される。
【0024】
（ＳＴＥＰ１：ａｓ、ｔｓ、Ｌ１、ａｐ、及びｐの決定）
まず、以下の式（１）に示される共鳴周波数ｆｈｅｌｍが、寸法制約を満たしつつ吸音対象の周波数ｆ０と等しくなるように、孔Ｈ１の半径ａｓ、孔Ｈ１の深さｔｓ、長さＬ１、部分空間ＳＰｉの径ａｐ、及び開口率ｐが決定される。吸音対象の周波数ｆ０は、例えば、所望する吸音周波数帯域が周波数ｆ１以上周波数ｆ２以下の帯域の場合、ｆ０＝（ｆ１＋ｆ２）／２のように中央値とする。開口率ｐは、Ｚ方向に見た部分空間ＳＰｉの面積に対する、孔Ｈ１の面積の割合である。
まず、以下の式（１）に示される共鳴周波数ｆｈｅｌｍが、寸法制約を満たしつつ吸音対象の周波数ｆ０と等しくなるように、孔Ｈ１の半径ａｓ、孔Ｈ１の深さｔｓ、長さＬ１、部分空間ＳＰｉの径ａｐ、及び開口率ｐが決定される。吸音対象の周波数ｆ０は、例えば、所望する吸音周波数帯域が周波数ｆ１以上周波数ｆ２以下の帯域の場合、ｆ０＝（ｆ１＋ｆ２）／２のように中央値とする。開口率ｐは、Ｚ方向に見た部分空間ＳＰｉの面積に対する、孔Ｈ１の面積の割合である。
【0025】
【数1】
【0026】
ここで、ｃは、音速である。ｔｓ’は、補正後の孔Ｈ１の深さであり、ｔｓ’＝ｔｓ＋δである。δは、開口端補正値である。
【0027】
具体的には、半径ａｓ、深さｔｓ、及び径ａｐを各々の寸法制約の中央値に固定しつつ、長さＬ１が調整パラメータとして設定される。吸音対象の周波数ｆ０が低いことにより長さＬ１が寸法制約を超える場合、以下の３つのいずれかの手法により、長さＬ１が寸法制約を満たすように調整される。
・半径ａｓを寸法制約の範囲内で小さくする
・深さｔｓを寸法制約の範囲内で大きくする
・径ａｐを寸法制約の範囲内で大きくする
（ＳＴＥＰ２：弾性板１３の材質及び寸法、並びにＬ２の決定）
次に、共鳴周波数ｆｈｅｌｍが、以下の式（２）に示される内部空間ＳＰＢを考慮した弾性板１３の共振周波数ｆｐｌａｔｅが略一致するように、弾性板１３の材質及び寸法、並びに長さＬ２が決定される。
・半径ａｓを寸法制約の範囲内で小さくする
・深さｔｓを寸法制約の範囲内で大きくする
・径ａｐを寸法制約の範囲内で大きくする
（ＳＴＥＰ２：弾性板１３の材質及び寸法、並びにＬ２の決定）
次に、共鳴周波数ｆｈｅｌｍが、以下の式（２）に示される内部空間ＳＰＢを考慮した弾性板１３の共振周波数ｆｐｌａｔｅが略一致するように、弾性板１３の材質及び寸法、並びに長さＬ２が決定される。
【0028】
【数2】
【0029】
ここで、ρは、空気の密度である。Ｋｐは、弾性板１３の等価剛性である。Ｍｐは、弾性板１３のモード質量である。γは、弾性板１３の下面の音圧に関するパラメータである。長さＬ２が短すぎる場合を除き、弾性板１３の下面の音圧は、部分空間ＳＰｉによらず一定とみなし得る。
【0030】
基本的には、ＳＴＥＰ１及びＳＴＥＰ２までの設計にて、吸音装置１の設計が完了する。なお、例えば、ＳＴＥＰ１及びＳＴＥＰ２までの設計にて得られた吸音特性が低い場合等、吸音特性を更に向上させたい場合、開口率ｐ一定の条件下で、以下のＳＴＥＰ３が更に実行されてもよい。
【0031】
（ＳＴＥＰ３：Ｌ１の調整）
まず、ＳＴＥＰ１で決定された長さＬ１において、吸音率のピークが高くなる深さｔｓを寸法制約の範囲内で選択する。
まず、ＳＴＥＰ１で決定された長さＬ１において、吸音率のピークが高くなる深さｔｓを寸法制約の範囲内で選択する。
【0032】
続いて、選択されたｔｓにおいて、共鳴周波数ｆｈｅｌｍが吸音対象の周波数ｆ０と等しくなるように、長さＬ１を寸法制約の範囲内で調整する。
【0033】
以上により、吸音装置１の設計が完了する。
【0034】
なお、上記指針は、あくまで一例であり、吸音装置１は、任意の指針に基づいて設計され得る。また、吸音装置１は、試行錯誤的に設計されてもよい。
【0035】
１．３ シミュレーション
次に、第１実施形態に係る吸音装置１の吸音特性に関するシミュレーションについて説明する。
次に、第１実施形態に係る吸音装置１の吸音特性に関するシミュレーションについて説明する。
【0036】
１．３．１ 諸量の定義
以下では、３個の条件（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）で実行された吸音装置１の吸音率αのシミュレーションが示される。
以下では、３個の条件（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）で実行された吸音装置１の吸音率αのシミュレーションが示される。
【0037】
吸音率αは、吸音装置１に入射した音のエネルギーに対する、吸音装置１によって吸収された音のエネルギーの割合である。吸音率αは、吸音装置１の特性インピーダンスＺａ＝ｚｒ＋ｊｚｉｍを用いて、以下の式（３）によって表される。
【0038】
【数3】
【0039】
ｚｒ及びｚｉｍはそれぞれ、特性インピーダンスＺａの実部及び虚部である。ｊは、複素記号であり、ｊ＝√（－１）である。なお、部分空間ＳＰｉに対応する特性インピーダンスＺａは、Ｚａｉのように表される。
【0040】
式（３）に示されるように、吸音率αは、例えば、複数の部分空間ＳＰｉに対応する複数の部分吸音率αｉの合成として算出され得る。
【0041】
図６は、第１実施形態に係る吸音装置１のシミュレーションにおける部分吸音率の分類の一例を示す図である。図６に示されるように、本シミュレーションでは、部分吸音率αｉは、部分空間ＳＰｉに対応する弾性板１３の部分の振動速度の高さに応じて、３個のケースＩ、ＩＩ、及びＩＩＩに分類される。以下では、説明の便宜上、一例として、１次振動モードの場合を想定して説明する。
【0042】
ケースＩには、弾性板１３の振動速度が比較的低い部分に対応して算出される部分吸音率αｉが分類される。ケースＩＩＩには、弾性板１３の振動速度が比較的高い部分に対応して算出される部分吸音率αｉが分類される。ケースＩＩは、振動速度が、ケースＩにおける振動速度とケースＩＩＩにおける振動速度との間の高さとなる弾性板１３の部分に対応して算出される部分吸音率αｉが分類される。
【0043】
図６の例では、矩形状の弾性板１３の角の領域において振動速度が最も低くなるので、当該角の領域がケースＩに分類される。矩形状の弾性板１３の中央に近い領域において振動速度が最も高くなるので、当該中央に近い領域がケースＩＩＩに分類される。そして、ケースＩに分類された領域とケースＩＩＩに分類された領域との間の領域が、ケースＩＩに分類される。
【0044】
上述したような吸音率α及び部分吸音率αｉの算出に際して、諸量が以下のように定義される。
【0045】
Ｒは、音孔の空気粘性抵抗である。ωは、音の角周波数である。
【0046】
Ｄ０は、弾性板１３の曲げこわさである。ρｐは、弾性板１３の密度である。ηは、弾性板１３の損失係数である。曲げこわさＤ０、ρｐ、及びηは、弾性板１３の材質によって決定される。
【0047】
Ｓｈは、孔Ｈ１の面積であり、Ｓｈ＝πａｓ
２である。Ｓａは、弾性板１３の内部空間ＳＰに対応する部分の面積であり、Ｓａ＝ａｂである。Ｓｄは、弾性板１３の部分空間ＳＰｉに対応する部分の面積であり、Ｓｄ＝ａｐ
２である。部分空間ＳＰｉに対応する面積Ｓｄは、Ｓｉのように表される。
【0048】
ｐ２は、分割率であり、ｐ２＝Ｓｄ／Ｓａである。Ｋｈは、内部空間ＳＰＡに対応する空気のバネ係数であり、Ｋｈ＝ρｃ２／Ｌ１である。
【0049】
１．３．２ 条件（Ａ）
まず、条件（Ａ）について説明する。条件（Ａ）では、弾性板１３の上面及び下面の音圧、並びに弾性板１３の振動速度が、対応する部分空間ＳＰｉによらず一定（平均音圧及び平均振動速度）とみなされる。
まず、条件（Ａ）について説明する。条件（Ａ）では、弾性板１３の上面及び下面の音圧、並びに弾性板１３の振動速度が、対応する部分空間ＳＰｉによらず一定（平均音圧及び平均振動速度）とみなされる。
【0050】
具体的には、条件（Ａ）における吸音装置１の特性インピーダンスＺａは、以下の式（４）、（５）、及び（６）のように表される。
【0051】
【数4】
【0052】
ここで、Ｑ、Ｍｐ、及びＫｐはそれぞれ、弾性板１３の振動モード関数Φ１を用いて、以下の式（７）、（８）、及び（９）のように表される。
【0053】
【数5】
【0054】
１．３．３ 条件（Ｂ）
次に、条件（Ｂ）について説明する。条件（Ｂ）では、弾性板１３の上面の音圧が対応する部分空間ＳＰｉによらず一定とみなされる。条件（Ｂ）では、対応する部分空間ＳＰｉに応じた弾性板１３の振動速度の差異が考慮される。なお、条件（Ｂ）は、弾性板１３の下面の音圧を部分空間ＳＰｉによらず一定とみなす場合と、部分空間ＳＰｉに応じた弾性板１３の下面の音圧の差異を考慮する場合と、で更に分けられる。
次に、条件（Ｂ）について説明する。条件（Ｂ）では、弾性板１３の上面の音圧が対応する部分空間ＳＰｉによらず一定とみなされる。条件（Ｂ）では、対応する部分空間ＳＰｉに応じた弾性板１３の振動速度の差異が考慮される。なお、条件（Ｂ）は、弾性板１３の下面の音圧を部分空間ＳＰｉによらず一定とみなす場合と、部分空間ＳＰｉに応じた弾性板１３の下面の音圧の差異を考慮する場合と、で更に分けられる。
【0055】
具体的には、条件（Ｂ）における吸音装置１の特性インピーダンスＺａは、以下の式（１０）、（１１）、及び（１２）のように表される。
【0056】
【数6】
【0057】
ここで、Ｑｉは、弾性板１３の振動モード関数Φ１を用いて、以下の式（１３）のように表される。
【0058】
【数7】
【0059】
部分空間ＳＰｉによらず弾性板１３の下面の音圧を一定とみなす場合、パラメータγは、以下の式（１４）のように表される。
【0060】
【数8】
【0061】
弾性板１３の下面の音圧の差異を部分空間ＳＰｉに応じて考慮する場合、パラメータγは、以下の式（１５）のように表される。
【0062】
【数9】
【0063】
パラメータγは、内部空間ＳＰＢの空気を考慮した弾性板１３の固有振動数に影響する。しかしながら、パラメータγは、条件（Ａ）～（Ｃ）の比較結果に有意な差を与えないとみなし得る。このため、条件（Ｂ）では、式（１４）に基づくパラメータγが使用されるものとする。
【0064】
１．３．４ 条件（Ｃ）
次に、条件（Ｃ）について説明する。条件（Ｃ）では、対応する部分空間ＳＰｉに応じた弾性板１３の上面の音圧、及び弾性板１３の振動速度の差異が考慮される。条件（Ｃ）は、条件（Ｂ）と同様に、弾性板１３の下面の音圧を部分空間ＳＰｉによらず一定とみなす場合と、部分空間ＳＰｉに応じた弾性板１３の下面の音圧の差異を考慮する場合と、で更に分けられる。なお、条件（Ｃ）における弾性板１３の上面の音圧は、部分空間ＳＰＡｉ同士の干渉の影響を受けないものとする。
次に、条件（Ｃ）について説明する。条件（Ｃ）では、対応する部分空間ＳＰｉに応じた弾性板１３の上面の音圧、及び弾性板１３の振動速度の差異が考慮される。条件（Ｃ）は、条件（Ｂ）と同様に、弾性板１３の下面の音圧を部分空間ＳＰｉによらず一定とみなす場合と、部分空間ＳＰｉに応じた弾性板１３の下面の音圧の差異を考慮する場合と、で更に分けられる。なお、条件（Ｃ）における弾性板１３の上面の音圧は、部分空間ＳＰＡｉ同士の干渉の影響を受けないものとする。
【0065】
具体的には、条件（Ｃ）における吸音装置１の特性インピーダンスＺａは、以下の式（１６）、（１７）、及び（１８）のように表される。
【0066】
【数10】
【0067】
なお、条件（Ｃ）におけるパラメータγによる弾性板１３の下面の音圧に関する場合分けは、条件（Ｂ）の場合と同等である。そして、条件（Ｃ）では、条件（Ｂ）と同様、式（１４）に基づくパラメータγが使用されるものとする。
【0068】
１．３．５ シミュレーション結果
上述した条件（Ａ）～（Ｃ）に基づくシミュレーション結果を示す。
上述した条件（Ａ）～（Ｃ）に基づくシミュレーション結果を示す。
【0069】
図７は、第１実施形態に係る吸音装置１のシミュレーションにおける部分吸音率の算出結果を示すダイアグラムである。図７では、音の周波数の関数として算出された複数の部分吸音率αｉが、ケースＩ、ＩＩ、及びＩＩＩ毎に示される。図７は、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、及び図７（Ｃ）を含む。図７（Ａ）、図７（Ｂ）、及び図７（Ｃ）はそれぞれ、条件（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）のシミュレーション結果に対応する。
【0070】
まず、図７（Ａ）を参照して、条件（Ａ）のシミュレーション結果について示す。
【0071】
条件（Ａ）では、部分吸音率αｉの周波数に関する履歴は、ケースＩ～ＩＩＩに関わらず変化しない。このため、条件（Ａ）では、部分吸音率αｉの２個のピークに対応する周波数は、ケースＩ～ＩＩＩに関わらず変化しない。また、部分吸音率αｉの２個のピーク間における吸音率の落ち込み量（ディップ）についても、ケースＩ～ＩＩＩに関わらず変化しない。
【0072】
続いて、図７（Ｂ）を参照して、条件（Ｂ）のシミュレーション結果について示す。
【0073】
条件（Ｂ）では、部分吸音率αｉの２個のピークのうちの低周波数側のピークに対応する周波数は、ケースＩ、ＩＩ、及びＩＩＩの順に、低周波数側にシフトする。部分吸音率αｉの２個のピークのうちの高周波数側のピークに対応する周波数は、ケースＩ、ＩＩ、及びＩＩＩの順に、高周波数側にシフトする。また、部分吸音率αｉの２個のピーク間のディップは、ケースＩＩＩ、ＩＩ、及びＩの順に、低減する。
【0074】
続いて、図７（Ｃ）を参照して、条件（Ｃ）のシミュレーション結果について示す。
【0075】
条件（Ｃ）における部分吸音率αｉの傾向は、条件（Ｂ）における部分吸音率αｉの傾向と同様である。ただし、条件（Ｃ）では、ピークに対応する周波数のケース間におけるシフト量が、条件（Ｂ）よりも大きくなる。また、条件（Ｃ）では、ピーク間のディップが、条件（Ｂ）よりも小さくなる。
【0076】
図８は、第１実施形態に係る吸音装置１のシミュレーションにおける吸音率の算出結果を示すダイアグラムである。図８では、複数の部分吸音率αｉの合計としての吸音率αが、条件（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）ごとに示される。
【0077】
図８に示されるように、高吸音率とみなし得る周波数帯域は、条件（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）の順に広くなる。また、ピーク間のディップは、条件（Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）の順に小さくなる。
【0078】
１．４ 第１実施形態に係る効果
第１実施形態によれば、音孔表面板１１は、複数の孔Ｈ１を有する。そして、Ｚ方向に振動するように枠１２及び１４に支持される１枚の弾性板１３が、複数の孔Ｈ１に対して設けられる。これにより、吸音装置１は、部分空間ＳＰｉと、当該部分空間ＳＰｉに対応する弾性板１３の部分及び１個の孔Ｈ１と、の組によって形成される複数の仮想的なヘルムホルツ共鳴器の合成とみなすことができる。このため、１個のヘルムホルツ共鳴器に対して１枚の弾性板を設ける場合よりも、弾性板１３の板厚又はヤング率に関する制約を緩和することができる。したがって、低周波数帯域の音を吸音しようとする場合における設計負荷を緩和することができる。
第１実施形態によれば、音孔表面板１１は、複数の孔Ｈ１を有する。そして、Ｚ方向に振動するように枠１２及び１４に支持される１枚の弾性板１３が、複数の孔Ｈ１に対して設けられる。これにより、吸音装置１は、部分空間ＳＰｉと、当該部分空間ＳＰｉに対応する弾性板１３の部分及び１個の孔Ｈ１と、の組によって形成される複数の仮想的なヘルムホルツ共鳴器の合成とみなすことができる。このため、１個のヘルムホルツ共鳴器に対して１枚の弾性板を設ける場合よりも、弾性板１３の板厚又はヤング率に関する制約を緩和することができる。したがって、低周波数帯域の音を吸音しようとする場合における設計負荷を緩和することができる。
【0079】
また、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する仮想的なヘルムホルツ共鳴器は、１自由度系のヘルムホルツ共鳴器に近い吸音特性を有する。また、弾性板１３の振動速度が高い部分に対応する仮想的なヘルムホルツ共鳴器は、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器に近い吸音特性を有する。このため、吸音装置１は、１自由度系のヘルムホルツ共鳴器の吸音特性、及び２自由度系のヘルムホルツ共鳴器の吸音特性が合成された吸音特性を有する。したがって、制振材を設けることなく、高吸音率の周波数帯域を広げつつ、ピーク間のディップを小さくすることができる。
【0080】
補足すると、シミュレーションの条件（Ａ）は、弾性板１３が変形することなくＺ方向に振動する場合に対応する。これに対して、条件（Ｂ）及び（Ｃ）は、弾性板１３が撓みつつ、Ｚ方向に振動する場合に対応する。このように、条件（Ａ）は、条件（Ｂ）及び（Ｃ）よりも、弾性板１３が設けられる、１個の２自由度系のヘルムホルツ共鳴器に近い条件である。また、条件（Ｂ）及び（Ｃ）は、条件（Ａ）よりも、複数の音孔に対して１枚の弾性板が設けられる、複数の２自由度系のヘルムホルツ共鳴器の合成に近い条件である。このため、第１実施形態に係る吸音装置１は、条件（Ａ）と条件（Ｂ）との間の吸音特性、又は条件（Ａ）と条件（Ｃ）との間の吸音特性を有し得る。
【0081】
条件（Ｂ）及び（Ｃ）のシミュレーション結果は、条件（Ａ）のシミュレーション結果よりも、高吸音率の周波数帯域が広く、かつピーク間のディップが小さい。このため、第１実施形態に係る吸音装置１の吸音特性は、１個の音孔に対して１枚の弾性板が設けられる２自由度系のヘルムホルツ共鳴器の吸音特性よりも、高吸音率の周波数帯域が広く、かつピーク間のディップが小さくなることが期待できる。
【0082】
２． 第２実施形態
次に、第２実施形態に係る吸音装置について説明する。
次に、第２実施形態に係る吸音装置について説明する。
【0083】
上述したシミュレーション結果によれば、条件（Ａ）よりも条件（Ｂ）に、条件（Ｂ）よりも条件（Ｃ）に近づくほど、高吸音率の周波数帯域が広く、かつピーク間のディップが小さい吸音特性が得られることが期待できる。第２実施形態では、内部空間ＳＰ１内を、部分空間ＳＰｉごとに物理的に仕切る点において、第１実施形態と異なる。以下では、第１実施形態と異なる構成について主に説明する。第１実施形態と同等の構成については、適宜その説明を省略する。
【0084】
２．１ 全体構成
図９は、第２実施形態に係る吸音装置１Ａの全体構成の一例を示す分解図である。図１０は、第２実施形態に係る吸音装置１Ａの断面構造の一例を示す断面図である。図９及び図１０はそれぞれ、第１実施形態における図２及び図３に対応する。吸音装置１Ａは、音孔表面板１１、枠１２、弾性板１３、枠１４、及び背後板１５に加えて、スリット１６及び蓋１７を含む。
図９は、第２実施形態に係る吸音装置１Ａの全体構成の一例を示す分解図である。図１０は、第２実施形態に係る吸音装置１Ａの断面構造の一例を示す断面図である。図９及び図１０はそれぞれ、第１実施形態における図２及び図３に対応する。吸音装置１Ａは、音孔表面板１１、枠１２、弾性板１３、枠１４、及び背後板１５に加えて、スリット１６及び蓋１７を含む。
【0085】
スリット１６は、Ｚ方向に延び、内部空間ＳＰＡを、部分空間ＳＰＡｉごとに仕切る部材である。スリット１６は、枠１２に接続される。スリット１６の上端は、音孔表面板１１に接する。スリット１６の下端は、弾性板１３に接しない。
【0086】
蓋１７は、弾性板１３に対して有意に高い剛性を有する板である。すなわち、蓋１７は、弾性板１３を振動させる音によって振動しない剛板とみなし得る。蓋１７は、スリット１６によって仕切られた複数の部分空間ＳＰＡｉのうち、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉを、音孔表面板１１側と弾性板１３側とに分離するように、スリット１６の下端を塞ぐ。これにより、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉのうち、蓋１７によって分離された音孔表面板１１側の空間は、内部空間ＳＰＡの他の空間からスリット１６及び蓋１７によって隔てられる。
【0087】
蓋１７と弾性板１３との間には、長さｔｒの隙間が形成される。長さｔｒは、弾性板１３の振動によって弾性板１３と蓋１７とが接触しない範囲内で、より短い方が好ましい。長さｔｒは、例えば、１ミリメートル程度に設計され得る。
【0088】
２．２ 音孔、スリット、及び蓋の配置
図１１は、第２実施形態に係る吸音装置１Ａの複数の音孔、スリット、及び蓋の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図１１は、第１実施形態における図４に対応する。図１１では、スリット１６が点線で示され、蓋１７に対応する領域がハッチングされる。
図１１は、第２実施形態に係る吸音装置１Ａの複数の音孔、スリット、及び蓋の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図１１は、第１実施形態における図４に対応する。図１１では、スリット１６が点線で示され、蓋１７に対応する領域がハッチングされる。
【0089】
スリット１６は、Ｚ方向に見て、音孔表面板１１の有効寸法部分を、同一の面積を有するＭ×Ｎ個の正方形の領域がマトリクス状に並ぶように仕切る。複数の孔Ｈ１は、スリット１６によって仕切られたＭ×Ｎ個の正方形の領域の中心にそれぞれ配置される。そして、蓋１７は、Ｚ方向に見て、Ｍ×Ｎ個の正方形のうち、内側の（Ｍ－２）×（Ｎ－２）個の正方形の領域がくり抜かれた形状を有する。つまり、図１１の例では、蓋１７が有る部分空間ＳＰｉは、蓋１７が無い部分空間ＳＰｉを囲むように配置される。
【0090】
２．３ シミュレーション
次に、第２実施形態に係る吸音装置１Ａの吸音特性に関するシミュレーションについて説明する。
次に、第２実施形態に係る吸音装置１Ａの吸音特性に関するシミュレーションについて説明する。
【0091】
２．３．１ 条件（Ｄ）
条件（Ｄ）では、条件（Ｂ）において、スリット１６及び蓋１７の有無が更に考慮される。
条件（Ｄ）では、条件（Ｂ）において、スリット１６及び蓋１７の有無が更に考慮される。
【0092】
具体的には、蓋１７が無い部分空間ＳＰｉでは、条件（Ｂ）における式（１０）～（１２）と同一の特性インピーダンスが適用される。
【0093】
そして、蓋１７と弾性板１３との間に生じる空間が更に考慮され得る。この場合、特性インピーダンスＺ１ｉを演算する際に、長さＬ１を以下に示す式（１９）のように長さＬ１’と補正してもよい。
【0094】
【数11】
【0095】
ここで、Ｎｐは、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器として機能する部分空間ＳＰｉの数である。Ｎｑは、１自由度系のヘルムホルツ共鳴器として機能する部分空間ＳＰｉの数である。
【0096】
一方、蓋１７が有る部分空間ＳＰｉでは、条件（Ｂ）における式（１０）及び式（１１）と同一の特性インピーダンスが適用される。そして、蓋１７を剛板とみなすことにより、特性インピーダンスＺ２ｉが∞となる。
【0097】
そして、蓋１７と弾性板１３との間に生じる空間が更に考慮され得る。この場合、特性インピーダンスＺ１ｉを演算する際に、長さＬ１を以下に示す式（２０）のように長さＬ１”と補正してもよい。
【0098】
【数12】
【0099】
ここで、長さｔｂは、蓋１７の板厚と、弾性板１３及び蓋１７間の隙間の長さｔｒとの和である。
【0100】
２．３．２ シミュレーション結果
上述した条件（Ｄ）に基づくシミュレーション結果を示す。
上述した条件（Ｄ）に基づくシミュレーション結果を示す。
【0101】
【0102】
図１２に示されるように、吸音装置１Ａの設計が条件（Ｃ）に近づいたことにより、ピーク間のディップが抑制されたことが確認できる。なお、Ｎｐ及びＮｑの割合は、ピーク間のディップの低減量と、高吸音率となる帯域の幅とのトレードオフになるため、いずれも要求を満たすように適切に設定されることが望ましい。
【0103】
２．４ 測定結果
図１３は、第２実施形態に係る吸音装置の実施例における吸音率の測定結果を示すダイアグラムである。図１３では、後述する第１変形例を第２実施形態に適用した場合における吸音装置１Ｃ（図１７、図１８、及び図１９に図示）の吸音率の測定結果が実線ＥＭＢで示される。また、吸音装置の弾性板１３を剛板に変更した場合における吸音率の測定結果が鎖線ＣＭＰで示される。また、吸音装置１Ｃのうち蓋１７が無い部分空間ＳＰｉに対応する部分の吸音率の測定結果が点線ＥＭＢｄで示される。また、吸音装置１Ｃのうち蓋１７が有る部分空間ＳＰｉに対応する部分の吸音率の測定結果が破線ＥＭＢｈで示される。
図１３は、第２実施形態に係る吸音装置の実施例における吸音率の測定結果を示すダイアグラムである。図１３では、後述する第１変形例を第２実施形態に適用した場合における吸音装置１Ｃ（図１７、図１８、及び図１９に図示）の吸音率の測定結果が実線ＥＭＢで示される。また、吸音装置の弾性板１３を剛板に変更した場合における吸音率の測定結果が鎖線ＣＭＰで示される。また、吸音装置１Ｃのうち蓋１７が無い部分空間ＳＰｉに対応する部分の吸音率の測定結果が点線ＥＭＢｄで示される。また、吸音装置１Ｃのうち蓋１７が有る部分空間ＳＰｉに対応する部分の吸音率の測定結果が破線ＥＭＢｈで示される。
【0104】
図１３に示されるように、破線ＥＭＢｈは、１自由度系のヘルムホルツ共鳴器における単峯性の吸音特性をよく再現している。点線ＥＭＢｄは、２個のピーク及びディップが現れる２自由度系のヘルムホルツ共鳴器の吸音特性をよく再現している。
【0105】
実線ＥＭＢは、破線ＥＭＢｈの吸音特性と、点線ＥＭＢｄの吸音特性とが合成された吸音特性を示すことが分かる。これにより、実線ＥＭＢは、ディップを低減しつつ、鎖線ＣＭＰと比較して高吸音率となる帯域を広げることが確認できる。また、実線ＥＭＢは、図１２に示されたシミュレーション結果ともよく整合している。
【0106】
２．５ 第２実施形態に係る効果
第２実施形態によれば、スリット１６は、Ｚ方向に延び、内部空間ＳＰＡを部分空間ＳＰＡｉごとに仕切る。これにより、部分空間ＳＰＡｉ同士の干渉を低減することができる。このため、吸音装置１Ａの吸音特性を、シミュレーションの条件（Ｃ）に近い条件（Ｄ）に、近づけることができる。したがって、高吸音率となる周波数帯域をより広く、かつピーク間のディップをより小さくすることができる。
第２実施形態によれば、スリット１６は、Ｚ方向に延び、内部空間ＳＰＡを部分空間ＳＰＡｉごとに仕切る。これにより、部分空間ＳＰＡｉ同士の干渉を低減することができる。このため、吸音装置１Ａの吸音特性を、シミュレーションの条件（Ｃ）に近い条件（Ｄ）に、近づけることができる。したがって、高吸音率となる周波数帯域をより広く、かつピーク間のディップをより小さくすることができる。
【0107】
また、蓋１７は、スリット１６によって仕切られた複数の部分空間ＳＰＡｉのうち、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉを、音孔表面板１１側と弾性板１３側とに分離する。これにより、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉでは、対応する孔Ｈ１から入射した音が、弾性板１３よりも剛性の高い蓋１７によって遮断される。このため、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する部分空間ＳＰｉの吸音特性を、蓋１７が設けられない場合よりも、１自由度系のヘルムホルツ共鳴器の吸音特性に近づけることができる。上述の通り、１自由度系のヘルムホルツ共鳴器の吸音特性は、単峯性を有する。したがって、ピーク間のディップをより小さくすることができる。
【0108】
また、蓋１７と弾性板１３との間には、弾性板１３の振動を阻害しない程度に隙間が形成される。これにより、吸音装置１Ａにおける２自由度系のヘルムホルツ共鳴器としての吸音特性が損なわれることを回避できる。
【0109】
３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る吸音装置について説明する。
次に、第３実施形態に係る吸音装置について説明する。
【0110】
第３実施形態では、弾性板１３によって反射される音波が、対応する部分空間ＳＰｉに選択的に入射するように内部空間ＳＰＡを仕切る点において、第１実施形態及び第２実施形態と異なる。以下では、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。第２実施形態と同等の構成については、適宜その説明を省略する。
【0111】
３．１ 全体構成
図１４は、第３実施形態に係る吸音装置１Ｂの全体構成の一例を示す分解図である。図１５は、第３実施形態に係る吸音装置１Ｂの断面構造の一例を示す断面図である。図１４及び図１５はそれぞれ、第２実施形態における図９及び図１０に対応する。吸音装置１Ｂは、蓋１７に代えて、蓋１８を含む。
図１４は、第３実施形態に係る吸音装置１Ｂの全体構成の一例を示す分解図である。図１５は、第３実施形態に係る吸音装置１Ｂの断面構造の一例を示す断面図である。図１４及び図１５はそれぞれ、第２実施形態における図９及び図１０に対応する。吸音装置１Ｂは、蓋１７に代えて、蓋１８を含む。
【0112】
蓋１８は、弾性板１３に対して有意に高い剛性を有する板である。すなわち、蓋１８は、弾性板１３を振動させる音によって振動しない剛板とみなし得る。蓋１８と弾性板１３との間には、長さｔｒの隙間が形成される。長さｔｒは、弾性板１３の振動によって弾性板１３と蓋１８とが干渉しない範囲内で、より短い方が好ましい。長さｔｒは、例えば、１ミリメートル程度に設計され得る。
【0113】
蓋１８は、スリット１６によって仕切られた複数の部分空間ＳＰＡｉのうち、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉを、音孔表面板１１側と弾性板１３側とに分離するように、スリット１６の下端を塞ぐ。これにより、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉのうち、蓋１８によって分離された音孔表面板１１側の空間は、内部空間ＳＰＡの他の空間からスリット１６及び蓋１８によって隔てられる。
【0114】
また、蓋１８には、スリット１６によって仕切られた複数の部分空間ＳＰＡｉのうち、弾性板１３の振動速度が高い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉの音孔表面板１１側と弾性板１３側との間を接続する、複数の孔Ｈ２が形成される。孔Ｈ２の径（＝２ａｃ）は、孔Ｈ１の径（＝２ａｓ）以上、かつＺ方向に見た場合の部分空間ＳＰｉの径未満である。これにより、弾性板１３の振動速度が高い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉの音孔表面板１１側と弾性板１３側とを接続する空間が、蓋１８によって狭められる。
【0115】
３．２ 蓋の断面構造
図１６は、第３実施形態に係る吸音装置１Ｂの蓋の断面構造の例を示す断面図である。
図１６は、第３実施形態に係る吸音装置１Ｂの蓋の断面構造の例を示す断面図である。
【0116】
図１６（Ａ）に示されるように、孔Ｈ２の断面形状は、音孔表面板１１側の径と弾性板１３側の径とが略等しい形状であってもよい。図１６（Ｂ）に示されるように、孔Ｈ２の断面形状は、径が音孔表面板１１側から弾性板１３側に向かって小さくなるテーパ形状であってもよい。なお、孔Ｈ２がテーパ形状を有する場合、上述した孔Ｈ２の径に関する制約は、弾性板１３側の径に課される。
【0117】
３．３ 第３実施形態に係る効果
第３実施形態によれば、蓋１８は、弾性板１３の振動速度が高い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉの音孔表面板１１側と弾性板１３側との間を接続する孔Ｈ２を有する。孔Ｈ２の径は、孔Ｈ１の径以上であり、かつＺ方向に見た場合の部分空間ＳＰＡｉの径未満である。これにより、弾性板１３のうち、或る部分空間ＳＰｉに対応する部分で反射した音波が、他の部分空間ＳＰｉに入射することを抑制できる。このため、弾性板１３の振動速度が高い部分に対応する部分空間ＳＰｉの吸音特性を、蓋１８が設けられない場合よりも、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器の吸音特性に近づけることができる。したがって、高吸音率となる周波数帯域をより広げることができる。
第３実施形態によれば、蓋１８は、弾性板１３の振動速度が高い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉの音孔表面板１１側と弾性板１３側との間を接続する孔Ｈ２を有する。孔Ｈ２の径は、孔Ｈ１の径以上であり、かつＺ方向に見た場合の部分空間ＳＰＡｉの径未満である。これにより、弾性板１３のうち、或る部分空間ＳＰｉに対応する部分で反射した音波が、他の部分空間ＳＰｉに入射することを抑制できる。このため、弾性板１３の振動速度が高い部分に対応する部分空間ＳＰｉの吸音特性を、蓋１８が設けられない場合よりも、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器の吸音特性に近づけることができる。したがって、高吸音率となる周波数帯域をより広げることができる。
【0118】
４． 変形例等
なお、上記第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態に係る吸音装置は、上述の例に限らず、種々の変形が適用可能である。
なお、上記第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態に係る吸音装置は、上述の例に限らず、種々の変形が適用可能である。
【0119】
４．１ 第１変形例
例えば、上記第２実施形態及び第３実施形態では、内部空間ＳＰＡがスリット１６によって部分空間ＳＰｉごとに仕切られる場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第１変形例が第２実施形態に適用される場合を想定し、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。
例えば、上記第２実施形態及び第３実施形態では、内部空間ＳＰＡがスリット１６によって部分空間ＳＰｉごとに仕切られる場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第１変形例が第２実施形態に適用される場合を想定し、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。
【0120】
図１７は、第１変形例に係る吸音装置１Ｃの全体構成の一例を示す分解図である。図１８は、第１変形例に係る吸音装置１Ｃの断面構造の一例を示す断面図である。図１７及び図１８は、第２実施形態における図９及び図１０に対応する。図１７及び図１８に示されるように、吸音装置１Ｃは、スリット１６に代えて、スリット１９を備えていてもよい。
【0121】
スリット１９は、Ｚ方向に延び、内部空間ＳＰＡを、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する部分空間ＳＰｉの組と、弾性板１３の振動速度が高い部分に対応する部分空間ＳＰｉの組と、で仕切る部材である。スリット１９は、枠１２に接続される。スリット１９の上端は、音孔表面板１１に接する。スリット１９の下端は、弾性板１３に接しない。そして、蓋１７は、スリット１９によって仕切られた複数の部分空間ＳＰＡｉのうち、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉを、音孔表面板１１側と弾性板１３側とに分離するように、スリット１９の下端を塞ぐ。
【0122】
図１９は、第１変形例に係る吸音装置１Ｃの複数の音孔、スリット、及び蓋の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図１９は、第２実施形態における図１１に対応する。図１９では、スリット１９が点線で示され、蓋１７に対応する領域がハッチングされる。
【0123】
スリット１９は、Ｚ方向に見て、音孔表面板１１の有効寸法部分を、“＃”字状に仕切る。これにより、有効寸法部分は、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する８個の周辺領域と、弾性板１３の振動速度が高い部分に対応する１個の中央領域とに分割される。周辺領域及び中央領域の各々は、一辺の長さａｐの正方形の領域で分割され得る。複数の孔Ｈ１の各々は、対応する正方形の領域の中心に配置される。そして、蓋１７は、中央領域に対応する部分がくり抜かれた形状を有する。
【0124】
第１変形例によれば、スリット１９の製作コストを低減できる。また、スリット１９は、弾性板１３の振動速度が低い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉと、弾性板１３の振動速度が高い部分に対応する部分空間ＳＰＡｉとを仕切る。したがって、第２実施形態と同様に、高吸音率となる周波数帯域の広帯域化と、ピーク間のディップの低減とを両立させることができる。
【0125】
４．２ 第２変形例
また、例えば、上記第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態では、弾性板１３によって内部空間ＳＰＢが内部空間ＳＰＡから分離される場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第２変形例が第２実施形態に適用される場合を想定し、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。
また、例えば、上記第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態では、弾性板１３によって内部空間ＳＰＢが内部空間ＳＰＡから分離される場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第２変形例が第２実施形態に適用される場合を想定し、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。
【0126】
図２０は、第２変形例に係る吸音装置１Ｄの全体構成の一例を示す分解図である。図２１は、第２変形例に係る吸音装置１Ｄの断面構造の一例を示す断面図である。図２０及び図２１は、第２実施形態における図９及び図１０に対応する。図２０及び図２１に示されるように、吸音装置１Ｄは、弾性板１３に代えて、弾性板２０を備えていてもよい。
【0127】
弾性板２０の構成は、複数の孔Ｈ３が形成される点を除いて、弾性板１３の構成と同等である。当該複数の孔Ｈ３を介して、内部空間ＳＰＢは、内部空間ＳＰＡと接続される。複数の孔Ｈ３は、Ｚ方向に見て、枠１２及び１４によって支持される弾性板２０の端部の近傍に形成される。なお、孔Ｈ３の径は、通気できればよく、微小であることが好ましい。具体的には、例えば、孔Ｈ３の径は、孔Ｈ１の径以下であることが好ましい。特に、第２変形例が第２実施形態及び第３実施形態に適用される場合、複数の孔Ｈ３は、音孔表面板１１側と弾性板２０側とが蓋１７及び１８によって分離される部分空間ＳＰＡｉに対応する弾性板２０の部分に形成されることが望ましい。
【0128】
第２変形例によれば、内部空間ＳＰＡと内部空間ＳＰＢとの間の圧力を同等の大きさにすることができる。このため、内部空間ＳＰＡと内部空間ＳＰＢとの圧力差によって弾性板２０の振動が阻害されることを抑制できる。したがって、例えば、空調ダクトのような、速い空気の流れが発生する装置に吸音装置１Ｄが適用される場合等、音孔表面板１１の近傍の圧力が低くなる場合でも、吸音特性の低下を抑制できる。
【0129】
また、音孔表面板１１側の空間と弾性板２０側の空間とに分離される部分空間ＳＰＡｉに対応する領域に孔Ｈ３を設けることによって、孔Ｈ３が吸音装置１Ｄの吸音特性に与える影響を低減することができる。
【0130】
４．３ 第３変形例
また、例えば、上記第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態では、装置形状がＺ方向に見て矩形状である場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第３変形例が第２実施形態の第１変形例に適用される場合を想定し、第２実施形態の第１変形例と異なる構成について主に説明する。
また、例えば、上記第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態では、装置形状がＺ方向に見て矩形状である場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第３変形例が第２実施形態の第１変形例に適用される場合を想定し、第２実施形態の第１変形例と異なる構成について主に説明する。
【0131】
図２２は、第３変形例に係る吸音装置１Ｅの全体構成の一例を示す分解図である。図２３は、第３変形例に係る吸音装置１Ｅの複数の音孔、スリット、及び蓋の平面レイアウトの一例を示す平面図である。図２２及び図２３は、第２実施形態の第１変形例における図１７及び図１９に対応する。図２２及び図２３に示されるように、吸音装置１Ｅは、音孔表面板２１、枠２２、弾性板２３、枠２４、背後板２５、スリット２６、及び蓋２７を備えていてもよい。
【0132】
音孔表面板２１、枠２２、弾性板２３、枠２４、背後板２５、スリット２６、及び蓋２７の構成は、Ｚ方向に見た形状が円形状である点、及び孔Ｈ１の配置を除いて、音孔表面板１１、枠１２、弾性板１３、枠１４、背後板１５、スリット１９、及び蓋１７の構成と同等である。
【0133】
音孔表面板２１の有効寸法部分は、例えば、スリット２６によって、弾性板２３の振動速度が低い部分に対応する６個の周辺領域と、弾性板２３の振動速度が高い部分に対応する１個の中央領域とに分割される。周辺領域及び中央領域の各々は、面積Ｓｄの正六角形の領域でハニカム状に分割され得る。各孔Ｈ１は、当該正六角形の領域の中心にそれぞれ配置される。そして、蓋２７は、中央領域に対応する部分がくり抜かれた形状を有する。以上のような構成とすることにより、１個の孔Ｈ１、１個の正六角形を底面とする六角柱状の部分空間ＳＰｉ、及び対応する弾性板２３の部分を、１個の仮想的なヘルムホルツ共鳴器とみなすことができる。
【0134】
第３変形例によれば、装置形状がＺ方向に見て円形状を有する場合でも、吸音装置１Ｅの吸音特性を、複数の１自由度系の仮想的なヘルムホルツ共鳴器の吸音特性と、複数の２自由度系の仮想的なヘルムホルツ共鳴器の吸音特性との合成とみなすことができる。このため、第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態と同等の効果を奏することができる。
【0135】
４．４ 第４変形例
また、例えば、上記第２実施形態及び第３実施形態では、特性インピーダンスＺ１ｉを演算する際に用いられる長さＬ１’及びＬ１”が、装置構造に対して固定である場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第４変形例が第２実施形態に適用される場合を想定し、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。
また、例えば、上記第２実施形態及び第３実施形態では、特性インピーダンスＺ１ｉを演算する際に用いられる長さＬ１’及びＬ１”が、装置構造に対して固定である場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第４変形例が第２実施形態に適用される場合を想定し、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。
【0136】
【0137】
蓋２８は、例えば、板厚が可変の板である。蓋２８には、複数の孔Ｈ４が形成される。蓋２８は、蓋１７が無い部分空間ＳＰｉにおいて音孔表面板１１上に設けられる。孔Ｈ４の数は、孔Ｈ１の数と等しい。孔Ｈ４の中心は、例えば、対応する孔Ｈ１の中心と一致する。孔Ｈ４の半径ａｒは、孔Ｈ１の半径ａｓの２倍以上となるように設計される。これにより、蓋２８が有る（すなわち、蓋１７が無い）部分空間ＳＰｉでは、特性インピーダンスＺ１ｉを演算する際に用いられる長さＬ１’を、蓋２８の厚さに応じて可変にすることができる。
【0138】
第４変形例の第１例によれば、吸音装置１Ｆを組み立てた後に、１自由度系のヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数と、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器においてディップが生じる周波数（ディップ周波数）との間に生じるずれを、容易に調整することができる。
【0139】
【0140】
蓋２９は、蓋１７と同等の形状を有する板である。蓋２９は、弾性板１３に対して有意に高い剛性を有する。すなわち、蓋２９は、弾性板１３を振動させる音によって振動しない剛板とみなし得る。蓋２９は、蓋１７によって分離された部分空間ＳＰＡｉの音孔表面板１１側の空間を、更に２つに分離するように設けられる。以上のような構成により、蓋２９が有る（すなわち、蓋１７が有る）部分空間ＳＰｉでは、特性インピーダンスＺ１ｉを演算する際に用いられる長さＬ１”を、蓋２９の位置に応じて可変にすることができる。
【0141】
第４変形例の第２例によれば、吸音装置１Ｆを組み立てた後に、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数と、弾性板１３の固有振動数との間に生じるずれを、容易に調整することができる。
【0142】
４．５ 第５変形例
また、例えば、上記第２実施形態及び第３実施形態では、弾性板１３と蓋１７及び１８との間に、１ミリメートル程度の隙間が設けられる場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第５変形例が第２実施形態に適用される場合を想定し、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。
また、例えば、上記第２実施形態及び第３実施形態では、弾性板１３と蓋１７及び１８との間に、１ミリメートル程度の隙間が設けられる場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第５変形例が第２実施形態に適用される場合を想定し、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。
【0143】
【0144】
蓋３０は、例えば、Ｚ方向に見て、蓋１７と同等の形状を有する。蓋３０は、蓋１７の弾性板１３側の面上に設けられる。蓋３０は、内部空間ＳＰＡｉの中心から枠１２に向かって板厚が厚くなるテーパ形状を有する。
【0145】
具体的には、蓋３０と弾性板１３との間に形成される隙間の長さｔｒは、内部空間ＳＰＡｉの中心から枠１２に向かって狭くなる。当該長さｔｒは、振動幅Ｖで振動する弾性板１３が蓋３０に干渉しない範囲内で、より短い方が好ましい。なお、弾性板１３の振動幅Ｖが枠１２から内部空間ＳＰＡｉに向かって非線形に変化する場合、蓋３０の板厚のテーパ比は、一定でなくてもよい。また、蓋３０は、蓋１７及びスリット１６と一体に成型されてもよい。
【0146】
第５変形例の第１例によれば、弾性板１３の振動が蓋３０によって阻害されることを回避しつつ、蓋３０と弾性板１３との間に生じる隙間を小さくすることができる。これにより、特性インピーダンスＺ１ｉを演算する際に用いられる長さＬ１’及びＬ１”の差を小さくすることができる。このため、１自由度系のヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数と、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器のディップ周波数との間に生じるずれを、小さくすることができる。
【0147】
【0148】
蓋３１は、例えば、Ｚ方向に見て、蓋１７と同等の形状を有する。蓋１７は、一定の板厚を有する板である。蓋３１は、蓋１７の弾性板１３側の面上に設けられる。蓋３１には、弾性板１３の振動を阻害しない程度に柔らかい材料が適用される。例えば、蓋３１は、シリコンゴム等の低硬度の材料を含む。
【0149】
蓋３１と弾性板１３との間に形成される隙間の長さｔｒは、振動幅Ｖで振動する弾性板１３が蓋３０と干渉し得る程度に短い。長さｔｒは、例えば、０．２ミリメートル程度に設計され得る。
【0150】
第５変形例の第２例によれば、蓋３１は、弾性板１３の振動によって弾性板１３と接触する。しかしながら、蓋３１は、弾性板１３の振動を阻害しない程度に変形することができる。これにより、弾性板１３の振動が蓋３１によって阻害されることを回避しつつ、蓋３１と弾性板１３との間に生じる隙間を小さくすることができる。このため、第５実施形態の第１例と同等の効果を奏することができる。
【0151】
また、蓋３１は、弾性板１３の制振材としても機能することができる。これにより、ピーク間のディップを低減することができる。
【0152】
４．６ 第６変形例
また、例えば、上記第２実施形態及び第３実施形態では、１自由度系のヘルムホルツ共鳴器と２自由度系のヘルムホルツ共鳴器とで略同一の開口率ｐが適用される場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第６変形例が第２実施形態に適用される場合を想定し、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。
また、例えば、上記第２実施形態及び第３実施形態では、１自由度系のヘルムホルツ共鳴器と２自由度系のヘルムホルツ共鳴器とで略同一の開口率ｐが適用される場合について説明したが、これに限られない。以下では、一例として、第６変形例が第２実施形態に適用される場合を想定し、第２実施形態と異なる構成について主に説明する。
【0153】
図２８は、第６変形例に係る吸音装置１Ｈの複数の音孔及びスリットの平面レイアウトの第１例を示す平面図である。
【0154】
図２８に示されるように、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器として機能する部分空間ＳＰＡｉに対応する孔Ｈ１の半径ａｓｄ、及び１自由度系のヘルムホルツ共鳴器として機能する部分空間ＳＰＡｉに対応する孔Ｈ１の半径ａｓｈは、以下の式（２１）を満たすように設計されてもよい。
【0155】
【数13】
【0156】
この場合、半径ａｓｈは、半径ａｓｄより短くなる。なお、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器として機能する部分空間ＳＰＡｉに対応する弾性板１３の領域の面積、及び１自由度系のヘルムホルツ共鳴器として機能する部分空間ＳＰＡｉに対応する弾性板１３の領域の面積は、いずれもＳｄとなり、互いに等しいものとする。
【0157】
第６変形例の第１例によれば、蓋１７の有無に応じて、長さＬ１に異なる補正量が適用される影響を相殺することができる。このため、設計指針に基づく長さＬ１の設計値によって算出される特性インピーダンスと、実際の特性インピーダンスとの間のずれを抑制できる。
【0158】
図２９は、第６変形例に係る吸音装置１Ｈの複数の音孔及びスリットの平面レイアウトの第２例を示す平面図である。なお、図２９では、説明の便宜上、スリット１６に代えて、枠１２のＹ方向に延びる部分と接続され、かつ枠１２のＸ方向に延びる部分と接続されないスリット１６’が示される。
【0159】
図２９に示されるように、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器として機能する部分空間ＳＰＡｉに対応する弾性板１３の領域の面積Ｓｄｄ、及び１自由度系のヘルムホルツ共鳴器として機能する部分空間ＳＰＡｉに対応する弾性板１３の領域の面積Ｓｄｈは、以下の式（２２）を満たすように設計されてもよい。
【0160】
【数14】
【0161】
この場合、面積Ｓｄｈは、面積Ｓｄｄより大きくなる。なお、２自由度系のヘルムホルツ共鳴器として機能する部分空間ＳＰＡｉに対応する孔Ｈ１の半径、及び１自由度系のヘルムホルツ共鳴器として機能する部分空間ＳＰＡｉに対応する孔Ｈ１の半径は、いずれもａｓとなり、互いに等しいものとする。
【0162】
第６変形例の第２例によれば、蓋１７の有無に応じて、長さＬ１に異なる補正量が適用される影響を相殺することができる。このため、設計指針に基づく長さＬ１の設計値によって算出される特性インピーダンスと、実際の特性インピーダンスとの間のずれを抑制できる。
【0163】
４．７ 第７変形例
また、例えば、弾性板１３は、枠１２及び１４による支持方法は、固定支持でも単純支持でもよい。
また、例えば、弾性板１３は、枠１２及び１４による支持方法は、固定支持でも単純支持でもよい。
【0164】
図３０は、第７変形例に係る吸音装置１Ｉの弾性板の端部における断面構造の第１例を示す断面図である。図３０に示されるように、弾性板１３の端部が固定支持される場合、枠１２及び１４の各々の弾性板１３との接する部分は、平面となる。
【0165】
弾性板１３の端部が固定支持される場合、吸音装置１Ｉは、弾性材３２を更に備えていてもよい。弾性材３２は、例えば、ゴムのような、枠１２及び１４よりも高い弾性を有する部材である。弾性材３２は、枠１２及び１４の少なくとも一方に接続されることにより、枠１２及び１４と共に弾性板１３の端部を支持する。これにより、弾性板１３の支持境界条件を変化させることができる。このため、弾性板１３の固有振動数を調整することができる。また、弾性材３２は、弾性板１３の制振材としても機能することができる。
【0166】
また、吸音装置１Ｉは、アクチュエータ３３を更に備えていてもよい。アクチュエータ３３は、加圧アクチュエータである。アクチュエータ３３は、弾性材３２に取り付けられることにより、弾性材３２を加圧する機能を有する。これにより、弾性材３２による弾性板１３の支持境界条件の変化量を調整することができる。
【0167】
図３１は、第７変形例に係る吸音装置１Ｉの弾性板の端部における断面構造の第２例を示す断面図である。図３１に示されるように、弾性板１３の端部が単純支持される場合、枠１２及び１４の各々の弾性板１３との接する部分は、ナイフエッジ状となる。
【0168】
弾性板１３の端部が単純支持される場合、図３１（Ａ）に示されるように、吸音装置１Ｉは、弾性板１３の端部が固定支持される場合と同様に、弾性材３２及びアクチュエータ３３を更に備えていてもよい。
【0169】
また、弾性板１３の端部が単純支持される場合、図３１（Ｂ）に示されるように、吸音装置１Ｉは、重り３４を更に備えていてもよい。重り３４は、例えば、枠１２及び１４による支持点から外部空間側に突き出している弾性板１３の部分に取り付けられる。これにより、枠１２及び１４による支持点において弾性板１３に生じるモーメントを変化させることができる。このため、弾性板１３の固有振動数を調整することができる。
【0170】
４．８ 第８変形例
また、例えば、上記第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態では、１枚の弾性板が１個の吸音装置に対して設けられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、１枚の弾性板は、複数個の吸音装置に対して設けられてもよい。以下では、一例として、第８変形例が第１実施形態に適用される場合を想定し、第１実施形態と異なる構成について主に説明する。
また、例えば、上記第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態では、１枚の弾性板が１個の吸音装置に対して設けられる場合について説明したが、これに限られない。例えば、１枚の弾性板は、複数個の吸音装置に対して設けられてもよい。以下では、一例として、第８変形例が第１実施形態に適用される場合を想定し、第１実施形態と異なる構成について主に説明する。
【0171】
図３２は、第８変形例に係る吸音装置１Ｊの平面レイアウトの一例を示す平面図である。図３２に示されるように、吸音装置１Ｊは、４個のサブ吸音装置１－１、１－２、１－３、及び１－４、並びに弾性板３５を備えていてもよい。サブ吸音装置１－１～１－４の各々は、例えば、弾性板１３の構成を除き、第１実施形態における吸音装置１と同等の構成を有する。
【0172】
弾性板３５は、例えば、Ｚ方向に見て、サブ吸音装置１－１～１－４の面積の合計よりも大きい面積を有する板である。弾性板３５は、サブ吸音装置１－１～１－４の各々の枠１２及び１４によって支持される。これにより、弾性板３５の設計自由度を更に向上させることができる。
【0173】
また、弾性板３５には、孔Ｈ５が形成されていてもよい。孔Ｈ５は、例えば、弾性板３５のうちサブ吸音装置１－１～１－４の間の領域がくり抜かれるように形成される。これにより、サブ吸音装置１－１～１－４のうちの１個に対応する弾性板３５の部分の振動が、サブ吸音装置１－１～１－４のうちの他の３個に対応する弾性板３５の部分の振動に与える影響を低減できると共に、吸音装置１Ｊを軽量化できる。
【0174】
４．９ その他の変形例
また、音孔表面板１１の面上には、吸音材（図示せず）が設けられてもよい。吸音材は、例えば、孔Ｈ１ごとに、当該孔Ｈ１の周囲に、孔Ｈ１より大きい寸法のものが貼り付けられる。これにより、孔Ｈ１の半径ａｓや深さｔｓ等を変更することなく孔Ｈ１内の空気粘性抵抗Ｒを変更することができ、より好ましい吸音特性を得ることができる。なお、吸音材が音孔表面板１１の内部空間ＲＡ側の面上に設けられる場合、長さＬ１の設計において、吸音材の厚さが更に考慮され得る。吸音材が音孔表面板１１の外部空間側の面上に設けられる場合、吸音材に基づく上記長さＬ１の補正は不要である。
また、音孔表面板１１の面上には、吸音材（図示せず）が設けられてもよい。吸音材は、例えば、孔Ｈ１ごとに、当該孔Ｈ１の周囲に、孔Ｈ１より大きい寸法のものが貼り付けられる。これにより、孔Ｈ１の半径ａｓや深さｔｓ等を変更することなく孔Ｈ１内の空気粘性抵抗Ｒを変更することができ、より好ましい吸音特性を得ることができる。なお、吸音材が音孔表面板１１の内部空間ＲＡ側の面上に設けられる場合、長さＬ１の設計において、吸音材の厚さが更に考慮され得る。吸音材が音孔表面板１１の外部空間側の面上に設けられる場合、吸音材に基づく上記長さＬ１の補正は不要である。
【0175】
また、弾性板１３の面上には、制振材（図示せず）が設けられてもよい。制振材は、弾性板１３の１次の振動モードによる振動を阻害しないように貼り付けられることが好ましい。具体的には、例えば、弾性板１３が矩形状の場合、制振材は、長辺方向（Ｘ方向）に沿って貼り付けられる。また、例えば、弾性板１３が円形状の場合、制振材は、中心から放射状に貼り付けられる。弾性板１３の板厚が薄い場合、制振材は、例えば、ＰＶＣ（Poly-Vinyl Chloride）テープでもよい。これにより、弾性板１３の損失係数ηを変更することができ、より好ましい吸音特性を得ることができる。
【0176】
なお、弾性板１３の面上には、制振材に代えて、圧電素子（図示せず）が設けられてもよい。これにより、弾性板１３に制振材が設けられる場合と同様の効果を奏することができる。
【0177】
また、弾性板１３の面上には、リブ（図示せず）が設けられてもよい。これにより、弾性板１３の振動速度分布を変更することができ、より好ましい吸音特性を得ることができる。
【0178】
なお、弾性板１３の板厚及び材質は、部分空間ＳＰｉに関わらず一定でなくてもよい。弾性板１３の板厚及び材質は、部分空間ＳＰｉごとに変化させてもよい。これにより、弾性板１３にリブが設けられる場合と同様の効果を奏することができる。
【0179】
また、弾性板１３が矩形状の場合、枠１２及び１４によって支持される弾性板１３の辺の数は、４辺でなくてもよい。例えば、弾性板１３は、枠１２及び１４によって対向する２辺のみが支持されてもよい。これにより、弾性板１３の支持条件や固有振動モードを変更することができる。このため、吸音対象の周波数ｆ０に合うように、弾性板１３の固有振動数を調整しやすくすることができる。
【0180】
また、吸音装置１は、（１，１）振動モードに限らず、任意の振動モードに基づいて設計され得る。例えば、２次の振動モードが適用される場合、弾性板１３の振動速度が低くなる領域は、弾性板１３の端部に加えて、長辺の中線又は短辺の中線に対応する領域にも生じる。このように、２次以上の振動モードが適用される場合では、弾性板１３の端部に加えて、弾性板１３の振動速度が低くなる他の領域が、スリット１６及び蓋１７によって仕切られてもよい。
【0181】
また、吸音装置１におけるＸＹ面は、平面に限らず、曲面であってもよい。これにより、吸音装置１が円筒ダクト等の曲率を有する構造に適用される場合にも対応することができる。
【0182】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【0183】
１，１Ａ，１Ｂ、１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ…吸音装置
１１，２１…音孔表面板
１２，１４，２２，２４…枠
１３，２０，２３，３５…弾性板
１５，２５…背後板
１６，１９，２６…スリット
１７，１８，２７，２８，２９，３０，３１…蓋
３２…弾性材
３３…アクチュエータ
３４…重り
１１，２１…音孔表面板
１２，１４，２２，２４…枠
１３，２０，２３，３５…弾性板
１５，２５…背後板
１６，１９，２６…スリット
１７，１８，２７，２８，２９，３０，３１…蓋
３２…弾性材
３３…アクチュエータ
３４…重り
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
