專利名稱：隔音、吸音構造體及應用了該構造體的構造物的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過反彈力隔音、通過彈性損失吸音的隔音、吸音構造體、隔音、吸音裝置、以及應用了該構造體及裝置的構造物和構成該構造物的部件。
背景技術：
單層壁的隔音性能隨著質量增加而提高。因此，在隔音時，多采用水泥墻、石墻、磚瓦墻、鉛、鐵板等質量大的材料。而作為墻壁隔音性能的指標，采用聲音透過損失來表示。在單層壁中，聲音在相對壁面垂直入射時的單層壁的聲音透過損失TL用下式(1)表示。
TL=10log10[(r2ρ0c0+1)2+(ωm-Y/ω2ρ0c0)2]---(1)]]>其中，ω為角頻率、ρ0為空氣密度、c0為空氣的音速、r為壁厚方向的粘性阻抗、m為壁的質量、Y為壁厚方向的彈性率。
圖16表示相對于頻率對數由式(1)求得的聲音透過損失TL。其中，fr為下式(2)表示的壁厚方向的諧振頻率。
fr=12πYm---(2)]]>聲音透過損失TL在高于諧振頻率fr的高頻側以6dB/oct與頻率成比例。該區域由于包含式(1)中含質量的項而被稱為質量準則。另外，在低于諧振頻率fr的低頻側，聲音透過損失TL以-6dB/oct與頻率成反比。該區域由于包含式(1)的彈性率的項而一般被稱為剛度控制。
在現有的手段中，諧振頻率fr被設在低頻區。這樣，由于可聽區的隔音壁的隔音性能取決于質量準則，故墻壁的隔音性能將隨著聲音頻率越低而越差。雖然可以通過增加厚度(面密度)而提高隔音性能，但增加到2倍時聲音透過損失的增加就高達6dB。另外，對于面密度小的膜或板，基本沒有隔音性能。另一方面，原理上，對于比諧振頻率fr低的低頻聲音而言，可以利用墻壁的彈性作用進行隔音。
這樣，指出現有技術采用的隔音方法的問題在于，聲音頻率越低隔音性能越差，隔音性能取決于面密度，在集中住宅、交通工具等場合采取隔音措施就會存在限制。
利用剛度控制的隔音方法由于不取決于質量，故不但可在以往沒有采取足夠隔音措施的場所實施隔音措施，而且還可以期待對低頻音的隔音。然而，利用了剛度控制的隔音、吸音構造體還未實用化。
因此，作為考慮應用了剛度控制的隔音、吸音構造體，已知有這樣的隔音構造體及隔音吸音復合構造體，其由設置在框體兩面的表面材料和在這些表面材料的內側填充的吸音材料形成，為了增大表面材料的剛性，使透過損失頻率特性中的剛度區達到比由表面材料的面密度和表面材料的間隔所確定的諧振透過頻率高的頻率，而將表面材料彎成曲面狀。(例如參照特開平5-94195號公報)。
另外，已知有這樣的隔音構造體，由安裝在框體兩側的表面材料和填充在這些表面材料之間的吸音材料構成，通過對框體和表面材料所包圍的空間進行加壓或減壓而使表面材料彎曲，在提高剛性的同時抑制表面材料的振動，由此來防止由于諧振透過而引起的隔音缺失(例如參照特開平6-161463號公報)。
而且，已知有這樣的可變吸音裝置，其外周部被固定且具有壓電性的壓電性物質、一對設在該壓電性物質的兩個相對的面上的電極、連接該電極之間的負電容電路，壓電性物質呈彎曲的平板狀，且負電容電路的電特性可變，從而使壓電性物質的彈性率及損失率發生變化(例如參照特開平11-161284號公報)。
然而，特開平5-94195號公報或特開平6-161463號公報記載的發明是提高磨平面的變形即剛性，并抑制由隔音壁的彎曲諧振產生的聲音透過的、所謂的符合效應(コインデンス)的方法，該彎曲的諧振頻率與前述厚度方向的諧振頻率fr不同，是由質量控制區中所見到的磨平面變形而產生的頻率。因此，為了由剛度控制實現隔音，有必要對諧振頻率fr即就面密度和面內伸縮彈性進行討論，但是，這些發明并未對諧振頻率fr進行處理，不能解決所提出的問題。
另外，特開平11-161284號公報中記載的發明從原理上闡述了可以使膜彎曲而增大聲音的衰減量。然而，沒有對在諧振頻率fr以下，通過膜的反彈力(剛度控制)實現隔音、和隔音性能取決于膜的質量、四周的長度、彈性率及張力的內容、以及考慮了這些內容的隔音、吸音構造體進行闡述，也不能解決所提出的問題。
發明內容
基于現有技術中存在的所述問題而提出本發明，其目的在于提供一種利用剛度控制來隔斷聲音或吸收聲音的隔音、吸音構造體、隔音、吸音裝置及應用了這些構造體及裝置的構造物和構成該構造物的部件。
為了解決上述課題，本發明第1方面的發明將聚合膜或金屬箔等膜部件形成為具有圓頂狀、半圓柱體狀及圓錐狀等曲率的形狀，將具有該曲率的形狀的四周固定在其他構造體上，將具有上述曲率的形狀的面內伸縮的諧振頻率設定為可聽頻帶或比可聽頻帶高的頻率，通過膜的彈性力對聲音進行隔斷、吸收。
這樣，通過將膜部件直接固定于構造體上，從而可以通過剛度控制實現聲音的隔斷或吸收。
本發明第2方面的發明由聚合膜或者金屬箔等膜部件，以及具有至少1個以上的方格狀、蜂窩狀或者輪狀等開口的框體形成，將上述膜部件固定在該框體上，將上述框體所包圍的部分的上述膜部件形成為具有圓頂狀、半圓柱體狀或者圓錐狀等曲率的形狀，將具有該曲率的形狀的面內伸縮的諧振頻率設定為可聽頻帶或比可聽頻帶更高的頻率，通過膜的彈性力對聲音進行隔斷、吸收。
由此，由輕型膜部件、以及具有至少1個方格狀、蜂窩狀或輪狀等開口的框體形成，將膜部件的四周固定在框體上，將膜部件框體包圍的部分形成為具有圓頂狀、半圓柱體狀等曲率的形狀，通過將該部分的面內伸縮振動的諧振頻率設定為可聽頻帶或比其高的頻帶，從而可以通過剛度控制對聲音進行隔斷或吸收。
本發明第3方面的發明是，如第1方面或第2方面記載的隔音、吸音構造體，包括用于將上述膜部件保持為具有曲率的形狀的保持具。
這樣，可以通過保持具對膜部件施加張力并且保持具有圓頂狀等曲率的形狀，可以通過剛度控制進行聲音的隔斷或吸收。
本發明第4方面的的發明是，如第1方面或第2方面記載的隔音、吸音構造體，對上述膜部件施加張力。
于是，通過對膜部件施加張力，可以利用剛度控制更有效地進行聲音的隔斷或吸收。
第5方面的的發明是，如第1方面或第2方面記載的隔音、吸音構造體，采用塑料板、金屬板、膠合板等板部件替代上述膜部件，并將板部件成形為具有圓頂狀、半圓柱體狀、圓錐狀等曲率的形狀。
這樣，由輕型板部件、以及具有至少1個方格狀、蜂窩狀或輪狀等開口的框體形成，用框體固定板部件的四周，將板部件的由框體包圍的部分形成為具有圓頂狀、或半圓柱體狀等曲率的形狀，將該部分的面內伸縮振動的諧振頻率設定為可聽頻帶或比其高的頻帶，從而可以利用剛度控制對聲音進行隔斷或吸收。
第6方面的的發明是，將彈性體和膜部件層疊于支撐板上，從其上壓裝框體，通過這種方式，框體和支撐板夾著彈性體及膜部件，對膜部件施加張力的同時，將膜部件成形為具有圓頂狀曲率的形狀，將具有該曲率形狀的面內伸縮的諧振頻率設定為可聽頻帶或比可聽頻帶高的頻率，利用膜的彈性力對聲音進行隔斷或吸收。
于是，通過將彈性體和膜部件層疊于支撐板上，并從其上壓裝框體，框體和支撐板夾著彈性體及膜部件，對膜部件施加張力的同時，將膜部件成形為具有圓頂狀曲率的形狀，將具有該曲率形狀的面內伸縮的諧振頻率設定為可聽頻帶或比可聽頻帶更高的頻率，從而可以通過剛度控制對聲音進行隔斷或吸收。
第7方面的的發明是，采用2塊膜部件夾著彈性體，而且采用框體夾持彈性體和2塊膜部件，對2塊膜部件施加張力的同時，將2塊膜部件成形為具有圓頂狀曲率的形狀，將具有該曲率的形狀的面內伸縮的諧振頻率設定為可聽頻帶或比可聽頻帶高的頻率，利用膜的彈性力對聲音進行隔斷或吸收。
由此，通過采用2塊膜部件夾著彈性體，進而采用框體夾持彈性體和2塊膜部件，對2塊膜部件施加張力的同時，將2塊膜部件成形為具有圓頂狀曲率的形狀，將具有該曲率形狀的面內伸縮的諧振頻率設定為可聽頻帶或比可聽頻帶高的頻率，從而可以通過剛度控制對聲音進行隔斷或吸收。
第8方面的的發明是，如第1方面至第7方面任一項記載的隔音、吸音構造體，形成為具有曲率的形狀的上述膜部件或成形為具有曲率的形狀的上述板部件呈一維或二維排列。
這樣，通過1維或2維地排列形成為具有曲率的形狀的膜部件或成形為具有曲率的形狀的板部件，從而可以形成在更廣范圍內通過剛度控制對聲音進行隔斷或吸收的隔音、吸音構造體。
第9方面的的發明是，如第1方面至第8方面任一項記載的隔音、吸音構造體，設定具有上述膜部件或上述板部件的曲率的部位的面密度、彈性率、外圍尺寸、曲率半徑，以使面內伸縮振動的諧振頻率在可聽頻帶內或其以上。
第10方面的的發明是，如第1方面至第9方面任一項記載的隔音、吸音構造體，上述膜部件或上述板部件與將其固定的框體一體地形成。
第11方面的的發明是，將壓電材料安裝在構成如第1方面至第10方面中任一項記載的隔音、吸音構造體的膜部件或板部件上，將呈負電容的電路與該壓電材料連接。
這樣，通過將安裝在膜部件或板部件上的壓電材料與呈負電容的電路連接，從而可以構成能夠對隔音、吸音性能進行電氣控制的隔音、吸音裝置。
第12方面的的發明是，構成第1方面至第10方面中任一項記載的隔音、吸音構造體的膜部件或板部件采用具有壓電性的材料，將呈負電容的電路與該材料連接。
因此，通過將呈負電容的電路與具有壓電性的膜部件或板部件連接，從而可以構成能夠對隔音、吸音性能進行電氣控制的隔音、吸音裝置。
第13方面的的發明是，將第1方面至第10方面任一項記載的隔音、吸音構造體應用于汽車、電車等車輛、飛機、船舶及其他運輸工具(交通工具)、面板、隔墻及其他建筑材料、隔音壁、防音壁、建筑物、居室、電氣設備、機械、聲音設備等構造物，對聲音進行隔斷、吸收。
第14方面的的發明是，將第1方面至第10方面任一項記載的隔音、吸音構造體應用于構成汽車、電車等車輛、飛機、船舶及其他運輸工具(交通工具)、面板、隔墻及其他建筑材料、隔音壁、防音壁、建筑物、居室、電氣設備、機械、聲音設備等構造物的部件，對聲音進行隔斷、吸收。
第15方面的的發明是，將第11方面或第12方面記載的隔音、吸音裝置應用于汽車、電車等車輛、飛機、船舶及其他運輸工具(交通工具)、面板、隔墻及其他建筑材料、隔音壁、防音壁、建筑物、居室、電氣設備、機械、聲音設備等構造物，對聲音進行隔斷、吸收。
第16方面的的發明是，將第11方面或第12方面記載的隔音、吸音裝置應用于構成汽車、電車等車輛、航空機、船舶及其他運輸工具(交通工具)、面板、隔墻及其他建筑材料、隔音壁、防音壁、建筑物、居室、電氣設備、機械、聲音設備等構造物的部件，對聲音進行隔斷、吸收。
圖1表示本發明隔音、吸音構造體的第1實施形態，(a)為正面圖，(b)為剖面圖。
圖2表示本發明所述隔音、吸音構造體的第2實施形態，(a)為正面圖，(b)為剖面圖。
圖3表示本發明隔音、吸音構造體的第3實施形態。
圖4表示本發明隔音、吸音構造體的第4實施形態。
圖5表示本發明隔音、吸音構造體的第5實施形態。
圖6表示本發明隔音、吸音構造體的第6實施形態。
圖7表示本發明隔音、吸音構造體的第7實施形態。
圖8表示呈負電容的電路結構圖，(a)為壓電體和負電容并聯的場合，(b)及(c)為壓電體和負電容串聯的場合。
圖9為與負電容電路連接的壓電體和元件的構成圖。
圖10表示將聚合膜曲率半徑作為參數的聲音透過損失的頻率特性。
圖11表示將聚合膜厚度作為參數的聲音透過損失的頻率特性。
圖12表示隔音、吸音構造體的插入損失的頻率特性。
圖13表示采用了成形為圓頂狀的硬塑料面板的聲音透過損失的頻率特性。
圖14表示由負電容電路控制PVDF膜時的聲音透過損失的頻率特性。
圖15表示二維排列圓頂狀的硬塑料的大型面板的聲音透過損失的頻率特性。
圖16是相對于頻率對數表示聲音透過損失的圖表。
具體實施例方式
下面參照附圖(圖1～圖15)對本發明的實施形態進行說明。
本發明的隔音、吸音構造體，由形成為具有圓頂狀或者半圓柱體狀等曲率的形狀的基本上無原有隔音性能的輕型膜部件或板部件、以及將其周邊固定的框體構成。膜部件或板部件在平板狀時由音壓引起的傾斜小、并且基本上不存在由彈性引起的隔音性能及由彈性損失引起的吸音性能。
但是，如果形成為具有圓頂狀或者半圓柱體狀等曲率的形狀，膜部件或板部件根據音壓一邊使曲率增減，一邊產生面內的伸縮振動。根據音壓產生膜部件或板部件的面內的伸縮振動，由此可以利用由膜部件或板部件的彈性引起的隔音和彈性損失來吸音。
在比面內的伸縮振動的諧振頻率fr低的低頻帶域實現利用被成形為圓頂狀等的膜部件的隔音。根據式(2)，如果采用輕型且彈性率大的膜部件，可以容易地將諧振頻率fr設定在可聽頻帶以上。另外，因為諧振頻率fr取決于膜的曲率半徑、膜部件的厚度、對膜部件施加的張力、由框體固定的部分的長度，故為了將諧振頻率fr設定為目標頻率，有必要適當地確定這些參數。
四周固定、并給出了曲率的膜部件的聲音透過損失TL以及吸音率α由下面示出的式(3)～式(5)給出。
TL=10log10[1+Y′′ωξ+(Y′′)2+(Y′-ρω2R2)2(2ωξ)2]---(3)]]>α=4ξωY′′(Y′-ρω2R2)2+(Y′′+ωξ)2---(4)]]>ξ＝ρ0C0R2/h (5)其中，Y＇為膜部件的面內彈性率、Y＇為膜部件的面內彈性損失、ω為角頻率、ρ為膜部件的密度、h為膜部件的厚度、R為膜部件的曲率半徑、ρ0為空氣密度、c0為空氣的音速。
根據式(3)～式(5)，由于聲音透過損失TL以及吸音率α與R成反比，故膜部件為平板狀時(R＝∞)最小，隨著R的變小而增加。
另外，為了使上述原理具體化以作為經常要求大面積的隔音構造體，本發明的隔音、吸音構造體提供最適合的結構、材料、手段，并由對聲音有剛度的框體和給定曲率的膜部件或板部件組裝而成。在框體為平板狀時，框體自身由于聲音而發生撓曲，隔音性能變差。如果使框體彎曲，則可以使由聲音引起的框體撓曲減少，并能夠防止隔音性能變差。
如圖1所示，本發明第1實施形態的隔音、吸音構造體，由被形成為具有圓頂狀曲率的形狀的膜部件1、以及將膜部件1的邊緣部從兩面夾持而固定的輪狀框體2構成。作為膜部件1，采用鋁箔等金屬箔或聚乙烯膜等聚合膜等。作為被框體2固定了邊緣部的膜部件1的形狀，除了圓頂狀，具有半圓柱體狀或者圓錐狀等曲率的形狀均可。另外，作為框體2的形狀，除了輪狀，四角形(方格狀)及六角形(蜂窩狀)等也可以，作為框體2的材質，也可以是塑料或金屬等。
作為膜部件的替代材料，可以是采用將丙烯酸或聚對苯二甲酸乙二酯等塑料板，鋁等金屬板、膠合板等板部件成形為具有圓頂狀、半圓柱體狀或者圓錐狀等曲率的形狀。
另外，如圖2所示，第2實施形態的隔音、吸音構造體也可以由在4個部位形成具有圓頂狀等曲率的形狀的膜部件3、以及將具有各自曲率的形狀的周邊從兩面夾持而固定的四角形(方格狀)的框體4構成。另外，膜部件3上所形成的具有圓頂狀等曲率形狀的個數還可以是多個而不限于4個。而且，還可以形成框體4，使其與膜部件3上所形成的具有圓頂狀等曲率形狀的個數相匹配。
進一步，如圖3所示，第3實施形態的隔音、吸音構造體也可以構成為，在作為形成為圓頂狀或半圓柱體狀等形狀的保持具的金屬網5上，提供有由輪狀框體2從兩面夾持的膜部件1，對膜部件1施加張力而構成具有圓頂狀等曲率的形狀。
圖4所示的第4實施形態的隔音、吸音構造體是構成為，在多個形成為圓頂狀的金屬網5中，提供有被方格狀框體4從兩面夾持的膜部件3，對膜部件3施加張力而構成具有圓頂狀等曲率的形狀。
另外，圖5所示的第5實施形態的隔音、吸音構造體是在第3實施形態中，在膜部件1和金屬網3之間設有作為保護材料的海綿等彈性體6。
如圖6所示，第6實施形態的隔音、吸音構造體構成為，將彈性體6和膜部件3層疊于支撐板7上，從其上壓裝方格狀框體4，從而用支撐板7和框體4夾持彈性體6和膜部件3，對膜部件3施加張力的同時，將膜部件3形成具有圓頂狀曲率的形狀。
另外，如圖7所示，第7實施形態的隔音、吸音構造體被構成為，用2塊膜部件1夾住彈性體6，并用框體2夾住彈性體6和2塊膜部件1，在對2塊膜部件1施加張力的同時，將2塊膜部件1形成為具有圓頂狀曲率的形狀。
作為彈性體6，通過采用玻璃棉或石棉等具有吸音性的材料(吸音材料)，可以增強吸音效果。另外，作為膜部件1的替代物，可以將塑料盤、金屬板或膠合板等板部件成形為具有圓頂狀或半圓柱體圓柱體狀等曲率形狀。
圖1～圖7所示任一隔音、吸音構造體的隔音性能及吸音性能也取決于框體2、4所包圍的部分中的膜部件1、3的面內伸縮振動的諧振頻率fr。為了將該諧振頻率fr形成在可聽頻帶或其以上，設定膜部件1、3的面密度和彈性率、框體2、4所圍住部分的長度和曲率半徑和張力是很重要的。
另外，作為構成隔音、吸音構造體的膜部件1、3，如果使用具有壓電性的材料(壓電體)，在其兩面上設有電極，將呈負電容的電路(負電容電路)連接成等價于具有負電容的電容器并聯或串聯連接的話，則通過以電氣方式改變膜部件1、3的彈性率，可以構成能夠人為地改變隔音特性及吸音特性的隔音、吸音裝置。
作為壓電體，例如可以是，聚偏二氟乙烯、偏二氟乙烯共聚物、聚乳酸、聚乙酸乙烯酯、纖維素等壓電性聚合體、PZT等壓電性陶瓷或壓電材料和聚合材料的復合材料等。
圖8示出負電容電路8a，8b，8c。在圖(8a)所示的負電容電路8a中可以提高壓電體9的彈性率，在圖(8b)和圖(8c)所示的負電容電路8b，8c中可以降低彈性率。在連接任一個負電容電路8a，8b，8c時，壓電體9的彈性率將以壓電體9和負電容電路8a，8b，8c的電損耗大致一致的頻率變化。
圖8所示的元件Z0是由電阻和電容構成的元件。作為電容，如果采用與壓電材料相同的材料制作的電容器，則不利用頻率一樣可以使壓電體9的彈性率發生變化。圖8(a)～圖8(c)所示的的元件Z1和元件Z2由電阻、電容及電感中的至少一個構成。圖8(a)和圖8(b)中所示的負電容電路8a，8b的電容采用元件Z0的電容和元件Z2與元件Z1的阻抗比(Z2/Z1)的積來表示。
另外，圖8(c)所示的負電容電路8c中，-Z3×Z5/Z4所表示的元件與元件Z0并聯。負電容電路8c的電容采用-Z3×Z5/Z4所表示的元件與元件Z0并聯后的電容、和阻抗比(Z2/Z1)的積來表示。如果用一個可變電阻構成元件Z1和Z2，則能夠使負電容電路8a，8b，8c的電容可變。
如圖9所示，在連接于負電容電路8a，8b，8c的壓電體9上，連接元件11、12、13。元件11～元件13由電阻、電容、電感中的1種以上構成，也可以使元件11開路、元件12和元件13短路。
關于本發明的隔音、吸音構造體的隔音特性的評價結果在圖10中示出。對于具有平坦形狀的聚合膜和背后具有金屬網的給出了10cm或5cm曲率半徑的聚合膜，采用聲管測定垂直入射透過損失。
在平坦聚合膜的場合，聲音透過損失只有幾個dB而顯示不出隔音性能，與此相對，在給定10cm的曲率半徑的聚合膜的場合，聲音透過損失增加到10～20dB以上，隨著剛度控制所特有的低頻，顯示出增加的趨勢。
進一步，如果選擇聚合膜的曲率半徑從10cm到5cm，則聲音透過損失進一步增加了約5dB。這樣，可知，如果使聚合膜具有曲率，則將顯示出剛度控制的隔音特性，并且隨著曲率半徑的減小，隔音效果增大。
下面，在圖11中示出了被成形為圓頂狀，并且被施加了張力的厚度為12微米、40微米及80微米的聚合膜中的聲音透過損失的頻率特性。聲音透過損失隨著聚合膜的厚度增加而增加。
接下來，將聚合膜固定于2.5cm×2.5cm正方形方格配設成的縱橫10×10的框體上，將成形為圓頂狀的金屬網壓入到各方格所圍住的聚合膜上，將聚合膜成形為圓頂狀，并制作出二維地配置了成形為圓頂狀的聚合膜的隔音、吸音構造體，采用小型混響箱測定該隔音、吸音構造體的插入損失。同樣，也對板厚1cm的平板膠合板、將板厚1cm的平板膠合板貼合在上述隔音、吸音構造體中作為2層壁的隔音、吸音構造體進行了評價。
圖12表示評價結果。本發明的隔音、吸音構造體的插入損失隨著剛度控制所特有的頻率降低而顯示出變大的趨勢。另一方面，膠合板的插入損失則隨著質量準則中特有的頻率增加而顯示出變大的趨勢。在它們組合而成的2層壁中，從100Hz到20kHz，可得到20dB以上的插入損失。
圖13是相對于頻率表示采用了成形為圓頂狀的硬塑料的面板之隔音性能的圖表。在20cm×30cm大小的長方形鋁板(厚1cm)中央設有14cm×24cm的長方形開口部，插入高度為3cm的成形為圓頂狀的厚度為1.5cm的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)板。用2塊鋁制框體從兩個方向將板的四周夾持固定。
1kHz以上時，可以看到頻率越高則隔音性能越好的、所謂根據板的質量而隔音的走勢。另一方面，1kHz以下時，可以得到隔音性能沒有頻率依賴性，約恒定為30dB。這是由于成形為圓頂狀的塑料板的彈性起了隔音作用。
圖14為通過將上述面板的塑料板作為PVDF膜，并且采用負電容電路進行控制的方式而得到的隔音性能控制的結果。與上述硬塑料相比，膜的彈性力小些，而面內伸縮振動的諧振頻率向低頻側移動。膜本來的隔音性能在300Hz以上由質量引起的效果，在300Hz以下彈性效果所特有的低頻，隔音性能表現出上升的趨勢。通過電路控制，面板的隔音性能從100Hz到1kHz最大增加了20dB。
圖15表示將圓頂狀硬塑料呈二維配設的大型面板的隔音性能的頻率特性。面板的外周尺寸約1.2cm×1.6cm。其中將成形為4cm×4cm的正方形、曲率半徑為4cm的圓頂狀的厚度1.5cm的PET板呈二維配置。將圓頂狀在20cm×30cm尺寸的PET板上形成5行×3列共15個單元，用鋁制框體將每個圓頂狀固定。將其作為1個單位，進一步配設成6行×5列共30個單元。圖中顯示，對于100Hz到1k Hz，大型面板隔音性能維持在20dB以上的隔音性能。
這些結果表明，本發明提供了從小型構造體到大型隔音壁等利用圓頂狀膜或板的彈性力實現了隔音的隔音構造體。
根據本發明，由輕型膜部件、及具有方格狀、蜂窩狀或者輪狀等至少一個開口的框體形成，將膜部件四周固定在框體上，將膜部件框體所圍部分形成為具有圓頂狀、圓柱體狀等曲率的形狀，通過將該部分的面內伸縮振動的諧振頻率設定為可聽頻帶或比其高的頻帶，從而可以通過剛度控制對聲音進行隔斷或吸收。
另外，通過將彈性體和膜部件層疊于支撐板上，并從其上壓裝框體，框體和支撐板夾著彈性體及膜部件，對膜部件施加張力的同時，將膜部件成形為具有圓頂狀曲率的形狀，將具有該曲率的形狀之面內伸縮的諧振頻率設定為可聽頻帶或比可聽頻帶更高的頻率，從而可以通過剛度控制對聲音進行隔斷或吸收。
另外，將壓電性材料安裝在構成隔音、吸音構造體的膜部件或板部件上，將呈負電容的電路與該壓電材料連接，通過將構成隔音、吸音構造體的膜部件或板部件作為具有壓電性的材料，將呈負電容的電路與該材料連接，從而可以構成能夠對隔音、吸音性能進行電氣控制的隔音、吸音裝置。
另外，隔音、吸音構造體及隔音、吸音裝置可以適用于汽車、電車等車輛、飛機、船舶及其他運輸工具(交通工具)、面板、隔墻及其他建筑材料、隔音壁、防音壁、建筑物、居室、電氣設備、機械、聲音設備等所有具有對聲音進行隔斷、吸收要求的構造物及其構成部件。
權利要求
1.一種隔音、吸音構造體，其特征在于，將聚合膜或金屬箔等膜部件形成為具有圓頂狀、半圓柱體狀或圓錐狀等曲率的形狀，將具有該曲率的形狀的四周固定在其他構造體上，將具有所述曲率的形狀的面內伸縮的諧振頻率設定在可聽頻帶或比可聽頻帶更高的頻率，通過膜的彈性力對聲音進行隔斷、吸收。
2.一種隔音、吸音構造體，其特征在于，由聚合膜或金屬箔等膜部件、和具有至少1個以上的方格狀、蜂窩狀或輪狀等開口的框體構成，將所述膜部件固定在該框體上，將所述框體所包圍的部分的所述膜部件形成為具有圓頂狀、半圓柱體狀或圓錐狀等曲率的形狀，將具有該曲率的形狀的面內伸縮的諧振頻率設定在可聽頻帶或比可聽頻帶更高的頻率，通過膜的彈性力對聲音進行隔斷、吸收。
3.如權利要求1或權利要求2記載的隔音、吸音構造體，其特征在于，包括用于將所述膜部件保持為具有曲率的形狀的保持具。
4.如權利要求1或權利要求2記載的隔音、吸音構造體，其特征在于，對所述膜部件施加張力。
5.如權利要求1或權利要求2記載的隔音、吸音構造體，其特征在于，采用塑料板、金屬板、膠合板等板部件替代所述膜部件，并將這些板部件成形為具有圓頂狀、半圓柱體狀、圓錐狀等曲率的形狀。
6.一種隔音、吸音構造體，其特征在于，將彈性體和膜部件層疊于支撐板上，從其上壓裝框體，從而用框體和支撐板夾著彈性體及膜部件，對膜部件施加張力的同時，將膜部件成形為具有圓頂狀的曲率的形狀，將具有該曲率的形狀的面內伸縮的諧振頻率設定在可聽頻帶或比可聽頻帶更高的頻率，利用膜的彈性力對聲音進行隔斷、吸收。
7.一種隔音、吸音構造體，其特征在于，用2塊膜部件夾著彈性體，進而用框體夾持彈性體和2塊膜部件，對2塊膜部件施加張力的同時，將2塊膜部件成形為具有圓頂狀曲率的形狀，將具有該曲率的形狀之面內伸縮的諧振頻率設定在可聽頻帶或比可聽頻帶更高的頻率，利用膜的彈性力對聲音進行隔斷、吸收。
8.如權利要求1至權利要求7任一項記載的隔音、吸音構造體，其特征在于，呈1維或2維地對形成為具有曲率的形狀的所述膜部件或成形為具有曲率的形狀的所述板部件進行排列。
9.如權利要求1至權利要求8中任一項記載的隔音、吸音構造體，其特征在于，設定所述膜部件或所述板部件的具有曲率的部位的面密度、彈性率、外圍尺寸、曲率半徑，以使面內伸縮振動的諧振頻率在可聽頻帶內或其以上。
10.如權利要求2至權利要求9中任一項記載的隔音、吸音構造體，其特征在于，所述膜部件或所述板部件與將其固定的框體一體地形成。
11.一種隔音、吸音裝置，其特征在于，將壓電性部件安裝在構成如權利要求1至權利要求10中任一項記載的隔音、吸音構造體的膜部件或板部件上，將呈負電容的電路與該壓電性部件連接。
12.一種隔音、吸音裝置，其特征在于，將構成如權利要求1至權利要求10中任一項記載的隔音、吸音構造體的膜部件或板部件作為具有壓電性的部件，并將呈負電容的電路連接在該部件上。
13.一種應用了隔音、吸音構造體的構造物，其特征在于，將如權利要求1至權利要求10中任一項記載的隔音、吸音構造體應用于汽車、電車等車輛、飛機、船舶及其他運輸工具(交通工具)、面板、隔墻及其他建筑材料、隔音壁、防音壁、建筑物、居室、電氣設備、機械、聲音設備等構造物，對聲音進行隔斷、吸收。
14.一種構成應用了隔音、吸音構造體的構造物的部件，其特征在于，將如權利要求1至權利要求10中任一項記載的隔音、吸音構造體應用于構成汽車、電車等車輛、飛機、船舶及其他運輸工具(交通工具)、面板、隔墻及其他建筑材料、隔音壁、防音壁、建筑物、居室、電氣設備、機械、聲音設備等構造物的部件，對聲音進行隔斷、吸收。
15.一種應用了隔音、吸音裝置的構造物，其特征在于，將如權利要求11或權利要求12記載的隔音、吸音裝置應用于汽車、電車等車輛、飛機、船舶及其他運輸工具(交通工具)、面板、隔墻及其他建筑材料、隔音壁、防音壁、建筑物、居室、電氣設備、機械、聲音設備等構造物，對聲音進行隔斷、吸收。
16.一種構成應用了隔音、吸音裝置的構造物的部件，其特征在于，將如權利要求11或權利要求12記載的隔音、吸音裝置應用于構成汽車、電車等車輛、飛機、船舶及其他運輸工具(交通工具)、面板、隔墻及其他建筑材料、隔音壁、防音壁、建筑物、居室、電氣設備、機械、聲音設備等構造物的部件，對聲音進行隔斷、吸收。
全文摘要
提供一種可通過剛度控制來隔音或吸音的隔音、吸音構造體、隔音、吸音裝置、以及應用了該構造體及裝置的構造物及其構成該構造物的部件。由聚合膜或金屬箔等膜部件1、以及具有至少1個以上的輪狀開口的框體2構成，將膜部件1固定在該框體2上，將由框體2包圍的部分的膜部件1形成為具有圓頂狀等曲率的形狀，將具有該曲率的形狀的面內伸縮的諧振頻率設定為可聽頻帶或比可聽頻帶更高的頻率，通過膜的彈性力對聲音進行隔斷、吸收。作為膜部件1的替代材料，也可以是采用丙烯酸或聚對苯二甲酸乙二酯等塑料板，鋁等金屬板、膠合板等板部件并成形為具有圓頂狀、半圓柱體狀或圓錐狀等曲率的形狀。
文檔編號G10K11/16GK1830020SQ200480021828
公開日2006年9月6日 申請日期2004年5月27日 優先權日2003年5月29日
發明者兒玉秀和, 伊達宗宏, P·莫克里, 木村和則, 大久保朝直, 深田榮一 申請人:理音株式會社, 財團法人小林理學研究所