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CN108778202A - 耳罩 - Google Patents

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Publication number
CN108778202A
CN108778202A CN201780016653.0A CN201780016653A CN108778202A CN 108778202 A CN108778202 A CN 108778202A CN 201780016653 A CN201780016653 A CN 201780016653A CN 108778202 A CN108778202 A CN 108778202A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sound
frame
film
hole
insulating structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201780016653.0A
Other languages
English (en)
Inventor
纳谷昌之
山添昇吾
白田真也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Corp
Original Assignee
Fujifilm Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujifilm Corp filed Critical Fujifilm Corp
Publication of CN108778202A publication Critical patent/CN108778202A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61FFILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F11/00Methods or devices for treatment of the ears or hearing sense; Non-electric hearing aids; Methods or devices for enabling ear patients to achieve auditory perception through physiological senses other than hearing sense; Protective devices for the ears, carried on the body or in the hand
    • A61F11/06Protective devices for the ears
    • A61F11/14Protective devices for the ears external, e.g. earcaps or earmuffs
    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
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Abstract

本发明提供一种小型、重量轻、具有高隔音性能、能够对特定频带进行隔音且通气性优异的耳罩。该耳罩具备:头带;及2个耳机,具有安装于头带的端部的腔体及卡止于腔体的耳垫,腔体具有腔体开口部,耳罩具有配置于腔体开口部的对特定频带的声音进行隔音的隔音结构,配置有隔音结构的腔体开口部具有通气口。

Description

耳罩
技术领域
本发明所涉及一种耳罩。
背景技术
以往,在噪音环境下为了保护工作人员而广泛使用耳罩。耳罩具有安装于头带的一对耳机,如同头戴式耳机那样,将耳机贴紧两耳并佩戴于头上。
一般的隔音件是质量越重,越能够良好地屏蔽声音,因此为了在耳罩中提高隔音性能,需要加大耳机、或者在耳机的腔体内配置隔音件、或者加大腔体的重量。因此,若提高耳罩的隔音性能,则存在耳罩的质量变重、或者佩戴感变差的问题。
例如,在专利文献1中记载有如下:具备头带、安装于头带的耳机、固定于耳机的隔音板及卡止于隔音板的耳垫,通过在上述隔音板与上述耳垫之间具有通气性部件而加大前气室的容积,从而能够提高隔音性。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2011-15338号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而,在现有的基于耳机的容积及质量等来隔音的耳罩中,为了实现更高的隔音性能,仍然需要加大耳机、或者在耳机的腔体内配置隔音件、或者加大腔体的重量。并且,在该情况下,由于通气性变差,因此存在佩戴感变差的问题。
可以考虑在耳机上设置通气口来确保通气性,但设置有通气口时存在隔音性能下降的问题。
并且,当基于耳机的容积及质量等来隔音时,会屏蔽可听区域整个区域的声音,因此存在对话等必要的声音也被隔音的问题。
作为能够进行特定频带的隔音的装置,已知有拾取噪音并从扬声器输出与其相反相的声音来抵消噪音的所谓的主动降噪装置。但是,由于需要电源,因此若将其用于耳罩则变重,并且存在无法长时间使用的问题。并且,由于需要电源,因此存在使用场所受限的问题。
本发明的目的在于解决上述现有技术的问题点并提供一种小型、重量轻、具有高隔音性能、能够对特定频带进行隔音且通气性优异的耳罩。
另外,在本发明中,所谓“隔音”,作为声学特性,包含“隔音”和“吸音”这两个含义,但尤其是指“隔音”,“隔音”包括“屏蔽声音”即“不让声音透射”,因此包括“反射”声音(声反射)及“吸收”声音(声吸收)(参考Sanseido Co.,Ltd.,大辞林(第三版)及日本声学材料学会的网页http://www.onzai.or.jp/question/soundproof.html以及http://www.onzai.or.jp/pdf/new/gijutsu201312_3.pdf)。
以下,基本上不区分“反射”和“吸收”,将两者包括在内称为“隔音”及“屏蔽”,区分两者时称为“反射”及“吸收”。
用于解决技术课题的手段
本发明人等为了实现上述目的而进行了深入研究,其结果发现,通过具备头带及具有安装于头带的端部的腔体及卡止于腔体的耳垫的2个耳机,腔体具有腔体开口部,耳罩具有配置于腔体开口部的对特定频带的声音进行隔音的隔音结构,配置有隔音结构的腔体开口部具有通气性,由此能够解决上述课题,并完成了本发明。
即,发现能够通过以下结构来实现上述目的。
[1]一种耳罩,其具备:
支撑部件;及
2个耳机,具有安装于支撑部件的腔体及卡止于腔体的耳垫,
腔体具有腔体开口部,
耳罩具有配置有腔体开口部的对特定频带的声音进行隔音的隔音结构,
配置有隔音结构的腔体开口部具有通气口。
[2]根据[1]所述的耳罩,其中,
隔音结构具有1个以上的隔音单元,
1个以上的隔音单元具备:
框,具有贯穿的框孔部;
膜,固定于框;及
开口部,包括在膜上打穿的1个以上的贯穿孔,
框的框孔部的两个端部均未被闭塞,
隔音结构以堵塞腔体开口部的方式配置。
[3]根据[2]所述的耳罩,其还具备配置于膜上的锭子。
[4]根据[1]所述的耳罩,其中,
隔音结构具有二维排列的2个以上的隔音单元,
隔音单元的至少1个为具备具有贯穿的第1框孔部的第1框和固定于第1框的膜的第1隔音单元,
隔音单元的其他至少1个为包括具有贯穿的第2框孔部的第2框的第2隔音单元,
隔音结构以堵塞腔体开口部的方式配置。
[5]根据[1]所述的耳罩,其中,
隔音结构具备具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔的板状部件,
贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm,
将贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,贯穿孔的平均开口率rho在大于0且小于1的范围,且在以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限、以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限的范围,
并且以堵塞腔体开口部的方式配置。
[6]根据[1]所述的耳罩,其中,
隔音结构具备具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔的板状部件和具有框孔部的框,通过将板状部件相对于框的框孔部周缘进行固定而使板状部件进行膜振动,
贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下,
板状部件的膜振动的第一固有振动频率存在于10Hz~100000Hz之间。
[7]根据[1]所述的耳罩,其中,
隔音结构具有1个以上的隔音单元,
1个以上的隔音单元具备:
框,具有贯穿的框孔部;及
膜,覆盖框孔部并固定于框,
隔音结构以相对于腔体开口部的开口截面将膜的膜面倾斜且在腔体开口部设置有成为气体通过的通气口的区域的状态配置于腔体开口部。
[8]根据[7]所述的耳罩,其中,
膜具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔,
贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的耳罩,其具有配置于腔体内的隔音件。
[10]根据[1]~[9]中任一项所述的耳罩,其中,在腔体开口部配置有隔音的声音的频带互不相同的2个以上的隔音结构。
[11]根据[1]~[10]中任一项所述的耳罩,其中,
隔音结构以能够装卸的方式配置于腔体开口部。
[12]根据[1]~[11]中任一项所述的耳罩,其具备:
具有贯穿的外壳开口部的外壳,
并且具备在外壳开口部配置有隔音结构的盒部件,
盒部件以能够装卸的方式配置于腔体。
发明效果
根据本发明,能够提供一种小型、重量轻、具有高隔音性能、能够对特定频带进行隔音且通气性优异的耳罩。
附图说明
图1是示意性表示本发明的耳罩的一例的剖视图。
图2A是图1的耳机的剖视图。
图2B是从b方向观察图2A的侧视图。
图2C是从c方向观察图2A的侧视图。
图3是示意性表示本发明的耳罩的另一例的剖视图。
图4是示意性表示本发明的耳罩的另一例的剖视图。
图5A是示意性表示本发明的耳罩的另一例的剖视图。
图5B是示意性表示本发明的耳罩的另一例的剖视图。
图6是示意性表示本发明的耳罩中所使用的隔音结构的一例的主视图。
图7是图6的II-II线剖视图。
图8是示意性表示本发明的耳罩中所使用的隔音结构的另一例的主视图。
图9是示意性表示本发明的耳罩中所使用的隔音结构的另一例的主视图。
图10A是示意性表示本发明的耳罩中所使用的隔音结构的另一例的主视图。
图10B是图10A的B-B线剖视图。
图11是示意性表示本发明的耳罩中所使用的隔音结构的另一例的主视图。
图12是图11的II-II线剖视图。
图13是示意性表示本发明的耳罩中所使用的隔音结构的另一例的主视图。
图14是图13的B-B线剖视图。
图15A是用于说明图13的隔音结构的优选制造方法的一例的示意性剖视图。
图15B是用于说明图13的隔音结构的优选制造方法的一例的示意性剖视图。
图15C是用于说明图13的隔音结构的优选制造方法的一例的示意性剖视图。
图15D是用于说明图13的隔音结构的优选制造方法的一例的示意性剖视图。
图15E是用于说明图13的隔音结构的优选制造方法的一例的示意性剖视图。
图16是表示平均开口直径、平均开口率及吸收率的关系的曲线图。
图17是表示平均开口直径、平均开口率及吸收率的关系的曲线图。
图18是表示平均开口直径与吸收率极大的平均开口率的关系的曲线图。
图19是表示平均开口直径与极大吸收率的关系的曲线图。
图20是表示平均开口直径与吸收率的关系的曲线图。
图21是表示平均开口率与声学特性的关系的曲线图。
图22是表示平均开口率与声学特性的关系的曲线图。
图23是表示平均开口直径与最佳平均开口率的关系的曲线图。
图24是表示平均开口直径与最佳平均开口率的关系的曲线图。
图25是表示平均开口率与最大吸收率的关系的曲线图。
图26是表示平均开口率与最大吸收率的关系的曲线图。
图27是示意性表示本发明的耳罩中所使用的隔音结构的另一例的主视图。
图28是图27的II-II线剖视图。
图29是示意性表示本发明的耳罩的另一例的剖视图。
图30A是图29的耳机的剖视图。
图30B是从b方向观察图30A的侧视图。
图30C是从c方向观察图30A的侧视图。
图31是示意性表示本发明的耳罩中所使用的隔音结构的另一例的主视图。
图32是图31的II-II线剖视图。
图33A是表示以相对于频率的吸收率表示的吸音特性的曲线图。
图33B是表示以相对于频率的透射损失表示的隔音特性的曲线图。
图34是说明测量插入配置于管状的开口部内的隔音结构的隔音性能的测量系统的立体图。
图35是说明隔音结构的膜面相对于开口部的开口截面的倾斜角度的说明图。
图36是表示隔音性能的膜面的倾斜角度依赖性的曲线图。
图37是说明隔音结构的膜面的倾斜角度与声波的行进方向的关系的说明图。
图38A是表示隔音特性的膜面的倾斜角度依赖性的曲线图。
图38B是表示吸音特性的膜面的倾斜角度依赖性的曲线图。
图38C是表示隔音特性的膜面的倾斜角度依赖性的曲线图。
图38D是表示吸音特性的膜面的倾斜角度依赖性的曲线图。
图38E是表示隔音特性的膜面的倾斜角度依赖性的曲线图。
图38F是表示吸音特性的膜面的倾斜角度依赖性的曲线图。
图39是表示隔音特性(透射损失)的声波入射角度依赖性的曲线图。
图40A是表示频率与吸收率的关系的曲线图。
图40B是表示频率与透射损失的关系的曲线图。
图41A是表示频率与吸收率的关系的曲线图。
图41B是表示频率与透射损失的关系的曲线图。
具体实施方式
以下,参考附图所示的优选实施方式对本发明所涉及的耳罩进行详细说明。
以下所记载的构成要件的说明是基于本发明的代表性实施方式而进行,但本发明并不限定于这种实施方式。
另外,本说明书中,使用“~”表示的数值范围是指将“~”的前后所记载的数值作为下限值及上限值而包含的范围。
本发明的耳罩为如下耳罩,其具备:
支撑部件;及
2个耳机,具有安装于支撑部件的腔体及卡止于腔体的耳垫,
腔体具有腔体开口部,
耳罩具有配置于腔体开口部的对特定频带的声音进行隔音的隔音结构,
配置有隔音结构的腔体开口部具有通气口。
使用图1及图2A~图2C对本发明的耳罩的一实施方式的结构进行说明。
图1是示意性表示本发明的耳罩的一例的剖视图,图2A是图1所示的耳罩的耳机的剖视图,图2B是从b方向观察图2A的侧视图,图2C是从c方向观察图2A的侧视图。
图1及图2A~图2C所示的耳罩100具有头带104和安装于头带104的两端部的2个耳机102。
头带104为本发明中的支撑部件,是与现有的耳罩及头戴式耳机等中所使用的公知的头带相同的部件。在图示例中,头带104具有长板状的部件弯曲的形状,在其两端部具备以能够转动的方式支撑耳机的支撑部。并且,头带104在弯曲方向上具有弹性,将2个耳机102按压接触在使用者的两耳并进行弹力保持。
另外,支撑部件并不限定于如上所述的头带。例如,也可以将安全帽作为支撑部件并在与使用者佩戴安全帽时的耳朵的位置相对应的位置固定耳机。
耳机102覆盖使用者的耳朵并对来自外部的噪音等进行隔音。
耳机102具有腔体106、耳垫108及隔音结构10。
腔体106除了具有用于配置隔音结构10的腔体开口部106a以外,与现有的耳罩及头戴式耳机等中所使用的耳机的腔体相同。
具体而言,腔体106为大致碗状的部件,以能够转动的方式支承于头带104的端部。并且,耳垫108卡止于大略碗状的开口侧。
并且,腔体106具有贯穿形成的腔体开口部106a。该腔体开口部106a中配置有后述的隔音结构10。
腔体开口部106a的位置及大小并没有特别限定,根据所希望的隔音性能、通气性能等适当设定即可。
并且,腔体开口部106a的开口截面的形状也没有限定,能够设为圆形状、椭圆形状、正方形状、长方形状、多边形状等各种形状。
作为腔体106的形成材料并没有限定,能够利用各种各样的作为现有的耳罩及头戴式耳机等耳机的腔体的材料而使用的各种树脂材料及金属材料。
耳垫108与现有的耳罩及头戴式耳机等中所使用的耳垫相同。作为一例,耳垫108为用表皮材料包覆具有既定厚度的大略圆环状的缓冲性部件而得到的部件,卡止于大略碗状的腔体106的开口侧。通过耳垫108,佩戴耳罩时的按压力被分散,使用者能够舒适地持续佩戴耳罩。
作为耳垫108的形成材料并没有限定,能够利用各种各样的作为现有的耳罩及头戴式耳机等的耳垫的材料而使用的各种树脂材料。
例如,作为耳垫108的缓冲性部件,能够使用聚氨酯及聚氯乙烯等发泡体。并且,作为表皮材料,能够使用树脂薄膜、织布(例如,织物)、天然皮革等。
隔音结构10为配置于腔体106的腔体开口部106a的对特定频带的声音进行隔音的结构。
如图所示,隔音结构10以堵塞腔体开口部106a的方式配置于腔体开口部106a内。
在此,如后述述,隔音结构10具有多个沿厚度方向贯穿的孔。因此,即使用隔音结构10堵塞腔体开口部106a,形成于隔音结构10的孔也会成为通气口。
因此,本发明的耳罩100不会使耳机102的重量或大小增加,且能够通过隔音结构10以高隔音性能对特定频带进行隔音,且能够提高通气性。
关于隔音结构10的结构,将在后面进行详细叙述。
在此,在图1所示的例子中,设为在2个耳机102的腔体开口部106a分别配置有1个隔音结构10的结构,但并不限定于此。例如,也可以如图3所示的耳罩110那样,设为在1个腔体开口部106a配置有2个以上的隔音结构10的结构。在配置2个以上的隔音结构10时,如图3所示,沿与腔体开口部106a的开口截面垂直的方向排列隔音结构即可。
并且,当在1个腔体开口部106a配置2个以上的隔音结构10时,优选使用对互不相同的频带的声音进行隔音的隔音结构10。通过使用对互不相同的频带的声音进行隔音的2个以上的隔音结构10,能够对2种以上的频带10或更宽的频带10的声音进行隔音。
并且,隔音结构10可以设为以能够装卸的方式配置于腔体开口部106a的结构。
当将隔音结构10以能够装卸的方式配置于腔体开口部106a时,可以如图4所示的耳罩120那样,将包括隔音结构10的盒部件122(122a、122b)插入到腔体开口部106a的结构,也可以设为以能够装卸的方式配置盒部件122的结构。
另外,在图4中分别使用符号122a及122b示出了不同种类的盒部件,但无需区分盒部件的种类时,统称为盒部件122。
盒部件122具备具有贯穿的外壳开口部124a的外壳124和配置于外壳开口部124a的1个以上的隔音结构10。
外壳124其截面形状的外形为与腔体106的腔体开口部106a的开口截面相同的大小及形状,且具有沿与腔体开口部106a的贯穿方向相同的方向贯穿的外壳开口部124a。
在外壳开口部124a以堵塞外壳开口部124a的方式配置有隔音结构10。
如此,通过将隔音结构10作为盒部件122而使其能够在腔体开口部106a装卸,能够容易进行隔音结构10的更换。
例如,如图示例那样,通过根据隔音对象的频带等适当更换在外壳开口部124a配置有2个隔音结构10的盒部件122a和在外壳开口部124a配置有1个隔音结构10的盒部件122b,能够容易对所希望的频带的声音进行隔音。
并且,可以如图5A所示的耳罩130那样,在耳机102的腔体106内配置隔音件132。
作为隔音件132并没有限定,能够利用各种各样的现有的耳罩及头戴式耳机等中所使用的各种隔音件。
另外,如图5A所示,隔音件132可以形成为在与外壳开口部106a相对应的位置具有与外壳开口部106a相同大小的开口的圆环状,或者,也可以如图5B所示为不具有开口的形状。
接着,对隔音结构10的具体结构进行说明。
图6是示意性表示隔音结构的一例的主视图,图7是图6的II-II线剖视图。
图6及图7所示的隔音结构10a具有:框体16,形成分别具有框孔部12且二维配置的多个(图示例中为16个)框14;片状的膜体20a,形成以覆盖各框14的框孔部12的方式固定于各框14的多个(图示例中为16个)膜18a;及多个(图示例中为16个)开口部24,包括在各框14内的膜18a上以贯穿的方式打穿的1个以上(图示例中为1个)的贯穿孔22。
在隔音结构10a中,由1个框14、固定于该框14的膜18a及设置于该膜18a的开口部24来构成1个隔音单元26。因此,隔音结构10a由多个(图示例中为16个)隔音单元26构成。
图示例的隔音结构10a由多个隔音单元26构成,但本发明并不限定于此,也可以由包括1个框14、1个膜18a及1个开口部24的1个隔音单元26构成。
框14以被具有厚度的板状部件包围成环状的方式形成,在内部具有框孔部12,用于在至少一侧以覆盖框孔部12的方式固定膜18a,成为固定于该框14的膜18a的膜振动的波节。因此,与膜18a相比,框14需要刚性高,具体而言,需要每单位面积的质量及刚性同时高。
框14的形状优选为能够固定膜18a的封闭的连续的形状以便能够按压膜18a的整个外周,但本发明并不限定于此,框14只要成为固定于该框14的膜18a的膜振动的波节,则也可以为一部分被切断且不连续的形状。即,框14的作用在于固定膜18a并控制膜振动,因此即使在框14上形成有小裂缝,或者即使存在极小的未粘接部位,也会发挥效果。
并且,由框14形成的框孔部12的几何学形态为平面形状,在图6所示的例子中为正方形,但本发明中并没有特别限制。例如,可以为长方形、菱形或平行四边形等其他四边形、正三角形、等边三角形或直角三角形等三角形、包括正五边形或正六边形等正多边形的多边形、圆形或椭圆形等,也可以为不规则形。
并且,框14的尺寸为俯视的尺寸,能够定义为其框孔部12的尺寸,但当如图6所示的正方形的正多边形或圆时,能够定义为通过其中心的对置的边之间的距离或圆当量直径,当多边形、椭圆或不规则形时,能够定义为圆当量直径。在本发明中,圆当量直径及半径分别是指换算为面积相等的圆时的直径及半径。
另外,在本发明的隔音结构10中,框14的尺寸在所有的框14中可以为固定,但也可以包括不同尺寸(也包括形状不同的情况)的框,在该情况下,作为框14的尺寸,使用框14的平均尺寸即可。
这种框14的尺寸并没有特别限制,只要根据隔音对象的频带等进行设定即可。
另外,详细内容后述,为了在高频侧得到包括框14及膜18a的结构的固有振动模式,优选减小框14的尺寸。
并且,框14的平均尺寸的详细内容后述,为了防止由包括设置于膜18a的孔洞的开口部24引起的隔音单元26的屏蔽峰值处的衍射所引起的声音的遗漏,优选为与后述的屏蔽峰值频率相对应的波长尺寸以下。
例如,框14的尺寸优选为0.5mm~200mm,更优选为1mm~100mm,最优选为2mm~30mm。
另外,关于框14的尺寸,在各框14中包括不同尺寸的情况等,优选以平均尺寸表示。
并且,只要能够以可靠地按压膜18a的方式固定且能够可靠地支撑膜18a,则框14的宽度及厚度也并没有特别限制,例如能够根据框14的尺寸进行设定。
例如,框14的宽度优选为0.5mm~20mm,更优选为0.7mm~10mm,最优选为1mm~5mm。
若框14的宽度相对于框14的尺寸的比率过大,则在整体中所占的框14部分的面积率变大,担心器件变重。另一方面,若上述比率过小,则在该框14部分难以利用粘接剂等牢固地固定膜。
另外,在本发明中,多个即2个以上的框14优选构成为以二维相连的方式配置的框体16。
在此,隔音结构10a的框14的数量,即在图示例中构成框体16的框14的数量也并没有特别限制,只要根据隔音的频带进行设定即可。或者,上述框14的尺寸根据隔音的频带进行设定,因此框14的数量根据框14的尺寸的尺寸进行设定即可。
这是因为耳罩的大小实质上有限制,因此为了将1个隔音单元26的尺寸设为适于噪音的频率的尺寸,需要用将多个隔音单元26组合而成的框体16进行屏蔽即反射和/或吸收。
另外,1个隔音单元26将1个框14作为构成单位,因此隔音结构10a的框14的数量也能够说是隔音单元26的数量。
框14的材料即框体16的材料只要能够支撑膜18a、具有适合配置于耳机102的腔体开口部106a的强度、对隔音环境具有耐性,则并没有特别限制,能够根据隔音环境进行选择。例如,作为框14的材料,能够举出铝、钛、镁、钨、铁、钢、铬、铬钼、镍铬钼、它们的合金等金属材料、丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺、三乙酰纤维素等树脂材料、碳纤维增强塑料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastic)、碳纤维、玻璃纤维增强塑料(GFRP:Glass Fiber Reinforced Plastic)等。
并且,也可以组合使用多种这些框14的材料。
膜18a以覆盖框14内部的框孔部12的方式被框14按压并固定,通过对应于来自外部的声波进行膜振动而吸收或反射声波的能量来进行隔音。因此,膜18a优选对空气具有不渗透性。
然而,膜18a需要以框14为波节而进行膜振动,因此以可靠地按压于框14的方式被固定,并且成为膜振动的波腹,需要吸收或反射声波的能量来进行隔音。因此,膜18a优选为具有挠性的弹性材料制。
因此,膜18a的形状能够说是框14的框孔部12的形状,并且,膜18a的尺寸能够说是框14的尺寸、更详细而言为框14的框孔部12的尺寸。
在此,固定于隔音单元26的框14的膜18a具有透射损失最小例如成为0dB的第1固有振动频率作为最低阶的固有振动模式的频率即共振频率。本发明人等发现,由于该第1固有振动频率由包括框14及膜18a的结构来确定,因此与在膜18a上打穿的贯穿孔22(开口部24)的有无无关地成为大致相同的值。
在此,在包括框14及膜18a的结构中,即以按压于框14的方式被固定的膜18a的第1固有振动频率为固有振动模式的频率,所述固有振动模式的频率在声波通过共振现象而使膜振动最强烈处,声波在该频率下大量透射。
另外,根据本发明人等的见解,在隔音结构10a中,由于在膜18a上以贯穿孔洞的方式打穿有构成包括贯穿孔22的开口部24的贯穿孔22,因此在比第1固有振动频率低的低频侧的屏蔽峰值频率下出现透射损失成为峰值(极大)的声波的屏蔽峰值。并且,尤其在比通过该贯穿的贯穿孔22而产生的屏蔽峰值低的低频侧,通过该贯穿的贯穿孔22的存在而声音的吸收出现增大。
因此,隔音结构10a中,在屏蔽峰值频率下屏蔽(透射损失)成为峰值(极大),因此能够选择性地对以屏蔽峰值频率为中心的一定频带的声音进行隔音。
在如图6所示的隔音结构10a中,首先能够增大声音的屏蔽,且能够控制屏蔽峰值,除这些以外,还具有如下特征:通过贯穿的贯穿孔22的效果,在更低频侧出现声音(声波的能量)的吸收。
因此,在包括框14及膜18a的结构中,为了将依赖于包括1个以上的贯穿孔22的开口部24的屏蔽峰值频率设为可听区域内的任意的频率,尽量在高频侧得到固有振动模式是重要的,尤其在实际使用中变得重要。因此,优选加厚膜18a,优选加大膜18a的材质的杨氏模量,另外,如上所述,优选减小框14的尺寸即膜18a的尺寸等。因此,在本发明中,这些优选的条件变得重要。
因此,隔音结构10a遵从刚性定律,并在比固定于框14的膜18a的第1固有振动频率小的频率下产生声波的屏蔽,因此膜18a的第1固有振动频率优选为相当于人对声波的感测区域的10Hz~100000Hz,更优选为人对声波的可听区域即20Hz~20000Hz,进一步更优选为40Hz~16000Hz,最优选为100Hz~12000Hz。
并且,关于膜18a的厚度,只要能够进行用于吸收或反射声波的能量来进行隔音的膜振动,则并没有特别限制,但为了在高频侧得到固有振动模式,优选加厚。例如,在本发明中,膜18a的厚度能够根据框14的尺寸即膜的尺寸进行设定。
例如,膜18的厚度优选为0.005mm(5μm)~5mm,更优选为0.007mm(7μm)~2mm,最优选为0.01mm(10μm)~1mm。
在此,在隔音结构10a中,包括框14及膜18a的结构中的膜18a的第1固有振动频率能够根据多个隔音单元26的框14的几何学形态(例如框14的形状及尺寸(尺寸))和多个隔音单元的所述膜的刚性(例如膜的厚度及挠性)而确定。
另外,作为表征膜18a的第1固有振动模式的参数,在同种材料的膜18a的情况下,能够使用膜18a的厚度(t)与框14的尺寸(a)的平方之比(例如,在正四边形的情况下能够使用与一边的大小之比[a2/t]),在该比[a2/t]相等的情况(例如,(t,a)为(50μm,7.5mm)的情况和(200μm,15mm)的情况)下,上述第1固有振动模式成为相同频率即相同的第1固有振动频率。即,通过将比[a2/t]设为固定值,比例定律成立,能够选择适当的尺寸。
并且,关于膜18a的杨氏模量,只要具有能够进行用于使膜18a吸收或反射声波的能量来进行隔音的膜振动的弹性,则并没有特别限制,但为了在高频侧得到固有振动模式,优选加大膜18a的杨氏模量。例如,在本发明中,膜18a的杨氏模量能够根据框14的尺寸即膜的尺寸进行设定。
例如,膜18a的杨氏模量优选为1000Pa~3000GPa,更优选为10000Pa~2000GPa,最优选为1MPa~1000GPa。
并且,只要能够进行用于吸收或反射声波的能量来进行隔音的膜振动,则膜18a的密度也并没有特别限制。例如,优选为10kg/m3~30000kg/m3,更优选为100kg/m3~20000kg/m3,最优选为500kg/m3~10000kg/m3
关于膜18a的材料,在设为膜状材料或箔状材料时只要具有适合适用于上述隔音对象物时的强度、对隔音对象物的隔音环境具有耐性、膜18a能够进行用于吸收或反射声波的能量来进行隔音的膜振动,则并没有特别限制,能够根据隔音对象物及其隔音环境等进行选择。例如,作为膜18a的材料,能够举出聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、丙烯酸(PMMA)、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺、三乙酰纤维素、聚偏二氯乙烯、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、芳香族聚酰胺、硅酮树脂、乙烯-丙烯酸乙酯、乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基戊烯、聚丁烯等能够制成膜状的树脂材料;铝、铬、钛、不锈钢、镍、锡、铌、钽、钼、锆、金、银、铂、钯、铁、铜、坡莫合金等能够制成箔状的金属材料;纸、纤维素等成为其他纤维状膜的材质;包括无纺布、纳米级尺寸的纤维的薄膜;加工成较薄的氨基甲酸酯或新雪丽(Thinsulate)等多孔材料;加工成薄膜结构的碳材料等能够形成较薄结构的材质或结构等。
膜18a可以分别固定于隔音结构10a的框体16的多个框14中的每一个而作为整体构成片状的膜体20a,相反,也可以形成利用以覆盖所有框14的方式被固定的1张片状的膜体20a来覆盖各框14的膜18a。或者,作为它们的中间结构,可以以覆盖多个框14的一部分的方式将片状的膜体固定于一部分框14而形成覆盖各框14的膜18a,并且构成使用若干个这些片状膜体来覆盖多个框14整体(所有框14)的片状的膜体20a。
并且,膜18a以覆盖框14的框孔部12的至少一侧的开口的方式固定于框14。即,膜18a可以以覆盖框14的框孔部12的一侧或另一侧或两侧的开口的方式固定于框14。
在此,可以在隔音结构10a的多个框14的框孔部12的相同侧设置有所有的膜18a,也可以在多个框14的一部分框孔部12的一侧设置有一部分膜18a,且在多个框14的其余一部分的框孔部12的另一侧设置有其余的膜18a,进而,可以混合存在设置于框14的框孔部12一侧、另一侧及两侧的膜。
将膜18a固定于框14的固定方法并没有特别限制,只要能够以成为膜振动的波节的方式将膜18a固定于框14,则可以是任何方法,例如能够举出使用粘接剂的方法、或使用物理固定夹具的方法等。
使用粘接剂的方法中,将粘接剂涂布于包围框14的框孔部12的表面上,在其上载置膜18a,用粘接剂将膜18a固定于框14。作为粘接剂,例如能够举出环氧类粘接剂(Araldite等)、氰基丙烯酸酯类粘接剂(Aron Alpha等)、丙烯酸类粘接剂等。
作为使用物理固定夹具的方法,能够举出将以覆盖框14的框孔部12的方式配置的膜18a夹在框14与棒等固定部件之间,并使用螺钉或螺栓等固定夹具将固定部件固定于框14的方法等。
并且,框14和膜18a可以为包含相同的材质且形成为一体的结构。
框14与膜18a成为一体的结构能够通过压缩成型、注射成型、压印、切削加工及使用三维形状形成(3D)打印机的加工方法等简单的工序进行制作。
膜18a即隔音单元26上具有包括1个以上的贯穿孔22的开口部24。
如图6及图7所示,隔音结构10具有包括在膜18a上打穿的1个以上的贯穿孔22的开口部24,由此在比膜18a的第1固有振动频率低的低频侧具有屏蔽成为峰值(极大)的透射损失的峰值。将该屏蔽(透射损失)成为峰值(极大)的频率称为屏蔽峰值频率。
该屏蔽峰值频率在比主要依赖于隔音结构10a的隔音单元26的膜18a的第1固有振动频率低的低频侧,因开口部24的贯穿孔22而出现。屏蔽峰值频率根据相对于框14(或膜18a)的大小的开口部24的大小而确定,详细而言,根据贯穿孔22的总面积相对于框14的框孔部12(或覆盖框孔部12的膜18a)的面积的比例即开口部24的开口率而确定。
在此,如图6所示,贯穿孔22在覆盖隔音单元26的框孔部12的膜18a内打穿有1个以上即可。并且,如图6所示,贯穿孔22的打穿位置可以在隔音单元26或膜18a(以下,以隔音单元26为代表)内的正中央,但本发明并不限定于此,如图8所示,无需在隔音单元26的正中央,可以在任何位置上打穿。
即,仅改变贯穿孔22的打穿位置,隔音结构10a的隔音特性不会发生变化。
并且,如图6所示,构成隔音单元26内的开口部24的贯穿孔22的数量相对于1个隔音单元26,可以为1个,但本发明并不限定于此,如图8所示,也可以为2个以上(即多个)。
在此,从通气性的观点而言,如图6所示,各隔音单元26的开口部24优选由1个贯穿孔22构成。其原因在于,在一定的开口率的情况下,关于风形式的空气的易通性,一个孔洞较大且边界上的粘性不发挥大作用时较大。
另一方面,在1个隔音单元26内具有多个贯穿孔22时,隔音结构10a的隔音特性在与多个贯穿孔22的合计面积(即开口部24的面积)相对应的隔音特性(即,对应的隔音峰值频率)处显出对应的隔音峰值。因此,如图8所示,优选在1个隔音单元26(或膜18a)内所具有的多个贯穿孔22C的合计面积即开口部24的面积与在其他隔音单元26(或膜18a)内仅具有1个贯穿孔22的面积即开口部24的面积相等,但本发明并不限定于此。
另外,当隔音单元26内的开口部24的开口率(相对于覆盖框孔部12的膜18a的面积的开口部24的面积率(所有贯穿孔22的合计面积的比例))相同时,用单一贯穿孔22和多个贯穿孔22可得到相同的隔音结构10a,因此即使固定为某一贯穿孔22的尺寸,也能够制作各种各样的频带的隔音结构。
在隔音结构10a中,隔音单元26内的开口部24的开口率(面积率)并没有特别限制,只要根据应选择性地隔音的隔音频带进行设定即可,优选为0.000001%~70%,更优选为0.000005%~50%,优选为0.00001%~30%。通过将开口部24的开口率设定在上述范围,能够确定成为应选择性地隔音的隔音频带的中心的隔音峰值频率及隔音峰值的透射损失。
从制造适应性的观点而言,隔音结构10a优选在1个隔音单元26内具有多个相同尺寸的贯穿孔22。即,各隔音单元26的开口部24优选由相同尺寸的多个贯穿孔22构成。
另外,隔音结构10a中,优选将构成所有隔音单元26的开口部24的贯穿孔22设为相同尺寸的孔洞。
在本发明中,贯穿孔22优选通过吸收能量的加工方法例如激光加工进行打穿,或者,优选通过基于物理接触的机械加工方法例如冲孔或针加工进行打穿。
因此,若将1个隔音单元26内的多个贯穿孔22、或所有隔音单元26内的1个或多个贯穿孔22设为相同尺寸,则在通过激光加工、冲孔或针加工开设孔洞时,无需改变加工装置的设定或加工强度而能够连续地开设孔洞。
并且,如图9所示,在隔音结构10a中,隔音单元26(或膜18a)内的贯穿孔22的尺寸(大小)可以在各隔音单元26(或膜18a)每一个中不同。如此,当在每一个隔音单元26(或膜18a)中具有尺寸不同的贯穿孔22时,显出与将这些贯穿孔22的面积进行平均而得到的平均面积相对应的隔音特性,即在对应的隔音峰值频率下显出对应的隔音峰值。
并且,本发明的隔音结构10的各隔音单元26的开口部24优选70%以上由相同尺寸的孔洞构成。
构成开口部24的贯穿孔22的尺寸只要能够利用上述加工方法适当进行打穿,则可以为任何尺寸,并没有特别限定。
然而,从激光光圈的精度等激光加工的加工精度、或冲孔加工或针加工等加工精度或加工的容易性等制造适应性的观点而言,贯穿孔22的尺寸在其下限侧优选为2μm以上,更优选为5μm以上,最优选为10μm以上。
另外,这些贯穿孔22的尺寸的上限值需要比框14的尺寸小,因此框14的尺寸通常为mm级,若将贯穿孔22的尺寸设定为μm级,则贯穿孔22的尺寸的上限值不会超过框14的尺寸,但若超过框14的尺寸时,将贯穿孔22的尺寸的上限值设定为框14的尺寸以下即可。
另外,在隔音结构10a的隔音中,重要的是,存在声音能够以声波而非振动的方式透射的贯穿的贯穿孔22和声音能够以膜振动的方式通过的膜18a这两者。
因此,声音能够透射的贯穿孔22即使在被如下部件覆盖的状态下,也能够与开放时同样地得到隔音的峰值,所述部件是使声音以在空气中传递的声波而并非膜振动的方式通过的部件。这种部件一般为具有通气性的部件。
作为这种具有通气性的代表性部件,可以举出纱窗的网。作为一例,可以举出NBCMeshtec Inc.制造的Amidology30网状产品,本发明人等确认到即使利用该网状产品堵住贯穿的贯穿孔22,所得到的光谱也不会发生变化。
网可以为格子状,也可以为三角格子状,并不特别依赖并限制于其形状。网整体的尺寸可以比本发明的框体的尺寸大,也可以比其小。并且,网的尺寸可以为逐一覆盖膜18a的贯穿孔22的尺寸。并且,网可以为其网眼以所谓的驱虫为目的的尺寸的网,也可以为更微细的防止沙子进入的网。关于材料,可以为包含合成树脂的网,也可以为预防犯罪用、电磁波屏蔽用细线。
并且,上述具有通气性的部件并不限定于纱窗的网,除了网以外,还可以举出无纺布材料、氨基甲酸酯材料、Thinsulate(3M Company制造)、Breath Air(TOYOBO CO.,LTD.制造)、Dot Air(TORAY INDUSTRIES,INC.制造)等。在本发明中,通过用这种具有通气性的材料覆盖,能够防止虫子或沙子从孔侵入,且能够防止从贯穿的贯穿孔22部分观察到内部等。
并且,在隔音结构10a的隔音中,重要的是,存在声音能够以声波而非振动的方式透射的贯穿的贯穿孔22和声音以膜振动的方式通过的膜18a这两者,因此框14的框孔部的两端部以均未被闭塞的方式配置于腔体开口部106a。
隔音结构10a基本上如以上那样构成。
隔音结构10a如以上那样构成,因此能够实现在现有的隔音结构中难以实现的低频屏蔽,另外还具有能够设计出如下结构的特征,在所述结构中,根据低频至超过1000Hz的频率的各种各样的频率的噪音而较强地进行隔音。并且,隔音结构10a采用不依赖于结构的质量(质量定律)的隔音原理,因此与现有的隔音结构相比,能够实现重量非常轻且较薄的隔音结构,因此不会使耳罩的大小或重量增加而可得到足够的隔音性能。
并且,隔音结构10a在膜18a上具有贯穿孔22,因此能够实现具有通气性即使风或热通过并且屏蔽声音的结构。
并且,作为隔音结构10a的框14(框体16)及膜18a(膜体20a)的形成材料,能够使用树脂等非磁性体,因此通过用树脂等非磁性体的材料形成头带104、腔体106及耳垫108等,能够将耳罩100整体用非磁性体来形成,在MRI(magnetic resonance imaging(磁共振成像))检查等中也能够优选地进行利用。
隔音结构10a如以下那样进行制造。
首先,准备具有多个(例如225个)框14的框体16和将框体16的所有框14的框孔部12全部覆盖的片状的膜体20a。
接着,利用粘接剂在框体16的所有框14上固定片状的膜体20a,形成分别覆盖所有框14的框孔部12的膜18a,从而构成具有包括框14和膜18a的结构的多个隔音单元。
接着,通过激光加工等吸收能量的加工方法、或冲孔或针加工等基于物理接触的机械加工方法,在多个隔音单元每一个的膜18a上分别打穿1个以上的贯穿孔22,从而在各隔音单元26形成开口部24。
如此能够制造隔音结构10a。
接着,对隔音结构的另一例进行说明。
图10A是示意性表示隔音结构的另一例的主视图,图10B是图10A的B-B线剖视图。
另外,图10A及图10B所示的隔音结构10b除了在膜18b上具有锭子25以外,具有与图6及图7所示的隔音结构10a相同的结构,因此对相同的部位标注相同的符号,以下主要对不同的部位进行说明。
图10A及图10B所示的隔音结构10b具有:框体16,形成分别具有声音透射的框孔部12且二维配置的多个(图示例中为4个)框14;片状的膜体20b,形成以覆盖各框14的框孔部12的方式固定于各框14的多个(图示例中为4个)膜18b;多个(图示例中为4个)开口部24,包括在各框14内的膜18b上以贯穿的方式打穿的1个以上(图示例中为1个)的贯穿孔22;及1个以上(图示例中为4个)的锭子25,配置于各框14内的膜18b上。
另外,在图10A中,为了说明隔音结构10b的结构,透射膜18b而示出框14的结构,并且对膜18b标注网点来表示。
在隔音结构10b中,1个框14、固定于该框14的膜18b、设置于该膜18b的开口部24及配置于膜18b上的锭子25构成1个隔音单元26。因此,本发明的隔音结构10b由多个(图示例中为4个)隔音单元26构成。
膜18b除了配置有锭子25以外,与膜18a相同。
另外,根据本发明人等的见解,在使用设置有贯穿孔22及锭子25的膜18b的隔音结构10b中,由于在膜18b上以贯穿孔洞的方式打穿有构成开口部24的贯穿孔22,因此在比第1固有振动频率低的低频侧的第1屏蔽峰值频率下出现透射损失成为峰值(极大)的声波的屏蔽峰值,另外,由于在膜18b上配置有锭子25,因此在比第1固有振动频率高的高频侧的第2屏蔽峰值频率下出现透射损失成为峰值(极大)的声波的屏蔽峰值。
因此,隔音结构10b中,在第1屏蔽峰值频率及第2屏蔽峰值频率下屏蔽(透射损失)成为峰值(极大),因此能够选择性地对以第1屏蔽峰值频率为中心的一定频带的声音及以第2屏蔽峰值频率为中心的一定频带的声音进行隔音。
因此,在包括框14及膜18b的结构中,为了将依赖于包括1个以上的贯穿孔22的开口部24的第1屏蔽峰值频率设为可听区域内的任意的频率,并且将依赖于锭子25的第2屏蔽峰值频率设为可听区域内的任意的频率,重要的是在可听区域内得到固有振动模式,尤其在实际使用中变得重要。因此,与上述隔音结构10a的膜10a同样地,适当设定膜18b的厚度、膜18b的材质的杨氏模量、密度以及框14的尺寸等即可。
并且,膜18b在框14上的配置位置及将膜18b固定于框14上的固定方法也与隔音结构10a相同。
在膜18b上具有包括1个以上的贯穿孔22的开口部24。通过具有开口部24,与隔音结构10a同样地,在比膜18b的第1固有振动频率低的低频侧具有屏蔽成为峰值(极大)的透射损失的峰值。将该屏蔽(透射损失)成为峰值(极大)的频率称为第1屏蔽峰值频率。
另外,与隔音结构10a同样地,构成各隔音单元26内的开口部24的贯穿孔22的数量可以为2个以上。并且,贯穿孔22的大小可以相同也可以不同。并且,各隔音单元26的开口部24的面积可以相等也可以不同。
隔音单元26具有配置于膜18b上的1个以上的锭子25。
在此,如上所述,在隔音结构10b中,通过具有配置于膜18b上的锭子25,在比膜18b的第1固有振动频率高的高频侧具有屏蔽成为峰值(极大)的透射损失的峰值。将该屏蔽(透射损失)成为峰值(极大)的频率称为第2屏蔽峰值频率。
该第2屏蔽峰值频率在比主要依赖于隔音结构10b的隔音单元26的膜18b的第1固有振动频率高的高频侧,因锭子25而出现。第2屏蔽峰值频率根据锭子25的重量而确定,详细而言,根据锭子25的重量和膜18b的刚性而确定。
在此,锭子25在覆盖隔音单元26的框孔部12的膜18b上配置有1个以上即可。并且,锭子25的配置位置可以在隔音单元26(膜18b)内的正中央,但本发明并不限定于此,无需在隔音单元26的正中央,可以配置于任何位置。
并且,在图10B所示的例子中,锭子25设为配置于膜18b的前表面侧(与框14相反侧的表面)的结构,但并不限定于此,也可以设为配置于膜18b的背面侧即框14的框孔部12内的结构。或者,可以配置于膜18b的两面。
并且,隔音单元26内的锭子25的数量相对于1个隔音单元26,可以为1个,但本发明并不限定于此,也可以为2个以上(即多个)。
在本发明中,隔音单元26内的锭子25的重量并没有特别限制,只要根据应选择性地隔音的隔音频带进行设定即可,优选为0.01g~10g,更优选为0.1g~1g。通过将锭子25的重量设定在上述范围,能够确定成为应选择性地隔音的隔音频带的中心的第2隔音峰值频率及隔音峰值的透射损失。
并且,锭子25的形状也并没有特别限定,能够设为板状、圆柱状、筒状等各种形状。
在此,从不阻碍膜18b的振动等观点而言,俯视时锭子25的面积相对于膜18b的面积的比例优选50%以下,更优选10%以下。
并且,锭子25的材料并没有特别限定,能够根据上述隔音对象物及其隔音环境等进行选择。
具体而言,能够举出铝、钛、镁、钨、铁、钢、铬、铬钼、镍铬钼、它们的合金等金属材料;丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚酰亚胺、三乙酰纤维素等树脂材料;铁氧体磁铁、钕磁铁等磁性体;碳纤维增强塑料(CFRP)、碳纤维、玻璃纤维增强塑料(GFRP)等。
在此,如上所述,优选锭子25的面积相对于膜18b的面积的比例小,且优选具有规定范围的足够的重量。因此,作为锭子25的材料,优选使用密度高的材料。从该观点而言,作为锭子25的材料,更优选铁、钢等金属。
在本发明中,将锭子25固定于膜18b的固定方法并没有特别限定,例如能够举出使用粘接剂的方法、使用双面胶的方法等。作为粘接剂,例如能够举出环氧类粘接剂(Araldite等)、氰基丙烯酸酯类粘接剂(Aron Alpha等)、丙烯酸类粘接剂等。
并且,在本发明的隔音结构10中,隔音单元26的锭子25的重量可以在各隔音单元26每一个中不同。如此,当在每一个隔音单元26中具有重量不同的锭子25时,显出与将这些锭子25的重量进行平均而得到的平均值相对应的隔音特性,即在对应的第2隔音峰值频率下显出对应的隔音峰值。
并且,本发明的隔音结构10的各隔音单元26的锭子25优选70%以上由相同重量的锭子构成。
隔音结构10b如以上那样构成,因此能够实现在现有的隔音结构中难以实现的低频屏蔽,另外还具有能够设计如下结构的特征,所述结构中,根据低频至超过1000Hz的频率的各种各样的频率的噪音而较强地进行隔音。并且,能够设为具有2个屏蔽峰值的结构,因此还能够用于遮挡来自多个噪音源的声音的用途。
并且,本发明的隔音结构采用不依赖于结构的质量(质量定律)的隔音原理,因此与现有的隔音结构相比,能够实现重量非常轻且薄的隔音结构,因此不会使耳罩的大小或重量增加而可得到足够的隔音性能。
并且,隔音结构10b在膜18b上具有贯穿孔22,因此能够实现具有通气性并且屏蔽声音的结构,即使风或热通过并且屏蔽声音的结构。
隔音结构10b的制造方法在与隔音结构10a相同的制造方法中,能够通过在贯穿孔22的形成前或形成后,使用粘接剂或双面胶等在多个隔音单元各自的膜18b上固定锭子25来制造具备具有框14、膜18b、开口部24及锭子25的隔音单元的隔音结构10b。
在此,在图10A所示的例子中,贯穿孔22和锭子25分别独立地设置于膜18b上,但并不限定于此,贯穿孔22也可以以贯穿膜18b及锭子25的方式形成。
换言之,可以设为如下结构:锭子25为圆筒状,以使该圆筒的中空部的中心轴与贯穿孔22的中心轴一致而使锭子25与贯穿孔22重叠的方式配置。
并且,贯穿孔22的数量和锭子25的数量可以相同也可以不同。
例如,可以为具有在膜18b的中央打穿的1个贯穿孔22和配置于该贯穿孔22的周围的4个锭子25的结构,或者,也可以为具有配置于膜18b的中央的1个锭子25和在该锭子25的周围打穿的4个贯穿孔22的结构。
另外,对隔音结构的另一例进行说明。
图11是示意性表示隔音结构的另一例的主视图,图12是图11所示的隔音结构的II-II线剖视图。
另外,在图11中,为了明确结构,对膜18c标注阴影线来表示。
并且,图11及图12所示的隔音结构10c除了具备在膜18c上不具有贯穿孔22的隔音单元和不具有膜的隔音单元以外,具有与图6及图7所示的隔音结构10a相同的结构,因此对相同的部位标注相同的符号,以下主要对不同的部位进行说明。
如图11及图12所示,隔音结构10c具有二维排列的多个(图示例中为排列成4×4的16个)隔音单元,隔音单元中的1个为包括具有第2框孔部36的第2框34的第2隔音单元30,其余的15个隔音单元为具备具有第1框孔部38的框(第1框)14和以覆盖该框14的一个开口面的方式配置并固定于框14的膜18c的第1隔音单元32。
并且,二维排列的第2隔音单元30及第1隔音单元32将第2框孔部36的开口面及膜18c的表面朝向同一方向而排列。
并且,从与隔音单元被二维排列的表面垂直的方向观察时(以下,也称为“俯视”)的第2隔音单元30(第2框孔部36的开口部)及第1隔音单元32(第1框孔部38的开口部)的形状为大致正方形状。
第1隔音单元32具有用膜18c覆盖框14的第1框孔部38的结构。通过这种结构,第1隔音单元32中,膜18c对应于来自外部的声波振动而吸收或反射声波的能量来进行隔音。因此,膜18c优选对空气具有不渗透性。
在此,第1隔音单元32的固定于框14的膜18c具有透射损失最小例如成为0dB的第1固有振动频率作为最低阶的固有振动模式的频率即共振频率。该第1固有振动频率根据框14的几何学形状或膜18c的刚性等而确定。
并且,第2隔音单元30具有包括具有第2框孔部36的第2框34的结构。因此,来自外部的声波透射。
在此,在透射第1隔音单元32的声波中比第1固有振动频率低频的声波在透射第1隔音单元32时产生大致90°的相位滞后,比第1固有振动频率高频的声波在透射第1隔音单元32时产生大致90°的相位超前。
另一方面,透射第2隔音单元30的声波依赖于第2隔音单元30的第2框孔部36的结构(开口直径及路径长度)而产生相位超前。
在此,路径长度是指透射第2隔音单元30的声波的最短传播路径的长度,在图12中,第2框34的厚度为路径长度。
因此,在透射第2隔音单元30的声波与透射第1隔音单元32的声波中比第1固有振动频率低的低频的声波之间产生相位差并相互抵消,能够在比第1固有振动频率低频侧进行隔音。
此时,因第2隔音单元30的第2框孔部36,能够将比第1固有振动频率低的低频侧的既定的频率作为屏蔽峰值而选择性地对以该频率为中心的一定频带的声音进行隔音。
在此,在以下说明中,将因第2隔音单元30的第2框孔部36而确定的、在比第1固有振动频率低的低频侧透射损失成为极大的屏蔽峰值波长称为“第3屏蔽峰值频率”。
如上所述,隔音结构10c具有:第2隔音单元30,包括具有第2框孔部36的第2框34;及第1隔音单元32,具备具有第1框孔部38的框14和固定于框14的膜18c,由此在透射第2隔音单元30的声波与透射第1隔音单元32的声波中比第1隔音单元32的第1固有振动频率低的低频的声波之间产生相位差并相互抵消,能够对以比第1固有振动频率低的低频侧的第3屏蔽峰值频率为中心的一定频带进行隔音。
并且,第2隔音单元30不具有膜,且第2框34的第2框孔部34未被堵塞,因此能够使风及热通过。因此,能够实现具有通气性并且屏蔽声音、即使风或热通过并且屏蔽声音的结构。
并且,由于隔音特性几乎不依赖于不具有膜的第2隔音单元30的位置,,因此具有在制造方面稳定性高的优点。
并且,仅设置不具有膜的第2隔音单元30,就能够极强地屏蔽任意的目标频率分量,并且能够在比第1隔音单元32的膜18c的第1固有振动频率低的低频侧进行隔音,因此能够提高更低频区域中的隔音特性。
另外,第2隔音单元30对透射的声波所产生的相位超前优选20°以上,更优选55°以上。
在透射第2隔音单元30及第1隔音单元32的声波的振幅相等的条件下,当由第2隔音单元30产生的相位超前为20°时,能够得到5dB以上的透射损失(隔音特性),当相位超前为55°时,能够得到10dB以上的透射损失。
在此,在图示例中,第2框34及框14全部形成为一体,并且由1个框体16构成。即,与隔音结构10a的框体16相同。
并且,第1隔音单元32的膜18c全部形成为一体,并且由1个膜体20c构成。
即,隔音结构10c具有:框体16,具有二维排列的16个框孔部;及膜体20c,在框体16的一个面侧以覆盖框体16的各贯穿孔的开口面的方式固定于框体16,膜体20c为在与16个框孔部中的1个框孔部相对应的区域具有与框孔部的开口的大小大致相同大小的开口部的结构。由此,框体16的与各框孔部相对应的部位构成1个第2隔音单元30及15个第1隔音单元32。
并且,在图示例中,隔音结构10c设为具有1个第2隔音单元30和15个第1隔音单元32的合计16个隔音单元的结构,但只要是具有1个以上的第2隔音单元30和1个以上的第1隔音单元32的结构即可。
例如可以为具有2个第2隔音单元30和14个第1隔音单元32的16个隔音单元的结构。或者,例如也可以为具有1个第2隔音单元30和24个第1隔音单元32的25个隔音单元的结构。
并且,第2隔音单元30的第2框孔部36的合计面积相对于隔音结构10c的俯视时的面积(即,第2隔音单元30及第1隔音单元32的前表面的合计面积)的比例(开口率)优选0.1%~50%,更优选1%~10%。
并且,隔音结构10c内的第2隔音单元30和第1隔音单元32的配置位置也并没有特别限定,但优选相互均匀地配置。
并且,在图11中,俯视时的第2隔音单元30的大小(即,第2框孔部36的大小)和第1隔音单元32的大小(即,第1框孔部38的大小)设为相同的大小,但并不限定于此,第2隔音单元30的大小和第1隔音单元32的大小也可以互不相同。
并且,当具有2个以上的第2隔音单元30时,2个以上的第2隔音单元30的大小可以互不相同。
同样地,当具有2个以上的第1隔音单元32时,2个以上的第1隔音单元32的大小可以互不相同。
从制造效率的观点而言,优选所有框孔部的大小即隔音单元的大小相同。
并且,当具有2个以上的第1隔音单元32时,可以设为具有膜18c的第1固有振动频率互不相同的2种以上的第1隔音单元32的结构。
同样地,当具有2个以上的第2隔音单元30时,可以设为具有第2框孔部36的开口直径或路径长度互不相同的2种以上的第2隔音单元30的结构。
在此,如上所述,根据形成于第2框34的第2框孔部36的结构而确定第3屏蔽峰值频率,具体而言,根据开口直径及路径长度而确定第3屏蔽峰值频率。
因此,关于第2框34的厚度,只要根据框的尺寸或隔音的频带以成为任意的第3屏蔽峰值频率的方式设定厚度即可。
并且,框14的厚度和第2框34的厚度可以不同。通过调整第2框34的厚度来调整第2框34的第2框孔部36的路径长度,从而能够调整由第2隔音单元30产生的相位超前的量来将第3屏蔽峰值频率确定为所希望的频率。
并且,第2框34的第2框孔部36的形状并不限定于直管形状,也可以设为通过适当设定第2框孔部36的形状来将第3屏蔽峰值频率确定为所希望的频率的结构。
例如,通过将构成第2隔音单元30的第2框34的第2框孔部36设为在中心轴方向上以S字状多次折弯的形状,能够加长透射的声波的路径长度以调整由第2隔音单元30产生的相位超前的量来将第3屏蔽峰值频率确定为所希望的频率。
并且,作为在构成第2隔音单元30的第2框34上设置1个以上沿与第2框孔部36的中心轴方向正交的方向延伸的整流板的结构,可以设为加长声波的路径长度的结构。
并且,隔音结构10c可以设为具有这种第2框孔部36的开口直径或声波的路径长度不同的2种以上的第2隔音单元30的结构。
膜18c除了不具有贯穿孔以外,与隔音结构10a的膜18a相同。
在此,如上所述,在隔音结构10c中,透射不具有膜的第2隔音单元30的声波与透射第1隔音单元32的声波中比第1固有振动频率低的低频的声波之间产生相位差并彼此抵消,由此能够在比第1固有振动频率低的低频侧进行隔音。
由此,在隔音结构10c中,为了使屏蔽峰值频率成为可听区域内的任意的频率,重要的是,尽可能在高频侧得到第1隔音单元32的膜18c的固有振动模式,尤其在实际使用中变得重要。因此,与上述隔音结构10a的膜10a同样地,适当设定膜18c的厚度、膜18c的材质的杨氏模量、密度以及框14的尺寸等即可。
并且,膜18c在框14上的配置位置及在框14上固定膜18c的固定方法也与隔音结构10a相同。
在此,隔音结构10c的尺寸优选为第3屏蔽峰值频率下的声音的波长以下的大小。根据本发明人等的研究得知,若将隔音结构的尺寸设为第3屏蔽峰值频率下的声音的波长以上的大小,则透射相位差开始扰动。
如上所述,隔音结构10c通过控制透射第2隔音单元30的声波与透射第1隔音单元32的声波的相位差来显现高隔音特性。因此,若产生相位的扰动,则无法控制第3屏蔽峰值频率,难以显现所希望的隔音特性。
因此,隔音结构10c的尺寸优选为第3屏蔽峰值频率下的声音的波长以下的大小。
并且,根据本发明人等的研究得知,通过将隔音结构10c的尺寸设为欲屏蔽的频率下的声音的波长以下的大小,能够更优选地实现隔音。
并且,在隔音结构10c中,可以在第2隔音单元30的第2框孔部36的内部配置吸音部件或吸臭材料等。
通过配置吸音部件,利用基于吸音部件的吸音效果能够进一步提高隔音特性。
作为吸音部件并没有特别限定,能够利用氨基甲酸酯板、无纺布等各种各样的公知的吸音部件。
作为吸臭材料并没有特别限定,能够利用调配有活性炭的除臭片(例如,SEMIA除臭片:Asahi Kasei Seni Co.,Ltd.制造)、使用催化剂的除臭片(例如,DI-NOC Film:3MCompany制造)等各种公知的吸臭材料。
并且,在隔音结构10c中,第2隔音单元30的第2框孔部36可以由声音能够以声波的方式通过的部件覆盖。
关于隔音结构10c中的隔音,重要的是,存在声音能够以声波而并非振动的方式透射的框孔部和声音以膜振动的方式通过的膜这两者。因此,即使在声音能够透射的框孔部由声音能够以声波的方式通过的部件覆盖的状态下,也与开放时同样地能够得到隔音的峰值。这种部件一般为具有通气性的部件。
作为这种具有通气性的部件的例子,能够使用在隔音结构10a中举出的具有通气性的部件。
接着,对隔音结构10c的制造方法的一例进行说明。
首先,准备具有多个例如225个贯穿孔的框体16和覆盖框体16的所有贯穿孔的片状的膜体20c。
接着,利用粘接剂在框体16的所有框(边框部)上固定片状的膜体20c而形成分别覆盖所有贯穿孔的膜18c,从而构成多个具有包括框14和膜18c的结构的第1隔音单元32。
接着,在多个第1隔音单元32中的规定位置的隔音单元中,通过激光加工等吸收能量的加工方法、或切割机等基于物理接触的机械加工方法去除膜18c而使框孔部露出,从而形成第2隔音单元30。
如此能够制造隔音结构10c。
另外,对隔音结构的另一例进行说明。
图13是示意性表示隔音结构的另一例的主视图,图14是图13的B-B线剖视图。
图13及图14的隔音结构10d为如下隔音结构,其具备具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔42的板状部件40,贯穿孔42的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm,将贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,贯穿孔的平均开口率rho在大于0且小于1的范围,并且在以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限、以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限的范围。
形成于板状部件40的多个贯穿孔42的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm。
并且,当将贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,贯穿孔的平均开口率rho在以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限、以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限的范围。并且,贯穿孔的平均开口率rho在大于0且小于1的范围。
本发明人等发现,通过设为具备具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔的板状部件,贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm,平均开口率在上述范围的隔音结构,可得到吸音效果。
本发明人等推断,隔音结构10d的吸音机制为声音通过微细的贯穿孔42时的贯穿孔42的内壁面与空气的摩擦所引起的声能向热能的变化。该机制是通过贯穿孔42的尺寸微细而产生的,因此与基于共振的机制不同。与暂且转换成膜振动之后再次以声音的方式放射的路径(pass)相比,利用贯穿孔42以空气中的声音的方式直接通过的路径的阻抗非常小。因此,与膜振动相比,声音容易通过微细的贯穿孔42的路径。在通过该贯穿孔42部分时,声音由板状部件40上整体的宽面积汇集为贯穿孔42的窄面积而通过。通过在贯穿孔42中声音聚集而局部速度变得极快。摩擦与速度具有相关性,因此在微细的贯穿孔42内摩擦变大并转换成热。
当贯穿孔42的平均开口直径小时,圆周长度相对于开口面积的比率变大,因此认为能够增大在贯穿孔42的缘部或内壁面产生的摩擦。增大通过贯穿孔42时的摩擦,由此能够将声能转换成热能来进行吸音。
并且,根据本发明人等的研究发现,贯穿孔42的平均开口率存在最佳比例,尤其在平均开口直径较大至50μm左右以上时,平均开口率越小,吸收率越高。当平均开口率大时,声音分别通过大量的贯穿孔42,相对于此,当平均开口率小时,由于贯穿孔42的数量少,因此认为通过1个贯穿孔42的声音增多,通过贯穿孔42时的空气的局部速度进一步增大,从而能够进一步增大在贯穿孔42的缘部或内壁面产生的摩擦。
如此,隔音结构10d以具有微细的贯穿孔42的板状部件40单体发挥功能,因此能够减小尺寸。
并且,如上所述,隔音结构10d利用声音通过贯穿孔42时的摩擦来进行吸音,因此与声音的频带无关地能够进行吸音,从而能够在宽频带进行吸音。
并且,由于具有贯穿孔42,因此能够确保通气性。
在此,从吸音性能等观点而言,贯穿孔42的平均开口直径小于100μm,优选80μm以下,更优选70μm以下,最优选50μm以下。这基于如下原理:贯穿孔42的平均开口直径越小,在相对于贯穿孔42的开口面积的贯穿孔42中有助于摩擦的外周部的长度的比率越大,越容易产生摩擦。
并且,如上所述,当将平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,贯穿孔的平均开口率rho在大于0且小于1的范围,并且贯穿孔的平均开口率rho进入以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限、以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限的范围。
并且,平均开口率rho优选rho_center-0.050×(phi/30)-2以上且rho_center+0.505×(phi/30)-2以下的范围,更优选rho_center-0.048×(phi/30)-2以上且rho_center+0.345×(phi/30)-2以下的范围,进一步优选rho_center-0.085×(phi/20)-2以上且rho_center+0.35×(phi/20)-2以下的范围,尤其优选(rho_center-0.24×(phi/10)-2)以上且(rho_center+0.57×(phi/10)-2)以下的范围,最优选(rho_center-0.185×(phi/10)-2)以上且(rho_center+0.34×(phi/10)-2)以下的范围。关于这点,通过后述的模拟进行详细说明。
另外,关于贯穿孔42的平均开口直径,使用高分辨率扫描型电子显微镜(SEM)从板状部件的一面以200倍的倍率拍摄板状部件40的表面,在所得到的SEM照片中抽取20个周围以环状相连的贯穿孔42,并读取其开口直径,将它们的平均值计算为平均开口直径。若在1张SEM照片内贯穿孔少于20个时,在周边的其他位置上拍摄SEM照片,直至合计个数成为20个为止进行计数。
另外,关于开口直径,使用分别测量贯穿孔42部分的面积并替换成成为相同面积的圆时的直径(圆当量直径)来进行了评价。即,贯穿孔42的开口部的形状并不限定于大致圆形状,当开口部的形状为非圆形状时,以成为相同面积的圆的直径进行了评价。因此,例如在2个以上的贯穿孔成为一体的形状的贯穿孔42的情况下,也将其视为1个贯穿孔42而将贯穿孔42的圆当量直径作为开口直径。
这些工作中例如能够使用“Image J”并利用分析粒子(Analyze Particles)来将圆当量直径、开口率等全部计算出。
并且,关于平均开口率,使用高分辨率扫描型电子显微镜(SEM),从正上方以200倍的倍率拍摄板状部件40的表面,对所得到的SEM照片的30mm×30mm的视场(5处),用图像分析软件等进行二值化并观察贯穿孔42部分和非贯穿孔部分,由贯穿孔42的开口面积的合计和视场的面积(几何学面积)计算出比率(开口面积/几何学面积),将各视场(5处)中的平均值计算为平均开口率。
在此,在隔音结构10d中,多个贯穿孔42可以有规则地排列,也可以随机地排列。从微细的贯穿孔42的生产率或吸音特性的鲁棒性以及抑制声音的衍射等观点而言,优选随机地排列。关于声音的衍射,若贯穿孔42周期性地排列,则随着该贯穿孔42的周期而产生声音的衍射现象,担心声音因衍射而弯曲从而噪音行进的方向被分成多个。随机是指成为不具有如完全排列那样的周期性的配置的状态,成为出现基于各贯穿孔42的吸收效果而不产生由贯穿孔间最小距离引起的衍射现象的配置。
并且,周期性排列的贯穿孔42能够通过辊状的连续处理中的蚀刻处理来形成,但为了大量生产,与形成周期性排列的工艺相比,容易进行表面处理等统括形成随机图案的方法,因此从生产率的观点而言,也优选随机地排列。
并且,多个贯穿孔42可以包括1种开口直径的贯穿孔,也可以包括2种以上的开口直径的贯穿孔42。从生产率的观点、耐久性的观点等而言,优选包括2种以上的开口直径的贯穿孔42。
作为生产率,与上述随机排列同样地,从大量进行蚀刻处理的观点而言,允许孔径偏差会使生产率得到提高。并且,作为耐久性的观点,根据环境而尘埃或杂质的尺寸不同,因此若设为1种开口直径的贯穿孔42,则主要杂质的尺寸与贯穿孔42大致一致时会对所有的孔带来影响。通过设置多种开口直径的贯穿孔42,成为能够在各种各样的环境中适用的器件。
并且,从进一步加大声音在贯穿孔42内通过时的摩擦的观点而言,优选贯穿孔42的内壁面被粗糙化。具体而言,贯穿孔42的内壁面的表面粗糙度Ra优选为0.1μm以上,更优选为0.1μm~10.0μm,更优选为0.2μm以上且1.0μm以下。
在此,表面粗糙度Ra能够通过在贯穿孔42内用AFM(Atomic Force Microscope)测量来进行测量。由于粗糙度为几微米左右,因此与其他测量方法相比,使用AFM时容易以量程进行测量。
并且,从贯穿孔42内的SEM图像将贯穿孔42内的凹凸的凸部的每一个视为粒子,能够计算出凸部的平均粒径。
具体而言,将以2000倍的倍率拍摄的SEM图像(1mm×1mm左右的视场)读入ImageJ,以凸部成为白色的方式进行白黑二值化,利用分析粒子求出其各凸部的面积。对各凸部求出设想成为与其各面积相同的面积的圆时的圆当量直径,将其平均值计算为平均粒径。
该凸部的平均粒径优选为0.1μm以上且10.0μm以下,更优选为0.2μm以上且5.0μm以下。
并且,板状部件40的厚度并没有限定,但厚度越厚,声音通过贯穿孔42时所受到的摩擦能量越大,因此认为吸音性能进一步得到提高。并且,极薄时难以处理且容易破裂,因此优选厚至能够保持的程度。另一方面,从小型化及通气性的角度来看,优选厚度薄。并且,当贯穿孔42的形成方法中使用蚀刻等时,厚度越厚,制作中越花费时间,因此从生产率的观点而言,优选薄。
从吸音性能、小型化及通气性的观点而言,板状部件40的厚度优选5μm~500μm,更优选7μm~300μm,尤其优选10μm~100μm。
板状部件的材质并没有限定,能够利用铝、钛、镍、坡莫合金、42合金、科瓦合金、镍铬、铜、铍、磷青铜、黄铜、镍银、锡、锌、铁、钽、铌、钼、锆、金、银、铂、钯、钢铁、钨、铅、铱等各种金属;PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、TAC(三乙酰纤维素)、聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基戊烯、COP(环烯烃聚合物)、聚碳酸酯、ZEONOR、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、聚丙烯、聚酰亚胺等树脂材料等。另外,也能够使用如薄膜玻璃等玻璃材料;如CFRP(碳纤维增强塑料)或GFRP(玻璃纤维增强塑料)那样的纤维增强塑料材料。
从杨氏模量高、即使厚度薄也不易引起膜振动、可容易得到由微小的贯穿孔42中的摩擦产生的吸音效果等观点而言,优选使用金属材料。其中,从重量轻、通过蚀刻等容易形成微小的贯穿孔42、获得性或成本等观点而言,优选使用铝。
并且,当使用金属材料时,从抑制生锈等观点而言,可以对表面实施金属电镀。
另外,可以通过至少对贯穿孔42的内表面实施金属电镀来将贯穿孔42的平均开口直径调整在更小的范围。
另一方面,作为板状部件40,也能够使用树脂材料或玻璃材料。例如,PET薄膜在树脂材料当中杨氏模量也比较高、容易获得且透明性也高,因此能够形成贯穿孔42来制成优选的隔音结构10d。
<铝基材>
用作板状部件的铝基材并没有特别限定,例如能够使用JIS标准H4000中所记载的合金编号1085、1N30、3003等公知的铝基材。另外,铝基材为以铝为主成分且包含微量的外部元素的合金板。
作为铝基材的厚度并没有特别限定,但优选5μm~1000μm,更优选5μm~200μm,尤其优选10μm~100μm。
接着,以使用铝基材的情况为例子,对隔音结构10d的制造方法进行说明。
使用铝基材的隔音结构的制造方法具有以下工序:
覆膜形成工序,在铝基材的表面形成以氢氧化铝为主成分的覆膜;
贯穿孔形成工序,在覆膜形成工序之后,进行贯穿孔形成处理而形成贯穿孔;及
覆膜去除工序,在贯穿孔形成工序之后,去除氢氧化铝覆膜。
通过具有覆膜形成工序、贯穿孔形成工序及覆膜去除工序,能够适当形成平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm的贯穿孔。
接着,使用图15A~图15E对隔音结构10d的制造方法的各工序进行说明之后,对各工序进行详细叙述。
图15A~图15E是表示使用铝基材的隔音结构10d的制造方法的优选实施方式的一例的示意性剖视图。
如图15A~图15E所示,隔音结构10d的制造方法为具有以下工序的制造方法:覆膜形成工序(图15A及图15B),对铝基材41的一个主面实施覆膜形成处理而形成氢氧化铝覆膜43;贯穿孔形成工序(图15B及图15C),在覆膜形成工序之后,实施电解溶解处理而形成贯穿孔42,在铝基材41及氢氧化铝覆膜43上形成贯穿孔;及覆膜去除工序(图15C及图15D),贯穿孔形成工序之后,去除氢氧化铝覆膜43而制作包括具有贯穿孔42的板状部件40的隔音结构10d。
并且,隔音结构10d的制造方法优选具有粗糙化处理工序(图15D及图15E),该粗糙化处理工序在覆膜去除工序之后,对具有贯穿孔42的板状部件40实施电化学粗糙化处理而将板状部件40的表面粗糙化。
由于容易在氢氧化铝覆膜上形成小孔,因此在形成氢氧化铝覆膜的覆膜形成工序之后,在贯穿孔形成工序中实施电解溶解处理而形成贯穿孔,由此能够容易形成平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm的贯穿孔。
〔覆膜形成工序〕
隔音结构10d的制造方法所具有的覆膜形成工序为对铝基材的表面实施覆膜形成处理而形成氢氧化铝覆膜的工序。
<覆膜形成处理>
上述覆膜形成处理并没有特别限定,例如能够实施与现有公知的氢氧化铝覆膜的形成处理相同的处理。
作为覆膜形成处理,例如能够适当采用日本特开2011-201123号公报的<0013>~<0026>段落中所记载的条件或装置。
在本发明中,覆膜形成处理的条件根据所使用的电解液发生各种变化,因此不能一概确定,但一般而言,电解液浓度1~80质量%、液温5~70℃、电流密度0.5~60A/dm2、电压1~100V、电解时间1秒~20分钟是适当的,可调整为所希望的覆膜量。
在本发明中,优选使用硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸或这些酸的2种以上的混合酸作为电解液来进行电化学处理。
当在包含硝酸、盐酸的电解液中进行电化学处理时,可以对铝基材与对极之间施加直流,也可以施加交流。当对铝基材施加直流时,电流密度优选为1~60A/dm2,更优选为5~50A/dm2。当连续进行电化学处理时,优选通过对铝基材经由电解液供电的溶液供电方式来进行。
在本发明中,通过覆膜形成处理而形成的氢氧化铝覆膜的量优选为0.05~50g/m2,更优选为0.1~10g/m2
〔贯穿孔形成工序〕
贯穿孔形成工序为在覆膜形成工序之后实施电解溶解处理而形成贯穿孔的工序。
<电解溶解处理>
上述电解溶解处理并没有特别限定,能够使用直流或交流并将酸性溶液用于电解液。其中,优选使用硝酸、盐酸中的至少1种以上的酸来进行电化学处理,进一步优选除了这些酸以外还使用硫酸、磷酸、草酸中的至少1种以上的混合酸来进行电化学处理。
在本发明中,关于作为电解液的酸性溶液,除了上述酸以外,还能够使用美国专利第4,671,859号、美国专利第4,661,219号、美国专利第4,618,405号、美国专利第4,600,482号、美国专利第4,566,960号、美国专利第4,566,958号、美国专利第4,566,959号、美国专利第4,416,972号、美国专利第4,374,710号、美国专利第4,336,113号、美国专利第4,184,932号的各说明书等中所记载的电解液。
酸性溶液的浓度优选为0.1~2.5质量%,尤其优选为0.2~2.0质量%。并且,酸性溶液的液温优选为20~80℃,更优选为30~60℃。
并且,关于以上述酸为主体的水溶液,能够在浓度1~100g/L的酸的水溶液中以1g/L至饱和的范围添加硝酸铝、硝酸钠、硝酸铵等具有硝酸根离子的硝酸化合物或氯化铝、氯化钠、氯化铵等具有盐酸根离子的盐酸化合物、硫酸铝、硫酸钠、硫酸铵等具有硫酸根离子的硫酸化合物中的至少一种来使用。
并且,以上述酸为主体的水溶液中可以溶解有铁、铜、锰、镍、钛、镁、二氧化硅等铝合金中所包含的金属。优选为优选使用在酸的浓度0.1~2质量%的水溶液中以铝离子成为1~100g/L的方式添加有氯化铝、硝酸铝、硫酸铝等的溶液。
电化学溶解处理中主要使用直流电流,但当使用交流电流时,该交流电源波并没有特别限定,可以使用正弦波、矩形波、梯形波、三角波等,其中优选矩形波或梯形波,尤其优选梯形波。
(硝酸电解)
在本发明中,通过使用以硝酸为主体的电解液的电化学溶解处理(以下,省略为“硝酸溶解处理”。),能够容易形成平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm的贯穿孔。
在此,出于容易控制形成贯穿孔的溶解点(point)的原因,硝酸溶解处理优选为使用直流电流在将平均电流密度设为5A/dm2以上且将电量设为50C/dm2以上的条件下实施的电解处理。另外,平均电流密度优选为100A/dm2以下,电量优选为10000C/dm2以下。
并且,硝酸电解中的电解液的浓度或温度并没有特别限定,能够使用高浓度例如硝酸浓度15~35质量%的硝酸电解液在30~60℃下进行电解,或者使用硝酸浓度0.7~2质量%的硝酸电解液在高温例如80℃以上进行电解。
并且,能够使用在上述硝酸电解液中混合了浓度0.1~50质量%的硫酸、草酸、磷酸中的至少1种的电解液来进行电解。
(盐酸电解)
在本发明中,通过使用以盐酸为主体的电解液的电化学溶解处理(以下,省略为“盐酸溶解处理”。),也能够容易形成平均开口直径为1μm以上且小于100μm的贯穿孔。
在此,出于容易控制形成贯穿孔的溶解点的原因,盐酸溶解处理优选为使用直流电流在将平均电流密度设为5A/dm2以上且将电量设为50C/dm2以上的条件下实施的电解处理。另外,平均电流密度优选为100A/dm2以下,电量优选为10000C/dm2以下。
并且,盐酸电解中的电解液的浓度或温度并没有特别限定,能够使用高浓度例如盐酸浓度10~35质量%的盐酸电解液在30~60℃下进行电解,或者使用盐酸浓度0.7~2质量%的盐酸电解液在高温例如80℃以上进行电解。
并且,能够使用在上述盐酸电解液中混合了浓度0.1~50质量%的硫酸、草酸、磷酸中的至少1种的电解液来进行电解。
〔覆膜去除工序〕
覆膜去除工序为进行化学溶解处理而去除氢氧化铝覆膜的工序。
上述覆膜去除工序例如能够通过进行后述的酸蚀刻处理或碱蚀刻处理来去除氢氧化铝覆膜。
<酸蚀刻处理>
上述溶解处理为使用与铝相比优先溶解氢氧化铝的溶液(以下,称为“氢氧化铝溶解液”。)溶解氢氧化铝覆膜的处理。
在此,作为氢氧化铝溶解液,例如优选含有选自包括硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸、铬化合物、锆类化合物、钛类化合物、锂盐、铈盐、镁盐、氟硅酸钠、氟化锌、锰化合物、钼化合物、镁化合物、钡化合物及卤素单体的组中的至少1种的水溶液。
具体而言,作为铬化合物,例如可以举出氧化铬(III)、铬(VI)酸酐等。
作为锆类化合物,例如可以举出氟化锆酸铵、氟化锆、氯化锆。
作为钛化合物,例如可以举出氧化钛、硫化钛。
作为锂盐,例如可以举出氟化锂、氯化锂。
作为铈盐,例如可以举出氟化铈、氯化铈。
作为镁盐,例如可以举出硫化镁。
作为锰化合物,例如可以举出高锰酸钠、高锰酸钙。
作为钼化合物,例如可以举出钼酸钠。
作为镁化合物,例如可以举出氟化镁·五水合物。
作为钡化合物,例如可以举出氧化钡、乙酸钡、碳酸钡、氯酸钡、氯化钡、氟化钡、碘化钡、乳酸钡、草酸钡、高氯酸钡、硒酸钡、亚硒酸钡、硬脂酸钡、亚硫酸钡、钛酸钡、氢氧化钡、硝酸钡或它们的水合物等。
在上述钡化合物之中,优选氧化钡、乙酸钡、碳酸钡,尤其优选氧化钡。
作为卤素单体,例如可以举出氯、氟、溴。
其中,优选上述氢氧化铝溶解液为含有酸的水溶液,作为酸,可以举出硝酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸等,也可以为2种以上的酸的混合物。
作为酸浓度,优选为0.01mol/L以上,更优选为0.05mol/L以上,进一步优选为0.1mol/L以上。上限并没有特别规定,一般而言,优选为10mol/L以下,更优选为5mol/L以下。
溶解处理通过使形成有氢氧化铝覆膜的铝基材与上述溶解液接触来进行。接触方法并没有特别限定,例如可以举出浸渍法、喷雾法。其中优选浸渍法。
浸渍法为将形成有氢氧化铝覆膜的铝基材浸渍于上述溶解液中的处理。若在浸渍处理时进行搅拌,则可进行均匀的处理,因此优选。
浸渍处理的时间优选为10分钟以上,更优选为1小时以上,进一步优选为3小时以上、5小时以上。
<碱蚀刻处理>
碱蚀刻处理为通过使上述氢氧化铝覆膜与碱溶液接触来溶解表层的处理。
作为碱溶液中所使用的碱,例如可以举出苛性碱、碱金属盐。具体而言,作为苛性碱,例如可以举出氢氧化钠(苛性钠)、苛性钾。并且,作为碱金属盐,例如可以举出偏硅酸钠、硅酸钠、偏硅酸钾、硅酸钾等碱金属硅酸盐;碳酸钠、碳酸钾等碱金属碳盐;铝酸钠、铝酸钾等碱金属铝酸盐;葡萄糖酸钠、葡萄糖酸钾等碱金属醛糖酸盐;磷酸氢二钠、磷酸氢二钾、磷酸三钠、磷酸三钾等碱金属磷酸氢盐。其中,从蚀刻速度快的观点及廉价的观点而言,优选苛性碱的溶液及含有苛性碱和碱金属铝酸盐这两者的溶液。尤其优选氢氧化钠的水溶液。
碱溶液的浓度优选为0.1~50质量%,更优选为0.2~10质量%。当碱溶液中溶解有铝离子时,铝离子的浓度优选为0.01~10质量%,更优选为0.1~3质量%。碱溶液的温度优选为10~90℃。处理时间优选为1~120秒。
作为使氢氧化铝覆膜与碱溶液接触的方法,例如可以举出使形成有氢氧化铝覆膜的铝基材在放有碱溶液的槽中通过的方法、将形成有氢氧化铝覆膜的铝基材浸渍于放有碱溶液的槽中的方法、将碱溶液喷向形成有氢氧化铝覆膜的铝基材的表面(氢氧化铝覆膜)的方法。
〔粗糙化处理工序〕
在本发明中,隔音结构10d的制造方法可具有的任意的粗糙化处理工序为对去除了氢氧化铝覆膜的铝基材实施电化学粗糙化处理(以下,省略为“电解粗糙化处理”。)而将铝基材的表面或背面粗糙化的工序。
另外,在上述实施方式中设为形成贯穿孔之后进行粗糙化处理的构成,但并不限定于此,也可以设为粗糙化处理之后形成贯穿孔的构成。
在本发明中,通过使用以硝酸为主体的电解液的电化学粗糙化处理(以下,省略为“硝酸电解”。),能够容易将表面粗糙化。
或者,通过使用以盐酸为主体的电解液的电化学粗糙化处理(以下,省略为“盐酸电解”。),也能够进行粗糙化。
〔金属包覆工序〕
出于能够将通过上述电解溶解处理而形成的贯穿孔42的平均开口直径调整在0.1μm~20μm左右的较小范围的原因,隔音结构10d的制造方法优选具有金属包覆工序,该金属包覆工序在上述覆膜去除工序之后,用铝以外的金属包覆至少包含贯穿孔42的内壁的铝基材的表面的一部分或全部。
在此,“用铝以外的金属包覆至少包含贯穿孔42的内壁的铝基材的表面的一部分或全部”是指在包含贯穿孔42的内壁的铝基材的整个表面中,至少对贯穿孔42的内壁进行了包覆,内壁以外的表面可以不进行包覆,也可以是一部分或全部进行了包覆。
金属包覆工序为对具有贯穿孔的铝基材例如实施后述的置换处理及电镀处理的工序。
<置换处理>
上述置换处理为对至少包含贯穿孔的内壁的铝基材的表面的一部分或全部进行锌或锌合金置换电镀的处理。
作为置换电镀液,例如可以举出氢氧化钠120g/L、氧化锌20g/L、结晶性氯化铁2g/L、罗谢尔盐50g/L及硝酸钠1g/L的混合溶液等。
并且,也可以使用市售的Zn或Zn合金电镀液,例如能够使用OKUNO CHEMICALINDUSTRIES CO.,LTD.制造的Substar Zn-1、Zn-2、Zn-3、Zn-8、Zn-10、Zn-111、Zn-222、Zn-291等。
在这种置换电镀液中的铝基材的浸渍时间优选为15秒~40秒,浸渍温度优选为15秒~40秒。
<电镀处理>
在通过上述置换处理对铝基材的表面进行锌或锌合金置换电镀而形成了锌覆膜的情况下,例如优选在通过后述的无电解电镀将锌覆膜置换成镍之后,实施通过后述的电解电镀使各种金属析出的电镀处理。
(无电解电镀处理)
作为无电解电镀处理中所使用的镍电镀液,能够广泛使用市售品,例如可以举出包含硫酸镍30g/L、次膦酸钠20g/L及柠檬酸铵50g/L的水溶液等。
并且,作为镍合金电镀液,可以举出磷化合物成为还原剂的Ni-P合金电镀液或硼化合物成为还原剂的Ni-B电镀液等。
在这种镍电镀液或镍合金电镀液中的浸渍时间优选为15秒~10分种,浸渍温度优选为30℃~90℃。
(电解电镀处理)
作为电解电镀处理,例如电镀Cu时的电镀液例如可以举出将硫酸Cu60~110g/L、硫酸160~200g/L及盐酸0.1~0.15mL/L加入纯水中并进一步加入OKUNO CHEMICALINDUSTRIES CO.,LTD.制造的Top RUCHINA SF base WR1z5~5.0mL/L、Top RUCHINA SF-B0.5~2.0mL/L及Top RUCHINA SF leveler 3.0~10mL/L来作为添加剂的电镀液。
在这些铜电镀液中的浸渍时间依赖于Cu膜的厚度,因此并没有特别限定,例如形成2μm的Cu膜时,优选在电流密度2A/dm下浸渍约5分钟,浸渍温度优选为20℃~30℃。
(水洗处理〕
在隔音结构10d的制造方法中,优选在上述各处理的工序结束后进行水洗。水洗中能够使用纯水、井水、自来水等。为了防止处理液被带入下一工序,可以使用夹持装置。
这种隔音结构10d的制造方法可以使用切片状的铝基材来进行制造,也可以以辊对辊(Roll to Roll,以下也称为RtoR)进行。
如周知,RtoR是指从将长尺寸的原材料卷绕而成的卷中拉出原材料并一边沿长度方向输送一边进行表面处理等各种处理而将处理完毕的原材料再次卷绕成卷状的制造方法。
如上所述的在铝基材上形成贯穿孔的制造方法能够通过RtoR容易且高效地形成20μm左右的贯穿孔。
并且,贯穿孔的形成方法并不限定于上述方法,根据板状部件的形成材料等利用公知的方法进行即可。
例如,当使用PET薄膜等树脂膜作为板状部件时,能够利用激光加工等吸收能量的加工方法、或冲孔、针加工等基于物理接触的机械加工方法来形成贯穿孔。
[模拟]
接着,对图13所示的隔音结构10d的结构进行模拟,对求出了贯穿孔的适当的平均开口直径与平均开口率的关系的结果进行说明。
图13的隔音结构10d的系统为膜振动与空气中的声波的相互作用系统,另外,由贯穿孔产生的摩擦是重要的,因此在声音与振动的耦合分析中,基于热声的摩擦吸音也包括在内进行了分析。
具体而言,使用有限元素法的分析软件COMSOLver5.1的声学模块进行了设计。通过使用声学模块内的热声模型,能够计算在流体中(还包括空气)透射的声波和壁的摩擦所产生的吸音。并且,本次,通过输入实际材料的物性值,将薄膜的膜振动也将取入计算中。通过将边缘部设为周期结构,建立了在水平方向上无限大的薄膜上按照平均开口直径及平均开口率开设有贯穿孔的模型。边缘部的支撑设为辊固定,在膜的垂线方向上设为能够自由移动的限制,由此对能够自由移动的薄膜进行了模型化。
首先,将板状部件的厚度固定为20μm,忽视板状部件的膜振动而仅求出微小的贯穿孔的摩擦所产生的吸收率。各种各样地变更平均开口直径和平均开口率而求出了频率3000Hz下的吸收率。将结果示于图16及图17。在平均开口直径大的区域中最佳平均开口率成为1%以下的区域,因此将计算范围分成两种。并且,在图16及图17中,以双点划线表示吸收率为45%的边界,以单点划线表示30%的边界,以虚线表示10%的边界。
关于吸收率最大的条件,平均开口直径与平均开口率具有如反比例那样的关系。
作为特征,若平均开口直径大于70μm左右,则与吸收率的最大值更小的平均开口直径时相比,在任一平均开口率下均变得较小。即,可知为了充分得到微小的贯穿孔的吸收效果,更优选将贯穿孔本身减小至70μm左右以下。
在图18中示出表示吸收率成为极大值的平均开口率与平均开口直径的关系的曲线图,在图19中示出表示吸收率的极大值与平均开口直径的关系的曲线图。如图所示,可知在70μm左右以上的平均开口直径时,相对于平均开口直径,吸收率的极大值大致线性地逐渐变小。
将板状部件的厚度变更为50μm而进行了与上述相同的模拟。在图20中示出表示吸收率的极大值与平均开口直径的关系的曲线图。
可知在板状部件的厚度为50μm的情况下,也与厚度20μm的情况同样地,在大于70μm的平均开口直径时吸收率的极大值逐渐变小。可知最大吸收率几乎不依赖于板状部件的厚度而由贯穿孔的平均开口直径确定。可知在平均开口直径小至50μm以下时最大吸收率成为50%,平均开口直径比其大时吸收率变小。在平均开口直径100μm时成为45%,在平均开口直径200μm时吸收率变小至30%。因此,明确了优选平均开口直径较小。
并且,根据该结果认为,吸收率的极大值几乎不依赖于板状部件的厚度而具有由平均开口直径确定的鲁棒性。
将板状部件的厚度固定为20μm、将贯穿孔的平均开口直径固定为20μm并改变平均开口率而进行了透射率、反射率、吸收率的模拟。将结果示于图21。
并且,将厚度固定为50μm、将平均开口直径固定为20μm并改变平均开口率而进行了相同的模拟。将结果示于图22。
根据图21及图22明确了平均开口率越大,反射越小,透射越大。其中,吸收在透射与反射大致变相等的条件下最大化。
因此,明确了在微细的贯穿孔的吸收极大化时透射率与反射率变相等。
根据到此为止的结果明确了并非平均开口率越小,吸收就越大,而是根据板状部件的厚度与贯穿孔的平均开口直径而存在最佳平均开口率。
并且,可知吸收大的区域以最佳平均开口率为中心缓慢扩大。
为了确定最佳平均开口率,分别在10μm、20μm、30μm、50μm及70μm的板状部件的厚度下在20μm~140μm的范围内改变贯穿孔的平均开口直径而计算并汇总了在各条件下的吸收率最大化的平均开口率和此时的吸收率。将结果示于图23。
当贯穿孔的平均开口直径小时,最佳平均开口率根据板状部件的厚度而不同,但贯穿孔的平均开口直径为100μm左右以上时,0.5%~1.0%这样的非常小的平均开口率成为最佳值。
即,为了在平均开口直径100μm以上的贯穿孔中得到大吸收率,需要减小平均开口率,难以实现高开口率且得到大吸收率的结构。
另一方面,在本发明的隔音结构所具有的小于100μm的平均开口直径的贯穿孔中,最佳平均开口率成为平均开口直径的函数,因此存在能够实现高开口率结构的条件。并且,如上所述,最大吸收率也成为45%以上的较大值,因此能够实现高开口率且高吸音。
另外,根据图20,平均开口直径优选为最大吸收率成为48%以上的80μm以下,更优选为成为49%以上的70μm以下,最优选为达到大致50%的最大值的50μm以下。
以上述的相对于贯穿孔的平均开口直径的最佳平均开口率,详细进行了平均开口直径为100μm以下时的计算。分别对于厚度10μm、20μm、30μm、50μm、70μm,将表示贯穿孔的每个平均开口直径的最佳平均开口率的结果以双对数曲线图示于图24。根据图24的曲线图发现,最佳平均开口率相对于贯穿孔的平均开口直径,以大致-1.6乘方变化。
更具体而言,当将最佳平均开口率设为rho_center、将贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,通过用幂函数对图24的双对数曲线图进行近似,明确了由以下式确定最佳平均开口率rho_center。
rho_center=a×phi-1.6
a=2+0.25×t
如此一来,明确了尤其在贯穿孔的平均开口直径小时,并不是平均开口率越小,吸收率就越大,而是最佳平均开口率由板状部件的厚度和贯穿孔的平均开口直径确定。板状部件的厚度越厚,最佳平均开口率越大,并且平均开口直径越大,最佳平均开口率越小。
如上所述,吸收率变大的范围以最佳平均开口率为中心缓慢扩大。将为了进行其详细分析而在板状部件的厚度50μm的模拟中改变平均开口率而得到的结果示于图25。贯穿孔的平均开口直径设为10μm、15μm、20μm、30μm及40μm,平均开口率由0.5%改变至99%。
在任一平均开口直径下,吸收率变大的平均开口率的范围均朝最佳平均开口率的周边扩大。作为特征,贯穿孔的平均开口直径小时,吸收率变大的平均开口率的范围遍及广范围。并且,高于最佳平均开口率的平均开口率侧,吸收率变大的范围广。
在0.1μm以上且小于100μm的平均开口直径的范围内,吸收率的最大值在任一平均开口直径下均为大致50%,因此将吸收率成为30%、40%、45%的下限的开口率和上限的开口率分别示于表1。并且,将从最佳平均开口率的各吸收率的范围示于表2。
例如,在贯穿孔的平均开口直径为20μm时,最佳平均开口率成为11%、吸收率成为40%以上的平均开口率的下限成为4.5%,上限成为28%。此时,以最佳平均开口率为基准的吸收率成为40%的平均开口率的范围成为(4.5%-11.0%)=-6.5%~(28.0%-11.0%)=17.0%,因此在表2中表示为-6.5%~17.0%。
[表1]
[表2]
根据表2,比较了贯穿孔的每个平均开口直径的吸收率的幅度,其结果,在将贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)时,吸收率的幅度以大致100×phi-2的比率发生变化。因此,分别对于吸收率30%、40%、45%,能够对每个平均开口直径确定适当的范围。
即,使用上述最佳平均开口率rho_center,并使用贯穿孔的平均开口直径20μm作为基准时的范围,吸收率30%的范围需要进入
rho_center-0.085×(phi/20)-2
为下限的平均开口率、
rho_center+0.35×(phi/20)-2
为上限的平均开口率的范围。但是,平均开口率限制在大于0且小于1(100%)的范围。
优选为吸收率40%的范围,
优选为
rho_center-0.24×(phi/10)-2
为下限的平均开口率、
rho_center+0.57×(phi/10)-2
成为上限的平均开口率的范围。在此,为了尽可能减小误差,将平均开口直径的基准设为10μm。
进一步优选为吸收率45%的范围,
进一步优选为
rho_center-0.185×(phi/10)-2
为下限的平均开口率、
rho_center+0.34×(phi/10)-2
成为上限的平均开口率的范围。
另外,为了确定更小的吸收率时的最佳平均开口率的范围,在平均开口率较小的范围精细地进行了计算。作为代表性例子,将板状部件的厚度50μm、贯穿孔的平均开口直径30μm时的结果示于图26。
分别对于吸收率10%、15%及20%,将成为该吸收率的平均开口率的范围和近似式分别示于表3及表4。另外,在表4中,将“rho_center”标记为“rc”。
[表3]
[表4]
下限 上限
10%范围 rc-0.052×(phi/30)-2 rc+0.795×(phi/30)-2
15%范围 rc-0.050×(phi/30)-2 rc+0.505×(phi/30)-2
20%范围 rc-0.048×(phi/30)-2 rc+0.345×(phi/30)-2
根据表3及表4,使用上述最佳平均开口率rho_center,并使用贯穿孔的平均开口直径30μm作为基准时的范围,吸收率10%的范围需要进入
rho_center-0.052×(phi/30)-2
为下限的平均开口率、
rho_center+0.795×(phi/30)-2
为上限的平均开口率的范围。但是,平均开口率限制在大于0且小于1(100%)的范围。
优选为吸收率成为15%以上,其范围成为
rho_center-0.050×(phi/30)-2
为下限的平均开口率、
rho_center+0.505×(phi/30)-2
为上限的平均开口率的范围。
更优选为吸收率成为20%以上,其范围成为
rho_center-0.048×(phi/30)-2
为下限的平均开口率、
rho_center+0.345×(phi/30)-2
为上限的平均开口率的范围。
进一步优选为落在上述吸收率成为30%以上、40%以上或45%以上的平均开口率的范围,能够进一步增大吸收率。
如上,使用模拟明确了贯穿孔内的摩擦所产生的吸音现象的特征。并且,由板状部件的厚度、贯穿孔的平均开口直径及平均开口率确定吸收率的大小,并确定了其最佳值范围。
另外,对隔音结构的另一例进行说明。
图27是示意性表示隔音结构的另一例的主视图,图28是图27的II-II线剖视图。
另外,图27及图28所示的隔音结构10e具备具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔的板状部件和具有框孔部的框,通过相对于框的框孔部周缘将板状部件进行固定而使板状部件进行膜振动,贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下,板状部件的膜振动的第一固有振动频率存在于10Hz~100000Hz之间。
另外,图27所示的隔音结构10e具有除了贯穿孔42的平均开口直径不同以外与图13所示的板状部件40相同的板状部件40来代替膜18a,除此以外,具有与图6及图7所示的隔音结构10a相同的结构,因此对相同的部位标注相同的符号,以下主要对不同的部位进行说明。
图27及图28所示的隔音结构10e为如下隔音结构,其具备具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔42的板状部件40和具有贯穿的框孔部12且固定并支撑板状部件40的周缘部的框14,贯穿孔42的平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下,板状部件的膜振动的第一固有振动频率存在于10Hz~100000Hz之间。
在此,板状部件40除了平均开口直径的范围不同以外,与图13及图14所示的具有贯穿孔42的板状部件40相同。
在此,在图27及图28所示的例子中,具有:框体16,形成分别具有框孔部12且二维配置的多个(图示例中为9个)框14;多个(图示例中为9个)板状部件40,以覆盖各框14的框孔部12的方式固定于各框14;及多个贯穿孔42,在各框14内的板状部件40上以贯穿的方式打穿。
即,隔音结构10e为具有多个(图示例中为9个)隔音单元50的结构,所述隔音单元50具有1个框14、固定于该框14的板状部件40及设置于该板状部件40的多个贯穿孔42。
板状部件40具有多个贯穿孔42,并以覆盖框14的开口部的方式按压固定于框14,因此对应于来自外部的声波而使声音通过贯穿孔及进行膜振动,由此吸收或反射声波的能量来进行隔音。
并且,如上所述,形成于板状部件40的多个贯穿孔42的平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下。
并且,优选多个贯穿孔42的平均开口率为2%以上。
本发明人等发现,通过设为如下隔音结构,即,具备具有多个平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下的贯穿孔42的板状部件40和具有开口部且固定并支撑板状部件40的周缘部的框14,板状部件的膜振动的第一固有振动频率存在于10Hz~100000Hz之间,由此板状部件40的膜振动的第一固有振动频率以下的低频侧的平均吸收率变得大于第一固有振动频率下的吸收率,在膜振动的第一固有振动频率以下的低频率侧可得到吸音效果。
根据本发明人等的研究,认为由于在隔音结构10d的结构中存在板状部件40和贯穿孔42,因此声音通过这两种中的任一种而透射。透射板状部件40的路径为一旦转换成板状部件40的膜振动的固体振动以声波的方式被再放射的路径,透射贯穿孔42的路径为在贯穿孔42中以气体传播声的方式直接通过的路径。而且,认为通过贯穿孔42的路径作为本次的吸收机制而占据支配地位。
在此,推断透射贯穿孔42的路径中的吸音机制为声音通过微细的贯穿孔42时的贯穿孔42的内壁面与空气的摩擦所引起的声能向热能的变化。该机制是由于贯穿孔42的尺寸微细而产生的,因此与基于共振的机制不同。与一旦转换成膜振动之后再次以声音的方式放射的路径相比,利用贯穿孔42以空气中的声音的方式直接通过的路径的阻抗非常小。因此,与膜振动相比,声音容易通过微细的贯穿孔42的路径。在通过该贯穿孔42部分时,声音由板状部件40上整体的宽面积汇集为贯穿孔42的窄面积而通过。通过在贯穿孔42中声音聚集而局部速度变得极快。摩擦与速度具有相关性,因此在微细的贯穿孔42内摩擦变大并转换成热。
当贯穿孔42的平均开口直径小时,圆周长度相对于开口面积的比率变大,因此认为能够增大在贯穿孔42的缘部或内壁面产生的摩擦。增大通过贯穿孔42时的摩擦,由此能够将声能转换成热能来进行吸音。
并且,由于利用声音通过贯穿孔42时的摩擦来进行吸音,因此与声音的频带无关地能够进行吸音,从而能够在宽频带进行吸音。
在此,在比膜振动的第一固有振动频率低的低频侧存在隔音量由板的刚性确定的区域,这被称为刚性定律。
本发明人等本次发现的是,在该刚性定律内尽管在比第一固有振动频率低的低频侧,但通过贯穿孔的效果,可得到较大的吸收效果。
在刚性定律中,与由声波推动膜(板状部件)的运动方程式支配的运动相比,由通过膜安装于框部件而运动的膜从端部被拉伸的弹跳方程式支配的运动更大。在该刚性定律内,通过膜从框部件被拉伸来表示张力(tension)变大的效果,具有与实际膜的杨氏模量相比膜的表观硬度也变得非常大的效果。
一般而言,低频区域使膜晃动的力较大,可加大膜振动,相对于此,在隔音结构10e的结构中,将板状部件的膜振动的第一固有振动频率设在10Hz~100000Hz之间,在比该第一固有振动频率低的低频侧制作刚性定律区域而加大膜的表观硬度,从而使低频区域中也尽量避免膜的振动变大。此时,在低频区域中膜也不会激烈振动,因此声波通过微细的贯穿孔42的情况变多。通过微细的贯穿孔42的效果产生摩擦热,从而能够对低频侧广范围地进行吸音。
另一方面,在高频区域中,膜振动原本就不太大,声波通过贯穿孔42的情况较多,因此在高频区域中与微细的贯穿孔42的摩擦所产生的吸音也占支配地位。
如此,在隔音结构10e中设为如下结构:除了微细的贯穿孔42的原有功能即高频区域的吸收特性以外,通过安装框来制作刚性定律区域,由此在保持高频区域中微细的贯穿孔内的摩擦所产生的吸音效果的状态下,在低频区域中也显出与微细的贯穿孔42的摩擦所产生的吸音效果。
另外,包括框14及板状部件40的结构中的第一固有振动频率、即以按压于框14的方式固定的板状部件40的第一固有振动频率为固有振动模式的频率,所述固有振动模式的频率在声波通过共振现象而使膜振动最强烈处,声波在该频率下大量透射。本发明等发现,在隔音结构10e中,第一固有振动频率由包括框14及板状部件40的结构确定,因此与在板状部件40上打穿的贯穿孔42的有无无关地成为大致相同的值。
并且,在第一固有振动频率附近的频率下膜振动变大,因此与微细的贯穿孔42的摩擦所产生的吸音效果变小。因此,隔音结构10e在第一固有振动频率±100Hz下吸收率成为极小。
并且,从在低频区域中的吸音性能、人耳朵的灵敏度等观点而言,板状部件的膜振动的第一固有振动频率优选20Hz~20000Hz,更优选50Hz~15000Hz。
另外,隔音结构10e的膜振动的第一固有振动频率能够通过调整框的材质、尺寸、板状部件的材质、厚度等来适当设定。
在此,隔音结构10e能够减小尺寸。
并且,由于在背面不具有封闭空间,因此能够确保通气性。
另外,关于贯穿孔42的平均开口率及平均开口直径的优选范围、板状部件40的厚度的优选范围、板状部件的材质、制造方法以及贯穿孔42的内壁面的粗糙化等,与图13所示的隔音结构10d相同。
在此,根据前面的模拟的结果,关于隔音结构10e中的贯穿孔的平均开口直径及平均开口率的关系,也优选设在下述范围。
即,在贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm的情况下,将平均开口直径设为phi(μm)、将板状部件的厚度设为t(μm)时,贯穿孔的平均开口率rho优选进入以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.085×(phi/20)-2)为下限、以rho_center+(0.35×(phi/20)-2)为上限的范围,更优选(rho_center-0.24×(phi/10)-2)以上且(rho_center+0.57×(phi/10)-2)以下的范围,进一步优选(rho_center-0.185×(phi/10)-2)以上且(rho_center+0.34×(phi/10)-2)以下的范围。
并且,在贯穿孔的平均开口直径为100μm以上且250μm以下的情况下,优选贯穿孔的平均开口率rho在0.5%至1.0%之间。
接着,使用图29及图30A~图30C,对本发明的耳罩的另一实施方式的结构进行说明。
图29是示意性表示本发明的耳罩的另一例的剖视图,图30A是图29所示的耳罩的耳机的剖视图,图30B是从b方向观察图30A的侧视图,图30C是从c方向观察图30A的侧视图。
图29及图30A~图30C的耳罩200具有如下结构,其具备:支撑部件;及2个耳机,具有安装于支撑部件的腔体及卡止于腔体的耳垫,腔体具有腔体开口部,耳罩具有配置于腔体开口部的对特定频带的声音进行隔音的隔音结构,配置有隔音结构的腔体开口部具有通气口,其中,
隔音结构具有1个以上的隔音单元,1个以上的隔音单元具备:框,具有贯穿的框孔部;及膜,覆盖框孔部并固定于框,
隔音结构以相对于腔体开口部的开口截面将膜的膜面倾斜且在腔体开口部设置有成为气体通过的通气口的区域的状态配置于腔体开口部。
另外,图29所示的耳罩200除了隔音结构10在腔体开口部106a内的配置不同以外,具有与图1所示的隔音结构100相同的结构,因此对相同的部位标注相同的符号,以下主要对不同的部位进行说明。
如图29及图30A~图30C所示,在耳罩200中,隔音结构10以相对于腔体开口部106a的开口截面将隔音结构10的膜面倾斜且在腔体开口部106a设置有成为气体通过的通气口的区域的状态配置于腔体开口部106a。即,以与膜面垂直的方向相对于与腔体106的开口截面垂直的方向交叉的方式配置。
声音在腔体106的腔体开口部106a内沿与开口截面大致垂直的方向行进,因此可以说隔音结构10以相对于声音的行进方向将膜的膜面倾斜的状态配置。即,在耳罩200中,隔音结构10吸收声音与膜面沿倾斜方向或平行接触而不是垂直接触的声音。
另外,在图18所示的例子中,以与膜12的膜面垂直的方向相对于与腔体开口部106a的开口截面垂直的方向正交的方式配置了隔音结构10,但并不限定于此,只要是以与膜面垂直的方向腔体开口部106a的开口截面垂直的方向交叉的方式配置隔音结构10即可。
从吸音性能、通气性等观点而言,与隔音结构10的膜面垂直的方向相对于与腔体开口部106a的开口截面垂直的方向的角度优选20°以上,更优选45°以上,进一步优选80°以上。
如图18所示,隔音结构10以与和图中纸面的上下方向垂直的表面平行的方式配置,但并不限定于此,只要是以与膜12的膜面垂直的方向相对于与腔体开口部106a的开口截面垂直的方向正交的方式配置即可。例如,隔音结构10可以以与图中纸面平行的方式配置。
并且,从与腔体开口部106a的开口截面垂直的方向观察时形成于隔音结构10与腔体开口部106a的壁之间的间隙成为形成于腔体开口部106a的能够使气体通过的通气口。该通气口的开口率(即,相对于腔体开口部106a的开口面积的通气口的面积)优选10%以上,更优选25%以上,进一步优选50%以上。
通气孔的开口率优选10%以上的原因在于,在使用隔音结构10的结构的情况下,在两位数以上的开口率下也能够发挥高隔音性能。
在耳罩200中,作为配置于腔体开口部106a的隔音结构10,能够使用上述隔音结构10a~10e。并且,也能够使用图31及图32所示的隔音结构10f。
图31是示意性表示隔音结构的另一例的主视图,图32是图31的II-II线剖视图。
图31及图32所示的隔音结构10f除了不具有贯穿孔22以外,具有与图6及图7所示的隔音结构10a相同的结构。即,隔音结构10f具有:框体16,形成分别具有框孔部12且二维配置的多个(图示例中为16个)框14;及片状的膜体20d,形成以覆盖各框14的框孔部12的方式固定于各框14的多个(图示例中为16个)膜18d。
在隔音结构10f中,1个框14和固定于该框14的膜18d构成1个隔音单元32。即,隔音结构10f的隔音单元32可以说是与图11及图12所示的隔音结构10c的第1隔音单元32相同的结构的隔音单元。
隔音结构10f由多个隔音单元32构成,图示例中由16个隔音单元32构成。
通过将具有包括框14和膜18d的隔音单元32的隔音结构10f以相对于腔体开口部106a的开口截面将隔音结构10的膜面倾斜且在腔体开口部106a设置有成为气体通过的通气口的区域的状态配置于腔体开口部106a,能够利用膜18d的膜振动来吸收固有振动频率附近的频带的声波的能量来进行隔音,并且由于具有通气口,因此能够提高通气性。
然而,如耳罩200那样,将隔音结构10相对于腔体开口部106a的开口截面倾斜配置的结构中,如图33A所示,从低频侧出现3个吸收率成为峰值(极大)的声波的吸收峰值,并且如图33B所示,从低频侧出现3个透射损失成为峰值(极大)的声波的屏蔽峰值。
因此,本实施方式的耳罩200在3个吸收峰值频率下吸音(吸收率)成为峰值(极大),因此能够选择性地对以各吸收峰值频率为中心的一定频带的声音进行隔音,并且在3个屏蔽峰值频率下屏蔽(透射损失)成为峰值(极大),因此能够选择性地对以各屏蔽峰值频率为中心的一定频带的声音进行隔音。
另外,在图33A及图33B所示的声学特性的测量中,将声管竖立在腔体开口部106a并在声管内配置隔音结构并如以下那样测量了吸收率及透射损失(dB)。
如图34所示,铝制声管(管体300)中使用4个传声器302,利用传递函数法对声学特性进行了测量。该方法遵从“ASTM E2611-09:基于传输矩阵法测量声学材料的垂直入射传输的标准试验方法(Standard Test Method for Measurement of Normal IncidenceSound Transmission of Acoustical Materials Based on the Transfer MatrixMethod)”。作为声管,例如使用了与Nittobo Acoustic Engineering Co.,Ltd.制造WinZac相同的测量原理的铝制管体300。在管体300的下侧配置了内部容纳有扬声器304的圆筒状的箱体306,在箱体306的上表面载置了管体300。从扬声器304输出既定声压的声音,用4根传声器302进行了测量。利用该方法能够在宽频谱带中测量声音透射损失。将隔音结构10以膜18的膜面倾斜的方式配置于成为声管的管体300的既定的测量部位来再现将隔音结构10倾斜配置于腔体开口部106a的结构,并在100Hz~4000Hz的范围内进行了声音吸收率和透射损失测量。将其结果示于图33A及图33B。
在图33A及图33B中示出以相对于频率的吸收率表示的吸音特性以及以相对于频率的透射损失表示的隔音特性。
声学测量中所使用的管体300设为直径4cm的铝制管体,隔音结构10e以膜18d的膜面相对于管体300的开口截面倾斜的方式配置(参考图35)。隔音结构10中,成为膜18d的250μm的PET薄膜利用双面胶固定于设置有20mm见方的6个贯穿的框孔部12的厚度12mm的丙烯酸制框14的框孔部12的单面。并且,隔音结构10成为6个隔音单元相连的结构。隔音结构10的高度、框14的高度为35mm。
在进行了测量的隔音结构10中,如图33A所示,可知在1776Hz、2688Hz及3524Hz处具有吸收峰值。并且,如图33B所示,可知在2669Hz、3298Hz及4000Hz处存在屏蔽峰值。
如此,即使在具有高开口率的状态下,PET薄膜制的膜18d也会对声波发生振动,从而能够对特定的频率提供高吸收性或屏蔽性。
另外,在该隔音结构10中,由下述式(1)定义的开口率为约67%,能够得到高通气性或通风性。
开口率(%)={1-(开口截面中的隔音单元单位的截面积/开口截面积)}×100……(1)
在图34所示的例子的隔音结构10中,如图35所示,在竖立在腔体开口部106a的管体300内,隔音结构10以膜18的膜面相对于管体300的开口截面300b以既定的倾斜角度θ倾斜的方式配置。另外,图35所示的形成于倾斜的膜18的膜面与管体300的管壁之间的间隙300c成为形成于管体300的开口300a的能够使气体通过的通气孔。
在本发明中,该通气孔的开口率优选10%以上,更优选25%以上,进一步优选50%以上。
在此,通气孔的开口率优选10%以上的原因在于,本发明的隔音结构在两位数以上的开口率下也能够发挥高隔音性能。
并且,在本发明中,从通气性的观点而言,该倾斜角度θ优选为20度以上,更优选为45度以上,进一步优选为80度以上。
在此,倾斜角度θ优选为20度以上的原因在于,当隔音结构10的器件截面(膜18的膜面)与开口截面300b相等时,通过使倾斜角度θ倾斜20°以上,能够得到10%以上的优选的开口率,并且,相对于将倾斜角度θ倾斜90°时的风速,能够得到10%以上的风速。
并且,优选原因在于,倾斜角度θ为20度~45度时,存在低频的第1振动模式的隔音峰值,如图36所示,相对于最大隔音(θ=0°),能够维持10%以上的隔音性能。
在此,如图37所示,图36所示的隔音结构的隔音性能的膜面的倾斜角度依赖性能够通过改变在隔音结构10的隔音单元26的框14的框孔部12的单面上固定的膜18的膜面相对于声波的行进方向的倾斜角度θ而测量透射损失来获得。将利用这种方法,对于使用50μm、100μm及188μm这3种厚度不同的PET薄膜作为膜18的隔音结构10一边在0度~90度的范围内分别改变倾斜角度θ一边测量透射损失而得到的结果示于图38A、图38C及图38E,将测量吸收率而得到的结果示于图38B、图38D及图38F。
对于图38A、图38C及图38E所示的透射损失,根据测量结果能够得到图36所示的第1振动模式隔音性能的角度依赖性的曲线图。图36的纵轴的隔音性能是以0度时的透射损失标准化的隔音性能。
如图36所示,可知若倾斜角度θ为45度以下,则能够将对低频隔音有利的第1振动模式的隔音性能相对于最大隔音(θ=0°)维持10%以上。
接着,一边使隔音结构的另一实施例的膜面相对于声波的行进方向倾斜既定的倾斜角度一边测量透射损失而求出了隔音特性(透射损失)的声波入射角度依赖性。
在图39中示出所得到的隔音结构的另一实施例的隔音结构的隔音特性(透射损失)的声波入射角度依赖性。
进行了测量的隔音结构10中,将作为膜18的厚度100μm的PET薄膜利用双面胶带固定于在包含氯乙烯的20mm的立方体块(棒状隔音结构15)上形成有16×16mm的贯穿的框孔部12的框14的单面。在作为声管的管体300内一边将该隔音结构的膜18的膜面相对于管体300的开口截面300b而改变声波入射角度一边测量了隔音性能(透射损失)。可知若将声波相对于隔音结构10的膜18的膜面的入射角度逐渐改变为90度、45度及0度,则高频侧的屏蔽峰值频率如3465、3243及3100Hz那样逐渐低频化。
如此,可知通过使膜18的膜面相对于开口截面300b倾斜,能够调整屏蔽峰值频率。
另外,膜18d的优选厚度的范围、杨氏模量的范围、密度的范围及材质、以及膜的固定方法等与图6及图7所示的隔音结构10a的膜18a相同。
并且,当将隔音结构10设为倾斜配置于腔体开口部106a内的结构时,隔音结构10可以为配置于从腔体开口部106a的端面超出的位置的结构。具体而言,优选配置于从腔体开口部106a的开口端起开口端校正距离以内的位置。声场的驻波的波腹向腔体开口部106a的外侧超出与开口端校正的距离相当的量,即使在腔体开口部106a的外部,也能够具有隔音性能。另外,当腔体开口部10a为圆筒形时,以大致0.61×管半径给定开口端校正距离。
并且,在隔音结构10f中,也可以设为在膜18d上配置锭子的结构。通过改变锭子的重量,能够调整膜振动的固有振动频率,从而能够控制隔音峰值的频率及隔音性。
另外,关于锭子的优选大小、重量、材料等,与图10A及图10B所示的隔音结构10b的锭子25相同。
作为使用这种隔音结构的一例,对如下隔音结构10与前面同样地进行了吸收率及透射损失的测量:成为膜18的100μm的PET薄膜利用双面胶带固定于设置有20mm见方的6个贯穿的框孔部12的厚度12mm的丙烯酸制框14的框孔部12的膜面,在膜18上利用双面胶固定有55mg的不锈钢制锭子。
将测量结果示于图40A及图40B。
可知在图40A所示的吸收率下,通过将锭子配置并固定于膜,无锭子时的2个吸收峰值1772Hz及3170Hz向993Hz及2672Hz的低频侧位移。因此,为了进行低频的吸音,优选在膜上配置锭子。并且,关于图40B所示的隔音,通过将锭子配置于膜上,能够得到35dB的隔音峰值。
并且,在图29所示的耳罩200中,作为配置于腔体开口部106a的隔音结构10,使用如图6及图7所示的膜18a中具有贯穿孔22的隔音结构10a时,通过改变贯穿孔22的直径,能够控制隔音峰值的频率及隔音性。
另外,在图29所示的耳罩200中,作为所配置的隔音结构10,使用如图6所示的膜18中设置有贯穿孔22的隔音结构10a时,贯穿孔22(开口部24)的开口率并没有特别限制,根据应选择性地隔音的隔音频带进行设定即可,但优选为0.000001%~50%,更优选为0.00001%~20%,优选为0.0001%~10%。通过将贯穿孔42的开口率设定在上述范围,能够确定成为应选择性地隔音的隔音频带的中心的隔音峰值频率及隔音峰值的透射损失。
并且,只要能够利用上述加工方法适当打穿,则贯穿孔22的尺寸可以为任何尺寸,并没有特别限定,但需小于框孔部12的尺寸即膜18的尺寸。
然而,从激光光圈的精度等激光加工的加工精度、或冲孔加工或针加工等的加工精度或易加工性等制造适应性的观点而言,贯穿孔22的尺寸在其下限侧优选为100μm以上。
另外,这些贯穿孔22的尺寸的上限值需小于框14的尺寸,因此框14的尺寸通常为mm级,若将贯穿孔22的尺寸设定为几百μm级,则贯穿孔22的尺寸的上限值不会超过框14的尺寸,但若超过框14的尺寸时,将贯穿孔22的尺寸的上限值设定为框14的尺寸以下即可。
另外,当多个膜18中包括不同尺寸时等,贯穿孔22的尺寸优选以平均尺寸来表示。
作为使用这种隔音结构10a的一例,对如下隔音结构10a与前面同样地进行了吸收率及透射损失的测量:成为膜18a的100μm的PET薄膜利用双面胶带固定于设置有20mm见方的6个贯穿的框孔部12的厚度12mm的丙烯酸制框14的框孔部12的两面,在一个膜18a的中央形成有直径2mm的贯穿孔22。该隔音结构10a成为6个隔音单元相连的结构。
将测量结果示于图41A及图41B。
关于图41A所示的吸收率,可知与无贯穿孔时相比,吸收峰值间的谷(2625Hz)的吸收变大及高频率侧(3000Hz~4000Hz)的吸收变高。因此,在宽频带吸音中,优选膜18a中形成有贯穿孔22的隔音结构10a。
并且,在图41B所示的透射损失中,1915Hz的低频侧的隔音峰值增大。因此,在低频隔音中,也优选膜18a中形成有贯穿孔22的隔音结构10a。
同样地,在图29所示的耳罩200中,作为配置于腔体开口部106a的隔音结构10,使用如图10A及图10B所示的膜18b中形成有贯穿孔22且具有锭子25的隔音结构10b时,通过改变贯穿孔22的直径及锭子25的重量,能够调整膜振动的固有振动频率,从而能够控制隔音峰值的频率及隔音性。
并且,在图29所示的耳罩200中,作为配置于腔体开口部106a的隔音结构10,也可以使用如图27及图28所示的如下隔音结构10e:其具备具有平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下的贯穿孔42的板状部件40和框孔部12,在框孔部12的周边固定有板状部件40,板状部件40的膜振动的第一固有振动频率存在于10Hz~100000Hz之间。
如此,在使用具备固定具有微细的贯穿孔42的板状部件42的周缘部的框14的隔音结构10e的情况下,与以堵塞腔体开口部106a的方式配置的情况同样地,能够利用声音通过贯穿孔42时的摩擦进行吸音。
以上,举出对本发明的耳罩的各种实施方式进行了详细说明,但本发明并不限定于这些实施方式,在不脱离本发明宗旨的范围内,当然可以进行种各改良或变更。
符号说明
10、10a~10f-隔音结构,12-框孔部,14-框,16-框体,18a~18d-膜,20a~20d-膜体,22-贯穿孔,24-开口部,25-锭子,26-隔音单元,30-第2隔音单元,32-第1隔音单元,34-第2框,36-第2框孔部,38-第1框孔部,40-板状部件,41-铝基材,42-贯穿孔,43-氢氧化铝覆膜,50-隔音单元,100、110、120-耳罩,102-耳机,104-头带,106-腔体,106a-腔体开口部,108-耳垫,122-隔音结构盒,124-外壳,124a-外壳开口部,132-隔音件。

Claims (12)

1.一种耳罩,其具备:
支撑部件;及
2个耳机,该耳机具有安装于所述支撑部件的腔体及被卡止于所述腔体的耳垫,
所述腔体具有腔体开口部,
所述耳罩具有隔音结构,该隔音结构配置于所述腔体开口部而对特定频带的声音进行隔音,
配置有所述隔音结构的所述腔体开口部具有通气口。
2.根据权利要求1所述的耳罩,其中,
所述隔音结构具有1个以上的隔音单元,
1个以上的所述隔音单元具备:
框,其具有贯穿框的框孔部;
膜,其固定于所述框;及
开口部,其包括在所述膜上被穿孔的1个以上的贯穿孔,
所述框的框孔部的两侧端部不同时被封闭,
所述隔音结构以封闭所述腔体开口部的方式配置。
3.根据权利要求2所述的耳罩,其中,还具备配置于所述膜上的锭子。
4.根据权利要求1所述的耳罩,其中,
所述隔音结构具有二维排列的2个以上的隔音单元,
所述隔音单元中的至少1个隔音单元为具备具有贯穿框的第1框孔部的第1框和固定于所述第1框的膜的第1隔音单元,
所述隔音单元的其他至少1个隔音单元为包括具有贯穿框的第2框孔部的第2框的第2隔音单元,
所述隔音结构以封闭所述腔体开口部的方式配置。
5.根据权利要求1所述的耳罩,其中,
所述隔音结构具备板状部件,该板状部件具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔,
所述贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且小于100μm,
当将所述贯穿孔的平均开口直径设为phi(μm)、将所述板状部件的厚度设为t(μm)时,所述贯穿孔的平均开口率rho在大于0且小于1的范围内,并且在以rho_center=(2+0.25×t)×phi-1.6为中心、以rho_center-(0.052×(phi/30)-2)为下限、以rho_center+(0.795×(phi/30)-2)为上限的范围内,
并且以封闭所述腔体开口部的方式配置。
6.根据权利要求1所述的耳罩,其中,
所述隔音结构具备:板状部件,该板状部件具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔;和具有框孔部的框,通过将所述板状部件固定于所述框的框孔部周缘而使所述板状部件进行膜振动,
所述贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下,
所述板状部件的膜振动的第一固有振动频率介于10Hz~100000Hz之间。
7.根据权利要求1所述的耳罩,其中,
所述隔音结构具有1个以上的隔音单元,
1个以上的所述隔音单元具备:
框,其具有贯穿框的框孔部;及
膜,其覆盖所述框孔部并固定于所述框,
所述隔音结构以相对于所述腔体开口部的开口截面使所述膜的膜面倾斜并在所述腔体开口部设置有成为气体通过的通气口的区域的状态配置于所述腔体开口部。
8.根据权利要求7所述的耳罩,其中,
所述膜具有沿厚度方向贯穿的多个贯穿孔,
所述贯穿孔的平均开口直径为0.1μm以上且250μm以下。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的耳罩,其具有配置于所述腔体内的隔音件。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的耳罩,其中,
在所述腔体开口部配置有隔音的声音的频带互不相同的2个以上的隔音结构。
11.根据权利要求1至10中任意一项所述的耳罩,其中,
所述隔音结构以能够装卸的方式配置于所述腔体开口部。
12.根据权利要求1至11中任意一项所述的耳罩,其中,
所述耳罩具备盒部件,
该盒部件具有外壳,该外壳具有贯穿该外壳的外壳开口部,在所述外壳开口部配置有所述隔音结构,
所述盒部件以能够装卸的方式配置于所述腔体。
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