JP7352925B2

JP7352925B2 - 圧力変動吸収構造体

Info

Publication number: JP7352925B2
Application number: JP2018226694A
Authority: JP
Inventors: 達哉石井; 秀司生沼; 健一郎長井; 俊治榎本
Original assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Current assignee: Japan Aerospace Exploration Agency JAXA
Priority date: 2018-12-03
Filing date: 2018-12-03
Publication date: 2023-09-29
Anticipated expiration: 2038-12-03
Also published as: JP2020091324A; WO2020115960A1

Description

本発明は、例えばジェットエンジンのファン騒音、燃焼器騒音、タービン騒音を騒音の伝播経路で減衰させるためのダクト内壁に設置される圧力変動吸収構造体及びこのような圧力変動吸収構造体などに適用される薄膜に関する。

吸音パネルは、表面に入射する音波のエネルギーを吸収する機能を有している。吸音パネルは、基本的には、パネル表面から表面板、セル（ｃｅｌｌ）構造及び背後壁の三層の構造からなる。表面板には、孔が穿孔されており、孔を介して表面板に接する空気とセル構造とを連通する。
共鳴型吸音パネルは、上記の構造から定まる音響的な共鳴周波数の下で、吸音性能を高める働きを有する。一般に空気中を伝播する音は、周波数によって時間的に再現性のある波を形成する。音には複数の周波数とそれに伴う振幅や位相を有する音が含まれていることが通常である。共鳴型吸音パネルは、特定の周波数を中心とする周波数帯域で吸音性能を高める。
従来から、共鳴型吸音パネルに関していくつかの技術が開示されている（特許文献１～７参照）。

特開２００７－３０９３２６号公報特表２０１３－５２２５１１号公報特表２０１１－５３０６７５号公報特開２００６－２８６９号公報特開２００２－３３７０９４号公報特開２０１０－８４７６８号公報特開２０１３－１４０２４８号公報

本発明者らは、共鳴型吸音パネルに関して、パネル表面に気流が存在すると静止条件で期待したほどの吸音性能が得られないことから、鋭利検討したところ、以下の知見を得た。
パネル表面を流れる気流、特にパネル表面すれすれを流れるＧｒａｚｉｎｇ流の存在が吸音性能を低下させ、また共鳴周波数も変化させる。すなわち、Ｇｒａｚｉｎｇ流が増加すると吸音率のピークが低下する一方で吸音する周波数帯域が増加する傾向を示す。吸音率のピークに相当する周波数（共鳴周波数）もＧｒａｚｉｎｇ流速の増加と共に変化する。これらの傾向は設計点からの吸音性能のずれを示しており、せっかく共鳴周波数にて最適化された吸音性能をＧｒａｚｉｎｇ流の存在によって劣化させることになる。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、表面の気流による圧力変動吸収性能の低下及び共鳴周波数の乖離を抑制することができる圧力変動吸収構造体を提供することにある。

また、本発明の目的は、表面の気流の流れを乱すことなく圧力変動を抑制することができる圧力変動抑制用の薄膜を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る圧力変動吸収構造体は、圧力変動吸収用の孔が表面に設けられた有孔部材と、前記有孔部材の表面に配置され、少なくとも前記孔に対応する領域に複数の小孔が穿孔された薄膜とを具備する。

本発明の一形態に係る圧力変動吸収構造体では、有孔部材の表面に、当該孔に対応する領域に複数の小孔が穿孔された薄膜を配置することで、典型的には表面に気流（Ｇｒａｚｉｎｇ流）が存在する場合に吸音率の低下や共鳴周波数の推移を抑制でき、音響性能が従来技術に比べて改善される。

前記小孔は、圧力変動を透過させ、かつ、表面の流体の流れの透過を規制する孔径であることが好ましい形態である。

前記薄膜の厚さを前記小孔の孔径で除したアスペクト比が２より小さいことが好ましい形態である。
前記小孔の直径は、前記圧力変動吸収用の孔の直径の１／２より小さいことが好ましい形態である。典型的には、小孔の直径は、０．６ｍｍ以下であることが好ましい。圧力変動吸収用の孔の直径１～１．５ｍｍに対して、小孔の直径は、０．１５ｍｍ～０．３５ｍｍ以下がより好ましく、小孔の直径は、０．１５ｍｍ～０．２５ｍｍ以下が更に好ましい。

前記薄膜に前記複数の小孔が実質的に均一に穿孔され、前記複数の小孔による前記薄膜の開口率は、１５％以上であることが好ましい形態である。

前記複数の小孔は、前記孔に対応する領域及び前記領域の周囲に分布していることが好ましい形態である。

前記複数の小孔は、前記領域の直径の３倍程度の直径の範囲に分散していることがより好ましい形態である。

前記薄膜は、積層構造であることが好ましい形態である。

前記有孔部材は、圧力変動吸収用の孔としての吸音用の孔が表面に設けられたハニカム型のような共鳴式吸音パネル本体であることが好ましい形態である。
また、別の形態としては、有孔部材は、圧力変動吸収用の孔が表面に設けられた圧力変動吸収材であってもよい。圧力変動吸収材は、典型的には多孔質材又は金属繊維状吸音材である。例えば、多孔質材の表面に前記薄膜を貼付するこれにより、機体表面などの境界層騒音や反射騒音を抑制しつつ、機体周りの流れを保持することができる。

本発明の一形態に係る圧力変動抑制用の薄膜は、圧力変動を透過させ、かつ、表面の流体の流れを透過させない孔径の小孔が多数穿孔されている。これにより、表面の気流の流れを乱すことなく圧力変動を抑制することができる。本発明の一形態に係る圧力変動抑制用の薄膜は、圧力変動吸収用の孔が表面に設けられた有孔部材の表面に配置され、又は圧力変動吸収材の表面に配置される。

本発明によれば、表面の気流による圧力変動吸収性能の低下及び共鳴周波数の乖離を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る吸音パネル１を示す斜視図である。図１に示した吸音パネル１の一部の拡大縦断面図である。図２に示した吸音パネル１の孔１４付近の拡大図である。小孔２１の形状の他の態様を示す概略的平面図である。小孔２１の分布の他の形態を示す概略的平面図である。他の形態に係る孔１４付近の拡大図である。他の形態に係る薄膜２０の平面図である。図５ＡのＡ－Ａ断面図である。一般的な吸音パネル１'の作用を説明するための断面図である。フローダクト式吸音性能試験装置の構成を示す概略図である。薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流による吸音率の変化を測定した結果であって、主流と同一方向の吸音率を示すグラフである。薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流による吸音率の変化を測定した結果であって、主流と反対方向の吸音率を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'の静止場における吸音率を測定した結果を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流がある状態における吸音率であって、主流のマッハ数を０．２として、主流と同一方向の吸音率を測定した結果を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流がある状態における吸音率であって、主流のマッハ数を０．２として、主流と反対方向の吸音率を測定した結果を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流がある状態における吸音率であって、主流のマッハ数を０．３として、主流と同一方向の吸音率を測定した結果を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流がある状態における吸音率であって、主流のマッハ数を０．３として、主流と反対方向の吸音率を測定した結果を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'の共振周波数とピーク吸音率を算出した結果であって、主流と同一方向の共振周波数とピーク吸音率を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'の共振周波数とピーク吸音率を算出した結果であって、主流と反対方向の共振周波数とピーク吸音率を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'の静止場における吸音率を測定した結果を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流がある状態（開口率は４０％及び１７％の場合）における吸音率を測定した結果であって、主流のマッハ数を０．２として、主流と同一方向の吸音率を測定した結果を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流がある状態（開口率は４０％及び１７％の場合）における吸音率を測定した結果であって、主流のマッハ数を０．２として、主流と反対方向の吸音率を測定した結果を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流がある状態（開口率は４０％及び１７％の場合）における吸音率を測定した結果であって、主流のマッハ数を０．３として、主流と同一方向の吸音率を測定した結果を示すグラフである。薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流がある状態（開口率は４０％及び１７％の場合）における吸音率を測定した結果であって、主流のマッハ数を０．３として、主流と反対方向の吸音率を測定した結果を示すグラフである。本発明の他の実施形態（その１）に係る構造物の構成を示す正面図である。図１６Ａの断面図である。本発明の他の実施形態（その２）に係る翼の構成を示す正面図である。図１７Ａの断面図である。本発明の他の実施形態（その３）に係る翼列の構成を示す断面図である。本発明の他の実施形態（その４）に係る移動体の一例を示す断面図である。本発明の他の実施形態（その４）に係る移動体の他の例を示す断面図である。本発明の他の実施形態（その４）に係る移動体の更に別の例を示す断面図である。本発明の他の実施形態（その５）に係る構造物の一例を示す概略断面図である。本発明の他の実施形態（その５）に係る構造物の他の例を示す正面図である。図２１Ａの断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係る圧力変動吸収構造体としての吸音パネル１を示す分解斜視図である。図１Ｂはその吸音パネル１の一部の拡大縦断面図である。図１Ｃはその孔１４付近の拡大図である。
＜吸音パネル１の概略構造＞
図１Ａ～図１Ｃに示すように、吸音パネル１は、吸音パネル本体１０の表面に、薄膜２０を例えば接着剤（図示を省略）を使って貼付して構成される。
吸音パネル本体１０は、表面に圧力変動吸収用の孔としての吸音用の孔１４が設けられている。
薄膜２０は、多数の小孔２１が穿孔され、少なくとも上記の孔１４に対応する領域Ｒ_１４には複数の小孔２１が穿孔されている。

＜吸音パネル本体１０について＞
吸音パネル本体１０は、従来からある共鳴型の吸音パネルであり、その表面に気流がない場合では表面を通過する音波のエネルギーを吸収する機能を有している。吸音パネル本体１０の表面は、音波が入射する空間側から見れば、平面のみならず、曲面、任意の形状を有していてもよい。

共鳴型吸音パネル本体１０は、パネル表面から三層の構造で成り立つ。これらは、表面板１１、セル（ｃｅｌｌ）構造１２、背後壁１３として認識される。表面板１１には吸音用の孔１４が穿孔されており、孔１４を介して表面板１１に接する空気とセル構造１２とを連通する。

セル構造１２は、表面板１１、背後壁１３及びセルを区画する隔壁１５に囲まれた小空間である。すなわち、吸音パネル本体１０は、複数のセル構造１２を有する。
なお、吸音パネル本体１０の用途によっては、セルを区画する隔壁１５の一部にセル内に浸入した水を抜くための小孔を設けてもよい。
背後壁１３に小孔を設けてその背後にセルと背後層を設ける多層吸音パネル、所謂マルチレイヤー吸音パネルという構造も存在する。
セル構造１２が表面板１１と背後壁１３によって挟まれていることから、「サンドイッチ構造」と呼ばれることもある。
セル構造１２の断面形状は任意であって、三角形、四角形、多角形でも円形でもよい。六角形のものを特に「ハニカム（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ）」構造と呼ぶ。
セル構造１２は、基本的には表面板１１に設けた孔１４を介して外部と連通する。背後壁１３は空気の振動に対して十分剛性を有するものと仮定する。また、通常の扱いでは、セル構造１２を取り囲む隔壁１５はすべて、内部の空気に比べて十分剛性があるものとして扱われる。

本実施形態に係る吸音パネル本体１０は、共鳴型であり、上記構造から定まる音響的な共鳴周波数の下で、吸音性能を高める働きを有する。
一般に、空気中を伝播する音は、周波数によって時間的に再現性のある波を形成する。音には複数の周波数とそれに伴う振幅や位相を有する音が含まれていることが通常である。共鳴型の吸音パネル本体１０は、特定の周波数を中心とする周波数帯域で吸音性能を高める。

ここで、共鳴型の吸音パネル本体１０の共鳴周波数ｆは、セル構造１２の体積Ｖ、セルに対応する表面板１１の孔１４の面積の合計ｓ、孔１４の長さ（言い換えれば表面板１１厚さに相当）ｄによって、次のように定義される。ここで、ｄ'はｄに対して開口端補正量を加えたものである。
ｆ＝ｃ／２π√（ｓ/Ｖｄ'）
吸音パネル本体１０の表面板１１に音波、即ち微小な圧力変動が到達すると表面板１１の孔１４の内部の空気が変位する。孔１４の内部の空気がセル構造１２側に押されるとセル構造１２の内部の空気が圧縮され、セル構造１２の内部の空気が孔１４の内部に引っ張られてセル構造１２の内部の空気が膨張する。
ただし、孔１４の体積は、セル構造１２の体積に比べて十分小さいので、上記圧縮と膨張による体積変化量はセル構造１２の体積に比べて十分小さい。孔１４への入射音は周期（或いは周波数）で変動するため、孔１４の内部の空気も入射音波の周波数で変位し、結果としてセル構造１２の内部の微小圧力も入射音波の周波数で変動することとなる。

＜薄膜２０について＞
吸音パネル本体１０の表面板１１に貼られた薄膜２０は、表裏を貫通する多数の小孔２１を有する。
本実施形態では、薄膜２０は、吸音パネル本体１０の表面板１１の１つの孔１４に対応する領域Ｒ_１４に２個以上の小孔２１を有する。基本的には、小孔２１の孔径Ｄ_２１は、表面板１１の孔１４の孔径Ｄ_１４によって定まる。一般的な吸音パネルの孔径が１ｍｍ～１．６ｍｍであることを想定すると、一つの孔１４に対して２個以上の小孔２１を設けることを条件とし、１ｍｍ径の孔１４に小孔２１を２個設置する場合の小孔２１間の余裕を考慮すると、小孔２１の孔径Ｄ_２１は０．４ｍｍ以下である必要がある。より好ましくは、孔１４の孔径Ｄ_１４は１ｍｍ程度以上であるのに対し、小孔２１の孔径Ｄ_２１は０．２～０．２５ｍｍ以下である。

薄膜２０の開口率は、できるだけ大きいことが望ましい。薄膜２０に均一に小孔２１が穿孔されているとした場合に、薄膜２０が貼られる表面板１１の開口率と薄膜２０の開口率の積が実質開口率（（孔１４に対応する領域Ｒ_１４の面積に対する小孔２１の面積））となることから、薄膜２０の開口率はできるだけ大きい方が好ましい。具体的には、薄膜２０に均一に小孔２１が穿孔されているとした場合に、薄膜２０の開口率は、１５％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましい。後述する実験結果によれば、薄膜２０の開口率は４０％の例があるが、それよりも小さな開口率（１７％）でも薄膜２０がない場合に比べて吸音率の改善効果が見られた。なお、小孔２１の開口率を維持するためには、孔径を小さくするほど、孔数を増やさなければならない。
小孔２１は、典型的には円形であるが、円形以外の形状であってもよい。例えば、図２に示すように、小孔２１は、主流Ｆ方向に長い矩形としてもよい。

小孔２１は、表面板１１の全面に対して穿孔してもよいが、表面板１１の孔１４に対応する領域Ｒ_１４に穿孔し、それ以外の領域には穿孔しなくてもよい。例えば、図３に示すように、薄膜２０の小孔２１は、表面板１１の孔１４に対応する領域Ｒ_１４とその周辺、例えば対応する領域Ｒ_１４の直径の３倍程度のみの領域Ｒ_２１に分布するようにしてもよい。これによって、小孔２１が存在しない領域での小孔２１による擾乱を抑制し、マクロ的に抵抗軽減を見込むことができる。３倍程度としたのは、面積で１０倍、小孔２１のコンパクト性を考慮しても、面積のオーダが変わらない範囲（１０倍以下）に影響をとどめるためであるが、本発明は３倍程度に限定されない。

薄膜２０の厚さは、小孔２１の孔径と同じオーダであることが好ましい。すなわち、薄膜２０の厚さｔ_２０と小孔２１の孔径Ｄ_２１との比（アスペクト比＝厚さ／孔径）が２より小さいことが好ましい。アスペクト比が２以上となると、薄膜２０での流れ抵抗が急増する結果、吸音率改善効果が見込めなくなるおそれがあり、一方アスペクト比が小さくとも音響的にはマイナス効果は見込まれないと考えられる。具体的には、薄膜２０の厚さｔ_２０は、０．２～０．４ｍｍであることが好ましい。

薄膜２０の材質は、金属、プラスチックスを含めた硬質材料を用いることが好ましい。小孔２１を有する薄膜２０は、典型的には、エッチング処理などの積層過程を経て形成される場合を含む。エッチング処理などの積層過程を経て形成することで、機械加工の限界とされる直径０．２ｍｍ以下の小孔２１を形成することができ、また円形以外の形状の小孔２１を容易に形成できる。
少なくとも以上の構成の薄膜２０は、Ｇｒａｚｉｎｇ流による流れをセル構造１２内への導入を規制する流体非透過性で、かつ、流路（表面）を伝播する音波による圧力をセル構造１２内に導入することを許す音響透過性を有することとなる。
なお、表面板１１と薄膜２０との間には、図４に示すように、隙間Ｇ_{１１－２０}を設けてもよい。
また、薄膜２０の表面には、図５Ａ、図５Ｂに示すように、主流Ｆに沿う溝２２を複数形成してもよい。その場合、溝２２の深さｄ_２２は小孔２１の直径Ｄ_２１よりも小さいことが好ましい。
また、セル構造１２を二自由度或いは多自由度のセルとする場合にも、薄膜２０を表面板１１に設置すると共に、異種セル間の孔空隔壁（セプタム）の一部または全てに薄膜２０を設置してもよい。この場合、薄膜２０の小孔２１の孔径及び開口率を上記の表面板１１に設置する場合と異なるものとしてもよい。

＜実験結果＞
本実施形態に係る吸音パネル１は、上記構成の薄膜２０を有することで、表面に気流（Ｇｒａｚｉｎｇ流）が存在する場合に吸音率の低下や共鳴周波数の推移を抑制でき、音響性能が従来技術に比べて改善される。

本発明らは、このような効果を確認するため、以下の実験を行った。なお、以下では、図６に示す薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'を本実施形態に係る吸音パネル１との比較のために用いた。
図６を使って説明すると、吸音パネル１'の表面に気流（Ｇｒａｚｉｎｇ流）が存在する場合、この主流Ｆは吸音パネル１'の表面近くで境界層を形成し、表面で速度ゼロという条件を有する。また、主流Ｆと同方向及び逆方向に伝播する音波ＳＷが存在する。音波ＳＷの波長は吸音パネル１'のセル構造１２の寸法に比べて大きいものと仮定し、その音波ＳＷを吸音対象とする。音波ＳＷが吸音パネル１'の孔１４の空部を通過すると、孔１４からセル構造１２の内部に圧力が伝わると共に、孔１４の空気層が変動する結果、音波ＳＷの吸収が起こる。音波の吸収メカニズムには音圧によって類型があるという報告もある。

本発明者らは、Ｇｒａｚｉｎｇ流がある状態での吸音パネルの吸音性能を、図７に示すフローダクト式吸音性能試験装置で実験的に調べた。
図７に示すように、ダクト１００に主流Ｆ（方向は矢印の如く図中左から右である。）を流す。中心部分の速度を代表値として、これを音速で割ってマッハ数とする。
ダクト１００内壁（通常、４面のうちの３面）には吸音パネル１又は１'を設置する。吸音パネル１又１'の両サイドのドライバーユニット１０１、１０２から音を入力して、ダクト１００の両サイドに設けたマイクロホン１０３，１０４で音を計測するとダクト１００内の定在波Ｐ_１ ^＋、Ｐ_１ ^－、Ｐ_２ ^＋、Ｐ_２ ^－を算出できる。吸音パネル１又１'の前後の定在波Ｐ_１ ^＋、Ｐ_１ ^－、Ｐ_２ ^＋、Ｐ_２ ^－から進行波ｔ^＋、ｔ^－、反射波ｒ^＋、ｒ^－成分を算出して、最終的にエネルギー散逸率（ここでは吸音率）を求める。吸音率には主流に対して方向がある。
実際に使用したフローダクト式吸音性能試験装置では、主流マッハ数は０．３まで、周波数は２０００Ｈｚまで測定可能であり、ダクト内面は６０ｍｍ×８０ｍｍのダクト１００である。
吸音パネル１又１'は、外形寸法６３ｍｍ（幅）×２８０ｍｍ（長さ）×５５ｍｍ（厚さ）、セル形状１０．１６ｍｍ×１０．１６×５０ｍｍ（厚さ）、板厚０．７６ｍｍ、孔１４の径１．０ｍｍ、孔１４による実質的な開口率６．８％とした。なお、セル構造１２間には壁面を有することから、これも含めた見かけの孔１４による開口率３．９％とした。

図８Ａ及び図８Ｂは薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流による吸音率の変化を測定した結果である。図８Ａは主流と同一方向の吸音率、図８Ｂは主流と反対方向の吸音率である。主流に反して伝播する方が、音が伝わりにくい感覚的な傾向にも沿っている。Ｇｒａｚｉｎｇ流がない場合は、伝播方向の有意な差はない（図８Ａと図８Ｂの白抜き○）。以上の結果からＧｒａｚｉｎｇ流による特徴は以下のとおり３つあることが分かる。
（１）Ｇｒａｚｉｎｇ流速が増加すると、主流に沿った方向では共鳴周波数（吸音率がピークとなる周波数）が増加する。
（２）Ｇｒａｚｉｎｇ流速が増加すると、吸音率の極大値（以下「ピーク吸音率」とも表記）はＧｒａｚｉｎｇ流がない場合に比べて低下する。主流に沿った方向だと、目視で０．９６から０．６まで、約４０％も低下する。この例は、ジェットエンジンのバイパス排気ダクトに吸音パネルを設置するケースに相当する。
（３）Ｇｒａｚｉｎｇ流速が増加すると、広帯域の吸音率が増加する傾向を示す。しかし、これは本来の設計値に沿わない上、主流方向ではこのブロードバンド化の効果は限定的である。

図９は本実施形態に係る吸音パネル１、すなわち薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'の静止場における吸音率を測定した結果である。音波の伝播方向による差はないので、ゼロである主流Ｆと同じ方向の結果のみを示す。薄膜２０の小孔２１の孔径０．１７ｍｍ、膜厚は０．１５ｍｍ、開口率は孔１４の開口率よりも十分大きく４０％とした。以上の結果から、Ｇｒａｚｉｎｇ流がない静止場の状態では、薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'の吸音率の相違はない。薄膜２０は、この周波数帯域では、"音響透過性"の膜としての機能を示している。

図１０Ａ及び図１０Ｂは薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流がある状態における吸音率を測定した結果である。ここでは、主流のマッハ数は０．２とした。なお、上記と同様に、薄膜２０の小孔２１の孔径０．１７ｍｍ、膜厚は０．１５ｍｍ、開口率は孔１４の開口率よりも十分大きく４０％とした。図１０Ａは主流と同一方向の吸音率であり、図１０Ｂは主流と反対方向の吸音率である。以上の結果から以下の２つの特徴があることが分かる。
（１）Ｇｒａｚｉｎｇ流による共鳴周波数のシフトは、薄膜２０が貼られている吸音パネル１の場合は殆どみられない。つまり、設計共鳴周波数を再現することができる。また、主流と逆方向でも共鳴周波数位置はほとんど変化しない。
（２）Ｇｒａｚｉｎｇ流によるピーク吸音率の低下は、薄膜２０が貼られている吸音パネル１ではみられない。つまり薄膜２０が貼られている吸音パネル１は、薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'に対して吸音率が改善している。図１０Ｂの如く主流と逆方向に伝播するケースでも同様である。

図１０Ａ及び図１０Ｂは主流のマッハ数が０．２のケースであったが、マッハ数を０．３としたケースを図１１Ａ及び図１１Ｂに示す。図１１Ａ及び図１１Ｂにおいて、その他の条件は図１０Ａ及び図１０Ｂと同様である。薄膜２０が貼られている吸音パネル１では、マッハ数０．２の場合と同じ効果を有する。薄膜２０を貼ったときの吸音率の回復効果はＧｒａｚｉｎｇ流速が増加するほど顕著である。例えば、主流と同一方向では薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'では吸音率が０．６２程度であるのに対し、薄膜２０を貼ったときには吸音率は０．９２となり、吸音率が５０％改善した。また、主流に反対方向では、薄膜２０が貼られている吸音パネル１では、共鳴周波数周りに吸音率が極大の帯域が広がる結果、薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'と比べて高い吸音性能が見込まれる。

図１２Ａ及び図１２Ｂは薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'の共振周波数とピーク吸音率を算出した結果である。ここで、ピーク吸音率とは、周波数に対して吸音率は変化するが、その場合に極大値を取る吸音率のことである。図１２Ａは主流と同一方向の結果である。図１２Ｂは主流と反対方向の結果である。ここでは、共鳴周波数（吸音率のピークとなる周波数、静止場の共鳴周波数をＦ０とする）とピーク吸音率をプロットした結果を示す。薄膜２０が貼られていない場合は、Ｇｒａｚｉｎｇ流が増加するにつれて、共鳴周波数が増加し、吸音率の低下が起こり、主流と同一方向の音の伝播に対してその傾向が強い。薄膜２０が貼られている場合は、周波数、吸音率ともに維持され、パネルの形状設計から予測される性能から逸脱せず、音響性能を維持し続ける。

図１３は薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'の静止場における吸音率の比較結果である。図９に示した場合に比べて、薄膜２０の小孔２１の孔径０．１７ｍｍ、膜厚は０．１０ｍｍ、開口率は１７％と絞った。Ｇｒａｚｉｎｇ流がない静止場の条件では、薄膜２０が貼られている場合であっても薄膜２０が貼られていない場合に比べて、ピーク吸音率は同じ、共鳴周波数もほぼ同じである。薄膜２０が貼られている場合には広帯域で吸音率を上昇させるが、これはセル開口部の見かけのレジスタンスが増加したためである。

図１４Ａ及び図１４Ｂは薄膜２０が貼られている吸音パネル１と薄膜２０が貼られていない吸音パネル１'のＧｒａｚｉｎｇ流がある状態（開口率は４０％及び１７％の場合）における吸音率の比較結果である。図１４Ａは主流と同一方向の結果である。図１４Ｂは主流と反対方向の結果である。ここでは、主流のマッハ数は０．２とした。薄膜２０が貼られ、開口率が１７％の吸音パネル１の定性的効果は開口率が４０％のそれと同じである。薄膜２０が貼られ、開口率が１７％の吸音パネル１は、薄膜２０が貼られている場合には、ピーク吸音率が低下する場合があるものの、薄膜２０が貼られていない場合よりもピーク吸音率の回復効果が認められる。

図１４Ａ及び図１４Ｂは主流のマッハ数が０．２のケースであったが、マッハ数を０．３としたケースを図１５Ａ及び図１５Ｂに示す。薄膜２０が貼られ、開口率が１７％の吸音パネル１は、主流と同一方向でピーク吸音率が、開口率４０％の場合よりも低下し、主流と逆方向ではピークの吸音率を示す帯域が減少した。薄膜２０が貼られ、開口率が１７％の吸音パネル１では吸音性能が少し劣化するものの、薄膜２０が貼られていない場合よりも十分な回復効果を認められる。

以上の結果、薄膜２０が貼られた吸音パネル１は、特に、孔径０．２ｍｍ程度で膜厚が孔径のオーダの場合、開口率１７～４０％では薄膜２０が貼られていない場合に比べて吸音率が改善されることが分かる。

＜作用・効果＞
ダクト等に使う従来の吸音パネルについては、以下の技術課題があった。
（１）気流中に置かれた条件（Ｇｒａｚｉｎｇ条件）での吸音性能の低下
（２）孔空表面板の存在による流体機械や吸音パネルの性能低下（圧損、入口乱れ、吸音率）
（３）金属製以外の表面板を使うことへの衝撃強度不足
（４）吸音パネルのメンテナンス性能、寿命
（５）既存吸音パネルに対しても適用可能な付加性、簡便性
（６）セルに対する撥水性、コンタミネーション

すなわち、例えば伝播経路の壁面に吸音パネルを設置して騒音の伝播を妨げる場合には、通常、吸音パネルの表面に気流が存在する。気流中を音波が伝わり、吸音パネルと反応して音圧を低減するのに加えて、気流の存在によって吸音性能が変化する。共鳴周波数を定義された吸音パネルが静止場で示す吸音率は、気流速度の増大によってそのレベルを低下させ、時に共鳴周波数を変化させる傾向がある。

図８Ａ及び図８Ｂを用いて、Ｇｒａｚｉｎｇ流による吸音性能と共鳴周波数の変化を説明する。一般に、Ｇｒａｚｉｎｇ流が増加すると吸音率のピークが低下する一方で吸音する周波数帯域が増加する傾向を示す。吸音率のピークに相当する周波数（共鳴周波数）もＧｒａｚｉｎｇ流速の増加と共に変化する。これらの傾向は設計点からの吸音性能のずれを示しており、せっかく共鳴周波数にて最適化された吸音性能をＧｒａｚｉｎｇ流の存在によって劣化させることは、吸音パネルの適用においてマイナス効果となる。図８Ａ及び図８Ｂに示した例では、主流マッハ数０．３ではエネルギー吸音率が３０～４０％低下しており、音の対数スケールの単位であるデシベル（ｄＢ）換算すると２ｄＢの損失となる。

吸音パネルの孔１４はＧｒａｚｉｎｇ流が増加すると、孔１４の存在による後流そのものが散逸効果を有する他、下流の孔１４と干渉して吸音パネルの音響性能に影響する。マクロ的に見れば、気流を生じさせる流体機械、例えばファンへの流入乱れを増加させて性能に影響を及ぼすおそれがある。

Ｇｒａｚｉｎｇ流のある流路には、異物が流入して吸音パネルに衝突することが考えられる。衝突の結果、パネルが損傷することは音響性能の劣化に直結するし、破損したパネル片は新たな機器故障の原因となる。一般に孔空表面板は衝撃に対して脆弱であって、特に金属など硬質材料以外の樹脂などを用いると破断の可能性を有している。破断せずとも表面摩耗はパネルの性能を劣化させ、その交換時期を早めるという問題がある。また、ダクトに装着した吸音パネルを維持管理する観点では、１～数ｍｍの孔径を有する吸音パネルの表面板の汚れやダスト混入も課題となる。

既存の吸音パネルの性能を向上させたい場合、既存の吸音パネルを取り外すとか別の形状の吸音パネルを新たに製作すると、費用や所要時間の点で不利である。既存パネルを装着した状態で付加的な措置を講じることができるかが実用上の課題の一つである。付加的な措置には簡便な手法であることも望ましい。

これに対して、本実施形態に係る吸音パネル１は、表面に吸音用の孔１４が設けられ吸音パネル本体１０、つまり例えば既存の吸音パネルの表面に、多数の小孔２１が穿孔され、少なくとも上記の孔１４に対応する領域Ｒ_１４には複数の小孔２１が穿孔された薄膜２０を例えば接着剤（図示を省略）を使って貼って構成される。
これにより、本実施形態に係る吸音パネル１は、以下の効果を奏する。
（１）本実施形態に係る吸音パネル１は、Ｇｒａｚｉｎｇ流がある条件でピーク吸音率を改善する。通常は、Ｇｒａｚｉｎｇ流が増加するにつれて、吸音率のピークが低下し、かつ共鳴周波数が変化するため、当所のパネル設計性能が予測しづらい課題を解決する。上記の試験結果では、流れ場中で吸音率を測定する特殊な装置を用いて吸音パネル１、１'の計測を行った。Ｇｒａｚｉｎｇ流の条件として主流中心マッハ数を０．３まで増加させた例を示した。薄膜２０として、孔径０．１７ｍｍ、開口率１７％と４０％を使用した。主流と同じ方向では、主流マッハ数０．３にて４０％以上の吸音率改善効果が得られている。
（２）本実施形態に係る吸音パネル１は、吸音パネル本体１０の孔１４によってその表面に生じる流れの乱れを抑制する。流れの乱れはその下流に存在する吸音パネル本体１０の孔１４とそのセル構造１２の音響特性に影響を与える（流れの干渉）。薄膜２０は乱れを抑制する結果、流れの干渉による吸音性能の低下を抑制すると予想される。乱れの抑制は、その下流にある流体機械、例えばファンの作動を安定させてシステム全体の効率改善に寄与する。
（３）本実施形態に係る吸音パネル１は、吸音パネル本体１０に貼られる薄膜２０は、吸音パネル本体１０への衝撃を緩和し、飛散物による裂傷を避ける効果がある。薄膜２０は、その小孔２１のために流体力学的に不透過性が強く、塵などのセル構造１２への混入を抑制する。薄膜２０の交換をもって吸音パネル１の清掃を済ますことができ、吸音パネル本体１０の取り外し更にはダクトを含むエンジン等のオーバーホールを伴わないことが期待され、吸音パネル１の長寿命化に貢献する。
（４）本実施形態に係る吸音パネル１は、吸音パネル本体１０に小孔２１有する薄膜２０を貼ることことを基本的な構成とし、既存の吸音パネルに付加的に適用することができ、その方法は簡易である。
（５）本実施形態に係る吸音パネル１は、薄膜２０の表面の水滴がセル構造１２の内部に浸透することを防ぐ効果がある。水滴の表面張力を考慮して、小孔２１の径を選定することで、水滴の進入を防ぐことも可能である。

＜吸音パネルの設置の類型＞
本実施形態に係る吸音パネル１は、以下の類型が考えられる。
（類型１）
伝播経路の壁面に吸音パネル１を設置して、騒音の伝播を妨げる。
伝播経路は通常、ダクトのような流路である。本類型では、伝播経路の壁面に表面板１１が設置され、その背後にセル構造１２と背後壁１３が存在する。伝播経路内部に気流が存在してもよく、気流には経路断面方向に速度分布や温度分布が存在してもよい。騒音は気流と同じ方向に伝播する場合と反対方向に伝播する場合がある。また、騒音に経路断面形状に応じた音響モード（音圧の腹と節が存在する音圧分布であって、同一の周波数に複数の音圧分布が存在することや、音圧分布の空間的位置が時間変化することを含む）が存在することがある。具体例として、
・航空機用ジェットエンジンの吸入ダクトや排気ダクト内壁に吸音パネル１を設置することで、ファンで発生する騒音をエンジンの外部に放出される前にその音圧を軽減すること
・既存の吸音パネルの表面に本件発明の薄膜を設置することで、ファン騒音の軽減効果を増加させること
・ガスタービンの燃焼室内壁や排気流路内壁の一部に吸音パネル１を設置することで、燃焼器やタービンで発生する音をエンジンの外部に放出する前にその音圧を軽減すること
・ジェットエンジンの地上運転設備にて、冷却後の高速排気ジェットを導入して外部に排気するダクト内壁に吸音パネル１を設置することで、ジェット騒音による高音圧騒音を軽減すること
・発電設備にて、同じく空気吸入側ダクト内壁に吸音パネル１を設置して、ブロア、圧縮機などから発生する騒音を外部に放出する前に減衰させること
などが挙げられる。

（類型２）
騒音が入射する壁面に設置して、騒音の反射を妨げる。
本類型は、開放空間に置かれた壁や塀、構造物の表面に吸音パネル１を設置するものである。パネル表面に気流があってもよい。入射騒音の進行方向は、パネル表面板と垂直方向でなくともよい。具体例として、
・静粛性を要求する部屋の壁面に吸音パネル１を設置し、室内の反響を抑制すること
・車両が通行する路線に設けた塀の表面に吸音パネル１を設置して、車両や路面から発生して塀に入射する騒音の反射を弱めて、周囲への騒音暴露量を減らすこと
・航空機の機体（胴体表面、フラップなどの高揚力装置、脚や格納ドアなどの着陸装置）表面に吸音パネル１を設置して、空力騒音の発生、境界層騒音の減衰、エンジンなど他の部位からの音の反射を抑制して、機体遠方への騒音放射を抑制すること
・前記機体は航空機に限定せず、自動車、鉄道車両も想定する。自動車であれば、吸音パネル１を車体の一部に設置することで、ドアミラーからの剥離音、ボデイ後部の剥離音、車体表面の境界層音の発生抑制と吸音を抑制し、車外及び車内への騒音を軽減すること
・鉄道車両であれば、その表面に吸音パネル１を設置することで、高速走行時にパンタグラフ、車体隙間や段差から発生する空力音の発生を抑制し、かつ表面反射を抑制し、車内車外への騒音を抑制すること
・前記吸音パネル１は本件発明にかかる薄膜の背後を共鳴型の吸音パネルとすることに限定しない。これ以外にも多孔質材や繊維状の吸音性素材を設置すること
などが挙げられる。

（類型３）
閉空間を覆う境界面の全部または一部に吸音パネル１を設置して、内部の騒音を低減する。
閉空間であって、騒音源を含むゆえに騒音場が形成される場合と、騒音源を含まないが、外部騒音源から振動を通じて導入された騒音場が形成される場合を想定する。閉空間の全部または一部に吸音パネル１を設置することで、閉空間内を伝播する騒音の振幅をパネル表面で減衰させることで、閉空間内の騒音をパネルがない場合に比べて低減させることを想定する。具体例として、
・ボイラや燃焼器の内壁に耐熱性の吸音パネル１を設置して、燃焼室内部で発生する不安定燃焼振動や燃焼騒音を吸音することで、不安定振動の抑制や外部に伝播する燃焼騒音低減を図ること
・ロケットフェアリング内壁に吸音パネル１を設置することで、ロケット打上時に発生する外部音響がフェアリングの振動を介してフェアリング内部に励起する音場を軽減すること
・航空機の機内壁に吸音パネル１を設置して、外部から伝搬するエンジン騒音、機体騒音、境界層騒音を機内で軽減すること
・自動車、鉄道の車内壁に吸音パネル１を設置して、車内に吸音壁を意識させることなく、外部から伝搬する音を車内で軽減すること
・居住並びに労働空間において壁面に吸音パネル１を設置すること。これらには、音楽スタジオ、コンサートホール、街中の建造物壁面も含まれる。本件発明の吸音パネル１の表面の微細孔故に、吸音壁という印象を与えずに静粛性を得ることができる他、壁面の塗装などが自然に行えて、壁面の吸音効果とデザイン効果を得ることができる。
などが挙げられる。

＜本発明に係る吸音パネルの適用例＞
本発明に係る吸音パネルは、航空機、航空機エンジン、発電装置、原動機、空調冷凍機、など空気流中を騒音が伝播する系の騒音低減能力の改善、自動車、鉄道、航空機など輸送用機器器全般であって、その表面に気流と騒音が混在する状態を有するものの吸音性能の改善、騒音低減装置の構造強度改善、騒音低減装置による本体装置の性能改善等に適用できる。以下にその適用例を示す。

（適用例１）航空機用ジェットエンジン吸入及び排気ダクト
ダクト内壁面の吸音パネル表面に薄膜を設置する。薄膜に空ける小孔は０．２５ｍｍ程度以下であって、パネル孔に複数個存在するように開口率はパネル孔のそれよりも大きくする。パネル孔の存在する部分にのみ小孔群がくるように薄膜への穿孔位置を変えても良い。薄膜はパネル表面板との間に隙間なく設置しても良く、隙間を設けても良い。

（適用例２）発電機器、原動機などの吸入・排気ダクト
蒸気・ガス発電装置、車両等エンジン、航空機の補助動力装置など、原動機では外気を導入し、熱機関等で用いた後で排気している。外気を吸入する流路（ダクト）或いは排出する流路（ダクト）の内壁に吸音パネルを設置する場合があり、これの表面で気流と接する面に本発明に係る薄膜を設置する。

（適用例３）高温排気ダクト
ガスタービン、エンジンなどの高温部分から排出される音が伝播する流路に、金属製ハニカム構造や耐熱性吸音材が用いられる場合に、耐熱性を有する本発明に係る小孔付薄膜を設けることで、Ｇｒａｚｉｎｇ流が増加しても、吸音性能の改善、吸音部材の熱保護、損失軽減を図ることが期待される。

（適用例４）燃焼器
地上用、航空用ガスタービン及びロケットエンジンなどの燃焼器内部では高温ガスの燃焼に伴う中～低周波数の高振幅の圧力変動が生じる。これを軽減するために、レゾネータと呼ばれる共鳴室を燃焼器壁面に設けることがある。燃焼器内部も気流が存在することから、レゾネータの開口部に本発明に係る薄膜で耐熱性を有するものを設置することで、レゾネータを通過する圧力変動の緩和を促進することができる。

＜本発明に係る薄膜の適用例＞
本発明の小孔付きの薄膜が示す、音などの圧力変動を透過させつつ表面の流体の流れを極力透過乃至実質的に透過させない、つまり透過させない性質を活用して、吸音ダクト以外に以下にも適用可能である。

（適用例１）
翼端表面や構造物表面に本発明に係る薄膜を貼付する。表面の流れの剥離を防止して、揚力低下や抵抗増加を回避する。航空機の主翼やフラップ、脚構造表面、風力発電動翼の主に（翼）端部に向かって、本発明に係る小孔を有する薄膜を貼付することで、貼付されていない場合に発生する剥離を防止して、急激な揚力低下、抵抗増加、騒音発生を抑制する。
本発明は、これら構造物表面を多孔質材料で覆っておき、その表面に本発明に係る小孔付きの薄膜を貼付する構造も含む。
例えば、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、円柱周りの流れが円柱表面で剥離を生じ、騒音発生源となる、例えば航空機降着装置（脚）の支柱や鉄道車両の集電装置支柱（パンタグラフ）、風力発電設備の風車支柱、風切音を発生させる建造物、橋支柱などの円柱５０の表面の全部又は一部を吸収材５１に置き換えて、その表面に本発明に係る小孔付きの薄膜５２を貼り付ける。吸収材５１は、軽石のようなポーラス材、ハニカム型吸音パネル、金属繊維状吸音材等であり、圧力変動を内部で減衰する。薄膜５２の小孔の孔径は、０．２～０．２５ｍｍ以下が好ましい。なお、円柱５０としているが、その形状は円に限定されない。
また、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、翼６０の表面の全部又は一部を吸収材６１に置き換えて、その表面に本発明に係る小孔付きの薄膜６２を貼り付ける。つまり、従来の単なる翼形状（航空機の翼の一部を含む）に対して、翼形状の一部（翼後縁、翼前縁、翼端、上面など）の表面をポーラス材等の吸収材６１に置き換え、置き換えた部分の表面に本発明に係る薄膜６２を密着する。本発明は様々な分野の翼型の翼６０に適用できる。例えば、航空機の主翼や尾翼、高揚力装置（フラップ、スラット）、ヘリコプターブレード（主、補助）、風力発電風車のブレード、ジェットエンジンのファンブレード、ターボプロップエンジンのプロペラ、産業用送風機ファン、扇風機や換気扇のファン等に本発明を適用できる。
これによって、表面で発生する音や入射する音を吸収する一方で流れを乱さず、付加的な騒音の発生も抑制する。表面に多孔質材を取り付ける考えは研究されているが、低周波数の騒音軽減には効果が認められる。空力的性能劣化と高周波数騒音の発生を伴うことが一般的である。多孔質材の効果を維持しつつ、空力性能や高周波数での騒音発生を抑制し、付加的な質量増加を抑え、メンテナンス性に優れた本発明に係る小孔付きの薄膜を貼付することは、有意義である。

（適用例２）
翼前縁表面に多孔質材を配し、その表面に本発明に係る小孔付きの薄膜を貼付する。
例えば、図１８に示すように、動翼７１及び静翼７２からなる翼列７０の静翼７２の前縁の一部を多孔質材等の圧力変動吸収材料７３に置き換え、その表面に本発明に係る小孔付きの薄膜７４を貼り付ける。
本実施形態では、エンジンの圧縮機やファンなどの動静翼列にある静翼において、従来の単なる静翼形状に対して、静翼７２の前縁の一部をポーラス材等の圧力変動吸収材料７３に置き換え、ポーラス材等の圧力変動吸収材料７３の表面に本発明に係る薄膜７４を密着する。本発明は、様々な分野の翼列に適用可能である。例えば、ガスタービンの軸流圧縮機や航空エンジンのファン、軸流圧縮機、送風機、換気扇の支柱構造、排気サイレンサの気流スプリッタ（偏向装置）等に本発明を適用することができる。
圧縮機やファンなど軸流回転機械では、前段の翼列から発生する後流が後段の翼列に衝突することで大きな圧力変動を生じ、これが干渉騒音として外部に放出されることがある。このように翼前縁に多孔質材を配すれば、後流が翼列に衝突してもその圧力変動を緩和することができる。しかし、多孔質材を配しただけでは、その粗い表面構造がゆえに流れ場が乱れ、空力性能を損なうことが知られている。空力性能劣化と干渉騒音発生を天秤にかけて後者のメリットが大きい場合はよいが、両者のバランスを取るべき条件では、多孔質材のみの適用は不十分である。そこで、本発明に係る小孔付きの薄膜を多孔質材の表面に貼付することで、後流の衝突のみを吸収して、全体的な流れを乱すことを回避することができ、空力性能維持と干渉騒音軽減の両者をバランスよく達成することが期待できる。この応用例としては、風車の動翼と支柱との干渉騒音が挙げられる。動翼が支柱付近を通過すると、動翼周りの圧力場が支柱と干渉して圧力変動を増加させ、風車騒音の増大となる。支柱表面の一部を多孔質等の材料で覆い、その表面に本発明に係る小孔付きの薄膜を貼付すれば、多孔質材の劣化を防止しつつ、騒音軽減を果たすことができる。

（適用例３）
胴体、車両など移動物の表面に本発明に係る小孔付きの薄膜を貼付する。
例えば、図１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｃにそれぞれ例示するように、車両、航空機など移動体８０の表面の一部又は全部を多孔質材等の圧力変動吸収材料８１に置き換え、その表面に本発明に係る小孔付きの薄膜８２を貼り付ける。
本実施形態では、移動体（車両、航空機）の表面において、従来の単なる表面形状に対して、表面形状の一部をポーラス材等の圧力変動吸収材料８１に置き換え、ポーラス材等の圧力変動吸収材料８１の表面に本発明に係る小孔付きの薄膜８２を密着させる。本発明は、様々な分野の移動体表面に適用可能である。例えば、自動車や大型車両の車体表面、ドアミラー、ドアや窓、段差部など、鉄道車両のドア、窓、車両間の段差、車体前方部でトンネル突入時の圧力変動を受ける部分など、更に航空機の機体表面で境界層騒音の発生部分、エンジンの暴露を受ける部分などに本発明を適用することができる。
航空機の場合、胴体表面には境界層が形成されるため、境界層騒音が客室内に伝播することが知られている。高速鉄道車両では、車体表面の微小な段差（窓など）が原因で空力音が車内に影響しうる。自動車でもボデイ表面の段差やドアミラーからの騒音が車室内音環境に影響する。段差構造で生ずる渦放出が抗力増加を生み出すことも問題となる。そこで、胴体や車体の表面の適応する箇所に本発明に係る小孔付きの薄膜を貼付する、或いは、表面を多孔質材など吸音や圧力変動を抑制する下地として、その表面に本発明に係る小孔付きの薄膜を貼付することで、境界層騒音、剥離による音を抑制しつつ、空力的性能の維持更には改善が見込まれる。

（適用例４）
本発明に係る小孔付きの薄膜は、建造物外壁、塀、特殊な風洞設備の風洞内壁にも適用できる。
例えば、図２０、図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、建造物外壁、塀、風洞内壁などの構造物９０の一部又は全部を共鳴型或いは多孔質材等の圧力変動吸収材料９１に置き換え、その表面に本発明に係る小孔付きの薄膜９２を貼り付ける。ここで、図２０は建造物外壁、塀などに本発明を適用した例であり、図２１Ａ及び図２１Ｂは風洞内壁などに本発明を適用した例である。
本実施形態では、建物外壁や道路の塀などの構造物９０の表面において、従来の単なる表面形状に対して、その表面形状の一部をポーラス材等の圧力変動吸収材料９１に置き換え、ポーラス材等の圧力変動吸収材料９１の表面に本発明に係る小孔付きの薄膜９２を密着させる。本発明は、様々な分野の構造物表面に適用可能である。例えば、表面に塗装を施し、建造物近傍の静粛性をもたらしつつ、建造物表面の塗装等による視認性、芸術性をもたらすもの、遮音壁の表面での吸音を確保しつつ、壁面に標識など視認性をもたらすもの、風洞内壁に適用し、内部の気流による音の発生や音の反射を弱め、空力音響計測の精度を高めるもの、更に車両、鉄道などのトンネル内壁などに本発明を適用することができる。
例えば、気流中で物体などから発生する騒音を気流中で計測することは一般に困難である。対策として、風洞の壁面を音響透過性の膜に置き換えて、膜の外側（気流の無い環境）で音を計測することが行われている。現状では、ケブラー製膜が使われることがある。ケブラー膜は、音響透過特性が十分ではない（低周波数音は高い率で透過するが高周波数音では透過率が十分とはいえない）。更に、重大な課題として、最適な透過率をもたらすためにケブラー膜に課する張力を調整しなければならない。そこで、代替品として、本発明に係る小孔付きの薄膜を音響透過性膜として使用する。これにより、通常の風洞試験で対象とする高周波数までの音響透過性能を担保しつつ、張力設定が不要となることが期待できる。ここで、風洞壁に固定し、本発明に係る薄膜を固定するフレーム構造は大きな開口率を有する有孔部材である。

（適用例５）
本発明に係る小孔付きの薄膜は、防風スクリーンにも適用できる。マイクロホンを屋外で使用して環境騒音を計測する場合、風や降雨に曝される。風は低周波数騒音として観測データに影響するため、マイクロホンに当たる風を減らす措置が必要となる。現行では、織布のスクリーンや発泡材のスクリーンが使用され、一定の防水効果を見込んでいる。風など流れを透過せず、音を透過させる小孔空薄膜である本発明に係る薄膜をスクリーンのフレームに貼付することで、防風スクリーンの役割を果たすことができる。前述したように、水滴径に対して小孔径を選択することで撥水性を得ることも可能である。この場合、上記フレームを大きな孔空構造の有孔部材である。

＜その他＞
本発明は、上記の実施形態に限定されない。本発明は、その技術思想の範囲内で様々に変形や応用をしての実施が可能であり、その実施の範囲も本発明の技術的範囲に属する。

１：吸音パネル
１０：吸音パネル本体
１２：セル構造
１４：孔
２０：薄膜
２１：小孔
Ｒ_１４：領域

Claims

表面を流れる流体の圧力変動を吸収する圧力変動吸収構造体であって、
圧力変動吸収用の孔が表面に設けられた有孔部材と、
前記有孔部材の表面に配置され、少なくとも前記孔に対応する領域に、前記表面を流れる流体のＧｒａｚｉｎｇ流の発生を抑圧するための複数の小孔が実質的に均一に穿孔された薄膜と、
前記有孔部材と背後壁によって挟まれたセル構造を有し、特定の周波数を中心とする周波数帯域で吸音性能を高めるように構成された共鳴型の吸音パネル本体と
を具備し、
前記複数の小孔が表れる薄膜の表面に沿って流体が流れる環境に配置し、
前記薄膜の厚さを前記小孔の孔径で除したアスペクト比が２より小さい
圧力変動吸収構造体。
前記小孔は、圧力変動を透過させ、かつ、表面の流体の流れの透過を規制する孔径である請求項１に記載の圧力変動吸収構造体。
前記小孔の直径は、前記圧力変動吸収用の孔の直径の１／２より小さい請求項１又は２に記載の圧力変動吸収構造体。
前記複数の小孔による前記薄膜の開口率は、１５％以上である請求項１、２又は３に記載の圧力変動吸収構造体。
前記複数の小孔は、前記孔に対応する領域及び前記領域の周囲に分布している請求項１、２又は３に記載の圧力変動吸収構造体。
前記複数の小孔は、前記領域の直径の３倍程度の直径の範囲に分散している請求項５に記載の圧力変動吸収構造体。
前記薄膜は、積層構造である請求項１、２、３、４、５又は６に記載の圧力変動吸収構造体。