(57)【要約】      （修正有）【課題】低周波域などの好ましい周波域で効果的に騒音を減衰させることができる軽量且つ薄型の減音パネルを提供する。【解決手段】減音パネル１００は、入射壁と、入射壁に接続された複数のフレームユニット１０２と、を含む。入射壁は、これを貫通する穴を有する。フレームユニットは、複数のスポーク部材１２０を含む。スポーク部材は、互いに離間するとともに、フレームユニットの１つ以上の中央ハブ開口１２２から放射状に延びている。中央ハブ開口は、入射壁の穴に位置合わせされている。フレームユニットは、スポーク部材の隣接する対の間に通路１３６を有する。通路は、中央ハブ開口に流体接続している。フレームユニットは、入射壁の穴を介して、中央ハブ開口で音波を受容し、スポーク部材間の通路を介して音波を消散させる。【選択図】図２
2020129108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射壁と、フレームユニットとを含む減音パネルであって、
前記入射壁は、当該入射壁を貫通する穴を有し、
前記フレームユニットは、前記入射壁に接続するとともに複数のスポーク部材を含み、当該スポーク部材は、互いに離間して配置されるとともに、前記フレームユニットの１つ以上の中央ハブ開口から放射状に延びており、前記１つ以上の中央ハブ開口は、前記入射壁の前記穴と位置合わせされており、前記フレームユニットは、前記スポーク部材のうちの隣接する対の間に通路を有し、前記フレームユニットは、前記入射壁の前記穴を介して前記１つ以上の中央ハブ開口で音波を受容して、前記スポーク部材間の前記通路を介して前記音波を消散させるように構成されている、減音パネル。
【請求項２】
後壁をさらに含み、前記フレームユニットは、前記入射壁と接合する第１面と、前記第１面とは反対側において、前記後壁と接合する第２面と、を含む、請求項１に記載の減音パネル。
【請求項３】
前記フレームユニットの前記スポーク部材は、前記入射壁の面に平行な共通平面に配置されており、前記１つ以上の中央ハブ開口は、前記スポーク部材の前記共通平面に垂直な中心軸を有する、請求項１又は２に記載の減音パネル。
【請求項４】
前記スポーク部材の各々は、前記１つ以上の中央ハブ開口における前記スポーク部材の内側端から、前記フレームユニットの外周における前記スポーク部材の外側端まで径方向に延びており、前記フレームユニットの外周は、円形又は多角形状である、請求項１〜３のいずれか１つに記載の減音パネル。
【請求項５】
前記スポーク部材の各々は、前記１つ以上の中央ハブ開口における前記スポーク部材の内側端から、前記スポーク部材の外側端まで径方向に延びており、前記スポーク部材のうちの前記隣接する対の間の前記通路は、前記隣接する対における前記スポーク部材の前記内側端間に形成された隙間を介して、前記１つ以上の中央ハブ開口に流体接続されている、請求項１〜４のいずれか１つに記載の減音パネル。
【請求項６】
前記通路の各々は、拡大領域と、縮小領域とを含み、前記拡大領域は、前記１つ以上の中央ハブ開口と前記縮小領域との間に設けられており、前記隣接する対のスポーク部材間の前記通路の幅は、前記拡大領域に沿って前記１つ以上の中央ハブ開口から離れる方向に徐々に広がり、且つ、前記縮小領域に沿って、前記１つ以上の中央ハブ開口から離れる方向に徐々に狭くなっている、請求項１〜５のいずれか１つに記載の減音パネル。
【請求項７】
前記スポーク部材の各々は、狭部分と、当該狭部分よりも幅が広い広部分とを有しており、前記狭部分は、前記１つ以上の中央ハブ開口における前記スポーク部材の内側端から前記広部分まで径方向に延びており、前記広部分は、前記狭部分から、前記フレームユニットの外周における前記スポーク部材の外側端まで径方向に延びている、請求項１〜６のいずれか１つに記載の減音パネル。
【請求項８】
前記フレームユニットは、前記減音パネルの複数のフレームユニットのうちの第１フレームユニットであり、前記複数のフレームユニットは全て前記入射壁の内面に接続されており、前記入射壁の前記穴は、第１穴であり、前記入射壁は、前記複数のフレームユニットのそれぞれの対応する中央ハブ開口と位置合わせされた複数の穴を有する、請求項１〜７のいずれか１つに記載の減音パネル。
【請求項９】
前記フレームユニットの各々の前記スポーク部材は、その前記１つ以上の中央ハブ開口から、前記フレームユニットの外周まで延びており、前記第１フレームユニットの外周の寸法は、他のフレームユニットのうちの少なくとも１つの外周の寸法とは異なる、請求項８に記載の減音パネル。
【請求項１０】
前記フレームユニットの各々は、単一のそれぞれの中央ハブ開口を有しており、前記第１フレームユニットの前記中央ハブ開口の直径は、他のフレームユニットのうちの少なくとも１つの中央ハブ開口の直径とは異なる、請求項８に記載の減音パネル。
【請求項１１】
前記入射壁は、外面と、当該外面とは反対側の内面とを有し、前記フレームユニットは、前記入射壁の前記内面に接合する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、前記入射壁の前記外面から、前記フレームユニットの前記第２面までの前記減音パネルの厚みは、１０ｍｍよりも小さい、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の減音パネル。
【請求項１２】
前記フレームユニットの前記スポーク部材は、前記入射壁にシームレス接続して、単一の一体型構造を有する、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の減音パネル。
【請求項１３】
減音パネルを構築するための方法であって、
第１壁においてその場でフレームユニットを形成し、その際、前記フレームユニットは、複数のスポーク部材を含むようにし、前記スポーク部材は、互いに離間して配置されるとともに、前記フレームユニットの中央ハブ開口から放射状に延びるようにし、前記フレームユニットは、前記スポーク部材のうちの隣接する対の間に通路を有するようにし、前記通路は、前記中央ハブ開口に流体接続するようにし、
前記第１壁とは反対側の前記フレームユニットの面に沿って、前記フレームユニットにおいてその場で第２壁を形成し、その際、前記第１壁又は前記第２壁のうちの一方は、前記フレームユニットの前記中央ハブ開口と位置合わせされた穴を有するようにし、前記フレームユニットは、前記穴を介して前記中央ハブ開口で音波を受容して、前記スポーク部材間の通路を介して前記音波を消散させるように構成されている、方法。
【請求項１４】
前記フレームユニット及び前記第２壁は、付加製造により形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記フレームユニットは、前記第１壁の内面に形成され、前記フレームユニットの形成は、前記第１壁の前記内面から、前記フレームユニットに接合する前記第２壁の内面までの前記フレームユニットの厚みが、１ｃｍよりも薄くなるように行われる、請求項１３又は１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、概して、吸音パネル構造体に関し、特に、同調可能な周波域で音を吸収して、航空機や他のビークルの内部キャビンにおける騒音を減衰させるように構成された音響構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸音材料は、人が高い騒音レベルに曝されると、難聴やストレスの増加の原因になったり、コミュニケーションの妨げになったりする場合があるという理由から、人が関与する用途、或いは人の近辺における用途などの様々な用途において好ましい。従来型の吸音材料には、低周波域の騒音を十分に吸収できないものも存在する。例えば、均質材料（homogenous materials）による深サブ波長（deep subwavelengths）での音の吸収は、消散力（dissipative power）が音場の振幅において二次関数的であり、材料内で高いエネルギー密度が要求されるため、難しい課題となっている。この領域における吸音には、音場の集密化（field concentration）、又は、より長い音波路が必要である。従来から知られている吸音方法のいくつかにおいては、有孔パネル、多孔質繊維材料、及び、勾配指数材料（gradient index materials）等が利用されている。これらの材料は、低周波域における吸音性能の低さに関連付けられることが多く、動作波長（working wavelength）と同程度の寸法を有する非常に厚い構造を必要とする。このような構造は、例えば、航空機における用途等の、コンポーネントの寸法や重量が厳しく規制されている用途においては、厚すぎたり重すぎたりする場合がある。
【０００３】
したがって、低周波域などの好ましい周波域で効果的に騒音を減衰させることができる軽量且つ薄型の吸音パネルが求められている。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書においては、入射壁と、前記入射壁に接続されたフレームユニットとを含む減音パネルが開示されている。前記入射壁は、これを貫通する穴を有する。前記フレームユニットは、複数のスポーク部材を含み、当該スポーク部材は、互いに離間するとともに、前記フレームユニットの１つ以上の中央ハブ開口から放射状に延びている。前記１つ以上の中央ハブ開口は、前記入射壁の前記穴に位置合わせされている。前記フレームユニットは、前記スポーク部材の隣接する対の間に通路を有する。前記フレームユニットは、前記入射壁の前記穴を介して、前記１つ以上の中央ハブ開口で音波を受容し、前記スポーク部材間の前記通路を介して前記音波を消散させるように構成されている。
【０００５】
本明細書においては、さらに、減音パネルを構築するための方法が開示されている。前記方法は、第１壁においてその場でフレームユニットを形成することを含む。前記フレームユニットは、複数のスポーク部材を含み、当該スポーク部材は、互いに離間するとともに、前記フレームユニットの中央ハブ開口から放射状に延びている。前記フレームユニットは、前記スポーク部材の隣接する対の間に通路を有する。前記通路は、前記中央ハブ開口に流体接続している。前記方法は、さらに、前記第１壁とは反対側の前記フレームユニットの面に沿って、前記フレームユニットにおいてその場で第２壁を形成することを含む。前記第１壁又は前記第２壁のうちの一方は、前記フレームユニットの前記中央ハブ開口と位置合わせされた穴を有する。前記フレームユニットは、前記穴を介して、前記中央ハブ開口で音波を受容し、前記スポーク部材間の前記通路を介して前記音波を消散させるように構成されている。
【０００６】
本明細書においては、さらに、航空機に減音パネルを設置するための方法が開示されている。前記方法は、入射壁と、当該入射壁に接続されるとともに当該入射壁から延びる複数のフレームユニットとを含む前記減音パネルを用意することを含む。前記入射壁は、これを貫通する複数の穴を有する。前記フレームユニットの各々は、互いに離間するとともに当該フレームユニットの中央ハブ開口から放射状に延びる複数のスポーク部材を含む。前記フレームユニットは、前記スポーク部材の隣接する対の間に通路を有する。前記通路は、前記中央ハブ開口から放射状に延びている。前記方法は、前記航空機の壁に前記減音パネルを固定し、その際、前記フレームユニットが、前記入射壁と前記航空機の前記壁との間に配置されるようにすることを、さらに含む。前記フレームユニットは、前記入射壁を介して前記中央ハブ開口で音波を受容して、前記スポーク部材間の前記通路を介して前記音波を消散させるように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本開示のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。なお、図面全体を通して、類似する参照符号は類似する部品を示している。
【０００８】
【図１】本開示の実施形態による、減音パネルの一部を示す斜視図である。
【図２】図１に示す減音パネルの拡大斜視図であり、入射壁を省いて、１つのフレームユニットを示している。
【図３】一実施形態による、減音パネルの一部を示す分解図であり、単一のフレームユニットと、入射壁及び後壁の関連部分とが示されている。
【図４】図１〜３に示す実施形態による、減音パネルのフレームユニットのうちの１つを示す平面図である。
【図５】図４に示すフレームユニットの２つの隣接するスポーク部材の拡大図であり、スポーク部材間に形成された通路が示されている。
【図６】第２実施形態による減音パネルの一部を示す平面図であり、アレイ内の複数のフレームユニットが示されている。
【図７】第３実施形態による減音パネルの一部を示す平面図であり、単一のフレームユニットが示されている。
【図８】第４実施形態による減音パネルの一部を示す平面図であり、アレイ内における２つの隣接するフレームユニットが示されている。
【図９】一実施形態による、減音パネルを作製するための方法を示すフローチャートである。
【図１０】本開示の一実施形態による、航空機を示す正面斜視図である。
【図１１】図１０に示す航空機の内部キャビンを示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上述した発明の概要、及び、下記のいくつかの実施形態の詳細な説明は、添付の図面を参照することによって、より明確に理解されよう。本明細書において、単数形で記載されている要素或いは工程は、複数の要素或いはステップを必ずしも排除するものではない。さらに、「一実施形態」に言及することは、その実施形態に記載した特徴を盛り込んだ別の実施形態の存在を排除することを意図するものではない。さらに、特に明記されていない限り、特定の性質を有する１つの要素又は複数の要素を「含む（comprising）」又は「有する（having）」実施形態は、その性質を有さない追加の要素も含みうる。
【００１０】
本開示のいくつかの実施形態において提供される減音パネルは、民間航空機などのビークル内だけでなく、製造施設、工場、及びオフィス等の様々な施設内で使用可能であって、さらに、他の騒音減衰用途にも使用可能である。本明細書で説明する実施形態の減音パネルは、タイル、フィルム、壁パネル等の形態で製造することができ、騒音源を囲むように、及び／又は、壁を覆うように、選択的に寸法及び形状（例えば、輪郭）を設定することができる。
【００１１】
本明細書における１つ以上の実施形態で説明する減音パネルは、２つの壁の間に設けられた１つ以上のフレームユニットを含み、これらの壁が、当該フレームユニットを挟むような構造的構成を有する。構造的構成は、減音パネルに衝突する音波を受動的に制御、誘導、及び、操作するように設計されている。１つ以上のフレームユニットの各々は、中央ハブ開口と、当該中央ハブ開口から放射状に延びる複数のスポーク部材とを含む。スポーク部材は、リブ状であって、互いに離間して設けられた部材であり、自転車の車輪などの車輪用スポークに似ている。同じフレームユニットにおいて隣接するスポーク部材は、これらの間に通路を有し、当該通路は、２つの隣接するスポーク部材間において１次元内（例えば、横方向）に限定されるとともに、２つの壁間において他の次元内（例えば、縦方向）に限定されている。減音パネルは、フレームユニットの中央ハブ開口に音波を受容するように設計されており、受容された音波は、スポーク部材間の通路を通って分散及び消散される。通路は、導波管と同様に音波を封じることができる。通路は、ヘルムホルツ共振器（Helmholtz resonators）などの共振チャンバとして機能することができる。音波は、粘性減衰（viscous damping）及び構造的な振動（structural vibrations）を介して通路内で消散される。例えば、音響エネルギーは、減音パネル内で機械エネルギー及び／又は熱エネルギーに変換されてもよく、機械エネルギー及び／又は熱エネルギーは、通路の長さに沿って、中央ハブ開口から離れる方向に吸収及び減衰される。
【００１２】
本明細書で説明する減音パネルの実施形態は、所望の音響特性を実現するように調整されたパラメータを有しうる。例えば、減音パネルは、低周波域（例えば、１６００Ｈｚ未満）等の１つ以上の所望の周波域において比較的高い吸音（例えば、高い吸音率及び／又は高い伝音損失）を実現することができる。減音パネルを航空機に設置する例示的な用途においては、航空機の内部キャビンにおける周波域で比較的高い吸音を実現するように減音パネルを調整することにより、航空機の乗客や乗組員に聞こえる騒音を低減するようにしてもよい。
【００１３】
１つ以上の実施形態においては、減音パネルアセンブリは、比較的コスト効率の高い製造方法により作製することができる。例えば、減音パネルは、３Ｄプリンティング等の付加製造プロセスにより組み立てることができる。任意ではあるが、減音パネルは、複数の壁と、これらの壁の間に設けられる全てのフレームユニットの両方を形成する１つの連続的な付加製造プロセスによって作製してもよい。例えば、付加製造プロセスは、減音パネルが単一の一体型構造を有するように、第１壁を形成した後、当該第１壁においてその場で１つ以上のフレームユニットを形成し、最後に、当該１つ以上のフレームユニットにおいてその場で第２壁を形成してもよい。代替的な実施形態においては、共通の付加製造プロセス中、複数の壁のうちの１つのみが１つ以上のフレームユニットと共に形成され、他の壁は、別途形成してから、その後に当該１つ以上のフレームユニットに取り付けてもよい。他の代替的な実施形態においては、射出成形、圧縮成形、打ち抜き等、付加製造以外のプロセスにより減音パネルを構築してもよい。
【００１４】
製造プロセスは拡張可能であり、結果として得られる減音パネルは、様々な部位や形状の遮音用途に用いることができる。例えば、減音パネルは、航空機の内部キャビン、航空機のエンジンを囲むエンジン室（例えば、カウルやナセル等）、建物の外壁（例えば、空港やオフィスビル等）、高速道路沿いに延びる遮音壁等に設けることができる。
【００１５】
さらに、減音パネルは、比較的薄く且つ軽量に構築してもよく、これによって、当該減音パネルを様々な用途において用いることができる。減音パネルの厚みは、例えば、約３ｍｍと約２０ｍｍとの間の所定範囲内で設定可能である。許容可能な厚みの範囲を比較的大きくすることにより、特定用途における減音パネルの実施態様についての選択肢を広げることができる。例えば、減音パネルは、シェル、相互接続パネル、タイル、又は、湾曲面若しくは平面に付着させるフィルムやコーティング部材（例えば、壁紙の貼り付けと同様）として形成することができる。非限定的な例において、減音パネルの厚みは、１０ｍｍ以下でもよく（例えば、１ｃｍ）、この場合においても、当該パネルは、同様の厚みを有するように構築された既知の吸音構造体よりも優れた吸音性を発揮することができる。例えば、いくつかの既知の吸音構造体は、上述したような薄型構成を有するように形成することができず、また、薄く構成することが可能な他の既知の吸音構造体は、少なくとも低周波域などの選択された所望の周波域においては、本明細書で説明する減音パネルと同レベルの吸音性を実現できない場合がある。
【００１６】
図１は、本開示の実施形態による、減音パネル１００の一部を示す斜視図である。減音パネル１００（本書においてパネル１００とも呼ばれる）は、第１壁１０４と第２壁１０６とに挟まれた複数のフレームユニット１０２を含む。フレームユニット１０２は、第１壁１０４と第２壁１０６との間にアレイ状に配置されている。アレイ内のフレームユニット１０２は、共通平面１１６において互いに間隔を空けて隣接配置されている。図示の実施形態においては、中央のフレームユニット１０２Ａが、アレイ内における他の６つのフレームユニット１０２に囲まれている。図１に示すパネル１００の一部は、７つのフレームユニット１０２を有するが、パネル１００は、当該パネル１００の面積に応じて、７つよりも多いか、或いは少ない数のフレームユニット１０２、例えば、数百又は数千個のフレームユニット１０２を有しうる。
【００１７】
パネル１００は、図１において、第１壁１０４の外面１１０を際立って見せるように配向されている。フレームユニット１０２は、図１において仮想線で示されているが、これは、フレームユニット１０２が、第１壁１０４の後ろ側に設けられているためである。例えば、フレームユニット１０２は、第１壁１０４の外面１１０の反対側における内面１１２（図３に示す）に沿って配置されるとともに、当該内面に接続されている。フレームユニット１０２は、当該フレームユニット１０２が内面１１２と直接物理的に接触するように、第１壁１０４に接続されてもよい。本明細書に記載されているように、フレームユニット１０２は、共通の製造プロセス中に第１壁１０４と一体的に形成されることにより、内面１１２にシームレス接続されてもよいし、組立処理中に第１壁１０４に固定されるか、或いは取り付けられてもよい。第２壁１０６もまた、図示された配向においては部分的に視界から遮られており、第２壁１０６のごく一部のみが見えている。
【００１８】
パネル１００の図示部分は、円形の外周を有する円板形状であるが、他の実施形態においては、パネル１００の外周形状は、矩形状又は他の多角形状などの異なる形状であってもよい。パネル１００の外周形状は、エンジン室の壁、内部キャビンの壁、建築物の外壁、高速道路の遮音壁などの、特定の構造体に適合するようにカスタマイズすることができる。外周形状のカスタマイズは、パネル１００の製造プロセス中、又は、製造後に、所望の外周形状及び寸法にするためにパネル１００の一部をトリミング、打ち抜き、又は、除去することにより行ってもよい。図示の実施形態においては、パネル１００はフラットである。任意ではあるが、パネル１００は、当該パネル１００が取り付けられる構造体の輪郭に一致するように当該パネル１００が曲がる程度の十分な薄さ及び／又は材料特性を有していてもよい。代替の実施形態においては、パネル１００は、当該パネル１００が曲がらないような比較的剛性の高い構造を有していてもよい。この場合、パネル１００は、当該パネル１００が取り付けられる構造体の輪郭に基づく固有の輪郭又は曲率を有するように、製造プロセス中に形成されてもよい。
【００１９】
パネル１００は、当該パネル１００の第１壁１０４が１つ以上の騒音源に最も近くなるように配向されてもよい。騒音源からの入射音波１１３は、第１壁１０４に衝突するため、この第１壁１０４は、本書においては、入射壁１０４とも呼ばれる。第２壁１０６は、騒音源から最も離れているため、本書においては、後壁とも呼ばれる。入射壁１０４は、これを貫通する複数の穴１１４を有する。穴１１４は、それぞれ対応するフレームユニット１０２に位置合わせされている。入射音波１１３のうちの少なくとも一部は、穴１１４を介して入射壁１０４を貫通し、対応するフレームユニット１０２に受容される。少なくとも１つの実施形態においては、後壁１０６は中実(solid)で穴を有しておらず、これによって、後壁１０６は、入射壁１０４の穴１１４から音波１１３がパネル１００の厚み全体を完全に貫通するのを阻止している。パネル１００は、穴１１４を介して入射壁１０４を貫通する入射音波１１３が、後壁１０６によって方向転換されるように設計されており、また、音波１１３のエネルギーを吸収して消散させるフレームユニット１０２を介して、当該音波が放射状に伝搬されるように設計されている。
【００２０】
１つ以上の実施形態においては、パネル１００の厚み１１５は、２０ｍｍ未満である。厚み１１５は、入射壁１０４、フレームユニット１０２、及び、後壁１０６の厚みの合計を指す。非限定的な例においては、パネル１００の厚み１１５は１０ｍｍよりも薄く、例えば、約６ｍｍである。本明細書において、「およそ」及び「約」などの、測定値の代表値を変更する用語は、その測定が、当該代表値を含むとともに、当該代表値の１％、３％、又は、５％等の所定の閾値範囲内において、当該代表値よりも大きい値及び小さい値をさらに含むことを意味する。例えば、寸法の偏差は、生産及び処理におけるばらつきに起因する場合があり、そのような偏差は、本明細書に開示される特定の範囲内であるとみなされる。減音パネル１００は、いくつかの既知の吸音材料よりも薄く軽い（例えば、軽量）ため、有利である。
【００２１】
図２は、図１に示す減音パネル１００の拡大斜視図であり、入射壁１０４を省いて、複数のフレームユニット１０２のうちの１つを示している。フレームユニット１０２は、当該フレームユニット１０２の中央ハブ開口１２２から放射状に延びる複数のスポーク部材１２０を有する。中央ハブ開口１２２は、図１に示す入射壁１０４の穴１１４うちの対応する１つの穴に位置合わせされている。一実施形態においては、パネル１００の全てのフレームユニット１０２は、互いを複製したものであり、図２に示すフレームユニット１０２は、全てのフレームユニット１０２の代表である。代替の実施形態においては、パネル１００のフレームユニット１０２のうちの少なくともいくつかは、図２に示すフレームユニット１０２を改変した箇所が１つ以上あり、例えば、中央ハブ開口１２２と比較して外周の寸法や直径が異なっていてもよい。
【００２２】
中央ハブ開口１２２は、中心軸１２４を有する。スポーク部材１２０は、中央ハブ開口１２２から放射状に延びており、自転車の車輪のスポークに似ている。スポーク部材１２０は、後壁１０６及び入射壁１０４（図１に示す）の両方に接続されたリブ状部材である。スポーク部材１２０は、中心軸１２４に垂直な共通平面２０８（図３に示す）に配置されている。フレームユニット１０２は、図示の実施形態において、単一の中央ハブ開口１２２を含むが、当該フレームユニット１０２は、代替の実施形態において、複数の中央ハブ開口１２２を含んでもよい。
【００２３】
スポーク部材１２０は互いに離間している。スポーク部材１２０は、中央ハブ開口１２２の円周に沿って等間隔に配置されてもよい。例えば、各スポーク部材１２０は、スポーク軸を有していてもよく、フレームユニット１０２において隣接するスポーク部材１２０の各対のスポーク軸間の角度は一定であってもよい。各スポーク部材１２０は、内側端１３０と、当該内側端１３０とは反対側の外側端１３２とを有する。内側端１３０は、中央ハブ開口１２２に配置されている。スポーク部材１２０の外側端１３２は、フレームユニット１０２の外周１４２に配置されている。任意ではあるが、スポーク部材１２０の内側端１３０は、中央ハブ開口１２２の形状及び境界を画定していてもよい。例えば、中央ハブ開口１２２の外周は、その全体が、スポーク部材１２０の内側端１３０によって画定されていてもよい。一実施形態においては、スポーク部材１２０は、互いに接触しておらず、隣接するスポーク部材１２０の内側端１３０は、狭い隙間１３４（図５に示す）を画定するように互いに離間している。図示の実施形態においては、フレームユニット１０２は、スポーク部材１２０の外側端１３２によって形成された円形の外周１４２を有する。他の実施形態においては、フレームユニット１０２の外周１４２は、他の形状を有していてもよい。
【００２４】
フレームユニット１０２は、スポーク部材１２０の隣接する対の間に通路１３６を有する。隣接する一対のスポーク部材１２０は、同じフレームユニット１０２において、互いに直接隣り合っている２つのスポーク部材１２０を表しており、これらの２つのスポーク部材１２０間には他のスポーク部材１２０が介在していない。通路１３６は、スポーク部材１２０の内側端１３０間の狭い隙間１３４を通って、中央ハブ開口１２２に流体接続している。通路１３６は、フレームユニット１０２に入射する音波を受容するように設計されており、これによって、当該音波は、スポーク部材１２０間の通路１３６を通って放射状に伝搬することができる。通路１３６は、音波を封じて当該音波の伝搬を制御する。この点で、通路１３６は、導波管と同様に機能することができる。フレームユニット１０２が複数の中央ハブ開口１２２を有する代替の実施形態においては、通路１３６のいくつかは、異なる中央ハブ開口１２２に流体接続していてもよい。例えば、第１組の通路１３６（１つ以上の通路１３６を意味する）は、第１中央ハブ開口１２２に流体接続し、第２組の通路１３６は、同じフレームユニット１０２において異なる第２中央ハブ開口１２２に流体接続していてもよい。
【００２５】
一実施形態においては、後壁１０６は、平面状のベース層１３８と、周縁部１４０又はリップ部（lip）とを含む。周縁部１４０は、ベース層１３８の平面２０７（図３に示す）から、スポーク部材１２０の共通平面２０８（図３に示す）に突出している。周縁部１４０は、当該周縁部１４０がスポーク部材１２０の外側端１３２に近接して延在するように、フレームユニット１０２の外周１４２を囲んでいる。周縁部１４０は、図２に示す後壁１０６の外周に示されているが、図２に示す後壁１０６は、図１に示すように、フレームユニット１０２よりも大きい後壁１０６のごく一部の領域にすぎない場合があることが分かる。したがって、平面状のベース層１３８は、図２に示す周縁部１４０を越えて広がる、より大きい面積を有しうる。代替の実施形態においては、後壁１０６は、平面状のベース層１３８のみを有し、周縁部１４０を有していない。例えば、このような代替の実施形態においては、フレームユニット１０２の外周１４２は、２つの壁１０４、１０６のいずれの周縁部にも囲まれていない。
【００２６】
図３は、一実施形態による、減音パネル１００の一部を示す分解図であり、単一のフレームユニット１０２と、入射壁１０４及び後壁１０６の関連部分とが示されている。分解図において、フレームユニット１０２は、説明のために、入射壁１０４及び後壁１０６の両方から離間している。フレームユニット１０２は、第１面２０２と、当該第１面２０２の反対側の第２面２０４とを有する。第１面２０２及び第２面２０４は、スポーク部材１２０によって形成されている。分解図においては分離しているが、第１面２０２は、入射壁１０４の内面１１２に接合しており、第２面２０４は、後壁１０６の内面２０６に接合している。入射壁１０４及び後壁１０６は、共に平面状であって、互いに平行である。
【００２７】
フレームユニット１０２のスポーク部材１２０は、入射壁１０４及び後壁１０６の両方に平行な共通平面２０８に配置されている。例えば、共通平面２０８は、入射壁１０４の平面２０９、及び、後壁１０６のベース層１３８の平面２０７に平行であってもよい。図示の実施形態においては、スポーク部材１２０の各々は、その内側端１３０から外側端１３２までの厚みが均一である。この厚みは、中心軸１２４に沿って測定される。さらに、フレームユニット１０２のスポーク部材１２０の厚みは互いに一定且つ均一であり、第１のスポーク部材１２０の厚みは、第２のスポーク部材１２０や第３のスポーク部材１２０の厚みと略同じ（例えば、欠陥及び汚損を除けば同一）である。
【００２８】
１つ以上の実施形態においては、パネル１００のフレームユニット１０２は、入射壁１０４及び後壁１０６の両方に一体的に接続されており、単一の一体型構造体を形成している。例えば、パネル１００は、３Ｄプリンティングや蒸気融着（vapor fusion deposition）などの付加製造プロセスにより製造することができる。したがって、フレームユニット１０２、後壁１０６、及び、入射壁１０４は、共通の製造プロセスにおいて形成することができる。例えば、後壁１０６を最初に形成し、次に、後壁１０６の内面２０６においてその場でフレームユニット１０２のスポーク部材１２０を形成してもよい。スポーク部材１２０及び後壁１０６は、別々に形成されるのではなく、スポーク部材１２０が後壁１０６においてその場で形成される。例えば、スポーク部材１２０は、後壁１０６における特定の位置に複数の材料層を直接且つ連続的に積層することにより、各スポーク部材１２０の厚みを徐々に増やすことにより形成される。その後、フレームユニット１０２のスポーク部材においてその場で入射壁１０４が形成される。これに代えて、最初に入射壁１０４を形成して、入射壁１０４においてその場でスポーク部材１２０を形成するように、順序を逆にしてもよい。付加製造プロセスにより、フレームユニット１０２と壁１０４、１０６を一体的に接続して、これらのコンポーネント間の境界に継ぎ目をなくすことができる。
【００２９】
代替的な実施形態においては、付加製造プロセスにより、２つの壁１０４、１０６のうちのいずれか一方のみに対してフレームユニット１０２を一体形成し、２つの壁１０４、１０６のうちの他方を別個に形成した後にフレームユニット１０２に取り付けることによって、パネル１００を作製してもよい。他の代替の実施形態においては、フレームユニット１０２、及び、壁１０４、１０６の両方をそれぞれ異なるプロセスにおいて別個の異なるコンポーネントとして形成し、その形成後に、溶接又はろう付け（brazing）等により、これらのコンポーネントを互いに永久的に（例えば、化学的に）接合することによって、コンポーネント同士を一体的に接続してもよい。
【００３０】
パネル１００は、１つ以上のプラスチック又は他のポリマーなどのポリマー材料で構成することができる。非限定的な例においては、パネル１００は、ポリアミド材料で構成されてもよい。他の実施形態においては、パネル１００は、金属、複合材料、又は、セラミック等の異なる材料を含みうる。例えば、パネル１００の組成にセラミックや他の耐熱性材料を含むことにより、当該パネル１００が高い動作温度に耐えることができる。動作温度は、航空機又は他のビークルのエンジン付近で高くなりうる。
【００３１】
図４は、図１〜３に示す実施形態による、減音パネル１００のフレームユニット１０２のうちの１つを示す平面図である。図示の実施形態においては、フレームユニット１０２の中央ハブ開口１２２及び外周１４２は、共に円形である。スポーク部材１２０間に形成された通路１３６は、中央ハブ開口１２２から外周１４２まで放射状に延びている。通路１３６は、中央ハブ開口１２２及び外周１４２の両方に開放されている（例えば、流体接続されている）。
【００３２】
１つ以上の実施形態においては、通路１３６の各々は、拡大領域（diverging region）２１０と、縮小領域（converging region）２１２とを有する。それぞれの通路１３６の拡大領域２１０は、中央ハブ開口１２２と、通路１３６の縮小領域２１２との間に設けられている。通路１３６の幅（例えば、通路１３６を形成する隣接するスポーク部材１２０間の距離を表す）は、拡大領域２１０に沿って、中央ハブ開口１２２から離れる方向に徐々に広くなる。通路１３６の幅は、縮小領域２１２に沿って、中央ハブ開口１２２から離れる方向に徐々に狭くなる。例えば、拡大領域２１０に沿った通路１３６の幅は、中央ハブ開口１２２から離れる程広くなり、縮小領域２１２に沿った通路１３６の幅は、中央ハブ開口１２２から離れる程狭くなる。
【００３３】
図５は、図４に示すフレームユニット１０２の２つの隣接するスポーク部材１２０の拡大図であり、スポーク部材１２０間に形成された通路１３６が示されている。通路１３６の拡大領域２１０は、スポーク部材１２０の内側端１３０から、縮小領域２１２との境界２３４までの長さ２３０に延びている。拡大領域２１０は、内側端１３０間に形成された狭い隙間１３４における通路１３６の幅が、境界２３４における通路１３６の幅よりも狭くなるように、広がっている。縮小領域２１２は、拡大領域２１０との境界２３４から、フレームユニット１０２の外周１４２におけるスポーク部材１２０の外側端１３２までの長さ２３２に延びている。縮小領域２１２は、境界２３４における通路１３６の幅が、外側端１３２間における通路１３６の幅よりも広くなるように、狭くなっている。
【００３４】
通路１３６は、共振キャビティを形成しており、この共振キャビティは、受容した音波が中央ハブ開口１２２（図４に示す）から離れる方向に伝搬する際に、当該音波のエネルギーを吸収する。例えば、中央ハブ開口１２２から通路１３６を通って伝搬する音波は、拡大領域２１０を通って拡大され、縮小領域２１２を通って縮小される。音波は、音波からエネルギーを放散させるヘルムホルツ効果により、通路１３６内で共振及び／又は振動しうる。
【００３５】
図示の実施形態においては、各スポーク部材１２０は、狭部分２４０と、広部分２４２とを有する。広部分２４２の幅は、狭部分２４０よりも広い。スポーク部材１２０の幅は、当該スポーク部材１２０の第１通路側面２４４と、その反対側における、当該スポーク部材１２０の第２通路側面２４６との間で規定されている。各スポーク部材１２０の第１通路側面２４４及び第２通路側面２４６は、異なる通路１３６の一部を規定している。狭部分２４０は、スポーク部材１２０の内側端１３０から広部分２４２まで径方向に延びている。広部分２４２は、スポーク部材１２０の狭部分２４０から外側端１３２まで径方向に延びている。図示の実施形態においては、スポーク部材１２０の幅は、狭部分２４０の長さに沿って均一である。例えば、狭部分２４０は、細い線形である。図示の実施形態においては、広部分２４２に沿ったスポーク部材１２０の幅は、不均一である。例えば、上記幅は、広部分２４２の長さに沿って、狭部分２４０から外側端１３２に向かって外側方向に徐々に広くなる。広部分２４２の形状は、図５に示す平面図においては略三角形である。スポーク部材１２０は、狭部分２４０に沿った第１通路側面２４４と、広部分２４２に沿った第１通路側面２４４との間において鈍角（α）を形成していてもよい。同様に、スポーク部材１２０は、第２通路面２４６に沿って、狭部分２４０と広部分２４２との間において鈍角を形成していてもよい。
【００３６】
狭部分２４０は、広部分２４２よりも長くてもよい。例えば、各スポーク部材１２０における狭部分２４０に沿った第１通路側面２４４の長さ（例えば、Ｌ1）は、広部分２４２に沿った第１通路側面２４４の長さ（例えば、Ｌ2）よりも数倍長くてもよい。図５に示されていない非限定的な例においては、狭部分２４０（Ｌ1）の長さは、広部分２４２（Ｌ2）の長さの１０倍であってもよい。
【００３７】
ある実験例において、図１〜５に示す実施形態に従って試験及び数値モデル化のための減音パネル１００を構築して、当該パネルの減音性能を判定した。この実験例においては、パネル１００は、ポリアミド材料で形成された。各フレームユニット１０２において、中央ハブ開口１２２の直径は約１５ｍｍであり、円形の外周１４２の直径は約１００ｍｍであった。パネル１００の厚みは、約６ｍｍであった。パネル１００の試験は、標準化インピーダンス管試験（standardized impedance tube test）を採用して行われた。試験の結果、パネル１００は、低周波域（例えば、１６００Ｈｚ未満）における吸音が顕著であることが分かった。例えば、パネル１００は、約６３０Ｈｚから約１０００Ｈｚまでの広い周波域に亘って、４０％を超える比較的高い吸音率を示した。パネル１００は、８００Ｈｚでは略完全な吸音を示し、吸音率は１．０のうち０．９９８で測定された。
【００３８】
図６は、第２実施形態による減音パネル１００の一部を示す平面図であり、アレイ内の複数のフレームユニット１０２が示されている。図示の実施形態においては、フレームユニット１０２は、図１〜５に示す実施形態のフレームユニット１０２と同様に、円形の外周１４２を有する。しかしながら、いくつかのフレームユニット１０２の寸法は異なっており、外周１４２の直径が異なっている。例えば、上記アレイは、大フレームユニット６０２と、小フレームユニット６０４とを含む。小フレームユニット６０４は、大フレームユニット６０２のグループ間における間隙（interstitial）領域６０６に入れ子状に配置されている。例えば、間隙領域６０６は、追加の大フレームユニット６０２を配置するには小さすぎるため、小フレームユニット６０４を配置しない場合には、空いた状態であってもよい。小フレームユニット６０４の追加により、パネル１００においてフレームユニット１０２を含む面積の割合が増大するため、フレームユニット１０２に占有される面積が小さいパネル１００と比較して、パネル１００の吸音特性を向上させることができる。
【００３９】
図７は、第３実施形態による減音パネル１００の一部を示す平面図であり、単一のフレームユニット１０２が示されている。図示の実施形態においては、フレームユニット１０２は、放射状に延びるスポーク部材１２０を有する。スポーク部材１２０の外側端１３２は、図１〜６に示すフレームユニット１０２における円形の外周１４２とは対照的に、フレームユニット１０２における多角形の外周１４２を形成している。例えば、図７に示す外周１４２は、４つの直線状の辺を有する矩形状である。外周１４２は、４つの辺の長さが等しい方形状であってもよいし、そうでなくてもよい。矩形の外周１４２は、円形の外周１４２と比較して、アレイ内でフレームユニット１０２を隣接させてより密にパッキング（例えば、タイリング（tiling）及び積層（stacking））することができる。他の実施形態においては、フレームユニット１０２の外周１４２は、五角形や六角形等の他の多角形状であってもよい。
【００４０】
図８は、第４実施形態による減音パネル１００の一部を示す平面図であり、アレイ内における２つの隣接するフレームユニット１０２が示されている。２つのフレームユニット１０２は、第１フレームユニット７０２と、第２フレームユニット７０４とを含む。２つのフレームユニット７０２、７０４は、両方とも、放射状に延びるスポーク部材１２０を有するとともに、同じ寸法（例えば、直径）の円形の外周１４２を有する。第１フレームユニット７０２は、第２フレームユニット７０４と比較して、中央ハブ開口１２２の寸法が異なる。例えば、第２フレームユニット７０４の中央ハブ開口１２２の直径は、第１フレームユニット７０２の中央ハブ開口１２２の直径よりも大きい。中央ハブ開口の直径を異ならせることにより、減音パネル１００は、全てのフレームユニット１０２における中央ハブ開口の直径を同じにした場合と比較して、より広い範囲の周波数を減衰させることができる。
【００４１】
例えば、パネル１００の幾何形状パラメータ（geometric parameters）は、吸収されるエネルギー量、及び、吸収される周波域を含む、パネル１００の吸音率又は音響透過損失率に影響を及ぼす。フレームユニット１０２のパラメータは、特定の周波域を減衰させるなどの所望の吸音特性を有するようにパネル１００を調整するために、カスタマイズすることができる。実験的試験において、中央ハブ開口１２２の直径が共振周波数に影響を与える可能性があり、この直径を変更すると共振周波数が変動することが分かった。例えば、小さい中央ハブ開口１２２を有する第１フレームユニット７０２は、大きい中央ハブ開口１２２を有する第２フレームユニット７０４よりも低い周波域において減音率がピークに達する。２つの周波域は、少なくとも部分的に重なりうる。例えば、異なる複数の中央ハブ開口直径などの、異なる複数の幾何形状パラメータを有する複数のフレームユニットを含むようにパネル１００を構築することにより、全てのフレームユニット１０２が同じ幾何形状パラメータを有する場合と比較して、より広い周波域に沿って音を減衰させることができる。
【００４２】
所望の周波域において減衰を実現するために変更及び／又はカスタマイズされうる他のパラメータは、入射壁１０４における穴１１４の直径及び／又は数と、フレームユニット７０２、７０４のスポーク部材１２０の形状とを含む。例えば、音波はスポーク部材１２０間の通路１３６内で共振するため、フレームユニット７０２、７０４におけるスポーク部材１２０の数、幅、長さ、高さ、間隔、及び／又は、配向が、吸音の程度及び周波数に影響を与えうる。非限定的な例においては、第１フレームユニットが、第２フレームユニットと比較してチャネルの幅が広く、スポーク部材１２０の数が少ない場合、第１フレームユニットは、第２フレームユニットによって吸収される音よりも低い周波域の音を吸収することができる。他の非限定的な例においては、入射壁１０４は、中央ハブ開口１２２に位置合わせされた穴１１４とは別に、当該入射壁を貫通するさらなる開口を含みうる。例えば、入射壁１０４は、均一に配列された開口を有するように製造されてもよく、これらの開口の一部が、中央ハブ開口１２２に位置合わせされ、穴１１４を構成してもよい。
【００４３】
代替の実施形態においては、フレームユニット７０２、７０４の少なくとも一部は、全ての通路１３６の起点である単一の中央ハブ開口１２２の代わりに、スポーク部材１２０間の通路１３６に通じる複数の別個の開口を有してもよい。非限定的な例においては、各通路１３６は、それぞれに対応する開口を介して、入射壁１０４における穴１１４に接続していてもよい。他の非限定的な例においては、第１組の通路１３６は、フレームユニット７０２、７０４における第１開口を介して、入射壁１０４における第１の穴１１４に接続しており、同じフレームユニット７０２、７０４における第２組の通路１３６は、フレームユニット７０２、７０４における第２開口を介して、入射壁１０４における第２の穴１１４に接続している。フレームユニット７０２、７０４の各々における開口の数及び寸法により、フレームユニット７０２、７０４が音を吸収する周波数を調整することができる。例えば、図示の実施形態における単一の中央ハブ開口１２２は、入射壁１０４に通路１３６を接続する複数のより小さい開口を有する場合と比較して、より低い周波域において音を吸収しうる。
【００４４】
図９は、一実施形態による、減音パネルを作製するための方法８００を示すフローチャートである。方法８００は、図１〜８に示す減音パネル１００の実施形態のうちの１つ又は複数を作製することができる。方法８００は、図９に示すフローチャートよりも多いステップ、少ないステップ、及び／又は、当該フローチャートとは異なるステップを含みうる。
【００４５】
同図に加えて図１〜８も参照すると、方法８００は、８０２において開始し、当該ステップにおいて、フレームユニット１０２が第１壁においてその場で形成される。上記第１壁は、入射壁１０４又は後壁１０６であってもよい。フレームユニット１０２は、複数のスポーク部材１２０を含むように形成され、これらのスポーク部材は、互いに離間するとともに、フレームユニット１０２の中央ハブ開口１２２から放射状に延びている。フレームユニット１０２は、スポーク部材１２０の隣接する対の間に通路１３６を有しており、当該通路１３６は、中央ハブ開口１２２に流体接続している。
【００４６】
８０４において、第１壁とは反対側のフレームユニット１０２の面に沿って、当該フレームユニットにおいてその場で第２壁が形成される。一実施形態において、第１壁は、図１に示す入射壁１０４であり、第２壁は、図１に示す後壁１０６である。入射壁１０４は、穴１１４を有しており、当該穴を通って、音波がフレームユニット１０２の中央ハブ開口１２２に受容される。他の実施形態においては、第１壁は、後壁１０６であり、第２壁は、入射壁１０４である。第２壁が完成すると、フレームユニット１０２は、２つの壁１０４、１０６に挟まれた状態になる。フレームユニット１０２は、入射壁１０４における穴１１４を介して中央ハブ開口１２２に音波を受容するように構成される。音波は、放射状に分散されてスポーク部材１２０間の様々な通路１３６に入り、当該通路１３６を通って伝搬及び消散される。
【００４７】
任意ではあるが、フレームユニット１０２及び第２壁は、付加製造により形成されてもよい。任意ではあるが、フレームユニット１０２は、２つの壁１０４、１０６の間で互いに離間してアレイ状に配置された複数のフレームユニット１０２のうちの第１フレームユニット１０２であってもよい。
【００４８】
方法８００によって作製された減音パネル１００は、音を減衰させるためにビークルの内部キャビンに設けられてもよいし、ビークルのエンジン等の騒音源に対向するように設けられてもよい。減音パネル１００が設置されるビークルには、航空機、自動車、バス、鉄道車両、船舶、宇宙船等が含まれる。減音パネル１００はまた、工場や住宅等のビークル外の場所に設置してもよいし、高速道路の遮音壁に沿って設置してもよい。
【００４９】
図１０は、本開示の一実施形態による航空機１０を示す正面斜視図である。航空機１０は、例えば２つのターボファンエンジン１４を備えた推進システム１２を含む。任意ではあるが、推進システム１２は、図示例よりも多くエンジン１４を含みうる。エンジン１４は、航空機１０の翼１６に搭載されてもよい。他の実施形態においては、エンジン１４は、胴体１８及び／又は尾部２０に搭載されてもよい。尾部２０は、水平安定板２２及び垂直安定板２４を支持することもできる。航空機１０の胴体１８は、内部キャビン３０（図１１に示す）を有する。
【００５０】
図１１は、図１０に示す航空機１０の内部キャビン３０を示す上面図である。内部キャビン３０は、１つ以上の胴体壁６２によって画定されてもよい。内部キャビン３０は、複数のセクション又はゾーンに分割された乗客用キャビンであってもよく、これらのセクション又はゾーンには、前方セクション３３、ファーストクラスセクション３４、ビジネスクラスセクション３６、前方ギャレーステーション３８、ビジネスセクション４０（例えば、拡張エコノミー／コーチセクション）、スタンダードエコノミー／コーチセクション４２、並びに、複数の化粧室及びギャレーセクションを含みうる後方セクション４４、が含まれる。なお、内部キャビン３０は、図示例より多いか、或いは少ない数のセクションを含みうる。例えば、内部キャビン３０は、ファーストクラスセクションを含まず、図示例よりも多いか、或いは少ない数のギャレーステーションを含んでもよい。各セクションは、キャビン移行エリア４６によって隔てられてもよく、当該エリアは、クラス仕切りアセンブリを含みうる。頭上荷物棚アセンブリは、内部キャビン３０全体に配置されてもよい。
【００５１】
図１１に示すように、内部キャビン３０は、後方セクション４４に続く２つの通路５０、５２を含む。任意ではあるが、内部キャビン３０は、２つよりも少ないか、或いは多い数の通路を有していてもよい。例えば、内部キャビン３０は、当該内部キャビン３０の中心を貫通して後方セクション４４に続く１つの通路を含んでいてもよい。内部キャビン３０は、当該内部キャビン３０を跨ぐとともに、通路５０及び５２をほぼ横切って延在する座席５４の横列（row）５３を含む。座席セクションの３つの縦列（columns）５５、５７、５９は、横列５３に対して垂直に延びている。各座席セクションは、１つ以上の座席５４を含みうる。縦列５５、５７、５９は、通路５０、５２と略平行に延びている。特定のセクション又はゾーンは、座席セクションの縦列５５、５７、５９のうち任意の数の縦列を含みうる。図１１に示すように、少なくとも１つのゾーンは、座席セクションの３つの縦列５５、５７、５９を含む。ただし、各ゾーンは、３つの縦列よりも多いか、或いは少ない数の縦列を含んでいてもよい。
【００５２】
内部キャビン３０は、本明細書で説明する実施形態のうちの１つ又は複数に従って形成された減音パネルを含みうる。減音パネルは、胴体壁６２に沿って（又は、この内部に）取り付けることができる。これに加えて、或いはこれに代えて、減音パネルをエンジン１４（図１０に示す）の近傍に配置して、内部キャビン３０をエンジンの騒音に対してシールドしてもよい。減音パネルは、低周波ノイズを吸収及び減衰させて、内部キャビン３０におけるエンジンの騒音レベルを低減するように構成されてもよい。
【００５３】
一実施形態による航空機１０に減音パネル１００を設置するための方法は、減音パネル１００を用意することを含む。減音パネル１００は、図１〜８を参照して説明したパネル１００であってもよく、当該パネル１００は、入射壁１０４と、当該入射壁１０４に接続されるとともに、当該入射壁から延びる複数のフレームユニット１０２とを含む。入射壁１０４は、これを貫通する複数の穴１１４を有する。各フレームユニット１０２は、複数のスポーク部材１２０を含み、これらのスポーク部材は、互いに離間するとともに、それぞれのフレームユニット１０２の中央ハブ開口１２２から放射状に延びている。フレームユニット１０２は、スポーク部材１２０の隣接する対の間に通路１３６を有する。通路１３６は、中央ハブ開口１２２から放射状に延出している。
【００５４】
航空機１０に減音パネル１００を設置するための方法は、入射壁１０４と航空機１０の壁との間にフレームユニット１０２が配置されるように、航空機１０の壁に減音パネル１００を取り付けることをさらに含む。一実施形態における航空機１０の壁は、内部キャビン３０に沿って設けられた胴体壁６２である。他の実施形態においては、航空機１０の壁は、複数のエンジン１４のうちの１つに対向するエンジン室（例えば、カウル）の壁などの、騒音源に対向する壁であってもよい。減音パネル１００は、接着剤及び／又はファスナにより航空機１０の壁に取り付けることができる。例えば、接着剤は、エポキシや粘着剤（glue）などであってもよい。ファスナは、ボルト、ネジ、クランプ、クリップ、又は、リベット等であってもよい。減音パネル１００のフレームユニット１０２は、航空機１０に設置されると、入射壁１０４を介してそれぞれの中央ハブ開口１２２で音波を受容し、スポーク部材１２０間の通路１３６を介して音波を消散させるように構成されている。
【００５５】
任意ではあるが、減音パネル１００は、既存の航空機１０の壁に後付けして、音の減衰を向上させることができる。例えば、上記方法は、減音パネル１００を設置する前に、航空機１０の壁に配置された既存のパネルや壁のカバリングを取り外すことを含みうる。取り外されるパネル又は壁のカバリングは、本明細書で説明する減音パネル１００と比較して性能及び／又は特性が劣る別のタイプの減音パネルであってもよい。例えば、取り外される他の減音パネルは、本明細書で説明する減音パネル１００よりも重量及び／又は厚みが大きいものであってもよいし、所望の周波数について同レベルの減音を実現できないものであってもよい。
【００５６】
本開示の１つ以上の実施形態は、低周波域において略完全に音を吸収することができるサブ波長寸法を有する薄型音響メタ構造体（acoustic metastructure with subwavelength dimensions）に関する。メタ構造体は、薄型パネルと、剛性プレートで裏打ちされたフレームとで構成される。フレームは、周期的な縮小−拡大通路（periodic converging-diverging channels）を形成する複数のスポークを含む。音響スカラー波は、これらの通路に沿って、中心点から外縁に向かって伝搬するため、音の伝搬が遅くなる。この構造体の幾何形状パラメータを制御することにより、共振周波数及び吸収率を調整することができる。メタ構造体の寸法を最適化して高吸音性の構造体を実現するために、回帰的かつ遺伝的なアルゴリズムに基づくハイブリッド手法（hybrid regression cum genetic algorithm-based approach）が利用された。有限要素に基づく数値シミュレーション及び実験により、構造体の広帯域における吸音性能が実証された。
【００５７】
１つ以上の実施形態による減音パネルは、入射壁、後壁、及び、当該入射壁と当該後壁との間に設けられた複数のフレームユニットを含む。入射壁は、これを貫通する複数の穴を有する。フレームユニットは、入射壁及び後壁の両方に接続されるとともに、アレイ状に配置されている。各フレームユニットは、複数のスポーク部材を含み、これらのスポーク部材は、互いに離間するとともに、それぞれのフレームユニットの中央ハブ開口から放射状に延びて、隣接する対のスポーク部材間の通路を形成している。フレームユニットの中央ハブ開口は、入射壁の対応する穴に位置合わせされている。フレームユニットは、入射壁の対応する穴を介して、それぞれの中央ハブ開口で音波を受容し、スポーク部材間の通路を介して当該音波を消散させるように構成されている。
【００５８】
本開示において、ある処理や動作を実行するように「構成された」と規定される構造、限定、或いは要素は、当該処理や動作に対応する態様で、構造的に形成され、構成され、適合されたものである。明瞭化のため、また疑義を避けるために付言すると、単に当該処理や動作を実行するように改変可能なものは、当該処理や動作を実行するように「構成された」ものには該当しない。
【００５９】
上述の説明は、例示的なものであり、限定的に解釈されるべきではない。例えば、上述した実施形態（及び／又は、その側面）は、互いに組み合わせて使用することが可能である。さらに、本開示の様々な実施形態の範囲を逸脱することなく、これらの教示に特定の状況や材料を適合させるために多くの改変が可能である。本明細書で説明した材料の寸法や種類は、本開示の様々な実施形態におけるパラメータを規定するためのものであり、これら実施形態は、限定を課すものではなく、例示的な実施形態に過ぎない。上記した開示内容を検討すれば、当業者には多くの他の実施形態が明らかであろう。したがって、本開示の様々な実施形態の範囲は、添付の請求範囲を、これら請求の範囲に認められる均等物の全範囲と併せて参照して決定されるべきである。添付の請求範囲において用いられる「含む／有する（including）」及び「であって（in which）」等の用語は、それぞれ、「具備する（comprising）」及び「において（wherein）」等と意味を同じくする平易な英語表現として用いられている。さらに、「第１」、「第２」、「第３」等の用語は、単に標識として用いられており、これらが指す物体に対して数的な要件を課すことを意図するものではない。
【００６０】
さらに、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【００６１】
付記１．入射壁（１０４）と、フレームユニット（１０２）とを含む減音パネル（１００）であって、前記入射壁は、当該入射壁を貫通する穴（１１４）を有し、
前記フレームユニットは、前記入射壁に接続するとともに複数のスポーク部材（１２０）を含み、当該スポーク部材は、互いに離間して配置されるとともに、前記フレームユニットの１つ以上の中央ハブ開口（１２２）から放射状に延びており、前記１つ以上の中央ハブ開口は、前記入射壁の前記穴と位置合わせされており、前記フレームユニットは、前記スポーク部材のうちの隣接する対の間に通路（１３６）を有し、前記フレームユニットは、前記入射壁の前記穴を介して前記１つ以上の中央ハブ開口で音波を受容して、前記スポーク部材間の前記通路を介して前記音波を消散させるように構成されている、減音パネル。
【００６２】
付記２．後壁（１０６）をさらに含み、前記フレームユニット（１０２）は、前記入射壁（１０４）と接合する第１面（２０２）と、前記第１面とは反対側において、前記後壁と接合する第２面（２０４）と、を含む、付記１に記載の減音パネル（１００）。
【００６３】
付記３．前記フレームユニット（１０２）の前記スポーク部材（１２０）は、前記入射壁（１０４）の面（２０９）に平行な共通平面（２０８）に配置されており、前記１つ以上の中央ハブ開口（１２２）は、前記スポーク部材の前記共通平面に垂直な中心軸（１２４）を有する、付記１又は２に記載の減音パネル（１００）。
【００６４】
付記４．前記スポーク部材（１２０）の各々は、前記１つ以上の中央ハブ開口（１２２）における前記スポーク部材の内側端（１３０）から、前記フレームユニット（１０２）の外周（１４２）における前記スポーク部材の外側端（１３２）まで径方向に延びており、前記フレームユニットの外周は、円形又は多角形状である、付記１〜３のいずれか１つに記載の減音パネル（１００）。
【００６５】
付記５．前記スポーク部材（１２０）の各々は、前記１つ以上の中央ハブ開口（１２２）における前記スポーク部材の内側端（１３０）から、前記スポーク部材の外側端（１３２）まで径方向に延びており、前記スポーク部材のうちの前記隣接する対の間の前記通路（１３６）は、前記隣接する対における前記スポーク部材の前記内側端間に形成された隙間（１３４）を介して、前記１つ以上の中央ハブ開口に流体接続されている、付記１〜４のいずれか１つに記載の減音パネル（１００）。
【００６６】
付記６．前記通路（１３６）の各々は、拡大領域（２１０）と、縮小領域（２１２）とを含み、前記拡大領域は、前記１つ以上の中央ハブ開口（１２２）と前記縮小領域との間に設けられており、前記隣接する対のスポーク部材（１２０）間の前記通路の幅は、前記拡大領域に沿って前記１つ以上の中央ハブ開口から離れる方向に徐々に広がり、且つ、前記縮小領域に沿って、前記１つ以上の中央ハブ開口から離れる方向に徐々に狭くなっている、付記１〜５のいずれか１つに記載の減音パネル（１００）。
【００６７】
付記７．前記スポーク部材（１２０）の各々は、狭部分（２４０）と、当該狭部分よりも幅が広い広部分（２４２）とを有しており、前記狭部分は、前記１つ以上の中央ハブ開口（１２２）における前記スポーク部材の内側端（１３０）から前記広部分まで径方向に延びており、前記広部分は、前記狭部分から、前記フレームユニット（１０２）の外周（１４２）における前記スポーク部材の外側端（１３２）まで径方向に延びている、付記１〜６のいずれか１つに記載の減音パネル（１００）。
【００６８】
付記８．前記フレームユニット（１０２）は、前記減音パネルの複数のフレームユニットのうちの第１フレームユニット（６０２，７０２）であり、前記複数のフレームユニットは全て前記入射壁（１０４）の内面（１１２）に接続されており、前記入射壁の前記穴（１１４）は、第１穴であり、前記入射壁は、前記複数のフレームユニットのそれぞれの対応する中央ハブ開口（１２２）と位置合わせされた複数の穴を有する、付記１〜７のいずれか１つに記載の減音パネル（１００）。
【００６９】
付記９．前記フレームユニット（１０２）の各々の前記スポーク部材（１２０）は、その前記１つ以上の中央ハブ開口（１２２）から、前記フレームユニットの外周（１４２）まで延びており、前記第１フレームユニット（６０２）の外周の寸法は、他のフレームユニット（６０４）のうちの少なくとも１つの外周の寸法とは異なる、付記８に記載の減音パネル（１００）。
【００７０】
付記１０．前記フレームユニット（１０２）の各々は、単一のそれぞれの中央ハブ開口（１２２）を有しており、前記第１フレームユニット（７０２）の前記中央ハブ開口の直径は、他のフレームユニット（７０４）のうちの少なくとも１つの中央ハブ開口の直径とは異なる、付記８に記載の減音パネル（１００）。
【００７１】
付記１１．前記入射壁（１０４）は、外面（１１０）と、当該外面とは反対側の内面（１１２）とを有し、前記フレームユニット（１０２）は、前記入射壁の前記内面に接合する第１面（２０２）と、前記第１面とは反対側の第２面（２０４）とを有し、前記入射壁の前記外面から、前記フレームユニットの前記第２面までの前記減音パネルの厚み（１１５）は、１０ｍｍよりも小さい、付記１〜１０のいずれか１つに記載の減音パネル（１００）。
【００７２】
付記１２．前記フレームユニット（１０２）の前記スポーク部材（１２０）は、前記入射壁（１０４）にシームレス接続して、単一の一体型構造を有する、付記１〜１１のいずれか１つに記載の減音パネル（１００）。
【００７３】
付記１３．減音パネル（１００）を構築するための方法であって、
第１壁（１０４）においてその場でフレームユニット（１０２）を形成し、その際、前記フレームユニットは、複数のスポーク部材（１２０）を含むようにし、前記スポーク部材は、互いに離間して配置されるとともに、前記フレームユニットの中央ハブ開口（１２２）から放射状に延びるようにし、前記フレームユニットは、前記スポーク部材のうちの隣接する対の間に通路（１３６）を有するようにし、前記通路は、前記中央ハブ開口に流体接続するようにし、
前記第１壁とは反対側の前記フレームユニットの面（２０４）に沿って、前記フレームユニットにおいてその場で第２壁（１０６）を形成し、その際、前記第１壁又は前記第２壁のうちの一方は、前記フレームユニットの前記中央ハブ開口と位置合わせされた穴（１１４）を有するようにし、前記フレームユニットは、前記穴を介して前記中央ハブ開口で音波を受容して、前記スポーク部材間の通路を介して前記音波を消散させるように構成されている、方法。
【００７４】
付記１４．前記フレームユニット（１０２）及び前記第２壁（１０６）は、付加製造により形成される、付記１３に記載の方法。
【００７５】
付記１５．前記フレームユニット（１０２）は、前記第１壁（１０４）の内面（１１２）に形成され、前記フレームユニットの形成は、前記第１壁の前記内面から、前記フレームユニットに接合する前記第２壁（１０６）の内面（２０６）までの前記フレームユニットの厚み（１１５）が、１ｃｍよりも薄くなるように行われる、付記１３又は１４に記載の方法。
【００７６】
付記１６．前記フレームユニット（１０２）は、第１フレームユニット（６０２，７０２）であって、前記方法は、前記第１壁（１０４）においてその場で複数のフレームユニットを形成することをさらに含み、前記複数のフレームユニットは、共通平面（２０８）において互いに離間して配置される、付記１３〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【００７７】
付記１７．前記フレームユニットの形成は、前記スポーク部材（１２０）間の通路の各々が、拡大領域（２１０）と、縮小領域（２１２）とを含むように前記スポーク部材を形成することを含み、前記拡大領域は、前記中央ハブ開口と前記縮小領域との間に設けられており、前記スポーク部材間の前記通路の幅は、前記拡大領域に沿って前記中央ハブ開口から離れる方向に徐々に広がり、且つ、前記縮小領域に沿って、前記中央ハブ開口から離れる方向に徐々に狭くなっている、付記１３〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【００７８】
付記１８．航空機（１０）に減音パネル（１００）を設置するための方法であって、
入射壁（１０４）と、当該入射壁に接続されるとともに当該入射壁から延びる複数のフレームユニットとを含む前記減音パネルを用意し、その際、前記入射壁は、これを貫通する複数の穴（１１４）を有するようにし、前記フレームユニットの各々は、互いに離間するとともに当該フレームユニットの中央ハブ開口（１２２）から放射状に延びる複数のスポーク部材（１２）を含むようにし、前記フレームユニットは、前記スポーク部材の隣接する対の間に通路（１３６）を有するようにし、前記通路は、前記中央ハブ開口から放射状に延びるようにし、
前記航空機の壁に前記減音パネルを固定し、その際、前記フレームユニットは、前記入射壁と前記航空機の前記壁との間に配置されるようにし、前記フレームユニットは、前記入射壁を介して前記中央ハブ開口で音波を受容して、前記スポーク部材間の前記通路を介して前記音波を消散させるように構成されている、方法。
【００７９】
付記１９．前記航空機の前記壁は、前記航空機の内部キャビン（３０）内、又は、前記航空機のエンジン室内に設けられている、付記１８に記載の方法。
【００８０】
付記２０．前記航空機の前記壁に対して前記減音パネル（１００）を取り付ける前に、前記航空機の前記壁に配置されたパネル又は壁（１０４）のカバリングを取り外すことをさらに含む、付記１８又は１９に記載の方法。
【００８１】
本明細書の記載は、例を用いてベストモードを含む様々な実施形態を開示するものであり、また、任意の装置又はシステムの作製及び使用、並びに、組み入れられた方法の実行を含む本開示の様々な実施形態を当業者にとって実施可能にするものである。本開示の各種実施形態についての特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されるものであり、当業者が想定しうる他の例を含みうる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と相違しない構成要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の文言と実質的に相違しない均等の構成要素を含む場合において、特許請求の範囲に含まれることを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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2020129108000003.pdf
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