(57)【要約】【課題】変動風を作るとともに、発生する騒音の低下を図ることができる変動風発生装置および風洞装置を提供する。【解決手段】空気の流れ方向に交差する方向に延び、表面に沿って空気を流すことにより空気の流れを制御する少なくとも１枚の制御板１１と、制御板１１の長手方向に沿った軸線周りに制御板１１を回し、空気の流れ方向に対する制御板１１の迎え角を制御する駆動部１３とが設けられ、制御板１１は、少なくとも可聴帯域の音波を透過する音響透過性を有することを特徴とする。【選択図】図２
2010101809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気の流れ方向に交差する方向に延び、表面に沿って空気を流すことにより前記空気の流れを制御する少なくとも１枚の制御板と、
前記制御板の長手方向に沿った軸線周りに前記制御板を回し、前記空気の流れ方向に対する前記制御板の迎え角を制御する駆動部と、が設けられ、
前記制御板は、少なくとも可聴帯域の音波を透過する音響透過性を有することを特徴とする変動風発生装置。
【請求項２】
前記制御板には、
前記制御板の外形の少なくとも一部を形成し、複数の貫通孔が形成された板状の多孔部材と、
空気の透過を防止するとともに、一方の面側における空気を構成する気体分子の振動を他方の面側における空気を構成する気体分子に伝達し、少なくとも前記複数の貫通孔を覆うように配置された薄膜部材と、
が設けられていることを特徴とする請求項１記載の変動風発生装置。
【請求項３】
前記制御板における少なくとも前記薄膜部材が前記空気の流れと接する面には、空気の透過および音波の透過を許容する膜状の表面保護部材が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の変動風発生装置。
【請求項４】
前記制御板には、前記制御板の外形の少なくとも一部を形成し、繊維状部材を結合させて形成された板状の不織部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の変動風発生装置。
【請求項５】
前記制御板における少なくとも前記不織部材が前記空気の流れと接する面には、空気の透過を防止するとともに音波の透過を許容する薄膜部材が設けられていることを特徴とする請求項４記載の変動風発生装置。
【請求項６】
前記空気の流れと接する面には、空気の透過および音波の透過を許容する膜状の表面保護部材が設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の変動風発生装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の変動風発生装置を備えることを特徴とする風洞装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変動風発生装置および風洞装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の音響性能、例えば自動車の周りから発生する風切り音などの計測には風洞装置が用いられている。上述の風切り音などを計測するためには、他の音、例えば風洞装置が自ら発生する音を低減すること（低騒音化）が求められる。
【０００３】
近年では、自然風のように風速および風向が変動する変動風による自動車の風切り音が問題視されているため、変動風と風切り音との関係を明確にして、自動車に対して適切な低騒音化を図ることが求められている。
【０００４】
このような変動風と風切り音との関係を明確にするため、変動風を作ることができる風洞装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
具体的には、風洞のノズル吹出口に複数の翼列やダンパ等が設置され、翼列等の向きを制御することにより自然風に近い変動風が作られている。
【特許文献１】実開昭５９−０２０１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の特許文献１に記載の風洞装置では、変動風を作る際に、複数の翼列やダンパ等において特徴的な騒音が発生するという問題があった。
特徴的な騒音とは、翼列あるいやダンパにて発生する流力励振力が、翼列間あるいはダンパ間の音響固有値の影響を受けて現れる特定の周波数成分の顕著な騒音である。特徴的な騒音には、翼間共鳴音や、風洞装置におけるダクトの共鳴音や、翼等の振動による騒音などが含まれる。以後、特徴的な騒音を鳴音と表記する。
【０００６】
鳴音は、風洞装置自体が持つ気流による暗騒音に比べて、非常にレベルの高い騒音であるため、鳴音が発生すると自動車の周りから発生する風切り音の計測が不可能になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、変動風を作るとともに、発生する騒音の低下を図ることができる変動風発生装置および風洞装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の変動風発生装置は、空気の流れ方向に交差する方向に延び、表面に沿って空気を流すことにより前記空気の流れを制御する少なくとも１枚の制御板と、前記制御板の長手方向に沿った軸線周りに前記制御板を回し、前記空気の流れ方向に対する前記制御板の迎え角を制御する駆動部と、が設けられ、前記制御板は、少なくとも可聴帯域の音波を透過する音響透過性を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、制御板は音響透過性を有するため、例えば制御板の周囲に配置された壁面と制御板との間、または、複数の制御板の間における音響境界が曖昧となる。つまり、複数の制御板の間等における音響固有値がなくなることから、音響固有値の影響を受ける鳴音の発生を抑制することができる。
特に、制御版は可聴帯域の音波を透過することから、少なくとも可聴帯域の音波に対応する鳴音の発生を抑制えることができる。
【００１０】
制御板は表面に沿って空気を流すことにより空気の流れを制御するため、流れにより発生する騒音、例えば擦過音や、気流音などを低く抑えることができる。
【００１１】
制御板の上述の空気の流れ（以下、気流と表記する。）に対する迎え角が駆動部によって変更されることにより、気流の方向、あるいは気流の通過面積が変化するため気流の流速は変化する。制御板の迎え角を時間の経過とともに変化させることにより気流の流れの流速および方向が時間の経過とともに変化し、気流に対して自然風のように風速および風向が変動する変動風を付加することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記制御板には、前記制御板の外形の少なくとも一部を形成し、複数の貫通孔が形成された板状の多孔部材と、空気の透過を阻止するとともに、一方の面側における空気を構成する気体分子の振動を他方の面側における空気を構成する気体分子に伝達し、少なくとも前記複数の貫通孔を覆うように配置された薄膜部材と、が設けられていることが望ましい。
【００１３】
本発明によれば、制御板に向かって伝播してくる音波は、貫通孔を覆う薄膜部材および多孔部材の貫通孔を透過するため、制御板は音響透過性を発揮することができる。
薄膜部材は空気の透過を阻止するため、貫通孔の開口部を外側から覆うように薄膜部材を配置することにより、制御板に沿って流れる気流が貫通孔に流入することを防止できる。これにより気流は制御板に沿って流れ、制御板における気流の制御性を確保することができる。さらに、貫通孔に流入する気流により発生する気流の乱れが抑えられることから、流れの乱れにより発生する騒音を低く抑えることができる。
【００１４】
多孔部材に形成された貫通孔の大きさ及び配置は、制御板を透過させる音波の周波数または波長（例えば可聴帯域の周波数または波長）に基づいて定められることが望ましく、貫通孔面積の総和を多孔部材面積で割った値である開口率が約３０％以上であることが望ましい。このように貫通孔を設定することで、音波は貫通孔を通って多孔部材（制御板）を透過することができる。
【００１５】
薄膜部材は、空気の透過を阻止しても、薄膜部材の一方の面側における窒素や酸素などの気体分子の運動を他方の面側の気体分子に伝達することにより音波の透過を許容することができる。
このような薄膜部材を形成する材料としては、例えばポリ塩化ビニリデンや、ポリエチレンや、ポリ塩化ビニルなどの樹脂を挙げることができるが、特に材料を限定するものではない。薄膜部材の厚さとしては、上述の気体分子の運動を一方の面側から他方の面側に伝達できる柔らかさが実現できる厚さが望ましい。
薄膜部材を貫通孔の開口部を外側から覆うように配置する際に、薄膜部材に付与する張力は、薄膜部材が上述の気体分子の運動を一方の面側から他方の面側に伝達できる柔らかさが実現できる張力であって、薄膜部材のたるみにより、流れ抵抗の増加、流れ方向の変動等の流体力学的な特性の変化および流体力学的な騒音が発生しない張力であることが望ましい。
【００１６】
上記発明においては、前記制御板における少なくとも前記薄膜部材が前記空気の流れと接する面には、空気の透過および音波の透過を許容する膜状の表面保護部材が設けられていることが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、制御板に向かって伝播してくる音波は表面保護部材を透過し、透過した音波は貫通孔を覆う薄膜部材および多孔部材の貫通孔を透過するため、制御板は音響透過性を発揮することができる。
表面保護部材は薄膜部材における気流と接する面（以下、表面と表記する。）を覆うため、貫通孔に起因する薄膜部材の表面の凹凸は表面保護部材により覆われる。表面保護部材の表面には上述の凹凸が現れないため、制御板に沿って流れる気流の乱れを抑制し、気流の乱れにより発生する騒音を低く抑えることができる。
【００１８】
表面保護部材としては、繊維を織って形成した布状の部材を挙げることができ、繊維の隙間面積の総和を繊維面積で割った値である開口率が約３０％以上であることが望ましい。このようにすることで、音波は表面保護部材を透過することができるため、張力をかけて表面保護部材を薄膜部材の表面上に配置しても、薄膜部材のように音響透過性が低下しない。張力をかけて表面保護部材を配置することにより、表面保護部材の表面に貫通孔に起因する凹凸が現れることを防止できる。
【００１９】
表面保護部材は、薄膜部材に形成されたシワなどによる表面の凹凸も覆うため、シワなどによる気流の乱れを抑制し、気流の乱れにより発生する騒音を低く抑えることができる。このことにより、多孔部材に薄膜部材を配置する際におけるシワなどの凹凸を除去する労力を軽減することができる。
【００２０】
上記発明においては、前記制御板には、前記制御板の外形の少なくとも一部を形成し、繊維状部材を結合させて形成された板状の不織部材が設けられていることが望ましい。
【００２１】
本発明によれば、制御板に向かって伝播してくる音波は、不織部材における繊維状部材の隙間を透過するため、制御板は音響透過性を発揮することができる。
不織部材における繊維状部材の隙間は狭く流路抵抗が高い。そのため、気流は不織部材を透過しにくくなり、制御板に沿って流れるため、制御板における気流の制御性を確保することができる。
【００２２】
さらに、制御板と空気の流れとの接触面（表面）における凹凸が、上述の多孔部材と薄膜部材とを組み合わせた制御板と比較して小さくなるため、音響透過性を損なうことなく制御板の表面の流れを整流化することが可能となり、抵抗の増大や、凹凸の影響を受けた流れよる音（気流音）の発生を抑制することができる。
なお、繊維状部材としては、天然繊維や、樹脂などから形成された合成繊維や、金属繊維等を例示することができる。
【００２３】
上記発明においては、前記制御板における少なくとも前記不織部材が前記空気の流れと接する面には、空気の透過を防止するとともに音波の透過を許容する薄膜部材が設けられていることが望ましい。
【００２４】
本発明によれば、制御板に向かって伝播してくる音波は、不織部材における空気の流れと接する面（以下、表面と表記する。）を覆う薄膜部材および不織部材を透過するため、制御板は音響透過性を発揮することができる。
薄膜部材により不織部材の表面を覆うことで、不織部材の隙間を透過するわずかな空気の流れを遮ることができる。そのため、制御板の気流制御性が、上述の気流の透過により低下することを防止することができる。
【００２５】
上記発明においては、前記空気の流れと接する面には、空気の透過および音波の透過を許容する膜状の表面保護部材が設けられていることが望ましい。
【００２６】
本発明によれば、制御板に向かって伝播してくる音波は表面保護部材を透過し、透過した音波は薄膜部材および不織部材を透過する、または不織部材を透過するため、制御板は音響透過性を発揮することができる。
表面保護部材は薄膜部材の表面、または不織部材の表面を覆うため、薄膜部材または不織部材の表面の凹凸は表面保護部材により覆われる。表面保護部材の表面には上記凹凸が現れないため、制御板に沿って流れる空気の乱れを抑制し、流体力学的に発生する騒音を低く抑えることができる。
【００２７】
本発明の風洞装置は、上記本発明の変動風発生装置を備えることを特徴とする。
【００２８】
本発明によれば、上記本発明の変動風発生装置を備えることにより、変動風発生装置における音響固有値がなくなり、音響固有値の影響を受ける鳴音の発生が抑制される。
上記本発明の変動風発生装置を通過する空気の流れに対して自然風のように風速および風向が変動する変動風が付加される。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の変動風発生装置および風洞装置によれば、制御板は音響透過性を有するため複数の制御板の間等における音響固有値がなくなり、音響固有値の影響を受ける鳴音の発生を抑制することができ、発生する騒音の低下を図ることができるという効果を奏する。
制御板の気流に対する迎え角が駆動部によって変更されるため、気流に対して自然風のように風速および風向が変動する変動風を作ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係る風洞装置について図１から図１３を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る風洞装置における吹出口近傍の構成を説明する模式図である。
風洞装置１には、図１に示すように、内部を一様流速の空気が流れるダクト３と、ダクト３の流路面積が絞られる縮流部５と、縮流部５から流出する気流（空気の流れ）の流速および方向を制御する変動風発生装置７と、が設けられている。
【００３１】
図２は、図１の変動風発生装置の構成を説明する模式図である。
変動風発生装置７には、支持筐体９と、通過する気流の流速を変動させる複数の翼（制御板）１１から形成される翼列と、気流に対する複数の翼１１の迎え角を制御する駆動部１３とが設けられている。
【００３２】
支持筐体９は変動風発生装置７の枠を構成する部材であり、その内部に翼１１の翼列と、駆動部１３とが配置されている。
翼１１は、変動風発生装置７を通過する気流に対して直交する方向に延びるように配置された板状の部材であり、翼１１の周囲に沿って空気を流すことにより、気流を制御するものである。
【００３３】
図３は、図２の翼列部を構成する翼の構成を説明する模式図である。図４は、図３の翼の内部構成を説明する翼のＡ−Ａ断面図である。図５は、図３の翼の内部構成を説明する翼のＢ−Ｂ断面図である。
翼１１には、図３から図５に示すように、翼１１の枠を構成する部材である前縁部材１５、後縁部材１７および翼端部材１９と、翼１１の内部に配置される桁部材２１と、翼１１の上面および下面を構成する多孔板（多孔部材）２３と、翼１１の外面を覆う薄膜シート（薄膜部材）２５と、が設けられている。
【００３４】
前縁部材１５は翼１１の前縁を構成する枠部材であり、翼１１の前縁の形状と翼１１の上面および下面における前縁近傍領域の形状とが形成されている。
後縁部材１７は翼１１の後縁を構成する枠部材であり、翼１１の後縁の形状と翼１１の上面および下面における後縁近傍領域の形状とが形成されている。
翼端部材１９は翼１１の端部を構成する枠部材である。
【００３５】
桁部材２１は前縁部材１５から後縁部材１７にわたって延びる板状の部材であって、翼１１の上面および下面に配置された多孔板２３を支持する部材である。桁部材２１には、ネジ２７を螺合させることより多孔板２３を桁部材２１に固定するネジ孔２９が形成されている。
【００３６】
多孔板２３は翼１１の上面および下面の大半を構成する板状の部材である。多孔板２３には複数の音響透過孔（貫通孔）３１が形成され、複数の音響透過孔３１は千鳥状に配置されている。
音響透過孔３１の数および孔面積は、多孔板２３の面積に対する音響透過孔３１の合計面積の比率、つまり開口率が３０％以上となるように決定されている。音響透過孔３１の配置間隔などは、翼１１を透過させる音の帯域に基づいて決定され、本実施形態では、可聴帯域の音を透過するように決定されている。
例えば、多孔板２３は厚さが数ｍｍのものを例示することができ、音響透過孔３１は直径が２．５ｍｍから８ｍｍ程度のものを例示することができる。
【００３７】
薄膜シート２５は多孔板２３を含む翼１１の外面を覆う薄膜部材であり、特に、多孔板２３に形成された音響透過孔３１を覆う薄膜部材である。薄膜シート２５は、空気の透過を阻止するとともに音波、特に可聴帯域の音波の透過を許容するものである。
薄膜シート２５は接着剤を用いて翼１１に貼り付けられ、貼り付ける際に薄膜シート２５に所定の張力が付加され翼１１の表面にシワなどの凹凸の形成が防止される。薄膜シート２５に付加される張力は、音響透過孔３１への薄膜シート２５の垂れ込みを防止できる張力であって、可聴帯域の音波の透過を阻害しない張力の範囲とされる。
【００３８】
このように凹凸の形成を防止することにより、凹凸による気流の乱れから騒音が発生することを防止できる。一方、付加される張力を音響透過孔３１への薄膜シート２５の垂れ込みを防止できる張力とすることで、翼１１の周囲に空気が流れた際の薄膜シート２５の振動を防止でき、薄膜シート２５の振動による気流の乱れから騒音が発生することを防止できる。
【００３９】
薄膜シート２５を形成する素材としては樹脂、例えばポリ塩化ビニリデンや、ポリエチレンや、ポリ塩化ビニルや、ポリメチルベンテンや、これらの組み合わせ等を挙げることができる。
薄膜シート２５の膜厚は、可聴帯域の音波の透過を許容する柔軟性を確保することができる厚さに設定される。薄膜シート２５の膜厚は、薄膜シート２５を形成する素材や、薄膜シート２５に付加される張力や、音響透過孔３１の直径などによって異なり、例えば、ポリ塩化ビニリデンにより形成された薄膜シート２５を、直径２．５ｍｍの音響透過孔３１を覆うように配置した場合、１００μｍ以下の膜厚を例示することができる。
【００４０】
なお、薄膜シート２５の表面に接着剤などから形成される保護膜を形成してもよく、特に限定するものではない。
【００４１】
図６は、図２の変動風発生装置の他の実施例を説明する模式図である。図７は、図６のダンパの構成を説明する断面図である。
なお、変動風発生装置７は、上述のように複数の翼１１により変動風を発生させるものであってもよいし、図６に示すように、翼１１および平板状のダンパ（制御板）１１Ａ（図７参照。）の両者を用いて変動風を発生させてもよいし、ダンパ１１Ａを複数備えて変動風を発生させてもよく、特に限定するものではない。
【００４２】
駆動部１３は、翼１１における気流に対する迎え角（位相）を制御するものである。駆動部１３には、図２に示すように、翼１１に接続された駆動軸３３Ａ，３３Ｂと、駆動軸３３Ａ，３３Ｂに接続された位相制御モータ３５と、が設けられている。
駆動軸３３Ａは翼１１と一対一に接続された軸であり、位相制御モータ３５が発生した回転駆動力を翼１１に伝達するものである。駆動軸３３Ｂは隣接する一対の翼１１と接続された軸であり、位相制御モータ３５が発生した回転駆動力を一対の翼１１に伝達するものである。
【００４３】
図８は、翼の位相制御の一例を説明する模式図である。図９は、位相制御の他の例を説明する模式図である。
位相制御モータ３５は、駆動軸３３Ａ，３３Ｂを介して翼１１の迎え角を制御することにより、変動風発生装置７における気流の方向、あるいは気流の通過する流路面積を制御するものである。
位相制御モータ３５による位相の駆動制御には、図８に示すように、隣り合う翼１１を同じ回転方向に回動させる同位相駆動制御と、図９に示すように、隣り合うダンパ１１Ａを反対の回転方向に回転させる逆位相駆動制御とがある。
【００４４】
次に、上記の構成からなる風洞装置１における変動風の発生方法について説明する。
風洞装置１のダクト３には、図１に示すように、一様流速の気流が形成され、空気は縮流部５を介して変動風発生装置７に流入する。変動風発生装置７に流入した気流は、時間の経過とともに流速および方向が変化する変動風とされて、風洞装置１の計測領域３７に向けて流出する。計測領域３７には車などの測定対象物が配置され、風切り音の計測などが行われる。
【００４５】
変動風発生装置７では、図２に示すように、駆動部１３の位相制御モータ３５により、翼１１の迎え角が時間の経過とともに変更される。これにより、変動風発生装置７における気流の方向、あるいは気流が流れる流路の面積が時間の経過とともに変化し、変動風発生装置７から吹き出される気流の流速および方向が経時的に変動する変動風が形成される。
このとき、翼１１の外面は薄膜シート２５に覆われているため、気流は音響透過孔３１を介して翼１１を通過することなく翼１１の周囲を流れる。
【００４６】
なお、変動風の流速変化は、正弦波状の周期的な変化であっても良いし、不規則な変化であってもよく、風切り音の計測目的などにより使い分けられる。
【００４７】
ここで、本実施形態の特徴である変動風発生装置７から発生する鳴音の抑制について説明する。
翼１１の上面または下面から入射する音波は、薄膜シート２５または多孔板２３に反射されることなく薄膜シート２５および音響透過孔３１を透過する。
音波は気体分子の振動として空気中を伝播し、薄膜シート２５に衝突する。薄膜シート２５は気体分子の衝突により移動し、反対面の気体分子を押して振動させる。そのため、音波は薄膜シート２５を透過することができる。
多孔板２３には可聴帯域に対応して音響透過孔３１が配置されているため、音波は多孔板２３を壁として認識することがなく、音響透過孔３１を介して翼１１を透過する。
【００４８】
次に、本実施形態にかかる変動風発生装置７における音の測定実験の結果を説明する。
図１０は、変動風発生装置から発生する音の周波数と音圧レベルとの関係を示すグラフである。
図１０は、直径が２．５ｍｍの音響透過孔３１が千鳥状に配置された開口率４２％の多孔板２３と、ポリ塩化ビニリデンから形成された膜厚が１００μｍ未満の薄膜シート２５とから形成された翼１１を用いた変動風発生装置７において、気流の流速が４０ｍ／ｓの場合における音の測定結果を示している。
【００４９】
図１０において、グラフＡが上述の本実施形態に係る変動風発生装置７の測定結果であり、グラフＺが従来の音響透過性を持たない翼を用いた変動風発生装置の測定結果である。
グラフＺに示されているように、従来の変動風発生装置で発生していた１０００Ｈｚから１００００Ｈｚの間の顕著な音のピーク（鳴音のピーク）は、本実施形態に係る変動風発生装置７ではなくなっており（グラフＡ参照。）、鳴音の発生が抑制されていることが判る。
【００５０】
なお、グラフＢは後述する第３の実施形態に係る変動風発生装置３０７の測定結果を示すグラフであり、グラフＢについては第３の実施形態の説明において説明する。
【００５１】
図１１は、従来の変動風発生装置から発生する音の周波数と音圧レベルとの関係を、気流の流速変化とともに示すソナグラフである。
気流の流速を０ｍ／ｓから５０ｍ／ｓまで変化させた際における、従来の音響透過性を持たない翼を用いた変動風発生装置から発生する音の測定結果がソナグラフとして図１１に示されている。図１１のソナグラフから判るように、従来の変動風発生装置では気流の流速に比例して周波数が変化する音圧レベルの高い音（鳴音）ＺＳが発生している。
【００５２】
図１２は、本実施形態の変動風発生装置から発生する音の周波数と音圧レベルとの関係を、気流の流速変化とともに示すソナグラフである。
一方、同条件下における本実施形態に係る変動風発生装置７から発生する音の測定結果がソナグラフとして図１２に示されている。図１２のソナグラフから判るように、変動風発生装置７では鳴音ＺＳが発生しておらず、鳴音の発生が抑制されていることが判る。
【００５３】
上記の構成によれば、翼１１は音響透過性を有するため、例えば翼１１の周囲に配置された支持筐体９の壁面と翼１１との間、または、複数の翼１１の間における音響境界が曖昧となる。つまり、複数の翼１１からなる翼列等における音響固有値がなくなることから、音響固有値の影響を受ける鳴音の発生を抑制えることができる。
特に、翼１１は可聴帯域の音波を透過することから、少なくとも可聴帯域の音波に対応する鳴音の発生を抑制することができる。
【００５４】
翼１１は表面に沿って空気を流すことにより気流を制御するため、流れにより発生する騒音、例えば擦過音などを低く抑えることができる。
【００５５】
翼１１の気流に対する迎え角が駆動部によって変更されることにより、気流の方向、あるいは気流の通過面積が変化するため気流の流速は変化する。翼１１の迎え角を時間の経過とともに変化させることにより気流の方向、あるいは気流の流速が時間の経過とともに変化し、気流に対して自然風のように風速および風向が変動する変動風を付加することができる。
【００５６】
翼１１に向かって伝播してくる音波は、音響透過孔３１を覆う薄膜シート２５および多孔板２３の音響透過孔３１を透過するため、翼１１は音響透過性を発揮することができる。
薄膜シート２５は空気の透過を阻止するため、音響透過孔３１の開口部を外側から覆うように薄膜シート２５を配置することにより、翼１１に沿って流れる気流が音響透過孔３１に流入することを防止できる。これにより気流は翼１１に沿って流れ、翼１１における気流の制御性を確保することができる。さらに、音響透過孔３１に流入する気流により発生する気流の乱れが抑えられることから、流れの乱れにより発生する騒音を低く抑えることができる。
【００５７】
薄膜シート２５は、空気の透過を防止しても、薄膜シート２５の一方の面側における窒素や酸素などの気体分子の運動を他方の面側の気体分子に伝達することにより音波の透過を許容することができる。
【００５８】
〔第１の実施形態の第１変形例〕
次に、本発明の第１の実施形態の第１変形例について図１３を参照して説明する。
本変形例の風洞装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、変動風発生装置における翼の構成が異なっている。よって、本変形例においては、図１３を用いて翼の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１３は、本変形例の変動風発生装置における翼の構成を説明する断面図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
変動風発生装置１０７の翼（制御板）１１１には、図１３に示すように、翼１１１の枠を構成する部材である前縁部材１５、後縁部材１７および翼端部材１９と、翼１１１の内部に配置される桁部材２１と、翼１１１の上面および下面を構成する多孔板２３と、翼１１１の表面を覆う薄膜シート２５および表面材（表面保護部材）１２７と、が設けられている。
【００６０】
表面材１２７は、薄膜シート２５の外側を翼１１１の表面を形成するように配置される膜状の部材である。表面材１２７としては、開口率が３０％以上であって、厚さが５００μｍ未満の素材、例えば寒冷紗などの布を用いることができる。布を表面材１２７として用いた場合の開口率は、繊維間の隙間に基づいて開口率が算出されている。
なお、表面材１２７としては、多孔板２３の音響透過孔３１による凹凸が、翼１１１の表面に現れることを防止できるものであることが望ましい。このような表面材１２７を選択することで、上述の凹凸による気流の乱れにより発生する騒音の発生を防止することができる。
【００６１】
上記の構成からなる変動風発生装置における変動風の発生方法について説明する。
変動風発生装置１０７では、第１の実施形態と同様に、位相制御モータ３５により、翼１１１の迎え角が時間の経過とともに変更され、変動風発生装置１０７から吹き出される気流の流速および方向が経時的に変動する変動風が形成される。
このとき、空気は翼１１１の表面を覆う表面材１２７に沿って流れる。そのため、薄膜シート２５のシワなどによる凹凸によって気流が乱れることが防止される。
【００６２】
ここで、本実施形態の特徴である変動風発生装置１０７から発生する鳴音の抑制について説明する。
翼１１１の上面または下面から入射する音波は、最初に表面材１２７を透過する。表面材１２７は開口率３０％以上であるため、音波は表面材１２７を透過することができる。
薄膜シート２５および音響透過孔３１については、第１の実施形態で説明したように、翼１１１の上面または下面から入射する音波は翼１１１を透過する。
【００６３】
上記の構成によれば、翼１１１に向かって伝播してくる音波は表面材１２７を透過し、透過した音波は音響透過孔３１を覆う薄膜シート２５および多孔板２３の音響透過孔３１を透過するため、翼１１１は音響透過性を発揮することができ、翼１１１からなる翼列において発生する鳴音を抑制することができる。
【００６４】
表面材１２７は薄膜シート２５の表面を覆うため、音響透過孔３１に起因する薄膜シート２５の表面の凹凸は表面材１２７により覆われる。表面材１２７の表面には上述の凹凸が現れないため、翼１１１に沿って流れる気流の乱れを抑制し、流れの乱れにより発生する騒音を低く抑えることができる。
【００６５】
表面材１２７として開口率が３０％以上の寒冷紗などの布を用いているため、音波は表面材１２７を透過することができる。そのため、表面材１２７を、張力をかけて薄膜シート２５の表面上に配置しても、薄膜シート２５のように音響透過性が低下しない。表面材１２７を、張力をかけて配置することにより、表面材１２７の表面に音響透過孔３１に起因する凹凸が現れることを防止でき、流れの乱れにより発生する騒音を低く抑えることができる。
【００６６】
表面材１２７は、薄膜シート２５に形成されたシワなどによる表面の凹凸も覆うため、シワなどによる気流の乱れを抑制し、気流の乱れにより発生する騒音を低く抑えることができる。そのため、多孔板２３に薄膜シート２５を配置する際におけるシワなどの凹凸を除去する労力が軽減され、薄膜シート２５を貼る工程が容易となる。
【００６７】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１４から図１７を参照して説明する。
本実施形態の風洞装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、変動風発生装置における翼の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１４から図１７を用いて翼の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１４は、本実施形態の変動風発生装置における翼の構成を説明する模式図である。図１５は、図１４の翼の構成を説明する断面図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
変動風発生装置２０７の翼（制御板）２１１には、図１４および図１５に示すように、翼２１１の枠を構成する部材である前縁部材１５、後縁部材１７および翼端部材１９と、翼２１１の内部に配置される桁部材２１と、翼２１１の上面および下面を構成する樹脂不織板（不織部材）２２３と、が設けられている。
【００６９】
樹脂不織板２２３は、樹脂繊維（繊維状部材）を積層して結合させた板状の部材であって、樹脂繊維と樹脂繊維との間には隙間が形成されたものである。樹脂不織板２２３は翼２１１の上面および下面の大半を構成している。
なお、本実施形態においては、樹脂不織板２２３における表面粗さを樹脂繊維の直径程度のものとして取り扱っている。
【００７０】
上記の構成からなる変動風発生装置における変動風の発生方法について説明する。
変動風発生装置２０７では、第１の実施形態と同様に、位相制御モータ３５により、翼２１１の迎え角が時間の経過とともに変更され、変動風発生装置２０７から吹き出される気流の流速および方向が経時的に変動する変動風が形成される。
このとき、翼２１１の周囲を流れる空気の一部は、樹脂不織板２２３における樹脂繊維間の隙間に流入するが、当該隙間の流路抵抗が高いため流入流量は少ない。そのため、大半の空気は翼２１１の周囲を流れる。
【００７１】
ここで、本実施形態の特徴である変動風発生装置２０７から発生する鳴音の抑制について説明する。
翼２１１の上面または下面から入射する音波は、樹脂不織板２２３における樹脂繊維間の隙間を通って、樹脂不織板２２３を透過する。すると、翼２１１における音響境界が曖昧となり、翼２１１の間の音響固有値がなくなる。
音響固有値がなくなることにより、翼２１１からなる翼列において発生する鳴音が抑制される。
【００７２】
上記の構成によれば、翼２１１に向かって伝播してくる音波は、樹脂不織板２２３における樹脂繊維の隙間を透過するため、翼２１１は音響透過性を発揮することができ、翼２１１からなる翼列において発生する鳴音を抑制することができる。
樹脂不織板２２３における樹脂繊維の隙間は狭く流路抵抗が高い。そのため、気流は樹脂不織板２２３を透過しにくくなり、翼２１１に沿って流れるため、翼２１１における気流の制御性を確保することができる。
【００７３】
第１の実施形態における翼１１と比較して、翼２１１の表面に形成される凹凸が減少するため、翼２１１の音響透過性を損なうことなく翼２１１の表面の空気流れを整流化することができる。そのため、翼２１１における抵抗の増大や、新たな気流音の発生を抑制することができる。
【００７４】
図１６は、図１５の翼に係る別の実施例の構成を説明する断面図である。
なお、上述の実施形態のように、翼２１１の上面および下面を樹脂不織板２２３から形成してもよいし、図１６に示すように、樹脂不織板２２３の表面に薄膜シート２５を貼り付けてもよく、特に限定するものではない。
このように構成することで、樹脂不織板２２３の微小な隙間を介して、気流が翼２１１を透過することを遮ることができ、翼２１１の気流制御性が、上述の気流の透過により低下することを防止することができる。
【００７５】
図１７は、図１５の翼に係るさらに別の実施例の構成を説明する断面図である。
さらに、図１７に示すように、樹脂不織板２２３の表面に薄膜シート２５を張り、さらにその上に表面材１２７を貼ってもよいし、樹脂不織板２２３の表面に表面材１２７を貼ってもよく、特に限定するものではない。
図１７に示すように構成することで、翼２１１における表面の粗さを抑制することができ、樹脂不織板２２３が表面を形成する翼２１１と比較して、音響透過性を損なうことなく、翼２１１の表面の気流を整流化することができる。そのため、流れの抵抗の増大や、気流の乱れにより発生する騒音を抑制することができる。
【００７６】
〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１８から図２１を参照して説明する。
本実施形態の風洞装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、変動風発生装置における翼の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１８から図２１を用いて翼の構成のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１８は、本実施形態の変動風発生装置における翼の構成を説明する断面図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７７】
変動風発生装置３０７の翼（制御板）３１１には、図１８に示すように、翼３１１の枠を構成する部材である前縁部材１５、後縁部材１７および翼端部材１９と、翼３１１の内部に配置される桁部材２１と、翼３１１の上面および下面を構成する金属不織板（不織部材）３２３と、が設けられている。
【００７８】
金属不織板３２３は、金属繊維（繊維状部材）を積層して結合させた板状の部材であって、金属繊維と金属繊維との間には隙間が形成されたものである。金属不織板３２３は翼３１１の上面および下面の大半を構成している。
金属不織板３２３としては、アルミニウムを溶融紡糸法により繊維化した金属繊維から形成されたアルミ繊維不織布から形成された板（例えば、アルトーン（登録商標））を例示することができる。
なお、本実施形態においては、金属不織板３２３の表面粗さを金属繊維の直径程度のものとして取り扱っている。
【００７９】
上記の構成からなる変動風発生装置における変動風の発生方法について説明する。
変動風発生装置３０７では、第１の実施形態と同様に、位相制御モータ３５により、翼３１１の迎え角が時間の経過とともに変更され、変動風発生装置３０７から吹き出される気流の流速および方向が経時的に変動する変動風が形成される。
このとき、翼３１１の周囲を流れる空気の一部は、金属不織板３２３における金属繊維間の隙間に流入するが、当該隙間の流路抵抗が高いため流入流量は少ない。そのため、大半の空気は翼３１１の周囲を流れる。
【００８０】
ここで、本実施形態の特徴である変動風発生装置３０７から発生する鳴音の抑制について説明する。
翼３１１の上面または下面から入射する音波は、金属不織板３２３における金属繊維間の隙間を通って、金属不織板３２３を透過する。すると、翼３１１における音響境界が曖昧となり、翼３１１の間の音響固有値がなくなる。
音響固有値がなくなることにより、翼３１１からなる翼列において発生する鳴音が抑制される。
【００８１】
次に、本実施形態にかかる変動風発生装置３０７における音の測定実験の結果を説明する。
上述の翼３１１を用いた変動風発生装置３０７において、空気の流速が４０ｍ／ｓの場合における音の測定結果を、図１０のグラフＢとして示している。
【００８２】
第１の実施形態における変動風発生装置７の測定結果であるグラフＡ、および従来の変動風発生装置の測定結果であるグラフＺと比較して、本実施形態の変動風発生装置３０７は、１０００Ｈｚから１００００Ｈｚの帯域における音のレベル（鳴音のレベル）が最も低くなっていることが判る。
【００８３】
図１９は、図１８の変動風発生装置から発生する音の周波数と音圧レベルとの関係を、空気流速の変化とともに示すソナグラフである。
空気流速を０ｍ／ｓから５０ｍ／ｓまで変化させた際における変動風発生装置３０７から発生する音の測定結果（図１９参照。）から判るように、空気流速に比例して周波数が変化する音圧レベルの高い音（鳴音）ＺＳ（図１０参照。）は変動風発生装置３０７から発生していない。
【００８４】
上記の構成によれば、翼３１１に向かって伝播してくる音波は、金属不織板３２３における金属繊維の隙間を透過するため、翼３１１は音響透過性を発揮することができ、翼３１１からなる翼列において発生する鳴音を抑制することができる。
金属不織板３２３における樹脂繊維の隙間は狭く流路抵抗が高い。そのため、空気は金属不織板３２３を透過しにくく、空気は翼３１１に沿って流れるため、翼３１１における空気の流れの制御性を確保することができる。
【００８５】
第１の実施形態における翼１１、および第２の実施形態における翼２１１と比較して、翼３１１の表面に形成される凹凸が減少するため、翼３１１の音響透過性を損なうことなく翼３１１の表面の空気流れを整流化することができる。そのため、翼３１１における抵抗の増大や、新たな気流音の発生を抑制することができる。
【００８６】
樹脂不織板２２３を用いた翼２１１と比較して、本実施形態の翼３１１は機械的な強度の高い金属不織板３２３を用いているため、翼３１１としての機械的強度が高くなる。そのため、変動風を発生させるための駆動力を確実に翼３１１に伝達することができるとともに、翼３１１に働く抗力による翼３１１の変形を抑制することができ、変動風発生装置３０７による流速制御がより確実に行うことができる。
【００８７】
図２０は、図１８の翼に係る別の実施例の構成を説明する断面図である。
なお、上述の実施形態のように、翼３１１の上面および下面を金属不織板３２３から形成してもよいし、図２０に示すように、金属不織板３２３の表面に薄膜シート２５を貼り付けてもよく、特に限定するものではない。
このように構成することで、金属不織板３２３の微小な隙間を介して、気流が翼３１１を透過することを遮ることができ、翼３１１の気流制御性が、上述の気流の透過により低下することを防止することができる。
【００８８】
図２１は、図１８の翼に係るさらに別の実施例の構成を説明する断面図である。
さらに、図２１に示すように、金属不織板３２３の表面に薄膜シート２５を張り、さらにその上に表面材１２７を貼ってもよく、特に限定するものではない。
図２１に示すように構成することで、翼３１１における表面の粗さを抑制することができ、金属不織板３２３が表面を形成する翼３１１と比較して、音響透過性を損なうことなく、翼３１１の表面の気流を整流化することができる。そのため、流れの抵抗の増大や、気流の乱れにより発生する騒音を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る風洞装置における吹出口近傍の構成を説明する模式図である。
【図２】図１の変動風発生装置の構成を説明する模式図である。
【図３】図２の翼列部を構成する翼の構成を説明する模式図である。
【図４】図３の翼の内部構成を説明する翼のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図３の翼の内部構成を説明する翼のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図２の変動風発生装置の他の実施例を説明する模式図である。
【図７】図６のダンパの構成を説明する断面図である。
【図８】翼の位相制御の一例を説明する模式図である。
【図９】位相制御の他の例を説明する模式図である。
【図１０】変動風発生装置から発生する音の周波数と音圧レベルとの関係を示すグラフである。
【図１１】従来の変動風発生装置から発生する音の周波数と音圧レベルとの関係を、空気流速の変化とともに示すソナグラフである。
【図１２】本実施形態の変動風発生装置から発生する音の周波数と音圧レベルとの関係を、空気流速の変化とともに示すソナグラフである。
【図１３】本発明の第１の実施形態の第１変形例に係る変動風発生装置における翼の構成を説明する断面図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態の変動風発生装置における翼の構成を説明する模式図である。
【図１５】図１４の翼の構成を説明する断面図である。
【図１６】図１５の翼に係る別の実施例の構成を説明する断面図である。
【図１７】図１５の翼に係るさらに別の実施例の構成を説明する断面図である。
【図１８】本発明の第３の実施形態の変動風発生装置における翼の構成を説明する断面図である。
【図１９】図１８の変動風発生装置から発生する音の周波数と音圧レベルとの関係を、空気流速の変化とともに示すソナグラフである。
【図２０】図１８の翼に係る別の実施例の構成を説明する断面図である。
【図２１】図１８の翼に係るさらに別の実施例の構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００９０】
１  風洞装置
７，１０７，２０７，３０７  変動風発生装置
１１，１１１，２１１，３１１  翼（制御板）
１１Ａ  ダンパ（制御板）
１３  駆動部
２３  多孔板（多孔部材）
２５  薄膜シート（薄膜部材）
３１  音響透過孔（貫通孔）
１２７  表面材（表面保護部材）
２２３  樹脂不織板（不織部材）
３２３  金属不織板（不織部材）
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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