CN115066561A - 带消音器的送风机和带螺旋桨的移动体 - Google Patents

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Abstract

提供一种带消音器的送风机，其抑制风噪声被放大，并能够适当地使风扇产生的声音消音。所述带消音器的送风机具有风扇和使风扇产生的声音消音的消音器，消音器具有谐振特性，消音器配置在与风扇产生的声音的声场空间连接的位置，消音器在谐振频率下的吸收率与反射率的总和为10％～43％，并且归一化半值宽度大于0.05且0.25以下。

Description

带消音器的送风机和带螺旋桨的移动体
技术领域
本发明涉及一种带消音器的送风机和带螺旋桨的移动体
背景技术
在个人电脑(PC)、服务器计算机、投影仪及复印机等信息设备等中，为了冷却设备内部，使用轴流风扇来排出设备内的加热空气。并且，在干燥机、风扇等设备中，以送风为目的而利用风扇(主要是轴流风扇)。
此外，在直升机等航空器、以及所谓的无人驾驶飞行器等可以自行飞行的UAV(Unmanned Aerial Vehicle：无人机)、可以空中飞行的汽车等飞行体中，通过使螺旋桨(螺旋桨式风扇)旋转来送风而产生升力，由此可以飞行(空中移动)。以下，将这种设备称为“带螺旋桨的移动体”。
从如上所述的冷却用或送风用的轴流风扇、螺旋桨及带螺旋桨的移动体(以下，将这些统称为“送风机”)可能会产生噪声。在从送风机产生的噪声中，由叶片数量和转速决定频率的噪声在特定频率下声压高，纯音(音调)成分非常强，导致刺耳的问题。
另外，在以下说明中，在“风扇”和“轴流风扇”中包括螺旋桨(螺旋桨式风扇)。
为了降低如上所述的噪声，即使使用通常用于消音的多孔吸音材料，在宽频带中也同样降低音量，因此在只有如上所述的特定频率的声压高的情况下，相对难以降低该特定频率的声压。
并且，在使用多孔吸音材料的情况下，为了获得充分的消音效果而需要增大体积，但是由于需要确保由风扇引起的风量，因此在多孔吸音材料的大小上存在限制，存在难以兼具高的通风性和隔音性能的问题。
提出有为了使在这种特定频率下产生的风扇的噪声消音而使用谐振型消音器。
例如，在专利文献1中记载有一种风扇装置，其具备：叶片部件，可旋转地设置；气体流路，用于通过叶片部件的旋转而使气体流入内部，并使所流入的气体流出到外部；倾斜面，用于使流路朝向外部扩展；及外壳，具有设置于倾斜面上的凹部。在专利文献1中记载有在该风扇装置中，通过使声音与凹部内的空气谐振而谐振吸收声音。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-248734号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
在此，根据本发明人等的研究，在轴流风扇产生的气流(风)的流路内配置有谐振器的情况下，在谐振器具有的凹部等结构部中产生由风扇的风引起的风噪声，从而产生风噪声被谐振器放大的问题。并且，若风继续吹到谐振器的谐振结构的表面，则具有谐振被抑制的效果。因此，特别是在高风量下配置的谐振器中，存在由谐振引起的消音效果降低且风噪声放大的问题。
本发明的课题是解决上述现有技术问题，并提供一种带消音器的送风机，其抑制风噪声被放大，并且能够适当地使风扇产生的声音消音。并且，本发明的课题是还提供一种带螺旋桨的移动体，其具备上述带消音器的送风机。
用于解决技术课题的手段
本发明通过以下结构而解决课题。
[1]一种带消音器的送风机，其具有风扇和使风扇产生的声音消音的消音器，
消音器具有谐振特性，
消音器配置在与风扇产生的声音的声场空间连接的位置，
消音器的使用声管测定的谐振频率下的吸收率与反射率的总和为10％～43％，并且归一化半值宽度大于0.05且0.25以下。
[2]根据[1]所述的带消音器的送风机，其中，消音器与风扇的内部空间连接。
[3]根据[2]所述的带消音器的送风机，其中，消音器具有与风扇的内部空间连通的流路。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的带消音器的送风机，其中，由消音器的声管测定的谐振频率相对于由风扇引起的离散频率声音的频率偏离1％～10％。
[5]根据[4]所述的带消音器的送风机，其中，消音器连接在由风扇引起的离散频率声音的频率中的声压分布的声压高的位置，
消音器的谐振频率低于离散频率声音的频率。
[6]根据[4]所述的带消音器的送风机，其中，消音器连接在由风扇引起的离散频率声音的频率下的声压分布的声压低的位置，
消音器的谐振频率高于离散频率声音的频率。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的带消音器的送风机，其中，消音器是气柱谐振器，
气柱谐振器的谐振管具有折弯的结构。
[8]根据[1]至[7]中任一项所述的带消音器的送风机，其中，消音器由谐振器和多孔吸音材料组合而成。
[9]根据[1]至[8]中任一项所述的带消音器的送风机，其中，风扇是轴流风扇，
当从轴流风扇的轴向观察时，消音器配置在与因旋转翼旋转而形成的区域不重复的位置。
[10]根据[1]至[9]中任一项所述的带消音器的送风机，其中，风扇是具有固定翼的轴流风扇，
消音器与固定翼之间的固定翼开口部中的至少一个连接。
[11]根据[10]所述的带消音器的送风机，其中，在所有固定翼开口部上连接有消音器。
[12]一种带螺旋桨的移动体，其具备[1]至[11]中任一项所述的带消音器的送风机，
带消音器的送风机的风扇是螺旋桨，通过螺旋桨的旋转而飞行。
[13]根据[12]所述的带螺旋桨的移动体，其中，带消音器的送风机的消音器配置在螺旋桨的周围而构成螺旋桨护罩。
[14]根据[12]或[13]所述的带螺旋桨的移动体，其中，从螺旋桨的旋转轴方向观察带消音器的送风机的消音器时，消音器的外形形状为圆或圆弧。
[15]根据[14]所述的带螺旋桨的移动体，其中，消音器是具有折弯的谐振管的气柱谐振器，
在从上述旋转轴方向观察消音器的情况下，谐振管的一部分弯曲成圆弧状。
发明效果
根据本发明，能够提供一种带消音器的送风机，其抑制风噪声被放大，并能够适当地使风扇产生的声音消音。并且，根据本发明，能够提供一种带螺旋桨的移动体，其具备带消音器的送风机。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的带消音器的送风机的一例的立体图。
图2是从A方向观察图1的带消音器的送风机的主视图。
图3是图2的B-B线剖视图。
图4是示意性地表示本发明的带消音器的送风机的另一例的剖视图。
图5是示意性地表示本发明的带消音器的送风机的另一例的剖视图。
图6是示意性地表示消音器的另一例的剖视图。
图7是示意性地表示消音器的另一例的剖视图。
图8是示意性地表示消音器的另一例的剖视图。
图9是示意性地表示消音器的另一例的剖视图。
图10是示意性地表示消音器的另一例的剖视图。
图11是示意性地表示本发明的带消音器的送风机的另一例的剖视图。
图12是示意性地表示本发明的带消音器的送风机的另一例的立体图。
图13是外壳的局部放大图。
图14是概念性地表示声压分布的测定方法的一例的图。
图15是表示声压分布的测定结果的一例的图表。
图16是表示频率与吸收率+反射率的关系的曲线图。
图17是用于说明实施例中的噪声量的测定方法的图。
图18是表示频率与声压的关系的曲线图。
图19是表示频率与声压的关系的曲线图。
图20是表示频率与声压的关系的曲线图。
图21是表示频率与反射率+吸收率的关系的曲线图。
图22是表示频率与反射率+吸收率的关系的曲线图。
图23是表示频率与声压级的关系的曲线图。
图24是表示频率与声压级的关系的曲线图。
图25是表示频率与声压级的关系的曲线图。
图26是表示频率与声压级的关系的曲线图。
图27是表示在带螺旋桨的移动体飞行期间产生的噪声的测定结果的曲线图。
图28是搭载于带螺旋桨的移动体上的消音器的剖视图。
图29是表示对搭载于带螺旋桨的移动体上的消音器进行的声管测定的结果的曲线图。
图30是用于声压测定的带螺旋桨的移动体的平面图。
图31是表示使用带螺旋桨的移动体进行的声压测定的结果的曲线图。
图32是表示在实施例中使用的气柱谐振器的图。
图33是表示对基于带吸音体的气柱谐振结构的消音效果进行的声管测定的结果的曲线图。
图34是表示对带吸音体的气柱谐振结构进行的声压测定的结果的曲线图。
具体实施方式
以下，对本发明进行详细说明。
以下记载的构成要件的说明是根据本发明的代表性实施方式而完成的，但本发明并不限定于这种实施方式。
另外，在本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指将记载于“～”前后的数值作为下限值及上限值而包括的范围。
[带消音器的送风机]
本发明的带消音器的送风机，
其具有风扇和使风扇产生的声音消音的消音器，
消音器具有谐振特性，
消音器配置在与风扇产生的声音的声场空间连接的位置，
消音器的使用声管测定的谐振频率下的吸收率与反射率的总和为10％～43％，并且归一化半值宽度大于0.05且0.25以下。
使用附图对本发明的带消音器的送风机的结构进行说明。
图1是示意性地表示本发明的带消音器的送风机的优选实施方式的一例的立体图。图2是从A方向观察图1的主视图。图3是图2的B-B线剖视图。
图1～图3所示的带消音器的送风机10具有轴流风扇12和消音器30，所述轴流风扇12具有外壳16、马达14及旋转翼18。
轴流风扇12基本上是公知的轴流风扇，其使具有多个叶片的旋转翼旋转而对气体赋予动能，从而将气体沿轴向吹送。
具体而言，轴流风扇12具有外壳16、安装于外壳16上的马达14、以及旋转翼18，所述旋转翼18具有安装于马达14并旋转的轴部20和向轴部20的径向外侧突出形成的叶片22。
另外，在以下说明中，将轴部20(旋转翼18)的旋转轴简称为“旋转轴”，将轴部20(旋转翼18)的旋转轴方向简称为“轴向”。并且，将轴部20(旋转翼18)的径向简称为“径向”。并且，将旋转翼18的旋转方向也称为“周向”。
马达14是通常的电动马达，其使旋转翼18旋转。
旋转翼18的轴部20大致呈圆柱状且将一个底面侧安装于马达14的旋转轴上，并由马达14旋转。
叶片22在轴部20的周面上以从周面向径向外侧突出的方式形成。并且，旋转翼18具有多个叶片22，多个叶片22在轴部20的周面的周向上排列。在图1～图3所示例中，旋转翼18构成为具有四个叶片22，但并不限定于此，只要具有多个叶片22即可。
并且，叶片22的形状能够设为在以往公知的轴流风扇中使用的形状。
旋转轴方向上的叶片22的厚度为5mm～200mm左右。并且，轴部20的厚度为5mm～200mm左右。
并且，优选旋转轴方向上的叶片22的厚度的最大值与轴部20的厚度大致相同。
并且，轴部20的直径为10mm～1500mm左右。并且，旋转翼18的外径，即通过叶片22的径向最前端侧的外径为20mm～2000mm左右。
具有叶片22的旋转翼18通过马达14进行旋转，由此使气流(风)沿旋转轴方向产生。气流的流动方向不受限定，可以在旋转轴方向上从马达14侧向与马达14相反的方向流动，也可以从与马达14相同的一侧向马达14侧流动。
外壳16固定有马达14，并且包围可旋转的旋转翼18(叶片22)的径向周围。
旋转轴方向上的外壳16的厚度比叶片22及轴部20的厚度厚，以使能够从外部保护旋转翼18。
外壳16具有：支撑部16a，在旋转轴方向的一面侧支撑马达14；外框部16b，从径向外侧包围旋转翼18；罩部16c，在旋转轴方向的另一面侧覆盖轴部20的区域；及固定翼16d，从支撑部16a和/或罩部16c向径向外侧突出，并连结支撑部16a和/或罩部16c与外框部16b。固定翼16d呈公知的叶片形状，具有对因旋转翼18旋转而产生的气流进行整流的功能。
外框部16b具有立方体形状，其具有沿一个方向贯穿的开口部17。在外框部16b的开口部17的一个开口面侧配置有支撑部16a，在另一个开口面侧配置有罩部16c。外框部16b的开口部17相当于本发明中的轴流风扇的内部空间。在以下说明中，将外框部16b的开口部17也称为内部空间17。
支撑部16a的直径只要是能够支撑马达14且不阻碍因旋转翼18旋转而产生的气流的流动的大小即可。作为一例，支撑部16a的直径与轴部20的直径大致相同。
同样地，罩部16c的直径只要是能够从外部保护轴部20且不阻碍因旋转翼18旋转而产生的气流的流动的大小即可。作为一例，罩部16c的直径与轴部20的直径大致相同。
固定翼16d的宽度、数量等只要是能够分别可靠地固定支撑部16a与外框部16b、以及罩部16c与外框部16b，并且不阻碍因旋转翼18旋转而产生的气流的流动的大小和数量即可。
外壳16在旋转轴方向的厚度只要能够从外部保护旋转翼18且在因旋转翼18旋转而产生的空气流中抑制径向空气流以增加旋转轴方向的风量即可，相对于叶片22和/或轴部20的厚度，只要是1.01倍～3.00倍左右的厚度即可。
另外，在图示例中，外壳16构成为具有支撑马达14的支撑部16a和覆盖轴部20的区域的罩部16c，但也可以构成为仅具有支撑马达14的支撑部16a，而不具有覆盖轴部20的区域的罩部16c。
并且，在外壳16中，连结支撑部16a与外框部16b的部件、以及连结罩部16c与外框部16b的部件中的至少一个只要是固定翼16d即可，另一个可以是仅连结部件彼此之间的连结部。另外，在因旋转翼18旋转而产生的气流向支撑部16a侧流动的情况下，只要将连结支撑部16a与外框部16b的部件设为固定翼16d即可，在因旋转翼18旋转而产生的气流向罩部16c侧流动的情况下，只要将连结罩部16c与外框部16b的部件设为固定翼16d即可。或者，外壳16可以是不具有固定翼16d的结构。即，连结支撑部16a与外框部16b的部件、以及连结罩部16c与外框部16b的部件不具有叶片形状，可以不具有对因旋转翼18旋转而产生的气流进行整流的功能。
轴流风扇12还可以具有公知的轴流风扇所具有的各种结构。
例如，在图1～图3所示例中，轴流风扇12具有当将轴流风扇12固定于各种设备时供螺钉等紧固部件插入的孔16e。
消音器30配置在与轴流风扇12产生的声音的声场空间连接的位置。声场空间是轴流风扇12的内部和从轴流风扇12的开口部17渗出的声近场区域。从开口端渗出的声近场区域设为到比轴流风扇12的开口部17中央的声压级小20dB的声压级的区域为止。声近场区域能够通过轴流风扇的模拟、或由带探针的麦克风等实际测量声压的空间分布来求出。
消音器30优选配置在与轴流风扇12的内部空间17连接的位置。在此，消音器30与内部空间17连接是指，在消音器30中，为了发挥消音功能而使声波进入消音器30中的部位与内部空间17连通。例如，在亥姆霍兹谐振器和气柱谐振器中，开口部相当于用于使声波进入的部位。并且，在膜型谐振器中，膜表面相当于用于使声波进入的部位。
在图3所示例中，消音器30是亥姆霍兹谐振器30a，在外壳16的外框部16b的外周面上配置有四个。
众所周知，亥姆霍兹谐振器30a在具有内部空间36的壳体32上形成有连通内部空间36与外部的开口部34。亥姆霍兹谐振器30a为如下结构：内部空间36中的空气起到弹簧的作用，开口部34内的空气起到质量(mass)的作用，进行质量弹簧的谐振，并通过开口部34的壁附近部上的热粘性摩擦进行吸音。
另外，在以下说明中，在不需要区分亥姆霍兹谐振器30a、后述的气柱谐振器30b及膜型谐振器30c等消音器的种类的情况下，也统称为消音器30。
如图3所示，亥姆霍兹谐振器30a将开口部34朝向外壳16的内部空间17侧而配置。在外壳16的外框部16b的与亥姆霍兹谐振器30a的开口部34对应的位置，形成有从外框部16b的外周面贯穿至内周面的贯穿孔15。由此，亥姆霍兹谐振器30a的开口部34经由贯穿孔15与外壳16的内部空间17连通。从而，亥姆霍兹谐振器30a与内部空间17连接。
在此，在本发明的带消音器的送风机10中，具有如下结构：消音器具有谐振特性，消音器的使用声管测定的谐振频率下的吸收率与反射率的总和为10％～43％，并且归一化半值宽度大于0.05且0.25以下。即，消音器具有谐振峰值低且宽(宽带)的谐振特性。另外，归一值半值宽度设为由半宽度(Hz)除以谐振频率(Hz)的值。并且，消音器在谐振频率下的吸收率和反射率能够通过使用声管的四麦克风法来测定。该吸收率和反射率的测定方法依据ASTME2611，能够使用Nihon Onkyo Engineering Co.,Ltd.制造的WinZacMTX进行相同的测定。
在以下说明中，将谐振峰值低且宽(宽带)的谐振特性也称为“弱谐振”。作为一例，如后述的图11的实施例1所示，关于具有弱谐振特性的消音器的谐振特性，在谐振频率下的吸收率与反射率的总和(谐振附近的吸收率+反射率的总和的最大值)低至约26％，并且半宽度宽至约212Hz。归一值半值宽度为0.12。
通常，谐振器在特定频率下使声压高的峰值声音消音的情况下被使用。在基于谐振器的消音中，为了进一步提高基于谐振的消音效果，可以考虑使用具有峰值高且陡峭的谐振峰值的谐振器。例如，如后述的图11的比较例1所示，使用了谐振频率下的吸收率与反射率的总和高至56％以上，并且半宽度窄至84Hz以下(归一值半值宽度为0.3)的谐振器。然而，如上所述，在将这种谐振峰值陡峭的谐振器在产生气流的风扇的消音中使用的情况下，在谐振器具有的凹部等结构部产生由风扇的风引起的风噪声，从而产生在谐振器的谐振频率附近风噪声被谐振器放大的问题。例如，由于在亥姆霍兹谐振器和气柱谐振器的情况下具有开口部，因此通过风与该开口部接触而产生风噪声，导致所产生的风噪声被谐振器放大。并且，若风持续吹到谐振器的谐振结构的表面，则具有基于谐振的消音被抑制的效果。例如，在亥姆霍兹谐振器和气柱谐振器的情况下，若风持续吹到开口部的表面部分，则声波从开口部不易传播到谐振器的内部，因此导致谐振峰值被抑制。并且，在膜型谐振器的情况下，若风持续吹到膜表面，则膜的振动被抑制而导致谐振被抑制。因此，特别是在高风量下配置的谐振器中，存在由谐振引起的消音效果降低且风噪声放大的问题。
相对于此，本发明的带消音器的送风机在风扇的消音中使用具有弱谐振特性的消音器。谐振器具有吸收率与反射率的总和为10％～43％的谐振峰值低的谐振特性，因此能够抑制在谐振器具有的结构部产生的风噪声被谐振器放大。并且，由于谐振器具有归一化半值宽度大于0.05且0.25以下的宽(宽带)的谐振特性，因此可知使用在谐振频率附近的稍微偏离的频率下的相位变化，并使用由干涉引起的相互抵消能够进行消音。即使谐振峰值(谐振峰的高度)因风而被抑制，谐振宽度(到峰谷为止的宽度)和相应的相位变化却不会被抑制，因此能够发挥消音效果。由此，在风持续吹到谐振器的谐振结构的表面而抑制谐振的情况下，也能够有效地消音。
如此，关于现有的对峰值声音良好地作用的谐振器的条件与由谐振器引起的风噪声的放大的权衡关系，本发明的带消音器的送风机减弱消音器的谐振而使消音机理取决于由干涉引起的相互抵消，由此抑制风噪声被放大，并能够适当地使风扇产生的声音消音。
在此，从抑制风噪声被放大并适当地使风扇产生的声音消音的观点考虑，消音器在谐振频率下的吸收率与反射率的总和为10％～43％，优选为14％～35％，更优选为18％～30％。并且，归一化半值宽度大于0.05且0.25以下，优选为0.08以上且0.20以下，更优选为0.10以上且0.15以下，最优选为0.11以上且0.14以下。
并且，在图2～图3所示例中，构成为将亥姆霍兹谐振器30a用作消音器的结构，但并不限定于此。
例如，如图4所示例那样，也可以是将气柱谐振器30b用作消音器的结构。众所周知，气柱谐振器通过在具有开口的谐振管内生成驻波而引起谐振。在图4所示的带消音器的送风机10中，在轴流风扇12的外壳16的外框部16b的四个外周面上分别配置有气柱谐振器30b。四个气柱谐振器30b各自的开口与固定翼开口部(内部空间17)连接(未图示)。
另外，在图4所示例中，气柱谐振器30b构成为具有从轴流风扇12沿径向外侧延伸的谐振管，但不限定于此。气柱谐振器30b若开口与内部空间17连接，则可以是谐振管沿轴向延伸的结构，也可以是谐振管沿周向延伸的结构。
并且，如图5所示例那样，也可以是将膜型谐振器30c用作消音器的结构。其具有框体40和膜42，通过可振动地支撑于框体40上的膜42进行膜振动而谐振。在图5所示的带消音器的送风机10中，在轴流风扇12的外壳16的外框部16b的外周面上配置有膜型谐振器30c。膜型谐振器30c将膜42朝向外壳16而配置，并经由形成于外壳16的贯穿部与固定翼开口部(内部空间17)连接。
框体40是呈长方体形状且在一面上形成有具有底面的开口部的形状。即，框体40是一面开放的有底箱型。
膜42是膜状部件，其覆盖框体40的形成有开口部的开口面，将周缘部固定于框体40，并以可以振动的方式被支撑。
并且，在膜42的背面侧(框体40侧)形成有由框体40和膜42包围的背面空间44。在图5所示例中，背面空间是被封闭的封闭空间。
在此，以下例示出将消音器的谐振特性设为弱谐振特性的方法。另外，将消音器的谐振特性设为弱谐振特性的方法并不限定于以下记载。以下结构均作为对谐振振动的阻力进行作用。因此，谐振频率下的消音峰值变低，相应地半宽度变宽。
作为将消音器的谐振特性设为弱谐振特性的方法，可以举出将消音器由谐振器与多孔吸音材料组合构成的方法。
作为一例，如图6所示，具有弱谐振特性的消音器具有在亥姆霍兹谐振器30a的内部空间36中配置了多孔吸音材料46的结构。或者，如图7所示，具有以覆盖亥姆霍兹谐振器30a的开口部34的方式配置了多孔吸音材料46的结构。另外，在如图6及图7所示例中，作为谐振器而使用亥姆霍兹谐振器，但是与气柱谐振器的情况同样，可以构成为在内部(谐振管内)配置多孔吸音材料，或者可以构成为在气柱谐振器的开口部配置多孔吸音材料、布、无纺布、多孔贯穿板等。不需要内部全部填满多孔吸音材料，也可以是仅在壁部粘贴有多孔吸音材料等的结构等。
多孔吸音材料的种类、尺寸、流动阻力、密度、孔隙等只要适当地设定即可，以使消音器在谐振频率下的吸收率与反射率的总和为10％～43％，并且归一化半值宽度大于0.05且0.25以下。
作为多孔吸音材料的种类，可以适当地利用公知的多孔吸音材料。例如，可以利用发泡氨基甲酸酯、软质氨基甲酸酯泡沫、木材、陶瓷粒子烧结材料、苯酚泡沫等发泡材料及包含微小空气的材料；玻璃棉、岩棉、超细纤维(3M Company制造的新雪丽(Thinsulate)等)、地板垫、绒毯、熔喷无纺布、金属无纺布、聚酯无纺布、金属棉、毛毡、隔热板和玻璃无纺布等纤维及无纺布类材料、木棉水泥板、二氧化硅纳米纤维等纳米纤维系材料、石膏板等各种公知的多孔吸音材料。
并且，多孔吸音材料的流动阻力不受特别的限定，优选为1000～100000(Pa·s/m2)，更优选为3000～80000(Pa·s/m2)，进一步优选为5000～50000(Pa·s/m2)。
多孔吸音材料的流动阻力，能够通过测定1cm厚度的多孔吸音材料的垂直入射吸音率，并以Miki模型(J.Acoust.Soc.Jpn.，11(1)).pp.19-24(1990))进行拟合而评价。或者，可以按照“ISO 9053”进行评价。
并且，可以层叠多种不同流动阻力的多孔吸音材料。
作为将消音器的谐振特性设为弱谐振特性的方法，如图8所示，有设为气柱谐振器30b的谐振管内部37折弯的结构的方法。
另外，折弯的位置、角度、次数、内部有无圆角等只要适当地设定即可，以使消音器在谐振频率下的吸收率与反射率的总和为10％～43％，并且归一化半值宽度大于0.05且0.25以下。
从制造上的容易度考虑，期望折弯次数为一次。并且，在谐振变得过弱的情况下，能够减小角度或将内部折弯部的角变圆，以使声音容易传播。
并且，作为将消音器的谐振特性设为弱谐振特性的方法，有设置与消音器的内部空间连通的贯穿孔或间隙的方法。例如，图9所示的气柱谐振器30b具有在谐振管33的封闭面侧设置有与谐振管内部37连通的第2开口部39的结构。或者，图10所示的膜型谐振器30c在框体40的背面侧具有连通背面空间44和外部的第2开口部。如此在谐振器具有第2开口部的情况下，谐振器配置在第2开口部不与轴流风扇的内部空间连接的位置。另外，在图9和图10所示例中，作为谐振器而使用气柱谐振器或膜型谐振器，但与亥姆霍兹谐振器的情况同样，也可以构成为具有与内部空间连通的第2开口部。并且，安装背面板时产生间隙、将多孔贯穿板设为背面板等只要形成即使不是贯穿孔也能够与外部进行声音交换的部位即可。
第2开口部的大小、位置、数量、整体的开口率等只要适当地设定即可，以使消音器在谐振频率下的吸收率与反射率的总和为10％～43％，并且归一化半值宽度大于0.05且0.25以下。
并且，作为将消音器的谐振特性设为弱谐振特性的方法，有使消音器内部的流路变窄的方法。例如，在气柱谐振器的情况下，减小谐振管的内径。狭缝侧气柱谐振器也同样，减小狭缝宽度。并且，在亥姆霍兹谐振器的情况下，减小开口部的直径。
流路不必一律狭窄，可以是逐渐变窄的结构、扩大的结构等。锥形结构在使用模型的制造中多具有优点。
内部流路的直径、角度等只要适当地设定即可，以使消音器在谐振频率下的吸收率与反射率的总和为10％～43％，并且归一化半值宽度大于0.05且0.25以下。
在此，在图1所示例中，消音器30构成为配置在外壳16的外侧，并经由在外壳16的外框部16b形成的贯穿孔15与轴流风扇12的内部空间17连接，但并不限定于此。
例如，如图11所示，消音器30(图示例中为亥姆霍兹谐振器30a)可以配置在轴流风扇12的内部空间17内。
并且，消音器30只要配置在与风扇产生的声音的声场空间连接的位置即可。因此，如图12所示，消音器30可以构成为配置在外壳16的外侧并配置在不与轴流风扇12的内部空间17连接的位置。在图12所示例中，亥姆霍兹谐振器30a配置在轴流风扇12的送风方向的下游侧。并且，亥姆霍兹谐振器30a配置在不堵塞基于轴流风扇12的送风的位置，具体而言，配置在成为由轴流风扇12吹送的风的风道的区域的周围。并且，在亥姆霍兹谐振器30a中，开口部34朝向轴流风扇12的轴向配置。
从通气性的观点考虑，从轴流风扇12的轴向观察时，消音器30优选配置在与旋转翼18旋转而形成的区域不重复的位置。
并且，本发明的带消音器的送风机在吹强风的情况下也可以获得消音效果，因此能够优选将消音器30配置成与轴流风扇12的内部空间连接。从而，能够使整体尺寸(体积)小型化。
并且，如图1所示，本发明的带消音器的送风机可以具有多个消音器。
并且，本发明的带消音器的送风机可以具有不同种类的消音器。
在此，轴流风扇12使具有多个叶片的旋转翼旋转而对气体赋予动能，从而将气体沿轴向吹送。从而，轴流风扇12在因转速、叶片数量等而决定的特定频率下产生声压成为极大值的声音。在以下说明中，将因轴流风扇12的转速、叶片数量等而决定的特定频率下声压成为极大值的声音称为离散频率声音。
具体而言，离散频率声音是在欧洲标准ECMA-74中的Prominent discrete tone定义的TNR(tone-to-noise ratio：音噪比)或PR(Prominence ratio：突出率)中为3dB以上的声音。
如此，轴流风扇12产生在特定频率下声压成为极大值的声音。在此，在本发明中，用消音器的声管测定的谐振频率相对于离散频率声音的频率优选偏离1％～10％。
通常，谐振器将谐振频率设定为与消音对象的声音(离散频率声音)的频率大致相同，并利用谐振现象使该频率的声音(离散频率声音)消音。
相对于此，在本发明中，通过构成为消音器的谐振频率相对于离散频率声音的频率偏离1％～10％，进一步获得使用在谐振频率附近的稍微偏离的频率下的相位变化，并使用由干涉引起的相互抵消进行消音的效果。由此，在风持续吹到谐振器的谐振结构的表面而抑制谐振的情况下，也能够有效地消音。
消音器的谐振频率相对于离散频率声音的频率优选偏离2％～8％，更优选偏离3％～5％，进一步优选偏离3％～4％。另外，频率的偏离由“|离散频率声音的频率-消音器的谐振频率|/离散频率声音的频率”表示。
亥姆霍兹谐振器30a的谐振频率根据被壳体32包围的内部空间36的容积及开口部34的面积、长度等来决定。从而，通过调整亥姆霍兹谐振器30a的壳体32的内部空间的容积及开口部34的面积、长度等，能够适当地设定谐振声音的频率。
并且，气柱谐振器30b的谐振频率根据谐振管的长度等来决定。从而，通过调整谐振管的深度、开口的大小等，能够适当地设定谐振的声音的频率。
并且，膜型谐振器30c的振频率根据膜42的大小(振动面的大小，即框体40的开口部的大小)、厚度、硬度等来决定。从而，通过调整膜42的大小、厚度、硬度等，能够适当地设定谐振声音的频率。
另外，在将谐振器构成为具有内部空间和连通内部空间与外部的贯穿孔(开口部)的情况下，至于成为产生气柱谐振的谐振结构，还是产生亥姆霍兹谐振的谐振结构，是根据贯穿孔的大小、位置、内部空间的大小等来决定的。从而，通过适当地调整这些，能够选择气柱谐振和亥姆霍兹谐振中的任一种谐振结构。
另一方面，在亥姆霍兹谐振的情况下，由于需要在贯穿孔中产生热粘性摩擦，因此优选在一定程度上较窄。具体而言，在贯穿孔为矩形的情况下，短边长度优选为0.5mm以上且20mm，更优选为1mm以上且15mm以下，进一步优选为2mm以上且10mm以下。在贯穿孔为圆形的情况下，直径优选在上述范围内。
并且，在轴流风扇12产生多种离散频率声音的情况下，消音器30只要具有谐振频率相对于至少一个离散频率声音偏离1％～10％的消音器即可。对于多种离散频率声音中的每一种，更优选具有满足上述谐振频率条件的消音器。
另外，作为谐振器，优选使用具有与轴流风扇12的内部空间17连通的流路的谐振器。即，作为谐振器，优选使用亥姆霍兹谐振器30a或气柱谐振器30b。如上所述，膜型谐振器30c的谐振频率取决于膜42(振动面)的大小。具体而言，为了将膜型谐振器30c的谐振频率调整为低频率，需要增大膜42(振动面)。然而，在可以配置(连接)于轴流风扇12的范围内，难以调整谐振频率。另一方面，在亥姆霍兹谐振器30a和气柱谐振器30b的情况下，只要具有与内部空间17连通的流路(开口部)即可，由于不增大该开口部本身就能够调整谐振频率，因此例如在将谐振频率调整为低频率的情况下，也能够容易与轴流风扇12的内部空间17连接。
在此，在消音器30连接在由轴流风扇12引起的离散频率声音的频率下的声压分布的声压高的位置的情况下，消音器的谐振频率相对于离散频率声音的频率优选向低侧偏离1％～10％。并且，在连接在由轴流风扇12引起的离散频率声音的频率下的声压分布的声压低的位置的情况下，消音器的谐振频率相对于离散频率声音的频率优选向高侧偏离1％～10％。
消音器30的谐振以谐振频率为中心从低频到高频移动180度相位(反射音的相位)。在本发明中使用谐振宽度宽的谐振器，因此该相位变化也以宽的频率宽度逐渐产生。其中，通过使适当的反射相位与离散频率声音对应的设计，选择与从声源(风扇叶片)发射的声音相互抵消的干涉关系，能够获得消音效果。
推断为，在消音器30连接在由轴流风扇12引起的离散频率声音的频率下的声压分布的声压高的位置的情况下，若消音器的谐振频率相对于离散频率声音的频率向低侧偏离，则在离散频率声音频率中，来自谐振器的反射音相位在比谐振频率延迟的状态下被发射，这对穿过除了消音器的配置位置以外的固定翼内的声音形成相互抵消的相位关系。另一方面，在消音器30连接在由轴流风扇12引起的离散频率声音的频率下的声压分布的声压低的位置的情况下，消音器的谐振频率相对于离散频率声音的频率向高侧偏离，反射音的相位在比谐振频率更超前的状态下发射。由于能够推断在声压高的位置和低的位置相位不同，因此认为为了彼此抵消而使消音器的相位设计颠倒是妥当的。
通常，已知在管道内配置有轴流风扇的情况下，在轴向上形成模式，即产生声压分布。并且，根据本发明人等的研究，发现了在轴流风扇的内部空间中沿周向产生声压分布。在轴流风扇的内部空间中，作为沿周向产生声压分布的原因推定为，在轴流风扇12中，外壳16具有支撑部16a以将旋转翼18及马达14配置在径向中央，并具有固定翼16d(或者不具有叶片功能的连结部)以将支撑部16a与外框部16b连结。每一个叶片18分别成为空气动力声源，通过其表面的压力变动而发射声音。所发射的声音接触到在临近处(远小于声音波长的距离)存在的固定翼16d并受到限制。即，可以认为，由于存在随着旋转而移动的多个声源且在其临近处具有固定翼16d，因此产生复杂的声干涉，从而沿周向在声波传播中产生偏差，沿周向产生声压分布。尤其，为了防止从叶片发射的声音增大，基本上使固定翼和旋转翼的数量不同，因此声源的数量和固定部的数量不同，产生复杂的干涉。
从而，在本发明中，不仅在轴向上，而且在周向上，也能够根据由轴流风扇12引起的离散频率声音的频率下的声压分布来设定消音器的连接位置。
尤其，在轴流风扇12具有固定翼16d的情况下，周向的声压分布的偏差变得更大。同样地，在固定翼16d配置于因旋转翼18旋转而产生的气流的下游侧的情况下，周向的声压分布的偏差变得更大。
并且，在轴流风扇12具有固定翼16d且旋转翼18的叶片数量为固定翼16d的叶片数量以上的情况下，周向的声压分布的偏差变得更大。
旋转翼18的叶片的数量为固定翼16d的叶片数量以上的情况下，从轴向观察时，在相邻的固定翼16d的叶片之间的空间(固定翼开口部)中产生存在多个旋转翼18的叶片的时刻。由于旋转翼18的叶片能够分别视为声源，因此在一个固定翼开口部内存在两个声源。在该情况下，可以认为从每个声源产生的声波在固定翼开口部内因干涉等而相互作用，因此在一个固定翼开口部内周向的声压分布的偏差变得更大。
关于轴流风扇的内部空间中的声压分布(以下，也称为轴流风扇的声压分布)，例如，如图13所示，在相邻的固定翼16d的叶片之间的空间(固定翼开口部)中，在使轴流风扇进行动作的状态下，如图14所示，能够使测定声压的探针麦克风PB在固定翼开口部内沿周向(图14中的左右方向)和轴向(图14中的上下方向)进行扫描和测定。
将如此测定出轴流风扇的声压分布的例子示于图15中。如图15所示可知，在轴流风扇的周向上产生具有声压高的位置和低的位置的声压分布。
探针麦克风PB在麦克风的前端安装有探针。例如，探针是孔径为1.5mm、外径为2.5mm，套管长度为50mm的部件。将该探针麦克风PB插入到轴流风扇的内部空间中进行声压测定。通过使用细探针而减小对风的影响，能够测定局部位置的声压。
在此，在轴流风扇的周向上具有声压分布是指，周向的声压分布中的声压的最大值与最小值之差为6(dB)以上的情况。对每个点进行5次以上测定，由平均值求出声压的最大值与最小值之差即可。
并且，在轴流风扇的周向上声压高的位置设为，若将周向的声压分布中的声压的最大值设为Pmax且将最小值设为Pmin，则具有Pmax-0.4×(Pmax-Pmin)以上的声压的位置。并且，声压低的位置设为具有Pmin+0.4×(Pmax-Pmin)以下的声压的位置。
在此，在具有多个消音器的情况下，每个消音器30可以构成为分别连接在轴流风扇12的声压高的位置，消音器的谐振频率相对于离散频率声音的频率向低侧偏离。或者，每个消音器30可以构成为分别连接在轴流风扇12的声压低的位置，消音器的谐振频率相对于离散频率声音的频率向高侧偏离。或者，每个消音器30可以构成为分别连接在轴流风扇12的声压高的位置或低的位置，消音器的谐振频率相对于离散频率声音的频率向低侧或高侧偏离。
并且，在轴流风扇12具有多个固定翼16d的情况下，优选在相邻的固定翼16d之间的固定翼开口部中的至少两个上连接有消音器，更优选在所有固定翼开口部上连接有消音器。
以下，对消音器的构成要件进行说明。
作为膜型谐振器、亥姆霍兹谐振器及气柱谐振器的框体、壳体及谐振管的材料(以下，统称为“框材料”)，能够举出金属材料、树脂材料、增强塑料材料及碳纤维等。作为金属材料，例如能够举出铝、钛、镁、钨、铁、钢、铬、铬钼、镍铬钼、铜及它们的合金等金属材料。并且，作为树脂材料，例如能够举出丙烯酸树脂、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、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺、ABS树脂(丙烯腈(Acrylonitrile)、丁二烯(Butadiene)、苯乙烯(Styrene)共聚合成树脂)、聚丙烯及三乙酰纤维素等树脂材料。并且，作为增强塑料材料，能够举出碳纤维增强塑料(CFRP：Carbon Fiber Reinforced Plastics)及玻璃纤维增强塑料(GFRP：Glass Fiber Reinforced Plastics)。并且，能够举出天然橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、EPDM(乙烯/丙烯/二烯橡胶)、硅橡胶等、以及包含它们的交联结构体的橡胶类。
并且，作为框材料，也能够使用各种蜂窝芯材料。由于蜂窝芯材料为轻量且用作高刚性材料，因此容易获得现有产品。可以将由铝蜂窝芯、FRP蜂窝芯、纸蜂窝芯(Shin NipponFeather Core Co.,Ltd制造、Showa Aircraft Industry Co.,Ltd.制造等)、热塑性树脂(PP，PET,PE，PC等)蜂窝芯(GIFU INDUSTRY CO.,LTD.制造TECCELL等)等各种材料形成的蜂窝芯材料用作框体。
并且，作为框材料，也能够使用包含空气的结构体，即发泡材料、中空材料、多孔材料等。在使用大量的谐振器的情况下，为了在各个单元之间不通气，例如能够使用独立气泡的发泡材料等形成框体。例如，能够选择独立气泡聚氨酯、独立气泡聚苯乙烯、独立气泡聚丙烯、独立气泡聚乙烯、独立气泡橡胶海绵等各种材料。通过使用独立气泡体，与连续气泡体相比，由于不使声音、水、气体等通过，并且结构强度大，因此适合用作框材料。并且，在上述多孔吸音体具有充分的支撑性的情况下，可以仅由多孔吸音体形成框体，也可以将作为多孔吸音体和框体的材料而举出的材料例如通过混合、混炼等进行组合而使用。如此通过使用内部包含空气的材料系统，能够使器件轻量化。并且，能够赋予绝热性。
在此，从可以配置在成为高温的位置上的观点考虑，框材料优选由耐热性比阻燃材料高的材料构成。耐热性例如能够由满足建筑基准法实施条例的第108条第2款的时间来定义。满足建筑基准法实施条例的第108条第2款的时间为5分钟以上且小于10分钟时为阻燃材料，10分钟以上且小于20分钟时为准不燃材料，20分钟以上时为不燃材料。然而，耐热性通常针对每个领域而被定义。因此，根据利用带消音器的送风机的领域，只要由具有相当于在该领域中定义的阻燃性以上的耐热性的材料构成框材料即可。
框体及壳体的壁厚(框厚度)也不受特别的限制，例如能够根据框体的开口截面的大小等来设定。
作为膜42的材料，可以利用铝、钛、镍、坡莫合金、42合金、可伐合金、镍铬、铜、铍、磷青铜、黄铜、镍银、锡、锌、铁、钽、铌、钼、锆、金、银、铂、钯、钢、钨、铅及铱等各种金属；PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、TAC(三乙酰纤维素)、PVDC(聚偏二氯乙烯)、PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PMP(聚甲基戊烯)、COP(环烯烃聚合物)、ZEONOR、聚碳酸酯、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)、PAR(聚芳酯)、芳纶、PPS(聚苯硫醚)、PES(聚醚砜)、尼龙、PEs(聚酯)、COC(环状烯烃·共聚物)、醋酸丁酸纤维素、硝基纤维素、纤维素衍生物、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、POM(聚甲醛)、PEI(聚醚酰亚胺)、聚轮烷(滑动环材料等)及聚酰亚胺等树脂材料等。此外，也能够使用薄膜玻璃等玻璃材料、如CFRP(碳纤维增强塑料)及GFRP(玻璃纤维增强塑料)那样的纤维增强塑料材料。并且，能够使用天然橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、EPDM、硅橡胶等，以及包含它们的交联结构体的橡胶类。或者，也可以是将它们组合而成的材料。
并且，在使用金属材料的情况下，从抑制生锈等观点考虑，可以对表面实施金属镀覆。
从对热、紫外线、外部振动等的耐久性优异的观点考虑，在要求耐久性的用途中，优选将金属材料用作膜42的材料。
并且，膜对框体的固定方法不受特别的限制，可以适当地利用使用双面胶带或粘结剂的方法、螺固等机械固定方法、压接等。关于固定方法，与框材料及膜同样，也能够从耐热、耐久性、耐水性的观点进行选择。例如，作为粘结剂，能够选择CEMEDINE Co.,Ltd.“Super X”系列、ThreeBond Co.,Ltd.“3700系列(耐热)”、TAIYO WIRE CLOTH CO.,LTD制造的耐热环氧系粘结剂“Duralco系列”等。并且，作为双面胶带，能够选择3M公司制造的高耐热双面胶带9077等。如此，针对所要求的特性，能够选择各种固定方法。
膜42的厚度优选小于100μm，更优选为70μm以下，进一步优选为50μm以下。另外，在膜42的厚度不一样的情况下，只要平均值在上述范围内即可。另一方面，若膜的厚度薄，则变得难以处理。膜厚优选为1μm以上，更优选为5μm以上。
膜42的杨氏模量优选为1000Pa～1000GPa，更优选为10000Pa～500GPa，最优选为1MPa～300GPa。
膜42的密度优选为10kg/m3～30000kg/m3，更优选为100kg/m3～20000kg/m3，最优选为500kg/m3～10000kg/m3。
并且，在膜型谐振器中，背面空间44的厚度优选为10mm以下，更优选为5mm以下，进一步优选为3mm以下。另外，在背面空间的厚度不一样的情况下，只要平均值在上述范围内即可。
另外，将消音器(谐振器)安装于轴流风扇的外壳上的方法不受特别的限定，可以适当地利用使用粘结剂、粘合剂、双面胶带等的方法、螺固等机械方法等公知的固定方法。
并且，膜型谐振器30c的背面空间44只要大致划分空间以阻碍空气流即可，除了完全的封闭空间之外，也可以在膜42或框体40上具有一部分开口。这种局部具有开口的方式在如下方面是优选的：因温度变化而背面空间内的气体膨胀或收缩以对膜42施加张力，从而膜42的硬度发生变化，由此能够防止吸音特性发生变化。
通过在膜42上形成贯穿孔，发生由空气传播声音引起的传播。由此，膜42的声阻抗发生变化。并且，膜42的质量因贯穿孔而减少。由此，能够控制膜型谐振器30c的谐振频率。关于形成贯穿孔的位置，不受特别的限定。
在此，在图1等所示例中，带消音器的送风机构成为具有轴流风扇12作为风扇并抑制轴流风扇(螺旋桨式风扇)的噪声，但并不限定于此，也能够适用于多叶片式风扇、涡轮风扇、离心式风扇、线流风扇(注册商标)等以往公知的风扇。
多叶片式风扇从具有叶片的转子的旋转轴方向进气，并向与旋转轴垂直的方向送气，在侧面上具有送风口。因此，例如，在风扇是多叶片式风扇的情况下，消音器可以配置成与送风口接触。此时，消音器优选配置在不堵塞多叶片式风扇的送风口的位置。
在多叶片式风扇等其他风扇的情况下，当使从风扇产生的声音消音时，为了有效地进行消音，优选配置在风扇的送风路径中，但由于消音器受到风的影响，因此基于谐振的消音效果降低，并且导致风噪声放大，相对于此，通过配置较弱的消音器，抑制风噪声被放大，并能够适当地使风扇产生的声音消音。
并且，与上述结构相同的结构的带消音器的送风机也可以适用于具备作为轴流风扇的螺旋桨式风扇的直升机、UAV等带螺旋桨的移动体。即，可以实现具备上述带消音器的送风机的带螺旋桨的移动体。根据该带螺旋桨的移动体，能够适当地使在飞行中因螺旋桨的旋转而产生的噪声消音。尤其在飞行中主要在带螺旋桨的移动体的下方(螺旋桨排气侧)有人，因此使下方向的噪声消音很重要，能够由上述消音器适当地使这种噪声消音。
另外，在带螺旋桨的移动体中，期望带消音器的送风机的消音器配置在能够适当地消音的位置，例如可以配置在作为主要声源的螺旋桨周围。
例举图30所示的多旋翼式带螺旋桨的移动体50进行说明，可以在多个(例如四个)螺旋桨52各自的附近各配置一个消音器30。在该情况下，通过在每个螺旋桨52的径向外侧(更远离移动体的主体54的一侧)配置消音器30，能够使消音器30构成为螺旋桨护罩56的一部分。螺旋桨护罩56是以防止与每个螺旋桨52接触为目的而配置在每个螺旋桨52的径向外侧的框体(框架)。
并且，在带螺旋桨的移动体50中使用的消音器30的外形形状(具体而言，消音器30的壳体33)从螺旋桨52的旋转轴方向观察时可以是圆或圆弧。即，如图30所示，在螺旋桨护罩56中配置在每个螺旋桨52的周边的消音器30可以沿着每个螺旋桨52的周向弯曲。在该情况下，消音器30良好地发挥作为螺旋桨护罩56的功能，并且能够使通过螺旋桨而产生的风不受阻碍地流动。
在带螺旋桨的移动体50中使用的消音器30的种类不受特别的限定，例如，可以是如图28所示的气柱谐振器30b。图28是表示气柱谐振器30b的截面的图，严格而言，是表示与螺旋桨52的旋转轴正交的截面的图。
如上所述，根据发挥作为螺旋桨护罩56的功能的理由，上述气柱谐振器30b可以沿着螺旋桨52的周向弯曲成圆弧状。即，在从螺旋桨52的旋转轴方向观察气柱谐振器30b的情况下，在消音器30的壳体33的内部形成的谐振管37的至少一部分可以沿着螺旋桨52的周向弯曲成圆弧状。
另外，如图28所示，谐振管37可以折弯成L字形。进行具体的说明，在弯曲成圆弧状的壳体33中，在与最近的螺旋桨52对置的位置设置有开口部35。即，在壳体33的内部存在以圆弧状弯曲的部分和从该圆弧的一端部向开口部35延伸的部分，这些部分交叉成L字形而构成谐振管37。
实施例
以下，根据实施例对本发明进行更详细的说明。以下实施例中所示材料、使用量、比例、处理内容及处理顺序等，只要不脱离本发明的主旨，就能够适当地进行变更。从而，本发明的范围不应该由以下所示实施例限定地解释。
[轴流风扇]
作为轴流风扇，准备了San Ace 60(SANYO DENKI CO.,LTD.制造Model：9GA0624P1G03)。该轴流风扇的外壳的外形为60mm×60mm、厚度为38mm，固定翼的叶片数量为五个，旋转翼的叶片数量为七个。若对该轴流风扇赋予额定电流，则在1800Hz附近出现风扇峰值声音(离散频率声音)的基本模式。
[轴流风扇的声压分布]
如下测定出上述轴流风扇的内部空间中的声压分布。
在麦克风(4152N，ACO Co.,Ltd.制造)的前端安装定制的探针(孔径为1.5mm，外径为2.5mm，套管长度为50mm)而制作出探针麦克风PB。在使轴流风扇进行了动作的状态下，将所制作的探针麦克风PB如图14所示插入到轴流风扇的固定翼开口部内，并沿周向和轴向进行扫描而测定出声压。初始位置将周向设为固定翼附近，将轴向设为与旋转翼分开1mm的位置，沿周向以1mm间隔移动，沿周向进行扫描，在完成周向扫描之后，向轴向近前侧(与旋转翼相反的一侧)移动1mm，再次进行周向扫描，从而测定出每个测定点上的声压。如此重复周向及轴向的移动，从而测定出固定翼开口部内的声压。
提取每个测定点上的基本离散频率声音的声压，并在每个测定位置上绘制声压，由此示出离散频率(1.8kHz)下的声压的空间分布(图15)。另外，关于离散频率声音的声压，将周边的声压视为由成为背景的风噪声引起的声压而去除，从而求出离散频率声音的声压。
图15中表示为风扇内部的区域是固定翼开口部内，在周向的两端存在固定翼的叶片。从图15可知，在轴流风扇的周向上，存在30dB范围内的声压的疏密分布。在固定翼的附近声压变大，在固定翼开口部的中央附近声压变小。如此，通过实测确定了轴流风扇的内部空间的周向的声压分布。
[实施例1]
作为消音器，使用了在PVC制单侧封闭管的气柱谐振器(外径为10mm，内径为6mm，内侧长度(谐振管长度)为48mm)的封闭面与PVC管之间隔开间隙的消音器。切断PVC管时，通过粗略切断而实现。由该气柱谐振器的声管测定出的谐振频率为1736Hz。
消音器的反射和吸收性能是通过使用声管的4麦克风法来测定出。该透射率和反射率的测定方法依据ASTME2611，能够使用Nihon Onkyo Engineering Co.,Ltd.制造的WinZacMTX进行相同的测定。将结果示于图16中。使用与风扇的内部尺寸相同的60mm见方的声管，将气柱谐振器配置在内部进行了测定。谐振管的开口部配置成大致朝向声源侧。如图16所示，消音器在谐振频率下的吸收率与反射率的总和约为26％，半宽度约为212Hz，归一化半值宽度为0.12。
按照上述声压分布的测定结果，在轴流风扇的声压高的位置(固定翼附近(周向、轴向)＝(3mm，13mm))连接了气柱谐振器。另外，该位置是相对于周向的声压分布中的声压的最大值Pmax和最小值Pmin成为Pmax-0.4×(Pmax-Pmin)以上的位置。在轴流风扇中，固定翼的叶片数量为五个，因此固定翼开口部也有五处。从而，在五处固定翼开口部中的每一处各连接了一个气柱谐振器。
在外壳上，在插入气柱谐振器的部位开设有直径为10mm的开口(贯穿孔)。
通过将气柱谐振器插入到外壳的每个贯穿孔中，制作出具有五个气柱谐振器的带消音器的送风机。气柱谐振器的端部调整为不会突出到轴流风扇的内部空间。在突出到风扇内部的状态下，风接触到气柱谐振器的角部而容易产生风噪声，因此期望不遮挡风道。
[比较例1]
作为消音器，使用PVC制单侧封闭管的气柱谐振器(外径10mm，内径6mm，内侧长度(谐振管长度)48mm)，并设为在PVC管的封闭部没有间隙，除此以外，与实施例1相同。即，消音器除了封闭部的间隙以外，与在实施例1中使用的气柱谐振器相同。该气柱谐振器的谐振频率为1680Hz。
以与实施例1相同的方式测定出该消音器的反射和吸收性能。将结果示于图16中。如图16所示，消音器在谐振频率下的吸收率与反射率的总和约为0.56％，半宽度约为84Hz，归一化半值宽度为0.3。
[评价]
测定出所制作的实施例及比较例的带消音器的送风机的噪声量(声压)。并且，作为参考例1，测定出轴流风扇单体中的噪声量(峰值频率为1800Hz)。并且，改变接通电力而测定出峰值频率改变为1900Hz的状态下的噪声量(参考例2)。
如图17所示，由厚度为10mm的亚克力板制作前后两面为空的1m见方的箱，在内侧面整个面上粘贴厚度为10cm的吸音氨基甲酸酯(省略图示)，从而制作出测定用箱100。在该测定用箱100的中心，使用底座102配置了带消音器的送风机10。将由轴流风扇产生的气流的朝向对应于测定用箱100的开放面而配置。在从轴流风扇向轴向排气侧分开1m且向铅垂方向上侧分开0.5m的位置配置了麦克风MP1(4152N，ACO Co.,Ltd.制造)，在向轴向排气侧分开1m且向水平方向分开0.5m的位置配置了麦克风MP2(4152N，ACO Co.,Ltd.制)。
使风扇进行动作，并使用由两个麦克风测定出的声压的平均值评价了噪声量。将结果示于图18及图19。
从图19的比较例1和参考例1的对比可知，对约1800Hz的目标离散频率声音未获得大的消音效果。并且，在该离散频率声音附近的频率中，与参考例相比，声压变高。这是由风噪声的产生引起的。
相对于此，从图18的实施例1与参考例1的对比可知，对谐振频率附近的约1800Hz的离散频率声音可以获得大的消音效果。并且，可知在离散频率附近声压未变高，能够抑制风噪声的产生。此外，可知更高阶的二阶离散频率声音也可以获得消音的效果。即，可知不仅在谐振器的谐振频率附近的频率下，而且在高阶频率下也可以获得消音效果，并可知显示出对轴流风扇的消音有利的特殊效果。
并且，确认到与原来的轴流风扇(参考例1)相比，实施例1的带消音器的送风机的风速和风量没有变化。
[实施例2]
代替在实施例1中使用的气柱谐振器而使用了开口部位于相对于谐振管折弯90°的位置上的L字形气柱谐振器(ABS树脂制造，单侧封闭管结构，流路长度(谐振管长度)48mm)。该气柱谐振器的谐振频率为1826Hz。并且，以与实施例1相同的方式测定出该消音器的反射和吸收性能。将结果示于图21中。如图21所示，消音器在谐振频率下的吸收率与反射率的总和约为21％，半宽度约为234Hz。归一化半值宽度为10.6。
以谐振管的延伸方向成为轴向的方式将气柱谐振器安装到轴流风扇的外壳的贯穿孔。由于外壳与实施例1相同，因此气柱谐振器连接在轴流风扇的周向声压高的位置(固定翼附近(周向、轴向)＝(3mm、13mm))。通过将气柱谐振器设为L字形气柱谐振器并以谐振管的延伸方向成为轴向的方式安装于轴流风扇，能够使从轴向观察的带消音器的送风机整体的面积比实施例1更小且更紧凑。
[评价]
改变接通电力，并改变为峰值频率1900Hz，除此以外，以与上述相同的方法测定出噪声量。将结果示于图20中。
从图20的实施例2与参考例2的对比可知，对谐振频率附近的约1900Hz的离散频率声音可以获得大的消音效果。此外，可知更高阶的二阶及三阶的离散频率声音也可以获得消音的效果。因此，可知即使是尺寸紧凑的L字形气柱谐振器也显示出消音效果。
并且，确认到与原来的轴流风扇(参考例2)相比，实施例2的带消音器的送风机的风速和风量没有变化。
[实施例3]
在PVC制单侧封闭管的气柱谐振器(外径10mm，内径6mm，内侧长度(谐振管长度)44mm)的背面开设了(使用激光切割机在亚克力板上开设了贯穿孔)两个贯穿孔(Φ1mm)。
该气柱谐振器的谐振频率为1840Hz。并且，以与实施例1相同的方式测定出该消音器的反射和吸收性能。将结果示于图22中。如图22所示，消音器在谐振频率下的吸收率与反射率的总和约为43％，半宽度约为104Hz。归一化半值宽度为14.5。
以与实施例1相同的配置安装到风扇并进行了测定。图23中示出噪声频谱。峰值消音约为14dB，获得大的消音效果。然而，在峰值略低频侧存在大的声音放大区域。可知这对应于由谐振管引起的风噪声，由于谐振的反射+吸收比实施例1和实施例2大，因此产生大的风噪声。
[模拟1]
以下，通过模拟对消音器的连接位置与消音器的谐振频率的关系进行了研究。在模拟中，使用了有限元法计算软件COMSOL MultiPhysics(ver.5.3，COMSOL Inc.)。
创建轴流风扇的内部空间模型，将声源设定为再现风扇的相位。对应于上述实施例中使用的轴流风扇，固定翼设为五个，旋转翼设为七个。
使用该模型并通过模拟算出轴流风扇的内部空间中的声压分布。通过模拟确认到是固定翼的周边声压大、固定翼开口部的中央附近声压低的声压分布。
另外，使频率在1600-2000Hz的范围内改变，并通过计算调查了声压空间分布，但确认到在分布中几乎没有差异。
根据该模拟结果，在风扇的离散频率声音(1800Hz)的声压分布中的声压高的位置连接了消音器。为了使消音器的谐振频率成为1730Hz，消音器设为气柱谐振器，并在外径为10mm，内径为6mm，内侧长度(谐振管长度)为48mm的封闭面上设置了两个直径为1mm的第2开口部而建模。
使用该模拟模型，对每个频率算出从风扇向轴向排气侧分开1m且向铅垂方向上侧分开0.5m的位置、以及向轴向排气侧分开1m且向水平方向分开0.5m的位置上的声压，并求出平均值作为声压级。将结果示于图24中。
在该模拟中，算出来自声源的声压发射的相位分布在每个频率下成为峰值声音。即，对每个频率示出该频率为峰值声音(风扇的NZ音)时的音量或消音量。
同样地，在风扇的离散频率声音(1800Hz)的声压分布中的声压低的位置连接消音器，对每个频率算出声压，并求出平均值作为声压级。将结果示于图25中。
从图24可知，在将消音器连接到风扇内部的声压分布中的声压高的位置的情况下，能够在比消音器的谐振频率(在模拟中，噪声显示出极大值，图中1730Hz)高的频率下进一步降低噪声的声压级。从而，可知在将消音器连接到风扇内部的声压分布中的声压高的位置的情况下，通过将消音器的谐振频率设为比风扇的离散频率声音的频率低的频率，能够更适当地使风扇的离散频率声音消音。
另一方面，从图25可知，在将消音器连接到风扇内部的声压分布中的声压低的位置的情况下，能够在比消音器的谐振频率低的频率下进一步降低噪声的声压级。从而，可知在将消音器连接到风扇内部的声压分布中的声压低的位置的情况下，通过将消音器的谐振频率设为比风扇的离散频率声音的频率高的频率，能够更适当地使风扇的离散频率声音消音。
[实施例4]
接着，关于消音器的连接位置与消音器的谐振频率的关系，使用实机进行了研究。
使用实施例1的带消音器的送风机，通过改变电力对风扇的转速进行各种变更，并能够改变离散频率声音。针对每个转速，以与实施例1相同的方法测定出带消音器的送风机的噪声量(声压)。将频率与噪声量(声压级)的关系示于图26中。从1600Hz附近到1900Hz附近，改变转速即离散频率声音进行了测定。在图26中，针对每个转速，改变线类型而示出频率与声压级的关系。
以1670Hz附近为中心的平缓的峰表示由消音器(气柱谐振器)的谐振引起的风噪声的放大。即使改变离散频率声音，也几乎没有变化。
另一方面，在每次测定中存在20dB左右的峰值，这表示每个转速下的离散频率声音。在图中由实线表示的转速中，该离散频率声音的峰值高度小于其他转速。这表示离散频率声音的消音。此时，消音在1800Hz附近产生。
并且，图中用声管测定出的谐振频率(1730Hz)也由线来表示。
由此可知，风噪声的放大频率(1670Hz)＜基于声管的谐振频率(1730Hz)＜离散频率声音的消音频率(1800Hz)的关系。
与上述模拟中的预测一致，能够用实机确认到离散频率的消音频率在比消音器的谐振频率更高频侧出现。
[实施例5]
为了使在无人驾驶飞行器飞行中从螺旋桨产生的噪声消音而使用了L字形气柱谐振器。具体而言，使用DJI公司的无人驾驶飞行器“Mavic Air 2”对飞行中的峰值噪声的消音进行了研究，具体而言，对使无人驾驶飞行器悬空并静止在离地面1.2m高度位置的状态下的消音进行了研究。
当研究消音时，首先，在无人驾驶飞行器上安装专用螺旋桨护罩，在该状态下测定了使无人驾驶飞行器飞行时的声压。声压测定是在铺设有吸音材料的地板上实施的。具体而言，在比无人驾驶飞行器降低1.1m的位置且离无人驾驶飞行器横向偏移0.2m的位置上，设置带防风麦克风进行了测定。即，麦克风设置在离吸音材料10cm高度的位置。另外，声压测定是1/24倍频程测定。
将声压的测定结果示于图27中。图中的纵轴表示声压级(dBA)。从图27可知，通过螺旋桨的旋转而产生大量的峰值声音。具体而言，第一峰值声音是227Hz的声音，第二峰值声音是453Hz的声音，此外，还产生相当于该整数倍的频率的高阶峰值声音。
接着，为了在第二峰值声音的频率453Hz下进行消音而制作出L字形气柱谐振器。如图28所示，该气柱谐振器对应于无人驾驶飞行器的螺旋桨形状而设为圆弧状谐振器(图中，用符号30b来标记)。并且，螺旋桨的直径为183mm，为了包围螺旋桨，将气柱谐振器30b的内侧(靠近螺旋桨的一侧)的直径设为190mm，将外侧(远离螺旋桨的一侧)的直径设为230mm，将高度设为11mm。气柱谐振器30b的内侧边缘和外侧边缘分别设为圆弧，将每个圆弧的角度(中心角度)设为100°。并且，通过确保对气柱谐振充分的长度，并且在专用螺旋桨护罩结构的框架与气柱谐振器30之间使角度一致，使得容易安装气柱谐振器30b。此外，以不产生多余的振动的方式确定了上述角度。
并且，在气柱谐振器30b的壳体33的一端部设置了角度为4°的圆弧状开口部35。圆弧状开口部35的宽度(螺旋桨的周向上的长度)为6.6mm)。通过设置开口部35，在壳体33内设置了折弯成L字形的谐振管37。壳体33的侧壁的厚度为2.5mm，上壁及下壁的厚度分别为1mm。即，在壳体33内部的谐振管37中，其内侧直径为192.5mm，外侧直径为227.5mm，换言之，宽度为17.5mm。并且，谐振管37的高度为9mm。
在气柱谐振器30b的制作中使用了亚克力材料。具体而言，上壁部和下壁部使用了1mm厚度的亚克力板，除此以外的部分使用了3mm厚度的亚克力板，分别由激光切割机进行切割，并使用Acrysunday Co.,Ltd.的亚克力用粘结剂以成为上述形状的方式接合了各个部分。由此，制作出图28所示的气柱谐振器30b。
另外，气柱谐振器30b的重量为每一个为15g，四个为60g。另一方面，由于专用螺旋桨护罩的重量为90g，因此能够实现相对轻量的气柱谐振结构。
关于上述气柱谐振器30b的消音效果，使用直径为8cm的声管进行了测定。图29中示出测定结果。图中的纵轴表示对入射音的反射率+吸收率。从图29可知，气柱谐振器30b的第一谐振在468Hz的频率下产生，该频率下的反射率+吸收率为29.3％。并且，半宽度为32Hz，归一化半值宽度为0.068。这些值满足本发明中规定的数值条件。推断为上述数值通过使用具有中途折弯成L字形的谐振管37的气柱谐振结构30b来实现。
接着，制作与无人驾驶飞行器具有的螺旋桨相同数量(具体而言，四个)的上述气柱谐振器30b，如图30所示，将每个气柱谐振器30b固定在无人驾驶飞行器(图中的带螺旋桨的移动体50)的螺旋桨护罩56的上部。然后，使无人驾驶飞行器飞行，并进行了飞行中的声压测定。此时的气柱谐振器30b的位置成为比无人驾驶飞行器的螺旋桨52向供气侧(上侧)偏离约1cm的位置。
将声压的测定结果示于图31中。图中的虚线是不使用气柱谐振器30b时的曲线图，实线是将气柱谐振器30b固定在螺旋桨护罩56上时的曲线图。从图31可知，在453Hz的频率下，能够获得所期望的消音效果。具体而言，能够将声压从53.1dBA降低至45.7dBA，能够由1/24倍频程下的评价值获得7.4dB的消音效果。另外，如上所述，由于测定位置(麦克风位置)是无人驾驶飞行器的下侧，因此确认到能够通过如无人驾驶飞行器那样的带螺旋桨的移动体来实现成为问题的下方向的消音。
另外，所制作的每个气柱谐振器30b除了使声音消音的功能以外，还作为螺旋桨护罩56的一部分发挥功能。即，通过由气柱谐振器36b包围螺旋桨周边，对风进行整流以使其容易流动，并且能够防止人和物体接触到旋转中的螺旋桨52。
[实施例6]
代替使无人驾驶飞行器飞行而进行固定，以除此以外的条件作为与实施例5相同的条件进行了声压测定。若在固定了无人驾驶飞行器的状态下使螺旋桨52旋转，则在1400Hz附近产生了峰值声音。相应地，制作出以1400Hz的声音作为消音对象的气柱谐振器30b。气柱谐振器30b的内径、外径及高度设为与实施例5相同的尺寸。另一方面，将形成在壳体33上的开口部35的宽度设为5mm，将气柱谐振器30b的外缘所成圆弧角度(中心角度)设为32°。
将上述气柱谐振器30b作为一个单位(一个)，将五个气柱谐振器30b以圆弧状排列配置，从而制作出由气柱谐振器30b组成的螺旋桨护罩。图32中表示所制作的气柱谐振器的螺旋桨护罩的一部分。并且，在每个气柱谐振器30b的开口部35(谐振管37的入口)上，将由Bridgestone KBG Co.,Ltd.制造的无纺布吸音材料“QonPET”组成的厚度为5mm的吸音体配置成覆盖开口部35。即，在实施例6中，制作出带吸音体的气柱谐振结构。
关于上述条件下的消音效果，将使用声管进行的测定结果示于图33中。从图33可知，在1342Hz的频率下，反射+吸收率为28.7％，半宽度为162Hz，归一化半值宽度为0.12。
此外，将上述带吸音体的气柱谐振结构安装于无人驾驶飞行器专用螺旋桨护罩56的排气侧，并进行了声压测定。此时，带吸音体的气柱谐振结构的位置是从螺旋桨52向排气侧(下侧)偏移3cm距离的位置。声压测定是在排气侧配置带防风麦克风进行的。
图34示出安装有上述带吸音体的气柱谐振结构时的测定结果(实线曲线图)和未安装时的测定结果(虚线曲线图)。从图34可知，通过安装带吸音体的气柱谐振结构，能够使比气柱谐振器30b单体的谐振频率1342Hz略高频侧，具体而言，使1390Hz的峰值声音消音。
根据以上结果，本发明的效果显著。
符号说明
10-带消音器的送风机，12-轴流风扇，14-马达，15-贯穿孔，16-外壳，16a-支撑部，16b-外框部，16c-罩部，16d-固定翼，16e-孔，17-内部空间，18-旋转翼，20-轴部，22-叶片，30-消音器，30a-亥姆霍兹谐振器，30b-气柱谐振器，30c-膜型谐振器，32、33-壳体，34、35-开口部，36-内部空间，37-谐振管，40-框体，42-膜，44-背面空间，50-带螺旋桨的移动体，52-螺旋桨，54-主体，56-螺旋桨护罩，100-测定用箱，102-底座，PB-探针，MP1-麦克风，MP2-麦克风。

Claims (15)

1.一种带消音器的送风机，其具有风扇和对所述风扇产生的声音进行消音的消音器，
所述消音器具有谐振特性，
所述消音器配置在与所述风扇产生的声音的声场空间连接的位置处，
所述消音器的使用声管测定的谐振频率下的吸收率和反射率的总和为10％～43％，并且归一化半值宽度大于0.05且为0.25以下。
2.根据权利要求1所述的带消音器的送风机，其中，
所述消音器与所述风扇的内部空间连接。
3.根据权利要求2所述的带消音器的送风机，其中，
所述消音器具有与所述风扇的所述内部空间连通的流路。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的带消音器的送风机，其中，
所述消音器的由声管测定的谐振频率相对于由所述风扇引起的离散频率声音的频率偏离1％～10％。
5.根据权利要求4所述的带消音器的送风机，其中，
所述消音器连接在由所述风扇引起的离散频率声音的频率下的声压分布的声压高的位置处，
所述消音器的谐振频率低于所述离散频率声音的频率。
6.根据权利要求4所述的带消音器的送风机，其中，
所述消音器连接在由所述风扇引起的离散频率声音的频率下的声压分布的声压低的位置处，
所述消音器的谐振频率高于所述离散频率声音的频率。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的带消音器的送风机，其中，
所述消音器是气柱谐振器，
所述气柱谐振器的谐振管具有折弯的结构。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的带消音器的送风机，其中，
所述消音器由谐振器和多孔吸音材料组合而成。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的带消音器的送风机，其中，
所述风扇是轴流风扇，
当从所述轴流风扇的轴向观察时，所述消音器配置在与因旋转翼旋转而形成的区域不重合的位置处。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的带消音器的送风机，其中，
所述风扇是具有固定翼的轴流风扇，
所述消音器与所述固定翼之间的固定翼开口部中的至少一个固定翼开口部连接。
11.根据权利要求10所述的带消音器的送风机，其中，
在所有固定翼开口部上连接有所述消音器。
12.一种带螺旋桨的移动体，其具备权利要求1至11中任意一项所述的带消音器的送风机，
所述带消音器的送风机的风扇是螺旋桨，通过所述螺旋桨的旋转而飞行。
13.根据权利要求12所述的带螺旋桨的移动体，其中，
所述带消音器的送风机的消音器配置在所述螺旋桨的周围而构成螺旋桨护罩。
14.根据权利要求12或13所述的带螺旋桨的移动体，其中，
从所述螺旋桨的旋转轴方向观察所述带消音器的送风机的消音器时，所述消音器的外形形状为圆或圆弧。
15.根据权利要求14所述的带螺旋桨的移动体，其中，
所述消音器是具有折弯的谐振管的气柱谐振器，
在从所述旋转轴方向观察所述消音器的情况下，所述谐振管的一部分弯曲成圆弧状。
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