JP2006220813A - 消音ダクト - Google Patents

Abstract

【課題】電子機器等の消音ダクトにおいて、コンパクトで、しかも、低周波帯域の騒音を含む広い帯域の騒音を低減させることができるようにする。
【解決手段】排気側消音ダクト１及び吸気側消音ダクト２内の風路の一部又は全部を、音響透過壁３、４、１３、１４で構成したことにより、送風機６、１６で発生した騒音は、風路内を通過する際に、音響透過壁３、４、１３、１４を介して機器内部に逃げ、吸気口１７又は排気口７へ到達しにくくなる。つまり、吸気口１７又は排気口７から放出される騒音を減らすことができる。また、吸気口１７又は排気口７から吸気側消音ダクト２又は排気側消音ダクト１内に反射してきた音も、音響透過壁３、４、１３、１４を介して機器内部に透過し、風路内でこもったり共鳴したりすることがなくなる。従って、吸気口１７又は排気口７から放出される騒音を、低周波帯域の騒音を含めて、大幅に低減させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、機器内部の基板冷却用の送風機を有する電子機器やＯＡ機器の吸気口又は排気口に取り付けられる、騒音低減用の消音ダクトに関する。

従来より、各種電子機器やＯＡ機器では、機器内部の基板を空気冷却するために送風機で冷却風を流しているが、この送風機からの騒音が大きく、問題となっている。この騒音は、送風機で発生した音が吸気風路内又は排気風路内を伝播し、その一部が吸気口又は排気口から放出されるものである。また、吸気口又は排気口から放出された騒音の一部は風路内に反射される。風路内に吸音材等の音響エネルギーを吸収する部材が配置されている場合には、送風機で発生した音が風路内を伝播する際に、上記の吸音材等の部材により音響エネルギーが吸収されて、吸気口又は排気口から放出される音響エネルギーが低減される。また、吸気口又は排気口から風路内に反射された音響エネルギーも、上記の吸音材等の部材により吸収される。吸音材等の音響エネルギーを吸収する部材がない場合には、上記の音響エネルギーが減衰せず、場合によっては、風路内で共鳴増幅する場合もある。従って、一般に、各種電子機器やＯＡ機器における冷却風の吸気口又は排気口には、吸音材を用いた消音ダクトが取り付けられている。

図５と図６とは、従来の電子機器における機器内の冷却風の流れと消音ダクトの構造を示す。図５に示されるように、従来の電子機器１１０は、排気口１０７に取り付けられた排気側消音ダクト１０１と、吸気口１１７に取り付けられた吸気側消音ダクト１０２とを有している。一般に、電子機器やＯＡ機器の場合、機器内のスペースに余裕がないので、図５及び図６に示されるように、排気側消音ダクト１０１及び吸気側消音ダクト１０２を構成する壁の一部は、吸音壁１０５、１１５で構成されているが、これらの消音ダクト１０１、１０２内の他の壁は、剛壁１０３、１０４、１１３、１１４、本体ケーシング天板１２１及び本体ケーシング底板１０９で構成されている。また、上記のように、電子機器やＯＡ機器の場合、機器内のスペースに余裕がないことから、吸音壁１０５、１１５として、低周波帯域の音まで低減させることが可能な分厚いものを使用することはできない。つまり、従来の電子機器やＯＡ機器では、送風機で発生した騒音を低周波帯域の音まで充分に低減させようとすると、製品が大きくならざるを得ず、逆に、製品のコンパクト化を実現しようとすると、騒音対策を犠牲にせざるを得ないという問題があった。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、コンパクトで、しかも、低周波帯域の騒音を含む広い帯域の騒音を低減させることが可能な消音ダクトを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、機器内部の基板冷却用の送風機を有する電子機器やＯＡ機器の吸気口又は排気口に取り付けられる消音ダクトにおいて、当該消音ダクト内の風路の一部又は全部を、音は透過するが、空気の流れは透過しない音響透過壁で構成したものである。

請求項２の発明は、機器内部の基板冷却用の送風機を有する電子機器やＯＡ機器の吸気口又は排気口に取り付けられる消音ダクトにおいて、前記電子機器やＯＡ機器の内部との仕切り壁の一部又は全部を、音は透過するが、空気の流れは透過しない音響透過壁で構成したものである。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の消音ダクトにおいて、前記消音ダクト内の風路の一部を吸音壁で構成したものである。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の消音ダクトにおいて、前記音響透過壁を、布、又はフィルムでカバーした布を枠に貼り付けて構成したものである。

請求項５の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の消音ダクトにおいて、前記音響透過壁を、フィルムを枠に貼り付けて構成したものである。

請求項６の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の消音ダクトにおいて、前記音響透過壁を、布、フィルムでカバーした布、又はフィルムを多孔板に貼り付けて構成したものである。

請求項７の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の消音ダクトにおいて、前記音響透過壁を、布、フィルムでカバーした布、又はフィルムを多孔板に挟み込んで構成したものである。

請求項１の発明によれば、消音ダクト内の風路の一部又は全部を、音は透過するが、空気の流れは透過しない音響透過壁で構成した。ここで、音響透過壁は、風路内の音響エネルギーを機器本体内部に透過させて、基板などの詰まった内部で減衰させる作用があることから、上記のように、消音ダクト内の風路の一部又は全部を音響透過壁で構成したことにより、送風機で発生した騒音は、風路内を通過する際に、音響透過壁を介して機器内部に逃げ、吸気口又は排気口へ到達しにくくなる。つまり、吸気口又は排気口から放出される騒音を減らすことができる。また、吸気口又は排気口から消音ダクト内に反射してきた音も、音響透過壁を介して機器内部に透過し、風路内でこもったり共鳴したりすることがなくなる。従って、消音ダクト内の風路の一部又は全部を音響透過壁で構成したことにより、吸気口又は排気口から放出される騒音を大幅に低減させることができる。また、通常の吸音壁は、低周波音まで吸音するには、それなりの厚みが必要であるが、音響透過壁は、音波を透過させるだけなので、薄い音響透過壁であっても、低周波帯域の音を含む広い帯域の音を機器内部に透過させて減衰させることができる。従って、この消音ダクトが使用される機器全体をコンパクトな構成としつつ、しかも、低周波帯域の騒音を含む広い帯域の騒音を低減させることができる。

請求項２の発明によれば、電子機器やＯＡ機器の内部との仕切り壁の一部又は全部を、音は透過するが、空気の流れは透過しない音響透過壁で構成した。ここで、音響透過壁は、消音ダクトの風路内の音響エネルギーを機器本体内部に透過させて、基板などの詰まった内部で減衰させる作用があることから、上記のように、電子機器やＯＡ機器の内部との仕切り壁の一部又は全部を音響透過壁で構成したことにより、送風機で発生した騒音は、音響透過壁を介して機器内部に逃げ、吸気口又は排気口へ到達しにくくなる。つまり、吸気口又は排気口から放出される騒音を減らすことができる。また、吸気口又は排気口から消音ダクト内に反射してきた音も、音響透過壁を介して機器内部に透過し、風路内でこもったり共鳴したりすることがなくなる。従って、機器内部との仕切り壁の一部又は全部を音響透過壁で構成したことにより、吸気口又は排気口から放出される騒音を大幅に低減させることができる。また、通常の吸音壁は、低周波音まで吸音するには、それなりの厚みが必要であるが、音響透過壁は、音波を透過させるだけなので、薄い音響透過壁であっても、低周波帯域の音を含む広い帯域の音を機器内部に透過させて減衰させることができる。従って、この消音ダクトが使用される機器全体をコンパクトな構成としつつ、しかも、低周波帯域の騒音を含む広い帯域の騒音を低減させることができる。

請求項３の発明によれば、消音ダクト内の風路の一部を吸音壁で構成したことにより、送風機で発生した騒音が風路内を伝播する際に、上記の吸音壁により音響エネルギーを吸収することができるので、上記請求項１及び請求項２の発明と比べて、吸気口又は排気口から放出される騒音をより一層低減させることができる。また、吸気口又は排気口から消音ダクト内に反射された騒音もより一層低減させることができる。

請求項４の発明によれば、音響透過壁を、布、又はフィルムでカバーした布を枠に貼り付けたものとしたことにより、上記請求項１又は請求項２に記載の発明の効果を的確に得ることができる。

請求項５の発明によれば、音響透過壁を、フィルムを枠に貼り付けたものとしたことにより、上記請求項１又は請求項２に記載の発明の効果を的確に得ることができる。

請求項６の発明によれば、音響透過壁を、布、フィルムでカバーした布、又はフィルムを多孔板に貼り付けたものとしたことにより、上記請求項１又は請求項２に記載の発明の効果を的確に得ることができる。

請求項７の発明によれば、音響透過壁を、布、フィルムでカバーした布、又はフィルムを多孔板に挟み込んだものとしたことにより、上記請求項１又は請求項２に記載の発明の効果を的確に得ることができる。

本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。以下に記載した実施形態は、本発明を網羅するものではなく、本発明は、下記の形態だけに限定されない。本実施形態による消音ダクトは、電子機器の排気側消音ダクト及び吸気側消音ダクトである。

図１は、本実施形態による消音ダクトである排気側消音ダクト１及び吸気側消音ダクト２を含む電子機器１０内の冷却風の流れを示す。また、図２は、上記の排気側消音ダクト１の構成を示す。図１に示されるように、電子機器１０は、排気口７に取り付けられた排気側消音ダクト１と、吸気口１７に取り付けられた吸気側消音ダクト２とを備えている。排気側消音ダクト１は、機器内部との仕切り壁の一部を、音は透過するが、空気の流れは透過しない音響透過壁３、４で構成している。従って、排気側消音ダクト１内の風路の一部は、音響透過壁３、４で構成されている。排気側消音ダクト１は、上記の音響透過壁３、４に加えて、音響エネルギーを吸収することが可能な吸音材からなる吸音壁５と、機器内部の電子基板２０の冷却後の熱風を排気するための排気送風機６とを有している。排気送風機６は、軸流ファンタイプの送風機である。図２に示されるように、消音ダクト１内の風路は、音響透過壁３、４と、吸音壁５と、排気送風機６と、本体ケーシング底板９と、本体ケーシング天板２１とから構成されている。また、図１に示される吸気側消音ダクト２も、上記の排気側消音ダクト１と同様な構成を有している。

上記の排気側消音ダクト１及び吸気側消音ダクト２では、従来の排気側消音ダクト１０１及び吸気側消音ダクト１０２（図５及び図６参照）において、スペースの関係で吸音壁を設置できずに剛壁１０３、１０４、１１３、１１４としていた、機器内部との仕切り壁の一部を、音響透過壁３、４、１３、１４とした。ここで、音響透過壁３、４、１３、１４は、排気側消音ダクト１又は吸気側消音ダクト２の風路内の音響エネルギーを機器内部に透過させて、電子基板２０などの詰まった内部で減衰させる作用があることから、上記のように、機器内部との仕切り壁の一部を音響透過壁３、４、１３、１４で構成したことにより、排気送風機６又は吸気送風機１６で発生した騒音は、音響透過壁３、４、１３、１４を介して機器内部に逃げ、排気口７又は吸気口１７へ到達しにくくなる。つまり、吸気口１７又は排気口７から放出される騒音を減らすことができる。また、吸気口１７又は排気口７から吸気側消音ダクト２又は排気側消音ダクト１内に反射してきた音も、音響透過壁３、４、１３、１４を介して機器内部に透過し、風路内でこもったり共鳴したりすることがなくなる。従って、機器内部との仕切り壁の一部を音響透過壁３、４、１３、１４で構成したことにより、排気口７又は吸気口１７から放出される騒音を大幅に低減させることができる。

また、通常の吸音壁は、低周波音まで吸音するには、それなりの厚みが必要であるが、上記の音響透過壁３、４、１３、１４は、音波を透過させるだけなので、薄くても、低周波帯域の音を含む広い帯域の音を機器内部に透過させて減衰させることができる。従って、この排気側消音ダクト１及び吸気側消音ダクト２が使用される機器全体をコンパクトな構成としつつ、しかも、低周波帯域の騒音を含む広い帯域の騒音を低減させることができる。

さらにまた、排気側消音ダクト１及び吸気側消音ダクト２内の風路の一部を吸音壁５、１５で構成したことにより、排気送風機６又は吸気送風機１６で発生した騒音が、排気側消音ダクト１又は吸気側消音ダクト２内の風路を伝播する際に、上記の吸音壁５、１５により音響エネルギーを吸収することができるので、吸気口１７又は排気口７から放出される騒音をより一層低減させることができる。また、吸気口１７又は排気口７から吸気側消音ダクト２又は排気側消音ダクト１内に反射された騒音も、上記の吸音壁５、１５を用いて、より一層低減させることができる。

図３（ａ）〜（ｅ）は、上記の音響透過壁３、４、１３、１４の構成の例を示す。なお、これらの図中における３は、音響透過壁３、４、１３、１４をまとめて表したものである。（ａ）に示される音響透過壁３は、目の詰まった布４１を枠４２に貼り付けたものである。（ｂ）に示される音響透過壁３は、薄いフィルム４３でカバーした布４１を枠４２に貼り付けたものである。（ｃ）に示される音響透過壁３は、薄いフィルム４３を枠４２に貼り付けたものである。（ｄ）に示される音響透過壁３は、薄いフィルム４３でカバーした布４１を多孔板４４に貼り付けたものである。（ｅ）に示される音響透過壁３は、目の詰まった布４１を多孔板４４に挟み込んだものである。

上記図３（ａ）〜（ｅ）に示される構成は、あくまでも音響透過壁３の構成の例であり、種々の変形が可能である。例えば、（ｄ）に示される音響透過壁３では、薄いフィルム４３でカバーした布４１を多孔板４４に貼り付けた場合の例を示したが、目の詰まった布４１だけを多孔板４４に貼り付けてもよいし、薄いフィルム４３だけを多孔板４４に貼り付けてもよい。また、（ｅ）に示される音響透過壁３では、目の詰まった布４１を多孔板４４に挟み込んだ場合の例を示したが、薄いフィルム４３を多孔板４４に挟み込んでもよいし、薄いフィルム４３でカバーした布４１を多孔板４４に挟み込んでもよい。すなわち、音響透過壁３は、音は透過するが、空気の流れは透過しないという条件さえ満たせば、どのような構成をとってもよい。

次に、図４を参照して、上記の音響透過壁３、４を用いたことによる排気口７からの騒音の低減の効果について説明する。図中の折れ線５１は、図２に示される本実施形態の排気側消音ダクト１のように、ダクト内における風路を、音響透過壁３、４と吸音壁５とを用いて構成した場合における、排気口７から放射される騒音の音圧レベルの実測値を周波数帯域別に示したものである。また、折れ線５２は、図６に示される従来の排気側消音ダクト１０１のように、ダクト内における風路を、剛壁１０３、１０４と吸音壁１０５とを用いて構成した場合における、排気口１０７から放射される騒音の音圧レベルの実測値を周波数帯域別に示したものである。さらにまた、折れ線５３は、ダクト内における風路を剛壁のみを用いて構成した場合における、排気口から放射される騒音の音圧レベルの実測値を周波数帯域別に示したものである。折れ線５２に示されるように、ダクト内の風路の一部を吸音壁１０５で構成した場合であっても、折れ線５３に示されるダクト内の風路を剛壁のみを用いて構成した場合と比べて、低周波帯域の騒音を充分に低減させることはできない。これは、電子機器の場合、機器内のスペースに余裕がないことから、吸音壁１０５として、低周波帯域の音まで低減させることが可能な分厚いものを使用することができないからである。これに対して、折れ線５１に示されるように、ダクト内における風路を、音響透過壁３、４と吸音壁５とを用いて構成した場合には、折れ線５３に示されるダクト内の風路を剛壁のみを用いて構成した場合や、折れ線５２に示されるダクト内の風路を剛壁１０３、１０４と吸音壁１０５とを用いて構成した場合と比べて、低周波帯域においても、騒音を充分に低減させることができる。

なお、図中のＯＡは、オーバーオールレベル（Over All Level）を表す。オーバーオールレベルとは、全周波数成分の音の音圧レベルである。また、図中のＡは、Ａ特性補正騒音レベルを表す。Ａ特性補正騒音レベルとは、人間の聴覚の特性に応じた周波数補正をした結果の音圧レベルである。図中において、上記のＡ特性補正騒音レベルの単位は、ｄＢＡであるが、周波数帯域別の音圧レベルの単位は、ｄＢである。

上記折れ線５１に示されるデータの採取に用いられた排気側消音ダクト１内の音響透過壁３、４は、図３（ａ）に示される、目の詰まった布４１を枠４２に貼り付けたタイプのものである。また、上記データの採取に用いられた音響透過壁３、４を構成する布４１は、厚さ１ｍｍ程度のフェルト状の布である。

また、上記音響透過壁３、４を構成する布４１の望ましい目の詰まり具合を、流れ抵抗Ｒｆを用いて数値化して表すと、Ｒｆ＝０．２５×ρｃ〜１×ρｃ（ρ：空気密度（ｋｇ／ｍ^３）、ｃ：音速（ｍ／ｓ））である。ここで、流れ抵抗Ｒｆ＝ΔＰ／Ｕ（Ｕ：布に垂直に流れる空気の流速（近寄り流速）（m/s）、ΔＰ：そのときの布の上流側下流側の圧力差（Ｐａ））であり、Ｕとしては、数cm/s程度の遅い流速を想定している。流れ抵抗Ｒｆは、布を通過する空気の流れにくさを示すものである。また、図３（ｂ）、図３（ｄ）に示されるように、布４１をフィルム４３でカバーすると、音響的にはほとんど悪さをせずに（音を透しにくくすることなく）、流れ抵抗Ｒｆをほぼ無限大にすることができる（空気の流れを透さないようにすることができる）。

なお、上記の説明では、排気側消音ダクト１の構成やその騒音低減効果を中心に説明したが、吸気側消音ダクト２の構成やその騒音低減効果についても、排気側消音ダクト１と同様である。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記実施形態では、排気送風機６及び吸気送風機１６として軸流ファンタイプの送風機を用いた場合の例を示したが、排気送風機及び吸気送風機として遠心ファンタイプの送風機を用いてもよい。また、上記実施形態では、ダクト内における風路を、音響透過壁３、４と吸音壁５とを用いて構成した場合の例を示したが、吸音壁は必ずしも必要ではない。従って、ダクト内における風路を、音響透過壁と剛壁を用いて構成してもよいし、音響透過壁のみを用いて構成してもよい。さらにまた、上記実施形態では、本発明の消音ダクトを、基板冷却用の送風機を有する電子機器の吸気口又は排気口に取り付けた場合の例を示したが、本発明の消音ダクトを、基板冷却用の送風機を有するＯＡ機器の吸気口又は排気口に取り付けてもよい。

本発明の一実施形態による排気側消音ダクトと吸気側消音ダクトを含む電子機器の断面図。 上記電子機器の排気口周辺部分の一部破断した斜視図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、それぞれ布を枠に貼り付けた場合と、フィルムでカバーした布を枠に貼り付けた場合と、フィルムを枠に貼り付けた場合と、フィルムでカバーした布を多孔板に貼り付けた場合と、布を多孔板に挟み込んだ場合における音響透過壁の構成図。 上記排気側消音ダクト内の風路を、音響透過壁と吸音壁を用いて構成した場合と、剛壁と吸音壁を用いて構成した場合と、剛壁のみを用いて構成した場合における、騒音の音圧レベルの実測値を周波数帯域別に示したグラフ。 従来の排気側消音ダクトと吸気側消音ダクトを含む電子機器の断面図。 従来の電子機器の排気口周辺部分の一部破断した斜視図。

符号の説明

１ 排気側消音ダクト
２ 吸気側消音ダクト
３ 音響透過壁
４ 音響透過壁
５ 吸音壁
６ 排気送風機
７ 排気口
１０ 電子機器
１３ 音響透過壁
１４ 音響透過壁
１５ 吸音壁
１６ 排気送風機
１７ 吸気口
４１ 布
４２ 枠
４３ フィルム
４４ 多孔板

Claims (7)

1. 機器内部の基板冷却用の送風機を有する電子機器やＯＡ機器の吸気口又は排気口に取り付けられる消音ダクトにおいて、
   当該消音ダクト内の風路の一部又は全部を、音は透過するが、空気の流れは透過しない音響透過壁で構成したことを特徴とする消音ダクト。
2. 機器内部の基板冷却用の送風機を有する電子機器やＯＡ機器の吸気口又は排気口に取り付けられる消音ダクトにおいて、
   前記電子機器やＯＡ機器の内部との仕切り壁の一部又は全部を、音は透過するが、空気の流れは透過しない音響透過壁で構成したことを特徴とする消音ダクト。
3. 前記消音ダクト内の風路の一部を吸音壁で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の消音ダクト。
4. 前記音響透過壁は、布、又はフィルムでカバーした布を、枠に貼り付けたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の消音ダクト。
5. 前記音響透過壁は、フィルムを枠に貼り付けたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の消音ダクト。
6. 前記音響透過壁は、布、フィルムでカバーした布、又はフィルムを、多孔板に貼り付けたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の消音ダクト。
7. 前記音響透過壁は、布、フィルムでカバーした布、又はフィルムを、多孔板に挟み込んだものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の消音ダクト。

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