JP2015143520A

JP2015143520A - 送風機

Info

Publication number: JP2015143520A
Application number: JP2014225741A
Authority: JP
Inventors: 白濱　誠司; Seiji Shirahama; 誠司白濱; 長田　篤; Atsushi Osada; 篤長田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2014-11-06
Publication date: 2015-08-06
Anticipated expiration: 2034-11-06
Also published as: JP6439139B2

Abstract

【課題】能動消音装置と遠心ファンの間での圧力損失を抑制し、また定在波による能動消音装置の消音効果の低下を抑制することで、全長が長くなることを抑制することができる送風機を提供する。
【解決手段】遠心ファン７と、複数の小風路１１のそれぞれに音波を検知するリファレンスマイクロホン１２、エラーマイクロホン１４と音波を放出するスピーカ１３を備えたダクト状の能動消音装置８と、能動消音装置８の流出口９と遠心ファン７の吸込口２をつなぐ通風路１０を備え、各小風路１１の中心軸１９が、吸込口２に垂直な吸込軸２０に対して垂直、かつ、吸込軸２０における上流側と下流側に各中心軸１９を並列になるよう隣接させて配置し、上流側に配置した小風路１１の流出口９を、下流側に配置した小風路１１の流出口９よりも吸込軸２０に近接させ、上流側に配置した小風路１１の外壁面１７を吸込口２に対向させる構成にする。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に住宅やビルなどでの換気空調のために用いられる送風機で、運転時に発生する騒音を消音するための能動消音装置を備えた送風機に関するものである。

近年、住宅やオフィスビルなどに換気空調のために設置される送風機は運転時に発生する騒音を低下することが求められている。このような課題を解決する手段の一つとして、能動消音装置を適用するという方法が挙げられる。

従来、ダクト用能動消音ユニットとしては、図４の断面図に示すように、ダクト１０１の内部に上流側から適宜間隔をそれぞれ設けて順次付設された内部原音のリファレンスマイク１０２、消音用スピーカ１０３、エラーマイク１０４と、それらとそれぞれ接続された演算制御器１０５とから構成されるものが知られている（例えば特許文献１参照）。

この種の装置において、ダクト１０１内を気流１０６とともに伝搬する発生音は、リファレンスマイク１０２で周波数等が検出され、演算制御器１０５で上記原音と逆位相の信号が作成され、それが消音用スピーカ１０３からダクト１０１内に放出され上記原音をキャンセル消音し、エラーマイク１０４が内部音をモニターし、演算制御器１０５でエラーマイク１０４の出力が零になるように消音用スピーカ１０３を調整している。

このような能動消音ユニットは、一次元音場において伝播する騒音を消音するものであり、送風路を伝播する騒音においては、平面波で伝播する周波数までの制御が可能である。

しかしながら、平面波で伝播する周波数はダクト口径によって変化し、ダクト口径が大きい場合には平面波になる上限周波数が低くなる。消音したい周波数が上限周波数より高い場合、騒音は一次元音場と仮定できなくなり消音することができない。

このため、大口径の通風路用の能動消音ユニットとして、消音用通風路を分割して、口径の小さいダクト（小口径ダクト）の組み合わせとし、各小口径ダクトにおいて平面波で伝播する騒音の上限周波数を高周波化して制御するものが知られている（例えば特許文献２参照）。

以下、その能動消音ユニットについて図５を参照しながら説明する。

なお、図５において、図４に示す構成要素と同じ又は同様の構成要素は同一の参照符号によって指示している。

図５に示すように、大口径ダクトを同口径の小口径ダクト２０１、２０２、２０３、２０４に分割し、各口径ダクトの同じ位置に消音用スピーカ１０３が設置されている。また、小口径ダクト２０１に、消音用スピーカ１０３の設置位置より上流側にリファレンスマイク１０２、下流側にエラーマイク１０４を設置する。そして、リファレンスマイク１０２、エラーマイク１０４で検出される騒音信号は演算制御器１０５に入力され、演算制御器１０５はこれらの騒音信号に基づいて消音用スピーカ１０３に出力する駆動信号を生成し、各小口径ダクトに設置した消音用スピーカ１０３にこの駆動信号を出力し、同一の打ち消し音によって各小口径ダクトを伝播する騒音を消音する。このとき、大口径ダクトを小口径ダクトに分割しているため、平面波で伝播する周波数の上限を高くし、高周波数まで消音することができる。

実開平５−１１１９８号公報特開平９−１６０５６７号公報

上記特許文献２に記載の能動消音ユニットと遠心ファンを組み合わせた送風機を考えた場合、能動消音ユニットの下流側に直列に遠心ファンを配置すると、能動消音ユニットと遠心ファンの間で気流の圧力損失を抑えられるが送風機の全長が長くなるという課題がある。これに対して遠心ファンの位置を変更した場合では風路が複雑となり気流の圧力損失が発生してしまう。

また、小口径ダクトの流出口下流において、空間が急激に拡大している。このため、送風機の全長を短くするために小口径ダクトの長さを短くすると、小口径ダクト内で強い定在波が発生する。そしてこの定在波をリファレンスマイクやエラーマイクが検出してしまうため、特定の周波数で消音効果が低下するという課題がある。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、気流の圧力損失と、能動消音装置の消音効果の定在波による低下とを抑制しながらも、コンパクト化を実現した送風機を提供することを目的とする。

そして、本発明は上記目的を達成するために、空気を吸込む吸込口と前記吸込口より吸込まれた空気を排気する吐出口を備えるケーシングと前記吸込口から前記吐出口に空気を導く遠心羽根車と前記遠心羽根車を回転させるモータとを備えた遠心ファンと、空気が流入する流入口と該流入口と共通の中心軸を備え流入した空気が流出する流出口と前記流入口から前記流出口までの風路内の音波を検知するマイクロホンと前記風路内に音波を放出するスピーカとを備えた複数の小風路を備えた能動消音装置と、前記流出口と前記吸込口をつなぐ通風路とを備え、前記複数の小風路を、各小風路の前記中心軸が、前記吸込口に垂直な吸込軸に対して垂直、かつ、前記吸込軸における上流側と下流側に各中心軸を並列になるよう隣接させて配置し、前記上流側に配置した小風路の流出口を、前記下流側に配置した小風路の流出口よりも前記吸込軸に近接させ、前記上流側に配置した小風路の外壁面を、前記吸込口に対向させた送風機とするものであり、これによって所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、圧力損失と能動消音装置の消音効果の定在波による低下とを抑制しながらも、コンパクト化を実現した送風機を提供することができる。

本発明の実施の形態１の送風機の側断面図本発明の実施の形態１の送風機の上断面図本発明の実施の形態２の送風機の側断面図従来の能動型消音装置を示す断面図従来の能動型消音装置を示す斜視図

本発明に係る送風機は、空気を吸込む吸込口と前記吸込口より吸込まれた空気を排気する吐出口を備えるケーシングと前記吸込口から前記吐出口に空気を導く遠心羽根車と前記遠心羽根車を回転させるモータとを備えた遠心ファンと、空気が流入する流入口と該流入口と共通の中心軸を備え流入した空気が流出する流出口と前記流入口から前記流出口までの風路内の音波を検知するマイクロホンと前記風路内に音波を放出するスピーカとを備えた複数の小風路を備えた能動消音装置と、前記流出口と前記吸込口をつなぐ通風路とを備え、前記複数の小風路を、各小風路の前記中心軸が、前記吸込口に垂直な吸込軸に対して垂直、かつ、前記吸込軸における上流側と下流側に各中心軸を並列になるよう隣接させて配置し、前記上流側に配置した小風路の流出口を、前記下流側に配置した小風路の流出口よりも前記吸込軸に近接させ、前記上流側に配置した小風路の外壁面を、前記吸込口に対向させるという構成を有する。

これにより、能動消音装置の遠心ファンの吸込軸における上流側の小風路の流出口から流れ出た気流が、吸込軸における下流側の小風路の流出口から流れ出た気流に衝突することなく遠心ファンのケーシングの吸込口に流れることができる。これにより、能動消音装置と遠心ファンを吸込軸方向に並列に配置しても気流の圧力損失が増加せず、スムーズに遠心ファンの吸込口に流れることができる。このため、送風機の全長が長くなることを抑制することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る送風機は、前記通風路の内壁面と前記小風路の外壁面のうち、前記遠心ファンの前記吸込口に対向する部分に吸音材を備えるという構成としてもよい。

これにより、遠心ファンの吸込口から放出された音波の一部が壁面に反射して能動消音装置に入射し、これにより平面波の形成を阻害するため、消音効果が低下することを抑制することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る送風機は、前記上流側に配置した前記小風路の前記外壁面の前記中心軸に平行な方向の長さが、前記下流側に配置した前記小風路の前記流出口の前記吸込軸に平行な方向の一辺の半分の長さよりも長いという構成としてもよい。

これにより、上流側に配置した小風路の外壁面が下流側に配置した小風路の一面を延長する形となるため、下流側に配置した小風路における流出口の下流の空間は、全方向に急拡大する構成とならない。これにより定在波が発生しにくくなり、定在波による能動消音装置の消音効果の低下を抑制することができるという効果を奏する。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態について、図１、図２を参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施の形態の送風機１は、空気を吸込む吸込口２と空気を排気する吐出口３を備えるスクロール状のケーシング４と、遠心羽根車５と、遠心羽根車５を回転させるモータ６を備えた遠心ファン７と、角ダクト状の能動消音装置８と、能動消音装置８の流出口９と遠心ファン７の吸込口２をつなぐ通風路１０を備える。

図１、図２に示すように、能動消音装置８は消音可能な上限周波数を上げるため４つの方形の小風路１１（長さ２００ｍｍ）を備え、小風路１１それぞれに小風路１１内を伝播する騒音を検出するリファレンスマイクロホン１２（風路内の音波を検知するマイクロホンに該当）と、リファレンスマイクロホン１２によって検出された騒音とは逆位相の音を放出するスピーカ１３と、スピーカ１３から放出された音によって減衰した騒音を検出するエラーマイクロホン１４と、これらを接続してコントロールする演算制御器（図示せず）を備える。小風路１１の断面は一辺が８０ｍｍの正方形であり、能動消音装置８の各小風路１１が消音可能な上限周波数ｆは、小風路１１の幅Ｌによってｆ＜音速／（２Ｌ）で決まり、音速を３４５ｍ／ｓとすると２１５６Ｈｚである。

能動消音装置８の４つの小風路１１は、各小風路１１の中心軸１９が、遠心ファン７の吸込口２に垂直な吸込軸２０に対して垂直となり、かつ、吸込軸２０における上流側と下流側に各中心軸１９を並列になるよう、上流側（図１左側）に２つ、下流側（図１右側）に２つを隣接させて配置している。そして上流側に配置した２つの小風路１１の流出口９を、下流側に配置した２つの小風路１１の流出口９よりも吸込軸２０に５０ｍｍ近接させている。これにより、上流側に配置した２つの小風路１１の外壁面１７が遠心ファン７の吸込口２に対向している。なお、ここでいう吸込軸２０における上流側は、吸込軸２０における下流側よりも、吸込口２に対して遠方位置にあることを意味する。また、ここでいう外壁面１７とは、上流側の２つの小風路１１を形成する壁体の外側面のうち、通風路１０に露出している部分を指す。

上記構成により、遠心ファン７のモータ６により遠心羽根車５を回転させる（本実施の形態では回転数は１０００ｒｐｍ）と、遠心羽根車５の昇圧作用により、能動消音装置８の流入口１５からそれぞれの小風路１１に空気が流入する。そして流入した空気が小風路１１の流出口９から通風路を通って遠心ファン７の吸込口２へと流れ込み、吐出口３から排気される。同時に、遠心ファン７の吸込口２から風きり音、乱流音、過擦音などの騒音が放出される。それらの騒音は、能動消音装置８のそれぞれの小風路１１を伝播し、流入口１５から放出される。騒音が小風路１１を通過する際、能動消音装置８の消音効果により騒音が低減される。

本実施の形態では、送風機１の全長を短くするために能動消音装置８の各小風路１１の中心軸１９が、遠心ファン７の吸込口２に垂直な吸込軸２０に対して垂直であり、かつ、吸込軸２０における上流側と下流側に各中心軸１９を並列になるよう、上流側に２つ、下流側に２つを隣接させて配置している。また、上流側に配置した２つの小風路１１の流出口９を、下流側に配置した２つの小風路１１の流出口９よりも吸込軸２０に５０ｍｍ近接させている。

すなわち、上流側に配置した２つの小風路１１の流出口９が下流側に配置した２つの小風路１１の流出口９より５０ｍｍ吸込軸２０に近接している。このため、通風路１０内に上流側の小風路１１専用風路と下流側の小風路１１専用風路が仮想的に形成され、上流、下流それぞれの小風路を通過した空気が干渉しあうことが無い。つまり、上流側に配置した２つの小風路１１の流出口９から通風路１０を通って遠心ファン７の吸込口２へと流れ込む気流が、下流側に配置した２つの小風路１１の流出口９から流出する気流に衝突することなくスムーズに遠心ファン７の吸込口２に流れることができる。これにより、圧力損失の上昇を抑制することができる。

また、上流側に配置した２つの小風路１１の外壁面１７の中心軸１９に平行な方向の長さは５０ｍｍであり、下流側に配置した２つの小風路１１の流出口９の吸込軸２０に平行な方向の一辺長さ８０ｍｍの半分（５０％）の長さ４０ｍｍよりも長い構成となっている。

上流側に配置した２つの小風路１１の外壁面１７は、下流側に配置した２つの小風路１１の一面を延長する役割を果たし、このとき、外壁面１７の中心軸１９に平行な方向の長さを小風路１１の流出口９の吸込軸２０に平行な方向の一辺長さの半分の長さよりも長くすることで、流出口９の下流の空間が全方向に急拡大することがないとみなせる十分な長さとなり、小風路１１内で定在波が発生しにくくなり、定在波がリファレンスマイクロホン１２やエラーマイクロホン１４に影響を与えて能動消音装置８の消音効果が低下することを抑制することができる。

なお、外壁面１７の中心軸１９に平行な方向の長さを小風路１１の流出口９の吸込軸２０に平行な方向の一辺長さの２０％程度の長さよりも長くすることで、流出口９の下流の空間が全方向に急拡大することがないとみなせ、定在波を発生しにくくできることが研究結果より得られている。しかし、確実に効果を得るためには５０％よりも長くすることが望ましい。

（実施の形態２）
実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図３に示すように、本実施の形態に係る送風装置１ｂは、通風路１０の内壁面１６と能動消音装置８の外壁面１７のうち、遠心ファン７の吸込口２に対向する部分に吸音材１８を添付した構成となっている。

この構成により、遠心ファン７の吸込口２から放出された音波（騒音）の一部が通風路１０の内壁面１６と能動消音装置８の外壁面１７に反射して能動消音装置８の小風路１１に入射することを抑制できるため、反射した音波が能動消音装置８の小風路１１で平面波の形成を阻害することを抑制でき、消音効果が低下することを抑制することができる。

本発明にかかる能動消音装置を用いた送風機は、静音性が求められる家庭もしくは店舗用の排気設備などに有用である。

１送風機
２吸込口
３吐出口
４ケーシング
５遠心羽根車
６モータ
７遠心ファン
８能動消音装置
９流出口
１０通風路
１１小風路
１２リファレンスマイクロホン
１３スピーカ
１４エラーマイクロホン
１５流入口
１６内壁面
１７外壁面
１８吸音材
１９中心軸
２０吸込軸

Claims

空気を吸込む吸込口と前記吸込口より吸込まれた空気を排気する吐出口を備えるケーシングと前記吸込口から前記吐出口に空気を導く遠心羽根車と前記遠心羽根車を回転させるモータとを備えた遠心ファンと、
空気が流入する流入口と該流入口と共通の中心軸を備え流入した空気が流出する流出口と前記流入口から前記流出口までの風路内の音波を検知するマイクロホンと前記風路内に音波を放出するスピーカとを備えた複数の小風路を備えた能動消音装置と、
前記流出口と前記吸込口をつなぐ通風路とを備え、
前記複数の小風路を、
各小風路の前記中心軸が、前記吸込口に垂直な吸込軸に対して垂直、かつ、
前記吸込軸における上流側と下流側に各中心軸を並列になるよう隣接させて配置し、
前記上流側に配置した小風路の流出口を、前記下流側に配置した小風路の流出口よりも前記吸込軸に近接させ、
前記上流側に配置した小風路の外壁面を、前記吸込口に対向させた送風機。
前記通風路の内壁面と前記小風路の外壁面のうち、前記遠心ファンの前記吸込口に対向する部分に吸音材を備える請求項１記載の送風機。
前記上流側に配置した前記小風路の前記外壁面の前記中心軸に平行な方向の長さが、前記下流側に配置した前記小風路の前記流出口の前記吸込軸に平行な方向の一辺の半分の長さよりも長い請求項１または２に記載の送風機。