JP2022042576A - シロッコファンおよび空調機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンの回転による空気の流れを妨げることなく騒音を抑制するシロッコファンおよび空調機器を得る。【解決手段】空気を吸い込む吸込口および吸い込まれた空気を吹き出す吹出口を有するファンケーシングと、ファンケーシングに収容され、回転することで吸込口から空気を吸い込み、吹出口から空気を吹き出すファンと、騒音を抑制する吸音板と、を有し、ファンケーシングは、吸込口が形成され、ファンを収容するファン収容部と、吹出口を構成する突出部と、を有し、吸音板は、突出部の側壁の外側であって吹出口の端部を含む位置、または、吹出口の端部から空気が吹き出される方向である空気流出方向の位置に設けられているものである。【選択図】図１

Description

本開示は、空気を吸い込み、吸い込んだ空気を吹き出すファンを備えたシロッコファンおよび空調機器に関する。

従来、シロッコファンは、換気扇および空気清浄機などの送風機として、家電機器に広く使用されている。シロッコファンは、吸込口および吹出口を有するファンケーシングと、ファンケーシングに収容されるファンとを有する。ファンの回転によって発生する騒音を低減するために、ファンケーシングの曲面であるスクロール面の板の一部を多孔質の吸音板に置き換えた送風機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平２－２７５０９９号公報

特許文献１に開示された送風機では、吸音板がファンケーシング内を流れる空気と接触する位置に設けられている。また、吸音板は多孔質の素材で構成されるため、吸音板の表面に凹凸が設けられている。そのため、ファンの回転によって発生する、空気の流れが、吸音板の表面の凹凸によって妨げられてしまう。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ファンの回転による空気の流れを妨げることなく騒音を抑制するシロッコファンおよび空調機器を得るものである。

本開示に係るシロッコファンは、空気を吸い込む吸込口および吸い込まれた前記空気を吹き出す吹出口を有するファンケーシングと、前記ファンケーシングに収容され、回転することで前記吸込口から前記空気を吸い込み、前記吹出口から前記空気を吹き出すファンと、騒音を抑制する吸音板と、を有し、前記ファンケーシングは、前記吸込口が形成され、前記ファンを収容するファン収容部と、前記吹出口を構成する突出部と、を有し、前記吸音板は、前記突出部の側壁の外側であって前記吹出口の端部を含む位置、または、前記吹出口の端部から前記空気が吹き出される方向である空気流出方向の位置に設けられているものである。

本開示に係る空調機器は、上記のシロッコファンと、前記ファンを回転させるモータと、前記モータおよび前記シロッコファンを収容する筐体と、を有するものである。

本開示によれば、吸音板がファンケーシングの突出部の側壁の外側であって吹出口の端部を含む位置、または吹出口の端部から空気流出方向の位置に設けられている。吸音板が突出部の外側に設けられているため、ファンケーシング内の空気の流れを妨げることなく、シロッコファンの音圧レベルがファンケーシングの空間内での共鳴により高くなる位置で共鳴音が吸音板によって抑制される。

実施の形態１に係るシロッコファンの一構成例を示す外観斜視図である。 図１に示したシロッコファンを吸入口側から見た状態を示す側面図である。 図２に示したファンの一構成例を示す図である。 図１に示したシロッコファンを別の方向から見た状態を示す断面模式図である。 図２に示したシロッコファンにおいて、吸音板の別の構成例を示す側面図である。 図２に示したシロッコファンにおいて、吸音板の別の構成例を示す側面図である。 図４に示したシロッコファンにおいて、吸音板が共鳴音を抑制することを説明するための模式図である。 比較例のシロッコファンの送風音の周波数特性の一例を示すグラフである。 実施の形態１に係るシロッコファンにおいて、吸音板の別の配置例を示す図である。 実施の形態１に係るシロッコファンにおいて、吸音板の別の配置例を示す図である。 実施の形態２に係るシロッコファンが搭載された空調機器の一構成例を示す模式図である。 図１１に示したシロッコファンの一構成例を示す外観側面図である。 実施の形態２に係るシロッコファンにおいて、吸音板の別の構成例を示す図である。 実施の形態２に係るシロッコファンにおいて、吸音板の別の構成例を示す図である。

実施の形態１．
本実施の形態１のシロッコファンの構成を説明する。図１は、実施の形態１に係るシロッコファンの一構成例を示す外観斜視図である。図２は、図１に示したシロッコファンを吸入口側から見た状態を示す側面図である。図３は、図２に示したファンの一構成例を示す図である。図２に示す破線は、図３に示すファンの構成のうち、外観に現れない部分を示す。図４は、図１に示したシロッコファンを別の方向から見た状態を示す断面模式図である。図１～図４においては、面または方向を説明するための便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を付している。本実施の形態１においては、Ｚ軸矢印の反対方向が重力方向であり、Ｘ軸およびＹ軸のいずれの軸にも平行な面が地面に平行な面の場合で説明するが、これら３軸方向は限定されない。

図１および図２に示すように、シロッコファン１は、空気を吸い込む吸込口７および吸い込まれた空気を吹き出す吹出口８を有するファンケーシング２と、ファンケーシング２に収容されるファン３とを有する。ファンケーシング２は、ファン３の周方向に沿った曲面であるスクロール面２ａを有する。ファンケーシング２は、ファン３を収容するファン収容部５と、吹出口８を構成する突出部６とを有する。ファン収容部５には、吸込口７を形成するベルマウス９が設けられている。シロッコファン１は、例えば、換気扇、除湿機および空気清浄機等の空調機器に使用される。

図３に示すように、ファン３は、複数の羽根１１と、複数の羽根１１を支持する円板１２と、円板１２の中心に設けられた回転軸１３とを有する。複数の羽根１１は、円板１２の外周に沿って等間隔に配置されている。各羽根１１の形状は、Ｙ軸矢印方向に平行に延びる板状である。図４に示すように、回転軸１３はモータ２０に接続されている。ファン３は、回転軸１３を中心に回転することで、吸込口７から空気を吸い込み、吸い込んだ空気を吹出口８から吹き出す。突出部６は、ファン３から吹き出される空気を吹出口８に導く。図４に示す破線矢印は、吹出口８から空気が吹き出される方向である空気流出方向を示す。ファン３の回転によって吸込口７から流入した空気は、ファンケーシング２のスクロール面２ａの内壁に沿って流れ、吹出口８から吹き出される。

また、本実施の形態１においては、図１に示すように、突出部６の側壁の外側であって吹出口８の端部８ａを含む位置に吸音板４が設けられている。図１、図２および図４に示す構成例においては、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂは、ファン３の回転軸１３に垂直に交わる面に平行であって、突出部６を挟んで対向する位置に配置されている。図１および図２に示すように、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの各吸音板は、吹出口８の端部８ａから突出部６に沿って延びる矩形状の板である。吸音板４は、吸音材で構成される。吸音材は、例えば、不織布である。吸音材は、多孔質材、発泡材、グラスウール、薄膜の積層材など、不織布以外の材料であってもよい。また、吸音板４は、吸音材で構成される場合に限らず、吸音材ではない板に吸音材が貼り付けられた構成であってもよい。

なお、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの各吸音板の平面形状は図２に示した形状に限らない。図５および図６は、図２に示したシロッコファンにおいて、吸音板の別の構成例を示す側面図である。図５を参照すると、各吸音板の平面形状は、第１吸音板４２ａのように、突出部６の回転軸１３側の斜面に沿った辺と、この辺に対向する辺と、吹出口８の端部８ａの辺と、この辺に平行に配置された辺とで形成される台形状である。図６に示す第１吸音板４３ａの平面形状は、図５に示した第１吸音板４２ａの平面形状とは異なる形状である。図６を参照すると、第１吸音板４３ａの平面形状は、第１吸音板４２ａと比較すると、吹出口８の端部８ａの辺に対向する辺がＺ軸の負方向に延長した形状である。第１吸音板４３ａは、突出部６の斜面に沿った辺が突出部６のくびれ部である舌部５０まで伸びている。

次に、吸音板４が設けられたシロッコファン１の効果を説明する。シロッコファン１の騒音の主な原因は、ファンケーシング２内で発生する共鳴と考えられている。ファンケーシング２の内部で発生する共鳴は、ファン３の回転によって発生する送風音が騒音源となり、ファンケーシング２の空間形状で決まる共鳴周波数による音が増幅される現象である。送風音は、主に、複数枚の羽根１１の各羽根１１の表面および背面の表層部および角部において羽根と羽根との間で発生する乱流、または羽根を通過した空気がファンケーシング２の内壁に衝突して発生する乱流による流体音である。

図１に示したファンケーシング２の場合、ファン３の騒音源の音は、吹出口８から外に放射される。その際、吹出口８から放射される音の周波数特性は、ファンケーシング２の内部に発生する共鳴による特定周波数の音が増幅された後の音の周波数特性となる。吹出口８から放射される音の、騒音レベルである音量および周波数特性である音質による音が、ユーザが聴感で感じる騒音となる。

ここで、単純な構成において、共鳴の原因となる、管状の空間形状で決まる特定周波数を持つ空気振動（以下では、「定在波」と称する）の算出式を説明する。単純な構成として、一方が開口し、他方が閉じられている直管を考える。このような管構造について、開口側を開口端と称し、閉じられた側を閉端と称する。管内で発生した音は、開口端に進む音による進行波と開口端で反射して閉端に進む音による後退波とが干渉する。このような波の反射と干渉とによって特定周波数の音が強調される現象が共鳴であり、強調される音の周波数が共鳴周波数である。進行波と後退波とが重ね合わせられることで、波がどちらの方向にも進まず、同じ場所で振動を繰り返す定在波が閉管に発生する。定在波は、大きく振動する部分と、振動が小さい部分とがある。大きく振動する部分は「腹」と称され、まったく振動しない部分は「節」と称される。閉管構造において、腹は開口端に位置し、節は閉端に位置する。腹の位置で空気振動が最大となる。

定在波の周波数をｆｎとすると、周波数ｆｎが共鳴周波数に相当する。ｎは次数であり、周波数の低いものから順に、ｆ１、ｆ２、ｆ３、・・・のように無数の共鳴周波数の定在波が閉管に生じる。閉管の長さをＬ［ｍ］とし、音速をｃ［ｍ／ｓｅｃ］とすると、ｎ次の周波数ｆｎは、式（１）によって算出される。
ｆｎ＝（２ｎ－１）ｃ／４Ｌ （ｎ＝１，２，３，・・・） ・・・（１）

閉管のように、音が反射する空間形状の構造が単純である場合、どのように音が反射して共鳴が生じるか推測しやすい。しかし、図１に示すファンケーシング２の空間形状の場合、閉管のような単純な構造ではないため、騒音に大きく影響する共鳴がどの周波数または空間位置で発生するか、実験で特定することが望ましい。

ファンケーシング２の空間形状を、例えば、縦方向（Ｙ軸矢印方向）、横方向（Ｘ軸矢印方向）および高さ方向（Ｚ軸矢印方向）の３方向で決まる箱状の空間にモデル化して考える。ファンケーシング２について、共鳴が発生する空間形状のモデルとして、上述した閉管構造のモデルと、両端が閉端の構造のモデルとの２種類のモデルが考えられる。例えば、図２に示すファンケーシング２において、Ｘ軸矢印と平行な方向に音が反射する場合、Ｘ軸矢印と平行な方向の両端が閉端の構造のモデルが考えられる。また、吹出口８の端部８ａを閉管の開口端とし、スクロール面２ａのＺ軸矢印の反対方向の外周端を閉管の閉端とすると、Ｚ軸矢印と平行な方向の閉管構造のモデルが考えられる。

実験の結果、図４に示す吹出口８から放射される主な共鳴音は、開口端に相当する吹出口８が共鳴空間の一部となる、一端開、一端閉の管構造のモデルであることがわかった。図７は、図４に示したシロッコファンにおいて、吸音板が共鳴音を抑制することを説明するための模式図である。図７では、図４に示したモータ２０を図に示すことを省略している。図７においても、説明の便宜上、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を付している。

図７に示す破線は、推測される定在波の一例を示す。図７において、空気流出方向に平行であって、吹出口８の端部８ａからスクロール面２ａの端部までの長さをケーシング長と称する。ケーシング長が式（１）における閉管の長さＬに相当する。ファンケーシング２における空気流出方向の共鳴音の共鳴周波数は、式（１）のＬにケーシング長を代入することで、算出される。図７に示すように、吹出口８の端部８ａに、１次の定在波の腹の部分が位置する。本実施の形態１では、図７に示すように、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの各吸音板が吹出口８の端部８ａを含む位置に配置されているため、定在波において振動が最も大きくなる腹に対応する騒音が吸音材に吸収される。また、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの各吸音板が突出部６の側壁の外側に設けられているので、ファンケーシング２の内部で空気の流れを妨げることがない。

式（１）において、次数ｎが大きいと、人間の可聴範囲（２０Ｈｚ～２０ｋＨｚ程度）を超えるため、本実施の形態１においては、ｎ＝１～４まで考慮すればよい。次数を何次まで考慮するかについては、シロッコファンから放射される音の周波数特性を実測し、騒音レベルに影響する次数を選択すればよい。また、吸音板４の吸音材として、式（１）によって算出される周波数を中心値とし、前後約５０［Ｈｚ］を含めた周波数帯域の吸音特性が優れた吸音材を予め選定すればよい。これにより、試作および評価試験の回数を低減することができ、シロッコファン１を効率よく設計することができる。

次に、実験結果の一例を説明する。図８は、比較例のシロッコファンの送風音の周波数特性の一例を示すグラフである。図８の縦軸は音圧レベルであり、騒音レベルの単位［ｄＢ（Ａ）］を用いている。図８の横軸は周波数［Ｈｚ］である。比較例のシロッコファンは、除湿機に使用される送風機であり、吸音板４が設けられていない。比較例のシロッコファンのケーシング長Ｌは、Ｌ＝２８０［ｍｍ］である。

図８に示す周波数特性において、定在波（ａ）の１次の周波数をｆ１（ａ）とし、別の定在波（ｂ）の１次の周波数をｆ１（ｂ）とすると、ｆ１（ａ）＝２５０［Ｈｚ］であり、ｆ１（ｂ）＝３００［Ｈｚ］である。定在波（ａ）の２次の周波数ｆ２（ａ）は、５００［Ｈｚ］である。定在波（ｂ）の２次の周波数ｆ２（ｂ）は、６００［Ｈｚ］である。図８に示すように、ファンの送風音の周波数特性は、２５０～３００［Ｈｚ］付近に１次のピーク部があり、２次、３次、・・・、ｎ次に、周期的にピーク部がある。

図８の周波数帯ＦＷ１は、定在波の周波数での共鳴による特定周波数ｆ１（ａ）、ｆ１（ｂ）、ｆ２（ａ）およびｆ２（ｂ）のそれぞれが増幅された個々の凸部を示す。一方、周波数が２０００～６０００［Ｈｚ］の周波数帯ＦＷ２においては、複数の特定周波数のピーク部が集合し、大きな凸部が形成されている。周波数帯ＦＷ２は、約３００Ｈｚ間隔で２５０～３００［Ｈｚ］のｎ次の特定周波数の凸部の集合を示す。

比較例においては、ケーシング長Ｌ＝２８０［ｍｍ］なので、式（１）から共鳴音の定在波の１次の共鳴周波数は約３０４Ｈｚと算出される。算出された共鳴周波数は、図８に示した周波数特性において、定在波（ｂ）の１次の周波数のピーク部と一致している。よって、送風音の周波数特性のピーク部は、ファンケーシング２のＺ軸矢印方向の寸法であるケーシング長Ｌの寸法で決まる。つまり、ファンケーシング２のＺ軸矢印方向の共鳴が、騒音の周波数特性を形成する支配的な要因になっている。

次に、図１および図７に示すように、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの各吸音板が吹出口８の端部８ａから突出部６に沿って延びる矩形状としていることによる効果を説明する。共鳴による周波数特性の凸部（盛り上がり部）は、パルス状のピークではなく、周波数方向に裾野が広がる山型形状になっている。図７を参照して説明すると、共鳴音の周波数特性は、吹出口８の端部８ａを山頂とした山型形状になる。図１に示すように、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂが吹出口８の端部８ａから突出部６に沿って矩形状に配置されているため、共鳴音のうち、山頂付近のピークだけでなく、山型形状の半分の音が各吸音板に吸収される。第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂのＺ軸矢印方向の長さＬｋは、定在波の腹の部分に面していればよいので、ケーシング長Ｌの２０％程度であればよい。また、共鳴音の山型形状の周波数の広がりを考慮すると、長さＬｋはケーシング長Ｌの１０％以上である。この場合、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂについて、共鳴音の吸音効果が得られる面積を確保するとともに、製造コストを抑制できる。

共鳴による周波数特性の凸部が山型形状になる理由として、２つ考えられる。１つ目の理由は、騒音源がファン３の回転によって発生する流体音だからである。流体音は、複数種の音が重なり合った音である。具体的には、流体音は、主に、シロッコファンの各羽根の負圧面の渦流で発生する音、および、過流による渦部が羽根とともに高速回転することで、各渦部が衝突してファンケーシング内のいたるところで新たに生じる渦の音で構成される。つまり、騒音源は、音が１点で発生する点音源ではなく、ファン３の近傍全体が音源になるため、複数種の音が重なり合った山型形状の音になる。

２つ目の理由を説明する。一般的な共鳴は音源から放射される音による空気振動が特定面で反射して起こる現象である。一方、図１に示したファンケーシング２の主な共鳴は、上述したように、ファンケーシング２のＺ軸矢印方向の空間形状、つまり、吹出口８を開口端とする閉管としたモデルの寸法から算出される共鳴周波数が音源の周波数特性を増幅する中心値となる。この中心値からずれた周波数の共鳴も、中心値となる特定周波数の共鳴と同時に発生すると考えられる。その原因は、騒音源が点音源という原因だけではない。主な共鳴がファンケーシング２のＺ軸矢印方向の空間形状で発生するが、Ｚ軸矢印方向に対して傾斜した方向でも共鳴が発生するという原因も考えられる。また、別の原因として、シロッコファン１の構造も考えられる。ファンケーシング２内にはネジおよび部品嵌合用の凹凸部を含む構造物が設けられている。また、ファンケーシング２の内部構造に面取り処理が施されていても、構造上の理由で凹凸等の複雑な形状が形成されている。ファンケーシング２は箱状または管状のような単純な構成でないため、音の反射も複雑になることが原因として考えられる。

次に、図１、図４および図７に示すように、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの各吸音板が、ファン３の回転軸１３に垂直に交わる面に平行であって、突出部６を挟んで対向する位置に配置されていることによる効果を説明する。

図１を参照すると、ファンケーシング２の内部において、音波の進行方向および反射方向がＹ軸矢印方向またはその反対方向である場合、平行な２つの側面の間で音が進行および反射する。この場合、２つの面の間で進行波と後退波とが重なり合うことで、理論上の定在波に近い定在波による共鳴現象が起きると考えられる。そのため、ファン３の回転軸１３に垂直に交わる面で生じる定在波の周波数は理論上の特定周波数により近くなり、定在波の腹がピーク形状になる。

一方、ファンケーシング２の内部において、音波の進行方向および反射方向がＸ軸矢印方向またはその反対方向である場合、平らな側面と曲面との間で音が進行および反射する。この場合、２つの面の間で進行波と後退波とが重なり合うと、一方が曲面であるため、進行方向の反対方向とは異なる方向に反射する波もある。そのため、ファンケーシングの形状を単純化した場合の算出式とは異なる周波数で共鳴が発生する場合がある。その結果、ファン３の回転軸１３に平行な面で生じる定在波の周波数は理論上の特定周波数からずれた周波数との合成波形になり、周波数特性の波形がなだらかな形状になる。

よって、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの各吸音板が、吹出口８の端部８ａであってファン３の回転軸１３に垂直に交わる面に配置されることで、ファン３の回転軸１３に平行な面に配置される場合に比べて、共鳴の吸音効果が向上する。

なお、ファン３の回転軸１３の軸方向に平行な面にも吸音板４が設けられていてもよい。図９は、実施の形態１に係るシロッコファンにおいて、吸音板の別の配置例を示す図である。図９に示す構成例においては、第３吸音板４ｃおよび第４吸音板４ｄが、空気流出方向（Ｚ軸矢印方向）に平行で、かつ第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの面に対して垂直に交わる面に平行に、突出部６を挟んで対向する向きに設けられている。この場合、共鳴の吸音効果がさらに向上する。

次に、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの別の配置例を説明する。定在波の波長の腹となる位置は、上述したように、定在波の振幅が最大になる位置である。定在波の振幅が最大になる位置は、開口端に相当する吹出口８の端部８ａからわずかに外側に位置する波長となる場合が多いことが実験により確かめられている。

また、図８を参照して説明したように、共鳴周波数は幅を持った値である。そのため、波長の腹となる位置は１点ではなく、節となる位置も１点ではなく、腹および節のそれぞれはＺ軸矢印方向に幅を持った範囲に存在する。そのため、ファンケーシング２の吹出口８の外側であって、空気流出方向の延長上の空間に面した位置に、空気流出方向に平行な吸音板４を設けることで、吸音効果が期待できる。

図１０は、実施の形態１に係るシロッコファンにおいて、吸音板の別の配置例を示す図である。第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂのＺ軸矢印方向の長さについて、吹出口８の端部８ａを基準として、外側にはみ出る長さをＬｅとすると、ケーシング長Ｌとの関係において、Ｌｅ＜０．３×Ｌであることが望ましい。また、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの長さについて、吹出口８の端部８ａを基準として、端部８ａから突出部６の壁面に沿って離れる方の長さをＬｓとすると、Ｌｓ＜０．１×Ｌの関係であることが望ましい。図１０に示す構成例において、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの各吸音板の全長を（Ｌｅ＋Ｌｓ）とすると、長さ（Ｌｅ＋Ｌｓ）がケーシング長Ｌの２０％以下であってもよい。

図１０に示した構成例によれば、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂについて、共鳴音の吸音効果が得られる面積を確保するとともに、製造コストを抑制できる。また、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂの一部が吹出口８の端部８ａからはみ出した位置にあるため、定在波の振幅が最大になる位置が吹出口８の端部８ａから外側にずれても、より共鳴音を吸収することができる。

なお、本実施の形態１では、ファンケーシング２の空間形状のモデルとして、Ｚ軸矢印方向の閉管構造のモデルの場合を説明したが、両端が閉端の構造のモデルを考慮してもよい。実験的には、ファン収容部５の直径を両端とする両端が閉端の構造のモデルによる定在波の周波数での共鳴が、騒音特性への影響が大きい場合もある。そのため、定在波の算出式に、両端が閉端の構造のモデルを追加してもよい。また、特定周波数の次数ｎが１次～４次の場合で説明したが、少なくとも１次および２次の周波数を考慮すればよい。

本実施の形態１のシロッコファン１は、吸込口７および吹出口８を有するファンケーシング２と、ファンケーシング２に収容され、回転することで吸込口７から空気を吸い込み、吹出口８から空気を吹き出すファン３と、騒音を抑制する吸音板４とを有する。ファンケーシング２は、吸込口７が形成され、ファン３を収容するファン収容部５と、吹出口８を構成する突出部６とを有する。吸音板４は、突出部６の側壁の外側であって吹出口８の端部８ａを含む位置に設けられている。

本実施の形態１によれば、吸音板４が突出部６の側壁の外側であって、ファンケーシング２の吹出口８の端部８ａを含む位置に設けられている。シロッコファン１において、ファンケーシング２の内部で発生する定在波による共鳴音の音圧レベルがファンケーシング２の空間内での共鳴により高くなる位置に吸音板４が設けられているため、吸音板４によって共鳴音が抑制される。また、吸音板４が突出部６の側壁の外側に設けられているため、ファンケーシング２の内部における空気の流れを妨げることがない。

また、ファンケーシング２の全体でなく、共鳴音の音圧レベルが高くなる位置を含む一定の範囲に吸音板４が設けられているため、製造コストを下げることができる。つまり、ファンケーシング２の定在波の腹の位置を含む一定の範囲に吸音板４を設けることで、吸音材の面積を必要最低限の面積に抑え、効率的に共鳴を抑制できる。

本実施の形態１のシロッコファン１について、比較例として他のファンと比較して説明する。はじめに、比較例のファンが特許文献１に開示された送風機の場合を説明する。

特許文献１に開示された送風機では、ファンケーシングの内部において、ファンの回転で発生した気流が高い風速で鋭角に衝突する面に吸音材が設けられている。不織布などの繊維を用いた吸音材は、常時、高速の風に暴露される環境では、素材の劣化が早いといわれている。吸音材が不織布である場合、吸音材の表面が気流に晒されるため、吸音材を定期的に交換する必要がある。また、気流を妨げないように、表面に凹凸の少ない高価な吸音材を設けることが考えられる。この場合、製造コストが高くなるだけでなく、吸音材の選択肢が狭くなる。これに対して、本実施の形態１では、ファンケーシング２の内部において、ファン３の回転で発生した高速気流に吸音板４が触れず、流線と吸音板４の表面とが平行になるように吸音板４が配置されている。そのため、吸音板４に不織布などの繊維を用いた吸音材を用いても、吸音板４がファンケーシング２の内部に発生する高速気流に晒されることがないので、経年劣化の問題が抑制される。その結果、吸音板４に使用される吸音材の選択肢の幅が広くなる。

次に、比較例のファンが、ヘルムホルツ型共鳴吸音器が設けられた送風機の場合を説明する。ヘルムホルツ型吸音器は、吸音する対象の周波数値から吸音器の穴径および空間寸法が設計されるため、吸音できる周波数の幅が狭い。そのため、広い範囲の周波数の騒音を単一構造で吸音させることが困難である。複数の周波数帯を吸音するには、吸音対象の周波数帯ごとに異なる寸法の吸音構造を組み合わせることが必要になる。特に、吸音器が小径の穴が多数設けられた樹脂部品である場合、樹脂部品を製造する射出成型金型は、単純な板または箱状の構成に比べて、穴部の金型加工に加工時間がかかり、製造コストが高くなる原因となる。そのため、ヘルムホルツ型吸音器をシロッコファンに適用しようとすると、構造が複雑になるだけでなく、大型化し、製造コストが高くなってしまう。これに対して、本実施の形態１では、小型かつ簡易な構造で、広い範囲の周波数の騒音を吸収することができる。

実施の形態２．
本実施の形態２のシロッコファンは、吹出口８から吹き出される空気の方向を調整する導風板に吸音板が設けられる構成である。本実施の形態２においては、実施の形態１で説明した構成と同一の構成に同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

本実施の形態２のシロッコファンが搭載された空調機器の構成を説明する。図１１は、実施の形態２に係るシロッコファンが搭載された空調機器の一構成例を示す模式図である。図１２は、図１１に示したシロッコファンの一構成例を示す外観側面図である。図１２においては、図１１に示す支持部３８を図に示すことを省略している。

本実施の形態２のシロッコファン１ａは、例えば、除湿機および空気清浄機等の空調機器３０に搭載される。図１１は空調機器３０が除湿機の場合を示す。空調機器３０は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機３３と、蒸発器として機能する熱交換器３２と、熱交換器３２で結露が生じたときの結露水を貯める排水タンク３５と、シロッコファン１ａと、モータ２０と、これらの機器を収容する筐体３７とを有する。筐体３７には、室内から空気を吸い込むための吸気口３４が形成されている。また、空調機器３０は、凝縮器（図示せず）およびキャピラリーチューブなどの膨張装置（図示せず）を有する。熱交換器３２、圧縮機３３、膨張装置（図示せず）および凝縮器（図示せず）は、冷媒配管（図示せず）を介して接続されている。

図１１および図１２に示すように、シロッコファン１ａは、吸音板１４と、吹出口８から吹き出される空気の方向を調整する導風板３１ａ～３１ｃとを有する。吸音板１４は、導風吸音板１４ａ～１４ｃを有する。導風吸音板１４ａ～１４ｃは、不織布などの吸音材で構成される。導風板３１ａに導風吸音板１４ａが貼り付けられており、導風板３１ａに導風吸音板１４ａが積層された積層体４１ａが構成される。導風板３１ｂに導風吸音板１４ｂが貼り付けられ、導風板３１ｂに導風吸音板１４ｂが積層された積層体４１ｂが構成される。導風板３１ｃに導風吸音板１４ｃが貼り付けられ、導風板３１ｃに導風吸音板１４ｃが積層された積層体４１ｃが構成される。

図１１に示すように、３本の支持部３８が突出部６の吹出口８に設けられている。各支持部３８は回転軸３８ａを有する。図１２に示した積層体４１ａは、図１１に示すように、支持部３８によってファンケーシング２に支持される。図１２に示した積層体４１ｂおよび４１ｃのそれぞれも、図１１に示すように、支持部３８によってファンケーシング２に支持される。積層体４１ａ～４１ｃのそれぞれは回転軸３８ａを中心に回転することができる。各積層体の回転軸３８ａを中心に回転する角度を調節することで、吹出口８から吹き出される空気の方向を調整することができる。

図１１に示す空調機器３０における空気の流れを説明する。図１１に示す破線矢印は、空気が流れる方向を示す。図１２に示すファン３が回転することで、室内から空気が吸気口３４から空調機器３０の内部へ取り込まれる。吸気口３４を通過した空気が熱交換器３２において除湿され、除湿された空気は、シロッコファン１ａの吸込口７からファンケーシング２の内部に流入する。ファンケーシング２の内部に流入した空気は吹出口８から吹き出される。

なお、図１１および図１２は、シロッコファン１ａが３枚の導風板３１ａ～３１ｃを有する場合を示しているが、導風板の枚数は３枚に限らない。導風板の枚数は１枚または２枚であってもよく、４枚以上であってもよい。また、積層体４１ａ～４１ｃをファンケーシング２に支持する構成は、図１１に示した構成の場合に限らない。

次に、本実施の形態２のシロッコファン１ａの作用を、図１２を参照して説明する。ファンケーシング２の内部で発生する共鳴音は、ファンケーシング２の吹出口８から室内へ放射される。そのため、本実施の形態２のシロッコファン１ａのように、吹出口８の外側に吸音板１４を設けることで、ファンケーシング２の内部において空気の流れを妨げることなく、共鳴音を吸収することができる。

図１２に示す破線は、実施の形態１で説明した式（１）にケーシング長Ｌを代入して算出される特定周波数の定在波の一例を示す。吹出口８の端部８ａよりも外側に位置する導風板３１ａ～３１ｃに対応して導風吸音板１４ａ～１４ｃが設けられている。図１２に示す１次の特定周波数の定在波の場合、スクロール面２ａの端部に波長の節の部分が位置し、（３／４）波長の腹の部分が導風吸音板１４ａ～１４ｃの位置となる。そのため、定在波に一致する共鳴周波数の音圧を効率よく減衰させることができる。

また、図１２に示すように、導風吸音板１４ａは、導風板３１ａの２つの面のうち、吹き出される空気が当たる面である正圧面側に取りつけられている。導風吸音板１４ｂも導風板３１ｂの２つの面のうち、正圧面側に取りつけられ、導風吸音板１４ｃも導風板３１ｃの２つの面のうち、正圧面側に取りつけられている。各導風板の２つの面のうち、正圧面側に吸音材を設けることで、吸音効果を確保するとともに、吸音材の面積を最小限に抑えることで、製造コストを抑制できる。

なお、導風板３１ａ～３１ｃの各導風板において、正圧面だけでなく、正圧面の裏側である負圧面に吸音材が設けられてもよい。この構成は、例えば、図１２に示す導風板３１ａ～３１ｃの２面のうち、導風吸音板１４ａ～１４ｃ側の面が負圧面になり、導風吸音板１４ａ～１４ｃが設けられていない面が正圧面になるように空気流出方向を調整できる構成の場合に有効である。また、導風板３１ａ～３１ｃの各導風板の両面に吸音材を設ける構成は、製造コストよりも、吸音効果を向上させることを優先する場合に有効である。

図１３は、実施の形態２に係るシロッコファンにおいて、吸音板の別の構成例を示す図である。図１３では、図１１に示した支持部３８を図に示すことを省略している。図１３に示すように、シロッコファン１ａは、２つの積層体４１ａおよび４１ｂを有する。２つの積層体４１ａおよび４１ｂのうち、一方の積層体４１ａが吹出口８においてＹ軸矢印方向の端に位置し、他方の積層体４１ｂが吹出口８においてＹ軸矢印の反対方向の端に位置している。導風吸音板１４ａおよび１４ｂが、吹出口８から吹き出される空気を挟むように、対向して配置されている。つまり、導風吸音板１４ａは、導風板３１ａの２つの面のうち、吹出口８から吹き出される空気の吹出方向を形成する面に設けられている。導風吸音板１４ｂは、導風板３１ｂの２つの面のうち、吹出口８から吹き出される空気の吹出方向を形成する面に設けられている。この構成によれば、吹出口８から放射される共鳴音が導風吸音板１４ａおよび１４ｂによって効率よく抑制される。

図１４は、実施の形態２に係るシロッコファンにおいて、吸音板の別の構成例を示す図である。図１４では、図１１に示した支持部３８を図に示すことを省略している。図１４に示すように、シロッコファン１ａは、図１１に示した吸音板１４の他に、実施の形態１の図４を参照して説明したように、第１吸音板４ａおよび第２吸音板４ｂが、突出部６を挟んで対向する向きに、突出部６の側壁の外側に設けられている。この構成によれば、吹出口８から放射される共鳴音を抑制する効果をさらに向上させることができる。また、吸音板の枚数は２枚に限らず、図９と同様に４枚設けられていてもよい。

なお、本実施の形態２において、吸音材をシロッコファン１ａに設置するために、導風板３１ａ～３１ｃの面に吸音板１４を固定する場合で説明したが、吸音板１４の設置構成はこの場合に限らない。例えば、積層体４１ａ～４１ｃの代わりに、吸音機能を備えた導風板を用いてもよい。吸音機能を備えた導風板として、剛性の高い吸音材で導風板を作製することが考えられる。

本実施の形態２のシロッコファン１ａは、吸込口７および吹出口８を有するファンケーシング２と、ファンケーシング２に収容されるファン３と、騒音を抑制する吸音板１４とを有する。吸音板１４は、吹出口８の端部８ａから空気流出方向の位置に設けられている。

本実施の形態２によれば、吸音板１４は、吹出口８の端部８ａから空気流出方向の位置に設けられている。ファンケーシング２の内部で発生する定在波による共鳴音の音圧レベルがファンケーシング２の空間内での共鳴により高くなる位置に吸音板１４が設けられているため、吸音板１４によって共鳴音が抑制される。また、吸音板１４が突出部６の外側に設けられているため、ファンケーシング２の内部における空気の流れを妨げることがない。

１、１ａ シロッコファン、２ ファンケーシング、２ａ スクロール面、３ ファン、４ 吸音板、４ａ 第１吸音板、４ｂ 第２吸音板、４ｃ 第３吸音板、４ｄ 第４吸音板、５ ファン収容部、６ 突出部、７ 吸込口、８ 吹出口、８ａ 端部、９ ベルマウス、１１ 羽根、１２ 円板、１３ 回転軸、１４ 吸音板、１４ａ～１４ｃ 導風吸音板、２０ モータ、３０ 空調機器、３１ａ～３１ｃ 導風板、３２ 熱交換器、３３ 圧縮機、３４ 吸気口、３５ 排水タンク、３７ 筐体、３８ 支持部、３８ａ 回転軸、４１ａ～４１ｃ 積層体、４２ａ、４３ａ 第１吸音板、５０ 舌部。

Claims (12)

1. 空気を吸い込む吸込口および吸い込まれた前記空気を吹き出す吹出口を有するファンケーシングと、
   前記ファンケーシングに収容され、回転することで前記吸込口から前記空気を吸い込み、前記吹出口から前記空気を吹き出すファンと、
   騒音を抑制する吸音板と、を有し、
   前記ファンケーシングは、
   前記吸込口が形成され、前記ファンを収容するファン収容部と、
   前記吹出口を構成する突出部と、を有し、
   前記吸音板は、前記突出部の側壁の外側であって前記吹出口の端部を含む位置、または、前記吹出口の端部から前記空気が吹き出される方向である空気流出方向の位置に設けられている、
   シロッコファン。
2. 前記吸音板は、前記ファンの回転軸に垂直に交わる面に平行な第１吸音板および第２吸音板を有し、
   前記第１吸音板および前記第２吸音板は、前記突出部を挟んで対向する向きに、前記突出部の側壁の外側に設けられている、
   請求項１に記載のシロッコファン。
3. 前記空気流出方向に平行であって前記吹出口の端部から前記ファン収容部の曲面であるスクロール面の端部までの長さであるケーシング長を基準として、
   前記空気流出方向に平行な、前記第１吸音板および前記第２吸音板の各吸音板の長さが、前記ケーシング長の１０％以上２０％以下である、
   請求項２に記載のシロッコファン。
4. 前記第１吸音板および前記第２吸音板の各吸音板の一部が、前記吹出口の端部から前記空気流出方向にはみ出している、
   請求項２または３に記載のシロッコファン。
5. 前記空気流出方向に平行であって前記吹出口の端部から前記ファン収容部の曲面であるスクロール面の端部までの長さであるケーシング長を基準として、
   前記空気流出方向に平行な、前記第１吸音板および前記第２吸音板の各吸音板の長さの中心の位置は、前記吹出口の端部から前記突出部に沿って前記吹出口から離れる方向に前記ケーシング長の１０％未満、かつ前記吹出口の端部から前記空気流出方向に前記ケーシング長の３０％未満の範囲にある、
   請求項２～４のいずれか１項に記載のシロッコファン。
6. 前記吸音板は、前記空気流出方向に平行で、かつ前記第１吸音板および前記第２吸音板の面に対して垂直に交わる面に平行な第３吸音板および第４吸音板をさらに有し、
   前記第３吸音板および前記第４吸音板は、前記突出部を挟んで対向する向きに、前記突出部の側壁の外側に設けられている、
   請求項２～５のいずれか１項に記載のシロッコファン。
7. 前記吹出口から吹き出される前記空気の吹き出し方向を調整する導風板をさらに有し、
   前記吸音板が、前記導風板に設けられている、
   請求項１に記載のシロッコファン。
8. 前記吸音板は、前記導風板の正圧面および負圧面のうち、前記正圧面側に取りつけられている、
   請求項７に記載のシロッコファン。
9. 前記吸音板は、前記導風板の２つの面のうち、前記吹出口から吹き出される前記空気の吹出方向を形成する面に設けられている、
   請求項７に記載のシロッコファン。
10. 前記吸音板は、
    前記導風板に設けられた導風吸音板と、
    前記ファンの回転軸に垂直に交わる面に平行な第１吸音板および第２吸音板と、を有し、
    前記第１吸音板および前記第２吸音板は、前記突出部を挟んで対向する向きに、前記突出部の側壁の外側に設けられている、
    請求項７～９のいずれか１項に記載のシロッコファン。
11. 前記吸音板は、多孔質の吸音材で構成される、
    請求項１～１０のいずれか１項に記載のシロッコファン。
12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載のシロッコファンと、
    前記ファンを回転させるモータと、
    前記モータおよび前記シロッコファンを収容する筐体と、
    を有する空調機器。

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