JP5388744B2 - Silencer and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、スキャナ、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの、原稿の画像を読み取り、記録材上に画像を形成する、画像読取装置や画像形成装置内の熱を機外へ排出する際の騒音を防止する消音装置に関する。 The present invention, for example, reads an image of a document such as a scanner, a copying machine, a printer, or a facsimile machine, and forms an image on a recording material, and discharges heat in the image reading apparatus or the image forming apparatus to the outside. The present invention relates to a muffler device for preventing noise during operation.
従来から、電子機器やOA機器などでは、機器内部の電子部品などから発生する熱を機器筐体の外装に配置されたファンにより、機器外部に排気することで機器内部に熱がこもってしまうのを防止することが行われている。一方、近年、電子部品の高密度化により、機器内に発生する熱が大きくなり、排気する熱が大きくなっている。このため、ファンとして大きなもの使用したり、ファンの回転数を上げる必要があり、機器が大型化したり騒音が増加するといった問題がある。 Conventionally, in an electronic device or OA device, heat is accumulated inside the device by exhausting heat generated from electronic components inside the device to the outside of the device by a fan arranged on the exterior of the device casing. It has been done to prevent. On the other hand, in recent years, with the increase in the density of electronic components, the heat generated in the device has increased and the heat to be exhausted has increased. For this reason, it is necessary to use a large fan or to increase the rotation speed of the fan, which causes problems such as an increase in the size of the device and an increase in noise.
このような問題に鑑みて、いわゆるサイドブランチ型の消音装置を用いてファン音を静音化する構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。このようなサイドブランチ型の消音装置の構成について、図14を用いて説明する。プリンタなどのOA機器の筐体に取り付けられるダクト1の端部に、軸流ファン2が固定されている。そして、軸流ファン2により図の矢印方向に空気を流して筐体内の熱を機外に排出する。またダクト1の途中には、筐体内部部品から発生するオゾンなどを除去する触媒から構成されているフィルター3を配置している。そして、このフィルター3を通して空気を流すことによって、オゾンなどを筐体外へ排出することを防いでいる。
In view of such a problem, a structure is known in which a fan sound is silenced using a so-called side branch type silencer (see, for example, Patent Document 1). The configuration of such a side branch type silencer will be described with reference to FIG. An
また、ダクト1のフィルター3よりも空気の流れ方向下流には、このダクト1の側面から突出するようにサイドブランチ4を設けている。このため、軸流ファン2から発生した音は点A−B間を通過するものと点A−C−B間を通過するものに分けられる。サイドブランチ4の長さLは、経路A−B間を通過する音と経路A−C−B間を通過する音との位相が180°ずれように設定されている。このようなサイドブランチ型の消音装置を設けることによりファンから発生する騒音を筐体外へ出す量を減らして騒音を低減できる。
Further, a side branch 4 is provided on the downstream side of the duct 3 in the air flow direction so as to protrude from the side surface of the duct 1. For this reason, the sound generated from the
しかしながら、近年、機器の小型化や機器内部の部品構成により、ファンを設置する場所が制限される場合があり、上述のようにサイドブランチ型の消音装置を設ける構造を採用しにくい。例えば、空気中の音速は約331000mm/sなので、ファン騒音の周波数が仮に2000Hzとすると、音が1周期で進む距離λは、331000/2000=165.5mmになる。したがって、サイドブランチ4によって音を干渉させるには、このサイドブランチ4により位相をλ/2ずらせば良いため、単純に計算しても、2L=λ/2、L=λ/4=41.4mmにする必要がある。このスペースを確保するためには、機器の構想段階から考慮する必要があり、しかも、サイドブランチ4によりデッドスペースが生じ易い。一方、ダクト内に吸音材を設けてファン音の消音を図ることが考えられるが、吸音材は高価なためコストが高くなる。 However, in recent years, the location where the fan is installed may be limited depending on the downsizing of the device or the component configuration inside the device, and it is difficult to employ the structure in which the side branch type silencer is provided as described above. For example, since the speed of sound in the air is about 331000 mm / s, if the frequency of the fan noise is 2000 Hz, the distance λ that the sound travels in one cycle is 331000/2000 = 165.5 mm. Therefore, in order to cause the side branch 4 to cause the sound to interfere, the phase should be shifted by λ / 2 by the side branch 4, so that even if it is simply calculated, 2L = λ / 2, L = λ / 4 = 41.4 mm It is necessary to. In order to secure this space, it is necessary to consider it from the conception stage of the device, and a dead space is easily generated by the side branch 4. On the other hand, it is conceivable to provide a sound absorbing material in the duct to mute the fan sound. However, since the sound absorbing material is expensive, the cost increases.
本発明は、このような事情に鑑み、低コストで、装置の小型化を図れ、しかもデッドスペースが生じることを防止できる構造を実現すべく発明したものである。 In view of such circumstances, the present invention was invented to realize a structure capable of reducing the size of the apparatus at low cost and preventing the occurrence of dead space.
本発明の消音装置は、空気が流れるダクトと、該ダクト内に空気の流れを遮蔽する方向に設置され、且つ、貫通する複数の経路を有し、空気の流れ方向上流から空気伝播している音の伝播経路を、該複数の経路により互いに経路長が異なる少なくとも1対の経路に変更する音経路変更手段と、を備え、前記音経路変更手段は、前記ダクトの長手方向中間部を塞ぐように内嵌され所定の厚さを有する部材に、前記ダクトの長手方向に貫通する第1の穴と、前記ダクトの長手方向に対して空気の流れ方向下流に向かう程ダクトの壁面に向かう方向に傾斜するように貫通する第2の穴とを形成することで前記複数の経路を構成し、前記1対の経路は、前記第1の穴を通過する経路と、前記第2の穴を通過して前記壁面で反射する経路とで構成され、前記音経路変更手段よりも空気の流れ方向下流で収束し、この収束する点を収束点、音の伝播経路が変更される点を始点とした場合に、これら始点から収束点までの前記1対の経路の経路長をそれぞれLA、LB、前記ダクト内の空気伝播音速をS、該ダクト内を空気伝播する音の周波数をf、Kを奇数とすると、|LA−LB|=S×K/(2×f)の関係式を満たすことを特徴とするものである。 The silencer of the present invention is installed in a duct through which air flows, and in the direction in which the air flow is shielded, and has a plurality of paths therethrough, and propagates air from upstream in the air flow direction. Sound path changing means for changing the sound propagation path to at least one pair of paths having different path lengths by the plurality of paths, the sound path changing means closing the longitudinal intermediate portion of the duct. In a member having a predetermined thickness, the first hole penetrating in the longitudinal direction of the duct, and the direction toward the wall surface of the duct as it goes downstream in the air flow direction with respect to the longitudinal direction of the duct. The plurality of paths are formed by forming a second hole penetrating so as to incline, and the pair of paths passes through the first hole and the second hole. And the path reflected by the wall surface, Than serial sound path changing means converge in the flow direction downstream of the air, the convergence point of the point of convergence, when starting from the point at which the propagation path of the sound is changed, the pair of these start point to the convergence point Where L A and L B are the path lengths, S is the sound velocity of air propagation in the duct, f is the frequency of sound propagating through the duct, and K is an odd number, | L A −L B | = It satisfies the relational expression of S × K / (2 × f).
本発明によれば、音の伝播経路を変更する音経路変更手段をダクト内に設けることにより消音効果を得られるため、低コストで、装置の小型化を図れ、しかもデッドスペースが生じることを防止できる。 According to the present invention, the sound path changing means for changing the sound propagation path can be provided in the duct, so that the silencing effect can be obtained. Therefore, the apparatus can be reduced in size and the dead space can be prevented from being generated. it can.
<第1の実施形態>
本発明の第1の実施形態について、図1ないし図8を用いて説明する。まず、本実施形態の消音装置を組み込む画像形成装置について図1により簡単に説明する。画像形成装置10は、原稿を読み取る原稿読み取り部11と、原稿読み取り部11の画像情報に基づいて画像を形成する画像形成部12と、画像形成部12に記録材Pを搬送する搬送部13と、記録材Pにトナー像を定着させる定着装置14などを備える。また、画像形成部12は、像担持体である感光ドラム15と、コロナ帯電器などの帯電手段16と、レーザなどの露光手段と、現像手段17と、帯電器などの転写手段18及び分離手段19と、クリーニング手段20などを備える。
<First Embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, an image forming apparatus incorporating the silencer of the present embodiment will be briefly described with reference to FIG. The
画像形成プロセスは、感光ドラム15の表面を帯電手段16により帯電し、原稿読み取り手段11の画像情報に基づいて露光手段がレーザ光を照射することにより感光ドラム表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は現像手段17により現像され、トナー像として顕在化する。その後、転写部Tで、転写手段18により所定の静電的負荷バイアスが与えられ、トナー像が記録材Pに転写される。記録材Pは、搬送部12を構成する給紙カセット21から搬送パス22を介して、又は、外部から手差しで挿入されることにより、転写部Tに搬送される。転写部Tでトナー像を転写された記録材Pは、分離手段19により分離され、搬送ベルト23により定着装置14に搬送される。そして、定着装置14により記録材Pに転写されたトナー像を記録材Pに加熱定着させる。その後、トナー像を定着させた記録材Pを、排紙手段である排紙ローラ24により排紙トレイ25に排紙する。
In the image forming process, the surface of the
このような画像形成装置10の前面(正面)側には、図2に示すように、画像形成装置10の筐体10a内(図2に矢印方向)に空気を送り込む給気ファン26を設けている。一方、画像形成装置10の後面(背面)側には、図3に示すように、筐体10a内で発生する熱やオゾンなどを筐体10a外(図3の矢印方向)に排出するための送風装置(排気装置)27を設けている。送風装置27は、空気が流れるダクト28と、ダクト28内の長手方向中間部に設置された音経路変更手段29と、ダクト28の基端部に固定された送風機である排気ファン30とを備える。このうちのダクト28及び音経路変更手段29により消音装置31を構成する。言い換えれば、送風装置27は、装置内の空気を外部に排出する排気ファン30と、排気ファン30により排出される空気が流れる消音装置31とを備える。
As shown in FIG. 2, an
また、ダクト28の先端部で筐体10aの外カバー10bに開口する部分には、図4に示すように、ルーバー32を固定している。ルーバー32は、ユーザーの指などが画像形成装置10内部に入ることを防止するために設けている。なお、上述のような給気ファン26及び送風装置27は、上述の場所以外に筐体10aの何れかの面に設置することができる。例えば、給気ファン26を筐体10aの側面又は背面に設置したり、送風装置27を側面に設置することもできる。
Further, as shown in FIG. 4, a
送風装置27について、図3に加えて図5ないし図7を用いて詳しく説明する。ダクト28は、筐体10aの後側板10cの開口部に取り付けられ、排気ファン30を介して筐体10a内と連通している。そして、画像形成装置1内部の空気を機外へ排出可能としている。また、ダクト28は、ABSなどの樹脂により略直方体の筒状に形成されたもので、内側面を平滑面とすると共に、板厚を排気ファン30の振動が伝わらない程度の厚み、例えば3mm以上としている。このようなダクト28は、空気の流れ方向に亙って段差がなく、且つ、ダクトの中心軸に対して点対称となる外形を有する。即ち、前述の図14に示したようなサイドブランチを有さない形状としている。
The
また、排気ファン30は、図5に示すように、動力源であるDCブラシレスモータなどのモータ30a、モータ30aの回転軸に固定されモータ30aの回転と同期して回転する複数(例えば7枚)の羽30bなどを備えた軸流ファンである。また、モータ30aは、樹脂製のファンケース30cにより支持され、画像形成装置10の不図示の電圧発生装置に接続されたケーブルコネクター30dを介してDC電圧を印加されることにより駆動する。また、ファンケース30cの各羽30bに対向する部分には、各羽30bと同数のファンスポーク30eを形成し、空気を流すための開口部を確保すると共に、モータ30aをファンケース30cに支持可能としている。また、ファンケース52の4角には丸穴30fを形成し、丸穴30fを介してネジにより、例えばダクト28内に突出するように設けた突片に締結する。図示の例の場合、排気ファン30は、図5(a)の矢印で示す方向に回転して、図5(b)の矢印で示す方向に空気を流す。
Further, as shown in FIG. 5, the
本実施形態では、主として排気ファン30の各羽30bがファンスポーク30eを通過する時に発生する風切り音が、排気ファン30から生じる騒音となる。即ち、各羽30bが回転してファンスポーク30eに接近する時に圧力変動が生じ、その結果、風切り音が発生する。したがって、排気ファン30から生じる騒音は、モータ30a(排気ファン30)の回転数と羽30bの数によってその周波数が決まる。具体的には、排気ファン30の1秒あたりの回転数をN(rps)、各羽30bの数をZとすると、その風切り音の周波数fはN×Z(Hz)になる。また、排気ファン30の風切り音は各羽30bの振動モードで発生するので、N×Zの次数成分が放射されることもある。即ち、Jを自然数とすると、周波数f=N×Z×Jとなる。例えばモータ30aの回転数が50rps、各羽30bの数が7枚とすると、50×7=350Hz、700Hz、1050Hz・・・の周波数の音が発生することになる。
In the present embodiment, wind noise generated mainly when each
また、音経路変更手段29は、図6、7に示すように、ABS樹脂製で、所定の厚さ(例えば10mm以上)を有し全体を直方体状とした板状部材で、ダクト28内に空気の流れを遮蔽する方向に設置される。具体的には、ダクト28の長手方向中間部を塞ぐように内嵌固定される。また、音経路変更手段29は、貫通する複数の経路となる、第1の穴33と第2の穴34とを有する。このうちの第1の穴33は、ダクト28の中心をダクト28の長手方向と平行に貫通する。また、第2の穴34は、第1の穴33の周囲を、ダクト28の長手方向に対して空気の流れ方向(図7の右から左方向)下流に向かう程ダクト28の壁面28aに向かう方向に傾斜するように貫通する。図示の例の場合、第2の穴34は、第1の穴33の周囲に4個に分かれて設けられている。これら第1の穴33及び第2の穴34には、それぞれオゾンなどの空気中の揮発性有機化合物を吸着する(触媒を有する)フィルター35a、35bを設けている。そして、フィルター35a、35bを介して画像形成装置10内の空気を外部に排気するようにし、フィルター内部の触媒によりオゾンなどを除去している。言い換えれば、音経路変更手段29は、オゾンなどを除去するフィルター部材を兼ねている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the sound path changing means 29 is a plate-like member made of ABS resin, having a predetermined thickness (for example, 10 mm or more) and having a rectangular parallelepiped shape as a whole. It is installed in the direction that shields the air flow. Specifically, it is internally fitted and fixed so as to close the longitudinal intermediate portion of the
本実施形態では、音経路変更手段29に第1の穴33及び第2の穴34を設けることにより、上述のように排気ファン30で発生し、空気の流れ方向上流から空気伝播している音の伝播経路が、音経路変更手段29を通過する時に2経路に分かれるようにしている。即ち、音経路変更手段29の第1の穴33と第2の穴34とに、それぞれ図6(b)に示すように、矢印αと矢印βの方向に空気と音とが流れるように構成されている。また、第1の穴33と第2の穴34とにそれぞれ配置されるフィルター35a、35bは、矢印α、β方向に空気が流れるように、複数の断面正6角形の筒状の触媒を、それぞれが設置される穴の方向に合わせて配列してなる。即ち、第1の穴33に配置されるフィルター35aはダクト28の長手方向と平行に、第2の穴34に配置されるフィルター35bはダクト28の長手方向に対して傾斜した方向に、それぞれ配置する。
In the present embodiment, by providing the sound path changing means 29 with the
また、各触媒の正6角形の一辺は、例えば約1mm程度のものであり、各触媒の孔を通過した音が干渉しないように、フィルター35a、35bの厚さを10mm以上とすることが好ましい。また、音経路変更手段29で2経路に分けた音のエネルギーを同等にするために(即ち、2経路の音量が同じになるように)、第1の穴33の開口面積と第2の穴34の開口面積(4個所全てを合わせた面積)が同等になるように構成している。
In addition, one side of the regular hexagon of each catalyst is about 1 mm, for example, and it is preferable that the thickness of the
また、上述のように、第1の穴33及び第2の穴34により分かれる音の伝播経路は、互いに経路長が異なる。言い換えれば、第1の穴と第2の穴とにより、互いに経路長が異なる1対の経路を形成する。即ち、第1の穴33を通過する音の経路長と、第2の穴34を構成する各穴部34a、34b、34c、34dを通過する音の経路長とは、互いに異なる。ここで、第1の穴33を通過する経路と穴部34aを通過する経路とが、互いに経路長が異なる1対の経路を構成する。同様に、第1の穴33を通過する経路と穴部34bを通過する経路とが、第1の穴33を通過する経路と穴部34cを通過する経路とが、第1の穴33を通過する経路と穴部34dを通過する経路とが、それぞれ互いに経路長が異なる1対の経路を構成する。本実施形態では、このような各1対の経路長の長さの違いの関係は同じとしている。したがって、以下の説明では、各穴部34a、34b、34c、34dを通過する経路を、単に第2の穴34を通過する経路と呼ぶ。
In addition, as described above, the sound propagation paths separated by the
まず、図7に示すように、第1の穴33を通過する経路を、ダクト28の中心を長手方向に通る経路Mとする。また、第2の穴34を通過する経路を、音経路変更手段29によってダクト28の壁面28aに向かう方向に変更され、更に壁面28aで反射する経路Nとする。経路M及び経路Nは、音経路変更手段29よりも空気の流れ方向下流で収束する。本実施形態では、経路Mと経路Nとが、前述の図4に示す画像形成装置10の外カバー10bに固定したルーバー32を通過して、画像形成装置10の外部で収束する。前述したように、排気ファン30の騒音発生源はファンの風切り音であり、ファンが空気と接触することによって摩擦音が発生する。したがって、ファンの風切り音の発生位置を点A、点C、点E、経路Mと経路Nとが収束する収束点を点B、経路Nが壁面28aで反射する位置を点D、点Fとすると、経路MはA‐B、経路NはC‐D‐B、E‐F‐Bでそれぞれ表せる。
First, as shown in FIG. 7, a path that passes through the
ここで、A‐Bの経路長をLA(mm)、C‐D‐B(E‐F‐B)の経路長をLB(mm)とする。また、ダクト28内の空気伝播音速をS(mm/s)、ダクト28内を空気伝播する音(排気ファン30の音)の周波数をf(Hz)、Kを奇数(1、3、5、7・・・)とする。この場合に、上述の1対の経路M、Nは、
|LA−LB|=S×K/(2×f)
の関係式を満たすようにしている。この関係式について説明する。
Here, it is assumed that the path length of AB is L A (mm) and the path length of CDB (EFB) is L B (mm). Further, the sound velocity of air propagation in the
| L A −L B | = S × K / (2 × f)
The relational expression is satisfied. This relational expression will be described.
図8に示すように、音の干渉は、横軸に時間(s)、縦軸に音圧(Pa)をとった時に、実線で示す音に対して位相が180°ずれている破線で示す音を当てると、理論的には干渉して音圧は0になることが知られている。このため、経路Mと経路Nとの経路長が半波長ずれていれば、ダクト28内を通過する音が消音されることになる。したがって、消音効果を得るためには、この経路長の差|LA−LB|が、半波長となるような関係にすれば良い。即ち、音の波長をλとすると、|LA−LB|がλ/2となれば良い。λは、S/fで表せるため、|LA−LB|は、S/(2×f)で表せる。また、経路Mと経路Nとの経路長が半波長ずれていれば良いため、Kが奇数であれば、|LA−LB|がK×λ/2であっても良い。この結果、上述の関係式が導き出される。本実施形態の場合、経路M、Nが上述の関係式を満たすように、第2の穴34及びこの第2の穴34に設置されるフィルター35bの傾斜角度を、ダクト28の大きさとの関係で規制している。
As shown in FIG. 8, sound interference is indicated by a broken line whose phase is shifted by 180 ° with respect to the sound indicated by the solid line when time (s) is taken on the horizontal axis and sound pressure (Pa) is taken on the vertical axis. It is known that when a sound is applied, the sound pressure is theoretically reduced to zero. For this reason, if the path length of the path | route M and the path | route N has shifted | deviated by half wavelength, the sound which passes the inside of the
また、第2の穴34を通過する経路は、C‐D‐B、E‐F‐B以外にも存在するが、他の経路も第1の穴33を通過する経路上の何れかの点で収束すると共に、互いの経路長の関係も上述の式を満たす。例えば、図7に示す、C´‐D´‐B´、E´‐F´‐B´の経路長をLB´とした場合、|LA−LB´|=S×K/(2×f)を満たす。
In addition, there are other paths other than CDB and EFB, but the path passing through the
なお、上述の説明では点A、点C(C´)、点E(E´)を始点として上述の関係式を導いているが、音の伝播経路が変更される点は、第1の穴33と第2の穴34との上流の開口部であるため、この点を基準として上述の関係式を導いても同じである。即ち、経路Mと経路Nとの経路長は、これら第1の穴33及び第2の穴34の上流では変わらないため、第1の穴33と第2の穴34との上流の開口部を始点とした場合に、始点から収束点Bまでのそれぞれの経路長の差は、|LA−LB(LB´)|と同じとなる。
In the above description, the above relational expression is derived starting from point A, point C (C ′), and point E (E ′). However, the point that the sound propagation path is changed is the first hole. Since this is the opening upstream of 33 and the
また、ダクト28の外部側の開口部に設けたルーバー32は、図7に示すように、経路A‐B、C‐D‐B、E‐F‐Bに沿って配置しており、排気ファン30からダクト28内を通過して排出される空気と音の経路を遮断しないようにしている。具体的には、ルーバー32の各羽の角度を、第1の穴33と長手方向に重畳する部分は長手方向と平行に、この周囲部分は経路Nがダクト28の壁面28aと反射する方向と平行に、それぞれ調整している。
Further, as shown in FIG. 7, the
本実施形態では、前述のように、第1の穴33を通過する音と第2の穴34を通過する音とのエネルギーが同じとなるように、第1の穴33と第2の穴34との面積の関係を規制している。このため、上述のように第2の34を通過する経路が第1の穴33を通過する経路上の何れかの点でそれぞれ収束し、経路長が異なる音が干渉することにより、高い消音効果を得られる。
In the present embodiment, as described above, the
このような本実施形態によれば、上述のように、音の伝播経路を変更する音経路変更手段29をダクト28内に設けることにより消音効果を得られるため、低コストで、装置の小型化を図れ、しかもデッドスペースが生じることを防止できる。即ち、消音効果を得るために、前述の図14に示したように、サイドブランチ4を設ける必要がなく、これにより装置の大型化及びデッドスペースの発生を防止できる。また、高価な吸音材を設ける必要がないため、低コスト化を図れる。
According to this embodiment, as described above, the sound path changing means 29 for changing the sound propagation path is provided in the
また、本実施形態によれば、排気ファン30の回転数と羽30bの数により、ファン騒音の周波数が特定されるため、この周波数に合わせて音経路変更手段29を設計することにより、ターゲットとする音を確実に消音することができる。この場合に、音経路変更手段29の第2の穴34の傾斜角度を変えるなど、第1の穴33と第2の穴34との関係を適切に規制すれば良いだけであるため、設計の自由度が高い。なお、ファン騒音は、定常的な音であるため、本実施形態のようにターゲットする音を確実に消音することにより、消音効果は高くなる。そして、ダクト28を通過して生じる不快な音を低減することができる。
Further, according to the present embodiment, the frequency of the fan noise is specified by the number of rotations of the
なお、上述の説明では、断面形状が四角形のダクト28を用いた構造について説明したが、円形もしくは楕円形、更には、六角形などの多角形であっても良い。この場合、排気ファン30、音経路変更手段29の形状をダクト28に合わせる。また、音経路変更手段29は、傾斜角度が異なる複数(偶数)種類の穴を形成し、各穴を通過する経路が互いに経路長が異なり、上述のような関係式を満たすような複数組の1対の経路を構成するようにしても良い。例えば、傾斜角度が異なる4種類の穴を形成し、このうちの何れか1組の経路同士が上述の関係式を満たし、他の1組も上述の関係式を満たすようにしても良い。即ち、音経路変更手段29は、音の伝播経路を互いに経路長が異なる少なくとも1対の経路に変更するものであれば良い。また、第1の穴33と第2の穴34との音経路変更手段29での位置は、上述の実施形態に限らない。例えば、第2の穴34を音経路変更手段29の中央部に、第1の穴33を第2の穴34の周囲にそれぞれ形成しても良い。更に、上述の実施形態では、音経路変更手段29の第1の穴33、第2の穴34にフィルター35a、35bを設けているが、このフィルターは、音経路変更手段29とは別に設けても良い。即ち、音経路変更手段29の各穴33、34にはフィルターを設けず、ダクト28の音経路変更手段29からずれた部分にフィルターを設けても良い。また、音経路変更手段は、上述のような板状の部材に複数の穴を形成した構造以外でも、音の経路を変更できるものであれば良い。例えば、ダクト内にルーバーなどの空気の流れに向きを変える複数の羽を配置し、中心部の羽の角度と周囲の羽の角度とを変える構造としても良い。
In the above description, the structure using the
<第2の実施形態>
本発明の第2の実施形態について、図9を用いて説明する。本実施形態の場合、ダクト28A、音経路変更手段29A及び排気ファン30Aを断面円形としている。また、ダクト28Aは、音経路変更手段29Aよりも空気の流れ方向下流で一度直径を大きくし、更に下流で、下流に向かう程直径を徐々に小さくなる方向に傾斜させている。このような直径の変化は、音経路変更手段より下流から直径が大きくなる拡径部36よりも、直径が大きくなった部分から下流に向かう程直径が小さくなる縮径部37の方が緩やかにしている。そして、音経路変更手段29Aの第2の穴34Aを通過する音の全ての経路が、ダクト28Aの壁面28aに反射してダクト28Aの中心軸上の1点(点H)で収束するようにしている。即ち、縮径部37の壁面28aの傾斜角度と、第2の穴34A(及びフィルター35b)の傾斜角度との関係を規制して、第2の穴34Aを通過する音の経路を点Hで収束させている。なお、第1の穴33Aは、音経路変更手段29Aの中央部に形成され、ダクト28Aの長手方向に貫通する円形の穴としている。また、第2の穴34Aは、第1の穴33Aの周囲に円輪状に形成され、ダクト28Aの長手方向に対して下流に向かう程壁面28aに向かう方向に傾斜するように貫通している。したがって、第2の穴34Aは、部分円錐状に形成される。
<Second Embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the case of this embodiment, the
本実施形態で、音経路変更手段29Aにより変更される音の経路について、詳しく説明する。まず、第1の穴33Aを通過する経路を、ダクト28Aの中心を長手方向に通る経路Mとする。また、第2の穴34Aを通過する経路を、音経路変更手段29Aによってダクト28Aの壁面28aに向かう方向に変更され、更に壁面28aで反射する経路Nとする。これら経路M、Nが、互いに経路長が異なる1対の経路となる。また、ファンの風切り音の発生位置を点G、点I、点O、経路Mと経路Nとが収束する収束点を点H、経路Nが壁面28aで反射する位置を点K、点Qとすると、経路MはG‐H、経路NはI‐J‐K‐H、O‐P‐Q‐Hでそれぞれ表せる。
In the present embodiment, the sound path changed by the sound
ここで、G‐Hの経路長をLA(mm)、I‐J‐K‐H(O‐P‐Q‐H)の経路長をLB(LC)(mm)とする。また、ダクト28A内の空気伝播音速をS(mm/s)、ダクト28A内を空気伝播する音の周波数をf(Hz)、Kを奇数(1、3、5、7・・・)とする。この場合に、上述の1対の経路M、Nは、
|LA−LB(LC)|=S×K/(2×f)
の関係式を満たすようにしている。なお、経路I−J−K−HとO‐P‐Q‐Hとは、互いに同じ距離となる。その他の構造及び作用は、上述の第1の実施形態と同様である。
Here, it is assumed that the path length of GH is L A (mm), and the path length of IJKH (OPQH) is L B (L C ) (mm). Further, the sound velocity of air propagation in the
| L A −L B (L C ) | = S × K / (2 × f)
The relational expression is satisfied. The routes IJKH and OPQH are the same distance from each other. Other structures and operations are the same as those in the first embodiment.
<第3の実施形態>
本発明の第3の実施形態について、図10を用いて説明する。本実施形態の構成は、前述の第1の実施形態とほぼ同じであるが、音経路変更手段29の第2の穴34を通過する音の経路を、ダクト28の出口(空気の流れ方向下流の開口部)近傍で収束させている点が第1の実施形態と異なる。具体的には、第2の穴34の厚さ方向(図10の上下方向)中央部を通る経路Nと、第1の穴33の中央部を通る経路Mとが、ダクト28の出口側の端部で収束するように、第2の穴34(フィルター35b)の傾斜角度を規制している。これによりダクト28の出口から外に放射される音をより小さくしている。
<Third Embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of this embodiment is almost the same as that of the first embodiment described above, but the sound path passing through the
また、本実施形態の場合も、第1の穴33を通る経路Mと第2の穴34を通る経路Nとの経路長の差が半波長ずれるようにしているが、この関係式を次のように表すこともできる。まず、ダクト28の対向する面同士の距離をX、ダクト28の長手方向の音経路変更手段29により音の伝播経路が変更される始点から、経路M、Nが収束する収束点Bまでの距離をYとする。図示の例では、Yを、音経路変更手段29の上流端面からダクト28の出口側端部までの距離としている。また、第1の穴33を通過する音の経路Mと第2の穴34を通過する音の経路Nとの始点同士の距離をWとする。図示の例では、Wを、第1の穴33の中心軸上の最上流の点と、第2の穴34の厚さ方向(図10の上下方向)中央部の最上流の点との距離としている。更に、第2の穴34のダクト28の長手方向に対する傾斜角度をθとする。この場合に、
(X−W)/sinθ−Y=S×K/(2×f)
の関係式を満たすように、傾斜角度θを、距離D、H、Lとの関係で規制する。
Also in this embodiment, the path length difference between the path M passing through the
(X−W) / sin θ−Y = S × K / (2 × f)
The inclination angle θ is regulated in relation to the distances D, H, and L so that the following relational expression is satisfied.
この関係式について説明する。図9に示すように、経路MをA‐B、経路NをC‐D‐B(E‐F‐B)とする。また、経路Nは、C‐D(E‐F)とD‐B(F‐B)とに分けられる。すると、
C‐D=(X/2−W)/sinθ、D‐B=X/2sinθ
となる。
したがって、経路Nは、C‐D+D‐B=(X−W)/sinθとなる。
This relational expression will be described. As shown in FIG. 9, route M is AB and route N is CDB (EFB). The route N is divided into CD (EF) and DB (FB). Then
CD = (X / 2−W) / sin θ, DB = X / 2 sin θ
It becomes.
Therefore, the path N becomes CD−D−B = (X−W) / sin θ.
経路M(A‐B)は距離Yであるため、経路Mと経路Nとの差分は、
(X−W)/sinθ−Y
となり、これが音の周波数fの半波長になるようにすれば良い。したがって、
(X−W)/sinθ‐Y=S×K/(2×f)
(S:ダクト28内の空気伝播音速、f:音の周波数、K:奇数)
Since the route M (AB) is the distance Y, the difference between the route M and the route N is
(X-W) / sin θ-Y
Therefore, this may be set to a half wavelength of the frequency f of the sound. Therefore,
(X−W) / sin θ−Y = S × K / (2 × f)
(S: sound velocity of air propagation in
この関係式を満たせば、音は出口近傍で干渉して消音する。また、排気ファン30の風切り音を消音する場合は、f=N×Z(N(rps):排気ファン30の回転数、Z:羽の数)にあわせるように設計すれば良い。このように、ダクト28の出口近傍で音の干渉を利用して消音する場合は、騒音源である排気ファン30の特性がわかっていれば、ダクト28及び音経路変更手段29の諸元を適切に規制することによって、ダクト28の出口近傍で音を消すことができる。即ち、ダクト28の寸法、音経路変更手段29の設置位置、第1、第2の穴33、34位置関係及び第2の穴34の傾斜角度を、排気ファン30の特性との関係で適切に規制する。
If this relational expression is satisfied, the sound is muted by interference near the exit. Further, when the wind noise of the
なお、上述のX、Y、W、θを適宜変更することにより、消音する点をダクト内或はダクト外の任意の点に設定できる。また、上述の説明は、ダクト28の断面形状が矩形の場合について行ったが、ダクトの断面形状がその他の多角形或は円形の場合でも本実施形態を適用可能である。ここで、ダクトの中心軸に直交する断面が多角形の場合には、Xを中心軸を挟んで対向する面同士の距離とする。また、同じく断面が円形の場合には、Xをダクトの内径とする。その他の構成及び作用は、前述の第1の実施形態と同様である。
Note that by appropriately changing the above-described X, Y, W, and θ, the point to be silenced can be set to any point inside or outside the duct. Further, the above description has been given for the case where the cross-sectional shape of the
次に、本発明者が上述の第3の実施形態の効果を検証するために行った実験について説明する。図11は、この実験で使用した装置を示している。この装置では、ダクト28の所定位置に音経路変更手段29を配置し、このダクト28の上流端部に排気ファンに代えてスピーカー38を配置した。このスピーカー38は、パルスジェネレータ39から特定周波数のsin波(正弦波)を出力する。この正弦波の周波数fは、前述した(X−W)/sinθ‐Y=S×K/(2×f)の関係から算出した。実験では、計算の結果414Hzの周波数を有する正弦波を出力した。また、ダクト28の出口近傍には、マイク40を配置してダクト28から出てくる音を採取し、FFT分析装置41により高速フーリエ変換(FFT)することによりこの音を周波数分析した。
Next, an experiment conducted by the inventor for verifying the effect of the third embodiment described above will be described. FIG. 11 shows the apparatus used in this experiment. In this apparatus, a sound path changing means 29 is arranged at a predetermined position of the
また、比較例として、図12に示すフィルター部材42を音経路変更手段29に代えて配置した場合についても、ダクト28から出る音の周波数を分析した。このフィルター部材42は、音経路変更手段29と第2の穴に相当する部分以外は同様の形状を有する。即ち、フィルター部材42の第2の穴43は音経路変更手段29の第2の穴34のように傾斜させず、ダクト28の長手方向と平行に、即ち、第1の穴33と平行に形成している。なお、第1の穴33及び第2の穴43には、それぞれの穴と平行に空気を流すフィルター35a、35cを配置している。
Further, as a comparative example, the frequency of the sound emitted from the
このように条件で行った実験結果を図13に示す。図13(a)は、フィルター部材42を使用した場合を、図13(b)は、第3の実施形態の場合をそれぞれ示している。また、グラフの横軸は周波数(Hz)、縦軸は音圧レベル(dB)を示している。この実験で、414Hzの1次成分の音圧レベルは、図13(a)が68.4dBであるのに対して、図13(b)では65.34dBと約3dB程低減していることが確認できた。また、3次成分1242Hzにおいても38.4dBから37.4dBに騒音を低減できることが確認できた。これにより、音の伝播経路を2系統に分岐してダクト28の出口近傍で収束させることにより、音の干渉現象を利用して音が低減することを確認できた。
FIG. 13 shows the results of the experiment conducted under the above conditions. FIG. 13A shows the case where the
27・・・送風装置、28、28A・・・ダクト、28a・・・壁面、29、29A・・・音経路変更手段、30、30A・・・排気ファン、30b・・・羽、31・・・消音装置、33、33A・・・第1の穴、34、34A・・・第2の穴、35a、35b・・・フィルター
27 ... Air blower, 28, 28A ... Duct, 28a ... Wall surface, 29, 29A ... Sound path changing means, 30, 30A ... Exhaust fan, 30b ... Wings, 31 ... ·
Claims (6)
前記音経路変更手段は、前記ダクトの長手方向中間部を塞ぐように内嵌され所定の厚さを有する部材に、前記ダクトの長手方向に貫通する第1の穴と、前記ダクトの長手方向に対して空気の流れ方向下流に向かう程ダクトの壁面に向かう方向に傾斜するように貫通する第2の穴とを形成することで前記複数の経路を構成し、
前記1対の経路は、前記第1の穴を通過する経路と、前記第2の穴を通過して前記壁面で反射する経路とで構成され、前記音経路変更手段よりも空気の流れ方向下流で収束し、この収束する点を収束点、音の伝播経路が変更される点を始点とした場合に、
これら始点から収束点までの前記1対の経路の経路長をそれぞれLA、LB、前記ダクト内の空気伝播音速をS、該ダクト内を空気伝播する音の周波数をf、Kを奇数とすると、
|LA−LB|=S×K/(2×f)
の関係式を満たすことを特徴とする消音装置。 A duct through which air flows, and a sound propagation path that is installed in a direction that shields the air flow in the duct and that has a plurality of paths that pass therethrough and that propagates air from upstream in the air flow direction, Sound path changing means for changing to at least one pair of paths having different path lengths by a plurality of paths,
The sound path changing means includes a first hole penetrating in the longitudinal direction of the duct, a first hole penetrating in the longitudinal direction of the duct, and a member having a predetermined thickness so as to close the longitudinal middle portion of the duct. On the other hand, forming the plurality of paths by forming a second hole penetrating so as to incline in the direction toward the wall surface of the duct as it goes downstream in the air flow direction,
The pair of paths includes a path that passes through the first hole and a path that passes through the second hole and reflects on the wall surface, and is downstream of the sound path changing unit in the air flow direction. If the convergence point is the convergence point, and the point where the sound propagation path is changed is the starting point,
The path lengths of the pair of paths from the start point to the convergence point are L A and L B , the air propagation sound velocity in the duct is S, the frequency of the sound propagating through the duct is f, and K is an odd number. Then
| L A −L B | = S × K / (2 × f)
A silencer characterized by satisfying the relational expression:
f=N×Z×J
であることを特徴とする請求項1ないし3のうちの何れか1項に記載の消音装置。 The frequency f of the sound has a plurality of wings, and based on the wind noise of the fan wings that form an air flow in the duct, the number of rotations per second of the fan is N, If the number is Z and J is a natural number,
f = N × Z × J
The silencer according to any one of claims 1 to 3, wherein
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