JP5707722B2 - 送風装置 - Google Patents
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Description
まず、本発明の能動型消音装置51についての基本構成を図5を参照しながら簡単に説明する。
つぎに、本発明の能動型消音装置51用いた送風装置の実施形態として、能動型消音装置51を内蔵した空気調和機の室内機1について説明する。
図2〜4に示される室内機1に内蔵された能動型消音装置51は、複数のダクト52と、消音用音波発生部53と、補償用集音部54と、参照用集音部55と、制御部57と、を備えている。
(1)
実施形態の能動型消音装置51は、複数の消音ダクト52と、消音用音波発生部53とを備えている。複数の消音ダクト52は、入口である上部開口52gと出口である側部開口52fとを有する中空のダクトであり、三次元的な音圧分布を有する放射音の音源であるターボファン4に対してその入口側の上部開口52gが向けられ、その内部で放射音を平面波に変える。消音用音波発生部53は、複数の消音ダクト52のそれぞれに設けられ、平面波と逆位相の消音用音波を発生させ、それぞれの消音ダクト内部の平面波を打ち消す。これにより、三次元的に球面波状に広がる騒音を効果的に低減できる。
また、実施形態の能動型消音装置51では、複数の消音ダクト52は、音が入る入口側の上部開口52gをターボファン4に向けるように、放射状に延びているので、三次元的に球面波状に広がる騒音をより効果的に低減できる。
さらに、実施形態の能動型消音装置51では、補償用集音部54が複数の消音ダクト52のそれぞれに配置され、補償用集音部54が平面波と消音用音波とが合成された合成音波を検出し、その合成音波に基づく信号を消音用音波発生部53の制御のためにフィードバックするので、三次元的に広がる球面波状に発生した騒音を効果的に打ち消すことが可能である。また、周波数および大きさが変化する騒音を、フィードバック制御により騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。
とくに、本実施形態の補償用集音部54は、図4に示されるように、消音ダクト52の内部空間におけるターボファン4に対して消音用音波発生部53よりも遠い位置に配置されているので、風によるノイズなどの外乱の影響を受けにくく、運転状況によって周波数および大きさが変化する騒音を、感度よくサンプリングすることが可能である。それにより、制御部57は、フィードバックされた合成音波に基づく信号に基づいて、消音用音波発生部53へ送る制御波形の信号を消音効果の高い信号になるようにさらに精度よく調整することが可能である。
実施形態の能動型消音装置51では、さらに、消音ダクト52内部の平面波を参照する少なくとも1つの参照用集音部55がターボファン4に対して消音用音波発生部53よりも近い位置に配置されているので、三次元的に広がる球面波状に発生した騒音を効果的に打ち消すことが可能である。また、周波数および大きさが変化する騒音を、参照用集音部55によって参照して消音用音波発生部53を制御することにより騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。
しかも、本実施形態の能動型消音装置51は、フィードフォワード制御(FF制御)をする構成になっており、具体的には、参照用集音部55および補償用集音部54をそれぞれの消音ダクト52に備える構成なので、参照用集音部55によって外乱を事前に検知して適切な修正ができるので、補償用集音部54によるフィードバック制御だけよりも合成音波の乱れを小さくでき、高い消音効果を発揮できる。
さらに、実施形態の能動型消音装置51では、参照用集音部55が消音ダクト52のそれぞれに配置されているので、周波数および大きさが変化する騒音を、消音ダクト52それぞれに配置された参照用集音部55によって参照して消音ダクト52それぞれの消音用音波発生部53を制御することにより騒音と逆位相の制御用の音波によってさらに効果的に打ち消すことが可能である。
実施形態の能動型消音装置51では、消音ダクト52のそれぞれの少なくとも内側部分が吸音性を有するので、ダクト52内部において平面波および合成音波を吸音することができ、より効果的に騒音を低減できる。
実施形態の能動型消音装置51では、消音ダクト52の消音用音波発生部53が配置される位置の断面の形状が長方形状であり、長方形断面の長辺Hが騒音の代表的な波長の半波長以下に設定されているので、消音ダクト52内部で騒音を平面波に確実に変えることが可能である。
実施形態の空気調和機の室内機1は、送風用のターボファン4と、ケーシング2aと、能動型消音装置51とを備えている。ケーシング2aは、ターボファン4を内蔵し、対象空間に対して連通する吸込口31を有する。能動型消音装置51は、吸込口31に対応して配置されている。これにより、ケーシング2a内部のターボファン4から三次元的に広がる球面波状に発生した騒音を、吸込口31からケーシング2a外部へ出る前に能動型消音装置51によって効果的に打ち消すことが可能である。
実施形態の空気調和機の室内機1では、消音ダクト52は、その内部を流れる空気流れの向きを変えることが可能なL字状の曲がった形状を有している。これにより、消音ダクト52の流路長さの確保とコンパクト化とが実現可能である。
実施形態の空気調和機の室内機1では、複数のダクト52は、ケーシング2aの内部の空気流路を複数の部分に分割するように配置されている。
実施形態の空気調和機の室内機1では、ターボファン4は、遠心ファンである。複数の消音ダクト52は、空気流路R1を複数の部分に扇状に分割するように配置されている。これにより、ターボファン4から球面状に広がる騒音を吸込口31に到達するまでに効果的に低減できる。
実施形態の空気調和機の室内機1では、天井面Uから遠ざかることにより吸込口31を開放し、天井面Uに近づくことにより吸込口31を閉鎖するフラットパネル33をさらに備えているので、空気調和機の室内機1の非運転時には、フラットパネルによって吸込口31を閉じて対象空間に居る人から吸込口31を隠すことができ、空気調和機の室内機1の美観が向上する。また、運転時には、フラットパネル33が天井面Uから遠ざかることにより全周状の吸込口31を同時に開放することが可能である。
(A)
上記実施形態の能動型消音装置51では、参照用集音部55が複数の消音ダクト52のそれぞれに設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の変形例として、図6に示されるように、複数の消音ダクト52について共通の参照用集音部55を設けてフィードフォワード制御(FF制御)をするようにしてもよい。
さらに、上記実施形態の能動型消音装置51では、参照用集音部55が複数の消音ダクト52のそれぞれに設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の他の変形例として、図7に示されるように、それぞれの消音用ダクト52から参照用集音部55を省略して補償用集音部54によるフィードバック制御のみを行う構成にしてもよい。この場合も、周波数および大きさが変化する騒音を、フィードバック制御により騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。
また、本発明のさらに他の変形例として、図8に示されるように、それぞれの消音用ダクト52から補償用集音部54を省略して参照用消音部55によるフィードフォワード制御のみを行う構成にしてもよい。この場合も、参照用集音部55によって外乱を事前に検知して適切な修正ができるので、周波数および大きさが変化する騒音を、フィードフォワード制御により騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。ただし、上記実施形態のように、補償用集音部54を用いたフィードバック制御と併用する方が好ましいが、平面波の乱れが小さかったり、乱れの頻度が少ない場合は、このようなフィードフォワード制御だけ用いても実用に耐える消音効果が得られる。
なお、上記実施形態では、室内機1として、略正方形のフラットパネル33の四辺の吸込口31に対応して能動型消音装置51を設けて、吸込口31から外部へ三次元的に広がる騒音を打ち消しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、本発明のさらに他の変形例として、室内機1を下方から見上げた状態を示す図9に示されるように、ケーシング2a下面に配置された全周方向を向く全周状の吹出口32を有する室内機1の場合でも、能動型消音装置51を設けて、三次元的に広がる騒音を打ち消することが可能である。すなわち、全周方向を向く全周状の吹出口32を通して対象空間に全周に向けて空気の吹出しを行うことができ、その場合でも、それぞれの吹出口32に対応して能動型消音装置51が配置されることにより、室内機1で発生した騒音が全周状の吹出口32からケーシング外部へ出る前に能動型消音装置51によって効果的に打ち消すことが可能である。
また、上記実施形態では、騒音を発生する送風装置として、空気調和機の室内機を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の送風装置、例えば、二方向または三方向の吹出口または吸込口を備えた空気清浄機などについても、本発明を適用することが可能である。すなわち、本発明の能動型消音装置を空気清浄機のそれぞれの吹出口または吸込口に対応して設けることにより、空気清浄機から対象空間に広がる騒音を効果的に打ち消すことができ、静音性能が向上するので、寝室や乳幼児の居る部屋に設置する自由度が広がる。
また、上記実施形態では、天井埋込み型の室内機1を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の形態の室内機について本発明を採用することが可能である。例えば、天井吊下げ型の室内機にも採用することができる。この場合、天井吊下げ型の室内機のケーシングの下面に開口する吸込口と前面に開口する吹出口からファン等から発生する騒音が外部へ伝播しないように、それぞれの吸込流路および吹出流路に能動型消音装置51を設ければ、騒音を低減できる。
なお、上記実施形態では、図示されていないが、室内機内部の吸込経路R1の途中にフィルタやグリルを適宜設けてもよい。その場合、消音ダクト52による騒音を平面波に変える作用に影響を与えない位置にフィルタやグリルを配置するのが好ましい。
また、吸気流路R1よりも狭い吹出流路R2にも、それぞれ能動型消音装置51を設けてよく、この場合、さらに外部へ伝播する騒音を低減できる。
上記実施形態では、消音ダクト52が長方形断面の場合を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、消音ダクト52が円形断面の場合でも、円形の断面の消音ダクト52の内面における内径が半波長以下であれば、消音ダクト52内部で確実に騒音を平面波に変えることが可能である。
2 室内機本体
2a ケーシング
4 ターボファン
5 ベルマウス
6 熱交換器
33 フラットパネル
31 吸込口
32 吹出口
52 消音ダクト
53 消音用音波発生部
54 補償用集音部
55 参照用集音部
57 制御部
Claims (9)
- 能動型消音機能を有する送風装置であって、
三次元的な音圧分布を有する放射音の音源となる遠心ファン(4)と、
前記遠心ファン(4)の周りに設けられた吸込口(31)から吸入される空気を前記遠心ファン(4)へ案内可能であり、内側から周りの前記吸込口(31)側に向けて放射状に延びた中空の複数のダクト(52)を有するベルマウス(5)と、
複数の前記ダクト(52)のそれぞれに設けられた消音用音波発生部(53)と、
を備え、
放射状に延びている複数の前記ダクト(52)は、前記吸込口(31)側よりも内側が狭い空間となるように構成されており、
複数の前記ダクト(52)は、前記放射音を前記狭い空間に通過させることで平面波とし、
前記消音用音波発生部(53)は、前記平面波と逆位相の消音用音波を発生させる、
送風装置。 - 前記吸込口(31)は、前記遠心ファン(4)の軸方向の周りに全周状に設けられており、
前記遠心ファン(4)の外周を囲むように配置された熱交換器(6)をさらに備えた、
請求項1に記載の送風装置。 - 複数の前記ダクト(52)のそれぞれに配置され、前記平面波と前記消音用音波とが合成された合成音波を検出し、その合成音波に基づく信号を前記消音用音波発生部(53)の制御のためにフィードバックする補償用集音部(54)をさらに備えている、
請求項1または2に記載の送風装置。 - 前記音源に対して前記消音用音波発生部(53)よりも近い位置に配置され、前記平面波を参照するための少なくとも1つの参照用集音部(55)をさらに備えている、
請求項1から3のいずれかに記載の送風装置。 - 前記参照用集音部(55)は、前記ダクト(52)のそれぞれに配置されている、
請求項4に記載の送風装置。 - 前記ダクト(52)のそれぞれの少なくとも内側部分は、吸音性を有する、
請求項1から5のいずれかに記載の送風装置。 - 前記ダクト(52)は、その内部を流れる空気流れの向きを変えることが可能な曲がった形状を有している、
請求項1から6に記載の送風装置。 - 前記ダクト(52)は、少なくとも前記消音用音波発生部が配置される位置付近において長方形の断面を有しており、
前記長方形の断面のダクト(52)内面における長辺は、前記音源からの音の代表的な波長の半波長以下である、
請求項1から7のいずれかに記載の送風装置。 - 前記ダクト(52)は、少なくとも前記消音用音波発生部が配置される位置付近において円形の断面を有しており、
前記円形の断面のダクト(52)の内径は、前記音源からの音の代表的な波長の半波長以下である、
請求項1から7のいずれかに記載の送風装置。
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