JP6511639B2 - 送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、騒音を低減した送風装置に関するものである。

以下、送風装置の一例として、レンジフードについて背景技術を説明する。

近年、住居の間取りの多様化にともない、同一空間に台所とリビングとが設けられるケースが増加している。これに伴いリビングへの騒音の侵入を防止して静粛性を保つため、台所に設置されるレンジフードは運転時に発生する騒音を低下させることがより求められている。また、レンジフードの騒音の周波数特性は広域に分布する傾向があるので、広い周波数域において消音効果を得る必要がある。

このような課題を解決する手段の一つとして、レンジフード内に複数の小径風路により構成された能動消音ユニットを搭載することが知られている。（例えば特許文献１参照）。

以下、そのレンジフードについて図７を参照しながら説明する。

図７に示すように、従来のレンジフードは、レンジフード１０１内上方に送風機１０２と中位置に能動消音ユニット１０３と下方にフード１０４を備えたものであった。そして能動消音ユニット１０３は、送風機１０２の吸込口１０５とフード１０４の開口１０６との間にて複数の小径風路１０７を形成し、それぞれの小径風路１０７に能動消音装置１０８を備えたものであった。

各小径風路１０７の能動消音装置１０８は、吸込口１０５に近い側から下流マイク１０９、スピーカ１１０、上流マイク１１１をこの順に配置していた。

そして、送風機１０２の運転によって発生する騒音を下流マイク１０９によって検出し、検出した騒音に対してスピーカ１１０から逆位相の音を発して小径風路１０７内で騒音を打ち消して騒音の低減を図るものであった。

また、一般的にダクト形状の能動消音装置では、平面波が形成される周波数帯域までの制御が可能であり、この周波数Ｆはダクト口径Ｄによって変化することが知られている。具体的には、周波数Ｆは音速ｃを用いて、Ｆ＝０．５×ｃ／Ｄで決定する。つまり、ダクト口径を小さくすることで、広帯域にわたり消音することが可能となる。

さらに複数の小径風路１０７から能動消音ユニット１０３を構成することで、調理時に発生する油煙を十分に排気するための風量を確保することができる。

特開２０１４‐１６３５７０号公報

しかしながら上記特許文献１に記載のレンジフードでは、複数の小径風路１０７間で互いの制御音が往来する現象（以下クロストーク）が生じる。すなわち、任意の小径風路１０７ａのスピーカ１１０ａから発信された制御音が、小径風路１０７ａの送風機１０２側の開口から放射される。この放射された制御音は、例えば送風機１０２の側面で反射するなどして、隣接する小径風路１０７ｂ内へと伝わり、小径風路１０７ｂのマイク１０９ｂが検知する。その結果、マイク１０９ｂは、消音すべき小径風路１０７ｂの騒音のみを検知できず、消音制御が不安定になり、消音効果が低下することが判明した。

つまり、複数の小径風路１０７から構成することによって生じるクロストークの影響により消音効果が低下するという課題があった。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、能動消音装置の消音効果を向上させた送風装置を提供することを目的とする。

そして、本発明に係る送風装置は、上記目的を達成するために、空気の流れ方向における上流側にて空気を吸い込む吸込口と、吸込口より吸い込んだ空気を排出する排出口と、吸込口と排出口とを連通する送風路と、送風路の内部にて吸込口から排出口へと空気を導く送風部と、送風部の上流側にて送風路を２以上に分割する分割風路と、分割風路の内部の消音を行う能動消音部と、送風路の内側壁に設けられ、分割風路からの音の波を集音する集音部と、を備えた送風装置であって、送風部は、当該送風部へ空気を取り入れる流入口と、流入口の縁部から送風路の内側壁にわたって設けられ分割風路からの音の波を送風路の中心から送風路の内側壁方向に反射させる傾斜面と、を備え、集音部には、傾斜面で反射した音を吸収する吸音材が設けられているものであって、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、複数の分割風路間で生じるクロストークの影響を軽減した送風装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係るレンジフードの側断面図 本発明の実施の形態１に係る拡大風路の側断面図 本発明の実施の形態１に係る送風部の流入部近傍の側断面図 従来のレンジフードの分割風路近傍の側断面図 本発明の実施の形態１に係る分割風路近傍の側断面図 本発明の実施の形態２に係るレンジフードの側断面図 従来のレンジフードの側断面図

本発明の実施の形態に係る送風装置は、空気の流れ方向における上流側にて空気を吸い込む吸込口と、前記吸込口より吸い込んだ空気を排出する排出口と、前記吸込口と前記排出口とを連通する送風路と、前記送風路の内部にて前記吸込口から前記排出口へと空気を導く送風部と、前記送風部の上流側にて前記送風路を２以上に分割する分割風路と、前記分割風路の内部の消音を行う能動消音部とを備えた送風装置であって、前記送風部は、前記吸込口と平行に設け当該送風部へ空気を取り入れる流入口と、前記流入口の縁部から前記送風路の内側壁にわたって設けられ前記分割風路からの音の波を前記送風路の中心から前記送風路の内側壁方向に反射させる傾斜面とを備えたものである。

これにより、隣接する分割風路間において、互いのスピーカから発生する制御音を送風路の中央から離れる方向へと反射する。言い換えると、制御音は隣接する分割風路から遠ざかる方向へと進行するので、クロストークの発生が抑制され、正確に騒音を検知することが可能となる。その結果、能動消音装置の消音効果を向上することができる。

また本発明の実施の形態に係る送風装置は、前記傾斜面は、前記流入口の縁部を上流端部とし前記送風路の内側壁にわたって下流側に傾斜させた傾斜部を備えたものである。

これにより、隣接する分割風路間において、互いのスピーカから発生する制御音を送風路の中央から離れる方向へと反射する。よって、クロストークの発生が抑制され、能動消音装置の消音効果を向上することができる。

また本発明の実施の形態に係る送風装置は、前記上流端部から前記送風路の内側壁にわたって下流側に膨出し前記分割風路からの音の波を前記内側壁の集音部に集音する曲面とし、前記送風路は、内側壁の集音部に前記曲面で反射した音を吸収する吸音材を備えたものである。

これにより、制御音を集音させて吸音するので、隣接する分割風路への音の伝播を抑えることができる。よって、少ない吸音材でクロストークの発生を抑制し能動消音装置の消音効果を向上することができる。

また本発明の実施の形態に係る送風装置は、前記分割風路と前記送風部の間に複数の前記分割風路の断面積合計よりも断面積の大きい拡大風路と、前記拡大風路の内側壁に前記傾斜面で反射した音を吸収する吸音材を備えたものである。

これにより、分割風路が流入口に接する場合と比較して拡大風路があることで、分割風路下流の気流の偏りを抑えたり、この各大部に吸音材を設けることで風路へ突出して乱れを生じさせること無なく、局所的な気流音発生を抑えることができる。局所的な気流音は能動消音部にとってノイズとなるので、これを抑えることで能動消音装置の消音効果を向上することができる。さらに、分割壁を設けることで通風中間空間を伝播して隣接する分割風路内に侵入することを抑制できる。したがって、クロストークの発生が抑制され、能動消音装置の消音効果を向上することができる。

以下、送風装置の一例としてレンジフードを用いて、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の番号を付している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。

（実施の形態１）
まず、図１を用いて本実施の形態に係るレンジフード１の構成について説明する。

なお、図１は、本発明の実施の形態１に係るレンジフードの概略構成を示す側断面図である。

図１に示すように、レンジフード１は、直方体の排気部２とこの排気部２の下部（図の下方向であって、後述する上流方向）にフード部３を備えている。

排気部２は、天面４側（図面の上方向であって、後述する下流方向）に開口した排出口５と、天面４に対向する下面に開口した吸込口６を有する、縦長の直方体形状である。排出口５にダクト７を接続することで、レンジフード１を屋外に連通させることができる。なお、ダクト７はレンジフード１には含まれない。

排気部２の内部は、吸込口６と排出口５とを連通する送風路８と、上流側に吸込口６と連接し送風路の上流側を２つに分割する分割風路９を備えている。また、送風路８の下流側には、送風部１０が備えられている。

送風部１０は、遠心ファン１１と、遠心ファン１１を駆動するモータ１２と、吸込口６と平行に設けられ送風部１０の内部へ空気を取り入れる流入口１３と、流入口１３の縁部である上流端部２７から送風路８の内側壁１４にわたって設けられる傾斜面１５とから構成されている。すなわち、送風部１０は、排気部２の上部にあって、吸込口６と排出口５とを結ぶ送風路８内の空気を排気するものである。

傾斜面１５は、分割風路９からの音の波を送風路８の中心から内側壁１４の方向に反射させる構造を備えているが詳細は後述する。

また、２つの分割風路９は、送風部１０の下方（後述する上流側）に、レンジフード正面視において左右に並列に配置されている。また、分割風路９の送風部側開口部１９と傾斜面１５との間には拡大風路２０を、その周囲に吸音材３０を、さらに拡大風路２０内に分割壁２６を設けているが詳細は後述する。

フード部３は、天面板１６と、天面板１６の中央部に設けられ吸込口６に連通する天面開口３５と、天面板１６の外周を囲む側壁１７と、側壁１７の上流側端部で囲まれた平面内部にその周縁部に一定の空間を設けて配置された整流板５０を備えたものである。

天面開口３５は、天面板１６の上面側で排気部２に連通している。天面板１６の縁部は、側壁１７が下方（図面の下方向であって、後述する上流方向）にむけて突出している。この側壁１７の上流側端部と整流板５０の外側周縁とによって、下面視にしてロの字形状で下方に開口する捕集口１８を形成している。

分割風路９は、下流マイク２１とスピーカ２２と上流マイク２３と演算制御器（図示せず）とを備えた能動消音部２４を備えている。

なお、上流マイク２３とスピーカ２２は、分割風路９の高さ方向において中央部より吸込口６側に寄せると共に、下流マイク２１は、同じく中央部より騒音源である送風部１０側に寄せて設置している。結果として上流マイク２３とスピーカ２２とは下流マイク２１に比べて送風部１０から遠い位置に配置されている。

続いて、図２を用いて本実施の形態に係るレンジフード１の送風路８の上流側の構成について詳しく説明する。なお、図２は、本実施の形態に係る拡大風路２０近傍（図１における二点破線内部に示される領域５３）の側断面図である。

拡大風路２０は、図２に示すように、傾斜面１５と送風部側開口部１９の間に設けられている。そして拡大風路２０の空気の流れ方向に対して垂直な断面積は、２つの分割風路９の空気の流れ方向に対して垂直な各断面積の合計よりも、大きい風路となっている。

送風部側開口部１９は、分割風路９の下流側端部である送風部側開口端面２５に設けられた開口部である。そして拡大風路２０には、分割風路９の送風部側開口端面２５に接続する分割壁２６が備えられている。

分割壁２６は、送風部側開口端面２５であって２つの分割風路９に挟まれた中央壁５１の下流端より、空気の流れ方向に平行に、送風部１０に向かって突出して設けられており、流入口１３よりも上流側の範囲に備えている。

傾斜面１５は、流入口１３の縁部を上流端部２７とし、前記送風路の内側壁１４にわたって下流側に傾斜させて配置されている。さらに傾斜面１５は、上流端部２７から内側壁１４にわたって下流側に膨出し分割風路９からの音の波を内側壁１４の集音部２８に集音する曲面となっている。言い換えると、傾斜面１５は、送風部側開口部１９から放出される分割風路９からのスピーカ音２９を反射させて集音部２８に集めるように、例えば放物線形状の曲面に構成されている。傾斜面１５は、円形の流入口１３の全周にわたって配置されており、下面視においては輪郭が矩形であり中央に円形の流入口１３が配置された形状を成す。

集音部２８は、音の波を吸収することで反射を防ぐ吸音材３０を備えている。つまり、拡大風路２０を構成する内側壁１４に沿って全周にわたって設けられた集音部２８には、環状の流入口１３を囲むように同じく全周にわたって内側壁１４に沿わせた吸音材３０が配置されており、集音部２８での音の反射を抑制している。

続いて、図１、図２、図３を用いて、レンジフード１の換気動作および消音動作について説明する。なお図３は、本実施の形態に係る送風部１０の流入口１３近傍の側断面図である。

レンジフード１を運転させると、モータ１２の軸が回転することでこれに接続される遠心ファン１１が回転する。遠心ファン１１が回転すると、流入口１３の外部（図１の下方）から流入口１３を介して遠心ファン１１の内部（図１の上方）に向かう気流、即ち空気の流れが発生する。遠心ファン１１の内部に流れ込んだ空気は、さらに遠心ファン１１の中心から外周部に向かって排出され、遠心ファン１１周囲にある排気部２の内壁に達する。さらにこの空気は、排出口５、ダクト７を通って例えば室外に排出される。

送風部１０によって排気部２内の空気が下流のダクト７から排出されると、排気部２内部は負圧となり、図１の破線で示す気流が発生する。つまり、捕集口１８から、吸込口６方向に流れる気流が発生し、捕集口１８は、調理時に下方（上流方向）から上昇してくる油煙や水蒸気を含んだ空気を捕集することとなる。

吸込口６から吸い込まれた空気は上流側から下流側、即ち分割風路９、拡大風路２０、流入口１３、送風部１０の順に送風路を通過した後、排出口５からダクト７を通って排気部２外へと排気される。

以上がレンジフード１の換気動作である。

続いて、レンジフード１の消音動作について説明する。

換気動作中においては、モータ１２や遠心ファン１１、さらには気流の流れ自体が騒音源となって騒音が発生する。発生した騒音は、分割風路９に備えられた能動消音部２４によって抑制される。

すなわち、送風部１０側から分割風路９に入射した騒音は、まず下流マイク２１で検出される。そして下流マイク２１で検出された騒音は、騒音信号として演算制御器に入力される。演算制御器に騒音信号が入力されると、演算制御器は、下流マイク２１とスピーカ２２の位置や距離等に基づいて、騒音信号がスピーカ２２に達した時の騒音信号を予測する。そして予測した騒音信号とは逆位相の制御音信号を生成し、スピーカ２２に送信する。スピーカ２２は、この制御音信号に基づく制御音を発することにより、騒音を消去する。つまり、能動消音部２４により、送風に伴う送風部１０等の騒音は低減される。そして、捕集口１８からは低減された騒音が放射されることになる。

なお、消音の過程において、拡大風路２０の存在が能動消音部２４の消音効果に寄与する。すなわち、拡大風路２０が無い場合には、気流の流れが分割風路９から直接流入口１３に流入する。この場合には、分割風路９の内部かつ下流側側面で気流の剥離が発生してしまう。この剥離が気流の乱れを引き起こし、騒音の原因となる。下流マイクの近傍で発生するこの騒音は、下流マイクに大きな騒音として検知されてしまう。

これに対して拡大風路２０が有る場合には、図３に示すように、気流は拡大風路２０の側壁側に引き寄せられる（流れ３３）。つまり、気流の剥離は分割風路９の下流側端部３６で発生する。これにより分割風路９の内部では剥離、即ち気流の乱れが発生せず、気流の乱れが下流マイクに与える影響を抑えるのである。

以上が本実施の形態のレンジフード１の基本的な消音動作である。

次に解決すべき課題であるクロストーク現象について図４を用いて説明する。なお、図４は従来のレンジフード、つまり傾斜面でなく平面状の流入口面３１を備え、また前述の吸音材を備えないレンジフードの側断面図である。

先述したように、下流マイク２１ａが検出した騒音に対し、スピーカ２２ａは逆位相の制御音を分割風路９ａ内へ放射する。この制御音は分割風路９ａ内を伝わる騒音に作用し、図１にて説明した捕集口１８からは低減された音が放射されることとなる。

ところが、このとき一方の分割風路９ａのスピーカ２２ａが発生する制御音の一部は図４の点線で示すように、分割風路９ａ内を伝わり、分割風路９ａの送風部側開口部１９ａより拡大風路２０へと放射される。そして、拡大風路２０へ放射された制御音は拡大風路２０内を伝わり、送風部側開口部１９ａに対向する流入口面３１で反射したり、拡大風路２０で回折したりして、隣接する他方の分割風路９ｂ内へと侵入する。

そして、隣接する分割風路９ｂ内の下流マイク２１ｂや上流マイク２３ｂがこの制御音を検知する現象が生じる。この現象をクロストークという。

クロストークが発生すると、例えば分割風路９ａのスピーカ２２ａが発生した制御音Ａを分割風路９ｂのマイクが検知する。そして分割風路９ｂのスピーカからはこの制御音Ａを消すための音が加えられて、例えば制御音Ａよりも音の大きな制御音Ｂが発せられる。さらに制御音Ｂは分割風路９ａのマイクによって検知されて制御音Ｂよりも音の大きな制御音Ｃが発せられる。といった騒音を増幅してしまう悪循環が起こる場合がある。

その結果、能動消音部による制御が不安定になり、消音効果が低下することとなる。

これに対して、本発明の実施の形態１に係るレンジフードの傾斜面１５、吸音材３０が与える効果について、図５を用いて説明する。なお、図５はレンジフードの傾斜面１５周辺（分割風路９の送風部側開口端面２５を含む）を示す側断面図である。また図５では、図４と同様に分割風路９ａのスピーカ２２ａが発生する制御音を点線で示している。

分割風路９ａから下流側の拡大風路２０に放出される制御音は、傾斜面１５や分割壁２６、または流入口１３に進行する。

傾斜面１５へ向かう制御音は、該傾斜面１５で反射され、前述の通り集音部２８の限られた範囲に集められることとなる。集音部２８に到達した音は、集音部２８に備えられた吸音材３０によって反射音が効率よく吸収されるため、集音部２８以降の音の反射の影響は小さくなる。また、傾斜面１５は、曲面、特にパラボラ状とすることでより狭い範囲を狙って制御音を反射させることができる。これにより、集音部２８における吸音材３０をより小さくでき、より安価な構成で消音効果を向上すること出来る。

また、分割壁２６を備えていることで、２つの分割風路９は空間的に分断されている。つまり図５に示すように、一方の分割風路の送風部側開口部１９から拡大風路２０へ放出された制御音であって分割壁２６や流入口１３へ向かう制御音は、分割壁２６によって遮蔽されるため、他方の分割風路内に侵入することを防ぐことができる。その結果、クロストークが発生せず、能動消音装置の消音効果を向上させることができる。

また本発明では、前述の曲面状の傾斜面１５と吸音材３０と分割壁を組合せ、能動消音装置の消音効果を最大にえられるようにしている。

なお本実施の形態では、分割壁２６の長さを流入口１３よりも上流側の範囲に備えている。分割壁２６が流入口１３よりも下流の遠心ファン１１側に入り込むと、遠心ファン１１と分割壁２６の流れが干渉して、干渉による音でレンジフード１の増音を招く。よって、分割壁２６は流入口１３よりも上流側の範囲となる長さにする事が望ましい。

以上のように、騒音を内側壁方向に反射させる傾斜面１５と、騒音の反射先の吸音材３０と、分割壁２６を備えることで、高い消音性能を確保したレンジフード１を実現することができるのである。

（実施の形態２）
続いて、図６を用いて本実施の形態２に係るレンジフードについて説明する。図６は、本実施の形態２に係るレンジフードの断面図である。図６に示すように、本実施の形態におけるレンジフードでは、送風部１０に軸流ファン３４を備える。また上流端部２７から送風路８の内側壁１４にわたって設けられ、分割風路９からの音の波を送風路８の中心から内側壁１４の方向に反射させる傾斜面１５を備えている。本実施の形態においては、傾斜面１５は、曲面ではなく平面として構成されている。

これにより、隣接する分割風路９の間において、互いのスピーカから発生する制御音の内、送風路８内で反射される部分を、傾斜面１５が送風路の中央から離れる方向へと反射する。よって、クロストークの発生が抑制され、能動消音装置の消音効果を向上することができる。

以上のように、傾斜面１５を平面としても、あるいは軸流ファン３４を採用した場合であっても、高い消音性能を確保したレンジフード１を実現することができる。

（変形例）
以上、送風装置の中でも特に消音が必要とされる一例として、レンジフードの消音技術について説明を行った。しかしながら、本発明はレンジフードに限定する必要は無く、空気清浄機や除湿機、換気扇など、送風により騒音が発生する送風装置であれば適用することができる。

また、本実施の形態では、２つの分割風路９から構成されているが、消音対象の周波数帯域に応じて分割風路９の数を増やしても良い。

本発明は、レンジフード、空気清浄機、除湿機、換気扇など、送風により騒音が発生する送風装置に適用することができる。

１ レンジフード
２ 排気部
３ フード部
４ 天面
５ 排出口
６ 吸込口
７ ダクト
８ 送風路
９、９ａ、９ｂ 分割風路
１０ 送風部
１１ 遠心ファン
１２ モータ
１３ 流入口
１４ 内側壁
１５ 傾斜面
１６ 天面板
１７ 側壁
１８ 捕集口
１９、１９ａ 送風部側開口部
２０ 拡大風路
２１、２１ａ、２１ｂ 下流マイク
２２、２２ａ スピーカ
２３、２３ｂ 上流マイク
２４ 能動消音部
２５ 送風部側開口端面
２６ 分割壁
２７ 上流端部
２８ 集音部
２９ スピーカ音
３０ 吸音材
３１ 流入口面
３３ 流れ
３４ 軸流ファン

Claims (4)

1. 空気の流れ方向における上流側にて空気を吸い込む吸込口と、
   前記吸込口より吸い込んだ空気を排出する排出口と、
   前記吸込口と前記排出口とを連通する送風路と、
   前記送風路の内部にて前記吸込口から前記排出口へと空気を導く送風部と、
   前記送風部の上流側にて前記送風路を２以上に分割する分割風路と、
   前記分割風路の内部の消音を行う能動消音部と、
   前記送風路の内側壁に設けられ、前記分割風路からの音の波を集音する集音部と、
   を備えた送風装置であって、
   前記送風部は、当該送風部へ空気を取り入れる流入口と、 前記流入口の縁部から前記送風路の内側壁にわたって設けられ前記分割風路からの音の波を前記送風路の中心から前記送風路の内側壁方向に反射させる傾斜面と、を備え、
   前記集音部には、前記傾斜面で反射した音を吸収する吸音材が設けられていることを特徴とする送風装置。
2. 前記傾斜面は、前記流入口の縁部を上流端部とし前記送風路の内側壁にわたって下流側に傾斜させた傾斜面を備えた請求項１に記載の送風装置。
3. 前記傾斜面は、前記上流端部から前記送風路の内側壁にわたって下流側に膨出した曲面を備えた請求項２に記載の送風装置。
4. 前記分割風路と前記送風部の間に複数の前記分割風路の断面積合計よりも断面積の大きい拡大風路をさらに備え、
   前記拡大風路には、隣接する前記分割風路に挟まれる壁の下流側端部から前記拡大風路側に突出させて、隣接する前記分割風路の間の音の往来を抑制する分割壁が設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の送風装置。

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