JP6895877B2 - 送風装置 - Google Patents

Description

本発明は、遠心送風機を外側ケーシング内に組み込んだ送風装置に関する。

天井裏の空間に設置されて換気装置には、遠心送風機を備えた送風装置が用いられることがある。送風装置に組み込まれる遠心送風機は、ファンと、ファンを駆動するモータと、ファンを収容するスクロールケーシングとを有している。

遠心送風機を備えた送風装置における騒音源は、一般的には駆動部であるモータ及びファンである。

特許文献１に開示される送風装置は、ファンを収容するスクロールケーシングの吸込側及び遠心送風機を収容する外側ケーシングの内面に吸音材を取付け、モータ及びファンから発生する騒音が室内に伝わりにくくしている。一般的に、吸音材には、グラスウールといった多孔質吸音性材料を用いた多孔質吸音性部材が用いられる。なお、以下の説明において、騒音源から発生した騒音を送風装置の内部で吸収して外に漏れにくくすることを、騒音を低減するという。

特許文献２に開示される送風装置は、ヘルムホルツ型共鳴器と称される共鳴型吸音構造を外側ケーシングに形成し、遠心送風機から発生した騒音を低減している。

特開２００１−０５０１９９号公報 特許第４６８７０９９号公報

多孔質吸音性部材を使用した吸音構造は、１５００Ｈｚを超える高周波数帯の吸音に効果的であるが、１５００Ｈｚ以下の低周波数帯の吸音特性は低い傾向を示す。低周波数帯の吸音特性を向上させるには、多孔質吸音性部材を厚くする必要がある。しかし、特許文献１に開示される送風装置は、外側ケーシングの内面に吸音材を内貼りしているため、多孔質吸音性部材を厚くするのに伴って流路断面積が狭まる。送風装置は、流路断面積が減少すると、流路抵抗が増大し、圧力損失が大きくなって、送風性能が低下してしまう。

流路断面積の減少に起因する送風装置の送風性能の低下を防ぐために、多孔質吸音性部材を厚くしつつ流路断面積を維持しようとすると、外側ケーシングを拡大させなければならず、送風装置が大型化してしまうという新たな問題が発生する。

特許文献２に開示される送風装置は、風路内で気圧差が発生するため、外側ケーシングに組まれたヘルムホルツ型共鳴吸音構造内の空気層と表面の隙間部との間にも気圧差が発生し、空気層が流動してしまう。したがって、特許文献２に開示される送風装置は、空気層がばねとなって機能しにくく、ヘルムホルツ型共鳴による騒音低減効果が得られにくい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、大型化及び送風性能の低下を防止しつつ、低周波数帯の騒音低減効果の向上を図った送風装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングと、外側ケーシングの内部に収容された遠心送風機とを備え、遠心送風機によって吸込口から空気を吸い込み、吐出口から吹き出す空気流を発生させる送風装置であって、外側ケーシングの内部に設置された共鳴型吸音構造を備える。共鳴型吸音構造は、外側ケーシングに対して間隔を空けて配置された第１の板と、第１の板よりも外側ケーシング側に配置された多孔質吸音性部材とを有する。

本発明によれば、大型化及び送風性能の低下を防止しつつ、低周波数帯の騒音低減効果の向上を図った送風装置を得られるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る送風装置の外観を示す斜視図 実施の形態１に係る送風装置の断面図 実施の形態１に係る送風装置の共鳴型吸音構造の詳細図 実施の形態１に係る送風装置の共鳴型吸音構造の斜視図 実施の形態１に係る送風装置で発生する騒音の周波数と強度との関係を示す図 本発明の実施の形態２に係る送風装置の断面図 本発明の実施の形態３に係る送風装置の断面図

以下に、本発明の実施の形態に係る送風装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る送風装置の外観を示す斜視図である。図２は、実施の形態１に係る送風装置の断面図である。図２は、送風装置５０の高さ方向の中央での断面を示している。実施の形態１に係る送風装置５０は、建物の天井裏の空間に設置される。ダクト接続部品９には、天井裏に設置されているダクトが接続される。実施の形態１に係る送風装置５０は、室内の空気を吸い込み、室外へ排気して換気を行う。送風装置５０は、スクロールケーシング２の対向する２側面、すなわちモータ側と反モータ側との双方に、モータ側吸込口８とファン側吸込口７とが設けられた両吸込型である。

送風装置５０の外郭をなす外側ケーシング３の内部には、遠心送風機３０が収容されている。遠心送風機３０は、スクロールケーシング２の内部に、ファン４とモータ１の一部とが収納されている。ファン４がモータ１によって駆動されることで、図２中に矢印で向きを示す作動流体流れ１０のように、吸込口５から空気が流入し、遠心送風機３０のファン側吸込口７とモータ側吸込口８とからファン４に吸い込まれ、吐出口６から吹き出される。

実施の形態１に係る送風装置５０内には、外側ケーシング３に対して間隔を空けて設置された第１の板１１と、第１の板１１と外側ケーシング３との間の間に配置された多孔質吸音性部材１２とを備えた共鳴型吸音構造２０が設けられている。すなわち、多孔質吸音性部材１２は、第１の板１１よりも外側ケーシング３側に配置されている。実施の形態１に係る送風装置５０は、外側ケーシング３内に設置された共鳴型吸音構造２０を備えるため、外側ケーシング３と第１の板１１との間で低音域共鳴透過現象が発生し、共鳴音を多孔質吸音性部材１２が吸音することで、特定の低周波数帯の吸音特性を向上させることができる。なお、共鳴型吸音構造２０の位置は、図２に示す位置に限定はされない。

図３は、実施の形態１に係る送風装置の共鳴型吸音構造の詳細図である。図４は、実施の形態１に係る送風装置の共鳴型吸音構造の斜視図である。共鳴型吸音構造２０で共鳴する周波数は、共鳴周波数をｆ（Ｈｚ）、 音速をｃ（ｍ／ｓ）、空気密度をρ（ｋｇ／ｍ^３）、外側ケーシング３と第１の板１１との距離をＤ（ｍ）、外側ケーシング３の面密度をｍ_１（ｋｇ／ｍ^２）、第１の板１１の面密度をｍ_２（ｋｇ／ｍ^２）とすると、下記の式（１）で定義される。共鳴型吸音構造２０で共鳴する音の周波数は、外側ケーシング３と第１の板１１との距離Ｄ、外側ケーシング３の面密度ｍ_１及び第１の板１１の面密度ｍ_２を調整することで変更可能である。すなわち、共鳴型吸音構造２０のサイズを変更することなく、面密度の調整のみで共鳴周波数を制御できる。

図５は、実施の形態１に係る送風装置で発生する騒音の周波数と強度との関係を示す図である。図５中の網掛けの部分は、共鳴型吸音構造２０の共鳴周波数の理論値である。なお、図５中には、実施の形態１に係る送風装置５０から共鳴型吸音構造２０を取り除いた送風装置で発生する騒音の周波数と強度との関係を破線で示している。共鳴型吸音構造２０を設けることにより、共鳴周波数での騒音が低減されていることが確認できる。

実施の形態１に係る送風装置５０は、第１の板１１と外側ケーシング３とが空気層を介して配置された二重構造を外側ケーシング３の内部に形成し、空気層内に多孔質吸音性部材１２を配置して共鳴型吸音構造２０が構成されている。共鳴型吸音構造２０は、ヘルムホルツ型共鳴ではなく、低音域共鳴透過現象により第１の板１１と外側ケーシング３との間の空気層がばねとなって振動する。したがって、外側ケーシング３内の風路と共鳴型吸音構造２０の空気層とを独立できるため、風路内部と共鳴型吸音構造２０の空気層間で発生する気圧差の影響を受けることなく共鳴型吸音構造２０が機能する。すなわち、送風装置５０の大型化及び送風性能の低下を伴うことなく、低周波数帯の吸音特性を向上させることができる。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る送風装置の断面図である。実施の形態１に係る送風装置５０と共通する部分は、実施の形態１と同じ符号を付して説明は省略する。実施の形態２に係る送風装置５０は、外側ケーシング３の内面に対して傾きを持って外側ケーシング３の中に設置された第１の板１１と、第１の板１１との間に間隔を空けて設置された第２の板１３と、第１の板１１と第２の板１３との間の空間に設置された多孔質吸音性部材１２とを備えた共鳴型吸音構造２０を備える。第１の板１１は、吐出口６側では、ファン側吸込口７のベルマウスの縁の部分に接しており、吸込口５側では、外側ケーシング３の内面に接している。第２の板１３は、第１の板１１と外側ケーシング３との間に配置されている。

共鳴型吸音構造２０を第１の板１１、多孔質吸音性部材１２及び第２の板１３で構成することにより、共鳴型吸音構造２０の設置位置は、外側ケーシング３の内面に限られなくなるため、共鳴型吸音構造２０に整流板の機能を持たせることができる。したがって、実施の形態２に係る送風装置５０は、低周波数帯の吸音特性を向上させるだけでなく、送風性能も向上させることができる。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３に係る送風装置の断面図である。実施の形態１に係る送風装置５０と共通する部分は、実施の形態１と同じ符号を付して説明は省略する。実施の形態３に係る送風装置５０は、外側ケーシング３の内面に対して傾きを持って外側ケーシング３の中に設置された第１の板１１と、第１の板１１と外側ケーシング３の内面との間に設置された多孔質吸音性部材１２とを備えた共鳴型吸音構造２０を備える。第１の板１１は、吐出口６側では、ファン側吸込口７のベルマウスの縁の部分に接しており、吸込口５側では、外側ケーシング３の内面に接している。

第１の板１１を外側ケーシング３の内面に対して傾けて設置することにより、第１の板１１と外側ケーシング３の内面との距離は、一定の値ではなく連続的に変化する幅を持つ値となる。したがって、実施の形態１に係る送風装置５０と比べると、共鳴型吸音構造２０で共鳴する周波数の範囲が広くなり、低周波数帯の吸音特性が向上する。また、共鳴型吸音構造２０に整流板の機能を持たせることができるため、実施の形態３に係る送風装置５０は、送風性能も向上させることができる。

上記の実施の形態１から実施の形態３において、共鳴型吸音構造２０は、両吸込型の送風装置５０の反モータ側だけに設けられているが、モータ側にも共鳴型吸音構造２０を設けても良い。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ モータ、２ スクロールケーシング、３ 外側ケーシング、４ ファン、５ 吸込口、６ 吐出口、７ ファン側吸込口、８ モータ側吸込口、９ ダクト接続部品、１０ 作動流体流れ、１１ 第１の板、１２ 多孔質吸音性部材、１３ 第２の板、２０ 共鳴型吸音構造、３０ 遠心送風機、５０ 送風装置。

Claims (1)

1. 吸込口及び吐出口を有する外側ケーシングと、前記外側ケーシングの内部に収容された遠心送風機とを備え、前記遠心送風機によって前記吸込口から空気を吸い込み、前記吐出口から吹き出す空気流を発生させる送風装置であって、
   前記外側ケーシングの内部に設置された共鳴型吸音構造を備え、
   前記共鳴型吸音構造は、前記外側ケーシングに対して間隔を空けて、かつ前記外側ケーシングの内面に対して傾斜して設置された穴のない第１の板と、前記第１の板よりも前記外側ケーシング側に配置された多孔質吸音性部材とを有し、
   前記遠心送風機は、ベルマウスが形成されたスクロールケーシングを有し、
   前記第１の板は、前記吐出口側では前記ベルマウスの縁の部分に接しており、前記吸込口側では前記外側ケーシングの内面に接しており、
   前記多孔質吸音性部材は、前記第１の板と前記外側ケーシングの内面との距離が長くなるにつれて厚さが連続的に増大することを特徴とする送風装置。

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