JP7440617B2 - 消音器付送風機、及びプロペラ付移動体 - Google Patents

Description

本発明は、消音器付送風機、及びプロペラ付移動体に関する。

パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、サーバーコンピュータ、プロジェクタ、および、複写機等の情報機器などにおいて、機器内を冷却するために、軸流ファンを用いて機器内の加熱された空気を排気することが行われている。また、ドライヤーおよび扇風機等の機器では、風を送ることを目的としてファン（主に、軸流ファン）が利用される。

さらに、ヘリコプター等の航空機、および、いわゆるドローンなどの自立飛行可能なＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）、空中飛行可能な自動車等の飛行体では、プロペラ（プロペラファン）を回転させて風を送ることで揚力を発生させ、これにより飛行（空中移動）が可能となる。このような機器を、以下では「プロペラ付移動体」と呼ぶこととする。

以上のような冷却用又は送風用の軸流ファン、プロペラ、及びプロペラ付移動体（以下、これらを総称して「送風機」という）からは騒音が発生することがある。送風機から発生する騒音のうち、羽根の枚数と回転速度で周波数が決まる騒音は、特定周波数で音圧が高く、純音（トーン）成分が非常に強く、耳障りとなり問題となっている。
なお、以下の説明では、「ファン」及び「軸流ファン」にプロペラ（プロペラファン）が含まれることとする。

上記のような騒音の低減のために、一般的に消音に用いられる多孔質吸音材を用いても広い周波数帯域で一様に音量を下げるため、上記のような特定周波数だけ音圧が高い場合に、その特定周波数の音圧を相対的に下げることは難しい。
また、多孔質吸音材を用いる場合、十分な消音効果を得るためには体積を大きくするが必要であるが、ファンによる風量を確保する必要があるため、多孔質吸音材の大きさには限度があり、高い通風性と防音性能とを両立することが難しいという問題があった。

このような特定周波数で発生するファンの騒音を消音するために、共鳴型の消音器を用いることが提案されている。

例えば、特許文献１には、回転可能に設けられた羽根部材と、羽根部材の回転により内部に気体を流入させ、流入した気体を外部に流出させるための気体の流路と、流路を外部に向けて広げるための傾斜面と、傾斜面に設けられた凹部とを有するケーシングとを具備するファン装置が記載されている。特許文献１には、このファン装置において、音を凹部内の空気と共鳴させて音を共鳴吸収することが記載されている。

特開２００５－２４８７３４号公報

ここで、本発明者らの検討によれば、軸流ファンが発生する気流（風）の流路内に共鳴器を配置した場合には、共鳴器が有する凹部などの構造部でファンの風による風切り音が発生して、風切り音が共鳴器によって増幅されてしまうという問題が生じる。また、共鳴器の共鳴構造の表面を風が吹き続けると共鳴が抑制される効果がある。そのため、特に高風量下に配置された共鳴器では、共鳴による消音の効果が低下するとともに、風切り音が増幅してしまうという問題があった。

本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消し、風切り音が増幅されることを抑制し、ファンが発生する音を好適に消音できる消音器付送風機を提供することを課題とする。また、本発明は、上記の消音器付送風機を備えるプロペラ付移動体を提供することも課題とする。

本発明は、以下の構成によって課題を解決する。

［１］ ファンと、ファンが発生する音を消音する消音器と、を有し、
消音器は共鳴特性を有し、
消音器は、ファンが発生する音の音場空間に接続する位置に配置されており、
消音器の、音響管を用いて測定した共鳴周波数における吸収率と反射率との合計が１０％～４３％であり、かつ、規格化半値幅が０．０５より大きく０．２５以下である消音器付送風機。
［２］ 消音器がファンの内部空間に接続される［１］に記載の消音器付送風機。
［３］ 消音器が、ファンの内部空間と連通する流路を有する［２］に記載の消音器付送風機。
［４］ 消音器の音響管で測定した共鳴周波数が、ファンに起因する離散周波数音の周波数に対して、１％～１０％ズレている［１］～［３］のいずれかに記載の消音器付送風機。
［５］ 消音器が、ファンに起因する離散周波数音の周波数における音圧分布の音圧が高い位置に接続され、
消音器の共鳴周波数が、離散周波数音の周波数よりも低い［４］に記載の消音器付送風機。
［６］ 消音器が、ファンに起因する離散周波数音の周波数における音圧分布の音圧が低い位置に接続され、
消音器の共鳴周波数が、離散周波数音の周波数よりも高い［４］に記載の消音器付送風機。
［７］ 消音器が、気柱共鳴器であり、
気柱共鳴器の共鳴管が折れ曲がった構造を有する［１］～［６］のいずれかに記載の消音器付送風機。
［８］ 消音器が、共鳴器と、多孔質吸音材を組み合わせたものである［１］～［７］のいずれかに記載の消音器付送風機。
［９］ ファンが軸流ファンであり、
消音器は、軸流ファンの軸方向から見た際に、回転翼が回転して形成する領域とは重複しない位置に配置される［１］～［８］のいずれかに記載の消音器付送風機。
［１０］ ファンが固定翼を有する軸流ファンであり、
消音器は、固定翼の間の固定翼開口部の少なくとも１つに接続される［１］～［９］のいずれかに記載の消音器付送風機。
［１１］ 全ての固定翼開口部に消音器が接続されている［１０］に記載の消音器付送風機。
［１２］ ［１］～［１１］のいずれかに記載の消音器付送風機を備え、
消音器付送風機のファンがプロペラであり、プロペラの回転によって飛行するプロペラ付移動体。
［１３］ 消音器付送風機の消音器がプロペラの周囲に配置されてプロペラガードを構成する、［１２］に記載のプロペラ付移動体。
［１４］ 消音器付送風機の消音器をプロペラの回転軸方向から見た場合の消音器の外形形状が円又は円弧である、［１２］又は［１３］に記載のプロペラ付移動体。
［１５］ 消音器は、折れ曲がった共鳴管を有する気柱共鳴器であり、
消音器を上記の回転軸方向から見た場合において、共鳴管の一部分が円弧状に湾曲している、［１４］に記載のプロペラ付移動体。

本発明によれば、風切り音が増幅されることを抑制し、ファンが発生する音を好適に消音できる消音器付送風機を提供することができる。また、本発明によれば、消音器付送風機を備えたプロペラ付移動体を提供することができる。

本発明の消音器付送風機の一例を模式的に示す斜視図である。 図１の消音器付送風機をＡ方向から見た正面図である。 図２のＢ－Ｂ線断面図である。 本発明の消音器付送風機の他の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の消音器付送風機の他の一例を模式的に示す断面図である。 消音器の他の一例を模式的に示す断面図である。 消音器の他の一例を模式的に示す断面図である。 消音器の他の一例を模式的に示す断面図である。 消音器の他の一例を模式的に示す断面図である。 消音器の他の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の消音器付送風機の他の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の消音器付送風機の他の一例を模式的に示す斜視図である。 ケーシングの部分拡大図である。 音圧分布の測定方法の一例を概念的に示す図である。 音圧分布の測定結果の一例を表すグラフである。 周波数と吸収率＋反射率との関係を表すグラフである。 実施例における騒音量の測定方法を説明するための図である。 周波数と音圧との関係を表すグラフである。 周波数と音圧との関係を表すグラフである。 周波数と音圧との関係を表すグラフである。 周波数と反射率＋吸収率との関係を表すグラフである。 周波数と反射率＋吸収率との関係を表すグラフである。 周波数と音圧レベルとの関係を表すグラフである。 周波数と音圧レベルとの関係を表すグラフである。 周波数と音圧レベルとの関係を表すグラフである。 周波数と音圧レベルとの関係を表すグラフである。 プロペラ付移動体が飛行している間に発生する騒音の測定結果を示すグラフである。 プロペラ付移動体に搭載した消音器の断面図である。 プロペラ付移動体に搭載した消音器について行った音響管測定の結果を示すグラフである。 音圧測定に用いたプロペラ付移動体の平面図である。 プロペラ付移動体を用いて行った音圧測定の結果を示すグラフである。 実施例に用いた気柱共鳴器を示す図である。 吸音体付気柱共鳴構造による消音効果について行った音響管測定の結果を示すグラフである。 吸音体付気柱共鳴構造について行った音圧測定の結果を示すグラフである。

以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。

［消音器付送風機］
本発明の消音器付送風機は、
ファンと、ファンが発生する音を消音する消音器と、を有し、
消音器は共鳴特性を有し、
消音器は、ファンが発生する音の音場空間に接続する位置に配置されており、
消音器の、音響管を用いて測定した共鳴周波数における吸収率と反射率との合計が１０％～４３％であり、かつ、半値幅が規格化半値幅が０．０５より大きく０．２５以下である消音器付送風機である。

本発明の消音器付送風機の構成について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の消音器付送風機の好適な実施態様の一例を示す模式的な斜視図である。図２は、図１をＡ方向から見た正面図である。図３は、図２のＢ－Ｂ線断面図である。

図１～図３に示す消音器付送風機１０は、ケーシング１６と、モーター１４と、回転翼１８とを有する軸流ファン１２、および、消音器３０を有する。

軸流ファン１２は、基本的に公知の軸流ファンであり、複数の羽根を有する回転翼を回転させて気体に運動エネルギーを与えて気体を軸方向に送風する。
具体的には、軸流ファン１２は、ケーシング１６、ケーシング１６に取り付けられたモーター１４、ならびに、モーター１４に取り付けられ回転される軸部２０および軸部２０の径方向外側に突出して形成された羽根２２を備える回転翼１８を有する。
なお、以下の説明では、軸部２０（回転翼１８）の回転軸を単に「回転軸」といい、軸部２０（回転翼１８）の回転軸方向を単に「軸方向」という。また、軸部２０（回転翼１８）の径方向を単に「径方向」という。また、回転翼１８の回転方向を「周方向」ともいう。

モーター１４は一般的な電動モーターであり、回転翼１８を回転させるものである。

回転翼１８の軸部２０は、略円柱状で一方の底面側をモーター１４の回転軸に取り付けられており、モーター１４によって回転される。
羽根２２は、軸部２０の周面に、周面から径方向の外側に突出するように形成されている。また、回転翼１８は、複数の羽根２２を有しており、複数の羽根２２は、軸部２０の周面の周方向に配列されている。図１～図３に示す例では、回転翼１８は、４枚の羽根２２を有する構成としたがこれに限定はされず、複数枚の羽根２２を有していればよい。
また、羽根２２の形状は、従来公知の軸流ファンで用いられている形状とすることができる。

回転軸方向における羽根２２の厚みは、５ｍｍ～２００ｍｍ程度である。また、軸部２０の厚みは、５ｍｍ～２００ｍｍ程度である。
また、回転軸方向における羽根２２の厚みの最大値と、軸部２０の厚みは略同じであるのが好ましい。

また、軸部２０の直径は、１０ｍｍ～１５００ｍｍ程度である。また、回転翼１８の外径、すなわち、羽根２２の径方向最先端側を通る外径は、２０ｍｍ～２０００ｍｍ程度である。

羽根２２を有する回転翼１８がモーター１４によって回転することで、回転軸方向に気流（風）を発生させる。気流の流れ方向には限定はなく、回転軸方向においてモーター１４側からモーター１４とは反対方向に流れるものであってもよく、モーター１４とは反対側からモーター１４側に流れるものであってもよい。

ケーシング１６は、モーター１４が固定され、また、回転可能な回転翼１８（羽根２２）の径方向の周囲を囲むものである。
回転軸方向におけるケーシング１６の厚みは、回転翼１８を外部から保護できように、羽根２２および軸部２０の厚みよりも厚い。

ケーシング１６は、回転軸方向の一方の面側でモーター１４を支持する支持部１６ａと、回転翼１８を径方向外側から囲む外枠部１６ｂと、回転軸方向の他方の面側で軸部２０の領域を覆うカバー部１６ｃと、支持部１６ａおよび／またはカバー部１６ｃから、径方向外側に向けて突出し、支持部１６ａおよび／またはカバー部１６ｃと、外枠部１６ｂとを連結する固定翼１６ｄと、を有する。固定翼１６ｄは、公知の羽根形状をしており、回転翼１８が回転して発生した気流を整流する機能を有する。

外枠部１６ｂは、一方向に貫通する開口部１７を有する立方体形状を有している。外枠部１６ｂの開口部１７の一方の開口面側に支持部１６ａが配置され、他方の開口面側にカバー部１６ｃが配置される。外枠部１６ｂの開口部１７は、本発明における軸流ファンの内部空間に相当する。以下の説明では、外枠部１６ｂの開口部１７を内部空間１７ともいう。

支持部１６ａの直径は、モーター１４を支持でき、回転翼１８が回転して発生する気流の流れを阻害しない大きさであればよい。一例として、支持部１６ａの直径は、軸部２０の直径と略同じである。

同様に、カバー部１６ｃの直径は、軸部２０を外部から保護でき、回転翼１８が回転して発生する気流の流れを阻害しない大きさであればよい。一例として、カバー部１６ｃの直径は、軸部２０の直径と略同じである。

固定翼１６ｄの幅、数等は、支持部１６ａと外枠部１６ｂ、および、カバー部１６ｃと外枠部１６ｂをそれぞれ確実に固定でき、かつ、回転翼１８が回転して発生する気流の流れを阻害しない大きさ、数であればよい。

ケーシング１６の回転軸方向の厚みは、回転翼１８を外部から保護し、回転翼１８の回転によって発生する空気の流れのうち、径方向への空気の流れを抑制して回転軸方向への風量を増やすことができればよく、羽根２２および／または軸部２０の厚みに対して、１．０１倍～３．００倍程度の厚みであればよい。

なお、図示例においては、ケーシング１６は、モーター１４を支持する支持部１６ａと、軸部２０の領域を覆うカバー部１６ｃとを有する構成としたが、モーター１４を支持する支持部１６ａのみを有し、軸部２０の領域を覆うカバー部１６ｃを有さない構成であってもよい。

また、ケーシング１６において、支持部１６ａと外枠部１６ｂとを連結する部材、および、カバー部１６ｃと外枠部１６ｂとを連結する部材の少なくとも一方が固定翼１６ｄであればよく、他方は、単に部材同士を連結する連結部であってもよい。なお、回転翼１８が回転して発生した気流が支持部１６ａ側に流れる場合には、支持部１６ａと外枠部１６ｂとを連結する部材を固定翼１６ｄとすればよく、回転翼１８が回転して発生した気流がカバー部１６ｃ側に流れる場合には、カバー部１６ｃと外枠部１６ｂとを連結する部材を固定翼１６ｄとすればよい。あるいは、ケーシング１６は、固定翼１６ｄを有さない構成であってもよい。すなわち、支持部１６ａと外枠部１６ｂとを連結する部材、および、カバー部１６ｃと外枠部１６ｂとを連結する部材が羽根形状を有さず、回転翼１８が回転して発生した気流を整流する機能を有さないものであってもよい。

軸流ファン１２は、さらに、公知の軸流ファンが有する各種の構成を有していてもよい。
例えば、図１～図３に示す例では、軸流ファン１２は、軸流ファン１２を各種機器に固定する際にねじなどの締結部材を挿入する孔１６ｅを有する。

消音器３０は、軸流ファン１２が発生する音の音場空間に接続する位置に配置される。音場空間は、軸流ファン１２内、および、軸流ファン１２の開口部１７からしみ出る音響近接場の領域である。開口端からしみ出る音響近接場の領域は、軸流ファン１２の開口部１７中央の音圧レベルより２０ｄＢ小さい音圧レベルの領域までとする。音響近接場の領域は、軸流ファンのシミュレーション、またはプローブ付きマイク等による音圧の空間分布の実測により求めることができる。

消音器３０は、軸流ファン１２の内部空間１７に接続される位置に配置されるのが好ましい。ここで、消音器３０が内部空間１７に接続されるとは、消音器３０において、消音機能を発揮するために音波を消音器３０に侵入させるための部位が、内部空間１７と連通していることをいう。例えば、ヘルムホルツ共鳴器および気柱共鳴器においては、開口部が音波を侵入させるための部位に相当する。また、膜型共鳴器においては、膜の表面が音波を侵入させるための部位に相当する。

図３に示す例においては、消音器３０は、ヘルムホルツ共鳴器３０ａであり、ケーシング１６の外枠部１６ｂの外周面に４つ配置されている。
周知のとおり、ヘルムホルツ共鳴器３０ａは、内部空間３６を有するケース３２に、内部空間３６と外部とを連通する開口部３４が形成されたものである。ヘルムホルツ共鳴器３０ａは、内部空間３６にある空気がバネとしての役割を果たし、開口部３４内の空気が質量（マス）としての役割を果たし、マスバネの共鳴をし、開口部３４の壁近傍部での熱粘性摩擦により吸音する構造である。
なお、以下の説明において、ヘルムホルツ共鳴器３０ａ、後述する気柱共鳴器３０ｂおよび膜型共鳴器３０ｃ等の消音器の種類を区別する必要がない場合には、まとめて消音器３０ともいう。

図３に示すように、ヘルムホルツ共鳴器３０ａは、開口部３４をケーシング１６の内部空間１７側に向けて配置されている。ケーシング１６の外枠部１６ｂの、ヘルムホルツ共鳴器３０ａの開口部３４に対応する位置には、外枠部１６ｂの外周面から内周面まで貫通する貫通孔１５が形成されている。これにより、ヘルムホルツ共鳴器３０ａの開口部３４は、貫通孔１５を介してケーシング１６の内部空間１７に連通している。従って、ヘルムホルツ共鳴器３０ａが内部空間１７に接続されている。

ここで、本発明の消音器付送風機１０においては、消音器は共鳴特性を有し、消音器の、音響管を用いて測定した共鳴周波数における吸収率と反射率との合計が１０％～４３％であり、かつ、規格化半値幅が０．０５より大きく０．２５以下である構成を有する。すなわち、消音器が、共鳴ピークが低く、ブロード（広帯域）な共鳴特性を有する。なお、規格値半値幅とは、半値幅（Ｈｚ）を共鳴周波数（Ｈｚ）で除した値とする。また、消音器の共鳴周波数における吸収率および反射率は、音響管を用いた４マイクロホン法によって測定することができる。この吸収率と反射率の測定法はASTM E2611に従ったもので、同様の測定は日本音響エンジニアリング製WinZacMTXを用いて行うことができる。

以下の説明において、共鳴ピークが低く、ブロード（広帯域）な共鳴特性を「弱い共鳴」ともいう。一例として、弱い共鳴特性を有する消音器の共鳴特性は、後述する図１１の実施例１に示すように、共鳴周波数での吸収率と反射率との合計（共鳴付近での吸収率＋反射率の合計の最大値）が約２６％と低く、また、半値幅は約２１２Ｈｚと広い。規格値半値幅は、０．１２である。

一般に、共鳴器は特定の周波数で音圧が高いピーク音を消音する場合に用いられている。共鳴器による消音では、共鳴による消音効果をより高くするために、ピークが高く急峻な共鳴ピークを有する共鳴器を用いることが考えられている。例えば、後述する図１１の比較例１に示すように、共鳴周波数での吸収率と反射率との合計が５６％以上と高く、また、半値幅は８４Ｈｚ以下（規格値半値幅は０．３）と狭い共鳴器が用いられていた。しかしながら、前述のとおり、このような共鳴ピークが急峻な共鳴器を、気流を発生させるファンの消音に用いた場合には、共鳴器が有する凹部などの構造部でファンの風による風切り音が発生して、共鳴器の共鳴周波数近傍において風切り音が共鳴器によって増幅されてしまうという問題が生じる。例えば、ヘルムホルツ共鳴器および気柱共鳴器の場合には開口部を有するため、その開口部に風が当たることで風切り音が発生し、発生した風切り音が共鳴器によって増幅されてしまう。また、共鳴器の共鳴構造の表面に風が吹き続けると共鳴による消音効果が抑制される効果がある。例えば、ヘルムホルツ共鳴器および気柱共鳴器の場合には開口部の表面部分に風が吹き続けると、音波が開口部から共鳴器の内部に伝播しにくくなるため、共鳴のピークが抑制されてしまう。また、膜型共鳴器の場合には、膜の表面に風が吹き続けると膜の振動が抑制されて共鳴が抑制されてしまう。そのため、特に高風量下に配置された共鳴器では、共鳴による消音の効果が低下するとともに、風切り音が増幅してしまうという問題があった。

これに対して、本発明の消音器付送風機は、ファンの消音に、弱い共鳴特性を有する消音器を用いる。共鳴器が、吸収率と反射率との合計が１０％～４３％である共鳴ピークが低い共鳴特性を有することで、共鳴器が有する構造部で発生した風切り音が共鳴器によって増幅されることを抑制できる。また、共鳴器が、規格化半値幅が０．０５より大きく０．２５以下であるブロード（広帯域）な共鳴特性を有することで、共鳴周波数付近の少しずれた周波数での位相変化を用いて、干渉による打ち消しあいを用いて消音することができることがわかった。風によって共鳴のピーク（共鳴の山の高さ）は抑制されても共鳴幅（山のすそ野までの広さ）とそれに伴う位相変化は抑制されないため、消音効果を発揮することができる。これによって、共鳴器の共鳴構造の表面に風が吹き続けて共鳴が抑制される場合でも、効果的に消音することができる。

このように、従来の、ピーク音に対してよく作用する共鳴器の条件と、共鳴器による風切り音の増幅というトレードオフの関係について、本発明の消音器付送風機は、消音器の共鳴を弱くして、消音メカニズムを干渉による打ち消しあいによるものとすることで、風切り音が増幅されることを抑制し、ファンが発生する音を好適に消音できる。

ここで、風切り音が増幅されることを抑制し、ファンが発生する音を好適に消音する観点から、消音器の共鳴周波数における吸収率と反射率との合計は１０％～４３％であり、１４％～３５％であるのが好ましく、１８％～３０％であるのがより好ましい。また、規格化半値幅は０．０５より大きく０．２５以下であり、０．０８以上０．２０以下が好ましく、０．１０以上０．１５以下がより好ましく、０．１１以上０．１４以下が最も好ましい。

また、図２～図３に示す例では、消音器としてヘルムホルツ共鳴器３０ａを用いる構成としたが、これに限定はされない。

例えば、図４に示す例のように、消音器として気柱共鳴器３０ｂを用いる構成であってもよい。周知のとおり、気柱共鳴器は、開口を有する共鳴管内に定在波が生じることで共鳴が起こる。図４に示す消音器付送風機１０において、軸流ファン１２のケーシング１６の外枠部１６ｂの４つの外周面それぞれに気柱共鳴器３０ｂが配置されている。４つの気柱共鳴器３０ｂは、それぞれ開口が、固定翼開口部（内部空間１７）に接続されている（図示せず）。

なお、図４に示す例では、気柱共鳴器３０ｂは、軸流ファン１２から径方向の外側に延在する共鳴管を有する構成としたがこれに限定はされない。気柱共鳴器３０ｂは、開口が、内部空間１７に接続されていれば、共鳴管が軸方向に延在する構成であっても、共鳴管が周方向に延在する構成であってもよい。

また、図５に示す例のように、消音器として膜型共鳴器３０ｃを用いる構成であってもよい。枠体４０と、膜４２とを有し、枠体４０に振動可能に支持された膜４２が膜振動することで共鳴する。図５に示す消音器付送風機１０において、軸流ファン１２のケーシング１６の外枠部１６ｂの外周面に膜型共鳴器３０ｃが配置されている。膜型共鳴器３０ｃは、膜４２をケーシング１６に向けて配置されており、ケーシング１６に形成された貫通部を介して、固定翼開口部（内部空間１７）に接続されている。

枠体４０は、直方体形状で一面に底面を有する開口部が形成された形状である。すなわち、枠体４０は一面が開放された有底の箱型である。

膜４２は膜状の部材であり、枠体４０の、開口部が形成された開口面を覆って周縁部を枠体４０に固定されて振動可能に支持されている。

また、膜４２の背面側（枠体４０側）には、枠体４０と膜４２とに囲まれた背面空間４４が形成されている。図５に示す例では、背面空間は、閉じられた閉空間である。

ここで、消音器の共鳴特性を弱い共鳴特性とする方法を以下に例示する。なお、消音器の共鳴特性を弱い共鳴特性とする方法は以下の記載に限定はされない。以下の構成はいずれも、共鳴振動に対して抵抗として作用する。そのため、共鳴周波数における消音ピークが低くなり、それに伴って、半値幅が広がる。

消音器の共鳴特性を弱い共鳴特性とする方法として、消音器を共鳴器と多孔質吸音材とを組み合わせた構成とする方法が挙げられる。

弱い共鳴特性を有する消音器は、一例として、図６に示すように、ヘルムホルツ共鳴器３０ａの内部空間３６に多孔質吸音材４６を配置した構成を有する。あるいは、図７に示すように、ヘルムホルツ共鳴器３０ａの開口部３４を覆うように多孔質吸音材４６を配置した構成を有する。なお、図６および図７に示す例は、共鳴器としてヘルムホルツ共鳴器を用いるものとしたが、気柱共鳴器の場合も同様に、内部（共鳴管内）に多孔質吸音材を配置した構成としてもよく、あるいは、気柱共鳴器の開口部に多孔質吸音材、布、不織布、多孔貫通板等を配置した構成としてもよい。内部のすべてに多孔質吸音材を満たす必要はなく、壁部のみに多孔質吸音材等が貼られた構造などでもよい。

多孔質吸音材の種類、サイズ、流れ抵抗、密度、ポロシティ等は、消音器の共鳴周波数における吸収率と反射率との合計が１０％～４３％となり、かつ、半値幅が規格化半値幅が０．０５より大きく０．２５以下となるように適宜設定すればよい。

多孔質吸音材の種類としては、公知の多孔質吸音材を適宜利用することが可能である。例えば、発泡ウレタン、軟質ウレタンフォーム、木材、セラミックス粒子焼結材、フェノールフォーム等の発泡材料及び微小な空気を含む材料；グラスウール、ロックウール、マイクロファイバー（３Ｍ社製シンサレートなど）、フロアマット、絨毯、メルトブローン不織布、金属不織布、ポリエステル不織布、金属ウール、フェルト、インシュレーションボード並びにガラス不織布等のファイバー及び不織布類材料、木毛セメント板、シリカナノファイバーなどのナノファイバー系材料、石膏ボードなど、種々の公知の多孔質吸音材が利用可能である。

また、多孔質吸音材の流れ抵抗には特に限定はないが、１０００～１０００００（Ｐａ・ｓ／ｍ²）が好ましく、３０００～８００００（Ｐａ・ｓ／ｍ²）がより好ましく、５０００～５００００（Ｐａ・ｓ／ｍ²）がさらに好ましい。

多孔質吸音材の流れ抵抗は、１ｃｍ厚の多孔質吸音材の垂直入射吸音率を測定し、Ｍｉｋｉモデル（Ｊ． Ａｃｏｕｓｔ． Ｓｏｃ． Ｊｐｎ．， １１（１） ｐｐ．１９－２４ （１９９０））でフィッティングすることで評価することができる。または「ＩＳＯ ９０５３」に従って評価してもよい。

また、異なる流れ抵抗の多孔質吸音材が複数積層されていてもよい。

消音器の共鳴特性を弱い共鳴特性とする方法として、図８に示すように、気柱共鳴器３０ｂの共鳴管内部３７が折れ曲がった構造とする方法がある。

なお、折れ曲がりの位置、角度、回数、内部の角部丸目の有無等は、消音器の共鳴周波数における吸収率と反射率との合計が１０％～４３％となり、かつ、規格化半値幅が０．０５より大きく０．２５以下となるように適宜設定すればよい。
製造上の容易さから、折れ曲がり回数は１回が望ましい。また、共鳴が弱くなりすぎた場合は、角度を小さくする、もしくは内部の折れ曲がり部の角を丸めて音を伝搬させやすくすることができる。

また、消音器の共鳴特性を弱い共鳴特性とする方法として、消音器の内部空間に連通する貫通孔あるいは隙間を設ける方法がある。例えば、図９に示す気柱共鳴器３０ｂは、共鳴管３３の閉塞面側に、共鳴管内部３７と連通する第２開口部３９を設けた構成を有する。あるいは、図１０に示す膜型共鳴器３０ｃは、枠体４０の背面側に背面空間４４と外部を連通する第２開口部を有する。このように共鳴器が第２開口部を有する場合には、共鳴器は、第２開口部が軸流ファンの内部空間とは接続されない位置に配置される。なお、図９および図１０に示す例は、共鳴器として気柱共鳴器または膜型共鳴器を用いるものとしたが、ヘルムホルツ共鳴器の場合も同様に、内部空間と連通する第２開口部を有する構成としてもよい。また、背面板の取り付け時に隙間を生じさせる、多孔貫通板を背面板とするなど、貫通孔でなくても外と音のやり取りができる部位を形成すればよい。

第２開口部の大きさ、位置、個数、全体の開口率等は、消音器の共鳴周波数における吸収率と反射率との合計が１０％～４３％となり、かつ、規格化半値幅が０．０５より大きく０．２５以下となるように適宜設定すればよい。

また、消音器の共鳴特性を弱い共鳴特性とする方法として、消音器の内部の流路を細くする方法がある。例えば、気柱共鳴器の場合には、共鳴管の内径を小さくする。スリット側の気柱共鳴器も同様に、スリット幅を小さくする。また、ヘルムホルツ共鳴器の場合には、開口部の径を小さくする。
流路は一様に狭い必要はなく、徐々に狭まる構造、広がる構造などでもよい。テーパーがかかった構造の方が、型を使った製造で優位性があることが多い。

内部流路の径、角度等は、消音器の共鳴周波数における吸収率と反射率との合計が１０％～４３％となり、かつ、規格化半値幅が０．０５より大きく０．２５以下となるように適宜設定すればよい。

ここで、図１に示す例では、消音器３０は、ケーシング１６の外側に配置され、ケーシング１６の外枠部１６ｂに形成された貫通孔１５を介して、軸流ファン１２の内部空間１７に接続される構成としたが、これに限定されない。

例えば、図１１に示すように、消音器３０（図示例ではヘルムホルツ共鳴器３０ａ）が、軸流ファン１２の内部空間１７内に配置されてもよい。

また、消音器３０は、ファンが発生する音の音場空間に接続する位置に配置されていればよい。そのため、図１２に示すように、消音器３０は、ケーシング１６の外側に配置され、軸流ファン１２の内部空間１７に接続されない位置に配置される構成としてもよい。図１２に示す例は、ヘルムホルツ共鳴器３０ａは、軸流ファン１２の送風方向の下流側に配置されている。また、ヘルムホルツ共鳴器３０ａは、軸流ファン１２による送風を塞がない位置に、具体的には、軸流ファン１２による送風される風の風路となる領域の周囲に配置されている。また、ヘルムホルツ共鳴器３０ａは、開口部３４が軸流ファン１２の軸方向を向いて配置されている。

通気性の観点から、消音器３０は、軸流ファン１２の軸方向から見た際に、回転翼１８が回転して形成する領域とは重複しない位置に配置されるのが好ましい。

また、本願発明の消音器付送風機は、強い風が吹いている場合でも消音効果を得られるため、好適に、消音器３０を軸流ファン１２の内部空間に接続するように配置することができる。従って、全体のサイズ（体積）を小型化することができる。

また、図１に示すように、本発明の消音器付送風機は、複数の消音器を有していてもよい。

また、本発明の消音器付送風機は、異なる種類の消音器を有していてもよい。

ここで、軸流ファン１２は複数の羽根を有する回転翼を回転させて気体に運動エネルギーを与えて気体を軸方向に送風する。従って、軸流ファン１２は、回転数および羽根の数等に起因して決まる特定の周波数で音圧が極大値となる音を発生する。以下の説明において、軸流ファン１２の、回転数および羽根の数等に起因して決まる特定の周波数で音圧が極大値となる音を離散周波数音という。

具体的には、離散周波数音とは、欧州規格 ＥＣＭＡ－７４におけるProminent discrete toneの定義のＴＮＲ（tone-to-noise ratio）、または、ＰＲ（Prominence ratio）で３ｄＢ以上の音である。

このように軸流ファン１２は特定の周波数で音圧が極大値となる音を発生する。ここで、本発明においては、消音器の音響管で測定した共鳴周波数が、離散周波数音の周波数に対して、１％～１０％ズレていることが好ましい。

一般に、共鳴器は、共鳴周波数を、消音対象の音（離散周波数音）の周波数と略同じに設定することで、共鳴現象を利用して、その周波数の音（離散周波数音）を消音する。

これに対して、本発明においては、消音器の共鳴周波数が、離散周波数音の周波数に対して、１％～１０％ズレている構成とすることで、共鳴周波数付近の少しずれた周波数での位相変化を用いて、干渉による打ち消しあいを用いて消音する効果をより得られる。これによって、共鳴器の共鳴構造の表面に風が吹き続けて共鳴が抑制される場合でも、効果的に消音することができる。

消音器の共鳴周波数が、離散周波数音の周波数に対して、２％～８％ズレていることが好ましく、３％～５％ズレていることがより好ましく、３％～４％ズレていることがさらに好ましい。なお、周波数のズレは、『｜離散周波数音の周波数－消音器の共鳴周波数｜／離散周波数音の周波数』で表される。

ヘルムホルツ共鳴器３０ａの共鳴周波数は、ケース３２に囲まれる内部空間３６の容積および開口部３４の面積、長さ等によって決まる。従って、ヘルムホルツ共鳴器３０ａのケース３２の内部空間の容積および開口部３４の面積、長さ等を調整することで、共鳴する音の周波数を適宜設定することができる。

また、気柱共鳴器３０ｂの共鳴周波数は、共鳴管の長さ等によって決まる。従って、共鳴管の深さ、開口の大きさ等を調整することで、共鳴する音の周波数を適宜設定することができる。

また、膜型共鳴器３０ｃの共鳴周波数は、膜４２の大きさ（振動面の大きさ、すなわち、枠体４０の開口部の大きさ）、厚み、硬さ等によって決まる。従って、膜４２の大きさ、厚み、硬さ等を調整することで、共鳴する音の周波数を適宜設定することができる。

なお、共鳴器を、内部空間と、内部空間と外部とを連通する貫通孔（開口部）を有する構成とした場合に、気柱共鳴が生じる共鳴構造となるか、ヘルムホルツ共鳴が生じる共鳴構造となるかは、貫通孔の大きさ、位置、内部空間の大きさ等によって決まる。従って、これらを適宜調整することで、気柱共鳴とヘルムホルツ共鳴のいずれの共鳴構造とするかを選択できる。

一方、ヘルムホルツ共鳴の場合は、貫通孔において熱粘性摩擦を生じる必要があるため、ある程度狭いことが好ましい。具体的には、貫通孔が長方形状の場合には、短辺の長さが０．５ｍｍ以上２０ｍｍが好ましく、１ｍｍ以上１５ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下がさらに好ましい。貫通孔が円形状の場合には、直径が上記範囲であるのが好ましい。

また、軸流ファン１２が複数の離散周波数音を発生する場合には、消音器３０は、少なくとも１つの離散周波数音に対して、共鳴周波数が、１％～１０％ズレている消音器を有していればよい。複数の離散周波数音それぞれに対して、上記共鳴周波数の条件を満たす消音器を有することがより好ましい。

なお、共鳴器としては、軸流ファン１２の内部空間１７と連通する流路を有する共鳴器を用いることが好ましい。すなわち、共鳴器としては、ヘルムホルツ共鳴器３０ａまたは気柱共鳴器３０ｂを用いるのが好ましい。前述のとおり、膜型共鳴器３０ｃの共鳴周波数は、膜４２（振動面）の大きさに依存する。具体的には、膜型共鳴器３０ｃの共鳴周波数を低い周波数に調整するためには、膜４２（振動面）を大きくする必要がある。しかしながら、軸流ファン１２に配置（接続）可能な大きさの範囲では共鳴周波数の難しい。一方、ヘルムホルツ共鳴器３０ａおよび気柱共鳴器３０ｂの場合は、内部空間１７と連通する流路（開口部）を有していればよく、その開口部自体を大きくすることなく共鳴周波数を調整できるため、例えば、共鳴周波数を低い周波数に調整した場合でも、軸流ファン１２の内部空間１７へ容易に接続することができる。

ここで、消音器３０が、軸流ファン１２に起因する離散周波数音の周波数における音圧分布の音圧が高い位置に接続される場合には、消音器の共鳴周波数は、離散周波数音の周波数に対して、低い方に１％～１０％ズレていることが好ましい。また、軸流ファン１２に起因する離散周波数音の周波数における音圧分布の音圧が低い位置に接続される場合には、消音器の共鳴周波数は、離散周波数音の周波数に対して、高い方に１％～１０％ズレていることが好ましい。

消音器３０の共鳴は、共鳴周波数を中心にして低周波から高周波にかけて１８０度位相（反射音の位相）が動く。本発明では共鳴の幅が広い共鳴器を用いるため、この位相変化も広い周波数幅で徐々に生じる。その中で適切な反射位相と離散周波数音を合わせた設計とすることで、音源（ファン羽根）から放射される音と打ち消しあいの干渉関係を選択し、消音効果を得ることができる。
消音器３０が、軸流ファン１２に起因する離散周波数音の周波数における音圧分布の音圧が高い位置に接続される場合に、消音器の共鳴周波数が、離散周波数音の周波数に対して、低い方にズレていると、離散周波数音周波数において、共鳴器からの反射音位相が共鳴周波数より遅れた状態で発信されることが、消音器の配置位置以外の固定翼内を通る音に対して打ち消しあいの位相関係を作っていると推察した。一方で、消音器３０が、軸流ファン１２に起因する離散周波数音の周波数における音圧分布の音圧が低い位置に接続される場合に、消音器の共鳴周波数が、離散周波数音の周波数に対して、高い方にズラし、反射音の位相が共鳴周波数より進んだ状態で発信される。音圧の高い位置と低い位置では位相が異なっていると推察できるため、互いを打ち消すために、消音器の位相の設計を逆とすることは妥当であると考察した。

一般に、ダクト内に軸流ファンを配置した場合に、軸方向においてモードが形成されること、すなわち、音圧分布が生じることは知られている。また、本発明者らの検討によると、軸流ファンの内部空間において、周方向に音圧分布が生じることを見出した。軸流ファンの内部空間において、周方向に音圧分布が生じる原因としては、軸流ファン１２は、回転翼１８およびモーター１４を径方向の中央に配置するために、ケーシング１６が支持部１６ａを有しており、支持部１６ａを外枠部１６ｂと連結するために固定翼１６ｄ（あるいは、羽根の機能を有さない連結部）を有するためであると推定される。羽根１８の一枚一枚がそれぞれ空力音源となり、その表面の圧力変動により音が放射される。放射された音はごく近傍（音の波長に比べて十分に小さい距離）に存在する固定翼１６ｄに当たり、制約を受ける。すなわち、回転に伴い移動する複数の音源が存在し、そのごく近傍に固定翼１６ｄを有するため、複雑な音響干渉が生じて、周方向において、音波の伝播に偏りが生じ、周方向に音圧分布が生じるものと考えられる。特に、羽根から放射される音の増大を防ぐために、固定翼と回転翼の枚数は異ならせることがほとんどであるため、音源の数と固定部の数が異なり複雑な干渉が生じる。

従って、本発明においては、軸方向のみならず、周方向においても、軸流ファン１２に起因する離散周波数音の周波数における音圧分布に応じて、消音器の接続位置を設定することができる。

特に、軸流ファン１２が固定翼１６ｄを有する場合には、周方向の音圧分布の偏りがより大きくなる。同様に、固定翼１６ｄが、回転翼１８が回転して発生した気流の下流側に配置される場合に、周方向の音圧分布の偏りがより大きくなる。

また、軸流ファン１２が固定翼１６ｄを有し、回転翼１８の羽根の枚数が、固定翼１６ｄの羽根枚数以上である場合に、周方向の音圧分布の偏りがより大きくなる。

回転翼１８の羽根の枚数が、固定翼１６ｄの羽根枚数以上である場合には、軸方向から見た際に、隣接する固定翼１６ｄの羽根の間の空間（固定翼開口部）において、回転翼１８の羽根が複数枚存在するタイミングが生じる。回転翼１８の羽根はそれぞれ音源とみなすことができるため、１つの固定翼開口部内に２つの音源が存在することになる。その場合、それぞれの音源から発生した音波が固定翼開口部内で干渉等により相互作用することで、１つの固定翼開口部内での周方向の音圧分布の偏りがより大きくなると考えられる。

軸流ファンの内部空間における音圧分布（以下、軸流ファンの音圧分布ともいう）は、例えば、図１３に示すように、隣接する固定翼１６ｄの羽根の間の空間（固定翼開口部）において、軸流ファンを動作させた状態で、図１４に示すように、音圧を測定するプローブマイクＰＢを固定翼開口部内にて、周方向（図１４中左右方向）、および、軸方向（図１４中上下方向）に走査して測定することができる。

このようにして軸流ファンの音圧分布を測定した例を、図１５に示す。図１５に示すように、軸流ファンの周方向において音圧が高い位置と低い位置とを有する音圧分布が生じていることがわかる。

プローブマイクＰＢは、マイクの先端に、プローブを取り付けたものである。例えば、プローブは、穴径１．５ｍｍ、外径２．５ｍｍ，筒長さ５０ｍｍの部材である。このプローブマイクＰＢを軸流ファンの内部空間に差し込んで音圧の測定を行う。細いプローブを用いることで風への影響を小さくし、局所的な位置の音圧を測定することができる。

ここで、軸流ファンの周方向において音圧分布を有するとは、周方向の音圧分布における音圧の最大値と最小値との差が、６（ｄＢ）以上の場合をいう。測定は一点ごとに５回以上行い、平均値から音圧の最大値と最小値との差を求めればよい。

また、軸流ファンの周方向において音圧が高い位置とは、周方向の音圧分布における音圧の最大値をＰ_maxとし、最小値をＰ_minとすると、Ｐ_max－０．４×（Ｐ_max－Ｐ_min）以上の音圧を有する位置とする。また、音圧が低い位置とは、Ｐ_min＋０．４×（Ｐ_max－Ｐ_min）以下の音圧を有する位置とする。

ここで、複数の消音器を有していている場合には、各消音器３０はそれぞれ、軸流ファン１２の音圧が高い位置に接続されて、消音器の共鳴周波数が、離散周波数音の周波数に対して、低い方にズレている構成としてもよい。あるいは、各消音器３０はそれぞれ、軸流ファン１２の音圧が低い位置に接続されて、消音器の共鳴周波数が、離散周波数音の周波数に対して、高い方にズレている構成としてもよい。あるいは、各消音器３０はそれぞれ、軸流ファン１２の音圧が高い位置または低い位置に接続されて、消音器の共鳴周波数が、離散周波数音の周波数に対して、低い方または高い方にズレている構成としてもよい。

また、軸流ファン１２が複数の固定翼１６ｄを有する場合には、隣接する固定翼１６ｄの間の固定翼開口部の少なくとも２つに消音器が接続されるのが好ましく、全ての固定翼開口部に消音器が接続されるのがより好ましい。

以下、消音器の構成要素について説明する。

膜型共鳴器、ヘルムホルツ共鳴器および気柱共鳴器の枠体、ケースおよび共鳴管の材料（以下、まとめて「枠材料」という）としては、金属材料、樹脂材料、強化プラスチック材料、および、カーボンファイバ等を挙げることができる。金属材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、銅および、これらの合金等の金属材料を挙げることができる。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル（Acrylonitrile）、ブタジエン（Butadiene）、スチレン（Styrene）共重合合成樹脂）、ポリプロピレン、および、トリアセチルセルロース等の樹脂材料を挙げることができる。また、強化プラスチック材料としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）、および、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）を挙げることができる。また、天然ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、シリコーンゴム等ならびにこれらの架橋構造体を含むゴム類を挙げることができる。

また、枠材料として各種ハニカムコア材料を用いることもできる。ハニカムコア材料は軽量で高剛性材料として用いられているため、既製品の入手が容易である。アルミハニカムコア、ＦＲＰハニカムコア、ペーパーハニカムコア（新日本フエザーコア株式会社製、昭和飛行機工業株式会社製など）、熱可塑性樹脂（ＰＰ，ＰＥＴ,ＰＥ，ＰＣなど）ハニカムコア（岐阜プラスチック工業株式会社製ＴＥＣＣＥＬＬなど）など様々な素材で形成されたハニカムコア材料を枠体として使用することが可能である。

また、枠材料として、空気を含む構造体、すなわち、発泡材料、中空材料、多孔質材料等を用いることもできる。多数の共鳴器を用いる場合に各セル間で通気しないためにはたとえば独立気泡の発泡材料などを用いて枠体を形成することができる。例えば、独立気泡ポリウレタン、独立気泡ポリスチレン、独立気泡ポリプロピレン、独立気泡ポリエチレン、独立気泡ゴムスポンジなど様々な素材を選ぶことができる。独立気泡体を用いることで、連続気泡体と比較すると音、水、気体等を通さず、また構造強度が大きいため、枠材料として用いるには適している。また、上述した多孔質吸音体が十分な支持性を有する場合は、枠体を多孔質吸音体のみで形成しても良く、多孔質吸音体と枠体の材料として挙げたものを、例えば混合、混錬等により組み合わせて用いても良い。このように、内部に空気を含む材料系を用いることでデバイスを軽量化することができる。また、断熱性を付与することができる。

ここで、枠材料は、高温となる位置に配置可能な点から、難燃材料より耐熱性の高い材料からなることが好ましい。耐熱性は、例えば、建築基準法施行令の第百八条の二各号を満たす時間で定義することができる。建築基準法施行令の第百八条の二各号を満たす時間が５分間以上１０分間未満の場合が難燃材料であり、１０分間以上２０分間未満の場合が準不燃材料であり、２０分間以上の場合が不燃材料である。ただし耐熱性は各分野ごとで定義されることが多い。そのため、消音器付送風機を利用する分野に合わせて、枠材料を、その分野で定義される難燃性相当以上の耐熱性を有する材料からなるものとすればよい。

枠体およびケースの肉厚（フレーム厚み）も、特に制限的ではなく、例えば、枠体の開口断面の大きさ等に応じて設定することができる。

膜４２の材料としては、アルミニウム、チタン、ニッケル、パーマロイ、４２アロイ、コバール、ニクロム、銅、ベリリウム、リン青銅、黄銅、洋白、錫、亜鉛、鉄、タンタル、ニオブ、モリブデン、ジルコニウム、金、銀、白金、パラジウム、鋼鉄、タングステン、鉛、および、イリジウム等の各種金属；ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＭＰ（ポリメチルペンテン）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ゼオノア、ポリカーボネート、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＡＲ（ポリアリレート）、アラミド、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＳ（ポリエーテルサルフォン）、ナイロン、ＰＥｓ（ポリエステル）、ＣＯＣ（環状オレフィン・コポリマー）、ジアセチルセルロース、ニトロセルロース、セルロース誘導体、ポリアミド、ポリアミドイミド、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）、ポリロタキサン（スライドリングマテリアルなど）および、ポリイミド等の樹脂材料等が利用可能である。さらに、薄膜ガラスなどのガラス材料、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）およびＧＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）のような繊維強化プラスチック材料を用いることもできる。また、天然ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ＥＰＤＭ、シリコーンゴム等ならびにこれらの架橋構造体を含むゴム類を用いることができる。または、それらを組合せたものでもよい。

また、金属材料を用いる場合には、錆びの抑制等の観点から、表面に金属めっきを施してもよい。

熱、紫外線、外部振動等に対する耐久性が優れている観点から、耐久性を要求される用途においては膜４２の材料として金属材料を用いることが好ましい。

また、枠体への膜の固定方法は特に制限的ではなく、両面テープまたは接着剤を用いる方法、ネジ止め等の機械的固定方法、圧着等が適宜利用可能である。固定方法についても、枠材料および膜と同様に耐熱、耐久性、耐水性の観点から選択することができる。例えば、接着剤としては、セメダイン社「スーパーＸ」シリーズ、スリーボンド社「３７００シリーズ（耐熱）」、太陽金網株式会社製耐熱エポキシ系接着剤「Duralcoシリーズ」などを選択することができる。また、両面テープとしては、スリーエム製高耐熱両面粘着テープ９０７７などを選択することができる。このように、要求する特性に対して様々な固定方法を選択することができる。

膜４２の厚みは、１００μｍ未満が好ましく、７０μｍ以下がより好ましく、５０μｍ以下がさらに好ましい。なお、膜４２の厚みが一様でない場合には、平均値が上記範囲であればよい。一方で、膜の厚みが薄すぎると取り扱いが難しくなる。膜厚は１μｍ以上であることが好ましく、５μｍ以上であることがより好ましい。

膜４２のヤング率は、１０００Ｐａ～１０００ＧＰａであることが好ましく、１００００Ｐａ～５００ＧＰａであることがより好ましく、１ＭＰａ～３００ＧＰａであることが最も好ましい。

膜４２の密度は、１０ｋｇ／ｍ³～３００００ｋｇ／ｍ³であることが好ましく、１００ｋｇ／ｍ³～２００００ｋｇ／ｍ³であることがより好ましく、５００ｋｇ／ｍ³～１００００ｋｇ／ｍ³であることが最も好ましい。

また、膜型共鳴器において、背面空間４４の厚みは、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましく、３ｍｍ以下がさらに好ましい。なお、背面空間の厚みが一様でない場合には、平均値が上記範囲であればよい。

なお、消音器（共鳴器）を軸流ファンのケーシングに取り付ける方法には特に限定はなく、接着剤、粘着剤、両面テープ等を用いる方法、ネジ止め等の機械的方法など公知の固定方法が適宜利用可能である。

また、膜型共鳴器３０ｃの背面空間４４は、空気の流れが阻害されるように空間がほぼ仕切られていればよく、完全な閉空間の他に、膜４２、あるいは、枠体４０に一部開口を有していても良い。このような一部に開口を有する形態は、温度変化により背面空間内の気体が膨張あるいは収縮して膜４２に張力が付加されて膜４２の硬さが変化することで吸音特性が変化することを防ぐことができる点で好ましい。

膜４２に貫通孔を形成することで、空気伝搬音による伝搬が生じる。これによって膜４２の音響インピーダンスが変化する。また、貫通孔によって膜４２の質量が減少する。これらによって、膜型共鳴器３０ｃの共鳴周波数をコントロールすることができる。貫通孔が形成される位置については特に限定はない。

ここで、図１等に示す例では、消音器付送風機は、ファンとして軸流ファン１２を有し、軸流ファン（プロペラファン）の騒音を抑制する構成としたがこれに限定はされず、シロッコファン、ターボファン、遠心ファン、ラインフローファン（登録商標）等の従来公知のファンに適用することができる。

シロッコファンは羽根を有する回転子の回転軸方向から吸気し、回転軸に垂直な方向に送気するものであり、側面に送風口を有する。そのため、例えば、ファンがシロッコファンである場合には、消音器は、送風口に接するように配置すればよい。その際、消音器は、シロッコファンの送風口を塞がない位置に配置されるのが好ましい。

シロッコファン等の他のファンの場合でも、ファンから発生する音を消音する際に、効果的に消音を行うには、ファンの送風経路中に配置することが好ましいが、消音器が風の影響を受けるため、共鳴による消音の効果が低下するとともに、風切り音が増幅してしまう．これに対して、弱い消音器を配置することで、風切り音が増幅されることを抑制し、ファンが発生する音を好適に消音できる。

また、上述した構造と同じ構造の消音器付送風機は、軸流ファンとしてのプロペラファンを備えるヘリコプター及びＵＡＶ等のプロペラ付移動体にも適用可能である。すなわち、上述の消音器付送風機を備えるプロペラ付移動体が実現可能である。このプロペラ付移動体によれば、飛行中においてプロペラの回転によって発生する騒音を好適に消音することができる。特に飛行中においては、プロペラ付移動体の下方（プロペラ排気側）に主に人が居るため、下方向の騒音を消音することが重要となり、上記の消音器により、そのような騒音を好適に消音することができる。

なお、プロペラ付移動体において、消音器付送風機の消音器は、騒音を好適に消音できる位置に配置されるのが望ましく、例えば主な音源であるプロペラ周囲に配置されるとよい。

図３０に示すマルチコプター型のプロペラ付移動体５０を例に挙げて説明すると、複数（例えば、４個）のプロペラ５２のそれぞれの付近に消音器３０が一つずつ配置されるとよい。この場合、各プロペラ５２の径方向外側（移動体のボディ５４からより離れている側）に消音器３０を配置することで、消音器３０をプロペラガード５６の一部として構成させてることができる。プロペラガード５６は、各プロペラ５２への接触を防止する目的で各プロペラ５２の径方向外側に配置され枠体（フレーム）である。

また、プロペラ付移動体５０において用いられる消音器３０の外形形状（詳しくは、消音器３０のケース３３）は、プロペラ５２の回転軸方向から見た場合において円又は円弧であるとよい。つまり、プロペラガード５６において各プロペラ５２の周辺に配置される消音器３０は、図３０に示すように、各プロペラ５２の周方向に沿って湾曲しているとよい。この場合には、消音器３０がプロペラガード５６としての機能を良好に発揮し、またプロペラによって生じる風を阻害せずに流すことができるようになる。

プロペラ付移動体５０において用いられる消音器３０の種類は、特に限定されないが、例えば、図２８に示すような気柱共鳴器３０ｂであってもよい。図２８は、気柱共鳴器３０ｂの断面、厳密にはプロペラ５２の回転軸と直交する断面を示す図である。
上記の気柱共鳴器３０ｂは、前述したように、プロペラガード５６としての機能を発揮する理由から、プロペラ５２の周方向に沿って円弧状に湾曲しているとよい。つまり、気柱共鳴器３０ｂをプロペラ５２の回転軸方向から見た場合、消音器３０のケース３３の内部に形成される共鳴管３７の少なくとも一部分は、プロペラ５２の周方向に沿って円弧状に湾曲しているとよい。

なお、図２８に示すように、共鳴管３７は、Ｌ字型に折れ曲がっていてもよい。詳しく説明すると、円弧状に湾曲したケース３３のうち、直近のプロペラ５２と対向する位置には、開口部３５が設けられている。すなわち、ケース３３の内部には、円弧上に湾曲する部分と、その円弧の一端部から開口部３５に向かって延びた部分とが存在し、これらの部分がＬ字状に交差して共鳴管３７を構成している。

以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。

［軸流ファン］
軸流ファンとしてＳａｎ Ａｃｅ ６０（山洋電気株式会社製 Model:9GA0624P1G03）を準備した。この軸流ファンはケーシングの外形が６０ｍｍ×６０ｍｍ、厚さ３８ｍｍであり、固定翼の羽根枚数が５枚、回転翼の羽根枚数は７枚である。この軸流ファンに、定格電流を与えると１８００Ｈｚ付近にファンピーク音（離散周波数音）の基本モードが現れる。

［軸流ファンの音圧分布］
上記軸流ファンの内部空間における音圧分布を以下のようにして測定した。

マイクロフォン（４１５２Ｎ，株式会社アコー製）の先端に、特注のプローブ（穴径１．５ｍｍ，外径２．５ｍｍ，筒長さ５０ｍｍ）を取り付けてプローブマイクＰＢを作製した。軸流ファンを動作させた状態で、作製したプローブマイクＰＢを、図１４に示すように軸流ファンの固定翼開口部内差し込んで、周方向、および、軸方向に走査して音圧を測定した。初期位置は、周方向を固定翼近傍とし、軸方向を回転翼から１ｍｍ離れた位置として、周方向に１ｍｍ間隔で動かし、周方向にスキャンし、周方向のスキャンが完了したら、軸方向手前側（回転翼とは反対側）に１ｍｍ動かし、再度、周方向のスキャンを行って、各測定点での音圧を測定した。このように周方向および軸方向の移動を繰り返して固定翼開口部内の音圧を測定した。

各測定点での基本離散周波数音の音圧を抜き出し、音圧を各測定位置にプロットすることで、離散周波数（１．８ｋＨｚ）における音圧の空間分布を示した（図１５）。なお、離散周波数音の音圧は、周辺の音圧をバックグラウンドとなる風切り音による音圧とみなして除去して、離散周波数音の音圧を求めた。

図１５中ファン内部と示したエリアが固定翼開口部内であり、周方向の両端に固定翼の羽根が存在していた。図１５から、軸流ファンの周方向に、３０ｄＢにわたる音圧の疎密分布があることが分かった。固定翼の近傍で音圧が大きく、固定翼開口部の中央付近で音圧が小さくなっていた。このようにして、軸流ファンの内部空間の周方向の音圧分布を実測で決定した。

［実施例１］
消音器として、塩ビ製の片側閉管の気柱共鳴器（外径１０ｍｍ，内径６ｍｍ，内側長さ（共鳴管長さ）４８ｍｍ）の閉塞面と塩ビ管の間に隙間をあけたものを用いた。塩ビ管の切断時に粗く切断することで実現した。この気柱共鳴器の音響管で測定した共鳴周波数は、１７３６Ｈｚである。

消音器の反射、吸収性能を、音響管を用いた４マイクロホン法によって測定した。この透過率と反射率の測定法はASTM E2611に従ったもので、同様の測定は日本音響エンジニアリング製WinZacMTXを用いて行うことができる。結果を図１６に示す。ファンの内部サイズと同じ６０ｍｍ角の音響管を用いて、気柱共鳴器を中に配置して測定を行った。共鳴管の開口部が略音源側に向く配置とした。図１６に示すように、消音器の共鳴周波数における吸収率と反射率との合計は約２６％であり、半値幅は約２１２Ｈｚであり、規格化半値幅は、０．１２である。

上記音圧分布の測定結果に従って、軸流ファンの音圧の高い位置（固定翼近傍（周方向、軸方向）＝（３ｍｍ，１３ｍｍ））に気柱共鳴器を接続した。なお、この位置は、周方向の音圧分布における音圧の最大値Ｐ_maxと、最小値Ｐ_minに対して、Ｐ_max－０．４×（Ｐ_max－Ｐ_min）以上となる位置である。軸流ファンは、固定翼の羽根枚数が５枚であるため、固定翼開口部も５か所ある。従って、５か所の固定翼開口部それぞれに気柱共鳴器を１つずつ接続した。

ケーシングには、気柱共鳴を差し込む部位に、直径１０ｍｍの開口（貫通孔）をあけた。

気柱共鳴器をケーシングの各貫通孔に差し込むことで、５本の気柱共鳴器を有する消音器付送風機を作製した。気柱共鳴器の端部は軸流ファンの内部空間にはみ出さないよう調整した。ファン内部にはみ出した状態では、気柱共鳴器の角部に風が当たって風切り音が発生しやすいため、風路を遮らないことが望ましい。

［比較例１］
消音器として、塩ビ製の片側閉管の気柱共鳴器（外径１０ｍｍ，内径６ｍｍ，内側長さ（共鳴管長さ）４８ｍｍ）を用いて、塩ビ管の閉塞部に隙間がないようにした以外は実施例１と同様とした。すなわち、消音器は、閉塞部の隙間以外は実施例１で用いた気柱共鳴器と同様である。この気柱共鳴器の共鳴周波数は、１６８０Ｈｚである。

この消音器の反射、吸収性能を、実施例１と同様にして測定した。結果を図１６に示す。図１６に示すように、消音器の共鳴周波数における吸収率と反射率との合計は約０．５６％であり、半値幅は約８４Ｈｚであり、規格化半値幅は、０．３である。

［評価］
作製した実施例および比較例の消音器付送風機の騒音量（音圧）を測定した。また、参考例１として、軸流ファン単体での騒音量（ピーク周波数１８００Ｈｚ）を測定した。また、投入電力を変えて、ピーク周波数１９００Ｈｚに変えた状態での騒音量を測定した（参考例２）。

図１７に示すように、前後２面の空いた１ｍ角の箱を厚み１０ｍｍアクリル板で作製し、内側面全面に厚み１０ｃｍの吸音ウレタン（図示省略）を貼り付けて、測定用箱１００を作製した。この測定用箱１００の中心に、台座１０２を用いて消音器付送風機１０を配置した。軸流ファンにより発生する気流の向きを測定用箱１００の開放面に合わせて配置した。軸流ファンから軸方向の排気側に１ｍ、鉛直方向上側に０．５ｍ離れた位置にマイクロフォンＭＰ１（４１５２Ｎ、株式会社アコー製）を配置し、軸方向の排気側に１ｍ、水平方向に０．５ｍ離れた位置にマイクロフォンＭＰ２（４１５２Ｎ、株式会社アコー製）を配置した。

ファンを動作させて、２本のマイクロフォンで測定した音圧の平均値を用いて騒音量を評価した。結果を図１８および図１９に示す。

図１９の比較例１と参考例１の対比から、狙いの約１８００Ｈｚの離散周波数音に対して大きな消音効果を得られていないことがわかる。また、この離散周波数音付近の周波数において、参考例よりも音圧が高くなっている。これは風切り音の発生に起因するものである。

これに対して、図１８の実施例１と参考例１との対比から、共鳴周波数付近である約１８００Ｈｚの離散周波数音に対して大きな消音効果を得られることがわかる。また、離散周波数付近において音圧が高くなっておらず、風切り音の発生が抑制できていることがわかる。さらにより高次の２次離散周波数音も消音する効果を得られることがわかる。すなわち、共鳴器の共鳴周波数付近の周波数だけでなく、さらに高次の周波数においても消音効果が得られることがわかり、軸流ファンの消音に有利な特異な効果を示すことがわかった。

また、実施例１の消音器付送風機は、元の軸流ファン（参考例１）と比較して、風速、風量に変化がないことを確かめた。

［実施例２］
実施例１で用いた気柱共鳴器に代えて、開口部が共鳴管に対して９０°折り曲がった位置にある、Ｌ字状の気柱共鳴器（ＡＢＳ樹脂製，片側閉管構造、流路長さ（共鳴管長さ）４８ｍｍ）を用いた。この気柱共鳴器の共鳴周波数は、１８２６Ｈｚである。また、この消音器の反射、吸収性能を、実施例１と同様にして測定した。結果を図２１に示す。図２１に示すように、消音器の共鳴周波数における吸収率と反射率との合計は約２１％であり、半値幅は約２３４Ｈｚであった。規格化半値幅は、１０．６である。

共鳴管の延在方向が軸方向となるようにして気柱共鳴器を軸流ファンのケーシングの貫通孔に取り付けた。ケーシングは、実施例１と同様のため、気柱共鳴器は、軸流ファンの周方向の音圧の高い位置（固定翼近傍（周方向、軸方向）＝（３ｍｍ，１３ｍｍ））に接続される。気柱共鳴器をＬ字状の気柱共鳴器として共鳴管の延在方向が軸方向となるようにして軸流ファンに取り付けることで、軸方向から見た消音器付送風機全体の面積を実施例１より小さくコンパクトにすることができる。

［評価］
投入電力を変えて、ピーク周波数１９００Ｈｚに変えた以外は、上記と同様の方法で騒音量を測定した。結果を図２０に示す。

図２０の実施例２と参考例２との対比から、共鳴周波数付近である約１９００Ｈｚの離散周波数音に対して大きな消音効果を得られることがわかる。さらにより高次の２次および３次の離散周波数音も消音する効果を得られることがわかる。よって、サイズをコンパクトにしたＬ字状の気柱共鳴器でも消音効果を示すことがわかる。

また、実施例２の消音器付送風機は、元の軸流ファン（参考例２）と比較して、風速、風量に変化がないことを確かめた。

［実施例３］
塩ビ製の片側閉管の気柱共鳴器（外径１０ｍｍ，内径６ｍｍ，内側長さ（共鳴管長さ）４４ｍｍ）の背面に貫通穴（Φ１ｍｍ）を二つあけた（レーザーカッターを用いて、アクリル板に貫通穴をあけた）。
この気柱共鳴器の共鳴周波数は、１８４０Ｈｚである。また、この消音器の反射、吸収性能を、実施例１と同様にして測定した。結果を図２２に示す。図２２に示すように、消音器の共鳴周波数における吸収率と反射率との合計は約４３％であり、半値幅は約１０４Ｈｚであった。規格化半値幅は、１４．５である。

実施例１と同じ配置でファンに取り付けて、測定を行った。図２３に騒音スペクトルを示した。ピークは約１４ｄＢ消音し、大きな消音効果を得た。ただし、ピークのやや低周波側に大きな音の増幅領域があった。これは共鳴管による風切り音に対応し、共鳴の反射＋吸収が実施例１および実施例２と比較して大きいために、大きな風切り音が発生していることが分かった。

［シミュレーション１］
以下、シミュレーションによって、消音器の接続位置と、消音器の共鳴周波数との関係について検討を行った。シミュレーションには、有限要素法計算ソフトＣＯＭＳＯＬ ＭｕｌｔｉＰｈｙｓｉｃｓ（ｖｅｒ．５．３， ＣＯＭＳＯＬ Ｉｎｃ．）を用いた。

軸流ファンの内部空間のモデルを作成し、音源をファンの位相を再現するように設定した。上述の実施例で用いた軸流ファンに合わせて、固定翼５枚、回転翼７枚とした。

このモデルを用いて、軸流ファンの内部空間における音圧分布をシミュレーションによって算出した。シミュレーションによって、固定翼の周辺は音圧が大きく、固定翼開口部の中央付近は音圧が低い音圧分布であることを確認した。
なお、周波数を１６００－２０００Ｈｚの範囲で変化させて音圧空間分布を計算により調べたが、分布にはほとんど差がないことを確認した。

このシミュレーション結果から、ファンの離散周波数音（１８００Ｈｚ）の音圧分布における音圧の高い位置に消音器を接続した。消音器の共鳴周波数が１７３０Ｈｚとなるように、消音器は気柱共鳴器とし、外径１０ｍｍ，内径６ｍｍ，内側長さ（共鳴管長さ）４８ｍｍの閉塞面に直径１ｍｍの第２開口部を２つ設けたものとしてモデル化した。

このシミュレーションモデルを用いて、ファンから軸方向の排気側に１ｍ、鉛直方向上側に０．５ｍ離れた位置、および、軸方向の排気側に１ｍ、水平方向に０．５ｍ離れた位置での音圧を周波数ごとに算出し、平均値を音圧レベルとして求めた。結果を図２４に示す。
本シミュレーションにおいて、音源からの音圧放射の位相分布は、それぞれの周波数でピーク音になるとして計算した。すなわち、周波数ごとにその周波数がピーク音（ファンのＮＺ音）であったとしたときの音量や消音量を示した。

同様に、ファンの離散周波数音（１８００Ｈｚ）の音圧分布における音圧の低い位置に消音器を接続して、音圧を周波数ごとに算出し、平均値を音圧レベルとして求めた。結果を図２５に示す。

図２４から、消音器をファン内部の音圧分布における音圧の高い位置に接続した場合には、消音器の共鳴周波数（シミュレーション上は、騒音の極大として示される、図中１７３０Ｈｚ）よりも高い周波数で騒音の音圧レベルをより低くすることができることがわかる。従って、消音器をファン内部の音圧分布における音圧の高い位置に接続する場合には、消音器の共鳴周波数をファンの離散周波数音の周波数よりも低い周波数とすることで、ファンの離散周波数音をより好適に消音することができることがわかる。

一方、図２５から消音器をファン内部の音圧分布における音圧の低い位置に接続した場合には、消音器の共鳴周波数よりも低い周波数で騒音の音圧レベルをより低くすることができることがわかる。従って、消音器をファン内部の音圧分布における音圧の低い位置に接続する場合には、消音器の共鳴周波数をファンの離散周波数音の周波数よりも高い周波数とすることで、ファンの離散周波数音をより好適に消音することができることがわかる。

［実施例４］
次に、消音器の接続位置と、消音器の共鳴周波数との関係について、実機を用いて検討を行った。

実施例１の消音器付送風機を用いて、電力を変化させることでファンの回転数を種々変更し、離散周波数音を変えることができる。各回転数ごとに実施例１と同様の方法で消音器付送風機の騒音量（音圧）を測定した。周波数と、騒音量（音圧レベル）との関係を図２６に示す。１６００Ｈｚ付近から１９００Ｈｚ付近まで回転数、すなわち、離散周波数音を変えて測定した。図２６は、回転数ごとに線種を変えて周波数と音圧レベルとの関係を示している。

１６７０Ｈｚ付近を中心としたなだらかな山が消音器（気柱共鳴器）の共鳴による風切り音の増幅を示す。離散周波数音を変えてもほぼ変化しない。
一方で、各測定において２０ｄＢ程度のピークが存在し、これが各回転数での離散周波数音を示す。図中実線で示す回転数において、この離散周波数音のピーク高さが他の回転数と比較して小さくなっている。これが、離散周波数音の消音を示す。この時、消音は１８００Ｈｚ付近で生じた。
また、図中に音響管で測定した共鳴周波数（１７３０Ｈｚ）も線で示した。
これらより、風切り音の増幅周波数（１６７０Ｈｚ）＜音響管による共鳴周波数（１７３０Ｈｚ）＜離散周波数音の消音周波数（１８００Ｈｚ）の関係であることが分かった。
上記シミュレーションでの予測と一致して、消音器の共鳴周波数より離散周波数の消音周波数が高周波側に現れることを実機で確認することができた。

［実施例５］
ドローン飛行中にプロペラから発生する騒音を消音するために、Ｌ字型の気柱共鳴器を用いた。具体的には、ＤＪＩ社のドローン「Mavic Air 2」を用い、飛行中におけるピーク騒音の消音の検討を行い、詳しくは、ドローンをホバリングさせて地上からの高さが１．２ｍとなる位置に静止させた状態での消音を検討した。

消音の検討にあたり、まず、ドローンに専用のプロペラガードを取り付け、その状態でドローンを飛行させたときの音圧の測定を行った。音圧の測定は、吸音材を敷いた床の上で実施した。具体的には、ドローンよりも１．１ｍ下がった位置で、且つドローンから横方向に０．２ｍずらした位置に風防付きマイクを設置して測定を行った。つまり、マイクは、吸音材からの高さが１０ｃｍとなる位置にセットされた。なお、音圧の測定は、１／２４オクターブバンド測定である。

音圧の測定結果を図２７に示す。図中の縦軸は、音圧レベル（ｄＢＡ）を表している。図２７から分かるように、プロペラの回転によって多数のピーク音が生じる。具体的には、第一ピーク音が２２７Ｈｚの音であり、第二ピーク音が４５３Ｈｚの音であり、さらに、その整数倍に相当する周波数の高次ピーク音も生じていた。

次に、第二ピーク音の周波数４５３Ｈｚで消音を行うため、Ｌ字型の気柱共鳴器を作製した。この気柱共鳴器は、図２８に示すように、ドローンのプロペラ形状に合わせて円弧状の共鳴器（図中、符号３０ｂで表記）とした。また、プロペラの直径は１８３ｍｍであり、プロペラを囲むことができるように気柱共鳴器３０ｂの内側（プロペラに近い側）の径を１９０ｍｍとし、外側（プロペラから離れた側）の径を２３０ｍｍとし、高さを１１ｍｍとした。気柱共鳴器３０ｂの内側の縁、及び外側の縁をそれぞれ円弧とし、それぞれの円弧の角度（中心角度）を１００°とした。また、気柱共鳴に十分な長さを確保するとともに、専用のプロペラガード構造のフレームと気柱共鳴器３０との間で角度を合わせることで気柱共鳴器３０ｂの取り付けを容易にした。さらに、余計な振動が生じないように上記の角度を決定した。

また、気柱共鳴器３０ｂのケース３３の一端部には、角度が４°である円弧状の開口部３５を設けた。円弧状の開口部３５の幅（プロペラの周方向における長さ）は、６．６ｍｍ）である。開口部３５を設けることで、ケース３３内に、Ｌ字状に屈曲した共鳴管３７を設けた。ケース３３の側壁の厚みは、２．５ｍｍであり、上壁及び下壁の厚みは、それぞれ１ｍｍである。つまり、ケース３３の内部にある共鳴管３７では、その内側の径が１９２．５ｍｍとなり、外側の径が２２７．５ｍｍとなり、換言すると、幅が１７．５ｍｍである。また、共鳴管３７の高さは、９ｍｍである。
気柱共鳴器３０ｂの作製には、アクリル材を用いた。具体的には、上壁部及び下壁部については厚み１ｍｍアクリル板を用い、それ以外の部分については厚み３ｍｍのアクリル板を用い、それぞれレーザーカッターによってカットし、アクリサンデー社のアクリル用接着剤を用いて上記の形状となるように各部分を接合した。これにより、図２８に示す気柱共鳴器３０ｂを作製した。
なお、気柱共鳴器３０ｂの重さは、１基あたり１５ｇであり、４基で６０ｇであった。一方で、専用のプロペラガードの重さが９０ｇであるため、比較的軽量な気柱共鳴構造が実現できた。

上記の気柱共鳴器３０ｂによる消音効果について、直径８ｃｍの音響管を用いた測定を行った。図２９に測定結果を示す。図中の縦軸は、入射音に対する反射率＋吸収率を表す。図２９から分かるように、気柱共鳴器３０ｂの第一共鳴は、周波数４６８Ｈｚで生じ、その周波数における反射率＋吸収率は、２９．３％であった。また、半値幅は、３２Ｈｚであり、規格化半値幅は、０．０６８であった。これらの値は、本発明に規定される数値条件を満たすものである。上記の数値は、途中でＬ字状に屈曲した共鳴管３７を有する気柱共鳴構造３０ｂを用いることで実現されたものと推察される。

次に、上記の気柱共鳴器３０ｂを、ドローンが有するプロペラと同数（具体的には４個）作製し、図３０に示すように、それぞれの気柱共鳴器３０ｂをドローン（図中のプロペラ付移動体５０）のプロペラガード５６の上部に固定した。そして、ドローンを飛行させて、飛行中における音圧の測定を行った。このときの気柱共鳴器３０ｂの位置は、ドローンのプロペラ５２よりも約１ｃｍ給気側（上側）にずらした位置となる。

音圧の測定結果を図３１に示す。図中の点線が、気柱共鳴器３０ｂを用いない場合のグラフであり、実線が、気柱共鳴器３０ｂをプロペラガード５６上に固定した場合のグラフである。図３１から分かるように、４５３Ｈｚの周波数では、所望の消音効果を得ることができた。具体的には、音圧を５３．１ｄＢＡから４５．７ｄＢＡまで下げることができ、１／２４オクターブバンドでの評価値で７．４ｄＢの消音効果を得ることができた。なお、測定位置（マイク位置）は、上述したように、ドローンよりも下方側であるため、ドローンのようなプロペラ付き移動体で問題となる下方向の消音を実現できることが確認された。

なお、作製した各気柱共鳴器３０ｂは、音を消音する機能の他に、プロペラガード５６の一部としても機能した。すなわち、気柱共鳴器３６ｂによってプロペラ周辺を囲むことで、風を整流して流れ易くし、また、回転中のプロペラ５２に人及び物が触れるのを防止することができた。

[実施例６]
ドローンを飛行させる代わりに固定し、それ以外の条件を実施例５と同様の条件として、音圧の測定を行った。ドローンを固定した状態でプロペラ５２を回転させると、１４００Ｈｚ付近にピーク音が生じた。それに合わせて、１４００Ｈｚの音を消音対象とする気柱共鳴器３０ｂを作製した。気柱共鳴器３０ｂの内径、外径及び高さは、実施例５と同一のサイズとした。一方、ケース３３に形成した開口部３５の幅を５ｍｍとし、気柱共鳴器３０ｂの外縁がなす円弧の角度（中心角度）を３２°とした。

上記の気柱共鳴器３０ｂを一単位（一基）として、５基の気柱共鳴器３０ｂを円弧上に並べて配置して、気柱共鳴器３０ｂからなるプロペラガードを作製した。図３２には、作製した気柱共鳴器のプロペラガードの一部分を示す。また、各気柱共鳴器３０ｂの開口部３５（共鳴管３７の入口）には、ブリジストンケービージー社製の不織布吸音材「QonPET」からなる厚み５ｍｍの吸音体を、開口部３５を覆うように配置した。すなわち、実施例６では、吸音体付気柱共鳴構造を作製した。

上記の条件下における消音効果について、音響管を用いて行った測定の結果を図３３に示す。図３３から分かるように、周波数１３４２Ｈｚでは、反射＋吸収率が２８．７％となり、半値幅が１６２Ｈｚとなり、規格化半値幅が０．１２となった。

さらに、上記の吸音体付気柱共鳴構造をドローン専用のプロペラガード５６の排気側に取り付けて、音圧の測定を行った。このとき、吸音体付気柱共鳴構造の位置は、プロペラ５２から排気側（下側）に距離３ｃｍずらした位置である。音圧の測定は、排気側に風防付マイクを配置して行った。

図３４に、上記の吸音体付気柱共鳴構造を取り付けた場合の測定結果（実線のグラフ）と、取り付けていない場合の測定結果（破線のグラフ）とを示す。図３４から分かるように、吸音体付気柱共鳴構造を取り付けることで、気柱共鳴器３０ｂ単体の共鳴周波数である１３４２Ｈｚよりもやや高周波側、具体的には１３９０Ｈｚのピーク音を消音することができた。
以上の結果より本発明の効果は明らかである。

１０ 消音器付送風機
１２ 軸流ファン
１４ モータ
１５ 貫通孔
１６ ケーシング
１６ａ 支持部
１６ｂ 外枠部
１６ｃ カバー部
１６ｄ 固定翼
１６ｅ 孔
１７ 内部空間
１８ 回転翼
２０ 軸部
２２ 羽根
３０ 消音器
３０ａ ヘルムホルツ共鳴器
３０ｂ 気柱共鳴器
３０ｃ 膜型共鳴器
３２，３３ ケース
３４，３５ 開口部
３６ 内部空間
３７ 共鳴管
４０ 枠体
４２ 膜
４４ 背面空間
５０ プロペラ付移動体
５２ プロペラ
５４ ボディ
５６ プロペラガード
１００ 測定用箱
１０２ 台座
ＰＢ プローブ
ＭＰ１ マイクロフォン
ＭＰ２ マイクロフォン

Claims (15)

1. ファンと、前記ファンが発生する音を消音する消音器と、を有し、
   前記消音器は共鳴特性を有し、
   前記消音器は、前記ファンが発生する音の音場空間に接続する位置に配置されており、
   前記消音器の、音響管を用いて測定した共鳴周波数における吸収率と反射率との合計が１０％～４３％であり、かつ、規格化半値幅が０．０５より大きく０．２５以下である消音器付送風機。
   ここで、前記消音器の共鳴周波数における吸収率および反射率は、ＡＳＴＭ Ｅ２６１１に従って音響管を用いた４マイクロホン法によって測定した吸収率および反射率である。
   規格化半値幅は、前記消音器の共鳴ピークにおける半値幅（Ｈｚ）を共鳴周波数（Ｈｚ）で除した値である。
2. 前記消音器が前記ファンの内部空間に接続される請求項１に記載の消音器付送風機。
3. 前記消音器が、前記ファンの前記内部空間と連通する流路を有する請求項２に記載の消音器付送風機。
4. 前記消音器の音響管で測定した共鳴周波数が、前記ファンに起因する離散周波数音の周波数に対して、１％～１０％ズレている請求項１～３のいずれか一項に記載の消音器付送風機。
5. 前記消音器が、前記ファンに起因する離散周波数音の周波数における音圧分布の音圧が高い位置に接続され、
   前記消音器の共鳴周波数が、前記離散周波数音の周波数よりも低い請求項４に記載の消音器付送風機。
6. 前記消音器が、前記ファンに起因する離散周波数音の周波数における音圧分布の音圧が低い位置に接続され、
   前記消音器の共鳴周波数が、前記離散周波数音の周波数よりも高い請求項４に記載の消音器付送風機。
7. 前記消音器が、気柱共鳴器であり、
   前記気柱共鳴器の共鳴管が折れ曲がった構造を有する請求項１～６のいずれか一項に記載の消音器付送風機。
8. 前記消音器が、共鳴器と、多孔質吸音材を組み合わせたものである請求項１～７のいずれか一項に記載の消音器付送風機。
9. 前記ファンが軸流ファンであり、
   前記消音器は、前記軸流ファンの軸方向から見た際に、前記ファンの回転翼が回転して形成する領域とは重複しない位置に配置される請求項１～８のいずれか一項に記載の消音器付送風機。
10. 前記ファンが固定翼を有する軸流ファンであり、
    前記消音器は、前記固定翼の間の固定翼開口部の少なくとも１つに接続される請求項１～９のいずれか一項に記載の消音器付送風機。
11. 全ての固定翼開口部に前記消音器が接続されている請求項１０に記載の消音器付送風機。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の消音器付送風機を備え、
    前記消音器付送風機のファンがプロペラであり、前記プロペラの回転によって飛行するプロペラ付移動体。
13. 前記消音器付送風機の消音器が前記プロペラの周囲に配置されてプロペラガードを構成する、請求項１２に記載のプロペラ付移動体。
14. 前記消音器付送風機の消音器を前記プロペラの回転軸方向から見た場合の前記消音器の外形形状が円又は円弧である、請求項１２又は１３に記載のプロペラ付移動体。
15. 前記消音器は、折れ曲がった共鳴管を有する気柱共鳴器であり、
    前記消音器を前記回転軸方向から見た場合において、前記共鳴管の一部分が円弧状に湾曲している、請求項１４に記載のプロペラ付移動体。

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