WO2016047069A1 - 能動消音装置および送風装置 - Google Patents

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silencing
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downstream
air
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長田　篤
真理子 倉井
白濱　誠司
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
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    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17857—Geometric disposition, e.g. placement of microphones

Definitions

  • the present invention relates to an active silencer disposed in an air path in order to mute noise generated during operation of the blower, and a blower provided with the active silencer.
  • the active silencer includes a reference microphone 111, a silencer speaker 112, an error microphone 113, and an arithmetic control unit 102.
  • the arithmetic control unit 102 is connected to each of the reference microphone 111, the mute speaker 112, and the error microphone 113.
  • the reference microphone 111, the mute speaker 112, and the error microphone 113 are sequentially attached to the inside of the rectangular duct 101 made of a thin steel plate with appropriate intervals from the upstream side.
  • the original noise is propagated along with the airflow 103 in the rectangular duct 101.
  • the reference microphone 111 detects the original sound in the rectangular duct 101 as a signal having characteristics such as frequency and amplitude.
  • the arithmetic control unit 102 creates a signal having a phase opposite to that of the original sound detected by the reference microphone 111.
  • the muffler speaker 112 cancels and mutes the above-described original sound by releasing the antiphase signal created by the calculation control unit 102 into the square duct 101.
  • the error microphone 113 monitors the internal sound remaining after mute as a signal. A signal monitored by the error microphone 113 is transmitted to the arithmetic control unit 102.
  • the arithmetic control unit 102 automatically adjusts the signal emitted from the mute speaker 112 so that the magnitude of the monitored signal approaches zero.
  • a microphone space 104 is provided in a low-speed airflow range corresponding to a corner portion in the rectangular duct 101.
  • a reference microphone 111 and an error microphone 113 are respectively disposed at predetermined locations in the space 104. Therefore, noise due to airflow generated in the rectangular duct 101 is difficult to be detected by the reference microphone 111 and the error microphone 113. Therefore, only the original sound of the noise to be silenced can be detected with high accuracy, and the silencing effect of the silencer is improved.
  • the present invention solves the above-described problems, and provides an active silencer that hardly reduces the silencing effect due to airflow or standing waves, and a blower equipped with the active silencer.
  • This invention is an air blower provided with an active silencing air path component, an enlarged air channel component, and a centrifugal fan.
  • the active silencing airflow path configuration section has an upstream microphone, a speaker, and a downstream microphone in this order from the upstream side in the flow direction of the airflow in the silencing airflow path on the inner peripheral surface of the rectangular tube-shaped casing whose inside is the silencing airflow path.
  • the expansion air path component has an expansion air path that communicates with the downstream side of the silencing air path, and the air path cross-sectional area of the expansion air path is larger than the air path cross-sectional area of the silencing air path.
  • the centrifugal fan is provided in the expansion air passage, and the rotation axis is perpendicular to the flow direction of the airflow in the expansion air passage, and has a suction port included in a plane perpendicular to the rotation shaft.
  • the inner peripheral surface of the housing is composed of a plurality of planes, and the downstream microphone is provided on an installation surface which is one plane parallel to the rotation axis among these planes.
  • the installation surface has an extended surface that is disposed on the enlarged air passage side and protrudes into the enlarged air passage. This achieves the intended purpose.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a blower according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the active silencer.
  • FIG. 3 is a side cross-sectional view of the air blower according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional active silencer.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional active silencer.
  • the air blower includes an active silencing air passage component, an enlarged air channel component, and a centrifugal fan.
  • the active silencing airflow path configuration section has an upstream microphone, a speaker, and a downstream microphone in this order from the upstream side in the flow direction of the airflow in the silencing airflow path on the inner peripheral surface of the rectangular tube-shaped casing whose inside is the silencing airflow path.
  • the expansion air path component has an expansion air path that communicates with the downstream side of the silencing air path, and the air path cross-sectional area of the expansion air path is larger than the air path cross-sectional area of the silencing air path.
  • the centrifugal fan is provided in the expansion air passage, and the rotation axis is perpendicular to the flow direction of the airflow in the expansion air passage, and has a suction port included in a plane perpendicular to the rotation shaft.
  • the inner peripheral surface of the housing is composed of a plurality of planes, and the downstream microphone is provided on an installation surface which is one plane parallel to the rotation axis among these planes.
  • the installation surface has an extended surface that is disposed on the enlarged air passage side and protrudes into the enlarged air passage.
  • the influence of the standing wave generated in the silencing air path can be mitigated by the presence of the sudden expansion air path on the downstream side of the silencing air path. That is, a phenomenon in which the detection signal of the upstream microphone and the downstream microphone is disturbed by the standing wave hardly occurs. Therefore, since the correlation between the microphones increases, the silencing effect can be increased.
  • downstream end of the downstream microphone installation surface that most affects the downstream microphone detection accuracy is farthest away from the downstream microphone.
  • the influence of noise due to vortices generated at the downstream end can be reduced, the correlation between the microphones can be increased, and the noise reduction effect can be increased.
  • active silencing air path components there are two active silencing air path components. These active silencing air path components are arranged in parallel on a plane perpendicular to the rotation axis, and are arranged so that their installation surfaces face each other with the silencing air channels of both active silencing air path components in between Has been.
  • an active silencer includes an active silencer air path component.
  • the active silencing airflow path configuration section has an upstream microphone, a speaker, and a downstream microphone in this order from the upstream side in the flow direction of the airflow in the silencing airflow path on the inner peripheral surface of the rectangular tube-shaped casing whose inside is the silencing airflow path.
  • the inner peripheral surface of the housing is composed of a plurality of planes, and the downstream microphone is provided on an installation surface that is one of these planes.
  • the installation surface has an extended surface that protrudes to the opposite side of the edge opposite to the upstream side of all the planes other than the installation surface.
  • the vortex generated at the end opposite to the upstream side (downstream side) that causes noise can be kept away from the microphone, so that the correlation between the microphones can be improved and the silencing effect can be increased. I can do it.
  • the length of the flow direction of the airflow on the inner peripheral surface of the housing forming the silencing air passage becomes non-uniform due to the extension surface. Therefore, the influence of the standing wave that is generated in the silencing air passage can be mitigated by the opening on the downstream side of the silencing air passage. That is, a phenomenon in which the correlation between the upstream microphone and the downstream microphone is lowered due to the standing wave hardly occurs. Therefore, the correlation between microphones can be increased and the silencing effect can be increased.
  • the extended end of the extension surface is more than any of the minimum distances between the opposite edges of all the planes other than the installation surface of the plurality of planes constituting the inner peripheral surface of the housing and the downstream microphone.
  • the minimum distance from the downstream microphone is large.
  • the downstream edge of the installation surface that most affects the detection accuracy of the downstream microphone is arranged as the extended end of the extended surface farthest from the downstream microphone.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an air blower according to Embodiment 1 of the present invention.
  • a part of the outer wall on the front and right side is cut away so that the internal structure of the blower can be seen.
  • the blower device 1 has a substantially rectangular parallelepiped appearance, and includes an air inlet 7, an active silencing air path configuration unit 30 as an active silencing device, an enlarged air channel configuration unit 40, and a centrifugal A fan 50 and an exhaust port 2 are provided.
  • the direction in which the airflow flows along the silencer air path 6 inside the active silencer air path component 30 is defined as the airflow direction. Further, in the flow direction of the airflow, a side where the airflow flows into the silencing air passage 6 from the outside is defined as an upstream side, and a side where the airflow flows out from the silencing airflow path 6 to the outside is defined as a downstream side.
  • the exhaust port 2 is provided on the most downstream side (the upper side in FIG. 1) in the blower 1 and communicates with the downstream opening of the centrifugal fan 50.
  • the centrifugal fan 50 includes a multi-blade fan 3 having a plurality of blades arranged in a circle, a motor (not shown) that rotates the multi-blade fan 3, and a scroll casing 4 that wraps the multi-blade fan 3.
  • the rotating shaft of the motor is arranged coaxially with the rotating shaft 8 that is the center of rotation of the multiblade fan 3.
  • the motor is disposed in the space inside the centrifugal fan 50.
  • the rotating shaft 8 is arrange
  • the centrifugal fan 50 sucks air in the enlarged air passage 5 from the suction port 51 and discharges air from the exhaust port 2, thereby discharging the air sucked from the suction port 7 to the outside of the blower 1.
  • the suction port 51 is provided on the substantially circular side surface of the scroll casing 4. Further, the suction port 51 is provided such that a surface including the suction port 51 is perpendicular to the rotation shaft 8.
  • the air inlet 7 is located on the most upstream side (lower side in FIG. 1) of the blower 1 and is provided as an opening for sucking air from the outside of the blower 1.
  • the opening on the upstream side of the silencer air passage 6 communicates with the intake port 7 on the downstream side of the intake port 7.
  • the housing 31 of the active silencing air path constituting unit 30 is a hollow rectangular tube shape having a side wall that forms the silencing air path 6 therein, an upstream opening in the airflow direction, and a downstream opening. It is.
  • the silencer air passage 6 has a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the airflow direction.
  • the inner peripheral surface 9 of the casing 31 of the active silencing air path constituting unit 30 is constituted by a plurality (four in this embodiment) of planes 9a to 9d. Of the planes 9a to 9d, one plane 9a parallel to the rotation axis 8 is the installation surface 9a.
  • the installation surface 9a is provided with an error microphone 12 (corresponding to an upstream microphone), a mute speaker 11 (corresponding to a speaker), and a sensor microphone 10 (corresponding to a downstream microphone) in order from the upstream side.
  • the installation surface 9a has an extended surface 13 protruding downstream (on the side of the enlarged air passage 5).
  • the extended surface 13 is arranged in parallel to the rotating shaft 8, thereby avoiding contact with the bulging portion on the outer surface on the upstream side of the scroll casing 4.
  • an expansion air path configuration section 40 having an expansion air path 5 that connects an opening on the downstream side of the silencing air path 6 and the suction port 51 of the centrifugal fan 50 is provided. Yes.
  • the cross-sectional area of the expansion air passage 5, that is, the area of the cross-section perpendicular to the air flow direction in the expansion air passage 5, is the air flow cross-sectional area of the silencing air passage 6, ie, the air flow in the silencing air passage 6 It is larger than the area of the cross section perpendicular to the direction. In other words, the air path is rapidly expanded when the silencer air path 6 reaches the expanded air path 5.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of the active silencer according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 shows the positions of the downstream end edge 14 of the three planes 9b to 9d other than the installation plane 9a of the planes 9a to 9d constituting the inner peripheral surface 9 of the casing 31 and the extension end 15 of the extension plane 13. Showing the relationship.
  • the extension distance 16 that is the minimum distance between the sensor microphone 10 and the extension end 15 of the extension surface 13 is the reference distance that is the minimum distance between the sensor microphone 10 and the edge 14 of the planes 9b to 9d. Greater than distance 17.
  • the silencing air passage 6 Since the silencing air passage 6 has an action of making the sound pressure into a plane wave that is uniform in the cross section, the sound pressure due to noise propagates one-dimensionally in the silencing air passage 6.
  • the sensor microphone 10 detects noise, and the detected noise is transmitted as a noise signal to an arithmetic control unit (not shown).
  • the calculation control unit first predicts a sound to be transmitted to the position of the error microphone 12 that is a mute point based on the sound detected by the sensor microphone 10. The prediction is performed based on the correlation between the sensor microphone 10 and the error microphone 12 obtained in advance.
  • the arithmetic control unit generates an antiphase signal for canceling the predicted sound, and generates the signal as a canceling sound from the silencer speaker 11 to mute the noise. Further, in order to prevent a reduction in the muffling effect due to a shift between the sound transmitted to the error microphone 12 and the predicted sound, information on the shift detected by the error microphone 12 is transmitted to the arithmetic control unit. The arithmetic control unit corrects the correlation based on the transmitted information on the deviation. Thereby, the silencing performance is improved.
  • the same sound as that detected by the sensor microphone 10 needs to be transmitted to the error microphone 12.
  • the correlation decreases.
  • One of the causes for reducing this correlation is the sound accompanying the occurrence of “vortices” at the downstream end of the muffler air passage 6, which will be described later.
  • FIG. 2 shows a case where the centrifugal fan 50 (not shown) is sucking air on the side of the enlarged air passage 5 (upper side in FIG. 2). That is, the airflow flows in the direction from the error microphone 12 toward the sensor microphone 10, and is released to the enlarged air passage 5 at the end edge 14 and the extended end 15.
  • a vortex 18 is generated at the end of the air passage.
  • the vortex 18 generates a sound because it accompanies a pressure change. This sound is small, that is, this sound becomes a noise signal that can be detected only by a close microphone. This sound tends to move downstream with the airflow. That is, it is detected by the sensor microphone 10 but is difficult to be detected by the error microphone 12.
  • the presence of the vortex 18 lowers the correlation between the sensor microphone 10 and the error microphone 12, so that the silencing effect is reduced.
  • the vortex 18 close to the sensor microphone 10 can be moved away, and the influence of the vortex 18 can be reduced. That is, it is possible to increase the silencing effect by eliminating the adverse effects due to noise caused by the vortex 18.
  • the extension distance 16 is made longer than the reference distance 17
  • the vortex 18 close to the sensor microphone 10 can be moved away, so that the correlation is increased and the silencing effect can be increased.
  • the extension surface 13 is provided so as to be a surface parallel to the rotation shaft 8. That is, since the extended surface 13 is disposed in a direction that does not interfere with the suction port 51 of the centrifugal fan 50 that sucks air along the direction along the rotation shaft 8, the deterioration of the blowing performance is suppressed. Moreover, since the extension surface 13 is a surface parallel to the rotating shaft 8, since the extension surface 13 can be protruded in the empty space of the scroll casing 4 formed in a curve, the expansion of the size of the blower 1 is suppressed. To do.
  • the boundary between the silencer air passage 6 and the enlarged air passage 5 is an opening that expands rapidly.
  • a standing wave is generated in the silencing air path 6, and sound amplification or attenuation occurs depending on the position in the silencing air path 6. That is, the correlation between the position of the sensor microphone 10 and the position of the error microphone 12 may be reduced. For example, when a strong standing wave antinode corresponds to the position of the sensor microphone 10 and a strong standing wave node corresponds to the position of the error microphone 12, the correlation greatly decreases.
  • extension surface 13 makes the length from the intake port 7 to the downstream end portion of the silencing air passage 6 non-uniform, generation of strong standing waves is suppressed, and the influence of standing waves can be mitigated. Thereby, the correlation between the position of the sensor microphone 10 and the position of the error microphone 12 can be enhanced, and the muffling effect can be increased.
  • FIG. 3 is a side sectional view of the air blower 20 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the air blower 20 according to the second embodiment includes two active silencing air path constructing units 21 and 22 arranged in parallel on a plane perpendicular to the rotation shaft 8.
  • the silencing air passages 23 and 24 inside the respective active silencing air passage constituting portions 21 and 22 have a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the airflow direction.
  • the respective installation surfaces 9 a of the active silencing air path components 21, 22 are positioned in parallel to the rotary shaft 8 of the centrifugal fan 50. Furthermore, these installation surfaces 9a are arranged so as to face each other with the noise-reducing air passages 23 and 24 interposed therebetween.
  • the active silencer in the present embodiment is formed by integrating the two active silencer air path components 21 and 22, and the two divided air paths (the silencer air path 23 and the silencer air path 24) are integrated. It is formed as an air passage.
  • the upper limit frequency of the sound to which active silencing can be applied by the active silencing air path constructing units 21 and 22 is determined by the formula of sound speed ⁇ (2 ⁇ wind path width). According to this mathematical formula, the range of frequencies that can be silenced can be expanded by reducing the width of the air path per divided air path.
  • each installation surface 9a has the extension surface 13
  • the vortex 18 at the downstream end of the silencing air passages 23, 24 can be kept away from the microphone and the influence of the standing wave can be reduced.
  • the correlation between the position of the sensor microphone 10 and the position of the error microphone 12 can be enhanced, and the silencing effect can be increased.
  • the extended surface 13 is a surface parallel to the rotating shaft 8, the fall of the ventilation performance by inhibiting the flow to the suction inlet 51 can be suppressed.
  • the extension surface 13 is not provided on the plane 9c which is the main surface of the side wall 53 disposed between the silencing air passages 23 and 24, and is provided only on the installation surface 9a as the outer plane 9a facing the plane 9c. It has been. Thereby, since the extension surface 13 can be installed in an empty space so that the dimension about the flow direction of airflow may not be uniform, the expansion of the dimension of the air blower 20 can be suppressed.
  • the active silencer includes a rectangular tube-shaped casing 31 having a silencer air passage 6 inside.
  • An upstream microphone (error microphone 12), a speaker (silent speaker 11), and a downstream microphone (sensor microphone 10) are arranged on the inner peripheral surface of the housing 31 from the upstream side in the airflow direction in the silencer air passage 6. They are provided in this order.
  • the inner peripheral surface 9 of the housing 31 is composed of a plurality of planes 9a to 9d, and the downstream microphone 10 is provided on the installation surface 9a which is one of the planes 9a to 9d.
  • the installation surface 9a has an extension surface 13 that protrudes downstream from the downstream edge 14 of all the planes 9b to 9d other than the installation surface 9a.
  • the minimum distance between the extension end 15 of the extension surface 13 and the downstream microphone 10 is smaller than the minimum distance between the downstream edge 14 of the other planes 9 b to 9 d other than the installation surface 9 a in the silencer air passage 6 and the downstream microphone 10. The distance is increased.
  • the vortex 18 generated at the downstream end of the silencing air passage 6 that causes noise is moved away from the downstream microphone 10, so that the correlation between the microphones can be improved and the silencing effect can be increased.
  • the presence of the extended surface 13 makes the length of the inner circumferential surface 9 of the housing 31 forming the silencing air passage 6 in the airflow direction non-uniform. For this reason, the presence of the opening on the downstream side of the silencing air path 6 can alleviate the influence of standing waves that are generated in the silencing air path 6. That is, a phenomenon in which the correlation between the upstream microphone 12 and the downstream microphone 10 decreases due to the standing wave hardly occurs. Therefore, the correlation between microphones can be increased and the silencing effect can be increased.
  • downstream edge of the installation surface 9 a of the downstream microphone 10 that greatly affects the detection accuracy of the downstream microphone 10 is arranged as the extension end 15 of the extension surface 13 at a position farthest from the downstream microphone 10.
  • the air blower according to the present invention is less likely to reduce the silencing effect even if it is installed in a blower such as an air conditioner or a ventilation fan to be installed in an airflow field. Moreover, even if it installs in the middle of an air path as an active silencer, it is useful that a silencing effect does not fall easily.

Abstract

　送風装置（１）は、能動消音風路構成部（３０）と拡大風路構成部（４０）と遠心ファン（５０）とを備える。能動消音風路構成部（３０）は、内部が消音風路（６）となる筺体（３１）の内周面（９）に、下流マイク（１０）を設けている。拡大風路構成部（４０）は、消音風路（６）と連通する拡大風路（５）を有し、拡大風路（５）の風路断面積が、消音風路（６）の風路断面積よりも大きい。遠心ファン（５０）は、拡大風路（５）内に設けられており、回転軸（８）が拡大風路（５）内の気流の流れ方向に対して垂直であり、回転軸（８）と垂直な面に含まれる吸入口を有する。筺体（３１）の内周面（９）は複数の平面で構成され、それら平面のうちの回転軸（８）と平行な一つの平面である設置面（９ａ）に下流マイク（１０）は設けられている。設置面（９ａ）は、拡大風路（５）側に配置され拡大風路（５）内に突出した延長面（１３）を有する。

Description

能動消音装置および送風装置
　本発明は、送風装置の運転時に発生する騒音を消音するために風路に配置する能動消音装置と、これを備えた送風装置に関する。
　近年、空調機や換気扇などの送風機において、その運転時に発生する騒音を低減することが求められている。このような課題を解決する手段の一つとして、ダクトを用いて構成される能動消音装置を風路に配置する方法が挙げられる。
　従来、この種の能動消音装置として、風路内の気流の影響を緩和するために低速気流範囲に空間を設けて、その空間にマイクロホンを設置したものが、知られている（例えば特許文献１参照）。
　以下、特許文献１に記載の能動消音装置について、図４と図５とを参照しながら説明する。
　従来、ダクトを用いて構成される能動消音装置としては、例えば図４に示すような構成が知られている。能動消音装置は、リファレンスマイク１１１と、消音用スピーカ１１２と、エラーマイク１１３と、演算制御部１０２とから構成される。演算制御部１０２は、リファレンスマイク１１１と、消音用スピーカ１１２と、エラーマイク１１３との各々に接続されている。それらリファレンスマイク１１１と、消音用スピーカ１１２と、エラーマイク１１３とは、薄板鋼板製の角型ダクト１０１の内部に、上流側から適宜間隔をそれぞれ設けて順次付設されている。
　この種の消音装置において、騒音の原音は、角型ダクト１０１内を気流１０３とともに伝搬する。リファレンスマイク１１１は、角型ダクト１０１内の原音を、周波数や振幅等の特徴を有する信号として検出する。演算制御部１０２は、リファレンスマイク１１１が検出した原音と逆位相の信号を作成する。消音用スピーカ１１２は、演算制御部１０２が作成した逆位相の信号を、角型ダクト１０１内に放出することにより、上述の原音をキャンセルし消音する。エラーマイク１１３は、消音後に残る内部音を信号としてモニターする。エラーマイク１１３によりモニターされた信号は、演算制御部１０２に伝達される。演算制御部１０２は、このモニターされた信号の大きさが零に近づくように、消音用スピーカ１１２から放出する信号を自動的に調整する。
　また、図５に示すように、角型ダクト１０１内の隅部にあたる低速気流範囲には、マイクロホン用の空間１０４が設けられている。その空間１０４の所定の場所に、リファレンスマイク１１１およびエラーマイク１１３がそれぞれ配設されている。そのため、角型ダクト１０１内で発生する気流による騒音が、リファレンスマイク１１１およびエラーマイク１１３によって検知されにくい。したがって、消音の対象となる騒音の原音のみを精度よく検知することができ、消音装置の消音効果が向上する。
　しかしながら、特許文献１に記載の消音装置を送風装置に搭載すると、ダクトの下流側の端部より先では風路が急に拡大する。即ち、ダクトの下流側の端部より先が急拡大風路となる。そうすると、ダクトの下流側の端部の近傍において渦が発生する。そうした場合に、ダクトの下流側の端部と、リファレンスマイクもしくはエラーマイクとが近接していると、これらマイクが、渦により発生する騒音を検知してしまう。つまり、騒音の原音をマイクにより検知する際に、この渦がノイズとなり、十分な消音効果が得られないという問題がある。
　また、消音装置を送風装置に搭載すると、寸法制限のために送風装置のダクトを短くする必要がある。しかし、ダクトを短くするとダクト内で強い定在波が発生しやすくなる。そして、この定在波がマイクに検出されてしまうために、特定の周波数において能動消音装置の消音効果が低下するという問題がある。
実開平５－１１１９８号公報
　本発明は、上記問題を解決するものであり、気流や定在波による消音効果が低下しにくい能動消音装置、およびこれを備えた送風装置を提供する。
　本発明は、能動消音風路構成部と、拡大風路構成部と、遠心ファンとを備える送風装置である。能動消音風路構成部は、内部が消音風路となる角筒形の筺体の内周面に、消音風路内の気流の流れ方向における上流側より上流マイク、スピーカ、下流マイクをこの順で設けている。拡大風路構成部は、消音風路の下流側と連通する拡大風路を有し、拡大風路の風路断面積が、消音風路の風路断面積よりも大きい。遠心ファンは、拡大風路内に設けられており、回転軸が拡大風路内の気流の流れ方向に対して垂直であり、回転軸と垂直な面に含まれる吸入口を有する。筺体の内周面は複数の平面で構成され、それら平面のうちの回転軸と平行な一つの平面である設置面に下流マイクは設けられている。設置面は、拡大風路側に配置され拡大風路内に突出した延長面を有する。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、気流や定在波による消音効果の低下を抑制することができる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る送風装置の構成概要図である。 図２は、同能動消音装置の部分拡大図である。 図３は、本発明の実施の形態２に係る送風装置の側断面図である。 図４は、従来の能動消音装置の構成概要図である。 図５は、従来の能動消音装置の断面図である。
　本発明の実施の形態に係る送風装置は、能動消音風路構成部と、拡大風路構成部と、遠心ファンとを備える。能動消音風路構成部は、内部が消音風路となる角筒形の筺体の内周面に、消音風路内の気流の流れ方向における上流側より上流マイク、スピーカ、下流マイクをこの順で設けている。拡大風路構成部は、消音風路の下流側と連通する拡大風路を有し、拡大風路の風路断面積が、消音風路の風路断面積よりも大きい。遠心ファンは、拡大風路内に設けられており、回転軸が拡大風路内の気流の流れ方向に対して垂直であり、回転軸と垂直な面に含まれる吸入口を有する。筺体の内周面は複数の平面で構成され、それら平面のうちの回転軸と平行な一つの平面である設置面に下流マイクは設けられている。設置面は、拡大風路側に配置され拡大風路内に突出した延長面を有する。
　これにより、消音風路の下流側の端部で発生しノイズの原因となる渦を、マイクから遠ざけることが出来るため、マイク間の相関性を高め、消音効果を大きくすることが出来る。さらに延長面が回転軸と平行であるため、吸込口への気流の流れが阻害されることによる送風性能の低下が抑制される。また、消音風路側に膨らんだ遠心ファンの外表面を避けるように、空きスペースに延長面を配置するので、送風装置の寸法拡大が抑制される。また、延長面があることで消音風路を形成する筺体の内周面の気流の流れ方向の長さが不均一になる。そのため、消音風路の下流側に急拡大風路があることで消音風路内に発生してしまう定在波の影響を緩和することが出来る。即ち、定在波により上流マイクや下流マイクの検知信号が乱れる現象が発生しにくい。したがって、マイク間の相関性が高まるため、消音効果を大きくすることが出来る。
　また、筺体の内周面を構成する複数の平面のうちの設置面以外の全ての平面の下流側の端縁と、下流マイクとの最小距離よりも、延長面の延長端と、下流マイクとの最小距離が大きいものである。
　即ち、下流マイクの検知精度に最も影響を与える下流マイクの設置面の下流側の端部を、下流マイクから最も遠ざけている。これにより、下流側の端部で発生する渦によるノイズの影響をより小さくでき、マイク間の相関性を高め、消音効果を大きくすることが出来る。
　また、能動消音風路構成部を２つ備えている。それら能動消音風路構成部は、回転軸に垂直な平面上に並列に並べて、かつ、互いの設置面が両方の能動消音風路構成部の消音風路を間に挟んで対向するように配置されている。
　これにより、能動消音風路の１つあたりの風路断面積を小さくできるので、より高周波までの消音効果を得ることが出来る。
　また、本発明の別の実施の形態に係る能動消音装置は、能動消音風路構成部を備えている。能動消音風路構成部は、内部が消音風路となる角筒形の筺体の内周面に、消音風路内の気流の流れ方向における上流側より上流マイク、スピーカ、下流マイクをこの順で設けている。筺体の内周面は複数の平面で構成され、それら平面のうちの一つの平面である設置面に下流マイクは設けられている。設置面には、設置面以外の全ての平面の上流側とは反対側の端縁よりも、反対側に突出する延長面を有する。
　これにより、ノイズの要因となる、上流側とは反対側（下流側）の端部で発生する渦をマイクから遠ざけることが出来るため、マイク間の相関性を高め、消音効果を大きくすることが出来る。また、延長面があることで消音風路を形成する筺体の内周面の気流の流れ方向の長さが不均一になる。そのため、消音風路の下流側に開口があることで消音風路内に発生してしまう定在波の影響を緩和することが出来る。即ち、定在波により上流マイクと下流マイクの相関性が下がる現象が発生しにくい。したがって、マイク間の相関性を高め、消音効果を大きくすることが出来る。
　また、筺体の内周面を構成する複数の平面のうちの設置面以外の全ての平面それぞれの反対側の端縁と、下流マイクとのそれぞれの最小距離のいずれよりも、延長面の延長端と、下流マイクとの最小距離が大きい。
　即ち、下流マイクの検知精度に最も影響を与える設置面の下流側の端縁は、下流マイクから最も遠い延長面の延長端として配置される。これにより、消音風路の下流側で発生する渦によるノイズの影響をより小さくすることができ、マイク間の相関性が高まるため、消音効果を大きくすることが出来る。
　（実施の形態１）
　以下、本発明の実施の形態１について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る送風装置の構成概略図である。なお、図１では送風装置の内部構造が見えるように正面及び右側面の外壁の一部を切り欠いている。
　本実施の形態１に係る送風装置１は、外観が略直方体形状をしており、吸気口７と、能動消音装置としての能動消音風路構成部３０と、拡大風路構成部４０と、遠心ファン５０と、排気口２とを備えている。
　送風装置１において、能動消音風路構成部３０の内部の消音風路６に沿って気流が流れる方向を、気流の流れ方向とする。また気流の流れ方向において、気流が外部から消音風路６へ流入してくる側を上流側とし、気流が消音風路６から外部へ流出していく側を下流側とする。
　排気口２は、送風装置１における最下流側（図１における上側）に設けられ、遠心ファン５０の下流側の開口と連通している。
　遠心ファン５０は、円形に配置された複数の翼を有する多翼ファン３と、多翼ファン３を回転させるモータ（図示せず）と、多翼ファン３を包み込むスクロールケーシング４とを備える。モータの回転軸は、多翼ファン３の回転の中心となる回転軸８と同軸上に配置される。モータは、遠心ファン５０の内部の空間に配置されている。また、回転軸８は、拡大風路５内の気流の流れ方向（図１における下側から上側）に対して垂直になるよう配置される。
　遠心ファン５０は、吸込口５１から拡大風路５内の空気を吸入し、排気口２から空気を排出することにより、吸気口７から吸入した空気を送風装置１の外部に排出する。
　吸込口５１は、スクロールケーシング４の略円形の側面に設けられている。さらに、吸込口５１は、吸込口５１を含む面が回転軸８に対して垂直となるように設けられている。
　吸気口７は、送風装置１の最上流側（図１における下側）に位置し、送風装置１の外部から空気を吸入する開口として設けられている。
　吸気口７の下流側において、消音風路６の上流側の開口は、吸気口７と連通している。能動消音風路構成部３０の筺体３１は、内部に消音風路６を形成する側壁と、気流の流れ方向における上流側の開口部と、下流側の開口部とを有する中空状の角筒形状である。消音風路６は、気流の流れ方向に対して垂直な断面の形状が矩形である。また、能動消音風路構成部３０の筺体３１の内周面９は、複数（本実施の形態では４つ）の平面９ａ～９ｄで構成されている。それら平面９ａ～９ｄのうちの回転軸８に平行な一つの平面９ａが設置面９ａとなっている。
　設置面９ａには、上流側より順に、エラーマイク１２（上流マイクに該当）と、消音スピーカ１１（スピーカに該当）と、センサマイク１０（下流マイクに該当）とが設けられている。また設置面９ａには、下流側（拡大風路５側）に突出した延長面１３を有する。
　延長面１３は、回転軸８に平行に配置されていることで、スクロールケーシング４の上流側の外表面における膨らみ部分との接触を回避している。
　能動消音風路構成部３０の下流側には、消音風路６の下流側の開口と遠心ファン５０の吸込口５１とを接続する拡大風路５を有する拡大風路構成部４０が設けられている。
　拡大風路５の風路断面積、即ち拡大風路５における、気流の流れ方向に対し垂直な断面の面積は、消音風路６の風路断面積、即ち消音風路６における、気流の流れ方向に対する垂直な断面の面積よりも大きい。即ち、消音風路６から拡大風路５に至る際に、風路が急激に拡大している。
　続いて、図２を参照しながら延長面１３の詳細について説明する。図２は本発明の実施の形態１に係る能動消音装置の部分拡大図である。
　図２は、筺体３１の内周面９を構成する平面９ａ～９ｄのうちの設置面９ａ以外の三つの平面９ｂ～９ｄの下流側の端縁１４と延長面１３の延長端１５との位置関係を示している。
　送風装置１では、センサマイク１０と延長面１３の延長端１５との間の最小距離である延長距離１６が、センサマイク１０と平面９ｂ～９ｄの端縁１４との間の最小距離である基準距離１７よりも大きい。
　以上が、本実施の形態に係る送風装置１の構成である。
　続いて図１と図２とを参照しながら、送風装置１の稼動時における各部の動作や作用を説明する。送風装置１において遠心ファン５０が稼動すると、吸気口７から排気口２に至る気流が発生する。これと同時に、遠心ファン５０の騒音が拡大風路５、消音風路６を通り吸気口７から放射される。
　消音風路６は、音圧を断面において均一となる平面波にする作用を有するため、消音風路６内では、騒音による音圧が一次元的に伝播する。消音風路６において、センサマイク１０が騒音を検出し、検出された騒音は騒音信号として演算制御部（図示せず）に伝達される。
　演算制御部は、まずセンサマイク１０で検知した音に基づいて、消音点であるエラーマイク１２の位置に伝達する音を予測する。予測は、あらかじめ求められたセンサマイク１０とエラーマイク１２との相関性に基づいて行われる。演算制御部は、予測した音を打ち消すための逆位相の信号を生成し、これを打消音として消音スピーカ１１から発生させて騒音を消音する。さらに、エラーマイク１２に伝達する音と予測音との間のズレに起因した消音効果の低下を防ぐために、エラーマイク１２が検知したズレの情報が演算制御部に送信される。演算制御部は、送信されたズレの情報に基づいて相関性を修正する。これにより消音性能が向上する。
　この仕組みでは、センサマイク１０が検出する音とエラーマイク１２が検出する音との間の相関性が高いほど、消音効果を高められる。この相関性を高めるためには、センサマイク１０で検出した音と同じ音がエラーマイク１２に伝わる必要がある。しかし、例えば、一方のマイクにしか聞こえない音が発生すると、相関性は低下する。この相関性を低下させる原因のひとつが、消音風路６の下流側の端部における「渦」の発生に伴う音であるが、この点については後述する。
　図２は、拡大風路５の側（図２における上側）にて、遠心ファン５０（図示せず）が、空気を吸引している場合を示している。つまり気流はエラーマイク１２からセンサマイク１０に向かう方向に流れ、端縁１４と延長端１５において拡大風路５へ放出される。
　一般的に気流が風路断面積の広い風路に放出される際には、風路の端部で渦１８が生成される。渦１８は圧力変化を伴うために音を発生する。この音は小さい、即ち、この音は接近したマイクでしか検出できない騒音信号となる。この音は気流と共に下流側に移動していく傾向にある。つまり、センサマイク１０では検出されるが、エラーマイク１２では検出されにくい。この渦１８の存在が、センサマイク１０とエラーマイク１２との間の相関性を低下させるので、消音効果が低下する。
　ここで送風装置１では、センサマイク１０が設置される設置面９ａが延長面１３を有するので、センサマイク１０に近接する渦１８を遠ざけて、渦１８による影響を小さく出来る。即ち、渦１８に起因するノイズによる悪影響を排除して、消音効果を大きくすることが出来る。
　さらに送風装置１では、延長距離１６を基準距離１７よりも長くすることで、センサマイク１０に近接する渦１８を遠ざけることができるため、相関性が高まり、消音効果を大きくすることが出来る。
　また、延長面１３は回転軸８に平行な面となるように設けられている。即ち、延長面１３は、回転軸８に沿った方向に沿って空気を吸引する遠心ファン５０の吸込口５１を妨げない向きに配置されているので、送風性能の低下を抑制する。また、延長面１３は、回転軸８に平行な面であるため、湾曲して形成されるスクロールケーシング４の空スペースに延長面１３を突出させることができるので、送風装置１の寸法拡大を抑制する。
　また、消音風路６と拡大風路５との境界は、急激に拡大する開口部となっている。このような急拡大形状においては、消音風路６内に定在波が発生し、消音風路６内の位置により、音の増幅や減衰が生じる。即ち、センサマイク１０の位置とエラーマイク１２の位置との間における相関性の低下が生じ得る。例えば、センサマイク１０の位置に強い定在波の腹が該当し、エラーマイク１２の位置に強い定在波の節が該当する場合には、相関性が大きく低下する。
　しかし、延長面１３が吸気口７から消音風路６の下流側の端部までの長さを不均一にするため、強い定在波の発生が抑止され、定在波の影響を緩和できる。これによりセンサマイク１０の位置と、エラーマイク１２の位置との間の相関性を高め、消音効果を大きくすることが出来る。
　（実施の形態２）
　実施の形態２において、実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略し、図３を参照しながら説明する。
　図３は、本発明の実施の形態２に係る送風装置２０の側断面図である。図３に示すように、本実施の形態２の送風装置２０は、回転軸８に垂直な平面上に並列に並べて配置された２つの能動消音風路構成部２１，２２を備える。各能動消音風路構成部２１，２２の内部の消音風路２３，２４は、気流の流れ方向と垂直の断面の形状が矩形である。
　能動消音風路構成部２１，２２の各設置面９ａは、遠心ファン５０の回転軸８に対して平行に位置する。さらに、それら設置面９ａは、消音風路２３，２４を間に挟んで対向するように配置されている。
　つまり、本実施の形態における能動消音装置は、２つの能動消音風路構成部２１，２２を一体化して成り、分割された２つの風路（消音風路２３および消音風路２４）が一体の風路として形成されている。ところで、能動消音風路構成部２１，２２で能動消音を適用できる音の上限周波数は、音速÷（２×風路幅）の数式で決定される。この数式によると、分割された１つの風路あたりの風路幅を小さくすることで、消音可能な周波数の範囲を拡大できる。
　また、各設置面９ａが延長面１３を有するので、消音風路２３，２４の下流側の端部の渦１８をマイクから遠ざけ、かつ定在波の影響を緩和できる。これにより、センサマイク１０の位置とエラーマイク１２の位置との間における相関性を高め、消音効果を大きくすることが出来る。また、延長面１３が回転軸８に平行な面であるため、吸込口５１への流れを阻害することによる送風性能の低下を抑制できる。また、延長面１３は、消音風路２３，２４間に配置された側壁５３の主面である平面９ｃには設けられず、平面９ｃと対向する外側の平面９ａとしての設置面９ａにのみ設けられている。これにより、気流の流れ方向についての寸法が一律でない遠心ファン５０を避けるように空きスペースに延長面１３を設置できるので、送風装置２０の寸法拡大を抑えられる。
　（その他の変形例）
　なお、実施の形態１，２の能動消音装置は送風装置から独立して単独で使用してもよい。
　この場合、能動消音装置は、内部が消音風路６となる角筒形の筺体３１を備える。筺体３１の内周面には、消音風路６内の気流の流れ方向における上流側より、上流マイク（エラーマイク１２）と、スピーカ（消音スピーカ１１）と、下流マイク（センサマイク１０）とがこの順で設けられている。筺体３１の内周面９は複数の平面９ａ～９ｄで構成され、それら平面９ａ～９ｄのうちの一つの平面である設置面９ａに下流マイク１０が設けられている。設置面９ａは、設置面９ａ以外の全ての平面９ｂ～９ｄの下流側の端縁１４よりも下流側に突出する延長面１３を有する。
　また、消音風路６における設置面９ａ以外の他の平面９ｂ～９ｄの下流側の端縁１４と下流マイク１０との最小距離よりも、延長面１３の延長端１５と下流マイク１０との最小距離を大きくしたものである。
　これにより、ノイズの要因となる消音風路６の下流側の端部で発生する渦１８を下流マイク１０から遠ざけるので、マイク間の相関性を高め、消音効果を大きくすることが出来る。また、延長面１３があることで消音風路６を形成する筺体３１の内周面９の気流の流れ方向の長さが不均一になる。そのため、消音風路６の下流側に開口があることで消音風路６内に発生してしまう定在波の影響を緩和することが出来る。即ち、定在波により上流マイク１２と下流マイク１０の相関性が低下する現象が発生しにくい。したがって、マイク間の相関性を高め、消音効果を大きくすることが出来る。
　また、下流マイク１０の検知精度に大きな影響を与える下流マイク１０の設置面９ａの下流側の端縁は、延長面１３の延長端１５として、下流マイク１０から最も遠い位置に配置される。これにより、消音風路６の下流側の端部で発生する渦１８によるノイズの影響はより小さくなるため、マイク間の相関性を高め、消音効果を大きくすることが出来る。
　本発明に係る送風装置は、空調機や換気扇等の送風機に搭載することで気流場に設置されることになっても、消音効果が低下しにくい。また、能動消音装置として風路の途中に設置しても消音効果が低下しにくく有用である。
　１，２０　送風装置
　２　排気口
　３　多翼ファン
　４　スクロールケーシング
　５　拡大風路
　６，２３，２４　消音風路
　７　吸気口
　８　回転軸
　９　内周面
　９ａ　設置面
　９ｂ～９ｄ　平面
　１０　センサマイク（下流マイク）
　１１　消音スピーカ（スピーカ）
　１２　エラーマイク（上流マイク）
　１３　延長面
　１４　端縁
　１５　延長端
　１６　延長距離
　１７　基準距離
　１８　渦
　２１，２２，３０　能動消音風路構成部
　３１　筺体
　４０　拡大風路構成部
　５０　遠心ファン
　５１　吸込口
　５３　側壁

Claims (5)

  1. 内部が消音風路となる角筒形の筺体の内周面に、前記消音風路内の気流の流れ方向における上流側より上流マイク、スピーカ、下流マイクをこの順で設けた能動消音風路構成部と、
    前記消音風路の下流側と連通する拡大風路を有し、前記拡大風路の風路断面積が、前記消音風路の風路断面積よりも大きい拡大風路構成部と、
    前記拡大風路内に設けられており、回転軸が前記拡大風路内の気流の流れ方向に対して垂直であり、前記回転軸と垂直な面に含まれる吸入口を有する遠心ファンと、を備え、
    前記筺体の内周面は複数の平面で構成され、それら平面のうちの前記回転軸と平行な一つの平面である設置面に前記下流マイクは設けられており、
    前記設置面は、前記拡大風路側に配置され前記拡大風路内に突出した延長面を有する、
    送風装置。
  2. 前記筺体の内周面を構成する複数の平面のうちの前記設置面以外の全ての平面の前記下流側の端縁と、前記下流マイクとの最小距離よりも、
    前記延長面の延長端と、前記下流マイクとの最小距離が大きい、
    請求項１に記載の送風装置。
  3. 前記能動消音風路構成部を２つ備え、
    それら能動消音風路構成部は、前記回転軸に垂直な平面上に並列に並べて、かつ、互いの設置面が両方の能動消音風路構成部の前記消音風路を間に挟んで対向するように、配置されている、
    請求項１または２に記載の送風装置。
  4. 内部が消音風路となる角筒形の筺体の内周面に、前記消音風路内の気流の流れ方向における上流側より上流マイク、スピーカ、下流マイクをこの順で設けた能動消音風路構成部を備え、
    前記筺体の内周面は複数の平面で構成され、それら平面のうちの一つの平面である設置面に前記下流マイクは設けられており、
    前記設置面には、前記設置面以外の全ての平面の前記上流側とは反対側の端縁よりも、前記反対側に突出する延長面を有する、
    能動消音装置。
  5. 前記筺体の内周面を構成する複数の平面のうちの前記設置面以外の全ての平面それぞれの前記反対側の端縁と、前記下流マイクとのそれぞれの最小距離のいずれよりも、
    前記延長面の延長端と、前記下流マイクとの最小距離が大きい、
    請求項４に記載の能動消音装置。
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