JP2018119421A - 送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸気風路内での気圧差により共鳴型吸音構造の機能が低下することのない送風装置を得ること。【解決手段】吸気口７，８から吸い込んだ空気を排気口１７から吹き出す気流を発生させる遠心送風機１３と、遠心送風機１３を収容し、吸込口５と、吐出口６と、吸込口５と吸気口７，８とを接続する吸気風路１８と、排気口１７と吐出口６とを接続する排気風路２１とを有する外側ケーシング３と、吸気風路１８に設置された共鳴型吸音器１０とを有し、共鳴型吸音器１０は、外側ケーシング３の隅部１６に配置されている。【選択図】図２

Description

本発明は、遠心式送風機を箱体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る換気扇には、遠心式送風機を装備した送風装置が用いられることがある。遠心式送風機を装備した送風装置は、一般に、羽根車とこれを駆動するモータとを有している。遠心式送風機を装備した送風装置は、ファンケーシングの対向する２側面、すなわちモータ側及びファン側の双方に吸い込み口を持つ両吸込型の遠心式送風機を、外側ケーシング内に組み込んだ構造を有している。遠心式送風機を装備した送風装置の騒音源は、一般的には駆動部であるモータ及び羽根車であり、吸音材を装着することによって騒音の低減が図られてきた。

すなわち、モータにより回転駆動される羽根車をスクロールケーシングの中に備え、スクロールケーシング全体を外側ケーシングの中に納めた遠心送風機においては、騒音を低減させるために、スクロールケーシングの吸い込み側に吸音材を取り付けている。また、外側ケーシングの内面には、吸音材を内貼りして流路壁貼付吸音材を形成させている。特許文献１に開示されるように、吸音材には、グラスウールといった多孔質吸音性材料が一般的に用いられる。

多孔質吸音性材料を使用した多孔質型吸音構造においては、高周波数帯の吸音に効果的であるが、１５００Ｈｚ未満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、吸音材料を厚くする必要がある。しかし、特許文献１に開示されているように、外側ケーシングの内面に吸音材を内貼りして流路壁貼付吸音材を形成しているものにあっては、吸音材料を厚くするのに伴い、流路断面積が狭まり、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。

また、送風性能の低下を防ぐために、外側ケーシングを、吸音材料及び背後の空気層を厚くするのに倣うように増大させた場合には、遠心送風機が大型化してしまうという新たな問題が発生する。

また、特許文献２に開示されるように、箱体状の本体の内部に、遠心送風機の上流側と下流側との境界を仕切る仕切り板によって、本体吸込口と遠心送風機吸込口とを接続する吸気風路を形成し、吸気風路内に遮音壁によって密閉空洞部を形成するとともに、遮音壁に、密閉空洞部と吸気風路とを連通させる隙間を設け、これら遮音壁と密閉空洞部と隙間とによって共鳴型吸音構造を形成したものがある。この場合、遠心送風機から発生した音は、一部が隙間から密閉空洞部に入射し共鳴吸収されるため、騒音を抑制することができる。

特開２００１−０５０１９９号公報 特許第４６８７０９９号公報

特許文献２に開示される発明は、低周波数帯の吸音特性を向上させることができるものの、隙間から密閉空洞部に侵入した音を、密閉空洞部の空気層をばねのように振動させて吸音させる共鳴型吸音構造において、送風機のような風路内で気圧差が発生する装置に組み込んだ場合、共鳴型吸音構造の空気層と表面との間に気圧差が発生し、共鳴型吸音構造の機能が低下してしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、吸気風路内での気圧差により共鳴型吸音構造の機能が低下することのない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、吸気口から吸い込んだ空気を排気口から吹き出す気流を発生させる遠心送風機と、遠心送風機を収容し、吸込口と、吐出口と、吸込口と吸気口とを接続する吸気風路と、排気口と吐出口とを接続する排気風路とを有する箱体と、吸気風路に設置された共鳴型消音手段とを有する。共鳴型消音手段は、箱体の隅部に配置されている。

本発明によれば、吸気風路内での気圧差により共鳴型吸音構造の機能が低下することのない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器の構成を示す図 実施の形態１に係る送風装置の吸気風路に流れる気流の解析図 実施の形態１の第１の比較例に係る送風装置の断面図 実施の形態１の第２の比較例に係る送風装置の断面図 実施の形態１に係る送風装置の騒音の音圧レベルを示す図 実施の形態１に係る送風装置の騒音の音圧レベルの周波数分析図 本発明の実施の形態２に係る送風装置の断面図 実施の形態２に係る送風装置の変形例を示す断面図

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。実施の形態１に係る送風装置５０は、天井裏といった空間に設置されて、天井裏に設けられたダクトを、ダクト接続部品９に取り付け、室内の空気を吸い込み、屋外へ排気して換気を行う。

図２は、実施の形態１に係る送風装置の断面図であり、図１中の三箇所のII点を通る平面における断面を図１中の矢印Ａ方向からの視点で示す。なお、吸込口５及び吐出口６の図１中の矢印Ｂ方向における幅は、図１中の三箇所のII点を通る平面において最大となっている。図３は、実施の形態１に係る送風装置の共鳴型吸音器の構成を示す図であり、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は断面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）中のIIIb-IIIb線に沿った断面を示している。実施の形態１に係る送風装置５０は、箱体である外側ケーシング３の内部に、遠心送風機１３のスクロールケーシング２が収納されており、スクロールケーシング２の中に遠心送風機１３のファン４とモータ１の一部とが設置された構造となっている。スクロールケーシング３は、吸気口７，８と排気口１７とを備えている。外側ケーシング３は、吸込口５と吸気口７，８とを接続する吸気風路１８と、排気口１７と吐出口６とを接続する排気風路２１とを有する。ファン４がモータ１によって駆動されることで、図２中に矢印で示す気流２０のように、外側ケーシング３の吸込口５から吸気風路１８に空気が流入し、スクロールケーシング２の上流側の先端２ａで空気の流れが２方向に分岐され、それぞれ遠心送風機１３のファン４側の吸気口７とモータ１側の吸気口８とからファン４に吸い込まれ、スクロールケーシング２の排気口１７及び排気風路２１を通って外側ケーシング３の吐出口６から吹き出される。

密閉空洞部１０ａを形成する遮音壁１０ｂに隙間１０ｃを設けた構造の共鳴型消音手段である共鳴型吸音器１０は、図２中に網掛けで示す隅部１６に設置されている。隅部１６は、スクロールケーシング２の上流側の先端２ａからモータ１の軸方向に延長した仮想線Ｈが外側ケーシング３に交わる点Ｆと、吸い込み側のダクト接続部品９の下流側の縁部Ｅとを繋いだ線Ｇ及び外側ケーシング３で囲まれた領域と定義される。なお、吸気風路１８のうち、隅部１６以外の部分を風路部１９という。

隅部１６は、吸気風路１８において気流が少ない部分であるため、風路部１９と比較して気流が低速である。これは、外側ケーシング３の吸込口５からファン４側の吸気口７及びモータ１側の吸気口８に気流が至る場合、隅部１６を通過すると単純に遠回りとなり、エネルギーをロスするためである。遠回りしない経路を通る気流が多くなって風速が上がり、遠回りした方がエネルギーロスが少なくなった時に、気流は隅部１６を通過するようになる。

このように隅部１６は、吸気風路１８において気流が少ない部分であるため、共鳴型吸音器１０を配置しても、密閉空洞部１０ａと遮音壁１０ｂの表面とで気圧差が発生しにくく、共鳴型吸音器１０の機能が低下しにくい。

図４は、実施の形態１に係る送風装置の吸気風路に流れる気流の解析図である。図４に示すように、隅部１６では気流が低速になっている。図４においては、隅部１６での気流の風速は２ｍ／ｓであるのに対し、風路部１９での気流の風速は１３ｍ／ｓである。

図５は、実施の形態１の第１の比較例に係る送風装置の断面図である。図６は、実施の形態１の第２の比較例に係る送風装置の断面図である。なお、実施の形態１に係る送風装置５０と同じ構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。第１の比較例に係る送風装置５１では、共鳴型吸音器１０を隅部１６に配置しているが、遮音壁１０ｂが隅部１６の外側に接しているため、密閉空洞部１０ａと遮音壁１０ｂの表面とで気圧差が発生する。第２の比較例に係る送風装置５２では、共鳴型吸音器１０を風路部１９に配置しているため、密閉空洞部１０ａと遮音壁１０ｂの表面とで気圧差が発生する。したがって、送風装置５１，５２は、気圧差により共鳴型吸音器１０の機能が低下してしまう。

図７は、実施の形態１に係る送風装置の吸込口の正面にて測定した騒音の音圧レベルを示す図である。なお、実施の形態１の第３の比較例に係る送風装置は、共鳴型吸音器を持たない構造である。実施の形態１に係る送風装置の第３の比較例に係る送風装置に対する騒音の改善幅は、第１の比較例及び第２の比較例に係る送風装置の第３の比較例に係る送風装置に対する騒音の改善幅よりも大きい。

図８は、実施の形態１に係る送風装置の吸込口の正面にて測定した騒音の音圧レベルの周波数分析図である。図８中の実線は、実施の形態１に係る送風装置５０の騒音の音圧レベルを示し、図８中の破線は、第３の比較例に係る送風装置の騒音の音圧レベルを示す。図８中のＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３，Ｒ_４は、共鳴型吸音器１０の共鳴周波数の理論値である。共鳴型吸音器１０の共鳴周波数付近の周波数の騒音が第３の比較例に係る送風装置と比べて小さくなっており、共鳴型吸音器１０が機能していることを確認できる。

実施の形態１に係る送風装置５０は、風路内での気圧差により共鳴型吸音構造の機能が低下することがない。

実施の形態２．
図９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。なお、実施の形態１と同じ構成要素については、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。実施の形態２に係る送風装置５３は、第１の多孔質型消音手段である多孔質型吸音器１１で気流２０とは切り離された第１の空間である無風空間１２を吸気風路１８内に作り、無風空間１２内に共鳴型消音手段である共鳴型吸音器１０を配置している。多孔質型吸音器１１及び共鳴型吸音器１０は、吸気風路１８のうち、ファン４側の吸気口７と対向するように配置されている。なお、多孔質型吸音器１１及び共鳴型吸音器１０は、モータ１側の吸気口８と対向するように配置されてもよい。また、ファン側４の吸気口７及びモータ１側の吸気口８の各々と対向するように、多孔質型吸音器１１及び共鳴型吸音器１０を二組配置してもよい。

多孔質型吸音器１１で吸収しきれない音が無風空間１２に到達し、無風空間１２内では密閉空洞部１０ａと遮音壁１０ｂの表面とで気圧差は発生しないため、共鳴型吸音器１０の機能は低下しにくい。多孔質型吸音器１１で減音しきれない低周波数帯の騒音を共鳴型吸音器１０で減音することにより、吸音性能を向上させることができる。

図１０は、実施の形態２に係る送風装置の変形例を示す断面図である。実施の形態２の変形例に係る送風装置５４は、第２の多孔質型消音手段である多孔質型吸音器１１１及び第２の共鳴型消音手段である共鳴型吸音器１１０が排気風路２１に設置されている。多孔質型吸音器１１１は、気流２０と切り離された第２の空間である無風空間１１２を排気風路２１に形成する。排気風路２１に多孔質型吸音器１１１及び共鳴型吸音器１１０を設置することにより、モータ１及びファン４で発生した騒音が排気風路２１を通って外側ケーシング３の外に漏れることを防止できる。したがって、排気風路２１に多孔質型吸音器１１１及び共鳴型吸音器１１０を設置することにより、更なる低騒音化を実現できる。

なお、実施の形態１に係る送風装置５０の排気風路２１に、第２の共鳴型消音手段及び第２の多孔質型消音手段を設けることも可能である。

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、２ａ 先端、３ 外側ケーシング、４ ファン、５ 吸込口、６ 吐出口、７，８ 吸気口、９ ダクト接続部品、１０，１１０ 共鳴型吸音器、１０ａ 密閉空洞部、１０ｂ 遮音壁、１０ｃ 隙間、１１，１１１ 多孔質型吸音器、１２，１１２ 無風空間、１３ 遠心送風機、１６ 隅部、１７ 排気口、１８ 吸気風路、１９ 風路部、２０ 気流、２１ 排気風路、５０，５１，５２，５３，５４ 送風装置。

Claims (3)

1. 吸気口から吸い込んだ空気を排気口から吹き出す気流を発生させる遠心送風機と、
   前記遠心送風機を収容し、吸込口と、吐出口と、前記吸込口と前記吸気口とを接続する吸気風路と、前記排気口と前記吐出口とを接続する排気風路とを有する箱体と、
   前記吸気風路に設置された共鳴型消音手段とを有し、
   前記共鳴型消音手段は、前記箱体の隅部に配置されていることを特徴とする送風装置。
2. 吸気口から吸い込んだ空気を排気口から吹き出す気流を発生させる遠心送風機と、
   前記遠心送風機を収容し、吸込口と、吐出口と、前記吸込口と前記吸気口とを接続する吸気風路と、前記排気口と前記吐出口とを接続する排気風路とを有する箱体と、
   前記吸気風路に設置され、該吸気風路に前記気流と切り離された第１の空間を形成する第１の多孔質型消音手段と、
   前記第１の空間に設置された第１の共鳴型消音手段とを有することを特徴とする送風装置。
3. 前記排気風路に設置され、該排気風路に前記気流と切り離された第２の空間を形成する第２の多孔質型消音手段と、
   前記第２の空間に設置された第２の共鳴型消音手段とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の送風装置。

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