WO2026018549A1 - Fan with silencer - Google Patents
Fan with silencerInfo
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Abstract
Description
本発明は、筐体内に収容されたファンと、ファンの回転による発生する騒音を消音する消音器と、を有する消音器付きファンに関する。 The present invention relates to a fan with a silencer, which has a fan housed in a housing and a silencer that reduces noise generated by the rotation of the fan.
ファンの回転により生じる騒音を消音する消音器は、風量を下げずに効率よく騒音を低減できることが重要である。そのため、従来の消音器付きファンでは、音を吸い込む能力が高い共鳴型の消音器を、風路を遮らないように、筐体の外側に配置することがある。そのような構成の消音器付きファンの一例としては、特許文献1に記載のファンが挙げられる。 It is important that a silencer that can efficiently reduce noise generated by fan rotation without reducing airflow. For this reason, in conventional silencer-equipped fans, a resonance-type silencer with a high ability to absorb sound is sometimes placed on the outside of the housing so as not to block the air path. An example of a silencer-equipped fan with such a configuration is the fan described in Patent Document 1.
特許文献1に記載の消音器付きファンは、例えばエアコンの室外機として利用され、音源(具体的には、筐体内のファン)がある空間に接続された位置に配置された共鳴消音器を備える。共鳴消音器は、筐体に設けられた排気孔付近に配置されており、排気孔と連通する通気部を有する。 The silencer-equipped fan described in Patent Document 1 is used, for example, as an outdoor unit for an air conditioner, and is equipped with a resonant silencer located at a position connected to the space where the sound source (specifically, the fan inside the housing) is located. The resonant silencer is located near an exhaust hole provided in the housing, and has a vent that communicates with the exhaust hole.
ところで、特許文献1に記載の消音器付きファンでは、ファンが収容された筐体の内部において、シュラウド(ベルマウス)のように筐体内の風路を規制する部材が配置されることがある。一方、筐体内部のうち、風路規制用の部材が設けられた空間では、それ以外の空間よりも風路が狭くなり、音響インピーダンスが高くなる。 In the silencer-equipped fan described in Patent Document 1, a member that regulates the airflow path within the housing, such as a shroud (bell mouth), may be placed inside the housing that houses the fan. However, in the space inside the housing where the airflow path regulating member is installed, the airflow path becomes narrower than in other spaces, resulting in higher acoustic impedance.
また、ファンの回転時に騒音、詳しくは狭帯域な回転騒音と広帯域な乱流騒音が発生する。これらの騒音(以下、ファンの騒音ともいう)は、ダイポール騒音源から発せられるため、指向性が高く、特に、ファンの送風方向において音圧が高くなる騒音となる。このようなファンの騒音の特性と、上述した筐体内部における特徴とを考慮して、より効果的に騒音を消音できる消音器が求められている。 Fan rotation also generates noise, specifically narrowband rotational noise and broadband turbulent noise. Because this noise (hereinafter referred to as fan noise) is emitted from a dipole noise source, it is highly directional, with sound pressure levels particularly high in the direction of the fan's airflow. Taking into account the characteristics of fan noise and the aforementioned internal characteristics of the housing, there is a demand for a silencer that can more effectively muffle noise.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、上述した従来技術の問題点を解決し、ファンが収容された筐体内部の特徴と、ファンの回転によって生じる騒音の特性とを考慮して、騒音を効果的に消音できる消音器付きファンを提供することを目的とする。 The present invention was made in light of the above circumstances, and aims to solve the problems of the prior art mentioned above and provide a fan with a silencer that can effectively muffle noise by taking into account the characteristics of the interior of the housing that houses the fan and the characteristics of the noise generated by the rotation of the fan.
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記の目的が達成されることを見出した。
[1] 開口部が設けられた筐体と、筐体に収容されたファンと、ファンの回転により発生する音を消音する消音器と、を備えた消音器付きファンであって、筐体の内部には、開口部側に位置する第1部分と、第1部分よりも開口部から離れており第1部分よりも音響インピーダンスが高い第2部分とが存在し、消音器は、開口部と連通する通気部を有し、通気部の音響インピーダンスが、第1部分の音響インピーダンスよりも高い、消音器付きファン。
[2] 通気部の音響インピーダンスが、第2部分の音響インピーダンスよりも低く、ファンの回転軸の軸方向において、第2部分と通気部との間に第1部分が配置されている、[1]に記載の消音器付きファン。
[3] 筐体は、筐体の第1壁に設けられた開口部としての第1吸気孔と、筐体の第2壁に設けられた排気孔と、を備え、第2部分では、ファンから排気孔に向かう気体の流れを整える筒状部材の少なくとも一部分が、ファンと排気孔との間に配置されており、消音器は、通気部が第1吸気孔と隣り合う状態で配置されている、[1]又は[2]に記載の消音器付きファン。
[4] 筐体において第1壁と第2壁との間に配置された側壁は、筐体の内部と筐体の外側空間とを連通させる連通孔を有し、筐体の内部において、第1部分は、連通孔と隣り合う位置にある、[3]に記載の消音器付きファン。
[5] 連通孔は、第2吸気孔であり、ファンは、第1吸気孔及び第2吸気孔から外側空間の気体を取り込んで、排気孔を通じて気体を排出する、[4]に記載の消音器付きファン。
[6] 筐体の内部空間のうち、開口部側の端部には、開口部を流れる気体の流れに対する抵抗を有する抵抗部材が設けられている、[1]~[5]のいずれかに記載の消音器付きファン。
[7] 抵抗部材が、熱交換器である、[6]に記載の消音器付きファン。
[8] ファンの回転軸の軸方向において、抵抗部材が開口部と隣り合い、且つ、通気部が抵抗部材とは反対側で開口部と隣り合っている、[6]又は[7]に記載の消音器付きファン。
[9] 消音器は、通気部を囲む筒状の剛体枠を備える、[1]~[8]のいずれかに記載の消音器付きファン。
[10] 消音器は、通気部を囲んでおり消音器側開口が設けられた開口付き壁と、開口付き壁によって仕切られており通気部及び消音器側開口を介して開口部と連通する背面空間とを備える、[1]~[8]のいずれかに記載の消音器付きファン。
[11] 消音器は、少なくとも、消音器側開口及び背面空間により構成される共鳴構造の共鳴によって音を消音する、[10]に記載の消音器付きファン。
[12] 消音器側開口及び背面空間のうちの少なくとも一方に、音エネルギーを熱エネルギーに変換する変換機構が設けられている、[11]に記載の消音器付きファン。
[13] 消音器は、外周壁を有し、外周壁の下端部には、貫通孔が設けられている、[1]~[12]のいずれかに記載の消音器付きファン。
[14] ファンは、空調設備の室外機用のファンである、[1]~[13]のいずれかに記載の消音器付きファン。
As a result of extensive research into achieving the above object, the present inventors have found that the above object can be achieved by the following configuration.
[1] A fan with a silencer, comprising a housing with an opening, a fan housed in the housing, and a silencer that silences noise generated by rotation of the fan, wherein the housing has a first portion located on the opening side and a second portion that is farther from the opening than the first portion and has a higher acoustic impedance than the first portion, and the silencer has a vent portion that communicates with the opening, and the acoustic impedance of the vent portion is higher than the acoustic impedance of the first portion.
[2] A silencer-equipped fan according to [1], wherein the acoustic impedance of the ventilation section is lower than the acoustic impedance of the second section, and the first section is disposed between the second section and the ventilation section in the axial direction of the rotation shaft of the fan.
[3] The fan with silencer described in [1] or [2], wherein the housing has a first intake hole as an opening provided in a first wall of the housing and an exhaust hole provided in a second wall of the housing, and in the second part, at least a part of a cylindrical member that regulates the flow of gas from the fan toward the exhaust hole is arranged between the fan and the exhaust hole, and the silencer is arranged with its ventilation part adjacent to the first intake hole.
[4] A fan with a silencer according to [3], wherein the side wall arranged between the first wall and the second wall in the housing has a communication hole that connects the inside of the housing with the space outside the housing, and the first part is located inside the housing adjacent to the communication hole.
[5] The silencer-equipped fan according to [4], wherein the communication hole is a second intake hole, and the fan takes in gas from the outer space through the first intake hole and the second intake hole and expels the gas through the exhaust hole.
[6] A silencer-equipped fan according to any one of [1] to [5], wherein a resistance member that provides resistance to the flow of gas passing through the opening is provided at the end of the internal space of the housing on the opening side.
[7] The fan with a silencer according to [6], wherein the resistance member is a heat exchanger.
[8] The silencer-equipped fan according to [6] or [7], wherein the resistance member is adjacent to the opening in the axial direction of the rotation shaft of the fan, and the ventilation section is adjacent to the opening on the opposite side of the resistance member.
[9] The fan with a silencer according to any one of [1] to [8], wherein the silencer includes a cylindrical rigid frame that surrounds the ventilation section.
[10] The silencer-equipped fan according to any one of [1] to [8], wherein the silencer comprises an opening wall that surrounds the ventilation section and has a silencer-side opening provided therein, and a back space that is partitioned by the opening wall and communicates with the opening via the ventilation section and the silencer-side opening.
[11] The fan with a silencer according to [10], wherein the silencer silences sound by resonance of a resonance structure formed by at least the silencer-side opening and the back space.
[12] The silencer-equipped fan according to [11], wherein a conversion mechanism for converting sound energy into thermal energy is provided in at least one of the silencer-side opening and the rear space.
[13] The silencer-equipped fan according to any one of [1] to [12], wherein the silencer has an outer peripheral wall, and a through hole is provided at the lower end of the outer peripheral wall.
[14] The fan with a silencer according to any one of [1] to [13], wherein the fan is a fan for an outdoor unit of an air conditioning system.
本発明によれば、ファンが収容された筐体内部の構造と、ファンの回転によって生じる騒音の特性とを考慮して、騒音を効果的に消音できる消音器付きファンを提供することができる。 The present invention provides a fan with a silencer that can effectively muffle noise by taking into account the internal structure of the housing that houses the fan and the characteristics of the noise generated by the rotation of the fan.
以下、本発明について、添付の図面に示す好適な実施形態を参照しながら、詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の理解を容易にするために挙げた一例にすぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、本発明の構成は、その趣旨を逸脱しない限り、下記の実施形態から変更又は改良され得る。
また、本発明を実施するために用いられる各部材の材質及び形状等は、特に断る場合を除き、本発明の用途及び本発明の実施時点での技術水準等に応じて任意に設定できる。また、本発明には、その等価物が含まれる。
The present invention will be described in detail below with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings. Note that the following embodiments are merely examples given to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit the present invention. In other words, the configuration of the present invention may be modified or improved from the following embodiments without departing from the spirit of the present invention.
Furthermore, unless otherwise specified, the material and shape of each member used to implement the present invention can be arbitrarily set depending on the application of the present invention and the state of the art at the time of implementing the present invention. Furthermore, the present invention includes equivalents thereof.
また、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及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「直交」、「垂直」、及び「平行」は、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、本明細書の「直交」、「垂直」、及び「平行」は、厳密な「直交」、「垂直」、及び「平行」に対して±10°未満の範囲内であること等を意味する。なお、厳密な「直交」、「垂直」、及び「平行」からの誤差は、5°以下であることが好ましく、3°以下であることがより好ましい。
また、本明細書において、「同じ」及び「同一」という意味には、本発明が属する技術分野で一般的に許容される誤差の範囲が含まれ得る。
また、本明細書において、「100%」とは、厳密な意味での100%を含むとともに、構造上の制約のために実際には100%には至らないものの、可能な範囲で100%に近付けている状態を含む。
In addition, in this specification, a numerical range expressed using "to" means a range that includes the numerical values written before and after "to" as the lower and upper limits.
In addition, in this specification, "orthogonal,""vertical," and "parallel" include the range of error acceptable in the technical field to which the present invention pertains. For example, "orthogonal,""vertical," and "parallel" in this specification mean that the deviation is within a range of less than ±10° from the strict "orthogonal,""vertical," and "parallel." The deviation from the strict "orthogonal,""vertical," and "parallel" is preferably 5° or less, and more preferably 3° or less.
In addition, in this specification, the meanings of "same" and "identical" may include a range of error generally accepted in the technical field to which the present invention belongs.
Furthermore, in this specification, "100%" includes 100% in the strict sense, as well as a state in which 100% is not actually reached due to structural constraints, but is as close to 100% as possible.
また、本発明での「消音」は、音を低減することであり、遮音及び吸音の両方の意味を含む概念である。また、遮音には、音の反射、及び、音の打ち消し合いが含まれる。 In addition, "sound deadening" in this invention means reducing sound, and is a concept that includes both sound insulation and sound absorption. Sound insulation also includes the reflection of sound and the cancellation of sound.
<<本発明の消音器付きファンの概要>>
本発明の消音器付きファンは、開口部が設けられた筐体と、筐体に収容されたファンと、ファンの回転により発生する音を消音する消音器と、を備える。ファンの回転により生じる音(ファンの騒音)は、主として、風切り音のような回転騒音及び乱流騒音である。エアコンの室外機の騒音を例に挙げて説明すると、図1に示すように、400Hz~1000Hzに観測されている広帯域な騒音が乱流騒音であり、100Hz以下に観測されているピークを有する騒音が回転騒音である。
<<Outline of the silencer-equipped fan of the present invention>>
The silencer-equipped fan of the present invention includes a housing with an opening, a fan housed in the housing, and a silencer that silences noise generated by the rotation of the fan. The noise generated by the rotation of the fan (fan noise) is primarily rotational noise such as wind noise and turbulent noise. Using the noise of an air conditioner's outdoor unit as an example, as shown in Figure 1, the broadband noise observed between 400 Hz and 1000 Hz is turbulent noise, and the noise with a peak observed below 100 Hz is rotational noise.
また、筐体の内部には、開口部側に位置する第1部分と、第1部分よりも開口部から離れており第1部分よりも音響インピーダンスが高い第2部分とが存在する。ここで、音響インピーダンスは、以下の式(1)にて定義される。
Z=ρ×c/S (1)
上記の式(1)のうち、Zは、音響インピーダンス(単位はPa・s/m3)を示し、ρは空気の密度(単位はkg/m3)を示し、cは、音速(単位はm/s)を示し、S(単位はm2)は、音響インピーダンスが算出される対象空間の実効面積を示す。対象空間は、音が進行する空間であり、本発明では、ファンからの風が流れる空間、すなわち風路に相当する。なお、実効面積の算出方法については、後述する。
The housing includes a first portion located on the opening side and a second portion located farther from the opening than the first portion and having a higher acoustic impedance than the first portion. Here, the acoustic impedance is defined by the following equation (1):
Z=ρ×c/S (1)
In the above formula (1), Z represents acoustic impedance (unit: Pa·s/m 3 ), ρ represents air density (unit: kg/m 3 ), c represents sound speed (unit: m/s), and S (unit: m 2 ) represents the effective area of the target space for which the acoustic impedance is calculated. The target space is the space through which sound travels, and in the present invention, corresponds to the space through which the wind from the fan flows, i.e., the air path. The method for calculating the effective area will be described later.
また、消音器は、筐体の開口部と連通する通気部を有し、通気部の音響インピーダンスが、第1部分の音響インピーダンスよりも高い。これにより、ファンの回転時に発生する騒音(ファンの騒音)を筐体内に閉じ込め、筐体内の部材との衝突による音のロス及び方向拡散等によって、ファンの騒音を効果的に消音することができる。 The silencer also has a vent that communicates with the opening of the housing, and the acoustic impedance of the vent is higher than the acoustic impedance of the first section. This allows the noise generated when the fan rotates (fan noise) to be contained within the housing, and the fan noise can be effectively silenced by sound loss due to collisions with components inside the housing and directional diffusion, etc.
<<本発明の一つの実施形態に係る消音器付きファンの構成例>>
本発明の一つの実施形態(以下、本実施形態)に係る消音器付きファンの構成例について、図2~4を参照しながら説明することとする。
なお、以下の説明において、各機器及び各部材の位置、向き、姿勢及び状態等は、特に断る場合を除き、消音器付きファンが通常の使用位置にあるときの位置、向き、姿勢及び状態を表すものとする。
本実施形態に係る消音器付きファン(以下、消音器付きファン10)は、図2に示す外観を有し、例えば、空調設備(詳しくは、建物用エアコン)の室外機に用いられる。つまり、消音器付きファン10は、開放空間、詳しくは屋外空間で使用される。
ただし、消音器付きファン10の用途は、特に限定されず、建物用エアコンの室外機以外の用途、例えば、カーエアコン、空気清浄機、換気扇、扇風機、サーキュレーター、除湿器、加湿器、ジェットエンジン、コンピュータ及び複写機等の空冷装置、並びに、その他の空冷装置として用いられてもよい。
<<Configuration example of a silencer-equipped fan according to one embodiment of the present invention>>
An example of the configuration of a silencer-equipped fan according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as this embodiment) will be described with reference to FIGS.
In the following description, the position, orientation, posture, and state of each device and component represent the position, orientation, posture, and state when the silencer-equipped fan is in its normal operating position, unless otherwise specified.
The silencer-equipped fan according to this embodiment (hereinafter referred to as the silencer-equipped fan 10) has the appearance shown in Fig. 2 and is used, for example, in the outdoor unit of an air conditioning system (more specifically, an air conditioner for a building). In other words, the silencer-equipped fan 10 is used in an open space, more specifically, an outdoor space.
However, the use of the silencer-equipped fan 10 is not particularly limited, and it may be used for purposes other than the outdoor unit of a building air conditioner, such as car air conditioners, air purifiers, ventilation fans, electric fans, circulators, dehumidifiers, humidifiers, jet engines, air-cooling devices for computers and copiers, and other air-cooling devices.
消音器付きファン10は、図2及び3に示すように、ファン12、筐体20、熱交換器40、シュラウド42、グリル44、及び消音器50を備える。以下、それぞれの機器について説明する。 As shown in Figures 2 and 3, the silencer-equipped fan 10 comprises a fan 12, a housing 20, a heat exchanger 40, a shroud 42, a grill 44, and a silencer 50. Each component will be described below.
(ファン)
ファン12は、送風ファンであり、本実施形態では、回転軸の軸方向(以下、単に軸方向ともいう)に送風するファンである。本実施形態において、ファン12は、前述したように、空調設備の室外機用のファンであり、筐体20内に進入した気体、詳しくは空気を筐体20の外に排出することで送風する。ここで、風とは、人工的な空気及び気体の流れ(気流)を意味する。風を構成する空気又は気体の組成、及び、各気体の成分の比率については、特に限定されない。
(fan)
The fan 12 is a blower fan, and in this embodiment, it is a fan that blows air in the axial direction of the rotation shaft (hereinafter simply referred to as the axial direction). In this embodiment, as described above, the fan 12 is a fan for an outdoor unit of an air conditioning system, and blows air by expelling gas that has entered the housing 20, more specifically, air, to the outside of the housing 20. Here, wind refers to an artificial flow of air and gas (airflow). The composition of the air or gas that constitutes the wind and the ratio of each gas component are not particularly limited.
以下の説明では、ファン12が、通常の空気を送風する軸流ファンであることとする。ただし、ファン12は、軸流ファン以外のファン、例えば、遠心ファン、後向きファン(ターボファン)、翼形ファン、ラジアルファン、バドルファン、多翼ファン(シロッコファン)、チューブラ遠心ファン、斜流ファン、軸流ファン、ベーン軸流ファン、チューブ軸流ファン、プロペラファン、反転軸流ファン、ラインフローファン(登録商標)、クロスフローファン、又は渦流ファン等でもよい。 In the following description, the fan 12 is assumed to be an axial fan that blows normal air. However, the fan 12 may also be a fan other than an axial fan, such as a centrifugal fan, backward-curved fan (turbofan), airfoil fan, radial fan, paddle fan, multi-blade fan (sirocco fan), tubular centrifugal fan, mixed-flow fan, axial fan, vane-axial fan, tube-axial fan, propeller fan, counter-rotating axial fan, line flow fan (registered trademark), cross-flow fan, or vortex fan.
ファン12の構造は、公知の軸流ファンと同じ構造であり、図3に示すように、円筒形状の中心部分14の外周面から、複数の回転翼16が中心部分14の径方向(以下、単に径方向という)に延出している。中心部分14の内部には、回転軸18(シャフト)が、軸方向が水平方向となった状態で配置されている。回転軸18が不図示のモータの回転力を利用して回転することで、中心部分14及び回転翼16が回転軸18と一体的に回転する。これにより、軸方向においてファン12の風上からファン12の風下に向かって風が流れる。
なお、以下では、軸方向においてファン12から見て風下側を「前側」とも呼び、風上側を「後側」又は「背面側」とも呼ぶこととする。
The structure of the fan 12 is the same as that of a known axial flow fan, and as shown in Fig. 3, a plurality of rotor blades 16 extend radially from the outer circumferential surface of a cylindrical central portion 14 (hereinafter simply referred to as the radial direction) of the central portion 14. A rotor shaft 18 is disposed inside the central portion 14 with its axial direction oriented horizontally. The rotor shaft 18 rotates using the torque of a motor (not shown), causing the central portion 14 and the rotor blades 16 to rotate integrally with the rotor shaft 18. As a result, air flows from upwind of the fan 12 to downwind of the fan 12 in the axial direction.
In the following description, the leeward side as viewed from the fan 12 in the axial direction will also be referred to as the "front side," and the windward side will also be referred to as the "rear side" or "back side."
ファン12が筐体20内で回転すると、その風切り音を含むファンの騒音が発生する。すなわち、ファン12の回転翼16が騒音源に相当し、本実施形態では、双極子音源である。そのため、ファン12の回転により生じた騒音は、筐体20内を軸方向の前側及び後側に向かって進行し、後述する第1吸気孔30及び排気孔34を通過して筐体20の外に向かう。 When the fan 12 rotates within the housing 20, fan noise, including wind noise, is generated. In other words, the rotating blades 16 of the fan 12 correspond to the noise source, which in this embodiment is a dipole noise source. Therefore, the noise generated by the rotation of the fan 12 travels axially within the housing 20 toward the front and rear, passing through the first intake hole 30 and exhaust hole 34 (described below) and heading outside the housing 20.
また、図3に示すように、本実施形態では、軸方向における中心部分14の前側の端部に、ファン12用の小型消音器(以下、ファン用消音器70)が取り付けられている。ファン用消音器70は、共鳴型の消音器でもよく、吸音材からなる消音器でもよい。共鳴型の消音器としては、膜型共鳴器、気柱共鳴器、ヘルムホルツ共鳴器、及び、孔あき板からなる共鳴器等が利用可能である。また、ファン用消音器70は、軸方向から見た場合に回転翼16と重ならない位置、つまり、ファン12の送風量に影響を及ぼさない位置に配置され、中心部分14の前側の端面に接着剤又はビス等の締結具によって固定されているとよい。 Furthermore, as shown in FIG. 3, in this embodiment, a small silencer for the fan 12 (hereinafter referred to as fan silencer 70) is attached to the front end of the central portion 14 in the axial direction. The fan silencer 70 may be a resonance-type silencer or a silencer made of sound-absorbing material. Resonance-type silencers that can be used include membrane-type resonators, air column resonators, Helmholtz resonators, and resonators made of perforated plates. Furthermore, the fan silencer 70 is preferably positioned so that it does not overlap with the rotor blades 16 when viewed from the axial direction, that is, so that it does not affect the airflow rate of the fan 12, and is preferably fixed to the front end face of the central portion 14 with adhesive or fasteners such as screws.
(筐体)
筐体20は、箱形状又は筒形状をなす中空体からなり、その内部にファン12を収容する。筐体20の材質については、特に限定されず、例えば、金属材料、木材、強化プラスチック材料を含む樹脂材料、及びカーボンファイバ等が利用可能である。
(Housing)
The housing 20 is a hollow body having a box or cylindrical shape and houses the fan 12. The material of the housing 20 is not particularly limited, and examples of materials that can be used include metal materials, wood, resin materials including reinforced plastic materials, and carbon fiber.
筐体20は、図2及び3に示すように、第1壁22、第2壁24、及び側壁26を有する。第1壁22は、軸方向における筐体20の一端部、詳しくは後側の端部をなす壁(後壁)であり、第1壁22には、第1吸気孔30が設けられている。第1吸気孔30は、本実施形態における筐体20の開口部に相当する。第2壁24は、軸方向における筐体20の他端部、詳しくは前側の端部をなす壁(前壁)であり、第2壁24には、排気孔34が設けられている。 As shown in Figures 2 and 3, the housing 20 has a first wall 22, a second wall 24, and a side wall 26. The first wall 22 is one end of the housing 20 in the axial direction, more specifically, a wall (rear wall) forming the rear end, and a first air intake hole 30 is provided in the first wall 22. The first air intake hole 30 corresponds to the opening of the housing 20 in this embodiment. The second wall 24 is the other end of the housing 20 in the axial direction, more specifically, a wall (front wall) forming the front end, and an exhaust hole 34 is provided in the second wall 24.
第1吸気孔30及び排気孔34のそれぞれの形状(詳しくは、各孔の外縁がなす形状)は、特に限定されないが、円形、楕円形、方形、長方形、その他の四角形、四角形以外の多角形、又は不定形でもよい。また、第1吸気孔30及び排気孔34のそれぞれのサイズ、詳しくは、各孔を軸方向から見た場合の当該各孔の面積は、特に限定されず、第1吸気孔30及び排気孔34の間で同一でもよく、あるいは異なってもよい。
なお、本実施形態では、第1壁22において矩形状の第1吸気孔30が広範囲に設けられており、第2壁24の中央部に円孔からなる排気孔34が設けられていることとする。
The shape of each of the first intake holes 30 and the exhaust holes 34 (more specifically, the shape of the outer edge of each hole) is not particularly limited, and may be circular, elliptical, square, rectangular, other quadrilateral, polygonal other than quadrilateral, or irregular. Furthermore, the size of each of the first intake holes 30 and the exhaust holes 34 (more specifically, the area of each hole when viewed from the axial direction) is not particularly limited, and may be the same for the first intake holes 30 and the exhaust holes 34 or may be different.
In this embodiment, the rectangular first intake holes 30 are provided over a wide area in the first wall 22, and the second wall 24 has a circular exhaust hole 34 provided in the center thereof.
側壁26は、軸方向において第1壁22及び第2壁24の間に挟まれた位置に配置された略角筒形状の壁である。側壁26は、図2及び3に示すように、筐体20の上壁、下壁、右壁、及び左壁をなしている。ここで、図3に示すように、筐体20の横幅方向(以下、単に横幅方向という)における側壁26の一端部、具体的には側壁26の左端部又は右端部は、第3壁28に相当する。ここで、横幅方向とは、消音器付きファン10の上下方向及び軸方向の両方と交差する方向、厳密には、これらの方向と直交する方向のことである。 The side wall 26 is a roughly rectangular cylindrical wall located between the first wall 22 and the second wall 24 in the axial direction. As shown in Figures 2 and 3, the side wall 26 forms the top, bottom, right, and left walls of the housing 20. Here, as shown in Figure 3, one end of the side wall 26 in the width direction of the housing 20 (hereinafter simply referred to as the width direction), specifically the left or right end of the side wall 26, corresponds to the third wall 28. Here, the width direction refers to the direction that intersects both the up-down direction and the axial direction of the silencer-equipped fan 10, or more precisely, the direction that is perpendicular to these directions.
第3壁28には、図3に示すように、第2吸気孔32が設けられている。この第2吸気孔32は、筐体20の内部と筐体20の外側空間とを連通させる連通孔に相当する。つまり、本実施形態の筐体20の側壁26は、完全な閉断面構造になっておらず、第3壁28のうち、第2吸気孔32が設けられている部分が欠落した構造になっている。 As shown in Figure 3, the third wall 28 is provided with a second air intake hole 32. This second air intake hole 32 corresponds to a communication hole that connects the interior of the housing 20 with the space outside the housing 20. In other words, the side wall 26 of the housing 20 in this embodiment does not have a completely closed cross-sectional structure, and the portion of the third wall 28 where the second air intake hole 32 is provided is missing.
なお、第2吸気孔32の形状(詳しくは、第2吸気孔32の外縁がなす形状)は、特に限定されないが、円形、楕円形、方形、長方形、その他の四角形、四角形以外の多角形、又は不定形でもよい。また、第2吸気孔32のサイズ、すなわち開口面積(詳しくは、第3壁28を貫く方向から見た場合の第2吸気孔32の面積)は、特に限定されない。本実施形態では、第3壁28に矩形状の第2吸気孔32が広範囲に設けられている。より詳しく説明すると、軸方向において、第3壁28の後端と第2吸気孔32の後端とが略同じ位置にあり、第2吸気孔32の前端が、第3壁28の軸方向中央よりも第3壁28の前端により近い位置にある。 The shape of the second air intake holes 32 (more specifically, the shape of the outer edge of the second air intake holes 32) is not particularly limited, and may be circular, elliptical, square, rectangular, other quadrilaterals, polygonal shapes other than quadrilaterals, or an irregular shape. Furthermore, the size of the second air intake holes 32, i.e., the opening area (more specifically, the area of the second air intake holes 32 when viewed from a direction penetrating the third wall 28), is not particularly limited. In this embodiment, the rectangular second air intake holes 32 are provided over a wide area in the third wall 28. To explain in more detail, the rear end of the third wall 28 and the rear end of the second air intake holes 32 are located at approximately the same position in the axial direction, and the front end of the second air intake holes 32 is located closer to the front end of the third wall 28 than to the axial center of the third wall 28.
また、第2吸気孔32は、側方吸気口として機能し、ファン12の回転時には、第1吸気孔30からのみならず、第2吸気孔32からも空気が筐体20内に進入する。つまり、ファン12は、第1吸気孔30及び第2吸気孔32から筐体20の外側空間の空気を取り込んで、排気孔34を通じて空気(風)を排出する。換言すると、筐体20内には、第1吸気孔30を通過した空気が流れる風路と、第2吸気孔32を通過した空気が流れる風路とが存在し、これら2つの風路は、軸方向においてファン12よりも後側で合流している。 Furthermore, the second air intake hole 32 functions as a side air intake, and when the fan 12 rotates, air enters the housing 20 not only through the first air intake hole 30 but also through the second air intake hole 32. In other words, the fan 12 takes in air from the space outside the housing 20 through the first air intake hole 30 and the second air intake hole 32, and expels the air (wind) through the exhaust hole 34. In other words, within the housing 20, there is an air passage through which air that has passed through the first air intake hole 30 flows, and an air passage through which air that has passed through the second air intake hole 32 flows, and these two air passages converge axially behind the fan 12.
本実施形態では、図3に示すように、横幅方向において第1吸気孔30が設けられている範囲が、排気孔34が設けられている範囲の少なくとも一部と重複している。他方、第2吸気孔32は、横幅方向において、第1吸気孔30及び排気孔34とは異なる位置、より詳しくは、これらの孔と重ならない位置に配置されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 3, the range in the width direction in which the first air intake holes 30 are provided overlaps with at least a portion of the range in which the exhaust holes 34 are provided. On the other hand, the second air intake holes 32 are located in a different position in the width direction from the first air intake holes 30 and the exhaust holes 34, more specifically, in a position that does not overlap with these holes.
ちなみに、図3に示すように、筐体20の内部には、横幅方向においてファン12の収容空間と隣り合う機械室36が設けられており、機械室36には不図示の圧縮機が配置されている。このように筐体20の内部は、ファン12が配置され、且つファン12を通過する風の流路(風路)をなす風路空間と、機械室36とに分かれ、両空間は、図3に示すように、区画壁38によって仕切られている。第1吸気孔30、第2吸気孔32及び排気孔34は、いずれも風路空間と連続している。
以下では、特に断る場合を除き、筐体20の内部空間は、上記の風路空間を意味することとする。
3, a machine chamber 36 is provided inside the housing 20 and is adjacent to the space housing the fan 12 in the width direction, and a compressor (not shown) is disposed in the machine chamber 36. As described above, the interior of the housing 20 is divided into an air passage space in which the fan 12 is disposed and which forms a flow path (air passage) for air passing through the fan 12, and the machine chamber 36, and these two spaces are separated by a partition wall 38 as shown in FIG. 3. The first air intake hole 30, the second air intake hole 32, and the exhaust hole 34 are all continuous with the air passage space.
In the following description, unless otherwise specified, the internal space of the housing 20 refers to the air passage space described above.
(熱交換器)
熱交換器40は、筐体20の内部空間において、ファン12よりも背面側に配置されており、軸方向において第1吸気孔30内に配置されている。熱交換器40は、軸方向において、その後端(ファン12とは反対側の端)が筐体20の後端面と同じ位置に至るように第1吸気孔30内に配置されている。また、本実施形態では、図3に示すように、第2吸気孔32内にも熱交換器40が配置されている。なお、図2では、筐体20の内部の構成を説明する関係上、第2吸気孔32内に配置された熱交換器40の図示を省略している。
熱交換器40は、例えば、フィンコイル、フィンチューブ又は熱交換プレートによって構成され、第1吸気孔30から筐体20内に進入した空気との間で熱交換し、当該空気を加熱又は冷却する。つまり、第1吸気孔30から筐体20内に進入した空気は、ファン12に向かう途中で熱交換器40内を通過する。換言すると、熱交換器40は、第1吸気孔30を通過してファン12に向かって流れる空気の流れに対する抵抗を有する抵抗部材に相当する。
(heat exchanger)
The heat exchanger 40 is disposed rearward of the fan 12 in the internal space of the housing 20, and is disposed within the first air intake hole 30 in the axial direction. The heat exchanger 40 is disposed within the first air intake hole 30 so that its rear end (the end opposite the fan 12) in the axial direction reaches the same position as the rear end surface of the housing 20. In this embodiment, as shown in Fig. 3, a heat exchanger 40 is also disposed within the second air intake hole 32. Note that in Fig. 2, the heat exchanger 40 disposed within the second air intake hole 32 is not shown in order to explain the internal configuration of the housing 20.
The heat exchanger 40 is configured by, for example, a fin coil, a fin tube, or a heat exchange plate, and exchanges heat with the air that has entered the housing 20 through the first air intake holes 30, heating or cooling the air. In other words, the air that has entered the housing 20 through the first air intake holes 30 passes through the heat exchanger 40 on its way to the fan 12. In other words, the heat exchanger 40 corresponds to a resistance member that provides resistance to the flow of air that passes through the first air intake holes 30 and flows toward the fan 12.
ファン12の回転によって生じる騒音(ファンの騒音)は、前述したように、筐体20内を第1吸気孔30に向かって進行し、第1吸気孔30を通過して筐体20の外に放出される。本実施形態では、第1吸気孔30と隣り合う位置に熱交換器40が配置されているため、上記の騒音が第1吸気孔30を通過する手前で熱交換器40と衝突する。これにより、音のロスが生じ、第1吸気孔30を通過する騒音を低減することができる。
なお、ファン12に向かって流れる空気の流れに対する抵抗を有する機器であれば、熱交換器40に限定されず、例えば、防塵フィルタ及びその保持ホルダでもよい。
As described above, the noise generated by the rotation of the fan 12 (fan noise) travels inside the housing 20 toward the first air intake vent 30, passes through the first air intake vent 30, and is then released to the outside of the housing 20. In this embodiment, the heat exchanger 40 is disposed adjacent to the first air intake vent 30, so the noise collides with the heat exchanger 40 before passing through the first air intake vent 30. This causes a loss of sound, and the noise passing through the first air intake vent 30 can be reduced.
It should be noted that the device is not limited to the heat exchanger 40, and may be, for example, a dust filter and its holder, as long as it has resistance to the air flowing toward the fan 12.
(シュラウド)
シュラウド42は、図3に示すように、筐体20内に配置されて、筐体20の内部において、ファン12から排気孔34に向かう空気の流れ(すなわち、風向)を整える筒状部材である。シュラウド42は、軸方向に延びており、シュラウド42のうちの少なくとも一部分は、図3に示すように、軸方向においてファン12と排気孔34との間に配置されている。ファン12からの風は、シュラウド42内を通って排気孔34に向かい、排気孔34から排出される。つまり、シュラウド42は、その内側空間にて、ファン12からの風が流れる風路を構成している。
(Shroud)
As shown in Fig. 3 , the shroud 42 is a cylindrical member that is disposed within the housing 20 and adjusts the flow of air (i.e., the wind direction) from the fan 12 toward the exhaust holes 34 inside the housing 20. The shroud 42 extends in the axial direction, and at least a portion of the shroud 42 is disposed axially between the fan 12 and the exhaust holes 34 as shown in Fig. 3 . The air from the fan 12 passes through the shroud 42 toward the exhaust holes 34 and is discharged from the exhaust holes 34. In other words, the shroud 42 defines an air passage in its internal space through which the air from the fan 12 flows.
また、シュラウド42内における風路の面積は、筐体20の内部においてシュラウド42より後側(第1吸気孔30側)での風路の面積よりも小さい。風路の面積は、軸方向においてシュラウド42を見た場合の面積であり、風が通過する面積、すなわち流路面積のことである。 Furthermore, the area of the air passage within the shroud 42 is smaller than the area of the air passage inside the housing 20 behind the shroud 42 (towards the first air intake port 30). The area of the air passage is the area when looking at the shroud 42 in the axial direction, and is the area through which the air passes, i.e., the flow path area.
なお、本実施形態では、図3に示すように、シュラウド42の後端部が、軸方向において、ファン12が設けられた範囲に差し掛かっている。換言すると、シュラウド42の後端は、軸方向において、ファン12の前端よりも後側(つまり、第1吸気孔30側)に位置している。また、軸方向において、シュラウド42は、前述の第2吸気孔32が設けられている範囲に差し掛かってもよく、あるいは、第2吸気孔32よりも前側(送風方向における下流側)に配置されてもよい。 In this embodiment, as shown in FIG. 3, the rear end of the shroud 42 approaches the area in which the fan 12 is provided in the axial direction. In other words, the rear end of the shroud 42 is located axially rearward of the front end of the fan 12 (i.e., closer to the first air intake hole 30). Also, the shroud 42 may approach the area in which the aforementioned second air intake hole 32 is provided, or may be positioned axially forward of the second air intake hole 32 (downstream in the air blowing direction).
(グリル)
グリル44は、筐体20内を流れて排気孔34を通じて筐体20の外に流出する空気の流れ(風)と衝突する通気性部材に相当する。グリル44は、例えば、格子状のパネルによって構成され、風は、グリル44の開口部分を通過する一方で、グリル44の非開口部分(詳しくは、線状部分)に衝突する。また、本実施形態では、図3に示すように、軸方向における排気孔34と隣り合う位置にグリル44が配置されている。ただし、グリル44の配置位置は、図3に示す位置に限定されず、第1吸気孔30と隣り合うに配置されてもよい。
(grill)
The grill 44 corresponds to a breathable member that collides with the air flow (wind) that flows inside the housing 20 and flows out of the housing 20 through the exhaust holes 34. The grill 44 is formed, for example, of a lattice panel, and the wind passes through the open portions of the grill 44 while collides with the non-open portions (more specifically, the linear portions) of the grill 44. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the grill 44 is disposed adjacent to the exhaust holes 34 in the axial direction. However, the position of the grill 44 is not limited to the position shown in FIG. 3, and the grill 44 may be disposed adjacent to the first intake holes 30.
(消音器)
消音器50は、筐体20の後側で筐体20と隣り合う位置に配置され、少なくとも、筐体20に収容されたファン12の回転により生じる騒音を共鳴にて消音し、ファンの騒音を消音する。消音器50は、ダクト内部のような閉鎖空間ではなく、開放空間にて消音対象の音と共鳴することで消音する。なお、本実施形態では、消音器50は、共鳴と吸音によって消音するものである。
消音器50は、図3に示すように、通気部52と、消音器側開口54が設けられた開口付き壁56と、開口付き壁56及び外周壁62によって仕切られる背面空間60と、変換機構66とを有する。
(silencer)
The silencer 50 is disposed adjacent to the housing 20 on the rear side thereof, and silences at least the noise generated by the rotation of the fan 12 housed in the housing 20 through resonance, thereby silencing the noise of the fan. The silencer 50 silences noise by resonating with the sound to be silenced in an open space, rather than in a closed space such as the inside of a duct. In this embodiment, the silencer 50 silences noise through resonance and sound absorption.
As shown in FIG. 3 , the silencer 50 has a ventilation section 52, an opening wall 56 in which a silencer-side opening 54 is provided, a back space 60 partitioned by the opening wall 56 and an outer peripheral wall 62, and a conversion mechanism 66.
通気部52は、第1吸気孔30と連通した空洞部分であり、本実施形態では、軸方向において第1吸気孔30と隣接して連続している。つまり、消音器50は、開放空間において、通気部52が第1吸気孔30と隣り合っている状態で配置されている。通気部52内には、第1吸気孔30を通過する空気、すなわちファン12内に向かう風が流れる。つまり、通気部52は、消音器50において風路をなしている。 The ventilation section 52 is a hollow portion that communicates with the first air intake hole 30, and in this embodiment, is adjacent to and continuous with the first air intake hole 30 in the axial direction. In other words, the silencer 50 is placed in an open space with the ventilation section 52 adjacent to the first air intake hole 30. Air that passes through the first air intake hole 30, i.e., wind heading toward the inside of the fan 12, flows through the ventilation section 52. In other words, the ventilation section 52 forms an air path in the silencer 50.
また、通気部52を軸方向から見た場合の通気部52の形状(詳しくは、開口付き壁56の内周面58によって囲まれる空間の外縁がなす形状)は、特に限定されないが、第1吸気孔30を遮らずに通気部52と第1吸気孔30とを連通する観点では、第1吸気孔30と同じ形状とするのが好ましい。これにより、第1吸気孔30及び通気部52が良好に繋がるため、消音器付きファン10の送風量を減少させないように消音器50をファン12及び筐体20に対して適切に配置することができる。
なお、通気部52のサイズ(開口面積)は、特に限定されないが、第1吸気孔30のサイズと同じでもよく、あるいは異なってもよい。
Furthermore, the shape of ventilation section 52 when viewed in the axial direction (more specifically, the shape formed by the outer edge of the space surrounded by inner circumferential surface 58 of opening wall 56) is not particularly limited, but from the perspective of communicating between ventilation section 52 and first air intake hole 30 without blocking first air intake hole 30, it is preferable that ventilation section 52 have the same shape as first air intake hole 30. This ensures good communication between first air intake hole 30 and ventilation section 52, and therefore silencer 50 can be appropriately positioned with respect to fan 12 and housing 20 so as not to reduce the airflow rate of silencer-equipped fan 10.
The size (opening area) of the ventilation section 52 is not particularly limited, and may be the same as or different from the size of the first air intake hole 30 .
また、第1吸気孔30の中心と通気部52の中心とは、同一直線上になく、多少ずれてもよい。 Furthermore, the center of the first air intake vent 30 and the center of the ventilation section 52 may not be on the same straight line, but may be slightly offset.
開口付き壁56は、通気部52を囲む環状又は枠状の壁である。すなわち、開口付き壁56は、通気部52を取り囲んで通気部52を仕切る枠体として機能する。開口付き壁56の材質については、特に限定されず、例えば、金属材料、木材、強化プラスチック材料を含む樹脂材料、及びカーボンファイバ等が利用可能である。 The opening wall 56 is a ring-shaped or frame-shaped wall that surrounds the ventilation section 52. In other words, the opening wall 56 functions as a frame that surrounds the ventilation section 52 and separates it. There are no particular restrictions on the material of the opening wall 56, and examples that can be used include metal materials, wood, resin materials including reinforced plastic materials, and carbon fiber.
また、開口付き壁56には、図3及び4に示すように、複数の消音器側開口54が設けられている。複数の消音器側開口54のそれぞれは、開口付き壁56を貫通した孔であり、その一端が通気部52に接しており、その他端が背面空間60に接している。つまり、各消音器側開口54が設けられることで、通気部52と背面空間60とが互いに連通している。 Furthermore, as shown in Figures 3 and 4, the opening wall 56 is provided with a plurality of silencer-side openings 54. Each of the plurality of silencer-side openings 54 is a hole that penetrates the opening wall 56, with one end contacting the ventilation section 52 and the other end contacting the rear space 60. In other words, by providing each silencer-side opening 54, the ventilation section 52 and the rear space 60 are connected to each other.
複数の消音器側開口54は、開口付き壁56の周方向(以下、単に周方向という)において間隔を空けて設けられている。なお、図4に示す構成では、4つの消音器側開口54が設けられているが、開口付き壁56に設けられる消音器側開口54の個数、及び、周方向において消音器側開口54が設けられる間隔(ピッチ)は、特に限定されず、任意に決めることができる。 The multiple silencer-side openings 54 are spaced apart in the circumferential direction of the opening-equipped wall 56 (hereinafter simply referred to as the circumferential direction). Note that, although four silencer-side openings 54 are provided in the configuration shown in Figure 4, the number of silencer-side openings 54 provided in the opening-equipped wall 56 and the spacing (pitch) at which the silencer-side openings 54 are provided in the circumferential direction are not particularly limited and can be determined arbitrarily.
また、各消音器側開口54の開口形状については、特に限定されないが、例えば、多角形、円、楕円、又は不定形でもよい。 Furthermore, the opening shape of each silencer-side opening 54 is not particularly limited, but may be, for example, polygonal, circular, elliptical, or irregular.
また、前述したように、各消音器側開口54の一端が、通気部52と接しているため、通気部52内を流れる空気(風)が消音器側開口54から背面空間60内に進入する可能性がある。その場合、風が背面空間60内に入り込んだ分、通気部52を通過する風量、すなわち、消音器付きファン10の送風量が減少することになる。そのため、図4に示すように、消音器50には、通気部52を流れる空気(風)が消音器側開口54から内に進入するのを抑制する抑制部材64が、さらに設けられてもよい。 Furthermore, as mentioned above, because one end of each silencer-side opening 54 is in contact with the ventilation section 52, there is a possibility that the air (wind) flowing through the ventilation section 52 may enter the rear space 60 through the silencer-side opening 54. In this case, the amount of air passing through the ventilation section 52, i.e., the amount of air blown by the silencer-equipped fan 10, will be reduced by the amount of wind that enters the rear space 60. For this reason, as shown in FIG. 4, the silencer 50 may further be provided with a suppression member 64 that suppresses the air (wind) flowing through the ventilation section 52 from entering through the silencer-side opening 54.
抑制部材64は、風の流れに対する抵抗を有する一方で音を透過させる流れ抵抗体であり、例えば、布からなり、より詳しくは不織布、織布、及び編布等によって構成される。
抑制部材64を構成する不織布の例としては、ポリマー繊維(例えば、フェルト、特に、素材がポリエステル、ポリプロピレン及びポリエチレンテレフタレート等の各種繊維からなる吸音フェルト、並びに、3M社製のシンサレート(登録商標)で素材がポリプロピレン及びポリエステルである繊維等)、金属繊維(例えば、ユニックス社製のポアルで素材がアルミニウムである繊維、及び、巴川製紙社製のトミーファイレックSSで素材がステンレスである繊維等)、並びに、紙繊維からなる不織布等が挙げられる。
また、抑制部材64を構成する織布の例としては、ブロード(平織布)、不燃クロス(イストフロン株式会社IST製)、金属織布、及び金属とポリマーの複合繊維布(セーレン社製導電布など)等が挙げられる。
抑制部材64を構成する布の繊維としては、アラミド繊維、ガラス繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリオレフィン繊維、レーヨン繊維、低密度ポリエチレン樹脂繊維、エチレン酢酸ビニル樹脂繊維、合成ゴム繊維、共重合ポリアミド樹脂繊維、共重合ポリエステル樹脂繊維等の樹脂材料からなる繊維、ステンレス繊維等の金属材料からなる繊維、カーボン材料の繊維、カーボン含有材料の繊維、及びガラス材料の繊維等が挙げられる。
The suppression member 64 is a flow resistor that resists wind flow while allowing sound to pass through, and is made of, for example, fabric, more specifically, nonwoven fabric, woven fabric, knitted fabric, or the like.
Examples of nonwoven fabrics that make up the suppression member 64 include nonwoven fabrics made of polymer fibers (e.g., felt, particularly sound-absorbing felt made from various fibers such as polyester, polypropylene, and polyethylene terephthalate, as well as 3M's Thinsulate (registered trademark) made from polypropylene and polyester fibers), metal fibers (e.g., Unix's Poal made from aluminum fibers, and Tommy Firec SS made from stainless steel fibers), and paper fibers.
Examples of the woven fabric that may be used for the suppression member 64 include broadcloth (plain woven fabric), non-flammable cloth (manufactured by Istflon Co., Ltd.), metal woven fabric, and composite fiber fabric of metal and polymer (such as conductive cloth manufactured by Seiren Co., Ltd.).
Examples of fibers that can be used for the fabric constituting the suppression member 64 include fibers made of resin materials such as aramid fibers, glass fibers, cellulose fibers, nylon fibers, vinylon fibers, polyester fibers, polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyolefin fibers, rayon fibers, low-density polyethylene resin fibers, ethylene vinyl acetate resin fibers, synthetic rubber fibers, copolymer polyamide resin fibers, and copolymer polyester resin fibers; fibers made of metal materials such as stainless steel fibers; fibers of carbon materials; fibers of carbon-containing materials; and fibers of glass materials.
抑制部材64を構成する材料については、通気部52を流れる空気(風)が消音器側開口54から背面空間60内に進入するのを抑制できるものであれば、布以外の材料であってもよく、例えば、厚みが比較的薄いエキスパンドメタル及びパンチングメタル等の微細貫通孔板を用いてもよく、あるいは、薄層の多孔質シート(膜)を用いてもよい。 The material constituting the suppression member 64 may be a material other than cloth, as long as it can prevent the air (wind) flowing through the ventilation section 52 from entering the rear space 60 through the silencer-side opening 54. For example, a relatively thin, finely perforated plate such as expanded metal or punched metal may be used, or a thin porous sheet (membrane) may be used.
背面空間60は、開口付き壁56の外側に形成される空間であり、通気部52及び消音器側開口54を介して第1吸気孔30(開口部)と連通している。外周壁62は、開口付き壁56とは反対側で背面空間60を仕切る円環状又は角枠状の壁体である。外周壁62の材質については、特に限定されず、例えば、金属材料、木材、強化プラスチック材料を含む樹脂材料、及びカーボンファイバ等が利用可能である。 The rear space 60 is a space formed outside the opening wall 56, and is connected to the first air intake hole 30 (opening) via the ventilation section 52 and the silencer-side opening 54. The outer peripheral wall 62 is a circular or rectangular frame-shaped wall that separates the rear space 60 on the side opposite the opening wall 56. There are no particular restrictions on the material of the outer peripheral wall 62, and examples that can be used include metal materials, wood, resin materials including reinforced plastic materials, and carbon fiber.
背面空間60は、消音器側開口54とともに共鳴構造を構成し、具体的には、気柱共鳴器又はヘルムホルツ共鳴器を構成する。つまり、消音器50は、消音器側開口54及び背面空間60により構成される共鳴構造の共鳴により、ファンの騒音を消音する。 The rear space 60, together with the silencer-side opening 54, forms a resonance structure; specifically, it forms an air column resonator or a Helmholtz resonator. In other words, the silencer 50 silences fan noise through resonance in the resonance structure formed by the silencer-side opening 54 and the rear space 60.
また、背面空間60内には、通気部52及び消音器側開口54を通じて雨水等が浸入する可能性がある。その点を考慮して、外周壁62の下端部には、図4に示すように、水抜き用の貫通孔68が設けられているとよい。 Furthermore, rainwater and other liquids may enter the rear space 60 through the ventilation section 52 and the silencer-side opening 54. Taking this into consideration, it is recommended that a through-hole 68 for draining water be provided at the lower end of the outer wall 62, as shown in Figure 4.
また、軸方向における開口付き壁56及び外周壁62の長さ、すなわち消音器50の厚みについては、特に限定されないが、消音器50のコンパクト化及び省スペース化の観点からは、例えば10cm~20cmが好ましい。 Furthermore, the axial length of the opening wall 56 and the outer peripheral wall 62, i.e., the thickness of the silencer 50, is not particularly limited, but from the perspective of making the silencer 50 compact and space-saving, a value of, for example, 10 cm to 20 cm is preferable.
変換機構66は、消音用の機構であり、音エネルギーを熱エネルギーに変換するものであり、消音器50の壁面近傍における流体の粘性、消音器50の壁面の凹凸(表面粗さ)、又は、吸音材によって構成される。以下では、変換機構66が吸音材によって構成されるケースについて説明する。 The conversion mechanism 66 is a sound-absorbing mechanism that converts sound energy into thermal energy, and is formed by the viscosity of the fluid near the wall surface of the silencer 50, the unevenness (surface roughness) of the wall surface of the silencer 50, or sound-absorbing material. The following describes the case where the conversion mechanism 66 is formed from sound-absorbing material.
変換機構66を構成する吸音材としては、例えば、連続発泡の発泡系吸音材、及び、繊維系吸音材等が挙げられる。
発泡系吸音材としては、イノアック社のカームフレックス(登録商標)、及び光社製のウレタンフォーム等のような発泡ウレタンフォーム、軟質ウレタンフォーム、セラミックス粒子焼結材、フェノールフォーム、メラミンフォーム、インシュレーションボード、並びに、ポリアミド製フォーム等が挙げられる。
繊維系吸音材としては、3M社のシンサレート等のマイクロファイバー不織布、東京防音社のホワイトキューオン(登録商標)及びブリジストンケービージー社のQonPET(登録商標)等のポリエステル製不織布、アクリル繊維不織布等のプラスチック製不織布、ウール及びフェルト等の天然繊維不織布、メルトブローン不織布、金属製不織布、ガラス製不織布、フロアマット、並びに絨毯等が挙げられる。なお、上記のポリエステル製不織布には、密度が大きく薄い表面側の不織布と、密度が小さい裏面側の不織布とを有する二層構成の製品が含まれる。
その他の吸音材としては、微小な空気を含む材料からなる吸音材、例えば、グラスウール、ロックウール、石膏ボード、木毛セメント板、及びナノファイバー系繊維からなる吸音材等のような種々の吸音材が利用可能である。ナノファイバー系繊維としては、例えば、シリカナノファイバー、及び、三菱ケミカル社製XAIのようなアクリルナノファイバー等が挙げられる。
Examples of the sound absorbing material that constitutes the conversion mechanism 66 include open-cell foam sound absorbing materials and fiber sound absorbing materials.
Examples of foam-based sound-absorbing materials include foamed urethane foam such as Calmflex (registered trademark) from Inoac Corporation and urethane foam from Hikarisha, soft urethane foam, sintered ceramic particles, phenol foam, melamine foam, insulation board, and polyamide foam.
Examples of fiber-based sound-absorbing materials include microfiber nonwoven fabrics such as Thinsulate from 3M, polyester nonwoven fabrics such as White Qion (registered trademark) from Tokyo Bouon Co., Ltd. and QonPET (registered trademark) from Bridgestone KBG, plastic nonwoven fabrics such as acrylic fiber nonwoven fabrics, natural fiber nonwoven fabrics such as wool and felt, meltblown nonwoven fabrics, metal nonwoven fabrics, glass nonwoven fabrics, floor mats, carpets, etc. The above polyester nonwoven fabrics include products with a two-layer structure having a high-density, thin nonwoven fabric on the front side and a low-density nonwoven fabric on the back side.
Other sound-absorbing materials that can be used include various sound-absorbing materials made of materials containing minute air particles, such as glass wool, rock wool, gypsum board, wood wool cement board, and sound-absorbing materials made of nanofiber fibers, etc. Examples of nanofiber fibers include silica nanofibers and acrylic nanofibers such as XAI manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
変換機構66は、消音器側開口54及び背面空間60のうちの少なくとも一方に配置されており、図4に示す構成では、背面空間60内に配置されている。ただし、これに限定されず、変換機構66は、消音器側開口54に配置されてもよく、消音器側開口54及び背面空間60の双方に配置されてもよい。なお、変換機構66を消音器側開口54に配置する場合には、前述の抑制部材64に代えて、あるいは抑制部材64とともに消音器側開口54に変換機構66を配置するとよい。 The conversion mechanism 66 is disposed in at least one of the silencer-side opening 54 and the rear space 60, and in the configuration shown in FIG. 4, it is disposed in the rear space 60. However, this is not limited to this, and the conversion mechanism 66 may be disposed in the silencer-side opening 54, or in both the silencer-side opening 54 and the rear space 60. When the conversion mechanism 66 is disposed in the silencer-side opening 54, it is preferable to dispose the conversion mechanism 66 in the silencer-side opening 54 instead of the suppression member 64 described above, or together with the suppression member 64.
本実施形態では、消音器付きファン10が上記のように構成されていることで、ファン12の回転により生じる騒音を、筐体20内で効率よく消音することができる。この点に関して、図5及び6を参照しながら詳細に説明する。 In this embodiment, the silencer-equipped fan 10 is configured as described above, so that noise generated by the rotation of the fan 12 can be efficiently silenced within the housing 20. This point will be explained in detail with reference to Figures 5 and 6.
ファン12の回転時に発生するファンの騒音は、指向性を有し、消音器50がない場合には、図5に示すように、筐体20内で軸方向に進行して第1吸気孔30又は排気孔34を通って筐体20の外に放出される。つまり、ファン12の回転翼16の先端がなす騒音源は、双極子(ダイポール)音源であり、その前後方向に強く騒音を発生させる。 The fan noise generated when the fan 12 rotates is directional, and in the absence of a silencer 50, as shown in Figure 5, it travels axially within the housing 20 and is emitted outside the housing 20 through the first intake hole 30 or the exhaust hole 34. In other words, the noise source formed by the tips of the rotating blades 16 of the fan 12 is a dipole sound source, and generates strong noise in the forward and backward directions.
一方、筐体20の内部、及び筐体20の外側では、上述した式(1)に従って音響インピーダンスが規定される。音響インピーダンスを算出する際に必要な実効面積Sは、下記の式(2)により算出される。
S=S0/(1-D0.5) (2)
On the other hand, the acoustic impedance is defined according to the above-mentioned formula (1) inside and outside the housing 20. The effective area S required to calculate the acoustic impedance is calculated by the following formula (2).
S=S 0 /(1-D 0.5 ) (2)
上記の式(2)において、S0は、音が進行する対象空間の断面積であり、本実施形態では、風が通過する流路の断面積、すなわち風路面積に相当する。風路面積S0は、対象空間を取り囲む周面を軸方向から見た場合の、当該周面によって囲まれる領域の面積である。対象空間を取り囲む周面としては、筐体20の内壁面、シュラウド42の内周面、及び消音器50の通気部52を取り囲む内壁面(例えば、内周面58)が該当する。
上記の式(2)において、Dは、孔面積率であり、以下の式(3)により求められる。
D=Sh/SS (3)
ここで、Shは、対象空間を取り囲む周面に孔(開口)が設けられている場合の当該孔の面積(開口面積)であり、Ssは、対象空間を取り囲む周面の面積であり、上記の孔(開口)が設けられている場合の周面面積Ssには、孔の面積(開口面積Sh)が含まれる。
In the above formula (2), S0 is the cross-sectional area of the target space through which sound travels, and in this embodiment, it corresponds to the cross-sectional area of the flow path through which wind passes, i.e., the air duct area. The air duct area S0 is the area of the region surrounded by the peripheral surface surrounding the target space when the peripheral surface is viewed from the axial direction. The peripheral surfaces surrounding the target space include the inner wall surface of the housing 20, the inner peripheral surface of the shroud 42, and the inner wall surface (e.g., inner peripheral surface 58) surrounding the ventilation section 52 of the silencer 50.
In the above formula (2), D is the pore area ratio, which is calculated by the following formula (3).
D=S h /S S (3)
Here, S h is the area of a hole (opening area) when a hole (opening) is provided in the peripheral surface surrounding the target space, S s is the area of the peripheral surface surrounding the target space, and the peripheral surface area S s when the hole (opening) is provided includes the area of the hole (opening area S h ).
筐体20の外側(消音器50が配置されている空間は除く)における音響インピーダンスZoは、孔面積率Dが1となるため、実効面積Sが半無限となり、0と近似することができる。また、筐体20の内部空間のうち、第1吸気孔30側(開口部側)に位置する第1部分46、及び、第1部分46よりも第1吸気孔30から離れた第2部分48の間では、音響インピーダンスが異なる。 The acoustic impedance Zo outside the housing 20 (excluding the space in which the silencer 50 is located) can be approximated to 0 because the effective area S is semi-infinite due to the hole area ratio D being 1. Furthermore, within the internal space of the housing 20, the acoustic impedance differs between the first portion 46 located on the first air intake 30 side (opening side) and the second portion 48 located farther from the first air intake 30 than the first portion 46.
第1部分46は、筐体20の内部空間のうち、軸方向において第1吸気孔30と隣り合う部分であり、詳しくは、図5に示すように、側壁26の背面側後端の位置からシュラウド42の後端位置までの部分である。つまり、第1部分46は、横幅方向において、第2吸気孔32と隣り合う位置にある。そのため、第1部分46における実効面積Sは、第1部分46の風路面積S0と孔面積率によって求められる。第1部分46の風路面積S0は、軸方向から側壁26を見た場合の、側壁26により囲まれた領域の面積である。孔面積率は、側壁26のうち、第1部分46を囲む部分の内壁面の面積と、第2吸気孔32の開口面積とによって求められ、その値は、比較的大きくなる。この結果、第1部分46の音響インピーダンスZ1は、比較的小さくなる。 The first portion 46 is a portion of the internal space of the housing 20 adjacent to the first air intake hole 30 in the axial direction. Specifically, as shown in FIG. 5 , it is a portion extending from the rear end of the rear surface of the side wall 26 to the rear end of the shroud 42. That is, the first portion 46 is located adjacent to the second air intake hole 32 in the width direction. Therefore, the effective area S of the first portion 46 is calculated from the air passage area S0 of the first portion 46 and the opening area ratio. The air passage area S0 of the first portion 46 is the area of the region surrounded by the side wall 26 when viewed from the axial direction. The opening area ratio is calculated from the area of the inner wall surface of the portion of the side wall 26 surrounding the first portion 46 and the opening area of the second air intake hole 32, and this value is relatively large. As a result, the acoustic impedance Z1 of the first portion 46 is relatively small.
第2部分48は、筐体20の内部空間のうち、軸方向において排気孔34と隣り合う部分であり、詳しくは、シュラウド42の内部に位置する部分である。換言すると、第2部分48は、シュラウド42によって仕切られており、そのシュラウド42の内側に形成される風路の面積S0は、シュラウド42の内径に応じて決まる。また、第2部分48では、孔面積率Dが0となるため、第2部分48における実効面積Sが、第1部分46における実効面積Sよりも著しく小さくなる。そのため、第2部分48の音響インピーダンスZ2は、第1部分46の音響インピーダンスZ1に比べて格段に高くなる。なお、図5及び6に示すように、第2部分48では、シュラウド42の少なくとも一部分が、軸方向においてファン12と排気孔34との間に配置されている。 The second portion 48 is a portion of the internal space of the housing 20 adjacent to the exhaust hole 34 in the axial direction, specifically, a portion located inside the shroud 42. In other words, the second portion 48 is partitioned by the shroud 42, and the area S0 of the air passage formed inside the shroud 42 is determined by the inner diameter of the shroud 42. Furthermore, since the opening area ratio D is 0 in the second portion 48, the effective area S in the second portion 48 is significantly smaller than the effective area S in the first portion 46. Therefore, the acoustic impedance Z2 of the second portion 48 is significantly higher than the acoustic impedance Z1 of the first portion 46. Note that, as shown in FIGS. 5 and 6 , in the second portion 48, at least a portion of the shroud 42 is disposed between the fan 12 and the exhaust hole 34 in the axial direction.
本実施形態では、図6に示すように、筐体20の背面側(第1吸気孔30側)に消音器50が配置されており、消音器50の通気部52が第1吸気孔30と連通しており、通気部52は、開口付き壁56に取り囲まれている。また、通気部52の実効面積Sは、通気部52の風路面積S0と孔面積率によって求められる。通気部52の風路面積S0は、軸方向から通気部52を見た場合の、開口付き壁56の内周面58によって囲まれる領域の面積である。孔面積率は、内周面58の面積、及び、開口付き壁56に設けられた消音器側開口54の開口面積によって決まる。そのため、通気部52の実効面積Sは、第1部分46における実効面積Sよりも小さくなり、また、通気部52の音響インピーダンスZrは、第1部分46の音響インピーダンスZ1に比べて高くなる。 In this embodiment, as shown in FIG. 6 , a silencer 50 is disposed on the rear side (first air intake port 30 side) of the housing 20. The vent 52 of the silencer 50 is in communication with the first air intake port 30 and is surrounded by an opening-equipped wall 56. The effective area S of the vent 52 is determined by the air passage area S0 of the vent 52 and the hole area ratio. The air passage area S0 of the vent 52 is the area of the region surrounded by the inner circumferential surface 58 of the opening-equipped wall 56 when the vent 52 is viewed from the axial direction. The hole area ratio is determined by the area of the inner circumferential surface 58 and the opening area of the silencer-side opening 54 provided in the opening-equipped wall 56. Therefore, the effective area S of the vent 52 is smaller than the effective area S of the first portion 46, and the acoustic impedance Zr of the vent 52 is higher than the acoustic impedance Z1 of the first portion 46.
また、本実施形態では、通気部52の実効面積Sが、第2部分48の実効面積Sよりも大きい。そのため、本実施形態において、通気部52の音響インピーダンスZrは、第2部分48の音響インピーダンスZ2よりも低くなっている。したがって、消音器付きファン10における各部分の音響インピーダンスについては、以下の式(4)が示す大小関係が成立している。
Zo<Z1<Zr<Z2 (4)
Furthermore, in this embodiment, the effective area S of the ventilation portion 52 is larger than the effective area S of the second portion 48. Therefore, in this embodiment, the acoustic impedance Zr of the ventilation portion 52 is lower than the acoustic impedance Z2 of the second portion 48. Therefore, the acoustic impedances of the various portions of the silencer-equipped fan 10 satisfy the magnitude relationship shown in the following equation (4).
Zo<Z1<Zr<Z2 (4)
また、図6に示すように、通気部52は、軸方向において、第1吸気孔30を介して第1部分46と隣り合う位置にあり、筐体20の内部において、第2部分48は、第1吸気孔30とは反対側で第1部分46と隣り合う位置にある。つまり、軸方向において、第2部分48と通気部52との間に第1部分46が配置されている。 Furthermore, as shown in FIG. 6, the ventilation section 52 is located adjacent to the first section 46 in the axial direction, with the first air intake hole 30 interposed between them, and inside the housing 20, the second section 48 is located adjacent to the first section 46 on the opposite side of the first air intake hole 30. In other words, the first section 46 is located between the second section 48 and the ventilation section 52 in the axial direction.
以上の構成において、音響インピーダンスが異なる2つの空間の境界位置では、音の反射が生じ、音響インピーダンスの差が大きくなるほど、境界位置での反射量が大きくなる。そのため、ファン12の回転時に発生して筐体20内を第1吸気孔30に向かう騒音は、通気部52と第1部分46との境界位置にて反射する。これにより、上記の騒音の音波が筐体20内に閉じ込められるようになる。 In the above configuration, sound is reflected at the boundary between two spaces with different acoustic impedances, and the greater the difference in acoustic impedance, the greater the amount of reflection at the boundary. Therefore, noise generated when the fan 12 rotates and traveling inside the housing 20 toward the first air intake vent 30 is reflected at the boundary between the ventilation section 52 and the first section 46. This allows the sound waves of the noise to be trapped within the housing 20.
筐体20内に閉じ込められた音の音圧は、ファン12の回転翼16及び熱交換器40等の筐体20内に収容された機器との衝突に起因するロス(吸音効果)によって低減される。また、反射にてファン12側に戻る騒音については、回転状態のファン12によって拡散されることで当該騒音の指向性が低下する。これにより、筐体20内における空間コヒーレンスが下がるため、筐体20内を移動する音の音圧が低減される。
以上の作用により、本実施形態では、ファン12の回転により発生する騒音を、筐体20内で効果的に消音することができる。
The sound pressure of the sound trapped inside the housing 20 is reduced by loss (sound absorption effect) caused by collisions with the rotating blades 16 of the fan 12 and the equipment housed inside the housing 20, such as the heat exchanger 40. Furthermore, noise that is reflected back toward the fan 12 is diffused by the rotating fan 12, reducing the directionality of the noise. This reduces spatial coherence within the housing 20, and therefore reduces the sound pressure of the sound traveling inside the housing 20.
Due to the above-described effects, in this embodiment, noise generated by the rotation of the fan 12 can be effectively silenced within the housing 20 .
なお、以上までに説明してきた実施形態では、消音器50が、消音器側開口54が設けられた開口付き壁56によって通気部52を取り囲んで構成されていることとした。また、消音器50は、消音器側開口54及び背面空間60による共鳴構造の共鳴によって、ファン12の回転に起因する騒音を消音することとした。ただし、消音器50は、通気部52の音響インピーダンスZrを筐体20内の第1部分46の音響インピーダンスZ1よりも高くすることができれば、特に限定されず、上述の実施形態とは異なる構成でもよい。例えば、図7に示す消音器付きファン10xのように、消音器50xが、通気部52を囲む角筒状の剛体枠72を備えてもよい。 In the embodiments described above, the silencer 50 is configured such that the ventilation section 52 is surrounded by an opening wall 56 having a silencer-side opening 54. The silencer 50 silences noise caused by the rotation of the fan 12 through resonance of the resonance structure formed by the silencer-side opening 54 and the rear space 60. However, the silencer 50 is not particularly limited and may have a configuration different from that of the above-described embodiments, as long as it can make the acoustic impedance Zr of the ventilation section 52 higher than the acoustic impedance Z1 of the first portion 46 within the housing 20. For example, as in the silencer-equipped fan 10x shown in FIG. 7, the silencer 50x may include a rectangular cylindrical rigid frame 72 surrounding the ventilation section 52.
剛体枠72は、例えば、筐体20と同じ横幅及び高さを有している。剛体枠72の材質については、特に限定されず、例えば、金属材料、木材、強化プラスチック材料を含む樹脂材料、及びカーボンファイバ等が利用可能である。 The rigid frame 72 has, for example, the same width and height as the housing 20. There are no particular restrictions on the material of the rigid frame 72, and examples that can be used include metal materials, wood, resin materials including reinforced plastic materials, and carbon fiber.
また、剛体枠72の内側の空間は、通気部52をなしている。通気部52内には、図8に示すように、吸音材74が収容されてもよい。吸音材74の材料としては、変換機構66を構成する吸音材として例示した上述の材料を利用することができる。また、通気部52の形状は、消音器50xを軸方向から見た場合に、矩形又は正方形であり、そのサイズ(開口面積)は、第1吸気孔30のサイズよりも小さくなっている。 The space inside the rigid frame 72 forms the ventilation section 52. As shown in FIG. 8, sound-absorbing material 74 may be housed within the ventilation section 52. The materials mentioned above as examples of the sound-absorbing material that constitutes the conversion mechanism 66 can be used as materials for the sound-absorbing material 74. When viewed from the axial direction of the silencer 50x, the shape of the ventilation section 52 is rectangular or square, and its size (opening area) is smaller than the size of the first air intake hole 30.
なお、図8の構成から吸音材74を除いた消音器、すなわち、上述の剛体枠72単独によって構成される消音器であってもよい。この場合、剛体枠72の内側空間が通気部52をなし、そのサイズ(開口面積)は、第1吸気孔30のサイズと略同じでもよいし、第1吸気孔30のサイズと異なってもよい。 It is also possible to use a silencer with the configuration shown in Figure 8 excluding the sound-absorbing material 74, that is, a silencer constructed solely from the rigid frame 72 described above. In this case, the inner space of the rigid frame 72 forms the ventilation section 52, and its size (opening area) may be approximately the same as the size of the first air intake hole 30, or may be different from the size of the first air intake hole 30.
また、筐体20内にシュラウド42が設けられなくてもよく、換言すると、筐体20の内部空間の第2部分48がシュラウド42によって仕切られてなくてもよい。その場合、第2部分48における実効面積Sは、第2部分48の風路面積S0となり、第2部分48の風路面積S0は、軸方向から側壁26を見た場合の、側壁26により囲まれた領域の面積である。この面積は、シュラウド42によって仕切られた場合の第2部分48の風路面積S0よりも大きくなる。そのため、シュラウド42がない場合の第2部分48では、シュラウド42を有する場合の第2部分48に比べて、音響インピーダンスが小さくなる。 Furthermore, the shroud 42 does not have to be provided inside the housing 20. In other words, the second portion 48 of the internal space of the housing 20 does not have to be partitioned by the shroud 42. In this case, the effective area S of the second portion 48 is the air passage area S0 of the second portion 48, which is the area of the region surrounded by the side wall 26 when the side wall 26 is viewed from the axial direction. This area is larger than the air passage area S0 of the second portion 48 when partitioned by the shroud 42. Therefore, the acoustic impedance of the second portion 48 without the shroud 42 is smaller than that of the second portion 48 with the shroud 42.
以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び処理手順等は、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。 The present invention will now be explained in more detail using examples. The materials, amounts used, ratios, processing details, processing procedures, etc. shown in the following examples can be modified as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the examples shown below.
(実施例1)
実施例1では、試験室の中央部に、消音器付きの室外機を配置した。室外機は、ダイキン工業社製 型番R22ZES7の室外機であり、試験中、回転数1000rpmで室外機のファンを作動させる一方で、室外機の圧縮機を作動させなかった。なお、試験室は、少なくとも壁と天井が吸音材で覆われた構造、つまり、防音室、半無響室、又は無響室とした。
また、室外機の側壁には、第2吸気孔(側方吸気口)が設けられている。また、室外機の内部において、排気孔と隣り合う部分には、直径が約41cmである円筒状のシュラウド(ベルマウス)を配置した。
Example 1
In Example 1, an outdoor unit equipped with a silencer was placed in the center of the test room. The outdoor unit was a Daikin Industries, Ltd. model R22ZES7 outdoor unit. During the test, the fan of the outdoor unit was operated at a rotation speed of 1000 rpm, while the compressor of the outdoor unit was not operated. The test room had a structure in which at least the walls and ceiling were covered with sound-absorbing material, i.e., it was a soundproof room, semi-anechoic room, or anechoic room.
A second air intake hole (side air intake port) was provided on the side wall of the outdoor unit. A cylindrical shroud (bell mouth) with a diameter of approximately 41 cm was disposed inside the outdoor unit adjacent to the exhaust hole.
消音器は、図7及び8に図示の消音器50xと略同じ構成の消音器であり、高さ555mm×横幅675mm×厚み10mmの矩形状の剛体枠と、剛体枠の内側に配置された中空状の吸音材を有する。吸音材の内側にある空洞部分は、通気部をなし、室外機の第1吸気孔(背面側の吸気孔)と連通し、詳しくは隣接して連続している。 The silencer has approximately the same configuration as silencer 50x shown in Figures 7 and 8, and comprises a rectangular rigid frame measuring 555 mm high x 675 mm wide x 10 mm thick, and hollow sound-absorbing material placed inside the rigid frame. The hollow portion inside the sound-absorbing material forms a vent and communicates with the outdoor unit's first air intake (air intake on the rear side), specifically, it is adjacent and continuous.
ここで、室外機の外側(消音器の配置スペースを除く)における音響インピーダンスZoは、略0Pa・s/m3とみなすことができる。
また、室外機の内部空間のうち、第1吸気孔と隣り合う部分、すなわち第1部分における音響インピーダンスZ1は、1148Pa・s/m3であった。ここで、Z1の算出に必要なパラメータのうち、第1部分における風路面積S0、すなわち、第1部分を取り囲む筐体の側壁の内壁面によって囲まれる領域の面積は、0.239m2であり、第2吸気孔の面積Shは、0.0609m2である。これらの面積から求められる孔面積率Dは、0.141(=0.0609/0.239)であり、上記の式(2)より、実効面積Sは、0.382m2である。
また、室外機の内部空間のうち、排気孔と隣り合い且つシュラウドが配置された部分、すなわち第2部分における音響インピーダンスZ2は、3324Pa・s/m3であった。ここで、Z2の算出に必要なパラメータのうち、第2部分における風路面積S0は、シュラウドの内周面により囲まれる領域の面積であり、0.132m2である。また、孔面積率Dが0であることから、実効面積Sは、風路面積S0と等しく0.132m2である。
Here, the acoustic impedance Zo outside the outdoor unit (excluding the space for arranging the silencer) can be considered to be approximately 0 Pa·s/m 3 .
Furthermore, the acoustic impedance Z1 of the portion of the interior space of the outdoor unit adjacent to the first air intake port, i.e., the first portion, was 1148 Pa·s/ m3 . Among the parameters required to calculate Z1, the air passage area S0 of the first portion , i.e., the area of the region enclosed by the inner wall surfaces of the side walls of the housing surrounding the first portion, is 0.239 m2 , and the area Sh of the second air intake port is 0.0609 m2 . The hole area ratio D calculated from these areas is 0.141 (= 0.0609/0.239), and from the above formula (2), the effective area S is 0.382 m2 .
Furthermore, the acoustic impedance Z2 of the portion of the interior space of the outdoor unit adjacent to the exhaust port and where the shroud is located, i.e., the second portion, was 3324 Pa·s/ m3 . Among the parameters required to calculate Z2, the air passage area S0 of the second portion is the area of the region surrounded by the inner circumferential surface of the shroud, and is 0.132 m2 . Furthermore, since the hole area ratio D is 0, the effective area S is equal to the air passage area S0 , i.e., 0.132 m2 .
実施例1における消音器の通気部における音響インピーダンスZrは、1991.1Pa・s/m3であった。ここで、Zrの算出に必要な風路面積S0は、剛体枠に囲まれた領域の面積である。また、剛体枠には開口(空気が通過するのに有効な孔)はなく、孔面積率Dが0であることから、実効面積Sは、風路面積S0と等しい。 The acoustic impedance Zr at the ventilation portion of the silencer in Example 1 was 1991.1 Pa·s/ m³ . Here, the air passage area S0 required to calculate Zr is the area of the region surrounded by the rigid frame. In addition, since the rigid frame has no openings (holes effective for air to pass through) and the hole area ratio D is 0, the effective area S is equal to the air passage area S0 .
(実施例2)
実施例2では、消音器の厚みを20mmとし、それ以外の条件については、実施例1と同様とした。また、実施例2において、通気部の音響インピーダンスは、実施例1と同じである。
Example 2
In Example 2, the thickness of the silencer was set to 20 mm, and the other conditions were the same as those in Example 1. In Example 2, the acoustic impedance of the ventilation portion was the same as in Example 1.
(実施例3)
実施例3では、試験1の消音器から吸音材を除いたもの、すなわち剛体枠単独の消音器を用いた。それ以外の条件については、実施例1と同様とした。また、実施例3において、通気部の音響インピーダンスは、実施例1と同じである。
Example 3
In Example 3, a silencer made of only a rigid frame was used, which was the silencer of Test 1 without the sound-absorbing material. Other conditions were the same as in Example 1. In addition, in Example 3, the acoustic impedance of the ventilation part was the same as in Example 1.
(実施例4)
実施例4では、実施例3で用いた消音器(すなわち、剛体枠のみからなる消音器)の厚みを20mmとし、それ以外の条件については、実施例1と同様とした。また、実施例4において、通気部の音響インピーダンスは、実施例1と同じである。
Example 4
In Example 4, the thickness of the silencer used in Example 3 (i.e., the silencer consisting of only a rigid frame) was set to 20 mm, and the other conditions were the same as in Example 1. In addition, in Example 4, the acoustic impedance of the ventilation part was the same as in Example 1.
(比較例1)
比較例1では、室外機に対して消音器を配置しないこととした。それ以外の条件については、実施例1と同様とした。つまり、比較例1では、本発明の消音器が設置されていない室外機を単独で運転させた。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, a silencer was not provided for the outdoor unit. Other conditions were the same as those in Example 1. That is, in Comparative Example 1, an outdoor unit not equipped with a silencer of the present invention was operated alone.
(試験結果について)
実施例1~4及び比較例1では、試験室において室外機周りに設置された8本のマイクのそれぞれにより、試験中の音圧レベルを測定し、8本のマイクにて測定した音圧レベルの平均値を求めた。各マイクは、室外機を中心として45度間隔で、室外機から1m以上離れた位置に設置された。実施例1、3、及び比較例1(リファレンス)のそれぞれにおける音圧レベルの測定結果を図9に示す。実施例2、4、及び比較例1(リファレンス)のそれぞれにおける音圧レベルの測定結果を図10に示す。
(Regarding test results)
In Examples 1 to 4 and Comparative Example 1, the sound pressure level during the test was measured using eight microphones installed around the outdoor unit in the test room, and the average value of the sound pressure levels measured by the eight microphones was calculated. The microphones were installed at 45-degree intervals around the outdoor unit, at a distance of at least 1 m from the outdoor unit. The measurement results of the sound pressure levels in Examples 1 and 3 and Comparative Example 1 (reference) are shown in Figure 9. The measurement results of the sound pressure levels in Examples 2 and 4 and Comparative Example 1 (reference) are shown in Figure 10.
また、実施例1~4のそれぞれについて、各実施例と比較例1との間で、各周波数での音圧レベルの差分を求めることで、消音スペクトルを特定した。実施例1及び3のそれぞれについて特定した消音スペクトルを図11に示す。実施例2及び4のそれぞれについて特定した消音スペクトルを図12に示す。 Furthermore, for each of Examples 1 to 4, the sound deadening spectrum was determined by calculating the difference in sound pressure level at each frequency between each Example and Comparative Example 1. The sound deadening spectrum determined for each of Examples 1 and 3 is shown in Figure 11. The sound deadening spectrum determined for each of Examples 2 and 4 is shown in Figure 12.
図9~12から分かるように、室外機の背面側に設けられた第1吸気孔と隣り合う位置に枠型の消音器を配置することで、消音器が備える通気部の音響インピーダンスが高いことから、上述したように、騒音を室外機の筐体内に閉じ込めておくことができる。これにより、筐体内部のロス及び音の方向拡散によって、消音器を設置しない場合と比べて、ファン回転時の騒音をより効果的に消音することができる。また、図11及び12から明らかなように、消音効果は、剛体枠内において通気部の周りに吸音材を配置することで高められ、特に500Hz付近の消音量を増やすことができる。 As can be seen from Figures 9 to 12, by placing a frame-type silencer adjacent to the first air intake port located on the rear side of the outdoor unit, the acoustic impedance of the ventilation section of the silencer is high, and as mentioned above, noise can be contained within the outdoor unit's housing. This allows for loss within the housing and directional diffusion of sound, making it possible to more effectively muffle noise when the fan is rotating than when a silencer is not installed. Furthermore, as is clear from Figures 11 and 12, the noise-muffling effect can be enhanced by placing sound-absorbing material around the ventilation section within the rigid frame, and the amount of silencing can be increased, particularly around 500 Hz.
さらに、消音器の厚み(すなわち、軸方向における剛体枠及び吸音材の寸法)が大きくなるほど、消音器の消音効果が高められる。これは、騒音の進行方向である軸方向において、高インピーダンス空間である通気部がより大きくなることで、より効果的に騒音を室外機内に閉じ込められるためであると考えられる。
以上のように、上述の実施例1~4の構成は、本発明の範囲にあり、実施例1~4の結果から、本発明の効果は明らかである。
Furthermore, the greater the thickness of the silencer (i.e., the dimensions of the rigid frame and sound-absorbing material in the axial direction), the greater the sound-absorbing effect of the silencer. This is thought to be because the ventilation section, which is a high-impedance space, becomes larger in the axial direction, which is the direction in which noise travels, and this allows noise to be more effectively contained within the outdoor unit.
As described above, the configurations of the above-mentioned Examples 1 to 4 fall within the scope of the present invention, and the effects of the present invention are clear from the results of Examples 1 to 4.
10,10x 消音器付きファン
12 ファン
14 中心部分
16 回転翼
18 回転軸
20 筐体
22 第1壁
24 第2壁
26 側壁
28 第3壁
30 第1吸気孔(開口部)
32 第2吸気孔
34 排気孔
36 機械室
38 区画壁
40 熱交換器
42 シュラウド
44 グリル(通気性部材)
46 第1部分
48 第2部分
50,50x 消音器
52 通気部
54 消音器側開口
56 開口付き壁
58 内周面
60 背面空間
62 外周壁
64 抑制部材
66 変換機構
68 貫通孔
70 ファン用消音器
72 剛体枠
74 吸音材
10, 10x Fan with silencer 12 Fan 14 Center portion 16 Rotor 18 Rotor shaft 20 Housing 22 First wall 24 Second wall 26 Side wall 28 Third wall 30 First intake hole (opening)
32 Second intake port 34 Exhaust port 36 Machine room 38 Partition wall 40 Heat exchanger 42 Shroud 44 Grill (breathable member)
46 First portion 48 Second portion 50, 50x Muffler 52 Ventilation portion 54 Muffler-side opening 56 Wall with opening 58 Inner peripheral surface 60 Back space 62 Outer peripheral wall 64 Suppression member 66 Conversion mechanism 68 Through-hole 70 Fan silencer 72 Rigid frame 74 Sound-absorbing material
Claims (14)
前記筐体の内部には、前記開口部側に位置する第1部分と、前記第1部分よりも前記開口部から離れており前記第1部分よりも音響インピーダンスが高い第2部分とが存在し、
前記消音器は、前記開口部と連通する通気部を有し、
前記通気部の音響インピーダンスが、前記第1部分の音響インピーダンスよりも高い、消音器付きファン。 A fan with a silencer, the fan including a housing having an opening, a fan housed in the housing, and a silencer that silences noise generated by rotation of the fan,
a first portion located on the opening side and a second portion located farther from the opening than the first portion and having a higher acoustic impedance than the first portion are present inside the housing;
the silencer has a vent portion communicating with the opening,
A fan with a silencer, wherein the acoustic impedance of the vent portion is higher than the acoustic impedance of the first portion.
前記ファンの回転軸の軸方向において、前記第2部分と前記通気部との間に前記第1部分が配置されている、請求項1に記載の消音器付きファン。 the acoustic impedance of the ventilation portion is lower than the acoustic impedance of the second portion;
The silencer-equipped fan according to claim 1 , wherein the first portion is disposed between the second portion and the ventilation portion in the axial direction of the rotation shaft of the fan.
前記第2部分では、前記ファンから前記排気孔に向かう気体の流れを整える筒状部材の少なくとも一部分が、前記ファンと前記排気孔との間に配置されており、
前記消音器は、前記通気部が前記第1吸気孔と隣り合う状態で配置されている、請求項1に記載の消音器付きファン。 the housing includes a first intake hole as the opening provided in a first wall of the housing and an exhaust hole provided in a second wall of the housing,
In the second portion, at least a part of a tubular member that regulates the flow of gas from the fan toward the exhaust hole is disposed between the fan and the exhaust hole,
The silencer-equipped fan according to claim 1 , wherein the silencer is disposed with the vent portion adjacent to the first intake hole.
前記筐体の内部において、前記第1部分は、前記連通孔と隣り合う位置にある、請求項3に記載の消音器付きファン。 a side wall disposed between the first wall and the second wall of the housing has a communication hole that communicates the inside of the housing with an external space of the housing;
The silencer-equipped fan according to claim 3 , wherein the first portion is located adjacent to the communication hole inside the housing.
前記ファンは、前記第1吸気孔及び前記第2吸気孔から前記外側空間の気体を取り込んで、前記排気孔を通じて気体を排出する、請求項4に記載の消音器付きファン。 the communication hole is a second intake hole,
The silencer-equipped fan according to claim 4 , wherein the fan takes in gas from the outer space through the first intake hole and the second intake hole, and discharges the gas through the exhaust hole.
前記外周壁の下端部には、貫通孔が設けられている、請求項1に記載の消音器付きファン。 The silencer has an outer circumferential wall,
The silencer-equipped fan according to claim 1 , wherein a through-hole is provided in a lower end portion of the outer peripheral wall.
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