消音装置及送气系统的制作方法

1.本发明涉及一种消音装置，尤其涉及一种用于具有壳体的送气系统且对从壳体内的声源产生的噪音进行消音的消音装置。并且，本发明涉及一种具备上述消音装置的送气系统。


背景技术：

2.在空调用的送风机等送气系统中，为了降低机械噪音等噪音，有时在空气的流路(通气路)配置消音器。作为其中一例，可以举出专利文献1中所记载的技术。该技术通过共振消音器对从电动送风机产生的声音进行消音。
3.具体而言，专利文献1的电动送风机具备：叶轮，具有多个刮板；空气引导件，具有配置于叶轮的周围的多个固定翼；电动机，驱动固定有叶轮的旋转轴；及大致圆筒形状的风扇外壳，在中央具有使气流流入叶轮的吸气口且在侧面具备排气口，并以内含叶轮与空气引导件的状态固定于电动机。并且，上述的电动送风机还具备：防音筒，具有排气口且以内含电动机整体的状态与风扇外壳气密地固定；大致圆筒形状的消音机构，在圆周上具有规定的宽度和深度的凹部且设置于电动机表面的规定部位；及薄膜部，具有设置于消音机构的凹部的开口端面的柔软性。通过这种结构，在上述的电动送风机中，根据凹部的深度而确定的特定频率的声音共振从而能够进行消音。
4.以往技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2008-036065号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的技术课题
8.在送气系统中，遍及宽带产生噪音，对于该噪音中的特别是1khz以下的低频侧的声音，利用由多孔质材料等构成的以往的吸音材料难以进行消音。并且，在包含专利文献1中所记载的共振消音器的通常的共振消音器中，由于对与共振频率一致的单一的频率的声音进行消音，因此成为窄频带的消音。即，在通常的共振消音器中，无法对送气系统中的噪音进行充分地消音，因此要求将低频侧的声音消音至宽带的技术。
9.本发明的目的在于解决上述以往技术的问题点，并提供一种能够在宽带对从送气系统所具有的壳体内的声源产生的噪音中的低频侧的声音进行消音的消音装置。
10.并且，本发明的目的在于提供一种具备上述消音装置的送气系统。
11.用于解决技术课题的机构
12.本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究，其结果，发现了通过以下构成能够解决上述课题。
13.[1]一种消音装置，其用于具有壳体的送气系统且对从壳体内的声源产生的噪音进行消音，所述消音装置的特征在于，在送气系统内与声源所在的空间连接的位置具备共
振消音器，将共振消音器单独的共振波长设为λ的情况下，共振消音器远离声源的距离小于λ/2，共振消音器的基本共振频率为根据壳体的尺寸而确定的声音上限频率以下。
[0014]
[2]根据[1]所述的消音装置，其中，
[0015]
通过由共振消音器的共振引起的消音即第一消音对噪音进行消音，第一消音为共振消音器的基本共振。
[0016]
[3]根据[2]所述的消音装置，其中，
[0017]
在共振消音器中作用于噪音的部分具有作为最靠近声源的部分的共振消音器的端部，通过第一消音及第二消音对噪音进行消音，所述第二消音通过噪音被共振消音器反射而产生的反射音和噪音在声源与共振消音器的端部之间的区域发生干扰而产生，第二消音的频率比第一消音的频率高。
[0018]
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的消音装置，其中，
[0019]
共振消音器的内部与声源所在的空间连通。
[0020]
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的消音装置，其设置有：
[0021]
通气部，用于使在送气系统中送气的空气通过。
[0022]
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的消音装置，其中，
[0023]
在共振消音器的内部配置有由发泡材料、无纺布及多孔质材料中的至少一种构成的内插物。
[0024]
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的消音装置，其还具备与共振消音器不同的消音体
[0025]
[8]根据[7]所述的消音装置，其中，
[0026]
在共振消音器中作用于噪音的部分具有作为最靠近声源的部分的共振消音器的端部，消音体配置于声源与共振消音器的端部之间的区域内。
[0027]
[9]根据[7]或[8]所述的消音装置，其中，
[0028]
消音体由发泡材料、无纺布及多孔质材料中的任一种构成。
[0029]
[10]根据[7]至[9]中任一项所述的消音装置，其中，
[0030]
在用于使在送气系统中送气的空气通过的通气部的外侧配置有消音体。
[0031]
[11]一种送气系统，其具有：
[0032]
在壳体的内部具备声源的送气系统主体；及
[0033]
[1]至[10]中任一项所述的消音装置。
[0034]
[12]根据[11]所述的送气系统，其中，
[0035]
送气系统主体通过旋转体的旋转来送气。
[0036]
[13]根据[12]所述的送气系统，其中，
[0037]
从壳体内的声源产生的噪音包括因旋转体的旋转而产生的噪音。
[0038]
[14]根据[11]至[13]中任一项所述的送气系统，其中，
[0039]
送气系统主体从送气系统主体的第一端侧吸气，并在送气系统主体的第二端侧排气，消音装置在送气系统主体的第一端及第二端中，至少配置于第二端侧。
[0040]
[15]根据[14]所述的送气系统，其中，
[0041]
消音装置分别配置于送气系统主体的第一端侧及第二端侧。
[0042]
[16]根据[11]至[15]中任一项所述的送气系统，其中，
[0043]
送气系统主体具备轴流风扇的旋转翼，在消音装置设置有用于使由轴流风扇送气的空气通过的通气部，通气部的与轴流风扇的旋转轴垂直的截面的面积小于由旋转翼中最远离旋转轴的翼前端在轴流风扇的旋转时通过的轨道包围的圆的面积。
[0044]
[17]根据[11]至[16]中任一项所述的送气系统，其中，
[0045]
在共振消音器中作用于噪音的部分具有作为最靠近声源的部分的共振消音器的端部，送气系统主体具备轴流风扇的旋转翼，消音装置具备与共振消音器不同的消音体，消音体比共振消音器的端部更靠近旋转翼。
[0046]
[18]根据[11]至[17]中任一项所述的送气系统，其中，
[0047]
送气系统主体为送风机。
[0048]
[19]根据[18]所述的送气系统，其中，
[0049]
在送气系统主体内设置有热交换器。
[0050]
[20]根据[11]至[19]中任一项所述的送气系统，其中，
[0051]
送气系统主体具备轴流风扇的旋转翼，共振消音器为具有开口部的气柱共振型的共振器，消音装置具有在轴流风扇的旋转轴的轴向上配置于相互相反侧的第一端壁及第二端壁，在第一端壁及第二端壁各自的中央部分设置有通气孔，第二端壁中的通气孔的周边部分向第一端壁侧凹陷，在第二端壁中的通气孔的周边部分凹陷而设置的凹部内，配置由发泡材料、无纺布及多孔质材料中的至少一种构成的消音体，消音体比开口部更靠近旋转翼。
[0052]
发明效果
[0053]
根据本发明，能够提供一种能够在宽带对从送气系统所具有的壳体声源产生的噪音中的低频侧的声音进行消音的消音装置及具有该消音装置的送气系统。
附图说明
[0054]
图1是示意性表示本发明的一实施方式所涉及的送气系统的立体图。
[0055]
图2是图1所示的送气系统的主视图。
[0056]
图3是表示图2中的i-i截面的图。
[0057]
图4是表示在图2中的j-j截面中切割消音装置时的切割面。
[0058]
图5是第一变形例所涉及的送气系统的剖视图。
[0059]
图6是第二变形例所涉及的送气系统的剖视图。
[0060]
图7是第三的变形例所涉及的送气系统的剖视图。
[0061]
图8是结构模型的说明图。
[0062]
图9是表示使用结构模型时(实施例1)的消音量的模拟结果及实测结果的图。
[0063]
图10是表示声管模型及实际机器模型各自的消音量的模拟结果的图。
[0064]
图11是表示关于在230hz下的声压水平的空间分布的模拟结果的图。
[0065]
图12是表示关于在403hz下的声压水平的空间分布的模拟结果的图。
[0066]
图13是表示与403hz中的声压水平的空间分布对应的局部速度的分布的图。
[0067]
图14是表示分别对基于本发明的消音装置的第一消音及第二消音，改变内部声源的位置与共振消音器的端部之间的间隔而计算的消音频率的图。
[0068]
图15是表示分别对基于本发明的消音器的第一消音及第二消音，改变内部声源的
位置与共振消音器的端部之间的间隔而计算的消音量的图。
[0069]
图16是表示参考例1中所使用的送气装置的模型的图。
[0070]
图17是表示比较例1中所使用的送气装置的模型的图。
[0071]
图18是表示比较例2中所使用的送气装置的模型的图。
[0072]
图19是表示参考例1与比较例1各自的声压的测定结果的图。
[0073]
图20是表示比较例1与比较例2各自的声压的测定结果的图。
[0074]
图21是表示实施例1与比较例1各自的声压的测定结果的图。
[0075]
图22是表示参考例1中关于声压的参考计算的结果与实测结果的图。
[0076]
图23是表示实施例1中关于声压的参考计算的结果与实测结果的图。
[0077]
图24时表示实施例1与实施例2各自的声压的模拟结果的图。
[0078]
图25时表示实施例1与实施例3各自的声压的模拟结果的图。
具体实施方式
[0079]
以下，对本发明进行详细说明。另外，以下所记载的结构要素的说明是基于本发明的代表性实施方式而进行的，但本发明并不限定于这种实施方式。
[0080]
另外，在本说明书中使用“～”表示的数值范围是指，将记载于“～”的前后的数值作为下限值及上限值而包括的范围。
[0081]
并且，在本说明书中，“正交”、“平行”及“垂直”包含本发明所属的技术领域中通常允许的误差范围。例如，“正交”还包括对于严格正交在小于
±
10
°
的范围内偏移的状态，对于严格正交的误差优选为3
°
以下。
[0082]
并且，对于以下的说明的中所涉及到的角度，可以允许对于严格角度在小于
±
10
°
的范围内偏移。
[0083]
并且，在本说明书中，“相同”、“同一”及“一致
””
包含本发明所属的技术领域中通常允许的误差范围。
[0084]
[关于本发明的消音装置]
[0085]
本发明的消音装置是用于具有壳体的送气系统且对从壳体内的声源产生的噪音进行消音的消音装置。并且，本发明的消音装置在送气系统内与声源所在的空间连接位置具备共振消音器。在此，在声源所在的空间连接有共振消音器是指，共振消音器存在于传递从声源产生的噪音的空间(声场空间)内。例如，共振消音器为气柱共振型或亥姆霍兹共振型的共振器的情况下，是指其开口部与壳体的内部连通。或者，共振消音器为膜型共振器的情况下，是指膜面所面向的空间与壳体的内部连通。
[0086]
另外，在声源所在的空间连接有共振消音器的方式中，在其中途位置也可以插入多孔质吸音材料或者由布及无纺布等具有通气性的材质构成的结构。
[0087]
另外，在设置有送气用的风扇的系统中，声源位于其风扇的旋转翼的前端(以下，也称为翼前端)。即，声源的位置能够通过声音相机拍摄声场空间而确定。并且，在假设为声源的位置(例如，风扇的旋转翼等)的附近设置通常的麦克风，一边改变麦克风的位置一边测定声压，并可以从声压水平变大的位置确定声源的位置。
[0088]
并且，在本发明的消音装置中，将上述的共振消音器单独的共振波长设为λ的情况下，共振消音器远离声源的距离，即共振消音器与声源的距离小于λ/2。
[0089]
共振消音器单独的共振波长λ相对于单独的共振消音器，能够将平面波入射时的透过损失峰值频率设为fr(hz)并定义为λ＝c0/fr。在此，c0为声速(m/s)。作为实验性地使用声音平面波来测定消音器特性的方法，具有声管法，透过损失能够通过4麦克风传递函数法(astm2611e中规定)来测定。能够从所测定的透过损失的峰值频率求出基本共振频率(即，最低次的共振频率)，并通过上述的式求出共振频率λ。
[0090]
如后面所参考的图4所示，具有开口部且从侧壁部形成共振消音器的情况下，能够将其开口部的尺寸的声管与开口部连接，并以共振消音器存在于侧壁部的结构进行测定。同样地，对于隔开通气部而形成的共振消音器，也能够通过对声管设为与上述相同的配置而进行测定。
[0091]
并且，共振消音器与声源的距离为共振消音器的端部与声源的距离。共振消音器的端部是在共振消音器中作用于噪音的部位中位于最靠近声源的位置的部分。在共振消音器为气柱共振型或亥姆霍兹共振型的共振器的情况下，该共振器所具有的开口部中最靠近声源的部分相当于端部，在共振消音器为膜型共振器的情况下，膜面中最靠近声源的部分相当于端部。
[0092]
并且，在本发明的消音装置中，上述的共振消音器的基本共振频率(一次模式中的共振频率)为根据壳体的尺寸而确定的声音上限频率以下。
[0093]
声音上限频率在jis a 1405-2:2007“基于声管的吸音率及阻抗的测定-第2部：传递函数法”中有规定。在壳体为圆管的情况下，将其内径设为d(m)，声速设为c0(m/s)时，若声音上限频率设为fu(hz)，则fu＜0.58
×
c0/d这一式成立。并且，在壳体为方形管的情况下，将最大截面尺寸设为d(m)时，fu＜0.50
×
c0/d这一式成立。
[0094]
声音上限频率表示不存在除平面波以外的声音模式的频率的上限，即仅平面波能够传播的频率的上限。另外，不仅声管，包含本发明的壳体的形状的一般的传播管的固有声音模式通过管的尺寸和形状来确定。关于圆管及方形管，通过上述的式来求出，关于其他形状，例如通过利用声音的有限元法对管进行建模，并进行固有值分析而求出最低次数的声音固有模式，由此能够将其频率设为声音上限频率。
[0095]
以上，在本发明的消音装置中，能够将从壳体内的声源产生的噪音中的1khz以下的低频侧的声音消音至宽带。这是因为，本发明的消音装置通过以共振消音器的共振为主导因素的消音(以下，称为“第一消音”。)、及以声源与共振消音器的端部之间的区域中的近场干扰为主导要因的消音(以下，称为“第二消音”。)来对噪音进行消音。第一消音为共振消音器的基本共振，即，最低次共振。
[0096]
近场区域是从声源产生声音的极附近的区域，并且在不向远方传播而衰减的高频成分也不衰减的程度上是声源附近的区域。在此，若在将声速设为c0、其频率设为f0时定义对应的波数k0(＝2π
×
f0/c0)，则在成为波数k＞k0的高频的范围内，如从波动方程式导出那样，在空间上且指数函数上衰减。将该高频成分称为近场音。近场区域是近场音也有助于干扰的区域。近场音在波长λ程度上衰减。并且，由于干扰需要声音往复，因此将确定近场区域时的距离不设为λ而设为λ/2。因此，在本实施方式中，沿着送气系统中的空气的流路距离声源的距离小于λ/2的区域相当于近场区域。
[0097]
近场干扰在前述的近场区域中产生的干扰，在本发明中是指包括声源与共振消音器之间的近场音的干扰。即，是从共振消音器的反射音和声源的放射音的干扰。由于包括近
场的干扰，对远场的干扰效果变大，并且该干扰对声源产生影响，从而与远场的干扰相比，能够抑制从声源的放射音。
[0098]
并且，第一消音的频率及第二消音的频率相互不同，但在由壳体的形状及尺寸而确定的壳体内的声压分布(光谱)中，均处于在1khz以下的低频侧声压比较高的频带内。具体而言，第一消音的频率是共振消音器的基本共振频率，第二消音的频率是比第一消音的频率高的频率(参考图10)。
[0099]
另外，关于本发明的消音装置的消音机理，在后面的项中再次说明。
[0100]
[本发明的送气系统的结构]
[0101]
关于本发明的送气系统的结构，列举图1～4所示的优选的具体例而进行说明。图1是表示本发明的一实施方式所涉及的送气系统(以下，为送气系统10)的示意性立体图。图2是图1所示的送气系统10的主视图。图3是表示图2中的i-i截面的图。图4是表示在图2中的j-j截面中切割消音装置30时的切割面。另外，在图4中，省略后述的消音体40的图示。
[0102]
送气系统10用于朝向规定的送气目的地送气，并且如图1所示，具有送气系统主体12和消音装置30。
[0103]
以下，分别对送气系统主体12及消音装置30进行说明。
[0104]
(送气系统主体)
[0105]
如图1及图3所示，送气系统主体12具有包围声源的壳体14，并通过具备于壳体14内的旋转体的旋转而进行送气。例如，送气系统主体12为送风机，特别是空调用的送风机，作为旋转体具有轴流风扇16。
[0106]
轴流风扇16为公知的轴流风扇，具有包含多个叶片的旋转翼16a。旋转翼16a具有多个叶片，图1及图3所示的旋转翼16a例如具有4片叶片。但是，叶片的片数并没有特别限定。旋转翼16a的叶片的形状能够采用与公知的轴流风扇中所使用的形状相同的形状。
[0107]
另外，以下，将旋转轴16b的轴向简称为“轴向”，将旋转轴16b的径向简称为“径向”。
[0108]
壳体14为箱型或圆筒形状的壳体(casing)，具有充分包围轴流风扇16整体的尺寸。并且，在轴向上的壳体14的一端即第一端(严格来说，送气方向上的上游侧的端)设置有吸气口14a，在另一端即第二端(严格来说，送气方向上的下游侧的端)设置有由圆孔构成的排气口14b。当使轴流风扇16的旋转轴16b的中心线延长时，排气口14b的中心位置位于其延长的中心线上。
[0109]
另外，吸气口14a与排气口14b可以是相互同一尺寸，也可以是相互不同的尺寸。
[0110]
并且，在壳体14的内部(即，送气系统主体12内)，在轴流风扇16的上游侧，配置有图1及图3所示的热交换器18。热交换器18例如由翅片线圈、翅片软管或热交换板构成，在与从吸气口14a进入到壳体14内的空气之间进行热交换，对该空气进行加温或降温。如上所述，热交换器18是使风及空气通气的部件，因此也不阻挡声音而使其通过。
[0111]
在如上构成的送气系统主体12中，轴流风扇16通过未图示的马达而旋转从而对空气赋予动能，由此空气在旋转轴16b的轴向上被送气。此时，送气系统主体12从设置于第一端侧的吸气口14a吸气，将所吸收的空气通过热交换器18进行加温或降温，并通过设置于第二端侧的排气口14b进行排气。其结果，被调节温度的空气被供给至规定的送气目的地。
[0112]
另外，作为送气系统主体12的附件，也可以将延伸到送气目的地的筒型适配器(未
图示)安装于排气口14b，并通过该适配器进行送气。
[0113]
然后，在送气系统主体12中，若轴流风扇16在壳体14内旋转，则从旋转翼16a的翼前端产生因旋转的翼阻断空气而引起的噪音(被称为流体机械噪音或空气噪音的噪音)。即，从壳体14内的声源产生的噪音包括因作为旋转体的轴流风扇16的旋转而产生的噪音。
[0114]
另外，旋转翼16a的翼前端是在旋转翼16a中最远离旋转轴16b的部位。
[0115]
上述的噪音与所送过来的空气一起通过排气口14b而被释放到壳体14之外。并且，因轴流风扇16在壳体14内旋转而产生的噪音的声压在低频侧遍及宽带而变大(成为宽的声压分布)。
[0116]
另一方面，如图1及图3所示，在壳体14的下游型的壁面(即，送气系统主体12的第二端侧)安装有消音装置30，通过排气口14b的上述的噪音通过该消音装置30而被消音，主要降低低频侧的声压。
[0117]
另外，在上述的例中，将送气系统主体12设为了送风机，但并不限定于此，送气系统主体也可以为压缩机、排风机或真空泵等。并且，送气系统主体12可以利用于各种用途，例如，可以举出冷暖气用的空调的室内机及室外机、汽车空调、空气净化器、通风扇、风扇、循环器、除湿器、加湿器、喷气发动机、计算机或服务器计算机等冷却用风扇、其他冷却用风扇及风车等的利用。
[0118]
并且，在上述的例中，送气系统主体12所具备的旋转体为轴流风扇16，但作为旋转体的风扇，例如，也可以为离心风扇、向后风扇(涡轮风扇)、翼型风扇、径向风扇、叶片式风扇(paddle fan)、多翼风扇(多叶片式风扇)、管式离心风扇、斜流风扇、轴流风扇、叶片轴流风扇、管式轴流风扇、螺旋桨式风扇、反向轴流风扇、横流风扇(cross flow fan)或渦流风扇等。
[0119]
并且，旋转体不限定于风扇，可以为用于涡轮压缩机及涡轮鼓风机的鼓风机、或者压缩机等。并且，当然也可以为使用了上述种类以外的旋转体的送气系统主体。
[0120]
(消音装置)
[0121]
消音装置30对存在于送气系统主体12的壳体14内的声源所发出的噪音，具体而言，在轴流风扇16的旋转翼16a旋转时切割空气所引起的噪音(流体机械噪音或空力噪音)进行消音。
[0122]
关于消音装置30，在主视图中如图2所示为大致矩形形状，在俯视图中如图4所示为凹型形状。消音装置30至少配置于送气系统主体12的第二端侧，并安装于壳体14的排气侧的端面。另外，虽然是与图1所示的形态不同的形态，但消音装置30也可以配置于送气系统主体12的第一端侧及第二端侧的每一个上。
[0123]
消音装置30具有通气用的空腔部分(即，后述的通气部32)，该空腔部分以与壳体14的内部连通的状态安装并固定在壳体14。关于将消音装置30固定于壳体14的机构，并没有特别限定，例如，可以通过粘接剂或粘接胶带等使消音装置30粘接于壳体14的端面，或者可以通过螺钉或螺栓等紧固件而将消音装置30固定在壳体14上。并且，可以在消音装置30及壳体14的一方设置凸起等凸部，在另一方设置插入孔等凹部，并通过将凸部插入凹部而使两者卡合来将消音装置30固定在壳体14上。并且，在将筒型适配器安装于壳体14的排气口14b的情况下，可以通过将该筒型适配器嵌入消音装置30的空腔部分，从而将消音装置30固定在壳体14。
[0124]
如图3所示，消音装置30具有由沿轴向贯穿消音装置30的空腔部分构成的通气部32，配置于通气部32的周围的共振消音器34。共振消音器34例如为气柱共振型的共振器，在图3所示的形态中，形成该内部空间的管路弯曲成l字状，在径向外侧延伸后弯曲成大致垂直，并沿轴向延伸。
[0125]
本实施方式的消音装置30具有第一端壁36、第二端壁37和侧壁38，利用这些壁来构建气柱共振型的共振器。具体而言，第一端壁36为配置于消音装置30的排气侧(在轴向上，与壳体14相反的一侧)的端位置的矩形板。第二端壁37配置于与第一端壁36相反的一侧(壳体14侧)的端位置，是外缘与第一端壁36相同尺寸的矩形板。侧壁38是在轴向上连结第一端壁36和第二端壁37的方筒型的部分。
[0126]
如图2及图3所示，在第一端壁36及第二端壁37各自的中央部设置有圆或矩形状的通气孔36a、37a。在消音装置30的轴向两端之间延伸的大致圆柱型的空腔部分形成通气部32。另外，通气孔36a、37a各自的中心位置在同一直线上，例如，在使轴流风扇16的旋转轴16b的中心线延长时，可以位于其延长线上。并且，两个通气孔36a、37a优选为相互相同的直径，也可以为相互不同的直径。
[0127]
如图4所示，第二端壁37的通气孔37a的周边部分朝向第一端壁36侧凹陷而形成凹部。通过如上构成的第一端壁36、第二端壁37和侧壁38，构成形成l字形的管路截面的气柱共振型的共振器。即，第一端壁36及第二端壁37形成轴向上气柱共振型的共振器的两端。
[0128]
另外，第二端壁37中的在轴向上位于最轴流风扇16侧的部分可以通过利用送气系统主体12的壳体14的外壁(详细而言，排气侧的外壁)而构成。
[0129]
并且，如图3及4所示，第一端壁36的通气孔36a的缘部分与第二端壁37的通气孔37a的缘部分的间隙形成气柱共振侧的共振器的开口部35。开口部35在气柱共振型的共振器中对应于作用于噪音的部分。并且，开口部35中的最靠近声源侧的端对应于共振消音器34的端部。并且，轴流风扇16的旋转翼16a的翼前端，即声源与共振消音器34的端部的距离(轴向上的间隔)如上所述小于λ/2，更优选小于λ/4，尤其优选为λ/6以下。
[0130]
共振消音器34的内部空间是由第一端壁36、第二端壁37和侧壁38包围的空间，通过开口部35与壳体14的内部即声源所在的空间连通。然后，在送气系统主体12侧所产生的噪音通过开口部35进入到共振消音器34内。
[0131]
通气部32是为了使在送气系统10中送气的空气，具体而言由于轴流风扇16的旋转所产生的气流通过而设置的空腔部分，如图3及4所示，贯穿消音装置30。通气部32沿轴向笔直地延伸，与送气系统主体12的壳体14内连通，如图3所示，与壳体14的排气口14b(排气侧的开口)连接。
[0132]
通气部32与排气口14b的直径相同，或者比排气口14b的直径小。并且，如图3所示，通气部32的直径可以为与轴流风扇16的旋转翼16a的外径大致相同。在此，旋转翼的外径是指，由轴流风扇16的旋转翼16a的翼前端在轴流风扇16旋转时所通过的轨道包围的圆(以下，方便起见称为轨道圆)的直径。换言之，通气部32的截面的面积(严格来讲，与轴流风扇16的旋转轴16b垂直的截面的面积)可以是与轨道圆的面积相同的面积。
[0133]
另外，如图5所示，通气部32的截面的面积可以小于轨道圆的面积。在这种情况下，具有随着截面积的减小而噪音量降低的效果，通过加工中间部分的形状，能够确保送气量而尽可能不阻碍轴流风扇16所产生的气流的流动。例如，优选以倾斜的结构(例如锥形状)
将消音体40的形状或壁的形状从轴流风扇16连续地连接至通气部32。
[0134]
共振消音器34配置于包围通气部32的位置，并配置于不阻碍通气部32中的空气的流动的位置。并且，共振消音器34的开口部35配置于在径向上与通气部32对置的位置，并沿着通气孔36a、37a的边缘以圆环状连续地设置。但是，并不限于此，开口部35也可以在通气部32的周向(沿着通气孔36a、37a的边缘的方向)上以规定的间距不连续的形成。
[0135]
并且，共振消音器34不限于气柱共振型的共振器，可以为亥姆霍兹共振型的共振器。共振消音器34成为气柱共振型还是亥姆霍兹共振型根据上述开口部35的尺寸及位置，以及共振器的内部空间的大小等而确定。因此，通过对它们适当地进行调整，能够选择设为气柱共振和亥姆霍兹共振中的哪一种共振结构。
[0136]
另外，在共振消音器34为气柱共振型的情况下，若开口部35狭窄则声波被开口部35反射从而声波难以进入内部空间内，因此优选开口部35一定程度地宽。具体而言，开口部35的宽度(沿轴向的长度)优选为1mm以上，更优选为3mm以上，进一步优选为5mm以上。在开口部35为圆形的情况下，优选直径在上述范围内。
[0137]
并且，共振消音器34可以为膜型共振型的共振器。在这种情况下，共振消音器34具有框体和以可振动的状态由框体支撑的膜，具备由框体及膜包围的背面空间，并且膜通过振动而产生共振。膜型共振型的共振器配置于不阻碍通气部32中的空气的流动的位置，膜与轴向成为大致平行，且朝向径向内侧而配置。
[0138]
另外，共振消音器34可以为气柱共振型的共振器、亥姆霍兹共振型的共振器及膜型共振器中的任意一种，也可以组合它们中的2个或3个。
[0139]
在此，将共振消音器34为膜型共振型或亥姆霍兹共振型的共振器时的各部分的材料(例如，第一端壁36、第二端壁37及侧壁38)、及共振消音器34为膜型共振器时的框体的材料统称为“框材料”。作为框材料，能够举出金属材料、树脂材料、增强塑料材料及碳纤维等。
[0140]
作为金属材料，例如能够举出铝、钛、镁、钨、铁、钢、铬、铬钼、镍铬钼合金(nichrome molybdenum)、铜、不锈钢及它们的合金等金属材料。并且，也能够加工所谓的金属板来构成框材料的形状。
[0141]
作为树脂材料，例如能够举出丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺酰亚胺、聚芳酯、聚醚酰亚胺、聚缩醛、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚砜、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚酰亚胺、abs树脂(丙烯腈(acrylonitrile)、丁二烯(butadiene)、苯乙烯(styrene)共聚合成树脂)、聚丙烯及三乙酰纤维素等树脂材料。
[0142]
作为增强塑料材料，能够举出碳纤维增强塑料(cfrp：carbon fiber reinforced plastics)及玻璃纤维增强塑料(gfrp：glass fiber reinforced plastics)。
[0143]
作为框材料，也可以利用天然橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、epdm(乙烯
·
丙烯
·
二烯橡胶)及硅酮橡胶等以及包含它们的交联结构体的橡胶类。
[0144]
并且，作为框材料，也能够使用蜂窝芯(honeycomb core)材料。蜂窝芯材料用作轻量且高刚性的材料，因此容易获得现成的产品。具体而言，以铝蜂窝、frp蜂窝、纸蜂窝(shin nippon feather core co.,ltd制、showa aircraft industry co.,ltd.制等)、及热塑性树脂的蜂窝(gifu plastic industry co.,ltd.制teccell等)为代表，作为框材料能够利用由各种原材料构成的蜂窝材料。
[0145]
并且，作为框材料可以使用包括空气的结构体，具体而言发泡材料、中空材料或多
孔质材料等。在构成多个共振器的情况下，为了不使共振器之间通气，例如可以使用独立气泡的发泡材料等。具体而言，能够选择独立气泡聚氨酯、独立气泡聚苯乙烯、独立气泡聚丙烯、独立气泡聚乙烯及独立气泡橡胶海绵等各种各样的材料。通过使用独立气泡体，与连续气泡体相比，不使声音、水及气体等通过，并且结构强度大，因此适合用作框材料。另外，在多孔质吸声体具有充分地支撑性的情况下，作为框材料可以仅使用多孔质吸声体。如上所述，通过作为框材料而使用在内部包含空气的结构体，能够使消音装置30更轻量化，并且对消音装置30赋予隔热性。
[0146]
并且，在共振消音器34为膜型共振器的情况下，作为膜的材料，能够使用金属材料、树脂材料、强化塑料材料、碳纤维、及橡胶类。
[0147]
并且，如图6所示，在共振消音器34的内部可以配置吸音性的内插物39。由此，能够将除了前述的第一消音及第二消音以外的频率的声音消音至宽带。
[0148]
内插物39可以为发泡材料、无纺布及多孔质材料中的任意一种，或者也可以组合两种以上。作为形成内插物39的材料，能够利用公知的材料。作为一例，能够利用发泡氨基甲酸酯、软质氨基甲酸酯泡沫、木材、陶瓷粒子烧结材料、苯酚泡沫等发泡材料及包含微小空气的材料、玻璃棉、岩棉、3m company制的thinsulate等微纤维、地毯、绒毯、熔喷无纺布、金属无纺布、聚酯无纺布、金属棉、毛毡、保温板、玻璃无纺布等纤维及无纺布类材料、木毛水泥板、二氧化硅纳米纤维等纳米纤维类材料、以及石膏板等。
[0149]
并且，如图3所示，消音装置30还具有与共振消音器34不同的消音体40。消音体40为通过吸音而进行消音的零件。具体而言，与前述的内插物39同样地，消音体40可以为发泡材料、无纺布及多孔质材料中的任意一种，或者也可以组合两种以上。关于消音体40的具体的材料，能够利用与上述中所举出的内插物39的材料相同的材料。
[0150]
如图3所示，消音体40配置于通气部32的径向外侧，并且配置于不阻碍通气部32中的空气的流动的位置。具体而言，在轴向上轴流风扇16的旋转翼16a(即，声源)与共振消音器34的端部之间的区域中，消音体40以包围通气部32的方式进行配置。配置于上述区域的消音体40位于比包括共振消音器34的端部的开口部35更靠近旋转翼16a处。
[0151]
并且，以抑制因消音体40的设置而导致的消音装置30的大型化为目的，可以在构成共振消音器34的第二端壁37中使通气孔37a的周边部分凹陷而设置的凹部内配置消音体40。由此，能够紧凑地设置消音体40。
[0152]
并且，通过使用形成为圆环状的消音体40，可以配置在通气部32的周向上连续地消音体40。在这种情况下，如图3所示，消音体40的中心部的贯穿孔40a可以为直孔，或者如图7所示，也可以为锥形状的孔。
[0153]
另外，消音体40可以在通气部32的周向上以规定的间距不连续地设置。
[0154]
[关于本发明的消音装置的消音机理]
[0155]
为了明确本发明的消音装置30的消音机理，制作以下说明的结构模型，并通过模拟求出了共振消音器34的消音量。另外，结构模型对应于后述的实施例1的实际机器。
[0156]
＜关于结构模型＞
[0157]
结构模型为图8所示的送气系统10的模型。作为送气系统10所具有的送气系统主体12，假设了daikin industries,ltd.制的空调“multicube(多立方结构)”。该装置为在内部具有热交换器的个人空调，使用旋转翼的直径为310mm的轴流风扇16进行送风。
[0158]
壳体尺寸为横550mm
×
高360mm
×
深400mm，在排气侧设置有直径350mm的开口部(即，排气口14b)。另外，若使用可选产品，则能够将开口部的直径转换为250mm。
[0159]
并且，在结构模型中，在上述空调的壳体的排气侧安装了具有形成l字状的气柱共振结构的共振消音器34的消音装置30。具体而言，如图8所示，在壳体14的开口部安装有长度70mm的圆筒型的内筒，在其端部安装有具有直径250mm的开口的外径350mm的圆环状板。圆管状板为丙烯酸制的板，其厚度为5mm。内筒的内侧空间形成通气部32，从上述的空调流出风。另外，上述的空调中的送风的强度设为high模式。
[0160]
而且，如图8所示，在壳体14的外缘安装有方筒型的外筒，在其端部(与壳体14相反的一侧的端部)安装有具有直径250mm的开口的横550mm
×
纵360mm的矩形板。由此，形成l字状的气柱共振结构的共振消音器34以使排气口14b和通气部32对准的状态配置于壳体14的排气侧前端。
[0161]
另外，共振消音器34的各部的尺寸值(具体而言，图4中，利用符号d1、d2、h、t1、t2及w所表示的值)如下所述。
[0162]
d1＝250mm、d2＝350mm、h＝360mm
[0163]
t1＝60mm、t2＝70mm、w＝550mm
[0164]
并且，如图8所示，在上述的内筒的内部配置有外径350mm且在中央部具有250mm的开口的圆环状的吸音氨基甲酸酯。该吸音氨基甲酸酯形成消音体40，且厚度为70mm，流动阻力为10^4rayls。如图8所示，吸音氨基甲酸酯配置成容纳在气柱共振型的共振消音器34中弯曲成l字形的角部。
[0165]
＜关于模拟结果＞
[0166]
将使用了上述结构模型的模拟结果示于图9。如图9所示，模拟的消音量与实测值(详细而言，在后面说明的实施例1的实测结果)良好地对应。并且，根据模拟结果明确了可以获得在低频区域具有多个峰值的宽带化的消音效果。
[0167]
在此，以划分壳体14内的声源(以下，还称为内部声源)的效果为目的，关于在的声管上设置有上述共振消音器34的系统中的消音量，构建模拟模型(以下，称为声管模型)而进行了计算。即，将入射波作为来自远方的平面波而求出声音的透射率和反射率，而且计算了吸收和透射损失。并且，还另行计算了在具有内部声源的实际机器模型(从上述的结构模型去除了消音体40的模型)中设置共振消音器34时的消音效果。将各个消音量的计算结果示于图10。
[0168]
在声管模型中，示出单一的峰值频率下的消音效果。这是在通常的共振器中也常见的倾向。另一方面，在实际机器模型中，相互不同的多个频率，具体而言在230hz附近和400hz附近示出消音峰值。
[0169]
根据以上的结果可知，通过在内部声源系统中安装共振消音器34，实现作为本发明的特征的低频区域中的消音的宽带化。为了研究该机理，计算了两个消音峰值中的声音特性(声压及局部速度)的空间分布。
[0170]
首先，将在230hz下的声压水平的空间分布示于图11。在图11中，上侧为排气侧，下侧为吸气侧。从图11可知，在l字状的共振消音器34的内部中声压变高，在消音装置30的排气侧的开口附近声压减小。由此推测，来自共振消音器34的放射音抵消了在共振消音器34中产生共振现象并向送气系统12的外部放射的声音成分。因此，可知在更低频侧的230hz下
的消音峰值中，共振消音器34的共振特性占主导地位。
[0171]
接着，将在403hz下的声压水平的空间分布示于图12，并将对应的局部速度的分布示于图13。从图12可知，在l字状的共振消音器34的内部中，不是相对较大声压，且不是单纯的共振现象。根据图13可知，在上下方向(即，轴向)，来自内部声源的局部速度的相位与从共振消音器34放射的反射音的局部速度的相位呈反向，因此产生了抵消的干扰。此时，推测为，在处于内部声源的位置与共振消音器34的端部的位置之间的区域(以下，方便起见称为“中间层”)中声音停留而被封闭，由此声音难以向外部放射。这与图12中中间层的声压变大的情况一致。
[0172]
如以上说明，可知基于以下而宽带化：本发明的在低频区域中的消音的特性通过共振消音器34的共振现象成为主导的230hz附近的第一消音和在中间层的近场干扰(声音的限制)成为主导的403hz附近的第二消音。
[0173]
在此，在第二消音中，内部声源的位置与共振消音器34的端部之间的间隔，即中间层的厚度变得重要，因此将中间层的厚度作为参数，对第一消音及第二消音的每一个计算了消音的频率和消音量。另外，关于l字状的共振消音器34，与上述的结构模型同样地，位于壳体14的排气口14b侧，使中间层的厚度发生变化。
[0174]
关于上述的计算结果，在图14中示出消音频率，在图15中示出消音量。另外，各图中的λ表示由声管测定的共振消音器34单独的共振波长。
[0175]
随着增加中间层的厚度，第一消音中的消音量逐渐减小。即，关于位于低频侧的共振，可知共振消音器34的端部配置于内部声源附近的一方，其消音量变得更大。而且，若中间层的厚度大于λ/4左右，则第二消音中的消音量也逐渐减小。然后，若中间层的厚度成为约λ/2，则第一消音中的消音量小于1db，几乎无法获得作为本发明的效果的宽带的消音效果。并且，越加厚中间层，消音装置越大型化。
[0176]
综上所述，认为中间层的厚度小于λ/2是为了获得本发明的宽带消音效果所必须的条件。并且，若考虑第二消音中的消音量的大小，则中间层的厚度优选小于λ/4。
[0177]
实施例
[0178]
以下，根据后述的实施例1～3，对本发明进行具体说明。另外，以下的实施例中示出的材料、使用量、比例、处理内容及处理顺序等只要不脱离本发明的主旨，则能够适当进行变更。从而，本发明的范围不应该被以下所示的实施例限定地解释。
[0179]
[实施例1]
[0180]
实施例1采用与图8所示的上述的结构模型相同的结构作为实际机器。另外，在实验1中，将内部声源的位置与共振消音器34的端部的位置之间的间隔，即中间层的厚度设为120mm。
[0181]
[参考例1]
[0182]
在参考例1中，使用了图16所示的送气装置52。该送气装置52由构成实施例1中的送气系统主体12的空调(daikin industries,ltd.制的multicube)构成，设为仅在其壳体14的排气口14b(直径350mm)安装长度70mm的筒体54的结构。即，在参考例1中，设为未设置实施例1的消音装置。除此以外，设为与实施例1相同的条件。
[0183]
另外，对于图16所示的送气装置52中与实施例1相同的零件，标注有与图8中所标注的符号相同的符号。
[0184]
[比较例1]
[0185]
在比较例1中，如图17所示，在参考例1中的筒体54的端部安装了具有直径250mm的开口的外径350mm的圆环状板56。即，将排气侧的开口缩小至250mm，对于除此以外的条件，设为与参考例1相同的条件。
[0186]
另外，对于图17所示的装置中与参考例1相同的零件，标注有与图16中所标注的符号相同的符号。
[0187]
[比较例2]
[0188]
在比较例2中，如图18所示，在比较例1的装置中的筒体54的内部配置了外径350mm且在中央部具有的开口的圆环状的吸音氨基甲酸酯58。即，在比较例1的筒体54的内部，在比排气侧的开口更靠外侧的区域填充了吸音氨基甲酸酯58。吸音氨基甲酸酯58的厚度为70mm，流动阻力为10^4rayls。
[0189]
(声音的测定)
[0190]
在实施例1、参考例1及比较例1～2的每一个中，运行空调并旋转轴流风扇16而进行了声音测定。关于声音测定，在从排气侧的开口的中央部向深度方向及高度方向分别错开1m的位置配置麦克风，在不直接受风的位置测定了声压。
[0191]
将参考例1与比较例1各自的测定结果示于图19。通过缩小排气侧的开口直径，降低了高频侧的噪音，但仍残留了包括450hz附近的窄频带的噪音(声压大的噪音)在内的低频侧的噪音。
[0192]
将比较例1与比较例2各自的测定结果示于图20。在比较例2中，与比较例1相比，虽然1khz以上的高频侧的声音因吸音氨基甲酸酯58的效果而降低了噪音，但对于低频侧的噪音，与比较例1相比没有变小，且随着频率有增大的倾向。
[0193]
将实施例1与比较例1各自的测定结果示于图21。在实施例1中，与排气侧的开口直径为相同直径的比较例1相比，降低了600hz以上的区域的噪音，并且对在其他例(参考例1、比较例1及比较例2)中未能降低的450hz附近的频带的噪音也能够进行消音。
[0194]
并且，针对实施例1、参考例1及比较例1～2的每一个，通过a特性声压水平来评价所有频带的噪音量，进而求出参考例1的噪音量的差分并示于表1。a特性声压水平是对整个频率可听带域进行考虑了人耳灵敏度的校正即a特性校正并积分音量时的噪音水平(单位dba)。
[0195]
[表1]
[0196] 参考例1比较例1比较例2实施例1所有频带噪音量(dba)60.158.757.854.4与参考例1的差分(dba)-1.42.35.7
[0197]
如表1所示，通过设置共振消音器34，相对于原来的状态(参考例1)，能够将噪音量降低5.7dba，相对于排气侧的开口直径为相同直径的比较例1，能够降低4.3dba。一般来讲，若存在3dba的差，则以普通人的听觉也能够充分识别出不同，因此在实施例1中，一边保持排气侧的开口直径一边显示出高消音效果。并且，可知即使如比较例2那样仅使用通常的吸音材料(具体而言，吸音氨基甲酸酯58)，与比较例1的差也为0.9dba，相对于此，在实施例1中，由于共振消音器34的效果可以获得较大的消音效果。
[0198]
另外，在声压测定时，在测定麦克风的配置位置对声音进行录音并收听比较的结
果，能够充分地识别实施例1与比较例1及2之间的差。
[0199]
(参考计算与实验结果的比较)
[0200]
进行了与上述的声压测定实验对应的参考计算。具体而言，针对参考例1、比较例1～2及实施例1的每一个，使用有限元法的计算软件“cosmol multiphysics”，对容纳轴流风扇的壳体进行了建模。然后，将轴流风扇视为内部声源，在轴流风扇的旋转翼的翼前端配置偶极子声源，并计算了声压分布。并且，为了验证计算结果，以半静音室声音进行了声压分布的测定实验。
[0201]
关于原来的状态，即对应于排气侧的开口直径为的参考例1的状态，将参考计算与实验的各个结果示于图22。从两个结果的比较可知，参考计算的结果良好地再现了实验结果。
[0202]
同样地，关于配置了共振消音器的状态，即对应于实施例1的状态，对参考计算与实验的各个结果进行比较可知，如图23所示，参考计算的结果良好地再现实验结果。
[0203]
综上所述，对参考计算进行了与使用了半静音室的实验的比较验证，其结果，示出参考计算能够以足够的精度再现实验(实测)。
[0204]
并且，对参考例1、比较例1～2及实施例1的每一个机器结构进行建模并进行计算的结果，分别良好地再现了作为通常的实验室中的实验结果所获得的光谱的概形及消音量。另外，将消音量的计算结果示于表2。
[0205]
[表2]
[0206][0207]
在实施例1中，其特征在于，通过在低频区域具有多个消音峰值来示出宽带的消音。在图9中，示出设置了共振消音器的情况，即关于实施例1的消音量的实测值与模拟结果。另外，在图9中，将设置共振消音器的噪音水平用利用壁堵塞共振消音器的入口并从噪音水平中减去评价时的值来小时。如图9所示，在设置共振消音器的情况下，在200hz附近和350-500hz附近出现了消音峰值。
[0208]
并且，制作与实施例1对应的模型(即，图8所示的结构模型)，通过模拟求出共振消音器的消音量，其结果，可知所模拟的消音量与实验值良好地对应(参考图10)。然后，从模拟中确认到在与实施例1对应的结构模型中，可以获得在低频区域具有多个峰值的宽带化的消音效果。
[0209]
[实施例2]
[0210]
在实施例1中，如图24所示，在400hz附近残留有噪音较大的区域。在实施例2中，通过安装使共振频率与其频带一致的第二共振消音器，实施了进一步的消音措施。
[0211]
具体而言，将第二共振消音器追加安装于实施例1的排气侧，从而进行了消音效果的模拟。第二共振消音器为与l字状的气柱共振消音器不同的笔直延伸的直线型的气柱共振器，详细而言，是由550mm
×
360mm
×
60mm的板包围的中空结构体，在两面的板的中央部穿设有的贯穿孔。
[0212]
将实施例2中的声压水平的模拟结果示于图24。通过追加第二共振消音器，能够达成400hz附近的消音。如此，通过多级化设置共振消音器，能够获得更宽带的消音效果。
[0213]
[实施例3]
[0214]
在实施例3中，将长度60mm且内径250mm的筒体安装于实施例1的排气侧开口。在原来的结构(比较例1)中，在排气侧开口处仅设置有厚度5mm的板，因此声音在壳体内部分散，成为高角度的声音也被放射到外部(壳体之外)。相对于此，通过在排气侧开口处安装有筒体，可以期待消除高角度的声音的效果。
[0215]
在图25中示出分别针对实施例1中的声压水平、及安装有筒体的实施例3中的声压水平进行了实测的光谱。如图25可知，通过安装筒体，可以获得所期待的效果，并且以高峰值为中心能够整体降低声压水平。
[0216]
综上所述，实施例1～3在本发明的范围内，并且在所有例中，均将来自内部声源的噪音在低频侧消音至宽带，因此本发明的效果明显。
[0217]
符号说明
[0218]
10-送气系统，12-送气系统主体，14-框体，14a-吸气口，14b-排气口，16-轴流风扇，16a-旋转翼，16b-旋转轴，18-热交换器，30-消音装置，32-通气部，34-共振消音器，35-开口部，36-第一壁，36a-通气孔，37-第二壁，37a-通气孔，38-侧壁，39-内插物，40-消音体，40a-贯穿孔，52-送气装置，54-筒体，56-圆环状板，58-吸音氨基甲酸酯。