(57)【要約】【課題】ファン翼の回転に応じて生じる空力騒音を十分に低減することができるファンを提供する。【解決手段】ファン１０は、ファン翼１１と、該ファン翼１１を収容するファンケーシング１２と、ファン翼１１の下流側においてファンケーシング１２と一体的に形成されたサイレンサ１３とを備え、サイレンサ１３の各中空管１３ａの長さＬ１が、ファン翼１１の回転数Ｎにおいて発生するファン騒音のピーク周波数成分ｆｎを減衰可能な長さに設定される。【選択図】図１Ｂ
2019019805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファン翼と、前記ファン翼を覆うケーシングと、消音器とを備え、
前記消音器が、前記ファン翼の上流側及び下流側の少なくとも一方において前記ケーシングと一体的に設けられることを特徴とするファン。
【請求項２】
前記消音器は、前記ケーシングの内部側及び外部側の少なくとも一方に突出する中空管を含むことを特徴とする請求項１記載のファン。
【請求項３】
前記消音器は、前記中空管と連通する膨張室をさらに含むことを特徴とする請求項２記載のファン。
【請求項４】
前記中空管は、前記膨張室の内部側及び外部側の少なくとも一方に突出することを特徴とする請求項３記載のファン。
【請求項５】
前記中空管の長さは、前記ファン翼の回転数に応じて決まる周波数成分を有する騒音を低減する長さに設定されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか1項に記載のファン。
【請求項６】
前記膨張室は膨張比が５以上であり、前記膨張室の長さは、前記ファン翼の回転数に応じて決まる周波数成分を有する騒音を低減する長さに設定されることを特徴とする請求項３又は４記載のファン。
【請求項７】
ファン翼と前記ファン翼を覆うケーシングを有するファンと、該ファンを覆うファンケースと、消音器とを備え、
前記消音器が、前記ファン翼の上流側及び下流側の少なくとも一方において前記ファンケースと一体的に設けられることを特徴とするファンユニット。
【請求項８】
前記消音器は、前記ファンケースの内部側及び外部側の少なくとも一方に突出する中空管を含むことを特徴とする請求項７記載のファンユニット。
【請求項９】
前記ファンケースは、前記中空管と連通する膨張室を含むことを特徴とする請求項８記載のファンユニット。
【請求項１０】
前記中空管は、前記膨張室の内部側及び外部側の少なくとも一方に突出することを特徴とする請求項９記載のファンユニット。
【請求項１１】
前記中空管の長さは、前記ファン翼の回転数に応じて決まる周波数成分を有する騒音を低減する長さに設定されることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか１項に記載のファンユニット。
【請求項１２】
前記膨張室は膨張比が５以上であり、前記膨張室の長さは、前記ファン翼の回転数に応じて決まる周波数成分を有する騒音を低減する長さに設定されることを特徴とする請求項９又は１０記載のファンユニット。
【請求項１３】
前記ファン及び前記ファンケースの間に防振材が介在することを特徴とする請求項７乃至１２のいずれか１項に記載のファンユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファン、並びに、該ファンを覆うファンケースを備えるファンユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心ファンや軸流ファン（以下、これらを単に「ファン」という。）は、通常、回転翼であるファン翼を覆うケーシングを備える。ファン翼が回転すると、ケーシングの内部において圧力変動が生じ、該圧力変動に起因する空力騒音（以下、「ファン騒音」という。）が発生する。ファン騒音は、一般にファン翼の回転数Ｎに応じたピーク周波数成分ｆｎを有する。ところで、図８に示すようなインクジェット記録装置８０は用紙８１をプラテン８２に吸引するためにファン８３を備え、該ファン８３がダクト８４を介してプラテン８２に開口する複数の吸引口８５から用紙８１を吸引する。このインクジェット記録装置８０では、上述したファン騒音を低減するために、ダクト８４の内部に複数の互いに異なる大きさの膨張室型消音器８６，８７が形成される（例えば、特許文献１参照。）。各膨張室型消音器８６，８７の気流に沿う長さはファン騒音のピーク周波数成分ｆｎを減衰可能な長さに設定される。これにより、各膨張室型消音器８６，８７の内部では、ファン騒音のピーク周波数成分ｆｎが音波の干渉によって減衰し、ファン騒音が低減される。
【０００３】
また、ファンユニットのケーシングの排気口の下流側に排気ダクトを配置し、該排気ダクトを介して外部へ排気する場合がある。この場合、排気流が排気ダクトの内部で乱流となり、排気ダクトの内壁面に衝突して騒音（以下、「衝突騒音」という。）が発生する。このような衝突騒音を低減するために、例えば、図９に示すように、ケーシング９０の排気口９１の下流側に配置された排気ダクト９２は、各隅部においてファン翼９３の回転方向Ｄに沿うような湾曲内壁面９４，９５を有する（例えば、特許文献２参照。）。これにより、排気ダクト９２の内部において、排気流を円滑に流して乱流の発生を低減し、衝突騒音の発生を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６７０１５号公報
【特許文献２】特許第５２９３２７２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、ダクト８４をインクジェット記録装置８０の内部に設けるため、ダクト８４の大きさに制約が生じる。その結果、各膨張室型消音器８６，８７の気流に沿う長さをファン騒音のピーク周波数成分ｆｎを減衰可能な長さに設定するのが困難であり、ファン騒音を十分に低減できない場合がある。また、特許文献２の技術は、衝突騒音を低減するのみであり、ファン騒音のピーク周波数成分ｆｎを減衰することを考慮していない。
【０００６】
本発明の目的は、ファン翼の回転に応じて生じる空力騒音を十分に低減することができるファン及びファンユニットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明のファンは、ファン翼と、前記ファン翼を覆うケーシングと、消音器とを備え、前記消音器が、前記ファン翼の上流側及び下流側の少なくとも一方において前記ケーシングと一体的に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ファン翼の回転に応じて生じる空力騒音を十分に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の第１の実施の形態に係るファンの構成を概略的に示す斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａのファンの内部構成を概略的に示す一部分解斜視図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係るファンの構成を概略的に示す斜視図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係るファンの構成を概略的に示す斜視図である。
【図４Ａ】本発明の第４の実施の形態に係るファンの構成を概略的に示す斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａのファンの内部構成を概略的に示す一部分解斜視図である。
【図４Ｃ】図４Ａのファンの内部構成を概略的に示す水平断面図である。
【図５Ａ】本発明の第５の実施の形態に係るファンユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ａのファンユニットの内部構成を概略的に示す一部分解斜視図である。
【図５Ｃ】図５Ａのファンユニットの内部構成を概略的に示す他の一部分解斜視図である。
【図６Ａ】本発明の第６の実施の形態に係るファンユニットの構成を概略的に示す斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａのファンユニットの内部構成を概略的に示す一部分解斜視図である。
【図６Ｃ】図６Ａのファンユニットの内部構成を概略的に示す水平断面図である。
【図７Ａ】ファンユニットにおけるサイレンサの有無のファン騒音のオーバーオール値に対する影響を示すグラフである。
【図７Ｂ】ファンユニットにおけるサイレンサ及びチャンバの有無のファン騒音のオーバーオール値に対する影響を示すグラフである。
【図８】ファンを備えるインクジェット記録装置の内部構成を概略的に示す図である。
【図９】排気ダクトを備えるファンユニットの内部構成を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、以下の各実施の形態に記載されている構成はあくまで例示に過ぎず、本発明の範囲は各実施の形態に記載されている構成によって限定されることはない。まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１Ａは、本発明の第１の実施の形態に係るファンの構成を概略的に示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａのファンの内部構成を概略的に示す一部分解斜視図である。図１Ａ、図１Ｂにおいて、ファン１０は、ファン翼１１と、該ファン翼１１を収容するファンケーシング１２とを備える。ファン翼１１は回転軸ＣＬから該回転軸ＣＬと垂直な方向に突出する複数のブレードを有し、回転軸ＣＬを側方から眺めた場合、各ブレードは回転軸ＣＬに対して所定の傾斜角をなす。ファン翼１１が回転軸ＣＬを中心に回転する際、ファン翼１１は回転軸ＣＬに沿って空気を吸入し、回転軸ＣＬと垂直な方向へ空気を送出する。以下、ファン翼１１の空気の吸入側を「上流側」と称し、ファン翼１１の空気の送出側を「下流側」と称する。ファンケーシング１２は、ファン翼１１が中央からオフセットされて配置される円筒状の回転流生成部１２ａと、該回転流生成部１２ａと連通し、且つ回転流生成部１２ａの接線方向に延出する整流部１２ｂとを有する。また、ファンケーシング１２はファン翼１１の上流側において開口する開口部１２ｃを有する。ファン翼１１が回転する際、開口部１２ｃから吸引されてファン翼１１から回転軸ＣＬと垂直な方向へ送出された空気の流れ（気流）は、回転流生成部１２ａの内壁に沿いながら回転軸ＣＬ周りの回転流を形成する。回転流は、矢印Ａに沿って整流部１２ｂへ導入される。
【００１２】
整流部１２ｂには、ファンケーシング１２と一体的に形成されたサイレンサ１３が接続される。サイレンサ１３は互いに平行に配置された複数の中空管１３ａからなり、各中空管１３ａは断面が長方形又は正方形を呈し、直線状に延伸する通気路を形成する。サイレンサ１３の一端が整流部１２ｂと連通し、サイレンサ１３の他端には排気口１４が開口する。整流部１２ｂへ導入された気流はサイレンサ１３へ導入され、排気口１４から外部へ送出される。
【００１３】
ファンケーシング１２の内部において、回転流生成部１２ａと整流部１２ｂの接続部である舌部１２ｄを気流が通過する際、圧力変動が生じてファン騒音が発生する。このファン騒音は、ファン翼１１の回転数Ｎに応じたピーク周波数成分ｆｎを有する。その後、気流はピーク周波数成分ｆｎのファン騒音を伴ったまま、サイレンサ１３へ導入される。サイレンサ１３へ導入された気流がそのまま排気口１４から送出されると、ファン１０の外部へファン騒音を放出するおそれがある。これに対応して、本実施の形態では、ファン騒音を低減するために、サイレンサ１３を干渉型消音器として機能させる。
【００１４】
ここで、サイレンサ１３の各中空管１３ａを流れる気流が伴うファン騒音の音波（進行波）に対し、排気口１４は断面変化に起因して反射壁として作用し、反射波を生じさせる。このとき、進行波に対する反射波の位相差を調整することにより、進行波と反射波を干渉させてファン騒音の音波の振幅を低減させる。この結果、音響エネルギーが低減する。ファン１０では、ファン騒音の進行波と反射波を干渉させるために、各中空管１３ａの長さが所定の値に調整される。ところで、サイレンサ１３を干渉型消音器として機能させる場合、減衰させる音波の周波数（以下、「減衰周波数」という。）をＦ（Ｈｚ）とし、各中空管１３ａの長さをＬ１（ｍ）とすると下記式（１）が成立する。
Ｆ  ＝  （ｎ・ｃ）／（４・Ｌ１）  …  （１）
ここで、ｎは奇数（１，３，５，…）であり、ｃは音速（ｍ／秒）である。
【００１５】
本実施の形態では、減衰周波数Ｆがファン騒音のピーク周波数成分ｆｎと一致するように、各中空管１３ａの長さＬ１が設定される。これにより、サイレンサ１３を通過する気流が有するピーク周波数成分ｆｎのファン騒音が低減される。
【００１６】
ファン１０によれば、サイレンサ１３がファン翼１１の下流側においてファンケーシング１２と一体的に形成されるので、サイレンサ１３のレイアウトに余裕を持たせることができる。これにより、サイレンサ１３の各中空管１３ａの長さＬ１の設定に自由度が増し、各中空管１３ａの長さＬ１を、ファン翼１１の回転数Ｎにおいて発生するファン騒音のピーク周波数成分ｆｎを減衰可能な長さへ、確実に設定することができる。その結果、ファン騒音を十分に低減することができる。また、ファン１０では、サイレンサ１３がファン翼１１の下流側においてファンケーシング１２と一体的に形成されるので、ファン１０のみでファン騒音を低減することができる。これにより、ファン１０が配置される装置において、ファン１０の下流側の構成によってファン騒音を低減する必要を無くすことができ、例えば、ファン１０の下流に消音ダクトや消音に必要な大きさを有する膨張室を配置する必要を無くすことができる。その結果、当該装置の設計では、ファン１０の下流側において気流を円滑に流すことにのみ留意すればよく、設計者の負担を減らすこともできる。
【００１７】
上述したファン１０では、サイレンサ１３が複数の中空管１３ａによって構成されたが、サイレンサ１３を上記複数の中空管１３ａの合計断面積と同じ断面積を有する１つの中空管によって構成してもよい。また、各中空管１３ａの断面は長方形又は正方形を呈するが、当該断面の形状はこれらに限られず、例えば、四角形以外の多角形、正円や楕円であってもよい。また、上述したファン１０では、サイレンサ１３の各中空管１３ａが直線状に延伸するが、各中空管１３ａはファン１０の大きさを無闇に拡大させない範囲で屈曲してもよい。さらに、サイレンサ１３は、ファンケーシング１２と一体的に取り扱うことができれば、ファンケーシング１２から着脱可能に構成されてもよい。
【００１８】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。第２の実施の形態は、サイレンサがファン翼の上流側に設けられる点で、第１の実施の形態と異なる。
【００１９】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係るファンの構成を概略的に示す斜視図である。図２において、ファン２０は、ファン翼１１を収容するファンケーシング２１を備える。ファンケーシング２１は、ファン翼１１が中央からオフセットされて配置される円筒状の回転流生成部２１ａと、回転流生成部２１ａの接線方向に向けて開口する排気口２１ｂとを有する。また、ファンケーシング２１はファン翼１１の上流側において開口する開口部（図示しない）を有する。なお、ファンケーシング２１の開口部は、ファンケーシング１２の開口部１２ｃとほぼ同じ位置に設けられる。開口部には、ファンケーシング２１と一体的に形成されたサイレンサ２２が接続される。サイレンサ２２はファン翼１１の回転軸ＣＬと平行に立設される。サイレンサ２２は互いに平行に配置された複数の中空管２２ａからなり、各中空管２２ａは断面が長方形又は正方形を呈し、直線状に延伸する通気路を形成する。サイレンサ２２の一端が開口部と連通し、サイレンサ２２の他端には吸気口２３が開口する。
【００２０】
ファン翼１１が回転する際、空気が吸気口２３から吸引されてサイレンサ２２の中空管２２ａの内部を流れ、ファンケーシング２１の開口部を介してファン翼１１に到達する。その後、ファン翼１１から回転軸ＣＬと垂直な方向へ送出された空気の流れ（気流）は、回転流生成部２１ａの内壁に沿いながら回転軸ＣＬ周りの回転流を形成する。回転流は、回転流生成部２１ａの接線方向に沿って排気口２１ｂから外部へ送出される。ファン２０においても、ファンケーシング２１の内部に回転軸ＣＬ周りの回転流が形成される際、圧力変動が生じてファン騒音が発生する。このファン騒音は、ファン翼１１の回転数Ｎに応じたピーク周波数成分ｆｎを有するが、ファンケーシング２１の内部からサイレンサ２２へ伝播され、吸気口２３から放出されるおそれがある。これに対応して、本実施の形態では、ファン騒音を低減するために、第１の実施の形態と同様に、サイレンサ２２を干渉型消音器として機能させる。具体的には、第１の実施の形態と同様に、サイレンサ２２の減衰周波数Ｆがファン騒音のピーク周波数成分ｆｎと一致するように、各中空管２２ａの長さＬ２が設定される。これにより、サイレンサ２２へ伝播されるピーク周波数成分ｆｎのファン騒音が低減される。
【００２１】
ファン２０によれば、サイレンサ２２がファン翼１１の上流側においてファンケーシング２１と一体的に形成されるので、サイレンサ２２のレイアウトに余裕を持たせることができる。これにより、サイレンサ２２の各中空管２２ａの長さＬ２の設定に自由度が増し、各中空管２２ａの長さＬ２を、ファン翼１１の回転数Ｎにおいて発生するファン騒音のピーク周波数成分ｆｎを減衰可能な長さへ、確実に設定することができる。その結果、ファン騒音を十分に低減することができる。また、ファン２０では、サイレンサ２２がファン翼１１の上流側においてファンケーシング２１と一体的に形成されるので、ファン２０のみでファン騒音を低減することができる。これにより、ファン２０が配置される装置において、ファン２０の上流側の構成によってファン騒音を低減する必要を無くすことができ、例えば、ファン２０の上流に消音ダクトや消音に必要な大きさを有する膨張室を配置する必要を無くすことができる。その結果、当該装置の設計では、ファン２０の上流側において気流を円滑に流すことにのみ留意すればよく、設計者の負担を減らすこともできる。
【００２２】
上述したファン２０では、サイレンサ２２が複数の中空管２２ａによって構成されたが、サイレンサ２２を上記複数の中空管２２ａの合計断面積と同じ断面積を有する１つの中空管によって構成してもよい。また、各中空管２２ａの断面は長方形又は正方形を呈するが、当該断面の形状はこれらに限られず、例えば、四角形以外の多角形、正円や楕円であってもよい。また、上述したファン２０では、サイレンサ２２の各中空管２２ａが直線状に延伸するが、各中空管２２ａはファン２０の大きさを無闇に拡大させない範囲で屈曲してもよい。さらに、サイレンサ２２は、ファンケーシング２１と一体的に取り扱うことができれば、ファンケーシング２１から着脱可能に構成されてもよい。
【００２３】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。第３の実施の形態は、サイレンサがファン翼の下流側だけでなく上流側にも設けられる点で、第１の実施の形態と異なる。
【００２４】
図３は、本発明の第３の実施の形態に係るファンの構成を概略的に示す斜視図である。図３において、ファン３０は、ファン１０と同様に、ファン翼１１を収容するファンケーシング１２を備え、ファンケーシング１２の整流部１２ｂには、ファンケーシング１２と一体的に形成されたサイレンサ１３が接続される。また、ファンケーシング１２はファン翼１１の上流側において開口する開口部１２ｃを有するが、該開口部１２ｃには、ファン２０と同様に、ファンケーシング１２と一体的に形成されたサイレンサ２２が接続される。
【００２５】
ファン翼１１が回転する際、空気が吸気口２３から吸引されてサイレンサ２２の中空管２２ａの内部を流れ、ファンケーシング１２の開口部を介してファン翼１１に到達する。その後、ファン翼１１から回転軸ＣＬと垂直な方向へ送出された空気の流れ（気流）は、回転流生成部１２ａの内壁に沿いながら回転軸ＣＬ周りの回転流を形成する。この回転流は、整流部１２ｂへ導入され、さらに、サイレンサ１３へ導入されて排気口１４から外部へ送出される。本実施の形態でも、ファンケーシング１２の内部に回転軸ＣＬ周りの回転流が形成される際、圧力変動が生じてファン騒音が発生する。このファン騒音は、ファン翼１１の回転数Ｎに応じたピーク周波数成分ｆｎを有するが、ファンケーシング１２の内部からサイレンサ１３，２２へ伝播され、吸気口２３や排気口１４から放出されるおそれがある。これに対応して、本実施の形態では、ファン騒音を低減するために、第１の実施の形態や第２の実施の形態と同様に、サイレンサ１３，２２を干渉型消音器として機能させる。具体的には、第１の実施の形態や第２の実施の形態と同様に、サイレンサ１３，２２の減衰周波数Ｆがファン騒音のピーク周波数成分ｆｎと一致するように、各中空管１３ａの長さＬ１や各中空管２２ａの長さＬ２が設定される。これにより、サイレンサ１３，２２へ伝播されるピーク周波数成分ｆｎのファン騒音が低減される。
【００２６】
ファン３０によれば、サイレンサ１３がファン翼１１の下流側においてファンケーシング１２と一体的に形成され、且つサイレンサ２２がファン翼１１の上流側においてファンケーシング１２と一体的に形成される。したがって、ファン１０が奏する効果及びファン２０が奏する効果のいずれも奏することができる。また、ファン３０では、サイレンサ１３やサイレンサ２２をそれぞれ、１つの中空管によって構成してもよく、各中空管１３ａや各中空管２２ａの断面の形状は、例えば、四角形以外の多角形、正円や楕円であってもよい。また、各中空管１３ａや各中空管２２ａは屈曲してもよく、サイレンサ１３やサイレンサ２２は、ファンケーシング１２と一体的に取り扱うことができれば、ファンケーシング１２から着脱可能に構成されてもよい。
【００２７】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。第４の実施の形態は、ファンケーシング及びサイレンサの間にチャンバが設けられる点で、第１の実施の形態と異なる。
【００２８】
図４Ａは、本発明の第４の実施の形態に係るファンの構成を概略的に示す斜視図である。図４Ｂは、図４Ａのファンの内部構成を概略的に示す一部分解斜視図である。図４Ｃは、図４Ａのファンの内部構成を概略的に示す水平断面図である。図４Ａ〜図４Ｃにおいて、ファン４０は、ファン翼１１と、該ファン翼１１を収容するファンケーシング４１とを備える。ファンケーシング４１は、ファン翼１１が中央からオフセットされて配置される円筒状の回転流生成部４１ａと、回転流生成部４１ａの接線方向に向けて開口する連通口４１ｂとを有する。また、ファンケーシング４１はファン翼１１の上流側において開口する開口部４１ｃを有する。ファン翼１１が回転する際、開口部４１ｃから吸引されてファン翼１１から回転軸ＣＬと垂直な方向へ送出された空気の流れ（気流）は、回転流生成部４１ａの内壁に沿いながら回転軸ＣＬ周りの回転流を形成する。回転流は、回転流生成部４１ａの接線方向に沿って連通口４１ｂから送出される。連通口４１ｂには、ファンケーシング４１と一体的に形成されたチャンバ４２が接続される。チャンバ４２は直方体状の筐体からなり、一端の近傍の一側面において連通口４１ｂが開口する。連通口４１ｂから送出される気流はチャンバ４２の内側壁に衝突した後、チャンバ４２の長手方向に沿って流れる（矢印Ｂ参照。）。
【００２９】
ファン４０においても、ファンケーシング４１の内部に回転軸ＣＬ周りの回転流が形成される際、圧力変動が生じてファン騒音が発生する。このファン騒音は、ファン翼１１の回転数Ｎに応じたピーク周波数成分ｆｎを有するが、ファンケーシング４１の内部からチャンバ４２へ伝播される。本実施の形態では、このファン騒音を低減するために、チャンバ４２を膨張室型消音器として機能させる。具体的には、チャンバ４２へ伝播されるファン騒音の音波（入射波）を、チャンバ４２の内側壁において反射させて反射波を生じさせる。このとき、入射波に対する反射波の位相差を調整し、反射波の位相を入射波の位相から１／２波長分だけずらすことにより、入射波と反射波を干渉させて入射波を打ち消す。これにより、ファン騒音の音波の音響エネルギーを低減する。ファン４０では、チャンバ４２においてファン騒音の入射波と反射波を干渉させるために、チャンバ４２の室内長が所定の値に調整される。ところで、チャンバ４２を膨張室型消音器として機能させる場合、減衰周波数をＦ‘（Ｈｚ）とし、チャンバ４２の室内長をＬ３（ｍ）とすると下記式（２）が成立する。
Ｆ‘  ＝  （ｎ・ｃ）／（４・Ｌ３）  …  （２）
ここで、ｎは奇数（１，３，５，…）であり、ｃは音速（ｍ／秒）である。
【００３０】
本実施の形態では、減衰周波数Ｆ‘がファン騒音のピーク周波数成分ｆｎと一致するように、チャンバ４２の室内長Ｌ３が設定される。これにより、チャンバ４２へ伝播されるピーク周波数成分ｆｎのファン騒音が低減される。また、膨張室型消音器では膨張比が大きいほど消音効果が高くなる。チャンバ４２では、連通口４１ｂの開口面積Ｓ１に対するチャンバ４２の断面積Ｓ２の比が膨張比に該当する。したがって、チャンバ４２の断面積Ｓ２ができるだけ大きくなるように、チャンバ４２を構成するのが好ましく、例えば、チャンバ４２の膨張比は５以上であることが好ましい。なお、ここでのチャンバ４２の断面積Ｓ２は、連通口４１ｂの直下における気流に対して垂直なチャンバ４２の断面積が該当する。
【００３１】
また、チャンバ４２の他端近傍にはファンケーシング４１と一体的に形成されたサイレンサ４３が接続される。サイレンサ４３はチャンバ４２の他端近傍から回転軸ＣＬと平行に立設される。サイレンサ４３は互いに平行に配置された複数の中空管４３ａからなり、各中空管４３ａは断面が長方形又は正方形を呈し、直線状に延伸する通気路を形成する。サイレンサ４３の一端はチャンバ４２（ファンケーシング４１）の内部側に突出する。このとき、サイレンサ４３は全てチャンバ４２の内部側に収容されないため、サイレンサ４３の他端はチャンバ４２（ファンケーシング４１）の外部側へ突出する。サイレンサ４３の一端はチャンバ４２の内部において開口し、サイレンサ４３とチャンバ４２は連通する。さらに、サイレンサ４３の他端には排気口４４が開口する。チャンバ４２へ導入された気流はサイレンサ４３へ導入され、排気口４４から外部へ送出される。チャンバ４２においてファン騒音が十分に低減されなかった場合、当該ファン騒音はサイレンサ４３へ伝播され、ファン４０の外部から放出されるおそれがある。これに対応して、本実施の形態では、ファン騒音を低減するために、第１の実施の形態と同様に、サイレンサ４３を干渉型消音器として機能させる。具体的には、第１の実施の形態と同様に、サイレンサ４３の減衰周波数Ｆがファン騒音のピーク周波数成分ｆｎと一致するように、各中空管４３ａの長さＬ４が設定される。これにより、サイレンサ４３へ伝播されるピーク周波数成分ｆｎのファン騒音が低減される。また、サイレンサ４３の各中空管４３ａの合計断面積Ｓ３は、連通口４１ｂの開口面積Ｓ１と同等以下に設定されるのが好ましく、これにより、サイレンサ４３の排気口４４から放出されるファン騒音をさらに低減させることができる。この場合、各中空管４３ａの合計断面積Ｓ３の開口面積Ｓ１に対する縮小代は、サイレンサ４３のコンダクタンスが大幅に悪化しない程度に留めるのが好ましい。
【００３２】
ファン４０によれば、サイレンサ４３及びチャンバ４２がファン翼１１の下流側においてファンケーシング４１と一体的に形成されるので、ファン４０のみでファン騒音を低減することができる。これにより、ファン４０が配置される装置において、ファン４０の下流側の構成によってファン騒音を低減する必要を無くすことができ、例えば、ファン４０の下流に消音ダクトを配置する必要を無くすことができる。また、ファン４０では、サイレンサ４３及びチャンバ４２のいずれにおいてもファン騒音を低減できるため、例えば、サイレンサ１３のみを備えるファン１０に比して、ファン騒音をより確実に低減することができる。また、ファン４０では、サイレンサ４３の一端をチャンバ４２の内部側に突出させるため、チャンバ４２の外部側に突出するサイレンサ４３の突出量を低減することができ、これにより、装置におけるファン４０の配置の自由度を向上することができる。なお、減衰周波数Ｆがファン騒音のピーク周波数成分ｆｎと一致するときの各中空管４３ａの長さＬ４が小さい場合、サイレンサ４３の全てをチャンバ４２の内部側に突出させてもよい。また、装置において空間容積に余裕がある場合、サイレンサ４３の全てをチャンバ４２の外部側に突出させてもよい。
【００３３】
ファン４０では、サイレンサ４３及びチャンバ４２のいずれもファン翼１１の下流側に配置されたが、サイレンサ４３及びチャンバ４２のいずれもファン翼１１の上流側に配置してもよい。また、サイレンサ４３及びチャンバ４２の一方をファン翼１１の下流側に配置し、サイレンサ４３及びチャンバ４２の他方をファン翼１１の上流側に配置してもよい。
【００３４】
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。第５の実施の形態は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。第５の実施の形態は、ファンそのものを覆うファンケースが設けられる点で、第１の実施の形態と異なる。
【００３５】
図５Ａは、本発明の第５の実施の形態に係るファンユニットの構成を概略的に示す斜視図である。図５Ｂは、図５Ａのファンユニットの内部構成を概略的に示す一部分解斜視図である。図５Ｃは、図５Ａのファンユニットの内部構成を概略的に示す他の一部分解斜視図である。図５Ａ〜図５Ｃにおいて、ファンユニット５０は、ファン５１と、該ファン５１を収容するファンケース５２とを備える。ファン５１は、ファン翼１１と、該ファン翼１１を収容するファンケーシング５３とを備える。ファンケーシング５３は、ファン翼１１が中央からオフセットされて配置される円筒状の回転流生成部５３ａと、回転流生成部５３ａの接線方向に向けて開口する連通口５３ｂとを有する。また、ファンケーシング５３はファン翼１１の上流側において開口する開口部５３ｃを有する。ファンケース５２は、ファン５１が配置される筐体状のケースボディ５２ａと、該ケースボディ５２ａの蓋として機能する平板状のケースカバー５２ｂとを有する。ケースボディ５２ａの一側壁には、ファン５１の連通口５３ｂと対向するように、連通口５２ｃが開口する。また、ケースカバー５２ｂには、ファン５１の開口部５３ｃと対向するように、開口部５２ｄが開口する。ファン翼１１が回転する際、開口部５２ｄ及び開口部５３ｃを介して吸引されてファン翼１１から回転軸ＣＬと垂直な方向へ送出された空気の流れ（気流）は、回転流生成部５３ａの内壁に沿いながら回転軸ＣＬ周りの回転流を形成する。回転流は、回転流生成部５３ａの接線方向に沿って連通口５３ｂ、さらには連通口５２ｃから送出される。連通口５２ｃには、ファンケース５２と一体的に形成されたサイレンサ５４が接続される。サイレンサ５４は互いに平行に配置された複数の中空管５４ａと、中空室であるバッファ５４ｂとを有し、各中空管５４ａは断面が長方形又は正方形を呈し、直線状に延伸する通気路を形成する。バッファ５４ｂが連通口５２ｃと連通し、各中空管５４ａの一端がバッファ５４ｂに連通し、各中空管５４ａの他端には排気口５５が開口する。連通口５２ｃからバッファ５４ｂへ導入された気流は各中空管５４ａへ導入され、排気口５５から外部へ送出される。ファンユニット５０においても、ファンケーシング５３の内部に回転軸ＣＬ周りの回転流が形成される際、圧力変動が生じてファン騒音が発生する。このファン騒音は、ファン翼１１の回転数Ｎに応じたピーク周波数成分ｆｎを有するが、ファンケーシング５３の内部からサイレンサ５４へ伝播され、排気口５５から放出されるおそれがある。これに対応して、本実施の形態では、ファン騒音を低減するために、第１の実施の形態と同様に、サイレンサ５４を干渉型消音器として機能させる。具体的には、第１の実施の形態と同様に、サイレンサ５４の減衰周波数Ｆがファン騒音のピーク周波数成分ｆｎと一致するように、各中空管５４ａの長さＬ５が設定される。これにより、サイレンサ５４へ伝播されるピーク周波数成分ｆｎのファン騒音が低減される。
【００３６】
また、ファンユニット５０では、ファン５１及びファンケース５２の間に複数の防振材５６が配置される。各防振材５６はファンケーシング５３の側面、底面や上面に配置されてファンケーシング５３及びファンケース５２の間に介在し、ファンケーシング５３がファンケース５２へ接触するのを防止する。これにより、ファン５１の回転によって生じるピーク周波数成分ｆｎの振動がファンケース５２へ伝播するのを抑制することができ、ピーク周波数成分ｆｎの振動騒音がファンケース５２から放出されるのを防止することができる。防振材５６の材料としては、例えば、EPDM系のゴム発泡体を用いることができる。また、防振材５６の形状は、図中に示される矩形（例えば、一辺が１５ｍｍの正方形であって、厚さが３ｍｍ）に限られず、防振性能やコスト等の要因に応じて適当な形状が採用される。
【００３７】
ファンユニット５０によれば、サイレンサ５４がファン翼１１の下流側においてファンケース５２と一体的に形成されるので、ファンユニット５０のみでファン騒音を低減することができる。これにより、ファンユニット５０が配置される装置において、ファンユニット５０の下流側の構成によってファン騒音を低減する必要を無くすことができる。また、ファン５１がファンケース５２によって覆われるため、ファン５１のファンケーシング５３の振動に起因して生じる振動騒音が放射されるのも防止することができる。さらに、ファンユニット５０では、ファン５１を覆うファンケース５２にサイレンサ５４が形成されるため、ファン５１自体にファン騒音を低減するための構成を構築する必要が無い。したがって、ファン５１として市販のファンを用いることができる。
【００３８】
ファンユニット５０では、サイレンサ５４がファン翼１１の下流側に配置されたが、サイレンサ５４をファン翼１１の上流側に配置してもよい。また、２つのサイレンサ５４を設け、それぞれをファン翼１１の下流側及び上流側に配置してもよい。また、サイレンサ５４を１つの中空管によって構成してもよく、各中空管５４ａの断面の形状は、例えば、四角形以外の多角形、正円や楕円であってもよい。また、各中空管５４ａは屈曲してもよく、サイレンサ５４は、ファンケース５２と一体的に取り扱うことができれば、ファンケース５２から着脱可能に構成されてもよい。
【００３９】
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。第６の実施の形態は、その構成、作用が上述した第５の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。第６の実施の形態は、ファン及びサイレンサの間にチャンバが設けられる点で、第５の実施の形態と異なる。
【００４０】
図６Ａは、本発明の第６の実施の形態に係るファンユニットの構成を概略的に示す斜視図である。図６Ｂは、図６Ａのファンユニットの内部構成を概略的に示す一部分解斜視図である。図６Ｃは、図６Ａのファンユニットの内部構成を概略的に示す水平断面図である。図６Ａ〜図６Ｃにおいて、ファンユニット６０は、ファン５１と、該ファン５１を収容するファンケース６１とを備える。ファンケース６１は、ファン５１が配置される筐体状のケースボディ６１ａと、該ケースボディ６１ａの蓋として機能する平板状のケースカバー６１ｂとを有する。ケースボディ６１ａの一側壁には、ファン５１の連通口５３ｂと対向するように、連通口６１ｃが開口する。また、ケースカバー６１ｂには、ファン５１の開口部５３ｃと対向するように、開口部６１ｄが開口する。ファン翼１１が回転する際、開口部６１ｄ及び開口部５３ｃを介して吸引されてファン翼１１から回転軸ＣＬと垂直な方向へ送出された空気の流れ（気流）は、回転流生成部５３ａの内壁に沿いながら回転軸ＣＬ周りの回転流を形成する。回転流は、回転流生成部５３ａの接線方向に沿って連通口５３ｂ、さらには連通口６１ｃから送出される。連通口６１ｃには、ファンケース６１と一体的に形成されたチャンバ６２が接続される。チャンバ６２は直方体状の筐体からなり、一端の近傍の一側面において連通口６１ｃが開口する。連通口６１ｃから送出される気流はチャンバ６２の内側壁に衝突した後、チャンバ６２の長手方向に沿って流れる（矢印Ｃ参照。）。
【００４１】
ファンユニット６０においても、ファンケーシング５３の内部に回転軸ＣＬ周りの回転流が形成される際、圧力変動が生じてファン騒音が発生する。このファン騒音は、ファン翼１１の回転数Ｎに応じたピーク周波数成分ｆｎを有するが、ファンケーシング５３の内部から連通口５３ｂ、さらには連通口６１ｃを介してチャンバ６２へ伝播される。本実施の形態では、このファン騒音を低減するために、チャンバ６２を膨張室型消音器として機能させる。具体的には、第４の実施の形態と同様に、チャンバ６２の減衰周波数Ｆ‘がファン騒音のピーク周波数成分ｆｎと一致するように、チャンバ６２の室内長Ｌ６が設定される。これにより、チャンバ６２へ伝播されるピーク周波数成分ｆｎのファン騒音が低減される。また、チャンバ６２では、連通口６１ｃの開口面積Ｓ４に対するチャンバ６２の断面積Ｓ５の比が膨張比に該当する。したがって、チャンバ６２の断面積Ｓ５ができるだけ大きくなるように、チャンバ６２を構成するのが好ましく、例えば、チャンバ６２の膨張比は５以上であることが好ましい。なお、ここでのチャンバ６２の断面積Ｓ５は、連通口６１ｃの直下における気流に対して垂直なチャンバ６２の断面積が該当する。
【００４２】
また、チャンバ６２の他端近傍にはファンケース６１と一体的に形成されたサイレンサ６３が接続される。サイレンサ６３はチャンバ６２の他端近傍から回転軸ＣＬと平行に立設される。サイレンサ６３は互いに平行に配置された複数の中空管６３ａからなり、各中空管６３ａは断面が長方形又は正方形を呈し、直線状に延伸する通気路を形成する。サイレンサ６３の一端はチャンバ６２（ファンケース６１）の内部側に突出する。このとき、サイレンサ６３は全てチャンバ６２の内部側に収容されないため、サイレンサ６３の他端はチャンバ６２（ファンケース６１）の外部側へ突出する。サイレンサ６３の一端はチャンバ６２の内部おいて開口し、サイレンサ６３とチャンバ６２は連通する。さらに、サイレンサ６３の他端には排気口６４が開口する。チャンバ６２へ導入された気流はサイレンサ６３へ導入され、排気口６４から外部へ送出される。チャンバ６２においてファン騒音が十分に低減されなかった場合、当該ファン騒音はサイレンサ６３へ伝播され、ファンユニット６０の外部へファン騒音を放出するおそれがある。これに対応して、本実施の形態では、ファン騒音を低減するために、第１の実施の形態と同様に、サイレンサ６３を干渉型消音器として機能させる。具体的には、第１の実施の形態と同様に、サイレンサ６３の減衰周波数Ｆがファン騒音のピーク周波数成分ｆｎと一致するように、各中空管６３ａの長さＬ７が設定される。これにより、サイレンサ６３へ伝播されるピーク周波数成分ｆｎのファン騒音が低減される。また、サイレンサ６３の各中空管６３ａの合計断面積Ｓ６は、連通口６１ｃの開口面積Ｓ４と同等以下に設定されるのが好ましく、これにより、サイレンサ６３の排気口６４から放出されるファン騒音をさらに低減させることができる。この場合、各中空管６３ａの合計断面積Ｓ６の開口面積Ｓ４に対する縮小代は、サイレンサ６３のコンダクタンスが大幅に悪化しない程度に留めるのが好ましい。また、ファンユニット６０では、ファンユニット５０と同様に、ファン５１及びファンケース６１の間に複数の防振材５６が配置される。
【００４３】
ファンユニット６０によれば、サイレンサ６３及びチャンバ６２がファン翼１１の下流側においてファンケース６１と一体的に形成されるので、ファンユニット６０のみでファン騒音を低減することができる。これにより、ファンユニット６０が配置される装置において、ファンユニット６０の下流側の構成によってファン騒音を低減する必要を無くすことができる。また、ファンユニット６０では、サイレンサ６３及びチャンバ６２のいずれにおいてもファン騒音を低減できるため、例えば、サイレンサ４３のみを備えるファンユニット５０に比して、ファン騒音をより確実に低減することができる。また、ファンユニット６０では、サイレンサ６３の一端をチャンバ６２の内部側に突出させるため、チャンバ６２の外部側に突出するサイレンサ６３の突出量を低減することができる。これにより、装置におけるファンユニット６０の配置の自由度を向上することができる。なお、減衰周波数Ｆがファン騒音のピーク周波数成分ｆｎと一致するときの各中空管６３ａの長さＬ６が小さい場合、サイレンサ６３の全てをチャンバ６２の内部側に突出させてもよい。また、装置において空間容積に余裕がある場合、サイレンサ６３の全てをチャンバ６２の外部側に突出させてもよい。
【００４４】
また、ファンユニット６０では、ファンユニット５０と同様に、ファン５１がファンケース６１によって覆われるため、ファン５１のファンケーシング５３の振動に起因して生じる振動騒音が放射されるのも防止することができる。さらに、ファンユニット６０では、ファン５１を覆うファンケース６１にサイレンサ６３が形成されるため、ファン５１自体にファン騒音を低減するための構成を構築する必要が無い。
【００４５】
さらに、ファンユニット６０では、サイレンサ６３及びチャンバ６２のいずれもファン翼１１の下流側に配置されたが、サイレンサ６３及びチャンバ６２のいずれもファン翼１１の上流側に配置してもよい。また、サイレンサ６３及びチャンバ６２の一方をファン翼１１の下流側に配置し、サイレンサ６３及びチャンバ６２の他方をファン翼１１の上流側に配置してもよい。また、サイレンサ６３を１つの中空管によって構成してもよく、各中空管６３ａの断面の形状は、例えば、四角形以外の多角形、正円や楕円であってもよい。また、各中空管６３ａは屈曲してもよく、サイレンサ６３は、ファンケース６１と一体的に取り扱うことができれば、ファンケース６１から着脱可能に構成されてもよい。
【００４６】
以上、本発明の好ましい各実施の形態について説明したが、本発明は上述した各実施の形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００４７】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００４８】
まず、ファンユニット５０（実施例１）と、ファンユニット５０からサイレンサ５４を除去したファンユニット（比較例１）とを比較する。実施例１のファン騒音のオーバーオール（ＯＡ）値を測定し、さらに、比較例１のファン騒音のＯＡ値を測定した。図７Ａに示すように、比較例１のＯＡ値よりも実施例１のＯＡ値が約１．５［ｄＢＡ］程度、小さいことが確認できた。これにより、サイレンサ５４によって消音効果が得られることが分かった。
【００４９】
次に、ファンユニット６０（実施例２）と、ファンユニット６０からチャンバ６２及びサイレンサ６３を除去したファンユニット（比較例２）とを比較する。実施例２のファン騒音のＯＡ値を測定し、さらに、比較例２のファン騒音のＯＡ値を測定した。図７Ｂに示すように、比較例２のＯＡ値よりも実施例２のＯＡ値が約３［ｄＢＡ］程度、小さいことが確認できた。これにより、チャンバ６２及びサイレンサ６３によって大きな消音効果が得られることが分かった。
【符号の説明】
【００５０】
１０，２０，３０，４０，５１  ファン
１１  ファン翼
１２，２１，４１，５３  ファンケーシング
１３，２２，４３，５４，６３  サイレンサ
４２，６２  チャンバ
５０，６０  ファンユニット
５２  ファンケース
５６  防振材
【図１Ａ】
2019019805.tif 000003
【図１Ｂ】
2019019805.tif 000004
【図２】
2019019805.tif 000005
【図３】
2019019805.tif 000006
【図４Ａ】
2019019805.tif 000007
【図４Ｂ】
2019019805.tif 000008
【図４Ｃ】
2019019805.tif 000009
【図５Ａ】
2019019805.tif 000010
【図５Ｂ】
2019019805.tif 000011
【図５Ｃ】
2019019805.tif 000012
【図６Ａ】
2019019805.tif 000013
【図６Ｂ】
2019019805.tif 000014
【図６Ｃ】
2019019805.tif 000015
【図７Ａ】
2019019805.tif 000016
【図７Ｂ】
2019019805.tif 000017
【図８】
2019019805.tif 000018
【図９】
2019019805.tif 000019