(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風源により生ずる空気の流れを受ける部材に設けられる吸音構造であって、
前記空気の流れが通過するのを遮るが、前記空気の流れに基づく圧力変動は通過する風防と、
前記風防の背後に位置する入口と、前記入口に連なる通路と、前記通路の行き止まりである奥壁と、を有し、前記風防を通過して前記入口から進入した前記圧力変動が前記通路において反射を繰り返すことで減衰する吸音室と、を備え、
前記吸音室は、
前記通路が、反転する部分を含む、
ことを特徴とする吸音構造。
【請求項２】
送風源により生ずる空気の流れを受ける部材に設けられる吸音構造であって、
前記空気の流れが通過するのを遮るが、前記空気の流れに基づく圧力変動は通過する風防と、
前記風防の背後に位置する入口と、前記入口に連なる通路と、前記通路の行き止まりである奥壁と、を有し、前記風防を通過して前記入口から進入した前記圧力変動が前記通路において反射を繰り返すことで減衰する吸音室と、を備え、
前記吸音室は、
前記通路が、前記入口から前記奥壁に向けてＵ字状に反転する、
ことを特徴とする吸音構造。
【請求項３】
前記風防は、
前記部材の中で、受けた前記空気の流れによる前記圧力変動が最も大きい地点を含む領域に設けられる、
請求項１または２に記載の吸音構造。
【請求項４】
複数の羽根が周方向に配列された羽根車と、
前記羽根車との間に間隔をあけて配置され、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の吸音構造を有するスタビライザと、を有するクロスフローファンと、を備え、
前記スタビライザは、
前記羽根車に対向する対向部と、前記羽根車から流出した気流を空気吹出口に案内する案内部と、前記対向部と前記案内部を繋ぐ連結部と、を備え、
前記吸音構造は、
前記連結部に設けられ、
前記スタビライザは、
前記対向部、前記案内部及び前記連結部の一部を含む本体セグメントと、
前記連結部の他の部分をなす先端セグメントと、を有し、
前記吸音室は、
前記本体セグメントと前記先端セグメントの間に形成される、
ことを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば送風機の近傍に設けられ、送風により生じる騒音を低減する構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和装置の室内機の送風機としてクロスフローファンが用いられている。このクロスフローファンは、羽根車の回転軸方向の寸法を大きくすることにより大風量化が容易であるが、大風量化に伴いファンから発生する騒音の増加が問題視される。
そこで特許文献１は、少ないコストで騒音を低減することができるクロスフローファンを提案している。このクロスフローファンは、羽根車との間に隙間をあけて羽根車の径方向外側に配置される舌部（スタビライザ）の特定の位置のみに吸音構造を設けるものであり、吸音構造としては、多孔質材からなる吸音材と吸音材の背部に設けられる空気室とを設けることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−６２４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、吸音材の背部に設けられる空気室を共鳴室として機能させるものであり、その容積を適宜設定することによって特定の周波数の騒音を効果的に低減することを狙っている。このことは、特許文献１の吸音構造は特定の周波数にしか有効でないことを示唆しており、騒音の周波数が幅を持っている場合には、特定の周波数を除く周波数に基づく騒音が依然として残る。
一方で、スタビライザに吸音構造を設ける場合には、スタビライザとしての空気の流れを制御するという機能が維持されることが必要である。吸音構造を設けることによって、想定される空気の流れが害されると、スタビライザとしての機能を維持できなくなる。
以上より、本発明は、空気の流れを制御する機能を保ちつつ、周波数に係らず騒音を低減できる吸音構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、送風源により生ずる空気の流れを受ける部材に設けられる吸音構造であって、空気の流れが通過するのを遮るが、空気の流れに基づく圧力変動は通過する風防と、風防の背後に位置する入口と、入口に連なる通路と、通路の行き止まりである奥壁と、を有し、風防を通過して入口から進入した圧力変動が通路において反射を繰り返すことで減衰する吸音室と、を備え、吸音室は、通路が反転する部分を含むことを特徴とする。
本発明における風防は圧力変動を通過させるので、風防を通過した圧力変動は吸音室に誘導され、吸音室を区画する壁面を反射されることで熱エネルギに変換され、騒音が低減する。吸音室は、入口を除けば、壁面により閉じられた空間であるために、吸音室に導入された圧力変動は吸音室から放出されることはない。
吸音室の入口には、風防が設けられており、この風防の空気の流れが突き当たる表面を所望する形状に形成することにより、空気の流れを制御する機能を保つことができる。
このように、本発明の吸音構造は、風防により空気の流れを制御する機能を保ちつつ、吸音室に導入された騒音が低減される。しかも、吸音室は、反射を繰り返すことによる減衰により吸音する仕組みを採用しているので、幅広い周波数帯の圧力変動に対応する吸音構造といえる。
【０００６】
また、本発明は、送風源により生ずる空気の流れを受ける部材に設けられる吸音構造であって、空気の流れが通過するのを遮るが、空気の流れに基づく圧力変動は通過する風防と、風防の背後に位置する入口と、入口に連なる通路と、通路の行き止まりである奥壁と、を有し、風防を通過して入口から進入した圧力変動が通路において反射を繰り返すことで減衰する吸音室と、を備え、吸音室は、通路が、入口から奥壁に向けてＵ字状に反転することを特徴とする。
吸音室を直線状の空間として形成することもできるが、直線状の吸音室を設けるスペースがない場合もあり得る。この場合には、通路が反転する部分を含む吸音室とすることにより、直線状のスペースがない場合でも、反射を繰り返す回数を稼ぐことができる。その典型例として、通路が入口から奥壁に向けてＵ字状に反転する吸音室が掲げられる。
【０００７】
本発明における風防は、部材の中で、受けた空気の流れによる圧力変動が最も大きい地点を含む領域に設けられることが好ましい。
このように、圧力変動が最も大きく、大きな騒音を生じさせる恐れのある地点において、風防により空気の流れを制御する機能を保ちつつ、吸音室に導入された騒音が低減できる。
【０００８】
本発明は典型的には空気調和装置のスタビライザに適用される。すなわち、本発明に係る空気調和装置は、複数の羽根が周方向に配列された羽根車と、羽根車との間に間隔をあけて配置され、上述したいずれかの吸音構造を有するスタビライザと、を有するクロスフローファンと、を備える。そして、スタビライザが、羽根車に対向する対向部と、羽根車から流出した気流を空気吹出口に案内する案内部と、対向部と案内部を繋ぐ連結部と、を備える場合に、吸音構造は、連結部に設けられる。さらに、本発明のスタビライザは、対向部、案内部及び連結部の一部を含む本体セグメントと、連結部の他の部分をなす先端セグメントと、を有し、吸音室が、本体セグメントと先端セグメントの間に形成される。
羽根車の回転による圧力変動が最も大きいスタビライザの連結部に本発明の吸音構造を設けたので、スタビイザとしての機能を保持しつつ、連結部に衝突した圧力変動による騒音の発生を削減できる。
【０００９】
本発明のスタビライザは、対向部、案内部及び連結部の一部を含む本体セグメントと、連結部の他の部分をなす先端セグメントと、を有し、吸音室が、本体セグメントと先端セグメントの間に形成される。
このように、本発明は、本体セグメントと先端セグメントの二つのセグメントに分割したので、吸音室が例えばＵ字状のように比較的複雑な実施形態であっても、本発明のスタビライザは無理なく製造することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、風防により空気の流れを制御する機能を保ちつつ、吸音室に導入された騒音が低減される。しかも、吸音室は、反射を繰り返すことによる減衰により吸音する仕組みを採用しているので、幅広い周波数帯の圧力変動に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係るクロスフローファンを備える空気調和装置の室内機を示す断面図である。
【図２】（ａ）は図１のクロスフローファンのスタビライザの先端部分に設けられる吸音構造を示す断面図、（ｂ）はこの先端部分を特定する要素を示す図である。
【図３】図２の吸音構造における吸音作用を説明する図である。
【図４】図１の吸音構造の組み付け方法を示す図である。
【図５】（ａ）はスタビライザについて圧力変動レベルを計測した部位を示し、（ｂ）は圧力変動レベルの計測結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る吸音構造２０を備える空気調和装置の室内機１を説明する。
図１に示す室内機１は、ケーシング２と、ケーシング２の内部に収容されるクロスフローファン６と、このクロスフローファン６の概ね上半分を覆う熱交換器８と、を主たる構成要素として備えている。
【００１３】
図１に示すように、ケーシング２は、クロスフローファン６及び熱交換器８を収容する空隙９を備えるとともに、熱交換器８に臨む側に案内面３を備える。
案内面３は、送風源である羽根車７の径方向外側に凹む湾曲面からなり、空気吹出口５まで延びることにより、スタビライザ１０とともにクロスフローファン６の下流側の吹出流路の一部を形成する。また、案内面３は、羽根車７の回転軸７Ｘの方向に沿って延びている。
【００１４】
図１に示すように、クロスフローファン６は、羽根車７とスタビライザ１０から構成される。
羽根車７は、図示を省略する回転電機によって回転されることで、ケーシング２の外部から空気を吸い込み、吸い込まれた空気は熱交換器８を通過した後に、ケーシング２の外部に排出させる。羽根車７は、ケーシング２の幅方向（回転軸７Ｘの方向）に沿って延びる略円筒形状を有し、その外周部分には複数の羽根７Ａが設けられている。本実施形態では、羽根車７は、熱交換器８に対して空気が流れる方向の下流側に配置されているが、これに限定されず、熱交換器８よりも上流側に配置されていてもよい。
【００１５】
スタビライザ１０は、羽根車７の近傍にあって、羽根車７の回転による空気の流れの流路、特にはケーシング２からの排出に係る流路を形成する。
図１及び図２に示すように、スタビライザ１０は、羽根車７との間に隙間をあけて羽根車７の周囲に配置される。スタビライザ１０は、羽根車７に対向する対向部１１と、羽根車７から流出した気流を空気吹出口５に案内する案内部１３と、対向部１１と案内部１３の間に設けられる連結部１２と、有し、対向部１１と案内部１３は、連結部１２において鋭角に折れ曲がり向きを変えるように繋がれている。スタビライザ１０は、連結部１２に吸音構造２０（図１には省略されている）を備えているところに特徴があるが、スタビライザ１０については後ほど詳しく説明する。
【００１６】
図示を省略する回転電機によって羽根車７が図１に示す回転方向Ｃに回転すると、室内の空気は、一点鎖線の矢印で示すように、ケーシング２に設けられた空気吸込口４を通じてケーシング２内に吸い込まれる。吸い込まれた空気は、熱交換器８を通過する際に冷媒と熱交換して温度調節される。温度調節された空気は、クロスフローファン６の羽根車７を通過して、ケーシング２に設けられた空気吹出口５から室内に吹き出される。
【００１７】
羽根車７は、図１に示すように、複数の羽根７Ａが羽根車７の回転軸７Ｘを中心として周方向に沿って配列されており、それぞれの羽根７Ａは、径方向外側に向かうにつれて回転方向Ｃに湾曲する前向き羽根である。回転軸７Ｘの両端は、ケーシング２に直接的にまたは間接的に支持される。
それぞれの羽根７Ａは、羽根車７の回転方向Ｃとは反対側に位置し、当該反対側に突出する負圧面７Ｂと、負圧面７Ｂのうら側に位置し、当該反対側に窪む圧力面７Ｃと、を有する。
【００１８】
以下、図２〜図５を参照して、本実施形態のスタビライザ１０が備える吸音構造２０について説明する。
吸音構造２０は、羽根車７の回転に基づいてスタビライザ１０の連結部１２に生ずる騒音を低減するために、スタビライザ１０の先端部分を含む領域である連結部１２に設けられる。この吸音構造２０は、低コストでありながら騒音低減を実現できる構成を備えている。
【００１９】
ここで、本実施形態がスタビライザ１０の先端部分に吸音構造２０を設けるのは、スタビライザ１０の先端部分における圧力変動のレベルを計測したところ、先端部分が圧力変動の最も大きな地点となったためである。
つまり、羽根車７を回転させながら、図５（ａ）の位置Ａ〜位置Ｅの５カ所について行い圧力を継時的に計測し、計測結果に基づく圧力の変動レベルを図５（ｂ）に示すように求めた。図５（ｂ）に示すように、スタビライザ１０の先端部分を示す位置Ｂの圧力変動レベルが最も大きいことが確認された。非定常ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）解析によれば、位置Ｂの近傍で淀み点が移動を繰り返しており、この移動が圧力の変動に繋がり、位置Ｂにおける圧力変動レベルが大きくなっていると解される。
以上より、本実施形態は、スタビライザ１０の先端部分に吸音構造２０を設ける。
なお、スタビライザ１０の先端部分は以下に基づいて定義される。
図２（ｂ）に示すように、スタビライザ１０の最上部を位置Ｓ０、最も奥の位置をＳ１とし、その距離をＳｄとする。図２（ｂ）における位置Ｓ２は、位置Ｓ１から位置Ｓｄ分だけ離れているスタビライザ１０下面の位置を指す。以上を前提にして、スタビライザ１０の先端部分とは、Ｓ１を中心に、０．３×Ｓｄ分だけＳ０とＳ２側に幅を取った部分を指す。
【００２０】
吸音構造２０は、図２に示すように、スタビライザ１０の先端部分に設けられる風防２１と、風防２１の背後に設けられる入口２３Ａ、入口２３Ａに連なるＵ字状の空間である通路２３Ｅ及び通路２３Ｅの行き止まりである奥壁２３Ｄとを有する吸音室２３と、を備える。
【００２１】
風防２１は、吸音室２３と外部の間を区分し、羽根車７による空気の流れが吸音室２３に通過するのを遮るが、当該空気の流れを受けてその先端部分で生ずる圧力変動を吸音室２３に通過させる機能を有する。この機能を有する素材としては、マイクの風防として用いられているスポンジが掲げられるが、当該機能を備える限り、スポンジ以外の素材を用いることもできる。
風防２１は、スタビライザ１０の先端部分に設けられ、横断面が円弧状の形態を有しており、スタビライザ１０のその先端部分として空気の流れを制御する本来の機能を果たす。
【００２２】
吸音室２３は、風防２１に臨む入口２３Ａから奥壁２３Ｄに向けてＵ字状に延びる横断面の形状をなす通路２３Ｅを有している。吸音室２３は、入口２３Ａから奥壁２３Ｄに至る内壁面２３Ｂと、入口２３Ａから奥壁２３Ｄに至り、内壁面２３Ｂの外側に所定の間隔をあけて設けられる外壁面２３Ｃと、を備え、内壁面２３Ｂ及び外壁面２３Ｃともに、横断面における形状が円弧状をなしている。吸音室２３は、入口２３Ａ、内壁面２３Ｂ、外壁面２３Ｃ及び奥壁２３Ｄにより連結部１２の内部に区画されており、好ましい形態として、内壁面２３Ｂにシート状の吸音材２４が貼り付けられている。吸音材２４は、内壁面２３Ｂに限らず、外壁面２３Ｃにも貼付けることができる。
詳しくは後述するが、風防２１を通過して吸音室２３に誘導された圧力変動は、入口２３Ａから奥壁２３Ｄに向けて通路２３Ｅを進む過程で、内壁面２３Ｂ及び外壁面２３Ｃに反射することを繰り返すことで、圧力変動を減衰させる。
【００２３】
スタビライザ１０は、図４に示すように、別部材として用意される本体セグメント１５と先端セグメント１７を組み付けることで構成される。
本体セグメント１５は、図４（ａ）に示すように、通路２３Ｅ（吸音室２３）に対応する溝１５Ａと、溝１５Ａの周方向の一方の端部に設けられる突出片１５Ｂと、溝１５Ａの周方向の他方の端部に設けられる突当部１５Ｃと、突当部１５Ｃに設けられ、先端セグメント１７のキー溝１７Ｃに嵌入されるキー１５Ｄと、を備えている。
また、先端セグメント１７は、図４（ａ）に示すように、凸部１７Ａと、本体セグメント１５の突当部１５Ｃに突き当てられる突当部１７Ｂと、突当部１７Ｂに設けられ、本体セグメント１５のキー１５Ｄが嵌入されるキー溝１７Ｃと、凸部１７Ａと突当部１７Ｂを繋ぐ連結片１７Ｄと、を備えている。
図４（ｂ）に示すように、本体セグメント１５の所定位置に先端セグメント１７を組み付けると、溝１５Ａの中に凸部１７Ａが挿入されることで、通路２３Ｅが形成される。組み付けは、先端セグメント１７のキー溝１７Ｃに本体セグメント１５のキー１５Ｄが嵌入されるように、本体セグメント１５と先端セグメント１７を位置合わせして、突当部１５Ｃと先端セグメント１７の突当部１７Ｂを突き当て、例えば接着剤で固定する。
この状態で解放されている吸音室２３の入口２３Ａに風防２１を組み付けると、吸音構造２０が構成される。
【００２４】
［吸音構造２０の効果］
以下、本実施形態に係る吸音構造２０の効果について説明する。
吸音構造２０は、スタビライザ１０の先端に設けられた風防２１により入口２３Ａが閉じられた吸音室２３を備える。風防２１は、空気の流れを遮ることができるので、羽根車７による生ずる空気の流れを制御するスタビライザ１０としての機能を保つことができる。
【００２５】
その上で、風防２１は圧力変動を通過させるので、風防２１を通過して進入した圧力変動は吸音室２３に誘導される。吸音室２３に誘導された圧力変動は、図３の矢印Ｐに示すように、吸音室２３を区画する内壁面２３Ｂ及び外壁面２３Ｃを交互に反射されることで熱エネルギに変換され、騒音が低減する。吸音室２３は、入口２３Ａを除けば、内壁面２３Ｂ、外壁面２３Ｃ及び奥壁２３Ｄにより閉じられた空間であるために、吸音室２３に導入された圧力変動は吸音室２３から放出されることはない。
【００２６】
以上のように、吸音構造２０は、反射を繰り返すことによる減衰により吸音する仕組みを採用しているので、幅広い周波数帯の圧力変動に対応する吸音構造と言える。これに対して、例えば特許文献１のように、共鳴の原理で騒音を低減させる仕組みだと、共鳴を起こさせる空気室の形状で決定される特定の周波数には有効であるが、幅広い周波数帯に対応することはできない。
【００２７】
吸音構造２０は、スタビライザ１０の先端部分という特定の位置における圧力変動を対象としているため、吸音室２３を特定の位置に対応する入口２３Ａから奥壁２３ＤにかけてＵ字状に反転する形状にすることができる。これにより、直線状のスペースが小さくても、圧力変動が反射される回数を稼ぐことができる。
【００２８】
無響室の壁で頻繁に使用される「くさび形状」は、本実施形態と同様に反射による原理で音を熱エネルギに変換する。しかし、「くさび形状」は、全方位からの音、つまり圧力変動に対応しなければならないため、高い対称性を持った形状に限定される。
反射の原理を利用して圧力変動を熱エネルギに変換する場合、反射の回数を増やすことでその効果が増大する。吸音室２３は、入口２３Ａから導入された圧力変動が内壁面２３Ｂ及び外壁面２３Ｃを反射する回数が、同じ距離の「くさび形状」の吸音室に比べて多いため、コンパクトで吸音の効果を大きくできる。
【００２９】
吸音室２３は、風防２１の部分を除いて、スタビライザ１０とともに射出成形により一体的に形成することもできるが、内壁面２３ＢがＵ字状に反転する形態を有しているために、一体的に形成することは容易ではない。そこで、本実施形態では、図４に示すように、スタビライザ１０を、先端セグメント１７を本体セグメント１５と別部材にすることで、本体セグメント１５及び先端セグメント１７のそれぞれの製造が容易になるとともに、先端セグメント１７の内壁面２３Ｂに吸音材２４を貼付けるのが容易になるのを通じて、スタビライザ１０の製造及び組立を容易にできる。
【００３０】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
はじめに、本発明による吸音構造は、クロスフローファン６のスタビライザ１０の先端部分に設けることが好適ではあるが、この用途に限らず、空気の流れを受けて圧力変動が生ずる他の用途に適用することができる。
【００３１】
また、吸音室２３の通路２３ＥをＵ字状の形態にしているが、必要な長さの通路を直線状に形成するスペースがあるのであれば、直線状の通路を有する吸音室にすることができるし、逆に、Ｕ字の通路を繰り返して蛇行する通路にすることもできる。
また、吸音構造２０は、本体セグメント１５、先端セグメント１７及び風防２１の三つの部材を組み付けて得られているが、本体セグメント１５と先端セグメント１７の部分を一体で形成することを排除するものではない。
また、吸音材２４は、音を吸収する性質を有する材料、例えばグラスウールなどの繊維系材料やウレタン、ポリエステルなどの樹脂系材料などによって構成された物体を包括する概念であり、ノイズ低減効果のあるいかなる部材も使用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１      室内機
２      ケーシング
３      案内面
４      空気吸込口
５      空気吹出口
６      クロスフローファン
７      羽根車
７Ａ    羽根
７Ｂ    負圧面
７Ｃ    圧力面
７Ｘ    回転軸
８      熱交換器
９      空隙
１０    スタビライザ
１１    対向部
１２    連結部
１３    案内部
１５    本体セグメント
１５Ａ  溝
１５Ｂ  突出片
１５Ｃ  突当部
１５Ｄ  キー
１７    先端セグメント
１７Ａ  凸部
１７Ｂ  突当部
１７Ｃ  キー溝
１７Ｄ  連結片
２０    吸音構造
２１    風防
２３    吸音室
２３Ａ  入口
２３Ｂ  内壁面
２３Ｃ  外壁面
２３Ｄ  奥壁
２３Ｅ  通路
２４    吸音材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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