(57)【要約】【課題】横断流送風機の騒音発生要因や騒音発生個所に応じた制振性樹脂組成物の適用により制振性樹脂組成物の効果を最大限に引き出し、送風騒音の低減を図るものである。【解決手段】ポリスチレン系樹脂またはアクリルニトリルスチレン系樹脂を母材とし、前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合することによって、制振性能に優れた横断流送風機のクロスフローファンなどの構成体を得るものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリスチレン系樹脂またはアクリルニトリルスチレン系樹脂を母材とし、前記母材に前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって、横断流送風機の羽根車構成体を構成したことを特徴とする横断流送風機。
【請求項２】
ポリスチレン系樹脂を母材とし、前記母材に前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって、横断流送風機のスタビライザを構成したことを特徴とする横断流送風機。
【請求項３】
ポリスチレン樹脂を母材とし、前記母材に前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって、横断流送風機のリアガイダ上部のガイダを構成したことを特徴とする横断流送風機。
【請求項４】
ポリスチレン系樹脂を母材とし、前記母材に前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって、横断流送風機のリアガイダを構成したことを特徴とする横断流送風機。
【請求項５】
請求項１から４の横断流送風機の構成体を少なくとも１つ以上を搭載して構成された空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和器の横断流送風機の低騒音化及び音質改善に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空気調和機の室内ユニット１の横断流送風機は、図３に示すように、クロスフローファン２，スタビライザ３，リアガイダ５及びリアガイダ上部のガイダ４（またはアール）によって構成される。クロスフローファン２に対するスタビライザ３やリアガイダ上部のガイダ４の相対的な位置関係、また、スタビライザ３やリアガイダ５形状などは、横断流送風機の流量性能や騒音性能に大きな影響を与え、従来、最適設計による騒音低減化手法を取らざるを得なかった。
【０００３】
また、従来の横断流送風機の騒音低減方法は、図７に示すようにスタビライザ３の表面の一部または全体に圧電素子１９，１９ａを貼付し、前記クロスフローファン回転数騒音（ｋ：整数、Ｎ：ファン回転数（ｒｐｓ）、ｚ：翼枚数；以下ｋＮｚ音）と相関をもつ前記圧電素子１９、１９ａの振動をｋＮｚ音が最小になるようにＤＳＰによる適応フィルタ２０，２０ａを用いて適応制御するものであった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、従来の制振性樹脂組成物による静音ファンは、ポリアミド系ポリマーアロイを母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合していた。母材の双極子モーメントを増大させる活性成分により制振性効果を発揮できる高分子樹脂は、ポリアミド系ポリマーアロイに限らず、ポリ塩化ビニルやポリスチレンなど多くの素材が揚げられる（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
図８（ａ）は、振動エネルギーが伝達される前におけるポリマー材料２１内の双極子２２の配置状態である。前記ポリマー材料２０に振動エネルギーが伝達されることで、ポリマー内部に存在する双極子２２に変位が生じ（図８（ｂ））、ポリマー内部における各双極子は不安定な状態に置かれることになり、各双極子は安定な状態（図８（ａ））に戻ろうとして、エネルギーの消費が生じることになる。この時の双極子の変位や復元作用によるエネルギーの消費が振動エネルギーの吸収・減衰となる。
【０００６】
また、ポリマーアロイに配合される活性成分とは、ポリマーアロイにおける双極子モーメントの量を飛躍的に増加させる成分であり、これに伴って振動エネルギーの伝達による双極子復元作用によるエネルギー消費も飛躍的に増大し、母材は、より大きな制振性能を有する材料となり、その一例として静音ファンが掲げられている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
【非特許文献１】
ダイポルギー技術を効果的に発揮できる素材［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１５年２月１４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｃｉ−ｒｉｐ．ｃｏｍ／ｓｏｚａｉ／ｓｏｚａｉ＿ｂｏｄｙ．ｈｔｍｌ＞
【特許文献１】
特許第２６６１３２４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２１２４１７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のクロスフローファン２に対するスタビライザ３やリアガイダ上部のガイダ４の相対的な位置関係、また、スタビライザ３やリアガイダ５形状などの最適化設計による騒音低減化手法は、しばしば横断流送風機の流量性能の低下を招くという課題があった。
【０００９】
また、圧電素子１９をスタビライザ３の表面に貼付しｋＮｚ音が最小になるように前記圧電素子１９の表面振動を適応制御する上記従来の構成では、複雑な適応制御を実現するために高価なＤＳＰやＭＰＵを用いる必要があり、空気調和機の室内ユニットの制御システムが複雑になるとともにコスト高になるという課題を有していた。
【００１０】
さらに、ポリアミド系ポリマーアロイを母材とし、これに前記母材の双極子モーメント２２を増大させる活性成分を添加して、制振性樹脂組成物を得るものであり、制振性樹脂組成物の上記従来の応用例としてモータ回転軸周りに等間隔に試験用羽根を取り付けたファンが掲げられているが、送風機の形態により騒音発生要因や騒音発生個所は異なり、制振性樹脂組成物の効果を最大限に引き出すためには、各々の送風機に応じて制振性樹脂組成物を適用する必要があるという課題を有していた。
【００１１】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、簡易にしかも低コストで横断流送風機の騒音低減する手段を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために本発明は、ポリスチレン系樹脂またはアクリルニトリルスチレン系樹脂を母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって横断流送風機の羽根車構成体を得るものである。
【００１３】
上記双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物に成型された羽根車構成体が複数個軸方向に連結されたクロスフローファンは、流れの境界層内の渦や後流放出渦の加速度運動、上流から流れてくる渦など（以下流れのじょう乱）により引き起こされる翼面の圧力変動に伴なってクロスフローファンの翼に励起された振動エネルギーを活性成分により増大された母材の双極子モーメントによって積極的に熱エネルギーとして消費することにより翼面からの騒音発生を抑制する効果が得られる。
【００１４】
また、本発明は、ポリスチレン系樹脂を母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって横断流送風機のスタビライザを構成するものである。
【００１５】
上記、双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって成型されたスタビライザは、流れのじょう乱やクロスフローファンの翼がスタビライザ付近を通過する際に発生する圧力変動に伴ってスタビライザを励起する振動エネルギーを活性成分により増大された母材の双極子モーメントによって積極的に熱エネルギーとして消費することによりｋＮｚ音も含めたスタビライザからの騒音発生を抑制する効果が得られる。
【００１６】
また、本発明は、ポリスチレン系樹脂を母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって横断流送風機のリアガイダ上部のガイダを構成したものである。
【００１７】
上記、双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって成型されたリアガイダ上部のガイダは、スタビライザと同様に、流れのじょう乱やクロスフローファンの翼がリアガイダ上部のガイダ付近を通過する際に発生する圧力変動に伴ってリアガイダ上部のガイダを励起する振動エネルギーを活性成分により増大された母材の双極子モーメントによって積極的に熱エネルギーとして消費することによりｋＮｚ音も含めたリアガイダ上部のガイダからの騒音発生を抑制する効果が得られる。
【００１８】
また、本発明は、ポリスチレン系樹脂を母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって横断流送風機のリアガイダを構成したものである。
【００１９】
上記、双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって成型されたリアガイダは、クロスフローファン吐出流れのじょう乱によりリアガイダに励起された振動エネルギーをを活性成分により増大された母材の双極子モーメントによって積極的に熱エネルギーとして消費することによりリアガイダからの騒音発生を抑制する効果が得られる。
【００２０】
また、本発明は、請求項１から４に示す横断流送風機の構成体を少なくとも１つ以上を組み合わせて空気調和機の室内ユニットを構成するものである。
【００２１】
上記、活性成分により双極子モーメントが増大された制振性樹脂組成物によって構成された横断流送風機のクロスフローファン，スタビライザ，リアガイダ上部のガイダ及びリアガイダの各構成体は、流れのじょう乱に伴う振動の抑制特性を有し、各構成体からの騒音発生が抑制され、空気調和機の室内ユニットの騒音低減効果が得られる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図３において、空気調和機の室内ユニット１の横断流送風機は、羽根車構成体２’を連結したクロスフローファン，スタビライザ３，リアガイダ上部のガイダ４及びリアガイダ５により構成される。クロスフローファン２とスタビライザ３付近やリアガイダ上部のガイダ４付近は、非常に狭く、風の流れ６を吸込みと吐出の流れに別ける境界となっている。さらに、風の流れ６は、スタビライザー３により発生するクロスフローファン内の渦７を中心に吸込み側からクロスフローファン２の内部を通過し吐出され、リアガイダ５に沿って吹き出し口に向かっていく。
【００２４】
図４は、流れによる物体表面からの音が放射されるメカニズムの説明図である。一般的に、物体のまわりの流れで発生する騒音は物体表面の圧力変動に起因した二極子音が支配的であり、遠距離音場では流速の３乗に比例した音圧が発生するとされている。
【００２５】
また、上流乱れ９、物体後流の渦放出１０及び壁面境界層内乱れ１１など、これら流れのじょう乱によって物体表面に誘起された圧力変動は、空間との相関によって流体騒音１２が発生するとともに、圧力変動により励起された物体の振動は騒音１２となって放出される。したがって、物体８が制振性能を有していれば、流れのじょう乱に伴う物体８の振動が抑制され、騒音１２も抑制されることになる。
【００２６】
図５（ａ）は、空気調和機の室内ユニットの乱流強度シミュレーション解析結果であり、図５（ｂ）は、同じく室内ユニットの流速シミュレーション解析結果であり、乱流強度及び流速の大きな個所のみ示してある。空気調和機の室内ユニット１において、乱流強度の大きな個所１３は、クロスフローファン２の吸込み翼列とリアガイダ上部のガイダ付近及びリアガイダの一部であり、流速の速い個所は、クロスフローファン２の内部の流れと吐出翼列，リアガイダ５及びスタビライザ３付近であり、流れによる騒音発生メカニズムにより空気調和機の室内ユニット１の騒音源は、前記個所と推測できる。つまりクロスフローファン２などの横断流送風機の構成要素付近が騒音源であり、これら構成要素の制振特性を改善することで、流れのじょう乱による物体振動の抑制及びこれに伴う騒音発生の抑制が図れる。
【００２７】
図１は本実施の形態である横断流送風機の羽根車構成体２ａを示した図で、羽根車構成体２ａは円周方向に沿って所定の間隔毎に複数枚の翼１５を有し、横断流送風機の仕切り板であるとともに翼１５の一端を固定している端板１６及び翼１５の他方端を固定するリング１７で構成されている。この羽根車構成体２ａはポリスチレン系樹脂またはアクリルニトリルスチレン系樹脂を母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって一体成型により製造される。双極子モーメントを増大させる活性成分としては、Ｎ．Ｎ−ジシクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＤＣＨＢＳＡ），２−メカルプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ），Ｎ−シクロヘキシルベンゾチアジル−２−スルフェンアミド（ＣＢＳ），Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチルベンゾチアジル−２−スルフェナミド（ＢＢＳ），Ｎ−オキシジエチレンベンゾチアジル−２−スルフェナミド（ＯＢＳ），Ｎ．Ｎ−ジイソプロピルベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゼン鐶にアゾール基が結合したベンゾトリアゾールを母核とし、これにフェニル基が結合した２−｛２’−ハイドロキシ−３’−（３”，４”，５”，６”テトラハイドロフタリミデメチル）−５’−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール（２ＨＰＭＭＢ），２−｛２’−ハイドロキシ−５’−メチルフェニル｝−ベンゾトリアゾール（２ＨＭＰＢ），２−｛２’−ハイドロキシ−３’−ｔ−ブチル５−メチルフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＢＭＰＣＢ），２−｛２’−ハイドロキシ−３’，５’−ジ−ｔ−ブチフェニル｝−５−クロロベンゾトリアゾール（２ＨＤＢＰＣＢ）などのベンゾトリアール基を含む化合物，あるいは、２−ハイドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン（ＨＭＢＰ），２−ハイドロキシ−４−メトキシベンゾフェノン−５−スルフォニックアシド（ＨＭＢＰＳ）などのベンゾフェノン基を持つ化合物の中から選ばれた１種もしくは２種以上を挙げることができる。
【００２８】
前記羽根車構成体２’は軸方向に多数連結されることによって横断流送風機の羽根車、いわゆるクロスフローファン２が構成される。上記横断流送風機のクロスフローファン２において、乱流強度の大きいクロスフローファン２の吸込み翼列（図５（ａ））及び流速の速い吐出翼列（図５（ｂ））で発生する流れのじょう乱は、翼１５に対して振動を励起するが、その振動エネルギーは、前記活性化成分により増大された双極子モーメントの相互作用によって積極的に熱エネルギーに変換され、制振性能を発揮するとともに結果として翼１５面からの騒音発生を抑制することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図２は、本実施の形態である横断流送風機のスタビライザ３を示した図で、羽根車構成体２は前記スタビライザ３に近接して配置されている。前記スタビライザ３は、ポリスチレン系樹脂を母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって成型されている。
【００３０】
これに対し、前記スタビライザ３付近は、流速の速い個所であり（図５（ｂ））、ここで発生する流れのじょう乱は、スタビライザの振動を励起する。また、図６は、空気調和機の室内ユニット１のｋＮｚ音発生個所１８を示したものである。、スタビライザ３の直近をクロスフローファン２の翼１５の通過することにより発生する流れの圧力変動によりｋＮｚ音が発生し、それと同時にその圧力変動はスタビライザ３もｋＮｚ周期で加振される。このｋＮｚ音は、周期騒音であり、人間にとっては非常に不快な騒音であり、室内での使用機器にとっては、時として問題となる騒音である。
【００３１】
そして、この実施の形態によれば、流れのじょう乱や前記ｋＮｚ周期の圧力変動によりスタビライザ３に与えられる振動エネルギーは、前記活性成分により増大された双極子モーメントの作用によって積極的に熱エネルギーに変換され、制振性能を発揮するとともに、スタビライザ３面からのｋＮｚ音も含めた騒音発生を抑制することができる。
【００３２】
（実施の形態３）
図３は、空気調和機の室内ユニット１の構成を示した図で、本実施の形態である横断流送風機のリアガイダ上部のガイダ４は、スタビライザ３と同様にクロスフローファン２に近接して配置される。前記リアガイダ上部のガイダ４は、ポリスチレン系樹脂を母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって成型されている。
【００３３】
これに対し、前記リアガイダ上部のガイダ付近は、乱流強度の大きい個所であり（図５（ａ））、ここで発生する流れのじょう乱は、リアガイダ上部のガイダ４の振動を励起する。また、リアガイダ上部のガイダ４は、スタビライザ３と同様にクロスフローファン２に近接して配置されているため、スタビライザ３付近と同じようにクロスフローファン２の翼１５の通過することにより発生する流れの圧力変動によりｋＮｚ音が発生し、それと同時にその圧力変動はリアガイダ上部のガイダ４もｋＮｚ周期で加振していると推測される。
【００３４】
そして、この実施の形態によれば、流れのじょう乱や前記ｋＮｚ周期の圧力変動によりリアガイダ上部のガイダ４に与えられる振動エネルギーは、前記活性成分により増大された双極子モーメントの作用によって積極的に熱エネルギーに変換され、制振性能を発揮するとともに、リアガイダ上部のガイダ４面からのｋＮｚ音も含めた騒音発生を抑制することができる。
【００３５】
（実施の形態４）
図３は、空気調和機の室内ユニット１の構成を示した図で、横断流送風機のリアガイダ５は本実施の形態である。前記リアガイダ５は、ポリスチレン系樹脂を母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって成型されている。
【００３６】
クロスフローファン２の吐出翼列からの流れは、前記リアガイダ５に沿って空気調和機の室内ユニット１の吹き出し口に導かれる。
【００３７】
これに対し、リアガイダ５付近は、乱流強度の大きな個所（図５（ａ））であるとともに流速の速いところでもあり、ここで発生する流れのじょう乱は、リアガイダ５に対して振動を励起するが、その振動エネルギーは、前記活性成分により増大された双極子モーメントの作用によって積極的に熱エネルギーに変換され、制振性能を発揮するとともに、リアガイダ５面からの騒音発生を抑制することができる。
【００３８】
（実施の形態５）
図３は、本発明の形態である空気調和機の室内ユニット１の構成を示した図で、ポリスチレン系樹脂またはアクリルニトリルスチレン系樹脂を母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって成型された横断流送風機の構成体であるクロスフローファン２とポリスチレン系樹脂を母材とし、これに前記母材の双極子モーメントを増大させる前記活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって成型されたスタビライザ３，リアガイダ上部のガイダ４及びリアガイダ５を少なくとも１つ以上を組み合わせて空気調和機の室内ユニット１を構成したものである。
【００３９】
そして、この実施の形態によれば、横断流送風機の各構成体自身で流れのじょう乱に伴う騒音発生を抑制することにより、空気調和機の室内ユニットの低騒音化が図れる。また、スタビライザ３やリアガイダ上部のガイダ４を組み合わせることによりｋＮｚ音の発生の抑制効果も得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
上記から明らかなように、本発明は、ポリスチレン系樹脂またはアクリルニトリルスチレン系樹脂を母材とし、前記母材に前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって、横断流送風機の羽根車構成体を構成したもので、この構成によれば、流れのじょう乱よる羽根車構成体の翼表面の圧力変動に伴って励起される翼自身の振動が抑えられ、翼面からの騒音発生を抑制するという効果を奏する。
【００４１】
また、本発明は、ポリスチレン系樹脂を母材とし、前記母材に前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって、横断流送風機のスタビライザを構成したもので、この構成によれば、流れのじょう乱やクロスフローファンの翼がスタビライザ付近を通過する際に発生する圧力変動に起因されるスタビライザの表面振動を抑制することになり、スタビライザからの騒音発生抑制効果及びｋＮｚ音の発生を抑制することで音質改善効果を奏する。
【００４２】
また、本発明は、ポリスチレン樹脂を母材とし、前記母材に前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって、横断流送風機のリアガイダ上部のガイダを構成したもので、この構成によれば、クロスフローファンの翼がリアガイダ上部のガイダ付近を通過する際に発生する圧力変動により励起されるリアガイダ上部のガイダの表面振動を抑制することになり、リアガイダ上部のガイダからの騒音発生抑制効果とｋＮｚ音の発生を抑制することで音質改善効果を奏する。
【００４３】
加えて、本発明は、ポリスチレン系樹脂を母材とし、前記母材に前記母材の双極子モーメントを増大させる活性成分を配合した制振性樹脂組成物によって横断流送風機のリアガイダを構成したもので、この構成によれば、流れのじょう乱により引き起こされる圧力変動を起因とするリアガイダ表面振動が抑えられ、リアガイダからの騒音発生抑制効果を奏する。
【００４４】
また、本発明は、上記の横断流送風機の構成体のうち、少なくとも１つ以上を空気調和機に搭載したもので、この構成によれば、横断流送風機のクロスフローファン，スタビライザ，リアガイダ上部のガイダ及びリアガイダの制振性能が向上することによって、空気調和機の室内ユニットに複雑な騒音制御システムを導入することなく、簡易にしかも低コストで横断流送風機の騒音を低減する手段が提供できるという効果を奏する。
【００４５】
また、本発明以前の空気調和機の室内ユニットと同一騒音レベルで比較すると、騒音低減に相当する分の風量を稼ぐことができ、空気調和機としての能力向上も図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す横断流送風機の羽根車構成体の斜視図
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す横断流送風機のスタビライザの斜視図
【図３】本発明の第３の実施の形態，第４の実施形態、第５の実施形態を示す空気調和機の室内ユニットの断面図
【図４】流れによる物体表面からの音が放射されるメカニズムの説明図
【図５】（ａ）空気調和機の室内ユニットの乱流強度シミュレーション解析結果説明図
（ｂ）空気調和機の室内ユニットの流速シミュレーション解析結果説明図
【図６】空気調和機の室内ユニットのｋＮｚ音発生個所を示す空気調和機の室内ユニットの断面図
【図７】従来の適応制御による横断流送風機の騒音低減方法を示す説明図
【図８】
（ａ）従来の静音ファンの騒音低減方法に使用された振動エネルギー伝達前のポリマー材料状態を示す説明図
（ｂ）従来の静音ファンの騒音低減方法に使用された振動エネルギー伝達後のポリマー材料状態を示す説明図
【符号の説明】
１  空気調和機の室内ユニット
２  クロスフローファン
２ａ  羽根車構成体
３  スタビライザ
４  リアガイダ上部のガイダ
５  リアガイダ
６  風の流れ
７  クロスフローファン内の渦
１５  横断流羽根車構成体の翼
１６  羽根車構成体の端板
１７  羽根車構成体のリング
１８  ｋＮｚ音発生個所
２１  ポリマー
２２  双極子モーメント
【図１】
2005003214.tif 000003
【図２】
2005003214.tif 000004
【図３】
2005003214.tif 000005
【図４】
2005003214.tif 000006
【図５】
2005003214.tif 000007
【図６】
2005003214.tif 000008
【図７】
2005003214.tif 000009
【図８】
2005003214.tif 000010