(57)【要約】【課題】送風機を防音するに当たり、特に風きり音の発生を効果的に防ぐことのできる防音構造を提供する。【解決手段】軸流を発生させる送風機本体１に、送風流路４を形成する防音筒部２を設けてある送風機の防音構造であって、前記防音筒部２に吸音体３を内装し、前記防音筒部２の一端側から他端側に通過する風が前記防音筒部２の軸心方向に沿って直進不能に蛇行させる送風流路４を形成するとともに、前記防音筒部２の両端側における送風流路４の総断面積が、前記防音筒部２の軸心方向中央部における送風流路４の総断面積に比べて大きく形成してある。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸流を発生させる送風機本体に、送風流路を形成する防音筒部を設けてある送風機の防音構造であって、
前記防音筒部に吸音体を内装し、前記防音筒部の一端側から他端側に通過する風が前記防音筒部の軸心方向に沿って直進不能に蛇行させる送風流路を形成するとともに、
前記防音筒部の両端側における送風流路の総断面積が、前記防音筒部の軸心方向中央部における送風流路の総断面積に比べて大きく形成してある送風機の防音構造。
【請求項２】
前記防音筒部の正面視における前記吸音体の幅が、前記吸音体同士の間に形成される送風流路の幅よりも広く形成されている請求項１記載の送風機の防音構造。
【請求項３】
一対の多孔板の間に繊維状の吸音材を挟持させて前記吸音体を構成してある請求項１または２に記載の送風機の防音構造。
【請求項４】
前記防音筒部の横断平面視における前記吸音体の前記送風機本体側先端部を送風流路に対して傾斜させて設けてある請求項１〜３のいずれか一項に記載の送風機の防音構造。
【請求項５】
前記防音筒部の軸心方向中央部における内径を両端部における内径よりも小径に形成してある請求１〜４のいずれか一項に記載の送風機の防音構造。
【請求項６】
前記防音筒部を角筒状に形成するとともに、前記防音筒部内に平板状の前記吸音体の多数を内装し、前記防音筒部の軸心方向に沿う姿勢で立設してある請求項１〜５のいずれか一項に記載の送風機の防音構造。
【請求項７】
前記防音筒部を円筒状に形成するとともに、前記防音筒部内に、円筒状の前記吸音体を内装し、その軸心が前記防音筒部の軸心に沿うように配置してある請求項１〜５のいずれか一項に記載の送風機の防音構造。
【請求項８】
一対の防音筒部を備えるとともに送風機本体を収容自在な送風機収容部を備え、一方の前記防音筒部から送風機本体を経由して他方の防音筒部に風を流通可能に構成した送風機用消音装置であって、
前記防音筒部に吸音体を内装し、前記防音筒部の一端側から他端側に通過する風が前記防音筒部の軸心方向に沿って直進不能に蛇行させる送風流路を形成するとともに、
前記防音筒部の両端側における送風流路の総断面積が、前記防音筒部の軸心方向中央部における送風流路の総断面積に比べて大きく形成してある送風機用消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軸流を発生させる送風機本体に、送風流路を形成する防音筒部を設けてある送風機の防音構造および送風機用消音装置に関する。
このような送風機は、トンネル、地下道等の換気対象部を換気するために、前記吸気側から外気を取り入れ、前記排気側から前記換気対象部へ送気するように送風機本体を駆動させるものである。この種の送風機は、高速で大流量の気流を発生させねばならない場合が多く、多大な騒音が発生しやすい。しかも、前記換気対象部は、工事等に伴い長期にわたって常時換気される必要が生じる場合が多く、このような騒音は工事作業者あるいは付近住人に対して、大きな迷惑となることがある。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような送風機を防音するためには、前記防音筒部２を外側筒部２１ａの内部に内側筒部２１ｄを設けて、前記内側筒部２１ｄを送風機本体１側に開口する有底筒状に形成するとともに、前記内側筒部２１ｄと外側筒部２１ａとの間に送風流路４を形成する「スプリッタ型」と呼ばれるものが知られており、汎用されている（図８参照）。
また、前記防音筒部に吸音体を介装して、前記送風機本体から発生する騒音を吸収させ、周囲に騒音が漏れ出さないようにする技術が実用化されている。
前記防音筒部に吸音体を介装する場合には、通常、寸胴筒状の防音筒部の内部に、多数の前記吸音体を気流の流れ方向に沿わせて平行に配設する。このように配設すると、通気抵抗を増やすことなく、前記気流を発生させつつ防音効果を高めることができると期待されている。
しかし、このような吸音体によって、さらに吸音性能を高めるには、より大型の吸音体を用いる必要があるが、前記吸音体の大型化にも限界がある。
さらに、吸音性能を向上させるための別の防音構造として、筒状の吸音体を気流の通過方向に対して直交させて配置するとともに、前記防音筒部内における送風流路の断面積を気流の通過方向に沿って変化させるものが考えられている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−４２８９０号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような防音構造を送風機に適用する場合には、幅広い周波数域の騒音を吸収することができる。しかし、このような場合でも前記防音筒部の入口付近や出口付近では風きり音が顕著に発生する。こように、必ずしも防音筒部内で発生するとはいえない騒音については有効に吸収することができない場合がある。また、このような場合に、前記防音筒部内における送風流路の断面積を気流の通過方向に沿って変化させるとしても、前記防音筒部の軸心方向に風が直進可能に送風流路が形成されている場合には、その直進送風流路に沿って透過してしまう音があり、十分な防音性能を発揮し得ないことが考えられる。また、防音筒部の端部側における送風流路の総断面積が、前記防音筒部の軸心方向中央部における送風流路の総断面積よりも小さくなっていると、前記防音筒部内を進む風の速度が、前記防音筒部の端部側において局所的に速くなって、より一層風きり音の発生しやすい状況を作る原因になっていた。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記欠点に鑑み、送風機の防音性能をより高めた防音構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するための本発明の送風機の防音構造の特徴構成は、
軸流を発生させる送風機本体に、送風流路を形成する防音筒部を設け、
前記防音筒部に吸音体を内装し、前記防音筒部の一端側から他端側に通過する風が前記防音筒部の軸心方向に沿って直進不能に蛇行させる送風流路を形成するとともに、
前記防音筒部の両端側における送風流路の総断面積が、前記防音筒部の軸心方向中央部における送風流路の総断面積に比べて大きく形成してある点にある。
【０００７】
これにより、前記防音筒部に進入する風は、前記防音筒部内で蛇行しつつ、前記防音筒部内を通過する。そのため、その風に沿って風きり音が発生しても、その音は、直進するため、必ず吸音体に衝突することになり、高い防音性能を発揮できることになる。
また、防音筒部の軸心方向中央部における送風流路総断面積が、両端側よりも小さいので、風の流速は中央部で最も早くなる。そのため、風きり音の発生位置は主に前記防音筒部の中央部になる。従って、発生した騒音は、前記吸音体に衝突して吸収されやすくなる。そのため、前記風きり音が、送風機外部へ騒音として伝達されるのを効果的に防ぐことができるようになった。
【０００８】
また、上記構成に加えて、前記防音筒部の正面視における前記吸音体の幅が、前記吸音体同士の間に形成される送風流路の幅よりも広く形成されている事が好ましい。
【０００９】
このように構成すると、前記吸音体同士の間を通る風の行方を、下流側の吸音体で完全に遮ることができるようになる。つまり、風が直進する送風流路は形成されず、確実に蛇行しつつ下流側に流れることになる。その結果、蛇行に際して風きり音が発生したとしても、風の流れに沿って風きり音が前記吸音体に衝突し、効率よく騒音が吸収される。
【００１０】
さらに、一対の多孔板の間に繊維状の吸音材を挟持させて前記吸音体を構成してある事が好ましい。
【００１１】
本構成によると、前記多孔板が、たとえば、グラスウール、ロックウール等の吸音材を確実に保持して前記防音筒部内に内装させるとともに、前記多孔板の孔部を通じて音を前記吸音材に導くことができるので、防音構造を形成する上で好都合である。
【００１２】
さらに、前記防音筒部の横断平面視における前記吸音体の前記送風機本体側先端部を送風流路に対して傾斜させて設けてあることが好ましい。
【００１３】
前記送風機本体から直接発生した音は、直進して前記防音筒部に進入する。その先端部に衝突した音は、前記送風機本体側に反射されて、送風機本体からの音と共鳴する可能性があるが、このとき、前記吸音体の送風機本体側先端部が送風流路に対して傾斜して設けてあると、前記先端部に衝突した音は、反射されつつ斜行する。そのため、前記送風機本体からの音とは共鳴しにくく、また、傾斜角度によっては、反射音を有効に前記吸音体に衝突させることができるので、騒音の吸収効果を高めることができる。
【００１４】
さらに、前記防音筒部の軸心方向中央部における内径を両端部における内径よりも小径に形成してあることが好ましい。
【００１５】
このように構成しておくと、前記防音筒部の両端側における送風流路の総断面積が、前記防音筒部の軸心方向中央部における送風流路の総断面積に比べて大きく形成させられる。このため、所定形状の吸音体を規則的に配置するだけで、前記防音構造を簡便に形成する事ができる。
【００１６】
尚、前記防音筒部を角筒状に形成するとともに、前記防音筒部内に平板状の前記吸音体の多数を内装し、前記防音筒部の軸心方向に沿う姿勢で立設すると、前記防音構造を形成する上で、吸音体が平板状であるから取り扱いが容易で、位置決めしやすく、前記防音筒部の軸心方向に防音体に囲まれた送風流路を形成しやすい。
【００１７】
前記防音筒部を円筒状に形成するとともに、前記防音筒部内に、円筒状の前記吸音体を内装し、その軸心が前記防音筒部の軸心に沿うように配置してあると、前記防音筒部内部の騒音は、いずれの方向に発散しても吸音体に吸収されうる構成となるとともに、前記吸音体の側面は円筒状であるため、平板状のものに比べより指向性が少ない。従って、騒音に方向性が生じるのを防止できる。
【００１８】
一対の防音筒部を備えるとともに送風機本体を収容自在な送風機収容部を備え、一方の前記防音筒部から送風機本体を経由して他方の防音筒部に風を流通可能にして送風機用消音装置を構成する場合には、
前記防音筒部に吸音体を内装し、前記防音筒部の一端側から他端側に通過する風が前記防音筒部の軸心方向に沿って直進不能に蛇行させる送風流路を形成するとともに、
前記防音筒部の両端側における送風流路の総断面積が、前記防音筒部の軸心方向中央部における送風流路の総断面積に比べて大きく形成しておくことが好ましい。
【００１９】
このような構成によれば、従来から用いられている送風機本体や、送風量の異なる送風機本体を、この送風機用消音装置に取り付けるだけで、簡単に上述の送風機の防音構造を実現することができるようになり、送風機の性能向上を図る際に、簡便に対応することができるようになった。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１、２に示すように、本発明の送風機の防音構造は、たとえば、トンネル等の送風、換気用に用いられるコントラファンと呼ばれる送風機に適用される。
【００２１】
（１）  前記送風機は、たとえば、軸流を発生させる送風機本体１を設けるとともに、その送風機本体１を囲繞するダクト状カバー１１を設け、そのダクト状カバー１１の一方側１１ａから吸気して、他方側１１ｂに送気するよう構成してある。前記送風機本体１の胴部１２の両端部側には、防震ダクト１８を介して一対の防音筒部２を設け、前記ダクト状カバーにより形成される風の流路を延長する送風流路４を形成する。前記送風機本体１は、インペラ１３を回転駆動させるモータ１４を備え、防振ゴム１５と支持架台１６とを介して台座１７に固定される。このような構成により、前記モータ１４、インペラ１３等の振動に伴う騒音が外部に伝搬されないように防振される。
【００２２】
前記防音筒部２にあっては、図２、図３に示すように、前記台座１７上に固定される両端開口角筒状のケーシング２１の内部に、多数の吸音体３を立設して内装してある。
【００２３】
前記吸音体３は、図４に示すように、たとえば開口率約６０％程度の一対の多孔板３１，３１の間に、たとえばロックウールからなる繊維状の吸音材３２を挟持させてある。前記防音筒部２の横断平面視における前記吸音体３の両端部、すなわち、前記送風機本体１側の先端部および送風機本体１から離間する側の先端部は、送風流路４に対して傾斜させる突状縁部３３に形成してある。突状縁部３３のうち風を直接受ける部分を多孔板で形成すると、前記吸音材３２の飛散して減少しやすくなり、吸音効果が低下する場合がある。このため、前記突状縁部３３は、送風方向上流側を金属板から構成するとともに、送風方向下流側を多孔板から構成してある。
【００２４】
尚、前記突状縁部３３の先端角は、６０°としてある。これにより、風を送風流路４に容易に誘導できるとともに、正面から入射した音を、隣接する吸音体３に衝突させるべく側方に反射させられ易くしてある。前記先端角は、鋭利であるほど通気抵抗の面から有利であるが、鋭利に形成するほど、吸音体の先端部が薄肉になるとともに、吸音材を充填できなくなる領域が増加するため、あまり鋭利に形成することは好ましくない。従って、吸音材の飛散防止を図り、かつ、前記吸音体の内吸音材を充填可能な区域を大きく確保する意味から、前記先端角は約４０°〜９０°程度に設定することが好ましい。
また、前記先端は鋭利に尖らせてある例を図示しているが、丸みをもたせつつ上述の先端角をなすものに形成することも可能であり、丸みをもたせることによって、さらに、渦流の発生を抑え、消音効果を高めることができる場合があると考えられる。
【００２５】
また、前記多孔板の開口率についても、前記充填材の保持安定性の面から、開口率７０％以下が好ましく、吸音材に対する音の透過性の面から、開口率３０％以上が好ましい。
【００２６】
前記ケーシング２１は、金属板からなる外側筒部２１ａと多孔板からなる内側筒部２１ｂとの間に吸音材２１ｃを挟持させた筒状体であり、前記ケーシング２１自体も、その内側空間に対しては吸音体として機能する。前記ケーシング２１は、上面２２を開口自在に組み立てられるようになっており、上面２２側からそのケーシング２１内に前記吸音体３を挿入配置し、前記内側筒部に形成した固定部２５に対して位置決めし、前記上面２２側から固定部材２６を取り付けて固定し、前記上面の開口を塞ぎ、防音筒部２を組み立て可能に形成してある。
【００２７】
前記吸音体３は、前記ケーシング２１内において、前記防音筒部２の一端側から他端側に通過する風を前記防音筒部２の軸心方向に沿って直進不能に蛇行させる送風流路４を形成するとともに、前記防音筒部２内で発生した音を、前記吸音体３の吸音材３２で吸収可能に構成してある。具体的には、前記防音筒部２の正面視における前記吸音体３の幅（２００ｍｍ）を、前記吸音体３，３同士の間に形成される送風流路４の幅（１５０ｍｍ）よりも広く形成するとともに、前記吸音体３，３同士を千鳥配置することによって送風流路４は蛇行して設けられ、風は防音筒部２の軸心方向に沿って蛇行して通過する。
【００２８】
前記防音筒部２の軸心方向中央部における内径を、両端部における内径よりも小径に形成し、前記防音筒部２の両端側における送風流路４の総断面積が、前記防音筒部２の軸心方向中央部における送風流路４の総断面積に比べて大きく形成してある。
つまり、前記ケーシング２１は、前記中央部を幅狭に形成する膨出部２３を備え、前記ケーシング２１の内径寸法に応じた数の吸音体３を内装することにより、前記吸音体３どうしの間および前記ケーシング２１と前記吸音体３との間に形成される送風流路４の総断面積を前記吸音体３の数の比に近似するように設定する。
【００２９】
尚、前記防音筒部２の吸気側入口端にはスピーカー５１を設けるとともに、吸気側出口端にはマイク５２を設け、前記マイク５２の受音波形に基づき、その逆位相の音を前記スピーカー５１から発生させ、騒音を相殺して低減させるＡＮＣ（アクティブノイズコントロール）システム５を設けることもできる。
【００３０】
尚、上述の構成において、送風機に設けた送風機本体は、着脱自在に構成してあり（送風機本体を離脱させたときに、一対の防音筒部を備えるとともに送風機本体を収容自在な送風機収容部を備えた送風用消音装置を構成する）、必要な送風量に応じて送風機を交換したり、既存の送風機の送風機本体を用いて送風機を構成したりすることを可能とし、送風機の性能向上を図る際に、簡便に対応することができる。
【００３１】
（２）  尚、前記防音筒部２を円筒状に構成することができ、図５に示すように、前記防音筒部２を円筒状に形成するとともに、前記防音筒部２内に、円筒状の前記吸音体３を内装し、その軸心が前記防音筒部２の軸心に沿うように配置する。これにより、前記防音筒部２の軸心周りに放射状に発散される騒音を、方向性無く吸収することができるようになる。
【００３２】
【実施例】
以下に上述の実施の形態（１）による送風機の防音構造の実施例を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図６に示すように、前記送風機を設け、８０ＫＷのモータ２台を駆動し、１５００ｍ３／分の風量で運転し、そのときの騒音を図中Ａ（吸気側斜方５ｍ）、Ｂ（排気側斜方５ｍ）Ｃ（吸気側側方１ｍ）Ｄ（吸気側斜方１ｍ）の地点で測定したところ、それぞれの地点における周波数特性は、図７（本発明Ａ〜Ｄ）のようになった。（ＡＰは、全周波数に対する評価）
【００３４】
図７よりいずれの方向においても、ファンに近接した位置で測定した騒音値（従来品Ａ〜Ｄ）に比べて騒音量が２０ｄｂ程度低下していることから、本発明の送風機の防音構造は高い防音性能を発揮していることがわかった。
【００３５】
また、従来のスプリッタ型防音構造の送風機（図８参照）を、３７ＫＷのモータ２台を駆動し、１０００ｍ３／分の風量で運転した場合と比較すると、特に高音域での防音効果に優れていることが読みとれ、風きり音のような高音を特に効果的に吸収していることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】送風機の概略図
【図２】防音筒部の分解斜視図
【図３】防音筒部の概略図
【図４】吸音体の概略図
【図５】防音筒部の異なる形態を示す概略図
【図６】送風機の騒音を測定する形態を示す模式図
【図７】各地点における騒音の周波数特性図
【図８】スプリッタ型の防音構造の図
【符号の説明】
１  送風機本体
２  防音筒部
３  吸音体
４  送風流路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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