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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-10-04
(45)【発行日】2024-10-15
(54)【発明の名称】送気システム
(51)【国際特許分類】
G10K 11/172 20060101AFI20241007BHJP
F24F 13/20 20060101ALI20241007BHJP
F24F 13/06 20060101ALI20241007BHJP
F24F 13/24 20060101ALI20241007BHJP
G10K 11/16 20060101ALI20241007BHJP
G10K 11/175 20060101ALI20241007BHJP
【ＦＩ】
G10K11/172
F24F1/02 411D
F24F13/06 E
F24F13/24 245
G10K11/16 100
G10K11/175
【請求項の数】
17
(21)【出願番号】P 2022503091
(86)(22)【出願日】2020-11-10
(86)【国際出願番号】 JP2020041826
(87)【国際公開番号】W WO2021171710
(87)【国際公開日】2021-09-02
【審査請求日】2022-07-15
(31)【優先権主張番号】P 2020030641
(32)【優先日】2020-02-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】306037311
【氏名又は名称】富士フイルム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100152984
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100148080
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 史生
(72)【発明者】
【氏名】白田 真也
(72)【発明者】
【氏名】山添 昇吾
(72)【発明者】
【氏名】菅原 美博
(72)【発明者】
【氏名】大津 暁彦
【審査官】渡邊 正宏
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－３０４６２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－３０２０６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１４６５６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３７１９９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－１８９０００（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２４Ｆ １／０００７
Ｆ２４Ｆ １／００５９－１／００８
Ｆ２４Ｆ １／０２
Ｆ２４Ｆ １／０３２－１／０３５５
Ｆ２４Ｆ １３／００－１３／０７８
Ｆ２４Ｆ １３／０８－１３／３２
Ｇ１０Ｋ １１／００－１３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体の内部に音源を備えた送気システム本体と、前記筐体内の音源から発生する騒音を消音する消音装置と、を有する送気システムであって、
前記送気システム本体は、軸流ファンの回転翼を備え、
前記消音装置は、
前記送気システム内において前記音源がある空間に接続された位置に共鳴消音器と、
前記軸流ファンの回転軸の軸方向において互いに反対側に配置された第一端壁及び第二端壁と、を備え、
前記共鳴消音器は、開口部を備えた気柱共鳴型の共鳴器であり、
前記第一端壁及び前記第二端壁の各々の中央部分に通気孔が設けられており、
前記第二端壁における前記通気孔の周辺部分が、前記第一端壁側に窪んでおり、
前記第二端壁における前記通気孔の周辺部分が窪むことで設けられた凹部内に、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちの少なくとも一つによって構成された消音体が配置され、
前記消音体は、前記開口部よりも前記回転翼に近く、
前記共鳴消音器において前記騒音に作用する部分には、前記音源に最も近い部分としての前記共鳴消音器の端部があり、
前記共鳴消音器単独の共鳴波長をλとした場合に、前記共鳴消音器の端部と前記音源との距離がλ／２未満であり、
前記共鳴消音器の基本共鳴周波数が、前記筐体のサイズに応じて決まる音響上限周波数以下であることを特徴とする、送気システム。
【請求項2】
前記共鳴消音器の共鳴による消音である第一の消音、及び、前記騒音が前記共鳴消音器にて反射して生じる反射音と前記騒音とが前記音源と前記共鳴消音器の端部との間の領域で干渉することによる第二の消音により、前記騒音を消音し、
前記第二の消音の周波数が、前記第一の消音の周波数よりも高い、請求項１に記載の送気システム。
【請求項3】
前記共鳴消音器の内部が、前記音源がある空間と連通している、請求項１又は２に記載の送気システム。
【請求項4】
前記送気システムにおいて送気される空気を通過させるための通気部が設けられている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の送気システム。
【請求項5】
前記共鳴消音器の内部に、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちの少なくとも一つからなる内挿物が配置されている、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の送気システム。
【請求項6】
前記共鳴消音器とは異なる消音体をさらに備える、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の送気システム。
【請求項7】
前記消音体は、前記音源と前記共鳴消音器の端部との間の領域内に配置されている、請求項６に記載の送気システム。
【請求項8】
前記消音体が、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちの少なくとも一つによって構成される、請求項６又は７に記載の送気システム。
【請求項9】
前記送気システムにおいて送気される空気を通過させるための通気部の外側に、前記消音体が配置されている、請求項６乃至８のいずれか一項に記載の送気システム。
【請求項10】
前記送気システム本体が回転体の回転によって送気する、請求項１に記載の送気システム。
【請求項11】
前記筐体内の前記音源から発生する騒音は、前記回転体の回転に起因して生じる騒音を含む、請求項１０に記載の送気システム。
【請求項12】
前記送気システム本体は、前記送気システム本体の第一端側から吸気し、前記送気システム本体の第二端側にて排気し、前記消音装置が、前記送気システム本体の前記第一端及び前記第二端のうち、少なくとも前記第二端側に配置されている、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の送気システム。
【請求項13】
前記消音装置が、前記送気システム本体の前記第一端側及び前記第二端側のそれぞれに配置されている、請求項１２に記載の送気システム。
【請求項14】
前記送気システム本体は、軸流ファンの回転翼を備え、前記消音装置には、前記軸流ファンによって送気される空気を通過させるための通気部が設けられており、
前記通気部の、前記軸流ファンの回転軸に垂直な断面の面積は、前記回転翼において前記回転軸から最も離れた翼先端が前記軸流ファンの回転時に通過する軌道によって囲まれる円の面積よりも小さい、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の送気システム。
【請求項15】
前記送気システム本体は、軸流ファンの回転翼を備え、前記消音装置が、前記共鳴消音器とは異なる消音体を備え、
前記消音体は、前記共鳴消音器の端部よりも前記回転翼に近い、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の送気システム。
【請求項16】
前記送気システム本体が送風機である、請求項１乃至１５のいずれか一項に記載の送気システム。
【請求項17】
前記送気システム本体内に熱交換器が設けられている、請求項１６に記載の送気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、筐体内の音源から発生する騒音を消音する消音装置を備える送気システムに関する。
【背景技術】
【0002】
空調用の送風機のような送気システムにおいて、機械騒音等の騒音を提案するために、空気の流路（通気路）に消音器を配置することがある。その一例として、特許文献１に記載の技術が挙げられる。この技術は、電動送風機から発生する音を共鳴消音器によって消音するものである。
【0003】
具体的に説明すると、特許文献１の電動送風機は、複数のブレードを有するインペラと、インペラの周囲に配置された複数の静翼を有するエアガイドと、インペラが固定された回転軸を駆動する電動機と、インペラに気流を流入させる吸気口を中央に有し側面に排気口を備えインペラとエアガイドを内包する状態で電動機に固定された略円筒形のファンケースと、を備える。また、上記の電動送風機は、さらに、排気口を有し電動機全体を内包する状態でファンケースと気密に固定された防音筒と、所定の幅と深さを有する凹部を円周上に有し電動機表面の所定場所に設けた略円筒形の消音手段と、消音手段の凹部の開口端面に設けた柔軟性を有する薄膜部とを備える。このような構成により、上記の電動送風機では、凹部の深さに応じて決まる特定周波数の音が共鳴することで消音することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００８－０３６０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
送気システムでは騒音が広帯域に亘って発生し、その騒音のうち、特に１ｋＨｚ以下の低周波側の音については、多孔質材料等からなる従来型の吸音材では消音することが困難である。また、特許文献１に記載の共鳴消音器を含む通常の共鳴消音器では、共鳴周波数と一致する単一の周波数の音を消音するので、狭帯域な消音となる。つまり、通常の共鳴消音器では送気システムでの騒音を十分に消音することができず、そのために、低周波側の音を広帯域に消音する技術が求められている。
【0006】
本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、送気システムが有する筐体内の音源から発生する騒音のうち、低周波側の音を広帯域で消音することができる消音装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記の消音装置を備える送気システムを提供することをも目的とする。
また、本発明は、上記の消音装置を備える送気システムを提供することをも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成により上記の課題が解決されることを見出した。
【0008】
[１] 筐体を有する送気システムに用いられ、筐体内の音源から発生する騒音を消音する消音装置であって、送気システム内において音源がある空間に接続された位置に共鳴消音器を備え、共鳴消音器単独の共鳴波長をλとした場合に、共鳴消音器が音源から離れている距離がλ／２未満であり、共鳴消音器の基本共鳴周波数が、筐体のサイズに応じて決まる音響上限周波数以下であることを特徴とする消音装置。
[２] 共鳴消音器の共鳴による消音である第一の消音により、騒音を消音し、第一の消音が、共鳴消音器の基本共鳴である、[１]に記載の消音装置。
[３] 共鳴消音器において騒音に作用する部分には、音源に最も近い部分としての共鳴消音器の端部があり、第一の消音、及び、騒音が共鳴消音器にて反射して生じる反射音と騒音とが音源と共鳴消音器の端部との間の領域で干渉することによる第二の消音により、騒音を消音し、第二の消音の周波数が、第一の消音の周波数よりも高い、[２]に記載の消音装置。
[４] 共鳴消音器の内部が、音源がある空間と連通している、[１]乃至[３]のいずれかに記載の消音装置。
[５] 送気システムにおいて送気される空気を通過させるための通気部が設けられている、[１]乃至[４]のいずれかに記載の消音装置。
[６] 共鳴消音器の内部に、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちの少なくとも一つからなる内挿物が配置されている、[１]乃至[５]のいずれかに記載の消音装置。
[７] 共鳴消音器とは異なる消音体をさらに備える、[１]乃至[６]のいずれかに記載の消音装置。
[８] 共鳴消音器において騒音に作用する部分には、音源に最も近い部分としての共鳴消音器の端部があり、消音体は、音源と共鳴消音器の端部との間の領域内に配置されている、[７]に記載の消音装置。
[９] 消音体が、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちの少なくとも一つによって構成される、[７]又は[８]に記載の消音装置。
[１０] 送気システムにおいて送気される空気を通過させるための通気部の外側に、消音体が配置されている、[７]乃至[９]のいずれかに記載の消音装置。
[１１] 筐体の内部に音源を備えた送気システム本体と、[１]乃至[１０]のいずれかに記載の消音装置と、を有する送気システム。
[１２] 送気システム本体が回転体の回転によって送気する、[１１]に記載の送気システム。
[１３] 筐体内の音源から発生する騒音は、回転体の回転に起因して生じる騒音を含む、[１２]に記載の送気システム。
[１４] 送気システム本体は、送気システム本体の第一端側から吸気し、送気システム本体の第二端側にて排気し、消音装置が、送気システム本体の第一端及び第二端のうち、少なくとも第二端側に配置されている、[１１]乃至[１３]のいずれかに記載の送気システム。
[１５] 消音装置が、送気システム本体の第一端側及び第二端側のそれぞれに配置されている、[１４]に記載の送気システム。
[１６] 送気システム本体は、軸流ファンの回転翼を備え、消音装置には、軸流ファンによって送気される空気を通過させるための通気部が設けられており、通気部の、軸流ファンの回転軸に垂直な断面の面積は、回転翼において回転軸から最も離れた翼先端が軸流ファンの回転時に通過する軌道によって囲まれる円の面積よりも小さい、[１１]乃至[１５]のいずれかに記載の送気システム。
[１７] 共鳴消音器において騒音に作用する部分には、音源に最も近い部分としての共鳴消音器の端部があり、送気システム本体は、軸流ファンの回転翼を備え、消音装置が、共鳴消音器とは異なる消音体を備え、消音体は、共鳴消音器の端部よりも回転翼に近い、[１１]乃至[１６]のいずれかに記載の送気システム。
[１８] 送気システム本体が送風機である、[１１]乃至[１７]のいずれかに記載の送気システム。
[１９] 送気システム本体内に熱交換器が設けられている、[１８]に記載の送気システム。
[２０] 送気システム本体は、軸流ファンの回転翼を備え、共鳴消音器は、開口部を備えた気柱共鳴型の共鳴器であり、消音装置は、軸流ファンの回転軸の軸方向において互いに反対側に配置された第一端壁及び第二端壁を有し、第一端壁及び第二端壁の各々の中央部分に通気孔が設けられており、第二端壁における通気孔の周辺部分が、第一端壁側に窪んでおり、第二端壁における通気孔の周辺部分が窪むことで設けられた凹部内に、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちの少なくとも一つによって構成された消音体が配置され、消音体は、開口部よりも回転翼に近い、[１１]乃至[１９]のいずれかに記載の送気システム。
[２] 共鳴消音器の共鳴による消音である第一の消音により、騒音を消音し、第一の消音が、共鳴消音器の基本共鳴である、[１]に記載の消音装置。
[３] 共鳴消音器において騒音に作用する部分には、音源に最も近い部分としての共鳴消音器の端部があり、第一の消音、及び、騒音が共鳴消音器にて反射して生じる反射音と騒音とが音源と共鳴消音器の端部との間の領域で干渉することによる第二の消音により、騒音を消音し、第二の消音の周波数が、第一の消音の周波数よりも高い、[２]に記載の消音装置。
[４] 共鳴消音器の内部が、音源がある空間と連通している、[１]乃至[３]のいずれかに記載の消音装置。
[５] 送気システムにおいて送気される空気を通過させるための通気部が設けられている、[１]乃至[４]のいずれかに記載の消音装置。
[６] 共鳴消音器の内部に、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちの少なくとも一つからなる内挿物が配置されている、[１]乃至[５]のいずれかに記載の消音装置。
[７] 共鳴消音器とは異なる消音体をさらに備える、[１]乃至[６]のいずれかに記載の消音装置。
[８] 共鳴消音器において騒音に作用する部分には、音源に最も近い部分としての共鳴消音器の端部があり、消音体は、音源と共鳴消音器の端部との間の領域内に配置されている、[７]に記載の消音装置。
[９] 消音体が、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちの少なくとも一つによって構成される、[７]又は[８]に記載の消音装置。
[１０] 送気システムにおいて送気される空気を通過させるための通気部の外側に、消音体が配置されている、[７]乃至[９]のいずれかに記載の消音装置。
[１１] 筐体の内部に音源を備えた送気システム本体と、[１]乃至[１０]のいずれかに記載の消音装置と、を有する送気システム。
[１２] 送気システム本体が回転体の回転によって送気する、[１１]に記載の送気システム。
[１３] 筐体内の音源から発生する騒音は、回転体の回転に起因して生じる騒音を含む、[１２]に記載の送気システム。
[１４] 送気システム本体は、送気システム本体の第一端側から吸気し、送気システム本体の第二端側にて排気し、消音装置が、送気システム本体の第一端及び第二端のうち、少なくとも第二端側に配置されている、[１１]乃至[１３]のいずれかに記載の送気システム。
[１５] 消音装置が、送気システム本体の第一端側及び第二端側のそれぞれに配置されている、[１４]に記載の送気システム。
[１６] 送気システム本体は、軸流ファンの回転翼を備え、消音装置には、軸流ファンによって送気される空気を通過させるための通気部が設けられており、通気部の、軸流ファンの回転軸に垂直な断面の面積は、回転翼において回転軸から最も離れた翼先端が軸流ファンの回転時に通過する軌道によって囲まれる円の面積よりも小さい、[１１]乃至[１５]のいずれかに記載の送気システム。
[１７] 共鳴消音器において騒音に作用する部分には、音源に最も近い部分としての共鳴消音器の端部があり、送気システム本体は、軸流ファンの回転翼を備え、消音装置が、共鳴消音器とは異なる消音体を備え、消音体は、共鳴消音器の端部よりも回転翼に近い、[１１]乃至[１６]のいずれかに記載の送気システム。
[１８] 送気システム本体が送風機である、[１１]乃至[１７]のいずれかに記載の送気システム。
[１９] 送気システム本体内に熱交換器が設けられている、[１８]に記載の送気システム。
[２０] 送気システム本体は、軸流ファンの回転翼を備え、共鳴消音器は、開口部を備えた気柱共鳴型の共鳴器であり、消音装置は、軸流ファンの回転軸の軸方向において互いに反対側に配置された第一端壁及び第二端壁を有し、第一端壁及び第二端壁の各々の中央部分に通気孔が設けられており、第二端壁における通気孔の周辺部分が、第一端壁側に窪んでおり、第二端壁における通気孔の周辺部分が窪むことで設けられた凹部内に、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちの少なくとも一つによって構成された消音体が配置され、消音体は、開口部よりも回転翼に近い、[１１]乃至[１９]のいずれかに記載の送気システム。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、送気システムが有する筐体音源から発生する騒音のうち、低周波側の音を広帯域で消音することができる消音装置、及び、かかる消音装置を備えた送気システムを提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の一実施形態に係る送気システムを模式的に示す斜視図である。
【図5】第一の変形例に係る送気システムの断面図である。
【図6】第二の変形例に係る送気システムの断面図である。
【図7】第三の変形例に係る送気システムの断面図である。
【図8】構造モデルの説明図である。
【図9】構造モデルを用いた場合（実施例１）における消音量のシミュレーション結果及び実測結果を示す図である。
【図10】音響管モデル及び実機モデルのそれぞれにおける消音量のシミュレーション結果を示す図である。
【図11】２３０Ｈｚにおける音圧レベルの空間分布についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図12】４０３Ｈｚにおける音圧レベルの空間分布についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図13】４０３Ｈｚにおける音圧レベルの空間分布と対応する局所速度の分布を示す図である。
【図14】本発明の消音装置による第一の消音及び第二の消音のそれぞれについて、内部音源の位置と共鳴消音器の端部との間隔を変えて計算した消音周波数を示す図である。
【図15】本発明の消音器による第一の消音及び第二の消音のそれぞれについて、内部音源の位置と共鳴消音器の端部との間隔を変えて計算した消音量を示す図である。
【図16】参考例１で用いた送気装置のモデルを示す図である。
【図17】比較例１で用いた送気装置のモデルを示す図である。
【図18】比較例２で用いた送気装置のモデルを示す図である。
【図19】参考例１と比較例１の各々における音圧の測定結果を示す図である。
【図20】比較例１と比較例２の各々における音圧の測定結果を示す図である。
【図21】実施例１と比較例１の各々における音圧の測定結果を示す図である。
【図22】参考例１における音圧についての参考計算の結果と実測結果とを示す図である。
【図23】実施例１における音圧についての参考計算の結果と実測結果とを示す図である。
【図24】実施例１と実施例２の各々における音圧のシミュレーション結果を示す図である。
【図25】実施例１と実施例３の各々における音圧のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明について詳細に説明する。なお、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明は、そのような実施態様に限定されるものではない。
【0012】
また、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「直交」、「平行」及び「垂直」とは、本発明が属する技術分野において一般的に許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「直交」には、厳密な直交に対して±１０°未満の範囲内でずれた状態も含まれ、厳密な直交に対する誤差は、３°以下であることが好ましい。
また、以下の説明の中で言及する角度についても、厳密な角度に対して±１０°未満の範囲内でずれることを許容し得る。
また、本明細書において、「同じ」、「同一」及び「一致」は、本発明が属する技術分野において一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。
また、本明細書において、「直交」、「平行」及び「垂直」とは、本発明が属する技術分野において一般的に許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「直交」には、厳密な直交に対して±１０°未満の範囲内でずれた状態も含まれ、厳密な直交に対する誤差は、３°以下であることが好ましい。
また、以下の説明の中で言及する角度についても、厳密な角度に対して±１０°未満の範囲内でずれることを許容し得る。
また、本明細書において、「同じ」、「同一」及び「一致」は、本発明が属する技術分野において一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。
【0013】
[本発明の消音装置について]
本発明の消音装置は、筐体を有する送気システムに用いられ、筐体内の音源から発生する騒音を消音する消音装置である。また、本発明の消音装置は、送気システム内において音源がある空間に接続された位置に共鳴消音器を備えている。ここで、音源がある空間に共鳴消音器が接続されているとは、音源から発せられる騒音が伝達される空間（音場空間）内に共鳴消音器が存在していることを意味する。例えば、共鳴消音器が気柱共鳴型又はヘルムホルツ共鳴型の共鳴器である場合には、その開口部が筐体の内部と連通していることをいう。あるいは、共鳴消音器が膜型共鳴器である場合には、膜面が臨む空間と筐体の内部とが連通していることをいう。
なお、音源がある空間に共鳴消音器が接続されている態様には、その途中位置に多孔質吸音材、あるいは布及び不織布等の通気性がある材質からなる構造が介在していてもよい。
本発明の消音装置は、筐体を有する送気システムに用いられ、筐体内の音源から発生する騒音を消音する消音装置である。また、本発明の消音装置は、送気システム内において音源がある空間に接続された位置に共鳴消音器を備えている。ここで、音源がある空間に共鳴消音器が接続されているとは、音源から発せられる騒音が伝達される空間（音場空間）内に共鳴消音器が存在していることを意味する。例えば、共鳴消音器が気柱共鳴型又はヘルムホルツ共鳴型の共鳴器である場合には、その開口部が筐体の内部と連通していることをいう。あるいは、共鳴消音器が膜型共鳴器である場合には、膜面が臨む空間と筐体の内部とが連通していることをいう。
なお、音源がある空間に共鳴消音器が接続されている態様には、その途中位置に多孔質吸音材、あるいは布及び不織布等の通気性がある材質からなる構造が介在していてもよい。
【0014】
なお、音源は、送気用のファンが設けられている系では、そのファンの回転翼の先端（以下では、翼先端とも言う）に位置する。ちなみに、音源の位置は、音響カメラによって音場空間を撮影することで特定することができる。また、音源と想定される位置（例えば、ファンの回転翼等）の近傍に通常のマイクロフォンを設置し、マイクロフォンの位置を変えながら音圧を測定し、音圧レベルが大きくなる位置から音源の位置を特定してもよい。
【0015】
また、本発明の消音装置では、上記の共鳴消音器単独の共鳴波長をλとした場合に、共鳴消音器が音源から離れている距離、すなわち共鳴消音器と音源との距離がλ／２未満である。
共鳴消音器単独の共鳴波長λは、単独の共鳴消音器に対して、平面波を入射させた場合の透過損失ピーク周波数をｆｒ（Ｈｚ）として、λ＝Ｃ０／ｆｒとして定義できる。ここで、Ｃ０は音速（ｍ／ｓ）である。実験的に音響平面波を使って消音器特性を測定する方法として、音響管法があり、透過損失は４マイクロフォン伝達関数法（ASTM2611Eに規定）によって測定することができる。測定した透過損失のピーク周波数から、基本共鳴周波数（すなわち、最低次の共鳴周波数）を求めて、上記の式より共鳴周波数λを求めることができる。
後に参照する図４に示すように、開口部を有し側壁部から共鳴消音器が形成されている場合には、その開口部のサイズの音響管を開口部に接続し、共鳴消音器が側壁部に存在する構成で測定することができる。同様に、通気部を空けて形成される共鳴消音器については、音響管に対して上記と同じ配置とすることで測定することができる。
また、共鳴消音器と音源との距離は、共鳴消音器の端部と音源との距離である。共鳴消音器の端部は、共鳴消音器において騒音に作用する部位の中で最も音源に近い位置にある部分である。共鳴消音器が気柱共鳴型又はヘルムホルツ共鳴型の共鳴器である場合には、その共鳴器が有する開口部の中で最も音源に近い部分が端部に該当し、共鳴消音器が膜型共鳴器である場合には、膜面の中で最も音源に近い部分が端部に該当する。
共鳴消音器単独の共鳴波長λは、単独の共鳴消音器に対して、平面波を入射させた場合の透過損失ピーク周波数をｆｒ（Ｈｚ）として、λ＝Ｃ０／ｆｒとして定義できる。ここで、Ｃ０は音速（ｍ／ｓ）である。実験的に音響平面波を使って消音器特性を測定する方法として、音響管法があり、透過損失は４マイクロフォン伝達関数法（ASTM2611Eに規定）によって測定することができる。測定した透過損失のピーク周波数から、基本共鳴周波数（すなわち、最低次の共鳴周波数）を求めて、上記の式より共鳴周波数λを求めることができる。
後に参照する図４に示すように、開口部を有し側壁部から共鳴消音器が形成されている場合には、その開口部のサイズの音響管を開口部に接続し、共鳴消音器が側壁部に存在する構成で測定することができる。同様に、通気部を空けて形成される共鳴消音器については、音響管に対して上記と同じ配置とすることで測定することができる。
また、共鳴消音器と音源との距離は、共鳴消音器の端部と音源との距離である。共鳴消音器の端部は、共鳴消音器において騒音に作用する部位の中で最も音源に近い位置にある部分である。共鳴消音器が気柱共鳴型又はヘルムホルツ共鳴型の共鳴器である場合には、その共鳴器が有する開口部の中で最も音源に近い部分が端部に該当し、共鳴消音器が膜型共鳴器である場合には、膜面の中で最も音源に近い部分が端部に該当する。
【0016】
また、本発明の消音装置では、上記の共鳴消音器の基本共鳴周波数（一次モードにおける共鳴周波数）が、筐体のサイズに応じて決まる音響上限周波数以下である。
音響上限周波数は、JIS A 1405-2:2007「音響管による吸音率及びインピーダンスの測定－第２部：伝達関数法」に規定されている。筐体が円管である場合には、その内径をｄ（ｍ）とし、音速をｃ０（ｍ／ｓ）としたとき、音響上限周波数をｆｕ（Ｈｚ）とすると、ｆｕ＜０．５８×ｃ０／ｄという式が成立する。また、筐体が方形管である場合には、最大断面寸法をｄ（ｍ）としたとき、ｆｕ＜０．５０×ｃ０／ｄという式が成立する。
音響上限周波数は、平面波以外の音響モードが存在しない周波数の上限、すなわち平面波のみが伝搬できる周波数の上限を示す。なお、音響管だけでなく、本発明の筐体の形状を含む一般の伝搬管の固有音響モードは、管のサイズと形状で決まる。円管及び方形管については、上記の式で求められ、他の形状についても、例えば音響の有限要素法で管をモデル化し、固有値解析を行い最低次数の音響固有モードを求めることで、その周波数を音響上限周波数とすることができる。
音響上限周波数は、JIS A 1405-2:2007「音響管による吸音率及びインピーダンスの測定－第２部：伝達関数法」に規定されている。筐体が円管である場合には、その内径をｄ（ｍ）とし、音速をｃ０（ｍ／ｓ）としたとき、音響上限周波数をｆｕ（Ｈｚ）とすると、ｆｕ＜０．５８×ｃ０／ｄという式が成立する。また、筐体が方形管である場合には、最大断面寸法をｄ（ｍ）としたとき、ｆｕ＜０．５０×ｃ０／ｄという式が成立する。
音響上限周波数は、平面波以外の音響モードが存在しない周波数の上限、すなわち平面波のみが伝搬できる周波数の上限を示す。なお、音響管だけでなく、本発明の筐体の形状を含む一般の伝搬管の固有音響モードは、管のサイズと形状で決まる。円管及び方形管については、上記の式で求められ、他の形状についても、例えば音響の有限要素法で管をモデル化し、固有値解析を行い最低次数の音響固有モードを求めることで、その周波数を音響上限周波数とすることができる。
【0017】
以上により、本発明の消音装置では、筐体内の音源から発せられた騒音のうち、１ｋＨｚ以下の低周波側の音を広帯域に消音することができる。これは、本発明の消音装置は、共鳴消音器の共鳴を支配的な要因とする消音（以下、「第一の消音」と呼ぶ。）、及び、音源と共鳴消音器の端部との間の領域における近接場干渉を支配的な要因とする消音（以下、「第二の消音」と呼ぶ。）によって騒音を消音することによる。第一の消音は、共鳴消音器の基本共鳴、すなわち、最低次共鳴である。
【0018】
近接場領域は、音源から音が発生した極近傍の領域のことであり、遠方に伝播せずに減衰する高波数成分も減衰しない程度に音源近傍の領域である。ここで、音速をｃ０、その周波数をｆ０としたときに、対応する波数ｋ０（＝２π×ｆ０／ｃ０）を定義すると、波数ｋ＞ｋ０となる高波数の範囲では、波動方程式から導かれるように空間的に且つ指数関数的に減衰する。この高波数成分を近接場音と呼ぶ。近接場領域は、近接場音も干渉に寄与する領域である。近接場音は、波長λ程度で減衰する。また、干渉のために音の往復が必要になるので、近接場領域を決定する場合の距離をλとするのではなく、λ／２とする。そのため、本実施形態では、送気システムにおける空気の流路に沿って音源からの距離がλ／２未満の領域が近接場領域に該当することとした。
近接場干渉とは、前述した近接場領域において生じる干渉であり、本発明においては音源と共鳴消音器との間での近接場音を含めた干渉を指す。すなわち、共鳴消音器の反射音と音源からの放射音の干渉である。近接場も含めた干渉によって、遠方場に対して干渉の効果が大きくなり、その干渉が音源に対して影響することにより、遠方場での干渉と比較して音源からの放射音を抑制することができる。
近接場干渉とは、前述した近接場領域において生じる干渉であり、本発明においては音源と共鳴消音器との間での近接場音を含めた干渉を指す。すなわち、共鳴消音器の反射音と音源からの放射音の干渉である。近接場も含めた干渉によって、遠方場に対して干渉の効果が大きくなり、その干渉が音源に対して影響することにより、遠方場での干渉と比較して音源からの放射音を抑制することができる。
【0019】
また、第一の消音の周波数、及び、第二の消音の周波数は、互いに異なっているが、いずれも、筐体の形状及びサイズに起因して決まる筐体内での音圧分布（スペクトル）において、１ｋＨｚ以下の低周波側で音圧が比較的高くなる周波帯域内にある。具体的に説明すると、第一の消音の周波数は、共鳴消音器の基本共鳴周波数であり、第二の消音の周波数は、第一の消音の周波数よりも高い周波数である（図１０参照）。
なお、本発明の消音装置の消音メカニズムについては、後の項で改めて説明することとする。
なお、本発明の消音装置の消音メカニズムについては、後の項で改めて説明することとする。
【0020】
[本発明の送気システムの構成]
本発明の送気システムの構成について、図１～４に示す好適な具体例を挙げて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る送気システム（以下、送気システム１０）を示す模式的な斜視図である。図２は、図１に図示の送気システム１０の正面図である。図３は、図２におけるＩ－Ｉ断面を示す図である。図４は、図２におけるＪ－Ｊ断面にて消音装置３０を切断した際の切断面を示す図である。なお、図４では、後述する消音体４０の図示を省略している。
本発明の送気システムの構成について、図１～４に示す好適な具体例を挙げて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る送気システム（以下、送気システム１０）を示す模式的な斜視図である。図２は、図１に図示の送気システム１０の正面図である。図３は、図２におけるＩ－Ｉ断面を示す図である。図４は、図２におけるＪ－Ｊ断面にて消音装置３０を切断した際の切断面を示す図である。なお、図４では、後述する消音体４０の図示を省略している。
【0021】
送気システム１０は、所定の送気先に向けて送気するために用いられ、図１に示すように送気システム本体１２と、消音装置３０とを有する。
以下、送気システム本体１２及び消音装置３０の各々について説明する。
以下、送気システム本体１２及び消音装置３０の各々について説明する。
【0022】
（送気システム本体）
送気システム本体１２は、図１及び３に示すように、音源を取り囲む筐体１４を有し、筐体１４内に備えられた回転体の回転によって送気する。例えば、送気システム本体１２は、送風機、特に空調用の送風機であり、回転体として軸流ファン１６を有する。
送気システム本体１２は、図１及び３に示すように、音源を取り囲む筐体１４を有し、筐体１４内に備えられた回転体の回転によって送気する。例えば、送気システム本体１２は、送風機、特に空調用の送風機であり、回転体として軸流ファン１６を有する。
【0023】
軸流ファン１６は、公知の軸流ファンであり、複数の羽根を有する回転翼１６ａを有する。回転翼１６ａは、複数の羽根を有し、図１及び３に示す回転翼１６ａは、例えば４枚の羽根を有する。ただし、羽根の枚数は、特に限定されない。回転翼１６ａの羽根の形状は、公知の軸流ファンで用いられる形状と同じ形状を採用することができる。
なお、以下では、回転軸１６ｂの軸方向を単に「軸方向」と言い、回転軸１６ｂの径方向を単に「径方向」と言う。
なお、以下では、回転軸１６ｂの軸方向を単に「軸方向」と言い、回転軸１６ｂの径方向を単に「径方向」と言う。
【0024】
筐体１４は、箱型又は円筒形状のケーシングであり、軸流ファン１６全体を取り囲むのに十分なサイズを有する。また、軸方向における筐体１４の一端である第一端（厳密には、送気方向における上流側の端）には吸気口１４ａが設けられ、他端である第二端（厳密には、送気方向における下流側の端）には、円孔からなる排気口１４ｂが設けられている。排気口１４ｂの中心位置は、軸流ファン１６の回転軸１６ｂの中心線を延長させた際に、その延長した中心線上に位置する。
なお、吸気口１４ａと排気口１４ｂとは、互いに同一サイズであってもよく、あるいは互いに異なるサイズであってもよい。
なお、吸気口１４ａと排気口１４ｂとは、互いに同一サイズであってもよく、あるいは互いに異なるサイズであってもよい。
【0025】
また、筐体１４の内部（すなわち、送気システム本体１２内）において、軸流ファン１６の上流側には、図１及び３に示す熱交換器１８が配置されている。熱交換器１８は、例えば、フィンコイル、フィンチューブ又は熱交換プレートによって構成され、吸気口１４ａから筐体１４内に進入した空気との間で熱交換し、当該空気を加温又は減温する。熱交換器１８は、上記の通り、風及び空気を通気させる部材であるため、音も遮ることなく通過させる。
【0026】
以上のように構成された送気システム本体１２では、軸流ファン１６が不図示のモータによって回転させて空気に運動エネルギーを与えることで、空気が回転軸１６ｂの軸方向に送気される。このとき、送気システム本体１２は、第一端側に設けられた吸気口１４ａから吸気し、吸気した空気を熱交換器１８によって加温又は減温し、第二端側に設けられた排気口１４ｂを通じて排気する。この結果、温調された空気が所定の送気先に向けて供給される。
なお、送気システム本体１２の付属品として、送気先に延出した筒型アダプタ（不図示）を排気口１４ｂに取り付け、このアダプタを通じて送気してもよい。
なお、送気システム本体１２の付属品として、送気先に延出した筒型アダプタ（不図示）を排気口１４ｂに取り付け、このアダプタを通じて送気してもよい。
【0027】
そして、送気システム本体１２では、筐体１４内で軸流ファン１６が回転すると、回転翼１６ａの翼先端から、回転する翼が空気を切ることに起因した騒音（流体機械騒音又は空力騒音と呼ばれる騒音）が発生する。つまり、筐体１４内の音源から発生する騒音は、回転体である軸流ファン１６の回転に起因して生じる騒音を含んでいることになる。
なお、回転翼１６ａの翼先端とは、回転翼１６ａにおいて回転軸１６ｂから最も離れた部位である。
なお、回転翼１６ａの翼先端とは、回転翼１６ａにおいて回転軸１６ｂから最も離れた部位である。
【0028】
上記の騒音は、送気される空気とともに、排気口１４ｂを通過して筐体１４の外に放出される。また、筐体１４内で軸流ファン１６が回転することによって生じる騒音は、低周波側で広帯域に亘って音圧が大きくなる（ブロードな音圧分布となる）。
他方、図１及び３に示すように、筐体１４の下流型の壁面（すなわち、送気システム本体１２の第二端側）には消音装置３０が取り付けられており、排気口１４ｂを通過した上記の騒音は、この消音装置３０によって消音され、主として低周波側の音圧が低減される。
他方、図１及び３に示すように、筐体１４の下流型の壁面（すなわち、送気システム本体１２の第二端側）には消音装置３０が取り付けられており、排気口１４ｂを通過した上記の騒音は、この消音装置３０によって消音され、主として低周波側の音圧が低減される。
【0029】
なお、上記の例では、送気システム本体１２が送風機であることとしたが、これに限定されず、送気システム本体が圧縮機、排風機又は真空ポンプ等であってもよい。また、送気システム本体１２は、様々の用途に利用可能であり、例えば、冷暖房用のエアコンの室内機及び室外機、カーエアコン、空気清浄機、換気扇、扇風機、サーキュレーター、除湿器、加湿器、ジェットエンジン、コンピュータ又はサーバコンピュータ等の冷却用ファン、その他の冷却用ファン、及び風車等としての利用が挙げられる。
また、上記の例では、送気システム本体１２が備える回転体が軸流ファン１６であるが、回転体としてのファンは、例えば、遠心ファン、後向きファン(ターボファン)、翼形ファン、ラジアルファン、バドルファン、多翼ファン(シロッコファン)、チューブラ遠心ファン、斜流ファン、軸流ファン、ベーン軸流ファン、チューブ軸流ファン、プロペラファン、反転軸流ファン、横断流ファン（クロスフローファン）、又は渦流ファン等であってもよい。
また、回転体はファンに限定されず、ターボ圧縮機及びターボブロアに用いられるブロア、あるいはコンプレッサー等であってもよい。また、当然ながら、上述した種類以外の回転体を用いた送気システム本体であってもよい。
また、上記の例では、送気システム本体１２が備える回転体が軸流ファン１６であるが、回転体としてのファンは、例えば、遠心ファン、後向きファン(ターボファン)、翼形ファン、ラジアルファン、バドルファン、多翼ファン(シロッコファン)、チューブラ遠心ファン、斜流ファン、軸流ファン、ベーン軸流ファン、チューブ軸流ファン、プロペラファン、反転軸流ファン、横断流ファン（クロスフローファン）、又は渦流ファン等であってもよい。
また、回転体はファンに限定されず、ターボ圧縮機及びターボブロアに用いられるブロア、あるいはコンプレッサー等であってもよい。また、当然ながら、上述した種類以外の回転体を用いた送気システム本体であってもよい。
【0030】
（消音装置）
消音装置３０は、送気システム本体１２の筐体１４内にある音源が発する騒音、具体的には、軸流ファン１６の回転翼１６ａが回転時に空気を切ることに起因した騒音（流体機械騒音又は空力騒音）を消音する。
消音装置３０は、正面視では図２に示すように略矩形状であり、平面視では図４に示すように凹型形状である。消音装置３０は、少なくとも送気システム本体１２の第二端側に配置され、筐体１４の排気側の端面に対して取り付けられている。なお、図１に示す形態とは異なる形態ではあるが、消音装置３０が送気システム本体１２の第一端側及び第二端側のそれぞれに配置されてもよい。
消音装置３０は、送気システム本体１２の筐体１４内にある音源が発する騒音、具体的には、軸流ファン１６の回転翼１６ａが回転時に空気を切ることに起因した騒音（流体機械騒音又は空力騒音）を消音する。
消音装置３０は、正面視では図２に示すように略矩形状であり、平面視では図４に示すように凹型形状である。消音装置３０は、少なくとも送気システム本体１２の第二端側に配置され、筐体１４の排気側の端面に対して取り付けられている。なお、図１に示す形態とは異なる形態ではあるが、消音装置３０が送気システム本体１２の第一端側及び第二端側のそれぞれに配置されてもよい。
【0031】
消音装置３０は、通気用の空洞部分（つまり、後述の通気部３２）を有し、この空洞部分が筐体１４の内部と連通した状態で筐体１４に取り付けられて固定されている。消音装置３０を筐体１４に固定する手段は、特に限定されず、例えば、筐体１４の端面に接着剤又は接着テープ等にて消音装置３０を接着させてもよく、あるいは、ネジ又はボルト等の締結具によって消音装置３０を筐体１４に固定してもよい。また、消音装置３０及び筐体１４の一方に突起等の凸部を設け、他方に挿し込み孔等の凹部を設けて、凸部を凹部に挿し込んで両者を係合させることで消音装置３０を筐体１４に固定してもよい。また、筐体１４の排気口１４ｂに対して筒型アダプタを取り付けた場合には、その筒型アダプタを消音装置３０の空洞部分に嵌め込むことで、消音装置３０を筐体１４に固定してもよい。
【0032】
消音装置３０は、図３に示すように、消音装置３０を軸方向に貫通した空洞部分からなる通気部３２と、通気部３２の周囲に配置された共鳴消音器３４とを有する。共鳴消音器３４は、例えば気柱共鳴型の共鳴器であり、図３に示す形態では、その内部空間をなす管路がＬ字状に屈曲しており、径方向外側に延びてから略垂直に曲がり、軸方向に沿って延びている。
【0033】
本実施形態の消音装置３０は、第一端壁３６と第二端壁３７と側壁３８とを有し、これらの壁を利用して気柱共鳴型の共鳴器が構築されている。具体的に説明すると、第一端壁３６は、消音装置３０の排気側（軸方向において筐体１４とは反対側）の端位置に配置された矩形板である。第二端壁３７は、第一端壁３６とは反対側（筐体１４側）の端位置に配置され、第一端壁３６と外縁が同サイズの矩形板である。側壁３８は、軸方向において第一端壁３６と第二端壁３７とを連結する角筒型の部分である。
【0034】
第一端壁３６及び第二端壁３７の各々の中央部には、図２及び図３に示すように、円又は矩形状の通気孔３６ａ、３７ａが設けられている。消音装置３０の軸方向両端の間で延在している略円柱型の空洞部分が、通気部３２をなしている。なお、通気孔３６ａ、３７ａの各々の中心位置は、同一直線上にあり、例えば、軸流ファン１６の回転軸１６ｂの中心線を延長させた際に、その延長線上に位置するとよい。また、二つの通気孔３６ａ、３７ａは、互いに同径であると好ましいが、互いに異径であってもよい。
【0035】
第二端壁３７の通気孔３７ａの周辺部分は、図４に示すように第一端壁３６側に向かって窪んで凹みをなしている。以上のように構成された第一端壁３６と第二端壁３７と側壁３８とにより、Ｌ字形の管路断面をなす気柱共鳴型の共鳴器が構成される。つまり、第一端壁３６及び第二端壁３７が、軸方向における気柱共鳴型の共鳴器の両端をなす。
なお、第二端壁３７のうち、軸方向において最も軸流ファン１６側に位置する部分は、送気システム本体１２の筐体１４の外壁（詳しくは、排気側の外壁）を利用することで構成されてもよい。
なお、第二端壁３７のうち、軸方向において最も軸流ファン１６側に位置する部分は、送気システム本体１２の筐体１４の外壁（詳しくは、排気側の外壁）を利用することで構成されてもよい。
【0036】
また、第一端壁３６の通気孔３６ａの縁部分と第二端壁３７の通気孔３７ａの縁部分との隙間は、図３及び４に示すように、気柱共鳴側の共鳴器の開口部３５をなす。開口部３５は、気柱共鳴型の共鳴器において騒音に作用する部分に該当する。また、開口部３５における最も音源に近い側の端は、共鳴消音器３４の端部に相当する。また、軸流ファン１６の回転翼１６ａの翼先端、すなわち音源と共鳴消音器３４の端部との距離（軸方向での間隔）は、前述したようにλ／２未満であり、より好ましくはλ／４未満であるとよく、特に好ましくはλ／６以下であるとよい。
【0037】
共鳴消音器３４の内部空間は、第一端壁３６と第二端壁３７と側壁３８により囲まれた空間であり、開口部３５を通じて、筐体１４の内部、すなわち音源がある空間と連通している。そして、送気システム本体１２側で発生した騒音は、開口部３５を通じて共鳴消音器３４内に進入する。
【0038】
通気部３２は、送気システム１０において送気される空気、具体的には軸流ファン１６の回転によって発生した気流を通過させるために設けられた空洞部分であり、図３及び４に示すように消音装置３０を貫通している。通気部３２は、軸方向に沿って真っ直ぐ延び、送気システム本体１２の筐体１４内と連通しており、図３に示すように筐体１４の排気口１４ｂ（排気側の開口）に接続されている。
【0039】
通気部３２は、排気口１４ｂと同径、あるいは排気口１４ｂよりも小径である。また、通気部３２の径は、図３に示すように、軸流ファン１６の回転翼１６ａの外径と略同一であってもよい。ここで、回転翼の外径とは、軸流ファン１６の回転翼１６ａの翼先端が軸流ファン１６の回転時に通過する軌道によって囲まれる円（以下、便宜的に軌道円と言う）の径である。換言すると、通気部３２の断面の面積（厳密には、軸流ファン１６の回転軸１６ｂに垂直な断面の面積）は、軌道円の面積と同じ面積であってもよい。
なお、図５に示すように、通気部３２の断面の面積が軌道円の面積よりも小さくてもよい。この場合には、断面積の低下によって騒音量が下がる効果があり、中間部分の形状を工夫することで、軸流ファン１６が発生する気流の流れをできるだけ阻害せずに、送気量を確保することができる。例えば、消音体４０の形状、又は、壁の形状を軸流ファン１６から通気部３２まで斜めの構造（例えばテーパ形状）により連続的につなぐことが望ましい。
なお、図５に示すように、通気部３２の断面の面積が軌道円の面積よりも小さくてもよい。この場合には、断面積の低下によって騒音量が下がる効果があり、中間部分の形状を工夫することで、軸流ファン１６が発生する気流の流れをできるだけ阻害せずに、送気量を確保することができる。例えば、消音体４０の形状、又は、壁の形状を軸流ファン１６から通気部３２まで斜めの構造（例えばテーパ形状）により連続的につなぐことが望ましい。
【0040】
共鳴消音器３４は、通気部３２を取り囲む位置に配置され、通気部３２における空気の流れを遮らない位置に配置されている。また、共鳴消音器３４の開口部３５は、径方向において通気部３２と対向する位置に配置されており、通気孔３６ａ、３７ａの縁に沿って円環状に連続して設けられている。ただし、これに限定されず、開口部３５は、通気部３２の周方向（通気孔３６ａ、３７ａの縁に沿う方向）において一定のピッチで不連続に形成されてもよい。
【0041】
また、共鳴消音器３４は、気柱共鳴型の共鳴器に限られず、ヘルムホルツ共鳴型の共鳴器でもよい。共鳴消音器３４が気柱共鳴型となるかヘルムホルツ共鳴型となるかは、上述した開口部３５のサイズ及び位置、並びに、共鳴器の内部空間の大きさ等に応じて決まる。したがって、これらを適宜調整することで、気柱共鳴とヘルムホルツ共鳴のいずれの共鳴構造とするかを選択することができる。
【0042】
なお、共鳴消音器３４が気柱共鳴型である場合は、開口部３５が狭いと音波が開口部３５で反射して内部空間内に音波が進入し難くなるため、開口部３５がある程度広いことが好ましい。具体的には、開口部３５の幅（軸方向に沿う長さ）が１ｍｍ以上であるのが好ましく、３ｍｍ以上であるのがより好ましく、５ｍｍ以上であるのがさらに好ましい。開口部３５が円形である場合には、直径が上記範囲であるのが好ましい。
【0043】
また、共鳴消音器３４は、膜型共鳴型の共鳴器であってもよい。この場合、共鳴消音器３４は、枠体と、枠体に振動可能な状態で支持された膜とを有し、枠体及び膜に囲まれた背面空間を備え、膜が振動することで共鳴する。膜型共鳴型の共鳴器は、通気部３２における空気の流れを遮らない位置に配置され、膜が軸方向と略平行となり、且つ径方向内側を向いて配置されている。
【0044】
なお、共鳴消音器３４は、気柱共鳴型の共鳴器、ヘルムホルツ共鳴型の共鳴器及び膜型共鳴器のうちのいずれか一つであってもよく、これらのうちの２つ又は３つを組み合わせたものであってもよい。
【0045】
ここで、共鳴消音器３４が膜型共鳴型又はヘルムホルツ共鳴型の共鳴器である場合の各部分の材料（例えば、第一端壁３６と第二端壁３７と側壁３８）、及び、共鳴消音器３４が膜型共鳴器である場合の枠体の材料を、まとめて「枠材料」と呼ぶこととする。枠材料としては、金属材料、樹脂材料、強化プラスチック材料、及び、カーボンファイバ等を挙げることができる。
金属材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、銅、ステンレス、及び、これらの合金等の金属材料を挙げることができる。また、いわゆる板金を加工して枠材料の形状を構成することもできる。
樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、ＡＢＳ樹脂(アクリロニトリル（Acrylonitrile）、ブタジエン（Butadiene）、スチレン（Styrene）共重合合成樹脂、ポリプロピレン、及び、トリアセチルセルロース等の樹脂材料を挙げることができる。
強化プラスチック材料としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）、及び、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）を挙げることができる。
天然ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、及び、シリコーンゴム等、並びにこれらの架橋構造体を含むゴム類を枠材料として利用してもよい。
また、ハニカムコア材料を枠材料として用いることもできる。ハニカムコア材料は、軽量で高剛性材料として用いられているため、既製品の入手が容易である。具体的には、アルミハニカムコア、ＦＲＰハニカムコア、ペーパーハニカムコア（新日本フエザーコア株式会社製、昭和飛行機工業株式会社製など）、及び、熱可塑性樹脂のハニカムコア（岐阜プラスチック工業株式会社製ＴＥＣＣＥＬＬなど）をはじめ、様々な素材からなるハニカムコア材料を枠材料として利用することが可能である。
また、空気を含む構造体、具体的には発泡材料、中空材料又は多孔質材料等を枠材料として用いてもよい。多数の共鳴器を構成する場合において、共鳴器間で通気させないためには、例えば独立気泡の発泡材料等を用いるとよい。具体的には、独立気泡ポリウレタン、独立気泡ポリスチレン、独立気泡ポリプロピレン、独立気泡ポリエチレン、及び、独立気泡ゴムスポンジなど様々な素材を選ぶことができる。独立気泡体を用いることで、連続気泡体と比較すると音、水及び気体等を通さず、また構造強度が大きいため、枠材料として用いるには適している。なお、多孔質吸音体が十分な支持性を有する場合は、枠材料として多孔質吸音体のみを用いてもよい。以上のように内部に空気を含む構造体を枠材料として用いることで消音装置３０がより軽量化されるとともに、消音装置３０に断熱性を付与することができる。
金属材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、銅、ステンレス、及び、これらの合金等の金属材料を挙げることができる。また、いわゆる板金を加工して枠材料の形状を構成することもできる。
樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、ＡＢＳ樹脂(アクリロニトリル（Acrylonitrile）、ブタジエン（Butadiene）、スチレン（Styrene）共重合合成樹脂、ポリプロピレン、及び、トリアセチルセルロース等の樹脂材料を挙げることができる。
強化プラスチック材料としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）、及び、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）を挙げることができる。
天然ゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）、及び、シリコーンゴム等、並びにこれらの架橋構造体を含むゴム類を枠材料として利用してもよい。
また、ハニカムコア材料を枠材料として用いることもできる。ハニカムコア材料は、軽量で高剛性材料として用いられているため、既製品の入手が容易である。具体的には、アルミハニカムコア、ＦＲＰハニカムコア、ペーパーハニカムコア（新日本フエザーコア株式会社製、昭和飛行機工業株式会社製など）、及び、熱可塑性樹脂のハニカムコア（岐阜プラスチック工業株式会社製ＴＥＣＣＥＬＬなど）をはじめ、様々な素材からなるハニカムコア材料を枠材料として利用することが可能である。
また、空気を含む構造体、具体的には発泡材料、中空材料又は多孔質材料等を枠材料として用いてもよい。多数の共鳴器を構成する場合において、共鳴器間で通気させないためには、例えば独立気泡の発泡材料等を用いるとよい。具体的には、独立気泡ポリウレタン、独立気泡ポリスチレン、独立気泡ポリプロピレン、独立気泡ポリエチレン、及び、独立気泡ゴムスポンジなど様々な素材を選ぶことができる。独立気泡体を用いることで、連続気泡体と比較すると音、水及び気体等を通さず、また構造強度が大きいため、枠材料として用いるには適している。なお、多孔質吸音体が十分な支持性を有する場合は、枠材料として多孔質吸音体のみを用いてもよい。以上のように内部に空気を含む構造体を枠材料として用いることで消音装置３０がより軽量化されるとともに、消音装置３０に断熱性を付与することができる。
【0046】
また、共鳴消音器３４が膜型共鳴器である場合に、膜の材料としては、金属材料、樹脂材料、強化プラスチック材料、カーボンファイバ、及びゴム類を用いることができる。
【0047】
また、図６に示すように、共鳴消音器３４の内部に、吸音性の内挿物３９が配置されてもよい。これにより、前述した第一の消音及び第二の消音以外の周波数の音を広帯域に消音することができる。
内挿物３９は、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちのいずれか一つであってもよく、又は二つ以上を組み合わせたものであってもよい。内挿物３９をなす材料としては、公知の材料を利用することができる。一例としては、発泡ウレタン、軟質ウレタンフォーム、木材、セラミックス粒子焼結材、フェノールフォーム等の発泡材料及び微小な空気を含む材料、グラスウール、ロックウール、３Ｍ社製シンサレート等のマイクロファイバー、フロアマット、絨毯、メルトブローン不織布、金属不織布、ポリエステル不織布、金属ウール、フェルト、インシュレーションボード、ガラス不織布等のファイバー及び不織布類材料、木毛セメント板、シリカナノファイバーなどのナノファイバー系材料、並びに石膏ボード等が挙げられる。
内挿物３９は、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちのいずれか一つであってもよく、又は二つ以上を組み合わせたものであってもよい。内挿物３９をなす材料としては、公知の材料を利用することができる。一例としては、発泡ウレタン、軟質ウレタンフォーム、木材、セラミックス粒子焼結材、フェノールフォーム等の発泡材料及び微小な空気を含む材料、グラスウール、ロックウール、３Ｍ社製シンサレート等のマイクロファイバー、フロアマット、絨毯、メルトブローン不織布、金属不織布、ポリエステル不織布、金属ウール、フェルト、インシュレーションボード、ガラス不織布等のファイバー及び不織布類材料、木毛セメント板、シリカナノファイバーなどのナノファイバー系材料、並びに石膏ボード等が挙げられる。
【0048】
また、消音装置３０は、図３に示すように、共鳴消音器３４とは異なる消音体４０をさらに有する。消音体４０は、吸音によって消音する部品である。具体的には、消音体４０は、前述の内挿物３９と同様、発泡材料、不織布及び多孔質材料のうちのいずれか一つであってもよく、又は二つ以上を組み合わせたものであってもよい。消音体４０の具体的な材料は、上記で挙げた内挿物３９の材料と同じ材料が利用可能である。
【0049】
消音体４０は、図３に示すように、通気部３２の径方向外側に配置され、通気部３２における空気の流れを遮らない位置に配置されている。具体的には、軸方向において軸流ファン１６の回転翼１６ａ（すなわち、音源）と共鳴消音器３４の端部との間の領域の中に、消音体４０が、通気部３２を取り囲むように配置されている。上記の領域に配置された消音体４０は、共鳴消音器３４の端部を含む開口部３５よりも回転翼１６ａに近い位置にある。
【0050】
また、消音体４０の設置による消音装置３０の大型化を抑える目的から、共鳴消音器３４を構成する第二端壁３７において通気孔３７ａの周辺部分を窪ませることで設けられた凹部内に消音体４０を配置してもよい。これにより、消音体４０をコンパクトに設置することができる。
【0051】
また、円環状に成型された消音体４０を用いることで、通気部３２の周方向に連続した消音体４０を配置してもよい。この場合、消音体４０の中心部の貫通孔４０ａが図３に示すようにストレートな孔でもよく、あるいは図７に示すようにテーパ状の孔でもよい。
なお、消音体４０は、通気部３２の周方向において一定のピッチで不連続に設けられてもよい。
なお、消音体４０は、通気部３２の周方向において一定のピッチで不連続に設けられてもよい。
【0052】
[本発明の消音装置の消音メカニズムについて]
本発明の消音装置３０の消音メカニズムを解明する目的で、以下に説明する構造モデルを作成し、共鳴消音器３４の消音量をシミュレーションによって求めた。なお、構造モデルは、後述する実施例１の実機に対応するものである。
本発明の消音装置３０の消音メカニズムを解明する目的で、以下に説明する構造モデルを作成し、共鳴消音器３４の消音量をシミュレーションによって求めた。なお、構造モデルは、後述する実施例１の実機に対応するものである。
【0053】
＜構造モデルについて＞
構造モデルは、図８に示す送気システム１０のモデルである。送気システム１０が有する送気システム本体１２としては、ダイキン工業株式会社製のエアコン「MULTICUBE（マルチキューブ）」を想定した。この装置は、内部に熱交換器を有するパーソナルエアコンであり、送風は、回転翼の直径が３１０ｍｍである軸流ファン１６を用いて行われる。
筐体サイズは、横５５０ｍｍ×高さ３６０ｍｍ×奥行４００ｍｍであり、排気側には直径３５０ｍｍの開口部（すなわち、排気口１４ｂ）が設けられている。なお、オプション品を用いれば、開口部の直径を２５０ｍｍに変換することもできる。
構造モデルは、図８に示す送気システム１０のモデルである。送気システム１０が有する送気システム本体１２としては、ダイキン工業株式会社製のエアコン「MULTICUBE（マルチキューブ）」を想定した。この装置は、内部に熱交換器を有するパーソナルエアコンであり、送風は、回転翼の直径が３１０ｍｍである軸流ファン１６を用いて行われる。
筐体サイズは、横５５０ｍｍ×高さ３６０ｍｍ×奥行４００ｍｍであり、排気側には直径３５０ｍｍの開口部（すなわち、排気口１４ｂ）が設けられている。なお、オプション品を用いれば、開口部の直径を２５０ｍｍに変換することもできる。
【0054】
また、構造モデルでは、上記のエアコンの筐体の排気側に、Ｌ字状の気柱共鳴構造をなす共鳴消音器３４を有する消音装置３０を取り付けた。具体的には、図８に示すように、筐体１４の開口部に長さ７０ｍｍの円筒型の内筒を取り付け、その端部に、直径２５０mmの開口を有する外径３５０ｍｍの円環状プレートを取り付けた。円管状プレートは、アクリル製の板であり、その厚みは、５ｍｍでる。内筒の内側空間は、通気部３２をなし、上記のエアコンから風が流れる。なお、上記のエアコンにおける送風の強度は、Ｈｉｇｈモードとした。
【0055】
さらに、図８に示すように、筐体１４の外縁に角筒型の外筒を取りつけ、その端部（筐体１４と反対側の端部）に、直径２５０mmの開口を有する横５５０ｍｍ×縦３６０ｍｍの長方形プレートを取り付けた。これにより、Ｌ字状の気柱共鳴構造をなす共鳴消音器３４が、排気口１４ｂと通気部３２とを合わせた状態で筐体１４の排気側先端に配置される。
なお、共鳴消音器３４の各部の寸法値（具体的には、図４中、記号ｄ１、ｄ２、ｈ、ｔ１、ｔ２及びｗにて示す値）は、以下の通りとした。
ｄ１＝２５０ｍｍ、ｄ２＝３５０ｍｍ、ｈ＝３６０ｍｍ
ｔ１＝６０ｍｍ、ｔ２＝７０ｍｍ、ｗ＝５５０ｍｍ
なお、共鳴消音器３４の各部の寸法値（具体的には、図４中、記号ｄ１、ｄ２、ｈ、ｔ１、ｔ２及びｗにて示す値）は、以下の通りとした。
ｄ１＝２５０ｍｍ、ｄ２＝３５０ｍｍ、ｈ＝３６０ｍｍ
ｔ１＝６０ｍｍ、ｔ２＝７０ｍｍ、ｗ＝５５０ｍｍ
【0056】
さらにまた、図８に示すように、上記の内筒の内部に、外径３５０mmであり中央部に２５０ｍｍの開口を有する円環状の吸音ウレタンを配置した。この吸音ウレタンは、消音体４０をなし、厚みが７０ｍｍであり、流れ抵抗が１０^４Ｒａｙｌｓである。吸音ウレタンは、図８に示すように、気柱共鳴型の共鳴消音器３４においてＬ字形に屈曲した角部に収まるように配置した。
【0057】
＜シミュレーション結果について＞
上記の構造モデルと用いたシミュレーションの結果を図９に示す。図９に示すように、シミュレーションされた消音量は、実測値（詳しくは、後に説明する実施例１の実測結果）と良好に対応している。また、シミュレーション結果から、低周波領域で複数ピークを持つ広帯域化した消音効果が得られることが明らかとなった。
上記の構造モデルと用いたシミュレーションの結果を図９に示す。図９に示すように、シミュレーションされた消音量は、実測値（詳しくは、後に説明する実施例１の実測結果）と良好に対応している。また、シミュレーション結果から、低周波領域で複数ピークを持つ広帯域化した消音効果が得られることが明らかとなった。
【0058】
ここで、筐体１４内の音源（以下、内部音源とも言う）の効果を切り分けることを目的として、φ２５０ｍｍの音響管に上記の共鳴消音器３４が設置された系における消音量について、シミュレーションモデル（以下、音響管モデルと言う）を構築して計算した。すなわち、入射波を遠方からの平面波として音の透過率と反射率を求め、さらに、吸収と透過損失を算出した。また、内部音源がある実機モデル（上記の構造モデルから消音体４０を除いたモデル）に共鳴消音器３４を設置した場合の消音効果についても別途計算した。それぞれの消音量の計算結果を図１０に示した。
【0059】
音響管モデルでは、単一のピーク周波数での消音効果が示された。これは、通常の共鳴器でも一般的に見られる傾向である。一方、実機モデルでは、互いに異なる複数の周波数、具体的には２３０Ｈｚ付近と４００Ｈｚ付近で消音ピークが示された。
以上の結果より、本発明の特徴である、低周波領域における消音の広帯域化は、内部音源系に共鳴消音器３４を取り付けることで発現されることが分かった。このメカニズムを調べるため、二つの消音ピークにおける音響特性(音圧、及び局所速度)の空間分布を計算した。
以上の結果より、本発明の特徴である、低周波領域における消音の広帯域化は、内部音源系に共鳴消音器３４を取り付けることで発現されることが分かった。このメカニズムを調べるため、二つの消音ピークにおける音響特性(音圧、及び局所速度)の空間分布を計算した。
【0060】
まず、２３０Ｈｚにおける音圧レベルの空間分布を図１１に示す。図１１において、上側が排気側であり、下側が吸気側である。図１１から分かるように、Ｌ字状の共鳴消音器３４の内部では音圧が高まり、消音装置３０の排気側の開口付近では音圧が小さくなっていた。このことから、共鳴消音器３４にて共鳴現象が生じ、送気システム１２の外に放射される音成分を、共鳴消音器３４からの放射音が打ち消したものと推察される。よって、より低周波側である２３０Ｈｚでの消音ピークは、共鳴消音器３４の共鳴特性が支配的であることが分かった。
【0061】
次に、４０３Hzにおける音圧レベルの空間分布を図１２に示し、対応する局所速度の分布を図１３に示した。図１２から分かるように、Ｌ字状の共鳴消音器３４の内部では、相対的に大きな音圧ではなく、単純な共鳴現象ではなかった。図１３によると、上下方向（すなわち、軸方向）に関して、内部音源からの局所速度の位相と、共鳴消音器３４から放射される反射音の局所速度の位相とが反転しているため、打ち消し合いの干渉が生じたことが分かった。このとき、内部音源の位置と共鳴消音器３４の端部の位置との間にある領域（以下、便宜的に「中間層」とも言う）において音が滞留して閉じ込められることで、外部に音が放射され難くなったと推察される。このことは、図１２において中間層の音圧が大きくなっていることとも整合する。
【0062】
以上までに説明した通り、本発明による低周波領域での消音の特性は、共鳴消音器３４の共鳴現象が支配的となる２３０Ｈｚ付近での第一の消音と、中間層での近接場干渉（音の閉じ込め）が支配的となる４０３Ｈｚ付近での第二の消音とにより、広帯域化していることが分かった。
【0063】
ここで、第二の消音では、内部音源の位置と共鳴消音器３４の端部との間隔、すなわち中間層の厚みが重要になるため、中間層の厚みをパラメータとして、第一の消音及び第二の消音のそれぞれについて、消音の周波数と消音量とを計算した。なお、Ｌ字状の共鳴消音器３４は、上記の構造モデルと同様に筐体１４の排気口１４ｂ側にあり、中間層の厚みを変化させた。
上記の計算結果について図１４に消音周波数を、図１５に消音量を、それぞれ示した。なお、各図中のλは、音響管で測定した共鳴消音器３４単独での共鳴波長を表す。
上記の計算結果について図１４に消音周波数を、図１５に消音量を、それぞれ示した。なお、各図中のλは、音響管で測定した共鳴消音器３４単独での共鳴波長を表す。
【0064】
中間層の厚みを大きくするほど、第一の消音における消音量は、漸次的に小さくなる。すなわち、低周波側に位置する共鳴に関しては、共鳴消音器３４の端部が内部音源近傍に配置されている方が、消音量がより大きくなることが分かった。さらに、中間層の厚みがλ／４程度より大きくなると、第二の消音における消音量も漸次的に小さくなる。そして、中間層の厚みが約λ／２になると、第一の消音における消音量が１ｄＢ未満となり、本発明の効果である広帯域な消音効果がほぼ得られなくなる。また、中間層を厚くするほど、消音装置が大型化してしまう。
以上より、中間層の厚みがλ／２未満であることが、本発明の広帯域消音効果を得るために必要な条件であると考えられる。また、第二の消音における消音量の大きさを考慮すると、中間層の厚みは、λ／４未満であることがより望ましい。
以上より、中間層の厚みがλ／２未満であることが、本発明の広帯域消音効果を得るために必要な条件であると考えられる。また、第二の消音における消音量の大きさを考慮すると、中間層の厚みは、λ／４未満であることがより望ましい。
【実施例】
【0065】
以下、本発明について、後述する実施例１～３によって具体的に説明する。なお、以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、及び処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は、以下に示す実施例によっては限定的に解釈されるべきものではない。
【0066】
[実施例１]
実施例１は、図８に示す上述の構造モデルと同じ構造を実機として採用した。なお、実験１では、内部音源の位置と共鳴消音器３４の端部の位置との間隔、すなわち中間層の厚みを１２０ｍｍとした。
実施例１は、図８に示す上述の構造モデルと同じ構造を実機として採用した。なお、実験１では、内部音源の位置と共鳴消音器３４の端部の位置との間隔、すなわち中間層の厚みを１２０ｍｍとした。
【0067】
[参考例１]
参考例１では、図１６に示す送気装置５２を用いた。この送気装置５２は、実施例１における送気システム本体１２を構成するエアコン（ダイキン工業株式会社製のMULTICUBE）からなり、その筐体１４の排気口１４ｂ（直径３５０ｍｍ）に、長さ７０ｍｍの筒体５４を取り付けただけの構成とした。すなわち、参考例１には、実施例１の消音装置が設けられていないこととした。それ以外は、実施例１と同様の条件とした。
なお、図１６に示す送気装置５２のうち、実施例１と同じ部品については、図８で付した符号と同じ符号が付されている。
参考例１では、図１６に示す送気装置５２を用いた。この送気装置５２は、実施例１における送気システム本体１２を構成するエアコン（ダイキン工業株式会社製のMULTICUBE）からなり、その筐体１４の排気口１４ｂ（直径３５０ｍｍ）に、長さ７０ｍｍの筒体５４を取り付けただけの構成とした。すなわち、参考例１には、実施例１の消音装置が設けられていないこととした。それ以外は、実施例１と同様の条件とした。
なお、図１６に示す送気装置５２のうち、実施例１と同じ部品については、図８で付した符号と同じ符号が付されている。
【0068】
[比較例１]
比較例１では、図１７に示すように、参考例１における筒体５４の端部に、直径２５０ｍｍの開口を有する外径３５０ｍｍの円環状プレート５６を取り付けた。すなわち、排気側の開口を２５０ｍｍに狭めて、それ以外の条件については参考例１と同様の条件とした。
なお、図１７に示す装置のうち、参考例１と同じ部品については、図１６で付した符号と同じ符号が付されている。
比較例１では、図１７に示すように、参考例１における筒体５４の端部に、直径２５０ｍｍの開口を有する外径３５０ｍｍの円環状プレート５６を取り付けた。すなわち、排気側の開口を２５０ｍｍに狭めて、それ以外の条件については参考例１と同様の条件とした。
なお、図１７に示す装置のうち、参考例１と同じ部品については、図１６で付した符号と同じ符号が付されている。
【0069】
[比較例２]
比較例２では、図１８に示すように、比較例１の装置における筒体５４の内部に、外径３５０mmであり中央部にφ２５０ｍｍの開口を有する円環状の吸音ウレタン５８を配置した。すなわち、比較例１の筒体５４の内部において、排気側の開口よりも外側の領域に吸音ウレタン５８を充填した。吸音ウレタン５８は、厚みが７０ｍｍであり、流れ抵抗が１０^４Ｒａｙｌｓである。
比較例２では、図１８に示すように、比較例１の装置における筒体５４の内部に、外径３５０mmであり中央部にφ２５０ｍｍの開口を有する円環状の吸音ウレタン５８を配置した。すなわち、比較例１の筒体５４の内部において、排気側の開口よりも外側の領域に吸音ウレタン５８を充填した。吸音ウレタン５８は、厚みが７０ｍｍであり、流れ抵抗が１０^４Ｒａｙｌｓである。
【0070】
（音の測定）
実施例１、参考例１及び比較例１～２のそれぞれにおいて、エアコンを運転して軸流ファン１６を回転させて音響測定を行った。音響測定は、排気側の開口の中央部から奥行き方向及び高さ方向に、それぞれ１ｍずらした位置にマイクを配置し、風を直接受けない位置で音圧を測定した。
実施例１、参考例１及び比較例１～２のそれぞれにおいて、エアコンを運転して軸流ファン１６を回転させて音響測定を行った。音響測定は、排気側の開口の中央部から奥行き方向及び高さ方向に、それぞれ１ｍずらした位置にマイクを配置し、風を直接受けない位置で音圧を測定した。
【0071】
参考例１と比較例１の各々の測定結果を図１９に示す。排気側の開口径を狭めることにより、高周波側の騒音は低減したが、４５０Ｈｚ付近における狭帯域の騒音（音圧が大きい騒音）を含め、低周波側の騒音が残っていた。
【0072】
比較例１と比較例２の各々の測定結果を図２０に示す。比較例２では、比較例1と比べて、１ｋＨｚ以上の高周波側の音が吸音ウレタン５８の効果によって騒音が低減したものの、低周波側の騒音については、比較例１と比べて小さくならず、周波数によっては増大する傾向にあった。
【0073】
実施例１と比較例１の各々の測定結果を図２１に示す。実施例１では、排気側の開口径が同径である比較例１と比較して、６００Ｈｚ以上の領域の騒音を低減するとともに、他の例（参考例１、比較例１及び比較例２）で低減できていなかった４５０Ｈｚ付近の帯域の騒音も消音することができた。
また、実施例１、参考例１及び比較例１～２のそれぞれについて、全周波数帯の騒音量をＡ特性音圧レベルにて評価し、さらに、参考例１との騒音量との差分を求めて表1に示した。Ａ特性音圧レベルは、周波数可聴域全帯域に対して、人の耳の感度を考慮した補正であるＡ特性補正を行って音量を積分したときの騒音レベル（単位ｄＢＡ）である。
また、実施例１、参考例１及び比較例１～２のそれぞれについて、全周波数帯の騒音量をＡ特性音圧レベルにて評価し、さらに、参考例１との騒音量との差分を求めて表1に示した。Ａ特性音圧レベルは、周波数可聴域全帯域に対して、人の耳の感度を考慮した補正であるＡ特性補正を行って音量を積分したときの騒音レベル（単位ｄＢＡ）である。
【0074】
【表1】
【0075】
表１に示すように、共鳴消音器３４を設けることにより、元の状態（参考例１）に対して騒音量を５．７ｄＢＡ低減し、排気側の開口径が同径である比較例1に対しては４．３ｄＢＡ低減することができた。一般に、３ｄＢＡの差があると一般人の聴覚でも違いを十分に認識できるとされるため、実施例１では、排気側の開口径を保ちながら高い消音効果を示した。また、比較例２のように通常の吸音材（具体的には、吸音ウレタン５８）だけを用いても比較例1との差は０．９ｄＢＡであるのに対し、実施例１では、共鳴消音器３４の効果によって大きな消音効果が得られることが分かった。
なお、音圧測定時に測定マイクの配置位置にて音を録音して聞き比べたところ、実施例1と比較例１及び２との差は、十分に認識することができた。
なお、音圧測定時に測定マイクの配置位置にて音を録音して聞き比べたところ、実施例1と比較例１及び２との差は、十分に認識することができた。
【0076】
（参考計算と実験結果との比較）
上述した音圧測定実験と対応する参考計算を行った。具体的には、参考例１、比較例１～２及び実施例１のそれぞれについて、有限要素法の計算ソフト「COSMOL Multiphysics」を用いて、軸流ファンを収容する筐体をモデル化した。そして、軸流ファンを内部音源とみなして、軸流ファンの回転翼の翼先端に双極子音源を配置し、音圧分布を計算した。また、計算結果を検証するため、音圧分布の測定実験を半無響室音で行った。
上述した音圧測定実験と対応する参考計算を行った。具体的には、参考例１、比較例１～２及び実施例１のそれぞれについて、有限要素法の計算ソフト「COSMOL Multiphysics」を用いて、軸流ファンを収容する筐体をモデル化した。そして、軸流ファンを内部音源とみなして、軸流ファンの回転翼の翼先端に双極子音源を配置し、音圧分布を計算した。また、計算結果を検証するため、音圧分布の測定実験を半無響室音で行った。
【0077】
元の状態、すなわち排気側の開口径がφ３５０ｍｍである参考例１に相当する状態について、参考計算と実験のそれぞれの結果を図２２に示す。両結果の比較から分かるように、参考計算の結果が実験結果を良好に再現することが分かった。
【0078】
同様に、共鳴消音器を配置した状態、すなわち実施例１に相当する状態について、参考計算と実験のそれぞれの結果を比較すると、図２３に示すように、参考計算の結果が実験結果を良好に再現することが分かった。
以上のように、参考計算について半無響室を用いた実験との比較検証を行った結果、参考計算が実験（実測）を十分な精度で再現できることが示された。
以上のように、参考計算について半無響室を用いた実験との比較検証を行った結果、参考計算が実験（実測）を十分な精度で再現できることが示された。
【0079】
また、参考例1、比較例１～２及び実施例１のそれぞれの機器構成をモデル化して計算を行ったところ、通常の実験室における実験結果として得られるスペクトルの概形及び消音量がそれぞれよく再現された。なお、消音量の計算結果を表２に示した。
【0080】
【表2】
【0081】
実施例１では、低周波領域に複数の消音ピークを有することで広帯域な消音を示していることが特徴である。図９には、共鳴消音器を設置した場合、すなわち実施例１の消音量についての実測値とシミュレーション結果を示す。なお、図９では、共鳴消音器を設置した騒音レベルを、共鳴消音器の入り口を壁で塞いで騒音レベルから引き算して評価したときの値で表している。図９に示すように、共鳴消音器を設置した場合には２００Ｈｚ付近と、３５０－５００Ｈｚ付近に消音ピークが現れた。
【0082】
また、実施例1に対応するモデル（すなわち、図８に示す構造モデル）を作成し、共鳴消音器の消音量をシミュレーションによって求めたところ、シミュレーションされた消音量が実験値と良好に対応していることが分かった（図１０参照）。そして、シミュレーションからも、実施例１に対応する構造モデルにおいて低周波領域で複数ピークを持つ広帯域化した消音効果が得られることが確認された。
【0083】
[実施例２]
実施例１では、図２４に示すように、４００Ｈｚ付近に騒音の大きな領域が残っていた。実施例２では、その周波数帯域に共鳴周波数を合わせた第二の共鳴消音器を取り付けることでさらなる消音対策を実施した。
具体的には、第二の共鳴消音器を実施例1の排気側に追加して取り付けて、消音効果のシミュレーションを行った。第二の共鳴消音器は、Ｌ字状の気柱共鳴消音器とは異なる、真っ直ぐに延びた直線型の気柱共鳴器であり、詳しくは５５０ｍｍ×３６０ｍｍ×６０ｍｍの板で囲まれた中空構造体で、両面の板の中央部にφ２５０ｍｍの貫通穴が穿設されたものである。
実施例１では、図２４に示すように、４００Ｈｚ付近に騒音の大きな領域が残っていた。実施例２では、その周波数帯域に共鳴周波数を合わせた第二の共鳴消音器を取り付けることでさらなる消音対策を実施した。
具体的には、第二の共鳴消音器を実施例1の排気側に追加して取り付けて、消音効果のシミュレーションを行った。第二の共鳴消音器は、Ｌ字状の気柱共鳴消音器とは異なる、真っ直ぐに延びた直線型の気柱共鳴器であり、詳しくは５５０ｍｍ×３６０ｍｍ×６０ｍｍの板で囲まれた中空構造体で、両面の板の中央部にφ２５０ｍｍの貫通穴が穿設されたものである。
【0084】
実施例２での音圧レベルのシミュレーション結果を図２４に示す。第二の共鳴消音器の追加により、４００Ｈｚ付近の消音を達成することができた。このように、共鳴消音器を多段化して設けることで、より広帯域な消音効果を得ることができる。
【0085】
［実施例３］
実施例３では、長さ６０ｍｍで、内径が２５０ｍｍの筒体を実施例1の排気側開口に取り付けた。元の構造（比較例１）では、排気側開口に厚み５ｍｍのプレートのみが設けられていたため、筐体内部で音が散乱し、高角度となった音も外部（筐体の外）に放射されていた。これに対して、排気側開口に筒体を取り付けることで、高角度の音をカットする効果が期待される。
実施例３では、長さ６０ｍｍで、内径が２５０ｍｍの筒体を実施例1の排気側開口に取り付けた。元の構造（比較例１）では、排気側開口に厚み５ｍｍのプレートのみが設けられていたため、筐体内部で音が散乱し、高角度となった音も外部（筐体の外）に放射されていた。これに対して、排気側開口に筒体を取り付けることで、高角度の音をカットする効果が期待される。
【0086】
図２５に、実施例1での音圧レベル、及び、筒体を取り付けた実施例３での音圧レベルのそれぞれについて、実測したスペクトルを示す。図２５から分かるように、筒体を取り付けることで、期待された効果が得られ、高いピークを中心として全体的に音圧レベルを低減させることができる。
【0087】
以上までに説明してきたように、実施例１～３は、本発明の範囲にあり、いずれの例においても、内部音源からの騒音を低周波側で広帯域に消音するものであるから、本発明の効果は明らかである。
【符号の説明】
【0088】
１０ 送気システム
１２ 送気システム本体
１４ 筐体
１４ａ 吸気口
１４ｂ 排気口
１６ 軸流ファン
１６ａ 回転翼
１６ｂ 回転軸
１８ 熱交換器
３０ 消音装置
３２ 通気部
３４ 共鳴消音器
３５ 開口部
３６ 第一壁
３６ａ 通気孔
３７ 第二壁
３７ａ 通気孔
３８ 側壁
３９ 内挿物
４０ 消音体
４０ａ 貫通孔
５２ 送気装置
５４ 筒体
５６ 円環状プレート
５８ 吸音ウレタン
１２ 送気システム本体
１４ 筐体
１４ａ 吸気口
１４ｂ 排気口
１６ 軸流ファン
１６ａ 回転翼
１６ｂ 回転軸
１８ 熱交換器
３０ 消音装置
３２ 通気部
３４ 共鳴消音器
３５ 開口部
３６ 第一壁
３６ａ 通気孔
３７ 第二壁
３７ａ 通気孔
３８ 側壁
３９ 内挿物
４０ 消音体
４０ａ 貫通孔
５２ 送気装置
５４ 筒体
５６ 円環状プレート
５８ 吸音ウレタン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
