JP5353137B2

JP5353137B2 - 天井埋込型換気扇

Info

Publication number: JP5353137B2
Application number: JP2008236091A
Authority: JP
Inventors: 誠司白濱
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-09-16
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2028-09-16
Also published as: JP2010071475A

Description

本発明は、主に浴室やトイレの天井に設置される換気送風機器である天井埋込型換気扇に関するものである。

従来、この種の天井埋込型換気扇は、ベルマウス状の吸込み口を有する吸込ケーシングとは別のオリフィスを外郭の一面の開口に備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その天井埋込型換気扇について図８を参照しながら説明する。図８に示すように一面を開口した外郭１０１と、この外郭１０１内の天面１０２に羽根車１０３を固着した電動機１０４と、羽根車１０３の周囲を取り囲むケーシング１０５と、吸込み口１０６を有する吸込みケーシング１０７とを備える天井埋込型換気扇は、吸込み口１０６より同等あるいは小さな吸込み孔１０８を有するオリフィス１０９を吸込ケーシング１０７の下端１１０とオリフィス１０９の端部１１１とを間隙寸法ｉの間隙１１５を隔てて設けて、高さｈの共鳴空間１１２を構成している。また、このオリフィス１０９の一面にグリル１１３と、外郭１０１の一側面に設けた吐出口１１４とを備えている。

上記構成において、羽根車１０３が回転すると、吸込空気はグリル１１３からオリフィス１０９の吸込み孔１０８を通り、吸込みケーシング１０７の吸込み口１０６より羽根車１０３に入り羽根車１０３により昇圧され、ケーシング１０５の内部を通り吐出口１１４より吐出される。このとき羽根車１０３で昇圧されるときに発生する回転騒音や、ケーシング１０５を通るときに発生する渦による乱流騒音や、ケーシング１０５内で発生した騒音の音波が吸込み口１０６から放射され、その一部は間隙１１５から共鳴空間１１２に入射する。入射した騒音の音波のうち、間隙１１５や共鳴空間１１２の容積や形状によって特定される周波数の騒音の音波は、共鳴空間１１２内で気柱共鳴がおき、共鳴消音される。
特許第３２７９８３４号公報

このような従来の天井埋込型換気扇では、消音できる周波数帯域が間隙１１５や共鳴空間１１２の容積や形状によって特定されるが、外的要因によって変動するファンの負荷によって騒音の周波数特性も変わるので、消音できる周波数帯域が発生する騒音の周波数とずれた場合は騒音低減効果が小さくなるという課題があり、消音できる周波数帯域を拡大することが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、消音できる周波数帯域を拡大し、ファン負荷の状態が変わっても騒音を低減することができる天井埋込型換気扇を提供することを目的としている。

本発明の天井埋込型換気扇は上記目的を達成するために、開口を有する外郭と、動力部と、外郭内部に動力部によって回転し空気を送風する遠心羽根車と、遠心羽根車を内包するケーシングとケーシングからの空気をダクトへ導くアダプタと、外郭の開口を覆う吸込みグリルを備え、ケーシングは外郭の開口に面する吸込み口と側壁を備え、ケーシングの吸込み口と外郭の開口の間に連通孔を備えたオリフィス板を備えた天井埋込型換気扇で、オリフィス板と外郭の開口の間に消音手段を備え、前記ケーシングの高さＨｃがダクトの内径Ｄｄより小さく、前記消音手段が前記オリフィス板の連通孔を囲むように設置され、内部に通気孔を備えた平板状の吸音材を積層した構成であり、前記通気孔の内径が、外郭の開口付近とオリフィス板の付近で小さくなっており、膨張型消音器を形成していることを特徴とする天井埋込型換気扇としたものである。

この手段により、ケーシングの吸込み口から放射される騒音をケーシングとオリフィス板の間の空間で共鳴消音でき、またオリフィス板の連通孔から放射される共鳴消音により消音された周波数以外の周波数の騒音を、消音手段により消音することができ、消音できる周波数帯域を拡大することができる天井埋込型換気扇が得られる。また、この手段により、外郭内で消音に利用できる空間を大きくすることができるため、消音できる周波数帯域を拡大することができる天井埋込型換気扇が得られる。また、この手段により、オリフィス板の連通孔から放射される騒音を吸音材により消音することができ、消音できる周波数帯域を拡大することができる天井埋込型換気扇が得られる。また、この手段により、吸音材の高さを変更でき、また吸音材の通気孔の大きさをオリフィス板から外郭の開口に向かって不均一にすることで吸音材の径方向の厚みを不均一にし吸音材が消音する周波数を不均一にすることができるので、消音できる周波数帯域を拡大することができる天井埋込型換気扇が得られる。また、この手段により、吸音材の通気孔によりオリフィス板の連通孔から放射された音波が外郭の開口に至る間に音波の通り道が急激に膨張する膨張型消音器を形成するため、消音できる周波数帯域を拡大することができる天井埋込型換気扇が得られる。

また他の手段は、ケーシングとオリフィス板の間に吸音材を備えたことを特徴とする天井埋込型換気扇としたものである。

この手段により、ケーシングとオリフィス板の間の空間での共鳴消音に加え吸音材での消音も付加することができ、消音できる波数帯域を拡大することができる天井埋込型換気扇が得られる。

本発明によれば、消音できる周波数帯域の拡大し、ファン負荷の状態が変わっても騒音を低減することができる天井埋込型換気扇を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、開口を有する外郭と、動力部と、外郭内部に動力部によって回転し空気を送風する遠心羽根車と、遠心羽根車を内包するケーシングとケーシングからの空気をダクトへ導くアダプタと、外郭の開口を覆う吸込みグリルを備え、ケーシングは外郭の開口に面する吸込み口と側壁を備え、ケーシングの吸込み口と外郭の開口の間に連通孔を備えたオリフィス板を備えた天井埋込型換気扇で、オリフィス板と外郭の開口の間に消音手段を備えたことを特徴とする天井埋込型換気扇としたものであり、ケーシングの吸込み口から放射される騒音をケーシングとオリフィス板の間の空間で共鳴消音でき、またオリフィス板の連通孔から放射される、共鳴消音により消音された周波数以外の周波数の騒音を、消音手段により消音することができ、消音できる周波数帯域を拡大することができるという作用を有する。また、ケーシングの高さＨｃがダクトの内径Ｄｄより小さいことを特徴とする天井埋込型換気扇としたものであり、外郭内で消音に利用できる空間を大きくすることができるため、消音できる周波数帯域を拡大することができるという作用を有する。また、消音手段がオリフィス板の連通孔を囲むように設置された吸音材であることを特徴とする天井埋込型換気扇としたものであり、オリフィス板の連通孔から放射される騒音を吸音材により消音することができ、消音できる周波数帯域を拡大することができるという作用を有する。また、内部に通気孔を備えた平板状の吸音材を積層したことを特徴とする天井埋込型換気扇としたものであり、吸音材の高さを変更でき、また吸音材の通気孔の大きさをオリフィス板から外郭の開口に向かって不均一にすることで吸音材の径方向の厚みを不均一にし吸音材が消音する周波数を不均一にすることができるので、消音できる周波数帯域を拡大することができるという作用を有する。また、通気孔の内径が、外郭の開口付近とオリフィス板の付近で小さくなっていることを特徴とする天井埋込型換気扇としたものであり、吸音材の通気孔によりオリフィス板の連通孔から放射された音波が外郭の開口に至る間に音波の通り道が急激に膨張する膨張型消音器を形成するため、消音できる周波数帯域を拡大することができるという作用を有する。

また、ケーシングとオリフィス板の間に吸音材を備えたことを特徴とする天井埋込型換気扇としたものであり、ケーシングとオリフィス板の間の空間での共鳴消音に加え吸音材での消音も付加することができ、消音できる波数帯域を拡大することができるという作用を有する。

以下、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。

（前提の形態１）
本発明の前提の形態１を図１を用いて説明する。図に示すように、浴室やトイレなどの空間を換気するために天井に取付けられる天井埋込型換気扇１は、下面２に開口３を備えた２６０ｍｍ角で高さが２００ｍｍの外郭４と、外郭４内に水平に固定される平板状の天板５と、天板５に固定される電動機６と、電動機６に回動可能に固定される外径がφ１８３ｍｍで高さＨｃが６０ｍｍの遠心羽根車７と、遠心羽根車７を覆うように固定されるスクロール状のケーシング８と、ケーシング８の吐出口９と外郭４の側面１０の排出口１１と呼び径φ１００ｍｍのダクト１２と連通させるアダプタ１３と、外郭４の開口３を覆うように設置される吸込みグリル１４を備えている。

ダクトの内径Ｄｄは１０７ｍｍ、ケーシング高さＨｃは７５ｍｍで、ケーシング８は吸込み口内径Ｄｏが１５０ｍｍのベルマウス状の吸込み口１５を備えている。

ケーシング８と外郭４の開口３の間にはケーシング８の吸込み口１５から間隔Ｈ１（３０ｍｍ）の位置に外郭４内を上下に区切るようにオリフィス板１６を備えている。オリフィス板１６にはベルマウス状の連通孔１７を備えており、連通孔１７はケーシング８の吸込み口１５と同径で同心円で、連通孔１７の端部１８とケーシング８の隙間ｔ１は１０ｍｍであり、ケーシング８とオリフィス板１６の間には吸音材（例えばグラスウール）でできた吸音部品２０を備えている。

またオリフィス板１６と外郭４の開口３の間にはオリフィス板１６と同心円の通気孔２１を備えた平板吸音材２２を積層した積層吸音体２３を備え、通気孔２１の内径はオリフィス板１６側でφ１６０ｍｍ、外郭４の開口３側でφ２２０ｍｍとなるよう外郭４の開口３側に向かって漸次拡大している。

上記構成により、電動機６から駆動力を与えて遠心羽根車７を回転させることにより、吸込み空気が外郭４の下面２の開口３、積層吸音体２３の通気孔２１、オリフィス板１６の連通孔１７、ケーシング８の吸込み口１５を順次通って遠心羽根車７に導かれて昇圧され、スクロール状のケーシング８を通る際に徐々に動圧が静圧に変換され、吐出口９から外郭４の排出口１１とアダプタ１３を介してダクト１２から外部へ排出される。

このとき、遠心羽根車７の回転騒音や、ケーシング８の内部で発生する乱流騒音や、ケーシング８内で共鳴により増幅された騒音の音波が、ケーシング８の吸込み口１５から放射されるが、その一部は、隙間ｔ１からオリフィス板１６によって区切られた空間１９に入射し、隙間ｔ１と空間１９とで共鳴型消音構造が形成されているため、入射した騒音の音波のうち、共鳴型消音構造の共鳴周波数と一致する周波数の音波の一部が消音される。

消音されなかった音波はオリフィス板１６の連通孔１７から放射されるが、その一部は積層吸音体２３で消音されるため、消音できる波数帯域を拡大することができ、天井埋込型換気扇１の外部に放出される騒音が低減する。

またダクトの内径Ｄｄよりもケーシング８の高さＨｃが小さいので、積層吸音体２３を配置できる容積を大きくとることができ、消音できる周波数帯域を拡大することができる。

また、積層吸音体２３の通気孔２１の内径が外郭４の開口３に向かって漸次拡大しているので、通気孔２１を流れる空気を円滑にオリフィス板１６の連通孔１７まで導くことができ、また平板吸音材２２の径方向の厚みを積層方向で不均一なためそれぞれの平板吸音材２２が消音する周波数を不均一にすることができるので、消音できる周波数帯域を拡大することができる。

なお、本発明の前提の形態１ではオリフィス板１６の連通孔１７はケーシング８の吸込み口１５と同径で同心円としたが、オリフィス板１６の連通孔１７の内径がケーシング８の吸込み口１５の内径より大きくても良く、またオリフィス板１６の連通孔１７はケーシング８の吸込み口１５と同心でなくややずれていても同様の効果を得ることができる。

またなお、吸音材の通気孔を円形としたが、四角形等その他の形状でも同様の効果を得ることができる。

またなお、本前提の形態では一例として各寸法を示しているが、それら寸法に限定するものではなく、寸法が異なっていても同様の構成であれば、同様の効果を得ることができる。

（実施の形態１）
前提の形態１と同一部分は同一符号を附し、詳細な説明は省略する。本発明の実施の形態１は、図２に示すように、積層吸音体２３の通気孔２１の内径が、外郭４の開口３付近とオリフィス板１６の付近で小さくなっている。

上記構成により、積層吸音体２３の通気孔２１により、オリフィス板１６の連通孔１７から放射された音波が外郭４の開口３に至る間に音波の通り道が急激に膨張する膨張型消音器を形成するため、積層吸音体２３の消音効果に加え膨張型消音器による消音効果が付加されるため、消音できる周波数帯域を拡大することができる。

（参考の形態１）
前提の形態１または実施の形態１と同一部分は同一符号を附し、詳細な説明は省略する。本発明の参考の形態１は、図３に示すように、オリフィス板１６の連通孔１７と外郭４の開口３との間に、連通孔１７と同心円の円盤状で、吸音材料（例えばグラスウール）で作成された遮音板２４を備えている。

上記構成により、オリフィス板１６の連通孔１７から放射される騒音の一部を遮音板２４で反射させてケーシング８内に戻すことができ、また遮音板２４が吸音材料であるため吸音による消音ができ、また遮音板２４の外側を回り込む空気の流れが均一になり円滑にオリフィス板１６の連通孔１７に流れを導くことができ、消音できる周波数帯域を拡大することができる。

（参考の形態２）
前提の形態１または実施の形態１、参考の形態１と同一部分は同一符号を附し、詳細な説明は省略する。本発明の実施の形態４は、図４に示すように、遮音板２４が外郭４の開口３に対して凸に湾曲している。

上記構成により、オリフィス板１６の連通孔１７から放射される騒音の一部を遮音板２４で反射させる際に連通孔１７の中心に向けて反射させることができるため、効率よく騒音をケーシング８内に戻すことができ、消音できる波数帯域を拡大することができる。

（参考の形態３）
前提の形態１または実施の形態１、参考の形態１乃至２と同一部分は同一符号を附し、詳細な説明は省略する。本発明の参考の形態３は、図５に示すように、オリフィス板１６と外郭４の開口３との間にオリフィス板１６の連通孔１７と同心の円管２５を備え、円管２５の途中に突出部２６を備え、サイドブランチ型消音器を構成している。

上記構成により、オリフィス板１６の連通孔１７から放射される騒音の一部をサイドブランチ型消音器により消音することができ、消音できる周波数帯域を拡大することができる。

（参考の形態４）
前提の形態１または実施の形態１、参考の形態１乃至３と同一部分は同一符号を附し、詳細な説明は省略する。本発明の参考の形態４は、図６に示すように、オリフィス板１６と外郭４の開口３との間に、オリフィス板１６の連通孔１７と同心の多孔円管２７と、多孔円管２７の外側に吸音材料（例えばグラスウール）で作られた外側円管２８を備え、多孔円管２７と外側円管２８の間に円筒空間２９を形成するよう端部がふさがれ、多孔共鳴型消音器を形成している。多孔円管２７は例えば孔の径がφ４ｍｍで開口率４０％のパンチングメタルを筒状に加工したものである。

上記構成により、オリフィス板１６の連通孔１７から放射される騒音の一部を多孔共鳴型消音器により消音することができ、また外側円管２８が吸音材であるため吸音材による消音を付加することができ、消音できる周波数帯域を拡大することができる。

（参考の形態５）
前提の形態１または実施の形態１、参考の形態１乃至４と同一部分は同一符号を附し、詳細な説明は省略する。本発明の参考の形態５は、図７に示すように、オリフィス板１６と外郭４の開口３との間に、能動消音ユニット３０と、外郭４の開口３からオリフィス板１６の連通孔１７まで空気が水平方向に回り込むように流路３１を形成する二枚の吸音素材（例えばグラスウール）の隔壁３２を備えている。

能動消音ユニット３０は音波を検出する第１のマイクロホン３３、第２のマイクロホン３４と、検出した音波から逆位相の音波をつくりだす制御回路を内蔵した電装部３５と、逆位相の音波を発生するスピーカ３６を一体化して成り、第１のマイクロホン３３は流路３１のオリフィス板１６の連通孔１７に面しスピーカ３６は流路３１の開口３側に面し、第２のマイクロホン３４はスピーカ３６よりも吸込みグリル１４に近い位置に配置されている。

上記構成により、第１のマイクロホン３３により連通孔１７から放射される音波を検出し、音波が流路３１を通って開口３に達する間に電装部３５内の制御回路は第１のマイクロホン３３によって検出した音波を基に第２のマイクロホン３４の位置で騒音が最小になるように付加音波を作りだし、スピーカ３６より放射する。また、第２のマイクロホン３４の検出信号から、騒音が最小になるように付加音波の特性を調整する。この結果、音波の干渉により放射される音波を打ち消すことができ、消音できる周波数帯域を拡大することができる。

第１のマイクロホン３３、第２のマイクロホン３４、電装部３５、スピーカ３６を一体化することにより能動消音のための部品を小型化できるため、流路３１を形成するための容積を大きくすることができ、また隔壁３２により外郭４の開口３からオリフィス板１６の連通孔１７まで空気が水平方向に回り込むように流路３１を形成しているため、第１のマイクロホン３３とスピーカ３６の間の距離を長くすることができるので、第１のマイクロホン３３で検出した音波が開口３に到達する時間を長くすることができるので、周波数の高い音波の付加音波を作り出すことができ、消音できる周波数帯域を拡大することができる。

また、隔壁３２が吸音素材であるため、吸音素材による消音効果も付加することができ、消音できる周波数帯域を拡大することができる。

本発明は、消音できる周波数帯域の拡大し、ファン負荷の状態が変わっても騒音を低減することができる天井埋込型換気扇を提供するものであり、各種空調用送風機、また空調機器や家電製品に組み込まれた送風機に応用することができる。

本発明の前提の形態１の天井埋込型換気扇を示す側断面図本発明の実施の形態１の天井埋込型換気扇を示す側断面図本発明の参考の形態１の天井埋込型換気扇を示す側断面図本発明の参考の形態２の天井埋込型換気扇を示す側断面図本発明の参考の形態３の天井埋込型換気扇を示す側断面図本発明の参考の形態４の天井埋込型換気扇を示す側断面図本発明の参考の形態５の天井埋込型換気扇を示す側断面図従来の天井埋込型換気扇を示す側断面図

符号の説明

１天井埋込型換気扇
２下面
３開口
４外郭
５天板
６電動機
Ｈｃケーシング高さ
７遠心羽根車
８ケーシング
９吐出口
１０側面
１１排出口
１２ダクト
１３アダプタ
１４吸込みグリル
Ｄｄダクトの内径
Ｄｏ吸込み口内径
１５吸込み口
Ｈ１間隔
１６オリフィス板
Ｈ２間隔
１７連通孔
１８端部
ｔ１隙間
１９空間
２０吸音部品
２１通気孔
２２平板吸音材
２３積層吸音体
２４遮音板
２５円管
２６突出部
２７多孔円管
２８外側円管
２９円筒空間
３０能動消音ユニット
３１流路
３２隔壁
３３第１のマイクロホン
３４第２のマイクロホン
３５電装部
３６スピーカ

Claims

開口を有する外郭と、動力部と、前記外郭内部に前記動力部によって回転し空気を送風する遠心羽根車と、前記遠心羽根車を内包するケーシングと、前記ケーシングからの空気をダクトへ導くアダプタと、前記外郭の前記開口を覆う吸込みグリルを備え、前記ケーシングは前記外郭の前記開口に面する吸込み口と側壁を備え、前記ケーシングの前記吸込み口と前記外郭の前記開口の間に連通孔を備えたオリフィス板を備えた天井埋込型換気扇で、前記オリフィス板と前記外郭の前記開口の間に消音手段を備え、
前記ケーシングの高さＨｃがダクトの内径Ｄｄより小さく、
前記消音手段が前記オリフィス板の連通孔を囲むように設置され、内部に通気孔を備えた平板状の吸音材を積層した構成であり、
前記通気孔の内径が、外郭の開口付近とオリフィス板の付近で小さくなっており、膨張型消音器を形成していることを特徴とする天井埋込型換気扇。
ケーシングとオリフィス板の間に吸音材を備えたことを特徴とする請求項１記載の天井埋込型換気扇。