JPH0596900U - ビル用空調設備の電子消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 給気ダクトを用いて給気するビル空調におい
て，該給気ダクトから発生する低周波数成分の騒音をア
クテイブ騒音制御によって消音する。 【構成】 給気ファンを内装した空気調和器から給気ダ
クトを経て空調ゾーンに調和空気を送気するビル用空調
設備において，空気調和器と給気ダクトとの間に給気チ
ヤンバーを設けると共に，空気調和器から吐出する給気
がチヤンバー壁面と平行な方向に流れるように，この給
気チヤンバーを空気調和器に接続し，該吐出給気流が直
接触れる給気チヤンバー内の位置にマイクロフオンを配
置すると共に，該吐出給気流に直接的に音を照射できる
位置にスピーカを取付け，該マイクロフォンで検出され
た一次音を基準にして，消音を行おうとする位置の二次
音と実質的に同一の音圧レベルで且つ逆位相にある逆位
相音を作り出し，これを該スピーカから照射して５００
Ｈｚまでの低周波数成分を消音する

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は，天井裏等に設置した給気ダクトを介して空気吹出口から室内に給気 するビル空調設備において，該ダクトから室内に伝播する騒音を防止するビル用 空調設備の電子消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

オフイスビル等では，機械室等に設置された空気調和器で調和空気を作り，こ れを天井裏等に設置した給気ダクトを経て室内に供給することが最も普通に行わ れている。この場合，給気ダクトを経て，空調機器類の可動部で発生する騒音が 室内に伝播し，室内に騒音をもたらすことがある。

【０００３】 このような給気ダクトを経ての騒音防止のために，従来より，騒音源である空 調機の機器の周囲を吸音率の大きな材料（透過率の小さい材料）で囲って遮音し たり，ダクトの特にエルボ部分に吸音材を貼るか，或いは消音装置を設けたりし ていた。

【０００４】 このような遮音・消音技術は，１０００Ｈｚ以上の比較的高い周波数成分の騒 音を対象としたものであり，高周波数成分の騒音では効果を示したが５００Ｈｚ 未満の低周波数成分の騒音には殆んど効果がなかった。

【０００５】 一方，前記のようなビル空調では給気ファン（空気調和器に装着されているこ とが多い）の回転部から発生する騒音が主となる。ファン回転部から発生する騒 音のなかで最も大きなエネルギーをもつ部分は，回転周期に対応する主モードで ある。例えば２７００ｒｐｍで回転しているファンの騒音の主モードは４５Ｈｚ に現れる。発生する騒音はこの主モードの倍音が主となる。そして，ファン回転 部の騒音源から離れるほど，つまりダクトの下流側にゆくほど，反射音や非線形 成分が重なり，さらにはダクトの板振動やその他の非線形成分が重なるようにな る。

【０００６】 ダクト騒音を消す技術として，ダクト内の音と同一の音圧レベルで且つ完全な 逆位相の関係にある逆位相音をぶつける方法が提案された。これは，アクテイブ 騒音制御と呼ばれ，旧来より周知の「音の合成」の物理法則を利用したものであ るが，最近の電子機器や音響技術の発達によって制御性が改善され，その消音効 果も向上するようになった。

【０００７】 従来提案されたダクト騒音に対してのアクテイブ騒音制御は，その消音装置の 取付け位置が空気吹出口に近いところであった。最も代表的には，空気吹出口近 傍にエラーマイクを設置，この空気吹出口からでる騒音が出来るだけ小さくなる ように，ダクト内の騒音を制御しようとするものであった。また，逆位相音を照 射する場合にも，空気ダクト内を流れる空気流の方向（一次音の方向）と直交す る方向に照射するのが通常であった。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

ダクト空調において末端の空気吹出口近傍でその騒音を消音することは，消音 を必要とするところを消音できる点で，それなりの効果をもつが，ダクトの末端 側ではファンの回転音成分は減衰し，これと相対して生ずる気流騒音や，板振動 や非線形成分の重なりといった複雑な挙動によって生ずる複雑な混合・合成音を 消音の対象としなければない。このような複雑な成分を対象とするシステムは， それだけ複雑な装置となる。事実，消音効果を検出して消音装置をフイードバッ ク制御するためのエラーマイクを必要とした。

【０００９】 また，気流方向と直交するようにスピーカを設けることは，設置には都合がよ いが，また実際にはダクト壁にスピーカを取付けるので，このような設置の仕方 とならざるを得ないのであるが，消音効果が低下することは否めない。。

【００１０】

【課題を解決するための手段】 本考案によれば，給気ファンを内装した空気調和器から給気ダクトを経て空調 ゾーンに調和空気を送気するビル用空調設備において，空気調和器と給気ダクト との間に給気チヤンバーを設けると共に，空気調和器から吐出する給気がチヤン バー壁面と平行な方向に流れるように，この給気チヤンバーを空気調和器に接続 し，該吐出給気流が直接触れる給気チヤンバー内の位置にマイクロフオンを配置 すると共に，該吐出給気流に直接的に音を照射できる位置にスピーカを取付け， 該マイクロフォンで検出された一次音を基準にして，消音を行おうとする位置の 二次音と実質的に同一の音圧レベルで且つ逆位相にある逆位相音を作り出し，こ れを該スピーカから照射して５００Ｈｚまでの低周波数成分を消音することを特 徴とするビル用空調設備の電子消音装置を提供する。

【００１１】

【実施例】

図１は本考案の一実施例を示したもので，１は空気調和器，２は空気調和器内 の給気ファン，３は熱交換器を示す。空気調和器１で製造された調和空気は給気 ダクト４を経て，空調ゾーン（図示しない）に送気されるが，空気調和器１と給 気ダクト４とは方形の給気チヤンバー５を介して接続されている。給気ダクト４ は９０度方向を変えるエルボ４ａを用いて給気チヤンバー５に接続されている。

【００１２】 図示の例では，給気ファン２は熱交換器３の下流側に設置されており，この給 気ファン２の吐出口６からの吐出流が給気チヤンバー５の中央に直接吐出するよ うになっており，給気チヤンバー５内に吐出した給気はチヤンバー壁と平行に流 れたあと，エルボ４ａにその方向のまま流れたあと，９０度方向を変換して給気 ダクト４に流れ込む。

【００１３】 給気チヤンバー５内の壁面近くにマイクロフォン７が設置される。他方，給気 チヤンバー５内に直接的に音を照射できる位置にスピーカ８が取付けられる。図 示の例では給気チヤンバー５を透視できるエルボ４ａの突き当たり壁９にスピー カ８が設置されている。

【００１４】 マイクロフォン７は，その設置位置の音（一次音）を検出し，この検出値は位 相調節器１０に入力される。位相調節器１０では，一次音の位置から予め定めた 消音をねらう位置（二次音の位置，例えば図１の点１１）までの直線距離に相当 する位相遅れ（一次音の位置から二次音の位置まで音が伝わる時間）を調節した うえ，この二次音とは完全に逆位相音がスピーカ５の位置から二次音の位置で照 射されるように調節した信号に変えて，オーデオアンプ１２に出力する。オーデ オアンプ１２ではこの入力信号を二次音と同じ音圧レベルに調節してスピーカ８ に出力する。

【００１５】 これによって，二次音の位置１１では，ファン２の側からチヤンバー５内に伝 播される音と，この音と同じ音圧レベルにあり１８０度位相が変位した逆位相の 音とが，ぶつかり合うことになる。ファン２の側からチヤンバー５内に伝播され る音は，ファン２の吐出流が直接流れるファン近傍のチヤンバー内の音であるか ら，前記のようにファンの回転周期に対応する主モードとその倍音が殆んどを占 めている。この低周波数領域にある音がこれと逆位相の音とぶつかることによっ て，消音される。したがって，もはやこの低周波数の騒音が給気ダクト４に伝達 される量は軽減される。

【００１６】 これに伴って，給気ダクト４の下流側（空気吹出口側）でも，該主モードの音 が反射や減衰を繰り返すことによって生ずる高周波数の音や，ダクトの板を振動 させることによって発生する振動音も軽減され，空調ゾーンに騒音をもたらすこ とが防止される。

【００１７】 なお，図１では，二次音の位置を一次音の位置から一定の距離を置いた位置と したが，二次音の位置を，一次音の位置とスピーカの位置に等距離の位置とする ことも勿論可能である。いずれにしても，空気調和器１から吐出する給気が給気 ダクト４に流れ込む前に，低周波数領域にある騒音を消去する点が本考案の特徴 であり，これを，給気チヤンバー５を利用して行う。すなわち，給気チヤンバー ５の壁面と平行に吐出する給気の直線上の位置でかつ一次音の位置とスピーカの 間で騒音を消去する。

【００１８】 図２は，位相調節器１０の機器構成をブロック図で示したものである。図２に おいて，Ａ／Ｄはアナログ・デジタル変換器, Ｄ／Ａはデジタル・アナログ変換 器, ＦＬはフイルタ，ＯＳＣは水晶発振器，ＳＷは遅延時間設定用スイッチ，Ａ ＭＰ１はアンプ，ＡＭＰ２は反転アンプである。コントローラは遅延時間制御回 路であり，７はマイクロフォン，８はスピーカである。

【００１９】 図３は，空気調和器としてパッケージ型エアコン１ａを用いた場合の実施例を 示したものである。この場合，パッケージ型エアコン１ａ内に装着された給気フ ァン２の吐出口６を上向きにしてあり，この上に給気チヤンバー５が直続してい る。１４は還気ダクト，１５はフイルタボックスである。本例の場合，ファン２ から吐出される給気流は給気チヤンバー５の突き当たり面１６に衝突し，側面に 設けた接続口１７から給気ダクト４に空気が流れる。

【００２０】 図３の設備において，直接給気流が当たらない給気チヤンバー５内の側壁にマ イクロフォン７が設置され，給気中心流の延長線上の突き当たり面１６にスピー カ８が対面設置されている。

【００２１】 図４は，スピーカ８を給気流の吐出口６の側に寄せた以外は，図３と同じ実施 例を示したものである。本例では，スピーカ８から給気チヤンバー５内に照射さ れる音の方向は給気流の方向とほぼ平行となる。

【００２２】 図５は，熱交換器コイル１７とフイルタ１８をもつ空気調和器１の側方に給気 ファン２を設置する点は図１と同じであるが，給気ファン２の吐出口６を上向き とし，その上に給気チヤンバー５を設置し，この給気チヤンバー５の側面に給気 ダクト４を接続した例を示す。この場合も，マイクロフォン７とスピーカ８は図 ３と同様の関係をもって配置されている。

【００２３】 図６は，給気チヤンバー５の上面に給気ダクト４を接続し，スピーカ８の設置 位置を給気チヤンバー５の底面側にした以外は，図５と同様の実施例を示す。こ の場合には，図４の例と同様にマイクロフォン７とスピーカ８とはほぼ並行配置 の関係にある。

【００２４】 図７は，ファン２によって熱交換器１７ａ，１７ｂの方向に空気を押し込む方 式の押し込みタイプの空気調和器１をもつ例を示したもので，この空気調和器１ の給気吐出口１８の側方に給気チヤンバー５が設置されている。そして，この給 気チヤンバー５の上面に給気ダクト４が接続されている。マイクロフォン７は直 接給気流が当たらない給気チヤンバー５内の壁面に配置され，スピーカ８は，給 気流が衝突する対面壁１９に配置されている。本例でもマイクロフォン７とスピ ーカ８は対面配置の関係にある。

【００２５】 図８は，給気チヤンバー５に対する給気ダクト４の接続方向を，給気チヤンバ ー５内への吐出流の方向と一致させた場合の図７と同様の設備の例である。この 場合，スピーカ８は給気チヤンバー５への吐出口寄りに配置されている。この例 ではマイクロフォン７とスピーカ８はほぼ並行配置の関係にある。

【００２６】 図９〜１１は，マイクロフォン７とスピーカ８とを対面配置関係で設置した場 合（図９），並行配置関係で設置した場合（図１０）および直交配置関係で設置 した場合（図１１）の試験結果を示すものである。スピーカとマイクロフォンの 位置並びに距離（二次音までの距離）を変えた以外は，測定条件は実質上同一で ある。二次音の位置から下流側に一定の距離離れたところに設置した音量検出器 で音量( 単位ｄＢ) を測定し，消音処理する前と後の音量を表中の「騒音値」の 欄に，消音処理前後の音量差を「消音量」の欄に記載した。

【００２７】 なお，測定時の空気温度は１５℃であり，音速は３４０ｍ／ｓとした。各図に おいてＡの距離は騒音源（ファン吐出口位置）から二次音までの距離（ｍｍ）， Ｂの距離は逆位相音源（スピーカ位置）から二次音までの距離（ｍｍ）である。 100 mmの距離差の位相遅れは 0.1(m)/340(m/s)＝ 294μs, 200mmの距離差の位相 遅れは 0.2(m)/340(m/s)＝ 588μs と算出される。

【００２８】 図９〜図１１の結果によれば，直交配置に比べて対面配置および並行配置の方 が消音効果が優れていることがわかる。

【００２９】

【考案の効果】

本考案によれば，ダクト空調を行う場合にその騒音源の元で消音ができ，しか も，従来のアクテイブ騒音制御のようにエラーマイクは必要としない。したがっ て，装置が簡単であると共に，給気ダクトが複数に分岐する場合にも一か所での 消音装置でよいから経済的でもある。

【考案の効果】 【図面の簡単な説明】

【図１】本考案装置の実施例を示す機器配置略断面図で
ある。

【図２】本考案装置で用いる位相調節器の機器の配置を
示すブロック図である。

【図３】本考案装置の他の実施例を示す機器配置略断面
図である。

【図４】本考案装置の他の実施例を示す機器配置略断面
図である。

【図５】本考案装置の他の実施例を示す機器配置略断面
図である。

【図６】本考案装置の他の実施例を示す機器配置略断面
図である。

【図７】本考案装置の他の実施例を示す機器配置略断面
図である。

【図８】本考案装置の他の実施例を示す機器配置略断面
図である。

【図９】本考案装置の試験データを示す図である。

【図１０】本考案装置の試験データを示す図である。

【図１１】比較例装置の実験データを示す図である。

【符号の説明】

１ 空気調和器 ２ 給気ファン ４ 給気ダクト ５ 給気チヤンバー ６ 給気吐出口 ７ 一次音検出用マイクロフォン ８ スピーカ １０ 位相調節器 １１ オーデイオアンプ

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 給気ファンを内装した空気調和器から給
   気ダクトを経て空調ゾーンに調和空気を送気するビル用
   空調設備において，空気調和器と給気ダクトとの間に給
   気チヤンバーを設けると共に，空気調和器から吐出する
   給気がチヤンバー壁面と平行な方向に流れるように，こ
   の給気チヤンバーを空気調和器に接続し，該吐出給気流
   が直接触れる給気チヤンバー内の位置にマイクロフオン
   を配置すると共に，該吐出給気流に直接的に音を照射で
   きる位置にスピーカを取付け，該マイクロフォンで検出
   された一次音を基準にして，消音を行おうとする位置の
   二次音と実質的に同一の音圧レベルで且つ逆位相にある
   逆位相音を作り出し，これを該スピーカから照射して５
   ００Ｈｚまでの低周波数成分を消音することを特徴とす
   るビル用空調設備の電子消音装置。
2. 【請求項２】 スピーカは，給気チヤンバー内を流れる
   給気流に対して対面する方向に音を照射する位置に設置
   される請求項１に記載のビル用空調設備の電子消音装
   置。
3. 【請求項３】 スピーカは，給気チヤンバー内を流れる
   給気流に対して平行な方向に音を照射する位置に設置さ
   れる請求項１に記載のビル用空調設備の電子消音装置。
4. 【請求項４】 消音を行おうとする位置は，給気チヤン
   バー内に存在する請求項１，２または３に記載のビル用
   空調設備の電子消音装置。
5. 【請求項５】 消音を行おうとする位置は，マイクロフ
   ォンの設置位置である請求項４に記載のビル用空調設備
   の電子消音装置。
6. 【請求項６】 スピーカは，少なくとも口径が２０ｃｍ
   以上あり，ファン回転数が遅いほど口径の大きなものが
   使用される請求項１，２，３，４または５に記載のビル
   用空調設備の電子消音装置。