JP6277419B2

JP6277419B2 - 送風装置

Info

Publication number: JP6277419B2
Application number: JP2014131124A
Authority: JP
Inventors: 白濱　誠司; 誠司白濱
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-06-26
Filing date: 2014-06-26
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2034-06-26
Also published as: JP2016008583A

Description

本発明は、羽根車の回転を利用して昇圧された空気を送り出す送風装置であって、モータ騒音を低減させた送風装置に関するものである。

従来、この種の送風装置として、ガソリン車などのラジエータ冷却用ファンに利用されるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その送風装置について図５を参照しながら説明する。

図５に示すように、モータ１０１の回転軸１０２にモータ１０１を囲むように配置される筒状のハブ部材１０３を介して回転翼１０４を備えた送風装置１０５を前提としている。この送風装置１０５に、ハブ部材１０３の内側に環状の中空部１０６を区画形成する筒状の区画部材１０７を設け、区画部材１０７に開口部１０８を形成する。これによってモータ１０１の近傍に共鳴消音機構が形成され、運転時のモータからの騒音を低減している。

特開２００６−３０７６６６号公報

このような従来の送風装置１０５においては、運転時にはモータ１０１が回転軸１０２を介してハブ部材１０３と共に回転翼１０４を回転させて送風する。しかしながら、共鳴消音機構の構成要素である開口部１０８がハブ部材１０３の内側の区画部材１０７にあるため、ハブ部材１０３と共に開口部１０８が回転してしまう。したがって、モータ１０１からの騒音が開口部１０８に入射しにくく、消音効果が低くなるという課題があった。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、運転時にモータから発生する騒音を効率よく低減させた送風装置を提供することを目的とする。

本発明に係る送風装置は、ハブと前記ハブの外縁に放射状に配置された複数の羽根板とを備える羽根車と、前記羽根車を回転させる回転軸と外郭内に前記回転軸を回動可能に支持する軸受とを備えるモータとを備えた送風装置であって、さらに前記羽根車と前記モータとの間に消音キャップを備え、前記消音キャップは、前記回転軸を貫通させる貫通孔を内側壁面で構成する筒状壁と、前記筒状壁の外側壁面と前記消音キャップの内部壁面とで構成されるドーナツ状の空洞部と、前記貫通孔と前記空洞部とを連通せしめる消音孔とを備え、前記消音孔は、前記外郭内の羽根車側に設けられた前記軸受に、前記外郭を介して接するものであり、これによって所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、羽根車とモータとの間に消音キャップを備え、消音キャップは、回転軸を貫通させる貫通孔を内側壁面で構成する筒状壁と、筒状壁の外側壁面と消音キャップの内部壁面とで構成されるドーナツ状の空洞部と、貫通孔と空洞部とを連通せしめる消音孔とを備えることで、低騒音の送風装置を提供することができる。

本発明の実施の形態１の送風装置の側断面図本発明の実施の形態１の送風装置の正面図本発明の実施の形態２の送風装置の側断面図本発明の実施の形態３の送風装置の側断面図従来の送風装置を示す断面図

本発明に係る送風装置は、ハブと前記ハブの外縁に放射状に配置された複数の羽根板とを備える羽根車と、前記羽根車を回転させる回転軸と外郭内に前記回転軸を回動可能に支持する軸受とを備えるモータとを備えた送風装置であって、さらに前記羽根車と前記モータとの間に消音キャップを備え、前記消音キャップは、前記回転軸を貫通させる貫通孔を内側壁面で構成する筒状壁と、前記筒状壁の外側壁面と前記消音キャップの内部壁面とで構成されるドーナツ状の空洞部と、前記貫通孔と前記空洞部とを連通せしめる消音孔とを備えるという構成を有する。

これにより、消音キャップの空洞部と消音孔により共鳴消音機構を構成することができるため、モータからの騒音を消音することができるという効果を奏する。また、消音キャップはハブの後方に配置されているため、ハブに共鳴消音機構を構成する場合に比べて空洞部の容積を大きくすることができ、回転軸から羽根端部までの距離を短く、すなわちコンパクトにすることができる。

また、本発明に係る送風装置は、前記消音キャップは、前記モータに対して回転不能に固定されるという構成としてもよい。

これにより、消音キャップの空洞部と消音孔により構成された共鳴消音機構が回転不能となるので、モータからの騒音が容易に消音孔に入射することができ、回転による消音効果の低下を抑制することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る送風装置は、前記消音孔は、前記外郭内の羽根車側に設けられた前記軸受に、前記外郭を介して接するという構成としてもよい。

これにより、消音キャップ内に構成された共鳴消音機構の消音孔が軸受に近接するため、モータからの騒音の中で主要因となる軸受からの騒音が消音孔に入射しやすくなり、効果的に騒音を低減することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る送風装置は、前記消音キャップの外周壁面は、前記羽根板のハブ側端部と前記外郭の外周縁部とを結ぶ導風形状を有するという構成を有する。

これにより、消音キャップの空洞部と消音孔により構成された共鳴消音機構による消音ができると共に、羽根車から流出した気流を滑らかにモータの外側の風路に導くことで、気流がモータに衝突して乱れることを抑制することができる。このため、同風量を得るための羽根車の回転数を低下させることができ、また、軸受の発生音を低減することができ、結果として、モータからの騒音を大きく低減することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る送風装置は、前記外郭は、前記空洞部のモータ側の壁面を兼ねた構成としてもよい。

これにより、消音キャップの空洞部の容積を増加させることができ、共鳴消音機構の消音の効果を向上できるという効果を奏する。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。また、全図面を通して、同一の部位については同一の番号を付している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１〜図２を参照しながらその構成の詳細を説明する。なお、図１は、本発明の実施の形態１の送風装置の側断面図、図２は、本発明の実施の形態１の送風装置の正面図である。

図１および図２に示すように、送風装置１は、フレーム２と、フレーム２に支持されるモータ３（たとえば直径５０ｍｍ、奥行４５ｍｍ）と、羽根車４（例えば直径８５ｍｍ、奥行３８ｍｍ）と、羽根車４とモータ３の間にモータ３に対して回転不能にフレーム２と一体に備えられた消音キャップ５とを備える。

フレーム２は、壁６の換気孔７（例えば直径１００ｍｍ）に挿入される筒状部８と換気孔７の外側に広がるフランジ部９を備え、フランジ部９を壁６に螺子１０などで固定することで送風装置１を換気孔７に固定する。

モータ３は、回転軸１１と、外郭１２内に回転軸１１を回動可能に支持する軸受１３と、回転軸１１と一体に備えられたローター部１４と、ローター部１４に回転力を与えるステータ部１５とを備える。

羽根車４は回転軸１１に接続されるハブ１６（たとえば直径２５ｍｍ）と、ハブ１６の外縁に放射状に配置された３枚の羽根板１７とを備える。

消音キャップ５（たとえば直径５０ｍｍ、奥行２０ｍｍ）は、回転軸１１を貫通させる貫通孔１８を内側壁面１９で構成する筒状壁２０と、筒状壁２０の外側壁面２１と消音キャップ５の内部壁面２２とで構成されるドーナツ状の空洞部２３と、貫通孔１８と空洞部２３とを連通する消音孔２４とを備え、消音孔２４と空洞部２３により共鳴消音機構を形成する。なお、内部壁面２２は、図１にて空洞部２３を構成する４辺のうち、外側壁面２１を除く３辺を指し、ドーナツ状の空洞部２３における外周側壁と、モータ３側の円環状面（モータ側壁面）と、羽根板１７側の円環状面（羽根板側壁面）とから構成される。

続いて、図１、図２を参照しながら、本実施の形態１に係る送風装置１についてその動作を説明する。

上述した構成にて、モータ３を回転させると、モータ３に接続された回転軸１１を介して羽根車４の羽根板１７が回転する。これにより、羽根車４から下流のモータ３側へ向かう送風が発生する。この際、モータ３の外郭１２内で回転軸１１を回転方向に自在に回転できるように支持している軸受１３の部品間の摩擦により騒音が発生する。発生した騒音は回転軸１１が突き出している開口部２５からモータ３の外部へと放射される。モータ３外部へと放射された騒音の音波は消音キャップ５の筒状壁２０を羽根車４側へと伝播する途中、筒状壁２０と空洞部２３とを連通させる消音孔２４から空洞部２３へと入射し、共鳴消音の原理により消音される。

ここで共鳴消音の原理について説明する。消音孔２４から共鳴空間として機能する空洞部２３へ入射した騒音の音波のうち、空洞部２３と消音孔２４の容積や形状によって特定される騒音の音波が消音される。その消音の原理は、空洞部２３内の内部壁面２２及び外側壁面２１への反射を繰り返すことによるエネルギーの減衰、空洞部２３の中での気柱共鳴の働き、消音孔２４と空洞部２３によるヘルムホルツ共鳴の働きなどであり、これら複合的効果により消音がなされる。

この原理のとおり、本実施の形態１に係る送風装置１は、共鳴消音機構の構成要素である消音孔２４から騒音の音波が入射することで消音効果を得るものである。つまり、共鳴消音機構を備える消音キャップ５の消音孔２４が騒音の伝播経路に位置していることで、騒音の音波が容易に消音孔２４に入射し、効果的に消音の機能を発揮することができ、モータ騒音を低減することができる。

また、十分な消音効果を得るためには空洞部２３の容積を確保する必要がある。たとえばハブ１６に共鳴消音機構を構成する場合は、空洞部２３の容積を確保するためハブ１６の大きさが拡大してしまう。その結果、送風性能に影響する羽根板１７の面積を確保するために、羽根車４の回転軸１１から羽根端部２６までの距離を長くする必要があり、送風装置１のサイズが大きくなってしまう。一方、本実施の形態１に係る送風装置１では、消音キャップ５はハブ１６の後方に配置されているため十分に空洞部２３の容積を大きくすることができる。よってハブ１６を拡大させる必要がなく、回転軸１１から羽根端部２６までの距離を短く、すなわち送風装置１のサイズをコンパクトにすることができる。

また、本実施の形態１に係る送風装置１では、消音キャップ５がモータ３に固定されており、すなわち、回転軸１１が回転された場合でも消音キャップ５は回転軸１１に対して回転することがない。これにより、騒音の音波が容易に消音孔２４に入射し、効果的に消音の機能を発揮することができ、モータ騒音を低減することができる。

（実施の形態２）
続いて、本発明の実施の形態２について、図３を参照しながらその構成の詳細を説明する。なお、図３は、本発明の実施の形態２の送風装置の側断面図である。

図３に示すように、本発明の実施の形態２に係る送風装置１では、消音キャップ５の内部壁面２２のうち、送風方向に対して垂直な壁面であってモータ３側の内部壁面２２（モータ側壁面）がない。そして、モータ３の外郭１２の外面がモータ３側の内部壁面２２を兼ねることにより空洞部２３が形成される。

また、消音キャップ５の筒状壁２０は羽根車４側の内部壁面２２（羽根板側壁面）からモータ３側へモータ３の外郭１２と所定の隙間２７（たとえば２ｍｍ）を保つ位置まで突き出した構成となっている。

つまり、本実施の形態２では、モータ３の外郭１２と筒状壁２０との間の隙間２７が、実施の形態１における筒状壁２０の貫通孔１８と空洞部２３を連通する消音孔２４に相当する。そして、隙間２７と空洞部２３により共鳴消音機構を形成するものであり、消音孔２４に相当する隙間２７がモータ３の外郭１２内の軸受１３に外郭１２を介して接する構造となっている。

続いて、図３を参照しながら、本実施の形態２に係る送風装置１についてその動作を説明する。

上述した構成にて、モータ３が羽根板１７を回転させると、モータ３に接続された回転軸１１を介して羽根車４の羽根板１７が回転する。これにより、羽根車４から下流のモータ３側へ向かう送風が発生する。この際、モータ３の外郭１２内で回転軸１１を回転方向に自在に回転できるように支持している軸受１３の部品間の摩擦により騒音が発生する。発生した騒音は回転軸１１が突き出している開口部２５からモータ３の外部へと放射されるのは実施の形態１と同様である。

本実施の形態２では、消音キャップ５内に構成された共鳴消音機構の消音孔２４に相当する隙間２７が軸受１３に近接しているため、モータ３の外郭１２の開口部２５から放射された騒音がそのまま直接消音孔２４に入射することができる。結果として、消音孔２４へ入射する騒音の割合が大きくなるため、効果的にモータ３からの騒音を低減することができる。

また、消音キャップ５の内部壁面２２のうちモータ３側の内部壁面２２がなく、モータ３の外郭１２により空洞部２３が形成される構成となっているため、消音キャップ５の空洞部２３の容積を増加させることができる。実施の形態１に記述した共鳴消音の原理のとおり、共鳴消音機構は空洞部２３と消音孔２４の容積や形状によって特定される騒音を消音するものであり、空洞部２３の容積を増加させることにより、消音できる騒音の周波数の範囲を広くすることができる。結果として共鳴消音機構の消音の効果を向上することができ、モータ３からの騒音を低減することができる。

（実施の形態３）
続いて、本発明の実施の形態３について、図４を参照しながらその構成の詳細を説明する。なお、図４は、本発明の実施の形態３の送風装置の側断面図である。

図４に示すように、本発明の実施の形態３に係る送風装置１では消音キャップ５の外周壁面２８は、羽根板１７のハブ側端部２９とモータ３の外郭１２の外周縁部３０とを結ぶ略円錐状の導風形状となっている。

続いて、図４を参照しながら、本実施の形態１に係る送風装置１についてその動作を説明する。

上述した構成にて、モータ３を回転させると、モータ３に接続された回転軸１１を介して羽根車４の羽根板１７が回転する。これにより、羽根車４から下流のモータ３側へ向かう送風が発生する。この際、消音キャップ５の略円錐状の外周壁面２８により、羽根車４から流出した気流が滑らかにモータ３の外側の風路に導かれるように整流される。その結果、気流がモータ３に衝突して乱れることを抑制することができるため、同風量を得るための羽根車４の回転数を低下させることができ、軸受１３の発生音を低減することができる。

また同時に、モータ３の外郭１２内で回転軸１１を回転方向に自在に回転できるように支持している軸受１３の部品間の摩擦により騒音が発生する。発生した騒音は回転軸１１が突き出している開口部２５からモータ３の外部へと放射される。モータ３の外部へと放射された騒音の音波は消音キャップ５の筒状壁２０を羽根車４側へと伝播する途中、筒状壁２０と空洞部２３とを連通させる消音孔２４から空洞部２３へと入射し、共鳴消音の原理により消音される。

以上のように、消音キャップ５に共鳴消音機構と整流構造とを備えることで、送風装置１を大型化させることなく、２つの消音効果を同時に得ることができる。

なお、上述した実施の形態１〜３は、互いに矛盾しない範囲で組み合わせて実施してもよい。

本発明に係る送風機は、静音性が求められる家庭もしくは店舗用の排気設備などに有用である。

１送風装置
２フレーム
３モータ
４羽根車
５消音キャップ
６壁
７換気孔
８筒状部
９フランジ部
１０螺子
１１回転軸
１２外郭
１３軸受
１４ローター部
１５ステータ部
１６ハブ
１７羽根板
１８貫通孔
１９内側壁面
２０筒状壁
２１外側壁面
２２内部壁面
２３空洞部
２４消音孔
２５開口部
２６羽根端部
２７隙間
２８外周壁面
２９ハブ側端部
３０外周縁部

Claims

ハブと前記ハブの外縁に放射状に配置された複数の羽根板とを備える羽根車と、
前記羽根車を回転させる回転軸と外郭内に前記回転軸を回動可能に支持する軸受とを備えるモータとを備えた送風装置であって、
さらに前記羽根車と前記モータとの間に消音キャップを備え、
前記消音キャップは、
前記回転軸を貫通させる貫通孔を内側壁面で構成する筒状壁と、
前記筒状壁の外側壁面と前記消音キャップの内部壁面とで構成されるドーナツ状の空洞部と、
前記貫通孔と前記空洞部とを連通せしめる消音孔とを備え、
前記消音孔は、前記外郭内の羽根車側に設けられた前記軸受に、前記外郭を介して接することを特徴とする送風装置。
ハブと前記ハブの外縁に放射状に配置された複数の羽根板とを備える羽根車と、
前記羽根車を回転させる回転軸と外郭内に前記回転軸を回動可能に支持する軸受とを備えるモータとを備えた送風装置であって、
さらに前記羽根車と前記モータとの間に消音キャップを備え、
前記消音キャップは、
前記回転軸を貫通させる貫通孔を内側壁面で構成する筒状壁と、
前記筒状壁の外側壁面と前記消音キャップの内部壁面とで構成されるドーナツ状の空洞部と、
前記貫通孔と前記空洞部とを連通せしめる消音孔とを備え、前記消音キャップの外周壁面は、前記羽根板のハブ側端部と前記外郭の外周縁部とを結ぶ導風形状を有することを特徴とする送風装置。
ハブと前記ハブの外縁に放射状に配置された複数の羽根板とを備える羽根車と、
前記羽根車を回転させる回転軸と外郭内に前記回転軸を回動可能に支持する軸受とを備えるモータとを備えた送風装置であって、
さらに前記羽根車と前記モータとの間に消音キャップを備え、
前記消音キャップは、
前記回転軸を貫通させる貫通孔を内側壁面で構成する筒状壁と、
前記筒状壁の外側壁面と前記消音キャップの内部壁面とで構成されるドーナツ状の空洞部と、
前記貫通孔と前記空洞部とを連通せしめる消音孔とを備え、前記外郭は、
前記空洞部のモータ側の壁面を兼ねることを特徴とする送風装置。