JP2001153098A

JP2001153098A - ジェットファン

Info

Publication number: JP2001153098A
Application number: JP33696899A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Takano; 靖高野; Masanori Watabe; 眞徳渡部; Hidetoshi Terasaka; 英俊寺坂; Yasushi Takatsu; 恭高津
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2001-06-05

Abstract

(57)【要約】【課題】騒音の原因となる羽根車により生成された空
気の流れと干渉する位置にある支持部材を不要にし、メ
ンテナンス性もよく、正逆のいづれの回転方向において
も騒音低減を図ることができるジェットファンを提供す
る。【解決手段】電動機２により駆動され、電動機２を挟
んで配置する２つの羽根車３１、３２を、本体ケース１
内に内蔵するジェットファンにおいて、前記２つの羽根
車３１、３２を、軸受２５、２６を介し本体ケース１内
の軸方向に配置する固定軸２７によって支持し、この固
定軸２７を、支持部材６１、６２により前記２つの羽根
車３１、３２の外側で本体ケース１により支持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、たとえば自動車用
のトンネル天井部などに設置され、その吹き出し噴流に
よって、トンネル内の換気を行うジェットファンに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のジェットファンは、筒状の本体ケ
ース内に、両端に羽根車を取り付けた両軸の電動機を取
り付け、この電動機の回転方向を変えることにより風の
流れ方向を可変にできるようにしている。ジェットファ
ンは、自動車用のトンネル内にたまった排気ガスを排出
するために取り付けられるものであって、トンネルの建
築限界内での設置が必要なためジェットファンの小型化
が要求されている。

【０００３】一方、自動車の運転者や、トンネル出口付
近の住民の環境対策のため騒音の低減も求められてい
る。高性能化のために羽根車の回転数を上げると騒音は
回転数の六乗で増加するため、ジェットファンから発生
する騒音が問題となる。

【０００４】このジェットファンから発生する騒音を低
減するため、たとえば特開平６−３３６９９３号公報に
記載されるように、本体ケースの内壁面に吸音材を取り
付けたり、内部に吸音体を設けることなどが行われてい
る。また、ジェットファンでは、羽根車の回転数Ｎと翼
枚数Ｚとの積Ｎ×Ｚの基本周波数成分、及びその整数倍
の周波数の高調波成分が全体の騒音を支配している。こ
れは、１段目の羽根車により生成された空気の流れが、
電動機及び後方に位置する２段目の羽根車並びに吸音体
を支持する支持部材などとの干渉によって発生するもの
であることが知られている。したがって、この騒音の発
生量を低減するため、電動機や支持部材を斜めに取り付
ける対策も採られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平６
−３３６９９３号公報に記載されるように、本体ケース
の内壁面に吸音材を取り付けたり、内部に吸音体を設け
るなどの構造のジェットファンでは、吸音効果を上げる
ために吸音材を取り付けたり、吸音体を設けるための余
分の空間を必要として大形化にならざるを得なかった。
また、電動機や支持部材を斜めに取り付ける対策では、
羽根車の一方向の回転に対しては吸音効果をあげること
ができても、回転方向を変えた場合には吸音効果を必ず
しも発揮できるものではなかった。

【０００６】本発明の目的は、騒音の原因となる羽根車
により生成された空気の流れと干渉する位置にある支持
部材を不要にし、また構造が簡単でメンテナンス性もよ
く、正逆のいづれの回転方向においても騒音低減を図る
ことができるジェットファンを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のジェットファンに係る発明の構成は、電動
機により駆動され、電動機を挟んで配置する２つの羽根
車を、本体ケース内に内蔵するジェットファンにおい
て、前記２つの羽根車を、軸受を介し本体ケース内の軸
方向に配置する固定軸によって支持し、この固定軸を、
支持部材により前記２つの羽根車の外側で本体ケースに
より支持するものである。そして詳しくは、前記電動機
を、外転型電動機とするものである。また、前記軸受
を、羽根車と略同一位置に配置するものである。

【０００８】また、前記２つの羽根車の間隔をＤ₁、羽
根車と支持部材との間隔をＤ₂とするとき、Ｄ₁≦Ｄ₂の
間隔をもって配置するものである。上記目的を達成する
ために、本発明のジェットファンに係る他の発明の構成
は、電動機により駆動され、電動機を挟んで配置する２
つの羽根車を、本体ケース内に内蔵するジェットファン
において、前記２つの羽根車を、軸受を介し本体ケース
内の軸方向に配置する固定軸によって支持し、この固定
軸を、羽根車方向に向かって径方向の幅を縮小した支持
部材により前記２つの羽根車の外側で本体ケースに支持
するものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】まず、発明の実施の形を説明する
前に、騒音の発生メカニズムを従来のジェットファンの
構造を例にとって説明する。図３は、従来のジェットフ
ァンの断面図、図４は、騒音の周波数スペクトルを示す
ものであって、図４において横軸は周波数、縦軸は各周
波数での騒音レベル（ｄＢ）を示す。

【００１０】図４のＮ１は、一つの羽根車を構成する翼
の枚数Ｚと羽根車の回転数Ｎ（Ｈｚ）との積Ｎ×Ｚの基
本周波数成分でのピークであり、ＮｉはＮ１の整数倍の
周波数成分を持つ高調波成分でのピークである。図で本
体ケース１内に両軸の電動機２を設置し、電動機２を挟
んで（もしくは前後）に羽根車３１、３２が設置されて
いる。通常、羽根車３１、３２は電動機２の回転方向を
変えることにより風の向きを変えても同一の性能がでる
ように同一の翼枚数を持っている。ジェットファンの騒
音を低減するために、本体ケース１の内壁面に吸音材を
設けたり、ケースの中心部に吸音体４を設ける構造とな
っている。

【００１１】これらのピーク成分を含む騒音の発生メカ
ニズムは、空気の流れを矢印５の方向とすると、騒音
は、次の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）及び（Ｄ）の４つのいずれ
かのパターンによって発生する。すなわち、（Ａ）吸音
体４の支持手段４１、４２で発生した空気の乱れが羽根
車３１と干渉、（Ｂ）羽根車３１の翼により発生した空
気の乱れが電動機２の支持手段２１、２２または２段目
の羽根車３２と干渉、（Ｃ）電動機２の支持手段２１、
２２により発生した空気の乱れが２段目の羽根車３２と
干渉、または、（Ｄ）羽根車３２の翼により発生した空
気の乱れが吸音体４の支持手段４３、４４と干渉、など
のいずれかのパターンによって騒音が発生する。これら
の干渉は、いずれも、一秒間に翼の枚数Ｚと羽根車３
１、３２の回転数Ｎ（Ｈｚ）との積Ｎ×Ｚの回数で発生
するため、Ｎ×Ｚの基本周波数成分とその整数倍の周波
数の高調波成分とによる騒音が卓越することとなり、図
４に示すような騒音スペクトルとなる。

【００１２】したがって、騒音を低減するためには吸音
体４を設ける手段のほか、次の（１）ないし（３）を採
用することで効果が上がる。すなわち、（１）羽根車３
１、３２の翼、電動機２や吸音体４の支持手段２１、２
２、４１、４２、４３、４４の形状や構造を変更し、そ
れぞれでの騒音の発生を低減する。（２）羽根車３１、
３２や支持手段２１、２２、４１、４２、４３、４４に
よる空気の乱れは、距離が離れると減衰するため、羽根
車３１、３２と支持手段２１、２２、４１、４２、４
３、４４との距離を離す。（３）音源となる支持手段２
１、２２、４１、４２、４３、４４の数を減らす。

【００１３】本発明に係るジェットファンは上記
（２）、（３）の手段に着目しているものであり、本手
段によれば本体ケースが長くなったり、電動機２や吸音
体４を固定することに工夫を要するがその課題を解決
し、音の発生そのものを低減することで騒音低減の効果
を顕著にしている。

【００１４】以下、本発明に係るジットファンの実施の
形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る
ジェットファンの第一の実施例の断面図であり、図３と
同一または同等部分には同一符号を付けて示してある。
本体ケース１の内部に、この本体ケース１に固定支持さ
れている固定軸支持手段６１、６２によって固定軸２７
を支持している。この固定軸２７上に、電動機２のステ
ータ２４とロータ２３とを設け、軸受２５、２６を介し
て、固定軸２７の廻りを回転する外転型の電動機を構成
している。これら軸受２５、２６は、羽根車３１、３２
と略同一の位置に配置されて羽根車３１、３２を支持し
ている。すなわち、軸受２５、２６が羽根車３１、３２
から離れた位置にある場合には、羽根車３１、３２を支
持する作用が低下して不安定の原因になり、高速回転時
に羽根車３１、３２を強固に支持することができなくな
らからである。好ましくは、軸受２５、２６は、羽根車
３１、３２の中央部の位置で電動機２から等しい位置に
配置して羽根車３１、３２を支持することで、良好なバ
ランスをとることができる。また、ロータ２３の両端に
は、このロータ２３と一体となって回転する羽根車３１
と３２とが設けられている。

【００１５】上記構成により、図３で示す従来のジェッ
トファンで必要であった電動機２の支持手段２１及び２
２が不要となる。これにより、従来のジェットファンで
発生していた上記（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）及び（Ｄ）の騒音
のうち、（Ｂ）羽根車３１の翼により発生した空気の乱
れが電動機２の支持手段２１、２２と干渉して発生する
騒音成分、（Ｃ）電動機２の支持手段２１、２２により
発生した空気の乱れが２段目の羽根車３２で干渉して発
生する騒音成分がなくなり、残る騒音成分は、固定軸支
持手段６１、６２と羽根車３１、３２とで干渉して発生
する成分のみとなる。したがって、ジェットファンの騒
音を大幅に低減することができる。なお、固定軸支持手
段６１、６２と羽根車３１、３２とで干渉して発生する
騒音（以下、干渉騒音という）は、固定軸支持手段６
１、６２と羽根車３１、３２との間隔を広げることによ
り、容易に低減することができる。

【００１６】また、従来のジェットファンで必要であっ
た電動機２の支持手段２１及び２２が不要になったこと
で、これら支持手段２１及び２２による空気抵抗がなく
なり、したがって風速が増加してジェットファンの性能
が向上する。さらに、従来のジェットファンでは、羽根
車３１、３２は、電動機２の外側で支持されているた
め、回転軸２９は片持梁となり、羽根車３１、３２に生
じるアンバランスなどによる力がモーメントとして回転
軸２９に作用し、羽根車３１、３２や回転軸２９の破損
や振動騒音の原因となる恐れがあったが、本実施例で
は、このような恐れがなくなった。

【００１７】さらに、本実施例においても固定軸支持手
段６１、６２と羽根車３１、３２との干渉騒音は発生す
るが、流体的な干渉騒音は、同一流速では概略干渉する
物体間の距離に依存するので、距離を大きくすれば低減
できる。そこで、図１に示したように、羽根車３１、３
２の間隔Ｄ１に対し、羽根車３１、３２と固定軸支持手
段６１、６２との間隔Ｄ２が、概略Ｄ１≦Ｄ２となるよ
うに羽根車３１、３２及び固定軸支持手段６１、６２を
配置することにより、固定軸支持手段６１、６２と羽根
車３１、３２との干渉騒音を、２段の羽根車３１と３２
相互の干渉騒音以下にすることができ、固定軸支持手段
６１、６２と羽根車３１、３２との干渉騒音が全体騒音
を支配することがなくなる。

【００１８】さらに、電動機２、羽根車３１、３２が固
定軸２７の両端でのみ支持されているため、本体ケース
１からの着脱が容易となり、メンテナンス性も向上す
る。

【００１９】以上説明したように、本実施例によれば、
固定軸支持手段と羽根車とで干渉して発生する騒音成分
のみとなること、及び、固定軸支持手段と羽根車との干
渉騒音を、２段の羽根車相互の干渉騒音以下にすること
ができことによって、ジェットファンの騒音を低減する
ことができる。また、電動機のみを支持する支持手段が
不要になったことで、空気抵抗がなくなり、風速が増加
してジェットファンの性能が向上する。さらに、電動
機、羽根車が固定軸の両端でのみ支持されているため、
本体ケースからの着脱が容易となり、メンテナンス性も
向上する効果がある。

【００２０】図２は、本発明に係るジェットファンの第
二の実施例の要部外観を示す。本実施例は、羽根車３
１、３２の振動低減のため、本体ケース１への支持部材
６（本実施例では４箇所）を略三角の板状とし、これら
支持部材６を固定軸２７及び本体ケース１に溶接など
で、図１と同様に、電動機２を挟んで配置して固定する
ものである。この支持部材６は、大径部が本体ケース１
及び固定軸２７の端部に位置するようにして本体ケース
１及び固定軸２７に固定される。その理由は、羽根車３
１、３２の正逆のいずれの回転方向においても、羽根車
３１、３２との干渉騒音を低減できるからである。すな
わち、支持部材６は、固定軸２７の羽根車側断面２７０
に向かって径方向の幅を縮小させることにより、羽根車
３１、３２の近傍に空気の流れを妨げる部材をなくし、
発生する空力音を低減している。また、固定軸２７の剛
性を高めることができる。この構成は、固定軸２７が回
転しないために可能なものである。また、４箇所の支持
部材６に挟まれたそれぞれの空間に、吸音材４９を設け
ることにより、羽根車３１、３２で発生する騒音をさら
に低減することができる。

【００２１】また、羽根車３１、３２をそれぞれ支持す
る軸受２５、２６を固定軸２７の軸方向で羽根車３１、
３２と略同一位置に設けることにより、羽根車３１、３
２に生じるアンバランスなどによる力（固定軸２７に対
して垂直に作用）が、固定軸２７に対してモーメントを
作用させることがなくなり、羽根車３１、３２や固定軸
２７の破損を起きにくくするものである。

【００２２】以上説明したように、本実施例によれば、
羽根車に生じるアンバランスなどによる力が、固定軸に
対してモーメントを作用させることがなくなり、羽根車
や固定軸の破損を起きにくくする効果がある。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ジェットファンの騒音を低減することができるととも
に、支持部材などの障害物の数を減らして抵抗が低減で
きるため、流体性能の向上が図れる。また、電動機、羽
根車が固定軸の両端でのみ支持されているため、本体ケ
ースからの着脱が容易となり、メンテナンス性も向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るジェットファンの第一の実施例の
断面図である。

【図２】本発明に係るジェットファンの第二の実施例の
要部外観を示す。

【図３】従来のジェットファンの断面図である。

【図４】ジェットファンの騒音の周波数スペクトルであ
る。

【符号の説明】

１…本体ケース２…電動機２１、２２、４１、４２、４３、４４…支持手段３１、３２…羽根車４…吸音体５…空気の流れ方向６１、６２…固定軸支持手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者寺坂英俊茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦事業所内 (72)発明者高津恭茨城県土浦市神立町603番地株式会社日立製作所土浦事業所内Ｆターム(参考） 3H022 AA03 BA01 BA06 CA04 DA07 DA11 DA16 3H034 AA02 BB02 BB08 BB20 CC03 CC06 DD30 EE05 EE06 EE17 EE18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動機により駆動され、電動機を挟んで
配置する２つの羽根車を、本体ケース内に内蔵するジェ
ットファンにおいて、前記２つの羽根車を、軸受を介し本体ケース内の軸方向
に配置する固定軸によって支持し、この固定軸を、支持部材により前記２つの羽根車の外側
で本体ケースにより支持することを特徴とするジェット
ファン。
【請求項２】前記電動機を、外転型電動機とすること
を特徴とする請求項１記載のジェットファン。
【請求項３】前記軸受を、羽根車と略同一位置に配置
することを特徴とする請求項１記載のジェットファン。
【請求項４】前記２つの羽根車の間隔をＤ１、羽根車
と支持部材との間隔をＤ２とするとき、Ｄ１≦Ｄ２の間
隔をもって配置することを特徴とするジェットファン。
【請求項５】電動機により駆動され、電動機を挟んで
配置する２つの羽根車を、本体ケース内に内蔵するジェ
ットファンにおいて、前記２つの羽根車を、軸受を介し本体ケース内の軸方向
に配置する固定軸によって支持し、この固定軸を、羽根車方向に向かって径方向の幅を縮小
した支持部材により、前記２つの羽根車の外側で本体ケ
ースに支持することを特徴とするジェットファン。