JP2003510524A

JP2003510524A - 騒音を低減し空気流を改善した羽根車・筺体組立体

Info

Publication number: JP2003510524A
Application number: JP2001527681A
Authority: JP
Inventors: マン、ジェイ．、アディン、サード; マッキー、ロバート、エヌ．; ズラティック、ダグ、エス．
Original assignee: ロイヤルアプライアンスマニファクチャリングカンパニー
Priority date: 1999-09-28
Filing date: 2000-09-18
Publication date: 2003-03-18
Also published as: AU1961601A; US6579060B1; AU772867B2; EP1220633A2; WO2001024676A2; DE60007159D1; WO2001024676A3; EP1220633B1; DE60007159T2

Abstract

(57)【要約】騒音を低減し空気流を改善した羽根車及び羽根車組立体で、渦巻部と軸と筺体と中心軸と中心軸沿いに配置した流入口とを含む。流出口は、中心軸から離間する第２の軸上に位置する。排気流路が流出口から延出している。羽根車は軸に組み付けられて回転する。羽根車は、ハブと、このハブから延出する少なくとも１枚の羽根を含む。羽根は、軸から離間する末端面を有する。羽根車筺体は、中心軸に対しほぼ垂直な第１の平面を有する。第１の平面は羽根の末端面に当接している。第２の平面は、第１の平面に対し平行離間している。第２の平面は、第１の平面に最も近い位置で流出口の壁に当接している。隔壁が渦巻部と排気口の間に位置し、各羽根を排気口から隔て、かくして騒音を低減するとともに空気流を増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、吸気装置用の羽根車筺体に関する。より具体的には、騒音を低減し
空気流を改善した改良型羽根車筺体に関する。

【０００２】

【発明の背景】

「汚濁空気」真空掃除機では、破片は集塵袋により捕捉される前に直接真空羽
根車室を通り抜ける。対照的に、「清浄空気」真空掃除機は、集塵袋が破片を捕
捉するよう集塵袋を介して空気と破片を吸引するモータを有する。その後は空気
だけが羽根車室を通過する。汚濁空気真空掃除機の塵埃通路は大半の清浄空気シ
ステムに比べ非常に短く、このことは清掃性能にとって長所となっている。汚濁
空気モータの１つの欠点は、概してそれらが清浄空気モータよりも大きいことで
ある。それらはまた、非常に大きなピッチ騒音を有する。騒音全体への最大誘因
ではないが、ピッチ騒音は消費者に非常な不快感を及ぼすものである。

【０００３】ピッチ騒音は、一般に動作ファンの７枚羽に対応しモータ回転速度の７倍の周
波数で発生する。モータ冷却ファンは通常１２枚の羽根を有し、小型であり、そ
れ故に研究対象となる特定のモータの場合と同じくピッチ騒音源とはならない。
動作送風羽根が渦巻き形の構造的不連続部分を通過するときに、ピッチ騒音が発
生する。例えば、図１は既成の設計になる送風羽根を有する渦巻部の断面図であ
る。図１は、また、ピッチ騒音が生じるモータ出口における構造上の不連続部分
を示している。通常、モータ入口には構造上の不連続部分は存在しない。この種
の不連続部分は、羽根の端部を離れる空気流と相互作用して騒音を生ずる。羽根
の端部を離れる空気流は、これらの不連続部分を羽根が通過する周期でもって分
断される。

【０００４】騒音制御には、２つの主要な解決策がある。一つは、それが聞こえないよう騒
音源を分離することである。もう一つは、騒音源を減らすことである。騒音源を
分離することは、贅沢な選択である。しかしながら、それは騒音源のメカニズム
を活用する透徹した理解を必要としない。好適な解決策は、騒音源を減らすこと
である。

【０００５】渦巻部排気口を有する羽根端から空気流の相互作用を減らすことが、ピッチ騒
音源を低減する。これを達成するいくつかの方法としては、ａ）渦巻部と送風機
の羽根先端の外壁との間の距離を増やすこと、ｂ）ファンの回転速度を低減し、
送風羽根先端を離れる空気速度を低下させること、及びｃ）渦巻部下側或いは異
なる平面上の排気開口を移動することで構造上の不連続部分を除去し、これによ
り送風羽根を一定断面の渦巻部に閉じ込めるようにすること、が挙げられる。

【０００６】渦巻部の外壁と送風機羽根先端との間の距離を増やす第１の選択肢は、いくつ
かの設計において用いられてきたが、その成果は限定されたものであった。

【０００７】空気の速度を減らす第２の選択肢は、ほぼ速度の三乗でもって騒音レベルを低
減する。空気速度を減らすことは、モータ速度を維持しつつモータの毎分回転数
を減らすか又は動作ファンの大きさを小さくすることによって達成される。動作
ファンの大きさをただ減らすときは注意が必要であり、何故なら低減された負荷
が原因でモータが増速し、そのことが結果的に以前と同じ速度を招くことがある
からである。この解決策を実行した場合は、そこで広帯域騒音もまた低減される
が、これは減速に伴う乱気流が原因で広帯域騒音が減少するからである。しかし
ながら、送風羽根先端を離れる空気の速度を減らすためにファンの回転速度を減
らすことは実現可能であるとは考えられておらず、何故なら現在の米国の真空掃
除機の傾向は出来得る限り大きなアンペア数が得られるようにすることにあるか
らである。

【０００８】それ故、排気開口を渦巻部の下側或いは渦巻部とは異なる平面へ移動させるこ
とにより構造上の不連続性を取り除く第３の選択肢が、最も実行可能な解決策と
なる。

【０００９】この選択肢は、騒音源を除去することでピッチ騒音を低減する。目標は、ファ
ン先端を取り囲む空間が一様な環状形をなすことである。そこで、ファンを経て
排気される空気に対し空間を設けることになる。

【００１０】従って、良質でより有益な全体的成果をもたらしつつ、従前の課題その他を克
服し前述の要求に応える新規かつ改良された羽根車筺体を開発することが望まし
いと考えられる。

【００１１】なお、本出願は、１９９９年９月２８日に出願した同時継続米国特許出願第０
９/４０７，３７７号の一部継続出願である。

【００１２】

【発明の開示】

本発明は、吸気装置用の羽根車筺体に関する。より具体的には、騒音を低減し
空気流を改善した改良型筺体を有する羽根車組立体に関する。

【００１３】羽根車組立体には、軸と筺体が備わっている。筺体は、複数の壁からなる。壁
のうちの一つが渦巻部を構成している。複数の壁は、第１の壁と、第２の壁と、
第１の壁を第２の壁に接続する側壁と、第１の壁から延出する第３の壁とで構成
することができる。筺体はさらに中心軸を含んでおり、吸気口は中心軸沿いに配
置してある。第３の壁が、吸気口から延出する吸気流路を形成している。軸は、
吸気口を介して筺体内に延出している。軸は、中心軸沿いに組み付けてある。

【００１４】排気口が、中心軸から離間する第２の軸上に配置してある。排気流路が、排気
口から延出している。排気流路は、その長さ沿いに拡径することができる。排気
口部は、円形断面とすることができる。

【００１５】羽根車は、軸に組み付けられて回転する。羽根車は、筺体内に配置される。羽
根車は、ハブと、ハブから延出する少なくとも１枚の羽根を含む。各羽根は、軸
から離間させた末端面を有する。

【００１６】羽根車組立体はさらに、中心軸に対しほぼ垂直な第１の平面を含む。第１の平
面は、各羽根の末端面に当接している。羽根車組立体は、第１の平面に平行離間
する第２の平面を含む。第２の平面は、第１の平面に最も近い位置で排気口の壁
に接している。

【００１７】羽根車の羽根は、前縁と上縁と後縁からなる。羽根車はさらに、少なくとも１
枚の羽根を支持する背面板を含む。背面板は、第１の平面沿いに配置してある。

【００１８】隔壁が、排気口の渦巻部と壁の間に位置していて、各羽根を排気口から隔てて
いる。

【００１９】羽根車の上面は、羽根車筺体の上面に概ね平行とすることができ、羽根車上面
と筺体上面との間の領域は騒音を低減するよう最小化してある。

【００２０】羽根車筺体に第１の部分と第２の部分を設け、２部分構造の筺体を形成するこ
とができる。

【００２１】本発明の１つの長所は、新規で改良された羽根車筺体を有する空気移動装置の
配設にある。

【００２２】本発明の他の長所は、その長さに沿いに拡径する排気流路を有する羽根車筺体
の配設にある。

【００２３】本発明のさらに別の長所は、羽根車を収容する羽根車筺体の配設にある。羽根
車の羽根は平面の一方の側に配置した末端部を有し、羽根車筺体の排気口が平面
の他の側に配置され、かくして騒音が低減される。

【００２４】さらなる本発明の他の長所は、羽根車の上側面と羽根車筺体の隣接した表面間
の領域を最小化し騒音低減した羽根車筺体の配設にある。

【００２５】本発明のさらなる他の長所は、隔壁を備えた羽根車筺体を設けることにあり、
この隔壁が筺体の渦巻部と筺体の排気口との間に位置し、羽根車の羽根を排気口
から隔て、かくして騒音を低減する。

【００２６】本発明のさらに他の利点及び長所は、下記の明細書を読み理解することで、当
事者には明らかとなろう。

【００２７】

【発明の実施の形態】

ここで、本発明の好適な実施形態の例示目的にのみ図示するが本発明を限定す
るものではない図面を参照する。図１は公知の羽根車筺体とその送風羽根の概略
断面図を示す。この種のファンの設計は、真空掃除機、カーペット抽出機、落葉
ブロワー、ヘアドライヤ、対流オーブン、ストーブ頂部排気孔、ＨＶＡＣ（暖房
・換気・空調）システム、筺体内に組み付けられて空気を移動させるファンを用
いるほぼあらゆる種類のシステムに用いられる。この種のあらゆる公知のシステ
ムは、騒音を生ずる渦巻き形をした構造的な不連続部分を有する。

【００２８】より具体的には、図１を参照するに、公知の羽根車組立体Ａは、第１の壁１２
と、第２の壁１４と、第３の壁１６と、第１の壁１２を第２の壁１４に接続する
側壁１８から成る筺体１０を有する。第１の壁１２は、渦巻部２４を形成してい
る。

【００２９】第３の壁１６は、第１の壁１２から延び出ている。第３の壁１６は、渦巻部の
吸気流路を形成し、吸気口２５を画成している。筺体１０は、さらに、中心軸２
６を備える。吸気口２５は、中心軸２６沿いに位置する。

【００３０】吸気空気流２７は、吸気口２５を介して筺体１０内に流入する。吸気空気流２
７は、そこで回転羽根車２８により移動させられ、第１の壁１２に形成された不
連続部分３０を通り排気口３２へ至る。排気口３２からは、排気流路３３が延び
出ている。

【００３１】空気は、羽根車２８の少なくとも１枚の羽根３４を通過する。羽根３４は、前
縁３６と上縁３８と後縁４０を有する。吸気空気流２７は前縁３６を通り、羽根
３４の後縁４０を後にして羽根３４の間を通過する。空気流２７は、そこで排気
口３２内に押しやられ、排気流路３３を介して排気される。羽根車２８は、さら
に、一組の羽根３４を支持する背面板４２を備える。背面板４２は、中心軸２６
にほぼ垂直な第１の平面４４沿いに配置してある。

【００３２】第１の平面４４は、各羽根３４の末端面４５に接している。第２の平面４６は
、第１の平面４４に対し平行離間している。第２の平面４６は、排気口３２の壁
４８に接している。第１の平面４４は、排気口３２内に延び出ていて、羽根の末
端面４５が排気口壁４８の下側に位置するようになっている。すなわち、羽根末
端面４５は、開口する排気口３２の平面内にある。このように、羽根３４は開口
する排気口３２に整列しているため、空気流は羽根の端部から不連続部分３０を
通って流れる。空気流は、そこで、一組の羽根３４が不連続部分３０を通過する
周期でもって不連続部分３０により分断され、かくして騒音を発生する。

【００３３】この公知の設計の構造上の不連続部分を取り除くため、排気口は送風羽根の下
側、すなわち送風羽根とは異なる平面上に移動させねばならない。得られる空気
流は、ここでは清浄空気モータと同様であり、空気流は送風羽根の端部を流れ去
ってファン下側の容積空間へ流れる。空気は、続いて流路内に集められ排気され
る。

【００３４】ここで、図２を参照するに、不連続部分を取り除いた改良型羽根車筺体を備え
る羽根車組立体Ｂが図示してある。羽根車組立体Ｂには、軸５０（図３に図示）
と筺体５２が備わっている。筺体５２は、第１の壁５４と第２の壁５６と第３の
壁５８と側壁６０から成る。側壁６０は、第１の壁５４を第２の壁５６に接続し
ている。第３の壁５８は、第１の壁５４から延び出ている。第１の壁５４は、渦
巻部６４を形成している。

【００３５】羽根車筺体は、また、中心軸６５を備える。吸気口６６は、中心軸６沿いに位
置する。第３の壁５８は、吸気流路を形成し、吸気口６６を画成している。軸５
０は、吸気口６６を通り筺体５２内に延び出ている。軸５０は、中心軸６５沿い
に組み付けてある。

【００３６】排気口６８は、中心軸６５からほぼ垂直に離間する第２の軸６９上に配置して
ある。排気流路７０は、排気口６８から延び出ている。必要に応じ、排気流路７
０は、その長さ沿いに拡径することができる。排気流路７０は、増えた空気流を
処理するのに拡大することができる。図４，５，６は、流路の異なる断面におい
て、流路長沿いに拡径する排気流路７０を示すものである。図７を参照するに、
排気口６８は、既成の羽根車筺体内に用いる矩形断面に代えて円形断面とするこ
とができる。

【００３７】再び、図２を参照するに、羽根車７２は、軸５０に組み付けてあって回転する
。羽根車７２は、筺体５２内に位置していて、ハブ７３（図４，５，６に図示）
と、ハブ７３からフランジ７５沿いに延びる少なくとも１枚の羽根７４からなる
。好ましくは、複数の羽根を用いるとよい。各羽根７４は、軸５０から離間させ
た末端面７６を有する。

【００３８】渦巻部６４には、一様な断面を持たせることができる。各羽根７４は、渦巻部
６４の断面内に閉じ込めてある。渦巻部６４の一様な断面は、羽根の長さ沿いの
不連続部分を取り除くことで騒音低減に役立っている。

【００３９】羽根車組立体は、さらに、中心軸６５に対してほぼ垂直な第１の平面７８を備
えている。第１の平面７８は、羽根末端面７６に接している。

【００４０】羽根車組立体は、また、第１の平面７８に対し平行離間する第２の平面７９を
備えている。第２の平面７９は、第１の平面７８に最も近い位置で排気口６８の
壁８０に接している。

【００４１】羽根７４は、前縁８１と上縁８２と後縁８４を備える。背面板８６は、羽根７
４を支持しており、第１の平面７８沿いに配置してある。

【００４２】好ましくは、羽根車の上端８２は、羽根車筺体の上面８９に対し概ね平行をな
す。それら間の領域は、騒音をさらに低減するよう好ましくは最小化するのがよ
い。

【００４３】羽根車７２は、空気流（図２に点線８８で図示）を生成し、吸気口６６を介し
て吸気する。空気流８８は、前縁８１を通過し、さらに羽根の後縁８４を後にし
て羽根７４間を通過する。空気流８８は、そこで排気口６８を通って放出され、
羽根車７２の回転期間中排気流路７０内へ流入する。

【００４４】羽根車組立体は、また、渦巻部６４と排気口６８の壁８０との間に位置する隔
壁９０を備える。隔壁９０は、各羽根７４の後縁８４を排気口６８から隔て、渦
巻部６４と排気口６８の間のどんな不連続部分も取り除くのに役立っている。

【００４５】図３，７を参照するに、好適な一実施形態では、羽根車組立体は、第１の部分
１００と第２の部分１０２とを含む２部分構造の筺体を備えている。図３を参照
するに、第１の部分１００と第２の部分１０２とは、それぞれ１以上の整列配置
されたフランジ９２を有する。フランジ９２は、互いに離間配置してある。フラ
ンジ９２は、それぞれ第１の部分１００を第２の部分１０２に組み付けるための
整列孔９４を有する。筺体を真空掃除機本体或いは同様の吸気装置に組み付ける
のに、追加の孔９６を設けることもできる。

【００４６】図５を参照するに、第１の部分１００は、第１及び第３の壁５４，５８と側壁
６０の一部と吸気口６６と排気口６８の一部を備える。第２の部分１０２は、側
壁６０の残余の部分と第２の壁５６と排気口６８の残余の部分とを備える。

【００４７】羽根車が生み出す騒音を低減する別の手段は、モータの回転速度を落とすこと
にある。同じ空気流を維持するために、羽根車の径及びファンに給気する渦巻部
の効率は増大させねばならない。それ故に、羽根車の径は、既成の設計に比べ約
６％、吸気口で１２％、排気領域で約３８％増大させてある。

【００４８】図３〜７に例示した筺体は、一連の試験でもって評価した。しかしながら、先
ずモータ単独で放射する騒音と空気の挙動を計測した。旧式モータは約２４,０
００ｒｐｍで動作し、新型モータは約２２，５００ｒｐｍで動作する。

【００４９】そこで、個々のモータを図１の公知の羽根車筺体と図３〜７の本発明の羽根車
筺体とに設けた。オクターブ帯中心周波数で比較した旧式モータと新型モータと
渦巻部単独の加重オクターブ帯域及び全音量レベルが、図８に図示してある。２
つの渦巻部設計の平均の音声スペクトルが、図９に示してある。

【００５０】図８，９を参照するに、新型モータと羽根車筺体の設計が、広帯域のピッチ騒
音の低減を生み出す。全体的な騒音低減は、５.５ｄＢである。２０００Ｈｚ，
４０００Ｈｚ，８０００Ｈｚのオクターブ帯では、全て低減される。広帯域騒音
低減と基底音の１３ｄＢ低減が、図９に見られる。低オクターブ帯すなわち５０
０Ｈｚ以下の騒音だけは、新モータと羽根車筺体設計によって増加する。これら
のオクターブ帯は顕著な騒音減少が見られたオクターブ帯に比べ低く、それ故に
これらの増加は全体的な音量レベルにとって重要ではない。

【００５１】新規な渦巻部設計をもってピッチ騒音低減が期待できるが、広帯域騒音低減は
期待し得ないものであった。広帯域騒音は、一般に乱気流によって生じる。それ
故に、新規な渦巻部設計が空気をより少ない乱気流をもって渦巻部内を流れるよ
うにさせる。乱気流もまたファン効率を低下させるため、この低減を空気挙動に
も反映させねばならない。

【００５２】オリフィス径との比較において新旧のモータと羽根車筺体単独でもたらされる
空気動力が、図１０に図示してある。空気動力だけを図示したのは、それが空気
挙動をうまく要約するものであって、同様の差異が全ての空気挙動パラメータ内
に見られるからである。新規な設計によってもたらされる空気動力は、旧式設計
よりも大きなオリフィスにて発生するピークを有しており、このピーク動力が約
２７%ほど増大する。このことは、約６%の回転速度減少を伴って発生する。

【００５３】広帯域騒音の減少は、一見すると渦巻部と羽根車をより少量の空気が移動した
結果のごとく見えよう。しかしながら、減少する広帯域騒音と共に増加する空気
電力は、乱気流の顕著な減少が原因で新型渦巻部とファンがより多くの空気を送
ることを示すものである。このように、モータの空気給送効率を低下させる乱気
流は騒音の一因ともなる。それ故に、改善された空気流は騒音低減に結び付ける
ことができ、何故なら騒音発生メカニズムがしばしば性能もまた劣化させること
があるからである。

【００５４】試験期間中、初期の型の修正モータを全真空掃除機内部に配置した。新型モー
タと羽根車筺体設計とによって生ずる騒音低減は、モータ単体での７．８ｄＢＡ
から掃除機全体での１．４ｄＢＡへ減少した。ピッチ騒音減少は、モータ及び筺
体単体の１０．７ｄＢから真空掃除機の５.７ｄＢまで低減された。計測は回転
ブラシなしで行なわれ、このため騒音低減はモータ及び羽根車筺体の修正の有無
によるユニット内の空気流の変化に起因するものである。真空掃除機内の新型モ
ータと羽根車筺体に伴う騒音低減の減退は、真空掃除機内の空気流路がモータ及
び羽根車筺体単独で得られた騒音低減を打ち消すことを示している。

【００５５】１つの仮説は、騒音低減の減退が真空掃除機の集塵袋を介するモータからの排
気流路により生成されるモータ上の背圧によって生ずるというものである。この
背圧は、新規な渦巻部構造にも拘わらず、送風羽根からの乱気流を渦巻部排気装
置と相互作用させるものであった。それ故、真空掃除機の空気給送システムは、
モータ及び筺体単独で得られるのと同じ騒音低減が得られるよう再設計しなけれ
ばならなかった。

【００５６】新たな給送システムは、新型モータにより給送される増加した空気流に匹敵す
るより多量の空気流を可能にするよう設計した。設計ステップは、空気給送シス
テムを通じた揚程損失を低減することに対象を絞り込んだ。ダクト構造や鋭角的
な曲管や集塵袋の構造が、相当の揚程損失を引き起こしていた。これらの変更が
空気給送システムになされ、試作品に実装された。現在のところ、新規な空気給
送システムの空気の挙動試験用に試作機は構成してある。

【００５７】図１１は、図１の旧式真空掃除機と図３〜７のモータ及び筺体組立体を用いた
試作掃除機により床面に給送される空気動力の百分率比較を示す図である。デー
タは、モータ単独で給送される空気動力と比較した全ユニット装備の床面におけ
る空気動力を表わす図である。新型空気給送システムを用いることで、旧式設計
による３５％乃至４０％と比べ、試作機はモータの空気動力の約８０％を床面に
給送できる。効率上のこの顕著な増加は、新型モータ上により低い背圧をもたら
す。ピッチ騒音の低減は、依然として試作機にのしかかっている。

【００５８】主要な結論のうちの１つは、ファンと渦巻部内に騒音を招くメカニズムが空気
の挙動もまた劣化させることにある。かくして、送風羽根先端の流路からの排気
を無くすことで、騒音減少と増加する空気挙動を同時に得ることが可能である。
上記に考察しかつ図２〜７に図示した改良型羽根車は、排気口を渦巻部及び羽根
車の平面から離隔させた平面へ移動させることで構造上の不連続部分を取り除き
、問題を解決するものである。

【００５９】図１２は、従来技術のカーペット抽出機用の羽根車組立体を示す。従来技術の
羽根車組立体に関する主要な騒音問題は、大音量のピッチ騒音である。これは、
羽根車の羽根１１０の先端を離れ、羽根車１１６を閉じ込めた渦巻部１１４内の
開口１１２により断続される空気によって発生する。この断続は、羽根１１０が
不連続部分１１８の開口端を通過するときに発生し、かくして羽根車１１６の回
転数に羽根１１０の数を乗じたピッチ騒音が発生する。

【００６０】本発明の第２の好適な実施形態が、羽根車組立体Ｄの形をもって図１３に図示
してある。この設計はいかなる不連続部分も取り除き、かくして騒音を低減する
。羽根車組立体Ｄは、筺体１２０を含む。筺体１２０は、第１の壁１２２と第２
の壁１２４と側壁１２６から成る。側壁１２６は、第１の壁１２２を第２の壁１
２４に接続している。第１の壁１２２が、渦巻部１２８を形成している。

【００６１】羽根車筺体には、中心軸１３０が備わっている。吸気口１３２は、中心軸１３
０沿いに位置する。排気口１３４は中心軸１３０からほぼ垂直に離間する第２の
軸１３６上に位置している。羽根車１３８は、この筺体１２０内に組み付けてあ
る。羽根車１３８は、少なくとも１枚の羽根１４０を有している。羽根車１３８
は、吸気口１３２を介する吸気により空気流（線１４２で図示）を生み出す。空
気流１４２は、羽根１４０の後縁１４１を後にして羽根１４０を通過する。空気
流１４２は、排気口１３４を介して放出される。

【００６２】羽根車組立体は、また、渦巻部１２８と排気口１３４の壁１４６との間に位置
する隔壁１４４を含む。隔壁１４４は、羽根１４０を排気口１３４から隔て、渦
巻部１２８と排気口１３４の間のいかなる不連続部分も取り除くものである。

【００６３】このように、改良された羽根車組立体Ｄは、騒音源を除去することによりピッ
チ騒音を低くする。このことは、羽根車の羽根１４０の周囲に、一様なリング形
状をなす空間を配設することで達成される。図１３に示すように、渦巻部１２８
は羽根車１３８の周囲に一様な環状部を形成する。図１４を参照するに、空気は
羽根車１３８下方の領域１５０へ放出され、続いて排気口１３４を介して渦巻部
１２８から流出する。従来技術の筺体（端部１１８）について、図１２に示した
ような不連続部分は、排気口に存在しない。

【００６４】図１５は、図１２の旧式モータ及び渦巻部組立体ならびに図１３，１４の改良
型モータ及び渦巻部組立体の音量レベルをオクターブ帯周波数で比較する図であ
る。羽根車の音量は、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）のＦ１３３４-９７試験手
順に従って計測したものである。全ての計測に、アコパシフィック（ＡＣＯＰ
ａｃｉｆｉｃ）社製の１／４インチ４０１２型マイクロフォンを用いた。マイク
ロフォンからの信号は、ロックランド（Ｒｏｃｋｌａｎｄ）社製２０００シリー
ズ低域フィルタにより増幅した。増幅した信号は、パーソナルコンピュータ内に
組み込んだナショナルインストルメンツ（ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｒｕｍｅ
ｎｔｓ）社製ＡＴ−Ａ２１５０Ｃ型データ収集カードへ入力した。データ収集は
ラブビュー（Ｌａｂｖｉｅｗ）プログラムにより制御され、このプログラムが計
測された音圧スペクトルを出力する。オクターブ帯ならびに全体的な音量レベル
は、音圧スペクトルから算出した。

【００６５】空気の挙動は、ＡＳＴＭのＦ５５８-９５試験手順に従い自動圧力室を用いて
計測した。計測したパラメータは圧力室内部の圧力であり、この圧力から空気流
の体積速度と空気電力を算出した。計測は、圧力室に対し様々な吸気オリフィス
径をもって行なった。かくして、体積速度と吸引力を吸気オリフィスの関数とし
て出力した。

【００６６】本発明の第３の好適な実施形態が、図１６に図示してある。図１６は、カーペ
ット抽出機用の試作羽根車組立体Ｅの騒音低減解決策の実装図を示す。試作機で
は、カーペット抽出機の回転ブラシモータとポンプとを取り外し、羽根車筺体の
下側部分に余裕をもたせてある。空気流は、より小さな排気領域のお陰で減少し
ている。図１６を参照するに、羽根車組立体Ｂには筺体１６０が備わっている。
筺体１６０は、第１の壁１６２と第２の壁１６４と側壁１６６から成る。側壁１
６６は、第１の壁１６２を第２の壁１６４に接続している。第１の壁１６２は、
渦巻部１６８を形成している。

【００６７】羽根車筺体には、中心軸１７０が備わっている。吸気口１７２は、中心軸１７
０沿いに位置する。排気口１７４は、中心軸１７０からほぼ垂直に離間する第２
の軸１７６上に位置する。

【００６８】羽根車１８０は、筺体１６０内に組み付けてある。羽根車１８０は、少なくと
も１枚の羽根１８２を有している。羽根車１８０は、吸気口１７２を介する吸気
により空気流（線１８４で図示）を生み出す。空気流１８４は、羽根１８２の後
縁１８６を後にして羽根１８２を通過する。空気流１８４は、排気口１７４を介
して放出される。

【００６９】羽根車組立体はまた、渦巻部１６８と排気口１７４の壁１９２の間に位置する
隔壁１９０を含む。隔壁１９０は、羽根１８２を排気口１７４から隔て、渦巻部
１６８と排気口１７４の間のいかなる不連続部分も取り除くのに役立っている。
図１６に示すように、排気口１７４は渦巻部１６８内の羽根車１８０下方に位置
している。排気領域２００は、図１４の羽根車組立体の排気領域１５０と比べ、
羽根車１８０下方の寸法を減少させてある。これは、試作機内の空間上の制約に
因るものである。従来技術の筺体（端部１１８）について図１２に示したように
、排気口１７４には不連続部分が存在しない。

【００７０】図１７を参照するに、図１３の試作羽根車組立体と図１２に図示した型の未修
正羽根車組立体について音量計測を行なった。平均音量レベルは、図１７の周波
数と比較してある。データの最も重要な側面は、約３,０００Ｈｚのピッチ騒音
が１５ｄＢ減少し、かつその高調波が丸で囲った３箇所のプロットに示すように
、広帯域騒音レベル未満に減少したことにある。全体の騒音低減レベルは、修正
装置内での高周波騒音の増加にも拘わらず、３．３ｄＢＡならびに３６．８ソー
ンだけ低下した。

【００７１】他の従来技術の羽根車・筺体組立体Ｆが、図１８に図示してある。従来技術の
羽根車・筺体組立体には、筺体２１０が備わっている。筺体２１０は、互いに接
続した第１の部分２１２と第２の部分２１４から成る。第１の部分２１２は、第
１の壁２２０と第２の壁２２２から成る。第２の部分２１４は、第１の壁２２４
と第２の壁２２６から成る。第１の部分と第２の部分は、第２の壁２２２，２２
６において合体接続してある。羽根車筺体はさらに、回転軸すなわち中心軸２３
０を含む。吸気口２３２は、中心軸２３０沿いに位置する。排気口２４０は中心
軸２３０からほぼ垂直離間する第２の軸上に位置する。

【００７２】羽根車２５０は、筺体内に組み付けてある。羽根車２５０は、前縁２５１と上
縁２５３と後縁２５４と末端面２５６を有する少なくとも１枚の羽根２５２から
なる。羽根車２５０は、吸気口２３２を介する吸気により空気流を生み出す。空
気流は、羽根の後縁２５４を後にして羽根２５２を通過する。空気流は、排気口
２４０を介して放出される。

【００７３】排気口２４０は、端部２６２を備える流路を有する排気流路２６０に連通して
いる。図１８に示すように、端部２６２は羽根車の羽根２５２の末端面２５６の
下方へ延出している。平面２６４は、端部２６２に接している。第２の平面２６
６は、第１の平面２６４に対し平行離間している。第２の平面２６６は、羽根２
５２の末端面２５６に接している。第２の平面２６６が流入口２４０内に延び出
しており、これにより羽根末端面２５６が排気口２４０の端部２６２上方に位置
する。すなわち、排気口２４０から筺体２１０内を覗き込んだときに、羽根末端
面を見ることができる。このように、羽根を排気口の開口から見ることができる
ので、空気流は排気口と筺体壁の接合箇所に形成された不連続部分を介して羽根
端部から流れる。空気流はそこで、羽根の不連続部分通過周期でもって分断され
、かくして騒音を発生する。

【００７４】ここで図１９を参照するに、第４の好適な実施形態になる改良型筺体を有する
羽根車・筺体組立体Ｇがここに図示してある。羽根車組立体には、筺体３００が
備わっている。筺体３００は、相互接続した第１の部分３１０と第２の部分３２
０とを有している。第１の部分３１０は、第１の壁３２２と第２の壁３２４から
成る。第２の部分３２０は、第１の壁３２６と第２の壁３２８から成る。第１の
部分と第２の部分は、第２の壁３２４，３２８にて合体接続してある。羽根車筺
体は、さらに、中心軸３３０を備える。吸気口３４０は、中心軸３３０沿いに位
置する。排気口３４２は、中心軸３３０に対しほぼ垂直に離間する第２の軸上に
位置する。

【００７５】羽根車３５０は、筺体内に組み付けてある。羽根車は、前縁３５１と上縁３５
４と後縁３５４と末端面３５６を備えた少なくとも１枚の羽根３５２を有する。
羽根車は、羽根の後縁３５４を過ぎて羽根３５２を介して吸気される空気流を生
成する。空気流は、排気口３４２を介して放出される。

【００７６】排気口３４２は、端部３６２を有する流路を備える排気流路３６０に連通して
いる。図１９に示す如く、端部３６２は羽根車の羽根３５２の末端部３５６から
離間させてある。平面３６４は、排気流路３６０の端部３６２に接している。第
２の平面３６６は、第１の平面３６４に対し平行離間している。第２の平面３６
６は、羽根３５２の末端面３５６に当接している。第２の平面３６６は、排気口
３４２の端部３６２の下方に位置する。羽根の末端部３５６が排気口３４２から
離間（すなわち、羽根を排気口から見ることができない）しているため、羽根車
筺体と排気口の間に不連続部分は存在しない。

【００７７】ここで、図２０を参照するに、本発明の第５の好適な実施形態になる改良型羽
根車筺体を備えた羽根車・筺体組立体Ｈが図示してある。羽根車組立体は、筺体
４００からなる。筺体４００は、第１の壁４０２と第２の壁４０４と第３の壁４
０６と湾曲側壁４０８とを有する。湾曲側壁４０８は、第１の壁４０２を第２の
壁４０４に接続している。第３の壁４０６は、第１の壁４０２から延び出ている
。第１の壁４０２は、渦巻部４１０を形成している。

【００７８】羽根車筺体は、また、中心軸４２０を備える。吸気口４３０は、中心軸４２０
沿いに位置する。第３の壁４０６は吸気流路を形成し、吸気口４３０を画成して
いる。

【００７９】排気口４４０は、中心軸４２０からほぼ垂直に離間する第２の軸４４２上に位
置する。排気流路４４４は、排気口４４０から延び出ている。必要に応じて、排
気流路４４４はその長さ沿いに拡径することができる。排気流路４４４は、増え
た空気流を処理するのに拡大することができる。

【００８０】羽根車４５０は、中心軸４２０周りに回転するよう筺体内に組み付けてある。
羽根車４５０は、少なくとも１枚の羽根４５２を備える。好ましくは、複数の羽
根を用いるのがよい。各羽根４５２は、末端面４５４を有する。

【００８１】渦巻部４１０には、一様な断面をもたせることができる。各羽根４５２は、渦
巻部４１０の断面内に閉じ込めてある。渦巻部４１０の一様な断面は、羽根の長
さ沿いに不連続部分を取り除くことで騒音低減に役立っている。

【００８２】第１の平面４６０は、羽根末端面４５４に当接している。この第１の平面は、
中心軸４２０にほぼ垂直で、第２の軸４４２に平行である。第２の平面４７０は
、第１の平面４６０に対し平行離間している。第２の平面４７０は、第１の平面
４６０に最も近い位置で排気口４４０の壁４８０に接している。

【００８３】羽根４５２は、前縁４８２と上縁４８４と後縁４８６からなる。羽根４５２を
支持する背面板４８８は、第１の平面４６０沿いに配置してある。

【００８４】好ましくは、羽根車の上縁４８４は羽根車筺体の渦巻部４１０に概ね平行であ
る。それら間の領域は、さらに騒音を減らすため最小化するのが好ましい。

【００８５】羽根車４５０は、吸気口４３０を介する吸気により空気流を生み出す。空気流
は前縁４８２を通り、羽根の後縁４８６を後にして羽根の間を通過する。空気流
は、次に排気口４４０を介して羽根車４５０の回転期間中排気流路４４２へ放出
される。

【００８６】筺体４００はまた、渦巻部４１０と排気口４４０の壁４８０の間に位置する湾
曲隔壁４９２を備える。隔壁４９２は、各羽根４５２の後縁を排気口４４０から
隔て、渦巻部４１０と排気口４４０の間のどんな不連続部分も取り除くのに役立
っている。

【００８７】ここで図２１を参照するに、本発明の第６の好適な実施形態になる他の羽根車
・筺体組立体Ｉがそこに図示してある。羽根車組立体には、筺体５００が備わっ
ている。筺体５００は、第１の壁５０２と第２の壁５０４と第３の壁５０６と側
壁５０８を有している。側壁５０８は、第１の壁５０２を第２の壁５０４に接続
している。第３の壁５０６は、第１の壁５０２から延び出ている。第１の壁５０
２は、渦巻部５１０を形成している。

【００８８】羽根車筺体は、また、中心軸５２０を備える。吸気口５３０は、中心軸５１０
沿いに位置する。第３の壁５０６は、吸気流路を形成し、吸気口５３０を画成し
ている。

【００８９】排気口５４０は、中心軸５２０からほぼ垂直に離間する第２の軸５４２上に位
置している。排気流路５５０は、排気口５４０から延び出ている。必要に応じ、
排気流路５５０はその長さ沿いに拡径することができる。排気流路５５０は、増
えた空気流を処理するのに拡大することできる。

【００９０】羽根車５６０は、筺体内に組み付けてある。羽根車５６０は、少なくとも１枚
の羽根５６２を備える。好ましくは、複数の羽根を用いるのがよい。各羽根５６
２は、末端部の面５６６を有する。

【００９１】渦巻部５１０には、一様な断面をもたせることができる。各羽根５６２は、渦
巻部５１０の断面内に閉じ込めてある。渦巻部５１０の一様な断面は、羽根の長
さ沿いに不連続部分を取り除くことで、騒音の低減に役立っている。

【００９２】羽根車組立体はさらに、中心軸５２０に対しほぼ垂直な第１の平面５７０を備
える。第１の平面５７０は、羽根の末端面５６６に接している。

【００９３】羽根車組立体は、また、第１の平面５７０に対し平行離間する第２の平面５７
２を備える。第２の平面５７２は、第１の平面５７０に最も近い位置で排気口５
４０の壁５７４に接している。

【００９４】羽根５６２は、前縁５７６と上縁５７８と後縁５８０を備える。羽根５６２を
支持する背面板５８２は、第１の平面５７０沿いに位置し、末端面５６６を形成
している。

【００９５】好ましくは、羽根車の上縁５７８は、羽根車筺体の渦巻部５１０に概ね平行と
するのがよい。それら間の領域は、さらに騒音を減らすよう最小化するのが好ま
しい。

【００９６】羽根車５６０は、吸気口５３０を介する吸気により空気流を生み出す。空気流
は前縁５７６を通り、羽根の後縁５８０を後にして羽根の間を通過する。空気流
はそこで排気口５４０から放出され、羽根車５６０の回転期間中排気流路５５０
へ放出される。

【００９７】羽根車組立体は、また、渦巻部５１０と排気口５４０の壁５７４の間に位置す
る隔壁５９０を備える。隔壁５９０は、各羽根５６２の末端面５６６を排気口５
４０から隔て、渦巻部５１０と排気口５４０の間のいかなる不連続部分も取り除
くのに役立っている。

【００９８】ここで図２２を参照するに、本発明の第７の好適な実施形態Ｊが図示してある
。第７の好適な実施形態は、落葉ブロワー又は落葉吸引機である。さもなくば、
ブロワーは、破片や塵埃を吹き飛ばすのに用いることができる。ブロワー組立体
は、筺体６００を備える。筺体６００は、第１の壁６０１と第２の壁６０２と第
３の壁６０４と第４の壁６０６と第５の壁６０８と第６の壁６１０とを有する。
第５の壁６０８は、第４の壁６０６から延び出ている。第４の壁６０６は、渦巻
部６１２を形成している。

【００９９】ブロワー筺体はまた、中心軸６２０を備える。吸気口６３０は、中心軸６２０
沿いに位置する。第４の壁６０８は、吸気流路を形成し、吸気口６３０を画成し
ている。

【０１００】排気口６４０は、中心軸６２０からほぼ垂直離間する第２の軸６５０に位置す
る。排気口６４０は、円形断面とすることができる。排気口６４０は、空気が流
れるノズル６４２に接続してある。

【０１０１】羽根車６６０は、渦巻部６１２内に位置する。羽根車６６０は、中心軸６２０
沿いに位置する軸６６１に組み付けてある。羽根車は、少なくとも１枚の羽根６
６２を備える。好ましくは、複数の羽根を用いるのがよい。軸６６１は、羽根車
をモータ６６３に接続している。各羽根６６２は、末端面６６４を有する。

【０１０２】渦巻部６１２は、好ましくは一様な断面を持たせるのがよい。各羽根６６２は
、渦巻部６１２の断面内に閉じ込めてある。渦巻部６１２の一様な断面は、羽根
の長さ沿いに不連続部分を取り除くことで騒音低減に役立っている。第１の平面
６６６は、中心軸６２０に対しほぼ垂直である。第１の平面６６６は、羽根の末
端面６６４に当接している。第２の平面６６８は、第１の平面６６６に対し平行
離間している。第２の平面６６８は、第１の平面６６６に最も近い位置で排気口
６４０の壁６７０に当接している。これらの平面を互いに離間させることは上記
概説した理由から明らかである。

【０１０３】ここで、図２３を参照するに、本発明の第８の好適な実施形態Ｋがそこに図示
してある。第８の好適な実施形態は、ヘアドライヤ又はブロワーである。ヘアド
ライヤ組立体には、筺体７００が備わっている。筺体７００は、第１の壁７０２
と第２の壁７０４と第３の壁７０６と第４の壁７０８を有している。第４の壁７
０８は、第２の壁７０４から延び出ている。第１の壁７０２は、渦巻部７１０を
形成している。

【０１０４】羽根車筺体はまた、中心軸７２０を備える。吸気口７３０は、中心軸７１０沿
いに位置している。第３の壁７０６は、吸気口流路を形成し、吸気口７３０を画
成している。

【０１０５】排気口７４０は、中心軸７２０からほぼ垂直に離間する第２の軸７４２上に位
置する。

【０１０６】筺体７００内に位置する羽根車７５０は、少なくとも１枚の羽根７５２を備え
る。好ましくは、複数の羽根を用いるとよい。各羽根７５２は、末端面７５４を
有する。羽根車７５０は、中心軸７２０沿いに配置した軸７５５上に組み付けて
ある。軸７５５は、羽根車７５０をモータ７５７に接続している。

【０１０７】第１の平面７５６は、中心軸７２０に対しほぼ垂直である。第１の平面７５６
は、羽根の末端面７５４に当接している。第２の平面７５８は、第１の平面７５
６に対し平行離間している。第２の平面７５８は、第１の平面７５６に最も近い
位置で排気口７４０の壁７６０に当接している。２つの平面は、上述した理由か
ら互いに離間させてある。

【０１０８】ここで、図２４を参照するに、本発明の第９の好適な実施形態Ｌが図示してあ
る。第９の好適な実施形態は、ＨＶＡＣ（加熱・換気・空調）システムである。
ＨＶＡＣシステムは、タービン（図示せず）用の筺体８００を備える。タービン
は、羽根車（図示せず）の駆動に用いられる。第２の筺体８１０は、タービンを
羽根車に連結する軸を収容するのに用いている。第３の筺体８２０は、互いに固
着されて渦巻部８３０を形成する第１の壁８２２と第２の壁８２４を備える。

【０１０９】吸気口８４０は、中心軸８４２沿いに位置する。排気口８５０は、中心軸８４
２からほぼ垂直離間する第２の軸８５２上に位置する。

【０１１０】筺体８２０内に位置し回転軸すなわち中心軸８４２周りに回転する羽根車（図
示せず）は、少なくとも１枚の羽根を有する。前述の実施形態の如く、羽根車の
末端部を流出口から離間させ、羽根車の末端部と流出口との間に平面が延びるよ
うにしてある。排気口全体が平面の一方の側に横たわっており、羽根車の末端部
が平面の他の側に横たわっている。

【０１１１】例示しなかった２つの追加の実施形態には、対流オーブン内のファンシステム
と、ストーブ頂部排気孔に用いるファンが含まれる。これらの実施形態の説明は
、他の考察済み実施形態について上記したものと同様である。

【０１１２】本発明は、いくつかの好適な実施形態を参照して説明した。この明細書を読ん
で理解したときに、明らかに発明者以外にも変形ならびに修正が想起されよう。
それらが添付の特許請求範囲又はそれらの均等物の範囲内にある限り、そうした
修正と変形は全て包含することを意図するものである。

【図面の簡単な説明】

本発明は特定の部品形態ならびに部品配置をなし、その好適な実施形態を、明
細書中で詳説しかつ図面中に例示するが、これらは本発明の一部を形成するもの
である。

【図１】不連続部分を有する従来技術の羽根車筺体の概略縦断側面図である。

【図２】本発明の第１の好適な実施形態になる羽根車筺体の概略縦断側面図である。

【図３】図２の羽根車筺体の平面図である。

【図４】図３の４−４線に沿う羽根車筺体の断面図である。

【図５】図３の５-５線に沿う羽根車筺体の断面図である。

【図６】図３の６-６線に沿う羽根車筺体の断面図である。

【図７】図３の羽根車筺体の側面図である。

【図８】図１の羽根車筺体内の旧式モータと図２の羽根車筺体内の新型モータに関する
オクターブ帯中心周波数対音量レベルの比較図である。

【図９】旧式モータと新型モータに関する周波数対平均音量レベルの比較図である。

【図１０】旧式モータと新型モータに関するオリフィス径対空気動力の比較図である。

【図１１】旧式掃除機設計と図３の試作掃除機設計に関するノズル及びオリフィス径に対
する空気動力の百分率比較図である。

【図１２】他の従来技術の羽根車筺体の概略平面図である。

【図１３】本発明の第２の好適な実施形態になる羽根車筺体の概略平面図である。

【図１４】図１３の羽根車筺体の概略縦断側面図である。

【図１５】図１２の設計と図１３の設計に関するオクターブ帯周波数対騒音量の比較図で
ある。

【図１６】本発明の第３の好適な実施形態になる羽根車筺体の概略縦断側面図である。

【図１７】図１３の試作（修正）羽根車組立体と図１２の原（未修正）羽根車組立体に関
する平均音量レベルと周波数の比較図である。

【図１８】既成の設計になる羽根車筺体の概略側面図である。

【図１９】本発明の第４の好適な実施形態になる羽根車筺体の概略側面図である。

【図２０】本発明の第５の好適な実施形態になる羽根車筺体の概略縦断側面図である。

【図２１】本発明の第６の好適な実施形態になる羽根車筺体の概略縦断側面図である。

【図２２】本発明の第７実施形態になるブロワー筺体の概略縦断側面図である。

【図２３】本発明の第８実施形態になるヘアドライヤ筺体の概略側面図である。

【図２４】本発明の第９実施形態になるＨＶＡＣシステム筺体の斜視図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年１１月７日（２００１．１１．７）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の詳細な説明

【補正方法】変更

【補正の内容】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気装置用の羽根車筺体に関する。より具体的には、騒音を低減し
空気流を改善した改良型羽根車筺体に関する。

【０００２】

【発明の背景】「汚濁空気」真空掃除機では、破片は集塵袋により捕捉される前に直接真空羽
根車室を通り抜ける。対照的に、「清浄空気」真空掃除機は、集塵袋が破片を捕
捉するよう集塵袋を介して空気と破片を吸引するモータを有する。その後は空気
だけが羽根車室を通過する。汚濁空気真空掃除機の塵埃通路は大半の清浄空気シ
ステムに比べ非常に短く、このことは清掃性能にとって長所となっている。汚濁
空気モータの１つの欠点は、概してそれらが清浄空気モータよりも大きいことで
ある。それらはまた、非常に大きなピッチ騒音を有する。騒音全体への最大誘因
ではないが、ピッチ騒音は消費者に非常な不快感を及ぼすものである。

【０００４】騒音制御には、２つの主要な解決策がある。一つは、それが聞けないよう騒音
源を分離することである。もう一つは、騒音源を減らすことである。騒音源を分
離することは、贅沢な選択である。しかしながら、それは、騒音源のメカニズム
を活用する透徹した理解を必要としない。好適な解決策は、騒音源を減らすこと
である。

【０００５】従来の騒音を低減する羽根車ファンの筐体は、特許出願ＥＰ０９３００４０Ａ２において開示されている。羽根車は、背面板と、離間した関係で背面板に取り付けられた吸気板により収納される。羽根車は、背面板と吸気板の間に配置される。当該背面板と吸気板は、羽根車の外周部を超えて放射状に広がる。羽根車の羽根は、拡散経路を通じて空気を放出する。該拡散経路は、羽根車の周辺部の外側にある吸気板と背面板の間の空間によって形成されるものである。空気は、回転する羽根車の羽根によって放出され、該羽根車の３６０度周囲全体に亘り、拡散器により形成された経路を通じて外側に流れる。従って、空気が外側に流れるに従い、空気の速度が低減する。この速度の低減によりファンに伴う騒音を減らすことができる。コレクタまたは渦巻部は使用されていない。

【０００６】渦巻部排気口を有する羽根端から空気流の相互作用を減らすことが、ピッチ騒
音源を低減する。これを達成するいくつかの方法としては、ａ）渦巻部と送風機
の羽根先端の外壁との間の距離を増やすこと、ｂ）ファンの回転速度を低減し、
送風羽根先端を離れる空気速度を低下させること、及びｃ）渦巻部下側或いは異
なる平面上の排気開口を移動することで構造上の不連続部分を除去し、これによ
り送風羽根を一定断面の渦巻部に閉じ込めるようにすること、が挙げられる。

【０００７】渦巻部の外壁と送風機羽根先端との間の距離を増やす第１の選択肢は、いくつ
かの設計において用いられてきたが、その成果は限定されたものであった。

【０００８】空気の速度を減らす第２の選択肢は、ほぼ速度の三乗でもって騒音レベルを低
減する。空気速度を減らすことは、モータ速度を維持しつつモータの毎分回転数
を減らすか又は動作ファンの大きさを小さくすることによって達成される。動作
ファンの大きさをただ減らすときは注意が必要であり、何故なら低減された負荷
が原因でモータが増速し、そのことが結果的に以前と同じ速度を招くことがある
からである。この解決策を実行した場合は、そこで広帯域騒音もまた低減される
が、これは減速に伴う乱気流が原因で広帯域騒音が減少するからである。しかし
ながら、送風羽根先端を離れる空気の速度を減らすためにファンの回転速度を減
らすことは実現可能であるとは考えられておらず、何故なら現在の米国の真空掃
除機の傾向は出来得る限り大きなアンペア数が得られるようにすることにあるか
らである。

【０００９】それ故、排気開口を渦巻部の下側或いは渦巻部とは異なる平面へ移動させるこ
とにより構造上の不連続性を取り除く第３の選択肢が、最も実行可能な解決策と
なる。

【００１０】この選択肢は、騒音源を除去することでピッチ騒音を低減する。目標は、ファ
ン先端を取り囲む空間が一様な環状形をなすことである。そこで、ファンを経て
排気される空気に対し空間を設けることになる。

【００１１】従って、良質でより有益な全体的成果をもたらしつつ、従前の課題その他を克
服し前述の要求に応える新規かつ改良された羽根車筺体を開発することが望まし
いと考えられる。

【００１２】なお、本出願は、１９９９年９月２８日に出願した同時継続米国特許出願第０
９/４０７，３７７号の一部継続出願である。

【００１３】

【発明の開示】本発明は、吸気装置用の羽根車筺体に関する。より具体的には、騒音を低減し
空気流を改善した改良型筺体を有する羽根車組立体に関する。

【００１４】羽根車組立体には、軸と筺体が備わっている。筺体は、複数の壁からなる。壁
のうちの一つが渦巻部を構成している。複数の壁は、第１の壁と、第２の壁と、
第１の壁を第２の壁に接続する側壁と、第１の壁から延出する第３の壁とで構成
することができる。筺体はさらに中心軸を含んでおり、吸気口は中心軸沿いに配
置してある。第３の壁が、吸気口から延出する吸気流路を形成している。軸は、
吸気口を介して筺体内に延出している。軸は、中心軸沿いに組み付けてある。

【００１５】排気口が、中心軸から離間する第２の軸上に配置してある。排気流路が、排気
口から延出している。排気流路は、その長さ沿いに拡径することができる。排気
口部は、円形断面とすることができる。

【００１６】羽根車は、軸に組み付けられて回転する。羽根車は、筺体内に配置される。羽
根車は、ハブと、ハブから延出する少なくとも１枚の羽根を含む。各羽根は、軸
から離間させた末端面を有する。

【００１７】羽根車組立体はさらに、中心軸に対しほぼ垂直な第１の平面を含む。第１の平
面は、各羽根の末端面に当接している。羽根車組立体は、第１の平面に平行離間
する第２の平面を含む。第２の平面は、第１の平面に最も近い位置で排気口の壁
に接している。

【００１８】羽根車の羽根は、前縁と上縁と後縁からなる。羽根車はさらに、少なくとも１
枚の羽根を支持する背面板を含む。背面板は、第１の平面沿いに配置してある。

【００１９】隔壁が、排気口の渦巻部と壁の間に位置していて、各羽根を排気口から隔てて
いる。

【００２０】羽根車の上面は、羽根車筺体の上面に概ね平行とすることができ、羽根車上面
と筺体上面との間の領域は騒音を低減するよう最小化してある。

【００２１】羽根車筺体に第１の部分と第２の部分を設け、２部分構造の筺体を形成するこ
とができる。

【００２２】本発明の１つの長所は、新規で改良された羽根車筺体を有する空気移動装置の
配設にある。

【００２３】本発明の他の長所は、その長さに沿いに拡径する排気流路を有する羽根車筺体
の配設にある。

【００２４】本発明のさらに別の長所は、羽根車を収容する羽根車筺体の配設にある。羽根
車の羽根は平面の一方の側に配置した末端部を有し、羽根車筺体の排気口が平面
の他の側に配置され、かくして騒音が低減される。

【００２５】さらなる本発明の他の長所は、羽根車の上側面と羽根車筺体の隣接した表面間
の領域を最小化し騒音低減した羽根車筺体の配設にある。

【００２６】本発明のさらなる他の長所は、隔壁を備えた羽根車筺体を設けることにあり、
この隔壁が筺体の渦巻部と筺体の排気口との間に位置し、羽根車の羽根を排気口
から隔て、かくして騒音を低減する。

【００２７】本発明のさらに他の利点及び長所は、下記の明細書を読み理解することで、当
事者には明らかとなろう。

【００２８】

【発明の実施の形態】ここで、本発明の好適な実施形態の例示目的にのみ図示するが本発明を限定す
るものではない図面を参照する。図１は公知の羽根車筺体とその送風羽根の概略
断面図を示す。この種のファンの設計は、真空掃除機、カーペット抽出機、落葉
ブロワー、ヘアドライヤ、対流オーブン、ストーブ頂部排気孔、ＨＶＡＣ（暖房
・換気・空調）システム、筺体内に組み付けられて空気を移動させるファンを用
いるほぼあらゆる種類のシステムに用いられる。この種のあらゆる公知のシステ
ムは、騒音を生ずる渦巻き形をした構造的な不連続部分を有する。

【００２９】より具体的には、図１を参照するに、公知の羽根車組立体Ａは、第１の壁１２
と、第２の壁１４と、第３の壁１６と、第１の壁１２を第２の壁１４に接続する
側壁１８から成る筺体１０を有する。第１の壁１２は、渦巻部２４を形成してい
る。

【００３０】第３の壁１６は、第１の壁１２から延び出ている。第３の壁１６は、渦巻部の
吸気流路を形成し、吸気口２５を画成している。筺体１０は、さらに、中心軸２
６を備える。吸気口２５は、中心軸２６沿いに位置する。

【００３１】吸気空気流２７は、吸気口２５を介して筺体１０内に流入する。吸気空気流２
７は、そこで回転羽根車２８により移動させられ、第１の壁１２に形成された不
連続部分３０を通り排気口３２へ至る。排気口３２からは、排気流路３３が延び
出ている。

【００３２】空気は、羽根車２８の少なくとも１枚の羽根３４を通過する。羽根３４は、前
縁３６と上縁３８と後縁４０を有する。吸気空気流２７は前縁３６を通り、羽根
３４の後縁４０を後にして羽根３４の間を通過する。空気流２７は、そこで排気
口３２内に押しやられ、排気流路３３を介して排気される。羽根車２８は、さら
に、一組の羽根３４を支持する背面板４２を備える。背面板４２は、中心軸２６
にほぼ垂直な第１の平面４４沿いに配置してある。

【００３３】第１の平面４４は、各羽根３４の末端面４５に接している。第２の平面４６は
、第１の平面４４に対し平行離間している。第２の平面４６は、排気口３２の壁
４８に接している。第１の平面４４は、排気口３２内に延び出ていて、羽根の末
端面４５が排気口壁４８の下側に位置するようになっている。すなわち、羽根末
端面４５は、開口する排気口３２の平面内にある。このように、羽根３４は開口
する排気口３２に整列しているため、空気流は羽根の端部から不連続部分３０を
通って流れる。空気流は、そこで、一組の羽根３４が不連続部分３０を通過する
周期でもって不連続部分３０により分断され、かくして騒音を発生する。

【００３４】この公知の設計の構造上の不連続部分を取り除くため、排気口は送風羽根の下
側、すなわち送風羽根とは異なる平面上に移動させねばならない。得られる空気
流は、ここでは清浄空気モータと同様であり、空気流は送風羽根の端部を流れ去
ってファン下側の容積空間へ流れる。空気は、続いて流路内に集められ排気され
る。

【００３５】ここで、図２を参照するに、不連続部分を取り除いた改良型羽根車筺体を備え
る羽根車組立体Ｂが図示してある。羽根車組立体Ｂには、軸５０（図３に図示）
と筺体５２が備わっている。筺体５２は、第１の壁５４と第２の壁５６と第３の
壁５８と側壁６０から成る。側壁６０は、第１の壁５４を第２の壁５６に接続し
ている。第３の壁５８は、第１の壁５４から延び出ている。第１の壁５４は、渦
巻部６４を形成している。

【００３６】羽根車筺体は、また、中心軸６５を備える。吸気口６６は、中心軸６沿いに位
置する。第３の壁５８は、吸気流路を形成し、吸気口６６を画成している。軸５
０は、吸気口６６を通り筺体５２内に延び出ている。軸５０は、中心軸６５沿い
に組み付けてある。

【００３７】排気口６８は、中心軸６５からほぼ垂直に離間する第２の軸６９上に配置して
ある。排気流路７０は、排気口６８から延び出ている。必要に応じ、排気流路７
０は、その長さ沿いに拡径することができる。排気流路７０は、増えた空気流を
処理するのに拡大することができる。図４，５，６は、流路の異なる断面におい
て、流路長沿いに拡径する排気流路７０を示すものである。図７を参照するに、
排気口６８は、既成の羽根車筺体内に用いる矩形断面に代えて円形断面とするこ
とができる。

【００３８】再び、図２を参照するに、羽根車７２は、軸５０に組み付けてあって回転する
。羽根車７２は、筺体５２内に位置していて、ハブ７３（図４，５，６に図示）
と、ハブ７３からフランジ７５沿いに延びる少なくとも１枚の羽根７４からなる
。好ましくは、複数の羽根を用いるとよい。各羽根７４は、軸５０から離間させ
た末端面７６を有する。

【００３９】渦巻部６４には、一様な断面を持たせることができる。各羽根７４は、渦巻部
６４の断面内に閉じ込めてある。渦巻部６４の一様な断面は、羽根の長さ沿いの
不連続部分を取り除くことで騒音低減に役立っている。

【００４０】羽根車組立体は、さらに、中心軸６５に対してほぼ垂直な第１の平面７８を備
えている。第１の平面７８は、羽根末端面７６に接している。

【００４１】羽根車組立体は、また、第１の平面７８に対し平行離間する第２の平面７９を
備えている。第２の平面７９は、第１の平面７８に最も近い位置で排気口６８の
壁８０に接している。

【００４２】羽根７４は、前縁８１と上縁８２と後縁８４を備える。背面板８６は、羽根７
４を支持しており、第１の平面７８沿いに配置してある。

【００４３】好ましくは、羽根車の上端８２は、羽根車筺体の上面８９に対し概ね平行をな
す。それら間の領域は、騒音をさらに低減するよう好ましくは最小化するのがよ
い。

【００４４】羽根車７２は、空気流（図２に点線８８で図示）を生成し、吸気口６６を介し
て吸気する。空気流８８は、前縁８１を通過し、さらに羽根の後縁８４を後にし
て羽根７４間を通過する。空気流８８は、そこで排気口６８を通って放出され、
羽根車７２の回転期間中排気流路７０内へ流入する。

【００４５】羽根車組立体は、また、渦巻部６４と排気口６８の壁８０との間に位置する隔
壁９０を備える。隔壁９０は、各羽根７４の後縁８４を排気口６８から隔て、渦
巻部６４と排気口６８の間のどんな不連続部分も取り除くのに役立っている。

【００４６】図３，７を参照するに、好適な一実施形態では、羽根車組立体は、第１の部分
１００と第２の部分１０２とを含む２部分構造の筺体を備えている。図３を参照
するに、第１の部分１００と第２の部分１０２とは、それぞれ１以上の整列配置
されたフランジ９２を有する。フランジ９２は、互いに離間配置してある。フラ
ンジ９２は、それぞれ第１の部分１００を第２の部分１０２に組み付けるための
整列孔９４を有する。筺体を真空掃除機本体或いは同様の吸気装置に組み付ける
のに、追加の孔９６を設けることもできる。

【００４７】図５を参照するに、第１の部分１００は、第１及び第３の壁５４，５８と側壁
６０の一部と吸気口６６と排気口６８の一部を備える。第２の部分１０２は、側
壁６０の残余の部分と第２の壁５６と排気口６８の残余の部分とを備える。

【００４８】羽根車が生み出す騒音を低減する別の手段は、モータの回転速度を落とすこと
にある。同じ空気流を維持するために、羽根車の径及びファンに給気する渦巻部
の効率は増大させねばならない。それ故に、羽根車の径は、既成の設計に比べ約
６％、吸気口で１２％、排気領域で約３８％増大させてある。

【００４９】図３〜７に例示した筺体は、一連の試験でもって評価した。しかしながら、先
ずモータ単独で放射する騒音と空気の挙動を計測した。旧式モータは約２４,０
００ｒｐｍで動作し、新型モータは約２２，５００ｒｐｍで動作する。

【００５０】そこで、個々のモータを図１の公知の羽根車筺体と図３〜７の本発明の羽根車
筺体とに設けた。オクターブ帯中心周波数で比較した旧式モータと新型モータと
渦巻部単独の加重オクターブ帯域及び全音量レベルが、図８に図示してある。２
つの渦巻部設計の平均の音声スペクトルが、図９に示してある。

【００５１】図８，９を参照するに、新型モータと羽根車筺体の設計が、広帯域のピッチ騒
音の低減を生み出す。全体的な騒音低減は、５.５ｄＢである。２０００Ｈｚ，
４０００Ｈｚ，８０００Ｈｚのオクターブ帯では、全て低減される。広帯域騒音
低減と基底音の１３ｄＢ低減が、図９に見られる。低オクターブ帯すなわち５０
０Ｈｚ以下の騒音だけは、新モータと羽根車筺体設計によって増加する。これら
のオクターブ帯は顕著な騒音減少が見られたオクターブ帯に比べ低く、それ故に
これらの増加は全体的な音量レベルにとって重要ではない。

【００５２】新規な渦巻部設計をもってピッチ騒音低減が期待できるが、広帯域騒音低減は
期待し得ないものであった。広帯域騒音は、一般に乱気流によって生じる。それ
故に、新規な渦巻部設計が空気をより少ない乱気流をもって渦巻部内を流れるよ
うにさせる。乱気流もまたファン効率を低下させるため、この低減を空気挙動に
も反映させねばならない。

【００５３】オリフィス径との比較において新旧のモータと羽根車筺体単独でもたらされる
空気動力が、図１０に図示してある。空気動力だけを図示したのは、それが空気
挙動をうまく要約するものであって、同様の差異が全ての空気挙動パラメータ内
に見られるからである。新規な設計によってもたらされる空気動力は、旧式設計
よりも大きなオリフィスにて発生するピークを有しており、このピーク動力が約
２７%ほど増大する。このことは、約６%の回転速度減少を伴って発生する。

【００５４】広帯域騒音の減少は、一見すると渦巻部と羽根車をより少量の空気が移動した
結果のごとく見えよう。しかしながら、減少する広帯域騒音と共に増加する空気
電力は、乱気流の顕著な減少が原因で新型渦巻部とファンがより多くの空気を送
ることを示すものである。このように、モータの空気給送効率を低下させる乱気
流は騒音の一因ともなる。それ故に、改善された空気流は騒音低減に結び付ける
ことができ、何故なら騒音発生メカニズムがしばしば性能もまた劣化させること
があるからである。

【００５５】試験期間中、初期の型の修正モータを全真空掃除機内部に配置した。新型モー
タと羽根車筺体設計とによって生ずる騒音低減は、モータ単体での７．８ｄＢＡ
から掃除機全体での１．４ｄＢＡへ減少した。ピッチ騒音減少は、モータ及び筺
体単体の１０．７ｄＢから真空掃除機の５.７ｄＢまで低減された。計測は回転
ブラシなしで行なわれ、このため騒音低減はモータ及び羽根車筺体の修正の有無
によるユニット内の空気流の変化に起因するものである。真空掃除機内の新型モ
ータと羽根車筺体に伴う騒音低減の減退は、真空掃除機内の空気流路がモータ及
び羽根車筺体単独で得られた騒音低減を打ち消すことを示している。

【００５６】１つの仮説は、騒音低減の減退が真空掃除機の集塵袋を介するモータからの排
気流路により生成されるモータ上の背圧によって生ずるというものである。この
背圧は、新規な渦巻部構造にも拘わらず、送風羽根からの乱気流を渦巻部排気装
置と相互作用させるものであった。それ故、真空掃除機の空気給送システムは、
モータ及び筺体単独で得られるのと同じ騒音低減が得られるよう再設計しなけれ
ばならなかった。

【００５７】新たな給送システムは、新型モータにより給送される増加した空気流に匹敵す
るより多量の空気流を可能にするよう設計した。設計ステップは、空気給送シス
テムを通じた揚程損失を低減することに対象を絞り込んだ。ダクト構造や鋭角的
な曲管や集塵袋の構造が、相当の揚程損失を引き起こしていた。これらの変更が
空気給送システムになされ、試作品に実装された。現在のところ、新規な空気給
送システムの空気の挙動試験用に試作機は構成してある。

【００５８】図１１は、図１の旧式真空掃除機と図３〜７のモータ及び筺体組立体を用いた
試作掃除機により床面に給送される空気動力の百分率比較を示す図である。デー
タは、モータ単独で給送される空気動力と比較した全ユニット装備の床面におけ
る空気動力を表わす図である。新型空気給送システムを用いることで、旧式設計
による３５％乃至４０％と比べ、試作機はモータの空気動力の約８０％を床面に
給送できる。効率上のこの顕著な増加は、新型モータ上により低い背圧をもたら
す。ピッチ騒音の低減は、依然として試作機にのしかかっている。

【００５９】主要な結論のうちの１つは、ファンと渦巻部内に騒音を招くメカニズムが空気
の挙動もまた劣化させることにある。かくして、送風羽根先端の流路からの排気
を無くすことで、騒音減少と増加する空気挙動を同時に得ることが可能である。
上記に考察しかつ図２〜７に図示した改良型羽根車は、排気口を渦巻部及び羽根
車の平面から離隔させた平面へ移動させることで構造上の不連続部分を取り除き
、問題を解決するものである。

【００６０】図１２は、従来技術のカーペット抽出機用の羽根車組立体を示す。従来技術の
羽根車組立体に関する主要な騒音問題は、大音量のピッチ騒音である。これは、
羽根車の羽根１１０の先端を離れ、羽根車１１６を閉じ込めた渦巻部１１４内の
開口１１２により断続される空気によって発生する。この断続は、羽根１１０が
不連続部分１１８の開口端を通過するときに発生し、かくして羽根車１１６の回
転数に羽根１１０の数を乗じたピッチ騒音が発生する。

【００６１】本発明の第２の好適な実施形態が、羽根車組立体Ｄの形をもって図１３に図示
してある。この設計はいかなる不連続部分も取り除き、かくして騒音を低減する
。羽根車組立体Ｄは、筺体１２０を含む。筺体１２０は、第１の壁１２２と第２
の壁１２４と側壁１２６から成る。側壁１２６は、第１の壁１２２を第２の壁１
２４に接続している。第１の壁１２２が、渦巻部１２８を形成している。

【００６２】羽根車筺体には、中心軸１３０が備わっている。吸気口１３２は、中心軸１３
０沿いに位置する。排気口１３４は中心軸１３０からほぼ垂直に離間する第２の
軸１３６上に位置している。羽根車１３８は、この筺体１２０内に組み付けてあ
る。羽根車１３８は、少なくとも１枚の羽根１４０を有している。羽根車１３８
は、吸気口１３２を介する吸気により空気流（線１４２で図示）を生み出す。空
気流１４２は、羽根１４０の後縁１４１を後にして羽根１４０を通過する。空気
流１４２は、排気口１３４を介して放出される。

【００６３】羽根車組立体は、また、渦巻部１２８と排気口１３４の壁１４６との間に位置
する隔壁１４４を含む。隔壁１４４は、羽根１４０を排気口１３４から隔て、渦
巻部１２８と排気口１３４の間のいかなる不連続部分も取り除くものである。

【００６４】このように、改良された羽根車組立体Ｄは、騒音源を除去することによりピッ
チ騒音を低くする。このことは、羽根車の羽根１４０の周囲に、一様なリング形
状をなす空間を配設することで達成される。図１３に示すように、渦巻部１２８
は羽根車１３８の周囲に一様な環状部を形成する。図１４を参照するに、空気は
羽根車１３８下方の領域１５０へ放出され、続いて排気口１３４を介して渦巻部
１２８から流出する。従来技術の筺体（端部１１８）について、図１２に示した
ような不連続部分は、排気口に存在しない。

【００６５】図１５は、図１２の旧式モータ及び渦巻部組立体ならびに図１３，１４の改良
型モータ及び渦巻部組立体の音量レベルをオクターブ帯周波数で比較する図であ
る。羽根車の音量は、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）のＦ１３３４-９７試験手
順に従って計測したものである。全ての計測に、アコパシフィック（ＡＣＯＰ
ａｃｉｆｉｃ）社製の１／４インチ４０１２型マイクロフォンを用いた。マイク
ロフォンからの信号は、ロックランド（Ｒｏｃｋｌａｎｄ）社製２０００シリー
ズ低域フィルタにより増幅した。増幅した信号は、パーソナルコンピュータ内に
組み込んだナショナルインストルメンツ（ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｓｔｒｕｍｅ
ｎｔｓ）社製ＡＴ−Ａ２１５０Ｃ型データ収集カードへ入力した。データ収集は
ラブビュー（Ｌａｂｖｉｅｗ）プログラムにより制御され、このプログラムが計
測された音圧スペクトルを出力する。オクターブ帯ならびに全体的な音量レベル
は、音圧スペクトルから算出した。

【００６６】空気の挙動は、ＡＳＴＭのＦ５５８-９５試験手順に従い自動圧力室を用いて
計測した。計測したパラメータは圧力室内部の圧力であり、この圧力から空気流
の体積速度と空気電力を算出した。計測は、圧力室に対し様々な吸気オリフィス
径をもって行なった。かくして、体積速度と吸引力を吸気オリフィスの関数とし
て出力した。

【００６７】本発明の第３の好適な実施形態が、図１６に図示してある。図１６は、カーペ
ット抽出機用の試作羽根車組立体Ｅの騒音低減解決策の実装図を示す。試作機で
は、カーペット抽出機の回転ブラシモータとポンプとを取り外し、羽根車筺体の
下側部分に余裕をもたせてある。空気流は、より小さな排気領域のお陰で減少し
ている。図１６を参照するに、羽根車組立体Ｂには筺体１６０が備わっている。
筺体１６０は、第１の壁１６２と第２の壁１６４と側壁１６６から成る。側壁１
６６は、第１の壁１６２を第２の壁１６４に接続している。第１の壁１６２は、
渦巻部１６８を形成している。

【００６８】羽根車筺体には、中心軸１７０が備わっている。吸気口１７２は、中心軸１７
０沿いに位置する。排気口１７４は、中心軸１７０からほぼ垂直に離間する第２
の軸１７６上に位置する。

【００６９】羽根車１８０は、筺体１６０内に組み付けてある。羽根車１８０は、少なくと
も１枚の羽根１８２を有している。羽根車１８０は、吸気口１７２を介する吸気
により空気流（線１８４で図示）を生み出す。空気流１８４は、羽根１８２の後
縁１８６を後にして羽根１８２を通過する。空気流１８４は、排気口１７４を介
して放出される。

【００７０】羽根車組立体はまた、渦巻部１６８と排気口１７４の壁１９２の間に位置する
隔壁１９０を含む。隔壁１９０は、羽根１８２を排気口１７４から隔て、渦巻部
１６８と排気口１７４の間のいかなる不連続部分も取り除くのに役立っている。
図１６に示すように、排気口１７４は渦巻部１６８内の羽根車１８０下方に位置
している。排気領域２００は、図１４の羽根車組立体の排気領域１５０と比べ、
羽根車１８０下方の寸法を減少させてある。これは、試作機内の空間上の制約に
因るものである。従来技術の筺体（端部１１８）について図１２に示したように
、排気口１７４には不連続部分が存在しない。

【００７１】図１７を参照するに、図１３の試作羽根車組立体と図１２に図示した型の未修
正羽根車組立体について音量計測を行なった。平均音量レベルは、図１７の周波
数と比較してある。データの最も重要な側面は、約３,０００Ｈｚのピッチ騒音
が１５ｄＢ減少し、かつその高調波が丸で囲った３箇所のプロットに示すように
、広帯域騒音レベル未満に減少したことにある。全体の騒音低減レベルは、修正
装置内での高周波騒音の増加にも拘わらず、３．３ｄＢＡならびに３６．８ソー
ンだけ低下した。

【００７２】他の従来技術の羽根車・筺体組立体Ｆが、図１８に図示してある。従来技術の
羽根車・筺体組立体には、筺体２１０が備わっている。筺体２１０は、互いに接
続した第１の部分２１２と第２の部分２１４から成る。第１の部分２１２は、第
１の壁２２０と第２の壁２２２から成る。第２の部分２１４は、第１の壁２２４
と第２の壁２２６から成る。第１の部分と第２の部分は、第２の壁２２２，２２
６において合体接続してある。羽根車筺体はさらに、回転軸すなわち中心軸２３
０を含む。吸気口２３２は、中心軸２３０沿いに位置する。排気口２４０は中心
軸２３０からほぼ垂直離間する第２の軸上に位置する。

【００７３】羽根車２５０は、筺体内に組み付けてある。羽根車２５０は、前縁２５１と上
縁２５３と後縁２５４と末端面２５６を有する少なくとも１枚の羽根２５２から
なる。羽根車２５０は、吸気口２３２を介する吸気により空気流を生み出す。空
気流は、羽根の後縁２５４を後にして羽根２５２を通過する。空気流は、排気口
２４０を介して放出される。

【００７４】排気口２４０は、端部２６２を備える流路を有する排気流路２６０に連通して
いる。図１８に示すように、端部２６２は羽根車の羽根２５２の末端面２５６の
下方へ延出している。平面２６４は、端部２６２に接している。第２の平面２６
６は、第１の平面２６４に対し平行離間している。第２の平面２６６は、羽根２
５２の末端面２５６に接している。第２の平面２６６が流入口２４０内に延び出
しており、これにより羽根末端面２５６が排気口２４０の端部２６２上方に位置
する。すなわち、排気口２４０から筺体２１０内を覗き込んだときに、羽根末端
面を見ることができる。このように、羽根を排気口の開口から見ることができる
ので、空気流は排気口と筺体壁の接合箇所に形成された不連続部分を介して羽根
端部から流れる。空気流はそこで、羽根の不連続部分通過周期でもって分断され
、かくして騒音を発生する。

【００７５】ここで図１９を参照するに、第４の好適な実施形態になる改良型筺体を有する
羽根車・筺体組立体Ｇがここに図示してある。羽根車組立体には、筺体３００が
備わっている。筺体３００は、相互接続した第１の部分３１０と第２の部分３２
０とを有している。第１の部分３１０は、第１の壁３２２と第２の壁３２４から
成る。第２の部分３２０は、第１の壁３２６と第２の壁３２８から成る。第１の
部分と第２の部分は、第２の壁３２４，３２８にて合体接続してある。羽根車筺
体は、さらに、中心軸３３０を備える。吸気口３４０は、中心軸３３０沿いに位
置する。排気口３４２は、中心軸３３０に対しほぼ垂直に離間する第２の軸上に
位置する。

【００７６】羽根車３５０は、筺体内に組み付けてある。羽根車は、前縁３５１と上縁３５
４と後縁３５４と末端面３５６を備えた少なくとも１枚の羽根３５２を有する。
羽根車は、羽根の後縁３５４を過ぎて羽根３５２を介して吸気される空気流を生
成する。空気流は、排気口３４２を介して放出される。

【００７７】排気口３４２は、端部３６２を有する流路を備える排気流路３６０に連通して
いる。図１９に示す如く、端部３６２は羽根車の羽根３５２の末端部３５６から
離間させてある。平面３６４は、排気流路３６０の端部３６２に当接している。
第２の平面３６６は、第１の平面３６４に対し平行離間している。第２の平面３
６６は、羽根３５２の末端面３５６に当接している。第２の平面３６６は、排気経路３６０の端部３６２の下方に位置する。羽根の末端部３５６が排気経路３６０から離間平面３６６の反対側にある（すなわち、羽根を排気経路から見ること
ができない）しているため、羽根車筺体と排気経路の間に不連続部分は存在しな
い。

【００７８】ここで、図２０を参照するに、本発明の第５の好適な実施形態になる改良型羽
根車筺体を備えた羽根車・筺体組立体Ｈが図示してある。羽根車組立体は、筺体
４００からなる。筺体４００は、第１の壁４０２と第２の壁４０４と第３の壁４
０６と湾曲側壁４０８とを有する。湾曲側壁４０８は、第１の壁４０２を第２の
壁４０４に接続している。第３の壁４０６は、第１の壁４０２から延び出ている
。第１の壁４０２は、渦巻部４１０を形成している。

【００７９】羽根車筺体は、また、中心軸４２０を備える。吸気口４３０は、中心軸４２０
沿いに位置する。第３の壁４０６は吸気流路を形成し、吸気口４３０を画成して
いる。

【００８０】排気口４４０は、中心軸４２０からほぼ垂直に離間する第２の軸４４２上に位
置する。排気流路４４４は、排気口４４０から延び出ている。必要に応じて、排
気流路４４４はその長さ沿いに拡径することができる。排気流路４４４は、増え
た空気流を処理するのに拡大することができる。

【００８１】羽根車４５０は、中心軸４２０周りに回転するよう筺体内に組み付けてある。
羽根車４５０は、少なくとも１枚の羽根４５２を備える。好ましくは、複数の羽
根を用いるのがよい。各羽根４５２は、末端面４５４を有する。

【００８２】渦巻部４１０には、一様な断面をもたせることができる。各羽根４５２は、渦
巻部４１０の断面内に閉じ込めてある。渦巻部４１０の一様な断面は、羽根の長
さ沿いに不連続部分を取り除くことで騒音低減に役立っている。

【００８３】第１の平面４６０は、羽根末端面４５４に当接している。この第１の平面は、
中心軸４２０にほぼ垂直で、第２の軸４４２に平行である。第２の平面４７０は
、第１の平面４６０に対し平行離間している。第２の平面４７０は、第１の平面
４６０に最も近い位置で排気口４４０の壁４８０に接している。

【００８４】羽根４５２は、前縁４８２と上縁４８４と後縁４８６からなる。羽根４５２を
支持する背面板４８８は、第１の平面４６０沿いに配置してある。

【００８５】好ましくは、羽根車の上縁４８４は羽根車筺体の渦巻部４１０に概ね平行であ
る。それら間の領域は、さらに騒音を減らすため最小化するのが好ましい。

【００８６】羽根車４５０は、吸気口４３０を介する吸気により空気流を生み出す。空気流
は前縁４８２を通り、羽根の後縁４８６を後にして羽根の間を通過する。空気流
は、次に排気口４４０を介して羽根車４５０の回転期間中排気流路４４２へ放出
される。

【００８７】筺体４００はまた、渦巻部４１０と排気口４４０の壁４８０の間に位置する湾
曲隔壁４９２を備える。隔壁４９２は、各羽根４５２の後縁を排気口４４０から
隔て、渦巻部４１０と排気口４４０の間のどんな不連続部分も取り除くのに役立
っている。

【００８８】ここで図２１を参照するに、本発明の第６の好適な実施形態になる他の羽根車
・筺体組立体Ｉがそこに図示してある。羽根車組立体には、筺体５００が備わっ
ている。筺体５００は、第１の壁５０２と第２の壁５０４と第３の壁５０６と側
壁５０８を有している。側壁５０８は、第１の壁５０２を第２の壁５０４に接続
している。第３の壁５０６は、第１の壁５０２から延び出ている。第１の壁５０
２は、渦巻部５１０を形成している。

【００８９】羽根車筺体は、また、中心軸５２０を備える。吸気口５３０は、中心軸５１０
沿いに位置する。第３の壁５０６は、吸気流路を形成し、吸気口５３０を画成し
ている。

【００９０】排気口５４０は、中心軸５２０からほぼ垂直に離間する第２の軸５４２上に位
置している。排気流路５５０は、排気口５４０から延び出ている。必要に応じ、
排気流路５５０はその長さ沿いに拡径することができる。排気流路５５０は、増
えた空気流を処理するのに拡大することできる。

【００９１】羽根車５６０は、筺体内に組み付けてある。羽根車５６０は、少なくとも１枚
の羽根５６２を備える。好ましくは、複数の羽根を用いるのがよい。各羽根５６
２は、末端部の面５６６を有する。

【００９２】渦巻部５１０には、一様な断面をもたせることができる。各羽根５６２は、渦
巻部５１０の断面内に閉じ込めてある。渦巻部５１０の一様な断面は、羽根の長
さ沿いに不連続部分を取り除くことで、騒音の低減に役立っている。

【００９３】羽根車組立体はさらに、中心軸５２０に対しほぼ垂直な第１の平面５７０を備
える。第１の平面５７０は、羽根の末端面５６６に接している。

【００９４】羽根車組立体は、また、第１の平面５７０に対し平行離間する第２の平面５７
２を備える。第２の平面５７２は、第１の平面５７０に最も近い位置で排気口５
４０の壁５７４に接している。

【００９５】羽根５６２は、前縁５７６と上縁５７８と後縁５８０を備える。羽根５６２を
支持する背面板５８２は、第１の平面５７０沿いに位置し、末端面５６６を形成
している。

【００９６】好ましくは、羽根車の上縁５７８は、羽根車筺体の渦巻部５１０に概ね平行と
するのがよい。それら間の領域は、さらに騒音を減らすよう最小化するのが好ま
しい。

【００９７】羽根車５６０は、吸気口５３０を介する吸気により空気流を生み出す。空気流
は前縁５７６を通り、羽根の後縁５８０を後にして羽根の間を通過する。空気流
はそこで排気口５４０から放出され、羽根車５６０の回転期間中排気流路５５０
へ放出される。

【０１０２】渦巻部６１２は、好ましくは一様な断面を持たせるのがよい。各羽根６６２は
、渦巻部６１２の断面内に閉じ込めてある。渦巻部６１２の一様な断面は、羽根
の長さ沿いに不連続部分を取り除くことで騒音低減に役立っている。第１の平面
６６６は、中心軸６２０に対しほぼ垂直である。第１の平面６６６は、羽根の末
端面６６４に当接している。第２の平面６６８は、第１の平面６６６に対し平行
離間している。第２の平面６６８は、第１の平面６６６に最も近い位置で排気口
６４０の壁６７０に当接している。これらの平面を互いに離間させることは上記
概説した理由から明らかである。ノズルまたは排気６４２は、末端面６６４から平面６６６の反対側に配置される断面を有している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＪＰ (72)発明者ズラティック、ダグ、エス．アメリカ合衆国、オハイオ州 44133、ノースロイヤルトン、ウォーリングスロード、5930 Ｆターム(参考） 3B006 FA02 3H034 AA02 BB02 BB06 CC03 DD12 EE06 EE08 3H035 DD04 DD05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音を低減し空気流を改善した羽根車・筺体組立体であって、軸と、筺体と、回転軸回りに回転するよう前記筺体内に組み付けた羽根車と、を備え、前記筐体は、複数の壁で、そのうちの少なくとも一つが渦巻部を備える前記複数の壁と、前記軸が沿って延びる中心軸と、前記中心軸沿いに配置した吸気口と、前記中心軸から離間させこれにほぼ垂直に配向した排気口と、前記排気口から延び出る排気流路とを含み、前記羽根車は、ハブと、前記ハブから延び出る少なくとも１枚の羽根と、前記少なくとも１枚の羽根を支持する背面板と、を備え、前記吸気口を介する吸気により空気流を生み出すとともに、回転中
に前記排気口に空気を放出し、前記筐体は、さらに、前記渦巻部と前記排気口の間に配置した隔壁を備え、該
隔壁が前記少なくとも１枚の羽根を前記排気口から隔て、騒音を低減するととも
に空気流を改善する、ことを特徴とする羽根車・筺体組立体。
【請求項２】請求項１記載の羽根車・筺体組立体であって、前記複数の壁が、第１の壁と、第２の壁と、前記第１の壁を前記第２の壁に接
続する側壁と、前記第１の壁から延び出る第３の壁で前記吸気口から延出する吸
気流路を形成する前記第３の壁と、を含む、ことを特徴とする羽根車・筺体組立体。
【請求項３】請求項１記載の羽根車・筺体組立体であって、前記少なくとも１枚の羽根が前縁と上縁と後縁を備える、ことを特徴とする羽根車・筺体組立体。
【請求項４】請求項１記載の羽根車・筺体組立体であって、前記渦巻部が一様な断面を有しており、該少なくとも１枚の羽根を前記渦巻部
の前記断面内に閉じ込めてある、ことを特徴とする羽根車・筺体組立体。
【請求項５】請求項１記載の羽根車・筺体組立体であって、前記排気流路がその長さ沿いに拡径する、ことを特徴とする羽根車・筺体組立体。
【請求項６】請求項１記載の羽根車・筺体組立体であって、前記排気口は円形断面を成す、ことを特徴とする羽根車・筺体組立体。
【請求項７】請求項１記載の羽根車・筺体組立体であって、前記羽根車の上面は前記筺体の上面に対し概ね平行であり、羽根車の上面と前
記筺体の上面の間の領域は、騒音を低減すべく最小化してある、ことを特徴とする羽根車・筺体組立体。
【請求項８】組立体であって、一定体積を囲繞する複数の壁で、そのうちの少なくとも一つが渦巻部を画成す
る前記複数の壁を含む筺体と、前記筺体を貫通して形成され前記体積内に開口する吸気口と、前記筺体を貫通して形成され前記体積内に開口する排気口と、回転軸回りに回転するよう前記筺体内に組み付けた羽根車で、末端面と平面と
を含み、回転時に前記排気口と該羽根車が前記平面の両側に配置される前記羽根
車と、を備える、ことを特徴とする組立体。
【請求項９】請求項８記載の組立体であって、前記複数の壁が、第１の壁と、第２の壁と、前記第１の壁を前記第２の壁に接
続する側壁と、前記第１の壁から延出する第３の壁とを備え、該第３の壁が前記
吸気口から延び出る吸気流路を形成している、ことを特徴とする組立体。
【請求項１０】請求項８記載の組み合わせであって、前記排気口から延び出る排気流路をさらに備え、前記排気流路がその長さ沿い
に拡径する、ことを特徴とする組立体。
【請求項１１】請求項８記載の組立体であって、前記排気口が円形断面を有する、ことを特徴とする組立体。
【請求項１２】請求項８記載の組立体であって、前記羽根車がハブと、該ハブから延出する羽根とを備え、該羽根が前縁と上縁
と後縁を含む、ことを特徴とする組立体。
【請求項１３】請求項８記載の組立体であって、前記回転軸が前記筺体の中心軸である、ことを特徴とする組立体。
【請求項１４】請求項１３記載の組立体であって、前記中心軸沿いに組み付けた軸をさらに備え、該軸が前記筺体内に延出してお
り、前記羽根車は該軸上に組み付けてある、ことを特徴とする組立体。
【請求項１５】請求項８記載の組立体であって、前記渦巻部と前記排気口との間に配置した隔壁をさらに備え、該隔壁が前記少
なくとも１枚の羽根を前記排気口から隔てている、ことを特徴とする組立体。