JP2005291015A - スクロール送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】一般に工業用に使用される空気供給手段や汚泥処理装置における空気供給手段、燃料電池発電装置における酸素供給の目的で使用される送風機としてのスクロール送風機は気体圧縮室で圧縮された気体を一気に開放する際に圧力変動が発生し、回転数に起因した脈動音がスクロール部から発生するために吸込口や部品精度誤差等によってできる隙間から脈動音が放射することによる騒音が大きいという課題がある。
【解決手段】吸込口１０４設置箇所を軸方向に回転軸４終端より外側に設置し、且つクランク軸支持部２１あるいはモータ支持部を形成する面に少なくとも一箇所以上の孔２４を設置して吸込風路２３を形成することを特徴とする。本発明によれば脈動音が発生するスクロール部から離れた位置に吸込口１０４を設けることで脈動音が距離減衰し、且つ前記孔２４以外からの音漏れを防ぐ遮音効果によって騒音を軽減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に工業用に使用される空気供給手段や汚泥処理装置における空気供給手段、燃料電池発電装置における酸素供給の目的で使用されるスクロール送風機に関するものである。

従来、この種のスクロール送風機は回転軸とモータ軸がカップリング等の結合手段１００で連結されており、吸込口はスクロール部から比較的近くの円周方向に設置されたものが知られている。

以下、そのスクロール送風機について図７を参照しながら説明する。

固定スクロール部材１０１は固定スクロールラップ１０２、固定ラップ支持板１０３及び吸込口１０４を備えたケーシング１０５と一体形状となっており、フレーム１０６に固定ボルトで固定支持されている。公転スクロール部材１０７は公転スクロールラップ１０８、公転ラップ支持板１０９及び公転スクロールボス部１１０と一体形状になっており、公転スクロールラップ１０８は固定スクロールラップ１０２に対して噛み合い、密閉空間が作られるようになっている。更に公転ラップ支持板１０９とボス部１１０は、軸受Ｅ９１、１１２を介して回転軸１１３より所定量偏心した偏心軸部１１４に、回転自在に支持されている。公転スクロールボス部１１０の吐出側には漏れ防止手段１１５を設け、空気洩れを防ぐ構造となっているので圧縮された気体は吐出口１１６へ吐出される。
特開平９−１４４６７２号公報

一般にスクロール機構を用いたスクロール送風機は気体圧縮室によって圧縮された気体が吐出の際に一気に開放される為、気体圧縮室を形成するスクロール部から回転数に起因した脈動音が発生するために特に吸込口や部品精度誤差や表面粗さによってできる隙間から脈動音が放射することによる騒音が大きいという課題があり、より低騒音のスクロール送風機が要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、スクロール部から発生する脈動音を外部に放射する前に低減することにより、低騒音のスクロール送風機を提供することを目的としている。

本発明のスクロール送風機は、上記目標を達成するため吸込口設置箇所を軸方向に回転軸終端より外側に設置し、且つクランク軸支持部あるいはモータ支持部を形成する面に少なくとも一箇所以上の孔を設置して吸込風路を形成することを特徴とする。そして、本発明によれば脈動音が発生するスクロール部から離れた位置に吸込口を設けることで脈動音を距離減衰させ、且つ前記クランク軸支持部あるいはモータ支持部を形成する面に遮音の役割をさせることにより騒音を軽減することができるスクロール送風機が得られる。

また、スクロール送風機に外装体を備え、前記外装体の内側もしくは回転軸に対して半径方向に形成された面に吸音材を備えたことにより、脈動音をより効率良く減衰させることができるスクロール送風機が得られる。

また、吸込口近傍に遮音板を設置したことにより、スクロール部から発生する脈動音が吸込口から外部への直接放射を抑制することができるスクロール送風機が得られる。

また、スクロール送風機に複数の外装体を備え、前記外装体の接合部分についてシール手段を設置することにより、スキマから外部に漏れる騒音を削減することができることができるスクロール送風機が得られる。

本発明によれば、吸込口設置箇所を軸方向に回転軸終端より外側に設置し、且つクランク軸支持部あるいはモータ支持部を形成する面に少なくとも一箇所以上の孔を設置して吸込風路を形成することにより脈動音が発生するスクロール部分から離れた位置に吸込口を設けることで、距離により音を減衰させることができ、且つクランク軸支持部あるいはモータ支持部を形成する面に少なくとも一箇所以上の孔を設置することにより、音漏れ防止という遮音効果を利用できることから外部に漏れる騒音を軽減することができるという効果のあるスクロール送風機を提供できる。

また、孔を複数設けた場合、孔位置が回転軸方向に対して重ならないように配置したことによりスクロール部から発生する脈動音の直接放射を防ぎ、遮音効果を一層高めることができるという効果のあるスクロール送風機を提供できる。

また、スクロール送風機に外装体を備え、前記外装体の内側もしくは回転軸に対して半径方向に形成された面に吸音材を備えたことにより、音エネルギーを熱エネルギーに変換して騒音を低減させ、外部に漏れる騒音を軽減できるという効果のあるスクロール送風機を提供できる。

また、吸込口近傍に遮音板を設置したことにより、スクロール部分から発生する脈動音が開口部から外部への直接放射を抑制し、外部へもれる騒音を軽減できるという効果のあるスクロール送風機を提供できる。

また、スクロール送風機に複数の外装体を備え、前記外装体の接合部分についてシール手段を設置することにより、前記接合部分について部品精度誤差や表面粗さによる微小なスキマを塞ぐ構成とすることで外部に漏れる騒音を軽減できるという効果のあるスクロール送風機を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、吸込口設置箇所を軸方向に回転軸終端より外側に設置することで、脈動音が発生するスクロール部分から離れた位置に吸込口を設けることが可能となり、距離により音を減衰させることができ、且つクランク軸支持部あるいはモータ支持部を形成する面に少なくとも一箇所以上の孔を設置して吸込風路を形成することにより、遮音効果を利用できるという作用を有する。

また、孔を複数設けた場合、孔位置が回転軸方向に対して重ならないように配置したことによりスクロール部から発生する脈動音の直接放射を防ぎ、遮音効果を一層高める作用を有する。

また、スクロール送風機に外装体を備え、前記外装体の内側もしくは回転軸に対して半径方向に形成された面に吸音材を備えたことにより、音エネルギーを熱エネルギーに変換する作用を有する。

また、吸込口近傍に遮音板を設置したことにより、スクロール部分から発生する脈動音が吸込口から外部への直接放射を抑制する作用を有する。

また、スクロール送風機に複数の外装体を備え、前記外装体の接合部分についてシール手段を設置することにより、前記接合部分について部品精度誤差や表面粗さによる微小なスキマを塞ぐ構成とすることで外部に漏れる音を防ぐ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。

（実施の形態１）
従来例と同一部分は同一番号を附し、詳細な説明は省略する。

図１に示すように、固定スクロール部材１０１としての羽根は片面に渦巻状の固定スクロールラップ１０２と固定ラップ支持板１０３と吐出口１１６が一体となっており、固定部材１としての金属製支持体に固定ボルトで固定されている。公転スクロール部材１０７としての羽根は片面に渦巻状の公転スクロールラップ１０８と公転ラップ支持板１０９が一体形状となっており、公転スクロールラップ１０８は、固定スクロールラップ１０２に対して図２のように噛み合っている。このとき、固定スクロールラップ１０２と公転スクロールラップ１０８について端面と側面は微少隙間を保持した状態で気体圧縮室２を形成することにより、非接触で機械損失のない送風を実現している。

送風メカニズムとしては、公転スクロールラップ１０８を時計周りに公転させることで、気体圧縮室２が順次外側から内側に移動し圧縮されて、固定ラップ支持板１０３の吐出口１１６から気体が吐出する構造となっていることから、気体圧縮室２で圧縮された気体を一気に開放する際に圧力変動が発生し、回転数に起因した脈動音がスクロール部から発生してしまう。

公転スクロール部材１０７は、遠心力を小さくする為に質量の小さなＰＰＳ、液晶ポリマー、ＡＢＳ、変性ＰＰＯまたは、気泡の混入した軽量な合成樹脂材料で作られており、公転スクロールラップ１０８の反対側に、アルミニウム合金系、鉄合金系及びチタン合金等の材質で公転円盤３を設け、公転円盤３に公転ラップ支持板１０９に設置された複数個の取り付けボスのねじ穴に固定ボルトで連結されている。また、公転円盤３は回転軸４の偏心軸部５が軸受Ａ４を介して回転自在に固定され、回転軸４と同じ偏心量を持った２個以上のクランクピン５の一方に軸受Ｂ６を介して回転自在に固定され、もう一方は軸受Ｃ７を介して固定部材１に回転自在に支持されている。

このとき、固定部材１に具備された軸受Ｄ８とステ−タに具備された軸受Ｅ９によって支持された回転軸４にロータ１０の回転力が偏心軸部５の軸受Ａ４を介して公転運動を伝達し、公転円盤３が公転して且つ自転しようとするが、２個以上のクランクピン５が同期して回転することにより公転円盤３は自転を防止され、振れのない公転運動を実現している。

回転軸４には、２つのバランスウェートＡ１１、バランスウェートＢ１２が設置されており、偏心軸部５に近い方は偏心軸と反対の角度に設置され、偏心軸部５から遠い方は偏心軸部５と同じ角度に設置することにより、公転スクロール部材１０７が公転する際に発生する遠心力を打ち消している。

モータ位置決め板１３は、固定部材１に支柱１４で固定されており、中心部穴とステータ１５が勘合することによりステータ１５を半径方向に位置決め固定し、モータ押え板１６でステータ１５端面をモータ位置決め板１３に押付けることによってステータ１５を軸方向に位置決めしている。

モータ押え板１６は、支柱１４の高さをステータ１５高さに対して低くすることにより、モータ押え板１６を支柱１４に固定ねじで締付けた際にステータ１５を押付ける力を発生させている。また、ステータ１５より外側にリング１７を設けることにより内部と外部を隔離する役割を果たしている。このとき、リング１７の高さをステータ１５高さより低く、支柱１４より高くすることにより、ステータ１５と同様にリング１７をモータ押え板１６でモータ位置決め板１３に押付けることによって固定している。

カバー１８は取付足１９とモータ支持部２２とを具備し、モータ押え板１６に固定ボルトで固定されている。

取付足１９の一部はゴム質となっており、振動防止の役目を果たしている。

上記構成において、吸込口設置箇所を軸方向に回転軸４終端より外側であるカバー１８に設置することで、脈動音が発生するスクロール部分から最も離れた位置に吸込口１０４を設けることが可能となり、距離により音を減衰させることができる。且つ回転軸４に対して半径方向に形成されたクランク軸支持部２１とモータ支持部２２を形成する面を備えた固定部材１とモータ位置決め板１３とモータ押え板１６について単数もしくは複数の孔を設置して吸込風路２３を形成することによりスクロール部で発生する脈動音が吸込口１０４まで到達するまでに遮音効果があり、外部に漏れる騒音を軽減できる。

回転軸４に対して半径方向に形成されたクランク軸支持部２１、モータ支持部２２については、遮音の効果を上げる為にアルミ合金、鉄、ステンレス等、密度の高い金属で製作すると遮音効果が高い。また、孔の大きさとしては、遮音効果があり圧力損失を最小限とすることで性能を損なわず脈動音が放射する騒音を軽減することができる。

（実施の形態２）
従来例または実施の形態１と同一部分は同一番号を附し、詳細な説明は省略する。孔を複数設けた場合、回転軸４に対して半径方向に形成された面を有する固定部材１とモータ位置決め板１３とモータ押え板１６について、図３のように、固定部材１に設けた固定部材孔２４とモータ位置決め板１３に設けたモータ位置決め板孔２５とモータ押え板１６に設けたモータ押え板孔２６が回転軸４方向に対して重ならない、すなわち回転軸４と平行な一直線とならないように配置したことによりスクロール部から発生する脈動音がカバー１８に設置された吸込口１０４へ直接放射していくことが防止でき、遮音効果を一層高めることで外部に漏れる騒音をより効率良く軽減できる。

（実施の形態３）
従来例または実施の形態１あるいは２と同一部分は同一番号を附し、詳細な説明は省略する。図４のように、スクロール送風機に外装体を備え、前記外装体の内側もしくは回転軸に対して半径方向に形成された面を有する、例えば固定スクロール部材１０１、固定部材１、モータ位置決め板１３、リング１７、モータ押え板１６、カバー１８について外装面の内側もしくは回転軸４に対して半径方向に形成された面に吸音材２７を貼り付けることにより、スクロール部から発生する脈動音の音エネルギーを熱エネルギーに変換でき、吸込口１０４から放射する前に減衰させることができるので、騒音を軽減することができる。主な吸音材２７としては、多孔質材やウレタンフォームを使用するのが好ましい。

（実施の形態４）
従来例または実施の形態１から３のいずれかと同一部分は同一番号を附し、詳細な説明は省略する。図５に示すように、吸込口１０４の直後に遮音板２８を設置したことにより、スクロール部から発生する脈動音が吸込口１０４から外部への直接放射を抑制させ、騒音を軽減することができる。ただし、遮音板２８と吸込口１０４との距離については、吸込風路の妨げとならない、すなわち圧力損失とならない程度としなければならない。なお、遮音板２８の材質は遮音の効果を上げる為にアルミ合金、鉄、ステンレス等、密度の高い金属で製作するのが望ましい。また、吸込口近傍とは、吸込口の内側または外側を意味しており、遮音板２８は吸込口１０４の直前に設置したとしても同様の効果が得られる。

（実施の形態５）
従来例または実施の形態１から４のいずれかと同一部分は同一番号を附し、詳細な説明は省略する。図６に示すように、スクロール送風機に複数の外装体を備えた固定スクロール部材１０１、固定部材１、モータ位置決め板１３、リング１７、モータ押え板１６、カバー１８との接合面にシール手段２９を設置することにより、前記接合面について部品精度誤差や表面粗さによる微小なスキマを塞ぐ構成とすることで外部に漏れる音を防ぐことで騒音を軽減することができる。

その際のシール手段２９としては、前記接合面にガスケットを設置する、化学系接着材を接合面に塗布する、ゴムを設置するなど、スキマを埋める為に何らかの処置を施しても良いし、接合面をインローにして勘合部を設けることによりスキマをできる限り無くす手段としてもよい。

本発明にかかるスクロール送風機は、一般に工業用に使用される空気供給手段や汚泥処理装置における空気供給手段、燃料電池発電装置における酸素供給の目的で使用される送風機として低騒音化を実現するスクロール送風機として有効である。

本発明の実施例１の吸込風路を示す縦断面図 本発明のスクロール送風機の送風メカニズムを示す側面断面図 本発明の実施例２の穴位置を示す側面図 本発明の実施例３の吸音材貼付場所を示す縦面断面図 本発明の実施例４の遮音板を示す縦断面図 本発明の実施例５のシール手段を示す縦断面図 従来例のスクロール送風機を示す縦断面図

符号の説明

１ 固定部材
２ 気体圧縮室
４ 回転軸
２１ クランク軸支持部
２２ モータ支持部
２３ 吸込風路
２４ 固定部材孔
２５ モータ位置決め板孔
２６ モータ押え板孔
２７ 吸音材
２８ 遮音板
２９ シール手段
１０１ 固定スクロール部材
１０２ 固定スクロールラップ
１０３ 固定ラップ支持板
１０４ 吸込口
１０７ 公転スクロール部材
１０８ 公転スクロールラップ
１０９ 公転ラップ支持板

Claims (8)

1. 固定ラップ支持板の片面に固定スクロールラップを備えた固定スクロール部材と、公転ラップ支持板の片面に公転スクロールラップを備えた公転スクロール部材で、前記固定スクロールラップと前記公転スクロールラップを噛み合わせ、前記公転スクロール部材を公転運動させ気体を圧縮させるスクロール送風機であって、吸込口設置箇所を軸方向に回転軸終端より外側に設置し、且つクランク軸支持部あるいはモータ支持部を形成する面に少なくとも一箇所以上の孔を設置して吸込風路を形成したことを特徴とするスクロール送風機。
2. 孔を複数設けた場合、孔位置が回転軸方向に対して重ならないように配置したことを特徴とする請求項１記載のスクロール送風機。
3. スクロール送風機に外装体を備え、前記外装体の内側もしくは回転軸に対して半径方向に形成された面に吸音材を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のスクロール送風機。
4. 吸込口近傍に遮音板を設置したことを特徴とする請求項１から３のいずれか記載のスクロール送風機。
5. スクロール送風機に複数の外装体を備え、前記外装体の接合部分についてシール手段を設置することを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のスクロール送風機。
6. シール方法として接合部をインローとすることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のスクロール送風機。
7. シール方法として化学用シール材を接合面もしくは接合表面に塗布したことを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のスクロール送風機。
8. シール方法としてゴムを接合面間に設置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか記載のスクロール送風機。

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