JP2008138660A - 遠心送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】換気送風機器などに使用される遠心送風機で、外郭の大きさを変更せずに、より低周波の騒音を低減できる遠心送風機を提供することを目的とする。
【解決手段】外郭３内に、回転軸４を中心に回動可能に羽根車５を連結した電動機６と、羽根車６の周囲を囲み一面にベルマウス状の吸込み口７を有するケーシング１０と、吸込み口７と同心円で吸込み口７より同等以下の直径の開口部１８を有するベルマウス状のオリフィス１９とを備え、オリフィス１９により形成される共鳴空間２０により吸込み口７から放出される騒音を共鳴消音する遠心送風機１で、オリフィス１９の端部２１とケーシング１０との間の入口部２３から共鳴空間２０に入射した騒音の音波が反射するまでの経路の一部を長くした遠心送風機１とすることにより、外郭３の大きさを変更せずに、より低周波の騒音を消音できる遠心送風機を得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、換気送風機器等に使用される遠心送風機に関するものである。

従来、この種の遠心送風機は、遠心送風機などに用いられ、ベルマウス状の吸込み口を有する吸込ケーシングとは別のオリフィスを外郭の一面の開口に備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

以下、その遠心送風機について図１７を参照しながら説明する。

図に示すように一面を開口した外郭１０１と、この外郭１０１内の天面１０２に羽根車１０３を固着した電動機１０４と、羽根車１０３の周囲を取り囲むケーシング１０５と、吸込み口１０６を有する吸込ケーシング１０７とを備える遠心送風機は、吸込ケーシング１０７と所定の間隙ｈを隔て吸込み口１０６より同等あるいは小さな吸込孔１０８を有するオリフィス１０９を吸込ケーシング１０７の下端１１０とオリフィス１０９の端部１１１とを間隙寸法ｉを隔てて設けて共鳴空間１１２を構成している。また、このオリフィス１０９の一面にグリル１１３と、外郭１０１の一側面に設けた吐出口１１４とを備えている。

上記構成において、羽根車１０３が回転すると、吸込空気はグリル１１３からオリフィス１０９の吸込孔１０８を通り、吸込ケーシング１０７の吸込み口１０６より羽根車１０３に入り羽根車１０３により昇圧され、ケーシング１０５の内部を通り吐出口１１４より吐出される。このとき羽根車１０３で昇圧されるときに発生する回転騒音や、ケーシング１０５を通るときに発生する渦による乱流騒音や、ケーシング１０５内で発生した騒音の音波が吸込み口１０６から放射され、その一部は間隙寸法ｉの入口部１１５から共鳴空間１１２に入射する。入射した騒音の音波のうち、共鳴空間１１２の容積や形状によって特定される周波数の騒音の音波は、共鳴空間１１２内で気柱共鳴がおきたり、入口部１１５と共鳴空間１１２がヘルムホルツ共鳴器の働きをしたりするなどして共鳴消音される。
特許第３２７９８３４号公報

共鳴空間１１２で共鳴消音される騒音の周波数は共鳴空間１１２の容積や形状によって特定されるが、このような従来の遠心送風機では、より低周波の騒音を消音するためには共鳴空間１１２の容積を大きくする必要があり、外郭１０１の大きさが大きくなってしまうという課題があり、外郭１０１の大きさを変更せずに、より低周波の騒音を消音できるようにすることが要求されている。

また、共鳴空間１１２の容積を容易に変更できないため、遠心送風機の設置の状態によって騒音の主要な周波数が変わった場合や、複数の突出した周波数の騒音がある場合に、共鳴消音による騒音低減の効果が少なくなってしまうという課題があり、共鳴消音できる周波数を調整できるようにすることが要求されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、外郭１０１の大きさを変更せずに、より低周波の騒音を消音でき、共鳴消音できる周波数を調整できる遠心送風機を提供することを目的としている。

本発明の遠心送風機は上記目的を達成するために、開口を備えた外郭内に、回転軸を中心に回動可能に羽根車を連結した電動機と、羽根車の周囲を囲み吸込み口を有するケーシングと、外郭の開口と連通する開口部を有するベルマウス状のオリフィスとを備え、オリフィスにより形成される共鳴空間により吸込み口から放出される騒音を共鳴消音する遠心送風機で、オリフィスの端部とケーシングとの間の入口部から共鳴空間に入射した騒音の音波が反射するまでの経路の一部を長くなるようにした遠心送風機としたものである。

この手段により、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、ケーシングの吸込み口がベルマウス状である遠心送風機としたものである。

この手段により、ケーシングへの空気の流入を円滑化でき、外郭を大きくせずに送風効率を向上し、騒音を低減できる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、ケーシングがスクロール形状である遠心送風機としたものである。

この手段により、羽根車から流出した空気の動圧が効率よく静圧変換されて吐出口から排出することができるため、外郭を大きくせずに送風効率を向上し、騒音を低減できる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、オリフィスの開口部がケーシングの吸込み口と同心円である遠心送風機としたものである。

この手段により、ケーシングの吸込み口からの騒音を共鳴空間全域に円滑に導くことができ、また吸込み空気を円滑にケーシングへ導くことができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、オリフィスの開口部が吸込み口の同等以下の直径である遠心送風機としたものである。

この手段により、ケーシングの吸込み口からの騒音を共鳴空間に効率よく導くことができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間の入口部から入射した騒音の音波の一部が共鳴空間の最奥部で反射するまでの経路を長くした遠心送風機としたものである。

この手段により、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間に壁体を設けて騒音の音波が反射するまでの経路の一部を長くした遠心送風機としたものである。

この手段により、騒音の音波が壁体を回り込んで伝播し、騒音の音波の一部が反射するまでの経路を長くすることができ、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間に設ける壁体が、吸込み口と同心円で一端がケーシングと接する円筒管状である遠心送風機としたものである。

この手段により、吸込み口から放射された騒音の音波が壁体を回り込む経路が一度のＵ曲がりのみとなり、騒音の音波が反射する経路の最奥部までスムーズに騒音の音波を伝播させることができ、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の内径Ｄが、吸込み口の内径Ｄｉと入口部の間隙寸法ｉとの間でＤ＞Ｄｉ＋２ｉの関係となる遠心送風機としたものである。

この手段により、入口部と壁体の距離を十分離すことができ、共鳴空間に入射しようとする騒音の音波の一部が壁体により入口部近傍で反射し共鳴空間内部に入射する騒音の音波の量が低減することを抑制することができるため、共鳴消音される音波の量を減少させることなく、より低周波の騒音を消音することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の内径Ｄが、吸込み口の内径Ｄｉと入口部の間隙寸法ｉとの間でＤ＜Ｄｉ＋２ｉの関係となる遠心送風機としたものである。

この手段により、ヘルムホルツ共鳴器ののど部面積に相当する、円筒管状の壁体とオリフィスとで囲まれる入口部領域の面積を小さくでき、また空洞部容積に相当する、共鳴空間のうち円筒管状の壁体より奥の容積を大きくすることができるため、ヘルムホルツ共鳴器の働きにより、より低周波の騒音を消音することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体と、オリフィスの端部が、径方向に重なるように壁体とオリフィスの端部の厚みを厚くした遠心送風機としたものである。

この手段により、ヘルムホルツ共鳴器ののど部長さに相当する、円筒管状の壁体の上端とオリフィスの端部とで囲まれる入口部領域の径方向の奥行き長さを長くすることができるため、ヘルムホルツ共鳴器の働きにより、より低周波の騒音を消音することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、円筒管状の壁体の内径Ｄが周方向に一様でない遠心送風機としたものである。

この手段により、吸込み口から放射された騒音の音波が反射するまでの経路の長さが異なる部分ができるため、共鳴空間内で複数の周波数の騒音の音波が共鳴消音でき、共鳴空間の容積を大きくすることなく複数の低周波の騒音を消音することができ、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、円筒管状の壁体の高さが周方向に一様でない遠心送風機としたものである。

この手段により、吸込み口から放射された騒音の音波が反射するまでの経路の長さが異なる部分ができ、またヘルムホルツ共鳴器ののど部長さに相当する、円筒管状の壁体の上端とオリフィスの端部とで囲まれる入口部領域の軸方向の奥行き長さが異なる部分ができるため、共鳴空間内で複数の周波数の騒音の音波が共鳴消音でき、共鳴空間の容積を大きくすることなく複数の低周波の騒音を消音することができ、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間への入口部の間隙寸法ｉが周方向に一様でない遠心送風機としたものである。

この手段により、ヘルムホルツ共鳴器ののど部長さに相当する、円筒管状の壁体の上端とオリフィスの端部とで囲まれる入口部領域の軸方向の奥行き長さが周方向に異なるため、共鳴空間内で複数の周波数の騒音の音波をヘルムホルツ共鳴器の働きにより共鳴消音することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の内径Ｄが調整可能な遠心送風機としたものである。

この手段により、遠心送風機の設置状態等により吸込み口から放射される騒音の周波数が変わっても、円筒管状の壁体の内径Ｄを変更することによって消音する周波数を調整することができ、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の高さが調整可能な遠心送風機としたものである。

この手段により、遠心送風機の運転状態等により吸込み口から放射される騒音の周波数が変わっても、円筒管状の壁体の高さを変更することによって消音する周波数を調整することができ、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、ケーシングの吸込み口と同心円で一端がケーシングに接する少なくとも一つの円筒管状の壁体と、ケーシングの吸込み口と同心円で一端がオリフィスに接する少なくとも一つの円筒管状の壁体が、径方向に交互に配置された遠心送風機としたものである。

この手段により、騒音の音波が壁体を交互に回り込んで伝播するラビリンス構造にでき、騒音の音波の一部が反射するまでの経路をより長くすることができ、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体がケーシングと一体で成型される遠心送風機としたものである。

この手段により、吸込み口と同心円の円筒管状の壁体とケーシングとを一つの部品とすることができるため、部品数を削減し、製造コストを低減し、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、共鳴空間を複数に分割する隔壁を設けた遠心送風機としたものである。

この手段により、吸込み口から放射された騒音の音波が複数の容積の共鳴空間内で共鳴消音されるため、共鳴空間の容積を大きくすることなく複数の低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、複数の共鳴空間それぞれに異なる形状の壁体を設け、それぞれの共鳴空間で騒音の音波が反射するまでの経路の一部を長くした遠心送風機としたものである。

この手段により、複数の容積の共鳴空間内でそれぞれ騒音の音波が伝播する経路の一部を長くすることができ、共鳴空間の容積を大きくすることなく複数のより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、複数の共鳴空間それぞれの入口部の間隙寸法ｉが異なる遠心送風機としたものである。

この手段により、複数の共鳴空間でそれぞれヘルムホルツ共鳴器ののど部長さに相当する、円筒管状の壁体とオリフィスの端部とで囲まれる入口部領域の長さを設定することができ、共鳴空間の容積を大きくすることなく複数のより低周波の騒音をヘルムホルツ共鳴器の働きにより消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、ケーシングの側壁と外郭で囲まれる外周空間を共鳴空間として利用するようにした遠心送風機としたものである。

この手段により、共鳴空間の容積を大きくでき、また入口部から最奥部までの経路を長くすることができ、より低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

また他の手段は、ケーシングの電動機側外壁と外郭との間の背後空間を共鳴空間として利用するようにした遠心送風機としたものである。

この手段により、共鳴空間の容積を大きくでき、また入口部から最奥部までの経路を長くすることができ、より低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。

本発明によれば、外郭の大きさを変更せずに、より低周波の騒音を消音でき、共鳴消音できる周波数を調整できる遠心送風機を提供できる。

本発明の請求項１記載の発明は、開口を備えた外郭内に、回転軸を中心に回動可能に羽根車を連結した電動機と、羽根車の周囲を囲み吸込み口を有するケーシングと、外郭の開口と連通する開口部を有するベルマウス状のオリフィスとを備え、オリフィスにより形成される共鳴空間により吸込み口から放出される騒音を共鳴消音する遠心送風機で、オリフィスの端部とケーシングとの間の入口部から共鳴空間に入射した騒音の音波が反射するまでの経路の一部を長くなるようにした遠心送風機としたものであり、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、ケーシングの吸込み口がベルマウス状である遠心送風機としたものであり、ケーシングへの空気の流入を円滑化でき、外郭を大きくせずに送風効率を向上し、騒音を低減できるという作用を有する。

また、ケーシングがスクロール形状である遠心送風機としたものであり、羽根車から流出した空気の動圧が効率よく静圧変換されて吐出口から排出することができるため、外郭を大きくせずに送風効率を向上し、騒音を低減できるという作用を有する。

また、オリフィスの開口部がケーシングの吸込み口と同心円である遠心送風機としたものであり、ケーシングの吸込み口からの騒音を共鳴空間全域に円滑に導くことができ、また吸込み空気を円滑にケーシングへ導くことができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、オリフィスの開口部が吸込み口の同等以下の直径である遠心送風機としたものであり、ケーシングの吸込み口からの騒音を共鳴空間に効率よく導くことができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、共鳴空間の入口部から入射した騒音の音波の一部が共鳴空間の最奥部で反射するまでの経路を長くした遠心送風機としたものであり、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、共鳴空間に壁体を設けて騒音の音波が反射するまでの経路の一部を長くした遠心送風機としたものであり、騒音の音波が壁体を回り込んで伝播し、騒音の音波の一部が反射するまでの経路を長くすることができ、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、共鳴空間に設ける壁体が、吸込み口と同心円で一端がケーシングと接する円筒管状である遠心送風機としたものであり、吸込み口から放射された騒音の音波が壁体を回り込む経路が一度のＵ曲がりのみとなり、騒音の音波が反射する経路の最奥部までスムーズに騒音の音波を伝播させることができ、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の内径Ｄが、吸込み口の内径Ｄｉと入口部の間隙寸法ｉとの間でＤ＞Ｄｉ＋２ｉの関係となる遠心送風機としたものであり、入口部と壁体の距離を十分離すことができ、共鳴空間に入射しようとする騒音の音波の一部が壁体により入口部近傍で反射し共鳴空間内部に入射する騒音の音波の量が低減することを抑制することができるため、共鳴消音される音波の量を減少させることなく、より低周波の騒音を消音することができるという作用を有する。

また、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の内径Ｄが、吸込み口の内径Ｄｉと入口部の間隙寸法ｉとの間でＤ＜Ｄｉ＋２ｉの関係となる遠心送風機としたものであり、ヘルムホルツ共鳴器ののど部面積に相当する、円筒管状の壁体とオリフィスとで囲まれる入口部領域の面積を小さくでき、また空洞部容積に相当する、共鳴空間のうち円筒管状の壁体より奥の容積を大きくすることができるため、ヘルムホルツ共鳴器の働きにより、より低周波の騒音を消音することができるという作用を有する。

また、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体と、オリフィスの端部が、径方向に重なるように壁体とオリフィスの端部の厚みを厚くした遠心送風機としたものであり、ヘルムホルツ共鳴器ののど部長さに相当する、円筒管状の壁体の上端とオリフィスの端部とで囲まれる入口部領域の径方向の奥行き長さを長くすることができるため、ヘルムホルツ共鳴器の働きにより、より低周波の騒音を消音することができるという作用を有する。

また、円筒管状の壁体の内径Ｄが周方向に一様でない遠心送風機としたものであり、吸込み口から放射された騒音の音波が反射するまでの経路の長さが異なる部分ができるため、共鳴空間内で複数の周波数の騒音の音波が共鳴消音でき、共鳴空間の容積を大きくすることなく複数の低周波の騒音を消音することができ、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、円筒管状の壁体の高さが周方向に一様でない遠心送風機としたものであり、吸込み口から放射された騒音の音波が反射するまでの経路の長さが異なる部分ができ、またヘルムホルツ共鳴器ののど部長さに相当する、円筒管状の壁体の上端とオリフィスの端部とで囲まれる入口部領域の軸方向の奥行き長さが異なる部分ができるため、共鳴空間内で複数の周波数の騒音の音波が共鳴消音でき、共鳴空間の容積を大きくすることなく複数の低周波の騒音を消音することができ、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、共鳴空間への入口部の間隙寸法ｉが周方向に一様でない遠心送風機としたものであり、ヘルムホルツ共鳴器ののど部長さに相当する、円筒管状の壁体の上端とオリフィスの端部とで囲まれる入口部領域の軸方向の奥行き長さが周方向に異なるため、共鳴空間内で複数の周波数の騒音の音波をヘルムホルツ共鳴器の働きにより共鳴消音することができるという作用を有する。

また、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の内径Ｄが調整可能な遠心送風機としたものであり、遠心送風機の設置状態等により吸込み口から放射される騒音の周波数が変わっても、円筒管状の壁体の内径Ｄを変更することによって消音する周波数を調整することができ、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の高さが調整可能な遠心送風機としたものであり、遠心送風機の運転状態等により吸込み口から放射される騒音の周波数が変わっても、円筒管状の壁体の高さを変更することによって消音する周波数を調整することができ、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、ケーシングの吸込み口と同心円で一端がケーシングに接する少なくとも一つの円筒管状の壁体と、ケーシングの吸込み口と同心円で一端がオリフィスに接する少なくとも一つの円筒管状の壁体が、径方向に交互に配置された遠心送風機としたものであり、騒音の音波が壁体を交互に回り込んで伝播するラビリンス構造にでき、騒音の音波の一部が反射するまでの経路をより長くすることができ、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体がケーシングと一体で成型される遠心送風機としたものであり、吸込み口と同心円の円筒管状の壁体とケーシングとを一つの部品とすることができるため、部品数を削減し、製造コストを低減し、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、共鳴空間を複数に分割する隔壁を設けた遠心送風機としたものであり、吸込み口から放射された騒音の音波が複数の容積の共鳴空間内で共鳴消音されるため、共鳴空間の容積を大きくすることなく複数の低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、複数の共鳴空間それぞれに異なる形状の壁体を設け、それぞれの共鳴空間で騒音の音波が反射するまでの経路の一部を長くした遠心送風機としたものであり、複数の容積の共鳴空間内でそれぞれ騒音の音波が伝播する経路の一部を長くすることができ、共鳴空間の容積を大きくすることなく複数のより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また複数の共鳴空間それぞれの入口部の間隙寸法ｉが異なる遠心送風機としたものであり、複数の共鳴空間でそれぞれヘルムホルツ共鳴器ののど部長さに相当する、円筒管状の壁体とオリフィスの端部とで囲まれる入口部領域の長さを設定することができ、共鳴空間の容積を大きくすることなく複数のより低周波の騒音をヘルムホルツ共鳴器の働きにより消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、ケーシングの側壁と外郭で囲まれる外周空間を共鳴空間として利用するようにした遠心送風機としたものであり、共鳴空間の容積を大きくでき、また入口部から最奥部までの経路を長くすることができ、より低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができるという作用を有する。

また、ケーシングの電動機側外壁と外郭との間の背後空間を共鳴空間として利用するようにした遠心送風機としたものであり、共鳴空間の容積を大きくでき、また入口部から最奥部までの経路を長くすることができ、より低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる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）
図１に示すように、天井埋込型換気扇として用いられる遠心送風機１は、内寸が２６５ｍｍ角、高さ１９５ｍｍで下面に本体開口２を備えた外郭３内に、回転軸４を中心に回動可能に直径１８０ｍｍの多翼型の羽根車５を連結した電動機６と、羽根車５の周囲を囲み、下面にベルマウス状で吸込み口の内径Ｄｉが１５０ｍｍの吸込み口７と側壁８に吐出口９を有するケーシング１０を備えている。ケーシング１０の側壁８は吐出口９に向かって徐々に風路が拡大するスクロール形状であり、ケーシング１０の吐出口９は外郭３の一側面に設けられた吐出開口１１を介して、吐出アダプタ１２と連通している。ケーシング１０と外郭３との間の一部には、電動機６と外部電源とを電気的に接続するための接続コネクタや端子などの電気部品を収納する電装部１３が配置されている。外郭３の下面の外周にはフランジ部１４があり、フランジ部１４に備えた穴１６を通して、ねじ等で天井材１５に外郭３が固定され、天井に配され屋外に連通するダクト１７が、吐出アダプタ１２を介して吐出口９に接合されている。

また、ケーシング１０の吸込み口７と同心円で吸込み口７と同等以下の内径である１４８ｍｍのベルマウス状の開口部１８を備えるオリフィス１９が、ケーシング１０の吸込み口７から所定の間隙ｈ（６０ｍｍ）を隔てて外郭３の本体開口２を塞ぐように配置されており、ケーシング１０とオリフィス１９との間に共鳴空間２０を形成している。なおオリフィス１９の端部２１はケーシング１０の下面と間隙寸法ｉ（２０ｍｍ）を隔てた位置となっている。またケーシング１０の吸込み口７と同心円の円筒管状の壁体２２がケーシング１０の下面に一体に備えられており、円筒管状の壁体２２は、厚さ２ｍｍ、高さ２８ｍｍであり、壁体の内径Ｄは２１６ｍｍで、ケーシング１０の吸込み口の内径Ｄｉ（１５０ｍｍ）とオリフィス１９の端部２１とケーシングとの間の間隙寸法ｉ（２０ｍｍ）との間でＤ＞Ｄｉ＋２ｉの関係となっている。

上記構成において、電動機６により羽根車５が回転すると、吸込空気は本体開口２からオリフィス１９の開口部１８を通り、ケーシング１０のベルマウス状の吸込み口７より滑らかに羽根車５に入り、羽根車５により昇圧され、スクロール形状のケーシング１０の内部を通り、動圧が効率よく静圧変換されて吐出アダプタ１２よりダクト１７に吐出され、屋外に排出される。なお、オリフィス１９の開口部１８の直径はケーシング１０の吸込み口の内径Ｄｉより同等以下であるが、十分に広い面積をもち、また吸込空気を滑らかに導入するベルマウス形状をしているため、圧力損失の原因となって遠心送風機１の空力性能を低下させることはない。

また同時に、羽根車５で昇圧されるときに発生する回転騒音や、ケーシング１０の内部を通るときに発生する渦による乱流騒音や、ケーシング１０内で共鳴により増幅された騒音の音波が、吸込み口７から下方に放射されるが、ケーシング１０の吸込み口７から放射された騒音の音波の一部はオリフィス１９の端部２１とケーシング１０との間で構成される入口部２３から共鳴空間２０に入射する。ケーシング１０の吸込み口７と共鳴空間２０は入口部２３を介して連通している。このとき、オリフィス１９の開口部１８はケーシング１０の吸込み口７と同心で、オリフィス１９の開口部１８の直径はケーシング１０の吸込み口の内径Ｄｉより同等以下であるため、ケーシング１０の吸込み口７から放射された騒音の音波の一部はオリフィス１９の端部２１とケーシング１０との間で構成される入口部２３から共鳴空間２０へ入射しやすい構成となっている。

入口部２３から共鳴空間２０に入射した騒音の音波のうち、共鳴空間２０の容積や形状によって特定される周波数の騒音の音波の一部は、共鳴空間２０内で気柱共鳴が起きたり、円筒管状の壁体２２とオリフィス１９とで囲まれる入口部領域２４と、共鳴空間２０のうち円筒管状の壁体２２より奥の容積部２５がヘルムホルツ共鳴器の働きをしたりするなどして、共鳴消音される。

なお、気柱共鳴で消音される騒音の周波数は、入口部２３から入射した音波が反射する構造物（ここではケーシング１０や外郭３）までの経路の長さに依存するため、経路の長さが長いほど周波数は下がる。

またなおヘルムホルツ共鳴器の働きで消音する周波数Ｆは、図２と次式（１）で表わされる。式（１）のｃは音速、Ｓはのど部面積、Ｌはのど部長さ、Ｖは空洞部容積である。

Ｆ ＝ｃ／２π×√（Ｓ／（Ｌ×Ｖ）） ・・・ 式（１）
この実施の形態１の構成の遠心送風機１の場合、図１の円筒管状の壁体２２とオリフィス１９とで囲まれる入口部領域２４が、図２ののど部２６に相当し、同じく共鳴空間２０のうち円筒管状の壁体２２より奥の容積部２５が、空洞部２７に相当する。

このとき、共鳴空間２０に円筒管状の壁体２２があることにより騒音の音波が壁体２２を回り込んで伝播し、共鳴空間２０に入射した騒音の音波が反射するまでの経路の一部を長くすることができるため、共鳴消音する騒音の周波数を低くすることができ、また入口部２３から入射した音波が反射する構造物（ここではケーシング１０や外郭３）のうち、入口部２３からの音波の経路が一番長くなる最奥部までの経路をより長くすることができるため、より低周波数の騒音を共鳴消音することができる。

共鳴空間２０に入射した騒音の音波が反射するまでの経路の一部が長くなるようにしたということは、この例のように壁体２２を設けることにより音波の一部が壁体２２を回り込むため、壁体２２を設けない場合と比較して音波が反射するまでの経路の一部を長くなるようにするということなどであり、例えば、音波の一部を回り込ませればよく、その一例としては、音波の一部を回り込ませる手段としての構造物を共鳴空間２０内に備えることなどがある。

また壁体２２はケーシング１０の吸込み口７と同心円の円筒管状であり、一端がケーシング１０の下面と接する形状であるため、吸込み口７から放射された騒音の音波が入口部２３から共鳴空間２０に入射した後、壁体２２を回り込む経路が一度のＵ曲がりのみとなるため、騒音の音波が反射する経路の最奥部までスムーズに騒音の音波を伝播させることができ、共鳴空間２０の入口部２３から入射した騒音の音波の一部が共鳴空間２０の最奥部で反射するまでの経路を長くすることとなり、共鳴空間の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる遠心送風機が得られる。ここで、最奥部とは、共鳴空間２０の入口部２３からみて、共鳴空間２０の最奥、すなわち、もっとも遠い位置をいう。

また、吸込み口の内径Ｄｉと入口部２３の間隙寸法ｉとの間でＤ＞Ｄｉ＋２ｉの関係となっているため、入口部２３と壁体２２の距離を十分離すことができ、共鳴空間２０に入射しようとする騒音の音波の一部が壁体２２により入口部２３近傍で反射し共鳴空間２０内部に入射する騒音の音波の量が減少することを抑制し、共鳴消音される音波の量が減少することを抑制することができる。

以上のように、共鳴空間２０の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができるため、外郭３を大きくせずに所望の周波数の騒音を低減することができる。

また、壁体２２とケーシング１０とを一つの部品とすることができるため、部品数を削減し、製造コストを低減することができる。

なお、図３と図４に共鳴空間２０での消音を実験的に確認したときの実験対象物２８の概要とグラフを示す。この実験は効率化のために遠心送風機１に相当する実験対象物２８のサイズを遠心送風機１の１／４にし、また単純化のためにケーシング１０を円筒管状にしたものであり、ケーシング１０とオリフィス１９の距離ｈは遠心送風機１においての６０ｍｍに相当し、入口部２３の間隙寸法ｉは２０ｍｍに相当し、円筒管状の壁体２２の内径Ｄは２１６ｍｍに相当し、高さは２８ｍｍに相当する。

ケーシング１０の吸込み口７に相当する円管３０から放射された音波が受音側円管３１に伝わる量を測定し、共鳴空間２０で共鳴消音される量、すなわち透過損失ＴＬを測定した。

図４のグラフの横軸は音波の周波数Ｆで、縦軸は騒音の低減効果である透過損失ＴＬである。図４のグラフ中の点線は壁体がない場合の周波数ごとの透過損失３２を示し、実線は壁体がある場合の周波数ごとの透過損失３３を示しており、壁体２２がある場合の方が透過損失ＴＬが最大となる周波数Ｆが小さくなっていることが確認された。

なお、円筒管状の壁体２２は、共鳴空間２０に入射した騒音の音波の経路の一部を長くすることができ、かつ回転軸４を通る断面上でＵ字状に経路を曲げられる形状であればよいため、多角管形状や楕円管形状でも良く、またケーシング１０の吸込み口７と中心がずれていても同様の効果を得ることができる。

なお、この構成ではオリフィス１９により形成される共鳴空間２０はオリフィス１９とケーシング１０と外郭３で囲まれて形成されているが、オリフィス１９と遠心送風機１が搭載される製品の他の構造物、例えばフィルターやヒーター、電気部品や電気部品のケース等によって囲まれる共鳴空間２０であってもよく、共鳴空間２０内で気柱共鳴が起きたり、円筒管状の壁体２２とオリフィス１９とで囲まれる入口部領域２４と、共鳴空間２０のうち円筒管状の壁体２２より奥の容積部２５がヘルムホルツ共鳴器の働きをしたりするなどして、共鳴消音される構造であれば同様の効果を得ることができる。

またなお、遠心送風機１は、天井ではなく壁に横向きに取り付けても同様の効果を得る。

（実施の形態２）
図５に示すように、共鳴空間２０に設ける吸込み口７と同心円の円筒管状の壁体の内径Ｄが１６０ｍｍで、吸込み口７の内径Ｄｉ（１５０ｍｍ）と入口部２３の間隙寸法ｉ（２０ｍｍ）との間でＤ＜Ｄｉ＋２ｉの関係となる構成となっている。

この構成により、ヘルムホルツ共鳴器ののど部面積Ｓに相当する、円筒管状の壁体２２とオリフィス１９とで囲まれる入口部領域２４の面積を小さくでき、また空洞部容積Ｖに相当する、共鳴空間２０のうち円筒管状の壁体２２より奥の容積を大きくすることができるため、ヘルムホルツ共鳴器の働きにより、より低周波の騒音を消音することができる。

（実施の形態３）
図６に示すように、共鳴空間２０に設ける吸込み口７と同心円の円筒管状の壁体２２が２０ｍｍの厚みで、壁体の端面３４と５ｍｍのクリアランスで面するようにオリフィス１９の端部２１が配置されており、壁体の端面３４とオリフィス１９の端部２１に挟まれる領域が入口部領域２４を構成している。

この構成により、ヘルムホルツ共鳴器ののど部長さＬに相当する、円筒管状の壁体の端面３４とオリフィス１９の端部２１とで囲まれる入口部領域２４の径方向奥行き長さＬｒを長くすることができるため、ヘルムホルツ共鳴器の働きにより、より低周波の騒音を消音することができる。

なお、オリフィス１９の端部２１と壁体の端面３４が径方向に長くなればよく、端面のみが厚くなっている構成でも同様の効果を得る。

（実施の形態４）
図７に示すように、円筒管状の壁体の内径Ｄが一部が２１６ｍｍ、一部が１６０ｍｍで、周方向に一様でない構成となっている。

この構成により、円筒管状の壁体の内径Ｄが部分的に異なることにより、吸込み口７から放射された騒音の音波が反射するまでの経路の長さが異なる部分ができるため、共鳴空間２０内で複数の周波数の騒音の音波が共鳴消音できる。

（実施の形態５）
図８に示すように、円筒管状の壁体２２の高さが一部は２８ｍｍ、一部が４０ｍｍで、周方向に一様でない構成となっている。

この構成により、円筒管状の壁体２２の高さが部分的に異なることにより、吸込み口７から放射された騒音の音波が反射するまでの経路の長さが異なる部分ができ、またヘルムホルツ共鳴器ののど部長さＬに相当する、円筒管状の壁体２２とオリフィス１９とで囲まれる入口部領域２４の軸方向奥行き長さＬａが異なる部分ができるため、共鳴空間２０内で複数の周波数の騒音の音波が共鳴消音できる。

（実施の形態６）
図９に示すように、共鳴空間２０への入口部２３の間隙寸法ｉが一部は２０ｍｍ、一部が１４ｍｍで、周方向に一様でない遠心送風機としたものである。

この構成により、ヘルムホルツ共鳴器ののど部長さＬに相当する、円筒管状の壁体２２とオリフィス１９とで囲まれる入口部領域２４の軸方向奥行き長さＬａが周方向に異なるため、共鳴空間２０内で複数の周波数の騒音の音波をヘルムホルツ共鳴器の働きにより共鳴消音することができる。

（実施の形態７）
図１０に示すように、ケーシング１０の下面にねじ受け３５を設け、ねじしろ３６を備えた円筒管状の壁体２２がねじ３７で固定され、着脱できるようになっており、異なる内径Ｄの円筒管状の壁体２２を取り付けることができる構成になっている。

この構成により、遠心送風機１の設置状態等により吸込み口７から放射される騒音の周波数が変わっても、円筒管状の壁体２２の内径Ｄを変更することによって消音する周波数を調整することができる。

（実施の形態８）
図１１に示すように、共鳴空間２０に設ける吸込み口７と同心円の円筒管状の壁体２２は内側壁３８と外側壁３９で構成される二重管４０になっており、外側壁３９をスライドさせることによって壁体２２の高さが調整可能な構成になっている。

この構成により、遠心送風機１の運転状態等により吸込み口７から放射される騒音の周波数が変わっても、円筒管状の壁体２２の高さを変更することによって消音する周波数を調整することができる。

（実施の形態９）
図１２に示すように、ケーシング１０の吸込み口７と同心円で一端がケーシング１０に接する円筒管状の壁体２２で、壁体の内径Ｄが１８０ｍｍと２４０ｍｍの二つの壁体２２と、ケーシング１０の吸込み口７と同心円で一端がオリフィス１９に接する壁体の内径Ｄが２１６ｍｍの円筒管状の壁体２２が、共鳴空間２０内に配置された構成となっている。

この構成により、共鳴空間２０の内部を騒音の音波が壁体２２を交互に回り込んで伝播するラビリンス構造にすることができ、騒音の音波の一部が反射するまでの経路をより長くすることができ、共鳴空間２０の容積を大きくすることなくより低周波の騒音を消音することができる。

（実施の形態１０）
図１３に示すように、共鳴空間２０を異なる容積で二つに分割する隔壁４１が回転軸４を通る平面上に設けられ、またそれぞれの共鳴空間２０に異なった高さの一端がケーシング１０に接する吸込み口７と同心円の円筒管状の壁体２２が設けられた構成となっている。

この構成により、吸込み口７から放射された騒音の音波が異なった容積の共鳴空間２０内で共鳴消音され、また分割された共鳴空間２０でそれぞれ騒音の音波が伝播する経路の一部を長くすることができ、共鳴空間２０の容積を大きくすることなく複数のより低周波の騒音を消音することができる。

（実施の形態１１）
図１４に示すように、隔壁４１により二つに分割された共鳴空間２０それぞれの入口部２３の間隙寸法ｉが、一方が２０ｍｍ、一方が１４ｍｍで、入口部２３の間隙寸法ｉが異なった構成になっている。

この構成により、二つの共鳴空間２０でそれぞれヘルムホルツ共鳴器ののど部長さＬに相当する、円筒管状の壁体２２とオリフィス１９とで囲まれる入口部領域２４の長さを設定することができ、共鳴空間２０の容積を大きくすることなく複数のより低周波の騒音をヘルムホルツ共鳴器の働きにより消音することができる。

（実施の形態１２）
図１５に示すように、ケーシング１０の側壁８と外郭３で囲まれる外周空間４２が、オリフィス１９とケーシング１０と外郭３に囲まれて構成される共鳴空間２０と連通した構成となっている。

この構成により、外周空間４２を共鳴空間２０として利用することができるため、共鳴空間２０の容積を大きくでき、また入口部２３から最奥部までの経路を長くすることができ、より低周波の騒音を消音することができる。

（実施の形態１３）
図１６に示すように、外郭３内で電動機６の一部がケーシング１０から突出した構成の遠心送風機１で、ケーシング１０の電動機側外壁４３と外郭３との間の背後空間４４が、ケーシング１０の側壁８と外郭３で囲まれる外周空間４２と連通し、また外周空間４２はオリフィス１９とケーシング１０と外郭３に囲まれて構成される共鳴空間２０と連通した構成となっている。

この構成により、背後空間４４と外周空間４２を共鳴空間２０として利用することができるため、共鳴空間２０の容積を大きくでき、また入口部２３から最奥部までの経路を長くすることができ、より低周波の騒音を消音することができる。

本発明は、外郭の大きさを変更せずに、より低周波の騒音を消音でき、共鳴消音できる周波数を調整できる遠心送風機を提供するものである。

本発明の実施の形態１の遠心送風機を示す図（（ａ）側断面図（ｂ）下面部分断面図） ヘルムホルツ共鳴器の原理を示す図 本発明の実施の形態１の遠心送風機の消音効果を確認する実験の実験対象物を示す図（（ａ）同側断面図、（ｂ）同下面図） 本発明の実施の形態１の遠心送風機の消音効果を示す図 本発明の実施の形態２の遠心送風機を示す側断面図 本発明の実施の形態３の遠心送風機を示す側断面図 本発明の実施の形態４の遠心送風機を示す側断面図 本発明の実施の形態５の遠心送風機を示す側断面図 本発明の実施の形態６の遠心送風機を示す側断面図 本発明の実施の形態７の遠心送風機を示す側断面図 本発明の実施の形態８の遠心送風機を示す側断面図 本発明の実施の形態９の遠心送風機を示す側断面図 本発明の実施の形態１０の遠心送風機を示す図（（ａ）同側断面図、（ｂ）同下面部分断面図） 本発明の実施の形態１１の遠心送風機を示す側断面図 本発明の実施の形態１２の遠心送風機を示す側断面図 本発明の実施の形態１３の遠心送風機を示す側断面図 従来の遠心送風機を示す側断面図

符号の説明

１ 遠心送風機
２ 本体開口
３ 外郭
４ 回転軸
５ 羽根車
６ 電動機
Ｄｉ 吸込み口の内径
７ 吸込み口
８ 側壁
９ 吐出口
１０ ケーシング
１１ 吐出開口
１２ 吐出アダプタ
１３ 電装部
１４ フランジ部
１５ 天井材
１６ 穴
１７ ダクト
１８ 開口部
１９ オリフィス
ｈ 間隙
２０ 共鳴空間
２１ 端部
ｉ 間隙寸法
２２ 壁体
Ｄ 壁体の内径
２３ 入口部
２４ 入口部領域
２５ 容積部
２６ のど部
２７ 空洞部
Ｆ 周波数
ｃ 音速
Ｓ のど部面積
Ｌ のど部長さ
Ｖ 空洞部容積
２８ 実験対象物
３０ 円管
３１ 受音側円管
ＴＬ 透過損失
３２ 壁体がない場合の周波数ごとの透過損失
３３ 壁体がある場合の周波数ごとの透過損失
３４ 壁体の端面
Ｌｒ 径方向奥行き長さ
Ｌａ 軸方向奥行き長さ
３５ ねじ受け
３６ ねじしろ
３７ ねじ
３８ 内側壁
３９ 外側壁
４０ 二重管
４１ 隔壁
４２ 外周空間
４３ 電動機側外壁
４４ 背後空間

Claims (23)

1. 開口を備えた外郭内に、回転軸を中心に回動可能に羽根車を連結した電動機と、前記羽根車の周囲を囲み吸込み口を有するケーシングと、前記外郭の前記開口と連通する開口部を有するベルマウス状のオリフィスとを備え、前記オリフィスにより形成される共鳴空間により前記吸込み口から放出される騒音を共鳴消音する遠心送風機で、前記オリフィスの端部と前記ケーシングとの間の入口部から前記共鳴空間に入射した騒音の音波が反射するまでの経路の一部が長くなるようにした遠心送風機。
2. ケーシングの吸込み口がベルマウス状である請求項１に記載の遠心送風機。
3. ケーシングがスクロール形状である請求項１または２に記載の遠心送風機。
4. オリフィスの開口部がケーシングの吸込み口と同心円である請求項１〜３いずれかに記載の遠心送風機。
5. オリフィスの開口部が吸込み口の同等以下の直径である請求項１〜４いずれかに記載の遠心送風機。
6. 共鳴空間の入口部から入射した騒音の音波の一部が前記共鳴空間の最奥部で反射するまでの経路を長くした請求項１〜５いずれかに記載の遠心送風機。
7. 共鳴空間に壁体を設けて前記共鳴空間に入射した騒音の音波が反射するまでの経路の一部を長くした請求項１〜６いずれかに記載の遠心送風機。
8. 共鳴空間に設ける壁体が、吸込み口と同心円で一端がケーシングと接する円筒管状である請求項７に記載の遠心送風機。
9. 共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の内径Ｄが、前記吸込み口の内径Ｄｉと入口部の間隙寸法ｉとの間でＤ＞Ｄｉ＋２ｉの関係となる請求項８に記載の遠心送風機。
10. 共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の内径Ｄが、前記吸込み口の内径Ｄｉと入口部の間隙寸法ｉとの間でＤ＜Ｄｉ＋２ｉの関係となる請求項８に記載の遠心送風機。
11. 共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体と、オリフィスの端部が、径方向に重なるように前記壁体と前記オリフィスの前記端部の厚みを厚くした請求項１０に記載の遠心送風機。
12. 共鳴空間に設ける吸込口と同心円の円筒状の壁体の内径Ｄが周方向に一様でない請求項８〜１１いずれかに記載の遠心送風機。
13. 共鳴空間に設ける吸込口と同心円の円筒状の壁体の高さが周方向に一様でない請求項８〜１２いずれかに記載の遠心送風機。
14. 共鳴空間への入口部の間隙寸法ｉが周方向に一様でない請求項１〜１４いずれかに記載の遠心送風機。
15. 共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の内径Ｄが調整可能な請求項８〜１４いずれかに記載の遠心送風機。
16. 共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体の高さが調整可能な請求項８〜１５いずれかに記載の遠心送風機。
17. ケーシングの吸込み口と同心円で一端が前記ケーシングに接する少なくとも一つの円筒管状の壁体と、前記ケーシングの前記吸込み口と同心円で一端がオリフィスに接する少なくとも一つの円筒管状の壁体が、径方向に交互に配置された請求項６〜１６いずれかに記載の遠心送風機。
18. 共鳴空間に設ける吸込み口と同心円の円筒管状の壁体がケーシングと一体で成型される請求項８〜１７いずれかに記載の遠心送風機。
19. 共鳴空間を複数に分割する隔壁を設けた請求項１〜１８いずれかに記載の遠心送風機。
20. 複数の共鳴空間それぞれに異なる形状の壁体を設け、それぞれの共鳴空間で騒音の音波が反射するまでの経路の一部を長くした請求項１９に記載の遠心送風機。
21. 複数の共鳴空間それぞれの入口部の間隙寸法ｉが異なる請求項１９または２０に記載の遠心送風機。
22. ケーシングの側壁と外郭で囲まれる外周空間を共鳴空間として利用するようにした請求項１〜２１いずれかに記載の遠心送風機。
23. ケーシングの電動機側外壁と外郭との間の背後空間を共鳴空間として利用するようにした請求項２２に記載の遠心送風機。

Images