JP2010090767A - 遠心送風機 - Google Patents

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Abstract

【課題】換気送風機などに使用される遠心送風機で、オリフィスの開口部径を変更可能とすることで、騒音を低減す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、羽根車5を連結した電動機6と、羽根車5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と同等の直径の開口部17を有するベルマウス状のオリフィス18とを備え、オリフィス18により形成される共鳴空間19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、開口部径Doが変更可能である遠心送風機1とすることにより、最適な開口部径Doに変更することで、騒音を低減することが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、天井埋込型換気扇などに用いられ、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9を参照しながら説明する。
図12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を有する吸込みケーシング107とを備える遠心送風機は、吸込み口106より同等あるいは小さな開口部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の間隙112を隔てて設けて共鳴空間113を構成している。また、このオリフィス109の一面にグリル114と、外郭101の一側面に設けた吐出口115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114からオリフィス109の開口部108を通り、吸込みケーシング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115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112から共鳴空間113に入射する。入射した騒音の音波のうち、共鳴空間113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113内で気柱共鳴がおき、共鳴消音される。
特許第3279834号公報
このような従来の遠心送風機では、遠心送風機の施工時に吐出口115に設置する排気ダクトの長さ等により遠心送風機の作動状態が変化し、発生する騒音の周波数特性が変化するため、騒音を共鳴消音するための最適な開口部径とならず、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、吸込み口106から発生する騒音の周波数特性に対し最適な開口部径を設定して共鳴消音の効果を高めることが要求されている。
また、吸込み口106の径と開口部径が同一であるほど共鳴消音の効果が高く、開口部径が吸込み口106の径に対して大きくなるほど共鳴消音の効果が低くなる性質を持つ反面、風量が多い場合は開口部径が小さくなるほどオリフィス109に接触する風の風速が高くなり、オリフィス109自体が騒音の発生源になるという課題があり、オリフィス109からの騒音発生を緩和させつつ極力開口部径の小さいオリフィス109で共鳴消音の効果を高め、騒音を低減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、オリフィスの開口部径が変更可能であり、吸込み口から放射される騒音の周波数特性に対し最適な開口部径を設定して共鳴消音の効果を高めることができ、オリフィス自体からの騒音発生を緩和させつつ極力開口部径の小さいオリフィスで共鳴消音の効果を高め、騒音を低減することが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、開口を備えた外枠内に、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、外枠の開口と連通する開口部を有するオリフィスと、前記ケーシングの下端と前記オリフィスの端部との間に間隙部を備え、オリフィスにより形成される共鳴空間と間隙部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、開口部径が変更可能であることを特徴とする遠心送風機としたものである。
この手段により、最適な開口部径に変更することにより、吸込み口から放射される騒音をオリフィスの消音効果により的確に低減することができ、オリフィス自体からの騒音発生を緩和させつつ極力開口部径の小さいオリフィスで共鳴消音の効果を高めることができ、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、開口部がベルマウス形状であることを特徴とする遠心送風機としたものである。
この手段により、空気を円滑にケーシングへ導くことができるため、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、開口部径が自動変更されることを特徴とする遠心送風機としたものである。
この手段により、遠心送風機の施工後であっても開口部径が自動的に変更されるため、遠心送風機から発生する騒音をオリフィスの消音効果により的確に低減することができ、オリフィス自体からの騒音発生を緩和させつつ極力開口部径の小さいオリフィスで共鳴消音の効果を高めることができ、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、遠心送風機の騒音の変化に対して、最適な開口部径に変更されることを特徴とする遠心送風機としたものである。
この手段により、遠心送風機のから発生する騒音の変化に対して、最適な開口部径に変更されるため、オリフィスによる消音効果が強く働き、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、遠心送風機の風量を測定する風量検知手段を備え、測定した風量に応じて開口部径が変更されることを特徴とする遠心送風機としたものである。
この手段により、風量に応じて開口部径を変更することで、風量が変化することによる騒音の変化に対して最適な開口部径に変更され、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、開口部から放射される騒音を測定する騒音検知手段を備え、測定される騒音値を最小とするように開口部径が変更されることを特徴とする遠心送風機としたものである。
この手段により、オリフィス自体から発生する騒音の緩和と、オリフィスによる強い消音効果を両立できる開口部径に変更されるため、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、羽根車の回転数を測定する回転数検知手段を備え、回転数に起因する騒音の周波数に対して、強い消音効果が働く開口部径に変更されることを特徴とする遠心送風機としたものである。
この手段により、開口部径を変更することにより、オリフィスによる消音効果が強く働く周波数を、回転数に起因する騒音の周波数に一致させることにより、消音効果が強く働き、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、オリフィスが、回転軸方向に伸びるオリフィス外壁を備え、前記外壁が開口部と同心円の円筒であることを特徴とする遠心送風機としたものである。
この手段により、間隙部とオリフィス外壁との距離が一定となるため、一つの周波数に対して強い消音効果が働き、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、電動機の出力を任意に変更することができ、出力の変更に応じて最適な開口部径に変更されることを特徴とする遠心送風機としたものである。
この手段により、遠心送風機の電動機の出力変更により、周波数特性が変化する騒音に対して、最適な開口部径に変更されるため、オリフィスによる消音効果が強く働き、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、施工時に開口部径を変更することができるつまみと、排気ダクトの長さに応じた最適な開口部径に設定するつまみの位置を記すラインを備える遠心送風機としたものである。
この手段により、施工者が容易に開口部径の設定を行うことができ、施工状態に対し最適な開口部径を設定することができるため、消音効果が強く働き、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、オリフィスが周方向に複数に分割され、分割されたオリフィス同士を離すようにスライド移動させると露出する延長部を備えることを特徴とする遠心送風機としたものである。
この手段により、様々な開口部径に細かく設定できるため、消音効果が強く働き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、ケーシングが渦巻き状のスクロールケーシングであることを特徴とす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に変換されて吐出し口から排出することができるため、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、開口部径が変更可能であり、吸込み口から放射される騒音の周波数特性に対し最適な開口部径を設定して共鳴消音の効果を高めることができ、オリフィス自体からの騒音発生を緩和させつつ極力開口部径の小さいオリフィスで共鳴消音の効果を高め、騒音を低減することが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、開口を備えた外枠内に、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、外枠の開口と連通する開口部を有するオリフィスと、ケーシングの下端と前記オリフィスの端部との間に間隙部を備え、前記オリフィスにより形成される共鳴空間と間隙部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、開口部径が変更可能であることを特徴とする遠心送風機としたものであり、最適な開口部径に変更することにより、騒音の周波数特性に合わせた開口部径となるため、吸込み口から放射される騒音をオリフィスの消音効果により的確に低減することができ、オリフィス自体からの騒音発生を緩和させつつ極力開口部径の小さいオリフィスで共鳴消音の効果を高めることができ、騒音を低減することができるという作用を有する。
また、開口部がベルマウス形状であることを特徴とする遠心送風機としたものであり、空気を円滑にケーシングへ導くことができるため、空気の流れの乱れが抑制され、騒音を低減することができるという作用を有する。
また、開口部径が自動変更されることを特徴とする遠心送風機としたものであり、遠心送風機の施工後であっても開口部径が自動的に変更されるため、常に騒音の周波数特性に合わせた開口部径となり、遠心送風機から発生する騒音をオリフィスの消音効果により的確に低減することができ、オリフィス自体からの騒音発生を緩和させつつ極力開口部径の小さいオリフィスで共鳴消音の効果を高めることができ、騒音を低減することができるという作用を有する。
また、遠心送風機の騒音の変化に対して、最適な開口部径に変更されることを特徴とする遠心送風機としたものであり、遠心送風機のから発生する騒音の変化に対して、最適な開口部径に変更されるため、周波数特性が変化した騒音に対してもオリフィスによる消音効果が強く働き、騒音を低減することができるという作用を有する。
また、遠心送風機の風量を測定する風量検知手段を備え、測定した風量に応じて開口部径が変更されることを特徴とする遠心送風機としたものであり、風量に応じて開口部径を変更することで、風量が変化することによる騒音の周波数特性の変化に対して最適な開口部径に変更され、オリフィスによる消音効果が強く働くため、騒音を低減することができるという作用を有する。
また、開口部から放射される騒音を測定する騒音検知手段を備え、測定される騒音値を最小とするように開口部径が変更されることを特徴とする遠心送風機としたものであり、発生する騒音自体を最小とする開口部径にすることで、風量が多くなることによりオリフィス自体から発生する騒音の緩和と、周波数特性が変化した騒音に対してもオリフィスによる強い消音効果を両立できる開口部径に変更されるため、騒音を低減することができるという作用を有する。
また、羽根車の回転数を測定する回転数検知手段を備え、回転数に起因する騒音の周波数に対して、強い消音効果が働く開口部径に変更されることを特徴とする遠心送風機としたものであり、開口部径を変更することにより、オリフィスによる消音効果が強く働く周波数を、回転数に起因する騒音の周波数に一致させることにより、回転数に起因する騒音をオリフィスにより的確に低減することができ、騒音を低減することができるという作用を有する。
また、オリフィスが、回転軸方向に伸びるオリフィス外壁を備え、前記外壁が開口部と同心円の円筒であることを特徴とする遠心送風機としたものであり、間隙とオリフィス外壁との距離が一定となり、その距離によって決まる一つの周波数に対して強い消音効果が働き、騒音を低減することができるという作用を有する。
また、電動機の出力を任意に変更することができ、出力の変更に応じて最適な開口部径に変更されることを特徴とする遠心送風機としたものであり、遠心送風機の電動機の出力変更により、遠心送風機の風量が変化し、周波数特性が変化する騒音に対して、最適な開口部径に変更されるため、オリフィスによる消音効果が強く働き、騒音を低減することができるという作用を有する。
また他の手段は、施工時に開口部径を変更することができるつまみと、排気ダクトの長さに応じた最適な開口部径に設定するつまみの位置を記すラインを備える遠心送風機としたものであり、施工者がつまみをラインで示す位置に合わせるという容易な手順のみで開口部径の設定を行うことができ、施工状態に対し最適な開口部径を設定することができるため、消音効果が強く働き、騒音を低減することができるという作用を有する。
また他の手段は、オリフィスが周方向に複数に分割され、分割されたオリフィス同士を離すようにスライド移動させると露出する延長部を備えることを特徴とする遠心送風機としたものであり、スライド移動により開口部径は任意に設定できるため、様々な開口部径に細かく設定でき、発生する騒音の周波数特性に対して最適な開口部径に確実に設定できるため、消音効果が強く働き騒音を低減することができるという作用を有する。
また他の手段は、ケーシングが渦巻き状のスクロールケーシングであることを特徴とす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に変換されて吐出し口から排出することができるため、空気の流れの乱れが抑制され、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)
本発明の実施の形態1を図1及び図2を用いて説明する。
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、下面に開口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、開口にベルマウス状の吸込み口7と側壁8に吐出口9を有するケーシング10を備えており、ケーシング10は渦巻き状のスクロールケーシングである。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。外郭3の下面の外周にはフランジ部13があり、フランジ部13に備えた穴14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排気ダクト16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と同心円でベルマウス状の開口部17を備えるオリフィス18が、外郭3の開口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18と外郭3で囲まれる共鳴空間19を形成している。また、オリフィス18の端部20はケーシング10の下面から間隙寸法jを隔てて位置して間隙部21を形成している。
また、図2を用いてオリフィス18の詳細を説明する。図2に示すように、オリフィス18はベルマウス形状の開口部17を含む可動部22が周方向に4つに等分割されており、可動部22は延長部23を備えており、スライド移動させることにより、分割された可動部22の間を埋めるように延長部23が露出する。スライド移動は、風量検知手段24、例えば風量センサーで測定された風量値に応じて行われ、スライド移動距離だけ開口部径Doが図2(a)から図2(b)へと自動的に変更される。なお、スライド移動自体は、風量検知手段24からの信号によって作動する動力部25、例えば小型モーター、及び、動力部25により作動する移動機構部26によって、分割された可動部22を開口部の径方向へスライド移動させることによって行われる。
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18の開口部17を通り、ケーシング10の吸込み口7より羽根車5に入り、羽根車5により昇圧され、ケーシング10の内部を通り、吐出アダプタ12より排気ダクト16に吐出され、屋外に排出される。
さらに、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18の端部20とケーシング10との間で構成される間隙部21から共鳴空間19へ入射する。入射した音波の一部は共鳴空間19内部の壁面での固定端反射によって逆位相音波となり間隙部21へ戻り、吸込み口7から放射される音波の一部を打ち消す気柱共鳴による共鳴消音が起こるため、騒音を低減することができる。また、開口部径Doが吸込み口径Diに近いほど、共鳴消音による騒音の低減効果は高くなる。
なお、排気ダクト16により、遠心送風機1に圧損がかかり、動作時の風量が決まるため、遠心送風機1の施工状態により作動時の風量は様々である。
また、電動機6は出力を任意に変更することが可能であり、遠心送風機1の風量を任意に変更することができる。この時、オリフィス18は電動機6の出力の変更と同時に開口部径Doが変更される。
この時、吸込み口7から放射される騒音は、排気ダクト16の圧損により決まる風量等によりその周波数特性が左右され、吸込み口7から放射される騒音の周波数特性は変化する。さらに、風量が多くなると、オリフィス18に高風速の風が接触しオリフィス18自体から発生する騒音が大きくなり、放射される騒音に加わる等の現象が起こる。よって、遠心送風機1に対応した最適な開口部径Doに変更することにより、騒音の周波数特性に合わせて開口部径Doを変更することで、吸込み口7から放射される騒音をオリフィス18の消音効果により的確に低減し、さらに、オリフィス18自体からの騒音発生を緩和させつつ極力開口部径Doの小さいオリフィス18で共鳴消音の効果を高めることができ、消音効果が強く働くため、騒音を低減できる。
また、開口部17がベルマウス形状であるため、ケーシング10への空気の流入を円滑化でき、騒音を低減することができる。
また、開口部径Doは自動的に変更されるため、施工後であっても常に消音効果が強く働く開口部径Doへと変更されるため、騒音を低減することができる。
また、風量検知手段24で測定した風量に応じて開口部径Doを変更することで、風量が変化することによる騒音の変化に対して最適な開口部径Doに変更されるため消音効果が強く働き、騒音を低減することができる。
また、電動機6の出力の変更に応じて最適な開口部径Doに変更されるため、出力の変更により周波数特性が変化する騒音に対して、最適な開口部径に変更されるため、オリフィスによる消音効果が強く働き、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10が渦巻き状のスクロールケーシングであるため、羽根車5から流出した空気の動圧が効率よく静圧に変換されて吐出口9から排出することができるため、騒音を低減することができる。
(実施の形態2)
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。本発明の実施の形態2を図3を用いて説明する。図において、遠心送風機1はマイクロホン等の騒音検知手段27を備え、騒音検知手段27で測定される騒音値を最小値にするように開口部径Doが変更される。
このとき、オリフィス18自体からの騒音の発生を緩和させつつ、さらにオリフィス18による消音効果を両立することができる開口部径Doに調整されるため、騒音を低減できる。
(実施の形態3)
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。本発明の実施の形態3を図4を用いて説明する。図において、オリフィス18は羽根車5の軸方向に伸びるオリフィス外壁28を備えており、オリフィス外壁28は、吸込み口7と同心円の円筒である。また、回転数検知手段29、例えば回転計を備え、回転数検知手段29からの信号によって、開口部径Doが変更される。また、ケーシングの一部である舌部30は羽根車5のブレードの直近に位置している。
上記構成において、羽根車5が回転し、ブレードにより風が輸送される際、ブレードの直近に舌部30が存在するため、急激な圧力変動が起こり、回転数に起因する周波数の騒音が大きくなる場合がある。
このとき、回転数検知手段29からの信号により開口部径Doを変更するときに、オリフィス18による消音効果が高くなる周波数と、羽根車5の回転数に起因する騒音の周波数とを一致させることによって、消音効果が強く働くため、騒音を低減できる。
さらに、オリフィス外壁28が吸込み口7と同心円の円筒であるため、間隙部21とオリフィス外壁28との距離が一定であるため、特定の周波数に対する消音効果が高くなり、騒音を低減できる。
(実施の形態4)
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。本発明の実施の形態4を図5を用いて説明する。図において、遠心送風機1はオリフィスの開口部径Doが変更可能であり、遠心送風機1の施工時に、施工者が開口部径Doの設定を行うことができるように、開口部径Doを変更することができるつまみ31を備えている。また、施工時に取付ける排気ダクト16の長さに対し、最適な開口部径Doを設定できるつまみ31の位置を示した印32を備えている。
このとき、施工者が遠心送風機1の施工時に取付けた排気ダクト16の長さに応じて、つまみ31を印32で示す位置に変更することにより、最適な開口部径Doに変更されるため、騒音を低減することができる。
本発明は、開口部径が変更可能であり、吸込み口から発生する騒音の周波数特性に対し最適な開口部径を設定して共鳴消音の効果を高めることができ、オリフィスによる圧損の増加を緩和させつつ極力開口部径の小さいオリフィスで共鳴消音の効果を高め、騒音を低減することができる遠心送風機を提供するものであり、特に空調機器や換気送風機器に利用可能である。
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)平面図) 本発明の実施の形態1のオリフィスを示す斜視図((a)開口部径変更前、(b)開口部径変更後) 本発明の実施の形態2の遠心送風機を示す図((a)側断面図、(b)平面図) 本発明の実施の形態3の遠心送風機を示す図((a)側断面図、(b)平面図) 本発明の実施の形態4の遠心送風機を示す図((a)側断面図、(b)平面図) 従来の遠心送風機とを示す側断面図
符号の説明
1 遠心送風機
2 開口
3 外郭
4 回転軸
5 羽根車
6 電動機
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 フランジ部
14 穴
15 天井材
16 排気ダクト
17 開口部
18 オリフィス
19 共鳴空間
20 端部
21 間隙部
22 可動部
23 延長部
24 風量検知手段
25 動力部
26 移動機構部
27 騒音検知手段
28 オリフィス外壁
29 回転数検知手段
30 舌部
31 つまみ
32 印
Di 吸込み口径
Do 開口部径

Claims (12)

  1. 開口を備えた外枠内に、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、前記外枠の前記開口と連通する開口部を有するオリフィスと、前記ケーシングの下端と前記オリフィスの端部との間に間隙部を備え、前記オリフィスにより形成される共鳴空間と間隙部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、開口部径が変更可能であることを特徴とする遠心送風機。
  2. 開口部がベルマウス形状であることを特徴とする請求項1に記載の遠心送風機。
  3. 開口部径が自動変更されることを特徴とする請求項1または2に記載の遠心送風機。
  4. 吸込み口から放射される騒音の変化に対して、最適な開口部径に変更されることを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の遠心送風機。
  5. 遠心送風機の風量を測定する風量検知手段を備え、測定した風量に応じて開口部径が変更されることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の遠心送風機。
  6. 開口部から放射される騒音を測定する騒音検知手段を備え、測定される騒音値を最小とするように開口部径が変更されることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の遠心送風機。
  7. 羽根車の回転数を測定する回転数検知手段を備え、回転数に起因する騒音の周波数に対して、強い消音効果が働く開口部径に変更されることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の遠心送風機。
  8. オリフィスが、回転軸方向に伸びるオリフィス外壁を備え、前記オリフィス外壁が開口部と同心円の円筒壁であることを特徴とする請求項7に記載の遠心送風機。
  9. 電動機の出力を任意に変更することができ、出力の変更に応じて最適な開口部径に変更されることを特徴とする請求項1〜8いずれかに記載の遠心送風機。
  10. 施工時に開口部径を変更することができるつまみと、排気ダクトの長さに応じた最適な開口部径に設定するつまみの位置を記す目印を備える請求項1または2に記載の遠心送風機。
  11. オリフィスが周方向に複数に分割され、分割されたオリフィス同士を離すようにスライド移動させると露出する延長部を備えることを特徴とする請求項1〜10いずれかに記載の遠心送風機。
  12. ケーシングが渦巻き状のスクロールケーシングであることを特徴とする請求項1〜11いずれかに記載の遠心送風機。
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