JP2012026418A

JP2012026418A - 多翼送風機

Info

Publication number: JP2012026418A
Application number: JP2010168913A
Authority: JP
Inventors: Seiji Shirahama; 誠司白濱; Yuri Tanaka; 有理田中
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: JP5668220B2

Abstract

【課題】従来の多翼送風機では、電動機からの加振に対する羽根車の共振を抑制するためにゴム製のリングなど損失係数が大きい素材の別部品が必要となるため、構造が複雑となりコストが増加するという課題がある。また、長期間の使用によってゴムが劣化して振動を絶縁する効果が低下した場合、電動機からの振動が羽根車に伝達してしまい共振現象が励起され、騒音が発生するという課題がある。
【解決手段】主板８と外周リング１０の距離を回転方向に不均一にすることにより、主板８に対し円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数が分散され、電動機７の加振力との共振現象の励起が抑制されて騒音の発生を防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、天井埋込型換気扇などの換気空調機器等に使用される多翼送風機に関するものである。

従来、この種の多翼送風機は、図４に示すように、ベルマウス１０１を有するファンケーシング１０２と、ファンケーシング１０２内に回転駆動可能に設置された羽根車１０３と、羽根車１０３を駆動する電動機１０４から構成されている。羽根車１０３は、主板１０５の外周側に複数の羽根１０６を有し、羽根１０６の外周よりも外径が大きい外周リング１０７を羽根車１０３の吸込側端部１０８に設けている（例えば特許文献１参照）。

この構成において、電動機１０４から発生する電磁振動の周波数と羽根車１０３の固有振動モードの周波数が一致すると、共振現象が励起され羽根車１０３の振動が増幅し、騒音が発生する。電磁振動の加振力は回転軸の円周方向に作用するため、羽根車１０３の固有振動モードが、図５に示すような主板１０５と外周リング１０７を支持点とする羽根１０６の曲げ変形によって主板１０５と吸込側端部１０８が円周方向の逆位相にねじれる挙動である場合、加振に対して応答しやすいと共に、羽根車１０３がスピーカーの振動板の働きをして、過大な騒音になり易い。また、この固有振動モードの周波数は主板１０５と外周リング１０７の間の距離、すなわち羽根１０６の長さに依存しているため、共振現象を抑制するには羽根１０６の長さを変更することが最も効果的である。しかし、羽根の長さは多翼送風機として送風性能から決められており、大幅に短くする、または長くすることはできない。

そこで、電動機からの振動を絶縁する構造にして共振現象の励起を抑制し、騒音の発生を防止するものが広く知られている（例えば特許文献２参照）。

以下、その多翼送風機について図６を参照しながら説明する。

羽根車１０９の羽根ボス１１０の内径を電動機の回転軸１１１外径より大きくするとともに、羽根ボス１１０の両端側にゴム製のリング１１２が入る凹部１１３を設け、回転軸１１１に羽根ボス１１０を挿入しワッシャ１１４を当てて、ねじ１１５で止めることで、羽根車１０９がワッシャ１１４とねじ１１５とにより押圧され回転軸１１１から浮いた状態となる。回転軸１１１からの電磁振動がリング１１２によって絶縁されて羽根車１０９に伝達されなくなるため、羽根車１０９が持つ固有振動数と共振しなくなり、騒音の発生を防止することができる。

特開２００１−１７３５９６号公報（第２図）実開平５−１８９９号公報（第２図）

このような従来の多翼送風機では、振動を絶縁するためにゴム製のリングなど損失係数が大きい素材の別部品が必要となるため、構造が複雑となりコストが増加するという課題があった。また、長期間の使用によってゴムが劣化して振動を絶縁する効果が低下した場合、電動機からの振動が羽根車に伝達してしまい共振現象が励起され、騒音が発生するという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、構造が簡単で低コストに共振現象の励起を抑制でき、長期間安定して騒音の発生を防止できる多翼送風機を提供することを目的とする。

そして、この目的を達成するために、本発明は、主板と、主板の一面に環状に並ぶ複数の羽根板と、羽根板の外周面をつなぐ外周リングを備えた樹脂製の羽根車と、羽根車の回転中心に回転軸が接続された電動機と、羽根車を内包し吸込口を備えたケーシングとを備え、羽根板の固有振動モードの周波数が分散されるように主板と外周リングの距離が回転方向に不均一であるという構成にしたものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、羽根板の曲げ変形によって主板と羽根板の開口端が円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数を羽根板毎に異なるようにできるため、固有振動モードの周波数が分散され、電動機から発生される円周方向の加振力の周波数との共振現象の励起を抑制することができ、構造が簡単で低コストにでき、長期間安定して騒音の発生を防止できる多翼送風機を提供することができる。

本発明の実施の形態１の多翼送風機を示す側断面図同多翼送風機の羽根車の上面図同多翼送風機の羽根車の斜視図従来の多翼送風機を示す側断面図従来の多翼送風機の羽根車の斜視図従来の翼送風機の羽根車の部分断面図

本発明の請求項１記載の多翼送風機は、主板と、主板の一面に環状に並ぶ複数の羽根板と、羽根板の外周面をつなぐ外周リングを備えた樹脂製の羽根車と、羽根車の回転中心に回転軸が接続された電動機と、羽根車を内包し吸込口を備えたケーシングとを備え、羽根板の固有振動モードの周波数が分散されるように主板と外周リングの距離が回転方向に不均一であるという構成を有する。これにより、羽根板の主板と外周リングの間の部分の曲げ変形によって主板と羽根板の外周リングが円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数を羽根板毎に異なるようにできるため、固有振動モードの周波数が分散され、電動機から発生される円周方向の加振力の周波数との共振現象の励起を抑制することができ、構造が簡単で低コストにでき、長期間安定して騒音の発生を防止できるという効果を奏する。

また、主板との距離が同一な外周リングの全長が、外周リング全周の半周以下であるという構成にしても良い。これにより、主板と羽根板の外周リングが円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数が同一の羽根板を半数以下にすることができ、十分に固有振動モードの周波数が分散され、電動機から発生される円周方向の加振力の周波数との共振現象の励起を抑制することができ、構造が簡単で低コストにでき、長期間安定して騒音の発生を防止できるという効果を奏する。

また、主板と外周リングの距離は全て羽根板の長手方向の長さの半分以上である構成にしてもよい。これにより、羽根板の外周リングと羽根板の端部の間の部分が回転中の遠心力などの外力によって変形することによる強度低下や異音の発生を抑制することができるという効果を奏する。

また、外周リングの少なくとも一部が羽根板の端部に位置する構成にしてもよい。これにより、羽根車から流出した流れが羽根板の端部から逆流する流れを抑制することができ、効率の低下や騒音の発生を抑制することができるという効果を奏する。

また、主板と外周リングの距離が円周方向に周期的に変化している構成にしてもよい。これにより、羽根車のバランスを良くすることができ、羽根車の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができるという効果を奏する。

また、外周リングが円周方向に複数に分割され、それぞれが主板と平行である構成にしてもよい。これにより、外周リングの表側もしくは裏側に空気が衝突して羽根車の回転バランスが悪化することを抑制することができ、羽根車の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができるという効果を奏する。

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から図３に示すように、多翼送風機１は１つの吸込口２と吹出口３を有するファンケーシング４と、ファンケーシング４内部に配置された羽根車５と、羽根車５と回転軸６が接続され、ファンケーシング４の吸込口２に対向する側に固定された電動機７を備えている。

羽根車５は、主板８（例えば直径１００ｍｍ）の一方に環状に並ぶ複数（例えば４７枚）の羽根板９（例えば長さ９０ｍｍ）を備え、羽根板９の周りには羽根板９をつなぐ外周リング１０を備えている。

外周リング１０は円周方向に六等分されており、分割された外周リング１０の一部を回転方向に順に１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆとする。外周リング１０ａから１０ｆはそれぞれ主板８と並行であり、それぞれの主板８からの距離ＤをそれぞれＤａ〜Ｄｆとすると、対向する外周リング（例えば１０ａと１０ｄ）の距離（例えばＤａとＤｄ）は同一となっている。

また外周リング１０ａと１０ｄは羽根板９の端部１１に位置し、また外周リング１０ｃと１０ｆは羽根板９の長さの半分よりも端部１１側に位置し、また外周リング１０ｂと１０ｅは外周リング１０ａと１０ｃの中間に位置している。つまり、Ｄａ（＝Ｄｄ）＞Ｄｂ（＝Ｄｅ）＞Ｄｃ（＝Ｄｆ）の関係となっており、円周方向に周期的に距離Ｄが変化している。

上記構成において、電動機７の駆動により羽根車５を回転させると、羽根板９の働きにより空気が昇圧されるため、吸込口２から空気を吸い込み、羽根板９を通り、羽根車５からファンケーシング４内へと送り出され、吹出口３から空気が吹き出される。

このとき、電動機７は例えばＤＣブラシレスモーターを用いた場合、その構造上、運転時に回転軸６の円周方向に加振力が発生し、その加振周波数は回転数に比例して変化することが知られている。例えばその加振周波数をＦｍ（Ｈｚ）、回転数をＲｍ（１／ｍｉｎ）、係数をαとすると、Ｆｍ＝α×Ｒｍ／６０（Ｈｚ）で表すことができる。係数αはモータの構造や駆動制御方法で決まり、係数αが１８のＤＣブラシレスモーターの場合、回転数Ｒｍが７４０（１／ｍｉｎ）のとき加振周波数Ｆｍは２２０（Ｈｚ）となる。

羽根車５は樹脂による一体射出成形品であり、その材質は例えばポリプロピレン（ＰＰ）を用いているが、アクリロニトリル・ブタジエン・スチロール（ＡＢＳ）など他の熱可逆性樹脂を用いる場合もある。樹脂製であるため、振動減衰率が高く加振力が伝達しても過度の振動や騒音放射を発生しにくいが、共振現象が励起すると加振力に対して大きな応答となり、過大な振動を発生することがある。

例えば図５に示すような従来の羽根車１０３では、主板１０５から複数の長さが一定な羽根１０６が環状に配置されており、主板１０５と外周リング１０７の距離は全周で同一であるため、それぞれの羽根１０６の主板１０５側と吸込側端部１０８が円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードは、全ての羽根１０６で同一となるため、電動機７の加振周波数とＦｍとその固有振動モードが重なった場合、卓越した共振現象が励起される。

しかし本実施の形態の羽根車５では、主板８と外周リング１０の距離Ｄが回転方向に不均一であるので、羽根板９の主板８と外周リング１０の間の部分の曲げ変形によって主板８と羽根板９の外周リング１０が円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数を羽根板９毎に異なるようにできるため、固有振動モードの周波数が分散され、電動機７から発生される円周方向の加振力の周波数との共振現象の励起を抑制することができる。

また、主板８との距離Ｄが同一な外周リング１０の全長が、外周リング１０の全周の半周以下である構成となっているので、主板８と羽根板９の外周リング１０が円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数が同一となる羽根板９を半数以下にすることができ、十分に固有振動モードの周波数が分散され、電動機７から発生される円周方向の加振力の周波数との共振現象の励起を抑制することができる。

また、主板８と外周リング１０の距離Ｄが全て羽根板９の長手方向の長さの半分以上であるため、羽根板９の外周リング１０と羽根板９の端部１１の間の部分が回転中の遠心力などの外力によって変形することによる強度低下や異音の発生を抑制することができる。

また、外周リング１０の一部（外周リング１０ａと１０ｄ）が羽根板９の端部１１に位置するため、羽根車５から流出した流れが羽根板９の端部１１から逆流する流れを抑制することができ、効率の低下や騒音の発生を抑制することができる。

また、主板８と外周リング１０の距離Ｄが円周方向に周期的に変化しているので、羽根車５のバランスを良くすることができ、羽根車５の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができる。

また、複数に分割された外周リング１０のそれぞれが主板８と平行であるので、外周リング１０の表側もしくは裏側に空気が衝突して揚力や抗力が発生し羽根車５の回転バランスが悪化することを抑制することができ、羽根車５の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができる。

また、振動を絶縁するゴムなどの別部品を使用しないため、劣化もなく長期間安定して共振現象を抑制する効果を得られる。

また、羽根車５は、樹脂一体成形品であり別部品や複雑な分割金型による製造の必要はなく、一般的な上下二面方式の金型で成型可能となり、低コストにできる。

本発明にかかる多翼送風機は、本発明の多翼送風機は、室内の換気に使用する天井埋込形換気扇等に用いる用途として有用である。また、空気調和装置や空気清浄機などの送風機としての用途としても有用である。

１多翼送風機
２吸込口
３吹出口
４ファンケーシング
５羽根車
６回転軸
７電動機
８主板
９羽根板
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ外周リング
１１端部
Ｄ、Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、Ｄｆ距離
Ｆｍ加振周波数
Ｒｍ回転数
α 係数

Claims

主板と、
前記主板の一面に環状に並ぶ複数の羽根板と、
前記羽根板の外周面をつなぐ外周リングを備えた樹脂製の羽根車と、
前記羽根車の回転中心に回転軸が接続された電動機と、
前記羽根車を内包し吸込口を備えたケーシングとを備え、
前記羽根板の固有振動モードの周波数が分散されるように前記主板と前記外周リングの距離が回転方向に不均一であることを特徴とする多翼送風機。
前記主板との距離が同一な前記外周リングの全長が、外周リング全周の半周以下であることを特徴とする請求項１に記載の多翼送風機。
前記主板と前記外周リングの距離は全て羽根板の長手方向の長さの半分以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の多翼送風機。
前記外周リングの少なくとも一部が前記羽根板の端部に位置することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多翼送風機。
前記主板と前記外周リングの距離が円周方向に周期的に変化していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多翼送風機。
前記外周リングが円周方向に複数に分割され、それぞれが前記主板と平行であることを特徴とする請求項５に記載の多翼送風機。