JP2015218714A

JP2015218714A - 軸流送風機

Info

Publication number: JP2015218714A
Application number: JP2014105565A
Authority: JP
Inventors: 高橋　努; Tsutomu Takahashi; 努高橋; 塩野入　公宣; Kiminobu Shionoiri; 公宣塩野入; 樹司村上; Tatsushi Murakami; 朋孝鷲見; Tomotaka Washimi; 侑也向坂; Yuya Kosaka; 千香子酒井; Chikako Sakai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-05-21
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-12-07

Abstract

【課題】騒音抑制効果を達成しつつ薄形化した軸流送風機を得ること。
【解決手段】軸流送風機１０は、気体が流入する入口及び前記気体が流出する出口を有する通風路１１ａが貫通するフレーム１１と、通風路１１ａ内に配置されたモータ１５と、モータ１５の回転軸に装着され、かつ通風路１１ａ内に配置された羽根車１６と、モータ１５に固定されるモータ固定部、モータ固定部から屈曲して通風路１１ａの出口に向かって延びる傾斜部及び傾斜部から屈曲しモータ１５の回転軸と直交する平面内で羽根車１６の径方向外側へ向かって延びてフレーム１１に固定されるフレーム固定部を有するモータ固定脚１２と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、軸流送風機に関する。

軸流送風機は、回転方向に対して一定の角度をなす羽根を回転軸周りに回転させ、羽根の表面と裏面との間に圧力差を発生させて軸方向に送風する。軸流送風機に静圧が作用すると、羽根の表面（圧力が高い面）から裏面（圧力が低い面）へ容易に風が漏れ、風量が減少する可能性がある。

産業用途の軸流送風機は、静圧が作用する条件で使用されることが多い。このために、羽根の回転軸と同一軸をなす円筒形の通風路で羽根外周部を囲み、静圧による風量低下を抑制している。

通風路内に障害物を設置することは、静圧上昇による風量の減少及び風切り音の増大を招くため、できる限り避けることが好ましい。しかし、軸流送風機の構造上、羽根を回転させるためのモータを通風路内に配置する必要がある。このため、モータを支持するモータ固定脚も通風路内に配置される。

一般に、モータ固定脚に風が衝突して発生する騒音の大きさは、風速の６乗に比例する。そのため、モータ固定脚を羽根の下流側に配置する場合、風速が速い羽根付近からできる限り遠ざけて配置することが好ましい。しかしながら、羽根とモータ固定脚との距離を大きくすることは、流れ方向における製品の厚さの増大につながる。そのため、軸流送風機を薄形とするとき、製品厚さの制約から、羽根とモータ固定脚との距離を十分にとることができない。

従来、製品厚さを増大させずに騒音を抑制した換気扇（軸流送風機）として、羽根車を囲む油受けの後部開口端縁部に当接されるその後方のモータ取付け足の脚部を中央のモータ支承部より後退させ、羽根外周部と脚部との距離を大きくした換気扇が記載されている（例えば、特許文献１）。

実開昭５８−３０１３１号公報

一般的に、軸流送風機の羽根の外周部は風速が速く、羽根の中心部では風速が低下するため、モータ固定脚を羽根から遠ざけることによる騒音抑制効果は、羽根の外周部の方が羽根の中心部よりも顕著である。

特許文献１に記載された技術によれば、製品の厚さを増大させずにモータ取付け脚と羽根外周部との距離を大きくすることができる。特許文献１に記載された技術は、モータ取付け脚を、モータ支承部から外枠にかけて徐々に羽根から遠ざけているため、羽根の中心部から羽根の外周部にかけて騒音抑制効果が徐々に現れるが、羽根の中心部は依然としてモータ取付け脚との距離が近く、騒音抑制効果が限定的である。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、従来よりも騒音を抑制し、かつ薄形化した軸流送風機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る軸流送風機は、気体が流入する入口及び前記気体が流出する出口を有する通風路が貫通するフレームと、前記通風路内に配置されたモータと、前記モータの回転軸に装着され、かつ前記通風路内に配置された羽根車と、前記モータ又は前記モータを支持する部材に固定されるモータ固定部、前記モータ固定部から屈曲して前記出口に向かって延びる傾斜部及び前記傾斜部から屈曲し前記回転軸と直交する平面内で前記羽根車の径方向外側へ向かって延びて前記フレームに固定されるフレーム固定部を有するモータ固定脚と、を備えることを特徴とする。

本発明は、従来よりも騒音を抑制し、かつ薄形化した軸流送風機を提供することができる。

図１は、実施の形態１に係る軸流送風機を示す正面図である。図２は、実施の形態１に係る軸流送風機のモータ及び羽根車を取外した状態を示す正面図である。図３は、実施の形態１に係る軸流送風機の断面図である。図４は、実施の形態１に係る軸流送風機のモータの側面図である。図５は、実施の形態１に係る軸流送風機のモータ固定脚の斜視図である。図６は、図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図７は、実施の形態１に係る軸流送風機のモータ固定脚の正面図である。図８は、実施の形態１に係る軸流送風機のモータ固定脚の側面図である。図９は、実施の形態１の変形例に係る軸流送風機を示す断面図である。図１０は、実施の形態２に係る軸流送風機の、モータと羽根車を取外した状態を示す正面図である。図１１は、実施の形態３に係る軸流送風機の、モータと羽根車を取外した状態を示す正面図である。図１２は、実施の形態４に係る軸流送風機を示す正面図である。図１３は、実施の形態４に係る軸流送風機の、モータと羽根車を取外した状態を示す正面図である。図１４は、実施の形態４に係る軸流送風機の断面図である。

以下に、本発明に係る軸流送風機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る軸流送風機を示す正面図である。図２は、実施の形態１に係る軸流送風機のモータ及び羽根車を取外した状態を示す正面図である。図３は、実施の形態１に係る軸流送風機の断面図である。図４は、実施の形態１に係る軸流送風機のモータの側面図である。図５は、実施の形態１に係る軸流送風機のモータ固定脚の斜視図である。図６は、図５のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図７は、実施の形態１に係る軸流送風機のモータ固定脚の正面図である。図８は、実施の形態１に係る軸流送風機のモータ固定脚の側面図である。

図１〜図８に示すように、軸流送風機１０は、フレーム１１と、モータ１５と、羽根車１６と、モータ固定脚１２と、を備えている。フレーム１１は、図１及び図２に示すように、通風路１１ａを有している。通風路１１ａは、フレーム１１を貫通している。通風路１１ａは、円筒形であり、図３に示すように、気体ａが流入する入口１１ａｉ及び気体ａが流出する出口１１ａｅを有している。本実施の形態において、フレーム１１は、通風路１１ａの入口１１ａｉ側又は出口１１ａｅ側から見たときの形状が矩形（正方形を含む）である。フレーム１１は、４個の角部１１ｂの外側が円弧状に形成されているが、このような形状も矩形に含まれるものとする。フレーム１１は、４個の角部１１ｂに設けられたネジ通し孔１１ｃを利用して、ネジにより、例えば建物の壁面に取付けられる。

モータ１５は、通風路１１ａ内に配置されている。モータ１５の形状は、図４に示すように、円筒形状であり、一端部１５Ｔから回転軸１５ｂが突出している。モータ１５は、側面１５Ｓから径方向外側に向かってフランジ１５ａが張り出している。フランジ１５ａは、モータ１５を支持する部材である。モータ１５の回転軸１５ｂは、図１及び図３に示すように、円筒形の通風路１１ａの中心軸線Ｚｒ上に設けられる。本実施の形態では、モータ１５の回転軸１５ｂの回転中心は、フレーム１１の中心軸線Ｚｒと一致する。通風路１１ａの中心軸線Ｚｒとは、通風路１１ａがフレーム１１を貫通する方向と直交する平面で通風路１１ａを切ったときの断面の図心又は重心を、通風路１１ａが貫通する方向の全体わたって結んで得られる線である。

羽根車１６は、モータ１５の回転軸１５ｂに装着され、かつ通風路１１ａ内に配置される。羽根車１６は、円柱状のボス１６ｂと、ボス１６ｂの側面１６ｂｓに取り付けられて、ボス１６ｂの径方向外側に向かって延びる複数枚の羽根１６ａとを備える。本実施の形態において、羽根１６ａは５枚であるが、羽根１６ａの数は５枚に限定されるものではない。

モータ固定脚１２は、モータ固定部１３と、傾斜部１２ｂと、フレーム固定部１２ａと、を有する。モータ固定部１３は、図５に示すように、円弧状かつ板状の部分である。モータ固定部１３は、モータ１５又はモータ１５を支持する部材に固定される。本実施の形態において、モータ固定部１３は、モータ１５のフランジ１５ａを介して、モータ１５に直接固定されているが、後述するように、モータ１５を支持する部材に取り付けられてもよい。

傾斜部１２ｂは、モータ固定部１３から屈曲して、通風路１１ａの出口１１ａｅに向かって延びる。図１及び図２に示すように、フレーム固定部１２ａは、図３及び図５に示すように、傾斜部１２ｂから屈曲しモータ１５の回転軸１５ｂと直交する平面ＰＬ内で羽根車１６の径方向外側へ向かって延びて、フレーム１１に固定される。平面ＰＬは、図３に示すように、通風路１１ａの中心軸線Ｚｒと直交する。モータ１５の回転軸１５ｂは、中心軸線Ｚｒ上に配置され、かつ中心軸線Ｚｒと平行なので、平面ＰＬは、モータ１５の回転軸１５ｂと直交する。

モータ固定脚１２、より具体的には傾斜部１２ｂ及びフレーム固定部１２ａの断面形状は、図６に示すように、断面係数を確保するために、溝形形状になっている。モータ固定脚１２の断面形状を溝形形状とすることにより、材料の使用量を低減し、かつ断面係数を確保することができる。

モータ固定脚１２は、フレーム１１の角部１１ｂに向かってフレーム１１の通風路１１ａの中心軸線Ｚｒから放射状に、フレーム１１の角部１１ｂに向かって外方に延びる。モータ固定部１３は、ネジ孔１３ａを有している。モータ１５のフランジ１５ａは、ネジによりモータ固定部１３に締結されて、固定される。

軸流送風機１０は、モータ１５により羽根車１６を回転させ、通風路１１ａ内に気体（本実施の形態では空気）を送ることにより、静圧を確保しつつ通風路１１ａの中心軸線Ｚｒ方向に送風することができる。このとき、気体は入口１１ａｉから通風路１１ａ内に流入し、出口１１ａｅから流出する。

図５に示すように、円弧状のモータ固定部１３は、モータ１５を固定するモータ固定平面１８を構成するが、通風路１１ａの断面積を確保するために、モータ固定部１３の外縁部１３ｅの半径ｒ_ｓを、図４に示す、モータ１５のフランジ１５ａの半径ｒ_ｍ以下（ｒ_ｓ≦ｒ_ｍ）とするのが望ましい。ｒ_ｓ＞ｒ_ｍとなる場合でも、ｒ_ｓを極力小さい寸法とする。このようにすれば、通風路１１ａの断面積の低下を最小限に抑えることができる。

図２、図３及び図５に示すように、モータ固定脚１２は、モータ固定平面１８からフレーム１１の４個の角部１１ｂに向かって延びている。モータ固定脚１２は、傾斜部１２ｂが、モータ固定平面１８から気体の流れ方向、すなわち通風路１１ａの出口１１ａｅ側に傾斜して羽根車１６から遠ざかる。モータ固定脚１２は、フレーム固定部１２ａが、風の流れに対して垂直な平面、すなわち回転軸１５ｂと直交する平面ＰＬ内で、直線的にフレーム１１の角部１１ｂまで延び、フレーム１１に固定される。

モータ固定脚１２は、傾斜部１２ｂがモータ固定部１３から通風路１１ａの出口１１ａｅに向かって屈曲し、傾斜部１２ｂとフレーム固定部１２ａとの境界１２ｖで再び回転軸１５ｂと直交する平面ＰＬに向かって屈曲する。そして、モータ固定脚１２は、平面ＰＬ内で、境界１２ｖからフレーム１１の角部１１ｂまで延びる。このような構造により、風速が速い羽根１６ａの外周側で、羽根１６ａとモータ固定脚１２との距離を離し、モータ固定脚１２に風が当たることによる騒音を抑制することができる。また、モータ固定脚１２の傾斜部１２ｂは、モータ固定部１３からフレーム１１まで延びておらず、境界１２ｖからフレーム１１までは羽根１６ａとモータ固定脚１２のフレーム固定部１２ａとの距離は一定である。このため、モータ固定脚１２は、フレーム１１の中心軸線Ｚｒ方向における大きさの増加が境界１２ｖまでとなる。その結果、軸流送風機１０は、厚さ、すなわちフレーム１１の中心軸線Ｚｒ方向における大きさが抑制されるので、薄形化を実現できる。

図３に示すように、傾斜部１２ｂとフレーム固定部１２ａとの境界１２ｖは、羽根１６ａの長さＬの中心となる位置又は羽根１６ａの長さＬの中心となる位置よりも中心軸線Ｚｒ側に位置する。羽根１６ａの長さＬの中心となる位置は、ボス１６ｂの側面１６ｂｓからの距離がＬ／２となる位置であり、羽根車１６の回転中心（本実施の形態ではフレーム１１の中心軸線Ｚｒと一致する）からの距離がｒ_ｆの位置である。羽根車１６の回転中心から境界１２ｖの距離をｒ_ｅとすると、ｒ_ｅ≦ｒ_ｆとなる。このような構造とすることにより、風速が速い羽根１６ａの外周側半分で、羽根１６ａとモータ固定脚１２との距離を最大限離し、モータ固定脚１２に風が当たることによる騒音を抑制することができる。

図９は、実施の形態１の変形例に係る軸流送風機を示す断面図である。図９に示すように、軸流送風機１０′は、モータ１５のフランジ１５ａに固定されるモータ固定部１３′と、モータ固定脚１２とを備えている。モータ固定脚１２′は、傾斜部１２ｂ′とフレーム固定部１２ａ′とを備えている。傾斜部１２ｂ′は、モータ固定部１３′から屈曲し、回転軸１５ｂの回転中心と０°の角度をなして通風路１１ａの出口１１ａｅへ向かって延びる。フレーム固定部１２ａ′は、傾斜部１２ｂ′から屈曲し回転軸１５ｂと直交する平面内で羽根車１６の径方向外側へ延びてフレーム１１の角部１１ｂに固定される。軸流送風機１０′は、傾斜部１２ｂ′が回転軸１５ｂの回転中心と０°の角度をなす、すなわち、傾斜部１２ｂ′が回転中心と平行になるので、羽根１６ａの略全域で、羽根１６ａとモータ固定脚１２′との距離を最大限離すことができる。その結果、軸流送風機１０′は、モータ固定脚１２′に風が当たることによる騒音をさらに抑制することができる。

４本のモータ固定脚１２，１２′を溶接等で一体化して用いるのが一般的であるが、軸流送風機１０は、２本のモータ固定脚１２をモータ固定部１３により一体化した一対のモータ固定脚１２を用いている。軸流送風機１０′も、２本のモータ固定脚１２′をモータ固定部１３′により一体化した一対のモータ固定脚１２を用いている。このような構造により、軸流送風機１０，１０′は、モータ固定脚１２，１２′の強度低下を抑えながらモータ固定平面１８の面積を低減し、送風性能を改善すると共に、材料削減によりコストを低減することができる。

以上説明したように、実施の形態１の軸流送風機１０及びその変形例の軸流送風機１０′は、騒音を抑制し、かつ薄形化を実現できる。

実施の形態２．
図１０は、実施の形態２に係る軸流送風機の、モータと羽根車を取外した状態を示す正面図である。図１０に示すように、軸流送風機２０は、モータ１５のフランジ１５ａに固定されるモータ固定部２３、モータ固定部２３から屈曲して通風路１１ａの出口に向かって延びる傾斜部２２ｂ、及び傾斜部２２ｂから屈曲し回転軸１５ｂと直交する平面内で羽根車の径方向外側へ向かって延びてフレーム１１の角部１１ｂに固定されるフレーム固定部２２ａを有するモータ固定脚２２を４本備えている。モータ固定脚２２同士は、接続されていない。モータ固定脚２２の傾斜部２２ｂ及びフレーム固定部２２ａの構造は、実施の形態１のモータ固定脚１２が備える傾斜部１２ｂ及びフレーム固定部１２ａと同様である。

軸流送風機２０は、モータ固定部２３によりモータ固定脚２２同士を接続していないので、モータ固定脚２２のモータ固定平面の面積が低減される。その結果、軸流送風機２０は、送風性能が改善されると共に、材料削減によりコストを削減することができる。軸流送風機２０は、実施の形態１の軸流送風機１０のモータ固定脚１２と同様の構造を有するモータ固定脚２２を備えるので、騒音を抑え、かつ薄形化を実現することができる。

実施の形態３．
図１１は、実施の形態３に係る軸流送風機の、モータと羽根車を取外した状態を示す正面図である。図１１に示すように、軸流送風機３０は、円形のモータ固定台（モータを支持する部材）３３に固定されるモータ固定部（モータ固定台３３の裏側に隠れている）、モータ固定部から屈曲して通風路１１ａの出口に向かって延びる傾斜部３２ｂ、及び傾斜部３２ｂから屈曲し回転軸１５ｂと直交する平面内で羽根車の径方向外側へ向かって延びてフレーム１１の角部１１ｂに固定されるフレーム固定部３２ａを有するモータ固定脚３２を４本備えている。

軸流送風機３０は、同一形状のモータ固定脚３２を備えたモータ固定台３３を備える。軸流送風機３０は、実施の形態１のモータ固定脚１２とは異なり、同一形状のモータ固定脚３２を溶接又はネジ等を用いてモータ固定台３３に固定する。このため、軸流送風機３０は、絞り形状が複雑なモータ固定部１３を必要とせず、モータ固定脚３２を容易に製作することができる。軸流送風機３０は、実施の形態１の軸流送風機１０のモータ固定脚１２と同様の構造を有するモータ固定脚３２を備えるので、騒音を抑制し、かつ薄形化を実現することができる。

実施の形態４．
図１２は、実施の形態４に係る軸流送風機を示す正面図である。図１３は、実施の形態４に係る軸流送風機の、モータと羽根車を取外した状態を示す正面図である。図１４は、実施の形態４に係る軸流送風機の断面図である。

図１２〜図１４に示すように、軸流送風機４０は、モータ１５のフランジ１５ａに固定されるモータ固定部４３と、モータ固定部４３の両端部からそれぞれ屈曲して通風路１１ａ′の出口１１ａｅ′に向かって延びる傾斜部４２ｂと、傾斜部４２ｂから屈曲し回転軸１５ｂと直交する平面内で羽根車１６の径方向外側へ向かって延びて延びるフレーム固定部４２ａとを有するモータ固定脚４２を、一対（２本）備えている。それぞれのモータ固定脚４２が有するフレーム固定部４２ａは、通風路１１ａ′が設けられたフレーム１１′の底部の辺部１１ｅ′に固定される。モータ固定脚４２は、通風路１１ａ′の入口１１ａｉ′側又は出口１１ａｅ′側から見たときに、直線状に形成されている。一対のモータ固定脚４２，４２は、モータ１５を挟むように平行に配置される。

本実施の形態において、フレーム１１′は、直方体形状に形成されている。フレーム１１′は、通風路１１ａ′の入口１１ａｉ′側又は出口１１ａｅ′側から見たときの形状が矩形である。このようなフレーム１１′を備える軸流送風機４０の場合、モータ固定脚４２をフレーム１１′の角部１１ｂ′まで延ばして固定する代わりに、モータ固定脚４２をモータ１５から最も近いフレーム１１′の部位に固定する。このような構造により、モータ固定脚４２の形状を簡単にすることができ、材料を削減しつつ容易に製作することができる。実施の形態４の軸流送風機４０は、実施の形態１の軸流送風機１０のモータ固定脚１２と同様の構造を有するモータ固定脚４２を備えるので、騒音を抑制し、かつ薄形化を実現できる。

以上、実施の形態１から実施の形態４を説明したが、前述した内容により実施の形態１から実施の形態４が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、実施の形態１から実施の形態４の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換及び変更のうち少なくとも１つを行うことができる。

１０，１０′，２０，３０，４０軸流送風機、１１，１１′ フレーム、１１ａ，１１ａ′ 通風路、１１ｂ，１１ｂ′ 角部、１１ｃネジ通し孔、１１ｅ′ 辺部、１２，２２，３２，４２モータ固定脚、１２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａフレーム固定部、１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ傾斜部、１３，２３，４３モータ固定部、３３モータ固定台、１５モータ、１５ａフランジ、１５ｂ回転軸、１６羽根車、１６ａ羽根、１８モータ固定平面。

Claims

気体が流入する入口及び前記気体が流出する出口を有する通風路が貫通するフレームと、
前記通風路内に配置されたモータと、
前記モータの回転軸に装着され、かつ前記通風路内に配置された羽根車と、
前記モータ又は前記モータを支持する部材に固定されるモータ固定部、前記モータ固定部から屈曲して前記出口に向かって延びる傾斜部及び前記傾斜部から屈曲し前記回転軸と直交する平面内で前記羽根車の径方向外側へ向かって延びて前記フレームに固定されるフレーム固定部を有するモータ固定脚と、
を備えることを特徴とする軸流送風機。
前記傾斜部と前記フレーム固定部との境界は、前記羽根車が備える羽根の半径の中心となる位置又は前記羽根車の半径の中心となる位置よりも前記回転軸側に位置することを特徴とする請求項１に記載の軸流送風機。
前記フレームは、前記入口側又は前記出口側から見たときの形状が矩形であり、
前記モータ固定部は、円弧状に形成されて前記モータのフランジに固定され、前記モータ固定部の両端部から一対の前記傾斜部及び前記フレーム固定部が前記フレームの角部に向かって延びていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸流送風機。
前記フレームは、前記入口側又は前記出口側から見たときの形状が矩形であり、
前記モータ固定脚は、４本備えられ、それぞれの前記フレーム固定部が、前記フレームの４つの角部に固定されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸流送風機。
前記フレームは、前記入口側又は前記出口側から見たときの形状が矩形であり、
前記モータ固定脚は、２本備えられ、前記入口側又は前記出口側から見たときに直線状に形成されて前記モータを挟むように平行に配置され、前記モータ固定部が、前記モータのフランジに固定され、前記モータ固定部の両端部から一対の前記傾斜部及び前記フレーム固定部がそれぞれ前記フレームの辺部に向かって延びていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の軸流送風機。