JP5494088B2 - Multi-blade blower - Google Patents
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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。 The present invention relates to a multiblade blower used for ventilation air conditioning equipment such as a ceiling-embedded ventilation fan.
従来、この種の多翼送風機は、図8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)。
Conventionally, as shown in FIG. 8, this type of multiblade blower drives a
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、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。
In this configuration, when the frequency of the electromagnetic vibration generated from the
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)。 In view of this, a structure in which vibration from an electric motor is insulated to suppress excitation of a resonance phenomenon and prevent generation of noise is widely known (see, for example, Patent Document 2).
以下、その多翼送風機について図10を参照しながら説明する。 Hereinafter, the multiblade fan will be described with reference to FIG.
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。
The inner diameter of the
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。 In such a conventional multiblade fan, another part made of a material having a large loss factor such as a rubber ring is required to insulate vibration, so that the structure is complicated and the cost is increased. In addition, when the rubber deteriorates due to long-term use and the effect of insulating the vibration is reduced, the vibration from the motor is transmitted to the impeller, the resonance phenomenon is excited, and noise is generated.
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。 The present invention solves such a conventional problem, and provides a multiblade fan that is simple in structure, can suppress excitation of a resonance phenomenon at low cost, and can stably prevent generation of noise for a long period of time. With the goal.
そして、この目的を達成するために、本発明は、主板と、前記主板の表側と裏側の外周側にそれぞれに環状に並ぶ複数の羽根板をそれぞれの端面位置が回転軸に垂直な平面上に均一にして備えた樹脂製の羽根車と、前記回転軸に接続した電動機と、前記羽根車を内包し吸込口と吹出口を備えたケーシングとを備え、前記羽根板のねじれによる固有振動モードの周波数が分散されるように前記主板は、周方向に複数に分割して前記外周側の前記回転軸方向の位置を不均一とし、前記羽根板の回転軸方向の長さを主板の表側および裏側でそれぞれ不均一にしたことを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the present invention provides a main plate and a plurality of blades arranged in a ring on the front side and the back side of the main plate , respectively, on a plane whose end face positions are perpendicular to the rotation axis. A resin impeller provided uniformly, an electric motor connected to the rotating shaft , a casing including the impeller and including a suction port and a blowout port, and a natural vibration mode caused by twisting of the impeller plate The main plate is divided into a plurality of portions in the circumferential direction so that the position of the outer peripheral side in the rotation axis direction is non-uniform, and the length of the blade plate in the rotation axis direction is set to the front side of the main plate and It is characterized in that it is made uneven on the back side, thereby achieving the intended purpose.
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。 According to the present invention, since the frequency of the natural vibration mode in which the opening ends of the main plate and the blade plate are twisted in the opposite phase in the circumferential direction by bending deformation of the blade plate can be made different for each blade plate, the frequency of the natural vibration mode is It is possible to suppress the excitation of resonance phenomenon with the frequency of the vibration force in the circumferential direction that is distributed and generated from the electric motor, the structure is simple and low cost, and the generation of noise can be stably prevented for a long time A multi-blade fan can be provided.
本発明の請求項1記載の多翼送風機は、主板と、前記主板の表側と裏側の外周側にそれぞれに環状に並ぶ複数の羽根板をそれぞれの端面位置が回転軸に垂直な平面上に均一にして備えた樹脂製の羽根車と、前記回転軸に接続した電動機と、前記羽根車を内包し吸込口と吹出口を備えたケーシングとを備え、前記羽根板のねじれによる固有振動モードの周波数が分散されるように前記主板は、周方向に複数に分割して前記外周側の前記回転軸方向の位置を不均一とし、前記羽根板の回転軸方向の長さを主板の表側および裏側でそれぞれ不均一にした構成を有する。
The multiblade fan according to
これにより、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羽根板の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、簡単な構造で低コストで、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、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。 As a result, the frequency of the natural vibration mode of the slats in which the opening ends of the main plate and the slats are twisted in the opposite phase in the circumferential direction by bending deformation of the slats can be made different for each slat. Thus, the frequency of the natural vibration mode is dispersed, the excitation of the resonance phenomenon with the frequency of the circumferential excitation force generated from the motor can be suppressed, and the generation of noise can be prevented stably for a long period of time. There is an effect.
特に、主板が周方向に複数に分割され、主板の外周の回転軸方向の位置が不均一である構成にしたことにより、羽根板の長さを回転方向に大きくばらつかせることができるため、固有振動モードの周波数が大きく分散され、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。 In particular, the main plate is divided into a plurality in the circumferential direction, and the configuration of the position of the outer periphery of the main plate in the direction of the rotation axis is non-uniform, so that the length of the blades can be greatly varied in the rotation direction, The frequency of natural vibration mode is greatly dispersed, and the excitation of resonance phenomenon with the frequency of the circumferential excitation force generated from the motor can be suppressed, the structure is simple and low cost, stable for a long time This produces the effect of preventing noise generation.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(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。
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1 to 3, the
羽根車5は、主板8(例えば直径100mm)の吸込口2側(以下表側と称す)と電動機7側(以下裏側と称す)のそれぞれに環状に並ぶ複数(例えば47枚)の表側羽根板9aと裏側羽根板9bを備えている。
The
表側羽根板9aの端面である表側羽根板端面10aは、主板8の中心位置から吸込口2の方向に40mmに位置する回転軸6に垂直な表側平面Sa上に均一で、また裏側羽根板9bの端面である裏側羽根板端面10bは主板8の中心位置から電動機7の方向に25mmに位置する回転軸6に垂直な裏側平面Sb上に均一であり、羽根車5の外形は円筒状となっている。表側羽根板端面10a外周には、表側羽根板9aをつなぐ外周リング11を備えている。
The front blade end face 10a, which is the end face of the front blade 9a, is uniform on the front flat surface Sa perpendicular to the
主板8は、主板ハブ部12と回転方向に均等に6個に分割された主板外周部13を備え、主板外周部13はそれぞれ回転軸6に対して垂直で、回転軸方向に10mmの間隔をもって回転方向に交互に位置しており、また主板8の主板ハブ部12と主板外周部13の間には主板開口部14を備えている。
The
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、表側羽根板9aと裏側羽根板9b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、その空気のうち一部は表側羽根板9aを通り、残りは主板8に主板開口部14を備えるため主板8の裏側に流れ込み、裏側羽根板9b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から空気を吹き出される。
In the above configuration, when the
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。
At this time, for example, when a DC brushless motor is used as the
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。
The
例えば図9に示すような従来の羽根車103では、主板105から表側のみに複数の長さが一定な羽根106が環状に配置されており、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。
For example, in a
しかし本実施の形態の羽根車5では、主板8の主板外周部13の回転軸方向の位置が回転方向に不均一で、かつ羽根車5の外形が円筒状であるため、表側羽根板9a、裏側羽根板9bの長さは、それぞれ回転方向に不均一になっており、表側羽根板9a、裏側羽根板9bが主板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、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。
However, in the
また、羽根車5の外形が円筒状であるため、主板8の表側羽根板9aと裏側羽根板9bの長さの合計は回転方向に均一となり、羽根車5のバランスが良くなり、また回転方向の羽根車5の空気に対する仕事のばらつきが抑制され、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。
Further, since the outer shape of the
また、主板8が回転方向に均等に分割されているので、羽根車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。
Further, since the
また、主板8の主板外周部13が回転軸に対して垂直であるので、主板8の表側もしくは裏側に空気が衝突して羽根車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。
In addition, since the main plate outer
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。 Further, since no separate parts such as rubber that insulates vibration are used, the effect of suppressing the resonance phenomenon stably for a long time without deterioration can be obtained.
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い。また、外周リング11が一方向のみであれば、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。
In addition, the
(実施の形態2)
図4において、図1から図3と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
(Embodiment 2)
4, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図4に示すように、均等に分割された主板8の主板外周部13が、一様に、羽根車5が回転したときに主板8の裏側に空気が当たる方向に傾斜している。(例えば傾斜の度合い(傾斜角)は、10度)。
As shown in FIG. 4, the main plate outer
上記構成により、傾斜した主板8の主板外周部13が主板8の表側から裏側の向きの空気の流れを促進することができ、送風効率を向上することができる。
By the said structure, the main-plate outer
また、主板外周部13それぞれの傾斜が一様であるので、羽根車5の回転バランスが悪化することを抑制して、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。
Moreover, since the inclination of each main plate outer
(参考例1)
図5において、図1から図3と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
( Reference Example 1 )
5, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図5に示すように、羽根車5の主板8は円盤状で、表側羽根板9a、裏側羽根板9bの枚数がそれぞれ48枚である。表側羽根板9aと裏側羽根板9bはそれぞれ、互いに厚みが異なる8枚を一群として、回転方向に周期的に配置された構成になっている。(例えば、一群をなす8枚は厚みが、反回転方向に0.8mmから1.85mmまで0.15mmずつ厚みを増す)。
As shown in FIG. 5, the
上記構成により、表側羽根板9a、裏側羽根板9bの厚みがそれぞれ回転方向に不均一になっており、表側羽根板9a、裏側羽根板9bが主板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、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。
With the above configuration, the thicknesses of the front and rear blades 9a and 9b are not uniform in the rotational direction, and the front and rear blades 9a and 9b are twisted in the opposite phase in the circumferential direction with respect to the
また、表側羽根板9aと裏側羽根板9bそれぞれの厚みが不均一な一群が回転方向に周期的に配置されているので、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という効果を奏する。
In addition, since a group of non-uniform thicknesses of the front blade 9a and the rear blade 9b is periodically arranged in the rotation direction, the balance of the
(参考例2)
図6において、図1から図3と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
( Reference Example 2 )
In FIG. 6, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図6に示すように、羽根車5の主板8は円盤状で、表側羽根板9a、裏側羽根板9bの枚数がそれぞれ48枚である。表側羽根板9aは表側羽根内径Daが互いに異なる8枚を一群として、回転方向に周期的に配置された構成になっており、裏側羽根板9bも同様に裏側羽根内径Dbが互いに異なる8枚を一群として、回転方向に周期的に配置された構成になっている。
As shown in FIG. 6, the
上記構成により、表側羽根内径Da、裏側羽根内径Dbがそれぞれ回転方向に不均一になっており、表側羽根板9a、裏側羽根板9bが主板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、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。
With the above configuration, the front blade inner diameter Da and the rear blade inner diameter Db are non-uniform in the rotational direction, and the natural vibration mode in which the front blade 9a and the rear blade 9b are twisted in the opposite phase in the circumferential direction with respect to the
また、表側羽根内径Da、裏側羽根内径Dbが不均一な一群が回転方向に周期的に配置されているので、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。
In addition, since a group of non-uniform front blade inner diameter Da and rear blade inner diameter Db is periodically arranged in the rotation direction, the balance of the
(参考例3)
図7において、図1から図3と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
( Reference Example 3 )
In FIG. 7, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図7に示すように、羽根車5の主板8は円盤状で、表側羽根板9a、裏側羽根板9bの枚数がそれぞれ48枚である。表側羽根板9aは回転軸6に垂直な断面形状が互いに異なる8枚を一群として、回転方向に周期的に配置された構成になっており、裏側羽根板9bも同様に断面形状が互いに異なる8枚を一群として、回転方向に周期的に配置された構成になっている。
As shown in FIG. 7, the
上記構成により、表側羽根板9a、裏側羽根板9bそれぞれの断面形状が回転方向に不均一になっており、表側羽根板9a、裏側羽根板9bが主板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、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。
With the above configuration, the cross-sectional shapes of the front and rear blades 9a and 9b are non-uniform in the rotational direction, and the front and rear blades 9a and 9b are twisted in the opposite phase in the circumferential direction with respect to the
また、表側羽根板9aと裏側羽根板9bそれぞれの断面形状が不均一な一群が回転方向に周期的に配置されているので、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。
Further, a group of non-uniform cross-sectional shapes of the front blade plate 9a and the back blade plate 9b is periodically arranged in the rotation direction, so that the balance of the
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。 The multiblade fan according to the present invention is useful as an application for use in a ceiling-embedded ventilation fan used for indoor ventilation. Moreover, it is useful also as a use as air blowers, such as an air conditioning apparatus and an air cleaner.
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
9a 表側羽根板
9b 裏側羽根板
10a 表側羽根板端面
10b 裏側羽根板端面
Sa 表側平面
Sb 裏側平面
11 外周リング
12 主板ハブ部
13 主板外周部
14 主板開口部
Fm 加振周波数
Rm 回転数
α 係数
Da 表側羽根内径
Db 裏側羽根内径
DESCRIPTION OF
Claims (1)
A resin impeller comprising a main plate, and a plurality of blades arranged in a ring on the outer peripheral side of the front side and the back side of the main plate, each end face position being uniform on a plane perpendicular to the rotation axis; and the rotation An electric motor connected to a shaft , and a casing including the impeller and including a suction port and a blower outlet, and the main plate is arranged in a circumferential direction so that the frequency of the natural vibration mode due to torsion of the blade plate is dispersed The multi-blade is divided into a plurality of portions, the position of the outer peripheral side in the direction of the rotational axis is made uneven, and the length of the blade plate in the direction of the rotational axis is made uneven on the front side and the back side of the main plate, respectively. Blower.
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