JPH0370900A - 送風機 - Google Patents

送風機

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JPH0370900A
JPH0370900A JP1204881A JP20488189A JPH0370900A JP H0370900 A JPH0370900 A JP H0370900A JP 1204881 A JP1204881 A JP 1204881A JP 20488189 A JP20488189 A JP 20488189A JP H0370900 A JPH0370900 A JP H0370900A
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fan casing
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porous structure
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英晴 田中
Yoshihiro Noguchi
善弘 野口
Tomohisa Imai
今井 智久
Yutaka Takahashi
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Mitsubishi Electric Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、消音構造に係る送風機に関する。
[従来の技術] 第13図は例えば実開昭61−114000号公報に示
された消音構造を有する送風機の縦断側面図で、第14
図は第13図の縦断正面図である。
図において、1は昇圧送風作用を行う羽根車、2はこの
羽根車1を駆動する電動機、3はファンケーシングで、
プラスチック材料を発泡または焼結により多孔質状に形
成した硬質の多孔質層で成形したものである。4はファ
ン吸込口、5はファン吹出口である。
従来の送風機は上記のように構成されており、電動機2
により回転させられた羽根車1の作用により空気がファ
ン吸込口4より流入し、ファン吹出口5より流出する。
この過程において、羽根車1より発生した送風機騒音が
ファン吸込口4とファン吹出口5及びファンケーシング
3表面から放射されるが、ファンケーシング3は上記の
ように多孔質層で形成されているため、送風機騒音の大
部分はその多孔質層内で吸収減衰し、両開口から外部に
放射される騒音を抑制することができる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の送風機の消音構造では、ファンケ
ーシング3を構成する多孔質層が厚さ方向及び面方向共
に均一の比重を有するものであるため、吸音性能を向上
させるにはその厚さを相当厚くする必要がある。そのた
め、大きさや重量、製造コストなどが増大するという課
題があった。
また、吸音効果の面を重視するあまり多孔質層の空孔率
を上げた場合には全体的に同等の高い空孔率となるため
、ファンケーシング3を通して空気が外へ漏れることに
なり、空力性能が低下するという課題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされた
もので、ファンケーシングの厚さを薄くしても優れた吸
音性能を有する送風機を得ることを目的とする。
また、本発明は、特に騒音の低周波帯域における吸音性
能を向上させ得る送風機を得ることを目的とする。
さらに、本発明は、ファンケーシングを通しての空気漏
れを改善し、空力性能を向上させ得る送風機を得ること
を目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明に係る送風機は、ファンケーシングの一部または
全部を、厚さ方向もしくは面方向のうち少なくともいず
れか一方に比重を連続的に変化させた硬質の多孔質構造
体で形成したものである。
この場合、多孔質構造体はファンケーシングの内壁面に
厚さ100μm以下のスキン層を有するものとすること
もできる。
また、本発明に係る送風機は、遠心送風機の場合、ファ
ンケーシングの側面を形成する略平板状の多孔質構造体
が、少なくとも羽根車の外周位置以上の半径位置に対し
て、比重の径方向分布が半径が大きくなるほど比重も連
続的に大きくなるような分布を持つものである。
また、本発明に係る送風機は、遠心送風機の場合、ファ
ンケーシングの外周面を形成する渦巻状の多孔質構造体
が、比重の面方向分布が羽根車に最も近い舌部付近の位
置で最小の比重を持ち、該位置から離れるほど連続的に
比重が大きくなるような分布を持つものである。
さらにまた、本発明に係る送風機は、遠心送風機の場合
、ファンケーシングの側面を形成する略平板状の多孔質
構造体が、少なくとも羽根車の外周位置以上の半径位置
に対して、同一半径位置における比重の周方向分布が舌
部のある角度位置付近で最大の比重を持ち、該位置から
全周の374程度以上羽根車の回転方向に移動した角度
位置付近で最小の比重を持ち、その間の比重を連続的に
変化させた分布を持つものである。
[作 用] 本発明における送風機では、ファンケーシングを形成す
る多孔質構造体が厚さ方向もしくは面方向に連続的に変
化する比重分布を持つもので構成されているため、その
比重分布を吸音性能上最適な分布とすることにより、フ
ァンケーシン・グを厚くしなくても十分な吸音性能を確
保できる。
また、多孔質構造体で形成されるファンケーシングの内
壁面に100μm以下のスキン層を設ケた場合には、低
周波での吸音性能がさらに向上し、しかもファンケーシ
ングを通しての空気漏れをも同時に防止できる。
また、本発明を遠心送風機の場合でスキン層を設けない
ファンケーシングに応用するときには、多孔質構造体の
比重の面方向分布をファンケーシング内の静圧分布に対
応させて静圧が高いところほど大体において空孔率が小
さい(すなわち比重が大きい)特徴的な分布にすること
により、空気漏れによる空力性能の低下を大幅に改善す
ることができる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図により説明する。
第1図は本発明の一実施例による送風機の縦断側面図、
第2図はその縦断正面図である。
送風機の基本構成は第13図、第14図に示した従来例
と同様である。ただし、本発明においては、ファンケー
シング3Aを構成する多孔質構造体の内部構造が以下に
述べるごと〈従来例と大きく異なっている。その他の構
成要素は同一であるので同一の符号を用いることにする
この実施例におけるファンケーシング3Aは、比重を厚
さ方向及び面方向に連続的に変化させた硬質の多孔質構
造体で形成されている。この特殊な多孔質構造体の内容
については、同一出願人により平底1年4月28日に出
願された特願平1−110996号の「多孔質構造体」
に詳しく述べられているところであり、本発明はこの先
願の技術を利用するものである。以下においては、この
先願明細書の記載内容から関連部分を引用して説明する
まず、多孔質構造体の構成を示すと次のとおりである。
第3図(イ)、(ロ)はそれぞれファンケーシング3A
に用いる多孔質構造体の実施例を示す図で、厚さ方向に
切断した断面を模式的に示したものである。図において
、10は全体としての多孔質構造体、11は比重の大き
い層、例えば融合層で、非通気性が好ましいが多少の通
気性があっても差し支えない。12は比重の小さい多孔
質層で、通気性を有し、空孔率は厚さ方向に連続的に変
化している。13は通常比重が層11と層12の中間に
あるスキン層で、例えば厚さ100μm以下の融合層で
ある。
多孔質層12は送風機の騒音源側に対面させ、音のエネ
ルギーを吸収減衰させ、かつ融合層11で音波が透過す
るのを防ぐ。なお、多孔質構造体10は融合層11と多
孔質層12とが一体化している。同様に融合層11と多
孔質層12とスキン層13は一体化している。
このような多孔質構造体10の製造方法についてここで
詳述することは避けるが、例えば成形用金型の雄型と雌
型の内部表面温度を異ならせて成形することにより製造
することができる。
次に、多孔質構造体10の吸音性能について説明する。
第4図は厚さ10關の多孔質構造体(はとんど全域多孔
質層)における厚さ方向の空孔率(比重)分布例を示す
図である。曲線A、Cは空孔率が厚さ方向にほぼ一様で
、それぞれ約25%、約10%のものであり、曲線Bは
空孔率が厚さ方向に10〜25%の範囲で連続的に変化
しているものである。
第5図は上記A、B、Cの特性を示す3種類のサンプル
について垂直入射吸音率をJIS  A1405 r管
内法による建築材料の垂直入射吸音率の測定法」により
測定した結果を示したものである。この図より、空孔率
分布を有するサンプル(曲線B)が最も吸音率特性が良
いことがわかる。
なお、この実施例では多孔質構造体の厚さを薄くしてい
るため、ファンケーシング3Aの内面側を低空孔率側(
すなわち高比重側)にして吸音率特性を向上させている
が、その結果、ファンケーシング3Aの内壁面がより滑
らかになって摩擦損失が低下し、同時に空力性能も向上
したものになっている。
次に、多孔質構造体の面方向に空孔率(比重)を変化さ
せることによる吸音特性の改善効果について説明する。
第6図は厚さ10mmの3種類のサンプルの空孔率の変
化を示し、曲線A−B−Cの順で空孔率が小さくなって
いる。このときの吸音率特性を第7図に示す。この図よ
り、特に音波入射面側の空孔率を小さくすれば(曲線C
に相当)、低周波域の吸音率が向上する。したがって、
多孔質構造体10の面方向の空孔率に分布を持たせるこ
とにより、広い周波数帯域で良好な吸音特性を得ること
ができる。
以上の吸音率特性を考慮して、ファンケーシング3Aの
一部または全部を上記の多孔質構造体10で形成するこ
とにより、吸音性能上最適な比重分布を持たせることが
でき、ファンケーシング3Aを薄くしても吸音性能を向
上させることができる。その結果、大きさや重量、製造
コストを低減することができるのである。
なお、上記実施例では多孔質構造体の比重を厚さ方向と
面方向の両方向に変化させた場合を示したが、そのうち
にいずれか一方向だけでも従来例より吸音性能を向上さ
せることができることはいうまでもない。また、送風機
の種類として上記実施例では遠心送風機の場合を示した
が、軸流送風機や斜流送風機、貫流送風機などの他の送
風機のファンケーシングに応用した場合でも、同様の効
果が期待できることはいうまでもない。
ところで、送風機の種類や大きさによっては相当低い周
波数の音が支配的となることがある。そのような場合に
はファンケーシング3Aの内壁面に100μm以下のス
キン層13を設けることにより、低周波での吸音性能を
大幅に向上させることができる。この効果について前記
の先願明細書(特願平1−110996号)より引用し
て説明する。
第9図は、第8図に示すような厚さ方向の空孔率(比重
)分布を持つ厚さ10mmの多孔質構造体の垂直入射吸
音率特性を示したものである。図から明らかなように、
このサンプルでは400Hzという低周波のときに吸音
率が最大となっており、しかもその値が90%を越える
という良好な吸音特性を示している。このとき、サンプ
ルの音波入射面側の低空孔率部を顕微鏡で破断観察した
結果、その表面が厚さ30μm程度のほぼ非通気性のス
キン層13になっていることが見出された。さらに、ス
キン層の厚さを種々変更して吸音特性の試験を行った結
果、スキン層が100μmを越えると、スキン層が質量
としてではなく弾性膜(バネ系)として働くようになり
、最高吸音率の周波数は逆に上がってしまって所要の効
果が得られなかった。したがって、スキン層13の厚さ
は100μm以下が妥当であることを確認している。な
お、スキン層はほぼ非通気性のため、ファンケーシング
3Aからの空気漏れも同時に防止できるため、空力性能
が低下することもない。
一方、中・高周波音が支配的である中・小形の遠心送風
機の場合には、上記のようにスキン層13を設けて低周
波領域に最高吸音率をもってきたものは使用できない。
このような場合には、ファンケーシング3A内の静圧分
布に対応させて、静圧が高いところほど空孔率が小さい
(すなわち比重が大きい)特徴的な面方向分布にするこ
とにより、空気漏れによる空力性能の低下を大幅に改善
することができる。
第10図に代表的な遠心送風機の最高効率点付近の流量
ポイントにおけるファンケーシング内部側壁面上の半径
方向静圧分布の測定結果を示す。
半径位置は羽根車1の外周位置の半径で無次元化した値
で示し、静圧はファン吸込口側の大気圧を基準とした静
圧変化分を羽根車外周位置における周速U の動圧換算
値(−1/2・ρU  、ρ0           
                         
 0は密度)で無次元化した値で示しである。この図よ
り、羽根車1の外周位置ではややマイナスになっている
静圧が、半径が大きくなるほど増大していくことがわか
る。したがって、ファンケーシング3Aの側面を形成す
る多孔質構造体10の比重の径方向分布を、半径が大き
くなるほど比重も連続的に大きくなる分布にすることに
より、空気漏れが大幅に改善されて空力性能が向上し、
同時に幅広い周波数帯域での良好な吸音性能を得ること
ができる。
第11図に同じく代表的な遠心送風機の最高効率点付近
の流量ポイントにおけるファンケーシング内部外周壁面
上の周方向静圧分布の測定結果を示す。周方向位置は、
羽根車1に最も近い渦巻きの巻き始めである舌部位置か
らの羽根車回転方向への角度で示し、静圧は第10図と
同様の方法で無次元化した値で示しである。この図より
、舌部位置付近の静圧が最も低くなり、角度が増えるに
つれて静圧も土曽大していくことがわかる。したがって
、ファンケーシング3Aの外周面を形成する多孔質構造
体10の比重の面方向分布を、舌部位置付近の比重を最
小とし、この位置から離れるはど連続的に比重が大きく
なる分布にすることにより、空気漏れが改善されて空力
性能が向上し、同時に幅広い周波数帯域での良好な吸音
性能を得ることができる。
さらに、第12図には代表的な遠心送風機の最高効率点
付近の流fiQ  より大きな流量ポイントにおけるフ
ァンケーシング内部側壁面上の羽根車外周位置付近での
周方向静圧分布の測定結果を示す。周方向の静圧分布が
ほぼ一様となる最高効率点付近で使われる場合ばかりで
なく、より大流量ポイントで使われる場合も多いのであ
るが、このような場合には、図に示したように舌部の角
度位置付近の静圧が最も高くなり、この位置から全周角
(360’)の3/4程度以上羽根車1の回転方向に移
動した角度位置付近まで連続的に静圧が低下していき、
相当大きなマイナスの値(ファンケーシング内の方が静
圧が低い)まで低下することがわかる。したがって、あ
る程度大きな流量ポイントで使われる遠心送風機の場合
には、ファンケーシング3Aの側面を形成する多孔質構
造体10の同一半径位置における比重の周方向分布を、
舌部のある角度位置付近の比重を最大とし、この位置か
ら全周角の3/4程度以上羽根車1の回転方向に移動し
た角度位置を最小としてその間の比重を連続的に変化さ
せた分布にすることにより、ファンケーシング内から外
への空気漏れが大幅に改善されるばかりでなく、場合に
よってはファンケーシング外から内部への流入空気の存
在により流量が増大する効果によって空力性能が大幅に
向上し、同時に幅広い周波数帯域での良好な吸音性能を
得ることができる。
以上の3種類の特徴的な比重の面方向分布は、それぞれ
1種類だけずつを取り入れるだけでも良いが、条件に応
じて2種類または3種類を組み合わせて取り入れること
により、さらに大きな効果が期待できる。
[発明の効果コ 以上のように本発明によれば、次のような効果が得られ
る。
(1)送風機のファンケーシングを形成する多孔質構造
体が厚さ方向または面方向のいずれか一方に連続的に変
化する比重分布を持つものであるため、その比重分布を
吸音性能上最適な分布にすることでファンケーシングを
厚くしなくても十分な吸音性能を確保でき、ファンケー
シングの大きさや重量、製造コストを大幅に低減できる
〈2〉ファンケーシングの内壁面に厚さ100μm以下
のスキン層を設けることにより、低周波での吸音性能が
大幅に向上し、かつファンケーシングを通しての空気漏
れをも同時に防止できるので空力性能が低下することも
ない。
(3)本発明を遠心送風機のスキン層を設けないファン
ケーシングに応用した場合には、多孔質構造体の比重の
面方向分布をファンケーシング内の静圧分布に対応させ
て、静圧が高いところほど大体において空孔率が小さい
(すなわち比重が大きい)分布にすることにより、空気
漏れによる空力性能の低下を大幅に改善でき、騒音特性
・空力性能共に優れたものにすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の送風機の一実施例を示す縦断側面図、
第2図は第1図の縦断正面図、第3図(イ)、(ロ)は
それぞれ本発明のファンケーシングに適用する多孔質構
造体の模式的断面図、第4図は多孔質構造体の比重(空
孔率)を層の厚さ方向に変化させた試験用サンプルの厚
さに対する空孔率を示す曲線図、第5図は第4図の空孔
率曲線を持つ多孔質構造体の垂直入射吸音率の特性曲線
図、第6図は多孔質構造体の比重(空孔率)を層の面方
向に変化させたときの効果を示すために用意した空孔率
の異なる試験用サンプルの厚さに対する空孔率を示す曲
線図、第7図は第6図の空孔率曲線を持つ多孔質構造体
の垂直入射吸音率の特性曲線図、第8図は表面にスキン
層を有する多孔質構造体の厚さに対する空孔率を示す曲
線図、第9図は第8図の空孔率曲線を持つ多孔質構造体
の垂直入射吸音率の特性曲線図、第10図は代表的な遠
心送風機の最高効率点付近の流量ポイントにおけるファ
ンケーシング内部側壁面上の半径方向静圧分布を示す特
性曲線図、第11図は第10図と同じ条件におけるファ
ンケーシング内部外周壁面上の周方向静圧分布を示す特
性曲線図、第12図は代表的な遠心送風機の最高効率点
付近より大きな流量ポイントにおけるファンケーシング
内部側壁面上の羽根車外周位置付近での周方向静圧分布
を示す特性曲線図、第13図は従来の遠心送風機の縦断
側面図、第14図は第13図の縦断正面図である。 1・・・羽根車 2・・・電動機 3.3A・・・ファンケーシング 4・・・ファン吸込口 5・・・ファン吹出口 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)空気を昇圧送風する作用を行う羽根車と、この羽
    根車を駆動する電動機と、空気を外部より吸入し前記羽
    根車を経てまた外部に排出する風路を形成するファンケ
    ーシングとを備えたものにおいて、 前記ファンケーシングの一部または全部を、厚さ方向も
    しくは面方向のうち少なくともいずれか一方に比重を連
    続的に変化させた硬質の多孔質構造体により形成したこ
    とを特徴とする送風機。
  2. (2)前記多孔質構造体が前記ファンケーシングの内壁
    面に厚さ100μm以下のスキン層を有することを特徴
    とする請求項1記載の送風機。
  3. (3)前記送風機を遠心送風機とし、前記ファンケーシ
    ングの側面を形成する略平板状の多孔質構造体が、少な
    くとも前記羽根車の外周位置以上の半径位置に対して、
    比重の径方向分布が半径が大きくなるほど比重も連続的
    に大きくなるような分布を持つことを特徴とする請求項
    1記載の送風機。
  4. (4)前記送風機を遠心送風機とし、前記ファンケーシ
    ングの外周面を形成する渦巻状の多孔質構造体が、比重
    の面方向分布が前記羽根車に最も近い舌部付近の位置で
    最小の比重を持ち、該位置から離れるほど連続的に比重
    が大きくなるような分布を持つことを特徴とする請求項
    1または3記載の送風機。
  5. (5)前記送風機を遠心送風機とし、前記ファンケーシ
    ングの側面を形成する略平板状の多孔質構造体が、少な
    くとも前記羽根車の外周位置以上の半径位置に対して、
    同一半径位置における比重の周方向分布が舌部のある角
    度位置付近で最大の比重を持ち、該位置から全周の3/
    4程度以上前記羽根車の回転方向に移動した角度位置付
    近で最小の比重を持ち、その間の比重を連続的に変化さ
    せた分布を持つことを特徴とする請求項1もしくは3ま
    たは4記載の送風機。
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