JPH04153597A - 渦流ブロワ - Google Patents

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、渦流ブロワに係り、特に、渦流ブロワの騒音
を低減しつつ送風性能を高めるための消音器に関する。

〔従来の技術〕

従来の渦流ブロワの消音器の構造は、例えば実開昭５６
−１０９６９０号公報に記載のように、吸込口。

吐出口に材音器を設置し、消音器の内部に高音拡散用多
孔筒を内蔵したものがある。

又、特開昭５８−４７９５号公報に記載のように、送風
機の排気口に筒状のケースからなる消音器を設け、ケー
スの内周に断熱性を有する筒状の消音材を設けたものが
ある。

又、膨部型消音器及びブランチ型消音器については、自
動車用消音器として多用されているものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の渦流ブロワでは、ブロワ効率では必ずしも高
くない上に、騒音が大きい欠点があった。

渦流ブロワにおける騒音の発生要因として、■吐出口に
おける衝突音、■ケーシング流路内における旋回流と羽
根の前縁における衝突音、■吸込口おける膨部音、混合
音、■旋回流の旋回中の乱れ音、等がある。このうち、
■及び■の騒音の発生量は、■、■の発生量に比べては
るかに大きいので騒音の低減は、■及び■の低減または
消音器による低減が重要である。次に、騒音発生原因の
■の羽根前縁における衝突音を、第１８図で説明する。

第１８図は、羽根車２の内周側で旋回流１３が羽根１に
流入する状態を、羽根の外周側から見た速度三角形で表
したものである。空気の羽根１への流入流れ（絶対流れ
）ＣＩ　と羽根周速Ｕ工から羽根流入時の相対流れｗｌ
を実験的に求めると。

相対流れｗｌは羽根周速ｕ１の約２．５倍であり、大き
な流速である。この流入速度ｗ１のために。

羽根前縁への流入にともなう乱れ２０が生じ、渦流ブロ
ワの効率を低下させ、騒音を発生させていた。

渦流ブロワの騒音と吸込流量との関係は、流量の増加と
ともに騒音は低くなり、締切り点の騒音レベルがもつと
も高い特性をもっている。渦流ブロワは、小流量域で使
用されることが多いため、渦流ブロワの作動点における
騒音レベルは高く。

例えば、モータの軸動力が４００Ｗクラスの場合騒音レ
ベルは、約８５〜９５ｃｆＢもあり（消音器がない場合
）、騒音レベルは高かった。

また、この場合の騒音特性は〔羽根数×回転数〕の周波
数（回転音）において、煙突状の卓越した音圧レベルが
あり、がん高い騒音の音色の発生を示していた。

実開昭５６−１０９６９０号公報に記載の渦流ブロワは
、吸込側、吐出側とも消音器を設けており、消音器の効
果は吸込側、吐出側の両方の材音器を付けると騒音レベ
ルは約６５〜７０ｄＢと騒音低減するものの〔羽根数×
回転数〕の回転音はやはり煙突状に卓越して残っており
、かん高い不快な音色であり、この回転音の低減が強く
求められていた。

一方、自動車用消音器は、エンジン排気の騒音（脈動音
）と脈動の低減を目的としており、■消音器内で干渉を
利用して消音する、■積極的に通風抵抗を付加して脈動
を低減する、■排気が高温のため多孔質性弾性剤（吸音
材）を用いられない、などの機能と構造のものであった
。このため、例えば前記■のように吸音材を用いないと
気流が膨部室に直接流れて大きな通風抵抗となり、この
結果通風抵抗付加した場合と同様に通風抵抗の大きいも
のであった。

本発明の第１の目的は通風抵抗が小さく、騒音低減をし
た渦流ブロワを提供することにある。

本発明の第２目的は、ブロワから高い騒音が発生しても
高性能な消音効果により、低騒音で卓越音のない快い音
色の渦流ブロワを提供することにある。

本発明の第２の目的は、ブロワから高い騒音が発生して
も高性能な消音効果により、低騒音で卓越音のない快い
音色の渦流ブロワを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

これらブロワ内で発生した流体騒音のブロワの外部への
伝搬量は、羽根流路内の騒音がケーシング壁やケーシン
グ蓋を透過する騒音（透過音）よりも、吸込口、吐出口
からの放射音がはるかに大きい。（渦流ブロワの騒音レ
ベルの実験値で吸音材のない場合、ブロワの機種により
異なるが正面（吸・吐口の在る方向）の騒音レベルが後
面よりも約１０〜１８ｄＢ高い。

渦流ブロワにおける騒音発生要因のうち、とくにケーシ
ングの吸込口、吐出口における膨張音。

衝突音による騒音は、渦流ブロワの構成部品の一つであ
る隔壁の前後において発生するため、〔羽根数Ｘ回転数
〕の、いわゆる回転音が顕著であり、かん高い不快な音
色である。

本発明の渦流ブロワは、高い騒音を静音化するという上
記目的を達成するために、まず第１に。

吸音材を充填した膨部型消音器の内部に、パイプを挿入
し挿入型消音器として構成したものである。

第２に前記消音器内にブランチ管を設はブランチ型消音
器を構成したものである。

挿入パイプ及びブランチ管による消音は、何れも音の干
渉（共鳴）を利用した消音器にもとづいている。

〔作用〕

通風路の周囲の膨脹室に吸音材を詰めた形状において、
通風路の一部分にパイプを付け、これら騒音の発生状態
（周波数特性及び騒音レベル）に対応させて消音器内の
通風路長さ及び挿入パイプの長さを設定している消音器
構造であるので羽根車及びケーシング内通風路での旋回
流れで発生する渦流ブロワの騒音は音源が吸音材を透過
するときの抵抗により低減され、又通風路内の音源が消
音器内の壁と挿入パイプに囲まれた膨脹室においてラン
ダム反射して通風路に戻るとき反射音と通風路内の入射
音が共に腹で、しかも位相が逆である場合消音器内の音
圧レベルが大幅に低減することができる。

消音器内の通風路に細くて短いパイプをほぼ垂直に立て
たブランチ型の消音器を設け、気流管のブランチ管接合
部において、渦流ブロワで発生し、伝搬させた音波の一
部を、ブランチ管終端で反射させブランチ管入口に戻さ
せる。そして、ブランチ管接合点において、ブランチ管
−から戻ってきた音波と、気流管の音波とを干渉させる
。このとき、ブランチ管接合部は、低減すべき周波数の
音波の腹部の位置に設定し、またブランチ管終端で反射
し、ブランチ管入口（接合部）において、振幅が逆位相
となるように、ブランチ管の長さを設定しているので（
気流管内の音波の振幅の腹の位置は、周波数によって異
なるから、低減すべき周波数における振幅の位置を予め
設定する）２つの音波の振幅が腹同士で位相が逆位相と
なり、気流管内の音波の振幅が減少する。すなわち、気
流管内を伝搬している音波のうち、ブランチ管接合部は
、より下流ではこの周波数の音のエネルギが低減する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第７図により説明
する。

渦流ブロワは、第１図および第２図に示すように、流路
３内に複数の羽根１を放射状に形成した羽根車２と、羽
根車２と対向し流路３をもっケーシング４と、蓋５と、
羽根車２を駆動するモータ６と、空気の出入口付近に取
り付けた消音器７゜８とからなる。なお、９は空気の吸
込口、１０は吐出口である。流路３は羽根の回転方向、
すなわち、円周方向に−様な断面形状の空間となってい
る。

このような構造の渦流ブロワの作動原理を第３図および
第４図により説明する。空気は吸込口９から吸込側の消
音器７を通り、流路３内に流入する。流路３および羽根
車内流路１１では、内周側と外周側の角運動量の差によ
り、旋回流１３が発生し、空気は羽根車２により速度エ
ネルギを得る。

旋回流１３は、羽根車２の内周側では、ケーシング内流
路３から羽根車内流路１１の方向に流れ、外周側では流
路１１から流路３の方向に流れる。

また、この旋回流１３の流速は、渦と同様であり、渦の
中心の流速はど小さく、渦の外側の周速はど大きい。

渦流ブロワでは、旋回流の動作を、吸込口９から吐出口
１０の間で多数回繰り返す。そして、それぞれの渦サイ
クルにおいて圧力が上昇するので。

高い風圧が得られる。

第５図は、第１図に示した渦流ブロワを裏側からみた斜
視、図であり、第６図は、吐出側消音器１０の内部の側
断面図を示している。第６図において１４は気流管、１
５は吸音材、１６はパイプで、パイプ１６をサイドカバ
８ｂと一体にして取付は通風路として形成した場合であ
る。

本実施例の、渦流ブロワ発生騒音の、消音器による消音
作用を第５図および第６図により説明する。

まず、第６図において、ケーシングの吸込口９ａ及び吐
出口１０ａにおいて、気流１３ｂと隔壁２４との衝突に
よる乱れ音、及び、気流と羽根１との流入にともなう乱
れ音が発生し、これらの騒音はケーシング内、消音器内
とも気流１３と同方向に伝搬するものと、また逆に気流
１３と逆方向に伝搬するものがあり、消音器の吸込口９
ｂ及び吐出口１０ｂより外部に伝搬する。例えば吐出側
消音器８の内部における騒音の伝搬では、渦流ブロワに
よって発生した騒音２２ａが、消音器８内の通風路１４
を通過するとき、通風路内の音波が消音器本体部８ａ、
サイドカバ８ｂ、フランジ８ｃの内壁及びパイプ１６に
よって囲まれた膨張室２３においてランダム反射した通
風路１４に戻る。このとき戻った音波（反射波）と通風
路１４の音波が共に腹で、しかも逆位相であれば、音波
同士の干渉によって通風路内の音波のエネルギは大幅に
低減する。この結果消音器８口１０では、消音器７，８
が無い場合に比べて大幅な騒音低減が得られた。

本実施例におけるパイプ１６の長さＱｌは、次のように
２つの観点から決定している。まず第１は、挿入するパ
イプは、膨張室２３を構成するから、Ｑ１寸法によって
反射波の特性が異なる。したがって、反射波と通気管内
の入射波の干渉も変わるので消音器の消音特性も異なっ
てくる。消音器の消音特性が所要の周波域で所要の消音
量が得られるように、Ｑ１寸法が決められる。第２は、
通気管１４の音波が膨張室２３内に詰めた吸音消１５へ
入射するときの入射面積への影響である。

０寸法が大き過ぎて音源の入射面積が減れば、吸音材に
よる打音効果がホさくなる０本実施例では、吸音材１５
とパイプ１６の両方を入れた状態でパイプ１６の長さＱ
ｌに関し、この長さを種々に変えて、消音器出口の騒音
レベルを測定した。この結果、パイプ長Ｍｌと材音器内
の通風路長さＬｌどの比（Ｒｚ／Ｌ１）が０．２０〜０
．４０において騒音レベルが挿入管を入れない状態より
低くなり、一方、ＱＬ／Ｌｌが０．６以上では逆に材音
器が無い場合より高くなるデータを得た。

第７図は、渦流ブロワの騒音の周波数特性を示している
。本実施例の渦流ブロワは１羽根車２の羽根数は２４枚
、回転数は２９００ｒｐｍであるから回転音は１１６０
Ｈｚである。ブロワの作動条件は、渦流ブロワがもっと
も多く使用される、流量係数が０．２　の場合（締切り
点に近い）である。

特性図における■は消音器内に吸音材及び挿入パイプが
無い場合（すなわち、単純膨張型材音器のみの場合）、
■は膨張室２３に吸音材１５は有るが挿入パイプ１６は
無い場合、■は吸音材１５と挿入パイプ１６の両方が有
る場合である。特性■ノ騒音レベルは８３ｄＢ、特性■
の騒音レベルは６８ｄＢ、特性■の騒音レベルは６２ｄ
’Ｂである。

特性■は騒音レベルＳＬも高いが回転音ｆｒ（ｌ，２５
ｋＨ２）も高く、７９ｄＢもあって、かつ高い音色であ
る。特性のと特性■との差は、吸音材１５の消音効果で
、騒音レベルでの静音化効果は１５ｄＢで大きい。特性
■と特性■との差はパイプ１６の挿入による消音効果を
示し、騒音レベルの差は５ｄＢもあり、消音効果として
有効なものであることが分る。

本発明の他の実施例を第８図に示す。本実施例パイプ１
６を材音器８の内部にあって羽根車２の近くに取付け、
通風路として形成した場合である。

第８図の場合の挿入パイプ１６も、その消音効果は、膨
張室２３からの反射波と通風路１４の入射波との干渉の
利用の原理からして、第８図の場合のパイプがフランジ
８Ｃ側に在る場合の消音効果とほぼ変わらない。挿入パ
イプの長さＱを消音器通風路長りに対し、０．２　にし
たところ、挿入パイプのみに消音効果４ｄＢを得、第７
図で示した。

特性■と同様の騒音特性を得ることができた。

本発明の他の実施例を第９図に示す。本実施例では挿入
パイプ１６がフランジ８ｃと一体に形成した場合である
。サイドカバ８ｂとフランジ８ｃとがネジで取付けられ
る構成の場合にパイプ１６とフランジ８ｃを一体形成の
ため簡単に消音器８の内部に挿入パイプ１６として形成
することができる。第９図の場合の挿入パイプの消音効
果は、第８図の場合と同様であり、大きな消音効果が得
られる。

本発明の他の実施例を第１ｏ図に示す。本実施例ではパ
イプを羽根車２側のパイプ１６ａとフランジ８ｃ側のパ
イプ１６ｂに２本挿入した場合である。パイプの長さを
各々Ω１１．　Ω１２としたとき、Ｑ　１１＋　Ｑ　ｘ
ｘが第１図の場合のパイプ長Ｑ１と等しくても、第６図
の場合の消音効果とは同じにはならないが、第６図で示
した実施例の消音効果に近い消音特性を得ることができ
た。

上述のように、第６図で示した実施例及び第８図〜第１
０図で示した実施例において、パイプ１６による大きな
静音化の効果を得たが、パイプを挿入した場合の騒音特
性を第７図を見ると分るように、１　、２５　ｋ　Ｈｚ
　　の回転音がまだ高く残っている。

次に第６図で示した実施例と関連させて特定周波域の騒
音（回転音など）に対し静音化が得られる渦流ブロワに
ついて説明する。

この場合の消音器は、第６図で示した挿入パイプに対し
、はぼ垂直に、細く短いパイプ（ブランチ管）を立てた
形態のものである。

第１１図ないし第１３図は、本発明の他の実施例を示す
図で、吐出側消音器１０の内部の側断面図を示している
。第１１図において１４は気流管、１５は吸音材、１６
はパイプ、１７はブランチ管、１８はブランチ管終端で
ある。

第１４図は、第１３図におけるｘ−ｘ’断面で、パイプ
１６とブランチ管１７との接続関係を示している。

第１１図で示した実施例の場合の、ブランチ型消音器に
よる渦流ブロワ発生騒音の消音作用を第１１図および第
１２図により説明する。渦流ブロワによって発生した騒
音２２ａが、消音器８内の気流管１４を通過し、パイプ
１６とブランチ管１７との接合部（位置Ｘ１）に達する
（２２ｂ）。

接合部Ｘ１において、音波の一部はブランチ管１７の内
部に入射し、ブランチ管内を伝搬する（２２ｃ）。そし
てブランチ管終端１８で反射した音波は再び接合部Ｘに
戻る（２２ｄ）。このとき戻った音波２２ｄと新規に気
流管内を流れ、Ｘ１点に達した音波２２ｂとが干渉して
、音波２２ｂの音圧レベルが大幅に低減し、消音器８の
吐出口１０を伝搬する音波２２ｅは、ブランチ管１７が
無い場合に比へ、大幅な騒音低減となった。

本実施例の渦流ブロワは、羽根車２の羽根数は２４枚２
回転数は２９００ｒｐｍであるから回転音は１１６０Ｈ
ｚであり、この周波数における波長は３２０ａｎである
。またブランチ管の長さしは、種々の実験の結果波長の
２０％〜３０％の場合に最も大きな消音効果を得た。

第１３図は、渦流ブロワの騒音の周波数特性を示してい
る。ブロワの作動条件は、渦流ブロワがもつとも多く使
用される、流量係数が０．２　の場合（締切り点に近い
）である。第１３図に示す特性図における■、■は第７
図と全く同じで、■は消音器内に吸音材が無い場合、■
は吸音材が有る場合である。特性■の騒音レベルは８３
ｄＢ、■は騒音レベルは６２ｄＢである。特性■は、■
（、比へ騒音レベルは２１ｄＢ低くなるが、回転音ｆ　
ｒ（ｌ，２５ｋＨ２）がまだ高く残っており、尤ん高い
音色である。一方、騒音特性■は、第１１図、第１２図
の場合の騒音特性で、騒音レベル５８ｄＢであり、■に
比へて４ｄＢ低くなり、自た回転周波数ｆｒ（ｌ，２５
ｋＨ２）の音圧レベノ１は■に比べて１０ｃｌＢ低くな
り、全般に音圧しへルが広い周波域に亘って平坦となり
、ソフトな着色となる。すなわち第１１図、第１２図の
消音器は、第６図に比べて、更に騒音レベルが４ｄＢ＠
くなるだけでなく、音色がソフトに静音化してしること
を示している。

第１４図は１本発明における他の実施例を示す図で、低
減すべき周波数の音波の腹部がパイプ１６の通気部にな
く、消音器の入口１０ａと出に１０ｂとの中間の位置Ｘ
２に在る場合で、この場合のブランチ管１７の取付は、
吸音材１５の通り部を保護する開孔板（金網）のパイプ
２５に取付ける形態である。第１４図の場合のブランチ
管の消音作用も、第１１図の場合と同様である。すなわ
ち、開孔板パイプ２５内の位置Ｘ２における音波と、ブ
ランチ管終端１８で反射した音波との干渉により１位置
Ｘ２における通気管内の音波の特定周波数の音圧レベル
が低減し、波音器出口１０ｂにおける音波の騒音を大幅
に低減できた。

第１５図は、本発明の他の実施例を示す図で、ブランチ
管１７が直線状の場合に消音器８の内部に入らない場合
に、ブランチ管の後半部分を千手状に曲げて消音器内に
納めた形態である。千手状のブランチ管内の音波の伝搬
は、第１１図の直線上ブランチ管の場合と同様に、音波
はブランチ管終端１８で反射し、ブランチ管の入口部分
に向って伝搬するから、第１５図のブランチ管の消音効
果は第１１図の場合と同様の消音効果を得ることができ
る。

第１６図は、本発明の他の実施例を示す図で。

ブランチ管１７の取付位置Ｘ８が消音器８の外部に在る
場合で、この場合ブランチ管１７は消音器の吐出管２５
に取付けた。第１７図は、ブランチ管の後半部分を千手
状に曲げ、ブランチ管後半部を消音器８内に入れて、ブ
ランチ管の取扱上の強度を増した場合である。ブランチ
管はフランジ８ｃに対し、垂直に取付けた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１に渦流ブロワの消音器内に通路を
有する吸音材を設け、パイプを適切な長さ挿入している
ので通風抵抗が小さく抑えられ、渦流ブロワの吸・吐口
からの直射音を大幅に低減できる効果がある。

また、第２にブランチ管を取付けているので、卓越した
音圧レベルも低減できる。その結果、渦流ブロワの消音
器の吸・吐口から放射される騒音は、騒音レベルが従来
より８〜１０ｃｌＢも低くなり、また、卓越音がないの
で、ソフトな音色となって、騒音特性が大幅に改善され
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は本発明の渦流ブロワの一実施例を
示す図で、第１図は渦流ブロワの断面の斜視図、第２図
は羽根車の斜視図、第３図、第４図および第１８図は渦
流ブロワの内部における流れを示す説明図、第５図は渦
流ブロワの斜視図、第６図はケーシング吐出口部分の羽
根車、ケーシング、消音器部分の側断面図、第７図は渦
流ブロワの騒音の周波数特性図、第８図から第１０図は
本発明の他の実施例を示す縦断面図、第１１図は本発明
の他の実施例であるブランチ管を設けた縦断面図、第１
２図は、矢視ｘ−ｘ’　の断面図、第１３回は渦流ブロ
ワの騒音の周波数特性図、第１４図から第１７図はそれ
ぞれブランチ管を設けた他の実施例を示す図である。 １　羽根、２　・羽根車、３　・ケーシング・流路、４
・ケーシング、５　・ふた、６　・モータ、７．８・・
消音器、９　消音器の吸入口、１０　消音器の吐出口、
１１・・羽根車内流路、１２・回転方向、１３・・旋回
流、１４・環状消音器、１５・・・消音器のふた、１６
・・・パイプ、１７・・・ブランチ管、１８・ブランチ
管終端、１９　ケーシング吸込口、２０・・・ケーシン
グ吐出口、２１　・吸込側消音器、２２　・吐出側消音
器内音波、２３・膨張室、２４・・隔壁、 ２５・・吐出管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の羽根を具備した羽根車と、前記羽根車に対向
   して設けた環状の流路、吸込口、吐出口を備えたケーシ
   ングと、吸音材を通風路を形成するように充填した消音
   器と、前記羽根車を回転駆動するモータとからなる渦流
   ブロワにおいて、通風路長より短い挿入パイプを前記消
   音器内の通風路に設けたことを特徴とする渦流ブロワ。 ２、前記挿入パイプを消音器のサイドカバーと一体に成
   形した請求項１に記載の渦流ブロワ。 ３、前記挿入パイプを消音器内の羽根車側に設けた請求
   項１に記載の渦流ブロワ。 ４、前記挿入パイプを消音器のフランジと一体に成形し
   た請求項１に記載の渦流ブロワ。 ５、前記挿入パイプを消音器内の羽根車側とフランジ側
   の両方に設けた請求項１記載の渦流ブロワ。 ６、前記挿入パイプの長さｌ＿１を消音器内の通風路長
   Ｌとの比（ｌ＿１／Ｌ＿１）を０．２〜０．４に設定し
   た請求項１から５のいずれかに記載の渦流ブロワ。 ７、複数の羽根を具備した羽根車と、前記羽根車に対向
   して設けた環状の流路、吸込口、吐出口を備えたケーシ
   ングと、吸音材を通風路を形成するように充填した消音
   器と、前記羽根車を回転駆動するモータとからなる渦流
   ブロワにおいて、前記材音器内において、終端を閉じた
   ブランチ管を通風路に対し立てて連通させたことを特徴
   とする渦流ブロワ。 ８、ブランチ管を前記挿入パイプに立てて連通させた請
   求項１又は６に記載の渦流ブロワ。 ９、ブランチ管を前記消音器の膨脹室内に十手状に立て
   て連通させた請求項１又は６に記載の渦流ブロワ。 １０、ブランチ管を前記消音器と一体に成型し通風路に
   連通させた請求項１又は６に記載の渦流ブロワ。 １１、ブランチ管を消音器の外部の通風管に立てて連通
   させた請求項１、６又は７に記載の渦流ブロワ。 １２、ブランチ管の始点は材音器の外部の通風管に取付
   けて連通し、ブランチ管の後半部は消音器の内部に十手
   状に曲げてブランチ管を形成した請求項１１に記載の渦
   流ブロワ。 １３、ブランチ管の長さｌ＿２を渦流ブロワの回転音の
   波長長Ｌ＿２との比（ｌ＿２／Ｌ＿２）を０．２〜０．
   ３に設定した請求項７から１３のいずれかに記載の渦流
   ブロワ。