JPH0688595A

JPH0688595A - 渦流ブロワ

Info

Publication number: JPH0688595A
Application number: JP3404191A
Authority: JP
Inventors: Susumu Yamazaki; 山崎　　進; Eiichi Ito; 永一伊藤; Masayuki Fujio; 正行藤生
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】ブロワからの高い騒音が発生しても低騒音で卓
越音の小さい音色の渦流ブロワを提供することにある。【構成】複数の羽根を具備した羽根車と、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−シ
ングと、吸音材を通風路を形成するように充填した膨張
型消音器と、羽根車を回転駆動するモ−タとからなる渦
流ブロワにおいて、膨張型消音器と膨張型消音器に近接
した容器を通風管により連通し、前記通風管に複数の孔
をあけて消音器を構成した。【効果】渦流ブロワの消音器の吸込口、吐出口から放射
される騒音は、騒音レベルが従来より４〜５ｄＢ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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【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、
吸入口、吐出口に消音器を設置し、消音器の内部に高音
拡散用他孔筒を内蔵したものがある。

【０００３】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消音材を設けたものが
ある。

【０００４】又、膨張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。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
渦流ブロワでは、ブロワ効率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、
吸込口における膨張音，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、図１７で説明する。図１７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）ｃ₁と羽根周速ｕ₁から羽根
流入時の相対流れｗ₁を実験的に求めると、相対流れｗ₁
は羽根周速ｕ₁の約２．５倍になり、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。

【０００６】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
ベルがもっ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８５〜９５
ｄＢもあり（消音器がない場合）、騒音レベルは高かっ
た。

【０００７】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、正面
（吸・吐口の在る方向）の騒音レベルが後面よりも約１
０〜１８ｄＢ高い。

【０００８】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、かん高い騒音の音色の発生を示してい
た。

【０００９】実開昭５６−１０９６９０号公報に記載の
渦流ブロワは、吸込側、吐出側とも消音器が付いてお
り、消音器の効果は吸込側、吐出側の両方の消音器を付
けると騒音レベルは約６５〜７０ｄＢと騒音低減するも
のの、図８に示すように、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。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×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。

【００１０】本発明の目的は、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、低騒音で卓越音の小
さい音色の渦流ブロワを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の渦流ブロワは、
上記目的を達成するために、複数の羽根を具備した羽根
車と、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
るように充填した膨脹型消音器と、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、前記膨脹
型消音器と膨脹型消音器に近接した容器を通風管により
連通し、前記容器内通風管に複数の孔をあけたものであ
る。

【００１２】又、消音器を形成する容器内に仕切板を設
けて膨張室と空胴部とを形成するとともに、該容器を通
風管により連通し、前記膨張室内に通風管を突出させて
膨脹型消音器を、前記空胴部の前記通風管に複数の孔を
開口させて共鳴型消音器を形成したものである。

【００１３】又、消音器を形成する容器内に通風管を設
け、該容器内に通風管の突出部分を有し、かつ前記通風
管に複数の孔を開口させて共鳴型消音器を形成したもの
である。

【００１４】

【作用】本発明の渦流ブロワは、消音器として膨脹型消
音器と共鳴型消音器を隣接させ通風管により連通してお
り、とくに共鳴型消音器は空洞部内に吸音材を詰めた形
態において、通風管に複数の孔をあけたことを特徴とす
る構造である。このような吸音材充填共鳴型消音器の消
音作用は、吸音材及び共鳴管による消音作用であり、吸
音材による消音作用は、音源が吸音材を透過するときの
抵抗を利用したものである。

【００１５】又、共鳴管は、管路の一部にヘルムホルツ
の共鳴管を設けた消音器で、本消音器の消音作用は、共
鳴管の孔部において、孔の直径，孔の数に見合った音波
を発生させる。そしてこの音波と渦流ブロワで発生した
音波とを干渉させる。このとき、２つの音波の振幅が腹
同士で位相が逆位相であれば、気流管内の音波の振巾が
減少する。したがって、共鳴型消音器では、共鳴管の孔
部において、入力波（ブロワ音）と逆位相となるよう
に、孔の直径，孔数を設定することにより、気流管内を
伝搬している音波のうち、共鳴管接合部より下流ではこ
の周波数の音のエネルギが低減する。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を第１図から第４図
により説明する。

【００１７】渦流ブロワは、図１および図２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に対向し流路３をもつケ−シング４と、
蓋５と、羽根車２を駆動するモ−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、円周方向に一様な断面形状の空間と
なっている。

【００１８】このような構造の渦流ブロワの動作原理を
図３および図４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−シング内流路１１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
流速ほど小さく、渦の外側の周速ほど大きい。

【００１９】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。

【００２０】図５は、図１に示した渦流ブロワを裏側か
らみた斜視図であり、図６は、吐出側消音器１０の内部
の縦断面図を、図７は、消音器の部分斜視図を示してい
る。図６において、消音器は膨脹型消音器２３と共鳴型
消音器２５が隣接している。図において１４は気流管，
１５は吸音材，１６は孔１７のあいた共鳴管で、共鳴管
１６をサイドカバ８ｂと一体にして取付け通風路として
形成した場合である。

【００２１】本実施例の渦流ブロワ発生騒音の、消音器
による消音作用を図５および図６により説明する。

【００２２】まず、図６および図７において、ケーシン
グの吸込口９ａ及び吐出口１０ａで、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９ｂ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８ａ，パイプ２６，仕切板２７によって、囲ま
れた膨脹室２３においてランダム反射して通風路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。

【００２３】次に仕切板２７，サイドカバ８ｂ，共鳴管
１６によって囲まれた空洞部２５においても、入射波２
２ｂは、共鳴管１６による反射波との干渉により音波の
エネルギが大幅に低下する。この両方の消音の結果、消
音器出口１０ｂ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。

【００２４】本実施例における共鳴管１６の孔の数と直
径は、次のような観点から決定した。すなわち、共鳴管
における孔数は多ければ多い程、また孔の直径も大きけ
れば大きい程、消音効果の最大となる周波数（ｆ₀）が
周波数の高い方向へ移行することが、理論的に明らかに
されており、また実験においても実証されている。従来
の渦流ブロワの騒音の音圧レベルの高い周波域は図８に
示す騒音特性のように０．８〜２ｋＨｚの周波域であ
るから、小さい容積（第１図の空洞部２５）にて、孔数
及び孔径を大きくするため、本実施例では、孔の直径ｄ
は共鳴管の内径Ｄの６５〜８５％の大きさにとり、また
孔の配列は格子状ではなく、千鳥状に配して多くの孔数
を採っている。

【００２５】図８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、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１１６０Ｈｚ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
（締切り点に近い流量域）である。図８に示した特性図
において、は消音器が無く渦流ブロワのみの場合であ
る。また特性は従来の渦流ブロワ用消音器を取付けた
場合で、図８の特性は膨脹室２３に吸音材１５を充填
した場合、特性は吸音材１５と挿入パイプ１６の両方
を設けた場合である。又、特性は、図６で示す本実施
例の消音器を取り付けた場合で、の消音器に隣接した
空洞部に共鳴管１６と吸音材１５ａが有る場合である。
特性の騒音レベルは８３ｄＢ、特性の騒音レベルは
６８ｄＢ、特性の騒音レベルは６２ｄＢ、特性の騒
音レベルは５９ｄＢである。特性は騒音レベルＳＬも
高いが回転音ｆｒ（１．２５ｋＨｚ）も高く７９ｄＢも
あって、かつ高い金属性の音色である。特性と特性
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。

【００２６】上述のように、吸音材１５及び挿入パイプ
２６，共鳴管１６による大きな静音化の効果を得たが、
騒音特性を第４図ので見ると、０．８〜１．６ｋＨｚ
間の周波数域で音圧レベルがまだ高く残っている。一
方、騒音特性は、空洞部２５に共鳴管２５及び吸音材
１５´を設けた場合の騒音特性で、騒音レベルは５９ｄ
Ｂであり、に比べて５ｄＢ低くなり、また回転周波数
ｆｒ（１．２５ｋＨｚ）の音圧レベルはに比べて８ｄ
Ｂも低くなり、全般に音圧レベルが広い周波域に亘って
平坦となり、ソフトな音色となる。すなわち図６、図７
に示す消音器は、従来のものに比べて、更に騒音レベル
が３ｄＢ低くなるだけでなく、音色がソフトに静音化で
きることを示している。

【００２７】図９は、本発明における他の実施例を示す
縦断面図で、共鳴管１６を消音器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。図９で示す共鳴管１６も、その消音効果は、空洞部
２５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、図６で示す共鳴管がフランジ８ｃ側に
在る場合の消音効果とほとんど変わらず、従来に比べ４
ｄＢの消音効果を得た。

【００２８】図１０に本発明の他の実施例を示す縦断面
図で、共鳴管１６を消音器８の内部にあって羽根車２か
ら遠くの位置に取付け、通風路として形成した場合であ
り、パイプ２６を仕切板２７の羽根車２側に設けてい
る。図１０で示す共鳴管１６も、その消音効果は、空洞
部２５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、図６で示す共鳴管がフランジ８ｃ側
に在る場合の消音効果とほとんど変わらず、従来に比べ
４ｄＢの消音効果を得た。

【００２９】次に図６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本
発明の他の実施例について説明する。

【００３０】この場合の消音器は、図６に示した仕切板
２７を設けずに、パイプ２６及び共鳴管１６を一本のパ
イプとしてまとめた形態のものである。

【００３１】図１１および図１２は、本発明の他の実施
例を示す図で、吐出側消音器１０の内部の構成を示して
いる。図１１において１５は吸音材、２６ａは孔付パイ
プである。第１５図は、消音器全体の長さＬ₁と孔付パ
イプ２６ａの長手方向の寸法関係を示している。孔付パ
イプ２６ａには、複数の孔１７のあるパイプ部分Ｌ
₇と、孔のない部分Ｌ₆及びＬ₈、そしてパイプのない部
分（パイプ２６ａの管端と空洞部２５の壁面との間隙）
Ｌ₅に区分している。

【００３２】図１１および図１２で示した実施例の場合
の、共鳴管型消音器による騒音の消音作用は、図６に示
した空洞部２５における共鳴型消音器の場合とほぼ同様
で、音の干渉を利用した消音作用にもとづいている。す
なわち、孔付パイプ２６ａにおいて、孔の直径ｄ，孔の
数及び間隙Ｌ₅の寸法に見合った音波を発生させる。そ
してこの音波と渦流ブロワで発生した音波とを干渉さ
せ、このとき、２つの音波が逆位相であれば、パイプ２
６ａの音波が減少する。実験によれば、孔１７の直径ｄ
は共鳴管の内径Ｄの６５〜８５％の大きさで、孔を千鳥
状に配し、しかも孔１７の配列ピッチを小さくして多数
の孔を採っている。また、パイプの各部分の長さも、実
験によればＬ₈とＬ₁との比（Ｌ₈／Ｌ₁）は２３〜３５
％、Ｌ₆とＬ₁との比（Ｌ₆／Ｌ₁）は３〜１０％、また共
鳴管の管端と消音器内壁との隙間Ｌ₅とＬ₁との比（Ｌ₅
／Ｌ₁）は５〜１５％にとった場合に、最も大きな消音
効果を得た。

【００３３】図１３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
点に近い場合）である。図１３として示す特性図におけ
る，は図８と同様で、は消音器８ａ内に吸音材１
５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８３ｄＢ，は騒音レベルは６８ｄＢであ
る。特性は、に比べ騒音レベルは１５ｄＢ低くなる
が、回転音ｆｒ（１．２５ｋＨｚ）がまだ高く残ってお
り、かん高い音色である。一方、騒音特性は、図１
１、図１２に示す場合の騒音特性で、騒音レベル５７ｄ
Ｂであり、に比べて１１ｄＢも低くなり、また回転周
波数ｆｒ（１．２５ｋＨｚ）の音圧レベルはに比べて
１０ｄＢ低くなり、全般に音圧レベルが広い周波域に亘
って平坦となり、ソフトな音色となる。すなわち図１
１、図１２に示す消音器は、図６に示す実施例に比べ
て、更に騒音レベルが２ｄＢ低くなるだけでなく、音色
がソフトに静音化していることを示している。

【００３４】本発明の他の実施例を図１４に示す。本実
施例に示すパイプ２６ａ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。図１４に示す実施例の場合の挿入パイプ２６ａも、
その消音効果は、膨脹室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、図１１の場合
のパイプ２６ａがサイドカバ側に在る場合とほぼ変わら
ない消音効果を得た。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、渦流ブロワの消音器内
に新規にパイプに複数の孔をあけた共鳴管を取付けてい
るので、渦流ブロワの吸・吐口からの直射音を大幅に低
減し、また、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込口、吐出口から放射され
る騒音は、騒音レベルが従来より４〜５ｄＢ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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の渦流ブロワの一実施例を示す断面斜視
図である。

【図２】本発明の羽根車の斜視図である。

【図３】渦流ブロワの内部流れを示す説明図である。

【図４】渦流ブロワの内部流れを示す説明図である。

【図５】本発明の渦流ブロワの斜視図である。

【図６】ケ−シング吐出部分と羽根車の位置を示す縦断
面図である。

【図７】消音器の部分斜視図である。

【図８】本発明の一実施例である渦流ブロワの騒音の周
波数特性図である。

【図９】本発明の他の実施を示す縦断面図である。

【図１０】本発明の他の実施を示す縦断面図である。

【図１１】本発明の他の実施を示す縦断面図である。

【図１２】図１１に示す実施例の部分斜視図である。

【図１３】本発明の一実施例である渦流ブロワの騒音の
周波数特性図である。

【図１４】本発明の他の実施を示す縦断面図である。

【図１５】従来の技術を説明する縦断面図である。

【符号の説明】

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…
消音器の吸込口、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…通風
路、１５…吸音材、１６…共鳴管、１７…孔、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…吸込側消音器内音波、２２…吐出側
消音器内音波、２３…膨脹室、２４…隔壁、２５…空洞
部、２６…パイプ、孔付パイプ２６ａ、２７…仕切板

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】