JPS59211799A - 機器内蔵フアンの防護装置 - 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】 ［発明の技術分野１ 本発明は、機器内蔵ファンの防護装置に係り、特に、運
転時の前記ファンによる騒音を低減し得る機器内蔵ファ
ンの防護装置に関する。

［発明の技術的背晒とその問題点］ 機器冷却用ファンは、例えば第１図のように配置されて
いる。

同図において、回路部１を冷却するために、框体２内に
図示を省略した電動機の出力軸にファン３が設けられて
いる。

このファン３に対向して冷却空気の吸入口または吐出口
となる開口部４が框体２に設けられている。そして、上
記開口部４には回転中のファン４に手、足を接触する等
の危険防止のために防護板５が取付けらむ、こ９防護板
５には、多数のスリット６が設けられている。ところが
、上記防護板５のスリット６を通過する空気とファンと
の相互作用により運転中に特定の周波数の騒音が発生し
ていた。

しかし、危険防止のためのものであるから、防護板５を
除去できず、また、スリット６を指が入らないような大
きさ、形状にする必要があるという問題があった。

Ｅ発明の概要］ 本発明は、機器内蔵ファンに対向づる防護板の所要箇所
を切除し、複数の同心円状の防護部材を形成し、かつ前
記ファン直径方向と一致させることなく前記直径方向と
所定角度をなすように前記同心円状の防護部材の円周上
に等間隔に配置した複数の連結部材により互いに連結し
防護板としての性能を損うことなく、前記ファンと防護
板の相互作用によって発生する特定周波数音を減少させ
、以って騒音を低減させたことを特徴とする機器内蔵フ
ァンの防護装置である。

本発明の基礎となる理論は以下の通りである。

すなわち、第２図、第３図において、先ず防護板５のス
リット６か、ら噴出した空気流７が機器内蔵ファン（図
示せず）に当り振動により音が出るから、防護板５のス
リット６に対応した静止側分布励振源があるものと考察
する。

そして、この静止側分布励振源を回転羽根が横切るとき
衝撃力が加わるとし、ファン直前面の空気を一つの円板
として取扱う。

第３図（Ａ）、（Ｂ）において、Ｓは、静止側分布励振
源、Ｒは、回転羽根を表わし、静止側分布励振源数４個
、回転羽根の枚数６枚の場合を例示し、また、同図（Ａ
）は、静止側分布励振ｍｓと回転羽根Ｒが一致している
状態、同図（Ｂ）は、回転羽根Ｒが静止側分布励振源Ｓ
に対して、１／１２だけ進行した状態を示している。

ここで、円板上のＰ点では、各羽根までの距離と各羽根
で生じた波の重ね合わせを観測することになるが、Ｐ点
と各羽根までの距離と各羽根と静止側分布励振源と衝突
４るタイミングの違いによって６波の位相は異なる。そ
こで、６波の合い強める場合と、反対に打ち消し合って
消える場合がある。上記の６波の位相が合い励振される
条件は、次式で表わせる。

ｈ　−ＺＳ＋ｎ＝ｍ−Ｚｒ・・・・・・・・・・・・・
・・（１）ここに、ｈ：励振力＾調波次数（１，２，３
，・・・）ｎ：節直径数（０，１，２，３・・・・・・
）ｍ：任意整数 ＺＳ：静止側分布励振源数 Ｚｒ：回転羽根枚数 上式が成り立つとき、静止座標系でみて次式で表わされ
る振動Ｕｎが観測される。

ＬＪｎ＝Ａ／２−Ｚｒ−５ｉｎ　（（ω±ｎｏ）を王ｎ
θ） ここに、ω：強ＩＩＩ力角振動数 Ω：羽羽根回転振振動 数止側で（ω±ｎΩ）／２π、すなわち、ｆを羽根回転
周波数とすると、ｍ−２ｒ−ｒの周波数の名を観測する
ことになる。

この式を示せば以下の通りである。なＪ３、この式の誘
導は、久保田裕二他による［静止側の分布励振源による
羽根付回転円板の振動」日本機械会学会講演論文集ＮＯ
，，８２４−９、第１７頁以下とほぼ同じである。

ぞこて、円板Ｑの羽根取付は部が受ける加振力の各振動
数ωは、静止側分布力が正弦波状でない場合の高調波ま
で考えると次式で表される。

ω＝ｈ　−Ｚｓ・Ω・・・・・・・・・・・・（３）ま
た、振動を各節直径モードに分解すると次式で表わされ
る。

Ｕ＝Σｔａｎ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・（４）回転羽根Ｒのある１枚だけ着目したｎ節直径
モードの振動Ｕｎ、ｔは位相を適当に選ぶと回転座標系
で−表わして次式となる。

ｕｎ、Ｉ−八ｃｏｓｎψ−５ｔｎωｌ−・−・・（５）
上記の着目した羽根からに番目の羽根による振動は、次
式で表わされる。

Ｕｎ、ｋ　＝Ａｃｏｓｎ　（φ−ψｋ）ｓｉｎω（ｔ−
１／Ω（θｉ−ψｋ＞）・・・・・・・・・・・・・・
・（６）ここに、ψに：回転座標系でのに番目の羽根の
位置 ψｋ　＝２π／Ｚｒ　（ｋ−１＞・・−・−・（７）θ
：：止座標系でのｉ番目の励振源の位置θｉ＝２π／Ｚ
ｓ（ｉ−１）・・・・・・（８）（６）式に（３）式、
（７）式、（８）式を代入して、ス゛べての羽根の振動
についてＩＩ’をとるど次（ｈ　　Ｚｓ　＋ｎ　　）　
　（ｋ　　＋１　）　　）　　＋ｓｉｎ・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・　（９）（９）式の
和を実行すると次式になる。

（（ｃｃ＋ｔ−ｎφ）　４升（ｈ　Ｚｓ　＋ｎ　）（Ｚ
ｒ−１）） ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・　（１０）（１０）式の振幅項にある（ｈＺｓ
±ｎ）は、整数であるから分子は常にＯである。

ソｔ−Ｆ、振１幅項の分母ｓ　ｉ　ｎ７ｃ　（ｈｚｓ−
ｎ）／Ｚｒが０でなければ励振されない。すなわち、次
式が成立するとぎ、振動が励振されることになる。

Ｚ　Ｓ　＋　ｎ　−ｍ　Ｚ　ｒ−−・−・−・・・・・
・（１１）（１１）式が成り立つとき、（１０）式は、
不定形となるので、ｍｚｒを（ｍＺｒ十ε）としてε−
棄０の極限を求めると（１０）式は（１２）式になる。

Ｕｎ＝Ａ／２・Ｚｒ−５ｉｎ　（ωｔ＋ｎψ）−・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・　（１２）
これを静止座標系で観測すると、ψ＝θ−Ωｔから次式
となる。

Ｕｎ＝Ａ／２　・Ｚｒ　−ｓ　ｉ　ｎ　（ωｔ±ｎΩ）
ｔ（王ｎθ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・（１３）以上の結果をまとめると、（１１）式で（＋
）を満足するような任意整数ｍが存在する場合には回転
円板Ｑ上には（１３）式の（−〉で表わされる各振動数
ωのｎ直径節モードの進行波が励振され、静止側では（
ω＋ｎΩ）（なわち、ｍ−Ｚｒ・【）の各振動数を観測
する。

また、（１１）式で（−）を満足りるｍが存在覆る場合
には回転円板Ｑ上には（１３）式の（＋）で表わされる
後退波が励振され、静止側では（ωＩ−ｎΩ）すなわち
、ｍ−Ｚｒ・０の角振動数を観測する。さらにまた、（
１１）式の（１−）とく−〉の両方が成り立つ場合には
、円板上Ｑには定在波が励振され、静止側では（ω十ｎ
ｏ）と（ω−ｆ１Ω）の２つの角振動数を観測する。そ
して、（１１）式を満足するような任意整数ｍが存在し
ない場合には回転円板Ｑ上にはｎ直径節モードの振動は
励振されない。以上のことは上記円板Ｑが共振状態であ
ろうとなかろうと成り立つ。

回転円板Ｑが共振する条件は、（１１）式を満足するｍ
が存在し、かつ円板Ｑのｎ直径節モードの固有振動数を
ω＝ωｎとなることである。したがって、ω＝ωｎとな
っても（１１）式を満たしていなければ円板Ｑは共ルし
ない。

以上の理論から、前記防護板５上のファン３の直径方向
の部材が相互作用により音の発生に関係しＣいることが
分かる。そこで１直径方向の部材を無くせば良いことど
なるが、防護板５の機能面、ＭＩｔ造面等の制約からそ
れらの部材を皆無にすることができない。

以上の考察に基づき本発明では、機器内蔵ファン３の直
（￥方向の部材を最小限にし、円周方向の同心円状の部
材および連結部材で防護板５を構成する。

さらに、同心円状の部材の内周側と外周側で同時に衝撃
力が加わらないように、円周方向の部材を繋ぐ連結部材
は、同心円状部材と所定の角度をなす方向に配置する。

このようにして、機器内蔵）７ン３と防護板５の相互作
用によって発生づる特定周波数音を減し、騒音の低減を
図ったものである。以下に本発明の実施例を図面にを参
照にして説明する。

［発明の実施例１ 第４図は、本発明の第１の実施例を示す。

同図において、同心円状に複数の細幅の部材７を設け、
この部材７．７間を連結部材８で連結する。

この連結部材８は、同心円状の部材７の円周方向の等間
隔に配置されている。

すなわち、例えば、図示のように連結部材８の内接円９
と外接円１０との中心０と連結部材８上の一点Ｔ１、Ｔ
２を結ぶ半径方向の１１Ａｌ＋、斐２が互いになす角を
θとすると、この実施例では、θ＝１２０　　とする。

また、内周円９の半径をａ１外接円１０の半径をｂとす
ると、前記中心０から連結部材８１−の一点までの距ｌ
１ｌｌｌｒは、次式によって表わされる。

ｒ＝ａ＋（３／２）π−（ｂ−ａ）　・（θ−ψ）・・
・（１４） なお、（１４）式において、ａ≦ｒ≦ｂ１ψ＝０、（２
／３）π、（４／３）πとする。

また、θは、中心Ｏを通る基準線となす角（ラジアン）
である。

上記のＪ：うに構成、ηると、機器内蔵ファンが回転し
てどの位相に進んでも常に中心からある距離のどこかで
連結部材を横切り、全半経について、一時に上記部材を
横切ることがないので衝撃力は小さく、また、前記のよ
うな空気振動モードは生じにくい。上記により防護板と
しての性能を損ねることなく、機器内蔵ファンと防護板
の相互作用によって発生する特定周波数音が減少し、騒
音を低゛減させることができる。

第５図は、本発明の第２の実施例を示し、この実施例で
は、同心円状の部材１１を連Ｖ５する連結部材１８の形
状をアルキメデスのうず巻の一部をなす形状とせず、そ
の軸線１＋と直径方向の線交２とが所定の角度θ２を有
するように形成したものである。

なお、この実施例の場合にも連結部材１８は、円周方向
に等間隔、例えば、図示のように４個配賀される。

上記のように構成することにより、第１の実施例と同様
の騒音低減効果が得られるとともにこの実施例では、各
部材の構成がシンプルである！こめ製作が容易である等
の効果がある。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明は、Ｉａ器器内ラフアン対
向て設けた防護板の空気流通口を形成する半径方向の部
材を最小限にとどめ、また、円周方向部材を連結する連
結部材を機器内蔵ファンの直角方向に対して所定の角度
をなすように配慮しｔｓので、約２ファンと防護板との
相互作用により発生する特定周波数の音を減少し、騒音
を著しく低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の機器冷却用フ１ンの配買例を承り斜視
図、第２図および第３図は、騒音発生メカニズムを説明
するだめの図であって、第２図は、その防護板の斜視図
、第３図（Ａ＞、（Ｂ）は、励振源と回転羽根との相対
位置を示１模式図、第４図は、本発明の第１の実施例を
示す防護板の正面図、第５図は、本発明の第２の実施例
を示η防護板の正面図である。 ３・・・機器内蔵ファン　５・・・防護板６・・・スリ
ット　　　　７・・・防護部材８・・・連結部材 出願代理人　弁理士　　菊　池　五　部第　ｌ　図 第２図 第３図 （Ａ）（Ｂ） 第４図 第　５　図 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １．事件の表示 昭和５８年特許願第８５１１４号 ２、発明の名称 機器内蔵ファンの防護＠置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 神奈川県用崎市幸区堀用町７２番地 （３０７）東京芝浦電気株式会社 代表者　　　佐　　波　　正　　− ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和５８年８月３０日（発送日） ６、補正の対象　　願書、明ｍ書。 ７、補正の内容 願書、明細書の浄書。（内容に？

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 機器内蔵ファンに対向す、る防護板の所要箇所を切除し
   、複数の同心円３状の防護部材を形成し、かつ前記ファ
   ン直径方向と一致させることなく前記直径方向と所定角
   度をなすように前記同心円状の防護部材の円周上に等間
   隔に配置した複数の連結部材により互いに連結したこと
   を特徴とする機器内蔵ファンの防護装置。