(57)【要約】【課題】モーターの回転速度が高くなってもモーターの回転に伴う騒音を抑制可能な送風ファンを提供する。【解決手段】ファンケース（１１０）内の羽根車（１６０）を回転させるモーター（１３０）を、ファンケースに対して回転軸の方向に移動可能な状態で組み付けると共に、モーターとファンケースとの間には弾性部材（１５１，１５２）を介在させておく。この弾性部材は、圧縮されると弾性係数が大きくなる形状に形成されている。そして、モーターの回転速度が高くなると、モーターとファンケースとを接近させて、弾性部材を圧縮する。こうすれば、モーターの回転速度が高くなると、モーターと弾性部材とによって形成される振動系の固有振動数も、高い振動数にシフトする。このため、モーターの回転速度が高くなっても共振の発生を回避することができ、騒音の発生を抑制することが可能となる。【選択図】図３
2020023887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンケース内で羽根車を回転させることによって吸気口から前記ファンケース内に空気を吸入して、前記ファンケースに形成された送風口から送風する送風ファンにおいて、
前記ファンケースの外部から回転軸を介して前記羽根車を回転させるモーターと、
前記ファンケースの外部に前記モーターを組み付けるモーター組付部と、
前記モーターと前記ファンケースとの間に介在して、前記モーターの振動が前記ファンケースに伝わることを抑制する弾性部材と
を備え、
前記モーターは、前記モーター組付部によって、前記ファンケースに対して前記回転軸の方向に移動可能な状態で組み付けられており、
前記弾性部材は、前記モーターと前記ファンケースとが接近すると圧縮されて、弾性係数が大きくなる態様で設けられており、
前記モーターの回転速度が高くなると、前記モーターと前記ファンケースとが接近するように、前記ファンケースと前記モーターとの間の相対距離を変更する相対距離変更部を備える
ことを特徴とする送風ファン。
【請求項２】
請求項１に記載の送風ファンにおいて、
前記相対距離変更部は、
前記モーターが取り付けられて前記吸気口の外側の位置に設けられると共に、前記モーター組付部によって、前記吸気口に向かって移動可能な状態で前記ファンケースに組み付けられたフランジ板であり、
前記フランジ板と前記ファンケースとの間には、前記弾性部材が介在することによって、前記吸気口に向かって空気が流入する隙間が形成されている
ことを特徴とする送風ファン。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の送風ファンにおいて、
前記弾性部材は、
前記モーターと前記ファンケースとが接近する前および接近した後の何れの場合でも前記モーターと前記ファンケースとによって挟まれた状態となっている第１弾性部材と、
前記第１弾性部材とは別体に形成されて、前記モーターと前記ファンケースとが接近する前は、前記モーターまたは前記ファンケースの少なくとも一方からは離間しているが、前記モーターと前記ファンケースとが接近すると、前記モーターと前記ファンケースによって挟まれた状態となる第２弾性部材と
を備えることを特徴とする送風ファン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンケース内で羽根車を回転させることによってファンケース内に空気を取り込んで、ファンケースに設けられた送風口から送風する送風ファンに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファンケース内で羽根車を回転させることによって空気を送風する送風ファンは広く使用されている。この送風ファンでは、ファンケースの外部からモーターを用いて羽根車を回転させており、モーターの回転速度を変更することによって、空気の風量を簡単に変更することが可能である。もっとも、モーターを回転させると、モーターの偏心などに起因して、回転速度に対応する振動数の振動が発生する。また、モーターに内蔵されたコイルの配置などに起因して、モーターの回転速度よりも高い振動数（モーターの構造によって変わるが、代表的には２４倍）の振動も発生する。以下では、モーターの回転速度に対応する振動数の振動を「一次の振動」と称し、モーターの回転速度よりも高い振動数の振動を「高次の振動」と称するものとする。モーターを回転させると、これらの振動（特に高次の振動）がファンケースに伝わって、大きな騒音を生じさせることがある。
【０００３】
そこで、モーターとファンケースとの間に防振ゴムを介在させることによって、モーターの振動がファンケースに伝わらないようにすることが行われる。これは、以下のような振動系の現象を利用したものである。先ず、モーターとファンケースとの間に防振ゴムを介在させると、質量Ｍの物体（モーター）がバネ定数Ｋのバネ（防振ゴム）で支えられた状態となって固有振動数ｆの振動系が形成される。このような振動系では、物体（モーター）が振動しても、固有振動数ｆの約１．５倍以上の振動数の振動であれば、バネの部分（防振ゴム）で振動を抑制することができる。また、防振ゴムで振動が抑制される比率は、振動の振動数が固有振動数ｆよりも高くなるほど大きくなることが知られている。
【０００４】
このような防振のメカニズムからすると、振動系の固有振動数ｆを十分に小さな値とすれば（従って、防振ゴムのバネ定数Ｋを十分に小さくすれば）、モーターで生じる一次の振動および高次の振動を同時に防振ゴムで遮断することが出来ると考えられる。もっとも、こうしたことが可能な程度まで小さな固有振動数ｆを実現しようとすると、防振ゴムが軟らかくなり過ぎて、モーターを支えることが出来なくなる。そこで実際には、固有振動数ｆが、モーターの一次の振動の振動数よりは高いが、高次の振動の振動数よりは十分に低い振動数となるように、防振ゴムのバネ定数Ｋが設定されている。こうすれば、一次の振動は抑制することが出来ないものの、特に騒音の原因となり易い高次の振動については、防振ゴムで十分に抑制して、ファンケースに伝わらないようにすることができる。
【０００５】
また、防振ゴムは、適切な固有振動数ｆを実現するためのバネ定数Ｋに加えて、防振ゴムの厚さも重要であり、防振ゴムの厚さが薄すぎた場合も、十分に振動を抑制することができなくなる。そこで、ファンケースにモーターを組み付ける部分の構造を工夫することによって、防振ゴムの厚さを十分に確保できるようにした送風ファンも提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１６８１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、提案されている従来の技術では、モーターの回転速度が低い間は、モーターの回転に伴う騒音を抑制することができるが、回転速度が高くなると大きな騒音が発生することがあるという問題があった。この理由は、モーターの回転速度が高くなると、モーターの回転による一次の振動の振動数が固有振動数ｆに接近し、共振によってモーターが大きく振動して、大きな騒音が発生する場合があるためである。
【０００８】
この発明は、従来の技術が有する上述した課題に対応してなされたものであり、モーターの回転速度が高くなった場合でも、モーターの回転に伴う騒音を抑制することが可能な送風ファンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために本発明の送風ファンは次の構成を採用した。すなわち、
ファンケース内で羽根車を回転させることによって吸気口から前記ファンケース内に空気を吸入して、前記ファンケースに形成された送風口から送風する送風ファンにおいて、
前記ファンケースの外部から回転軸を介して前記羽根車を回転させるモーターと、
前記ファンケースの外部に前記モーターを組み付けるモーター組付部と、
前記モーターと前記ファンケースとの間に介在して、前記モーターの振動が前記ファンケースに伝わることを抑制する弾性部材と
を備え、
前記モーターは、前記モーター組付部によって、前記ファンケースに対して前記回転軸の方向に移動可能な状態で組み付けられており、
前記弾性部材は、前記モーターと前記ファンケースとが接近すると圧縮されて、弾性係数が大きくなる態様で設けられており、
前記モーターの回転速度が高くなると、前記モーターと前記ファンケースとが接近するように、前記ファンケースと前記モーターとの間の相対距離を変更する相対距離変更部を備える
ことを特徴とする。
【００１０】
かかる本発明の送風ファンにおいては、モーターは、ファンケースに対して回転軸の方向に移動可能な状態で組み付けられており、モーターとファンケースとの間には弾性部材が介在されている。そして、モーターの回転速度が高くなると、相対距離変更部の働きによってモーターとファンケースとが接近して弾性部材が圧縮されて、弾性部材の弾性係数が大きくなる。その結果、モーターと、モーターを支える弾性部材とによって形成される振動系の固有振動数が高い振動数にシフトすることになる。
【００１１】
こうすれば、モーターの回転速度が高くなった場合でも、モーターの回転に伴う一次の振動の振動数が固有振動数に接近する前に、固有振動数を高い振動数にシフトさせることができる。その結果、一次の振動によって共振が発生することを回避することが可能となる。また、高次の振動の振動数は、一次の振動の振動数よりも十分に高い（例えば２４倍）ので、モーターの回転速度が高くなって、一次の振動の振動数が固有振動数に接近するような状況では、高次の振動の振動数は固有振動数から十分に高くなっている。このため、一次の振動による共振を回避できる程度に固有振動数を高い振動数にシフトさせても、固有振動数が高次の振動の振動数に接近して共振が発生する虞は生じない。その結果、モーターの回転に伴う一次および高次の何れの振動による共振の発生を回避することが可能となって、騒音の発生を抑制することが可能となる。
【００１２】
また、上述した本発明の送風ファンにおいては、モーターの回転速度が高くなった場合に、次のようにして、モーターとファンケースとを接近させてもよい。すなわち、モーターが取り付けられたフランジ板を、ファンケースの吸気口の外側の位置に設けて、そのフランジ板を、吸気口に向かって移動可能な状態でファンケースに組み付ける。更に、そのフランジ板とファンケースとの間には弾性部材を介在させることによって、羽根車が回転した時に吸気口に向かって空気が流入する隙間を形成しておく。
【００１３】
こうすれば、モーターの回転速度が高くなるとファンケース内に大きな負圧が発生するので、モーターが取り付けられたフランジ板が吸気口に向かって引き付けられる結果、モーターとファンケースとを接近させることができる。加えて、モーターの回転速度が高くなると勝手にモーターとファンケースとが接近するので、モーターの回転速度が高くなったことを検出するためのセンサーや、モーターとファンケースとを接近させるためのアクチュエーターなどを搭載する必要もない。
【００１４】
また、上述した本発明の送風ファンにおいては、弾性部材を、次のような第１弾性部材と、第１弾性部材とは別体に形成された第２弾性部材とによって構成するようにしても良い。すなわち、第１弾性部材は、モーターとファンケースとが接近する前および接近した後の何れの場合でも、モーターとファンケースとによって挟まれた状態となっている弾性部材とする。これに対して第２弾性部材は、モーターとファンケースとが接近する前は、モーターまたはファンケースの少なくとも一方から離間しているが、モーターとファンケースとが接近すると、モーターとファンケースによって挟まれた状態となる弾性部材としてもよい。
【００１５】
こうすれば、モーターとファンケースとが接近する前は、第２弾性部材には圧縮力が掛からないので、第１弾性部材に大きな圧縮力が掛かって第１弾性部材が大きく変形する。これに対して、モーターとファンケースとが接近した後は、第１弾性部材および第２弾性部材の何れにも圧縮力が掛かるので、圧縮力が第１弾性部材および第２弾性部材に分散されて、変形量が小さくなる。弾性係数とは、単位の力によって生じる変形量を表すから、弾性部材を上述した第１弾性部材および第２弾性部材を用いて構成しておけば、モーターとファンケースとが接近すると、弾性係数が大きくなるような弾性部材を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施例の送風ファン１００の外形形状および大まかな内部構造を示す斜視図である。
【図２】本実施例の送風ファン１００の詳細な内部構造を示す断面図である。
【図３】送風ファン１００のモーター１３０の回転速度によって、モーター１３０とファンケース１１０との隙間ＣＬが変化する様子を示した説明図である。
【図４】防振ゴムが振動を遮断するメカニズムを示した説明図である。
【図５】モーター１３０の回転速度が高くなると送風ファン１００で大きな騒音が生じる理由についての説明図である。
【図６】本実施例の送風ファン１００ではモーター１３０の回転速度が高くなっても大きな騒音の発生を回避することが可能な理由についての説明図である。
【図７】変形例の弾性部材１５０を例示した説明図である。
【図８】変形例の他の態様の弾性部材１５０を例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
Ａ．装置構成  ：
図１（ａ）は、本実施例の送風ファン１００の外形形状を示した斜視図である。図示されるように、本実施例の送風ファン１００の外形形状は、略円筒形状のファンケース１１０の上に、略円形のケースカバー１２０が組み付けられて、その上にモーター１３０が組み付けられた形状となっている。また、モーター１３０は、略円環形状のフランジ板１４０を介して、ケースカバー１２０に組み付けられており、フランジ板１４０とケースカバー１２０との間には、ゴム製のブッシュ１５１が介在することによって、フランジ板１４０とケースカバー１２０との間に隙間が形成された状態となっている。更に、ファンケース１１０の側面からは、矩形断面の送風通路１１１が延設されており、送風通路１１１の端面には送風口１１２が形成されている。
【００１８】
図１（ｂ）は、本実施例の送風ファン１００の内部構造を示した分解組立図が示されている。図示されるように、本実施例の送風ファン１００は、大まかに言うと、円筒形状のモーター１３０と、モーター１３０の底面側に取り付けられる略円環形状のフランジ板１４０と、ゴム製のブッシュ１５１を介してフランジ板１４０が組み付けられるケースカバー１２０と、ケースカバー１２０が組み付けられる略円環形状のファンケース１１０と、ファンケース１１０の内部に収容される円筒形状の羽根車１６０とを備えている。
【００１９】
ファンケース１１０は、上面が開口した略円筒形状のケースであり、側面には送風通路１１１が延設されており、上面側の開口部分の周囲には円環形状のフランジ部１１０ｆが形成されている。ケースカバー１２０は、ファンケース１１０の開口部分に嵌り込むように形成された浅い皿形状の部材であり、ケースカバー１２０の中央には、ベルマウス形状の吸気口１２１が形成されている。更に、ケースカバー１２０の周囲にも円環形状のフランジ部１２０ｆが形成されており、このため、ケースカバー１２０をファンケース１１０の開口部分に嵌め込むと、ファンケース１１０のフランジ部１１０ｆと、ケースカバー１２０のフランジ部１２０ｆとが合わさった状態となるので、ネジ１２０ｂを用いて、ケースカバー１２０をファンケース１１０に固定することができる。
【００２０】
また、ケースカバー１２０の中央に形成された吸気口１２１の周囲には、複数箇所（図示した例では３箇所）に組付ピン１２０ｐが立設されており、組付ピン１２０ｐの先端側には雄ネジが形成されている。更に、組付ピン１２０ｐと組付ピン１２０ｐとの間の位置には、ゴム材料で形成された円柱形状のブッシュ１５２がケースカバー１２０の上面に接着されている。尚、本実施例では、ブッシュ１５２はケースカバー１２０の上面に接着されているものとして説明するが、フランジ板１４０の底面に接着しても良い。
【００２１】
ブッシュ１５１は、ゴム材料で形成された円筒形状の部材であり、中央には、組付ピン１２０ｐの外径よりも大きな内径の貫通孔が形成されている。この貫通孔に組付ピン１２０ｐを挿通させるようにして、ブッシュ１５１を組付ピン１２０ｐに組み付けると、ブッシュ１５１の上面から組付ピン１２０ｐの上部が突出した状態となる。尚、ブッシュ１５１の高さは、ブッシュ１５２よりも高くなっている。
【００２２】
フランジ板１４０は、円環形状の部材であり、外縁部分には、複数箇所（図示した例では３箇所）に組付穴１４２が形成されている。また、円環形状の中央に形成された中央穴１４０ｃの内径は、モーター１３０の底面の外径よりも小さな大きさに設定されており、中央穴１４０ｃの周囲の複数箇所（図示した例では３箇所）には、取付穴１４１が形成されている。フランジ板１４０は、これらの取付穴１４１と、取付ネジ１４０ｂ（図２参照）とを用いて、モーター１３０の底面に取り付けられる。そして、モーター１３０が取り付けられたフランジ板１４０を、外縁部分に形成された組付穴１４２に組付ピン１２０ｐを挿通させた後、フランジ板１４０の上面から突出した組付ピン１２０ｐに、ゴム製のＯリング１４０ｏを介して、ナット１４０ｎを用いて組み付ける。
【００２３】
モーター１３０は、略円筒形状に形成されており、底面からは中心軸上に回転軸１３１が突設されると共に、回転軸１３１の先端には、羽根車１６０を固定するための固定部１３２が設けられている。上述したフランジ板１４０の中央穴１４０ｃは、モーター１３０の底面よりは小さいが、回転軸１３１の先端の固定部１３２が挿通可能な大きさに設定されている。
【００２４】
本実施例の送風ファン１００は、以上のような部品を用いて、次のようにして組み立てられる。先ず初めに、モーター１３０の回転軸１３１を、フランジ板１４０の中央穴１４０ｃに挿通して、モーター１３０の底面側にフランジ板１４０を取り付ける。この状態では、モーター１３０の回転軸１３１がフランジ板１４０の中央穴１４０ｃから突出した状態となっている。このモーター１３０の回転軸１３１を、ケースカバー１２０の吸気口１２１に挿通させる。続いて、ケースカバー１２０から立設する組付ピン１２０ｐにゴム製のブッシュ１５１を嵌め込んで、組付ピン１２０ｐをフランジ板１４０の組付穴１４２に挿通させた後、Ｏリング１４０ｏおよびナット１４０ｎを用いて、ケースカバー１２０にフランジ板１４０を組み付ける。その後、回転軸１３１の先端の固定部１３２に、ネジ１６０ｂ（図２参照）を用いて羽根車１６０を固定する。そして、最後に、回転軸１３１の先端に固定された羽根車１６０をファンケース１１０内に収容するようにして、ケースカバー１２０をファンケース１１０の開口部分に嵌め込んだ後、ネジ１２０ｂを用いて、ケースカバー１２０をファンケース１１０に固定する。
【００２５】
図２は、本実施例の送風ファン１００の断面を表すことによって、詳細な内部構造を示した説明図である。モーター１３０の底面側には、取付ネジ１４０ｂによってフランジ板１４０が固定されている。また、モーター１３０から延びる回転軸１３１の先端の固定部１３２には、ネジ１６０ｂによって羽根車１６０が固定されている。この羽根車１６０はファンケース１１０内に収容されており、ファンケース１１０にはネジ１２０ｂによってケースカバー１２０が組み付けられ、ケースカバー１２０には、ゴム製のブッシュ１５１を介して、ナット１４０ｎによってフランジ板１４０が組み付けられている。そして、このフランジ板１４０にモーター１３０が取り付けられている。
【００２６】
また、ブッシュ１５１は、ケースカバー１２０から立設した組付ピン１２０ｐに嵌め込まれており、ブッシュ１５１の内周面は、組付ピン１２０ｐの外周側面に対して摺動可能となっている。このため、モーター１３０が回転して振動が生じても、ブッシュ１５１が変形することによって振動を吸収可能となっている。また、ケースカバー１２０の上面にはゴム製のブッシュ１５２も接着されている。このブッシュ１５２の高さは、フランジ板１４０をケースカバー１２０に組み付けた状態でも、ブッシュ１５２の上面がフランジ板１４０に接触しないような高さに設定されている。本実施例の送風ファン１００では、フランジ板１４０をケースカバー１２０に組み付けた状態で、ブッシュ１５２の上面と、フランジ板１４０との間に１〜２ｍｍ程度の隙間ができるように、ブッシュ１５２の高さが設定されている。
【００２７】
図３は、上述した本実施例の送風ファン１００の動作を示した説明図である。図３（ａ）は、モーター１３０を低速で回転させた時の動作を表しており、図３（ｂ）は、モーター１３０を高速で回転させた時の動作を表している。図３（ａ）に示すように、モーター１３０を低速で回転させると、羽根車１６０も低速で回転する。その結果、図中に太い破線の矢印で示したように、送風通路１１１からは小さな送風量で空気が送風される。その結果、ファンケース１１０内が負圧となって、送風された分の空気が、フランジ板１４０とケースカバー１２０との間に形成された隙間ＣＬからファンケース１１０内に吸い込まれる。もっとも、羽根車１６０が低速で回転している間は、送風通路１１１から送風される送風量は小さいので、フランジ板１４０とケースカバー１２０との間の隙間ＣＬから吸い込まれる空気の流量も小さい。このため、フランジ板１４０とケースカバー１２０との間の隙間ＣＬを空気が通過する際に大きな通過抵抗が発生することがないので、ファンケース１１０内に大きな負圧が発生することもない。
【００２８】
これに対して、羽根車１６０が高速で回転するようになると、図３（ｂ）中に太い破線の矢印で示したように、送風通路１１１からは大きな送風量で空気が送風される。その結果、送風された分の空気が、フランジ板１４０とケースカバー１２０との間の隙間ＣＬからファンケース１１０内に吸い込まれる。送風通路１１１からの送風量が大きいので、フランジ板１４０とケースカバー１２０との間の隙間ＣＬから吸い込まれる空気の流量も大きくなり、フランジ板１４０とケースカバー１２０との間の隙間ＣＬで生じる通過抵抗も大きくなる。このため、ファンケース１１０内には大きな負圧が発生する。この負圧がフランジ板１４０の底面側に作用する結果、ゴム製のブッシュ１５１が押し縮められる。そして、羽根車１６０の回転速度（従って、モーター１３０の回転速度）がある回転速度に達した時点で、図３（ｂ）に示したように、フランジ板１４０がブッシュ１５２に接触した状態となる。その結果、それまでは、ファンケース１１０側のケースカバー１２０と、モーター１３０側のフランジ板１４０との間に、ブッシュ１５１が単独で介在していた状態から、ブッシュ１５１およびブッシュ１５２が介在した状態となる。こうすることで、モーター１３０の回転速度が高くなった場合でも、騒音を発生することのない静かな送風ファン１００を実現することが可能となる。以下では、こうしたことが可能となるメカニズムについて説明する。
【００２９】
尚、上述したように、ブッシュ１５１は、実際には、ファンケース１１０側のケースカバー１２０と、モーター１３０側のフランジ板１４０との間に介在している。しかし、実質的にはケースカバー１２０はファンケース１１０の一部とみなすことができ、フランジ板１４０も、実質的にはモーター１３０の一部とみなすことができる。そこで、以下では、ブッシュ１５１が「ファンケース１１０側のケースカバー１２０と、モーター１３０側のフランジ板１４０との間に介在する」と表記する代わりに、ブッシュ１５１が「ファンケース１１０とモーター１３０との介在する」と表記することがあるものとする。また、本実施例の組付ピン１２０ｐおよびナット１４０ｎは、本発明における「モーター組付部」に対応しており、本実施例のブッシュ１５１およびブッシュ１５２は、本発明における「弾性部材」に対応する。また、本実施例のブッシュ１５１は、本発明における「第１弾性部材」にも対応し、本実施例のブッシュ１５２は、本発明における「第２弾性部材」にも対応する。更に、本実施例のフランジ板１４０は、本発明における「相対距離変更部」に対応している。
【００３０】
Ｂ．防振ゴムなどを用いて振動を抑制する原理  ：
図４は、いわゆる防振ゴムなどを用いて振動を抑制する原理を示した説明図である。一般に、質量Ｍの物体をバネ定数Ｋの弾性体で支えると一自由度の振動系が形成され、この振動系の固有振動数ｆは、Ｋ／Ｍの平方根に等しくなる。そして、例えば物体に（あるいは弾性体を支える床に）、固有振動数ｆに近い振動数の振動を加えると、いわゆる共振状態となって、加えた振動の振幅よりも大きな振幅の振動が発生する。その一方で、固有振動数ｆよりも十分に大きな振動数の振動を加えると、振動の振幅は大幅に小さくなることが知られている。また、固有振動数ｆよりも小さな振動数の振動を加えた場合は、加えた振動の振幅よりも小さくなることはないが、振動数が小さくなるに従って振動の振幅も小さくなり、振動数が十分に小さくなると、加えた振動の振幅と同じ大きさの振幅まで小さくなることが知られている。尚、本実施例のバネ定数Ｋは、本発明における「弾性係数」に対応する。
【００３１】
図４には、このように物体に加える振動の振動数を変化させるに従って、生じる振動の振幅が変化する様子が示されている。図の横軸は、加える振動の振動数を、固有振動数ｆで除算した値を表しており、図の縦軸は、発生した振動の振幅を、加えた振動の振幅で除算した値（＝振動増幅比）を表している。図示されるように、固有振動数ｆのルート２倍の振動数を境として、その振動数よりも小さな振動数では、加えた振動の振幅よりも大きな振幅の振動が発生する増幅領域となり、逆に、その振動数よりも大きな振動数では、加えた振動の振幅よりも、発生する振動の振幅が小さくなる抑制領域となる。尚、図４で、加える振動数が固有振動数ｆと同じ場合の振動増幅比が有限の値（図示した例では、約５）となっているのは、ゴムなどのように、振動を減衰させる機能（減衰機能）を有する弾性体を用いていることによる。弦巻バネや板バネのように、減衰機能をほとんど有さない弾性体を用いた場合は、理論上の振動増幅比は無限大となる。
【００３２】
一自由度の振動系が有するこのような特性を利用すれば、物体に生じる振動を小さくすることができる。例えば、物体に振動数Ｆの振動が加わるのであれば、振動系の固有振動数ｆが、振動数Ｆよりも十分に大きな値（例えば３Ｆ）となるようなバネ定数の弾性体（バネやゴムなど）を用いて物体を支えてやる。こうすれば、振動数Ｆ／固有振動数ｆ＝３となって、図４に示すように、振動増幅比が十分に小さくなる（約１２％に減少する）ので、物体に生じる振動の振幅を大幅に小さくすることが可能となる。また、固有振動数ｆを小さくする程（従って、弾性体のバネ定数を小さくする程）、振動の抑制効果を大きくすることができる。更に、防振ゴムなどのように、振動の減衰機能を有する弾性体を用いた場合には、振動が加わらなくなった後は、その振動を速やかに減衰させて停止させることも可能となる。もっとも、防振ゴムを用いる場合は、バネ定数をあまりに小さくすると、ゴムが軟らかくなりすぎて、物体を支えることが出来なくなってしまうので、振動数Ｆ／固有振動数ｆの値が、約２．５となるようなバネ定数のゴムが使用される。この場合でも、物体に生じる振動の振幅を、約２０％程度まで小さくすることが可能となる。
【００３３】
Ｃ．高回転時に騒音が発生するメカニズム  ：
ここで、従来の送風ファンでは、モーターの回転速度が高くなると大きな騒音が発生することがあった。これは次のようなメカニズムによるものと考えられる。
【００３４】
図５は、一般的な送風ファンでモーターの回転速度が高くなると、大きな騒音が生じることがあるメカニズムについての説明図である。前述したように、送風ファンはモーターの回転速度を変更することによって送風量を変更することが可能であり、例えば、モーターの回転速度が７５０〜６０００ｒｐｍの範囲で使用される。ここで、ｒｐｍとは、１分あたりの回転数である。また、回転するモーターは、回転速度に相当する振動数の「１次の振動」と、回転速度よりも高い振動数の「高次の振動」とを発生させる。ここで、高次の振動の次数（＝１次の振動の振動数に対する倍率）は、モーターの構造によって決まるが、いわゆる３相８極と呼ばれる一般的な交流モーターであれば２４次となる。従って、モーターの回転速度を７５０ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍの範囲で変更すると、１次の振動の振動数は、１２．５Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で変化し、高次（以下、２４次）の振動の振動数は、３００Ｈｚ〜２４００Ｈｚの範囲で変化する。
【００３５】
図４を用いて前述したメカニズムによって振動を抑制しようとすると、モーターと防振ゴムとで形成される振動系の固有振動数ｆを、モーターで生じる最も振動数が低い１２．５Ｈｚの振動を抑制できるような振動数に設定することになる。しかし、１２．５Ｈｚの振動を抑制するための標準的な固有振動数ｆは、（振動数／固有振動数＝２．５であるとすると）５Ｈｚとなる。これでは、防振ゴムのバネ定数が小さくなりすぎてしまい、モーターを支えられなくなる。そこで、モーターの回転による１次の振動を抑制することは諦めて、高次（この場合は２４次）の振動を抑制することを考える。
【００３６】
高次の振動が取り得る最も低い振動数は、モーターの回転速度が７５０ｒｐｍで生じる３００Ｈｚであるから、この振動を抑制するためには、振動系の固有振動数ｆを１２０Ｈｚとしておけば良い。この条件で、モーター１３０の回転速度を７５０ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍの間で変化させると、振動増幅比（振動の振幅が増幅される比率）は次のように変化する。先ず、高次（２４次）の振動は、振動数が３００Ｈｚ〜２４００Ｈｚの範囲で変化するから、振動数／固有振動数の値は２．５〜２０の範囲で変化する。従って、振動増幅比は、振動数／固有振動数＝２．５の時に約１９％、振動数／固有振動数＝２０の時には約０．３％となる。図５に示した太い実線は、高次（２４次）の振動に対する振動増幅比の移動範囲を表している。
【００３７】
これに対して、１次の振動は、モーター１３０の回転速度を７５０ｒｐｍ〜６０００ｒｐｍの間で変化させると、振動数が１２．５Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲で変化するから、振動数／固有振動数の値は約０．１〜約０．８３の範囲で変化する。振動数／固有振動数の値が約０．１であれば、共振が起きる値「１」に比べて十分に小さいので、共振の影響を受けることはないと考えてよい。しかし、振動数／固有振動数の値が約０．８３になると、共振が起きる値「１」に近づくので、共振の影響を受けて振動の振幅が増幅されてしまう。図５に示した太い破線は、高次の振動に対する振動増幅比の移動範囲を表しているが、振動数／固有振動数＝０．８３の時の振動増幅比は約２．８となっている。すなわち、モーター１３０を６０００ｒｐｍで回転させると、１次の振動の振幅が約２．８倍に増幅されてしまうことになり、その結果、大きな騒音が発生することになる。従来の送風ファンで、モーターの回転速度が高くなると大きな騒音が発生することがあったのは、このようなメカニズムによるものと考えられる。
【００３８】
これに対して、本実施例の送風ファン１００では、モーター１３０の回転速度が高くなると、図３（ａ）に示したように、モーター１３０（およびフランジ板１４０）がブッシュ１５１単独で支えられている状態から、図３（ｂ）に示したように、ブッシュ１５１とブッシュ１５２とで支えられている状態に切り換わるようになっている。このため、以下のようなメカニズムによって、モーター１３０の回転速度が高くなった場合でも、騒音が発生することを回避することが可能となる。
【００３９】
先ず、バネ定数Ｋは、弾性体（ここでは、ブッシュ１５１あるいはブッシュ１５２）を単位量、変形させるために必要な荷重の大きさを表している。従って、モーター１３０をブッシュ１５１単独で支えている状態から、ブッシュ１５１とブッシュ１５２とで支えられた状態に切り換わるとバネ定数Ｋは増加する。たとえば、ブッシュ１５１とブッシュ１５２とが同じ大きさで、ゴムの硬さも同じであったとすれば、ブッシュ１５１単独で支える状態から、ブッシュ１５１とブッシュ１５２とで支える状態に切り換わると、バネ定数Ｋは２倍に増加する。そして、固有振動数ｆは、バネ定数Ｋの平方根に比例するから、バネ定数Ｋが２倍に増加すると、固有振動数ｆは約１．４倍に増加する。すなわち、本実施例の送風ファン１００は、モーター１３０の回転速度が高くなると、送風ファン１００の固有振動数ｆが高い振動数にシフトすることになる。また、ブッシュ１５２のゴムを、ブッシュ１５１のゴムよりも硬いゴムにしたり、あるいは、ブッシュ１５２の形状を、ブッシュ１５１よりも太い形状にしたりすれば、固有振動数ｆを更に高くすることも可能となる。
【００４０】
図６は、本実施例の送風ファン１００が、モーター１３０の回転速度が高くなった場合に固有振動数ｆを高い振動数にシフトさせることによって、大きな騒音の発生を回避する様子を示した説明図である。モーター１３０の回転速度が低い間は、図６（ａ）に示すように、送風ファン１００の固有振動数ｆは従来の送風ファンと同程度の固有振動数（図示した例では１２０Ｈｚ）に設定されている。このため、図６（ａ）中に太い実線で示した高次（ここでは２４次）の振動の振動増幅比は、約０．２以下の小さな値となっている。
【００４１】
また、図６（ａ）中に太い破線で示した１次の振動についても、モーター１３０の回転速度が低い間は、振動増幅比が大きく増加することは無い。もちろん、モーター１３０の回転速度が増加するに従って、１次の振動の振動増幅比は大きくなって行く。そして、１次の振動の振動数／固有振動数の値が「１」に近づくと、共振の影響で振動増幅比が急増する。しかし、本実施例の送風ファン１００では、１次の振動の振動数／固有振動数の値が「１」に近づく前に、固有振動数ｆを高い振動数にシフトさせることができるので、共振の影響で振動増幅比が急増する事態を回避することができる。図６（ｂ）に示した例では、固有振動数ｆを２００Ｈｚにシフトさせている。こうすることで、図６（ｂ）中に太い破線で示したように、モーター１３０の回転速度が６０００ｒｐｍになっても、１次の振動の振動増幅比が急増することがない。また、高次（２４次）の振動については、固有振動数ｆが高い振動数にシフトした場合でも、振動増幅比は小さな値のままとなっている。以上のような理由から、本実施例の送風ファン１００では、モーター１３０の全ての回転速度範囲で、モーター１３０の回転に伴う騒音が発生することを回避することが可能となる。
【００４２】
Ｄ．変形例  ：
上述した本実施例の送風ファン１００には、複数の変形例を考えることが出来る。以下では、これらの変形例について、本実施例との相違点を中心として簡単に説明する。
【００４３】
上述した実施例では、ブッシュ１５１およびブッシュ１５２は何れも、ゴム材料で形成されているものとして説明した。しかし、本実施例の送風ファン１００が振動を抑制する上述のメカニズムから明らかなように、ブッシュ１５１およびブッシュ１５２は弾性体であればよく、従って、たとえば何れか一方（あるいは両方）を金属製の弦巻ばねや板バネなどとすることもできる。もっとも、ゴム材料で形成された弾性材を用いた場合は、金属製の弾性体を用いた場合に比べると、ゴム材料が有する減衰機能によって振動を減衰させることができるという利点がある。
【００４４】
また、上述した実施例では、弾性部材１５０のブッシュ１５１と、弾性部材１５０のブッシュ１５２とは、それぞれ別体に設けられているものとして説明した。しかし、モーター１３０の回転速度が高くなった時に、弾性部材１５０のバネ定数Ｋが大きくなれば十分であって、ブッシュ１５１とブッシュ１５２とが一体に設けられていても良い。
【００４５】
図７は、ブッシュ１５１とブッシュ１５２とが一体に設けられた変形例の弾性部材１５０を例示した説明図である。図７（ａ）に示した弾性部材１５０は全体がゴム材料で形成されており、大径の円筒部分１５０ｂの上に小径の短い円筒部分１５０ａが形成された形状となっている。
【００４６】
このような形状の弾性部材１５０に対して上から圧縮するような力が加わると、小径の円筒部分１５０ａは大きく変形するが、大径の円筒部分１５０ｂの変形は、小径の円筒部分１５０ａの変形に比べて小さくなる。すなわち、大径の円筒部分１５０ｂのバネ定数Ｋは、小径の円筒部分１５０ａのバネ定数Ｋに比べて大きくなっている。
【００４７】
加えて、図３を用いて前述したように、モーター１３０の回転速度が高くなると、モーター１３０とファンケース１１０との間に介在する弾性部材１５０には、大きな圧縮力が作用するようになる。そして、上述したように、小径の円筒部分１５０ａのバネ定数Ｋは、大径の円筒部分１５０ｂのバネ定数Ｋよりも小さいから、小径の円筒部分１５０ａが潰れて、大径の円筒部分１５０ｂがモーター１３０側のフランジ板１４０に直接当接するようになる。このように、大径の円筒部分１５０ｂがフランジ板１４０に当接すると、バネ定数Ｋが増加する。何故なら、大径の円筒部分１５０ｂがフランジ板１４０に当接する前の状態では、主に小径の円筒部分１５０ａが変形するので、バネ定数Ｋは小さいが、大径の円筒部分１５０ｂがフランジ板１４０に当接した後は、大径の円筒部分１５０ｂが変形するので、バネ定数Ｋも大径の円筒部分１５０ｂのバネ定数Ｋまで増加するためである。
【００４８】
このことから、図７（ａ）に示すような弾性部材１５０を用いれば、上述した本実施例のブッシュ１５１およびブッシュ１５２を用いた場合と同様な効果を得ることが出来る。従って、本実施例のブッシュ１５１の代わりに、このような弾性部材１５０を組付ピン１２０ｐに組み付ければ、ブッシュ１５２は不要となる。尚、図７（ａ）に例示した弾性部材１５０では、バネ定数Ｋの小さな小径の円筒部分１５０ａが、本発明における「第１弾性部材」に対応し、バネ定数Ｋの大きな大径の円筒部分１５０ｂが、本発明における「第２弾性部材」に対応する。
【００４９】
また、図７（ａ）に例示した弾性部材１５０は、小径の円筒部分１５０ａと大径の円筒部分１５０ｂとの間で、外径が急変している。しかし、図７（ｂ）に例示するように、小径の円筒部分１５０ａと大径の円筒部分１５０ｂとの間に、外径が連続に変化する中間部分１５０ｃを有する形状の弾性部材１５０としても良い。このような弾性部材１５０を用いた場合でも、図７（ａ）に例示した弾性部材１５０と同様なメカニズムによって、本実施例のブッシュ１５１およびブッシュ１５２を用いた場合と同様な効果を得ることが可能となる。
【００５０】
また、金属製のバネを用いた場合でも、本実施例のブッシュ１５１とブッシュ１５２とを一体に形成することができる。図７（ｃ）に例示した弾性部材１５０は、円筒形状の弦巻バネであるが、バネの巻き線のピッチが密の密巻部分１５０ｄと、巻き線のピッチが粗の粗巻部分１５０ｅとが形成されている。このような弦巻バネを圧縮していくと、やがては密巻部分１５０ｄの巻き線同士が接触した状態となって、バネとして機能しなくなるので、実質的なバネ長が短くなる。そして、バネ長が短くなるとバネ定数Ｋは増加する。従って、図７（ｃ）に示すような弦巻バネを弾性部材１５０として用いた場合も、図７（ａ）や図７（ｂ）に例示した弾性部材１５０と同様に、前述した本実施例のブッシュ１５１およびブッシュ１５２を用いた場合と同様な効果を得ることが出来る。尚、図７（ｃ）に例示した弾性部材１５０では、巻き線のピッチが密の密巻部分１５０ｄが、本発明における「第１弾性部材」に対応し、巻き線のピッチが粗の粗巻部分１５０ｅが、本発明における「第２弾性部材」に対応する。
【００５１】
あるいは、図７（ｄ）に例示した形状の弦巻バネを、弾性部材１５０として用いることもできる。図７（ｄ）に例示した弦巻バネには、バネの外径が大きな大径部分１５０ｆと、バネの外径が小さな小径部分１５０ｇとが形成されている。弦巻バネは、素線の太さが同じであれば、外径が大きくなるほどバネ定数Ｋが小さくなるので、大径部分１５０ｆのバネ定数Ｋは小さく、小径部分１５０ｇのバネ定数Ｋは大きくなる。従って、このような弦巻バネを圧縮すると、初めは主に大径部分１５０ｆが変形するので、弦巻バネ全体としてのバネ定数Ｋは小さい。しかし、大径部分１５０ｆが変形できなくなった後は、もっぱら小径部分１５０ｇが変形するので、バネ定数Ｋが大きくなる。このことから、図７（ｄ）に示すような弦巻バネを用いた場合も、図７（ｃ）の弦巻バネを用いた場合と同様に、前述した本実施例のブッシュ１５１およびブッシュ１５２を用いた場合と同様な効果を得ることが出来る。尚、図７（ｄ）に例示した弾性部材１５０では、バネの外径が大きな大径部分１５０ｆが、本発明における「第１弾性部材」に対応し、バネの外径が小さな小径部分１５０ｇが、本発明における「第２弾性部材」に対応する。
【００５２】
また、上述した本実施例および変形例では、モーター１３０の回転速度が低い間は、バネ定数Ｋは小さな値を取っているが、モーター１３０の回転速度が高くなると、バネ定数Ｋが不連続に（あるいは連続的に）大きな値に変化するものとして説明した。しかし、モーター１３０の回転速度が高くなった時に、結果的にバネ定数Ｋが大きな値となっていれば十分であり、モーター１３０の回転速度が変化すると、バネ定数Ｋも変化するようにしても良い。
【００５３】
例えば、前述したブッシュ１５１の代わりに、図８（ａ）に例示したように、ゴム材料で形成した円錐台形状のブッシュや、図８（ｂ）に例示したように、円錐台形状の弦巻バネを弾性部材１５０として用いてもよい。こうすれば、モーター１３０の回転速度が高くなるに伴って、バネ定数Ｋが大きくなるようにすることができる。
【００５４】
また、上述した本実施例および変形例では、モーター１３０の回転に伴ってファンケース１１０内に発生する負圧を利用することによって、モーター１３０の回転速度が高い場合は弾性部材１５０が大きく圧縮されるものとして説明した。しかし、モーター１３０の回転速度が高い場合に、弾性部材１５０が大きく圧縮されれば十分であり、従って、ファンケース１１０内の負圧を利用する以外の方法で、弾性部材１５０を圧縮しても良い。例えば、ファンケース１１０（あるいはケースカバー１２０）に電磁石を搭載しておき、モーター１３０の回転速度が一定速度を超えた場合には、電磁石に通電してフランジ板１４０を引き付けることによって、弾性部材１５０が圧縮されるようにしても良い。
【００５５】
以上、本実施例および変形例の送風ファン１００について説明したが、本発明は上記の実施例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１００…送風ファン、      １１０…ファンケース、    １１０ｆ…フランジ部、
１１１…送風通路、        １１２…送風口、          １２０…ケースカバー、
１２０ｂ…ネジ、          １２０ｆ…フランジ部、    １２０ｐ…組付ピン、
１２０フ…ケースカバー、  １２１…吸気口、          １３０…モーター、
１３１…回転軸、          １３２…固定部、          １４０…フランジ板、
１４０ｂ…ネジ、          １４０ｃ…中央穴、        １４０ｎ…ナット、
１４０ｏ…Ｏリング、      １４１…取付穴、          １４２…組付穴、
１５０…弾性部材、        １５１…ブッシュ、        １５２…ブッシュ、
１６０…羽根車、          １６０ｂ…ネジ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020023887.tif 000009
【図８】
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