(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主板と、前記主板の表側と裏側の外周側にそれぞれに環状に並ぶ複数の羽根板をそれぞれの端面位置が回転軸に垂直な平面上に均一にして備えた樹脂製の羽根車と、前記回転軸に接続した電動機と、前記羽根車を内包し吸込口と吹出口を備えたケーシングとを備え、前記羽根板のねじれによる固有振動モードの周波数が分散されるように前記主板は、周方向に複数に分割して前記外周側の前記回転軸方向の位置を不均一とし、前記羽根板の回転軸方向の長さを主板の表側および裏側でそれぞれ不均一にしたことを特徴とする多翼送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天井埋込型換気扇などの換気空調機器等に使用される多翼送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の多翼送風機は、図８に示すように、ベルマウス１０１を有するファンケーシング１０２と、ファンケーシング１０２内に回転駆動可能に設置された羽根車１０３と、羽根車１０３を駆動する電動機１０４から構成されている。羽根車１０３は、主板１０５の外周側に複数の羽根１０６を有し、羽根１０６の外周よりも外径が大きい外周リング１０７を羽根車１０３の吸込側端部１０８に設けている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この構成において、電動機１０４から発生する電磁振動の周波数と羽根車１０３の固有振動モードの周波数が一致すると、共振現象が励起され羽根車１０３の振動が増幅し、騒音が発生する。電磁振動の加振力は回転軸の円周方向に作用するため、羽根車１０３の固有振動モードが、主板１０５と外周リング１０７を支持点とする羽根１０６の曲げ変形によって主板１０５と吸込側端部１０８が円周方向の逆位相にねじれる挙動である場合、加振に対して応答しやすいと共に、羽根車１０３がスピーカーの振動板の働きをして、過大な騒音になり易い。また、この固有振動モードの周波数は主板１０５と外周リング１０７の間の距離、すなわち羽根１０６の長さに依存しているため、共振現象を抑制するには羽根１０６の長さを変更することが最も効果的である。しかし、羽根の長さは多翼送風機として送風性能から決められており、大幅に短くする、または長くすることはできない。
【０００４】
そこで、電動機からの振動を絶縁する構造にして共振現象の励起を抑制し、騒音の発生を防止するものが広く知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００５】
以下、その多翼送風機について図１０を参照しながら説明する。
【０００６】
羽根車１０９の羽根ボス１１０の内径を電動機の回転軸１１１外径より大きくするとともに、羽根ボス１１０の両端側にゴム製のリング１１２が入る凹部１１３を設け、回転軸１１１に羽根ボス１１０を挿入しワッシャ１１４を当てて、ねじ１１５で止めることで、羽根車１０９がワッシャ１１４とねじ１１５とにより押圧され回転軸１１１から浮いた状態となる。回転軸１１１からの電磁振動がリング１１２によって絶縁されて羽根車１０９に伝達されなくなるため、羽根車１０９が持つ固有振動数と共振しなくなり、騒音の発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１７３５９６号公報（第２図）
【特許文献２】実開平５−１８９９号公報（第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような従来の多翼送風機では、振動を絶縁するためにゴム製のリングなど損失係数が大きい素材の別部品が必要となるため、構造が複雑となりコストが増加するという課題があった。また、長期間の使用によってゴムが劣化して振動を絶縁する効果が低下した場合、電動機からの振動が羽根車に伝達してしまい共振現象が励起され、騒音が発生するという課題があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、構造が簡単で低コストに共振現象の励起を抑制でき、長期間安定して騒音の発生を防止できる多翼送風機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、この目的を達成するために、本発明は、主板と、前記主板の表側と裏側の外周側にそれぞれに環状に並ぶ複数の羽根板をそれぞれの端面位置が回転軸に垂直な平面上に均一にして備えた樹脂製の羽根車と、前記回転軸に接続した電動機と、前記羽根車を内包し吸込口と吹出口を備えたケーシングとを備え、前記羽根板のねじれによる固有振動モードの周波数が分散されるように前記主板は、周方向に複数に分割して前記外周側の前記回転軸方向の位置を不均一とし、前記羽根板の回転軸方向の長さを主板の表側および裏側でそれぞれ不均一にしたことを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、羽根板の曲げ変形によって主板と羽根板の開口端が円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数を羽根板毎に異なるようにできるため、固有振動モードの周波数が分散され、電動機から発生される円周方向の加振力の周波数との共振現象の励起を抑制することができ、構造が簡単で低コストにでき、長期間安定して騒音の発生を防止できる多翼送風機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１の多翼送風機を示す側断面図
【図２】同多翼送風機の羽根車の（ａ）上面図（ｂ）斜視図
【図３】同多翼送風機の羽根車の側断面図
【図４】本発明の実施の形態２の多翼送風機の羽根車の（ａ）斜視図（ｂ）側断面図
【図５】本発明の参考例１の多翼送風機の羽根車の（ａ）上面図（ｂ）斜視図
【図６】本発明の参考例２の多翼送風機の羽根車の（ａ）上面図（ｂ）斜視図
【図７】本発明の参考例３の多翼送風機の羽根車の（ａ）上面図（ｂ）斜視図
【図８】従来の多翼送風機を示す側断面図
【図９】従来の多翼送風機の羽根車の斜視図
【図１０】従来の翼送風機の羽根車の部分断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の請求項１記載の多翼送風機は、主板と、前記主板の表側と裏側の外周側にそれぞれに環状に並ぶ複数の羽根板をそれぞれの端面位置が回転軸に垂直な平面上に均一にして備えた樹脂製の羽根車と、前記回転軸に接続した電動機と、前記羽根車を内包し吸込口と吹出口を備えたケーシングとを備え、前記羽根板のねじれによる固有振動モードの周波数が分散されるように前記主板は、周方向に複数に分割して前記外周側の前記回転軸方向の位置を不均一とし、前記羽根板の回転軸方向の長さを主板の表側および裏側でそれぞれ不均一にした構成を有する。
【００１４】
これにより、羽根板の曲げ変形によって主板と羽根板の開口端が円周方向の逆位相にねじれる羽根板の固有振動モードの周波数を羽根板毎に異なるようにできるため、簡単な構造で低コストで、固有振動モードの周波数が分散され、電動機から発生される円周方向の加振力の周波数との共振現象の励起を抑制することができ、長期間安定して騒音の発生を防止できるという効果を奏する。
【００１５】
特に、主板が周方向に複数に分割され、主板の外周の回転軸方向の位置が不均一である構成にしたことにより、羽根板の長さを回転方向に大きくばらつかせることができるため、固有振動モードの周波数が大きく分散され、電動機から発生される円周方向の加振力の周波数との共振現象の励起を抑制することができ、構造が簡単で低コストにでき、長期間安定して騒音の発生を防止できるという効果を奏する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１から図３に示すように、多翼送風機１は１つの吸込口２と吹出口３を有するファンケーシング４と、ファンケーシング４内部に配置された羽根車５と、羽根車５と回転軸６が接続され、ファンケーシング４の吸込口２に対向する側に固定された電動機７を備えている。
【００１８】
羽根車５は、主板８（例えば直径１００ｍｍ）の吸込口２側（以下表側と称す）と電動機７側（以下裏側と称す）のそれぞれに環状に並ぶ複数（例えば４７枚）の表側羽根板９ａと裏側羽根板９ｂを備えている。
【００１９】
表側羽根板９ａの端面である表側羽根板端面１０ａは、主板８の中心位置から吸込口２の方向に４０ｍｍに位置する回転軸６に垂直な表側平面Ｓａ上に均一で、また裏側羽根板９ｂの端面である裏側羽根板端面１０ｂは主板８の中心位置から電動機７の方向に２５ｍｍに位置する回転軸６に垂直な裏側平面Ｓｂ上に均一であり、羽根車５の外形は円筒状となっている。表側羽根板端面１０ａ外周には、表側羽根板９ａをつなぐ外周リング１１を備えている。
【００２０】
主板８は、主板ハブ部１２と回転方向に均等に６個に分割された主板外周部１３を備え、主板外周部１３はそれぞれ回転軸６に対して垂直で、回転軸方向に１０ｍｍの間隔をもって回転方向に交互に位置しており、また主板８の主板ハブ部１２と主板外周部１３の間には主板開口部１４を備えている。
【００２１】
上記構成において、電動機７の駆動により羽根車５を回転させると、表側羽根板９ａと裏側羽根板９ｂの働きにより空気が昇圧されるため、吸込口２から空気を吸い込み、その空気のうち一部は表側羽根板９ａを通り、残りは主板８に主板開口部１４を備えるため主板８の裏側に流れ込み、裏側羽根板９ｂを通り、羽根車５からファンケーシング４内へと送り出され、吹出口３から空気を吹き出される。
【００２２】
このとき、電動機７は例えばＤＣブラシレスモーターを用いた場合、その構造上、運転時に回転軸６の円周方向に加振力が発生し、その加振周波数は回転数に比例して変化することが知られている。例えばその加振周波数をＦｍ（Ｈｚ）、回転数をＲｍ（１／ｍｉｎ）、係数をαとすると、Ｆｍ＝α×Ｒｍ／６０（Ｈｚ）で表すことができる。係数αはモータの構造や駆動制御方法で決まり、係数αが１８のＤＣブラシレスモーターの場合、回転数Ｒｍが７４０（１／ｍｉｎ）のとき加振周波数Ｆｍは２２０（Ｈｚ）となる。
【００２３】
羽根車５は樹脂による一体射出成形品であり、その材質は例えばポリプロピレン（ＰＰ）を用いているが、アクリロニトリル・ブタジエン・スチロール（ＡＢＳ）など他の熱可逆性樹脂を用いる場合もある。樹脂製であるため、振動減衰率が高く加振力が伝達しても過度の振動や騒音放射を発生しにくいが、共振現象が励起すると加振力に対して大きな応答となり、過大な振動を発生することがある。
【００２４】
例えば図９に示すような従来の羽根車１０３では、主板１０５から表側のみに複数の長さが一定な羽根１０６が環状に配置されており、それぞれの羽根１０６の主板１０５側と吸込側端部１０８が円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードは、全ての羽根１０６で同一となるため、電動機７の加振周波数とＦｍとその固有振動モードが重なった場合、卓越した共振現象が励起される。
【００２５】
しかし本実施の形態の羽根車５では、主板８の主板外周部１３の回転軸方向の位置が回転方向に不均一で、かつ羽根車５の外形が円筒状であるため、表側羽根板９ａ、裏側羽根板９ｂの長さは、それぞれ回転方向に不均一になっており、表側羽根板９ａ、裏側羽根板９ｂが主板８に対し円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数が分散され、共振現象の励起が抑制されて騒音の発生を防止することができる。
【００２６】
また、羽根車５の外形が円筒状であるため、主板８の表側羽根板９ａと裏側羽根板９ｂの長さの合計は回転方向に均一となり、羽根車５のバランスが良くなり、また回転方向の羽根車５の空気に対する仕事のばらつきが抑制され、羽根車５の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができる。
【００２７】
また、主板８が回転方向に均等に分割されているので、羽根車のバランスを良くすることができ、羽根車５の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができる。
【００２８】
また、主板８の主板外周部１３が回転軸に対して垂直であるので、主板８の表側もしくは裏側に空気が衝突して羽根車５の回転バランスが悪化することを抑制することができ、羽根車５の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができる。
【００２９】
また、振動を絶縁するゴムなどの別部品を使用しないため、劣化もなく長期間安定して共振現象を抑制する効果を得られる。
【００３０】
また、羽根車５は、樹脂一体成形品であり別部品や複雑な分割金型による製造の必要はない。また、外周リング１１が一方向のみであれば、一般的な上下二面方式の金型で成型可能となり、低コストにできる。
【００３１】
（実施の形態２）
図４において、図１から図３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
図４に示すように、均等に分割された主板８の主板外周部１３が、一様に、羽根車５が回転したときに主板８の裏側に空気が当たる方向に傾斜している。（例えば傾斜の度合い（傾斜角）は、１０度）。
【００３３】
上記構成により、傾斜した主板８の主板外周部１３が主板８の表側から裏側の向きの空気の流れを促進することができ、送風効率を向上することができる。
【００３４】
また、主板外周部１３それぞれの傾斜が一様であるので、羽根車５の回転バランスが悪化することを抑制して、羽根車５の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができる。
【００３５】
（参考例１）
図５において、図１から図３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３６】
図５に示すように、羽根車５の主板８は円盤状で、表側羽根板９ａ、裏側羽根板９ｂの枚数がそれぞれ４８枚である。表側羽根板９ａと裏側羽根板９ｂはそれぞれ、互いに厚みが異なる８枚を一群として、回転方向に周期的に配置された構成になっている。（例えば、一群をなす８枚は厚みが、反回転方向に０．８ｍｍから１．８５ｍｍまで０．１５ｍｍずつ厚みを増す）。
【００３７】
上記構成により、表側羽根板９ａ、裏側羽根板９ｂの厚みがそれぞれ回転方向に不均一になっており、表側羽根板９ａ、裏側羽根板９ｂが主板８に対し円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数が分散され、共振現象の励起が抑制されて騒音の発生を防止することができる。
【００３８】
また、表側羽根板９ａと裏側羽根板９ｂそれぞれの厚みが不均一な一群が回転方向に周期的に配置されているので、羽根車５のバランスを良くすることができ、羽根車５の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができるという効果を奏する。
【００３９】
（参考例２）
図６において、図１から図３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
図６に示すように、羽根車５の主板８は円盤状で、表側羽根板９ａ、裏側羽根板９ｂの枚数がそれぞれ４８枚である。表側羽根板９ａは表側羽根内径Ｄａが互いに異なる８枚を一群として、回転方向に周期的に配置された構成になっており、裏側羽根板９ｂも同様に裏側羽根内径Ｄｂが互いに異なる８枚を一群として、回転方向に周期的に配置された構成になっている。
【００４１】
上記構成により、表側羽根内径Ｄａ、裏側羽根内径Ｄｂがそれぞれ回転方向に不均一になっており、表側羽根板９ａ、裏側羽根板９ｂが主板８に対し円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数が分散され、共振現象の励起が抑制されて騒音の発生を防止することができる。
【００４２】
また、表側羽根内径Ｄａ、裏側羽根内径Ｄｂが不均一な一群が回転方向に周期的に配置されているので、羽根車５のバランスを良くすることができ、羽根車５の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができる。
【００４３】
（参考例３）
図７において、図１から図３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
図７に示すように、羽根車５の主板８は円盤状で、表側羽根板９ａ、裏側羽根板９ｂの枚数がそれぞれ４８枚である。表側羽根板９ａは回転軸６に垂直な断面形状が互いに異なる８枚を一群として、回転方向に周期的に配置された構成になっており、裏側羽根板９ｂも同様に断面形状が互いに異なる８枚を一群として、回転方向に周期的に配置された構成になっている。
【００４５】
上記構成により、表側羽根板９ａ、裏側羽根板９ｂそれぞれの断面形状が回転方向に不均一になっており、表側羽根板９ａ、裏側羽根板９ｂが主板８に対し円周方向の逆位相にねじれる固有振動モードの周波数が分散され、共振現象の励起が抑制されて騒音の発生を防止することができる。
【００４６】
また、表側羽根板９ａと裏側羽根板９ｂそれぞれの断面形状が不均一な一群が回転方向に周期的に配置されているので、羽根車５のバランスを良くすることができ、羽根車５の振動の発生を抑制し、振動による騒音の発生を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明にかかる多翼送風機は、本発明の多翼送風機は、室内の換気に使用する天井埋込形換気扇等に用いる用途として有用である。また、空気調和装置や空気清浄機などの送風機としての用途としても有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１      多翼送風機
２      吸込口
３      吹出口
４      ファンケーシング
５      羽根車
６      回転軸
７      電動機
８      主板
９ａ    表側羽根板
９ｂ    裏側羽根板
１０ａ  表側羽根板端面
１０ｂ  裏側羽根板端面
Ｓａ    表側平面
Ｓｂ    裏側平面
１１    外周リング
１２    主板ハブ部
１３    主板外周部
１４    主板開口部
Ｆｍ    加振周波数
Ｒｍ    回転数
α      係数
Ｄａ    表側羽根内径
Ｄｂ    裏側羽根内径
【図１】
0005494088.tif 000002
【図２】
0005494088.tif 000003
【図３】
0005494088.tif 000004
【図４】
0005494088.tif 000005
【図５】
0005494088.tif 000006
【図６】
0005494088.tif 000007
【図７】
0005494088.tif 000008
【図８】
0005494088.tif 000009
【図９】
0005494088.tif 000010
【図１０】
0005494088.tif 000011