(57)【要約】【課題】可変速運転に際しても異常振動や過大な応力発生の虞のない軸流送風機を提供すること。【解決手段】ブレード４をカップ状のボス部材５の周辺に設けた軸流送風機の羽根車３において、ボス部材５の内周面にサンドイッチ構造の制振部材９を設け、共振時に発生する応力と振動を低減させるようにしたもの。【選択図】図１
2008014153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ状のボス部材の外周面に複数のブレードが取り付けられたプロペラ形の羽根車を備えた軸流送風機において、
前記ボス部材の内周面に制振部材を設け、
前記羽根車に固有の振動周波数と当該羽根車の運転周波数の共振による振動と応力の低減が、前記制振部材により与えられるように構成したことを特徴とする軸流送風機。
【請求項２】
請求項１に記載の軸流送風機において、
前記制振部材が、２枚の鋼板の間に合成樹脂層を挟み込んだサンドイッチ構造の部材であることを特徴とする軸流送風機。
【請求項３】
請求項１に記載の軸流送風機において、
前記制振部材が、板状部材を波状に折り曲げ成形した波板部材であることを特徴とする軸流送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラ形の羽根車を用いた軸流送風機に係り、特に、金属板成形による羽根がボス部に溶接されている羽根車を用いた場合に好適な軸流送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
軸流送風機は、運転中、或る特定の回転数(回転速度)のとき大きな振動を発生することがある。これは、軸流送風機の羽根車が固有値として持つ共振周波数が軸流送風機の運転周波数と一致したことによる共振現象であり、プロペラ形の羽根車の場合、羽根が片持ち支持になっているので、特に著しい。
【０００３】
ここで、プロペラ形の羽根車において、その或る箇所にかかる応力を知るために、その箇所を叩いてみたとすると、このときの応力σと時間ｔの関係は、図４に示すように減衰特性を示す。そして、このときの減衰係数をζとすると、共振倍率は１／２ζとなる。
【０００４】
ところで、このようなプロペラ形の羽根車には、扇風機など比較的小型の場合を除き、金属板の羽根をボス部に取り付けたものが一般的であるが、このとき羽根の取り付けに溶接を用いた、いわゆる溶接羽根車においては、リベット付けの場合に比較して減衰係数ζが小さくなる傾向にあり、この場合、共振倍率が大きくなるので、共振時での振幅が大きくなり、大きな応力が羽根の取り付け部に働いてしまう可能性が高い。
【０００５】
そこで、従来の軸流送風機では、共振周波数を避けた運転周波数で運転する必要があり、軸流送風機を設計する際は、運転周波数と固有値が重ならないようにしていた。このとき、駆動軸に対する羽根車の取り付けに制振作用を有する部材を介在させる方法も従来技術として知られている(例えば、特許文献１参照。)。
【特許文献１】特開平４−２０３２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来技術は、軸流送風機の運転回転数の変更に配慮がされておらず、可変速運転の適用に問題があった。
【０００７】
近年、省エネ意識が高まり、軸流送風機の運転周波数をインバータ制御などにより変化させ、可能な限り回転数を下げ、消費電力を抑えた運転をしたいという需要が増えているが、この場合、運転周波数の設定は使用者によって異なるため、広範囲にわたる運転周波数を前提にする必要がある。
【０００８】
しかし、既に説明したように、軸流送風機の羽根車は必ず固有周波数を持つため、広範囲の運転周波数に対応させた場合、軸流送風機の運転周波数と軸流送風機の固有周波数が重なる可能性があり、このときは共振現象が発生し、異常振動や過大な応力が発生して、製品の信頼性が著しく低下することになり、従って、従来技術では可変速運転の適用に問題が生じてしまうのである。
【０００９】
本発明の目的は、可変速運転に際しても異常振動や過大な応力発生の虞のない軸流送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、カップ状のボス部材の外周面に複数のブレードが取り付けられたプロペラ形の羽根車を備えた軸流送風機において、前記ボス部材の内周面に制振部材を設け、前記羽根車に固有の振動周波数と当該羽根車の運転周波数の共振による振動と応力の低減が、前記制振部材により与えられるようにして達成される。
【００１１】
このとき、前記制振部材が、２枚の鋼板の間に合成樹脂層を挟み込んだサンドイッチ構造の部材であることによっても上記目的が達成され、前記制振部材が、板状部材を波状に折り曲げ成形した波板部材であることによっても上記目的が達成される。
【００１２】
上記手段によれば、羽根車の中心にあって羽根が取り付けられているボス部材の内側にある制振部材により共振を抑制し、共振現象時に発生する応力が抑得られる。共振により或る部材が変形したとすると、当該部材内に構造的なズレによる摩擦が生じ、これにより変形が減衰されるが、このとき制振部材は摩擦による減衰が大きくなるように作られているため、振動が抑制され応力の低減が得られるのである。
【００１３】
上記の制振部材は、合成樹脂を鋼板で挟み込んだ制振鋼板を用いることもでき、波板状の部材を用いるようにしてもよく、これらの何れかを上記ボス部材の内側に設ける。ここで波板状の部材の場合、ボス部材の内面部分の間の接触部において、共振時に発生する応力や振動の低減が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれは、可変速運転に際しても異常振動や過大な応力が発生する虞がないので、従来技術よりも高い信頼性をもった性能のよい軸流送風機が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明による軸流送風機について、図示の実施の形態により詳細に説明する。まず、図１は、本発明の一実施の形態に係る軸流送風機を示したもので、このとき図１の(a)は一部断面による側面図で、同(b)は正面図であり、これらの図において、１は電動機、２は回転軸、３は羽根車、４はブレード(羽根)、５はボス部材、６はハブ部材、７はワッシャ(座金)、８はボルト、それに９は制振材を表わす。
【００１６】
また、図２は、更に羽根車３を詳細に示したもので、このとき図２の(a)は正面図、同(b)は裏面図、つまり図１(a)を左側から見た図であり、ここで、まず電動機１は、例えばＶＶＶＦ(可変電圧可変周波数)インバータ給電により可変速駆動される誘導電動機であり、その回転軸２にプロペラ形の羽根車３が取付けられ、軸流送風機の主要部を構成している。このとき、図示してないが、羽根車３の周辺を覆うダクト又はシュラウドと呼ばれる略円筒状の部材を備えた筐体があり、これに電動機１が保持されている。
【００１７】
次に、羽根車３は、ブレード４を複数枚、例えば図示のように８枚、略カップ状に作られているボス部材５の周辺に取り付けたもので、このときボス部材５の中心には、羽根車３を電動機１の回転軸２に取り付けるための肉厚短円筒形をしたハブ部材６が設けてある。そこで、このハブ部材６の孔を回転軸２に嵌合させ、この後、ワッシャ７を介してボルト８を回転軸２に締定することにより、羽根車３を回転軸２に取り付けることができる。
【００１８】
羽根車３について更に詳しく説明すると、まず、ブレード４は、金属板、例えば鋼板を、例えばプレス加工して所定の平面形状に打ち抜かれた後、所定の曲面形状に成形されたもので、次に、ボス部材５は、これも例えば鋼板で作られ、同じくプレス加工によりカップ状に成形されたものであり、このボス部材５の外周面にブレード４が溶接され、羽根車３として完成されているものであるが、ここで、この実施の形態では、このボス部材５に、更に制振部材９が設けられているのが特徴である。
【００１９】
ここで、この制振部材９は、例えばポリ塩化ビニールなどの合成樹脂の層を２枚の鋼板で挟み込んだサンドイッチ構造の制振鋼板と呼ばれる部材で、これは、中に挟み込まれている合成樹脂の粘性により、ズレ変形に伴う摩擦損失が強く現われるようにした部材であり、この実施形態では、これをボス部材５の内周面に貼り付た形で、内周面の全周にわたって取り付けることにより、カップ状のボス部材５に変形が現われようとするのが抑制されるようにしたものである。
【００２０】
そこで、次に、この実施形態の動作について説明する。いま、この実施形態に係る軸流送風機が可変速運転され、折悪しく共振状態になってしまったとすると、このときに現われる応力は、主としてブレード４とボス部材５の取り付け部に集中し、この結果、ボス部材５の円周部に変形を与えようとする。しかし、このときボス部材５には制振部材９があり、しかもそれはボス部材５の円周部の内面に取り付けられている。
【００２１】
そこで、この制振部材９は、ボス部材５の円周部に現われる変形に対して効果的に制振機能を発揮き、振動に減衰を与えてしまうことになり、この結果、ブレード４の変形に対しても効果的に抑制が働くことになるので、共振したときでも過大な応力が発生することはなく、従って、この実施形態によれば、可変速運転した場合でも騒音や振動が大きくなる虞はなく、省エネ意識に応えることができる。
【００２２】
また、この実施形態によれば、羽根車として、ブレード４がボス部材５に溶接されている羽根車３、いわゆる溶接羽根車を使用した場合でも、可変速運転に伴う騒音や振動の虞がないので、溶接羽根車の使用によるコスト削減を享受することができる。
【００２３】
次に、本発明の他の実施形態について、図３により説明する。以上に説明した実施形態では、制振部材９としてサンドイッチ構造の制振鋼板を用いた場合について説明したが、この図３の実施形態では、制振部材として、金属板などの板状部材を波状に折り曲げ成形した、いわゆる波板からなる制振部材１０を用いたものであり、その他の構成は図１と図２で説明した実施形態と同じである。
【００２４】
この波板による制振部材１０も、ボス部材５の内周面に貼り付た形で、内周面の全周にわたって取り付けられ、カップ状のボス部材５に変形が現われようとすると、波状に折り曲げられた部分が屈曲し、損失が現われるので、ボス部材５の変形が抑制される。
【００２５】
従って、この図３の実施形態によっても、可変速運転した場合での騒音や振動が大きくなる虞をなくすことができ、省エネ意識に応え、且つ溶接羽根車の使用によるコスト削減を享受することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による軸流送風機の一実施の形態を示す側面図と正面図である。
【図２】本発明による軸流送風機の一実施の形態における羽根車を示す側面図と正面図である。
【図３】本発明による軸流送風機の他の一実施の形態における羽根車を示す側面図と正面図である。
【図４】軸流送風機の羽根車に現われる振動の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：電動機
２：回転軸(電動機１の軸)
３：羽根車
４：ブレード(羽根)
５：ボス部材
６：ハブ２
７：ワッシャ(座金)
８：ボルト
９：制振部材(サンドイッチ構造の制振部材)
１０：制振部材(波板の制振部材)
【図１】
2008014153.tif 000003
【図２】
2008014153.tif 000004
【図３】
2008014153.tif 000005
【図４】
2008014153.tif 000006