ダイソン羽根なし扇風機の仕組み

2009 年 10 月、掃除機シリーズで有名なジェームスダイソンの家電会社は、Dyson Air Multiplier と呼ばれる新しいデバイスを市場に導入しました。 Air Multiplier は、ブレードが見えないという珍しい特徴を持つファンでした。それは、台座に取り付けられた単なる浅い円形のチューブのように見えました。

ダイソンはその後、同じブレードレスファン技術を使用し、空気清浄機能を備えた空気処理製品ファミリーを拡大してきました。乾燥した部屋の加湿器としても機能するものや、空気を動かすヒーターとファンの両方として機能するものもあります。

しかし、これらの機器を見ているだけでは、そこから暖かい風や涼しい風が吹き出てくるとは予想できません。可動部品は見えません。しかし、電源を入れると風が吹いているのを感じます。では、それらはどのように機能するのでしょうか? ファンブレードなしで開いた円が空気をどのように押し出すことができるのでしょうか?

ご想像のとおり、ここにはいくつかの科学的原則が働いています。エレクトロ要素も入ってます。チューブの内部にはブレードがありませんが、ファンの台座にはブラシレス電気モーターが組み込まれており、空気を取り込んで円形チューブに送り込みます。空気はデバイスの内部に沿って流れ、チューブ内のスリットに到達します。これにより、ファンの前にいるときに感じる風を生み出す基本的な空気の流れが提供されます。

ダイソンによれば、これらのデバイスによって生成される風は、ブレード付きの標準的なファンからの風よりも安定していて安定しているとのことです。回転ブレードがないため、ファンからの風が短時間の突風で体に当たることはありません。

そのテクノロジーの秘密は何でしょうか？

Dyson Air Multiplier をブレードのないファンと呼ぶのは、おそらく誤解を招くかもしれません。彼らには刃が付いています。台座の中に隠れて見えないだけです。モーターが非対称に配置された 9 枚のブレードを回転させ、空気を装置内に引き込みます。ダイソンによると、最新のバージョンでは、冷却気流として毎秒 77 ガロンを超える空気を放出できるそうです。

空気の流れは機械の背面からそらされます。しかし、ファンはどのようにしてデバイスの台座に流入する空気の量を増やすのでしょうか?

それは物理学に帰着します。大気が気体であるのは事実ですが、気体は流体力学の物理法則に従います。空気が円形チューブのスリットを通ってファンの前面から外に流れると、ファンの後ろの空気もチューブを通って引き込まれます。これを誘導といいます。モーターによって押し出された空気の流れが、ファンの後ろの空気を誘導します。

ファンの端を囲む空気も風の方向に流れ始めます。このプロセスはエントレインメントと呼ばれます。ダイソンは、誘導と同調により、ファンが台座のモーターから取り込む気流の出力を 15 倍増加させると主張しています。

しかし、ダイソンが独自のファンで完全には克服できなかった問題が 1 つあります。次に、ダイソンが第 2 バージョンを作成するときに Air Multiplier のデザインを変更した理由がわかります。

最先端のコンセプトにもかかわらず、オリジナルの Dyson Air Multiplier には 1 つの顕著な欠陥がありました。実際にはあまり静かではありませんでした。ダイソンはこれに注目し、扇風機の第 2 世代を改良することを決定しました。

これを実現するには、会社による巨額の投資が必要でした。ダイソンは研究に6000万ドル以上を投じ、65人のエンジニアをプロジェクトに割り当てた。彼らは一緒に 640 個のプロトタイプを作成し、ファンキーなファン内の空気の動きを調査するために、それぞれのデザインをさらに微調整しながら数百件の特許を申請しました。

ご想像のとおり、騒音問題の一部は乱気流に起因しています。オリジナルの Air Multiplier はベースに空気を吸い込み、そこで空気が勝手に跳ね返り、混乱と騒音を生み出しました。この騒音を正確に特定するために、研究者らはファンを防音室に置き、10 個のマイクを設置してあらゆる音や騒音を聞きました。

次に、半透明のプロトタイプを作成し、紫外線ペイントと煙をデバイスに通過させました。高速カメラはフレームごとの再生を提供し、空気が固まって騒ぎを引き起こしている場所を視覚的に示す手がかりを提供しました。

ダイソンのエンジニアは、ヘルムホルツ空洞をファンのベースに統合することで乱流の問題に対処しました。貝殻を耳に当てたり、ガラス瓶の上部に息を吹きかけたりしたことがある方は、音が硬い表面で跳ね返ったり滑りたりする空洞の影響を経験したことがあるでしょう。

もちろん、ヘルムホルツ空洞は騒音を発します。これらの空洞がどのように機能するかを正確に理解すれば、そのノイズを制御できるようになります。 Air Multiplier のベースに一種のヘルムホルツ空洞を追加することで、エンジニアは空気圧を高め、最終的にこれらの空洞はサイレンサーとして機能し始めました。

自動車メーカーはヘルムホルツ空洞の原理をよく知っています。彼らは、排気システムを静かにする際に、それらを有利に操作します。 Air Multiplier の場合、エンジニアは基本的に、人間が特に不快に感じる傾向がある 1,000 ヘルツの範囲の音を特にミュートするように空洞を調整しました。

彼らの努力（そして山積みの研究資金）が報われました。ダイソンによれば、第 2 世代のファンは前世代より 75% 静かになったという。そして、空気が Air Multiplier 全体をよりスムーズかつ効率的に移動するため、ダイソンはモーターを削減することができました。新しいモーターでは必要な電力が 40% 削減されたとのことです。

その静かさにより、騒音軽減協会は 2014 年に第 2 世代 Air Multiplier に Quiet Mark 賞を授与しました。この賞は、不要な騒音公害を抑制する製品に与えられます。

ダイソンは、Air Multiplier でできることを、単に冷気を吹き込むだけではなく、さらに拡張しました。 Dyson Cool は、Air Multiplier のルーツに忠実なファンです。しかし、新しいモデルにはベースに HEPA フィルターも搭載されており、同社によれば、ホルムアルデヒドを含む汚染物質の 99.95 パーセントを捕捉し、50 パーセントきれいな空気を作り出すという。

そして買い物客は、部屋を加湿、浄化、冷却できるデバイス、または部屋を浄化、加熱、冷却できるデバイスを自由に選択できます。 21 世紀の現在、これらの多くは自宅の Wi-Fi に接続でき、音声アシスタントと互換性があります。

このテクノロジーはどれも決して安くはなく、空気清浄機付きファンの価格は約 400 ドルからとなっています。ファンの機能が増えるほど価格は高くなり、一部のモデルでは約 1,000 ドルの費用がかかります。

Dyson Air Multiplier が驚くべき発明であることは疑いの余地がありません。その洗練されたデザインと革新的なテクノロジーは、発売当時ブロゴスフィアを騒然とさせました。おそらく将来的には、目に見える刃を持ったファンは誰もいなくなるでしょう。

初版発行日: 2009 年 10 月 26 日

コンテンツ

ブログ