扇風機を低速攪拌機に改造したい

質問

市販の扇風機を利用して、低速でトルクのある攪拌機を作りたいと考えています。攪拌するものは、適当な大きさの箱に入れた２～４リットル程度のおがくずで、１分あたり10～30回転に抑えたいです。
なぜ扇風機を使用したいかと言いますと、
１．価格が安い。
２．リモコンで、回転数を変えられる。
３．タイマーが使える。
という点です。
そのままの使用では回転数が多すぎるのと、トルクがないことだと思うのですが、条件に見合う、安価な低速（減速）ギヤボックスはあるでしょうか？
また、ギヤボックスの自作は可能でしょうか？
あるいは、ほかに目的と条件に見合うような、いいアイディアや実例をご存じでしたら、ぜひ教えていただければと思います（ネットでいろいろ検索してみましたが、ぴったりの実例（自作例など）は皆無でした）。
どうぞよろしくお願いいたします。

回答No.11

rimurokku · ベストアンサー

No.10です。
>家にある扇風機の構造を調べて

本日暇があったので、我が家の古い扇風機のカバーを外してみました。
以外や以外、首振りの為の回転主軸はもっと早く、希望する回転数にぴったりでした。
首振り用主軸に８ミリほどのギアを付け、それをさらに５センチほどのギアで回転を落として首振りをさせていました。
５センチほどのそのギアを、指でしっかり掴んで止めようとしても止めることはおろか、扇風機の回転すら遅くすることが出来ません。
トルクを計ることはかないませんが、十分な力が有りそうなことは想像出来ます。

その主軸に攪拌羽根をつなぐだけで、ギアボックスすら作る必用もなく、力も回転数も希望通りの物が出来そうです。

お礼

rimurokkuさま。
またもお礼が遅くなりました失礼、お許しください。
しろうとの思いつきアイディアのために、わざわざ扇風機を分解されてまでしてご確認いただいたこと、ほんとうに言葉もないほど感謝、感激しております！
以前、首振り機能が使えるのではないかとのご指摘をいただいたときに、「すばらしい！」と感激しましたが、今回のご回答を読んで、ぜひ、ご指摘の方法で、攪拌機の自作にチャレンジすることにします！
ほんとうに、このたびの素晴らしいアイディアと温かいご援助、ありがとうございます！

回答No.10

rimurokku

No.3です。
色々なアイデアが出されていますね。
ただ一つだけ。
低速攪拌機と言う機器の性質上、連続して長時間静かに回転し続ける必用が有りそうです。
しかも、一時的過負荷にも加熱することなく耐えてくれなくてはいけません。
沢山出されているアイデアの中には、ブラシを必用とするモータが有るようで、その様なモータを使用することは避けるべきです。
しかもモーターそのものが高速で有ればあるほど、減速比も大きくなり、余計な負荷が掛り摩耗も激しく故障の原因になります。

目を付けた扇風機のモーターはコンデンサー型であり、一般のモータに比べて力の割に大型になっていることにお気付でしょう。
トイレの換気用のモーターにも言えることですが、力の割に大きくなっているのは、コイルの巻数が一般的なモータとは比較にならないほど多く巻いてあります。
その為に、静かな低速回転で長時間の使用に耐えることが出来ているのです。
ブラシがあるタイプのモーターは、小型でも力が出せる代わりに高速で長時間連続して使用する使い方には向いていませんのでご注意下さい。

ちなみに、扇風機のモータを希望する回転まで落とした場合、思った以上のトルクが得られますよ。
扇風機の首振り（分速３～５回程度）状態は、手で止めることが困難なほどの力があり、それを５倍ほどに早くしても以外と使えるかも知れません。
首振り用のロック棒に大きなギアを付け、その５分の１程のギアを主軸（攪拌シャフト）にセットして組み合わせれば、結構簡単な改造で済みそうです。
我が家には幾つも古い扇風機が有りますが、お渡しできなのは残念です。目的達成に向け頑張ってください。

お礼

お礼を申し上げるのが大変遅くなり、まことに失礼いたしました。
前記のmadvally88さんと同様になりますが、再度のすばらしいフォローと温かいご支援、励ましのお言葉、ほんとうに心よりありがたく、またうれしく存じます。
扇風機内蔵のモーターの特性をわかりやすく、またくわしくご説明いただいたおかげで、扇風機のモーターを応用するという当初の発想が、それほど的外れではなかったと思い、小さな自信と大きなやる気が湧きました！
早速、家にある扇風機の構造を調べて、いろいろと試してみるつもりです。
あらためて、ありがとうございました！

回答No.9

madvally88

３回目の回答です。

正直、出来ないと言われるかと思っていたので、やる気を出してくれて、とても嬉しいです。　道具は、持っているのですね。ジグソーを持っていれば、角度を付けて、円を切れば簡単にプーリーができますよ。
Ｖベルトは、形が台形なので、真中に挟む板は、角度を付けずに、ただ円に切れば良いでしょう。

前回は、全部のアイデアを書かなかったので、補足します。

添付の写真（横で申し訳ない）を見ながら読んでください。

前回に一番目に紹介した撹拌用の羽根は、いざ制作するとなると、かなり難しいです。左右の直線部分が一直線になるようにするのは、難易度が高いです。　

そこで、今回紹介するものは、シャフトは曲げずに、曲げた羽の部分になるものを、シャフトにくっつけます。　溶接、半田、針金、どれでもいいと思いますが、取れないように。

プーリーについての補足は、プーリーを二つ使うということです。　モーターの回転数は、かなりのものです。　一回だけで、回転数を落とそうとすると、プーリーの直径比が３０倍以上になるはずです。　二段階にすれば、撹拌羽を回すプーリーも、それほど大きくならないと思います。

最初のプーリーを二段重ねのお餅みたいにするのです。　二つは、接着してください。　

もうこれだけ説明すれば、お分かりですよね。　私が出来ることは、これで全部です。　ご自身、他のみなさんのアイデアを加味して、作ってみてください。　頑張って！

お礼

お礼がまたも遅くなり、大変失礼しました。
前回に続き、完ぺきな技術的フォローと温かいご支援とはげましのお言葉、心から感謝いたします！
もちろん、ジグソーは持っておりますので、がんばります！
本当にありがとうございました！

回答No.8

tutan-desu

ホームセンターで売っているような安い電動ドリルを使った方がいいのでは？充電用の簡単なタイプなら2000円ほどで買えますし、手元のスイッチで操作もしやすいと思います。本格的なのは高いので、中国製の安いものがお勧めです。

お礼

新しいアイディアのご提案、ありがとうございます！
実は、私も電動ドリルの使用は以前から考えておりまして、コスト、使いやすさの点からも、今回の目的実現のための重要な選択肢のひとつであります。
攪拌のシャフトとの連結もけっこう簡単そうですし。
ただ、トルクがありそうでないのではないかというのが心配なので、一度実験してみたいと思っています。

回答No.7

madvally88

２回目の回答です。　補足、ありがとうございました。

下にヒントを添付しておきました。　これと説明をよんで、考えてみてください。

最初の二つは、撹拌の羽です。　上の図は、ネット検索で見たものです。　下の図は、私の思いつきです。　分かりずらいかもしれませんが、軸から少しずつ角度を変えて、棒が出ていると思ってください。

他の方への回答から、扇風機の羽で撹拌を考えていらっしゃるようですが、それは無理だと思います。　無理からやれば、相当なトルクが必要になるでしょうし、よく混ざるとも思えません。

三番目の図は、回転数を落とす為のものです。二つの円は、プーリーと呼ばれるものです。　これにＶベルトをかけて、撹拌の羽根を回します。　

普通、プーリーは、金属でできていますし、市販もされていますが、高いと言われると思ったので、これを合板で作ります。合板を三枚合わせて、一番下の図のように、ベルトがかかるところを作ります。　

小さいほうのプーリーをモーター（扇風機？）で回します。　モーター（扇風機）の回転数と撹拌羽の希望回転数により、大小のプーリーの直径の比が決まります。

あと軸が抵抗なく回りやすいように、ベアリングをしようするとか、ベルトのテンション（張り具合）を調節するために、テンションプーリーを付けるとか、工夫はいろいろあります。　ベルトがきっちり張るように作れれば、テンションプーリーは要りませんが。　また、ベルトも種類がいろいろあるので、どれを選んでもかまいませんが、プーリーの溝のかたちを変える必要があります。

この説明で、ピンときますか？　また、道具は何を持っているかで、作業は楽にもなり、困難にもなるでしょう。　安く作ろうと思えば、高い部品は作らなければいけません。　今度は、それに伴い道具が必要になります。難しいところですね。

ＤＩＹで、安く作ろうと思うと、アイデア、知識、道具と必要になります。　私が挙げた案より、もっといいものもあるでしょう。　今のところ、これが私の限界です。　説明も難しいですね。

知らない用語は、検索してみてください。

バイオトイレは、仕事でしばらく使ったことがあります。　そのときは、使用人数が多くて、大変なことになりましたが・・。

いろいろ調べているうちに、工作好きな私は、作ってみたくなりました…（笑）　使用予定はありませんが。

お礼

お礼を申し上げるのが遅くなり、失礼いたしました。
わざわざごていねいに図解までしたいただいたおかげで、ご説明の意味が非常によくわかりました！
なるほど！　シャフト自体を図のように曲げる方法もありですね。
プーリーという手段も自作や応用がかんたんなようで、すばらしいアイディアだと感激しました。
幸か不幸か、アマチュアDIYファンにありがち（？）なように、道具類だけは買いそろえてありますので、あとは努力と時間があれば、なんとか自作できそうな気がします。
とにかく、発想がどんどんふくらんできました。
ほんんとうに、すばらしいご援助、ありがとうございます！

回答No.6

noname#116741

http://search.auctions.yahoo.co.jp/search/auc?p=%A5%AE%A5%E4%A1%BC%A5%C9%A5%E2%A1%BC%A5%BF%A1%BC&auccat=0
http://search.auctions.yahoo.co.jp/search/auc?p=%A5%AE%A5%A2%A1%BC%A5%C9%A5%E2%A1%BC%A5%BF%A1%BC&auccat=0
　安く手に入れるならやはりオークションですかね。言われるような用途では回転数の制御は必要が無いんじゃないですか？　トルクが足りるか、シャフトに接続できるか、固定できるか、電源は準備できるか、故障時に同じものが手に入るか、を考えて探す必要があります。

　トルクについて。例えばいまオークションに出ている「Ｍ９１Ａ４０Ｇ４Ｌ（本体）　＋　Ｍ９ＧＡ１８０Ｍ（ギヤヘッド）」というモーターの場合、モーター本体のトルクが0.31N・m(50Hz)、ギアヘッドが1/180でロスが無いと仮定すると組み合わせた場合55.8N・mです。1Nは約0.1kgですから、このギアドモーターでは1mの腕の先に下げた5kgの物を持ち上げるトルクがあることになります。1mの腕が4本(直径2m)の攪拌器では腕あたり1.25kgの負荷です。これが限界ですから、設計上は何倍の安全率を取るかというところです。腕の長さを半分にすれば得られる力は2倍になります。腕の長さが20cmなら得られる力は5倍ですから4本の腕それぞれ当たり6.25kgです。お宝の混ざったおがくずを攪拌するとの事ですが、現実の物を動かそうとすると意外と力が必要なものです。

http://www.monotaro.com/fa/
　モノタロウ

http://images.google.com/images?hl=ja&rls=com.microsoft:ja:IE-SearchBox&rlz=1I7GZEZ_ja&resnum=0&q=%E6%94%AA%E6%8B%8C%E6%A9%9F&um=1&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi
　なるべく既製品で使えるものが無いかと探すのがよいです。

お礼

非常に詳細にわたり、原理的なことや、トルクの計算方法などまでていねいにご説明をしていただき、たいへん参考になりました！
既製品で使えるものを探すのがよい、というのは自分自身よ～くわかっているのですが、既製品でもこちらの用途（寸法なども含めて）と予算に合わないものが多いというのもつらいところです。
変な話、私（大人の男）が使用するだけなら、プロペラをつけた棒を手で回せば済む話だとも思うのですが、やはり、女房やこどもに、できり限り便利なものを作りたい、という下心がありまして……。
いずれにせよ、ご指摘はとても参考になりました。
ありがとうございます！

回答No.5

noname#116741

扇風機をギアに接続するには、剛性を持たせて制度よく固定することは出来ませんのでユニバーサルジョイント（http://www.monotaro.com/c/061/025/?dispMode=image&page.showcount=100）を使って汎用減速機（http://www.mekatoro.net/mechatro_parts/vol3/pdf/P05-012.html）につなぐことになるでしょう。こんなことをしていたら部品代がホームセンターの格安扇風機の10倍になってしまいます。

　モーターとギアが初めから組み合わされたギアドモーターを使ったほうが結局は安く信頼性と耐久性がある自動機が作れます。
http://www.orientalmotor.co.jp/hppwc/HMD0201.do?gid=MSS206-401W2J%2B2GN%5B%5DS&sflg=1&lng=ja&uc=&wid=ja001001003001001007
こんな感じですが減速比30のギアを選べば3～46rpmに制御することが出来ます。３万円を超えると書いてありますが、2000円の扇風機にユニバーサルジョイント→シャフト→ユニバーサルジョイント→汎用減速機と接続するよりもおそらく安上がりだと思います。

もっと安く、という場合は、現品ドットコム（http://genpin.com/）、大阪日本橋のデジット、東京秋葉原のラジオデパートには得体の知れないギアドモーターが売っています。しかし一般に、DCモーターを安く入手して電圧可変電源に苦労するよりも、AC電源のコントローラ付きモーターを使ったほうが信頼性も高く安上がりになる場合が多いと思いますよ。

お礼

専門的かつ詳細で、懇切丁寧なご説明、たいへん参考になり、心から感謝しております。
また、ひとつひとつのご指摘を拝読し、ド素人のフラッシュ・アイディアの限界と甘さをひしひしと感じております。
また、「現品ドットコム」なる、すばらしい（一種異常な？？）サイトを知っただけでも、大変ありがたい思いです。
ひとつ、再度の質問をお許しいただけるとすれば、最後にご推奨されていた「AC電源のコントローラ付きモーター」という商品は、どのサイトで調べるが一番いいでしょうか？　お手数ですがご教示いただければ感激至極です。

回答No.4

madvally88

補足をお願いします。

何の用途で使いたいのか具体的に書いてもらうと、案を出す方も回答しやすいと思いますよ。

おがくずの撹拌ということですが、水分と一緒に混ぜるのか？　その量は？　どういったものを混ぜるかによって、撹拌のプロペラの種類も変わってくると思います。

お礼

ご指摘への補足のみで、大変失礼いたしました。あらためまして、お礼を申し上げます。
と同時に、補足も舌足らずだったかと思い、この場を借りて、もう少しバイオトイレの原理について、つけ加えさせていただきます。
このトイレの基本原理は、生ゴミ・コンポストとほぼ同じです。発酵性のバクテリアを利用して、生ゴミを分解させるわけですが、人間の屎尿は、いわば生ゴミそのものです。
生ゴミ・コンポストでは、バクテリアにとって格好の住環境は、ピートモスや土ですが、バイオトイレの場合、それはおがくずになります。おがくずは、それ自体とてもいい香りがしますので、まず屎尿の臭い消しにもなりますし、通気性が抜群なので、バクテリアには格好のすみかとなります。また、そのため、尿の水分が揮発しやすいです。
また、私たちのふんの中には、発酵性のバクテリアである大腸菌がそのまんまたっぷり含まれているので、なんの追加作業も必要ありません。
あとは、バクテリアができるだけ活動しやすいように、通気性（とある程度の温度）を確保してあげること。つまり、そのために攪拌が必要になると考えられています。
というわけで、低速でトルクの強い、低コストの攪拌機がほしい！というわけです。

補足

当方の説明不足に対し、わざわざご丁寧な補足のご指摘、ありがとうございます。
実は、おがくずを再利用したバイオトイレ（コンポスト・トイレ）に大変興味があり、その自作を検討中なのです。
でも、ネットでご覧いただければすぐにおわかりになると思いますが、その原理は、きわめてシンプルです。
（「環境にやさしい」とか言っておきながら、市販のバイオトイレは、まだまだ圧倒的に需要不足なため、水洗トイレ設置コストに匹敵するぐらいチョー高価です！）
つまり！　おがくずと攪拌するものは、人間の屎尿です。
でも、私が検討しているバイオトイレは、１年に２～３回、長くても２週間程度、ド田舎にある古民家で、家族３人で使用しようと考えているものなので、扇風機程度のモーターの利用でトルクは十分だと考えています。
ですので、プロペラ（別名、インペラ、というのでしょうか）も、おそらく、扇風機のプラスチックの羽根を２～３枚活用すれば、じゅうぶん使用に耐えられると考えています（もちろん、実際におがくずに水や泥をまぜて、事前にテストすることを考えていますが）。
以上の使用目的と条件をご考慮いただき、ご回答いただければ幸いです！

回答No.3

rimurokku

扇風機そのものの首振りのために、モータの回転をウオームギアを使って落としています。
首振り時に、一緒に回転している棒が後ろに出ていますよね。
その回転運動を、クランクの働きで左右に首振り運動をさせているわけです。
回転数が遅い分結構な力が有りますよ。
逆に回転数が遅すぎれば、ホビー用の歯車で目的の回転になるように早くすることも可能です。
必用な力が解りませんが、首振り用に減速された物を上手く利用できませんか。

扇風機のモーターは、過負荷が掛っても結構タフですから、以外と使えるかも知れませんね。
でも、過電流ヒューズや温度ヒューズなど安全装置はお忘れ無く。

お礼

扇風機の首振り機能が、モーターの回転を落とし、トルクを上げているというご指摘、まったく気がつかず、まさに目からウロコ！でした。
これをうまく活用すれば、なんとかいけそうな気がしてきました。
ご回答を読んで、モーターを高回転でまわして風を発生させる一方で、同時に回転を極端に落として首振りをさせている扇風機って、実にすばらしい機械だな、と思い至りました。
すばらしいご回答、どうもありがとうございました！

回答No.2

noname#142909

扇風機のモーターはそういう負荷のかかる作業には向いていないのでやめといた方がよいかと思いますが
実験的にというのならまだしも継続的に使用するのは発火等の危険性もありお進めできません
オークションにも出品されているので汎用モーターをお使いになった方が安全です

参考URL：

http://page.auctions.yahoo.co.jp/jp/auction/128189003

お礼

ご丁寧なご指摘と、オークション・ページまでご紹介いただき、ありがとうございます。（早速、オークション・ページに飛んでみました！）
しかし、トルク不足以外の点では、やはり圧倒的に市販扇風機のメリットが大だと思い、未練が残ります。（様々な便利機能＆大量生産による低コスト等）
それと、汎用モーターを使った場合でも、やはり減速ギヤボックスを購入しないといけないのでは？という疑問が残ります。
そこら辺を再度ご指摘いただけると助かります。

回答No.1

suzuryou3

ミニ四駆のモーターなら可変抵抗で回転数が自由に変わりますがね（＾＾たぶん

お礼

早々のご回答ありがとうございます。
ご指摘のミニ四駆のモーターの詳細を早速、調べてみます。