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技術 空気調和機の室内機

出願人 株式会社日立製作所
発明者 佐藤太一毛利福治田中基八郎佐藤良次保下宏幸
出願日 1994年4月22日 (26年8ヶ月経過) 出願番号 1994-084332
公開日 1995年11月10日 (25年1ヶ月経過) 公開番号 1995-293922
状態 特許登録済
技術分野 防振装置 空気流制御部材 ユニットの冷風・暖風装置・凝縮水対策 ルームユニット・自納式ユニット一般
主要キーワード 振動絶縁特性 電磁振動音 ファン間 軸受位置 パネル振動 使用回転数 軸両端 電磁振動
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この項目の情報は公開日時点(1995年11月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (15)

目的

ファン駆動用モータからファンに伝達する振動を減少させて室内機低騒音化を図るとともに、軸系高剛性化して筺体ならびにパネル低振動化を図る。

構成

複数あるファン6a,6b,6cの全てを軸4に取付け、この軸4とモータ7の軸38とを防振ジョイント5を介して連結する。さらに、軸系の固有振動数が最も高くなるように軸受3を、最外側のファン6aとその内側のファン6bとの間の軸部に配置する。

効果

防振ジョイントにより、モータからファンへ伝わる振動が減り、その結果電磁振動に起因する騒音を低減できる。一方、軸系の高剛性化がなされているので、筺体ならびにパネルの振動を抑えることができる。

概要

背景

従来の空気調和機防振構造については、例えば特開平4-52428号公報に記載されている。この従来例においては、室内機が壁に設置されるときに使用される据え付け板を制振鋼板化することや、あるいは据え付け板に防振ゴム接合することで、ファンモータ振動が室内機本体を介して据え付け板や壁に伝達することを防止している。◆一方、特開平2-233914号公報には、モータの軸両端にファンが取り付けられ、それにより風を送る装置が開示されている。

概要

ファン駆動用モータからファンに伝達する振動を減少させて室内機の低騒音化を図るとともに、軸系高剛性化して筺体ならびにパネル低振動化を図る。

複数あるファン6a,6b,6cの全てを軸4に取付け、この軸4とモータ7の軸38とを防振ジョイント5を介して連結する。さらに、軸系の固有振動数が最も高くなるように軸受3を、最外側のファン6aとその内側のファン6bとの間の軸部に配置する。

防振ジョイントにより、モータからファンへ伝わる振動が減り、その結果電磁振動に起因する騒音を低減できる。一方、軸系の高剛性化がなされているので、筺体ならびにパネルの振動を抑えることができる。

目的

加振源に近いところで振動絶縁を施すことが有効であることを考慮すると、室内機においてはファン駆動用モータが加振源であるから、上記従来の技術では防振効果が十分に得られるとはいえない。◆一方、モータとファン間の防振のために防振ゴム使う場合は、上記特開平2-233914号公報に記載の様なモータの軸両端にファンを取り付ける構造では、防振ゴムを2つ必要としコスト高となる。この不具合を避けるためにファンをモータの片側に寄せると軸長が長くなって軸系の固有振動数が低下し、振動特性上好ましくない。◆本発明は振動絶縁特性に優れ、軸系の振動特性も良好で安価な室内機の防振構造を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

送吸風手段と、熱交換手段と、該送吸風手段ならびに該熱交換手段を支持する筺体とを有する空気調和機室内機において、前記送吸風手段は複数のファンと、該ファンが取り付けられる軸と、前記複数のファンを回転駆動する駆動用モータと、前記ファンが取り付けられた軸と前記駆動用モータが備えこの駆動用モータから延在した軸とを連結する1つの弾性部材と、前記ファンが取り付けられた軸を支持する1つの軸受とを有し、前記複数のファンは全てが前記ファン駆動用モータの軸の一方の延在側に位置し、前記軸受は前記送吸風手段の曲げ固有振動数が最大となるように前記ファンが取り付けられた軸に配置されたことを特徴とする空気調和機の室内機。

請求項2

送吸風手段と、熱交換手段と、該送吸風手段ならびに該熱交換手段を支持する筺体とを有する空気調和機の室内機において、前記送吸風手段は複数のファンと、該ファンが取り付けられる第1の軸と、前記複数のファンを回転駆動する駆動用モータと、前記第1の軸と前記駆動用モータが備えこの駆動用モータから延在した第2の軸とを連結する1つの弾性部材と、前記第1の軸を支持する1個の軸受とを有し、前記複数のファンの全てが前記第2の軸の一方の延在側に位置し、前記ファン間に前記軸受を配置したことを特徴とする空気調和機の室内機。

請求項3

送吸風手段と、熱交換手段と、該送吸風手段ならびに該熱交換手段を支持する筺体とを有する空気調和機の室内機において、前記送吸風手段は複数のファンと、該ファンが取り付けられる第1の軸と、前記複数のファンを回転駆動する駆動用モータと、前記第1の軸と前記駆動用モータが備えこの駆動用モータから延在した第2の軸とを連結する1つの弾性部材と、前記第1の軸を支持する1つの軸受とを有し、前記複数のファンの全てが前記第2の軸の一方の延在側に位置し、前記軸受は前記複数のファンの中でファン駆動用モータから最も離れたファンと次に離れたファンとの間に配置されたことを特徴とする空気調和機の室内機。

請求項4

前記ファンの個数が2ないし4の何れかであることを特徴とする請求項3記載の空気調和機の室内機。

請求項5

前記弾性部材がゴムであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の空気調和機の室内機。

請求項6

前記ファン駆動用モータがサイリスタによる電圧制御で駆動されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の空気調和機の室内機。

請求項7

送吸風手段と、熱交換手段と、該送吸風手段ならびに該熱交換手段を支持する筺体とを有する空気調和機の室内機において、前記送吸風手段は複数のファンと、該ファンを取り付ける第1の軸と、前記ファンを回転駆動する駆動用モータと、前記第1の軸と前記駆動用モータに備えられこの駆動用モータから延在した第2の軸とを連結する1つの弾性部材と、前記第1の軸を支持する複数の軸受とを有し、前記複数のファンの全てが前記第2の軸の一方の延在側に位置したことを特徴とする空気調和機の室内機。

技術分野

0001

本発明は、空気調和機室内機係り、特にその防振構造に関する。

背景技術

0002

従来の空気調和機の防振構造については、例えば特開平4-52428号公報に記載されている。この従来例においては、室内機が壁に設置されるときに使用される据え付け板を制振鋼板化することや、あるいは据え付け板に防振ゴム接合することで、ファンモータ振動が室内機本体を介して据え付け板や壁に伝達することを防止している。◆一方、特開平2-233914号公報には、モータの軸両端にファンが取り付けられ、それにより風を送る装置が開示されている。

発明が解決しようとする課題

0003

加振源に近いところで振動絶縁を施すことが有効であることを考慮すると、室内機においてはファン駆動用モータが加振源であるから、上記従来の技術では防振効果が十分に得られるとはいえない。◆一方、モータとファン間の防振のために防振ゴム使う場合は、上記特開平2-233914号公報に記載の様なモータの軸両端にファンを取り付ける構造では、防振ゴムを2つ必要としコスト高となる。この不具合を避けるためにファンをモータの片側に寄せると軸長が長くなって軸系固有振動数が低下し、振動特性上好ましくない。◆本発明は振動絶縁特性に優れ、軸系の振動特性も良好で安価な室内機の防振構造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

0004

上記目的を達成するために、ファンをモータの一方の側に並べ、それらを防振ジョイント(防振ゴム)を介してモータと連結するとともに軸受位置の最適化を図って軸系を高剛性化する。

0005

全てのファンが防振ジョイントを介してモータと連結されているので、モータからファンに伝達される振動が十分に小さい。その結果、室内機から発生する騒音が十分に小さくなる。◆また、軸系の高剛性化が図られているので、回転振れ回りによる室内機の振動が小さく、信頼性を十分に確保できる。

0006

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。◆図1は、本発明の一実施例の天井埋込型空気調和機の室内機の正面図である。図2は、その下面図、図3はその横断面図である。複数のファン6を駆動するためのモータ7は防振構造30を介してモータ付け板31に、モータ付け板31はファン付け板32、さらには筺体33に取り付けられる。◆複数のファン6は軸4に一列上に配置され、ねじ止め等により軸4に固定される。そして、この軸4とモータ7とが防振ジョイント5を用いて結合される。さらに、軸4はファン付け板32に固定された軸受3により支持され、ファン4はファン付け板32に取り付けられたファンケーシング9内に収めらる。ファン4が発生する風の流路には熱交換器8が配置され、この熱交換器も筐体33に取り付けられている。そして、この熱交換器の下方には水受け10が設けられている。また、筐体33の下側には、室内から見ることの出来るパネル34が取り付いている。筐体33の外側と内側には断熱ならびに室内機内の温度と天井の温度との差による結露を防止するため、断熱材が貼り付けられている。ただし、断熱材については本発明の重要構成要素でないため、図示していない。こうした各種構成要素が取付けられた筐体33は、吊金具35を介して吊り棒36により天井に取付けられる。

0007

図4は本実施例の要部、すなわちモータとファンと軸系との取り付け状態を示す模式図である。3つのファン6は軸4に概略等しい間隔で取り付けられている。モータ軸38と軸4とは、ゴムを主たる構成要素とする防振ジョイント5により連結される。モータ7はリング状の防振構造30を介してモータ付け板31に固定される。モータ付け板31はさらにファン付け板32に固定される。モータ7から最も離れたファン6aと次に離れたファン6bとの間の軸部に軸受3が位置し軸4を支持する。軸受3はファン付け板32に固定される。

0008

室内機における本発明の特長を他の構成との比較で説明する。◆図5に、モータ軸38を両側に突出し、図4に示したファン6aをそれまで結合されていた突出側とは反対側の突出側に直結した構造を示す。図4に示した構造と図5に示した構造との騒音の周波数分析結果図6に示す。ファンがモータに直結される図5の構造の場合には、騒音レベルに顕著な鋭いピークがいくつか認められる。特に1kHz弱の所に見られるピークは大きさが30dBにも達している。一方、図4に構造の場合にはこのようなピークが認められない。この理由は次のように説明できる。モータ7はサイリスタを用いて電圧制御をしてその回転数を変えている。このとき、モータは電源周波数[50Hz,60Hz]の2、4、6、8、…倍の周波数外力を生じる。ファンがモータに直結される構造では、上述の外力がファン6aを直接加振するため、大きな電磁振動音が発生することになる。こうした電磁振動音があると大変障りとなるので是非避けなければならない。本発明の目的の1つはこの電磁音を低減することであり、全てのファンを防振ジョイントを介してモータと連結することでこの目的を達成している。したがって、本発明によれば電磁振動音の小さな空気調和機を実現できる。

0009

以上述べた電磁振動音低減の他に、空気調和機の室内機にはその筺体ならびにパネルの振動の小さいことが要求される。なんとなれば、室内機筺体ならびにパネルの振動は室内機が設置される建屋を加振し、結果として騒音の大きさを増大させるからである。

0010

こうした観点から図7の構造について検討してみる。図7の構造は、全てのファンが防振ジョイントを介してモータに連結されているので、電磁振動音低減の観点からは十分である。ただこの場合、図4に示した実施例とは異なり、軸受3はモータ7から最も離れたファン6aよりもさらにモータから離れた位置にある。すなわち、図7の構造のモータから軸受位置までの距離は、図4におけるその距離よりも長くなっている。両者の構造の差異が振動特性におよぼす影響を考えてみる。

0011

図8に、図4に示した構造の振動モデルとその固有振動モードとを示す。ここで、m1はモータの質量、m2はファンの質量、k1はモータの防振構造のばね、k2は防振ジョイントのばねを表している。これらを繋ぐ太い実線は軸を表している。また、図中の逆三角形は軸受を意味している。この振動系の固有振動モードを、振動モデルの下に示す。すなわち、ファン、モータならびに軸がどのように振動変位するかを太い折線で示している。この図から、防振ジョイントk2の左隣のファン6cが最も大きく振れることが分かる。同様に、図7の構造の振動モデルとその固有振動モードとを図9に示す。この図7においては、ファン6bの位置での振動変位が最も大きいことが分かる。

0012

図8および図9で示した固有振動モードは軸が曲げられる振動であり、一般に軸の曲げ振動と呼ばれる。図4及び図7に示した構造の曲げの固有振動数を求めた結果を図10に示す。図中で示したのは図7の構造の場合、で示したのは図4の構造の場合の固有振動数である。なお、図7図4とに示した構造の違いは軸受位置の差異だけである。この図10では、さらに軸受をファン6bと6cとの間に設けた場合の結果をとして併せ示している。ここで、縦軸の固有振動数は図7の構造の固有振動数で基準化した値である。この結果から、本発明による軸受位置、すなわち、モータから最も離れたファン6aと次に遠いファン6bとの間に軸受を設ける構造が最も固有振動数が高いことが分かる。

0013

以上述べた、固有振動数の違う構造の室内機を運転したときの筺体振動の大きさを図11に示す。図7の構造のように固有振動数が低いと使用回転数領域で共振現象を生じ、筺体振動が大きくなる。これに対して、本実施例の構造では固有振動数が高いので筺体振動を小さく抑えることができる。

0014

すなわち、本発明の特長は、
電磁振動を防止するために、全ファンが防振ジョイントを介してモータに連結されている。◆
・筺体振動ならびにパネル振動を小さく抑えるために、軸系の固有振動数が最も高くなるように軸受が配置されている。◆
という構造を有する室内機にある。

0015

この特長を持つ他の実施例を図12に示す。ここでは、ファンの数が2個となっている。この場合においても、ファン6aとファン6bとの間に軸受を設ける構造が最も固有振動数が高い。同様なことは、ファンの数が4個になっても言える。すなわち、ファンの数が4個の場合には、図13に示すような軸受位置で固有振動数が高くなる。なお、さらにファンの数が増えるような場合でも、軸系の固有振動数が最大となるように軸受位置を決定すればよい。

0016

図14にさらに他の実施例を示す。以上では、軸受支持位置を1箇所としてきたが、それでも固有振動数が低いときには、図に示したように軸受を複数個に増やしてもよい。

発明の効果

0017

本発明によれば、モータとファンとの間を十分に振動絶縁できるので、室内機が発生する騒音、特に電磁振動音を低減できる効果がある。また、本発明によれば、軸系の固有振動数を十分高くすることができるので、室内機の筺体ならびにパネルの振動に起因する建屋の振動を小さく抑えることができる。

図面の簡単な説明

0018

図1本発明の一実施例に係わる空気調和機の室内機の正面図である。
図2本発明の一実施例に係わる空気調和機の室内機の下面図である。
図3本発明の一実施例に係わる空気調和機の室内機の横断面図である。
図4本発明の一実施例に係わる空気調和機の防振構造の要部の摸式図である。
図5従来の空気調和機の防振構造の要部の摸式図である。
図6騒音特性を説明する図である。
図7従来の空気調和機の防振構造の要部の摸式図である。
図8本発明による空気調和機の振動モデルと固有振動モードを説明する図である。
図9従来の空気調和機の振動モデルと固有振動モードを説明する図である。
図10固有振動数を説明する図である。
図11筺体振動を説明する図である。
図12本発明の他の実施例の防振構造の要部の摸式図である。
図13本発明の他の実施例の防振構造の要部の摸式図である。
図14本発明の他の実施例の防振構造の要部の摸式図である。

--

0019

3…軸受、4…軸、5…防振ジョイント、6,6a,6b,6c…ファン、7…モータ、8…熱交換器、33…筐体、35…モータ軸。

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