JP2011122493A

JP2011122493A - 送風装置及び空気調和装置

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Publication number: JP2011122493A
Application number: JP2009279745A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Nagatomi; 吉成永富
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2009-12-09
Filing date: 2009-12-09
Publication date: 2011-06-23
Anticipated expiration: 2029-12-09
Also published as: JP5484876B2

Abstract

【課題】組み立て作業性にすぐれ、騒音を低減させることができる装置を提供する。
【解決手段】軸受けで両端を支持したモーターシャフト５１にプロペラファン２４を支持した送風装置において、前記モーターシャフト５１に段差５７を設け、前記段差５７に弾性体７１を介して、前記プロペラファン２４のファンボス４１を嵌め込み、前記弾性体７１でスラスト荷重を受ける構成とした。
【選択図】図４

Description

本発明は、プロペラファンからなる送風装置と、この送風装置を室外熱交換器への送風用として備えた空気調和装置に関する。

従来、空気調和装置の室外機に室外機ファンとして用いられる送風装置は、プロペラファン（軸流ファン）のファンボスを、このプロペラファンを駆動するファンモーターのモーターシャフトに嵌め込んでねじ等で固定して、備えられている（例えば、特許文献１参照）。この種の送風装置においては、ファンボスとモーターシャフトとの間に弾性部材によって形成された防振材を介在させて、或いは、モーターシャフトにスナップリングを取り付けて、このスナップリングとファンボス端面との接触面に防振ゴムを設けて（例えば、特許文献２参照）、振動、及び騒音を低減させている。

特開２００２−２３５８０４号公報特開平１０−６１５９３号公報

ところで、この種の送風装置においては、ファンボスとモーターシャフトとの間に弾性部材によって形成された防振材を介在させるために、モーターシャフトの径を小さくする必要があり、モーターシャフトの強度が低減されるという問題がある。また、ファンボス内部に弾性部材を設ける必要があり、組み立て作業が複雑化するという問題がある。さらに、ファンボスとモーターシャフトとの間に設けられた防振材がファンの自重で変形した場合には、ファンとモーターシャフトの回転中心が合わなくなり、ファンが偏回転するという問題がある。一方、モーターシャフトにスナップリングを取り付けて、このスナップリングに防振ゴムを設ける場合には、スナップリングの取付け位置を毎回考慮して組み立て作業を行う必要があり、組付け作業が複雑になるという問題がある。また、ファンの自重及び風圧によってスナップリングが押し下げられ、ファンがファンモーター側に押しこめられて、騒音が発生するという問題がある。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、組み立て作業性にすぐれ、騒音を低減させることができる送風装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、軸受けで両端を支持したモーターシャフトにプロペラファンを支持した送風装置において、前記モーターシャフトに段差を設け、前記段差に弾性体を介して、前記プロペラファンのファンボスを嵌め込み、前記弾性体でスラスト荷重を受ける構成としたことを特徴とする。
この発明では、ファンの自重及び風圧によって、プロペラファンがファンモーター側に押しこめられても、弾性体がスラスト荷重を受けて、ファンモーター側の振動がプロペラファンに伝達され難くなると共に、プロペラファンが円滑に回転することで、振動及び騒音の発生が大きく低減される。
この場合において、前記ファンボスにねじ孔を設け、このねじ孔に前記モーターシャフトの材質よりも柔らかい材質のねじを螺合し、このねじでねじ止めしてもよい。
前記ファンボスにねじ孔を設け、このねじ孔に螺合するねじと前記モーターシャフトとの当接面に前記モーターシャフトの材質よりも柔らかい部材を介装してもよい。

筐体内に室外熱交換器を収納し、筐体の天面又は側面に送風装置を配置した空気調和装置において、前記送風装置が、軸受けで両端を支持したモーターシャフトにプロペラファンを支持して構成され、前記モーターシャフトに段差を設け、前記段差に弾性体を介して、前記プロペラファンのファンボスを嵌め込み、前記弾性体でスラスト荷重を受ける構成としたことを特徴とする。
この発明では、ファンの自重及び風圧によって、プロペラファンがファンモーター側に押しこめられても、弾性体がスラスト荷重を受けて、ファンモーター側の振動がプロペラファンに伝達され難くなると共に、プロペラファンが円滑に回転することで、振動及び騒音の発生が大きく低減される。
この場合において、前記ファンボスにねじ孔を設け、このねじ孔に前記モーターシャフトの材質よりも柔らかい材質のねじを螺合し、このねじでねじ止めしてもよい。
前記ファンボスにねじ孔を設け、このねじ孔に螺合するねじと前記モーターシャフトとの当接面に前記モーターシャフトの材質よりも柔らかい部材を介装してもよい。

本発明によれば、送風装置が回転し、ファンの自重及び風圧によって、プロペラファンがファンモーター側に押しこめられても、弾性体がスラスト荷重を受けて、ファンモーター側の振動がプロペラファンに伝達され難くなると共に、プロペラファンが円滑に、すなわち、弾性体によるばね性とダンパ性とにより柔らかく回転することで、振動及び騒音の発生が低減される。

本発明の一実施の形態に係る空気調和装置の断面図である。同じく横断面図である。ファンモーターの支持構造を示す斜視図である。モーターシャフトとファンボスとの結合部を示す一部断面斜視図である。ファンモーターの一部断面側面図である。Ａ，Ｂは、別の実施の形態を示す図である。実験結果を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
本構成に係る空気調和装置は、室外ユニット１０と室内ユニット（図示せず）とから構成されており、冷媒配管により接続された冷媒回路に冷媒を流して、冷房運転および暖房運転を行う。室外ユニット１０は、室外に設置され、室外空気と熱交換して冷房運転時には冷媒を凝縮させて外気に熱を放出し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて外気から熱を取り込むものである。なお、以下に述べる上下および左右といった方向は、室外ユニット１０を設置した状態でその前面側から見た場合の方向を示している。

図１は、室外ユニット１０の側断面図であり、図２は、室外ユニット１０の内部構成を示す上面図である。室外ユニット１０は、略直方体箱形状のユニットケース（筐体）１１を備え、このユニットケース１１は、底板１２と、この底板１２の４隅から鉛直方向に延びる支柱１４と、前面パネル１５（図２）を有して構成される。
底板１２上には、図２に示すように、上面視略コ字形状に屈曲されて形成された熱交換器２１が配置され、この熱交換器２１の上部には、図１に示すように、送風装置（軸流型送風装置）２２が配置される。熱交換器２１は、図２に示すように、ユニットケース１１の側面部を構成し、このユニットケース１１の左側面から背面及び右側面に沿わせて配置されている。

送風装置２２は、図１に示すように、熱交換器２１の上方に配置されるファンモーター２３と、このファンモーター２３のモーターシャフト５１に取り付けられたプロペラファン（羽根車）２４とを備えて構成される。隣接する支柱１４、１４間には、図３に示すように、熱交換器２１の上端に相当する位置で当該支柱１４、１４を連結する連結部材１６、１６が設けられ、これら連結部材１６、１６は一対の枠部材１６Ａで連結され、一対の枠部材１６Ａ間には一対の支持フレーム１７、１７が掛け渡され、一対の支持フレーム１７、１７にファンモーター２３が固定されている。
プロペラファン２４の周囲には、図１に示すように、プロペラファン２４の吸込側の空気を吹出側に案内するベルマウス２５が設けられ、このベルマウス２５の吹出開口２５Ａは、プロペラファン２４への人体などの接触を防止するファンガード（図示せず）で覆われる。また、ベルマウス２５の周囲には、発泡スチロール等の断熱材２６を介して化粧パネル（図示せず）が設けられている。

ファンモーター２３によりプロペラファン２４が回転駆動されると、室外ユニット１０の周囲、より具体的には図中矢印Ｘで示すように、ユニットケース１１の前面を除いた左側面側、背面側及び右側面側から外気がユニットケース１１内に吸い込まれ、このユニットケース１１の上面部に設けられたベルマウス２５の吹出開口２５Ａを通じて外に排出される。つまり、この室外ユニット１０は、上面から熱交換後の空気を吹き出す上面吹き出しタイプに構成されている。

ユニットケース１１内には、底板１２上に、冷媒回路の一部を構成する圧縮機（図示せず）、アキュムレータ３１、オイルセパレーター３２及びレシーバータンク３３が設けられるとともに、四方弁（図示せず）や膨張弁（図示せず）といった弁体などの冷媒回路構成部品が配管接続されて収容される。これら冷媒回路構成部品の配管の一端側は、熱交換器２１を介して室内ユニットと配管接続され、当該冷媒回路構成部品の配管の他端側は室内ユニットに配管接続され、これにより、冷媒を循環する冷媒回路が構成される。
また、本構成では、圧縮機は、ユニットケース１１の前面側に配置され、この圧縮機の上方空間に空気調和装置を制御する制御基板などの各種電装ユニットを配設した電装ボックス３４が配置される。このため、前面パネル１５を取り外すことによって、作業者が前面側からユニットケース１１内の部品のメンテナンス作業を容易に行うことができる。符号３５は、圧縮機の上方に設けられ、圧縮機に直接雨滴がかからないようにするためのカバー板である。

次に送風装置２２の構造について説明する。
送風装置２２は、図３に示すように、ファンモーター２３と、ファンモーター２３のモーターシャフト５１に支持したプロペラファン２４とを備え、ファンモーター２３のフレーム５０がボルト５２を介して一対の支持フレーム１７、１７に固定されている。プロペラファン２４は、図４に示すように、樹脂製のハブ４５と、このハブ４５の外周に所定の翼角を有して所定の間隔で一体成形された複数枚の羽根４６，４６・・とを備える。ハブ４５の中心にはボス孔４７が形成され、このボス孔４７にはアルミニウム合金製のファンボス４１がインサート成形され、ボス孔４７の内周面に圧接して保持されている。ハブ４５及び羽根４６は樹脂材を射出成形し形成されている。これによって、複雑な形状のハブ４５、及び羽根４６を一体成型することができ、また、ハブ４５及び羽根４６を樹脂製としたため、プロペラファン２４の重量を低減できる。ファンボス４１はアルミニウム合金などの金属で形成され、樹脂製のハブ４５とモーターシャフト５１の接触部に備えられ、プロペラファン２４の強度を増加させている。

ファンモーター２３のモーターシャフト５１は鉄製であり、その上端部５９から、インサート成形したファンボス４１と略同軸長の位置に段差５７が備えられ、段差５７から上端部５９までのモーターシャフト５１の外径が、ファンボス４１の内径よりもわずかに小さく形成されている。また、モーターシャフト５１は、上端部５９にその周面の一部を切削して形成された平面部５８を有している。
図５は、ファンモーター２３の一部断面図である。このファンモーター２３は、ケーシング２３Ａ内に固定子２３Ｂと、ローター２３Ｃとを備え、ローター２３Ｃにはモーターシャフト５１が固定され、このモーターシャフト５１は一対の転がり軸受け５２，５２によりケーシング２３Ａに支持されている。

ところで、ファンモーター２３の軸受け５２は、モーターシャフト５１の回転速度に対して、特有の振動周波数を有している。これらの振動によって発生する音響は、ファンモーター２３からモーターシャフト５１を通じて、プロペラファン２４へと伝達される。特に、モーターシャフト５１と、これと結合されるファンボス４１との接触部位が金属同士の場合、ファンモーター２３からモーターシャフト５１を通じて、プロペラファン２４へと音響が伝達され易くなる。実験から、送風装置２２から発生する騒音に、ある回転数において、突出したピークがあることが明らかになった。この騒音のピークは該回転数における軸受け５２の振動と同じ周波数を有する騒音であることが判明した。この周波数は１２５Ｈｚ前後であり、低周波のため人間の耳には非常に耳障りとなる。これらの実験から、軸受け５２の振動によって発生する音響が、モーターシャフト５１を介してプロペラファン２４に伝達され、プロペラファン２４で攪拌されて増幅し、突出した騒音のピークを生成していることが判明した。

本発明者らは、図４を参照して、モーターシャフト５１の段差５７にリング状の弾性体７１を介在させて、プロペラファン２４を嵌め込むことで、騒音のピークを低減できることの知見を得た。この弾性体７１は、プロペラファン２４の自重及びスラスト荷重を受けても、十分に耐えうる材料で形成され、例えば硬質ゴムの材料で形成される。また、モーターシャフト５１が鉄製の場合、これと結合されるファンボス４１には、鉄よりも柔らかい金属、例えば、アルミニウム合金を使用すると共に、鉄製のモーターシャフト５１の上端部５９に平滑面５９Ａを形成し、この平滑面５９Ａに突き当たる位置に、アルミニウム合金製のファンボス４１を貫通する軟材製のボルト７３を配置し、この軟材製のボルト７３をねじ込むことで、プロペラファン２４とモーターシャフト５１とを結合すると、騒音のピークを低減できることの知見を得た。

この構成によれば、プロペラファン２４は、段差５７で嵌め込み深度が調整されて、弾性体７１がプロペラファン２４のスラスト荷重を受けて、モーターシャフト５１に支持される。そのため、プロペラファン２４の組付け作業時に、プロペラファン２４の嵌め込み深度を計測又は調整することなく、モーターシャフト５１に嵌め込むことができるため、作業性が向上する。また、プロペラファン２４が自重又は風圧で、段差５７の位置を越えてファンモーター２３側に押し込められることがない。また、金属製のファンボス４１が、金属製のモーターシャフト５１にスラスト方向に直接接触することがないため、軸受け５２で発生するスラスト方向への振動がモーターシャフト５１を介して、プロペラファン２４に伝わるのを防止することができる。
また、送風装置が回転し、プロペラファン２４の自重及び風圧によって、プロペラファン２４がファンモーター２３側に押しこめられても、弾性体がスラスト荷重を受けて、ファンモーター２３側の振動がプロペラファンに伝達され難くなると共に、プロペラファンが円滑に、すなわち、弾性体によるばね性とダンパ性とにより柔らかく回転することで、振動及び騒音の発生が低減される。

図６は、別の実施の形態を示す。この実施の形態では、モーターシャフト５１の上端部５９に、図６Ｂに示すように、平滑面５９Ａを形成し、平滑面５９Ａを有した該上端部５９に、図６Ａに示すように、金属製のファンボス４１やモーターシャフト５１よりも柔らかい材質、例えば黄銅製、銅製、ゴム製或いは樹脂製などのキャップ７７が被冠され、このキャップ７７に、平滑面５９Ａと略同じ形状の平滑面７７Ａを形成し、この平滑面７７Ａに突き当たる位置に、アルミニウム合金製のファンボス４１を貫通する軟材製のボルト７３を配置し、この軟材製のボルト７３をねじ込んで、プロペラファン２４とモーターシャフト５１とが結合される。
更に別の実施の形態として、モーターシャフト５１の上端部５９に平滑面５９Ａを形成し、上記キャップ７７の代わりに、平滑面５９Ａとボルト７３の先端との間に、これら金属よりも柔らかい材質の例えば黄銅製、銅製、ゴム製或いは樹脂製などの平板７９（例えば、図６Ｂ参照）を介在させてもよい。

図７は、実験結果を示す。縦軸が騒音ｄＢ、横軸がプロペラファン２４の回転数を示している。従来例（今回の工夫が全くない。）では、回転数が３００ｒｐｍを越えたあたりで、騒音が大きく増加し、その傾向は３８０ｒｐｍあたりまで継続する。これに対し、段差５７に弾性体７１を介在させた例や、この弾性体７１に加えてボルト７３の接触面にキャップ７７や、平板７９を使用した例などでは、３００ｒｐｍ〜３８０ｒｐｍの騒音ｄＢが大きく低減している。
段差５７に弾性体７１を介在させただけの例では、２８５ｒｐｍあたりで、若干のピークを示しているが、このピーク自体が小さく、従って、本実施の形態では、騒音のピークを大きく低減できることの知見を得た。
以上、一実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、種々の変更実施が可能である。

１０室外ユニット
２２送風装置
２３ファンモーター
２４プロペラファン
４１ファンボス
５１モーターシャフト
５２軸受け
５７段差
７１弾性体
７７キャップ

Claims

軸受けで両端を支持したモーターシャフトにプロペラファンを支持した送風装置において、前記モーターシャフトに段差を設け、前記段差に弾性体を介して、前記プロペラファンのファンボスを嵌め込み、前記弾性体でスラスト荷重を受ける構成としたことを特徴とする送風装置。
前記ファンボスにねじ孔を設け、このねじ孔に前記モーターシャフトの材質よりも柔らかい材質のねじを螺合し、このねじでねじ止めしたことを特徴とする請求項１に記載の送風装置。
前記ファンボスにねじ孔を設け、このねじ孔に螺合するねじと前記モーターシャフトとの当接面に前記モーターシャフトの材質よりも柔らかい部材を介装したことを特徴とする請求項１又は２に記載の送風装置。
筐体内に室外熱交換器を収納し、筐体の天面又は側面に送風装置を配置した空気調和装置において、前記送風装置が、軸受けで両端を支持したモーターシャフトにプロペラファンを支持して構成され、前記モーターシャフトに段差を設け、前記段差に弾性体を介して、前記プロペラファンのファンボスを嵌め込み、前記弾性体でスラスト荷重を受ける構成としたことを特徴とする空気調和装置。
前記ファンボスにねじ孔を設け、このねじ孔に前記モーターシャフトの材質よりも柔らかい材質のねじを螺合し、このねじでねじ止めしたことを特徴とする請求項４に記載の送風装置。
前記ファンボスにねじ孔を設け、このねじ孔に螺合するねじと前記モーターシャフトとの当接面に前記モーターシャフトの材質よりも柔らかい部材を介装したことを特徴とする請求項４又は５に記載の空気調和装置。