JP2013228168A - Air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ベルマウス及び該ベルマウス内に設置されたファンを備える空気調和機に関し、特に、ベルマウスに発生する振動を抑制することにより送風音の低騒音化が可能な空気調和機に関する。 The present invention relates to an air conditioner including a bell mouth and a fan installed in the bell mouth, and more particularly, to an air conditioner capable of reducing noise generated by suppressing vibration generated in the bell mouth.
従来の空気調和機の室外機及び室内機は、筐体と、該筐体内に設置された熱交換器と、該熱交換器に熱交換対象となる空気を供給するファンと、該ファンを駆動するファンモーターと、を備えている。また、このような従来の空気調和機としては、筐体の吹出口にベルマウスが設けられ、該ベルマウスの内周側に所定の間隙を介してファンが配置されたものが知られている。この空気調和機は、運転時、ファンをファンモーターで回転駆動することにより、吸込口から筐体内へ熱交換対象となる空気を吸い込み、筐体内風路に設置された熱交換器を通過させ、空気と熱交換器内を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。そして、熱交換器を通過した空気は、ベルマウス及び吹出口から筐体の外部へ放出される。 Conventional outdoor units and indoor units of an air conditioner include a housing, a heat exchanger installed in the housing, a fan that supplies air to be heat exchanged to the heat exchanger, and the fan is driven. A fan motor. As such a conventional air conditioner, a bell mouth is provided at the outlet of the casing, and a fan is arranged on the inner peripheral side of the bell mouth with a predetermined gap. . This air conditioner, during operation, by rotating the fan with a fan motor, sucks air to be heat exchanged from the suction port into the housing, and passes the heat exchanger installed in the air passage in the housing, Heat exchange is performed between the air and the refrigerant flowing in the heat exchanger. And the air which passed the heat exchanger is discharge | released to the exterior of a housing | casing from a bell mouth and a blower outlet.
また、このような従来の空気調和機としては、筐体の吸込口にベルマウスが設けられ、該ベルマウスの内周側に所定の間隙を介してファンが配置されたものも知られている。この空気調和機は、運転時、ファンをファンモーターで回転駆動することにより、吸込口及びベルマウスから筐体内へ熱交換対象となる空気を吸い込み、筐体内風路に設置された熱交換器を通過させ、空気と熱交換器内を流れる冷媒との間で熱交換を行わせる。そして、熱交換器を通過した空気は、吹出口から筐体の外部へ放出される。 As such a conventional air conditioner, a bell mouth is provided at the suction port of the casing, and a fan is disposed on the inner peripheral side of the bell mouth via a predetermined gap. . During operation, this air conditioner sucks air that is subject to heat exchange from the suction port and bell mouth into the housing by rotating the fan with a fan motor and operates a heat exchanger installed in the air passage in the housing. Heat exchange is performed between the air and the refrigerant flowing through the heat exchanger. And the air which passed the heat exchanger is discharged | emitted from the blower outlet to the exterior of a housing | casing.
このような吸込口又は吹出口にベルマウスを備えた空気調和機では、ファンモーターによってファンが回転駆動することにより、ファンとベルマウスとの間やベルマウスの開口部等で圧力変動が発生する。このファンとベルマウスとの間で発生する圧力変動は羽根の通過周期に起因して発生するため、送風音が発生する基本周波数は、回転数×ファン羽根枚数となる。しかしながら、ファンやベルマウスの変形等の要因により、圧力変動の時間波形は正弦波にはならないため、実際には、送風音の周波数特性は、回転数×ファン羽根枚数の高調波成分を有する特性となる。 In such an air conditioner equipped with a bell mouth at the inlet or outlet, pressure fluctuation occurs between the fan and the bell mouth or at the opening of the bell mouth when the fan is rotationally driven by the fan motor. . Since the pressure fluctuation generated between the fan and the bell mouth is generated due to the passage period of the blades, the fundamental frequency at which the blowing sound is generated is the number of rotations × the number of fan blades. However, due to factors such as fan and bell mouth deformation, the pressure fluctuation time waveform does not become a sine wave, so the frequency characteristic of the blowing sound is actually a characteristic having a harmonic component of the number of rotations x the number of fan blades. It becomes.
空気調和機の送風音は、風路の圧力損失、ファンの羽根形状及びファン回転数等の運転仕様によって大きく変化するため、これまで風路形状や羽根形状の改善を行い、送風音を低減することが行われてきた。しかしながら、送風音の周波数と、空気調和機のファンやベルマウスの共振周波数が一致した場合、送風によって加振されるファンやベルマウスの振動が増大する。このため、ファンとベルマウスとの間の間隔が変動することで、送風音が増大してしまうという問題点があった。そして、このような問題点が発生した場合、ファン及びベルマウス近傍の構造や運転仕様の変更を行う等の必要が生じ、追加コストが必要になるという問題点があった。 The sound of the air conditioner changes greatly depending on the operating specifications such as the pressure loss of the air passage, the fan blade shape and the fan rotation speed, etc., so far the air passage shape and blade shape have been improved to reduce the air blowing sound. Things have been done. However, when the frequency of the blowing sound matches the resonance frequency of the fan or bell mouth of the air conditioner, the vibration of the fan or bell mouth excited by the blowing increases. For this reason, there existed a problem that ventilation sound will increase because the space | interval between a fan and a bell mouth fluctuates. When such a problem occurs, it is necessary to change the structure and operation specifications in the vicinity of the fan and the bell mouth, and there is a problem that additional costs are required.
このため、従来の空気調和機には、当該問題点の解決を図ったものとして、例えば特許文献１に記載のような空気調和機（より詳しくは、室外機）が提案されている。特許文献１に記載の空気調和機は、空気の吹出口が形成された中空円筒形状のシュラウド（本発明のベルマウスに相当する部材）の外周面に、円周方向略等間隔にリブを設けるものである。また、これらリブの配置は、同文献図３，４に示すシュラウドの楕円形状の共振に対して、同文献図２に示すように、円周方向に３箇所とするものである。この構造の空気調和機によれば、リブを設けることで、シュラウドの１次固有振動モード及びそのモードを生じる周波数が変わり、当該周波数と２枚翼によるプロペラファンによって生じる流体加振力の周波数とが一致しなくなり、シュラウドの振動及びその伝達率が小さくなる。
For this reason, an air conditioner as described in Patent Document 1 (more specifically, an outdoor unit) has been proposed as a conventional air conditioner that has solved the problem. In the air conditioner described in
しかしながら、送風で生じる加振力は、一般的に周波数が低いほど加振力が大きいものの、発生する加振力の周波数は、主に回転数×ファン羽根枚数となる周波数とその整数倍の周波数であるため、高い周波数成分の加振力も発生する。つまり、ファンが一定回転数で運転している時にベルマウスの固有振動数と送風で生じる加振力の周波数とが一致していないとしても、ファンの加速時や停止時、あるいは負荷変動等に応じてファンの回転数が変化した時には、必ずベルマウスの固有振動モードの周波数と送風で生じる加振力の周波数とが一致してしまう。このため、従来の空気調和機は、回転数が変化した時にベルマウスの固有振動モードの周波数と送風で生じる加振力の周波数とが一致してしまい、ベルマウスの振動や送風音が増大してしまうという問題点があった。また、従来の空気調和機は、当該問題点を解消しようとした場合、ファンの回転数使用領域を狭くしなければならないという問題点があった。 However, although the excitation force generated by blowing is generally larger as the frequency is lower, the frequency of the generated excitation force is mainly the frequency that is the number of rotations × the number of fan blades and a frequency that is an integral multiple of the frequency. Therefore, an excitation force with a high frequency component is also generated. In other words, even if the natural frequency of the bell mouth does not match the frequency of the excitation force generated by the air flow when the fan is operating at a constant rotation speed, Accordingly, when the rotational speed of the fan changes, the frequency of the natural vibration mode of the bell mouth always matches the frequency of the excitation force generated by the blowing. For this reason, in the conventional air conditioner, when the rotation speed changes, the frequency of the natural vibration mode of the bell mouth matches the frequency of the excitation force generated by the air blowing, and the vibration of the bell mouth and the blowing sound increase. There was a problem that it was. In addition, the conventional air conditioner has a problem that when the problem is to be solved, the fan rotation speed use region must be narrowed.
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、ベルマウスの振動や該ベルマウスの振動による送風音の増大を抑制することができ、ファンの回転数使用領域を広くすることも可能な空気調和機を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can suppress the vibration of the bell mouth and the increase of the blowing sound due to the vibration of the bell mouth. An object is to provide an air conditioner that can be widened.
本発明に係る空気調和機は、吸込口及び吹出口が形成された筐体と、該筐体の内部に設置された熱交換器と、前記吸込口又は前記吹出口に設けられた中空円筒形状のベルマウスと、該ベルマウスの内周側に設置されたファンと、該ファンを駆動するファンモーターと、減衰特性を有し、前記ベルマウスの外周面に設けられた少なくとも２つの振動部と、を備え、前記ベルマウスの振動モードの節線数をｎとし、任意の整数をｍとした場合、２つの前記振動部の固有振動数は、前記ベルマウスの節線数ｎの振動モードの固有振動数と略一致しており、２つの前記振動部の一方は、２つの前記振動部の他方に対して、前記ベルマウスの周方向に｛３６０／４／ｎ＋（３６０／２／ｎ）×ｍ｝［°］±（３６０／４／ｎ）［°］×２５［％］の範囲内で設置されているものである。 An air conditioner according to the present invention includes a casing in which an inlet and an outlet are formed, a heat exchanger installed in the casing, and a hollow cylindrical shape provided in the inlet or the outlet. A bell mouth, a fan installed on the inner peripheral side of the bell mouth, a fan motor for driving the fan, at least two vibrating parts having damping characteristics and provided on the outer peripheral surface of the bell mouth, , And the number of nodal lines in the vibration mode of the bell mouth is n, and an arbitrary integer is m, the natural frequencies of the two vibration parts are vibration modes of the number of nodal lines n of the bell mouth. The natural frequency is substantially the same, and one of the two vibration parts is {360/4 / n + (360/2 / n) in the circumferential direction of the bell mouth with respect to the other of the two vibration parts. Xm} [°] ± (360/4 / n) [°] × 25 [%] It is what is installed.
本発明によれば、送風で生じる加振力の周波数と制振対象とするベルマウスの振動モードの固有振動数とが一致した場合に、振動部が振動し、振動部内の減衰で振動エネルギーが消散されることで、ベルマウスの振動を抑制することができる。ここで、送風による加振力の方向は、ファンの回転に伴い、その位置が周方向に移動する。このため、振動部を設置した位置が振動の節に近接する場合、振動抑制効果が低くなることが考えられる。しかしながら、本発明では、少なくとも２つの振動部を上述の間隔で設置している。このため、全ての振動部の設置位置が振動の節とはならず、安定して振動抑制効果を得ることができる。 According to the present invention, when the frequency of the excitation force generated by the air blow matches the natural frequency of the vibration mode of the bell mouth to be controlled, the vibration part vibrates, and the vibration energy is reduced by the attenuation in the vibration part. By being dissipated, the vibration of the bell mouth can be suppressed. Here, the direction of the exciting force by the air blowing moves in the circumferential direction as the fan rotates. For this reason, when the position where the vibration unit is installed is close to the vibration node, the vibration suppressing effect may be reduced. However, in the present invention, at least two vibrating parts are installed at the above-described intervals. For this reason, the installation positions of all the vibration parts do not become vibration nodes, and a vibration suppressing effect can be obtained stably.
したがって、本発明は、上記の振動抑制効果によって、ファンとベルマウスとの間の間隔が安定するため、ベルマウスの振動や該ベルマウスの振動による送風音の増大を抑制することができる。このとき、本発明は、剛性部材によってベルマウスの固有振動数を変更することによってベルマウスの共振を防止する従来の構成と異なり、振動部によってベルマウスの共振時の振動を抑制するものである。このため、本発明は、ファンの回転数使用領域を限定する必要がないので、ファンの回転数使用領域を広くすることもできる。 Therefore, according to the present invention, the distance between the fan and the bell mouth is stabilized by the above-described vibration suppressing effect, so that the vibration of the bell mouth and the increase in the blowing sound due to the vibration of the bell mouth can be suppressed. At this time, in the present invention, unlike the conventional configuration in which the resonance of the bell mouth is prevented by changing the natural frequency of the bell mouth by the rigid member, the vibration at the time of resonance of the bell mouth is suppressed by the vibration portion. . For this reason, since it is not necessary to limit the rotation speed usage area of the fan according to the present invention, the rotation speed usage area of the fan can be widened.
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機を示す縦断面図である。図２は、この空気調和機を示す平面図である。また、図３は、この空気調和機の振動部近傍を示す斜視図である。なお、図２には、制振対象とするベルマウスの振動モードの形状（振動モード形状１４）、及び、振動モード形状１４の節線１３も示している。以下、これら図１〜図３を参照しながら、本実施の形態１に係る空気調和機１について説明する。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an air conditioner according to
本実施の形態１の空気調和機１（より詳しくは室外機）は、吸込口及び吹出口９が形成された筐体８を備えている。筐体８は、例えば略箱型形状をしており、側面部及び下面部のうちの少なくとも１面に吸込口が形成されている。また、筐体８の上面部には吹出口９が形成されており、吹出口９には、中空円筒形状のベルマウス４が設けられている。この筐体８の内部には、吸込口よりも下流側となる位置に、例えば横断面視Ｖ字状の熱交換器３が設置されている。
The air conditioner 1 (more specifically, the outdoor unit) of the first embodiment includes a housing 8 in which a suction port and a blowout port 9 are formed. The housing 8 has, for example, a substantially box shape, and a suction port is formed on at least one of the side surface portion and the lower surface portion. An air outlet 9 is formed on the upper surface of the housing 8, and a hollow
また、熱交換器３の下流側（本実施の形態１においては熱交換器３の上方）にはモーター支持部２が設置されており、モーター支持部２の上部には、ファンモーター６が設置されている。そして、このファンモーター６のモーター軸７には、例えば３枚の羽根を有するプロペラファン５が取り付けられている。このプロペラファン５は、ベルマウス４の内周側に所定の間隙を介して配置されている。換言すると、ベルマウス４は、プロペラファン５の周囲を囲むように設置されている。
In addition, a
また、本実施の形態１に係る空気調和機１は、ベルマウス４の外周面に、減衰特性を有する２つの振動部１０（振動部１０ａ，１０ｂ）が設けられている。制振対象とするベルマウス４の振動モード形状１４の節線１３がｎ本である場合、これら振動部１０の設置間隔（より詳しくは、後述する接続部１２間の間隔）は、ベルマウス４の周方向に｛３６０／４／ｎ＋（３６０／２／ｎ）×ｍ｝［°］となっている。ここで、ｍは任意の整数である。
つまり、一方の振動部１０（例えば振動部１０ａ）の設置位置が振動の節１４ｂの位置となった場合、他方の振動部１０（例えば振動部１０ｂ）の設置位置が振動の腹１４ａの位置となるように、２つの振動部１０が設けられている。以下、一方の振動部１０の設置位置が振動の節１４ｂの位置となった場合に他方の振動部１０の設置位置が振動の腹１４ａの位置となる２つの振動部１０の設置間隔を、基準設置間隔ともいう。
In addition, the
That is, when the installation position of one vibration part 10 (for example,
なお、本実施の形態１では、制振対象とするベルマウス４の振動モードを楕円形状とした。つまり、本実施の形態１では節線数ｎが２となるため、ベルマウス４の周方向に４５［°］の間隔を開けた位置に２つの振動部１０を設けている。
In the first embodiment, the vibration mode of the
これら振動部１０は、図３に示すように梁状部材であり、長さをＬとした梁部１１、及び、ベルマウス４と梁部１１とを接続する接続部１２を備えている。より詳しくは、梁部１１は、ベルマウス４の軸方向と垂直な断面において、接続部１２からベルマウス４の外周面の接線方向に沿って延設されている。つまり、図１〜図３に示すように、軸方向が垂直方向となるようにベルマウス４が設けられている場合、梁部１１は、接続部１２から水平方向に延設されている。
As shown in FIG. 3, these vibrating
また、本実施の形態１では、梁部１１の固有振動数を、ベルマウス４が節線数ｎで変形する振動モードの固有振動数ｆｎと同じ周波数に合わせている。このような梁部１１の諸元と固有振動数ｆｎとの関係は次式で示すことができる。
ｆｎ＝Ｋｎ／２／π×（Ｅ×Ｉ／ρ／Ａ／Ｌ4 ）1/2
ここで、Ｋｎ：梁部１１のモード次数ごとの係数、Ｌ：梁部１１の長さ、Ｅ：梁部１１の縦弾性係数、Ａ：梁部１１の断面積、Ｉ：梁部１１の断面二次モーメント、ρ：梁部１１の密度である。
In the first embodiment, the natural frequency of the
fn = Kn / 2 / π × (E × I / ρ / A / L 4 ) 1/2
Here, Kn: coefficient for each mode order of the
なお、梁部１１の第一次固有振動数とベルマウス４の固有振動数とを合わせる場合、Ｋｎは３．５２、梁部１１の第二次固有振動数と合わせる場合、Ｋｎは２２．０となる。
また、梁部１１の断面が薄肉の長方形状である場合、梁部１１の断面二次モーメントＩと断面積Ａは、次式となる。
Ｉ＝ｂｈ3 ／１２
Ａ＝ｂｈ
ここで、ｂ：梁部１１の幅、ｈ：梁部１１の板厚である。
When the primary natural frequency of the
Moreover, when the cross section of the
I = bh 3/12
A = bh
Here, b is the width of the
このように構成された空気調和機１においては、例えばプロペラファン５の加速時や停止時、あるいは負荷変動等に応じてプロペラファン５の回転数が変化した時等に送風で生じる加振力の周波数とベルマウス４の固有振動数とが一致した場合、ベルマウス４よりも例えば大きい振幅で振動部１０を振動させることができる。つまり、この振動部１０の曲げ振動によって、振動部１０内にせん断力が生じ、振動部１０内の減衰によって熱エネルギーに変換されるため、ベルマウス４を含む系全体の振動エネルギーを低減させ、結果としてベルマウス４の振動を低減することができる。
In the
また、回転するプロペラファン５の羽根の位置の変化に伴って、送風による加振力の振幅値が最大となる位置は、周方向に移動する。このため、励起される振動モード形状１４の腹１４ａと節１４ｂの位置も周方向に移動する場合がある。この場合、振動部１０を設置した位置が制振対象とする振動モード形状１４の節１４ｂに近接すると、振動部１０の振動が小さくなり、結果として振動抑制効果が低くなることが考えられる。しかしながら、本実施の形態１では、上述のように２つの振動部１０の設置間隔が、ベルマウス４の周方向に｛３６０／４／ｎ＋（３６０／２／ｎ）×ｍ｝［°］となっている。つまり、一方の振動部１０の設置位置が振動の節１４ｂの位置となった場合、他方の振動部１０の設置位置が振動の腹１４ａの位置となるように、２つの振動部１０が設けられている。このため、全ての振動部１０の設置位置が振動の節１４ｂとはなることがなく、安定して振動抑制効果を得ることができる。
Further, with the change in the position of the blades of the
この振動部１０による制振効果を確認するため、ベルマウス４に相当する円筒形状部材に諸元の異なる梁状部材（振動部１０に相当）を設け、節線数ｎが２である振動モード形状を制振対象として振動試験を実施した。用いた梁状部材の諸元を表１に示す。また、試験ごとの部材設置条件を表２に示す。なお、表２に示す梁状部材の固有振動数は、試験で用いた円筒形状部材が節線数２で変形する振動モードの固有振動数３６３［Ｈｚ］に合わせた。また、表２に示す梁状部材の設置位置は、図４に示す設置位置を示している。この図４は、振動試験で用いた円筒形状部材の一部を示す図であり、軸方向と垂直な断面で切断した円筒形状部材の一部を示している。図４に示すように、円筒形状部材には梁状部材の設置位置が２カ所（設置位置４１，４２）設けられており、設置位置４１と設置位置４２との設置間隔は４５［°］となっている。
In order to confirm the vibration damping effect by the
振動試験は、設置位置４１又は設置位置４２を加振位置とした際の加振位置の振動応答倍率を比較した。試験で得られた設置条件ごとの加振位置の振動応答倍率を図５に示す。詳しくは、図５（ａ）は、設置位置４１を加振位置とした際の、設置条件１〜３における設置位置４１の振動応答倍率を示している。また、図５（ｂ）は、設置位置４２を加振位置とした際の、設置条件１〜３における設置位置４２の振動応答倍率を示している。また、図５（ｃ）は、設置位置４１を加振位置とした際の、設置条件４，５における設置位置４１の振動応答倍率を示している。
In the vibration test, the vibration response magnification at the vibration position when the
減衰特性を有する梁状部材を設置位置４１に設置した条件２に着目すると、図５（ａ）からわかるように、設置位置４１を加振位置とした際、減衰特性を有する梁状部材を設置位置４１に設置した条件２は、梁状部材が設けられていない条件１と比較して、設置位置４１の応答倍率が低減している。しかしながら、図５（ｂ）からわかるように、設置位置４２を加振位置とした際、設置位置４１が節になるため、減衰特性を有する梁状部材を設置位置４１のみに設置した条件２は、梁状部材が設けられていない条件１に対して応答倍率が低減しない。
Focusing on
一方、減衰特性を有する梁状部材を設置位置４１，４２の双方に設置した条件３に着目すると、図５（ａ）からわかるように、設置位置４１を加振位置とした際、減衰特性を有する梁状部材を設置位置４１に設置した条件３は、減衰特性を有する梁状部材を設置位置４１に設置した条件２と同様、設置位置４１の応答倍率が低減している。また、図５（ｂ）からわかるように、設置位置４２を加振位置とした際、設置位置４１は節になるが、条件３は減衰特性を有する梁状部材を設置位置４２にも設置しているため、設置位置４２の応答倍率も低減する。このことから、全ての梁状部材の設置位置が節にならないように各梁状部材を設置することで、いずれかの梁状部材を振動させることができるので、制振対象とした振動モードを制振できる。
On the other hand, paying attention to the condition 3 in which the beam-shaped members having the attenuation characteristics are installed at both the installation positions 41 and 42, as can be seen from FIG. 5A, when the
また、図５（ｃ）からわかるように、条件４と条件５を比較すると、円筒形状部材が節線数２で変形する振動モードの固有振動数３６３［Ｈｚ］において条件４よりも減衰比が大きい条件５では、条件４よりも円筒形状部材の振動応答が低減する。このことより、減衰を追加することで、つまり減衰比を大きくすることで、円筒形状部材の振動応答をより低減できることがわかる。
Further, as can be seen from FIG. 5C, when the
なお、２つの振動部１０の設置間隔は、厳密に基準設置間隔となっている必要は必ずしもない。
図６は、本発明の実施の形態１に係る空気調和機における振動部１０の設置間隔と制振効果との関係を示すグラフである。この図６の横軸に示す「所定間隔とのずれ」は、２つの振動部１０の設置間隔を示している。詳しくは、横軸の０［％］は、２つの振動部１０の設置間隔が（３６０／４／ｎ）［°］となっている状態、つまり２つの振動部１０の設置間隔が基準設置間隔となっている状態を示している。例えば、節線数ｎが２の場合、横軸の０［％］は、２つの振動部１０の設置間隔が４５［°］となっている状態を示す。また、横軸の１００［％］は、２つの振動部１０の設置間隔が｛（３６０／４／ｎ）±（３６０／４／ｎ）｝［°］となっている状態を示している。つまり、２つの振動部１０の設置位置が共に節１４ｂとなりうる振動部１０の設置間隔である。例えば、節線数ｎが２の場合、横軸の１００［％］は、２つの振動部１０の設置間隔が０［°］又は９０［°］となっている状態を示す。
図６からわかるように、２つの振動部１０の設置間隔が基準設置間隔から２５［％］ずれた場合でも制振効果が得られることがわかる。つまり、本実施の形態１で示した振動抑制効果を得るには、２つの振動部１０の一方が、他方の振動部１０に対して、ベルマウス４の周方向に｛３６０／４／ｎ＋（３６０／２／ｎ）×ｍ｝［°］±（３６０／４／ｎ）［°］×２５［％］の範囲内で設置されていればよい。
It should be noted that the installation interval between the two vibrating
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the installation interval of the
As can be seen from FIG. 6, it can be seen that the vibration damping effect can be obtained even when the installation interval between the two vibrating
このように、本実施の形態１のように構成された空気調和機１においては、ベルマウス４の固有振動数と送風で生じる加振力の周波数とが一致した場合も、全ての振動部１０の設置位置が振動の節１４ｂにならないため、安定して振動を抑制することができる。このため、プロペラファン５とベルマウス４との間の間隔が安定するため、ベルマウス４の振動や該ベルマウス４の振動による送風音の増大を抑制することができる。このとき、本実施の形態１に係る空気調和機１は、剛性部材によってベルマウスの固有振動数を変更することによってベルマウスの共振を防止する従来の構成と異なり、振動部１０によってベルマウス４の共振時の振動を抑制するものである。このため、プロペラファン５の回転数使用領域を限定する必要がないので、プロペラファン５の回転数使用領域を広くすることもできる。
As described above, in the
また、近年、空気調和機の製造コストを削減するため、構造部材の薄肉化等が行われており、これに伴う振動・騒音の増加が懸念される。しかしながら、本実施の形態１のように構成された空気調和機１においては、振動部１０に減衰を付加することで、つまり振動部１０の減衰比を大きくすることで、ベルマウス４の振動をより低減することができる。このため、本実施の形態１のように構成された空気調和機１は、ベルマウス４のさらなる軽量化や、空気調和機１のコスト削減が可能である。
In recent years, in order to reduce the manufacturing cost of the air conditioner, structural members have been thinned, and there is a concern about the increase in vibration and noise associated therewith. However, in the
実施の形態２．
振動部１０の設置構成は実施の形態１で示した構成に限定されるものではなく、例えば次のように振動部１０を設置してもよい。なお、本実施の形態２で特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
The installation configuration of the
図７は、本発明の実施の形態２に係る空気調和機を示す縦断面図である。
図７に示すように、本実施の形態２に係る空気調和機１は、ベルマウス４の外周面に設置した振動部１０の梁部１１を、ベルマウス４の軸方向に延設している。また、ベルマウス４と梁部１１との間に、距離ｄの空隙を形成している。このような構成によれば、梁部１１がベルマウス４の外周面の周方向に位置しないため、振動部１０同士が接触することを防止でき、振動部１０をベルマウス４の外周面の周方向に設置するのが容易となる。また、梁部１１が振動した際にベルマウス４と接触することも防止できる。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an air conditioner according to
As shown in FIG. 7, in the
なお、本実施の形態２では、梁部１１におけるベルマウス４との対向面がベルマウス４の外周面と平行なるように梁部１１を形成し、ベルマウス４と梁部１１との間に空隙を形成している。これに限らず、梁部１１におけるベルマウス４との対向面が接続部１２側の端部から他端にかけてベルマウス４から離れるように、つまり、梁部１１におけるベルマウス４との対向面がベルマウス４の外周面と角度を持つように梁部１１を形成し、ベルマウス４と梁部１１との間に空隙を形成しても勿論よい。
In the second embodiment, the
実施の形態３．
実施の形態１及び実施の形態２では、振動部１０の固有振動数をベルマウス４の１つの振動モード（節線数ｎの振動モード）の固有振動数に合わせていた。これに限らず、振動部１０の１つの固有振動数をベルマウス４の節線数ｎの振動モードの固有振動数に合わせ、振動部１０の異なる固有振動数をベルマウス４の節線数ｏ（ｏ≠ｎ）の振動モードの固有振動数に合わせてもよい。なお、本実施の形態３で特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment and the second embodiment, the natural frequency of the
つまり、２つの振動部１０のそれぞれにおいて、１つの固有振動数をベルマウス４の節線数ｎの振動モードの固有振動数に合わせ、異なる固有振動数をベルマウス４の節線数ｏ（ｏ≠ｎ）の振動モードの固有振動数に合わせる。そして、ベルマウス４の周方向に沿って、振動部１０の一方が振動部１０の他方に対して『｛３６０／４／ｎ＋（３６０／２／ｎ）×ｍ｝［°］となり｛３６０／４／ｎ＋（３６０／２／ｏ）×ｐ｝［°］となる角度』になるように、２つの振動部１０を設置すればよい。ここで、ｐは任意の整数である。
このような構成によれば、ベルマウス４の複数の振動モードの振動を低減し、送風音を低減することが可能であるため、さらに使用可能なプレペラファン５の回転数領域を広くすることが可能となる。
That is, in each of the two
According to such a configuration, it is possible to reduce the vibration of the plurality of vibration modes of the
なお、実施の形態１の図６で示したように、２つの振動部１０の設置間隔が基準設置間隔から２５［％］ずれた場合でも制振効果が得られる。このため、本実施の形態３のように構成された空気調和機１においても、ベルマウス４の周方向に沿って、振動部１０の一方が他方の振動部１０に対して上記の角度から±（３６０／４／ｎ）［°］×２５［％］又は±（３６０／４／ｏ）［°］×２５［％］の範囲のうちの小さい範囲内でずれても、十分に制振効果を得ることができる。
As shown in FIG. 6 of the first embodiment, the vibration damping effect can be obtained even when the installation interval between the two
以上、上記の実施の形態１〜実施の形態３では振動部１０の材料について特に言及しなかったが、振動部１０を例えば次のような材料で製作すればよい。
例えば、空気調和機１の使用環境の影響等でベルマウス４の温度が変化する場合、この温度変化によって、ベルマウス４と振動部１０の固有振動数にずれが発生し、制振効果が低減することが懸念される。このような場合、制振効果の低減を抑制するため、振動部１０の材質は、ベルマウス４と同じ材料であることが望ましい。
また例えば、ベルマウス４の温度変化等による固有振動数変化の心配がない場合、振動部１０の材料をベルマウス４の材料よりも減衰比が大きい樹脂等の材料にすることで、高い制振効果を得ることが可能である。
また例えば、振動部１０を、例えば樹脂と金属というように異なる材料を用いてもよい。つまり、構造や材料を変えて振動で変形しやすい部位を設け、その部位の変形ひずみ量を大きくすることで、効率的に制振効果を高めることも可能である。
As mentioned above, although the material of the
For example, when the temperature of the
Further, for example, when there is no concern about a change in natural frequency due to a temperature change or the like of the
For example, different materials such as resin and metal may be used for the
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３では振動部１０とベルマウス４の接続構成について特に言及しなかったが、振動部１０をベルマウス４と一体で成形することでベルマウス４に設置してもよいし、ねじ等を用いて振動部１０をベルマウス４に取り付けてもよい。
In the first to third embodiments, the connection configuration between the vibrating
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３では熱交換器３をＶ字状の配置としたが、熱交換器３の配置はこれに限ったものではない。また、空気調和機１に、圧縮機や電源等の他の機器が搭載してあってもよい。また、プロペラファン５の羽根枚数も、３枚に限定されるものではない。また、上記の制振効果はプロペラファン５を用いた空気調和機１に限定して得られるものではない。円筒形状のベルマウス４内にファンが設置された空気調和機であれば、ベルマウス４の外周面に上述の構成で振動部１０を設置することにより上記の制振効果を得ることができる。
Moreover, in said Embodiment 1-Embodiment 3, although the heat exchanger 3 was made into the V-shaped arrangement | positioning, arrangement | positioning of the heat exchanger 3 is not restricted to this. Further, the
また、振動部１０の断面形状も長方形状に限定されるものではなく、例えば円形等の形状でもよい。また、上記の実施の形態１〜実施の形態３では制振対象とする振動モードを節線数ｎが２である振動モードとしたが、もちろん、他の振動モードでも効果が得られる。ｎ＝３の振動モードに対しては、例えば、３０［°］の間隔を開けて設置することで、効果が得られるし、ｎ＝４の振動モードに対しては、例えば２２．５［°］の間隔を開けて設置することで効果が得られる。
Moreover, the cross-sectional shape of the
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３では２つの振動部１０をベルマウス４の外周面に設置する例について説明したが、３つ以上の振動部１０をベルマウス４の外周面に設置してもよい。これらの振動部１０のうち、少なくとも２つの振動部１０の設置構成が上記の構成となっていれば、上記の制振効果を得ることができる。また、上記の実施の形態１〜実施の形態３では吹出口９が筐体８の上面部に形成された空気調和機１（つまり、ベルマウス４が筐体８の上面部に設置された空気調和機１）を例に説明したが、吹出口９の形成位置（つまり、ベルマウス４の設置位置）はあくまでも一例である。例えば、吹出口９が筐体８の側面部に形成された空気調和機であっても、つまり、ベルマウス４が筐体８の側面部に設けられた空気調和機であってもよい。
In the first to third embodiments, the example in which the two vibrating
また、上記の実施の形態１〜実施の形態３では吹出口９にベルマウス４が設置された空気調和機１について説明したが、吸込口にベルマウス４が設置された空気調和機であってもよい。ベルマウス４内にファンが設けられた空気調和機であれば、ベルマウス４が吸込口に設けられている場合でも、上記のような課題（送風で生じる加振力の周波数とベルマウス４の固有振動数とが一致した場合、ベルマウスの振動や送風音が増大してしまうという課題）が発生する。このため、吸込口にベルマウス４が設置された空気調和機においても、ベルマウス４の外周面に上記のような設置構成で振動部１０を設置することにより、当該課題を解決することができる。また、上記の実施の形態１〜実施の形態３では室外機のベルマウス４に振動部１０を設置する例について説明したが、室内機のベルマウスに上記の設置構成で振動部１０を設置しても、上記の制振効果を得ることができる。
Moreover, although said Embodiment 1-Embodiment 3 demonstrated the
１ 空気調和機、２ モーター支持部、３ 熱交換器、４ ベルマウス、５ プロペラファン、６ ファンモーター、７ モーター軸、８ 筐体、９ 吹出口、１０，１０ａ，１０ｂ 振動部、１１ 梁部、１２ 接続部、１３ 節線、１４ 振動モード形状、１４ａ 腹、１４ｂ 節、４１ 設置位置、４２ 設置位置。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
該筐体の内部に設置された熱交換器と、
前記吸込口又は前記吹出口に設けられた中空円筒形状のベルマウスと、
該ベルマウスの内周側に設置されたファンと、
該ファンを駆動するファンモーターと、
減衰特性を有し、前記ベルマウスの外周面に設けられた少なくとも２つの振動部と、
を備え、
前記ベルマウスの振動モードの節線数をｎとし、任意の整数をｍとした場合、
２つの前記振動部の固有振動数は、前記ベルマウスの節線数ｎの振動モードの固有振動数と略一致しており、
２つの前記振動部の一方は、２つの前記振動部の他方に対して、前記ベルマウスの周方向に｛３６０／４／ｎ＋（３６０／２／ｎ）×ｍ｝［°］±（３６０／４／ｎ）［°］×２５［％］の範囲内で設置されていることを特徴とする空気調和機。 A housing in which an inlet and an outlet are formed;
A heat exchanger installed inside the housing;
A hollow cylindrical bell mouth provided at the suction port or the outlet,
A fan installed on the inner peripheral side of the bell mouth;
A fan motor for driving the fan;
At least two vibration parts having damping characteristics and provided on the outer peripheral surface of the bell mouth;
With
When the number of nodal lines in the vibration mode of the bell mouth is n and an arbitrary integer is m,
The natural frequencies of the two vibration parts are approximately the same as the natural frequency of the vibration mode of the nodal line number n of the bell mouth,
One of the two vibrating portions is {360/4 / n + (360/2 / n) × m} [°] ± (360 / in the circumferential direction of the bell mouth with respect to the other of the two vibrating portions. 4 / n) An air conditioner that is installed within a range of [°] × 25 [%].
２つの前記振動部の固有振動数は、前記ベルマウスの節線数ｎの振動モードの固有振動数、及び、前記ベルマウスの節線数ｏの振動モードの固有振動数と略一致しており、
２つの前記振動部の一方は、２つの前記振動部の他方に対して、前記ベルマウスの周方向に、｛３６０／４／ｎ＋（３６０／２／ｎ）×ｍ｝［°］となり｛３６０／４／ｎ＋（３６０／２／ｏ）×ｐ｝［°］となる角度から、±（３６０／４／ｎ）［°］×２５［％］又は±（３６０／４／ｏ）［°］×２５［％］の範囲のうちの小さい範囲内で設置されていることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の空気調和機。 When the number of nodal lines of the vibration mode different from the vibration mode of the number of nodal lines n in the bell mouse is set to o and an arbitrary integer is set to p,
The natural frequencies of the two vibration parts are approximately the same as the natural frequency of the vibration mode of the bell mouth nodal number n and the natural frequency of the vibration mode of the bell mouth nodal line o. ,
One of the two vibrating parts is {360/4 / n + (360/2 / n) × m} [°] in the circumferential direction of the bell mouth with respect to the other of the two vibrating parts {360 / 4 / n + (360/2 / o) × p} [°] from the angle ± (360/4 / n) [°] × 25 [%] or ± (360/4 / o) [°] The air conditioner according to any one of claims 1 to 6, wherein the air conditioner is installed within a small range of a range of x25 [%].
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|---|---|---|---|---|
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