JP2014016134A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音や振動を生じ、かつ軸継手の寿命低下の原因となるファン回転軸とモータ回転駆動軸間の芯ズレを解消することのできる空気調和装置が要求されている。
【解決手段】モータ４およびファン６と、モータ４の回転駆動軸８とファン４の回転軸７とを連結する軸継手Ｂと、ファン４の両側においてファン４の回転軸７を軸支する軸受５ａ、５ｂとを有する送風機組立体を備えた空気調和装置において、モータ側軸受５ａとモータ４とを共通の基台１２上に配備したことを特徴とする空気調和装置である。
【選択図】 図１

Description

この発明は、軸継手を介してモータ回転駆動軸とファン回転軸とが同軸直線状に連結されてなる送風機組立体を備えた空気調和装置に関するものである。

送風機組立体に軸継手を用いる場合、軸継手で連結されるモータ回転駆動軸とファン回転軸との間で位置のズレ（芯ズレ）が生じると回転中に騒音や振動を生じ、軸継手の寿命低下につながる。そのため、両軸間には厳密な芯出しが要求される。
そこで、従来、例えば、撓み軸継手を介してファン回転軸とモータ回転駆動軸を連結し、軸間のズレを吸収させることが提案されている（特許文献１参照）。

特開平１１−２３６９２４号公報

しかし、大容量の空気調和装置に設けられる送風機組立体においては、部品のバラツキによって芯ズレを撓み軸継手の許容値内に収めることは困難な場合があった。
ここで、芯ズレについて詳しく考察すると、まず、芯ズレは、偏芯、偏角、間隙誤差に大別できる。そして、さらに、偏芯は、図１０に示すようなＹ軸方向（回転軸長手の法線方向）のズレと、図１１に示すようなＺ軸方向（高さ方向）のズレに分けられる。偏角は図１２に示すようなＸＹ平面（水平面）のズレ、図１３に示すようなＸＺ平面（高さ方向平面）のズレに分けられる。間隙誤差は図１４に示すようなＸ軸方向（回転軸の長手方向）のズレである。このように、芯ズレは５パターンに分けられる。
上記芯ズレのうち、偏芯Ｙ（図１０）、偏角ＸＹ（図１２）、間隙誤差Ｘ（図１４）は水平方向の芯ズレであり、例えばモータや軸受の固定時にボルト穴の調整代や軸受の調整代によって簡単に調整することができる。しかし、偏芯Ｚ（図１１）、偏角ＸＺ（図１３）は高さ方向の芯ズレであり、部品の調整代で容易に調整することができない。

そこで、この発明は、空気調和装置の送風機組立体に対して、軸継手が接続される両軸間の偏芯Ｚと偏角ＸＺを抑えることで、芯ズレを解消し、回転系の寿命低下や、騒音や振動を防止することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明にかかる空気調和装置は、モータおよびファンと、モータの回転駆動軸とファンの回転軸とを連結する軸継手と、ファンの両側においてファンの回転軸を軸支する軸受とを有する送風機組立体を備えた空気調和装置において、モータ側軸受とモータとを共通の基台上に配備したことを特徴とする。

この発明では、モータ側軸受とモータとを共通の基台上に配備したので、基台上面が水平面でなかったり、その高さに寸法誤差があったりしても、その影響はモータ側軸受とモータとに同じだけ及ぶことになり、結果としてこれらの相対的位置関係には影響することがなく、両軸間に生じる偏芯Ｚ及び偏角ＸＺが極力抑えられることになる。これにより、芯ズレを撓み軸継手の許容値内に収めることができ、回転系の寿命低下や、回転中の騒音や振動を防止することが可能になる。
モータ側軸受とモータとが別々の基台上に配備されている従来の送風機組立体においては、モータ側軸受台上面とモータ台上面とで傾斜に誤差があれば偏角ＸＺを生じることになる。また、モータ側軸受とモータの寸法誤差の他に、これらを配備する各基台のそれぞれにおける寸法誤差の影響があるので、本発明と比べて偏芯Ｚも生じ易い。

この発明の実施の形態１における空気調和装置の本体ケーシング内を斜め上から見た内部構成図である。 前記空気調和装置の送風機組立体の正面図である。 前記空気調和装置の送風機組立体の上からの分解斜視図である。 前記空気調和装置の高さ調整機構の分解斜視図である。 前記空気調和装置の高さ調整機構の斜視図である。 前記空気調和装置の高さ調整機構の部分拡大斜視図である。 前記空気調和装置の撓み軸継手の分解斜視図である。 この発明の実施の形態２における空気調和装置の高さ調整機構の分解斜視図である。 前記空気調和装置の高さ調整機構の斜視図である。 一般的な送風機組立体における偏芯Ｙを表した斜視図である。 一般的な送風機組立体における偏芯Ｚを表した斜視図である。 一般的な送風機組立体における偏角ＸＹを表した上面図である。 一般的な送風機組立体における偏角ＸＺを表した正面図である。 一般的な送風機組立体における間隙誤差Ｘを表した正面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施形態における空気調和装置の本体ケーシング内を斜め上から見た内部構成図である。この実施の形態１における空気調和装置は本体上部に吸込み口１が形成され、本体下部に吹出し口２が形成されている床置き型の大容量空気調和装置である。本体内上部には熱交換器３が配備されており、本体内下部には送風機組立体Ａが配備されている。

図２は送風機組立体の正面図を示す。図２に示すように、送風機組立体Ａはモータ４、軸継手Ｂ、モータ側軸受５ａ、ファン６ａ、６ｂ、モータ４とは反対側の軸受５ｂ（以下、「反モータ側軸受５ｂ」ということがある）の順に配置されており、モータ側軸受５ａ、反モータ側軸受５ｂ、ファン６ａ、６ｂにはファン回転軸７が挿入されている。モータ４の駆動は、モータ回転駆動軸８、軸継手Ｂ、ファン回転軸７を介してファン６ａ、６ｂに伝えられる。

図３は送風機組立体の分解斜視図を示す。枠体９にはフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃが溶接される。フレーム１０ａの上には反モータ側軸受５ｂを配備するための反モータ側軸受台１１が配置され、フレーム１０ｂ、１０ｃの上にはモータ側軸受５ａとモータ４とを配備するための基台１２が配置され、それぞれはボルトで固定されている。このようにモータ側軸受５ａとモータ４を共通の基台１２上に配備することで、偏芯Ｚ及び偏角ＸＺを極力抑えることが可能になる。
また、モータ４のボルト穴の調整代によってファン回転軸７との間隙誤差Ｘ、偏芯Ｙ、偏角ＸＹを調整し、撓み軸継手Ｂの芯ズレの許容値内に収めるように調整し固定する。

この実施の形態１では、さらに、モータ側軸受５ａと基台１２との間に、モータ側軸受５ａの高さを調整する高さ調整機構Ｃを備えている。上述のとおり、共通の基台１２を用いることのみでも偏芯Ｚ及び偏角ＸＺを抑えることが可能となるが、高さ調整機能Ｃを備えることとすれば、偏芯Ｚをより確実に抑えることが可能になる。
図３に示すように、基台１２の上には高さ調整機構Ｃとモータ４とが配置され、高さ調整機構Ｃと反モータ側軸受台１１の上には、それぞれ、モータ側軸受５ａ、反モータ側軸受５ｂが配置される。
高さ調整機構Ｃを備える場合、軸継手Ｂとして撓み軸継手を用い、モータ側軸受５ａ、反モータ側軸受５ｂとして自動調芯軸受を用いることが必要である。その理由は後述する。

本発明では、偏芯Ｚ及び偏芯ＸＺを極力抑えることができるので、上述の部材９〜１２としては、全て鋼材の汎用プレス加工のごとき寸法精度の低い加工での形成されたものも許容される。これにより上述の部材９〜１２を安価なコストで製作することができる利点がある。

図４に高さ調整機構の分解斜視図を示す。高さ調整機構Ｃは図４に示すように上部材１３、下部材１４からなる。モータ側軸受５ａと上部材１３とは、ボルト１５ａを、モータ側軸受５ａに設けられたボルト穴１６ａに通すとともに、上部材１３に設けられ雌ネジが切られたボルト穴１６ｂに螺合することで固定されている。下部材１４と基台１２とは、ボルト１５ｂを、下部材１４に設けられたボルト穴１６ｃ、及び、基台１２に設けられたボルト穴１６ｄに通すとともに、基台１２の内側でナット１７ａと螺合することで肯定されている。

上部材１３は下方に凸部を備え、下部材１４は上部材１３の凸部が嵌まり込む凹部を上方に備えた形状を有している。上部材１３の下面（モータ側軸受５ａと接する面の対面）には、例えばモータ４に向かって低くなる傾斜面１８ａが形成されている。また、下部材１４の上面（基台１２と接する面の対面）にも、例えばモータ４に向かって低くなる傾斜面１８ｂが形成されている。
上部材１３と下部材１４は、それぞれの傾斜面１８ａ、１８ｂが接触した状態において上部材１３の上面（モータ側軸受５ａと接する面）と下部材１４の下面（基台１２と接する面）とが互いに並行となるように形成されている。

さらに、下部材１４の凹部側面には、傾斜面１８ａ、１８ｂの傾斜角度と同一の角度で回転軸軸心方向に長いボルト穴１６ｅが形成され、上部材１３の凸部側面にはボルト１５ｃで固定するために雌ネジが切られたボルト穴１６ｆが設けられている。このような固定手段を採用することにより、上部材１３を、下部材１４の上面で傾斜面１８ｂに沿って回転軸軸心方向に移動させることができるとともに、任意の位置でボルト１５ｃを締めることで、上部材１３を位置可変に下部材１４の上面に固定することができる。
なお、回転軸軸心方向とは、モータ回転駆動軸８またはファン回転軸７の軸心、あるいはこれらが一致した共通の軸心を言う。

図５に高さ調整機構を示す。下部材１４に対して上部材１３を回転軸軸心方向（図５中に実線または破線の広幅矢印で示す方向）にスライドさせることで、高さ方向の調整ができ、偏芯Ｚを抑えることが可能になる。この時、高さ調整機構Ｃによる高さ方向の変位のため、モータ側軸受５ａの内輪の軸角度が変わるので、モータ側軸受５ａとしては、内輪の軸の回転が可能な自動調芯軸受を用いる必要がある。
このような自動調芯軸受としては、従来公知のものが利用でき、例えば、図５に示すモータ側軸受５ａは、ファン回転軸７をセットネジで固定可能な内輪と、この内輪の外周面を、玉やころを介して球面上の内周面で保持する外輪とを有するものである。高さ調整機構Ｃによる高さ調整の際には、後述のように、モータ側軸受５ａの回転軸軸心方向への移動を伴うので、セットネジによる内輪とファン回転軸７との固定は、モータ側軸受５ａの高さ調整を行った後に行うのが良い。

また、反モータ側軸受５ｂの下には高さ調整機構を備える必要はない。これは、モータ側軸受５ａから反モータ側軸受５ｂまでの距離が、通常、モータ側軸受５ａからファン回転軸７のモータ側端部までの距離に比べて十分に長いため、反モータ側軸受５ｂの高さ方向の位置の誤差は、芯ズレにあまり影響を与えず、精密さを要求されないからである。具体的には、例えば、モータ側軸受５ａ、反モータ側軸受５ｂ間の距離を１０００ｍｍとし、モータ側軸受５ａからファン回転軸７のモータ側端部までの距離を１００ｍｍとすると、反モータ側軸受５ｂがモータ側軸受５ａに対して高さ方向に相対的に２ｍｍずれた場合、ファン回転軸７のモータ側端部での高さ方向の変位は１０分の１になり、０．２ｍｍしか影響が出ない。

図６に高さ調整機構による高さ調整の一例を示す。上部材１３を回転軸軸心方向にスライドさせたとき、モータ側軸受５ａの高さ方向の位置も変化するが、この変位の程度は、上部材１３と下部材１４の傾斜面１８ａ、１８ｂの傾斜角度によりコントロールすることができる。傾斜角度が大きいほど高さ方向の変位の程度は大きくなる。回転軸軸心方向への移動距離と高さ方向への変位の関係は、傾斜角度から容易に導き出せるので、図６に詳細に示すように、上部材１３に一定間隔で目盛り１９を付け、下部材１４に目印２０を付けておけば、高さ調整を正確に行うことができる。
例えば、傾斜角度を水平に対して１０°とした場合において、モータ側軸受５ａの位置を０．１ｍｍ高くしたい場合は、上部材１３を約０．５７ｍｍ反モータ側へスライドさせれば良い。そして、この場合、上部材１３に０．５７ｍｍ刻みの目盛り１９を振っておけば、０．１ｍｍ高くしたい場合は、下部材１４の三角印２０を目盛１目盛分動かせば良い。

図７に撓み軸継手の例を示す。前述した通り、モータ側軸受５ａ、反モータ側軸受５ｂ間の相対的な高さ方向の位置のズレにより、少なからず偏角ＸＺが生じてしまう。そのため、軸継手Ｂは可撓性のあるもの、例えば、図７に示すようなゴム軸継手などの撓み軸継手を用いるのが良い。芯出しで芯が合っていることを確認できたら、ボルトでモータ側軸受５ａ、上部材１３、下部材１４、基台１２を固定する。最後に、モータ駆動回転軸８（図７では図示せず）が連結されたフランジ２１ａ、及び、ファン回転軸７（図７では図示せず）が連結されたフランジ２１ｂに、ゴムタイヤ２２をはめ込み、圧力リング２３ａ、２３ｂとフランジ２１ａ、２１ｂでゴムタイヤ２２を挟み込んだ状態で、ボルトを締め付ける。

実施の形態２．
実施の形態１で用いた高さ調整機構に代えて、以下の実施の形態２のように、より簡易な高さ調整機構を採用しても良い。
図８に実施の形態２における高さ調整機構の分解斜視図を示す。高さ調整機構ＣＡは図８に示すように上部材１３Ａ、下部材１４Ａからなり、モータ側軸受５ａ、高さ調整機構ＣＡ、基台１２がボルトで固定される。
図８に示すように、実施の形態１と同様、上部材１３Ａの下面に傾斜面１８ａが形成されているとともに、下部材１３Ａの上面にも対応する傾斜面１８ｂが形成されている。また、上部材１３Ａと下部材１４Ａが、それぞれの傾斜面１８ａ、１８ｂが接触した状態において上部材１３Ａの上面と下部材１４Ａの下面とが互いに並行となるように形成されている点も実施の形態１と同様である。

ただし、実施の形態２では、モータ側軸受５ａと上部材１３Ａとを固定するためのボルト１５ｄを、モータ側軸受５ａに設けられたボルト穴１６ａ、上部材１３Ａに設けられたボルト穴１６ｇ、さらには下部材１４Ａに設けられたボルト穴１６ｈ、基台１２に設けられたボルト穴１６ｉにまで貫通させて、貴台の内側からナット１７ｂで固定させるようになっている点で、実施の形態１とは異なる。下部材１４Ａのボルト穴１６ｈは、回転軸軸心方向に長く形成されているので、下部材１４Ａが上部材１３Ａに対して回転軸軸心方向に移動可能となっている。そして、基台１２の内側のナット１７ｂにより、下部材１４Ａを位置可変に固定することができる。

高さ調整機構以外については、実施の形態１と同様のものが採用できるので、説明を割愛する。因みに、この実施の形態２においても、高さ調整機構ＣＡによる高さ方向の変位のため、モータ側軸受５ａの内輪の軸角度が変わるので、モータ側軸受５ａとしては、内輪の軸の回転が可能な自動調芯軸受を用いる必要がある。
この実施の形態２は、実施の形態１と比べて、下部材１４Ａの位置の固定がやや不安定となるが、モータ側軸受５ａと上部材１３Ａとを固定するためのボルト１５ｄを利用して、下部材１４Ａの位置可変に固定するものであるので、実施の形態１と比べて、より簡易な構造であり、コスト面では有利である。

１ 吸込み口
２ 吹出し口
３ 熱交換器
４ モータ
５ａ モータ側軸受
５ｂ 反モータ側軸受
６ａ，６ｂ ファン、
７ ファン回転軸
８ モータ駆動回転軸
９ 枠体
１０ａ〜１０ｃ フレーム
１１ 反モータ側軸受台
１２ 基台
１３，１３Ａ 上部材
１４，１４Ａ 下部材
１５ａ〜１５ｄ ボルト
１６ａ〜１６ｉ ボルト穴
１７ａ，１７ｂ ナット
１８ａ，１８ｂ 傾斜面
１９ 目盛り
２０ 目印
２１ａ，２１ｂ フランジ
２２ ゴムタイヤ
２３ａ，２３ｂ 圧力リング
Ａ 送風機組立体
Ｂ 軸継手
Ｃ，ＣＡ 高さ調整機構

Claims (4)

1. モータおよびファンと、前記モータの回転駆動軸と前記ファンの回転軸とを連結する軸継手と、前記ファンの両側において前記ファンの回転軸を軸支する軸受とを有する送風機組立体を備えた空気調和装置において、モータ側軸受と前記モータとを共通の基台上に配備したことを特徴とする空気調和装置。
2. 軸受が自動調芯軸受であり、軸継手が撓み軸継手であるとともに、モータ側軸受と基台との間に、前記モータ側軸受の高さを調整する高さ調整機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の空気調和装置。
3. 高さ調整機構は、下面に傾斜面を有する上部材と、上面に傾斜面を有する下部材とからなり、前記上部材と前記下部材は、それぞれの傾斜面が接触した状態において前記上部材の上面と前記下部材の下面とが互いに平行になるように形成され、かつ、前記上部材と前記下部材の少なくとも一方が回転軸軸心方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の空気調和装置。
4. 下部材が基台に固定されており、上部材が前記下部材の上面で回転軸軸心方向に移動可能に構成されているとともに、前記下部材の上面の任意の位置で前記上部材を位置可変に固定する固定手段を有することを特徴とする請求項３に記載の空気調和装置。

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