JP5167090B2 - Damping device and air conditioner - Google Patents
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Description
本発明は、制振装置、及び、この制振装置を備えた空気調和装置に関する。 The present invention relates to a vibration damping device and an air conditioner including the vibration damping device.
一般に、エンジン等の振動を発生する装置を設置する場合には、その振動を吸収あるいは抑制する防振装置や制振装置が用いられる。具体的には、振動源としての装置を、弾性体及び液体により振動を吸収する液体封入式防振装置によって支持する構成(例えば、特許文献1参照)や、アクチュエータを介して振動源としての装置を支持し、該装置の振動を打ち消すように加振振動をアクチュエータによって発生させることで振動を抑制する構成(例えば、特許文献2参照)が知られている。
ところで、上述したような従来の装置は複雑な構成を必要とするためコストが高くなるという問題があった。例えば、振動を吸収するタイプの防振装置は、高い振動減衰効果を得るために液体封入式の防振装置をはじめとする高価な部品・材料を用いる必要がある。さらに、材料の特性や部品の仕様を、振動源としての装置が発する振動の周期や振幅に応じて適宜選択しなければならず、効果的に減衰できる振動の周期や振幅が限られる。また、例えばアクチュエータを用いて加振振動を発生させて振動を抑制する構成では、アクチュエータにより発生する加振振動の周期、振幅、位相を算出するための複雑な計算を行う制御回路を必要とし、素早い応答速度で動作するアクチュエータや、算出した周期、振幅、位相に従ってアクチュエータを動作させる制御回路も必要であり、高コスト化が避けられない。
そこで、本発明は、低コストで実現可能な構成によって、振動を効果的に抑制することを目的とする。
By the way, the conventional apparatus as described above has a problem that the cost is high because it requires a complicated configuration. For example, an anti-vibration device of a type that absorbs vibration needs to use expensive parts and materials including a liquid-filled anti-vibration device in order to obtain a high vibration damping effect. Furthermore, material characteristics and component specifications must be appropriately selected according to the period and amplitude of vibration generated by the device as the vibration source, and the period and amplitude of vibration that can be effectively damped are limited. Further, for example, in a configuration that suppresses vibration by generating an excitation vibration using an actuator, a control circuit that performs a complicated calculation for calculating the period, amplitude, and phase of the excitation vibration generated by the actuator is required. An actuator that operates at a quick response speed and a control circuit that operates the actuator in accordance with the calculated period, amplitude, and phase are also required, and an increase in cost is inevitable.
Therefore, an object of the present invention is to effectively suppress vibration by a configuration that can be realized at low cost.
上記課題を解決するため、本発明は、回転軸を備えた振動源の装置の振動を検出する検出部と、前記振動源の装置を支持する支持台に配設されたアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動回路部と、を備え、前記振動源の装置には複数の固定部が設けられ、各々の前記支持台は前記固定部を支持するものであり、前記回転軸の一方側に位置する前記支持台に前記アクチュエータが配設され、この前記支持台は前記固定部を下方から支持するよう構成され、前記支持台と前記固定部との間に前記アクチュエータが配設され、前記回転軸の他方側に位置する前記支持台に前記検出部が配設され、この前記支持台は、前記固定部を吊り下げ支持するハンガを備えた構成とされ、前記ハンガと前記固定部との間に前記検出部が配設され、前記アクチュエータは、前記支持台と前記振動源の装置との間に配設された磁歪素子と、前記磁歪素子の周囲に磁界を発生させる磁界コイルと、を備え、前記検出部は、前記振動源の装置の振動に伴い押圧される位置に配置された磁歪素子と、前記磁歪素子の周囲に配置された検出コイルと、を備え、前記駆動回路部は、前記検出部の前記磁歪素子に加わる押圧力に応じて前記検出コイルに生じる周期的な起電力に基づく、前記起電力と同じ位相の電流を、前記アクチュエータの磁界コイルに流すことにより、前記アクチュエータの前記磁歪素子を駆動すること、特徴とする制振装置を提供する。
この構成によれば、振動源の装置を支持する支持台に磁歪素子を有するアクチュエータを設けるとともに、振動源の装置の振動に伴い押圧される磁歪素子を備えた検出部を設け、上記装置の振動によって検出部の磁歪素子に加わる押圧力に応じて検出コイルに起電力が生じると、この起電力に基づく電流をアクチュエータの磁界コイルに流して磁歪素子を駆動させるので、振動源の装置の振動に対応してアクチュエータを駆動することで、振動を抑制できる。この構成では、上記装置の振動により磁歪素子の透磁率が変化することで検出コイルに生じる起電力を利用して、この起電力に基づく電流をアクチュエータの磁界コイルに流すので、アクチュエータを適切なタイミングで駆動するための複雑な回路構成を必要としない。すなわち、振動を検出した結果としての起電力が、アクチュエータを駆動する電流として利用されるので、低コストで容易に実現可能なシンプルな構成によって、効果的な制振を行える。さらに、振動の検出およびアクチュエータの駆動の両方に磁歪素子を用いることで、振動源の装置が生じた振動に極めて短時間で応答し、アクチュエータを駆動するので、効果的に制振できる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a detection unit that detects vibration of a vibration source device including a rotation shaft, an actuator disposed on a support base that supports the vibration source device, and the actuator. A drive circuit unit for driving, wherein the vibration source device is provided with a plurality of fixing units, and each of the support bases supports the fixing unit and is located on one side of the rotating shaft. The actuator is disposed on the support base, the support base is configured to support the fixed portion from below, the actuator is disposed between the support base and the fixed portion, and the rotation shaft The detection unit is disposed on the support base located on the other side, and the support base includes a hanger that supports the suspension of the fixing unit, and the support unit is disposed between the hanger and the fixing unit. detector is disposed, The actuator includes a magnetostrictive element disposed between the support base and the vibration source device, and a magnetic field coil that generates a magnetic field around the magnetostrictive element, and the detection unit includes the vibration source. A magnetostrictive element disposed at a position to be pressed in response to vibration of the device, and a detection coil disposed around the magnetostrictive element, and the drive circuit unit is configured to press the magnetostrictive element of the detection unit. Driving the magnetostrictive element of the actuator by causing a current having the same phase as the electromotive force to flow in the magnetic field coil of the actuator based on a periodic electromotive force generated in the detection coil according to pressure, and A vibration damping device is provided.
According to this configuration, the actuator having the magnetostrictive element is provided on the support base that supports the vibration source device, and the detection unit including the magnetostrictive element that is pressed along with the vibration of the vibration source device is provided. When an electromotive force is generated in the detection coil in accordance with the pressing force applied to the magnetostrictive element of the detection unit, a current based on this electromotive force is passed through the magnetic coil of the actuator to drive the magnetostrictive element. Correspondingly, vibration can be suppressed by driving the actuator. In this configuration, the electromotive force generated in the detection coil due to the change in the magnetic permeability of the magnetostrictive element due to the vibration of the device is utilized, and a current based on this electromotive force is caused to flow in the magnetic field coil of the actuator. It does not require a complicated circuit configuration for driving at a high speed. That is, since the electromotive force as a result of detecting the vibration is used as a current for driving the actuator, effective vibration suppression can be performed with a simple configuration that can be easily realized at low cost. Further, by using a magnetostrictive element for both vibration detection and actuator drive, the vibration source device responds to vibration generated in a very short time and drives the actuator, so that vibration can be effectively suppressed.
また、上記構成によれば、振動源の装置を支持する支持台と、振動源の装置に設けられた固定部との間にアクチュエータと検出部を介設することで、上記装置の振動を確実に検出するとともに、アクチュエータの動作によって効果的に振動を抑制できる。 Further , according to the above configuration , the vibration of the device can be reliably ensured by interposing the actuator and the detection unit between the support base that supports the device of the vibration source and the fixing unit provided in the device of the vibration source. In addition, vibration can be effectively suppressed by the operation of the actuator.
また、上記構成によれば、振動源の装置が回転軸を有する場合に、この回転軸を介して一方側にアクチュエータが配設され、他方側に検出部が配設される。このため、上記装置が回転軸を中心として回動するように振動する際に、この振動を検出部によって確実に検出するとともに、検出した振動に基づく電流によってアクチュエータを速やかに駆動して、効果的に振動を抑制できる。
また、振動源の装置が回転軸を中心として回動するように振動し、回転軸の一方側に配設された検出部にハンガを介して加わる応力と、他方側に配設されたアクチュエータに加わる応力との位相が一致している場合に、検出した振動に基づく電流を、アクチュエータに応力が加わるタイミングで磁界コイルに流すことができる。これにより、低コストで容易に実現可能なシンプルな構成によって、アクチュエータを効果的なタイミングで駆動し、効果的に振動を抑制できる。
Further, according to the above configuration, when the vibration source device has a rotation shaft, the actuator is disposed on one side through the rotation shaft, and the detection unit is disposed on the other side. For this reason, when the device vibrates so as to rotate about the rotation axis, the vibration is surely detected by the detection unit, and the actuator is quickly driven by the current based on the detected vibration. Vibration can be suppressed.
In addition, the vibration source device vibrates so as to rotate about the rotation axis, the stress applied to the detection unit disposed on one side of the rotation shaft via the hanger, and the actuator disposed on the other side. When the phase of the applied stress coincides, the current based on the detected vibration can be passed through the magnetic field coil at the timing when the stress is applied to the actuator. Thereby, the actuator can be driven at an effective timing by a simple configuration that can be easily realized at low cost, and vibration can be effectively suppressed.
上記構成において、前記振動源の装置は周期的な振動を発生するものであり、前記駆動回路部は、前記振動源の装置の周期的な振動に応じて前記検出部の検出コイルに生じる周期的な起電力の位相をシフトさせ、該起電力に基づく電流を前記アクチュエータの磁界コイルに流すものであってもよい。
この場合、振動源の装置が回転軸を中心として回動するように振動し、回転軸の一方側に配設された検出部に加わる応力と、他方側に配設されたアクチュエータに加わる応力との位相がずれている場合に、この位相のずれに対応して、検出した振動に基づく電流を、アクチュエータに応力が加わるタイミングで磁界コイルに流すことができる。これにより、低コストで容易に実現可能なシンプルな構成によって、アクチュエータを効果的なタイミングで駆動し、効果的に振動を抑制できる。
In the above-described configuration, the vibration source device generates periodic vibration, and the drive circuit unit periodically generates in the detection coil of the detection unit according to the periodic vibration of the vibration source device. The phase of the electromotive force may be shifted, and a current based on the electromotive force may be passed through the magnetic field coil of the actuator.
In this case, the vibration source device vibrates so as to rotate about the rotation axis, the stress applied to the detection unit disposed on one side of the rotation shaft, and the stress applied to the actuator disposed on the other side. In response to this phase shift, a current based on the detected vibration can be caused to flow through the magnetic field coil at a timing when stress is applied to the actuator. Thereby, the actuator can be driven at an effective timing by a simple configuration that can be easily realized at low cost, and vibration can be effectively suppressed.
また、本発明は、圧縮機を駆動する回転軸を備えたガスエンジンを備えた空気調和装置において、前記ガスエンジンの振動を検出する検出部と、前記ガスエンジンを支持する支持台に配設されたアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動回路部と、を備え、前記ガスエンジンには複数の固定部が設けられ、各々の前記支持台は前記固定部を支持するものであり、前記回転軸の一方側に位置する前記支持台に前記アクチュエータが配設され、この前記支持台は前記固定部を下方から支持するよう構成され、前記支持台と前記固定部との間に前記アクチュエータが配設され、前記回転軸の他方側に位置する前記支持台に前記検出部が配設され、この前記支持台は、前記固定部を吊り下げ支持するハンガを備えた構成とされ、前記ハンガと前記固定部との間に前記検出部が配設され、前記アクチュエータは、前記支持台と前記ガスエンジンとの間に配設された磁歪素子と、前記磁歪素子の周囲に磁界を発生させる磁界コイルと、を備え、前記検出部は、前記ガスエンジンの振動に伴い押圧される位置に配置された磁歪素子と、前記磁歪素子の周囲に配置された検出コイルと、を備え、前記駆動回路部は、前記検出部の前記磁歪素子に加わる押圧力に応じて前記検出コイルに生じる周期的な起電力に基づく、前記起電力と同じ位相の電流を、前記アクチュエータの磁界コイルに流すことにより、前記アクチュエータの前記磁歪素子を駆動すること、を特徴とする空気調和装置を提供する。
この構成によれば、空気調和装置においてガスエンジンを支持する支持台に磁歪素子を有するアクチュエータを設けるとともに、ガスエンジンの振動に伴い押圧される磁歪素子を備えた検出部を設け、上記装置の振動によって検出部の磁歪素子に加わる押圧力に応じて検出コイルに起電力が生じると、この起電力に基づく電流をアクチュエータの磁界コイルに流して磁歪素子を駆動させるので、ガスエンジンの振動に対応してアクチュエータを駆動することで、振動を抑制できる。この構成では、ガスエンジンの振動を検出した結果としての起電力が、アクチュエータを駆動する電流として利用されるので、アクチュエータを適切なタイミングで駆動するための複雑な回路構成を必要とせず、低コストで容易に実現可能なシンプルな構成によって、効果的な制振を行える。さらに、振動の検出およびアクチュエータの駆動の両方に磁歪素子を用いることで、ガスエンジンが生じた振動に極めて短時間で応答し、アクチュエータを駆動するので、効果的に制振できる。そして、ガスエンジンの振動を抑制することで、冷媒配管に伝わる振動を吸収するための配管部材であるフレキシブルチューブ等の設置を省くことができ、空気調和装置全体として、大幅な低コスト化を図ることができる。
さらに、ガスエンジンの振動対策として従来必要であった強度部材、例えば、配管を固定する板金の簡略化、肉厚低減が可能となり、また、フレキシブルチューブを含め、応力を吸収するために従来必要であった冷媒配管形状のR部や取り回しの長さを短くしたり簡略化したりすることまでも可能になるので、低コスト化だけでなく、圧力損失の改善による性能向上を図ることも可能になる。
Further, the present invention provides an air conditioner including a gas engine having a rotating shaft that drives a compressor, and is disposed on a detection unit that detects vibration of the gas engine and a support base that supports the gas engine. An actuator and a drive circuit unit for driving the actuator, wherein the gas engine is provided with a plurality of fixing parts, and each of the support bases supports the fixing parts, and The actuator is disposed on the support base located on one side, the support base is configured to support the fixed portion from below, and the actuator is disposed between the support base and the fixed portion. The detection unit is disposed on the support base located on the other side of the rotation shaft, and the support base includes a hanger for supporting the suspension of the fixing unit. The detector between the fixing portion is disposed between said actuator includes a magnetostrictive element disposed between the support base and the gas engine, the magnetic field generates a magnetic field around the magnetostrictive element A coil, and the detection unit includes a magnetostrictive element disposed at a position pressed in response to vibration of the gas engine, and a detection coil disposed around the magnetostrictive element, and the drive circuit unit Is based on a periodic electromotive force generated in the detection coil in response to a pressing force applied to the magnetostrictive element of the detection unit, and by causing a current having the same phase as the electromotive force to flow in the magnetic field coil of the actuator, There is provided an air conditioner characterized by driving the magnetostrictive element of an actuator.
According to this configuration, in the air conditioner, the actuator having the magnetostrictive element is provided on the support base that supports the gas engine, and the detection unit including the magnetostrictive element that is pressed along with the vibration of the gas engine is provided. When an electromotive force is generated in the detection coil in accordance with the pressing force applied to the magnetostrictive element of the detection unit, a current based on this electromotive force is passed through the magnetic coil of the actuator to drive the magnetostrictive element. By driving the actuator, vibration can be suppressed. In this configuration, since the electromotive force as a result of detecting the vibration of the gas engine is used as a current for driving the actuator, a complicated circuit configuration for driving the actuator at an appropriate timing is not required, and the cost is low. With a simple configuration that can be easily realized, effective vibration control can be performed. Further, by using a magnetostrictive element for both vibration detection and actuator driving, the actuator responds to the vibration generated by the gas engine in a very short time and drives the actuator, so that vibration can be effectively suppressed. And by suppressing the vibration of the gas engine, it is possible to omit the installation of a flexible tube or the like that is a piping member for absorbing the vibration transmitted to the refrigerant piping, and the cost of the entire air conditioner is greatly reduced. be able to.
In addition, it is possible to simplify and reduce the thickness of strength members that were conventionally required as countermeasures for gas engine vibration, such as sheet metal for fixing piping, and it is also necessary for absorbing stress including flexible tubes. Since it is possible to shorten or simplify the R part of the refrigerant pipe shape and the handling length, it is possible not only to reduce the cost but also to improve the performance by improving the pressure loss. .
本発明によれば、複雑な回路構成を必要とせず、低コストで容易に実現可能なシンプルな構成によって、効果的に振動を抑制できる。 According to the present invention, vibration can be effectively suppressed with a simple configuration that can be easily realized at low cost without requiring a complicated circuit configuration.
[第1の実施の形態]
本発明の実施の形態について図を参照しながら以下に説明する。
図1は、本発明を適用した第1の実施の形態におけるガスエンジン駆動式の空気調和装置1を示す。
空気調和装置1は、室外ユニット2と複数の室内ユニット3a〜3cとを有し、これらを液管4aおよびガス管4bからなるユニット間配管4で接続して構成されている。室外ユニット2には、ガスエンジン10と、このガスエンジン10の駆動力により発電を行う発電機11と、ガスエンジン10の駆動力により冷媒を圧縮する圧縮機12とが収容されている。ガスエンジン10は、燃料調整弁7を経て供給される燃料ガスまたは他の燃料と、スロットル弁8を経て供給される空気との混合気を燃焼させて駆動力を発生する。
[First Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a gas engine-driven air conditioner 1 according to a first embodiment to which the present invention is applied.
The air conditioner 1 includes an
圧縮機12は、大小異容量の圧縮機12a,12bで構成され、これら2台の圧縮機12a,12bは、伝達ベルト60(図2参照)を介してガスエンジン10の駆動軸10a(図3)に連結されている。ガスエンジン10の駆動軸10aと圧縮機12a,12bとの間には、それぞれ電磁クラッチ14a,14bが設けられ、これら電磁クラッチ14a,14bによって駆動軸10aと圧縮機12a,12bとを接離可能である。
圧縮機12a,12bの吐出管12cは、プレート式熱交換器31、四方弁15、室外熱交換器17の順に接続され、室外熱交換器17には、液管4aを介して、各室内ユニット3a〜3cの膨張弁19a〜19c、室内熱交換器21a〜21cが接続され、室内熱交換器21a〜21cには、ガス管4bを介して、四方弁15が接続され、この四方弁15には、吸込管12dを介して、圧縮機12a,12bが接続されている。また、圧縮機12a,12bの吐出管12cおよび吸込管12dは、バイパス管18で接続され、バイパス管18に、アンロード用のバイパス弁20が設けられている。本第1の実施の形態の構成では、上記した各機器により冷媒回路が形成されている。
The
The
上記の冷媒回路は、四方弁15によって暖房運転と冷房運転を切り替えることが可能である。四方弁15の切り替え状態が暖房切り替えの場合、ガスエンジン10により圧縮機12a,12bが駆動されると、実線の矢印で示すように、圧縮機12a,12b、四方弁15、室内熱交換器21a〜21c、膨張弁19a〜19c、室外熱交換器17の順に冷媒が循環し、室内熱交換器21a〜21cでの冷媒凝縮熱により室内が暖房される。これとは反対に、四方弁15が冷房切り替えであれば、破線の矢印で示すように、圧縮機12a,12b、四方弁15、室外熱交換器17、膨張弁19a〜19c、室内熱交換器21a〜21cの順に冷媒が循環し、この室内熱交換器21a〜21cでの冷媒蒸発熱により室内が冷房される。
The refrigerant circuit can be switched between the heating operation and the cooling operation by the four-
ガスエンジン10は水冷式であり、このガスエンジン10のウォータージャケットを循環した冷却水は、第1の三方弁22、逆潮流ヒータ23および第2の三方弁24を経て、ラジエータ25に供給される。ラジエータ25は、室外熱交換器17と並べて配設されており、これらは同一の送風機26により送られる空気によって空冷される。ラジエータ25を経た冷却水は、冷却水ポンプ27、排ガス熱交換器29の順に流れて、ガスエンジン10のウォータージャケットに戻される。排ガス熱交換器29には、ガスエンジン10の排気ガスが通され、この排気ガスは、排気トップ30を経て、室外ユニット2の外に排出される。
The
上述した第1の三方弁22は冷却水の温度に応じて自動的に切り替えられる。すなわち、冷却水温度が所定温度よりも低い場合、ガスエンジン10のウォータージャケットからの冷却水を、ラジエータ25をバイパスし、直接、冷却水ポンプ27、排ガス熱交換器29の順に導いて、上記ウォータージャケットに戻す。
第2の三方弁24は、例えば暖房運転時に切り替えられ、この場合、冷却水はラジエータ25をバイパスし、プレート式熱交換器31を経て、冷却水ポンプ27、排ガス熱交換器29の順に流れ、ウォータージャケットに戻される。
The first three-
The second three-
一方、発電機11には、動力線32を介して、系統連系インバータ33が接続されている。系統連系インバータ33は、発電機11からの三相交流電力を、AC/DCコンバータを介して直流電力に変換した後、200Vの三相交流の電力に再度変換して、商用系統35に出力する。商用系統35は、商用電源36と、ブレーカ37と、需要家負荷38とを含み、系統連系インバータ33は、ブレーカ37と、需要家負荷38との間に接続されている。
On the other hand, a
また、この系統連系インバータ33は、上述した逆潮流ヒータ23に適宜電力を供給すると共に、室外ユニット2の室外側コントローラ39に、通信線40を介して通信可能に接続されている。そして、この室外側コントローラ39は、商用系統35から電源線41を介して動作電源を得ると共に、通信線42を介して各室内ユニット3a〜3cの室内側コントローラに通信可能に接続されている。
Further, the
系統連系インバータ33には、商用電源36およびブレーカ37の間に設置された電力検出器43が接続されている。電力検出器43は、商用系統35に供給される電力値をリアルタイムに取得する。ここで取得された電力値データは、系統連系インバータ33に入力され、通信線40を介して室外側コントローラ39に送られる。
また、系統連系インバータ33は、発電機11の発電量を制御する機能を有し、必要に応じ、発電量を減少または増大させる。このような構成において、例えば室内ユニット33a〜3c側の空調要求に応じて、圧縮機12a,12bの負荷が増大すると共に、商用系統35の需要家負荷38の増大に応じて、発電要求が増大した場合、ガスエンジン10の負荷が増大する。需要家負荷38は、電力検出器43、系統連系インバータ33および室外側コントローラ39により常時監視されている。また、系統連系インバータ33は、電源線47を介して商用系統35に接続されており、この電源線47を通じて発電機11で発電された電力を商用系統35に出力可能となっている。この電力の一部は、室外ユニット2の送風機26、冷却水ポンプ27、室内ユニット3a〜3cの各送風機48a〜48cに出力され、電力供給レスの実現が図られている。
A
Further, the
次に、室外ユニット2の構成について説明する。
図2は、室外ユニット2の背面図である。この図2では、室外ユニット2の筐体の外側を覆うパネルの記載を省略している。
室外ユニット2は、図2に示すように、略直方体形状に形成された筐体52を備え、この筐体52の内部は、略水平に延びる仕切り板53によって上下二段に画成されている。この上段部には、室外熱交換器17(図1参照)及び送風機26が設けられる熱交換室54が構成され、下段部には、ガスエンジン10、発電機11及び圧縮機12等が配置される機械室55が構成されている。
仕切り板53は、送風機26や室外熱交換器17のフィンの隙間から熱交換室54内に入り込む雨水等が機械室55に入り込まないように、両室を隙間無く仕切っている。仕切り板53には、熱交換室54と機械室55とを繋ぐ2つの通気口56が室外ユニット2の幅方向に間隔をあけて設けられている。各通気口56は、室外ユニット2内部の空気が両室を自由に移動できるように、両室に連通している。また、各通気口56には、熱交換室54側から機械室55に雨水等が入り込まないように、屋根部56aが設けられており、機械室55側の空気は、図2に示す矢印Xの経路を通って熱交換室54へ移動する。
Next, the configuration of the
FIG. 2 is a rear view of the
As shown in FIG. 2, the
The
室外ユニット2の筐体52の天面52aには、2つの送風機26が幅方向に並べて配設されている。送風機26は、熱交換室54の正面側及び背面側にそれぞれ配置される室外熱交換器のフィンの隙間を通じて、熱交換室54内に外気を取り込むことにより、この取り込んだ外気と室外熱交換器17(図1)を流れる冷媒とを熱交換させる。そして、熱交換された空気は、送風機26によって室外ユニット2の上方に向けて排出される。また、筐体52の天面52aには、ガスエンジン10での排気ガスを室外ユニット2の機外に排出するための排気トップ30が設けられている。
Two
機械室55の正面、背面及び側面には、図示は省略したが、それぞれ前面パネル、背面パネル及び側面パネルが配設される。本構成では、前面パネル及び背面パネルは、それぞれ、左右一対の2枚のパネルで構成されており、これら2枚のパネルの間には、当該パネルを支持する縦フレーム57が設けられている。前面パネル、背面パネル及び側面パネルは、筐体52の各フレームにねじ等で着脱自在(開閉自在)に取り付けられている。これら各パネルが取り付けられた状態では、室外ユニット2は機械室55内に雨水等が入り込まない水密な構造となっている。
Although not shown, a front panel, a back panel, and a side panel are disposed on the front, back, and side surfaces of the
図3は、機械室55を上側から見た断面図である。なお、図3中の上側は背面側、下側は正面側に相当する。
機械室55の内部には、底板55aの略中央部にガスエンジン10が配置され、このガスエンジン10の正面右側に発電機11が配置され、ガスエンジン10の正面左側に2台の圧縮機12が並べて配置されている。圧縮機12の手前側であって、上記した縦フレーム57の左側には、室外側コントローラ39が配置されている。この室外側コントローラ39は、室外ユニット2内に配置された各機器(例えば、ガスエンジン10、電磁クラッチ14a,14b、四方弁15、送風機26など)の動作を制御する。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
Inside the
また、発電機11の手前側であって、縦フレーム57の右側には、系統連系インバータ33が配置されている。系統連系インバータ33には、発電機11で発電した電力が動力線32(図1)を介して送られる。そのため、発電機11の近くに系統連系インバータ33を配置している。これら室外側コントローラ39及び系統連系インバータ33は、機械室55の正面側に、上記縦フレーム57によって左右振り分けられて配置されている。さらに、室外側コントローラ39及び系統連系インバータ33を収容する箱体39a、33aは、ともに前面側が開口して形成されており、箱体39a、33aの前面側の開口は、機械室55の前面パネルを取り付けた際に、この前面パネルによってそれぞれ塞がれるようになっている。すなわち、各前面パネルが室外側コントローラ39及び系統連系インバータ33の箱体39A,33Aの前面及び機械室55の前面を塞ぐ部材として兼用されている。
A
図3に示すように、ガスエンジン10は、出力軸となる駆動軸10aを有し、この駆動軸10aはガスエンジン10の両端から略水平に突出している。駆動軸10aの左方(一端側)の軸端部には、巻掛け伝動用の駆動プーリー58が取り付けられている。また、圧縮機12の従動軸にも駆動プーリー59が取り付けられており、これらの駆動プーリー58、59に伝達ベルト60が巻き掛けられている。これにより、ガスエンジン10の回転動力は伝達ベルト60を介して圧縮機12へと伝達され、圧縮機12が駆動されるようになる。
一方、駆動軸10aの右方(他端側)の軸端部には、発電機11のロータ(図示略)が連結され、ガスエンジン10が駆動している場合には、この駆動力を利用して発電機11が動作する。この構成では、発電機11のロータ(図示略)を駆動軸10aに直結することで、ロータを回転駆動させる際の機械ロスの低減を図り、もって発電効率の向上を図っている。さらに、ガスエンジン10の駆動軸10aの一端側に圧縮機12を設け、他端側に発電機11を設け、この発電機11のロータを駆動軸10aに直結したことにより、発電機11の小型化を図るとともに、ガスエンジン10、発電機11および圧縮機12を室外ユニット2の筐体52内にコンパクトに配置している。
なお、図3において、符号61はアキュームレーター、62はオイルセパレータ、63はエアクリーナ、64は吸気ボックス、65は排気マフラー、66はオイルサブタンクである。このオイルサブタンク66は、発電機11と筐体52の右側面開口部52bとの間に配置されている。このため、発電機11のメンテナンスをする場合には、側面パネルを取り外して右側面開口部52bを開放し、オイルサブタンク66の上方空間を通じて発電機11にアクセスすることになる。従って、発電機11に近接して他の機器が配置されるような構成では、発電機11のメンテナンスの頻度を低減して労力の低減を図ることが望ましい。
As shown in FIG. 3, the
On the other hand, the rotor (not shown) of the
In FIG. 3,
続いて、ガスエンジン10の支持構造について説明する。
図3に示すように、ガスエンジン10は、ほぼガスエンジン10の四隅に配置された4つのマウント連結部13a〜13d(固定部)を有し、マウント連結部13a〜13dは、それぞれ、底板55aに立設された4つの架台70a〜70d(支持台)により下方から支持されている。
図4は、ガスエンジン10及びその支持構造を示す斜視図である。
この図4に示すように、ガスエンジン10のマウント連結部13aは架台70aの上に連結され、マウント連結部13bは架台70bの上に連結され、マウント連結部13dは架台70dの上に連結されている。また、図4では隠れているが、マウント連結部13c(図3)は、架台70c(図3)の上に連結されている。そして、これら4つの架台70a〜70dにより、ガスエンジン10は底板55aに固定されている。
Next, a support structure for the
As shown in FIG. 3, the
FIG. 4 is a perspective view showing the
As shown in FIG. 4, the
架台70aは、底板55aにボルト(図示略)等により固定される平板状の座面部71と、この座面部71に立設された支柱72と、支柱72の上端に溶接等により固定された平板状の載置部73とを有する。載置部73は、底板55aとほぼ平行であり、室外ユニット2(図2、図3)が据え付けられた状態ではほぼ水平である。架台70bは架台70aと同一の構成である。また、架台70c、70dは、架台70aと同様に構成されるが、座面部71に代えて、架台70cと架台70dに跨る長手形状の座面部74を共用する構成である。すなわち、座面部74の一端部には、架台70cを構成する支柱72が立設され、他端部には架台70dを構成する支柱72が立設され、各々の支柱72の上端には載置部73が固定されている。
架台70a〜70dの載置部73には、ガスエンジン10の振動を吸収するエンジンマウント75(支持台)を介して、マウント連結部13a〜13dが載置され、固定されている。
The
Mount connecting
図5は、ガスエンジン10の支持構造を詳細に示す要部断面図であり、図5Aはマウント連結部13bと架台70bの構造を示し、図5Bはマウント連結部13aと架台70aの構造を示す。図5Aにおいては、センサ80についてのみ断面を示し、他の部分は側面視を示す。図5Bも同様にアクチュエータ90についてのみ断面を示し、他の部分は側面視を図示する。
これらセンサ80及びアクチュエータ90は、後述する駆動回路101(図6)とともに、制振装置を構成する。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part showing the support structure of the
The
図5Aに示すように、架台70bの載置部73に載置されたエンジンマウント75は、平板状のマウントブラケット76、77によって防振ゴム78を挟んだ構成を有する。防振ゴム78は、天然ゴム或いは合成ゴム等の弾性材料により構成され、ガスエンジン10の振動を吸収する。マウントブラケット76、77はいずれも金属製の平板状部材であり、防振ゴム78の下方に位置するマウントブラケット76は載置部73にボルト(図示略)等により固定されている。
As shown in FIG. 5A, the
そして、エンジンマウント75とマウント連結部13bとの間に、検出部としてのセンサ80が配置されている。
センサ80は、マウント連結部13bの下面に固定される加圧ピン81と、マウントブラケット77の上面に固定される加圧ピン82とによって、超磁歪素子85を挟んだ構成を有する。加圧ピン81は、ボルト81bによりマウントブラケット77に固定され、加圧ピン82はボルト82bによってマウント連結部13bの下面に固定される。
超磁歪素子85(磁歪素子)は、円柱または角柱型に成形された超磁歪素子片である。磁歪素子とは、コイルや磁石等による外部からの磁界に応じて素子寸法が変化する性質(いわゆるジュール効果)を有する磁性体であり、そのうち、磁界に応じて寸法変化を生じる際の応答時間がnsec(ナノ秒)〜μsec(マイクロ秒)と短時間であり、寸法変化量が100〜1000ppm或いはそれ以上に達し、大きな寸法変化を生じる材料が、一般に超磁歪素子と呼ばれる。また、磁歪素子は、外部からの応力によって弾性変形すると、その応力の強さ、速度、弾性変形量に応じて透磁率が変化する特性(いわゆるビラリ効果)を有する。超磁歪素子85は、上記の超磁歪素子材料を用いて構成される。
超磁歪素子85は、鉄等の磁性体を筒状に成形したヨーク84の内部に収容され、その上下には磁性体88が配置される。磁性体88としては、磁石や、鉄材等の他の磁性体を用いることができる。
And the
The
The giant magnetostrictive element 85 (magnetostrictive element) is a giant magnetostrictive element piece formed in a cylindrical or prismatic shape. A magnetostrictive element is a magnetic material having a property (so-called Joule effect) that changes the element size in response to an external magnetic field such as a coil or a magnet. Among them, the response time when a dimensional change occurs in response to a magnetic field. A material that has a short time of nsec (nanoseconds) to μsec (microseconds) and has a dimensional change amount of 100 to 1000 ppm or more and causes a large dimensional change is generally called a giant magnetostrictive element. In addition, when the magnetostrictive element is elastically deformed by an external stress, the magnetostrictive element has a characteristic (so-called “biliary effect”) in which the magnetic permeability changes according to the strength, speed, and elastic deformation amount of the stress. The giant
The giant
加圧ピン81の中央部には下向きに突出する突起81aが立設され、この突起81aの先端(下端)は平板状に形成されており、この平板部が、ヨーク84内の磁性体88に当接する。また、加圧ピン82の中央部には上向きに突出する突起82aが立設され、この突起82aの先端(上端)は平板状に形成されており、この平板部が、ヨーク84内の磁性体88に当接する。
つまり、センサ80の超磁歪素子85は、磁性体88及び加圧ピン81、82を介して、マウント連結部13bとエンジンマウント75との間に挟まれて配置され、凸型の加圧ピン81、82によって図中上下から押圧される。
また、ヨーク84の周囲を囲むように、検出コイル86が配設されている。検出コイル86の内側に超磁歪素子85が配置されているため、超磁歪素子85に応力が加わって超磁歪素子85の透磁率が変化した場合には、検出コイル86のインダクタンスが変化するので、検出コイル86の両端に起電力を生じ、検出コイル86に電流が流れる。検出コイル86の両端にはリード線87が接続され、このリード線87を介して検出コイル86の起電力及び検出コイル86に流れる電流を検出できる構成となっている。
超磁歪素子85は、上述したように加圧ピン81、82を介してマウント連結部13bとエンジンマウント75との間に挟まれているため、ガスエンジン10の停止時には、ガスエンジン10の重量に相当する荷重が超磁歪素子85に加わっている。そして、ガスエンジン10の運転中は、ガスエンジン10の振動によって、マウント連結部13bがエンジンマウント75に接近したときには停止時を超える荷重が加わり、マウント連結部13bがエンジンマウント75から離れたときには停止時よりも荷重が小さくなる。そして、超磁歪素子85は、加圧ピン81、82を介して加えられる応力に応じて図中上下方向に弾性変形し、その変形に伴って透磁率を変化させ、この透磁率の変化は検出コイル86の両端間に起電力を生じさせる。従って、リード線87の両極間には、ガスエンジン10の振動状態に応じた起電力が生じる。
磁性体88は、超磁歪素子85に集中する磁路を形成するよう作用するので、磁性体88を配置したことによって、超磁歪素子85が加圧ピン81、82を介して加圧された場合に検出コイル86により多くの電力が発生し、検出精度が高められている。なお、磁性体88を設けることは必須ではなく、超磁歪素子85に磁路が集中する構成を実現可能であれば、他の構成とすることも勿論可能である。
A
That is, the giant
A
Since the giant
Since the
一方、図5Bに示すように、マウント連結部13aと架台70aとの間にはアクチュエータ90が配置されている。
アクチュエータ90は、マウント連結部13aの下面に固定される連結ピン91と、マウントブラケット77の上面に固定される連結ピン92とによって、超磁歪素子95を挟んだ構成を有する。連結ピン91は、ボルト91bによりマウントブラケット77に固定され、連結ピン92は、ボルト92bによってマウント連結部13aの下面に固定される。
超磁歪素子95(磁歪素子)は、超磁歪素子85と同様の超磁歪素子材料を円柱または角柱型に成形したものである。超磁歪素子95は、筒状のスリーブ94の内部に収容され、超磁歪素子95の上下にはヨークとしての磁性体98が配置される。磁性体88としては、磁石や、鉄材等の他の磁性体を用いることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 5B, an
The
The giant magnetostrictive element 95 (magnetostrictive element) is obtained by molding a giant magnetostrictive element material similar to the giant
連結ピン91の中央部には下向きに突出する突起91aが立設され、この突起91aの先端(下端)は平板状に形成されており、この平板部が、スリーブ94内の磁性体98に当接する。また、連結ピン92の中央部には上向きに突出する突起92aが立設され、この突起92aの先端(上端)は平板状に形成されており、この平板部が、スリーブ94内の磁性体98に当接する。つまり、アクチュエータ90の超磁歪素子85は、磁性体98及び連結ピン91、92を介して、マウント連結部13aとエンジンマウント75との間に挟まれて配置され、凸型の連結ピン91、92によって図中上下から押圧される。
アクチュエータ90は、スリーブ94の周囲を囲む磁界コイル96を備えている。この超磁歪素子95は、超磁歪素子95の周囲に磁界を印加することによって、超磁歪素子95の寸法変化を生じさせるためのコイルであり、この磁界に応じて超磁歪素子95は寸法を変化させる。磁界コイル96にはリード線97が接続され、外部から磁界コイル96に電流を流して磁界を生じさせることが可能な構成となっている。
A
The
磁界コイル96が磁界を印加することにより、超磁歪素子95の寸法変化、特に、図中上下方向の寸法変化が生じ、この寸法変化によって連結ピン91、92は互いに離れるように押圧され、この力はマウント連結部13aとエンジンマウント75とに伝達される。従って、アクチュエータ90においては、磁界コイル96に電流を流すことで、マウント連結部13aとエンジンマウント75とに対し、互いに離隔する方向に力を加えることができる。
When the
なお、図5Aに示すセンサ80と、図5Bに示すアクチュエータ90とは、ほぼ同一構成となるよう図示しているが、その各部のサイズや形状が異なっていてもよい。具体的には、超磁歪素子85と超磁歪素子95、磁性体88と磁性体98、検出コイル86と磁界コイル96とは、互いに形状やサイズが共通するものとしてもよいが、それぞれ、センサ及びアクチュエータとして好適な仕様とするために、そのサイズや形状が異なる構成とすることは勿論可能であり、例えば、検出コイル86と磁界コイル96とが異なる巻数のコイルであってもよい。
The
ガスエンジン10は、回転軸としての駆動軸10a(図4)を回転させるレシプロエンジンであり、例えば直列に配置された4気筒のシリンダを有する。このため、ガスエンジン10の運転中における振動は、駆動軸10aを中心として回動する向きの往復動作であるから、マウント連結部13a〜13dの各々には、上方への力下方への力とが交互に与えられる。言い換えれば、マウント連結部13a〜13dには上下方向の力が周期的に加わる。
さらに、図5Aに示すマウント連結部13aと、図5Bに示すマウント連結部13bとは、図4に示すように、駆動軸10aを介して対向する位置にある。このため、ガスエンジン10の運転中には、マウント連結部13aとマウント連結部13bに対して対称的に振動が加わる。つまり、マウント連結部13aに対して下方への押圧力が加わったときには、マウント連結部13bに対しては上向きの力が加わり、その次には、マウント連結部13aに上向きの力が加わると同時にマウント連結部13bには下向きの力が加わる。このように、マウント連結部13a〜13dのうち、駆動軸10aの一方側と他方側では、振動により周期的に加わる応力の位相が、ほぼ180度ずれている。
The
Furthermore, as shown in FIG. 4, the
図6は、空気調和装置1においてアクチュエータ90を作動させる制御系の構成を示すブロック図である。なお、理解の便宜のため、駆動回路101が入出力する電流の波形の一例を示す図表(符号100a、100b)を、合わせて図示する。
この図6に示すように、磁界コイル96にはリード線97を介して駆動回路101(駆動回路部)が接続され、この駆動回路101によって磁界コイル96に電流を流して、超磁歪素子95(図5B)を上下方向に伸長させて、アクチュエータとして駆動させる構成となっている。
FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a control system that operates the
As shown in FIG. 6, a driving circuit 101 (driving circuit unit) is connected to the
また、駆動回路101には検出コイル86の両端につながるリード線87が接続されており、このリード線87の両極間の電圧は、ガスエンジン10の振動によって超磁歪素子85に加わる押圧力に応じ、検出コイル86に生じる起電力に基づいて、図中符号100aで示すように周期的に変化する。
駆動回路101は、リード線87の両端電圧を増幅する増幅回路と、この増幅回路により増幅した電圧波形の位相をシフトさせる位相シフト回路とを備えており、リード線97の両端の電圧を増幅するとともに位相を180度シフト(位相を反転)させ、リード線97に出力する。この駆動回路101の機能により、例えば、図中符号100aで示す電圧波形は、振幅が2倍に増幅されるとともに位相が180度シフトして、符号100bで示す波形となる。この増幅及び位相シフトが施された波形に基づいて、駆動回路101がリード線97に電流を流すことにより、超磁歪素子95は、符号100bで示す波形に対応して寸法変化を生じる。
A
The
上述のように、センサ80が設けられた架台70bと、アクチュエータ90が設けられた架台70aとは、駆動軸10aを挟んで相対する位置にあるため、ガスエンジン10の運転に伴う振動によって、センサ80とアクチュエータ90は交互に押圧される。すなわち、超磁歪素子85、95は交互に押圧される。
そこで、センサ80の検出コイル86に生じた起電力に基づく電流を、位相を180度シフトさせて磁界コイル96に流すと、超磁歪素子85が押圧されたタイミングからずれたタイミングで、超磁歪素子95が伸長する。これにより、超磁歪素子95がマウント連結部13aにより押圧されるときに、この押圧力に抗して超磁歪素子95を伸長させ、振動を抑制することができる。
As described above, since the
Therefore, when a current based on the electromotive force generated in the
ここで、駆動回路101が備える増幅回路は、検出コイル86からの入力電圧を増幅する機能を備えていればよく、例えば、公知のB級プッシュプル回路を用いて容易に実現可能であり、位相シフト回路は、例えば、トランジスタを利用した公知の位相シフト回路を用いて容易に実現可能である。また、増幅と位相反転の両方の機能を有する反転増幅回路を用いて、増幅回路と位相シフト回路とを実現することも容易である。つまり、駆動回路101は非常にシンプルなアナログ回路により構成可能であり、複雑な信号解析処理や信号発生回路を備えている必要がない。このため、極めて低コストで実現可能であり、設置スペース等の問題を殆ど生じない。
Here, the amplifier circuit included in the
また、駆動回路101には、回転数センサ102の検出値に基づいて、燃料調整弁7、スロットル弁8及び点火コイル9を制御するエンジン制御部105が接続されている。エンジン制御部105は、室内ユニット3a〜3cの負荷要求に応じて、燃料調整弁7の開度、スロットル弁8の開度及び点火コイル9による点火タイミングを自動制御し、ガスエンジン10を所定回転数で運転させる。
このエンジン制御部105から駆動回路101に対して、ガスエンジン10の回転に応じた信号を入力(例えば、1回転毎にパルスを入力)してもよい。この場合、駆動回路101が、リード線87の両端電圧を増幅及び位相シフトさせ、さらにエンジン制御部105からの信号に基づいて信号波形を整形することによって、ガスエンジン10の回転周期に一致する波形を生成し、リード線97に出力することが可能になるので、検出コイル86の両端の電圧変化がガスエンジン10の回転周期とずれた場合であっても、これを補正して、望ましい波形の電流をリード線97に流して、より効果的に振動を抑制できる。
また、駆動回路101において、エンジン制御部105から入力される信号と、リード線97により入力される電圧の変化とのずれを検知し、このずれが所定のレベルを超えた場合に、駆動回路101からエンジン制御部105に信号を出力する構成としてもよい。この場合、駆動回路101において、ガスエンジン10の回転タイミングとガスエンジン10の振動周期とのずれを検出することで、ガスエンジン10の異常振動を速やかに検知して、エンジン制御部105に報知でき、エンジン制御部105においては異常振動の発生時に迅速にガスエンジン10を停止させる等の対処を行える。
さらに、駆動回路101をよりインテリジェントなもので構成し、エンジン制御部105から入力される信号に基づいてガスエンジン10の振動のパターンを生成し、このパターンと、リード線97により入力される電圧の変化とを比較することにより、ガスエンジン10の異常振動を検知するものとしてもよい。
The
A signal corresponding to the rotation of the
Further, the
Furthermore, the
また、図3に示すように、ガスエンジン10は4つのマウント連結部13a〜13dを備え、それぞれ、架台70a〜70dにより下方から支持されている。図4に示すように、駆動軸10aの一方側に位置するマウント連結部13b、13dには、センサ80が配設され、駆動軸10aの他方側に位置するマウント連結部13a、13cにはアクチュエータ90が配置される。つまり、マウント連結部13c、13dにおいても、図5A、図5Bに示したように、マウント連結部13a、13bと同様にセンサ80及びアクチュエータ90が配置され、ガスエンジン10の振動を、2個のセンサ80と2個のアクチュエータ90とを用いて、効果的に抑制できる。
As shown in FIG. 3, the
以上のように、本発明を適用した第1の実施の形態によれば、空気調和装置1においてガスエンジン10を支持する架台70a、70cに、超磁歪素子95を有するアクチュエータ90を設けるとともに、ガスエンジン10の振動に伴い押圧される超磁歪素子85を備えたセンサ80を設け、ガスエンジン10の振動によって超磁歪素子85に加わる押圧力に応じて検出コイル86に起電力が生じた場合に、この起電力に基づく電流を駆動回路101によってアクチュエータ90の磁界コイル96に流して超磁歪素子95を駆動させるので、ガスエンジン10の振動に対応してアクチュエータ90を駆動して振動を抑制できる。この構成では、ガスエンジン10の振動を検出した結果としての起電力が、そのまま、単純な処理(増幅及び位相シフト)を経てアクチュエータ90を駆動する電流として利用されるので、アクチュエータ90を適切なタイミングで駆動するための複雑な回路構成を必要とせず、低コストで容易に実現可能な駆動回路101によって、効果的な制振を行える。さらに、センサ80による振動検出およびアクチュエータ90の駆動の両方に超磁歪素子を用いることで、ガスエンジン10の振動に極めて短時間で応答し、アクチュエータ90を駆動することができ、効果的に制振できる。
As described above, according to the first embodiment to which the present invention is applied, the
また、空気調和装置1においては、ガスエンジン10に取り付けられた圧縮機12に接続される冷媒配管に、他の配管へ振動が伝わらないように、高価なフレキシブル配管が用いられている。上記のように、ガスエンジン10の振動を抑制することができれば、フレキシブル配管の一部または全部を省くことが可能となり、空気調和装置1全体として、大幅な低コスト化を図ることができる。さらに、ガスエンジン10に搭載された排ガス熱交換器29に接続される冷却水配管や、その他の配管に対する振動の影響を軽減できるため、空気調和装置1の各部の耐久性の向上や、室外ユニット2における各部のレイアウトの自由度が高まるといった種々の利点がある。
さらに、ガスエンジン10の振動対策として従来必要であった強度部材、例えば、配管を固定する板金の簡略化、肉厚低減が可能となり、また、フレキシブルチューブを含め、応力を吸収するために従来必要であった冷媒配管形状のR部や取り回しの長さを短くしたり簡略化したりすることまでも可能になるので、低コスト化だけでなく、圧力損失の改善による性能向上を図ることも可能になる。
In the air conditioner 1, expensive flexible piping is used in the refrigerant piping connected to the
Furthermore, it is possible to simplify and reduce the thickness of the strength members that were conventionally required as a countermeasure against vibration of the
また、ガスエンジン10を支持する架台70a〜70dと、ガスエンジン10に設けられたマウント連結部13a〜13dとの間にアクチュエータ90及びセンサ80を介設することで、ガスエンジン10の振動を確実に検出するとともに、アクチュエータ90の動作によって効果的に振動を抑制できる。さらに、ガスエンジン10の駆動軸10aに対して一方側にアクチュエータ90が配設され、他方側にセンサ80が配設されるので、ガスエンジン10の駆動軸10aを中心として回動する向きの振動を、センサ80によって確実に検出するとともに、検出した振動に基づく電流によってアクチュエータ90を速やかに駆動して、効果的に振動を抑制できる。
ここで、駆動軸10aの一方側に配設されたセンサ80に加わる応力と、他方側に配設されたアクチュエータ90に加わる応力との位相がずれることに対応して、駆動回路101により、検出コイル86の両極間の起電力の位相をシフトさせ、アクチュエータ90に電流を流すので、アクチュエータ90に応力が加わるタイミングで超磁歪素子95を駆動させて振動を効果的に抑制できる。
In addition, the
Here, the
[第2の実施の形態]
上記第1の実施の形態では、センサ80とアクチュエータ90とが、いずれも下方からマウント連結部13a〜13dを支持する架台70a〜70dに配設された構成を例に挙げ、センサ80に加わる応力とアクチュエータ90に加わる応力との位相がずれていることに対応した構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、センサ80及びアクチュエータ90に同位相の応力が加わる構成であっても、本発明を適用可能である。この構成について第2の実施の形態として説明する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, the
図7は、本発明を適用した第2の実施の形態におけるガスエンジン10の支持構造を示す図であり、図7Aはマウント連結部13bと架台70bの構造を示し、図7Bはマウント連結部13aと架台70aの構造を示す。図7Aにおいては、センサ80についてのみ断面を示し、他の部分は側面視を示す。図7Bも同様にアクチュエータ90についてのみ断面を示し、他の部分は側面視を図示する。また、図8は、第2の実施の形態においてアクチュエータ90を作動させる制御系の構成を示すブロック図である。なお、理解の便宜のため、図8には、駆動回路101が入出力する電流の波形の一例を示す図表(符号100c、100d)を、合わせて図示する。
第2の実施の形態では、上記第1の実施の形態と同様に構成される各部については同符号を付して説明を省略する。
FIG. 7 is a view showing a support structure of the
In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図7Aに示す構成では、架台70bの載置部73にハンガ110が固定されている。ハンガ110は、載置部73に載置された平板状のマウントブラケット76と、側面視でC字形状を有するブラケット111と、マウントブラケット76とブラケット111との間に挟まれた防振ゴム78とを備えている。ブラケット111の底面を構成する底板111aは、防振ゴム78の上面に固定されており、架台70bの最上部にブラケット111の断面C字状の空間が形成された構成となっている。ブラケット111が形成するC字状の空間には、マウント連結部13bが入り込んで支持されている。ブラケット111の天板111bには吊下ボルト112が懸架され、この吊下ボルト112によってマウント連結部13bが吊り下げ支持されている。
In the configuration shown in FIG. 7A, the
天板111bとマウント連結部13bとの間には、センサ80が配設される。加圧ピン81がボルト81bによって、突起81aが下向きになるよう天板111bに固定され、加圧ピン82は、突起82aが上向きになるようボルト82bによってマウント連結部13bに固定される。そして、突起81aと突起82aとの間に挟まれるように、超磁歪素子85が、2個の磁性体88とともに配置される。また、超磁歪素子85及び磁性体88は筒状のヨーク84に収容され、ヨーク84の周囲を囲むように検出コイル86が配設され、検出コイル86の両端にはリード線87が接続されている。
ここで、天板111bとマウント連結部13bとの間の距離は、吊下ボルト112の長さや吊下ボルト112に螺合されるナットの締め付け位置によって調整可能である。この距離は、ガスエンジン10の停止時において、突起81a、磁性体88、超磁歪素子85、磁性体88、及び突起82aの各部の間に隙間を生じないことが好ましい。例えば、天板111bとマウント連結部13bとを、センサ80を押圧するように、できるだけ近接させて、吊下ボルト112によりマウント連結部13bを固定すればよい。この状態では、超磁歪素子85は、ガスエンジン10の停止時には応力を受けず、ガスエンジン10の運転中にはガスエンジン10の振動による応力を受ける。
A
Here, the distance between the
一方、図7Bに示すように、架台70aとマウント連結部13aとの間には、上記第1の実施の形態と同様に、アクチュエータ90が配設されている。
そして、センサ80とアクチュエータ90とは、上記第1の実施の形態と同様、駆動回路101を介して接続されている。すなわち、図8に示すように、センサ80の検出コイル86から延びるリード線87は駆動回路101に接続され、検出コイル86の両端間に生じる電圧が駆動回路101に入力される。一方、駆動回路101にはアクチュエータ90のリード線97が接続され、駆動回路101によってリード線97に電流を流すことによって、超磁歪素子95が寸法変化を生じてマウント連結部13aを上方へ押し上げる。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, an
And the
上述のように、ガスエンジン10の振動は駆動軸10aを中心として回動する向きの動きであり、図7Bに示すマウント連結部13aが下方に動くと同時に、図7Aに示すマウント連結部13bが上方に動き、その次にはマウント連結部13aが上方に動くと同時にマウント連結部13bが下に動き、この動きが周期的に繰り返される。
そして、センサ80では、マウント連結部13bが上に動くことにより、超磁歪素子85がマウント連結部13bにより下方から押圧されて、検出コイル86に起電力を生じる。また、マウント連結部13bが上から下に動くときには、超磁歪素子85に加わる押圧力が解除され、超磁歪素子85がもとの寸法に戻る。
このため、マウント連結部13bから超磁歪素子85に加わる応力と、マウント連結部13aから超磁歪素子95に加わる応力とは、位相が一致している。
As described above, the vibration of the
In the
For this reason, the stress applied to the giant
この構成では、駆動回路101を、リード線87の電圧値を、位相をシフトさせることなく増幅して出力する増幅回路として構成すれば、マウント連結部13aが超磁歪素子95を押圧するタイミングで超磁歪素子95が伸長し、ガスエンジン10の振動を抑えることができる。
本第2の実施の形態に係る構成では、マウント連結部13bが、ガスエンジン10の停止時の位置より上に移動する間にのみ、超磁歪素子85に応力が加わる。このため、リード線87の両端の電圧値は、図8に符号100cで例示するように、正の電圧波形と定電圧の期間とを交互に繰り返す波形となる。本第2の実施の形態の駆動回路101は、符号100cで示す電圧を、符号100dに示すように、振幅がほぼ2倍になるよう増幅する。この増幅によって位相はシフトされないので、超磁歪素子85に応力が加わるタイミングでリード線97に電流が流れ、超磁歪素子95が伸長してマウント連結部13aを押圧する。なお、駆動回路101は、位相を一波長分シフトさせるものであってもよい。
In this configuration, if the
In the configuration according to the second embodiment, stress is applied to the giant
以上のように、本第2の実施の形態に係る構成では、駆動軸10aの一方側に位置する架台70aがマウント連結部13aを下方から支持する一方、駆動軸10aの他方側に位置する架台70bは、マウント連結部13bを吊り下げ支持するハンガ110を備え、架台70aとマウント連結部13aとの間にアクチュエータ90が配設され、ハンガ110とマウント連結部13bとの間にセンサ80が配設されているので、センサ80とアクチュエータ90には、駆動軸10aを中心に回動する向きにガスエンジン10が振動すると、同位相の応力が加わる。この構成において、駆動回路101は、センサ80の検出コイル86に生じる周期的な起電力と同じ位相の電流をアクチュエータ90の磁界コイル96に流すので、アクチュエータ90に応力が加わるタイミングで磁界コイル96に電流を流して、効果的に振動を抑制できる。
As described above, in the configuration according to the second embodiment, the
なお、上述した実施の形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、上記各実施の形態では、駆動軸10aの一方側に位置するマウント連結部13b、13dにセンサ80を配し、他方側のマウント連結部13a、13cにアクチュエータ90を配置することにより、駆動軸10aを中心として振動するガスエンジン10の振動を抑制している。つまり、一対のセンサ80とアクチュエータ90とが、互いに、駆動軸10aを介して反対側に配置されていれば良く、例えば、駆動軸10aに対して同じ側のマウント連結部13b、13dにセンサ80とアクチュエータ90をそれぞれ配置し、マウント連結部13a、13cにセンサ80とアクチュエータ90をそれぞれ配置してもよい。この場合も、駆動軸10aを介して反対側に配置されたセンサ80のリード線87とアクチュエータ90のリード線97とを、駆動回路101を介して接続し、リード線87の入力の位相をシフトしてリード線97に出力すれば、上記構成と同様に、高い制振効果が得られる。このように、振動を抑制するアクチュエータ90の配置に関する自由度は高く、上記各実施の形態の構成に制限されないので、例えば、ガスエンジン10とともに振動する圧縮機12等に接続される配管の配置等を考慮して、優先的に振動を抑制したい部分にアクチュエータ90を配置してもよい。
The above-described embodiment is merely an aspect of the present invention, and can be arbitrarily modified and applied within the scope of the present invention.
For example, in each of the above-described embodiments, the
さらには、一つのマウント連結部13a〜13dに、センサ80とアクチュエータ90の両方を設けてもよい。この場合、センサ80とアクチュエータ90とを上下方向に直列に並べて、マウント連結部と架台との間に介設してもよいし、センサ80とアクチュエータ90とを横に並べて配置してもよい。また、センサ80のリード線87に電流を流すことにより、センサ80の超磁歪素子85を、アクチュエータの超磁歪素子として駆動させて、ガスエンジン10の振動を抑制することも可能である。この場合、振動を検出するタイミングでは検出コイル86に生じる起電力を検出し、超磁歪素子85を駆動して振動を抑制するタイミングではリード線87に電流を流せばよい。また、センサ80におけるヨーク84は、超磁歪素子85等を脱落しないよう支持する筒体であってもよく、アクチュエータ90における磁性体98は必須ではなく、省略した構成としてもよい。すなわち、超磁歪素子95における磁路が正しく形成されていれば磁性体98が無くてもよい。
さらにまた、各実施の形態では、ガスエンジン10をマウント連結部13a〜13dの4点で支持する構造を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガスエンジン10に3つのマウント連結部を設けて、3つの架台によって3点で支持することも可能である。この場合、駆動軸10aの一方側に位置する一つのセンサ80の検出コイル86に生じた起電力に基づいて、駆動軸10aの他方側に位置する2つのアクチュエータ90のリード線97に電流を流せば、各実施の形態と同様の効果が得られる。
さらに、上記第1の実施の形態では架台70a〜70dがエンジンマウント75を介してマウント連結部13a〜13dを支持する構成としたが、エンジンマウント75の配置を省略することも可能である。同様に、上記第2の実施の形態では架台70aがハンガ110を介してマウント連結部13bを支持する構成について説明したが、この構成から防振ゴム78を廃して、ブラケット111を支柱72または載置部73に固定する構成としてもよい。
Furthermore, you may provide both the
Furthermore, in each embodiment, the structure in which the
Further, in the first embodiment, the
また、本発明を適用した制震装置は、空気調和装置1におけるガスエンジン10の支持構造に限らず、レシプロエンジンのように、所定の軸を中心として回動するような振動を発生する装置の支持構造に適用すれば、効果的に振動を抑制でき、有用であるが、その他の装置の支持構造に適用することも勿論可能であり、その適用範囲は特に限定されず、その他、空気調和装置1の具体的な細部構成についても任意に変更可能である。
Further, the vibration control device to which the present invention is applied is not limited to the support structure of the
1 空気調和装置
2 室外ユニット
3a〜3c 室内ユニット
10 ガスエンジン(振動源の装置)
10a 駆動軸(回転軸)
12 圧縮機
13a〜13d マウント連結部(固定部)
17 室外熱交換器
26 送風機
54 熱交換室
55 機械室
70a〜70d 架台(支持台)
75 エンジンマウント(支持台)
80 センサ(検出部)
81、82 加圧ピン
84 ヨーク
85 超磁歪素子
86 検出コイル
87 リード線
88 磁性体
90 アクチュエータ
91、92 連結ピン
95 超磁歪素子
96 磁界コイル
97 リード線
98 磁性体
101 駆動回路(駆動回路部)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
10a Drive shaft (rotary shaft)
12
17
75 Engine mount (support)
80 sensor (detector)
81, 82
Claims (2)
前記振動源の装置には複数の固定部が設けられ、各々の前記支持台は前記固定部を支持するものであり、
前記回転軸の一方側に位置する前記支持台に前記アクチュエータが配設され、この前記支持台は前記固定部を下方から支持するよう構成され、前記支持台と前記固定部との間に前記アクチュエータが配設され、
前記回転軸の他方側に位置する前記支持台に前記検出部が配設され、この前記支持台は、前記固定部を吊り下げ支持するハンガを備えた構成とされ、前記ハンガと前記固定部との間に前記検出部が配設され、
前記アクチュエータは、前記支持台と前記振動源の装置との間に配設された磁歪素子と、前記磁歪素子の周囲に磁界を発生させる磁界コイルと、を備え、
前記検出部は、前記振動源の装置の振動に伴い押圧される位置に配置された磁歪素子と、前記磁歪素子の周囲に配置された検出コイルと、を備え、
前記駆動回路部は、前記検出部の前記磁歪素子に加わる押圧力に応じて前記検出コイルに生じる周期的な起電力に基づく、前記起電力と同じ位相の電流を、前記アクチュエータの磁界コイルに流すことにより、前記アクチュエータの前記磁歪素子を駆動すること、
を特徴とする制振装置。 A detection unit that detects vibrations of a vibration source device having a rotation shaft, an actuator disposed on a support base that supports the vibration source device, and a drive circuit unit that drives the actuator,
The vibration source apparatus is provided with a plurality of fixing portions, and each of the support bases supports the fixing portions,
The actuator is disposed on the support base located on one side of the rotating shaft, and the support base is configured to support the fixed portion from below, and the actuator is provided between the support base and the fixed portion. Is arranged,
The detection unit is disposed on the support base located on the other side of the rotation shaft, and the support base includes a hanger for supporting the suspension of the fixing unit, and the hanger and the fixing unit. The detection unit is disposed between
The actuator includes a magnetostrictive element disposed between the support base and the vibration source device, and a magnetic field coil that generates a magnetic field around the magnetostrictive element,
The detection unit includes a magnetostrictive element disposed at a position to be pressed with vibration of the vibration source device, and a detection coil disposed around the magnetostrictive element,
The drive circuit unit causes a current having the same phase as the electromotive force to flow in the magnetic field coil of the actuator based on a periodic electromotive force generated in the detection coil according to a pressing force applied to the magnetostrictive element of the detection unit. Thereby driving the magnetostrictive element of the actuator;
Damping device characterized by
前記ガスエンジンの振動を検出する検出部と、前記ガスエンジンを支持する支持台に配設されたアクチュエータと、前記アクチュエータを駆動する駆動回路部と、を備え、
前記ガスエンジンには複数の固定部が設けられ、各々の前記支持台は前記固定部を支持するものであり、
前記回転軸の一方側に位置する前記支持台に前記アクチュエータが配設され、この前記支持台は前記固定部を下方から支持するよう構成され、前記支持台と前記固定部との間に前記アクチュエータが配設され、
前記回転軸の他方側に位置する前記支持台に前記検出部が配設され、この前記支持台は、前記固定部を吊り下げ支持するハンガを備えた構成とされ、前記ハンガと前記固定部との間に前記検出部が配設され、
前記アクチュエータは、前記支持台と前記ガスエンジンとの間に配設された磁歪素子と、前記磁歪素子の周囲に磁界を発生させる磁界コイルと、を備え、
前記検出部は、前記ガスエンジンの振動に伴い押圧される位置に配置された磁歪素子と、前記磁歪素子の周囲に配置された検出コイルと、を備え、
前記駆動回路部は、前記検出部の前記磁歪素子に加わる押圧力に応じて前記検出コイルに生じる周期的な起電力に基づく、前記起電力と同じ位相の電流を、前記アクチュエータの磁界コイルに流すことにより、前記アクチュエータの前記磁歪素子を駆動すること、
を特徴とする空気調和装置。 In an air conditioner including a gas engine having a rotating shaft for driving a compressor,
A detector that detects vibrations of the gas engine, an actuator disposed on a support that supports the gas engine, and a drive circuit unit that drives the actuator,
The gas engine is provided with a plurality of fixing portions, and each of the support bases supports the fixing portions,
The actuator is disposed on the support base located on one side of the rotating shaft, and the support base is configured to support the fixed portion from below, and the actuator is provided between the support base and the fixed portion. Is arranged,
The detection unit is disposed on the support base located on the other side of the rotation shaft, and the support base includes a hanger for supporting the suspension of the fixing unit, and the hanger and the fixing unit. The detection unit is disposed between
The actuator includes a magnetostrictive element disposed between the support base and the gas engine, and a magnetic field coil that generates a magnetic field around the magnetostrictive element,
The detection unit includes a magnetostrictive element disposed at a position pressed along with vibration of the gas engine, and a detection coil disposed around the magnetostrictive element,
The drive circuit unit causes a current having the same phase as the electromotive force to flow in the magnetic field coil of the actuator based on a periodic electromotive force generated in the detection coil according to a pressing force applied to the magnetostrictive element of the detection unit. Thereby driving the magnetostrictive element of the actuator;
An air conditioner characterized by.
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