JPWO2016013096A1

JPWO2016013096A1 - 送風機及び空気調和機

Info

Publication number: JPWO2016013096A1
Application number: JP2016535598A
Authority: JP
Inventors: 尾原　秀司; 秀司尾原; 幸治米倉; 米山　裕康; 裕康米山
Original assignee: Johnson Controls Hitachi Air Conditioning Technology Hong Kong Ltd
Current assignee: Johnson Controls Hitachi Air Conditioning Technology Hong Kong Ltd
Priority date: 2014-07-25
Filing date: 2014-07-25
Publication date: 2017-04-27
Also published as: TWI591260B; EP3173628A4; US10533757B2; EP3173628A1; WO2016013096A1; US20170205083A1; TW201615990A; CN106574629A

Abstract

本発明の送風機は、送風ファンと、送風ファンを回転駆動するモータと、防振部材を介してファンに接続されてモータの回転力をファンに伝達する回転軸とを備え、防振部材は回転軸が備える金属製の内筒と送風ファンが備える金属製の外筒との間を接続する弾性部材であり、少なくとも内筒の外周部又は外筒の内周部の何れかは回転軸方向から見て多角形で構成される。本発明によれば、防振部材が受ける回転力は防振材料と金属間の接着界面で圧縮応力として作用するので、防振材料と金属間の接着界面へのせん断応力を低減するとともに、応力集中による過大応力を低減することができる。

Description

本発明は、防振部材を介してモータと送風ファンを締結する送風機と、この送風機を備えた空気調和機に関する。

空気調和機は、冷媒が封入された冷媒循環流路に、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と室内の空気とを熱交換させる室内熱交換器と、冷媒を減圧する膨張弁と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器とを順次配設して構成される冷凍サイクルを備える。このうち室外熱交換器は、室外熱交換器に空気を送る送風機と共に室外機の筐体内に格納され、室内熱交換器は、室内熱交換器に室内の空気を送る送風機と共に室内機の筐体内に格納される。

室外機の形態としては、熱交換後の空気を筐体の上部から吹き出す上吹き型や、熱交換後の空気を筐体の前面から吹き出す横吹き型等の形態がある。室内機にも据付場所に対応して様々な形態があるが、近年、特に業務用の分野では、筐体を天井内に埋め込み、天井面に設置された化粧パネルを介して空気の吸い込み及び吹き出しを行う天井埋込カセットタイプが主流となっている。図７に従来の空気調和機の室内機の断面図を示す。この室内機は、化粧パネル１０１と化粧パネル１０１に接続された筐体１０２から構成される。ここで、化粧パネル１０１は中心に吸込みグリル１０３を備え、その周囲に風向板１０４を備えた吹出し口１０５が配設される。筐体１０２内にはモータ１０６及びモータ１０６のシャフト１２０に接続された遠心ファン１０７からなる遠心送風機１２１が設置される。モータ１０６を運転することにより遠心ファン１０７が回転し、図７の矢印１１５に示す様に、室内空気は吸込みグリル１０３、吸込みグリル１０３に設置されたフィルタ１１６、筐体１０２内に設置されたベルマウス１１０を通して遠心ファン１０７の吸込口１１２に吸い込まれ、矢印１１８で示されるように遠心ファン１０７の吐出口１１３から吐出される。また、遠心送風機１２１の周囲を取り囲むように室内熱交換器１０８が配置され、遠心ファン１０７から吐出された空気は室内熱交換器１０８で熱交換されたあと、矢印１１７に示すように吹出口１０５から室内に吹出される。また、室内熱交換器１０８の下部には冷房時に室内熱交換器１０８に生じる結露水を受けるためのドレンパン１０９が設置される。吸込みグリル１０３はフィルタ１１６とともに化粧パネル１０１から着脱可能であり、フィルタ１１６の清掃が容易な構造となっている。ベルマウス１１０の下面には室内機の運転を制御するための図示しない制御基板を収納した電気品箱１１１が設置されており、吸込みグリル１０３を開けることにより、容易に電気品箱１１１のメンテナンスが可能な構造となっている。ベルマウス１１０はドレンパン１０９の内周部に下方から取付けられており、遠心ファン１０７やモータ１０６の交換などのメンテナンスも、吸込みグリル１０３を開けてベルマウス１１０を取り外すことで容易に行える構造となっている。

図８は回転軸を含む平面で切断した遠心送風機１２１の断面図を示す。遠心ファン１０７の中央部には金属製の内筒１２３と金属製の外筒１２４の間にゴム材１２５を加硫接着で接合した防振部材１２６が取り付けられる。内筒はモータ１０６のシャフト１２０に嵌め込まれ、シャフト１２０の先端に設けられたネジにナット１２７を閉めることで、モータ１０６と遠心ファン１０７が固定される。図９は防振部材１２６をファンの吸込み口１１２の方向から見た図である。内筒１２３とゴム材１２５の接合部及び外筒１２４とゴム材１２５の接合部は共に円形となっている。モータ１０６のシャフト１２０が回転すると、回転力は防振部材１２６を介して遠心ファン１０７に伝えられる。モータ１０６で生じる電磁加振力はゴム材１２５によって吸収、減衰され、遠心ファン１０７へ伝達されることを防ぎ、電磁音が発生することが防止される。このとき防振部材１２６が受ける回転力は、内筒１２３とゴム材１２５及び外筒１２４とゴム材１２５の接着界面において、回転方向のせん断応力として作用する。さらにこの接着界面には、ファンの自重による下向きのせん断応力が常時作用している。従って、内筒１２３とゴム材１２５及び外筒１２４とゴム材１２５の接着界面のせん断強度を十分に確保する必要がある。しかしながら、このためには、内筒１２３の外周部又は外筒１２４の内周部の表面処理を適切に行う必要があり、製造コストを増加させる。

一方、例えば特開平１１−６２８９１号公報では、防振部材の内筒の外周面には周方向に所定の間隔を隔てて軸方向に伸びる多数の凹凸を形成している。これにより、回転方向のトルクの一部はゴムを圧縮する方向の応力として作用するため、せん断方向の応力を低減することができる。

特開平１１−６２８９１号しかしながら、接着界面に凹凸を設けると凹凸の角の部分には応力集中が生じる。特にファン取付け時には大きな締め付けトルクが作用するため、応力集中部を基点としてゴムに亀裂を生じる恐れがあり、ファンのアンバランスや振動の増加を生じさせる可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、防振部材を備えた送風ファンとモータからなる送風機において、防振材料と金属間の接着界面へのせん断応力を低減するとともに、応力集中による過大応力を低減し、防振部材の信頼性を高めることにある。

本発明の送風機は、送風ファンと、送風ファンを回転駆動するモータと、防振部材を介してファンに接続されてモータの回転力をファンに伝達する回転軸とを備え、防振部材は回転軸が備える金属製の内筒と送風ファンが備える金属製の外筒との間を接続する弾性部材であり、少なくとも内筒の外周部又は外筒の内周部の何れかは回転軸方向から見て多角形で構成される。

本発明によれば、防振部材を備えた送風ファンとモータからなる送風機において、防振材料と金属間の接着界面へのせん断応力を低減するとともに、応力集中による過大応力を低減することができる。

第１実施例における防振部材を遠心ファンの吸込み口の方向から見た平面図。第１実施例である空気調和機の室内機を示す断面図。内筒とゴム材の接合部の多角形の頂点の数と頂点の応力の関係を示したグラフ。第２実施例における防振部材を遠心ファンの吸込み口の方向から見た平面図。第３実施例における送風機の防振部材を遠心ファンの回転軸を含む平面で切断した断面図。第４実施例における送風機の防振部材を遠心ファンの回転軸を含む平面で切断した断面図。従来の空気調和機の室内機の一例を示す断面図。従来の遠心ファンを回転軸を含む平面で切断した断面図。従来の防振部材を遠心ファンの吸込み口の方向から見た平面図。

本発明の第１の実施例を図１、図２及び図３を用いて説明する。本実施例の空気調和機は、冷媒を圧縮する圧縮機と、冷媒と室内の空気とを熱交換させる室内熱交換器と、室内熱交換器に空気を送風する室内送風機と、冷媒を減圧する減圧装置と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器と、室外熱交換器に空気を送風する室外送風機と、を備える。ここで、以下に説明する本実施例の送風機が少なくともこれら室内送風機又は室外送風機に適用される。

図２は空気調和機の室内機を示す断面図である。室内機は、化粧パネル３１と化粧パネル３１に接続された筐体３２から構成される。化粧パネル３１は中心に吸込みグリル３３を備え、その周囲に風向板３４を備えた吹出し口３５が配設される。筐体３２内にはモータ６及びモータ６のシャフト７に接続された遠心ファン８を有する遠心送風機５が設置される。遠心ファン８の中央には防振部材１が設けられ、防振部材１を介してモータ６のシャフト７と遠心ファン８が接続される。モータ６を運転することにより遠心ファン８が回転する。その結果、図２の矢印４５に示すように、室内空気は吸込みグリル３３、吸込みグリル３３に設置されたフィルタ３６、筐体３２内に設置されたベルマウス３７を通して遠心ファン８の吸込口９に吸い込まれ、矢印４８で示されるように遠心ファン８の吐出口１０より吐出される。また、遠心送風機５の周囲を取り囲むように室内熱交換器３８が配置され、遠心ファン８から吐出された空気は室内熱交換器３８で熱交換されたあと、矢印４７に示すように吹出口３５から室内に吹出される。

また、室内熱交換器３８の下部には冷房時に室内熱交換器３８に生じる結露水を受けるためのドレンパン３９が設置される。吸込みグリル３３はフィルタ３６とともに化粧パネル３１から着脱可能であり、フィルタ３６の清掃が容易な構造となっている。ベルマウス３７の下面には室内機の運転を制御するための図示しない制御基板を収納した電気品箱４０が設置される。吸込みグリル３３を開けることにより、容易に電気品箱４０のメンテナンスが可能な構造となっている。ベルマウス３７はドレンパン３９の内周部に下方から取付けられる。遠心ファン８やモータ６の交換などのメンテナンスも、吸込みグリル３３を開けてベルマウス３７を取り外すことで容易に行える構造となっている。

図１は防振部材１を遠心ファン６の吸込み口７の方向から見た平面図である。防振部材１は金属性の内筒２と金属製の外筒３の間に弾性部材（ゴム材４）を加硫接着で接合される。本実施例においては、金属製の内筒２とゴム材４の接合部及び金属製の外筒３とゴム材４の接合部を八角形とする。モータ８のシャフト９が回転すると、回転力は防振部材１を介して遠心ファン６に伝えられるが、モータ８で生じる電磁加振力は、ゴム材４によって吸収、減衰されて、遠心ファン６へ伝達されることを防ぎ、電磁音の発生を抑制する。ここで、内筒２とゴム材４の接合部及び外筒３とゴム材４の接合部は共に８角形であるため、防振部材１が受ける回転力は、内筒２とゴム材４及び外筒３とゴム材４の接着界面では、一部は内筒２又は外筒３の接合面に押し付けられる圧縮応力として作用する。したがって、接合部が円形の場合と比べて、せん断応力を低減することができる。また、万一接着不良があった場合でも、回転力を受けることができるため、遠心ファンの回転力を伝達することができる。

図３は内筒２とゴム材４の接合部の多角形の頂点の数を変えた場合の頂点近傍の応力の計算値を示したグラフである。接合部を多角形とすることで、多角形の辺の部分でのせん断応力を低減できるが、多角形の頂点の部分には応力集中を生じる場合がある。図３より、多角形の頂点の数が少なくなると急激に応力が増大する一方で、多角形の頂点が１６以上の場合は殆ど応力が変化しないことが分かる。多角形の頂点が多くなると、回転力を圧縮応力として受けることができる面積が減ってしまうため、信頼性が確保できる範囲で頂点の数は少なくすることが望ましい。したがって、頂点の数は６〜１６の範囲で選択することが望ましい。

なお、本実施例では内筒２とゴム材４の接合部及び外筒３とゴム材４の接合部は共に八角形としているが、製造上の都合等でこれらの一方のみを多角形とし、もう一方は従来と同じく円形としてもよい。

図４を用いて本発明の第２の実施例を説明する。図４は送風機の防振部材１１を遠心ファンの吸込み口の方向から見た平面図である。実施例１と同様に、防振部材１１は金属製の内筒１２と金属製の外筒１３の間にゴム材１４を加硫接着で接合して構成する。

ここで、内筒１２とゴム材１４の接合部及び外筒１３とゴム材１４の接合部は共に八角形で相似な形状である。本実施例においては、内筒１２の外周である多角形の一つの頂点aと外筒１３の内周である多角形の一つ頂点Ａ及び多角形の中心点Ｏがこの順番に一直線上にあるように構成する。内筒１２の外周と外筒１３の内周は相似な八角形であるため、外周の他の頂点も内周のいずれかの頂点及び多角形の中心点Ｏと一直線上にあることになる。このようにすることで、実施例１と比較して、ゴム材１４の径方向の厚さの変化が小さくなる。ゴム等の弾性材料の防振の効果は厚さに影響を受け、厚さが小さいと防振効果が小さくなる。径方向の厚さの変化が大きいと、厚さが小さい部分が生じ、防振効果が低下する可能性がある。本実施例では厚さの変化を小さくできるため、防振効果の低下を抑制することができる。

図５を用いて本発明の第３の実施例を説明する。図５は送風機の防振部材１５を遠心ファンの回転軸を含む平面で切断した断面図である。上記各実施例と同様に、防振部材１５は金属製の内筒１６と金属製の外筒１７の間にゴム材１８を加硫接着で接合して構成する。

ここで本実施例においては、内筒１６の外周部及び外筒１７の内周部に、その軸方向の中央にゴム材１８側に向けて突出した凸形状１９及び２０を設けた。吸込み口が鉛直下向きに設けられている遠心ファンでは、常にファンに下向きの重力がかかる。万一、接着不良などでゴム材１８と内筒１６又は外筒１７の接合が外れてしまった場合、遠心ファンが落下することになるが、本実施例の遠心ファンでは、中央の凸形状１９又は２０でゴム材１８を支えることができるため、遠心ファンが落下することを防ぐことができる。

なお、凸形状１９及び２０の位置は軸方向の中央でなくてもよく、また内筒１６と外筒１７で軸方向の違う位置に設けてもよい。本実施例のように凸形状１９及び２０を軸方向の中央に設けることで、防振部材が上下方向に対称となり、遠心ファンの製造時に上下方向を考慮する必要がないため作業性が向上する。また、凸形状を内筒１６又は外筒１７の何れかにのみ設けてもよい。また、内筒及び外筒をダイキャストで製造すれば切削の工数を減らし、コストを低減できる。更に、本実施例の凸形状をゴム材と反対方向に内筒又は外筒を凹ませた凹形状としてもよい。

図６を用いて本発明の第４の実施例を説明する。図６は送風機の防振部材２１を遠心ファンの回転軸を含む平面で切断した断面図である。上記各実施例と同様に、防振部材１５は金属製の内筒１６と金属製の外筒１７の間にゴム材１８を加硫接着で接合して構成する。

ここで本実施例においては、内筒２２の外周部にゴム材２４とは反対方向に凹んだ凹形状２５を設け、外筒２３の内周部にはゴム材２４に向けて突出した凸形状２６を設けると共に、内筒２２の凹形状２５及び外筒２３の凸形状２６を防振部材２１の軸方向の同じ位置に設けた。実施例３の防振部材では、凸形状部でゴム材の厚さが小さくなり、防振性能が低下する可能性もある。一方、本実施例では、万一、接着不良などでゴム材２４と内筒２２又は外筒２３の接合が外れてしまった場合、ゴム材２４を内筒２２の凹形状２５又は外筒２３の凸形状２６で支えることができるのに加えて、ゴム材２４の径方向の厚さを防振部材２１の軸方向の全長に亘って一定にすることができるので、防振部材２１の防振の低下を抑制することができる。尚、凹形状２５を凸形状に構成し、且つ、凸形状２６を凹形状に構成しても同様の効果を得ることができる。

上記各実施例においては、防振部材にゴム材を用いているがエラストマー等の弾性体を用いることができる。また、送風機は遠心ファンを用いた遠心送風機としているが、軸流送風機や多翼送風機など、他の形式の送風機にも適用できる。更に、上記各実施例では、天井埋め込みカセット型の室内機に本発明の送風機を適用した事例を示したが、本発明は他の形式の室内機や、上吹き型や横吹き型等の室外機においても、同様に適用可能である。

１、１１、１５、２１、１２６・・・防振部材
２、１２、１６、２２、１２３・・・内筒
３、１３、１７、２３、１２４・・・外筒
４、１４、１８、２４、１２５・・・ゴム材
５、１２１・・・遠心送風機
６、１０６・・・モータ
７、１２０・・・シャフト
８、１０７・・・遠心ファン
９、１１２・・・遠心ファンの吸込み口

Claims

送風ファンと、
前記送風ファンを回転駆動するモータと、
防振部材を介して前記ファンに接続され、前記モータの回転力を前記ファンに伝達する回転軸と、
を備え、
前記防振部材は、前記回転軸が備える金属製の内筒と前記送風ファンが備える金属製の外筒との間を接続する弾性部材であり、
少なくとも前記内筒の外周部又は前記外筒の内周部の何れかは前記回転軸方向から見て多角形で構成された
ことを特徴とする送風機。
請求項１において
前記多角形は六角形から十六角形の範囲にある
ことを特徴とする送風機
請求項１又は２において、
前記外周部及び前記内周部は前記モータの軸方向から見て相似な多角形であり、
且つ、前記外周部の多角形の一つの頂点、前記内周部の多角形の一つ頂点、及び、前記内周部の多角形の中心点が、この順番に、一直線上にある
ことを特徴とする送風機。
請求項１乃至３の何れかにおいて、
少なくとも前記外周部又は前記内周部の何れかに前記防振部材に向けて突出した凸形状が形成された
ことを特徴とする送風機。
請求項４において、
前記凸形状は前記外周部又は前記内周部の軸方向の中央部に形成された
ことを特徴とする送風機。
請求項１乃至３の何れかにおいて、
少なくとも前記外周部又は前記内周部の何れかに前記防振部材の反対方向に向けて凹んだ凹形状が形成された
ことを特徴とする送風機。
請求項６において、
前記凹形状は前記外周部又は前記内周部の軸方向の中央部に形成された
ことを特徴とする送風機。
請求項１乃至３の何れかにおいて、
前記外周部には前記防振部材に向けて突出した凸形状が形成され、
前記内周部であって、前記凸形状と軸方向の対応する位置に、前記防振部材の反対方向に向けて凹んだ凹形状が形成された
ことを特徴とする送風機。
請求項１乃至３の何れかにおいて、
前記内周部には前記防振部材に向けて突出した凸形状が形成され、
前記外周部であって、前記凸形状と軸方向の対応する位置に、前記防振部材の反対方向に向けて凹んだ凹形状が形成された
ことを特徴とする送風機。
請求項１乃至９の何れかにおいて、
前記弾性部材はゴム又はエラストマーである
ことを特徴とする送風機。
冷媒を圧縮する圧縮機と、
冷媒と室内の空気とを熱交換させる室内熱交換器と、
前記室内熱交換器に空気を送風する室内送風機と、
冷媒を減圧する減圧装置と、
冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換器と、
前記室外熱交換器に空気を送風する室外送風機と、
を備え、
少なくとも前記室内送風機又は前記室外送風機の何れかに請求項１乃至１０の何れかに記載の送風機を用いた
ことを特徴とする空気調和機。