(57)【要約】【課題】エンジン２１の回転と筐体３とが共振する場合やエンジン２１起動時に発生する筐体３の振動を抑制することができる振動防止装置を提供する。【解決手段】基礎４上に固定される下部架台１１と、エンジン２１及び圧縮機２２を載置する上部架台１３と、上部架台１３上に載置される筐体３と、下部架台１１と上部架台１３との間に配設され上部架台１３の振動を吸収する吸振体１２と、上部架台１３を下部架台１１に固定する固定部１４と、エンジン２１の起動時又はエンジン２１の回転数が所定範囲内の場合に固定部１４を制御する制御部１５とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基礎の上に固定される下部架台と、
回転変動する回転変動器を含む加振源を載置するを載置する上部架台と、
該上部架台に載置され該加振源を収容する筐体と、
該下部架台と該上部架台との間に配設され該上部架台の振動を吸収する吸振手段と、
該上部架台を該下部架台に固定する上部架台固定手段と、
該回転変動器の動作に応じて該上部架台固定手段による固定と解放とを制御する制御手段とを有し、
前記筐体の振動を抑制することを特徴とする振動防止装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記回転変動器の回転数を検出する回転変動器回転数検出手段と、
前記上部架台固定手段を動作させる前記回転変動器の回転数である架台固定回転変動器回転数を予め記憶する架台固定回転変動器回転数記憶手段と、
検出された前記回転変動器の回転数が該架台固定回転変動器回転数である場合に前記上部架台固定手段を動作させて前記上部架台を前記下部架台に固定させる固定制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載の振動防止装置。
【請求項３】
前記架台固定回転変動器回転数は、
前記筐体の固有振動数を含む所定範囲内の回転数であることを特徴とする請求項２記載の振動防止装置。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記回転変動器の起動信号を検出する回転変動器起動信号検出手段と、
検出された回転変動器の起動信号に基づき前記上部架台固定手段を動作させて前記上部架台を前記下部架台に固定させる固定制御手段と、
を有することを特徴とする請求項１記載の振動防止装置。
【請求項５】
前記加振源は、エンジン駆動式ヒートポンプ室外機に使用されるエンジンおよび／または該エンジンにより駆動されるエンジン駆動式圧縮機であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の振動防止装置。
【請求項６】
前記加振源は、モータ駆動式ヒートポンプ室外機に使用されるモータおよび／または該モータにより駆動されるモータ駆動式圧縮機であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の振動防止装置。
【請求項７】
前記加振源は、エンジン駆動式発電機に使用されるエンジンおよび／または該エンジンにより駆動される発電機であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の振動防止装置。
【請求項８】
前記加振源は、モータ駆動式発電機に使用されるモータおよび／または該モータにより駆動される発電機であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の振動防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン駆動式ヒートポンプ室外機、モータ駆動式ヒートポンプ室外機、エンジン駆動式発電機、モータ駆動式発電機等に使用される振動防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
空調装置の室外機には、例えばレシプロエンジン（以下、単に「エンジン」という）により圧縮機を駆動して冷媒を配管内に循環させ、冷暖房や空気調和を行わせるようにしたヒートポンプ室外機がある。このようなエンジン駆動式ヒートポンプ室外機は、従来から、エンジンや圧縮機の回転による振動の発生が問題であった。
【０００３】
この振動を防止するヒートポンプ室外機が、特開平９−３３０７０号公報に開示されている。これは、まず、基礎上にバネやダンパー等の吸振体を介して防振架台が配設されている。そして、この防振架台上に、マウントゴムを介してエンジン及び圧縮機が載置されている。また、防振架台上には、熱交換器及び筐体が載置されており、筐体は、エンジンや圧縮機や熱交換器等を収納している。従って、吸振体及びマウントゴムにより、エンジン等の振動が筐体、さらには室外機が設置される建物（基礎）に伝達されることを防止している。
【０００４】
また、特開平１１−３５１６１６号公報には、エンジンの回転数とエンジンを据え付ける防振架台の加速度に基づき、室外機が発する振動に対して逆位相かつ同一振幅の加振振動を発生させるアクティブコントローラマウント装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−３３０７０号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１１−３５１６１６号公報
【０００７】
【特許文献３】
特開平１１−１９３９４３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の室外機は、エンジン等の加振源と筐体と基礎は二重の防振構造となっているため、エンジンの回転数と筐体の固有振動数とが一致した場合には、共振により筐体の振動が非常に大きくなる。また、エンジンの起動時にも筐体に大きな振動が発生する。そして、筐体に大きな振動が連続的に生じた場合には、室外機内部の部品や配管等に大きな繰り返し応力が発生し、損傷するおそれがあった。
【０００９】
また、共振による振動及び起動時の振動は共に急激に発生する振動であるため、特開平１１−３５１６１６号公報に開示されたアクティブコントローラマウント装置により発生させる加振振動を筐体の振動に追従させることが困難であった。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、エンジンの回転と筐体とが共振する場合やエンジン起動時に発生する筐体の振動を抑制することができる振動防止装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の振動防止装置は、下部架台と、上部架台と、筐体と、吸振手段と、上部架台固定手段と、制御手段とを有し、筐体の振動を抑制することを特徴とする。ここで、下部架台は、基礎の上に固定される架台である。上部架台は、回転変動器を含む加振源を載置する架台である。なお、回転変動器は、例えば、レシプロエンジンやモータである。筐体は、上部架台に載置され、加振源を収容するものである。吸振手段は、下部架台と上部架台との間に配設され、上部架台の振動を吸収する手段である。上部架台固定手段は、上部架台を下部架台に固定する手段である。制御手段は、回転変動器の動作に応じて、上部架台固定手段による固定と解放とを制御する手段である。
【００１２】
つまり、回転変動器、例えばエンジンの動作に応じて筐体に大きな振動が発生する場合に、筐体が載置される上部架台を下部架台と固定することにより、筐体の振動を抑制することができる。また、回転変動器、例えばエンジンの動作によっては、上部架台を下部架台に固定しない方が筐体の振動を抑制することができる場合があるので、その場合には上部架台を下部架台と固定しないことにより筐体の振動を抑制できる。回転変動器として、モータを使用した場合も同様である。
【００１３】
なお、回転変動器を含む加振源は、エンジン駆動式ヒートポンプ室外機に使用されるエンジンおよび／またはエンジンにより駆動される圧縮機である場合がある。また、回転変動器を含む加振源は、モータ駆動式ヒートポンプ室外機に使用されるモータおよび／またはモータにより駆動される圧縮機である場合がある。また、回転変動器を含む加振源は、エンジン駆動式発電機に使用されるエンジンおよび／またはエンジンにより駆動される発電機である場合がある。また、回転変動器を含む加振源は、モータ駆動式発電機に使用されるモータおよび／またはモータにより駆動される発電機である場合がある。
【００１４】
また、本発明の振動防止装置の制御手段は、回転変動器回転数検出手段と、架台固定回転変動器回転数記憶手段と、固定制御手段とを有するようにしてもよい。ここで、回転変動器回転数検出手段は、エンジン若しくはモータである回転変動器の回転数を検出する手段である。架台固定回転変動器回転数記憶手段は、上部架台固定手段を動作させる回転変動器の回転数である架台固定回転変動器回転数を予め記憶する手段である。固定制御手段は、検出された回転変動器の回転数が架台固定回転変動器回転数である場合に、上部架台固定手段を動作させて上部架台を下部架台に固定させる固定制御手段である。
【００１５】
つまり、回転変動器、例えばエンジンがどのような状況の際に、上部架台を下部架台に固定させるか、さらには、上部架台を下部架台に固定させないのかを、容易に設定することが可能となる。例えば、筐体の振動が大きくなるエンジンの回転数を実際に検出しておき、そのエンジンの回転数の際に上部架台を下部架台に固定させるようにすることで、筐体の振動を確実に抑制することができる。
【００１６】
なお、架台固定回転変動器回転数は、筐体の固有振動数を含む所定範囲内の回転数としてもよい。つまり、回転変動器、例えばエンジンの回転数が筐体の固有振動数と一致した場合には、エンジンの回転と筐体とが共振し、筐体の振動が大きくなる。したがって、筐体が共振するエンジンの回転数の際に、上部架台を下部架台に固定する。さらに、共振振動数前後においても筐体の振動は、他の回転数の場合に比べて大きくなる。そこで、共振振動数前後の所定範囲内の回転数の場合にも、上部架台を下部架台に固定することで、筐体の振動を抑制することができる。
【００１７】
また、本発明の振動防止装置の制御手段は、回転変動器起動信号検出手段と、固定制御手段とを有するようにしてもよい。回転変動器起動信号検出手段は、回転変動器の起動信号を検出する手段である。固定制御手段は、検出された回転変動器の起動信号に基づき、上部架台固定手段を動作させて上部架台を下部架台に固定させる手段である。
【００１８】
これにより、回転変動器、例えばエンジンの起動時に上部架台を下部架台に固定することができるため、エンジンの起動時に発生する筐体の振動を抑制することができる。なお、エンジンの起動後、所定時間経過した場合には、上部架台を下部架台から解放するとよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
【００２０】
図１は、本発明の振動防止装置を備えたエンジン駆動式ヒートポンプ室外機（以下、「室外機」という）の部分図である。図１に示すように、室外機は、大きく分類すると、架台部１と、内部構成部２と、筐体３とから構成される。
【００２１】
架台部１は、基礎４上に配設される部分であって、内部構成部２及び筐体３を載置するものである。具体的には、ほぼ矩形の板状に複数箇所の凸部１１１が形成された下部架台１１が基礎４上に固定されている。この下部架台１１の凸部１１１は、内部に空間１１２が形成されており、上面には円形の貫通孔１１３が形成されている。そして、この下部架台１１の上には、吸振体（吸振手段）１２を介して、下部架台１１とほぼ同じ大きさの板状である上部架台１３が配設されている。この上部架台１３のうち下部架台１１の凸部１１１の貫通孔１１３に対向する位置には、円形の貫通孔１３１が形成されている。吸振体１２は、例えば、スプリングや油圧式ダンパー等が用いられている。そして、下部架台１１の凸部１１１及び上部架台１３には、上部架台１３を下部架台１１に固定する固定部（上部架台固定手段）１４が複数箇所に配設されている。そして、この固定部１４を制御する制御部（制御手段）１５が下部架台１１上に配設されている。
【００２２】
固定部１４は、電磁コイル１４１と、スプリング１４２と、クランパ１４３とから構成される。電磁コイル１４１は、下部架台１１の凸部１１１の空間１１２内に、コイル軸が鉛直方向となるように配設されている。そして、クランパ１４３は、鋼材からなり、円形の下板１４４と、円形の上板１４５と、下板１４４と上板１４５のほぼ中央を連結する軸部１４６とから構成されている。そして、下板１４４は、下部架台１１の凸部１１１の空間１１２内で、電磁コイル１４１の上側に配設され、軸部１４６が下部架台１１の凸部１１１の貫通孔１１３及び上部架台１３の貫通孔１３１に嵌合している。すなわち、上板１４５は、上部架台１３の上側に配設されている。なお、クランパ１４３は上下方向に移動可能である。そして、電磁コイル１４１の中央には、スプリング１４２が配設されている。このスプリング１４２は、一端側が下部架台１１の凸部１１１の空間１１２の底面に固定され、他端側がクランパ１４３の下板１４４の下面に固定されている。そして、スプリング１４２は、クランパ１４３の下板１４４を上側へ付勢している。
【００２３】
また、制御部１５は、エンジン回転数検出部（回転変動器回転数検出手段）と、架台固定エンジン回転数記憶部（架台固定回転変動器回転数記憶手段）と、エンジン起動信号検出部（回転変動器起動信号検出手段）と、固定制御部（固定制御手段）とからなる。エンジン回転数検出部は、後述するエンジン２１の現在の回転数を検出する検出部である。架台固定エンジン回転数記憶部は、固定部１４を動作させるエンジン２１の回転数である架台固定エンジン回転数を記憶する。例えば、架台固定エンジン回転数は、筐体３の固有振動数を中心とした所定範囲内の回転数等とする。エンジン起動信号検出部は、エンジン２１が起動する際に出力される起動信号を検出する検出部である。固定制御部は、検出されたエンジン２１の現在の回転数が架台固定エンジン回転数である場合、及びエンジン２１の起動信号が検出された場合に、固定部１４を動作させる。
【００２４】
内部構成部２は、エンジン２１と、圧縮機２２、熱交換器（図示せず）と、膨張弁（図示せず）と、これらを連結する配管とから構成される。エンジン２１と圧縮機２２とは、一体として上述の上部架台１３上にマウントゴム２３を介して配設されている。その他は、上部架台１３上に固定されたフレーム（図示せず）に固定されている。ここで、圧縮機２２と、熱交換器と、膨張弁とにより、ヒートサイクルを構成している。なお、熱交換器は、冷房時と暖房時とで凝縮機としても蒸発機としても使用できるものである。また、圧縮機２２は、ベルトを介してエンジン２１により駆動される。ここで、エンジン２１及び圧縮機２２は加振源である。
【００２５】
筐体３は、上部架台１３上に固定され、内部構成部２を収容するケースである。
【００２６】
次に、上述のような構成からなるエンジン駆動式ヒートポンプ室外機の動作について説明する。
【００２７】
まず、予め筐体３の固有振動数を求めておく。この固有振動数は、筐体３の形状から容易に求めることができる。そして、架台固定エンジン回転数記憶部に、筐体３の固有振動数を中心とする所定範囲内の回転数を架台固定エンジン回転数として記憶しておく。固有振動数を「ｃ」ｍｉｎ−１（例えば、１５００ｍｉｎ−１）である場合に、所定範囲を±「ｘ」ｍｉｎ−１（例えば、２００ｍｉｎ−１）とすると、記憶される架台固定エンジン回転数は、下限値Ｆｍｉｎが「ｂ」ｍｉｎ−１（例えば、１３００ｍｉｎ−１）となり、上限値Ｆｍａｘが「ｄ」ｍｉｎ−１（例えば、１７００ｍｉｎ−１）となる。
【００２８】
そして、冷房又は暖房の起動により、エンジン２１が起動する。エンジン２１の起動により起動信号が出力され、エンジン起動信号検出部によりエンジン２１の起動信号が検出される。この検出された起動信号に基づいて、制御部１５は固定部１４を動作させる。すなわち、電磁コイル１４１に励磁電流を供給する。励磁電流が供給された電磁コイル１４１により、クランパ１４３が電磁コイル１４１側へ吸引される。すなわち、クランパ１４３が下方へ移動することにより、クランパ１４３の上板１４５の下面が上部架台１３に接触する。そして、上部架台１３が下部架台１１の凸部１１１の上面に接触するまでクランパ１４３が下方へ移動する。つまり、上部架台１３は下部架台１１に固定される。
【００２９】
同時に、エンジン２１の起動により圧縮機２２が駆動し、上述のヒートサイクルにより冷房又は暖房を機能させる。
【００３０】
続いて、エンジン２１の起動開始から所定時間ｔを経過すると、制御部１５は、電磁コイル１４１への励磁電流の供給を停止する。すなわち、電磁コイル１４１のクランパ１４３を吸引する力がなくなり、クランパ１４３はスプリング１４２の押圧力により上側へ押し上げられる。さらに、上部架台１３は、吸振体１２の押圧力により上側へ押し上げられる。すなわち、上部架台１３は下部架台１１から解放され、吸振体１２のみにより支持されることになる。
【００３１】
その後も、エンジン２１の回転数が徐々に上昇する。エンジン２１が回転している間、常にエンジン回転数検出部により現在のエンジン２１の回転数が検出されている。そして、現在のエンジン２１の回転数が予め設定した架台固定エンジン回転数の下限値Ｆｍｉｎに到達した場合には、制御部１５は固定部１４を動作させる。すなわち、電磁コイル１４１に励磁電流を供給する。この場合、エンジン起動時と同様に、上部架台１３が下部架台１１に固定される。
【００３２】
さらに、エンジン２１の回転数が上昇し、現在のエンジン２１の回転数が予め設定した架台固定エンジン回転数の上限値Ｆｍａｘに到達した場合には、制御部１５は、電磁コイル１４１への励磁電流の供給を停止する。すなわち、上部架台１３は下部架台１１から解放され、吸振体１２のみにより支持されることになる。
【００３３】
その後、エンジン２１の回転数が上昇または下降する際に、エンジン２１の回転数が架台固定エンジン回転数の下限値Ｆｍｉｎから上限値Ｆｍａｘの間にある場合には、上述のように、上部架台１３は下部架台１１に固定される。さらに、エンジン２１の回転数が架台固定エンジン回転数の下限値Ｆｍｉｎから上限値Ｆｍａｘの間にない場合には、上部架台１３は下部架台１１から解放される。
【００３４】
次に、上述のように、エンジン２１の動作に応じて、上部架台１３を下部架台１１に固定する場合の筐体３の振動について図２及び図３を参照して説明する。
【００３５】
図２は、エンジン２１の回転数に対する筐体３の振動レベルを示すグラフである。架台固定エンジン回転数に基づき固定部１４が上部架台１３を下部架台１１に固定した場合を実線で示し、上部架台１３を下部架台１１に固定しない場合を一点鎖線で示す。つまり、上部架台１３を下部架台１１に固定しない場合は、従来の振動防止装置を示している。また、筐体３の固有振動数は、「ｃ」ｍｉｎ−１である。
【００３６】
まず、上部架台１３を下部架台１１に固定しない場合について説明する。図２に示すように、エンジン２１の回転数が「ａ」ｍｉｎ−１から筐体３の固有振動数である「ｃ」ｍｉｎ−１まで、徐々に筐体３の振動レベルは上昇している。そして、エンジン２１の回転数が、筐体３の固有振動数である「ｃ」ｍｉｎ−１から「ｅ」ｍｉｎ−１まで、徐々に筐体３の振動レベルは下降している。このように筐体３が振動するのは、エンジン２１の振動や圧縮機２の振動によるものである。そして、マウントゴム２３や吸振体１２により、エンジン２１や圧縮機２２の振動が筐体３に伝達されないようにされている。しかし、エンジン２１の回転数と筐体３の固有振動数が一致する場合には、共振することにより筐体３の振動レベルが非常に大きくなっている。さらに、エンジン２１の回転数と筐体３の固有振動数とが一致する場合のみならず、その付近も筐体３の振動レベルが大きくなっている。また、その他のエンジン２１の回転数の場合については、吸振体１２及びマウントゴム２３により、エンジン２１の振動を十分に吸収することができており、筐体３の振動レベルは低くなっている。
【００３７】
次に、上述した動作により、上部架台１３を下部架台１１に固定する場合について説明する。まず、上部架台１３を下部架台１１に固定するエンジンの回転数である架台固定エンジン回転数は、下限値Ｆｍｉｎが「ｂ」ｍｉｎ−１であって、上限値Ｆｍａｘが「ｄ」ｍｉｎ−１である。つまり、エンジン２１の回転数が、「ｂ」ｍｉｎ−１から「ｄ」ｍｉｎ−１までの間では、上部架台１３は下部架台１１に固定されている。また、エンジン２１の回転数が「ａ」ｍｉｎ−１から「ｂ」ｍｉｎ−１までの間と、「ｄ」ｍｉｎ−１から「ｅ」ｍｉｎ−１までの間では、上部架台１３は下部架台１１に固定されていない。このような場合に、図２に示すように、エンジン２１の回転数が「ｂ」ｍｉｎ−１から「ｄ」ｍｉｎ−１までの間では、上部架台１３を下部架台１１に固定しない場合に比べて、筐体３の振動レベルが非常に低くなっている。これは、上部架台１３を下部架台１１に固定することにより、上部架台１３が下部架台１１を固定している基礎４と一体となることになり、エンジン２１の回転と共振しないためである。
【００３８】
次に、図３は、エンジン２１の起動時における経過時間に対する筐体３の振幅を示すグラフである。エンジン起動時から所定時間ｔ上部架台１３を下部架台１１に固定した場合を実線で示し、上部架台１３を下部架台１１に固定しない場合を破線で示す。
【００３９】
図３に示すように、上部架台１３を下部架台１１に固定しない場合は、エンジン２１の起動時には筐体３の振幅が非常に大きくなっている。その後、徐々に筐体３の振幅は小さくなっている。この場合の最大振幅はＨ１となる。それに対して、エンジン２１起動から「ｔ」ｓｅｃ間、上部架台１３を下部架台１１に固定した場合には、筐体３の振幅は非常に小さい状態を維持している。この場合の最大振幅はＨ２となる。
【００４０】
なお、上記実施形態における固定部１４は、クランパ１４３の移動手段として電磁コイル１４１及びスプリングを使用した構成としているが、これに限られるものではない。例えば、油圧シリンダまたは空圧シリンダ等を使用してもよい。
【００４１】
また、上記実施形態では、下部架台１１を基礎４に固定しているが、これらを一体としてもよい。この場合、一体とされた下部架台１１及び基礎４に固定部１４が設けられることになる。
【００４２】
また、上記実施形態では、エンジン駆動式ヒートポンプ室外機に採用した振動防止装置について説明したが、その他エンジン駆動式発電機に採用してもよい。この場合における加振源は、エンジンおよび／またはエンジンにより駆動される発電機となる。また、モータ駆動式ヒートポンプ室外機やモータ駆動式発電機に採用してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の振動防止装置によれば、エンジンの回転と筐体とが共振する場合やエンジン起動時に発生する筐体の振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動防止装置の概略構成を示す部分図である。
【図２】エンジン回転数に対する筐体の振動レベルを示すグラフである。
【図３】エンジンの起動時における筐体の振幅を示すグラフである。
【符号の説明】
１　・・・　架台部
２　・・・　内部構成部
３　・・・　筐体
４　・・・　基礎
１１　・・・　下部架台
１２　・・・　吸振体
１３　・・・　上部架台
１４　・・・　固定部
１５　・・・　制御部
２１　・・・　エンジン
２２　・・・　圧縮機
２３　・・・　マウントゴム
１１１　・・・　凸部
１４１　・・・　電磁コイル
１４２　・・・　スプリング
１４３　・・・　クランパ
【図１】
2004108396.tif 000003
【図２】
2004108396.tif 000004
【図３】
2004108396.tif 000005