ファンの制御方法及び送風機
【課題】適切な許容回転数でファンを制御可能なファンの制御方法及び送風機を提供する。
【解決手段】プロペラファンの一次の固有振動数ｆ１を測定して回転数に換算し、この回転数をプロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、プロペラファンの回転数を固有振動回転数未満に制御するようにした。
【解決手段】プロペラファンの一次の固有振動数ｆ１を測定して回転数に換算し、この回転数をプロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、プロペラファンの回転数を固有振動回転数未満に制御するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラファンの回転数を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロペラファンを回転させて空調部品等を冷却する送風機が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。この種のものは、ファンの破壊回転数を測定し、この破壊回転数を基準にファンの許容回転数を決定して、許容回転数未満でファンを回転させている。
【特許文献１】特開平５−２２３０９３号公報
【特許文献２】特開平７−１３９４９９号公報
【特許文献３】特開平９−１５１８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のものは、破壊回転数以下の回転数でもファンの割れが生じる場合があり、かかる不具合を回避する適切な許容回転数を設定するのが難しい場合があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、適切な許容回転数でファンを制御可能なファンの制御方法及び送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するため、本発明は、ファンの制御方法において、プロペラファンの一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数を前記プロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、前記プロペラファンの回転数を、前記固有振動回転数未満に制御することを特徴とする。この構成によれば、プロペラファンが固有振動で振動する事態を避けてプロペラファンを回転制御することができる。
【０００５】
上記構成において、前記プロペラファンの一次の固有振動数を、前記プロペラファンが回転停止した状態で測定することが好ましい。この構成によれば、プロペラファン回転時の一次の固有振動数を測定する場合に比して、一次の固有振動を容易に測定することができる。
【０００６】
また、本発明は、送風機において、プロペラファンと、プロペラファンを回転駆動するファンモータと、ファンモータを制御する制御部とを備え、前記プロペラファンの一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数を前記プロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、前記制御部は、前記ファンモータにより前記プロペラファンの回転数を前記固有振動回転数未満に制御することを特徴とする。この構成によれば、プロペラファンが固有振動で振動する事態を避けてプロペラファンが回転制御され、固有振動の影響によるファンの割れを確実に回避することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、プロペラファンの一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数を前記プロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、前記プロペラファンの回転数を、前記固有振動回転数未満に制御するので、プロペラファンが固有振動で振
動する事態を避けてプロペラファンを回転制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本発明の実施形態の一例を示す室外機１０を示す図である。室外機１０は、室外に配置され、室内の天井や壁に配置された室内機（不図示）と配管接続されて空気調和機を構成するものであり、空気調和機は、室外機１０と室内機とで構成される冷媒回路に冷媒を流して冷房運転及び暖房運転を行う。室外機１０は、冷房運転時には室外空気と熱交換して冷媒を凝縮させて外気に熱を放出し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて外気から熱を取り込む。
【０００９】
図２は室外機１０の分解斜視図を示す。室外機１０は、本体ケース１１を備え、本体ケース１１は、底板１２、外板１３、１４、天板１５及び前面パネル１６を有し、上方から見て略Ｌ字型断面の熱交換器２０が配設され、略箱形に形成されている。
【００１０】
本体ケース１１内は、仕切板１７を介して熱交換室Ｒ１と機械室Ｒ２とに仕切られ、熱交換室Ｒ１には、上記熱交換器２０と、ファンモータ２１を支持する支持板１８ａ、１８ｂとが配設され、ファンモータ２１の軸にはプロペラファン２２が取り付けられる。本体ケース１１のプロペラファン２２に対向するパネル１６には、開口部１６ａと開口部１６ａを覆うファンガード１６ｂとが設けられ、ファンモータ２１によりプロペラファン２２が回転駆動されると、開口部１６ａから室外空気が吸い込まれて熱交換器２０に向けて送風され、室外空気と熱交換器内の冷媒との間の熱交換を促す。
【００１１】
機械室Ｒ２には、冷媒回路の一部を構成するコンプレッサ３０、アキュムレータ３１、ストレーナ３２等が配管接続され、この配管の一端側が熱交換器２０を介して室内機と配管接続されると共に配管の他端側が室内機に配管接続される。
また、機械室Ｒ２の上方空間には、仕切板１７に取り付けられた取付板１９が配設され、この取付板１９には、制御部やファンモータ駆動部を構成する制御基板５０等の種々の電装部品５１が取り付けられる。また、コンプレッサ３０を加熱するヒータ３３も配設され、このヒータ３３、ファンモータ２１及びコンプレッサ３０は制御基板５０等と配線接続され、制御基板５０の制御の下、各部品が駆動される。
【００１２】
ところで、本実施形態では、プロペラファン２２の許容回転数Ｚをプロペラファン２２の一次の固有振動数ｆ１から決定している。具体的には、図３に示すように、プロペラファン２２の羽根（ブレード）の先端位置に加速度センサ６０を取り付け、プロペラファン２２が回転しない状態で、プラスティックハンマー４０を用いてプロペラファン２２に外部から衝撃を与え、加速度センサ６０の検出結果から一次の固有振動数ｆ１を取得する。
【００１３】
図４は、加速度センサ６０の検出結果から得たプロペラファン停止時の振動計測結果の一例を示している。この図は、横軸が振動数ｆ［Ｈｚ］、縦軸が振幅Ｓを示しており、一次の固有振動数ｆ１が４５Ｈｚ、二次の固有振動数ｆ２が５０Ｈｚである場合を示している。
そして、以下の式（１）により、プロペラファン２２の固有振動回転数Ｘを算出し、式（２）に示すように、許容回転数Ｚを、固有振動回転数Ｘ未満の値に決定している。
【００１４】
Ｘ［ｒｐｍ］＝ｆ１［Ｈｚ］×６０÷プロペラファンの羽根枚数・・式（１）
Ｚ［ｒｐｍ］＜Ｘ［ｒｐｍ］・・式（２）
【００１５】
固有振動回転数Ｘは、式（１）に示すように、プロペラファン２２の一次の固有振動数ｆ１を回転数に換算し、この回転数をプロペラファン２２の羽根枚数で除算することにより算出され、発明者らの実験等により、この固有振動回転数Ｘは、プロペラファン２２の回転振動がピークとなる回転数ＴＰに近似することが確認されている。
【００１６】
図５はプロペラファン２２の回転振動を実際に計測した場合の計測結果を示すものであり、横軸が回転数Ｔ［ｒｐｍ］、縦軸が振幅Ｓを示している。この図に示すように、実測値では、回転振動がピークとなる回転数ＴＰが７９３［ｒｐｍ］であり、この値に、固有振動回転数Ｘの値（６７５［ｒｐｍ］）が比較的近似していることが判る。
従って、許容回転数Ｚを固有振動回転数Ｘ未満となるように、室外機１０の制御基板５０が、ファンモータ２１によりプロペラファン２２の回転数を制御することにより、プロペラファン２２の回転振動がピークとならない範囲でプロペラファン２２を回転制御でき、プロペラファン２２の固有振動によるファンの割れ等を確実に回避することが可能になる。
【００１７】
この場合、例えば、固有振動回転数Ｘを予め設定した安全率で除した値を許容回転数Ｚの上限値とする方法や、固有振動回転数ＸのＹ％（１〜９９％の範囲の値、例えば９９％）を許容回転数Ｚの上限値とする方法を適用すればよい。なお、破壊回転数と固有振動回転数Ｘとの両方に基づいて各回転数未満に許容回転数Ｚを設定してもよいことは勿論である。
【００１８】
以上説明したように、本実施形態によれば、プロペラファン２２の一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数をプロペラファン２２の羽根枚数で除算することによって固有振動回転数Ｘを算出し、プロペラファン２２を固有振動回転数Ｘ未満に制御することにより、プロペラファン２２が固有振動で振動する事態を避けることが可能な許容回転数Ｚを設定することができる。従って、この許容回転数Ｚ内でプロペラファン２２を制御することにより、固有振動によるファンの割れを確実に回避することができる。
【００１９】
しかも、本実施形態では、プロペラファン２２の一次の固有振動数ｆ１を、プロペラファン２２を回転停止している状態で測定した値を使用するので、一次の固有振動数ｆ１の測定が容易である。ここで、プロペラファン２２を回転した場合の一次の固有振動数ｆ１とみられる振動のピークを実際に測定した場合、プロペラファン２２を回転停止している場合のピークより数Ｈｚ高くシフトするが、このシフト量を考慮して安全率を設定する等の方法を採用することにより、適切な許容回転数Ｚを設定することが可能である。
【００２０】
以上、本発明の一実施形態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、種々の変更実施が可能である。例えば、上記実施形態では、４枚羽根のプロペラファン２２に本発明を適用する場合について述べたが、これに限らず、２枚ファンや３枚ファン等の様々なプロペラファンに適用可能である。また、本発明は、室外機１０に限らず、プロペラファンを回転駆動する送風機に広く適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る室外機を示す図である。
【図２】室外機の分解斜視図である。
【図３】プロペラファンの加速度センサ取付位置を示す図である。
【図４】プロペラファン停止時の振動計測結果を示す図である。
【図５】プロペラファンの回転振動を実際に計測した場合の計測結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０ 室外機
２１ ファンモータ
２２ プロペラファン
３０ コンプレッサ
３１ アキュムレータ
５０ 制御基盤（制御部）
６０ 加速度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラファンの回転数を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロペラファンを回転させて空調部品等を冷却する送風機が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。この種のものは、ファンの破壊回転数を測定し、この破壊回転数を基準にファンの許容回転数を決定して、許容回転数未満でファンを回転させている。
【特許文献１】特開平５−２２３０９３号公報
【特許文献２】特開平７−１３９４９９号公報
【特許文献３】特開平９−１５１８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のものは、破壊回転数以下の回転数でもファンの割れが生じる場合があり、かかる不具合を回避する適切な許容回転数を設定するのが難しい場合があった。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、適切な許容回転数でファンを制御可能なファンの制御方法及び送風機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するため、本発明は、ファンの制御方法において、プロペラファンの一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数を前記プロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、前記プロペラファンの回転数を、前記固有振動回転数未満に制御することを特徴とする。この構成によれば、プロペラファンが固有振動で振動する事態を避けてプロペラファンを回転制御することができる。
【０００５】
上記構成において、前記プロペラファンの一次の固有振動数を、前記プロペラファンが回転停止した状態で測定することが好ましい。この構成によれば、プロペラファン回転時の一次の固有振動数を測定する場合に比して、一次の固有振動を容易に測定することができる。
【０００６】
また、本発明は、送風機において、プロペラファンと、プロペラファンを回転駆動するファンモータと、ファンモータを制御する制御部とを備え、前記プロペラファンの一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数を前記プロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、前記制御部は、前記ファンモータにより前記プロペラファンの回転数を前記固有振動回転数未満に制御することを特徴とする。この構成によれば、プロペラファンが固有振動で振動する事態を避けてプロペラファンが回転制御され、固有振動の影響によるファンの割れを確実に回避することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、プロペラファンの一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数を前記プロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、前記プロペラファンの回転数を、前記固有振動回転数未満に制御するので、プロペラファンが固有振動で振
動する事態を避けてプロペラファンを回転制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳述する。
図１は、本発明の実施形態の一例を示す室外機１０を示す図である。室外機１０は、室外に配置され、室内の天井や壁に配置された室内機（不図示）と配管接続されて空気調和機を構成するものであり、空気調和機は、室外機１０と室内機とで構成される冷媒回路に冷媒を流して冷房運転及び暖房運転を行う。室外機１０は、冷房運転時には室外空気と熱交換して冷媒を凝縮させて外気に熱を放出し、暖房運転時には冷媒を蒸発させて外気から熱を取り込む。
【０００９】
図２は室外機１０の分解斜視図を示す。室外機１０は、本体ケース１１を備え、本体ケース１１は、底板１２、外板１３、１４、天板１５及び前面パネル１６を有し、上方から見て略Ｌ字型断面の熱交換器２０が配設され、略箱形に形成されている。
【００１０】
本体ケース１１内は、仕切板１７を介して熱交換室Ｒ１と機械室Ｒ２とに仕切られ、熱交換室Ｒ１には、上記熱交換器２０と、ファンモータ２１を支持する支持板１８ａ、１８ｂとが配設され、ファンモータ２１の軸にはプロペラファン２２が取り付けられる。本体ケース１１のプロペラファン２２に対向するパネル１６には、開口部１６ａと開口部１６ａを覆うファンガード１６ｂとが設けられ、ファンモータ２１によりプロペラファン２２が回転駆動されると、開口部１６ａから室外空気が吸い込まれて熱交換器２０に向けて送風され、室外空気と熱交換器内の冷媒との間の熱交換を促す。
【００１１】
機械室Ｒ２には、冷媒回路の一部を構成するコンプレッサ３０、アキュムレータ３１、ストレーナ３２等が配管接続され、この配管の一端側が熱交換器２０を介して室内機と配管接続されると共に配管の他端側が室内機に配管接続される。
また、機械室Ｒ２の上方空間には、仕切板１７に取り付けられた取付板１９が配設され、この取付板１９には、制御部やファンモータ駆動部を構成する制御基板５０等の種々の電装部品５１が取り付けられる。また、コンプレッサ３０を加熱するヒータ３３も配設され、このヒータ３３、ファンモータ２１及びコンプレッサ３０は制御基板５０等と配線接続され、制御基板５０の制御の下、各部品が駆動される。
【００１２】
ところで、本実施形態では、プロペラファン２２の許容回転数Ｚをプロペラファン２２の一次の固有振動数ｆ１から決定している。具体的には、図３に示すように、プロペラファン２２の羽根（ブレード）の先端位置に加速度センサ６０を取り付け、プロペラファン２２が回転しない状態で、プラスティックハンマー４０を用いてプロペラファン２２に外部から衝撃を与え、加速度センサ６０の検出結果から一次の固有振動数ｆ１を取得する。
【００１３】
図４は、加速度センサ６０の検出結果から得たプロペラファン停止時の振動計測結果の一例を示している。この図は、横軸が振動数ｆ［Ｈｚ］、縦軸が振幅Ｓを示しており、一次の固有振動数ｆ１が４５Ｈｚ、二次の固有振動数ｆ２が５０Ｈｚである場合を示している。
そして、以下の式（１）により、プロペラファン２２の固有振動回転数Ｘを算出し、式（２）に示すように、許容回転数Ｚを、固有振動回転数Ｘ未満の値に決定している。
【００１４】
Ｘ［ｒｐｍ］＝ｆ１［Ｈｚ］×６０÷プロペラファンの羽根枚数・・式（１）
Ｚ［ｒｐｍ］＜Ｘ［ｒｐｍ］・・式（２）
【００１５】
固有振動回転数Ｘは、式（１）に示すように、プロペラファン２２の一次の固有振動数ｆ１を回転数に換算し、この回転数をプロペラファン２２の羽根枚数で除算することにより算出され、発明者らの実験等により、この固有振動回転数Ｘは、プロペラファン２２の回転振動がピークとなる回転数ＴＰに近似することが確認されている。
【００１６】
図５はプロペラファン２２の回転振動を実際に計測した場合の計測結果を示すものであり、横軸が回転数Ｔ［ｒｐｍ］、縦軸が振幅Ｓを示している。この図に示すように、実測値では、回転振動がピークとなる回転数ＴＰが７９３［ｒｐｍ］であり、この値に、固有振動回転数Ｘの値（６７５［ｒｐｍ］）が比較的近似していることが判る。
従って、許容回転数Ｚを固有振動回転数Ｘ未満となるように、室外機１０の制御基板５０が、ファンモータ２１によりプロペラファン２２の回転数を制御することにより、プロペラファン２２の回転振動がピークとならない範囲でプロペラファン２２を回転制御でき、プロペラファン２２の固有振動によるファンの割れ等を確実に回避することが可能になる。
【００１７】
この場合、例えば、固有振動回転数Ｘを予め設定した安全率で除した値を許容回転数Ｚの上限値とする方法や、固有振動回転数ＸのＹ％（１〜９９％の範囲の値、例えば９９％）を許容回転数Ｚの上限値とする方法を適用すればよい。なお、破壊回転数と固有振動回転数Ｘとの両方に基づいて各回転数未満に許容回転数Ｚを設定してもよいことは勿論である。
【００１８】
以上説明したように、本実施形態によれば、プロペラファン２２の一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数をプロペラファン２２の羽根枚数で除算することによって固有振動回転数Ｘを算出し、プロペラファン２２を固有振動回転数Ｘ未満に制御することにより、プロペラファン２２が固有振動で振動する事態を避けることが可能な許容回転数Ｚを設定することができる。従って、この許容回転数Ｚ内でプロペラファン２２を制御することにより、固有振動によるファンの割れを確実に回避することができる。
【００１９】
しかも、本実施形態では、プロペラファン２２の一次の固有振動数ｆ１を、プロペラファン２２を回転停止している状態で測定した値を使用するので、一次の固有振動数ｆ１の測定が容易である。ここで、プロペラファン２２を回転した場合の一次の固有振動数ｆ１とみられる振動のピークを実際に測定した場合、プロペラファン２２を回転停止している場合のピークより数Ｈｚ高くシフトするが、このシフト量を考慮して安全率を設定する等の方法を採用することにより、適切な許容回転数Ｚを設定することが可能である。
【００２０】
以上、本発明の一実施形態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、種々の変更実施が可能である。例えば、上記実施形態では、４枚羽根のプロペラファン２２に本発明を適用する場合について述べたが、これに限らず、２枚ファンや３枚ファン等の様々なプロペラファンに適用可能である。また、本発明は、室外機１０に限らず、プロペラファンを回転駆動する送風機に広く適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る室外機を示す図である。
【図２】室外機の分解斜視図である。
【図３】プロペラファンの加速度センサ取付位置を示す図である。
【図４】プロペラファン停止時の振動計測結果を示す図である。
【図５】プロペラファンの回転振動を実際に計測した場合の計測結果を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０ 室外機
２１ ファンモータ
２２ プロペラファン
３０ コンプレッサ
３１ アキュムレータ
５０ 制御基盤（制御部）
６０ 加速度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロペラファンの一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数を前記プロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、前記プロペラファンの回転数を、前記固有振動回転数未満に制御することを特徴とするファンの制御方法。
【請求項２】
前記プロペラファンの一次の固有振動数を、前記プロペラファンが回転停止した状態で測定したことを特徴とする請求項１に記載のファンの制御方法。
【請求項３】
プロペラファンと、プロペラファンを回転駆動するファンモータと、ファンモータを制御する制御部とを備え、前記プロペラファンの一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数を前記プロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、前記制御部は、前記ファンモータにより前記プロペラファンの回転数を前記固有振動回転数未満に制御することを特徴とする送風機。
【請求項１】
プロペラファンの一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数を前記プロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、前記プロペラファンの回転数を、前記固有振動回転数未満に制御することを特徴とするファンの制御方法。
【請求項２】
前記プロペラファンの一次の固有振動数を、前記プロペラファンが回転停止した状態で測定したことを特徴とする請求項１に記載のファンの制御方法。
【請求項３】
プロペラファンと、プロペラファンを回転駆動するファンモータと、ファンモータを制御する制御部とを備え、前記プロペラファンの一次の固有振動数を回転数に換算し、この回転数を前記プロペラファンの羽根枚数で除算した値を固有振動回転数とし、前記制御部は、前記ファンモータにより前記プロペラファンの回転数を前記固有振動回転数未満に制御することを特徴とする送風機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−３０９１２６（Ｐ２００７−３０９１２６Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３６５４９（Ｐ２００６−１３６５４９）
【出願日】平成１８年５月１６日（２００６．５．１６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１６日（２００６．５．１６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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