JP2009144996A - 空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ及びファンをケーシングの前面から取り出し易くした、メンテンナンスのよい空気調和装置を提供する。
【解決手段】空気調和装置１では、ケーシング４０内に、第１室内ファン３１及び第２室内ファン３２が、両軸モータ３０を挟むように配置され、両軸モータ３０によって回転する。ケーシング４０は、第１設置台４１と、第２設置台４２と、作業用の開口４３と、ガイド部材４４とを有している。第１設置台４１には、両軸モータ３０及び第１室内ファン３１が設置される。第２設置台４２は、第１設置台４１から分離されており、第２室内ファン３２が設置される。作業用の開口４３は、両軸モータ３０を取り付け又は取り外すときに使用される。ガイド部材４４は、第１設置台４１を作業用の開口４３の方向へ導く。
【選択図】図４

Description

本発明は、空気調和装置に関し、特に、電算機室で用いられる空気調和装置に関する。

電算機室を冷却する空気調和装置では、室内ユニットのケーシングの上段に熱交換器が配置され、下段に１つのモータと２つのファンとが配置されている。そして、モータが２つのファンを回転させることによって、電算機室内の空気がケーシングの上面から吸い込まれ、熱交換器で冷却された後、ケーシングの下方から吹き出される（例えば、特許文献１参照）。さらに、近年、ケーシングの上段に熱交換器が配置され、中段に１つのモータと２つのファンとが配置され、下段に圧縮機が配置された空気調和装置が使用されている。

上記のようなケーシングの下段に圧縮機を備えた空気調和装置では、ケーシング内の空間が有効に利用されるように、圧縮機の上部に装着される配管や機器が、モータ及びファンが収納されている中段の一部空間を占有している。その結果、作業者が、モータ及びファンをメンテナンスするときに、ケーシングの前面からモータ及びファンを取り出す作業が容易でなく、作業性を低下させる要因となっている。
特開２００２−２４３１９１号公報

本発明の課題は、モータ及びファンを本体ケーシングの前面から取り出し易くした、メンテンナンスのよい空気調和装置を提供することにある。

第１発明に係る空気調和装置は、両軸モータと、第１ファンと、第２ファンと、ケーシングとを備えている。第１ファン及び第２ファンは、両軸モータを挟むように配置され、両軸モータによって回転する。ケーシングは、両軸モータ、第１ファン及び第２ファンを収納する。さらに、ケーシングは、第１設置台と、第２設置台と、作業用の開口と、ガイド部とを有している。第１設置台には、両軸モータ及び第１ファンが設置される。第２設置台は、第１設置台から分離されており、第２ファンが設置される。作業用の開口は、両軸モータを取り付け又は取り外すときに使用される。ガイド部は、第１設置台を作業用の開口の方向へ導く。

この空気調和装置では、作業者が、両軸モータから第２ファンを分離することによって、第１設置台を作業用の開口側へ引き出すことができるので、両軸モータの取り出し作業が容易になる。

第２発明に係る空気調和装置は、第１発明に係る空気調和装置であって、作業用の空間をさらに有する。作業用の空間は、第２ファンを挟んで両軸モータと反対側にあり、第２ファンが仮置きされる。

この空気調和装置では、作業者が、両軸モータから第２ファンを分離したときに、作業用の空間に第２ファンを仮置きすることができるので、第２ファンをケーシングから取り外すための別の開口を設ける必要がない。

第３発明に係る空気調和装置は、第２発明に係る空気調和装置であって、第２ファンが、第２ファンロータと、第２ファンハウジングとを有している。第２ファンロータは、両軸モータに接続される。第２ファンハウジングは、第２ファンロータを収納する。第２ファンハウジングは、ボルトによって第２設置台に固定される。

この空気調和装置では、作業者が、第２ファンハウジングのボルトを外して作業用の空間へスライドさせるだけで、第２ファンを両軸モータの軸から分離することができるので、作業性がよい。

第１発明に係る空気調和装置では、作業者が、両軸モータから第２ファンを分離することによって、第１設置台を作業用の開口側へ引き出すことができるので、両軸モータの取り出し作業が容易になる。

第２発明に係る空気調和装置では、作業者が、両軸モータから第２ファンを分離したときに、作業用の空間に第２ファンを仮置きすることができるので、第２ファンをケーシングから取り外すための別の開口を設ける必要がない。

第３発明に係る空気調和装置では、作業者が、第２ファンハウジングのボルトを外して作業用の空間へスライドさせるだけで、第２ファンを両軸モータの軸から分離することができるので、作業性がよい。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

＜空気調和装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路図である。図１において、空気調和装置１は、室内ユニット２と、室内ユニット２に配管１８ａ，１８ｂを介して連結される室外ユニット３とを有している。室内ユニット２は、電算機室内に設置されており、室外ユニット３は、屋外に設置されている。空気調和装置１は、第１冷媒回路２０ａと第２冷媒回路２０ｂという２系統の冷媒回路を形成している。第１冷媒回路２０ａ及び第２冷媒回路２０ｂそれぞれは同様の構成を有しており、それらの冷媒回路内を循環する冷媒は、室内ユニット２側においては電算機室内の空気との間で熱交換を行い吸熱し、室外ユニット３側においては外気との間で熱交換を行い放熱する。

室内ユニット２は、圧縮機１０、蒸発器１１、及び室内電動膨張弁１３，１４を有し、冷媒回路の一部を構成している。さらに、室内ユニット２は、両軸モータ３０、第１室内ファン３１及び第２室内ファン３２を有しており、両軸モータ３０が第１室内ファン３１及び第２室内ファン３２を回転させ、蒸発器１１と熱交換を行う空気流を発生させる。

室外ユニット３は、凝縮器１２、室外メイン電動弁１５、室外バイパス電動弁１６、及び室外電磁開閉弁１７を有し、冷媒回路の一部を構成している。さらに、室外ユニット３は、第１室外ファン５１及び第２室外ファン５２を有しており、第１室外ファン５１及び第２室外ファン５２が、凝縮器１２と熱交換を行う空気流を発生させる。制御部６は、圧縮機１０、室内電動膨張弁１３，１４、室外メイン電動弁１５、室外バイパス電動弁１６及び室外電磁開閉弁１７を制御する。

なお、第１冷媒回路２０ａ及び第２冷媒回路２０ｂでは、同様の圧縮機１０、蒸発器１１、室内電動膨張弁１３，１４、凝縮器１２、室外メイン電動弁１５、室外バイパス電動弁１６及び室外電磁開閉弁１７を使用しているので、どちらか一方を説明する場合を除き、同じ名称と符号を付与して説明する。但し、第１冷媒回路２０ａと第２冷媒回路２０ｂとを区別して説明する場合、便宜上、第１冷媒回路２０ａでは、第１圧縮機１０ａ、第１蒸発器１１ａ、第１室内電動膨張弁１３ａ，１４ａ、第１凝縮器１２ａ、第１室外メイン電動弁１５ａ、第１室外バイパス電動弁１６ａ及び第１室外電磁開閉弁１７ａのように名称と符号を付与し、第２冷媒回路２０ｂでは、第２圧縮機１０ｂ、第２蒸発器１１ｂ、第２室内電動膨張弁１３ｂ，１４ｂ、第２凝縮器１２ｂ、第２室外メイン電動弁１５ｂ、第２室外バイパス電動弁１６ｂ及び第２室外電磁開閉弁１７ｂのように名称と符号を付与する。

（冷媒の循環）
以下に、空気調和装置１の２系統の冷媒回路のうち第１冷媒回路２０ａを例に挙げて、冷媒が第１冷媒回路２０ａ内を循環する様子について説明する。図１において、室内ユニット２側の第１圧縮機１０ａは、ガス冷媒を吸入して低圧状態から高圧状態へ圧縮し、この高圧状態のガス冷媒を吐出して室外ユニット３側へと送り込む。室外ユニット３側では、室内ユニット２側から送られてきた高圧状態のガス冷媒が第１凝縮器１２ａへと導かれ、第１凝縮器１２ａにおいて外気との間で熱交換を行って凝縮する。

このとき、室外ユニット３のケーシング（図示せず）の内部には第１室外ファン５１の駆動によって空気流が発生しており、第１凝縮器１２ａにおける熱交換が促される状態になっている。

また、第１冷媒回路２０ａには、第１圧縮機１０ａから出た冷媒が、第１凝縮器１２ａを通らずに、第１蒸発器１１ａへ向うためのホットガスバイパス配管が接続されている。このホットガスバイパス配管の途中に、第１室外バイパス電動弁１６ａが設けられており、低外気運転時に、第１室外バイパス電動弁１６ａの弁開度が制御される。

第１凝縮器１２ａの出口に接続されている配管には、第１室外メイン電動弁１５ａが設けられており、第１凝縮器１２ａから第１蒸発器１１ａに向う冷媒量を調節している。さらに、第１室外バイパス配管１９ａが第１室外メイン電動弁１５ａと並列に接続されており、その第１室外バイパス配管１９ａに第１室外電磁開閉弁１７ａが設けられている。

空気調和装置１が稼動しているときは、第１室外電磁開閉弁１７ａは常に開いている。したがって、第１室外メイン電動弁１５ａが開いているときは、第１凝縮器１２ａから出た冷媒の一部は、第１室外電磁開閉弁１７ａを通り、残りが第１室外メイン電動弁１５ａを通る。

第１室外メイン電動弁１５ａ及び第１室外電磁開閉弁１７ａそれぞれを通過した冷媒は合流し、第１室内電動膨張弁１３ａ，１４ａに入り、減圧されて低圧状態へと変化する。低圧状態となった液冷媒は、第１蒸発器１１ａへと導かれ、第１蒸発器１１ａで電算機室内の空気との間で熱交換を行って蒸発する。このとき、室内ユニット２内部には第１室内ファン３１の駆動によって空気流が発生しており、第１蒸発器１１ａにおける熱交換が促される状態になっている。こうして再び低圧のガス状態となった冷媒は、第１圧縮機１０ａの吸入管へと供給される。

＜室内ユニット２の構造＞
図２は、室内ユニット２の内部中央が視える正面図であり、図３は、室内ユニット２の内部が視える左側面図である。図２および図３においては、図の簡素化のために、主要部品以外の部品が一部省略されている。

室内ユニット２のケーシング４０は、略直方体形状を有しており、主として、正面板４０ａと、右側面板４０ｂと、左側面板４０ｃと、背面板４０ｄと、天板４０ｅと、底板４０ｆとから構成されている。

右側面板４０ｂは、正面板４０ａ側から見て正面板４０ａの右側に位置しており、左側面板４０ｃは、正面板４０ａ側から見て正面板４０ａの左側に位置している。天板４０ｅには、電算機室内の空気をケーシング４０の内部に吸い込むための多数のスリットが形成されている。

ケーシング４０の内部の空間は、３段構成となっており、上から順に空間Ｓ１、空間Ｓ２及び空間Ｓ３に分割される。上段の空間Ｓ１には、蒸発器１１、ドレンパン４６および電装品箱６０が配置されている。中段の空間Ｓ２には、両軸モータ３０、第１室内ファン３１及ぶ第２室内ファン３２配置されている。下段の空間Ｓ３には、圧縮機１０が配置されている。

正面板４０ａを開くことにより、空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３へ作業者が手を差し込んで作業するための作業用の開口が現われ、作業者は、ケーシング４０の内部に配置されている各種部品のメンテナンス作業を行うことができる。

＜主要部品の構成＞
（蒸発器）
蒸発器１１は、クロスフィンチューブ式の熱交換器であり、室内ユニット２を左側面板４０ｃ側から見て略Ｖ字形状を有している。蒸発器１１のＶ字の頂点は、下方を向いている。蒸発器１１は、正面板４０ａ側から見て電装品箱６０の奥側に配置されており、左右方向におおよそ正面板４０ａと同じ幅を有している。

（ドレンパン）
ドレンパン４６は、板金製の皿形状の導水路であり、蒸発器１１の表面において結露したドレン水を回収し、ケーシング４０の外部に連通するドレン管４７へと案内する。ドレンパン４６は、蒸発器１１のＶ字の頂点部分に沿ってその真下に配置されており、正面板４０ａ側から見て左右方向におおよそ蒸発器１１と同じ幅を有している。これにより、ドレンパン４６は、蒸発器１１の表面から落下するドレン水を受け取ることができるようになっている。

（両軸モータ、第１室内ファン及び第２室内ファン）
正面板４０ａ側から見て、第１室内ファン３１と第２室内ファン３２とは、両軸モータ３０を挟むように並べられており、両軸モータ３０の右側に第１室内ファン３１が配置され、両軸モータ３０の左側に第２室内ファン３２が配置されている。第１室内ファン３１及び第２室内ファン３２は、いずれもシロッコファンである。

第１室内ファン３１及び第２室内ファン３２が駆動されると、天板４０ｅに形成されているスリットから吸い込まれた空気は、クロスフィンチューブ式の蒸発器１１を通り抜けながら冷媒との間で熱交換を行い冷却される。冷却された空気は、第１室内ファン３１及び第２室内ファン３２に吸い込まれ、真下に向けて吹き出される。

第１室内ファン３１及び第２室内ファン３２から真下に向けて吹き出された空気は、ケーシング４０の底板４０ｆに形成されている吹出口を介して床下に流れ込む。

図４（ａ）は、図２のＡ−Ａ線で切断したときの平面断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の両軸モータ、第１室内ファン及び第２室内ファンを移動させた平面断面図である。図４（ａ）において、正面板４０ａ側から視て、両軸モータ３０の右側から水平方向に突出している第１軸３０ａは、第１室内ファン３１の第１ファンロータ３１ａと連結されており、第１軸３０ａの回転が第１ファンロータ３１ａへと伝えられる。同様に、両軸モータ３０の左側から水平方向に突出している第２軸３０ｂは、第２室内ファン３２の第２ファンロータ３２ａと連結されており、第２軸３０ｂの回転が第２ファンロータ３２ａへと伝えられる。

（第１設置台、ガイド部材及び支持板）
両軸モータ３０と第１室内ファン３１とは、第１設置台４１に固定されている。第１設置台４１は、空間Ｓ２と空間Ｓ３との境界に設けられた複数の支持板の上に載っている。これら複数の支持板は、正面板４０ａ側から視て、第１設置台４１の右下方に配置されている右側支持板４８ａと、第１設置台４１の中央付近に配置されている中間支持板４８ｂと、第１設置台４１の左下方に配置されている左側支持板４８ｃとから成るが、説明の便宜上、右側支持板４８ａ、中間支持板４８ｂ及び左側支持板４８ｃを総称して支持板４８と呼ぶ。支持板４８は、ケーシング４０の背面板４０ｄ側から開口４３に向って延びている。

また、第１設置台４１は左右を２つのガイド部材で支持されている。これら２つのガイド部材は、第１設置台４１の右側端面と対向する右側ガイド部材４４ａと第１設置台４１の左側端面と対向する左側ガイド部材４４ｂとから成るが、説明の便宜上、右側ガイド部材４４ａ及び左側ガイド部材４４ｂを総称してガイド部材４４と呼ぶ。ガイド部材４４は、ケーシング４０の背面板４０ｄ側から開口４３に向って延びている。

第１設置台４１は、通常、ボルト９１によって支持板４８に固定されているが、ボルト９１を外すことによって、支持板４８上を移動することが可能となる。したがって、作業者が第１設置台４１を引っ張ることによって、第１設置台４１がガイド部材４４に沿って支持板４８上を移動し、開口４３まで引き出される。

（第２設置台４２）
第２室内ファン３２は、第２設置台４２にボルト９２によって固定されている。第２設置台４２は、空間Ｓ２と空間Ｓ３との境界に固定されている。第２設置台４２の前方（正面板４０ａ側）には、空間Ｓ２の上方に向って隆起する段差面４９があるので、作業者は、第２設置台４２を開口４３側へ引き出すことができない。しかし、正面板４０ａ側から視て第２設置台４２の左側には、作業用の空間４５が設けられているので、作業者は、第２室内ファン３２を第２設置台４２から外して仮置きすることができる。

（圧縮機）
圧縮機１０は、制御部６によって回転数が制御される容量可変のインバータ圧縮機であり、空間Ｓ３の前方（正面板４０ａ側）に配置されている。圧縮機１０の上方には、付属機器が取り付けられており、圧縮機１０とその付属機器とを含めた高さは、空間Ｓ３の高さを超えて、空間Ｓ２まで占有している。その結果、空間Ｓ２に段差面４９が形成されている。

（制御部）
図２，図３において、空間Ｓ１の正面板４０ａ側に電装品箱６０が設置されている。電装品箱６０は、略直方体形状の箱であり、その内部には、制御部６を構成する電子部品及び電子回路が収容されている。図５は、本発明の一実施形態に係る空気調和装置の制御ブロック図であり、図５において、制御部６は、マイコン６２、メモリ６３、第１インバータ回路６４、第２インバータ回路６５、第１駆動回路６６、第２駆動回路６７、第３駆動回路６８、及びリレー回路６９を搭載している。

制御部６は、第１インバータ回路６４及び第２インバータ回路６５を介して、第１圧縮機１０ａ及び第２圧縮機１０ｂを駆動する。また、制御部６は、第１駆動回路６６を介して第１室内電動膨張弁１３ａ，１４ａを駆動し、第２駆動回路６７を介して第２室内電動膨張弁１３ｂ，１４ｂを駆動し、第３駆動回路６８を介して第１室外メイン電動弁１５ａ、第２室外メイン電動弁１５ｂ、第１室外バイパス電動弁１６ａ及び第２室外バイパス電動弁１６ｂを駆動する。さらに、制御部６は、リレー回路６９を介して第１室外電磁弁１７ａ及び第２室外電磁弁１７ｂを動作させる。

＜両軸モータ、第１室内ファン及び第２室内ファンのメンテナンス＞
図２及び図４において、作業者は、両軸モータ３０、第１室内ファン３１及び第２室内ファン３２を交換、又は修理するとき、ケーシング４０から正面板４０ａを外して、空間Ｓ２の開口４３を露出させる。なお、開口４３の大きさは、空間Ｓ２の正面とほぼ同等である。

（両軸モータ、第１室内ファン及び第２室内ファンの取り外し）
作業者は、両軸モータ３０の第２軸３０ｂと第２室内ファン３２の第２ファンロータ３２ａとの連結を解除する。そして、第２室内ファン３２の第２ファンハウジング３２ｂと第２設置台４２とを固定しているボルト９２を外し、第２室内ファン３２を作業用の空間４５へ押して、両軸モータ３０から第２室内ファン３２を分離する。

次に、作業者は、第１設置台４１と支持板４８とを固定しているボルト９１を外す。ボルト９１が外された後は、第１設置台４１は支持板４８の上に載っているだけであるので、第１設置台４１を開口４３側へ移動させることが可能となる。作業者は、第１設置台４１に両軸モータ３０と第１室内ファン３１を載せたまま、第１設置台４１をガイド部材４４に沿って開口４３側へ引き出し、第１設置台４１から両軸モータ３０及び第１室内ファン３１を取り外すことができる。

なお、両軸モータ３０の第２軸３０ｂは、第２室内ファン３２側へ突出しているが、第２軸３０ｂの高さが、段差面４９の高さよりも高いので、第１設置台４１を開口４３側へ引き出すときに、第２軸３０ｂが段差面４９と干渉することはない。

作業者は、第１設置台４１から両軸モータ３０及び第１室内ファン３１を取り外した後に、第１設置台４１をガイド部材４４に沿って、元の位置へ戻す。そして、第２室内ファン３２を作業用の空間４５から第１設置台４１まで移動させ、再び、第１設置台４１を開口４３側へ引き出す。これによって、第２室内ファン３２をケーシング４０の外側へ取り出すことができる。

（両軸モータ、第１室内ファン及び第２室内ファンの取り付け）
作業者は、メンテナンスが完了した後、第１設置台４１に第２室内ファン３２を載せて第１設置台４１を元の位置へ戻す。そして、第２室内ファン３２を、第１設置台４１から第２設置台４２を経て作業用の空間４５へ移動させる。次に、作業者は、第１設置台４１を開口４３側へ引き出し、両軸モータ３０と第１室内ファン３１を第１設置台４１上に固定する。そして、再び、第１設置台４１を元の位置へ戻し、第１設置台４１を支持板４８にボルト９１で固定する。そして、作業者は、第２室内ファン３２を作業用の空間４５から第２設置台４２へ移動させ、第２ファンロータ３２ａと両軸モータ３０の第２軸３０ｂとを連結する。そして、第２ファンハウジング３２ｂを第２設置台４２にボルト９２で固定する。このようにして、両軸モータ３０、第１室内ファン３１及び第２室内ファン３２の取り付けが完了する。

＜特徴＞
（１）
空気調和装置１では、作業者は、両軸モータ３０から第２室内ファン３２を分離することによって、第１設置台４１を開口４３側へ引き出すことができるので、両軸モータ３０の取り出し作業が容易である。また、作業者は、両軸モータ３０から第２室内ファン３２を分離したときに、作業用の空間４５に第２室内ファン３２を仮置きすることができるので、第２室内ファン３２をケーシング４０から取り外すための別の開口を設ける必要がない。

（２）
空気調和装置１では、作業者は、両軸モータ３０の第２軸３０ｂと第２ファンロータ３２ａとの連結を解除し、ボルト９２を外して第２ファンハウジング３２ｂを作業用の空間４５へスライドさせるだけで、第２室内ファン３２全体を両軸モータ３０の軸から分離することができるので、作業性がよい。

本発明は、ケーシングの前面から両軸モータ、第１室内ファン及び第２室内ファンを取り出し易くしたので、ファン用モータの交換がよく行われる空気調和装置、特に、電算機室で用いられる空気調和装置に有用である。

本発明の一実施形態に係る空気調和装置の冷媒回路図。 本発明の一実施形態に係る空気調和装置の室内ユニットの正面図。 本発明の一実施形態に係る空気調和装置の室内ユニットの左側面図。 図２のＡ−Ａ線で切断したときの平面断面図。 本発明の一実施形態に係る空気調和装置の制御ブロック図。

符号の説明

１ 空気調和機
３０ 両軸モータ
３１ 第１室内ファン
３２ 第２室内ファン
３２ａ 第２ファンロータ
３２ｂ 第２ファンハウジング
４０ ケーシング
４１ 第１設置台
４２ 第２設置台
４３ 開口
４４ ガイド部
４５ 空間
９２ ボルト

Claims (3)

1. 両軸モータ（３０）と、
   前記両軸モータ（３０）を挟むように配置され、前記両軸モータ（３０）によって回転する第１ファン（３１）及び第２ファン（３２）と、
   前記両軸モータ（３０）、前記第１ファン（３１）及び前記第２ファン（３２）を収納するケーシング（４０）と、
   を備え、
   前記ケーシング（４０）は、
   前記両軸モータ（３０）及び前記第１ファン（３１）が設置される第１設置台（４１）と、
   前記第１設置台（４１）から分離され、前記第２ファン（３２）が設置される第２設置台（４２）と、
   前記両軸モータ（３０）を取り付け又は取り外すための作業用の開口（４３）と、
   前記第１設置台（４１）を前記開口（４３）の方向へ導くためのガイド部（４４）と、
   を有する、
   空気調和装置（１）。
2. 前記第２ファン（３２）を挟んで前記両軸モータ（３０）と反対側に、前記第２ファン（３２）を仮置きするための作業用の空間（４５）、
   をさらに有する、
   請求項１に記載の空気調和装置（１）。
3. 前記第２ファン（３２）は、
   前記両軸モータ（３０）に接続される第２ファンロータ（３２ａ）と、
   前記第２ファンロータ（３２ａ）を収納する第２ファンハウジング（３２ｂ）と、
   を有しており、
   前記第２ファンハウジング（３２ｂ）は、ボルト（９２）によって前記第２設置台（４２）に固定される、
   請求項２に記載の空気調和装置（１）。

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