JP2011242095A - 冷凍装置の室外ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】台風など外風により、送風機の逆回転の回転数が非常に高くなり、モータの逆回転によって発生する逆起電圧によってインバータ等の電気部品が破損してしまうという問題を安価でかつ信頼性が高い方法で防止し、かつ通常運転時には省エネルギ化に適した室外ユニットを提供することを目的とする。
【解決手段】外風が強い場合には支柱１１のフラップ１３に連結したバネ１４の所定の弾性力を越える風圧がフラップ１３にかかり、略コノ字状として開いた支柱１１の外側の一端１１ａに設けたヒンジ１２を支点にフラップ１３が室外ユニット１ｘ内の流れに対し略直交するように開く一方、気流が室外ユニット内を順風で通過する場合は、フラップ１３がヒンジ１２を支点に略コノ字状として開いた支柱１１と略並行に成るように閉じ室外ユニット内の通風抵抗を低く抑える。
【選択図】図３

Description

本発明は、空気調和機やヒートポンプ式給湯機などの冷凍装置の室外ユニットに関するものである。

空気調和機やヒートポンプ式給湯機の室外ユニットは、熱交換器と、熱交換器の風下側に配置された送風ファンとを内部に収納するケーシングを備えている。これにより、送風ファンをモータで駆動回転させることにより、熱交換器等の冷媒中の熱と熱交換した空気をケーシングの正面の吹出口から室外ユニットの外に排出する。

ここで、室外ユニットは屋外に設置されているので、外からの風が室外ユニットの吹出口を通って送風ファンに当たることにより、送風ファンが通常の駆動回転方向と逆方向に回転してしまうことがある。この送風ファンの逆回転は、例えば台風などの風が強い場合には、送風ファンの回転数が非常に高くなり、送風ファンの羽根が破損してしまうという問題や、送風ファンがインバータ駆動式であるならば送風ファンの逆回転に伴うモータの逆回転によって発生する逆起電圧によってインバータ等の電気部品が破壊されてしまうという問題がある。

そこで、室外ユニットでの外からの風（以降、外風と表記）による送風ファンの逆回転を抑える従来技術として、ケーシングの前面側にブラインドを設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。

図７は、特許文献１に記載の室外ユニット（室外機）の外観を示すものである。室外機１００は、内部に圧縮機、四路弁、室外熱交換器、膨張弁、アキュムレータおよび送風機（送風ファン）（図示せず）を有している。また、上記室外機１００のケーシング１０１の前面側に、送風ファンからの吹き出し空気を前方に吹き出す吹出口１０２を設け、その吹出口１０２にブラインド１０３を開閉自在に取り付けている。

室外機１００が通常運転される場合は、送風ファンは、ケーシング１０１の裏面側から室外熱交換器を介して吸い込んだ空気を吹出口１０２から前方に吹き出す。この場合、室外機１００は、図７（ａ）に示すように、吹出口１０２のブラインド１０３が送風ファンからの吹き出し空気の風圧により押し上げられて、吹出口１０２が開く。

外風が室外機の吹出し側前方から吹付けた場合に、室外機１００は図７（ｂ）に示すように、吹出口１０２をブラインド１０３により閉じて、前方から外風が当たっても、ケーシング１０１内に逆風が入り込むのを妨げる。よって、送風ファンが逆回転し、送風ファンの破損、モータ駆動回路の破壊が起こる事を防止する。

また、ファングリルにファンからの吹出し気流や外風による風圧で回転するストッパを設けているものもある（例えば、特許文献２参照）。

また、外風の風圧で変形する弾性のファングリルの中心部に設けた回転抑制部にファンのハブ（ボス）部を接触させるものもある（例えば、特許文献３参照）。

特開２０００−１６１７１５号公報 特開２００２−２３５９３４号公報 特開２００４−３４７２０９号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の従来の構成では、室外ユニットの部品点数が増加するとともにブラインドを駆動する機構、制御装置が必要であり、室外ユニットの製品コストが上昇する。また室外ユニットの通常運転時の気流の抵抗が大きくなるという課題があった。

また、上記の特許文献２の従来の構成では、ごみや砂の詰まりなどによりストッパの回転機構部分の摩擦が大きくなり、ストッパが通常運転時と外風時の切替えなど正常に作動しなくなる（誤動作を起こす）等の課題があった。

また、上記の特許文献３の従来の構成では、外風は常に一定方向から吹くわけではないため、ファングリルの変形の仕方が接触時に変わる可能性があり、弾性的に変化する樹脂等の材料だとファンの接触の仕方次第で、部分的に破壊強度以上の力がかかる可能性があり、樹脂などの弾性材料のグリル、さらにはファンが破損する誤作動が生じやすいという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、例えば、台風など外風の風速が高く、送風機の逆回転の回転数が非常に高くなり、送風機の羽根そのものや、送風機がインバータ駆動式であるならば送風機の逆回転に伴うモータの逆回転によって発生する逆起電圧によってインバータ等の電気部品が破損してしまうという問題を安価でかつ信頼性が高い方法で防止し、かつ通常運転時には省エネルギ化に適した室外ユニットを提供するものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷凍装置の室外ユニットは、筐体内に設けられた送風機と、送風機の背面側に設けられた熱交換器と、送風機の前面側に設けられた吹き出しグリルと、熱交換器と送風機との間に設けられ送風機を駆動するモータと、モータを支持するモータ支持台とを備え、モータ支持台は、吹き出しグリルから空気が流入する時には通風抵抗を増加させ、熱交換器から空気が流入する時には通風抵抗を減少させる構造体を有することを特徴としたものである。

かかる構成とすることにより、台風など外風が強い場合には、モータ支持台に設けた構造体により室外ユニット内部の風路の通風抵抗が増加し、送風機の逆回転の回転数が抑制される。また、室外ユニットが組み込まれた空気調和機、ヒートポンプ式給湯機が通常に運転され、送風機によって、熱交換器の空気吸込側から流入した気流が室外ユニット内を順風で通過する場合は、モータ支持台に設けた構造体が通風抵抗を低く抑えるように可変する。

その結果、かかる構成の室外ユニットは、外風が強い場合には、送風機の逆回転の回転数が非常に大きくなるのを抑えられる一方、順風時は室外ユニット内の風路抵抗を小さく抑えて所定の風量を出す際のモータの入力を極力小さく抑えると共に風路抵抗増加による送風騒音の増加を抑えることができる。

本発明の冷凍装置の室外ユニットは、台風など外風が強い場合には、送風機の羽根そのものが破損してしまうという問題や、送風機がインバータ駆動式である場合、送風機の逆
回転に伴うモータの逆回転によって発生する逆起電圧によってインバータ等の電気部品が破損してしまうという問題を安価でかつ信頼性が高い方法で防止し、かつ通常運転時には機器の入力を極力小さくし省エネルギ化を図ることができる。

本発明の実施の形態１における空気調和機の室外ユニットの横断面図 同実施の形態１における室外ユニットの要部を示す縦断面図 同実施の形態１における室外ユニットのモータ支持台部を示す図 本発明の実施の形態２における室外ユニットの要部を示す縦断面図 同実施の形態２における室外ユニットのモータ支持台部を示す図 本発明の実施の形態３における室外ユニットのモータ支持台部を示す図 従来の室外ユニットの外観図

第１の発明は、筐体内に設けられた送風機と、送風機の背面側に設けられた熱交換器と、送風機の前面側に設けられた吹き出しグリルと、熱交換器と送風機との間に設けられ送風機を駆動するモータと、モータを支持するモータ支持台とを備え、モータ支持台は、吹き出しグリルから空気が流入する時には通風抵抗を増加させ、熱交換器から空気が流入する時には通風抵抗を減少させる構造体を有することを特徴とした冷凍装置の室外ユニットである。

かかる構成とすることにより、台風など外風が強い場合には、モータ支持台に設けた構造体により室外ユニット内部の風路の通風抵抗が増加し、送風機の逆回転の回転数が抑制される。また、室外ユニットが組み込まれた空気調和機、ヒートポンプ式給湯機が通常に運転され、送風機によって、熱交換器の空気吸込側から流入した気流が室外ユニット内を順風で通過する場合は、モータ支持台に設けた構造体が通風抵抗を低く抑えるように可変する。

その結果、かかる構成の室外ユニットは、外風が強い場合には、送風機の逆回転の回転数が非常に大きくなるのを抑えられ、順風時は室外ユニット内の風路抵抗を小さく抑えて所定の風量を出す際のモータの入力を極力小さく抑えると共に風路抵抗増加による送風騒音の増加を抑えることができる。

第２の発明は、特に第１の発明の構造体を、モータ支持台の支柱の少なくとも一方の側面にヒンジを介して設けられたフラップとするものである。

かかる構成とすることにより、台風など外風が強い場合には、モータ支持台の支柱に設けたフラップがヒンジを支点に室外ユニット内の流れに対し略直交する位置になり室外ユニット内部の風路抵抗を増加させ、送風機の逆回転の回転数が抑制される。また、室外ユニットが組み込まれた空気調和機、ヒートポンプ式給湯機が通常に運転され、送風機によって、熱交換器の空気吸込側から流入した気流が室外ユニット内を順風で通過する場合は、モータ支持台の支柱に設けたフラップが室外ユニット内の流れに対し略並行になる位置になり室外ユニット内の通風抵抗を低く抑える。

その結果、かかる構成の室外ユニットは、外風が強い場合には、送風機の逆回転の回転数が非常に大きくなるのを抑えられ、順風時は室外ユニット内の風路抵抗を小さく抑えて所定の風量を出す際のモータの入力を極力小さく抑えると共に風路抵抗増加による送風騒音の増加を抑えることができる。

第３の発明は、特に第２の発明において、支柱は前記ヒンジより送風機側から前記フラ
ップに連結する弾性体を有するものである。

かかる構成とすることにより、台風など外風が強い場合には、支柱の下流側から支柱のフラップに連結した弾性体の所定の弾性力を越える風圧がフラップにかかり、支柱の側面に設けたヒンジを支点に、フラップが室外ユニット内の流れに対し略直交するように開くことで室外ユニット内部の風路抵抗を増加させ、送風機の逆回転の回転数が抑制される。また、室外ユニットが組み込まれた空気調和機、ヒートポンプ式給湯機が通常に運転され、送風機によって、熱交換器の空気吸込側から流入した気流が室外ユニット内を順風で通過する場合は、順風時の流れによりフラップにかかる風圧が弾性体の縮む方向と同方向に力が働くため、弾性体の所定の弾性力と合わさり、フラップがヒンジを支点に支柱と略並行に成るように閉じ、室外ユニット内の通風抵抗を低く抑える。

その結果、安価な構造で、外風が強い場合には、送風機の逆回転の回転数が非常に大きくなるのを抑えられ、順風時は室外ユニット内の風路抵抗が小さく抑えて所定の風量を出す際のモータの入力を極力小さく抑えると共に風路抵抗増加による送風騒音の増加を抑えることができる。

第４の発明は、特に第３の発明において、支柱は送風機側に開いた略コノ字状の断面を有するものである。

かかる構成とすることにより、台風など外風が強い場合には、略コノ字状の断面の凹部が下流側からの風を受け止めるため、風圧がフラップにかかり易くなる一方、熱交換器の空気吸込側から流入した気流が室外ユニット内を順風で通過する場合は、室外ユニット内の通風抵抗を低く抑えることができる。

第５の発明は、特に第３または第４の発明において、支柱の熱交換器側を円弧状とすることでモータ支持台の支柱を気流が通過する際に支柱の後流に発生するカルマン渦の発生を極力小さく抑えることができ、室外ユニット内の通風抵抗を最小にすると共に支柱による発生するカルマン渦を吸い込んだ送風機での乱流騒音の増加を極力抑えることができる。

第６の発明は、少なくとも１つ以上の室内ユニットを備えるセパレート型の空気調和機に用いられる第１〜５のいずれか１つの発明の冷凍装置の室外ユニットである。

かかる構成とすることにより、本発明の空気調和機は、台風など外風が強い場合には、送風機の羽根そのものや、送風機がインバータ駆動式である場合の送風機の逆回転に伴うモータの逆回転によって発生する逆起電圧によってインバータ等の電気部品が破損してしまうという問題を安価でかつ信頼性が高い方法で防止し、かつ通常運転時には所定の空気調和性能を保ちつつ機器の入力を極力小さくし省エネルギ化を図ることができる。

第７の発明は、ヒートポンプ式給湯機に用いられる第１〜５のいずれか１つの発明の冷凍装置の室外ユニットである。

かかる構成とすることにより、本発明のヒートポンプ給湯機は、台風など外風が強い場合には、送風機の羽根そのものや、送風機がインバータ駆動式である場合の送風機の逆回転に伴うモータの逆回転によって発生する逆起電圧によってインバータ等の電気部品が破損してしまうという問題を安価でかつ信頼性が高い方法で防止し、かつ通常運転時には所定のヒートポンプによる加熱・給湯性能を保ちつつ機器の入力を極力小さくし省エネルギ化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における空気調和機の室外ユニットの横断面図である。図２は、同実施の形態における要部を示す室外ユニットの縦断面図である。図３（ａ）は同実施の形態１における外風時の室外ユニット内部のモータ支持台部を示す図、図３（ｂ）は同実施の形態における順風時の室外ユニット内部のモータ支持台部を示す図である。

少なくとも１つ以上の室内ユニットと室外ユニットとから構成されたセパレート型の空気調和機は、居室などの室内に設置した室内ユニットと室外に設置した室外ユニットを接続配管で接続し、室外ユニットの熱交換器での放熱／吸熱と、室内ユニットの熱交換器での吸熱／放熱を、冷媒を介して行うことで、室内の冷房／暖房を行う。

図１で示すように、セパレート型の空気調和機の室外ユニットは、筐体１と、筐体１内に設けられた圧縮機２と、筐体１内の吸込み側開口部１ａに設けられた熱交換器３と、筐体１内の熱交換器３の空気吸込側３ａと反対の面に設けられた羽根車４とオリフィス５からなる送風機６と、送風機６の吐出側に設けられた吹き出しグリル７と、送風機６を駆動するモータ８と、筐体１内でモータ８を支持し、送風機６の吸込み側に配置されたモータ支持台９で構成されている。なお、室外ユニットは、四路弁、膨張弁、アキュムレータ（図示せず）を有していてもよい。

また、図１〜図３に示すように、モータ支持台９は、モータ８を取り付ける台座部１０と、台座部１０を保持する２本の支柱１１からなり、支柱１１は、図１に示すように、送風機６による熱交換器３の空気吸込側３ａから流入した気流が室外ユニット１ｘ内を通過する場合を順風とした場合に、支柱１１の断面を順風時の流れの下流側に開いた略コノ字状とし、開いた支柱１１の外側の一端１１ａにヒンジ１２を設け、ヒンジ１２を支点に回転自由なフラップ１３を取付けている。フラップ１３のヒンジ１２に連結された反対側には支柱１１と連結した弾性体としてのバネ１４を設けている。弾性体としては、金属製のバネや樹脂製のゴムなどが採用できる。

以上のように構成された室外ユニット１ｘについて、以下その動作を説明する。

まず、モータ８により送風機６の羽根車４が回転し、羽根車４とオリフィス５により動圧と静圧が付加され、送風機６が送風作用をなし、筐体１の熱交換器３の空気吸込側３ａから流入した空気が室外ユニット１ｘ内を通過し、吹き出しグリル７側から室外ユニット１ｘ外に吹き出す。熱交換器３を通過する際、圧縮機２により熱交換器３内の冷媒管（図示せず）に送られた冷媒と熱交換して所定の熱交換能力を得る。

ここで、台風など外風が強い場合には、図３（ａ）に示すように、モータ支持台９の略コノ字状の断面の下流側から支柱１１のフラップ１３に連結したバネ１４の所定の弾性力を越える風圧がフラップ１３にかかり、略コノ字状として開いた支柱１１の外側の一端１１ａに設けたヒンジ１２を支点にフラップ１３が室外ユニット１ｘ内の流れに対し略直交するように開くことで室外ユニット１ｘ内部の風路抵抗を増加させ、送風機６の逆回転の回転数が抑制される。

また、室外ユニット１ｘが組み込まれた空気調和機が通常に運転され、送風機６によって、熱交換器３の空気吸込側３ａから流入した気流が室外ユニット１ｘ内を順風で通過する場合は、図３（ｂ）に示すように、順風時の流れによりフラップ１３にかかる風圧がバネ１４の縮む方向と同方向に力が働くため、バネ１４の所定の弾性力と合わさり、フラッ
プ１３がヒンジ１２を支点に略コノ字状として開いた支柱１１と略並行に成るように閉じ、室外ユニット１ｘ内の通風抵抗を低く抑える。

従って、その結果、モータ支持台９の支柱１１に設けたヒンジ１２に取り付けたフラップ１３とバネ１４という安価な構造で、台風など外風が強い場合には、送風機６の羽根車４そのものや、送風機６がインバータ駆動式である場合の送風機６の逆回転に伴うモータ８の逆回転によって発生する逆起電圧によってインバータ等の電気部品が破損してしまうという問題を信頼性が高い方法で防止し、かつ通常運転時には所定の空気調和性能を保ちつつ空気調和機の室外ユニット１ｘの入力を極力小さくし省エネルギ化を図ることができる。

（実施の形態２）
図４は、同実施の形態２における要部を示す室外ユニットの縦断面図である。図５（ａ）は同実施の形態における外風時の室外ユニット内部のモータ支持台部を示す図、図５（ｂ）は同実施の形態における順風時の室外ユニット内部のモータ支持台部を示す図である。

尚、実施の形態１と同じ構成要件については同一の符号を付して説明を省略する。

図４、図５に示すように、モータ支持台９の支柱１１は、断面を順風時の流れの下流側に開いた略コノ字状とし、開いた支柱１１の外側、内側の両端１１ａ、１１ｂにヒンジ１５ａ、１５ｂを設け、各々のヒンジ１５ａ、１５ｂを支点に回転自由なフラップ１６ａ、１６ｂを取付けている。フラップ１６ａ、１６ｂのヒンジ１５ａ、１５ｂに連結された反対側には支柱１１と連結したバネ１７ａ、１７ｂを設けている。

ここで、台風など外風が強い場合には、図５（ａ）に示すように、モータ支持台９の略コノ字状の断面の下流側から支柱１１のフラップ１６ａ、１６ｂに連結したバネ１７ａ、１７ｂの所定の弾性力を越える風圧がフラップ１６ａ、１６ｂにかかり、略コノ字状として開いた支柱１１の内外の両端１１ａ、１１ｂに設けたヒンジ１５ａ、１５ｂを支点にフラップ１６ａ、１６ｂが室外ユニット１ｘ内の流れに対し略直交するように開くことで室外ユニット１ｘ内部の風路抵抗をさらに増加させ、送風機６の逆回転の回転数が大きく抑制される。

また、室外ユニット１ｘが組み込まれた空気調和機が通常に運転され、送風機６によって、熱交換器３の空気吸込側３ａから流入した気流が室外ユニット１ｘ内を順風で通過する場合は、図５（ｂ）に示すように、順風時の流れによりフラップ１６ａ、１６ｂにかかる風圧がバネ１７ａ、１７ｂの縮む方向と同方向に力が働くため、バネ１７ａ、１７ｂの所定の弾性力と合わさり、フラップ１６ａ、１６ｂがヒンジ１５ａ、１５ｂを支点に略コノ字状として開いた支柱１１と略並行に成るように閉じ、室外ユニット１ｘ内の通風抵抗を低く抑える。

従って、その結果、モータ支持台９の支柱１１に設けたヒンジ１５ａ、１５ｂに取り付けたフラップ１６ａ、１６ｂとバネ１７ａ、１７ｂという安価な構造で、台風など外風が強い場合には、送風機６の羽根車４そのものや、送風機６がインバータ駆動式である場合の送風機６の逆回転に伴うモータ８の逆回転によって発生する逆起電圧によってインバータ等の電気部品が破損してしまうという問題を信頼性が高い方法で防止し、かつ通常運転時には所定の空気調和性能を保ちつつ空気調和機の室外ユニット１ｘの入力を極力小さくし省エネルギ化を図ることができる。

（実施の形態３）
図６（ａ）は実施の形態３における外風時の室外ユニット内部のモータ支持台部を示す図、図６（ｂ）は同実施の形態における順風時の室外ユニット内部のモータ支持台部を示す図である。

尚、実施の形態１と同じ構成要件については同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、モータ支持台９の支柱１８は、断面を順風時の流れの下流側に開いた略コノ字状とし、略コノ字状の断面の曲部１８ｃを大きな円弧としたものである。そして、開いた支柱１８の外側の一端１８ａにヒンジ１２を設け、ヒンジ１２を支点に回転自由なフラップ１３を取付けている。フラップ１３のヒンジ１２に連結された反対側には支柱１８と連結したバネ１４を設けている。

ここで、室外ユニット１ｘが通常に運転され、送風機６によって、熱交換器３の空気吸込側３ａから流入した気流が室外ユニット１ｘ内を順風で通過する場合は、モータ支持台９の支柱１８に設けたフラップ１３が室外ユニット１ｘ内の流れに対し略並行になる位置になり、かつ略コノ字状の断面の曲部１８ｃを大きな円弧とすることで、モータ支持台９の支柱１８を気流が通過する際に支柱１８の後流に発生するカルマン渦の発生を極力小さく抑えることができ、室外ユニット１ｘ内の通風抵抗を最小にすると共に支柱１８による発生するカルマン渦を吸い込んだ送風機での乱流騒音の増加を極力抑える。

尚、以上の実施の形態では、空気調和機の室外ユニットを例に説明したが、冷媒により水を加熱する室外ユニットと、室外ユニットにより生成された湯を貯めるタンクユニットからなるヒートポンプ式の給湯機の室外ユニットに設けても同様の効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる構成の室外ユニットは、モータ支持台の支柱に設けた安価な構造で外風が強い場合には、送風機の逆回転の回転数が非常に大きくなるのを信頼性が高い方法で防止し、順風時は室外ユニット内の風路抵抗が小さく抑えて所定の風量を出す際のモータの入力を極力小さく抑えると共に風路抵抗増加による送風騒音の増加を抑えることができる。

従って、家庭用空気調和機のセパレート型の室外ユニットやヒートポンプ式給湯機の室外ユニットのみならず、業務用の空調機、温水暖房機や業務用の冷凍機器などの用途にも適用できる。

１ 筐体
２ 圧縮機
３ 熱交換器
６ 送風機
７ 吹き出しグリル
８ モータ
９ モータ支持台
１０ 台座部
１１、１８ 支柱
１１ａ、１１ｂ、１８ａ 端
１２、１５ａ、１５ｂ ヒンジ
１３、１６ａ、１６ｂ フラップ
１４、１７ａ、１７ｂ バネ

Claims (7)

1. 筐体内に設けられた送風機と、前記送風機の背面側に設けられた熱交換器と、前記送風機の前面側に設けられた吹き出しグリルと、前記熱交換器と前記送風機との間に設けられ前記送風機を駆動するモータと、前記モータを支持するモータ支持台とを備え、前記モータ支持台は、前記吹き出しグリルから空気が流入する時には通風抵抗を増加させ、前記熱交換器から空気が流入する時には通風抵抗を減少させる構造体を有することを特徴とした冷凍装置の室外ユニット。
2. 前記構造体は、前記モータ支持台の支柱の少なくとも一方の側面にヒンジを介して設けられたフラップであることを特徴とした請求項１に記載の冷凍装置の室外ユニット。
3. 前記支柱は、前記ヒンジより送風機側から前記フラップに連結する弾性体を有することを特徴とした請求項２に記載の冷凍装置の室外ユニット。
4. 前記支柱は、送風機側に開いた略コノ字状の断面を有することを特徴とした請求項３に記載の冷凍装置の室外ユニット。
5. 前記支柱の熱交換器側を円弧状とすることを特徴とした請求項３または４に記載の冷凍装置の室外ユニット。
6. 少なくとも１つ以上の室内ユニットを備えるセパレート型の空気調和機に用いられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍装置の室外ユニット。
7. ヒートポンプ式給湯機に用いられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の冷凍装置の室外ユニット。

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