JP2013120038A - 空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】電食を防止することができる空気調和機を提供する。
【解決手段】モールド電動機と、モールド電動機により駆動されるクロスフローファン９とを備えた空気調和機であって、モールド電動機は、シャフト１１と、シャフト１１を回転支持するシャフト側軸受１２、反シャフト側軸受１３とを備え、シャフト側軸受１２、反シャフト側軸受１３は、シャフト１１に固定された軸受内輪と、軸受内輪と対の軸受外輪とで構成され、クロスフローファン９は、シャフト１１の軸方向に対して所定の角度で傾斜を持たせた複数枚のブレード９１が設けられており、モールド電動機１９が回転すると、ブレード９１によってモールド電動機１９に向かった圧力を発生させ、軸受内輪を軸受外輪に押しつけるものである。
【選択図】図７

Description

本発明は、空気調和機に関し、特に、電食の発生を防止する空気調和機に関する。

従来の空気調和機は、回転体部分である回転軸の端面中心部と、静止体部分である中央部蓋壁との間に導電性のコイルスプリングを設けることで電食を防止するものであった（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の空気調和機は、導電性テープを用いることにより、出力側のブラケットと反出力側のブラケットを短絡させ、両方のブラケットを同電位とすることで電食を防止するものであった（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−１３９０６６号公報（段落［０００８］） 特開２００７−２０３４８号公報（段落［００２１］）

従来の空気調和機においては、シャフトの軸受け外輪と軸受け内輪との位置関係に着目すると、シャフトが回転していないとき、シャフトの軸受け外輪と軸受け内輪との位置関係がずれることはなかった。よって、このときには、軸受け内外輪間に電位差が生じなかった。そのため、シャフトが回転していないときには、軸受け内外輪間において、シャフトの軸受け外輪と軸受け内輪とは導通状態であった。よって、この場合においては、軸受け内外輪間の短絡状態を維持することができた。

しかしながら、従来の空気調和機のファンは、シャフトが回転すればするほど、シャフトに対してさまざまな荷重がかかり、シャフトの軸受け外輪と軸受け内輪との位置関係がずれてしまうことがあった。軸受け内外輪間の間隔が変動することにより、軸受け内外輪間に電位差が生じてしまうことがあった。このため、軸受け内外輪間の短絡状態を維持できず、電食が生じることがあった。

この結果、従来の空気調和機では電食の発生を防止することができないという問題点があった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、電食の発生を防止することができる空気調和機を提供することを目的とするものである。

本発明の空気調和機は、電動機と、前記電動機により駆動されるクロスフローファンとを備えた空気調和機であって、前記電動機は、シャフトと、前記シャフトを回転支持する軸受とを備え、前記軸受は、前記シャフトに固定された軸受内輪と、前記軸受内輪と対の軸受外輪とで構成され、前記クロスフローファンは、前記シャフトの軸方向に対して所定の角度で傾斜を持たせた複数枚のブレードが設けられており、前記電動機が回転すると、前記ブレードによって前記電動機に向かった圧力を発生させ、前記軸受内輪を前記軸受外輪に押しつけるものである。

本発明は、電食の発生を防止することができることにより、長寿命で信頼性の高い空気調和機を提供することができるという効果を有する。

本発明の実施の形態１における空気調和機を示す概略図である。 本発明の実施の形態１における室内機５２の分解斜視図である。 従来の空気調和機の電動機の電食の発生を防ぐ構造の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１における電動機ＡＳＳＹ１８の構成図である。 本発明の実施の形態１における電動機ＡＳＳＹ１８の断面図である。 従来の空気調和機のモールド電動機１９を用いた電気的モデルの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるモールド電動機１９のシャフト側軸受１２、反シャフト側軸受１３に圧力を与える構成を示す図である。 本発明の実施の形態１における電気的モデルの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１におけるモールド電動機１９の回転数と軸受けにかかる圧力との相関関係を示す図である。 本発明の実施の形態２における電動機ＡＳＳＹ１８の断面図である。 本発明の実施の形態２におけるモールド電動機１９の軸受けに圧力を与える構成を示す図である。 本発明の実施の形態２におけるモールド電動機１９の回転数と軸受けにかかる圧力との相関関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

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を示す概略図である。図１に示すように、空気調和機は、室内機５２及び室外機５３を備え、冷媒配管を介して互いに接続されるものである。空気調和機は、室内機５２及び室外機５３を運転することにより、冷媒配管を流れる冷媒の熱交換がなされ、その結果として、室内に冷風や温風等を供給する。

図２は、本発明の実施の形態１における室内機５２の分解斜視図である。図２に示すように、室内機５２は、クロスフローファン９、電動機第１マウント１６、電動機第２マウント１７、電動機ＡＳＳＹ１８、室内機ベース２０、軸受けマウント５５、及びすべり軸受け５６等から形成されるものである。

クロスフローファン９は、ブレード９１が設けられており、回転することで径内方向に室内の空気を流入させ、流入させた流入空気をブレード９１の径外方向に流出させるものである。クロスフローファンのシャフト５７は、クロスフローファン９に固定され、クロスフローファン９を支えるものである。すべり軸受け５６は、クロスフローファン９の回転時、クロスフローファン９の振動を抑制すると共に、軸受けマウント５５との摩擦を軽減させるものである。軸受けマウント５５は、クロスフローファンのシャフト５７を摺動支持するものである。

電動機第１マウント１６及び電動機第２マウント１７は、電動機ＡＳＳＹ１８を支持固定するものである。電動機ＡＳＳＹ１８は、クロスフローファン９をシャフト１１を介して回転させるものである。室内機ベース２０は、クロスフローファン９、電動機第１マウント１６、電動機第２マウント１７、電動機ＡＳＳＹ１８、軸受けマウント５５、及びすべり軸受け５６等を支持固定するベースである。

クロスフローファン９には、クロスフローファンのシャフト５７が取り付けられる。クロスフローファンのシャフト５７は、すべり軸受け５６に取り付けられる。すべり軸受け５６は、軸受けマウント５５に取り付けられる。軸受けマウント５５は、室内機ベース２０に取り付けられる。

また、クロスフローファン９は、シャフト１１に固定される。シャフト１１は、後に図４、５で詳述するように、モールド電動機１９に設けられており、モールド電動機１９は、電動機ＡＳＳＹ１８の構成要素となっている。

電動機第１マウント１６及び電動機第２マウント１７は、電動機ＡＳＳＹ１８を挟み込んで固定し、電動機ＡＳＳＹ１８と一体となる。電動機ＡＳＳＹ１８は、電動機第１マウント１６及び電動機第２マウント１７と一体となった状態で、室内機ベース２０に取り付けられる。

また、室内機ベース２０又は図示しない本体ケースには、図示しない熱交換器や基板等が取り付けられ、冷媒配管等が設けられ、前面パネルが取り付けられた室内機５２が形成される。

そして、室内機５２は、取り付けられた基板の制御信号に基づいてモールド電動機１９が回転駆動する。この回転が、シャフト１１を介してクロスフローファンのシャフト５７に伝達され、クロスフローファン９が回転する。こうすることで、室内機５２に搭載されている熱交換器に室内空気を循環すると共に、熱交換器で熱交換した冷気や暖気等の気体を室内に送風し、室内の冷房や室内の暖房等を行う。

次に、従来の空気調和機における電食の発生を防ぐ構造の一例について説明し、電動機の構造について説明した後、その電動機の構造に依存せずに電食の発生を防ぐ構造について説明する。

まず、図３は、従来の空気調和機の電動機の電食の発生を防ぐ構造の一例を示す図である。図３に示すように、従来の空気調和機は、クロスフローファン９、電動機ＡＳＳＹ１８、軸受けマウント５５、すべり軸受け５６、クロスフローファンのシャフト５７、及び電動機の電食の発生を防ぐためのアース６５等を備えるものである。具体的には、電動機ＡＳＳＹ１８のシャフト１１と、クロスフローファン９と、すべり軸受け５６と、対地とをアース６５を介して導通状態にすることでアース経路が形成されている状態となっている。このようにすることで、従来は電動機の電食の発生を防止するようにしていた。

次に、電動機の構造について、図４及び図５を用いて説明する。
図４は、本発明の実施の形態１における電動機ＡＳＳＹ１８の構成図である。図５は、本発明の実施の形態１における電動機ＡＳＳＹ１８の断面図である。

図４に示すように、電動機ＡＳＳＹ１８は、モールド電動機１９に対して、シャフト側にラバーマウント１４が設けられ、反シャフト側にラバーマウント１５が設けられたものである。ここで、シャフト側とは、シャフト１１が電動機ＡＳＳＹ１８から突出して設けられている側を意味し、反シャフト側とは、シャフト側とは反対側を意味するものとする。

ラバーマウント１４及びラバーマウント１５は、リング状のゴム等から形成される部品である。ラバーマウント１４及びラバーマウント１５は、モールド電動機１９の振動を吸収するものである。よって、空気調和機は、モールド電動機１９にラバーマウント１４及びラバーマウント１５が装着された電動機ＡＳＳＹ１８を組み込むことで、モールド電動機１９の振動を防止することができる。

図５に示すように、電動機ＡＳＳＹ１８は、固定子モールド８０、ロータ４、シャフト１１、シャフト側軸受１２、反シャフト側軸受１３、第１ブラケット６、第２ブラケット７、及び第３ブラケット８等を備えているものである。

固定子モールド８０は、外部から電圧が印加されることにより、ロータ４を回転させるものである。ロータ４は、自身が回転することにより、ロータ４に固定されたシャフト１１を回転させるものである。シャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３は、回転運動するシャフト１１の荷重を受けると共に、シャフト１１を支持するものである。

固定子モールド８０は、固定子部１０と第３ブラケット８とをモールド樹脂３で封入することで形成される。固定子部１０は、絶縁部１、巻線２、コア３０、基板５から形成される。

絶縁部１は、巻線２とコア３０とを絶縁させるものである。巻線２は、銅で形成される導線であり、コア３０に複数回巻き付けられ、導線中を電流が流れたときに誘導磁界を形成するものである。コア３０は、鉄で形成され、巻線２からの誘導磁界により、ロータ４に回転磁界を生じさせるものである。基板５は、外部から電圧が印加されたとき、モールド電動機１９の定格に基づいた電流を巻線２に流すように制御する回路基板である。

絶縁部１は、基板５に取り付けられる。巻線２は、絶縁部１を介在させて、鋼板を積層したコア３０に巻かれる。これにより、コア３０、絶縁部１、巻線２、基板５を備えた固定子部１０が形成される。基板５は、モールド電動機１９を駆動する駆動素子等の電子部品を実装している。固定子モールド８０は、固定子部１０と第３ブラケット８とをモールド樹脂３で封入することで形成される。ロータ４は、固定子モールド８０に対して所定の空隙を介して固定子モールド８０に挿入される。ロータ４と一体的に回転するシャフト１１は、シャフト側にシャフト側軸受１２が形成され、反シャフト側に反シャフト側軸受１３が形成される。

シャフト側軸受１２は、軸受外輪３６と軸受内輪３７とから形成され、軸受外輪３６と軸受内輪３７との間に鉄ボール８２やグリス等の潤滑剤が設けられる。反シャフト側軸受１３は、軸受外輪３４と軸受内輪３５とから形成され、軸受外輪３４と軸受内輪３５との間に鉄ボール８１やグリス等の潤滑剤が設けられる。軸受内輪３７と軸受内輪３５とにはシャフト１１が固定され、ロータ４の回転に応じてシャフト１１が回転可能に形成されている。

第１ブラケット６は、固定子モールド８０の一部を支持するものであり、シャフト側軸受１２が固定子モールド８０に対して摺動可能であるときには、シャフト側軸受１２の摺動時の境界面を形成し、シャフト側軸受１２の一部を支持することになる。第２ブラケット７は、固定子モールド８０と反シャフト側軸受１３との間に設けられ、固定子モールド８０の一部と反シャフト側軸受１３の一部とを支持するものである。第３ブラケット８は、シャフト側軸受１２を支持するものである。

要するに、電動機ＡＳＳＹ１８は、巻線２、モールド樹脂３、ロータ４、基板５、第１ブラケット６、第２ブラケット７、第３ブラケット８、絶縁部１、固定子部１０、シャフト１１、シャフト側軸受１２、反シャフト側軸受１３、ラバーマウント１４、ラバーマウント１５、コア３０、軸受外輪３４、軸受内輪３５、軸受外輪３６、及び軸受内輪３７等から形成されるものである。

また、モールド電動機１９は、電動機ＡＳＳＹ１８の構成要素のうち、ラバーマウント１４及びラバーマウント１５以外の構成要素から形成されるものである。

なお、上記で説明した電動機ＡＳＳＹ１８は一例を示すものであり、これに限定されるものではない。

なお、上記で説明したモールド電動機１９は一例を示すものであり、これに限定されるものではない。

なお、「モールド電動機１９」は、本発明における「電動機」に相当する。
なお、「シャフト側軸受１２」は、本発明における「第１軸受」に相当する。
なお、「反シャフト側軸受１３」は、本発明における「第２軸受」に相当する。

次に、図６で従来のモールド電動機１９の電気的モデルを説明した後、上記で説明した電動機ＡＳＳＹ１８の構造に依存せずに電食を防ぐ構造について図７〜９を用いて説明する。なお、図６で示す黒点は、モールド電動機１９を構成している部材を表し、対応する符号を付記している。

図６は、従来の空気調和機のモールド電動機１９を用いた電気的モデルの一例を示す図である。図６に示すように、電圧を印加したときにおいて、モールド電動機１９は、各部品間でそれぞれ浮遊容量としての静電容量が存在することとなり、それぞれが電気的に接続されている状態となっている。

例えば、ロータ４とコア３０との間には、コア−ロータ間容量２３が存在する。また、回路やコイル等を含む部分をＩＮＶ部（インバータ部）とすると、ＩＮＶ部２４とコア３０との間には、ＩＮＶ部−コア間容量２２が存在する。

また、例えば、ロータ４とシャフト１１は、一体的に形成されており、同電位である。ロータ４とＩＮＶ部２４との間、すなわち、シャフト１１とＩＮＶ部２４との間には、その他の容量として、その他容量２１が存在する。

また、例えば、コア３０と第２ブラケット７との間には、コア−第２ブラケット間容量３９が存在する。ＩＮＶ部２４と第２ブラケット７との間には、ＩＮＶ部−第２ブラケット間容量２６が存在する。

また、例えば、第２ブラケット７と軸受外輪３４とは同電位であり、シャフト１１と軸受内輪３５とは同電位である。軸受外輪３４と軸受内輪３５との間には、軸受内外輪間浮遊容量２７が存在する。つまり、第２ブラケット７とシャフト１１との間には、軸受内外輪浮遊容量２７が存在する。また、軸受内外輪間浮遊容量２７は反シャフト側軸受１３の静電容量である。

また、例えば、コア３０と第３ブラケット８との間には、コア−第３ブラケット間容量４３が存在する。第３ブラケット８とＩＮＶ部２４との間には、ＩＮＶ部−第３ブラケット間容量４０が存在する。

また、例えば、第３ブラケット８と第２ブラケット７との間には、第３ブラケット−第２ブラケット間容量４２が存在する。

また、例えば、第３ブラケット８と軸受外輪３６とは同電位であり、シャフト１１と軸受内輪３７とは同電位である。軸受外輪３６と軸受内輪３７との間には、軸受内外輪間浮遊容量２８が存在する。つまり、第３ブラケット８とシャフト１１との間には、軸受内外輪間浮遊容量２８が存在する。また、軸受内外輪間浮遊容量２８はシャフト側軸受１２の静電容量である。

このような電気的構成を前提として、駆動素子を実装した基板５から巻線２にＩＮＶ部２４の電圧を印加した場合について具体的に説明する。

ＩＮＶ部２４の電圧が印加されると、シャフト１１が回転し始める。そのとき、軸受外輪３４と軸受内輪３５との間にある鉄ボール８１の回転が始まる。また、軸受外輪３６と軸受内輪３７との間にある鉄ボール８２の回転が始まる。これにより、軸受外輪３４、軸受内輪３５、及び鉄ボール８１との接触箇所がシャフト１１の回転に応じて変化し、シャフト１１の回転数が上がるにつれて、その接触箇所の変化する頻度が増加し、接触箇所も変動する。同様に、軸受外輪３６、軸受内輪３７、及び鉄ボール８２との接触箇所がシャフト１１の回転に応じて変化し、シャフト１１の回転数が上がるにつれて、その接触箇所の変化する頻度が増加し、接触箇所も変動する。

また、シャフト１１に負荷が接続された状態において、シャフト１１が回転し始めると、シャフト１１の軸方向に荷重がかかる。これにより、軸受外輪３４と軸受内輪３５の位置関係がシャフト１１の軸方向で相対的に若干変動するバックラッシュが生じる。同様に、軸受外輪３６と軸受内輪３７との位置関係がシャフト１１の軸方向で相対的に若干変動するバックラッシュが生じる。この場合においても、シャフト１１の回転数が上がるにつれて、バックラッシュが大きくなっていく。

これらのことから、軸受外輪３４と軸受内輪３５との間に隙間が生じ、軸受外輪３６と軸受内輪３７との間に隙間が生じる。それにより、上記で説明した浮遊容量が合成され、軸受外輪３４と軸受内輪３５との間に軸受内外輪間浮遊容量２７が発生し、軸受外輪３６と軸受内輪３７との間に軸受内外輪間浮遊容量２８が発生する。

これにより、軸受外輪３４と軸受内輪３５との間で電位差が生じることで電圧が発生し、同様に、軸受外輪３６と軸受内輪３７との間で電位差が生じることで電圧が発生する。この状態で、ある所定の値以上の電位差となったとき、軸受外輪３４と軸受内輪３５との間のグリス間の絶縁破壊に至ることで放電が生じる。この放電のエネルギーは軸受の転送面に傷をつける。このようにして、電食の現象が生じることとなる。そして、このような放電が繰り返し生じることにより、転送面には波状磨耗が発生する。その結果、モールド電動機１９に異常音が発生し、空気調和機そのものの不具合の原因となる。

また、近年、エアコン等に使用される電動機は省エネが要求され続けている。そのため、エアコン等で使用される電動機としては、効率の高いＤＣブラシレスモータが大半を占めるようになっている。ＤＣブラシレスモータは、ＰＷＭ方式（パルス幅変調）で駆動する。すなわち、ＤＣブラシレスモータはインバータ制御により駆動される。よって、ＤＣブラシレスモータにはインバータで高周波スイッチング電圧が印加される。このことからも、ＤＣブラシレスモータの軸受内輪と軸受外輪との間に生じる電位差により、軸受内輪と軸受外輪との間で放電しやすい傾向があった。そのため、軸受の転送面にも波状磨耗が生じる可能性が高かった。

なお、上記で説明した浮遊容量はモールド電動機の構造によって異なる。すなわち、モールド電動機には、そのモールド電動機の仕様に基づいた構造に応じて異なった浮遊容量が存在することとなる。

図６においては、軸受外輪３４と軸受内輪３５との間の浮遊容量は、軸受の内外輪間の浮遊容量と軸受内外輪に接触する系の浮遊容量との総和となる。同様に、軸受外輪３６と軸受内輪３７との間の浮遊容量は、軸受の内外輪間の浮遊容量と軸受内外輪に接触する系の浮遊容量との総和となる。また、電動機の構造が異なる場合、軸受内外輪の各系の浮遊容量が変わってくる。そのため、これらの浮遊容量を減らすことにより、電食の発生を防止することが可能となる。あるいは、これらの浮遊容量をゼロ化することにより、電食の発生を防止することが可能となる。ここで、平行平板導体の静電容量の式を式（１）に示す。

式（１）において、Ｃを少なくすることにより、電食を防止することができるようになる。また、式（１）において、軸受間のＣのバランスをとることで、電位差をなくして電食の発生を防止することができるようになる。換言すれば、軸受間のＣを同一容量とすることで、電位差をなくして電食の発生を防止することができるようになる。

また、式（１）において、軸受間のＣをゼロ化することで、電食の発生を防止することができるようになる。換言すれば、軸受間を短絡することで、電食を防止することができるようになる。

要するに、軸受外輪３４と軸受内輪３５との電位差をなくして導通状態にすることにより、電食の発生を防止する。同様に、軸受外輪３６と軸受内輪３７との電位差をなくして導通状態にすることにより、電食の発生を防止する。それらによって、モールド電動機１９の長期信頼性を向上させることができ、長寿命のモールド電動機１９を提供できるようになる。そして、そのようなモールド電動機１９を空気調和機が備えることにより、長寿命で信頼性の高い空気調和機を提供することができるようになる。また、電食を防止することにより、電食が原因の騒音発生についても防止することができるようになる。しかし、従来は、図３で説明したようにアース等の他の部材を介して電位差をなくすようにしていたが、軸受外輪３６と軸受内輪３７との間の電位差に着目したものはなかった。

なお、上記で説明した電気的モデルは従来の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。

次に、上記で説明したように電食を防止する実施の形態の一例について具体的に図７〜図９を用いて説明する。

図７は、本発明の実施の形態１におけるモールド電動機１９のシャフト側軸受１２、反シャフト側軸受１３に圧力を与える構成を示す図である。図７に示すように、クロスフローファン９に対して、ブレード９１を設け、ブレード９１に所定の角度のスキューをつける。通常、スキューは、クロスフローファン９から生じる風きり音等の騒音を低減するために用いている。ここでは、そのスキューにより生じるシャフト１１の軸方向の力を利用することで、電食の発生を防ぐようにしている。

具体的には、ブレード９１は、空気流の発生方向が、クロスフローファン９の回転軸に直交する方向からモールド電動機１９の側へ偏向するようにスキュー角をもって形成されている。つまり、ブレード９１は、シャフト１１に直交する仮想座標平面上に対して、スキュー角をもって傾斜させた別の仮想座標平面上に存在するように、クロスフローファン９に取り付けられている。そして、スキュー角を持たせたブレード９１を、一定の間隔をおいてクロスフローファン９に複数取り付けることで、クロスフローファン９が形成されている。

より具体的には、クロスフローファン９にスキューをつけると、スキューによりシャフト１１の軸方向に所定の力が生じる。スキューの角度はモールド電動機１９のシャフトに向かう方向である第１矢印の方向１０１に力が向かうようにする。例えば、スキューの角度は、ブレード９１を風が流れたとき、ブレード９１のすべり軸受け５６側を向く面の流体が高圧になるようにし、ブレード９１のモールド電動機１９側を向いている面の流体が低圧になるようにする。このようにすることで、ブレード９１のすべり軸受け５６側を向いている面を流れる風と、ブレード９１のモールド電動機１９側を向いている面を流れる風とを合成した風は、高圧側から低圧側へと第１矢印の方向１０１に力が向かうようになる。よって、クロスフローファン９が回転したとき、モールド電動機１９には、シャフト側から反シャフト側への力が発生する。つまり、第２矢印の方向１０２から第３矢印の方向１０３へ力が発生することで、シャフト側軸受１２と、反シャフト側軸受１３とに力が圧力として伝わる。

換言すれば、クロスフローファン９に取り付けるブレード９１が所定の角度を持つようにすることで、クロスフローファン９の回転時、シャフト１１に対して、モールド電動機１９が存在する方向に推進力を持たせるようにする。したがって、ブレード９１を取り付ける角度は、モールド電動機１９が存在する方向に推進力が生じるものであればよい。このため、クロスフローファン９は、所定の角度を持たせたブレード９１を取り付けることにより、クロスフローファン９が回転時、効率良く室内に熱交換された空気を供給するとと共に、モールド電動機１９が存在する方向に推進力を生じさせる。

よって、クロスフローファン９は、いわゆる船舶等で使用されるスクリューのような機能を有することになる。そのため、シャフト１１の回転方向が、クロスフローファン９側からシャフト１１の先端を見たとき、右回転するものである場合、ブレード９１は、シャフト１１の長手方向を含む仮想座標平面上で、反時計方向に偏向してクロスフローファン９に取り付けられることとする。また、シャフト１１の回転方向が、クロスフローファン９側からシャフト１１の先端を見たとき、左回転するものである場合、ブレード９１は、シャフト１１の長手方向を含む仮想座標平面上で、時計方向に偏向してクロスフローファン９に取り付けられることとする。

また、ブレード９１は、シャフト１１の長手方向と比較したときには、所定の傾斜を持たせた角度で、クロスフローファン９に複数形成されることとなる。

具体的には、ブレード９１は、シャフト１１の長手方向に対して５度以上の傾斜を持たせるようにクロスフローファン９に複数形成されている。ブレード９１の傾斜を長手方向に対して５度以上とすることにより、シャフト１１の軸方向に所定の力が生じることになる。また、例えば、ブレード９１の傾斜を長手方向に対して１０度としてもよい。なお、ここでは５度、１０度についての一例について説明したが、これらに限定されないことは言うまでもないことである。つまり、シャフト１１の軸方向に生じる力を変更させる場合、必要な力に応じてブレード９１の傾斜角度を調整すればよい。

また、クロスフローファン９に形成されるブレード９１の傾斜角度が可変なものとして形成されている場合には、状況に応じて、適宜変更されるようにしてもよい。例えば、ブレード９１に埃塵が堆積したことでシャフト１１の軸方向に生じる力が弱まった場合、ブレード９１の傾斜角度を変更させるようにしてもよい。

このとき、図７に示すように、モールド電動機１９にはバネワッシャを設けていない。通常、バネワッシャでモールド電動機１９に一定の圧力をかけていなければ、クロスフローファン９が回転したとき、シャフト１１の振動によりシャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３に損傷を与えることがある。したがって、バネワッシャでモールド電動機１９に一定の圧力をかけていなければ、音が発生し、騒音の原因となることがあった。ここでは、クロスフローファン９により圧力を与える。そのため、バネワッシャでモールド電動機１９に一定の圧力をかける必要も生じない。

図７に示すように、クロスフローファン９でモールド電動機１９に圧力をかける方向である第１矢印の方向１０１と、シャフト側軸受１２にかかる力の方向である第２矢印の方向１０２と、反シャフト側軸受１３にかかる力の方向である第３矢印の方向１０３とは同一の方向である。

また、第１矢印の方向１０１にモールド電動機１９がクロスフローファン９から力を受けたとき、シャフト側軸受１２と反シャフト側軸受１３とには同時に圧力がかかることになる。このようにして、圧力がかかると、クロスフローファン９が回転しているときであっても、図５に示す軸受外輪３６と、軸受内輪３７と、鉄ボール８２との隙間が発生しなくなる。これにより、軸受外輪３６、鉄ボール８２、及び軸受内輪３７において、導通状態が保たれる。そのため、シャフト１１に軸電流が流れたとしても、軸受外輪３６と軸受内輪３７との間で、放電が発生しない。また、同様にして、圧力がかかると、クロスフローファン９が回転しているときであっても、図５に示す軸受外輪３４と、軸受内輪３５と、鉄ボール８１との隙間が発生しなくなる。これにより、軸受外輪３４、鉄ボール８１、及び軸受内輪３５において、導通状態が保たれる。そのため、シャフト１１に軸電流が流れたとしても、軸受外輪３４と軸受内輪３５との間で、放電が発生しない。

次に、上記で説明した構成を前提として、モールド電動機１９の各部品の電位について図８を用いて説明する。

図８は、本発明の実施の形態１における電気的モデルの一例を示す図である。

なお、図８の電気的モデルにおいて、特に記述しない項目については図６の電気的モデルと同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図８に示すように、軸受外輪３６と軸受内輪３７との間には、シャフト側軸受間の短絡スイッチ６１が形成され、軸受外輪３４と軸受内輪３５との間には、反シャフト側軸受間の短絡スイッチ６２が形成される。シャフト側軸受間の短絡スイッチ６１及び反シャフト側軸受間の短絡スイッチ６２は、図７で説明するクロスフローファン９が回転し始めたとき、ＯＮ状態となるものである。つまり、シャフト側軸受間の短絡スイッチ６１は、シャフト１１に加えられた圧力により、軸受外輪３６と軸受内輪３７との導通状態が維持されることを等価回路として表現したものである。同様に、反シャフト側軸受間の短絡スイッチ６２は、シャフト１１に加えられた圧力により、軸受外輪３４と軸受内輪３５との導通状態が維持されることを等価回路としたものである。

具体的には、図７で説明するクロスフローファン９が回転し始めることにより、図８に示すシャフト側軸受間の短絡スイッチ６１及び反シャフト側軸受間の短絡スイッチ６２はＯＮ状態となる。つまり、クロスフローファン９の回転と、シャフト側軸受間の短絡スイッチ６１と、反シャフト側軸受間の短絡スイッチ６２とは連動していることとなる。具体的には、クロスフローファン９が回転していないとき、シャフト側軸受間の短絡スイッチ６１及び反シャフト側軸受間の短絡スイッチ６２は、ノーマリーオフの状態である。そして、クロスフローファン９が回転し始めると、図７に示すように、クロスフローファン９からモールド電動機１９に対して、第１矢印の方向１０１に圧力がかかる。すると、シャフト１１のシャフト側には、第２矢印の方向１０２に圧力がかかり、シャフト１１の反シャフト側には、第３矢印の方向１０３に圧力がかかる。このとき、図８に示すシャフト側軸受間の短絡スイッチ６１及び反シャフト側軸受間の短絡スイッチ６２はＯＮ状態となり、図７、図８に示すシャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３の間は短絡状態となる。

次に、クロスフローファン９の回転に応じてシャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３が受ける力について図９を用いて説明する。

図９は、本発明の実施の形態１におけるモールド電動機１９の回転数と軸受けにかかる圧力との相関関係を示す図である。図９において、横軸はクロスフローファン９の回転数を表し、縦軸は軸受けにかかる圧力の絶対値を表すものとし、線１１１は、クロスフローファン９の回転に対して、クロスフローファン９が与える圧力の変化を表すものとする。

図９に示すように、クロスフローファン９が回転するにつれ、軸受けにかかる圧力はリニアに大きくなる。つまり、クロスフローファン９の回転数が上がるにつれ、シャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３が受ける力は大きくなる。よって、クロスフローファン９が高回転のときは、シャフト１１に軸電流がより流れやすくなるものの、クロスフローファン９の回転数に伴って、圧力も高くなるため、シャフト側軸受１２と反シャフト側軸受１３との間の短絡状態が効果的に維持される。つまり、クロスフローファン９の回転数を低回転から高回転まで変更することで、シャフト１１に与える圧力の度合いを制御することができる。また、クロスフローファン９の１回転当たりの圧力に関しては、ブレード９１のスキュー角度を変えることで変更が可能である。例えば、スキュー角度を大きくとるにつれ、ブレード９１のすべり軸受け側を向く面の流体と、ブレード９１のモールド電動機１９側を向く面の流体との圧力比は大きくなる。すると、それに伴い圧力も大きくなる。

このようにして、図５に示す軸受外輪３４と軸受内輪３５との短絡状態は維持され、軸受外輪３６と軸受内輪３７との短絡状態は維持される。それにより、シャフト１１に軸電流が流れたとしても、シャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３では放電が生じることがない。そのため、軸受の転送面に波状磨耗が発生することも起きない。よって、電食の発生を防止することができる。

換言すれば、クロスフローファン９の回転数に応じて圧力が変動するため、軸受外輪３４と軸受内輪３５との短絡状態を維持することができ、軸受外輪３６と軸受内輪３７との短絡状態を維持することができる。このため、シャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３には、シャフト１１の軸電流による放電が発生しない。それにより、電食が発生しないため、電食による騒音の発生を防止できると共に、長寿命で高信頼性の空気調和機を提供することができる。また、モールド電動機１９内部において、バネワッシャを必要としない。そのため、低コストでモールド電動機１９を実現することができる。

また、仮に、電食を防止するために、モールド電動機１９の構造を変更する場合、軸電流の発生レベルも変わる。本発明の実施の形態１においては、電食を防止する際、モールド電動機１９の構造については何も変更していない。つまり、モールド電動機１９の構造に依存しないで電食対策ができる。よって、空気調和機の構造設計の自由度を増大させることができる。

以上のように、本実施の形態１においては、モールド電動機１９と、モールド電動機１９により駆動されるクロスフローファン９とを備えた空気調和機であって、モールド電動機１９は、シャフト１１と、シャフト１１を回転支持する軸受とを備え、軸受は、シャフト１１に固定された軸受内輪３５、３７と、軸受内輪３５、３７と対の軸受外輪３４、３６とで構成され、クロスフローファン９は、シャフト１１の軸方向に対して所定の角度で傾斜を持たせた複数枚のブレード９１が設けられており、モールド電動機１９が回転すると、ブレード９１によってモールド電動機１９に向かった圧力を発生させ、軸受内輪３５、３７を軸受外輪３４、３６に押しつけることにより、軸受外輪３４と軸受内輪３５との短絡状態を維持することができ、軸受外輪３６と軸受内輪３７との短絡状態を維持することができる。このため、シャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３には、シャフト１１の軸電流による放電が発生しない。それにより、電食が発生しないため、電食による騒音の発生を防止できると共に、長寿命で高信頼性の空気調和機を提供することができる。

また、本実施の形態１においては、モールド電動機１９がシャフト１１を回転させることによってクロスフローファン９の回転数が大きくなるにつれ、圧力が大きくなることにより、軸受外輪３４と軸受内輪３５との短絡状態を維持することができ、軸受外輪３６と軸受内輪３７との短絡状態を維持することができる。このため、シャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３には、シャフト１１の軸電流による放電が発生しない。それにより、電食が発生しないため、電食による騒音の発生を防止できると共に、長寿命で高信頼性の空気調和機を提供することができる。

実施の形態２．
実施の形態１との相違点は、シャフト側軸受１２を第３ブラケット８単体ではなく、第１ブラケット６と第３ブラケット８とで支持する点と、モールド電動機１９の内部にバネワッシャを設けている点である。これにより、クロスフローファン９が極低回転のときにおいても、シャフト１１に圧力を与えることができる。

なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図１０は、本発明の実施の形態２における電動機ＡＳＳＹ１８の断面図である。図１０に示すように、シャフト側軸受１２は、シャフト１１がモールド電動機１９から突出している側であり、軸受外輪３６の一方の端部及び軸受内輪３７の一方の端部で略面一となっている面に対して、第１ブラケット６で支持されている。また、シャフト側軸受１２は、シャフト１１が回転し、クロスフローファン９から圧力が与えられるにつれ、次第に第１ブラケット６から離れるようになっている。また、シャフト側軸受１２は、軸受外輪３６を形成する面のうち、鉄ボール８２と接触していない側であり、固定子モールド８０と対向する面の一部に対して、第３ブラケット８で支持され、摺動可能となっている。

また、シャフト１１がモールド電動機１９から突出していない側であり、軸受外輪３６のもう一方の端部及び軸受内輪３７のもう一方の端部で略面一となっている面と、第３ブラケット８とで空隙が形成されている。そして、この空隙には、シャフト側バネワッシャ７１が設けられている。つまり、シャフト側バネワッシャ７１は、シャフト側軸受１２と第３ブラケット８との間に設けられている。

一方、反シャフト側軸受１３は、軸受外輪３４を形成する面のうち、鉄ボール８１と接触していない側であり、固定子モールド８０と対向する面の一部に対して、第２ブラケット７で支持され、摺動可能となっている。

また、シャフト１１がモールド電動機１９から突出していない側であり、軸受外輪３４の一方の端部及び軸受内輪３５の一方の端部で略面一なっている面と、第２ブラケット７とで空隙が形成されている。そして、この空隙には、反シャフト側バネワッシャ７２が設けられている。つまり、反シャフト側バネワッシャ７２は、反シャフト側軸受１３と第２ブラケット７との間に設けられている。

このような配置状の構成で、シャフト側バネワッシャ７１は、シャフト側軸受１２に対して圧力を与え、反シャフト側バネワッシャ７２は、反シャフト側軸受１３に対して圧力を与えている。

なお、上記では、バネワッシャを用いる一例について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ウェーブワッシャ、皿バネ、または空気バネ等を用いてもよい。要するに、シャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３を一定の強度で押さえて支持しつつ、クロスフローファン９から圧力が与えられたときには、クロスフローファン９の回転に応じて、収縮するバネであればよい。

なお、「シャフト側バネワッシャ７１」は、本発明における「第１弾性体」に相当する。
なお、「反シャフト側バネワッシャ７２」は、本発明における「第２弾性体」に相当する。

図１１は、本発明の実施の形態２におけるモールド電動機１９の軸受けに圧力を与える構成を示す図である。図１１に示すように、シャフト側バネワッシャ７１は、シャフト側軸受１２に対して、第４矢印の方向１０４に圧力を与える。また、反シャフト側バネワッシャ７２は、反シャフト側軸受１３に対して、第５矢印の方向１０５に圧力を与える。この状態において、クロスフローファン９が回転し始めると、第１矢印の方向１０１に圧力がかかる。つまり、クロスフローファン９による圧力の方向と、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２による圧力の方向とは逆向きであり、クロスフローファン９が回転する前からシャフト側軸受１２と反シャフト側軸受１３には圧力がかかっている。

次いで、クロスフローファン９の回転数が上がるにつれ、クロスフローファン９が与える圧力は大きくなる。クロスフローファン９が与える圧力が、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２が与える圧力と同じか、あるいは、小さいときは、シャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３は移動しない。つまり、そのような状態においては、シャフト側軸受１２は、第１ブラケット６の端面から離されない。同様に、反シャフト側軸受１３は、現在の位置から移動させられない。

次いで、クロスフローファン９の回転数がさらに上がると、クロスフローファン９が与える圧力はさらに大きくなる。このとき、クロスフローファン９が与える圧力が、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２が与える圧力を上回ったと想定する。このような状態においては、シャフト側軸受１２は、第１ブラケット６の端面から離される。同様に、反シャフト側軸受１３は、現在の位置から移動させられる。

次いで、クロスフローファン９の回転数がさらに上がると、クロスフローファン９が与える圧力はさらに大きくなる。このとき、クロスフローファン９が与える圧力が、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２が収縮する限界値まで上昇したと想定する。このような状態においては、クロスフローファン９による圧力と、シャフト側バネワッシャ７１による圧力と、反シャフト側バネワッシャ７２とによる圧力の足し合わせの圧力が、シャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３にかかることになる。

次に、クロスフローファン９の回転に応じてシャフト側軸受１２及び反シャフト側軸受１３が受ける力について図１２を用いて説明する。

図１２は、本発明の実施の形態２におけるモールド電動機１９の回転数と軸受けにかかる圧力との相関関係を示す図である。図１２において、横軸はクロスフローファン９の回転数を表し、縦軸は軸受けにかかる圧力の絶対値を表すものとする。線１１１は、クロスフローファン９の回転に対して、クロスフローファン９が与える圧力の変化を表すものとする。線１１２は、クロスフローファン９の回転に対して、シャフト側バネワッシャ７１が与える圧力と反シャフト側バネワッシャ７２が与える圧力との足し合わせの圧力の変化を表すものとする。線１１３は、クロスフローファン９の回転に対して、クロスフローファン９が与える圧力と、シャフト側バネワッシャ７１が与える圧力と、反シャフト側バネワッシャ７２が与える圧力との足し合わせの圧力の変換を表すものとする。点１２１は、線１１１と線１１２との交点であり、そのときの回転数を値１２２で表すものとする。ここで、点１２１は、クロスフローファン９が与える圧力が、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２が与える圧力と同じときを意味する。

図１２に示すように、値１２２になるまでと、値１２２以降とでは、軸受けにかかる圧力は異なる。すなわち、クロスフローファン９が回転し始めた初期においては、主として、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２で圧力を与え、ある程度クロスフローファン９が回転してくると、主として、クロスフローファン９で圧力を与えるようにして、２段階で圧力の上昇率を設定している。

このようにすることで、例えば、クロスフローファン９の回転が極低回転時においても、軸電流による放電を抑制することができる。そして、クロスフローファン９が通常通り回転しているときにおいても、図１０に示す軸受外輪３４と軸受内輪３５と鉄ボール８１との隙間が発生しなくなる。また、同様の状態において、軸受外輪３６と軸受内輪３７と鉄ボール８２との隙間が発生しなくなる。それにより、軸受外輪３４と軸受内輪３５との導通状態を維持することができ、軸受外輪３６と軸受内輪３７との導通状態を維持することができる。

また、ブレード９１のスキュー角度を変更することで、線１１１の傾きを変更することも可能であり、クロスフローファン９の回転に対して、圧力のかけかたを大きくしたり、小さくしたりすることが可能となる。

このとき、電気的モデルの一例は、図８を用いて説明すると、クロスフローファン９が回転し始める前から、常に、シャフト側軸受間の短絡スイッチ６１及び反シャフト側軸受間の短絡スイッチ６２がＯＮ状態であることになる。これにより、クロスフローファン９の無回転時、低回転時、及び高回転時においても、軸受外輪３４と軸受内輪３５との短絡状態を維持し、軸受外輪３６と軸受内輪３７との短絡状態は維持される。つまり、無回転時と回転時との両方において、短絡状態は維持される。このため、常に軸受外輪３４と軸受内輪３５との短絡状態が維持され、常に軸受外輪３６と軸受内輪３７との短絡状態が維持される。それにより、シャフト１１に軸電流が流れたとしても、軸受外輪３４と軸受内輪３５との間で放電が発生することにはならず、軸受外輪３６と軸受内輪３７との間で放電が発生することにはならない。よって、軸受の転送面に波状磨耗が発生することを防止することができる。

このようにすることで、空気調和機の温調時等のように、クロスフローファン９が極低速回転時であっても、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２から圧力が与えられるため、電食を防止することができる。よって、クロスフローファン９が極低速回転時から高速回転時まで、電食を防止することができる。

なお、所定の角度の傾斜を持たせたブレード９１を設けたクロスフローファン９を使用せず、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２からの圧力により、電食を防止することもできる。

ただし、上記で説明したブレード９１を設けたクロスフローファン９を使用することで、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２との協働を図ることができ、さらに、電食を効果的に防止することができる。

以上のように、本実施の形態２においては、モールド電動機１９と、モールド電動機１９により駆動されるクロスフローファン９とを備えた空気調和機であって、モールド電動機１９は、シャフト１１と、シャフト１１を回転支持する軸受とを備え、軸受は、クロスフローファン９側に圧力を与えるシャフト側バネワッシャ７１、反シャフト側バネワッシャ７２で支持されていることにより、空気調和機の温調時等のように、クロスフローファン９が極低速回転時であっても、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２から圧力が与えられるため、電食を防止することができる。よって、クロスフローファン９が極低速回転時から高速回転時まで、電食を防止することができる。

また、本実施の形態２においては、弾性体であるシャフト側バネワッシャ７１、反シャフト側バネワッシャ７２は、第２ブラケット７、第３ブラケット８で支持されていることにより、クロスフローファン９が極低速回転時であっても、シャフト側バネワッシャ７１及び反シャフト側バネワッシャ７２から圧力が与えられるため、電食を防止することができる。

１ 絶縁部、２ 巻線、３ モールド樹脂、４ ロータ、５ 基板、６ 第１ブラケット、７ 第２ブラケット、８ 第３ブラケット、９ クロスフローファン、１０ 固定子部、１１ シャフト、１２ シャフト側軸受、１３ 反シャフト側軸受、１４、１５ ラバーマウント、１６ 電動機第１マウント、１７ 電動機第２マウント、１８ 電動機ＡＳＳＹ、１９ モールド電動機、２０ 室内機ベース、２１ その他容量、２２ ＩＮＶ部−コア間容量、２３ コア−ロータ間容量、２４ ＩＮＶ部、２６ ＩＮＶ部−第２ブラケット間容量、２７ 軸受内外輪間浮遊容量、２８ 軸受内外輪間浮遊容量、３０ コア、３４、３６ 軸受外輪、３５、３７ 軸受内輪、３９ コア−第２ブラケット間容量、４０ ＩＮＶ部−第３ブラケット間容量、４２ 第３ブラケット−第２ブラケット間容量、４３ コア−第３ブラケット間容量、５２ 室内機、５３ 室外機、５５ 軸受けマウント、５６ すべり軸受け、５７ クロスフローファンのシャフト、６１ シャフト側軸受間の短絡スイッチ、６２ 反シャフト側軸受間の短絡スイッチ、６５ アース、７１ シャフト側バネワッシャ、７２ 反シャフト側バネワッシャ、８０ 固定子モールド、８１、８２ 鉄ボール、９１ ブレード、１０１ 第１矢印の方向、１０２ 第２矢印の方向、１０３ 第３矢印の方向、１０４ 第４矢印の方向、１０５ 第５矢印の方向、１１１、１１２、１１３ 線、１２１ 点、１２２ 値。

Claims (5)

1. 電動機と、前記電動機により駆動されるクロスフローファンとを備えた空気調和機であって、
   前記電動機は、
   シャフトと、
   前記シャフトを回転支持する軸受とを備え、
   前記軸受は、
   前記シャフトに固定された軸受内輪と、
   前記軸受内輪と対の軸受外輪とで構成され、
   前記クロスフローファンは、
   前記シャフトの軸方向に対して所定の角度で傾斜を持たせた複数枚のブレードが設けられており、前記電動機が回転すると、前記ブレードによって前記電動機に向かった圧力を発生させ、前記軸受内輪を前記軸受外輪に押しつける
   ことを特徴とする空気調和機。
2. 前記電動機が前記シャフトを回転させることによって前記クロスフローファンの回転数が大きくなるにつれ、前記圧力が大きくなる
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
3. 電動機と、前記電動機により駆動されるクロスフローファンとを備えた空気調和機であって、
   前記電動機は、
   シャフトと、
   前記シャフトを回転支持する軸受とを備え、
   前記軸受は、
   前記クロスフローファン側に圧力を与える弾性体で支持されている
   ことを特徴とする空気調和機。
4. 前記軸受は、少なくとも２つあり、
   その各々が、
   前記シャフトに固定された軸受内輪と、
   前記軸受内輪と対の軸受外輪とで構成され、
   前記電動機は、
   一方の前記軸受内輪と前記軸受外輪とから形成され、前記シャフトの一部に固定される第１軸受と、
   他方の前記軸受内輪と前記軸受外輪とから形成され、前記シャフトの端部に固定される第２軸受と、
   前記第１軸受の一部を支持する第１ブラケットと、
   前記第２軸受の一部を支持する第２ブラケットと、
   前記第１軸受を、前記第１ブラケットと共に支持する第３ブラケットとを備え、
   前記弾性体は、
   少なくとも、第１弾性体及び第２弾性体の２つであり、
   前記第１弾性体は、
   前記第１軸受と前記第３ブラケットとの間に配置され、前記圧力による前記シャフトの移動に伴う前記第１軸受の位置変化に応じて収縮可能であり、
   前記第２弾性体は、
   前記第２軸受と前記第２ブラケットとの間に配置され、前記圧力による前記シャフトの移動に伴う前記第２軸受の位置変化に応じて収縮可能である
   ことを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
5. 前記クロスフローファンは、
   前記シャフトの軸方向に対して所定の角度で傾斜を持たせた複数枚のブレードが設けられており、前記電動機が回転すると、前記ブレードによって前記電動機に向かった圧力を発生し、当該圧力と、前記第１弾性体と前記第２弾性体とによる圧力とによって前記軸受内輪を前記軸受外輪に押しつける
   ことを特徴とする請求項４に記載の空気調和機。

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