JP2015154645A - 電動機、空気調和機、ヒートポンプ式給湯システム及びヒートポンプ式床暖房システム - Google Patents

Abstract

【課題】電動機が高湿低温の環境下であっても、水浸入による不具合を抑えることができる電動機を提供する。【解決手段】円筒形状の固定子２１と、固定子２１の軸心を中心として回転自在に設置された回転子２４と、固定子２１の外周面及び固定子の軸心方向の片面を覆うモールド樹脂２８と、モールド樹脂２８に覆われており、回転子２４の回転位置を検出する位置検出素子７２を有する基板７１と、一部がモールド樹脂２８によって覆われており、基板７１からのリード線７０が貫通して外部へ引き出されたブッシュ６０とを備え、ブッシュ６０とモールド樹脂２８との界面及びモールド樹脂２８とリード線７０との界面に疎水性の液体８０を塗布している。【選択図】図４

Description

本発明は、リード線のブッシュに防滴処理が施された電動機、この電動機を室外機ユニットの送風機に用いた空気調和機、その室外機ユニットを備えたヒートポンプ式給湯システム及びヒートポンプ式床暖房システムに関するものである。

固定子がモールド樹脂で覆われた電動機において、水滴がリード線を伝わってコネクタに浸入しないようにしたものとして、リード線を山谷折りにしてから、リード線のコネクタを防滴カバーで覆うものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２２０４３０号公報（第４頁）

特許文献１に記載の技術では、防滴カバーのリード線の引き出し口を半開放して、水滴の侵入を防止するようにしているが、防滴カバーのリード線の引き出し口が半開放であるため、その引き出し口から水滴が侵入する可能性がある。水滴の侵入によりコネクタとモールド樹脂の界面に到達した際には、毛細管現象にて電動機の内部に浸入して、基板や固定子に浸透し、電動機そのものに不具合を生じる虞がある。

本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、電動機が高湿低温の環境下であっても、水浸入による不具合を抑えることができる電動機、空気調和機、ヒートポンプ式給湯システム及びヒートポンプ式床暖房システムを得ることを目的とする。

本発明に係る電動機は、円筒形状の固定子と、固定子の軸心を中心として回転自在に設置された回転子と、回転子の回転位置を検出する位置検出素子を有する基板と、基板からのリード線が貫通して外部へ引き出されたブッシュと、固定子の外周面、当該固定子の軸心方向の片面、基板及びブッシュの一部を覆うモールド樹脂とを備え、ブッシュとモールド樹脂との界面及びモールド樹脂とリード線との界面に疎水性の液体を塗布したものである。

本発明によれば、ブッシュとモールド樹脂との界面及びモールド樹脂とリード線との界面に疎水性の液体を塗布しているので、電動機が高湿低温の環境下であっても、前述の界面からの水侵入を防止することができる。このため、電動機の不具合を抑制でき、信頼性の高い電動機を提供できる。

実施の形態１に係る空気調和機の概略図。 図１の室外機ユニットの内部構成を模式的に示す側面図。 図２の室外機ユニットに設置された送風機の電動機の概略構成を示す断面図。 図３の電動機のブッシュに疎水性の液体を塗布した状態を示す断面図。 従来の電動機のブッシュにおける水の侵入経路を示す断面図。 実施の形態１の変形例１を示す電動機の断面図。 実施の形態１の変形例２を示す電動機の断面図。 実施の形態２を示すヒートポンプ式給湯システムの概略構成図。 実施の形態３を示すヒートポンプ式床暖房システムの概略構成図。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る空気調和機の概略図、図２は図１の室外機ユニットの内部構成を模式的に示す側面図である。
図１に示す空気調和機は、室外機ユニット１００と、室外機ユニット１００に冷媒配管３００を介して接続された室内機ユニット２００とで構成されている。この室内機ユニット２００は、冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝縮器として作用する室外熱交換器、室内空気を吸引し、吸引した室内空気を室内熱交換器と熱交換させて、室内に吹き出す送風機などを備えている。

室外機ユニット１００は、図２に示すように、排気口１０１側にファン３０が配置された送風機１０と、吸込口１０２側に設置された室外熱交換器４０と、室外機ユニット１００の底部側に設置されたヒーター５０とを備えている。また、室外機ユニット１００は、圧縮機、四方弁、膨張弁などを備え、室内熱交換器に接続された環状の冷媒配管３００に設けられている。室外熱交換器４０は、冷房運転時に凝縮器として作用し、暖房運転時に蒸発器として作用する。

送風機１０は、電動機２０とファン３０とで構成され、運転時には、外気を吸込口１０２から吸引し、吸引した外気を室外熱交換器４０と熱交換させて排気口１０１から排出する。電動機２０は、内部に設けられたリード線７０を外部へ引き出すためのブッシュ６０を有し、取付足２９を介して支持部材１０３に取り付けられている。ヒーター５０は、室外機ユニット１００の除霜運転のときに通電される。このヒーター５０は、除霜運転に溶解した氷が再度氷となって、室外機ユニット１００に設けられた排水口を塞がないようにするための役割を有している。

前述した送風機１０の電動機２０の構成について、図３及び図４を用いて説明する。
図３は図２の室外機ユニットに設置された送風機の電動機の概略構成を示す断面図、図４は図３の電動機のブッシュに疎水性の液体を塗布した状態を示す断面図である。

電動機２０は、例えばブラシレスＤＣモーターからなり、外観が円筒形状の固定子２１と、固定子２１の軸心を中心として固定子２１内に配置された円柱形状の回転子２４と、回転子２４の中心を貫通するシャフト２５を回転自在に支持する軸受２６と、回転子２４の回転位置を検出する位置検出素子７２が実装されたリング形状の基板７１と、固定子２１の外周面及び基板７１側を覆うモールド樹脂２８と、モールド樹脂２８の開口に嵌合して、モールド樹脂２８とで固定子２１及び回転子２４の片面を覆うブラケット２７とを備えている。

固定子２１は、固定子鉄心２２ａと、固定子鉄心２２ａのスロット内に銅線を巻いて形成される巻線２２ｂと、固定子鉄心２２ａと巻線２２ｂとを絶縁する絶縁材２３とで構成されている。回転子２４には、永久磁石が用いられている。モールド樹脂２８のヒーター５０側の面には、樹脂材からなる円筒形状のブッシュ６０が挿入されている。このブッシュ６０は、基板７１に接続されたリード線７０の引き出し口である。

リード線７０は、図４に示すように、電動機２０を駆動するために基板７１を介して巻線２２ｂと接続されている。このリード線７０は、基板７１とブッシュ６０との間のモールド樹脂２８によって固定されている。そのブッシュ６０には、同図４に示すように、疎水性の液体８０が塗布されている。具体的には、ブッシュ６０の外周面とモールド樹脂２８との界面（接触面）、ブッシュ６０の内周面とモールド樹脂２８との界面（接触面）、ブッシュ６０内のモールド樹脂２８とリード線７０の外周面との界面（接触面）に疎水性の液体８０が塗布されている。この疎水性の液体８０として、例えば液体シリコン等が使用されている。

ここで、除霜運転をしたときの不具合について、図５を用いて説明する。
図５は従来の電動機のブッシュにおける水の侵入経路を示す断面図である。
暖房運転時には、送風機１０によって低温の空気が室外熱交換器４０に流れるので、室外熱交換器４０に霜や氷が付着する。この霜や氷の付着によって性能が低下しないように、一定時間毎に除霜運転を実施する。

除霜運転時は、室外熱交換器４０が蒸発器として作用するように、室外熱交換器４０内に圧縮機からの冷媒が四方弁を介して流れ、室外熱交換器４０に付着した霜や氷を溶かす。なお、除霜運転時には、溶けた霜や氷が再度凍らないように、送風機１０の電動機２０は停止している。この時、室外機ユニット１００内は低温状態で、霜や氷の溶解で発生する蒸気で室外機ユニット１００内は高湿状態となる。また、この時、ヒーター５０によって室外熱交換器４０に付着した霜や氷が溶けて蒸気が発生するため、室外機ユニット１００内は、より高湿の状態となる。

この高湿低温の環境下では、電動機２０の外郭及び内部の固定子表面に結露が発生する。電動機２０に結露が発生した状態で除霜運転が終了して暖房運転が行われると、室外熱交換器４０が急激に冷やされることになり、氷結が起きる。このように結露と氷結が発生し、それが繰り返されると、電動機２０の内部に水分が浸入し、空気調和機として電動機２０が停止する動作不良となる。

つまり、図５に示すように、ブッシュ６０の外周面とモールド樹脂２８との界面、ブッシュ６０の内周面とモールド樹脂２８との界面、ブッシュ６０内のモールド樹脂２８とリード線７０の外周面との界面にそれぞれ隙間Ａがあるため、水がその部分に接触すると毛細管現象にてその隙間Ａから矢印Ｂのように浸入する。この水浸入によって、基板７１や固定子２１の巻線２２ｂまで浸透する。このような状態では、絶縁抵抗の低下によるショートや、位置検出素子７２の破壊や腐食による信号異常が発生する。氷結の場合は、回転子２４のロックでの運転停止が発生したり、水から氷になることで膨張して内部断線などが起きる。また、軸受２６に錆が発生することで異音が発生する。

そこで、実施の形態１においては、前述したように、ブッシュ６０の外周面とモールド樹脂２８との界面（接触面）、ブッシュ６０の内周面とモールド樹脂２８との界面（接触面）、ブッシュ６０内のモールド樹脂２８とリード線７０の外周面との界面（接触面）に疎水性の液体８０を塗布している。この液体８０の塗布により、前述の界面に水が浸入しても、疎水性の液体８０が先に浸透することになるので、そこから水が浸透していくことが無くなる。このため、前述のショートや位置検出素子７２の破壊、腐食等といった不具合が発生しなくなり、信頼性の高い空気調和機を提供できる。

変形例１．
図６は実施の形態１の変形例１を示す電動機の断面図である。
実施の形態１では、ブッシュ６０の外周面とモールド樹脂２８との界面、ブッシュ６０の内周面とモールド樹脂２８との界面、ブッシュ６０内のモールド樹脂２８とリード線７０の外周面との界面に疎水性の液体８０を塗布したが、これに加えて、図６に示すように、ブッシュカバー６１でブッシュ６０を覆うようにしてもよい。

具体的には、前述した各界面に疎水性の液体８０を塗布した後、ブッシュ６０の外周面及びブッシュ６０のリード線７０の引き出し口をブッシュカバー６１で覆って密閉状態にする。ブッシュカバー６１として、ゴム等の弾性材を使用する。これによって、各界面に塗布した疎水性の液体８０を保持でき、より信頼性の高い空気調和機を提供できる。

変形例２．
図７は実施の形態１の変形例２を示す電動機の断面図である。
変形例２として、図７に示すように、ブッシュ６０の外周面とモールド樹脂２８との界面に疎水性の液体８０を塗布した後、ブッシュ６０をゴム等の弾性材を有するブッシュカバー６１で覆って、そのブッシュカバー６１内に疎水性の液体８０を注入して充満させてもよい。このように、ブッシュカバー６１内を疎水性の液体８０で充満することで、高湿低温の環境下であっても長期的な防水性を保つことができ、長期的な信頼性も向上する。また、高品質で信頼性の高い長寿命な空気調和機を提供できる。

実施の形態２．
図８は実施の形態２を示すヒートポンプ式給湯システムの概略構成図である。なお、実施の形態２においては、実施の形態１と同様の部分には同じ符号を付している。
ヒートポンプ式給湯システムは、室外機ユニット１００と、室外機ユニット１００に冷媒配管３００を介して接続された熱交換器ユニット４００とで構成されている。この熱交換器ユニット４００は、水配管４０２を介し浴槽４０１と接続されている。熱交換器ユニット４００は、熱交換器、水循環ポンプ、貯湯タンクなどを備えている。熱交換器は、水循環ポンプの運転により貯湯タンクとの間で循環する水を、室外機ユニット１００から冷媒配管３００を介して流入する高温高圧の冷媒と熱交換して温水を生成する。

室外機ユニット１００には、前述したように、排気口１０１側にファン３０が配置された送風機１０、吸込口１０２側に設置された室外熱交換器４０、室外機ユニット１００の底部側に設置されたヒーター５０、圧縮機、膨張弁などが設けられている。

このヒートポンプ式給湯システムにおいても、室外機ユニット１００内に設置された送風機１０には、前述したように、ブッシュ６０の外周面とモールド樹脂２８との界面（接触面）、ブッシュ６０の内周面とモールド樹脂２８との界面（接触面）、ブッシュ６０内のモールド樹脂２８とリード線７０の外周面との界面（接触面）に疎水性の液体８０が塗布された電動機２０が用いられている。この構成により、電動機２０が高湿低温の環境下であっても、前述の界面からの水侵入を防止することができる。このため、電動機２０の不具合を抑制でき、信頼性の高いヒートポンプ式給湯システムを提供できる。

なお、実施の形態２においても、電動機２０のブッシュ６０に変形例１あるいは変形例２を適用してもよい。

実施の形態３．
図９は実施の形態３を示すヒートポンプ式床暖房システムの概略構成図である。なお、実施の形態３においては、実施の形態１、２と同様の部分には同じ符号を付している。
ヒートポンプ式床暖房システムは、室外機ユニット１００と、室外機ユニット１００に冷媒配管３００を介して接続された熱交換器ユニット４００ａと、熱交換器ユニット４００ａに水配管４０２を介して接続された床暖房パネル４０３とで構成されている。熱交換器ユニット４００ａは、熱交換器、水循環ポンプなどを備えている。熱交換器は、水循環ポンプの運転により床暖房ユニット４０３との間を循環する水を、室外機ユニット１００から冷媒配管３００を介して流入する高温高圧の冷媒と熱交換して温水を生成する。

室外機ユニット１００には、前述したように、排気口１０１側にファン３０が配置された送風機１０、吸込口１０２側に設置された室外熱交換器４０、室外機ユニット１００の底部側に設置されたヒーター５０、圧縮機、膨張弁などが設けられている。

このヒートポンプ式床暖房システムにおいても、室外機ユニット１００内に設置された送風機１０には、前述したように、ブッシュ６０の外周面とモールド樹脂２８との界面（接触面）、ブッシュ６０の内周面とモールド樹脂２８との界面（接触面）、ブッシュ６０内のモールド樹脂２８とリード線７０の外周面との界面（接触面）に疎水性の液体８０が塗布された電動機２０が用いられている。この構成により、電動機２０が高湿低温の環境下であっても、前述の界面からの水侵入を防止することができる。このため、電動機２０の不具合を抑制でき、信頼性の高いヒートポンプ式床暖房システムを提供できる。

なお、実施の形態３においても、電動機２０のブッシュ６０に変形例１あるいは変形例２を適用してもよい。

１０ 送風機、２０ 電動機、２１ 固定子、２２ａ 固定子鉄心、２２ｂ 巻線、２３ 絶縁材、２４ 回転子、２５ シャフト、２６ 軸受、２７ ブラケット、２８ モールド樹脂、２９ 取付足、３０ ファン、４０ 室外熱交換器、５０ ヒーター、６０ ブッシュ、６１ ブッシュカバー、７０ リード線、７１ 基板、７２ 位置検出素子、８０ 疎水性の液体、１００ 室外機ユニット、１０１ 排気口、１０２ 吸込口、１０３ 支持部材、２００ 室内機ユニット、３００ 冷媒配管、４００、４００ａ 熱交換器ユニット、４０１ 浴槽、４０２ 水配管、４０３ 床暖房パネル。

Claims (6)

1. 円筒形状の固定子と、
   前記固定子の軸心を中心として回転自在に設置された回転子と、
   前記回転子の回転位置を検出する位置検出素子を有する基板と、
   前記基板からのリード線が貫通して外部へ引き出されたブッシュと、
   前記固定子の外周面、当該固定子の軸心方向の片面、前記基板及び前記ブッシュの一部を覆うモールド樹脂とを備え、
   前記ブッシュと前記モールド樹脂との界面及び当該モールド樹脂と前記リード線との界面に疎水性の液体を塗布したことを特徴とする電動機。
2. 前記ブッシュの外周面及び当該ブッシュの前記リード線の引き出し口をブッシュカバーで覆って密閉状態にすることを特徴とする請求項１記載の電動機。
3. 前記ブッシュカバー内を疎水性の液体で充満したことを特徴とする請求項２記載の電動機。
4. 室内熱交換器を有する室内機ユニットと、
   前記室内熱交換器に接続された環状の冷媒配管に設けられた圧縮機、室外熱交換器及び膨張弁を少なくとも有し、さらに、前記圧縮機の駆動により冷媒が流れる前記室外熱交換器に外気を送風する送風機を有する室外機ユニットとを備え、
   前記送風機の電動機に請求項１〜３の何れか１項に記載の電動機を用いたことを特徴とする空気調和機。
5. 圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、及び前記圧縮機の駆動により冷媒が流れる前記室外熱交換器に外気を送風する送風機を少なくとも有する室外機ユニットと、
   水循環ポンプ、貯湯タンク、及び前記水循環ポンプの運転により前記貯湯タンクとの間で循環する水を、前記室外機ユニットからの冷媒と熱交換して温水を生成する熱交換器を少なくとも有する熱交換器ユニットとを備え、
   前記送風機の電動機に請求項１〜３の何れか１項に記載の電動機を用いたことを特徴とするヒートポンプ式給湯システム。
6. 圧縮機、室外熱交換器、膨張弁、及び前記圧縮機の駆動により冷媒が流れる前記室外熱交換器に外気を送風する送風機を少なくとも有する室外機ユニットと、
   水循環ポンプ、床暖房パネル、及び前記水循環ポンプの運転により前記床暖房パネルとの間で循環する水を、前記室外機ユニットからの冷媒と熱交換して温水を生成する熱交換器を少なくとも有する熱交換器ユニットとを備え、
   前記送風機の電動機に請求項１〜３の何れか１項に記載の電動機を用いたことを特徴とするヒートポンプ式床暖房システム。

Images