JP2016089774A

JP2016089774A - 送風機

Info

Publication number: JP2016089774A
Application number: JP2014227427A
Authority: JP
Inventors: 敦士川上; Atsushi Kawakami; 良一武井; Ryoichi Takei; 敬林部; Takashi Hayashibe
Original assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Current assignee: Shinano Kenshi Co Ltd
Priority date: 2014-11-07
Filing date: 2014-11-07
Publication date: 2016-05-23
Anticipated expiration: 2034-11-07
Also published as: JP6508918B2

Abstract

【課題】冷凍冷蔵装置において格別な電源を設けることなくファン全体が効率良く発熱して加温することで除霜を行い装置コストや無駄な消費電力の発生を抑えた送風機を提供する。
【解決手段】磁界発生部１０より発生した磁束に複数のコイルが鎖交した状態で、モータ６を駆動してファン８とともにコイルユニット１３を回転させることで、各コイルに誘起された誘導電圧を電源として発熱体２０に通電して発熱させることによりファン８全体が加温される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばショーケース、業務用冷蔵庫、輸送トラックなどの冷凍冷蔵装置に用いられる送風機に関する。

従来から冷凍冷蔵装置に用いられる冷却システムは、圧縮機により蒸気化した冷媒が圧縮されて高圧気体として凝縮器（熱交換部）へ送り込まれる。凝縮器では、送風ファンによって送風されることで冷媒が放熱して高圧液化し、該高圧液化した冷媒が膨張弁により減圧されて蒸発器（熱交換部）へ送り込まれる。蒸発器では、送風ファンによって送風されることで冷媒が蒸発潜熱を排気より吸熱して蒸気化し、蒸発圧力調整弁で低圧気体となって再度圧縮器へ回収されるサイクルを繰り返す。

このとき蒸発器では熱交換器を通じて冷媒が吸熱して、排気が冷やされるため、排気中に含まれる水分が、蒸発器や送風ファンに霜となって付着する。蒸発器に霜が付着すると、冷却効率が低下し、送風ファンに霜が付着すると、送風効率が低下する。
よって、蒸発器及び送風ファンの近傍にヒータを設けて、周囲の温度を一時的にあげる除霜運転を行うことで冷却効率を回復させている。

例えば、当初は圧縮器の動作を停止状態で自然除霜を行い、着霜量が多い場合には加熱除霜を行う冷却冷蔵庫が提案されている（特許文献１参照）。或いは除霜負荷が少ないときは冷気送風により庫内空気熱源により除霜を行い、除霜負荷が大きくなると除霜ヒータにより除霜を行う冷凍冷蔵庫が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００６−５２８７８号公報特開平８−２８５４４０号公報

しかしながら、上述した特許文献１及び２に示す冷蔵庫では、蒸発器及び送風ファンの除霜を行うために、ヒータを広範囲に設置する必要があり、製品コストや消費電力が嵩む。
また、ショーケースなどの冷凍冷蔵装置は、庫内を冷却することが目的であり、ヒータの設置及び除霜運転は可能な限り抑えたいという要求があった。
更には、ファンの除霜を行う場合、ファンの外周縁部など熱が伝わり難い部分が存在するため、ファン全体を温めることで着霜を防止するのが望ましい。

本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、冷凍冷蔵装置において格別な電源を設けることなくファン全体が効率良く発熱して加温することで除霜を行い装置コストや無駄な消費電力の発生を抑えた送風機を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、次の構成を備える。
駆動源と、前記駆動源の回転軸に連繋して回転駆動される複数の羽根を有するファンと、前記駆動源側に取り付けられた取付部から対向する前記ファンに向かって磁界を発生させる磁界発生部と、前記磁界発生部に近接して対向配置され、前記ファンに複数のコイルが周方向に一体に組み付けられたコイルユニットと、前記ファンと一体に組み付けられ、前記コイルユニットの各コイルと電気的に接続された発熱体と、を具備し、前記磁界発生部より発生した磁束に前記各コイルが鎖交した状態で、前記駆動源を駆動して前記ファンとともに前記コイルユニットを回転させることで、前記各コイルに誘起された誘導電圧を電源として前記発熱体に通電して発熱させることにより前記ファン全体が加温されることを特徴とする。

磁界発生部のＮ極からＳ極に向かう磁束に対向配置された複数のコイルが鎖交した状態で駆動源を起動してファンを回転駆動させると、コイルユニットがファンと一体となって回転し、各コイルに誘起された誘導電圧を電源として発熱体に通電して発熱させることによりファン全体を加温することができる。特に、ファン外周縁部など熱が伝わり難い部位にも発熱体により加温することができるので、部分的な着霜を防止することができる。よって、冷凍冷蔵装置の蒸発器に配置される送風機のファン全体を格別な電源を設けることなく効率良く発熱して除霜を行うことで装置コストや無駄な消費電力の発生を抑えることができる。

前記発熱体は、前記ファンを構成する各羽根の露出面を覆って或いは各羽根に埋設されて一体に組み付けられていることが好ましい。これにより、各コイルに誘起された誘導電圧を電源として発熱体に通電して発熱させることでファン全体を効率良く加温することができる。

前記ファンは、熱伝導性の高い樹脂若しくは金属製のファンが用いられるのが望ましい。これにより発熱体に通電して発生した熱エネルギーを羽根全体にわたって効率良く熱伝導させて温めることができるので、冷凍冷蔵装置の蒸発器に配置される送風機の除霜効果を高めることができる。

前記磁界発生部の磁束作用面には、永久磁石がＮ極とＳ極が交互に周回して配置されていてもよいし、複数の電磁コイルが環状に配置されていてもよい。
いずれによっても、磁界発生部と近接して対向配置される複数のコイルと鎖交する磁束を発生させることができる。尚、磁界発生部に永久磁石を用いる場合には、タブレット状の磁石であってもよいし、環状に連続する永久磁石或いは円盤状の永久磁石などであってもよい。また、電磁コイルは通電方向が同じで巻方向が時計回り方向と反時計回り方向のコイルを組み合わせて設けてもよいし、巻方向が同一のコイルを用いて通電方向が交互に切り替わるようにしてもよい。

上述したように冷凍冷蔵装置において格別な電源を設けることなくファン全体が効率良く発熱して加温することで除霜を行い装置コストや無駄な消費電力の発生を抑えた送風機を提供することができる。

送風機の背面図、左側面図、平面図、斜視図及びファンを取り外した分解斜視図である。磁界発生部分の分解斜視図である。ファン部分の分解斜視図である。磁界発生部とコイルユニットを含むファン部分の断面図である。他例に係る送風機の分解斜視図である。図５の磁界発生部分の分解斜視図である。

以下、本発明に係る送風機の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。先ず、一例として冷凍冷蔵装置の蒸発器に配置される送風機を想定して説明する。
図１（Ａ）〜（Ｅ）において、送風機１は以下の構成を有している。
設置面に設置されるベース台２に支柱３が起立して組み付けられている。支柱３の上端には、モータ取付フランジ４が一体に組み付けられている。モータ取付フランジ４は、例えばＬ型の板金が用いられる。モータ取付フランジ４は、取付壁４ａを支柱３の上端にねじ５によって固定される（図１（Ｅ）参照）。

また、図２に示すように、モータ６（駆動源）は、水平方向に配置される取付壁４ａから起立形成された起立壁４ｂの背面側に一体に組み付けられる。モータ６は、そのモータ軸（駆動軸）６ａを起立壁４ｂの中央に設けられた貫通孔４ｃに挿通させてモータ軸側端面を起立壁４ｂの背面側に位置合わせし、ねじ７をねじ孔４ｅに挿通させてモータ６の前面側に設けられたねじ孔６ｂにねじ嵌合させて固定される（図２参照）。モータ６のモータ軸６ａの先端近傍には、複数の羽根（例えば４枚羽根）を有するファン８が一体に組み付けられる。ファン８は、熱伝導性の高い樹脂若しくは金属製のファン（アルミファン等）が用いられるのが望ましいが、後述する発熱体２０を備えているため必ずしも熱伝導性や金属製に限定はされない。ファン８は、中心孔８ａ（図３参照）にモータ軸６ａを挿通させて、前面側からファンボス９をモータ軸６ａにねじ嵌合することで一体に組み付けられる（図１（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）参照）。

また、図１（Ｃ）に示すように、モータ取付フランジ４の起立壁４ｂ（取付部）の前面側（モータ６とファン８との間）には、磁界を発生させる磁界発生部１０が一体に組付けられている。図２に示すように、タブレット状の永久磁石１０ｃは磁束作用面がＮ極とＳ極とで交互に配置され、環状の磁石ホルダ１０ｄに周方向に等間隔で保持される。磁石ホルダ１０ｄの永久磁石１０ｃを保持する磁束作用面は開口して永久磁石１０ｃが露出するようになっている。磁界発生部１０は、ヨーク取付板１０ａにヨーク１０ｂを重ね合わせ、タブレット状の永久磁石１０ｃが保持された環状の磁石ホルダ１０ｄをヨーク取付板１０ａと組み合わせて、ねじ１１を磁石ホルダ１０ｄのねじ孔１０ｅ、ヨーク１０ｂのねじ孔１０ｆ及びヨーク取付板１０ａのねじ孔１０ｇを挿通して起立壁４ｂのねじ孔４ｆにねじ嵌合させてモータ取付フランジ４の起立壁４ｂの前面側に一体に組み付けられる。また、この磁束発生部１０は起立壁４ｂの背面側からねじ１２をねじ孔４ｄを挿通してヨーク取付板１０ａのねじ孔１０ｈにねじ嵌合させて起立壁４ｂの両面から組み付けられる。ヨーク取付板１０ａとしては、例えばアルミ材が用いられ、ヨーク１０ｂとしては磁束通路となる磁性材（例えば鉄板）が用いられる。尚、モータ６の外ケースが鉄等の磁性材であれば、永久磁石１０ｃをモータ６の端面或いは周面に直接吸着固定してもよい。

また、図３に示すように、ファン８の背面側にはコイルユニット１３が磁界発生部１０に対向配置されて一体に組み付けられる。複数のコイル１４はコイルホルダ１５の周方向に配列されて、コイルホルダ１５に前方に向かって複数突設された突起１５ａを、ファン８の平板部分に設けられた挿入孔８ｂに挿入して一体に組み付けられる。また、ファン８の背面側には、４枚設けられた各羽根８ｃを覆って発熱体２０が各々一体に組み付けられている。各発熱体２０はコイルユニット１３の各コイル１４と電気的に接続されている。よって、モータ６を駆動してファン８とともにコイルユニット１３を回転させることで、各コイル１４に誘起された誘導電圧を電源として発熱体２０に通電して発熱させることができる。発熱体２０としては、PTC（Positive Temperature Coefficient）面状発熱ヒータ（例えばフィルムヒータ等）或いは電熱線ヒータ等様々なものが用いられる。尚、コイル１４は、コイルホルダ１５に収納されることなく、発熱体２０と共にファン８に直接組み付けられていてもよい。また、発熱体２０は、ファン８の各羽根８ｃの露出面を覆って設けられていればよく、ファン８の背面側ではなく表面側に設けられていてもよく或いはファン８の両面側に設けられていてもよい。更にはコイル１４に接続する発熱体２０をファン８の内部に埋設（例えば熱伝導性の高い樹脂によりインサート成形）されていてもよい。

モータ取付フランジ４（起立壁４ｂ）に固定された磁界発生部１０とファン８に固定されたコイルユニット１３とが近接して対向配置された状態の水平断面を図４に示す。図４の矢印に示すように、永久磁石１０ｃのＮ極から発生した磁束は隣設する永久磁石１０ｃのＳ極に進入するような磁界が形成される。このとき、コイルホルダ１５は、磁界発生部１０と近接して対向配置されているので、常時磁束がコイル１４と鎖交した状態にある。

モータ６を起動してファン８を回転駆動することでファン８と一体となってコイルユニット１３も回転する。これにより、磁界発生部１０より発生した磁束に各コイル１４が鎖交しながら回転することで、各コイル１４に誘起された誘導電圧を電源として発熱体２０に通電して発熱させることによりファン８全体を加温することができる。特に、ファン８の羽根８ｃの外周縁部など熱が伝わり難い部位にも発熱体２０の発熱により加温することができるので、部分的な着霜を防止することができる。よって、冷凍冷蔵装置の蒸発器に配置される送風機１のファン８全体が格別な電源を設けることなく効率良く発熱して除霜を行うことで装置コストや無駄な消費電力の発生を抑えることができる。

実験によれば、羽根外径φ１５０ｍｍ程度のアルミ製ファン８を用い、磁束発生部１０に外形φ７ｍｍ厚さ２ｍｍ程度のタブレット状の希土類永久磁石１０ｃを１６個配置した磁束発生部１０を用い、モータ駆動電圧１０Ｖでモータ６をモータ回転数５３００ｒｐｍで９０秒間回転させたところ、５℃〜８℃程度のファン８の温度上昇が認められた。
よって、冷凍冷蔵装置の蒸発器に配置される送風機１のファン８全体が格別な電源を設けることなく自ら発熱して除霜を行うことで、装置コストや無駄な消費電力の発生を抑えることができる。

次に、送風機の他例について図５及び図６を参照して説明する。
前述した実施例では、磁界発生部１０として永久磁石１０ｃを用いたが、通電用の電磁コイルを用いて磁界を発生させるようにしてもよい。ファン８の背面側に設けられたコイルユニット１３（図５参照）については前述した実施例と同様であるので、説明を援用するものとする。

図５において、磁界発生部１０は、モータ６が取り付けられたモータ取付フランジ４の起立壁４ｂの前方に組み付けられる。具体的には、図６において、モータ取付フランジ４の起立壁４ｂには環状のコイル取付板１６を介して通電用の電磁コイル１７が一体に組み付けられる。電磁コイル１７は、環状のヨーク１８に、時計回り方向及び反時計回り方向に巻かれた電磁コイル１７が周方向に交互に等間隔で配置されている。電磁コイル１７に通電すると、磁束作用面にＮ極及びＳ極の電磁石が交互に形成されて、コイルユニット１３の各コイル１４と鎖交する磁界が形成される（図４参照）。尚、電磁コイル１７は、同じ向きに巻かれていてもよい。この場合には、１つおきに電流方向を逆向きに流れるように切り替える必要がある。

コイル取付板１６は、モータ取付フランジ４の起立壁４ｂの前面に突設された突起４ｇをガイド孔１６ａに挿入して位置合わせして重ね合わせ、ねじ１９をヨーク１８のねじ孔１８ａ及びコイル取付板１６のねじ孔１６ｂを挿通して起立壁４ｂのねじ孔４ｆにねじ嵌合することで一体に組み付けられる。モータ６は、モータ軸６ａを起立壁４ｂの中央に設けられた貫通孔４ｃに挿通させてモータ軸側端面を起立壁４ｂの背面側に位置合わせし、ねじ７をねじ孔４ｅに挿通させてモータ６のモータ軸側端面に設けられたねじ孔６ｂにねじ嵌合させて固定される。

上記構成によっても、磁界発生部１０と対向配置される複数のコイル１４と鎖交する磁束を発生させることができる。ファン８は、熱伝導性の高い樹脂若しくは金属製のファンが用いられる。これにより各コイル１４に誘起された誘導電圧を電源として発熱体２０に通電して発熱させることによりファン８全体が格別な電源を設けることなく効率良く発熱して加温することができるので、冷凍冷蔵装置の蒸発器に配置される送風機１の除霜効果を高めることができる。

尚、駆動源であるモータ６は、ブラシ付きモータであってもブラシレスモータであっても、或いはＡＣ同期モータであってもよい。
また、磁石ホルダ１０ｃに周方向に配置される永久磁石１０ｃやヨーク１８に周方向に配置される電磁コイル１７、更にはこれらに対向配置されるコイルホルダ１５に保持されるコイル１４は、周方向に１列配置に限らず複数列に配置してもよい。
また、永久磁石１０ｃはタブレット状の磁石に限らず、Ｎ極とＳ極が隣接して円環状に連続する環状の永久磁石或いは円盤状の永久磁石であってもよい。
また、発熱体２０に代えてＬＥＤ素子をコイル１４に接続することで、ファン８を発光させることができる。

１送風機２ベース台３支柱４モータ取付フランジ４ａ取付壁４ｂ起立壁４ｃ貫通孔４ｄ，４ｅ，４ｆ，６ｂ，１０ｅ，１０ｆ，１０ｇ，１６ｂ，１８ｂねじ孔４ｇ突起５，７，１１，１２，１９ねじ６モータ６ａモータ軸６ｂケース端面８ファン８ａ，１８ａ中心孔８ｂ挿入孔８ｃ羽根９ファンボス１０磁界発生部１０ａヨーク取付板１０ｂ，１８ヨーク１０ｃ永久磁石１０ｄ磁石ホルダ１３コイルユニット１４コイル１５コイルホルダ１５ａ突起１６コイル取付板１６ａガイド孔１７電磁コイル１８取付板２０発熱体

Claims

駆動源と、
前記駆動源の回転軸に連繋して回転駆動される複数の羽根を有するファンと、
前記駆動源側に取り付けられた取付部から対向する前記ファンに向かって磁界を発生させる磁界発生部と、
前記磁界発生部に近接して対向配置され、前記ファンに複数のコイルが周方向に一体に組み付けられたコイルユニットと、
前記ファンと一体に組み付けられ、前記コイルユニットの各コイルと電気的に接続された発熱体と、を具備し、
前記磁界発生部より発生した磁束に前記各コイルが鎖交した状態で、前記駆動源を駆動して前記ファンとともに前記コイルユニットを回転させることで、前記各コイルに誘起された誘導電圧を電源として前記発熱体に通電して発熱させることにより前記ファン全体が加温されることを特徴とする送風機。
前記発熱体は、前記ファンを構成する各羽根の露出面を覆って或いは各羽根に埋設されて一体に組み付けられている請求項１記載の送風機。
前記ファンは、熱伝導性の高い樹脂若しくは金属製のファンが用いられる請求項１又は請求項２記載の送風機。
前記磁界発生部の磁束作用面には、永久磁石がＮ極とＳ極が交互に周回して配置されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の送風機。
前記磁界発生部の磁束作用面には、複数の電磁コイルが環状に配置されている請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の送風機。