JP5984781B2 - 空気調和機の室外機 - Google Patents

Description

本発明は、空気調和機の室外機に関する。

ヒートポンプ式空気調和機においては、室外熱交換器が蒸発器となる暖房運転時に、室外熱交換器に着霜(フロスト)することで熱交換が阻害されることがある。このため、着霜が検知された場合に、霜を取り除くデフロスト運転を実施するヒートポンプ式空気調和機が従来提案されている。

デフロスト運転が実施されると、室外熱交換器に付着していた霜は溶けてドレン水、水蒸気となる。デフロスト運転を実施することで発生したドレン水は、室外機の筐体の底面部を構成する底面パネルの上面に滴下した後、底面パネルに形成されたドレン排出用の穴を通って室外機外部へ排出される。また、デフロスト運転を実施することで発生した水蒸気は、自然対流によって又はデフロスト運転終了後の暖房運転時にファンが回転することで、室外機外部へ排出される。

特に低外気温度である寒冷地においては、着霜し易い上に、室外熱交換器から底面パネルの上面に滴下したドレン水が、ドレン排出用の穴を通って室外機外部へ排出される前に、底面パネルの上面で再凍結してしまう場合がある。このため、従来、ドレン水が底面パネルの上面で再凍結することを抑制するために、底面パネルの上面にヒータ（シーズヒータ）を敷設した室外機があった（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−５２９４１号公報（第１０頁、図１、図２）

ヒートポンプ式空気調和機の普及に伴い、室外機が、従来のような寒冷地に加えて極寒冷地（外気温度が０℃以下）に設置される場合がある。極寒冷地においては、室外熱交換器及び筐体の表面温度が外気温度と同様に０℃以下になる。このため、デフロスト運転時に発生した水蒸気は、筐体内部に滞留して筐体自体に再凍結する場合がある。また、水蒸気が凍結して発生した氷は、デフロスト運転では溶けず、デフロスト運転を繰り返す度に再凍結を繰り返して成長し、氷柱化する場合がある。ここで特許文献１に記載のヒータは、底面パネルの上面に敷設されたものであるため、底面パネル以外の部材に付着した水蒸気の凍結を十分に抑制することができないという課題があった。

特に、ファンモータを支持するファンモータ支持板に水蒸気が付着し、ファンモータ支持板に付着した水蒸気が凍結する場合がある。このような場合には、水蒸気が凍結して生成された氷が、室外機内部に配置されたプロペラファンに接触してプロペラファンを欠損させたり、プロペラファンを駆動するファンモータに負荷を加えてプロペラファンを故障させてしまう場合があるという課題があった。

本発明は、上述のような課題を背景としてなされたもので、ファンモータ支持板に付着する水蒸気の凍結を抑制する空気調和機の室外機を提供することを目的とする。

本発明の空気調和機の室外機は、底面パネルを有する筐体と、室外熱交換器と、ファンと、前記ファンを駆動するファンモータと、前記筐体の内部で且つ前記室外熱交換器よりも前面側に設けられ、前記ファンモータを支持するファンモータ支持板と、前記ファンモータ支持板の上部で該ファンモータ支持板に接続された上部板と、前記ファンモータ支持板又は前記ファンモータ支持板の周辺に設けられるとともに、前記上部板又は前記上部板の周辺に設けられたヒータと、を備えたものである。

本発明によれば、ファンモータ支持板又はファンモータ支持板の周辺にヒータが設けられている。このため、デフロスト運転時において、ファンモータ支持板に水蒸気が付着しても、ヒータが発熱することで、ファンモータ支持板に付着した水蒸気は０℃以上となる。したがって、外気温度０℃以下での極低温環境下において、ファンモータ支持板に付着する水蒸気の凍結を抑制することができる。

実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の斜視図である。 実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の分解斜視図である。 実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の分解斜視図であり、図２を詳細に示した図である。 図１のＸ−Ｘ断面図である。 図１のＹ−Ｙ断面図である。 実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の内部構造を示す図である。 実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の内部にヒータ３０を設けた図である。 実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の内部構造を示す図である。 実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の内部にヒータ３０を設けた図である。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

図１は実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の斜視図である。図２は実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の分解斜視図である。図３は実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の分解斜視図であり、図２を詳細に示した図である。

図１に示されるように、室外機１００の外郭は筐体５０で構成される。図２に示されるように、筐体５０は、前側面パネル５０ａ、右側面パネル５０ｂ、底面パネル５０ｃ、天面パネル５０ｄ及び背面パネル５０ｅ（図４）で構成される。前側面パネル５０ａは、筐体５０の前面側及び左側面側を構成するものであり、例えば平面視Ｌ字形状の部材で構成される。また、図２に示されるように、筐体５０の内部には仕切板１が設けられている。仕切板１が設けられることで、筐体５０の内部は機械室１０及び送風機室２０に区画される。

なお、前側面パネル５０ａは、筐体５０の前面部を構成する部分と、筐体５０の左側面部を構成する部分とを別部品で構成してもよい。すなわち、前側面パネル５０ａを、筐体５０の前面部を構成する前面パネルと、筐体５０の左側面部を構成する左側面パネルとに分割してもよい。

機械室１０には、圧縮機１１及び電気品箱１２が設けられる。電気品箱１２の内部には、制御基板（図示省略）が設けられている。図示省略の制御基板は、圧縮機１１の回転数を制御したり、後述するヒータ３０等を駆動するための部材である。なお、図示省略の制御基板は、例えば、この機能を実現する回路デバイスなどのハードウェア、又はマイコン若しくはＣＰＵなどの演算装置上で実行されるソフトウェアで構成される。

送風機室２０には、室外熱交換器２１、ファン２２、ファンモータ２３（図４）、ファンモータ支持板２４、上部板２５、及び支持板接続部２６が設けられる。室外熱交換器２１は、ファン２２、ファンモータ２３、ファンモータ支持板２４、上部板２５、及び支持板接続部２６よりも室外機１００の背面側に設けられるようになっている。

室外熱交換器２１は、例えば平面視してＬ字形状のものであり、前側面パネル５０ａの左側面側の面、及び背面パネル５０ｅに沿うように設けられる。ファン２２は、例えばプロペラファンで構成される送風手段であり、熱交換を効率的に行うための空気循環を生成する。ファン２２は、室外機１００の背面側から室外機１００内部に外気を導入し、室外機１００内部に導入された外気を室外機１００の前面側に向かって排出する機能を有する。

ファンモータ２３は、ファン２２を駆動する駆動手段であり、例えばネジ等の固定手段を用いてファンモータ支持板２４に取り付けられる。ファンモータ支持板２４は、ファンモータ２３を支持するためのものであり、底面パネル５０ｃから上方に向かう枠状の部材である。なお、ファンモータ支持板２４は図示のように一つでなく複数設けられていてもよい。

上部板２５は、例えば底面パネル５０ｃと略水平に設けられる板状の部材である。上部板２５は、ファンモータ２３が大型化した場合を考慮して、ファンモータ支持板２４の強度補強を図るための部材であり、ファンモータ支持板２４に接続されている。上部板２５は、例えばファンモータ支持板２４の最上端から前方に向かうようにして取り付けられる。

支持板接続部２６は、例えばＵ字形状の部材であり、ファンモータ支持板２４と一体で構成される。支持板接続部２６は、その内面が室外熱交換器２１の上面に接触するようにして設けられている。このように、支持板接続部２６が室外熱交換器２１に取り付けられることで、ファンモータ支持板２４は、室外熱交換器２１に固定される。

図３に示されるように、前側面パネル５０ａには開口部５０ａ１が形成されている。開口部５０ａ１は、室外機１００内部に導入された外気を室外機１００外部に排出するための開口部である。また、前側面パネル５０ａの背面側であってファン２２の外周を囲むようにベルマウス２７が設けられている。

ベルマウス２７は、例えば、開口部５０ａ１の周縁から半径方向内側に向かって縮径するように後方に張り出した縮径部２７ａと、縮径部２７ａの後端から半径方向外側に向かって拡径するように後方に張り出した拡径部２７ｂと、を有する。ベルマウス２７は、前側面パネル５０ａと一体として成形される。ベルマウス２７は、筐体５０内部に導入された外気を開口部５０ａ１に導く機能を有する。なお、ベルマウス２７は、縮径部２７ａと拡径部２７ｂとの間に前後方向に延びる部位を有するように構成してもよい。

図４は図１のＸ−Ｘ断面図である。図５は図１のＹ−Ｙ断面図である。なお、図４，図５においては、空気流れを模式的に矢印で空気流れＡとして示している。以下、図４，図５を用いて筐体５０の内部及び外部に形成される風路について説明する。

ファンモータ２３が駆動されるとファン２２が回転し、外気は、筐体５０内部に導入される。筐体５０内部に導入された外気は、室外熱交換器２１を通ってファンモータ支持板２４等の部材に吹き付けられる。このように筐体５０内部を循環した外気は、開口部５０ａ１を通って筐体５０外部に排出される。

図６は実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の内部構造を示す図である。
図７は実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の内部にヒータ３０を設けた図である。図６に示されるファンモータ支持板２４には、図７に示されるようなヒータ３０が設けられる。

図６，図７に示されるように、ファンモータ支持板２４は、上部２４ａ、胴部２４ｂ、及び下部２４ｃを備える。上部２４ａの下方には胴部２４ｂが位置し、胴部２４ｂの下方には下部２４ｃが位置している。上部２４ａは、支持板接続部２６に繋がる部位である。胴部２４ｂは、ファンモータ２３が取り付けられる部位である。下部２４ｃは、例えばネジ（図示省略）等の固定手段によって底面パネル５０ｃに固定される部位である。

上部２４ａは、例えば空洞部２４ａ１を有する矩形の枠状の部材で構成される。下部２４ｃは、例えば空洞部２４ｃ１を有する矩形の枠状の部材で構成される。このように、空洞部２４ａ１，２４ｃ１が形成されているため、ファンモータ支持板２４に吹き出された空気流れＡの一部は、空洞部２４ａ１，２４ｃ１を通過して筐体５０の前面側に排出される。すなわち、空洞部２４ａ１，２４ｃ１が形成されることで、空気流れＡの妨げを抑制することができる。

ヒータ３０は、例えばシーズヒータで構成される加熱手段であり、筐体５０内部で発生する水蒸気を加熱するものである。ヒータ３０の内部にはニクロム線が設けられている。なお、ヒータ３０をフレキシブル（可撓性）ヒータで構成してもよい。このように構成すれば、ヒータ３０を筐体５０内に配置し易くなる。

ヒータ３０は、例えばネジ等の固定手段を用いて、ファンモータ支持板２４に取り付けられる。ヒータ３０は、ファンモータ支持板２４の上部において折り返され、正面視して下向きＵ字となるように設けられる。ヒータ３０がファンモータ支持板２４に固定される固定箇所は、例えば図７に示す４箇所のＢ部分である。なお、ヒータ３０は、上下方向に延びてファンモータ支持板２４の上部でなく上部周辺で折り返されるように構成してもよい。

ヒータ３０は、例えば消費電力１００Ｗで、また、例えば温度が３０℃の状態で用いられる。ヒータ３０の通電は、暖房運転時で且つ外気温度センサ（図示省略）が所定温度以下の場合に開始される。なお、ヒータ３０の消費電力や温度は、上述した値に限定されるものではなく、筐体５０の内部で発生する水蒸気が加熱されるように適宜決定される。

次に、外気温度が０℃以下の極寒冷地における室外機１００の運転を説明する。上述した図示省略の制御基板は、例えば使用者等が運転モードを設定する操作手段（図示省略）の操作を受けて、室外機１００の運転を制御する。運転モードは例えば暖房運転や冷房運転等があるが、ここでは暖房運転が設定されたものと仮定して以下説明する。

暖房運転が設定されるとファン２２が回転するため、上述したように外気は筐体５０内部に導入される。ここで、室外熱交換器２１は蒸発器としての機能を有するため、筐体５０内部に導入された外気は、室外熱交換器２１の内部で冷媒と熱交換され、温度低下する。温度低下した外気は、送風室１０内部のファンモータ支持板２４等の部材に吹き付けられる。そして、外気温度センサが検知する外気温度が所定温度以下になると、制御基板はヒータ３０の通電を開始する。このようにヒータ３０の通電が開始されることで、ヒータ３０の熱がファンモータ支持板２４に伝わり、ファンモータ支持板２４の着霜は抑制される。

制御基板は、暖房運転が一定時間行われた後に、圧縮機１１の運転を停止させ、四方弁（図示省略）を冷房側に切り替える。そして、制御基板は、圧縮機１１の運転を再度開始させ、ファン２２の回転を停止させる。こうしてデフロスト運転が開始される。

デフロスト運転時においては、室外熱交換器２１は凝縮器としての機能を有するため、圧縮機１１から吐出された冷媒は室外熱交換器２１に流入し、室外熱交換器２１は加熱される。このため、デフロスト運転を行うことで、室外熱交換器２１内の熱を利用して筐体５０の内部の温度を高くすることができる。

デフロスト運転を行うことで、ファンモータ支持板２４に付着した霜の温度は上昇して水蒸気となり、この水蒸気は、外気温度が０℃以下の極寒冷地において、再凍結しようとする。しかしながら、ファンモータ支持板２４に設けられたヒータ３０が、ファンモータ支持板２４に付着する水蒸気を加熱する。このため、ファンモータ支持板２４に付着した水蒸気の再凍結を抑制することができる。

なお、ヒータ３０は、ファンモータ支持板２４に設けられる場合に限定されず、ファンモータ支持板２４の周辺に設けられるように構成してもよい。このように構成しても、ヒータ３０をファンモータ支持板２４に取り付けた場合と同様に、ヒータ３０から発せられる熱をファンモータ支持板２４に伝えることができる。

このとき、ファンモータ支持板２４に沿うようにヒータ３０を設けてもよいが、ファンモータ支持板２４の近傍には配線が設けられているため、この配線とヒータ３０とがなるべく接触しないようにヒータ３０を設けると一層好ましい。

また、ヒータ３０は、図示のように上下方向に直線的に延ばさないで、例えば左右方向に屈曲させながら上下方向に延ばしてもよい。このように構成すれば、ファンモータ支持板２４に向かって熱を放出するヒータ３０の表面積が増えるため、ファンモータ支持板２４に付着した水蒸気の凍結を一層抑制することができる。

また、ファンモータ支持板２４に沿ってヒータ３０を複数回上下に折り返して設けてもよい。このように構成すれば、水蒸気の凍結を一層抑制することができる。

また、図７に示されるようにヒータ３０を設ける例に限定されず、さらに室外熱交換器２１の前面下部に沿うようにヒータ３０を設けてもよい。このように構成すれば、ファンモータ支持板２４に付着する水蒸気の凍結を抑制でき、室外熱交換器２１から流れ出たドレン水の凍結を抑制することができる。

また、ヒータ３０が、圧縮機１１から吐出される冷媒の少なくとも一部を室外熱交換器２１に直接供給するホットガスバイパス回路（図示省略）で構成されていてもよい。ここで、ホットガスバイパス回路には、圧縮機１１から吐出されて室内熱交換器（図示省略）を経由して室外熱交換器２１に供給される冷媒よりも高温高圧の冷媒が流れる。このため、このホットガスバイパス回路を流れる冷媒の熱を利用することで、ファンモータ支持板２４又はファンモータ支持板２４の周辺を加熱することができる。

以上のように、本実施の形態に係る室外機１００は、底面パネル５０ｃを有する筐体５０と、筐体５０の内部に設けられた室外熱交換器２１と、筐体５０の内部に設けられたファン２２と、筐体５０の内部に設けられ、ファン２２を駆動するファンモータ２３と、筐体５０の内部で且つ室外熱交換器２１よりも前面側に設けられ、ファンモータ２３を支持するファンモータ支持板２４と、ファンモータ支持板２４又はファンモータ支持板２４の周辺に少なくとも一部が設けられたヒータ３０と、を備えたものである。
このため、デフロスト運転時において、ファンモータ支持板２４に水蒸気が付着しても、ヒータ３０が発熱することで、ファンモータ支持板２４に付着した水蒸気は０℃以上となる。したがって、外気温度０℃以下での極低温環境下において、ファンモータ支持板２４に付着する水蒸気の凍結を抑制することができる。

図８は実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の内部構造を示す図である。図９は実施の形態に係る空気調和機の室外機１００の内部にヒータ３０を設けた図である。
図８に示されるように、ファンモータ支持板２４の上部において、ファンモータ支持板２４に接続された上部板２５を設けてもよい。そして、図９に示されるように、上部板２５の上面の周辺にヒータ３０を設けてもよい。このようにすれば、上部板２５に付着した水蒸気の凍結を抑制することができる。

なお、図９では、上部板２５の上面にヒータ３０を設けているが、上部板２５の下面にヒータ３０を設けてもよい。このように構成すれば、上部板２５のうち最も水蒸気が付着しやすい上部板２５の下面に付着した水蒸気の凍結を一層抑制することができる。また、上部板２５の上面と天面パネル５０ｄの下面との間にヒータ３０を設ける空間を確保する必要が無くなるため、室外機１００の省スペース化を図ることができる。

また、ヒータ３０は、上部板２５の上面の周辺でなく上部板２５に取り付けられるように設けてもよい。このように構成しても、ヒータ３０を上部板２５の上面の周辺に設けた場合と同様に、上部板２５にヒータ３０の熱を伝えることができる。

また、室外機１００の運転時には、機械室１０内の圧縮機１１が回転するため、送風機室２０のうち、送風機室２０の右側（機械室１０側）の温度は、送風機室２０の左側の温度よりも高くなる。このような事情を考慮して、ファンモータ支持板２４の左側を、ファンモータ支持板２４の右側よりも一層加熱するようにしてもよい。

１ 仕切板、１０ 機械室、１１ 圧縮機、１２ 電気品箱、２０ 送風機室、２１ 室外熱交換器、２２ ファン、２３ ファンモータ、２４ ファンモータ支持板、２４ａ 上部、２４ａ１ 空洞部、２４ｂ 胴部、２４ｃ 下部、２４ｃ１ 空洞部、２５ 上部板、２６ 支持板接続部、２７ ベルマウス、２７ａ 縮径部、２７ｂ 拡径部、３０ ヒータ、５０ 筐体、５０ａ 前側面パネル、５０ａ１ 開口部、５０ｂ 右側面パネル、５０ｃ 底面パネル、５０ｄ 天面パネル、５０ｅ 背面パネル、１００ 室外機、Ａ 空気流れ。

Claims (5)

1. 底面パネルを有する筐体と、
   室外熱交換器と、
   ファンと、
   前記ファンを駆動するファンモータと、
   前記筐体の内部で且つ前記室外熱交換器よりも前面側に設けられ、前記ファンモータを支持するファンモータ支持板と、
   前記ファンモータ支持板の上部で該ファンモータ支持板に接続された上部板と、
   前記ファンモータ支持板又は前記ファンモータ支持板の周辺に設けられるとともに、前記上部板又は前記上部板の周辺に設けられたヒータと、を備えた
   ことを特徴とする空気調和機の室外機。
2. 前記ヒータは、上下方向に延びて前記ファンモータ支持板の上部又は上部周辺で折り返され、正面視で下向きＵ字状となるように設けられた
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気調和機の室外機。
3. 前記ファンモータ支持板は前記底面パネルに取り付けられ、
   前記ヒータは前記底面パネルの上面にさらに設けられた
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空気調和機の室外機。
4. 前記ヒータは、複数回折り返された
   ことを特徴とする請求項２に記載の空気調和機の室外機。
5. 前記ヒータは、前記筐体の内部に設けられた圧縮機から吐出される冷媒の少なくとも一部を前記室外熱交換器に直接供給するホットガスバイパス配管で構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の空気調和機の室外機。

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