JP6180207B2 - 送風機及び空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、送風機及びこの送風機を備える空気調和装置に関する。

ビル等の建物において、複数の空間を空気調和する手段として、マルチエアコンが広く採用されている。このマルチエアコンにおいては、室外機が複数設置されており、これらの複数の室外機は、総設置スペースを減らすため、密接に配置されている。このため、室外機は、側部から空気が排出される構造ではなく、上部から排出されるトップフロー構造を有していることが多い。なお、その際、空気は室外機の側部から吸入される。

このようなトップフロー構造を有する室外機として、特許文献１には、側面に空気吸込口を備えた筐体と、筐体内に配置された複数の熱交換器と、ファン（送風機）と、複数の熱交換器の間に介在する圧損シートとを備える室外機が開示されている。この従来技術においては、空気吸込口から吸入された空気が、熱交換器によって熱交換される際、一部の空気が圧損シートを通過して風速を落とし、圧損シートを通過しなかったそのほかの空気が風速を維持した状態で、筐体内に導入される。このように、この特許文献１は、熱交換器を通過する空気の風速を調整することによって、送風機から排出される空気の風速を均一化させようとするものである。

この特許文献１に記載されたようなトップフロー構造を有する室外機の送風機に使用されるモータとしては、誘導モータが採用されていることが多く、風路の確保の観点及びコスト削減の観点から、小さい径のモータが使用されていることが多い。一方、モータは、その径が大きいほど、銅損（巻線に電流が流れることにより生じる損失）に対する鉄損（モータ内のステータに生じるヒステリシス損等）の割合が小さくなり、これに伴って、モータ自体の損失が減少するため、モータの効率が向上する。このように、モータの径が大きいほど、モータの効率は向上する。

特開２０１１−１０２６６２号公報（請求項１）

トップフロー構造を有する室外機において、熱交換器を介して筐体の内部に導入された空気は、室外機の上部に設置された送風機に到達し、送風機によって排出される。従って、この室外機においては、空気が流通する風路を十分に確保する必要がある。このため、図１３に示すように、モータ３の径ｒ２は、モータ３から延びるシャフト４の先端に取り付けられたファンボス５１の径ｒ１よりも、小さく設計されていることが多い。なお、このファンボス５１は、モータ３によるシャフト４の回転を羽根５２に伝達する中継部材である。

一方、寒冷地に設置された空気調和装置の室外機、又は冬季に使用される空気調和装置の室外機において、これらの室外機は、冷たい空気に曝されているため、室外機の羽根及びファンボスが凍結する場合がある。従来のモータにおいて、モータの効率向上のために、モータの径を大きくして、図１４に示すように、モータ３の径ｒ３が、ファンボス５１の径ｒ１よりも大きくすると、ファンボス５１の周縁部が凍結して形成されたつらら８が成長して、その直下のモータ３に到達する虞がある。この場合、つらら８によって、ファンボス５１とモータ３とが相互に固定されてしまい、モータ３が駆動しても、モータ３に固定されたファンボス５１が回転しない。これにより、羽根５２も回転せず、従って、室外機が正常に動作しない虞がある。

本発明は、上記のような課題を背景としてなされたもので、寒冷地に設置されたり、冬季に使用されたりしても、つららによって、ファンボスとモータとが固定されることを抑制する送風機及びこの送風機を備える空気調和装置を提供するものである。

本発明に係る送風機は、ハウジング及びハウジングから上方に向かって延びるシャフトを備えるモータと、モータの上部のシャフトに取り付けられ、シャフトの回転に伴って回転するファンボスを備える羽根車と、ハウジングとファンボスとの間に介在するように、シャフトに挿入され、シャフト及びハウジングに対し回転自在に配置された仕切り板と、を有し、仕切り板の幅は、ハウジングの幅以上であることを特徴とする。

本発明によれば、ハウジングとファンボスとの間に、仕切り板を介在させているため、ファンボスが凍結してつららが形成されても、このつららは、仕切り板に遮られて、ハウジングまで到達し難い。このため、つららが形成されていても、送風機をスムーズに起動させることができる。

実施の形態１に係る空気調和装置１を示す概略図である。 実施の形態１に係る空気調和装置１の室外機１ａを示す斜視図である。 実施の形態１に係る空気調和装置１の室外機１ａを示す上面図である。 実施の形態１に係る空気調和装置１の室外機１ａを示す断面図である。 実施の形態１におけるモータ３を示す斜視図である。 実施の形態１における送風機２を示す断面図である。 実施の形態１における仕切り板７を示す斜視図である。 実施の形態１におけるモータ３を示す正面図である。 実施の形態１に係る送風機２の動作を示す正面図である。 実施の形態１に係る送風機２につらら８が形成されたときの動作を示す正面図である。 実施の形態２に係る送風機２におけるモータ３を示す正面図である。 実施の形態３に係る送風機２におけるモータ３を示す正面図である。 従来の空気調和装置の送風機を示す正面図である。 従来の空気調和装置の送風機を示す正面図である。

以下、本発明に係る送風機及び空気調和装置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、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、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。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る空気調和装置１を示す概略図である。この図１に基づいて、空気調和装置１について説明する。図１に示すように、空気調和装置１は、室外機１ａと室内機１ｂとを備えている。このうち、室外機１ａには、送風機２、圧縮機１２、第１の熱交換器１３及び膨張手段１４が設けられており、室内機１ｂには、第２の熱交換器１５が設けられている。これらの圧縮機１２、第１の熱交換器１３、膨張手段１４及び第２の熱交換器１５が、配管接続され、この配管に冷媒が循環している。これにより、冷媒回路が構成されている。

次に、空気調和装置１の室外機１ａについて説明する。図２は、実施の形態１に係る空気調和装置１の室外機１ａを示す斜視図、図３は、実施の形態１に係る空気調和装置１の室外機１ａを示す上面図、図４は、実施の形態１に係る空気調和装置１の室外機１ａを示す断面図である。図２に示すように、室外機１ａは、例えばトップフロー構造を有している。この室外機１ａは、直方体状の筐体１１の内部に圧縮機１２、第１の熱交換器１３及び膨張手段１４が設けられており、第１の熱交換器１３で熱交換された空気が、図３に示すように、室外機１ａの上部に設置された送風機２によって、室外機１ａの外部に排出される。図４に示すように、室外機１ａの上部に設置された送風機２は、羽根車５と、この羽根車５を駆動するためのモータ３とを備えている。

次に、モータ３について説明する。図５は、実施の形態１におけるモータ３を示す斜視図、図６は、実施の形態１における送風機２を示す断面図である。モータ３は、例えばＤＣブラシレスモータであり、モータ３の基台３１が、室外機１ａの内部に取り付けられることによって、室外機１ａの内部にモータ３が設置される。この基台３１は、例えば、四角形状をなしており、周縁部は屈曲してフランジ３１ａとなっている。図５に示すように、基台３１には、端子ケーブル３２の一端部が取り付けられており、この端子ケーブル３２の他端部は、室外機１ａの内部に設置された電源（図示せず）に接続されている。そして、この電源から、端子ケーブル３２を介して、モータ３に電力が供給される。

図６に示すように、基台３１の中心には、棒状のシャフト４が設けられており、このシャフト４の基端には、第１のベアリング３３ａが取り付けられている。基台３１の上方（矢印Ｚ１方向）において、シャフト４には、円筒状のロータ３４がシャフト４と同軸に固定されている。更に、このロータ３４の周囲には、円筒状のステータ３５がシャフト４と同軸に設けられている。このステータ３５は、ステータコイル３６と、ステータコイル３６が巻回されたインシュレータ３７とから構成されている。ステータ３５は、ステータコイル３６に流れる電流によって回転磁界を発生し、この回転磁界と同じ周期でロータ３４を回転させる。そして、ロータ３４が回転することによって、このロータ３４の中心に設置されているシャフト４も回転する。

また、ロータ３４の上方（矢印Ｚ１方向）には、第２のベアリング３３ｂが設けられており、この第２のベアリング３３ｂと上記の第１のベアリング３３ａとによって、シャフト４の回転を円滑なものとしている。ハウジング３８は、これらのロータ３４、ステータ３５、第１のベアリング３３ａ及び第２のベアリング３３ｂを保護するものであり、モータ３の外殻を構成する。このハウジング３８は、これらの部材を封止するモールドとしてもよい。なお、ハウジング３８は、シャフト４に沿って突出しており、第２のベアリング３３ｂを収納するベアリングハウジング３８ａを有する。そして、このベアリングハウジング３８ａの上方（矢印Ｚ１方向）には、このベアリングハウジング３８ａを覆うように、有底円筒状のフリンガ６がシャフト４に固定されている。このフリンガ６は、モータ３の内部、即ちハウジング３８の内部に水等の異物が混入することを抑制している。そして、フリンガ６とモータ３との間には、仕切り板７が介在している。

次に、羽根車５について説明する。図６に示すように、羽根車５は、ファンボス５１と羽根５２とを備えている。このうち、ファンボス５１は、有底円筒状をなしており、シャフト４の先端に取り付けられている。これにより、シャフト４が回転すると、それに伴ってファンボス５１も回転する。また、羽根５２は、ファンボス５１の外周壁に、ファンボス５１と一体的に形成されている。よって、ファンボス５１が回転すると、それに伴って羽根５２も回転する。この羽根５２は、室外機１ａに導入された空気を、室外機１ａの外部に排出するものである。そして、ファンボス５１の幅ｒｆは、モータ３の外殻を構成するハウジング３８の幅ｒｍ以下の大きさを有する。これにより、モータ３の効率を確保している。

次に、仕切り板７について説明する。図７は、実施の形態１における仕切り板７を示す斜視図、図８は、実施の形態１におけるモータ３を示す正面図である。図７に示すように、仕切り板７は、中心に円形の孔７ａが設けられた円板状をなしている。図８に示すように、仕切り板７は、ハウジング３８の上面に載置されており、この仕切り板７の中心に設けられた孔７ａの径は、ベアリングハウジング３８ａの径よりも大きい。そして、この仕切り板７は、シャフト４に挿入され、ハウジング３８に対し、回転自在に配置されている。また、孔７ａにより、仕切り板７は、ベアリングハウジング３８ａを避けて、ハウジング３８の上面に載置されている。そして、このベアリングハウジング３８ａ及び仕切り板７の上方に、フリンガ６が、ベアリングハウジング３８ａ及び仕切り板７から離間した状態で、シャフト４に固定されている。そして、図５に示すように、この仕切り板７の幅ｒｂは、ハウジング３８の幅ｒｍ以上の大きさを有する。

なお、仕切り板７の幅ｒｂが、ハウジング３８の幅ｒｍよりも大きい場合、仕切り板７がハウジング３８に載置されている状態で、仕切り板７の周縁部は、ハウジング３８から張り出している。この張り出している部分は、仕切り板７が可撓性を有するものである場合、自重により、ハウジング３８の側に傾斜する。なお、仕切り板７は、例えば厚さが３ｍｍであるゴム板とすることができる。この場合、ゴム板として、ＣＲ（クロロプレンゴム）を使用することができる。なお、仕切り板７の厚さは、適宜設計することが可能である。また、仕切り板７は耐候性を有していることが好ましく、その材質は、ゴム板に限らず、樹脂の板としてもよいし、金属の板としてもよい。

次に、本実施の形態に係る空気調和装置１の作用について説明する。先ず、通常時の空気調和装置１の動作について説明する。図９は、実施の形態１に係る送風機２の動作を示す正面図である。図９に示すように、モータ３が駆動して、シャフト４が回転すると、それに伴って、シャフト４に固定されたフリンガ６及びシャフト４の先端に設けられたファンボス５１が回転する。そして、ファンボス５１が回転することに伴って、羽根５２が回転する。これにより、室外機１ａの内部に導入された空気が排出される。その際、仕切り板７は、シャフト４及びフリンガ６のいずれにも固定されていないため、シャフト４の回転に伴って回転することはない。

次に、ファンボス５１につららが形成されたときの空気調和装置１の動作について説明する。図１０は、実施の形態１に係る送風機２につらら８が形成されたときの動作を示す正面図である。空気調和装置１が、寒冷地に設置されたり、冬季に使用されたりすると、室外機１ａは、冷たい空気に曝されるため、羽根５２及びファンボス５１が凍結する場合がある。図１０に示すように、ファンボス５１の周縁部が凍結してつらら８が形成されると、つらら８は、その直下に設置された仕切り板７に到達する。そして、このつらら８によって、ファンボス５１と仕切り板７とが固定される。この状態で、モータ３が駆動して、シャフト４が回転すると、ファンボス５１と仕切り板７とは、つらら８によって固定されているため、シャフト４の回転によるファンボス５１の回転に伴って、仕切り板７も一緒に回転する。

従来の空気調和装置の室外機１ａでは、図１４に示すように、ファンボス５１の周縁部に形成されたつらら８が、そのままモータ３に到達するため、つらら８によって、ファンボス５１とモータ３とが固定される。このため、モータ３が駆動して、シャフト４が回転しようとしても、シャフト４の先端に設けられたファンボス５１が回転せず、従ってシャフト４自体が回転しない。これにより、羽根５２も回転しない。

これに対し、本実施の形態１に係る空気調和装置１の室外機１ａは、図１０に示すように、ファンボス５１の周縁部に形成されたつらら８が、モータ３に到達することを仕切り板７が遮る。そして、この仕切り板７は、モータ３に固定されておらず、載置されているだけである。このため、ファンボス５１と仕切り板７とが固定されても、ファンボス５１とモータ３とが固定されることはない。従って、本実施の形態１では、寒冷地に限らず、冬季において０℃を下回る環境下で使用され、空気調和装置１の室外機１ａにつらら８が形成されていても、送風機２をスムーズに起動させることができる。このように、送風機２を備える空気調和装置１は、全環境に対応することが可能である。

なお、仕切り板７は、モータ３に固定されていないため、羽根５２が回転することにより、その風圧によって、仕切り板７が浮き上がる場合もある。しかし、仕切り板７の上方（矢印Ｚ１方向）には、フリンガ６が配置されているため、図１０に示すように、仕切り板７が上昇しようとしても、この仕切り板７がフリンガ６に当たり、仕切り板７の上昇が阻止される。このように、仕切り板７を、フリンガ６とモータ３との間に介在させることにより、風圧による仕切り板７の浮き上がりを抑制することができる。

また、つららは、ファンボス５１の周縁部ではない部分にも形成されることもある。しかし、ファンボス５１の直下には、仕切り板７又はフリンガ６が配置されているため、つららが成長しても、仕切り板７又はフリンガ６のいずれかに到達し、モータ３のハウジング３８にまで到達しない。このため、つららが形成される位置にかかわらず、ファンボス５１とモータ３とが固定されることを抑制することができる。

なお、ファンボス５１とモータ３との間の距離を離すことによって、つららが成長してモータ３まで到達することを遅らせることはできる。しかし、この場合、羽根５２によって排出されるまでの空気の風路を確保する点で問題となる。室外機１ａに導入された空気は、室外機１ａの上部に設置された羽根５２の回転により、室外機１ａの内部を上昇していき、モータ３の周囲を通って、羽根５２及びファンボス５１にまで到達し、その後、室外機１ａの上部から排出される。その際、ファンボス５１とモータ３との間隔が広いと、その分だけ、室外機１ａに導入された空気は、早くモータ３に到達する。このモータ３は、空気の流通を妨げる障壁となるため、ファンボス５１とモータ３との間の距離を離すと、その分だけ、空気は早くモータ３に到達するため、空気の流通の妨げになり易い。従って、つららがモータ３まで到達することを遅らせるために、ファンボス５１とモータ３との間の距離を離すと、風路の抵抗が増加する。これに対し、本実施の形態１は、仕切り板７を設けることによって、つららがモータ３まで到達することを阻止しているため、ファンボス５１とモータ３とを近づけることができる。従って、空気が流通する風路を十分に確保することができる。

実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る空気調和装置１について説明する。図１１は、実施の形態２に係る送風機２におけるモータ３を示す正面図である。本実施の形態２は、仕切り板７とフリンガ６とが一体的に形成されている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態２では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

本実施の形態２では、図１１に示すように、仕切り板７とフリンガ６とが一体的に形成されている。具体的には、フリンガ６の周縁部の下面が、仕切り板７の上面に接合されることにより、これらのフリンガ６と仕切り板７とが一体的に形成されている。そして、本実施の形態２は、つららが形成されたときの動作については、実施の形態１と共通する。これに対し、通常時の空気調和装置１の動作が、実施の形態１と相違する。即ち、通常時において、モータ３が駆動して、シャフト４が回転すると、それに伴って、シャフト４に固定されたフリンガ６が回転するだけでなく、フリンガ６と一体的に形成された仕切り板７も同時に回転する。このように、実施の形態２においては、つららが形成されたときだけではなく、つららが形成されていない通常時においても、仕切り板７は回転する。これにより、実施の形態１で得られる効果に加え、仕切り板７とフリンガ６との一体的な形成によるコスト削減という効果を奏する。

実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る空気調和装置１について説明する。図１２は、実施の形態３に係る送風機２におけるモータ３を示す正面図である。本実施の形態３は、仕切り板７の周縁部がハウジング３８の側に傾斜した傾斜部７ｂとなっている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態３では、実施の形態１と共通する部分は同一の符号を付して説明を省略し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

本実施の形態３では、図１２に示すように、仕切り板７の周縁部が、モータ３の側に傾斜した傾斜部７ｂとなっている。実施の形態１においても、仕切り板７の幅ｒｂが、ハウジング３８の幅ｒｍよりも大きい場合、仕切り板７の周縁部がハウジング３８から張り出している部分が、自重により、ハウジング３８の側に傾斜することもある。本実施の形態３では、自重だけではなく、積極的に、仕切り板７の周縁部を傾斜させている点で、実施の形態１と相違する。本実施の形態３は、実施の形態１で得られる効果に加え、仕切り板７の周縁部に傾斜部７ｂが形成されていることにより、つららが仕切り板７に到達した後、仕切り板７の周縁部に回り込んで、モータ３まで到達することが抑制されるという効果を奏する。

なお、本発明に係る送風機２の仕切り板７は、平板に限らず、同心円状の溝が形成された板であってもよい。また、仕切り板７は、シャフト４に固定されていてもよい。

１ 空気調和装置、１ａ 室外機、１ｂ 室内機、２ 送風機、３ モータ、４ シャフト、５ 羽根車、６ フリンガ、７ 仕切り板、７ａ 孔、７ｂ 傾斜部、８ つらら、１１ 筐体、１２ 圧縮機、１３ 第１の熱交換器、１４ 膨張手段、１５ 第２の熱交換器、３１ 基台、３１ａ フランジ、３２ 端子ケーブル、３３ａ 第１のベアリング、３３ｂ 第２のベアリング、３４ ロータ、３５ ステータ、３６ ステータコイル、３７ インシュレータ、３８ ハウジング、３８ａ ベアリングハウジング、５１ ファンボス、５２ 羽根。

Claims (6)

1. ハウジング及び前記ハウジングから上方に向かって延びるシャフトを備えるモータと、
   前記モータの上部の前記シャフトに取り付けられ、前記シャフトの回転に伴って回転するファンボスを備える羽根車と、
   前記ハウジングと前記ファンボスとの間に介在するように、前記シャフトに挿入され、前記シャフト及び前記ハウジングに対し回転自在に配置された仕切り板と、を有し、
   前記仕切り板の幅は、前記ハウジングの幅以上である
   ことを特徴とする送風機。
2. 前記仕切り板は、前記ハウジングの上面に載置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の送風機。
3. 前記ファンボスの幅は、前記ハウジングの幅以下である
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の送風機。
4. 前記シャフトにおける前記仕切り板と前記羽根車との間に設けられ、前記モータの内部に異物が混入することを抑制するフリンガを更に有する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の送風機。
5. 前記仕切り板は、その周縁部が前記ハウジングの側に傾斜している
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の送風機。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の送風機、圧縮機、第１の熱交換器及び膨張手段を備える室外機と、
   第２の熱交換器を備える室内機と、を有し、
   前記圧縮機、前記第１の熱交換器、前記膨張手段及び前記第２の熱交換器が、配管接続され、冷媒が循環する冷媒回路が構成されている
   ことを特徴とする空気調和装置。

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