WO2017086126A1 - ファンユニットおよび室外機 - Google Patents

Abstract

この室外機のファンユニットは、モータと、モータの動力によって回転するインペラと、インペラの前方に配置されたパネルとを有する。モータの静止部は、パネルに固定される。インペラの回転により生じる気流は、パネルに設けられた複数の貫通孔を通過する。パネルは、モータの静止部を支持する中央部と、中央部の周囲に拡がる通気部とを有する。通気部の少なくとも一部分は、中央部よりも前方に位置する。当該構造によれば、室外機のパネルにファンモータを固定し、かつ、パネルとインペラとの軸方向の距離を広くとることができる。

Description

ファンユニットおよび室外機

本発明は、エアコンディショナーの室外機に用いられるファンユニット、および、エアコンディショナーの室外機に関する。

従来、エアコンディショナーの室外機は、吸気口および排気口を有する筐体と、吸気口と排気口との間に配置されたファンモータと、吸気口に取り付けられた熱交換器と、排気口に取り付けられたパネルとを有する。従来の室外機の構造は、例えば、特開平０９－１５９２１６号公報に記載されている。　

一般的な室外機では、ファンモータを筐体に固定するために、モータブラケット、モータステー等と呼ばれるファンモータ支持具を用いる。特開平０９－１５９２１６号公報には、このようなファンモータ支持具がファンモータのインペラの下流側または上流側に配置された室外機が開示されている（図１（Ａ）、図２）。　　
特開平０９－１５９２１６号公報

一方、近年、室外機の薄型化が求められている。ファンモータ支持具を用いてファンモータを筐体に固定すると、ファンモータのインペラと、排気口または吸気口との間にファンモータ支持具を配置するための空間が必要となる。したがって、室外機のさらなる薄型化が困難である。　

室外機をさらに薄型化するための方法として、ファンモータ支持具を省略して、ファンモータをパネルに固定する方法が考えられる。しかしながら、ファンモータをパネルに固定すると、インペラとパネルとの距離が近くなる。そうすると、作業者や使用者の指がパネルに接触したときに、当該指とインペラとが、パネルの通気孔を介して極めて近い位置に配置される。　

本発明の目的は、室外機のパネルにファンモータを固定し、かつ、パネルとインペラとの軸方向の距離を広くとることができる構造を提供することである。

本願の例示的な第１発明は、エアコンディショナーの室外機に用いられるファンユニットであって、モータと、前記モータの動力によって、前後に延びる中心軸周りに回転するインペラと、前記インペラの前方に配置され、前記インペラの回転により生じる気流を通過させる複数の貫通孔を有するパネルと、を有し、前記モータは、ステータを有する静止部と、前記ステータよりも径方向外側に位置するマグネットを有する回転部と、を有し、前記静止部は、前記パネルに固定され、前記パネルは、前記静止部を支持する中央部と、前記中央部の周囲に拡がる通気部と、を有し、前記通気部の少なくとも一部分は、前記中央部よりも前方に位置する。

本願の例示的な第１発明によれば、室外機のパネルにファンモータを固定し、かつ、パネルとインペラとの軸方向の距離を広くとることができる。

図１は、室外機の縦断面図である。 図２は、パネルの正面図である。 図３は、パネルの背面図である。 図４は、パネルの部分断面図である。 図５は、変形例に係る室外機の縦断面図である。 図６は、変形例に係る室外機の縦断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、室外機の吸気口側を「後」、排気口側を「前」として、前後方向を定義する。図１、図４、図５および図６では、前方を「Ｆ」、後方を「Ｂ」として、前後方向が矢印で示されている。　

図１は、一実施形態に係る室外機１の斜視図である。図２は、室外機１の縦断面図である。この室外機１は、エアコンディショナーの室外機であり、エアコンディショナーの室内機とともに用いられ、室内機を介して室内の熱を室外へと放出するために用いられる。　

室外機１は、筐体１１と、ファンユニット１２と、熱交換器１３と、電源１４と、図示を省略した圧縮機とを有する。筐体１１は、熱交換器１３および後述するインペラ３を内部に収容する略直方体状の筐体である。筐体１１は、前面すなわち正面に排気口１１１を有し、後面すなわち背面に吸気口１１２を有する。　

ファンユニット１２は、モータ２と、インペラ３と、パネル４とを有する。インペラ３は、モータ２の動力によって、前後に延びる中心軸９周りに回転する。パネル４は、排気口１１１を覆う。パネル４は、インペラ３の回転により生じる気流を通過させる複数の貫通孔４４を有する。熱交換器１３は、吸気口１１２を覆うように配置される。電源１４は、モータ２へ駆動電流を供給する装置である。電源１４とモータ２とは、リード線１５を介して電気的に接続される。なお、図１中、電源１４およびリード線１５は破線で示されている。　

モータ２が駆動されると、インペラ３が回転し、後方から前方へ向かう気流が発生する。これにより、外気が吸気口１１２を通って筐体１１内に吸入され、熱交換器１３を通過する。当該外気は、熱交換器１３の伝熱管内を循環する冷媒と熱交換して加熱または冷却された後、排気口１１１から外部に排出される。　

続いて、ファンユニット１２の構成について、図２～図５を参照しつつ説明する。図３は、室外機１に用いられるファンユニット１２のパネル４の正面図である。図４は、パネル４の背面図である。図５は、図３および図４のＡ－Ａ’線に沿ったパネル４の部分断面図である。上記の通り、ファンユニット１２は、モータ２と、インペラ３と、パネル４とを有する。　

モータ２は、静止部２１と、回転部２２とを有する。静止部２１は、ベース部２１１と、ステータ２１２とを有する。回転部２２は、静止部２１に対して、前後に延びる中心軸９周りに回転可能に支持される。回転部２２は、シャフト２２１と、ロータカップ２２２と、マグネット２２３とを有する。　

ベース部２１１は、パネル４の後述する中央部４１に固定される第１固定部５１と、第１固定部５１から後方へ延びる略円筒状の第２固定部５２とを有する。第１固定部５１は、軸方向に対して垂直に拡がる。第２固定部５２の内周部には、２つの軸受機構５２１が備えられている。シャフト２２１は、その一部が第２固定部５２の径方向内側に収容され、軸受機構５２１を介して第２固定部５２に対して回転可能に支持される。本実施形態の軸受機構５２１は、第２固定部５２の内周面に固定される外輪と、シャフト２２１の外周面に固定される内輪とを有するボールベアリングである。ただし、ボールベアリングに代えて、スリーブ軸受等の他方式の軸受が用いられてもよい。　

ステータ２１２は、ステータコア５３と、コイル５４とを有する。ステータコア５３は、例えば、珪素鋼板等の電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板からなる。ステータコア５３は、第２固定部５２の外周面に固定される。また、ステータコア５３は、径方向外側へ向けて突出した複数のティース５３１を有する。複数のティース５３１は、周方向に略等間隔に配列される。コイル５４は、各ティース５３１の周囲に巻かれた導線により構成される。　

シャフト２２１は、軸方向に延びる略円柱状の部材である。シャフト２２１の前端を含む一部は、ベース部２１１の第２固定部５２の径方向内側に配置される。シャフト２２１の後端は、第２固定部５２の後端よりも後側へ突出している。　

ロータカップ２２２は、円板部６１と円筒部６２とを有する。円板部６１は、シャフト２２１の外周部から径方向に拡がる板状の部位である。シャフト２２１の後端付近は、円板部６１の径方向内側の端部に固定される。円筒部６２は、円板部６１の外周部から軸方向に延びる略円筒状の部位である。円筒部６２は、マグネット２２３の径方向外側かつインペラ３の径方向内側に位置する。　

マグネット２２３は、ステータ２１２よりも径方向外側に位置する略円環状のマグネットである。マグネット２２３の内周面は、複数のティース５３１の径方向外側の端面と、径方向に対向する。また、マグネット２２３の内周面には、Ｎ極とＳ極とが、周方向に交互に着磁されている。　

なお、円環状のマグネット２２３に代えて、複数のマグネットが使用されていてもよい。複数のマグネットを使用する場合には、Ｎ極とＳ極とが交互に並ぶように、複数のマグネットを周方向に配列すればよい。また、ロータカップ２２２とマグネット２２３とが、一繋がりのプラスチックマグネットにより形成されていてもよい。　

インペラ３は、ロータカップ２２２の円筒部６２の外周面から径方向外側へ延びる複数の羽根３１を有する。インペラ３は、熱交換器１３よりも前方、かつ、パネル４よりも後方に配置される。モータ２の駆動時には、インペラ３が、中心軸９周りに回転する。それにより、前方へ向かう気流が発生する。　

パネル４は、筐体１１の排気口１１１に配置される。すなわち、パネル４は、インペラ３の前方において、水平面に対して垂直に配置される。パネル４は、インペラ３の回転により生じる気流を通過させる複数の貫通孔４４を有する。パネル４は、フィンガーガードとして使用者等の指がインペラと接触するのを防止するとともに、外部から排気口１１１を介して筐体１１内に異物が進入するのを防止する。パネル４は、中央部４１と、枠部４２と、通気部４３と、１つのリブ６０とを有する。　

中央部４１は、モータ２の静止部２１を支持する部位である。具体的には、ベース部２１１の第１固定部５１が中央部４１の背面に設けられた凹部に嵌まることにより、ベース部２１１が中央部４１に固定される。なお、凹部に代えて、中央部４１設けられた貫通孔に、ベース部１１の第１固定部５１が嵌まることにより、ベース部２１１が中央部４１に固定されるようになっていてもよい。　

枠部４２は、中央部４１の径方向外側において、排気口１１１の縁部に沿って配置される略円環状の部位である。　

通気部４３は、中央部４１の径方向外側かつ枠部４２の径方向内側に拡がる略円環状の部位である。通気部４３には、複数の貫通孔４４が設けられる。　

図３および図４に示すように、本実施形態では、中央部４１および枠部４２と隣接する貫通孔４４を除いて、貫通孔４４の軸方向に見た形状が、正六角形である。このように、貫通孔４４の形状が多角形であることにより、パネル４の剛性を向上できる。さらに、貫通孔４４の形状が正六角形であることにより、パネル４の剛性をより向上できる。　

本実施形態では、通気部４３は、軸方向に対して垂直に延び、かつ、軸方向に厚みを有する仕切部４３１により形成されている。このため、仕切部４３１がハニカム形状に連なることにより、正六角形の貫通孔４４が形成される。　

リブ６０は、中央部４１の外周部から径方向外側へ向けて延びる。リブ６０の周方向の幅は、通気部４３の他の部分の軸方向に見た幅よりも大きい。すなわち、リブ６０の周方向の幅は、仕切部４３１の幅よりも大きい。なお、ここでいう仕切部４３１の幅とは、軸方向に対して垂直、かつ、仕切部４３１の延びる方向に対して垂直な方向の幅を指すものとする。　

パネル４がモータ２を支持することにより、モータ２からパネル４に、駆動時の振動が伝播しやすくなる。しかしながら、このファンユニット１２では、パネル４がリブ６０を有することにより、パネル４の剛性が向上する。これにより、モータ２の駆動時におけるパネル４の振動を抑制できる。その結果、パネル４の変形を抑制できる。　

本実施形態では、貫通孔４４は、通気部４３のみに設けられる。すなわち、貫通孔４４は、パネル４のうち中央部４１を除く領域に設けられている。このようにすれば、モータ２を取り付ける中央部４１において、貫通孔４４による剛性の低下が抑制される。また、モータ２と中央部４１との接触面積が増えるため、モータ２をパネル４に対して強固に固定でき
る。なお、モータ２のベース部２１１と、パネル４の中央部４１との間に、緩衝材を配置してもよい。そうすれば、モータ２の振動がパネル４により伝達しにくくなる。　

本実施形態のパネル４は、プラスチックにより一体に成形される。したがって、中央部４１、枠部４２、通気部４３およびリブ６０は、一体に成形される。しかしながら、本発明はこれに限られない。例えば、通気部は、針金状の金属により形成された金網であってもよい。また、リブ６０は、中央部４１、枠部４２および通気部４３とは別体の部材であってもよい。　

本実施形態では、室外機１は、モータ２から延び、電源１４と接続されるリード線１５を有する。モータ２の静止部２１は、リード線１５を保持するリード線保持部２１３を有する。リード線保持部２１３は、ベース部２１１と一体に形成される。図４中には、モータ２のロータカップ２２２の外周面と、リード線保持部２１３と、リード線１５の一部とが破線で示されている。　

図３に示すように、リブ６０は、後端面から前方へ向かって凹む保持溝６００を有する。保持溝６００は、リブ６０の延びる方向に沿って延びる。また、保持溝６００は、その内部にリード線１５を保持する。これにより、リード線保持部２１３を介してモータ２から径方向外側に延びるリード線１５の一部は、リブ６０に沿って配置される。　

リード線１５がリブ６０に沿って配置されることにより、リード線１５が貫通孔４４と軸方向に重なるのが抑制される。したがって、リード線１５が気流の妨げとなることが抑制される。これにより、室外機１の外部へ排出される風量が、リード線１５によって低下することを抑制できる。また、リード線１５が保持溝６００内に保持されることにより、リード線１５の位置ずれを抑制できる。さらに、リード線１５がインペラ３に接触することも抑制できる。　

なお、リブ６０は、保持溝６００を有していなくてもよい。例えば、リブ６０の背面側にスナップフィット式の固定用突起を設け、当該固定用突起によりリード線１５を固定してもよい。また、その他の方法によりリブ６０の背面側にリード線１５を固定してもよい。　

図４に示すように、通気部４３において、貫通孔４４を形成する仕切部４３１は、背面側にテーパ面４３２を有する。これにより、仕切部４３１の後端部付近は、後方に向かうにつれて厚みが小さくなる。したがって、インペラ３により発生した風が、通気部４３の仕切部４３１の後端に達した際に、テーパ面４３２にガイドされて貫通孔４４へと向かう。その結果、インペラ３により発生した風が仕切部４３１に衝突することで騒音が発生するのが抑制される。　

続いて、パネル４の形状について、より詳細に説明する。上述したとおり、パネル４は、フィンガーガードとして作業者等の指がインペラ３と接触するのを防止する。　

図１および図４に示すように、このパネル４は、通気部４３の少なくとも一部分が、中央部４１よりも前方に位置する。これにより、通気部４３とインペラ３との軸方向の距離が広くとられている。したがって、仮に、作業者や使用者の指がパネル４に接触したとしても、当該指とインペラとの距離を、広く保つことができる。　

特に、本実施形態では、通気部４３の少なくとも一部が、中央部４１および枠部４２よりも前方へせり出している。具体的には、通気部４３は、中央部４１の周縁部から径方向外側へ向かうにつれて前方へ延び、さらに径方向外側へ向かうにつれて後方へ延びる。その結果、中央部４１および枠部４２よりも、通気部４３の一部分が前方に位置する。一方、インペラ３は、中央部４１および枠部４２よりも後方に位置する。これにより、通気部４３とインペラ３との軸方向の距離が広くとられている。　

特に、本実施形態の通気部４３は、中央部４１の周縁部から径方向外側へ向かうにつれて、中心軸９に対する傾きが滑らかに変化する湾曲形状となっている。このように、通気部４３を角の少ない湾曲形状にすれば、気流に局所的な渦が発生することを抑制できる。したがって、通気部４３の通気性を向上させることができる。また、通気部４３を湾曲形状にすれば、インペラ３と通気部４３との間の空間のうち、軸方向の距離が長い部分が、大きくなる。このため、インペラ３から生じた気流の旋回成分が、通気部４３に衝突しにくくなる。これにより、風損を低減させて、モータ２の効率を高めることができる。　

なお、インペラ３の前端縁の形状を、通気部４３の湾曲形状に沿った形状としてもよい。また、インペラ３の一部分が、中央部４１の後端面よりも前方に位置していてもよい。このように、インペラ３の羽根３１をより大きくすれば、インペラ３の回転数を抑えつつ、インペラ３による送風量を増加させることができる。　

本実施形態の通気部４３は、円環状の前端部４５を有する。前端部４５は、通気部４３の中で最も前方に位置し、かつ、インペラ３の回転中心である中心軸９と、同軸に配置される。これにより、インペラ３の回転軌跡と、通気部４３との間の軸方向の距離が、周方向の全周に亘って広く確保される。　

ただし、通気部４３の前端部４５は、室外機１の中で、最も前方に位置する。このため、室外機１の薄型化の観点では、前端部４５を前方へ過度に突出させないことが好ましい。本実施形態では、中央部４１の前面と通気部４３の前端部４５との間の軸方向の距離が、インペラ３の軸方向の最大長さよりも小さい。通気部４３の前端部４５を前方へ突出させ過ぎないことによって、室外機１の軸方向の厚みを抑えることができる。　

以上のように、本実施形態の構造では、モータ２をパネル４に固定し、かつ、パネル４とインペラ３との軸方向の距離を広くとることができる。したがって、モータ２をパネル４に固定して室外機１を薄型化することと、室外機１の安全性とを、両立できる。　

以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。　

図５は、一変形例に係る室外機１Ａの縦断面図である。この室外機１Ａのパネル４Ａは、整流突起７０Ａを有する。整流突起７０Ａは、パネル４Ａの後面からモータ２Ａ側へ向けて軸方向後方へ突出する環状の部位である。図５の整流突起７０Ａは、パネル４Ａの後面から後方へ向かうにつれて、次第に内径を縮小させ、その後、中心軸９Ａと略平行に後方へ向けて延び、さらに後方へ向かうにつれて、次第に内径を拡大させる。また、インペラ３Ａの少なくとも一部分と、整流突起７０Ａの一部分とが、径方向に重なる。このような整流突起７０Ａを設ければ、インペラ３Ａの回転により発生した気流が、前方へと整流される。したがって、室外機１Ａの内部の気流を効率よく外部へと送ることができる。　

なお、整流突起７０Ａは、上記の形状に限られない。整流突起７０Ａは、パネル４Ａの後面から後方の端部へ向かうにつれて、次第に内径を拡大させるものであってもよい。また、整流突起７０Ａは、パネル４Ａの後面から後方の端部へ向かうにつれて、次第に内径を縮小させるものであってもよい。また、整流突起７０Ａは、パネル４Ａの周縁から前方へ向けて延びるものであってもよい。また、整流突起７０Ａは、パネル４Ａと同一部材であっても、別部材であってもよい。　

また、上記の実施形態では、パネル４の通気部４３は、中央部４１の周縁部から径方向外側へ向かうにつれて、中心軸９に対して滑らかに傾きが変化する湾曲形状となっていた。しかしながら、通気部の形状はこれに限られない。図６は、他の変形例に係る室外機１Ｂの縦断面図である。この室外機１Ｂのパネル４Ｂの通気部４３Ｂは、前方に向けて、断面視において矩形となるように突出する。このようにすれば、通気部４３Ｂの径方向の全域に亘って、インペラ３Ｂとの距離を広くとることができる。その結果、インペラ３Ｂをより大きくすることもできる。　

また、上記の実施形態では、貫通孔の基本的な形状が四角形や正六角形等の多角形であった。しかしながら、貫通孔の形状は、円形や楕円形であってもよいし、その他の形状であってもよい。　

また、上記の実施形態では、パネルの枠部の径方向内縁の形状が軸方向から見て略円形であった。しかしながら、枠部の径方向内縁の形状は、軸方向から見て正六角形、正八角形または正十二角形等の多角形であってもよいし、その他の形状であってもよい。　

また、上記の実施形態では、パネルの中央部の径方向外縁の形状が軸方向から見て略円形であった。しかしながら、中央部の径方向外縁の形状は、軸方向から見て正六角形、正八角形または正十二角形等の多角形であってもよいし、その他の形状であってもよい。　

また、上記の実施形態のモータでは、静止部のステータが露出していたが、ステータは、モールド樹脂で覆われていてもよい。換言すれば、静止部は、ステータの少なくとも一部を覆うモールド樹脂を有していてもよい。ステータをモールド樹脂で覆えば、ステータへの水滴の付着を、より抑制できる。また、モータの駆動時に、ステータが磁気的作用で微振動することを抑制できる。したがって、モータの駆動時に発生する振動や騒音を、さらに抑制できる。　

室外機およびファンユニットの各部を実現するための具体的な構成については、上記の実施形態に示された構成と、相違していてもよい。また、上記の実施形態や変形例に登場した各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。

本発明は、ファンユニットおよび室外機に利用できる。

１，１Ａ，１Ｂ　室外機　２，２Ａ　モータ　３，３Ａ，３Ｂ　インペラ　４，４Ａ，４Ｂ　パネル　１１　筐体　１２　ファンユニット　１３　熱交換器　１４　電源　１５　リード線　２１　静止部　２２　回転部　３１　羽根　４１　中央部　４２　枠部　４３，４３Ｂ　通気部　４４　貫通孔　４５　前端部　５１，５１Ａ　第１固定部　５２　第２固定部　５３　ステータコア　５４　コイル　６０　リブ　６１　円板部　６２　円筒部　７０Ａ　整流突起　１１１　排気口　１１２　吸気口　２１１　ベース部　２１２　ステータ　２１３　リード線保持部　２２１　シャフト　２２２　ロータカップ　２２３　マグネット　４３１　仕切部　４３２　テーパ面　５２１　軸受機構　５３１　ティース

Claims (7)

1. 　エアコンディショナーの室外機に用いられるファンユニットであって、
   　モータと、
   　前記モータの動力によって、前後に延びる中心軸周りに回転するインペラと、
   　前記インペラの前方に配置され、前記インペラの回転により生じる気流を通過させる複数の貫通孔を有するパネルと、
   を有し、
   　前記モータは、
   　　ステータを有する静止部と、
   　　前記ステータよりも径方向外側に位置するマグネットを有する回転部と、
   を有し、
   　前記静止部は、前記パネルに固定され、
   　前記パネルは、
   　　前記静止部を支持する中央部と、
   　　前記中央部の周囲に拡がる通気部と、
   を有し、
   　前記通気部の少なくとも一部分は、前記中央部よりも前方に位置するファンユニット。
2. 　請求項１に記載のファンユニットであって、
   　前記通気部の少なくとも一部は、前記中央部の周縁部から径方向外側へ向かうにつれて前方へ延び、さらに径方向外側へ向かうにつれて、後方へ延びるファンユニット。
3. 　請求項２に記載のファンユニットであって、
   　前記通気部は、前記中央部の周縁部から径方向外側へ向かうにつれて、中心軸に対する傾きが滑らかに変化する湾曲形状であるファンユニット。
4. 　請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のファンユニットであって、
   　前記通気部は、最も前方に位置する前端部を有し、
   　前記前端部は、前記中心軸を中心とする円環状であるファンユニット。
5. 　請求項４に記載のファンユニットであって、
   　前記中央部の前面と前記通気部の前記前端部との間の軸方向の距離は、前記インペラの軸方向の最大長さよりも小さいファンユニット。
6. 　請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のファンユニットであって、
   　前記静止部は、前記ステータの少なくとも一部を覆うモールド樹脂を有するファンユニット。
7. 　エアコンディショナーの室外機であって、
   　請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載のファンユニットと、
   　熱交換器と、
   を有し、
   　前記熱交換器と前記パネルとの間に、前記インペラが配置され、
   　前記気流は、前記熱交換器側から前記パネル側に向かって発生する室外機。

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