JP2004232526A - 電動送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】翼ピッチ音を低減できる電動送風機を提供する。
【解決手段】電動機２はロータ軸３５を有するモータ本体部３０を収容している。８枚のファン翼５２を有するファン３をロータ軸３５に取付けて回転駆動させる。ファン３を覆ってファンカバー５を電動機ケース１０に取付ける。ディフューザ４はロータ軸３５が貫通される円板部６０のファン３に臨んだ面及び電動機２に臨んだ面に上流整流翼６１及び下流整流翼６２を夫々１９枚ずつ平面渦巻き状の壁状に突設している。下流整流翼６２は上流整流翼６１に対して渦巻き方向が逆方向となる。ディフューザ４はファン３及び電動機ケース１０間に設けられ、ファン３の回転により吸気口７０からファンカバー５内に吸気された空気を上流整流翼６１間の案内風路６６からこれに連通する下流整流翼６２間の案内風路６８を通して電動機２側に導く。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電気掃除機等に備えられる電動送風機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動送風機としては、従来、電動機、ファン、ファンカバー、及びディフューザを備えたものが知られている。ファンは、胴体ケース内に収容されるモータ本体部の回転軸の胴体ケース外端部に取付けられ、略中央に吸気口を開口するファンカバーで覆われている。このファンは、ファンカバーの吸気口に対向する通風口を有する上板、この上板に対向して設けられて回転軸が接続される円板状の下板、及び上板と下板との間に渦巻き状の壁状に設けられた９枚のファン翼を備えている。
【０００３】
電動機とファンとの間には、ファンの回転により吸気口からファンカバー内に吸気された空気を円滑に胴体ケース内に導くためのディフューザが設けられている。このディフューザは、中央部に回転軸が嵌挿される円板部と、この円板部の上流側及び下流側の夫々の面の周縁近傍に設けられた上流整流翼及び下流整流翼とを備えている。上流整流翼はファンを取り囲むようにファン翼の渦巻き方向と逆方向の平面渦巻き状の壁状に１３枚設けられており、互いに隣り合う上流整流翼間にファンから送られてくる空気を円板部の周縁に案内する案内風路が構成されている。下流整流翼は上流整流翼の渦巻き方向と逆方向の平面渦巻き状の壁状に１６枚設けられており、互いに隣り合う下流整流翼間に円板部周縁に案内された空気を胴体ケース内に案内する案内風路が構成されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１２３８０号公報（段落００１２〜段落００４８、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電動送風機から発生する騒音を大別すると周期的成分をもつ音と非周期的な音とに分けられる。ファン翼、上流整流翼、及び下流整流翼といった翼への気流の衝突或いは前記翼の下流でのはく離等の乱流作用で発生する非周期的な音のスペクトルは広い周波数帯域に分布する。これに対し、前記翼の前後の空気の圧縮と膨張が前記翼とともに回転し、固定点では周期的な圧力変動として観測されるために生じる周期的な音の周波数スペクトルは回転数と前記翼の枚数との積を基本周波数（翼通過周波数）としたピークとして現れる。このような周期的にピークとして現れる音は総称して翼ピッチ音と呼ばれ、金属音的な高音であり、人間の聴感では一般的に耳障りに感じられる。
【０００６】
特許文献１に記載の技術では、駆動時の騒音を低減できる電動送風機が提案されている。しかし、床面の埃の飛散を抑制するために排気口を掃除機本体の後面だけでなく側面や車輪部等にも広げて排気の流速を抑えた構造のいわゆる分散排気方式の電気掃除機では、電動送風機の騒音を遮蔽する掃除機本体の樹脂部の面積が低減するため、このような電気掃除機等に用いられる電動送風機では、駆動時の騒音、特に金属音的な高音である翼ピッチ音のさらなる低減が求められている。
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、翼ピッチ音を低減できる電動送風機を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の電動送風機は、電動機に備えられるモータ本体の回転軸に取付けられて回転駆動されるファンが８枚のファン翼を有しているとともに、吸気口を有するファンカバーがファンを覆って電動機に取付けられている。ファン及び電動ケース間に設けられてファンの回転により吸気口からファンカバー内に吸気された空気を電動機に導くディフューザは、回転軸が貫通される円板部、この円板部のファンに臨んだ面の周部に平面渦巻き状の壁状に突設された１９枚の上流整流翼、及び、円板部の電動機に臨んだ面に上流整流翼に対して渦巻き方向が逆方向となる平面渦巻き状の壁状に突設された１９枚の下流整流翼を有している。
【０００９】
この発明によれば、８枚のファン翼を有するファンを用いるとともに、１９枚の上流整流翼及び１９枚の下流整流翼を有するディフューザを用いているので、翼ピッチ音を低減できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１１】
この実施形態の電動送風機１は、例えば、床面の埃の飛散を抑制するために排気口を掃除機本体の後面だけでなく掃除機本体の側面や車輪部等にも広げて排気の流速を抑えた構造のいわゆる分散排気方式の電気掃除機に用いられるブラシ機構３７を有する電動送風機であり、図１に示すように、電動機２、ファン３、ディフューザ４、及びファンカバー５等を備えている。
【００１２】
電動機２は、通風口１１及び排気口１２を開口した略有底円筒状の電動機ケース１０内に、回転軸としてのロータ軸３５を有したモータ本体部３０を収容して形成されている。電動機ケース１０は、軸方向の一端である上流側（図１において上側）に開口部１３が形成されているとともに、この開口部１３の周囲に外周方向に向けて突出する断面略Ｌ字状のフランジ部１４が屈曲形成されている。
【００１３】
電動機ケース１０の上流側には、長手板状のブリッジ部１５が電動機ケース１０の径方向に架橋して開口部１３の一部を覆うように例えばねじ１６で取付けられている。このブリッジ部１５の略中央には、上流側に向けて略円筒状に突出する円筒部１７が設けられており、この円筒部１７内にベアリング１８が収容されている。また、開口部１３のブリッジ部１５に覆われていない領域が通風口１１となっている。
【００１４】
電動機ケース１０の軸方向他端である下流側（図１において下側）は周壁１０ａと一体に設けられた底壁１０ｂによって閉塞されている。この底壁１０ｂの中央部には下流側に向けて略円筒状に突出する円筒部１９が設けられており、この円筒部１９内にベアリング２０が収容されている。また、電動機ケース１０の周壁１０ａには下流側に位置して複数の排気口１２が開口形成されている。なお、図１では、排気口１２を１つのみ示している。
【００１５】
モータ本体部３０は、例えば、ステータ３１、ロータ３３、及び一対のブラシ機構３７等を備えている。
【００１６】
ステータ３１は、電動機ケース１０に固定された略四角枠状のステータコア３１ａ及びステータ巻線（図示せず）を有している。ステータコア３１ａは、略四角枠状の同一形状に打ち抜かれた電磁鋼板を積層して形成されており、その中央部に設けられた貫通孔３２にロータ３３が配設されるようになっている。ステータコア３１ａの対向する一対の枠辺部の内壁面には、図示しないが貫通孔３２内に突出する一対の突極が設けられている。ステータ巻線はステータコア３１ａと絶縁されている状態でこれらの突極に巻回されている。
【００１７】
ロータ３３は、アーマチュアコア３４とアーマチュアコイル（図示せず）と回転軸としてのロータ軸３５と整流子３６とを備えている。アーマチュアコア３４及びアーマチュアコイルは夫々ロータ軸３５の中間部に装着されている。整流子３６は下流側に寄せてロータ軸３５に取付けられている。ロータ３３は、軸心に設けられたロータ軸３５の両端部がベアリング１８，２０に回転自在に軸支されて電動機ケース１０内に配設されている。ロータ軸３５の上流側の一端部は円筒部１７から突出している。
【００１８】
一対のブラシ機構３７は、整流子３６に摺接するカーボンブラシ３８とこのカーボンブラシ３８を保持するブラシ保持器３９とを有している。ブラシ保持器３９は長手方向をロータ軸３５と略直交させるとともに電動機ケース１０の周壁１０ａから一部を突出させた状態で、この電動機ケース１０の下流側に例えばねじ４０で固定されている。カーボンブラシ３８はブラシ保持器３９が備えるばね等の付勢手段４１により整流子３６に押し当てるようにしてブラシ保持器３９に保持されている。
【００１９】
次に、ファン３、ディフューザ４、及びファンカバー５について説明する。ファン３は円筒部１７から突出しているロータ軸３５の一端部に取付けられており、ロータ３３の回転に伴って回転駆動される。ディフューザ４はファン３及び電動機ケース１０間に設けられている。ファンカバー５はファン３及び通風口１１を覆って電動機ケース１０に取付けられている。ファンカバー５の略中央部には通風口１１に連通する吸気口７０が開口している。
【００２０】
ファン３は、回転による空気との摩擦によって発生する熱に対して耐性を有し、且つ、回転の際の慣性や質量を考慮した材料で形成するのが好ましく、例えばアルミニウム合金等で形成されている。ファン３は、図２及び図３に示すように、上板５０、下板５１、及び８枚のファン翼５２等を備えている。上板５０及び下板５１は、例えば直径が９５ｍｍの略円板状に形成されている。すなわち、ファン３の外径は９５ｍｍとなっている。上板５０は下板５１と対向するように下板５１の上流側（ファンカバー５側）に配置されている。下板５１及び上板５０は、例えば空気の出口となる外周縁における対向寸法（出口風路高さ）を６．５ｍｍとして互いに対向するように配置するのが好ましい。上板５０は、中心部が上流側に拡開ように湾曲しており、中心に通風開口５３が形成されている。下板５１の中央にはロータ軸３５が嵌挿する図示しない嵌挿孔が開けられている。上板５０及び下板５１にはファン翼５２の渦巻き方向に沿って複数のスリット５４が夫々設けられている。なお、スリット５４は、図３（Ａ）において、上板５０のスリットのみ図示している。
【００２１】
上板５０と下板５１との間には細長板状のファン翼５２が長手方向の両側縁を夫々上板５０及び下板５１に接合させて平面渦巻き状の壁状に設けられている。詳しくは、ファン翼５２の長手方向の両側縁には上板５０及び下板５１に夫々設けられたスリット５４に挿入される爪部（図示せず）が複数突設されている。ファン翼５２は爪部をスリット５４に挿入させるとともに爪部を上板５０及び下板５１に溶接等することにより上板５０及び下板５１に取付けられて、上板５０及び下板５１間に壁状に設けられている。そして、このファン翼５２が上板５０と下板５１との間を連結して一体的に接続されることにより、対向する上板５０及び下板５１とファン翼５２とで円弧状の８つの吸気風路５５が区画形成されている。このファン３はロータ軸３５の回転により、ファン翼５２の中心方向への渦巻き方向に回転する。
【００２２】
下流側が開放する略円筒形状のファンカバー５は、ファン３を覆って電動機ケース１０のフランジ部１４の外周部に嵌合されている。このファンカバー５の上流側端面の中央部にはファン３の通風口１１に対向させて吸気口７０が開口形成されている。
【００２３】
ディフューザ４は、図２〜図４に示すように、円板部６０、上流整流翼６１、及び下流整流翼６２等を備えている。円板部６０は、例えば直径が１１４ｍｍの略円板状に形成されている。すなわち、ディフューザ４の外径は１１４ｍｍとなっている。円板部６０の略中心には、円筒部１７を嵌挿する略円形の図示しない嵌挿孔が開口している。この円板部６０の外縁部には、周方向に沿って略三角形状の切欠部６３が等間隔で複数例えば１９個切欠形成されている。すなわち、円板部６０の周縁は鋸歯のようになっている。
【００２４】
円板部６０のファン３に臨んだ上流側の面には、中心からファン３の外径寸法よりも若干大きい寸法の距離を介した周部に、円板部６０に対して略垂直に立上る円弧壁状の上流整流翼６１がファン翼５２の渦巻き方向とは逆方向に平面渦巻き状に１９枚設けられている。これら上流整流翼６１の円板部６０の中心側にはファン３を収容するファン収容部６５が区画されている。上流整流翼６１の端部は円板部６０の周縁の切欠部６３の切り欠かれていない部分に位置している。したがって、互いに隣り合う上流整流翼６１間に、円板部６０の周方向に次第に幅広となり、且つ、切欠部６３に連続する第１案内風路６６が区画形成されることになる。円板部６０に対する上流整流翼６１の突出寸法、すなわち第１案内風路６６の高さは、例えば７．０ｍｍ〜８．０ｍｍに設定されている。
【００２５】
上流整流翼６１には、円板部６０の外周側に位置する端部で外側に位置する縁部に円板部６０の外周の曲率に沿って切り欠き形成された当接面６７が設けられている。また、上流整流翼６１は、乱流を生じ難くして空気を円滑に第１案内風路６６に案内するために、中心側となるに従って薄肉となるように形成されている。
【００２６】
円板部６０の電動機２に臨んだ下流側の面には、円板部６０に対して略垂直に立上る円弧壁状の下流整流翼６２が上流整流翼６１の渦巻き方向とは逆方向に平面渦巻き状に１９枚設けられており、互いに隣り合う下流整流翼６２間に第２案内風路６８が区画形成されている。
【００２７】
下流整流翼６２には、上流整流翼６１と同様に、円板部６０の外周側に位置する端部で外側に位置する縁部に円板部６０の外周の曲率に沿って切り欠き形成される当接面を設けてもよい。また、下流整流翼６２の外側に位置する縁部には、乱流を生じ難くして空気を円滑に第１案内風路６６に案内するために中心側となるに従って薄肉となるように形成してもよい。
【００２８】
ディフューザ４は、電動機ケース１０の開口部１３を覆って閉塞させるように例えばブリッジ部１５にねじ６９で取付け固定されている。そして、ファン３の回転により吸気口７０からファンカバー５内に吸気された空気を上流整流翼６１から円板部６０の周縁を介して下流整流翼６２にて電動機ケース１０に導く。
【００２９】
上記構成の電動送風機１は、以下のように動作する。
電動送風機１の駆動は、モータ本体部３０にブラシ機構３７を介して供給される電力によって、モータ本体部３０がロータ軸３５とともにファン３をファン翼５２の渦巻き方向に回転させることにより行われる。ファン３の回転により吸気口７０からファンカバー５内に吸気された空気は、ファン３の上板の吸気開口５３を介して吸気風路５５に吸気流として流れ込み、ファン翼５２の渦巻き状に湾曲する内側の面に沿ってファン３の外周側に外方に向けて吹き出される。
【００３０】
ファン３の外側から吹き出された吸気流は、ディフューザ４の上流整流翼６１に案内されて第１案内風路６６内を円板部６０の外周側に流通する。円板部６０の外周側に流通した吸気流は、ファンカバー５の内周面に沿って流動し、切欠部６３を介して円板部６０の下流側に流入し、下流整流翼６２に案内されて第２案内風路６８内を渦巻き状に円板部６０の中心側に向かって流れる。この気流は、電動機２の電動機ケース１０の通風口１１から電動機ケース１０内に流入し、モータ本体部３０を冷却しつつ流通して排気口１２から排出される。
【００３１】
図５（Ａ）は前記各種の寸法条件下の本実施形態の電動送風機１を搭載した電気掃除機の騒音周波数分析による周波数と音の強さとの関係を示しており、図５（Ｂ）は従来の電動送風機を搭載した電気掃除機の騒音周波数分析による周波数と音の強さとの関係を示している。本実施形態の電動送風機１が、ファン翼５２を８枚、上流整流翼６１を１９枚、下流整流翼６２を１９枚備えているのに対し、従来の電動送風機は、特許文献１に記載の電動送風機のように、ファン翼５２を９枚、上流整流翼６１を１３枚、下流整流翼６２を１６枚備えている。図５（Ａ）（Ｂ）に示されるように、本実施形態の電動送風機１では、４．０〜５．０ｋＨｚ近傍及び８．０〜９．５ｋＨｚ近傍に現れる翼ピッチ音が従来の電動送風機と比べて低減されたことが実験により確かめられた。また、前記電動送風機１は、騒音を低減しつつ電動送風機効率を向上できたことが実験により確かめられた。
【００３２】
以上のように、本実施形態の電動送風機１によれば、８枚のファン翼５２を有するファン３を用いるとともに、１９枚の上流整流翼６１及び１９枚の下流整流翼６２を有するディフューザ４を用いているので、従来の電動送風機と比べて翼ピッチ音を低減することができる。このように、翼ピッチ音を低減できるので、電動送風機１の騒音を遮蔽する掃除機本体の樹脂部の面積が小さい分散排気方式の電気掃除機に好適に用いることができる。しかも、この電動送風機１によれば、騒音を低減できるとともに電動送風機効率を向上させることができる。
【００３３】
なお、本実施形態ではブラシ機構を有する電動送風機としたが、本発明はブラシレスの電動機を備える電動送風機にも適用することができる。また、本発明の電動送風機は、電気掃除機以外にも広く適用することができる。また、空気に限らず、気体を搬送する例えばブロワやポンプ等にも適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、翼ピッチ音を低減できる電動送風機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動送風機を一部切り欠いて示す側面図。
【図２】図１の電動送風機が備えるファン及びディフューザを示す分解斜視図。
【図３】（Ａ）は図１の電動送風機が備えるファン及びディフューザを組立てた状態で示す上面図。（Ｂ）は図１の電動送風機が備えるファン及びディフューザを組立てた状態で示す断面図。
【図４】（Ａ）は図１の電動送風機が備えるディフューザの上面図。（Ｂ）は図１の電動送風機が備えるディフューザを一部切り欠いて示す側面図。（Ｃ）は図１の電動送風機が備えるディフューザの下面図。
【図５】（Ａ）は図１の電動送風機を搭載した電気掃除機の周波数と音の強さとの関係を示す図。（Ｂ）は従来の電動送風機を搭載した電気掃除機の周波数と音の強さとの関係を示す図。
【符号の説明】
１…電動送風機、２…電動機、３…ファン、４…ディフューザ、５…ファンカバー、１１…通風口、１２…排気口、３０…モータ本体、３５…ロータ軸（回転軸）、５２…ファン翼、６０…円板部、６１…上流整流翼、６２…下流整流翼、６６…第１案内風路、６８…第２案内風路、７０…吸気口

Claims (1)

1. 回転軸を有したモータ本体部を備える電動機と、
   ８枚のファン翼を有し、前記回転軸に取付けられて回転駆動されるファンと、
   吸気口を有し、前記ファンを覆って前記電動機に取付けられたファンカバーと、
   前記ファン及び前記電動機間に設けられ、前記回転軸が貫通される円板部、この円板部の前記ファンに臨んだ面の周部に平面渦巻き状の壁状に突設された１９枚の上流整流翼、及び、前記円板部の前記電動機に臨んだ面に前記上流整流翼に対して渦巻き方向が逆方向となる平面渦巻き状の壁状に突設された１９枚の下流整流翼を有し、前記ファンの回転により前記吸気口から前記ファンカバー内に吸気された空気を前記上流整流翼間の案内風路からこれに連通する前記下流整流翼間の案内風路を通して前記電動機側に導くディフューザと、を具備する電動送風機。

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