JP2004249385A

JP2004249385A - 電動工具

Info

Publication number: JP2004249385A
Application number: JP2003040941A
Authority: JP
Inventors: Tomomasa Nishikawa; 智雅西河; Shinki Otsu; 新喜大津
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】遠心ファン周囲の流路抵抗増加や風量低下を生じることなく、外枠体外部から遠心ファンを直接臨めない遮蔽構造を提供して、低騒音化を実現する電動工具の提供。
【解決手段】ギヤカバー４において、ファン本体３１の外周縁に対向する位置には空気吐出口４ａが形成され、空気吐出口と重なる位置には、複数の板状のガイド２１がファン本体の周方向に所定間隔をおいて配置される。各ガイドの、外端部２１Ｂは内端部２１Ａよりもファン本体の回転方向下流側に位置するように各ガイドは傾斜して設けられる。また回転方向上流側にあるガイドの外端部側が回転方向下流側にあるガイドに平面視Ｂで重なって配置される。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単一方向に回転する遠心ファンを備えた電動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動工具の小型化、高出力化、低騒音化の要求から、小型で冷却能力が高く、騒音の小さいモータ冷却ファン及びファン周辺の開発の必要性が高まっている。そこで風量増加と騒音低減を目的として、羽根の形状の最適化が提案されている。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１５３１９４号公報
【０００４】
図１１、図１２に示されるように、特許文献１記載の冷却ファン１３０の複数の羽根１３２は、空気をファン本体１３１の半径方向外方に排出するために、ファン本体１３１の一面側においてファン本体１３１の所定半径位置から外縁まで延び、ファン本体１３１の周方向に沿って所定ピッチで配列され、一面側から図示せぬ駆動軸の軸方向に突出して設けられている。
【０００５】
冷却ファン１３０を回転させると、遠心作用により空気にエネルギが与えられ，空気は、羽根１３２の内端である入口部より羽根１３２およびファンガイド１２０により形成された風路を通過して羽根１３２の外周部である出口部より半径方向外方に排出される。
【０００６】
ここで冷却ファン１３０は、羽根１３２をファン本体１３１の所定半径位置から半径方向外方に延びる方向に対し回転方向と逆方向の傾斜を設けている。これはファン回転時の騒音は一般に流速に寄与するものが多く、流体騒音は流速の６乗に比例すると言われていることから、ファン回転時にファン内部の羽根１３２間を通過する流速をファンの回転周速度よりもを遅くすることで低騒音化を図るためである。また、羽根１３２のファン本体１３１からの突出長は、ファン回転時において羽根の内径側頂点から外周側まで流速が等しくなるかもしくは徐々に遅くなるように設定されている。具体的には、各羽根間のファン本体１３１周方向の間隔Ｌと羽根１３２の突出長ｈの積からなる面積と、直径Ｄとの積が各半径位置においてほぼ等しくすることにより騒音を低減している。即ち、図１２に示されるように、Ｌ×ｈ×Ｄが一定となるようにして、円滑に冷却風が流れて騒音低減の効果が発揮される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した先行技術１記載の遠心ファン１３０を、電動工具の外枠体内に配置したとき、図示せぬモータを回転させると、遠心ファンの回転により図示せぬ外枠体とモータとの間を空気が軸方向に流れ、羽根の内端である入口部より羽根およびファンガイドにより形成された風路を通過して羽根の外周部である出口部より半径方向外方に排出される。よって外枠体において、ファン本体の外周縁に対向する位置に空気吐出口を形成するのが、省スペースの観点から有利である。上記した先行技術１記載の遠心ファンは、風量増と騒音低減は実現できるが、かようなファンと吐出口との位置関係により、外枠体外部から遠心ファンを直接臨むことができ、音源であるファンを遮音することができないといった問題点が生じる。
【０００８】
かかる問題を克服するために、ファン本体の外周縁の半径方向外方位置に吐出口が位置しないように吐出口をモータの軸方向にずらした位置に形成すると、流路抵抗が増加し、風量が減少するためモータ冷却効率が低下することのみならず、ファン外縁から吐出口までの流路を形成しなければならず、そのため、外枠体自体を大きくせざるを得なくなるという別の問題点が生じる。
【０００９】
そこで本発明は、遠心ファン周囲の流路抵抗増加や風量低下を生じることなく、外枠体外部から遠心ファンを直接臨めない遮蔽構造を提供して、電動工具の低騒音化を実現することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、外枠体と、該外枠体内に設けられたモータと、該外枠体内に設けられ該モータの駆動軸に同軸固定されて駆動軸と共に回転する遠心ファンと、該駆動軸に連結された出力部とを備え、該遠心ファンは、円板状のファン本体と、該モータの軸方向に沿う空気を該ファン本体の半径方向外方に流すために該ファン本体の所定半径位置から外周縁まで延び該ファン本体の周方向に沿って所定ピッチで形成された複数の羽根とを有する電動工具において、該外枠体において、該ファン本体の外周縁に対向する位置には空気吐出口が形成され、該空気吐出口と重なる位置には、複数の板状のガイドが該ファン本体の周方向に所定間隔をおいて配置され、各ガイドは、羽根側の内端部と吐出口側の外端部と中間部とを備え、該外端部が該内端部よりも該ファン本体の回転方向下流側に位置するように、各ガイドは傾斜して設けられ、かつ該回転方向上流側にあるガイドの少なくとも外端部側が該回転方向下流側にあるガイドに平面視で重なって配置されている電動工具を提供している。
【００１１】
ここで、各ガイドの断面は、該内端部から該中間部に向かって徐々に厚くなり、また該中間部から該外端部に向かって徐々に薄くなる形状であるのが好ましい。
また、ガイド間の流路断面積は、内端部側から外端部側に向かって徐々に広くなるように各ガイドが配置されているのが好ましい。また、該複数のガイドの該内端部の該ファン本体周方向における配列ピッチが不均一であるのが好ましい。また、各ガイドの各内端縁の少なくとも一部は、該モータの軸心に対して斜めに指向し、各羽根の各外端縁全体が同時に各内端縁を通過するのを避ける形状であるのが好ましい。また、該複数のガイドは、該遠心ファンと該モータとの間に該複数の羽根と対向する位置に設けられたガイド支持板に設けられているのが好ましい。又は、該複数のガイドは、該外枠体に一体に形成されているのが好ましい。
【００１２】
【発明実施の形態】
本発明の電動工具を研削工具（ディスクグラインダ）に適用した第１の実施の形態について、図１乃至図６に基づき説明する。図１はディスクグラインダ１の全体構造を示しており、後方よりテールカバー２、モータハウジング３、ギヤカバー４の順に接続されて外枠体を構成する。テールカバー２の後端部には吸気口２ａが形成されている。モータハウジング３内には駆動軸５を有するモータ６が収納され、またモータハウジング３とモータ６との間は環状の空間が提供される。モータ６の前方には後述する複数のガイド２１を備えたファンガイド２０がモータハウジング３に固定されている。
【００１３】
ギヤカバー４内であってファンガイド２０の前方には、遠心ファン３０が駆動軸５に固定されて駆動軸５と共に回転可能に設けられている。またギヤカバー４において、遠心ファン３０の半径方向外方位置には、空気吐出口４ａが形成されている。またギヤカバー４内には駆動軸５に固定されたピニオンギヤ７と出力部たる出力軸９に固定されたギヤ８を含む動力伝達機構が配置され、ピニオンギヤ７がギヤ８と噛合して、モータ６の回転を出力軸９に伝達している。そして出力軸９には研削部材１０が固定されている。
【００１４】
モータ６の駆動軸５が回転すると、ピニオンギヤ７とギヤ８の噛合により出力軸９に回転が伝達され，出力軸９に取付けられた研削部材１０が回転して研削作業が行なわれる。このとき、駆動軸５に固着された遠心ファン３０の回転により、テールカバー２の吸気口２ａよりａ１、ａ２のように冷却風が導入される。その後モータハウジング３とモータ６により形成された風路ｂを通過し、遠心ファン３０の内径部より半径方向外方に矢印ｄのように冷却風が流れて吐出口４ａより空気は外部に流出する。
【００１５】
図２はギヤカバー４内部の遠心ファン３０が設置されているファン室３３の部分断面図であり、上述した吐出口４ａはファン室３３に開口している。遠心ファン３０は矢印Ａで示す方向に回転する。遠心ファン３０は、円板状のファン本体３１と、ファン本体３１に一体に設けられた複数の羽根３２を有する。複数の羽根３２は、モータ６の軸方向に沿う空気をファン本体３１の半径方向外方に流すためにファン本体３１の所定半径位置から外周縁まで延びファン本体３１の周方向に沿って所定ピッチで形成されている。そして羽根３２は、ファン本体３１の所定半径位置から半径方向外方に延びる方向に対し回転方向Ａと逆方向に傾斜している。
【００１６】
ファンガイド２０は、遠心ファン３０とモータ６との間に複数の羽根３２と対向する位置に設けられ、モータハウジング２に固定されたガイド支持板２２と上述した複数のガイド２１とにより構成される。ガイド２１は図４に示されるように、羽根３２の半径方向外方に位置するようにガイド支持板２２に一体に設けられている。ガイド２１をガイド支持板２２と一体成形することで、従来のファンガイドの製造と同等のコストで済む。
【００１７】
図２に示されるように、ガイド２１は板状をなし、矢印Ｂで示される平面視でファン室３３の空気吐出口４ａと重なる位置に、ファン本体３１の周方向に所定間隔をおいて配置されている。各ガイド２１は、羽根側の内端部２１Ａと吐出口側の外端部２１Ｂと中間部２１Ｃとを備え、外端部２１Ｂが内端部２１Ｂよりもファン本体３１の回転方向Ａ下流側に位置するように、各ガイド２１は傾斜して設けられている。また隣り合うガイド２１、２１において、回転方向Ａ上流側にあるガイドの少なくとも外端部２１Ｂ側が回転方向下流側にあるガイドに平面視（矢印Ｂ）で重なって配置されている。換言すれば、ガイド３１は遠心ファン３０側においては、遠心ファン３０により発生する流れに沿う向きに傾けてあり、遠心ファンより流れが矢印ｄのように流れることで、風路抵抗が増加せず、風量を減少させることはなく、外部からはガイド３１により騒音の発生源である遠心ファン３０を遮蔽することから、騒音を低下させることができる。
【００１８】
図３はガイド２１と遠心ファン３０の羽根３２との関係を示しており、隣り合うガイド２１間のファン本体３１の周方向の間隔をＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４のように不等な間隔に設定されている。複数の羽根３２は、ファン本体３１の周方向において均等ピッチで配列されているので、羽根３２の外端縁がガイド２１の内端部２１Ａを通過するときに、複数の羽根３２の外端縁が複数のガイドの内端縁２１Ａを同時に通過することを防止でき、騒音を同時発生させることがないので、騒音の拡大を防止することができる。
【００１９】
図５は、ガイド２１の断面と隣り合うガイド２１の間隔を示しており、各ガイド２１の断面形状は、内端部２１Ａから中間部２１Ｃに向かって徐々に厚くなり（Ｗ１＜Ｗ２）、また中間部２１Ｃから外端部２１Ｂに向かって徐々に薄くなっている（Ｗ２＞Ｗ３）。断面が内端部２１Ａから中間部２１Ｃに向かって徐々に厚くなる形状であるので、隣り合うガイド２１の内端部間の間口が広がり遠心ファンからの風を有効にガイド間に導入することができ、空気の流入抵抗を減らすことができる。また、内端縁を鋭角化することにより、遠心ファンからの風がガイド２１で剥離することなく、騒音を増加させることなく、空気を有効にガイド内に導くことができる。更に断面が中間部２１Ｃから外端部２１Ｂに向かって徐々に薄くなる形状であるので、外端縁を鋭角化することにより、外端縁において渦流の発生を防止でき同様に騒音の増加を防止できる。
【００２０】
またガイド２１間の流路断面積は、図５に示されるように内端部側から外端部側に向かって徐々に広くなっている（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）。かかる構成により、遠心ファンにより発生した流れの動圧をスムーズに静圧に変化させることができ、更なる低騒音化が可能となる。
【００２１】
図６はガイド２１の特に内端部２１Ａ形状と遠心ファン３０の羽根３２との関係を説明するために、ガイド支持板を２２（図４）取除いた図である。なお便宜上図６はガイドの厚さ（Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）の相違を無視して描いている。ガイド２１内端部２１Ａは羽根３２の外縁３２Ａに対して傾斜する形状をなす。換言すれば、各ガイド２１の各内端縁２１Ａは、モータ６の軸心に対して斜めに指向し、各羽根３２の各外端縁３２Ａ全体が同時に各内端縁２１Ａを通過するのを避ける形状である。従って羽根３２が各外端縁２１Ａを通過する際のガイド２１の内端側の圧力変動を抑えることができ、更なる低騒音化が可能となる。
【００２２】
なお変形例として図７に示されるように、ガイド２１Ｘの内端形状に関し、斜め部分２１Ａ１と平行部分２１Ａ２を備えるように形成しても良いし、図８に示されるように、ガイド２１Ｙの内端形状に関し傾斜の向きを図６の傾斜とは逆の傾斜面２１Ａ３としてもよい。
【００２３】
本発明の電動工具を電動ドリルに適用した第２の実施の形態について、図９乃至図１０に基づき説明する。外枠体をなすモータハウジング５３の後部にはスイッチ５７を取付けたハンドル５４が設けられ、また図示せぬ吸気口が形成されている。モータハウジング５３内には駆動軸５５を有するモータ５６が収納され、またモータハウジング５３とモータ５６との間は環状の空間が提供される。モータハウジング５３内であってモータ５６の前方には冷却ファン６０が駆動軸５５に固定されて駆動軸５５と共に回転可能に設けられている。またモータハウジング５３において、遠心ファン６０の半径方向外方位置には、空気吐出口５３ａが形成されており、空気吐出口５３ａ内にはモータハウジング５３と一体のガイド６１が複数設けられる。モータハウジング５３の前部には駆動軸５５に接続された出力部となる先端部５９が設けられる。
【００２４】
スイッチ５７を操作するとモータ５６の駆動軸５５が回転し、出力部５９に取付けられた図示せぬドリル刃が回転して穿孔作業が行なわれる。このとき、駆動軸５５に固着された遠心ファン７０の回転により、図視せぬ吸気口より冷却風が導入され、その後モータハウジング５３とモータ５６により形成された風路を通過し、遠心ファン７０の内径部より半径方向外方に矢印ｄのように冷却風が流れて吐出口５３ａより空気は外部に流出する。隣り合うガイド６１間の位置関係や、ガイド６１の向き、ガイド６１の断面形状、ガイド６１と羽根７２との関係は、図２乃至図８に示される実施の形態におけるものと同様であり、説明は省略する。
【００２５】
吐出口５３ａ内に複数のガイド６１を配置させ、且つガイド６１をモータハウジング５３の成型時に一体に成型することで、製造コストの低減を図ることができる。モータハウジング５３は、前部５３Ａと後部５４Ｂを別々に成型した後に両者をボルト５２で接続する。前部５３Ａの後端部に吐出口５３ａ相当の凹部を形成し、凹部の底面からガイド６１に相当する複数のリブを櫛状に突出させる。なお、それぞれのリブは例えば図５に示すような断面形状をなす。後部５４Ｂの先端面で、凹部を閉じて吐出口５３ａが画成されると共に、後部５４Ｂの先端面には複数のリブの自由端と係合する複数の浅い凹部が形成されており、前部５３Ａと後部５３Ｂとが接続されたとき、吐出口５３ａ内に複数のガイド（リブ）６１が配置されたことになる。
【００２６】
本発明による電動工具は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。例えば図６乃至図８に示される内端部の傾斜は直線状をなしているが曲線でもよい。
【００２７】
【発明の効果】
請求項１記載の電動工具によれば、回転方向上流側にあるガイドの少なくとも外端部側が回転方向下流側にあるガイドに平面視で重なって配置されているので、空気吐出口が遠心ファンの半径方向外方に位置する構成であるにもかかわらず、複数のガイドが重なるようにして空気吐出口を塞ぐ遮蔽構造が提供でき、騒音を有効に遮断することができる。また、外端部が内端部よりも該ファン本体の回転方向下流側に位置するように、各ガイドは傾斜して設けられているので、ガイドにおける空気の出口側が風の向きである回転方向側に傾き、よって流路抵抗の増加や風量の低下のない電動工具の冷却構造を実現できる。
【００２８】
請求項２記載の電動工具によれば、断面が内端部から中間部に向かって徐々に厚くなる形状であるので、隣り合うガイドの内端部間の間口が広がり遠心ファンからの風を有効にガイド間に導入することができる。また、内端縁を鋭角化すれば、遠心ファンからの風がガイドで剥離することなく、騒音を増加させることなく、空気を有効にガイド内に導くことができる。更に断面が中間部から外端部に向かって徐々に薄くなる形状であるので、外端縁を鋭角化すれば、外端縁において、渦流の発生を防止でき、同様に騒音の増加を防止できる。
【００２９】
請求項３記載の電動工具によれば、ガイド間の流路断面積が、内端部側から外端部側に向かって徐々に広くなる構成であるので、速度のエネルギを圧力のエネルギに有効に変換して動圧を静圧に変え、ガイド外端部における流速を有効に低下させることができる。
【００３０】
請求項４記載の電動工具によれば、該複数のガイドの該内端部の該ファン本体周方向における配列ピッチが不均一であるので、均等ピッチで配列されている羽根の外端縁がガイドの内端部を通過するときに、複数の羽根の外端縁が複数のガイドの内端縁を同時に通過することを防止でき、騒音を同時発生させることがないので、騒音の拡大を防止することができる。
【００３１】
請求項５記載の電動工具によれば、各ガイドの各内端縁の少なくとも一部は、モータの軸心に対して斜めに指向し、各羽根の各外端縁全体が同時に各内端縁を通過するのを避ける形状であるので、各羽根が各ガイドの内端縁を通過するときの圧力変動幅を低下させることができ、騒音を低下させることができる。
【００３２】
請求項６記載の電動工具によれば、該複数のガイドは、該遠心ファンと該モータとの間に該複数の羽根と対向する位置に設けられたガイド支持板に設けられるので、ガイド支持板と各ガイドとをファンガイドとして一体に製造することで、製造コストを抑えることができる。
【００３３】
請求項７記載の電動工具によれば、複数のガイドを外枠体に一体に形成されているので、外枠体の成型時に一体にガイドを設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動工具をディスクグラインダに適用した第１の実施の形態を示す断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったギヤカバー内部の遠心ファンが設置されているファン室の部分断面図。
【図３】第１の実施の形態によるガイドと羽根の位置関係を示す説明図。
【図４】第１の実施の形態によるガイドと羽根の位置関係を示す概略断面図。
【図５】第１の実施の形態によるガイドの断面形状を示す説明図。
【図６】第１の実施の形態によるガイドの内端形状と羽根の外端との関係を示す部分斜視図。
【図７】第１の実施の形態の第１の変形例によるガイドの内端形状と羽根の外端との関係を示す部分斜視図。
【図８】第１の実施の形態の第２の変形例によるガイドの内端形状と羽根の外端との関係を示す部分斜視図。
【図９】本発明による電動工具を電動ドリルに適用した第２の実施の形態を示す断面図。
【図１０】図９のＸ−Ｘ線に沿った部分断面図。
【図１１】従来の遠心ファンの部分正面図。
【図１２】従来の遠心ファンの部分断面図。
【符号の説明】
２：テールカバー、２ａ：吸気口、３、５３：モータハウジング、４：ギヤカバー、４ａ、５３ａ：吐出口、５、５５：駆動軸、６、５６：モータ、２０；ファンガイド、２１，６１：ガイド、２２：ガイド支持板、３０、７０：遠心ファン、３１：ファン本体、３２、７２：羽根

Claims

外枠体と、該外枠体内に設けられたモータと、該外枠体内に設けられ該モータの駆動軸に同軸固定されて駆動軸と共に回転する遠心ファンと、該駆動軸に連結された出力部とを備え、該遠心ファンは、円板状のファン本体と、該モータの軸方向に沿う空気を該ファン本体の半径方向外方に流すために該ファン本体の所定半径位置から外周縁まで延び該ファン本体の周方向に沿って所定ピッチで形成された複数の羽根とを有する電動工具において、
該外枠体において、該ファン本体の外周縁に対向する位置には空気吐出口が形成され、
該空気吐出口と重なる位置には、複数の板状のガイドが該ファン本体の周方向に所定間隔をおいて配置され、各ガイドは、羽根側の内端部と吐出口側の外端部と中間部とを備え、該外端部が該内端部よりも該ファン本体の回転方向下流側に位置するように、各ガイドは傾斜して設けられ、かつ該回転方向上流側にあるガイドの少なくとも外端部側が該回転方向下流側にあるガイドに平面視で重なって配置されていることを特徴とする電動工具。
各ガイドの断面形状が、該内端部から該中間部に向かって徐々に厚くなり、また該中間部から該外端部に向かって徐々に薄くなることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
ガイド間の流路断面積が、内端部側から外端部側に向かって徐々に広くなることを特徴とする請求項１乃至２記載の電動工具。
該複数のガイドの該内端部の該ファン本体周方向における配列ピッチが不均一であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の電動工具。
各ガイドの各内端縁の少なくとも一部は、該モータの軸心に対して斜めに指向し、各羽根の各外端縁全体が同時に各内端縁を通過するのを避ける形状であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一記載の電動工具。
該複数のガイドは、該遠心ファンと該モータとの間に該複数の羽根と対向する位置に設けられたガイド支持板に設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一記載の電動工具。
該複数のガイドは、該外枠体に一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一記載の電動工具。