JP2005147076A

JP2005147076A - 電動送風機及びそれを用いた電気掃除機

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Publication number: JP2005147076A
Application number: JP2003389110A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nishimura; 剛西村; Hiroshi Nakamoto; 博司仲本; Shusuke Kitamura; 秀典北村; Kazuhisa Morishita; 和久森下; Takeshi Tokuda; 剛徳田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】効率の高い電動送風機を提供するとともに、騒音も抑えた電動送風機及び電気掃除機を提供することを目的とする。
【解決手段】電動機１５を内包するブラケット１２と、前記電動機１５によって回転駆動されるインペラ１６と、吸引口２４を有するとともに前記インペラ１６を覆うファンケース１８と、前記ファンケース１８の外周に設けられ、前記インペラ１６からの風の一部を外部へ放出する開口２５と、前記開口２５の少なくとも一部に対向する排気ガイド２７と有する電動送風機１で、ファンケース１８より排出された排気は、排気ガイド２７に沿ってスムーズに流れるため、電動送風機１の効率を向上することが可能で、騒音も低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機に関する。

まず、最も一般的に用いられる電気掃除機用電動送風機の構成について、図５を用いて説明する。

２は界磁コアに界磁巻線を施してなるステータ、５はシャフト６に通された電機子コアに電機子巻線を施し、整流子を同軸上に配置してシャフト６の両端に設けられた軸受によって回転自在に固定されたロータである。ステータ２及びロータ５は、反負荷側ブラケット１２に固定され、前記反負荷側ブラケット１２に一対のカーボンブラシ１３を挿入することで電動機１５を形成している。１９は排気口である。また、出力軸のシャフト６にはインペラ１６が備えられ、インペラ１６の外周部に通風路を形成するエアーガイド１７が配されており、前記エアガイド１７は表面の隣り合う静翼間によって構成される複数の通路をもつディフューザ部２０と、流れをエアガイド１７裏面へと導く流れ変更部２１、さらに戻り通路２２により構成される。そして、ファンケース１８がこれらを覆うように取り付けられ電動送風機１となる。２４は吸気口を示している。

上記構成において、電力が供給されると界磁巻線を伝導した電流がカーボンブラシ１３を通って整流子に伝わり、界磁コアで発生した磁束と電機子巻線を通る電流との間で力が発生し、ロータ５が回転する。次にロータ５が回転することにより、ロータ５のシャフト６に固定されたインペラ１６が回転し、インペラ１６内の空気を増速し、増速された空気はエアーガイド１７のディフューザ部２０を通り、減速されて流れ変更部２１へと入り込み、方向を１８０度転換されて、戻り通路２２を通り、電動機１５へと導かれる。そしてその後、ロータ５、ステータ２、カーボンブラシ１３を冷却しながら、反負荷側ブラケット１２の排気口１９より排出される。

そして、ファンケース１８の外周上に複数のスリット２５を設け、インペラ１６で増速した空気の一部をそこから直線的に放出し、電動送風機１の効率を高めようとするものであった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２７１７９４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、電動送風機１の効率は向上するものの、ファンケース１８外周から排出される排気は、ファンケース１８を出た後、隣の開口から出た排気と交わって乱流となり、そこでの損失が発生する。また、ファンケースより排出される排気は、インペラ１６で増速された空気が直に排出されるので、依然かなりの流速、すなわち動圧を有しており、これをうまく静圧に変換することができれば、さらに効率がアップするものであった。また、ファンケース１８を出た排気が乱流になると、騒音の増大にもつながるものであった。

本発明は、上記課題を解決し、効率の高い電動送風機を提供するとともに、騒音も抑えた電動送風機及び電気掃除機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明は、電動機を内包するブラケットと、前記電動機によって回転駆動されるインペラと、吸引口を有するとともに前記インペラを覆うファンケースと、前記ファンケースの外周に設けられ、前記インペラからの風の一部を外部へ放出する開口と、前記開口の少なくとも一部に対向する排気ガイドと有する電動送風機で、ファンケースより排出された排気は、排気ガイドに沿ってスムーズに流れるため、電動送風機の効率を向上することが可能で、騒音も低減できる。

本発明の電動送風機は、電動送風機の効率を向上させつつ、騒音も低減することができる。

第１の発明は、電動機を内包するブラケットと、前記電動機によって回転駆動されるインペラと、吸引口を有するとともに前記インペラを覆うファンケースと、前記ファンケースの外周に設けられ、前記インペラからの風の一部を外部へ放出する開口と、前記開口の少なくとも一部に対向する排気ガイドと有する電動送風機で、ファンケースより排出された排気は、排気ガイドに沿ってスムーズに流れるため、ファンケース排出後の乱流が防止でき、損失、騒音の低減することができる。これにより、電動送風機の効率を向上することが可能で、騒音も低減できる。

第２の発明は、表面に複数の静翼を有し、その隣り合う静翼間にて通路を形成したエアガイドをインペラの外周部に配設し、ファンケースにて覆ったもので、インペラで発生する気流の動圧成分が、前記通路を通過する際に、静圧に変換され、真空度が増すことにより、電動送風機の効率が向上する。また、前記エアガイドの通路と、排気ガイドを連続的につなげることにより、その効果は増大する。

第３の発明は、インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、静翼間の流路の総断面積をＳ２としたとき、Ｓ１≦Ｓ２となるように設定することにより、エアガイドを通過した排気の一部のみをファンケースの外周より排出し、残りは電動機の冷却に用いられるため、電動送風機の効率を向上させ、騒音を抑制しながら、電動機の冷却を行うことができる。

第４の発明は、インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、静翼間の流路の総断面積をＳ２としたとき、Ｓ１＞Ｓ２となるように設定することにより、静翼を通過した風のほとんどがファンケースの開口より排出されるので、電動送風機内部を通過する風の圧損を低減でき、排気ガイドの効果が一層高まり、電動送風機の効率をさらに向上させることができる。

第５の発明は、ブラケットにインペラからの風が排出される排気口を設けるとともに、エアガイドからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、ブラケットに設けた排気口の総開口面積をＳ３としたとき、Ｓ１≦Ｓ３となるように設定することにより、エアガイドを通過した排気の一部のみをファンケースより排出し、残りは電動機の冷却に用いられるため、電動送風機の効率を向上させ、騒音を抑制しながら、電動機の冷却を行うことができる。

第６の発明は、ブラケットにインペラからの風が排出される排気口を設けるとともに、エアガイドからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、ブラケットに設けた排気口の総開口面積をＳ３としたとき、Ｓ１＞Ｓ３となるように設定することにより、静翼を通過した風のほとんどがファンケースの開口より排出されるので、電動送風機内部を通過する風の圧損を低減でき、排気ガイドの効果が一層高まり、電動送風機の効率をさらに向上させることができる。

第７の発明は、インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、ブラケットと電動機との間の流路の総断面積をＳ４としたとき、Ｓ１≦Ｓ４となるように設定することにより、エアガイドを通過した排気の一部のみをファンケースの外周より排出し、残りは電動機の冷却に用いられるため、電動送風機の効率を向上させ、騒音を抑制しながら、電動機の冷却を行うことができる。

第８の発明は、インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、ブラケットと電動機との間の流路の総断面積をＳ４としたとき、Ｓ１＞Ｓ４となるように設定することにより、静翼を通過した風のほとんどがファンケースの開口より排出されるので、電動送風機内部を通過する風の圧損を低減でき、排気ガイドの効果が一層高まり、電動送風機の効率をさらに向上させることができる。

第９の発明は、インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、静翼端部とファンケースとの間の流路の総断面積をＳ５としたとき、Ｓ１≦Ｓ５となるように設定することにより、エアガイドを通過した排気の一部のみをファンケースより排出し、残りは電動機の冷却に用いられるため、電動送風機の効率を向上させ、騒音を抑制しながら、電動機の冷却を行うことができる。

第１０の発明は、インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、静翼端部とファンケースとの間の流路の総断面積をＳ５としたとき、Ｓ１＞Ｓ５となるように設定することにより、静翼を通過した風のほとんどがファンケースの開口より排出されるので、電動送風機内部を通過する風の圧損を低減でき、排気ガイドの効果が一層高まり、電動送風機の効率をさらに向上させることができる。

第１１の発明は、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電動送風機を有する電気掃除機で、吸込み性能が高く、騒音の低い、電気掃除機を提供できる。

第１２の発明は、本体と電動送風機のブラケットの少なくとも一部を覆う防音部とを備え、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電動送風機を、排気ガイドと前記防音部にて周囲を覆う構成にして前記本体に搭載した電気掃除機で、吸込み性能が高く、より騒音の低い、電気掃除機を提供できる。

以下、本発明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、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施例を図１〜図３を用いて説明する。なお従来例と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図１は本実施例の電動送風機の部分断面図、図２は、図１のＡ−Ａ断面である。また、図３は、図１の電動送風機１から、ファンケース１８、インペラ１６、エアガイド１７、負荷側ブラケット１１を取り除いた平面図を示している。２５はファンケース１８の外周面上に設けられた開口なるスリットである。

また、スリット２５は、隣り合う静翼２６が形成するディフューザ部２０の略延長上に配設され、効率よく排気が放出されるようになっている。２７はファンケース１８の外周に取付けられ、下流側に開口を有する排気ガイドの役割をするモータカバーである。さらに前記モータカバー２７には、略スクロール状のリブ２８がスリット２５の数だけ設けられている。ここで、ファンケース１８のスリット２５の総面積をＳ１、隣り合う静翼２６の外周端部間で形成される流路の総断面積をＳ２（図中のＡ寸法とＢ寸法の積）とおくと、これらはＳ１≦Ｓ２となるように設定されている。また、図中の矢印は、吸気口２４より吸い込まれた空気の流れを示している。

さらに、反負荷側ブラケット１２には、排気口１９が形成され、それらの総開口面積をＳ３としたとき、Ｓ１≦Ｓ３となるように設定されている。

また、ファンケース１８に設けたスリット２５の総開口面積をＳ１、反負荷側ブラケット１２と電動機１５との間の流路の総断面積をＳ４としたとき、Ｓ１≦Ｓ４となるように設定されている。

また、ファンケース１８に設けたスリット２５の総開口面積をＳ１、静翼２６端部とファンケース１８との間の流路の総断面積をＳ５としたとき、Ｓ１≦Ｓ５となるように設定されている。

上記の構成において動作を説明すると、電力が供給されると、従来例と同様、ロータ５が回転しインペラ１６で発生した気流が、エアガイド１７のディフューザ部２０を通り、一部はファンケース１８の側面に設けられたスリット２５から、外気へと放出され、残りの空気は、流れ変更部２１、戻り通路２２を経て、電動機１５を流れ、ロータ５、ステータ２、カーボンブラシ１３を冷却し、反負荷側ブラケット１２の排気口１９より排出される。このとき、ディフューザ部２０を通過した空気は、いくらかの動圧エネルギーを有しており、流れ変更部２１で流れを１８０度転換されると、同部での曲がり損失が増大するが、本実施例では、ファンケース１８に設けられた複数のスリット２５が、ファンケース１８の外周に存在するので、流れが直線的に外気に排出されるため、曲がり損失が低減するとともに、電動機１５内部を通過する際の圧損も低減される。よって、電動送風機の効率が向上する。

さらに、本実施例では、スリット２５を覆いかつ下流側に開口を有するモータカバー２７が設けられているので、スリット２５から排出された気流が、電動機１５側、いわゆる空気流の下流側にスムーズに流れる。これにより、ファンケース１８から排出される排気の流体的損失を低減できる。その上、モータカバー２７内面には、ファンケース１８の外周から略スクロール状にリブ２８が複数個設けられているので、エアガイド１７のディフューザ部２０で静圧に変換しきれなかった排気の動圧分を前記リブ２８で静圧に変換することが可能で、流体の拡大損失を低減でき、さらに電動送風機の効率を向上させることができる。

なお、リブ２８は、エアガイド１７の静翼２６から略連続的に配設するのが、もっとも効率的であることは言うまでもない。

また、ファンケース１８のスリット２５の総面積Ｓ１とし、隣り合う静翼２６間で形成される流路の総断面積をＳ２としたとき、Ｓ１≦Ｓ２となるように設定しているので、ディフューザ部２０から排出される空気が、高温になりがちな電動機１５側へ流れやすくなり、電動機１５の温度上昇を抑制することができる。

なお、電動機１５の温度上昇がさほど問題にならないのであれば、上記と逆の設定、すなわち、Ｓ１＞Ｓ２となるように設定すると、ディフューザ部２０から排出された空気が、圧損の少ないスリット２５から放出されやすくなり、さらに電動送風機の効率を向上させることができる。

また、ファンケース１８のスリット２５の総面積Ｓ１とし、反負荷側ブラケット１２の排気口１９の総断面積をＳ５としたとき、Ｓ１≦Ｓ３となるように設定しているので、ディフューザ部２０から排出される空気が、高温になりがちな電動機１５側へ流れやすくなり、電動機１５の温度上昇を抑制することができる。

なお、電動機１５の温度上昇がさほど問題にならないのであれば、上記と逆の設定、すなわち、Ｓ１＞Ｓ３となるように設定すると、ディフューザ部２０から排出された空気が、圧損の少ないスリット２５から放出されやすくなり、さらに電動送風機の効率を向上させることができる。

また、ファンケース１８のスリット２５の総面積Ｓ１とし、反負荷側ブラケット１２と電動機１５との間の流路の総断面積をＳ４としたとき、Ｓ１≦Ｓ４となるように設定しているので、ディフューザ部２０から排出される空気が、高温になりがちな電動機１５側へ流れやすくなり、電動機１５の温度上昇を抑制することができる。

なお、電動機１５の温度上昇がさほど問題にならないのであれば、上記と逆の設定、すなわち、Ｓ１＞Ｓ４となるように設定すると、ディフューザ部２０から排出された空気が、圧損の少ないスリット２５から放出されやすくなり、さらに電動送風機の効率を向上させることができる。

また、ファンケース１８のスリット２５の総面積Ｓ１とし、静翼２６端部とファンケース１８との間の流路の総断面積をＳ５とし、Ｓ１≦Ｓ５となるように設定しているので、ディフューザ部２０から排出される空気が、高温になりがちな電動機１５側へ流れやすくなり、電動機１５の温度上昇を抑制することができる。

なお、電動機１５の温度上昇がさほど問題にならないのであれば、上記と逆の設定、すなわち、Ｓ１＞Ｓ５となるように設定すると、ディフューザ部２０から排出された空気が、圧損の少ないスリット２５から放出されやすくなり、さらに電動送風機の効率を向上させることができる。

なお、電動機１５内排気流路の各面積を上流から下流に向けて、Ｓ１≦Ｓ２≦Ｓ４≦Ｓ３になるように設定すれば、電動機１５内の排気経路中の断面積が途中で絞られるボトルネック部分がなくなるため、一層電動機１５側に空気が流れやすくなり、電動機１５の温度上昇の抑制がさらに容易になるとともに、圧損も減少し、電動送風機の効率も向上するものである。

（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施例を図４を用いて説明する。なお、上記の実施例と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図４は電気掃除機に組み込まれた電動送風機１を示したものであり、１０１は前方に集塵室１０２、後方にモータ室１０３を備えた掃除機本体であり、集塵室１０２には集塵用の紙袋（図示せず）が装着されている。また、電動送風機１はファンケース１８外周に防振ゴム前１０５、反負荷側ブラケット１２後方に防振ゴム後１０６が取り付けられ、掃除機本体１０１のモータ室１０３に組み込まれている。１０７は電動送風機１の周囲を取り囲むように配設された筒状の防音部の役割をなる防音板である。

また、防振ゴム前１０５の先端の突起部１０８は前記防音板１０７の端面に覆い被さるように組み立てられている。また、電動送風機１はファンケース１８の側面にスリット２５が設けられている。また、ファンケース１８の外周には、モータカバー２７が備えられ、モータカバー２７内面の、ファンケース１８との間の空間には、略スクロール状の複数のリブ２８が配設されている。図中の矢印は空気の流れを示している。

以上の構成における動作について説明すると、電力が供給されると、電動送風機１が駆動し、掃除機前方から空気が吸い込まれる。そして、その空気流はエアガイドのディフューザ部を通過した時点で、ファンケース１８のスリット２５へ放出されるものと、そのまま、電動機１５の冷却に使われ、反負荷側ブラケット１２の排気口１９より排出されるものとに分けられ、最終はそれらが再び混合し合って、掃除機の後方より排出される。このとき、実施例３と同じ理由で、電動送風機１の効率は向上するので、掃除機本体１０１の吸い込み力もアップする。また、ファンケース１８に設けられたスリット２５を出た排気は、モータカバー２７に一旦ぶつかり、その後、スクロール状に旋回して、防音板１０７内部へと放出されるので、スリット２５から出る騒音を減衰させる効果があり、電気掃除機の騒音を低減することができる。

以上のように本実施例によれば、高吸込性能をもち、騒音も抑えた電気掃除機を提供できる。

以上のように、本発明にかかる電動送風機とそれを用いた電気掃除機は、電動送風機の効率の向上、ならびに電気掃除機の吸込仕事率の向上が図れ、騒音も抑えることができるので、電動送風機を用いる家庭用電化機器、産業機器等の用途にも幅広く適用できる。

本発明の第１の実施例を示す電動送風機の部分断面図図１のＡ−Ａ断面図同電動送風機のファン部、負荷側ブラケットを除去した平面図本発明の第２の実施例を示す電気掃除機の一部拡大断面図従来の電動送風機を示す半断面図

符号の説明

１電動送風機
２ステータ
５ロータ
１１負荷側ブラケット
１２反負荷側ブラケット
１５電動機
１６インペラ
１７エアガイド
１８ファンケース
１９排気口
２５スリット（開口）
２６静翼
２７モータカバー（排気ガイド）

Claims

電動機を内包するブラケットと、前記電動機によって回転駆動されるインペラと、吸引口を有するとともに前記インペラを覆うファンケースと、前記ファンケースの外周に設けられ、前記インペラからの風の一部を外部へ放出する開口と、前記開口の少なくとも一部に対向する排気ガイドと有する電動送風機。
表面に複数の静翼を有し、その隣り合う静翼間にて通路を形成したエアガイドをインペラの外周部に配設し、ファンケースにて覆った請求項１記載の電動送風機。
インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、静翼間の流路の総断面積をＳ２としたとき、Ｓ１≦Ｓ２となるように設定した請求項２記載の電動送風機。
インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、静翼間の流路の総断面積をＳ２としたとき、Ｓ１＞Ｓ２となるように設定した請求項２記載の電動送風機。
ブラケットにインペラからの風が排出される排気口を設けるとともに、エアガイドからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、ブラケットに設けた排気口の総開口面積をＳ３としたとき、Ｓ１≦Ｓ３となるように設定した請求項１記載の電動送風機。
ブラケットにインペラからの風が排出される排気口を設けるとともに、エアガイドからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、ブラケットに設けた排気口の総開口面積をＳ３としたとき、Ｓ１＞Ｓ３となるように設定した請求項１記載の電動送風機。
インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、ブラケットと電動機との間の流路の総断面積をＳ４としたとき、Ｓ１≦Ｓ４となるように設定した請求項１記載の電動送風機。
インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、ブラケットと電動機との間の流路の総断面積をＳ４としたとき、Ｓ１＞Ｓ４となるように設定した請求項１記載の電動送風機。
インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、静翼端部とファンケースとの間の流路の総断面積をＳ５としたとき、Ｓ１≦Ｓ５となるように設定した請求項２記載の電動送風機。
インペラからの風の一部を外部へ放出する開口の総開口面積をＳ１、静翼端部とファンケースとの間の流路の総断面積をＳ５としたとき、Ｓ１＞Ｓ５となるように設定した請求項２記載の電動送風機。
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電動送風機を有する電気掃除機。
本体と電動送風機のブラケットの少なくとも一部を覆う防音部とを備え、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電動送風機を、排気ガイドと前記防音部にて周囲を覆う構成にして前記本体に搭載した電気掃除機。