JP2007270633A - 電動送風機及び電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】エアーガイドの静翼間の圧力を均一化し、効率の高い電動送風機を提供する。
【解決手段】回転自在の電機子（図示せず）と、前記電機子のシャフト（図示せず）に取り付けられたインペラ１１と、前記インペラ１１の周囲に位置する静翼１００を有すると共に前記インペラ１１からの吹き出し風を整流するエアーガイド１０と、前記インペラ１１と前記エアーガイド１０を覆うケーシング（図示せず）とを備え、前記エアーガイド１０の前記静翼１００間に形成された通路底面１０１の外周側でかつ外周端部近傍に、前記エアーガイド１０の負荷側と反負荷側とを連通する貫通穴１０３を設けたもので、インペラ１１からの吹き出し風の一部を、圧力の高い側に位置する貫通穴１０３を通して、エアーガイド１０の裏面に導くことで、エアーガイド１０の静翼１００間の通路内での圧力の差を均一化し、効率の高い電動送風機を提供することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に電気掃除機等に使用される電動送風機とそれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来のこの主の電動送風機について、図１１〜１３を用いて説明する。図１１は、従来に電動送風機を搭載した電気掃除機の全体構成を示す概略図である。

図１１において、電気掃除機本体６１（以下、本体６１と称す）は、中央部に設けられた隔壁５３により、紙袋５４を収納する集塵室８１と、電動送風機１９が内蔵されたモ−タ室８２とに分けられている。本体６１の前部には、集塵室８１と連通すると共に、ホース５９の一端に設けられた接続パイプ６０が差し込まれる吸気口６２が設けられ、ホ−ス５９の他端には、先端パイプ５８が設けられ、その先端パイプ５８に延長管５７と、塵埃吸引用のノズル５６が順に接続されている。

上記構成により、電動送風機１９が運転されると、それの吸引力によりノズル５６から吸引されたゴミは、延長管５７、先端パイプ５８、ホ−ス５９、接続パイプ６０を順に通り、集塵室５１内の紙袋５４に集められる。

次に、上記従来の電動送風機１９の詳細について、図１２、１３を用いて説明する。

図１２は、同電動送風機１９の断面図、図１３は、同電動送風機１９のエアーガイドの部分負荷側平面図である。

図１２、１３において、電動送風機１５は、モータ部３２と、ファン部３１から構成されている。モータ部３２の１は、整流子２、電機子巻線２２を有する電機子で、前記電機子巻線２２は、電機子コアー７０の外周に巻かれている。前記電機子１に設けたシャフト３の両端には軸受４が圧入され、この軸受４は、負荷側ブラケット５と反負荷側ブラケット６にて支持されている。７は、カ−ボンブラシ８を内蔵した金属からなるブラシホルダ−であり、反負荷側ブラケット６にて保持されている。９は、界磁巻線２３を有する界磁で、前記界磁巻線２３は、界磁コアー７２の外周に巻かれている。

ファン部３１の１０は、負荷側ブラケット５と、負荷であり空気吸引、吹き出し用のインペラ１１間に形成された整流用のエア−ガイドであり、負荷側のインペラ１１の周囲に複数枚の静翼１００が、反負荷側に複数枚の戻り翼１１１がそれぞれ配設され、インペラ１１の上方は、ケ−シング１２で覆われている。

図１３は、エアーガイド１０を、負荷側から見た平面図である。インペラ１１内のブレード１１ａに沿って流れる風が、インペラ最外周端部１１ｂでは静翼１００があるため、静翼１００に沿った向きに変わる。インペラ１１から吹き出された風は、となり合う静翼１００間と通路底面１０１と、ケーシング１２からなる流路を通ってエアーガイド１０の通路底面最外周端部１０２まで導かれ、そこから反負荷側へと１８０°反転して戻り翼１１１を通り静流された後に、反負荷側ブラケット６内部に排出される。

インペラ１１は、スペ−サ−（図示せず）、座金１４及びナット１５によりシャフト３に固定され、シャフト３と共に回転する。エア−ガイド１０は、ネジ（図示せず）等にて負荷側ブラケット５に固定しており、負荷側ブラケット５と反負荷側ブラケット６もネジ（図示せず）等にて固定されている。１６は、ケ−シング１２の吸気口を形成する吸気管であり、ケ−シング１２へは溶着等で固定している。

従来の電動送風機１９は、以上のように構成されており、インペラ１１が回転することによって発生する吹き出し風が、インペラ１１の吹き出し口外周に設けた整流用のエア−ガイド１０の静翼１００間を通った後、エア−ガイド１０の裏側に回り、モータ部３２の電機子１、界磁９の巻線を冷却し、反負荷側ブラケット６を通過して後方より外部に排気されるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２２６６０８号公報

しかしながら、上記従来の電気送風機１９の構成では、インペラ１１が回転すると、インペラ１１から排気された空気の流れは、エアーガイド１０の要部拡大図である図１４に示すように、通路底面１０１において、右側（ａ部）と左側（ｂ部）に分けられる。

インペラ１１からエアーガイド１０に流入した空気は、静翼１００の形状に沿ってエアーガイド１０の通路底面最外周端部１０２へと向かい、エアーガイド１０の反負荷側へ流れ込む（図１４に示す“イ”の流れ）が、その際、遠心力により進行方向右側を流れる空気の量が多くなるので、進行方向右側（ａ部）の圧力は、左側（ｂ部）の圧力より大きくなる。同一通路内での入口から出口に向けての圧力分布を示したのが、図１５で、同図に示すように、入口側のＡ地点では、比較的左右で均一化されているものの、Ｂ地点、Ｃ地点と最外周端に向かうにつれ、より左右間の圧力差が発生する為、特にＣ地点すなわち、エアーガイド１０の通路底面最外周端部１０２で、圧力差が顕著なものとなる。

その結果、本来の空気の流れとは別に圧力の高い場所から、低い場所への風の流れが発生し（図１４に示す“ハ”の流れ）、その為損失が発生し、電動送風機としての効率が著しく低下するという課題があった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、整流効果が大で高効率の電動送風機及び吸引力が向上した電気掃除機を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために本発明は、回転自在の電機子と、前記電機子のシャフトに取り付けられたインペラと、前記インペラの周囲に位置する静翼を有すると共に前記インペラからの吹き出し風を整流するエアーガイドと、前記インペラと前記エアーガイドを覆うケーシングとを備え、前記エアーガイドの前記静翼間に形成された通路底面の外周側でかつ外周端部近傍に、前記エアーガイドの負荷側と反負荷側とを連通する開口を設けたもので、インペラからの吹き出し風の一部を、圧力が高い側に位置する前記開口を通して、エアーガイドの裏面に導くことで、エアーガイドの静翼間の通路内での圧力の差を均一化することが可能となり、効率の高い電動送風機を提供することが可能となる。

また、本発明の電気掃除機は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動送風機を搭載したもので、吸引力がより高く、掃除性能に優れた電気掃除機を提供することが可能となる。

本発明は、高効率かつ低価格の電動送風機及び高吸引力を有する電気掃除機を提供することができる。

第１の発明は、回転自在の電機子と、前記電機子のシャフトに取り付けられたインペラと、前記インペラの周囲に位置する静翼を有すると共に前記インペラからの吹き出し風を整流するエアーガイドと、前記インペラと前記エアーガイドを覆うケーシングとを備え、前記エアーガイドの前記静翼間に形成された通路底面の外周側でかつ外周端部近傍に、前記エアーガイドの負荷側と反負荷側とを連通する開口を設けたもので、インペラからの吹き出し風の一部を、圧力が高い側に位置する前記開口を通して、エアーガイドの裏面に導くことで、エアーガイドの静翼間の通路内での圧力の差を均一化することが可能となり、効率の高い電動送風機を提供することが可能となる。

第２の発明は、特に、第１の発明のエアーガイドの裏面に、静翼間を通過した吹き出し風を整流する戻り翼を配し、開口を、前記静翼間の通路底面及び前記戻り翼を同一延長線上で切り欠いて形成したもので、風がエアーガイドの反負荷側に設けた戻り翼に直接当たる影響を低減できるようになり、風損をより低減させ、より効率の高い電動送風機を提供することが可能となる。

第３の発明は、特に、第２の発明の開口の切り欠き幅を、エアーガイドの外周端部に向かうにつれて大きくしたもので、切り欠き形状を末広がり状とすることで、通路内の圧力差を静翼の入口から出口に向かってより均一化することができ、より効率のよい電動送風機を提供することが可能となっている。

第４の発明は、特に、第１の発明の開口の形状を略円形状としたもので、開口を通路底面を貫通させて形成する場合、その形状が、角がない略円形状とすることで、開口の外周側断面、すなわち吹き出し風がエアーガイドの負荷側面から反負荷側面に流入する際に衝突する面を最小限に抑えることができるため、より効率のよい電動送風機を提供することが可能となる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の静翼間の一通路底面に、開口を複数設けたもので、通路内の圧力差をより均一化でき、より効率のよい電動送風機を提供することが可能になる。

第６の発明は、電気掃除機に、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動送風機を搭載したもので、吸引力がより高く、掃除性能に優れた電気掃除機を提供することが可能となる。

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りこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電動送風機のエアーガイドの部分拡大平面図、図２は、同エアーガイドの各部の圧力分布を示すものである。

本実施の形態は、図１に示すように、エアーガイド１０の隣り合う静翼１００間の通路底面１０１の外周側、すなわち空気進行方向右側のａ部の最外周端の近傍に、エアーガイド１０の負荷側（インペラ１１側）と反負荷側（反インペラ１１側）を連通する開口として長方形の貫通穴１０３を設けたもので、他の構成は、上記従来例の電動送風機と同じなので、同一部分については、同一符号を用いてその詳細な説明は省略する。

本実施の形態における電動送風機のエアーガイド１０は、上記のように構成されているので、高圧力の空気は、貫通穴１０３を通ってエアーガイド１０の反負荷側面へ流れ（図１に示す“ロ”の風の流れ）、残りの風は、図１４に示す方向と同じ方向に流れる（図１で示す“イ”の風の流れ）。

この時の各地点での圧力分布を示したのが図２である。図２において、圧力の高いＢ地点のａ部、Ｃ地点のａ部の圧力が破線で表されているが、貫通穴１０３を設けることで、圧力は実線に表す位置まで下がっている。すなわち、流路内の圧力が均一化され、損失が大幅に軽減されることになる。

その結果通路内左右の圧力差によるロスとなる風の流れを抑えることができるため、電動送風機１９の効率を大幅に向上させることができるものである。

しかしながら上記の場合には、図１に示すように、貫通穴１０３から流入した風“ロ”が戻り翼１１１にほぼ直角に衝突するようになる為、風が反負荷側面に流れ込んだとき“ロ”の風の流れにロスが発生する。そこで、貫通穴１０３の形状を、図３に示すように静翼１００間の通路の外側のＢ地点近傍から通路底面最外周端部１０２に向けて同一延長線上で戻り翼１１１も貫通する切り欠き形状とすることにより、貫通穴１０３を通過した風“ロ”は、ほぼ“イ”の流れと同じく、戻り翼１１１に当たることなく流れ込むため、エアーガイド１０の戻り翼１１１にあたった時に発生する損失を軽減させることができ、電動送風機１９の効率を更に改善することが出来る。

又、貫通穴１０３が、図１に示すように長方形の場合、ａ部とｂ部間の圧力差異がまだ大きくないＢ地点で、遠心力による圧力の増加が最大になるＣ地点と同じ幅の貫通穴１０３が設けられていると、Ｂ地点の圧力分布を示す図２（ｂ）に示すように、ａ部側よりも圧力の小さいｂ部側の圧力が高まってしまい、均衡が十分取れない。

そこで、貫通穴１０３の形状を、図４に示すように、流路の先端に向かって末広がり形状にすることにより、エアーガイド１０の圧力分布に合わせて最適な大きさの貫通穴１０３を設定することが可能となり、図５の圧力分布図に示すとおり、図２では、図５（ｂ）に示すＢ地点のａ部の破線で示されたように下がっていた圧力を、実線で示される圧力特性に変える事ができ、全流路において、より圧力の均一化を正確に実現でき、更なるモータ効率の向上が実現できる。

また、貫通穴１０３の形状を、図６に示すように略円形状とし、更に貫通穴１０３の進行方向切断面１０５をＲ形状化、すなわち略円形状にしても良い。図７は、エアーガイド１０の貫通穴１０３を設けた部分の拡大断面図で、“ニ”は貫通穴１０３内を通りエアーガイド１０の負荷側から反負荷側へと流れる風の向きであり、黒く塗りつぶされた地点は圧力が高まり、均衡が崩れている場所である。

例えば、貫通穴１０３が、図１のような長方形の場合は、図７（ａ）に示すように、風が貫通穴１０３を通過する際に、貫通穴１０３の長方形の辺に添って風が進行方向切断面１０５に直角に当たってしまい、進行方向切断面１０５の圧力が高まってしまうため圧力の均一化が実現できない。しかし貫通穴１０３の形状を、図７（ｂ）に示すように略円形状とすることで風が集まる場所が無くなり、圧力を分散させることが可能となる。

また図７（ｃ）に示すように、エアーガイド１０の進行方向切断面１０５に風“ニ”が当たる際にも、貫通穴１０３を垂直に開け、Ｒ付けを行わなかった場合は、風“ニ”が進行方向切断面１０５に直角にあたり大きな風損が生じるが、図７（ｄ）に示すように進行方向切断面１０５にＲ付けを行なうことによって、風“ニ”が進行方向切断面１０５に直角にぶつかることがなくスムーズに流れるため風損の発生が少なくなり、更なるモータ効率の改善が可能となる。

また、一箇所の貫通穴１０３だけでは、十分に圧力均一化が出来ない場合は、図８に示すように、一つの通路底面１０１に貫通穴１０３を複数個設けることで、エアーガイド１０の下部へ流れる流量を、圧力が低減するに十分な量確保することが出来る。特に、図８のように流路中央部に追加の貫通穴１０３を設けた場合は、流路中央部のｃ部近傍の圧力を大きく下げることが出来る為、流路の中央部での圧力が高いエアーガイド１０では、圧力低減に必要な貫通穴１０３の開口面積を確保すると共に、更なる圧力の均一化を実現することが可能となり、更なるモータ効率の改善を実現できる。

図９は、図８のエアーガイド１０の圧力分布図を示すもので、流路の中央部のｃ部で圧力が高まるタイプのエアーガイド１０（図９の破線で表す圧力特性を有するエアーガイド）では、特にｃ部の圧力が低下することによって、圧力の均一化が図れていることが分かる。なお、圧力分布が均一にならない場合は、貫通穴１０３の大きさや、切り欠きの長さ、幅などを変える事で、圧力分布を変えることが可能である。このとき、エアーガイド１０の強度面などに不安がある場合は、図１０に示すような切り欠きではなく小さな穴を複数あけることでも圧力の分散は可能である。

また、上記電動送風機１５を電気掃除機本体６１に搭載することによって、エアーガイド１０の内面形状を変更するのみで大きく送風効率向上を図ることができるため、比較的低価格で高仕事率の電気掃除機を提供することが出来るものである。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、エアーガイドの内面形状を変更するのみで大きく送風効率向上を図ることができるため、比較的低価格で高仕事率を必要とする市販用電気掃除機に広く適用できる。

本発明の第１の実施の形態における電動送風機のエアーガイドの部分拡大平面図 （ａ）同エアーガイドのＡ地点の圧力分布図、（ｂ）同エアーガイドのＢ地点の圧力分布図、（ｃ）同エアーガイドのＣ地点の圧力分布図 同電動送風機のエアーガイドの他の例を示す部分拡大平面図 同電動送風機のエアーガイドの他の例を示す部分拡大平面図 （ａ）同エアーガイドのＡ地点の圧力分布図、（ｂ）同エアーガイドのＢ地点の圧力分布図、（ｃ）同エアーガイドのＣ地点の圧力分布図 同エアーガイドの他の例を示す部分拡大平面図 （ａ）〜（ｄ）同電動送風機のエアーガイドに設けた貫通穴の拡大断面図 同電動送風機のエアーガイドの他の例を示す部分拡大平面図 （ａ）同エアーガイドのＡ地点の圧力分布図、（ｂ）同エアーガイドのＢ地点の圧力分布図、（ｃ）同エアーガイドのＣ地点の圧力分布図 同電動送風機のエアーガイドの他の例を示す部分拡大平面図 従来の電動送風機を搭載した電気掃除機の全体構成を示す概略図 同電動送風機の断面図 同電動送風機のエアーガイドの部分負荷側平面図 同エアーガイドの平面部分拡大図 （ａ）同エアーガイドのＡ地点の圧力分布図、（ｂ）同エアーガイドのＢ地点の圧力分布図、（ｃ）同エアーガイドのＣ地点の圧力分布図

符号の説明

１ 電機子
２ 整流子
３ シャフト
９ 界磁
１０ エア−ガイド
１１ インペラ
１２ ケ−シング
１９ 電動送風機
３１ ファン部
３２ モータ部
６１ 本体
１００ 静翼
１０１ 通路底面
１０３ 貫通穴（開口）
１１１ 戻り翼

Claims (6)

1. 回転自在の電機子と、前記電機子のシャフトに取り付けられたインペラと、前記インペラの周囲に位置する静翼を有すると共に前記インペラからの吹き出し風を整流するエアーガイドと、前記インペラと前記エアーガイドを覆うケーシングとを備え、前記エアーガイドの前記静翼間に形成された通路底面の外周側でかつ外周端部近傍に、前記エアーガイドの負荷側と反負荷側とを連通する開口を設けたことを特徴とした電動送風機。
2. エアーガイドの裏面に、静翼間を通過した吹き出し風を整流する戻り翼を配し、開口を、前記静翼間の通路底面及び前記戻り翼を同一延長線上で切り欠いて形成した請求項１に記載の電動送風機。
3. 開口の切り欠き幅を、エアーガイドの外周端部に向かうにつれて大きくした請求項２に記載の電動送風機。
4. 開口の形状を略円形状とした請求項１記載の電動送風機。
5. 静翼間の一通路底面に、開口を複数設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動送風機を搭載した電気掃除機。

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