JP2008121649A5 - - Google Patents

Description

電動送風機およびそれを用いた電気掃除機

本発明は、送風効率を高めた電動送風機およびそれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来、電動送風機において、高速で回転するインペラから発生した気流の一部を外部に排出することにより送風効率を高めるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

これは、図１４、図１５に示すように、高速で回転するインペラ３０から発生した気流は、インペラ３０外周に配したエアガイド３１へ流入する（矢印Ａ）。続いてファンケース３２の壁面に沿って半径方向に流れていた気流が軸方向に向きを変え（矢印Ｂ）、もう一度略半径方向内周向きの流れに変更させられて（矢印Ｃ）、冷却のために電動機部３３へと流れる（矢印Ｄ）。最終的にはブラケット３４に設けた主排気部３５より排出される（矢印Ｅ）。このときファンケース３２に設けた副排気部３６より一部の気流が排出されることで（矢印Ｆ）、ファンケース３２外周部での圧力損失（曲がり損失）と電動機部３３を通過する際の壁面摩擦抵抗による圧力損失が低減し、送風効率を向上している。

このときファンケース３２外周部で急激に気流が曲げられ、局所的に圧力が高くなったり気流が減速させられたりするが、ファンケース３２外周部とエアガイド３１との僅かなケース空間部３７が存在するため、このケース空間部３７全体で圧力が均一になる方向に働いて流れが不均一になることによる損失を防いでいる。
特開２００４−１０８３１７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、ファンケース３２外周部の内側で気流の向きを変える際に、空気の一部が電動機部３３側には流れずにその回転軸３８を中心としてファンケース３２の外周部の内側を回転するような流れ（矢印Ｇ）となって、送風効率が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ファンケースの外周部の内側での気流の向きを確実かつスムーズに電動機部側および副排気部側へと変更し、送風効率を高めた電動送風機およびそれを用いた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、本発明の電動送風機は、ファンケースの外周部の内壁面には、ファンケース内の周方向に旋回する気流の流れを軸方向へ変える複数の風向変更部を設け、前記風向変更部はファンケースの一部を変形せることでファンケースと一体に構成されたものである。

これによって、ファンケース内の周方向に旋回する気流は風向変更部で気流の向きが変えられ、確実かつスムーズに電動機部側および副排気部側へと流れ、送風効率を高めることができるものである。

また、この電動送風機を用いた電気掃除機は、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。

本発明の電動送風機は、送風効率を高めることができ、それを用いた電気掃除機は、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。

第１の発明は、電動機部を内包するブラケットと、前記電動機部の回転軸に取付けて回転駆動されるインペラと、前記インペラの周囲に配置されかつ前記ブラケットに固定されて複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラおよび前記エアガイドを覆うファンケースと、前記ブラケットに設けた主排気部と、前記ファンケースに設け気流の一部を排出する複数の副排気部とを備え、前記ファンケースの外周部の内壁面には、ファンケース内の周方向に旋回する気流の流れを軸方向へ変える複数の風向変更部を設け、前記風向変更部はファンケースの一部を変形せることでファンケースと一体に構成された電動送風機とするものである。これにより、ファンケース内の周方向に旋回する気流は風向変更部で気流の向きが変えられ、確実かつスムーズに電動機部側および副排気部側へと流れ、送風効率を高めることができるものである。

第２の発明は、特に、第１の発明において、副排気部を、ファンケースに代えてブラケットに設けたことにより、第１の発明と同様、気流が確実かつスムーズに電動機部側および副排気部側へと流れ、送風効率を高めることができるものである。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、風向変更部の数を、副排気部の数と同数の構成としたことにより、風向変更部で変更された気流の流れの数が副排気部と同じであるため、流れが干渉しにくくスムーズに気流が副排気部へ導かれ、送風効率を高めることができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、風向変更部を、インペラ回転方向から見て副排気部と対向する上部箇所に配置していることにより、風向変更部で変更された気流のうち最も速度が速い部分が副排気部の中央近傍から排出可能で、最も速度の速い部分が副排気部を除くファンケース壁面に衝突することを防ぎ、送風効率を高めることができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、風向変更部を、副排気部内に突出して構成したことにより、ファンケースの外周部で周方向に旋回する気流が全て副排気部内へ導かれるので、再び旋回方向の流れが発生せず、送風効率を高めることができる。

第６の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、風向変更部を、その一端が副排気部の一端と接続している構成としたことにより、気流がファンケース壁面に衝突したり、副排気部の縁部で剥離したりすることを軽減するので、送風効率を高めることができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６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とすることにより、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。

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）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における電動送風機を示している。

図に示すように、電動機部１は金属製のブラケット２によって覆われ、回転軸３にイン
ペラ４を取付けている。インペラ４の周囲には樹脂製のエアガイド５が配置されており、インペラ４とエアガイド５は主に板金製であるファンケース６によって覆われている。ファンケース６は中央部に吸気口７を有しており、対向するケース開口部８がブラケット２に取付けられている。

エアガイド５は吸気口７面側に複数の静翼１２を有しており、エアガイド５を覆うファンケース６と静翼１２によってエアガイド内流路１３が形成されている。また、エアガイド５の電動機部１面側には戻り翼１４を有しており、ブラケット２と戻り翼１４によって戻り通路１５が形成されている。

ブラケット２のファンケース６の吸気口７から離れた側には主排気部１１を設けている。また、ファンケース６外周部には複数の矩形状の開口部１７である副排気部１０を設けてあり、エアガイド内流路１３毎にそれぞれ配置されている。

ファンケース６の外周部にはエアガイド５との間にケース空間部９が確保されており、ファンケース６の外周部の内側壁面（吸気口７側）にはファンケース６内側へ突出した三角錐状の風向変更部１６が副排気部１０と対になった状態で複数配置されている。この風向変更部１６はファンケース内の周方向に旋回する気流の流れを軸方向へ変える役割をなすものである。また、風向変更部１６はファンケース６の一部を変形させることでファンケース６と一体に構成されている。

本実施の形態では、一例としてエアガイド内流路１３、副排気部１０、風向変更部１６はそれぞれ１６箇所設けている。

ここで、風向変更部１６はインペラ４回転方向から見てそれぞれの副排気部１０と対向する上部箇所に配置してあり、さらに風向変更部１６は副排気部１０内、つまり矩形状の開口部１７に非突出状態で構成したものとしている。

以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。

電動送風機に電力が供給されると、電動機部１が動作し回転軸３が高速で回転し、それに伴って回転軸３に固定されたインペラ４が高速で回転する（矢印Ｈ）。その結果、吸気口７からインペラ４へと空気が吸引され、エアガイド５へ排出される（矢印Ａ）。このとき、空気はインペラ４の回転により回転軸３を中心として回転する速度成分が与えられる。空気はエアガイド内流路１３を通過し、ファンケース６外周部へと送られる。

ファンケース６外周部で空気の大部分はファンケース６の壁面に衝突しながら流れ方向を略外周方向から略軸方向（矢印Ｂ）、そして略内周方向へと変える（矢印Ｃ）。すなわちエアガイド内流路１３から出た空気は戻り通路１５へ入り電動機部１へ向かう流れとなる。

電動機部１へ流れ込んだ空気（矢印Ｄ）は、電動機部１を冷却した後、電動送風機の最終段排気部である主排気部１１から外気へ排出される（矢印Ｅ）。

このとき、エアガイド内流路１３から排出された空気の一部がファンケース６に設けた副排気部１０から直接外気へ排出される（矢印Ｆ）ので、エアガイド内流路１３から戻り通路１５へ導かれる際に生じる気流の屈曲による圧力損失（曲がり損失）が低減される。同時に電動機部１を通過する気流が減少するので、その際に生じる壁面摩擦抵抗による圧力損失も低減される。

ファンケース６外周部においては、ファンケース６の壁面に衝突しながら流れ方向を略外周方向へ変える気流の他に、インペラ４の回転力とエアガイド５の静翼１２の傾斜角度により回転軸３を中心とした周方向に旋回する気流が発生する（矢印Ｇ）。このとき、旋回する気流はファンケース６から突出した風向変更部１６に沿って流れ、徐々に電動機部１側である略軸方向へ流れが変わっていく。変更された気流の流れは、ファンケース６の壁面に衝突した後に略軸方向に流れを変えた気流と合流して流れていく。

このため、旋回する気流が減少するため、それぞれのエアガイド内流路１３から排出された旋回気流同士が混合されるときに発生する流れの乱れや、壁面摩擦による損失を低減できる。

以上のように、本実施の形態においては、ファンケース６の外周部で気流の向きを変える際に、空気の一部が電動機部１側には流れずに回転軸３を中心としてファンケース６の外周部を回転するような流れとなって、送風効率が低下することを軽減して、ファンケース６の外周部側での気流の向きを確実かつスムーズに電動機部１側および副排気部１０側へと変更し、送風効率を高め電動送風機を提供することができる。

また、風向変更部１６の数を、副排気部１０の数と同数の構成とすることにより、風向変更部１６で変更された気流の流れの数が副排気部１０と同じであるため、流れが干渉しにくくスムーズに気流が副排気部１０へ導かれるので、送風効率を高めることができる。

また、風向変更部１６を、インペラ４回転方向から見て副排気部１０と対向する上部箇所に配置することにより、風向変更部１６で変更された気流のうち最も速度が速い部分が副排気部１０の中央近傍から排出可能で、最も速度の速い部分が副排気部１０を除くファンケース６の壁面に衝突することを防ぎ、送風効率を高めることができる。

また、風向変更部１６を、副排気部１０内に非突出状態で構成することにより、副排気部１０の排気口面積を全て有効に利用することができ、送風効率を高めることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における電動送風機のファンケースとインペラを示している。

図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態における電動送風機は、風向変更部１６の数を、副排気部１０の数より多い構成としたものである。他の構成は実施の形態１と同じである。

このように、風向変更部１６の数を、副排気部１０の数より多い構成とすることにより、風向変更部１６間の通路幅を極端に広くすることなく、気流の向きを変更するときの剥離現象を低減でき、気流の流れが確実かつスムーズに副排気部１０へ導かれるので、送風効率を高めることができる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における電動送風機のファンケースとインペラを示している。

図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態における電動送風機は、風向変更部１６の数を、副排気部１０の数より少ない構成としたものである。他の構成は実施の形態１と同じである。

このように、風向変更部１６の数を、副排気部１０の数より少ない構成とすることにより、風向変更部１６間の通路幅を極端に狭くすることなく、かつ風路変更部１６が存在することによる通路断面積の低下を防ぐので、送風効率を高めることができる。

（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における電動送風機のファンケースとインペラを示している。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態における電動送風機は、風向変更部１６を、インペラ４の回転方向から見て副排気部１０と非対向（図は各副排気部１０間）の上部箇所に配置しているものである。他の構成は実施の形態１と同じである。

このように、風向変更部１６を、インペラ４の回転方向から見て副排気部１０と非対向の上部箇所に配置していることにより、風向変更部１６で変更された気流がスムーズに副排気部１０へ導かれ、副排気部１６の開口面積を全て有効に使用しているので、送風効率を高めることができる。

（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５における電動送風機のファンケースを示している。

図に示すように、本実施の形態における電動送風機は、風向変更部１６を、副排気部１０内に突出して構成したものである。図では、風向変更部１６の先端部が副排気部１０の中央部内に突出して位置している構成を示している。他の構成は実施の形態１と同じである。

このように、風向変更部１６を、副排気部１０内に突出して構成したことにより、ファンケース６の外周部で周方向に旋回する気流が全て副排気部１０内へ導かれるので、再び旋回方向の流れが発生せず、送風効率を高めることができる。

（実施の形態６）
図８は、本発明の実施の形態６における電動送風機のファンケースを示している。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態における電動送風機は、風向変更部１６を、その一端が副排気部１０の一端と接続している構成としたものである。図では、風向変更部１６の気流案内面１６ａを副排気部１０の開口部１７の上縁部に沿って設けた構成を示している。他の構成は実施の形態１と同じである。

このように、風向変更部１６をその一端が副排気部１０の一端と接続している構成とすることにより、気流がファンケース６壁面に衝突したり、副排気部１０の縁部で剥離したりすることを軽減するので、送風効率を高めることができる。

（実施の形態７）
図９は、本発明の実施の形態７における電動送風機のファンケースを示している。

図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、本実施の形態における電動送風機は、ファンケース６の副排気部１０が、矩形状の開口部１７に限定されるものではなく、種々の形状、構成が考えられるものである。

図９（ａ）は、副排気部１０を構成するファンケース６の外周部壁面に設けられた開口部１７が略軸方向に複数列配置される場合を示す。図９（ｂ）は、開口部１７の形状が矩
形ではなく台形などの歪んだ形状であり、その配置および配列が特定しにくい場合（円形、自由曲線による環状も含む）の配置構成を示す。図９（ｃ）は、ファンケース６の副排気部１０を除く部分、つまり見かけ上、柱部を構成している箇所が斜め（直線状、自由曲線状含む）になっている構成を示す。図９（ｄ）は、複数の大きさまたは複数の形状の開口部１７が混在している副排気部１０の構成を示す。

このように、風向変更部１６と副排気部１０との相対位置関係が実施の形態１〜６に示す条件のみではなく、複数の条件の組み合わせによっても実現可能なものである。

（実施の形態８）
図１０〜図１２は、本発明の実施の形態８における電動送風機を示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態では、副排気部１０を、ファンケース６の外周部の壁面に設けることに代えて、エアガイド５の戻り通路１５近傍のブラケット２（の鍔部）に設けている。他の構成は実施の形態１と同じである。

以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。

戻り通路１５を通過する気流の一部は、ブラケット２に設けた副排気部１０から外気へ排出される。このとき、特に、電動機部１を通過する気流が減少するので、その際に生じる壁面抵抗による圧力損失が低減される。

なお、ブラケット２に設けた副排気部１０の開口部１７形状は、各実施の形態１〜７で示したように矩形の単列環状のみならず、様々な開口部１７形状を有することもできる。また、必要に応じて各実施の形態１〜７で示した構成と適宜組み合わせることもできるものである。さらに、エアガイド内流路１３と戻り通路１５の数が同一である必要はなく、電動送風機全体の大きさや静翼１２および戻り翼１４の翼厚さによっては、気流の妨げにならないようにエアガイド内流路１３と戻り通路１５の数を異なるものにする場合もある。

（実施の形態９）
図１３は、本発明の実施の形態９における電動送風機を組み込んだ電気掃除機を示している。

図に示すように、電気掃除機は、掃除機本体２１と、掃除機本体２１と連通した可撓性ホース２２と、可撓性ホース２２の一端と連通した延長管２３と、延長管２３端部に設けた操作ハンドル２４と、延長管２３の一端と連通した床用吸込具２５とを備え、掃除機本体２１内には、吸引力を発生させる電動送風機２６を内蔵し、この電動送風機２６の上流側には吸引した塵埃を貯める集塵室２７を有している。電動送風機２６は各実施の形態１〜８で示したいずれかの電動送風機を用いているものである。

以上の構成における動作について説明すると、使用者は操作ハンドル２４を持って電気掃除機の運転を開始すると、電動送風機２６から吸引力が発生し、床面を動かす床用吸込具２５から塵埃を吸い込む。吸引された塵埃は空気とともに延長管２３、可撓性ホース２２を経て集塵室２７へ流れ、集塵室２７で塵埃と空気を分離し、塵埃を集塵室２７に貯め込み、空気だけを電動送風機２６が吸引する。

電動送風機２６が吸引した空気は、電動送風機２６内部を通過し、さらに掃除機本体２１内部を通過して掃除機本体２１外部へ排出される。

このとき、電動送風機２６の送風効率を高めているので、電気掃除機に組み込んだ場合、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、送風効率を高めることができるので、電動送風機を用いた各種家庭用電化機器、産業機器などの用途にも幅広く適用できるものである。また、この電動送風機を用いた電気掃除機は、吸引性能が高く、快適な掃除ができるので、家庭用はもちろんのこと、業務用としても適用できる。

本発明の実施の形態１における電動送風機を半裁して示した正面図 同電動送風機のファンケースとインペラの関係を示した平面図 同電動送風機のファンケースの要部を示す正面図 （ａ）本発明の実施の形態２における電動送風機のファンケースとインペラの関係を示した平面図（ｂ）同電動送風機のファンケースの要部を示す正面図 （ａ）本発明の実施の形態３における電動送風機のファンケースとインペラの関係を示した平面図（ｂ）同電動送風機のファンケースの要部を示す正面図 （ａ）本発明の実施の形態４における電動送風機のファンケースとインペラの関係を示した平面図（ｂ）同電動送風機のファンケースの要部を示す正面図 本発明の実施の形態５における電動送風機のファンケースの要部を示す正面図 （ａ）本発明の実施の形態６における電動送風機のファンケースの要部を示す正面図（ｂ）同ファンケースの要部の斜視図 本発明の実施の形態７における電動送風機のファンケースの各要部構成例を示す正面図 本発明の実施の形態８における電動送風機を半裁して示した正面図 同電動送風機のファンケースとインペラの関係を示した平面図 同電動送風機のファンケースの要部を示す正面図 本発明の実施の形態９における電気掃除機の構成図 従来の電動送風機を半裁して示した正面図 （ａ）同電動送風機のファンケースとインペラの関係を示した平面図（ｂ）同電動送風機のファンケースの要部を示す正面図

１ 電動機部
２ ブラケット
３ 回転軸
４ インペラ
５ エアガイド
６ ファンケース
７ 吸気口
１０ 副排気部
１１ 主排気部
１２ 静翼
１６ 風向変更部
１７ 開口部

Claims (7)

1. 電動機部を内包するブラケットと、前記電動機部の回転軸に取付けて回転駆動されるインペラと、前記インペラの周囲に配置されかつ前記ブラケットに固定されて複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラおよび前記エアガイドを覆うファンケースと、前記ブラケットに設けた主排気部と、前記ファンケースに設け気流の一部を排出する複数の副排気部とを備え、前記ファンケースの外周部の内壁面には、ファンケース内の周方向に旋回する気流の流れを軸方向へ変える複数の風向変更部を設け、前記風向変更部はファンケースの一部を変形せることでファンケースと一体に構成された電動送風機。
2. 副排気部を、ファンケースに代えてブラケットに設けた請求項１に記載の電動送風機。
3. 風向変更部の数を、副排気部の数と同数の構成とした請求項１または２に記載の電動送風機。
4. 風向変更部を、インペラ回転方向から見て副排気部と対向する上部箇所に配置している請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
5. 風向変更部を、副排気部内に突出して構成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
6. 風向変更部を、その一端が副排気部の一端と接続している構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
7. 請求項１〜６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。