JP2008193881A - 電動送風機及びそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気の損失が少なく、高い吸込み性能を有する電動送風機および電気掃除機を提供する。
【解決手段】電動機の回転軸６に連結され、中央の入口部１６ａから取り込んだ風を増速して外周面の出口部１６ｂへと押し出すインペラ１６と、その外周を包囲するように配列された複数の静翼２６を有するエアガイドと、中央に吸気口を有すると共にインペラ１６及びエアガイドを覆うファンケース１８とを備えており、中央に吸気口２４を有した略円環状の樹脂製部材２５を、ファンケース１８の内面に接してファンケース１８と一体的に成形した状態でインペラ１６の上方に配設し、樹脂製部材２５のインペラ１６と対向する面に、インペラ側に突出した環状リブ２７をインペラの入口部１６ａを内包するように多重に設けている。
【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。

従来の技術で用いられる電気掃除機用の電動送風機の構成について、図５及び図６を用いて詳細に説明する。

図５は、電動送風機の断面構造を示す図であり、図６は電動送風機のファン部を説明するための要部の上面図である。

図５に示すように、電動送風機１は以下のように構成されている。ステータ２は界磁コア３に界磁巻線（不図示）を施されている。ロータ５は、回転軸６に通された電機子コア１５に電機子巻線（略図）８を施し、整流子９を同軸上に配置しており、回転軸６の両端に設けられた軸受１０によって回転自在に固定されている。ステータ２及びロータ５は負荷側ブラケット１１、反負荷側ブラケット１２に固定され、反負荷側ブラケット１２には一対のカーボンブラシ１３がホルダ１４に収納されて装着されている。電動送風機１内に取り込まれた空気は排気口１９から排出される。

次に、電動送風機１のファン部は、電動機部の出力軸となる回転軸６に固定されたインペラ１６と、そのインペラ１６の外周部に複数の通風路を形成するエアガイド１７とで構成される。

以下、電動送風機１のファン部を上面から見た断面図である図６と図５とを参照しながら、ファン部について詳細に説明するが、図６は、エアガイドの内部構造を判りやすくするために、インペラの上側用プレートの一部を破断した状態で図示している。

ブレード３０は湾曲した形状の板であり、インペラ１６は、複数枚のブレード３０を配置した状態が回転軸６を中心に渦巻き状を成すように配置しており、複数枚のブレード３０の上下を上側用プレート１６ｃと下側用プレート１６ｄで挟み込んだ状態で固定されている。その固定方法としては、複数の箇所にカシメ部２８を設けて、カシメによって固定されている。そして、上側用プレート１６ｃの中央には円形の開口である入口部１６ａを有しており、インペラ１６の外周面には空気を吐出す出口部（吹出口）１６ｂを有している。

エアガイド１７は、ディフューザ部２０と、流れ変更部２１と、戻り通路２２とからなり、ディフューザ部２０はインペラ１６の周辺部におけるインペラ１６からファンケース１８までの領域の事であり、その領域内に複数の静翼２６が垂直に立てられた状態で環状に配置され、隣り合う静翼２６と静翼２６との間がインペラ１６から吹き出した空気を取り込む通路となっている。そして、その領域の下部が戻り通路２２となっており、それらの通路を仕切板３１が上下に仕切っている。そして、図７に示すように、仕切板３１は外郭が波状を成しており、仕切板３１の外郭の谷の部分が流れ変更部２１となる。流れ変更部２１はディフューザ部２０の風流を下方へ切り替えて戻り通路２２へと導入する役割を果たす。

シール部材として用いる樹脂製部材２５は、ファンケース１８と密着して配設され、それらはインペラ１６及びエアガイド１７を覆うように取り付けられている。樹脂製部材２５の中央に位置する円形の開口は吸気口２４であり、吸気口２４は外部からの空気を取り込む入口である。

上記構成において、電力が供給されると界磁巻線（不図示）を伝導した電流がカーボンブラシ１３を通って整流子９に伝わり、界磁コア３で発生した磁束と電機子巻線８を通る電流との間で力が発生して、ロータ５が回転する。そして、ロータ５の回転軸６に固定されたインペラ１６が回転すると、インペラ１６が回転する遠心力によって、外部の空気を吸気口２４からインペラ１６へと取り込み、インペラ１６内の空気を増速して外周に在るエアガイド１７へと押し出す風を発生させる。増速された空気は、エアガイド１７のディフューザ部２０を通って減速されて流れ、流れ変更部２１を介して戻り通路２２へ送り込まれ、減速された空気は戻り通路２２の案内に従って外側から内側へ戻され電動送風機１内部へと導かれ、更に下方に在る排気口１９から排出される。その結果、電動送風機１は、吸気口２４から空気を吸引する吸気風を発生させると共に、取り込んだ空気で電動送風機１全体を冷却して、温度上昇が少なく信頼性の高い性能を維持している。

そして、電動送風機１の吸込み性能を高く維持するためには、ファンケース１８の機密性を高くする必要があり、それを改善する技術が幾つか提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−７６１５３号公報

次に、従来技術の問題点について、ファン部の要部断面構造を示す図７を用いて詳細に説明する。

図７に示すように、インペラ１６および、その外周部に設けられたエアガイド１７の風路を覆うようにファンケース１８が設けられているが、ファンケース１８とインペラ１６との間に隙間を設けてあり、接触による回転摩擦を防止している。そして、ファンケースの機密性を確保するため、ファンケース１８の上部中央にある開口と、インペラ１６の入口部１６ａの端部を樹脂製部材２５で塞ぐことによってシール効果を持たせている。

しかし、インペラ１６の入口部２６ａの端部に樹脂製部材２５を密接に接触させて作り込んだとしても、電動送風機を或る程度動作させると、樹脂製部材２５が磨耗して、樹脂製部材２５とインペラ１６の入口部２６ａとの間に隙間が生じてしまい、ファンケース１８の機密性を維持できなくなる。そのため、以下のような問題が起きる。

インペラ１６内の空気は、インペラ１６の回転による遠心力によって中心部から周辺部へと実線矢印が示すように押し出される。インペラ１６の出口部１６ｂでは、空気が圧縮されており気圧が高くなっており、入口部１６ａでは、空気が希薄になっており負圧の状態になっている。そのため、図７中の波線矢印で示すように、ファンケース１８とインペラ１６との間の隙間を経由して、インペラ１６の出口部１６ｂから入力部１６ａへ環流する空気漏れが生じる。この現象が電動送風機１の吸込み性能を低下させる要因となっていた。

本発明は、インペラの出力部から入力部へと環流する空気漏れを低減して、高い吸込み性能を有する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、電動機と、前記電動機の回転軸に連結され、回転動作による遠心力によって中央の入口部から取り込んだ風を増速して外周面の出口部へと押し出すインペラと、前記インペラの外周を包囲するように配列された複数の静翼を有するエアガイドと、中央に開口を有すると共に前記インペラ及びエアガイドを覆うファンケースとを備えた電動送風機において、中央に吸気口を有した略円環状の樹脂製部材を前記ファンケースの内面に装着して一体的に成形した状態で前記インペラの上方に配設し、前記樹脂製部材の前記インペラと対向する面に、前記インペラ側に突出した環状リブを前記インペラの入口部を内包するように多重に設けた構成としている。この構成により、インペラの入口部を内包するように設けた環状リブがパッキンの役割を果たし、環状リブを一重に設けただけでは不十分でも、環状リブを多重に設けることによって機密性を十分に高められ、インペラの出口部から排出した気流の一部が入口部へ還流する量を軽減することができ、空気洩れによる損失を防止して、高い吸込み性能を有する電動送風機が得られる。

本発明によれば、高い吸込み性能を有する電動送風機およびそれを搭載した電気掃除機を提供できる。

第１の発明は、電動機と、前記電動機の回転軸に連結され、回転動作による遠心力によって中央の入口部から取り込んだ風を増速して外周面の出口部へと押し出すインペラと、前記インペラの外周を包囲するように配列された複数の静翼を有するエアガイドと、中央に開口を有すると共に前記インペラ及びエアガイドを覆うファンケースとを備えた電動送風機において、中央に吸気口を有した略円環状の樹脂製部材を前記ファンケースの内面に装着して一体的に成形した状態で前記インペラの上方に配設し、前記樹脂製部材の前記インペラと対向する面に、前記インペラ側に突出した環状リブを前記インペラの入口部を内包するように多重に設けた構成としている。この構成により、インペラの入口部を内包するように設けた環状リブがパッキンの役割を果たし、環状リブを一重に設けただけでは不十分でも、環状リブを多重に設けることによって機密性を十分に高められ、インペラの出口部から排出した気流の一部が入口部へ還流する量を軽減することができ、空気洩れによる損失を防止して、高い吸込み性能を有する電動送風機が得られる。

第２の発明は、インペラ側の面に設けた環状リブの先端部を先細くしているため、インペラとの離間距離を保たなくても、インペラの回転数を殆ど低下させない。従って、インペラと樹脂製部材との間の密閉性が緊密に保たれ、吸込み性能の高い電動送風機を実現できる。

第３の発明は、インペラは、電動機の回転軸を中心に渦巻き状に配置された複数のブレードを上側用と下側用のプレートで挟みこみ、前記複数のブレードをかしめて前記上側用と下側用のプレートと一体的に成形されており、樹脂製部材は、前記かしめによって前記上側用プレートの上面に生じたカシメ部の位置に対応する前記インペラと対向した面内の位置に環状の溝部を有し、前記インペラとの間の隙間を大きくしているので、上側用プレートのカシメ部が空気との摩擦を増大する要因になったとしても、カシメ部周辺の空間を広くして壁面摩擦を軽減することができ、高い吸込み性能を有する電動送風機が得られる。

第４の発明は、樹脂製部材は、吸気口の部分が前記インペラの入口部の内面と面で摺接しているため、入口部における空気漏れが少なくなり、高い吸込み性能を有する電動送風機を実現できる。

第５の発明は、前記の第１〜４の発明のうち１つの電動送風機を備えた電気掃除機としたことにより、高い吸込み性能をもつ電気掃除機を実現できる。

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の実施の形態を、図１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は本実施の形態における電動送風機の要部断面図であり、電動送風機は以下のように構成される。ファンケース１８の内面には、シール部材としての樹脂部材２５がインペラ１６の上方のほぼ全域に亘って密着して装着されており、ファンケース１８と樹脂製部材２５は一体的に成形されている。そして、ファンケース１８と一体的に成形された樹脂製部材２５は、中央部に吸気口２４を有しており、吸気口２４を成す先端は、インペラ１６の入口部１６ａを覆うように折り曲げられ、入口部１６ａの内面の一部と面で接触している。また、樹脂製部材２５のインペラ１６と対向する側の面には、インペラ１６側に突出した複数の環状リブ２７が吸気口２４を内包するように多重に設けられており、環状リブ２７の先端は、インペラ１６に接触しない程度の隙間（マージン）が設定されている。その離間距離は、製造工差を配慮して０．３〜１ｍｍである。

上記の構成において電動機が動作すると、回転軸６に連結されたインペラ１６が回転して、吸気口２４から取り込んだ空気をインペラ１６の内部で増速して外周方向へ押し出され、エアガイド１７へと送り込まれる。そして、インペラ１６で発生した気流は、エアガイド１７のディフューザ部２０の静翼２６によって減速され、流れ変更部２１を介して戻り通路２２を通り、戻り通路２２の案内に従って外側から内側へと折り返しながら電動送風機１内部へと導かれる。この動作自体は従来と同様である。

そして、従来問題とされていたインペラ１６の外部を経由してインペラ１６の出力部１６ｂから入力部１６ａへと環流していた一部の空気（図１中に破線矢印で示す気流）は、樹脂製部材２５の吸気口２４を構成する部分がインペラ１６の入口部１６ａ付近における内面の一部で面によって摺接しているため、そのシール効果を発揮させることができ、空気の流れを妨げて環流を抑制することができる。

さらに、樹脂製部材２５には、複数の環状リブ２７が多重に設けられているため、パッキンの役割を果たす環状リブ２７を設けた場合の機密性が一重だけでは不十分でも、多重に設けることによって機密性を十分に高められ、空気の還流を抑え込むことができる。よって、空気洩れによる損失を低減して、吸込み性能を高くすることができる。

このように本実施の形態によれば、樹脂製部材２５は、吸気をスムーズにインペラ１６へと導くガイドの役割と、インペラ１６の出口部から入口部へ環流する空気漏れを防ぐシールの役割を果たしており、空気の損失が低減され、吸込み性能の高い電動送風機を実現できる。

なお、上述した実施の形態におけるファンケースと一体的に成形した樹脂製部材は、ファンケースに樹脂製部材を溶着させて成形しても良いし、それぞれ個別に成形されたファンケースに樹脂製部材を圧力で圧着させて成形しても良いし、接着剤で接着して成形しても良い。また、複数の環状リブは、吸気口２４と同心円状に設けると効率的に効果を発揮させることができる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態を、図２を用いて説明する。なお上記の実施の形態１および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２は本実施の形態の電動送風機の部分断面図であり、電動送風機は以下のように構成される。ファンケース１８の内面には、シール部材としての樹脂部材２５がインペラ１６の上方のほぼ全域に亘って密着して収納されており、ファンケース１８と樹脂製部材２５は一体的に成形されている。そして、ファンケース１８と一体的に成形された樹脂製部材２５は、中央部に吸気口２４を有しており、吸気口２４を成す先端は、インペラ１６の入口部１６ａを覆うように折り曲げられ、入口部１６ａの内面の一部と面で接触している。また、樹脂製部材２５のインペラと対向する側の面には、複数の環状リブ２７ａが吸気口と同心円状に設けられ、環状リブ２７ａの先端部は先細くなっており、先端部がインペラ１６に接触してもインペラ１６との摩擦が問題にならないようにしている。そのため、環状リブ２７ａの先端部とインペラ１６との離間距離は０〜０．３ｍｍの範囲に設定すればよい。

上記の構成において動作を説明すると、樹脂製部材２５には、複数の環状リブ２７ａが多重に設けられているため、パッキンの役割を果たす環状リブ２７ａを設けた場合の機密性が一重だけでは不十分でも、多重に設けることによって機密性を十分に高められ、空気の還流を抑え込むことができる。よって、空気洩れによる損失を低減することができる。また、それに加えて環状リブ２７ａの先端を先細くしたので、例え、環状リブ２７ａの先端部とインペラ１６とが接触しても、接触面積が小さいため、摩擦によって回転速度を低下させる心配が殆どない。従って、上述した第１の実施の形態よりも密閉性を更に高めて、より吸込み性能の高い電動送風機を実現できる。

このように本実施の形態によれば、樹脂製部材は、インペラ側の面に設けた環状リブの先端部を先細くしているため、インペラとの離間距離を保たなくても、インペラの回転数を殆ど低下させない。従って、インペラと樹脂製部材との間の密閉性が緊密に保たれ、吸込み性能の高い電動送風機を実現できるものである。

（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態を、図３を用いて説明する。なお上記の実施の形態および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３は本実施の形態の電動送風機の部分断面図であり、金属製の上側用プレート１６ｃと、金属製の下側用プレート１６ｄとの間に複数のブレード３０を挟み込んで、ブレード３０をかしめて上側用プレート１６ｃ及び下側用プレート１６ｄと一体的に組み立てられたインペラ１６を用いた場合の事例に適した実施の形態であり、ここで云うカシメ部２８は、かしめ工程によってインペラ１６（上側用プレート１６ｃ）の上面に生じる突起のことである。

同図において、樹脂製部材２５のインペラ１６と対向する面に、インペラ１６のカシメ部２８に対応した位置のみ溝部２９が設けられ、カシメ部２８周辺のみに限定して空間を設けている。この溝部２９はカシメ部２８の位置と回転方向とに合わせて円環状の溝となるように構成される。

上記の構成において動作を説明すると、インペラ１６が回転すると、樹脂製部材２５との間に円板回転摩擦による損失を生じる。カシメ部２８以外の部分においては、隙間が極力少なくなるよう構成されているため、存在する空気の量が少なくなることから、円板回転摩擦による損失の発生度合いは軽減される。その一方で、カシメ部２８の存在が壁面を粗くして壁面と空気との間の壁面摩擦を大きくする要因となるが、カシメ部２８に対応させて設けた溝部２９がインペラ１６との間に空間を作るため、空気摩擦をある程度犠牲にしながらも、壁面摩擦を抑えている。その結果、全体としての空気の損失は軽減され、電動送風機１全体の効率を向上させて、吸込み性能の低下を防止することができ、吸込み性能の高い電動送風機を実現できる。

このように本実施の形態によれば、カシメ方式で成形される一般的なインペラの形態にあわせて、空気の損失全体を抑えることができ、吸込み性能の高い電動送風機を実現できるものである。

（実施の形態４）
以下、本発明の第４の実施の形態に係る電気掃除機について、図４を用いて説明する。なお、第４の実施の形態は、上述した第１〜第３の実施の形態に係る電動送風機を用いた電気掃除機の発明であり、上述した実施の形態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は電気掃除機の全体構成を示す斜視図であり、電気掃除機は、その本体６０には少なくとも集塵室６１と電動送風機１とを内蔵しており、塵埃を取り込むための吸込具６２は、接続パイプやホース等によってその集塵室６１に連通するように接続されている。そして、電動送風機１は、吸気風を発生するために用いられ、吸込具６２から塵埃を取り込んで集塵室６１に導入する働きを行っている。

なお、上述した第４の実施の形態は、一般的に多用される一例を示したものであり、電気掃除機の本体を、集塵室６１および電動送風機１だけでなく、吸込具６２をも含めて一体的に構成してもよい。

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の実施の形態に係る電動送風機の部分断面図 本発明の第２の実施の形態に係る電動送風機の部分断面図 本発明の第３の実施の形態に係る電動送風機の部分断面図 本発明の第４の実施の形態に係る電気掃除機の全体構成を示す図 従来の電動送風機を示す断面構造図 従来の電動送風機のファン部を示す上面図 従来の電動送風機の要部を示す部分断面図

符号の説明

１ 電動送風機
６ 回転軸
１６ インペラ
１６ａ インペラ１６の入口部
１６ｂ インペラ１６の出口部
１７ エアガイド
１８ ファンケース
２０ ディフューザ部
２１ 流れ変更部
２２ 戻り通路
２４ 吸気口
２５ 樹脂製部材
２６ 静翼
２７ 環状リブ

Claims (5)

1. 電動機と、前記電動機の回転軸に連結され、回転動作による遠心力によって中央の入口部から取り込んだ風を増速して外周面の出口部へと押し出すインペラと、前記インペラの外周を包囲するように配列された複数の静翼を有するエアガイドと、中央に開口を有すると共に前記インペラ及びエアガイドを覆うファンケースとを備えた電動送風機において、中央に吸気口を有した略円環状の樹脂製部材を前記ファンケースの内面に装着して一体的に成形した状態で前記インペラの上方に配設し、前記樹脂製部材の前記インペラと対向する面に、前記インペラ側に突出した環状リブを前記インペラの入口部を内包するように多重に設けたことを特徴とする電動送風機。
2. 前記環状リブの先端を先細くしていることを特徴とする請求項１記載の電動送風機。
3. 前記インペラは、前記電動機の回転軸を中心に渦巻き状に配置された複数のブレードを上側用と下側用のプレートで挟みこみ、前記複数のブレードをかしめて前記上側用と下側用のプレートと一体的に成形されており、
   前記樹脂製部材は、前記かしめによって前記上側用プレートの上面に生じたカシメ部の位置に対応する前記インペラと対向した面内の位置に環状の溝部を有し、前記インペラとの間の隙間を大きくしていることを特徴とする請求項２記載の電動送風機。
4. 前記樹脂製部材は、吸気口の部分が前記インペラの入口部の内面と面で摺接していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
5. 前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を備えた電気掃除機。

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