JP2013199931A - 送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】電気掃除機などに使用される送風機、特に、送風機のインペラ及びディフューザを提供する。
【解決手段】送風機は、空気入口を有するケーシングと、回転子及び固定子を有する電気モーターと、モーターによって駆動されるインペラと、インペラから空気を誘導するためのディフューザとを含む。インペラ及びディフューザは、ケーシングに受け入れられる。インペラは、基部と基部によって支持されたブレードとを有する。ディフューザは、インペラを取り囲むディフューザベーンを備えたプレート状部分を有する。インペラブレードの入口角は、２０〜３０度の間であり、インペラブレードの出口角は、２６〜３８度の間である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気掃除機などに使用される送風機に関し、特に、送風機のインペラ及びディフューザに関する。

電気掃除機では、空気が移動されてちり、ほこり、及びデブリを取り上げ、それらをキャニスター内に支持された通常フィルタバッグの形態のちり容器に送出する。空気を流すように、真空を生成するために送風機が使用される。従って、送風機はまた、真空送風機として公知である。

真空送風機は、モーターと、空気流を生成するインペラと、ディフューザとを含む。インペラは、モーターのシャフトに装着され、それと共に回転して高圧空気流を発生させる。ディフューザは、インペラからモーターを通って空気を案内し、そこでモーターを冷却した後にモーターハウジング内の開口部を通って排気される。

インペラ及びディフューザの構成は、それが送風機の効率に影響を及ぼすので非常に重要である。高効率の送風機は、移動される空気の容積を増大し、又は空気の同じ容積を移動するのに必要な電力を低減することができる。従って、より効率の良い送風機に対する要望は明白である。

従って、その１つの態様において、本発明は、空気入口を有するケーシングと、回転子及び固定子を有する電気モーターと、モーターによって駆動されるインペラと、インペラから空気を誘導するためのディフューザとを含み、インペラ及びディフューザが、ケーシング内に受け入れられ、インペラが、基部及び基部に支持されたブレードを有し、ディフューザが、インペラを取り囲むディフューザベーンを備えたプレート状部分を有し、インペラブレードの入口角が、２０〜３０度の間であり、インペラブレードの出口角が、２６〜３８度の間である送風機を提供する。

好ましくは、ディフューザベーンの入口角は、７〜１１．５度の間である。

好ましくは、ディフューザベーンの出口角は、１５〜１７．５度の間である。

好ましくは、回転子は、シャフトと、シャフト上に固定された回転子コアと、回転子コアに隣接してシャフト上に固定された整流子と、回転子コアの極の周りに巻かれて整流子に電気的に接続された回転子巻回とを含み、固定子は、軸線方向に延びるハウジングと、ハウジングの内面に固定された少なくとも１つの永久磁石と、電気端子と、整流子と摺動接触するための少なくとも１対のブラシとを含み、モーターは、整流子を通じて回転子巻回にＬＶＤＣ電力を印加することによって作動可能である。

好ましくは、固定子は、２つの磁極を有し、回転子コアは、５つのスロットを有し、整流子は、５つの整流子セグメントを有する。

好ましくは、ハウジングは、３５．７ｍｍ±３％の外径を有し、回転子コアは、２５．１ｍｍ±３％の軸線方向長さを有し、永久磁石は、４．９ｍｍ±３％の厚みを有する。

好ましくは、ケーシングは、９５ｍｍ±３％の外径を有する。

好ましくは、回転子は、１８，０００〜２２，０００ｒｐｍの間の速度で回転するように構成される。

好ましくは、ディフューザは、インペラから遠隔のその１つの面上に形成された戻りガイドベーンを更に含む。

第２の態様により、本発明は、空気入口を有するケーシングと、回転子及び固定子を有する電気モーターと、モーターによって駆動されるインペラと、インペラから空気を誘導するためのディフューザとを含み、インペラ及びディフューザが、ケーシング内に受け入れられ、インペラが、基部及び基部に支持されたブレードを有し、ディフューザが、インペラを取り囲むディフューザベーンを備えたプレート状部分を有し、ディフューザベーンの入口角が、７〜１１．５度の間であり、ディフューザベーンの出口角が、１５〜１７．５度の間である送風機を提供する。

本発明の好ましい実施形態を添付図面の図を参照して単に一例として今から説明する。図中、１つよりも多くの図に出現する同じ構造、要素、又は部分は、一般的に、それらが出現する全ての図において同じ参照番号でラベル付けされる。図に示す構成要素及び特徴部の寸法は、一般的に呈示の都合及び明瞭性によって選択され、必ずしも縮尺に従っていない。図は、以下に列挙する。

本発明の好ましい実施形態による送風機を示す図である。 図１の送風機の断面図である。 図１の送風機の一部であるインペラを示す図である。 図１の送風機の一部であるインペラ及びディフューザを示す図である。 図１の送風機の一部であるブラケットを示す図である。 カバーが取り除かれた状態の図３のインペラの上面図である。 図４のインペラ及びディフューザの上面図である。

図１は、本発明の好ましい実施形態による送風機１０を示している。図２は、送風機１０の断面図である。送風機１０は、ケーシング１２と、ブラケット１３と、インペラ１４と、ディフューザ１６と、電気モーター１８とを含む。

ケーシング１２は、板金ディスクを絞り加工することによって形成され、ブラケット１３、インペラ１４、及びディフューザ１６の上に装着され、作業空気チャンバを形成する。ケーシング１２内の開口部２０は、送風機の空気入口を形成する。

図３は、湾曲カバー２２と、カバー２２の反対側の平坦基部２４と、複数のブレード２６とを含むインペラ１４を例示する。カバー２２は、その中心に形成されてケーシング１２によって形成された開口部２０に面する開口部２８を有する。開口部２０は、カバー２２内の開口部２８と協働してインペラ１４にわたって空気チャンバ内で空気が再循環することを制限する内向きに形成されたリップ３０を有する。好ましくは、リップは、開口部２８内に又はそれを通って延びる。複数のブレード２６が、カバー２２と基部２４の間に位置決めされ、湾曲方式で延びて周方向に均等に分配され、インペラ１４が回転している時にそこを通って開口部２８を通過する空気が流れる複数の流路を形成する。各ブレード２６は、２つの長い縁部の各々の上に複数のタブ３２を有し、タブ３２に対応する孔がカバー２２及び基部２４内に形成される。タブ３２及び対応する孔は、締め付け構造を構成する。ブレード２６は、当業技術で公知の方法で、孔内に挿入された後に取り外されないようにタブを圧着するか又はその他の方法で変形させることにより、カバー２２と基部２４の間に確実に固定される。

図４は、インペラ１４とディフューザ１６を例示する。ディフューザ１６は、上面上にディフューザベーン３８と下面上に戻り案内ベーン４０とを備えた中心プレート状部分３６を有する。ディフューザベーン３８と戻り案内ベーン４０は、部分３６と一体に形成される。ディフューザベーン３８は、インペラ１４に面してインペラ１４を取り囲む部分３６の上面の外側周囲に均等に配列される。戻り案内ベーン４０は、電気モーター１８に面している部分３６の下面の外側周囲に均等に配列される。通路が、隣接するディフューザベーン３８の間と隣接する戻り案内ベーン４０の間に形成される。

モーター１８は、好ましくは、回転子と回転子を取り囲む固定子とを備えた低電圧直流（ＬＶＤＣ）モーターである。回転子は、シャフト４２と、シャフト４２上に固定された回転子コア４４と、回転子コア４４に隣接してシャフト４２上に固定された整流子４６と、回転子コア４４の極の周りに巻かれて整流子４６に電気的に接続された回転子巻回４５と、回転子コア４４上に固定された冷却ファン４８とを含む。回転子極の外面は、円を形成する。回転子巻回を収容するために隣接する極の間にスロットが形成される。固定子は、開放端及び閉鎖端を有する軸線方向に延びる円形ハウジング５０と、ハウジング５０の内面に固定された少なくとも１つの永久磁石５２と、ハウジング５０の開放端を閉じる末端キャップ５４とを含む。外部電源に電気的に接続するための電気端子５６及びブラシケージ５８が末端キャップ５４によって支持される。ブラシ５９は、整流子４６と摺動接触するためにブラシケージ５８内に摺動可能に受け入れられる。各電気端子５６は、それぞれのブラシに電気的に接続される。従って、好ましくは、１２〜３６Ｖの間のＬＶＤＣ電力を電気端子５６、ブラシ、及び整流子４６を通じて回転子巻回に供給することができる。好ましくは、固定子は、２つの磁極と２つのブラシとを有し、回転子コアは、５つのスロットを有し、整流子は、５つの整流子セグメントを有し、回転子巻回は、重ね巻き巻回である。シャフト４２は、モーターの両端でベアリング支持体６２に収容された２つのベアリング６０によって回転可能に支持される。

図５は、ブラケット１３を例示する。ブラケット１３は、内側リング６４と、ブリッジ６８を通じて内側リング６４に接続された外側リングとを有する。内側リング６４は、第１の凹部部分７０と第１の凹部部分の中心に形成された孔７２とを有する。第１の凹部部分７０は、ハウジングの１つの軸線方向端面によって閉鎖端において支持される。孔７２は、モーターのベアリング支持体６２に閉鎖端において装着される。フランジ７４は、外側リング６４の外側周囲から軸線方向に延びる。ケーシング１２は、ケーシング１２がブラケット１３に確実に固定されるようにフランジ７４の外面に装着される。ディフューザ１６の中心プレート状部分３６は、中心の孔を備えた第２の凹部部分７６を有する。第２の凹部部分７６は、ベアリング支持体６２に装着されて内側リング６４によって軸線方向に支持される。戻りガイドベーン４０は、外側リング６６によって軸線方向に支持される。中心プレート状部分３６とブラケット１３は、スクリュー（図示せず）によってモーター１８のハウジング５０に固定される。インペラ１４は、シャフト４２に装着されたスペーサ７８を通じてモーターのシャフト４２に結合される。スペーサ７８は、インペラ１４の基部２４を支持するプレート部分８０を有する。スペーサ７８は、閉鎖端においてベアリング６０の内側案内溝上に着座する。ワッシャ８２は、基部２４の上に置かれ、ナット８４が、シャフト４２の端部内にねじ込まれ、インペラがシャフトと共に回転するようにスペーサ７８とワッシャ８２の間に基部２４を締め付ける。

使用中に、ＬＶＤＣ電源は、回転子が回転するようにモーター１２に接続される。シャフト４２に固定されているインペラ１４は、回転子によって駆動され、ケーシング１２が、ディフューザの外縁回りのディフューザの上面からディフューザ１６の下面上の戻りガイドベーン４０の間に形成された通路内に空気流を誘導する状態で、空気は、ケーシング１２内の入口２０を通ってインペラ１４内に吸引され、インペラ１４から半径方向にディフューザ１６上にディフューザベーン３８によって形成された通路を通って排出されることになる。戻りガイドベーン４０は、ブラケット１３内の開口部を通って内向きに及び軸線方向に、かつハウジング５０内に空気を誘導し、そこで空気は、ハウジング５０の下側部分内の開口８６を通って排気される前に固定子及び回転子の上を通過する。

好ましくは、モーター１８は、６００シリーズのＬＶＤＣモーターである。モーターに供給されるＬＶＤＣ電力は、約２４Ｖである。ハウジング５０は、３５．７ｍｍの外径を有し、回転子コアは、２５．１ｍｍの軸線方向長さを有し、永久磁石は、４．９ｍｍの厚みを有し、これらの寸法には±３％の変動が許される。

本発明による送風機は、ハンドドライヤー及び電気掃除機のような空気処理装置に特に適している。それが電気掃除機に使用される時に、モーター１８は、好ましくは、１８，０００ｒｐｍと２２，０００ｒｐｍの間の速度で作動し、ケーシング１２は、９５ｍｍ±３％の外径を有する。

認めることができるように、インペラ１４とディフューザ１６は、空気流の効率と、特にインペラからの及びハウジング内への空気の回転及び移送とに重要な役割を演じる。

好ましくは、インペラブレード２６の入口角度α１は、２０〜３０度の間である。角度α１は、２つの線Ｌ１、Ｌ２によって形成された角度を意味する。線Ｌ１は、それがブレード２６に接するポイントＡにおける全てのブレード２６の内側端部に接する仮想円に対する接線を表している。線Ｌ２は、ポイントＡにおけるブレード２６の曲線に対する接線を表している。インペラ２６の出口角度β１は、２６〜３８度の間である。角度β１は、２つの線Ｌ３、Ｌ４によって形成された角度を意味する。線Ｌ３は、それがブレード２６に接するポイントＢにおける全てのブレード２６の外側端部に接する仮想円に対する接線を表している。線Ｌ４は、ポイントＢにおけるブレード２６の曲線に対する接線を表している。インペラブレード２６の入口角度α１と出口角度β１を図６に示している。

ディフューザベーン３８の入口角度α２は、７〜１１．５度の間である。角度α２は、２つの線Ｌ５、Ｌ６によって形成された角度を意味する。線Ｌ５は、それがベーン３８に接するポイントＣにおける全てのベーン３８の内側端部に接する仮想円に対する接線を表している。線Ｌ６は、ポイントＣにおけるベーン３８の曲線に対する接線を表している。ディフューザベーン３８の出口角度β２は、１５〜１７．５度の間である。角度β２は、２つの線Ｌ７、Ｌ８によって形成された角度を意味する。線Ｌ７は、それがベーン３８に接するポイントＤにおける全てのベーン３８の外側端部に接する仮想円に対する接線を表している。線Ｌ６は、ポイントＤにおけるベーン３８の曲線に対する接線を表している。ディフューザベーン３８の入口角度α２と出口角度β２を図７に示している。

本発明者は、以上の構成を用いた送風機が手持ち式電気掃除機のような小形電気掃除機に使用された場合に効率の改善が達成されることを見出した。インペラブレード２６の入口角度α１及び出口角度β１が特に重要である。以下の表は、送風機の空気流が１２．９２Ｌ／Ｓで回転子の回転数が２１，０００ｒｐｍの試験条件下でインペラブレード２６の角度α１及びβ１が変動する時の効率の変化を示している。表により、１９°から２９°の範囲の角度α１と２５．５°から３７°の範囲の角度β１とを使用することにより、約７１％又はそれよりも高い効率を達成することができる。

（表）

本明細書の説明及び特許請求の範囲では、動詞「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｉｎｃｌｕｄｅ」、「ｃｏｎｔａｉｎ」及び「ｈａｖｅ」の各々と、それらの変形とは、包含的な意味に使用して述べる項目の存在を指定するが、付加的な項目の存在を除外するものではない。

本発明を１つ又はそれよりも多くの好ましい実施形態に関連して説明したが、様々な修正が可能であることは当業者によって認められるべきである。従って、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲を参照することによって判断されるものとする。

１０ 送風機
１２ ケーシング
１８ 電気モーター
２０ 開口部
５６ 電気端子
５８ ブラシケージ

Claims (11)

1. 送風機であって、
   空気入口を有するケーシングと、
   回転子及び固定子を有する電気モーターと、
   前記モーターによって駆動されるインペラと、
   前記インペラから空気を誘導するためのディフューザと、
   を含み、
   前記インペラ及びディフューザは、前記ケーシングに受け入れられ、該インペラは、基部及び該基部に支持されたブレードを有し、該ディフューザは、該インペラを取り囲むディフューザベーンを備えたプレート状部分を有し、
   前記インペラブレードの入口角が、２０〜３０度の間であり、該インペラブレードの出口角が、２６〜３８度の間である、
   ことを特徴とする送風機。
2. 前記ディフューザベーンの入口角が、７〜１１．５度の間であることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
3. 前記ディフューザベーンの出口角が、１５〜１７．５度の間であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送風機。
4. 前記回転子は、シャフトと、該シャフト上に固定された回転子コアと、該回転子コアに隣接して該シャフト上に固定された整流子と、該回転子コアの極の周りに巻かれて該整流子に電気的に接続された回転子巻回とを含み、前記固定子は、軸線方向に延びるハウジングと、該ハウジングの内面に固定された少なくとも１つの永久磁石と、電気端子と、該整流子と摺動接触するための少なくとも１対のブラシとを含み、前記モーターは、該整流子を通じて該回転子巻回にＬＶＤＣ電力を印加することによって作動可能であることを特徴とする請求項１、請求項２、又は請求項３に記載の送風機。
5. 前記固定子は、２つの磁極を有し、前記回転子コアは、５つのスロットを有し、前記整流子は、５つの整流子セグメントを有することを特徴とする請求項４に記載の送風機。
6. 前記ハウジングは、３５．７ｍｍ±３％の外径を有し、前記回転子コアは、２５．１ｍｍ±３％の軸線方向長さを有し、前記永久磁石は、４．９ｍｍ±３％の厚みを有することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の送風機。
7. 前記ケーシングは、９５ｍｍ±３％の外径を有することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の送風機。
8. 前記回転子は、１８，０００〜２２，０００ｒｐｍの間の速度で回転するように構成されることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の送風機。
9. 前記ディフューザは、前記インペラから遠隔であるその１つの面上に形成された戻りガイドベーンを更に含むことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の送風機。
10. 送風機であって、
    空気入口を有するケーシングと、
    回転子及び固定子を有する電気モーターと、
    前記モーターによって駆動されるインペラと、
    前記インペラから空気を誘導するためのディフューザと、
    を含み、
    前記インペラ及びディフューザは、前記ケーシングに受け入れられ、該インペラは、基部及び該基部に支持されたブレードを有し、該ディフューザは、該インペラを取り囲むディフューザベーンを備えたプレート状部分を有し、
    前記ディフューザベーンの入口角が、７〜１１．５度の間であり、該ディフューザベーンの出口角が、１５〜１７．５度の間である、
    ことを特徴とする送風機。
11. 送風機であって、
    空気入口を有するケーシングと、
    低電圧直流電気モーターと、
    前記モーターによって駆動されるインペラと、
    前記インペラから空気を誘導するためのディフューザと、
    を含み、
    前記ケーシングは、９５ｍｍ±３％の外径を有し、かつ前記インペラ及び前記ディフューザを収容し、
    前記インペラは、基部と、カバーと、該基部と該カバーの間に支持されたブレードとを有し、該インペラブレードの入口角が、２０〜３０度の間であり、該インペラブレードの出口角が、２６〜３８度の間であり、
    前記ディフューザは、前記インペラを取り囲むディフューザベーンを備えたプレート状部分と、該インペラから遠隔である該プレート状部分の面上に形成された戻りガイドベーンとを有し、該ディフューザベーンの入口角が、７〜１１．５度の間であり、該ディフューザベーンの出口角が、１５〜１７．５度の間であり、
    前記モーターは、４．９ｍｍ±３％の厚みを備えた少なくとも１つの永久磁石と該少なくとも１つの永久磁石を収容し、かつ３５．７ｍｍ±３％の外径を有するハウジングとを有する２極永久磁石式固定子と、該固定子内に配置された巻かれた回転子とを含み、該回転子は、２５．１ｍｍ±３％の軸線方向長さを備えた５スロット回転子コアと５セグメント整流子とを有し、該モーターは、１２と２４ボルトの間の電圧を有する電源に対して作動し、かつ１８，０００〜２２，０００ｒｐｍの間の速度で回転するように構成される、
    ことを特徴とする送風機。

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