JP2013231358A - 電動送風機とそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】ファンケースのスリットの開口面積を容易に調整できる電動送風機を提供する。
【解決手段】モータ１５と、前記モータ１５のシャフト（図示せず）に取り付けられるインペラ（図示せず）と、前記モータ１５を内包する負荷側ブラケット１１と、前記インペラを覆うと共に、前記インペラから排出された空気を外部へ排出する複数のスリット２５を有するファンケース１８とを備え、前記負荷側ブラケット１１の前記ファンケース１８側の端部から前記ファンケース１８側に向かって延びる複数の凸部３０が形成され、前記凸部３０によって前記スリット２５の開口面積を調節可能としたもので、安価な構成で、搭載する電気掃除機の圧損特性や、電動送風機１の入力設定に応じて、ファンケース１８からの排気量を調整でき、効率と温度上昇をはじめとする信頼性のバランスの取れた電動送風機１を提供できるものである。
【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及び電気掃除機に関するものである。

従来のこの種の電動送風機として、図１１に示されるようなものがあった（例えば、特許文献１参照）。図１１は、上記特許文献１に記載された従来の電動送風機を示す部分断面図である。

図１１において、従来の電動送風機１は、界磁コア３に界磁巻線（省略）を施してなるステータ２と、シャフト６に通された電機子コア７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シャフト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たロータ５を備えている。

ステータ２及びロータ５は、負荷側ブラケット１１と、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を異形管１４を介して挿入することでモータ１５を形成している。

反負荷側ブラケット１２には、排気口１９が設けられている。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２６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の裏面へと導く流れ変更部２１、さらに戻り通路２２により構成されている。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て電動送風機１となる。ファンケース１８の中央には吸気口２４が設けられ、また、ファンケース１８の側面には、複数のスリット２５が設けられている。

以上のように構成された従来の電動送風機１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、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、モータ１５へと導かれるものと、ディフューザ部２０を通過した後、そのまま直線的にファンケース１８に設けられたスリット２５から放出されるものに分かれる。

モータ１５内部へと導かれた気流は、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。

以上のように、ファンケース１８のスリット２５から排気の一部を放出することによって、モータ１５内部を通過する空気の量が減り、その際の流体損失が抑えられるため、電動送風機１の効率や、電気掃除機の吸込仕事率が向上するものであった。

特開２００１−２７１７９４号公報

しかしながら、このような従来の電動送風機の構成では、スリット２５の総面積が大きく、そこから放出される空気の量が多いほど、モータ１５内部を通過する際の流体損失が少なく、電動送風機１の効率は向上するものの、逆に、モータ１５の冷却に使われる風量が減少して、モータ１５の温度が上昇し、電動送風機１の耐久性や信頼性が失われる危険性があった。

スリット２５の大きさをどの程度に設定し、モータ１５の温度上昇とのバランスをいかにとるかが、前記従来技術のポイントであり、モータ１５の消費電力や、電気掃除機の圧損によっても、適正なスリット２５の大きさは異なる。

たとえば、近年の主流となっているいわゆるサイクロン式の電気掃除機などでは、本体の圧損が高く、吸排気の風量が比較的少ない状況で使用される。このような場合には、スリット２５の大きさを小さくし、モータ１５の冷却風を増やす方が、モータ１５の信頼性にとっては、望ましい。

逆に、紙袋式の電気掃除機においては、吸排気の風量が増え、モータ１５の温度上昇にも余裕が生まれるため、スリット２５の大きさを大きく設定し、より高い吸込仕事率を得ようとする。

このように、電気掃除機のタイプによって、ファンケース１８のスリット２５の大きさを変えるために、従来は、スリット２５の大きさ毎にファンケース１８の金型を製作しなければならず、金型投資額が大きく、また、開発リードタイムが長期化するという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、安価な構成で、電動送風機の効率の向上と、モータの耐久性や信頼性とのバランスを容易に確保できる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ものである。

上記従来の課題を解決するために本発明の電動送風機は、モータと、前記モータのシャフトに取り付けられるインペラと、前記モータを内包するブラケットと、前記インペラを覆うと共に、前記インペラから排出された空気を外部へ排出する複数のスリットを有するファンケースとを備え、前記ブラケットの前記ファンケース側の端部から前記ファンケース側に向かって延びる複数の凸部が形成され、前記凸部によって前記スリットの開口面積を調節可能としたもので、安価な構成で、搭載する電気掃除機の圧損特性や、電動送風機の入力設定に応じて、ファンケースからの排気量を調整でき、効率と温度上昇をはじめとする信頼性のバランスの取れた電動送風機を提供できるものである。

また、本発明の電気掃除機は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動送風機を備えたもので、高い吸い込み性能と信頼性のバランスの取れた高性能の電気掃除機を提供できるものである。

本発明の電動送風機は、効率と温度上昇をはじめとする信頼性のバランスの取れた電動送風機を実現するもので、その電動送風機を電気掃除機に搭載することで、高性能な電気掃除機を提供できる。

本発明の実施の形態１における電動送風機の分解側面図 同電動送風機の側面図 同電動送風機の側面図 本発明の実施の形態２における電動送風機の分解側面図 同電動送風機の側面図 本発明の実施の形態３における電動送風機の分解側面図 同電動送風機の側面図 本発明の実施の形態４における電動送風機の分解側面図 同電動送風機の側面図 同電動送風機の側面図 従来の電動送風機を示す部分断面図

第１の発明は、モータと、前記モータのシャフトに取り付けられるインペラと、前記モータを内包するブラケットと、前記インペラを覆うと共に、前記インペラから排出された空気を外部へ排出する複数のスリットを有するファンケースとを備え、前記ブラケットの前記ファンケース側の端部から前記ファンケース側に向かって延びる複数の凸部が形成され、前記凸部によって前記スリットの開口面積を調節可能としたもので、安価な構成で、搭載する電気掃除機の圧損特性や、電動送風機の入力設定に応じて、ファンケースからの排気量を調整でき、効率と温度上昇をはじめとする信頼性のバランスの取れた電動送風機を提供できるものである。

第２の発明は、特に、第１の発明の複数のスリットと、複数の凸部は、同形、同ピッチであって、前記スリットの幅を、前記凸部の幅より小さくしたもので、ファンケースの圧入位置が多少ばらついた場合でも、確実にスリットを閉塞できるものである。

第３の発明は、特に、第１の発明の複数のスリットと、複数の凸部は、同形、同ピッチであって、前記スリットの幅を、隣り合う二つの凸部間の幅より小さくしたもので、ファンケースの圧入位置が多少ばらついた場合でも、確実にスリットを全開できるものである。

第４の発明は、特に、第１の発明の複数のスリットと、複数の凸部は、同形、同ピッチであって、前記スリットの幅と、前記凸部の幅とを等しくしたもので、スリットを全開、全閉どちらでも対応できるようになる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明のブラケットの材質を、成形可能な樹脂にて構成したもので、ブラケットの凸部を容易に形成することができるものである。

第６の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明のブラケットの材質を、マグネシウム合金にて構成したもので、ブラケットの凸部を容易に形成でき、軽量化が図れるものである。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか一つの発明のブラケットに設けた排気口の総面積をＳ２、ファンケースに設けた複数のスリットの総開口面積をＳ１としたとき、両者の関係をＳ２≧Ｓ１としたもので、必要最低限のモータ冷却風量を確保できるものである。

第８の発明にかかる電気掃除機は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動送風機を
備えたもので、高い吸い込み性能と信頼性のバランスの取れた高性能の電気掃除機を提供できるものである。

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は、本発明の実施の形態１における電動送風機の分解側面図、図２は、同電動送風機の側面図、図３は、同電動送風機の側面図である。なお、上記従来の電動送風機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１のファンケースを取り外した状態を示している。また、インペラ１６や、エアガイド１７は省略している。

また、図２、図３は、図１のファンケース１８をモータ１５に圧入した状態を表している。

図１において、ファンケース１８の外周上には複数のスリット２５が設けられ、インペラ１６によって、増速された気流の一部を放出可能な構造となっている。そして本実施の形態では、反負荷側ブラケット１２または負荷側ブラケット１１によって構成されるフランジ部２３の端面からファンケース１８側に向かって伸びる凸部３０を複数設け、ファンケース１８が、凸部３０の外周に圧入固定されるようにしたものである。なお、スリット２５と凸部３０は、同一形状、同一ピッチで設けられている。

上記の構成において、例えば、図２で示したような位置に、ファンケース１８を圧入すると、前記凸部３０の幅と、前記ファンケース１８のスリット２５の位置が完全に一致し、スリット２５は完全に塞がれた状態となる。この状態における電動送風機１の動作を説明すると、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で発生した気流がすべて、モータ１５を流れ、モータ１５内部の部品、ロータ５、ステータ２、カーボンブラシ１３等を冷却し、反負荷側ブラケット１２の排気口１９より排出される。

この場合は、ファンケース１８のスリット２５からは排気が出ないため、効率よくモータ１５内部を冷却することができ、温度上昇に有利な電動送風機１となる。ただし、排気のすべてがモータ１５の内部を流れることになり、モータ１５内部で流体損失が発生する。よって、電動送風機１の効率としては、やや劣ることになる。

次に、図３で示すような位置にファンケース１８を圧入した場合を考える。図３では、ファンケース１８は、やや角度を振ってモータ１５に圧入されている。よって、スリット２５のハッチングを施した部分は、凸部３０によって塞がれず、開いた状態となる。このときの電動送風機１の動作を説明すると、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で発生した気流の一部は、モータ１５を流れ、モータ１５内部の部品、ロータ５、ステータ２、カーボンブラシ１３等を冷却し、反負荷側ブラケット１２の排気口１９より排出される。

一方で、ファンケース１８のスリット２５のハッチングを施した部分から放射状に放出される気流も一部存在する。この場合は、吸気口２４から吸込まれた空気が、モータ１５内部の冷却に使われるものと、ファンケース１８のスリット２５から放出されるものに分かれるので、モータ１５内部の流体損失を受けずに大気へと放出される気流の作用によって、電動送風機１の効率は向上する。逆に、モータ１５内部へと流れる空気の量が減るので、冷却効果はやや劣ることになる。

通常は、このようなスリット２５から放出される空気の量を制御しようとすると、スリット２５の大きさの異なるファンケース１８の複数種用意し、使い分けることとなるが、本実施の形態では、モータ１５の負荷側ブラケット１１または、反負荷側ブラケット１２に形成された凸部３０によって、ファンケース１８の圧入角度を微調整するだけで、スリット２５から放出される空気の量を微調整できるので、コスト的にも、有利であり、開発日程の大幅な短縮も図れる。

ところで、このような排気の量の調節は、モータ１５の消費電力や、電気掃除機の圧損に応じて行うと便利である。たとえば、近年の主流となっているいわゆるサイクロン式の電気掃除機などでは、本体の圧損が高く、吸排気の風量が比較的低い状況で使用される。このような場合には、スリット２５の大きさを小さくし、モータ１５の冷却風を増やす方が、モータ１５の信頼性にとっては、望ましい。逆に、紙袋式の電気掃除機においては、吸排気の風量が増え、モータ１５の温度上昇にも余裕が生まれるため、スリット２５の大きさを大きく設定し、より高い吸込仕事率を得ることが可能となる。

このように本実施の形態によれば、ファンケース１８のスリット２５より放出される空気の量を容易に調節できるので、電動送風機１の効率と温度上昇、ひいては信頼性とのバランスを容易に取ることのできる電動送風機１を提供できるものである。

（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分解側面図、図５は、同電動送風機の側面図である。なお、上記実施の形態１における電動送風機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。

本実施の形態における電動送風機１は、図４、５に示すように、ファンケース１８に複数設けたスリット２５をすべて同じ形状とし、円周上に均等な角度で配されている。また、凸部３０についても、すべて同じ形状であり、均等な角度で配されている。さらに、ファンケース１８のスリット２５の幅は、凸部３０の幅より小さく設定されている。なお、スリット２５と凸部３０は、同一形状、同一ピッチで設けられている。

本実施の形態における電動送風機１は以上のように構成されているので、例えば、図５で示したような位置にファンケース１８を圧入すると、前記凸部３０の幅が、前記ファンケース１８のスリット２５の幅より大きいため、スリット２５は完全に塞がれた状態となる。

この状態における電動送風機１の動作を説明すると、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で発生した気流がすべて、モータ１５を流れ、モータ１５内部の部品、ロータ５、ステータ２、カーボンブラシ１３等を冷却し、反負荷側ブラケット１２の排気口１９より排出される。この場合は、ファンケース１８のスリット２５からは排気が出ないため、効率よくモータ１５内部を冷却することができ、温度上昇に有利な電動送風機１となる。

また、ファンケース１８の圧入角度を少しずらして、隣り合う凸部３０の間に、スリット２５が配されるようにすると、インペラ１６から放出された空気の一部が、前記スリット２５から排出され、モータ１５内部の流体損失を受けずに大気へと放出される気流の作用によって、電動送風機１の効率は向上する。

このように本実施の形態によれば、ファンケース１８のスリット２５より放出される空気の量を容易に調節できると共に、スリット２５の幅を、凸部３０の幅より小さく設定し
たことにより、ファンケース１８の圧入角度が多少ばらついた場合でも、図５のように、スリット２５を確実に全閉できるので、効率よりも温度上昇を重視したい場合に適した構成といえる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における電動送風機の分解側面図、図７は、同電動送風機の側面図である。なお、上記実施の形態における電動送風機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。

本実施の形態における電動送風機１は、図６、７に示すように、ファンケース１８に複数設けられたスリット２５は、すべて同じ形状であり、円周上に均等な角度で配され、凸部３０についても、すべて同じ形状であり、均等な角度で配されている。ファンケース１８のスリット２５の幅は、隣り合う二つの凸部３０の間の幅より小さく設定されている。なお、スリット２５と凸部３０は、同一形状、同一ピッチで設けられている。

上記の構成において、例えば、図７で示したような位置にファンケース１８を圧入すると、前記ファンケース１８のスリット２５の幅が、隣り合う二つの凸部３０の間の幅より、小さいため、スリット２５は完全に開いた状態となる。

このときの電動送風機１の動作を説明すると、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で発生した気流の一部は、モータ１５を流れ、モータ１５内部の部品、ロータ５、ステータ２、カーボンブラシ１３等を冷却し、反負荷側ブラケット１２の排気口１９より排出される。一方で、ファンケース１８のスリット２５から放射状に放出される気流も存在する。この場合は、吸気口２４から吸込まれた空気が、モータ１５内部の冷却に使われるものと、ファンケース１８のスリット２５から放出されるものに分かれるので、モータ１５内部の流体損失を受けずに大気へと放出される気流の作用によって、電動送風機１の効率は向上する。

また、ファンケース１８の圧入角度を少しずらして、凸部３０とスリット２５が重なるようにすると、ファンケース１８のスリット２５は多少なりとも塞がれ、排気が出にくくなるため、効率よくモータ１５内部を冷却することができ、温度上昇に有利な電動送風機１となる。

このように本実施の形態によれば、ファンケース１８のスリット２５より放出される空気の量を容易に調節できるものであるが、スリット２５の幅を、隣り合う二つの凸部３０の間の幅より小さく設定したことにより、ファンケース１８の圧入角度が多少ばらついた場合でも、図７のように、スリット２５を確実に全開できるので、温度上昇よりも効率を重視したい場合に適した構成といえる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の実施の形態４における電動送風機の分解側面図、図９は、同電動送風機の側面図、図１０は、同電動送風機の側面図である。なお、上記実施の形態における電動送風機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。

本実施の形態における電動送風機１は、図８〜１０に示すように、ファンケース１８に複数設けられたスリット２５は、すべて同じ形状であり、円周上に均等な角度で配されている。また、凸部３０についても、すべて同じ形状であり、均等な角度で配されている。ファンケース１８のスリット２５の幅は、凸部３０の幅と等しく設定されている。なお、スリット２５と凸部３０は、同一形状、同一ピッチで設けられている。

上記の構成において、例えば、図９で示したような位置にファンケース１８を圧入すると、スリット２５は完全に開いた状態となる。

このときの電動送風機１の動作を説明すると、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で発生した気流の一部は、モータ１５を流れ、モータ１５内部の部品、ロータ５、ステータ２、カーボンブラシ１３等を冷却し、反負荷側ブラケット１２の排気口１９より排出される。

一方で、ファンケース１８のスリット２５から放射状に放出される気流も存在する。この場合は、吸気口２４から吸込まれた空気が、モータ１５内部の冷却に使われるものと、ファンケース１８のスリット２５から放出されるものに分かれるので、モータ１５内部の流体損失を受けずに大気へと放出される気流の作用によって、電動送風機１の効率は向上する。

また、例えば、図１０で示したような位置にファンケース１８を圧入すると、スリット２５は完全に塞がれた状態となる。この状態における電動送風機１の動作を説明すると、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で発生した気流がすべて、モータ１５を流れ、モータ１５内部の部品、ロータ５、ステータ２、カーボンブラシ１３等を冷却し、反負荷側ブラケット１２の排気口１９より排出される。この場合は、ファンケース１８のスリット２５からは排気が出ないため、効率よくモータ１５内部を冷却することができ、温度上昇に有利な電動送風機１となる。

このように本実施の形態によれば、スリット２５の幅と凸部３０の幅を等しく設定したことにより、ファンケース１８の圧入角度を微調整するだけで、スリット２５から放出される空気の量を微調整でき、スリット２５の全閉も、全開も両方可能なので、効率重視、温度上昇重視どちらにも対応できる電動送風機１を提供できる。

なお、上記実施の形態１〜４を通して、ファンケース１８のスリット２５が全開したときの総面積をＳ１、反負荷側ブラケット１２に設けられた排気口１９の総面積をＳ２としたとき、Ｓ２≧Ｓ１の関係が成り立つように設定すると、スリット２５が全開したときでも、最低限のモータ１５内部の冷却風が確保できるので、より信頼性が高まる（特許文献１参照）。

また、反負荷側ブラケット１２または、負荷側ブラケット１１の凸部３０は、従来の鉄板のプレス加工では、製造しにくいため、樹脂や、マグネシウム合金、アルミニウム合金などを用いて、射出成形、チクソモールド成形、ダイキャスト成形などで作成すれば、容易に製造することができ、同様の効果が得られる。

また、前記第１〜４の実施の形態における電動送風機１のいずれかを電気掃除機に搭載すれば、吸込み性能と、信頼性バランスの取れた電気掃除機が提供できる、ということはいうまでも無い。

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、さらには信頼性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。

１ 電動送風機
２ ステータ
３ 界磁コア
５ ロータ
６ シャフト
７ 電機子コア
８ 電機子巻線
９ 整流子
１０ 軸受
１１ 負荷側ブラケット（ブラケット）
１２ 反負荷側ブラケット（ブラケット）
１３ カーボンブラシ
１４ 異形管
１５ モータ
１６ インペラ
１７ エアガイド
１８ ファンケース
１９ 排気口
２０ ディフューザ部
２１ 流れ変更部
２２ 戻り通路
２４ 吸気口
２５ スリット
３０ 凸部

Claims (8)

1. モータと、前記モータのシャフトに取り付けられるインペラと、前記モータを内包するブラケットと、前記インペラを覆うと共に、前記インペラから排出された空気を外部へ排出する複数のスリットを有するファンケースとを備え、前記ブラケットの前記ファンケース側の端部から前記ファンケース側に向かって延びる複数の凸部が形成され、前記凸部によって前記スリットの開口面積を調節可能とした電動送風機。
2. 複数のスリットと、複数の凸部は、同形、同ピッチであって、前記スリットの幅は、前記凸部の幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
3. 複数のスリットと、複数の凸部は、同形、同ピッチであって、前記スリットの幅は、隣り合う二つの凸部間の幅より小さいことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
4. 複数のスリットと、複数の凸部は、同形、同ピッチであって、前記スリットの幅と、前記凸部の幅は等しいことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
5. ブラケットの材質を、成形可能な樹脂にて構成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
6. ブラケットの材質を、マグネシウム合金にて構成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
7. ブラケットに設けた排気口の総面積をＳ２、ファンケースに設けた複数のスリットの総開口面積をＳ１としたとき、両者の関係をＳ２≧Ｓ１としたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動送風機。
8. 請求項１〜７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。