JP2019105216A - 電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機 - Google Patents
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一方、キャニスター形の掃除機に用いられている電動送風機では、低コスト化なども踏まえ、従来よりブラシ付きモータを採用している。十分な吸込力を得るために電動送風機の高出力化が求められているなか、駆動する回転数は毎分4万回転〜5万回転程度である。ファン出力を確保するためにファンの外径はコードレススティック掃除機のファンに比べ、2倍以上も大きい。さらに、効率的な風の流路を確保するために、回転するファンと、それを覆う形で配置されるファンケーシングとの一部分を、摺動可能とするシール部材を介して当接させ、気密をとることで高効率なファン出力を得ている。
ブラシレスモータに置き換えると、小型軽量化のためファンの外径に関しては、回転数の高速化により補っているとして、ファンの気密による高出力化は応用し得る技術である。
シール部材を用いたシール方法の従来技術として、例えば、特開2000−179495号公報(特許文献1)、特開平9−236098号公報(特許文献2)、実開平4−11297号公報(特許文献3)、特開2015−175236号公報(特許文献4)に開示されているものがある。
特開2000−179495号公報に開示されている電動送風機は、電動機のハウジングに取り付けられ、遠心ファンおよびディフューザを覆うように形成したファンケーシングと、前記ファンケーシングの吸気孔部に、遠心ファンの吸気孔と同軸に円環状に形成した湾曲部と、シール保持部材に保持された状態で前記遠心ファンの吸気孔部と摺接するシール部材と、前記ファンケーシングに取り付けられ、前記シール部材を押圧するシール押さえ部材からなる電動送風機において、前記シール保持部材は前記シール部材を嵌合する凹溝を備え、かつ湾曲部に嵌合保持した構成としている。
また、特開平9−236098号公報に開示されている電動送風機は、ファンカバーの吸込口周縁に環状部を形成し、環状部にファンの吸込口縁が当接するシール材を設け、シール材を、耐熱性、低摩擦性、柔軟性を有すると共に、削れやすい合成樹脂を環状部に充填したことで構成されている。
さらに、実開平4-11297号広報に開示されている送風機は、上、下シュラウド板の間に放射状に複数のブレードを有する遠心羽根車および、該遠心羽根車外周に固定案内翼を配置し、それらを覆うファンカバーを有する送風機において、ファンカバーの前記上側シュラウド板に対向する面に環状に静電植毛により、短繊維を接着した構成としている。
また、特開2015−175236号公報に開示されている送風機は、回転軸を中心に回転して気体の流れを発生させる複数の翼を有する羽根車と、羽根車の翼の回転方向に沿って、翼の外周端より外側に壁面を形成し、気体を整流するベルマウスと、ベルマウスの内壁面の翼との対向部分に少なくとも設置され、ベルマウスの内壁面と翼との隙間の部分に柔毛素材を有する柔毛素材部とを備え、ベルマウスは、柔毛素材部を設置する部分における内壁面と気体流入側における内壁面との間に段差を有し、柔毛素材部は、柔毛素材の先端とベルマウスの気体流入側における内壁面とが連なるように設置される構成としている。
しかし、コードレススティック掃除機や自走式電気掃除機の位置センサを用いていないセンサレス制御の小型のブラシレスモータでは、始動時の磁石の磁極位置を決定する動作が必要となり、小さなトルクしか生じないために、始動不可能となってしまう課題があった。
特許文献4においては、軸流式や斜流式の送風機で、ベルマウス内壁面側の翼と対抗する部分に柔毛素材を備えることで、翼とベルマウスとの間の翼端隙間を狭小化している。隙間を有しているために始動トルクの小さなブラシレスモータでも駆動することができる。しかし、翼と対抗するベルマウス内壁面全域に柔毛素材を配置しなければならなく、材料費や作業コストの上昇に繋がる。また、翼とベルマウス内壁面で隙間を有しているため、翼の圧力面側から負圧面側に漏れ流れが発生するため、翼間の流れに影響し送風機効率が低下するという課題があった。
また、遠心羽根車の直径の一番小さな吸込開口でシールを行うため、シール部材の使用量を少なくすることができ、コスト低減を図ることができる。
さらに、遠心羽根車とファンケーシングの隙間を極力小さくすることができるので、漏れ流量を低減することで高効率、高出力な電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機を提供することができる。
遠心羽根車1は熱可塑性樹脂製で、回転軸4に直結されている。ここで、本実施例では、回転翼である遠心羽根車1を回転軸4に圧入固定しているが、回転軸4の端部にねじを設け、遠心羽根車1を固定ナットを用い固定しても良い。
ステータ7はロータコア6の外周側に配置されハウジング5に固定ねじ8で固定されている。ステータ7は電磁鋼板を回転軸方向に積層し形成したステータコア9と、ステータコア9の周りに2つの巻枠10、11が配置され、巻枠10、11を介して界磁巻線12が巻かれている。界磁巻線12は、電動送風機200に備わる図示しない回路部に電気的に接続される。巻枠11の端部には巻枠11同士を固定する接続部材13が挿入固定されている。本実施例ではステータ7の剛性を高めるために、巻枠11同士を固定する接続部材13を設けているが、この限りではない。
ディフューザ羽根3aがファンケーシング2の気密保持部材2bに食い込むことで、ファンケーシング2とディフューザ羽根3aとの気密性が保持される。これによって、案内翼3のディユーザ羽根3a間での漏れを防止することができ、送風機効率を向上させることができる。なお、本実施例では羽根付ディフューザを用いているが、羽根無しディフューザとしても良い。
本発明の一実施例の送風機部201を図4から図7を用い説明する。図4(a)は本発明による遠心羽根車の一実施例の斜視図で、(b)は遠心羽根車の断面図、図5(a)は本発明による案内翼の斜視図で、(b)は背面図、(c)は断面図、図6(a)は本発明によるファンケーシングの斜視図で、(b)は断面図、図7は本発明による電動送風機の吸込口付近の部分拡大図である。
次に図6を用い、本発明に係る一実施例のファンケーシング2について説明する。本発明に係る一実施例のファンケーシング2は、遠心羽根車1及び案内翼3を外方から覆っており、平面視円形状の上板33と、上板33の周縁部に連続して軸方向に延在する円環状の側板34とを備えている。ファンケーシング2の側板34の反上板33側の端部には突起35が設けられ、ファンケーシング2をハウジング5に固定する取付穴36が設けられている。
ファンケーシング2の上板33の内面には弾性体を用いた気密保持部材2bが配置されている。気密保持部材25はゴムやエラストマー等の弾性材料からなり、ファンケーシング2に一体成形されている。本実施形態では、インサート成形により弾性部材2bとファンケーシング2を一体成形している。ディフューザ羽根3aに設けたリブ31が気密部保持部材2bに食い込むことで、ファンケーシング2と案内翼3との気密性が保持される。これによって、案内翼3のディユーザ羽根3a間での漏れを防止することができ、送風機効率を向上させることができる。
電動送風機200は電気掃除機の運転中にジャイロモーメント力等を受ける可能性や、各部品の寸法精度から、ファンケーシング2の凹部37と遠心羽根車1の先端部29の先端との隙間Gはおよそ0.5mmに設けられ、ファンケーシング2の凹部37の内面には、シール部材38が配置されている。
シール部材38は、例えば静電植毛などで柔軟性に富んだ細径の繊維をファンケーシング2の凹部37の内面に植え付けられている。なお、細径の繊維をテープなどに植え付け、そのテープをファンケーシング2の凹部37に貼付するようにしても良い。
本実施例の電動送風機は、センサレス制御のブラシレスモータのため、ロータコア6の磁極位置を決定する動作が必要となる。そのため、始動トルクは非常に小さいので、シール部材38の長さや密度、材質などは、電動機202の始動トルクよりも遠心羽根車1の先端部29とシール部材38の接触により発生する摩擦トルクが小さくなるように構成されている。本実施例では遠心羽根車1の先端部29とファンケーシング2のシール部材38との隙間はほぼゼロになるように構成されている。このため、シール部での摩擦トルクは小さくすることができる。
次に、図8及び図9により、本発明の一実施例に係る電気掃除機400について図面を参照しながら説明する。
なお、以下では、スティック型とハンディ型とを適宜切り替えて使用できる充電式の電気掃除機400に適用した場合を例に挙げて説明するが、スティック型のみ、ハンディ型のみ、など様々なタイプの電気掃除機に適用することができる。
図8は本実施例における電動送風機を搭載した電気掃除機を示し、(a)はスティック型として使用する際の斜視図、(b)は電気掃除機をハンディ型として使用する際の側面図である。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部については、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
2 ファンケーシング
3 案内翼
4 回転軸
5 ハウジング
6 ロータコア
7 ステータ
8 固定ねじ
9 ステータコア
10、11 巻枠
12 界磁巻線
13 接続部材
14、15 軸受
16 ばね
17 軸受カバー
18 バランスリング
19 ハウジング支持部
20 ねじ穴
21 固定ねじ
22 ハウジング開口
23 ハウジング排気口
24 冷却フィン
25 シュラウド板
26 ハブ板
27 インペラ羽根
28 吸込開口
29 先端部
30 曲面部
31 リブ
32 ねじ穴
33 上板
34 側板
35 突起
36 取付穴
37 凹部
38 シール部材
200 電動送風機
201 送風機部
202 電動機部
400 電気掃除機本体
Claims (4)
- 吸込開口を有するシュラウド板とハブ板の間に放射状に複数の羽根を有する樹脂製の回転翼および、該回転翼の外周部に複数のディフューザ翼を配置し、前記回転翼と前記ディフューザ翼を覆う樹脂製のファンケーシングと、前記回転翼を回転駆動するセンサレスブラシレスモータとを備え、
前記ファンケーシングの中央部に吸込口と、該吸込口を囲む環状凹部を有し、該環状凹部にシール部材が設けられ、該シール部材と前記シュラウド板の吸込開口が当接し、
前記ブラシレスモータの起動トルクよりも前記シール部材と前記吸込開口の当接することによる摩擦トルクを小さくしたことを特徴とする、電動送風機。 - 前記シール部材は、静電植毛により細径繊維を接着したことを特徴とする、請求項1に記載の電動送風機。
- 前記シール部材と前記シュラウド板の吸込開口の隙間がほぼゼロで接していることを特徴とする、請求項1又は2に記載の電動送風機。
- 請求項1乃至請求項3の何れか1項に記載の電動送風機を備え、塵埃を集塵する集塵室と、操作するための持ち手となるグリップ部と、電気の入切をするためのスイッチ部を有した電気掃除機。
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