JP2020180589A - 電動送風機および電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動送風機及び電気掃除機の吸い込み効率を向上させる。【解決手段】本発明の電動送風機（１００）は、回転軸（６２）を有するローターアセンブリ（６０）と、インペラ（２０）とディフューザー（３０）と、ファンカバー（１０）とを備える。インペラ（２０）は、複数のインペラブレード（２２）を備え、回転軸（６２）の回転によって回転し、回転軸（６２）に対して外周側に向けて空気を送出する。ディフューザー（３０）は、インペラ（２０）から送出された空気を昇圧する。ファンカバー（１０）は、インペラ（２０）のインペラブレード（２２）が配置された面側を覆うように配置される。インペラブレード（２２）の端面の、ファンカバー（１０）の内壁面（１８）に対向する部分には、ファンカバー（１０）よりも柔軟性の高い樹脂（２６）が充填されている。この樹脂（２６）は、ファンカバー（１０）の内壁面（１８）に当接している。【選択図】図４

Description

本発明は、電動送風機及びこの電動送風機を備えた電気掃除機に関するものである。

近年、電気掃除機は小型軽量化と併せて高出力化が要求されており、電気掃除機に内蔵される電動送風機に対する小型化及び高効率化の要求も高まっている。電動送風機の動作時において、インペラ（即ち、羽根車）の回転により形成される気流は、インペラの各ブレードにより仕切られる風路を外周側に流れ、ディフューザーに排出される。ここで、インペラのブレードが形成された面側を覆うファンカバーとインペラのブレードとの間のクリアランスが大きくなると、ブレードにより形成される風路間がクリアランスによって短絡されることとなり、気流のディフューザーへの効率的な排出が妨げられる虞がある。従って、電動送風機の高効率化のためには、ファンカバーとインペラのブレードとの間のクリアランスをできるだけ小さなものとすることが望ましい。

例えば、特許文献１には、ディフューザー又はシュラウドに複数の凹部を形成し、シュラウド又はディフューザーの複数のベーンそれぞれを、凹部に突出させた構成の遠心圧縮機が記載されている。この構成により、特許文献１では、ベーンとシュラウド又はベーンとディフューザーとの間の半径方向の隙間を生じさせることなしに、シュラウドとディフューザーとの間のクリアランスが適正に調整され、ディフューザー及びインペラに対するシュラウドの位置が適正に調整される。

特許第５４６６０３９号公報

ファンカバーとインペラとの間のクリアランスは、電動送風機の動作中、インペラがファンカバーに接触することなく回転するために必要であり、このクリアランスの大きさは、フレーム、ローター、ファンカバー、ディフューザー、及び、インペラ等の電動送風機が有する各部材の製造公差等による寸法バラツキに依存する。このため、インペラとファンカバーとの間のクリアランスの微小化には限界がある。

また、特許文献１において、小さなクリアランスを適正に確保するためには、組み付け時のシュラウドの位置調整の工程において高い精度が要求される。更に、特許文献１では、シュラウドとインペラとのクリアランスにばらつきが生じた場合には、電動送風機の吸引性能の低下を招くだけでなく、ベーンと凹部との嵌合隙間に気流が漏れ、騒音の増大化を招く虞がある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、組み付け時における位置調整の要求精度を上げることなく、かつ、電動送風機における騒音の増大化を抑制しつつ、吸い込み効率の向上を図る改良された電動送風機及び電気掃除機を提供するものである。

本発明に係る電動送風機は、回転軸を有するローターアセンブリと、インペラとディフューザーと、ファンカバーとを備える。インペラは、複数のインペラブレードを備え、回転軸の回転によって回転し、回転軸に対して外周側に向けて空気を送出する。ディフューザーは、インペラから送出された空気を昇圧する。ファンカバーは、インペラのインペラブレードが配置された面側を覆うように配置される。インペラブレードの端面の、ファンカバーの内壁面に対向する部分には、ファンカバーよりも柔軟性の高い樹脂が充填されている。この樹脂は、ファンカバーの内壁面に当接している。本発明に係る電気掃除機は、上記電動送風機を備える。

本発明では、インペラブレードの端面に樹脂を充填し、この樹脂をファンカバーの内面に当接させることで、インペラブレードとファンカバーとの間にクリアランスが存在しない状態としている。これにより、電動送風機及び掃除機の騒音の増大化を抑制するとともに、吸い込み効率を向上させることができる。

この発明の実施の形態に係る電動送風機の外観斜視図である。 この発明の実施の形態に係る電動送風機の分解斜視図である。 この発明の実施の形態に係る電動送風機の軸の中心を通る面での縦断面図である。 この発明の実施の形態に係る電動送風機のインペラブレードの縦断面図である。 図３の電動送風機の縦断面の一部を拡大して表した図である。 この発明の実施の形態に係る電動送風機の他の構成例のインペラブレードの縦断面図である。

以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。各図における同一の符号は、同一の部分または相当する部分を示す。本開示では、重複する説明については、適宜に簡略化または省略する。

実施の形態．
図１は、実施の形態のフレーム側から見た電動送風機１００の外観を示す斜視図である。図２は、電動送風機１００の分解斜視図である。図３は、電動送風機１００の軸心を含む断面を示す図である。図１〜図３を用いて、電動送風機１００の構成について説明する。なお、この実施の形態では、電動送風機１００の軸方向に対して水平な方向を「縦」と表している。

＜電動送風機の各部材の構成＞
図１〜図３に示されるように、電動送風機１００は、ファンカバー１０、インペラ２０、ブラケット４０、ディフューザー３０、フレーム５０、ローターアセンブリ６０、及び、ステーター７０を備え、これらの部材が組み立てられて構成されている。図２は、電動送風機１００が有するこれらの各部材を分解した状態を表している。

図２に示されるように、ファンカバー１０、インペラ２０、ディフューザー３０、ブラケット４０、フレーム５０、及び、ローターアセンブリ６０の各部材のそれぞれは、同一の中心（即ち、図２では破線Ａ）に対して回転対称の形状である。ファンカバー１０は、中央に吸気口１２を有する。インペラ２０のファンカバー１０に対向する面側には、複数のインペラブレード２２が形成されている。ファンカバー１０は、インペラ２０のインペラブレード２２が配置された面側を覆う。ディフューザー３０は、円盤状の部材であり、インペラ２０に対向する面側に、複数の案内羽根であるディフューザーブレード３２が固定して配置されている。ブラケット４０には複数の排気口４２となる開口が形成されている。

フレーム５０は段付きの円筒形状に形成されている。より具体的に、フレーム５０は、軸受保持部としての第１の円筒部５２と、ステーター保持部としての第２の円筒部５４とが一体に構成された部材である。第２の円筒部５４の径は、第１の円筒部５２の径よりも大きい。フレーム５０は、第１の円筒部５２の、第２の円筒部５４と連通する側とは反対側の端部に、フランジ部５６を有し、その中央には開口５８が形成されている。

ローターアセンブリ６０は、回転軸である軸６２と、軸６２を保持する一対の軸受６４と、２つの軸受６４の間に配置され軸受６４の各々を離間する方向に予圧を付与するバネ６６と、ローターコア６８とを有する。インペラ２０、ディフューザー３０、及び、ブラケット４０のそれぞれには、フレーム５０に保持されたローターアセンブリ６０を挿入させるための、中心Ａを中心とする開口が設けられている。

＜電動送風機の全体構成＞
図３に示されるように、電動送風機１００が組み立てられた状態においては、フレーム５０の第２の円筒部５４は、ステーター７０を保持している。ステーター７０は、ローターコア６８の外周を取り囲むように設置されている。

第１の円筒部５２は、ローターアセンブリ６０の軸受６４の外周面に接触した状態で、軸受６４を保持している。フレーム５０の第１の円筒部５２は、ディフューザー３０及びブラケット４０の中心部に形成された開口に挿入されている。ブラケット４０は、フレーム５０の第２の円筒部５４の一端側に取り付けられている。

第１の円筒部５２のインペラ２０側の端部の開口５８には、軸６２が貫通している。軸６２は、インペラ２０の開口に挿入されている。インペラ２０は、軸６２の回転と共に回転可能な状態で、軸６２に固定されている。

ファンカバー１０の外周壁の内周面１４とブラケット４０の外周壁の外周面４４とは固定されている。インペラ２０及びディフューザー３０は、ファンカバー１０とディフューザー３０により囲まれる空間内に収容される。

＜電動送風機の動作＞
電動送風機１００の動作時には、ステーター７０から、ローターコア６８に回転力が付与され、これにより、ローターコア６８及び軸６２が回転する。軸６２の回転に伴いインペラ２０が回転すると、負圧により吸気口１２から空気が吸い込まれ、気流が発生する。気流の流通方向を図３の矢印Ｂに示す。発生した気流は、インペラ２０から軸６２に対して外周方向に送出される。送出された気流は、ディフューザーブレード３２とファンカバー１０の内壁面とでつくられる風路により昇圧されて圧力回復され、ディフューザー３０の外縁とブラケット４０の外周壁の内周面との間の隙間を通り、ディフューザー３０の裏面側の排気口４２から送り出される。

なお、フレーム５０には、通気口５９が形成されてもよい。通気口５９から、気流の一部をフレーム５０の第２の円筒部５４内に内部に流入させることで、ローターアセンブリ６０を冷却させることができる。

＜本実施の形態のインペラブレードの特徴的な構成＞
図４は、インペラブレード２２の縦断面図である。図５は、図３の電動送風機１００の縦断面のうちインペラブレード２２の近傍の部分を拡大して表した図である。

図４に示されるように、ファンカバー１０の内面側（即ち、後述する内側曲面１８）に対向する部分のインペラブレード２２の上端面には、溝２４が形成されている。溝２４には、樹脂２６が充填され、固着されている。充填されている樹脂２６は、ファンカバー１０の構成材料に比べて柔軟性が高い材料である。即ち、樹脂２６は、電動送風機１００の動作時において、ファンカバー１０に接触した場合、ファンカバー１０を変形又は磨耗させず、樹脂２６が変形又は磨耗する材料によって構成されている。ただし、樹脂２６は、ファンカバー１０を僅かに変形又は磨耗させるが、その変形又は磨耗が、樹脂２６の変形又は磨耗に比べてごく小さなものとなる材料で構成されていてもよい。組み付け前の製造初期の段階においては、樹脂２６の、インペラブレード２２の端面からの高さはＺ１である。

ファンカバー１０の組み付けの際には、ファンカバー１０の外周壁の内周面１４がブラケット４０の外周壁の外周面４４に沿って配置され、かつ、ファンカバー１０の、内周面１４から半径方向（即ち、中心Ａに垂直な方向）に延びる肩部平面１６は、ディフューザーブレード３２の端面に当接した状態で、ファンカバー１０が、ブラケット４０に装着固定される。インペラ２０のインペラブレード２２に固着された樹脂２６は、ファンカバー１０の肩部平面１６と吸気口１２との間をつなぐ内側曲面１８に当接するように配置される。

ファンカバー１０の内側曲面１８のインペラブレード２２に当接する部分と、インペラブレード２２の上端面とのクリアランスをＺ２とすると、組み付け前の製造初期の段階においては、樹脂２６の高さＺ１の方が、クリアランスＺ２より大きくなるように、樹脂２６は充填されている。

上述したように、樹脂２６は、ファンカバー１０よりも柔軟性の高い材料で構成されている、従って、初期段階では、樹脂２６の高さＺ１がクリアランスＺ２より大きく設定されていても、インペラ２０の回転時のファンカバー１０の内側曲面１８との摩擦によって、樹脂２６が磨耗する。これにより、電動送風機１００は、インペラブレード２２とファンカバー１０とのクリアランスＺ２が、ほぼゼロの状態となる。

以上説明したように、本実施の形態の電動送風機１００では、各部材の寸法バラツキに関わらず、インペラブレード２２とファンカバー１０の内側曲面１８とのクリアランスＺ２をほぼゼロのごく小さい状態とすることができる。これにより、インペラブレード２２とファンカバー１０との隙間からの気流の短絡を抑制することができ、電動送風機１００の吸込み効率を向上することができる。

また、ファンカバー１０をブラケット４０に装着する際には、ファンカバー１０の肩部平面１６をディフューザー３０のディフューザーブレード３２の端面に当接するまで挿入すればよい。従って、ファンカバー１０の装着に際し高い精度を要求されることなく、容易に組み付けを行うことができる。即ち、インペラ２０とファンカバー１０とのクリアランスを小さくするために、位置調整に高い精度が要求されるようになる事態を回避することができる。更に、組み付けのために不要な凹部等が形成されないため、騒音の増大化が抑制される。

＜その他の実施の形態＞
なお、電動送風機１００は、例えば、電気掃除機の駆動源として使用できる。吸込み効率を向上させた電動送風機１００を搭載することで、電気掃除機の吸込仕事率を向上させる効果が期待できる。

また、本実施の形態では、初期段階の樹脂２６の高さＺ１については、クリアランスＺ２よりも、樹脂２６の高さＺ１の方が大きくなることのみを条件とした。しかし、クリアランスＺ２は、フレーム５０、ローターアセンブリ６０、ディフューザー３０、及び、インペラ２０の寸法のバラツキに依存して変化する。従って、それぞれの寸法のバラツキによりクリアランスＺ２に生じる公差をＺ３としたとき、Ｚ１＝Ｚ２+Ｚ３となるように、樹脂２６を充填する構成としてもよい。

また、図６に示されるように、インペラブレード２２の端面に、樹脂２６に替えて、リブ２８を立てた構成としてもよい。リブ２８を形成する場合にも、その高さＺ１は、少なくともクリアランスＺ２よりも高くなるようにする。また、リブ２８は、組み付け前の段階において、ファンカバー１０の装着時に潰れバリ状になる程度に、その先端をごく細く形成する。リブ２８によっても同様に、インペラブレード２２とファンカバー１０の内側曲面１８とのクリアランスをゼロとすることができ、電動送風機１００の効率的な吸い込みを実現することができる。

１００ 電動送風機、 １０ ファンカバー、 １２ 吸気口、 １４ 内周面、 １６ 肩部平面、 １８ 内側曲面、 ２０ インペラ、 ２２ インペラブレード、 ２４ 溝、 ２６ 樹脂、 ２８ リブ、 ３０ ディフューザー、 ３２ ディフューザーブレード、 ４０ ブラケット、 ４２ 排気口、 ５０ フレーム、 ５２ 第１の円筒部、 ５４ 第２の円筒部、 ５６ フランジ部、 ５８ 開口、 ５９ 通気口、 ６０ ローターアセンブリ、 ６２ 軸（回転軸）、 ６４ 軸受、 ６６ バネ、 ６８ ローターコア、 ７０ ステーター

Claims (3)

1. 回転軸を有するローターアセンブリと、
   複数のインペラブレードを備え、前記回転軸の回転によって回転し、前記回転軸に対して外周側に向けて空気を送出するインペラと、
   前記インペラから送出された空気を昇圧するディフューザーと、
   前記インペラの前記インペラブレードが配置された面側を覆うファンカバーと、
   を備え、
   前記インペラブレードの端面の、前記ファンカバーの内壁面に対向する部分には、前記ファンカバーよりも柔軟性の高い樹脂が充填され、
   前記樹脂は、前記内壁面に当接している、
   ことを特徴とする電動送風機。
2. 前記ディフューザーは、複数のディフューザーブレードを備え、
   前記ファンカバーは、前記ディフューザーブレードの端面に当接した状態で配置されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
3. 請求項１又は２に記載の電動送風機を備える電気掃除機。

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