JP2020186661A - 電動送風機及びそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、安価で量産性、信頼性、送風効率が高い３次元形状ファンを実現し、高性能の電動送風機及びそれを用いた電気掃除機を提供する。【解決手段】本発明における電動送風機及びそれを用いた電気掃除機は、一対の前方シュラウド及び後方シュラウドと、一対のシュラウドとで挟持された複数枚のブレードと、一対のシュラウド間に配し回転軸側の中央部に設けられた略傘状形状のインデューサボスと、を有するファンを備え、ブレードは、回転軸側の先端部を外周方向に曲げたインデューサ部と、回転軸側の下端部に前記後方シュラウド側に延伸する垂直突出部と、を有し、インデューサボスは、外周部と、外周部に前記インデューサの垂直突出部を挿入する挿入溝と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、電動送風機及びそれを用いた電気掃除機に関する。

従来、電気掃除機などに搭載される電動送風機のファンは図１３に示されるように、中央が開口した傘状の前面シュラウドと円盤状の後面シュラウドと両シュラウド間に複数配置されるブレードにより構成される。（例えば、特許文献１参照）

前記ブレードは送風効率の改善のため、外周側は前記後面シュラウドに対し略垂直に形成され、回転軸側（吸気側）は前記後面シュラウドに対し略平行方向に捻られた３次元形状となっている。

また、別の電動送風機のファンは図１４に示されるように、後面シュラウドに対し略垂直で捻りのないブレードと、前記ブレードの回転軸側（吸気側）端部からブレード形状を延長しつつ、前記後面シュラウドに対し略平行方向に捻られた３次元形状のインデューサブレードが略円錐形状のインデューサボスと一体で形成したインデューサをファンに内蔵している。（例えば、特許文献２参照）

また、別の電動送風機のファンは図１５で示されるようにインデューサボスとインデューサブレードが一体化されたインデューサを、上流側インデューサと下流側インデューサに分割し構成されている。（例えば、特許文献３参照）

特許第３６１７０９５号公報 特許第３７９６９７４号公報 特許第５１５２２２６号公報

上記特許文献１に記載されたような従来の電動送風機のファンは、回転軸側のブレード先端を回転軸方向から径方向へ捻ることによりブレードの回転軸側にインデューサブレードの要素を取り入れ形成し、回転軸方向の流れを遠心方向の流れにスムーズに誘導することで送風効率改善を図っている。

しかしながら、ブレードは板材を曲げて形成されるため、インデューサブレードの要素を取り入れた先端部での流れは良化するが、後方シュラウド側では風路が急激に大きくなり過ぎ、流れの淀みや渦が発生し、逆に効率を低下させる課題があった。また、インデューサブレード部は前方シュラウドの開口部に位置するため、かしめなどでのシュラウドへの固定が行えず、且つ、一番回転軸方向長さが長いインデューサブレード部を保持する部材が存在しないため、回転による遠心力で変形し、破損に至るおそれがあった。

これら課題を解決するために上記特許文献２には、ブレードを外周側の捻りのない部分と回転軸側の捻り部分に分離し、分離された回転軸側のインデューサブレードとインデューサボスを一体化したインデューサをファンに内蔵するものが提案されている。

本構成とすることで、インデューサの後面シュラウド側の風路変化をインデューサボス
で滑らかに抑制できるため、風路の最適化による送風効率の改善が可能となる。

また、インデューサブレードがインデューサボスと一体化されることにより、インデューサブレ−ドの回転軸方向の長さが短縮され、且つ、インデューサブレ−ドをインデューサボスが補強する形となるため、インデューサブレ−ドの強度改善が実現できる。

しかしながら、インデューサブレードがインデューサボスと一体化されることにより、インデューサブレードがインデューサボスと重なるアンダーカット形状となるため、成形するためには複数のスライドコアが必要で、金型が高価になり、成型時間も長くなり、スライドコア合わせ部で段差が発生するなどの課題があった。

また、更にインデューサブレード枚数が増えたり、インデューサブレードの捻りが大きい場合には、スライドコアでも対応できず、成形自体が出来ない課題があった。

これら課題を解決するために、上記特許文献３には、インデューサを上流側インデューサと下流側インデューサに分割したファンが提案されている。

本形状とすることによりインデューサブレード枚数が増えたり、インデューサブレードの捻りが大きくなって、隣に位置するインデューサブレードとの重なりが増えてスライドコアでも形成できない形状であっても、成型が可能となっている。

しかしながら、分割されることでの強度低下と、分割部品の位置ずれや、組立作業性の悪化などの課題があった。

また、形状によっては２分割では足りず３分割や４分割となり、更に上記課題を増大させることとなっていた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、安価で信頼性が高い高性能の電動送風機及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。

一対の前方シュラウド及び後方シュラウドと、一対のシュラウドとで挟持された複数枚のブレードと、一対のシュラウド間に配し回転軸側の中央部に設けられた略傘状形状のインデューサボスと、を有するファンを備え、ブレードは、回転軸側の先端部を外周方向に曲げたインデューサ部と、回転軸側の下端部に前記後方シュラウド側に延伸する垂直突出部と、を有し、インデューサボスは、外周部と、外周部に前記インデューサの垂直突出部を挿入する挿入溝と、を有する電動送風機及びそれを用いた電気掃除機を提供する。

本発明の電動送風機及びそれを用いた電気掃除機は、電動送風機のファンにおいて、空気の流れに最も影響を与えるブレードがインデューサ部を含むため、ブレードとインデューサブレードとの繋ぎ部がなく、位置合わせも不要で、滑らかな空気の流れを実現できる。

本発明の実施の形態における電動送風機の断面図 本発明の実施の形態におけるファンの一部断面斜視図 本発明の実施の形態におけるファン一部部品の斜視図 本発明の実施の形態におけるブレードの斜視図 本発明の実施の形態におけるインデューサボスの斜視図 本発明の実施の形態における後方シュラウドの斜視図 本発明の実施の形態におけるインデューサボスの斜視図 本発明の実施の形態におけるインデューサボスの斜視図 本発明の実施の形態におけるブレードの斜視図 本発明の実施の形態におけるファン一部部品の断面斜視図 本発明の実施の形態におけるインデューサボスの底面側斜視図 本発明の実施の形態における後方シュラウドの斜視図 従来のファンの一部断面斜視図 従来のファンの一部断面斜視図 従来のインデューサの斜視図

本発明の電動送風機は、一対の前方シュラウド及び後方シュラウドと、一対のシュラウドとで挟持された複数枚のブレードと、一対のシュラウド間に配し回転軸側の中央部に設けられた略傘状形状のインデューサボスと、を有するファンを備え、ブレードは、回転軸側の先端部を外周方向に曲げたインデューサ部と、回転軸側の下端部に後方シュラウド側に延伸する垂直突出部と、を有し、インデューサボスは、外周部と、外周部に前記インデューサの前記垂直突出部を挿入する挿入溝と、を有する。

この構成によれば、送風効率の高い３次元ファンにおいて、ブレード形状が複雑な形状であっても部品点数を増やすことなく、強固なファンを形成することが可能となる。

また、空気の流れに最も影響を与えるブレードがインデューサ部を含むため、ブレードとインデューサブレードとの繋ぎ部がなく、位置合わせも不要で、滑らかな空気の流れを実現できる。

また、本発明の電動送風機は、さらに、垂直突出部の下端に突出部を設け、後方シュラウドに突出部を挿入する固定孔を設け、ブレードに上端カシメ足および下端カシメ足とを設け、前方シュラウドに上端カシメ足を挿入するカシメ孔を設け、後方シュラウドに下端カシメ足を挿入するカシメ孔を設けるものである。

この構成によれば、送風効率の高い３次元ファンにおいて、ブレード形状が複雑な形状であっても部品点数を増やすことなく、各部品の位置合わせを気にすることなく、精度良く部品を組み立て、強固なファンを形成することが可能となる。

また、本発明の電動送風機は、さらに、インデューサボスに設けられた挿入溝の外周側壁面の回転軸側端部の前方シュラウド側の薄肉部を除去するものである。

この構成によれば、ファン回転による荷重の掛かる回転軸側壁面は多くの面積を残したまま、回転荷重の掛からない外周側の薄肉部のみを除去することにより、インデューサボスの軽量化、省材料化、及び、インデューサボスの破損を抑制することができる。また、インデューサボスの金型においても挿入溝を形成するボスの最大深さが低減できるため金型強度増大にも繋がる。

また、本発明の電動送風機は、さらに、インデューサボスに設けられた挿入溝の中央部に挿入溝を形成する外周側壁面と内周側壁面を繋ぎ、インデューサボスの後方シュラウド側端面から前方シュラウド側端面に向かって前方シュラウド側端面を超えない繋ぎ部を設けるものである。

この構成によれば、インデューサボスの強度を大幅に向上できる。またインデューサボ
スの金型においても、挿入溝を形成するボスの一部が削除されるため金型強度増大にも繋がる。

また、本発明の電動送風機は、さらに、ファンを回転軸に固定するナットをフランジ付ナットとすると共に、フランジ付ナットのフランジ外径は各ブレードの最内周側位置を繋げた仮想円の直径よりも大きく設定しているものである。

この構成によれば、回転軸にファンを取り付けナットを締めこむことにより、ブレードの回転軸方向への移動を抑制することができる。

また、本発明の電動送風機は、さらに、後方シュラウドには前記ブレード枚数の約数となる複数の位置決め孔を等間隔に設け、インデューサボスの後方シュラウド側端面には位置決め孔に挿入する位置決め突起を設け、位置決め突起は前記後方シュラウドの材厚以下の高さであるものである。

この構成によれば、ファンを組み立てる際に、後方シュラウドへのインデューサボスの取り付けや位置決めが容易になるとともに、ファン各部品の同軸度の改善を行うことができる。

また、本発明の電気掃除機は、上記の本発明の電動送風機を備えたものである。この構成によれば、安価で信頼性が高く高効率な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。

図１は本発明の実施の形態における電動送風機の断面図（巻線省略）である。

電動送風機はロータユニット１０、ステータユニット１１、ブラケット１２、フレーム１３などで構成される電動機部１４と、ファン１、エアガイド１５、ファンケース１６などで構成される送風部１７で構成されている。

ロータユニット１０は回転軸１８にロータコア１９や軸受２０を取り付け構成され、ロータコア１９の外周に配置されたステータユニット（巻線は図示せず）１１との電磁作用により回転軸１８を中心として回転する構成が取られている。

ファン１は、吸気孔が開口し傘形に形成された前方シュラウド２と、前方シュラウド２と間隔を置いて配される円板状の後方シュラウド３と、前方シュラウド２と後方シュラウド３とで挟持される複数のブレード４が配置されて構成されており、ナット２１などにより回転軸１８に固定されている。ファン１の下方及び外周側にはファンから排出された空気を整流するエアガイド１５が配置され、ファン１の吸気孔に対応し開口した垂下部２２を有するファンケース１６がファン１及びエアガイド１５を包括して構成されている。

図２、図３は本発明の実施の形態における後方シュラウド３のブレード４とインデューサボス６の構成を示す斜視図であり、図４はブレード４の斜視図、図５はインデューサボス６の斜視図であり、図６は後方シュラウド３の斜視図である。

ブレード４は、回転軸側の先端部を外周方向に曲げたインデューサ部５を有し、ブレード４の回転軸側端部は後方シュラウド３に対し略垂直方向から水平方向へ捻られた３次元形状となっている。また、後方シュラウド３の回転軸側には略傘状形状のインデューサボス６が設けられており、ブレード４の回転軸側の下端部にインデューサボス６とブレード
４が交わる端面から回転軸方向の後方シュラウド側に延伸する垂直突出部２３を設け、垂直突出部２３が挿入される挿入溝２４がインデューサボス６の外周部７に設けられている。また、インデューサボス６は、前方シュラウド２側に上面部８を有している。

以上の構成により、送風効率の高い３次元ファンにおいて、ブレード形状が複雑な形状であっても部品点数を増やすことなく、強固なファンを形成することが可能となる。

また、ブレード４とインデューサ部５との繋ぎ部がなく、滑らかな空気の流れを実現できる。また、ブレード４の垂直突出部２３がインデューサボス６の挿入溝２４で保持されるため、ブレード４の位置ずれや変形を抑制でき、精度良く高強度でブレード４の固定が行える。

また、垂直突出部２３の先端には後方シュラウド３に設けられた固定孔２５に内蔵される突出部２６を１箇所以上設け、前記挿入溝２４に垂直突出部２３を挿入し、前記突出部２６を前記固定孔２５に挿入し、ブレード４に設けられた上端カシメ足２７ａ、下端カシメ足２７ｂをそれぞれ前方シュラウド２と後方シュラウド３に設けられたカシメ孔２８に挿入し、かしめる事または嵌合することによりファン１を形成するものである。

本構成とすることにより、位置合わせが不要で、精度良く部品を組み立て、製造工数が低減でき、強固なファンを形成することが可能となる。

また、インデューサボス６の略傘状形状とブレード４の回転軸側の形状設定から、自由に回転軸側の風路設定を行えるため、風路の最適化が実現できる。

また、インデューサボス６とブレード４のインデューサ部５が分離しているため、ブレード４の枚数が増えたり、インデューサ部５の捻りが大きくなって、隣のインデューサ部５との重なりが増えてスライドコアでも作製が不可能な形状であってもインデューサボス６は単純な上下抜き金型で作製でき、ブレード４は従来の順送金型で作製でき、金型費、加工費を抑制できる。

また、ブレード４の垂直突出部２３がインデューサボス６の挿入溝２４で保持されるため、ブレード４の位置ずれや変形を抑制でき、精度良く高強度でブレード４の固定が行える。

また、突出部２６が後方シュラウド３の固定孔２５で保持されるため、ブレード４の位置ずれや変形を抑制でき、精度良く高強度でブレード４の固定が行える。

このように、複雑なブレード形状であっても部品点数を増やすことなく、金型費、加工費の低減と、組立性の向上と、送風効率の向上と、インデューサ部５の強度増大が図れ、安価で信頼性の高い高効率の電動送風機を実現できる。

図７は本発明の実施の形態におけるインデューサボス６の斜視図である。

図７において、複数の挿入溝２４の外周側壁面２４ａの回転軸側のシャープエッジとなる薄肉部を削除している。こうすることにより、回転トルクにより荷重が掛かる内周側壁面２４ｂは十分に面積を保ったまま、回転トルクが掛からず、薄肉で強度の弱い外周側壁面２４ａがなくなり、使用材料の低減、質量の低減だけでなく、この部分での金型強度も向上することが可能となる。

図８は本発明の実施の形態におけるインデューサボス６の斜視図であり、図９は本発明
の実施の形態におけるブレード４の斜視図（（ａ）は図８に示すインデューサボス６に対応するブレード４の斜視図、（ｂ）はその他の実施例である）である。

図８において、インデューサボス６の挿入溝２４の一部に後方シュラウド側底面から、前方シュラウド側の略円錐形状部の端面よりも低い位置まで突出した繋ぎ部２９が設けられている。また、図９において、ブレード４の垂直突出部２３には繋ぎ部２９を逃がす逃がし部３０が設けられている。

こうすることにより、挿入溝２４の両側の壁面が繋ぎ部２９で連結されることにより、挿入溝２４の付加で強度が弱くなったインデューサボス６の強度増大が図れる。また、逃がし部３０がインデューサボス６端面を超えずインデューサボス６内部に納まるため、逃がし部３０を付加することによるブレード４の正圧側と負圧側のリーク風を抑制できる。また、図８（ｂ）のように、垂直突出部２３をブレード４の回転軸側端面から外周側に設けることにより、後方シュラウド３の固定孔２５を回転軸孔から遠ざけることができ、後方シュラウド３の強度増大と金型の強度増大が可能となる。

図１０は本発明の実施の形態における後方シュラウド３のブレード４とインデューサボス６とフランジ付ナット３１の構成を示す断面斜視図である。

図１０において、フランジ付ナット３１のフランジ外径は各ブレード４の最内周側位置を結ぶ仮想円の直径よりも大きく設定している。

こうすることにより、何らかの不具合発生によるブレード４が軸方向前方シュラウド側へ移動することを抑制でき、ファン１の破損を抑制できる。尚、図９ではブレード４とフランジ付ナット３１は接触していないが、接触する寸法設定を行うことで、不具合発生のない通常運転時でもブレード４をより強固に固定でき、ファン１の信頼性を向上することができる。

また、ナットを電動ドライバで締め付ける場合、電動ドライバのビットを傾けて取り付けた場合でも、フランジ部がストッパとなり、ビットがインデユーサ端面に接触しインデューサ部５の変形や破損を抑制することもできる。

図１１は本発明の実施の形態におけるインデューサボス６の後方シュラウド側斜視図であり、図１２は本発明の実施の形態における後方シュラウド３の斜視図である。

図１１ではインデューサボス６の後方シュラウド側に回転軸１８を中心とした回転対称位置に後方シュラウド３の厚み以下の位置決め突起３２をブレード枚数の約数で且つ、３ケ以上で設けている。図１２では後方シュラウド３にも同様に位置決め突起３２に対応する位置決め孔３３を設けている。尚、位置決め突起３２は出来る限り外周側で、挿入溝２４や固定孔２５から離れた位置に設定することが望ましい。

位置決め突起３２が位置決め孔３３に挿入されることで、インデューサボス６と後方シュラウド３の位置決めを精度良く行うものである。こうすることにより、ファン１の組立が容易になりファン組立費の低減と、位置精度向上によるアンバランスの低減が図れる。

また、位置決め突起３２は後方シュラウド３から飛び出さないため、ファン１をワッシャースリーブ３４で軸受２０から所定位置で固定する場合に、位置決め突起３２の位置がワッシャースリーブ３４の外径よりも内側にあっても干渉することがない。

また、後方シュラウド３に設けられる各種孔が近接し、変形や破損が発生することを抑
制できる。

以上のように、本発明の構成とすることにより、空気の流れに最も影響を与えるブレード４がインデューサ部５を含むため、ブレード４とインデューサブレードとの繋ぎ部がなく、位置合わせも不要で、滑らかな空気の流れを実現できる。

また、インデューサボス６をファン１に内蔵し、回転軸方向の風路を抑制することで、インデューサ部５とインデューサボス６により形成される風路の最適化が実現できる。

また、インデューサボス６とインデューサ部５が分離しているため、ブレード４の枚数が増えたり、インデューサ部５の捻りが大きくなり、隣のインデューサ部５との重なりが増えてスライドコアでも作製が不可能な形状であっても、インデューサボス６はスライドコアが不要の単純な上下抜き金型で作製可能となり、ブレード４は従来の順送金型で作製可能となり、金型費、加工費を抑制できる。

また、ブレード４の垂直突出部はインデューサボス６の挿入溝で両側を保持され、ブレード４の突出部２６が後方シュラウド３の固定孔２５で全周を保持されるため、ブレード４の位置ずれや変形を抑制でき、精度良く高強度でブレード４の固定が行える。

また、これによって、各部品は複雑な金型や特別な成形方法を用いることなく作製が可能であり、各部品の位置合わせも不要となり、ブレード４の強度も他部品からの保持が強化されるため、送風効率の改善を安価で信頼性の高い状態で実現できるものである。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は安価に高性能で信頼性を高めることが可能であり、電気掃除機で大きく効果を発揮できる。また、同様の要求がある、エアータオルや吸引機などの用途にも適用できる。

１ ファン
２ 前方シュラウド
３ 後方シュラウド
４ ブレード
５ インデューサ部
６ インデューサボス
７ 外周部
８ 上面部
１０ ロータユニット
１１ ステータユニット
１２ ブラケット
１３ フレーム
１４ 電動機部
１５ エアガイド
１６ ファンケース
１７ 送風部
１８ 回転軸
１９ ロータコア
２０ 軸受
２１ ナット
２２ 垂下部
２３ 垂直突出部
２４ 挿入溝
２４ａ 外周側壁面
２４ｂ 内周側壁面
２５ 固定孔
２６ 突出部
２７ａ 上端カシメ足
２７ｂ 下端カシメ足
２８ カシメ孔
２９ 繋ぎ部
３０ 逃がし部
３１ フランジ付ナット
３２ 位置決め突起
３３ 位置決め孔
３４ ワッシャースリーブ

Claims (7)

1. 一対の前方シュラウド及び後方シュラウドと、前記一対のシュラウドとで挟持された複数枚のブレードと、前記一対のシュラウド間に配し回転軸側の中央部に設けられた略傘状形状のインデューサボスと、を有するファンを備え、
   前記ブレードは、回転軸側の先端部を外周方向に曲げたインデューサ部と、回転軸側の下端部に前記後方シュラウド側に延伸する垂直突出部と、を有し、
   前記インデューサボスは、外周部と、前記外周部に前記インデューサの前記垂直突出部を挿入する挿入溝と、を有する電動送風機。
2. 前記垂直突出部の下端に突出部を設け、前記後方シュラウドに前記突出部を挿入する固定孔を設け、
   前記ブレードに上端カシメ足および下端カシメ足とを設け、
   前記前方シュラウドに前記上端カシメ足を挿入するカシメ孔を設け、前記後方シュラウドに前記下端カシメ足を挿入するカシメ孔を設けた、請求項１に記載の電動送風機。
3. 前記インデューサボスに設けられた前記挿入溝の外周側壁面の回転軸側端部の前方シュラウド側の薄肉部を除去することを特徴とする、請求項１または２に記載の電動送風機。
4. 前記インデューサボスに設けられた前記挿入溝の中央部に前記挿入溝を形成する前記外周側壁面と内周側壁面を繋ぎ、前記インデューサボスの後方シュラウド側端面から前方シュラウド側端面に向かって前記前方シュラウド側端面を超えない繋ぎ部を設け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. 前記ファンを回転軸に固定するナットをフランジ付ナットとすると共に、フランジ付ナットのフランジ外径は前記各ブレードの最内周側位置を繋げた仮想円の直径よりも大きく設定していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
6. 前記後方シュラウドには前記ブレード枚数の約数となる複数の位置決め孔を等間隔に設け、前記インデューサボスの前記後方シュラウド側端面には前記位置決め孔に挿入する位置決め突起を設け、前記位置決め突起は前記後方シュラウドの材厚以下の高さであることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動送風機。
7. 請求項１〜６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。