JP2022056642A - 送風機およびこれを備えた洗濯機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機の冷却効率を向上させ、小型化と大風量化の両立が可能な送風機を提供する。【解決手段】電動機１００と、電動機１００に回転自在に設けられる回転軸１０１と、回転軸１０１に設けられた遠心羽根車３００と、遠心羽根車３００を内包するファンケーシング５２と、を有し、電動機１００は、冷却風が流れる冷却流路にて冷却され、冷却流路は、電動機１００周囲を冷却する第一の冷却流路２０２と、電動機１００とケーシング５２間に設けられた第二の冷却流路２０５と、を有する構成とする。【選択図】 図９

Description

本発明は、送風機およびこれを備えた洗濯機に関する。

送風機は、電動機によって羽根車を回転させて、空気の流れを作り出す。送風機の吸込口から流入した空気は、羽根車で昇圧および増速され、静止流路で減速されることによって、流入した空気のもつ運動エネルギーが圧力エネルギーに変換され圧力が上昇する。

送風機を洗濯機に搭載する場合、電動機と羽根車が直結された電動機一体型の送風機が採用されることが一般的であるが、その筐体内の限られたスペース内に送風機を収める必要があるため、小型化が必要となる。また近年の洗濯機に求められる乾燥性能の向上のためには、風量の増加が必要となる。これらのことから、洗濯機に搭載される送風機は、小型化と大風量化の両立が必要となる。

送風機を小型化しつつ大風量化するためには、羽根車の回転数をあげる必要がある。その一方で、羽根車の回転数をあげると、電動機のトルクも増加する。電動機のトルクが増加すると、電動機の発熱量も増加するため、電動機のコイルエンドの温度も上昇する。電動機のコイルエンドの温度上限値は、絶縁種の耐熱温度等によって決まり、この温度上限値以下で送風機を運転する必要がある。このことから、送風機を小型化しつつ大風量化するためには、電動機が適切な温度で運転できるまで何らかの方法で冷却をする必要がある。

このような電動機一体型の送風機を冷却する構造については、特許文献１、特許文献２がある。特許文献１では、電動機のケーシング内に冷却流体が流れる冷却流路を設けることで、冷却効率の向上を図っていることが開示されている。また特許文献２に記載の発明では、羽根車によって昇圧された流れの一部を羽根車の背面から電動機の周辺へと導くことで、電動機の冷却を実現していることが開示されている。

特開平０６－３４６８９１号公報 特開平２００１－９１０３９号公報

特許文献１は、冷却流路が電動機の回転軸と平行な方向に設けることができるような、比較的サイズの大きい電動機に対しては有効であるが、洗濯機に搭載するような小型の電動機においては、ケーシング内に設けられる冷却流路の流路長さが短いこと、冷却流路断面積が極端に狭くなることから、高い冷却効率を得ることが困難であった。

また、特許文献１は、電動機の内部構造の設計まで自社で行う場合が想定されており、例えば外部から調達するような電動機に対しては、電動機内部の構造変更が困難なため、適用が難しかった。

また特許文献２は、電動機の冷却が為される領域が主に送風機と電動機の間に限定されるため、電動機の軸受部周囲は冷却が為されるものの、電動機の主発熱源であるコイルエンド周囲の冷却が困難であった。

本発明は、前述した従来の発明が抱える課題を解決するものであり、電動機の冷却効率を向上させ、小型化と大風量化の両立が可能な送風機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の送風機は、電動機と、電動機に回転自在に設けられる回転軸と、回転軸に設けられた羽根車と、羽根車を内包するケーシングと、を有し、電動機は、冷却風が流れる冷却流路にて冷却され、冷却流路は、電動機周囲を冷却する第一の冷却流路と、電動機とケーシング間に設けられた第二の冷却流路と、を有する構成とする。

本発明によれば、電動機の冷却効率を向上させ、小型化と大風量化の両立が可能な送風機を提供することができる。

本発明に係る実施形態の洗濯機を示す縦断面図である。 本発明に係る実施形態の送風機を示す外観斜視図である。 本発明に係る実施形態の洗濯機の外蓋及びトップカバーを外した状態を示す図である。 図３から防音カバーを外した状態を示す図である。 本発明に係る実施形態の送風機の前方斜視図である。 図３の上方から俯瞰した上面図である。 図６のＡ－Ａ’断面を示す図である。 本発明に係る実施形態の送風機の開口を示す図である。 本発明に係る実施形態の送風機の分解斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、実施形態の送風機が搭載される洗濯機を示す縦断面図である。なお以下では、縦型洗濯乾燥機を例に挙げて説明するが、前面側に洗濯物の出し入れ口が形成されたドラム式洗濯乾燥機に適用することもできる。

図１に示すように、洗濯機Ｓは、筐体である外枠１、洗濯水を貯留する外槽２、回転槽３、駆動モータ１０、送風機２２などを備える。外槽２は、外枠１内に内蔵されるとともに外枠１に防振支持されている。回転槽３は、洗浄、乾燥される衣類などの洗濯物を収容する洗濯兼脱水槽であり、外槽２の内部に設けられている。また、回転槽３は、外槽２内に回転自在に支持される。

回転槽３の底部には、洗濯物を撹拌して洗う攪拌翼４が回動自在に設けられている。この攪拌翼４は、洗濯運転時および乾燥運転時に、正転／逆転を繰り返す動作が行われる。また、攪拌翼４は、脱水運転時に、回転槽３と一緒に高速回転し、回転槽３内の洗濯物に含まれる水分を脱水するようになっている。

駆動モータ１０は、外枠１内に設けられ、攪拌翼４および回転槽３の回転駆動を行う。また、駆動モータ１０は、例えばＤＣブラシレスモータが使用される。ＤＣブラシレスモータは、ベクトル制御によって行われる。なお、本実施形態では、駆動モータ１０により、攪拌翼４および回転槽３を直接回転駆動しているが、ベルトなど（図示せず）を用いて駆動してもよい。

また、外枠１の上部には、外蓋５が設けられている。この外蓋５は、外枠１の上部に設けられたトップカバー６に開閉自在に設けられている。外槽２の上部には、内蓋３４が開閉自在に設けられている。外蓋５および内蓋３４を開くことで、回転槽３に対して洗濯物の出し入れを行うことができる。

また、外枠１内には、トップカバー６の背面側に、給水ユニット７が設けられている。この給水ユニット７は、内部に複数の水路を有する給水ボックス（図示せず）を有し、給水ホース接続口８からの水道水や風呂水を外槽２に供給する。また、トップカバー６の前側には、洗剤、仕上剤の投入装置３５が設けられている。洗剤、仕上剤は、投入ホース３６により、外槽２と回転槽３の間に注がれる。

また、洗濯機Ｓは、乾燥機構９を備えている。この乾燥機構９は、回転槽３内の洗濯物を乾燥する乾燥用空気の循環送風や除湿を行う。また、乾燥機構９は、大部分が乾燥用空気循環路で占められる。乾燥用空気循環路は、外槽２の底部に連通するように接続される底部循環路２０、底部循環路２０から上向きに延びる除湿用縦通路２１を備える。

送風機２２の吸込側は、除湿用縦通路２１の上側に接続される。送風機２２の排出側は、戻り接続循環路２５と連通するように接続されている。また、送風機２２と除湿用縦通路２１の間には乾燥フィルタ４５が配置され、送風機２２に異物が流入しないようになっている。なお、送風機２２の詳細については後述する。

戻り接続循環路２５は、上部蛇腹ホース２３を有し、この上部蛇腹ホース２３を介して外槽２の上部に連通するように接続される。底部循環路２０も下部蛇腹ホース２６を有し、この下部蛇腹ホース２６を介して外槽２の底部に連通するように接続される。

下部蛇腹ホース２６は、外槽２の底落込部３１に接続される。この底落込部３１は、下部連通管４１を介して洗濯水排水路４２と洗濯水循環水路４３に連通する。洗濯水排水路４２には排水弁４４が設けられている。洗濯水循環水路４３には異物除去トラップ３２が設けられている。

排水弁４４は、洗濯運転時や乾燥運転時には閉じられている。また、排水弁４４は、洗濯水を排水する排水時に開いて、外槽２に溜まっている洗濯水やすすぎ水を、洗濯水排水路４２から洗濯機Ｓの外部（機外）に排出する。

洗濯水循環水路４３は、洗濯水循環水縦水路４６に接続される。この洗濯水循環水縦水路４６は、外槽２の外側面に沿って上昇して回転槽３の上側まで延び、回転槽３の上側に設けられている洗濯糸屑除去装置３３に連通するように接続される。

外槽２に溜まる洗濯水やすすぎ水は、洗濯水循環水縦水路４６を流れて洗濯糸屑除去装置３３から回転槽３に散布するように注がれる。この散布注水が続くなかで洗濯やすすぎが行われるので、少ない水量で洗濯、すすぎが行われる。

また、洗濯機Ｓは、外槽２に溜まる洗濯水やすすぎ水の水位を検知する水位センサ４７を備えている。外槽２の底部近傍にはエアートラップ５０が設けられている。このエアートラップ５０に連通するようにエアーチューブ４９が接続されている。このエアーチューブ４９の上端には水位センサ４７が連通するように接続される。外槽２内の水位変動を水位センサ４７が感知して水位検知が行われる。

また、洗濯機Ｓでは、送風機２２の羽根車である遠心羽根車３００（図２参照）が回転することによって乾燥用空気が回転槽３内を流通し、回転槽３内の洗濯物を乾燥させる。また、送風機２２の電気ヒータ２４（図３参照）によって、除湿領域で水分が凝縮された乾燥用空気が再加熱されて回転槽３を流れるので、洗濯物の水分をさらに蒸発させる。この水分除去が乾燥用空気の循環で繰り返されることにより洗濯物が乾燥される。

図２は、本実施形態の送風機を示す分解斜視図である。

図２に示すように、送風機２２は、ファンカバー５１、電動機１００、電動機１００に回転自在に設けられる回転軸１０１、回転軸１０１に設けられた羽根車である遠心羽根車３００、ケーシングであって、遠心羽根車３００を内包するファンケーシング５２、ディフューザ４００、電気ヒータ２４を備えて構成されている。なお、送風機２２を洗濯機Ｓに搭載する場合には、例えば、送風機２２のファンカバー５１が略下向きとなるようにして外枠１（図１参照）内に設置される。ファンカバー５１には、吸込口５７と排出口５８が形成されている。吸込口５７は、乾燥フィルタ４５（図１参照）を介して除湿用縦通路２１（図１参照）に接続される。排出口５８は、乾燥用空気循環路の戻り接続循環路２５（図１参照）に接続される。

図３は、実施形態の電動機一体型の送風機が搭載された洗濯機Ｓの外蓋５とトップカバー６を外した図である。また図４は、実施形態の電動機一体型の送風機が搭載された洗濯機Ｓの外蓋５及び防音カバー１０２を外した状態を示す図である。

図に示すように、実施形態の電動機一体型の送風機は、防音カバー１０２によって覆われ、遮音がなされている。また防音カバー１０２は、電動機１００を冷却するための冷却風を通過させる冷却流路の役割も果たす。

図５は、実施形態の電動機一体型の送風機の前方斜視図である。図に示すように、電動機１００は送風機２２のファンケーシング５２上に搭載され、電動機抑え２０１によって固定される。本図に示す電動機抑え２０１は、４箇所でネジ固定され、その位置で電動機１００も固定される。

電動機抑え２０１は、電動機１００の固定に加え、電動機１００を冷却するための冷却流路を構成する一部品でもある。図に示す様に、電動機抑え２０１上に、電動機周囲を覆う様に、リブが設けられており、電動機１００、リブ、防音カバー１０２によって形成される冷却流路によって、本発明の第一の冷却流路が形成され、この冷却流路によって電動機１００に冷却風が流れ、冷却される。

なお、電動機１００を冷却する冷却流路は、電動機１００の周囲を冷却する第一の冷却流路２０２とと、電動機１００とファンケーシング５２の間に設けられた第二の冷却流路２０５と、を設ける。

第一の冷却流路２０２は、電動機１００の周囲を冷却するために、図中の手前側の冷却流路２０２Ａと奥側の冷却流路２０２Ｂ、２本の冷却流路パスにより構成されている。これにより、電動機１００の周囲を均一に冷却することができる。

冷却流路を通過する冷却風は、電動機１００の側面に設けられた冷却ファン２００により、導かれる。このとき図中では、冷却風は図の左から右側へと流れる。

本図では、冷却ファン２００の上流に通風ダクト２０４が設けられており、設計上所望の箇所から冷却風を導風している。本実施例では、筐体背面に設けられた通風口２１０から筐体外部の空気を吸込み、冷却風として用いている。

本発明の電動機一体型の送風機では、上述した通り、２つの冷却流路を設けたことを特徴としている。

特に、電動機１００よりも上流側である、冷却ファン２００と電動機１００との間に、電動機１００とファンケーシング５２の間に冷却風を流すために、第一の冷却流路２０２内に設けられた開口２０３を有している。つまり、第一の冷却流路２０２から開口２０３にて冷却流路が分岐し、冷却ファン２００からの冷却風は、電動機１００と送風機２２のファンケーシング５２の隙間に形成される第二の冷却流路２０５を流れる。つまり、冷却ファン２００によって昇圧された冷却風は、開口２０３を介して第二の冷却流路２０５へと導かれる（図７参照）。

図７は、図６に示すＡ－Ａ’’断面における洗濯機Ｓの断面図を示す。本図中では、外蓋５は表示していない。第一の冷却流路２０２を通過する冷却風は、冷却ファン２００から供給され、電動機抑え２０１と防音カバー１０２によって構成される冷却流路を通過する。その際、電動機１００の周囲を通過し、電動機１００を冷却する。

また、第二の冷却流路２０５を通過する冷却風は、第一の冷却流路２０２と同じ冷却ファン２００から供給される。冷却風は冷却ファン２００と電動機１００の間に設けられた開口２０３より分岐し、第二の冷却流路２０５へと流入する。第二の冷却流路２０５は、電動機１００とファンケーシング５２の間に設けられており、電動機１００の表面及び軸受部を冷却する。

なお、開口２０３は図８に記載の通り、電動機１００とファンケーシング５２の間に冷却風を流すための貫通孔であり、冷却ファン２００と電動機１００の間に配置される。

図９は実施形態の電動機一体型の送風機２２のファンケーシング５２と電動機１００の分解斜視図ある。

冷却ファン２００からの冷却風は、冷却ファン２００と電動機１００との間に設けられた開口２０３を介して、電動機１００とファンケーシング５２の隙間に流入する。電動機１００とファンケーシング５２の隙間では、図中に点線で示すような冷却流路２０５が構成される。電動機１００に回転自在に設けられる回転軸１０１を中心に、図中の手前と奥の２本の冷却流路２０５Ａ、２０５Ｂが構成される。この流路は、電動機抑え２０１に設けられたリブ２０６と、ファンケーシング上に設けられたリブ２０７とによって流路を構成される。

電動機抑え２０１とファンケーシング５２上に設けられ、第一の冷却流路２０２、第二の冷却流路２０５を構成するリブ２０６、２０７は、冷却ファン２００と対角の位置（電動機１００に対して、冷却ファン２００と反対側の位置）でカットされ、冷却流路出口２０８、２０９を構成する。この冷却流路出口２０８、２０９の流路断面積は、第一の冷却流路２０２と第二の冷却流路２０５を通過する流れの風量に影響を及ぼす。

第二の冷却流路２０５に流れを導くためには、第一の冷却流路２０２の流路内圧力が、第二の冷却流路内２０５の圧力より高くならないといけない。この圧力を調整する方法の一つとして、冷却流路出口２０８、２０９の流路断面積がある。

第一の冷却流路２０２における冷却流路出口２０８の出口流路断面積に対する第一の冷却流路の最大流路断面積の断面積比は、第二の冷却流路２０５における冷却流路出口２０９の出口流路断面積に対する開口２０３の断面積の断面積比に対し小さくすることで、第一の冷却流路２０２内の圧力が相対的に高くなり、第二の冷却流路２０５へと冷却風が流れる。これにより、冷却風が流れる領域における伝熱面積が大きくなり、冷却効率が向上するので、電動機１００の温度を下げることができる。電動機１００の温度を下げることができれば、より大きなトルクを電動機１００にかけることができるため、大風量化が可能となる。

なお、本発明は上記した実施形態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、前記した実施形態では、電動機抑え２０１にリブ２０６が形成され、第一の冷却流路２０２が形成された場合を例に挙げて説明したが、防音カバー１０２にリブ２０６を形成する構成であってもよく、あるいはその両方にリブ２０６を形成する構成であってもよい。

１ 外枠
２ 外槽
３ 回転槽
４ 撹拌翼
５ 外蓋
６ トップカバー
７ 給水ユニット
９ 乾燥機構
１０ 駆動モータ
２２ 送風機
２４ 電気ヒータ
３４ 内蓋
４５ 乾燥フィルタ
５１ ファンカバー
５２ ファンケーシング
１００ 電動機
１０１ 回転軸
１０２ 防音カバー
２００ 冷却ファン
２０１ 電動機抑え
２０２ 第一の冷却流路
２０２Ａ 冷却流路
２０２Ｂ 冷却流路
２０３ 開口
２０４ 通風ダクト
２０５ 第二の冷却流路
２０５Ａ 冷却流路
２０５Ｂ 冷却流路
２０６ リブ
２０８ 冷却流路出口
２０９ 冷却流路出口
２１０ 通風口
３００ 遠心羽根車
４００ ディフューザ

Claims (9)

1. 電動機と、
   前記電動機に回転自在に設けられる回転軸と、
   前記回転軸に設けられた羽根車と、
   前記羽根車を内包するケーシングと、を有し、
   前記電動機は、冷却風が流れる冷却流路にて冷却され、
   前記冷却流路は、前記電動機周囲を冷却する第一の冷却流路と、前記電動機と前記ケーシング間に設けられた第二の冷却流路と、を有する、ことを特徴とする送風機。
2. 請求項１記載の送風機であって、
   前記電動機よりも上流側に、前記電動機と前記ケーシングの間に冷却風が流れる開口を有する、送風機。
3. 請求項２記載の送風機であって、
   前記第二の冷却流路は、前記第一の冷却流路から前記開口にて冷却流路が分岐された流路である、送風機。
4. 請求項１記載の送風機であって、
   前記冷却流路へ冷却風を流す冷却ファンを有する送風機。
5. 請求項２記載の送風機であって、
   前記開口は、前記電動機と前記冷却ファンとの間に設けられている送風機。
6. 請求項１記載の送風機であって、
   前記第一の冷却流路は、前記電動機の周囲を流れる２つの冷却流路を有する送風機。
7. 請求項１記載の送風機であって、
   前記第二の冷却流路は、前記電動機と前記ケーシング間を流れる２つの冷却流路を有する送風機。
8. 請求項１記載の送風機であって、
   前記第一の冷却流路は、前記電動機に対して前記冷却ファンと反対側に設けた冷却流路出口を有し、
   前記第二の冷却流路は、前記電動機に対して前記冷却ファンと反対側に設けた冷却流路出口を有し、
   前記第一の冷却流路の前記冷却流路出口の流路断面積に対する前記第一の冷却流路の最大流路断面積の断面積比は、前記第二の冷却流路の前記冷却流路出口の流路断面積に対する前記開口の断面積の断面積比に対し、小さい、送風機。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の送風機を有する洗濯機。

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