JP4830355B2

JP4830355B2 - 電動送風機

Info

Publication number: JP4830355B2
Application number: JP2005165121A
Authority: JP
Inventors: 憲輝前田
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-06-06
Filing date: 2005-06-06
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2025-06-06
Also published as: JP2006336598A

Description

本発明は、掃除機に用いられる電動送風機に関する。

図３は、電動送風機の一部破断側面図である。図３において、１はファンケースで、上部中央部にはケース吸込口２を有しており、ケース吸込口２に対向する開口部はモータフレーム３に圧入により取り付けられている。ファンケース１の内部にはインペラ本体４、エアガイド５を設けている。６はモータ軸で、インペラ本体４はこのモータ軸６にナット７により締め付けて取り付けられている。

上記の構成で、インペラ本体４を回転させることにより気流を発生させるのであるが、その流れの経路はケース吸入口２からインペラ本体４の内部を経て、エアガイド５、モータ８内部を通過した後、外部へと排出されるものである。

この電動送風機に使用しているインペラは、板金加工された山型の形状を持つ前面シュラウド９と、平板形状である後面シュラウド１０との間に、湾曲する複数枚のブレード１１を具備しており、後面シュラウド１０には、モータ軸６が連通する穴１２を有する構成となっている。

上記構成において、従来は、インペラ吸込口で気流が軸方向から径方向に急激に曲げられるため、シュラウドの吸込口付近で剥離が生じ、空気の流れに乱れが生じていた。またインペラ吸込口ではファンケース１との隙間が大きいため、還流による損失が発生し、吸い込み能力の低下につながっていた。

このような問題を解決するため、従来、インペラ吸込口とファンケースとの隙間を埋めるシール材として、ポリテトラフロロエチレン樹脂のシート材を環状に打ち抜いて使用することが提案されており、環状に打ち抜いたシール材を固定するために、環状の支持体をカバーに溶接していた（例えば、特許文献１参照）。

また、インペラ吸込口とファンケースとの隙間を埋めるシール材としては、ケースの突出部に低摩擦性シリコーンを添加した紫外線硬化型樹脂を充填させ使用することが提案されている（例えば、特開文献２参照）。

しかしながら、低摩擦性シリコーンを添加した紫外線硬化型樹脂は、シュラウド先端部との摺動部において、クリアランスが発生しやすく、またシリコーン樹脂はゴム状であるので、摩擦抵抗が高く、摺動ロスが発生する。そのため、効率が改善しなかった。
特開平７−２０８３９０号公報特開平９−２３６０９８号公報

解決しようとする問題点は、ファンケースの突出部に低摩擦性シリコーンを添加した紫外線硬化型樹脂を充填させシール材として使用した際に、シール材に圧接するシュラウド先端部とシール材との間に隙間が生じるために、摺動部において、クリアランスが発生しやすくなること、また、ゴム状で摩擦抵抗の高いシリコーン樹脂を用いると、摺動ロスが発生し、モータの効率を低下させることであった。

上記課題を解決するために、本発明は、一対の前面シュラウド及び後面シュラウドと、この一対のシュラウドの吸気側に設けた複数枚の三次元的曲面を持つインデューサと、同じく三次元的曲面を持ちインデューサと一体化したブレードと、インデューサ内側に設けたハブから構成されたインペラ本体において、前記前面シュラウドの吸込側先端部を前記インデューサより前面に突き出すように形成し、前記インペラと対向して配したファンケース吸込口にシール部を設け、このシール材として、黒鉛を主成分とし、バインダーとしてエポキシ樹脂を用いた成形硬化体を用いたことを特徴とするものである。

本発明によれば、シール材として潤滑性の高い黒鉛を主成分とした材料を用いることにより、シール材とそれに圧接された前面シュラウド端面の間の摩擦抵抗を抑制し、摺動ロスを大幅に低減することが可能である。

また、シール材を構成する黒鉛に配合する樹脂の割合を２０％以下に設定することにより、前面シュラウド端面が適切な圧力でシール材に圧接することになり、これにより両者の密着性が高まり、吸込口近傍に気流の乱れが発生するのを抑制し、インペラ内部に流入した空気が、インペラ外周部の排出口へ排出されたのち再び吸込口へ回りこむことを防ぐことができる。これにより、還流による損失を低減し、吸い込み能力の低下を防止することができる。

一対の前面シュラウド及び後面シュラウドと、この一対のシュラウドの吸気側に設けた複数枚の三次元的曲面を持つインデューサと、同じく三次元的曲面を持ちインデューサと一体化したブレードと、インデューサ内側に設けたハブとから構成されたインペラ本体において、前記前面シュラウドの吸込側先端部を前記インデューサより前面に突き出すように形成し、前記インペラと対向して配したファンケース吸込口にシール部を設け、このシール部に、シール材として、黒鉛を主成分とし、バインダーとしてエポキシ樹脂を用いた成形硬化体を用いたことを特徴とする電動送風機。

図１は、電動送風機用インペラおよびファンケースの吸込口近傍の部分断面図である。

ファンケース本体２１の吸込口２８の外周部に環状の突出部２５を設け、前記突出部の裏側の空間２６にシール材２７を配設する。インペラ本体は、前面シュラウド２２、後面シュラウド２３の内部にブレード１１を挟みこむ形で構成され、前面シュラウド先端部２４をシール材２７に押圧して組み立てられる。

上記の構成で、インペラ本体が回転すると、吸込口２８から流入した空気がインペラ本体内を通過し、インペラ本体の外周部に設けられた排出口１３から排出される。

以下に突出部の裏側の空間２６に配設されたシール材２７の構成について説明する。

まず、黒鉛８０％とエポキシ樹脂２０％をアセトンに溶かした液体を混合する。次に、混合された液体を、乾燥、粉砕し、突出部の裏側の空間２６の形状に合わせ、２ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力をかけて環状に成形する。その後、成型した黒鉛粉体を２２０℃で熱硬化させ、成形硬化体を形成する。成形硬化体はシール材２７として、ファンケース吸込部に設けた突出部の裏側の空間２６に接着剤を用いて接着する。

なお、エポキシ樹脂配合量は２０％を超えると成型体の硬度が高くなり、組み立て時にファンケースが入らなくなるなどの支障が生じるため、２０％を超えないよう配合するのが望ましい。

以下にファンの回転動作に伴う、本発明の特徴を述べる。

インペラ本体が高速回転すると、前面シュラウド先端部２４は、シール材２７に押圧して組み立てられているため、前面シュラウド先端部２４はシール材２７を削りながら回転する。これにより、前面シュラウド先端部２４とシール材２７の密閉性が向上し、吸込口２８近傍に発生する気流の乱れを抑制し、インペラ本体の外周部の排気口から排出された空気が前面シュラウド２２とファンケース本体２１との間に回り込んで吸込口２８側に還流する現象を防止して、吸込口２８の吸い込み能力の低下を防止することができる。

また、シール材２７の主成分である黒鉛は潤滑性が高いため、モータ回転時の摩擦抵抗を低減し、摺動ロスを抑え、モータ回転時の損失を低減し、効率を改善することができる。

実施例１と同様の構成において、ファンケース本体２１の吸込口２８の外周部の環状突出部の裏側に、上記シール材２７を弾性接着剤で接着固定し、シール材２７に押圧して組み立てられた前面シュラウド先端部２４側に負荷がかかる様にする。弾性接着剤は、できるだけ弾性率が低いものがよく、２０ｋｇ／ｃｍ²が好ましい。これは、インペラ本体の軸中心に対しての偏心や振動などを吸収しやすく、シール材とインペラ先端部とのクリアランスを保つことができるためである。

上記の構成によれば、インペラ本体を組み立てる際、弾性接着剤の持つ柔軟性と反発力によって、シュラウド先端部２４がシール材２７に安定して押圧され、組み立てが容易になる。

実施例１と同様の構成において、シール材２７を以下の方法で形成する。

黒鉛８０％とエポキシ樹脂２０％をアセトンに溶かした液体を混合し、混合された液体を、乾燥、粉砕する。この粉砕した黒鉛粉体に二硫化モリブデン５％を加える。二硫化モリブデンを５％以上添加しても、摺動特性の改善は見られない。このため、コスト面からも５％とするのが望ましい。

上記で、二硫化モリブデン５％を加えた黒鉛粉体をファンケース本体２１の吸込口２８の外周部の環状突出部の裏側の空間２６の形状に合わせ、２ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力をかけて環状に成形する。その後、成型した黒鉛粉体を２２０℃で熱硬化させ、成形硬化体を形成する。成形硬化体はシール材２７として、ファンケース吸込部に設けた突出部の裏側の空間２６に圧接する。
（比較例）
以下に本発明の実施例と従来の技術の比較例について説明する。

図２は、従来の電動送風機用インペラおよびファンケースの吸込口近傍の部分断面図である。

ファンケース本体１６の吸込口１７の外周部内側にシリコーン樹脂を充填してシール材１９としている。インペラ本体は、前面シュラウド１４、後面シュラウド１５の内部にブレード１１を挟みこむ形で構成され、前面シュラウド先端部１８をシール材１９に押圧して組み立てられている。

上記従来の構成と本発明の実施例をＪＩＳに従い吸い込み効率を測定した結果を表１に示す。

上記結果よれば、１．５ｍ³の吸い込み量のときの効率を比較すると、比較例１に対して、実施例１〜３は、１％以上効率が改善している。これは、本発明実施例により、摺動損失と空気の漏れを抑えることができた結果であると考えられる。

以上のように、黒鉛の低摩擦性と研削性を利用することにより、前面シュラウド先端部１８とシール材１９の間の摩擦抵抗を減らすことができ、かつ前面シュラウド先端部１８がシール材１９を削りとることにより両者の密着度が向上し、吸込口への気流の還流現象を防止することができ、吸込み効率の向上を実現することができる。

本発明のシール材とシール構造を有する電動送風機は、高効率化を要求される電動送風機及び掃除機に有用である。

本発明の実施例１の構成を示す電動送風機用インペラ及びファンケースの断面図従来の電動送風機用インペラ及びファンケースの断面図従来の電動送風機の一部破断側面図

１、１６、２１ファンケース
２、１７、２８吸込口
３モータフレーム
４インペラ本体
５エアガイド
６モータ軸
７ナット
８モータ部
９、１４、２２前面シュラウド
１０、１５、２３後面シュラウド
１１ブレード
１２穴
１３インペラ排気口
１８、２４前面シュラウド先端部
１９、２７シール材としての成形硬化体
２５環状の突出部
２６突出部の裏側の空間

Claims

一対の前面シュラウド及び後面シュラウドと、前記一対のシュラウドの吸気側に設けた複数枚の三次元的曲面を持つインデューサと、同じく三次元的曲面を持ちインデューサと一体化したブレードと、インデューサ内側に設けたハブとから構成されたインペラにおいて、前記前面シュラウドの吸込側先端部を前記インデューサより前面に突き出すように形成し、前記インペラと対向して配したファンケース吸込口にシール部を設け、
前記シール部は、エポキシ樹脂を２０％以下含む黒鉛粉体を加圧成形後に熱硬化してなる成形硬化体が、弾性接着剤を介してファンケース吸込口に固定されたものであり、前記弾性接着剤は、前記成形硬化体を前記前面シュラウドの吸込側先端部に押圧することを特徴とする電動送風機。
前記成形硬化体が２０％のエポキシ樹脂と８０％の黒鉛からなることを特徴とする請求項１記載の電動送風機。
前記成形硬化体が、二硫化モリブデンをさらに含む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。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機を用いた掃除機。