JP4978211B2 - 電動送風機とそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、送風効率の高い電動送風機とそれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来、この種の電動送風機として、送風効率を高めるために、ファンケースとファンケーススペーサの気密性を確保することが種々提案されている。

すなわち、樹脂製のファンケーススペーサを板金製のファンケースへ吸気上流側から挿入し、溶着することにより固定するとともに、ファンケーススペーサのシーリング部とインペラの吸込口との間のラビリンス隙間は、ファンケースを圧入する際、シーリング部をインペラの吸込口に当接させた後（または当接させながら）、当接したシーリング部をインペラの回転により切削するようにしたもの（例えば、特許文献１参照）、ファンケースとファンケーススペーサの間に気密性の高い弾性体を介して固定するか一体成形により固定するもの（例えば、特許文献２参照）、ファンケーススペーサの外周に微小の突部をファンケース側に向けて設け、樹脂の弾性を利用してファンケースとの気密性を向上させて固定するもの（例えば、特許文献３参照）などが知られている。

図７は、前記従来の構成のうち、特許文献１参照の構成を示している。

図に示すように、電動送風機は、電動機の回転軸３０に固定され高速で回転するインペラ３１と、インペラ３１を覆うように電動機のフレームに圧入固定された板金製のファンケース３２と、ファンケース３２の中央部の吸気開口部３２ａに装備するとともにインペラ３１の吸込口３６方向へ突出した略円筒状のシーリング部３３を有する樹脂製のファンケーススペーサ３４とを有し、このファンケーススペーサ３４の固定部３７である突出した複数の突部３５をファンケース３２へ吸気上流側３２ｂから吸気開口部３２ａへ挿入し、ファンケーススペーサ３４をファンケース３２の中央部に熱溶着などで溶着することにより固定している。

さらに、ファンケーススペーサ３４のシーリング部３３とインペラ３１の吸込口３６との間のラビリンス隙間Ａは、ファンケース３２を電動機のフレームへ圧入する際に、シーリング部３３をインペラ３１の吸込口３６に当接させた後（または当接させながら）、当接したシーリング部３３を、インペラ３１を回転させ切削することにより形成する構成としている。なお、インペラ３１の吸込口３６におけるシーリング部３３への当接部は金属製としている。
特開平５−７６１５３号公報 特開平５−２２６９７号公報 特開２０００−６４９９３号公報

しかしながら、前記特許文献１参照における従来の構成では、ファンケース３２を電動機のフレームに圧入する際に、シーリング部３３とインペラ３１の吸込口３６が当接して、この箇所でも圧入されているため、シーリング部３３に大きな力がかかる。この力がシーリング部３３と一体で構成されているファンケーススペーサ３４、そしてその固定部３７へと伝わる。そのため、ファンケーススペーサ３４を溶着固定している固定部３７が図７（ｂ）に示すようにファンケース３２から外れて隙間Ｅが生じ、ファンケース３２とファンケーススペーサ３４の気密性が低下し、隙間Ｅからファンケース３２の外側へ空気が漏れて送風効率が低下するという課題を有していた。

また、特許文献２、３参照における従来の構成では、気密性の高い弾性体を用いるか、ファンケーススペーサの外周に微小の突部をファンケース側に向けて設けても、ファンケーススペーサ３４が略円環状であるため、ファンケーススペーサ３４全体がファンケース３２から浮くような形で外れてしまうため、気密性確保が十分に行えない場合がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ファンケーススペーサのシーリング部とインペラの吸込口が当接して圧入されて、シーリング部に大きな力がかかっても固定部が外れて気密性が損なわれず、送風効率を高めた電動送風機とそれを用いた電気掃除機を提供することを目的とする。

前記従来の従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、電動機と、前記電動機の回転軸に固定されたインペラと、前記インペラを覆って前記電動機のフレームに圧入固定されたファンケースと、前記ファンケースの中央部の吸気開口部に装備するとともに前記インペラの吸込口方向へ突出した筒状のシーリング部を有する樹脂製のファンケーススペーサとを有し、前記ファンケーススペーサは、前記シーリング部と前記ファンケースへの固定部との間に、前記ファンケースを前記フレームに圧入固定する際に前記シーリング部が前記ファンケースの吸気上流側へと変形可能な変形部を設け、前記変形部は、前記固定部側の外周端近傍で屈曲し前記ファンケーススペーサの前記シーリング部と前記固定部間を延長させて弾性変形する屈曲部で構成したものである。

これによって、シーリング部とインペラの吸込口が当接して圧入されて、シーリング部に大きな力がかかっても変形部が変形することで固定部には大きな力がかからないため、固定部が外れることなく、真空圧が高まり、気密性を確保し送風効率を高めることができるものである。また、シーリング部から固定部までの実長を長く確保できるので、固定部にかかる力をより減衰させることができる。また、シーリング部と固定部がほぼ近接して形成されている場合に比べて屈曲部の大きさを大きくすることが容易で高い弾力性能を構成することができる。

本発明の電動送風機を用いた電気掃除機は、吸引性能の高い、消費エネルギーを抑えた電気掃除機を実現することができる。

本発明の電動送風機とそれを用いた電気掃除機は、気密性が損なわれず、送風効率を高め、吸引性能の高いものとすることができる。

第１の発明は、電動機と、前記電動機の回転軸に固定されたインペラと、前記インペラを覆って前記電動機のフレームに圧入固定されたファンケースと、前記ファンケースの中央部の吸気開口部に装備するとともに前記インペラの吸込口方向へ突出した筒状のシーリング部を有する樹脂製のファンケーススペーサとを有し、前記ファンケーススペーサは、前記シーリング部と前記ファンケースへの固定部との間に、前記ファンケースを前記フレームに圧入固定する際に前記シーリング部が前記ファンケースの吸気上流側へと変形可能な変形部を設け、前記変形部は、前記固定部側の外周端近傍で屈曲し前記ファンケーススペーサの前記シーリング部と前記固定部間を延長させて弾性変形する屈曲部で構成した電動送風機とするものである。これによって、シーリング部とインペラの吸込口が当接して圧入されて、シーリング部に大きな力がかかっても変形部が変形することで固定部には大きな力がかからないため、固定部が外れることなく、真空圧が高まり、気密性を確保し送風効率を高めることができる。

また、シーリング部が常にインペラの吸込口へ圧接することでシーリング部とインペラの吸込口との密着性を増すことができ、ラビリンス隙間を小さくできるとともに、塑性変形とは異なり、組立後、また運転中に徐々にラビリンス隙間が拡大することを抑えることができる。特に、運転中は吸込み圧力が増すとインペラが吸気上流側、すなわちシーリング部側へ移動し、吸込み圧力が減ると電動機側へ戻ることを繰り返すため、弾性変形する屈曲部としたことで全ての運転状態でラビリンス隙間を自動的に最小とし、簡易な構成で気密性を確保することができる。

また、シーリング部から固定部までの実長を長く確保できるので、固定部にかかる力をより減衰させることができる。また、シーリング部と固定部がほぼ近接して形成されている場合に比べて屈曲部の大きさを大きくすることが容易で高い弾力性能を構成することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の電動送風機を有する電気掃除機としたことにより、吸引性能の高い、消費エネルギーを抑えた電気掃除機を実現することができる。

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。

（参考の形態１）
図１、図２は、本発明の参考の形態１における電動送風機を示している。

図に示すように、本参考の形態における電動送風機１は、高速で回転する回転子２を有する電動機３と、回転子２の回転軸４に固定されて回転するインペラ５と、インペラ５を覆うように電動機３のフレーム６に圧入固定された板金製のファンケース７と、前記ファンケース７の中央部の吸気開口部７ａに装備するとともに前記インペラ５の吸込口５ａ方向へ突出した筒状のシーリング部８を有する樹脂製のファンケーススペーサ９とを有している。

前記ファンケーススペーサ９は、前記シーリング部８と前記ファンケース７への固定部１２との間に、前記ファンケース７を前記フレーム６に圧入固定する際に前記シーリング部８がファンケース７の吸気上流側７ｂへと変形可能な変形部１３を設けているものである。ファンケーススペーサ９の固定部１２は、突出した複数の突部１０を有し、ファンケース７へ吸気上流側７ｂから吸気開口部７ａに挿入し、その後、熱溶着などで溶着することにより固定されている。

また、ファンケーススペーサ９のシーリング部８とインペラ５の吸込口５ａとの間のラビリンス隙間Ａは、ファンケース７を電動機３のフレーム６へ圧入する際に、シーリング部８をインペラ５の吸込口５ａに当接させた後（または当接させながら）、当接したシーリング部８を、インペラ５を回転させ切削することにより形成する構成としている。なお、インペラ５の吸込口５ａにおけるシーリング部８への当接部は金属製としている。

また、変形可能な変形部１３は、弾性変形可能な弾性変形部とした。これにより、シーリング部８が常にインペラ５の吸込口５ａへ圧接することでシーリング部８とインペラ５の吸込口５ａとの密着性を増し、ラビリンス隙間Ａを小さくしている。また、塑性変形とは異なり、組立後、また運転中に徐々にラビリンス隙間Ａが拡大することを抑えている。特に、運転中は吸込み圧力が増すとインペラ５が吸気上流側７ｂ、すなわちシーリング部８側へ移動し、吸込み圧力が減ると電動機３側へ戻ることを繰り返すため、弾性変形部とすることで全ての運転状態でラビリンス隙間Ａを自動的に最小とし、簡易な構成で気密性を確保している。

本参考の形態では、変形部１３は、ファンケーススペーサ９のインペラ５側に環状のスリット部１４を設けて構成している。これにより、簡易に変形部１３を構成することができる。また、樹脂製のファンケーススペーサ９を成形後に追加切削加工などでスリット部１４を施すこともでき、容易に変形部１３を追加することもできる。そして、インペラ５側にスリット部１４を設けたので、吸気上流側７ｂを含む空気流路内での乱れを発生させずに高い送風効率を維持することができる。なお、スリット部１４を含むファンケーススペーサ９は樹脂製であるのでスリット部１４の前後で高い弾力性能を有している。

以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。

ファンケース７の取付けで電動機３のフレーム６へ圧入する際、シーリング部８をインペラ５の吸込口５ａに当接させることになるが、このときシーリング部８もインペラ５の吸込口５ａに圧入される状態となる。シーリング部８に力がかかるとファンケーススペーサ９全体に力がかかり、固定部１２にも大きな力が及ぼそうとするが、シーリング部８と固定部１２の間に変形部１３を設けているので、この変形部１３のスリット部１４に応力が集中して変形することによって固定部１２にかかろうとする力を緩和し、結果として固定部１２にかかる力を抑えることができる。

ファンケース７を取付け後、電動機３に電源が印加されると回転子２が高速で回転する。次に回転子２が回転することにより回転軸４に固定されたインペラ５が回転する。よって、インペラ５が高速回転することによりファンケーススペーサ９から空気を吸い込み（矢印Ｂ）、インペラ５の内部を通って電動機３の内部へ導かれる（矢印Ｃ）。その後、電動機３の内部へ導かれた空気は電動機３を冷却しながら外部へ排出される（矢印Ｄ）。

このとき、シーリング部８をインペラ５の吸込口５ａに当接させているので、当接したシーリング部８を、インペラ５を回転させ切削することによりラビリンス隙間Ａを形成している。

以上のように、本参考の形態においては、ファンケーススペーサ９はシーリング部８とファンケーススペーサ９のファンケース７への固定部１２との間に、ファンケース７を電動機３のフレーム６へ圧入した際にシーリング部８が吸気上流側７ｂへと変形可能な変形部１３を設けたことにより、シーリング部８とインペラ５の吸込口５ａが当接し圧入されて、シーリング部８に大きな力がかかっても変形部１３が変形することで固定部１２には大きな力がかからないため、固定部１２が外れることなく、気密性を確保することができるものである。

この結果、シーリング部８とインペラ５の吸込口５ａとのラビリンス隙間Ａを最小にすると同時に、ファンケース７とファンケーススペーサ９の気密性を十分に確保できるため、真空圧が高まり、電動送風機１の送風効率を高めることができるものである。

また、本参考の形態においては、変形部１３を、弾性変形可能な弾性変形部としたことにより、シーリング部８が常にインペラ５の吸込口５ａへ圧接することでシーリング部８とインペラ５の吸込口５ａとの密着性を増すことができ、ラビリンス隙間Ａを小さくできるとともに、塑性変形とは異なり、組立後、また運転中に徐々にラビリンス隙間Ａが拡大することを抑えることができる。特に、運転中は吸込み圧力が増すとインペラ５が吸気上流側７ｂ、すなわちシーリング部８側へ移動し、吸込み圧力が減ると電動機３側へ戻ることを繰り返すため、弾性変形部としたことで全ての運転状態でラビリンス隙間Ａを自動的に最小とし、別途ＰＴＦＥなどの弾性部材を必要とすることなく簡易な構成で気密性を確保することができる。

また、本参考の形態においては、変形部１３を、インペラ５側に環状をしたスリット部１４を設けた構成としたことにより、簡易に変形部１３を構成することができる。また、樹脂製ファンケーススペーサ９を成形後に追加切削加工などでスリット部を施すこともでき、容易に変形部１３を追加することもできる。そして、インペラ５側にスリット部１４を設けたので、吸気上流側７ｂを含む空気流路内での乱れを発生させずに高い送風効率を維持することができる。

（参考の形態２）
図３は、本発明の参考の形態２における電動送風機の要部を示している。参考の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本参考の形態においては、変形部１３を、ファンケーススペーサ９の吸気上流側７ｂに環状をしたスリット部１５を設けて構成としたものである。

これにより、容易に変形部１３を構成することができる。また、樹脂製のファンケーススペーサ９を成形後に追加切削加工などでスリットを施すこともでき、容易に変形部１３を追加することもできる。特に、ファンケーススペーサ９をファンケース７に固定後、外部から容易にスリット部１５を設けることもできる。そして、吸気上流側７ｂ、すなわちインペラ５とは反対側にスリット部１５を設けたので、インペラ５側での表面積の増加による円板回転摩擦損失の増大や凹凸の増加による剥離に起因する損失の増大を防ぎ、高い送風効率を維持することができる。

（参考の形態３）
図４は、本発明の参考の形態３における電動送風機の要部を示している。参考の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本参考の形態においては、変形部１３を、環状の薄肉部１６を設けて構成したものである。薄肉部１６は、ファンケーススペーサ９のインペラ５側と吸気上流
側７ｂ、あるいはそのいずれか一方を削って構成したものである。

これにより、変形部１３が変形する際に応力集中による破損を防ぐことができる。また、高い弾力性能で構成することもできる。

変形部が変形する際に応力集中による破損を防ぐことができる。また、高い弾力性能で構成することもできる。

また、ファンケース７とファンケーススペーサ９の隙間が無くなることで、隙間を流れる気流音を無くすこともできる。

（実施の形態１）
図５は、本発明の実施の形態１における電動送風機の要部を示している。参考の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態においては、変形部１３を、屈曲した屈曲部１８により構成したものである。屈曲部１８は、ファンケーススペーサ９のシーリング部８と固定部１２間を延長し、固定部１２側の外周端近傍で大きく屈曲させている。

このように、変形部１３を、屈曲した屈曲部１８により構成したことにより、シーリング部８から固定部１２までの実長を長く確保できるので、固定部１２にかかる力をより減衰させることができる。また、シーリング部８と固定部１２がほぼ近接して形成されている場合に比べて屈曲部１８を大きくすることが容易で高い弾力性能を構成することができる。

また、屈曲部１８は小型化を図るためにファンケーススペーサ９の外周端ではなく、途中部分に設けてもよい。また、シーリング部８と屈曲部１８との間に、波型の弾性変形可能な弾性変形部を設けることで、より弾力性能を高めることもできる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における電気掃除機を示している。

図に示すように、掃除機本体１９内に、実施の形態１〜２のいずれか１つの電動送風機１を有し、吸引ノズル２０から延長パイプ２２、ホース２３を介して空気流とともに塵埃を吸引し、集塵室２１に塵埃を蓄えるものである。

ここで、電動送風機１は、気密性が損なわれず、送風効率を高め、吸引性能の高いものであるため、消費エネルギーを抑えすぐれた電気掃除機を実現することができる。

以上のように、本発明にかかる電動送風機とそれを用いた電気掃除機は、気密性が損なわれず、送風効率を高め、吸引性能の高いものとすることができるので、電動送風機としては電気掃除機などの家庭用電化機器はもちろんのこと、圧縮機、タービン、液体用ポンプなどの産業機器にも適用可能できる。また、電気掃除機とすれば家庭用、業務用を問わず消費エネルギーを抑えた実用的なものが提供できる。

本発明の参考の形態１における電動送風機を半断面にして示した正面図 （ａ）同電動送風機のファンケーススペーサ部分の部分断面図（ｂ）同ファンケーススペーサとインペラとファンケースの関係を示す半断面図 （ａ）本発明の参考の形態２における電動送風機のファンケーススペーサ部分の部分断面図（ｂ）同ファンケーススペーサとインペラとファンケースの関係を示す半断面図 （ａ）本発明の参考の形態３における電動送風機のファンケーススペーサ部分の部分断面図（ｂ）同ファンケーススペーサとインペラとファンケースの関係を示す半断面図 （ａ）本発明の実施の形態１における電動送風機のファンケーススペーサ部分の部分断面図（ｂ）同ファンケーススペーサとインペラとファンケースの関係を示す半断面図 本発明の実施の形態２における電気掃除機の断面図 （ａ）従来の電動送風機のファンケーススペーサ部分の部分断面図（ｂ）同ファンケーススペーサとインペラとファンケースの関係を示す半断面図

１ 電動送風機
３ 電動機
４ 回転軸
５ インペラ
６ フレーム
７ ファンケース
７ａ 吸気開口部
７ｂ 吸気上流側
８ シーリング部
９ ファンケーススペーサ
１２ 固定部
１３ 変形部
１４、１５ スリット部
１６ 薄肉部
１８ 屈曲部

Claims (2)

1. 電動機と、前記電動機の回転軸に固定されたインペラと、前記インペラを覆って前記電動機のフレームに圧入固定されたファンケースと、前記ファンケースの中央部の吸気開口部に装備するとともに前記インペラの吸込口方向へ突出した筒状のシーリング部を有する樹脂製のファンケーススペーサとを有し、前記ファンケーススペーサは、前記シーリング部と前記ファンケースへの固定部との間に、前記ファンケースを前記フレームに圧入固定する際に前記シーリング部が前記ファンケースの吸気上流側へと変形可能な変形部を設け、前記変形部は、前記固定部側の外周端近傍で屈曲し前記ファンケーススペーサの前記シーリング部と前記固定部間を延長させて弾性変形する屈曲部で構成した電動送風機。
2. 請求項１に記載の電動送風機を有する電気掃除機。