JP5100515B2 - 電動送風機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電気掃除機に搭載され、電動機部で得られる回転力によりファンを回転させて吸塵のための送風作用を営む電動送風機に関する。

従来、電動機の回転軸及びこれに固定されたインペラ（ファン）を有した回転体の回転不釣合いを無くす修正ができるように、ファンから吐出された気流を電動機内に導くエアガイド（ディフューザ）が、ファンを囲む静翼部を有するとともに、この静翼部をエアガイドに対して取外し可能とした電動送風機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この技術では、静翼部がエアガイドから取付けられていない状態とすることにより、回転軸に固定されたインペラの周部がその側方に対して開放される。このため、インペラの前シュラウドの一部を切り取ることで実施される回転不釣合いの修正を、インペラが回転軸に固定された状態でその外周側から静翼部が邪魔になることなく行うことができる。

そして、前記静翼部はリング形の補助基板の上面に複数の静翼を固定してなり、この静翼部のエアガイドへの設置は、下面に戻り羽根が固着されたエアガイドの基板の周部に設けられた段差に、補助基板を着脱自在に嵌合してなされている。
特開２００２−２１３３９４号公報（段落0036−0038、図９−図１１）

前記エアガイドの基板に対する静翼部の配設において、インペラの回転中心と静翼部の中心とを一致させる（センター合わせ）必要がある。ところで、基板の段差と静翼部の補助基板との嵌合では、その嵌め合いの寸法公差の範囲内で、前記センター合わせの精度にばらつきがでることは妨げられない。しかも、基板の段差は、基板の外周よりも内側でかつインペラの外周近傍に形成されていて、前記嵌め合いの径が比較的小さいので、この径に対する前記寸法公差の影響が比較的大きい。

そのため、従来の電動送風機は、前記センター合わせの精度を高くする上では不利である。そして、センター合わせの精度が低い場合には、インペラから吐出される気流に偏りを生じる原因となり、この気流の偏りに伴い圧損が増えるので、送風性能が低下する。

更に、エアガイドの基板に対して静翼部が固定されることなく、この静翼部が、エアガイドの基板とファンケース（ファンカバー）とで挟持される構成である場合、この挟持力は部品の寸法公差によりばらつく。それにより、静翼部の固定が不十分となっている場合には、ファンの送風力で静翼部が周方向に動いて、このエアガイドの戻り羽根に対する静翼部の適正な位置関係が崩れてしまい、送風性能を低下させることが考えられる。

本発明の目的は、ディフューザの組立て精度を向上して送風性能の低下を抑制できる電動送風機を提供することにある。

本発明は、電動機部とファンとの間に配置されたディフューザが、円形でかつファンより大径をなした下流側ベースの裏面に下流側静翼を複数設けて形成するとともに、その下流側ベースをファンの後シュラウドに対向して配設されたディフューザ下流側部材と、下流側ベースの周部表面に重なるリング形の上流側ベースに上流側静翼を複数設けて形成されるとともに、ファンの吐出し口に上流側静翼を対向させてファンの周囲に配設されたディフューザ上流側部材とからなる電動送風機を前提としている。

そして、前記課題を解決するために、本発明は、上流側ベースと下流側ベースのいずれか一方に突起を設けるとともに、他方に前記突起に係合する係合凹部を設け、かつ、下流側ベースの外周に係合して上流側ベースを下流側ベースに嵌合した状態に組み合わせるセンタリング用の嵌合凸部を、上流側ベースの外周縁に複数設けたことを特徴としている。

本発明の電動送風機によれば、ディフューザ上流側部材とディフューザ下流側部材との嵌め合いの寸法公差の影響によるセンター合わせのばらつきを小さくできるとともに、ファンの送風力でディフューザ上流側部材がディフューザ下流側部材に対して周方向に動くことを防止できるので、ディフューザの組立て精度が向上されて送風性能の低下を抑制できる。

図１〜図８を参照して本発明の一実施形態を説明する。

図１中符号１は図示しない電気掃除機の掃除機本体に内蔵されて吸塵用の送風動作を営む電動送風機を示している。この電動送風機１は、電動機フレーム２、固定子１１、電機子１５、一対のブラシ装置８、ファン２１、ディフューザ３１、及びファンカバー４５などを備えている。電動機フレーム２、固定子１１、電機子１５、及び一対のブラシ装置８は、整流子電動機をなす電動機部Ｍを形成している。なお、電動機部Ｍはブラシレス電動機であってもよい。

金属製の電動機フレーム２は、フレーム本体３と、通気孔を有するフレーム端面板４を連結して形成されている。フレーム本体３は有底円筒状に形成され、その開口縁３ａは円環状をなして外側に張り出している。フレーム端面板４はフレーム本体３の開口を径方向に横切っていて、その両端部が開口縁３ａにねじ止めされている。フレーム端面板４の長手方向中央部に形成された軸受支え部４ａに軸受５が収容されている。フレーム本体３の開口と反対側に位置した端板部３ｂの中央部に軸受支え部３ｃが形成され、この軸受支え部３ｃに軸受６が収容されている。

固定子１１は、平面的に見た外形形状が略四角な固定子鉄心と、これに巻き付けられた固定子巻線を有している。固定子１１は、その四隅をフレーム本体３の円筒形周壁の内面に圧接させて電動機フレーム２内に固定されている。固定子鉄心の外面とこれに対向した前記円筒形周壁の内面との間にフレーム内風路１２（図１に一つのみ図示する）が形成されている。このフレーム内風路１２の下流側、つまり、固定子１１と端板部３ｂとの間に位置して円筒形周壁に複数の排気孔１３（図１に一つのみ図示する）が開けられている。フレーム内風路１２はその上流側に位置されたフレーム本体３の開口に連通している。

電機子１５は、回転軸１６に、電機子巻線１７ａが巻かれた電機子鉄心１７、及び電機子巻線１７ａの巻線端末が接続された整流子１８を取付けて形成されている。電機子１５は、その回転軸１６を軸受５，６に回転自在に支持させることによって、固定子１１の内側を貫通して電動機フレーム２内に取付けられている。この取付けによって、整流子１８は、電機子鉄心１７と軸受６との間に配設されているとともに、回転軸１６は軸受５を貫通して電動機フレーム２の外部に突出されている。一対のブラシ装置８は、フレーム本体３に対して電気絶縁されて取付けられていて、フレーム本体３を半径方向に貫通して設けられている。これらのブラシ装置８が有したカーボンブラシ８ａはコイルばね８ｂによって整流子１８に押付けられている。

前記ファン２１、ディフューザ３１、及びファンカバー４５はファン部Ｆを形成している。

詳しくは、図１に示すようにファン２１は回転軸１６にナット２２により連結されている。ファン２１は、遠心型のものであって、円板状の後シュラウド２３と、この後シュラウド２３に対向する前シュラウド２４とを、複数の遠心羽根２５で連結してなる。このファン２１の周部には吐出し口２１ａが形成され、前シュラウド２４の中央部には吸込み口２１ｂが設けられている。

吐出し口２１ａから吐出された気流を静圧化して電動機フレーム２のフレーム内風路１２に向けて案内するディフューザ３１は、図２〜図５等に示すようにディフューザ下流側部材３２と、これに組み合わされたディフューザ上流側部材３６とで作られている。これらの部材は合成樹脂の成型品である。

ディフューザ下流側部材３２は、円形をなした板状の下流側ベース３３の裏面（下流側の面）に複数の下流側静翼３４を一体に設けて形成されている。下流側ベース３３の直径はファン２１の直径より大きい。各下流側静翼３４は、略円弧状をなして下流側ベース３３の外周からこの下流側ベース３３の中央部にわたって延びている。隣接した下流側静翼３４間にディフューザ３１の下流側風路ＰＢが形成されている。これら下流側風路ＰＢの風路断面積は、後述する上流側風路ＰＦの風路断面積より大きく、かつ、下流側ベース３３の外周から中央部に行くに従って次第に大きく形成されている。

下流側ベース３３の周部３３ａの表面（上流側の面）は平坦面からなる。図３及び図６に示すように下流側ベース３３の周部３３ａには係合凹部３５が設けられている。係合凹部３５は例えば下流側ベース３３の周面３３ｂに開放している。係合凹部３５は例えば一つ設けられているが、複数設けることもできる。

ディフューザ上流側部材３６は、リング形をなした板状の上流側ベース３７の表面（上流側の面）に複数の上流側静翼３８を一体に設けて形成されている。上流側ベース３７の外径及び内径はいずれもファン２１の直径より大きく、かつ、その外径は下流側ベース３３と同じ径で作られている。各上流側静翼３８は、上流側ベース３７の周方向に沿って等間隔で設けられていて、いずれも略円弧状をなしている。隣接した上流側静翼３８間にディフューザ３１の上流側風路ＰＦが形成されている。これら上流側風路ＰＦの風路断面積は、ファン２１に接近して対向する上流側風路ＰＦの気流入口からファン２１に対して最も離れた上流側風路ＰＦの気流出口に行くに従い次第に大きく形成されている。

各上流側静翼３８の気流出口側の翼端部３８ａ（図２参照）は、図３に示すように上流側ベース３７の外周３７ａに対して斜めに突出しているとともに、これら翼端部３８ａは上流側ベース３７の周方向に一定間隔で配設されている。そして、ディフューザ上流側部材３６には、図３及び図７に示すように上流側静翼３８の翼端部３８ａと上流側ベース３７の外周３７ａとにわたるセンタリング用の嵌合凸部３９が設けられている。

これら複数の嵌合凸部３９は楔状をなしている。これとともに、各嵌合凸部３９は、上流側静翼３８の裏側に突出されていて、図５に示すように下流側ベース３３の周面３３ｂに係合することができる厚みを有して形成されている。そのために、上流側ベース３７の外周縁に設けられた各嵌合凸部３９は、上流側ベース３７の裏面と面一ではなく、この裏面との間に段差を形成している。この段差の高さ寸法Ａ（図５参照）は下流側ベース３３の厚みに等しい。下流側ベース３３の周面３３ｂに対する各嵌合凸部３９の嵌合面３９ａ（図３参照）は、周面３３ｂと同じ曲率の円弧面で形成されている。各嵌合凸部３９の表面（上流側面）は、図２に示すように上流側ベース３７の表面と面一である。

なお、本実施形態では既述のようにセンタリング用の嵌合凸部３９を設けたが、これに代えて、隣接する上流側静翼３８に連続することなくこれらの間に嵌合凸部３９を設けることも可能である。しかし、以上説明したように嵌合凸部３９を上流側静翼３８の翼端部３８ａと上流側ベース３７の外周３７ａとにわたって設けた構成は以下の点で好ましい。前記構成によれば、嵌合凸部３９が、上流側風路ＰＦから下流側風路ＰＢに流れ込む気流を乱して圧損増加の因子とならないようにできる。これとともに、前記構成によれば、上流側静翼３８の翼端部３８ａの表面積が増やされるに伴い、気流が、上流側風路ＰＦの気流出口から下流側風路ＰＢの気流入口に円滑に流れ込むようにできる。更に、前記構成によれば、ディフューザ上流側部材３６を成形する金型の構造が複雑化しない。

図３及び図７に示すように上流側ベース３７の外周部裏面には突起４０が突設されている。この突起４０は、ディフューザ３１を組立てた状態で前記係合凹部３５に係合されて、係合凹部３５とともにディフューザ上流側部材３６をディフューザ下流側部材３２の周方向に位置決めするために設けられている。

前記構成のディフューザ３１のディフューザ下流側部材３２は、図１に示すようにフレーム本体３の開口縁３ａを覆ってファン２１と電動機フレーム２との間に配置されていて、フレーム端面板４の中央部にねじ止めされている。そのため、ディフューザ下流側部材３２の下流側ベース３３はファン２１の後シュラウド２３に対向して配設されている。

ディフューザ上流側部材３６は、下流側ベース３３の周部３３ａの表面に重ねてディフューザ下流側部材３２に組み合わされている。この場合、突起４０を係合凹部３５に係合させるとともに、各嵌合凸部３９を下流側ベース３３の周面３３ｂに係合させて、ディフューザ上流側部材３６がディフューザ下流側部材３２に嵌合された状態に組み合わされている。

この組み立てによって、ディフューザ上流側部材３６が、ファン２１の周囲に配設されるとともに、このファン２１の吐出し口２１ａと各上流側静翼３８とが対向される。又、ディフューザ下流側部材３２とディフューザ上流側部材３６との合わせ面からのエア漏れを防止するために、図５に示すように気密材４１が用いられている。気密材４１は、上流側ベース３７の内周と下流側ベース３３の表面とにわたり設けられているとともに、上流側ベース３７の内周に沿って連続して塗布されている。この気密材４１には接着剤を用いることが好ましい。なお、気密材４１はリング形をなして上流側ベース３７と下流側ベース３３とで挟まれるシートであっても良いが、接着性を有した気密材を塗布して設ける方が低コストで実施できる点で好ましい。又、気密材４１は省略することも可能である。

ファンカバー４５は、例えば金属製であって、図１に示すようにファン対向部４６と、嵌合筒部４７と、静翼押え部４８とを備えている。

ファン対向部４６はその中央部にファン２１の吸込み口２１ｂに対向する吸気口４６ａを有している。嵌合筒部４７は、ディフューザ３１及び開口縁３ａに嵌合される部分であって、その内径は、ディフューザ３１及び開口縁３ａの外径に略等しい。静翼押え部４８は、ファン対向部４６と嵌合筒部４７を一体に連続し、かつ、上流側静翼３８を抑える部位である。

前記構成の電動送風機１を組立てるには、まず、既に組立てられた電動機部Ｍのフレーム本体３にディフューザ３１のディフューザ下流側部材３２をねじ止めしてから、この上に位置されるファン２１を回転軸１６に取付ける。次に、ディフューザ下流側部材３２の周部にディフューザ上流側部材３６を上方から嵌合してディフューザ３１を組立てる。この後、必要により気密材４１を塗布する。最後に、ファンカバー４５を電動機部Ｍの開口縁３ａに嵌合してファン部Ｆを組立てる。以上の手順で電動送風機１が組立てられる。この組立てによって、ディフューザ上流側部材３６とこの下側のディフューザ下流側部材３２の周部とが、フレーム本体３の開口縁３ａとファンカバー４５の静翼押え部４８とで挟まれる。

以上の組立て手順の説明から明らかなように、ディフューザ上流側部材３６の取付けは、ファン２１の回転軸１６への取付け後に行われる。そのため、図８に示すように回転軸１６に取付けられたファン２１がその周囲をディフューザ上流側部材３６で囲まれていない状態で、電機子１５及びファン２１を有した回転体の回転不釣合いの修正を、ファン２１の側方向から前シュラウド２４の一部を削り取って実施できる。この修正作業はディフューザ上流側部材３６に妨げられることなく行えるので、容易である。そして、回転不釣合いの修正が施された電動送風機１は、その運転時の振動を低減できる。

電動送風機１の電動機部Ｍへの通電がなされると、電機子１５とともにファン２１が回転されることにより、気流が、ファンカバー４５の吸気口４６ａ、ファン２１、ディフューザ３１、フレーム内風路１２、及び排気孔１３を、この記載順に流通して、電気掃除機の吸塵用の送風動作が営まれる。

電動送風機１の組立てにおいて、ディフューザ下流側部材３２の下流側ベース３３上にディフューザ上流側部材３６を配設してディフューザ３１を組立てる場合、このディフューザ上流側部材３６が有した複数の嵌合凸部３９の夫々を、下流側ベース３３の周面３３ｂに被さるように係合させることで、ディフューザ上流側部材３６が下流側ベース３３に嵌合される。これにより、ファン２１の回転中心とディフューザ上流側部材３６の中心とが一致される。

このセンター合わせにおいて、嵌め合いの寸法公差の範囲内で前記センター合わせの精度にばらつきがでることは妨げられないが、前記嵌め合いの径が最大であるので、この径に対する前記寸法公差の影響を小さくできる。そのため、前記センター合わせのばらつきが小さくなって、ディフューザ３１の組立て精度を向上できる。

しかも、各嵌合凸部３９が位置されている上流側ベース３７の外周部は、内周部に比較して可撓変形させることが容易である。このため、各嵌合凸部３９の円弧面からなる嵌合面３９ａを結んで描かれる仮想円の直径を、下流側ベース３３の直径に対してマイナス気味（若干小さめ）にして成形することが望ましい。こうした構成を採用した場合には、上流側ベース３７の外周部の若干の可撓変形を伴って、嵌合凸部３９の嵌合面３９ａを下流側ベース３３の周面３３ｂに隙間なく接触させてディフューザ上流側部材３６を下流側ベース３３に嵌合させることができる。それにより、前記センター合わせの精度をより高くできる。

以上のようにディフューザ３１を組立てる際、ディフューザ上流側部材３６を下流側ベース３３の周面３３ｂに沿って回転操作させることにより、上流側ベース３７の突起４０を下流側ベース３３の係合凹部３５に係合させる。それにより、下流側ベース３３に対する上流側ベース３７の面接触が突起４０をスペーサとして妨げられることがなくなり、全ての嵌合凸部３９が下流側ベース３３の周面３３ｂに引っ掛かった状態に係合されるとともに、ディフューザ下流側部材３２に対するディフューザ上流側部材３６の周方向の位置が規制される。

このため、ディフューザ上流側部材３６が、下流側ベース３３の周部３３ａに接着止めされることなく、ファンカバー４５の静翼押え部４８と下流側ベース３３の周部３３ａとで単に挟設されていて、寸法公差によりディフューザ上流側部材を挟んで保持する信頼性が低下している場合であっても、電動送風機１の運転時にファン２１の送風力で、ディフューザ上流側部材３６がディフューザ下流側部材３２に対して周方向に動かないようにできる。したがって、この点でもディフューザ３１の組立て精度が向上されて、ディフューザ上流側部材３６の気流出口とディフューザ下流側部材３２の気流入口との適正な相互位置関係が狂うことを防止できる。

以上のように前記構成の電動送風機１は、ディフューザ上流側部材３６とディフューザ下流側部材３２との嵌め合いの寸法公差の影響によるセンター合わせのばらつきが小さいので、ファン２１から吐出される気流の偏りを生じ難くできて、気流の偏りに伴う圧損増加による送風性能の低下を抑制できる。これとともに、ディフューザ上流側部材３６の気流出口とディフューザ下流側部材３２の気流入口との適正な相互位置関係を維持できるので、これら流出口と気流入口との間で圧損が増加する恐れがなくなり、送風性能の低下を抑制できる。

更に、ディフューザ３１の外周でディフューザ上流側部材３６とディフューザ下流側部材３２とを嵌合したので、正規の位置で嵌合しているか否かを目視で判別し易い。これに対して、特許文献１のようにディフューザの内周側で嵌合させる構成では、その間近にファンの吐出し口が位置されているとともに、この吐出し口とディフューザとの隙間が小さいので、前記内周側での嵌合が正規の位置で嵌っているのかどうかを目視で判別し難い。

なお、前記一実施形態では、ディフューザ下流側部材３２の下流側ベース３３に係合凹部３５を設け、ディフューザ上流側部材３６の上流側ベース３７に突起４０を設けたが、これに代えて、係合凹部３５を上流側ベース３７に設けるとともに突起４０を下流側ベース３３に設けて実施することもできる。

本発明の一実施形態に係る電動送風機を一部断面して示す側面図。 図１の電動送風機が備えるディフューザを示す斜視図。 図２のディフューザを分解して示す斜視図。 図２のディフューザを分解して示す斜視図。 図２のディフューザを示す断面図。 図２のディフューザが有したディフューザ下流側部材を示す平面図。 図２のディフューザが有したディフューザ上流側部材を示す裏面図。 図１の電動送風機をその回転不釣合いの修正を行うのに適した半組立て状態で示す斜視図。

符号の説明

１…電動送風機、２…電動機フレーム、Ｍ…電動機部、１５…電機子、１６…回転軸、Ｆ…ファン部、２１…ファン、２１ａ…吐出し口、２３…後シュラウド、３１…ディフューザ、３２…ディフューザ下流側部材、３３…下流側ベース、３３ａ…下流側ベースの周部、３３ｂ…下流側ベースの周面、３４…下流側静翼、３５…係合凹部、３６…ディフューザ上流側部材、３７…上流側ベース、３７ａ…上流側ベースの外周、３８…上流側静翼、３９…嵌合凸部、４０…突起、４１…気密材、４５…ファンカバー、４８…静翼押え部

Claims (2)

1. 電動機部とこの電動機部の回転軸に連結されたファンとの間に、前記ファンから吐出される風を導くディフューザが配置されるとともに、このディフューザの周部が前記電動機の電動機フレームとファンカバーとで挟まれた電動送風機において、
   前記ディフューザが、円形でかつ前記ファンより大径をなした下流側ベースの裏面に下流側静翼を複数設けてなるとともに、前記下流側ベースを前記ファンの後シュラウドに対向して配設されたディフューザ下流側部材と、前記下流側ベースの周部表面に重なるリング形の上流側ベースに上流側静翼を複数設けてなるとともに、前記ファンの吐出し口に前記上流側静翼を対向させて前記ファンの周囲に配設されたディフューザ上流側部材とを備え、
   前記上流側ベースと前記下流側ベースのいずれか一方に突起を設けるとともに、他方に前記突起に係合する係合凹部を設け、かつ、前記下流側ベースの外周に係合して前記上流側ベースを前記下流側ベースに嵌合した状態に組み合わせるセンタリング用の嵌合凸部を、前記上流側ベースの外周縁に複数設けたことを特徴とする電動送風機。
2. 前記上流側ベースと前記下流側ベースとの間をシールする気密材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。

Images