JP5246006B2 - 電動送風機及びこれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は送風効率を高めた電動送風機及びそれを用いた電気掃除機に関するものである。

近年、電動送風機を用いた電気掃除機は、じゅうたん掃除などを効果的に行うため高出力化の傾向にある。

以下に従来の電動送風機について、図７、図８及び図９に基づいて説明する。図７は、従来の電動送風機の半断面図、図８は電動送風機のインペラとエアガイドのみを抽出して描いた斜視図であり、矢視により、流れ変更部の翼１０の一部拡大図を示している。図９は同平面図を表している。

図７に示すように、電動機部１は金属製のブラケット２によって覆われ、回転軸３にインペラ４を取付けている。インペラ４の周囲には樹脂製のエアガイド５が配置されており、インペラ４とエアガイド５は主に板金製であるファンケース６によって覆われている。ファンケース６は中央部に吸気口７を有しており、ブラケット２に圧入固定されている。ブラケット２には、排気口８が備えられている。

エアガイド５は吸気口７側に複数の静翼９、静翼９の外周端に流れ変更部の翼１０、電動機１側に複数の戻り通路の翼１１、これらの翼が形成される基板１２から構成される。

また、エアガイド５を覆うファンケース６壁面と静翼９及び基板１２によって徐々に流路面積が拡大していくディフューザ通路部１３が形成されている。

また、ファンケース６壁面と流れ変更部の翼１０によって流れ変更部１４が形成されている。

また、ブラケット２の平面部と戻り通路の翼１１及び基板１２によって戻り流路部１５が形成されている。

また、流れ変更部１４に位置するファンケース６壁面には開口部１６が設けられている。

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、図７，８，９を用いて説明する。

電動送風機に電力が供給されると、電動機部１が動作し回転軸３が高速で回転し、それに伴って回転軸３に固定されたインペラ４が高速で回転する。その結果、吸気口７からインペラ４へと空気が吸引され、エアガイド５のディフューザ通路部１３へ排出される（矢印Ｂ）。このとき、空気はインペラ４の回転により回転軸３を中心として回転する速度成分が与えられる。空気は静翼９と基板１２、及びファンケース６壁面に沿って徐々に流路面積が拡大していくディフューザ通路部１３を通過し、圧力回復をしながら流れ変更部１４へと導かれる。

流れ変更部１４で、空気の大部分はファンケース６の壁面に衝突しながら、かつ流れ変更部の翼１０に沿って流れ方向を略外周方向から略軸方向排気口８側（矢印Ｃ）へ流れる
が、気流の一部はファンケース６壁面に設けられた開口部１６より電動送風機外部へ排出される（矢印Ｄ）。また、略軸方向排気口８側（矢印Ｃ）へ流れた風は、ブラケット２壁面及び、戻り通路の翼１１に沿って略内周方向へと変える（矢印Ｅ）。すなわちエアガイド５内での空気の流れは、外周方向（矢印Ｂ）から側軸方向排気口（矢印Ｃ）、そして内周方向（矢印Ｅ）へと電動機部１へ向かう流れとなる。

電動機部１へ流れ込んだ空気（矢印Ｆ）は、電動機部１を冷却した後、電動送風機の排気口８から外気へ排出される（矢印Ｇ）。

流れ変更部１１近傍で急減速や剥離による流れの乱れを抑えることにより、高い吸い込み効率が得られる技術として、例えば特許文献１等がある。

しかしながら、近年の更なる高効率化の要求により、エアガイドの通路形態も進化が進んでおり、ディフューザ通路部１３→流れ変更部１４→戻り通路部１５にかけて、流れのスムーズ化を図る手段として、通路を螺旋状に配置した螺旋エアガイドも登場している。

このような螺旋エアガイドにおいては、流れ変更部１４を通過した気流は、戻り通路１５へと向きを変える際、図８の矢視図イで示す鋭角の空間で流れがせき止められ、よどみが生じ、損失となる課題があった。
特許第３６９７８４９号公報

前記螺旋エアガイドにおいては、流れ変更部の翼が、ブラケットの平面と交わる翼終端において、流れのよどみが発生し、それが流体損失となって、少なからずエアガイドの圧力回復効率に影響を及ぼし、電動送風機の送風効率低下の原因となっていた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、送風効率を高めた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。

上記目的を達成するために、本発明は、一端が開放され、排気口を備えた略円筒状の第１のブラケットにロータおよびステータを内包し、ロータを軸支するよう開放端を第２のブラケットで閉塞して電動機を構成し、前記電動機の回転軸に取付けて回転駆動する吸気口を設けたインペラと、前記インペラの外周に配設される複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラ、エアガイドを覆い、前記第１または、第２のブラケットに圧入固定されるファンケースを備え、前記エアガイドは、複数の静翼によって形成されるディフューザ通路と、エアガイド裏面に備えられた複数の戻り通路と、静翼から戻り通路の間で流れの方向を転換する流れ変更部によって、複数の連続した独立通路が形成されるとともに、前記流れ変更部は、エアガイドの側面にて略螺旋状の通路となり、前記通路を構成する流れ変更部の翼と、エアガイドを取付ける前記第１または第２のブラケットの軸と直交する平面部とでつくられる傾斜角が、流れ変更部の翼の終端部のみ、より大きな傾斜角となるよう設定したので、流れ変更部通路終端での風のよどみがなくなり、流れがスムーズになり、エアガイドの圧力回復効率を改善し、送風効率を高めることができる。

本発明の電動送風機は、送風効率を高めることができ、それを用いた電気掃除機は、吸引性能が高く、快適な掃除を行うことができる。

第１の発明は、一端が開放され、排気口を備えた略円筒状の第１のブラケットにロータおよびステータを内包し、ロータを軸支するよう開放端を第２のブラケットで閉塞して電動機を構成し、前記電動機の回転軸に取付けて回転駆動する吸気口を設けたインペラと、前記インペラの外周に配設される複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラ、エアガイドを覆い、前記第１または、第２のブラケットに圧入固定されるファンケースを備え、前記エアガイドは、複数の静翼によって形成されるディフューザ通路と、エアガイド裏面に備えられた複数の戻り通路と、静翼から戻り通路の間で流れの方向を転換する流れ変更部によって、複数の連続した独立通路が形成されるとともに、前記流れ変更部は、エアガイドの側面にて略螺旋状の通路となり、前記通路を構成する流れ変更部の翼と、エアガイドを取付ける前記第１または第２のブラケットの軸と直交する平面部とでつくられる傾斜角が、流れ変更部の翼の終端部のみ、より大きな傾斜角となるよう設定したので、流れ変更部通路終端での風のよどみがなくなり、流れがスムーズになり、エアガイドの圧力回復効率を改善し、送風効率を高めることができる。

第２の発明は、エアガイドの流れ変更部の翼の傾斜角と、流れ変更部の翼の終端部のより大きな傾斜角の間に滑らかなＲ形状を設けたので、流れがよりスムーズになり、エアガイドの圧力回復効率を高めることができる。

第３の発明は、エアガイドの流れ変更部の翼の終端部と、第１または第２のブラケットの平面部との交わりによって形成される仮想線が、前記平面部上で、流れ変更部の終端からエアガイドの中心に向かう仮想線を基準にしたとき、前記流れ変更部に連なるディフューザ通路が存在しない方の領域に存在するようにしたので、流れの方向を急激に変化させることがないため、流体の曲がり損失を抑えることが出来、結果、エアガイドの圧力回復効率を高めることができる。

第４の発明は、エアガイドの流れ変更部の翼の傾斜角と、流れ変更部の翼の終端部のより大きな傾斜角の間に設けた滑らかなＲ形状は、流れ変更部の翼の最も外周側から、エアガイド中心部に向かって徐々にＲ寸法が大きくなるよう設定したので、流体の曲がり損失を低減するとともに、風のよどみがなくなり、損失を抑えることができ、エアガイドの圧力回復効率を高めることができる。

第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の電動送風機を備えた電気掃除機としたもので、吸引性能が高く、快適な掃除を行うことができる電気掃除機を提供できる。

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。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１から図３を用いて説明する。なお、従来例と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。

図１は、本実施の形態の電動送風機の半断面図、図２は電動送風機のエアガイドのみを抽出して描いた斜視図、図３は同側面図と流れ変更部の翼１０の一部拡大図を表している。

図１に示すように、電動機部１は金属製のブラケット２によって覆われ、回転軸３にインペラ４を取付けている。インペラ４の周囲には樹脂製のエアガイド５が配置されており、インペラ４とエアガイド５は主に板金製であるファンケース６によって覆われている。ファンケース６は中央部に吸気口７を有しており、ブラケット２に圧入固定されている。ブラケット２には、排気口８が備えられている。

エアガイド５は吸気口７側に複数の静翼９、静翼９の外周端に流れ変更部の翼１０、電動機１側に複数の戻り通路の翼１１、これらの翼が形成される基板１２から構成される。

また、エアガイド５を覆うファンケース６壁面と静翼９及び基板１２によって徐々に流路面積が拡大していくディフューザ通路部１３が形成されている。

また、ファンケース６壁面と流れ変更部の翼１０によって流れ変更部１４が形成されている。

また、ブラケット２の平面部と戻り通路の翼１１及び基板１２によって戻り流路部１５が形成されている。

また、流れ変更部１４に位置するファンケース６壁面には開口部１６が設けられている。

図３において、流れ変更部の翼終端を拡大図を見ると、流れ変更部の翼１０の傾斜に対して、その終端部１７は、より急峻な角度となっている。

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、図１、２、３を用いて説明する。

電動送風機に電力が供給されると、電動機部１が動作し回転軸３が高速で回転し、それに伴って回転軸３に固定されたインペラ４が高速で回転する。その結果、吸気口７からインペラ４へと空気が吸引され、エアガイド５のディフューザ流路部１３へ排出される（矢印Ｂ）。このとき、空気はインペラ４の回転により回転軸３を中心として回転する速度成分が与えられる。空気は静翼９と基板１２、及びファンケース６壁面に沿って徐々に流路面積が拡大していくディフューザ通路部１３を通過し、圧力回復をしながら流れ変更部１４へと導かれる。

流れ変更部１４で、空気の大部分はファンケース６の壁面に衝突しながら、かつ流れ変更部の翼１０に沿って流れ方向を略外周方向から略軸方向排気口８側（矢印Ｃ）へ流れるが、気流の一部はファンケース６壁面に設けられた開口部１６より電動送風機外部へ排出される（矢印Ｄ）。また、略軸方向排気口８側（矢印Ｃ）へ流れた風は、ブラケット２壁面及び、戻り通路の翼１１に沿って略内周方向へと変える（矢印Ｅ）。すなわちエアガイド５内での空気の流れは、外周方向（矢印Ｂ）から側軸方向排気口（矢印Ｃ）、そして内周方向（矢印Ｅ）へと電動機部１へ向かう流れとなる。電動機部１へ流れ込んだ空気（矢印Ｆ）は、電動機部１を冷却した後、電動送風機の排気口８から外気へ排出される（矢印Ｇ）。

流れは、側軸方向排気口（矢印Ｃ）、そして内周方向（矢印Ｅ）へと向きを変える際、戻り通路の翼１０の終端部１７の傾斜がより急峻となっているため、ブラケット２の平面との間で気流がせき止められにくくなり、よどみの発生が少なくなる。その結果、流体損失が低減され、エアガイド５での圧力回復効率が向上する。

以上のように、本実施の形態においては、エアガイド５の流れ変更部１４から戻り通路へかけての流体の流れを改善したので、流れがスムーズとなり、エアガイドの圧力回復効率が向上し、電装送風機の送風効率を高めることができるものである。

（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態を図１、２、４を用いて説明する。なお、上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。

図４において、流れ変更部の翼１０終端の拡大図を見ると、流れ変更部の翼１０の傾斜に対して、その終端部１７は、より急峻な角度となっている。さらに、その急峻な傾斜面との間に、両者をなめらかにつなぐ、Ｒが形成されている。

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。

電動送風機に電力が供給されると、電動機部１が動作し回転軸３が高速で回転し、それに伴って回転軸３に固定されたインペラ４が高速で回転する。その結果、吸気口７からインペラ４へと空気が吸引され、エアガイド５のディフューザ流路部１３へ排出される（矢印Ｂ）。このとき、空気はインペラ４の回転により回転軸３を中心として回転する速度成分が与えられる。空気は静翼９と基板１２、及びファンケース６壁面に沿って徐々に流路面積が拡大していくディフューザ通路部１３を通過し、圧力回復をしながら流れ変更部１４へと導かれる。

流れ変更部１４で、空気の大部分はファンケース６の壁面に衝突しながら、かつ流れ変更部の翼１０に沿って流れ方向を略外周方向から略軸方向排気口８側（矢印Ｃ）へ流れるが、気流の一部はファンケース６壁面に設けられた開口部１６より電動送風機外部へ排出される（矢印Ｄ）。また、略軸方向排気口８側（矢印Ｃ）へ流れた風は、ブラケット２壁面及び、戻り通路の翼１１に沿って略内周方向へと変える（矢印Ｅ）。すなわちエアガイド５内での空気の流れは、外周方向（矢印Ｂ）から側軸方向排気口（矢印Ｃ）、そして内周方向（矢印Ｅ）へと電動機部１へ向かう流れとなる。

流れは、側軸方向排気口（矢印Ｃ）、そして内周方向（矢印Ｅ）へと向きを変える際、戻り通路の翼１０の終端部１７の傾斜がより急峻となっており、さらになめらかなＲが形成されているため、ブラケット２の平面との間で気流がせき止められにくくなり、よどみの発生が少なくなる。その結果、流体損失が低減され、エアガイド５での圧力回復効率が向上する。

以上のように、本実施の形態においては、エアガイド５の流れ変更部１４から戻り通路へかけての流体の流れを改善したので、流れがスムーズとなり、エアガイドの圧力回復効率が向上し、電装送風機の送風効率を高めることができるものである。

（実施の形態３）
次に本発明の第３の実施の形態を図１、２、４、５を用いて説明する。なお、上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。

図５は、図４のエアガイド５の戻り通路部の断面Ｓ−Ｓを全周の１／４のみ描いたものである。図５において、今、流れ変更部１４‘を取り上げると、流れ変更部の翼１０’の終端と、ブラケット２の平面部との交わりによって形成される仮想線（II）が描かれる。また、流れ変更部の翼１０‘の終端からエアガイド５の中心に向かう仮想線（Ｉ）を描き、それを基準にしたとき、前記流れ変更部１４’に連なるディフューザ通路１３‘（斜線部）が存在する側とは逆の領域に仮想線（II）が存在している。

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。

電動送風機に電力が供給されると、電動機部１が動作し回転軸３が高速で回転し、それに伴って回転軸３に固定されたインペラ４が高速で回転する。その結果、吸気口７からイ
ンペラ４へと空気が吸引され、エアガイド５のディフューザ流路部１３へ排出される（矢印Ｂ）。このとき、空気はインペラ４の回転により回転軸３を中心として回転する速度成分が与えられる。空気は静翼９と基板１２、及びファンケース６壁面に沿って徐々に流路面積が拡大していくディフューザ通路部１３を通過し、圧力回復をしながら流れ変更部１４へと導かれる。

流れ変更部１４で、空気の大部分はファンケース６の壁面に衝突しながら、かつ流れ変更部の翼１０に沿って流れ方向を略外周方向から略軸方向排気口８側（矢印Ｃ）へ流れるが、気流の一部はファンケース６壁面に設けられた開口部１６より電動送風機外部へ排出される（矢印Ｄ）。また、略軸方向排気口８側（矢印Ｃ）へ流れた風は、ブラケット２壁面及び、戻り通路の翼１１に沿って略内周方向へと変える（矢印Ｅ）。すなわちエアガイド５内での空気の流れは、外周方向（矢印Ｂ）から側軸方向排気口（矢印Ｃ）、そして内周方向（矢印Ｅ）へと電動機部１へ向かう流れとなる。

流れは、側軸方向排気口（矢印Ｃ）、そして内周方向（矢印Ｅ）へと向きを変える際、図５のような位置関係となるように、すべての戻り通路の翼１０の終端のラインが定義されているので、流れは急激に曲げられることなく、戻り通路１５へと導かれる。その結果、流体損失が低減され、エアガイド５での圧力回復効率が向上する。

以上のように、本実施の形態においては、エアガイド５の流れ変更部１４から戻り通路へかけての流体の流れを改善したので、流れがスムーズとなり、エアガイドの圧力回復効率が向上し、電装送風機の送風効率を高めることができるものである。

（実施の形態４）
次に本発明の第４の実施の形態を図１、２、４、５、６を用いて説明する。なお、上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。

図６は、図５のエアガイド５の流れ変更部の翼１０の断面を２カ所描いたものである。断面Ｔ−Ｔで描かれた戻り通路の翼の終端の形状と、断面Ｕ−Ｕで描かれたそれとを比較すると、断面Ｔ−Ｔの方が、Ｒが大きく形成されている。すなわち、図５の戻り通路の翼終端部において、最外周に近い部分では、Ｒが小さく、中心に近づくにつれて、Ｒが大きくなるように構成されている。

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。

電動送風機に電力が供給されると、電動機部１が動作し回転軸３が高速で回転し、それに伴って回転軸３に固定されたインペラ４が高速で回転する。その結果、吸気口７からインペラ４へと空気が吸引され、エアガイド５のディフューザ流路部１３へ排出される（矢印Ｂ）。このとき、空気はインペラ４の回転により回転軸３を中心として回転する速度成分が与えられる。空気は静翼９と基板１２、及びファンケース６壁面に沿って徐々に流路面積が拡大していくディフューザ通路部１３を通過し、圧力回復をしながら流れ変更部１４へと導かれる。

流れ変更部１４で、空気の大部分はファンケース６の壁面に衝突しながら、かつ流れ変更部の翼１０に沿って流れ方向を略外周方向から略軸方向排気口８側（矢印Ｃ）へ流れるが、気流の一部はファンケース６壁面に設けられた開口部１６より電動送風機外部へ排出される（矢印Ｄ）。また、略軸方向排気口８側（矢印Ｃ）へ流れた風は、ブラケット２壁面及び、戻り通路の翼１１に沿って略内周方向へと変える（矢印Ｅ）。すなわちエアガイド５内での空気の流れは、外周方向（矢印Ｂ）から側軸方向排気口（矢印Ｃ）、そして内周方向（矢印Ｅ）へと電動機部１へ向かう流れとなる。

流れは、側軸方向排気口（矢印Ｃ）、そして内周方向（矢印Ｅ）へと向きを変え、戻り通路１５を流れる際、流れ変更部の翼１０の裏面に沿って流れるが、同部のＲ形状が、最外周から、中心に向かうにつれて大きくなるように設定されているので、流れの速度を徐々に低減させることが出来、戻り通路部１５での圧力回復効率を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態においては、エアガイド５の戻り通路の入口から、中心部へかけての流体の流れを改善したので、流れがスムーズとなり、エアガイドの圧力回復効率が向上し、電装送風機の送風効率を高めることができるものである。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、送風効率を高めることができるので、電動送風機を用いた各種家庭用電化機器、産業機器などの用途にも幅広く適用できるものである。また、この電動送風機を用いた電気掃除機は、吸引性能が高く、快適な掃除ができるので、家庭用はもちろんのこと、業務用としても適用できる。

本発明の実施の形態１における電動送風機の半断面図 本発明の実施の形態１におけるエアガイドの斜視図 本発明の実施の形態１におけるエアガイドの側面図 本発明の実施の形態２におけるエアガイドの側面図 本発明の実施の形態３におけるエアガイドの部分断面図 本発明の実施の形態４におけるエアガイドの部分拡大図 従来の電動送風機の半断面図 従来の電動送風機におけるインペラとエアガイドの斜視図 従来の電動送風機のおけるインペラとエアガイドの平面図

１ 電動機部
２ ブラケット
３ 回転軸
４ インペラ
５ エアガイド
６ ファンケース
７ 吸気口
８ 排気口
９ 静翼
１０ 流れ変更部の翼
１１ 戻り通路の翼
１２ 基板
１３ ディフューザ通路部
１４ 流れ変更部
１５ 戻り通路部
１６ 開口部
１７ 終端部

Claims (5)

1. 一端が開放され、排気口を備えた略円筒状の第１のブラケットにロータおよびステータを内包し、ロータを軸支するよう開放端を第２のブラケットで閉塞して電動機を構成し、前記電動機の回転軸に取付けて回転駆動する吸気口を設けたインペラと、前記インペラの外周に配設される複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラ、エアガイドを覆い、前記第１または第２のブラケットに圧入固定されるファンケースを備え、前記エアガイドは、複数の静翼によって形成されるディフューザ通路と、エアガイド裏面に備えられた複数の戻り通路と、静翼から戻り通路の間で流れの方向を転換する流れ変更部によって、複数の連続した独立通路が形成されるとともに、前記流れ変更部は、エアガイドの側面にて略螺旋状の通路となり、前記通路を構成する流れ変更部の翼と、エアガイドを取付ける前記第１または第２のブラケットの軸と直交する平面部とでつくられる傾斜角が、流れ変更部の翼の終端部のみ、より大きな傾斜角となるよう設定し、流れ変更部通路終端での風の流れをスムーズ化したことを特徴とする電動送風機。
2. エアガイドの流れ変更部の翼の傾斜角と、流れ変更部の翼の終端部のより大きな傾斜角の間に滑らかなＲ形状を設けた請求項１記載の電動送風機。
3. エアガイドの流れ変更部の翼の終端部と、第１または第２のブラケットの平面部との交わりによって形成される仮想線が、前記平面部上で、流れ変更部の終端からエアガイドの中心に向かう仮想線を基準にしたとき、前記流れ変更部に連なるディフューザ通路が存在しない方の領域に存在するようにした請求項２記載の電動送風機
4. エアガイドの流れ変更部の翼の傾斜角と、流れ変更部の翼の終端部のより大きな傾斜角の間に設けた滑らかなＲ形状は、流れ変更部の翼の最も外周側から、エアガイド中心部に向かって徐々にＲ寸法が大きくなるよう設定した請求項３記載の電動送風機。
5. 請求項１〜４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。