JP5272862B2 - 電動送風機及びそ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。

従来、この種の電動送風機において、高速で回転するインペラから発生した気流は、エアガイドの静翼とファンケース内壁からなる通路を通り、ファンケース外周部にてファンケース内壁に沿って軸方向排気側へ流れを変え、エアガイドの戻り翼とブラケット内壁からなる通路を通り、最終的にはブラケットの排気部より、電動送風機の外へ排出される（例えば、特許文献１参照）。

図１０、図１１は、特許文献１に記載された従来の電動送風機を示すものであり、図１０は従来の電動送風機の半断面図であり、図１１は同電動送風機の戻り流路の末端部を拡大した断面図である。

図１０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は主に金属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、対向するケース開口部８がブラケット２に取付けられている。ブラケット２には、ファンケース６の吸気口７とは離れた側に排気部９を設けている。

エアガイド５は、前面にはインペラ４の外周に配列された複数の静翼１０を有しており、エアガイド５を覆うファンケース６と静翼１０とによって、エアガイド流路１１を形成している。また、エアガイド５の背面には複数の戻り翼１２を有しており、ブラケット２と戻り翼１２によって戻り流路１３を形成している。

図１１に示すように、戻り翼１２は、風が沿って流れる圧力面１４と、圧力面１４と対向した負圧面１５と、先端面１６との３面で構成され、先端面１６と圧力面１４及び負圧面１５との角部は略直角のエッジとなっている。

以上のように構成された従来の電動送風機について以下その動作について説明する。

インペラ４が高速で回転すると、インペラ４内部が負圧になり、吸気口７から気流が吸い込まれる（矢印Ａ）。その気流は、インペラ４外周に配したエアガイド流路１１へ流入する（矢印Ｂ）。続いてファンケース６の壁面に沿って半径方向に流れていた気流が軸方向に向きを変え（矢印Ｃ）、今度は内向きの略半径方向の流れに変更させられて（矢印Ｄ）、冷却のために電動機部１へと流れる（矢印Ｅ）。最終的にはブラケット２に設けた排気部９より排出される（矢印Ｆ）。
特開２００４−１０８３１７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、戻り流路１３からブラケット２内の電動機部１へ気流が流れる際に、戻り流路１３の下流側末端部からブラケット２へ向かう空間が急激に拡大するため、圧力面１４と先端面１６とのエッジ部が略直角となっていることにより、気流の流れに剥離流れ（矢印Ｇ）が生じ、その箇所で損失が増えて、送風効率が低下する
という課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、戻り流路の気流をスムースにブラケットの内部空間内へ導くことにより、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。

前記従来の課題を解決する為に、本発明の電動送風機は、電動機部を内包したブラケットと、前記電動機部の回転軸に連結されたインペラと、前記インペラの周囲に配置された複数の静翼を前面に有し背面に前記電動機部へ気流を導く複数の戻り翼を有し、かつ前記戻り翼の先端部を前記ブラケットに当接したエアガイドと、前記インペラ及び前記エアガイドを覆い中央部に吸気口を有するファンケースとを備え、前記戻り翼の先端部の圧力面側を面取りしたものである。

これによって、エアガイドとブラケットで構成する戻り流路からブラケットの内部空間に在る電動機部へ気流が流れる際に、戻り翼の圧力面に沿って流れる気流の角度変化が緩やかになり、気流の剥離流れが減少するので、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、電動機部を内包したブラケットと、前記電動機部の回転軸に連結されたインペラと、前記インペラの周囲に配置された複数の静翼を前面に有し背面に前記電動機部へ気流を導く複数の戻り翼を有し、かつ前記戻り翼の先端部を前記ブラケットに当接したエアガイドと、前記インペラ及び前記エアガイドを覆い中央部に吸気口を有するファンケースとを備え、前記戻り翼の先端部の圧力面側を面取りしたものである。

これにより、エアガイドとブラケットで構成する戻り流路からブラケットの内部空間に在る電動機部へ気流が流れる際に、戻り翼の圧力面に沿って流れる気流の角度変化が緩やかになり、気流の剥離流れが減少するので、送風効率を高めることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の戻り翼の先端部における面取りの形状を傾斜形状としたことにより、戻り流路からブラケットの内部空間へ解放される気流が傾斜形状の面取りによって緩やかに開放されるので、気流の剥離流れを減少させて、送風効率を高めることができる。

第３の発明は、特に、第１の発明の戻り翼の先端部における面取りの形状を湾曲形状としたことにより、面取りの角部が無くなるので、局部的に生じる気流の剥離流れを減少させて、送風効率をより高めることができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の戻り翼の先端部における、ブラケットの内部空間側へ突出した箇所は面取りを行い、前記ブラケットに当接した箇所は面取りしないことにより、ブラケットと面取りの間で構成される微小空間が排除されることで、微小空間での局所的な流速増加や壁面摩擦損失を低下させ、さらに送風効率を高めることができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の戻り翼の先端部の面取りは、大きさが気流の下流側になるほど徐々に大きくなることにより、面取りによる気流の変化
をより緩和することができ、送風効率をより高めることができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１項に記載の電動送風機を有する電気掃除機とすることにより、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。

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）
図１〜図５は本発明の第１の実施の形態における電動送風機を示すものであり、図１は同電動送風機の半断面図であり、図２は図１中のａ−ａ断面を示す断面図であり、図３は図１中のｂ−ｂ断面を示す断面図であり、図４は同電動送風機の戻り流路の末端部を拡大した断面図であり、図５は図２中のｃ−ｃ断面を示す断面図である。

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、電動機部１の回転軸３にインペラ４を連結している。インペラ４の周囲には樹脂製のエアガイド５が配置されている。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、ケース開口部８がブラケット２に取付けられている。ブラケット２には、ファンケース６の吸気口７から離れた位置に排気部９を設けている。

エアガイド５は、前面（吸気口７側）に複数の静翼１０を有しており、その静翼１０はインペラ４の外周にそって複数枚が配列され、エアガイド５を覆うファンケース６と静翼１０によってエアガイド流路１１を形成している。

また、エアガイド５の背面（電動機部１側）には複数の戻り翼１２を有しており、ブラケット２と戻り翼１２の先端部とを当接することによって、戻り流路１３を形成している。

図４に示すように、戻り翼１２は、風が沿って流れる圧力面１４と、圧力面１４と対向した負圧面１５と、先端面１６とで３面で構成される。本実施の形態においては、先端面１６と圧力面１４とのエッジ部は面取り部１７を施しており、先端面１６と圧力面１４とが成す角度は約１３５°程度設けられている。本実施の形態では、静翼１０と戻り翼１２はそれぞれ１６箇所設けている。

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。

図２に示すように、電動送風機に電力が供給されると、電動機部１の回転軸３に連結されたインペラ４が高速で回転する（矢印Ａ）。すると、エアガイド５の前面では、インペラ４の回転による遠心力でインペラ４内の空気が静翼１０で仕切られたエアガイド流路１１へと押し出され（矢印Ｂ）、インペラ４内部が負圧となって、吸気口７から気流を吸い込む。

このとき、空気はインペラ４の回転により回転軸３を中心に回転する速度成分が与えられる。空気はエアガイド流路１１を通過し、ファンケース６外周部へと送られる。そして、ファンケース６外周部の空気は、大部分がファンケース６の壁面に衝突しながら流れ、方向を外向き略半径方向から略軸方向（矢印Ｃ）へと切り替えて、エアガイド５の背面側へ送られる。

図３に示すように、エアガイド５の背面に複数の戻り翼１２で仕切られた戻り流路１３
は、ファンケース６外周部の空気を半径方向へと切り替えて徐々に内側へ送る（矢印Ｄ）。即ち、エアガイド流路１１から出た空気は、戻り流路１３へ入り、ブラケット２の内部空間に在る電動機部１へ向かう流れとなる。ブラケット２の内部空間へ流れ込んだ空気（矢印Ｅ）は、電動機部１を冷却した後、電動送風機の排気部９から外部へと排出される（矢印Ｆ）。

図４は、戻り流路１３の末端部を拡大した要部断面図であり、同図に示すように、戻り流路１３の末端部は、戻り翼１２がブラケット２の内部空間側へ飛び出している。そして、戻り流路１３を通ってファンケース６外周部から内側へ向かう風（矢印Ｄ）は、戻り翼１２の圧力面１４に沿いながら流れるが、戻り流路１３の末端部まで風が達すると、ブラケット２と戻り翼１２の先端部との接触が無くなって、流路容積が軸方向に急拡大する。すると、半径方向に流れていた風（矢印Ｄ）が、軸方向に向きを替え排気部９へ向かって流れる（矢印Ｅ）。

この時、図５に示すように、戻り翼１２の圧力面１４と先端面１６との角部に面取り部１７を施し、傾斜面を設けていることにより、緩やかに流れ方向が変更され、剥離流れも減少し、スムースに軸方向に切り替えて、電動送風機の送風効率を高めることができる。

以上のように、本実施の形態１は、戻り流路１３から電動機部１に風が流れる際に、戻り翼１２の先端部の圧力面１４側を面取りして、エッジ角度が緩やかになることにより、剥離流れを減少して気流の流れをスムースにすることで、送風効率を高めた電動送風機を提供することができる。

なお、戻り翼の先端部の負圧面側に面取り部を設けても差し支えないが、負圧面側に面取り部を設けても剥離流れの良化は差ほど期待できないため、本発明では敢えて記載は差し控えることとする。

（実施の形態２）
図６は、本発明の第２の実施の形態における電動送風機を示すものであり、図６は同電動送風機の戻り流路の末端部を拡大した断面図である。なお、実施の形態１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に示すように、本実施の形態における電動送風機は、戻り翼１２の先端面１６と圧力面１４との角部に面取り部１８を施して湾曲形状としたものである。

このように、戻り翼１２の先端部の圧力面１４側に湾曲形状の面取り部１８を施すことにより、圧力面１４と先端面１６との間にエッジ部がなくなることで、さらにスムースに風の流れを変更させることが可能になり、送風効率を高めることができる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の第３の実施の形態における電動送風機を示すものであり、図７は同電動送風機の戻り流路の末端部を拡大した断面図である。なお、実施の形態１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７に示すように、本実施の形態における電動送風機は、戻り翼１２の末端部における先端面１６と圧力面１４との角部に面取り部１８を施し、湾曲形状としたものであるが、ブラケット２に当接した箇所については、湾曲状の面取り部１８を設けないものである。

これにより、戻り流路１３の末端部以外の殆どの部分は、ブラケット２と湾曲形状１８とで構成される微小空間が無いので、微小空間で起こす局所的な流速増加や、壁面摩擦損失を低下させる。また、空気の流れが、戻り流路１３の末端部に達して、戻り流路１３の
小さい流路容積からブラケット２の内部空間へと拡大しても、末端部の流れは面取り部１８でスムースに方向が切り替えられ、送風効率を高めることができる。

（実施の形態４）
図８は、本発明の第３の実施の形態における電動送風機を示すものであり、図８は同電動送風機の戻り流路の末端部を拡大した断面図である。なお、実施の形態１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８に示すように、本実施の形態における電動送風機は、湾曲形状の面取り部１８の曲率を、戻り流路１３の下流方向（矢印Ｄ方向）にかけて徐々に変化させて大きくしたものである。これにより、湾曲部での急な流れの変化を和らげることができ、より送風効率を高めることができる。

（実施の形態５）
図９は、本発明の実施の形態１〜４における電動送風機を組み込んだ電気掃除機を示している。

図９に示すように、電気掃除機は、掃除機本体１９と、掃除機本体１９と連通したホース２０と、ホース２０の一端と連通した延長管２１と、延長管２１端部に設けた操作ハンドル２２と、延長管２１の一端と連通した床用吸込具２３とを備え、掃除機本体１９内には、吸引力を発生させる電動送風機２４を内蔵し、この電動送風機２４の上流側には吸引した塵埃を貯める集塵室２５を有している。電動送風機２４は各実施の形態１〜４で示したいずれかの電動送風機を用いているものである。

以上の構成における動作について説明すると、使用者は操作ハンドル２２を持って電気掃除機の運転を開始すると、電動送風機２４から吸引力が発生し、床面を動かす床用吸込具２３から塵埃を吸い込む。吸引された塵埃は空気とともに延長管２１、ホース２０を経て集塵室２５へ流れ、集塵室２５で塵埃と空気を分離し、塵埃を集塵室２５に貯め込み、空気だけを電動送風機２４が吸引する。

電動送風機２４が吸引した空気は、電動送風機２４内部を通過し、さらに掃除機本体１９内部を通過して掃除機本体１９外部へ排出される。このとき、電動送風機２４の送風効率を高めているので、電気掃除機に組み込んだ場合、吸引性能が高く、快適な掃除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 図１のａ−ａ断面を示す断面図 図１のｂ−ｂ断面を示す断面図 同電動送風機における戻り流路の末端部を拡大した断面図 図４のｃ−ｃ断面を示す断面図 本発明の実施の形態２における電動送風機の戻り流路の末端部を拡大した断面図 本発明の実施の形態３における電動送風機の戻り流路の末端部を拡大した断面図 本発明の実施の形態４における電動送風機の戻り流路の末端部を拡大した断面図 本発明の実施の形態５における電気掃除機の構成図 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戻り流路の末端部を拡大した断面図

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 ケース開口部
９ 排気部
１０ 静翼
１１ エアガイド流路
１２ 戻り翼
１３ 戻り流路
１４ 圧力面
１５ 負圧面
１６ 先端面
１７ 面取り部

Claims (6)

1. 電動機部を内包したブラケットと、前記電動機部の回転軸に連結されたインペラと、前記インペラの周囲に配置された複数の静翼を前面に有し背面に前記電動機部へ気流を導く複数の戻り翼を有し、かつ前記戻り翼の先端部を前記ブラケットに当接したエアガイドと、前記インペラ及び前記エアガイドを覆い中央部に吸気口を有するファンケースとを備え、前記戻り翼の先端部の圧力面側を面取りした電動送風機。
2. 戻り翼の先端部における面取りの形状を傾斜形状とした請求項１記載の電動送風機。
3. 戻り翼の先端部における面取りの形状を湾曲形状とした請求項１に記載の電動送風機。
4. 戻り翼の先端部における、ブラケットの内部空間側へ突出した箇所は面取りを行い、前記ブラケットに当接した箇所は面取りしないことを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
5. 戻り翼の先端部の面取りは、大きさが気流の下流側になるほど徐々に大きくなることを特徴とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動送風機を有する電気掃除機。