JP5295682B2 - 電動送風機および電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、本発明は、電動送風機およびこれを利用した電気掃除機に関するものである。

一般に電気掃除機は、空気を吸い込み負圧を発生させる電動送風機を備える。

近年、環境問題に対する取り組みとしてエネルギ資源のより一層の有効利用が望まれ、また、電気掃除機などでは、より一層のハイパワー化が望まれることから、従来の電動送風機では、一層の効率向上が必要となっている。

他方、電動送風機の出力を向上させると、駆動音などの騒音の低減が必要となる。

そこで、特許文献１に記載の電動送風機では、ファン翼の先端を切り欠いて、動翼であるファン翼と、静翼である上流整流板との間で発生する空気の圧力脈動を抑制して、騒音を低減させる。
特開平０６−１０８９９３号公報

電動送風機の遠心ファン部は有限な枚数のファン翼を有するため、遠心ファン部を通過する空気の流れは圧力脈動を生じる。この脈動の周波数は遠心ファン部の毎秒回転数とファン翼の枚数との積で表わされる。

空気の流れの脈動は、脈動周波数およびその高調波成分を有する大きな騒音となり、電動送風機の吸気口や排気口から外部に伝ぱされる。

そこで、特許文献１に記載の電動送風機は、ファン翼の先端を切り欠いて、騒音を低減させる。

しかし、ファン翼は、一般に翼の中央部の数カ所で上板および下板にかしめられて固定される。したがって、ファン翼の先端を切り欠くと、ファン翼の先端部の剛性は著しく低下する。このファン翼の先端部の剛性の低下にともない、遠心ファン部に生じる空気の圧力脈動によって、ファン翼の先端部が変形すると、新たな騒音の発生や、電動送風機の性能低下が起こる虞がある。

本発明は、運転時の騒音が低減された電動送風機および電気掃除機を提案する。

前記の課題を解決するため本発明では、複数の動翼に区画される複数の吸気風路を有した遠心ファン部と、前記遠心ファン部の周囲に配置された複数の静翼を有する整流板と、
前記遠心ファン部および整流板が収容され、前記遠心ファン部の通風口に対向させた吸気口を有したファンケースと、前記遠心ファン部を駆動させるモータ部とを備え、前記動翼は、隣り合う前記吸気風路間を流体的に接続する複数の通気孔を有し、前記遠心ファン部の中心側に位置された前記通気孔の開口面積よりも、前記遠心ファン部の外周側に位置された前記通気孔の開口面積のほうが大きいことを特徴とする。

本発明は、運転時の騒音が低減された電動送風機および電気掃除機を提案できる。

本発明に係る電動送風機および電気掃除機の実施形態について図１から図３を参照して説明する。

図１は、本発明に係る電気掃除機の外観を示した斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、掃除機本体２と、集塵ホース３と、手元操作管４と、把持部５と、操作部６と、延長管７と、吸込口体８とを備える。

掃除機本体２には接続口２ａが形成される。接続口２ａには集塵ホース３の一端が着脱自在に接続される。掃除機本体２の内部には、塵埃分離集塵部（図示省略）と、電動送風機１２とが収容される。掃除機本体２には電動送風機１２の排気が吐出される本体排気口（図示省略）が形成される。掃除機本体２は、電源コード１３を備える。電源コード１３の自由端部には、電源プラグ１４が形成される。

集塵ホース３は可撓性を有し、湾曲可能な細長略円筒状に形成される。集塵ホース３の一端は接続口２ａに着脱可能に接続されて、掃除機本体２の内部に連通される。

手元操作管４の一端は集塵ホース３の他端に設けられ、集塵ホース３を介して掃除機本体２の内部に連通される。

把持部５は電気掃除機１の使用者が把持して電気掃除機１を操作するものである。把持部５は手元操作管４の他端部から、集塵ホース３が設けられた手元操作管４の一端部に向かって、湾曲させて突設される。

操作部６は把持部５に設けられる。操作部６が電気掃除機１の使用者に操作されると、電気掃除機１は複数の駆動モードに設定される。操作部６は電気掃除機１の運転を停止させる切スイッチ６ａや電気掃除機１の運転を開始させる起動スイッチ６ｂなどを有する。

延長管７は、伸縮可能な細長略円筒状に形成される。延長管７の一端は手元操作管４の他端に着脱可能に接続されて、手元操作管４および集塵ホース３を介して掃除機本体２の内部に連通される。

吸込口体８は、延長管７の一端に着脱可能に接続されて、延長管７、手元操作管４および集塵ホース３を介して掃除機本体２の内部に連通される。

電気掃除機１を運転すると、電動送風機１２が作動して、掃除機本体２の内に負圧が作用する。この負圧は接続口２ａから集塵ホース３と手元操作管４と延長管７とを経て吸込口体８に作用する。そうすると、電気掃除機１は吸込口体８から空気とともに床などの被掃除面に溜まった塵埃を吸い込んで被掃除面を掃除する。吸込口体８に吸い込まれた含塵空気は、掃除機本体２に収容された塵埃分離集塵部によって空気と塵埃とに分離される。分離された塵埃は塵埃分離集塵部に集塵される。他方、分離された空気は、電動送風機１２に吸い込まれて、掃除機本体２の本体排気口から吐出される。

図２は、本発明に係る電動送風機を部分的に切り欠いて示した平面図である。

図２に示すように、電動送風機１２は、電動送風機ケース１６と、電動送風機ケース１６に収容された遠心ファン部１７と、モータ部１８と、整流板部１９とを備える。

なお、説明を容易にするために以下、図２に示す姿勢を基本姿勢とし、実線矢Ｘ方向を前方として前後の方向説明を行う。

電動送風機ケース１６は、電動送風機１２の外殻である。電動送風機ケース１６には、遠心ファン部１７と、モータ部１８と、整流板部１９とが収容される。また、電動送風機ケース１６は、吸気口２１を有するファンカバー２２と、排気口２３を有するモータ部ケース２４とから構成される。

ファンカバー２２は略有底円筒状に形成される。ファンカバー２２には、遠心ファン部１７と、整流板部１９とが収容される。ファンカバー２２の底面部２６は、略円筒状の側面部２７から連続させて形成される。底面部２６は、中央部に略円形の吸気口２１を有する。吸気口２１から吸い込まれた空気は、遠心ファン部１７に案内される。

モータ部ケース２４は略有底円筒状に形成される。モータ部ケース２４には、モータ部１８が収容される。モータ部ケース２４の開口端部２９には、略円筒状の側面部３０から径方向外側に突出されたフランジ部３１が形成される。フランジ部３１は、ファンカバー２２の開口端部３２に嵌合される。モータ部ケース２４の内部は、開口端部２９のケース部開口３３を介してファンカバー２２の内部に連通される。他方、モータ部ケース２４の底面部３４は、側面部３０から連続させて形成される。電動送風機ケース１６の後端は、底面部３４によって閉塞される。底面部３４の中央部には、電動送風機ケース１６の後方に突出させて略円筒状のモータヘッド部３６が形成される。モータヘッド部３６にはベアリング３７が収容される。側面部３０は、その後端近傍に排気口２３を有する。

モータ部ケース２４のケース部開口３３には、整流板保持体３８が設けられる。

整流板保持体３８は、板状に形成され、モータ部ケース２４の径方向に架設される。また、整流板保持体３８は、ケース部開口３３の一部を覆う。整流板保持体３８の中央部には、モータ部ケース２４の前方に突出させて略有底円筒状の軸受部３９が設けられる。軸受部３９の内周面にはベアリング４０が収容される。軸受部３９の底面部は、モータ部１８のロータ軸４２が挿通される挿通孔４３を有する。

ケース部開口３３のうち、整流板保持体３８で覆われていない部分は、モータ部ケース２４の内部と、ファンカバー２２の内部とを連通させる連通口（図示省略）である。

遠心ファン部１７は、モータ部１８のロータ軸４２の前端に設けられる。遠心ファン部１７は、モータ部１８によって回転される。遠心ファン部１７は、その回動時に空気との摩擦によって発生する熱に対する耐熱性や、回動時の慣性や重量などを考慮して、例えばアルミニウム合金などを用いて形成される。

遠心ファン部１７は、上板４４と、下板４５と、複数のファン翼４６とを備える。遠心ファン部１７は、上板４４と、下板４５と、ファン翼４６とで区画された複数の渦巻状の吸気風路４８を有する。

上板４４は略円板状に形成される。上板４４は、その中心部分に通風口４９を有する。通風口４９は、ファンカバー２２の吸気口２１に対向させて配置される。上板４４の通風口４９の縁部は、吸気口２１側に湾曲される。すなわち、上板４４は、通風口４９を中心に下板４５側に向けて拡開状に形成される。

下板４５は、上板４４と略同径の略円板状に形成される。下板４５は、その中心部分にはモータ部１８のロータ軸４２が嵌挿される嵌挿孔５０を有する。

ファン翼４６は動翼である。ファン翼４６は、上板４４および下板４５を離間させて、上板４４および下板４５のそれぞれに接合される。ファン翼４６は、電動送風機１２の長手軸直行方向に放射状に配置され、かつ渦巻状の壁状に設けられる。ファン翼４６は、遠心ファン部１７の通風口４９側に位置された吸込側端部４６ａから、遠心ファン部１７の吐出口５２側に位置された吐出側端部４６ｂまでの全長に亘って上板４４および下板４５に挟持される。ファン翼４６は、遠心ファン部１７の外周側に偏倚させて吐出側端部４６ｂに複数の通気孔５３を有する。

なお、遠心ファン部１７は、モータ部１８によって、ファン翼４６が中心から径方向に巻く渦の反対方向に回動される。

モータ部１８は、遠心ファン部１７の駆動力を発生させる駆動源である。モータ部１８は、固定子５５と、回転子５６と、一対のブラシ機構５７とを備える。

固定子５５は、モータ部ケース２４の側面部３０の内周面に設けられる。

回転子５６は、固定子５５の内側に配設される。回転子５６の軸心には、ロータ軸４２が設けられる。ロータ軸４２は、モータ部１８から遠心ファン部１７に軸動力を伝達する。ロータ軸４２は、モータ部ケース２４のベアリング３７と、整流板保持体３８のベアリング４０とで回転自在に軸支される。ロータ軸４２は、モータ部ケース２４の長手方向軸の略同軸上に配設される。ロータ軸４２には整流子５８が設けられる。

ブラシ機構５７は、モータ部ケース２４の側面部３０から一部突出させて設けられる。それぞれのブラシ機構５７は、モータ部ケース２４の長手方向軸を対称軸として、ほぼ対向させて配置される。

ブラシ機構５７は、整流子５８に摺接するカーボンブラシ５９と、カーボンブラシ５９を保持するブラシ保持器６１とを有する。ブラシ保持器６１は、ロータ軸４２の略軸直交方向にカーボンブラシ５９を保持する。カーボンブラシ５９は、ブラシ保持器６１に押圧されて整流子５８に摺接される。カーボンブラシ５９と整流子５８とは、互いに電気的に導通される。

整流板部１９は、整流板保持体３８に固定され、遠心ファン部１７と整流板保持体３８との間に配設される。整流板部１９の径寸法はファンカバー２２の内径よりも小さい。すなわち整流板部１９の外周部はファンカバー２２の内周面から離間される。整流板部１９は、整流板本体６２と、複数の上流整流板６３と、複数の下流整流板６４とを備える。

整流板本体６２は略円板状に形成される。整流板本体６２は、その中心部に整流板保持体３８の軸受部３９を嵌挿する略円形の貫通孔６６を有する。整流板本体６２は、遠心ファン部１７の径寸法よりも大きく形成される。

上流整流板６３は、静翼である。上流整流板６３は、整流板本体６２の前側の面、すなわち遠心ファン部１７側の面に、電動送風機１２の前方に向けて突出させて形成される。上流整流板６３は、遠心ファン部１７の外周に対向させて突出される。上流整流板６３は、遠心ファン部１７の外周から若干離間された周縁に配置される。上流整流板６３は、整流板本体６２に対して略垂直な円弧壁状に形成される。それぞれの上流整流板６３は、電動送風機１２の長手軸方向視で渦巻状に配置される。それぞれの上流整流板６３は、互いに略等間隔に離間される。上流整流板６３の整流板本体６２の中心側に位置された内側端部縁６３ａは、遠心ファン部１７に対向される。上流整流板６３の他方の外側端部縁６３ｂは、整流板本体６２の外周縁に位置される。上流整流板６３の渦巻方向は遠心ファン部１７のファン翼４６の渦巻方向の逆方向に形成される。それぞれの上流整流板６３の間には、整流板本体６２の外周方向に向かって次第に幅広となる案内風路６８が区画される。案内風路６８は、遠心ファン部１７から吐出された空気をファンカバー２２の内周に螺旋状に案内する風路である。

下流整流板６４は、整流板本体６２の後側の面、すなわちモータ部１８側の面に、電動送風機１２の後方に向けて突出させて形成される。それぞれの下流整流板６４は、整流板本体６２に対して略垂直な円弧壁状に形成される。それぞれの下流整流板６４は、上流整流板６３の渦巻方向とは逆方向の渦巻状に配置される。それぞれの下流整流板６４は、互いに略等間隔に離間される。それぞれの下流整流板６４の間には流過風路６９が区画される。流過風路６９は、案内風路６８からファンカバー２２の内周に吐出された空気をケース部開口３３に案内する風路である。

図３は、本発明に係る電動送風機に収容された遠心ファン部の斜視図である。

図３に示すように、電動送風機１２の遠心ファン部１７は、複数のファン翼４６を備える。それぞれのファン翼４６は、複数の通気孔５３を有する。

通気孔５３は、遠心ファン部１７の外周側に位置されたファン翼４６の吐出側端部４６ｂに配置される。通気孔５３は、遠心ファン部１７の中心軸に向かって、複数列に配置される。

通気孔５３の開口面積は、遠心ファン部１７の中心側に位置された通気孔５３の開口面積よりも、遠心ファン部１７の外周側の列に位置された通気孔５３の開口面積のほうが大きい。具体的には、遠心ファン部１７の最も外周側の列に位置された通気孔５３ａの開口面積は、通気孔５３ａよりも遠心ファン部１７の内周側の列に位置された通気孔５３ｂの開口面積よりも大きい。

遠心ファン部１７が回転されることで、それぞれのファン翼４６は、それぞれの上流整流板６３に再接近を繰り返す。ファン翼４６が上流整流板６３に接近すると、吸気風路４８と案内風路６８との境界部では、流路の断面積が急激に小さくなる。他方、ファン翼４６が上流整流板６３から遠ざかると、吸気風路４８と案内風路６８との境界部では、流路の断面積が急激に大きくなる。そうすると、吸気風路４８と案内風路６８との境界部では、圧力の急激な上昇と下降が繰り返されて圧力の脈動が生じるとともに、乱流が起きて渦が発生する。このとき、この圧力の脈動や渦の発生は、ファン翼４６の通気孔５３を介して、隣り合う吸気風路４８との間で抑制される。したがって、電動送風機１２によれば、空気の圧力脈動や渦の発生が抑制され、ピークノイズを含む騒音が低減される。

次に、本実施形態に係る電動送風機１２を備えた電気掃除機１の掃除動作を説明する。

電気掃除機１の使用者は、先ず、掃除機本体２の接続口２ａに集塵ホース３を接続する。次いで、手元操作管４に延長管７を接続する。さらに、延長管７に吸込口体８を接続する。

次に、電気掃除機１の使用者は、掃除機本体２から電源コード１３を引き出して、商用電源を供給するコンセント（図示省略）に電源プラグ１４を接続する。

次に、電気掃除機１の使用者は、吸込口体８を床面などの被掃除面上に配置するとともに、把持部５を把持して起動スイッチ６ｂを操作する。

そうすると、操作部６によって設定された動作モードに応じて電動送風機１２が所定の動作モードで駆動される。

次いで、電気掃除機１の使用者は、前進および後退を交互に繰り返して吸込口体８を走行させる。そうすると、吸込口体８は、被掃除面から空気とともに塵埃を吸い込む。

吸込口体８に吸い込まれた含塵空気は、延長管７と手元操作管４と集塵ホース３とを順次に通過した後、掃除機本体２の接続口２ａに案内される。

掃除機本体２の接続口２ａに案内された含塵空気は、掃除機本体２の内部に収容された塵埃分離集塵部に吸い込まれる。塵埃分離集塵部に吸い込まれた含塵空気は、塵埃と空気とに分離される。含塵空気から分離された塵埃は、塵埃分離集塵部に捕集される。

他方、含塵空気から分離された空気は、電動送風機１２のファンカバー２２の吸気口２１から遠心ファン部１７の通風口４９に吸い込まれる。遠心ファン部１７の通風口４９に吸い込まれた空気は、ファン翼４６に沿って吸気風路４８を遠心ファン部１７の外周側へと案内され、遠心ファン部１７の外方に向けて吹き出される。遠心ファン部１７から吹き出された空気は、整流板部１９の上流整流板６３に案内されて案内風路６８を渦巻状に通過して整流板本体６２の外周側に吹き出される。

遠心ファン部１７が回転されることで、それぞれのファン翼４６は、それぞれの上流整流板６３に再接近を繰り返す。そうすると、吸気風路４８と案内風路６８との境界部では、圧力の急激な上昇と下降が繰り返されて、圧力の脈動や渦が生じる。このとき、この圧力の脈動や渦は、ファン翼４６の通気孔５３を介して、隣り合う吸気風路４８との間で抑制される。したがって、騒音の発生が低減される。

案内風路６８から吹き出された空気は、ファンカバー２２の内周を介して下流整流板６４の流過風路６９へと案内される。流過風路６９に案内された空気は、渦巻状に整流板部１９の中心に向けて流れ、モータ部ケース２４のケース部開口３３に架設された整流板保持体３８に区画された連通口からモータ部ケース２４内に流入する。

モータ部ケース２４内に流入した空気はモータ部１８を冷却しつつ流過してモータ部ケース２４の排気口２３から排気される。電動送風機１２の排気口２３から排出された空気は、掃除機本体２の排気口から外部に排気される。

本実施形態に係る電気掃除機１によれば、塵埃を除去された空気が電動送風機１２の遠心ファン部１７から整流板部１９に吐出される際に、圧力の脈動が緩和されて、騒音の発生が抑制される。

また、本実施形態に係る電気掃除機１によれば、電動送風機１２のファン翼４６は、遠心ファン部１７の通風口４９側に位置された吸込側端部４６ａから遠心ファン部１７の吐出口５２側に位置された吐出側端部４６ｂまでの全長に亘って上板４４および下板４５で挟持できる。したがって、ファン翼４６の吐出側端部４６ｂを十分に拘束できるので、遠心力や圧力の脈動によるファン翼４６の先端部の変形を十分に抑制できる。そうすると、ファン翼４６の先端部の変形にともなって、新たな騒音が発生したり、電動送風機１２の性能が大幅に低下したりしない。

さらに、遠心ファン部１７の外周部は、一般に高い寸法精度を要求される。この寸法精度を満足させるために、遠心ファン部１７の外周部には、上板４４と、下板４５と、ファン翼４６とを組み立てた後に、研削等の二次加工が施される。このような、二次加工時においても、本実施形態に係る電気掃除機１によれば、遠心ファン部１７の外周部に十分な剛性を確保可能であり、遠心ファン部１７に求められる寸法精度を満足しやすい。

したがって、本発明によれば運転時の騒音が低減された電気掃除機を提案できる。

なお、本発明に係る電気掃除機は、キャニスタ型の電気掃除機１に限らず、アプライト型、スティック型、あるいはハンディ型などの電気掃除機であってもよい。

本発明に係る電気掃除機の外観を示した斜視図。 本発明に係る電動送風機を部分的に切り欠いて示した平面図。 本発明に係る電動送風機に収容された遠心ファン部の斜視図。

符号の説明

１ 電気掃除機
２ 掃除機本体
２ａ 接続口
３ 集塵ホース
４ 手元操作管
５ 把持部
６ 操作部
６ａ 切スイッチ
６ｂ 起動スイッチ
７ 延長管
８ 吸込口体
１２ 電動送風機
１３ 電源コード
１４ 電源プラグ
１６ 電動送風機ケース
１７ 遠心ファン部
１８ モータ部
１９ 整流板部
２１ 吸気口
２２ ファンカバー
２３ 排気口
２４ モータ部ケース
２６ 底面部
２７ 側面部
２９ 開口端部
３０ 側面部
３１ フランジ部
３２ 開口端部
３３ ケース部開口
３４ 底面部
３６ モータヘッド部
３７ ベアリング
３８ 整流板保持体
３９ 軸受部
４０ ベアリング
４２ ロータ軸
４３ 挿通孔
４４ 上板
４５ 下板
４６ ファン翼
４６ａ 吸込側端部
４６ｂ 吐出側端部
４８ 吸気風路
４９ 通風口
５０ 嵌挿孔
５２ 吐出口
５３、５３ａ、５３ｂ 通気孔
５５ 固定子
５６ 回転子
５７ ブラシ機構
５８ 整流子
５９ カーボンブラシ
６１ ブラシ保持器
６２ 整流板本体
６３ 上流整流板
６３ａ 内側端部縁
６３ｂ 外側端部縁
６４ 下流整流板
６６ 貫通孔
６８ 案内風路
６９ 流過風路

Claims (2)

1. 複数の動翼に区画される複数の吸気風路を有した遠心ファン部と、
   前記遠心ファン部の周囲に配置された複数の静翼を有する整流板と、
   前記遠心ファン部および整流板が収容され、前記遠心ファン部の通風口に対向させた吸気口を有したファンケースと、
   前記遠心ファン部を駆動させるモータ部とを備え、
   前記動翼は、隣り合う前記吸気風路間を流体的に接続する複数の通気孔を有し、前記遠心ファン部の中心側に位置された前記通気孔の開口面積よりも、前記遠心ファン部の外周側に位置された前記通気孔の開口面積のほうが大きいことを特徴とする電動送風機。
2. 請求項１に記載の電動送風機を備えたことを特徴とする電気掃除機。

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