JP5600877B2 - 電動送風機 - Google Patents

Description

本発明は、主に電気掃除機に使用される電動送風機に関するものであり、特にインペラからの吹き出し風の整流を行うエアーガイド流路断面形状の最適化を行い、流路内における風の流れのスムース化を行うことで、電気掃除機の基本性能である吸引性能の向上を低価格で実現可能とするものである。

従来の電動送風機としては、下記の特許文献１のような電動送風機がある。

従来この種の電動送風機１９は図８に示されるような構造になっていた。モ−タ部３２の５１は整流子５２、電機子巻線２２を有する電機子で、前記電機子巻線２２は電機子コアー７０の外周に巻かれている。前記電機子１はモ−タの軸５３の両端に軸受４が圧入され、この軸受４を負荷側ブラケット５と反負荷側ブラケット６にて支持しており、７はカ−ボンブラシ８を内蔵した金属からなるブラシホルダーであり、反負荷側ブラケット６にて保持されている。９は界磁巻線を有する界磁で、前記界磁巻線２３は界磁コアー７２の外周に巻かれている。

ファン部３１の１０は負荷側ブラケット５と、負荷であり空気吸引、吹き出し用のインペラ１１間に形成した整流用のエア−ガイドであり、複数枚からなる案内翼１１０を有しており、インペラ１１の上方は板金などからなるケーシング１２で覆われている。インペラ１１はスペーサー（図示せず）、板金などからなる座金１４、及びナット１５により軸５３に固定され、軸５３とともに回転する。エア−ガイド１０は、ネジ（図示せず）等にて負荷側ブラケット５に固定しており、負荷側ブラケット５と反負荷側ブラケット６もネジ（図示せず）等にて固定してある。１６は、ケーシング１２の吸気口を形成する樹脂などからなるタイトキャップであり、ケーシング１２中央部へは溶着等で固定しており、インペラ１１の吸込口とタイトキャップ１６は接触することで、タイト性を確保している。

このような構造で電動送風機１９は構成されており、作用としてはインペラ１１が回転することによって発生する吹き出し風が、インペラ１１の吹き出し口外周に設けた整流用のエア−ガイド１０を通過した後、モ−タ部３２の電機子１、界磁９の巻線を冷却し、反負荷側ブラケット６を通過して後方に排気される。

前記電動送風機１９が電気掃除機に組み込まれる場合については、図９のような構造となっていた。電気掃除機本体６１（以下、本体と称す）は中央部に設けられた格子隔壁５３により集塵室８１とモ−タ室８２に分けられており、集塵室８１には紙袋５４、モ−タ室８２には電動送風機１９が備えつけられている。本体６１には接続パイプ６０、ホ−ス５９、先端パイプ５８、延長管５７、ノズル５６が接続されている。よって作用としては、電動送風機１９の吸引力によりノズル５６から集められたゴミは、延長管５７、先端パイプ５８、ホ−ス５９、接続パイプ６０を通り、集塵室８１の紙袋５４に集められる。
特開２００７−２７０６３３号公報

従来の電動送風機１９では、エアーガイド１０に配設した案内翼１１０で形成された流路内をインペラ１１からの吹き出し風が通過するが、この際、同一流路内における流速分布の詳細を調査すると、流速が他の箇所に比べ局部的に速い箇所が発生し、その箇所で微小なロスを発生させ、結果、電動送風機１９の吸引性能を低下させていた。

本発明は上記課題を解決するもので、エアーガイドに配設した案内翼で形成された流路断面形状を最適形状化し、同一流路内における流速分布を均一化することで、流速差によって発生する微小なロスを抑え、吸込性能の向上を実現した電動送風機を提供することが可能となる。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、モータ部と、前記モータ部の軸の一端に固定され、外周方向に空気を吹き出すブレードを有するインペラと、前記インペラから吹き出された空気を整流するエアーガイドとを備え、前記エアーガイドは、流路を形成する複数の案内翼を有し、前記複数の案内翼は、前記軸の一端から見て、円弧形状であり、前記軸を含む平面によって切断された断面形状において、前記複数の案内翼は、前記複数の案内翼の上方端部同士が独立しかつ互いに水平となる高さで配置され、前記流路の底面は、外周側の前記案内翼によって形成される内壁面の前記軸方向の直線部分の長さに対し、内周側の前記案内翼によって形成される前記流路側内壁面の前記軸方向の直線部分の長さの方が長くなるように、内周側から外周側に向かって上方に傾斜して構成されたものである。

これによって、エアーガイド内の流路の底面と外周側の案内翼によって形成される内壁面との接続部分で発生する局部的に流速が速い箇所を避けることを可能とし、同一流路内における流速分布を均一化することで、流速差によって発生する微小なロスを抑え、吸込性能の向上を実現した電動送風機を提供することが可能となる。

本発明の電動送風機は、エアーガイドに有した複数枚からなる案内翼間で形成された同一流路内における流速分布を均一化することで、流速差によって発生する微小なロスを抑え、吸込性能の向上を実現した電動送風機を提供することができるものである。

第１の発明は、モータ部と、前記モータ部の軸の一端に固定され、外周方向に空気を吹き出すブレードを有するインペラと、前記インペラから吹き出された空気を整流するエアーガイドとを備え、前記エアーガイドは、流路を形成する複数の案内翼を有し、前記複数の案内翼は、前記軸の一端から見て、円弧形状であり、前記軸を含む平面によって切断された断面形状において、前記複数の案内翼は、前記複数の案内翼の上方端部同士が独立しかつ互いに水平となる高さで配置され、前記流路の底面は、外周側の前記案内翼によって形成される内壁面の前記軸方向の直線部分の長さに対し、内周側の前記案内翼によって形成される前記流路側内壁面の前記軸方向の直線部分の長さの方が長くなるように、内周側から外周側に向かって上方に傾斜して構成されたことにより、エアーガイド内の流路の底面と外周側の案内翼によって形成される内壁面との接続部分で発生する局部的に流速が速い箇所を避けることを可能とし、同一流路内における流速分布を均一化することで、流速差によって発生する微小なロスを抑え、吸込性能の向上を実現した電動送風機を提供することが可能となる。

第２の発明は、第１の発明の流路の断面形状において、前記流路の前記底面は、略直線で形成することにより、同一流路内における流速分布を均一化することで、流速差によって発生する微小なロスを抑え、吸込性能の向上を実現した電動送風機を提供することが可能となる。

第３の発明は、第１の発明の流路の断面形状において、前記流路の前記底面と前記外周側の案内翼によって形成される前記内壁面との接続部分は、前記流路の幅の長さを半径としたＲ形状で形成することにより、エッジ部で発生するロスも抑えることが可能であるため、より吸込性能の向上を実現した電動送風機を提供することが可能となる。

第４の発明は、第３の発明の流路の断面形状において、前記流路の前記底面と前記内周側の案内翼によって形成される前記内壁面との接続部分は、前記流路の幅の長さよりも小さな長さを半径としたＲ形状で形成することにより、案内翼Ｒ外側翼根元部のエッジ部で発生するロスも抑えることが可能であるため、より吸込性能の向上を実現した電動送風機を提供することが可能となる。

第５の発明は、塵埃を捕集する集塵室と、前記集塵室に連通するように接続される吸気部と、第１〜第４のいずれか１つの発明の電動送風機とを備えた電気掃除機とすることにより、電気掃除機の吸込性能の向上を図ることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。従来の技術と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。図５は従来のファン部３１の拡大部分断面図であり、図に示すように風の流れは、インペラ１１の吸引口から入り、インペラ１１から吹き出された吹き出し風は、エアーガイド１０に設けた複数枚の案内翼１１０で形成された流路１１１を通過することで、圧力を徐々に大気開放しながら、モータ部３２に導かれる。この時、エアーガイド１０の流路１１１内における風の流れについて、インペラ１１の吸引口側面から見た拡大図が図６である。

図６に示すように、インペラ１１が回転することで、インペラ１１に複数枚設けたブレード１１２が風を外周方向に押し出す（押し出すことで、インペラ１１内に吸引口から風が入り込む）。押し出された風、すなわち吹き出し風は、整流用のエアーガイド１０に設けた案内翼１１０で形成された流路１１１に流入するが、ブレード１１２によって押し出された吹き出し風は、遠心方向に吹き出すため、図６に示すように一つの流路で考えた場合、Ｒ形状を成している案内翼１１０内側壁（ｂ）に沿って、流路内を風は勢いよく流れる。従って、図６の矢印で表現しているように、Ｒ形状を成している案内翼１１０外側壁（ａ）は同じ流路１１１内においても、比較的流速が遅く、速度分布としては、案内翼１１０の壁面（ｂ）から（ａ）に向かって、徐々に流速が遅くなる分布となっている。

更に流路の断面を拡大したものが図７であり、図７で示すように、インペラ１１のブレード１１２で押し出された吹き出し風は、拡大して吹き出し方向を見てみると、外周の下側に若干傾斜して吹き出されている。これは、インペラ１１の吸引口側を覆っている富士山形状からなるシュラウドマエ１１３の外周近傍が、若干の傾斜角度αを有している設計をされているため、吹き出し風は前述のように、外周の下側に若干傾斜して吹き出されている。

従って、エアーガイド１０の流路１１１内の速度分布については、図６で説明したように、案内翼１１０の壁面（ｂ）側の速度が速く、且つ下側に吹き出されていることから、図７で示すように、案内翼１１０の壁面（ｂ）側の根元部（●部）が局部的に流速を増してしまう。特に従来のエアーガイド１０の流路１１１形成方法は、流路底面（ｃ）が外周側に傾斜しており、案内翼１１０を取り払った場合、全ての底面（ｃ）形状は外周側に傾斜した傘形状を共有した底面（ｃ）形状となっている。もしくは、底面（ｃ）は、完全なフラット面となっている場合が多い。これは底面（ｃ）を同一面で共有したほうが、設計が容易であると共に、金型上も製作が容易なためである。

従って、図に示すように、案内翼１１０の壁面（ｂ）の直線部高さＢは、壁面（ａ）の直線高さＡに対して同一、もしくは長く形成されている。すなわち、底面（ｃ）がフラット、もしくは外周側に傾斜しているため、余計に案内翼１１０の壁面（ｂ）側の根元部（●部）に風が流れやすくなり、局部的に流速が速くなってしまう。このように同じ流路内において、局部的に流速が速い箇所（●部）が存在すると、他の箇所との流速差からロスが発生してしまい、結果、吸引性能の低下の一要因となってしまっている。

そこで図１に示すように、従来の図７とは異なり、案内翼１１０の壁面（ａ）の直線部高さＡを（ｂ）の直線部高さＢよりも長く構成することにより、局部的に流速が速い箇所（●部）を避けることが可能となるため、流路１１１内における流速の均一化が図れ、同じ流路内における流速差によって発生するロスを削減することが可能となる。

また図１では底面（ｃ）がフラットで壁面（ｂ）に向けて上方向に傾斜した形状としていたが、この場合、局部的に流速が速くなっている箇所以外も塞いでしまうことになる。従って図２に示すように、壁面（ｂ）の根元部底面（ｃ）とＣ面をとった形状にすることで、局部的に流速が速い箇所のみを塞ぎ、より効率的にロスを低減させることが可能となる。

また図３に示すように、壁面（ｂ）の根元部を流路１１１の幅を半径としたＲを形成することで、より流路１１１内におけるロスを低減することが可能となる。流路１１１内については、極力エッジ（角部）がない方がロスは少ないため、壁面（ｂ）根元部を大きいＲで形成すれば、流路１１１内におけるロス低減に加え、局部的に流速が速くなる箇所（●部）を塞ぎ、流路１１１内における流速の均一化も同時に図ることが可能となる。

また図４に示すように、壁面（ａ）の根元部については、流路１１１幅Ｒよりも小さい径ｒで半径を形成したＲ形状とすることで、より流路１１１内のロス低減を図ることが可能となる。

最後に上述で示してきた電動送風機１９を、図９に示す電気掃除機本体６１に組み込んだ場合には、よりエアーガイド１０流路１１１でのロス低減、すなわちより高効率化を図った電動送風機の搭載が可能となるため、本体６１の吸込性能の向上を図ることが可能となる。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、エアーガイドの流路内の流速均一化によるロス低減を図ることができ、結果、小型・軽量で且つ高効率な吸引性能を得ることが可能であるため、床移動型交流掃除機にかかわらず、小型化が利点となるハンディー型や、縦型、又は直流充電式掃除機等の用途にも使用できるものである。

本発明の第１の実施の形態を示す電動送風機のエアーガイド流路の拡大部分断面図 同流路の壁面（ｂ）根元部をＣ面形状とした場合の拡大部分断面図 同流路の壁面（ｂ）根元部を流路幅半径のＲ形状とした場合の拡大部分断面図 同流路の壁面（ａ）根元部を流路幅以下半径のＲ形状とした場合の拡大部分断面図 従来例におけるファン部の拡大部分断面図 従来例におけるファン部の吸引口面側から見た拡大部分断面図 従来例におけるエアーガイド流路の拡大部分断面図 従来例における電動送風機の側面部分断面図 従来例における電気掃除機の部分断面図

４ 軸受
５ 負荷側ブラケット
６ 反負荷側ブラケット
９ 界磁
１０ エアーガイド
１１ インペラ
１２ ケーシング
１４ 座金
１９ 電動送風機
２２ 電機子巻線
２３ 界磁巻線
５１ 電機子
５２ 整流子
５３ 軸
１１０ 案内翼
１１１ 流路
１１２ ブレード
１１３ シュラウドマエ

Claims (5)

1. モータ部と、
   前記モータ部の軸の一端に固定され、外周方向に空気を吹き出すブレードを有するインペラと、
   前記インペラから吹き出された空気を整流するエアーガイドとを備え、
   前記エアーガイドは、流路を形成する複数の案内翼を有し、
   前記複数の案内翼は、前記軸の一端から見て、円弧形状であり、
   前記軸を含む平面によって切断された断面形状において、
   前記複数の案内翼は、前記複数の案内翼の上方端部同士が独立しかつ互いに水平となる高さで配置され、
   前記流路の底面は、外周側の前記案内翼によって形成される内壁面の前記軸方向の直線部分の長さに対し、内周側の前記案内翼によって形成される前記流路側内壁面の前記軸方向の直線部分の長さの方が長くなるように、内周側から外周側に向かって上方に傾斜して構成された電動送風機。
2. 前記流路の断面形状において、前記流路の前記底面は、略直線である請求項１記載の電動送風機。
3. 前記流路の断面形状において、前記流路の前記底面と前記外周側の案内翼によって形成される前記内壁面との接続部分は、前記流路の幅の長さを半径としたＲ形状である請求項１記載の電動送風機。
4. 前記流路の断面形状において、前記流路の前記底面と前記内周側の案内翼によって形成される前記内壁面との接続部分は、前記流路の幅の長さよりも小さな長さを半径としたＲ形状である請求項３記載の電動送風機。
5. 塵埃を捕集する集塵室と、前記集塵室に連通するように接続される吸気部と、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。

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