JP5601358B2

JP5601358B2 - 電動送風機及び電気掃除機

Info

Publication number: JP5601358B2
Application number: JP2012201941A
Authority: JP
Inventors: 奈穂安達; 康明加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-09-13
Filing date: 2012-09-13
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2032-09-13
Also published as: JP2014055568A

Description

本発明は、電動送風機及び電気掃除機に関するものである。

従来、電動送風機を搭載した電気掃除機が知られている。電動送風機は、その要部を収納するケーシングを備えている。ケーシング内部には、主板と、主板の上方に取り付けられた遠心羽根車が設けられている。遠心羽根車は、ケーシング上部中央に設けられた吸込口から空気を取り込む。取り込まれた空気は、主板の上側で一旦ケーシングの外周方向へ広がった後、主板の下側へ流入し、ケーシングの中心方向へ進む。このとき、空気の流路は、主板の上側と下側の間で約１８０°転向する（例えば、下記特許文献１参照）。

特許第４９４２７９５号公報特開２００９−２５００３０号公報特開２００５−２２６６０８号公報

特許文献１に記載の電動送風機は、主板の上側と下側の間で流路が約１８０°転向するため、通風抵抗が大きく、送風効率が悪化しやすいという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。その目的は、流路の通風抵抗を低減した高効率な電動送風機と、このような電動送風機を搭載した電気掃除機とを得ることである。

本発明に係る電動送風機は、電動機と、電動機の回転軸に固定される遠心羽根車と、遠心羽根車を取り囲むように設けられ、互いの間に流路を形成する複数の静翼と、一方の面で静翼を支持する主板と、一方の側端が主板の他方の面により支持され、互いの間に流路を形成する複数の戻り静翼と、遠心羽根車及び静翼を内包するファンガイドと、戻り静翼の他方の側端が接する曲面状の内壁を有し、ファンガイドに連結され、前記戻り静翼の内周側端部付近にサブ吐出孔を備える湾曲部と、を備え、主板の一方の面側と他方の面側との間で、流路の向きが１８０°より小さい角度で転向するものである。

本発明に係る電気掃除機は、上記電動送風機を備えたものである。

本発明によれば、電動送風機及び電動送風機を搭載した電気掃除機において、通風抵抗を低減し、送風効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態１を示す電気掃除機１０の概略図である。本発明の実施の形態１における電動送風機１３の鉛直方向の断面図である。本発明の実施の形態１におけるディフューザ２４の上面図である。本発明の実施の形態１におけるディフューザ２４の斜視図である。本発明の実施の形態２におけるディフューザ２４の上面図である。本発明の実施の形態１におけるディフューザ２４の課題を示す上面図である。本発明の実施の形態３における電動送風機１３の鉛直方向の断面図である。

以下、添付の図面を参照して、本発明を詳細に説明する。各図では、同一又は相当する部分に同一の符号を付している。重複する説明は、適宜簡略化或いは省略する。また、各図では、空気の流れを矢印で示している。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１を示す電気掃除機１０の概略図である。
図１に示すように、電気掃除機１０は、電気掃除機本体１１を備えている。電動掃除機本体１１は、空気とともに吸引された塵を捕集する集塵部１２を備えている。また、電気掃除機本体１１は、吸引動作を行う電動送風機１３を備えている。

次に、図２〜図４を参照して、電動送風機１３の構造を説明する。
図２は、本実施の形態における電動送風機１３の鉛直方向の断面図である。本明細書では、特に断りがない限り、図２に示す鉛直方向を基準として方向を指定する。

図２に示すように、電動送風機１３は、ファンガイド１４を備えている。ファンガイド１４の外周部１５は、内壁が曲面で形成されている。ファンガイド１４の上面中央部には、ベルマウス１６が設けられている。ベルマウス１６の内側には、吸込口１７が形成されている。

ファンガイド１４の下方には、ブラケット１８が連結されている。ブラケット１８は、内壁が曲面で形成される湾曲部１９を備えている。ブラケット１８の下方には、モータフレーム２０が連結されている。モータフレーム２０は、電動送風機１３の側面及び底面を形成している。モータフレーム２０の側面には、複数の吐出孔２１が設けられている。

電動送風機１３は、内部に遠心羽根車２３を備えている。遠心羽根車２３は、ファンガイド１４に内包されるように、吸込口１７の下方に配置されている。遠心羽根車２３の下方には、ディフューザ２４が設けられている。

ディフューザ２４は、円形の主板２５を備えている。主板２５の上面には、複数の静翼２６が設けられている。静翼２６は、ファンガイド１４に内包され、遠心羽根車２３の側方を取り囲むように設けられている。

また、静翼２６は、その外側端部から主板２５の外周端にかけて、主板２５よりも下方に延出した延出部２７を備えている。延出部２７は、外側に向かうにつれて延出量が大きくなるように形成されている。

図２に示すように、ファンガイド１４とディフューザ２４の間には、主板２５の上側から下側への流路となる隙間２８が設けられている。主板２５の下面には、複数の戻り静翼２９が設けられている。

図３は、本実施の形態におけるディフューザ２４の上面図である。図３に示すように、主板２５の上面には、複数の静翼２６が環状に配置されている。静翼２６の翼間には、主板２５の中心から外側へ向かう流路が形成されている。また、主板２５の中心から静翼２６の外側端部までの距離（以下、「静翼２６の半径」という）は、主板２５の半径よりも大きくなるように形成されている。換言すれば、静翼２６は、主板２５の外周よりも外側に突出するように形成されている。

図４は、図３に示すディフューザ２４の斜視図である。図４に示すように、主板２５の下面には、複数の戻り静翼２９が環状に配置されている。戻り静翼２９の翼間には、主板２５の外周端から中心へ向かう流路が形成されている。

図２に示すように、戻り静翼２９は、内周側の下端部が、外周側の下端部よりも下方に位置するように形成されている。また、戻り静翼２９は、その下端部が、湾曲部１９の内壁に隙間なく沿うように形成されている。すなわち、戻り静翼２９は、内側へ向かうにつれて、鉛直方向に滑らかに拡大するように形成されている。この形状と相まって、戻り静翼２９の流路断面積は滑らかに拡大するように設けられている。

図２に示すように、電動送風機１３は、ディフューザ２４の下方に電動機３０を備えている。電動機３０は、中心にシャフト３１を備えている。シャフト３１は、主板２５及びモータフレーム２０に回転自在に支持されている。シャフト３１の上部には、遠心羽根車２３が固定されている。

また、電動機３０は、巻線３２を備えている。巻線３２は、その一部が湾曲部１９の側方に位置するように配置されている。換言すれば、巻線３２は、その側面の一部が、戻り静翼２９によって形成される流路の内周側端部に対向するように設けられている。巻線３２の下方には、カーボンブラシ３３が設けられている。

次に、図２を参照して、電動送風機１３の動作について説明する。
電動機３０に電力が供給されると、遠心羽根車２３が回転する。遠心羽根車２３は、吸込口１７から電動送風機１３の内部へ空気を取り込む。取り込まれた空気は、遠心羽根車２３により昇圧・増速され、静翼２６側へ送られる。当該空気は、静翼２６の翼間で減速・昇圧される。その後、当該空気は、隙間２８を通過し、戻り静翼２９側へ流入する。隙間２８から流入した空気は、戻り静翼２９の流路を経て、モータフレーム２０の中心方向へ流れる。このとき、当該空気は、巻線３２を上方及び側方から冷却する。巻線３２を冷却した空気は、モータフレーム２０内部を下方へ流れる。このとき、当該空気は、電動機３０を冷却した後、吐出孔２１から電動送風機１３の外部へ排出される。

上述した通り、ファンガイド１４の外周部１５と、ブラケット１８の湾曲部１９は、内壁が曲面で形成されている。すなわち、静翼２６から戻り静翼２９への流路の外周側は曲線で形成されている。また、戻り静翼２９は、内周側の下端部が、外周側の下端部よりも下方に位置するように形成されている。換言すれば、戻り静翼２９は、外周側から内周側へ向かうにつれて、その下端部が主板２５から遠ざかるように形成されている。これにより、主板２５の上側から下側へ、１８０°より小さい角度で流路が転向する。このため、静翼２６側からの空気の流れを、戻り静翼２９へ滑らかに導くことができる。従って、流路の通風抵抗を低減し、電動送風機１３の送風効率を向上させることができる。

また、上述した通り、戻り静翼２９は、その下端部が、湾曲部１９の内壁に隙間なく沿うように形成されている。このため、空気が戻り静翼２９を横切るように流れることはなく、効率的に電動機３０側へ導かれる。従って、電動送風機１３の送風効率を向上させることができる。

また、上述した通り、戻り静翼２９の流路断面積は滑らかに拡大する。このため、戻り静翼２９の流路では徐々に圧力回復し、流路急拡大による局所的な逆流のような不安定な流れが発生しない。従って、戻り静翼２９の流路において、流量の大小に関わらず送風効率を向上させることができる。

また、上述した通り、巻線３２は、その側面の一部が戻り静翼２９の流路の内周側端部に対向するように設けられている。このため、巻線３２を上方からだけでなく側方からも冷却し、巻線抵抗を減少させることができる。従って、電動機３０の効率を向上させることができる。

また、上述した通り、静翼２６は、主板２５の外周よりも外側に突出するように形成されている。静翼２６が主板２５の外側に突出しない場合は、ファンガイド１４とディフューザ２４の間に環状の大きな隙間が形成される。このような隙間が存在すると、流路急拡大による不安定な流れが発生し、通風抵抗が増大することがある。それに対して、本実施の形態では、静翼２６側から戻り静翼２９側への流路急拡大を防止しつつ、通風抵抗を低減することができる。従って、電動送風機１３の送風効率を向上させることができる。

また、上述した通り、静翼２６には延出部２７が設けられている。このため、静翼２６側から戻り静翼２９側への流路の通風抵抗を低減しつつ、静翼２６と戻り静翼２９の間での局所的な逆流を防止できる。従って、静翼２６側からの流れを戻り静翼２９側へ滑らかに導くことができる。その結果、電動送風機１３の送風効率を向上させることができる。

また、上述した通り、延出部２７は、外側に向かうにつれて延出量が大きくなるように形成されている。このため、静翼２６側から流出した流れを、ファンガイド１４に衝突するより手前で、戻り静翼２９側へ滑らかに導くことができる。従って、流路の通風抵抗を低減し、入力を低減させることができる。

また、上述した通り、主板２５は円形に形成されている。このため、静翼２６とファンガイド１４との隙間２８の形状が、主板２５の全周にわたり均一となる。従って、静翼２６の全周にわたって、静翼２６側から戻り静翼２９側への流路急拡大を防止し、且つ通風抵抗を低減することができる。その結果、電動送風機１３の送風効率を向上させることができる。

本実施の形態では、戻り静翼２９の流路断面積が滑らかに拡大するように形成したが、これは本発明において必ずしも必須ではない。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２におけるディフューザ２４の上面図である。本実施の形態は、ディフューザ２４の構造を除いて、実施の形態１と同様である。以下、実施の形態１との相違点について説明する。

図６は、実施の形態１におけるディフューザ２４の課題を説明するための図である。
図６に示すように、実施の形態１では、ファンガイド１４の半径が、静翼２６の半径よりも大きく形成されている。すなわち、ファンガイド１４と静翼２６の外側端部との間に、狭い隙間３４が存在する。このため、実施の形態１では、静翼２６の翼間から戻り静翼２９側への流れとは別に、静翼２６の翼間から狭い隙間３４を通過して隣接する翼間へ流入する流れが生じる。後者の流れは、隣接する翼間の流れと混ざり合い、混合損失を発生させる。その結果、静翼２６の翼間で圧力上昇が妨げられ、電動送風機１３の効率が低下することがある。

一方、図５に示すように、本実施の形態では、ファンガイド１４の半径と静翼２６の半径が略一致している。すなわち、静翼２６の外側端部は、ファンガイド１４の内壁に接している。このため、静翼２６の翼間を通過した全ての空気は、静翼２９側へ流入する。従って、本実施の形態では、静翼２６の翼間で混合損失が発生しない。その結果、電動送風機１３の送風効率を向上させることができる。

実施の形態３．
図７は、本発明の実施の形態３における電動送風機１３の鉛直方向の断面図である。本実施の形態は、湾曲部１９の構造を除いて、実施の形態１と同様である。

実施の形態１では、湾曲部１９が、戻り静翼２９の翼間に形成される複数の流路を備えていた。この複数の流路は、主として巻線３２またはカーボンブラシ３３に対して空気を送る第１の流路と、主として巻線及びカーボンブラシが存在しない領域に空気を送る第２の流路とに分けられる。

本実施の形態では、戻り静翼２９の流路のうち、内周側端部が巻線３２及びカーボンブラシ３３の上方ではない流路の内周側端部付近にサブ吐出孔３５が形成されている。すなわち、サブ吐出孔３５は、上記の第２の流路の内周側端部付近に形成されている。

これにより、第２の流路のサブ吐出孔３５から空気の一部を排出し、戻り静翼２９の流路の通風抵抗を低減できる。また、サブ吐出孔３５は、流路の内周側端部付近に設置されるため、流路の外周側に設置される場合よりも、吐出される空気の流れは減速されている。このため、空気が吐出される際の噴流音を抑制し、騒音を低減できる。

一方、第１の流路から送られる空気の流れは、巻線３２またはカーボンブラシ３３を冷却する。巻線３２を冷却することにより、巻線抵抗を減少させ、電動機３０の効率を向上させることができる。また、一般的に高温環境下で低寿命であるカーボンブラシ３３を冷却することにより、高寿命な電動送風機１３を得ることができる。

以上より、本実施の形態では、戻り静翼２９の流路の通風抵抗を低減しつつ、巻線３２及びカーボンブラシ３３の冷却に必要な空気の流れを確保できる。その結果、高効率で高寿命な電動送風機１３を得ることができる。

本実施の形態では、サブ吐出孔３５を流路の内周側端部付近に設ける構成と、第２の流路に設ける構成とを組み合わせている。しかし、これらの構成は必ずしも組み合わせる必要は無く、それぞれ別個に実施してもよい。

１０電気掃除機、１１電気掃除機本体、１２集塵部、１３電動送風機、１４ファンガイド、１５外周部、１６ベルマウス、１７吸込口、１８ブラケット、１９湾曲部、２０モータフレーム、２１吐出孔、２３遠心羽根車、２４ディフューザ、２５主板、２６静翼、２７延出部、２８隙間、２９戻り静翼、３０電動機、３１シャフト、３２巻線、３３カーボンブラシ、３４狭い隙間、３５サブ吐出孔

Claims

電動機と、
前記電動機の回転軸に固定される遠心羽根車と、
前記遠心羽根車を取り囲むように設けられ、互いの間に流路を形成する複数の静翼と、
一方の面で前記静翼を支持する主板と、
一方の側端が、前記主板の他方の面により支持され、互いの間に流路を形成する複数の戻り静翼と、
前記遠心羽根車及び前記静翼を内包するファンガイドと、
前記戻り静翼の他方の側端が接する曲面状の内壁を有し、前記ファンガイドに連結され、前記戻り静翼の内周側端部付近にサブ吐出孔を備える湾曲部と、
を備え、
前記主板の前記一方の面側と前記他方の面側との間で、流路の向きが１８０°より小さい角度で転向することを特徴とする電動送風機。
前記戻り静翼は、外周側から内周側へ向かうにつれて、前記他方の側端が、前記主板から遠ざかるように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電動送風機。
前記電動機が、前記戻り静翼よりも内側に巻線を備え、
前記巻線の側面の一部が、前記戻り静翼の翼間に形成される流路の内周側端部に対向することを特徴とする、請求項１または２に記載の電動送風機。
前記静翼は、前記主板の外周端よりも外側に突出するように形成され、且つその外側端部から前記主板の外周端にかけて、前記主板よりも前記戻り静翼側に延出する延出部を有することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動送風機。
前記ファンガイドのうち、前記静翼を内包する部分の内壁が曲面で形成されることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動送風機。
前記戻り静翼の翼間に形成される流路が、前記主板外周側から前記主板中心側へ向かうにつれて徐々に断面積が拡大するように設けられる事を特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電動送風機。
前記静翼の外側端部が、ファンガイドの内壁と接することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の電動送風機。
前記電動機が巻線及びカーボンブラシを備え、
前記戻り静翼の翼間に形成される流路は、主として前記巻線または前記カーボンブラシに対して空気を送る第１の流路と、主として前記巻線及び前記カーボンブラシが存在しない領域に空気を送る第２の流路とを備え、
前記湾曲部が、前記第２の流路に前記サブ吐出孔を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の電動送風機。
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の電動送風機を搭載した電気掃除機。