JP5823192B2 - 動力工具 - Google Patents

Description

この発明は、例えば電動モータを駆動源として内装するねじ締め工具や孔明け用のドリルあるいは手持ち式の小型掃除機（ハンディクリーナ）、集塵機等の動力工具に関する。

例えば、上記ねじ締め機等の電動工具は、駆動源としての電動モータにより回転する主としてモータ冷却用のファンを内装している。また、上記のハンディクリーナは、電動モータにより回転する吸引力発生用のファンを内装している。これら動力工具に内装されたファンは、その回転により振動や騒音の原因になることから、これを低減するための工夫が従来よりなされている。下記の特許文献１−４には、この種のファンに関する低騒音化及び低振動化のための技術が開示されている。特に、特許文献１−２には、いわゆる不等ピッチファンを用いて風切り音等の騒音を低減する技術が開示されている。この不等ピッチファンは、各羽根の取り付け角度（回転軸線回りの位置、間隔）をいわゆる黄金角等の一定の基準で不揃いに配置したもので、例えばＮＺ音等の不快な騒音を低減することができる。なお、「ＮＺ音」は、周波数がＮＺ／６０[Hz]（Ｎ：ファン回転数[1/min]、Ｚ：羽根枚数）となる狭帯域音をいう。

特開2010-144530号公報 実用新案登録第3148914号公報 特許第3071977号公報 特許第3460350号公報 特開2003-111698号公報

しかしながら、従来の不等ピッチファン若しくはこれを内装した動力工具については、羽根が不等ピッチであることにより風量ムラが発生し、この風量ムラが振動発生の原因になる問題があった。
本発明は、例えば動力工具に内装された不等ピッチファンについて、振動の低減を図ることを目的とする。

上記の課題は、下記の発明によって解決される。
第１の発明は、複数の羽根を備え放射方向の全方向に風を吹き出す遠心ファンを内装した動力工具であって、ファンの羽根のピッチの少なくとも１箇所のピッチが他のピッチとは異なっており、この不等ピッチに起因して発生する吹き出し風量の不均一を是正するための風量ムラ是正対策が当該ファンに施された動力工具である。
第１の発明によれば、全方向吹き出し型の不等ピッチファンであることによりキーンという不快な羽根通過音（いわゆるＮＺ音）等の発生を抑制することができるので、これを吸塵ファンとして内装するハンディクリーナ等の動力工具の静音化を図ることができる。しかも、不等ピッチファンであることに起因する吹き出し風量の不均一が風量ムラ是正対策により是正されることから、当該風量ムラに起因する振動の低減を図ることができる。
このように、第１の発明によれば、当該ファンを例えば吸塵ファンとして内装するハンディクリーナや集塵機等の動力工具において、当該ファンが不等ピッチファンであることによりいわゆるＮＺ音等の不快な騒音を低減することができるとともに、当該ファンに施した風量ムラ是正対策により風量ムラに起因する振動をも低減することができ、これによりこの種の動力工具の使い勝手を高めることができる。
第２の発明は、第１の発明において、ファンの風量ムラ是正対策として、各羽根のインデューサを不均一にした動力工具である。
第２の発明によれば、各羽根のインデューサの形状、大きさあるいは表面積を不均一にすることにより吹き出し風量が変化することを利用して不等ピッチに起因する風量ムラを是正して当該ファンの振動を低減することができる。
第３の発明は、第１又は第２の発明において、ファンの風量ムラ是正対策として、各羽根の厚さを不均一にした動力工具である。
第３の発明によれば、各羽根の厚さを不均一にすることにより吹き出し風量が変化することを利用して不等ピッチに起因する風量ムラを是正して当該ファンの振動を低減することができる。
第４の発明は、第１〜第３の何れか一つの発明において、ファンの風量ムラ是正対策として、各羽根のスキュー角を不均一にした動力工具である。
第４の発明によれば、各羽根のスキュー角を不均一にすることにより吹き出し風量が変化することを利用して不等ピッチに起因する風量ムラを是正して当該ファンの振動を低減することができる。
第５の発明は、第１〜第４の何れか一つの発明において、ファンの風量ムラ是正対策として、各羽根の放射方向に対する旋回角度を不均一にした動力工具である。
第５の発明によれば、各羽根の放射方向に対する旋回角度（倒れ）を不均一にすることにより吹き出し風量が変化することを利用して不等ピッチに起因する風量ムラを是正して当該ファンの振動を低減することができる。
第６の発明は、複数の羽根のピッチが不均一である不等ピッチファンを内装した動力工具である。
第６の発明によれば、ＮＺ音等の不快な騒音の低減効果がある不等ピッチファンを例えばハンディクリーナ等の動力工具に吸塵ファンとして内装することにより、当該動力工具の静音化を図ることができる。

本発明の実施形態に係るファンを内装したハンディクリーナの内部側面図である。 吸塵ファンの前面図である。本図は、遮蔽板（シュラウド）を取り外した状態を示している。 吸塵ファンの斜視図である。本図は、遮蔽板を取り外した状態を示している。 吸塵ファンの縦断面図であって、羽根の展開図である。 第２実施形態の吸塵ファンであって、羽根の厚さが不均一な吸塵ファンの斜視図である。 第３実施形態の吸塵ファンであって、羽根のスキュー角が不均一な吸塵ファンの斜視図である。

次に、本発明の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。以下説明する実施形態では、動力工具としてハンディクリーナ１を例示する。本実施形態は、このハンディクリーナ１に内装した吸塵ファン３０に特徴を有している。ハンディクリーナ１の基本的な構成については特に変更を要しないことから以下簡単に説明する。
このハンディクリーナ１は、前部の吸塵ケース１０と後部の本体部２０を備えている。吸塵ケース１０の前端に吸塵ノズル１１が設けられている。吸塵ノズル１１を経て吸塵ケース１０内に粉塵が吸塵される。吸塵ノズル１１の後方に吸塵フィルタ１２が配置されている。この吸塵フィルタ１２は、本体部２０の前部に取り付けたフィルタフレーム１３に被せた状態で装着されており、本体部２０の前部から吸塵ケース１０内に突き出す状態に設けられている。この吸塵フィルタ１２によって吸塵ケース１０内の粉塵の本体部２０側への侵入が防止される。吸塵ケース１０を本体部２０から分離することにより、吸塵ケース１０内に吸塵された粉塵を廃棄することができる。
本体部２０は、吸塵ケース１０内に吸塵力を発生させる機構部で、本体ハウジング２１に駆動源としての電動モータ２２と、この電動モータ２２により回転する吸塵ファン３０を内装した構成を備えている。この吸塵ファン３０は円筒形状のファンケース２４を介して本体部２０の前部に内装されている。ファンケース２４の特にその周壁部２４ｄには、振動吸収用の弾性カバー２３が被覆されている。ファンケース２４は、この弾性カバー２３を介して本体部２０の本体ハウジング２１に支持されている。本実施形態では弾性カバー２３としてゴムカバーが用いられており、これが振動吸収部として機能する。このファンケース２４の後面基台部２４ｃに電動モータ２２が取り付けられている。

この吸塵ファン３０には、全方向吹き出し型の遠心ファンが用いられている。ファンケース２４の前面側がその中央に設けた吸気口２４ａを介して吸塵フィルタ１２の内側に連通されている。吸塵ファン３０の回転により発生する放射方向の風をファンケース２４の周壁部２４ｄに吹き当ててその流れを後方に変換して、当該ファンケース２４の後面基台部２４ｃに設けた吹き出し口２４ｂ〜２４ｂを経て後方へ吹き出すことにより、吸塵のための風の流れ（吸塵力）が吸気口２４ａを経て発生する。この吸塵力が吸塵フィルタ１２を経て吸塵ケース１０内に作用することにより、吸塵ノズル１１を経て粉塵が吸塵ケース１０内に吸塵される。また、遠心ファンである吸塵ファン３０の回転により発生する風は、ファンケース２４の後面に設けた吹き出し口２４ｂ〜２４ｂを経て後方へ吹き出されて、本体ハウジング２１に直接吹き当たらないようになっており、この点でも風量ムラによる本体ハウジング２１の振動が抑制されている。
本体ハウジング２１の上部には、使用者が把持するループ形のハンドル部２５が一体に設けられている。このハンドル部２５の内周側前部に、使用者が指先で引き操作するトリガ形式のスイッチレバー２８が設けられている。ハンドル部２５を把持した手の指先でこのスイッチレバー２８を引き操作（オン操作）すると、メインスイッチ２９がオンして電動モータ２２が起動する。また、スイッチレバー２８をオン操作すると、ハンドル部２５の前部に設けたＬＥＤライトが点灯して、吸塵ノズル１１の先端部付近が明るく照らされる。
本体部２０の後部であってハンドル部２５の下面には、電源としてのバッテリパック２６が取り付けられている。このバッテリパック２６は、例えば１４．４Ｖのリチウムイオンバッテリで、ねじ締め工具や切断機等の主として手持ち式の電動工具の電源として広く用いられているものを利用することができる。このバッテリパック２６は、スライド取り付け形式のバッテリ取り付け部２７から取り外して、別途用意した充電器で充電することにより繰り返し使用することができる。

上記した吸塵ファン３０には、主として低騒音化のための工夫がなされている。この吸塵ファン３０には、いわゆる不等ピッチファンが用いられている。一般に不等ピッチファンは、羽根通過の周期が不規則になるためファン特有のキーンという不快な羽根通過音の発生を抑制することができる。この吸塵ファン３０は、電動モータ２２の出力軸に固定された円形の基板（ディスク）３１と、この基板３１に対して一定の間隔をおいてほぼ平行に配置された円環形の遮蔽板３２と、この遮蔽板３２と基板３１との間に不等ピッチで配置された複数の羽根３３〜３３を備えている。遮蔽板３２の中央の吸気孔３２ａに、ファンケース２４の吸気口２４ａが位置合わせされている。遮蔽板３２を取り除いた状態の吸塵ファン３０が図２に示されている。
基板３１に対して複数の羽根３３〜３３が一体に成形されている。各羽根３３は、基板３１の中心（回転中心Ｊ）付近から放射方向に螺旋経路に沿って延びている。各羽根３３の内周側基端部は、回転中心Ｊを中心とするほぼ同一円周上に位置しており、隣接する羽根３３，３３の内周側基端部間の周方向の間隔（ピッチ：角度θ）は一定ではなく、周方向に不規則な角度間隔にばらついている。但し、羽根３３〜３３の曲率は概ね揃えられている。このため、周方向に隣接する羽根３３，３３の外周側端部間の間隔は一定ではなく不均一になっている。

図４に示すように各羽根３３の内周端部側であって、遮蔽板３２の吸気孔３２ａ内に張り出す範囲は、基板３１からの高さ寸法が内周側に至る程徐々に小さくなる方向に傾斜している。以下、この高さが変化する傾斜範囲を羽根３３のインデューサ３３ａという。基板３１と遮蔽板３２との間では、各羽根３３の基板３１からの高さ寸法はほぼ一定している。以下、この高さがほぼ一定の範囲を羽根３３の本体部３３ｂという。当該吸塵ファン３０の回転により発生する風の流れは、吸気口２４ａ及び遮蔽板３２の吸気孔３２ａを経て放射方向外方へ向かう方向となる。このことから、各羽根３３の風の入り口がインデューサ３３ａによって大きく開口された状態となり、これにより吸気孔３２ａを経て各羽根３３，３３間に流入する風の流れをスムーズにすることができる。
図４において、実線と二点鎖線で示すように各羽根３３のインデューサ３３ａの形状は異なっている。各インデューサ３３ａの形状が適切に変化していることによりそれぞれの表面積が相互に異なっている。インデューサ３３ａの大きさ若しくは表面積が変化することにより、各羽根３３の本体部３３ｂ側に流入する風量を制御することができる。インデューサ３３ａの大きさ若しくは表面積が大きいほど取り込む風量は多くなる。一方、隣接する羽根３３，３３間の間隔θが大きいほど吹き出し風量が大きくなり、その結果吹き出された風量の不均一（風量ムラ）により振動が発生するおそれがある。
このことから、羽根３３，３３間の間隔θが大きい部位についてはそのインデューサ３３ａ，３３ａの表面積を小さくして取り込む風量を抑制し、これにより本体部３３ｂ，３３ｂ間から放射方向に吹き出される風量を抑制することにより、吸塵ファン３０の全体として風量ムラを低減若しくはなくすことができる。このように、本実施形態ではこの風量ムラに起因する振動対策として、インデューサ３３ａ〜３３ａの形状若しくは表面積を適切に変化させることにより、間隔θの不均一（不等ピッチ）による風量ムラが相殺されて振動が低減されるようになっている。

以上のように構成した本実施形態に係る吸塵ファン３０によれば、吸塵ファン３０としていわゆる不等ピッチファンが用いられていることから、ＮＺ音等の不快な騒音を低減することができる。
しかも、不等ピッチファンであることに起因する吹き出し風量のムラ（ばらつき）が各羽根３３のインデューサ３３ａの表面積を適切に変化させることにより是正若しくは低減されており、これにより吹き出し風量の均一化を図って当該動力工具の低振動化を実現することができる。
不等ピッチファンであることに起因する風量ムラを是正若しくは低減するための対策（風量ムラ低減対策）としては、上記例示したようにインデューサ３３ａの大きさ若しくは表面積を適切に変化させることの他、以下のような別の対策を施すことができる。例えば、図５に示すように各羽根３３の厚さを変化させることにより不等ピッチファンであることに起因する風量ムラを低減することができる。この第２実施形態の吸塵ファン４０は、厚さ寸法ｄ１の羽根４１と、厚さ寸法ｄ２の羽根４１を備えている。羽根の厚さ寸法を大きくすることにより吹き出し風量を少なくすることができる。このため、ピッチの大きな羽根についてはその厚さ寸法を大きくすることによりピッチの小さな羽根と同等程度に吹き出し風量を揃える（是正する）ことができる。

また、図６に示す第３実施形態の吸塵ファン５０は、風量ムラ是正対策として羽根５１〜５１のいわゆるスキュー角（基板５２に対する羽根５１の角度）が不均一である構成を備えている。この吸塵ファン５０によっても羽根５１〜５１の不等ピッチに起因する吹き出し風量のムラを是正して振動を低減することができる。図６において、各羽根５１のスキュー角α、β、γは全て相互に異なった角度に設定されている。スキュー角α、β、γが異なることにより羽根５１，５１間から吹き出す風量を制御することができ、これにより不等ピッチに起因する風量ムラを是正若しくは低減することができる。
さらに、図２において白抜きの矢印で示すように、羽根の放射方向に対する旋回角度であって放射方向に対する倒れ（平面的に見て羽根基端部（ファン始点）を通る放射方向に対する基板面方向の位置）を変化させることによっても吹き出し風量を制御することができる。
以上説明した様々な風量ムラ是正対策Ｍを一つ若しくは組み合わせて用いることにより、不等ピッチに起因する風量ムラを低減することができ、これにより不等ピッチであることによる静音化と、風量ムラ是正による低振動化を両立させることができる。
なお、図５に示すようにインデューサを備えない羽根４１についてもその他の風量ムラ是正対策Ｍを施すことにより低振動化を実現できる。
また、動力工具としてハンディクリーナ１の吸塵ファン３０を例示したが、本発明に係る風量ムラ是正対策Ｍは、モータ冷却用のファンあるいは集塵機やエンジンブロワー等の送風ファン等その他の動力工具に内装されるファンについても同様に適用することができる。

１…ハンディクリーナ（動力工具）
２…ＬＥＤライト
１０…吸塵ケース
１１…吸塵ノズル
１２…吸塵フィルタ
１３…フィルタフレーム
２０…本体部
２１…本体ハウジング
２２…電動モータ
２３…弾性カバー
２４…ファンケース
２４ａ…吸気口、２４ｂ…吹き出し口、２４ｃ…後面基台部、２４ｄ…周壁部
２５…ハンドル部
２６…バッテリパック
２７…バッテリ取り付け部
２８…スイッチレバー
２９…メインスイッチ
３０…吸塵ファン（第１実施形態）
３１…基板（ディスク）
３２…遮蔽板（シュラウド），３２ａ…吸気孔
３３…羽根、３３ａ…インデューサ、３３ｂ…本体部
４０…吸塵ファン（第２実施形態）
４１…羽根
ｄ１，ｄ２…羽根の厚さ寸法
５０…吸塵ファン（第３実施形態）
５１…羽根
５２…基板（ディスク）
α，β，γ…スキュー角
Ｍ…風量ムラ是正対策
Ｊ…ファンの回転中心

Claims (4)

1. 本体ハウジングに、電動モータと、該電動モータにより回転する遠心ファンを内装したハンディクリーナであって、
   前記遠心ファンは、前記電動モータの出力軸に固定した円形の基板と、該基板に対して平行に配置された円環形の遮蔽板との間に、放射方向に延びる複数の羽根を備え、該複数の羽根は、隣接する羽根の内周側基端部間の周方向の間隔及び外周側端部間の周方向の間隔が、それぞれ周方向について不均一である不等ピッチとされており、
   該不等ピッチに起因して発生する吹き出し風量の不均一を是正するための風量ムラ是正対策として、前記各羽根の内周側基端部に、前記基板からの高さが変化するインデューサを前記遮蔽板の吸気孔内に張り出させて設け、該各羽根のインデューサの形状を不均一にしたハンディクリーナ。
2. 請求項１記載のハンディクリーナであって、前記遠心ファンの風量ムラ是正対策として、各羽根の厚さを不均一にしたハンディクリーナ。
3. 請求項１又は２記載のハンディクリーナであって、前記遠心ファンの風量ムラ是正対策として、各羽根のスキュー角を不均一にしたハンディクリーナ。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載したハンディクリーナであって、前記遠心ファンの風量ムラ是正対策として、各羽根の放射方向に対する旋回角度を不均一にしたハンディクリーナ。
   

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