JP6470210B2 - 電気掃除機用電動送風機及びこれを備えた電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機用電動送風機及びこれを備えた電気掃除機に関する。

従来、電気掃除機に使用される電動送風機は、羽根車（インペラ）と、羽根車を回転軸に固定したモータ（電動機）と、羽根車の外周に設けたディフューザベーン（静翼）及びディフューザベーンの背面にリターンベーンを備えるディフューザと、羽根車とディフューザとを収容するファンケーシングとを有する構成になっている。ディフューザは、樹脂材によって構成されている。

特許文献１では、ファンケーシングは、鋼板によって構成されている。

特許文献２では、羽根を覆うファンカバーをアルミニウムまたはアルミニウム合金により構成している。

特開平６−１０８９９９号公報 特開２０１３-１２６２９８号公報

特許文献１では、ファンケーシングが鋼板で構成されており、強度は十分なものである。しかしながら、鋼板は小型化や軽量化には不向きな材料である。

また、特許文献２においては、ファンカバーがアルミニウムまたはアルミニウム合金で構成されており、鋼板のものに比べると強度が低下する。 本発明は、前記した課題を解決するためになされたものであり、軽量化と、強度低下を抑制した電動送風機及び電動送風機を備えた電気掃除機を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明に係る電動送風機は、羽根車を回転駆動する電動機と、前記羽根車の外周側に配置されたディフューザベーンと背面に配置されたリターンベーンとからなる略円形のディフューザと、前記羽根車及び前記ディフューザを覆うファンケーシングと、を有し、前記ファンケーシングはアルミニウム材で構成し、前記ファンケーシングにおける前記ディフューザの外周側と対向する側である前記ファンケーシングの側部の内側に鋼板のリング状部材を配置したことを特徴とする。

また、羽根車を回転駆動する電動機と、前記羽根車の外周側に配置されたディフューザベーンと背面に配置されたリターンベーンとからなる略円形のディフューザと、前記羽根車及び前記ディフューザを覆うファンケーシングと、を有し、前記ファンケーシングはアルミニウム材で構成し、前記ファンケーシングにおける前記ディフューザの外周側と対向する側である前記ファンケーシングの側部の内側にガラス繊維入りテープを貼り付けたことを特徴とする。

本発明によれば、軽量化と、強度低下を抑制した電動送風機及び電動送風機を備えた電気掃除機を提供することが可能となる。

実施形態に係る電気掃除機の構成を示す斜視図である。 実施形態に係る掃除機本体の断面図である。 実施形態に係る電動送風機の構成を示す分解図である。 実施形態に係る電動送風機の内部構成を示す一部分断面図である。 実施形態に係る図４におけるＰ部の拡大図である。 他の実施形態に係る電動送風機の構成を示す斜視図である。

以下、各図を参照しながら、本発明の実施形態に係る電気掃除機１及び電動送風機７の詳細を説明する。各図において、電動送風機を掃除機本体に組み込んだ状態の図１，２では、集塵室側を前側、排気側を後側と呼び、電動送風機の分解図や断面図である図３〜６では、電動送風機の吸気側を上側、排気側を下側と呼ぶこととする。

なお、本発明に係る電気掃除機１は、電動送風機７を有するものであれば、いわゆるサイクロン式電気掃除機であっても、又は、いわゆる紙パック式電気掃除機であっても構わない。また、キャニスター型、スティック型のどちらであっても構わない。

また、電動機２１においても、カーボンブラシを用いた整流子モータ、ブラシを用いないブラシレスモータなどの何れでも構わない。

以下、実施形態の一例として、キャニスター型でサイクロン式電気掃除機の電気掃除機１を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
≪電気掃除機の構成≫
以下、図１及び図２を参照して、第１の実施形態に係る電気掃除機１の構成につき説明する。

図１は、電気掃除機１の構成を示す斜視図である。図２は、掃除機本体２断面図である。

電気掃除機１は、電動送風機７（図２参照）による送風を利用した吸引力で塵埃等を吸引する装置である。

図１に示すように、電気掃除機１は、掃除機本体２と、掃除機本体２の前部に一端が接続されるホース３と、ホース３の他端が一端に接続される手元操作スイッチ等が設けられた手元操作管４と、手元操作管４の他端が一端に接続される延長管５と、延長管５の他端が接続される吸込具６と、を備えて構成されている。吸込具６から吸引した塵埃と空気は、電動送風機７（図２参照）による吸引によって、延長管５と手元操作管４とホース３とを通って掃除機本体２の内部へと流れて、塵埃は掃除機本体２の内部に設けられた集塵部１１（図２参照）内に収集され、空気は電動送風機７を通り、掃除機本体２の外部へと排気される。

図２に示すように、掃除機本体２は、内部に、前記ホース３内を通過した塵埃を捕集する集塵部１１と、吸引力を発生させる電動送風機７等を備える電動送風機室１２と、を有している。掃除機本体２は、図２に示すような清掃作業を行う横置き状態において、前側に集塵部１１が配置され、後側に電動送風機室１２が配置されている。

≪電動送風機の構成≫
以下、図３、図４及び図５を参照して、電動送風機７の構成を説明する。図３は、電動送風機７の構成を示す分解図である。図４は、電動送風機７の内部構成を示す一部分断面図である。図５は、図４のＰ部拡大図である。

電動送風機７は、塵挨を吸引する吸引力を発生させるための電動吸引装置である。電動送風機７では、吸込具６から延長管５、手元操作管４，ホース３、集塵部１１を介して吸引した空気が、図４に示すように、電動送風機７に設けられた送風機入口（吸気口）１７から電動送風機７内へ流入して昇圧し、電動送風機出口１８から流出し、掃除機本体２外へ排気される。電動送風機７は、上側に配置されるファンケーシング４３と、下側に配置されるハウジング３３と、により形成される外郭と、外郭内に備えられる電動機２１と、送風機２２とにより構成されている。

換言すると、電動送風機７は、電機子巻線を有する回転子２３と、界磁巻線を有する固定子２４と、整流子２５と、回転子２３に設けられた回転軸２６と、回転軸２６を回転自在に軸支する軸受２７，２８と、電動機２１を収納するハウジング３３と、回転軸２６の上側の軸受２８を保持するエンドブラケット３５と、エンドブラケット３５と回転軸２６に固定された羽根車４０と、羽根車４０の外周側に配置されたディフューザ４２と、ディフューザ４２のエンドブラケット３５側に一体形成されたリターンベーン４２ａと、羽根車４０及びディフューザ４２を外側から覆うように設けられたファンケーシング４３と、を主に有している。本実施形態では、ディフューザ４２は、樹脂材によって構成されている。

ファンケーシング４３は、送風機入口１７を備える略円板形状の上部４３ａと、上部４３の外周側から下方向へ向かって伸びる略円筒形状の側部４３ｂと、からなり、アルミニウム材によって構成されている。

＜電動機の構成＞
以下、電動送風機７を構成する電動機２１と送風機２２のうち、まず、電動機２１について説明する。

図４に示すように、電動機２１は、回転軸２６に固定された送風機２２を構成する羽根車４０を回転させるための電動モータである。

この電動機２１は、前記した回転子２３、固定子２４、整流子２５、回転軸２６及び軸受２７，２８と、それぞれ後記するカーボンブラシ２９、バネ３０、ピグテール３１、ハウジング３３、ブラシホルダー３４及びエンドブラケット３５と、を備えて構成されている。

回転子２３は、電機子あるいはロータともいわれる部材であり、回転軸２６の中央部分に固定されている。固定子２４は、固定子鉄心に固定子巻線を巻装して構成され、ハウジング３３内の回転子２３の外側に固定されている。

整流子２５は、回転子２３の下側に設けられている。回転軸２６は、回転子２３と整流子２５と羽根車４０とが取り付けられて、電動機２１が回転駆動したときに一体に回転する。軸受２７，２８は、回転子２３の上側の回転軸２６の一端部と、整流子２５の下側の他端部とをそれぞれ両端軸支する一対の部材から成る。

カーボンブラシ２９は、整流子２５に摺接するように整流子２５の外周側に配置されている。バネ３０は、カーボンブラシ２９の外周側に配置されて、カーボンブラシ２９を整流子２５側に押圧する付勢手段である。ピグテール３１は、カーボンブラシ２９と電気的に接続されている。

ハウジング３３は、電動機２１を収納するとともに、軸受２７を保持する略カップ形状のケースから成る。このハウジング３３は、電動機２１の上部に設けられた送風機２２側の開口と、ハウジング３３の周囲に設けられた電動送風機出口１８の開口との２つの開口を有している。送風機２２側の開口の周縁部には、エンドブラケット３５の外周縁部とファンケーシング４３の下側開口部とが連結されている。

また、ハウジング３３の内部は、その内周壁と固定子２４との間に、軸方向の通風路が形成されている。さらに、固定子２４と回転子２３との間にも、軸方向の通風路が形成されている。この通風路には、送風機入口１７から羽根車４０とディフューザ４２と曲がり流路４３とリターン流路４２ａとを通って流れて来た空気の一部が、ハウジング３３の後方へ向かって流れる。

ブラシホルダー３４は、カーボンブラシ２９を保持してハウジング３３に固定する部材であり、ハウジング３３の外周に設けられている。ハウジングの材質はアルミニウム材を用いている。

エンドブラケット３５は、軸受２８を保持するための金属製部材であり、鋼板を用いている。中央部に、回転軸２６が挿通された軸受２８を収容する凹形状部を有している。

エンドブラケット３５は、ハウジング３３とファンケーシング４３とからなる筐体において、この筐体を、電動機２１側と送風機２２側とに区画するように設置されており、送風機２２及び電動機２１が接続される。

＜送風機の構成＞
以下、送風機２２について説明する。

図３に示すように、送風機２２は、電動機２１の回転軸２４に直結されて回転する羽根車４０と、この羽根車４０の外周側に固定設置され、ディフューザベーン４２a及びリターンベーン４２ｂが一体化されたたディフューザ４２（静翼）と、ディフューザベーン４２a上部に配置されたディフューザリング４８、このディフューザリング４８とディフューザ４２及び羽根車４０を覆うとともに、送風機入口１７を有するファンケーシング４３とを備えて構成されている。

ここで、ファンケーシング４３の側部４３ｂの内側には、リング状部材４５を配置している。リング状部材４５は、ディフューザリング４８及びディフューザ４２の外径より大きい略円筒形状の部材である。ディフューザ４２等を覆うようリング状部材４５とファンケーシング４３とを取り付けた状態で、リング状部材４５は、ディフューザ４２の外周側（ディフューザベーン４２ａの下流側とリターンベーン４３ｂの上流側）と対向する。ファンケーシング４３は軽量化のためアルミニウム材で構成し、リング状部材４５は、薄鋼板で構成している。軽量化のために、ファンケーシング４３をアルミニウム材で構成することにより、鋼板で構成したものに比べて強度が低下する。ファンケーシング４３の側部４３ｂの内側に鋼板のリング状部材４５を配置することにより、強度低下による影響を抑制することができる。

＜羽根車の構成＞
図４に示すように、羽根車４０は、遠心力を利用する略環状形状の遠心型羽根車であり、回転が高速になると、羽根車４０の内側の圧力上昇が大きくなり、送風機入口１７から空気を吸い込むように構成されている。吸い込まれた空気は、羽根車４０を通じて外周側に高速の空気流となってディフューザ４２側に吐出される。その羽根車４０は、ナットや、圧入、接着などの方法で回転軸２６の上端に取り付けられ、回転軸２６と一体に回転する。

また、羽根車４０の構成は、薄いアルミニウム板からなる平板状の後面プレートと、中央部が隆起しつつ、円形の穴が設けられた前面プレートの２枚により、複数のブレードを挟み込み、後面プレートおよび前面プレートに、ブレードの形状に沿って当接する複数部分に穴を設け、その穴にはブレードに設けた爪が挿入され、外部より爪に加締め（カシメ部）を施している。これにより遠心力に対する強度を確保している。

＜ディフューザの構成＞
ディフューザ４２周りの構成について説明する。ディフューザ４２は、空気を吸気口側から排気口側に向けて誘導する構成要素である。ディフューザ４２は、羽根車４０の外周側に配置されている。ディフューザ４２は、羽根車４０の回転で流動した空気の持つ運動エネルギーを圧力エネルギーに変換する翼間流路４７を形成するとともに、このディフューザ４２とその周囲に配置されたファンケーシング４２との間に隙間を設けることでその空気を電動機２１側に送る流路を形成する。本実施形態ではディフューザ４２は樹脂材によって構成している。

上記のような構成の電動送風機７を用いた電気掃除機１について詳細説明する。

図４に示すように、電動送風機７が回転を開始すると回転子２４が回転し、回転子２４と同軸に設けられた羽根車４０が回転する。羽根車４０が回転するとファンケーシング４３の吸気口から空気が流入し、羽根車４０、ディフューザ４２を通り電動機側２１へ流入される。

このとき、通常の掃除運転状態では問題ないが、万が一、ファンケーシング４３の送風機入口１７から異物が入り込んで、羽根車４０の内部に侵入してしまうと、異物により羽根車４０を構成しているブレードが変形して、ブレードを固定しているプレートのカシメ部から外れ、ブレードの一部が欠損してしまう恐れがある。更に、欠損したブレードの一部が、遠心力により、ディフューザ４２の方向へ飛ばされた場合、樹脂製のディフューザベーン４２ａを破壊し、更にはファンケーシング４３の外周部側面に衝突してしまう恐れがある。

本実施形態では、図５のＰ部拡大図に示すように、ファンケーシング４３をアルミニウム材で構成しているが、加えてファンケーシング４３の側部４３ｂの内側に鋼板のリング状部材４５を配置していることにより、ブレードの欠損部分が衝突してもリング状部材４５の変形もしくは傷程度の損傷で抑えるとこができる。

一方、質量は、鋼板の比重7.87ｇ/cm³とアルミニウムの比重2.7ｇ/cm³を比較すると、約1/3であるから、同一厚みとすれば、質量も約1/3に軽量化できる。但し、同一厚みでは強度が低下するので、厚みを1.5倍にしたとしても質量は鋼板に比べ約1/2に軽量化することができる。

そして、ファンケーシング４３の外周側のリング状薄鋼板４５は図４に示すように、ディフューザベーン４２ａとリターンベーン４３ｂの軸方向の高さＨを有していれば良いので、鋼板の板厚が0.1mmから0.2mmを付加しても、数グラムの増加に留められる。ここで、ファンケーシング４３の外径をφ110mm、Ｈを25mm、厚み0.1mmの場合、約7ｇとなり、軽量化を損なうことがない。

さらに、ファンケーシング４３のアルミニウム材とリング状部材４５の薄鋼板で２重構造になることで剛性が高くなる。そのため、振動の増加を抑制することができる。

なお、本実施形態では、リング状部材４５をファンケーシング４３の側部４３ｂの内側に配置するとしたが、ディフューザ４２の外周側（ディフューザベーン４２ａの下流側とリターンベーン４３ｂの上流側）と対向する側であれば、側部４３ｂの外側に配置しても同様の効果が得られる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態は、第１の実施例のリング状部材４５の代わりに、図６に示すように、ファンケーシング４３の側部４３の外側にガラス繊維入りの強化テープ５１を貼り付けたものである。他は第１の実施例と同様である。

実施例１の記載と同様、万が一ブレードの欠損部分が生じ、ファンケーシング４３の側部４３ｂに衝突すると、衝撃によりアルミニウム板が変形して膨らもうとするが、強化テープ５１の伸縮性によりそれを緩和することができる。また亀裂が入ってもその進行を遅らせることができる。

このように強化テープ５１を貼り付けることで構成することができるので、作業性も良く、軽量化と強度低下による影響の抑制を両立することができる。

なお、本実施形態では、強化テープ５１をファンケーシング４３の側部４３ｂの外側に配置するとしたが、ディフューザ４２の外周側と対向する側であれば側部４３ｂの内側に配置しても同様の効果が得られる。

１ 電気掃除機
２ 掃除機本体
３ ホース
４ 手元操作管
５ 延長管
６ 吸込具
７ 電動送風機
１１ 集塵部
１２ 電動送風機室
１３ 集塵袋
１４ フィルター部
１７ 送風機入口（吸気口）
１８ 電動送風機出口
２０ 吸込口
２１ 電動機
２２ 送風機
２３ 回転子
２４ 固定子
２６ 回転軸
２５ 整流子
２６ 回転軸
２７，２８ 軸受
２９ カーボンブラシ
３０ バネ
３１ ピグテール
３３ ハウジング
３４ ブラシホルダー
３５ エンドブラケット
４０ 羽根車
４２ ディフューザ
４２ａ ディフューザベーン
４２ｂ リターンベーン
４３ ファンケーシング
４５ リング状部材
４８ ファンケーシングリング
５１ 強化テープ

Claims (3)

1. 羽根車を回転駆動する電動機と、前記羽根車の外周側に配置されたディフューザベーンと背面に配置されたリターンベーンとからなる略円形のディフューザと、前記羽根車及び前記ディフューザを覆うファンケーシングと、を有し、前記ファンケーシングはアルミニウム材で構成し、前記ファンケーシングにおける前記ディフューザの外周側と対向する側である前記ファンケーシングの側部の内側に鋼板のリング状部材を配置したことを特徴とする電気掃除機用電動送風機。
2. 羽根車を回転駆動する電動機と、前記羽根車の外周側に配置されたディフューザベーンと背面に配置されたリターンベーンとからなる略円形のディフューザと、前記羽根車及び前記ディフューザを覆うファンケーシングと、を有し、前記ファンケーシングはアルミニウム材で構成し、前記ファンケーシングにおける前記ディフューザの外周側と対向する側である前記ファンケーシングの側部の内側にガラス繊維入りテープを貼り付けたことを特徴とする電気掃除機用電動送風機。
3. 請求項１または２に記載ので電気掃除機用電動送風機を用いた電気掃除機。

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