JPH0984729A - 電気掃除機 - Google Patents
電気掃除機Info
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- JPH0984729A JPH0984729A JP18304596A JP18304596A JPH0984729A JP H0984729 A JPH0984729 A JP H0984729A JP 18304596 A JP18304596 A JP 18304596A JP 18304596 A JP18304596 A JP 18304596A JP H0984729 A JPH0984729 A JP H0984729A
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- vacuum cleaner
- electric
- electric blower
- cleaner
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の電気掃除機は、送風機効率を向上させる
ために各部位での圧力漏れによる損失低減を図るため
に、気密性能を向上させたり、通気抵抗を低減させたり
していたので、シール部材を設けたり、部品の寸法精度
を向上させたり、あるいは通気面積を大きく確保するな
ど、コスト低減及び小形化に反する方法で対応してき
た。 【解決手段】整流子電動機及び遠心ファンとを有し、吸
込気流を発生させる電動送風機と、該電動送風機によっ
て発生した吸込気流によって塵埃を集塵するための集塵
部と、前記電動送風機及び前記集塵部を内蔵する掃除機
本体とを有する電気掃除機において、前記電気掃除機の
吸込風量が、1.0m3/min 以上の領域で、前記電動送
風機の回転数を40000〜50000rpm に設定し
た。
ために各部位での圧力漏れによる損失低減を図るため
に、気密性能を向上させたり、通気抵抗を低減させたり
していたので、シール部材を設けたり、部品の寸法精度
を向上させたり、あるいは通気面積を大きく確保するな
ど、コスト低減及び小形化に反する方法で対応してき
た。 【解決手段】整流子電動機及び遠心ファンとを有し、吸
込気流を発生させる電動送風機と、該電動送風機によっ
て発生した吸込気流によって塵埃を集塵するための集塵
部と、前記電動送風機及び前記集塵部を内蔵する掃除機
本体とを有する電気掃除機において、前記電気掃除機の
吸込風量が、1.0m3/min 以上の領域で、前記電動送
風機の回転数を40000〜50000rpm に設定し
た。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気掃除機に係
り、特にその吸込力の駆動源となる電動送風機の小形軽
量化および高出力化に関する。
り、特にその吸込力の駆動源となる電動送風機の小形軽
量化および高出力化に関する。
【0002】
【従来の技術】今日の一般家庭で用いられる電気掃除機
は、じゅうたん等のゴミが取れにくいといった市場から
の要求に応じて、より強い吸込力が要求されている。吸
込力を表わす単位として吸込仕事率が用いられており、
近年この吸込仕事率の向上にともない消費電力が100
0W級の電動機を用いた電気掃除機が発売されている。
電気掃除機には主に整流子電動機が用いられており、そ
の空力特性は図2のように示される。図2において、電
気掃除機の空力特性は、横軸の吸込風量が少なくなるに
つれて整流子電動機にかかる負荷が小さくなり、電流値
すなわち消費電力は低下し、回転数が増加する。従っ
て、通常最大(開放)風量域では電動機の消費電力は最
大となり、風量密閉状態では電動機の回転数は最大とな
る。
は、じゅうたん等のゴミが取れにくいといった市場から
の要求に応じて、より強い吸込力が要求されている。吸
込力を表わす単位として吸込仕事率が用いられており、
近年この吸込仕事率の向上にともない消費電力が100
0W級の電動機を用いた電気掃除機が発売されている。
電気掃除機には主に整流子電動機が用いられており、そ
の空力特性は図2のように示される。図2において、電
気掃除機の空力特性は、横軸の吸込風量が少なくなるに
つれて整流子電動機にかかる負荷が小さくなり、電流値
すなわち消費電力は低下し、回転数が増加する。従っ
て、通常最大(開放)風量域では電動機の消費電力は最
大となり、風量密閉状態では電動機の回転数は最大とな
る。
【0003】また、先に述べた吸込仕事率は、風量×真
空度で表わされ、電動機に取り付けられる送風機の特性
および掃除機本体の通気抵抗などから決まる動作風量の
最大値を示すものである。
空度で表わされ、電動機に取り付けられる送風機の特性
および掃除機本体の通気抵抗などから決まる動作風量の
最大値を示すものである。
【0004】一般家庭で用いられる消費電力が1000
W級の電気掃除機の場合、吸込風量が1.0〜1.5m3
/min で最大となる。
W級の電気掃除機の場合、吸込風量が1.0〜1.5m3
/min で最大となる。
【0005】この吸込仕事率は、掃除機の吸込能力を示
す値のひとつであり、掃除機のより強い吸込力を得る意
味からも、これを向上させることが重要である。特に近
年は、床面に代表されるように被掃除面が多種多様化し
てきており、どんな状況でもすばやく掃除できることが
求められることから、より強い吸込力が必要となってき
ている。
す値のひとつであり、掃除機のより強い吸込力を得る意
味からも、これを向上させることが重要である。特に近
年は、床面に代表されるように被掃除面が多種多様化し
てきており、どんな状況でもすばやく掃除できることが
求められることから、より強い吸込力が必要となってき
ている。
【0006】さらに、吸込仕事率は、 吸込仕事率=電動送風機の空力的出力(ファン出力)−掃
除機本体通気損失 でも表わすことができる。このことから、吸込仕事率を
向上させるためにはファン出力を向上させるか、あるい
は本体通気損失を低減させる必要がある。本体通気損失
は、例えばホースの径を太くしたり掃除機本体を大きく
するなどといったように掃除機の形態を変えることによ
って低減させることはできるが、掃除機を使用するにあ
たっての操作性が低下するという理由から、掃除機の形
態を変えることはできない。
除機本体通気損失 でも表わすことができる。このことから、吸込仕事率を
向上させるためにはファン出力を向上させるか、あるい
は本体通気損失を低減させる必要がある。本体通気損失
は、例えばホースの径を太くしたり掃除機本体を大きく
するなどといったように掃除機の形態を変えることによ
って低減させることはできるが、掃除機を使用するにあ
たっての操作性が低下するという理由から、掃除機の形
態を変えることはできない。
【0007】一方、ファン出力は、 ファン出力=電動機入力(消費電力)×電動機効率×送
風機効率 で表わすことができる。ファン出力を向上させるために
は、消費電力,電動機効率,送風機効率のそれぞれを向
上させれば良いが、消費電力については、すでに100
0W級が主流となっており、省エネ等の時流から考える
と、家庭用機器として消費電力をこれ以上増加させるこ
とはできない。
風機効率 で表わすことができる。ファン出力を向上させるために
は、消費電力,電動機効率,送風機効率のそれぞれを向
上させれば良いが、消費電力については、すでに100
0W級が主流となっており、省エネ等の時流から考える
と、家庭用機器として消費電力をこれ以上増加させるこ
とはできない。
【0008】従って、ファン出力を向上させるために
は、電動機及び送風機すなわち電動送風機の効率(空気
力学的なファン出力(W)/電動機入力(W))を向上
させる必要がある。
は、電動機及び送風機すなわち電動送風機の効率(空気
力学的なファン出力(W)/電動機入力(W))を向上
させる必要がある。
【0009】従来は、電動機及び送風機の効率向上を重
視し各々の最適化を図って、遠心ファンの外径を105
〜115mm程度,回転数を30000〜35000回転
毎分に設定しており、電動機及び送風機の効率を45〜
48%まで達成していた。
視し各々の最適化を図って、遠心ファンの外径を105
〜115mm程度,回転数を30000〜35000回転
毎分に設定しており、電動機及び送風機の効率を45〜
48%まで達成していた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気掃除機は、送風機効率を向上させるために各部位で
の圧力漏れによる損失低減を図るために、気密性能を向
上させたり、通気抵抗を低減させたりしていたので、シ
ール部材を設けたり、部品の寸法精度を向上させたり、
あるいは通気面積を大きく確保するなど、コスト低減及
び小形化に反する方法で対応してきた。
電気掃除機は、送風機効率を向上させるために各部位で
の圧力漏れによる損失低減を図るために、気密性能を向
上させたり、通気抵抗を低減させたりしていたので、シ
ール部材を設けたり、部品の寸法精度を向上させたり、
あるいは通気面積を大きく確保するなど、コスト低減及
び小形化に反する方法で対応してきた。
【0011】また電動機の効率を向上するために、巻線
径を太くして銅損を低減したり、鉄心材に鉄損の少ない
高級珪素鋼板を使用するようにしていたので、コストが
上昇したり、電動機が大型化し、それに伴って掃除機の
操作性が悪くなるといった問題があった。
径を太くして銅損を低減したり、鉄心材に鉄損の少ない
高級珪素鋼板を使用するようにしていたので、コストが
上昇したり、電動機が大型化し、それに伴って掃除機の
操作性が悪くなるといった問題があった。
【0012】そこで本発明の目的は、製造コスト低減お
よび小形軽量化を図るとともに、電動送風機効率および
掃除機の吸込仕事率を向上させる電動送風機及び電気掃
除機を提供することにある。
よび小形軽量化を図るとともに、電動送風機効率および
掃除機の吸込仕事率を向上させる電動送風機及び電気掃
除機を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の特徴とするところは、整流子電動機及び遠心
ファンを有し、吸込気流を発生させる電動送風機と、該
電動送風機によって発生した吸込気流によって塵埃を集
塵するための集塵部と、前記電動送風機及び前記集塵部
を内蔵する掃除機本体とを有する電気掃除機において、
前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/min以上の領
域で、前記電動送風機の回転数を40000〜50000rpm
に設定したことにある。
に本発明の特徴とするところは、整流子電動機及び遠心
ファンを有し、吸込気流を発生させる電動送風機と、該
電動送風機によって発生した吸込気流によって塵埃を集
塵するための集塵部と、前記電動送風機及び前記集塵部
を内蔵する掃除機本体とを有する電気掃除機において、
前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/min以上の領
域で、前記電動送風機の回転数を40000〜50000rpm
に設定したことにある。
【0014】また、本発明の特徴とするところは、前記
電気掃除機の最大風量域での消費電力が略1000Wと
し、前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/min 以上
の領域で前記電動送風機の回転数を40000〜500
00rpm に設定したことにある。
電気掃除機の最大風量域での消費電力が略1000Wと
し、前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/min 以上
の領域で前記電動送風機の回転数を40000〜500
00rpm に設定したことにある。
【0015】さらにまた、本発明の特徴とするところ
は、前記電気掃除機の最大風量域での消費電力が略10
00Wとし、前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/
min 以上の領域で前記電動送風機の回転数を40000
〜50000rpm と設定し、前記整流子電動機の回転軸
の長さを100mm以下にしたことにある。
は、前記電気掃除機の最大風量域での消費電力が略10
00Wとし、前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/
min 以上の領域で前記電動送風機の回転数を40000
〜50000rpm と設定し、前記整流子電動機の回転軸
の長さを100mm以下にしたことにある。
【0016】さらにまた、本発明の特徴とするところ
は、前記電気掃除機の最大風量域での消費電力が略10
00Wとし、前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/
min 以上の領域で前記電動送風機の回転数を40000
〜50000rpm と設定し、前記整流子電動機の整流子
の外径を18〜23mmにしたことにある。
は、前記電気掃除機の最大風量域での消費電力が略10
00Wとし、前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/
min 以上の領域で前記電動送風機の回転数を40000
〜50000rpm と設定し、前記整流子電動機の整流子
の外径を18〜23mmにしたことにある。
【0017】さらにまた、本発明の特徴とするところ
は、前記整流子電動機の電機子巻線径は0.6mm以上お
よび界磁巻線径は1.1mm以上の巻線を採用したことに
ある。
は、前記整流子電動機の電機子巻線径は0.6mm以上お
よび界磁巻線径は1.1mm以上の巻線を採用したことに
ある。
【0018】さらにまた、本発明の特徴とするところ
は、前記整流子電動機のカーボンブラシの抵抗率を20
μΩm以下にしたことにある。
は、前記整流子電動機のカーボンブラシの抵抗率を20
μΩm以下にしたことにある。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付の図
面を参照し、説明する。
面を参照し、説明する。
【0020】図7に本発明の一実施例に係る電気掃除機
の外観の斜視図を示す。
の外観の斜視図を示す。
【0021】同図において、701は制御回路や電動送
風機等が内蔵された掃除機本体、702は掃除機本体7
01の吸込口部に接続されたホース、703は一端側に
ホース702を接続するとともに使用者が握るためのホ
ース手元部、704はホース手元部703の他端側に接
続された延長管、705は延長管704に接続された吸
口体、706はホース手元部703に設けられたスイッ
チ操作部、707はホース手元部703に設けられた第
一の赤外線発光部、708はホース手元部703に設け
られた第二の赤外線発光部、709は掃除機本体701
の上面に設けられた赤外線受光部であり、710は室内
の天井を示している。
風機等が内蔵された掃除機本体、702は掃除機本体7
01の吸込口部に接続されたホース、703は一端側に
ホース702を接続するとともに使用者が握るためのホ
ース手元部、704はホース手元部703の他端側に接
続された延長管、705は延長管704に接続された吸
口体、706はホース手元部703に設けられたスイッ
チ操作部、707はホース手元部703に設けられた第
一の赤外線発光部、708はホース手元部703に設け
られた第二の赤外線発光部、709は掃除機本体701
の上面に設けられた赤外線受光部であり、710は室内
の天井を示している。
【0022】図8に本発明の一実施例に係る電気掃除機
の縦断面図を示す。
の縦断面図を示す。
【0023】掃除機本体701は、その前部に下部を覆
う下ケース801とその前面上部を覆う蓋体802,蓋
体802上に設けられた吸込口803,集塵袋を収納す
る集塵室804,集塵室804内の気密を保持するため
に蓋体802とは別の部材で蓋体802に取り付けられ
た気密保持カバー805を有し、その後部に下ケース8
01と上ケース806とで形成される電動送風機室80
8を有している。また、集塵室804には集塵袋80
7,電動送風機室808には塵埃を補集するための電動
送風機809が収納されている。この電動送風機809
の吸気側にはフィルター810を設けて集塵室804と
連通している。集塵室804の下部を形成している下ケ
ース801の壁面上部にはパッキン811が配設されて
おり、このパッキン811と気密保持カバー805とが
圧接され、集塵室804の気密を保持するようにしてい
る。上ケース806の上部には、上ケースカバー812
で覆われた基板収納部813が形成され、制御基板81
4が収納されている。制御基板814は1枚または2枚
以上で構成されており上ケース側、または上ケースカバ
ー側に固定してもよい。制御基板814上には、ホース
手元部703の第1の赤外線発光部707及び第2の赤
外線発光部708から放射された赤外線信号を受信する
赤外線受光素子815が設けられている。この赤外線受
光素子815に赤外線信号が届くように、上ケースカバ
ー812上に赤外線を透過させる別の材料で成形した赤
外線受光部709が設けられている。赤外線受光部70
9は、上ケースカバー812自体を赤外線を透過させる
材料を使って一体に成形してもよい。
う下ケース801とその前面上部を覆う蓋体802,蓋
体802上に設けられた吸込口803,集塵袋を収納す
る集塵室804,集塵室804内の気密を保持するため
に蓋体802とは別の部材で蓋体802に取り付けられ
た気密保持カバー805を有し、その後部に下ケース8
01と上ケース806とで形成される電動送風機室80
8を有している。また、集塵室804には集塵袋80
7,電動送風機室808には塵埃を補集するための電動
送風機809が収納されている。この電動送風機809
の吸気側にはフィルター810を設けて集塵室804と
連通している。集塵室804の下部を形成している下ケ
ース801の壁面上部にはパッキン811が配設されて
おり、このパッキン811と気密保持カバー805とが
圧接され、集塵室804の気密を保持するようにしてい
る。上ケース806の上部には、上ケースカバー812
で覆われた基板収納部813が形成され、制御基板81
4が収納されている。制御基板814は1枚または2枚
以上で構成されており上ケース側、または上ケースカバ
ー側に固定してもよい。制御基板814上には、ホース
手元部703の第1の赤外線発光部707及び第2の赤
外線発光部708から放射された赤外線信号を受信する
赤外線受光素子815が設けられている。この赤外線受
光素子815に赤外線信号が届くように、上ケースカバ
ー812上に赤外線を透過させる別の材料で成形した赤
外線受光部709が設けられている。赤外線受光部70
9は、上ケースカバー812自体を赤外線を透過させる
材料を使って一体に成形してもよい。
【0024】次に図7及び図8を用いて、本発明にかか
る電気掃除機の動作について説明する。
る電気掃除機の動作について説明する。
【0025】掃除機使用者がホース手元部703に設け
られたスイッチ操作部706の一つを押すと、押された
スイッチに従った信号コードが赤外線信号として第一の
赤外線発光部707及び第二の赤外線発光部708より
放射される。第一の赤外線発光部707は通常の使用状
態では略鉛直上方を向くように配設されており、第一の
赤外線発光部707から放射された赤外線信号は、部屋
の天井や壁に当って反射し、掃除機本体701の赤外線
受光部709に到達する。また、第二の赤外線発光部7
08は、ホース手元部のグリップエンドに略水平より下
方に向くように配設されており、第二の赤外線発光部7
08から放射された赤外線信号は、直接、掃除機本体7
01の赤外線受光部709に到達する。赤外線受光部7
09に到達した赤外線信号は赤外線受光素子715によ
って受光され、制御基板714を介して掃除機を制御す
るようにしている。
られたスイッチ操作部706の一つを押すと、押された
スイッチに従った信号コードが赤外線信号として第一の
赤外線発光部707及び第二の赤外線発光部708より
放射される。第一の赤外線発光部707は通常の使用状
態では略鉛直上方を向くように配設されており、第一の
赤外線発光部707から放射された赤外線信号は、部屋
の天井や壁に当って反射し、掃除機本体701の赤外線
受光部709に到達する。また、第二の赤外線発光部7
08は、ホース手元部のグリップエンドに略水平より下
方に向くように配設されており、第二の赤外線発光部7
08から放射された赤外線信号は、直接、掃除機本体7
01の赤外線受光部709に到達する。赤外線受光部7
09に到達した赤外線信号は赤外線受光素子715によ
って受光され、制御基板714を介して掃除機を制御す
るようにしている。
【0026】掃除機本体701に内蔵される電動送風機
809は、掃除機本体内の空間の多くを使用するため、
より小さい電動送風機が望まれる。しかも、より強い吸
込力を必要とする市場からの要求に応えるよう、吸込仕
事率を向上させた電動送風機が望まれる。
809は、掃除機本体内の空間の多くを使用するため、
より小さい電動送風機が望まれる。しかも、より強い吸
込力を必要とする市場からの要求に応えるよう、吸込仕
事率を向上させた電動送風機が望まれる。
【0027】以下、本発明に係る実施例を図1〜図6を
用いて説明する。
用いて説明する。
【0028】図1に本実施例の電動送風機809の縦断
面図を示す。
面図を示す。
【0029】電動送風機808は、送風機部1と電動機
部2に大別される。電動機部2は、ハウジング3の内部
に、回転軸4に固定されたロータ5と、ステータコイル
6が巻装されたステータ7とを備える。ハウジング3
は、その開放端に狭い鍔部3aを設けた深いカップ状に
形成され、その端面部の中央に形成した軸受保持部3b
には、前記回転軸4の一端を軸支する軸受8aが設けら
れる。ハウジング3の外周壁部には、ブラシ保持器15
がネジ止め固定されている。ブラシ保持器15には、カ
ーボンブラシ16が収納されており、整流子17の外周
面にバネ等で付勢されている。そして、このカーボンブ
ラシ16から整流子17へ給電するようにしている。
部2に大別される。電動機部2は、ハウジング3の内部
に、回転軸4に固定されたロータ5と、ステータコイル
6が巻装されたステータ7とを備える。ハウジング3
は、その開放端に狭い鍔部3aを設けた深いカップ状に
形成され、その端面部の中央に形成した軸受保持部3b
には、前記回転軸4の一端を軸支する軸受8aが設けら
れる。ハウジング3の外周壁部には、ブラシ保持器15
がネジ止め固定されている。ブラシ保持器15には、カ
ーボンブラシ16が収納されており、整流子17の外周
面にバネ等で付勢されている。そして、このカーボンブ
ラシ16から整流子17へ給電するようにしている。
【0030】また、このハウジング3の端面部側の外周
部には排気口3cが形成されている。そして、このハウ
ジング3の開放端側にはエンドブラケット9が結合さ
れ、このエンドブラケット9を介して該電動機部2と前
記送風機部1が接続される。
部には排気口3cが形成されている。そして、このハウ
ジング3の開放端側にはエンドブラケット9が結合さ
れ、このエンドブラケット9を介して該電動機部2と前
記送風機部1が接続される。
【0031】前記エンドブラケット9は、その中央に軸
受保持部9aが形成された端面部とその開放端に広い鍔
部9bを設けた筒状の外周部により浅いカップ状に構成
され、外周部には、送風機部1からの空気を電動機部2
内へ導入するための吸気口9cが形成されている。前記
軸受保持部9aには、前記回転軸4の他端を軸支する軸
受8bが設けられる。また、このエンドブラケット9の
外側には前記吸気口9cに連なるディフューザ10が配
設され、その上流側にはナット11によって前記回転軸
4の端部に固定された遠心羽根車12が配設される。そ
して、前記ディフューザ10及び遠心羽根車12は、前
記エンドブラケット9の鍔部9bの外周に圧入して固定
されたファンケーシング13で覆われる。なお、ファン
ケーシング13の中央には、前記遠心羽根車12の入口
に気流を円滑に導く気流ガイド13aによって形成した
吸込口13bが設けられてる。気流ガイド13aは、そ
の断面形状が円弧状となるように形成され、円弧の内側
には前記遠心羽根車12の側板の中央に形成された入口
部に摺接するシール部材14を装着して吸込口部の気密
を保つようにしている。
受保持部9aが形成された端面部とその開放端に広い鍔
部9bを設けた筒状の外周部により浅いカップ状に構成
され、外周部には、送風機部1からの空気を電動機部2
内へ導入するための吸気口9cが形成されている。前記
軸受保持部9aには、前記回転軸4の他端を軸支する軸
受8bが設けられる。また、このエンドブラケット9の
外側には前記吸気口9cに連なるディフューザ10が配
設され、その上流側にはナット11によって前記回転軸
4の端部に固定された遠心羽根車12が配設される。そ
して、前記ディフューザ10及び遠心羽根車12は、前
記エンドブラケット9の鍔部9bの外周に圧入して固定
されたファンケーシング13で覆われる。なお、ファン
ケーシング13の中央には、前記遠心羽根車12の入口
に気流を円滑に導く気流ガイド13aによって形成した
吸込口13bが設けられてる。気流ガイド13aは、そ
の断面形状が円弧状となるように形成され、円弧の内側
には前記遠心羽根車12の側板の中央に形成された入口
部に摺接するシール部材14を装着して吸込口部の気密
を保つようにしている。
【0032】ディフューザ10は、遠心羽根車11の外
周側延長上に形成された17枚のディフューザ羽根10
aと、その背面側に形成されたリターンガイド10bと
を備え、リターンガイド10bはエンドブラケット9と
共に空気流を前記吸気口9cまで導く戻り案内通路を形
成する。
周側延長上に形成された17枚のディフューザ羽根10
aと、その背面側に形成されたリターンガイド10bと
を備え、リターンガイド10bはエンドブラケット9と
共に空気流を前記吸気口9cまで導く戻り案内通路を形
成する。
【0033】次に、電動送風機809内における空気の
流れを説明する。電動機部2を駆動して遠心羽根車12
を回転させると吸込口13bからファンケーシング13
内へ空気が流入する。このとき、気流ガイド13aは、
遠心羽根車12に流入する空気流を整流する。遠心羽根
車12から吐出された空気流はディフューザ羽根10aの
間を通過し、ディフューザ10の外周とファンケーシン
グ13の内周との環状の隙間部において180度方向転
換し、更にリターンガイド10bを通過した後に、吸気
口9cを通ってハウジング3内へ導入される。ハウジン
グ3内へ導入された空気は、ロータ5を冷却すると共に
ステータ7とハウジング3の内面の間に形成された空気
通路を通り、ステータコイル6を冷却して排気口3cか
ら外部へ排出される。
流れを説明する。電動機部2を駆動して遠心羽根車12
を回転させると吸込口13bからファンケーシング13
内へ空気が流入する。このとき、気流ガイド13aは、
遠心羽根車12に流入する空気流を整流する。遠心羽根
車12から吐出された空気流はディフューザ羽根10aの
間を通過し、ディフューザ10の外周とファンケーシン
グ13の内周との環状の隙間部において180度方向転
換し、更にリターンガイド10bを通過した後に、吸気
口9cを通ってハウジング3内へ導入される。ハウジン
グ3内へ導入された空気は、ロータ5を冷却すると共に
ステータ7とハウジング3の内面の間に形成された空気
通路を通り、ステータコイル6を冷却して排気口3cか
ら外部へ排出される。
【0034】次に図2を用いて、掃除機の吸込仕事率に
ついて説明する。
ついて説明する。
【0035】掃除機の吸込仕事率は風量×真空度で表わ
される。この吸込仕事率は、送風機30の特性および掃
除機本体の通気抵抗などから決まる動作風量で最大値を
示し、消費電力1000W級の一般的な家庭用掃除機の
場合、風量が1.0〜1.5m3毎分で最大となる。
される。この吸込仕事率は、送風機30の特性および掃
除機本体の通気抵抗などから決まる動作風量で最大値を
示し、消費電力1000W級の一般的な家庭用掃除機の
場合、風量が1.0〜1.5m3毎分で最大となる。
【0036】吸込仕事率は、掃除機の吸込能力を示す目
安となる値であり、掃除機の機能上これを向上させるこ
とが重要である。特に最近の住宅は、被掃除面が多種多
様化してきており、どんな状況でもすばやく掃除できる
ことが求められる。このため、より強い吸込み力が要求
される。
安となる値であり、掃除機の機能上これを向上させるこ
とが重要である。特に最近の住宅は、被掃除面が多種多
様化してきており、どんな状況でもすばやく掃除できる
ことが求められる。このため、より強い吸込み力が要求
される。
【0037】また、吸込仕事率は、 吸込仕事率=電動送風機の空力的出力(ファン出力)−掃
除機本体通気損失 と表わされる。すなわち、吸込仕事率を向上させるため
にはファン出力を向上させるか、あるいは本体通気損失
を低減させなければならないことがわかる。
除機本体通気損失 と表わされる。すなわち、吸込仕事率を向上させるため
にはファン出力を向上させるか、あるいは本体通気損失
を低減させなければならないことがわかる。
【0038】本体通気損失は、例えばホースの径を太く
したり、あるいは掃除機本体を大きくするなどして低減
することは可能であるが、その分掃除機本体が大型化
し、操作性が低下してしまう。
したり、あるいは掃除機本体を大きくするなどして低減
することは可能であるが、その分掃除機本体が大型化
し、操作性が低下してしまう。
【0039】一方、ファン出力、 ファン出力=電動機入力(消費電力)×電動機効率×送
風機効率 と表わされるように、それぞれの項目を向上させれば良
いが、消費電力については、すでに1000W級が主流
となっており、省エネ等の時流から考えると、家庭用機
器としてこれ以上増加させられないと考える。従って、
ファン出力を向上させるためには、電動機及び送風機す
なわち電動送風機の効率を向上させる必要がある。電動
送風機効率とは、空気力学的なファン出力(W)を電動
機入力(W)で除したものである。
風機効率 と表わされるように、それぞれの項目を向上させれば良
いが、消費電力については、すでに1000W級が主流
となっており、省エネ等の時流から考えると、家庭用機
器としてこれ以上増加させられないと考える。従って、
ファン出力を向上させるためには、電動機及び送風機す
なわち電動送風機の効率を向上させる必要がある。電動
送風機効率とは、空気力学的なファン出力(W)を電動
機入力(W)で除したものである。
【0040】以下、電動送風機の効率向上させる手段に
ついて説明する。
ついて説明する。
【0041】図3に回転速度に対する送風機部1,電動
機部2およびその積である電動送風機809の効率を算
出した結果を示す。
機部2およびその積である電動送風機809の効率を算
出した結果を示す。
【0042】これは、使用する部品材料,形状により異
なるが、従来の構成条件にて効率を求めた場合の一例を
示している。
なるが、従来の構成条件にて効率を求めた場合の一例を
示している。
【0043】図3において、電動機部2は回転数の向上
とともに、機械損と呼ばれる軸受損失や摩擦損失が増加
して効率が低下する傾向にある。これに対し、遠心羽根
車12を有する送風機部1の効率は、回転数の増加とと
もに効率が向上する傾向を示す。
とともに、機械損と呼ばれる軸受損失や摩擦損失が増加
して効率が低下する傾向にある。これに対し、遠心羽根
車12を有する送風機部1の効率は、回転数の増加とと
もに効率が向上する傾向を示す。
【0044】また、遠心羽根車12の回転数を増加させ
るためには、遠心羽根車12の外径を小さくする必要が
あり、これによって遠心羽根車12の円板摩擦損失が低
下して、送風機部1の効率を向上することができる。
るためには、遠心羽根車12の外径を小さくする必要が
あり、これによって遠心羽根車12の円板摩擦損失が低
下して、送風機部1の効率を向上することができる。
【0045】そこで、それらの積である電動送風機80
9の効率を見ると、約45000回転毎分付近をピーク
に、約40000〜50000回転毎分の領域で効率5
0%を越えることがわかる。従って、最大の電動送風機
効率すなわち最大の吸込仕事率を得る電動送風機のため
には回転数を40000〜50000回転毎分に設定す
べきことがわかった。
9の効率を見ると、約45000回転毎分付近をピーク
に、約40000〜50000回転毎分の領域で効率5
0%を越えることがわかる。従って、最大の電動送風機
効率すなわち最大の吸込仕事率を得る電動送風機のため
には回転数を40000〜50000回転毎分に設定す
べきことがわかった。
【0046】また、効率50%は多少下回るが、回転数
を55000回転毎分に設定しても、50%に近い効率
を得ることができるので、回転数を40000〜500
00回転毎分に設定してもよい。
を55000回転毎分に設定しても、50%に近い効率
を得ることができるので、回転数を40000〜500
00回転毎分に設定してもよい。
【0047】また、整流子電動機の場合、特性を左右す
るブラシ保持器15の整流作用が、高速回転時において
不安定となる傾向にある。
るブラシ保持器15の整流作用が、高速回転時において
不安定となる傾向にある。
【0048】そこで、高速回転におけるブラシ保持器1
5の整流特性,軸受8a,8bのボールベアリングのト
ルク特性および図4(a),図4(b)に示すような合
成樹脂等のモールド材によって成形された整流子16の
強度を考慮する必要がある。一方、ブラシ保持器15の
摩擦損失の低減を図るためには、整流子17の外径は小
さい方が望ましい。そこで、カーボンブラシ28との摺
動特性を考慮し、回転中の整流子片17aの凹凸を最小
化するための最適値を検討した結果、外径18mm以下に
なると整流子片17aの熱容量が低下する。また、図4
(a),図4(b)に示すように、最近の電動送風機の
小型化の要求に伴い、係合部Aや回転軸4からの距離B
の寸法が大きく取れず、23mm以上になると整流子片1
7a自体の質量が増加して遠心力が増加しこれもまた整
流子片の凹凸が増加してブラシ保持器15の摩耗が増加
する。
5の整流特性,軸受8a,8bのボールベアリングのト
ルク特性および図4(a),図4(b)に示すような合
成樹脂等のモールド材によって成形された整流子16の
強度を考慮する必要がある。一方、ブラシ保持器15の
摩擦損失の低減を図るためには、整流子17の外径は小
さい方が望ましい。そこで、カーボンブラシ28との摺
動特性を考慮し、回転中の整流子片17aの凹凸を最小
化するための最適値を検討した結果、外径18mm以下に
なると整流子片17aの熱容量が低下する。また、図4
(a),図4(b)に示すように、最近の電動送風機の
小型化の要求に伴い、係合部Aや回転軸4からの距離B
の寸法が大きく取れず、23mm以上になると整流子片1
7a自体の質量が増加して遠心力が増加しこれもまた整
流子片の凹凸が増加してブラシ保持器15の摩耗が増加
する。
【0049】このため、回転速度を40000〜500
00回転毎分にした場合でも、電動送風機1109の特
性を低下させずに維持させるためには、整流子17a外
径を約23mm以下にする必要がある。
00回転毎分にした場合でも、電動送風機1109の特
性を低下させずに維持させるためには、整流子17a外
径を約23mm以下にする必要がある。
【0050】整流子片17aの凹凸およびブラシ保持器
15の熱劣化防止、あるいは電動機20特性を低下させ
ないためには、カーボンブラシ28の発熱をできるだけ
抑える必要がある。ブラシ保持器15の発熱を抑えるた
めには、ブラシ保持器15の電気抵抗率を20μΩm以
下にしなければならないことがわかった。
15の熱劣化防止、あるいは電動機20特性を低下させ
ないためには、カーボンブラシ28の発熱をできるだけ
抑える必要がある。ブラシ保持器15の発熱を抑えるた
めには、ブラシ保持器15の電気抵抗率を20μΩm以
下にしなければならないことがわかった。
【0051】さらに上記ブラシ保持器15の寿命を延ば
し電動機20の信頼性を確保するために重要な整流子1
7の回転中の振れまわり精度向上のためには、整流子1
7aの強度向上、及び電機子20の軸の剛性を上げる必
要がある。
し電動機20の信頼性を確保するために重要な整流子1
7の回転中の振れまわり精度向上のためには、整流子1
7aの強度向上、及び電機子20の軸の剛性を上げる必
要がある。
【0052】図6は、整流子外径触れと軸長の関係を示
す図である。
す図である。
【0053】図6に示すように、軸長が短いほうが剛性
が増え、高速回転に適する。一般にこの種の整流子電動
機に用いられる樹脂黒鉛質系のカーボンブラシ28の摺
動特性から必要とされる整流子17の外径の振れまわり
を20μm以下として40000〜50000回転毎分の回
転数に対応するためには、軸長は100mm以下とする必
要があることがわかる。
が増え、高速回転に適する。一般にこの種の整流子電動
機に用いられる樹脂黒鉛質系のカーボンブラシ28の摺
動特性から必要とされる整流子17の外径の振れまわり
を20μm以下として40000〜50000回転毎分の回
転数に対応するためには、軸長は100mm以下とする必
要があることがわかる。
【0054】また、円板摩擦損失を低減するための遠心
羽根車12の小径化と、必要出力特性を考慮した場合の
適性な外径としては、図3に示されるように70〜10
0mmにおいて最大効率を示すことがわかった。
羽根車12の小径化と、必要出力特性を考慮した場合の
適性な外径としては、図3に示されるように70〜10
0mmにおいて最大効率を示すことがわかった。
【0055】以上のことを整理すると、電動送風機80
9として最大効率を得るための適性値は、遠心羽根車1
2の回転数が40000〜50000回転毎分で、遠心
羽根車12の外径70〜100mmであるということがで
きる。
9として最大効率を得るための適性値は、遠心羽根車1
2の回転数が40000〜50000回転毎分で、遠心
羽根車12の外径70〜100mmであるということがで
きる。
【0056】
【発明の効果】本発明によれば、電動送風機の回転数を
40000〜50000回転毎分に設定したことによ
り、電動送風機の効率を50%以上達成することがで
き、電動送風機の吸込仕事率を向上することができる。
40000〜50000回転毎分に設定したことによ
り、電動送風機の効率を50%以上達成することがで
き、電動送風機の吸込仕事率を向上することができる。
【0057】また、ファン負荷特性および電動機の磁気
特性適正化して、電動送風機を軽量化することができる
ので、取扱性および操作性が向上できる。
特性適正化して、電動送風機を軽量化することができる
ので、取扱性および操作性が向上できる。
【0058】さらに、シャフト長を100mm以下とし、
整流子外径を18〜23mmに設定するようにしているの
で、電動送風機の回転数が上昇した場合においても、シ
ャフトの剛性を確保することができる。
整流子外径を18〜23mmに設定するようにしているの
で、電動送風機の回転数が上昇した場合においても、シ
ャフトの剛性を確保することができる。
【0059】さらに本発明によれば、遠心羽根車の入口
面積S0 と翼入口面積S1 及び側板の入口部の丸みの曲
率半径Rと翼入口幅b1 について配慮し、更に、翼の外
周側出口幅寸法b2と外径寸法D2との比b2/D2,翼の
内周側の流路断面積(D1・b1)と外周側の流路断面積
(D2・b2)との比(D1・b1/D2・b2),翼の入口
幅寸法b1 と出口幅寸法b2 の比b1/b2,入口部を子
午面でみたときの前記丸みの曲率半径Rと翼入口幅寸法
b1 の比R/b1 を配慮したことにより、送風機効率を
向上し、騒音の低減を図ることができた。
面積S0 と翼入口面積S1 及び側板の入口部の丸みの曲
率半径Rと翼入口幅b1 について配慮し、更に、翼の外
周側出口幅寸法b2と外径寸法D2との比b2/D2,翼の
内周側の流路断面積(D1・b1)と外周側の流路断面積
(D2・b2)との比(D1・b1/D2・b2),翼の入口
幅寸法b1 と出口幅寸法b2 の比b1/b2,入口部を子
午面でみたときの前記丸みの曲率半径Rと翼入口幅寸法
b1 の比R/b1 を配慮したことにより、送風機効率を
向上し、騒音の低減を図ることができた。
【0060】また、このような遠心羽根車を使用した電
動送風機は、軸方向の長さを短縮することができるの
で、高い送風効率で低騒音の電動送風機及び電気掃除機
を小形に構成することができる。
動送風機は、軸方向の長さを短縮することができるの
で、高い送風効率で低騒音の電動送風機及び電気掃除機
を小形に構成することができる。
【図1】本発明の一実施例に係る電動送風機の縦断面図
である。
である。
【図2】本発明の一実施例に係る電気掃除機の空力特性
を示す図である。
を示す図である。
【図3】本発明の一実施例に係る電動送風機の回転数に
対する効率を示す図である。
対する効率を示す図である。
【図4】本発明の一実施例に係る電動送風機の整流子の
断面図で、(a)は整流子外径小のものを示す。(b)
は整流子外径大のものを示す。
断面図で、(a)は整流子外径小のものを示す。(b)
は整流子外径大のものを示す。
【図5】本発明の一実施例に係る電動送風機の整流子片
と整流子外径との関係を示す図である。
と整流子外径との関係を示す図である。
【図6】本発明の一実施例に係る電動送風機の整流子外
径の振れと軸長の関係を示す図である。
径の振れと軸長の関係を示す図である。
【図7】本発明の一実施例に係る電気掃除機の外観斜視
図である。
図である。
【図8】本発明の一実施例に係る電気掃除機の縦断面図
である。
である。
1…送風機部、2…電動機部、8a,8b…軸受、12
…遠心羽根車、13…ファンケーシング、15…ブラシ
保持器、17…整流子、809…電動送風機。
…遠心羽根車、13…ファンケーシング、15…ブラシ
保持器、17…整流子、809…電動送風機。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 常楽 文夫 茨城県日立市東多賀町一丁目1番1号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内 (72)発明者 宮下 邦夫 茨城県日立市東多賀町一丁目1番1号 株 式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部 内 (72)発明者 田原 和雄 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 安部 岳志 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 岩瀬 幸司 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 佐藤 繁則 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (5)
- 【請求項1】整流子電動機及び遠心ファンとを有し、吸
込気流を発生させる電動送風機と、該電動送風機によっ
て発生した吸込気流によって塵埃を集塵するための集塵
部と、前記電動送風機及び前記集塵部を内蔵する掃除機
本体とを有する電気掃除機において、 前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/min 以上の領
域で、前記電動送風機の回転数を40000〜5000
0rpm に設定したことを特徴とする電気掃除機。 - 【請求項2】整流子電動機及び遠心ファンを有し、吸込
気流を発生させる電動送風機と、該電動送風機によって
発生した吸込気流によって塵埃を集塵するための集塵部
と、前記電動送風機及び前記集塵部を内蔵する掃除機本
体とを有する電気掃除機において、 前記電気掃除機の最大風量域での消費電力が略1000
Wとし、前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/min
以上の領域で前記電動送風機の回転数を40000〜500
00rpm に設定したことを特徴とする電気掃除機。 - 【請求項3】整流子電動機及び遠心ファンを有し、吸込
気流を発生させる電動送風機と、該電動送風機によって
発生した吸込気流によって塵埃を集塵するための集塵部
と、前記電動送風機及び前記集塵部を内蔵する掃除機本
体とを有する電気掃除機において、 前記電気掃除機の最大風量域での消費電力が略1000
Wとし、前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/min
以上の領域で前記電動送風機の回転数を40000〜500
00rpm と設定し、前記整流子電動機の回転軸の長さを
100mm以下にしたことを特徴とする電気掃除機。 - 【請求項4】整流子電動機及び遠心ファンを有し、吸込
気流を発生させる電動送風機と、該電動送風機によって
発生した吸込気流によって塵埃を集塵するための集塵部
と、前記電動送風機及び前記集塵部を内蔵する掃除機本
体とを有する電気掃除機において、 前記電気掃除機の最大風量域での消費電力が略1000
Wとし、前記電気掃除機の吸込風量が、1.0m3/min
以上の領域で前記電動送風機の回転数を40000〜500
00rpm と設定し、前記整流子電動機の整流子の外径を
18〜23mmにしたことを特徴とする電気掃除機。 - 【請求項5】請求項1ないし4のいずれかにおいて、 前記整流子電動機のカーボンブラシの抵抗率を20μΩ
m以下にしたことを特徴とする電気掃除機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18304596A JPH0984729A (ja) | 1995-07-14 | 1996-07-12 | 電気掃除機 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7-178855 | 1995-07-14 | ||
JP17885595 | 1995-07-14 | ||
JP18304596A JPH0984729A (ja) | 1995-07-14 | 1996-07-12 | 電気掃除機 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0984729A true JPH0984729A (ja) | 1997-03-31 |
Family
ID=26498907
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18304596A Pending JPH0984729A (ja) | 1995-07-14 | 1996-07-12 | 電気掃除機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0984729A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103321922A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 德昌电机(深圳)有限公司 | 风机及具有该风机的真空吸尘器和干手机 |
-
1996
- 1996-07-12 JP JP18304596A patent/JPH0984729A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103321922A (zh) * | 2012-03-22 | 2013-09-25 | 德昌电机(深圳)有限公司 | 风机及具有该风机的真空吸尘器和干手机 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Effective date: 20060427 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 |