WO2010090006A1 - 電動送風機およびこれを用いた電気掃除機 - Google Patents

電動送風機およびこれを用いた電気掃除機 Download PDF

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flow path
guide
air
electric blower
wall surface
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PCT/JP2010/000633
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中村一繁
森下和久
秀熊哲平
香山博之
西村剛
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パナソニック株式会社
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/44—Fluid-guiding means, e.g. diffusers
    • F04D29/441—Fluid-guiding means, e.g. diffusers especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/444—Bladed diffusers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/281—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps for fans or blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/663—Sound attenuation
    • F04D29/665—Sound attenuation by means of resonance chambers or interference
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the present invention relates to an electric blower and a vacuum cleaner using the same.
  • FIG. 8 is a partially cutaway sectional view showing the electric blower described in Patent Document 1.
  • the electric blower 119 has a motor unit 132 and a fan unit 131.
  • the motor unit 132 includes an armature 151 having a shaft 153, an armature core 170 and a commutator 152.
  • An armature winding 122 is wound around the outer periphery of the armature core 170.
  • the motor unit 132 also includes a field 109 in which the field winding 123 is wound around the outer periphery of the field core 172.
  • Bearings 104 are press-fit to both ends of the shaft 153 of the armature 151. One of the bearings 104 is supported by the non-load side bracket 106. Further, the motor unit 132 includes a brush holder 107 made of metal and having the carbon brush 108 built therein.
  • the fan unit 131 sucks in air, which is a load, and includes an impeller 111 that blows out the sucked air, a casing 112 that covers the upper side of the impeller 111, a load side bracket 105, and an air guide 110 for rectifying.
  • the impeller 111 is fixed to the shaft 153 by a spacer (not shown), a washer 114, and a nut 115, and rotates with the shaft 153.
  • the other bearing 104 different from the bearing 104 supported by the non-load side bracket 106 is supported by the load side bracket 105.
  • the air guide 110 is fixed between the load side bracket 105 and the impeller 111 by a screw (not shown) or the like.
  • the air guide 110 also has a plurality of guide wings 180.
  • the load side bracket 105 and the non-load side bracket 106 are fixed by screws (not shown) or the like.
  • the fan unit 131 also includes a tight cap 116 made of resin or the like.
  • the tight cap 116 is fixed to the central portion of the casing 112 by welding or the like to form an air inlet 190 of the casing 112.
  • the contact between the suction portion 191 of the impeller 111 and the tight cap 116 ensures confidentiality.
  • the operation of the electric blower 119 configured as described above will be described.
  • the air blown out by the rotation of the impeller 111 passes through the air guide 110 for rectification.
  • the air that has passed through the air guide 110 is guided to the motor portion 132, cools the armature winding 122 and the field winding 123, and is exhausted after passing through the non-load side bracket 106.
  • FIG. 9 is a partially cutaway cross-sectional view of the fan portion 131 of the conventional electric blower 119. As shown in FIG. Arrows in FIG. 9 indicate the flow of air. Air enters from the suction portion 191 of the impeller 111 and is blown out from the impeller 111. The blown air passes through the flow path 181 formed by the plurality of guide wings 180 of the air guide 110. Thus, the blown air is introduced to the motor unit 132 while gradually releasing the pressure to the atmospheric pressure.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view in which the air guide 110 and a part of the impeller 111 are cut perpendicularly to the shaft 153 and viewed from above (the upper side in FIG. 8).
  • the rotation of the impeller 111 causes the plurality of blades 182 of the impeller 111 to push out the air in the circumferential direction.
  • new air enters from the suction portion 191 of the impeller 111.
  • the extruded air flows into the flow path 181 formed by the guide vanes 180 of the air guide 110 for rectification.
  • the pushed out air is pushed out in the centrifugal direction by the blade 182, and therefore flows vigorously inside the flow path 181 along the inner wall surface 180b of the guide wing 180 on the outer peripheral side which is an arc shape. Therefore, the flow velocity of air in the vicinity of the inner wall surface 180a of the guide vane 180 on the inner peripheral side is slower than the flow velocity of the air in the vicinity of the inner wall surface 180b of the guide vane 180 on the outer peripheral side . That is, the velocity distribution is a distribution in which the flow velocity gradually decreases from the inner wall surface 180b of the outer peripheral guide vane 180 toward the inner wall surface 180a of the inner peripheral guide vane 180.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the cross section taken along line 11-11 in FIG.
  • the 11-11 line section is a section cut by a plane including the shaft 153.
  • the air blown out of the impeller 111 is blown out with a slight inclination toward the outer periphery of the impeller 111.
  • the front shroud 183 has a frusto-conical shape in which the slope becomes steeper toward the top and gentler toward the bottom. That is, since the vicinity of the outer periphery of the front shroud 183 has a slight inclination angle ⁇ , the blown air is blown out with a slight inclination toward the outer periphery as described above.
  • the flow path bottom surface 180c which is the bottom surface, is inclined downward in the outer circumferential direction. That is, the guide wing 180 is removed, and the shape when all the flow path bottom surfaces 180c are connected becomes an umbrella shape inclined downward in the outer circumferential direction.
  • the flow path bottom surface 180c is not inclined but may be horizontal. That is, the shape in the case where the guide wings 180 are removed and all the flow path bottom surfaces 180c are connected becomes a horizontal flat disk shape. Such a shape is easy to design and manufacture of the mold.
  • the length B of the straight portion in the direction of the axis 153 of the inner wall surface 180b of the guide wing 180 on the outer peripheral side is in the direction of the axis 153 of the inner wall surface 180a of the guide wing 180 on the inner peripheral side.
  • the velocity distribution of the air in the flow path 111 of the air guide 110 is the velocity on the inner wall surface 180b side of the guide wing 180 on the outer peripheral side, as described with reference to FIG. fast. Further, as indicated by the arrows in FIG. 11, the air is blown downward with inclination. From this, as shown in FIG. 11, the flow velocity is locally increased at the root portion shown by the black circles on the inner wall surface 180b side of the guide wing 180 on the outer peripheral side. In addition, since the flow path bottom surface 180c is horizontal and flat, or inclined downward in the outer peripheral direction, air can be more easily flowed to the root portion on the inner wall surface 180b side of the guide wing 180 on the outer peripheral side.
  • the flow rate is faster. As described above, if there is a location where the flow velocity is high locally (for example, a root indicated by a black circle in FIG. 11) in the same flow path 181, the flow velocity difference with other locations causes loss of air flow. Occur. As a result, there is a problem that the suction performance of the electric blower 119 is lowered.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, and generates the difference in flow velocity by optimizing the cross-sectional shape of the flow passage formed by the guide wings of the air guide and equalizing the flow velocity distribution of air inside the flow passage. Provides an electric blower with high suction performance with reduced loss.
  • the electric blower of the present invention includes a motor unit, an impeller fixed to one end of a shaft of the motor unit and having a blade for blowing out air in the outer circumferential direction, and an air guide for rectifying the air blown out from the impeller.
  • the air guide has a plurality of guide vanes forming a flow path, and the plurality of guide vanes have an arc shape when viewed from one end of the shaft.
  • the cross-sectional shape of the flow path cut by the plane including the axis is the outer peripheral side with respect to the length of the linear portion in the axial direction of the inner wall surface formed by the guide vanes on the inner peripheral side. The length of the axially straight portion of the inner wall surface formed by the guide vanes of is shorter.
  • FIG. 1 is a partially cutaway cross-sectional view of an electric blower according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the air guide and the impeller of the motor-driven blower in the same embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line 3-3 in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the air guide of the electric blower according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the air guide of the electric blower according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the air guide of the electric blower according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a partially cutaway cross-sectional view of an electric blower according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the air guide and the impeller of the motor-driven blower in the same embodiment.
  • FIG. 3
  • FIG. 7 is a block diagram of a vacuum cleaner according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of a conventional electric blower.
  • FIG. 9 is a partially cutaway cross-sectional view of a fan portion of a conventional electric blower.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of an air guide and an impeller of a conventional electric fan.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line 11-11 in FIG.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the side surface of the electric blower according to the first embodiment.
  • the electric blower 19 has a motor unit 32 and a fan unit 31.
  • the motor unit 32 includes an armature 51 having a shaft 53, an armature core 70, and a commutator 52.
  • An armature winding 22 is wound around the outer periphery of the armature core 70.
  • the motor unit 32 further includes a field 9 in which the field winding 23 is wound around the outer periphery of the field core 72.
  • the bearings 4 are press-fitted to both ends of the shaft 53 of the armature 51.
  • One of the bearings 4 is supported by the non-load side bracket 6.
  • the motor unit 32 includes a brush holder 7 made of metal and having the carbon brush 8 built therein.
  • the fan portion 31 includes an impeller 11 for sucking in air, which is a load, and blowing out the sucked air, a casing 12 covering the upper side of the impeller 11, a load side bracket 5, and an air guide 10 for rectifying.
  • the impeller 11 is fixed to the shaft 53 by a spacer (not shown), a washer 14 and a nut 15, and rotates with the shaft 53.
  • the other bearing 4 different from the bearing 4 supported by the non-load side bracket 6 is supported by the load side bracket 5.
  • the air guide 10 is fixed between the load side bracket 5 and the impeller 11 by a screw (not shown) or the like.
  • the air guide 10 also has a plurality of guide wings 80.
  • the load side bracket 5 and the non-load side bracket 6 are fixed by screws (not shown) or the like.
  • the fan unit 31 also includes a tight cap 16 made of resin or the like.
  • the tight cap 16 is fixed to the center of the casing 12 by welding or the like.
  • the tight cap 16 is open at the center and forms an inlet 90 of the casing 12. The contact between the suction portion 91 of the impeller 11 and the tight cap 16 secures confidentiality.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the air guide 10 and a part of the impeller 11 cut perpendicularly to the shaft 53 and viewed from above (the upper side in FIG. 1).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line 3-3 in FIG. 2 including the casing 12. The line 3-3 cross section is a cross section cut by a plane including the shaft 153.
  • the air guide 10 includes a plurality of guide wings 80 in the base portion 84.
  • the guide wing 80 has an arc shape when viewed from above.
  • the guide wings 80 all have the same shape.
  • the flow path 81 is formed so as to be surrounded by the two adjacent guide wings 80, the base portion 84, and the casing 12.
  • the surface of the base portion 84 that forms the bottom surface of the flow channel 81 is a flow channel bottom surface 80c.
  • the flow path bottom surface 80c is inclined upward substantially linearly from the inner periphery to the outer periphery. That is, when all the guide wings 80 are removed and all the flow path bottom surfaces 80c are connected, the shape becomes substantially a reverse umbrella shape which is inclined substantially upward in the outer peripheral direction.
  • the length B of the straight portion in the direction of the axis 53 of the inner wall surface 80b of the guide wing 80 on the outer peripheral side is the length A of the straight portion in the direction of the axis 53 of the inner wall surface 80a of the guide wing 80 on the inner peripheral side.
  • the operation of the electric blower 19 configured as described above will be described.
  • the impeller 11 is rotated by the rotation of the shaft 53 of the motor unit 32. Air is sucked from the suction portion 91 by the rotation of the impeller 11. The sucked air flows along the blade 82 and is blown out. In this case, as shown by the arrows in FIG. 3, the sucked air is blown out with a slight inclination toward the outer periphery of the impeller 11.
  • This is attributed to the shape of the front shroud 83 forming the suction portion 91 side of the impeller 11.
  • the front shroud 83 has a frusto-conical shape in which the inclination becomes steep toward the top and becomes gentle toward the bottom. That is, since the vicinity of the outer periphery of the front shroud 83 has a slight inclination angle ⁇ , the sucked air is blown out with a slight inclination toward the outer periphery as described above.
  • the blown air flows into the upper portion of the flow path 81 of the air guide 10 for rectification.
  • the air flowing into the air guide 10 travels along the flow path 81 along the shape of the guide wing 80 and flows downstream of the flow path 81.
  • the bottom portion 802 located downstream of the bottom portion 801 of the flow path 81 corresponds to the position of the bottom portion 803 in the adjacent flow path 81.
  • the flow path 81 extends downward toward the downstream such that the bottom 803 is positioned lower than the bottom 801. That is, the flow path 81 is configured such that the cross-sectional area of the flow path gradually increases from the upstream toward the downstream.
  • the air flowing through the inside of the flow path 81 is gradually decelerated. That is, the flow velocity energy of the air flowing inside the flow passage 81 is gradually converted into pressure energy. As a result, the suction pressure of the impeller 11 is increased.
  • the conventional air guide 110 there is a portion (black circle mark) with a high flow velocity inside the flow path 181.
  • the length B of the linear portion in the direction of the axis 53 of the inner wall surface 80b of the guide wing 80 on the outer peripheral side The length A of the straight portion in the direction of the axis 53 of the inner wall surface 80a of the guide wing 80 is short. That is, by narrowing the space at the outer peripheral portion where the flow velocity is increased in the conventional air guide 110, the space at the inner peripheral portion where the flow velocity is decreased in the conventional air guide 110 becomes relatively wide.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the vicinity of the impeller and the air guide of the electric blower according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the present embodiment differs from the first embodiment in the shape of the base portion 84, the shape of the flow path bottom surface 80c of the flow path 81, and the shape of the inner wall surface 80b of the guide wing 80 on the outer peripheral side.
  • the shape of the connection portion between the flow path bottom surface 80c and the inner wall surface 80b of the guide vane 80 on the outer peripheral side is different.
  • the other configuration is the same as that of the first embodiment, the same reference numerals are used for the same components, and the detailed description is omitted.
  • the flow path bottom surface 80c of the air guide 10 of the present embodiment is a horizontal flat surface.
  • the horizontal plane is a plane perpendicular to the axis 53.
  • the base portion 84 also has a horizontal and flat shape in accordance with the shape of the flow path bottom surface 80c.
  • the connection portion between the flow path bottom surface 80c and the inner wall surface 80b of the guide vane 80 on the outer peripheral side has a chamfer (C surface) of about 45 degrees.
  • the length B of the straight portion in the direction of the axis 53 of the inner wall surface 80b of the guide wing 80 on the outer peripheral side is the length A of the straight portion in the direction of the axis 53 of the inner wall surface 80a of the guide wing 80 on the inner peripheral side. It becomes short against. That is, by narrowing the space at the outer peripheral portion where the flow velocity is increased in the conventional air guide 110, the space at the inner peripheral portion where the flow velocity is decreased in the conventional air guide 110 becomes relatively wide. As a result, air can easily flow in the inner circumferential portion where the space is relatively wide, and the flow velocity in the flow passage 81 becomes uniform.
  • the loss generated due to the flow velocity difference between the portion with high flow velocity and the portion with low flow velocity in the flow path 81 is reduced.
  • loss is reduced by blocking and eliminating the corner portion inside the flow path 81 where the flow velocity is increased in the conventional air guide.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of the impeller and the air guide of the electric blower according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the present embodiment differs from the second embodiment in that the shape of the connection portion between the flow path bottom surface 80c and the inner wall surface 80b of the guide wing 80 on the outer peripheral side in the second embodiment is different.
  • the other configuration is the same as that of the second embodiment, the same reference numerals are used for the same components, and the detailed description is omitted.
  • connection portion between the flow path bottom surface 80 c and the inner wall surface 80 b of the guide vane 80 on the outer peripheral side has an arc shape of radius R.
  • the radius R is the same as the width of the flow passage 81.
  • the length B of the straight portion in the direction of the axis 53 of the inner wall surface 80b of the guide wing 80 on the outer peripheral side is the length A of the straight portion in the direction of the axis 53 of the inner wall surface 80a of the guide wing 80 on the inner peripheral side. It becomes short against. That is, by narrowing the space at the outer peripheral portion where the flow velocity is increased in the conventional air guide 110, the space at the inner peripheral portion where the flow velocity is decreased in the conventional air guide 110 becomes relatively wide. As a result, air can easily flow in the inner circumferential portion where the space is relatively wide, and the flow velocity in the flow passage 81 becomes uniform.
  • the loss generated due to the flow velocity difference between the portion with high flow velocity and the portion with low flow velocity in the flow path 81 is reduced.
  • the flow speed is increased in the conventional air guide, and the corner portion inside the flow path 81 is reduced, and the loss of the air flow is reduced.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the vicinity of the impeller and the air guide of the electric blower according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the present embodiment differs from the third embodiment in that the shape of the connection portion between the flow passage bottom surface 80c and the inner wall surface 80a of the guide vane 80 on the inner peripheral side differs in the flow passage 81 of the third embodiment. It is.
  • the other configuration is the same as that of the third embodiment, the same reference numerals are used for the same components, and the detailed description is omitted.
  • the connecting portion between the flow path bottom surface 80c and the inner wall surface 80a of the guide vane 80 on the inner peripheral side has an arc shape of radius r.
  • the radius r is smaller than the width of the flow path 81. That is, the radius r is smaller than the radius R.
  • the length B of the straight portion in the direction of the axis 53 of the inner wall surface 80b of the guide wing 80 on the outer peripheral side is the length A of the straight portion in the direction of the axis 53 of the inner wall surface 80a of the guide wing 80 on the inner peripheral side. It becomes short against. That is, by narrowing the space at the outer peripheral portion where the flow velocity is increased in the conventional air guide 110, the space at the inner peripheral portion where the flow velocity is decreased in the conventional air guide 110 becomes relatively wide. As a result, air can easily flow in the inner circumferential portion where the space is relatively wide, and the flow velocity in the flow passage 81 becomes uniform.
  • the loss generated due to the flow velocity difference between the portion with high flow velocity and the portion with low flow velocity in the flow path 81 is reduced.
  • the flow speed is increased in the conventional air guide, and the corner portion inside the flow path 81 is further reduced, and the loss of the air flow is reduced.
  • FIG. 7 is a block diagram of a vacuum cleaner according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the vacuum cleaner 61 comprises a vacuum cleaner body 62, a nozzle 63 for sucking in dirt and the like, a pipe 64 connected to one end of the nozzle 63, and a hose 65 for connecting the pipe 64 and the vacuum cleaner body 62.
  • the vacuum cleaner main body 62 is mounted with any one of the electric blowers 19 according to the first to fourth embodiments.
  • a hand switch is provided in the grip portion 65 of the pipe 64, and the electric blower 19 is activated by the hand switch.
  • the loss of air flow is reduced by the configuration of the air guide 10. Thereby, the suction performance of the vacuum cleaner 61 is improved.
  • the electric blower according to the present invention can be used for a handy-type electric vacuum cleaner requiring small size and light weight because the loss of air flow inside the air guide is reduced and the air suction performance is improved. .

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Abstract

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（１０）は、円弧形状の複数の案内翼（８０）を有し、エアーガイド（１０）の流路（８１）の断面形状が、内周側の案内翼（８０）によって形成される内壁面の軸方向の直線部分の長さ（Ａ）に対し、外周側の案内翼（８０）によって形成される内壁面の軸方向の直線部分の長さ（Ｂ）の方が短い。このため、流路（８１）の内部の流速分布が均一化され、流速差によって発生するロスが低減される。

Description

電動送風機およびこれを用いた電気掃除機
　本発明は、電動送風機およびこれを用いた電気掃除機に関する。
　従来の電動送風機としては、例えば、特許文献１に開示された電動送風機が知られている。図８は、特許文献１に記載された電動送風機を示す一部切欠断面図である。電動送風機１１９は、モータ部１３２とファン部１３１とを有する。
　モータ部１３２は、軸１５３と電機子コア１７０と整流子１５２とを有する電機子１５１を備える。電機子コア１７０の外周には、電機子巻線１２２が巻かれる。また、モータ部１３２は、界磁コア１７２の外周に界磁巻線１２３を巻いた界磁１０９を備える。電機子１５１の軸１５３の両端には、軸受け１０４が圧入される。軸受け１０４の一方は、反負荷側ブラケット１０６により支持される。また、モータ部１３２は、カーボンブラシ１０８を内蔵した、金属からなるブラシホルダー１０７を備える。
　ファン部１３１は、負荷である空気を吸い込むと共に、吸い込んだ空気を吹き出すインペラ１１１と、インペラ１１１の上方を覆うケーシング１１２と、負荷側ブラケット１０５と、整流用のエアーガイド１１０とを備える。インペラ１１１は、スペーサ（図示せず）と、座金１１４と、ナット１１５とにより、軸１５３に固定され、軸１５３と共に回転する。なお、反負荷側ブラケット１０６に支持された軸受け１０４とは異なるもう一方の軸受け１０４は、負荷側ブラケット１０５により支持さる。エアーガイド１１０は、負荷側ブラケット１０５とインペラ１１１との間に、ネジ（図示せず）等により固定される。また、エアーガイド１１０は、複数の案内翼１８０を有する。なお、負荷側ブラケット１０５と、反負荷側ブラケット１０６とは、ネジ（図示せず）等により固定される。
　また、ファン部１３１は、樹脂などからなるタイトキャップ１１６を備える。タイトキャップ１１６は、ケーシング１１２の中央部に溶着等により固定され、ケーシング１１２の吸気口１９０を形成する。インペラ１１１の吸込部１９１とタイトキャップ１１６とが接触することにより、機密性が確保される。
　上記のように構成された電動送風機１１９の動作について説明する。インペラ１１１が回転することによって吹き出された空気は、整流用のエアーガイド１１０を通過する。エアーガイド１１０を通過した空気は、モータ部１３２へ導かれ、電機子巻線１２２および界磁巻線１２３を冷却し、反負荷側ブラケット１０６を通過した後に排気される。
　図９は、従来の電動送風機１１９のファン部１３１の一部切欠断面図である。図９の矢印は、空気の流れを示す。空気は、インペラ１１１の吸込部１９１から入り、インペラ１１１から、吹き出される。吹き出された空気は、エアーガイド１１０の複数の案内翼１８０により形成された流路１８１を通過する。これにより、吹き出された空気は、圧力を徐々に大気圧へと開放しながら、モータ部１３２に導かれる。
　図１０は、エアーガイド１１０およびインペラ１１１の一部を、軸１５３に対して垂直に切断し、上方（図８の上側）から見た、断面図である。インペラ１１１が回転することにより、インペラ１１１の複数のブレード１８２が、空気を外周方向に押し出す。これに伴い、インペラ１１１の吸込部１９１から、新たな空気が入る。押し出された空気は、整流用のエアーガイド１１０の案内翼１８０によって形成された流路１８１に流入する。押し出された空気は、ブレード１８２によって、遠心方向に押し出されるため、円弧形状である外周側の案内翼１８０の内壁面１８０ｂに沿って、流路１８１の内部を勢いよく流れる。従って、内周側の案内翼１８０の内壁面１８０ａ近傍の空気の流速は、同じ流路１８１の内部であっても、外周側の案内翼１８０の内壁面１８０ｂ近傍の空気の流速に比べて遅い。つまり、速度分布は、外周側の案内翼１８０の内壁面１８０ｂから内周側の案内翼１８０の内壁面１８０ａに向かって、徐々に流速が遅くなる分布となる。
　図１１は、図１０における１１－１１線断面を、ケーシング１１２も含めて示した断面図である。なお、１１－１１線断面は、軸１５３を含む面で切断した断面である。図１１の矢印に示すように、インペラ１１１から吹き出された空気は、インペラ１１１の外周に向かって若干下方に傾斜して吹き出される。これは、インペラ１１１の吸込部１９１側を形成する前面シュラウド１８３の形状に起因する。前面シュラウド１８３は、頂部に向かって傾斜が急になっていき、かつ、底部に向かって傾斜が緩やかになっていく円錐台形状である。つまり、前面シュラウド１８３の外周近傍が若干の傾斜角度αを有しているため、吹き出された空気は、上記のように、外周に向かって若干下方に傾斜して吹き出される。
　エアーガイド１１０の流路１８１は、図１１に示すように、底面である流路底面１８０ｃが外周方向に下方に傾斜している。つまり、案内翼１８０を取り去り、全ての流路底面１８０ｃを繋げた場合の形状が、外周方向に下方に傾斜した傘形状となる。一方、流路１８１の別な形状としては、流路底面１８０ｃが傾斜しておらず水平なものもある。つまり、案内翼１８０を取り去り、全ての流路底面１８０ｃを繋げた場合の形状が、水平で平坦な円盤形状となる。このような形状は、設計および金型の製作が容易である。従って、従来のエアーガイド１１０では、外周側の案内翼１８０の内壁面１８０ｂの軸１５３の方向の直線部分の長さＢは、内周側の案内翼１８０の内壁面１８０ａの軸１５３の方向の直線部分の長さＡに対して、同一もしくは長い。
　しかしながら、上記従来の電動送風機１１９では、エアーガイド１１０の流路１１１の内部における空気の速度分布は、図１０を用いて説明したように、外周側の案内翼１８０の内壁面１８０ｂ側の速度が速い。また、図１１の矢印で示すように、空気は、下方に傾斜して吹き出される。このことから、図１１で示すように、外周側の案内翼１８０の内壁面１８０ｂ側の、黒丸印で示す根元部において、局部的に流速が増している。また、流路底面１８０ｃが、水平かつ平坦、もしくは外周方向に下方に傾斜しているため、外周側の案内翼１８０の内壁面１８０ｂ側の根元部に、さらに空気が流れやすくなり、局部的に流速が速くなる。このように、同じ流路１８１の内部において、局部的に流速が速い箇所（例えば図１１の黒丸印で示す根元部）が存在すると、他の箇所との流速差により、空気の流れのロスが発生する。この結果、電動送風機１１９の吸い込み性能が低下するという課題があった。
特開２００７－２７０６３３号公報
　本発明は上記課題を解決するもので、エアーガイドの案内翼により形成された流路の断面形状を最適化し、流路の内部における空気の流速分布を均一化することにより、流速差によって発生するロスを抑え、吸い込み性能の高い電動送風機を提供する。
　本発明の電動送風機は、モータ部と、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、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る。また本発明の電動送風機は、エアーガイドは、流路を形成する複数の案内翼を有し、複数の案内翼は、軸の一端から見て、円弧形状である。また本発明の電動送風機は、流路の、軸を含む平面によって切断された断面形状は、内周側の案内翼によって形成される内壁面の軸方向の直線部分の長さに対し、外周側の案内翼によって形成される内壁面の軸方向の直線部分の長さの方が短い。
　これにより、エアーガイドの流路の内部における、空気の流速分布が均一化され、流速差によって発生するロスが低減される。従って、吸い込み性能の高い電動送風機を提供することができる。
図１は、本発明の実施の形態１における電動送風機の一部切欠断面図である。 図２は、同実施の形態における電動送風機のエアーガイドおよびインペラの断面図である。 図３は、図２における３－３線断面を示す断面図である。 図４は、本発明の実施の形態２における電動送風機のエアーガイドの断面図である。 図５は、本発明の実施の形態３における電動送風機のエアーガイドの断面図である。 図６は、本発明の実施の形態４における電動送風機のエアーガイドの断面図である。 図７は、本発明の実施の形態５における電気掃除機の構成図である。 図８は、従来の電動送風機の部分断面図である。 図９は、従来の電動送風機のファン部の一部切欠断面図である。 図１０は、従来の電動送風機のエアーガイドおよびインペラの断面図である。 図１１は、図１０における１１－１１線断面を示す断面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１における電動送風機の側面の部分断面図である。図１に示すように、電動送風機１９は、モータ部３２とファン部３１とを有する。
　モータ部３２は、軸５３と電機子コア７０と整流子５２とを有する電機子５１を備える。電機子コア７０の外周には、電機子巻線２２が巻かれる。また、モータ部３２は、界磁コア７２の外周に界磁巻線２３を巻いた界磁９を備える。電機子５１の軸５３の両端には、軸受け４が圧入される。軸受け４の一方は、反負荷側ブラケット６により支持される。また、モータ部３２は、カーボンブラシ８を内蔵した、金属からなるブラシホルダー７を備える。
　ファン部３１は、負荷である空気を吸い込むと共に、吸い込んだ空気を吹き出すインペラ１１と、インペラ１１の上方を覆うケーシング１２と、負荷側ブラケット５と、整流用のエアーガイド１０とを備える。インペラ１１は、スペーサ（図示せず）と、座金１４と、ナット１５とにより、軸５３に固定され、軸５３と共に回転する。なお、反負荷側ブラケット６に支持された軸受け４とは異なるもう一方の軸受け４は、負荷側ブラケット５により支持さる。エアーガイド１０は、負荷側ブラケット５とインペラ１１との間に、ネジ（図示せず）等により固定される。また、エアーガイド１０は、複数の案内翼８０を有する。なお、負荷側ブラケット５と、反負荷側ブラケット６とは、ネジ（図示せず）等により固定される。
　また、ファン部３１は、樹脂などからなるタイトキャップ１６を備える。タイトキャップ１６は、ケーシング１２の中央に溶着等により固定される。タイトキャップ１６は、中央が開口し、ケーシング１２の吸気口９０を形成する。インペラ１１の吸込部９１とタイトキャップ１６とが接触することにより、機密性が確保される。
　図２は、エアーガイド１０およびインペラ１１の一部を、軸５３に対して垂直に切断し、上方（図１の上側）から見た断面図である。図３は、図２における３－３線断面を、ケーシング１２も含めて示した断面図である。なお、３－３線断面は、軸１５３を含む面で切断した断面である。
　図３に示すように、エアーガイド１０は、土台部８４に複数の案内翼８０を備える。図２に示すように、案内翼８０は、上方から見た場合、円弧形状である。また案内翼８０は全て同一の形状である。流路８１は、隣り合う２つの案内翼８０と、土台部８４と、ケーシング１２とによって囲まれて形成される。なお、土台部８４の、流路８１の底面を形成する面が、流路底面８０ｃである。
　流路底面８０ｃは、図３に示すように、内周から外周に向かって略直線で上方に傾斜している。つまり、案内翼８０を全て取り去り、全ての流路底面８０ｃを繋げた場合の形状が、概ね外周方向に上方に傾斜した、略逆傘形状となる。これにより、外周側の案内翼８０の内壁面８０ｂの軸５３の方向の直線部分の長さＢは、内周側の案内翼８０の内壁面８０ａの軸５３の方向の直線部分の長さＡに対して短い。
　上記のように構成された電動送風機１９の動作について説明する。電動送風機１９を起動すると、モータ部３２の軸５３の回転によって、インペラ１１が回転する。インペラ１１の回転によって、空気が、吸込部９１から吸い込まれる。吸い込まれた空気は、ブレード８２に沿って流れ、吹き出される。この場合、図３の矢印に示すように、吸い込まれた空気は、インペラ１１の外周に向かって若干下方に傾斜して吹き出される。これは、インペラ１１の吸込部９１側を形成する前面シュラウド８３の形状に起因する。前面シュラウド８３は、頂部に向かって傾斜が急になっていき、かつ、底部に向かって傾斜が緩やかになっていく円錐台形状である。つまり、前面シュラウド８３の外周近傍が、若干の傾斜角度αを有しているため、吸い込まれた空気は、上記のように、外周に向かって若干下方に傾斜して吹き出される。
　吹き出された空気は、整流用のエアーガイド１０の流路８１の上部に流れ込む。エアーガイド１０に流れ込んだ空気は、案内翼８０の形状に沿って流路８１を進み、流路８１の下流に向かって流れる。ここで、図２に示すように、流路８１の底部８０１の下流に位置する底部８０２は、隣の流路８１においては、底部８０３の位置に相当する。図３に示すように、流路８１は、底部８０３が底部８０１に比べて下方に位置するように、下流に向かって下方に広がっている。つまり、流路８１は上流から下流に向かって徐々に流路断面積が大きくなるように構成される。これにより、流路８１の内部を流れる空気は、徐々に減速する。つまり、流路８１の内部を流れる空気の流速エネルギーは、徐々に圧力エネルギーに変換される。この結果、インペラ１１の吸い込み圧力が増加する。
　ここで、図１１に示すように、従来のエアーガイド１１０においては、流路１８１の内部で流速の速い箇所（黒丸印）が存在する。これに対して、本実施の形態のエアーガイド１０では、図３に示すように、外周側の案内翼８０の内壁面８０ｂの軸５３の方向の直線部分の長さＢは、内周側の案内翼８０の内壁面８０ａの軸５３の方向の直線部分の長さＡに対して短い。つまり、従来のエアーガイド１１０において流速が速くなっていた外周部分の空間を狭くすることにより、従来のエアーガイド１１０において流速が遅くなっていた内周部分の空間が相対的に広くなる。これにより、相対的に空間が広くなった内周部分において空気が流れやすくなり、流路８１の内部における流速が均一になる。この結果、流路８１の内部における、流速が速い箇所と遅い箇所との流速差によって発生するロスが低減される。
　（実施の形態２）
　図４は、本発明の実施の形態２における電動送風機のインペラおよびエアーガイド付近の断面図である。本実施の形態において、実施の形態１と異なる点は、実施の形態１の、土台部８４の形状、流路８１の流路底面８０ｃの形状、外周側の案内翼８０の内壁面８０ｂの形状、流路底面８０ｃと外周側の案内翼８０の内壁面８０ｂとの接続部分の形状が異なる点である。他の構成は実施の形態１と同じであり、同じ構成要素については同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。
　図４に示すように、本実施の形態のエアーガイド１０の流路底面８０ｃは、水平で平坦な面である。なお、水平な面とは、軸５３に対して垂直な面である。流路底面８０ｃの形状に合わせて、土台部８４も水平で平坦な形状を有する。ここで、流路底面８０ｃと外周側の案内翼８０の内壁面８０ｂとの接続部分は、約４５度の面取り（Ｃ面）を有する。
　これにより、外周側の案内翼８０の内壁面８０ｂの軸５３の方向の直線部分の長さＢは、内周側の案内翼８０の内壁面８０ａの軸５３の方向の直線部分の長さＡに対して短くなる。つまり、従来のエアーガイド１１０において流速が速くなっていた外周部分の空間を狭くすることにより、従来のエアーガイド１１０において流速が遅くなっていた内周部分の空間が相対的に広くなる。これにより、相対的に空間が広くなった内周部分において空気が流れやすくなり、流路８１の内部における流速が均一になる。この結果、流路８１の内部における、流速が速い箇所と遅い箇所との流速差によって発生するロスが低減される。また、従来のエアーガイドにおいて流速が速くなっていた流路８１の内部の角部分を塞いでなくすことにより、ロスが低減される。
　（実施の形態３）
　図５は、本発明の実施の形態３における電動送風機のインペラおよびエアーガイド付近の断面図である。本実施の形態において、実施の形態２と異なる点は、実施の形態２の、流路底面８０ｃと外周側の案内翼８０の内壁面８０ｂとの接続部分の形状が異なる点である。他の構成は実施の形態２と同じであり、同じ構成要素については同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。
　図５に示すように、本実施の形態のエアーガイド１０において、流路底面８０ｃと外周側の案内翼８０の内壁面８０ｂとの接続部分は、半径Ｒの円弧形状を有する。半径Ｒは流路８１の幅の長さと同じである。
　これにより、外周側の案内翼８０の内壁面８０ｂの軸５３の方向の直線部分の長さＢは、内周側の案内翼８０の内壁面８０ａの軸５３の方向の直線部分の長さＡに対して短くなる。つまり、従来のエアーガイド１１０において流速が速くなっていた外周部分の空間を狭くすることにより、従来のエアーガイド１１０において流速が遅くなっていた内周部分の空間が相対的に広くなる。これにより、相対的に空間が広くなった内周部分において空気が流れやすくなり、流路８１の内部における流速が均一になる。この結果、流路８１の内部における、流速が速い箇所と遅い箇所との流速差によって発生するロスが低減される。また、従来のエアーガイドにおいて流速が速くなっていた、流路８１の内部の角部分が少なくなり、空気の流れのロスが低減される。
　（実施の形態４）
　図６は、本発明の実施の形態４における電動送風機のインペラおよびエアーガイド付近の断面図である。本実施の形態において、実施の形態３と異なる点は、実施の形態３の流路８１において、流路底面８０ｃと内周側の案内翼８０の内壁面８０ａとの接続部分の形状が異なる点である。他の構成は実施の形態３と同じであり、同じ構成要素については同じ符号を用い、詳細な説明は省略する。
　図６に示すように、本実施の形態のエアーガイド１０において、流路底面８０ｃと内周側の案内翼８０の内壁面８０ａとの接続部分は、半径ｒの円弧形状を有する。半径ｒは流路８１の幅の長さよりも小さい。つまり半径ｒは、半径Ｒより小さい。
　これにより、外周側の案内翼８０の内壁面８０ｂの軸５３の方向の直線部分の長さＢは、内周側の案内翼８０の内壁面８０ａの軸５３の方向の直線部分の長さＡに対して短くなる。つまり、従来のエアーガイド１１０において流速が速くなっていた外周部分の空間を狭くすることにより、従来のエアーガイド１１０において流速が遅くなっていた内周部分の空間が相対的に広くなる。これにより、相対的に空間が広くなった内周部分において空気が流れやすくなり、流路８１の内部における流速が均一になる。この結果、流路８１の内部における、流速が速い箇所と遅い箇所との流速差によって発生するロスが低減される。また、従来のエアーガイドにおいて流速が速くなっていた、流路８１の内部の角部分がさらに少なくなり、空気の流れのロスが低減される。
　（実施の形態５）
　図７は、本発明の実施の形態５における電気掃除機の構成図である。電気掃除機６１は、掃除機本体６２と、ごみ等を吸い込むノズル６３と、ノズル６３の一端に接続されたパイプ６４と、パイプ６４と掃除機本体６２とを接続するホース６５とから構成される。掃除機本体６２には、実施の形態１～４における電動送風機１９のいずれか１つが搭載される。パイプ６４の把持部６５には手元スイッチが設けられ、手元スイッチにより、電動送風機１９が起動される。本実施の形態では、電動送風機１９は、エアーガイド１０の構成により空気の流れのロスが低減される。これにより、電気掃除機６１の吸い込み性能が向上する。
　本発明の電動送風機は、エアーガイドの内部の空気の流れのロスが低減され、空気の吸い込み性能が向上するため、小型軽量が要求されるハンディー型の電気掃除機に利用することが可能である。
　１０　　エアーガイド
　１１　　インペラ
　１９　　電動送風機
　３２　　モータ部
　５３　　軸
　６１　　電気掃除機
　８０　　案内翼
　８０ａ　　内周側の案内翼の内壁面（内周側の案内翼によって形成される内壁面）
　８０ｂ　　外周側の案内翼の内壁面（外周側の案内翼によって形成される内壁面）
　８０ｃ　　流路底面（底面）
　８１　　流路
　８２　　ブレード
　９１　　吸込部

Claims (6)

  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、
    前記流路の、前記軸を含む平面によって切断された断面形状は、内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、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の方が短い電動送風機。
  2. 前記流路の前記断面形状において、前記流路の底面は、直線である請求項１に記載の電動送風機。
  3. 前記流路の前記断面形状において、前記流路の底面と前記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は、４５度の面取り形状である請求項２記載の電動送風機。
  4. 前記流路の前記断面形状において、前記流路の底面と前記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は、前記流路の幅の長さを半径とした円弧形状である請求項１記載の電動送風機。
  5. 前記流路の前記断面形状において、前記流路の底面と前記内周側の案内翼によって形成される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円弧形状である請求項４記載の電動送風機。
  6. 請求項１～５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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