WO2024014013A1 - 送風機及びこれを備えた洗濯乾燥機 - Google Patents

Abstract

本発明は、電動機の温度上昇を抑制する送風機を提供することを目的とする。　本発明の送風機２２は、円筒状のハウジング１０２によって外郭を構成した電動機１００と、回転軸１０１を介して電動機１００に回転駆動される遠心羽根車３００と、電動機１００及び遠心羽根車３００を収容するケーシング２３と、を備える。ケーシング２３は、ハウジング１０２と対向し軸方向に向かって開口した吸込口５７と、遠心羽根車３００側に位置し遠心羽根車３００から吐出された空気を吐出する軸方向に向かって開口した吐出口５８を備える。ケーシング２３の内壁２４とハウジング１０２との間には、吸込口５７と連通し遠心羽根車３００へ空気を導く吸込流路５９が形成される。吸込流路５９は、吸込口５７から軸方向に向かった空気の流れを径方向に転向する径方向外向き流路６１を備える。

Description

送風機及びこれを備えた洗濯乾燥機

　本発明は、送風機及びこれを備えた洗濯乾燥機に関する。

　洗濯から乾燥まで連続して行える洗濯乾燥機による衣類の乾燥は、送風機と熱源によって高温の乾燥風を作り、これを洗濯槽内に吹き込んで衣類の温度を高くして、衣類からの水分を蒸発させている。

　洗濯乾燥機に用いられる送風機は、乾燥機能における乾燥時間短縮、衣類のしわ低減の観点から、大風量化が求められている。

　送風機を大風量化するためには、送風機内に設けられている羽根車への入力を大きくする必要がある。即ち、送風機を駆動する電動機に対してより大きな入力を与える必要がある。

　電動機への入力が大きくなると、それに伴って電動機のコイルや回転軸を支持する軸受の温度も上昇する。ある一定温度以上までコイルまたは軸受の温度が上昇すると、内部でスロットが溶けるといった製品信頼性の問題や、絶縁種の種類変更に伴うコスト増加が生じる。そのため、電動機に与えることができる入力は、電動機の内部部品の温度上限によって決まることが多い。

　また、電動機に与えた入力のうち、電動機内部の温度上昇に使われるエネルギーは、通常であれば送風機の仕事に使われないエネルギーであるため、送風機への入力を大きくすればするほど、エネルギー効率は低下する。

　そのため送風機の大風量化のためには、送風機を駆動する電動機内部の温度を下げる構造が必要となる。

　電動機の内部温度を下げる構造としては冷却ファン等の外部冷却デバイスを追加する方法など、さまざまな方法が考えられるが、追加のデバイスを用いずに効率よく冷却する方法としては、送風機自身が駆動した流れを直接電動機周囲に導く構造が想定される。

　送風機が駆動した流れで直接電動機を冷却するような構造については、例えば特許文献１に記載の技術がある。

　特許文献１に記載の技術では、 電気掃除機用の送風機において、送風流路内に軸流羽根車と電動機を回転軸方向に直列に設置し、羽根車が回転によって駆動する流れを電動機のコイル側面に通風し、電動機の冷却を図っている。

特開２００４－６５３５５号公報

　しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、電動機表面を平行に流れる気流により電動機を冷却するようにしているので、電動機表面での冷却に伴う熱伝達性能の向上は限定的であった。また、コイルと同様に高温となる軸受部の冷却については考慮されていなかった。

　本発明は、上記課題を解決するものであり、送風機の大風量化に伴う電動機の温度上昇を抑制することで製品の信頼性を向上し、電動機の発熱に伴うエネルギー効率低下を抑制する送風機及びこれを備えた洗濯乾燥機を提供することにある。

　前記目的を達成するために本発明は、円筒状のハウジングによって外郭を構成した電動機と、回転軸を介して前記電動機に回転駆動される羽根車と、前記電動機及び前記羽根車を収容するケーシングと、を備えた送風機において、前記ケーシングには、前記ハウジングと対向し軸方向に向かって開口した吸込口と、前記羽根車側に位置し前記羽根車から吐出された空気を吐出する軸方向に向かって開口した吐出口を備え、前記ケーシングの内壁と前記ハウジングとの間には、前記吸込口と連通し前記羽根車へ空気を導く吸込流路が形成され、前記吸込流路は、前記吸込口から軸方向に向かった空気の流れを径方向に転向する径方向流路を備えたことを特徴とする。

　本発明によれば、送風機の大風量化に伴う電動機の温度上昇を抑制することで製品の信頼性を向上し、電動機の発熱に伴うエネルギー効率低下を抑制する送風機及びこれを備えた洗濯乾燥機を提供することができる。

本発明の実施例１に係る洗濯乾燥機Ｓの内部構造を示す断面図である。 本発明の実施例１に係る洗濯乾燥機Ｓの内部構造を示す斜視図である。 本発明の実施例１に係る送風機２２の内部構造を示す断面図である。 本発明の実施例１に係る電動機１００を軸方向に沿って断面した断面図である。 本発明の実施例１に係る電動機１００を軸方向から見た図である。 本発明の実施例２に係る送風機２２の内部構造を示す断面図である。

　以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。なお、同一の要素については、全ての図において、原則として同一の符号を付している。また、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。なお、以下に説明する構成はあくまで実施例に過ぎず、本発明に係る実施様態が、以下の具体的様態に限定されることを意図する趣旨ではない。

　図１は、本発明の実施例１に係る洗濯乾燥機Ｓの内部構造を示す断面図である。図２は、本発明の実施例１に係る洗濯乾燥機Ｓの内部構造を示す斜視図である。なお以下の説明では、前面側に洗濯物の出し入れ口が形成され、洗濯槽の回転軸が水平方向側に斜めに設けられたドラム式洗濯乾燥機を例に挙げて内部構造について説明する。

　図１に示すように、洗濯乾燥機Ｓは、筐体である外枠１、洗濯水を貯留する外槽２、回転槽３、駆動モータ１０、送風機２２などを備える。外槽２は、外枠１内に内蔵されるとともに外枠１に防振支持されている。回転槽３は、洗浄、乾燥される衣類などの洗濯物を収容する洗濯兼脱水槽であり、外槽２の内部に設けられている。また、回転槽３は、外槽２内に回転可能に支持される。

　回転槽３の図中右側面には、洗濯物を撹拌して洗う攪拌翼４が回動可能に設けられている。この攪拌翼４は、洗濯運転時および乾燥運転時に、正転／逆転を繰り返す動作が行われる。また、攪拌翼４は、脱水運転時に、回転槽３と一緒に高速回転し、回転槽３内の洗濯物に含まれる水分を脱水するようになっている。

　また、外枠１内には、上部に、給水ユニット７が設けられている（図２）。この給水ユニット７は、内部に複数の水路を有し、外部から供給される水道水や浴槽から吸った風呂水を外槽２に供給する。また給水ユニット７内には、洗剤、仕上剤の投入装置８が設けられている。洗剤、仕上剤は、外槽２と回転槽３の間に注がれる。

　また、洗濯乾燥機Ｓは、乾燥機構を備えている。この乾燥機構は、回転槽３内の洗濯物を乾燥する乾燥用空気の循環送風や除湿を行う。また、乾燥機構は、大部分が乾燥用空気循環路で占められる。乾燥用空気循環路は、外槽２の底部に連通するように接続され、上向きに延びる除湿用縦通路２１を備える。さらに乾燥機構は回転槽３内に空気を送付する送風機２２を備えている。

　送風機２２の吸込側は、除湿用縦通路２１の上側に接続される。送風機２２の排出側はヒータボックス４００に接続され、その後戻り接続循環路２５と連通するように接続されている。なお、送風機２２の詳細については、後述する。また、戻り接続循環路２５は、外槽２の上部に連通するように接続される。

　下部蛇腹ホース２６は、外槽２の底落込部３１に接続される。この底落込部３１は、洗濯水の排水路（図示せず）に連通する。洗濯水を排水する際には、外槽２に溜まっている洗濯水やすすぎ水を、異物除去トラップ３２を経て、洗濯乾燥機Ｓの外部（機外）に排出する。

　洗濯乾燥機Ｓでは、送風機２２の遠心羽根車３００（図３参照）が回転することによって乾燥用空気が回転槽３内を流通し、回転槽３内の洗濯物を乾燥させる。また、送風機２２の下流に設けられたヒータボックス４００内において、除湿領域で水分が凝縮された乾燥用空気が再加熱されて回転槽３を流れるので、洗濯物の水分をさらに蒸発させる。この水分除去が乾燥用空気の循環で繰り返されることにより洗濯物が乾燥される。実施例で１では、羽根車として軸方向から吸込んだ空気を径方向外側に向かって吐出する遠心羽根車３００を用いている。

　図３は、本発明の実施例１に係る送風機２２の内部構造を示す断面図である。図４は、本発明の実施例１に係る電動機１００を軸方向に沿って断面した断面図である。図５は、本発明の実施例１に係る電動機１００を軸方向から見た図である。

　実施例１の送風機２２は、洗濯乾燥機Ｓの上部側面において回転軸が水平方向に伸びるように設置される。

　送風機２２は、円筒形状のケーシング２３により外郭を構成し、内部に遠心羽根車３００（羽根車）、電動機１００を収容している。遠心羽根車３００と接続される電動機１００の回転軸１０１は、水平方向に向かって伸びるように配置される。電動機１００は回転軸１０１を介して遠心羽根車３００を回転駆動し、送風機２２内に気流を発生させる。

　送風機２２には、遠心羽根車３００を回転によって空気が取り込まれる吸込口５７と、遠心羽根車３００から吐出された空気が吐出される吐出口５８が設けられている。吸込口５７は、ハウジング１０２の平面部６４と対向し軸方向に向かって開口している。吐出口５８は、軸方向に向かって開口している。実施例１では、吸込口５７及び吐出口５８は、水平方向に向かって開口するように設けられている。

　ケーシング２３の内壁２４とハウジング１０２との間には空間が形成され、吸込口５７から遠心羽根車３００へ空気を導く吸込流路５９が構成される。電動機１００は、空気の流れに対し遠心羽根車３００の上流側に配置されている。

　吸込口５７はフィルタボックス５００を介して除湿用縦通路２１と接続され、吐出口５８はヒータボックス４００を介して外槽２と接続される。

　実施例１では、送風機２２は洗濯乾燥機Ｓの上部側面に設置するようにしたが、設置場所は上部側面に限定されるものでは無く、洗濯乾燥機Ｓ内であれば何れの場所であっても構わない。

　電動機１００は、円筒状のハウジング１０２により外郭を構成し、ハウジング１０２の外部は電動機ケーシング２３ａによって覆われている。また、遠心羽根車３００の外部は羽根車ケーシング２３ｂによって覆われている。実施例１では電動機ケーシング２３ａと羽根車ケーシング２３ｂによりケーシング２３を構成している。

　送風機２２が駆動すると、空気が図中（図３）の右側に設けられた吸込口５７から流入し、吸込流路５９を通過して図中左側に設けられた吐出口５８から流出する。

　図４に示すように電動機１００は、ステータコイル１０５を備えたステータと、ロータコイル１０４を備えたロータと、ステータ及びロータを覆うハウジング１０２により構成されている。ロータは、ステータ内に回転可能に軸支され、回転軸１０１と共に回転する。

　電動機１００のハウジング１０２には、径方向外側に向かって伸びたフランジ部１０３が備えられている。電動機１００は、フランジ部１０３を電動機ケーシング２３ａと羽根車ケーシング２３ｂによって挟み込むことによってケーシング２３に固定される。

　フランジ部１０３は、吸込流路５９と交差する形で設置される。そのためフランジ部１０３には、吸込流路５９を通過する流れを妨げないように、吸込流路５９の一部を成す貫通した通風部６０が形成されている（図３、図５）。通風部６０は周方向に分割され、複数形成されている。電動機１００には、電力を供給するためのケーブル１０８が設けられるため、図５に示す通り、通風部６０は周方向に不均一な開口となるが、断面積を所望の風量に合わせて確保していれば、送風機性能に影響はない。

　送風機２２の遠心羽根車３００は、電動機１００に対して吐出口５８側に配置される。
遠心羽根車３００は、電動機１００の回転軸１０１に締結される。このとき、遠心羽根車３００は、遠心羽根車３００の羽根車吸込部３０２が電動機１００側に向くように設けられる。即ち、吸込口５７から流入した空気は、吸込流路５９を経て、羽根車吸込部３０２に流入する。

　遠心羽根車３００に流入した空気は、羽根３０１によって昇圧され、羽根車吐出部３０３にて径方向外向きに流出する。羽根車吐出部３０３より流出した空気は、ディフューザ３０４、戻り流路３０５を経て、吐出口５８より流出する。

　電動機１００は、回転軸１０１と接続されたロータコイル１０４、ロータコイル１０４の周囲を覆う様に設けられるステータコイル１０５、回転軸１０１を軸支するベアリング１０６、回転軸１０１と遠心羽根車３００の間に設けられるカラー１０７によって構成される。

　上述したように電動機１００のステータ及びロータは、ハウジング１０２に覆われている。洗濯乾燥機Ｓでは、洗濯物の乾燥運転をする際、洗濯物に含まれた水分が蒸発し、洗濯乾燥機Ｓ内を循環する乾燥風の湿度が上昇する。乾燥運転中は、常時高湿な空気が送風機２２内に流入する。そのため、電動機１００に高湿空気が触れると、錆等が発生することが想定され、製品信頼性にかかわってくる。そのため、ステータ及びロータをハウジング１０２で覆うことで、製品の信頼性向上を図っている。

　本発明の送風機２２は、ケーシング２３の内壁２４と電動機１００のハウジング１０２によって構成される吸込流路５９を有する。電動機１００は、遠心羽根車３００を駆動すると発熱する。電動機１００に入力する電力が多くなればなるほど、電動機１００内に設けられたロータコイル１０４、ステータコイル１０５が発熱し、温度が上昇する。そのため、電動機１００を冷却し、適切な温度に保つ必要がある。送風機２２の吸込流路５９の流路壁面をハウジング１０２によって構成することで、送風機２２内に設けられた遠心羽根車３００が吸気する空気がハウジング１０２の周囲を通過する。これにより、ハウジング１０２内に設けられた電動機１００が冷却される。

　このとき、電動機１００は遠心羽根車３００の羽根車吸込部３０２より吸込口５７側に設けられる。これは、遠心羽根車３００を通過して昇圧された空気は、断熱圧縮によって温度が上昇すると、電動機１００と空気の温度差が相対的に小さくなり、熱伝達性能が低下するためである。より低い空気の温度をハウジング１０２の周囲に流すには、電動機１００は遠心羽根車３００の羽根車吸込部３０２より吸込口５７側（上流側）に設けることが効果的である。

　実施例１において吸込流路５９は、吸込口５７から電動機１００の回転軸１０１の方向に流入した後、回転軸１０１の径方向外向きに転向することを特徴としている。これは、回転軸１０１の方向から吸込口５７に流入した流れが、ハウジング１０２の平面部６４に衝突することで９０°転向し、回転軸１０１の径方向外向きに流れることを意味する。

　これにより、送風機２２が吸気した空気がハウジング１０２の面上を通過する際に接する面積が増加し、熱伝達性能が向上する。そして、電動機１００はハウジング１０２が冷却され、ハウジング１０２を介してハウジング１０２内部に設けられたロータコイル１０４、ステータコイル１０５、ベアリング１０６等が冷却される。

　また、吸込流路５９を回転軸１０１の軸方向から径方向外向きに流れる際、空気がハウジング１０２の平面部６４に衝突する。空気が平面部６４に衝突すると、衝突噴流流れの効果により、熱伝達性能が更に向上する。これにより更に効率的にハウジング１０２及び電動機１００の温度を低下させることができる。

　吸込流路５９では、吸込口５７から流入した後、９０°転向した径方向外向き流路６１（径方向流路）を有する。その後、再度９０°転向し、今度は回転軸１０１の軸方向に設けられた軸方向流路６２を有する、その後もう一度９０°転向した、径方向内向き流路６３を経て、羽根車吸込部３０２に到達する。

　衝突噴流の効果を得るために、吸込口５７の径aは、ハウジング１０２の径bよりも小さくすることが効果的である（ａ＜ｂ）。これにより、送風機２２が吸込む流れの流速をより速くすることができ、衝突噴流の効果をより多く得ることができる。

　但し、吸込口５７の径aはどこまでも小さくできるわけではない。吸込口５７の流路断面積は、吸込流路５９のうち、回転軸１０１の軸方向に流入する軸方向流路６２の流路断面積より小さくしてはならない。これは流路断面積が縮小することによって吸い込んだ流れが加速されるため、吸込流路５９の流路壁面上で生じる摩擦損失が増加してしまい、結果的に送風機２２の効率が低下してしまうためである。

　さらに実施例１では、送風機２２の吸込流路５９を構成する径方向外向き流路６１と軸方向流路６２について、径方向外向き流路６１の流路高さcの方が軸方向流路６２の流路高さdと比較して小さいことを特徴としている。

　これは吸込口５７より流入した流れがハウジング１０２の平面部６４に衝突し、径方向外向きに転向する際、流路幅を狭くいすることにより、流れの流速低下を抑え、ハウジング１０２面上での熱伝達率低下を抑制するためである。これにより、ハウジング１０２及び電動機１００からの冷却効率の向上が可能となる。

　実施例１によれば、送風機の大風量化に伴う電動機の温度上昇を抑制することで製品の信頼性を向上させることが可能となる。

　また実施例１によれば、電動機１００を冷却し昇温した空気が送風機２２から吐出され、洗濯物の乾燥に利用できるので、省エネルギー化を図ることができる。

　図６は、本発明の実施例２に係る送風機２２の内部構造を示す断面図である。実施例１と共通する構成については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

　実施例２の送風機２２では、羽根車が遠心式の遠心羽根車ではなく、一例として軸流式の軸流羽根車３０６を用いている。送風機２２が採用する羽根車は、遠心羽根車、軸流羽根車３０６に限定されるものでは無く、どのような形状であってもよい。

　実施例２では、送風機２２の羽根車として軸流羽根車３０６を用い、これを洗濯乾燥機Ｓに搭載することにより、送風機２２を駆動する電動機１００の入力を大きくすることが可能となる。

　実施例２によれば、乾燥運転時の風量風速をより大きくすることができ、乾燥時間の短縮といった性能向上が可能となる。

　また実施例２によれば、電動機１００を冷却し昇温した空気が送風機２２から吐出され、洗濯物の乾燥に利用できるので、省エネルギー化を図ることができる。

　上記した実施例１及び２では、ドラム式の洗濯乾燥機を例に説明したが、本発明は縦型の洗濯乾燥機に適用可能である。

　１…外枠、２…外槽、３…回転槽、２２…送風機、２３…ケーシング、２４…内壁、５７…吸込口、５８…吐出口、５９…吸込流路、６０…通風部、６１…径方向外向き流路、６２…軸方向流路、６３…径方向内向き流路、６４…平面部、１００…電動機、１０１…回転軸、１０２…ハウジング、１０３…フランジ部、１０４…ロータコイル、１０５…ステータコイル、１０６…ベアリング、１０７…カラー、３００…遠心羽根車、３０１…羽根、３０２…羽根車吸込部、３０３…羽根車吐出部、３０４…ディフューザ、３０５…戻り流路、３０６…軸流羽根車、４００…ヒータボックス、５００…フィルタボックス、Ｓ…洗濯乾燥機

Claims (8)

1. 　円筒状のハウジングによって外郭を構成した電動機と、回転軸を介して前記電動機に回転駆動される羽根車と、前記電動機及び前記羽根車を収容するケーシングと、を備えた送風機において、
   　前記ケーシングには、前記ハウジングと対向し軸方向に向かって開口した吸込口と、前記羽根車側に位置し前記羽根車から吐出された空気を吐出する軸方向に向かって開口した吐出口を備え、
   　前記ケーシングの内壁と前記ハウジングとの間には、前記吸込口と連通し前記羽根車へ空気を導く吸込流路が形成され、
   　前記吸込流路は、前記吸込口から軸方向に向かった空気の流れを径方向に転向する径方向流路を備えたことを特徴とする送風機。
2. 　請求項１に記載の送風機において、
   　前記吸込流路の径方向流路は、径方向外向に向かって伸びた径方向外向き流路であり、　前記吸込流路は、前記径方向外向き流路から転向し、軸方向に伸びた軸方向流路を備えたことを特徴とする送風機。
3. 　請求項２に記載の送風機において、
   　前記ハウジングには、径方向外側に向かって伸び、前記電動機を前記ケーシングに固定するためのフランジ部を備え、
   　前記フランジ部には、前記軸方向流路の一部を成す貫通した通風部を備えたことを特徴とする送風機。
4. 　請求項３に記載の送風機において、
   　前記ケーシングは、前記電動機を覆う電動機ケーシングと、前記羽根車を覆う羽根車ケーシングとを備え、
   　前記フランジ部は前記電動機ケーシングと前記羽根車ケーシングとによって挟まれて固定されること特徴とする送風機。
5. 　請求項１乃至４の何れか１項に記載の送風機において、
   　前記吸込口の径は、前記ハウジングの径よりも小さいことを特徴とする送風機。
6. 　請求項１乃至４の何れか１項に記載の送風機において、
   　前記吸込口と対向する前記ハウジングの面は平面部で構成されていることを特徴とする送風機。
7. 　請求項２乃至４の何れか１項に記載の送風機において、
   　前記吸込流路のうち、前記径方向外向き流路の流路高さは、前記軸方向流路の流路高さよりも低いことを特徴とする送風機。
8. 　洗濯水を貯留する外槽と、前記外槽内に回転可能に支持された回転槽と、前記回転槽内に空気を送風する送風機を備えた洗濯乾燥機において、
   　請求項１乃至４の何れか１項に記載の送風機を備えたことを特徴とする洗濯乾燥機。

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