JP2007016705A - 電動送風機 - Google Patents

Abstract

【課題】 電動送風機の効率向上と騒音低減をより効果的に実現する。
【解決手段】 電動機部２と、この電動機部２によって回転駆動される遠心ファン１７及びそのディフューザ１９がファンカバー２０で覆われた送風機部３とから成り、ディフューザ１９には遠心ファン１７の吐出口３１に対向してボリュート壁２３が形成された電動送風機１において、遠心ファン吐出口３１の軸方向両端部よりもボリュート壁入口３３の軸方向両端部がそれぞれ所定間隔Ｃ，Ｄ内側に位置するように形成して軸方向両側に段差部を設けた。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、電気掃除機等に用いられる電動送風機に関するものである。

一般に、電気掃除機等に用いられる電動送風機は、電動機部と、この電動機部によって回転駆動される遠心ファン及びそのディフューザがファンカバーで覆われた送風機部とから成り、ディフューザには遠心ファンの吐出口に対向してボリュート壁が形成されている。

このような電動送風機を或る風量以下で運転した時、例えば特許文献１に示されているようにファン吐出口の軸方向両端部間隔よりディフューザのボリュート壁入口の軸方向両端部間隔の方が大きい場合、ファンから吐出される風量よりディフューザの吸気部面積が大きいと、逆流が生じてサージングが発生しやすい問題があり、ファン効率が最大になる風量領域でサージングが発生し、ファン効率が小さくなると共に騒音が発生する問題があった。

なお、特許文献２には、ファン吐出口の軸方向電動機部側よりもボリュート壁入口の軸方向電動機部側が内側に位置するように形成して、電動機部側に段差を設けるように構成したものが開示されている。

また、ファンカバー外周部に排気口を設けて排気効率を大きくすることによって、高性能化を図った電動送風機においては、送風機部からの排気がファンカバーから直接外部に排出されるため、騒音が大きくなる問題があった。

なお、上記のような騒音を低減するために特許文献３に記載のような防音カバーを設けたものも開示されている。
特開平５−２４０１８９号公報 特開平７−１１９６９９号公報 特開２００４−１１６４５０号公報

しかしながら、上記特許文献２に開示されているように、電動機部側に段差を設けた場合、幾分かの効果はあるが、片側だけのため、ファンから吐出される風は、反電動部側では段差がない分、その効果が不十分であった。

また、上記特許文献３に示されたように防音カバーを設ける場合、別部品で構成する必要があった。

そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、電動送風機の効率向上と騒音低減をより効果的に実現することを目的とするものである。

上記のような目的を達成するために、本願発明は、電動機部と、この電動機部によって回転駆動される遠心ファン及びそのディフューザがファンカバーで覆われた送風機部とから成り、前記ディフューザには前記遠心ファンの吐出口に対向してボリュート壁が形成された電動送風機において、前記遠心ファン吐出口の軸方向両端部よりも前記ボリュート壁入口の軸方向両端部がそれぞれ所定間隔内側に位置するように形成して軸方向両側に段差部を設けたことを特徴とするものである。

さらに、前記遠心ファン吐出口とボリュート壁入口との間隔を２〜４ｍｍ離したことを特徴とするものである。

また、前記段差部を断面円弧状に形成し、前記ボリュート壁入口を前記断面円弧状の段差部に沿った形状に形成したことを特徴とするものである。

一方、電動機部と、この電動機部によって回転駆動される遠心ファン及びそのディフューザがファンカバーで覆われた送風機部とから成り、前記ファンカバー外周部に排気口が形成された電動送風機において、前記ファンカバー外周部に装着されるクッション材の電動機部側端部に、前記ファンカバー外周部に形成された排気口と所定の間隔を有して電動機部側に延長された延長部を形成したことを特徴とするものである。

さらに、前記クッション材に吸音効果のある多孔質の材質を用いたことを特徴とするものである。

本願発明によれば、遠心ファン吐出口の軸方向両端部よりもボリュート壁入口の軸方向両端部がそれぞれ所定間隔内側に位置するように形成して軸方向両側に段差部を設けることによって、風量が減少した時に発生するサージングをより少ない風量域まで遅らす効果があり、電動送風機のファン効率向上と騒音低減をより効果的に図ることができる。

さらに、騒音を低減するために遠心ファン吐出口とボリュート壁入口との間隔を大きくすると、ファン効率が小さくなる問題が生じるが、遠心ファン吐出口とボリュート壁入口との間隔を２〜４ｍｍ離すことで、上述した段差部を設けることによるファン効率の向上によってファン効率が低下することなく、騒音がより低減した電動送風機を提供できる。

また、上記段差部を断面円弧状に形成し、ボリュート壁入口を断面円弧状の段差部に沿った形状に形成することにより、ファン吐出口とボリュート壁入口との間隔を変えずに風の流れをスムーズにして、ファン効率向上と騒音の更なる低減を実現した高性能の電動送風機を提供できる。

一方、ファンカバー外周部に装着されるクッション材の電動機部側端部に、ファンカバー外周部に形成された排気口と所定の間隔を有して電動機部側に延長された延長部を形成し、排気口より発生する騒音を遮断するように配置することによって、防音カバーを新たに設けることなく、ファンカバー外周部に形成した排気口による排気効率の向上と共に、騒音の低減効果を得ることができ、電動送風機の排気効率向上と騒音低減をより効果的に実現することができる。

さらに、クッション材に吸音効果のある多孔質の材質を用いることにより、このクッション材の吸音効果と上述した遮音効果の相乗効果により、さらに騒音の低減を図ることができる。

以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本願発明による電動送風機の一実施形態の全体構成を示す一部破断図であり、電動送風機１は、電動機部２と送風機部３とから構成されている。

電動機部２は、一端（図では上端）側を開口した有底筒状のブラケット４内に、固定子５や回転子６が収納され、上記一端側開口にはネジ７にて電動機フレーム８が取り付けられている。回転子６の回転軸９の両端側は、ブラケット４底面及び電動機フレーム８の各中央部に各々圧入固定されたベアリング１０で回転自在に支持されている。また、ブラケット４には、固定子５や回転子６を冷却した排気風が排出される排気口１１が形成されると共に、ブラシ保持具１２が取り付けられている。このブラシ保持具１２内にはコイルバネ１３を介してカーボンブラシ１４が保持され、このカーボンブラシ１４がコイルバネ１３により回転軸９側の整流子１５外周面に圧接されるように構成されている。

また、送風機部３は、電動機２のフレーム８から突出する回転軸９にナット１６により固定された遠心ファン１７と、この遠心ファン１７と電動機フレーム８との間に配置されて電動機フレーム８にネジ１８にて固定されるディフューザ１９とから成り、これらが金属製のファンカバー２０で覆われるように構成されている。

上記ディフューザ１９は、上記遠心ファン１７との間に間隔を設けるための凹部２１が形成された合成樹脂製の基部２２と、この基部２２の表面側(遠心ファン１７側)に遠心ファン１７の外周に対向して遠心ファン１７の回転方向に放射状に立設されたボリュート壁２３と、基部２７の裏面側（電動機部２側）に一体形成されて、遠心ファン１７から吐出され上記ボリュート壁２３及びファンカバー２０を介して方向転換された排気風を電動機フレーム８に形成された通風口２４に導く排気通路２５を形成する渦巻き状の案内羽根２６とから形成されている。

一方、遠心ファン１７は、渦巻き状の複数枚のブレード２７とその前後を挟む前面シュラウド２８及び後面シュラウド２９とから構成されている。前面シュラウド２８は、その中央部に空気を吸い込む吸気口３０が形成され、この吸気口３０から外周部に向かって後面シュラウド２９との間隔が漸次狭くなるように形成されており、外周部に吐出口３１が形成されて、前面中央部の吸気口３０から吸い込んだ空気を圧縮して外周部の吐出口３１から放射方向に排出するように構成されている。

また、ファンカバー２０は、遠心ファン１７及びディフューザ１９の前面及び外周面を覆うようにして電動機２のフレーム８の外周部に圧入固定されるように形成され、その前面側中央部には、遠心ファン１７の吸気口３０に対応した吸込口３２が形成されている。

本実施形態においては、遠心ファン１７の吐出口３１における軸方向両端部間の間隔Ａよりディフューザ１９のボリュート壁２３の入口３３における軸方向両端部間の間隔Ｂの方が小さくなるようにした構成（Ａ＞Ｂ）で、且つ、遠心ファン１７の吐出口３１における軸方向両端部３１ａ，３１ｂ（図２参照）よりもボリュート壁２３の入口３３における軸方向両端部３３ａ，３３ｂ（図２参照）がそれぞれ所定間隔Ｃ，Ｄ内側に位置するように形成して軸方向両側に段差部３４ａ，３４ｂを設けたものである。

このように構成することによって、風量が減少した時に発生するサージングをより少ない風量域まで遅らせる効果があり、ファン効率向上と騒音低減をより効果的に図ることができる。

すなわち、遠心ファン１７から吐出される気流の流速分布は、ファン吐出口３１の軸方向中央部で流速が最大となり、遠心ファン１７の前後面シュラウド２８，２９の近傍となるファン吐出口３１の軸方向両端部３１ａ，３１ｂでは遅いので、図２に示すように両側に段差部３４ａ，３４ｂを設けて両側の逆流を防ぐと共に、流速が最大となる位置をディフューザ１９のボリュート壁入口３３の軸方向中央部になるように構成することによって、風量が減少した時に発生するサージングをより少ない風量域まで遅らせる効果があり、ファン効率向上と騒音低減をより効果的に図ることができる。

なお、上述した所定間隔Ｃ，Ｄのそれぞれの最適な値は、電動送風機１の大きさや遠心ファン１７の形状等によってそれぞれ異なる値となるが、一般的な電気掃除機に用いられる電動送風機１においては上記所定間隔Ｃ，Ｄをそれぞれ約０．５ｍｍとすることが好ましい。

図３は、本願発明による電動送風機の他の実施形態の全体構成を示す一部破断図であり、前記実施形態と同一符号は同一又は相当部分を示している。

本実施形態においては、前記実施形態の両側に段差部３４ａ，３４ｂを設けた構成において、遠心ファン１７の吐出口３１とボリュート壁２３の入口３３との間隔Ｅを２〜４ｍｍ離すように構成したものである。

騒音を低減するために遠心ファン１７の吐出口３１とボリュート壁２３の入口３３との間隔を大きくすると、ファン効率が小さくなる問題が生じるが、上記のように遠心ファン１７の吐出口３１とボリュート壁２３の入口３３との間隔を２〜４ｍｍ離すことで、前述した段差部３４ａ，３４ｂを設けることによるファン効率の向上によってファン効率が低下することなく、騒音をより低減することができる。

図４は、本願発明による電動送風機の更に他の実施形態の全体構成を示す一部破断図、図５はその要部拡大断面図であり、前記実施形態と同一符号は同一又は相当部分を示している。

本実施形態においては、前記図１，図２に示した両側に段差部３４ａ，３４ｂを設けた構成において、段差部３４ａ，３４ｂを断面円弧状（Ｒ）に形成すると共に、ボリュート壁２３の入口３３を断面円弧状の段差部３４ａ，３４ｂに沿った形状に形成したものである。

このように構成することにより、前記図３に示した実施形態のようにファン吐出口３１とボリュート壁入口３３との間隔を変えずに風の流れをスムーズにして、ファン効率向上と騒音の更なる低減を実現した高性能の電動送風機を得られる。

図６は、ファンカバー外周部に排気口が形成された電動送風機の一例の全体構成を示す一部破断図、図７は図６の電動送風機に適用した本願発明の更に他の実施形態の全体構成を示す一部破断図であり、前記実施形態と同一符号は同一又は相当部分を示している。

この電動送風機１は、図６に示すようにファンカバー２０の外周部に排気口３５を形成して排気効率を大きくすることによって高性能化を図ったものである。

本実施形態では、上記電動送風機１を図示しない掃除機本体内に設置する際にファンカバー２０と掃除機本体との間に介在するように、図７に示す如くファンカバー２０の外周部に装着されるクッション材３６の電動機部２側端部に、ファンカバー２０外周部に形成された排気口３５と所定の間隔Ｌを有して電動機部２側に延長された延長部３６ａを形成したものである。さらに、クッション材３６には吸音効果のある多孔質の材質を用いたものである。上記所定の間隔Ｌとしては、図７に示すように、ファンカバー２０外周部の排気口３５から排出される排気が矢印で示すように、外側には向かわずに電動機部２の外周部側に向かうような適度な間隔に設定することが好ましい。

以上のように、ファンカバー２０外周部に形成された排気口３５との間に間隔Ｌを設けるようにクッション材３６を延長し、排気口３５より発生する騒音を遮断するように配置することによって、前述した特許文献３のような防音カバーを新たに設けることなく、騒音の低減効果を得ることができる。また、排気口３５からは排出される排気は電動機部２の外周部に吹き付けられるので、電動機部２を外周部側からも冷却する冷却効果も得られる。

さらに、クッション材３６に多孔質の材質を用いることにより、このクッション材３６の吸音効果と上述した遮音効果の相乗効果により、更なる騒音の低減を図ることができるようになる。

ところで、上記のような電動送風機１の電動機部２に用いられる整流子電動機は、その消費電力にバラツキがあるが、一度組み立てが完了した電動機の入力を微調整する手段がなかった。そのため、電動機の消費電力のバラツキが大きくなり、電動機性能のバラツキも大きくなっていた。

図８は、上記のような課題を解決した実施形態における整流子電動機の結線図であり、前記実施形態と同一符号は同一又は相当部分を示している。

本実施形態においては、整流子電動機の固定子コイル５ａにタップ出しを行い、中間コイル５ｂを形成することにより、整流子電動機の消費電力を微調整することを可能にしたものである。

すなわち、図８に示すように、固定子コイル５ａ，５ａの途中からタップ出しを行い、中間コイル５ｂ，５ｂを形成した固定子５，５を使用することにより、電動機組み立て時は、Ａ側の端子線５ｃ，５ｃを結線し、整流子電動機の消費電力が個々のバラツキにより所望の値より小さい場合は、Ｂ側のタップ線５ｄ，５ｄに結線し直すことにより、消費電力を大きい方に微調整することができる。

このように、電動機消費電力の微調整が可能となることにより、消費電力のバラツキを小さくでき、電動機性能の安定化が可能となる。

本願発明による電動送風機の一実施形態の全体構成を示す一部破断図。 その要部拡大断面図。 本願発明による電動送風機の他の実施形態の全体構成を示す一部破断図。 本願発明による電動送風機の更に他の実施形態の全体構成を示す一部破断図。 その要部拡大断面図。 ファンカバー外周部に排気口が形成された電動送風機の一例の全体構成を示す一部破断図。 図６の電動送風機に適用した本願発明の更に他の実施形態の全体構成を示す一部破断図。 更に他の実施形態における整流子電動機の結線図。

符号の説明

１ 電動送風機
２ 電動機部
３ 送風機部
４ ブラケット
５ 固定子
５ａ 固定子コイル
５ｂ 中間コイル
５ｃ 端子線
５ｄ タップ線
６ 回転子
８ 電動機フレーム
９ 回転軸
１１ 排気口
１７ 遠心ファン
１９ ディフューザ
２０ ファンカバー
２３ ボリュート壁
２７ ブレード
２８ 前面シュラウド
２９ 後面シュラウド
３０ 吸気口
３１ 吐出口
３１ａ，３１ｂ 軸方向両端部
３２ 吸込口
３３ ボリュート壁入口
３３ａ，３３ｂ 軸方向両端部
３４ａ，３４ｂ 段差部
３５ 排気口
３６ クッション材
３６ａ 延長部

Claims (5)

1. 電動機部と、この電動機部によって回転駆動される遠心ファン及びそのディフューザがファンカバーで覆われた送風機部とから成り、前記ディフューザには前記遠心ファンの吐出口に対向してボリュート壁が形成された電動送風機において、
   前記遠心ファン吐出口の軸方向両端部よりも前記ボリュート壁入口の軸方向両端部がそれぞれ所定間隔内側に位置するように形成して軸方向両側に段差部を設けたことを特徴とする電動送風機。
2. 前記遠心ファン吐出口とボリュート壁入口との間隔を２〜４ｍｍ離したことを特徴とする請求項１記載の電動送風機。
3. 前記段差部を断面円弧状に形成し、前記ボリュート壁入口を前記断面円弧状の段差部に沿った形状に形成したことを特徴とする請求項１記載の電動送風機。
4. 電動機部と、この電動機部によって回転駆動される遠心ファン及びそのディフューザがファンカバーで覆われた送風機部とから成り、前記ファンカバー外周部に排気口が形成された電動送風機において、
   前記ファンカバー外周部に装着されるクッション材の電動機部側端部に、前記ファンカバー外周部に形成された排気口と所定の間隔を有して電動機部側に延長された延長部を形成したことを特徴とする電動送風機。
5. 前記クッション材に吸音効果のある多孔質の材質を用いたことを特徴とする請求項４記載の電動送風機。
   

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