JP2013029033A

JP2013029033A - 電動送風機

Info

Publication number: JP2013029033A
Application number: JP2011163968A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Kondo; 正満近藤; Yukihiro Fujiwara; 幸弘藤原; Makoto Murakami; 誠村上; Kazushige Nakamura; 一繁中村; Hiroyuki Kayama; 博之香山
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-02-07

Abstract

【課題】前面シュラウドの強度を向上し、高速回転時に前面シュラウドが遠心力でブレードから剥がれることを防止し、高い送風性能を有する電動送風機を提供する。
【解決手段】電動機により回転駆動されるインペラ１８を備え、インペラ１８は吸気口を有する前面シュラウド２３と、前面シュラウド２３と対向するように配される後面シュラウド２４と、前面シュラウド２３と後面シュラウド２４で挟持される複数枚のブレード２６とからなり、前面シュラウド２３の内面側に突出した凹溝部３８を設け、凹溝部３８はブレード２６の曲がり方向と同一とし、複数枚のブレード２６の各々の間における前面シュラウド２３の内壁面近傍３７の流路を略均等に分割するように設けたことにより、インペラ前面シュラウドの強度向上を軽量でかつ低圧損の構成で実現し、高い送風性能を有する電動送風機とすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、前面シュラウドに凹溝部を設ける構成によりインペラの強度を向上し、インペラの信頼性向上を簡易な構成で行う電動送風機に関するものである。

従来、この種の電動送風機は家庭用の電気掃除機に多く利用されている。近年の電気掃除機は強い吸引力が望まれており、より強い吸引力を得るために、電気掃除機の電動送風機の送風性能を向上する必要がある。送風性能向上は、ファン効率の向上と共に、ファン出力アップも望まれている。ファン出力アップには、ファンの高回転化が必須であり、回転数アップに伴い、インペラへかかる負担も重量と半径に比例し、角速度の二乗に比例して大きくなり、インペラの強度的信頼性向上も必須技術である。そのため、従来からもインペラの強度アップを図るため、下記の様な技術が開発されている。

例えばインペラの強度向上には、インペラの後面シュラウドの中心から外周に向かって直線状のリブを複数本設けることにより後面シュラウドの反りを防止する構成としたものがある（例えば特許文献１参照）。

図１０〜図１１において、図１０は上記特許文献１に記載された従来の電動送風機の一部断面図、図１１は、同電動送風機のインペラの後面シュラウドの平面図である。
図１０において、従来のこの種の電動送風機１は、電動機２と、複数枚のブレード３を有したインペラ４と、回転軸５の軸端にインペラ４を固着した電動機２とを備え、インペラ４上中央から吸い込まれた空気がインペラ４の外周部６から吹き出す電気掃除機用の電動送風機１が開示されている。図１１は、インペラ４の後面シュラウド７の中心から外周に向かって直線のリブ８を複数本設けることで後面シュラウド７の反りを抑制した構成を示した図であり、高速回転した際にインペラ４のスラスト方向の振動増加を抑制し低振動、低騒音を実現することができる。

特開平７−１８９９９３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来の電動送風機の構成では、インペラの前面シュラウドの強度を向上することが出来ず、高速回転時に前面シュラウドが遠心力でスラスト方向に剥がれる変形を防止できない。さらに、後面シュラウド７とブレード３を横切る位置にリブ８を設けている為、ブレード３と後面シュラウド７の間のリブ８の隙間を空気が漏れる。さらに、後面シュラウド７の空気が通過する内面側に空気の流れを妨げ圧力損失が増加するようにリブ８が存在するため送風効率が低下するという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、インペラ前面シュラウドの強度向上を軽量でかつ低圧損の構成で実現し、高い送風性能を有する電動送風機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、回転軸を有する電動機と、電動機により回転駆動されるインペラを備え、インペラは吸気口を有する前面シュラウド
と、前面シュラウドと対向するように配される後面シュラウドと、前面シュラウドと後面シュラウドで挟持される複数枚のブレードとからなり、前面シュラウドの内面側には突出した凹溝部を設け、凹溝部はブレードの曲がり方向と同一とし、複数枚のブレードの各々の間における前面シュラウドの内壁面近傍の流路を略均等に分割するように配置して構成されている。

これによって、電動機を駆動した際に、回転力により発生する遠心力によりインペラの前面シュラウドに径方向と軸方向に力がかかるが、前面シュラウドに追加した凹溝部により強度を増すことで、変形を抑制することが出来る。また、追加した凹溝部の形状がブレードの曲がり方向と同一とし、複数枚のブレードの各々の間における前面シュラウドの内壁面近傍の流路を略均等に分割するように設けているため、ブレードと前面シュラウドの隙間から空気漏れが発生せず、さらには凹溝部が副翼の作用を兼ねることが出来、空気を効率よく吹き出すことが可能となり軽量で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができる。

また、本発明の電気掃除機は、信頼性が高く小型で高い送風性能を有する電動送風機を搭載しているので、強い吸引力を有しゴミ取れ性が良好であり、小回りの利く使い勝手がよい電気掃除機となる。

本発明の電動送風機は、前面シュラウドの内面側には突出した凹溝部を設け、凹溝部はブレードの曲がり方向と同一とし、複数枚のブレードの各々の間における前面シュラウドの内壁面近傍の流路を略均等に分割するように配置して構成にすることで、インペラ前面シュラウドの強度が向上し、変形を抑制することが出来る。また、ブレードと前面シュラウドの隙間から空気漏れが発生せず、さらには凹溝部が副翼の作用を兼ねることが出来、空気を効率よく吹き出すことが可能となる。

本発明の第１の実施の形態における電動送風機の縦断面図同、電動送風機の部品構成を示した斜視図同、電動送風機を用いた電気掃除機の構成を示した縦断面図同、電動送風機のインペラの前面シュラウドの平面図同、電動送風機のインペラの一部拡大断面図本発明の第２の実施の形態における電動送風機のインペラの前面シュラウドの平面図同、電動送風機のインペラの一部拡大断面図本発明の第３の実施の形態における電動送風機のインペラの前面シュラウドの平面図同、電動送風機のインペラの一部拡大断面図従来の電動送風機の一部縦断面図従来の電動送風機のインペラの後面シュラウドの平面図

第１の発明は、回転軸を有する電動機と、電動機により回転駆動されるインペラを備え、インペラは吸気口を有する前面シュラウドと、前面シュラウドと対向するように配される後面シュラウドと、前面シュラウドと後面シュラウドで挟持される複数枚のブレードとからなり、前面シュラウドの内面側には突出した凹溝部を設け、凹溝部はブレードの曲がり方向と同一とし、複数枚のブレードの各々の間における前面シュラウドの内壁面近傍の流路を略均等に分割するように配置する構成とした電動送風機である。

これによって、電動機を駆動することでインペラが回転し、インペラ内部に空気が流入し、気流が複数枚のブレードと前面シュラウドと後面シュラウドの間を通過する際に前面シュラウドの内面側に突出した凹溝部を設けることで、前面シュラウドの強度が向上し、前面シュラウドの変形を抑制することが出来る、また、凹溝部が副翼作用を発揮し効率よく気流を遠心方向に送り出すことにより小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のインペラのブレード間に存在する凹溝部を複数本設けているので、前面シュラウドの強度が更に向上し、前面シュラウドの変形を抑制することが出来、凹溝部が副翼作用を発揮し効率よく気流を遠心方向に送り出すことにより小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明のインペラのブレード間に存在する凹溝部を千鳥状に複数本設けているので、前面シュラウドの強度が更に向上し、前面シュラウドの変形を抑制することが出来、凹溝部が副翼作用を発揮し効率よく気流を遠心方向に送り出すことにより、小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができる。

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。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１〜図５は、本発明の実施の形態１における電動送風機の構成を示すものである。図１は同電動送風機の中央縦断面図であり、図２は同電動送風機の部品構成を示した斜視図であり、図３は同電動送風機を用いた電気掃除機の構成を示した縦断面図であり、図４は同電動送風機のインペラの前面シュラウドの平面図であり、図５は同電動送風機のインペラの一部拡大断面図である。

図１〜図５に示すように、電動送風機１１ａは、回転軸１２を有するロータ１３とロータ１３外周に対向配置されたステータ１４と回転軸１２の軸受１５を保持しステータ１４を覆うモータフレーム１６とで構成されるブラシレスモータ１７と、回転軸１２に固定されたインペラ１８と、インペラ１８の外周に通風路を形成するエアガイド１９と、インペラ１８を覆いエアガイド１９前面に固定されたファンケース２０とを備えている。
また、エアガイド１９は、複数の案内翼２１を有し、その上面にファンケース２０が当接する状態で固定され、各々の案内翼２１間に独立風路２２が形成されており、各々の独立風路２２はインペラ１８外周からエアガイド１９外周にかけて流路断面積が連続的に大きくなっている。また、インペラ１８は、板金製の前面シュラウド２３とこれに対向する後面シュラウド２４とで３次元翼を有するインデューサ２５および複数のブレード２６を挟持することで構成されている。

図３において、電気掃除機２７は、本体吸気口２８に連通した集塵室２９と本体排気口３０を備えた送風室３１とを有する掃除機本体３２と、集塵室２９に本体吸気口２８と気密に装着された集塵袋３３と、送風室３１に設置された電動送風機１１ａと、電動送風機１１ａを覆う難燃樹脂製の防音カバー３４と、送風室３１の上下に配置された吸音材３５とから構成されている。なお、図示していないが、本体吸気口２８には、ホース、延長管が順次接続され、延長管の先端には床面上の塵埃を吸引するノズルが取りつけられている。

以上のように構成された電動送風機およびそれを用いた電気掃除機２７について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電動送風機１１ａの動作について説明する。図１において、電動機１１ｂの巻線に通電し励磁することで回転磁界が発生し、回転磁界と同期してロータ１３が回転し、回転軸１２に固定されたインペラ１８が回転する。インペラ１８の回転で生じる遠心力により、インペラ１８内部の空気がインペラ１８内部の外周かつ後方へと押しやられ、インペラ１８内部が負圧になり、前方からインペラ１８内部へ流れ込む気流が発生する。気流はインペラ１８の吸気口３９から軸方向に流入し、インデューサ２５、複数のブレード２６、前面シュラウド２３、後面シュラウド２４とで形成された複数の内部流路に沿って流れた後、インペラ１８外周へ流出する。インペラ１８から流出した気流は、エアガイド１９に複数の案内翼２１で形成された各々の独立風路２２に流入し、エアガイド１９外周へかけて流れる。その際、各々の独立風路２２の流路断面積はインペラ１８外周からエアガイド１９外周にかけて大きくなるため、独立風路２２を流れる気流の流速は減速されながら、動圧が静圧へと変換される。ブレード２６と前面シュラウド２３や後面シュラウド２４との間に隙間が開いていると、そこから空気が漏れて損失となる場合がある。

電動送風機１１ａの送風性能は、インペラ１８を回転駆動するために入力した電力と、電動送風機１１ａが行う仕事（インペラ１８が回転することで発生する真空度と流量の積で求まる空気出力）との比であらわされる。そのため、実際に使用する流量において電動送風機１１ａが発生する真空度（静圧）を大きくすることが、電動送風機１１ａの送風性能をあげる上で大変重要となる。また、電動送風機１１ａを小型化するにはインペラ１８を高速回転させて径小化する必要がある。従来の電動送風機１１ａは５０，０００ｒｐｍ未満で駆動させており、更なる小型化には５０，０００ｒｐｍ以上の高速回転が必要である。また、５０，０００ｒｐｍ以上の高速回転時には、インペラ１８にかかる遠心力は、重量と半径に比例し、角速度の二乗に比例して大きくなることから、特に高速回転させる際には前面シュラウド２３が外側にめくれることで耐久性能が低下してしまうことがある。

次に、電気掃除機２７の動作について説明する。図５において、電動送風機１１ａを起動すると、電動機１１ｂのロータ１３が回転し、それに伴って回転軸１２が回転し、回転軸１２に取り付けられているインペラ１８が回転する。インペラ１８が回転すると、集塵室２９が負圧状態になり、ノズル（図示せず）から吸引された塵埃を含む気流が本気吸気口を通過して集塵室２９へ流入する。集塵袋３３で塵埃を濾過分離した清潔な気流は、電動送風機１１ａのインペラ１８へ流入し、通気路に設けられた複数の風路を通過した後、防音カバー３５の排気口３０から流出して掃除機本体２７外部へと放出される。

電気掃除機２７は、小型で送風性能の高い電動送風機１１ａを搭載しているため、強い吸引力を有し、ゴミ取れ性がよく、電動送風機１１ａの本体サイズが小さくて、小回りが利いて使い勝手がよい。また、掃除機本体２７内の吸音面積や排気通路の延長を行うことで、運転音の小さな電気掃除機２７にすることも可能である。

図４のインペラ１８の一部分のＡ−Ａ方向から見た断面の図５に示すように、前面シュラウド２３の内面側には突出した凹溝部３８が設けられており、凹溝部３８はブレード２６の曲がり方向と同一とし、複数枚のブレード２６の各々の間における前面シュラウド２３の内壁面近傍３７の流路を略均等に分割するように配置している。

以上のように、本実施の形態においては、インペラ１８の前面シュラウド２３に凹溝部３８を設けることで強度アップを図ることができる。すなわちインペラ１８を高速で回転した時にも信頼瀬を確保し、小型で高効率の電動送風機１１ａを実現することができる。

さらに、凹溝部３８がブレード２６の曲がり方向と同一とし、複数枚のブレード２６の各々の間における前面シュラウド２３の内壁面近傍の流路を略均等に分割するように配置
しているためブレード２６と前面シュラウド２３との間に隙間が開いていないため損失が無く、また前面シュラウド２３の内壁面近傍３７の流路凹溝部が副翼作用を発揮し効率よく気流を遠心方向に送り出すことにより小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができる。

なお、本実施の形態では、前面シュラウド２３の強度アップにより成形精度が向上し回転時のブレが低減することでインペラ１８の振動を小さくする効果を得ることができ、インペラ１８から発生する振動騒音が小さくなり、電動送風機全体の騒音も小さくすることができる。

（実施の形態２）
図６と図７は、本発明の実施の形態２における電動送風機の構成を示すものである。図６は同電動送風機のインペラ１８の前面シュラウド２３平面図であり、図７は同、電動送風機１１ａのインペラ１８の一部断面図（図６のインペラ１８のＡ−Ａ方向から見た部分断面図）である。
なお、実施の形態１と同一構造のものについては同一符号を付与し、その説明を省略する。

図６と図７に示されるように、実施の形態１の構成と異なるのは、インペラ１８の前面シュラウド２３の凹溝部３８を複数本設けて形成することである。

このようにすれば、実施の形態１と同様にインペラ１８の前面シュラウド２３に凹溝部３８を複数本形成することができる。

実施の形態１と比較した有利な点としては、本実施の形態の場合、前面シュラウド２３の強度が更に向上することと、前面シュラウド２３の内壁面近傍３７に複数設けた凹溝部３８の突起による副翼により送風性能をさらに向上することができる。

このため、本実施の形態によれば、実施の形態１の場合より、信頼性能が向上すると共に送風性能の向上を図ることができる。

なお、本実施の形態では、前面シュラウド２３の強度アップにより成形精度が向上し回転時のブレが低減することでインペラ１８の振動を小さくする効果を得ることができ、インペラ１８から発生する振動騒音と乱流騒音が小さくなり、電動送風機全体の騒音も小さくすることができる。

（実施の形態３）
図８と図９は、本発明の実施の形態３における電動送風機の構成を示すものである。図８は同電動送風機のインペラ１８の前面シュラウド２３平面図であり、図９は同、電動送風機１１ａのインペラ１８の一部断面図（図８のインペラ１８のＡ−Ａ方向から見た部分断面図）である。
なお、実施の形態１と同一構造のものについては同一符号を付与し、その説明を省略する。

図８と図９に示されるように、実施の形態１の構成と異なるのは、インペラ１８の前面シュラウド２３の凹溝部３８を千鳥状に複数本設けて形成することである。

このようにすれば、実施の形態１と同様にインペラ１８の前面シュラウド２３に凹溝部３８を千鳥状に複数本形成することができる。

実施の形態１もしくは実施の形態２と比較した有利な点としては、本実施の形態の場合、前面シュラウド２３の強度が更に向上することと、前面シュラウド２３の内壁面近傍３７に複数設けた千鳥状の凹溝部３８の突起による副翼により送風性能を向上することができる。

なお、上述した各実施の形態１〜３の構成は、これに限定されるものではなく、必要に応じて適宜組み合わせて構成することができる。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、前面シュラウドの強度が向上し、前面シュラウドの変形を抑制することができ、回転時のブレが低減することでインペラの振動を小さくすることができ、また、凹溝部が副翼作用を発揮し効率よく気流を遠心方向に送り出すことにより小型で高い送風性能を有する電動送風機を実現することができるので、家庭用は勿論のこと、業務用の電気掃除機に適用することができる。

１１ａ電動送風機
１１ｂ電動機
１２回転軸
１３ロータ
１４ステータ
１５軸受
１６モータフレーム
１７ブラシレスモータ
１８インペラ
１９エアガイド
２０ファンケース
２３前面シュラウド
２４後面シュラウド
２６ブレード
３８凹溝部
３７内壁面近傍
３９吸気口

Claims

回転軸を有する電動機と、前記電動機により回転駆動されるインペラを備え、前記インペラは吸気口を有する前面シュラウドと、前記前面シュラウドと対向するように配される後面シュラウドと、前記前面シュラウドと前記後面シュラウドで挟持される複数枚のブレードとからなり、前記前面シュラウドの内面側には突出した凹溝部を設け、前記凹溝部は前記ブレードの曲がり方向と同一とし、前記複数枚のブレードの各々の間における前記前面シュラウドの内壁面近傍の流路を略均等に分割するように配置した電動送風機。
インペラのブレード間に存在する凹溝部を複数本設けた請求項１に記載の電動送風機。
インペラのブレード間に存在する凹溝部を千鳥状に複数本設けた請求項１〜２のいずれか１項に記載の電動送風機。