JP2010261392A - 電動送風機およびこの電動送風機を用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転ファンから吐出された気流が、回転ファンとファンカバーの間の間隙を通って給気口に戻る漏れ循環流れを抑制して、送風効率を向上させ、かつこの高い送風効率を長期間維持できるようにする。
【解決手段】回転側板１ｂとファンカバー７との間に配置され回転ファン１と共に回転し、弦長が回転翼１ｃよりも短い複数の補助翼８を設け、補助翼８の昇圧作用（送風作用）により、漏れ循環流れに対向する流れを発生させ、漏れ循環流れを低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、送風効率を向上させ得る電動送風機と、この電動送風機を用いた電気掃除機に関する。

電気掃除機に使用される電動送風機は、高静圧、小風量の運転を行えるようになっている。したがって、回転ファンの排気がファンカバーと回転側板との間を通って回転ファンの給気口に戻る漏れ循環流れがあると、送風効率が悪くなる。このため、従来から漏れ循環流れを低減させて、送風効率を向上させるようにしたものが種々提案されている。

例えば、樹脂製のファンカバースペーサーを板金製のファンカバーへ吸気上流側から挿入し、固定するとともに、ファンカバースペーサーを回転ファンの吸気口に当接させた後、当接したシーリング部を回転ファンの回転により切削することで、シーリング部を形成し、このシーリング部とこれに対向する回転ファンの吸込口との間の半径方向におけるラビリンス隙間を小さくするようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−７６１５３号公報（図１、図２）

しかしながら、ファンカバースペーサーを回転ファンの吸気口に当接させた後、当接したシーリング部を回転ファンの回転により切削することで、シーリング部を形成するようにしたものにあっては、電動送風機の運転が継続されるに伴ない、ファンカバースペーサーの接触部の磨耗が進み、漏れ循環流れの抑制効果が薄れていくという難点があった。

本発明の技術的課題は、回転ファンから吐出された気流が、回転ファンとファンカバーの間の間隙を通って給気口に戻る漏れ循環流れを抑制して、送風効率を向上させ、かつこの高い送風効率を長期間維持できるようにすることにある。

本発明に係る電動送風機は、中央部にファン吸気口を有する回転側板、この回転側板に対向する平板状の回転主板、及びこれら回転側板と回転主板との間に設けられた複数枚の回転翼、を有する回転ファンと、回転ファンがシャフトに固定されたモーターと、回転ファンが吐出した気流を減速、静圧回復させるディフューザー部と、回転ファンとディフューザー部を内包し中央部にファン吸気口と僅かな隙間を介してこのファン吸気口の内側に入り込んだファンカバー吸気口を有するファンカバーと、回転側板とファンカバーとの間に配置されて回転ファンと共に回転し、弦長が回転翼よりも短い複数の補助翼と、を備えるものである。

本発明に係る電動送風機においては、ファンカバーと回転側板との間の補助翼の昇圧作用（送風作用）により、回転ファンの吐出気流がファンカバーと回転側板との間を通って、ファン吸気口に戻る漏れ循環流れに対向する流れを発生させることができる。このため、漏れ循環流れを低減させることができ、電動送風機の送風効率を向上させることができる。また、補助翼は、ファンカバーと接触する構造ではないので、磨耗することがなく、高い送風効率の効果を長期間維持することができる。

本発明の実施の形態１に係る電動送風機の構成を示す縦断面図である。 図１の要部拡大図である。 本発明の実施の形態１に係る電動送風機の回転ファンと補助翼の関係を示す上面図である。 図３の要部拡大図である。 図３のＡ−Ａ線に沿う断面をファンカバーも加えて外周側から見た展開図である。 本発明の実施の形態２に係る電動送風機の回転ファンと補助翼の関係を示す上面図である。 本発明の実施の形態３に係る電動送風機の要部断面図である。 本発明の電動送風機を用いた電気掃除機の概略構成図である。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る電動送風機の全体構成を示す縦断面図、図２はその要部拡大図、図３はその回転ファンと補助翼の関係を示す上面図、図４は図３の要部拡大図、図５は図３のＡ−Ａ線に沿う断面をファンカバーも加えて外周側から見た展開図である。

本実施の形態の電動送風機１５は、図１及び図２のように回転ファン１と、回転ファン１をシャフト３に固定したモーター２とを備えている。

回転ファン１は、平板状の回転主板１ａと、回転主板１ａの上部に配置されて対向し、中央部に円状のファン吸気口１ｄを有し、流出側になるに従って下方に傾斜して回転主板１ａとの距離が小さくなるように形成された傘状の回転側板１ｂと、回転主板１ａと回転側板１ｂとの間に挟持された複数枚の回転翼１ｃとで構成され、モーター２のシャフト３に固定されている。

回転ファン１の外周には、複数枚の静翼５を有し、回転ファン１が吐出した気流を減速、静圧回復させるディフューザー部４が設けられ、気流をモーター２内に導く戻り風路６に連通接続されている。

また、回転ファン１とディフューザー部４を内包するとともに上部中央部にベルマウス状のファンカバー吸気口７ａを有するファンカバー７が設けられている。ファンカバー吸気口７ａは、ファン吸気口１ｄの内周に回転側板１ｂと僅かな隙間を介して入り込むように形成されている。

また、回転側板１ｂとファンカバー７との間、つまり回転側板１ｂの周縁部の上面に、回転ファン１と共に回転する複数の補助翼８が設けられている。

これを回転ファン１と補助翼８の関係を回転ファン軸線方向から示す図３の上面図に基づき更に詳述する。図３において、回転側板１ｂの奥側にある回転翼１ｃは破線で示し、手前側にある補助翼８は実線で示している。白抜き矢印は回転ファン１、補助翼８の回転方向を示している。補助翼８は、弦長が回転翼１ｃよりも短く、その外周端のファン中心からの距離、つまりモーター２のシャフト３を中心として、この中心から補助翼外周端までの距離が、回転翼１ｃのそれと同程度の径（距離）位置となるように、回転側板１ｂの周縁部に配置されている。

また、補助翼８は、回転ファン軸線方向から見た外周端の位置、つまり図３の上面図で見て外周端の位置が、回転翼１ｃの外周端近傍の回転方向後方にずれて位置するように配置されている。翼は内周から外周に向かい回転方向の後方に向かう向きに反る後向き羽根に構成されている。

次に、本実施の形態の電動送風機１５の動作について説明する。
モーター２を駆動するとシャフト３に取り付けられた回転ファン１が回転し、回転翼１ｃの仕事により、圧力は、ファン吸気口１ｄでは相対的に低く、回転ファン１の外周では相対的に高くなる。ファン吸気口１ｄから流入する空気は、図１、図２中の矢印のように軸方向から径方向に転向する。ファンカバー７とファン吸気口１ｄとの間、ファンカバー７と回転側板１ｂの外周端との間には隙間があるので、前述の圧力差により、ファンカバー７と回転側板１ｂの間をファン吸気口１ｄに向かって流れる漏れ循環流れが生じる。

補助翼８は、回転ファン１と共に回転することにより、回転翼１ｃと同様に気流を内周から外周に向ける送風機能を発現する。この流れの向きは、ファンカバー７と回転側板１ｂの間の漏れ循環流れとは逆向きであり、漏れ循環流れにとっては抵抗となるため、漏れ循環流れを低減する効果を生じる。つまり、電動送風機１５の効率を高めることができる。

図４は図３の要部を更に拡大したものである。回転翼１ｃの回転方向に向いた面を回転翼圧力面１ｃａ、対抗する面を回転翼負圧面１ｃｂと呼ぶ。また、補助翼８の回転方向に向いた面を補助翼圧力面８ａ、対抗する面を補助翼負圧面８ｂと呼ぶ。回転翼圧力面１ｃａと隣接する回転翼１ｃの回転翼負圧面１ｃｂとの間の空間である回転ファン１内部の流路では、流れは回転翼圧力面１ｃａ側に偏る。矢印Ｂは回転翼圧力面１ｃａ側から流出する流れを回転場を基準とした相対場で表している。つまり、回転ファン１からの流出は、回転翼圧力面１ｃａに沿うために、回転方向の逆方向に傾いている。そのため、回転側板１ｂとファンカバー７の間の隙間に流れ込む際の周方向位置は、必然的に回転翼１ｃの外周端よりも回転方向後方となる。

本実施の形態では、補助翼８を回転側板１ｂの周縁部の上面に配置するとともに、補助翼８の外周端の位置を、図３の上面図で見て回転翼１ｃの外周端近傍の回転方向後方にずれて位置するように配置している。このため、回転翼１ｃの回転翼圧力面１ｃａに沿って流出した流れが漏れ入るこの位置は、補助翼８の補助翼圧力面８ａとなる。このため、回転側板１ｂとファンカバー７との間の隙間に漏れ入る流れを効果的に低減することができる。

また、図３のＡ−Ａ線に沿う断面をファンカバー７も加えて外周側から見た展開図で示す図５のように、回転側板１ｂからファンカバー７に向かって延出する補助翼８は、回転方向前方に傾けても良い。補助翼８とファンカバー７との間には隙間があり、補助翼圧力面８ａから補助翼負圧面８ｂ側への回りこみ流れが発生する。補助翼８を傾けることにより、回り込み流れを低減し、空力仕事を高めることができる。その結果、補助翼８が循環漏れ流れを低減する効果をより高めることができ、送風効率が向上する。

図１、図２ではディフューザー部４を通過した気流が全て戻り風路６を通って内周側へ向きを変える形状を示しているが、静翼５の更に外周側のファンカバーに穴を設けて、モーター２の冷却に必要な流量を越える気流の一部をファンカバーの外へ逃がしても良い。この場合も、補助翼８が漏れ循環流れを低減する効果は変わらず得られる。また、流れを戻り風路６で曲げる際の損失が低減できるので、電動送風機の効率を更に向上させることができる。

付随して得られる効果について述べる。回転ファン１からの流出は、回転側板１ｂとファンカバー７との間への流入を一要因として、回転主板１ａ側よりも回転側板１ｂ側の方へ偏る。漏れ循環流れを低減することにより、回転ファン１からの流出の回転側板１ｂ側と回転主板１ａ側との間の偏りを抑制することができ、回転ファン１の外周にある静翼５への最大流入速度を低減することができる。その結果、静翼５への衝突損失が低くなり、このことからも電動送風機の効率を高めることができる。

従って、本実施の形態の電動送風機１５によれば、回転ファン１から流出し、回転側板１ｂとファンカバー７との間を通ってファン吸気口１ｄに戻る漏れ循環流れを効果的に低減することができるので、所要動力を低減でき、効率が高い電動送風機を得ることができる。また、補助翼８は、ファンカバー７と接触する構造ではないので、磨耗することがなく、高効率の効果を長期間持続して得ることができる。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２に係る電動送風機の回転ファンと補助翼の関係を示す上面図であり、図中、前述の実施の形態１のものと同一機能部分には同一符号を付してある。なお、説明にあたっては前述の図１，図４及び図５を参照するものとする。

本実施の形態の電動送風機は、回転翼１ｃの枚数よりも補助翼８の枚数を多くして（ここでは回転翼１ｃの２倍の枚数）、補助翼８が回転側板１ｂとファンカバー７との間の気流を内周から外周に向ける作用を周方向全体に亘って得られるようにした点に特徴を有し、それ以外の構成は前述の実施の形態１のものと同一であり、実施の形態１のもつ機能を全て備えているものである。

本実施の形態の電動送風機においては、回転ファン１から流出し回転側板１ｂとファンカバー７との間を通ってファン吸気口１ｄに戻る漏れ循環流れをより効果的に低減することができるので、所要動力を更に低減でき、効率が高い電動送風機を得ることができる。また、ここでも補助翼８は、ファンカバー７と接触する構造ではないので、磨耗することがなく、高効率の効果を長期間持続して得ることができる。

実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３に係る電動送風機を示す要部断面図であり、図中、前述の実施の形態１のものと同一機能部分には同一符号を付してある。なお、説明にあたっては、ここでも前述の図１，図４及び図５を参照するものとする。

本実施の形態の電動送風機は、ファンカバー７の中央の穴にファンカバースペーサー９を取り付けたものである。

これを更に詳述すると、ファンカバー７は、回転ファン１とディフューザー部４を内包し、上部中央部に円状に穴が開いており、この円状の穴にファンカバースペーサー９を周方向全体にわたって隙間なく固定保持している。ファンカバースペーサー９の中央には、ベルマウス状にファン吸気口１ｄの内周に回転側板１ｂと僅かな隙間を介して入り込んだスペーサー吸気口９ａが設けられている。ファンカバースペーサー９は、樹脂製であり、ベルマウスを形成する端部の断面を丸くするなどの加工が容易であるために、流入する気流が軸方向から径方向に転向する際の、はく離を抑制し、はく離による損失を低減して、電動送風機１５の効率を高めることができる。それ以外の補助翼８を含む構成は前述の実施の形態１のものと同一であり、実施の形態１のもつ機能を全て備えているものである。

したがって、本実施の形態の電動送風機においても、回転ファン１から流出し回転側板１ｂとファンカバー７との間を通ってファン吸気口１ｄに戻る漏れ循環流れを効果的に低減することができるので、所要動力を低減でき、効率が高い電動送風機１５を得ることができる。また、ここでも補助翼８は、ファンカバー７と接触する構造ではないので、磨耗することがなく、高効率の効果を長期間持続して得ることができる。

実施の形態４．
図８は本発明の電動送風機を用いた実施の形態４に係る電気掃除機を示す概略構成図である。なお、説明にあたっては、前述の図１を参照するものとする。

本実施の形態の電気掃除機は、掃除機本体１０内に、前述の実施の形態１〜３のいずれかの電動送風機１５を備えており、吸引口１１から延長パイプ１２、蛇腹ホース１３を介して気流と共に塵埃を吸引し、吸引した塵埃を集塵ボックス１４内の紙パック内に空気から分離して溜めるものである。
電動送風機１５は、回転ファン１から流出し回転側板１ｂとファンカバーとの間を通ってファン吸気口１ｄに戻る漏れ循環流れを低減した効率が高いものである。
よって本実施の形態の掃除機では、効率が高い掃除機を実現できる。

本実施の形態の電気掃除機は、前述の補助翼８を有する電動送風機１５を用いているので、回転ファン１から流出し回転側板１ｂとファンカバー７との間を通ってファン吸気口１ｄに戻る漏れ循環流れをより効果的に低減することができる。このため、送風効率が向上し、高い送風効率を長期間維持することのできる電気掃除機が得られる。

本発明の活用例として、電動送風機としては電気掃除機などの家庭用電化機器はもちろんのこと、液体用ポンプなど産業機器にも適用できる。また電気掃除機としては家庭用、業務用を問わず消費エネルギーを抑えた実用的なものが提供できる。

１ 回転ファン、１ａ 回転主板、１ｂ 回転側板、１ｃ 回転翼、１ｃａ 回転翼圧力面、１ｃｂ 回転翼負圧面、１ｄ ファン吸気口、２ モーター、３ シャフト、４ ディフューザー部、５ 静翼、６ 戻り風路、７ ファンカバー、７ａ ファンカバー吸気口、８ 補助翼、８ａ 補助翼圧力面、８ｂ 補助翼負圧面、９ ファンカバースペーサー、９ａ スペーサー吸気口、１０ 掃除機本体、１１ 吸引口、１２ 延長パイプ、１３ 蛇腹ホース、１４ 集塵ボックス、１５ 電動送風機。

Claims (7)

1. 中央部にファン吸気口を有する回転側板、この回転側板に対向する平板状の回転主板、及びこれら回転側板と回転主板との間に設けられた複数枚の回転翼、を有する回転ファンと、
   前記回転ファンがシャフトに固定されたモーターと、
   前記回転ファンが吐出した気流を減速、静圧回復させるディフューザー部と、
   前記回転ファンと前記ディフューザー部を内包し中央部に前記ファン吸気口と僅かな隙間を介して該ファン吸気口の内側に入り込んだファンカバー吸気口を有するファンカバーと、
   前記回転側板と前記ファンカバーとの間に配置されて前記回転ファンと共に回転し、弦長が前記回転翼よりも短い複数の補助翼と、
   を備えることを特徴とする電動送風機。
2. 中央部にファン吸気口を有する回転側板、この回転側板と対向する平板状の回転主板、及びこれら回転側板と回転主板との間に設けられた複数枚の回転翼、を有する回転ファンと、
   前記回転ファンがシャフトに固定されたモーターと、
   前記回転ファンが吐出した気流を減速、静圧回復させるディフューザー部と、
   前記回転ファンと前記ディフューザー部を内包し、中央に穴が開いたファンカバーと、
   前記ファンカバーの中央の穴に全周にわたり隙間なく固定保持され、中央部に前記ファン吸気口と僅かな隙間を介して該ファン吸気口の内側に入り込んだスペーサー吸気口を有する樹脂製のファンカバースペーサーと、
   前記回転側板と前記ファンカバーとの間に配置されて前記回転ファンと共に回転し、弦長が前記回転翼よりも短い複数の補助翼と、
   を備えることを特徴とする電動送風機。
3. 前記補助翼は、その回転ファン軸線方向から見た外周端のファン中心からの距離が、前記回転翼の外周端のファン中心からの距離と略一致するように、前記回転側板の周縁部に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動送風機。
4. 前記補助翼は、その枚数が、前記回転翼の枚数よりも多いことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電動送風機。
5. 前記補助翼は、その回転ファン軸線方向から見た外周端の位置が、前記回転翼の外周端近傍の回転方向後方に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電動送風機。
6. 前記補助翼は、前記回転側板から前記ファンカバーに向かって延出し、かつ回転方向前方に傾斜していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の電動送風機。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の電動送風機を用いた電気掃除機。

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