JP2008121650A - 電動送風機およびそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】インペラ内の流路における渦流を抑制して送風効率の向上を図るとともに、組み立ての容易化を図った電動送風機を提供することを目的とする。
【解決手段】インペラ２を構成する少なくとも前面シュラウド４とブレード６との接合部には、接合部に沿って湾曲部１６（すなわちフィレット部）を設け、湾曲部１６を前面シュラウド４とブレード６の間で挟持する構成としたものである。これによって、インペラ２内の流路における渦流は湾曲部１６により抑制することができ送風効率の向上を図ることができるとともに、インペラ組み立て時に湾曲部１６も同時に挟持されて組み立てられるものであり、組み立ての容易化も図ることができるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、送風効率を向上させた電動送風機およびそれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来、電動送風機のインペラは、吸気口を有する前面シュラウドと、前面シュラウドと間隔をおいて配される後面シュラウドと、前面シュラウドおよび後面シュラウドによって挟持される複数枚のブレードを有し、前面シュラウド、後面シュラウドおよびブレードはかしめ加工により一体的に固定されている。

そして、送風効率の向上を図るために、インペラを覆うケーシングとインペラ入口部との隙間や前面シュラウドとブレードとの隙間を小さくするようにした電動送風機（例えば、特許文献１参照）や、インデューサを内蔵したインペラでは、インデューサ案内翼の前面シュラウドと密接する箇所の先端に細いリブを設けて圧接して、インデューサ案内翼と前面シュラウドの隙間を減らすようにした電動送風機（例えば、特許文献２参照）が知られている。
特開平８−２９６５８９号公報 特開２０００−１７９４９１号公報

しかしながら、前記従来の構成では、いずれも隙間対策にすぎず、インペラ内の流路における渦流を抑制して送風効率の向上を図るものではない。すなわち、インペラ内の流路の断面形状は、前面シュラウド、後面シュラウドおよび両シュラウド間のブレードによって囲まれ略矩形状をしている。このため、インペラの回転駆動により、インペラ内の流路を流れる気流は、ブレード間を流れる外周方向の１次流れと、これと直交する垂直方向の２次流れとなり、これら１次、２次流れが乱れて略矩形状の流路四隅に小さな渦流が生じ、これにより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、インペラ内の流路における渦流を抑制して送風効率の向上を図るとともに、組み立ての容易化を図った電動送風機およびそれを用いた電気掃除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、インペラを構成する少なくとも前面シュラウドとブレードとの接合部には、接合部に沿って湾曲部（すなわちフィレット部）を設け、湾曲部を前面シュラウドとブレードの間で挟持する構成とした電動送風機とするものである。

これによって、インペラ内の流路における渦流は湾曲部により抑制することができ送風効率の向上を図ることができるとともに、インペラ組み立て時に湾曲部も同時に挟持されて組み立てられるものであり、組み立ての容易化も図ることができるものである。

また、この電動送風機を用いた電気掃除機は、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。

本発明の電動送風機およびこれを用いた電気掃除機は、送風効率の向上と組み立ての容易化が図れるものである。

第１の発明は、電動機により回転駆動されるインペラは、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間隔をおいて配される後面シュラウドと、前記前面シュラウドおよび前記後面シュラウドによって挟持される複数枚のブレードを有し、前記前面シュラウド、後面シュラウドおよびブレードを一体的に固定するとともに、少なくとも前記前面シュラウドと前記ブレードとの接合部には、接合部に沿って湾曲部を設け、前記湾曲部を前記前面シュラウドと前記ブレードの間で挟持する構成とした電動送風機とするものである。これによって、インペラ内の流路における渦流は湾曲部により抑制することができ送風効率の向上を図ることができるとともに、インペラ組み立て時に湾曲部も同時に挟持されて組み立てられるものであり、組み立ての容易化も図ることができるものである。

第２の発明は、特に、第１の発明において、前面シュラウドの吸気口近傍の内部に、山形のハブとこのハブから略放射状に形成されブレードに接続される複数枚の案内翼を有するインデューサを設け、湾曲部を前面シュラウドとブレードおよび案内翼との接合部の少なくとも一方の接合部に沿って設けたことにより、インデューサの案内翼を含めたインペラ内の流路の一部に湾曲部が形成され、インペラ内の流路における渦流を抑制することができ、同時に組み立ての容易化も図ることができるものである。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、複数の湾曲部はこれを円環状に連結して一体化し円環状湾曲部としたことにより、個々の湾曲部が分散せずに組み立てを容易に行うことができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、湾曲部はブレードの突起かしめ部で共締めされる構成としたことにより、湾曲部を簡易にかつ強固に正確な位置に固定することができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、湾曲部を前面シュラウドに取り付け、その後に前面シュラウドとブレードの間で挟持する構成としたことにより、これまでのインペラ組み立て工程と同様に行うことが可能で、さらには前面シュラウドと湾曲部との隙間を少なくし、両者間を空気が漏れて送風効率が低下することを抑えることができる。

第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、湾曲部はインペラの回転方向後方に翼倒れ支え部を設けたことにより、ブレードまたは／およびインデューサの案内翼が翼倒れ支え部により全般に渡り支えられ、高速回転から発生する遠心力により、特に、ブレードまたは／およびインデューサの案内翼の入口先端部付近が倒れて変形することを防ぐことができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、湾曲部はその一部を変形可能とし前面シュラウドとブレードの間での挟持時に変形して少なくともブレードと前面シュラウドのいずれか一方と密着する構成としたことにより、湾曲部とブレードまたは／および前面シュラウドが圧接され、隙間を空気が漏れることによる送風効率の低下を防ぐとともに、湾曲部とブレードまたは／および前面シュラウドとの隙間に空気が入り込んで流れが乱れることで送風効率が低下することも防ぐことができる。

第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、湾曲部はインペラの吸気口からインペラの外周部のほぼ全域に渡って設けたことにより、流路内全域で送風効率を高めることができ、さらに湾曲部を固定する部分の数が増えるので、より強固に固定することができる。

第９の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、前面シュラウドに湾曲部をはめ込むはめ込み部を設け、湾曲部と前面シュラウドとの境界部に段差をなくしたことにより、湾曲部と前面シュラウドとの境界部に段差が生じることなく、かつインペラの流路断面積を広げることが容易である。

第１０の発明は、特に、第１〜第９のいずれか１つの発明の電動送風機を有する電気掃除機としたことにより、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。

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。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２は、本発明の実施の形態１における電動送風機を示している。

図に示すように、本実施の形態における電動送風機は、電動機１と、電動機１に接続し回転駆動されるインペラ４とを備え、インペラ４は、吸気口３を有する前面シュラウド４と、前面シュラウド４と間隔をおいて配される後面シュラウド５と、前面シュラウド４および後面シュラウド５によって挟持される複数枚のブレード６を有し、前面シュラウド４、後面シュラウド５およびブレード６をかしめ加工により一体的に固定している。さらに、少なくとも前面シュラウド４とブレード６との接合部には、接合部に沿って連続して湾曲した湾曲部（フィレット部）１６を設け、湾曲部１６を前面シュラウド４とブレード６の間で挟持する構成としたものである。

前記前面シュラウド４、後面シュラウド５およびブレード６は、本実施の形態では板金製としているものであり、この場合、ブレード６の突起かしめ部１１で三者を共締めする構成としている。なお、インペラ４を構成する部材は板金製に限られるものではない。

また、電動送風機は一般的によく知られているように、インペラ４の外周に案内翼を備えたエアガイド７を有し、また、インペラ４、エアガイド７はケーシング８により覆われているものである。

以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。

電動機１に接続されたインペラ２が高速回転して、インペラ２の吸気口３から空気を吸込み、この空気流は前面シュラウド４、後面シュラウド５、そして２枚のブレード６で囲まれる内部流路を通過し、インペラ２外周部から排出される。

このとき空気流は、内部流路を吸気口３からインペラ２外周方向へ進む主流（１次流れ：図１のｖ１）に加えて、インペラ２が回転していること、内部流路が曲がっていること、コリオリ力、隙間漏れにより、この主流に垂直方向の副流（２次流れ：図２のｖ２）が生じる。この２次流れｖ２は主に流路断面内を略円環状に循環する流れとなり、１次流れｖ１と合成されることで、吸気口３から吸込まれた空気流は略螺旋を描いてインペラ２外周部へ排出されることになる。

そこで、前面シュラウド４とブレード６との接合部に沿って湾曲部１６を設けているので、２次流れｖ２が湾曲部１６に沿って滑らかに流れることになる。このため、流路の湾曲部１６での２次流れｖ２の乱れがなく渦流ｖ３が抑制されるものである。そして、この湾曲部１６は、従来の組み立て工法と同様に、ブレード６の突起かしめ部１１で前面シュラウド４と共締めしている。なお、湾曲部１６は流路の四隅に設けることも可能である。

このように、本実施の形態においては、インペラ２を構成する少なくとも前面シュラウド４とブレード６との接合部には、接合部に沿って湾曲部（すなわちフィレット部）１６を設け、湾曲部１６を前面シュラウド４とブレード６の間で挟持する構成としたことにより、インペラ２内の流路の隅部に湾曲部１６が形成され、隅部での２次流れの乱れが抑制され、送風効率の向上を図ることができるとともに、インペラ２の組み立て時に湾曲部１６も同時に挟持されて組み立てられるので、強度を保ちつつ組み立ての容易化も図ることができるものである。

また、湾曲部１６をブレード６の突起かしめ部１１で共締めされる構成とすることにより、湾曲部１６を簡易でありながら強固かつ正確な位置に固定することができる。

（実施の形態２）
図３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を示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態では、複数の湾曲部１６を円環状に連結一体構成とした円環状湾曲部１８とし、この円環状湾曲部１８を、インペラ２を構成する少なくとも前面シュラウド４とブレード６との接合部に沿って挟持する構成としたものである。すなわち、突起かしめ部１１を取り付け穴１１ａ、１１ｂに通してかしめることにより、円環状湾曲部１８は前面シュラウド４とブレード６との接合部に沿って挟持されるものである。

このように、本実施の形態においては、円環状湾曲部１８とすることにより、個々の湾曲部１６が分散せずに組み立てを容易に行うことができる（図中の矢印方向に組み立てを行う）。

（実施の形態３）
図４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を示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態では、組み立ての事前に湾曲部１６（図では円環状湾曲部１８）を前面シュラウド４にピン部１１ｃで一体に取り付けておき、その後に前面シュラウド４とブレード６の間で挟持する構成としたものである。このとき、湾曲部１６の前面シュラウド４への取り付けは、仮止め程度の締結力でも構わず、最終的に組み立て後に強固に固定されるものである。取り付けピン部１１ｃを前面シュラウド４へ取り付ける際には軽い圧入でも十分な効果が得られるものである。

このように、本実施の形態においては、湾曲部１６を前面シュラウド４に取り付けておくことにより、従来のインペラ２の組み立て工程と同様に行うことが可能で、さらには前面シュラウド４と湾曲部１６との隙間を少なくし、両者間を空気が漏れて送風効率が低下することを抑えることができる。

（実施の形態４）
図５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を示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態では、湾曲部１６はインペラ２の高速回転による遠心力がブレード６にかかる方向（矢印Ｅ）の回転方向後方に矢印Ｆ方向に対する翼倒れ支え部２０を設けたものである。

このように、本実施の形態においては、翼倒れ支え部２０を設けたことにより、ブレード６が翼倒れ支え部２０により全般に渡り支えられ、高速回転から発生する遠心力により、特に、ブレードの入口先端部付近が倒れて変形することを防ぐことができる。

加えてインペラ２の回転中は、翼倒れ支え部２０にブレード６が遠心力で翼倒れ支え部２０へ密着するため、ブレード６間を空気が漏れることによる送風効率の低下を防ぐことができる。

（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５における電動送風機のインペラを示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態では、湾曲部１６はその一部を変形可能とし前面シュラウド４とブレード６の間での挟持時に変形して少なくともブレード６と前面シュラウド４のいずれか一方と密着する構成としたものである。具体的には、湾曲部１６のブレード６側の湾曲端部１６ａを変形可能とし、ブレード６には挟持時に湾曲端部１６ａと合致することにより湾曲部１６を変形させ少なくともブレード６と前面シュラウド４のいずれか一方と密着させる変形作用部６ａを設けている。

このように、本実施の形態においては、湾曲部１６はその一部を変形可能としたことにより、前面シュラウド４とブレード６の間での挟持時に湾曲端部１６ａがブレード６または／および前面シュラウド４と圧接し、隙間を空気が漏れることによる送風効率の低下を防ぐとともに、湾曲部１６とブレード６または／および前面シュラウド４との隙間に空気が入り込んで流れが乱れることで送風効率が低下することも防ぐことができる。

さらには湾曲部１６の組み立て時の不安定度合いを抑えて、さらに強固に固定することができる。

（実施の形態６）
図７は、本発明の実施の形態６における電動送風機のインペラを示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図７（ａ）に示すように、本実施の形態では、湾曲部１６を吸気口３からインペラ２外周部のほぼ全域に渡って配置している。

このことにより、流路内全域で送風効率を高めることができ、さらに湾曲部１６を固定する突起かしめ部１１の数が増えるので、より強固に固定することができる。

なお、湾曲部１６を、吸気口３近傍を除いてインペラ２外周部に集中して配することで、流速の増加した空気流に対して湾曲部１６を構成でき送風効率を高めることができる。また、ブレード６において、突起かしめ部１１の最外周箇所から外周側が湾曲部１６で押さえられ、遠心力による変形を抑制することでブレード６が前面シュラウド４の外側へ飛び出すことがない。

また、湾曲部１６を、吸気口３近傍およびインペラ２外周部を除く略中央部付近のみに集中して配し、少なくともブレード６において、突起かしめ部１１の最内周箇所および最外周箇所では湾曲部１６と挟持しないことにより、ブレード６を強固に前面シュラウド４へ固定できる。

また、湾曲部１６を、前面シュラウド４の吸気口３より内側から配することで、ベルマウスなどの滑らかに吸気する吸気形状を実現可能であり、吸気口３での流れの乱れを低減して送風効率を高めることができる。

同様に、湾曲部１６を、インペラ２外周部よりさらに外周方向へ延長することにより、ケーシング８やエアガイド７との距離を狭めて隙間を小さくすることで漏れ損失、還流による損失を抑えることもできる。

また、図７（ｂ）に示すように、前面シュラウド４に湾曲部１６をはめ込むはめ込み部２１を設けることで、湾曲部１６と前面シュラウド４との境界部２２に段差が生じることなく、かつインペラ２の流路断面積を広げることが容易である。

なお、湾曲部１６の吸気口３側およびインペラ２外周部側は、滑らかに前面シュラウド４へ接続する形状を設けることで、湾曲部１６への衝突損失を低減できる。

（実施の形態７）
図８は、本発明の実施の形態７における電動送風機のインペラを示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

図に示すように、本実施の形態では、インペラ２の吸気口３近傍内部には、山形のハブ２３と、ハブ２３から略放射状に形成し、かつインペラ２回転方向に傾斜した複数枚の案内翼１３からなるインデューサ１２を有し、さらに案内翼１３はブレード６に接続され、前面シュラウド４および前面シュラウド４とブレード６はかしめ加工により固定された構成としている。

そして、前面シュラウド４とそれぞれのブレード６かつ案内翼１３との接合部に沿って湾曲部１６を設け、湾曲部１６は前面シュラウド４とブレード６かつ案内翼１３の間で挟持される構成としたことにより、インデューサ１２の案内翼１３を含めたインペラ２内流路の略矩形の四隅にフィレットつまり湾曲形状が形成され、四隅での２次流れの乱れが抑制されるものである。

また、ハブ２３と案内翼１３は樹脂成型もしくは切削加工で作られた一体加工品であり、ハブ２３と案内翼１３との接合部には根元湾曲部２４を形成している。

その結果、流路断面の四隅に湾曲形状が形成され、流路での２次流れの乱れがさらに抑制されるものである。

さらに、湾曲部１６は高い強度を有する前面シュラウド４とブレード６の間で挟持されるので、インペラ２自体の組み立て強度を損なわずに、湾曲部１６を取り付けている。このとき強固に取り付けられた湾曲部１６がインデューサ１２の案内翼１３をもしっかりと固定しているものである。

この結果、インペラ２の吸気口３内に複雑な形状をしたインデューサ１２を有していても簡易に送風効率を高めることができ、加えてインペラ２自体の強度を保ちつつ、湾曲部１６を容易かつ強固に固定できる。

なお、湾曲部１６とインデューサ１２の案内翼１３がともに樹脂製である場合は、両者を接着、熱溶着、超音波溶着などの接合方法でより強固に固定できる。

また、実施の形態４で示した翼倒れ支え部２０を設けることにより、案内翼１３全般に渡り支えられ、高速回転から発生する遠心力により、特に、ブレード６または／およびインデューサ１２の案内翼１３の入口先端部付近が倒れて変形することを防ぐことができる。

（実施の形態８）
図９は、本発明の実施の形態８における電気掃除機を示すものである。

図に示すように、本実施の形態では、掃除機本体２５内に電動送風機２６を有し、吸引ノズル２７から空気流とともに塵埃を吸引し、集塵室２８に塵埃を蓄える。

ここで、実施の形態１〜７のいずれかに示した電動送風機を電動送風機２６として使用した電気掃除機とすることにより、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、送風効率の向上と組み立ての容易化が図れるものであるので、電気掃除機はもとより、高速回転で強度を必要とし、かつ消費エネルギーを抑える必要がある吸引装置、送風装置など、あるいは圧縮機、タービン、液体用ポンプにも適用可能である。また、この電動送風機を用いた電気掃除機は、吸引性能が高いので、特に、一般家庭などで使用される電気掃除機として有用である。

本発明の実施の形態１における電動送風機の半分を断面にして示した正面図 （ａ）同電動送風機のインペラの半断面図（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｃ）（ａ）のＢ−Ｂ断面図 本発明の実施の形態２における電動送風機のインペラの分解断面図 本発明の実施の形態３における電動送風機のインペラの分解断面図 本発明の実施の形態４における電動送風機のインペラの部分断面図 （ａ）本発明の実施の形態５における電動送風機のインペラ組み立て前の分解断面図（ｂ）同インペラ組み立て後の断面図 （ａ）本発明の実施の形態６におけるインペラの半断面図（ｂ）同インペラの他の例を示す半断面図 （ａ）本発明の実施の形態７におけるインペラの半断面図（ｂ）（ａ）のＣ―Ｃ断面図 本発明の実施の形態８における電気掃除機を示す構成図

符号の説明

１ 電動機
２ インペラ
３ 吸気口
４ 前面シュラウド
５ 後面シュラウド
６ ブレード
１１ 突起かしめ部
１２ インデューサ
１３ 案内翼
１６ 湾曲部
１８ 円環状湾曲部
２０ 翼倒れ支え部
２３ ハブ

Claims (10)

1. 電動機により回転駆動されるインペラは、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間隔をおいて配される後面シュラウドと、前記前面シュラウドおよび前記後面シュラウドによって挟持される複数枚のブレードを有し、前記前面シュラウド、後面シュラウドおよびブレードを一体的に固定するとともに、少なくとも前記前面シュラウドと前記ブレードとの接合部には、接合部に沿って湾曲部を設け、前記湾曲部を前記前面シュラウドと前記ブレードの間で挟持する構成とした電動送風機。
2. 前面シュラウドの吸気口近傍の内部に、山形のハブとこのハブから略放射状に形成されブレードに接続される複数枚の案内翼を有するインデューサを設け、湾曲部を前面シュラウドとブレードおよび案内翼との接合部の少なくとも一方の接合部に沿って設けた請求項１に記載の電動送風機。
3. 複数の湾曲部はこれを円環状に連結して一体化し円環状湾曲部とした請求項１または２に記載の電動送風機。
4. 湾曲部はブレードの突起かしめ部で共締めされる構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
5. 湾曲部を前面シュラウドに取り付け、その後に前面シュラウドとブレードの間で挟持する構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
6. 湾曲部はインペラの回転方向後方に翼倒れ支え部を設けた請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動送風機。
7. 湾曲部はその一部を変形可能とし前面シュラウドとブレードの間での挟持時に変形して少なくともブレードと前面シュラウドのいずれか一方と密着する構成とした請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動送風機。
8. 湾曲部はインペラの吸気口からインペラの外周部のほぼ全域に渡って設けた請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動送風機。
9. 前面シュラウドに湾曲部をはめ込むはめ込み部を設け、湾曲部と前面シュラウドとの境界部に段差をなくした請求項１〜７のいずれか１項に記載の電動送風機。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の電動送風機を有する電気掃除機。