(57)【要約】【課題】電動送風機から発生する耳障り音の周波数を高周波域にシフトさせ、耳障り音の低減を図った電動送風機及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。【解決手段】電機子巻線２２、軸５３、及び整流子５２を有する電機子５１と、電機子５１の一端に固定され複数枚のブレード８３を有し、外周に空気吹き出し用の吹き出し口４０を設けたインペラ１１と、インペラ１１の吹き出し口４０からの吹き出し風を整流するエア−ガイド１０と、インペラ１１およびエアーガイド１０の外周を覆うケーシングとを備え、インペラ１１を形成するブレード８３の回転方向側面８３ａの最外周端部８３ｂ形状は複数段の階段形状を有しており、階段形状を形成する最外周端部８３ｂから回転方向側面８３ａに沿ったブレード側面形状は軸中心に向って徐変する傾斜面８９ａ，８９ｂを設けてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線、軸、及び整流子を有する電機子と、前記電機子の一端に固定され複数枚のブレードを有し、外周に空気吹き出し用の吹き出し口を設けたインペラと、前記インペラの吹き出し口からの吹き出し風を整流するエア−ガイドと、前記インペラおよび前記エアーガイドの外周を覆うケーシングとを備え、前記インペラを形成する前記ブレードの最外周端部の形状は複数段の階段形状を有しており、前記階段形状を形成する最外周端部から回転方向側面に沿ったブレード側面形状は軸中心に向って徐変する傾斜面を設けてなる電動送風機。
【請求項２】
前記ブレードの最外周端部における前記階段形状の最上段の端部は、他の段の端部よりも軸と平行となる高さ方向の長さを長く形成してなる請求項１記載の電動送風機。
【請求項３】
最外周端部からブレードの回転方向側面に沿って徐変してなる傾斜面は、各段の傾斜面が略平行になるように構成されている請求項１，２のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項４】
ブレードの回転方向側面とは反対側側面の最外周端部にブレードとは別の部材を貼り合せ、前記部材を含めた最外周端部で階段形状を形成してなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機と、前記電動送風機の吸引力によって塵埃を捕集する集塵室とを備えた電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動送風機及びそれを用いた電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気掃除機に用いる電動送風機としては特許文献１のようなものがある。この種の電動送風機１９は、図１０に示されるような構造になっており、ファン部３１とモータ部３２とで構成される。モ−タ部３２の電機子５１は整流子５２、電機子巻線２２を有し、電機子巻線２２は電機子コアー７０の外周に巻かれている。また、電機子５１はモ−タの軸５３の両端に軸受４が圧入され、この軸受４を負荷側ブラケット５と反負荷側ブラケット６にて支持している。金属製のブラシホルダ−７はカ−ボンブラシ８を内蔵しており、反負荷側ブラケット６にて保持される。界磁巻線２３は界磁コアー７２の外周に巻かれている。
【０００３】
ファン部３１のエア−ガイド１０は負荷側ブラケット５と、負荷であり吸引風や吹き出し風発生させるインペラ１１との間に形成され、インペラ１１の上方はケーシング１２で覆われている。インペラ１１は、複数枚のブレード８３を有し、座金１４及びナット１５により軸５３に固定され、電機子５１の軸５３とともに回転する。
【０００４】
エア−ガイド１０は、負荷側ブラケット５に固定しており、負荷側ブラケット５と反負荷側ブラケット６もネジ（図示せず）等にて固定してある。樹脂製のタイトキャップ１６は、ケーシング１２の吸気口を形成するものであり、ケーシング１２中央部へは溶着等で固定しており、インペラ１１の吸込口とタイトキャップ１６は接触することで、タイト性を確保している。
【０００５】
このような構造で電動送風機１９は構成されており、作用としてはインペラ１１が回転することによって発生する吹き出し風が、インペラ１１の吹き出し口４０外周に設けた整流用のエア−ガイド１０を通過した後、モ−タ部３２の電機子５１、界磁巻線２３を冷却し、反負荷側ブラケット６を通過して後方に排気される。
【０００６】
そして、この電動送風機１９が組み込まれた電気掃除機は、図１１のような構造となっていた。電気掃除機本体６１（以下、本体と称す）は中央部に設けられた格子隔壁５３により集塵室８１とモ−タ室８２に分けられており、集塵室８１には紙袋５４、モ−タ室８２には電動送風機１９が備えつけられている。本体６１には接続パイプ６０、ホ−ス５９、先端パイプ５８、延長管５７、ノズル５６が接続されている。そして、電動送風機１９が吸引風を発生させ、電動送風機１９の吸引力によりノズル５６から集められたゴミは、延長管５７、先端パイプ５８、ホ−ス５９、接続パイプ６０を順に通り、集塵室８１の紙袋５４に集められる。
【特許文献１】特開平７−６３１９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電動送風機１９では、高い吸引力を発生させるために、インペラを高速で回転させている。そのため、インペラの風切り音が高い周波数の耳障りな音となっていた。この耳障り音は３〜５ＫＨｚの周波数範囲になることが多く、人にとって最も耳障りな周波数領域であることが問題にされていた。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するもので、電動送風機から発生する耳障り音の周波数を高周波域にシフトさせ、耳障り音の低減を図った電動送風機及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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、電機子巻線、軸、及び整流子を有する電機子と、前記電機子の一端に固定され複数枚のブレードを有し、外周に空気吹き出し用の吹き出し口を設けたインペラと、前記インペラの吹き出し口からの吹き出し風を整流するエア−ガイドと、前記インペラおよび前記エアーガイドの外周を覆うケーシングとを備え、前記インペラを形成する前記ブレードの最外周端部の形状は複数段の階段形状を有しており、前記階段形状を形成する最外周端部から回転方向側面に沿ったブレード側面形状は軸中心に向って徐変する傾斜面を設けてなる。これによって、見かけ上のブレード枚数を倍増して、電動送風機から発生する耳障り音の周波数を倍増させて高周波域にシフトさせることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電動送風機は、見かけ上のブレード枚数を倍増して、電動送風機から発生する耳障り音の周波数を倍増させて高周波域にシフトさせることができ、耳障り音の低減を図った電動送風機及びそれを用いた電気掃除機を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、電機子巻線、軸、及び整流子を有する電機子と、前記電機子の一端に固定され複数枚のブレードを有し、外周に空気吹き出し用の吹き出し口を設けたインペラと、前記インペラの吹き出し口からの吹き出し風を整流するエア−ガイドと、前記インペラおよび前記エアーガイドの外周を覆うケーシングとを備え、前記インペラを形成する前記ブレードの最外周端部の形状は複数段の階段形状を有しており、前記階段形状を形成する最外周端部から回転方向側面に沿ったブレード側面形状は軸中心に向って徐変する傾斜面を設けてなる電動送風機としたことにより、見かけ上のブレード枚数を倍増して、電動送風機から発生する耳障り音の周波数を倍増させて高周波域にシフトさせることができ、耳障り音の低減を図った電動送風機を提供することができるものである。
【００１２】
第２の発明は、第１の発明において、ブレードの最外周端部における階段形状の最上段の端部は、他の段の端部よりも軸と平行となる高さ方向の長さを長く形成してなることで、ブレードの先端とエアーガイド入口との間にできる隙間を少なくし、吸込み仕事率等の性能が低下することを最低限に抑えつつ、耳障り音の低減を図った電動送風機を提供することができるものである。
【００１３】
第３の発明は、第１、２のいずれか１つの発明において、最外周端部からブレードの回転方向側面に沿って徐変してなる傾斜面は、各段の傾斜面が略平行になるように構成されていることにより、傾斜面の違いによる性能低下を抑えつつ、耳障り音の低減を図った電動送風機を提供することができるものである。
【００１４】
第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明において、ブレードの回転方向側面とは反対側側面の最外周端部にブレードとは別の部材を貼り合せ、前記部材を含めた最外周端部で階段形状を形成してなることにより、階段形状を成す部分の高さを確保して、傾斜面の数を増すことが可能であるため、耳障り音の周波数をより高い周波数にシフトさせて、より耳障り音の低減を図った電動送風機を提供することができるものである。
【００１５】
第５の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明における電気掃除機と、前記電動送風機の吸引力によって塵埃を捕集する集塵室とを備えた電気掃除機とすることにより、電気掃除機の耳障り音の低減を図ることができる。
【００１６】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態に係る電動送風機について、図面に沿って説明する。従来の技術と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００１７】
先ず、代表的なインペラについて説明する。図８は、代表的なインペラの分解図であり、図８に示すようにインペラ１１は、インデューサ８７を中心に配置し、回転方向に湾曲したブレード８３の複数枚をその周囲に配置し、その状態でブレード８３及びインデューサ８７の上下からプレート８２と、プレート８１とで挟持して構成される。そして、インペラ１１の中心の穴８８に電機子の軸５３を挿入した状態でネジ止めされて固定される。
【００１８】
複数のブレード８３、プレート８２及びプレート８１は、アルミニウム板などをプレス加工して作製され、複数のブレード８３をプレート８２、プレート８１の間に挟持し、ブレード８３に設けられたカシメ部８４をプレート８２、プレート８１に対向して設けた挿入穴８５に挿入して仮組みした後、カシメ部８４を押し潰すことで固定を図っている。なお、中心部分に配置された３次元形状のインデューサ８７は、インペラ１１の吸引口近傍での整流効果を向上するためものであり、必ずしも必要ではない。
【００１９】
図９は、プレート８１上に複数枚のブレード８３を配置した状態の上面図であり、同図において、電機子５１の軸５３を中心に、同図中の矢印で示す回転方向に回転方向側面８３ａが位置するように複数のブレード８３がプレート８１上に配置されており、電機子５１に連結された軸５３の回転に応じて矢印方向に回転する。外気を取り込む電動送風機１９の吸気口（図示せず）は、ブレード８３が配置された領域より内側に位置する。そして、インペラ１１が回転すると、インペラ１１内部の空気が各ブレード８３の回転に後押しされながら回転し、遠心力によってプレート８１及びインペラ１１の外周方向に押し出され、外周に在る吹き出し口４０から吹き出し風となって出力される。これにより、矢印Ｗで示す方向の吹き出し風を発生することができる。
【００２０】
この時、インペラ１１の回転によって風切り音が発生し、この風切り音は人間にとって耳障りな音となる。この耳障り音は、実際に風を切るブレード８３の枚数（Ｚ）と風を切る回数となる回転数（Ｎ）との積（Ｎ×Ｚ）で計算することができる。例えば図９に示すようなインペラ１１が、矢印の回転方向に４５０００ｒｐｍで回転している場合は、実際に風を切るブレード８３の枚数（Ｚ＝６枚）と、１秒当たりに風を切る回数となる回転数（Ｎ＝４５０００／６０）の積（Ｎ×Ｚ＝６×（４５０００／６０））となり、インペラの回転音の周波数は４．５ＫＨｚとなる。
【００２１】
このような周波数の回転音は、人間の耳では非常に敏感に感じる周波数帯に当たり、聴感上で非常に耳障りに感じる。それを回避して回転音の周波数を高める方法として、インペラ１１のブレード８３の枚数を増やす方法が考えられる。しかしながら、ブレード８３の枚数を大幅に増やすと、ファン部の損失が増加し、効率が低下してしまうことが問題になる。また、図９に示す上述した例のようにブレード８３を６枚で構成するものから９枚に増やしたとしても、耳障り音の周波数は６．７５ＫＨｚに高められる。しかし、その程度ではまだまだ人間の可聴域の周波数であり、人によっては耳障りに感じることも多く、十分な対策とは言えない。そこで、発明者は、ブレードの枚数を増やさなくても、インペラの回転音を高める方法を発案した。
【００２２】
以下、実施の形態に係る電動送風機の用いるブレードの構造について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施の形態に係る電動送風機に用いるブレードの最外周側の端部を拡大して示した斜視図であり、図２は同ブレードを組み込んだインペラの拡大断面図であり、図２（ａ）はインペラの外周部分を拡大した部分断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）中のＡ−Ａ断面を示す部分断面図である。
【００２４】
図１、２に示すように、ブレード８３の最外周端部８３ｂにおいて階段形状を成すように、矢印で示す回転方向に湾曲した回転方向側面８３ａに対して２つの傾斜面８９ａ，８９ｂを形成し、風切りを起こす面を３つ設けている。当初のブレード８３の厚みを有する端部の先端エッジをＰ１とし、１番目の傾斜面８９ａの先端エッジをＰ２、２番目の傾斜面８９ｂによる先端エッジをＰ３とし、先端エッジＰ２およびＰ３からブレード８３そのものの厚みにまで回復するポイントＨ２、Ｈ３までの傾斜面８９ａ，８９ｂは、アルミニウム材等からなるブレード８３を金型で押し潰すことで形状を得ているものである。
【００２５】
耳障り音の周波数は、ある定点に対して一定時間で何回風を切っているかで決まるものであるため、図３で示すように、ブレード８３の最外周端部８３ｂに段差を設けることで、先端エッジの数を増やした割合に応じて耳障り音の周波数を倍増することが可能となる。
【００２６】
例えば、図３に示すように一枚のブレード８３の最外周端部８３ｂに着目して説明をすると、ある定点をエッジＰ１が通過する瞬間が（イ）としたとき、次の段差のエッジＰ２が同じ定点を通過する瞬間が（ロ）となり、また次の段差のエッジＰ３が同じ定点を通過する瞬間が（ハ）となるため、一枚のブレード８３でも端部に設けた段差により、３枚のブレードが風を切っている現象と同じことが生じているといえる。
【００２７】
従って、ブレード端部に設けた面の数（Ｋ）を３つとした場合の耳障り音の周波数は、実際に風を切るブレード８３の枚数（Ｚ）と、ブレード端部に設けた面の数（Ｋ）と、風を切る回数となる回転数（Ｎ）との積（Ｎ×Ｋ×Ｚ）で計算されることになる。それを計算すると、（Ｎ×Ｋ×Ｚ＝６×３×（４５０００／６０）となり、風切り音の周波数は１３．５ＫＨｚとなる。この周波数の風切り音も可聴周波数の範囲内ではあるが、音の周波数が１０ＫＨｚを越えると一般的な人にはかなり聴き辛くなり、人間の耳では耳障り音がかなり低減したように感じる。すなわち、電装送風機１９から発生する耳障り音の周波数を倍増して、聴感上の音（耳障り音）を低減することが可能となる。
【００２８】
次に、その他の実施形態について図４を用いて説明する。図４はインペラの外周側から見た要部断面を示す図であり、ブレード８３そのものの厚みからなる先端エッジ（請求項における最上段の端部）Ｐ１を形成する高さ方向の長さＬ１を、１段目の傾斜面８９ａによる先端エッジ（請求項における他の段の端部）Ｐ２を形成する高さ方向の長さＬ２、２段目の傾斜面８９ｂによる先端エッジ（請求項における他の段の端部）Ｐ３を形成する高さ方向の長さＬ３より長く設定する（Ｌ１＞Ｌ２、Ｌ３）。これにより、ファン部での効率（吸込仕事率）を大幅低下させることなく、耳障り音の低下を図ることが可能となる。これは、図５に示すように、ブレード８３の各先端エッジＰ１、Ｐ２、Ｐ３と、整流を行うためのエアーガイド１０に複数枚設けられた案内翼９０の先端Ｅ０との距離は近ければ近いほど隙間が小さくなって、一般的にファン部の効率（吸込仕事率）は良くなるものであり、隙間を小さくすることによりファン部の効率の低下を防止できる。
【００２９】
更に詳述すると、ある一枚のブレード８３の先端エッジＰ１、Ｐ２及びＰ３がある一枚の案内翼９０を通過する時、ブレード８３の各先端エッジＰ１、Ｐ２及びＰ３と、案内翼９０の先端エッジＥ０との離間距離ＬＰ１、ＬＰ２及びＬＰ３が最も近くなるのは、図５に示す（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の位置の順となる。これからもわかるように、傾斜面８９ａ，８９ｂの先端エッジＰ２、Ｐ３は、ブレード８３そのものの厚みからなる先端エッジＰ１よりも、案内翼９０の先端Ｅ０までの離間距離が長くなってしまう（ＬＰ３＞ＬＰ２＞ＬＰ１）。案内翼９０の先端Ｅ０との離間距離は、大きくなるほど整流時のロスが増大するため、案内翼９０の先端Ｅ０との距離が短い先端エッジＰ１の高さＬ１を大きくすることで、ファン部の効率低下を抑えることが可能となる。
【００３０】
図６は、ブレードの最外周側の端部を拡大した上面図であり、図６に示すように、Ｐ２−Ｈ２で示す傾斜面８９ａとＰ３−Ｈ３で示す傾斜面８９ｂとを略平行にすることで、ファン部での効率低下を最小限に抑えることができる。仮に、この傾斜面８９ａと８９ｂとが略平行でなかった場合、傾斜面８９ａと傾斜面８９ｂで角度が異なってしまうため、ブレード８３の動きに空気の流れが追従できない剥離現象が生じたり、乱流現象が発生したりする要因となり、結果的に効率が低下してしまう。従って、Ｐ２−Ｈ２の傾斜面とＰ３−Ｈ３の傾斜面を略平行にすることで、剥離現象や乱流現象を抑えて、ファン部での効率を高く維持することが可能となる。
【００３１】
更に図７に示すように、ブレード８３における最外周側の端部の内面に、樹脂などからなるチップ部材９１を取り付け、そのチップ部材９１を含めた厚みの中で階段状の段差を設けることで、段差の数を増やすことが可能となるため、更に耳障り音の周波数域を高周波域にまで移動させることが可能となる。
【００３２】
最後に上述で示してきた電動送風機１９を図１１に示す本体６１に組み込んだ場合には、耳障り音の解消を図った電動送風機の搭載が可能となるため、電気掃除機の耳障り音の低減を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる電動送風機は、防音材の追加などにより耳障り音低減対策を施す必要がなくなるため、床移動型交流掃除機にかかわらず、製品の小型化が必要とされるハンディー型や、縦型、又は直流充電式掃除機等の用途にも使用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係るブレードの最外周端部の拡大斜視図
【図２】同ブレードを組み込んだインペラの拡大部分断面図（ａ）同インペラの外周部分を拡大した部分断面図、（ｂ）図２（ａ）中のＡ−Ａ断面を示す断面図
【図３】同インペラの拡大部分断面図における定点移動図（イ）定点をエッジＰ１が通過する瞬間を示す図、（ロ）定点をエッジＰ２が通過する瞬間を示す図、（ハ）定点をエッジＰ３が通過する瞬間を示す図
【図４】同ブレードを組み込んだインペラのＬ１を長く設けた場合の拡大部分断面図
【図５】同ブレードの案内翼との距離に関する部分拡大図
【図６】同ブレードの傾斜面を略平行とした場合の部分拡大図
【図７】同ブレード先端にチップを設けた場合の最外周端部の拡大斜視図
【図８】一般的なインペラの組み立て部品分解図
【図９】一般的なインペラ内部の平面図
【図１０】従来例における電動送風機の部分断面図
【図１１】従来例における電気掃除機の断面図
【符号の説明】
【００３５】
１０    エアーガイド
１１    インペラ
１２    ケーシング
１９    電動送風機
３２    モータ部
５１    電機子
５３    軸
８１，８２  プレート
８３    ブレード
８３ａ  回転方向側面
８９ａ，８９ｂ  傾斜面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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