(57)【要約】【課題】遠心ファンの外周部側に設けられたデフューザの特に吐出口付近の形状を改良して低騒音化が実現可能な電動工具を提供すること。【解決手段】ギヤカバー４のファン本体１４の外周縁に対向する位置に空気吐出口４ａが形成される。ギヤカバー内であって遠心ファン１３の半径方向外方には遠心ファンを取り囲み空気吐出口に連通するディフューザ１２が設けられる。ディフューザの空気排出部１２−２付近はファン回転方向における吐出口の上流側の開口縁４ａ１に向かう形状をなす。また空気排出部付近は、吐出口に向かうに従って、遠心ファンの外縁と空気排出部付近の内周面との距離が徐々に広くなる（ｅ１＜ｅ２＜ｅ３）拡大通路をなす。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外枠体と、該外枠体内に設けられたモータと、該外枠体内に設けられ該モータの駆動軸に同軸固定されて駆動軸と共に回転する遠心ファンと、該駆動軸に連結された出力部とを備え、該遠心ファンは、円板状のファン本体と、該モータの軸方向に沿う空気を該ファン本体の半径方向外方に流すために該ファン本体の所定半径位置から外周縁まで延び該ファン本体の周方向に沿って所定ピッチで形成された複数の羽根とを有する電動工具において、
該外枠体において、該ファン本体の外周縁に対向する位置には空気吐出口が形成され、
該外枠体内であって該遠心ファンの半径方向外方には該遠心ファンを取り囲むように該空気吐出口に連通するディフューザが設けられ、
該ディフューザの空気排出部付近はファン回転方向における該吐出口の上流側の開口縁に向かう形状をなすと共に、該空気排出部付近は、該吐出口に向かうに従って、該遠心ファンの外縁と該空気排出部付近の内周面との距離が徐々に広くなる拡大通路をなしていることを特徴とする電動工具。
【請求項２】
該遠心ファンの周方向における該拡大通路部の幅は、該遠心ファンの羽根間隔の１〜３倍であることを特徴とする請求項１記載の電動工具。
【請求項３】
該拡大通路部は、該空気排出部付近のディフューザの肉厚を該吐出口に向かって徐々に薄くするように該内周面側をテーパ状にして提供され、該拡大通路部の排出端は、該吐出口のうちファン回転方向における上流側の該開口縁に繋がっていることを特徴とする請求項１乃至２記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は単一方向回転の遠心ファンを備えた電動工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動工具の小型化、高出力化、低騒音化の要求から、小型で冷却能力が高く、騒音の小さいモータ冷却ファン及びファン周辺の開発の必要性が高まっている。そこで風量増加と騒音低減を目的として、羽根の形状の最適化が提案されている。（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１５３１９４号公報
【０００４】
図４、図５に示されるように、特許文献１記載の冷却ファン１１３の複数の羽根１１５は、空気をファン本体１１４の半径方向外方に排出するために、ファン本体１１４の一面側においてファン本体１１４の所定半径位置から外縁まで延び、ファン本体１１４の周方向に沿って所定ピッチで配列され、一面側から図示せぬ駆動軸の軸方向に突出して設けられている。
【０００５】
冷却ファン１１３を回転させると、遠心作用により空気にエネルギが与えられ，空気は、羽根１１５の内端である入口部より羽根１１５およびファンガイド１１１により形成された風路を通過して羽根１１５の外周部である出口部より半径方向外方に排出される。
【０００６】
ここで冷却ファン１１３は、羽根１１５をファン本体１１４の所定半径位置から半径方向外方に延びる方向に対し回転方向と逆方向の傾斜を設けている。これはファン回転時の騒音は一般に流速に寄与するものが多く、流体騒音は流速の６乗に比例すると言われていることから、ファン回転時にファン内部の羽根１１５間を通過する流速をファンの回転周速度よりもを遅くすることで低騒音化を図るためである。また、羽根１１５のファン本体１１４からの突出長は、ファン回転時において羽根の内径側頂点から外周側まで流速が等しくなるかもしくは徐々に遅くなるように設定されている。具体的には、各羽根間のファン本体１１４周方向の間隔Ｌと羽根１１５の突出長ｈの積からなる面積と、直径Ｄとの積が各半径位置においてほぼ等しくすることにより騒音を低減している。即ち、図１２に示されるように、Ｌ×ｈ×Ｄが一定となるようにして、円滑に冷却風が流れて騒音低減の効果が発揮される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記した先行技術１記載の遠心ファン１１３を、電動工具の外枠体内に配置したとき、図示せぬモータを回転させると、遠心ファンの回転により図示せぬ外枠体とモータとの間を空気が軸方向に流れ、羽根の内端である入口部より羽根およびファンガイドにより形成された風路を通過して羽根の外周部である出口部より半径方向外方に排出される。よって外枠体において、ファン本体の外周縁に対向する位置に空気吐出口を形成するのが、省スペースの観点から有利である。しかし上記した先行技術１記載の遠心ファンは、風量増と騒音低減は実現できるが、かような遠心ファンと吐出口との位置関係により、外枠体外部から遠心ファンを直接臨むことができ、音源である遠心ファンを遮音することができない。よって更なる低騒音化を行うにあたっては遠心ファン単体による改良には限界がある。
【０００８】
そこで本発明は、遠心ファンの外周部側に設けられたデフューザの特に吐出口付近の形状を改良して低騒音化が実現可能な電動工具を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、外枠体と、該外枠体内に設けられたモータと、該外枠体内に設けられ該モータの駆動軸に同軸固定されて駆動軸と共に回転する遠心ファンと、該駆動軸に連結された出力部とを備え、該遠心ファンは、円板状のファン本体と、該モータの軸方向に沿う空気を該ファン本体の半径方向外方に流すために該ファン本体の所定半径位置から外周縁まで延び該ファン本体の周方向に沿って所定ピッチで形成された複数の羽根とを有する電動工具において、該外枠体において、該ファン本体の外周縁に対向する位置には空気吐出口が形成され、該外枠体内であって該遠心ファンの半径方向外方には該遠心ファンを取り囲むように該空気吐出口に連通するディフューザが設けられ、該ディフューザの空気排出部付近はファン回転方向における該吐出口の上流側の開口縁に向かう形状をなすと共に、該空気排出部付近は、該吐出口に向かうに従って、該遠心ファンの外縁と該空気排出部付近の内周面との距離が徐々に広くなる拡大通路をなしている電動工具を提供している。
【００１０】
ここで、該遠心ファンの周方向における該拡大通路部の幅は、該遠心ファンの羽根間隔の１〜３倍であるのが好ましい。また該拡大通路部は、該空気排出部付近のディフューザの肉厚を該吐出口に向かって徐々に薄くするように該内周面側をテーパ状にして提供され、該拡大通路部の排出端は、該吐出口のうちファン回転方向における上流側の該開口縁に繋がっているのが好ましい。
【００１１】
【発明実施の形態】
本発明の電動工具を研削工具（ディスクグラインダ）に適用した実施の形態について、図１乃至図３に基づき説明する。図１はディスクグラインダ１の全体構造を示しており、後方よりテールカバー２、モータハウジング３、ギヤカバー４の順に接続されて外枠体を構成する。テールカバー２の後端部には吸気口２ａが形成されている。モータハウジング３内には駆動軸５を有するモータ６が収納され、またモータハウジング３とモータ６との間は環状の空間が提供される。モータ６の前方にはファンガイド１１がモータハウジング３に固定されている。
【００１２】
ギヤカバー４内であってファンガイド１１の前方には、遠心ファン１３が駆動軸５に固定されて駆動軸５と共に回転可能に設けられている。またギヤカバー４において、遠心ファン１３の半径方向外方位置には、空気吐出口４ａが形成されている。ギヤカバー４内において、遠心ファン１３の半径方向外方の周囲を取り囲むように、空気吐出口４ａに連通するディフューザ１２が設けられている。
またギヤカバー４内には駆動軸５に固定されたピニオンギヤ７と出力部たる出力軸９に固定されたギヤ８を含む動力伝達機構が配置され、ピニオンギヤ７がギヤ８と噛合して、モータ６の回転を出力軸９に伝達している。そして出力軸９には研削部材１０が固定されている。
【００１３】
モータ６の駆動軸５が回転すると、ピニオンギヤ７とギヤ８の噛合により出力軸９に回転が伝達され，出力軸９に取付けられた研削部材１０が回転して研削作業が行なわれる。このとき、駆動軸５に固着された遠心ファン１３の回転により、テールカバー２の吸気口２ａよりａ１、ａ２のように冷却風が導入される。その後モータハウジング３とモータ６により形成された風路ｂを通過し、遠心ファン１３の内径部より半径方向外方に冷却風が流れ、冷却風はディフューザ１２の内周面に沿って流れて吐出口４ａに至り外部に流出して、モータ６が冷却される。
【００１４】
図２はギヤカバー４内部の遠心ファン１３が設置されているファン室１６の部分断面図であり、上述した吐出口４ａはファン室１６に開口している。遠心ファン１３は矢印Ａで示す方向に回転する。遠心ファン１３は、円板状のファン本体１４と、ファン本体１４に一体に設けられた複数の羽根１５を有する。複数の羽根１５は、モータ６の軸方向に沿う空気をファン本体１４の半径方向外方に流すためにファン本体１４の所定半径位置から外周縁まで延びファン本体１４の周方向に沿って所定ピッチで形成されている。そして羽根１５は、ファン本体１４の所定半径位置から半径方向外方に延びる方向に対し回転方向Ａと逆方向に傾斜している。
【００１５】
ディフューザ１２は断面が略円形をなしているが、その空気排出部１２―２付近は吐出口４１ａのうちファン回転方向における上流側の開口縁４ａ１に向かう形状をなすと共に、空気排出部１２―２付近は、吐出口４ａに向かうに従って、遠心ファンの外縁と空気排出部付近のディフューザ１２の内周面との距離が徐々に広くなる拡大通路をなしている（ｅ１＜ｅ２＜ｅ３）。詳細には、該空気排出部付近のディフューザの肉厚が吐出口４ａに向かって徐々に薄くなるように、ディフューザ内周面側がテーパ加工され、拡大通路部の排出端は、吐出口４ａのうちファン回転方向における上流側の開口縁４ａ１に繋がっている。
【００１６】
遠心ファン１３が矢印Ａ方向に回転していると、吐出口４ａのうち回転方向下流側の開口縁４ａ２側にあるディフューザ部分（１２−１）と遠心ファン１３との間にある空気の圧力がファン室１６内では最も低く、空気排出部１２−２側にある空気の圧力が最も高い。羽根１５の外縁が吐出口４ａ上に至ったときに、ディフューザ１２が存在しなくなるので、圧力が急激に開放されて、騒音の原因となるが、上述した実施の形態によれば、空気排出部１２―２において、徐々に通路の断面積が吐出口に向かって拡大していくので、その分流速を低下させることができ、羽根１５の外縁が吐出口４ａ上に至ったときの圧力の急変の度合いを低下できる。
【００１７】
また、ディフューザ１２の排出端は、吐出口４ａのうちファン回転方向における上流側の開口縁４ａ１に繋がっているので、吐出口４ａの開口面積を最大限利用することができる。具体的には、ディフューザ１２の排出端側の肉厚が一定と仮定すると、空気は図３に示されるような破線部に沿って流れるため、吐出口４ａのうち図３のＸに示す領域分が活用されないこととなり、その分排出効率が低下することになるが、上述した構成により、空気は吐出口４ａの上流側開口縁４ａ１を通過でき、風量の低下をもたらすことがなくなり、モータ６を効率的に冷却することができる。
【００１８】
また、遠心ファン１３の周方向におけるディフューザ１２が規定する排出部１２−２側の拡大通路部の幅（ファン本体周方向における幅）ｆ１は、遠心ファンの羽根間隔ｆ２の１〜３倍である。
これは、ｆ１がｆ２よりも小さいと、ディフューザ１２の排出端側における内周面の傾斜が急激過ぎ、また、ｆ１がｆ３の３倍を越えると、ディフューザ１２の肉厚が一定の場合と同様となり、いずれの場合も羽根１５の外縁がディフューザを通過した直後で吐出口４ａ上に至ったときの圧力の急変の問題を解決できなくなるからである。
【００１９】
ディフューザ排出端部の通路断面積が徐々に広がっている本実施の形態による場合（ｅ３−ｅ１＝１．５ｍｍ）と、図３の破線に示すように排出端部の通路断面積が一定の場合の騒音値を表１に比較した。広げ幅ｆ１は羽根間隔ｆ２と同じであった。なお表１において、全体騒音とは、可聴帯域である０〜２０ｋＨｚにおける騒音であり、羽根成分騒音とはピーク音を発生する１４ｋＨｚにおける騒音である。
【表１】
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表１から明らかなように、本実施の形態におけるディスクグラインダは、全体騒音、羽根騒音共に騒音を低下できることが判る。
【００２０】
本発明による電動工具は上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変更が可能である。例えば、電動工具はディスクグラインダに限定されず、切断工具や電動ドリル、ネジ締め機などに適用可能である。また、羽根間隔ｆ２が羽根毎に異なる不等ピッチファンにした場合でも、拡大通路部の幅ｆ１を羽根平均間隔の１〜３倍に設定すると圧力上昇の緩和を最適に行うことができ騒音が低下できる。
【００２１】
【発明の効果】
請求項１記載の電動工具によれば、外枠体においてファン本体の外周縁に対向する位置に空気吐出口が形成され、外枠体内であって遠心ファンの半径方向外方には遠心ファンを取り囲むように空気吐出口に連通するディフューザが設けられ、ディフューザの空気排出部付近はファン回転方向における吐出口の上流側の開口縁に向かう形状をなすと共に、空気排出部付近は、吐出口に向かうに従って、遠心ファンの外縁と空気排出部付近の内周面との距離が徐々に広くなる拡大通路をなしているので、遠心ファンが発生させる圧力上昇を風吐出口近傍で緩和させ、騒音を低下させることができる。
【００２２】
請求項２記載の電動工具によれば、遠心ファンの周方向における該拡大通路部の幅は、該遠心ファンの羽根間隔の１〜３倍に設定されているので、圧力上昇の緩和を最適に行うことができ、効率よく騒音を低下させることができる。
【００２３】
請求項３記載の電動工具によれば、拡大通路部は、空気排出部付近のディフューザの肉厚を吐出口に向かって徐々に薄くすることにより提供されるので、簡単な機械加工にて所望のディフューザ形状を得ることができ、また、拡大通路部の排出端は、吐出口のうちファン回転方向における上流側の開口縁に繋がっているので、吐出口の開口面積を最大限生かすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による電動工具を研削工具に適用した実施の形態を示す部分断面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったギヤカバー内部の遠心ファンが設置されているファン室の部分断面図であり、ディフューザの形状を説明した図。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったギヤカバー内部の遠心ファンが設置されているファン室の部分断面図であり、ディフューザの吐出口付近の形状を説明した図。
【図４】従来の遠心ファンの部分正面図。
【図５】従来の遠心ファンの部分断面図。
【符号の説明】
２：テールカバー、  ２ａ：吸気口、  ３：モータハウジング、  ４：ギヤカバー、  ４ａ：吐出口、  ５：駆動軸、  ６：モータ、  １１；ファンガイド、１２：ディフューザ、  １３：遠心ファン  １４：ファン本体、１５：羽根、１６：ファン室
【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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