(57)【要約】【課題】羽根車とファンカバーとの気密を保ちつつ機械的な損失を低減可能な電動送風機を提案する。【解決手段】電動送風機１は、円板状の第一板３１および複数の羽根５を有する遠心ファン６と、第一吸込口３２に相対する第二吸込口１２を有するとともに第二板３３との間に隙間Ｓを隔てて遠心ファン６を覆うファンカバー１３と、第一吸込口３２の開口縁を食い込ませて隙間Ｓ側と両吸込口１２、３２側とを気密に仕切る環状のシール部材５７と、シール部材５７よりも剛性が低く第一吸込口３２の開口縁をシール部材５７に食い込ませることによるシール部材５７の変形を許容する変形許容層５８と、を備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の第一板、空気を吸い込む第一吸込口を有して前記第一板から離間する環状の第二板および前記第一板と前記第二板との間に延びる複数の羽根を有する羽根車と、
前記第一吸込口に相対する第二吸込口を有するとともに前記第二板との間に隙間を隔てて前記羽根車を覆うファンカバーと、
前記第一吸込口の開口縁を食い込ませて前記隙間側と前記両吸込口側とを気密に仕切る環状のシール部材と、
前記シール部材よりも剛性が低く前記第一吸込口の開口縁を前記シール部材に食い込ませることによる前記シール部材の変形を許容する変形許容層と、を備えることを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
前記シール部材および前記変形許容層は、前記羽根車の回転軸線直交方向へ層状をなすことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
前記シール部材および前記変形許容層は、前記シール部材と前記ファンカバーとの間に前記変形許容層を挟み込んで前記羽根車の回転軸線方向へ層状をなすことを特徴とする請求項２に記載の電動送風機。
【請求項４】
前記シール部材よりも剛性が高く前記変形許容層の内周側または外周側にあり前記シール部材および前記変形許容層を位置決めする環状の固定部材を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電動送風機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施形態は電動送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
羽根車および羽根車を覆うファンカバーを備える電動送風機は、羽根車の吐出側から羽根車とファンカバーとを隔てる隙間を通過して再度羽根車に流れ込む循環流を生じると効率が低下してしまう。
【０００３】
そこで、従来の電動送風機は、羽根車の吸込口の開口縁とファンカバーの開口縁との間に挟まるシール部材を備える。このシール部材は、羽根車とファンカバーとを隔てる隙間から羽根車の吸込口へ空気が流れ込まないように両空間を気密に仕切る。
【０００４】
ところで、羽根車は回転することによって空気を吸い込むため、ファンカバーと羽根車とは相対的に回転運動することになる。したがって、シール部材はファンカバーと羽根車とが相対的に回転運動していても気密を保つ必要がある。そこで、従来の電動送風機は、羽根車の吸込口の開口縁をシール部材に突き立て、この開口縁をシール部材に擦り当てながら羽根車を回転する。
【０００５】
従来の電動送風機は、シール部材の全部または一部に発泡剤を使用して羽根車の吸込口の開口縁がシール部材へ押し当たる力の方向へシール部材を変形（寸法変化）し易くして羽根車とシール部材との間に生じる接触抵抗を低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−９２６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、羽根車の吸込口の開口縁は気密性を向上する観点からシール部材へ適宜の深さ食い込んでおくことが好ましい。
【０００８】
そして、羽根車の吸込口の開口縁が食い込むことによってシール部材が径方向へ広がることになるため、羽根車とシール部材との間における気密性を高めつつ接触抵抗を低減するためには、このシール部材の径方向における変形を適宜に吸収することが重要である。
【０００９】
そこで、本発明は、羽根車とファンカバーとの気密を保ちつつ機械的な損失を低減可能な電動送風機を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る電動送風機は、円板状の第一板、空気を吸い込む第一吸込口を有して前記第一板から離間する環状の第二板および前記第一板と前記第二板との間に延びる複数の羽根を有する羽根車と、前記第一吸込口に相対する第二吸込口を有するとともに前記第二板との間に隙間を隔てて前記羽根車を覆うファンカバーと、前記第一吸込口の開口縁を食い込ませて前記隙間側と前記両吸込口側とを気密に仕切る環状のシール部材と、前記シール部材よりも剛性が低く前記第一吸込口の開口縁を前記シール部材に食い込ませることによる前記シール部材の変形を許容する変形許容層と、を備えることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る電動送風機の半分を切り欠いて示す平面図。
【図２】本発明に係る電動送風機の吸込口の近傍を示す部分的な断面図。
【図３】本発明に係る電動送風機の他の例を示す部分的な断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る電動送風機の実施形態について図１から図３を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る電動送風機の半分を切り欠いて示す平面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態に係る電動送風機１は、外殻としての電動送風機ケース３と、動翼としての複数の羽根５を有する羽根車としての遠心ファン６と、遠心ファン６の周囲を囲んで羽根５を臨む静翼としての複数の上流整流板８を有する整流板９と、遠心ファン６を回転駆動するモータ部１１と、を備える。
【００１５】
電動送風機ケース３は、遠心ファン６および整流板９を覆うとともに遠心ファン６の回転軸線Ｃと略同心に位置する第二吸込口１２を有するファンカバー１３と、モータ部１１を覆うとともに吐出口１５を有する電動機ケース１６と、を備える。
【００１６】
なお、説明を容易にするために以下、遠心ファン６の回転軸線Ｃの第二吸込口１２側を前方として電動送風機１の前後の方向説明を行う。図１中、実線矢Ｘは、電動送風機１の後方から前方に向かう。
【００１７】
ファンカバー１３は、後方側の底部を開放する開口１８を有する有底円筒形状の外殻である。ファンカバー１３は、前方側にある底壁の略中央に第二吸込口１２を有する。第二吸込口１２は、電動送風機１の外部から遠心ファン６へ空気を案内する開口であり、遠心ファン６の回転軸線Ｃと略同心の円形状の開口である。
【００１８】
電動機ケース１６は、前方側の底部を開放する開口１９を有する有底円筒形状の外殻である。電動機ケース１６は、開口１９の縁部に連接して径方向外側に延びるフランジ部２１を備える。また、電動機ケース１６は、後方側にある底壁の略中央から後方へ向かって突出する円筒形状のモータヘッド部２２を備える。モータヘッド部２２は、内周面にベアリング２３を保持する。さらに、電動機ケース１６は、側壁の後半部に複数の吐出口１５を有する。
【００１９】
電動送風機ケース３は、ファンカバー１３の開口１８に電動機ケース１６のフランジ部２１を嵌め込んで内外の空間を仕切る。
【００２０】
さらに、電動送風機１は、電動機ケース１６の開口１９に架橋する長手板状の整流板支持体２５を備える。整流板支持体２５は、整流板９をファンカバー１３内に保持する。整流板支持体２５は、遠心ファン６の回転軸線Ｃを中心にして前方へ向かって突出する円筒形状の軸受保持部２６を備える。軸受保持部２６は、内周面にベアリング２７を保持する。また、軸受保持部２６は、ロータ軸２８が貫き通る貫通口２９を有する。整流板支持体２５は電動機ケース１６の開口１９を部分的に塞ぐものであり、開口１９のうち整流板支持体２５で塞がれていない非閉塞部分によってファンカバー１３内側の空間と電動機ケース１６内側の空間とを流体的に接続する。
【００２１】
遠心ファン６は、円板状の第一板３１と、略中央に第一吸込口３２を有して第一板３１から離間する環状の第二板３３と、第一板３１と第二板３３との間に延びる複数の羽根５と、を備える。遠心ファン６は、回転駆動時に発生する空気との摩擦熱に対する耐熱性や、慣性モーメントの低減などを考慮して、例えばアルミニウム合金を用いることが好ましい。遠心ファン６は、羽根５の出口角度が後ろ向きのターボファンである。
【００２２】
第一板３１は、所謂後シュラウドであり、略中央にモータ部１１から延びるロータ軸２８に遠心ファン６全体を固定する嵌挿孔３５を有する。
【００２３】
第二板３３は、所謂前シュラウドであり、第一吸込口３２を内周とし、第一板３１と略同等の外径を有する円環形状の板である。第二板３３は、第一吸込口３２の開口縁である内周縁３３ａをファンカバー１３の第二吸込口１２の近くに位置し、外周かつ後方へ向かって緩やかに拡開するラッパ形状の湾曲板である。第一吸込口３２は、ファンカバー１３の第二吸込口１２に相対し、遠心ファン６の回転軸線Ｃと略同心の円形状の開口であり、第二吸込口１２よりも若干大きい。
【００２４】
羽根５は、第一吸込口３２の開口縁（すなわち第二板３３の内周縁３３ａ）から第一板３１および第二板３３の外周に至る環状の領域に位置し、第一板３１および第二板３３の略中心を通る回転軸線Ｃの径方向（直交方向）へ放射状に延びる。羽根５は、短冊状の細長い板の両長辺をそれぞれ第一板３１または第二板３３にかしめなどの方法で固定される。羽根５は、回転軸線Ｃ方向から見ると渦巻状に湾曲し、互いに略等間隔に離間する。なお、第一板３１、第二板３３および羽根５が囲んで仕切る流路を翼間流路３６と呼び、第一吸込口３２から翼間流路３６に至る流路を入口流路３７と呼ぶ。
【００２５】
なお、遠心ファン６は、羽根５が巻く渦の反対方向に回転する。
【００２６】
モータ部１１は、電動機ケース１６内にあり前後方向に延びるロータ軸２８と、ロータ軸２８に回転一体の回転子３８と、電動機ケース１６に固定されて回転子３８の周囲を囲む固定子３９と、電動機ケース１６の側部を貫いてロータ軸２８を挟み込む一対のブラシ機構４１と、を備える。
【００２７】
ロータ軸２８は、ベアリング２３、２７によって回転軸線Ｃ上に回転可能に支持される。
【００２８】
一対のブラシ機構４１は、ロータ軸２８にある回転子３８の整流子４２を挟み込んで対向する。それぞれのブラシ機構４１は、整流子４２に接するカーボンブラシ４３と、カーボンブラシ４３を出没可能に保持するブラシ保持器４５と、を備える。ブラシ保持器４５は、整流子４２にカーボンブラシ４３を押し付けて互いの導通を得る。
【００２９】
整流板９は、遠心ファン６と整流板支持体２５との間に位置して遠心ファン６が吐出する空気を電動機ケース１６内へ円滑に導く。整流板９は、略円板形状の整流板本体４６と、整流板本体４６の遠心ファン６側の面（前面）に延びる複数の上流整流板８と、整流板本体４６のモータ部１１側の面（後面）に延びる複数の下流整流板４７と、を備える。整流板９は、ファンカバー１３の内径よりも若干小さい径寸法を有し、整流板９とファンカバー１３との間に隙間を隔てる。この隙間は、上流整流板８の外周から吐出する空気を下流整流板４７へ案内する。
【００３０】
整流板本体４６は、遠心ファン６の直径よりも大きい直径を有する。整流板本体４６は、整流板支持体２５の軸受保持部２６を嵌め込む略円形状の貫通孔４８を有する。
【００３１】
上流整流板８は、遠心ファン６の外周から若干離間して遠心ファン６の周囲を囲み、羽根５あるいは翼間流路３６を臨む。それぞれの上流整流板８は、整流板本体４６から電動送風機１の前方に向かって略垂直に突出する。上流整流板８は、回転軸線Ｃ方向から見ると渦巻状に湾曲し、互いに略等間隔に並んで延びる。
【００３２】
それぞれの上流整流板８が挟む空間は、遠心ファン６が吐出する空気を整流板９の外周側へ導き、次第に幅広となる案内風路４９である。上流整流板８が巻く渦の方向は、羽根５が巻く渦の反対方向を向く。
【００３３】
下流整流板４７は、整流板本体４６の外周側に位置する。それぞれの下流整流板４７は、整流板本体４６から電動送風機１の後方に向かって略垂直に突出する。それぞれの下流整流板４７は、回転軸線Ｃ方向から見ると渦巻状に湾曲し、互いに略等間隔に離間して延びる。
【００３４】
それぞれの下流整流板４７が挟む空間は、整流板９とファンカバー１３との隙間から電動機ケース１６へと空気を導く流過風路５１である。下流整流板４７が巻く渦の方向は、上流整流板８が巻く渦の逆方向を向く。
【００３５】
ところで、電動送風機１は、遠心ファン６の吐出側から遠心ファン６の第二板３３とファンカバー１３とを隔てる隙間Ｓを通過して再度遠心ファン６に流れ込む循環流を生じると効率が低下してしまう。
【００３６】
そこで、電動送風機１は、第一吸込口３２の開口縁（すなわち遠心ファン６の内周縁３３ａ）とファンカバー１３の第二吸込口１２の開口縁との間に挟まり、隙間Ｓと吸込口１２、３２側とを気密に区切るシール機構５５を備える。
【００３７】
図２は、本発明に係る電動送風機の吸込口の近傍を示す部分的な断面図である。
【００３８】
図２に示すように、本実施形態に係るシール機構５５は、第一吸込口３２の開口縁（すなわち遠心ファン６の内周縁３３ａ）を食い込ませて遠心ファン６の第二板３３とファンカバー１３とを隔てる隙間Ｓ側と両吸込口１２、３２吸気口側とを気密に仕切る環状のシール部材５７と、シール部材５７よりも剛性が低く第一吸込口３２の開口縁をシール部材５７に食い込ませることによるシール部材５７の変形を許容する変形許容層５８と、シール部材５７よりも剛性が高く変形許容層５８の外周側にありシール部材５７および変形許容層５８を位置決めする環状の固定部材５９と、を備える。
【００３９】
シール部材５７は、径方向にシート材を積層して形成する環であり、多孔質のポリテトラフルオロエチレン（ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ、ＰＴＦＥ）の積層材や、紙と発泡紙の積層材を用いて形成される。
【００４０】
変形許容層５８は、シール部材５７よりも密度、剛性ともに低く、低密度ポリエチレンまたは超軟質エラストマを用いて形成される。変形許容層５８の密度、剛性は、シール部材５７の密度、剛性よりも極力小さいことが好ましく、第一吸込口３２の開口縁をシール部材５７に食い込ませることによるシール部材５７の変形に極力追従して変形し、シール部材５７の変形を阻害しないことが好ましい。変形許容層５８は弾性変形するものでも良く、塑性変形するものでも良い。
【００４１】
固定部材５９は、シール部材５７よりも密度、剛性ともに高く、例えばアルミニウムなどの金属を用いて形成される。また、固定部材５９は、ファンカバー１３に固定されてシール部材５７および変形許容層５８の中立的な位置を定めるとともに、シール部材５７が変形する際に変形許容層５８から伝わる力を支える。
【００４２】
シール部材５７および変形許容層５８は、遠心ファン６の回転軸線Ｃ直交方向へ層状をなす。
【００４３】
他方、ファンカバー１３は、シール機構５５が納まる環状のシール保持部６１を備える。
【００４４】
シール保持部６１は、ファンカバー１３の第二吸込口１２の周縁部にあり、遠心ファン６側に向かって開放する環状凹没部６２と、環状凹没部６２の内周壁６３の先端を径方向外側から径外方向に折れ曲がるフランジ部６５と、を備える。
【００４５】
シール機構５５は、固定部材５９を環状凹没部６２内に固定してシール部材５７の位置決めを行う。
【００４６】
遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁は、遠心ファン６の初回運転時にシール部材５７に食い込む。具体的には、先ず、シール機構５５をファンカバー１３のシール保持部６１に固定し、このファンカバー１３を電動機ケース１６に組み合わせ、遠心ファン６を覆う。このとき、遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁はシール部材５７に突き当たり、シール部材５７を部分的に陥没させる。この状態のまま電動送風機１の運転を行い遠心ファン６が回転すると、遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁がシール部材５７に食い込んでシール部材５７の積層を部分的に剥離する。これにより、遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁は、シール部材５７に深く食い込んで遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁とシール部材５７との気密性を高める。また、このとき、シール部材５７は遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁の板厚分（すなわち、第二板３３の板厚分）径方向に押し広がり拡径する。変形許容層５８は、シール部材５７の拡径に追従して変形し、シール部材５７が第一吸込口３２の開口縁を挟み込む力を極力低減し、遠心ファン６とシール部材５７との接触抵抗を抑制する。
【００４７】
なお、シール機構５５の変形許容層５８および固定部材５９は、遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁がシール部材５７に食い込む際のシール部材５７の変形を阻害しない位置にあれば良く、シール部材５７の内周側に変形許容層５８があり、さらに変形許容層５８の内周側に固定部材５９があっても良い。
【００４８】
図３は、本発明に係る電動送風機の他の例を示す部分的な断面図である。
【００４９】
図３に示すように、本実施形態に係る電動送風機１Ａは、シール機構５５Ａのシール部材５７のシール面を除く他の部分を取り囲む変形許容層５８Ａを備える。換言すると、シール部材５７および変形許容層５８Ａは、遠心ファン６の回転軸線Ｃ直交方向へ層状をなすとともに、シール部材５７とファンカバー１３との間に変形許容層５８Ａを挟み込んで遠心ファン６の回転軸線Ｃ方向へ層状をなす。
【００５０】
変形許容層５８Ａは、遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁が食い込むことによるシール部材５７の拡径に追従する際、遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁がシール部材５７に食い込む位置を中心にして径内、径外の両方向へ変形することが可能であり、シール部材５７が第一吸込口３２の開口縁を挟み込む力をより低減し、遠心ファン６とシール部材５７との接触抵抗を大きく抑制する。
【００５１】
また、変形許容層５８Ａは、遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁がシール部材５７へ押し当たる力の方向へも変形（寸法変化）し、遠心ファン６とシール部材５７との接触抵抗をさらに抑制する。
【００５２】
ここで、遠心ファン６の第一吸込口３２は、ベアリング２３、２７、ロータ軸２８および遠心ファン６の加工精度や組立精度に許容される誤差の都合から回転軸線Ｃの周囲を適宜の範囲で振れ回る。
【００５３】
他方、遠心ファン６の第一吸込口３２に対するシール部材５７の相対的な位置は、ファンカバー１３、電動機ケース１６および整流板支持体２５の加工精度や組立精度に許容される誤差の影響を受ける。
【００５４】
そこで、本実施形態に係る電動送風機１、１Ａは、遠心ファン６の第一吸込口３２が振れ回ることによるシール部材５７の変形についても変形許容層５８、５８Ａにより吸収することが可能であり、遠心ファン６の第一吸込口３２の開口縁の振れ回りに対しても遠心ファン６とシール部材５７との安定的な接触状態を良好に維持し、接触部分における面圧変動を低減して接触抵抗の低減と高い気密性の維持とを両立できる。
【００５５】
したがって、本実施形態に係る電動送風機１、１Ａによれば、遠心ファン６とファンカバー１３との気密を保ちつつ機械的な損失を低減できる。
【００５６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５７】
１、１Ａ  電動送風機
３  電動送風機ケース
５  羽根
６  遠心ファン
８  上流整流板
９  整流板
１１  モータ部
１２  第二吸込口
１３  ファンカバー
１５  吐出口
１６  電動機ケース
１８  開口
１９  開口
２１  フランジ部
２２  モータヘッド部
２３  ベアリング
２５  整流板支持体
２６  軸受保持部
２７  ベアリング
２８  ロータ軸
２９  貫通口
３１  第一板
３２  第一吸込口
３３  第二板
３５  嵌挿孔
３３ａ  内周縁
３６  翼間流路
３７  入口流路
３８  回転子
３９  固定子
４１  ブラシ機構
４２  整流子
４３  カーボンブラシ
４５  ブラシ保持器
４６  整流板本体
４７  下流整流板
４８  貫通孔
４９  案内風路
５１  流過風路
５５、５５Ａ  シール機構
５７  シール部材
５８、５８Ａ  変形許容層
５９  固定部材
６１  シール保持部
６２  環状凹没部
６３  内周壁
６５  フランジ部
【図１】
2013060839.tif 000003
【図２】
2013060839.tif 000004
【図３】
2013060839.tif 000005