特許 5989316 電動送風機および電気掃除機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5989316

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】電動送風機および電気掃除機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/28 20060101AFI20160825BHJP

   F04D 17/12 20060101ALI20160825BHJP

   F04D 25/16 20060101ALI20160825BHJP

   A47L 9/00 20060101ALI20160825BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/28 C

   F04D17/12

   F04D25/16

   F04D29/28 K

   A47L9/00 H

【請求項の数】2

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2011-209701(P2011-209701)

(22)【出願日】2011年9月26日

(65)【公開番号】特開2013-72290(P2013-72290A)

(43)【公開日】2013年4月22日

【審査請求日】2014年4月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】503376518

【氏名又は名称】東芝ライフスタイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001380

【氏名又は名称】特許業務法人東京国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩田 宜之

(72)【発明者】

【氏名】松岡 忠雄

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−３０９０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０７４４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−１１６１９５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５４−０５９６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５０−００１４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 英国特許第０１４４０２７７（ＧＢ，Ｂ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／２８

Ａ４７Ｌ ９／００

Ｆ０４Ｄ １７／１２

Ｆ０４Ｄ ２５／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ロータ軸を有する電動機と、
前記ロータ軸の一方の端部に回転一体に接合して機外から空気を吸い込む上流側羽根車と、
前記ロータ軸の他方の端部に回転一体に接合して前記上流側羽根車の吐出する空気を吸い込む下流側羽根車と、
前記上流側羽根車内の流路および前記下流側羽根車内の流路の少なくとも一方をロータ軸回転中心線方向へ複数に分割する中板と、を備え、
前記中板は、前記上流側羽根車内の流路または前記下流側羽根車内の流路におけるロータ軸回転中心線方向の高さ中央よりも吸込口側に位置し、
前記上流側羽根車および前記下流側羽根車の少なくとも一方の羽根および前記中板は、相互の板厚を挟み込んで噛み合い組み合わさるスリットを有し、
前記羽根側のスリットは、前記羽根の内周側に開いて前記中板の内径よりも前記羽根車の回転中心に近い位置まで延びていることを特徴とする電動送風機。

【請求項2】

請求項１に記載の電動送風機を備えることを特徴とする電気掃除機。

【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および電気掃除機に関する。

【背景技術】

【0002】

動翼間に中板を渡して回転中心線方向へ多段の流路を有するターボファンを備える電気掃除機が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−３０９０５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動送風機の主な用途である電気掃除機の小型化のニーズにともない、電動送風機の小型化の要請が高まっている。

【0005】

ところで、電動送風機は、主にターボファンと、ターボファンを駆動する電動モータと、を備える。従来の電動送風機の場合、電動モータは概ね円筒形状の外観を有し、ターボファンは電動モータよりも大径で扁平な円盤形状の外観を有する。

【0006】

したがって、電動送風機の小型化の要請に応えるためには、電動モータに比べて大径に広がるターボファンの小型化（特に径方向寸法の小型化）が極めて重要である。ターボファンの径方向寸法が小さくなることによって、電動送風機の径方向寸法は劇的に小さくなる。

【0007】

一方、ターボファンの小型化を図りつつ性能を維持するためには、ターボファンの回転数を大きくし、かつ流路幅を大きくする必要がある。

【0008】

ところが、流路幅を大きくする、すなわち動翼の高さ（前シュラウドと後ろリュラウドとの離間距離に相当する距離）を高くしすぎると、ターボファンの強度、剛性が低下し、回転数の増加と相俟って耐久性の低下や、騒音、振動の発生を招く。

【0009】

また、動翼の高さを高くすると、ターボファンの騒音が増加する虞が高い。そこで、従来の電動送風機のように動翼間に中板を渡して回転中心線方向へ多段の流路を区切り騒音を低減することが考えられる。しかしながら、動翼の高さに応じて中板の数量を単純に増加すると、ターボファンの組立性が悪化し、費用面の負担が高まり好ましくない。

【0010】

そこで、本発明は、小型化にともなう高回転化に対応可能な電動送風機および電気掃除機を提案する。また、本発明は、中板を備えつつ、組立性の良好な羽根車を有する電動送風機および電気掃除機を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

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、ロータ軸を有する電動機と、前記ロータ軸の一方の端部に回転一体に接合して機外から空気を吸い込む上流側羽根車と、前記ロータ軸の他方の端部に回転一体に接合して前記上流側羽根車の吐出する空気を吸い込む下流側羽根車と、前記上流側羽根車内の流路および前記下流側羽根車内の流路の少なくとも一方をロータ軸回転中心線方向へ複数に分割する中板と、を備え、前記中板は、前記上流側羽根車内の流路または前記下流側羽根車内の流路におけるロータ軸回転中心線方向の高さ中央よりも吸込口側に位置し、前記上流側羽根車および前記下流側羽根車の少なくとも一方の羽根および前記中板は、相互の板厚を挟み込んで噛み合い組み合わさるスリットを有し、前記羽根側のスリットは、前記羽根の内周側に開いて前記中板の内径よりも前記羽根車の回転中心に近い位置まで延びていることを特徴とする。

【0012】

また、本発明の実施形態に係るに係る電気掃除機は、前記電動送風機を備えることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の実施形態に係る電気掃除機を示す斜視図。

【図2】本発明の実施形態に係る電動送風機を示す縦断面図。

【図3】本発明に係る電動送風機の上流側羽根車を示す斜視図。

【図4】本発明に係る電動送風機の上流側羽根車を示す分解斜視図。

【図5】本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例を示す等圧線図。

【図6】本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例における圧力分布を示す図。

【図7】本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例を示す音圧レベル図。

【図8】本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例を示す等圧線図。

【図9】本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例における圧力分布を示す図。

【図10】本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例を示す等圧線図。

【図11】本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例における圧力分布を示す図。

【図12】本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例を示す等圧線図。

【図13】本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例における圧力分布を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明に係る電動送風機および電気掃除機の実施形態について図１から図１３を参照して説明する。

【0015】

図１は、本発明の実施形態に係る電気掃除機を示す斜視図である。

【0016】

図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、いわゆるキャニスタ型の電気掃除機である。電気掃除機１は、被掃除面上を走行可能な掃除機本体２と、掃除機本体２に着脱自在に接続可能な管部３と、を備える。

【0017】

掃除機本体２は、本体ケース５と、本体ケース５の両側方にそれぞれ位置する一対の車輪６と、本体ケース５の前半部に位置する着脱自在な塵埃分離集塵部７と、本体ケース５の後半部に位置する電動送風機８と、主に電動送風機８の運転を制御する本体制御部９と、電動送風機８に電力を導く電源コード１１と、を備える。

【0018】

本体ケース５は、塵埃分離集塵部７に接続可能な本体接続口１２を有する。本体接続口１２は、掃除機本体２の流体的な入口である。

【0019】

車輪６は、大径の走行輪である。

【0020】

塵埃分離集塵部７は、電動送風機８の運転にともない発生する負圧によって掃除機本体２が吸い込む塵埃を含んだ空気（以下、「含塵空気」と呼ぶ。）を空気と塵埃とに分離し、捕集し、蓄積する。

【0021】

電動送風機８は、空気を吸い込んで塵埃分離集塵部７へ塵埃を吸い込むための負圧を発生させる。電動送風機８は、本体ケース５内にあり、塵埃分離集塵部７、本体接続口１２および管部３に流体的に接続する。

【0022】

本体制御部９は、予め設定する複数の運転モードを有する。また、本体制御部９は、管部３から操作信号を読み取り、予め設定された複数の運転モードから操作信号に対応する任意の運転モードを択一的に選択し、選択した運転モードにしたがって電動送風機８を運転する。予め設定された複数の運転モードは、各々、管部３から読み取る操作信号に対応付けて互いに異なる入力値（電動送風機８の入力値）を有する。

【0023】

電源コード１１は、自由端部に電源プラグ１４を備える。

【0024】

管部３は、電動送風機８の運転にともない掃除機本体２から作用する負圧によって、被掃除面から含塵空気を吸い込み掃除機本体２に案内する。管部３は、掃除機本体２に着脱自在に接続可能な継手としての接続管１９と、接続管１９に流体的に接続する集塵ホース２１と、集塵ホース２１に流体的に接続する手元操作管２２と、手元操作管２２から突出する把持部２３と、把持部２３に位置する操作部２４と、手元操作管２２に着脱自在に接続可能な延長管２５と、延長管２５に着脱自在に接続可能な吸込口体２６と、を備える。

【0025】

接続管１９は、本体接続口１２を介して塵埃分離集塵部７に流体的に接続する。

【0026】

集塵ホース２１は、長尺で可撓な略円筒形状のホースである。集塵ホース２１の一方の端部（ここでは、後方の端部）は、接続管１９に接続する。集塵ホース２１は、接続管１９を介して塵埃分離集塵部７に流体的に接続する。

【0027】

手元操作管２２は、集塵ホース２１と延長管２５との間に介在する。手元操作管２２の一方の端部（ここでは、後方の端部）は、集塵ホース２１の他方の端部（ここでは、前方の端部）に接続する。手元操作管２２は、集塵ホース２１および接続管１９を介して塵埃分離集塵部７に流体的に接続する。

【0028】

把持部２３は、電気掃除機１を操作するために使用者が手で把持する部分である。把持部２３は、使用者が手で容易に把持できる適宜の形状を有して手元操作管２２から突出する。

【0029】

操作部２４は、それぞれの運転モードに対応するスイッチを備える。具体的には、操作部２４は、電動送風機８の運転停止操作の入力を受け取る停止スイッチ２４ａと、電動送風機８の運転開始操作の入力を受け取る起動スイッチ２４ｂと、を備える。電気掃除機１の使用者は、操作部２４を操作して電動送風機８の運転モードを択一的に選択する。電動送風機が運転を開始した後、起動スイッチ２４ｂは運転モードの選択スイッチとしても機能する。この場合、本体制御部９は、起動スイッチ２４ｂから操作信号を受け取る度に運転モードを強→中→弱→強→………のように切り換える。なお、操作部２４は、起動スイッチ２４ｂに代えて、弱運転スイッチ（図示省略）、中運転スイッチ（図示省略）および強運転スイッチ（図示省略）を別個に備えていても良い。

【0030】

延長管２５は、伸縮可能な細長略円筒状の管である。延長管２５は、複数の筒状体を重ね合わせたテレスコピック構造を有する。延長管２５の一方の端部（ここでは、後方の端部）は、手元操作管２２の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱自在に接続する。延長管２５は、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を介して塵埃分離集塵部７に流体的に接続する。

【0031】

吸込口体２６は、延長管２５の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱自在に接続する。また、吸込口体２６は、木床やカーペットなどの被掃除面上を走行自在あるいは滑走自在な構造を有するとともに、走行状態または滑走状態において被掃除面に対向する底面に吸込口２８を有する。さらに、吸込口体２６は、吸込口２８に位置して回転自在な回転清掃体２９と、回転清掃体２９を回転駆動可能な電動機３１と、を備える。吸込口体２６は、延長管２５、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を介して塵埃分離集塵部７に流体的に接続する。

【0032】

電気掃除機１は、起動スイッチ２４ｂが運転開始操作を受け取ると電動送風機８の運転を開始して掃除機本体２の内部に負圧（吸込負圧）を発生する。電気掃除機１は、例えば電動送風機８が停止した状態で起動スイッチ２４ｂに運転開始操作の入力を受け取ると、先ず電動送風機８を強運転モードで運転し、次いで起動スイッチ２４ｂに運転開始操作の入力を受け取ると電動送風機８を中運転モードで運転し、さらに起動スイッチ２４ｂに運転開始操作の入力を受け取ると電動送風機８を弱運転モードで運転し、以下繰り返す。強運転モード、中運転モードおよび弱運転モードは、予め設定された複数の運転モードである。強運転モード、中運転モード、弱運転モードの順に入力値が下がる。

【0033】

掃除機本体２の内部に生じた負圧は、本体接続口１２から集塵ホース２１と手元操作管２２と延長管２５とを経て吸込口体２６の吸込口２８に作用する。吸込口２８に作用した負圧によって、電気掃除機１は、被掃除面に溜まった塵埃を空気とともに吸込口２８から吸い込んで被掃除面を掃除する。電気掃除機１は、吸込口２８に吸い込んだ含塵空気を塵埃分離集塵部７によって空気と塵埃とに分離する。電気掃除機１は、含塵空気から分離した塵埃を塵埃分離集塵部７に捕集し、蓄積する。他方、電気掃除機１は、含塵空気から分離した空気を塵埃分離集塵部７から電動送風機８へ吸い込んだ後、掃除機本体２から排気する。

【0034】

図２は、本発明の実施形態に係る電動送風機を示す縦断面図である。

【0035】

図２に示すように、本実施形態に係る電動送風機８は、電動送風機ケース３５と、ロータ軸３６を有する電動機としてのモータ部３７と、ロータ軸３６の一方の端部に回転一体に接合して機外（電動送風機８の外部）から空気を吸い込む上流側羽根車３８と、上流側羽根車３８の吐出する空気を減速してモータ部３７へ導く上流側ディフューザ３９と、ロータ軸３６の他方の端部に回転一体に接合して上流側羽根車３８の吐出する空気を吸い込む下流側羽根車４１と、下流側羽根車４１の吐出する空気を減速して機外へ導く下流側ディフューザ４２と、を備える。

【0036】

電動送風機ケース３５は、モータ部３７、上流側羽根車３８、上流側ディフューザ３９、下流側羽根車４１および下流側ディフューザ４２を収容する円筒形状の外殻である。電動送風機ケース３５は、ロータ軸３６の回転中心線Ｃと略同心に位置する第二吸込口４３を有するとともに上流側羽根車３８および上流側ディフューザ３９を覆う上流側ファンカバー４５と、上流側ディフューザ３９を支持する上流側ディフューザ支持環４７と、モータ部３７を覆う電動機ケース４８と、ロータ軸３６の回転中心線Ｃと略同心に位置する吐出口４９を有するとともに電動機ケース４８と協働して下流側羽根車４１および下流側ディフューザ４２を覆う下流側ファンカバー５１と、を備える。

【0037】

なお、説明を容易にするために以下、回転中心線Ｃの第二吸込口４３側を前方として電動送風機８の前後の方向説明を行う。図１中、実線矢Ｘは、電動送風機８の後方から前方に向かう。

【0038】

電動送風機ケース３５は、中央に電動機ケース４８を挟み込むようにして前側から上流側ファンカバー４５、上流側ディフューザ支持環４７、電動機ケース４８および下流側ファンカバー５１の順に並んで組み合わさる。

【0039】

上流側ファンカバー４５は、後方側の底部を開放する開口５２を有する有底円筒形状の外殻である。上流側ファンカバー４５は、前方側にある底壁の略中央に第二吸込口４３を有する。第二吸込口４３は、機外から上流側羽根車３８へ空気を案内する開口であり、回転中心線Ｃと略同心にある円形状の開口である。

【0040】

上流側ディフューザ支持環４７は、上流側ファンカバー４５の開口５２に嵌まる扁平な環形状の外殻である。上流側ディフューザ支持環４７は、上流側ディフューザ３９を上流側ファンカバー４５内に支持するために上流側ファンカバー４５内に張り出してロータ軸３６の回転中心線Ｃを横切り架橋する上流側ディフューザ支持橋部５３を備える。上流側ディフューザ支持橋部５３は、モータ部３７の前方にあり、ロータ軸３６の回転中心線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ハウジング５５を備える。軸受ハウジング５５は、内周面にベアリング５６を保持する。また、軸受ハウジング５５は、ロータ軸３６が貫き通る貫通口５７を有する。

【0041】

また、上流側ディフューザ支持環４７は、電動機ケース４８を固定するフランジ５８を備える。

【0042】

電動機ケース４８は、前方側の底部を開放する開口５９および後方側の底部を開放する開口６１を有するとともに上流側ディフューザ支持環４７に連接する円筒形状の外殻である。電動機ケース４８は、軸受ハウジング５５と協働してロータ軸３６を支える円筒形状の軸受ハウジング６２と、電動機ケース４８内を通過する空気を下流側羽根車４１へ導く半球形状の隔壁６６と、下流側ファンカバー５１を固定するフランジ６７と、を備える。

【0043】

軸受ハウジング６２は、モータ部３７の後方にあり、ロータ軸３６の回転中心線Ｃを中心にして後方へ向かって突出する。軸受ハウジング６２は、内周面にベアリング６８を保持する。軸受ハウジング６２は、ロータ軸３６が貫き通る貫通口６９を有する。軸受ハウジング６２は、電動機ケース４８の内面に向かって放射状または十字状に延びる軸受ハウジング支持梁７１によって支えられる。

【0044】

隔壁６６は、電動機ケース４８内から下流側羽根車４１へ空気を案内する開口７２を有する。開口７２は、回転中心線Ｃと略同心の円形状である。

【0045】

下流側ファンカバー５１は、電動機ケース４８に連接する円筒形状の外胴５１ａと、外胴５１ａに内接する内胴５１ｂと、下流側ディフューザ４２を支持するためにロータ軸３６の回転中心線Ｃを横切り架橋する下流側ディフューザ支持橋部７３と、を備える。

【0046】

内胴５１ｂは、上流側ファンカバー４５と略同様の形状を有して下流側羽根車４１および下流側ディフューザ４２を覆う。また、内胴５１ｂは、前方側にある底壁の略中央に第四吸込口７４を有し、後方側の底部に吐出口４９を有する。第四吸込口７４は、モータ部３７から下流側羽根車４１へ空気を案内する開口であり、回転中心線Ｃと略同心にある円形状の開口である。

【0047】

モータ部３７は、電動送風機ケース３５内を前後方向に延びるロータ軸３６と、ロータ軸３６に回転一体の回転子７５と、電動機ケース４８に固定されて回転子７５の周囲を囲む固定子７６と、電動機ケース４８の側壁を貫いてロータ軸３６を挟み込む一対のブラシ機構７７と、を備える。

【0048】

ロータ軸３６は、ベアリング５６、６８によって回転可能に支持される。

【0049】

一対のブラシ機構７７は、ロータ軸３６にある回転子７５の整流子７８を挟み込んで対向する。それぞれのブラシ機構７７は、整流子７８に接するカーボンブラシ７９と、カーボンブラシ７９を出没可能に保持するブラシ保持器８１と、を備える。ブラシ保持器８１は、整流子７８にカーボンブラシ７９を押し付けて互いの導通を得る。

【0050】

上流側羽根車３８は、円板状の第一板８５と、略中央に第一吸込口８６を有して第一板８５から離間する環状の第二板８７と、第一板８５と第二板８７との間に延びる複数の羽根８８と、上流側羽根車３８内の流路をロータ軸３６の回転中心線Ｃ方向へ複数に分割する中板８９と、を備える。上流側羽根車３８は、羽根８８の出口角度が後ろ向きのターボファンである。

【0051】

第一板８５は、所謂後シュラウドであり、ロータ軸３６に上流側羽根車３８全体を固定する嵌挿孔９１を略中央に有する。

【0052】

第二板８７は、所謂前シュラウドであり、第一吸込口８６を内周とし、第一板８５と略同等の外径を有する円環形状の板である。第二板８７は、第一吸込口８６の開口縁である内周縁８７ａを上流側ファンカバー４５の第二吸込口４３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８６は、上流側ファンカバー４５の第二吸込口４３に相対し、ロータ軸３６の回転中心線Ｃと略同心にある円形状の開口であり、第二吸込口４３よりも若干大きい。

【0053】

羽根８８は、第一吸込口８６の開口縁（すなわち第二板８７の内周縁８７ａ）から第一板８５および第二板８７の外周に至る環状の領域に位置し、第一板８５および第二板８７の略中心を通る回転中心線Ｃの径方向（直交方向）へ放射状に延びる。羽根８８は、回転中心線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８５、第二板８７および羽根８８が囲んで仕切る流路を翼間流路９２と呼び、第一吸込口８６から翼間流路９２に至る流路を入口流路９３と呼ぶ。

【0054】

中板８９は、上流側羽根車３８内の流路（すなわち、翼間流路９２）におけるロータ軸３６の回転中心線Ｃ方向の高さの中央に位置する。なお、中板８９は、上流側羽根車３８内の流路（すなわち、翼間流路９２）におけるロータ軸３６の回転中心線Ｃ方向の高さの中央よりも第一吸込口８６、換言すれば、第一板８５よりも第二板８７側に偏って位置しても良い。

【0055】

なお、上流側羽根車３８は、羽根８８が巻く渦の反対方向に回転する。

【0056】

上流側ディフューザ３９は、所謂ベーンディフューザであり、上流側羽根車３８と上流側ディフューザ支持橋部５３との間に位置して上流側羽根車３８が吐出する空気を上流側ディフューザ支持環４７、ひいては電動機ケース４８内へ円滑に導く。

【0057】

上流側ディフューザ３９は、略円板形状の背板９５と、背板９５の上流側羽根車３８側の面（前面）に延びる静翼としての複数のガイドベーン９６と、背板９５のモータ部３７側の面（後面）に延びる複数の戻りガイドベーン９７と、を備える。上流側ディフューザ３９は、上流側ファンカバー４５の内径よりも若干小さい径寸法を有し、上流側ディフューザ３９と上流側ファンカバー４５との間に隙間を隔てる。この隙間は、ガイドベーン９６の外周から吐出する空気を戻りガイドベーン９７へ案内する。

【0058】

背板９５は、上流側羽根車３８の直径よりも大きい直径を有する。背板９５は、上流側ディフューザ支持環４７の軸受ハウジング５５を嵌め込む略円形状の貫通孔９８を有する。

【0059】

ガイドベーン９６は、上流側羽根車３８の外周から若干離れて上流側羽根車３８の周囲を囲み、羽根８８あるいは翼間流路９２を臨む。それぞれのガイドベーン９６は、背板９５から電動送風機８の前方に向かって略垂直に突出する。ガイドベーン９６は、ロータ軸３６の回転中心線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。

【0060】

それぞれのガイドベーン９６が挟む空間は、次第に幅広となる案内風路９９であり、上流側羽根車３８が吐出する空気を上流側ディフューザ３９の外周側へ導きつつ減速して圧力の回復を行う。ガイドベーン９６が巻く渦の方向は、羽根８８が巻く渦の反対方向を向く。

【0061】

戻りガイドベーン９７は、背板９５の外周側に位置する。それぞれの戻りガイドベーン９７は、背板９５から電動送風機８の後方に向かって略垂直に突出する。それぞれの戻りガイドベーン９７は、回転中心線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。

【0062】

それぞれの戻りガイドベーン９７が挟む空間は、上流側ディフューザ３９と上流側ファンカバー４５との隙間から上流側ディフューザ支持環４７、ひいては電動機ケース４８へと空気を導く流過風路１０１である。戻りガイドベーン９７が巻く渦の方向は、ガイドベーン９６が巻く渦の逆方向を向く。

【0063】

下流側羽根車４１は、上流側羽根車３８とほぼ同様の構造を有する。すなわち、下流側羽根車４１は、円板状の第一板１０５と、略中央に第三吸込口１０６を有して第一板１０５から離間する環状の第二板１０７と、第一板１０５と第二板１０７との間に延びる複数の羽根１０８と、下流側羽根車４１内の流路をロータ軸３６の回転中心線Ｃ方向へ複数に分割する中板１０９と、を備える。下流側羽根車４１は、羽根１０８の出口角度が後ろ向きのターボファンである。

【0064】

第一板１０５は、所謂後シュラウドであり、ロータ軸３６に下流側羽根車４１全体を固定する嵌挿孔１１１を略中央に有する。

【0065】

第二板１０７は、所謂前シュラウドであり、第三吸込口１０６を内周とし、第一板１０５と略同等の外径を有する円環形状の板である。第二板１０７は、第三吸込口１０６の開口縁である内周縁１０７ａを隔壁６６の開口７２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。第三吸込口１０６は、隔壁６６の開口７２に相対し、ロータ軸３６の回転中心線Ｃと略同心にある円形状の開口であり、開口７２よりも若干大きい。ロータ軸３６は第三吸込口１０６を経て嵌挿孔１１１に至る。

【0066】

羽根１０８は、第三吸込口１０６の開口縁（すなわち第二板１０７の内周縁１０７ａ）から第一板１０５および第二板１０７の外周に至る環状の領域に位置し、第一板１０５および第二板１０７の略中心を通る回転中心線Ｃの径方向（直交方向）へ放射状に延びる。羽根１０８は、回転中心線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１０５、第二板１０７および羽根１０８が囲んで仕切る流路を翼間流路１１２と呼び、第三吸込口１０６から翼間流路１１２に至る流路を入口流路１１３と呼ぶ。

【0067】

中板１０９は、下流側羽根車４１内の流路（すなわち、翼間流路１１２）におけるロータ軸３６の回転中心線Ｃ方向の高さの中央に位置する。なお、中板１０９は、下流側羽根車４１内の流路（すなわち、翼間流路１１２）におけるロータ軸３６の回転中心線Ｃ方向の高さの中央よりも第三吸込口１０６側、換言すれば、第一板１０５よりも第二板１０７側に偏って位置しても良い。

【0068】

下流側ディフューザ４２は、略円板形状の背板１１５と、背板１１５の下流側羽根車４１側の面（前面）に延びる静翼としての複数のガイドベーン１１６と、を備える。下流側ディフューザ４２は、下流側ファンカバー５１の内径よりも若干小さい径寸法を有し、下流側ディフューザ４２と下流側ファンカバー５１との間に隙間を隔てる。この隙間は、ガイドベーン１１６の外周から吐出する空気を吐出口４９へ案内する。

【0069】

背板１１５は、下流側羽根車４１の直径よりも大きい直径を有する。

【0070】

ガイドベーン１１６は、下流側羽根車４１の外周から若干離れて下流側羽根車４１の周囲を囲み、羽根１０８あるいは翼間流路１１２を臨む。それぞれのガイドベーン１１６は、背板１１５から電動送風機８の前方に向かって略垂直に突出する。ガイドベーン１１６は、ロータ軸３６の回転中心線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。

【0071】

それぞれのガイドベーン１１６が挟む空間は、次第に幅広となる案内風路１１９であり、下流側羽根車４１が吐出する空気を下流側ディフューザ４２の外周側へ導きつつ減速して圧力の回復を行う。ガイドベーン１１６が巻く渦の方向は、羽根１０８が巻く渦の反対方向を向く。

【0072】

なお、電動送風機８は、上流側羽根車３８側の中板８９および下流側羽根車４１側の中板１０９の少なくとも一方を備えていれば良い。また、中板８９、１０９は、それぞれ第一板８５、１０５および第二板８７、１０７よりも小径であっても良い。換言すると、中板８９、１０９は、翼間流路９２、１１２の上流側半部（入口側半部、内径側半部）をロータ軸３６の回転中心線Ｃ方向へ複数に分割するものであれば良い。

【0073】

図３は、本発明に係る電動送風機の上流側羽根車を示す斜視図である。

【0074】

図４は、本発明に係る電動送風機の上流側羽根車を示す分解斜視図である。

【0075】

図３または図４に示すように、上流側羽根車３８の羽根８８および中板８９は、相互の板厚を挟み込んで噛み合い組み合わさるスリット１２１、１２２を備える。

【0076】

なお、下流側羽根車４１も上流側羽根車３８と同様の構造を備えるが、説明は重複するので省略する。

【0077】

先ず、上流側羽根車３８のそれぞれの羽根８８は短冊状の細長い金属製の板であり、中板８９の板厚を挟み込んで中板８９に噛み合うスリット１２１を有する。スリット１２１は、第一板８５と第二板８７との間における中板８９の高さ位置（ロータ軸３６の回転中心線Ｃ方向の高さ位置）に応じて適宜に位置するとともに羽根８８の内周縁側に開き、翼間流路９２の下流側へ向かって延びる。

【0078】

また、羽根８８は、両長辺から突出する複数の連結突起１２３を備える。

【0079】

中板８９は、羽根８８の板厚を挟み込んで羽根８８に噛み合うスリット１２２を有する。スリット１２２は、中板８９の外周縁側に開き、翼間流路９２の形状に対応して渦状に延びる。

【0080】

第一板８５および第二板８７は、羽根８８の連結突起１２３を挿入可能であるとともに翼間流路９２の形状に対応する複数のスリット１２５を有する。

【0081】

上流側羽根車３８は、先ず、相互の板厚を挟み込むようにスリット１２１、１２２を噛み合わせて中板８９と複数の羽根８８とを連結し、次いで羽根８８の連結突起１２３を第一板８５および第二板８７のスリット１２５へ挿入した後、連結突起１２３をかしめてスリット１２５から抜け出ることのないよう固定して組み立てられる。なお、図３はかしめ前の連結突起１２３を図示している。

【0082】

次に、電動送風機８内の空気の圧力分布および流速分布について説明する。

【0083】

なお、以下の説明において、中板８９、１０９の高さは第一板８５、１０５を基準にする。すなわち、上流側羽根車３８内の流路および下流側羽根車４１内の流路におけるロータ軸３６回転中心線Ｃ方向の中央位置を「高さ約２分の１」と呼ぶ。また、上流側羽根車３８内の流路および下流側羽根車４１内の流路におけるロータ軸３６回転中心線Ｃ方向の高さを３分割するうち、第一板８５、１０５に近い側を「高さ約３分の１」と呼び、第二板８７、１０７に近い側を「高さ約３分の２」と呼ぶ。

【0084】

図５は、本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例を示す等圧線図である。

【0085】

図６は、本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例における圧力分布を示す図である。

【0086】

図５（ａ）および図６（ａ）は、中板８９、１０９のない電動送風機８の解析結果であり、図５（ｂ）および図６（ｂ）は、高さ約２分の１の中板８９、１０９を備える電動送風機８の解析結果である。

【0087】

図５および図６に示す解析結果の比較から、電動送風機８は中板８９、１０９の有無によって吸込仕事率が異なり、中板８９、１０９を備えると吸込仕事率が約１％向上することが分かった。

【0088】

図７は、本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例を示す音圧レベル図である。

【0089】

図７に示す解析結果において、中板８９、１０９のない電動送風機８の音圧レベル（破線）はオーバーオール値で約１３７ｄＢＡであり、高さ約２分の１の中板８９、１０９を備える電動送風機８の音圧レベル（実線）はオーバーオール値で約１３４ｄＢＡである。両者の解析結果の比較から、中板８９、１０９を備える電動送風機８は約３０００Ｈｚ毎に表れる音圧レベルの高い部分で効果的に騒音を抑制している。

【0090】

図８は、本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例を示す等圧線図である。

【0091】

図９は、本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例における圧力分布を示す図である。

【0092】

図８（ａ）および図９（ａ）は高さ約２分の１の中板８９、１０９を備える電動送風機８の解析結果であり、図８（ｂ）および図９（ｂ）は高さ約３分の１の中板８９、１０９を備える電動送風機８の解析結果であり、図８（ｃ）および図９（ｃ）は高さ約３分の２の中板８９、１０９を備える電動送風機８の解析結果である。

【0093】

図８および図９に示す解析結果の比較から、電動送風機８は中板８９、１０９の高さ位置によって吸込仕事率が異なり、中板８９、１０９のない電動送風機８に比べて高さ約２分の１の中板８９、１０９を備える電動送風機８は吸込仕事率が約１％向上し、高さ約３分の１の中板８９、１０９を備える電動送風機８は吸込仕事率が約１％低下し、高さ約３分の２の中板８９、１０９を備える電動送風機８は吸込仕事率が約２％向上することが分かった。

【0094】

図１０は、本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例を示す等圧線図である。

【0095】

図１１は、本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例における圧力分布を示す図である。

【0096】

図１０（ａ）および図１１（ａ）は上流側羽根車３８のみに高さ約２分の１の中板８９を備える電動送風機８の解析結果であり、図１０（ｂ）および図１１（ｂ）は下流側羽根車４１のみに高さ約２分の１の中板１０９を備える電動送風機８の解析結果である。

【0097】

図１０および図１１に示す解析結果の比較から、中板８９、１０９のない電動送風機８に比べて上流側羽根車３８および下流側羽根車４１のいずれかに中板８９、１０９を備える電動送風機８は吸込仕事率が約１％向上することが分かった。

【0098】

図１２は、本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例を示す等圧線図である。

【0099】

図１３は、本発明の実施形態に係る電動送風機の解析結果の一例における圧力分布を示す図である。

【0100】

図１２（ａ）および図１３（ａ）は中板８９、１０９のない電動送風機８の解析結果であり、図１２（ｂ）および図１３（ｂ）は翼間流路９２、１１２の上流側半部に高さ約２分の１の中板８９、１０９を備える電動送風機８の解析結果である。

【0101】

図１２および図１３に示す解析結果の比較から、中板８９、１０９のない電動送風機８に比べて翼間流路９２、１１２の上流側半部に高さ約２分の１の中板８９、１０９を備える電動送風機８は吸込仕事率が約３％向上することが分かった。

【0102】

本実施形態の電動送風機８および電気掃除機１は、モータ部３７の前後を挟むように上流側羽根車３８および下流側羽根車４１を配置することによって翼間流路９２、１１２の合計流路幅を従来の電動送風機よりも拡大し、かつ上流側羽根車３８および下流側羽根車４１の径方向寸法の小型化を図りつつ個々の羽根車３８、４１の羽根８８、１０８の高さの増加を抑制できる。このことは、上流側羽根車３８および下流側羽根車４１の強度、剛性の低下を防ぎつつ、回転数の増加や耐久性の低下を抑制する。しかも、上流側ファンカバー４５および下流側ファンカバー５１の小型化を可能にし、電動送風機ケース３５を略一様な円筒形状にスリム化して電動送風機８、ひいては電気掃除機１の小型化を図ることができる。

【0103】

また、本実施形態の電動送風機８および電気掃除機１は、中板８９、１０９によって翼間流路９２、１１２を多段に分割することによって、第一吸込口８６から翼間流路９２に流れ込む空気および第三吸込口１０６から翼間流路１１２に流れ込む空気を整流し、圧力変動を抑えて騒音の発生を抑制し、吸込仕事率を向上するとともに騒音、振動の発生を抑制できる。

【0104】

さらに、本実施形態の電動送風機８および電気掃除機１は、中板８９を翼間流路９２におけるロータ軸３６回転中心線Ｃ方向の高さ中央または中央よりも第一吸込口８６側に配置し、または中板１０９を翼間流路１１２におけるロータ軸３６回転中心線Ｃ方向の高さ中央または中央よりも第三吸込口１０６側に配置することによって、吸込仕事率をさらに向上する。

【0105】

さらにまた、本実施形態の電動送風機８および電気掃除機１は、中板８９を翼間流路９２の上流側半部に配置し、または中板１０９を翼間流路１１２の上流側半部に配置することによって、吸込仕事率をさらに向上する。

【0106】

また、本実施形態の電動送風機８および電気掃除機１は、互いに噛み合うスリット１２１、１２２によって中板８９および羽根８８または中板１０９および羽根１０８を組み合わせるので、良好な組立性を有する。

【0107】

したがって、本実施形態に係る電動送風機８および電気掃除機１によれば、小型化にともなう高回転化に対応できる。また、本発明は、本実施形態に係る電動送風機８および電気掃除機１によれば、中板８９、１０９を備えつつ、組立性の良好な羽根車３８、４１を備えることができる。

【0108】

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】

【0109】

１ 電気掃除機
２ 掃除機本体
３ 管部
５ 本体ケース
６ 車輪
７ 塵埃分離集塵部
８ 電動送風機
９ 本体制御部
１１ 電源コード
１２ 本体接続口
１４ 電源プラグ
１９ 接続管
２１ 集塵ホース
２２ 手元操作管
２３ 把持部
２４ 操作部
２４ａ 停止スイッチ
２４ｂ 起動スイッチ
２５ 延長管
２６ 吸込口体
２８ 吸込口
２９ 回転清掃体
３１ 電動機
３５ 電動送風機ケース
３６ ロータ軸
３７ モータ部
３８ 上流側羽根車
３９ 上流側ディフューザ
４１ 下流側羽根車
４２ 下流側ディフューザ
４３ 第二吸込口
４５ 上流側ファンカバー
４７ 上流側ディフューザ支持環
４８ 電動機ケース
４９ 吐出口
５１ 下流側ファンカバー
５１ａ 外胴
５１ｂ 内胴
５２ 開口
５３ 上流側ディフューザ支持橋部
５５ 軸受ハウジング
５６ ベアリング
５７ 貫通口
５８ フランジ
５９、６１ 開口
６２ 軸受ハウジング
６６ 隔壁
６７ フランジ
６８ ベアリング
６９ 貫通口
７１ 軸受ハウジング支持梁
７２ 開口
７３ 下流側ディフューザ支持橋部
７４ 第四吸込口
７５ 回転子
７６ 固定子
７７ ブラシ機構
７８ 整流子
７９ カーボンブラシ
８１ ブラシ保持器
８５ 第一板
８６ 第一吸込口
８７ 第二板
８７ａ 内周縁
８８ 羽根
８９ 中板
９１ 嵌挿孔
９２ 翼間流路
９３ 入口流路
９５ 背板
９６ ガイドベーン
９７ 戻りガイドベーン
９８ 貫通孔
９９ 案内風路
１０１ 流過風路
１０５ 第一板
１０６ 第三吸込口
１０７ 第二板
１０７ａ 内周縁
１０８ 羽根
１０９ 中板
１１１ 嵌挿孔
１１２ 翼間流路
１１３ 入口流路
１１５ 背板
１１６ ガイドベーン
１１９ 案内風路
１２１、１２２、１２５ スリット
１２３ 連結突起

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】