特許 6581361 電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機

(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】6581361

(24)【登録日】2019年9月6日

(45)【発行日】2019年9月25日

(54)【発明の名称】電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/28 20060101AFI20190912BHJP

   A47L 9/00 20060101ALI20190912BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/28 K

   F04D29/28 P

   A47L9/00 H

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-3789(P2015-3789)

(22)【出願日】2015年1月13日

(65)【公開番号】特開2016-130453(P2016-130453A)

(43)【公開日】2016年7月21日

【審査請求日】2017年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】399048917

【氏名又は名称】日立グローバルライフソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(72)【発明者】

【氏名】坂上 誠二

(72)【発明者】

【氏名】本多 武史

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 則和

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 繁則

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 賢宏

(72)【発明者】

【氏名】金賀 靖

(72)【発明者】

【氏名】尾島 正禎

【審査官】 岩田 健一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−０２４１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４９７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−００１１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５３−０５４３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５７８６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／２８

Ａ４７Ｌ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電動機と、吸込開口を有するシュラウド板及び前記電動機の回転軸に固定されるハブ板と、前記シュラウド板と前記ハブ板との間に複数枚の羽根により構成された遠心羽根車を内包するファンケーシングを備え、
前記シュラウド板は、前記吸込開口に円環部を有し、前記円環部と接続するように曲面部が設けられ、前記シュラウド板における前記曲面部から外径端部にかけて前記羽根と接合する位置に凹状溝が形成され、
前記羽根は前記ハブ板と一体成形され、
前記羽根における前記シュラウド板の曲面部に対向する面は、前記シュラウド板の曲面部と溶着加工せず密着するように傾斜し、
前記羽根における前記シュラウド板の曲面部から外径端部にかけて対向する面は、前記凹状溝と溶着により接合していることを特徴とする電動送風機。

【請求項2】

電動機と、吸込開口を有するシュラウド板及び前記電動機の回転軸に固定されるハブ板と、前記シュラウド板と前記ハブ板との間に複数枚の羽根により構成された遠心羽根車を内包するファンケーシングを備え、
前記電動機の最高回転数は毎分８０，０００回転〜１００，０００回転で動作し、
電動送風機入力は２００Ｗ〜５００Ｗの範囲にあり、
前記遠心羽根車の外径は、φ３５mm〜φ５５mmの範囲にあり、
前記遠心羽根車の羽根出口高さは３mm〜６mmの範囲にあり、
前記遠心羽根車の羽根の板厚は０.５mm〜１.５mmの範囲にあり、
前記遠心羽根車の羽根枚数は６枚〜９枚の範囲にあり、
前記シュラウド板は、前記吸込開口に円環部を有し、前記円環部と接続するように曲面部が設けられ、前記シュラウド板における前記曲面部から外径端部にかけて前記羽根と接合する位置に凹状溝が形成され、
前記羽根は前記ハブ板と一体成形され、
前記羽根における前記シュラウド板の曲面部に対向する面は、前記シュラウド板の曲面部と溶着せず密着するように傾斜し、
前記羽根における前記シュラウド板の曲面部から外径端部にかけて対向する面は、前記凹状溝と溶着により接合しているクローズドタイプの遠心羽根車を搭載していることを特徴とする電動送風機。

【請求項3】

請求項１または請求項２において、
前記凹状溝には穴が複数個設けられ、前記羽根には前記穴に対応する位置に突起状の爪を有し、凹状溝に対応する羽根端部には溶着リブが形成され、前記シュラウド板と前記突起状の爪と前記溶着リブが溶融されて接合されることを特徴とする電動送風機。

【請求項4】

前記シュラウド板の最も内径側の前記穴から外径端部にかけて前記凹状溝が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電動送風機。

【請求項5】

請求項１または、請求項２に記載された電動送風機において、
前記遠心羽根車は、耐熱性が100℃以上、引張強度が100MPa以上あるエンジニアリングプラスティック材料で構成されることを特徴とする電動送風機。

【請求項6】

前記遠心羽根車の外周に圧力回復をしつつ整流作用をするディフューザと、前記ファンケーシングの吸込口にシール部を具備したことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか1項に記載した電動送風機。

【請求項7】

請求項１乃至６の何れか１項に記載した電動送風機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搭載した電気掃除機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の電気掃除機用の電動送風機としては、例えば、特開平11-336694号公報（特許文献１）に開示されているものがある。

【0003】

特開平11-336694号公報に開示されている電動送風機は、モータの回転軸に固定された樹脂製の後面シュラウドと、これに対向する樹脂製の前面シュラウドと、前記両シュラウド間に設けた複数枚の樹脂製ブレードを有し、前記前面シュラウドの吸気口部を除く前記両シュラウドの子午面の形状が、対向するシュラウド同士で対称となるように構成されている。前記後面シュラウドと前記ブレードは一体に成形され、前記ブレードと前記前面シュラウドは超音波溶着加工により接合されるようになっている。

【0004】

また、その他の従来技術として、例えば、特開2011−157867号公報（特許文献２）に開示されているものがある。

【0005】

特開2011−157867号公報に開示されている電動送風機は、電動機の回転軸にインペラが固定されており、インペラの周囲に複数の案内翼を有するエアガイドと、インペラ及びエアガイドを覆い、電動機に気密に取り付けられたケーシングを備え、インペラは前面シュラウドと、後面シュラウドと、インデューサと、複数のブレードにより構成されており、後面シュラウド、インデューサ、及びブレードは、樹脂により一体的に成形されており、前面シュラウドは金属製で、後面シュラウド、インデューサ、及び複数のブレードの上部を覆うように設けられており、ブレードには、複数の突起部が設けられており、前面シュラウドには、突起部が挿入される複数の角穴が設けられており、角穴の幅は、ブレードの厚みよりも大きくなるように設けられており、突起部とブレードとの接合部には、曲面部が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平11-336694号公報

【特許文献2】特開2011-157867号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の電動送風機では、後面シュラウドとブレードは樹脂で一体成形され、ブレードと前面シュラウドを超音波溶着により接合するようにしているが、その溶着部から溶融した樹脂材がインペラの流路内にはみ出し空気の流れを乱し送風機効率が低下する恐れがある。

【0008】

また、特許文献１の電動送風機では、前面シュラウドの溶着時の位置決めについて考慮されていないため、前面シュラウドが偏心して取り付けられ、吸気口の偏心による送風機効率が低下する恐れがある。さらに初期的な質量不釣合い量が増大するため、不釣合い量を修正しきれなく、運転中に振動や騒音が発生する恐れがある。

【0009】

特許文献２に記載の技術においては、前面シュラウドの角穴とブレードの突起部により、前面シュラウドの位置決めを行うことができる。また、前面シュラウドの固定は、ブレードの突起部を熱溶着しており、インペラ流路内に溶融した樹脂材がはみ出すことがない。

【0010】

しかし、前面シュラウドとブレードの固定は、突起部の溶着部だけであり、前面シュラウドとブレード間で漏れが生じ易く、送風機効率が低下する恐れがあった。

【0011】

本発明の目的は、上記課題を解決し、熱可塑性樹脂で成形されるクローズドタイプの遠心羽根車の羽根とシュラウド板の溶着時の不具合の発生を防止し、羽根間の気密を確保し、電動送風機効率を向上させることにある。また、この送風機を用いた電動送風機効率が向上することで、出力を向上させた電気掃除機を提供することにある。

【0012】

さらに、低電圧のバッテリーで駆動するブラシレスモータを用いた場合、送風機効率が向上することで、同じ出力を得るのに電動送風機入力を低くすることができ、運転時間を長くした電気掃除機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するために、代表的な本発明の電動送風機の一つは、電動機と、吸込開口を有するシュラウド板及び前記電動機の回転軸に固定されるハブ板と、前記シュラウド板と前記ハブ板との間に複数枚の羽根により構成された遠心羽根車を内包するファンケーシングを備え、前記シュラウド板は、前記吸込開口に円環部を有し、前記円環部と接続するように曲面部が設けられ、前記シュラウド板における前記曲面部から外径端部にかけて前記羽根と接合する位置に凹状溝が形成され、前記羽根は前記ハブ板と一体成形され、前記羽根における前記シュラウド板の曲面部に対向する面は、前記シュラウド板の曲面部と溶着加工せず密着するように傾斜し、前記羽根における前記シュラウド板の曲面部から外径端部にかけて対向する面は、前記凹状溝と溶着により接合している電動送風機と、この電動送風機を備えた電気掃除機とすることにより達成される。

【0014】

また、発明の電動送風機の一つは、電動機と、吸込開口を有するシュラウド板及び前記電動機の回転軸に固定されるハブ板と、前記シュラウド板と前記ハブ板との間に複数枚の羽根により構成された遠心羽根車を内包するファンケーシングを備え、前記電動機の最高回転数は毎分８０，０００回転〜１００，０００回転で動作し、電動送風機入力はおおよそ２００Ｗ〜５００Ｗの範囲にあり、当該遠心羽根車の外径は、φ３５mm〜φ５５mmの範囲にあり、 当該遠心羽根車の羽根出口高さはおおよそ３mm〜６mmの範囲にあり、当該遠心羽根車の羽根の板厚はおおよそ０.５mm〜１.５mmの範囲にあり、当該遠心羽根車の羽根枚数はおおよそ６枚〜９枚の範囲にあり、前記シュラウド板は、前記吸込開口部に円環部を有し、前記円環部と接続するように曲面部が設けられ、前記シュラウド板の前記曲面部から外径にかけて前記羽根と接合する位置に凹状溝が形成され、前記羽根は前記ハブ板と一体成形され、前記凹状溝には貫通穴が複数個設けられ、前記羽根には前記貫通穴に対応する位置に突起状の爪を有し、前記凹状溝に対応する羽根端部には溶着リブが形成され、前記シュラウド板の曲面部に対向する面は、前記シュラウド板の曲面部と密着するように傾斜し、前記シュラウド板と前記突起状の爪と前記溶着リブが溶融されて接合されているクローズドタイプの遠心羽根車としている電動送風機と、この電動送風機を備えた電気掃除機とすることにより達成される。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、従来のものに比べて送風機効率を確実に向上させることが可能な電動送風機及びこれを備えた電気掃除機を提供することができる。

【0016】

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明による遠心羽根車の一実施例の断面で表した斜視図である。

【図2】本発明による遠心羽根車の一実施例の構成図である。

【図3】本発明の一実施例における遠心羽根車を構成するシュラウド板の外観図である。

【図4】本発明の一実施例における遠心羽根車を構成する羽根一枚の圧力面側の円筒展開図である。

【図5】本発明の一実施例における電動送風機の縦断面図である。

【図6】本発明の一実施例における電動送風機が適用される電気掃除機の外観斜視図である。

【図7】図６の電気掃除機における掃除機本体を模式的に示した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施例について、図面を参照し説明する。

【実施例1】

【0019】

図６及び図７により、本発明の一実施例に係る電気掃除機について説明する。図６に本実施例の電動送風機が適用される電気掃除機の外観斜視図を示す。

【0020】

図６に示すように１００は塵埃を集塵する集塵室及び集塵するのに必要な吸込気流を発生させる電動送風機２００（図６）を収納する掃除機本体、１０１は一端が掃除機本体１００に接続されるホース、１０２は一端がホース１０１の他端に接続される手元操作部、１０３は一端が手元操作部１０２の他端に接続される延長管、１０４、１０５は延長管１０３の他端に接続される第１、第２の吸口体である。１０６は手元操作部１０２に設けられた電動送風機２００の入切を行うスイッチ部である。

【0021】

以上の構成において、手元操作部１０２のスイッチ部１０６を操作すると、掃除機本体１００に収納された電動送風機２００が運転し、吸込気流を発生させる。そして、吸口体１０５から塵埃を吸込み、延長管１０３、手元操作部１０２、ホース１０１を通して掃除機本体１００の集塵室に集塵する。

【0022】

次に、図７に示す電気掃除機における掃除機本体１００を模式的に示した断面図を用いて、掃除機本体１００について説明する。

【0023】

掃除機本体１００の内部には、吸引力を発生させる電動送風機２００、電動送風機２００を駆動する電池ユニット１０７、駆動用回路１０８、集塵室１０９が配置され、電動送風機２００の吸引力で吸い込まれた塵埃を捕集する紙パック１１０（捕集部材）、さらには、紙パック１１０で塵埃を取り除かれた空気が通過するフィルター１１１等が配置されている。電動送風機２００は、掃除機本体１００の電動送風機室１１２に防振ゴム１１３を介して収容される。本実施形態では、この集塵室１０９に紙パック１１０を取り付けた紙パック集塵機項としているが、サイクロン集塵機構としても良い。

【0024】

次に、図５に示す電動送風機の縦断面図を参照して電動送風機２００について説明する。この電動送風機２００は、送風機部２０１と電動機部２０２に大別される。送風機部２０１は、遠心羽根車２０３と、該遠心羽根車２０３を収納するファンケーシング２０４及び、ディフューザ２０５と該ディフューザ２０５の裏面にリターンガイド２０６を持つ静止流路部とを含み構成される。ファンケーシング２０４には空気吸込口２０４ａが設けられ、シール部２０４ｂを備え、シール部材２０７が配設されている。遠心羽根車２０３は吸込開口２０３ａを有し、吸込開口２０３ａとシール部材２０７が概略接触し、漏れを防ぐ構造を有している。遠心羽根車２０３は熱可塑性樹脂製で、回転軸２０８に直結されている。

【0025】

遠心羽根車２０３の中心部には、焼結等により形成された金属製の支持スリーブ２０９が取り付けられている。支持スリーブ２０９は、回転軸２０８が圧入される内周面を有している。このような支持スリーブ２０９は遠心羽根車２０３にインサート成形されている。遠心羽根車２０３は、支持スリーブ２０９に回転軸２０８を圧入することで固着される。本実施例では、遠心羽根車２０３を回転軸２０８に圧入固定しているが、回転軸２０８の端部にねじを設け、遠心羽根車２０３を固定ナットを用い固定しても良い。

【0026】

電動機部２０２は、ハウジング２１０内に収納される回転軸２０８に固定されている回転子２１１、及びハウジング２１０に固定されている固定子２１２から構成される。固定子２１２の周りには、図示しない導線が巻かれ、一緒になって相巻線を形成する。相巻線は、電動送風機２００に備わる図示しない回路部に電気的に接続される。

【0027】

回転子２１１は、回転軸２０８の反遠心羽根車２０３の端部側に形成されており、希土類系のボンド磁石からなる。希土類系のボンド磁石は、希土類系磁性粉末と有機バインダーとを混合して作られる。希土類系のボンド磁石としては、例えば、サマリウム鉄窒素磁石等を用いることができる。なお、本一実施例では回転子２１１に永久磁石を用いているが、これに囚われることがなく、例えば毎分８０，０００回転以上の高速回転を可能とする無整流子電動機の一種であるリラクタンスモータなどを使用しても良い。

【0028】

ハウジング２１０には、軸受２１３を内包する円筒状の軸受カバー２１４を固定する支持部２１０ａを有している。軸受カバー２１４内には、軸受２１３とスリーブ２１５と、ばね２１６を備えている。ばね２１６は圧縮された状態で配置され、軸受２１３の外輪にそれぞれ当接して予圧を付与している。

【0029】

支持部２１０ａの端部には軸方向に延在するねじ穴２１０ｂが形成されている。ねじ穴２１０ｂには固定ねじ２１７が螺合可能である。支持部２１０ａの端部には、固定ねじ２１７の螺合によってディフューザ２０５が固定設置されている。

【0030】

ハウジング２１０には、ハウジング内に空気が流れ込むように開口２１０ｃと、電動送風機２００の外部に空気を排出する排気口２１０ｄが複数個設けられている。

【0031】

次に、電動送風機２００内における空気の流れを説明する。電動機２０２を駆動して遠心羽根車２０３を回転させると、ファンケーシング２０４の空気吸込口２０４ａから空気が流入し、遠心羽根車２０３内に流入する。流入した空気は遠心羽根車２０３内で昇圧及び増速され、遠心羽根車２０３から吐出される。遠心羽根車２０３から吐出された空気流は、ディフューザ２０５に導かれる。

【0032】

ディフューザ２０５は複数のディフューザ羽根が設けられ、空気流がディフューザ羽根の羽根間で減速されることによって、空気流のもつ運動エネルギーが圧力エネルギーに変換され圧力が上昇する。ディフューザ２０５から吐出された空気流は、ファンケーシング２０４の内面とディフューザ２０５の後縁間で形成された流路からリターンガイド２０６に流入する。なお、本実施例では羽根付ディフューザを用いているが、羽根無しディフューザとしても良い。その場合は、ディフューザ後縁側に支柱を複数本設け、ファンケーシング２０４を支持する。

【0033】

リターンガイド２０６を通過した空気流は、ハウジング２１０とファンケーシング２０４との空間Ｓ１に導かれ、ハウジング２１０の開口２１０ｃからハウジング２１０内部に流入し、軸受カバー２１４が冷却され、軸受カバー２１４を介して軸受２１３が冷却される。また、回転子２１１、固定子２１２、固定子２１２に巻かれた図示しない導線を冷却して外部へ排出される。空間Ｓ１に導かれた空気流の一部は、ハウジング２１０の排気口２１０ｄから外部へ排出される。これによって、ハウジング２１０内の各部が冷却される。

【0034】

本発明の一実施例を図１から図４を用い説明する。図１（ａ）は本発明による遠心羽根車の一実施例の断面で表した斜視図で、（ｂ）は子午面形状図、図２は遠心羽根車の一実施例の構成図、図３は遠心羽根車を構成するシュラウド板の外観図で、（ａ）は背面斜視図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は背面図、図４（ａ）は遠心羽根車を構成する羽根一枚の圧力面側の円筒展開図で、（ｂ）は羽根の断面図である。

【0035】

図１から図４に示すように、本発明に係る一実施例の遠心羽根車２０３は、シュラウド板１と、ハブ板２と複数枚の羽根３から構成されている。ハブ板２と羽根３は熱可塑性樹脂で一体成形されている。

【0036】

熱可塑性樹脂製のシュラウド板１は、中央部に空気を吸い込む円環状の吸込開口４が形成されている。吸込開口４は回転軸２０８と略平行に直線部５が設けられ、先端の板厚は薄く形成されている。シュラウド板１は、吸込開口４から流入した軸方向流れを径方向流れに転向する曲面部６が設けられ、直線部５と曲面部６が滑らかに接続され、曲面部６から外径にかけて半径方向を向くように形成されている。

【0037】

シュラウド板１の流路面には、曲面部６から外径にかけて羽根３と対応する位置に凹状溝７が形成され、凹状溝７には貫通穴８ａ、８ｂが設けられている。内径側の貫通穴８ａから凹状溝７が形成され、外径側まで延設されている。

【0038】

ハブ板２の中央には、回転軸２０８が挿入されて固定される凸形状のボス９が形成されている。ハブ板２と一体成形されている羽根３は周方向に等間隔で設置されており、内径側から径方向外側に向かうにつれ、回転方向に後退した羽根形状を有する。羽根３の上面には突起状の爪１０ａ、１０ｂが形成されている。爪１０ａと爪１０ｂの間と、爪１０ｂから外径側の羽根３の上面には溶着用のリブ１１が形成されている。羽根３の爪１０ａから内径側の羽根３の上面は、シュラウド板１の曲面部６と密着するように羽根３の圧力面（凸面）側に傾斜面１２が形成されている。図４に示す溶着用のリブ１１の形状は三角形としているが、半円形や、台形としても良い。

【0039】

爪１０ａ、１０ｂの高さはシュラウド板１からおよそ０．２mm〜０．５mm飛び出すように設定している。また溶着リブ１１の体積は、凹部溝７に羽根３が挿入された際の隙間の体積よりも小さくしている。

【0040】

羽根３の突起状の爪１０ａとシュラウド板１の貫通穴８ａ、爪１０ｂと貫通穴８ｂ、及びシュラウド板１の凹状溝７と羽根３を係合させ、爪１０ａ、爪１０ｂ、及び溶着リブ１１を溶着加工により接合することで遠心羽根車２０３が形成される。 なお、図１（ｂ）のＸで示すシュラウド板１の曲面部６と羽根３の傾斜面１２には溶着加工を施していない。

【0041】

貫通穴８ａと突起状の爪１０ａ、貫通穴８ｂと爪１０ｂの溶着加工は、略軸方向から行うことができる。図１（ｂ）のＸの位置に貫通穴８ａと突起状の爪１０ａを設けて溶着加工を行う場合、略軸方向の溶着加工に加え略径方向からも溶着加工を行う必要が生じるため、貫通穴８ａと突起状の爪１０ａ、貫通穴８ｂと爪１０ｂの溶着加工を同時に行うことができない。しかし、本実施の形態例では、シュラウド板１の曲面部６と羽根３の傾斜面１２には溶着加工を施していないため、シュラウド板１の曲面部６から外径にかけての略軸方向からの溶着加工のみで、２箇所の溶着加工を一度で行うことができる。

【0042】

溶着リブ１１は凹状溝７内で溶融するが、溶着リブ１１の体積を凹部溝７に羽根３が挿入された際の隙間の体積よりも小さくしているため、溶融した樹脂材が遠心送風機流路内にはみ出すことがない。また、羽根３の爪１０の高さはシュラウド板３の板厚よりも高くしているため、爪１０が溶融することで、シュラウド板１の貫通穴８ａ、８ｂが塞がれ、貫通穴８ａ、８ｂからも空気が漏れることが無い。

【0043】

また、流路中央付近から出口までの圧力の高くなる流路内は、羽根３の溶着リブ１１が溶融し、シュラウド板１と溶着されているため、羽根３間での漏れを防止することができる。

【0044】

また、羽根３の爪１０ａより前縁側は、シュラウド板１の曲面部６の形状と一致するように、傾斜面１２を形成している。遠心羽根車２０３では、特に入口流れが重要でシュラウド板１の曲面部６には、溶着加工を施していないため、羽根３の傾斜面１２部には溶着によるバリなどが発生しない。すなわち、入口側で流れを乱すことが無く、空気を羽根３にスムーズに流入させることができる。

【0045】

さらに、シュラウド板１の吸込開口４が形成され、直線部５が設けられ、曲面部６と滑らかに形成されているため、吸込開口４から流入した軸方向流れを径方向流れにスムーズに転向することができ、羽根３に流入させることができ、入口での曲がり損失を低減することができる。

【0046】

さらに、羽根３の爪１０とシュラウド板３の貫通穴８ａ、８ｂにより、シュラウド板１が精度良く位置決められる。そのため、吸込開口４は回転軸２０８との同心度を高めることができる。このため、遠心羽根車２０３の面振れを抑えることで遠心羽根車２０３からディフューザ２０５への流れを一様にすることができ、ディフューザ２０５の性能を向上することができる。

【0047】

また、吸込開口４は先端の板厚は薄く形成されているため、加えて、遠心羽根車２０３の面振れを抑制しているため、ファンケーシング２０４に設けたシール部２０４ｂでの摩擦損失が低減すると共に、入口部での空気の漏れ量も少なくできる。

【0048】

なお、本実施例では突起状の爪１０と貫通穴８ａ、８ｂを１枚の羽根３に２箇所設けているが、３箇所でも良く、または内径側の１箇所でも良い。また、貫通穴８ａ、８ｂとしているが、穴は貫通させなく羽根３の突起状の爪１０と嵌合し、シュラウド板の位置を決めることができれば良い。

【0049】

特許文献２に示すように、家庭用電気掃除機に搭載される電動送風機のシュラウド板１は金属製で、吸込開口４を切削加工により先端を薄くするようにしていることが一般的である。本一実施例ではシュラウド板１を樹脂製としているため、精度良く先端部を薄くした形状とすることができる。そのため、２次加工である切削加工をする必要が無く、製作コストを抑えることができる。

【0050】

さらに初期的な質量不釣合い量を小さくすることができ、不釣合い量の修正が容易となり、運転中の振動や騒音の発生を防ぐことができる。

【0051】

遠心羽根車２０３は熱可塑性樹脂製であるが、電動機などにより発生する熱による変形等を防ぐために特に耐熱性が１００℃以上、遠心応力に耐えるために引張強度が100MPa以上あるエンジニアリングプラスティック材料が望ましい。例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）や、ＰＥＥＫにカーボン繊維が含まれているものであるとより望ましい。

【0052】

以上説明した本実施形態の電動送風機２００によれば、遠心羽根車２０３の流路内に溶着による溶融した樹脂材がはみ出すことがなく、流路内の気密性を確実に得ることができる。これによって、電動送風機２００の効率を確実に向上させることができる。

【0053】

また、遠心羽根車２０３の前縁側は、シュラウド板１の曲面部６の形状と一致するように、傾斜面１２を形成している。運転中は遠心力により、前縁側がシュラウド板１の曲面部６と羽根３の傾斜部１２が密着するように働くため、遠心羽根車２０３の性能に影響が大きい入口側で羽根３とシュラウド板１の隙間がなくなり、電動送風機２００の効率を確実に向上させることができる。

【0054】

また、入口側には溶着部を設けていないため、溶着によるバリが発生しない。そのため、入口側で流れを乱すことが無く、空気を羽根３にスムーズに流入させることができ、電動送風機２００の効率を確実に向上させることができる。

【0055】

また、シュラウド板１に形成した吸込開口４に直線部５を設け、曲面部６と滑らかに形成されているため、吸込開口４から流入した軸方向流れを径方向流れにスムーズに転向させて、羽根３に流入させることができる。よって、遠心羽根車２０３の入口での曲がり損失を低減することができ、電動送風機２００の効率を向上させることができる。

【0056】

さらに、シュラウド板１を回転軸２０８との同心度を高めることができ、ファンケーシング２０４に設けたシール部２０４ｂでの摩擦損失の低減や、入口部での空気の漏れ量を少なくすることができる。また、初期的な質量不釣合い量を小さくすることができ、不釣合い量の修正が容易となり、運転中の振動や騒音の発生を低減することができる。

【0057】

遠心羽根車２０３は、エンジニアリングプラスティック材料で製作されているため、運転中に発生する熱や遠心力による変形を抑えることができ、強度を確保し、高速回転に耐えることができる樹脂製遠心羽根車２０３を実現できる。

【0058】

本電動送風機２００を電気掃除機に搭載することで、電気掃除機の出力を向上させることができる。また、電動送風機２００の効率が向上することで、同じ出力を得る場合は電動送風機２００の入力を低くすることができ、電池を駆動源とする充電式掃除機では運転時間を長くすることができる。

【実施例2】

【0059】

次に本発明の一実施例について説明する。上記実施例と基本的な構成は同じであるので、同一の構成については同一符号を用い説明する。

【0060】

本発明が対象とする掃除機用電動送風機の最高回転数は、毎分８０，０００回転〜１００，０００回転で動作し、遠心羽根車２０３の外径はおおよそφ３５mm〜φ５５mmの範囲にあり、羽根出口高さはおおよそ３mm〜６mmの範囲にあり、羽根の板厚はおおよそ０.５mm〜１.５mmの範囲にあり、羽根枚数はおおよそ６枚〜９枚の範囲にあり、電動送風機入力はおおよそ２００Ｗ〜５００Ｗの範囲にあるスティックタイプやハンディタイプの充電式掃除機を対象としている。

【0061】

図１から図４に示すように、本発明に係る一実施例の遠心羽根車２０３は、シュラウド板１と、ハブ板２と複数枚の羽根３から構成されている。ハブ板２と羽根３は熱可塑性樹脂で一体成形されている。

【0062】

熱可塑性樹脂製のシュラウド板１は、中央部に空気を吸い込む円環状の吸込開口４が形成されている。吸込開口４は回転軸２０８と平行に直線部５が設けられ、先端の板厚は薄く形成されている。シュラウド板１は、吸込開口４から流入した軸方向流れを径方向流れに転向する曲面部６が設けられ、直線部５と曲面部６が滑らかに接続され、曲面部６から最外径にかけて半径方向を向くように形成されている。

【0063】

シュラウド板１の流路面には、曲面部６から外径にかけて羽根３と対応する位置に凹状溝７が形成され、凹状溝７には貫通穴８ａ、８ｂが設けられている。内径側の貫通穴８ａから凹状溝７が形成され、外径側まで延設されている。

【0064】

ハブ板２の中央には回転軸２０８が挿入されて固定される凸形状のボス９が形成されている。ハブ板２と一体成形されている羽根３は周方向に等間隔で設置されており、内径側から径方向外側に向かうにつれ、回転方向に後退した羽根形状を有する。羽根３の上面には突起状の爪１０ａ、１０ｂが形成されている。爪１０ａと爪１０ｂの間と、爪１０ｂから外径側の羽根３の上面には溶着用のリブ１１が形成されている。羽根３の爪１０ａから内径側の羽根３の上面は、シュラウド板１の曲面部６と密着するように羽根３の圧力面（凸面）側に傾斜面１２が形成されている。図４に示す溶着用のリブ１１の形状は三角形としているが、半円形や、台形としても良い。

【0065】

爪１０ａ、１０ｂの高さはシュラウド板１からおよそ０．２mm〜０．５mm飛び出すように設定している。また溶着リブ１１の体積は、凹部溝７に羽根３が挿入された際の隙間の体積よりも小さくしている。

【0066】

羽根３の突起状の爪１０ａとシュラウド板１の貫通穴８ａ、爪１０ｂと貫通穴８ｂ、及びシュラウド板１の凹状溝７と羽根３を係合させ、爪１０ａ、爪１０ｂ、及び溶着リブ１１を溶着加工により接合することで遠心羽根車２０３が形成される。 なお、シュラウド板１の曲面部６には溶着加工を施していない。

【0067】

スティックタイプやハンディタイプの充電式掃除機では、電池容量と運転時間、重さなどから電動送風機入力が決定される。家庭での掃除時間は平均するとおよそ１０分程度である。例えば、電池１本の定格電池電圧２１．６V、定格電流容量２５００mAhの電池を６本使用すると、全電池電力容量は５４Whである。運転時間１０分と考えると、電動送風機入力はおよそ３２０Wである。

【0068】

充電式掃除機は、一般の家庭用電源を用いている電気掃除機よりも入力が低く、吸引力では劣るが、部屋内で電気コードの差し替えが不要のため、使い勝手に優れている。充電式掃除機の吸引力を高くするためには、電動送風機２００の効率を高くする必要がある。また、使い勝手の面から小型、軽量化が有利である。

【0069】

充電式掃除機の小型、軽量化のためには、電動送風機２００の小型、軽量化が必要である。電動送風機２００の小型、軽量化のためには、電動送風機２００の高速回転化が有効である。高速化のためには、電動機２０２はブラシを使用していない無整流子電動機が有利である。

【0070】

一般の電気掃除機に搭載されている整流電動機では、最高回転数はおよそ毎分５０，０００回転、それに搭載されている遠心羽根車外径はφ６０mm〜φ１２０mm程度で、遠心羽根車は金属製のシュラウド板と、ハブ板と、羽根を備え、羽根に設けた突起状の爪を加締ることによってシュラウド板、及びハブ板にお互いが固定されている。

【0071】

送風機は一般に高速化することで比速度を高められ、高効率化に有利である。また、高速化することで小型、軽量化を図ることができる。一方、電動機は、高速化することで軸受などの機械損失が増加するため、高速化によって電動機効率は低下する。すなわち、電動送風機２００の効率には回転数に対し、ピークを有する回転数範囲がある。送風機効率と電動機効率から回転数は毎分８０，０００回転〜１００，０００回転で動作させるのが有利である。

【0072】

充電式掃除機の小型、軽量化のためには、使用電池の本数は少ないほうが良い。しかし、電池本数が少ないと入力が小さくなり、吸引力が低下する。電池の容量や質量から電動送風機入力は２００W〜５００Wの範囲が良い。

【0073】

電動送風機２００の回転数を毎分８０，０００回転〜１００，０００回転、電動送風機２００の入力はおおよそ２００Ｗ〜５００Ｗの範囲とすると、遠心羽根車２０３の外径はおおよそφ３５mm〜φ５５mm、羽根出口高さはおおよそ３mm〜６mm、羽根枚数はおおよそ６枚〜９枚とすることで、高効率なクローズタイプの遠心羽根車２０３を得ることができる。

【0074】

本電動送風機２００を電気掃除機に搭載することで、電気掃除機の出力を向上させることができる。また、電動送風機２００の効率が向上することで、同じ出力得るのに電動送風機２００の入力を低くすることができ、電池を駆動源とする充電式掃除機では運転時間を長くすることができる。効果については、実施例１と同様である。

【符号の説明】

【0075】

１ シュラウド板
２ ハブ板
３ 羽根
４ 吸込開口
５ 直線部
６ 曲面部
７ 凹状溝
８ 貫通穴
９ ボス
１０ 突起状の爪
１１ リブ
１２ 傾斜面
１００ 電気掃除機
２００ 電動送風機
２０１ 送風機部
２０２ 電動機部
２０３ 遠心送風機
２０４ ファンケーシング
２０５ ディフューザ
２０６ リターンガイド
２０７ シール部材
２０８ 回転軸
２０９ 支持スリーブ
２１０ ハウジング
２１１ 回転子
２１２ 固定子
２１３ 軸受
２１４ 軸受カバー
２１５ スリーブ
２１６ ばね
２１７ 固定ねじ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】