特許 6818443 電動送風機及びそれを備えた電気掃除機

(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】6818443

(24)【登録日】2021年1月5日

(45)【発行日】2021年1月20日

(54)【発明の名称】電動送風機及びそれを備えた電気掃除機

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/42 20060101AFI20210107BHJP

   F04D 29/44 20060101ALI20210107BHJP

【ＦＩ】

   F04D29/42 J

   F04D29/44 M

【請求項の数】4

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-123167(P2016-123167)

(22)【出願日】2016年6月22日

(65)【公開番号】特開2017-227156(P2017-227156A)

(43)【公開日】2017年12月28日

【審査請求日】2019年1月18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】伊藤 則和

(72)【発明者】

【氏名】林 正二

(72)【発明者】

【氏名】本多 武史

(72)【発明者】

【氏名】京谷 浩平

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 繁則

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 賢宏

【審査官】 松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２４８８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１３３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０６０６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−００３６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０４３６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−３１７４９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１２３３９８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｄ ２９／４２ − ２９／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転子及び固定子を備えた電動機部と、一端が開口し前記電動機部を収容するハウジングと、前記回転子に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された回転翼と、該回転翼の前記電動機部側に配置された仕切板と、前記ハウジングの開口側に設けられ、前記回転翼を覆うファンケーシングとを備え、
前記回転翼の外周側と前記ファンケーシング間に流路が形成され、
前記ファンケーシングの内部に案内板を一体形成し、
前記案内板は，前記回転軸に垂直に切った断面で見て，前記案内板の端部と前記回転軸の中心とを結んだ線上に前記案内板と隣接する案内板が位置しないよう前記案内板と隣接する案内板とは重ならないように設けられており、
該案内板は、前記ファンケーシングの曲面と、側面とが前記ファンケーシング内部で接し、
前記案内板の前記ファンケーシングの曲面と接している案内板の曲面の長さと、対向する反対側の案内板の下面の長さを比較すると、前記曲面と接している案内板の面の長さよりも対向する反対側の案内板の下面の長さの方が短く構成されており、
前記ハウジングと前記ファンケーシングが樹脂製であり、前記ファンケーシングの端部と前記ハウジングの端部とが嵌合可能である電動送風機。

【請求項2】

前記ファンケーシングの端部に突起を備え、該突起に取付穴が設けられ、
前記ハウジングの端部に爪状突起を備え、
前記取付穴と前記爪状突起が嵌合可能である請求項１又は２に記載の電動送風機。

【請求項3】

前記ファンケーシングの内面と前記仕切板の外周との間の円環流路の面積を前記回転翼
の出口面積よりも大きい請求項１乃至３の何れか１項に記載の電動送風機。

【請求項4】

請求項1乃至４の何れか１項に記載の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。

【背景技術】

【0002】

従来の電気掃除機用の小型の電動送風機としては、特開２０１０−２８１２３１号公報（特許文献１）に開示されている。この特許文献１には、「斜流型ブレードを有するインペラと、インペラが固定された回転軸を駆動する電動機と、インペラで発生した気流を導いて電動機外周に風路を有するエアガイドとを備え、エアガイドは上流から下流にかけて風路断面積を連続的に大きくして延在した風路を延在方向に複数に分割して構成されている。」と記載されている。

【0003】

また、従来の電気掃除機用の電動送風機としては、特開２００１−１７３５８号公報（特許文献２）がある。この特許文献２には、「電動機に直結させた羽根車と、羽根車の下流側にディフューザを配置し、羽根車は斜流型とし、ディフューザを軸流型とし、羽根車の外周側で、ディフューザの上流側に案内板を配置した。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２８１２３１号公報

【特許文献2】特開２００１−１７３５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

電気掃除機はフィルタの目詰まりや、掃除対象の床の材質等、運転条件によって動作風量が大きく変化するため、広い風量範囲で吸引力が強い電動送風機が求められる。

【0006】

特許文献１、２に記載の電動送風機は、電動機によって羽根車（インペラ）を回転させて空気の流れを作り出す。電動送風機の吸込口から、流入した空気は、羽根車で昇圧及び増速され、ディフューザ羽根間で減速されることによって、ディフューザに流入した空気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。

【0007】

羽根付ディフューザは設計点風量において優れた圧力回復を行うことが出来るが、非設計点風量においては、ディフューザ羽根の入口角と空気流れのディフューザへの流入角の不一致によりディフューザ性能が低下する。そのため、電気掃除機の吸引力は設計点風量で高いが、非設計点風量では低下する課題があった。

【0008】

コードレススティック型もしくは自律走行型のような電池（２次電池）で駆動する掃除機は、電動送風機の消費電力が小さく、最大風量も小さい。そのため、これらの掃除機に特許文献１、２の電動送風機を適用した場合、最大風量の低下によって、ごみ搬送能力が低下し、掃除機の吸引力が低下する課題があった。

【0009】

また、特許文献１に記載の技術においては、樹脂製のエアガイドを延在方向に複数に分割して構成され、上流側のエアガイドと下流側のエアガイドを嵌合用の凹凸により嵌め合せるようにしている。また、上流側エアガイドはモータケースに取り付けられ、下流側のエアガイドとファンケーシングが嵌め合せ、各部品を嵌め合せて接着剤で固定されている。そのため、組立性が悪く、各部品の寸法誤差により、ファンケーシングが回転軸に対して偏芯や傾いて取り付けられる恐れがあり、ファンケーシングを所定位置に維持することができないという課題があった。また、羽根車の吸入口とファンケーシングの吸込口が偏芯や傾いて取り付けられると、羽根車流入部とファンケーシング間の循環流れを抑制する入口シール性能が悪化し、電動送風機効率が低下するという課題があった。

【0010】

さらに、一般的な電気掃除機用の電動送風機では、ファンケーシングと羽根車の位置決めは、羽根車下流側に配置しているディフューザ羽根にファンケーシングを接触させることで、ファンケーシングの回転軸方向の位置決めを行っている。広い風量範囲、特に大風量側での効率を向上させるために羽根無しディフューザを用いると、ファンケーシングの位置決めが困難で、ファンケーシングと羽根車入口部の隙間（入口シール性能）を適切に保つことができないという課題があった。

【0011】

また、特許文献２に記載の技術おいては、羽根車とディフューザの間の羽根無しディフューザ部に案内板を配置している。これにより、羽根車から流出した空気の旋回速度成分を軸方向速度成分に変換することができるが、案内板はファンケーシングの側面だけで支えられているため、回転軸方向の両側が開口している。そのため、案内板内に流入した空気は回転軸方向の上流側と下流側に流れるため、案内板内では軸方向下流側（ディフューザ側）への転向がスムーズに行われず、案内板での損失が増加し電動送風機効率が低下する恐れがあった。
本発明の目的は、上記課題を解決するものであって、ファンケーシングとモータハウジングの嵌合保持の信頼性を向上させ、さらに広い風量域において高効率な小型軽量の電動送風機を提供すると共に、広い風量域において吸引力を向上した小型の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】

【0012】

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には、回転子及び固定子を備えた電動機部と、一端が開口し前記電動機部を収容するハウジングと、前記回転子に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された回転翼と、該回転翼の前記電動機部側に配置された仕切板と、前記ハウジングの開口側に設けられ、前記回転翼を覆うファンケーシングとを備え、前記回転翼の外周側と前記ファンケーシング間に流路が形成され、前記ファンケーシングの内部に案内板を一体形成し、前記案内板は，前記回転軸に垂直に切った断面で見て，前記案内板の端部と前記回転軸の中心とを結んだ線上に前記案内板と隣接する案内板が位置しないよう前記案内板と隣接する案内板とは重ならないように設けられており,該案内板は、前記ファンケーシングの曲面と、側面とが前記ファンケーシング内部で接し、前記ハウジングと前記ファンケーシングは樹脂製であり、前記ファンケーシングの端部と前記ハウジングの端部とが嵌合可能であることにより達成される。

【0013】

また、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には、回転子及び固定子を備えた電動機部と、一端が開口し前記電動機部を収容するハウジングと、前記回転子に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された回転翼と、該回転翼の前記電動機部側に配置された仕切板と、前記ハウジングの開口側に設けられ、前記回転翼を覆うファンケーシングとを備え、前記回転翼の外周側と前記ファンケーシング間に流路が形成され、前記ファンケーシングの内部に案内板を一体形成し、該案内板は、前記ファンケーシングの上面と、側面とが前記ファンケーシング内部で接し、前記ハウジングと前記ファンケーシングが樹脂製であり、前記ファンケーシングの端部と前記ハウジングの端部とが嵌合可能であることにより達成される。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、回転翼の下流側は羽根無しディフューザであり、ファンケーシング端部とハウジングとが嵌合することで、樹脂製ハウジングと樹脂製ファンケーシングの嵌合保持の信頼性を向上させることができ、小型軽量の電動送風機を提供すると共に、入口シール性能の低下を抑制すると共に広い風量域で高い効率を維持することで、広い風量域において吸引力を向上した小型の電気掃除機を提供することが出来る。

【0015】

また、回転翼から流出した空気流の旋回速度成分をファンケーシングの案内板で回転軸方向成分に変換することで摩擦損失の低減を行うと共に、曲がり損失の低減が図られ、広い風量域において高効率が可能であるため、広い風量域において吸引力を向上した小型の電気掃除機を提供することが出来る。

【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(a)】本発明の第１の実施形態における電動送風機の外観図である。

【図1(b)】電動送風機の縦断面図である。

【図2】（ａ）は本発明の第１の実施形態における遠心羽根車の斜視図、（ｂ）は遠心羽根車の縦断面図である。

【図3】（ａ）は本発明の第１の実施形態におけるファンケーシングの斜視図で、（ｂ）は縦断面図である。

【図4】本発明の第１の実施形態における送風機部の流れを示す説明図で、（ａ）は送風機部の拡大した縦断面図、（ｂ）は図１（ａ）の電動送風機のＡ−Ａ線での断面図である。

【図5】（ａ）は本発明の第１の実施形態におけるハウジングの斜視図、（ｂ）は背面図である。

【図6】（ａ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図である。

【図7】（ａ）は図６（ａ）に示すＤ部の拡大図、（ｂ）は拡大外観斜視図である。

【図8】本発明の第２の実施形態における電動送風機の縦断面図である。

【図9】（ａ）は本発明の第２の実施形態におけるファンケーシングの斜視部、（ｂ）は縦断面図である。

【図10】本発明の第２の実施形態における送風機部の流れを示す説明図で、図８のＥ−Ｅ線での断面図である。

【図11】本発明の第２の実施形態における他のファンケーシングの縦断面図である。

【図12】本発明の実施形態における電動送風機が適用される電気掃除機の斜視図である。

【図13】図１２の電気掃除機における掃除機本体の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照し説明する。本実施の形態例では、回転翼は遠心羽根車を用いて説明する。

【実施例1】

【0019】

図１２及び図１３により、本発明の一実施例に係る電気掃除機３００について説明する。図１２に本実施例の電動送風機が適用される電気掃除機の斜視図を示す。図１２に示すように、１００は塵埃を集塵する集塵室１０１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１３）を収納する掃除機本体、１０２は掃除機本体１００を取り付ける保持部、１０３は保持部１０２の一端部に設けたグリップ部、１０４はグリップ部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。保持部１０２の他端部には吸口体１０５が取り付けられ、掃除機本体１００と吸口体１０５は接続部１０６で繋がれている。１０７は電池ユニット１０８（図１３）を充電する充電台である。

【0020】

以上の構成において、グリップ部１０３のスイッチ部１０４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、接続部１０６を通して掃除機本体１００の集塵室１０１に集塵する。

【0021】

次に、図１３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。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１０８、駆動用回路１０９、集塵室１０１が配置されている。

【0022】

掃除機本体１００は保持部１０２から取り外しハンディ掃除機として使用することができ、掃除機本体１００には本体グリップ部１１０と吸口開口１１１が備えられている。１１２（図１２）はハンディ掃除機として使用するときの電動送風機２００の入切を行う本体スイッチ部である。なお、本体スイッチ１１２は掃除機本体１００を保持部１０２に取り付けているときでも操作することができる。

【0023】

次に、図１（ａ）に示す電動送風機の外観図と、（ｂ）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、回転翼である遠心羽根車１と、該遠心羽根車１の裏面である電動機部２０２側に仕切板２が配置され、該遠心羽根車１、仕切板２を収納する樹脂製のファンケーシング３で構成される。仕切板２は円板状で、ファンケーシング３の内面と仕切板２外径で電動機部２０２に空気を流入させる円環流路が形成されている。ファンケーシング３の上面には空気吸込口４が設けられている。遠心羽根車１は熱可塑性樹脂製で、回転軸５に直結されている。ここで、本実施例では、回転翼である遠心羽根車１を回転軸５に圧入固定しているが、回転軸５の端部にねじを設け、遠心羽根車１は固定ナットを用い固定しても良い。

【0024】

電動機部２０２は、ハウジング６内に収納される回転軸５に固定されているロータコア（回転子）７、及びハウジング６に固定されているステータコア（固定子）８から構成される。ステータコア８の周りには、ステータ巻線９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に備わる駆動用回路１０９に電気的に接続される。

【0025】

ロータコア７は、回転軸５における遠心羽根車１が固定されている端部と逆側の端部に形成されており、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や、ネオジム磁石等を用いることができる。ロータコア７は回転軸５に一体成形されている。

【0026】

なお、本実施例ではロータコア７に永久磁石を用いているが、これに囚われることがなく、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。

【0027】

遠心羽根車１とロータコア７の間には軸受１０、１１を備え、回転軸５を回転自在に支持している。軸受１０と軸受１１の間には、圧縮された状態でばね１２が配置され、軸受１０、軸受１１に予圧を付与している。軸受１０、１１と、ばね１２は軸受カバー１３に内包されている。ハウジング６は合成樹脂製であり、軸受カバー１３を固定する支持部１４を有している。軸受カバー１３の外周には軸受１０、１１の冷却用のヒートシンクである回転軸方向に長い複数の冷却フィン１３ａが設けられている。軸受カバー１３は非磁性金属材料製で、樹脂製ハウジング６とインサート成形によって一体化される。

【0028】

樹脂製ハウジング６の支持部１４の端部には回転軸方向に延在するねじ穴１５が形成されている。ねじ穴１５には固定ねじ１６が螺合可能で、固定ねじ１６の螺合によって仕切板２が樹脂製のハウジング６に固定設置されている。

【0029】

ファンケーシング３の内面と仕切板２の外周との間で、円環流路を形成している。円環流路の面積は遠心羽根車１の出口面積よりも大きくなるように仕切板２の外径を設定している。これにより、円環流路部での流速の増加、すなわち円環流路部での損失が増加するのを抑制している。また、円環流路面積を遠心羽根車１の出口面積よりも大きくし、仕切板２の外径を遠心羽根車１の外径よりも大きくすることで、仕切板２とファンケーシング３間で羽根無しディフューザとして作用するため、送風機効率を向上させることができる。

【0030】

仕切板２を遠心羽根車１の裏面である電動機部２０２側に設置することで、遠心羽根車１による電動機部２０２内の空気流れの乱れを抑制することで電動機部２０２の流路損失の増加を抑え、また遠心羽根車１の円板摩擦損失を低減することができる。

【0031】

ハウジング６には、ハウジング６内に空気が流れ込むように開口１７と、電動送風機２００の外部に空気を排出する排気口１８が設けられている。ハウジング６の端部に配置されるステータコア８は、固定ねじ１９によってハウジング６に固定されている。

【0032】

次に、電動送風機２００内における空気の流れを説明する。電動機部２０２を駆動して回転翼である遠心羽根車１を回転させると、ファンケーシング３の空気吸込口４から空気が流入し、遠心羽根車１内に流入する。流入した空気は遠心羽根車１内で昇圧及び増速され、遠心羽根車１の外周から流出される。遠心羽根車１から流出された空気流は、ファンケーシング３の内面と仕切板２の外周で形成される円環流路から電動機部２０２に流入する。

【0033】

電動機部２０２に流入した空気は、ハウジング６の開口１７からハウジング６内部に流入する。この流入空気により軸受カバー１３の冷却フィン１３ａが冷却され、軸受カバー１３を介して軸受１０、１１が冷却される。また、ロータコア７、ステータコア８、ステータ巻線９を冷却して外部へ排出される。これによって、ハウジング６内の各部が冷却される。ハウジング６に流入した空気流の一部は、ハウジング６の排気口１８から外部へ排出される。

【0034】

ファンケーシング３の端部には突起２０が設けられ、ファンケーシング３をハウジング６に固定する取付穴２１が設けられている。ハウジング６の送風機部２０１側の端部には爪状突起２２が設けられ、ファンケーシング３の取付穴２１と嵌合接続される。

【0035】

次に、本実施の形態例の送風機部２０１を図２から図４を用い説明する。図２（ａ）は本発明による一実施例の遠心羽根車の斜視図で、（ｂ）は遠心羽根車の断面図、図３（ａ）は本発明によるファンケーシングの斜視図で、（ｂ）は断面図、図４は本発明の一実施例における送風機部の流れを示す説明図で、（ａ）は送風機部の拡大断面図、（ｂ）は図１（ａ）の電動送風機のＡ−Ａ線での断面図である。

【0036】

先ず図２を用い、本発明に係る一実施例における回転翼である遠心羽根車１について説明する。本発明に係る一実施例の遠心羽根車１は、シュラウド板２３と、ハブ板２４と複数枚の羽根２５から構成されている。ハブ板２４と羽根２５は熱可塑性樹脂で一体成形されている。熱可塑性樹脂製のシュラウド板２３は、中央部に空気を吸い込む円環状の吸込開口２６が形成されている。

【0037】

シュラウド板２３の流路面には、羽根２５と対応する位置に凹状溝２７が形成され、外径側まで延設されている。凹状溝２７には貫通穴２８が設けられている。ハブ板２４の中央には、回転軸５が挿入されて固定される凸形状のボス２９が形成されている。ハブ板２４と一体成形されている羽根２５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。ボス２９は軸方向から径方向に向かうようにボス曲面２９ａが形成されている。羽根２５の上面には突起状の爪３０と溶着用のリブが形成されている。羽根２５の突起状の爪３０とシュラウド板２３の貫通穴２８、及びシュラウド板２３の凹状溝２７と羽根２５を係合させ、爪３０及び溶着リブを溶着加工により接合することで遠心羽根車１が形成される。

【0038】

溶着リブは凹状溝２７内で溶融するため、溶着リブの体積を凹部溝２７に羽根２５が挿入された際の隙間の体積よりも小さくしている。つまり、溶融した樹脂材が遠心羽根車１の流路内にはみ出すことを抑制できる。また、羽根２５の溶着リブが溶融し、シュラウド板２３と溶着されているため、羽根２５間での漏れ流れを防止することができる。本実施例ではシュラウド板２３と羽根２３の位置を決めるためにシュラウド板２３に貫通穴２８を設けているが、これに囚われることがなく、貫通していない凹部形状としても良く、羽根２５の爪３０と嵌合させシュラウド板２３と羽根２５の位置決めができれば、どのような形状でも良い。
なお、ハブ板２４の羽根２５の裏面側の外周には凸部２４ａが設けられており、遠心羽根車１を回転させて凸部２４ａを削ることで、バランス修正を行うことができる。これにより、遠心羽根車１のアンバランス量を小さくでき、振動や騒音の低減を図ることができる。

【0039】

次に図３を用い、本発明に係る一実施例のファンケーシング３について説明する。本発明に係る一実施例におけるファンケーシング３は、回転翼である遠心羽根車１を外方から覆っており、平面視で円形状の上板３１と、上板３１の周縁部に連続して軸方向に延在する曲面３２を有し、曲面部３２から延在する円環状の側板３３とを備えている。ファンケーシング３の側板３３の反上板３１側の端部には突起２０が設けられ、ファンケーシング３をハウジング６に固定する取付穴２１が設けられている。

【0040】

ファンケーシング３の上板３１の中央に空気吸込口４が設けられている。空気吸込口４よりも外径側には凹部３４が設けられ、凹部３４内に遠心羽根車１の吸込開口２６が配置される。ファンケーシング３と遠心羽根車１の吸込開口２６の先端は小さな隙間を有するように遠心羽根車１が配置され、遠心羽根車１で昇圧された空気が遠心羽根車１の吸込開口２６側へ循環する空気量を小さくする構造を有している。凹部３４内にシール部材を配設することで、シール効果を高めることができ、送風機効率をさらに向上させることができる。

【0041】

次に図４を用い、本発明に係る第１の実施形形態の送風機部の流れを説明する。電動機を駆動して回転翼である遠心羽根車１を回転させるとファンケーシング３の空気吸込口４から遠心羽根車１に流入する。遠心羽根車１に流入した空気は、流入流れ３５のように回転軸５の方向から流入し、半径方向流れに転向される。以下、空気吸込口４から回転軸５の方向への流れを軸方向流れと呼ぶ。遠心羽根車１内で昇圧及び増速され、遠心羽根車１から流出流れ３６となる。流出流れ３６は旋回方向の流れ成分を有しており、ファンケーシング３の内面に当たって、旋回しながら軸方向流れに転向され、ファンケーシング３の内面と仕切板２の外周で形成される円環流路からハウジング６に流入する。ファンケーシング３は曲面３２を有しているため、スムーズに軸方向流れに転向することができ、損失を小さくすることができる。これによって、送風機効率を向上させることができる。また、羽根付ディフューザを用いていないために、設計点風量以外の広い風量域で高い効率を得ることができる。

【0042】

次に本発明の第１の実施形態における電動機部２０２を図５から図７を用い説明する。図５（ａ）は本発明による一実施例のハウジングの斜視図で、図５（ｂ）は背面図で、図６（ａ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線での断面図で、（ｂ）は図５（ａ）のＣ−Ｃ線での断面図で、図７（ａ）は図６（ａ）に示すD部の拡大図で、（ｂ）は拡大外観斜視図である。

【0043】

ハウジング６は合成樹脂製であり、軸受１０、１１を内包する軸受カバー１３を固定する支持部１４を有している。支持部１４は略２重円筒状を呈しており、ハウジング６の前部の内側に位置している。支持部１４の内側の略円筒部１４ａには、非磁性金属材料で製作された軸受カバー１３が固定されている。軸受カバー１３の外周の略円筒部１４ｂには軸受１０、１１の冷却用のヒートシンクである回転軸方向に長い複数の冷却フィン１３ａが設けられ、ハウジング６の支持部１４と一体成形されている。軸受カバー１３の外周に冷却フィン１３ａが設けられている複雑形状のため、ダイカストで製作することで生産コストを抑え、高い寸法精度を得ることができる。軸受カバー１３と冷却フィン１３ａの使用素材としては、非磁性金属で熱伝導率の高いアルミニウム合金が望ましい。

【0044】

樹脂製ハウジング６の支持部１４の端部には回転軸方向に延在するねじ穴１５が形成されている。ねじ穴１５には固定ねじ１６が螺合可能で、固定ねじ１６の螺合によって仕切板２がハウジング６に固定設置される。支持部１４の外周部はブリッジ３７によって、略円筒状のフレーム３８につながれている。フレーム３８のブリッジ３７がある端部にはステータコア８を固定するねじ穴３９が設けられている。ねじ穴３９には固定ねじ１９が螺合可能で、固定ねじ１９の螺合によってステータコア８がハウジング６に固定設置されている。また、フレーム３８における送風機部２０１側の端部には爪状突起２２が設けられ、ファンケーシング３の取付穴２１と嵌合接続される。これにより、ファンケーシング３の回転軸５の方向の位置決め精度を確保することができ、樹脂製ファンケーシング３の端部と樹脂製ハウジング６の端部で確実に嵌合保持することができる。遠心羽根車１とファンケーシング３の位置決め精度が向上することで、遠心羽根車１とファンケーシング３の凹部３４の隙間のばらつきを小さくすることができ、電動送風機２００の性能向上と量産時の性能のばらつきを小さくできる。また、遠心羽根車１とファンケーシング３が接触することが無く、信頼性が高い電動送風機２００を提供することができる。

【0045】

ハウジング６には、ハウジング６内に空気が流れ込むようにブリッジ３７間で形成される開口１７と、ロータコア７、ステータコア８、ステータ巻線９を冷却せずに直接外部に空気を排出する排気口１８が複数個設けてもかまわない。

【0046】

フレーム３８の内側は傾斜部４０が設けられている。ファンケーシング３の内面と仕切板２の外周で形成される円環流路から流出した空気が、傾斜部４０によって開口１７に流入し易い構造となっている。開口１７から流入した空気は、軸受カバー１３に設けた冷却フィン１３ａにあたる。軸受１０、１１で発生した熱は、非磁性金属材料で製作させている軸受カバー１３を熱伝導で伝わり、冷却フィン１３ａで放熱され、軸受１０、１１が効果的に冷却される。

【0047】

ハウジング６を樹脂製としても、軸受１０、１１で発生した熱を軸受カバー１３に設けた冷却フィン１３ａで効果的に放熱させることができ、軸受１０、１１を効果的に冷却することができ、信頼性が高い電動送風機２００を提供することができる。さらに、ハウジング６を樹脂製としているため、軽量化が可能となり、電動送風機２００を軽量化することができる。本実施例では、軸受カバー１３と樹脂製ハウジング６をインサート成形で一体化しているが、樹脂製ハウジング６に軸受カバー１３を圧入しても良い。

【0048】

図７に示すように、フレーム３８のファンケーシング３側の端面にはファンケーシング３の内面と嵌合する略円筒形状の取付部４１と、ファンケーシング３の端面と接触する接触部４２を形成している。このため、取付部４１と接触部４２でファンケーシング３の位置決めを容易に行うことができる。また、フレーム３８の爪状突起２２は、略三角柱形状で略四角形面の一つがフレーム３８の取付部４１に取り付けられ爪状突起を形成している。略四角形面２２ａは回転軸と垂直に形成され、他の略四角形面２２ｂは回転軸に対し斜めに形成されている。

【0049】

ファンケーシング３をハウジング６への取付時には、樹脂製のファンケーシング３の突起２０の端面が爪状突起２２の斜めに形成された略四角形面２２ｂと接触し、さらにファンケーシング３を押し込むことで突起２０が外径側に変形し、ファンケーシング３の取付穴２１に爪状突起２２が嵌合接続される。取付穴２１と爪状突起２２が嵌合接続されると、爪状突起２２の略四角形面２２ａによりファンケーシング３が確実に固定される。

【0050】

樹脂製のファンケーシング３の取付穴２１と樹脂製のハウジング３の爪状突起２２が嵌合接続され、ファンケーシング３の端面とハウジング６の接触部４２が接触することで、ファンケーシング３の回転軸５の方向の位置決め精度を確保することができる。

【0051】

遠心羽根車１とファンケーシング３の回転軸５の方向の位置決め精度が向上することで、遠心羽根車１とファンケーシング３の凹部３４の隙間のばらつきを小さくすることができ、電動送風機２００の性能向上と性能ばらつきを小さくできる。また、遠心羽根車１とファンケーシング３が接触することが無く、信頼性が高い電動送風機２００を提供することができる。本実施の形態例ではファンケーシング３の取付穴２１とハウジング６の爪状突起２２により、ファンケーシング３の取付を行っているが、ファンケーシング３の内面に雌ねじ、ハウジング３の取付部４１の外周に雄ねじを設けねじの嵌合によりファンケーシング３を固定しても良い。

【0052】

以上説明した本実施の形態例の電動送風機２００によれば、ファンケーシング３の内面と仕切板２の外周との間の円環流路の面積は遠心羽根車１の出口面積よりも大きくなるように仕切板２の外径を設定しているため、円環流路部での流速の増加、すなわち円環流路部での損失を抑制できる。

【0053】

また、円環流路面積を遠心羽根車１の出口面積よりも大きくし、仕切板２の外径を遠心羽根車１の外径よりも大きくすることで、仕切板２とファンケーシング３で羽根無しディフューザとして作用するため、さらに送風機効率を向上させることができる。これにより、広い風量域において高効率な小型軽量の電動送風機を得ることができる。

【0054】

さらに、仕切板２を遠心羽根車１の裏面の電動機部２０２側に設置することで、遠心羽根車１による電動機部２０２内の空気流れの乱れを抑制すことで電動機部２０２の流路損失の増加を抑え、また遠心羽根車１の円板摩擦損失を低減することができ、送風機効率を向上させることができる。

【0055】

また、樹脂製ファンケーシング３端部の突起２０にハウジング３との取付穴２１と、樹脂製ハウジング６の略四角柱の爪状突起２２を嵌合接続させることで、爪状突起２２の略四角形面２２ａによりファンケーシング３が確実に固定させることができ、ファンケーシング３の軸方向の位置決め精度を確保することができる。これにより、遠心羽根車１とファンケーシング３の凹部３４の隙間のばらつきを小さくすることができ、電動送風機２００の性能向上と性能ばらつきを小さくできる。また、遠心羽根車１とファンケーシング３が接触することが無く、信頼性が高い電動送風機２００を得ることができる。

【0056】

さらに、ファンケーシング３、ハウジング６、遠心羽根車１を樹脂製としているため、電動送風機２００を軽量化することができる。電動送風機２００を電気掃除機に搭載することで、電気掃除機の信頼性が高く小型軽量化を行うことができ、広い風量域において吸引力を向上させることができる。

【実施例2】

【0057】

次に第２の実施形態例について、図８から図１０を用い説明する。図８は本発明の第２の実施形態例における電動送風機の縦断面図で、図９（ａ）はファンケーシングの斜視部、（ｂ）は縦断面図で、図１０は送風機部の流れを示す説明図で、図８の電動送風機のＤ−Ｄ線での断面図である。上記第１の実施形態例と基本的な構成は同じであるので同一要素については同一符号を用い、その説明を省略する。

【0058】

本実施の形態例では、送風機部２０１は、回転翼である遠心羽根車１と、遠心羽根車１の裏面の電動機部２０２側に仕切板２が配置され、遠心羽根車１、仕切板２を収納する樹脂製のファンケーシング３で構成される。仕切板２は円板状で、ファンケーシング３の内面と仕切板２の外径で電動機部２０２に空気を流入させる円環流路が形成されている。ファンケーシング３の内面に案内板４３を一体形成している。ファンケーシング３は、平面視円形状の上板３１と、上板３１の周縁部に連続して回転軸５の方向に延在する曲面３２を有し、曲面部３２から延在する円環状の側板３３とを備えている。案内板４３は曲面３２と側板３３のファンケーシング３の内部で接している。案内板４３は、回転軸５に垂直に切った断面で見て、案内板４３と隣接する案内板４３とは重ならないように設けられている。なお、ファンケーシング３の上板３１には空気吸込口４が設けられている。なお、ファンケーシング３の側板３３の端部には突起２０が設けられ、ファンケーシング３をハウジング６に固定する取付穴２１が設けられている。なお、ファンケーシング３の内面と仕切板２外径で形成される円環流路円環流路の面積は、遠心羽根車１の出口面積よりも大きくなるように仕切板２の外径を設定している。

【0059】

図１０に示すように、回転翼である遠心羽根車１から流出した流出流れ３６は旋回速度成分を有している。そのため、ファンケーシング３の案内板４３が設置されていない場合、遠心羽根車１から流出した空気は、ファンケーシング３の内面と仕切板２の外周で形成される円環流路からハウジング６に流入するまでの軌跡（流跡線の長さ）が長くなる。ファンケーシング３に案内板４３を設けることで、流出流れ３６の旋回速度成分を回転軸方向成分にスムーズに変換でき、流路を流れる際の軌跡をより短くできるので摩擦損失を低減することができる。これによって、送風機効率を向上させることができる。

【0060】

また、案内板４３と隣接する案内板４３とは重ならないようにすることで、案内板４３と隣接する案内板４３で形成される入口側の流路面積が狭くならない。そのため、案内板４３に流入する流速が速くならないため、案内板４３の入口での摩擦損失を小さくすることができる。設計点よりも大風流側での運転においても、案内板４３は重なっていないため、案内板４３の入口部では、遠心羽根車１から流出した流速よりも速くならないため、案内板４３での損失を抑制することができる。すなわち、広い風量域で高い効率を維持することができる。

【0061】

さらに、案内板４３はファンケーシング３の曲面３２と側板３３の内部で接しているため、ファンケーシング３の強度を高めることができ、ファンケーシング３の変形を小さくすることができ、遠心羽根車１とファンケーシング３の凹部３４の隙間のばらつきを小さくすることができる。これにより、電動送風機２００の性能向上と性能ばらつきを小さくできる。また、遠心羽根車１とファンケーシング３が接触することが無く、信頼性が高い電動送風機２００を得ることができる。

【0062】

さらに、ファンケーシング３の強度が強くなることで、ファンケーシング３の板厚を厚くしなくともファンケーシング３の固有振動数を高くすることができ、軽量化することができる。また、固有振動数を高くすることができるので、振動、騒音も低減することができる。

【0063】

また、ファンケーシング３の内面と仕切板２の外周との間の円環流路の面積は遠心羽根車１の出口面積よりも大きくなるように仕切板２の外径を設定しているため、円環流路部での流速の増加、すなわち円環流路部での損失を抑制することができる。

【0064】

さらに、仕切板２を遠心羽根車１の裏面の電動機部２０２側に設置することで、遠心羽根車１による電動機部２０２内の空気流れの乱れを抑制すことで電動機部２０２の流路損失の増加を抑え、また遠心羽根車１の円板摩擦損失を低減することができ、送風機効率を向上させることができる。

【0065】

なお、本実施の形態例では案内板４３を直線状の平板で図記しているが、回転軸５に垂直に切った断面で見て、円弧状としても良い。

【0066】

次に、本発明の第２の実施形態における他のファンケーシングを図１１で説明する。図１１は本発明のファンケーシングの縦断面図である。図１１に示すように、ファンケーシング３の内面に複数枚の案内板４３を一体形成し、案内板４３はファンケーシング３の曲面３２と側板３３がファンケーシング３の内部で接している。案内板４３の曲面３２と接している側と反対側の案内板４３の長さは、曲面３２と接している長さよりも短くなる構成としたもので、その他の部分は先の実施例と同じである。

【0067】

設計点より大風量側では遠心羽根車１からの流出流れ３６の流出角度は大きくなる。すなわち旋回速度成分は、設計点や低風量側よりも小さい。そのため、流出流れ３６は案内板４３の側面に当たりファンケーシング３の内面に衝突し、回転軸５の方向に急激に曲がられる。案内板４３の曲面３２と接している側と反対側の案内板４３の長さ短くしていることにより、案内板４３から電動機部２０２側に流入する空気がチョークすることを防ぐことができ、大風量側で送風機部２０１の効率を向上させることができる。

【0068】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部については、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0069】

１ 遠心羽根車
２ 仕切板
３ ファンケーシング
４ 空気吸込口
５ 回転軸
６ ハウジング
７ ロータコア
８ ステータコア
９ ステータ巻線
１０ 軸受
１１ 軸受
１２ ばね
１３ 軸受カバー
１３ａ 冷却フィン
１４ 支持部
１５ ねじ穴
１６ 固定ねじ
１７ 開口
１８ 排気口
１９ ステータコア固定ねじ
２０ 突起
２１ 取付穴
２２ 爪状突起
２３ シュラウド板
２４ ハブ板
２５ 羽根
２６ 吸込開口
２７ 凹状溝
２８ 貫通穴
２９ ボス
２９ａ ボス曲面
３０ 爪
３１ 上板
３２ 曲面
３３ 側板
３４ 凹部
３５ 流入流れ
３６ 流出流れ
３７ ブリッジ
３８ フレーム
３９ ねじ穴
４０ 傾斜部
４１ 取付部
４２ 接触部
４３ 案内板
１００ 電気掃除機本体
２００ 電動送風機
２０１ 送風機部
２０２ 電動機部

【図1(a)】

【図1(b)】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】