電動送風機及びそれを用いた電気掃除機
【課題】送風効率が高く、高い回転数で使用可能な電動送風機及びそれを用いた電気掃除機を提供する。
【解決手段】インペラ１２０を上下２部品で構成し、上流側の上部インペラ１２１を熱伝導性の高い金属であるアルミで構成するとともに上部インペラ１２１の翼部１５２に溝部１７３やリブ部１７５といった凹凸面を設ける構成とし、下流側の下部インペラ１２２を形状自由度の高い樹脂で構成するとともに、インペラ１２０の吸気口１９５とファンケース１９２の吸込口１９４とを接触式のシール構成とすることにより、送風効率が高く、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱によって樹脂製部品が変形したり損傷したりすることがない。
【解決手段】インペラ１２０を上下２部品で構成し、上流側の上部インペラ１２１を熱伝導性の高い金属であるアルミで構成するとともに上部インペラ１２１の翼部１５２に溝部１７３やリブ部１７５といった凹凸面を設ける構成とし、下流側の下部インペラ１２２を形状自由度の高い樹脂で構成するとともに、インペラ１２０の吸気口１９５とファンケース１９２の吸込口１９４とを接触式のシール構成とすることにより、送風効率が高く、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱によって樹脂製部品が変形したり損傷したりすることがない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動送風機及び電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動送風機としては、図１４に示すように、回転軸１を有する電動機２と、ナット３によって回転軸１に固定され電動機２によって回転駆動されるインペラ４と、インペラ４から排出された空気の流速のエネルギーを圧力のエネルギーに変換するためのエアガイド５と、インペラ４とエアガイド５を内包するファンケース６とを有したものがある。
【０００３】
インペラ４の詳細を図１５に基づいて説明する。インペラ４は、板金製の後面シュラウド１１と、後面シュラウド１１と間隔を置いて配した板金製の前面シュラウド１２と、１対のシュラウド１１、１２とで挟持される複数枚の板金製ブレード１３と、前面シュラウド１２の中央に設けた吸気口１４に対応して設けた樹脂製インデューサ１５から構成されている。板金製ブレード１３は各シュラウド１１、１２にかしめ加工により取り付けている。また、樹脂製インデューサ１５は略円錐状のハブ１６とそのハブ１６上に形成される羽根部１７から構成されており、特に吸気口１４から板金製ブレード１３側へ流れる空気を整流するため、羽根部１７の形状を３次元的曲面を持った形状としている。
【０００４】
図１６（ａ）、（ｂ）は、インデューサ１５の金型構造を示す。このような複雑な形状のインデューサ１５を作成するために、インデューサ羽根部１７の外周方向へ略放射状にスライドする側方スライド金型２１を用いた樹脂成型加工を行っている。成型金型は羽根部１７と同数の側方スライド金型２１とコア２２、キャビティ２３から構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、図１７に示すように、樹脂材料から成るインペラ３１を、後面シュラウド３２と前面シュラウド３３にブレード単位で分割し、後面シュラウド３２には後面側ブレード３４を、同じく前面シュラウド３３には前面側ブレード３５を一体化し、各ブレードと対向するシュラウドを超音波溶着加工により接合することにより、各ブレード全面を気流の流れに合せた複雑な形状に成型することを可能にした構成もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、金属材料から成る前面シュラウド４１および後面シュラウド４２に突起用穴４３、４４を設けるとともに、三次元的な曲面を持った樹脂材料から成るブレード４５に突起４６、４７を設け、この突起４６、４７を突起用穴４３、４４に圧入し、前面シュラウド４１、後面シュラウド４２と一体化させる、あるいは、突起４６、４７を突起用穴４３、４４に挿入後、突起用穴４３、４４から突き出た突起４６、４７を溶かして前面シュラウド４１、後面シュラウド４２と一体化させる構成もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
さらに、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、中央部に吸気口５１を有し、樹脂製前面シュラウド５２と、樹脂製後面シュラウド５３と、３次元的な曲面形状を持つ複数枚の樹脂製ブレード５４とで構成されたインペラ５５と、中央部に吸込口５６を有し、インペラ５５を覆うように構成されたファンケース５７とを有し、前面シュラウド５２の吸気口５１側の端部に設けられた金属環などの耐熱耐磨耗部５８と、ファンケース５７の吸込口５６側の端部に設けられた樹脂製シール部５９とが当接することで、インペラ５５の吸気口５１とファンケース５７の吸込口５６とを接触式のシール構成としているため、インペラ
５５から吐出された空気が再び吸気口５１からインペラ５５内部に入り込む還流を防いで送風効率を高めるとともに、接触式のシール構成の一方を樹脂、他方を金属などの耐熱耐磨耗性を有する材料で構成することにより、樹脂製の前面シュラウド５２がシール部の摺動摩擦熱により変形したり、損傷したりすることがない構成もある（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−４５９９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０７９９０号公報
【特許文献３】特開平７−１２７５９７号公報
【特許文献４】特開平１０−１４１２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、ブレードが板金製であることや、前面シュラウドと後面シュラウドにかしめ加工により取り付けられていることから、ひねり形状など複雑な３次元曲面形状を構成することが困難であるため、樹脂製のインデューサ部分しか気流の流れに合せた複雑な３次元曲面形状で構成することができないので、形状の制限が大きいという課題を有していた。
【００１０】
また、図１７に示す前記従来の構成では、各ブレードを全て樹脂製とすることで、ブレード全面を気流の流れに合せた複雑な形状にすることが可能となるが、送風性能向上のために、図１９（ａ）に示すような、ファンケースの吸込口とインペラの吸気口とを接触式のシール構成とした場合、シール部での摺動摩擦熱により、樹脂製の前面シュラウドが変形したり、破損したりする可能性が生じるため、非接触式のシール構成とせざるを得ないため、インペラから吐出した空気が再びインペラの吸気口から入り込む還流損失を防ぐことができないという課題を有していた。
【００１１】
また、図１８（ａ）、（ｂ）に示す前記従来の構成では、ブレードを樹脂製とすることで、ブレード全面を気流の流れに合せた複雑な形状にすることが可能となり、さらに、前面シュラウドを金属製にすることにより、接触式のシール構成としても、前面シュラウドがシール部の摺動摩擦熱によって変形したり破損したりすることはないが、樹脂製の突起部のみで金属製の前面シュラウドおよび後面シュラウドに保持されているため、回転数の高い電動送風機に使用した場合、シール部の摺動摩擦熱が増大し、その熱が金属製の前面シュラウドを伝わり樹脂製の突起部を溶かしてしまい、ブレードが前面シュラウドから外れてしまうという課題を有していた。
【００１２】
さらに、図１９（ａ）、（ｂ）に示す前記従来の構成では、ブレードを樹脂製とすることで、ブレード全面を気流の流れに合せた複雑な形状にすることが可能となり、さらに、接触式のシール構成の一方を樹脂、他方を金属などの耐熱耐磨耗性を有する材料で構成することにより、樹脂製の前面シュラウドがシール部の摺動摩擦熱により変形したり、損傷したりすることがないよう構成しているが、耐熱耐磨耗部に気流があまり当たらないため、回転数の高い電動送風機に使用した場合、耐熱耐磨耗部での放熱量よりもシール部の摺動摩擦熱の方が大きくなり、その結果、耐熱耐磨耗部の耐熱性能を超えてしまったり、耐熱耐磨耗部の熱が前面シュラウドに伝わり、樹脂製の前面シュラウドが変形したり、損傷したりしてしまう可能性があるという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、気流に沿った複雑な３次元曲面形状のブレードを用いたり、インペラの吸気口での還流損失を低減したりすることを可能にするこ
とで、送風効率を高めるとともに、シール部の摺動摩擦熱を効果的に放熱させることで、高い回転数で使用することを可能とした電動送風機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機及びそれを用いた電気掃除機は、回転軸を有する電動機と、前記電動機により回転駆動され、中央に吸気口を有するインペラと、前記インペラを覆い前記吸気口と連通する吸込口を有するファンケースとを備え、前記インペラは、熱伝導性の高い材料から成る上流側の上部インペラと、樹脂材料から成る下流側の下部インペラとで構成され、前記下部インペラは、前面シュラウドと、この前面シュラウドと間隔をおいて配される後面シュラウドと、この１対のシュラウドとで挟持される複数枚のブレードとで構成され、前記上部インペラは、凹凸面を有する複数枚の翼部と、これらの翼部の少なくとも一部に当接するリング部とで構成され、前記上部インペラと前記下部インペラとの嵌合部は、前記外側リング部の内外周面が前記前面シュラウドの内外周面と一連に繋がり、かつ前記翼部の表裏面が前記ブレードの表裏面と一連に繋がるように接続した構成とし、前記インペラの吸気口と前記ファンケースの吸込口とを接触式シール構成としたものである。
【００１５】
これによって、ブレードを樹脂材料とすることで気流に沿った複雑な３次元曲面形状を用いることができるようになるとともに、インペラの吸気口での還流損失を低減することが可能になるため、送風効率が高く、さらに、気流が直接当たり、凹凸面が設けられ接触面積を増加させることで放熱性能を向上させた翼部とリング部が熱的に接触しているため、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱が効果的に放熱されるので、樹脂製のブレードや前面シュラウドなどの部品が変形したり損傷したりすることを防ぐことができる。そして、この電動送風機を用いた電気掃除機は、送風効率が高く、吸引力が強いきわめて実用的なものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電動送風機およびそれを用いた電気掃除機は、インペラを上下２部品で構成し、上流側の上部インペラを、金属などの熱伝導性の高い材料で構成するとともに上部インペラの翼部に凹凸面を設ける構成とし、下流側の下部インペラを、形状自由度の高い樹脂材料で構成するとともに、インペラの吸気口とファンケースの吸込口とを接触式のシール構成とすることにより、送風効率が高く、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱が効果的に上部インペラの翼部から放熱されるので、樹脂製部品が変形したり損傷したりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電動送風機の断面図
【図２】同、電動送風機のインペラの斜視図
【図３】同、電動送風機の下部インペラの部分断面図
【図４】（ａ）同、電動送風機のブレードと後面シュラウドの金型構成を示す平面図（ｂ）同、電動送風機のブレードと後面シュラウドの金型構成を示す側面図
【図５】同、電動送風機の前面シュラウドの裏側斜視図
【図６】（ａ）同、電動送風機の上部インペラの斜視図（ｂ）同、電動送風機の上部インペラの裏側斜視図
【図７】（ａ）同、電動送風機の上部インペラの平面図（ｂ）同、電動送風機の上部インペラの金型構成を示す側面図
【図８】（ａ）同、電動送風機の上部インペラの平面図（ｂ）同、電動送風機の上部インペラのＷ−Ｗ部分断面図
【図９】（ａ）同、電動送風機の別形態の上部インペラの斜視図（ｂ）同、電動送風機の別形態の上部インペラの裏側斜視図
【図１０】（ａ）同、電動送風機の別形態の上部インペラの平面図（ｂ）同、電動送風機の別形態の上部インペラのＸ−Ｘ部分断面図
【図１１】本発明の第２の実施の形態のインペラの斜視図
【図１２】（ａ）同、電動送風機の上部インペラの平面図（ｂ）同、電動送風機の上部インペラのＹ−Ｙ断面図
【図１３】本発明の第３の実施の形態を示す電気掃除機の全体構成図
【図１４】従来の電動送風機の部分断面図
【図１５】同、電動送風機のインペラの部分断面図
【図１６】（ａ）同、電動送風機のインデューサの金型構成を示す平面図（ｂ）同、電動送風機のインデューサの金型構成を示す側面図
【図１７】同、電動送風機の別形態のインペラの斜視図
【図１８】（ａ）同、電動送風機の別形態のインペラの各部品の断面図（ｂ）同、電動送風機のインペラの断面図
【図１９】（ａ）同、電動送風機の別形態の部分断面図（ｂ）同、電動送風機のＢ部拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１の発明は、回転軸を有する電動機と、前記電動機により回転駆動され、中央に吸気口を有するインペラと、前記インペラを覆い前記吸気口と連通する吸込口を有するファンケースとを備え、前記インペラは、熱伝導性の高い材料から成る上流側の上部インペラと、樹脂材料から成る下流側の下部インペラとで構成され、前記下部インペラは、前面シュラウドと、この前面シュラウドと間隔をおいて配される後面シュラウドと、この１対のシュラウドとで挟持される複数枚のブレードとで構成され、前記上部インペラは、凹凸面を有する複数枚の翼部と、これらの翼部の少なくとも一部に当接するリング部とで構成され、前記上部インペラと前記下部インペラとの嵌合部は、前記外側リング部の内外周面が前記前面シュラウドの内外周面と一連に繋がり、かつ前記翼部の表裏面が前記ブレードの表裏面と一連に繋がるように接続した構成とし、前記インペラの吸気口と前記ファンケースの吸込口とを接触式シール構成としたことにより、ブレードを樹脂材料とすることで気流に沿った複雑な３次元曲面形状を用いることができるようになるとともに、インペラの吸気口での還流損失を低減することが可能になるため、送風効率が高く、さらに、気流が直接当たり、凹凸面を設けることで放熱性能を高めた翼部とリング部とが、熱的に接触しているため、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱がリング部を通って翼部から効果的に放熱されるので、樹脂製のブレードや前面シュラウドなどの部品が変形したり損傷したりすることを防ぐことができる。
【００１９】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記上部インペラの前記翼部の圧力面側に設けられた前記凹凸面は、前記吸気口から流入し前記翼部の圧力面側表面を流れる空気の流れに沿う方向に設けられたことにより、気流が翼部表面に沿って流れやすい圧力面側で、気流が凹凸面に衝突することによる損失を低減させることができる。
【００２０】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記上部インペラの前記翼部の負圧面側に設けられた前記凹凸面は、前記吸気口から流入し前記翼部の負圧面側表面を流れる空気の流れと交差する方向に設けられたことにより、気流が翼部表面で流体剥離しやすい負圧面側で、凹凸面によって小さな流体剥離を起こすことで、大きな流体剥離が起きることを防止することが可能となるため、大きな流体剥離による気流の乱れによって生じる剥離損失を低減することができる。
【００２１】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記上部インペラの前記翼部の軸方向の長さは、内周側が外周側よりも短くなるよう構成したことにより、翼部の内周側の面積を狭くすることができるので、羽根枚数が多い場合でも、軸方向から見
たときに各翼部がオーバーラップしないよう構成することが可能になり、コアとキャビティの単純な２プレート金型でダイカスト成型などが可能となる。さらに、気流が多く流れる外周側の翼部の面積は広く取ることができるため、翼部の内周側の面積を狭くしても、放熱性能を維持、あるいは向上させることができる。
【００２２】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明における電動送風機を有する電気掃除機とすることにより、送風効率が高く、吸引力が強い、きわめて実用的な電気掃除機を得ることができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１から図７は、本発明の実施の形態１における電動送風機を示すものである。
【００２５】
図１に示すように、本実施の形態における電動送風機１０１には、電動機１０２が配置されている。電動機１０２は、ブラシレスモータと呼ばれるタイプのモータであり、回転軸１０３を有するローター１０４と、ステータ部１０５と、それらを覆うブラケット１０６と制御装置（図示せず）とで構成されている。そして、回転軸１０３にナット１０７によってインペラ１２０が接続されている。
【００２６】
インペラ１２０は、図２に示すように、上流側の上部インペラ１２１と下流側の下部インペラ１２２で構成されている。
【００２７】
下部インペラ１２２は、図３に示すように、略円錐形状のハブ部１２３を有する樹脂製の後面シュラウド１２４、これに対向する樹脂製の前面シュラウド１２５、この１対の後面シュラウド１２４、前面シュラウド１２５内に設けた３次元的な曲面形状を持つ７枚の樹脂製のブレード１２６から構成されている。
【００２８】
そして、ブレード１２６は後面シュラウド１２４と一体に成形されている。このブレード１２６と後面シュラウド１２４の金型構造は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、約５１度角間隔で構成された７方向のスライド金型１３１と、コア１３２、キャビティ１３３より構成されている。本実施の形態では、隣接するブレードがコア１３２側から見て互いにオーバーラップしないようブレード１２６を構成することで、ブレード１２６と後面シュラウド１２４とは図４（ａ）、（ｂ）に示すような平易な金型構造で、一体に射出成型可能となっている。
【００２９】
また、前面シュラウド１２５には、図５に示すように、ブレード１２６の接触面１４１に沿った溝部１４２が設けられており、接触面１４１を含むブレード１２６の突出部１４３を溝部１４２にはめ込んだ後、熱溶着処理を行うことにより両者を固定している。
【００３０】
そして上部インペラ１２１は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、リング部１５１、翼部１５２、中央嵌合部１５３により構成されており、熱伝導性の高い金属であるアルミを用いて一体に成型されている。本実施の形態では、図７（ａ）に示すように、隣接する翼部１５２をコア１６１側およびキャビティ１６２側から見てオーバーラップしないよう構成することで、上部インペラ１２１の金型構造は、図７（ｂ）に示すように、単純なコア１６１とキャビティ１６２の２プレート金型により一体にダイカスト成型可能となっている。
【００３１】
また、図６（ａ）、（ｂ）および図８（ａ）、（ｂ）に示すように、翼部１５２の圧力
面１７１側、すなわち、回転方向を示す矢印Ｚに対する翼部１５２の正面側には、翼部１５２の先端１７２付近を除いた範囲に、溝部１７３が、翼部１５２の圧力面１７１側表面を流れる空気の流れＰに沿った方向に、設けられている。また、翼部１５２の負圧面１７４側、すなわち、回転方向Ｚに対する翼部１５２の背面側には、翼部１５２の先端１７２付近に、リブ部１７５が、翼部１５２の負圧面１７４側表面を流れる空気の流れＱに交差する方向に、設けられている。
【００３２】
上部インペラ１２１と下部インペラ１２２には、図３、図６（ｂ）に示すように、ブレード１２６の嵌合部１８１ｂに、階段状の段差部１８２ｂを設け、翼部１５２の嵌合部１８１ａに、階段状の段差部１８２ａをそれぞれ設けると共に、リング部１５１と前面シュラウド１２５との嵌合部１８３ａ、１８３ｂにそれぞれピン１８４と穴部１８５が設けられており、下部インペラ１２２のハブ部１２３に設けられた円筒部１８６の外周側に、上部インペラ１２１の中央嵌合部１５３を挿入する形で組み立てられ、接着剤を塗布して両者を固定している。
【００３３】
このようにして組み立てられたインペラ１２０は、ナット１０７によって回転軸１０３に取り付けられている。ここで、ナット１０７の外径を、中央嵌合部１５３の内径よりも大きく、より好ましくは、中央嵌合部１５３の外径と同等とすることにより、上部インペラ１２１が下部インペラ１２２から回転軸１０３の軸方向にはずれてしまうことを防止することができる。
【００３４】
そして、インペラ１２０の周囲には、エアガイド１９１が設けられている。これは、インペラ１２０から吐出される空気の流速を徐々に減速することで、流速のエネルギーを圧力のエネルギーに変換し、送風効率を高めるものである。そして、金属製のファンケース１９２によって、インペラ１２０とエアガイド１９１が内包されている。また、ファンケース１９２にはＰＴＦＥ製のファンケーススペーサ１９３が接着剤によって取りつけられている。ここで、ファンケーススペーサ１９３とリング部１５１とが当接するようにファンケース１９２およびファンケーススペーサ１９３を取り付けることにより、ファンケース１９２の吸込口１９４とインペラ１２０の吸気口１９５とを接触式のシール構成としている。
【００３５】
以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。
まず、電動送風機１０１を起動すると、電動機１０２のローター部１０４が回転し、それに伴って回転軸１０３が回転し、回転軸１０３にナット１０７によって取り付けられているインペラ１２０が図２の矢印Ｚの方向に回転する。
【００３６】
インペラ１２０の回転に伴い、空気がファンケース１９２の吸込口１９４から流入し、インペラ１２０の吸気口１９５を通ってインペラ１２０内部に流入する。そしてインペラ１２０の内部流路を通って、インペラ１２０の外周部から吐出される。
【００３７】
ここで、インペラ１２０の内部流路を空気が通る際、上部インペラ１２１のリング部１５１と翼部１５２、あるいは、翼部１５２と中央嵌合部との間に隙間が生じると、その隙間から空気が漏れ、気流の乱れが生じるため、送風効率を低下させてしまう。しかし、本実施の形態では、リング部１５１と翼部１５２と中央勘合部１５３とを、ダイカスト成型により一体に成型しているため、各部品間に隙間が生じないよう容易に構成することが可能となるので、隙間に起因する気流の乱れによる送風効率の低下を防止することができる。
【００３８】
同様に、下部インペラ１２２の後面シュラウド１２４とブレード１２６とを射出成型により一体に成型するとともに、前面シュラウド１２５に設けられた溝部１４２にブレード
１２６の突出部１４３をはめ込んだ後、熱溶着処理を施すことにより、後面シュラウド１２４とブレード１２６との間だけでなく、ブレード１２６と前面シュラウド１２５との間にも隙間が生じないよう構成することが可能となるため、下部インペラ１２２においても、これらの隙間に起因する気流の乱れによる送風効率の低下を防止することができる。
【００３９】
さらに、下部インペラ１２２のブレード１２６を形状自由度の高い樹脂製としているため、図３に示すように、ブレード１２６を後面シュラウド１２４に対して複雑にひねった形状にすることが可能となっている。そのため、ブレード１２６全面に渡ってインペラ１２０内部を流れる気流に合った３次元曲面形状とすることで、インペラ１２０内部での気流の乱れを抑えて、送風効率を高めることが可能となっている。
【００４０】
そして、インペラ１２０の外周部から吐出された空気はエアガイド１９１に流入する。ここで、インペラ１２０の吸気口１９５とファンケース１９２の吸込口１９４との間に隙間が生じている場合、インペラ１２０から吐出された空気が、インペラ１２０とファンケース１９２との間の空間を通り、
再びインペラ１２０の吸気口１９５からインペラ１２０内部へ流入してしまう。この流れは、送風効率に寄与しない流れであるので、還流損失となり、送風効率を低下させてしまう。しかし、本実施の形態では、ファンケーススペーサ１８３とリング部１５１を当接するよう構成することで、ファンケース１９２の吸込口１９４をインペラ１２０の吸気口１９５とを接触式のシール構成としているので、還流損失が生じず、送風効率を向上させることができる。
【００４１】
この際、インペラ１２０の回転に伴い、当接するファンケーススペーサ１９３とリング部１５１との間で摺動摩擦熱が生じてしまう。しかし、本実施の形態では、リング部１５１と翼部１５２とを熱伝導性の高いアルミ製とするとともに、リング部１５１と気流が直接当たる翼部１５２とを隙間が生じないよう一体に成型しているため、摺動摩擦熱が効果的にリング部１５１から翼部１５２に伝わる構成となっている。そして、翼部１５２には凹凸面、すなわち、圧力面１７１側に溝部１７３が、負圧面１７４側にリブ部１７５が設けられているので、気流との接触面積が広く、効果的に気流へと放熱されるので、樹脂製のブレード１２６や前面シュラウド１２５、そしてファンケーススペーサ１９３が、摺動摩擦熱によって、変形したり損傷したりすることを防ぐことができる。このことにより、回転数の早い電動送風機や、吸気口が広いインペラなど、当接部分の周速が速く、摺動摩擦熱が多く生じる電動送風機でも使用することが可能となる。
【００４２】
ここで、圧力面１７１近傍では、気流は空気の流れＰで示すように圧力面１７１に沿って流れるが、図６（ａ）に示すように溝部１７３が空気の流れＰに沿った方向に設けられているため、気流が溝部１７３の段差と衝突することによる損失を低減することができる。また、溝部１７３は、翼部１５２の先端１７２付近を除いた範囲に設けられているので、吸気口１９５から翼部１５２に突入した直後の気流が、溝部１７３によって乱れてしまうことによる損失を低減することができる。なお、本実施の形態では、溝部１７３によって翼部１５２の圧力面１７１に凹凸面を設けることで気流と接する表面積を増やし、放熱性能を向上させる構成としているが、図９（ａ）、（ｂ）および、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、リブ部１７６によって放熱性能を向上させる構成としても良い。この場合でも、空気の流れＰに沿った方向に、リブ部１７６によって凹凸面を設けることで、損失を低減しつつ放熱性能を高めることができる。
【００４３】
また、負圧面１７４側では、流体剥離が生じやすく、気流の乱れによって損失が生じやすいが、本実施の形態では、図６（ａ）に示すように、負圧面１７４側にリブ部１７５が、負圧面１７４近傍を流れる空気の流れＱと交差する方向に設けられているため、リブ部１７５で小さな流体剥離を生じさせることで、大きな流体剥離が生じることを防ぐことが
できるので、気流の乱れによる損失を低減させることができる。また、流体剥離は、翼部１５２の先端１７２近傍から起こり始めるため、リブ部１７５を翼部１５２の先端１７２付近に設けることで、効果的に流体剥離を低減させることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、リブ部１７５によって翼部１５２の負圧面１７４に凹凸面を設けることで気流と接する表面積を増やし、放熱性能を向上させる構成としているが、図９（ａ）、（ｂ）および、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部１７７によって放熱性能を向上させる構成としても良い。この場合でも、空気の流れＱと交差する方向に、溝部１７７によって凹凸面を設けることで、損失を低減しつつ放熱性能を高めることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、ＰＴＦＥ製のファンケーススペーサ１９３をファンケース１９２に接着剤で取りつける構成としているが、ファンケーススペーサ１８３をＰＥＴなどの樹脂製とし、金属製のファンケース１９２と一体成型する構成とし、インペラ１２０を回転させながら組立を行い、金属製のリング部１５１が樹脂製のファンケーススペーサ１９３を切削することで当接シールさせる構成としても良い、この場合でも、当接するリング部１５１とファンケーススペーサ１９３との間で生じる摺動摩擦熱が効果的に翼部１５２より放熱されるため、樹脂製のファンケーススペーサ１９３が、使用時に摺動摩擦熱によって、変形したり損傷したりすることを防ぐことができる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、リング部１５１を、金属製のアルミで構成したことにより、耐熱性や強度および耐磨耗性が一般的な樹脂よりも優れているため、リング部１５１が、摺動摩擦熱や磨耗によって変形したり、損傷したりすることを防ぐことができるので、５００００ｒ／ｍｉｎ以上といった高速回転域でも使用することができる。
【００４７】
また、インペラ１２０がＺ方向に回転すると、リング部１５１は、摺動摩擦により、回転方向Ｚとは反対方向に力がかかるため、一体に成型されている上部インペラ１２１は、下部インペラ１２２に対して、回転方向Ｚとは反対方向にずれようとする。しかし、本実施の形態では、前面シュラウド１２５に設けられたピン１８４と、後面シュラウド１２４に設けられた穴部１８５とが嵌合することで、回転方向Ｚおよびその反対方向に上部インペラ１２１が下部インペラ１２２に対してずれることを防止しているとともに、翼部１５２とブレード１２６との間の嵌合部１８１ａ、１８１ｂに設けられた階段状の段差部１８２ａ、１８２ｂを、ブレード１２６の負圧面１７４なわち回転方向Ｚに対するブレード１２６の背面側に凸部がくるように構成することで、回転方向Ｚの反対方向に上部インペラ１２１が下部インペラ１２２に対してずれることを防止している。
【００４８】
ここで、段差部１８２ａ、１８２ｂを介してブレード１２６にも回転方向Ｚの反対方向に力が加わるが、ブレード１２６と後面シュラウド１２４は射出成型により一体に成型されているとともに、ブレード１２６は前面シュラウド１２５に設けられた溝部１４２に突出部１４３をはめ込んだ後、熱溶着処理を施して固定しているため、十分な強度を有しているので、摺動摩擦による力により、樹脂製のブレードが変形したり、破損したりすることがない構成となっている。
【００４９】
そして、エアガイド１９１に流入した空気は、エアガイド１９１外周部から流出し、電動機１０２のブラケット１０６外周部とファンケース１９２の間の流路を通りることで、電動機１０２を外側から冷却する構成となっている。
【００５０】
以上のように、本実施の形態では、インペラ１２０を上下２部品で構成し、上流側の上部インペラ１２１を熱伝導性の高い金属であるアルミで構成するとともに上部インペラ１２１の翼部１５２に溝部１７３やリブ部１７５といった凹凸面を設ける構成とし、下流側
の下部インペラを、形状自由度の高い樹脂材料で構成するとともに、インペラの吸気口とファンケースの吸込口とを接触式のシール構成とすることにより、送風効率が高く、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱が効果的に上部インペラ１２１の翼部１５２から放熱されるので、樹脂製部品が変形したり損傷したりすることがない電動送風機を実現することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２における電動送風機のインペラ２０１を示すものである。
【００５２】
本実施の形態が、実施の形態１と異なる点は、上部インペラ２０２の翼部２０３および下部インペラ２０４のブレード２０５の枚数が８枚である点と、翼部２０３の回転軸（図示せず）方向の長さが、内周側が外周側よりも短くなるように、上部インペラ２０２と下部インペラ２０４を分割している点である。その他は実施の形態１と同様であり、同一番号を付して詳細な説明を省略する。
【００５３】
翼部２０３の回転軸（図示せず）方向の長さが、内周側が外周側よりも短いため、翼部２０３の内周側の面積を狭くすることができるので、翼部２０３の枚数が多くなっても、図１２（ａ）に示すように、回転軸（図示せず）方向から見たときに各翼部２０３がオーバーラップしないよう構成することが可能となる。そのため、実施の形態１と同様に、コアとキャビティの単純な２プレート金型を用いたダイカスト成型により成型が可能となっている。さらに、気流が多く流れる外周側の翼部２０３の面積は広く取ることができるため、翼部２０３の内周側の面積を狭くしても、放熱性能を向上させることができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３における電気掃除機を示すものである。
【００５５】
図１３において、電気掃除機３０１は、ホース３０２、延長管３０３及び床面上を移動して塵埃を吸引する吸引具３０４を有しており、掃除機本体３０６には、実施の形態１に示したインペラ３０７を有する電動送風機３０８が内蔵されている。
【００５６】
以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。
【００５７】
まず、電気掃除機３０１を起動すると電動送風機３０８が送風を行う。電動送風機３０８は、内部に実施の形態１に示したインペラ３０７が設けられているため、送風効率が高く、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱によって樹脂製部品が変形したり損傷したりすることがないため掃除機本体としても、吸引力が強く、きわめて実用的なものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明にかかる電動送風機及びそれを用いた電気掃除機は、インペラを上下２部品で構成し、上流側の上部インペラを、金属などの熱伝導性の高い材料で構成するとともに上部インペラの翼部に凹凸面を設ける構成とし、下流側の下部インペラを、形状自由度の高い樹脂材料で構成するとともに、インペラの吸気口とファンケースの吸込口とを接触式のシール構成とすることにより、送風効率が高く、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱が効果的に上部インペラの翼部から放熱されるので、樹脂製部品が変形したり損傷したりすることがないので、家庭用はもちろんのこと業務用の機器にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１ 電動送風機
１０２ 電動機
１０３ 回転軸
１０４ ローター部
１２０ インペラ
１２１ 上部インペラ
１２２ 下部インペラ
１２４ 後面シュラウド
１２５ 前面シュラウド
１２６ ブレード
１５１ リング部
１５２ 翼部
１７１ 圧力面
１７３ 溝部（凹凸面）
１７４ 負圧面
１７５ リブ部（凹凸面）
１７６ リブ部（凹凸面）
１７７ 溝部（凹凸面）
１８１ａ 嵌合部
１８１ｂ 嵌合部
１８３ａ 嵌合部
１８３ｂ 嵌合部
１９２ ファンケース
１９４ 吸込口
１９５ 吸気口
２０１ インペラ
２０２ 上部インペラ
２０３ 翼部
２０４ 下部インペラ
２０５ ブレード
３０１ 電気掃除機
３０７ インペラ
３０８ 電動送風機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動送風機及び電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動送風機としては、図１４に示すように、回転軸１を有する電動機２と、ナット３によって回転軸１に固定され電動機２によって回転駆動されるインペラ４と、インペラ４から排出された空気の流速のエネルギーを圧力のエネルギーに変換するためのエアガイド５と、インペラ４とエアガイド５を内包するファンケース６とを有したものがある。
【０００３】
インペラ４の詳細を図１５に基づいて説明する。インペラ４は、板金製の後面シュラウド１１と、後面シュラウド１１と間隔を置いて配した板金製の前面シュラウド１２と、１対のシュラウド１１、１２とで挟持される複数枚の板金製ブレード１３と、前面シュラウド１２の中央に設けた吸気口１４に対応して設けた樹脂製インデューサ１５から構成されている。板金製ブレード１３は各シュラウド１１、１２にかしめ加工により取り付けている。また、樹脂製インデューサ１５は略円錐状のハブ１６とそのハブ１６上に形成される羽根部１７から構成されており、特に吸気口１４から板金製ブレード１３側へ流れる空気を整流するため、羽根部１７の形状を３次元的曲面を持った形状としている。
【０００４】
図１６（ａ）、（ｂ）は、インデューサ１５の金型構造を示す。このような複雑な形状のインデューサ１５を作成するために、インデューサ羽根部１７の外周方向へ略放射状にスライドする側方スライド金型２１を用いた樹脂成型加工を行っている。成型金型は羽根部１７と同数の側方スライド金型２１とコア２２、キャビティ２３から構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
また、図１７に示すように、樹脂材料から成るインペラ３１を、後面シュラウド３２と前面シュラウド３３にブレード単位で分割し、後面シュラウド３２には後面側ブレード３４を、同じく前面シュラウド３３には前面側ブレード３５を一体化し、各ブレードと対向するシュラウドを超音波溶着加工により接合することにより、各ブレード全面を気流の流れに合せた複雑な形状に成型することを可能にした構成もある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
また、図１８（ａ）、（ｂ）に示すように、金属材料から成る前面シュラウド４１および後面シュラウド４２に突起用穴４３、４４を設けるとともに、三次元的な曲面を持った樹脂材料から成るブレード４５に突起４６、４７を設け、この突起４６、４７を突起用穴４３、４４に圧入し、前面シュラウド４１、後面シュラウド４２と一体化させる、あるいは、突起４６、４７を突起用穴４３、４４に挿入後、突起用穴４３、４４から突き出た突起４６、４７を溶かして前面シュラウド４１、後面シュラウド４２と一体化させる構成もある（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
さらに、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、中央部に吸気口５１を有し、樹脂製前面シュラウド５２と、樹脂製後面シュラウド５３と、３次元的な曲面形状を持つ複数枚の樹脂製ブレード５４とで構成されたインペラ５５と、中央部に吸込口５６を有し、インペラ５５を覆うように構成されたファンケース５７とを有し、前面シュラウド５２の吸気口５１側の端部に設けられた金属環などの耐熱耐磨耗部５８と、ファンケース５７の吸込口５６側の端部に設けられた樹脂製シール部５９とが当接することで、インペラ５５の吸気口５１とファンケース５７の吸込口５６とを接触式のシール構成としているため、インペラ
５５から吐出された空気が再び吸気口５１からインペラ５５内部に入り込む還流を防いで送風効率を高めるとともに、接触式のシール構成の一方を樹脂、他方を金属などの耐熱耐磨耗性を有する材料で構成することにより、樹脂製の前面シュラウド５２がシール部の摺動摩擦熱により変形したり、損傷したりすることがない構成もある（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−４５９９３号公報
【特許文献２】特開平１１−１０７９９０号公報
【特許文献３】特開平７−１２７５９７号公報
【特許文献４】特開平１０−１４１２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、ブレードが板金製であることや、前面シュラウドと後面シュラウドにかしめ加工により取り付けられていることから、ひねり形状など複雑な３次元曲面形状を構成することが困難であるため、樹脂製のインデューサ部分しか気流の流れに合せた複雑な３次元曲面形状で構成することができないので、形状の制限が大きいという課題を有していた。
【００１０】
また、図１７に示す前記従来の構成では、各ブレードを全て樹脂製とすることで、ブレード全面を気流の流れに合せた複雑な形状にすることが可能となるが、送風性能向上のために、図１９（ａ）に示すような、ファンケースの吸込口とインペラの吸気口とを接触式のシール構成とした場合、シール部での摺動摩擦熱により、樹脂製の前面シュラウドが変形したり、破損したりする可能性が生じるため、非接触式のシール構成とせざるを得ないため、インペラから吐出した空気が再びインペラの吸気口から入り込む還流損失を防ぐことができないという課題を有していた。
【００１１】
また、図１８（ａ）、（ｂ）に示す前記従来の構成では、ブレードを樹脂製とすることで、ブレード全面を気流の流れに合せた複雑な形状にすることが可能となり、さらに、前面シュラウドを金属製にすることにより、接触式のシール構成としても、前面シュラウドがシール部の摺動摩擦熱によって変形したり破損したりすることはないが、樹脂製の突起部のみで金属製の前面シュラウドおよび後面シュラウドに保持されているため、回転数の高い電動送風機に使用した場合、シール部の摺動摩擦熱が増大し、その熱が金属製の前面シュラウドを伝わり樹脂製の突起部を溶かしてしまい、ブレードが前面シュラウドから外れてしまうという課題を有していた。
【００１２】
さらに、図１９（ａ）、（ｂ）に示す前記従来の構成では、ブレードを樹脂製とすることで、ブレード全面を気流の流れに合せた複雑な形状にすることが可能となり、さらに、接触式のシール構成の一方を樹脂、他方を金属などの耐熱耐磨耗性を有する材料で構成することにより、樹脂製の前面シュラウドがシール部の摺動摩擦熱により変形したり、損傷したりすることがないよう構成しているが、耐熱耐磨耗部に気流があまり当たらないため、回転数の高い電動送風機に使用した場合、耐熱耐磨耗部での放熱量よりもシール部の摺動摩擦熱の方が大きくなり、その結果、耐熱耐磨耗部の耐熱性能を超えてしまったり、耐熱耐磨耗部の熱が前面シュラウドに伝わり、樹脂製の前面シュラウドが変形したり、損傷したりしてしまう可能性があるという課題を有していた。
【００１３】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、気流に沿った複雑な３次元曲面形状のブレードを用いたり、インペラの吸気口での還流損失を低減したりすることを可能にするこ
とで、送風効率を高めるとともに、シール部の摺動摩擦熱を効果的に放熱させることで、高い回転数で使用することを可能とした電動送風機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機及びそれを用いた電気掃除機は、回転軸を有する電動機と、前記電動機により回転駆動され、中央に吸気口を有するインペラと、前記インペラを覆い前記吸気口と連通する吸込口を有するファンケースとを備え、前記インペラは、熱伝導性の高い材料から成る上流側の上部インペラと、樹脂材料から成る下流側の下部インペラとで構成され、前記下部インペラは、前面シュラウドと、この前面シュラウドと間隔をおいて配される後面シュラウドと、この１対のシュラウドとで挟持される複数枚のブレードとで構成され、前記上部インペラは、凹凸面を有する複数枚の翼部と、これらの翼部の少なくとも一部に当接するリング部とで構成され、前記上部インペラと前記下部インペラとの嵌合部は、前記外側リング部の内外周面が前記前面シュラウドの内外周面と一連に繋がり、かつ前記翼部の表裏面が前記ブレードの表裏面と一連に繋がるように接続した構成とし、前記インペラの吸気口と前記ファンケースの吸込口とを接触式シール構成としたものである。
【００１５】
これによって、ブレードを樹脂材料とすることで気流に沿った複雑な３次元曲面形状を用いることができるようになるとともに、インペラの吸気口での還流損失を低減することが可能になるため、送風効率が高く、さらに、気流が直接当たり、凹凸面が設けられ接触面積を増加させることで放熱性能を向上させた翼部とリング部が熱的に接触しているため、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱が効果的に放熱されるので、樹脂製のブレードや前面シュラウドなどの部品が変形したり損傷したりすることを防ぐことができる。そして、この電動送風機を用いた電気掃除機は、送風効率が高く、吸引力が強いきわめて実用的なものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電動送風機およびそれを用いた電気掃除機は、インペラを上下２部品で構成し、上流側の上部インペラを、金属などの熱伝導性の高い材料で構成するとともに上部インペラの翼部に凹凸面を設ける構成とし、下流側の下部インペラを、形状自由度の高い樹脂材料で構成するとともに、インペラの吸気口とファンケースの吸込口とを接触式のシール構成とすることにより、送風効率が高く、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱が効果的に上部インペラの翼部から放熱されるので、樹脂製部品が変形したり損傷したりすることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電動送風機の断面図
【図２】同、電動送風機のインペラの斜視図
【図３】同、電動送風機の下部インペラの部分断面図
【図４】（ａ）同、電動送風機のブレードと後面シュラウドの金型構成を示す平面図（ｂ）同、電動送風機のブレードと後面シュラウドの金型構成を示す側面図
【図５】同、電動送風機の前面シュラウドの裏側斜視図
【図６】（ａ）同、電動送風機の上部インペラの斜視図（ｂ）同、電動送風機の上部インペラの裏側斜視図
【図７】（ａ）同、電動送風機の上部インペラの平面図（ｂ）同、電動送風機の上部インペラの金型構成を示す側面図
【図８】（ａ）同、電動送風機の上部インペラの平面図（ｂ）同、電動送風機の上部インペラのＷ−Ｗ部分断面図
【図９】（ａ）同、電動送風機の別形態の上部インペラの斜視図（ｂ）同、電動送風機の別形態の上部インペラの裏側斜視図
【図１０】（ａ）同、電動送風機の別形態の上部インペラの平面図（ｂ）同、電動送風機の別形態の上部インペラのＸ−Ｘ部分断面図
【図１１】本発明の第２の実施の形態のインペラの斜視図
【図１２】（ａ）同、電動送風機の上部インペラの平面図（ｂ）同、電動送風機の上部インペラのＹ−Ｙ断面図
【図１３】本発明の第３の実施の形態を示す電気掃除機の全体構成図
【図１４】従来の電動送風機の部分断面図
【図１５】同、電動送風機のインペラの部分断面図
【図１６】（ａ）同、電動送風機のインデューサの金型構成を示す平面図（ｂ）同、電動送風機のインデューサの金型構成を示す側面図
【図１７】同、電動送風機の別形態のインペラの斜視図
【図１８】（ａ）同、電動送風機の別形態のインペラの各部品の断面図（ｂ）同、電動送風機のインペラの断面図
【図１９】（ａ）同、電動送風機の別形態の部分断面図（ｂ）同、電動送風機のＢ部拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
第１の発明は、回転軸を有する電動機と、前記電動機により回転駆動され、中央に吸気口を有するインペラと、前記インペラを覆い前記吸気口と連通する吸込口を有するファンケースとを備え、前記インペラは、熱伝導性の高い材料から成る上流側の上部インペラと、樹脂材料から成る下流側の下部インペラとで構成され、前記下部インペラは、前面シュラウドと、この前面シュラウドと間隔をおいて配される後面シュラウドと、この１対のシュラウドとで挟持される複数枚のブレードとで構成され、前記上部インペラは、凹凸面を有する複数枚の翼部と、これらの翼部の少なくとも一部に当接するリング部とで構成され、前記上部インペラと前記下部インペラとの嵌合部は、前記外側リング部の内外周面が前記前面シュラウドの内外周面と一連に繋がり、かつ前記翼部の表裏面が前記ブレードの表裏面と一連に繋がるように接続した構成とし、前記インペラの吸気口と前記ファンケースの吸込口とを接触式シール構成としたことにより、ブレードを樹脂材料とすることで気流に沿った複雑な３次元曲面形状を用いることができるようになるとともに、インペラの吸気口での還流損失を低減することが可能になるため、送風効率が高く、さらに、気流が直接当たり、凹凸面を設けることで放熱性能を高めた翼部とリング部とが、熱的に接触しているため、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱がリング部を通って翼部から効果的に放熱されるので、樹脂製のブレードや前面シュラウドなどの部品が変形したり損傷したりすることを防ぐことができる。
【００１９】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記上部インペラの前記翼部の圧力面側に設けられた前記凹凸面は、前記吸気口から流入し前記翼部の圧力面側表面を流れる空気の流れに沿う方向に設けられたことにより、気流が翼部表面に沿って流れやすい圧力面側で、気流が凹凸面に衝突することによる損失を低減させることができる。
【００２０】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記上部インペラの前記翼部の負圧面側に設けられた前記凹凸面は、前記吸気口から流入し前記翼部の負圧面側表面を流れる空気の流れと交差する方向に設けられたことにより、気流が翼部表面で流体剥離しやすい負圧面側で、凹凸面によって小さな流体剥離を起こすことで、大きな流体剥離が起きることを防止することが可能となるため、大きな流体剥離による気流の乱れによって生じる剥離損失を低減することができる。
【００２１】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、前記上部インペラの前記翼部の軸方向の長さは、内周側が外周側よりも短くなるよう構成したことにより、翼部の内周側の面積を狭くすることができるので、羽根枚数が多い場合でも、軸方向から見
たときに各翼部がオーバーラップしないよう構成することが可能になり、コアとキャビティの単純な２プレート金型でダイカスト成型などが可能となる。さらに、気流が多く流れる外周側の翼部の面積は広く取ることができるため、翼部の内周側の面積を狭くしても、放熱性能を維持、あるいは向上させることができる。
【００２２】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明における電動送風機を有する電気掃除機とすることにより、送風効率が高く、吸引力が強い、きわめて実用的な電気掃除機を得ることができる。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１から図７は、本発明の実施の形態１における電動送風機を示すものである。
【００２５】
図１に示すように、本実施の形態における電動送風機１０１には、電動機１０２が配置されている。電動機１０２は、ブラシレスモータと呼ばれるタイプのモータであり、回転軸１０３を有するローター１０４と、ステータ部１０５と、それらを覆うブラケット１０６と制御装置（図示せず）とで構成されている。そして、回転軸１０３にナット１０７によってインペラ１２０が接続されている。
【００２６】
インペラ１２０は、図２に示すように、上流側の上部インペラ１２１と下流側の下部インペラ１２２で構成されている。
【００２７】
下部インペラ１２２は、図３に示すように、略円錐形状のハブ部１２３を有する樹脂製の後面シュラウド１２４、これに対向する樹脂製の前面シュラウド１２５、この１対の後面シュラウド１２４、前面シュラウド１２５内に設けた３次元的な曲面形状を持つ７枚の樹脂製のブレード１２６から構成されている。
【００２８】
そして、ブレード１２６は後面シュラウド１２４と一体に成形されている。このブレード１２６と後面シュラウド１２４の金型構造は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、約５１度角間隔で構成された７方向のスライド金型１３１と、コア１３２、キャビティ１３３より構成されている。本実施の形態では、隣接するブレードがコア１３２側から見て互いにオーバーラップしないようブレード１２６を構成することで、ブレード１２６と後面シュラウド１２４とは図４（ａ）、（ｂ）に示すような平易な金型構造で、一体に射出成型可能となっている。
【００２９】
また、前面シュラウド１２５には、図５に示すように、ブレード１２６の接触面１４１に沿った溝部１４２が設けられており、接触面１４１を含むブレード１２６の突出部１４３を溝部１４２にはめ込んだ後、熱溶着処理を行うことにより両者を固定している。
【００３０】
そして上部インペラ１２１は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、リング部１５１、翼部１５２、中央嵌合部１５３により構成されており、熱伝導性の高い金属であるアルミを用いて一体に成型されている。本実施の形態では、図７（ａ）に示すように、隣接する翼部１５２をコア１６１側およびキャビティ１６２側から見てオーバーラップしないよう構成することで、上部インペラ１２１の金型構造は、図７（ｂ）に示すように、単純なコア１６１とキャビティ１６２の２プレート金型により一体にダイカスト成型可能となっている。
【００３１】
また、図６（ａ）、（ｂ）および図８（ａ）、（ｂ）に示すように、翼部１５２の圧力
面１７１側、すなわち、回転方向を示す矢印Ｚに対する翼部１５２の正面側には、翼部１５２の先端１７２付近を除いた範囲に、溝部１７３が、翼部１５２の圧力面１７１側表面を流れる空気の流れＰに沿った方向に、設けられている。また、翼部１５２の負圧面１７４側、すなわち、回転方向Ｚに対する翼部１５２の背面側には、翼部１５２の先端１７２付近に、リブ部１７５が、翼部１５２の負圧面１７４側表面を流れる空気の流れＱに交差する方向に、設けられている。
【００３２】
上部インペラ１２１と下部インペラ１２２には、図３、図６（ｂ）に示すように、ブレード１２６の嵌合部１８１ｂに、階段状の段差部１８２ｂを設け、翼部１５２の嵌合部１８１ａに、階段状の段差部１８２ａをそれぞれ設けると共に、リング部１５１と前面シュラウド１２５との嵌合部１８３ａ、１８３ｂにそれぞれピン１８４と穴部１８５が設けられており、下部インペラ１２２のハブ部１２３に設けられた円筒部１８６の外周側に、上部インペラ１２１の中央嵌合部１５３を挿入する形で組み立てられ、接着剤を塗布して両者を固定している。
【００３３】
このようにして組み立てられたインペラ１２０は、ナット１０７によって回転軸１０３に取り付けられている。ここで、ナット１０７の外径を、中央嵌合部１５３の内径よりも大きく、より好ましくは、中央嵌合部１５３の外径と同等とすることにより、上部インペラ１２１が下部インペラ１２２から回転軸１０３の軸方向にはずれてしまうことを防止することができる。
【００３４】
そして、インペラ１２０の周囲には、エアガイド１９１が設けられている。これは、インペラ１２０から吐出される空気の流速を徐々に減速することで、流速のエネルギーを圧力のエネルギーに変換し、送風効率を高めるものである。そして、金属製のファンケース１９２によって、インペラ１２０とエアガイド１９１が内包されている。また、ファンケース１９２にはＰＴＦＥ製のファンケーススペーサ１９３が接着剤によって取りつけられている。ここで、ファンケーススペーサ１９３とリング部１５１とが当接するようにファンケース１９２およびファンケーススペーサ１９３を取り付けることにより、ファンケース１９２の吸込口１９４とインペラ１２０の吸気口１９５とを接触式のシール構成としている。
【００３５】
以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。
まず、電動送風機１０１を起動すると、電動機１０２のローター部１０４が回転し、それに伴って回転軸１０３が回転し、回転軸１０３にナット１０７によって取り付けられているインペラ１２０が図２の矢印Ｚの方向に回転する。
【００３６】
インペラ１２０の回転に伴い、空気がファンケース１９２の吸込口１９４から流入し、インペラ１２０の吸気口１９５を通ってインペラ１２０内部に流入する。そしてインペラ１２０の内部流路を通って、インペラ１２０の外周部から吐出される。
【００３７】
ここで、インペラ１２０の内部流路を空気が通る際、上部インペラ１２１のリング部１５１と翼部１５２、あるいは、翼部１５２と中央嵌合部との間に隙間が生じると、その隙間から空気が漏れ、気流の乱れが生じるため、送風効率を低下させてしまう。しかし、本実施の形態では、リング部１５１と翼部１５２と中央勘合部１５３とを、ダイカスト成型により一体に成型しているため、各部品間に隙間が生じないよう容易に構成することが可能となるので、隙間に起因する気流の乱れによる送風効率の低下を防止することができる。
【００３８】
同様に、下部インペラ１２２の後面シュラウド１２４とブレード１２６とを射出成型により一体に成型するとともに、前面シュラウド１２５に設けられた溝部１４２にブレード
１２６の突出部１４３をはめ込んだ後、熱溶着処理を施すことにより、後面シュラウド１２４とブレード１２６との間だけでなく、ブレード１２６と前面シュラウド１２５との間にも隙間が生じないよう構成することが可能となるため、下部インペラ１２２においても、これらの隙間に起因する気流の乱れによる送風効率の低下を防止することができる。
【００３９】
さらに、下部インペラ１２２のブレード１２６を形状自由度の高い樹脂製としているため、図３に示すように、ブレード１２６を後面シュラウド１２４に対して複雑にひねった形状にすることが可能となっている。そのため、ブレード１２６全面に渡ってインペラ１２０内部を流れる気流に合った３次元曲面形状とすることで、インペラ１２０内部での気流の乱れを抑えて、送風効率を高めることが可能となっている。
【００４０】
そして、インペラ１２０の外周部から吐出された空気はエアガイド１９１に流入する。ここで、インペラ１２０の吸気口１９５とファンケース１９２の吸込口１９４との間に隙間が生じている場合、インペラ１２０から吐出された空気が、インペラ１２０とファンケース１９２との間の空間を通り、
再びインペラ１２０の吸気口１９５からインペラ１２０内部へ流入してしまう。この流れは、送風効率に寄与しない流れであるので、還流損失となり、送風効率を低下させてしまう。しかし、本実施の形態では、ファンケーススペーサ１８３とリング部１５１を当接するよう構成することで、ファンケース１９２の吸込口１９４をインペラ１２０の吸気口１９５とを接触式のシール構成としているので、還流損失が生じず、送風効率を向上させることができる。
【００４１】
この際、インペラ１２０の回転に伴い、当接するファンケーススペーサ１９３とリング部１５１との間で摺動摩擦熱が生じてしまう。しかし、本実施の形態では、リング部１５１と翼部１５２とを熱伝導性の高いアルミ製とするとともに、リング部１５１と気流が直接当たる翼部１５２とを隙間が生じないよう一体に成型しているため、摺動摩擦熱が効果的にリング部１５１から翼部１５２に伝わる構成となっている。そして、翼部１５２には凹凸面、すなわち、圧力面１７１側に溝部１７３が、負圧面１７４側にリブ部１７５が設けられているので、気流との接触面積が広く、効果的に気流へと放熱されるので、樹脂製のブレード１２６や前面シュラウド１２５、そしてファンケーススペーサ１９３が、摺動摩擦熱によって、変形したり損傷したりすることを防ぐことができる。このことにより、回転数の早い電動送風機や、吸気口が広いインペラなど、当接部分の周速が速く、摺動摩擦熱が多く生じる電動送風機でも使用することが可能となる。
【００４２】
ここで、圧力面１７１近傍では、気流は空気の流れＰで示すように圧力面１７１に沿って流れるが、図６（ａ）に示すように溝部１７３が空気の流れＰに沿った方向に設けられているため、気流が溝部１７３の段差と衝突することによる損失を低減することができる。また、溝部１７３は、翼部１５２の先端１７２付近を除いた範囲に設けられているので、吸気口１９５から翼部１５２に突入した直後の気流が、溝部１７３によって乱れてしまうことによる損失を低減することができる。なお、本実施の形態では、溝部１７３によって翼部１５２の圧力面１７１に凹凸面を設けることで気流と接する表面積を増やし、放熱性能を向上させる構成としているが、図９（ａ）、（ｂ）および、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、リブ部１７６によって放熱性能を向上させる構成としても良い。この場合でも、空気の流れＰに沿った方向に、リブ部１７６によって凹凸面を設けることで、損失を低減しつつ放熱性能を高めることができる。
【００４３】
また、負圧面１７４側では、流体剥離が生じやすく、気流の乱れによって損失が生じやすいが、本実施の形態では、図６（ａ）に示すように、負圧面１７４側にリブ部１７５が、負圧面１７４近傍を流れる空気の流れＱと交差する方向に設けられているため、リブ部１７５で小さな流体剥離を生じさせることで、大きな流体剥離が生じることを防ぐことが
できるので、気流の乱れによる損失を低減させることができる。また、流体剥離は、翼部１５２の先端１７２近傍から起こり始めるため、リブ部１７５を翼部１５２の先端１７２付近に設けることで、効果的に流体剥離を低減させることができる。
【００４４】
なお、本実施の形態では、リブ部１７５によって翼部１５２の負圧面１７４に凹凸面を設けることで気流と接する表面積を増やし、放熱性能を向上させる構成としているが、図９（ａ）、（ｂ）および、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、溝部１７７によって放熱性能を向上させる構成としても良い。この場合でも、空気の流れＱと交差する方向に、溝部１７７によって凹凸面を設けることで、損失を低減しつつ放熱性能を高めることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、ＰＴＦＥ製のファンケーススペーサ１９３をファンケース１９２に接着剤で取りつける構成としているが、ファンケーススペーサ１８３をＰＥＴなどの樹脂製とし、金属製のファンケース１９２と一体成型する構成とし、インペラ１２０を回転させながら組立を行い、金属製のリング部１５１が樹脂製のファンケーススペーサ１９３を切削することで当接シールさせる構成としても良い、この場合でも、当接するリング部１５１とファンケーススペーサ１９３との間で生じる摺動摩擦熱が効果的に翼部１５２より放熱されるため、樹脂製のファンケーススペーサ１９３が、使用時に摺動摩擦熱によって、変形したり損傷したりすることを防ぐことができる。
【００４６】
さらに、本実施の形態では、リング部１５１を、金属製のアルミで構成したことにより、耐熱性や強度および耐磨耗性が一般的な樹脂よりも優れているため、リング部１５１が、摺動摩擦熱や磨耗によって変形したり、損傷したりすることを防ぐことができるので、５００００ｒ／ｍｉｎ以上といった高速回転域でも使用することができる。
【００４７】
また、インペラ１２０がＺ方向に回転すると、リング部１５１は、摺動摩擦により、回転方向Ｚとは反対方向に力がかかるため、一体に成型されている上部インペラ１２１は、下部インペラ１２２に対して、回転方向Ｚとは反対方向にずれようとする。しかし、本実施の形態では、前面シュラウド１２５に設けられたピン１８４と、後面シュラウド１２４に設けられた穴部１８５とが嵌合することで、回転方向Ｚおよびその反対方向に上部インペラ１２１が下部インペラ１２２に対してずれることを防止しているとともに、翼部１５２とブレード１２６との間の嵌合部１８１ａ、１８１ｂに設けられた階段状の段差部１８２ａ、１８２ｂを、ブレード１２６の負圧面１７４なわち回転方向Ｚに対するブレード１２６の背面側に凸部がくるように構成することで、回転方向Ｚの反対方向に上部インペラ１２１が下部インペラ１２２に対してずれることを防止している。
【００４８】
ここで、段差部１８２ａ、１８２ｂを介してブレード１２６にも回転方向Ｚの反対方向に力が加わるが、ブレード１２６と後面シュラウド１２４は射出成型により一体に成型されているとともに、ブレード１２６は前面シュラウド１２５に設けられた溝部１４２に突出部１４３をはめ込んだ後、熱溶着処理を施して固定しているため、十分な強度を有しているので、摺動摩擦による力により、樹脂製のブレードが変形したり、破損したりすることがない構成となっている。
【００４９】
そして、エアガイド１９１に流入した空気は、エアガイド１９１外周部から流出し、電動機１０２のブラケット１０６外周部とファンケース１９２の間の流路を通りることで、電動機１０２を外側から冷却する構成となっている。
【００５０】
以上のように、本実施の形態では、インペラ１２０を上下２部品で構成し、上流側の上部インペラ１２１を熱伝導性の高い金属であるアルミで構成するとともに上部インペラ１２１の翼部１５２に溝部１７３やリブ部１７５といった凹凸面を設ける構成とし、下流側
の下部インペラを、形状自由度の高い樹脂材料で構成するとともに、インペラの吸気口とファンケースの吸込口とを接触式のシール構成とすることにより、送風効率が高く、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱が効果的に上部インペラ１２１の翼部１５２から放熱されるので、樹脂製部品が変形したり損傷したりすることがない電動送風機を実現することができる。
【００５１】
（実施の形態２）
図１１は、本発明の実施の形態２における電動送風機のインペラ２０１を示すものである。
【００５２】
本実施の形態が、実施の形態１と異なる点は、上部インペラ２０２の翼部２０３および下部インペラ２０４のブレード２０５の枚数が８枚である点と、翼部２０３の回転軸（図示せず）方向の長さが、内周側が外周側よりも短くなるように、上部インペラ２０２と下部インペラ２０４を分割している点である。その他は実施の形態１と同様であり、同一番号を付して詳細な説明を省略する。
【００５３】
翼部２０３の回転軸（図示せず）方向の長さが、内周側が外周側よりも短いため、翼部２０３の内周側の面積を狭くすることができるので、翼部２０３の枚数が多くなっても、図１２（ａ）に示すように、回転軸（図示せず）方向から見たときに各翼部２０３がオーバーラップしないよう構成することが可能となる。そのため、実施の形態１と同様に、コアとキャビティの単純な２プレート金型を用いたダイカスト成型により成型が可能となっている。さらに、気流が多く流れる外周側の翼部２０３の面積は広く取ることができるため、翼部２０３の内周側の面積を狭くしても、放熱性能を向上させることができる。
【００５４】
（実施の形態３）
図１３は、本発明の実施の形態３における電気掃除機を示すものである。
【００５５】
図１３において、電気掃除機３０１は、ホース３０２、延長管３０３及び床面上を移動して塵埃を吸引する吸引具３０４を有しており、掃除機本体３０６には、実施の形態１に示したインペラ３０７を有する電動送風機３０８が内蔵されている。
【００５６】
以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。
【００５７】
まず、電気掃除機３０１を起動すると電動送風機３０８が送風を行う。電動送風機３０８は、内部に実施の形態１に示したインペラ３０７が設けられているため、送風効率が高く、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱によって樹脂製部品が変形したり損傷したりすることがないため掃除機本体としても、吸引力が強く、きわめて実用的なものとなる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上のように、本発明にかかる電動送風機及びそれを用いた電気掃除機は、インペラを上下２部品で構成し、上流側の上部インペラを、金属などの熱伝導性の高い材料で構成するとともに上部インペラの翼部に凹凸面を設ける構成とし、下流側の下部インペラを、形状自由度の高い樹脂材料で構成するとともに、インペラの吸気口とファンケースの吸込口とを接触式のシール構成とすることにより、送風効率が高く、高い回転数で使用してもシール部の摺動摩擦熱が効果的に上部インペラの翼部から放熱されるので、樹脂製部品が変形したり損傷したりすることがないので、家庭用はもちろんのこと業務用の機器にも適用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０１ 電動送風機
１０２ 電動機
１０３ 回転軸
１０４ ローター部
１２０ インペラ
１２１ 上部インペラ
１２２ 下部インペラ
１２４ 後面シュラウド
１２５ 前面シュラウド
１２６ ブレード
１５１ リング部
１５２ 翼部
１７１ 圧力面
１７３ 溝部（凹凸面）
１７４ 負圧面
１７５ リブ部（凹凸面）
１７６ リブ部（凹凸面）
１７７ 溝部（凹凸面）
１８１ａ 嵌合部
１８１ｂ 嵌合部
１８３ａ 嵌合部
１８３ｂ 嵌合部
１９２ ファンケース
１９４ 吸込口
１９５ 吸気口
２０１ インペラ
２０２ 上部インペラ
２０３ 翼部
２０４ 下部インペラ
２０５ ブレード
３０１ 電気掃除機
３０７ インペラ
３０８ 電動送風機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有する電動機と、
前記電動機により回転駆動され、中央に吸気口を有するインペラと、
前記インペラを覆い前記吸気口と連通する吸込口を有するファンケースとを備え、
前記インペラは、熱伝導性の高い材料から成る上流側の上部インペラと、
樹脂材料から成る下流側の下部インペラとで構成され、
前記下部インペラは、
前面シュラウドと、
この前面シュラウドと間隔をおいて配される後面シュラウドと、
この１対のシュラウドとで挟持される複数枚のブレードとで構成され、
前記上部インペラは、
凹凸面を有する複数枚の翼部と、
これらの翼部の少なくとも一部に当接するリング部とで構成され、
前記上部インペラと前記下部インペラとの嵌合部は、
前記リング部の内外周面が前記前面シュラウドの内外周面と一連に繋がり、
かつ前記翼部の表裏面が前記ブレードの表裏面と一連に繋がるように接続した構成とし、前記インペラの吸気口と前記ファンケースの吸込口とを接触式シール構成とした電動送風機。
【請求項２】
前記上部インペラの前記翼部の圧力面側に設けられた前記凹凸面は、
前記吸気口から流入し前記翼部の圧力面側表面を流れる空気の流れに沿う方向に設けられた請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
前記上部インペラの前記翼部の負圧面側に設けられた前記凹凸面は、
前記吸気口から流入し前記翼部の負圧面側表面を流れる空気の流れと交差する方向に設けられた請求項１または２に記載の電動送風機。
【請求項４】
前記上部インペラの前記翼部の軸方向の長さは、
内周側が外周側よりも短くなるよう構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項５】
１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を有する電気掃除機。
【請求項１】
回転軸を有する電動機と、
前記電動機により回転駆動され、中央に吸気口を有するインペラと、
前記インペラを覆い前記吸気口と連通する吸込口を有するファンケースとを備え、
前記インペラは、熱伝導性の高い材料から成る上流側の上部インペラと、
樹脂材料から成る下流側の下部インペラとで構成され、
前記下部インペラは、
前面シュラウドと、
この前面シュラウドと間隔をおいて配される後面シュラウドと、
この１対のシュラウドとで挟持される複数枚のブレードとで構成され、
前記上部インペラは、
凹凸面を有する複数枚の翼部と、
これらの翼部の少なくとも一部に当接するリング部とで構成され、
前記上部インペラと前記下部インペラとの嵌合部は、
前記リング部の内外周面が前記前面シュラウドの内外周面と一連に繋がり、
かつ前記翼部の表裏面が前記ブレードの表裏面と一連に繋がるように接続した構成とし、前記インペラの吸気口と前記ファンケースの吸込口とを接触式シール構成とした電動送風機。
【請求項２】
前記上部インペラの前記翼部の圧力面側に設けられた前記凹凸面は、
前記吸気口から流入し前記翼部の圧力面側表面を流れる空気の流れに沿う方向に設けられた請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
前記上部インペラの前記翼部の負圧面側に設けられた前記凹凸面は、
前記吸気口から流入し前記翼部の負圧面側表面を流れる空気の流れと交差する方向に設けられた請求項１または２に記載の電動送風機。
【請求項４】
前記上部インペラの前記翼部の軸方向の長さは、
内周側が外周側よりも短くなるよう構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項５】
１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を有する電気掃除機。
【図１】
【図２】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２０１３−３２７１１（Ｐ２０１３−３２７１１Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８０９５（Ｐ２０１１−１６８０９５）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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