(57)【要約】【課題】インペラの成型が、延いてはファンモータの製造が、容易でありながら、インペラの形状の自由度が高いファンモータを提供すること。【解決手段】本発明のファンモータは、第１部材（３１，２１）と第２部材（３２，２２）とで形成されたインペラ３を備え、第１部材（３１，２１）と第２部材（３２，２２）は、回転軸Ｐ方向において重なっており、インペラ３が有する複数の翼２のそれぞれは、第１部材（３１，２１）が有する第１片２１と、第２部材（３２，２２）が有する第２片２２とで形成されている。【選択図】図３
2020133497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１部材と第２部材とで形成されたインペラを備え、
前記第１部材と前記第２部材とは、回転軸方向において重なっており、
前記インペラが有する複数の翼のそれぞれは、前記第１部材が有する第１片と、前記第２部材が有する第２片とで形成されている、ファンモータ。
【請求項２】
前記第１片及び前記第２片は、径方向に延在しており、
周方向において、対向する前記第１片の側面と前記第２片の側面とが接触している、請求項１に記載のファンモータ。
【請求項３】
前記翼の径方向に延在する両側面の少なくとも外周端が、回転軸に対して、同じ方向に傾斜している、請求項２に記載のファンモータ。
【請求項４】
前記第１片と前記第２片との接触面が、回転軸方向に沿っている、または、前記翼の径方向に延在する両側面の外周端が傾斜する方向と逆方向に傾斜している、請求項３に記載のファンモータ。
【請求項５】
径方向において、前記第１片の両端部の間に前記第２片が配置されている、請求項２から４のいずれかに記載のファンモータ。
【請求項６】
前記第１部材が第１基板を有し、
前記第２部材が第２基板を有し、
前記第１基板と前記第２基板との間には、所定の間隙が設けられており、
前記第１基板の前記第２基板と対向する面に、前記第１片が前記第２基板に向けて突出して配置されており、
前記第２基板の前記第１基板と対向する面に、前記第２片が前記第１基板に向けて突出して配置されている、請求項１から５のいずれかに記載のファンモータ。
【請求項７】
回転軸方向において、前記第１基板と前記第２基板との間の距離が、前記第１片及び前記第２片の高さと等しい、請求項６に記載のファンモータ。
【請求項８】
前記第１基板の中央部に、開口が設けられている、請求項６または７に記載のファンモータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心式のファンモータに関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心式のファンモータ（遠心送風機）は、複数の翼（羽根、インペラともいう。）を有するインペラを回転させることで、中心から吸入し遠心方向に送風を行うファンである。この種のファンは、モータの回転軸周りに複数の翼を配置したインペラを、吸込み口と吹出し口とを有するケーシング内に格納した構成からなる。
【０００３】
遠心式のファンモータは、吸込み口から吸入された空気をインペラの中心から翼の間に流入させ、当該翼の回転に伴う遠心作用によって翼の径方向の外方に向けて吹き出させる。インペラの外周から吹き出された空気は、ケーシングの外周を吹出し口として四方に吹き出される。遠心式のファンモータの送風性能と騒音は、インペラの有する翼の形状の影響を大きく受ける。
【０００４】
このような遠心式のファンモータにおいては、近年、小型化と高回転化が進んでいる。例えば、電気掃除機においては、インペラの径を５０ｍｍ〜６０ｍｍ程度の小径化するとともに、風量（吸い込み量）と風圧とを数万回転もの超高回転化により確保するようになってきている。
【０００５】
高回転化による高速の空気流は、インペラにおける翼のわずかな形状の変化によって、静粛性への影響が大きく変わる。そのため、低騒音化を図るべく、翼の形状を自由に設計することが求められている。ここで、インペラの材質としては、金属（アルミニウム）製に比して、樹脂製の方が、成型によって様々な形状を比較的自由に形成することができる点で有利であり、樹脂製のインペラの採用が増加しつつある。
【０００６】
しかし、樹脂製のインペラであっても、複雑な形状の翼を形成するには、量産のための金型の形状が複雑となり、金型の組み付けや型外しが煩雑となり、成型が困難になる。
なお、成型性の困難さについては、材質がアルミニウム等金属製の場合でも、程度の差こそあれ、同様である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３２４９８２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０７６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明は、インペラ、延いてはファンモータの製造が容易で、インペラの形状の自由度が高いファンモータを提供することを課題の一例とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のファンモータは、第１部材と第２部材とで形成されたインペラを備え、
前記第１部材と前記第２部材とは、回転軸方向において重なっており、
前記インペラが有する複数の翼のそれぞれは、前記第１部材が有する第１片と、前記第２部材が有する第２片とで形成されている。
【００１０】
本発明のファンモータにおいて、前記第１片及び前記第２片が、径方向に延在しており、周方向において、対向する前記第１片の側面と前記第２片の側面とが接触していることが好ましい。
また、本発明のファンモータにおいては、前記翼の径方向に延在する両側面の少なくとも外周端が、回転軸に対して、同じ方向に傾斜していることが好ましい。このとき、前記第１片と前記第２片との接触面が、回転軸方向に沿っている、または、前記翼の径方向に延在する両側面の外周端が傾斜する方向と逆方向に傾斜していることが好ましい。
さらに、本発明のファンモータは、径方向において、前記第１片の両端部の間に前記第２片が配置されていてもよい。
【００１１】
本発明のファンモータにおいては、前記第１部材が第１基板を有し、
前記第２部材が第２基板を有し、
前記第１基板と前記第２基板との間には、所定の間隙が設けられており、
前記第１基板の前記第２基板と対向する面に、前記第１片が前記第２基板に向けて突出して配置されており、
前記第２基板の前記第１基板と対向する面に、前記第２片が前記第１基板に向けて突出して配置されていてもよい。
【００１２】
また、このとき、回転軸方向において、前記第１基板と前記第２基板との間の距離が、前記第１片及び前記第２片の高さと等しいことが好ましい。
さらに、このとき、前記第１基板の中央部に、円形開口が設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一例である実施の形態にかかるファンモータの斜視図である。
【図２】本発明の一例である実施の形態にかかるファンモータの横断面図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の一例である実施の形態にかかる図１及び図２に示すファンモータから、インペラのみを抜き出した斜視図である。
【図４】図３のインペラを第１部材と第２部材とで上下方向に分離した状態で、斜め上方から見た斜視図である。
【図５】図３のインペラを第１部材と第２部材とで上下方向に分離した状態で、斜め下方から見た斜視図である。
【図６】図３のインペラにおける第１部材を下方から見た平面図である。
【図７】図３のインペラにおける第２部材を上方から見た平面図である。
【図８】図３のインペラにおける第１部材と第２部材とを重ね合わせる様子を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
図１は、本発明の一例である実施の形態にかかるファンモータ１の斜視図であり、図２は、ファンモータ１の横断面図であり、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
なお、本実施の形態の説明において、上方乃至下方と云う時は、図２における上下関係を意味し、重力方向における上下関係とは、必ずしも一致しない。
【００１５】
ファンモータ１は、インペラ３が回転することにより送風が行われる。インペラ３は、周方向において、それぞれが等間隔に配置される７枚の翼２を有し、ファンモータ１に内蔵されるインペラを回転させるためのモータ１３により回転軸１１（Ｐ）を中心軸として回転する。その回転方向は、図１における反時計回りである。
【００１６】
インペラ３は、樹脂製であり、ケーシング５に収納（格納）される。樹脂の種類に制限は無いが、極めて高い回転数で回転し、大きな風圧を受けることから、それに耐え得る強度を備える材料であることが好ましく、例えば、樹脂としては、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）が挙げられる。
【００１７】
ケーシング５は、それぞれが平面視で四角形状の外形を有する板状の上ケーシング５１と下ケーシング５２とからなり、両者を等間隔に保持するために４つの支柱７がケーシング５の４つの角部に設けられている。ファンモータ１の上部の上ケーシング５１には、空気の吸込み口８が設けられ、空気の吹出し口９は、ケーシング５の支柱７と支柱７との間に設けられる。即ち、ケーシング５の４辺４方向がそれぞれ、空気の吹出し口９となる開放ケーシング型となっている。なお、ケーシング５は、インペラ３から吹き出された空気を１方向に集約した上で吐出する吹出し口を設けるスクロールケーシング型であってもよい。
【００１８】
図３に、図１及び図２から、本実施の形態におけるインペラ３のみを抜き出した斜視図を示す。図２及び図３に示されるように、インペラ３は、円盤状で中央部に円形の開口１２を有する第１基板としての第１円盤部３１と、第２基板としての円盤状の第２円盤部３２と、第１円盤部３１と第２円盤部３２との間に設けられ、円周上に配列される複数の翼２とを備える。第１円盤部２３と第２円盤部とは、所定の間隔が設けられ平行に配置されている。第１円盤部２３と第２円盤部３２とは、外径が等しい。このインペラ３は、軸受１４にて支持された回転軸１１に固定され、当該回転軸１１を中心軸にして回転可能になっている。
【００１９】
第１円盤部３１は、平面で環状の円環部３１ａと、円環部３１ａの内周端で上方に立ち上がり、開口１２を取り囲む筒部３１ｂとからなる。インペラ３は、ケーシング５の中で、ケーシング５の吸込み口８に向けて開口１２が突出した状態に配置されており、開口１２と吸込み口８とが連通した状態になっている。
【００２０】
翼２のそれぞれは、径方向に延在する第１片２１と第２片２２とを有し、これら２つで１つの翼２が形成されている。また、第１円盤部３１が第１片２１を有し、第２円盤部３２が第２片２２を有している。本実施形態では、第１円盤部３１及び第１片２１と、第２円盤部３２及び第２片２２と、がそれぞれ一体成型されてなるものである。以下、第１円盤部３１及び第１片２１を有する部材を第１部材４１、第２円盤部３２及び第２片２２を有する部材を第２部材４２として、説明を続ける。
【００２１】
インペラ３を第１部材４１と第２部材４２とで上下方向に分離した状態で、斜め上方から見た斜視図を図４に、斜め下方から見た斜視図を図５に、それぞれ示す。また、第１部材４１を下方から見た平面図を図６に、第２部材４２を上方から見た平面図を図７に、それぞれ示す。
【００２２】
第１部材４１においては、第１円盤部３１の第２円盤部３２との対向面に、第１片２１が突出した状態で配置されている。言い換えれば、第１円盤部３１の第２円盤部３２と対向する面に第１片が第２円盤部３２に向けて突出して配置されている。図６に示されるように、第１片２１は、径方向に延在し、円弧形状を有している。７つの第１片２１は、これらが描く円弧が、ファンモータ１の上方からの平面視（図６とは逆側からの平面視）で、時計回り方向に凹を、反時計回り方向に凸をそれぞれ向けるように、周方向に等間隔で配置されている。また、７つの第１片２１は、それぞれ凹側の側面と凸側の側面を備えている。
【００２３】
一方、第２部材４２においては、第２円盤部３２の第１円盤部３１との対向面に、第２片２２が突出した状態で配置されている。言い換えれば、第２円盤部３２の第１円盤部３１と対向する面に第１片が第１円盤部３１に向けて突出して配置されている。図７に示されるように、第２片２２は、径方向に延在し、円弧形状を有している。７つの第２片２２は、これらが描く円弧が、ファンモータ１の上方からの平面視（図７と同じ側からの平面視）で、時計回り方向に凹を、反時計回りに凸をそれぞれ向けるように、周方向に等間隔で配置されている。また、７つの第２片２２は、それぞれ凹側の側面と凸側の側面を備えている。
【００２４】
即ち、第１片２１と第２片２２は同じ方向に凸の円弧形状となっている。また、周方向において、第１片２１の凸側の側面（以下、「第１片凸側面」と称する。）２１ｘと第２片２２の凹側の側面（以下、「第２片凹側面」と称する。）２２ｙとは、上下方向に略垂直で（すなわち、回転軸Ｐ方向に沿っていて）、かつ、平面視で略同一曲率の円弧面を有している。
【００２５】
図８に、第１部材４１と第２部材４２とを重ね合わせる様子を表す斜視図を示す。第１部材４１と第２部材４２とは、図８における一点鎖線に沿って、第１片凸側面２１ｘと第２片凹側面２２ｙとが接触する位置となるように、回転軸Ｐ方向（上下方向）において重ね合わせて固定する。第１部材４１と第２部材４２とが重ね合わさると、図３に示されるように、第１片２１と第２片２２とが合わさって、全体として翼２が形成されるようになっている。このとき、図３における破線の楕円領域Ｚ内の符号Ｌの直線が、第１片２１と第２片２２との合わせ目部分である。
【００２６】
また、第１片２１の凹側の側面（以下、「第１片凹側面」と称する。）２１ｙと第２片２２の凸側の側面（以下、「第２片凸側面」と称する。）２２ｘとが、翼２の径方向に延在する（周方向に面を向ける）両側面となる。そして、これら第１片凹側面２１ｙ及び第２片凸側面２２ｘの外周端（図３における破線の楕円領域Ｚ内参照）２１ａ及び２２ａが、回転軸Ｐに対して、同じ方向（図３において、上方に向けて左）に傾斜している。この傾斜は、第１片凹側面２１ｙ及び第２片凸側面２２ｘにおける径方向略全体にわたり、かつ、径方向の内周端に行くにしたがって徐々に傾斜が小さくなり、内周端では、何れも傾斜がほとんどなくなっている。即ち、翼２は、回転軸Ｐ方向において捩じれた形状を有する。
【００２７】
第１片２１及び第２片２２の回転軸Ｐ方向の高さと、第１円盤部３１及び第２円盤部３２間の距離は等しく、第１片２１及び第２片２２は第１円盤部３１及び第２円盤部３２間のスペーサの役割も担っている。そのため、翼２の径方向に延在する両側面には、回転軸Ｐ方向において、段差や継ぎ目、合わせ目が設けられていない。
【００２８】
第１片２１において、径方向の外周端が、第１円盤部３１の外周近傍に位置し、径方向の内周端は、平面視で開口１２に突き出すように延びている。これに対して、第２片２２において、径方向の外周端は第１片２１と同じ位置（第２円盤部３１の外周近傍）にあるが、径方向の内周端は、第１片２１よりも短く、平面視で開口１２までは達していない。即ち、径方向において、第１片２１の両端部の間に第２片２２が配置されている。よって、第１片２１は、上方から見た際に開口１２から視認できる。
【００２９】
以上の如き、本実施の形態のファンモータ１は、モータ１３により回転軸１１を中心軸として、図１や図３における反時計回りにインペラ３を回転させると、翼２の第２片凸側面２２ｘ（圧力面）と第１片凹側面２１ｙ（負圧面）とで形成された流路を径方向外側に向かう風の流れが生じる。そのため、ファンモータ１の外部の空気が吸込み口８から取り込まれ、インペラ３の径方向外側へ向かい、開口１２から翼２間を通過して、吹出し口９から吹き出される。
【００３０】
モータ１３の回転力により、翼２間の流路を強制的に、かつ、極めて高速で空気が流れるため、インペラ３における翼２の形状は、ファンモータ１としての吸気乃至排気効率や静粛性に大きく影響する。
本実施の形態においては、既述の通り、翼２を捩じれた形状とすることで、翼２の剛性が向上して、空気の流れをスムーズにして、乱流の発生を抑制し、吸気乃至排気効率や静粛性の改善を図っている。
【００３１】
本実施の形態の如き捩じれた形状の翼２は、そのままの形状で第１円盤部３１及び第２円盤部３２のいずれか一方と一体となった状態で成型しようとすると、回転軸Ｐ方向から２部材を合わせる金型を用いようとしても、斜めの翼２の部分が型抜きできず、そのままでは成型することができない場合がある。成型するためには、金型を複数のピースに分ける必要があり、金型が複雑化して成型作業が煩雑となったり、作業コストや金型自体のコストが上昇したりしてしまう場合がある。
【００３２】
これに対して、本実施の形態では、翼２のそれぞれが、第１片２１及び第２片２２の２部材から形成されている。翼２は、第１片２１と第２片２２とで形成されているので、剛性が向上する。よって、高速で流れる空気が翼２の両側面に作用するものの、インペラ３の回転時において、翼２が変形することを抑制することができ、効率よく空気を高速で流すことができる。
【００３３】
また、捩じれた形状のそれぞれの翼２では、第２片凸側面２２ｘ（圧力面）と第１片凹側面２１ｙ（負圧面）とが、回転軸Ｐに対して同じ側に傾いているが、これを途中で第１片２１及び第２片２２に分けることで、第１片２１及び第２片２２それぞれの径方向に延在する両側面は、回転軸Ｐ方向に対して同じ側に傾いた状態ではなくなり、周方向において、対向して接触する第１片の側面及び前記第２片の側面が、回転軸Ｐに沿っている。
【００３４】
詳しくは、第１片２１において、第１片凹側面２１ｙ（負圧面）は回転軸Ｐに対して傾いているが、第１片凸側面２１ｘは回転軸Ｐと同じく垂直に起立しており（回転軸Ｐに沿って）、回転軸Ｐ方向からの断面が三角形状となっている。一方、第２片２２において、第２片凸側面２２ｘ（圧力面）は回転軸Ｐに対して傾いているが、第２片凹側面２２ｙは回転軸Ｐと同じく垂直に起立して（回転軸Ｐに沿って）おり、回転軸Ｐ方向からの断面が台形状となっている。そして、第１片２１は第１円盤部３１の平面部分から突出した状態で、第２片２２は第２円盤部３２の平面部分から突出した状態で、それぞれ、三角形状あるいは台形状の裾野が広がる側で連結するように配置されている。
【００３５】
そして、前者は第１部材４１、後者は第２部材４２として、一体成型される。したがって、回転軸Ｐ方向から２部材を合わせる金型を用いた場合に、第１部材４１及び第２部材４２の何れも、第１片２１及び第２片２２が型抜きの方向に窄まった形状（既述の断面が三角形状あるいは台形状）をしているため、金型のピースを増やすことなく成型することができるとともに、成型後、容易に型抜きすることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態の例では、第１片２１と第２片２２との接触面（第１片凸側面２１ｘ及び第２片凹側面２２ｙ）が、回転軸Ｐ方向に沿っているが、成型性の観点からすれば、翼２の径方向に延在する両側面の外周端（２１ａ，２２ａ）が傾斜する方向と逆方向に傾斜していても構わない。この場合にも、本実施の形態の場合と同様に、金型のピースを増やすことなく成型することができるとともに、成型後、容易に型抜きすることができる。
【００３７】
また、第１片２１及び第２片２２の回転軸Ｐ方向の高さと、第１円盤部３１及び第２円盤部３２間の距離が等しいため、翼２の径方向に延在する両側面には、回転軸Ｐ方向において、段差や継ぎ目、合わせ目が生じることがなく、空気の流れをスムーズにして、乱流の発生を抑制することができ、吸気乃至排気効率や静粛性を高めることができる。
【００３８】
以上、本発明のファンモータについて、好ましい実施の形態を挙げて説明したが、本発明のファンモータは上記実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、上記実施の形態においては、翼２の数が７枚のものを例に挙げて説明しているが、翼２の数は特に制限されるものではなく、６枚以下でも８枚以上であっても構わない。
【００３９】
また、上記実施の形態においては、翼２のそれぞれにおける捩じれの領域、即ち、翼２のそれぞれの径方向に延在する（周方向に面を向ける）両側面（第１片凹側面２１ｙ（負圧面）及び第２片凸側面２２ｘ（圧力面））における回転軸Ｐに対して傾斜している領域が、長手方向の略全域（外周端から内周端まで）となっているが、本発明において、捩じれの領域はこれに限定されない。例えば、長手方向の外周端から途中までが捩じれの領域となっていて、残りの領域が回転軸Ｐに沿っていても構わない。
【００４０】
そもそも、本発明において、翼の形状に制限はなく、捩じれの状態でなくても、あるいは、捩じれと他の形状との組み合わせであっても構わない。翼の形状は、使用環境や使用目的、ファンの回転数、風量、インペラの大きさや材質等の各種条件に応じて、最適な形状に設計すればよい。その際に、複雑な形状や捩じれの形状等、型抜きがそのままでは困難な形状になったとしても、本発明によれば、インペラを２部材にして様々な形状に対応することができ、金型のピースを増やすことなく成型することができるとともに、成型後、容易に型抜きすることができる。
【００４１】
また、上記実施の形態においては、インペラ３の材料として、軽量化しやすい点で有利な樹脂製のものを例に挙げて説明したが、アルミニウム等の金属製のものでもよく、同様に成型性を改善することができる。さらに、第１部材と第２部材とで、異なる材料（樹脂と金属の他、樹脂同士、金属同士で異なる材料の組み合わせも含む。）としても構わない。さらに、必要に応じて、セラミックなどのその他の公知の材料を使用しても構わない。
【００４２】
また、上記実施の形態においては、翼の径方向に延在する両側面に、回転軸Ｐ方向において、段差や継ぎ目、合わせ目を設けない構成を例に挙げて説明したが、当該箇所に段差や継ぎ目、合わせ目を設けても構わない。
【００４３】
また、上記実施の形態においては、第１片２１及び第２片２２が中実な状態であることを前提としているが、中空状態であってもよく、軽量化の観点から好ましい。このとき、第１片と第２片との接触面（本実施の形態における第１片凸側面２１ｘ及び第２片凹側面２２ｙ）に仕切りが無く、第１片と第２片とで１つの空洞を形成する状態であっても構わない。この場合には、第１片と第２片との間には、実体としての「面」は、存在しないが、中空の空間を第１片あるいは第２片の一部と見做して、第１片及び第２片における接触する外径輪郭部分を含んだその内側の領域を１つの面と捉えて、本発明における「側面」及び「接触面」と解釈するものとする。
【００４４】
その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のファンモータを適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４５】
１…ファンモータ、２…翼、３…インペラ、５…ケーシング、７…支柱、８…吸込み口、９…吹出し口、１１…回転軸、１２…開口、１３…モータ、１４…軸受、２１…第１片、２１ａ…外周端、２１ｘ…第１片凸側面、２１ｙ…第１片凹側面、２２…第２片、２２ａ…外周端、２２ｘ…第２片凸側面、２２ｙ…第２片凹側面、３１…第１円盤部、３１ａ…円環部、３１ｂ…筒部、３２…第２円盤部、４１…第１部材、４２…第２部材、５１…上ケーシング、５２…下ケーシング、Ｐ…回転軸
【図１】
2020133497.tif 000003
【図２】
2020133497.tif 000004
【図３】
2020133497.tif 000005
【図４】
2020133497.tif 000006
【図５】
2020133497.tif 000007
【図６】
2020133497.tif 000008
【図７】
2020133497.tif 000009
【図８】
2020133497.tif 000010