(57)【要約】【課題】  小型軽量で広い風量範囲で信頼性が高く高効率な電動送風機を提供すると共に、広い風量範囲で吸引力を向上した電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機を提供する。【解決手段】  回転子及び固定子を備えた電動機と、回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸の一端部に一体成形される前記回転子と、前記回転軸の他端部に取り付けられる回転翼と、前記回転子と前記回転翼との間の前記回転軸に取り付けられる軸受とを有し、該軸受を内包する軸受カバーと、該軸受カバーに一体成形されたハウジングと、前記回転翼の前記電動機側に配置された仕切板と、前記ハウジングの前記回転翼側に設けられ、前記回転翼を覆うファンケーシングとを備え、前記仕切板の外周側と前記ハウジング間に円環流路が形成され、前記ファンケーシングの外周部の一部に開口部を設ける。【選択図】図１ａ
2018066306.tif 000002
【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と、回転自在に設けられた回転軸と、該回転軸の一端部に一体成形される前記回転子と、前記回転軸の他端部に取り付けられる回転翼と、前記回転子と前記回転翼との間の前記回転軸に取り付けられる軸受とを有し、該軸受を内包する軸受カバーと、該軸受カバーに一体成形されたハウジングと、前記回転翼の前記電動機側に配置された仕切板と、前記ハウジングの前記回転翼側に設けられ、前記回転翼を覆うファンケーシングとを備え、前記仕切板の外周側と前記ハウジング間に円環流路が形成され、前記ファンケーシングの外周部の一部に開口部を備えたことを特徴とする、電動送風機。
【請求項２】
前記ファンケーシングの開口部の面積よりも前記円環流路面積を大きくしたことを特徴とする、請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
前記開口部の幅方向に広い側の中央と前記ファンケーシングの中心を結ぶ線を延長し、前記ファンケーシングと交わる点を起点として前記回転翼の回転方向に向かって前記ファンケーシングの外周部の内径は、徐々に大きくなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電動送風機。
【請求項４】
前記ハウジング、ファンケーシングが樹脂製であることを特徴とする、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５】
請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動送風機を搭載した電気掃除機。
【請求項６】
前記電動送風機の前記ファンケーシングの開口部からの排気空気を排気する電気掃除機本体に設けた排気口を、床面側に配置したことを特徴とする、請求項５に記載の電機掃除機。
【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電動送風機としては、特開２００１−２７１７９４号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
この特許文献１には、「ブラケットに覆われ、インペラを回転駆動するモータと、インペラ外周部に設けられ、表面に複数の静翼を有し、隣り合う静翼間で形成されるディフューザ部と、インペラを内包しブラケットに取り付けたファンケースを備え、インペラで発生させた気流によってモータの冷却を行う形態の電動機で、ファンケースの外周にはディフューザ部を通過した気流の一部を外気へ放出する複数のスリットを設け、スリットの総面積をＳ１、ブラケットに備えられた排気口の総面積をＳ２としたとき、Ｓ１≦Ｓ２となるように設定した電動送風機。」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２００１−２７１７９４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、羽根車の外周に配置したディフューザの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、さらに圧力を上昇される。
【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恐れがある。そのため、電気掃除機の吸引力も設計点風量付近で高いが、非設計点風量では低下する恐れがある。
【０００８】
コードレススティック型もしくは所定の掃除領域（例えば、室内）を自律走行する自走式電機掃除機のような電池（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、ファンケースに設けた複数のスリットにより、ディフューザから流出した空気の一部を、モータが収納されているハウジング内部を通さずに排気できるので、電動送風機効率を向上させることができるが、スリット部からは急拡大して外部に排気されるため、スリットの排気抵抗が大きく電動送風機効率の向上代が小さくなる恐れがあった。
【００１０】
また、モータの冷却を考え、ファンケースの排気口の総面積をＳ１、モータハウジング（ブラケット）の排気口の総面積をＳ２としたときＳ１≦Ｓ２としているが、ディフューザ出口部からリターンガイドベーンへの曲がり流路入口面積についての記述はなく、曲がり流路入口面積が小さいとモータハウジング排気口面積Ｓ２がファンケースの排気口面積Ｓ１よりも大きくしてもモータ冷却が十分に行われない恐れがあった。さらに、ディフューザ性能を低下させずに曲がり流路入口面積を大きくするためには、ファンケーシング径を大きくする必要があり大型化するという問題があった。 
加えて、ファンケーシング外周に複数のスリットを設けているため、インペラとディフューザとの干渉による翼通過周波数騒音（回転周波数×インペラ羽根枚数）や、空気が流れることにより、発生する流体騒音がスリットから放出される。そのため、電動送風機の外周全域から騒音が放出されることになるため、電動送風機やそれを搭載した電気掃除機の騒音が増大するという課題があった。
【００１１】
さらに、ディフューザ出口部から流出した空気の一部はファンケーシングのスリットから外部に排気させ、残りの空気は子午面において、以下の曲がり流れとなる。先ず、曲がり流路で略９０°転向し回転軸方向に流れる。その後、さらに略９０°転向して、径方向内向き流れとなりリターンガイドベーンに流入する。リターンガイドベーンを通過した流れは、さらに略９０°転向し軸方向流れとなりモータハウジング内に流入し、モータハウジング内のモータの冷却を行いモータハウジングの排気口から径方向に曲がられ外部に排出する。
【００１２】
このように、ディフューザ出口から流出した空気は、曲がり流路で軸方向流れに転向され、リターンガイドベーンで半径方向内向き流れとなり、モータハウジング内でさらに軸方向に流れ、排気口で径方向流れに転向する。このため、ディフューザ下流側で流れが乱され曲がり損失などが増加し、電動送風機効率が低下するという課題があった。
【００１３】
本発明の目的は、上記課題を解決するものであって、電動送風機の軸受やモータを効率良く冷却させ、かつ、電動送風機の効率向上と、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、小型の電気掃除機や、自走式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】
【００１４】
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と、回転自在に設けられた回転軸と、回転軸の一端部に一体成形される回転子と、回転軸の他端部に取り付けられる回転翼と、回転子と回転翼との間の回転軸に取り付けられる軸受とを有し、軸受を内包する軸受カバーと、軸受カバーに一体成形されたハウジングと、回転翼の電動機側に配置された仕切板と、ハウジングの回転翼側に設けられ、回転翼を覆うファンケーシングとを備え、仕切板の外周側とハウジング間に円環流路が形成され、ファンケーシングの外周部の一部に開口部を備えたことにより達成される。
【発明の効果】
【００１５】
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、広い風量域で動作することができる。更に、回転翼から流出した空気の一部をファンケーシングの開口部から外部に排気することで曲がり部の損失を低減することができ、残りの空気を仕切板の外周側とハウジング間の円環流路から電動機部に流入し、ハウジング内の軸受やモータを冷却し外部に排気することができるので、信頼性が高くかつ広い風量域で高い電動送風機効率を維持した小型の電動送風機を提供することができる。
【００１６】
また、ファンケーシングの１ヶ所に開口部を設けているため、開口部の一方向から騒音が放射される。この電動送風機を電気掃除機に搭載する場合にファンケーシング開口部からの排気空気を、電気掃除機の床面側になるように配置することで、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、自走式電気掃除機を提供することが出来る。
【００１７】
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】
【００１８】
【図１ａ】本発明の実施形態例における電動送風機の外観図である。
【図１ｂ】電動送風機の縦断面図である。
【図１ｃ】電動送風機の円環流路形状を表す模式図である。
【図２ａ】本発明の実施形態例における遠心羽根車の斜視図である。
【図２ｂ】遠心羽根車の縦断面図である。
【図３ａ】本発明の実施形態例におけるファンケーシングの斜視図である。
【図３ｂ】縦断面図である。
【図３ｃ】図３ｂのＤ−Ｄ線での断面図でファンケーシングの外周部の形状を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態例における他のファンケーシングの外観図である。
【図５ａ】本発明の実施形態例における送風機部の流れを示す説明図で、送風機部を拡大した縦断面図である。
【図５ｂ】本発明の実施形態例における送風機部の流れを示す説明図で、図１ａの電動送風機のＥ−Ｅ線での断面図である。
【図６ａ】本発明の実施形態例におけるハウジングの斜視図である。
【図６ｂ】本発明の実施形態例におけるハウジングの背面図である。
【図７ａ】図６ａのＦ−Ｆ線での断面図である。
【図７ｂ】図６ａのＧ−Ｇ線での断面図である。
【図８】本発明の実施形態例における電動送風機が適用されるスティックタイプの電気掃除機の斜視図である。
【図９】図８の電気掃除機の縦断面図である。
【図１０ａ】実施形態例における電動送風機が適用される自走式電気掃除機の外観斜視図である。
【図１０ｂ】実施形態例における電動送風機が適用される自走式電気掃除機の底面図である。
【図１１】図１０のＨ−Ｈ線での自走式電気掃除機の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態例について、図面を参照し説明する。本実施の形態例において、回転翼は遠心羽根車を用いて説明する。
【実施例】
【００２０】
本発明の一実施形態例に係る電動送風機２００について、図１ａに示す電動送風機の外観図と、図１ｂに示す電動送風機の縦断面図、図１ｃに示す円環流路部の模式図を参照して説明する。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、ハウジング８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状の流路４（以下、円環流路４と呼ぶ）（図１ｃ斜線部）が形成されている。遠心羽根車１とファンケーシング３の内周間で羽根無しディフューザを形成している。
【００２１】
ファンケーシング３の上面には空気吸込口５が設けられ、ファンケーシング３の外周部３４には、遠心羽根車１から流出した空気の一部を排気するように開口部６が設けられている。ファンケーシング３の外周部３４の内径は、開口部６の回転方向（図１ｃに示す矢印）の上流側から遠心羽根車１から流出した空気の流れ方向に向かって徐々に大きくなっている。すなわち、開口部６の端部である開口端部６ａから遠心羽根車１の回転方向に向かって内径は同じであるが、本実施の形態例では開口部６の幅方向の中央と回転軸７の中心を結ぶ線を延長し、ファンケーシング３と交わる点Ａを起点として、点Ａから開口端部６ｂまで内径が徐々に大きくなっている。（図３ｃ参照）
開口部６は、開口端部６ａと開口端部６ｂとを滑らかな仮想曲線で結んだ略弧状の部分である。
【００２２】
遠心羽根車１は熱可塑性樹脂製で、回転軸７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７に圧入固定しているが、回転軸７の端部にねじを設け、遠心羽根車１を固定ナットを用いて固定しても良い。
【００２３】
電動機部２０２は、ハウジング８内に収納される回転軸７に固定されているロータコア９、及びハウジング８に固定されているステータコア１０から構成される。ステータコア１０の周りには、ステータ巻線１１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（図９、図１１参照）に電気的に接続される。
【００２４】
ロータコア９は、回転軸７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。なお、ロータコア９は回転軸７に一体成形されている。
【００２５】
なお、本実施例ではロータコア９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。
【００２６】
遠心羽根車１とロータコア９の間には軸受１２、１３を備え、回転軸７を回転自在に支持している。軸受１２と軸受１３の間には、圧縮された状態でばね１４が配置され、軸受１２、軸受１３に予圧を付与している。軸受１２、１３と、ばね１４は軸受カバー１５に内包されている。ハウジング８は合成樹脂製であり、軸受カバー１５を固定する支持部１６を有している。軸受カバー１５は非磁性金属材料製で、樹脂製ハウジング８とインサート成形によって一体化される。なお、軸受カバー１５はアルミニウム合金などの熱伝導率の高い材料が望ましい。
【００２７】
樹脂製ハウジング８の支持部１６の端部には、回転軸方向に延在するねじ穴１７が形成されている。ねじ穴１７には固定ねじ１８が螺合可能で、固定ねじ１８の螺合によって仕切板２が樹脂製ハウジング８に固定設置されている。
【００２８】
ハウジング８の半径方向内周面と仕切板２の外周面との間で、円環流路４を形成している。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。
【００２９】
本実施形態例では、遠心羽根車１の外径と仕切板２の外径を同じにしているが、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効果が増加するため、送風機効率を向上させることができる。
【００３０】
ハウジング８には、ハウジング８内に空気が流れ込むように開口１９と、電動送風機２００の外部に空気を排出する排気口２０が設けられている。ハウジング８の端部に配置されるステータコア１０は、固定ねじ２１によってハウジング８に固定されている。
【００３１】
円環流路４（図１ｃの斜線部）の面積は、ファンケーシング３の開口部６の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。円還流路４は、仕切板２の外周面からハウジング８の内周面までの部分（図１ｃの斜線部）であり、円還流路４の面積はその部分の面積である。ファンケーシング３の開口部６の面積は、開口端部６ａから開口端部６ｂまでの略弧状の部分の面積である。
【００３２】
これにより、ファンケーシング３の開口部６から流出する空気量よりも円環流路４に流れる空気量を多くすることができ、電動機２０２部を冷却することができる。また、遠心羽根車１から流出した空気の一部をファンケーシング３の開口部６から排出しているため、円環流路４に流入する空気の量が少なくなり、円環流路４での流速の増加を抑えることができる。さらに、遠心羽根車１から流出した空気は、円環流路４で回転軸方向に曲げられるが、円環流路４の面積を大きくしているため、円環流路部での損失を低減することができる。このように、ファンケーシング３の小型化と、円環流路部での損失増加の抑制を両立できる。
【００３３】
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５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とファンケーシング３の内周間は、羽根無しディフューザとして作用する。遠心羽根車１から流出した空気流の一部は、ファンケーシング３の開口部６から外部に流出し、残りの空気流はファンケーシング３の内周面と仕切板２の外周面で形成される円環流路４から電動機部２０２に流入する。
【００３４】
電動機部２０２に流入した空気は、ハウジング８の開口１９からハウジング８内部に流入する。この流入空気により軸受カバー１５が冷却され、軸受カバー１５を介して軸受１２、１３が冷却され、また一部の空気はロータコア９、ステータコア１０、ステータ巻線１１を冷却して外部へ排出する。これによって、ハウジング８内の電動機部２０２が冷却される。ハウジング８に流入した空気流の一部は、ロータコア９、ステータコア１０、ステータ巻線１１を冷却せずにハウジング８の排気口２０から外部へ排出する。これにより、電動機部２０２での曲がり損失が低減でき、電動送風機効率が向上する。
【００３５】
ファンケーシング３の端部には突起２２が設けられ、ファンケーシング３をハウジング８に固定する取付穴２３が設けられている。ハウジング８の送風機部２０１側の端部には爪状突起２４が設けられ、ファンケーシング３の取付穴２３と、嵌合接続される。
【００３６】
次に、本実施の形態例の送風機部２０１を図２から図５を用い説明する。図２ａは本発明による一実施例の遠心羽根車の斜視図で、図２ｂは遠心羽根車の断面図、図３ａは本発明によるファンケーシング３の斜視図で、図３ｂは縦断面図、図３ｃは図３ｂのＤ−Ｄ線での断面図でファンケーシング３の外周部形状を示す説明図、図４は本発明の実施形態例における他のファンケーシング３の外観図、図５ａ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、送風機部の拡大断面図、図５ｂ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、図１ａの電動送風機のＥ−Ｅ線での断面図である。
【００３７】
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２５と、ハブ板２６と複数枚の羽根２７から構成されている。ハブ板２６と羽根２７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２５は、中央部に空気を吸い込む円環状の吸込開口２８が形成されている。
【００３８】
シュラウド板２５の流路面側には、羽根２７と対応する位置に凹状溝２９が形成され、外径側まで延設されている。ハブ板２６の中央には、凸形状のボス３０が形成されている。ボス３０には回転軸７が挿入固定させるカラー３１が一体成形されている。カラー３１の先端は６角形の形状としている。これにより、各部品を組み立て電動送風機２００とした時に遠心羽根車１を手や工具を用い、簡単に回転させることができ、回転の初期異常の有無などの検査を行える。
【００３９】
なお、本実施例ではハブ板２６とカラー３１を一体成形としているが、これに囚われることがなく、ハブ板２６とカラー３１を圧入固定してしても良い。また、カラー３１の端部は６角形の形状としているが、これに囚われることはなく、２面形状や、円筒形状としても良い。
【００４０】
ハブ板２６と一体成形されている羽根２７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３０は軸方向から径方向に向かうように曲面が形成されている。羽根２７の上面には突起状の爪と溶着用のリブが形成されている。羽根２７の突起状の爪とシュラウド板２５の凹状溝２９と羽根２７を係合させ、爪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。
【００４１】
溶着リブは凹状溝２９内で溶融するため、溶着リブの体積を凹部溝２９に羽根２７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２７の溶着リブが溶融し、シュラウド板２５と溶着されているため、羽根２７間での漏れ流れを防止することができる。
なお、ハブ板２６の羽根２７の裏面側の外周には凸部２６ａが設けられており、遠心羽根車１を回転させて凸部２６ａ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。
【００４２】
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部３２と、上板部３２の周縁部に連続して軸方向に延在する曲面部３３を有し、曲面部３３から延在する略円環状の外周部３４とを備えている。外周部３４には開口部６が設けられている。
【００４３】
ファンケーシング３の外周部３４の内径は、開口部６の端部である開口端部６ａと６ｂの幅方向に広い側の中央と中心を結ぶ線を延長し、ファンケーシング３と交わる点Ａと起点として、点Ａから開口端部６ａまでの範囲Ｂのファンケーシング３の内半径ｒ１は同じであるが、点Ａから開口部６の端部である開口端部６ｂまでの範囲Ｃのファンケーシング３の内半径ｒ２は徐々に大きくなっている。すなわち、ファンケーシング３の内半径はｒ１＜ｒ２となっている。ファンケーシング３の内径を点Ａから開口端部６ｂに向かって半径ｒ２を徐々に大きくしている。なお、開口部６の幅方向の中央とは、開口端部６ａと開口部６の幅方向の中央とのなす角度を６ｃ、開口端部６ｂと幅方向の中央とのなす角度を６ｄとすると、角度６ｃ＝角度６ｄとなる点が幅方向の中央である。なお、本実施例では、開口端部６ａと開口端部６ｂは回転軸７に平行に設けられているため、開口端部６ａと６ｂの幅は同じである。
【００４４】
このように、遠心羽根車１とファンケーシング３の内周面で形成している羽根無しディフューザ部で、遠心羽根車から流出した空気の速度を低下させることができるので、運動エネルギーを圧力エネルギーに変換でき、送風機効率を向上させることができる。また、羽根無しディフューザのため、広い風量範囲で高い効率を得ることができる。さらに半径ｒ２を徐々に大きくしているが、開口部６の幅方向の中央の直径は小さいため、小型化と高効率化の両立を図ることができる。
【００４５】
本実施例では開口部６は外周部３４の全周の略１／６の範囲が開口している。この開口部６の面積は、ハウジング８の内面と仕切板２の外周との間で形成される円環流路４の面積よりも小さくなるように開口部６の面積を設定している。これにより、ファンケーシング３の開口部６から流出する空気量よりも円環流路４に流れる空気の量を多くすることができ、電動機２０２部を十分に冷却することができ、さらに開口部６から遠心羽根車１から流出した空気の一部を排出しているため、円環流路４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することができ送風機効率を向上させることができる。
【００４６】
遠心羽根車１が回転することで、翼通過周波数騒音（回転周波数×インペラ羽根枚数）や、空気が流れることにより発生する流体騒音は、開口部６から放出する。本実施例での開口部６は、外周部３４の全周の略１/６としているため、電気掃除機に搭載した場合、一方向からの放射音について静音構造をとることができる。すなわち、電気掃除機本体での吸音材などを少なくすることができ、電気掃除機の低コスト化につながる。さらに、開口部６の幅方向中央の直径は小さいため、電気掃除機の小型化につながる。
【００４７】
ファンケーシング３の上板部３２と反対側の外周部３４の端部には突起２２が設けられ、ファンケーシング３をハウジング８に固定する取付穴２３が設けられている。ファンケーシング３の上板部３２の中央に空気吸込口５が設けられている。空気吸込口５よりも外径側には凹部３５が設けられ、凹部３５内に遠心羽根車１の吸込開口２８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２８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２８側へ循環する空気量を小さくする構造を有している。なお、凹部３５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。
【００４８】
本実施例では、ファンケーシング３に設けた開口部６の開口端部６ａ、６ｂは、回転軸７と平行に形成されているが、図４に示すように、ファンケーシング３のハウジング８側の開口端部６ｂを幅方向に広げ、側面方向から見て回転軸７に対して斜めに形成することによって、遠心羽根車１の羽根２７と開口端部６ｂの干渉によって発生する翼通過周波数騒音の位相差を生じさせることができるため、幅広い回転数範囲で翼通過周波数騒音を低減することができ、電気掃除機の低騒音化が図られる。なお、図４に示すファンケーシング３は、開口端部６ｂを幅方向に広げているが、開口端部６ａ側、または開放端部６ａと開放端部６ｂの両側を幅方向に広げても同様の効果が得られる。
【００４９】
次に図５を用い、本発明に係る第１の実施形形態例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５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３６のように回転軸７の方向から流入し、半径方向流れに転向する。以下、空気吸込口５から回転軸７の方向への流れを軸方向流れと呼ぶ。なお、遠心羽根車１内で昇圧及び増速された排気流は、遠心羽根車１から流出流れ３７となる。
【００５０】
流出流れ３７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し、ハウジング８の内面と仕切板２の外周で形成される円環流路４からハウジング８に流入する。ファンケーシング３は曲面部３３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、羽根無しディフューザを用いているため、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。
【００５１】
また、遠心羽根車１からの流出流れ３７の一部は、ファンケーシング３の開口部６から径方向に流れ外部に排気する（排気流れ３８）。このように、遠心羽根車１からの流出流れ３７は軸方向流れと径方向流れの排気流路構成となっている。
【００５２】
次に本発明の第１の実施形態例における電動機部２０２を図６、図７を用い説明する。図６ａは本発明による一実施例のハウジングの斜視図で、図６ｂは背面図で、図７ａは図６ａのＦ−Ｆ線での断面図で、図７ｂは図６ａのＧ−Ｇ線での断面図である。
【００５３】
ハウジング８は合成樹脂製であり、軸受１２、１３を内包する軸受カバー１５を固定する支持部１６を有している。支持部１６は略２重円筒状を呈しており、ハウジング８の前部の内側に位置している。支持部１６の内側の略円筒部１６ａに軸受カバー１５が固定されている。
【００５４】
樹脂製ハウジング８の支持部１６の端部には回転軸方向に延在するねじ穴１７が形成されている。ねじ穴１７には固定ねじ１８が螺合可能で、固定ねじ１８の螺合によって仕切板２がハウジング８に固定設置される。支持部１６の外周部はブリッジ３９によって、略円筒状のフレーム４０につながれている。フレーム４０のブリッジ３９がある端部にはステータコア１０を固定するねじ穴４１が設けられている。ねじ穴４１には固定ねじ２１が螺合可能で、固定ねじ２１の螺合によってステータコア１０がハウジング８に固定設置されている。また、フレーム４０における送風機部２０１側の端部には爪状突起２４が設けられ、ファンケーシング３の取付穴２３と嵌合接続される。
【００５５】
これにより、ファンケーシング３の回転軸７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８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３５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が接触することを防げ、信頼性が高い電動送風機２００を提供することができる。
【００５６】
ハウジング８には、ハウジング８内に空気が流れ込むようにブリッジ３９間で形成される開口１９と、ロータコア９、ステータコア１０、ステータ巻線１１を冷却せずに直接外部に空気を排出する排気口２０が複数個設けている。
【００５７】
フレーム４０の内側は傾斜部４２が設けられている。ハウジング８の内面と仕切板２の外周で形成される円環流路４から流出した空気が、傾斜部４２によって開口１９に流入し易い構造となっており、開口１９から流入した空気は、軸受カバー１５に衝突する。軸受１２、１３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１５に熱伝導で伝わり、軸受カバー１５が冷却されることで軸受１２、１３が効果的に冷却される。
【００５８】
ハウジング８を樹脂製としても、軸受１２、１３で発生した熱を軸受カバー１５を介して効果的に放熱させることができ、軸受１２、１３を効果的に冷却可能であり、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８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１５と樹脂製ハウジング８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８に軸受カバー１５を圧入しても良い。
【００５９】
以上説明した本実施の形態例の電動送風機２００によれば、ハウジング８の内面と仕切板２の外周との間の円環流路４の面積は、ファンケーシング３の開口部６の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、ファンケーシング３の開口部６から流出する空気量よりも円環流路４に流れる空気の量を多くすることができ、電動機２０２部を冷却することができる。また、遠心羽根車１から流出した空気の一部をファンケーシング３の開口部６から排出しているため、円環流路４に流入する空気の量が少なくなり、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することができる。さらに、仕切板２とファンケーシング３間は、羽根無しディフューザとして作用するため、広い風量範囲で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。
【００６０】
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。
【００６１】
また、樹脂製ファンケーシング３端部の取付穴２３と、樹脂製ハウジング８の爪状突起２４を嵌合接続させることで、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３５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が接触することを防ぎ、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、ハウジング８、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。
【００６３】
次に図８及び図９により、本発明の一実施例に係る電動送風機２００を搭載したスティックタイプの電気掃除機３００ついて説明する。図８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８に示すように、掃除機本体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９）を収納する。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９）を充電する充電台である。
【００６４】
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。
【００６５】
次に、図９に示すスティックタイプの電気掃除機３００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。
【００６６】
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８）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。
【００６７】
電動送風機２００のファンケーシング３に設けられた開口部６は、掃除機本体１００の背面側（本体グリップ部１１０と反対側）になるように配置されている。床面を掃除するときなどに本体グリップ部１１０や、グリップ部１０３を手で持つと電動送風機２００の開口部６は床面側に向くため、電動送風機２００から発生する騒音が床面側に放出される。このため、掃除を行う使用者にとって聴感上、騒音が低減される。
【００６８】
本発明の電動送風機２００を小型の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、低騒音で広い風量域において吸引力を向上させることができる。
【００６９】
次に図１０及び図１１により、本発明の一実施例に係る自走式電気掃除機４００について説明する。なお、自走式電気掃除機４００（図１０ａ参照）が進行する向きのうち、サイドブラシ４０１を設けた側を前方、鉛直上向きを上方、駆動輪４０９（図１０ｂ参照）が対向する方向を左方及び右方とする。すなわち、図１０及び図１１に示す様に前後、上下、左右を定義する。
【００７０】
図１０ａは自走式電気掃除機４００の上方からの外観斜視図であり、図１０ｂは底面図である。図１０において、自走式電気掃除機４００は、上壁（及び一部の側壁）である上ケース４０２と、底壁（及び一部の側壁）である下ケース４０３と、前部に設置されるバンパ４０４とを含んで構成される。自走式電気掃除機４００の上面には、集塵室４０５とこれを取り外すためのハンドル４０６が設けられている。上ケース４０２には、操作ボタン４０７と掃除モード等を表示する表示パネル４０８が配置されている。
図１０ｂに示すように、下ケース４０３の中央付近の左右両側に駆動輪４０９と、駆動輪４０９を駆動するための駆動機構部４１０が形成されている。下ケース４０３の前側には、サイドブラシ４０１と、補助輪４１１が形成されている。また、下ケース４０３の後側には、吸口部４１２が形成せれている。
【００７１】
サイドブラシ４０１は、自走式電気掃除機４００の本体よりも外側にある部屋の隅などの塵埃を吸口部４１２に導くブラシであり、その一部が平面視で自走式電気掃除機４００の本体から露出している。サイドブラシ４０１は、平面視において１２０°間隔で放射状に延びる３束の刷毛を有し、下ケース４０３の前方左右に配置されている。サイドブラシ４０１は、サイドブラシモータ（図示せず）が駆動することで、サイドブラシ４０１が内側に向けて（図１０ｂに付した矢印の方向）回転し、吸引部４１２に塵埃を掻き集めるようになっている。
【００７２】
補助輪４１１は、自走式電気掃除機４００を床面から所定高さで保ちつつ自走式電気掃除機４００を円滑に移動させるための補助的な車輪である。補助輪４１１は、自走式電気掃除機４００の移動に伴い床面との間で生じる摩擦力によって従動回転するように軸支され、向きが水平方向に３６０°回転自在に構成されている。
【００７３】
下ケース４０３の中心より後側には、吸口部４１２が形成せれている。吸口部４１２は、吸引口４１３が形成されるとともに、掻取りブラシ４１４、回転ブラシ４１５を収容する部材である。掻取ブラシ４１４は表面の一部又は全面に植毛を備え、床面から０．５ｍｍ程度浮かせ吸口部４１２に支持されている。
【００７４】
回転ブラシ４１５は円筒形であり、回転ブラシモータ（図示せず）により回転可能で、かつ取り外しが可能に吸口部４１２に支持されている。回転ブラシ４１５は、複数の植毛を備えている。回転ブラシ４１５の植毛は、長さが異なる植毛、硬さが異なる植毛など複数種類の植毛を備え、各植毛が回転軸に対してらせん状に列をなす様に配設されている。
【００７５】
下ケース４０３の中央部には、電動送風機２００（図１１参照）からの排気空気の一部を外部に排気する複数の排気口４１６が設けられている。排気口４１６は吸口部４１２側に空気が流れるように斜めに形成され、排気口４１６の上側に電動送風機２００（図１１参照）が配置されている。電動送風機２００のファンケーシング３の内径は、開口部６の幅方向中央と中心を結ぶ線を延長しファンケーシング３と交わる点Ａから遠心羽根車１の回転方向に向かって徐々に大きくなるようにしているため、開口部６側のファンケーシング３の外径は小さくできる。開口部６を自走式電気掃除機４００の上側、または下側に向けて電気掃除機４００に実装することにより、ファンケーシング３の外径は電気掃除機４００の高さ方向に広げずに実装できるので寸法の拡大を抑制することができる。
【００７６】
また、電動送風機２００からの排気空気の一部は、制御装置４２１（図１１）、電池ユニット４１９（図１１）を冷却し、排気口４１６と、駆動機構部４１０から外部に排気される。
【００７７】
下ケースに４０３の前後左右４カ所に、床面用測距センサ４１７が設置されている。床面用測距センサ４１７によって階段等の大きな段差を検知することで、自走式電気掃除機４００の落下（階段などからの）を防止することができる。
【００７８】
次に、図１１に示す自走式電気掃除機４００における掃除機本体を模式的に示した断面図を用いて、自走式電機掃除機本体４００について説明する。自走式電機掃除機本体４００の内部の略中央部には、電動送風機２００（図１参照）が配置されている。電動送風機２００から見て空気の流れの上流側には集塵フィルタ４１８、集塵室４０５が配置され、吸引部４１２に接続されている。電動送風機２００の電動機側（自走式電気掃除機４００の前側）には、電池ユニット４１９が配置され、内部に電池（２次電池）４２０が収納されている。電池ユニット４１９の上部には、制御装置４２１が配置されている。電池４２０からの電力は、電動送風機２００、各センサ類、各モータ、各駆動装置、及び制御装置４２１に供給される。
【００７９】
電動送風機２００のファンケーシング３に設けられた開口部６は、本体上ケース４０２側になるように配置されている。開口部６からの排気流が電動送風機収納ケース４２２を介して、排気口４１６から床面に排気されるようになっている。また、電動送風機２００の排気口２０から排気された空気は、制御装置４２１、電池ユニット４１９を冷却し、自走式電気掃除機４００の排気口４１６や、駆動機構部４１０から外部に排気される。
【００８０】
ここで、電動送風機２００の外周面には弾性体４２３が設置されている。電動送風機２００と電動送風機収納ケース４２２の間に弾性体４２３を介在させることで、電動送風機２００の振動が減衰して自走式電気掃除機４００に伝わりにくくなり、振動、騒音を低減することができる。
【００８１】
以上の構成において、操作ボタン４０７を操作すると、電動送風機２００が運転し、吸込気流を発生させる。そして、吸引口４１３から塵埃を吸込み、集塵室４０５に導かれ、集塵フィルタ４１８で塵埃が取り除かれる。塵埃が取り除かれた空気は、電動送風機２００内部に入流し、電動送風機２００の開口部６、排気口２０などから排気される。電動送風機２００から排気された空気は、電動送風機収納ケース４２２を介して下ケース４０３に設けられた排気口４１６や、自走式電気掃除機４００の駆動機構部４１６から外部に排気される。
【００８２】
下ケース４０３の排気口４１６から排気された空気は、下ケース４０３に配置された吸口部４１２側に流れるため、サイドブラシ４０１で掻き集められた塵埃を吸口部４１２側に搬送するように作用する。そのため、自走式電気掃除機４００の集塵性能が向上する。
【００８３】
また、下ケース４０３に床面に向けた排気口４１６を設けているため、電動送風機２００から発生する騒音が床面側に放出されるので、室内に居る使用者にとって騒音を抑制できる。電動送風機２００の開口部６を上ケース４０２側に向くように配置している場合、開口部６から放射される騒音は電動送風機収納ケース４２２、上ケース４０２との２重の壁で覆われているので、電動送風機２００から放射する騒音が遮音される。また、電動送風機２００の開口部６から下ケース４０３の排気口４１６までの流路長さを長くすることができるので音のエネルギーが減衰するため騒音を低減できる。
【００８４】
本実施形態例では、電動送風機２００の開口部６を上ケース４０２側に向くように配置しているが、下ケース４０３側に配置することで、開口部６と排気口４１６の距離を短くして排気流路損失を抑制し、さらに吸引力を向上させることができる。また、上ケース４０２の上面から放射される騒音を低減することもできる。
【００８５】
また、電動送風機２００の開口部６を電気掃除機４００の上側、または下側に向けて実装することにより、自走式電気掃除機４００の高さ方向の拡大を抑制できる。このため、ベッドなどの下など高さが制限されるところにも入り込むことができ、広い範囲の掃除を行うことができる。
【００８６】
本発明の電動送風機２００を自走式の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、低騒音で広い風量域において吸引力を向上させることができる。
【００８７】
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】
【００８８】
１        遠心羽根車
２        仕切板
３        ファンケーシング
４        円環流路
５        空気吸込口
６        開口部
７        回転軸
８        ハウジング
９        ロータコア
１０      ステータコア
１１      ステータ巻線
１２      軸受
１３      軸受
１４      ばね
１５      軸受カバー
１６      支持部
１７      ねじ穴
１８      ねじ
１９      開口
２０      排気口
２１      ステータコア固定ねじ
２２      突起
２３      取付穴
２４      爪状突起
２５      シュラウド板
２６      ハブ板
２７      羽根
２８      吸込開口
２９      凹状溝
３０      ボス
３１      カラー
３２      上板部
３３      曲面部
３４      外周部
３５      凹部
３６      流入流れ
３７      流出流れ
３８      径方向流れ
３９      ブリッジ
４０      フレーム
４１      ねじ穴
４２      傾斜部
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１ａ】
2018066306.tif 000003
【図１ｂ】
2018066306.tif 000004
【図１ｃ】
2018066306.tif 000005
【図２ａ】
2018066306.tif 000006
【図２ｂ】
2018066306.tif 000007
【図３ａ】
2018066306.tif 000008
【図３ｂ】
2018066306.tif 000009
【図３ｃ】
2018066306.tif 000010
【図４】
2018066306.tif 000011
【図５ａ】
2018066306.tif 000012
【図５ｂ】
2018066306.tif 000013
【図６ａ】
2018066306.tif 000014
【図６ｂ】
2018066306.tif 000015
【図７ａ】
2018066306.tif 000016
【図７ｂ】
2018066306.tif 000017
【図８】
2018066306.tif 000018
【図９】
2018066306.tif 000019
【図１０ａ】
2018066306.tif 000020
【図１０ｂ】
2018066306.tif 000021
【図１１】
2018066306.tif 000022