JP2010270750A - 電動送風機、それを搭載した電気掃除機およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動送風機において、入口の漏れと羽根の角度分布とのマッチングによって高効率を実現し、かつ、板金によるかしめの製作が潰れにくくなり組立性を向上される電動送風機およびそれを搭載した電気掃除機を提供する。
【解決手段】羽根４００は、入口近傍４０３と出口近傍４０４は略二次元の形状を有し、入口近傍４０３と出口近傍４０４の間においては回転方向４０５に倒れ、軸方向から見ると羽根４００は三日月の形状を有する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電動送風機、それを搭載した電気掃除機およびその製造方法に関する。

従来の電動送風機は、例えば、以下の特許文献１にも示されるが、一般に、シュラウドと、その対向位置に配置された主板と、それらの間に複数に配置された羽根と、から構成されており、前記羽根はシュラウド側をハブ側より大きく傾斜させて、高速回転させることにより風量と真空圧を得るようになっている。

特に、特許文献１には、ファン翼は、前面シュラウドと後面シュラウドに挟まれ、かしめることで固定されており、吸込口近辺のファン翼の曲率半径が前面シュラウド側を後面シュラウド側より大きくして傾斜させることにより、内周側では前面シュラウド側が回転方向に傾斜し、外周側では後面シュラウドに対して略垂直な電動送風機の回転ファンが記載されている。

特許第２７５７５０１号公報（特開平３−１５１５９８号公報）

従来の電動送風機では、入口の空気流れに対して詳細な羽根角度分布の調整がなされていないため、ファン内部の流れで剥離と逆流現象を生じやすく、エネルギー損失（効率低下）の原因となる。特に、電動送風機の吸込口には、回転する送風機と吸込み流れを案内するマウスリングで羽根吸込口とインペラ出口での圧力差で生じる漏れ流れの抑制を行っている。このため、吸込口に回転体と静止体の連結部に段差が生じ、この段差流れと漏れ流れを考慮し、羽根入口角度とのマッチング及び羽根間負荷分布を調整するためには、羽根内部の現象を理解し、全体を最適とする必要があった。すなわち、入口漏れのある中で漏れとマッチングして羽根角度分布を調整することにより、羽根間負荷分布を最適にし、剥離現象と逆流現象を抑制し、高効率を図る必要がある。また、入口の空気流れに対して詳細なファン翼角度分布の調整がなされていないため、吸込口近辺で、ファン翼の傾斜が空気の流入方向に一致せず、空気がファン翼の側面に当たり、衝突損失が大きくなる恐れもある。

また、前記電動送風機では、軸方向から見た場合、前記羽根が前記主板に対する傾きが大きいため、板金による組み立ての過程で、座屈などによって羽根やかしめが潰れやすくなるという組み立て上の課題があった。

また、従来の電動送風機では、内周側（流入側）で前面シュラウド側が回転方向に傾斜しているにもかかわらず、外周側（流出側）が後面シュラウドに対して略垂直であるため、外周側（流出側）では、前面シュラウドから後面シュラウドにかけて空気の流れが不均一となり、つまり、前面シュラウドから後面シュラウドにかけて圧力分布が不均一となり、エネルギー損失が大きくなる恐れがある。

そこで本発明は、入口漏れがあっても高効率を得られる電動送風機およびそれを搭載した電気掃除機を提供することを目的としている。

また、本発明は、組み立て精度を向上した電動送風機の製造方法を提供することを目的としている。

また、本発明は、ハブに対する各羽根の内縁における形成方向の回転方向への傾斜を適正化することにより、衝突損失の少ない高効率な電動送風機およびそれを搭載した電気掃除機を提供することを目的としている。

また、本発明は、シュラウドからハブにかけて空気の流れが不均一となるのを抑制し、エネルギー損失の少ない高効率な電動送風機およびそれを搭載した電気掃除機を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明は、以下の構成を特徴とする。

即ち、各羽根が平板で形成されるものにおいて、ハブに対する各羽根の形成方向が、羽根の内縁および外縁に比較して中間部で回転方向に傾斜する。

または、羽根車外径寸法は、φ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、羽根の外縁でのハブに対する高さは、６〜１２mmの範囲にあり、羽根の厚さは、０.５〜１.５mmの範囲にあり、羽根車に含まれる羽根の枚数は、６〜９枚の範囲にあり、電動送風機の入力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、羽根車の最高回転数は、毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にあるものにおいて、ハブに対する各羽根の形成方向が、羽根の内縁および外縁に比較して中間部で回転方向に傾斜する。

または、ハブに対する各羽根の形成方向が、羽根の内縁および外縁に比較して中間部で回転方向に傾斜し、さらに、羽根とシュラウドとの接続部と羽根とハブとの接続部の少なくとも一方を、電着塗装または接着剤によって被覆する。

または、羽根は、入口と出口は略二次元の形状を有し、入口と出口の間においては回転方向に倒れ、軸方向から見ると羽根は三日月の形状を有する。

または、羽根は、入口と出口は略二次元の形状を有し、入口と出口との間の中間部においては回転方向に倒れ、さらに、中間部における最大傾き角度が５度〜１０度である。

または、羽根のシュラウド側である上端部とハブ側である下端部のそれぞれに、複数のかしめ用突起を形成するとともに、シュラウドとハブに対して略垂直になるように羽根にかしめ用突起を形成し、かしめ用突起を、シュラウドとハブのそれぞれに形成された孔に挿入し、かしめることにより、羽根をシュラウドとハブとに固定する。

または、ハブに対する各羽根の内縁における形成方向は、ハブに対する各羽根の外縁における形成方向に比較して回転方向に傾斜し、ハブに対する各羽根の内縁における形成方向の回転方向への傾斜角度は、４５度よりも大きい。

または、ハブに対する各羽根の内縁における形成方向は、ハブに対する各羽根の外縁における形成方向に比較して回転方向側に傾斜し、ハブに対する各羽根の外縁における形成方向の回転方向側への傾斜角度は、０度よりも大きい。

本発明によれば、入口漏れと羽根角度分布をマッチングすることにより、ファン内部の空気の流れにおける剥離現象と逆流現象を抑制し、設計点だけでなく、低風量域においても高効率を図ることができる。

また、本発明によれば、かしめ用突起の方向を適正化することにより、組み立て精度を向上することができる。

また、本発明によれば、ハブに対する各羽根の内縁における形成方向の回転方向側への傾斜を４５度よりも大きくしたことにより、空気の流入方向に一致するように羽根を傾斜させることができ、空気が羽根の側面に当たることを抑制し、衝突損失を少なくすることができる。また、本発明によれば、ハブに対する各羽根の内縁における形成方向が、外縁における形成方向に比較して大きく回転方向側に傾斜している場合に、その外縁における形成方向の回転方向側への傾斜角度を、０度よりも大きくしたことにより、シュラウドからハブにかけて空気の流れが不均一となるのを抑制し、つまりシュラウドからハブにかけて圧力分布が不均一となるのを抑制し、エネルギー損失の少ない高効率な電動送風機およびそれを搭載した電気掃除機を提供することを目的としている。

掃除機本体の模式的な横断面図である。 掃除機用電動送風機の断面図である。 羽根車目玉部近傍の構成図である。 羽根の形状図である。 羽根のシュラウドおよび主板接触面での羽根取付角度分布を示す図である。 実施例と従来品の効率の比較図である。 実施例と従来品の損失の比較図である。 かしめを示す図である。 かしめの位置を示す図である。 かしめの位置を示す図である。 中間位置のかしめを省略した図である。 羽根のほかの構成図である。 羽根の形状図である。

以下、本発明の実施例１から実施例５を図に基づいて詳説する。

以下、本発明の一実施例を、図面を用いて説明する。

まず、図１を用いて、電気掃除機全体について説明する。図１に模式的に示した電気掃除機本体１００の上から見た横断面図において、電気掃除機本体１００の構成を説明する。電気掃除機本体１００のホース継ぎ手１０１を装着する側を電気掃除機本体１００の前側とすると、電気掃除機本体１００に前端に、着脱自在なホース継ぎ手１０１を備える。電気掃除機本体１００の前側に、紙パック１０３を保持するための集塵室１０２を備え、電気掃除機本体１００の後側に、電動送風機１０６を収納するためのモータ室１０５を備え、集塵室１０２とモータ室１０５との間に、集塵室１０２内の塵埃がモータ室１０５へ流入するのを抑制するためのフィルタ部１０４を備える。集塵室１０２とモータ室１０５とは、フィルタ部１０４を介して連通する。集塵室１０２には、着脱自在な紙パック１０３を備える。紙パック１０３の開口がホース継ぎ手１０１に連通する。紙パック１０３内に塵埃が堆積していくと、紙パック１０３が膨らみ、紙パック１０３の開口と反対側に底部がフィルタ部１０４に当接するようになる。モータ室１０５に、吸引力を発生する電動送風機１０６を備える。電動送風機１０６の前側の両端とモータ室１０５の前側の内壁面との間に、電動送風機１０６の振動が電気掃除機本体１００に伝達するのを抑制するための防振ゴム１０７（防振部材）を備える。防振部材は、ゴムの代わりバネであってもよい。電動送風機１０６は、前端に、空気を吸い込むための送風機入口１０８を備え、後側側方に、空気を排出するための送風機出口１０９を備える。そして、送風機入口１０８がフィルタ部１０４に対して開口している。モータ室１０５の側方に、電源コードを巻きつけて収納するためのコードリール１１０を備える。電動送風機１０６の後側両側方に、車輪を備える。尚、図示しないが、ホース継ぎ手１０１には、ホースが接続され、ホースには、操作管が接続され、操作管には、延長管が接続され、延長管には、吸込具が接続される。ホース継ぎ手１０１が存在する側（上流側）が、電気掃除機本体１００の前側であり、反対側が電気掃除機本体１００の後側である。電気掃除機本体１００を上から見て、電気掃除機本体１００の前後方向に直行する方向が、電気掃除機本体１００の左右方向である。側方とは、電気掃除機本体１００の左右方向の中心よりも、左側または右側に寄った側をいう。

次に、電気掃除機本体１００内の空気流れを説明する。ホース継ぎ手１０１から流入した空気は、集塵室１０２に入る。図１では集塵手段として紙パック１０３が示されているが、パックの素材は問わない。また、サイクロン方式の場合は、サイクロン室（サイクロン式集塵ケース）が紙パック１０３の代わりに収まる。紙パック１０３で大部分の塵埃を取り除かれた空気は、さらにフィルタ部１０４を通過するが、ここで細かな塵埃も取り除かれる。その後、空気流れはモータ室１０５に流入する。電動送風機１０６は、モータ室１０５に防振ゴム１０７を介して懸架されており、送風機入口１０８から流入した空気は昇圧された後、送風機出口１０９から排気される。

次に、図２を用いて、電動送風機１０６について説明する。電動送風機１０６は、空気を吸い込むための送風機２０１と送風機２０１を駆動するための電動機２０２から構成されている。

電動機２０２は、ハウジング２０３およびエンドブラケット２０４からなる電動機外殻に、回転軸２０５が支持され、回転軸２０５にはロータ２０６が取り付けられる。ロータ２０６の外周には固定部のステータ２０７が配置される。回転部のロータ２０６への電気の供給は、ブラシ２０８とそれに接触するコンミテータ２０９により伝えられている。

送風機２０１は、回転軸２０５に直結された羽根車２１０と、羽根車２１０の外周側に設置されるディフューザ２１１と、ディフューザ２１１に対して仕切り板２１２を挟んで対面に配置されるリターンガイド２１３が、ファンケーシング２１４内に収められる構成となっている。羽根車２１０は、目玉部２１５において、ファンケーシング２１４側に具備されたシール材２１６と概略接触しており、漏れを防ぐ構造を有している。

図１の送風機入口１０８に相当する電動送風機入口２１７を通過した空気は、ひとまず目玉部２１５近傍を通過した後、羽根車２１０で昇圧および増速される。その後、ディフューザ２１１を通過して流れは略１８０゜転向し、リターンガイド２１３へと流入するが、この過程において流れは減速されて、その分、圧力が上昇する。リターンガイド２１３を通過した流れは、モータのハウジング２０３内に流入し、ロータ２０６，ステータ２０７，ブラシ２０８，コンミテータ２０９などを冷却してから排気される。回転軸２０５の軸方向が、電気掃除機本体１００の前後方向に略一致する。回転軸２０５を基準として、軸方向に直行する方向が半径方向である。

本発明が対象とする掃除機用電動送風機の羽根車外径はおおよそφ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、羽根出口高さはおおよそ６〜１２mmの範囲にあり、羽根の板厚はおおよそ０.５〜１.５mmの範囲にあり、羽根枚数はおおよそ６〜９枚の範囲にあり、入力はおおよそ５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、最高回転数はおおよそ毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にある。

次に、図３を用いて、本実施例の電動送風機の目玉部３００近傍の構造について説明する。図３は図２における目玉部２１５近傍を拡大した図である。図２のシール材２１６に相当するシール材３０２は、図２のファンケーシング２１４に相当するファンケーシング３０９に取り付けられたシール材固定部品３０１を介して固定されている。このシール材３０２に対して、羽根車目玉部３１５が食い込み、シール機構が構成されている。このシール機構はこの位置にあることは重要であるが、この方式に限定されるものではない。羽根３０６は軸方向前側のシュラウド壁３０４および軸方向後側のハブ壁３０５に対してかしめ３１７によって固定されている。羽根３０６は、厚さが略均一なアルミニウムを主成分とする材料で構成された平板で構成される。ここで略均一には、加工時の変形や熱変形による厚薄，表面の凹凸による厚薄が含まれる。シュラウドは厚さが略均一なアルミニウムを主成分とする材料で構成された平板で構成され、円環形状を有する。シュラウドの羽根３０６側壁面が、シュラウド壁３０４である。図３に示すように、シュラウドの外縁（半径方向の最外周）は半径方向を向き、シュラウドの内縁（半径方向の最内周）で軸方向に向いている。図３に示すように、シュラウドの内縁近傍で、徐々に半径方向から軸方向に向きを変える。ハブも厚さが略均一なアルミニウムを主成分とする材料で構成された平板で構成され、円形状または円環形状を有する。ハブの羽根３０６側壁面が、ハブ壁３０５である。図３に示すように、ハブの外縁および内縁はともに半径方向を向いている。よって、シュラウドの外縁とハブの外縁とは略平行であり、離間している。羽根３０６，シュラウド，ハブは、アルミニウムを含む合金やアルミニウム以外の金属（例えば、鉄，ステンレス，チタン），セラミックスであってもよい。かしめは一般に羽根３０６のシュラウド壁３０４側端面およびハブ壁３０５側端面の両端面に沿って複数個用意されるが、ここではシュラウド壁３０４側でかつ最内径側（内縁側）のものにのみ着目して図示した。
かしめ３１７は羽根３０６と一体形に構成されるのが好ましい。例えば、平板から羽根３０６を型抜きする際に、かしめ３１７分も一緒に型抜きすれば、かしめ３１７を羽根３０６と一体形に構成できる。あるいは、平板から羽根３０６を切削して切り出す際に、かしめ３１７分も一緒に切削して切り出せば、かしめ３１７を羽根３０６と一体形に構成できる。羽根３０６のシュラウド壁３０４側端面は、シュラウド壁３０４に沿った形状を有し、羽根３０６のハブ壁３０５側端面は、ハブ壁３０５に沿った形状を有する。そして、シュラウドとハブと円周方向の複数の羽根３０６によって羽根車３０３が構成される。ハブが、図２の回転軸２０５に相当する回転軸３０８に固定され、その結果、羽根車３０３が回転軸３０８に固定される。これによって、回転軸３０８の回転に伴って羽根車３０３が回転する。羽根３０６の内縁は、前側に突き出しており、羽根前縁３０７を形成する。羽根前縁３０７と回転軸３０８との間にはスペースがあり、流路を形成する。ファンケーシング３０９の内周の静止部先端３１４の位置と羽根３０６の羽根前縁３０７の位置とは一致しておらず、静止部先端３１４が羽根前縁３０７よりも前側に位置して、軸方向段差３１６を有する。つまり、固定部と回転部との間で軸方向に段差を有する。ファンケーシング３０９の内周の静止部先端３１４の位置とシュラウドの羽根車目玉部３１５の位置とは一致しておらず、静止部先端３１４が羽根車目玉部３１５よりも内周側に位置して、径方向段差３１０を有する。つまり、固定部と回転部との間で径方向にも段差を有する。太い矢印３１３は空気流れの方向を示したものである。空気は目玉部２１５の入口に入り、二枚の円周方向に隣接した羽根３０６の間に形成されたスペース（流路）に流れ込む。径方向段差３１０の存在により、流れに漏れを生じる。

次に、図４を用いて、羽根４００の形状について説明する。図４（ａ）は、１枚の羽根４００を軸方向前側から見た正面図である。図４（ｂ）は、１枚の羽根４００の入口近傍４０３と出口近傍４０４との半径方向の中間点における半径方向内側から見た断面図である。図３の羽根３０６に相当する羽根４００は、回転軸３０８に近い入口近傍４０３とその反対側の出口近傍４０４においては略二次元の形状を有し、入口と出口の間の中間部においては回転方向４０５に倒れ、軸方向から見ると羽根は三日月の形状を有する。入口近傍４０３の入口端は、半径方向では内縁であり円周方向では前縁（回転方向４０５の最前端）である。出口近傍４０４の出口端は、半径方向では外縁であり円周方向では後縁（回転方向４０５の最後端）となる。つまり、入口近傍４０３と出口近傍４０４では、羽根４００のシュラウド側４０１の端面とハブ側４０２の端面の位置が回転方向４０５で略一致し、その中間部で、羽根４００のシュラウド側４０１の端面がハブ側４０２の端面よりも回転方向４０５の前側に位置する。例えば、ハブ壁３０５に対する羽根４００の形成方向は、入口近傍４０３では略垂直あるいは略垂直よりも回転方向４０５側へわずかに傾斜しており（０度〜１度程度）、入口近傍４０３から中間点まで次第に略垂直よりも回転方向４０５側へ傾斜し、中間点から出口近傍４０４まで次第にその傾斜が小さくなり、出口近傍４０４では略垂直となる。ここで、形成方向とは、図４（ｂ）に示すように、羽根４００のハブ側４０２の端面（端面の厚さ方向の前端４０６または中心線４０７または後端４０８）とシュラウド側４０１の端面（端面の厚さ方向の前端４０６または中心線４０７または後端４０８）とを結んだ直線の方向をいう。ハブ壁３０５は、軸方向に略垂直に形成されるのが好ましいから、ハブ壁３０５に対し略垂直な方向は、略軸方向となる。最大傾斜位置は、中間点あるいは中間点よりも内縁側（入口近傍４０３側）であるのが好ましい。尚、羽根４００は平板を曲げ加工して形成したものであり、その板厚は、中間部が特に厚いわけではなく、略均一である。羽根４００の中間部でのハブ側４０２端面からシュラウド側４０１端面の傾斜は、直線的であってもよいし、図４（ｂ）に示すように、湾曲してもよい（反ってもよい）。また、図４（ａ）に示すように、羽根４００は、入口近傍４０３や中間部の曲率半径よりも、出口近傍４０４の曲率半径が大きくなっており、出口近傍４０４ではほぼストレートとなっている。

次に、図５を用いて、本発明に係わる羽根の羽根角度分布について説明する。図５において、羽根の任意の位置と中心軸（回転軸３０８の軸心）とを結ぶ直線に対する直交線を引き、当該直交線と羽根の外面での接線とがなす角度を、羽根取付角度或いは羽根角度「β」とする。横軸は、半径である。図５に示すように、半径が最も小さい内縁においては、シュラウド内縁における羽根角度は主板内縁における羽根角度よりも大きく設定されている。より具体的には、羽根外径Ｄに対して、シュラウド内径が０.３９７Ｄ、ハブ内径が０.３６６Ｄである場合は、シュラウド内縁における羽根角度を約２４度に設定され、ハブ内縁における羽根角度を約２１度に設定されている。つまり、内縁では、ハブ側に対してシュラウド側の羽根角度がわずかに大きい。そして、半径が最も大きい外縁においては、シュラウド外縁における羽根角度は主板外縁における羽根角度と略等しく設定され、ハブ外縁における羽根角度も主板外縁における羽根角度と略等しく設定されている。

さらに、ハブ壁に接する羽根の角度分布は、図５の実線曲線で示すように、ハブ面の内縁から外縁に向かうに従って増加し、ハブの内縁側の変曲点５０２を迎える。そして、羽根角度は外縁に向かうに従って減少し、外縁側の変曲点５０２に達する。そして、この外縁側の変曲点５０２を過ぎると、羽根角度が再び外縁に向かうに従って増加する。即ち、ハブに接する羽根の角度分布は、外縁に向かうに従って、二つの変曲点５０２を有するように設定される。なお、入口条件によって、一つの変曲点になることも可能である。

さらに、シュラウド側の羽根角度分布は、図５の破線曲線で示すように、シュラウド内縁から外縁に向かうに従って増加し、シュラウドの内縁側の変曲点５０１を迎える。そして、羽根角度は外縁に向かうに従って減少し、外縁側の変曲点５０１に達する。そして、この外縁側の変曲点５０１を過ぎると、羽根角度が再び外縁に向かうに従って増加し、最後にハブ側の羽根角度と略同角度に達する。即ち、ハブに接する羽根の角度分布は、外縁に向かうに従って、二つの変曲点を有するように設定される。

さらに、シュラウド側の羽根角度分布の破線曲線とハブ側の羽根角度分布の実線曲線が半径方向の略中央位置で交差する。交差点５０３より内縁側においてはシュラウドの羽根角度がハブの羽根角度よりも大きく、交差点より外縁側においてはシュラウドの羽根角度がハブの羽根角度よりも小さくする。交差点５０３は、略中央位置よりも内縁側であってもよいし、外縁側であってもよい。交差点５０３の位置は、例えば、流速や羽根車３０３に流れ込む入射角に依存する。

続いて、図６により、上述した本実施例になる電動送風機の静圧効率を測定する実験結果を示す。図６の縦軸はファン効率を示し、横軸は風量を示す。図６に示すように、上述した本実施例になる電動送風機によれば、従来品に比べ、設計点風量６０１における静圧効率が増加することがわかる。また、設計点風量６０１以外の非設計点風量においても、大風量域を除いての広い流量域において、本実施例の電動送風機は従来品より高い効率を図ることがわかる。ここで、従来品とは、羽根の中間部が回転方向の前側へ傾斜していない羽根、つまり、羽根の入口近傍，中間部，出口近傍においてすべて略二次元の羽根をいう。

さらに、上述した本実施例になる電動送風機について、設計点風量６０１での効率が改善している効果を調べるために、数値解析による全圧損失分布の比較を図７に示す。色が濃いほど数値が小さく、全圧損失が少ない。図７より、従来品に比べて、本実施例では、羽根４００間の距離が最も狭いスロート部の損失と羽根４００出口近傍４０４での全圧損失が低減していることがわかる。これは、ハブ側４０２の羽根取付角度に起因するもので、羽根取付角度を変化させたことで、羽根の仕事量が増えエネルギー損失を低減し効率が向上していることがわかる。

以下、本発明の電動送風機の製造方法について説明する。

図８を用いてかしめについて説明する。図３の羽根３０６に相当する羽根８０４のシュラウド側である上端部（軸方向前側）とハブ側である下端部（軸方向後側）のそれぞれに複数のかしめ用突起８０５（リベット）が設置される。前述したように、かしめ用突起８０５は羽根８０４と一体形に形成されるのが好ましい。羽根のかしめ用突起８０５の位置および数に合わせるように、シュラウド８０３とハブ８０１に複数のかしめ用孔８０２が設置される。よって、シュラウド８０３の複数のかしめ用孔８０２間の相対位置は、羽根８０４の上端部の形状に沿った位置であり、ハブ８０１の複数のかしめ用孔８０２間の相対位置は、羽根８０４の下端部の形状に沿った位置である。かしめ用孔８０２は貫通孔である。例えば、従来品であれば、羽根の入口近傍，中間部，出口近傍においてすべて略二次元であるため、シュラウド８０３の複数のかしめ用孔８０２間の相対位置とハブ８０１の複数のかしめ用孔８０２間の相対位置とはほぼ同一であるが、本実施例では、羽根８０４の中間部において、羽根８０４の上端部が下端部よりも回転方向４０５前側へ倒れているので、シュラウド８０３の複数のかしめ用孔８０２間の相対位置は、ハブ８０１の複数のかしめ用孔８０２間の相対位置に比較して、中間部のかしめ用孔８０２が回転方向４０５前側へ膨らむ位置となる。図８では、シュラウド，ハブ側共に３つのかしめ構造を持っている。羽根８０４の上端部のかしめ用突起８０５のそれぞれの位置は、羽根８０４の下端部のかしめ用突起８０５のそれぞれの位置に対応している。羽根８０４のかしめ用突起８０５をシュラウド８０３とハブ８０１のかしめ用孔８０２に挿入して、外側からかしめることにより、羽根８０４がシュラウド８０３とハブ８０１と一体化して組み立てられる。また、図８に示す羽根形状は、羽根外径Ｄ２が９０mmで羽根幅ｂ２が６.３mmとｂ２／
Ｄ２＝０.０７の偏平の羽根形状である。ここで、かしめるとは、かしめ用孔８０２にかしめ用突起８０５を挿入し、かしめ用孔８０２を貫通して反対側に飛び出したかしめ用突起８０５の先端を、専用工具または専用設備を使って潰す行為をいう。ハブ８０１のかしめ用孔８０２に羽根８０４のかしめ用突起８０５を挿入してかしめて、羽根８０４をハブ８０１に固定した後に、シュラウド８０３のかしめ用孔８０２に羽根８０４のかしめ用突起８０５を挿入してかしめてもよいし、逆であってもよい。また、ハブ８０１のかしめ用孔８０２およびシュラウド８０３のかしめ用孔８０２に羽根８０４のかしめ用突起８０５を挿入した後に、かしめてもよい。続いて、図９を用いて、図８のかしめ用突起８０５に相当するかしめ用突起９０４と図８の羽根８０４に相当する羽根９０１との位置関係について説明する。比較例では、図９（ｂ）に示すように、かしめ用突起９０４の向きが羽根９０１の向きと略一致すると、かしめ用突起９０４がシュラウド９０２またはハブ９０３に対して斜めに挿入されるので、かしめる時に羽根９０１とかしめ用突起９０４が図８のかしめ用孔８０２に相当するかしめ用孔に沿ってスライドしやすくなり、シュラウド９０２とハブ９０３の距離ｂが固定できず不安定になることが避けられない。

それに対して、本実施例では、図９（ａ）に示すように、かしめ用突起９０４をシュラウド９０２とハブ９０３に対して略垂直に形成することにより、かしめる時にかしめ用突起９０４と羽根９０１の接続部で止めることになるので、シュラウド９０２とハブ９０３の距離ｂが安定し、シュラウド９０２とハブ９０３と羽根９０１とを組み立てる際の組み立て精度が向上する。ただし、効果を得るためには、略垂直である必要はなく、かしめ用突起９０４の形成方向が羽根９０１の形成方向と同一ではなく異なっていればよい、つまり、かしめ用突起９０４の形成方向が羽根９０１の形成方向よりもシュラウド９０２とハブ９０３に対する略垂直方向に少しでも傾斜していればよい。ここで略垂直とは、誤差を含む意味である。よって、略垂直には、９０度に対してプラスマイナス１度程度も含まれる。

従来品に比較して本実施例では、羽根９０１の特に中間部において羽根９０１を回転方向前側へ傾斜させたことにより羽根９０１とシュラウド壁３０４との間および羽根９０１とハブ壁３０５との間の気密を保持するのが困難となる。そこで、羽根９０１とシュラウド壁３０４とのかしめ部９０５（接続部）および羽根９０１とハブ壁３０５とのかしめ部９０５（接続部）を電着塗装または接着剤で被覆するのが好ましい。特に、従来品に対して使用していた電着塗装または接着剤よりも、粘性の低いものが好ましい。これによって、羽根９０１とシュラウド壁３０４とのかしめ部９０５（接続部）および羽根９０１とハブ壁３０５とのかしめ部９０５（接続部）に隙間ができるのを防止でき、空気の流れの乱れを抑制し、効率の低下を抑制できる。

実施例１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付してその説明を省略する。

図１０に示すように、実施例１の羽根８０４の上端部のかしめ用突起８０５とそれに対向する下端部のかしめ用突起８０５がそれぞれの半径方向位置を一致させないように配置される。羽根８０４の上端部のかしめ用突起８０５のそれぞれを、下端部のかしめ用突起８０５がそれぞれに対して、半径方向でずれ１００４だけ内周側にずらす。

これにより、かしめる時に発生する応力を分散させることができ、羽根８０４およびかしめ部９０５が潰れにくくなり、組立性が向上される。

実施例１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付してその説明を省略する。

図１１に示すように、羽根４００の入口近傍４０３と出口近傍４０４では、羽根４００が略二次元の形状を有するため上端部と下端部のそれぞれにかしめ用突起８０５を設置する。中間部１１０５では羽根が三次元の形状を有するので、構造的に力がかかりにくいので中間部１１０５のかしめ用突起を無くす。

このような構成によれば、上記実施例１のものと同様な作用効果に加えて、かしめ用突起８０５の数の減少により製作材料の節約および軽量化が図られる。

軸方向から見た羽根の形状が、入口近傍４０３と出口近傍４０４が略二次元の形状を有し、中間部１１０５の羽根が三次元の形状を有するとなれば、中間部１１０５の羽根の倒れ方は別の形態であってもよい。例えば、図１２の（ａ）と（ｂ）に示したように、軸方向に略半分上側の羽根だけが倒れていても良い。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことはいうまでもない。

実施例１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付してその説明を省略する。

実施例１の羽根は、入口近傍４０３と出口近傍４０４においては略二次元の形状を有し、入口近傍４０３と出口近傍４０４の間の中間部においては回転方向４０５に倒れ、その中間部において最大となる羽根の傾き角度１３０７が軸方向１３０６に対して５度〜１０度、好ましくは７度前後になるように設置することによって実施例１と同じような効果が得られる。

羽根４００への空気の流入方向は、電動送風機入口２１７への空気の軸方向（ハブ壁６０５に対して略垂直な方向）の流入速度と、電動送風機入口２１７での羽根４００の周方向の回転速度（周速）との合成ベクトルで求めることができる。よって、電動送風機入口２１７への空気の軸方向の流入速度が遅いほど、電動送風機入口２１７での羽根４００の周方向の回転速度が速いほど、空気の流入方向は軸方向に対して傾斜することとなり、空気が羽根４００の側面に当たりやすくなる。ただし、空気の軸方向の流入速度は、羽根４００の周速に依存するだけでなく、電動送風機入口２１７の開口面積にも依存する。

そこで、本実施例６では、ハブ壁３０５に対する羽根４００の形成方向を、入口近傍４０３では略垂直よりも回転方向４０５側へ大きく傾斜し（例えば、６５度〜７０度）、入口近傍４０３から中間点まで次第にその傾斜を小さくし、中間点から出口近傍４０４まででも次第にその傾斜を小さくし、つまり入口近傍４０３から出口近傍４０４まで連続的な角度分布により次第にその傾斜を小さくし、出口近傍４０４でも略垂直よりも回転方向４０５側へ傾斜させた（４５度〜５０度程度）。ただし、出口近傍４０４での傾斜は、入口近傍４０３での傾斜よりも小さくした。尚、入口近傍４０３での羽根４００の略垂直から回転方向４０５側への傾斜角度が、６５度であれば、ハブ壁３０５に対する羽根４００の形成方向は、２５度となる。出口近傍４０４での羽根４００の略垂直から回転方向４０５側への傾斜角度が、４５度であれば、ハブ壁３０５に対する羽根４００の形成方向は、４５度となる。よって、ハブ壁３０５に対する各羽根４００における形成角度は、内縁で小さく、外縁で大きくなる。

そして、ハブ壁３０５に対する各羽根４００の内縁における形成方向は、ハブ壁３０５に対する各羽根４００の外縁の形成方向に比較して回転方向４０５側に傾斜し、内縁での回転方向４０５側への傾斜角度を、４５度よりも大きくし（例えば、６５度〜７０度）、外縁における回転方向４０５側への傾斜角度を、０度よりも大きくし（例えば、４５度〜５０度）、さらに、その傾斜は、内縁から外縁に向かって次第に小さくする。つまり、羽根４００は、入口近傍４０３で回転方向４０５側へ大きく傾斜し、外縁に向かうに従って、その傾斜が次第に小さくなる。よって、実施例６の羽根４００は、内縁から外縁にかけてすべて三次元化されている。

ハブ壁３０５に対する各羽根４００の内縁における形成方向の回転方向４０５側への傾斜を、４５度（例えば、６５度〜７０度）よりも大きくしたことにより、空気の流入方向に一致するように羽根４００を傾斜させることができ、空気が羽根４００の側面に当たることを防ぎ、衝突損失を少なくすることができる。

さらに、ハブ壁３０５に対する各羽根４００の内縁における形成方向が回転方向４０５側に大きく傾斜する場合に、ハブ壁３０５に対する各羽根４００の外縁の形成方向を、ハブ壁３０５に対して略垂直とするのではなく、回転方向４０５側へ傾斜することにより、ハブ壁３０５に略垂直な面で見た場合（つまりシュラウド壁３０４からハブ壁３０５へかけて）の空気の流れが略均一となり、つまり圧力分布が略均一となり、エネルギー損失を低減できる。各羽根４００の外縁における回転方向４０５側への傾斜を、各羽根４００の内縁における回転方向４０５側への傾斜よりも小さくしたため、出口近傍４０４での空気の流れの周方向成分を、入口近傍４０３での空気の流れの周方向成分よりも少なくでき、出口近傍４０４での空気が略１８０°方向へ転向しやすくなる。さらに、羽根４００の内縁から外縁にかけて回転方向４０５側への傾斜を次第に小さくすることにより、羽根４００の内縁から外縁にかけて空気が羽根４００の壁面から剥離するのを抑制でき、エネルギー損失を低減できる。さらに、羽根４００の入口側に、羽根４００とは別に形成されたインデューサを接合するよりも、羽根４００を１枚の平板を曲げて形成することにより、段差が生じ易い接合部が不要なため、羽根４００の内縁から外縁にかけて空気が羽根４００の壁面から剥離するのを抑制でき、エネルギー損失を低減できる。

尚、入口近傍４０３から中間点まで次第にその傾斜を小さくし、中間点から出口近傍４０４までも次第にその傾斜を小さくする代わりに、実施例１と同様に、入口近傍４０３から中間点まで次第にその傾斜を大きくし、中間点から出口近傍４０４まで次第にその傾斜を小さくしてもよい。

１００ 電気掃除機本体
１０１ ホース継ぎ手
１０２ 集塵室
１０３ 紙パック
１０４ フィルタ部
１０５ モータ室
１０６ 電動送風機
１０７ 防振ゴム
１０８ 送風機入口
１０９ 送風機出口
１１０ コードリール
１１１ 車輪
２０１ 送風機
２０２ 電動機
２０３ ハウジング
２０４ エンドブラケット
２０５，３０８ 回転軸
２０６ ロータ
２０７ ステータ
２０８ ブラシ
２０９ コンミテータ
２１０，３０３ 羽根車
２１１ ディフューザ
２１２ 仕切り板
２１３ リターンガイド
２１４，３０９ ファンケーシング
２１５，３００ 目玉部
２１６，３０２ シール材
２１７ 電動送風機入口
３０１ シール材固定部品
３０４ シュラウド壁
３０５ ハブ壁
３０６，４００，８０４，９０１ 羽根
３０７ 羽根前縁
３１０ 径方向段差
３１１ 死水域
３１２ 羽根前縁上端部
３１３ 流れ
３１４ 静止部先端
３１５ 羽根車目玉部
３１６ 軸方向段差
３１７ かしめ
４０１ シュラウド側
４０２ ハブ側
４０３ 入口近傍
４０４ 出口近傍
４０５ 回転方向
５０１ シュラウド側の変曲点
５０２ ハブ側の変曲点
５０３ 交差点
６０１ 設計点風量
８０１，９０３ ハブ
８０２ かしめ用孔
８０３，９０２ シュラウド
８０５，９０４ かしめ用突起
９０５ かしめ部
１００４ ずれ
１１０５ 中間部
１３０６ 軸方向
１３０７ 羽根の傾き角度

Claims (29)

1. 円環状のシュラウドと、前記シュラウドに対向して配置されるハブと、前記シュラウドと前記ハブとの間に円周方向に複数配置される羽根と、前記シュラウドと前記ハブと前記羽根とを回転する電動部とを備えた電動送風機において、
   各羽根は、平板で形成され、
   前記ハブに対する各羽根の形成方向は、前記羽根の内縁および外縁に比較して中間部で回転方向に傾斜することを特徴とする電動送風機。
2. 請求項１に記載された電動送風機において、
   前記羽根は、アルミニウムを主成分とする材料で構成されることを特徴とする電動送風機。
3. 請求項１または２に記載された電動送風機において、
   前記ハブに対する各羽根の内縁における形成方向は、略垂直または略垂直よりも回転方向にわずかに傾斜し、
   前記ハブに対する各羽根の外縁における形成方向は、略垂直であり、
   前記ハブに対する各羽根の形成方向の回転方向への傾斜は、内縁から中間部に向かって次第に大きくなり、中間部から外縁に向かって次第に小さくなることを特徴とする電動送風機。
4. 請求項１から３の何れかに記載された電動送風機において、
   前記ハブに対する各羽根の半径方向における最大傾斜位置は、前記羽根の内縁および外縁との中間点または前記中間点よりも前記羽根の内縁側であることを特徴とする電動送風機。
5. 請求項１から４の何れかに記載された電動送風機を搭載した電気掃除機。
6. 円環状のシュラウドと前記シュラウドに対向して配置されるハブと前記シュラウドと前記ハブとの間に円周方向に複数配置される羽根とを備えた羽根車と、前記羽根車を回転する電動部とを備えた電動送風機において、
   当該羽根車外径寸法は、φ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、
   前記羽根の外縁での前記ハブに対する高さは、６〜１２mmの範囲にあり、
   前記羽根の厚さは、０.５〜１.５mmの範囲にあり、
   前記羽根車に含まれる羽根の枚数は、６〜９枚の範囲にあり、
   当該電動送風機の入力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、
   前記羽根車の最高回転数は、毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にあり、
   前記ハブに対する各羽根の形成方向は、前記羽根の内縁および外縁に比較して中間部で回転方向に傾斜することを特徴とする電動送風機。
7. 請求項６に記載された電動送風機において、
   前記シュラウドの内縁側は軸方向に向かって湾曲して空気の吸込口を形成することを特徴とする電動送風機。
8. 請求項６または７に記載された電動送風機を搭載した電気掃除機。
9. 円環状のシュラウドと、前記シュラウドに対向して配置されるハブと、前記シュラウドと前記ハブとの間に円周方向に複数配置される羽根と、前記シュラウドと前記ハブと前記羽根とを覆うケーシングと、前記シュラウドと前記ハブと前記羽根とを回転する電動部とを備えた電動送風機において、
   前記ハブに対する各羽根の形成方向は、前記羽根の内縁および外縁に比較して中間部で回転方向に傾斜し、
   前記羽根と前記シュラウドとの接続部と前記羽根と前記ハブとの接続部の少なくとも一方は、電着塗装または接着剤によって被覆されることを特徴とする電動送風機。
10. 請求項９に記載された電動送風機において、
    前記羽根と前記シュラウドとは、かしめて接続され、
    前記羽根と前記ハブとは、かしめて接続されることを特徴とする電動送風機。
11. 請求項９または１０に記載された電動送風機を搭載した電気掃除機。
12. 吸込口を形成する円環状のシュラウドと、前記シュラウドに対向して配置されるハブと、前記シュラウドと前記ハブとの間に円周方向に複数配置される羽根と、前記シュラウドと前記ハブと前記羽根とを回転する電動部とを備えた電動送風機において、
    前記羽根は、入口と出口は略二次元の形状を有し、入口と出口の間においては回転方向に倒れ、
    軸方向から見ると前記羽根は三日月の形状を有することを特徴とする電動送風機。
13. 請求項１２に記載された電動送風機において、
    前記羽根は、径方向の略中央位置から入口においてはシュラウド壁と接する羽根の角度がハブ壁と接する羽根の角度よりも大きく、径方向の略中央位置から出口においてはシュラウド壁と接する羽根の角度がハブ壁と接する羽根の角度よりも小さいことを特徴とする電動送風機。
14. 請求項１２に記載された電動送風機において、
    前記羽根のシュラウド側の羽根角度は内縁側ではハブ側の羽根角度よりも大きくし、外縁側では略等しくすることを特徴とする電動送風機。
15. 請求項１２に記載された電動送風機において、
    前記羽根のシュラウド側の角度分布に二つの変曲点を有し、
    前記羽根のハブ側の角度分布に二つ若しくは一つの変曲点を有することを特徴とする電動送風機。
16. 請求項１２に記載された電動送風機において、
    前記羽根と前記シュラウド若しくは前記ハブとの接続部は、電着塗装されることを特徴とする電動送風機。
17. 吸込口を形成する円環状のシュラウドと、前記シュラウドに対向して配置されるハブと、前記シュラウドと前記ハブとの間に円周方向に複数配置される羽根と、前記シュラウドと前記ハブと前記羽根とを回転する電動部とを備えた電動送風機において、
    前記羽根は、入口と出口は略二次元の形状を有し、入口と出口との間の中間部においては回転方向に倒れ、
    前記中間部における最大傾き角度が５度〜１０度であることを特徴とする電動送風機。
18. 請求項１７に記載された電動送風機において、
    前記羽根と前記シュラウド若しくは前記ハブとの接続部は、電着塗装されることを特徴とする電動送風機。
19. 請求項１２または１８に記載された電動送風機を搭載した電気掃除機。
20. 吸込口を形成する円環状のシュラウドと、前記シュラウドに対向して配置されるハブと、前記シュラウドと前記ハブとの間に円周方向に複数配置される羽根と、前記シュラウドと前記ハブと前記羽根とを回転する電動部とを備えた電動送風機の製造方法において、
    前記羽根のシュラウド側である上端部とハブ側である下端部のそれぞれに、複数のかしめ用突起を形成するとともに、前記シュラウドと前記ハブに対して略垂直になるように前記羽根に前記かしめ用突起を形成し、
    前記かしめ用突起を、前記シュラウドと前記ハブのそれぞれに形成された孔に挿入し、かしめることにより、前記羽根を前記シュラウドと前記ハブとに固定することを特徴とする電動送風機の製造方法。
21. 請求項２０に記載された電動送風機の製造方法において、
    前記上端部のかしめ用突起とそれに対向する前記下端部のかしめ用突起の半径方向位置を一致させないことを特徴とする電動送風機の製造方法。
22. 請求項２０または２１に記載された電動送風機の製造方法において、
    前記ハブに対する各羽根の形成方向を前記羽根の内縁および外縁に比較して中間部で回転方向に傾斜させて、前記羽根を形成したことを特徴とする電動送風機の製造方法。
23. 円環状のシュラウドと、前記シュラウドに対向して配置されるハブと、前記シュラウドと前記ハブとの間に円周方向に複数配置される羽根と、前記シュラウドと前記ハブと前記羽根とを回転する電動部とを備えた電動送風機において、
    各羽根は、平板で形成され、
    前記ハブに対する各羽根の内縁における形成方向は、前記ハブに対する各羽根の外縁における形成方向に比較して回転方向側に傾斜し、
    前記ハブに対する各羽根の内縁における形成方向の回転方向側への傾斜角度は、４５度よりも大きいことを特徴とする電動送風機。
24. 請求項２３に記載された電動送風機において、
    前記ハブに対する各羽根の内縁における形成方向の回転方向側への傾斜は角度、０度よりも大きいことを特徴とする電動送風機。
25. 請求項２３または２４に記載された電動送風機において、
    前記ハブに対する各羽根の形成方向の回転方向側への傾斜は、内縁から外縁に向かって次第に小さくなることを特徴とする電動送風機。
26. 請求項２３から２５の何れかに記載された電動送風機を搭載した電気掃除機。
27. 円環状のシュラウドと、前記シュラウドに対向して配置されるハブと、前記シュラウドと前記ハブとの間に円周方向に複数配置される羽根と、前記シュラウドと前記ハブと前記羽根とを回転する電動部とを備えた電動送風機において、
    各羽根は、平板で形成され、
    前記ハブに対する各羽根の内縁における形成方向は、前記ハブに対する各羽根の外縁における形成方向に比較して回転方向側に傾斜し、
    前記ハブに対する各羽根の外縁における形成方向の回転方向側への傾斜角度は、０度よりも大きいことを特徴とする電動送風機。
28. 請求項２７に記載された電動送風機において、
    前記ハブに対する各羽根の形成方向の回転方向側への傾斜は、内縁から外縁に向かって次第に小さくなることを特徴とする電動送風機。
29. 請求項２７または２８に記載された電動送風機を搭載した電気掃除機。

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