JP2014034935A - 電動送風機およびそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】インペラに流入される流体の締結ナットによる衝突損失を低減すること。
【解決手段】締結ナット３３とネジ部３３ｂによって回転軸２に保持され、モータ部１１により回転駆動されるインペラ１２とを備え、インペラ１２は、吸気口を有する前面シュラウド１２ａと、後面シュラウド１２ｂ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１２ｃと、インペラ１２の中央部に設けられ、略円錐状のハブ部１２ｆとその周囲に複数枚の翼部を有し、吸気気流を整流する樹脂製インデューサ１２ｄと、ハブ部１２ｆの内部に設けた筒状スペーサ１２ｅとから構成し、締結ナット３３は、締結頭部を頭頂部からモータ部１１側へなだらかな曲面状で、かつネジ穴が頭頂部へ貫通していない形状で構成したことにより、流入時の乱流による入口衝突損失と、インペラ背面部からの洩れ損失を低減することにより電動送風機の効率向上を図ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、簡易な構造と工法を用いることにより、インペラの入口衝突損失を低減し、高効率にした電動送風機およびそれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来、この種の電動送風機は、家庭用の電気掃除機に多く利用されている。電気掃除機には、強い吸引力が望まれており、より強い吸引力を得るためには、電気掃除機の電動送風機の送風性能を向上する必要がある。送風性能向上には、ファン出力増加ともに、ファン効率向上も望まれている。ファン効率向上には、ファン開発における設計項目（直径アップ等）以外にファン各部品による運転時の損失低減も含まれており、ファン効率向上のため、開発項目として必須である。

ファンには、大きく５つの部品により構成されている。高速で回転することにより、風量と圧力（動圧と静圧）を発生させるインペラ部品、インペラにより発生した動圧を静圧に変換し、ファンの効率に寄与できるようにするエアガイド部品（いわゆるディフューザガイドである）。

また、インペラとエアガイドを覆い、外部からの空気を洩れさせない、浸入させないために、構成される外郭部品のファンケース。電気により回転する回転軸を有する回転子と固定子により構成されるモータ部、回転軸の両端部を支持する軸受部とその軸受を保持し、軸受と固定子を覆うモータブラケットの大きく５点により構成されている。

インペラは、複数の部品により組立構成されている。中央に吸込み口を有する前面シュラウドと後面シュラウドと、一対のシュラウド間に狭時されるブレードと、ブレードの吸込口側を接合され、前面シュラウド及び後面シュラウドによって前後から押さえつけられるインデューサを有し、インデューサの基部を構成するハブ部内部に、回転軸を挿入する筒状スペーサを有し構成されている。

また、回転軸端部にはネジ部が設けられており、インペラの筒状スペーサを回転軸に挿入させたあと、締結ナットにより、回転軸端部のネジ部と固定される。インペラ部は、回転数増加に伴い、インペラへかかる負担も増加するため、インペラ構造（強度、材料、構造体）や組付け時の組み付け不良、回転軸と締結ナットとの締結等により、インペラ部が他部品（エアガイドやファンケース）との接触により破損や回転数増大による遠心力増大でインペラ強度不足による破損、インペラと回転軸との締結不足や締結不良による信頼性低下、ファン出力増加によるインペラへかかる圧力増大によりインペラが変形し、ファンの性能低下や寿命低下（信頼性低下）が懸念される。

前述のように、インペラ部は、風量と圧力を発生させるファン性能にとって重要部品であるとともに、ファンの信頼性を確保する上でも重要部品である。同様にインペラ部を回転軸と締結し、固定する締結技術もファンの信頼性向上には重要である。

また、インペラの前面シュラウド中央に設けられ吸込み口から流入される流体は、締結ナットの頭部に衝突したあと、インペラ内に流入されるため、締結ナットはファン性能にとっても重要な部品である。そのため、ファンの信頼性や性能を発揮するためには、締結部品は必要な技術であるため、従来ではインペラ部や締結部品、締結方法にはファン性能向上およびファン信頼性向上を図るため、様々な技術が開発されている。

例えば、インペラ部に３次元樹脂製インデューサと板金製２次元翼と板金製シュラウドとプレートで構成し性能向上、信頼性向上する技術として以下の構成としたものもある（例えば特許文献１参照）。

図９〜図１２において、図９は特許文献１に記載された従来の電動送風機の断面図、図１０は同電動送風機のインペラ部の拡大断面図、図１１は同電動送風機の締結ナット部の拡大図、図１２は、同電動送風機を用いた従来の電気掃除機の概略構成図である。

図９において、従来のこの種の電動送風機５１は、モ−タ部５３と、ファン部５２から構成され、モ−タ部５３の回転子３８は、整流子、回転子巻線を有する回転子３８で、前記回転子巻線は、電機子コア外周に巻かれている。前記回転子３８は、モ−タ部５３の回転軸３７の両端に、軸受４０が圧入され、この軸受４０を、ファン側フレーム５４と反ファン側フレーム５５にて支持している。巻線を有した固定子３９と、固定子３９を内包し回転軸３７を支持する軸受４０を保持した反ファン側フレーム５５とにより構成されている。

この電動送風機５１は、ファン部５２のエアガイド４４は、ファン側フレーム５４と、負荷であり空気吸引、吹き出し用のインペラ４３間に形成した整流用のエアガイド４４であり、インペラ４３の上方はファンケース４６で覆われている。アルミなどのプレス部品によって組立てられたインペラ４３は、中央に吸気口４５を有する前面シュラウド４２ａと後面シュラウド４２ｂと、一対のシュラウド間に狭時されるブレード４２と、ブレード４２の吸気口４５側を接合され、前面シュラウド４２ａ及び後面シュラウド４２ｂによって前後から押さえつけられる樹脂製のインデューサ４２ｃを有し、インデューサ４２ｃの基部を構成するハブ部４２ｄ内部に、回転軸３７を挿入する筒状スペーサ５９を有し構成されている。

また、回転軸３７端部にはネジ部が設けられており、インペラ４３の筒状スペーサ５９を回転軸３７に挿入されたあと、締結ナット５８により、回転軸３７端部のネジ部と固定される。焼結や真鍮からなるスペーサー５７、板金などからなる座金５６、及びナット５８により回転軸３７に固定され、回転軸３７とともに回転する。 エアガイド４４は、ネジ（図示せず）等にてファン側フレーム５４に固定しており、ファン側フレーム５４と反ファン側フレーム５５もネジ（図示せず）等にて固定してある。

次に、図１０を用いて、前記電動送風機５１のインペラ４３部の構成について説明する。図１０において、インペラ本体４３が回転軸３７に取り付けられた状態を示し、軸受４０よりインペラ４３側の部分のみを表している。筒状スペーサ５９の高さはハブ部４２ｄの高さと等しいか若干高めに設定しており、前記筒状スペーサ５９の内径は、後面シュラウド４２ｂの中心孔４９のそれより若干大きめに設定されている。また、前記筒状スペーサ５９はハブ部４２ｄとの径方向に隙間４７を設けている。なおこの従来の実施例を構成するインペラ４３は、インデューサ４２ｃ及び前記ハブ部４２ｄを樹脂で、前面シュラウド４２ａ、後面シュラウド４２ｂ及びブレード４２を板金で形成している。

上記構成による作用は以下の通りである。回転軸３７に挿入されたスペーサ５７の上に座金５６、インペラ本体４３を順に挿入し、その後筒状スペーサ５９を入れ、締結ナット５８により締結する。インペラ４３挿入時、後面シュラウド４２ｂに設けられた中心孔４９により回転軸３７に対する位置は定まる。その後、筒状スペーサ５９を挿入し、ナット５８で締結するが、前記筒状スペーサ５９はインデューサ４２ｃのハブ部４２ｄと回転軸３７の両方に対して隙間４７・４８を有しており、仮に樹脂製のインデューサ４２ｃが変形を有したままインペラ４３に取り付けられたとしても、筒状スペーサ５９は回転軸３７に対して平行度を保つことができ、最終的に締結ナット５８で締結した際にも、インペラ
４３は回転軸３７に対して垂直に装着することができる。

また、前記隙間４７、４８によりモータ部の電機子（図示せず）からの発熱が回転軸３７に伝わっても、直接樹脂製のハブ部４２ｄに伝わることが無いので、樹脂製のインデューサ４２ｃのクリープ（変形）を抑制することができる。さらに、インペラ本体４３は下部のスペーサ５７、座金５６と筒状スペーサ５９、ナット５８で挟持される構成となるため、ナット５８の緩みが生じにくく、インペラ本体４３の位相ズレを防止することもできる。

以上のように従来のインペラ４３を用いた電動送風機５１は、筒状スペーサ５９と回転軸３７との間に意図的に隙間４８を設け、ナット５８と後面シュラウド４２ｂの挟持力でインペラ４３を固定する構成にしたことにより、インペラ４３の回転軸３７に対する垂直度が保たれる。好バランスで振動の少ない取り付けが実現できるものである。

上述の従来技術の電動送風機５１が組み込まれた電気掃除機６１は、図１２のような構造となっている。図１２において、電気掃除機本体６１（以下、「本体６１」と称す）は、中央部に設けられた格子隔壁６２より集塵室６３と、モ−タ室６４に分けられており、集塵室６３には紙袋６５が、モ−タ室６４には上記電動送風機５１が備えつけられている。本体６１には、接続パイプ６６、ホ−ス６７、先端パイプ６８、延長管６９、ノズル７０が順次接続されている。

上記従来の電気掃除機の作用としては、電動送風機５１の吸引力によりノズル７０から集められたゴミは、延長管６９、先端パイプ６８、ホ−ス６７、接続パイプ６６を通り、集塵室６３の紙袋６５に集める構成になっている。

従来の技術では、電動送風機５１に用いられるインペラ４３は、３次元樹脂製インデューサ４２ｃと板金製２次元翼と板金製前面シュラウド４２ａと後面シュラウド４２ｂによって構成され、インデューサ４２ｃを構成するハブ部４２ｄ内部に筒状スペーサ５９が挿入されている。筒状スペーサ５９に回転軸３７が挿入され、締結ナット５８でインペラ４３と回転軸３７端部に構成されてネジ部用いて締結されている。インペラ４３本体に対して垂直方向に吸気口４５から吸い込まれた空気流が、前面シュラウド４２ａおよび後面シュラウド４２ｂ、インデューサ４２ｃ、ハブ部４２ｄそしてブレード４２で構成される空間を通過し、インペラ本体４３外周のから送り出されることになる。

インデューサ４２ｃ、ハブ部４２ｄを用いることにより、吸気口４５を通過した直後の空気流の流れ方向はインデューサ４２ｃ、ハブ部４２ｄに沿うことにより、吸気口４５からインペラ４３外周への直角方向への空気流の流れ方向をスムーズに変化することが、インペラ４３の吸気口４５の入口衝突損失が減少し、乱流発生を減少することにより、ファン性能を向上する構成としたものである。

また、インペラの性能向上を図り電動送風機の効率向上を図る構成として、前述以外の方法として図１３に示すものもある（例えば、特許文献２参照）。

図１３は、電動送風機インペラ拡大図を示すものである。図１３において、１０９はインペラ、１１０はエアガイド、１１１は前記インペラ１０９と前記エアガイド１１０を覆うケーシング１１１である。ケーシング１１１は吸込み口１１２を有し、吸込み口１１２と反対側の開口部でモータ軸１１６に圧入されて固定されている。インペラ１０９の吸込み口１１２部には、略円錐状の入口ガイド１１４が設けられており、インペラ１０９全体はこの円錐状の入口ガイド１１４を介してナット１１５により締め付けられてモータ軸１１６に固定されている。

ナット１１５には、ナット１１５およびモータ軸１１６の先端を覆い、略円錐状の入口ガイド１１４に続く形状の円錐状ガイド１１７がナット１１５に圧入して取り付けられている構成としたものである。インペラ１０９の回転により、空気は吸込み口１１２から吸い込まれ始めるのであるが、インペラ１０９の吸込口１１２部からインペラ１０９内部に流入しようとする気流は円錐状ガイド１１７にまず導かれてスムーズに入り始め、以降は、略円錐状の入口ガイド１１４、インペラ１０９内部とスムーズに流れると構成されたものである。

インペラ１０９を取り付ける締結ナット１１５に円錐状のガイド部品１１７を一体または別部品で構成しているものもある。インペラ１０９の吸込み口１１２に設けたナット１１５により固定されている略円錐状ガイド１１７を設け、入口ガイドとは別にナット１１５を覆う略円錐状のガイド１１７を一体または別体で設けることにより、吸込み気流の上流域において流れはよりスムーズになり、送風効率の高い電動送風機が得られる構成としたものである。

特許第３６１７１０３号公報 特開昭６０−６０２９８号公報

しかしながら、前記従来の特許文献１では、インペラ内に流入された空気流をインデューサに沿ってスムーズに流すことで、ファン性能を向上するものである。しかし、インペラに送風される前に空気流が締結ナットに衝突することで入口部衝突損失が発生するので、締結ナットに衝突した空気流は剥離を起こし渦となる。いわゆる乱流となる。インペラ上部で発生した乱流は、インデューサに沿ってインペラ内部を吹出し方向に流れていくうちに、乱流は流れに沿って成長していくことになる。成長した乱流流れは、流体の損失となり、ファン性能を低下させるという課題を有していた。

また、従来の特許文献２では、円錐状のガイド一体または、別部品として構成するため、インペラ部品の全高さがＵＰする。そのため、電動送風機全体が大型化するという課題があった。家庭用の電気掃除機は家庭での取り扱い性を重視するため、小型化が望まれている。電動送風機が大型化することにより、電気掃除機も大型化してしまい、運転時の取り扱いが悪くなり、商品性が低下するという課題があった。

また、インペラと円錐状ガイドを別部品による構成のため、部品点数の増加および組立工数の増加により電動送風機のコストも増加する。また、円錐ガイド大により乱流による衝突損失は低減するが、円錐ガイド分の表面積増大による摩擦損失が増加する。結果、電動送風機の効率向上が得られにくいという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、インデューサ部品を有したインペラ本体は、筒状スペーサを回転軸に挿入し、締結頭部の外周部を前記吸込口側からモータ側へ曲面状で構成され、ネジ穴が前記インペラ吸込口側へ貫通していない袋状締結ナットで回転軸のネジ部に締結することにより、インペラ部へ流入される空気流れが袋状の締結ナットの曲面に沿って、空気流れがスムーズにインペラ内部へ流入される。つまり、袋状の締結ナットの衝突損失を低減することが可能となり、高効率な電動送風機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、回転軸を有する回転子と固定子とを対向配置したモータ部と、前記回転軸の端部に設けたネジ部と、前記ネジ部と締結するネジ穴を有した締結ナットと、前記締結ナットと前記ネジ部によって前記回転軸に保持され、前記モータ部により回転駆動されるインペラとを備え、前記インペラは、吸気口を有する前面シュラウドと、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、前記インペラの中央部に設けられ、略円錐状のハブ部とその周囲に複数枚の翼部を有し、吸気気流を整流する樹脂製インデューサと、前記ハブ部の内部に設けた筒状スペーサと、から構成し、前記締結ナットは、締結頭部を頭頂部から前記モータ部側へなだらかな曲面状で、かつ前記ネジ穴が前記頭頂部へ貫通していない形状（袋状）で構成したものである。

これによって、ネジ穴がインペラ吸い込み口側へ貫通していない締結ナット。いわゆる袋状の締結ナットにより、インペラのモータ側からの空気洩れを低減することが可能となる。

インペラは高速で回転することにより風量と圧力（動圧）を生むものであり、インペラが回転することにより発生した圧力差により、ファンの空気流れはモータ側からのインペラ吸い込み口側ヘ向かうことになるが、ネジ穴が頭頂部へ貫通していない形状である袋状の締結ナットにより、空気が流れにくくなり、インペラ側への空気流れを低減することとなる。

また、締結ナットは吸い込み口側を頭部として吸い込み口からモータ側へ向かってなだらかな曲面で構成されている。インペラ吸い込み口側には、高速で回転するインペラに高速で空気が流れこむことになる。インデューサを用いたインペラは、締結ナットが吸い込み口側へ一番突出しており、締結ナットに衝突した空気流れは渦を発生させ乱流となる。

発生した乱流は、インペラ吹き出し口までに乱流は成長していき、損失は増加することになる。締結ナットを曲面で構成することにより、インペラ吸い込み口側での締結ナットへ衝突する衝突損失を低減することができる。そのため、インペラで発生する損失を低減することになり、電動送風機の効率を向上することができる。

本発明の電動送風機は、締結頭部の外周部を吸込口側からモータ側へ曲面状で構成し、ネジ穴がインペラの吸込口側へ貫通していない袋状の締結ナットで回転軸のネジ部に締結することにより、締結ナット部での洩れ損失と衝突損失による流体損失を低減することができ、電動送風機の高効率化をすることができる。

本発明の実施の形態１における電動送風機の断面図 同、電動送風機におけるインペラ部の断面図 （ａ）同、電動送風機における締結ナットの斜視図、（ｂ）同、電動送風機における締結ナットの断面図 （ａ）同、電動送風機における筒付き締結ナットの斜視図、（ｂ）同、電動送風機における筒付き締結ナットの断面図 （ａ）同、電動送風機における頭部半球状締結ナットにより保持状態のインペラ部の斜視図、（ｂ）同、電動送風機における頭部半球状締結ナットにより保持状態のインペラ部の断面図 （ａ）同、電動送風機における六角穴付き締結ナットの斜視図、（ｂ）同、電動送風機における六角穴付き締結ナットの断面図 （ａ）同、電動送風機におけるヘックスローブ型穴付き形状締結ナットの斜視図、（ｂ）同、電動送風機におけるヘックスローブ型穴付き形状締結ナットの断面図 本発明の実施の形態１における電気掃除機の本体構成を示す断面図 従来の特許文献１の電動送風機の断面図 同、電動送風機におけるインペラ部の断面図 同、電動送風機における締結ナットの取り付け状態を示す斜視図 同、電動送風機を用いた電気掃除機の本体構成を示す断面構成図 従来の特許文献２の電動送風機のインペラ部の部分断面図

第１の発明は、回転軸を有する回転子と固定子とを対向配置したモータ部と、前記回転軸の端部に設けたネジ部と、前記ネジ部と締結するネジ穴を有した締結ナットと、前記締結ナットと前記ネジ部によって前記回転軸に保持され、前記モータ部により回転駆動されるインペラとを備え、前記インペラは、吸気口を有する前面シュラウドと、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、前記インペラの中央部に設けられ、略円錐状のハブ部とその周囲に複数枚の翼部を有し、吸気気流を整流する樹脂製インデューサと、前記ハブ部の内部に設けた筒状スペーサと、から構成し、前記締結ナットは、締結頭部を頭頂部から前記モータ部側へなだらかな曲面状で、かつ前記ネジ穴が前記頭頂部へ貫通していない形状（袋状）で構成したことにより、ネジ穴がインペラ吸い込み口側へ貫通していない締結ナットは、いわゆる袋状の締結ナットであるため、インペラのモータ側からの空気洩れを低減することが可能となる。

インペラは高速で回転することにより風量と圧力（動圧）を生むものであり、インペラが回転することにより発生した圧力差により、ファンの空気流れはモータ側からのインペラ吸い込み口側ヘ向かうことになるが、ネジ穴が頭頂部へ貫通していない形状である袋状の締結ナットにより、空気が流れにくくなり、インペラ側への空気流れを低減することとなる。

また、締結ナットは吸い込み口側を頭部として吸い込み口からモータ側へ向かってなだらかな曲面で構成されている。インペラ吸い込み口側には、高速で回転するインペラに高速で空気が流れこむことになる。インデューサを用いたインペラは、締結ナットが吸い込み口側へ一番突出しており、締結ナットに衝突した空気流れは渦を発生させ乱流となる。

発生した乱流は、インペラ吹き出し口までに乱流は成長していき、損失は増加することになる。締結ナットを曲面で構成することにより、インペラ吸い込み口側での締結ナットへ衝突する衝突損失を低減することができる。そのため、インペラで発生する損失を低減することになり、電動送風機の効率を向上することができる。

また、なだらかな曲面とは、締結ナットの締結頭部外周部の形状を、曲面部で構成された箇所が円筒部や平面部で構成された部分よりも多いものであればよく、平面部や円筒部の形状が曲面より少ないことにより前述の入口衝突損失を低減することができる。

また、締結ナットに設けるネジ部はめねじであればよく、一般的に使用される三角ネジの中のメートル並目ネジ、精密調整用のメートル細目ネジ、配管用に用いられる管用平行ネジ、管用テーパネジ、高精度で工作機械の設備送りに使用される台形ネジや、ジャッキや万力のネジに使用される角ネジでもよい。インペラ本体を回転軸と袋状の締結ナットにより、締結するものであればよく、ネジの種類を限定するものではない。

また、締結ナットは電動送風機のインペラ本体と回転軸組み付け精度を決める重要部品
であるため、締結ナットの底面部は、いわゆる座面であり、インペラ本体を回転軸に締結する際に筒状スペーサと接触し抑えこみ締結する箇所である座面であり、加工精度である寸法公差や平面度、ネジ部と座面との直角度、ネジ部と締結頭部との同軸度、座面の面粗度である幾何公差の精度が必要である。

また、板金プレスや切削加工、研磨加工、成形、鋳造、鋳物、転造と様々な加工工法で製造され、前述の加工精度と加工方法は、従来と同等の精密な加工精度を持っているものであればよく、低振動、低騒音、高効率化な電動送風機の構成ができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の締結ナットは、前記モータ部側に筒状薄肉部を一体で構成され、前記締結ナットの前記締結頭部はインペラ本体を締結する座面を有し、前記筒状薄肉部の外径は、前記締結頭部の外径より小さくして構成されており、前記筒状薄肉部の内周部には、前記ネジ部と締結するネジ穴を構成したことにより、インペラ本体を回転軸に精度よく締結することが可能である。

また、筒状薄肉部にネジ部を設けてあるため、回転軸と締結ナットのネジのかかり代が大きくなり、回転軸の端部が袋状締結ナットの端部に軸力が発生する前に接触をし、締結ナットと回転軸の締め付け不足により、軸力が発生しないことになる。

前述の内容を回避するために回転軸突出し量と袋状締結ナットのネジ深さは管理する必要があり、袋状締結ナットの全高が短いことから、ネジ部が短く浅くなるため、回転軸の突出し量と袋状締結ナット管理の要求精度が高くなることがある。

しかし、袋状の締結ナットに筒状の筒状薄肉部を一体で設け、内周にネジ部を構成することにより、袋状締結ナットのネジ部寸法は長く深くなることになり、回転軸と袋状締結ナットのネジかかり代も増えることとなり、モータからの回転軸突出し量、袋状締結ナットのネジ深さを厳密に管理する必要がなくなり、簡易な構成で締め付け軸力不足を回避することができる。

また、締結ナットは電動送風機のインペラ本体と回転軸組み付け精度を決める重要部品であるため、締結ナットの座面は、インペラ本体を回転軸に締結する際に筒状スペーサと接触し抑えこみ締結する箇所であるため、加工精度である寸法公差は必要であり、締結頭部の座面の平面度、ネジ部と座面との直角度、座面と筒状薄肉部の直角度、ネジ部と締結頭部と筒状薄肉部との同軸度、締結頭部座面の面粗度である幾何公差の精度が必要である。

また、板金プレスや切削加工、研磨加工、成形、鋳造、鋳物、転造と様々な加工工法で製造され、前述の加工精度と加工方法は、従来と同等の精密な加工精度を持っているものであればよく、低振動、低騒音、高効率化な電動送風機の構成ができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の前記締結ナットは、締結頭部を略半球状で構成することにより、締結ナットは吸い込み口側を頭部として吸い込み口からモータ側へ向かって半球状で構成されている。インペラ吸い込み口側には、高速で回転するインペラに高速で空気が流れこむことになる。

インデューサを用いたインペラは、締結ナットが吸い込み口側へ一番突出しており、締結ナットに衝突した空気流れは渦を発生させ乱流となる。発生した乱流は、インペラ吹き出し口までに乱流は成長していき、損失は増加することになる。締結ナットを半球状で構成することにより、インペラ吸い込み口側での締結ナットへ衝突する衝突損失を低減することとなり電動送風機の効率を向上することができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の締結ナットの頭部に設けている締め付け部を六角穴付き形状とすることにより、従来のフランジ付六角ナット形状に比べ締結ナットを回転軸に締結する部分が小さくなり、締結部により流体が乱流かすることを低減できることとなり、電動送風機の効率を向上することができる。

また、六角穴付きの頭部外径は、フランジ付き六角ボルトの対角寸法より小さいため、インデューサをのハブを小型化した場合にでも、同ネジの呼び径を使用しながら、ハブの径を小さくすることができる。

また、六角穴付き形状にすることにより、締め付けは主に六角レンチを六角穴にいれて回すことになる。フランジ付六角ボルトは頭部の外周部にスパナを用いて回すため、スパナ用のスペースが必要になり、小型なインペラを締め付ける際に、レンチが接触したり、滑ったりしてインペラ本体のインデューサやシュラウドをキズ、打痕をつける可能性があった。

しかし、六角穴付きボルトにすることにより、締結の際に頭部外周を使用しなくなるため、インペラ本体のインデューサ、シュラウドに六角レンチが接触することがなくなり、レンチが滑ったりしても六角穴で六角レンチを回しているため、インペラ本体に対しキズ、打痕をつけなくなる。

第５の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の締結ナットの締め付け部をヘックスローブ型（六芒星）形状で構成とすることにより、ナット頭部と工具が面接触になりトルクの伝達効率が高くなるため、締結部形状の深さを浅くすることができ、締結部の形状が浅くなり、吸い込み時に空気が衝突損失を低減し、乱流を防止することができ、電動送風機の効率を向上することができる。

第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の締結ナットは樹脂系の低密度材料で構成することにより、インペラ部品、締結ナットの重心位置がモータ側になる。

従来、鉄系の材料で構成されている締結ナットに比べ、エンプラ等の高強度材料である樹脂材料は低密度であるため締結ナットが高質量であるが、インペラ部品と締結ナットは共に樹脂で構成され低質量であり、重心位置は、鉄系の締結ナットに比べモータ部側へ移動することになり、モータ部からの腕長さが短くなる。

振動は、回転体の質量、バランス、重心位置とモータ部からの腕長さに比例して大きくなるため、低質量、低重心の締結ナットとインペラ部品は、インペラ部品が回転するときの振動を低減することができる。インペラが低振動で回転することは、振動の余分なエネルギーを電動送風機は消費しなくなり、電動送風機全体の効率を向上することができる。

第７の発明は、特に、第１〜６のいずれか１つの発明の電動送風機を搭載した電気掃除機とすることにより、強い吸引力を有し、ゴミ取れ性がよく、電動送風機の効率を向上した電気掃除機となる。

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。

（実施の形態１）
図１〜図８は、本発明の第１の実施の形態における電動送風機の構成を示すものである。
図１は、本発明の第１の実施の形態における電動送風機の一部断面図である。図２は、同電動送風機のインペラ部の断面図である。また、図３は、本発明の実施の形態１における締結ナット図であり、図４は、本発明の筒付き締結ナット図である。図５は、本発明の頭部半球状締結ナット図である。図６は、本発明の六角穴付き締結ナット図である。図７は、本発明のヘックスローブ型穴付形状の締結ナット図である。図８は、本発明の実施の形態１における電気掃除機の本体構成の概略図である。

図１において、電動送風機１ａは、回転軸２有する回転子３と、モータ部１１と、ファン部１０から構成され、モータ部１１の回転子３は、整流子、回転子巻線を有する回転子３で、前記回転子巻線は、電機子コア外周に巻かれている。前記回転子３は、モータ部１１の回転軸２の両端に、軸受９が圧入され、この軸受９を、モータブラケット１９にて支持している。

この電動送風機１ａは、ファン部１０のエアガイド１５は、ファンケース１３と空気吸引、吹き出し用のインペラ１２間に形成した整流用のエアガイド１５であり、インペラ１２の上方はファンケース１３で覆われている。

アルミなどのプレス部品によって組立てられたインペラ１２は、中央に吸気口１４を有する前面シュラウド１２ａと後面シュラウド１２ｂと、一対のシュラウド間に狭時されるブレード１２ｃと、ブレード１２ｃの吸気口１４側を接合され、前面シュラウド１２ａ及び後面シュラウド１２ｂによって前後から押さえつけられる樹脂製のインデューサ１２ｄを有し、インデューサ１２ｄの基部を構成するハブ部１２ｆ内部に、回転軸２を挿入する筒状スペーサ１２ｅを有し構成されている。

また、ファン部１０の回転軸２端部にはネジ部が設けられており、インペラ１２の筒状スペーサ１２ｅを回転軸２に挿入させたあと、締結ナット３３に設けられたネジ部３３ｂにより、回転軸２端部のネジで固定される。焼結合金や真鍮、鉄系材料からなるカラー３０、板金プレスなどからなる座金スペーサ、及び締結ナット３３により回転軸２に固定され、回転軸２とともに回転する。エアガイド１５は、ネジ（図示せず）等にてファン側フレーム５４に固定しており、ファン側フレーム５４と反ファン側フレーム５５もネジ（図示せず）等にて固定してある。

図２において、インペラ１２は、アルミ板金プレスなどで製造される中央部に吸気口１４を有した傘型の円板形状からなる前面シュラウド１２ａと平らな円板形状をした後面シュラウド１２ｂとで中心部から空気を吸込み外周部に空気を吹き出す樹脂等で成形されるインデューサ１２ｄとアルミ板金、鉄系金属板金のプレスとで製造される複数枚のブレード１２ｃを挟み込み支持される。

挟み込まれたブレード１２ｃはブレード１２ｃに設けられた爪部と前面シュラウド１２ａ、後面シュラウド１２ｂに設けられた孔形状とで締結するいわゆるカシメである。カシメにより前面シュラウド１２ａ、後面シュラウド１２ｂとブレード１２ｃは締結される。

また、インデューサ１２ｄはブレード１２ｃの延長上に位置し、中心部から外周部に空気を吹き出すため、三次元的曲面とハブ部１２ｆから構成されおり、インペラ１２を電動送風機１ａの回転軸２に固定する締結ナット３３の締め付け圧力の影響でインデューサ１２ｄがクリープを起こさないよう樹脂に比べ、剛性が高い金属製の筒状スペーサ１２ｅが挿入されている。

筒状スペーサ１２ｅとインデューサ１２ｄは、弾性接着剤による接着、あるいは、樹脂系接着剤や、硬化樹脂による接着固定と様々な接着剤を用いての接着固定をしている。ま
た、本実施の形態では、接着固定を用いて説明をおこなっているが、本発明は、接着固定や接着剤に限ったものではなく、成形工程時に主に金属素材で構成される筒状スペーサ１２ｅも工程内部に設置することにより、インデューサ成形時には、筒状スペーサ１２ｅも内部に設置することができる一体成形で加工形成されていてもよく、インデューサ１２ｄと筒状スペーサ１２ｅとが固定されて、共回りを防止できればよく他の方法を用いて固定したとしても、本発明の効果は変わるものではない。

インデューサ１２ｄは、ブレード１２ｃとインデューサ１２ｄの三次元曲面との接点部を利用し、回り止めとなる爪状の接続部を構成し、位置決めされ、前面シュラウド１２ａと後面シュラウド１２ｂとにより、挟み込まれ支持されている。インペラ１２は、回転軸２に筒状スペーサ１２ｅが挿入され締結ナット３３で締結される。

その中でインペラ１２の底面部に位置する後面シュラウド１２ｂには、板状のスペーサ３２を配し、板状スペーサ３２の後部となるフレーム前１０ａ側には、筒状のカラー３０を配しており、回転軸２には、フレーム１０ａ側の軸受９から順に、筒状のカラー３０、板状のスペーサ３２、インペラ１２となり、締結ナット３３で回転軸２に締結される。

回転軸２の軸受９については、モータブラケット１９に固定配置されている外輪と回転軸２に固定配置された回転子３とインペラ１２と共に回転する内輪、回転軸２からの回転荷重を受けた内輪とつなげるボール部、ボール部を均等な位置間隔に配置し、外輪と内輪とにボールを保持する保持器（図示しない）により構成された、いわゆるころがり軸受である。

この軸受９には、潤滑グリス（図示しない）が内蔵されており、潤滑グリス洩れを防止するのと、軸受外部からの塵埃や異物の侵入を防止するシールプレートを上下に配置している。この上下のシールプレートは、外輪に固定されており、内輪部には接触をしていない構成、いわゆる非接触シール構成とした軸受９を配置構成している。

スペーサ３２の底面部には、焼結や真鍮などからなるカラー３０が構成されスペーサ３２およぶカラー３０を介して、締結ナット３３により、インペラ１２は、回転軸２に固定されている。

締結ナット３３、スペーサ３２、カラー３０、筒状スペーサ１２ｅは、アルミや鉄、焼結合金、真鍮等の金属により構成されている。また、他の樹脂材料となるポリフェニレンサンファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＳ）やポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂材料および熱硬化性樹脂でも剛性を持った樹脂材料であればよい。また、金属材料でも同様に、耐摩耗性および摺動性が良い樹脂材料や金属材料で構成してもよく、インペラ本体１２を回転軸２に締結する際の締結時に、締め付け圧力の剛性やレンチでの締め付けに耐えうる材料であればよく、本発明にかかる効果は変わるものではなく、本発明はこれに限定されるものではない。

締結ナット３３、スペーサ３２、カラー３０、筒状スペーサ１２ｅは、従来同様に、インペラ１２と電動送風機の組み付け精度を決め、インペラ１２回転時に回転力よりネジゆるみや部品破損によりインペラ１２が外れたり、破損して電動送風機の信頼性を低下させないように締結したり剛性を確保する重要部品であるため、板金プレスや切削加工、研磨加工、成形、鋳造、鋳物、転造と様々な加工工法で製造されるが、従来と同等の精密な加工精度と加工工法により剛性が低下しないものであればよく、本発明にかかる効果は変わるものではない。

なお、締結ナット３３のモータ部１１側座面の幾何公差はインペラ１２を回転軸２に締
結する取り付け精度に影響し、インペラの振れ、平行不良による傾き、座面不良による締結不足により、インペラ１２が運転時に外れる信頼性不足等の効率面と信頼性面に影響をあたえる重要箇所であり、締結ナット３３と筒状スペーサ１２ｅの同軸度、直角度、平面度、平行度等の部品幾何公差、組み立て上の幾何公差を管理し、部品精度が可能な限り精度をあげる必要があり、電動送風機の面振れを低減し、低振動、低騒音、高効率化な電動送風機とすることができるが、寸法公差、幾何公差については、電動送風機の運転条件（回転数およびファン出力）、組み立て条件により、左右されるため、電動送風機の条件に応じて実験的に最適値を求める必要がある。

またインペラ１２入口先端部とファンケース１３とは、インペラ１２が回転駆動可能な状態でＰＴＦＥ、ＰＰ等の樹脂材料で構成されて円環状のリング１９を介して動的シールされている。

図８において、電気掃除機２０は、本体吸気口２１に連通した集塵室２２と本体排気口２３を備えた送風室２４とを有する掃除機本体２５と、集塵室２２に本体吸気口２１と気密に装着された集塵袋２６と、送風室２４に設置された電動送風機１ａと、電動送風機１ａを覆う難燃性の樹脂材料等で構成された防音カバー２７と、送風室２４の上下に配置された吸音材２８とから構成されている。なお図示していないが、本体吸気口２１には、ホース、延長管が順次接続され、延長管の先端には、床面上の塵埃を吸引するノズルが取り付けられている。

以上のように構成された電動送風機およびそれを用いた電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電動送風機１ａの動作について説明する。巻線４を励磁することで回転磁界が発生し、回転磁界と同期して回転子３が回転し、回転軸２に固定されたインペラ１２が回転する。インペラ１２は、いわゆる遠心送風機であり、空気のエネルギーが回転から受ける遠心力によって得られるものであり、気体の吸込み方向と排出方向が直線的ではなく、ほぼ直角に曲がっているのが特徴である。

インペラ１２は、中央部に吸気口１４を有した傘形の円板形状からなる前面シュラウド１２ａと平らな円板形状をした後面シュラウド１２ｂとで中心部から空気を吸込み外周部に空気を吹き出す樹脂等で成形されるインデューサ１２ｄとアルミ板金、鉄系金属板金のプレスとで製造される複数枚のブレード１２ｃを挟み込み支持して構成されているため、回転軸２の回転とともに、インペラ１２の回転で生じる遠心力により、インペラ１２内の空気がインペラ１２の前面シュラウド１２ａの略中央部に配された吸気口から傘型の円板形状の前面シュラウド１２ａ形状に沿って、同じくインペラ１２に配されているインデューサ１２ｄ、ブレード１２ｃによって掻き出され、インペラ１２内の外周方向へかつ後方へと押しやられ、インペラ１２内は負圧になる。

負圧になったインペラ１２内部には、前面シュラウド１２ａ略中央部の吸気口からインペラ１２内へ空気が流れ込み、インペラ１２に流れ込む気流が発生する。気流はインペラ１２の前面シュラウド１２ａ略中心部の吸気口１４から軸方向に流入し、前面シュラウド１２ａ、後面シュラウド１２ｂ、インデューサ１２ｄ、ブレード１２ｃに沿って流れた後インペラ１２外周方向から流出する。

通常インペラは３０，０００〜４５，０００ｒ／ｍｉｎと高速に運転を行っており、インペラ１２に流れこむ気流は、前面シュラウド１２ａに流入する際に締結ナット３３に衝突し、スムーズにインペラ本体１２に流入されない。締結ナット３３に衝突した気流は、剥離をおこし乱流化させ入口衝突損失を発生させる。本発明の締結ナット３３は吸気口１
４側を頭部として吸気口１４からモータ部１１へ向かってなだらか曲面で構成されている。

インペラ１２の吸気口１４側には、高速で回転するインペラ１２に高速で空気が流れこむことになるが、締結ナット３３が吸気口１４側へ一番突出しており、締結ナット３３に衝突した空気流れは渦を発生させ乱流となる。発生した乱流は、インペラ１２吹き出し口までに乱流は成長していき、損失は増加することになる。

しかしながら、締結ナット３３を曲面で構成することにより、インペラ１２の吸気口１４側での締結ナット３３へ衝突する衝突損失を低減することができる。そのため、インペラ１２で発生する損失を低減することになり、電動送風機１ａの効率を向上することができる。

このとき締結ナット３３の頭部形状は、本実施の形態では、なだらかな曲面形状としているが、砲弾形状のように吸入口より突出した形状でもよく、フランジ直径を基準にしたＲ面取り寸法で構成した曲面でもよく、フランジ直径の半分等様々な曲面が構成可能であるが、本発明の意図するところは、締結ナットの締結頭部外周部の形状をＤカット、スパナで締結する２面等の円筒部や平面部で構成された部分よりも締結頭部の外周部曲面部が多いものであればよく、平面部や円筒部の形状が曲面部形状より少ないことにより前述の入口衝突損失を低減することができる。

平面部や円筒部の形状が曲面部形状より少ないことによりなだらかな曲面として構成し頭頂部と外周部凹凸形状があることにより、気流を剥離、乱流化させないなだらかな曲面形状を意図するものであり、このなだらかな曲面で構成されることにより、インペラ１２に流入する気体の入口衝突損失が低減が可能である。

インペラ１２に流入される気体は、電動送風機の運転条件（回転数およびファン出力）、組み立て条件により、左右されるため、そのため、入口衝突損失も前述の電動送風機１ａの条件により異なるため、電動送風機１ａの条件に応じて実験的に最適な曲面形状を求める必要がある。

また、電動送風機１ａが更なる出力増加を求めるために、更なる高速回転化、例えば４５，０００〜１２０，０００ｒ／ｍｉｎという高速回転化を行った際は、インペラ１２に流れ込む気流も回転数に伴い増加し締結ナット３３に衝突する入口衝突損失が増加するが、なだらかな曲面で構成した締結ナット３３により、入口衝突損失を低減することができる。

インペラ１２から流出した気流は、エアガイド４４の風路に流入した後、モータ部１１の内部を通り電動送風機１ａ外部へと流出する。その際、エアガイド４４で形成される一連の独立風路の断面積は上流から下流にかけて大きくなるため、気流は減速されながら、動圧が静圧へと変換される。電動送風機１ａの送風性能は、電動送風機１ａを駆動するために入力した電力と、電動送風機１ａが行う仕事（インペラ１２が回転することで発生する真空度と流量の積）との比であらわされる。そのため、実際に使用する流量において電動送風機１ａが発生する真空度（静圧）を大きくすることが、電動送風機１ａの送風性能をあげる上で大変重要となる。

また、本実施の形態は、インペラ１２の回転により、前述したようにインペラ１２が負圧になり、その圧力差により、モータ１１側からインペラ１２方向へ軸受９を通り気流が流れる。気流は回転している軸受９の内部を通過しインペラ１２流れていくと同時に回転軸２とインペラ１２の筒状スペーサ１２ｅのネジ嵌めあい部の隙間を通りインペラ１２の
吸気口１４に圧力差で気流が向かう。

その際、締結ナット３３のネジ穴がインペラ１２の吸気口１４側へ貫通し、回転軸２の軸端面がインペラ１２側から見えると、気流は、一度、インペラ１２の回転により空気エネルギーを得て、エアガイド４４を通りモータ部１１側へ向かった空気が再びインペラ１２の吸気口１４に向かう循環流が発生してしまう。

循環流が発生するとインペラ１２は、空気を再圧縮してエネルギーを与えることになり、電動送風機の入力が増大することで、電動送風機の効率が低下することになる。ネジ穴がインペラ１２の吸気口１４へ貫通していないいわゆる袋状の締結ナット３３でインペラ１２と回転軸２を締結することにより、インペラ１２の筒状スペーサ１２ｅのネジ嵌めあい部の隙間を通りインペラ１２の吸気口１４に圧力差で向かう気流に対し、袋状の締結ナット３３により、吸気口１４へ向かう空気の洩れ損失を低減することができる。

そのため、循環流を低減した高効率なファンが得られる。締結ナット３３の頭部の外周部を吸気口１４側からモータ部１１側へ曲面状で構成され、ネジ穴が前記インペラ１２の吸気口１４側へ貫通していない袋状の締結ナット３３で前記回転軸２の前記ネジ部に締結することにより、ネジ穴がインペラ１２の吸気口１４側へ貫通していない締結ナット３３は、いわゆる袋状の締結ナット３３であるため、インペラ１２のモータ部１１側からの空気洩れを低減することが可能となる。

インペラ１２は高速で回転することにより風量と圧力（動圧）を生むものであり、インペラ１２が回転することにより発生した圧力差により、ファン側へ空気流れが発生する。この空気流れはインペラ１２の吸気口１４側ヘ向かうことになるが、袋状の締結ナット３３により、空気が流れにくくなり、インペラ１２側への空気流れを低減することとなる。

また、なだらかな曲面とは、締結ナットの締結頭部外周部の形状を、曲面部で構成された箇所が円筒部や平面部で構成された部分よりも多いものであればよく、平面部や円筒部の形状が曲面より少ないことにより前述の入口衝突損失を低減することができる。

締結ナット３３に設けるネジ部３３ｂはめねじであればよく、一般的に使用される三角ネジの中のメートル並目ネジ、精密調整用のメートル細目ネジ、配管用に用いられる管用平行ネジ、管用テーパネジ、高精度で工作機械の設備送りに使用される台形ネジや、ジャッキや万力のネジに使用される角ネジでもよい。インペラ１２本体を回転軸２と締結ナット３３により、締結するものであればよく、ネジの種類を限定するものではない。

また、回転軸２とネジのかかり代、ネジ径は、インペラ１２の運転条件、質量等により左右されるものであり、電動送風機の条件に応じて実験的に最適値を求める必要がある。ただしネジ径およびネジのかかり代寸法により本発明の効果は変わるものではない。

また、回転軸２と筒状スペーサ１２ｅとの間にクリアランスを有する。筒状スペーサ１２ｅは、板金製ブレード１２ｃと前面、前面シュラウド１２ａ、１２ｂがカシメられる際、インデューサ１２ｄの中央部に配され、インデューサ１２ｄと前面シュラウド１２ａの間で微動可能に挟持される。上記構成による作用は以下の通りである。

回転軸２に挿入されたスペーサ３２、カラー３０、筒状スペーサ１２ｅが挿入されたインペラ本体１２を順に挿入し、締結ナット３３により締結する。インペラ本体１２挿入時、筒状スペーサ１２ｅにより回転軸２に対する位置は定まる。その後、締結ナット３３で締結するが、締結ナット３３の底面であるモータ部１１側の面は、いわゆる幾何公差である平行度、平面度やネジ部との直角度の精度が必要である。

前記筒状スペーサ１２ｅは回転軸２に対してクリアランスを有しており、仮に樹脂製のインデューサ１２ｄが変形を有したままインペラ１２に取り付けられたとしても、筒状スペーサ１２ｅは回転軸２に対して平行度を保つことができ、最終的に締結ナット３３の幾何公差でインペラ１２の取付精度は決まる。そのため、締結ナット３３で締結した際にも、インペラ１２は回転軸２に対して垂直に装着することができるように締結ナット３３の幾何公差が、インペラ１２を回転軸２に締結する取り付け精度に影響し、インペラ１２の振れ、平行不良による傾き、座面不良による締結不足により、インペラ１２が運転時に外れる信頼性不足等の効率面と信頼性面に影響をあたえる重要箇所であり、締結ナット３３と筒状スペーサ１２ｅの同軸度、直角度、平面度、平行度等の部品幾何公差、組み立て上の幾何公差を管理し、部品精度が可能な限り精度をあげる必要がある。

これによって電動送風機１ａの振れを低減し、低振動、低騒音、高効率化な電動送風機１ａになるが、寸法公差、幾何公差については、電動送風機１ａの運転条件（回転数およびファン出力）、組み立て条件により、左右されるため、電動送風機１ａの条件に応じて実験的に最適値を求める必要がある。

また、締結ナットは、アルミや鉄、焼結合金、真鍮等の金属により構成されている。また、他の樹脂材料となるポリフェニレンサンファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＳ）やポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）等の熱可塑性樹脂材料および熱硬化性樹脂でも剛性を持った樹脂材料であればよい、また、金属材料でも同様に、耐摩耗性および摺動性が良い樹脂材料や金属材料で構成してもよく、本発明のかかるものではない。

本実施の形態のモータ部１１は、整流子モータの構成を用いた説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、電動送風機１ａに用いられるブラシレスモータ等を用いた場合でも、本発明の効果を変わるものではない。

また、電動送風機１ａは、より電気掃除機２０の吸引性能向上のため、更なる出力向上が求められており、前述したとおり従来の電動送風機１ａの回転数は３０，０００〜４５，０００ｒ／ｍｉｎと高速運転を行っているが、今後は、４５，０００〜１２０，０００ｒ／ｍｉｎとさらに高速運転が行われる。

インペラ１２が高速で回転すると同時に、インペラ１２には、遠心力とインペラ１２内部の圧力が増大するため、締結ナット３３の入口衝突損失は増大する。しかし、本発明の締結ナット３３、高速化しても、従来のフランジ付六角ナットと比べなだらかな曲面をした外周部およびインペラ１２の回転軸２からの空気洩れを締結ナット３３により低減するため、入口衝突損失と洩れ損失を低減させた高効率化に対応することが可能となる。

以上のように、本実施の形態においてはインペラ１２の締結ナット３３の外周をなだらかな曲面で構成し流入時の入口衝突損失を低減し、かつ袋状の締結ナット３３にすることでインペラ１２の背面からの気体流入を低減し、洩れ損失を低減することにより電動送風機１ａの効率向上をはかることができる。

また、図４は、本発明の筒状薄肉部を一体に構成した締結ナット図であり、前述の袋状の締結ナット３３のモータ部１１側には、筒状薄肉部３３ａを一体で構成しており、締結ナット３３の締結頭部３３ｆは、インペラ本体を締結する底面３３ｇを有し、筒状薄肉部３３ａは、締結頭部３３ｆの外径より小さくして一体型で構成されており、締結頭部３３ｆが大径、筒状薄肉部３３ａが小径で構成した座面付きボルトのような形状であり、本発明の締結ナット３３は、筒状薄肉部３３ａの内周部をネジ部３３ｂで構成されている。

締結ナット３３に一体で筒状薄肉部３３ａを構成されているため、締結頭部３３ｆは座面３３ｇを有しているため、インペラ本体を回転軸に精度よく締結することが可能である。

また、インペラ１２の筒状スペーサ１２ｅの内径より筒状薄肉部３３ａの外径を小さくすることで、筒状スペーサ１２ｅに筒状薄肉部３３ａを挿入し、内周部をネジ部３３ｂで構成され、回転軸２の端部に構成されたネジ部３３ｂに締結ナット３３でインペラ１２本体を締結することにより、筒状の筒状薄肉部３３ａにメネジのネジ部３３ｂ部を設けてあるため、回転軸２と締結ナット３３のネジ部３３ｂのネジかかり代が大きくなる。

ネジのかかり代が短い場合は、回転軸２の端部が袋状の締結ナット３３の端部の座面に軸力が発生しないこととなり、締結ナット３３と回転軸２の締め付け不足による軸力が発生しないことになる。

前述の内容を回避するために回転軸２突出し量と袋状の締結ナット３３のネジ深さは管理する必要があり、袋状の締結ナットの３３全高が短いことから、ネジ部３３ｂが短く浅くなるため、回転軸２の突出し量と袋状の締結ナット３３の深さ寸法管理の要求精度が高くなることがある。

しかし、締結ナット３３に筒状の筒状薄肉部３３ａを設け、内周のネジ部３３ｂはメネジを構成することにより、筒状薄肉部３３ａのネジ部３３ｂのメネジ部は寸法は長く深くなることになり、回転軸２に設けられたネジ部と締結ナット３３のネジかかり代も増えることとなり、モータ部１１からの回転軸２の突出し量、袋状の締結ナット３３のメネジ深さを厳密に管理する必要がなくなり、簡易な構成で締め付け軸力不足を回避することができる。

また、締結ナット３３はインペラ１２本体と回転軸２組み付け精度を決める重要部品であるため、締結ナット３３の座面３３ｇは、インペラ１２本体を回転軸２に締結する際に筒状スペーサ１２ｅと接触し抑えこみ締結する箇所であるため、加工精度である寸法公差は必要であり、締結頭部３３ｆの座面３３ｇの平面度、ネジ部と座面との直角度、座面３３ｇと筒状薄肉部３３ａの直角度、ネジ部３３ｂと締結頭部３３ｆと筒状薄肉部３３ａとの同軸度、締結頭部３３ｆ座面３３ｇの面粗度である幾何公差の精度が必要である。

また、板金プレスや切削加工、研磨加工、成形、鋳造、鋳物、転造と様々な加工工法で製造され、前述の加工精度と加工方法は、従来と同等の精密な加工精度を持っているものであればよく、低振動、低騒音、高効率化な電動送風機の構成ができる。

また、図５は、本発明の頭部半球状締結ナット図である。締結ナット３３の頭部形状は、半球状で構成することにより、締結ナット３３はインペラ１２の吸気口１４側を先端の頭部として吸気口１４からモータ側１１へ向かって略半球状３３ｃで構成されている。インペラ１２吸気口１４側には、高速で回転するインペラに高速で空気が流れこむことになる。

インデューサ１２ｄを用いたインペラ１２は、締結ナット３３が吸気口１４側へ一番突出しており、インペラ１２に流入する気体が締結ナット３３に衝突した空気流れは渦を発生させ乱流となり、発生した乱流は、インペラ１２の外周の吹き出し口まで乱流は損失は増加することになる。締結ナット３３を略半球状３３ｃで構成することにより、インペラ１２吸気口１４側での締結ナット３３へ衝突する衝突損失を低減することとなり電動送風機１ａの効率を向上することができる。

このとき締結ナット３３の頭部形状は、本実施の形態では、略半球状３３ｃとしているが、インペラ１２に流入される気体は、電動送風機１ａの運転条件（回転数およびファン出力）、組み立て条件により、左右されるため、そのため、入口衝突損失も前述の電動送風機１ａの条件により異なるため、電動送風機の条件に応じて実験的に最適値を求める必要がある。

また、図６は、本発明の六角穴付き締結ナット図である。締結ナット３３の頭部に設けている締め付け部を六角穴付き形状３３ｄとすることにより、従来のフランジ付六角ナット形状に比べ締結ナット３３を回転軸２に締結するフランジ部分の外径が小さくなり、締結部により流体が乱流化することを低減できることとなり、電動送風機１ａの効率を向上することができる。

また、六角穴付き３３ｄの頭部外径は、フランジ付き六角ボルトの対角寸法より小さいため、インデューサ１２ｄのハブ部１２ｆを小型化した場合にでも、同ネジの呼び径を変えることなく、ハブ部１２ｆの径を小さくすることができる。また、六角穴付き形状３３ｄにすることにより、締め付けは主に六角レンチを六角穴付き３３ｄにいれて回すことになる。

従来のフランジ付六角ボルトは頭部の外周部にスパナを用いて回すため、スパナ用のスペースおよびスパナで締結する面が必要になり、小型なインペラ１２を締め付ける際に、レンチが接触したり、滑ったりしてインペラ１２本体のインデューサ１２ｄや前面シュラウド１２ａをキズ、打痕をつける可能性があった。また、締結面を外周部に構成することにより、面部には気流が剥離し乱流化、入口衝突損失を増大する要因となった。

しかし、六角穴付き形状３３ｄにすることにより、締結の際に頭部外周を使用しなくなるため、インペラ１２本体のインデューサ１２ｄ、前面シュラウド１２ａにレンチ類が接触することがなくなり、レンチが滑ったりしても六角穴付形状３３ｄで六角レンチを回しているため、インペラ１２本体をキズ、打痕をつけなくなる。また、締結ナット３３の外周部に面部を構成する必要がなくなるため、入口衝突損失を低減した高効率な電動送風機１ａを提供できる。

また、図７は、本発明のヘックスローブ型穴付形状の締結ナット図である。締結ナット３３の頭部に設けている締め付け部をヘックスローブ型（六芒星）形状３３ｅで構成とすることにより、締結ナット３３頭部と工具が面接触になりトルクの伝達効率が高くなるため、従来と同じ締め付けトルクでもヘックスローブ形状３３ｅにより深さを浅くすることができる。ヘックスローブ形状３３ｅの深さが浅くなることにより、本体吸気口２１より吸い込み時に空気が衝突する衝突損失は、ヘックスローブ形状３３ｅが浅いため損失を低減し、乱流を防止しながら締結ナット３３外周曲面へ流れることができ、電動送風機の効率を向上することができる。

また、本実施の形態の締結ナット３３は鉄材料を用いて説明をしているが、締結ナット３３は樹脂材料で構成することにより、インペラ１２部品、締結ナット３３の重心位置がモータ部１１側になる。従来、鉄系の材料で構成されている締結ナット３３に比べ、エンプラ等の高強度材料である樹脂材料は低密度である。そのため締結ナット３３が低質量となり、インペラ１２部品と締結ナット３３は低質量であり、重心位置は、鉄系の締結ナット３３に比べモータ部１１側へ移動することになり、重心位置がモータ部１１側へ移動することにより、モータ部１１側からの腕長さが短くなる。

振動は、回転体の重心位置、バランスと質量とモータ部１１部からの腕長さに比例して
大きくなるため、低質量、低重心の締結ナット３３とインペラ１２は、インペラ１２部品が回転するときの振動を低減することができる。インペラ１２が低振動で回転することは、振動の余分なエネルギーを電動送風機１ａは消費しなくなり、電動送風機１ａ全体の効率を向上することができる。

また、本実施の形態の締結ナット３３は鉄系の鋳物で加工されているが、一体または別体部品の接着や締結されていてもよく、本発明はこれに限定するものではなく、衝突損失を低減する頭部形状と洩れ損失を低減する袋状の締結ナットであればよく、本発明にかかる効果は変わるものではない。

図８は、本発明の実施の形態１における電気掃除機の本体構成である。次に、電気掃除機２０の動作について図８を用いて説明する。図８において、電動送風機１ａのインペラ１２が回転すると、集塵室２２が負圧状態になり、ノズル（図示せず）から吸引された塵埃を含む気流が本気吸気口を通過して集塵室２２へ流入する。集塵袋２６で塵埃を濾過分離した清潔な気流は、電動送風機１ａのインペラ１２へ流入し、第１の独立風路１６とそれに連通する第２の独立風路１８を通過した後、防音カバー２７の排気口から流出して掃除機本体２５外部へと放出される。

電気掃除機２０は、小型で送風性能の高い電動送風機１ａを搭載しているため、強い吸引力を有し、ゴミ取れ性がよく、電動送風機１ａの本体サイズが小さくて、重量が軽いので、小回りが利いて使い勝手がよい。また、掃除機本体２５内に吸音材２８を配置可能な空間の拡大を図り、掃除機本体２５内に設ける吸音材２８の設置面積を大きくすることで、吸音面積を拡げて運転音の小さな電気掃除機２０にすることも可能である。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、インペラ１２の締結ナット３３を外周をなだらかな曲面で構成し流入時の入口衝突損失を低減、袋状のナットにすることでインペラ１２背面からの気体流入を低減し、洩れ損失を低減することにより電動送風機の効率向上をはかることができる。また、ファンの高速運転時も入口衝突損失低減と洩れ損失低減が可能となるので、高効率な吸引性能および高信頼性な電動送風機を得ることが可能となり、床移動型交流掃除機にかぎらず、ハンディ型や、縦型、または直流充電式掃除機等の用途にも適用できる。

１ａ 電動送風機
２ 回転軸
３ 回転子
６ 固定子
９ 軸受
１０ ファン部
１１ モータ部
１２ インペラ
１２ａ 前面シュラウド
１２ｂ 後面シュラウド
１２ｃ ブレード
１２ｄ インデューサ
１２ｅ 筒状スペーサ
１２ｆ ハブ部
１３ ファンケース
１４ 吸気口
１５ エアガイド
１９ モータブラケット
３０ カラー
３２ スペーサ
３３ 締結ナット
３３ａ 筒状薄肉部
３３ｂ ネジ部
３３ｃ 略半球状
３３ｄ 六角穴付き形状
３３ｅ ヘックスローブ形状
３３ｆ 締結頭部
３３ｇ 座面

Claims (7)

1. 回転軸を有する回転子と固定子とを対向配置したモータ部と、
   前記回転軸の端部に設けたネジ部と、
   前記ネジ部と締結するネジ穴を有した締結ナットと、
   前記締結ナットと前記ネジ部によって前記回転軸に保持され、前記モータ部により回転駆動されるインペラとを備え、
   前記インペラは、吸気口を有する前面シュラウドと、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、前記インペラの中央部に設けられ、略円錐状のハブ部とその周囲に複数枚の翼部を有し、吸気気流を整流する樹脂製インデューサと、前記ハブ部の内部に設けた筒状スペーサと、から構成し、
   前記締結ナットは、締結頭部を頭頂部から前記モータ部側へなだらかな曲面状で、かつ前記ネジ穴が前記頭頂部へ貫通していない形状（袋状）で構成したことを特徴とする電動送風機。
2. 前記締結ナットは、前記モータ部側に筒状薄肉部を一体で構成され、前記締結ナットの前記締結頭部はインペラ本体を締結する座面を有し、前記筒状薄肉部の外径は、前記締結頭部の外径より小さくして構成されており、前記筒状薄肉部の内周部には、前記ネジ部と締結するネジ穴を構成した請求項１に記載の電動送風機。
3. 前記締結ナットは、締結頭部を略半球状で形成した請求項１または２に記載の電動送風機。
4. 前記締結ナットの締め付け部を六角穴付き形状で形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
5. 前記締結ナットの締め付け部をヘックスローブ型（六芒星）形状で形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
6. 前記締結ナットは樹脂系の低密度材料により形成した請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動送風機。
7. 請求項１〜６に記載の電動送風機を搭載した電気掃除機。