JP2019023433A - 送風装置及び掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】インペラが遠心力によって変形した場合でも、送風効率の低下を抑制できる送風装置を提供する。
【解決手段】上下に延びる中心軸周りに回転可能な斜流インペラ２０と、斜流インペラを回転させるモータ１０と、斜流インペラの径方向外側を囲むインペラカバー４１と、を備え、斜流インペラは、径方向下側に向かうにつれて径方向外側に拡がるハブ部２１と、ハブ部の外面において周方向に並んで配置される複数の動翼２２と、を備え、動翼の下端部における動翼とインペラカバーとの間隙の最小値は、動翼の上端部における動翼とインペラカバーとの間隙の最小値よりも大きい。
【選択図】図３

Description

本発明は、送風装置、及び、送風装置を備えた掃除機に関する。

従来の電動送風機（送風装置）は特許文献１に開示されている。この電動送風機は、電動機の回転軸によって駆動されるインペラと、インペラを覆うファンケースとを具備している。そして、インペラのベロー部とファンケースの延設部との対向部に僅かな空隙を有したラビリンスシール部が構成される。

上述のラビリンスシール部が構成されることにより、送風効率の低下が抑制される。

特開２０１２−１４０９２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の電動送風機では、インペラ回転時に、インペラに遠心力が作用してインペラ形状が変形した際に、インペラブレード（羽根）とインペラカバーとの間隙を適切に保てない可能性がある。これにより、接触によって送風効率が低下する可能性がある。

そこで、本発明は、インペラが遠心力によって変形した場合でも、送風効率の低下を抑制できる送風装置を提供することを目的とする。

本発明の例示的な送風装置は、上下に延びる中心軸周りに回転可能な斜流インペラと、斜流インペラを回転させるモータと、斜流インペラの径方向外側を囲むインペラカバーと、を備え、斜流インペラは、軸方向下側に向かうにつれて径方向外側に拡がるハブ部と、ハブ部の外面において周方向に並んで配置される複数の動翼と、を備え、動翼の下端部における動翼とインペラカバーとの間隙の最小値は、動翼の上端部における動翼とインペラカバーとの間隙の最小値よりも大きいことを特徴とする。

例示的な本発明の送風装置によれば、インペラが遠心力によって変形した場合でも、送風効率の低下を抑制できる。

図１は、本実施形態にかかる掃除機の斜視図である。 図２は、本実施形態に係る送風装置の斜視図である。 図３は、図２に示す送風装置の縦断面図である。 図４は、図２に示す送風装置の分解斜視図である。 図５は、モータハウジング及びステータコアを下方から見た斜視図である。 図６は、モータハウジングの上から見た斜視図である。 図７は、モータハウジングの下から見た斜視図である。 図８は、インペラの斜視図である。 図９は、モータハウジング及びインペラの周部の径方向に沿った断面（中心軸Ｃを含む断面）の拡大断面図である。 図１０は、インペラカバーを外した状態の送風装置の斜視図である。 図１１は、図１０に示す送風装置の側面図である。 図１２は、インペラのバランス調整を行っている状態の概略断面図である。 図１３は、インペラの平面図である。 図１４は、天板凹部の変形例を示す平面図である。 図１５は、天板凹部の周方向の断面図である。 図１６は、モータハウジングの径方向に沿った断面（中心軸を含む断面）の拡大断面図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本明細書では、送風装置Ａにおいて、送風装置Ａの中心軸Ｃと平行な方向を「軸方向」、送風装置Ａの中心軸Ｃに直交する方向を「径方向」、送風装置Ａの中心軸Ｃを中心とする円弧に沿う方向を「周方向」とそれぞれ称する。同様にして、インペラ２０についても、送風装置Ａ内に組み込まれた状態において送風装置Ａの軸方向、径方向及び周方向と一致する方向をそれぞれ単に「軸方向」、「径方向」及び「周方向」と呼ぶ。また、本明細書では、送風装置Ａにおいて、軸方向を上下方向とし、インペラ２０に対してインペラカバー４１の吸気口４３側を上として、各部の形状や位置関係を説明する。上下方向は単に説明のために用いられる名称であって、送風装置Ａの使用状態における位置関係及び方向を限定しない。また、「上流」及び「下流」はインペラ２０を回転させた際に吸気口４３から吸い込まれた空気の流通方向の上流及び下流をそれぞれ示す。

また本明細書では、掃除機１００において、図１の床面Ｆ（被清掃面）に近づく方向を「下方」とするとともに床面Ｆから離れる方向を「上方」として、各部の形状や位置関係を説明する。なお、これらの方向は単に説明のための用いられる名称であって、掃除機１００使用状態における位置関係及び方向を限定しない。また、「上流」及び「下流」は送風装置Ａを駆動させた際に吸気部１０３から吸い込まれた空気の流通方向の上流及び下流をそれぞれ示す。

＜１．掃除機の全体構成＞
本発明の例示的な実施形態の掃除機について以下説明する。図１は、本実施形態にかかる掃除機の斜視図である。掃除機１００は所謂スティック型の電気掃除機であり、下面及び上面にそれぞれ吸気部１０３及び排気部１０４を開口する筐体１０２を備える。筐体１０２の背面からは電源コード（不図示）が導出される。電源コードは居室の側壁面等に設けられた電源コンセント（不図示）に接続され、掃除機１００に電力を供給する。なお、掃除機１００は、所謂、ロボット型、キャニスター型またはハンディ型の電気掃除機でもよい。

筐体１０２内には吸気部１０３と排気部１０４とを連結する空気通路（不図示）が形成される。空気通路内には上流側から下流側に向かって集塵部（不図示）、フィルタ（不図示）及び送風装置Ａが順に配置される。空気通路内を流通する空気に含まれる塵埃等のゴミはフィルタにより遮蔽され、容器状に形成される集塵部内に集塵される。集塵部及びフィルタは筐体１０２に対して着脱可能に構成される。

筐体１０２の上部には把持部１０５及び操作部１０６が設けられる。使用者は把持部１０５を把持して掃除機１００を移動させることができる。操作部１０６は複数のボタン１０６ａを有し、ボタン１０６ａの操作によって掃除機１００の動作設定を行う。例えば、ボタン１０６ａの操作により、送風装置Ａの駆動開始、駆動停止、及び回転数の変更等が指示される。吸気部１０３には筒状の吸引管１０７が接続される。吸引管１０７の上流端（図中、下端）には吸引ノズル１１０が吸引管１０７に対して着脱可能に取り付けられる。

＜２．送風装置の全体構成＞
図２は、本実施形態に係る送風装置の斜視図である。図３は、図２に示す送風装置の縦断面図である。図４は、図２に示す送風装置の分解斜視図である。送風装置Ａは掃除機１００に搭載されて空気を吸引する。

送風装置Ａは、モータ１０と、インペラ２０と、モータハウジング３０と、ブロアハウジング４０と、カバー部材５０と、中間部材７０と、基板Ｂｄとを備える。

ブロアハウジング４０の内部に、インペラ２０及びモータハウジング３０を収納する。図３に示すとおり、ブロアハウジング４０とモータハウジング３０との隙間に流路６０が構成される。流路６０は上端（上流端）で後述のインペラカバー４１に連通し、流路６０の下端（下流端）には排気口６１が構成される。

モータハウジング３０には、インペラ２０と連結されたモータ１０が収納される。インペラ２０は、上下に延びる中心軸Ｃ周りに回転する。すなわち、斜流インペラ２０は、上下に延びる中心軸Ｃ周りに回転可能である。モータ１０は、インペラ２０の下方に配置されてインペラ２０を回転させる。すなわち、モータ１０は、斜流インペラ２０を回転させる。つまり、モータ１０の回転によりインペラ２０は上下に延びる中心軸Ｃ周りに回転方向Ｒ（後述の図８参照）に回転する。インペラ２０が回転することで発生する気流は、流路６０を通って排気口６１から排出される。

＜３．モータの構成＞
図３に示すように、インペラ２０の下方にはモータハウジング３０に収納されたモータ１０が配置される。すなわち、モータ１０は、斜流インペラ２０の下側に配置され、モータ１０の径方向外側を囲むモータハウジングが配置される。モータ１０は所謂インナーロータ型のモータである。モータ１０は、シャフト１１と、ロータ１２と、ステータ１３とを備える。

＜３．１ シャフトの構成＞
シャフト１１は、円柱状である。シャフト１１は、中心軸Ｃに沿って延びる。図３に示すとおり、シャフト１１は、モータハウジング３０の後述するモータハウジング天板部３１に設けられた貫通孔３１６を貫通する。シャフト１１のモータハウジング天板部３１から突出している端部に、インペラ２０が固定される。シャフト１１は、上軸受Ｂｒ１および下軸受Ｂｒ２に回転可能に支持されている。すなわち、上軸受Ｂｒ１は、シャフト１１を回転可能に支持している。下軸受Ｂｒ２は、上軸受Ｂｒ１よりも下側に配置され、シャフト１１を回転可能に支持する。

上軸受Ｂｒ１および下軸受Ｂｒ２は、玉軸受である。そして、シャフト１１は、上軸受Ｂｒ１及び下軸受Ｂｒ２の内輪に固定される。固定は、接着挿入や、圧入等の手段が採用される。上軸受Ｂｒ１の外輪はモータハウジング３０に固定され、下軸受Ｂｒ２の外輪はカバー部材５０に固定される。なお、上軸受Ｂｒ１および下軸受Ｂｒ２は、玉軸受に限定されない。上軸受Ｂｒ１は、少なくとも一部が、インペラ２０の後述する下面凹部２１１内に配置される。すなわち、上軸受Ｂｒ１の少なくとも一部は、下面凹部２１１内に配置される。これにより、上軸受Ｂｒ１と下軸受Ｂｒ２の軸方向の長さを長くすることができる。また、上軸受Ｂｒ１をインペラ２０の後述するボス部２１２に近接して配置できる。これにより、インペラ２０回転時のシャフト１１のたわみ等の変形を抑制できる。

＜３．２ ロータの構成＞
ロータ１２は、シャフト１１に固定される。ロータ１２は、シャフト１１とともに回転する。ロータ１２は複数のマグネット（不図示）を有する。複数のマグネットはシャフト１１の外周面に固定される。複数のマグネットはＮ極の磁極面とＳ極の磁極面とが交互に並ぶ。

なお、複数のマグネットに替えて、単一の環状のマグネットを用いてもよい。この場合、マグネットにおいて、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁されていればよい。また、マグネットが磁性体粉を配合した樹脂により一体に成形されてもよい。

＜３．３ ステータの構成＞
図５は、モータハウジング３０及びステータコア１３１を下方から見た斜視図である。ステータ１３はロータ１２の径方向外側に配置される。ステータ１３は、ステータコア１３１と、インシュレータ１３２と、コイル１３３とを備える。ステータコア１３１は電磁鋼板を軸方向（図３において、上下方向）に積層した積層体である。なお、ステータコア１３１は、電磁鋼板を積層した積層体に限定されず、例えば、紛体の焼成、鋳造等、単一の部材であってもよい。

ステータコア１３１は、環状のコアバック１３４と複数のティース１３５とを有する。複数のティース１３５はコアバック１３４の内周面からロータ１２のマグネット（不図示）に向かって径方向内側に延びて放射状に形成される。これにより、複数のティース１３５が周方向に配置される。コイル１３３はインシュレータ１３２を介して各ティース１３５の周囲にそれぞれ導線を巻き回して構成される。

なお、モータ１０は、ブラシレスモータである。ブラシレスモータは、供給タイミングが異なる３系統（以下、３相とする）に分けられた電流によって駆動される。複数個のコイル１３３に決められたタイミングで電流を供給することで、コイル１３３とロータ１２のマグネットとが引き合う又は反発することで、ロータ１２が回転する。モータ１０は、例えば、分速１０万回転以上の回転数で回転可能な高回転型のモータである。通常、モータ１０、コイル１３３の個数が少ない方が高速回転に有利である。そして、モータ１０は、３相の電流で制御される。そのため、モータ１０において、コイル１３３及びコイル１３３が配置されるティース１３５の個数は３個である。すなわち、モータ１０は、３相３スロットのモータである。なお、３個のティース１３５は、バランスよく回転させるために、周方向に等間隔をなして配置される。

ステータコア１３１において、コアバック１３４の内周面及び外周面はティース１３５の根元近傍で平面になっている。これにより、巻線スペースを有効に活用できる。また、磁路を短くすることにより、損失を低減できる。また、磁気分布の乱れを防止しながらコイル１３３の巻崩れを防止することができる。また、ティース１３５の根元近傍以外のコアバック１３４の内周面及び外周面は曲面になっている。コアバック１３４は、曲面部分がモータハウジング３０の内面と接触する。このとき、曲面部分がモータハウジング３０の内面に圧入されてもよい。なお、圧入は、いわゆるしまりばめであってもよいし、圧入による力がしまりばめよりも弱い、軽圧入、いわゆる、中間ばめであってもよい。なお、コアバック１３４は、平面を備えずに、円筒状であってもよい。この場合、円筒の外面が、モータハウジング３０に圧入される。なお、コアバック１３４とモータハウジング３０との固定は、挿入接着等、他の方法であってもよい。

コイル１３３にはリード線（不図示）が接続される。リード線の一端はブロアハウジング４０の下方に配された基板Ｂｄ上の駆動回路（不図示）に接続される。これにより、コイル１３３に電力が供給される。

＜４．モータハウジングの構成＞
図６は、モータハウジングの上から見た斜視図である。図７は、モータハウジングの下から見た斜視図である。図３や図５、図７等に示すように、モータハウジング３０は、モータ１０の径方向外側を覆う。モータハウジング３０は、モータハウジング天板部３１と、モータハウジング筒部３２とを備える。モータハウジング天板部３１は、中心軸と直交する方向に拡がる。モータハウジング天板部３１は軸方向から見て円形状である。モータハウジング筒部３２は、径方向外縁から軸方向下側に延びる。モータハウジング天板部３１およびモータハウジング筒部３２は、一体成形体である。モータハウジング３０は、金属製、樹脂製等を挙げることができる。

ここで、モータハウジング３０が金属製の場合、モータハウジング３０を構成する金属として、例えば、アルミニウム合金及びマグネシウム合金をあげることができる。アルミニウム合金及びマグネシウム合金は、他の金属に比べて、成形が容易、軽量、安価である。

モータハウジング天板部３１は、天板上面３１０を備える。天板上面３１０は、第１天板傾斜面３１１と、第２天板傾斜面３１２とを備える。第１天板傾斜面３１１は、軸に沿って上方に向かうに連れて内側に向かう円錐状である。また、第２天板傾斜面３１１は、軸に沿って上方に向かうにつれて外側に向かう円錐状である。そして、第１天板傾斜面３１１及び第２天板傾斜面３１２は、軸方向下端部で接続される。すなわち、モータハウジング天板部３１は、環状の凹部を備えている。そして、環状の凹部は、下方に凹んだ略Ｖ字状である。

また、天板上面３１０には、天板凹部３１３を備える。天板凹部３１３は、天板上面３１０の径方向外縁から径方向内側に延びる。天板凹部３１３の詳細は、後述する。

モータハウジング天板部３１は、モータ１０のロータ１２およびステータ１３と軸方向に対向する天板対向部３１４を備える。天板対向部３１４は、モータハウジング天板部３１の下面である。天板対向部３１４は、中央部に上側に凹んだ中央凹部３１５と、軸方向に貫通した貫通孔３１６を備える。中央凹部３１５は、上軸受Ｂｒ１の外輪が固定される。貫通孔３１６は、シャフト１１が貫通する。中央凹部３１５と貫通孔３１６とは、中心軸が一致する。また、天板対向部３１４には、上方に凹んだ対向凹部３１７が備えられる。対向凹部３１７は、中間部材７０が挿入される。天板対向部３１４は、３個の対向凹部３１７を備えており、３個の対向凹部３１７は、中心軸Ｃ周りに周方向に等間隔に配列される。なお、詳細は後述するが、対向凹部３１７は、ステータコア１３１をモータハウジング３０に固定したときに、コイル１３３、すなわち、ティース１３５と軸方向に重なる位置に配置される。

モータハウジング筒部３２は、円筒状である。モータハウジング筒部３２の軸方向上端部は、モータハウジング天板部３１と連結されている。すなわち、モータハウジング３０は、下方が開口した有底円筒状である。モータハウジング天板部３１の内周面に、ステータコア１３が圧入される。また、モータハウジング筒部３２は下部に、軸方向接触部３２１を備える。軸方向接触部３２１は、径方向内側に突出している。図３、５に示すように、軸方向接触部３２１は、ステータコア１３１の軸方向下端面と接触して、ステータコア１３１の下方に向かう移動を抑制する。ステータ３０の軸方向上方と天板対向部３１４との間には、中間部材７０が配置されている。そして、ステータ３０は、中間部材７０の弾性力によって軸方向下方に押される。軸方向接触部３２１は、中間部材７０からの弾性力の方向と逆方向の力をステータ３０に作用させている。

また、図５に示すように、モータ１０は、軸方向接触部３２１を複数個備える。より具体的に述べると、軸方向接触部３２１は、モータハウジング筒部３２のステータコア１３１のモータハウジング３０と接触する部分と軸方向に重なる位置に、３個備えられる。３個の軸方向接触部３２１が周方向に等間隔に配置されることで、軸方向接触部３２１からステータコア１３１に力を作用させることができる。これにより、ステータコア１３１に、周方向において均等又は略均等な力を作用させることができる。

なお、軸方向接触部３２１は、ステータコア１３１の軸方向下側に向く面と接触すればよく、簡単面に限定されない。また、軸方向接触部３２１はステータコア１３１と接触しているが、これに限定されない。例えば、インシュレータ１３２やコイル１３３が十分な強度を有する場合、インシュレータ１３２やコイル１３３と接触してもよい。

また、軸方向接触部３２１は、予め周方向内側に突出しており、ステータコア１３１、すなわち、ステータ１３を取り付けるときに、ステータコア１３１で径方向に押される形状としてもよい。また、ステータコア１３１をモータハウジング３０に取り付けた後に、軸方向接触部３２１の全体又は一部を周方向に折り曲げてもよい。また、折曲に限定されず、かしめてステータコア１３１が軸方向下側に移動するのを抑制してもよい。

モータハウジング３０の外周面３００には複数の静翼３３が設けられる。静翼３３は板状に構成され、上方へ行くほどインペラ２０の回転方向と反対方向に向かって傾斜する。静翼３３はインペラ２０側が凸に湾曲している。複数の静翼３３の外縁はブロアハウジング４０、すなわち、下カバー４２の内面に接する。静翼３３は周方向に並設され、送風装置Ａの駆動の際に気流Ｓを下方に案内する。

本実施形態においては、静翼３３とモータハウジング３０は一体部材であるが、静翼３３とモータハウジング３０とは別体の部材でもよい。

モータハウジング３０の下方には、円板状のカバー部材５０が配置される。カバー部材５０を取り付けることで、モータハウジング３０の下面が覆われる。カバー部材５０は、モータハウジング３０に対して、図示を省略したねじ等の固定具を用いて固定される。カバー部材５０には、リード線を通すための貫通孔が備えられている。また、図１、図３等に示すように、カバー部材５０の下方に、基板Ｂｄが配置される。

＜４．１中間部材＞
後述する図９に示されているとおり、モータハウジング天板部３１の天板対向部３１４に設けられた対向凹部３１７には、中間部材７０が挿入されている。中間部材７０は、第１接触部７１と、第２接触部７２とを備える。中間部材７０は、例えば、シリコン樹脂等の熱伝導率が高い（例えば、空気よりも高い）材料で形成されている熱伝導部材である。これにより、ステータ１３で発生した熱を、中間部材７０を介してモータハウジング３０に伝達できる。また、中間部材７０は、弾性変形可能である。

中間部材７０の第１接触部７１は、モータ１０のステータ１３のコイル１３３と接触する。なお、第１接触面７１は、ステータ１３と接触すればよく、コイル１３３に限定されない。しかしながら、モータ１０の発熱源であるコイル１３３と接触することが好ましい。これにより、コイル１３３で発生した熱をより効率良くモータハウジング３０に伝達できる。また、中間部材７０は、ステータ１３と接触していればよく、ステータ１３の上面以外の部分と接触してもよい。

また、中間部材７０の第２接触部７２は、対向凹部３１７に挿入されるとともに、モータハウジング天板部３１と接触する。上述のとおり、中間部材７０は熱伝導率が高い材料で形成されているため、通電によってコイル１３３およびステータコア１３１で発生する熱を中間部材７０を介して、モータハウジング天板部３１に伝達することが可能である。モータハウジング３０は、ステータ１３に比べて表面積が大きい。また、インペラ２０が発生させた気流Ｓが、モータハウジング３０の外面に沿って流れるため、冷却効率が高くなる。

また、中間部材７０は、弾性変形可能な部材である。このことから、ステータ１３、モータハウジング３０に製造誤差があっても、弾性変形することで誤差を吸収することが可能である。また、ステータコア１３１は、下端部を軸方向接触部３２１で軸方向に押えられる。ステータコア１３１をモータハウジング筒部３２に取り付けるときに、中間部材７０が弾性変形した状態で、軸方向接触部３２１でステータコア１３１の下面を押える。これにより、ステータコア１３１のがたつきを抑制するとともに、中間部材７０をステータ１３及びモータハウジング天板部３１に接触させることができる。

本実施形態にかかる送風装置Ａでは、中間部材７０はステータ１３に対して、軸方向下向きの弾性力を作用させる。モータ１０は、複数の中間部材７０を備える。複数個の中間部材７０を中心軸Ｃ回りに等間隔に配置することで、その弾性力をステータ１３に均等又は略均等に作用させることが可能である。送風装置Ａでは、中間部材７０を３個のコイル１３３の各々と接触させるため、３個備えている。しかしながらこれに限定されない。例えば、円環状の中間部材７０を用いることで、１個の中間部材とすることも可能である。

また、モータハウジング天板部３１の対向凹部３１７に中間部材７０の第２接触部７２の少なくとも一部を挿入する構成とすることで、中間部材７０の周方向及び径方向の少なくとも一方への移動を抑制できる。また、対向凹部３１７に中間部材７０を挿入することにより、より軸方向長さが長い中間部材７０を用いることができる。なお、中間部材７０が周方向及び（又は）径方向に移動しない又は移動しにくい場合には、対向凹部３１７を省略し、中間部材７０の第２接触部７２を平面状又は曲面状の対向天板部３１４と接触させてもよい。このように構成することで、対向凹部３１７を形成する工程を省略でき、モータハウジング３０の製造に要する手間を省くことが可能である。また、対向凹部３１７に限定されず、対向天板部３１４から突出し、中間部材７０の側面と接触する複数個の凸部を備えた構成であってもよい。

＜５．インペラの構成＞
次にインペラ２０について図面を参照して説明する。図８は、インペラの斜視図である。インペラ２０は樹脂成形品により形成された、いわゆる、斜流インペラであり、ハブ部２１と、複数枚の動翼２２とを有する。インペラ２０は、エンジニアリングプラスチックと呼ばれる樹脂で形成される。すなわち、斜流インペラ２０は、樹脂で形成されている。エンジニアリングプラスチックとは、強度、耐熱性等の機械特性が他の樹脂に比べて優れた樹脂である。これにより、量産性が高く、特性が優れた斜流インペラ２０を実現できる。なお、インペラ２０は、金属等の材料で形成されてもよい。ハブ部２１の直径は下方に向かうにつれて大きくなる。換言すると、インペラ２０は、下方に向かうにつれて径が拡がるハブ部２１を有する。すなわち、ハブ部２１は下方に向かって漸次拡径する。換言すると、ハブ部２１は、径方向下側に向かうにつれて径方向外側に拡がる。

ハブ部２１は、下面凹部２１１と、ボス部２１２とを備える。下面凹部２１１は、軸方向上方に窪む。すなわち、ハブ部２１は、下面に、軸方向に窪む下面凹部２１１を備える。ボス部２１２の中心（中心軸Ｃ上）にはモータ１０のシャフト１１が圧入される孔部２１３が設けられる。これにより、ボス部２１２とシャフト１１とが連結され、インペラ２０は中心軸Ｃを中心として回転する。

複数の動翼２２は、ハブ部２１の外面２１４に周方向に並設される。すなわち、複数の動翼２２は、ハブ部２１の外面２１４において周方向に並んで配置される。本実施形態においては、動翼２２はハブ部２１の外面２１４上に周方向に所定周期に並設され、ハブ部２１と一体成形される。動翼２２の上部は下部に対して回転方向Ｒ前方に配される。すなわち、動翼２２は、中心軸Ｃに対して、傾斜している。そして、インペラ２０は、下方に向かうにつれて径が大きくなるハブ部２１と、ハブ部２１の外面２１４上に配される複数の動翼２２とを有する。動翼２２の上部は下部に対して回転方向Ｒ前方に配される。

インペラ２０のハブ部２１の下面は、第１インペラ傾斜面２１５と、第２インペラ傾斜面２１６とを有する。第１インペラ傾斜面２１５は、軸方向上方が径方向内側に向かう円錐面である。また、第２インペラ傾斜面２１６は、第１インペラ傾斜面２１５の径方向外側で、軸方向上側に向かうにつれて外側に向かう円錐面である。第１インペラ傾斜面２１５および第２インペラ傾斜面２１６は、軸方向の下端で接続される。すなわち、ハブ部２１の下面は、環状の凸部を有する。そして、環状の凸部は、断面形状が略Ｖ字状である。なお、モータハウジング３０に取り付けられたモータ１０のシャフト１１にインペラ２０を固定したとき、第１インペラ傾斜面２１５は第１天板傾斜面３１１と軸方向に対向し、第２インペラ傾斜面は第２天板傾斜面３１２と軸方向に対向する。この構成の詳細については、後述する。

インペラ２０のハブ部２１の下面凹部２１１が備えられていることで、ハブ部２１を軽量化することが可能である。回転部であるインペラ２０を軽量化することで消費電力を低減可能であるとともに、高速回転させやすくする。また、インペラ２０を成型する際のひけを抑制できる。

＜６．ブロアハウジング＞
次にブロアハウジング４０について説明する。ブロアハウジング４０は、モータハウジング３０の径方向外側を間隙を介して囲む。ブロアハウジング４０は、インペラカバー４１と、下カバー４２とを備える。

インペラカバー４１は、インペラ２０の少なくとも径方向外側に配置される。すなわち、インペラカバー４１は、斜流インペラ２０の径方向外側を囲む。インペラカバー４１は、インペラ２０の回転によって発生する気流Ｓの流れを軸方向に向けるガイドの役割を果たす。インペラカバー４１は、上下方向（軸方向）に開口する吸気口４３を備える。また、吸気口４３は上端から内側に屈曲して下方へ延びるベルマウス４３１を備える。これにより、吸気口４３の直径は上方から下方に向かうに従って滑らかに小さくなる。インペラカバー４１が給気口４３にベルマウス４３１を備えることで、滑らかに空気を吸い込むことができる。それにより、インペラ２０の回転時に吸気口４３から吸い込まれる空気の量が増える。それだけ、送風装置Ａの送風効率を高めることが可能である。

本実施形態の送風装置Ａでは、インペラカバー４１は下カバー４２に固定される。固定方法としては、例えば、下カバー４２の外面に凸部を設け、インペラカバー４１に軸方向下方に延び、先端側の内面に径方向外側に凹んだ凹部を備えた梁部を設ける。そして、インペラカバー４１を下カバー４２に向けて軸方向に移動させたとき、梁部をたわませるとともに、インペラカバー４１の梁部の凹部に下カバー４２の凸部を挿入させて固定する。なお、固定方法は、これに限定されず、軸方向及び周方向の移動を抑制できる固定方法を広く採用することが可能である。周方向の位置決めが可能であるとともに、着脱が容易であることが好ましい。

下カバー４２は、断面円形で軸方向に延びる筒状である。下カバー４２は、モータハウジング３０の径方向外側に配置される。すなわち、下カバー４２はモータハウジング３０と、径方向に間隙をあけて配置される。下カバー４２とモータハウジング３０との間隙には、複数個の静翼３３が周方向に等間隔に並んで配置される。複数の静翼３３は、モータハウジング３０の径方向外面と接触する。

なお、静翼３３とモータハウジング３０とが接触するとは、異なる部材が接触する場合だけでなく、一体成形で形成される場合も含む。また、静翼が、前記モータハウジングの径方向外面において、周方向に等間隔に配置される。

モータ１０では、回転に伴って、コイル１３３及びその周囲から発熱する。その熱は、モータハウジング３０に伝達される。モータハウジング３０の外周面３００には、外側に突出した静翼３３が設けられて、静翼３３が流路６０の内部に配置される。そのため、静翼３３は、気流Ｓを整流するとともに、モータハウジング３０の熱を外部に逃がす放熱フィンとしての役割も果たす。これにより、コイル１３３及びその近傍で発生した熱による送風装置Ａを冷却する効率が高くなる。

なお、本実施形態の送風装置Ａでは、モータハウジング３０と下カバー４２とは、樹脂の一体成形で形成される。そして、下カバー４２の上端部には、モータハウジング３０のモータハウジング天板部３１の天板上面３１０の天板凹部３１３と径方向に重なる位置に、貫通部４２１を備える。貫通部４２１は、矩形の切欠きである。

下カバー４２は、上端と下端に開口を備える。下カバー４２の上端は、インペラカバー４１の下端と連結されている。インペラカバー４１の下端は、下カバー４２の内部に挿入される。そして、インペラカバー４１の内面は、下カバー４２の内面と滑らかに、例えば、微分可能に連続する。これにより、ブロアハウジング４０の内面を滑らかにして、気流Ｓの乱れを抑制する。

本実施形態の送風装置Ａでは、モータハウジング３０と下カバー４２とを一体成形体としているが、これに限定されない。例えば、モータハウジング３０と下カバー４２とが別部材として形成されてもよい。この場合、モータハウジング３０に取り付けられたモータ１０にインペラ２０を取り付けた状態で、インペラ２０の回転バランスを調整する。その後、下カバー４２を取り付けることができるため、下カバー４２の貫通部４２１を省略してもよい。また、下カバー４２がモータハウジング３０と別体として形成される場合には、インペラカバー４１と下カバー４２とが一体であってもよい。

＜７．インペラ下面とモータハウジング天板部との関係＞
図９は、モータハウジング及びインペラの周部の径方向に沿った断面（中心軸Ｃを含む断面）の拡大断面図である。モータハウジング３０に取り付けられたモータ１０のシャフト１１にインペラ２０を固定したとき、第１インペラ傾斜面２１５は第１天板傾斜面３１１と、第２インペラ傾斜面２１６は第２天板傾斜面３１２とそれぞれ軸方向に対向する。

モータハウジング３０の第１天板傾斜面３１１の径方向内側の端部は、インペラ２０の第１インペラ傾斜面２１５の径方向外縁よりも軸方向において上側に位置する。また、第２天板傾斜面３１２の径方向外縁はインペラ２０の第２インペラ傾斜面２１６の径方向内側の端部よりも軸方向において上側に位置する。すなわち、インペラ２０の第１インペラ傾斜面２１５及び第２インペラ傾斜面２１６とで構成される環状の凸部が、モータハウジング天板部３１の第１天板傾斜面３１１及び第２天板傾斜面３１２とで構成される環状の凹部の内部に配置される。

なお、本実施形態の送風装置Ａにおいて、第２天板傾斜面３１２と第２インペラ傾斜面２１６との隙間の距離Ｄ１は、径方向外端部と径方向内端部で同じである。なお、「同じ」とは、厳密に同じ場合に加えて、略同じ場合も含む。

第１インペラ傾斜面２１５と第１天板傾斜面３１１との隙間の距離Ｄ２は、第２インペラ傾斜面２１６と第２天板傾斜面３１２との隙間の距離Ｄ１よりも小さい。また、第１天板傾斜面３１１の周方向内側の端部は、第２天板傾斜面３１２の径方向外側の端部よりも軸方向に高い位置に配置される。なお、第１インペラ傾斜面２１５と第１天板傾斜面３１１との隙間の距離Ｄ２は、動翼２２の上端部２２ｕとインペラカバー４１１ｕとの隙間Ｄ１よりも大きくてもよい。

以上のように、回転体であるインペラ２０の下面に形成された凸部が、インペラ２０の下面と対向するモータハウジング天板部３１の天板上面３１０に形成された凹部の内部に隙間をあけて配置される。このとき、モータハウジング３０とインペラ２０との隙間の最小値は、モータハウジング３０とインペラカバー４１との隙間の最小値よりも小さい。

これにより、インペラ２０とモータハウジング天板部３１との間には、アキシャルラビリンスが形成される。すなわち、軸方向の間隙がせまいラビリンス機構が実現できる。アキシャルラビリンスが形成されることで、空気の流れが発生しにくくなる。これにより、インペラ２０で発生した気流Ｓがインペラ２０とモータハウジング３０との間に流入しにくくなり、送風効率を維持しやすくなる。また、インペラ２０とモータハウジング３０との間に流入した気流Ｓによる、インペラ２０への力が作用しにくくなるため、インペラ２０の回転が安定する。

＜８．天板凹部について＞
図１０は、インペラカバーを外した状態の送風装置の斜視図である。図１１は、図１０に示す送風装置の側面図である。図１０、図１１に示すように、モータハウジング天板部３１の天板上面３１０には、天板凹部３１３が設けられている。天板凹部３１３は、径方向に見たとき、底面を有する矩形状の凹溝である。

天板凹部３１３の周方向の長さｒ１は、インペラ２０の動翼２２の軸方向下端部の周方向の長さｒ２よりも短い。このように、天板凹部３１３の幅を狭くすることで、インペラ２０の回転によって発生する気流Ｓが乱れにくい。これにより、送風装置Ａの送風効率の低下を抑制できる。

＜８．１インペラのバランス調整について＞
図１２は、インペラのバランス調整を行っている状態の概略断面図である。図１２に示すように、工具ＴＬは、外部から下カバー４２の貫通部４２１を下カバー４２の内部に向かって貫通する。そして、貫通した工具ＴＬは、天板凹部３１３に挿入される。図１２に示すように、天板凹部３１３の底面は、第１天板傾斜面３１１及び第２天板傾斜面３１２よりも軸方向下側に位置している。そのため、天板凹部３１３に挿入された工具ＴＬは、インペラ２０のハブ部２１の下面よりも下方に位置する。

このように、インペラ２０のハブ部２１の下面を工具ＴＬで削ることで、ハブ部２１の肉が取り除かれた切欠き部２３が形成される。すなわち、ハブ部２１の下端部には、ハブ部２１の一部が取り除かれた切欠き部２３を備えている。切欠き部２３を形成することで、ハブ部２１の周方向の重量バランスを調整できる。これにより、インペラ２０の回転がアンバランスになるのを抑制することができる。また、インペラ２０は、樹脂で形成されているため、工具ＴＬで削りやすく、回転バランスの調整がやりやすい。

インペラ２０のハブ部２１の下面は、ハブ部２１において径方向の最も外側に位置する。ハブ部２１の下面の重量が変化すると、インペラ２０の回転（慣性力）が変化しやすい。そのため、ハブ部２１の下面を削って切欠き部２３を形成することで、少ない削り量でインペラ２０の回転バランスを最適化できる。

＜９．インペラとインペラカバーとの関係＞
図１３は、インペラの平面図である。図１３には、インペラカバー４１の内周面４１１において、動翼２２の軸方向上端部２２ｕとの隙間が最小となる部分を４１１ｕとして二点鎖線で示している。また、インペラカバー４１の内周面４１１において、動翼２２の軸方向下端部２２ｄとの隙間が最小となる部分を４１１ｄとして二点鎖線で示している。

通常、送風装置では、インペラ２０の動翼２２とインペラカバー４１の内周面４１１との隙間が小さい方が送風効率が高い。しかしながら、動翼２２と内周面４１１との隙間が適切でない場合は、送風効率が低下する可能性がある。よって、静翼２２と内周面４１１との隙間を適切にすることが好ましい。

インペラ２２が回転するとき、ハブ部２１および動翼２２には遠心力が作用する。そして、ハブ部２１は、軸方向の下側が上側に比べて大径になっている。そのため、インペラ２０の上側と下側とでは、径方向外縁における遠心力が異なる。そして、遠心力が異なることから、遠心力による変形量にも差が出る。動翼２２の径方向の外縁は、上側に比べて下側が中心軸Ｃよりも遠くにあるため、下側の遠心力が上側に比べて大きい。すなわち、インペラ２０の回転時において、動翼２２の径方向外側への変形量は、下側が上側に比べて大きい。

ハブ部２１は、上部に比べて下部が径方向外側に拡がっている。そのため、ハブ部２１の下部は上部に比べて変形量が大きい。そして、ハブ部２１は、下面に下面凹部２１１が設けられており、径方向の厚みが薄く、遠心力によって変形しやすい。ハブ部２１の下部は円錐状である。そのため、インペラ２０の回転によってハブ部２１の下部は、外側に変形するとともに、上側に変形する。そのため、動翼２２の下端部２２ｄは、径方向外側且つ上側に変形する。また、動翼２２の上端部２２ｕ側は、径方向外側且つ下側に変形する。

以上のことを総合すると、インペラ２０が回転しているとき、すなわち、送風装置Ａが送風動作を行っているとき、インペラ２０の動翼２２の周方向の変形量は、軸方向下端部２２ｄが軸方向上端部２２ｕよりも大きくなる。

また、インペラカバー４１の内周面４１１（図３参照）は、径方向下側に向かって外側に拡がる形状である。そのため、動翼２２の上端部２２ｕは、インペラカバー４１の内周面４１１に沿う方向（図３参照）に変形する。一方、動翼２２の下端部２２ｄは、インペラカバー４１の内周面４１１と交差する方向（図３参照）に変形する。そのため、インペラ２０の回転時の遠心力による変形によって、動翼２２と内周面４１１との隙間が狭くなりやすい。

送風装置Ａでは、静止時において、動翼２２の下端部２２ｄにおけるインペラカバー４１の内周面４１１ｄとの間隙の最小値ｔ１は、動翼２２の上端部２２ｕにおけるインペラカバー４１の内周面４１１ｕとの間隙の最小値ｔ２よりも大きい。すなわち、動翼２２の下端部２２ｄにおける動翼２２ｄとインペラカバー４１１ｄとの間隙の最小値ｔ１は、動翼２２の上端部２２ｕにおける動翼２２ｕとインペラカバー４１１ｕとの間隙の最小値ｔ２よりも大きい。このようにすることで、インペラ２０が高速回転した場合であっても、動翼２２とインペラカバー４１の内周面４１１との間隙を適切に保つことができる。これにより、安定かつ円滑にインペラ２０を回転させることが可能である。

＜１０．掃除機及び送風装置の動作＞
掃除機１００は、送風装置Ａを備える。上記構成の掃除機１００において、送風装置Ａのモータ１０が駆動されるとインペラ２０が中心軸Ｃを中心として回転方向Ｒに回転する。これにより、床面Ｆ上の塵埃等のゴミを含んだ空気が吸引ノズル１１０、吸引管１０７、吸気部１０３（いずれも図１参照）、集塵部及びフィルタを順に流通する。フィルタを通過した空気は、送風装置Ａの吸気口４３を介してブロアハウジング４０の内部に取り込まれる。この時、ベルマウス４３１により吸気口４３から吸入される空気の量を増やし、隣接する動翼２２間に円滑に導かれる。したがって、送風装置Ａの送風効率を向上させることができる。なお、掃除機１００は、送風装置Ａを備えるため、掃除機１００の駆動中に強い遠心力が発生した場合においても、掃除機１００の効率が低下することを抑制できる。

インペラカバー４１の内部に取り込まれた空気は隣接する動翼２２間を流通し、回転するインペラ２０により径方向外側で下方に向かって加速される。径方向外側で下方に向かって加速した空気はインペラ２０よりも下方に吹き出される。インペラ２０よりも下方に吹き出された空気はモータハウジング３０と下カバー４２との間隙の流路６０に流入する。流路６０内に流入した空気は周方向に隣接する静翼３３間を流通する。

静翼４０の下端を通過した気流Ｓは排気口６１を介してブロアハウジング４０の外部に排気される。ブロアハウジング４０の外部に排気された気流Ｓは掃除機１００の筐体１０２内の空気通路を流通し、排気部１０４（図１参照）から筐体１０２の外部に排気される。これにより、掃除機１００は床面Ｆ上を清掃することができる。

モータ１０では、コイル１３３への通電によって、コイル１３３及びステータコア１３１が発熱する。中間部材７０の第１接触部７１がコイル１３３と接触し、第２接触部７２が対向凹部３１７に挿入されて、第２接触部７２はモータハウジング天板部３１と接触する。これにより、中間部材７０は、コイル１３３およびステータコア１３１で発生した熱を、モータハウジング天板部３１に伝達させる。モータハウジング天板部３１は、モータハウジング筒部３２と一体に形成されているとともに、モータハウジング筒部３２の外面には、インペラ２０で発生した気流Ｓが流れる。また、気流Ｓが流れる流路６０の内部に、モータハウジング筒部３２の外面と一体に形成された複数個の静翼３３が設けられている。これにより、気流Ｓが接触する表面積が大きくなり、放熱効率が高くなる。これにより、中間部材７０を設けることで、モータ１０の温度を下げることができ、モータ１０の熱による効率低下を抑制できる。ひいては、送風装置Ａの送風効率の低下を抑制できる。

また、ハブ部２１の下面には環状のインペラ凸部１１ｐが設けられ、モータハウジング２１の上面には下側に窪む環状の溝部２１ｇが設けられる。溝部２１ｇにはインペラ凸部１１ｐの少なくとも一部が収容される。これにより、送風装置Ａの軸方向の大型化を抑制しながら、流路５を流通する気流のインペラ２０の内側（図３参照）への流入を防止できる。すなわち、ラビリンス効果が発揮される。したがって、送風装置Ａの送風効率を向上させることができる。

＜１１．第１変形例＞
図１４は、天板凹部の変形例を示す平面図である。図１４に示すように、天板凹部３１８は、天板凹部３１３と同じく天板上面３１０から下方に凹む。また、天板凹部３１８は、径方向内側から外側に延びる。そして、天板凹部３１８の径方向内側が、天板凹部３１８の径方向外側よりもインペラ２０の回転方向後方側に配置される。

インペラ２０が備える動翼２２は、斜流羽根である。そのため、インペラ２０が回転することで発生する気流は、インペラ２０の回転方向Ｒの成分、すなわち、周方向の成分を含む。図１４において気流は、インペラ２０の回転方向Ｒの後方側に向く成分を備えている。すなわち、気流は、軸方向下側に向いて流れているとともに、径方向外側及びインペラ２０の回転方向後側に向かって流れる。

そして、天板凹部３１８の径方向内側が径方向外側よりもインペラ２０の回転方向後方側に配置される。そのため、気流は天板凹部３１８の長尺方向と交差する方向に流れる。このような形状とすることで、気流が天板凹部３１８に流入しにくく、気流の乱れを抑制できる。

＜１２．第２変形例＞
図１５は、天板凹部の周方向の断面図である。送風装置Ａを軸方向上方から見たとき、気流は、天板凹部３１３及び天板凹部３１８と交差して流れる。このとき、天板凹部３１３及び天板凹部３１８の内部に気流が流れ込み、気流の乱れが発生しやすい。そこで、図１５に示す、天板凹部３１９は、天板凹部３１９のインペラ２０の回転方向の前方側の側面である凹部前方側面３１９０を備えている。そして、凹部前方側面３１９０が、上側に向かうにしたがってインペラ２０の回転方向前方側に拡がる前方側面拡大部３１９１を備えている。

凹部前方側面３１９０に前方側面拡大部３１９１を備えることで、インペラ２０の回転によって空気が天板凹部３１９に誘導された場合においても、前方側面拡大部３１９１に沿って滑らかに排気されるため、気流が径方向内側に入ることを抑制できる。また、天板凹部３１９やその周辺で乱流が発生することを抑制できるため、送風効率の低下を抑制できる。なお、図１５では、前方側面拡大部３１９１を上方に凸の曲面としているが、これに限定されない。例えば、平面であってもよいし、下に凹んだ曲面であってもよい。

＜１３．第３変形例＞
図１６は、モータハウジングの径方向に沿った断面（中心軸Ｃを含む断面）の拡大断面図である。図１６は、中心軸Ｃを基準として、径方向一方側のみを示している。上述したように、インペラが回転することで気流が発生したとき、モータハウジング天板部３１の天板上面３１０に天板凹部３１３があると、気流を乱す恐れがある。そこで、図１６に示すように、天板凹部３１３に挿入部材３４を挿入して、天板凹部３１３を埋めてもよい。天板部３１３を埋めることで、気流が天板部３１３に流入するのを抑制できるため、気流の乱れを抑制できる。挿入部材３４は、モータハウジング天板部３１の天板上面３１０と面一となる形状であることが好ましい。なお、挿入部材３４は、貫通部４２１から挿入可能な大きさである。なお、下カバー４２がモータハウジング３０と分離可能な構成の場合や、インペラカバー４１としたカバー４２とが分離可能な場合は、挿入部材３４の大きさは、貫通部４２１に限定されない。

また、貫通部４２１は、下カバー４２に設けられている。下カバー４２は、流路６０を構成しており、貫通部４２１から気流が漏れると、送風効率が低下する。そこで、貫通部４２１を蓋部４２２で閉塞することで、気流の流出を抑制する。これにより、送風効率の低下を抑制する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。

本発明によると、送風装置及びそれを備えた掃除機に利用することができる。

Ａ・・・送風装置、１０・・・モータ、１１・・・シャフト、１２・・・ロータ、１３・・・ステータ、１３１・・・ステータコア、１３２・・・インシュレータ、１３３・・・コイル、１３４・・・コアバック、１３５・・・ティース、２０・・・インペラ、２１・・・ハブ部、２１１・・・下面凹部、２１２・・・ボス部、２１３・・・孔部、２１４・・・外周面、２１５・・・第１インペラ傾斜面、２１６・・・第２インペラ傾斜面、２２・・・動翼、３０・・・モータハウジング、３１・・・モータハウジング天板部、３１１・・・第１天板傾斜面、３１２・・・第２天板傾斜面、３１３・・・天板凹部、３１４・・・天板対向部、３１５・・・中央凹部、３１６・・・貫通孔、３１７・・・対向凹部、３１８・・・天板凹部、３１９・・・天板凹部、３１９０・・・凹部前方側面、３１９１・・・前方側面拡大部、３２・・・モータハウジング筒部、３２１・・・軸方向接触部、３３・・・静翼、４０・・・ブロアハウジング、４１・・・インペラカバー、４２・・・下カバー、４２１・・・貫通部、４３・・・吸気口、４３１・・・ベルマウス、５０・・・カバー部材、６０・・・流路、６１・・・排気口、７０・・・中間部材（熱伝導部材）、７１・・・第１接触部、７２・・・第２接触部、Ｂｄ・・・基板、１００・・・掃除機、１０２・・・筐体、１０３・・・吸気部、１０４・・・排気部、１０５・・・把持部、１０６・・・操作部、１０６ａ・・・ボタン、１０７・・・吸引管、１１０・・・吸引ノズル、Ｃ・・・中心軸、Ｂｒ１・・・上軸受、Ｂｒ２・・・下軸受

Claims (7)

1. 上下に延びる中心軸周りに回転可能な斜流インペラと、
   前記斜流インペラを回転させるモータと、
   前記斜流インペラの径方向外側を囲むインペラカバーと、
   を備え、
   前記斜流インペラは、
   軸方向下側に向かうにつれて径方向外側に拡がるハブ部と、
   前記ハブ部の外面において周方向に並んで配置される複数の動翼と、
   を備え、
   前記動翼の下端部における前記動翼と前記インペラカバーとの間隙の最小値は、前記動翼の上端部における前記動翼と前記インペラカバーとの間隙の最小値よりも大きい、送風装置。
2. 前記ハブ部は、下面に、軸方向に窪む下面凹部を備える請求項１に記載の送風装置。
3. 前記モータは、前記斜流インペラの下側に配置され、
   前記モータの径方向外側を囲むモータハウジングが配置され、
   前記モータハウジングと前記インペラとの隙間の最小値は、前記モータハウジングと前記インペラカバーとの隙間の最小値よりも小さい、請求項１又は請求項２に記載の送風装置。
4. 前記モータは、前記中心軸に沿って延びるシャフトと、
   前記シャフトに固定され、前記シャフトとともに回転するロータと、
   前記シャフトを回転可能に支持する上軸受と、
   前記上軸受よりも下側に配置され、前記シャフトを回転可能に支持する下軸受と、を有し、
   前記上軸受の少なくとも一部は、前記下面凹部内に配置される、請求項３に記載の送風装置。
5. 前記ハブ部の下端部は、前記ハブ部の一部が取り除かれた切欠き部を備えている、請求項１から請求項４のいずれかに記載の送風装置。
6. 前記斜流インペラは、樹脂で形成されている、請求項１から請求項４のいずれかに記載の送風装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の送風装置を備えた掃除機。

Images