JP2020007951A - 電動送風機及びそれを備えた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量で広い風量範囲で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、一端が開口し前記電動機を収容するハウジングと、前記回転子に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された回転翼と、該回転翼の前記電動機側に配置された仕切板と、前記ハウジングの開口側に設けられ、前記回転翼の外周部に半径方向に複数列のディフューザ翼と、前記ディフューザ翼を覆うファンケーシングとを備え、前記回転翼側の前記ディフューザ翼の翼弦長が、後段の翼弦長よりも略同一以上であり、回転翼に二番目に近い後段のディフューザ翼（二列目）の前縁半径位置は回転翼に近いディフューザ翼のハブ面の外周端より大きいこと。【選択図】図３

Description

本発明は、電動送風機及びそれを備えた電気掃除機に関する。

従来の送風機としては、特許第３３５６５１０号公報（特許文献１）に開示されている。

この特許文献１には、「遠心又は斜流形ポンプの羽根車の外周の流体流れ場に羽根を配置した構成の遠心又は斜流形ポンプの羽根付きディフューザにおいて、前記ディフューザの羽根を周方向に同じ枚数で且つ半径方向に第１と第２の２列に分けて配列すると共に、第１列目の羽根と第２列目の羽根の弦が互いに平行±７.５°になるように配設し、
前記第１列目の羽根の後縁と第２列目の羽根の前縁を半径方向に間隔ΔＲ＝０.０５Ｌ乃至０.４Ｌだけ離して配設したことを特徴とする遠心又は斜流形ポンプの羽根付きディフューザ。但し、Ｌは第１列目の羽根の弦の長さである。」と記載されている。

特許第３３５６５１０号公報

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。
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、ディフューザ翼により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静圧が上昇する。

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。そのため、電気掃除機の吸引力は設計点風量で高いが、非設計点風量では低下する課題があった。

コードレススティック型もしくは自律走行型のような電池（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、フィルタの目詰り時に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。さらに、コードレススティック型もしくは電池（２次電池）で駆動する掃除機は、小型で軽量であることが求められ、掃除機に搭載される電動送風機は広い風量範囲で吸引力が強いこと、小型であることの両立が求められる。

特許文献１は、「遠心又は斜流形の液体ポンプ、気体ブロワ、圧縮機等（本明細書においてはこれらを総称して「ポンプ」と称する）の、羽根付きディフューザに関するものである。」と記載されており、特許文献１には羽根付きディフューザを搭載した遠心圧縮機が記載されている。遠心圧縮機は羽根車（インペラ）から流出される流体の運動エネルギーを効率よく、静圧に変換するために羽根車の外周部にディフューザ翼が半径方向に二列設置され、ディフューザ翼の外径より大きい位置に、羽根なしディフューザと径方向流れを軸方向流れに転向する戻り流路が設置されている。なお、特許文献１の遠心圧縮機には遠心羽根車に近いディフューザ翼が、他のディフューザ翼よりも小さいことが示されている。特許文献１の遠心圧縮機は、ディフューザ翼の外周部に羽根無しディフューザが形成され、さらに外周部に戻り流路（ケーシングにより軸方向に曲げられる流路）が存在しており、掃除機に搭載される電動送風機に特許文献１の技術を適用する際には送風機が大きくなり、製品が大きくなってしまう課題があった。また、ディフューザとケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合は送風機効率が低下する可能性がある。

本発明の目的は、上記課題を解決するものであって、ディフューザ翼とケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合においても、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た小型の電気掃除機を提供することにある。

上記課題を解決するために、上記の目的を達成するため、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本発明は上記課題を解決する手段を多数含んでいるが、その一例を挙げるならば、回転子及び固定子を備えた電動機と、一端が開口し電動機を収容するハウジングと、回転子に設けられた回転軸と、回転軸に固定された回転翼と、回転翼の電動機側に配置された仕切板と、回転翼の外周側にディフューザ翼が半径方向に複数形成されたディフューザと、インペラとディフューザを覆うファンケーシングとを備え、回転翼の外径に近いディフューザ翼の翼弦長は、他の外周部に設置されたディフューザ翼の翼弦長に比べて、略同一以上であり、回転翼に二番目に近い後段のディフューザ翼（二列目）の前縁半径位置は回転翼に近いディフューザ翼のハブ面の外周端より大きいことにより達成される。

本発明によれば、ディフューザ翼とケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合においても、二列目のディフューザ翼による旋回成分速度の減速と、軸方向流れの促進により、広い風量域において高効率な小型軽量の電動送風機を提供すると共に、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を提供することが出来る。

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。

本発明の第１の実施形態における電動送風機の外観図である。 電動送風機の縦断面図である。 本発明の第１の実施形態における遠心羽根車の斜視図である。 遠心羽根車の縦断面図である。 発明の第１の実施形態における送風機部を示す図で、図１（ａ）の電動送風機のＡ−Ａ線での断面図である。 発明の第１の実施形態における送風機のディフューザ部を示す図である。 発明の第１の実施形態における送風機のファンケーシングを示す図である。 図１（ｂ）のディフューザおよび仕切板に注目した拡大図である。 本発明の実施形態における送風機と、ディフューザ翼２３のみの送風機を個々に電動機と組み合わせて実験した電動送風機効率の比較図である。 発明の第２の実施形態における送風機のファンケーシング部を示す図である。 本発明の実施形態における電動送風機を適用した電気掃除機の斜視図である。 図９の電気掃除機における掃除機本体の断面図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照し説明する。

図９及び図１０により、本発明の一実施例に係る電気掃除機３００について説明する。図９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９に示すように、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１）を収納する掃除機本体、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を充電する充電台である。

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。

次に、図１０に示す電気掃除機における掃除機本体１００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。

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９）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。なお、図９、図１０には吸口開口１１１と接続部１０６が取り外し可能なコードレス掃除機を示しているが、電池を搭載していない電源コード付きの掃除機でも良い。

次に、図１（ａ）に示す電動送風機の外観図と、図１（ｂ）に示す電動送風機の縦断面図を参照して電動送風機２００について説明する。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、該遠心羽根車１の外周部に半径方向に二列のディフューザ翼２３、２４が配置され、ディフューザ翼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はファンケーシング３の内面と仕切板２の外周端２ａで電動機部２０２に空気を流入させる円環流路２５が形成されている。ファンケーシング３の上面には空気吸込口４が設けられている。遠心羽根車１は熱可塑性樹脂製で、回転軸５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５に圧入固定しているが、回転軸５の端部にねじを設け、遠心羽根車１を固定ナットを用い固定しても良い。

電動機部２０２は、ハウジング６内に収納される回転軸５に固定されているロータコア７、及びハウジング６に固定されているステータコア８から構成される。ステータコア８の周りには、ステータ巻線９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１０９に電気的に接続される。

ロータコア７は、回転軸５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。ロータコア７は回転軸５に一体成形されている。

なお、本実施例ではロータコア７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。

遠心羽根車１とロータコア７の間には軸受１０、１１を備え、回転軸５を回転自在に支持している。軸受１０と軸受１１の間には、圧縮された状態でばね１２が配置され、軸受１０、軸受１１に予圧を付与している。軸受１０、１１と、ばね１２は軸受カバー１３に内包されている。ハウジング６は合成樹脂製であり、軸受カバー１３を固定する支持部１４を有している。軸受カバー１３の外周には軸受１０、１１の冷却用のヒートシンクである回転軸方向に長い複数の冷却フィン１３ａが設けられている。軸受カバー１３は非磁性金属材料製で、樹脂製ハウジング６とインサート成形によって一体化される。

樹脂製ハウジング６の支持部１４の端部には回転軸方向に延在するねじ穴１５が形成されている。ねじ穴１５には固定ねじ１６が螺合可能で、固定ねじ１６の螺合によって仕切板２が樹脂製ハウジング６に固定設置されている。
ファンケーシング３の内面３ａと仕切板２の外周端２ａとの間で、円環流路２５を形成している。仕切板２にはディフューザ翼２３が回転軸５を中心とし周方向に複数枚設置されている。また、ディフューザ翼２３の外周部に、後段のディフューザ翼２４が回転軸５を中心とし周方向に複数枚設置されている。二列目のディフューザ翼２４の前縁２４ａの半径方向位置は、回転翼に近いディフューザ翼のハブ面の外周端（仕切板２の外周端）２ａより大きく、ディフューザ翼２４は仕切板２の外周端２ａから円環流路に突出している。また、ディフューザ翼２４の後縁２４ｂはファンケーシングの内面３ａと一体化され，樹脂成型されている。

なお、ファンケーシング３の内面３ａと仕切板２の外周端２ａとの間で形成される円環流路の面積は、遠心羽根車１の出口面積よりも大きくなるように設定している。これにより、円環流路部での流速の増加、円環流路部での損失が増加するのを抑制している。また、仕切板２のディフューザ翼２３は、設計点において、遠心羽根車１から流出した流れと翼入口角度を略一致させており、ディフューザ翼２３により、流れの回転方向速度成分を減少させることで、ディフューザ効果を高め、送風機効率を向上している。また、ディフューザ翼２３の外周に設置されたディフューザ翼２４は、ディフューザ翼２３から流出された流れの回転方向速度成分を更に減少させ、仕切板外周端より二列目のディフューザ翼前縁を大きくすることで、軸方向へ流れを転向できることで、円環流路や電動機内部で生じる圧力損失の抑制が可能で、更なる送風機効率の向上が可能である。

また、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。

ハウジング６には、ハウジング６内に空気が流れ込むように開口１７と、電動送風機２００の外部に空気を排出する排気口１８が設けられている。ハウジング６の端部に配置されるステータコア８は、固定ねじ１９によってハウジング６に固定されている。

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４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から流出された空気流は、ディフューザ翼２３とディフューザ翼２４を通る際に、翼に沿って流れて流れの回転方向速度成分が減少される。さらに、ディフューザ翼２４を通る流れは、軸方向に流れが転向され、ファンケーシング３の内面と仕切板２の外周端２ａで形成される円環流路２５から電動機部２０２に流入する。

電動機部２０２に流入した空気は、ハウジング６の開口１７からハウジング６内部に流入する。この流入空気により軸受カバー１３の冷却フィン１３ａが冷却され、軸受カバー１３を介して軸受１０、１１が冷却される。また、ロータコア７、ステータコア８、ステータ巻線９を冷却して外部へ排出される。これによって、ハウジング６内の各部が冷却される。ハウジング６に流入した空気流の一部は、ハウジング６の排気口１８から外部へ排出される。

ファンケーシング３の端部には突起２０が設けられ、ファンケーシング３をハウジング６に固定する取付穴２１が設けられている。ハウジング６の送風機部２０１側の端部には爪状突起２２が設けられ、ファンケーシング３の取付穴２１と嵌合接続される。

次に、本実施の形態例の送風機部２０１を図２から図３を用い説明する。図２（ａ）は本発明による一実施例の遠心羽根車の斜視図で、（ｂ）は遠心羽根車の断面図、図３は本発明の一実施例における送風機部であり、図１（ａ）の電動送風機のＡ−Ａ線での断面図である。

先ず図２（ａ）、図２（ｂ）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３３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３３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。

シュラウド板３３の流路面には、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。凹状溝２９には貫通穴３０が設けられている。ハブ板２６の中央には、回転軸５が挿入されて固定される凸形状のボス３１が形成されている。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３１は軸方向から径方向に向かうようにボス曲面３１ａが形成されている。羽根２７の上面には突起状の爪３２と溶着用の溶着リブが形成されている。羽根２７の突起状の爪３２とシュラウド板３３の貫通穴３０、及びシュラウド板３３の凹状溝２９と羽根２７を係合させ、爪３２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。

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３３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。本実施例ではシュラウド板３３と羽根２７の位置を決めるためにシュラウド板３３に貫通穴３０を設けているが、これに囚われることがなく、貫通していない凹部形状としても良く、羽根２７の爪３２と嵌合させシュラウド板３３と羽根２７の位置決めができれば、どのような形状でも良い。 また、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。なお、図２はシュラウド板３３を設けたクローズド型遠心羽根車を示すが、シュラウド板３３を持たないオープン型遠心羽根車やシュラウド板の有無に関わらずボス曲面３１ａが羽根車外周部にかけ軸方向に傾斜した斜流羽根車でもよい。

次に図１、図３〜６を用い、本発明に係る一実施例の送風機２０１について説明する。本発明に係る一実施例における送風機２０１は、回転翼である遠心羽根車１の外周部に周方向等間隔で配置されたディフューザ翼２３が１５枚設置されている。ディフューザ翼２３の軸方向の形状は仕切板２からファンケーシングに向け形成され、仕切板２と一体で成型されている（図４）。ディフューザ翼２３の外周部には、ディフューザ翼２４がディフューザ翼２３と同一枚数で設置されている。図５はファンケーシング３を電動機側から見た斜視図である。図６は図２のＡ部を拡大した図である。

ディフューザ翼２４の高さ方向の形状は、ファンケーシング３の吸込開口２８側から仕切板２に向け形成され、ディフューザ翼２４はファンケーシング３と一体で成形されている。また、ファンケーシング３と仕切板２とを組み合わせた状態で、ディフューザ翼２４の前縁２４ａの半径方向位置は仕切板２の外周端２ａより外周に位置している。すなわち、ディフューザ翼２４は仕切板２の外周端２ａより半径方向外側に位置する。

ディフューザ翼２４の後縁２４ｂはファンケーシング３の内面３ａと一体になっており、ディフューザ翼２４の後縁２４ｂとファンケーシング内面３ａが接触する角の回転方向後退側２４ｃにフィレット（コーナーＲ）を設置している。後退側２４ｃのフィレットを設置することで、ディフューザ翼２４の後縁側の流れの回転方向速度成分を減少するようにせき止め、フィレットの成型時の抜き勾配を利用し軸方向流れを促進し、戻り流路および電動機部で生じる流れの損失を抑制している。また、後退側２４ｃのフィレットを大きくすることで、成型時のヒケ防止が可能である。

ここで、ディフューザ翼の軸方向位置関係について説明する。

ディフューザの入口高さｂ_３（仕切板２のファンケーシング側かつディフューザ翼前縁のハブ板とファンケーシング３ｂの軸方向寸法）は、回転翼の最外径における流路高さ（出口高さｂ_２）との比ｂ_３／ｂ_２が略１．０〜１．２となるようにし、ディフューザ仕切板と回転翼ハブ板の軸方向位置を略一致させている。これにより、ディフューザ入口部での流れの減速を高めて高効率化と共に、量産時に生じやすい回転翼軸方向位置による性能バラツキを低減している。また、ディフューザ入口径Ｄ_３は回転翼最外径Ｄ_２との比Ｄ_３／Ｄ_２を約１．１とし、高効率化と低騒音化の両立を図っている。

ディフューザ翼２４の前縁の軸方向端部２４ｄは、仕切板２のハブ面を構成する外周端２ｂより吸込側乃至略同一の軸方向位置にあり、ディフューザ翼２４の後縁の軸方向端部２４ｅは、仕切板２のハブ面を構成する外周端２ｂより電動機側に位置する。この構成により、ファンケーシングに衝突する流れを案内し軸方向に効率よく転向させ、戻り流路および電動機部で生じる流れの損失を抑制している。

ここで、ディフューザ翼形状について説明する。ディフューザ翼２３の翼弦長（ディフューザ翼２３の前縁２３ａから後縁２３ｂを結ぶ長さ）は、ディフューザ翼２４の翼弦長（ディフューザ翼２４の前縁２４ａから後縁２４ｂを結ぶ長さ）に比べて長く、遠心羽根車に近いディフューザ翼２３で流れの転向を大きくしている。また、ディフューザ翼２３と、後段のディフューザ翼２４の周方向位置は、ディフューザ翼２３の後縁２３ｂと回転軸中心５ａを結ぶ線と、ディフューザ翼２４の前縁２４ａと回転軸中心５ａを結ぶ線とでなす角θがディフューザ翼の周方向取付間隔（３６０゜を翼枚数で除した値）の約９％となるようにし、かつ後段のディフューザ翼２４の前縁２４ａがディフューザ翼２３の後縁２３ｂに比べて反回転方向に位置するように設置している。また、ディフューザ翼２４の翼弦は、ディフューザ翼２３の翼弦と略並行である。

また、ディフューザ翼２３は、翼弦長Ｃ（ディフューザ翼２３の前縁２３ａから後縁２３ｂを結ぶ長さ）と翼取付間隔の円周方向に沿った距離で割ったソリディティが約１となる翼形状を持つ。なお，ソリディティは約１〜１．３でもよく，ソリディティが１以上であれば隣接翼によりスロート部３４が形成され、スロート部３４は隣接翼の翼弦長の中央より後縁２３ｂ側で形成する特徴を持ち、高効率化が可能である。

また、ディフューザ翼の最大厚さｔをディフューザ翼弦長Ｃで割った最大厚さ比は８〜２５％の間とし、ディフューザ翼２３とディフューザ翼２４で同一の値としている（ディフューザ翼の後縁２４ｂとファンケーシング内面３ａからなるコーナーＲからなる板厚は除く）。すなわち、遠心羽根車に近いディフューザ翼２３の最大翼厚さは、後段のディフューザ翼２４に比べて厚くしている。これにより、設計点風量に比べて低風量側の運転条件で生じやすい旋回失速などの不安定現象時で運転する場合でも、繰り返し応力による翼の破損の防止が可能である。

また、翼最大厚さを０．７ｍｍ以上確保し成型時のヒケの防止及び量産時の性能バラツキ低減を図っている。なお、ディフューザ翼２３およびディフューザ翼２４の最小厚みは翼弦長の４％以上とし、成型時の樹脂の欠けを防止している。

図４〜６を用いて説明したディフューザ翼２３は仕切板２と、ディフューザ翼２４はファンケーシングと一体で形成され、遠心羽根車に近いディフューザ翼２３と後段のディフューザ翼２４は異なる部位で形成されている。また、ファンケーシング３とディフューザ翼２３の接触面３ｂに、シール材や異なる柔らかい材質（例えば、合成ゴム）を用いて接触させることで、ディフューザ翼間の漏れ流れの抑制が可能となり、高効率化が可能である。なお、ディフューザ翼間の漏れ流れ抑制のためには、ディフューザ翼２３の翼端部がファンケーシング３の接触面３ｂに面で接触するか，食い込む構成が望ましい。

また、ディフューザ翼２３および２４の翼枚数と、ファンケーシング３の端部の突起２０および、ファンケーシング３をハウジング６に固定する取付穴２１の個数は、互いの最大公約数で構成され、ディフューザ翼２３および２４の周方向位置が所定の位置になるようにし、組立時の周方向位置の間違いが生じないように量産性の向上を図っている。
また、本実施例のディフューザ翼枚数は１５枚を示しているが、１３〜１９枚でもよい。なお、ディフューザ翼枚数が多い場合は、遠心羽根車に近いディフューザ翼２３と後段のディフューザ翼２４の羽根長さや最大厚さは略同じでもよい。

ここで、図７にディフューザ翼２３とディフューザ翼２４を備えた本実施例の送風機と、ディフューザ翼２３のみの送風機を、個々に電動機と組み合わせて実験した電動送風機効率の比較を示す。なお、図７は横軸に設計点風量を１とした無次元風量を、縦軸に電動送風機効率の実験結果を示す。ここで、図７の電動送風機効率の定義は吸込体積流量と圧縮性係数と送風機圧力との積を，電動送風機の入力で除したものである。図７から実施例のディフューザ翼を搭載した送風機は、ディフューザ翼２３のみの送風機に比べて無次元風量１（設計点風量）での効率向上と、無次元風量より大風量側において、送風機効率が向上できることがわかる。すなわち、後段に設置したディフューザ翼２４を搭載することで、広い運転範囲で効率を高く維持できることがわかる。

以上説明した本実施の形態例の電動送風機２００によれば、ディフューザ翼とファンケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合においても、回転翼とディフューザを覆うファンケーシングとを備え、回転翼の外径に近いディフューザ翼の翼弦長は、他の外周部に設置されたディフューザ翼の翼弦長に比べて、略同一以上であり、二列目のディフューザ翼の前縁の半径方向位置は、回転翼に近いディフューザ翼のハブ面の外周端より大きいことにより、ディフューザ翼２３から流出された流れの回転方向速度成分を更に減少させて、ディフューザ効果と軸方向流れの促進により、円環流路や電動機内部で生じる圧力損失を抑制し、送風機効率の向上に寄与でき、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。

次に第２の実施形態例について、図８を用い説明する。図８は本発明の第２の実施形態例における送風機のファンケーシング３を電動機側から見た斜視図である。上記第１の実施形態例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用い、その説明を省略する。

本実施の形態例では、ディフューザ翼２３とディフューザ翼２４をファンケーシング３と一体で樹脂成型されている。ディフューザ翼２４の高さ方向の形状は、ファンケーシング３の吸込開口２８側から仕切板２に向け形成されている。また、ディフューザ翼２４は仕切板２の外周端２ａから円環流路に突出し、ディフューザ翼２４の後縁２４ｂは、ファンケーシング３一体で成型されている。

ディフューザ翼２３とディフューザ翼２４をファンケーシング３と一体で成型する場合は、遠心羽根車１に近いディフューザ翼２３の後縁２３ｂと、後段のディフューザ翼２４の前縁２４ａの最短隙間を１ｍｍ以上とすることで、樹脂成型時の翼形状の欠けや型への樹脂残りを緩和することができる。

また、ディフューザ翼２３および２４をファンケーシング３と一体成型する場合は、仕切板２とディフューザ翼２３の接触面（仕切板ハブ面）に、シール材や異なる柔らかい材質（例えば、合成ゴム）を用いて接触させることで、ディフューザ翼間の漏れ流れの抑制が可能となり、高効率化が可能である。

以上説明した本実施の形態例の電動送風機２００によれば、ディフューザ翼とファンケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合においても、回転翼とディフューザを覆うファンケーシングとを備え、回転翼の外径に近いディフューザ翼の翼弦長は、他の外周部に設置されたディフューザ翼の翼弦長に比べて、略同一以上であり、二列目のディフューザ翼の前縁の半径方向位置を、回転翼に近いディフューザ翼のハブ面の外周端より大きくすることにより、ディフューザ翼２３から流出された流れの回転方向速度成分を更に減少させ、ディフューザ効果と軸方向流れの促進により、円環流路や電動機内部で生じる圧力損失を抑制し、送風機効率の向上に寄与でき、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。

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。

１ 遠心羽根車
２ 仕切板
２ａ 仕切板の外周端
２ｂ 仕切板のハブ面の外周端
３ ファンケーシング
３ａ ファンケーシングの内面
３ｂ ファンケーシングの内面でディフューザ翼が接触する面
４ 空気吸込口
５ 回転軸
５ａ 回転軸中心
６ ハウジング
７ ロータコア
８ ステータコア
９ ステータ巻線
１０ 軸受
１１ 軸受
１２ ばね
１３ 軸受カバー
１３ａ 冷却フィン
１４ 支持部
１５ ねじ穴
１６ ねじ
１７ 開口
１８ 排気口
１９ ステータコア固定ねじ
２０ 突起
２１ 取付穴
２２ 爪状突起
２３ 遠心羽根車側のディフューザ翼
２３ａ 遠心羽根車側のディフューザ翼の前縁
２３ｂ 遠心羽根車側のディフューザ翼の後縁
２３ｃ 遠心羽根車側のディフューザ翼と仕切板が接触する面
２４ 後段のディフューザ翼
２４ａ 後段のディフューザ翼の前縁
２４ｂ 後段のディフューザ翼の後縁
２４ｃ 後段のディフューザ翼とファンケーシングが接触する角のフィレット（回転方向後退側）
２４ｄ 後段のディフューザ翼の前縁の軸方向端部
２４ｅ 後段のディフューザ翼の後縁の軸方向端部
２５ 円環流路
２６ ハブ板
２６ａ 凸部
２７ 羽根
２８ 吸込開口
２９ 凹状溝
３０ 貫通穴
３１ ボス
３１ａ ボス曲面
３２ 爪
３３ シュラウド板
３４ スロート部
１００ 電気掃除機本体
２００ 電動送風機
２０１ 送風機部
２０２ 電動機部

Claims (6)

1. 回転子及び固定子を備えた電動機と、一端が開口し前記電動機を収容するハウジングと、前記回転子に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された回転翼と、該回転翼の前記電動機側に配置された仕切板と、前記ハウジングの開口側に設けられ、前記回転翼の外周部に半径方向に複数列のディフューザ翼と、前記ディフューザ翼を覆うファンケーシングとを備え、前記回転翼側の前記ディフューザ翼の翼弦長が、後段ディフューザ翼の翼弦長よりも略同一以上であり、二列目のディフューザの前縁半径位置が回転翼に近いディフューザ翼のハブ面の外周端より大きいことを特徴とする、電動送風機及びこの電動送風機を備えた電気掃除機。
2. 回転子及び固定子を備えた電動機と、一端が開口し前記電動機を収容するハウジングと、前記回転子に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された回転翼と、該回転翼の前記電動機側に配置された仕切板と、前記ハウジングの開口側に設けられ、前記回転翼の外周部に半径方向に複数列のディフューザ翼と、前記ディフューザ翼を覆うファンケーシングとを備え、前記回転翼側の前記ディフューザ翼の翼最大厚さが、後段の最大厚さよりも略同一以上であり、二列目のディフューザの前縁半径位置が回転翼に近いディフューザ翼のハブ面の外周端より大きいことを特徴とする、電動送風機及びこの電動送風機を備えた電気掃除機。
3. 前記ディフューザ翼のうち、後段のディフューザ翼乃至全ディフューザ翼がファンケーシングと一体で樹脂成型されてい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及びこの電動送風機を備えた電気掃除機。
4. 前記ディフューザ翼のうち、二列目のディフューザ翼の前縁軸方向端部が前記仕切板のハブ面の外周端より吸込側に位置し、二列目のディフューザ翼の後縁軸方向端部が前記仕切板のハブ面の外周端より電動機側に位置す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及びこの電動送風機を備えた電気掃除機。
5. 前記ディフューザ翼のうち、回転翼側のディフューザ翼の翼端がシール材や異なる柔らかい材質と接触していることを特徴とする、請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動送風機及びこの電動送風機を備えた電気掃除機。
6. 前記ディフューザ翼のうち、後段のディフューザ翼とファンケーシング内面が接触する角の回転方向後退側にフィレットを設置したことを特徴とする、請求項１乃至５の何れか１項に記載の電動送風機及びこの電動送風機を備えた電気掃除機。

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