JP2018105268A - 送風装置及びそれを備えた掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】送風効率を向上できる送風装置及びそれを備えた掃除機を提供する。【解決手段】インペラ１０とモータを収納するモータハウジング２１とを収納してモータハウジングとの隙間に流路を構成するファンケーシング２とを備え、ファンケーシングの上部は、インペラの上方を覆い、かつ上下方向に開口する吸気口３を備え、ファンケーシングの下部には、流路を介して吸気口に連通する排気口４が設けられ、インペラは下方に向かうにつれて径が拡がるベース部１１と、ベース部の外周面に周方向に並設された複数の羽根１２とを有し、ベース部の下面には環状のインペラ凸部１１ｐが設けられ、モータハウジングの上面には下側に窪む環状の溝部２１ｇが設けられ、溝部には凸部の少なくとも一部が収容される。【選択図】図４

Description

本発明は、送風装置及びそれ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気掃除機に搭載され、上下に延びる中心軸周りに回転するインペラと、インペラの上方に配置された電動機とを有する。インペラは曲面で構成された複数のブレードを有し、上方に吸気口を開口するファンケース内に収納される。電動機は円筒状のブラケットを有し、ブラケット内には回転子及び固定子が収納される。回転子はインペラの回転軸に連結される。ブラケットの上面の外周部には連通口が設けられる。ブラケットの下面には排気口が設けられる。

また、ファンケースの下方には、インペラの下端部とブラケットの連通口とを連結する空気通路を有するエアガイドが設けられる。回転子とインペラの回転軸との連結箇所の近傍において、ブラケットの上面とインペラとの間には空間が設けられる。

上記構成の電動送風機において、回転子が回転すると吸気口を介してファンケース内に空気が流入する。ファンケース内に流入した空気は隣り合うブレード間に流入し、ブレードに沿って径方向外側に向かって加速する。径方向外側に向かって加速した空気はインペラの径方向外方で下方に吹き出され、空気通路を流通する。空気通路を流通した気流は、連通口を介してブラケット内に流入し、排気口から電動機の外部に排気される。

特開２００５−３０７９８５号公報

しかしながら、上記特許文献に記載の送風装置によると、インペラの回転時に気流の一部が上記空間に進入する。このため、送風装置の送風効率が悪い問題があった。

本発明は、送風効率を向上できる送風装置及びそれを備えた掃除機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、送風装置であって、上下に延びる中心軸周りに回転するインペラと、前記インペラの下方に配置されて前記インペラを回転させるモータと、前記モータを収納するモータハウジングと、前記インペラと前記モータハウジングとを収納して前記モータハウジングとの隙間に流路を構成するファンケーシングと、を備え、前記ファンケーシングの上部は、前記インペラの上方を覆い、かつ上下方向に開口する吸気口を備え、前記ファンケーシングの下部には、前記流路を介して前記吸気口に連通する排気口が設けられ、前記インペラは、下方に向かうにつれて径が拡がるベース部と、前記ベース部の外周面に周方向に並設された複数の羽根とを有し、前記ベース部の下面には環状のインペラ凸部が設けられ、前記モータハウジングの上面には下側に窪む環状の溝部が設けられ、前記溝部には前記凸部の少なくとも一部が収容される。

例示的な本発明によれば、送風効率を向上できる送風装置及びそれを備えた掃除機を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る送風装置を備えた掃除機の斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係る送風装置の斜視図である。 図３は、本発明の実施形態に係る送風装置の内部の正面図である。 図４は、本発明の実施形態に係る送風装置の側面断面図である。 図５は、本発明の実施形態に係る送風装置の流入口よりも上方を通る水平断面で切断して上方から見た斜視図である。 図６は、本発明の実施形態に係る送風装置の平面断面図である。 図７は、本発明の実施形態に係る送風装置のインペラの斜視図である。 図８は、本発明の実施形態に係る送風装置のインペラの平面図である。 図９は、本発明の実施形態に係る送風装置のインペラの下端部を通る平面断面図である。 図１０は、本発明の実施形態に係る送風装置のインペラの上端部の周方向に沿ってベース部の外周面に垂直な断面で切断した断面図である。 図１１は、本発明の実施形態に係る送風装置のインペラの下端部の周方向に沿ってベース部の外周面に垂直な断面で切断した断面図である。 図１２は、本発明の実施形態の送風装置の羽根と静翼との関係を説明するための側面断面図である。 図１３は、本発明の実施形態に係る送風装置の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（中心軸を含む断面）の拡大断面図である。 図１４は、本発明の実施形態の第１変形例に係る送風装置の静翼を拡大した拡大平面断面図である。 図１５は、本発明の実施形態の第２変形例に係る送風装置の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（中心軸を含む断面）の拡大断面図である。 図１６は、本発明の実施形態の第２変形例に係る送風装置のモータハウジングの上部の周部の拡大側面断面図である。 図１７は、本発明の実施形態の第３変形例に係る送風装置の流入口近傍の拡大平面断面図である。

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１において、送風装置１の中心軸Ｃと平行な方向を「軸方向」、送風装置１の中心軸Ｃに直交する方向を「径方向」、送風装置１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１０についても、送風装置１内に組み込まれた状態において送風装置１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１において、軸方向を上下方向とし、インペラ１０に対してファンケーシング２の吸気口３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、実際の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１０を回転させた際に吸気口３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、実際の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１を駆動させた際に吸気口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は本実施形態に係る掃除機の斜視図を示す。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口１０３及び排気口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に設けた電源コンセント（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内には吸気口１０３と排気口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１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１の駆動開始、駆動停止、及び回転数の変更等が指示される。吸気口１０３には棒状の吸引管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１の斜視図である。図３は送風装置１の内部の正面図である。送風装置１は掃除機１００に搭載されて空気を吸引する。

送風装置１は水平断面円形の筒状のファンケーシング２を有し、ファンケーシング２はインペラ１０及びモータハウジング２１を収納する。ファンケーシング２はインペラ１０を覆う上ケース部２ａとモータハウジング２１を覆う下ケース部２ｂとを有する。

ファンケーシング２の上部（上ケース部２ａ）には上下方向（軸方向）に開口する吸気口３が設けられる。また、吸気口３には上端から内側に屈曲して下方へ延びるベルマウス３１が設けられる。これにより、吸気口３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。ファンケーシング２の上部はインペラ１０の上方を覆う。また、ファンケーシング２の下面は上下方向に開口している。

モータハウジング２１は、モータ２０を収納する。水平断面円形の筒状のモータハウジング２１は、インペラ１０に連結されるモータ２０（図３参照）を収納する。モータ２０の回転によりインペラ１０は上下に延びる中心軸Ｃ周りに回転方向Ｒに回転する。より詳細に述べると、モータ２０は、インペラ１０の下方に配置されてインペラ１０を回転させる。

なお、ファンケーシング２の上ケース部２ａ及び下ケース部２ｂは単一の部材により構成されてもよく、互いに異なる別の部材により構成されてもよい。

図４は送風装置１の側面断面図である。ファンケーシング２とモータハウジング２１との隙間に流路５（第１流路）が構成される。流路５は上端（上流端）でインペラ１０に連通し、流路５の下端（下流端）には排気口４が形成される。

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。インペラ１０のベース部１１の下面には下方に突出するインペラ凸部１１ｐ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。

＜３．モータの構成＞
図５は、送風装置１を上方から見た斜視図であり、流入口２１ａよりも上方を通る水平断面で切断している。図６は送風装置１の流入口２１ａを通る平面断面図である。図４に示すように、インペラ１０の下方にはモータハウジング２１に収納されたモータ２０が配置される。モータ２０は所謂インナーロータ型のモータであり、互いに対向するステータ２４及びロータ２８を有する。

ステータ２４はロータ２８の径方向外側に配置される。ステータ２４はステータコア２４ａ及び複数のコイル（不図示）を有する。ステータコア２４ａは電磁鋼板が軸方向（図４において、上下方向）に積層された積層鋼板からなり、環状のコアバック２４ｂと複数のティース２４ｔとを有する。

複数のティース２４ｔはコアバック２４ｂの内周面からロータ２８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２４ｔが周方向に配置される。コイルはインシュレータ２４ｓを介して各ティース２４ｔの周囲にそれぞれ導線を巻き回して構成される。

ティース２４ｔの根元近傍でコアバック２４ｂの内周面及び外周面は平面になっている。これにより、磁力線の乱れを防止しながらコイルの巻崩れを防止することができる。また、ティース２４ｔの根元近傍以外のコアバック２４ｂの内周面及び外周面は曲面になっている。これにより、コアバック２４ｂの少なくとも一部は、モータハウジング２１の内面との間に間隙ＧＰ（図５、図６参照）を形成する。間隙ＧＰはコアバック２４ｂの平面の外周面とモータハウジング２１の内面との間に形成される。

コイルからリード線（不図示）が導出され、リード線の一端はファンケーシング２の下方に配された基板８０上の駆動回路（不図示）に接続される。これにより、コイルに電力が供給される。また、基板８０上にはコンデンサ８１が実装される。

ステータ２４の下方には円板状の下蓋２９が配置され、下蓋２９によりモータハウジング２１の下面が覆われる。モータハウジング２１の内面には突出部２１ｂが設けられ、下蓋２９には突出部２１ｂの下面に面して環状の段差部２９ｔが設けられる。段差部２９ｔを貫通するネジ（不図示）を突出部２１ｂのネジ孔２１ｃに螺合して下蓋２９がモータハウジング２１に取り付けられる。下蓋２９には軸方向に貫通する複数の流出口２９ａが設けられる。

ロータ２８はステータ２４の径方向内側に配置される。ロータ２８は円筒形状のロータハウジング２８ａ及び複数のマグネット（不図示）を有する。複数のマグネットはロータハウジング２８ａの外周面に配置される。各マグネットの径方向外側の面は、各ティース２４ｔの径方向内側の端面に対向する。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び、周方向に等間隔に配置される。

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、マグネットの内周面に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、マグネット及びロータハウジング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。

ロータハウジング２８ａは軸方向に延びるシャフト２７を保持する。シャフト２７は上下の軸受部２６により支持され、中心軸Ｃを中心としてロータ２８とともに回転方向Ｒに回転する。インペラ１０のベース部１１の中心部の下面にはボス部１１ａが設けられる。シャフト２７の上端部はボス部１１ａの中心（中心軸Ｃ上）に設けられた孔部１１ｂに圧入される。

上方の軸受部２６はコアバック２４ｂの径方向内側に配置され、下方の軸受部２６は下蓋２９の中央部に配置される。上方の軸受部２６はボールベアリングから成るとともに下方の軸受部２６はすべり軸受から成る。なお、上下の軸受部２６は他の方式の軸受を有してもよい。

モータハウジング２１の周壁には流路５に連通する複数の流入口２１ａが設けられる。流入口２１ａは、モータハウジング２１の内面に固定されるステータ２４の上面よりも下方において、径方向に貫通する。本実施形態では、流入口２１ａは各ティース２４ｔの近傍に配置され、１個のティース２４ｔに対して２個設けられる。

モータハウジング２１は、流入口２１ａから上方に延びてステータ２４よりも上方の空間ＪＫに連通される流路６（第２流路）を有する。流路６はコアバック２４ｂとモータハウジング２１の内面との間隙ＧＰを含む。また、コアバック２４ｂの外面２４ｗ（図４参照）は流路６の側面を構成する。流路６の下端は下蓋２９の段差部２９ｔにより閉塞されている。これにより、流路６に流入した気流Ｓは全て上方に向かう。

ステータ２４よりも上方において、モータハウジング２１の内面は上方に行くほど径方向内側に傾斜する。

すなわち、送風装置１は、上下に延びる中心軸Ｃ周りに回転するインペラ１０を備える。また、送風装置１は、インペラ１０の下方に配置され、ステータ２４を有してインペラ１０を回転させるモータ２０を備える。送風装置１は、ステータ２４を収納するモータハウジング２１を備える。送風装置１は、インペラ１０とモータハウジング２１とを収納してモータハウジング２１との隙間に流路５（第１流路）を構成するファンケーシング２を備える。ファンケーシング２の上部は、インペラ１０の上方を覆い、かつ上下方向に貫通する吸気口３を有し、ファンケーシング２の下部には流路５を介して吸気口３に連通する排気口４が設けられる。モータハウジング２１には、モータハウジング２１の内面に固定されるステータ２４の上面よりも下方において、径方向に貫通して流路５に連通する流入口２１ａが設けられる。モータハウジング２１は、流入口２１ａから上方に延びてステータ２４よりも上方の空間ＪＫに連通される流路６（第２流路）を有する。

＜４．静翼の構成＞
モータハウジング２１の外周面２１ｗには複数の静翼４０が設けられる。静翼４０は板状に構成され、上方へ行くほどインペラ１０の回転方向Ｒと反対方向に向かって傾斜する。静翼４０はインペラ１０側が凸に湾曲している。複数の静翼４０の外縁はファンケーシング２の内面に接する。静翼４０は周方向に並設され、送風装置１の駆動の際に気流Ｓを下方に案内する。流入口２１ａは静翼４０の上端よりも下方に設けられる。

静翼４０の上縁４０ｈ（図３参照）は、径方向外側に向かうにつれて上方に延びている。静翼４０の外端部４０ｇ（図３参照）の上下方向の長さは、静翼４０の内端部４０ｎ（図３参照）の上下方向の長さよりも長い。なお、外端部４０ｇはファンケーシング２の内面に接して上下方向に延びる部分である。内端部４０ｎは外端部４０ｇよりも径方向内側でモータハウジング２１の外周面２１ｗに接して上下方向に延びる部分である。静翼４０の下縁の外端４０ｂ（図３参照）は、内端４０ａ（参照）よりも下方に配置される。

また、周方向に隣接する静翼４０間の流路の下端の断面積Ｓｋ（図３参照）は上端の断面積Ｓｈ（図３参照）よりも広い。これにより、静翼４０によって隣接する静翼４０間を流通する空気（気流Ｓ）の動圧を容易に静圧に変換でき、送風装置１の送風効率を向上させることができる。

＜５．インペラの構成＞
図７はインペラ１０の斜視図である。インペラ１０は樹脂成形品により形成された所謂斜流インペラであり、ベース部１１及び複数の羽根１２を有する。ベース部１１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１０は、下方に向かうにつれて径が拡がるベース部１１を有する。すなわち、ベース部１１は下方に向かって漸次拡径する。図４に示すように、ベース部１１の上端部（先端部）はベルマウス３１の下端と略同じ高さに配置される。

ベース部１１のボス部１１ａの中心（中心軸Ｃ上）にはモータ２０のシャフト２７が圧入される孔部１１ｂが設けられる。これにより、ボス部１１ａとシャフト２７とが連結され、インペラ１０は中心軸Ｃを中心として回転方向Ｒ（図２参照）に回転する。

複数の羽根１２は、ベース部１１の外周面１１ｗに周方向に並設される。本実施形態においては、羽根１２はベース部１１の外周面１１ｗ上に周方向に所定周期に並設され、ベース部１１と一体成形される。羽根１２の上部は下部に対して回転方向Ｒ前方に配されるとともに、付け根１２ａに対して外端部１２ｂを回転方向Ｒ前方に配される。また、回転方向Ｒ前方に配される前面１２ｐ（圧力面）上の外端部１２ｂにおいて、上端部１２ｈの単位法線ベクトルＮＶ１の径方向成分は外周側を正方向として、下端部１２ｋの単位法線ベクトルＮＶ２の径方向成分よりも小さい。

本実施形態では単位法線ベクトルＮＶ１の径方向成分は略０であり、単位法線ベクトルＮＶ２は外周側に向かう径方向成分を有する。単位法線ベクトルＮＶ１の径方向成分が内周側に向かってもよい。また、単位法線ベクトルＮＶ１及び単位法線ベクトルＮＶ２の径方向成分が外周側に向かう場合は、単位法線ベクトルＮＶ１の径方向成分の絶対値が単位法線ベクトルＮＶ２よりも小さくなっている。

図８はインペラ１０の平面図である。図９はインペラ１０の下端部１２ｋを通る平面断面図である。図１０はインペラ１０の羽根１２の上端部１２ｈの断面図を示し、周方向に沿ってベース部１１の外周面１１ｗに垂直な断面で切断している。図１１はインペラ１０の羽根１２の下端部１２ｋの断面図を示し、周方向に沿ってベース部１１の外周面１１ｗに垂直な断面で切断している。下端部１２ｋの付け根１２ａの厚みＴｋは、上端部１２ｈの付け根１２ａの厚みＴｈよりも大きい。

すなわち、インペラ１０は、下方に向かうにつれて径が大きくなるベース部１１と、ベース部１１の外周面１１ｗ上に配される複数の羽根１２とを有する。羽根１２の上部は下部に対して回転方向Ｒ前方に配される。下端部１２ｋの付け根１２ａの厚みＴｋが、上端部１２ｈの付け根１２ａの厚みＴｈよりも大きい。

羽根１２の下縁１２ｕ（図３参照）は、付け根１２ａから径方向外側かつ上方に延びる。すなわち、羽根１２の下縁１２ｕは外周側を上方に傾斜する。

図１２に示すように、羽根１２の下縁１２ｕの内端と静翼４０の上縁の内端との軸方向間隙Ｇ１は、羽根１２の下縁１２ｕの外端と静翼４０の上縁の外端との軸方向間隙Ｇ２と等しい。これにより、羽根１２と静翼４０との間隙を径方向で略一定にすることができる。また、羽根１２の下縁１２ｕの内端と外端との間の周方向の距離が、静翼４０の上縁の内端と外端との間の周方向の距離に等しい。なお、「等しい」とは、厳密に等しい場合に加えて、略等しい場合も含む。

下端部１２ｋの回転方向Ｒ後方の負圧面１２ｓの付け根１２ａの曲率半径Ｒｓは、羽根１２の回転方向Ｒ前方の前面１２ｐ（圧力面）の付け根１２ａの曲率半径Ｒｐよりも大きい。

また、羽根１２の負圧面１２ｓにおいて、ベース部１１の外周面１１ｗに対する上端部１２ｈの周方向の傾斜角度θｈ（図１０参照）が、ベース部１１の外周面１１ｗに対する下端部１２ｋの周方向の傾斜角度θｋ（図１１参照）よりも大きい。

＜６．インペラ凸部と溝部との関係＞
図１３はモータハウジング２１及びインペラ１０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。インペラ凸部１１ｐとモータハウジング２１の溝部２１ｇとは軸方向で対向する。溝部２１ｇの上縁はインペラ凸部１１ｐの下端１１ｔよりも上方に位置する。モータハウジング２１の上面の外周端２１ｔは溝部２１ｇの径方向外側の上縁であり、インペラ凸部１１ｐの下端１１ｔよりも上方に配置される。溝部２１ｇの下端２１ｋは、モータハウジング２１の上面の外周端２１ｔよりも下方に配置される。

ベース部１１の下面（インペラ凸部１１ｐの外周面１１ｓ）は、外縁１１ｇから径方向内側に向かうにしたがって下方へ延びている。すなわち、ベース部１１の下面は外縁１１ｇから下方に傾斜する。

インペラ凸部１１ｐの外周面１１ｓは、ベース部１１の外縁から径方向内側かつ下方に延びる。溝部２１ｇの径方向外側の側壁２１ｓは、モータハウジング２１の外周面２１ｗの上端（上面の外周端２１ｔ）から径方向内側かつ下方に延びる。

溝部２１ｇの径方向外側の側壁２１ｓとインペラ凸部１１ｐの外周面１１ｓ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なっている。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。

インペラ凸部１１ｐの内周面１１ｎ及び溝部２１ｇの径方向内側の側壁２１ｎは、径方向内側かつ上方に延びる。インペラ凸部１１ｐの内周面１１ｎと溝部２１ｇの径方向内側の側壁２１ｎとの隙間の距離Ｄ２は、インペラ凸部１１ｐの外周面１１ｓと溝部２１ｇの径方向外側の側壁２１ｓとの隙間の距離Ｄ１よりも小さい。

また、モータハウジング２１の上面は、上方に突出する突出部２１ｐを有し、突出部２１ｐの外周面は溝部２１ｇの径方向内側の側壁２１ｎを構成する。突出部２１ｐの上端は、インペラ凸部１１ｐの下端１１ｔよりも上方に配置される。また、突出部２１ｐの上端は、モータハウジング２１の外周面２１ｗの上端（上面の外周端２１ｔ）よりも上方に配置される。

中心軸Ｃを含む断面において、ベース部１１の外周面１１ｗ及びモータハウジング２１の外周面２１ｗは溝部２１ｇの近傍で一点鎖線Ｌで示すような一直線上または滑らかな一曲線上に配置される。

溝部２１の径方向外側の側壁２１ｓは羽根１２の下縁１２ｕを中心軸Ｃ（図４参照）周りに回転させた円錐面から成る回転面と平行になっている。また、羽根１２の下縁１２ｕを中心軸Ｃ周りに回転させた円錐面は、中心軸Ｃを含む鉛直断面上でベース部１１の外周面１１ｗに直交し、静翼４０（図３参照）の上縁４０ｈに平行になっている。なお、「平行」とは厳密に平行である場合に加えて、略平行である場合も含む。「直交」とは厳密に直交する場合に加えて、略直交する場合も含む。

＜７．掃除機及び送風装置の動作＞
上記構成の掃除機１００において、送風装置１のモータ２０が駆動されるとインペラ１０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、吸気口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１の吸気口３を介してファンケーシング２の内部に取り込まれる。この時、ベルマウス３１により吸気口３から吸気される空気が整流され、隣接する羽根１２間に円滑に導かれる。したがって、送風装置１の吸気効率を向上させることができる。

ファンケーシング２の内部に取り込まれた空気は隣接する羽根１２間を流通し、回転するインペラ１０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１０よりも下方に吹き出される。インペラ１０よりも下方に吹き出された空気（気流Ｓ）は流路５に流入する。流路５内に流入した空気は周方向に隣接する静翼４０間を流通する。この時、周方向に隣接する静翼４０間の流路の下端の断面積Ｓｋは上端の断面積Ｓｈよりも広い。このため、流路５を流通する気流Ｓの動圧が静圧に容易に変換される。

静翼４０の下端を通過した気流Ｓは排気口４を介してファンケーシング２の外部に排気される。ファンケーシング２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、排気口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。

この時、流路５を流通する気流Ｓの一部は流入口２１ａを介して流路６に流入する。流路６に流入した気流Ｓは上方に向かって流通し、ステータ２４よりも上方の空間ＪＫに流入する。空間ＪＫに流入した気流Ｓはステータ２４の上面に沿って流通した後にロータ２８とティース２４ｔとの隙間等を降下し、下蓋２９の流出口２９ａから排気される。これにより、モータハウジング２１内にステータ２４の熱が溜まりにくくなり、ステータ２４の冷却効率を向上させることができる。

また、羽根１２の上部は下部に対して回転方向Ｒ前方に配される。また、回転方向Ｒ前方に配される前面１２ｐ（圧力面）上の外端部１２ｂにおいて、上端部１２ｈの単位法線ベクトルＮＶ１の径方向成分は外周側を正方向として、下端部１２ｋの単位法線ベクトルＮＶ２の径方向成分よりも小さい。これにより、吸気口３から吸い込んだ空気をインペラ１０よりも下方の流路５に円滑に導くことができる。また、下端部１２ｋの付け根１２ａの厚みＴｋは、上端部１２ｈの付け根１２ａの厚みＴｈよりも大きい。これにより、インペラ１０の回転時に送出する空気により圧力が大きくなる羽根１２の下端部１２ｋの強度を向上させることができる。

また、ベース部１１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１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Ｓのインペラ１０の内側（空間ＳＰ、図４参照）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１の送風効率を向上させることができる。

＜８．第１変形例＞
図１４は静翼４０の変形例の側面断面図である。同図に示すように、静翼４０の圧力面４０ｐの下端部４０ｋは下方へ行くほど羽根１２の回転方向Ｒ前方に傾斜してもよい。なお、圧力面４０ｐは回転する羽根１２が近づく面を示す。また、静翼４０の負圧面４０ｓは回転する羽根１２が遠ざかる面を示す。圧力面４０ｐに沿う気流Ｓは負圧面４０ｓに沿う気流Ｓよりも多くなっている。これにより、静翼４０の圧力面４０ｐに沿った気流Ｓの静翼４０の下端部４０ｋ（下流部）での急激な剥離を低減できる。したがって、気流Ｓの逆流を低減することができる。

＜９．第２変形例＞
図１５に示すように、溝部２１ｇの径方向内側の側壁２１ｎには複数の凹部２１ｄが上下方向に配置されてもよい。これにより、インペラ１０の回転時にインペラ凸部１１ｐの内周面１１ｎと溝部２１ｇの径方向内側の側壁２１ｎとの間の空気が凹部２１ｄに進入しやすくなる。したがって、インペラ１０に対する空気の粘性抵抗を低下させることができ、送風装置１の送風効率を向上させることができる。

また、図１６に示すように、ステータ２４よりも上方において、モータハウジング２１の内面２１ｖは外側に凸に滑らかに湾曲してもよい。例えば、ステータ２４よりも上方において、モータハウジング２１の内面はドームの内面のように湾曲してもよい。

＜１０．第３変形例＞
図１７に示すように、ティース２４ｔの径方向に垂直な断面ＳＣと流入口２１ａとが径方向に対向してもよい。これにより、高温になりやすいティース２４ｔの近傍を効率良く冷却することができる。また、流入口２１ａの数とティース２４ｔの数は同じであると望ましい。すなわち、１個のティース２４ｔに対して１個の流入口２１ａを設けると、モータハウジング２１の強度を維持しながら、高温になりやすいティース２４ｔの近傍を効率よく冷却することができる。

＜１１．本実施形態の作用効果＞
本実施形態によると、モータハウジング２１には、モータハウジング２１の内面に固定されるステータ２４の上面よりも下方において、径方向に貫通して流路５（第１流路）に連通する流入口２１ａが設けられる。そして、モータハウジング２１は、流入口２１ａから上方に延びてステータ２４よりも上方の空間ＪＫに連通される流路６（第２流路）を有する。これにより、流路５を流通する気流Ｓの一部が流入口２１ａを介して流路６に流入し、空間ＪＫに案内される。したがって、モータ２０のステータ２４を効率良く冷却することができる。

ステータ２４は環状のコアバック２４ｂを有し、コアバック２４ｂの少なくとも一部は、モータハウジング２１の内面との間に間隙ＧＰを形成し、流路６は間隙ＧＰを含む。これにより、送風装置１の大型化を抑制しながら、流路６を容易に実現することができる。

ステータ２４は、コアバック２４ｂから径方向内側に延びるティース２４ｔを有する。そして、ティース２４ｔの径方向に垂直な断面と流入口２１ａとが径方向に対向してもよい。これにより、高温になりやすいティース２４ｔの近傍を効率良く冷却することができる。

流入口２１ａの数とティース２４ｔの数は同じであると望ましい。これにより、モータハウジング２１の強度を維持しながら、高温になりやすいティース２４ｔの近傍を効率よく冷却することができる。

コアバック２４ｂの外面は、流路６の側面を構成する。これにより、コアバック２４ｂの近傍を効率良く冷却することができる。

ステータ２４よりも上方において、モータハウジング２１の内面は上方に行くほど径方向内側に傾斜する。これにより、モータ２０の内部の中心部にまで円滑に気流Ｓを案内することができる。

なお、ステータ２４よりも上方において、モータハウジング２１の内面は外側に凸に滑らかに湾曲してもよい。例えば、ステータ２４よりも上方において、モータハウジング２１の内面はドームの内面のように湾曲してもよい。これにより、モータ２０の内部の中心部により円滑に気流Ｓを案内することができる。

モータハウジング２１の下方を覆う下蓋２９を備え、下蓋２９には軸方向に貫通する流出口２９ａが設けられる。これにより、ステータ２４を冷却して昇温した空気を流出口２９ａから容易に排気することができる。したがって、ステータ２４の冷却効率をより向上させることができる。

モータハウジング２１の外周面２１ｗには、周方向に並設した複数の静翼４０が設けられ、流入口２１ａは、静翼４０の上端よりも下方に設けられる。これにより、流路５を流通する気流Ｓの一部が流入口２１ａを介して円滑に流路６内に導かれる。したがって、ステータ２４の冷却効率をより向上させることができる。

周方向に隣接する静翼４０間の流路の下端の断面積Ｓｋは上端の断面積Ｓｈよりも広い。これにより、流路５を流通する気流Ｓの動圧が静圧に容易に変換され、流路５を流通する気流Ｓの一部が流入口２１ａを介してより円滑に流路６に導かれる。

なお、流入口２１ａは、ステータ２４よりも下方に設けられてもよい。これにより、モータ２０の内部がステータ２４を介して容易に冷却される。

掃除機１００は送風装置１を有するため、送風装置１のステータ２４の冷却効率を向上した掃除機１００を容易に実現することができる。

インペラ１０は、下方に向かうにつれて径が大きくなるベース部１１と、ベース部１１の外周面１１ｗ上に配される複数の羽根１２とを有する。羽根１２の上部は下部に対して回転方向Ｒ前方に配される。回転方向Ｒ前方に配される前面１２ｐ（圧力面）上の外端部１２ｂにおいて、上端部１２ｈの単位法線ベクトルＮＶ１の径方向成分は外周側を正方向として、下端部１２ｋの単位法線ベクトルＮＶ２の径方向成分よりも小さい。これにより、吸気口３から吸い込んだ空気をインペラ１０よりも下方の流路５に円滑に導くことができる。また、下端部１２ｋの付け根１２ａの厚みＴｋは、上端部１２ｈの付け根１２ａの厚みＴｈよりも大きい。これにより、インペラ１０の回転時に送出する空気により圧力が大きくなる羽根１２の下端部１２ｋの強度を向上させることができる。さらに、隣接する羽根１２間に配した金型（不図示）を径方向外方かつ下方に抜いてインペラ１０を成形する際に羽根１２の破損を防止することができる。したがって、送風装置１の量産性を向上させることができる。

羽根１２の下縁は、付け根１２ａから径方向外側かつ上方に延びる。これにより、インペラ１０の羽根１２間を流通した空気を下方（排気側）に容易に導くことができる。したがって、送風装置１の送風効率を向上させることができる。

モータ２０を覆い、外周面２１ｗに複数の静翼４０が配置されたモータハウジング２１を備え、静翼４０の上縁４０ｈは、径方向外側に向かうにつれて上方に延びている。これにより、インペラ１０から送出された空気を無駄なく静翼４０に沿わせることができ、送風装置１の送風効率を向上させることができる。

羽根１２の下縁１２ｕは、径方向外側に向かうにつれて上方に延び、羽根１２の下縁１２ｕの内端と静翼４０の上縁の内端との軸方向間隙Ｇ１は、羽根１２の下縁１２ｕの外端と静翼４０の上縁の外端との軸方向間隙Ｇ２と等しい。これにより、羽根１２と静翼４０との径方向の間隙を略一定にすることができる。したがって、流路５内の圧力分布を均一にして送風装置１の送風効率を向上させることができる。

羽根１２の下縁１２ｕの内端と外端との間の周方向の距離が、静翼４０の上縁の内端と外端との間の周方向の距離に等しい。これにより、羽根１２と静翼４０との周方向の間隙を略一定にすることができる。したがって、流路５内の圧力分布をより均一にして送風装置１の送風効率を向上させることができる。

静翼４０の外端部４０ｇの上下方向の長さは、静翼４０の内端部４０ｎの上下方向の長さよりも長い。これにより、流路５の外周側で静翼４０を長くすることができ、空気を無駄なく下方に案内することができる。

静翼４０の下縁の外端４０ｂは、内端４０ａよりも下方に配置される。これにより、流路５の外周側で静翼４０を長くすることができ、空気を無駄なく下方に案内することができる。

静翼４０の圧力面４０ｐの下端部４０ｋは、下方へ向かうにしたがって羽根１２の回転方向Ｒ前方に傾斜してもよい。これにより、静翼４０の圧力面４０ｐ（羽根１２が近づく面）に沿った気流Ｓの静翼４０の下端部４０ｋでの急激な剥離を低減できる。したがって、気流Ｓの逆流を低減することができる。

ベース部１１の下面は、外縁１１ｇから径方向内側に向かうにしたがって下方へ延びている。これにより、インペラ１０のベース部１１の肉厚を下端部でも略均一に確保することができる。したがって、インペラ１０の強度を向上させることができる。

羽根１２の負圧面１２ｓの付け根１２ａの曲率半径Ｒｓは、羽根１２の前面１２ｐ（圧力面）の付け根１２ａの曲率半径Ｒｐよりも大きい。これにより、送風装置１の送風効率の低下を抑制しながら、羽根１２の付け根１２ａの強度を容易に向上させることができる。また、隣接する羽根１２間に配した金型を径方向外方かつ下方に向けて抜く際に金型と羽根１２の下端部１２ｋとの干渉を防止することができ、金型を容易に抜くことができる。

羽根１２の負圧面１２ｓにおいて、ベース部１１の外周面１１ｗに対する上端部１２ｈの周方向の傾斜角度θｈが、ベース部１１の外周面１１ｗに対する下端部１２ｋの周方向の傾斜角度θｋよりも大きい。これにより、隣接する羽根１２間に配した金型を径方向外方かつ下方に向けて抜く際に金型と羽根１２の下端部１２ｋとの干渉を防止することができ、金型を容易に抜くことができる。

ベース部１１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１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Ｓのインペラ１０の内側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１の送風効率を向上させることができる。

モータハウジング２１の上面の外周端２１ｔは、インペラ凸部１１ｐの下端１１ｔよりも上方に配置される。これにより、送風装置１のラビリンス効果を向上させることができる。

溝部２１ｇの下端２１ｋは、モータハウジング２１の上面の外周端２１ｔよりも下方に配置される。これにより、送風装置１の軸方向の長さの増加を容易に抑制することができる。

インペラ凸部１１ｐの外周面１１ｓは、ベース部１１の外縁から径方向内側かつ下方に延び、溝部２１ｇの径方向外側の側壁２１ｓは、モータハウジング２１の外周面２１ｗの上端（上面の外周端２１ｔ）から径方向内側かつ下方に延びる。これにより、ラビリンス効果を発揮しながら、回転するインペラ１０と溝部２１ｇの側壁２１ｓ（内壁）との接触を容易に防止することができる。

溝部２１ｇの径方向外側の側壁２１ｓとインペラ凸部１１ｐの外周面１１ｓ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。これにより、送風装置１のラビリンス効果を向上させることができる。

インペラ凸部１１ｐの内周面１１ｎ及び溝部２１ｇの径方向内側の側壁２１ｎは、径方向内側かつ上方に延び、インペラ凸部１１ｐの内周面１１ｎと溝部２１ｇの径方向内側の側壁２１ｎとの隙間の距離Ｄ２は、インペラ凸部１１ｐの外周面１１ｓと溝部２１ｇの径方向外側の側壁２１ｓとの隙間の距離Ｄ１よりも小さい。これにより、回転するインペラ１０と溝部２１ｇの側壁２１ｓ、２１ｎ（内壁）との接触を容易に防止しながら、ラビリンス効果をより向上させることができる。

なお、溝部２１ｇの径方向内側の側壁２１ｎには複数の凹部２１ｄが上下方向に配置されてもよい。これにより、インペラ１０の回転時にインペラ凸部１１ｐの内周面１１ｎと溝部２１ｇの径方向内側の側壁２１ｎとの間の空気が凹部２１ｄに進入しやすくなる。したがって、インペラ１０に対する空気の粘性抵抗を低下させることができ、送風装置１の送風効率を向上させることができる。

モータハウジング２１の上面は、上方に突出する突出部２１ｐを有し、突出部２１ｐの外周面は、溝部２１ｇの径方向内側の側壁２１ｎを構成する。これにより、ラビリンス効果を容易に向上させることができる。

突出部２１ｐの上端は、インペラ凸部１１ｐの下端１１ｔよりも上方に配置される。これにより、ラビリンス効果をより容易に向上させることができる。

突出部２１ｐの上端は、モータハウジング２１の外周面の上端（上面の外周端２１ｔ）よりも上方に配置される。これにより、ラビリンス効果をより向上させることができる。

中心軸Ｃを含む断面において、ベース部１１の外周面１１ｗ及びモータハウジング２１の外周面２１ｗは溝部２１ｇの近傍で一直線上または滑らかな一曲線上に配置される。これにより、溝部２１ｇを設けながら、流路５内の空気の流通を円滑にすることができる。

溝部２１の径方向外側の側壁２１ｓが羽根１２の下縁１２ｕの回転面と平行である。これにより、インペラ凸部１１ｐと溝部２１ｇの側壁２１ｓ（内壁）との隙間への気流Ｓの進入をより防止することができる。

中心軸Ｃを含む断面ＳＣ上で羽根１２の下縁１２ｕの回転面がベース部１１の外周面１１ｗに直交する。これにより、インペラ凸部１１ｐと溝部２１ｇの側壁２１ｓ（内壁）との隙間への気流Ｓの進入をより一層防止することができる。

モータハウジング２１の外周面２１ｗには周方向に並設した複数の静翼４０が設けられ、静翼４０の上縁４０ｈが羽根１２の下縁１２ｕの回転面に平行である。これにより、インペラ凸部１１ｐと溝部２１ｇの側壁２１ｓ（内壁）との隙間への気流Ｓの進入を防止しながら、隣接する羽根１２間を流通した空気を流路５の下方（排気側）に効率よく送出することができる。

掃除機１００は、上述の送風装置１を有する。これにより、送風効率が高い送風装置を有する掃除機を実現することができる。なお、本実施形態において、送風装置１は掃除機１００に搭載されているが、送風装置１は種々のＯＡ機器、医療機器、輸送機器、または掃除機１００以外の家庭用電気製品等に搭載されてもよい。

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。

１・・・送風装置、２・・・ファンケーシング、２ａ・・・上ケース部、２ｂ・・・下ケース部、３・・・吸気口、４・・・排気口、５・・・流路（第１流路）、６・・・流路（第２流路）、１０・・・インペラ、１１・・・ベース部、１１ａ・・・ボス部、１１ｂ・・・孔部、１１ｇ・・・外縁、１１ｎ・・・内周面、１１ｐ・・・インペラ凸部、１１ｓ・・・外周面、１１ｔ・・・下端、１１ｗ・・・外周面、１２・・・羽根、１２ａ・・・付け根、１２ｂ・・・外端部、１２ｈ・・・上端部、１２ｋ・・・下端部、１２ｐ・・・前面（圧力面）、１２ｓ・・・負圧面、１２ｕ・・・下縁、２０・・・モータ、２１・・・モータハウジング、２１ａ・・・流入口、２１ｂ・・・突出部、２１ｃ・・・ネジ孔、２１ｄ・・・凹部、２１ｇ・・・溝部、２１ｋ・・・下端、２１ｎ・・・側壁、２１ｐ・・・突出部、２１ｓ・・・側壁、２１ｔ・・・外周端、２１ｖ・・・内面、２１ｗ・・・外周面、２４・・・ステータ、２４ａ・・・ステータコア、２４ｂ・・・コアバック、２４ｓ・・・インシュレータ、２４ｔ・・・ティース、２４ｗ・・・外面、２６・・・軸受部、２７・・・シャフト、２８・・・ロータ、２８ａ・・・ロータハウジング、２９・・・下蓋、２９ａ・・・流出口、２９ｔ・・・段差部、３１・・・ベルマウス、４０・・・静翼、４０ａ・・・内端、４０ｂ・・・外端、４０ｇ・・・外端部、４０ｈ・・・上縁、４０ｎ・・・内端部、４０ｐ・・・圧力面、４０ｓ・・・負圧面、８０・・・基板、８１・・・コンデンサ、１００・・・掃除機、１０２・・・筐体、１０３・・・吸気口、１０４・・・排気口、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、Ｄ１・・・距離、Ｄ２・・・距離、Ｆ・・・床面、ＧＰ・・・間隙、ＪＫ・・・空間、Ｌ・・・一点鎖線、ＮＶ１・・・法線ベクトル、ＮＶ２・・・法線ベクトル、Ｒ・・・回転方向、Ｒｐ・・・曲率半径、Ｒｓ・・・曲率半径、Ｓ・・・気流、ＳＰ・・・空間、Ｓｈ・・・断面積、Ｓｋ・・・断面積、Ｔｈ・・・厚み、Ｔｋ・・・厚み

Claims (16)

1. 送風装置であって、
   上下に延びる中心軸周りに回転するインペラと、
   前記インペラの下方に配置されて前記インペラを回転させるモータと、
   前記モータを収納するモータハウジングと、
   前記インペラと前記モータハウジングとを収納して前記モータハウジングとの隙間に流路を構成するファンケーシングと、
   を備え、
   前記ファンケーシングの上部は、前記インペラの上方を覆い、かつ上下方向に開口する吸気口を備え、
   前記ファンケーシングの下部には、前記流路を介して前記吸気口に連通する排気口が設けられ、
   前記インペラは、下方に向かうにつれて径が拡がるベース部と、前記ベース部の外周面に周方向に並設された複数の羽根とを有し、
   前記ベース部の下面には環状のインペラ凸部が設けられ、
   前記モータハウジングの上面には下側に窪む環状の溝部が設けられ、
   前記溝部には前記凸部の少なくとも一部が収容される、送風装置。
2. 前記モータハウジングの上面の外周端は、前記凸部の下端よりも上方に配置される、請求項１に記載の送風装置。
3. 前記溝部の下端は、前記モータハウジングの上面の外周端よりも下方に配置される、請求項１または請求項２に記載の送風装置。
4. 凸部の外周面は、前記ベース部の外縁から径方向内側かつ下方に延び、
   前記溝部の径方向外側の側壁は、前記モータハウジングの上面の外周端から径方向内側かつ下方に延びる、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の送風装置。
5. 前記溝部の径方向外側の側壁と前記凸部の外周面との隙間の距離は、径方向外端部と径方向内端部で同じである、請求項４に記載の送風装置。
6. 前記凸部の内周面及び前記溝部の径方向内側の側壁は、径方向内側かつ上方に延び、
   前記凸部の内周面と前記溝部の径方向内側の側壁との隙間の距離は、前記凸部の外周面と前記溝部の径方向外側の側壁との隙間の距離よりも小さい、請求項４または請求項５に記載の送風装置。
7. 前記溝部の径方向内側の側壁には複数の凹部が上下方向に配置される、請求項６に記載の送風装置。
8. 前記モータハウジングの上面は、上方に突出する突出部を有し、前記突出部の外周面は、前記溝部の径方向内側の側壁を構成する、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の送風装置。
9. 前記突出部の上端は、前記凸部の下端よりも上方に配置される、請求項８に記載の送風装置。
10. 前記突出部の上端は、前記モータハウジングの上面の外周端よりも上方に配置される、請求項８または請求項９に記載の送風装置。
11. 前記中心軸を含む断面において、前記ベース部の外周面及び前記モータハウジングの外周面は前記溝部の近傍で一直線上または滑らかな一曲線上に配置される、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の送風装置。
12. 前記溝部の径方向外側の側壁が前記羽根の下縁の回転面と平行である、請求項１〜請求項１１のいずれかに記載の送風装置。
13. 前記中心軸を含む断面上で前記回転面が前記ベース部の周面に直交する、請求項１２に記載の送風装置。
14. 前記モータハウジングの外周面には周方向に並設する複数の静翼が設けられ、
    前記静翼の上縁が前記回転面に平行である、請求項１２または請求項１３に記載の送風装置。
15. 周方向に隣接する前記静翼間の流路の下端の断面積は上端の断面積よりも広い、請求項１４に記載の送風装置。
16. 請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の送風装置を有する、掃除機。