CN110630540A - 电动送风机及电动吸尘器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电动送风机,其与以前相比能够提高送风性能及送风效率且能够进一步抑制噪声的产生。电动送风机(20)包括具备第一风扇叶片、及位于虚拟线(VL)间的第二风扇叶片的叶轮(40),第一风扇叶片的后端部(51R)位于比叶轮的最外周靠半径方向内侧,第二风扇叶片的后端部(52R)位于叶轮的最外周,第二风扇叶片的前端部(52F)位于与第一风扇叶片的后端部相同的半径上或比第一风扇叶片的后端部靠半径方向内侧。

Description

电动送风机及电动吸尘器
技术领域
本发明涉及一种电动送风机及电动吸尘器。
背景技术
如专利文献1及专利文献2所公开的那样,已知具备多个风扇叶片(翼)的多翼风扇。这种多翼风扇例如设置在电动送风机或电动吸尘器中,被用作气流发生源。
专利文献1、2公开的多翼风扇中,多个风扇叶片弯曲成分别相对于旋转方向向前。换句话说,风扇叶片的长边方向上的中央部相对于风扇叶片的长边方向上的两端部朝向旋转方向的后方侧弯曲。这种多翼风扇发挥所谓的多叶片式风扇(sirocco fan)的作用。
专利文献1中提示如下方法,即,通过在主翼间设置副翼,减少各翼间的间隙尺寸的变化而实现送风性能的提高及静音化。
专利文献2中提示如下方法,即,在主翼之间设置多个副翼,并将NZ音(叶片通过频率噪声)设定为人类难以听到的高频音。
与此相对,还存在作为所谓的涡轮风扇(径向风扇)发挥作用的后向的多翼风扇(叶轮)。这种多翼风扇(以下称作“叶轮”)中,弯曲成俯视时多个风扇叶片的长边方向的两前端部比两前端部之间的部分(具体来说,风扇叶片的长边方向上的中央部)更向旋转方向后方突出的形状。换句话说,风扇叶片的长边方向的两前端部之间的部分相对于风扇叶片的长边方向的两前端部朝向旋转方向的前方侧弯曲。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第3861402号号公报(2006年10月6日授权)
专利文献2:日本专利第4774609号公报(2011年7月8日授权)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
在叶轮中,一般来说,在风扇叶片的负压面中的叶轮的旋转方向后方侧的前端部的附近部分,容易发生气流剥离的所谓滑动现象。在发生滑动现象的情况下,送风性能及送风效率降低,噪声也增大。
近年来,因住房条件等的变化导致生活方式的变化,社会强烈需求小型化及轻量化的电动吸尘器,例如手持式(或者杆式)且容易操作的无绳电动吸尘器。为了使包括具备叶轮的电动送风机的电动吸尘器小型化及轻量化,考虑将作为其主要部分的叶轮小型化(小径化)。然而,叶轮的小型化(小径化)容易引起电动吸尘器的吸入力减小。作为吸入力减小的对策,考虑使叶轮高速旋转,但对高速旋转的叶轮有如下担心。
叶轮的风扇叶片间的尺寸随着从叶轮的内径侧朝向外径侧扩展。因此,叶轮中,随着空气从叶轮的内径侧朝向外径侧而空气流变得不稳定。其结果,发生送风能力降低及噪声增大等问题。
而且,一般来说,在叶轮的周围配置具有多个形成为环状的引导翼的导风板。当缩小叶轮与导风板的间隙以实现高静压化时,容易发生被称作NZ音的异音。NZ音与风扇叶片数及使风扇叶片旋转的马达的转数的乘积成比例。因此,当马达的转数增多时,NZ音的等级变得非常高。以前,吸尘器中使用的马达以3000rpm左右的转数旋转,例如,在风扇叶片为八片的情况下,以4000Hz及其泛音产生NZ音。
而且,当使叶轮小型化(小径化)时,风扇叶片无法对流经相邻的风扇叶片间的风的流动供给足够的离心力。其结果,担心滑动现象增大,气流剥离的剥离区域增大。特别是,叶轮的直径减小且风扇叶片间的间隔减小、和尽管该间隔小但剥离区域大,将协同地导致降低电动送风机的送风性能及送风效率。因此,将叶轮小型化(小径化)可能导致这些性能或效率的大幅降低。
除所述担心之外,大幅增加叶轮旋转速度的结果将导致担心如下:在如所述那样变大的剥离区域中所产生的涡流等湍流会高速碰撞位于旋转方向的后方的风扇叶片,由此产生极大噪声。
而且,通过将叶轮小型化(小径化),对风扇叶片的片数产生了制约。例如,在叶轮的直径(φ)为50mm以下的情况下,风扇叶片的厚度一般设定为1mm左右。具体来说,例如选择树脂、铝等作为风扇叶片的材料,但从风扇叶片的强度及树脂流动的观点来看,风扇叶片的厚度设定为0.5至1.5mm。
如所述那样,例如专利文献2中示出如下提案:发挥多叶片式风扇作用的多翼风扇中,在主翼之间设置副翼,使NZ音向人类难以听到的高音域偏移。然而,能够配置的风扇叶片的片数受到风扇叶片的厚度的限制。而且,当风扇叶片的片数增加时,相邻的风扇叶片间的距离变得过窄,导致送风性能降低。虽然多叶片式风扇配置多达30至90片的作为主翼的风扇叶片,但涡轮风扇中能够作为主翼配置的风扇叶片的片数最多为13片左右。因此,如专利文献2记载的使NZ音向高音域偏移的方法无法应用于现有的涡轮风扇中。
另外,作为噪声对策,也考虑采用利用吸音材料等的消音单元,但吸音材料会成为重量增加或者大型化的原因。因此,强烈要求小型化及轻量化等的例如手持式无绳吸尘器中不适宜采用吸音材料等。
本发明的一形态鉴于所述实际情况,目的在于,提供一种电动送风机及电动吸尘器,其与以前相比能够提高送风性能及送风效率且能够进一步抑制噪声的产生。
解决问题的方案
为了解决所述问题,本发明的一方式的电动送风机包括:马达,其具有旋转轴;以及叶轮,其安装于所述旋转轴;且所述叶轮包括多个第一风扇叶片及多个第二风扇叶片,所述多个第一风扇叶片分别具有俯视时在其长边方向上位于所述叶轮的旋转方向的前方的第一前端部、及位于所述旋转方向的后方的第二前端部,所述第一前端部与所述第二前端部之间的部分以朝向所述旋转方向的前方侧弯曲的方式延伸,所述第二前端部位于比所述叶轮的最外周靠半径方向内侧,所述第二风扇叶片在虚拟线之间配置有多个,所述虚拟线从所述旋转方向上相邻的各第一风扇叶片的第一前端部沿着各第一风扇叶片的延伸方向分别延长到所述叶轮的最外周为止,所述多个第二风扇叶片分别具有俯视时在其长边方向上位于所述旋转方向的前方的第三前端部及位于所述旋转方向的后方的第四前端部,所述第四前端部位于所述叶轮的最外周,所述第三前端部位于与所述第二前端部相同的半径上或者位于比所述第二前端部靠半径方向内侧。
为了解决所述问题,本发明的一方式的电动吸尘器包括本发明的一方式的电动送风机。
发明效果
根据本发明的一方式,能够提供一种电动送风机及电动吸尘器,其与以前相比,能够提高送风性能及送风效率,且能够进一步抑制噪声的产生。
附图说明
图1是表示第一实施方式的电动吸尘器的外观的侧视图。
图2是表示第一实施方式的电动送风机的外观的立体图。
图3是表示将第一实施方式的电动送风机分解后的状态的立体图。
图4是表示将第一实施例的叶轮分解后的状态的立体图。
图5的(a)是表示第一实施例的叶轮中的第一风扇叶片及第二风扇叶片的配置的一例的俯视图,图5的(b)是图5的(a)所示的第一风扇叶片的短边方向的剖视图,图5的(c)是图5的(a)所示的第二风扇叶片的短边方向的剖视图。
图6是将图5的(a)至(c)所示的第一风扇叶片及第二风扇叶片的外形与圆盘一起表示的俯视图。
图7是将图6的一部分放大表示的其他主要部分俯视图。
图8是表示第一比较例的现有技术的叶轮中的风扇叶片的配置的一例的俯视图。
图9是说明图8所示的叶轮中的滑动现象的主要部分俯视图。
图10是表示第二比较例的叶轮中的主翼及副翼的配置的一例的俯视图。
图11是表示第三比较例的叶轮中的主翼及副翼的配置的一例的俯视图。
图12是说明第一实施例的叶轮的效果的一例的主要部分俯视图。
图13是将第一实施例的叶轮与第一比较例的叶轮的PQ特性进行比较所得的曲线图。
图14是将第一实施例的叶轮与第一比较例的叶轮的吸入功率进行比较所得的曲线图。
图15是将第一实施例的叶轮与第一比较例的叶轮的效率进行比较所得的曲线图。
图16是将马达转数为50000rpm时的第一实施例与第一比较例的噪声级进行比较所得的曲线图。
图17是将马达转数为34000rpm时的第一实施例与第一比较例的噪声级进行比较所得的曲线图。
图18是表示第二实施例的叶轮中的第一风扇叶片及第二风扇叶片的配置的一例的俯视图。
图19是表示第一参考例的叶轮中的第一风扇叶片及第二风扇叶片的配置的一例的俯视图。
图20是表示第一实施方式的变形例的叶轮中的第一风扇叶片及第二风扇叶片的配置的一例的俯视图。
图21是表示第三实施例的叶轮中的第一风扇叶片及第二风扇叶片的配置的一例的俯视图。
图22是表示第二参考例的叶轮中的第一风扇叶片及第二风扇叶片的配置的一例的俯视图。
图23是表示第三实施方式的叶轮中的第一风扇叶片及第二风扇叶片的配置的一例的俯视图。
图24是表示第四实施方式的叶轮中的第一风扇叶片及第二风扇叶片的配置的一例的俯视图。
具体实施方式
以下,一边参照附图一边对实施方式进行说明。另外,对相同的零件及相当的零件附上相同的附图标记,且不再重复对与之前说明的零件为相同附图标记的零件的说明。
〔第一实施方式〕
(电动吸尘器100)
图1是表示本实施方式的电动吸尘器100的外观的侧视图。如图1所示,电动吸尘器100包括吸尘嘴10、吸气管11、支撑杆12、把手13、集尘室14、主体部15、及电动送风机20,能够作为所谓的手持式(或者杆式)且无绳的电动吸尘器发挥作用。集尘室14既可以是纸包装式也可以是旋风式(离心分离式)。电动送风机20配置于主体部15的内部,电动送风机20产生气流,由此通过吸尘嘴10及吸气管11而吸入的灰尘等被送入到集尘室14。
(电动送风机20)
图2是表示电动送风机20的外观的立体图,图3是表示将电动送风机20分解后的状态的立体图(局部剖面立体图)。如图2及图3所示,电动送风机20包括导风板30、叶轮40(多翼风扇)、壳体34、及马达38(参照图3)。
如图3所示,导风板30包含外装部30a及静翼部30b。外装部30a与静翼部30b彼此由不同的部件构成,通过相互一体化而构成导风板30。外装部30a具有筒状壁31a及倾斜壁31b,在倾斜壁31b的内表面形成有槽31c,该槽31c用于供设置在静翼部30b的引导翼32嵌入。倾斜壁31b的内周缘构成吸入口31。
静翼部30b具有:具有环状形状的圆盘部32a,以从圆盘部32a的外缘朝向表面侧(图3中的上侧)立起的方式设置的多个引导翼32,及以从圆盘部32a的背面垂下的方式设置的三个翼板32c。在圆盘部32a形成有贯通孔32b,未图示的螺钉等通过贯通孔32b而螺合于壳体34(具体来说后述的板37)的突起部37b,由此静翼部30b固定于壳体34。
多个引导翼32呈环状配置,导风板30(静翼部30b)以多个引导翼32包围叶轮40的周围的方式配置。壳体34包含基底35、马达外壳36及板37。在马达外壳36的内部收容马达38,马达38的旋转轴38T从板37的中央突出。在板37形成有排出口37H。通过将导风板30安装于板37,叶轮40被导风板30及板37所覆盖,静翼部30b的翼板32c配置于排出口37H的内侧。
叶轮40利用螺栓39安装于旋转轴38T,利用马达38向箭头AR方向旋转驱动。通过叶轮40进行旋转,产生依次向导风板30的吸入口31、叶轮40的吸入口41H、叶轮40的内部、叶轮40的喷出口46H、相邻的两个引导翼32间的间隙、板37的排出口37H流动的气流。另外,此处,叶轮40的内部具体是指如下空间,即,该空间是由护罩41、在由箭头AR表示的叶轮40的旋转方向上彼此相邻的风扇叶片51及在所述旋转方向上彼此相邻的风扇叶片52、及圆盘44在它们之间划分所得。
以下,列举实施例对本实施方式的电动送风机20的叶轮40进行详细说明。
<第一实施例>
图4是表示将本实施例的叶轮40分解后的状态的立体图。图5的(a)是表示本实施例的叶轮40中的风扇叶片51、52的配置的一例的俯视图,图5的(b)是图5的(a)所示的风扇叶片51的短边方向的剖视图,图5的(c)是图5的(a)所示的风扇叶片52的短边方向的剖视图。如图4及图5的(a)所示,叶轮40具有护罩41及圆盘44,并且作为风扇叶片,具有作为主翼的多个风扇叶片51(第一风扇叶片)及作为副翼的多个风扇叶片52(第二风扇叶片)。圆盘44具有圆盘状的板形状。在圆盘44的表面45的中央形成有突起47,在突起47设置有用于供旋转轴38T(参照图3)插通的贯通孔48。圆盘44的背面46呈平坦的平面形状。
护罩41具有以中央部呈凸状的方式弯曲的环状板形状。护罩41的中央部形成吸入口41H。护罩41的表面42以与导风板30(图3所示的外装部30a)相向的方式配置。护罩41的背面43与多个风扇叶片51、52一体化。护罩41如图3所示,以由护罩41及圆盘44从旋转轴38T的方向上的两外侧夹持多个风扇叶片51、52的方式配置。另外,图4中,图示出护罩41相对于圆盘44及多个风扇叶片51、52分离的情况。
如图4及图5的(a)所示,多个风扇叶片51、52分别以沿着如箭头AR所示的、叶轮40的旋转方向并列的方式呈环状配置,通过进行旋转而朝向旋转半径方向的外侧吹出空气。
多个风扇叶片51分别在俯视时(换句话说,例如,从这些风扇叶片51的上方观察它们时),各个风扇叶片51的长边方向的一前端在叶轮40的旋转方向上位于比另一前端靠前方。因此,以下,将各风扇叶片51中的所述一前端称作前端部51F,将所述另一前端称作后端部51R。即,多个风扇叶片51分别具有俯视时在其长边方向上位于所述旋转方向的前方的前端部51F(第一前端部)、及位于所述旋转方向的后方的后端部51R(第二前端部)。
这些风扇叶片51以各个前端部51F在距圆盘44的中央的突起47一定距离的位置,彼此隔开一定距离且包围突起47的方式设置。叶轮40是所谓的后向多翼风扇。风扇叶片51俯视时具有如下形状,即,以前端部51F与后端部51R之间的部分相对于这些前端部51F及后端部51R朝向所述旋转方向的前方侧弯曲的方式,从前端部51F到后端部51R呈弓状延伸。换句话说,风扇叶片51弯曲成相对于旋转方向而前方侧凸起,后方侧凹陷。这些风扇叶片51的后端部51R位于比前端部51F靠圆盘44的外周侧,并且位于比作为圆盘44的最外周(换句话说叶轮40的最外周)的外周端44a靠半径方向内侧。
另外,此处,半径方向如图5的(a)中箭头AR1所示,表示连结圆盘44的中心与该圆盘44的外周端44a的方向(换句话说,连结叶轮40的中心与叶轮40的最外周的方向)。而且,风扇叶片51的后端部51R位于比圆盘44的外周端44a靠半径方向内侧是表示,在风扇叶片51的后端部51R在所述半径方向上,位于比圆盘44的外周端44a靠圆盘44的中心侧。因此,风扇叶片51的后端部51R位于比前端部51F靠圆盘44的外周侧是表示,风扇叶片51的后端部51R位于比前端部51F靠半径方向外侧。
而且,如图5的(b)所示,风扇叶片51具有锥形状,从作为与圆盘44的接触面的下表面51L侧朝向上表面51U侧,短边方向的宽度(厚度)变薄。因此,风扇叶片51的短边方向的各端面(正压面51P及负压面51N)相对于圆盘44的表面45倾斜。而且,如图5的(a)所示,风扇叶片51从下表面51L侧朝向上表面51U侧,长边方向的长度变短。因此,风扇叶片51的长边方向的各端面也相对于圆盘44的表面45倾斜。因此,各风扇叶片51中的长边方向的所述一前端(前端部51F)表示各风扇叶片51的长边方向上的圆盘44的半径方向内侧(圆盘44的中心侧)的端面的下端侧的前端。而且,各风扇叶片51中的长边方向的所述另一前端(后端部51R)表示各风扇叶片51的长边方向上的圆盘44的半径方向外侧(圆盘44的外周端44a侧)的端面的下端侧的前端。另外,图5的(a)中,通过对俯视时的风扇叶片51的上表面51U以外的端面附影线,而将上表面51U与风扇叶片51的上表面51U以外的端面加以区别。
同样地,多个风扇叶片52分别在俯视时(换句话说,例如,从这些风扇叶片52的上方观察其时),各个风扇叶片52的长边方向的一前端在叶轮40的旋转方向上位于比另一前端靠前方。因此,以下,将各风扇叶片52中的所述一前端称作前端部52F,将所述另一前端称作后端部52R。即,多个风扇叶片52分别具有俯视时在其长边方向上位于所述旋转方向的前方的前端部52F(第三前端部)、及位于所述旋转方向的后方的后端部52R(第四前端部)。
风扇叶片52俯视时具有如下形状,即,以前端部52F与后端部52R之间的部分相对于这些前端部52F及后端部52R朝向所述旋转方向的前方侧弯曲的方式,从前端部52F到后端部52R呈弓状弯曲。换句话说,风扇叶片52弯曲成相对于旋转方向而前方侧凸起,后方侧凹陷。这些风扇叶片52设置于圆盘44的外周部。这些风扇叶片52的后端部52R位于圆盘44的外周端44a。因此,这些风扇叶片52在圆盘44的外周部,从圆盘44的外周端44a朝向圆盘44的内侧呈弓状弯曲而设置。换句话说,风扇叶片52弯曲成相对于旋转方向而前方侧凸起,后方侧凹陷。
而且,如图5的(c)所示,风扇叶片52具有锥形状,从作为与圆盘44的接触面的下表面52L侧朝向上表面52U侧,短边方向的宽度(厚度)变薄。因此,风扇叶片52的短边方向的各端面(正压面52P及负压面52N)相对于圆盘44的表面45倾斜。而且,如图5的(a)所示,风扇叶片52从下表面52L侧朝向上表面52U侧,长边方向的长度变短。因此,风扇叶片52的长边方向的各端面也相对于圆盘44的表面45倾斜。因此,各风扇叶片52中的长边方向的所述一前端(前端部52F)表示各风扇叶片52的长边方向上的圆盘44的半径方向内侧(圆盘44的中心侧)的端面的下端侧的前端。而且,各风扇叶片52中的长边方向的所述另一前端(后端部52R)表示各风扇叶片52的长边方向上的圆盘44的半径方向外侧(圆盘44的外周端44a侧)的端面的下端侧的前端。另外,图5的(a)中,通过对俯视时的风扇叶片52的上表面52U以外的端面附影线,而将上表面52U与风扇叶片52的上表面52U以外的端面加以区别。
当叶轮40向箭头AR方向旋转时,风扇叶片51中的短边方向的端面(表面)中的位于旋转方向的前方侧的表面形成正压面51P,位于旋转方向的后方侧的表面形成负压面51N。同样地,风扇叶片52中的短边方向的端面(表面)中的位于旋转方向的前方侧的表面形成正压面52P,位于旋转方向的后方侧的表面形成负压面52N。
图6是将图5的(a)至(c)所示的风扇叶片51、52的外形与圆盘44一起表示的俯视图。即,图6中,作为风扇叶片51,示出图5的(b)所示的风扇叶片51的下表面51L的形状,换句话说,风扇叶片51中的与圆盘44的表面45的接触端51E(风扇叶片51的根线)的形状。而且,图6中,作为风扇叶片52,示出图5的(c)所示的风扇叶片52的下表面52L的形状,换句话说,风扇叶片52中的与圆盘44的表面45的接触端51E(风扇叶片52的根线)的形状。
如图6所示,风扇叶片51与风扇叶片52配置于向所述旋转方向偏移的位置。风扇叶片52在虚拟线VL间配置有多个,所述虚拟线VL从所述旋转方向上相邻的各风扇叶片51的前端部51F(具体来说,后述的图7所示的风扇叶片51a、51b的各前端部51aF、51bF)沿着各风扇叶片51的延伸方向分别延长到圆盘44的外周端44a(换句话说叶轮40的最外周)为止。这样,通过在所述虚拟线VL间配置多个风扇叶片52,能够使比风扇叶片51靠半径方向外侧的风扇叶片52的片数多于比风扇叶片52靠半径方向内侧的风扇叶片51的片数。
作为一例,本实施例中,在相邻的虚拟线VL间配置两片风扇叶片52。更具体来说,本实施例中,在由所述虚拟线VL及圆盘44的外周端44a包围的区域VR1内配置两片风扇叶片52。由此,本实施例中,例如相对于11个风扇叶片51设置22片风扇叶片52。然而,如后述实施方式所示,风扇叶片52可在所述虚拟线VL间(换句话说所述区域VR1内)配置三片以上。
另外,理想的是在各风扇叶片间设置发挥翼作用的最小的间隙(0.5mm以上)。此处,各风扇叶片间的间隙例如表示各风扇叶片51间的间隙、各风扇叶片52间的间隙、各风扇叶片51、52间的间隙。通过在各风扇叶片间设置所述间隙,各风扇叶片作为各自独立的翼发挥作用。
如图6所示,风扇叶片52以该风扇叶片52的前端部52F位于与风扇叶片51的后端部51R相同的半径上的方式配置。另外,此处,位于相同半径上表示位于从叶轮40的中心算起为相同的半径的圆周上。即,风扇叶片52的前端部52F例如以连结各风扇叶片51的后端部51R的圆状的第一风扇叶片后端部线51RL与连结各风扇叶片52的前端部52F的圆状的第二风扇叶片前端部线52FL位于同一圆上(换句话说彼此重叠)的方式配置。
如所述那样,风扇叶片52配置于虚拟线VL间,所述虚拟线VL从叶轮40的旋转方向上相邻的各风扇叶片51的前端部51F沿着各风扇叶片51的延伸方向分别延长到圆盘44的外周端44a为止。因此,风扇叶片52的前端部52F与风扇叶片51的后端部51R位于相同半径上,由此,能够在配置于虚拟线VL间的风扇叶片52中的位于旋转方向的前方侧的风扇叶片52的前端部52F、和以与该前端部52F在所述旋转方向上相向的方式位于所述旋转方向的前方的风扇叶片51的后端部51R之间,在所述旋转方向上设置规定的间隙(后述的间隙S3)。
图7是将图6的一部分放大表示的主要部分俯视图。如所述那样,本实施例中,在虚拟线VL间(换句话说区域VR1内)配置两片风扇叶片52。以下,为了方便说明,如图7所示,将位于区域VR1内的风扇叶片52中的位于叶轮40的旋转方向后方的风扇叶片52(换句话说,配置于虚拟线VL间(区域VR1内)的风扇叶片52中的位于所述旋转方向的最后方的风扇叶片52(后方侧第二风扇叶片))称作风扇叶片52a。而且,将位于区域VR1内的风扇叶片52中的位于叶轮40的旋转方向前方的风扇叶片52(换句话说,配置于虚拟线VL间(区域VR1内)的风扇叶片52中的位于所述旋转方向的最前方的风扇叶片52(前方侧第二风扇叶片))称作风扇叶片52b。而且,将风扇叶片52a的前端部52F称作前端部52aF,风扇叶片52b的前端部52F称作前端部52bF。而且,将风扇叶片52a的后端部52R称作后端部52aR,风扇叶片52b的后端部52R称作后端部52bR。而且,将风扇叶片52a的负压面52N称作负压面52aN,风扇叶片52b的负压面52N称作负压面52bN。此外,将风扇叶片52a的正压面52P称作正压面52aP,风扇叶片52b的正压面52P称作正压面52bP。
同样地,在着眼于一个区域VR1的情况下,将构成该区域VR1的在叶轮40的旋转方向上相邻的两个风扇叶片51中的位于旋转方向后方且在虚拟线VR间(区域VR1内)与风扇叶片52a相邻的风扇叶片51(后方侧第一风扇叶片)称作风扇叶片51a,将位于旋转方向前方且在虚拟线VR间与风扇叶片52b相邻的风扇叶片51(前方侧第一风扇叶片)称作风扇叶片51b。而且,将风扇叶片51a的前端部51F称作前端部51aF,风扇叶片51b的前端部51F称作前端部51bF。而且,将风扇叶片51a的后端部51R称作后端部51aR,风扇叶片51b的后端部51R称作后端部51bR。而且,将风扇叶片51a的负压面51N称作负压面51aN,风扇叶片51b的负压面51N称作负压面51bN。此外,将风扇叶片51a的正压面51P称作正压面51aP,风扇叶片51b的正压面51P称作正压面51bP。然而,在所述旋转方向前方与所述区域VR1相邻的区域VR1中,所述风扇叶片51b为风扇叶片51a。而且,在所述旋转方向后方与所述区域VR1相邻的区域VR1中,所述风扇叶片51a为风扇叶片51b。
如图7所示,在风扇叶片51a与风扇叶片52a之间、风扇叶片52a与风扇叶片52b之间、风扇叶片52b与风扇叶片51b之间(即,风扇叶片51a与风扇叶片52a的彼此的相向面间、风扇叶片52a与风扇叶片52b彼此的相向面间、风扇叶片52b与风扇叶片51b的彼此的相向面间)分别形成有间隙。
如果将所述旋转方向上相邻的风扇叶片52间的区域中的位于风扇叶片51的后端部51R侧的区域设为区域VR2,其他区域(换句话说,不面向风扇叶片51的后端部51R的区域)设为区域VR3,则流入到各区域VR2、VR3的空气的流入量能够通过变更所述间隙的最短距离来进行调整。
此处,如果将风扇叶片51a与风扇叶片52a之间的间隙的最短距离设为d1,风扇叶片52a与风扇叶片52b之间的间隙的最短距离设为d2,风扇叶片52b与风扇叶片51b之间的间隙的最短距离设为d3,则本实施例中,理想的是,以0.5<(d1+d3)/d2<2.5成立的方式配置各风扇叶片。另外,风扇叶片51a与风扇叶片52a之间的间隙的最短距离d1表示旋转方向上相邻的风扇叶片51中的位于旋转方向后方的风扇叶片51a和配置于虚拟线VL间的风扇叶片52中的位于所述旋转方向的最后方的与所述风扇叶片51a相邻的风扇叶片52a之间(即,风扇叶片51a与风扇叶片52a的彼此的相向面间)的间隙的最短距离。而且,风扇叶片52a与风扇叶片52b之间的间隙的最短距离d2表示配置于虚拟线VL间的相邻的风扇叶片52之间(即,风扇叶片52a与风扇叶片52b之间,风扇叶片52a与风扇叶片52b的彼此的相向面间)的间隙的最短距离。而且,风扇叶片52b与风扇叶片51b之间的间隙的最短距离d3表示旋转方向上相邻的风扇叶片51中的位于旋转方向前方的风扇叶片51b和配置于虚拟线VL间的风扇叶片52中的位于所述旋转方向的最前方的与所述风扇叶片51b相邻的风扇叶片52b之间(即,风扇叶片51b与风扇叶片52b的彼此的相向面间)的旋转方向的间隙的最短距离。
如所述那样,风扇叶片51、52分别形成为长边方向的长度及短边方向的宽度均越朝向上表面51U、52U侧越小。因此,如图7所示,本实施例中,风扇叶片51a与风扇叶片52a之间的间隙的最短距离d1(即,风扇叶片51a与风扇叶片52a的彼此的相向面间的间隙的最短距离)成为风扇叶片51a的正压面51aP的下端处的后端部51aR侧的前端和与该前端相向的风扇叶片52a的负压面52aN的下端之间的间隙(以下称作“间隙S1”)的距离。所述d1如图7所示,在描绘出如下的圆时由该圆的直径(φ)来表示,所述圆与风扇叶片51a的正压面51aP的下端处的后端部51aR侧的前端及与该前端相向的风扇叶片52a的负压面52aN的下端接触。
而且,风扇叶片52a与风扇叶片52b之间的间隙的最短距离d2(即,风扇叶片52a与风扇叶片52b的彼此的相向面间的间隙的最短距离)成为风扇叶片52a的正压面52aP的下端处的前端部52aF侧的前端、和与该前端相向的风扇叶片52b的负压面52bN的下端之间的间隙(以下称作“间隙S2”)的距离。所述d2如图7所示,在描绘出如下的圆时由该圆的直径(φ)来表示,所述圆与风扇叶片52a的正压面52aP的下端处的前端部52aF侧的前端及与该前端相向的风扇叶片52b的负压面52bN的下端接触。
风扇叶片52b与风扇叶片51b之间的间隙的最短距离d3(即,风扇叶片52b与风扇叶片51b的彼此的相向面间的间隙的最短距离)成为风扇叶片52b的前端部52bF与风扇叶片51b的后端部51bR之间的间隙(具体来说,是所述旋转方向的间隙,以下称作“间隙S3”)的距离。另外,风扇叶片52b与风扇叶片51b之间的间隙的最短距离也可以说是风扇叶片51a和与该风扇叶片51a相邻的位于该风扇叶片51a的旋转方向后方的风扇叶片52之间的间隙的最短距离。所述d3如图7所示,例如在描绘出如下的圆时由该圆的直径(φ)来表示,所述圆与风扇叶片52b的前端部52bF及风扇叶片51b的后端部51bR接触。另外,当在所述圆风扇叶片52b和与该风扇叶片52b在旋转方向上相邻的风扇叶片51b中的所述旋转方向的彼此的相向面间,描绘所述旋转方向为直径的圆时,所述d3也能够说是由最小圆的直径(φ)来表示。
间隙S2是流入到区域VR3的空气的最小通路,成为朝向区域VR3的空气的流入口。
间隙S1是从风扇叶片51的正压面51P侧流入到区域VR2的空气的最小通路,成为朝向区域VR2的空气的流入口。更具体来说,间隙S1是从风扇叶片51a的正压面51aP侧流入到区域VR2的空气的最小通路。
间隙S3是从风扇叶片51的负压面51N侧流入到区域VR2的空气的最小通路,成为朝向区域VR2的空气的流入口。更具体来说,间隙S3是从风扇叶片51a的负压面51aN侧流入到所述区域VR2的空气的最小通路,如果换个角度,是从风扇叶片51b的负压面51bN侧流入到位于该风扇叶片51b的旋转方向前方的区域VR2的空气的最小通路。
通过将(d1+d3)/d2设定于所述范围内,能够减少流入到区域VR2的空气的流入量与流入到区域VR3的空气的流入量之差。所述d1至d3更优选设定为1<(d1+d3)/d2<1.5。由此,能够进一步减少流入到各区域VR2、VR3的空气的流入量之差。根据本实施例,通过以此方式调整流入到各区域VR2、VR3的空气的流入量之差,能够减少在叶轮40的外周部产生的压力变动(换句话说,在风扇叶片52的后端部52R产生的压力变动)。另外,根据本实施例,当(d1+d3)/d2=1.35时,能够有效地减少所述压力变动。
如图4所示,护罩41与圆盘44具有俯视时相同的大小。因此,叶轮40的直径与护罩41及圆盘44的各自的直径相等。如图5所示,当将圆盘44的直径(换句话说叶轮40的直径)设为D时,d1设定于0.01<d1/D<0.046的范围内。本实施例中,叶轮40(圆盘44)的直径D(φ)设定为44mm,例如d1=0.79mm,d1/D=0.018。这样,通过设为0.01<d1/D<0.046,能够将沿着风扇叶片51的正压面51P流动的具有更高动能的空气(后述的图12所示的由箭头DR1表示的气流)有效地注入到风扇叶片52的后端部52R,能够进一步提高所述剥离区域中的气流的剥离的抑制效果。
另外,如所述那样,在叶轮的直径D(φ)为50mm以下的情况下,风扇叶片的厚度(换句话说短边方向的宽度)一般设为1mm左右。具体来说,例如选择树脂、铝等作为风扇叶片的材料,但从风扇叶片的强度及树脂流动的观点考虑,风扇叶片的厚度设定为0.5至1.5mm。本实施例中,将风扇叶片51的下表面51L的厚度(换句话说,风扇叶片51的最大厚度(短边方向的最大宽度))以及风扇叶片52的下表面52L的厚度(换句话说,风扇叶片52的短边方向的最大厚度(最大宽度))均例如设为1.06mm。
而且,如图7所示,当将连结风扇叶片51的前端部51F与后端部52R的直线L的长度设为L1(另外,后述的实施方式中,L1表示所述长度)时,理想的是L1设定于0.15≦L1/D≦0.4的范围内。由此,能够提高送风性能及送风效率。本实施例中,以L1=15.89mm、L1/D=0.36的方式设定L1。
本实施例中,在例如设L1/D=0.1的情况下,风扇叶片51自身变短,并且风扇叶片51的半径方向的长度变短。而且,风扇叶片52的后端部52R位于圆盘44的外周端44a,前端部52F位于与风扇叶片51的后端部51R相同的半径上,因而风扇叶片52变长。该情况下,有无法从间隙S1供给高动能的担心。当无法从间隙S1供给高动能时,风扇叶片52的负压面52N中的叶轮40的旋转方向后方侧的前端部即后端部52R的附近的部分(即,风扇叶片52的负压面52N中的后端部52R侧的前端附近)容易发生剥离现象。而且,例如,在设L1/D=0.6的情况下,有风扇叶片52变得过短而无法发挥风扇叶片的作用的担心。
因此,L1理想的是设定于0.15≦L1/D≦0.4的范围内。由此,能够提高电动送风机20的送风性能及送风效率,且获得静音效果。
本实施例中,风扇叶片52只要位于所述虚拟线VL间(区域VR1内),后端部52R位于圆盘44的外周端44a,并且前端部52F位于与风扇叶片51的后端部51R相同的半径上,则其长度不作特别限定。另外,风扇叶片52设置于所述虚拟线VL间,因而风扇叶片52的前端部52F形成为位于比风扇叶片51a、51b中的位于旋转方向后方的风扇叶片51a的前端部51aF靠半径方向外侧。
风扇叶片52根据叶轮40(圆盘44)的直径D(φ)及风扇叶片51、52的片数,以在各风扇叶片间具有发挥翼的作用的最小间隙(0.5mm以上)的方式形成即可。
然而,如果风扇叶片51、52过短,则难以发挥风扇叶片的作用,风扇叶片51、52理想的是不限于叶轮40(圆盘44)的直径D(φ),具有5mm以上的长度。
而且,随着风扇叶片52的片数增加,各风扇叶片间的间隙变窄。如果相邻的风扇叶片间的距离过窄,则有送风性能降低的担心。因此,如果将风扇叶片52的总片数设为z,则理想的是z≦33。根据所述构成,能够在各风扇叶片间确保发挥翼的作用的最小间隙(0.5mm以上),抑制送风性能降低。
而且,如果将连结风扇叶片52的前端部52F与后端部52R的直线K的长度设为K1(另外,后述的实施方式中,K1表示所述长度),则K1理想的是设定于0.1<K1/D≦0.25的范围内。在K1/D=0.2(本实施例中K1=8.91mm)的情况下,风扇叶片51能够最有效地利用沿着风扇叶片51的正压面51P流动的高动能,且最有效地抑制剥离,因而最佳。
例如,在K1/D>0.25的情况下,在风扇叶片51的后端部51R附近,从风扇叶片51与风扇叶片52的间隙S1流入区域VR2的空气虽沿着风扇叶片52的负压面52N流动,但有负压面52N的距离长,在风扇叶片52的负压面52N中的后端部52R侧的前端附近剥离,而送风性能降低的担心。
此外,如果将在风扇叶片51的延设方向上位于旋转方向后方的风扇叶片51a与配置于虚拟线VL间的风扇叶片52a、52b中的位于旋转方向后方的风扇叶片52a相向的部分的长度设为W(另外,后述的实施方式中,W也表示所述长度),则W理想的是设定于0.04≦W/D≦0.11的范围内。另外,此处,具体来说,所述长度W表示以最短距离连结风扇叶片51a的后端部51aR与风扇叶片52a的负压面52aN的下端的线、和以最短距离连结风扇叶片52a的前端部52aF与风扇叶片51a的正压面51aP的下端的线之间的直线距离。
例如,在W/D=0.13(W=5.7mm)的情况下,有如下担心:在风扇叶片51a的后端部51aR附近,流入到风扇叶片51a与风扇叶片52a的间隙S1的空气的动能减小,在风扇叶片52a的负压面52aN中的后端部52aR侧的前端附近无法抑制气流的剥离。这是因为W的距离变长,能量的损失增大。
而且,例如,在W/D=0.03(W=1.3mm)的情况下,空气向风扇叶片52a的正压面52aP侧的环绕增加,注入到间隙S1的空气减少。本实施例中,W设定为3.29mm。
接下来,使用比较例对本实施例的叶轮40的效果进行说明。
<第一比较例>
图8是表示本比较例的现有技术的叶轮140中的风扇叶片151的配置的一例的俯视图。另外,为了进行比较,除以下方面外,叶轮140与叶轮40为相同设计。叶轮140中设置有多个风扇叶片151以代替多个风扇叶片51、52。多个风扇叶片151分别具有位于由箭头AR表示的叶轮140的旋转方向的前方的前端部151F及位于所述旋转方向的后方的后端部151R。这些风扇叶片151以各个前端部151F在距圆盘44的中央的突起47一定距离的位置,彼此隔开一定距离且包围突起47的方式设置。风扇叶片151具有如下形状,即,以前端部151F与后端部151R之间的部分朝向所述旋转方向的前方侧弯曲的方式,从前端部151F到后端部151R呈弓状延伸。这些风扇叶片151的后端部151R位于圆盘44的外周端44a。在叶轮140设置有厚度(最大厚度)为1.06mm的8片风扇叶片151。
图9是说明图8所示的叶轮140中的滑动现象的主要部分俯视图。如图9所示,在作为后向的多翼风扇(涡轮风扇)的叶轮140中,多个风扇叶片151分别以相对于由AR表示的旋转方向成为后向的方式弯曲。这种后向的多翼风扇中,一般来说,容易在风扇叶片151的负压面151N侧的后端部151R附近产生所谓的滑动现象。具体来说,因风扇叶片151的旋转而生成气流。沿着风扇叶片151的负压面151N流动的由箭头DR11表示的气流的动能随着从风扇叶片151的前端部151F侧朝向后端部151R侧而降低。伴随该动能的降低,将如箭头DR12所示般气流从负压面151N剥离称作滑动现象。在发生滑动现象的情况下,具备所述叶轮140的电动送风机的送风性能及送风效率降低,噪声也增大。
<第二比较例>
图10是表示本比较例的叶轮240中的风扇叶片151、152的配置的一例的俯视图。叶轮240中,将图8所示的叶轮140的风扇叶片151设为主翼,在相邻的风扇叶片151间,与风扇叶片151为相同翼厚的风扇叶片152设为副翼。风扇叶片152使用的是与风扇叶片52相同构成的风扇叶片。而且,图10中,配置有11片风扇叶片151,在相邻的风扇叶片151间配置有一片风扇叶片152。因此,在叶轮240中设置有总计22片的风扇叶片151、152。
<第三比较例>
图11是表示本比较例的叶轮340中的风扇叶片151、152的配置的一例的俯视图。叶轮340中,在图10所示的叶轮240的风扇叶片151间配置两片风扇叶片152。因此,在叶轮340设置有总计三十三片的风扇叶片151、152。
<第一实施例的效果>
此处,以下,参照图12至图17对与第一比较例至第三比较例相对的第一实施例的效果进行说明。图12是说明第一实施例的叶轮40的效果的一例的主要部分俯视图。另外,图12中,作为风扇叶片51、52,示出风扇叶片51、52的外形(风扇叶片51、52的根线的形状)。
第一实施例中,如所述那样半径方向外侧的风扇叶片52的片数为22片,相对于11片风扇叶片51设定为两倍。因此,根据第一实施例,在后向的多翼风扇中容易发生剥离现象,在圆盘44的外周部的风扇叶片52的负压面52N中的后端部52R侧的前端附近,能够将风扇叶片52间的距离设定为彼此不太远的间隔。第一实施例中,风扇叶片52以等间隔配置。
通常,叶轮(多翼风扇)中,例如图8所示,旋转方向上相邻的风扇叶片151间的距离随着从半径方向内侧朝向半径方向外侧而扩大,空气流变得不稳定。然而,根据第一实施例,通过将风扇叶片51、52中的相对地位于半径方向外侧的风扇叶片52的片数设得比相对地位于半径方向内侧的风扇叶片51的片数多,能够抑制旋转方向上相邻的风扇叶片间的尺寸大幅变动。
另外,第二比较例、第三比较例中,如图10及图11所示,能够配置风扇叶片152作为副翼,通过配置风扇叶片152,能够抑制旋转方向上相邻的风扇叶片间的尺寸大幅变动。然而,第二比较例、第三比较例中,作为主翼的风扇叶片151设置到圆盘44的外周端44a为止,由此主翼与副翼之间的区域窄。因此,第二比较例、第三比较例中,送风性能低于第一比较例。因此,通常情况下,需要减少风扇叶片151的片数并确保所需的区域。
然而,根据本实施例,如图12所示,通过使风扇叶片51的后端部51R位于比叶轮40的最外周(换句话说,圆盘44的外周端44a)靠半径方向内侧,如所述那样,在相邻的风扇叶片51间(更具体来说,图6及图7所示的区域VR1内),能够设置多个作为各自独立的翼发挥作用的风扇叶片52。因此,根据第一实施例,与如第二比较例、第三比较例所示在风扇叶片151间配置风扇叶片152的情况相比,能够更有效地配置风扇叶片52。因此,根据第一实施例,如所述那样将风扇叶片51配置11片,风扇叶片52配置22片,能够提高送风性能。
而且,根据本实施例,通过以这种方式增加作为各自独立的翼发挥作用的风扇叶片52的片数,能够分割风扇叶片52进行的工作,且能够减少各风扇叶片52的后端部52R间的压力变动。因此,能够降低伴随所述压力变动的噪声。
而且,在如所述那样风扇叶片52的前端部52F与风扇叶片51的后端部51R位于相同半径上的情况下,在风扇叶片52b的前端部52bF和与该前端部52bF在所述旋转方向上相向的风扇叶片51的后端部51R之间,在所述旋转方向上形成规定的间隙S3。因此,如箭头DR3及箭头DR4所示,空气从风扇叶片51的负压面51N侧通过间隙S3向区域VR2流入,该空气流入到风扇叶片52a的负压面52aN中的后端部52aR侧的前端附近。而且,如所述那样,在风扇叶片51a的正压面51aP的下端处的后端部51aR侧的前端和与该前端相向的风扇叶片52a的负压面52aN的下端之间,形成有规定的间隙(间隙S1)。由此,沿着风扇叶片51的正压面51P流动的具有更高动能的空气(图12所示的由箭头DR1表示的气流)有效地从间隙S1注入到风扇叶片52a的负压面52aN中的后端部52aR侧的前端附近。流入到区域VR2的空气的流量由d1+d3的尺寸决定。而且,流入到区域VR3的空气的流量由d2的尺寸决定。因此,各区域VR2、VR3中的空气的流量(风量)能够通过如下来调整,即,调整d1至d3(换句话说,间隙S1至S3的大小)而调整流入到各区域VR2、VR3的空气的流入量。
第一实施例中,例如,设为d1=0.79mm,d2=1.59mm,d3=1.32mm,以成为(d1+d3)/d2=1.33的方式配置。根据第一实施例,由此,能够使区域VR2与区域VR3中的空气的流量同等,能够将叶轮40的外周部处的压力变动抑制得最小。
另外,在以风扇叶片52的前端部52F位于比风扇叶片51的后端部51R靠半径方向外侧的方式配置风扇叶片51、52的情况下,通过将NZ音的频率(NZ频率)设定为高频带而实现静音化,但因压力变动增大而无法获得静音效果,也导致送风性能降低。稍后将另外参考比较例对该点进行说明。
而且,如图9中说明那样,后向的多翼风扇中,一般来说,在风扇叶片151的负压面151N侧的后端部151R附近容易发生滑动现象。第一实施例中,可能发生滑动现象的部位(剥离区域)是图12所示的风扇叶片52a的负压面52aN中的后端部52aR侧的前端附近以及风扇叶片52b的负压面52bN中的后端部52bR侧的前端附近。
然而,如所述那样,第一实施例中,区域VR2中,空气从间隙S3流入,并且沿着风扇叶片51的正压面51P流动的具有更高动能的空气(图12中由箭头DR1表示的气流)通过间隙S1而流入。由此,根据第一实施例,在所述负压面52aN中的后端部52aR侧的前端附近(剥离区域),能够物理地抑制气流从负压面52aN剥离,能够抑制所述剥离区域的滑动现象。因此,能够抑制伴随所述滑动现象的送风性能及送风效率的降低及噪声。
而且,区域VR3中,将成为图12中箭头DR2表示的气流的朝向区域VR3的流入口的间隙S2例如设计得比间隙S1、S3宽。换句话说,将d2设定得比d1及d3大。其结果,第一实施例中,如所述那样,(d1+d3)/d2=1.33,满足0.5<(d1+d3)/d2<2.5。由此,能够确保不会引起风扇叶片52b的负压面52bN中的后端部52bR侧的前端附近处的气流的剥离的动能。由此,能够抑制所述后端部52bR的附近(剥离区域)的滑动现象,能够抑制伴随所述滑动现象的送风性能及送风效率的降低及噪声,并且能够抑制圆盘44的外周端44a处产生的压力变动且提高送风性能。
因此,在使普通的多翼风扇小型化(小径化)的情况下,伴随风扇叶片151的负压面151N侧的后端部151R附近的动能的降低而剥离区域增大,容易发生滑动现象,但根据第一实施例,可减少这种担心。根据第一实施例,即便在将叶轮40小型化(小径化)的情况下,即便在使叶轮40高速旋转(换句话说,高速旋转驱动)的情况下,也能够抑制送风性能或送风效率的降低及噪声增大。
而且,根据第一实施例,通过如所述那样增加叶轮40的外周部的风扇叶片52的片数,能够使因马达38的旋转而产生的NZ频率向高频带(人类难以听到的高温范围)移动。
例如,在使图8所示的叶轮140以30000rpm(500s-1)的转数旋转的情况下,NZ频率为500×8=4000Hz,产生刺耳的声音(窄频带音)。另一方面,在使用第一实施例的叶轮40的情况下,使该叶轮40以30000rpm(500s-1)的转数旋转时,NZ频率为500×22=11000Hz。这样,根据第一实施例,能够将NZ频率设定为人类难以听到的频带即80000Hz以上的高频带。
此外,近来,开发出转数为50000rpm以上的高速旋转的小型马达。因此,在例如使用转数为50000rpm(833s-1)的马达作为马达38的情况下,NZ频率为833×22=18333Hz,能够更有效地静音化。而且,在转数为65000rpm(1083s-1)的情况下,NZ频率为1083×22=23826Hz,通过设定为超出人类听觉范围的20kHz以上,能够更有效地静音化。
这样,如果将风扇叶片51的总片数设为z,马达38的转数设为n(s-1),则理想的是8000≦n×z,n≧500,且,z≦33。由此,能够使刺耳的NZ音的频率向人类难以听到的8000Hz以上的高频带偏移,从而改善噪声。
图13至图17是对第一实施例的叶轮40与第一比较例的叶轮140的性能进行比较所得的曲线图。图13是表示PQ特性的曲线图,图14是表示作为吸尘器的性能指标的吸入功率的曲线图,图15是表示效率(工作效率)曲线图,是分别将马达38的转数(以下称作“马达转数”)为50000rpm时的测量结果汇总所得。
根据图13至图15所示的结果,在包括第一实施例的叶轮40的电动送风机20被实际装入到电动吸尘器100中的动作曲线上,能够确认静压及风量的提高。另外,如所述那样,第二比较例、第三比较例中,送风性能低于第一比较例。因此,省略了测量结果。
而且,图16及图17是将第一实施例与第一比较例的噪声级进行比较所得的曲线图,图17表示马达转数为50000rpm时的结果。噪声级(整体值)相对于第一比较例的76.86dB,第一实施例中减少到72.06dB。因此,根据图13至图17所示的结果可知,根据第一实施例,能够同时实现送风性能及送风效率的提高及静音化。而且,图17表示马达转数为34000rpm时的结果。噪声级(整体值)相对于第一比较例的66.49dB,第一实施例减少到64.52dB。在马达转数为34000rpm(567s-1)的情况下,NZ频率为567×22=12467Hz。在马达转数为50000rpm的情况下,NZ频率为18333Hz,因而在马达转数为50000rpm的情况下,获得比马达转数为34000rpm的情况下高的效果。
<第二实施例>
图18是表示本实施例的叶轮40中的风扇叶片51、52的配置的一例的俯视图。另外,图18中,作为风扇叶片51、52,表示风扇叶片51、52的外形(风扇叶片51、52的根线的形状)。本实施例中,风扇叶片51分别等间隔地配置有10片,风扇叶片52分别等间隔地配置有20片,在相邻的风扇叶片51间配置有两片风扇叶片52。本实施例与第一实施例的不同点在于风扇叶片51、52的片数,本实施例中,风扇叶片51、52也以第一风扇叶片后端部线51RL与第二风扇叶片前端部线52FL重叠的方式配置。而且,本实施例中,设定为D=44mm,L1=15.89mm,L1/D=0.36,K1=8.91mm,W=3.29mm,并且各风扇叶片51、52的最大厚度均设为1.06mm。另外,本实施例中,风扇叶片52配置于d1=0.79、d2=1.86、d3=1.82的位置,设为d1/D=0.018,(d1+d3)/d2=1.41。
<第一参考例>
图19是表示本参考例的叶轮40中的风扇叶片51、52的配置的一例的俯视图。另外,图19中,作为风扇叶片51、52,示出风扇叶片51、52的外形(风扇叶片51、52的根线的形状)。本参考例与第二实施例的不同点在于,本参考例中,使第二实施例的风扇叶片52中的一者比另一者短。具体来说,风扇叶片52a的前端部52aF位于与风扇叶片51的后端部51R相同的半径上,但风扇叶片52b的前端部52bF位于比风扇叶片51中的位于旋转方向前方的风扇叶片51b的后端部51bR靠半径方向外侧,以此方式形成风扇叶片52a、52b。另外,本参考例中,因如所述那样风扇叶片52b的前端部52bF位于比位于旋转方向前方的风扇叶片51b的后端部51bR靠半径方向外侧,所以风扇叶片52b的前端部52bF与所述风扇叶片51b在所述旋转方向上不相向,但为了方便说明,本参考例中,将风扇叶片52b的前端部52bF、和与该风扇叶片52b相邻的风扇叶片51b的后端部51R之间的最短距离设为d3,设d3=5.90,(d1+d3)/d2=3.57。而且,将所述一风扇叶片52b的长度K1设为5.18mm,所述另一风扇叶片52a的长度K1与第一实施例、第二实施例同样地设为8.91mm。为了进行比较,其他设计值设为与第二实施例相同的值。
将第一实施例、第二实施例、第一比较例及第一参考例中的马达转数50000rpm时的NZ频率及噪声值的测量结果汇总表示于表1。
[表1]
Figure BDA0002072307960000281
如表1所示,根据第一实施例、第二实施例可知,与作为现有例的第一比较例相比,能够更多地抑制噪声的产生,且能够实现静音化。而且,根据第一参考例所示的结果,判断通过设置所述风扇叶片51、52,虽使NZ音难以听见来实现静音化,但多个风扇叶片52中,包含前端部52F位于比风扇叶片51的后端部51R靠半径方向外侧的风扇叶片52,由此压力变动增大且噪声值比以前差。如所述那样,流入到旋转方向上相邻的风扇叶片52间的区域中的位于风扇叶片51的后端部51R侧的区域VR2的空气的流量由d1+d3的尺寸决定。而且,流入到旋转方向上相邻的风扇叶片52间的区域中的位于风扇叶片51的后端部51R侧的风扇叶片52a与风扇叶片52b之间的区域VR3的空气的流量由d2的尺寸决定。如第一参考例那样,在风扇叶片52b的前端部52bF位于比位于旋转方向前方的风扇叶片51b的后端部51bR靠半径方向外侧的情况下,风扇叶片52b的前端部52bF与所述风扇叶片51b在所述旋转方向上不相向,d3变得过大。其结果,如所述那样(d1+d3)/d2=3.57,不满足0.5<(d1+d3)/d2<2.5,流入到与区域VR2对应的区域的空气的流量增加,流入到区域VR3的空气的流量降低。其结果,抑制风扇叶片52b的负压面52bN中的后端部52bR侧的前端附近处的剥离(滑动现象)的动能减小,导致滑动现象所引起的送风性能及送风效率的降低及噪声的增大,并且流入到各区域VR2、VR3的空气的流入量之差所引起的叶轮40的外周部处的压力变动增大,导致伴随压力变动的噪声的增大。
<变形例>
图20是表示本变形例的叶轮40中的风扇叶片51、52的配置的一例的俯视图。另外,图20中,作为风扇叶片51、52,示出风扇叶片51、52的外形(风扇叶片51、52的根线的形状)。如图20所示,风扇叶片51可仅形成有八片。图20所示的例中,风扇叶片51分别等间隔地配置有八片,风扇叶片52分别等间隔地配置有十六片,在风扇叶片51间配置有两片风扇叶片52。而且,图20所示的例中,设d1=0.79mm,d2=2.62mm,d3=3.24mm,且设(d1+d3)/d2=1.54。而且,设D=44mm,L1=15.89mm,L1/D=0.36,K1=8.91mm,W=3.29mm,各风扇叶片51、52的最大厚度均设为1.06mm。然而,所述数值为一例,本实施方式不限定于此。
本变形例中,与第一实施例、第二实施例不同,与第一参考例同样地,d3大于d1、d2,但风扇叶片52的前端部52F与风扇叶片51的后端部51R位于相同半径上,由此在位于叶轮40的旋转方向上的最前方的风扇叶片52的前端部52F和与该风扇叶片52b相邻的位于旋转方向前方的风扇叶片51b之间,在所述旋转方向上形成有具有最短距离d3的规定的间隙S3。其结果,所述那样(d1+d3)/d2=1.54,能够设置满足0.5<(d1+d3)/d2<2.5,并且满足0.01<d1/D<0.046的间隙S1至S3。这样,即便在d3大的情况下,流入到区域VR3的空气的流量只要可确保一定量,则能够抑制区域VR3中的成为剥离区域的风扇叶片52b的负压面52bN中的后端部52bR侧的前端附近处的剥离(滑动现象),并且能够抑制流入到各区域VR2、VR3的空气的流入量之差所引起的叶轮40的外周部处的压力变动。因此,根据所述说明及第一实施方式、第二实施方式中记载的说明,不言而喻,本变形例中也可获得与第一实施方式、第二实施方式相同的效果。
〔实施方式2〕
如所述那样,风扇叶片52可在虚拟线VL间(区域VR1内)配置有三片以上。本实施方式的电动送风机20中,叶轮40在虚拟线VL间(区域VR1内)例如具备三片风扇叶片52,就该点而言与第一实施方式的电动送风机20不同。
以下,将列举实施例对本实施方式的叶轮40进行说明,并且使用参考例对其效果进行说明。
<第三实施例>
图21是表示本实施例的叶轮40中的风扇叶片51、52的配置的一例的俯视图。另外,图21中,作为风扇叶片51、52,示出风扇叶片51、52的外形(风扇叶片51、52的根线的形状)。本实施例的叶轮40中,风扇叶片51设置有10片,风扇叶片52设置有30片。风扇叶片52均为相同形状,在虚拟线VL间(区域VR1内)等间隔地配置有三片。本实施例中,因在虚拟线VL间配置有三片风扇叶片52,所以如果将由相邻的风扇叶片52所夹着的区域中的位于风扇叶片51的后端部51R侧的区域设为区域VR2,将其他区域设为区域VR3,则在虚拟线VL间(区域VR1内)存在一个区域VR2,存在两个区域VR3。
本实施例中,d1表示旋转方向上相邻的风扇叶片51中的位于旋转方向后方的风扇叶片51(风扇叶片51a)和配置于虚拟线VL间的风扇叶片52中的位于叶轮40的旋转方向的最后方的与所述风扇叶片51a相邻的风扇叶片52之间的间隙的最短距离。而且,d2表示配置于虚拟线VL间的相邻的风扇叶片52之间的间隙的最短距离。此外,d3表示所述旋转方向上相邻的风扇叶片51中的位于旋转方向前方的风扇叶片51(风扇叶片51b)、和配置于虚拟线VL间的风扇叶片52中的位于所述旋转方向的最前方的、与所述风扇叶片51b相邻的风扇叶片52之间的旋转方向的间隙的最短距离。
而且,本实施例中,间隙S1表示风扇叶片51a的正压面51aP的下端处的后端部51aR侧的前端、和与该前端相向的配置于虚拟线VL间的、风扇叶片52中的位于叶轮40的旋转方向的最后方的风扇叶片52的负压面52N的下端之间的间隙。而且,间隙S2表示虚拟线VL间彼此相邻的风扇叶片52中的旋转方向后方侧的风扇叶片52的正压面52P的下端处的前端部52F侧的前端和与该前端相向的旋转方向前方侧的风扇叶片52的负压面52N的下端之间的间隙。间隙S3表示配置于虚拟线VL间的风扇叶片52中的位于叶轮40的旋转方向的最前方的风扇叶片52的前端部52F和与该前端部52F在所述旋转方向上相邻的风扇叶片51b的后端部51bR之间的间隙。
本实施例中,成为朝向各区域VR3的流入口的各间隙S2的最短距离d2相同,为d1=0.52,d2=0.86,d3=0.47,d1/D=0.012,(d1+d3)/d2=1.15。
另外,本实施例中,通过如所述那样变更d1的值,设定为W=2.94mm。其中,D、K1、L1的值与所述第一实施例、第二实施例等同样地设定为D=44mm,L1=15.89mm,L1/D=0.36,K1=8.91mm,并且各风扇叶片51、52的最大厚度均设为1.06mm。
根据本实施例,通过设为所述构成,能进一步减少流入到各区域VR2、VR3的空气的流入量之差,能够抑制叶轮40的外周部处的压力变动。此外,NZ频率音能够设定高达833×30=25000Hz,NZ音超出人类听觉范围且无法确认。表2中将第三实施例及后述的第二参考例中的马达转数50000rpm时的NZ频率及噪声值的测量结果汇总表示。如表2所示可知,在实际的测量结果中,马达转数50000rpm时的噪声值为73.58dB,比作为现有例的所述第一比较例有所改善。
[表2]
Figure BDA0002072307960000321
<第二参考例>
图22是表示本参考例的叶轮40中的风扇叶片51、52的配置的一例的俯视图。另外,图22中,作为风扇叶片51、52,示出风扇叶片51、52的外形(风扇叶片51、52的根线的形状)。在本参考例的叶轮40设置有八片风扇叶片51,且设置有24片风扇叶片52。虚拟线VL间配置有三片风扇叶片52。其中,本参考例中,虚拟线VL间的三片风扇叶片52中的位于叶轮40的旋转方向的最前方的风扇叶片52、及与该风扇叶片52相邻的风扇叶片52这两片风扇叶片52的前端部52F位于比风扇叶片51的后端部51R靠半径方向外侧,所述三片风扇叶片52中的位于所述旋转方向的最后方的剩余一片风扇叶片52的前端部52F位于与风扇叶片51的后端部51R相同的半径上,以此方式形成各风扇叶片52。因此,本参考例中,与第三实施例同样地,设D=44mm,L1=15.89mm,L1/D=0.36,将与后端部51R位于相同的半径上的风扇叶片的长度K1设为8.91mm,W=3.29mm,另一方面,将位于比后端部51R靠半径方向外侧的两片风扇叶片的长度K1设为5.18mm。另外,各风扇叶片51、52的最大厚度均设为1.06mm。
而且,本参考例中,与第一参考例同样地,如图22所示,与彼此相邻的风扇叶片51中的位于旋转方向前方的风扇叶片51相邻的风扇叶片52的前端部52F位于比所述风扇叶片51的后端部51R靠半径方向外侧,因而所述前端部52F与所述风扇叶片51在所述旋转方向上不相向,但为了方便说明,本参考例中,将叶轮40的旋转方向上相邻的风扇叶片51中的位于旋转方向前方的风扇叶片51(风扇叶片51b)和配置于虚拟线VL间的风扇叶片52中的位于所述旋转方向的最前方的与所述风扇叶片51b相邻的风扇叶片52之间的旋转方向的间隙的最短距离设为d3。本参考例中,d1=0.79,d2=1.48,d3=4.98,d1/D=0.018,(d1+d3)/d2=3.90,所述数值以外的设计值如表2所示,马达转数为50000rpm时的噪声值为77.32dB,成为比以前差的结果。根据表2所示的结果可知,当在虚拟线VL间设置三片风扇叶片52时,虽也能够通过设置所述风扇叶片51、52,实现由难以听到NZ音而达成的静音化,但多个风扇叶片52中包含前端部52F位于比风扇叶片51的后端部51R靠半径方向外侧的风扇叶片52,由此压力变动增大且噪声值比以前差。
〔第三实施方式〕
图23是表示本实施方式的叶轮40中的风扇叶片51、52的配置的一例的俯视图。另外,图23中,作为风扇叶片51、52,示出风扇叶片51、52的外形(风扇叶片51、52的根线的形状)。本实施方式的叶轮40在以下方面与第一实施方式、第二实施方式中的各实施例记载的叶轮40不同。也就是,本实施方式的叶轮40如图23所示,以风扇叶片52的前端部52F位于较风扇叶片51的后端部51R靠半径方向内侧的方式配置。因此,连结各风扇叶片51的后端部51R的圆状的第一风扇叶片后端部线51RL,位于连结各风扇叶片52的前端部52F的圆状的第二风扇叶片前端部线52FL的外侧。
根据本实施方式,如以上那样风扇叶片52的前端部52F位于比风扇叶片51的后端部51R靠半径方向内侧,由此能够在风扇叶片52b(换句话说,配置于虚拟线VL间的风扇叶片52中的位于叶轮40的旋转方向的最前方的风扇叶片52)和与该风扇叶片52b相邻的位于旋转方向前方的风扇叶片51b之间,在所述旋转方向上设置规定的间隙S3。
本实施方式中,d1、d2、S1、S2的定义与第一实施方式、第二实施方式相同。而且,本实施方式中,d3与第一实施方式、第二实施方式同样地表示在所述旋转方向上相邻的风扇叶片51中的位于旋转方向前方的风扇叶片51(风扇叶片51b)、和配置于虚拟线VL间(VL1内)的风扇叶片52中的位于所述旋转方向的最前方的、与所述风扇叶片51b相邻的风扇叶片52(风扇叶片52b)之间的旋转方向的间隙的最短距离。而且,当在风扇叶片52b和旋转方向上与该风扇叶片52b相邻的风扇叶片51b中的所述旋转方向的彼此的相向面间描绘所述旋转方向为直径的圆时,所述d3由最小圆的直径(φ)来表示。
然而,在风扇叶片52b的前端部52bF位于比位于所述旋转方向前方的风扇叶片51b的后端部51bR靠半径方向内侧的情况下,风扇叶片52b根据例如风扇叶片52b的长度K1及风扇叶片51b的长度L1,在所述旋转方向上与风扇叶片51b的后端部51bR或负压面51bN相向。
因此,本实施方式中,间隙S3表示配置于虚拟线VL间的风扇叶片52中的位于所述旋转方向的最前方的风扇叶片52b的前端部52bF、和所述旋转方向上相邻的风扇叶片51中的位于所述旋转方向的前方的风扇叶片51b的后端部51bR之间,或者,所述风扇叶片52b的正压面52bP的下端处的前端部52bF侧的前端和与该前端相向的所述风扇叶片51b的负压面51bN的下端之间的间隙,d3表示所述间隙S3的距离。
另外,图23所示的叶轮40中,除风扇叶片52的前端部52F位于比风扇叶片51的后端部51R稍微靠半径方向内侧这一点之外,与第一实施方式的第一实施例的叶轮40相同,d3与第一实施例同样地表示风扇叶片52b的前端部52bF与风扇叶片51b的后端部51bR之间的间隙。
如以上,本实施方式中,也与第一实施方式、第二实施方式同样地,在配置于虚拟线VL间的风扇叶片52中的位于叶轮40的旋转方向的最前方的风扇叶片52和与该风扇叶片52相邻的位于旋转方向前方的风扇叶片51之间,在所述旋转方向上形成规定的间隙S3。因此,如本实施方式那样在风扇叶片52的前端部52F位于比风扇叶片51的后端部51R靠半径方向内侧的情况也与风扇叶片52的前端部52F与风扇叶片51的后端部51R位于相同半径上的情况同样地,空气从风扇叶片51的负压面51N侧穿过间隙S3,并向区域VR2流入。而且,在如本实施方式那样风扇叶片52的前端部52F位于比风扇叶片51的后端部51R靠半径方向内侧的情况下,在风扇叶片51a的正压面51aP的下端处的后端部51aR侧的前端和与该前端相向的风扇叶片52a的负压面52aN的下端之间,形成规定的间隙S1。由此,该情况下,也能够将沿着风扇叶片51的正压面51P流动的具有更高动能的空气有效地从间隙S1注入到风扇叶片52的后端部52R。因此,本实施方式中,也与第一实施方式同样地,能够抑制剥离区域的气流的剥离(滑动现象),能够抑制伴随该滑动现象的送风性能及送风效率的降低及噪声。而且,本实施方式中,各区域VR2、VR3中的空气的流量(风量)能够通过如下来调整,即,调整d1至d3(换句话说,间隙S1至S3的大小)而调整流入到各区域VR2、VR3的空气的流入量。
图23所示的叶轮40中,风扇叶片51分别等间隔地配置有十一片,风扇叶片52分别等间隔地配置有二十二片,在相邻的风扇叶片51间配置有两片风扇叶片52。而且,D=44mm,L1=15.89mm,L1/D=0.36,K1=9.47mm,W=3.65mm,d1=0.79,d2=1.58mm,d3=0.81mm,d1/D=0.018,(d1+d3)/d2=1.01,且各风扇叶片51、52的最大厚度均为1.06mm。然而,所述数值为一例,本实施方式不限于此。
图23所示的叶轮40与第一实施例所示的叶轮40的风扇叶片51、52的片数相同,K1/D在0.1<K1/D≦0.25的范围内,并且W/D在0.04≦W/D≦0.11的范围内。因此,根据所述第一实施方式、第二实施方式记载的说明,不言而喻,根据图23所示的叶轮40也能够获得与第一实施例、第二实施例的叶轮40相同的效果。
〔第四实施方式〕
图24是表示本实施方式的叶轮40中的风扇叶片51、52的配置的一例的俯视图。另外,图24中,作为风扇叶片51、52,示出风扇叶片51、52的外形(风扇叶片51、52的根线的形状)。本实施方式的叶轮40如图24所示,多个风扇叶片52中的一部分风扇叶片52的形状不同。
图24所示的例中,风扇叶片51分别等间隔地配置有八片,风扇叶片52分别等间隔地配置有16片,且在风扇叶片51间配置长度不同的风扇叶片52a、52b。图24所示的例中,风扇叶片52b比风扇叶片52a长,风扇叶片52b的前端部52bF位于比风扇叶片51的后端部51R靠半径方向内侧,而风扇叶片52a的前端部52aF与风扇叶片51的后端部51R位于相同半径上。
图24所示的例中,通过使风扇叶片52b的长度比第一实施方式的第一实施例中的图5所示的风扇叶片52b长,作为形成于风扇叶片52b与风扇叶片51b之间的叶轮40的旋转方向的间隙(间隙S3),能够设置风扇叶片52b的正压面52bP的下端处的前端部52bF侧的前端和与该前端相向的所述风扇叶片51b的负压面51bN的下端之间的间隙。另外,图24所示的例中,d1=0.79mm,d2=2.62mm,d3=1.44mm,(d1+d3)/d2=0.85。而且,D=44mm,L1=15.89mm,L1/D=0.36,各风扇叶片51、52的最大厚度均设为1.06mm。而且,将风扇叶片52b的长度K1设为11.34mm,风扇叶片52a的长度K1与第一实施例同样地设为8.91mm,W=3.29mm。然而,所述数值为一例,本实施方式不限于此。根据第一实施方式、第二实施方式记载的说明,不言而喻,本实施方式中也可获得与第一实施方式至第三实施方式相同的效果。
而且,本实施方式中,列举使风扇叶片52a、52b中的风扇叶片52b比图5所示的风扇叶片52b长的情况为例进行了说明,不言而喻,也可使风扇叶片52a、52b的双方比图5所示的风扇叶片52b长。
〔第五实施方式〕
第一实施方式中,列举具备叶轮40的电动送风机20被装入到如图1所示的手持式(或者杆式)且无绳的电动吸尘器100的情况为例进行了说明。然而,所述各实施方式的电动送风机20也能够适用于卧式电动吸尘器或者吹风机等送风机。
本发明不限于所述各实施方式,能够在权利要求所示的范围内进行各种变更,关于将不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合而获得的实施方式也包含在本发明的技术范围内。此外,通过将各实施方式中分别公开的技术手段进行组合,能够形成新的技术特征。
附图标记说明
20 电动送风机
38 马达
38T 旋转轴
40 叶轮
44 圆盘
44a 外周端
51、51a、51b 风扇叶片(第一风扇叶片)
52、52a、52b 风扇叶片(第二风扇叶片)
51F、51aF、51bF、52F、52aF、52bF 前端部
51R、51aR、51bR、52R、52aR、52bR 后端部
51N、51aN、51bN、52N、52aN、52bN 负压面
51P、51aP、51bP、52P、52aP、52bP 正压面
100 电动吸尘器
S1、S2、S3 间隙
VL 虚拟线

Claims (6)

1.一种电动送风机,其特征在于,包括:
马达,其具有旋转轴;以及
叶轮,其安装于所述旋转轴;且
所述叶轮包括多个第一风扇叶片及多个第二风扇叶片,
所述多个第一风扇叶片分别具有俯视时在其长边方向上位于所述叶轮的旋转方向的前方的第一前端部、及位于所述旋转方向的后方的第二前端部,所述第一前端部与所述第二前端部之间的部分以朝向所述旋转方向的前方侧弯曲的方式延伸,所述第二前端部位于比所述叶轮的最外周靠半径方向内侧,
所述第二风扇叶片在虚拟线之间配置有多个,所述虚拟线从所述旋转方向上相邻的各第一风扇叶片的第一前端部沿着各第一风扇叶片的延伸方向分别延长到所述叶轮的最外周为止,
所述多个第二风扇叶片分别具有俯视时在其长边方向上位于所述旋转方向的前方的第三前端部、及位于所述旋转方向的后方的第四前端部,所述第四前端部位于所述叶轮的最外周,所述第三前端部位于与所述第二前端部相同的半径上、或者位于比所述第二前端部靠半径方向内侧。
2.根据权利要求1所述的电动送风机,其特征在于,
当将所述旋转方向上相邻的第一风扇叶片中的位于所述旋转方向的后方的第一风扇叶片、和配置于所述虚拟线之间的多个第二风扇叶片中的位于所述旋转方向的最后方的第二风扇叶片之间的间隙的最短距离设为d1,将配置于所述虚拟线之间的彼此相邻的第二风扇叶片中的一个第二风扇叶片与另一个第二风扇叶片之间的间隙的最短距离设为d2,将配置于所述虚拟线之间的第二风扇叶片中的位于所述旋转方向的最前方的第二风扇叶片、和所述旋转方向上相向的位于所述旋转方向的前方的第一风扇叶片之间的间隙的最短距离设为d3时,0.5<(d1+d3)/d2<2.5。
3.根据权利要求2所述的电动送风机,其特征在于,
当将所述叶轮的直径设为D时,0.01<d1/D<0.046。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电动送风机,其特征在于,
当将所述叶轮的直径设为D,将连结所述第一风扇叶片的第一前端部与第二前端部的直线的长度设为L1时,0.15≦L1/D≦0.4。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电动送风机,其特征在于,
当将所述第二风扇叶片的总片数设为z,将所述马达的转数设为n(s-1)时,8000≦n×z,n≧500,且,z≦33。
6.一种电动吸尘器,其特征在于,
包括根据权利要求1至5中任一项所述的电动送风机。
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