JP2006342792A - 送風機およびこれを備えた掃除機 - Google Patents

送風機およびこれを備えた掃除機 Download PDF

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Abstract

【課題】製造原価を増大させることなく、高速回転するインペラとその周囲に配置されるディフューザとの間で発生する騒音を低減できる送風機及びその送風機を備えた掃除機を提供する。
【解決手段】複数のインペラ羽根４１を備えており、モータ３３によって回転するインペラ４０と、複数のディフューザ羽根６１とを備えており、前記インペラ４０の外側周りに配置されるディフューザ６０とを含み、前記インペラ４０の回転時、前記複数のインペラ羽根４１と前記複数のディフューザ羽根６１との相互作用によって発生する騒音を低減するように、前記複数のディフューザ羽根６１が円周方向に沿って不等間隔に配置される送風機を構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、送風機に関するもので、詳しくは、インペラの回転時、インペラ羽根とその周囲に位置するディフューザ羽根との間で発生する騒音を低減できる送風機及びこれを備えた掃除機に関するものである。
一般に、送風機は、気体の輸送や昇圧などを行う機器であり、その種類には、遠心式、斜流式および軸流式などがある。このうち、遠心式送風機においては、円周上に配列された複数の羽根を備えたインペラが、モータによって回転しながら気体を外部から送風機に吸入した後、それを半径方向に送風機から排出する。このとき、インペラの出口側に位置するディフューザは、気体の速度成分を圧力に変換する。
上記の遠心式送風機は、強力な吸入力によって埃や異物などを掃除する真空掃除機に用いられる。図１は、真空掃除機に用いられる一般的な遠心式送風機のインペラ及びディフューザを示した平面図である。図１に示すように、複数の羽根１を備えたインペラ２の外周縁にはファンガイド３が配置されており、このファンガイド３には複数の羽根４を備えたディフューザ５が設けられる。
一般に、上記の送風機においては、送風機の性能及び効率を考慮して、インペラとディフューザとの間隔Ｇが最小化されるように設計する。しかしながら、強い吸入力を形成するためにインペラ２が高速回転するとき、インペラ羽根１とディフューザ羽根４との周期的な接触によって強いＢＰＦ（Ｂｌａｄｅ Ｐａｓｓａｇｅ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）騒音が発生する。
真空掃除機の騒音には、上記のＢＰＦ騒音の他にも、モータの振動による騒音及び空気の吸入側から発生する空力騒音などが挙げられるが、ＢＰＦ騒音は、特定周波数で強く発生して、真空掃除機の使用者及びその周辺の人たちに強い不快感を与えている。
このような騒音問題を解決するために、羽根のないディフューザ、およびそれによる性能低下を補償するための３次元インペラを備えた送風機が開発された。その例は、特許文献１に開示されている。しかしながら、真空掃除機に適用可能な程度に小型な３次元インペラは、容易に加工しにくい上に、その加工原価が非常に高いため、真空掃除機に適用することは困難であった。
大韓民国特許出願公開第１９９８-５９３２１号明細書
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、製造原価を増大させることなく、高速回転するインペラとその周囲に配置されるディフューザとの間で発生する騒音を低減できる送風機及びその送風機を備えた掃除機を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明による送風機は、複数のインペラ羽根を備えており、モータによって回転するインペラと複数のディフューザ羽根を備えており、前記インペラの外側周りに配置されるディフューザとを含む送風機において、前記インペラの回転時、前記複数のインペラ羽根と前記複数のディフューザ羽根との相互作用によって発生する騒音を低減するように、前記複数のディフューザ羽根が円周方向に沿って不等間隔に配置されることを特徴とする。
このとき、前記複数のディフューザ羽根は、隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角と、隣接する他の一対のディフューザ羽根の間の中心角とが異なるように配置される。
前記複数のディフューザ羽根のうちいずれか一つを基準羽根と定めるとき、前記基準羽根からｘ番目に位置したディフューザ羽根と、ｘ-１番目に位置したディフューザ羽根との間の中心角は、次の式によって決定される。
Figure 2006342792
ここで、ｘo=ｎ/２，ｙo=３６０/ｎ，ｎ=ディフューザ羽根の数で、ａ，ｂ，ｃは常数である。
一方、前記ディフューザ羽根の数は、前記インペラ羽根の数に対して１以外の公約数がないように決定される。
このとき、騒音低減効果を強化するために、前記インペラ羽根と前記ディフューザ羽根との間の間隔は不均一である。
このために、前記複数個のインペラ羽根のうち少なくとも一つは、他のインペラ羽根とそれに関連したディフューザ羽根との距離に比べると、前記ディフューザに隣接した末端部が前記ディフューザ羽根から所定距離だけ離隔される。
また、前記複数個のディフューザ羽根のうち少なくとも一つは、他のディフューザ羽根とそれに関連したインペラ羽根との距離に比べると、前記インペラに隣接した末端部が前記インペラ羽根から所定距離だけ離隔される。
また、本発明による掃除機は、複数個のインペラ羽根を備えたインペラと、複数個のディフューザ羽根とを備えており、前記インペラの外側周りに配置されるディフューザとを備えて異物を吸入するための吸入力を発生する送風機を含む掃除機において、前記インペラの回転時、前記インペラ羽根が前記ディフューザ羽根を通過する周期を変化させるように、前記インペラに隣接した前記ディフューザ羽根の第１端部は、円周方向に沿って不等間隔に配置されることを特徴とする。
このとき、前記複数のディフューザ羽根は、隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角と、隣接する他の一対のディフューザ羽根の間の中心角とが異なるように配置され、その具体的な基準には上記に記載の式が適用され得る。
本発明によると、インペラ羽根及びディフューザ羽根は、それらの間に不均一な相互作用が起こるように配列されるため、送風機からのＢＰＦ騒音を低減できるという効果がある。
また、上記の効果を達成するにあたり、追加的な費用がほとんど発生しない構造であるため、真空掃除機などの製品に容易に適用して製品の品質を向上できるという効果がある。
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面に基づいて説明する。図２は、本発明による掃除機の外観を示した図で、図３は、掃除機における本体の構成を示した断面図である。
図２及び図３に示すように、本発明による掃除機は、吸入力によって埃や異物などを吸入する吸入体１０と、この吸入体１０によって吸入された埃などを捕集するための集塵装置および吸入力を発生するための送風機３０を内蔵した本体２０とを備えている。
この掃除機において、本体２０と吸入体１０との間には、送風機３０から発生した吸入力を吸入体１０に伝達するための連結ホース１１及び連結管１２が備わり、それら連結ホース１１と連結管１２との間には、使用者の操作を容易にするために制御部(図示せず)が一体に設けられた取っ手１３が備わる。ここで、連結ホース１１は、伸縮性のある蛇腹管により形成されるが、その一端は本体２０に連結され、他端は取っ手１３に連結される。また、連結管１２の一端は吸入体１０に連結され、他端は取っ手１３に連結される。このような構成により、使用者は、掃除機を自由に移動させながら底面の異物を掃除できるようになる。
本体２０の内部は、集塵装置が設置される集塵室２０ａと、送風機３０が設置される吸入室２０ｂとに区画される。さらに、集塵室２０ａには、埃を収集する埃袋２２と、この埃袋２２でろ過されてない微細な埃をろ過するためのフィルタ２３とが設置され、吸入室２０ｂには、異物を吸入するための吸入力を生成する送風機３０が設置される。
図４は、本発明の第１実施形態による送風機の構成を示した断面図で、図５は、送風機のインペラ及びファンガイドを示した斜視図である。図４及び図５に示すように、送風機３０は、その上面に吸入口３１ａが形成されたインペラカバー３１と、このインペラカバー３１の下側に結合されるモータケース３２とを備えて外観をなす。
インペラカバー３１の内側にはインペラ４０及びファンガイド５０が配置されるが、インペラ４０は、吸入口３１ａを通して空気を吸入するために複数個のインペラ羽根４１を備えている。ここで、各インペラ羽根４１がインペラ４０の上面板４２と下面板４３との間で円周方向に湾曲形成されることにより、前記吸入口３１ａを通して吸入される空気は半径方向に吐出される。また、ファンガイド５０の上側周りに複数個のディフューザ羽根６１が備わることにより、インペラ４０を通過した空気の圧力を上昇させるディフューザ６０が形成される。したがって、インペラ４０がファンガイド５０の上側に取り付けられると、ディフューザ６０がインペラ４０の外側周りに所定間隔を有して位置することになる。一方、ファンガイド５０の下面には、ディフューザ６０を通過した空気をモータ３３側に案内するリターンチャンネル５１が形成される。
モータケース３２の内側には、インペラ４０を回転させるために回転軸３４を介してインペラ４０に連結されるモータ３３が設置され、モータケース３２には、モータ３３を通過した空気をモータケース３２の外部に排出するためのケース排出口３５が形成される。
したがって、使用者が制御部(図示せず)によって掃除機の作動を開始すると、インペラ４０が、モータ３３によって回転しながら吸入口３１ａを通して空気を吸入した後、それを半径方向に吐出する。この吐出された空気は、ディフューザ６０を通過しながら昇圧される。そして、ディフューザ６０を通過した空気は、ファンガイド５０の下側に案内され、リターンチャンネル５１を通してモータ３３側に流入される。この流入された空気は、モータ３３を通過しながら冷却した後、モータケース３２のケース排出口３５を通して排出される。
しかし、強い吸入力を生成するためにインペラ４０が高速回転すると、複数個のインペラ羽根４１が狭い間隔を有してディフューザ羽根６１と周期的に接触し、強いＢＰＦ騒音が発生するようになるが、この騒音は、耳に不快感を与えるという特性がある。したがって、本発明においては、インペラ羽根４１とディフューザ羽根６１との不規則な相互作用により上記の騒音を変調するように、複数のディフューザ羽根を円周方向に沿って不等間隔に配置している。
図６は、送風機のディフューザ羽根が円周方向に沿って不等間隔に配置された例を示した図である。円において二つの点の間の円周距離は、それら二つの点が形成する中心角によって大きく変わるので、図６に示すように、隣接する一対のディフューザ羽根(例えば、６１ａ，６１ｂ)の間の中心角θ１と、隣接する他の一対のディフューザ羽根(例えば、６１ｆ，６１ｇ)の間の中心角θ６とを異にすることで、複数のディフューザ羽根６１を不等間隔に配置できる。ここで、“隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角”とは、ディフューザ羽根においてインペラ４０に隣接した一対の第１端部(ＡとＢまたはＦとＧ)によって形成される中心角をいう。
インペラ羽根及びディフューザ羽根の数が決まった場合、隣接する各対のディフューザ羽根の間の中心角を決定するための基準は実験によって得られる。しかし、送風機の設計によってインペラ羽根及びディフューザ羽根の数が変更されるとき、再び実験を行って新しい基準を設けるべきであるという不便さがある。
このとき、隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角を決定する基準には、下記の式が用いられる。下記の式は、特定の物理的理論によって求められたものではなく、複数のディフューザ羽根６１が円周方向に不等間隔をなして配置されるように採択された式である。
Figure 2006342792
上式中、いずれか一つのディフューザ羽根を基準羽根６１ａと定めた場合、ｙは、基準羽根６１ａからｘ番目に位置したディフューザ羽根と、ｘ-１番目に位置したディフューザ羽根根との間の中心角を意味する。また、ａ，ｂ，ｃは常数で、ｙo=３６０/ｎ，ｎ=ディフューザ羽根の数を意味する。
例えば、図６のように、ディフューザ羽根の数が１１個(ｎ=１１)である場合、隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角は式(１)によって決定され、下記の<表１>のように示される。このとき、常数値はａ=１．４８３１，ｂ=２．８５８１，ｃ=４．８５４０であり、これら常数値は、試行錯誤によって決定されたものである。
Figure 2006342792
上記の表１で、ｘが１，ｙが３３．７５８９であることは、基準羽根６１ａと基準羽根６１ａから一番目に位置したディフューザ羽根６１ｂとの間の中心角θ１が３３．７５８９゜であることを意味する。さらに、ｘが６で、ｙが３１．６５７９であることは、基準羽根６１ａから六番目に位置したディフューザ羽根６１ｇと五番目に位置したディフューザ羽根６１ｆとの間の中心角θ６が３１．６５７９゜であることを意味する。
このように、隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角は、式(１)によって決定される。また、設計によってディフューザ羽根の数が変更される場合も、それに相当する中心角が式(１)によって容易に得られる。
類似した方法として、隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角は、式(２)によって決定される。ここで、ｘo=ｎ/２で、ａ，ｂ，ｃは常数で、ｙo=３６０/ｎ，ｎ=ディフューザ羽根の数を意味する。
Figure 2006342792
例えば、ディフューザ羽根の数が１１個(ｎ=１１)である場合、隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角は式(２)によって決定され、下記の<表２>のように示される。
Figure 2006342792
上記の<表２>から分かるように、隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角は、式(２)によって適切に決定できる。
一方、ディフューザ羽根６１の数は、インペラ羽根４１の数に対して１以外の公約数がないように決定することが好ましい。このようにすると、インペラ４０の回転時、インペラ羽根４１とディフューザ羽根６１との相互作用が最小化されることで、ＢＰＦ騒音を低減できる。その例として、図６には、ディフューザ羽根６１の数が１１個で、インペラ羽根４１の数が９個の場合を示した。
また、本発明による送風機及び真空掃除機は、上記のようにディフューザ羽根を円周方向に沿って不等間隔に配置し、かつ、インペラ羽根とディフューザ羽根との間の間隔が不均一になるようにインペラ及びディフューザを配置することで騒音を低減できる。
図７は、本発明の第２実施形態による送風機のインペラ及びディフューザを示した平面図で、図８は、本発明の第３実施形態による送風機のインペラ及びディフューザを示した平面図である。ここで、図７及び図８の実施形態は、図６の実施形態を変形したものである。
図７に示すように、前記複数個のインペラ羽根のうち少なくとも一つ４１ａは、他のインペラ羽根４１とそれに関連したディフューザ羽根６１との距離に比べると、前記ディフューザ６０に隣接した末端部がディフューザ羽根６１から所定距離ｄ１だけ離隔される。また、図８に示すように、複数個のディフューザ羽根のうち少なくとも一つ６１ｃ，６１ｆ，６１ｊは、他のディフューザ羽根６１とそれに関連したインペラ羽根４１との距離に比べると、前記インペラ４０に隣接した末端部がインペラ羽根４１から所定距離ｄ２だけ離隔される。このような距離ｄ１，ｄ２は、ディフューザ羽根６１に対するインペラ羽根４１のパッシング周期を変える役割をし、インペラ羽根４１とディフューザ羽根６１との相互作用によって発生する騒音を減少する。しかし、インペラ４０とディフューザ６０との間の間隔が過度に大きくなると、送風機の性能が低下する憂いがあるので、インペラ４０とディフューザ６０との間の間隔が前記インペラ４０の外径の２％以内になるように前記距離ｄ１，ｄ２を調整することが好ましい。
真空掃除機に用いられる一般的な遠心式送風機のインペラ及びディフューザを示した平面図である。 本発明による掃除機を示した図である。 掃除機における本体の構成を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による送風機の構成を示した断面図である。 送風機のインペラ及びファンガイドを示した斜視図である。 送風機のディフューザ羽根が円周方向に沿って不等間隔に配置された例を示した図である。 本発明の第２実施形態による送風機のインペラ及びディフューザを示した平面図である。 本発明の第３実施形態による送風機のインペラ及びディフューザを示した平面図である。
符号の説明
１ インペラ羽根
２ インペラ
３ ファンガイド
４ ディフューザ羽根
５ ディフューザ
１０ 吸入体
１１ 連結ホース
１２ 連結管
１３ 取っ手
２０ 本体
２０ａ 集塵室
２０ｂ 吸入室
２２ 埃室
２３ フィルタ
３０ 送風機
３１インペラカバー
３１ａ 吸入口
３２ モータケース
３３ モータ
３４ 回転軸
３５ ケース排出口
４０ インペラ
４１ インペラ羽根
４２ 上面板
４３ 下面板
５０ ファンガイド
５１ リターンチャンネル
６０ ディフューザ
６１ ディフューザ羽根

Claims (16)

  1. 複数のインペラ羽根を備えており、モータによって回転するインペラと；
    複数のディフューザ羽根を備えており、前記インペラの外側周りに配置されるディフューザと；を含む送風機において、
    前記インペラの回転時、前記複数のインペラ羽根と前記複数のディフューザ羽根との相互作用によって発生する騒音を低減するように、前記複数のディフューザ羽根が円周方向に沿って不等間隔に配置されることを特徴とする送風機。
  2. 前記複数のディフューザ羽根は、隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角と、隣接する他の一対のディフューザ羽根の間の中心角とが異なるように配置されることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
  3. 前記複数のディフューザ羽根のうちいずれか一つを基準羽根と定めるとき、前記基準羽根からｘ番目に位置したディフューザ羽根と、ｘ-１番目に位置したディフューザ羽根との間の中心角は、次の式によって決定されることを特徴とする請求項２に記載の送風機。
    Figure 2006342792
  4. 前記複数のディフューザ羽根のうちいずれか一つを基準羽根と定めるとき、前記基準羽根からｘ番目に位置したディフューザ羽根と、ｘ-１番目に位置したディフューザ羽根との間の中心角は、次の式によって決定されることを特徴とする請求項２に記載の送風機。
    Figure 2006342792
  5. 前記ディフューザ羽根の数は、前記インペラ羽根の数に対して１以外の公約数がないように決定されることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
  6. 前記インペラ羽根と前記ディフューザ羽根との間の間隔は、不均一であることを特徴とする請求項１に記載の送風機。
  7. 前記複数個のインペラ羽根のうち少なくとも一つは、他のインペラ羽根とそれに関連したディフューザ羽根との距離に比べると、前記ディフューザに隣接した末端部が前記ディフューザ羽根から所定距離だけ離隔されることを特徴とする請求項６に記載の送風機。
  8. 前記複数個のディフューザ羽根のうち少なくとも一つは、他のディフューザ羽根とそれに関連したインペラ羽根との距離に比べると、前記インペラに隣接した末端部が前記インペラ羽根から所定距離だけ離隔されることを特徴とする請求項６に記載の送風機。
  9. 複数個のインペラ羽根を備えたインペラと、
    複数個のディフューザ羽根を備えており、前記インペラの外側周りに配置されるディフューザと；を備えて異物を吸入するための吸入力を発生する送風機を含む掃除機において、
    前記インペラの回転時、前記インペラ羽根が前記ディフューザ羽根を通過する周期を変化させるように、前記インペラに隣接した前記ディフューザ羽根の第１端部は、円周方向に沿って不等間隔に配置されることを特徴とする掃除機。
  10. 前記複数のディフューザ羽根は、隣接する一対のディフューザ羽根の間の中心角と、隣接する他の一対のディフューザ羽根の間の中心角とが異なるように配置されることを特徴とする請求項９に記載の掃除機。
  11. 前記複数のディフューザ羽根のうちいずれか一つを基準羽根と定めるとき、前記基準羽根からｘ番目に位置したディフューザ羽根と、ｘ-１番目に位置したディフューザ羽根との間の中心角は、次の式によって決定されることを特徴とする請求項１０に記載の掃除機。
    Figure 2006342792
  12. 前記複数のディフューザ羽根のうちいずれか一つを基準羽根と定めるとき、前記基準羽根からｘ番目に位置したディフューザ羽根と、ｘ-１番目に位置したディフューザ羽根との間の中心角は、次の式によって決定されることを特徴とする請求項１０に記載の掃除機。
    Figure 2006342792
  13. 前記ディフューザ羽根の数は、前記インペラ羽根の数に対して１以外の公約数がないように決定されることを特徴とする請求項９に記載の掃除機。
  14. 前記インペラ羽根と前記ディフューザ羽根との間の間隔は、不均一であることを特徴とする請求項９に記載の掃除機。
  15. 前記複数個のインペラ羽根のうち少なくとも一つは、他のインペラ羽根とそれに関連したディフューザ羽根との距離に比べると、前記ディフューザに隣接した末端部が前記ディフューザ羽根から所定距離だけ離隔されることを特徴とする請求項１４に記載の掃除機。
  16. 前記複数個のディフューザ羽根のうち少なくとも一つは、他のディフューザ羽根とそれに関連したインペラ羽根との距離に比べると、前記第１端部が前記インペラ羽根から所定距離だけ離隔されることを特徴とする請求項１４に記載の掃除機。
JP2006034467A 2005-06-10 2006-02-10 送風機およびこれを備えた掃除機 Pending JP2006342792A (ja)

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