JP2008121589A5 - - Google Patents
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Description
本発明は、インペラ送風効率向上を図った電動送風機およびこれを用いた電気掃除機に関するものである。
従来、この種のインペラ送風効率向上を図った電動送風機はすでに提案されている(例えば、特許文献1参照)。
これは、図10に示すように、インペラ40が、前面シュラウド41、後面シュラウド42および両シュラウド間の複数枚のブレード43により構成されている。そして、前面シュラウド41の形状は、前面シュラウド41から後面シュラウド(基板)42までの距離が中心から外周にいく程短くなるように(a>b>c>d)前面シュラウド41を傾斜させ、かつ、前面シュラウド41の径方向の断面形状を曲線形状としている。これにより、図11(a)に示すように、インペラ40の内径から外径にかけて(流路入口から流路出口にかけて)径方向における流路の円筒断面積変化が直線的に増加し、図11(b)に示すように、流路入口から流路出口にかけて径方向の流速の変化が直線状に減少するものである。
特開2006−9669号公報
しかしながら、前記従来の構成では、吸引した気流が回転軸方向から径方向に曲がるインペラ40(特に、ハブと入口案内翼とを有するインデューサを配したインペラ)の入口部では前面シュラウド41と後面シュラウド42の距離変化と、前面シュラウド41の曲線形状だけでは十分なインペラ送風効率向上を図る流路断面積を構成することができないという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、十分なインペラ送風効率向上を図った電動送風機およびこれを用いた電気掃除機を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、インペラのインデューサを含めた入口から出口までの流路断面積変化を拡大させたものである。
これによって、インペラ内部の流量に起因する流速が入口から出口までの全流路領域に渡って徐々に減速していき、加速や急減速を繰り返さないため、十分な送風効率の向上が図れるものである。
また、この電動送風機を用いた電気掃除機は、吸引性能が高く、快適な掃除ができるものである。
本発明の電動送風機およびこれを用いた電気掃除機は、十分な送風効率の向上が図れるものである。
第1の発明は、前面シュラウド、後面シュラウドおよび両シュラウド間の複数枚のブレードとを有するインペラと、前記インペラの入口内部に配した山型のハブおよび入口案内翼とを有するインデューサと、前記インペラの外周に位置した複数枚の静翼およびその基
板とを有するエアガイドと、前記エアガイドとともにインペラを内包し中央に吸気孔を有したケーシングと、前記インペラを回転駆動させる電動機とを備え、前記インペラのインデューサを含めた入口から出口までの流路断面積変化をインペラの入口からハブ終端部と、ハブ終端部から出口とで異なるよう拡大させ、かつインペラの入口からハブ終端部までの流路断面積変化が、ハブ終端部から出口までの流路断面積変化に比べて変化率が大きい構成とした電動送風機とすることにより、インペラ内部の流量に起因する流速が入口から出口までの全流路領域に渡って徐々に減速していき、加速や急減速を繰り返さないため、十分な送風効率の向上が図れるものである。また、入口からハブ終端部までと、ハブ終端部から出口までを分離して設計することができ、入口側では吸引された流れが回転軸方向から径方向へ変る際に生じる剥離や渦、2次流れなどによる損失を低減する流路断面積変化を構成し、また出口側では径方向に排出するまでに生じる剥離や渦、円板回転摩擦損失などによる損失を低減する流路断面積変化を構成し、送風効率の向上を図れるものである。また、吸引された流れが回転軸方向から径方向へ変る際に生じる剥離や渦、2次流れで実際に空気が流れる面積が狭くなる場合に、流路断面積変化を略直線状に近付けることができ、インペラ内部の流量に起因する成分の流速が、回転軸断面の流れ方向に対して一定の割合で減速していくことで急減速を発生させないものである。
板とを有するエアガイドと、前記エアガイドとともにインペラを内包し中央に吸気孔を有したケーシングと、前記インペラを回転駆動させる電動機とを備え、前記インペラのインデューサを含めた入口から出口までの流路断面積変化をインペラの入口からハブ終端部と、ハブ終端部から出口とで異なるよう拡大させ、かつインペラの入口からハブ終端部までの流路断面積変化が、ハブ終端部から出口までの流路断面積変化に比べて変化率が大きい構成とした電動送風機とすることにより、インペラ内部の流量に起因する流速が入口から出口までの全流路領域に渡って徐々に減速していき、加速や急減速を繰り返さないため、十分な送風効率の向上が図れるものである。また、入口からハブ終端部までと、ハブ終端部から出口までを分離して設計することができ、入口側では吸引された流れが回転軸方向から径方向へ変る際に生じる剥離や渦、2次流れなどによる損失を低減する流路断面積変化を構成し、また出口側では径方向に排出するまでに生じる剥離や渦、円板回転摩擦損失などによる損失を低減する流路断面積変化を構成し、送風効率の向上を図れるものである。また、吸引された流れが回転軸方向から径方向へ変る際に生じる剥離や渦、2次流れで実際に空気が流れる面積が狭くなる場合に、流路断面積変化を略直線状に近付けることができ、インペラ内部の流量に起因する成分の流速が、回転軸断面の流れ方向に対して一定の割合で減速していくことで急減速を発生させないものである。
第2の発明は、特に、第1の発明において、流路断面積変化は、略直線状であることにより、インペラ内部の流量に起因する成分の流速が、回転軸断面の流れ方向に対して一定の割合で減速していくことで急減速を発生させないものである。
第3の発明は、特に、第1の発明において、流路断面積変化は、インペラの入口からハブ終端部と、ハブ終端部から出口とで異なり、かつそれぞれが略直線状であり、さらにハブ終端部近傍には入口側と出口側の流路断面積変化を接続する曲線変化部を有することにより、インペラの入口部からハブ終端部、そしてハブ終端部から出口へと円滑に流路断面積を変化させ、つまり流量に起因する成分の流速を滑らかに減速させることができる。
第4の発明は、特に、第1〜第3のいずれか1つの発明において、インペラは、前面シュラウドおよびハブの入口部に回転軸方向と平行な平行部を有することにより、インペラ入口で回転軸方向に吸引させて、全ての回転軸方向の流れを径方向の流れに円滑に変化させることができる。
第5の発明は、特に、第1〜第4のいずれか1つの発明において、インデューサを樹脂製とし、前面シュラウド、後面シュラウドおよびブレードを板金製としたことにより、材質および製造方法の異なるインペラ入口側であるインデューサ部の流路と、出口側である板金部の流路(前面シュラウドと後面シュラウドで挟まれた流路)を個別に製作することができ、簡易にインペラを構成することができる。
第6の発明は、特に、第1〜第5のいずれか1つの発明における電動送風機を有する電気掃除機としたことにより、吸引性能が高く、快適な掃除ができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
図1〜図4は、本発明の実施の形態1における電動送風機を示している。
図1〜図4は、本発明の実施の形態1における電動送風機を示している。
図1、図2に示すように、本実施の形態における電動送風機は、前面シュラウド2、後面シュラウド3および両シュラウド2、3間の複数枚のブレード4を有するインペラ1と、インペラ1の入口5内部に配した円錐状で山型のハブ6および3次元的曲面を有しブレ
ード4に接続された入口案内翼7を有するインデューサ8と、インペラ1の外周に位置した複数枚の静翼9およびその基板10とを有するエアガイド11と、エアガイド11とともにインペラ1を内包し中央に入口5と対向する吸気孔12を有したケーシング13と、インペラ1を回転駆動させる電動機14とを備えている。
ード4に接続された入口案内翼7を有するインデューサ8と、インペラ1の外周に位置した複数枚の静翼9およびその基板10とを有するエアガイド11と、エアガイド11とともにインペラ1を内包し中央に入口5と対向する吸気孔12を有したケーシング13と、インペラ1を回転駆動させる電動機14とを備えている。
そして、インペラ1のインデューサ8を含めた入口5から出口25までの流路断面積変化を連続して拡大させた構成としている。
また、インペラ1を構成する前面シュラウド2、後面シュラウド3および複数枚のブレード4は、本実施の形態では、いずれも板金製であり、これら三部品はかしめ加工などにより締結されている。また、インデューサ8は樹脂製であり、板金製の三部品(前面シュラウド2、後面シュラウド3、ブレード4)を締結する際に内部に挿入し共締めされている。インデューサ8はそのハブ終端部26においてインペラ1と接続され、入口案内翼7が各ブレード4に接続されている。
また、インペラ1は、後面シュラウド3およびハブ6内のボス15が電動機14の回転軸16に座金17を介してナット18にて固着されている。
このインペラ1において、前面シュラウド2および後面シュラウド3を含むハブ6側の回転軸16方向の断面形状(子午面形状)は、図3に示すような構成としている。
すなわち、前面シュラウド2の回転軸16方向の断面を取った時の流路側の前面側曲線19と、同じくハブ6とこのハブ6から連続した後面シュラウド3からなる流路側の後面側曲線20とに挟まれ、これら2つの曲線(前面側曲線19、後面側曲線20)の略中央を通る流路中心曲線21に垂直な多数の流路断面定義直線22を求め、この流路断面定義直線22を通り回転軸16周りに回転させた円環状の曲面をそれぞれの箇所における流路断面積とする。
このそれぞれの箇所における流路断面積がインペラ1の流路中心曲線21上の入口5から出口25にかけて連続して徐々に拡大させ、図4(a)に示すように、その変化が略直線状となるようにしている。これにより、図4(b)に示すように、入口5から出口25にかけての流速の変化が直線状に減少するものである。
なお、流路中心曲線21は、前面側曲線19と後面側曲線20をそれぞれ同じ数だけ等分割し、それぞれ対応する分割点23を結び、この結ばれた分割線24の中点を通る曲線とする。
以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。
図1、図2において、電動機14に接続されたインペラ1が高速回転して(矢印A)、ケーシング13の吸気孔12から空気を吸込み(矢印B)、続いてインペラ1の入口5から空気を吸込み、この空気流は前面シュラウド2、ハブ6、そして2枚の入口案内翼7で囲まれる内部流路で回転軸16方向から径方向へ曲げられ(矢印C)、続く前面シュラウド2、後面シュラウド3、そして2枚のブレード4で囲まれる内部流路を通過し(矢印D)、インペラ1外周部から排出される。
インペラ1から排出された空気流は、エアガイド11の静翼9間を通過し、ケーシング13の外周壁に衝突後(矢印E)、またエアガイド11の裏面(矢印F)、続いて電動機14の内部を冷却しながら通過し(矢印G)、電動機14に設けた排気孔から電動機14外へ排出される(矢印H)。
そのとき、インペラ1のインデューサ8を含めた入口5から出口25までの流路断面積変化が拡大方向のみである流路形状を持つハブ6形状、前面シュラウド2形状、後面シュラウド3形状とすることにより、インペラ1内部の流量に起因する成分(回転軸16断面方向の成分)の流速が入口5から出口25までの全流路領域に渡って連続して徐々に減速していき(図4(b))、加速や急減速を繰り返さないものである。
以上のように、本実施の形態においては、インペラ1のインデューサ8を含めた入口5から出口25までの流路断面積変化を拡大させた構成とすることにより、インペラ1内部の流量に起因する成分(回転軸16断面方向の成分)の流速が入口5から出口25までの全流路領域に渡って徐々に減速していき、加速や急減速を繰り返さないため、十分な送風効率の向上が図れるものである。
また、流路断面積変化は、図4(b)に示すように、略直線状であることにより、インペラ1内部の流量に起因する成分(回転軸16断面方向の成分)の流速が、回転軸16断面の流れ方向に対して一定の割合で減速していくことで、急減速を発生させないものである。
(実施の形態2)
次に、図5、図6に基づき、本発明の実施の形態2について説明する。電動送風機の基本構成は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
次に、図5、図6に基づき、本発明の実施の形態2について説明する。電動送風機の基本構成は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
本実施の形態では、図5(a)に示すように、インペラ1の流路断面積変化は、インペラの入口5からハブ終端部26と、ハブ終端部26から出口25とで異なるものである。これにより、図5(b)に示すように、インペラ1の流路中心曲線21に並行な入口5から出口25にかけての流速が変化するものである。
以上より、本実施の形態では、入口5からハブ終端部26までと、ハブ終端部26から出口25までを分離して設計することができ、入口5側では吸引された流れが回転軸16方向から径方向へ変る際に生じる剥離や渦、2次流れなどによる損失を低減する流路断面積変化を構成し、また出口25側では径方向に排出するまでに生じる剥離や渦、円板回転摩擦損失などによる損失を低減する流路断面積変化を構成し、送風効率の向上が図れるものである。
また、本実施の形態では、インペラ1の入口5からハブ終端部26までの流路断面積変化が、ハブ終端26部から出口25までの流路断面積変化に比べて変化率が大きい構成としている。
これにより、吸引された流れが回転軸16方向から径方向へ変る際に生じる剥離や渦、2次流れで実際に空気が流れる面積が狭くなる場合に、流路断面積変化を略直線状に近付けることができ、インペラ1内部の流量に起因する成分(回転軸16断面方向の成分)の流速が、回転軸16断面の流れ方向に対して一定の割合で減速していくことで急減速を発生させないものである。
また、本実施の形態では、図6(a)(b)に示すように、インペラ1の流路断面積変化は、インペラ1の入口5からハブ終端部26と、ハブ終端部26から出口25とで異なり、かつそれぞれが略直線状であり、さらにハブ終端部26近傍には入口5側と出口25側の略直線状である流路断面積変化を接続する曲線変化部27を有するものである。
これにより、インペラ1の入口5部からハブ終端部26、そしてハブ終端部26から出
口25へと円滑に流路断面積を変化させ、つまり流量に起因する成分(回転軸16断面方向の成分)の流速を滑らかに減速させることができる。
口25へと円滑に流路断面積を変化させ、つまり流量に起因する成分(回転軸16断面方向の成分)の流速を滑らかに減速させることができる。
(実施の形態3)
次に、図7に基づき、本発明の実施の形態3について説明する。電動送風機の基本構成は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
次に、図7に基づき、本発明の実施の形態3について説明する。電動送風機の基本構成は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
本実施の形態では、図7(a)(b)に示すように、インペラ1は、前面シュラウド2およびハブ6の入口5端部近傍に回転軸16方向と略平行な平行部28を有し、回転軸16に平行な円環状の吸気通路を構成している。
これにより、インペラ1入口で回転軸16方向に吸引させることで吸引時の乱れを低減し、その後、全ての回転軸16方向の流れを径方向の流れに円滑に変化させることができる。
(実施の形態4)
次に、図8に基づき、本発明の実施の形態3について説明する。電動送風機の基本構成は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
次に、図8に基づき、本発明の実施の形態3について説明する。電動送風機の基本構成は実施の形態1と同様であるのでその説明を省略する。
本実施の形態では、インペラ1を構成するインデューサ8を樹脂製とし、前面シュラウド2、後面シュラウド3およびブレード4を板金製としたものである。そして、ハブ終端部26において流路断面積を回転軸16方向と平行な断面から得る構成としている。つまり、後面シュラウド3が回転軸16と垂直な関係にある場合、ハブ終端部26での流路断面定義直線22(入口案内翼7側、ブレード4側の両者)は後面シュラウド3に対して垂直な構成としている。
これにより、材質および製造方法の異なるインペラ1の入口5側であるインデューサ8部の流路と、出口25側である板金部の流路(前面シュラウド2と後面シュラウド3で挟まれた流路)を個別に製作することができ、簡易にインペラ1を構成することができる。
なお、上記した各実施の形態1〜4においては、入口案内翼7とブレード4の翼厚さ(板厚)を考慮し、実際に気流がスムーズに通過するように流路を構成することが望ましい。
(実施の形態5)
図9は、本発明の実施の形態5における電気掃除機を示している。
図9は、本発明の実施の形態5における電気掃除機を示している。
図に示すように、掃除機本体29内に電動送風機30を有し、吸引ノズル31から空気流とともに塵埃を吸引し、集塵室32に塵埃を蓄える。
ここで、電動送風機30として各実施の形態1〜4で示したいずれかの電動送風機を用いることにより、吸引性能を高めることができ、さらには消費エネルギーを抑えた電気掃除機を実現することができる。
以上のように、本発明にかかる電動送風機は、十分な送風効率の向上が図れるものであるので、電気掃除機としてはもちろんのこと、他の家庭用電化機器、産業機器などの用途にも幅広く適用できる。さらには、電動送風機は同様の観点において、圧縮機、タービン、液体用ポンプにも適用可能である。
1 インペラ
2 前面シュラウド
3 後面シュラウド
4 ブレード
5 入口
6 ハブ
7 入口案内翼
8 インデューサ
9 静翼
10 基板
11 エアガイド
12 吸気孔
13 ケーシング
14 電動機
16 回転軸
25 出口
26 ハブ終端部
27 曲線変化部
28 平行部
30 電動送風機
2 前面シュラウド
3 後面シュラウド
4 ブレード
5 入口
6 ハブ
7 入口案内翼
8 インデューサ
9 静翼
10 基板
11 エアガイド
12 吸気孔
13 ケーシング
14 電動機
16 回転軸
25 出口
26 ハブ終端部
27 曲線変化部
28 平行部
30 電動送風機
Claims (6)
- 前面シュラウド、後面シュラウドおよび両シュラウド間の複数枚のブレードとを有するインペラと、前記インペラの入口内部に配した山型のハブおよび入口案内翼とを有するインデューサと、前記インペラの外周に位置した複数枚の静翼およびその基板とを有するエアガイドと、前記エアガイドとともにインペラを内包し中央に吸気孔を有したケーシングと、前記インペラを回転駆動させる電動機とを備え、前記インペラのインデューサを含めた入口から出口までの流路断面積変化をインペラの入口からハブ終端部と、ハブ終端部から出口とで異なるよう拡大させ、かつインペラの入口からハブ終端部までの流路断面積変化が、ハブ終端部から出口までの流路断面積変化に比べて変化率が大きい構成とした電動送風機。
- 流路断面積変化は、略直線状である請求項1に記載の電動送風機。
- 流路断面積変化は、インペラの入口からハブ終端部と、ハブ終端部から出口とで異なり、かつそれぞれが略直線状であり、さらにハブ終端部近傍には入口側と出口側の流路断面積変化を接続する曲線変化部を有する請求項1に記載の電動送風機。
- インペラは、前面シュラウドおよびハブの入口部に回転軸方向と平行な平行部を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の電動送風機。
- インデューサを樹脂製とし、前面シュラウド、後面シュラウドおよびブレードを板金製とした請求項1〜4のいずれか1項に記載の電動送風機。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の電動送風機を有する電気掃除機。
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