JP2011115253A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】電気送風機の流路内の通風抵抗を低減し、低入力で高効率な電気掃除機を得ることを目的とする。
【解決手段】電気掃除機の電気送風機６は、電動機９と、電動機により回転させられ、吸込口１７を有する遠心羽根車１１と、電動機と遠心羽根車の間に設けられ、遠心羽根車側の複数の静翼１２、反遠心羽根車側の前記静翼の後縁と一体で形成された前縁を有する戻り静翼１３及び静翼及び戻り静翼を連結する主板１４と、遠心羽根車と主板を内包し、遠心羽根車の吸込口の一部を形成するベルマウス１９を上部に有するファンガイド１６を備え、ベルマウスは、その上面に径方向の内側と外側との間で斜めに走行するよう立設された複数の入口案内羽根１８を有し、各入口案内羽根は、ベルマウスの上面に接している下端を基点とし、上端が遠心羽根車の径方向外側に向けて傾斜していることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は電気掃除機、特に電気送風機の構造に関するものである。

従来、電気掃除機に用いられる電気送風機と同様の遠心圧縮機において、流入する空気に予め旋回速度を持たせ、高速に回転する遠心羽根車に滑らかに導くため、遠心羽根車の吸込口の流れ方向上流に、入口案内羽根を設置したものがある。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３０９１５４号公報（第５頁、図１）

従来の遠心圧縮機の入口案内羽根は、遠心羽根車の回転軸に対し、垂直に設置されることが多い。また、電気掃除機に使用される遠心送風機も集塵部を通過した後の空気が前面から流入するので、入口案内羽根は遠心羽根車の回転軸に対して垂直に設置されているため、遠心送風機の前面側風路から吸引される空気が、軸方向から半径方向へ転向する際、入口案内羽根が設置されたベルマウスの表面で鋭角に曲がるため、曲がり損失が生じ、その結果、遠心羽根車の吸込口近傍の通風抵抗が増大、遠心送風機の入力が増大し、効率が低下するという問題があった。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、電気送風機の流路内の通風抵抗を低減し、低入力で高効率な電気掃除機を得ることを目的とする。

本発明に係る電気掃除機は、電気掃除機本体と、
前記電気掃除機本体と管路で連結され、被清掃部の空気を吸引する吸込具と、
前記電気掃除機本体の内部に設けられ、前記吸込具と連通し、吸引した空気の塵を収納する集塵部と、
前記電気掃除機本体の内部に設けられ、前記吸込具から前記集塵部へと空気を吸引する電気送風機と、
前記電気掃除機本体の後部に設けられ、前記集塵部で集塵された後の空気を外側へ排出する排出口とを備えた電気掃除機において、
前記電気送風機は、
電動機と、
前記電動機により回転させられ、吸込口を有する遠心羽根車と、
前記電動機と前記遠心羽根車の間に設けられ、遠心羽根車側の複数の静翼、反遠心羽根車側の前記静翼の後縁と一体で形成された前縁を有する戻り静翼及び前記静翼及び戻り静翼を連結する主板と、
前記遠心羽根車と前記主板を内包し、前記遠心羽根車の吸込口の一部を形成するベルマウスを上部に有するファンガイドを備え、
前記ベルマウスは、その上面に径方向の内側と外側との間で斜めに走行するよう立設された複数の入口案内羽根を有し、
前記各入口案内羽根は、前記ベルマウスの上面に接している下端を基点とし、上端が前記遠心羽根車の径方向外側に向けて傾斜しているものである。

本発明の電気掃除機に使用される電機送風機は、遠心羽根車の吸込口の一部を形成するベルマウスの上面に、径方向の内側と外側との間で斜めに走行するよう立設された複数の入口案内羽根を有し、各入口案内羽根は、ベルマウスの上面に接している下端を基点とし、上端が遠心羽根車の径方向外側に向けて傾斜しているので、入口案内羽根の上部から流入する空気の流れが、入口案内羽根の傾斜している面に沿って滑らかに入口案内羽根の翼間に流入するため、入口案内羽根が設置されたベルマウスの上面で鋭角に曲がることがなく、曲がり損失が低減され、電気送風機の流路内の通風抵抗を低減し、低入力で高効率な電気掃除機を得ることができるという効果がある。

本発明の実施の形態に係る電気掃除機の概略を示す構成図。 同電気掃除機の電気送風機の鉛直方向に切断した断面図。 同電気掃除機の電気送風機のベルマウスの部分の斜視図。 同電気掃除機の電気送風機のベルマウスと入口案内羽根の部分断面図。 本発明との比較例の電気掃除機の電気送風機の鉛直方向に切断した断面図。

実施の形態．
図１は本発明の実施の形態に係る電気掃除機の概略を示す構成図、図２は同電気掃除機の電気送風機の鉛直方向に切断した断面図、図３は同電気掃除機の電気送風機のベルマウスの部分の斜視図、図４は同電気掃除機の電気送風機のベルマウスと入口案内羽根の部分断面図である。
図１〜図４において、太線矢印および細点線は空気の流れを示している。また、以下の説明では図１のように鉛直方向上方に吸込口が面している状態で説明する。
図１において、本発明の実施の形態の電気掃除機は、電気掃除機本体１と、電気掃除機本体１に接続するホース２と、ホース２に接続する延長パイプ３と延長パイプ３の先端部に取り付ける吸込具４とを有して構成されている。

電気掃除機本体１の内部には、吸込具４により吸引された空気の塵を集塵し、収納する集塵部５と吸込具４から集塵部５に空気を吸引する電気送風機６とが設けられている。
また、電気掃除機本体１の後方には、集塵部５で集塵された後の空気を電気掃除機本体１の外側へ排出する排出口７が設けられている。
さらに、電気掃除機本体１の側部には走行方向後側に後部車輪８が設けられ、電気掃除機本体１の下部には走行方向前側に前部車輪（図示せず）が設けられている。

図２は本発明の実施の形態の電気掃除機の電気送風機を示す。
電気送風機６の内部には、電動機９及び電動機９のシャフト１０に固定された遠心羽根車１１が設けられている。
電動機９と遠心羽根車１１の間には遠心羽根車側に複数の静翼１２が設けられ、反遠心羽根車側に複数の戻り静翼１３が設けられている。
さらに、静翼１２及び戻り静翼１３を連結する主板１４を有したディフューザ１５が設けられている。

遠心羽根車１１の上部には、遠心羽根車１１及びディフューザ１５の静翼１２を内包し、内径が静翼１２の外径よりも大きいファンガイド１６が設けられている。そのファンガイド１６の中央部には、遠心羽根車１１の吸込口１７に対向する位置に、吸込口１７に連通する孔が設けられている。
また、ファンガイド１６の上方には、遠心羽根車１１に流入する空気に予旋回を与える入口案内羽根１８が複数立設され、遠心羽根車１１の吸込口１７の一部を形成するベルマウス１９が設置されている。
ベルマウス１９は、入口案内羽根１８が設置されている上面の鉛直方向高さが、内周側よりも外周側の方が高くなっている。

電気送風機６の側面には、ファンガイド１６と連結し、戻り静翼１３を内包するブラケット２０と、ブラケット２０に連結し、電動機９を内包するモータフレーム２１とが設けられている。
ファンガイド１６とディフューザ１５の間には、静翼１２から戻り静翼１３側への流路となる隙間２２が設けられている。

また、モータフレーム２１には、遠心羽根車１１、ディフューザ１５、電動機９を通過した空気が吐出される吐出孔２３が数箇所設けられている。
遠心羽根車１１は、中心に吸込口１７を有し、円板状のハブ２４と、内径側から外径側にかけて鉛直方向高さが低下する円環状のシュラウド２５と、ハブ２４とシュラウド２５の間の複数の翼２６とを有している。

図３に示すように、ベルマウス１９の上面に、径方向の内側と外側との間で斜めに走行するように複数の入口案内羽根１８が立設されている。
さらに、図４に示すように、各入口案内羽根１８は、ベルマウス１９に接している下端を基点とし、上端が遠心羽根車１１の径方向外側に向けて傾斜している。
また、入口案内羽根１８がベルマウス１９の上面からの鉛直方向に対してなす傾斜角度は、入口案内羽根１８の外周側１８ｂの傾斜角度θ２よりも内周側１８ａの傾斜角度θ１の方が大きくなっている。
さらに、入口案内羽根１８の内周側１８ａよりも外周側１８ｂの方が鉛直方向高さが高くなっている。
また、入口案内羽根１８は弧状に曲げられ、少なくとも円弧を含む面で形成されており、遠心羽根車１１の径方向外側に凸面、径方向内側に凹面を有している。

次に、本発明の実施の形態の電気掃除機の動作について説明する。
本実施の形態の電気掃除機は、電気送風機６の電動機９に電力が供給されると、シャフト１０が回転することにより、シャフト１０に取付けられた遠心羽根車１１が回転し、吸込口１７から空気を吸引する。
これにより、電気掃除機本体１に連結されたホース２、延長パイプ３、吸込具４を通じて、被清掃面の空気が電気掃除機本体１に吸引される。電気掃除機本体１に吸引された空気は、集塵部５において集塵され、その後電気送風機６のベルマウス１９に設置された入口案内羽根１８に沿って流れることで予旋回を与えられ、遠心羽根車１１の吸込口１７から吸引される。

遠心羽根車１１に吸引された空気は、遠心羽根車１１により昇圧、増速され、旋回しながら径方向外側へ向かう。遠心羽根車１１から吐出された空気の大部分（以下主流２７と呼ぶ）はディフューザ１５の静翼１２の翼間で減速、昇圧される。その後、ディフューザ１５とファンガイド１６との隙間２２を通り、戻り静翼１３により電動機９側に導かれ、電動機９を冷却する。
その後、モータフレーム２１に設けられた吐出孔２３から電気送風機６の外側へ排出され、さらに電気掃除機本体１に設けられた排出口７から電気掃除機本体１の外側へ排出される。
遠心羽根車１１から吐出された空気の残りは、シュラウド２５とファンガイド１６との隙間を通り、ベルマウス１９とシュラウド２５の隙間から吹出され、吸込口１７から再度遠心羽根車１１に吸い込まれる循環流２８となる。

本発明の実施の形態における電気送風機６は、ベルマウス１９の上面に径方向の内側と外側との間で斜めに走行するよう複数の入口案内羽根１８が立設され、各入口案内羽根１８がベルマウス１９の上面に接している下端を基点とし、上端が遠心羽根車１１の径方向外側に傾斜しているため、入口案内羽根１８に吸込口１７の前面方向から流入する流れは、図４に示すように入口案内羽根１８の傾斜している面に沿って流れ、水平方向速度を有するようになる。
そのため、入口案内羽根１８に鉛直方向上方から流入する流れは、ベルマウス１９における入口案内羽根１８が設置される上面に衝突することなく、傾斜している面に沿って滑らかに流れ、曲がり損失を低減することができる。
また、入口案内羽根１８の翼間を通過する流れは、鉛直方向速度だけでなく、水平方向速度を持つことで、遠心羽根車１１に流入する際の、軸方向（鉛直方向）から半径方向（水平方向）への曲がり損失を低減することができる。

また、鉛直方向と入口案内羽根１８がなす角度は、入口案内羽根１８の外周側θ２よりも内周側θ１の方が大きくなっているため、入口案内羽根１８翼間を流れる流れは、遠心羽根車１１の吸込口１７に近づくにつれて徐々に水平方向速度が多くなる。よって急激に流れの方向が変化することなく、滑らかに吸込口１７に流入することができ、さらに流動損失を低減することができる。

また、入口案内羽根１８は、内周側１８ａよりも外周側１８ｂの方が鉛直方向高さが高くなっているため、乱れが大きい外周部の空気を効果的に入口案内羽根１８の翼間に集めることができ、流動損失を低減することができる。

また、入口案内羽根１８は、少なくとも円弧を含む面で形成されており、遠心羽根車１１の径方向外側に凸面、径方向内側に凹面を有しているため、入口案内羽根１８を通過する流れは、遠心羽根車１１の回転方向に予め旋回しながら吸込口１７に滑らかに流入することができ、流動損失を低減することができる。

以上のように、本発明の実施の形態における電気掃除機の電気送風機６は、流路内の損失を低減し、通風抵抗を低減できるため、低入力で高効率な電気掃除機を得ることができる。

図５は本発明との比較例の電気掃除機の電気送風機の鉛直方向に切断した断面図である。図５において、図１の実施の形態と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。なお、図５中の太線矢印及び細点線は空気の流れを示している。
図５に示すように、この比較例では入口案内羽根１８が設置されているベルマウス１９の面の鉛直方向高さが、外周側と内周側が同一である。
従って、集塵部５を通過した流れが吸込口１７に流入する際、入口案内羽根１８の外周部では流れが鋭角に曲がり、曲がり損失が発生する。

しかし、本発明の実施の形態の電気掃除機の電気送風機のベルマウス１９は、入口案内羽根１８が設置される外周側上面の鉛直方向高さが、内周側よりも外周側の方が高くなっているため、集塵部５を通過した流れを内周側に位置する吸込口１７に滑らかに導くことができ、入口案内羽根１８の外周側１８ａの曲がり損失を低減することができる。
よって、流路内の損失を低減し、通風抵抗を低減できるため、低入力で高効率な電気掃除機を得ることができる。

また、ベルマウス１９は、ファンガイド１６と別体で形成されているため、高速で回転する遠心羽根車１１を内包するファンガイド１６は金属材料で製造し、入口案内羽根１８を有するベルマウス１９は金属よりも安価な他の材料、例えば樹脂で製造することができ、製造コストを増大させることなく、低入力で高効率な電気掃除機を得ることができる。

本発明の電気掃除機の電気送風機の活用例として、高い吸込仕事率が必要で、吸込口の前面空間から空気を吸引する電気送風機を使用した家庭用および業務用電気掃除機に使用することができる。
また、本発明の電気掃除機の電気送風機は、吸込口の前面空間から空気を吸引するハンドドライヤー等に使用される高速回転する送風機にも使用することができる。

１ 電気掃除機本体、２ ホース、３ 延長パイプ、４ 吸込具、５ 集塵部、６ 電気送風機、７ 排出口、８ 後部車輪、９ 電動機、１０ シャフト、１１ 遠心羽根車、１２ 静翼、１３ 戻り静翼、１４ 主板、１５ ディフューザ、１６ ファンガイド、１７ 吸込口、１８ 入口案内羽根、１８ａ 内周側、１８ｂ 外周側、１９ ベルマウス、２０ ブラケット、２１ モータフレーム、２２ 隙間、２３ 吐出孔、２４ ハブ、２５ シュラウド、２６ 翼、２７ 主流、２８ 循環流。

Claims (6)

1. 電気掃除機本体と、
   前記電気掃除機本体と管路で連結され、被清掃部の空気を吸引する吸込具と、
   前記電気掃除機本体の内部に設けられ、前記吸込具と連通し、吸引した空気の塵を収納する集塵部と、
   前記電気掃除機本体の内部に設けられ、前記吸込具から前記集塵部へと空気を吸引する電気送風機と、
   前記電気掃除機本体の後部に設けられ、前記集塵部で集塵された後の空気を外側へ排出する排出口とを備えた電気掃除機において、
   前記電気送風機は、
   電動機と、
   前記電動機により回転させられ、吸込口を有する遠心羽根車と、
   前記電動機と前記遠心羽根車の間に設けられ、遠心羽根車側の複数の静翼、反遠心羽根車側の前記静翼の後縁と一体で形成された前縁を有する戻り静翼及び前記静翼及び戻り静翼を連結する主板と、
   前記遠心羽根車と前記主板を内包し、前記遠心羽根車の吸込口の一部を形成するベルマウスを上部に有するファンガイドを備え、
   前記ベルマウスは、その上面に径方向の内側と外側との間で斜めに走行するよう立設された複数の入口案内羽根を有し、
   前記各入口案内羽根は、前記ベルマウスの上面に接している下端を基点とし、上端が前記遠心羽根車の径方向外側に向けて傾斜していることを特徴とする電気掃除機。
2. 前記入口案内羽根は、前記ベルマウスの上面からの鉛直方向に対してなす傾斜角度は、外周側よりも内周側の方が傾斜角度が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記ベルマウスの吸込口外周上面に設置されている入口案内羽根の鉛直方向の高さが、内周側よりも外周側の方が高くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気掃除機。
4. 前記入口案内羽根は、弧状に曲げられ、円弧を含む曲面で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気掃除機。
5. 前記ベルマウスの前記入口案内羽根が設置されている上面の鉛直方向の高さが、内周側よりも外周側の方が高くなっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電気掃除機。
6. 前記ベルマウスは前記ファンガイドとは別体で形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気掃除機。

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