JP2013032749A - 電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】ディフューザからリターンへの曲がり部での流速を低減させ、さらに流れをスムーズに転向させることにより曲がり損失を低減し、電動送風機効率を向上させることにある。また、この送風機を用いた電動送風機効率が向上することで、吸込仕事率、すなわち出力を向上させた電気掃除機を提供する。
【解決手段】仕切板と、該仕切板の一面に設けられた複数のリターンガイドベーンと、前記仕切板の他面に設けられた複数のディフューザベーンと、電動機と、を有する電動送風機において、前記仕切板の他面には凹部が設けられ、前記複数のディフューザベーンのうち隣り合うディフューザと、前記仕切板とにより流路が設けられ、前記凹部は、前記流路内から前記仕切板外周端部に至るまで設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機に関するものである。

従来の電気掃除機用の電動送風機としては、例えば、特開２００７−２７０６３３号公報（特許文献１）に開示されているものがある。

特開２００７−２７０６３３号公報に開示されている構造は、電動送風機は、電動機と、この電動機の回転軸に取り付けられた遠心羽根車と、遠心羽根車の周囲に位置するディフューザベーンを有すると共に遠心羽根車からの吹き出し風を整流するディフューザと、遠心羽根車とディフューザを覆うファンケーシングとを備え、ディフューザのディフューザベーン間に形成された通路底面の外周側かつ外周端近傍に、ディフューザの負荷側と反負荷側とを連通する貫通穴を設けたものが記載されている。

特許文献１で開示されている従来技術によると、遠心羽根車からの吹き出し風の一部を、圧力の高い側に位置する貫通穴を通して、ディフューザの裏面に導くことで、ディフューザのディフューザベーン間の通路内での圧力の差を均一化し、電動送風機の高効率化を図っている。

また、その他の従来技術として、例えば特許第４６２５７２２号公報（特許文献２）に開示されているものがある。

特許第４６２５７２２号公報に開示されている構造は、電動機と、吸込み開口を有するシュラウド及び電動機の回転軸に固定されるハブとを有する遠心羽根車と、電動機と遠心羽根車の間に位置し、遠心羽根車側にディフューザベーンを、反遠心羽根車側にリターンガイドベーンを有するディフューザと、遠心羽根車及びディフューザを内包するファンケーシングとを備え、ディフューザは、ディフューザベーン側とリターンガイドベーン側とを仕切る仕切板に、ディフューザベーンの外周端からそのディフューザベーンの外周側の面に沿って内方に切れ込んだ凹部を具備し、ディフューザベーンのシュラウド側の入口から出口までのベーン長をディフューザベーンのハブ側の入口から出口までのベーン長よりも長くなるように、ディフューザベーンのシュラウド側外径をハブ側外径よりも大きくしたことが記載されている。また、特許文献２で開示されている従来技術によると、ディフューザのハブ側とシュラウド側の流れがディフューザからリターンへの曲がり部で、流路面積を確保でき、ディフューザベーンからリターンガイドベーンへの通気抵抗を低減することができる。

特開２００７−２７０６３３号公報 特許第４６２５７２２号公報

ディフューザは遠心羽根車からの吹き出し風を減速させることで動圧を静圧に回復されるように設けられているが、特許文献１ではディフューザのディフューザベーン間に形成された通路底面の外周側かつ外周端近傍に、負荷側と反負荷側とを連通する貫通穴を設けているため、その貫通穴からの空気の流れがディフューザの主流の減速を阻害する恐れがあった。また、貫通穴からの流れにより、反負荷側のリターンへの流れを阻害する恐れがあった。

さらに、ディフューザから流出した流れは、ディフューザとファンケーシングとの隙間、及びディフューザベーン間に形成された通路底面の外径側に設けられた流路で曲げられリターン側に流入する。貫通穴によりディフューザ出口部と反負荷側のリターン入口部で空気の流れが乱され、この曲がり部での空気流れの損失が増加し、電動送風機効率が低下する恐れがあった。

特許文献２では、ディフューザからの流出した流れは径方向の速度成分を有しているため、ディフューザベーンの外周端からそのディフューザベーンの外周側の面に沿って内方に切れ込んだ切込部では、剥離が発生し易く、切込部に有効に流れることができない。すなわち、切込部では剥離が生じ空気流が流れていかないため、曲がり部の流速が速くなり曲がり損失が増加し電動送風機効率が低下する恐れがあった。

本発明の目的は、ディフューザからリターンへの曲がり部での流速を低減させ、さらに流れをスムーズに転向させることにより曲がり損失を低減し、電動送風機効率を向上させることにある。また、この送風機を用いた電動送風機効率が向上することで、吸込仕事率、すなわち出力を向上させた電気掃除機を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、仕切板と、該仕切板の一面に設けられた複数のリターンガイドベーンと、前記仕切板の他面に設けられた複数のディフューザベーンと、電動機と、を有する電動送風機において、前記仕切板の他面には凹部が設けられ、前記複数のディフューザベーンのうち隣り合うディフューザと、前記仕切板とにより流路が設けられ、前記凹部は、前記流路内から前記仕切板外周端部に至るまで設けられていることを特徴とする電動送風機にある。

また、本発明の特徴とするところは、電動機と、吸込み開口を有するシュラウド及び前記電動機の回転軸に固定されるハブと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位置し、前記遠心羽根車側にディフューザベーンを、反遠心羽根車側にリターンガイドベーンを有するディフューザと、前記遠心羽根車及びディフューザを内包するファンケーシングとを具備してなり、前記ディフューザは、ディフューザベーン側とリターンガイドベーン側とを仕切る仕切板に、ディフューザベーンの外周端からそのディフューザベーンの外周側の面に沿って内方に切れ込んだ切込部を具備し、前記ディフューザベーンと前記仕切板で形成される流路のハブ面側の前記仕切板の外周端部から流路入口側に向かった凹部を設けた電動送風機にある。

また、発明の特徴とするところは、電動機と、吸込み開口を有するシュラウド及び前記電動機の回転軸に固定されるハブと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位置し、前記遠心羽根車側にディフューザベーンを、反遠心羽根車側にリターンガイドベーンを有するディフューザと、前記遠心羽根車及びディフューザを内包するファンケーシングとを具備してなり、前記ディフューザは、ディフューザベーン側とリターンガイドベーン側とを仕切る仕切板に、ディフューザベーンの外周端からそのディフューザベーンの外周側の面に沿って内方に切れ込んだ切込部を具備し、前記ディフューザベーンと前記仕切板で形成される流路のハブ面側の前記仕切板に周方向に隣接する前記ディフューザベーンの重なり部の長さの略１／５の位置より下流側から外周端までで、外周端の流路幅の略１／３より小さい幅を有する凹部を１個または複数個設けた電動送風機にある。

さらに、発明の特徴とするところは、電動送風機及び集塵部を有する掃除機本体と、被清掃面への開口を有する吸口と、前記掃除機本体及び前記吸口とを結ぶ管路とを備え、前記電動送風機によって、前記吸口の室内から前記集塵部に空気を吸引する電気掃除機において、上記に記載した何れかの電動送風機を用いた電気掃除機にある。

本発明によれば、ディフューザベーンと仕切板で形成される流路のハブ面を形成する仕切板の外周端部から流路入口側に向かった凹部を設けることにより、この凹部から縦渦を発生させることができる。この縦渦によって、空気流は切込部に流れ込みやすくなり、切込部の流路面積を十分に確保することができ曲がり部の流速を低下させることができるので曲がり損失を低減することができる。

また、ディフューザの流路内では主流流れがディフューザベーンの負圧面側に偏って流れやすいために、圧力面側に剥離が生じ易い。しかし、仕切板の外周端から流路入口側に向った凹部が、流路内の境界層が薄くなるように働くため剥離を抑制することができる。このため、ディフューザの静圧回復量が増加しディフューザの性能を向上させることができる。すなわち、電動送風機の高効率化を図ることができる。

また、切込部に空気流が流れ易くなるため剥離による損失そのものを低減することができるとともに、曲がり部で流れをスムーズに転向させることができるようになるので曲がり損失を低減することができる。

さらに、この電動送風機を搭載したことにより、吸込仕事率、すなわち出力を向上させた電気掃除機を提供することができる。

本発明によるディフューザの一実施例の平面図である。 本発明によるディフューザの一実施例の斜視図である。 本発明によるディフューザの流路の断面図である。 本発明による凹部の中央断面の展開図である。 本発明による凹部の断面形状である。 本発明によるディフューザの他の流路の断面図である。 本発明の一実施例におけるディフューザの平面図である。 本発明の一実施例おけるディフューザの斜視図である。 本発明の一実施例おけるディフューザの斜視図である。 本発明の一実施例おけるディフューザの斜視図である。 本発明の一実施例における電動送風機の縦断面図である。 図１３の電気掃除機における掃除機本体の縦断面図である。 本発明の一実施例における電機掃除機の外観斜視図である。

以下、本発明の一実施例について、図面を参照し説明する。

電気掃除機は、図１３の外観斜視図に示すように、電動送風機および集塵フィルタを内蔵する電気掃除機本体１００と、一端が電気掃除機本体１００に回転自在に接続されたホース１０１と、ホース１０１の他端に一端が設けられたホース手元部１０２と、ホース手元部１０２の他端に一端が設けられた延長管１０３と、延長管１０３の他端に取り付けられた吸口１０４とから構成されている。ホース手元部１０２は、電気掃除機本体１００内の電動送風機を制御するためのスイッチ操作部１０５を備える。

次に、図１２に示す電気掃除機における掃除機本体１００の縦断側面図を用いて、電気掃除機本体１００について説明する。

電気掃除機本体１００は、下ケース１０６、上ケース１０７及び集塵蓋１０８により外郭が構成される。集塵蓋１０８には吸込口１０９が形成され、その内側には、前記吸込口１０９に接合される集塵袋１１０を収容する集塵室１１１が形成されている。集塵室１１１の後方には、電動送風機室１１２が後続し、電動送風機１１３が収納されている。この電動送風機１１３の吸気側は、補助フィルタ１１４を介して集塵室１１１と連通している。電動送風機１１３の排気側は、排気室及び排気フィルタを介して排気口１１５から外部へ開放される。

次に、図１１を参照して電動送風機１１３について説明する。この電動送風機１１３は、送風機２００と電動機２０１に大別される。送風機２００は、遠心羽根車２０２と、該遠心羽根車２０２を収納するファンケーシング２０３及び、ディフューザ２０４と該ディフューザ２０４の裏面にリターンガイド２０５を持つ静止流路部とを含み構成される。遠心羽根車２０２は吸込み開口を有し、回転軸２０６に固定されている。

電動機２０１は、ハウジング２０７及びエンドブラケット２０８から成る電動機ケースと、前記電動機ケース内に収納される回転軸２０６を有する回転子２０９及び固定子巻線２１０が巻装された固定子２１１から構成される。ハウジング２０７とエンドブラケット２０８には軸受２１２が保持され、回転軸２０６を支持している。

送風機２００は、回転軸２０６の端部にナット２１３によって固定された遠心羽根車２０２と、遠心羽根車２０２の外周側に配置された複数のディフューザベーン２０４ａを有するディフューザ２０４と、該ディフューザ２０４の背面側に形成された複数枚のリターンガイドベーン２０５ａを有するリターンガイド２０５と共に、仕切板２１４と一体に配置されている。仕切板２１４には、ディフューザベーン２０４ａの外周端からそのディフューザベーン２０４ａの外周側の面に沿って内方に切れ込んで、その終端が隣接するディフューザベーン２０４ａの外周端に一致する切込部が設けられ、リターンガイド２０５側に流すための略三角形の形状をした切込部の流路２１５が形成されている。

遠心羽根車２０２と、ディフューザ２０４と、リターンガイド２０５とを内包し、中央に空気吸込口２０３ａを有し、電動機ケースに接続されるファンケーシング２０３とから構成されている。

次に、電動送風機１１３内における空気の流れを説明する。電動機２０１を駆動して遠心羽根車２０２を回転させるとファンケーシング２０３の空気吸込口２０３ａからファンケーシング２０３内へ空気が流入する。遠心羽根車２０２内で昇圧及び増速され、遠心羽根車２０２から吐出された空気流はディフューザベーン２０４ａの間を通過し、ファンケーシング２０３の内面に当たって、ファンケーシング２０３の内周と仕切板２１４の切込部の流路２１５において、子午面で見て流れが１８０度方向転換する。

すなわち、外向き流れから内向き流れに方向転換する。内向きに方向に転換した流れは、リターンガイドベーン２０５ａの翼間を通過した後に、ハウジング２０７へ導入される。このとき、ハウジング２０７内へ導入された空気流は、ハウジング２０７内に形成された空気流路を通り、回転子２０９、固定子巻線２１０、ブラシ２１６を冷却してハウジング２０７の排気口２０７ａから外部へ排出される。

本発明が対象とする掃除機用電動送風機の遠心羽根車２０２の外径はおおよそφ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、羽根出口高さはおおよそ６〜１２mmの範囲にあり、羽根の板厚はおおよそ０.５〜１.５mmの範囲にあり、羽根枚数はおおよそ６〜９枚の範囲にあり、入力はおおよそ５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、最高回転数はおおよそ毎分３５、０００〜５０、０００回転の範囲にある。

上記のような電動送風機１１３において効率向上を図るには、ディフューザ２０４から吐出された空気流の損失を防ぎながらリターンガイド２０５に流れを転向させる事が重要である。

本発明の一実施例を図１から図４を用い説明する。図１は本発明によるディフューザ２０４の一実施例の平面図、図２はディフューザ２０４の斜視図、図３はディフューザ２０４流路の断面図、図４は凹部２１７の中央断面の展開図である。

図１から図４に示すように、ディフューザ２０４とリターンガイド２０５とを仕切る仕切板２１４のディフューザベーン２０４ａの外周端側にディフューザベーン２０４ａから流出した空気をリターンガイド２０５側に流す切込部の流路２１５が形成されている。

ディフューザベーン２０４と仕切板２１４で形成される流路のディフューザのハブ面２１４ａを形成する仕切板２１４には、外周端部から流路入口側に向かった凹部２１７が設けられている。図３に示すようにディフューザ２０４の流路のほぼ中央部に略三角形状の凹部２１７が設けている。ディフューザベーン２０４ａの前縁で定義される入口スロート２１８から仕切板２１４の外周端部まで、図４に示すように深さが徐々に深くなるように形成されている。

また、ディフューザのハブ面２１４ａと対向してディフューザベーン２０４ａを挟み込む反対側の壁面としてシュラウド板２１９を備えている。なお図１にはシュラウド板２１９を省略している。

ディフューザ２０４への入流流れ２２０は、ディフューザベーン２０４ａと仕切板２１４及びシュラウド板２１９で囲まれた流路内で減速させられて、ファンケーシング２０３の内面に当たって、曲がり部の切込部の流路２１５を通って軸方向に転向した流出流れ２２１となる。

ディフューザ２０４からの流出した流れ２２１は径方向の速度成分を有しているため、リターンガイド２０５側に流すための略三角形の形状をした切込部の流路２１５では、剥離が発生し易いが、入口スロート２１８側からディフューザのハブ面２１４ａを形成する仕切板２１４の外周端部に向かって深さが徐々に深くなる凹部２１７を設けることにより、特に外周端で強い縦渦を発生させることができる。この縦渦によって、空気流は切込部の流路２１５に流れ込みやすくなり、切込部の流路２１５の面積を十分に確保することができ曲がり部の流速を低下させることができるので曲がり損失を低減することができる。

また、ディフューザ２０４の流路内では主流流れがディフューザベーン２０４ａの負圧面２０４ｂ側に偏って流れやすいために、圧力面２０４ｃ側に剥離が生じ易い。しかし、仕切板２１４の外周端から入口スロート２１８側に向って徐々に深さを浅くした凹部２１７が、流路内の境界層が薄くなるように働くため剥離を抑制することができる。このため、ディフューザ２０４の静圧回復量が増加しディフューザ２０４の性能を向上させることができる。

さらに、縦渦により切込部の流路２１５に空気流が流れ易くなるため剥離による損失そのものを低減することができるとともに、曲がり部で流れをスムーズに転向させることができるようになるので曲がり損失を低減することができる。

したがって、電動送風機１１３のディフューザ２０４の静圧回復量の増加と、ディフューザ２０４からリターンガイド２０５までの静止流路部での流れの改善が図られ、電動送風機１１３の高効率化が達成でき、この電動送風機１１３を搭載した電気掃除機の仕事率を増加させることができる。

本一実施例では、仕切板２１４に設けた凹部２１７の断面形状は略三角形状としている。図５はディフューザ２０４の流路の断面形状を示す。図に示したように、凹部２１７の断面形状を略四角形状、略円形状、略台形形状としている。このような形状においても、本一実施例と同様な効果が得られる。すなわち、外周端部の凹部２１７により、縦渦を発生させることができ空気流は切込部の流路２１５に流れ込みやすくなり、切込部の流路２１５の面積を十分に確保することができる。これによって、曲がり部の流速を低下させることができるので曲がり損失を低減することができる。

図３、図５は流路中付近に凹部２１７を設けているが、圧力面２０４ｃ側に寄せることで、流路内で剥離が生じ易い圧力面側の境界層を薄くすることができるので剥離を抑制し、ディフューザ２０４性能を向上させることができる。

また、図６にディフューザ２０４の凹部２１７の中央断面の展開図を示す。図は、入口スロート２１８からの凹部２１７の深さを一様としたものである。このような形状においても、本一実施例と同様な効果が得られる。すなわち、切込部の流路２１５での剥離を抑制することができ、切込部の流路２１５の面積を確保することができる。それによって、曲がり部の流速が低下し曲がり損失を低減でき、送風機効率が向上する。

次に、本発明の一実施を図７、図８を用い説明する。図７は、ディフューザ２０４の一実施例の平面図、図８はディフューザ２０４の斜視図である。上記実施例と基本的な構成は同じであるので同一要素については同一符号を用い、その説明を省略する。

本実施例では、ディフューザベーン２０４ａの前縁部で定義される入口スロート２１８と隣接するディフューザベーン２０４ａの後縁部で定義される出口スロート２２２で囲まれた重なり長さ部２２３を持ち、ディフューザベーン２０４ａと仕切板２１４で形成される流路のディフューザのハブ面２１４ａ側の仕切板２１４に周方向に隣接するディフューザベーン２０４ａの重なり長さ部２２３の長さの略１／５の位置より外周端までで、外周端側の出口スロート２２２の径の略１／３の幅を有する凹部を設けている。

ディフューザ２０４は遠心羽根車２０２からの吹き出し風を減速させることで動圧を静圧に回復されるように設けられているが、入口スロート２１８から出口スロート２２２までの重なり長さ部２２３で効率的に静圧回復を行い、出口スロート２２２以降では静圧回復は行われにくい。重なり長さ部２２３の出口スロート２２２側に近い位置ではディフューザブレード上を成長してきた厚い境界層が存在しているために、剥離が生じ易い。重なり長さ部の略１／５より外周端までに凹部を設けることで、境界層が集積し始めるあたりから凹部が始まり、出口流路幅の略１／３の幅としたことで、強い縦渦を発生させることができ、効果的に切込部の流路２１５での剥離を抑制することができ、曲がり部の流速を低下させ曲がり損失を低減することができる。

本実施例では、凹部２１７が１個であるが、これに捉われることがなく、図９に示すように、凹部２１７を複数個（図では２個）設けてもその効果は変わらない。また、図１０に示すように、凹部２１７の断面形状を略四角形状としてもその効果は変わらない。重なり長さ部２２３の流路内の外周端側の凹部２１７で縦渦を発生させることができれば良い。

１００ 電気掃除機本体
１０１ ホース
１０２ ホース手元部
１０３ 延長管
１０４ 吸口
１０５ スイッチ操作部
１０６ 下ケース
１０７ 上ケース
１０８ 集塵蓋
１０９ 吸込口
１１０ 集塵袋
１１１ 集塵室
１１２ 電動送風機室
１１３ 電動送風機
１１４ 補助フィルタ
１１５、２０７ａ 排気口
２００ 送風機
２０１ 電動機
２０２ 遠心羽根車
２０２ａ シュラウド
２０２ｂ ハブ
２０２ｃ ブレード
２０３ ファンケーシング
２０３ａ 空気吸込口
２０４ ディフューザ
２０４ａ ディフューザベーン
２０４ｂ 負圧面
２０４ｃ 圧力面
２０５ リターンガイド
２０５ａ リターンガイドベーン
２０６ 回転軸
２０７ ハウジング
２０８ エンドブラケット
２０９ 回転子
２１０ 固定子巻線
２１１ 固定子
２１２ 軸受
２１３ ナット
２１４ 仕切板
２１４ａ ディフューザのハブ面
２１５ 切込部の流路
２１６ ブラシ
２１７ 凹部
２１８ 入口スロート
２１９ シュラウド板
２２０ 入流流れ
２２１ 流出流れ
２２２ 出口スロート
２２３ 重なり長さ部

Claims (4)

1. 仕切板と、該仕切板の一面に設けられた複数のリターンガイドベーンと、前記仕切板の他面に設けられた複数のディフューザベーンと、電動機と、を有する電動送風機において、
   前記仕切板の他面には凹部が設けられ、
   前記複数のディフューザベーンのうち隣り合うディフューザと、前記仕切板とにより流路が設けられ、
   前記凹部は、前記流路内から前記仕切板外周端部に至るまで設けられていることを特徴とする電動送風機。
2. 電動機と、吸込み開口を有するシュラウド及び前記電動機の回転軸に固定されるハブと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位置し、前記遠心羽根車側にディフューザベーンを、反遠心羽根車側にリターンガイドベーンを有するディフューザと、前記遠心羽根車及びディフューザを内包するファンケーシングとを具備してなり、前記ディフューザは、ディフューザベーン側とリターンガイドベーン側とを仕切る仕切板に、ディフューザベーンの外周端からそのディフューザベーンの外周側の面に沿って内方に切れ込んだ切込部を具備し、
   前記ディフューザベーンと前記仕切板で形成される流路のハブ面側の前記仕切板の外周端部から流路入口側に向かった凹部を設けたことを特徴とする電動送風機。
3. 電動機と、吸込み開口を有するシュラウド及び前記電動機の回転軸に固定されるハブと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位置し、前記遠心羽根車側にディフューザベーンを、反遠心羽根車側にリターンガイドベーンを有するディフューザと、前記遠心羽根車及びディフューザを内包するファンケーシングとを具備してなり、前記ディフューザは、ディフューザベーン側とリターンガイドベーン側とを仕切る仕切板に、ディフューザベーンの外周端からそのディフューザベーンの外周側の面に沿って内方に切れ込んだ切込部を具備し、
   前記ディフューザベーンと前記仕切板で形成される流路のハブ面側の前記仕切板に周方向に隣接する前記ディフューザベーンの重なり部の長さの略１／５の位置より下流側から外周端までで、外周端の流路幅の略１／３より小さい幅を有する凹部を１個または複数個設けたことを特徴とする電動送風機。
4. 電動送風機及び集塵部を有する掃除機本体と、被清掃面への開口を有する吸口と、前記掃除機本体及び前記吸口とを結ぶ管路とを備え、前記電動送風機によって、前記吸口の室内から前記集塵部に空気を吸引する電気掃除機において、
   前記電動送風機は、請求項１乃至３の何れかに記載の電動送風機であることを特徴とする電気掃除機。