JP5544318B2 - 電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機 - Google Patents

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。

従来の電気掃除機用の電動送風機としては、例えば、特許文献１にも示されるが、電動送風機は、電動機と、この電動機の回転軸と同軸の遠心羽根車と、電動機及び遠心羽根車の間に、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具備してなり、ディフューザは、ファンケーシングとの間に、ディフューザベーン側からリターンガイドベーン側への流路となる隙間を有するように構成されると共に、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り板に、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み、その終端が隣接するディフューザベーンの外周端に一致する凹部となる流路を形成している。

また、従来のディフューザの構成が、例えば、以下の非特許文献１に示される。従来のディフューザでは、厚翼ディフューザと示されており、翼の重なりの長さＬは、入口幅（流れの平面内に見た幅）ａの４倍とする（この場合、およそ面積比ｂ／ａ＝１.６（ｂは翼の重なり出口における出口幅）、広がり角＝８.５゜となる）と記載されている。

特許第３７５８０５０号公報（特開平９−１１９３９６号公報）

日刊工業新聞社発行ターボ流体機械とディフューザ（昭和５８年９月３０日発行）

従来のディフューザでは、厚翼ディフューザであり、形状に注目すると、翼の最大厚さは、重なり部（Ｌの範囲）よりも外径側で構成されている。このような厚翼ディフューザは、ディフューザ下流に理想的な流路（例えば、ベーンレスディフューザやスクロールケーシング）がある場合、ディフューザ内部の静圧回復量を高くすることができる。しかし、本発明の対象の電動送風機では、ディフューザ下流に電動機があり、電動機の冷却のために流れを供給する。そのために、ファンケーシングとディフューザベーンと仕切り板により構成される曲がり流路が存在する。このような電動送風機に、非特許文献１に記載されたような厚翼ディフューザを適用すると、翼の最大厚さが重なり部よりも外径側にあることから、曲がり部の面積が確保できず、ディフューザ静圧回復量ができても、曲がり部の損失増加となることから、電動送風機の性能を低下させるといった恐れがある。

また、非特許文献１には、厚翼ディフューザの諸元の翼の重なりの長さＬは、入口幅（流れの平面内に見た幅）ａの４倍とするとある。一方、電動送風機のディフューザでは、ディフューザに入る流れが周方向の速度が支配的な流れで、その流れ角度が１０゜以下であることが多いことから、ディフューザの重なり部で流れの剥離を起こさないようにするには、Ｌ／ａを４より大きくとることが必要である。

そこで本発明は、送風機下流に電動機があり、送風機の流れを電動機の冷却に使用する場合であっても高効率を得られる電動送風機およびそれを搭載した電気掃除機を提供することを目的としている。

本発明では、流体を吸い込む羽根車から吐出された流体を、前記羽根車の外周に設けられた環状のディフューザへ導き、その後、前記ディフューザの外周を覆うファンケーシングにより転向して、前記ディフューザが形成された面と反対側の面に形成されたリターンガイドへ導き、その流体の全部または一部を前記羽根車を回転させる電動機へ導く電動送風機において、前記ディフューザは、周方向に複数配置されたディフューザベーンを備え、前記羽根車外径寸法は、φ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、前記羽根車の外縁でのハブに対する羽根の高さは、６〜１２mmの範囲にあり、前記羽根の厚さは、０.５〜１.５mmの範囲にあり、前記羽根車に含まれる羽根の枚数は、６〜９枚の範囲にあり、当該電動送風機の入力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、前記羽根車の最高回転数は、毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にあり、各ディフューザベーンの回転軸方向の断面は、各ディフューザベーンの回転軸方向からみると、前記各ディフューザベーンの負圧面は、各ディフューザベーンの内縁から外縁までなだらかに湾曲し、前記各ディフューザベーンの圧力面は、前記内縁から前記核ディフューザベーンの最大翼厚さ位置までは前記負圧面の曲率よりも大きな曲率でなだらかに湾曲し、前記最大翼厚さ位置では前記負圧面の曲率よりも小さい曲率で湾曲し、前記最大翼厚さ位置から前記外縁までは前記負圧面の曲率よりも大きな曲率でなだらかに湾曲することで、各ディフューザベーンは、各ディフューザベーンの内縁から外縁に向かって、翼厚みが次第に大きくなった後に次第に小さくなる形状を有し、
前記各ディフューザベーンの最大翼厚さ位置は、周方向に隣接するディフューザベーンの重なり部の出口部に隣接していることを特徴とする。

または、本発明では、前記ディフューザベーンの最大翼厚さ位置は、前記重なりの出口部よりも内径側にあることを特徴とする

または、本発明では、流体を吸い込む羽根車から吐出された流体を、前記羽根車の外周に設けられた環状のディフューザへ導き、その後、前記ディフューザの外周を覆うファンケーシングにより転向して、前記ディフューザが形成された面と反対側の面に形成されたリターンガイドへ導き、その流体の全部または一部を前記羽根車を回転させる電動機へ導く電動送風機において、前記ディフューザは、周方向に複数配置された湾曲したディフューザベーンを備え、前記ディフューザと前記リターンベーンとを仕切る仕切り板と、を備え、前記仕切り板は、前記ディフューザベーンの外縁からそのディフューザベーンの凸面に沿って前記仕切り板の内周側に切れ込んだ凹部を備え、前記羽根車外径寸法は、φ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、前記羽根車の外縁でのハブに対する羽根の高さは、６〜１２mmの範囲にあり、前記羽根の厚さは、０.５〜１.５mmの範囲にあり、前記羽根車に含まれる羽根の枚数は、６〜９枚の範囲にあり、当該電動送風機の入力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、前記羽根車の最高回転数は、毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にあり、各ディフューザベーンの回転軸方向の断面は、各ディフューザベーンの回転軸方向からみると、前記各ディフューザベーンの負圧面は、各ディフューザベーンの内縁から外縁までなだらかに湾曲し、前記各ディフューザベーンの圧力面は、前記内縁から前記核ディフューザベーンの最大翼厚さ位置までは前記負圧面の曲率よりも大きな曲率でなだらかに湾曲し、前記最大翼厚さ位置では前記負圧面の曲率よりも小さい曲率で湾曲し、前記最大翼厚さ位置から前記外縁までは前記負圧面の曲率よりも大きな曲率でなだらかに湾曲することで、各ディフューザベーンの回転軸方向からみると、各ディフューザベーンは、各ディフューザベーンの内縁から外縁に向かって、翼厚みが次第に大きくなった後に次第に小さくなる形状を有し、前記ディフューザベーンの最大翼厚さ位置は、前記ファンケーシングと前記凹部から構成される曲がり流路のうち、前記羽根車の回転軸中心点を円の中心とした最小径の位置に対応した位置にあることを特徴とする。

または、本発明では、流体を吸い込む羽根車から吐出された流体を、前記羽根車の外周に設けられた環状のディフューザへ導き、その後、前記ディフューザの外周を覆うファンケーシングにより転向して、前記ディフューザが形成された面と反対側の面に形成されたリターンガイドへ導き、その流体の全部または一部を前記羽根車を回転させる電動機へ導く電動送風機において、前記ディフューザは、周方向に複数配置されたディフューザベーンを備え、前記羽根車外径寸法は、φ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、前記羽根車の外縁でのハブに対する羽根の高さは、６〜１２mmの範囲にあり、前記羽根の厚さは、０.５〜１.５mmの範囲にあり、前記羽根車に含まれる羽根の枚数は、６〜９枚の範囲にあり、
当該電動送風機の入力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、前記羽根車の最高回転数は、毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にあり、各ディフューザベーンの回転軸方向の断面は、各ディフューザベーンの内縁から外縁に向かって、翼厚みが次第に大きくなった後に次第に小さくなる形状を有し、前記ディフューザベーンの圧力面の羽根角度分布は、前記ディフューザベーンの入口径から中央半径に向けて増加させ、前記中央半径以降では、羽根角度を低下させ、その後、再び出口径まで増加させたことを特徴とする。

または、本発明では、流体を吸い込む羽根車から吐出された流体を、前記羽根車の外周に設けられた環状のディフューザへ導き、その後、前記ディフューザの外周を覆うファンケーシングにより転向して、前記ディフューザが形成された面と反対側の面に形成されたリターンガイドへ導き、その流体の全部または一部を前記羽根車を回転させる電動機へ導く電動送風機において、前記ディフューザは、周方向に複数配置されたディフューザベーンを備え、前記羽根車外径寸法は、φ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、前記羽根車の外縁でのハブに対する羽根の高さは、６〜１２mmの範囲にあり、前記羽根の厚さは、０.５〜１.５mmの範囲にあり、前記羽根車に含まれる羽根の枚数は、６〜９枚の範囲にあり、当該電動送風機の入力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、前記羽根車の最高回転数は、毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にあり、各ディフューザベーンの回転軸方向の断面は、各ディフューザベーンの内縁から外縁に向かって、翼厚みが次第に大きくなった後に次第に小さくなる形状を有し、周方向に隣接するディフューザベーンの重なり部のスロート幅中点における流路角度を、前記重なり部の入口側から無次元重なり長さ０.２の位置まで略一定とし、前記無次元重なり長さ０.２の位置から無次元重なり長さ０.７の位置まで増加させ、前記無次元重なり長さ０.７の位置で流路角度の最大値をとり、その後無次元重なり長さ０.９の位置まで流路角度を小さくとり、その後前記重なり部出口に向け流路角度の傾きの変化を小さくしたことを特徴とする。

または、本発明では、前記ディフューザベーンの最大翼厚さと前記ディフューザベーンの前縁部での翼厚さの比を約４としたことを特徴とする。

本発明によれば、ディフューザ重なり部で生じる流れの剥離の抑制により、ディフューザ出口速度の低減と、ディフューザの静圧回復量増加から、性能向上が図れ、電動機へ流れを供給するためにファンケーシングとディフューザベーンと仕切り板により構成される曲がり流路の面積を十分に確保することもでき、ディフューザ出口速度の低減と面積の確保から曲がり部の低損失化につながり、送風機の高効率を図ることができる。

また、本発明によれば、ディフューザ重なり部で生じる流れの剥離の抑制により、ディフューザ出口速度の低減と、ディフューザの静圧回復量増加から、性能向上が図れ、電動機へ流れを供給するためにファンケーシングとディフューザベーンと仕切り板により構成される曲がり流路の面積を十分に確保することもでき、ディフューザ出口速度の低減と面積の確保から曲がり部の低損失化につながり、エネルギー損失の少ない高効率な電動送風機およびそれを搭載した電気掃除機を提供することができる。

掃除機本体の模式的な横断面図である。 掃除機用電動送風機の断面図である。 実施例１のディフューザの形状図である。 ディフューザベーンの最大厚さと仕切り板最小径の位置関係を示す図である。 ディフューザベーンの各半径における翼厚さと翼面上の羽根角度の定義を示す図である。 ディフューザベーンの各半径における翼厚さ分布を示す図である。 ディフューザベーンの各半径における翼圧力面と負圧面の角度分布を示す図である。 ディフューザベーンの重なり部における流路のスロート幅の中心点からなる流路角度の定義を示す図である。 ディフューザベーンの重なり部における流路角度分布を示す図である。

以下、本発明の一実施例を、図面を用いて説明する。

まず、図１を用いて、電気掃除機全体について説明する。図１に模式的に示した電気掃除機本体１００の上から見た横断面図において、電気掃除機本体１００の構成を説明する。電気掃除機本体１００のホース継ぎ手１０１を装着する側を電気掃除機本体１００の前側とすると、電気掃除機本体１００に前端に、着脱自在なホース継ぎ手１０１を備える。

電気掃除機本体１００の前側に、紙パック１０３を保持するための集塵室１０２を備え、電気掃除機本体１００の後側に、電動送風機１０６を収納するためのモータ室１０５を備え、集塵室１０２とモータ室１０５との間に、集塵室１０２内の塵埃がモータ室１０５へ流入するのを抑制するためのフィルタ部１０４を備える。集塵室１０２とモータ室１０５とは、フィルタ部１０４を介して連通する。集塵室１０２には、着脱自在な紙パック１０３を備える。紙パック１０３の開口がホース継ぎ手１０１に連通する。紙パック１０３内に塵埃が堆積していくと、紙パック１０３が膨らみ、紙パック１０３の開口と反対側に底部がフィルタ部１０４に当接するようになる。モータ室１０５に、吸引力を発生する電動送風機１０６を備える。電動送風機１０６の前側の両端とモータ室１０５の前側の内壁面との間に、電動送風機１０６の振動が電気掃除機本体１００に伝達するのを抑制するための防振ゴム１０７（防振部材）を備える。防振部材は、ゴムの代わりバネであってもよい。電動送風機１０６は、前端に、空気を吸い込むための送風機入口１０８を備え、後側側方に、空気を排出するための送風機出口１０９を備える。そして、送風機入口１０８がフィルタ部１０４に対して開口している。モータ室１０５の側方に、電源コードを巻きつけて収納するためのコードリール１１０を備える。電動送風機１０６の後側両側方に、車輪を備える。尚、図示しないが、ホース継ぎ手１０１には、ホースが接続され、ホースには、操作管が接続され、操作管には、延長管が接続され、延長管には、吸込具が接続される。ホース継ぎ手１０１が存在する側（上流側）が、電気掃除機本体１００の前側であり、反対側が電気掃除機本体１００の後側である。電気掃除機本体１００を上から見て、電気掃除機本体１００の前後方向に直行する方向が、電気掃除機本体１００の左右方向である。側方とは、電気掃除機本体１００の左右方向の中心よりも、左側または右側に寄った側をいう。

次に、電気掃除機本体１００内の空気流れを説明する。ホース継ぎ手１０１から流入した空気は、集塵室１０２に入る。図１では集塵手段として紙パック１０３が示されているが、パックの素材は問わない。また、サイクロン方式の場合は、サイクロン室（サイクロン式集塵ケース）が紙パック１０３の代わりに収まる。紙パック１０３で大部分の塵埃を取り除かれた空気は、さらにフィルタ部１０４を通過するが、ここで細かな塵埃も取り除かれる。その後、空気流れはモータ室１０５に流入する。電動送風機１０６は、モータ室１０５に防振ゴム１０７を介して懸架されており、送風機入口１０８から流入した空気は昇圧された後、送風機出口１０９から排気される。

次に、図２を用いて、電動送風機１０６について説明する。電動送風機１０６は、空気を吸い込むための送風機２０１と送風機２０１を駆動するための電動機２０２から構成されている。

電動機２０２は、ハウジング２０３およびエンドブラケット２０４からなる電動機外殻に、回転軸２０５が支持され、回転軸２０５にはロータ２０６が取り付けられる。ロータ２０６の外周には固定部のステータ２０７が配置される。回転部のロータ２０６への電気の供給は、ブラシ２０８とそれに接触するコンミテータ２０９により伝えられている。

送風機２０１は、回転軸２０５に直結された遠心の羽根車２１０と、羽根車２１０の外周側に設置される環状のディフューザ２１１と、ディフューザ２１１に対して仕切り板２１２を挟んで対面に配置されるリターンガイド２１３が、ファンケーシング２１４内に収められる構成となっている。羽根車２１０は、目玉部２１５において、ファンケーシング２１４側に具備されたシール材２１６と概略接触しており、漏れを防ぐ構造を有している。電動機２０２が駆動して回転軸２０５が回転することによって、羽根車２１０が回転する。ディフューザ２１１は、樹脂で構成されるのが好ましい。ディフューザ２１１は、仕切り板２１２と一体に、射出成型によって製作されてもよい。羽根車２１０は、略円板状のバブと、円環状のシュラウドと、バブとシュラウドとの間に形成され周方向に複数配置された羽根とを備える。

図１の送風機入口１０８に相当する電動送風機入口２１７を通過した空気は、ひとまず目玉部２１５近傍を通過した後、羽根車２１０で昇圧および増速される。その後、ディフューザ２１１を通過した流れはファンケーシング２１４の内面に当たって略１８０゜転向し、リターンガイド２１３へと流入するが、この過程において流れは減速されて、その分、圧力が上昇する。リターンガイド２１３を通過した流れの全部または一部は、モータのハウジング２０３内に流入し、ロータ２０６，ステータ２０７，ブラシ２０８，コンミテータ２０９などを冷却してから排気される。回転軸２０５の軸方向が、電気掃除機本体１００の前後方向に略一致する。回転軸２０５を基準として、軸方向に直行する方向が半径方向である。送風機２０１の存在する側が、電動送風機１０６の前側で、電動機２０２が存在する側が、電動送風機１０６の後側である。

本発明が対象とする掃除機用電動送風機の羽根車外径はおおよそ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。

次に、図３を用いて、ディフューザ３００の形状について説明する。図３は、ディフューザ３００を軸方向前側から見た正面図である。図３のディフューザ３００は、ディフューザ入口径３０９からディフューザ出口径３１０にかけて翼厚みが異なる複数のディフューザベーン３０１が周方向に均等間隔に配置されている。つまり、軸方向からみると、ディフューザベーン３０１は、内周側に位置する前縁から外周側に位置する後縁に向かって、翼厚みが次第に大きくなった後に次第に小さくなる（一旦厚くなった後に窄まる）形状を有する。ここで示したディフューザ３００の寸法は、一例として、ディフューザ入口径３０９が約９１mm、ディフューザ出口径３１０が約１２５mm、羽根（ベーン）枚数が１３枚である。ディフューザベーン３０１の配置間隔は、３６０°／１３＝約２７.７°である。ディフューザ３００は、ディフューザベーン３０１の凸面側である圧力面３０６と隣接するディフューザベーン３０１の凹面側である負圧面３０５から形成され、ディフューザベーン３０１の前縁部で定義される入口スロート３０２と隣接するディフューザベーン３０１の後縁部で定義される出口スロート３０３で囲まれた重なり部３０４を持つ。重なり部３０４では、ディフューザベーン３０１の圧力面３０６の一部（後縁部を除いた部分）と隣接するディフューザベーン３０１の負圧面３０５の一部（前縁部を除いた部分）とがほぼ対向する。また、ディフューザ内部の流れは、羽根車から出た流れ３１１が、入口スロート３０２までの半開部及び重なり部３０４を通り、流れが減速されて、ディフューザ出口でファンケーシング２１４と仕切り板２１２との隙間から構成される曲がり流路３０８で、図３の紙面の奥行き方向へ向かう曲がり流路の流れ３１２が曲げられて、リターンガイド２１３を通り、電動機２０２へ流れる。なお、ディフューザベーン３０１の高さは、前縁から後縁にかけてほぼ均一であってもよいし、前縁から後縁にかけて高くなってもよい。

本ディフューザ３００は、ディフューザベーン３０１の最大翼厚さ位置３１３を重なり部３０４の出口スロート３０３と隣接させている。これは、ディフューザ出口にある曲がり流路３０８の面積を確保するためにディフューザ３００の重なり部３０４の出口よりも外径側ではなく、隣接するようにしている。なお、曲がり部を軸方向から見たディフューザ３００の総面積は約２０００mm²であり、ディフューザ３００の出口スロート３０３の幅ｂと出口高さｈからなるスロート出口面積との比は、約３倍にとってあり、曲がり流路３０８での低損失化を図っている。また、ディフューザベーン３０１の最大翼厚さ位置３１３は、出口スロート３０３よりも内径側でも良い。また、入口スロート３０２の幅ａと出口スロート３０３の幅ｂまでの重なり長さ３０７Ｌは、入口スロート３０２の幅ａとの比（Ｌ／ａ）が約１２となっており、入口スロート３０２の幅ａと出口スロート３０３の幅ｂの比ｂ／ａは、約２.１である。図３に示すように、ディフューザベーン３０１の負圧面３０５は、最大翼厚さ位置３１３に関係なく前縁から後縁までなだらかに湾曲しており、一方、圧力面３０６は、前縁から最大翼厚さ位置３１３までは負圧面３０５の曲率よりも大きな曲率でなだらかに湾曲し、最大翼厚さ位置３１３で小さい曲率で湾曲し、最大翼厚さ位置３１３から後縁までは負圧面３０５の曲率よりも大きな曲率でなだらかに湾曲している。つまり、圧力面３０６は、最大翼厚さ位置３１３において急に転向している。

また、翼通過周波数騒音の低減を目的とし、最大翼厚さ位置３１３と略一致させるように、隣り合う翼間を連結する角穴を設けてもよい。これにより、性能向上と翼通過周波数騒音の低減が図れる。つまり、ディフューザベーン３０１の最大翼厚さ位置３１３の近傍に、ディフューザベーン３０１の負圧面３０５から圧力面３０６へ貫通する角穴を設けてもよい。角穴の代わりに、丸穴であってもよい。ただし、この角穴や丸穴は、必須ではない。

従来のディフューザ３００と比較して本実施例では、ディフューザベーン３０１の最大翼厚さ位置３１３を重なり部３０４の出口スロート３０３と隣接させている。これによって、重なり部３０４で生じる流れの剥離の抑制により、ディフューザ出口速度の低減と、ディフューザ３００の静圧回復量増加が可能となるとともに、電動機２０２へ流れを供給するためにファンケーシング２１４とディフューザベーン３０１と仕切り板２１２により構成される曲がり流路３０８の面積を十分に確保することもでき、ディフューザ出口速度の低減と面積の確保から曲がり部の低損失化につながり、重なり部３０４の性能向上と曲がり部低損失化の両立が可能となり、送風機２０１の高効率化を図ることができる。

次に、図４を用いて、ディフューザベーン４０１の形状について説明する。図４は、ディフューザ４００を拡大した図であり、軸方向前側から見た正面図である。図４では、ディフューザベーン４０１の翼厚さの中で、最大翼厚さ位置４０５を中心に示す。図４での最大翼厚さ位置４０５は、ファンケーシング４０６と仕切り板４０８から構成される曲がり流路４０３（図４中の斜線部）の形状のうち、回転軸２０５の回転軸中心点４０７を円（図４中の点線）の中心とした曲がり流路の最小径位置４０２と一致させている。なお、４０４は曲がり流路の最小径を示す。仕切り板４０８は、ディフューザベーン４０１の後縁からそのディフューザベーン４０１の後縁部の凸面に沿って仕切り板４０８の内周側へ切れ込んだ凹部を備える。凹部は、仕切り板４０８の外周端部に設けられた開口である。凹部の形状は、略三角である。環状の仕切り板４０８の外周端部には、隣接するディフューザベーン４０１間ごとにこのような凹部が形成されており、その結果、環状の仕切り板４０８の外周は凹凸状に形成される。曲がり流路４０３は、仕切り板４０８の凹部とファンケーシング４０６の内周面との間で形成され、曲がり流路４０３の断面は、略ひし形または略三角である。

次に、図５〜図７を用いて、ディフューザベーン５０１の翼厚さ５０２，翼面上の羽根角度５０９の一例を用いて説明する。図５はディフューザベーン５０１の翼厚さ５０２とディフューザベーンの翼表面上の羽根角度５０９の定義を説明する図である。羽根角度５０９は、翼面上の点５０３（図中では圧力面５１０とした）と回転軸中心点５０７を結ぶ直線５０４を引き、直線５０４に対する直交線５０５を引き、当該直交線５０５と外側の翼表面５０６での接線５０８とがなす羽根角度５０９を、羽根角度「β」とする。なお、負圧面５１１の羽根角度の定義も同一である。

図６は、図５で定義した翼厚さ５０２と、翼厚さ５０２を定義した円の中心点上と回転軸中心点５０７をむすんだ半径を用いて翼厚さ分布として示したものである。本ディフューザベーン５０１の翼厚み分布は、入口径に最小翼厚さ６０２をもち、出口径に向かって増加し、略中央付近で最大翼厚さ６０１を持ち、ディフューザ出口径に向けて翼厚さを減少させたものである。ここで、入口径での翼厚さ５０２である前縁翼厚さは、０.６mmであり、最大翼厚さとの比は、約４としている。

さらに、図７は、図５で定義した圧力面５１０と負圧面５１１の羽根角度５０９と、回転軸中心点を円の中心とした各点における半径を用いて、ディフューザベーン５００の羽根角度分布を示している。負圧面５１１での羽根角度は、入口径から出口径に向い単調に増加し、出口径の内径側で、一定の羽根角度となり、その後、出口径に向い、急激に羽根角度５０９が小さくなっている。出口径までの急激な角度の減少は、ディフューザ５００の主流流れが翼の負圧面５１１側に偏って流れやすく、ディフューザ出口にあるファンケーシングとの衝突角度を小さくするために、急激な流れの転向を行っている。なお、負圧面５１１で羽根角度５０９を急激に変化させた点は、出口径の約９７％としてある。一方、圧力面５１０の羽根角度分布は、入口径から角度の増減はあるが、入口径と出口径の中央に向けて増加させている。その後、中央半径以降では羽根角度５０９を急激に小さくし、その後、再び出口径まで増加する。なお、圧力面の羽根角度５０９を急激に低下させ、再度増加する変曲点７０１の半径は、ディフューザ入口半径の約１.２倍にしている。

従来のディフューザと比較して本実施例では、圧力面の羽根角度分布を、入口径から中央半径に向けて、増加させ、中央半径以降では、急激に羽根角度を低下させ、その後、再び出口径まで増加する形状をとっている。これによって、ディフューザ重なり部で生じる流れの剥離の抑制により、ディフューザ出口速度の低減と、ディフューザの静圧回復量増加が可能となるとともに、電動機へ流れを供給するためにファンケーシングとディフューザベーンと仕切り板により構成される曲がり流路の面積を十分に確保することもでき、ディフューザ出口速度の低減と面積の確保から曲がり部の低損失化につながり、ディフューザ重なり部の性能向上と曲がり部低損失化の両立が可能となり、送風機の高効率化を図ることができる。

次に、図８，図９を用いて、重なり部の流路中心における流路角度８０５について述べる。図８は、ディフューザ８００を用いて、ディフューザベーン８０１の圧力面８０２と隣接するディフューザベーン８０１の負圧面８０３から形成されるスロート幅の中点８０４における流路の角度分布を定義した図である。中点８０４は、ディフューザベーン８０１の圧力面８０２と隣接するディフューザベーン８０１の負圧面８０３から形成されるスロートに内接する円の中心である。流路角度８０５は、ディフューザベーン８０１の圧力面８０２と隣接するディフューザベーン８０１の負圧面８０３から形成されるスロート幅の中点８０４と、回転軸中心点８０８とを結ぶ直線８０６に対する直交線８０７を引き、当該直交線８０７と流路間を結ぶ直線とがなす角度を、流路角度８０５とする。図９に各重なり部の位置を全重なり部長さ８０９で無次元化した無次元重なり長さと、スロート幅の中点からなる流路角度８０５の分布を示す。本ディフューザ８００は、重なり部の入口側から無次元重なり長さ０.２までの流路角度８０５を略一定とし、無次元重なり長さ０.２から０.７まで増加させている。その後、無次元重なり長さ０.７では、最大角度９０１となり、その後無次元重なり長さ０.９まで急激に流路角度８０５を小さくし、さらに重なり部出口では、流路角度８０５の傾きを小さくしている。

従来のディフューザと比較して本実施例では、重なり部のスロート幅中点における流路角度を、重なり部の入口側から無次元重なり長さ０.２まで略一定とし、無次元重なり長さ０.２から０.７まで増加させ、無次元重なり長さ０.７で流路角度の最大値をとり、その後無次元重なり長さ０.９まで急激に流路角度を小さくとり、その後重なり部出口に向け流路角度の傾きを小さくしている。これによって、ディフューザ重なり部で生じる流れの剥離の抑制により、ディフューザ出口速度の低減と、ディフューザの静圧回復量増加が可能となるとともに、電動機へ流れを供給するためにファンケーシングとディフューザベーンと仕切り板により構成される曲がり流路の面積を十分に確保することもでき、ディフューザ出口速度の低減と面積の確保から曲がり部の低損失化につながり、ディフューザ重なり部の性能向上と曲がり部低損失化の両立が可能となり、送風機の高効率化を図ることができる。

１００ 電気掃除機本体
１０１ ホース継ぎ手
１０２ 集塵室
１０３ 紙パック
１０４ フィルタ部
１０５ モータ室
１０６ 電動送風機
１０７ 防振ゴム
１０８ 送風機入口
１０９ 送風機出口
１１０ コードリール
１１１ 車輪
２０１ 送風機
２０２ 電動機
２０３ ハウジング
２０４ エンドブラケット
２０５ 回転軸
２０６ ロータ
２０７ ステータ
２０８ ブラシ
２０９ コンミテータ
２１０ 羽根車
２１１，３００，４００，５００，８００ ディフューザ
２１２，４０８ 仕切り板
２１３ リターンガイド
２１４，４０６ ファンケーシング
２１５ 目玉部
２１６ シール材
２１７ 電動送風機入口
３０１，４０１，５０１，８０１ ディフューザベーン
３０２ 入口スロート
３０３ 出口スロート
３０４ 重なり部
３０５，５１１，８０３ 負圧面
３０６，５１０，８０２ 圧力面
３０７ 重なり長さ
３０８，４０３ 曲がり流路
３０９ ディフューザ入口径
３１０ ディフューザ出口径
３１１ 羽根車から出た流れ
３１２ 曲がり流路の流れ
３１３，４０５，６０１ 最大翼厚さ位置
４０２ 曲がり流路の最小径位置
４０４ 曲がり流路の最小径
４０７，５０７，８０８ 回転軸中心点
５０２ 翼厚さ
５０３ 翼面上の点
５０４ （回転軸中心点と翼表面の点をむすぶ）直線
５０５，８０７ 直交線
５０６ 翼表面
５０８ 接線
５０９ 羽根角度
６００ 翼厚さ分布
６０２ 最小翼厚さ
７００ 羽根角度分布
７０１ 圧力面の羽根角度分布の変曲点
８０５ 流路角度
８０６ （回転軸中心点とスロート中心点をむすぶ）直線
８０９ 全重なり部長さ
９００ 流路角度分布
９０１ 最大角度

Claims (6)

1. 流体を吸い込む羽根車から吐出された流体を、前記羽根車の外周に設けられた環状のディフューザへ導き、その後、前記ディフューザの外周を覆うファンケーシングにより転向して、前記ディフューザが形成された面と反対側の面に形成されたリターンガイドへ導き、その流体の全部または一部を前記羽根車を回転させる電動機へ導く電動送風機において、
   前記ディフューザは、周方向に複数配置されたディフューザベーンを備え、
   前記羽根車外径寸法は、φ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、
   前記羽根車の外縁でのハブに対する羽根の高さは、６〜１２mmの範囲にあり、
   前記羽根の厚さは、０.５〜１.５mmの範囲にあり、
   前記羽根車に含まれる羽根の枚数は、６〜９枚の範囲にあり、
   当該電動送風機の入力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、
   前記羽根車の最高回転数は、毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にあり、
   各ディフューザベーンの回転軸方向の断面は、各ディフューザベーンの回転軸方向からみると、前記各ディフューザベーンの負圧面は、各ディフューザベーンの内縁から外縁までなだらかに湾曲し、前記各ディフューザベーンの圧力面は、前記内縁から前記核ディフューザベーンの最大翼厚さ位置までは前記負圧面の曲率よりも大きな曲率でなだらかに湾曲し、前記最大翼厚さ位置では前記負圧面の曲率よりも小さい曲率で湾曲し、前記最大翼厚さ位置から前記外縁までは前記負圧面の曲率よりも大きな曲率でなだらかに湾曲することで、各ディフューザベーンは、各ディフューザベーンの内縁から外縁に向かって、翼厚みが次第に大きくなった後に次第に小さくなる形状を有し、
   前記各ディフューザベーンの最大翼厚さ位置は、周方向に隣接するディフューザベーンの重なり部の出口部に隣接していることを特徴とする電動送風機。
2. 流体を吸い込む羽根車から吐出された流体を、前記羽根車の外周に設けられた環状のディフューザへ導き、その後、前記ディフューザの外周を覆うファンケーシングにより転向して、前記ディフューザが形成された面と反対側の面に形成されたリターンガイドへ導き、その流体の全部または一部を前記羽根車を回転させる電動機へ導く電動送風機において、
   前記ディフューザは、周方向に複数配置された湾曲したディフューザベーンを備え、
   前記ディフューザと前記リターンガイドとを仕切る仕切り板と、を備え、
   前記仕切り板は、前記ディフューザベーンの外縁からそのディフューザベーンの凸面に沿って前記仕切り板の内周側に切れ込んだ凹部を備え、
   前記羽根車外径寸法は、φ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、
   前記羽根車の外縁でのハブに対する羽根の高さは、６〜１２mmの範囲にあり、
   前記羽根の厚さは、０.５〜１.５mmの範囲にあり、
   前記羽根車に含まれる羽根の枚数は、６〜９枚の範囲にあり、
   当該電動送風機の入力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、
   前記羽根車の最高回転数は、毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にあり、
   各ディフューザベーンの回転軸方向の断面は、各ディフューザベーンの回転軸方向からみると、前記各ディフューザベーンの負圧面は、各ディフューザベーンの内縁から外縁までなだらかに湾曲し、前記各ディフューザベーンの圧力面は、前記内縁から前記核ディフューザベーンの最大翼厚さ位置までは前記負圧面の曲率よりも大きな曲率でなだらかに湾曲し、前記最大翼厚さ位置では前記負圧面の曲率よりも小さい曲率で湾曲し、前記最大翼厚さ位置から前記外縁までは前記負圧面の曲率よりも大きな曲率でなだらかに湾曲することで、各ディフューザベーンの回転軸方向からみると、各ディフューザベーンは、各ディフューザベーンの内縁から外縁に向かって、翼厚みが次第に大きくなった後に次第に小さくなる形状を有し、
   前記ディフューザベーンの最大翼厚さ位置は、前記ファンケーシングと前記凹部から構成される曲がり流路のうち、前記羽根車の回転軸中心点を円の中心とした最小径の位置に対応した位置にあることを特徴とする電動送風機。
3. 流体を吸い込む羽根車から吐出された流体を、前記羽根車の外周に設けられた環状のディフューザへ導き、その後、前記ディフューザの外周を覆うファンケーシングにより転向して、前記ディフューザが形成された面と反対側の面に形成されたリターンガイドへ導き、その流体の全部または一部を前記羽根車を回転させる電動機へ導く電動送風機において、
   前記ディフューザは、周方向に複数配置されたディフューザベーンを備え、
   前記羽根車外径寸法は、φ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、
   前記羽根車の外縁でのハブに対する羽根の高さは、６〜１２mmの範囲にあり、
   前記羽根の厚さは、０.５〜１.５mmの範囲にあり、
   前記羽根車に含まれる羽根の枚数は、６〜９枚の範囲にあり、
   当該電動送風機の入力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、
   前記羽根車の最高回転数は、毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にあり、
   各ディフューザベーンの回転軸方向の断面は、各ディフューザベーンの回転軸方向からみると、各ディフューザベーンは、各ディフューザベーンの内縁から外縁に向かって、翼厚みが次第に大きくなった後に次第に小さくなる形状を有し、
   前記ディフューザベーンの圧力面の羽根角度分布は、前記ディフューザベーンの入口径から中央半径に向けて増加させ、前記中央半径以降では、羽根角度を低下させ、その後、再び出口径まで増加させたことを特徴とする電動送風機。
4. 流体を吸い込む羽根車から吐出された流体を、前記羽根車の外周に設けられた環状のディフューザへ導き、その後、前記ディフューザの外周を覆うファンケーシングにより転向して、前記ディフューザが形成された面と反対側の面に形成されたリターンガイドへ導き、その流体の全部または一部を前記羽根車を回転させる電動機へ導く電動送風機において、
   前記ディフューザは、周方向に複数配置されたディフューザベーンを備え、
   前記羽根車外径寸法は、φ６０mm〜φ１２０mmの範囲にあり、
   前記羽根車の外縁でのハブに対する羽根の高さは、６〜１２mmの範囲にあり、
   前記羽根の厚さは、０.５〜１.５mmの範囲にあり、
   前記羽根車に含まれる羽根の枚数は、６〜９枚の範囲にあり、
   当該電動送風機の入力は、５００Ｗ〜１５００Ｗの範囲にあり、
   前記羽根車の最高回転数は、毎分３５,０００〜５０,０００回転の範囲にあり、
   各ディフューザベーンの回転軸方向の断面は、各ディフューザベーンの回転軸方向からみると、各ディフューザベーンは、各ディフューザベーンの内縁から外縁に向かって、翼厚みが次第に大きくなった後に次第に小さくなる形状を有し、
   周方向に隣接するディフューザベーンの重なり部のスロート幅中点における流路角度を、前記重なり部の入口側から無次元重なり長さ０.２の位置まで略一定とし、前記無次元重なり長さ０.２の位置から無次元重なり長さ０.７の位置まで増加させ、前記無次元重なり長さ０.７の位置で流路角度の最大値をとり、その後無次元重なり長さ０.９の位置まで流路角度を小さくとり、その後前記重なり部出口に向け流路角度の傾きの変化を小さくしたことを特徴とする電動送風機。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の電動送風機において、
   前記ディフューザベーンの最大翼厚さと前記ディフューザベーンの前縁部での翼厚さの比を約４としたことを特徴とする電動送風機。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の電動送風機を搭載した電気掃除機。

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