JP6641102B2 - ディフューザ - Google Patents

Description

本発明は、送風機等に用いられるディフューザに関する。

送風機は、一般に、ハンドドライヤや真空掃除機などの電気器具に用いられ、気流を発生する。通常の送風機は、モータ、ディフューザ及びインペラを内部に取り付けたハウジングを含む。インペラ及びモータは、それぞれ、ディフューザの両側に設けられる。モータは、インペラを回転させて、気流を発生させる。気流は、ハウジングの入口を介して、インペラの空気入口に入る。ディフューザは、気流をインペラからモータ側に案内し、ここで、空気はハウジングの出口から逃げる。

ディフューザの設計は、送風機の効率に直接影響を及ぼすので、決定的に重要である。高効率のディフューザによって、気流量が増加する、すなわち、消費電力を低減して同量の気流を発生させることができる。

したがって、送風機の効率を高めることができる送風機用のディフューザが望まれる。

したがって、本発明は、その一態様において、空気入口側及び空気出口側を備える板状の本体と、前記本体の周縁に設けられる複数の拡散ブレードであって、前記拡散ブレードの各々は傾斜案内面を備え、前記案内面は、前記本体の前記空気入口側に始端を、前記本体の前記空気出口側に終端を有し、前記案内面は、前記始端から前記終端まで、前記本体の周方向の通路に沿って延在し、前記始端から前記終端にかけて徐々に大きくなる幅を有する、複数の拡散ブレードと、前記拡散ブレードの前記案内面の前記終端の複数の空気出口であって、前記空気出口の各々は、前記案内面のうちの対応する１つの前記終端と前記本体の前記空気出口側とを流体連結する、複数の空気出口と、を備えるディフューザを提供し、ここで、前記本体は前記空気入口側に空気入口面を備え、前記案内面は前記空気入口面に対して１８〜２５度の傾斜角度で傾斜している。

前記拡散ブレードの各々は、更に、前記案内面の内縁と前記本体とを互いに連結する湾曲連結壁を備え、前記湾曲連結壁は、前記案内面の前記始端と連結される始端と、前記案内面の前記終端と連結される終端とを備え、前記連結壁は、前記案内面の外縁から徐々に離れて湾曲形状をなすことが好ましい。

前記湾曲連結壁は、それぞれ異なる曲率半径を有する複数の湾曲部を備えることが好ましい。

前記湾曲連結壁は、１６〜２３度の入口角を有することが好ましい。

前記湾曲連結壁は、２８〜３６度の出口角を有することが好ましい。

前記本体は、前記空気入口側に空気入口面、前記空気出口側に空気出口面、及び前記空気入口面及び前記空気出口面のそれぞれの周縁を互いに連結する外周面を備え、前記本体の中心軸に沿う前記外周面の突起は、形状が円であり、前記拡散ブレードの前記案内面の外縁は前記円上に位置することが好ましい。

前記本体は、前記空気出口側に空気出口面を備え、前記空気出口面は、前記空気出口と連通している凹部を形成することが好ましい。

前記ディフューザは、更に、前記空気出口側に設けられる複数の取付ポストを備えることが好ましい。

第２の態様によれば、本発明は、出力軸を有するモータと、駆動されて気流を発生するように前記出力軸に固定されるインペラと、前記気流の方向に沿って前記インペラの下流に設けられる請求項１のディフューザと、前記インペラ及びディフューザを収容する外部ハウジングとを備える送風機を提供する。

前記インペラは、複数のファンブレードを備え、前記ファンブレードの各々は、２２〜３５度の出口角を有することが好ましい。

前記モータは、モータハウジング内に取り付けられ、前記モータハウジングの一端は、前記外部ハウジングに固定され、前記モータハウジングの他端は、直径方向に互いに対向する一対の空気口を形成することが好ましい。

前記モータは、直径方向に互いに対向する一対のブラシを備える交直両用モータであり、前記ブラシは、前記モータハウジングの前記空気口からずれていることが好ましい。

上記に鑑みて、本発明のディフューザは、インペラによく合うように最適に構成されている。各拡散ブレードは、流れ抵抗が小さい、適当な大きさの流路を有するので、良好な拡散結果が得られる。したがって、送風機の効率は大きく向上する。

上部から見た、本発明の好ましい実施形態によるディフューザを示す。 下から見た、図１のディフューザを示す。 図１のディフューザの一部のベクトル図である。 図１のディフューザの平面図である。 部分的に組み立てた状態の、図１のディフューザを用いる送風機を示す。 モータを取り外した状態の図５の送風機の断面図である。 外部ハウジングを取り外した状態の図５の送風機の平面図である。 モータハウジングが付いている図５の送風機を示す。

ここで、添付図面の図を参照して、単なる例示として本発明の好ましい実施形態を説明する。図において、複数の図に現れる同一の構造体、要素又は部品は、一般に、それらが現れる全ての図において同じ符号で表記される。図内に示される構成部品及び構造部の寸法は、一般に、便宜のため及び提示の明確さのために選択されたものであり、必ずしも縮尺通りではない。

図１及び図２を参照すると、好ましい実施形態によるディフューザ１０は、板状の本体１２と、本体１２の周縁に沿って設けられる複数の拡散ブレード１４とを含む。

本体１２は、第１の面すなわち空気入口面１２２、空気入口面１２２に対向する第２の面すなわち空気出口面１２４、及び空気入口面１２２及び空気出口面１２４のそれぞれの周縁を互いに連結する外周面１２６を含む。本体１２の空気入口面１２２を含む側を空気入口側と呼称し、本体１２の空気出口面１２４を含む側を空気出口側と呼称する。ディフューザの軸方向に沿った外周面１２６の突起の形状は、閉じた円であることが好ましい。ディフューザの軸方向は、ディフューザが取り付けられる送風機の軸方向である。

各拡散ブレード１４は、案内面１４２と、案内面１４２の内側に設けられ、本体１２と連結される連結壁１４４とを含む。

案内面１４２は、本体１２の空気入口側に向いた傾斜面であり、本体１２の空気入口面１２２の外縁に隣接する始端と、空気出口面１２４の外縁に隣接する終端とを有する。案内面１４２は、始端から終端まで、周方向に沿って延在し、その幅は、始端から終端にかけて徐々に大きくなる。案内面１４２は、本体１２の外周面１２６に位置する外縁１４６を有する。拡散ブレード１４の各々はさらに、対応する１つの案内面１４２の終端から本体１２の空気入口側に向かって延在する斜面１４３を含む。

連結壁１４４は、案内面１４２の内縁を本体１２に連結する。具体的には、連結壁１４４は、本体１２の空気入口面１２２から空気出口面１２４まで、ディフューザの軸方向に延在する。連結壁１４４の始端は、案内面１４２の始端と連結され、連結壁１４４の終端は、案内面１４２の終端と連結される。始端から終端にかけて、連結壁１４４は、外周面１２６から徐々に離れて湾曲形状をなし、案内面１４２の幅は徐々に大きくなる。湾曲連結壁１４４は、複数の湾曲部を含むことができる。この実施形態では、湾曲連結壁１４４は、２つの湾曲部によって形成される。しかしながら、湾曲連結壁は、３つ又は４つの湾曲部によって形成してもよい。各湾曲部は、異なる半径を有する。複数の湾曲部を用いることによって、空気の流路は、連続的に変化する半径の湾曲よりも製造しやすいとともに、空気の方向を緩やかに変化させることができる。

本体１２の空気出口面１２４に凹みをつくって、連結壁１４４の内面に囲まれる凹部１２８を形成する。

各連結壁１４４の終端、対応する１つの案内面１４２の終端、本体の外周面１２６、及び本体の空気入口面１２２の間に、空気出口１６が形成される。各空気出口１６は、凹部１２８と連通しているので、案内面１４２の始端から導入された空気は、案内面１４２上を流れた後、本体の空気出口側で、案内面１４２の終端に隣接する空気出口１６を介して、凹部１２８に入ることができる。

ディフューザ１０の空気出口面１２４に、複数の取付ポスト１３０が設けられ、以下に説明するように、ディフューザ１０を別の装置に取り付ける。拡散ブレード１４の各々はさらに、１つの空気出口１６の縁部から案内面１４２の外縁に沿って延在する外壁１４５を含む。

図３は、図１のディフューザの案内面の傾斜角度を示す。この開示では、案内面の傾斜角度は、案内面１４２の始端Ａ及び本体１２の中心が位置する軸平面上の、案内面１４２の内縁の突起と空気入口面１２２の突起との間の角度αを指す。案内面の傾斜角度αは、１８〜２５度であることが好ましい。この実施形態では、案内面１４２は、始端Ａから終端Ｂに向かって傾斜する平坦面であり、その内縁及び外縁で同じ高さである。案内面１４２は、わずかに内側又は外側に傾斜することができるものと理解される。更に、案内面１４２は、平坦面に限定されるものではない。むしろ、案内面１４２は、例えば、わずかに凹状又は凸状に湾曲した面でもよい。

図４は、図１の平面図である。始端Ａにおける案内面１４２の内縁の接線Ｌ１及び始端Ａにおけるディフューザが形成する円の接線Ｌ２は、角度β（入口角と呼ぶ）を形成し、ここで、円は、本体１２の中心Ｏにおいて中心を有し、案内面１４２の内縁の始端Ａと本体の中心Ｏとの間の距離と等しい半径を有する。入口角βは、１６〜２３度であることが好ましい。終端Ｂにおける案内面１４２の内縁の接線Ｌ３及び終端Ｂにおける円の接線Ｌ４は、角度γ（出口角と呼ぶ）を形成し、ここで、円は、本体の中心Ｏにおいて中心を有し、案内面１４２の内縁の終端Ｂと本体の中心Ｏとの間の距離と等しい半径を有する。出口角γは、２８〜３６度であることが好ましい。

上記の例示のディフューザでは、各拡散ブレードは、流れ抵抗が小さい、適当な大きさの流路を有するので、良好な拡散結果が得られる。

図５は、上記のディフューザを用いる送風機を示す。理解を容易にするため、部分的に組み立てた状態で、モータ巻線及びモータハウジングが無い場合の送風機を示す。図６は、モータを取り外した状態の図５の送風機の断面図である。図７は、外部ハウジング及びインペラの上板を取り外した状態の図５の送風機の平面図である。図８は、モータハウジングを組み付けた図５の送風機を示す。

図５及び図６を参照すると、送風機は、モータ３０と、モータ３０の出力軸３２に固定されるインペラ５０と、モータ３０に固定されるディフューザ１０と、インペラ５０及びディフューザ１０を収容する外部ハウジング７０とを含む。

インペラ５０は、下板５２と、上板５４と、下板５２と上板５４との間に設けられるブレード５６とを含む。下板５２は、ねじナット又は他の公知の固締手段によって、モータ３０の出力軸３２の一端に固定的に取り付けられる。上板５４の穴は、中央に空気入口５８を形成する。外部ハウジング７０は、上板５４の空気入口５８に対応する開口部７２を形成して、気流を流入させる。

ディフューザ１０は、インペラの下板５２の下方、すなわち、インペラ５０のモータ３０が配置される側に設けられる。ディフューザ１０の本体１２は、中心貫通孔１２５を形成し、軸受座１２７は、本体１２の空気出口側に設けられる。軸受１２９は、軸受座１２７に取り付けられる。軸受１２９は、本体１２の空気出口面１２４に当接する外側リングと、出力軸３２に嵌合される内側リングとを有する玉軸受であることが好ましい。モータ３０の出力軸３２の端部は、貫通孔１２５を貫通して、インペラ５０と結合する。取付ポスト１３０は、モータ３０のステータコアに固定的に連結される。更に、ディフューザ１０とインペラ５０との間に、軸方向位置決め構造６０が設けられる。具体的には、位置決め構造６０は、中心貫通孔と、貫通孔の端縁の周囲に形成されるフランジ６２とを有する位置決め板である。位置決め板６０のフランジ６２は、ディフューザ１０の貫通孔１２５に挿入されて、軸受１２９の内側リングに当接する。インペラの下板５２は、位置決め板と出力軸の端部に嵌合されるねじナットとの間に取り込まれる。

図７を参照すると、インペラ５０の下板５２の外縁は、案内面１４２の終端の内縁を越えて延在し、インペラ５０のブレード５６の出口角θ（すなわち、ブレードの終端におけるブレードの接線とブレードの終端における円の接線との間に形成される角度、ここで、円は、インペラの中心において中心を有し、ブレードの終端とインペラの中心との間の距離と等しい半径を有する）は、２２〜３５度であることが好ましい。この構成によって、ディフューザ１０の案内面１４２は、インペラ５０と合致することができるので、インペラ５０から流出する気流は、ディフューザ１０の案内面１４２上を円滑に流れることができるため、送風機の効率を高めることができる。

モータ３０は、交直両用モータであることが好ましい。モータ３０の作動時、インペラ５０は、モータの出力軸３２によって駆動されて、気流を発生する。気流は、開口部７２からハウジング７０に流入し、空気入口５８からインペラ５０に流入し、ブレード５６間に形成される通路を経てインペラ５０から流出する。その結果、気流は、ディフューザ１０の空気入口側（すなわち、インペラに近い側）から空気出口側（すなわち、モータに近い側）まで、ディフューザ１０の案内面１４２に沿って流れる。

図８を参照すると、送風機は、更に、モータ３０を取り付けるためのモータハウジング８０を含む。ハウジング８０の一端は、外部ハウジング７０に固定され、他端は、複数の空気口８２を形成する。モータハウジング８０は、直径方向に互いに対向する一対の空気口８２を形成し、各空気口８２は、外側に傾斜する一対の側８４を含むことが好ましい。モータは、直径方向に互いに対向する一対のブラシを備える。ブラシは、モータハウジングの空気口と一致していない。モータ３０上を流れる気流は、空気口８２を経てハウジング８０から流出する。送風機は、入口に真空が生じ、空気口に加圧気流が生じる。

本出願の説明及び請求項において、動詞「備える（comprise）」、「含む（include）」、「含む（contain）」及び「有する（have）」、並びにその変形形態は、説明する要素又は特徴の存在を規定するために包括的な意味で使用され、追加の要素又は特徴の存在を排除するものではない。

明確にするために別個の実施形態に関連して説明されている本発明の特定の特徴は、１つの実施形態において組み合わせて提供してもよいものと理解される。逆に、簡潔にするために１つの実施形態に関連して説明されている本発明の種々の特徴を、個別に又はそれらを適当に組み合わせて提供してもよい。

上記の実施形態は単なる例示であり、請求項に定義する本発明の範囲から逸脱することなく、他の様々な修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。

１０ ディフューザ
１２ 本体
１４ 拡散ブレード
１６ 空気出口
３０ モータ
３２ 出力軸
５０ インペラ
５２ 下板
５４ 上板
５６ ブレード
５８ 空気入口
６０ 位置決め構造
６２ フランジ
７０ 外部ハウジング
７２ 開口部
８０ モータハウジング
８２ 空気口
８４ 外側に傾斜する側
１２２ 空気入口面
１２４ 空気出口面
１２５ 貫通孔
１２６ 外周面
１２７ 軸受座
１２８ 凹部
１２９ 軸受
１３０ 取付ポスト
１４２ 案内面
１４４ 連結壁
１４６ 外縁
Ａ 始端
Ｂ 終端
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４ 接線
Ｏ 中心
α 傾斜角度
β 入口角
θ 出口角
γ 出口角

Claims (12)

1. 空気入口側及び空気出口側を備える板状の本体と、
   前記本体の周縁に設けられる複数の拡散ブレードであって、前記拡散ブレードの各々は傾斜した案内面を備え、前記案内面は、前記本体の前記空気入口側に始端を、前記本体の前記空気出口側に終端を有し、前記案内面は、前記始端から前記終端まで、前記本体の周方向の通路に沿って延在し、前記始端から前記終端にかけて徐々に大きくなる幅を有し、前記拡散ブレードの各々は、さらに対応する１つの案内面の前記終端から前記本体の前記空気入口側へ延在する斜面を含む、複数の拡散ブレードと、
   前記拡散ブレードの前記斜面の端部における複数の空気出口であって、各々が、前記斜面のうちの対応する１つの前記端部と前記本体の前記空気出口側とを流体連結する、複数の空気出口と、を備え、
   前記本体は前記空気入口側に空気入口面を備え、前記案内面は前記空気入口面に対して１８〜２５度の傾斜角度で傾斜していることを特徴とするディフューザ。
2. 前記拡散ブレードの各々は、更に、前記案内面の内縁と前記本体とを互いに連結する湾曲連結壁を備え、前記湾曲連結壁は、前記案内面の前記始端と連結される始端と、前記斜面の前記端部と連結される終端とを備え、前記連結壁は、前記案内面の外縁から徐々に離れて湾曲形状をなすことを特徴とする、請求項１に記載のディフューザ。
3. 前記湾曲連結壁は、それぞれ異なる曲率半径を有する複数の湾曲部を備えることを特徴とする、請求項２に記載のディフューザ。
4. 前記湾曲連結壁は、前記始端における前記案内面の内縁の接線と、前記始端におけるディフューザが形成する円の接線との間の入口角を有し、該入口角は１６〜２３度であることを特徴とする、請求項２又は３に記載のディフューザ。
5. 前記湾曲連結壁は、前記終端における前記案内面の内縁の接線と、前記終端における円の接線との間の出口角を有し、該出口角は２８〜３６度であることを特徴とする、請求項２、３又は４に記載のディフューザ。
6. 前記本体は、前記空気出口側に空気出口面、及び前記空気入口面及び前記空気出口面のそれぞれの周縁を互いに連結する外周面を備え、前記拡散ブレードの前記案内面の外縁は前記円上に位置することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のディフューザ。
7. 前記本体は、前記空気出口側に空気出口面を備え、前記空気出口面は、前記空気出口と連通する凹部を形成することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のディフューザ。
8. 前記拡散ブレードの各々は、対応する１つの前記空気出口の縁部から対応する１つの前記案内面の外縁に沿って延在する外壁をさらに含むことを特徴とする、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のディフューザ。
9. 出力軸を有するモータと、駆動されて気流を発生するように前記出力軸に固定されるインペラと、前記気流の方向に沿って前記インペラの下流に設けられるディフューザと、前記インペラ及びディフューザを収容する外部ハウジングと、を備え、
   前記ディフューザは、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のものであることを特徴とする送風機。
10. 前記インペラは、複数のファンブレードを備え、前記ファンブレードの各々は、２２〜３５度の出口角を有することを特徴とする、請求項９に記載の送風機。
11. 更に、前記モータを取り付けるためのモータハウジングを備え、前記モータハウジングの一端は、前記外部ハウジングに固定され、前記モータハウジングの他端は、直径方向に互いに対向する一対の空気口を形成することを特徴とする、請求項９又は１０に記載の送風機。
12. 前記モータは、直径方向に互いに対向する一対のブラシを備える交直両用モータであり、前記ブラシは、前記モータハウジングの前記空気口からずれていることを特徴とする、請求項１１に記載の送風機。