JP6758243B2 - Electric blower and vacuum cleaner equipped with it - Google Patents
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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。 The present invention relates to an electric blower and a vacuum cleaner equipped with the electric blower.
従来の送風機としては、特許第5903756号公報(特許文献1)に開示されている。 A conventional blower is disclosed in Japanese Patent No. 5903756 (Patent Document 1).
この特許文献1には、「真空掃除機のための遠心圧縮機であって、羽根車と、ディフューザとを有し、低流量と高流量の間で作動し、流体が、前記低流量において、前記羽根車から第1の流れ角で流出し、前記高流量において、前記羽根車から第2の流れ角で流出し、前記第1の流れ角と前記第2の流れ角の差は、少なくとも20度であり、ディフューザは、複数の半径方向ベーンを有し、前記低流量と前記高流量の間で失速を生じさせない正の圧力回復を行うために、前記半径方向ベーンのブレードの枚数は、15〜20であり、前記半径方向ベーンのソリディティは、0.6〜0.8であり、前記半径方向ベーンのベーン入口から羽根車出口までの半径比は、1.5未満であり、前記羽根車は、前記低流量及び前記高流量の両方において、80krpmを超える速度で回転する、遠心圧縮機。」と記載されている。
This
電気掃除機はフィルタの目詰まりや、掃除対象の床の材質等、運転条件によって動作風量が大きく変化するため、広い風量範囲で吸引力が強い電動送風機が求められる。また、インペラの羽根枚数と回転数の積で求まる翼通過周波数騒音は運転時の音質に関わり、その低減が求められる。 Since the operating air volume of an electric vacuum cleaner changes greatly depending on operating conditions such as clogging of a filter and the material of the floor to be cleaned, an electric blower having a strong suction force in a wide air volume range is required. Further, the blade passing frequency noise obtained by the product of the number of blades of the impeller and the number of revolutions is related to the sound quality during operation, and its reduction is required.
羽根付ディフューザは設計点風量において優れた圧力回復を行うことが出来るが、非設計点風量においては、ディフューザ羽根の入口角と空気流れのディフューザへの流入角の不一致によりディフューザ性能が低下する。そのため、電気掃除機の吸引力は設計点風量で高いが、非設計点風量では低下する課題があった。 A diffuser with blades can perform excellent pressure recovery at a design point air volume, but at a non-design point air volume, the diffuser performance deteriorates due to the mismatch between the inlet angle of the diffuser blades and the inflow angle of the air flow into the diffuser. Therefore, the suction power of the vacuum cleaner is high at the design point air volume, but there is a problem that it decreases at the non-design point air volume.
コードレススティック型もしくは自律走行型のような電池(2次電池)で駆動する掃除機は、電動送風機の消費電力が小さく、最大風量も小さい。そのため、フィルタの目詰り時にごみ搬送能力が低下し、掃除機の吸引力が低下する課題があった。さらに、コードレススティック型もしくは電池(2次電池)で駆動する掃除機は、小型で軽量であることが求められ、掃除機に搭載される電動送風機は広い風量範囲で吸引力が強いこと、小型であること、運転時の翼通過周波数騒音が小さいことの両立が求められる。 A vacuum cleaner driven by a battery (secondary battery) such as a cordless stick type or an autonomous driving type has a small power consumption of an electric blower and a small maximum air volume. Therefore, there is a problem that the dust transporting ability is lowered when the filter is clogged, and the suction power of the vacuum cleaner is lowered. Furthermore, a cordless stick type or battery-powered vacuum cleaner is required to be small and lightweight, and the electric blower mounted on the vacuum cleaner has a strong suction force over a wide air volume range and is compact. At the same time, it is required that the blade passing frequency noise during operation is small.
特許文献1は、「ディフューザは、複数の半径方向ベーンを有し、前記低流量と前記高流量の間で失速を生じさせない正の圧力回復を行うために、前記半径方向ベーンのブレードの枚数は、15〜20であり、前記半径方向ベーンのソリディティは、0.6〜0.8であり、前記半径方向ベーンのベーン入口から羽根車出口までの半径比は、1.5未満」と記載されており、特許文献1にはディフューザを搭載した遠心圧縮機が記載されている。遠心圧縮機に搭載されたディフューザは運転範囲内で失速を生じさせない正の圧力回復が得られる。なお、ソリディティは0.6〜0.65の範囲が良いとの記載がある。ここで、ソリディティはディフューザ翼の翼弦長をディフューザ翼入口半径における隣接翼間との円周方向距離(取付間隔)で割った値である。
上記の遠心圧縮機はソリディティが0.8以下と小さいことから広い運転範囲を得るが,送風機の効率には改善の余地があると考える。また,ソリディティが小さい場合は翼弦長が小さくなるため,樹脂成型するためには翼の最大厚みを大きめに設定しないと,成型時に樹脂が流れにくくなるとともに,ショートショットやヒケが生じやすくなり性能バラツキの原因となる可能性がある。さらに、翼の最大厚みを大きくすると、翼の抗力が増加し送風機効率が低下する課題を持つ。 Since the above centrifugal compressor has a small solidity of 0.8 or less, a wide operating range can be obtained, but it is considered that there is room for improvement in the efficiency of the blower. In addition, if the solidity is small, the chord length will be small, so unless the maximum thickness of the wing is set large for resin molding, the resin will not flow easily during molding, and short shots and sink marks will easily occur. It may cause variation. Further, if the maximum thickness of the blade is increased, the drag force of the blade is increased and the blower efficiency is lowered.
本発明の目的は、上記課題を解決するものであって、高効率化に加え,量産性と運転音の低減および翼通過周波数騒音の低減による音質向上を可能にする。すなわち、広い風量域において高効率な小型軽量かつ騒音および翼通過周波数騒音が小さく音質が良い電動送風機を成型量産時の性能バラツキを抑制して提供すると共に、広い風量域において吸引力を向上した小型かつ運転音が小さく、音質が良い電気掃除機を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems, and in addition to improving efficiency, it is possible to improve sound quality by reducing mass productivity, driving noise, and blade passing frequency noise. That is, a compact and lightweight electric blower with high efficiency in a wide air volume range, low noise and blade passing frequency noise, and good sound quality is provided while suppressing performance variations during molding and mass production, and a small size with improved suction power in a wide air volume range. The purpose is to provide a vacuum cleaner with low driving noise and good sound quality.
上記課題を解決するために、上記の目的を達成するため、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。 In order to solve the above problems and to achieve the above object, for example, the configuration described in the claims is adopted.
本発明は上記課題を解決する手段を多数含んでいるが、その一例を挙げるならば、回転子及び固定子を備えた電動機と、一端が開口し前記電動機を収容するハウジングと、前記回転子に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された回転翼と、該回転翼の前記電動機側に配置された仕切板と、前記ハウジングの開口側に設けられ、前記回転翼の外周部に複数のディフューザ翼と、前記ディフューザ翼を覆うファンケーシングとを備え、前記ディフューザ翼は隣接翼によりスロート部を形成し、前記スロート部は隣接翼の翼弦長の中央より後縁側で形成され、前記ディフューザ翼の前縁と回転中心を結んだ線は、隣接する前記ディフューザ翼に接することなく、前記ディフューザ翼枚数が15〜17枚であり、前記ファンケーシングの内面と前記仕切板の円形の外周端との間で形成される円環流路の面積は、遠心羽根車の出口面積よりも大きくなるように設定しており、前記ファンケーシングの電動機部側の端部が、前記ハウジングの送風機部側の端部に嵌合接続されることにより達成される。 The present invention includes a large number of means for solving the above problems. For example, an electric motor provided with a rotor and a stator, a housing having an opening at one end for accommodating the electric motor, and the rotor. A plurality of rotary shafts provided, a rotary blade fixed to the rotary shaft, a partition plate arranged on the electric motor side of the rotary blade, and a plurality of on the outer peripheral portion of the rotary blade provided on the opening side of the housing. The diffuser blade is provided with a fan casing covering the diffuser blade, the diffuser blade forms a throat portion by adjacent blades, and the throat portion is formed on the trailing edge side of the center of the chord length of the adjacent blade, and the diffuser The line connecting the front edge of the blade and the center of rotation has 15 to 17 diffuser blades without contacting the adjacent diffuser blades, and the inner surface of the fan casing and the circular outer peripheral end of the partition plate. The area of the annular flow path formed between the fan casings is set to be larger than the outlet area of the centrifugal impeller, and the end of the fan casing on the motor portion side is the end of the housing on the blower portion side. This is achieved by fitting and connecting to the parts.
本発明によれば、高効率化に加え,量産性と運転音の低減および翼通過周波数騒音の低減による音質向上を可能にする。すなわち、広い風量域において高効率な小型軽量かつ騒音および翼通過周波数騒音が小さく音質が良い電動送風機を成型量産時の性能バラツキを抑制して提供すると共に、広い風量域において吸引力を向上した小型かつ運転音が小さく、音質が良い電気掃除機を提供することが出来る。 According to the present invention, in addition to high efficiency, mass productivity, reduction of driving noise, and reduction of blade passing frequency noise enable improvement of sound quality. That is, a compact and lightweight electric blower with high efficiency in a wide air volume range, low noise and blade passing frequency noise, and good sound quality is provided while suppressing performance variations during molding and mass production, and a small size with improved suction power in a wide air volume range. Moreover, it is possible to provide an electric vacuum cleaner having a low driving noise and good sound quality.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the description of the following embodiments.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照し説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図7及び図8により、本発明の一実施例に電気掃除機400について説明する。
The
なお、以下では、スティック型とハンディ型とを適宜切り替えて使用できる充電式の電気掃除機400に適用した場合を例に挙げて説明するが、スティック型のみ、ハンディ型のみ、など様々なタイプの電気掃除機に適用することができる。
In the following, the case where it is applied to a
図7は本実施例における電動送風機を搭載した電気掃除機を示し、(a)はスティック型として使用する際の斜視図、(b)は電気掃除機をハンディ型として使用する際の側面図である。 FIG. 7 shows an electric vacuum cleaner equipped with an electric blower in this embodiment, (a) is a perspective view when used as a stick type, and (b) is a side view when using the electric vacuum cleaner as a handy type. is there.
図7(a)に示すように、電気掃除機400は、塵埃を集塵する集塵室401および集塵するのに必要な吸込気流を発生させる電動送風機200(図1)を収納する掃除機本体409、掃除機本体409に対して伸縮自在に設けられた伸縮パイプ402、伸縮パイプ402の一端に設けられたスティックグリップ403、スティックグリップ403に設けられた電動送風機200の入切を行うスイッチ部404を備えて構成されている。
As shown in FIG. 7A, the
図7(a)に示す電気掃除機400は、スティック状態であり、伸縮パイプ402が伸ばされて、スティックグリップ403が伸縮パイプ402を介して掃除機本体409と反対側に固定された状態である。また、掃除機本体409の他端には吸口体405が取り付けられ、掃除機本体409と吸口体405が接続部406で繋がれている。
The
図7(b)に示す電気掃除機400は、ハンディ状態であり、伸縮パイプ402が掃除機本体409内に収納され、スティックグリップ403が伸縮パイプ402を介して掃除機本体409に近接した状態である。この状態では、スティックグリップ403ではなく、掃除機本体409に配置されたハンディグリップ407を使用することで、ハンディ状態での掃除を容易にする。また、掃除機本体409の他端部には吸口体(隙間ノズル)408が取り付けられ、掃除機本体409と吸口体408とが接続部406で繋がれている。 以上の電気掃除機400において、スティックグリップ403のスイッチ部404を操作することで、掃除機本体409に収納された電動送風機200(図1参照)が駆動し、吸込気流を発生させる。そして、吸口体405、408から塵埃を吸込み、接続部406を通して掃除機本体409の集塵室401に集塵する。
The
図8は本実施例における電動送風機を搭載した掃除機本体の縦断面図である。なお、図8は、ハンディ状態であり、掃除機本体409から吸口体408を取り外した状態である。 図8に示すように、掃除機本体409の内部には、吸引力を発生させる電動送風機200、電動送風機200に電力を供給する電池ユニット410、駆動用回路411が設けられている。吸口体405、408(図6(a)、(b)参照)から吸い込まれた空気は、掃除機本体409に設けられた流路を通って電動送風機200の前方に配置された集塵室401に送られ、集塵室401内に集塵される。そして、集塵室401で塵挨が分離された後の空気は、電動送風機200、駆動用回路411を通り、掃除機本体409に形成された排気口(不図示)から外部に排出される。
FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of the vacuum cleaner main body equipped with the electric blower in this embodiment. Note that FIG. 8 shows a handy state in which the
次に、図1(a)に示す電動送風機の外観図と、(b)に示す電動送風機の縦断面図を参照して電動送風機200について説明する。この電動送風機200は、送風機部201と電動機部202に大別される。送風機部201は、回転翼である遠心羽根車1と、該遠心羽根車1の裏面である電動機部202側に仕切板2が配置され、該遠心羽根車1、該遠心羽根車1の外周部にディフューザ翼23が配置され、ディフューザ翼を収納する樹脂製のファンケーシング3で構成される。仕切板2はファンケーシング3の内面と仕切板2の外周端2aで電動機部202に空気を流入させる円環流路25が形成されている。ファンケーシング3の上面には空気吸込口4が設けられている。遠心羽根車1は熱可塑性樹脂製で、回転軸5に直結されている。ここで、本実施例では、回転翼である遠心羽根車1を回転軸5に圧入固定しているが、回転軸5の端部にねじを設け、遠心羽根車1を固定ナットを用い固定しても良い。
Next, the
電動機部202は、ハウジング6内に収納される回転軸5に固定されているロータコア7、及びハウジング6に固定されているステータコア8から構成される。ステータコア8の周りには、ステータ巻線9が巻かれ、一緒になって相巻線を形成する。相巻線は、電動送風機200に備わる駆動用回路109に電気的に接続される。
The
ロータコア7は、回転軸5における遠心羽根車1が固定されている端部と逆側の端部に形成されており、希土類系のボンド磁石からなる。希土類系のボンド磁石は、希土類系磁性粉末と有機バインダーとを混合して作られる。希土類系のボンド磁石としては、例えば、サマリウム鉄窒素磁石や、ネオジム磁石等を用いることができる。ロータコア7は回転軸5に一体成形されている。
The
なお、本実施例ではロータコア7に永久磁石を用いているが、これに囚われることがなく、無整流子電動機の一種であるリラクタンスモータなどを使用しても良い。
Although a permanent magnet is used for the
遠心羽根車1とロータコア7の間には軸受10、11を備え、回転軸5を回転自在に支持している。軸受10と軸受11の間には、圧縮された状態でばね12が配置され、軸受10、軸受11に予圧を付与している。軸受10、11と、ばね12は軸受カバー13に内包されている。ハウジング6は合成樹脂製であり、軸受カバー13を固定する支持部14を有している。軸受カバー13の外周には軸受10、11の冷却用のヒートシンクである回転軸方向に長い複数の冷却フィン13aが設けられている。軸受カバー13は非磁性金属材料製で、樹脂製ハウジング6とインサート成形によって一体化される。
樹脂製ハウジング6の支持部14の端部には回転軸方向に延在するねじ穴15が形成されている。ねじ穴15には固定ねじ16が螺合可能で、固定ねじ16の螺合によって仕切板2が樹脂製ハウジング6に固定設置されている。
A
ファンケーシング3の内面3aと仕切板2の外周端2aとの間で、円環流路25を形成している。仕切板2にはディフューザ翼23が回転軸5を中心とし周方向に複数枚設置されている。なお、ファンケーシング3の内面3aと仕切板2の外周端2aとの間で形成される円環流路の面積は、遠心羽根車1の出口面積よりも大きくなるように設定している。これにより、円環流路部での流速の増加、円環流路部での損失が増加するのを抑制している。また、仕切板2のディフューザ翼23は、設計点において、遠心羽根車1から流出した流れと翼入口角度を略一致させており、ディフューザ翼23により、流れの回転方向速度成分を減少させることで、ディフューザ効果を高め、送風機効率を向上している。
An
また、仕切板2を遠心羽根車1の裏面である電動機部202側に設置することで、遠心羽根車1による電動機部202内の空気流れの乱れを抑制することで電動機部202の流路損失の増加を抑え、また遠心羽根車1の円板摩擦損失を低減することができる。
Further, by installing the
ハウジング6には、ハウジング6内に空気が流れ込むように開口17と、電動送風機200の外部に空気を排出する排気口18が設けられている。ハウジング6の端部に配置されるステータコア8は、固定ねじ19によってハウジング6に固定されている。
The
次に、電動送風機200内における空気の流れを説明する。電動機部202を駆動して回転翼である遠心羽根車1を回転させると、ファンケーシング3の空気吸込口4から空気が流入し、遠心羽根車1内に流入する。流入した空気は遠心羽根車1内で昇圧及び増速され、遠心羽根車1の外周から流出される。遠心羽根車1から流出された空気流は、ディフューザ翼23を通る際に、翼に沿って流れて流れの回転方向速度成分が減少される。ディフューザ翼23を出た流れは、ファンケーシング3の内面と仕切板2の外周端2aで形成される円環流路25から電動機部202に流入する。
Next, the flow of air in the
電動機部202に流入した空気は、ハウジング6の開口17からハウジング6内部に流入する。この流入空気により軸受カバー13の冷却フィン13aが冷却され、軸受カバー13を介して軸受10、11が冷却される。また、ロータコア7、ステータコア8、ステータ巻線9を冷却して外部へ排出される。これによって、ハウジング6内の各部が冷却される。ハウジング6に流入した空気流の一部は、ハウジング6の排気口18から外部へ排出される。なお、電動機の運転回転数は80,000〜100,000min−1である。
The air that has flowed into the
ファンケーシング3の端部には突起20が設けられ、ファンケーシング3をハウジング6に固定する取付穴21が設けられている。ハウジング6の送風機部201側の端部には爪状突起22が設けられ、ファンケーシング3の取付穴21と嵌合接続される。
A
次に、本実施の形態例の送風機部201を図2から図3を用い説明する。図2(a)は本発明による一実施例の遠心羽根車の斜視図で、(b)は遠心羽根車の断面図、図3は本発明の一実施例における送風機部であり、図1(a)の電動送風機のA−A線での断面図である。
Next, the
先ず図2を用い、本発明に係る一実施例における回転翼である遠心羽根車1について説明する。本発明に係る一実施例の遠心羽根車1は、シュラウド板33と、ハブ板26と複数枚の羽根27から構成されている。ハブ板26と羽根27は熱可塑性樹脂で一体成形されている。熱可塑性樹脂製のシュラウド板33は、中央部に空気を吸い込む円環状の吸込開口28が形成されている。
First, the
シュラウド板33の流路面には、羽根27と対応する位置に凹状溝29が形成され、外径側まで延設されている。凹状溝29には貫通穴30が設けられている。ハブ板26の中央には、回転軸5が挿入されて固定される凸形状のボス31が形成されている。ハブ板26と一体成形されている羽根27は周方向に等間隔で設置されており、内径側から径方向外側に向かうにつれ、回転方向に後退した羽根形状を有する。ボス31は軸方向から径方向に向かうようにボス曲面31aが形成されている。羽根27の上面には突起状の爪32と溶着用のリブが形成されている。羽根27の突起状の爪32とシュラウド板33の貫通穴30、及びシュラウド板33の凹状溝29と羽根27を係合させ、爪32及び溶着リブを溶着加工により接合することで遠心羽根車1が形成される。なお、図中の羽根は8枚を示すが、その他の枚数でも良い。
A
溶着リブは凹状溝29内で溶融するため、溶着リブの体積を凹部溝29に羽根27が挿入された際の隙間の体積よりも小さくしている。つまり、溶融した樹脂材が遠心羽根車1の流路内にはみ出すことを抑制できる。また、羽根27の溶着リブが溶融し、シュラウド板33と溶着されているため、羽根27間での漏れ流れを防止することができる。本実施例ではシュラウド板33と羽根27の位置を決めるためにシュラウド板33に貫通穴30を設けているが、これに囚われることがなく、貫通していない凹部形状としても良く、羽根27の爪32と嵌合させシュラウド板33と羽根27の位置決めができれば、どのような形状でも良い。 また、ハブ板26の羽根27の裏面側の外周には凸部26aが設けられており、遠心羽根車1を回転させて凸部26aを削ることで、バランス修正を行うことができる。これにより、遠心羽根車1のアンバランス量を小さくでき、振動や騒音の低減を図ることができる。なお、図2はシュラウド板33を設けたクローズド型遠心羽根車を示すが、シュラウド板33を持たないオープン型遠心羽根車やシュラウド板の有無に関わらずボス曲面31aが羽根車外周部にかけ軸方向に傾斜した斜流羽根車でもよい。
Since the welded rib melts in the
次に図1、図3を用い、本発明に係る一実施例の送風機201について説明する。本発明に係る一実施例における送風機201は、回転翼である遠心羽根車1の外周部に周方向等間隔で配置されたディフューザ翼23が15枚設置されている。ディフューザ翼23の軸方向の形状は仕切板2からファンケーシングに向け形成され、仕切板2と一体で成型されている(図4)。ディフューザの入口高さb3(仕切板2のファンケーシング側かつディフューザ翼前縁のハブ板とファンケーシング3bの軸方向寸法)は、インペラ最外径における流路高さ(出口高さb2)との比b3/b2が1.16となるようにし、ディフューザ仕切板とインペラハブ板の軸方向位置を略一致させている。これにより、ディフューザ入口部での流れの減速を高めて高効率化と共に、量産時に生じやすいインペラ軸方向位置による性能バラツキを低減している。また、ディフューザ入口径D3はインペラ最外径D2との比D3/D2を1.1とし、高効率化と低騒音化の両立を図っている。
Next, the
ここで、ディフューザ翼形状について説明する。ディフューザ翼23は、翼弦長とディフューザ前縁と回転中心を結んだ線とがなす食違角が約80度である。これは、図3に示したインペラ羽根の後縁と回転軸中心とを結ぶ直線と、羽根の外縁部の圧力面での接線とがなす角度である羽根出口角度β2に対して、大きくしておりディフューザ内の減速による高効率化を図っている。なお、羽根の外縁部にテーパやR部などを設けた場合はこれらの部位を除いた最外径の外縁部での羽根出口角度をβ2とすれば良い。
Here, the diffuser blade shape will be described. The
また、ディフューザ翼23は、翼弦長C(ディフューザ翼23の前縁23aから後縁23bを結ぶ長さ)と翼取付間隔で割ったソリディティが約1となる翼形状を持つ。なお,ソリディティは約1〜1.3でもよく,ソリディティが1以上であれば隣接翼によりスロート部24が形成され、スロート部24は隣接翼の翼弦長の中央より後縁23b側で形成する特徴を持ち、高効率化が可能である。
Further, the
また、ディフューザ翼の最大厚さtをディフューザ翼弦長Cで割った最大厚さ比t/Cは約8%とし、量産時に成型しやすい厚みと抗力係数の低減による高効率化の両立を図っている。なお、最大厚み比は6〜12%が望ましい。これにより、設計点風量に比べて低風量側の運転条件で生じやすい旋回失速などの不安定現象時で運転する場合でも、繰り返し応力による翼の破損の防止が可能である。また、ソリディティが約1となる翼形状を持つため、翼弦長が9mm以上で、仮に最大厚み比を8%とした場合に翼最大厚さを0.7mm以上確保でき、成型時のヒケの防止が可能で、量産時の性能バラツキ低減が可能である。なお、ディフューザ翼23の最小厚みは翼弦長の4%以上とし、成型時の樹脂の欠けを防止している。
In addition, the maximum thickness ratio t / C, which is obtained by dividing the maximum thickness t of the diffuser blade by the chord length C of the diffuser blade, is set to about 8%, achieving both a thickness that is easy to mold during mass production and high efficiency by reducing the drag coefficient. ing. The maximum thickness ratio is preferably 6 to 12%. As a result, it is possible to prevent damage to the blades due to repeated stress even when operating in an unstable phenomenon such as turning stall, which tends to occur under operating conditions on the side with a lower air volume than the design point air volume. In addition, since it has a wing shape with a solidity of about 1, if the wing chord length is 9 mm or more and the maximum thickness ratio is 8%, the maximum wing thickness can be secured at 0.7 mm or more, and sink marks during molding can be secured. It is possible to prevent it and reduce performance variations during mass production. The minimum thickness of the
図4を用いて説明したディフューザ翼23は仕切板2と一体で形成され、仕切板2の対向にあるファンケーシング3と接触している。なお、ファンケーシング3とディフューザ翼23の接触面3bに、シール材や異なる柔らかい材質(例えば、合成ゴム)を用いて接触させることで、ディフューザ翼間の漏れ流れの抑制が可能となり、高効率化が可能である。また、図1に示すように、ファンケーシング3と仕切板2が形成するディフューザ翼の流路は水平ではなく、軸方向に傾斜した流路である。これにより、ディフューザ翼23から出た流れがファンケーシングの内壁3aに衝突する際の損失を低減し、高効率化を図っている。
The
ここで、図5にディフューザ翼のソリディティによる電動送風機効率の影響を示す。なお、本試験結果はインペラ,ディフューザ入口角度を同一にした試験結果である。すなわち、従来技術に近いソリディティを持つディフューザと、ディフューザ翼23を備えた本実施例の送風機の差を示す。なお、図5は横軸にソリディティを、縦軸に電動送風機効率の実験結果を示す。ここで、図5の電動送風機効率の定義は吸込体積流量と圧縮性係数と送風機圧力との積を,電動送風機の入力で除したものである。図5からソリディティが約1〜1.3の送風機効率が高く,従来技術のような0.9以下のディフューザでは送風機効率が低下することがわかる。これは、翼弦長が短いために翼による減速、すなわちインペラから流出された流れの回転方向速度成分を低減できないためである。なお、ソリディティは大きすぎると翼の摩擦損失が増加するために送風機効率が低下する。
Here, FIG. 5 shows the effect of the efficiency of the electric blower due to the solidity of the diffuser blade. The test results are the same for the impeller and diffuser inlet angles. That is, the difference between the diffuser having a solidity close to that of the prior art and the blower of the present embodiment provided with the
次に、図6にディフューザ翼のソリディティを固定して、ディフューザ翼の枚数を変えたディフューザの電動送風機効率および翼通過周波数騒音の影響を示す。なお、本試験結果はインペラ,ディフューザ入口角度、ソリディティを約1に合わせた試験結果である。また、動作回転数は約84000min−1であり、翼通過周波数騒音の1次成分は約11kHzである。図6は横軸にディフューザ翼枚数を、縦軸に電動送風機効率および翼通過周波数騒音の1次成分の実験結果を示す。図6からディフューザ翼枚数を15枚にすると騒音が最も低く、送風機効率が高いことがわかる。なお、ディフューザ翼枚数が15、17枚の場合は、翼通過周波数騒音の1次成分に近い周波数である乱流騒音を中心とした周波数帯との突出量(卓越量)が6dB以下であり、音質の向上につながる。すなわち、高効率化と低騒音化を両立するためには、ソリディティが約1〜1.3であり、ディフューザ翼枚数が15〜17枚であることが望ましいことがわかる。 Next, FIG. 6 shows the effects of the electric blower efficiency of the diffuser and the blade passing frequency noise in which the solidity of the diffuser blades is fixed and the number of diffuser blades is changed. This test result is a test result in which the impeller, diffuser inlet angle, and solidity are set to about 1. The operating rotation speed is about 84,000 min -1 , and the primary component of the blade passing frequency noise is about 11 kHz. In FIG. 6, the horizontal axis shows the number of diffuser blades, and the vertical axis shows the experimental results of the primary components of the electric blower efficiency and the blade passing frequency noise. From FIG. 6, it can be seen that when the number of diffuser blades is 15, the noise is the lowest and the blower efficiency is high. When the number of diffuser blades is 15 or 17, the amount of protrusion (excellent amount) from the frequency band centered on the turbulent noise, which is a frequency close to the primary component of the blade passing frequency noise, is 6 dB or less. This leads to improved sound quality. That is, in order to achieve both high efficiency and low noise, it is desirable that the solidity is about 1 to 1.3 and the number of diffuser blades is 15 to 17.
以上説明した本実施の形態例の電動送風機200によれば、ソリディティが約1〜1.3であり、ディフューザ翼枚数が15〜17枚のディフューザを有することにより、ディフューザ翼23から流出された流れの回転方向速度成分を減少させることで効率的なディフューザ効果が得られ、翼通過周波数騒音の卓越量が6dB以下と小さく低騒音かつ音質が良いことに加え、成型時のヒケを抑制でき、量産性能のバラツキを低減できる電動送風機を得ることができる。また、前記の電動送風機を用いることで、広い風量域において吸引力を向上した小型かつ運転音が小さく、音質が良い電気掃除機を提供することができる。
According to the
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。実施例の構成の一部については、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。 The present invention is not limited to the above-described examples, and includes various modifications. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to those having all the described configurations. It is possible to add / delete / replace other configurations with respect to a part of the configurations of the examples.
1 遠心羽根車
2 仕切板
2a 仕切板の外周端
3 ファンケーシング
3a ファンケーシングの内面
3b ファンケーシングの内面でディフューザ翼が設置する面
4 空気吸込口
5 回転軸
5a 回転軸中心
6 ハウジング
7 ロータコア
8 ステータコア
9 ステータ巻線
10 軸受
11 軸受
12 ばね
13 軸受カバー
13a 冷却フィン
14 支持部
15 ねじ穴
16 ねじ
17 開口
18 排気口
19 ステータコア固定ねじ
20 突起
21 取付穴
22 爪状突起
23 ディフューザ翼
23a ディフューザ翼の前縁
23b ディフューザ翼の後縁
24 スロート部
25 円環流路
26 ハブ板
26a 凸部
27 羽根
28 吸込開口
29 凹状溝
30 貫通穴
31 ボス
31a ボス曲面
32 爪
33 シュラウド板
200 電動送風機
201 送風機部
202 電動機部
400 電気掃除機本体
401 集塵室
402 伸縮パイプ
403 スティックグリップ
404 スイッチ部
405 吸口体
406 接続部
407 ハンディグリップ
408 吸口体(隙間ノズル)
409 掃除機本体
410 電池ユニット
411 駆動用回路
1
409 Vacuum
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