JPS6274325A - 電気掃除機用吸込口体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被掃除面から塵埃を掻き出す回転ブラシを備
えた電気掃除機用吸込口体に係り、吸込気１１ａＫよシ
回転されるとともに回転ブラシを回転駆動するタービン
の構造に関する。

〔従来技術とその問題点〕

この種の電気掃除機用吸込口体において、第１０れた図
示しない吸込口に臨んで回転ブラシ２を回転自在に設け
るとともに、前記吸込口と本体ｌの後側に上下回動自在
に設けられた連結管３とに連通ずるタービン室４を前記
本体１内に区画形成して、このタービン室４内にタービ
ン５を回転自在に設け、前記吸込口からの吸込気流によ
ってタービン５を回転させるとともに、このタービン５
の回転によって前記回転ブラシ２を回転駆動し、この回
転ブラシ２の回転によって被掃除面から塵埃を掻き出し
て、・この塵埃を吸込口から吸い込むよってした構造が
知られている。なお、第１０図に示す例では、吸込口本
体１は、下部ケース６および上Ｎケース７で構成され、
この上部ケース７に形成されたブラシ掃除用開口部は、
蓋体８で開閉するようになっている。また、タービン５
のシャフトの一端に設けられたプーリ９と、回転ブラシ
２の一端に設けられたプーリ１０にベルト１１が巻回さ
れて、前記タービン５の回転が回転ブラシ２に伝達され
るようになっている。

また、前記タービン５は、一対の円盤状の端面板１２　
、１２と、これら端面板１２　、１２間に位置して側面
放射状に設けられた風を受ける複数のブレード１３とを
備えた構造となっている。そして、従来、これらブレー
ド１３は、タービン５の回転軸ａの方向と平行状に設け
られていた。

上記従来のタービン５の構造では、吸込口からタービン
室４内に流入した吸込気流が、一度に同時にタービン５
のブレード１３に当たるため、第１１図に示すように、
その際に生ずる騒音、特に、耳障υな高周波音が大きく
なる問題点があった。

そこで、タービンの回転に伴う騒音を低下させるために
、タービンをタービン右とタービン左とに対称形に分割
形成し、これらタービン右およびタービン左を、一方の
ブレードが相手側の相隣接するブレードの中間に位置す
るようにずらして接合した構造が知られている（特公昭
４６−２３１９５号公報）。

このような構造とすることによって、吸込気流が一度に
当たるブレードの面積を半分にできるので、ある程度騒
音を低下させることができる。

しかしながら、この構造では、一方のブレードが他方の
相隣接するブレードの中間に位置するようにずらしであ
るので、左右のブレード間には間隙が生ずる。そのため
に、吸込気流がこの間隙から漏れてしまい、吸込気流で
効率良くタービンを回転させることができず、タービン
の回転トルクが低下し、したがって回転ブラシの回転数
も低下して掃除効率が低くなる問題点があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、タービンの回転時に生ずる騒音、特に
耳障りな高周波音を低下させることができ、かつ、ター
ビンの回転トルクが低下せず、したがって掃除効率が低
下することのない電気掃除機用吸込口体を得ることであ
る。

〔発明の概要〕

本発明の電気掃除機用吸込口体は、吸込口を下面に開口
し後部に連結管を設けるとともにこれら吸込口および連
結管に連通ずるタービン室を内部に形成した吸込口本体
と、前記吸込口に臨んで回転自在に設けられた回転ブラ
シと、前記タービン室内に回転自在に設けられ前記吸込
口からの吸込気流によシ回転されるとともに前記回転ブ
ラシを回転駆動するタービンとを具備し、このタービン
の前記吸込気流を受けるブレードはこのタービンの回転
軸の方向に対して螺旋状に傾斜させたものであって、タ
ービンを支持する筒部根元における夫々のブレード間隔
と半径方向のブレード長との比が略０．４以上としたも
のである。

この電気掃除機用吸込口体は、吸込口本体の吸込口から
流入した吸込気流がタービンのブレードに当たってこの
タービンを回転させるとともに、このタービンの回転に
よって回転駆動される回転ブラシが被掃除面から塵埃を
吸込口より吸引し、また、前記ブレードはタービンの回
転軸の方向に対して傾斜させることによって、タービン
の回転時には、ブレードの各位置への吸込気流の衝突の
タイミングをずらして、ブレードに吸込気流が当たる際
に生ずる騒音、特に高周波音を低下させ、更にタービン
ブレードの根元に負圧の原因となる渦流を発生させない
ので回転ブラシへの大きな駆動トルクを得ることができ
るものである。

〔発明の実施例〕

本発明の電気掃除機用吸込口体の一実施例の構成を＃ｃ
１図ないし第７図について説明する。

２１は吸込口本体で、上面を開口した面形状の下部ケー
スこと、この下部ケース乙にその上面開口を覆うように
取着される上部ケースると、この上部ケースるの前側に
形成された回転ブラシ掃除用開口部を開閉する蓋体囚と
で構成されている。

前記上部ケースｎは、バンパー５を介してねじがで前記
下部ケース乙に取着される。また、前記蓋体寓は、その
両側に形成された保合突起ｎ、２８と、上部ケース田の
一側に形成された係合孔四および他側に摺動自在に設け
られた開閉用摘み体加とがそれぞれ係合されることによ
って、前記上部ケース乙に着脱自在に取着される。

前記吸込口本体２１１内部は、その長手方向に延の びる仕切壁３１によって前記に回転ブラシ室３２が区画
形成され、また、前記仕切壁３１よシ後側は、短手方向
に延びる一対の仕切壁オ、３４によって、中央部のター
ビン室間と、−側のタービン保持室あと、他側の操作摘
み室３７とに区画形成され、さらに、前記回転ブラシ室
３２およびタービン保持室間の側方には、仕切壁間によ
ってベルト室３９が区画形成されている。

そして、前記ブラシ室３２の下面には吸込口４０が開口
されている。また、前記タービン室間は、その前面に開
口された連通口４１によって前記ブラシ室支と連通して
おり、また後面には切欠部４２が開口されている。

４３は前記吸込口本体２１の後側に回動自在に設けられ
た連結管で、管本体■と、この管本体楓の後側に回動自
在に設けられた回動管４５とで構成されている。そして
、前記管本体劇の前側は、前面に開口部４６を設けた半
円筒部４７に形成され、連結管４３は、この半円筒部４
７の両側面に形成された軸部４８が前記タービン室間の
両側の仕切壁ア、３４に回動自在に軸支されることによ
って、前記吸込口体本 体２１の後側に上下回動自在に取着されている。なお、
前記回動管４５は半円筒部４７に対して仕切壁胴側に偏
位している。

４９は前記回転ブラシ室３２内に回転自在に設けられた
回転ブラシで１局面にはブラシ毛刃が螺旋状に植設され
ている　そして、この回転ブラシ４９はその両端面から
突出した図示しないシャフトに軸受５１，５１が回転自
在に嵌合され、これら軸受５１゜５１が前記回転ブラシ
室翌の両端に対向して形成されよ嵌合部５２．５２にそ
れぞれ嵌合されることによって、前記回転ブラシ室３２
内にその下面の吸込口４０に臨んで回転自在に保持され
ている。また、この回転ブラシＩの一端部にはギア状プ
ーリ５３が固設され、とのプーリ５３は前記ベルト室３
９内に位置している。

５４は前記タービン室邸内に回転自在に設けられたター
ビンで、棒状のシャフト５５の一側に順次貫通された円
盤状の端面板５６と、タービン本体５７と円盤状の端面
板５８とで構成されている。そして、前記タービン本体
５７の両側面は両端面板５６．５８によって閉塞される
とともに、前記シャフト５５の端部に取着されたブソシ
ェナット５９によって付勢されて、両端面板５６．５８
はタービン本体５７の両側面に密着されている。また、
前記シャフト５５の他側には、軸受６０が回転自在に挿
通されるとともに、端部にはギア状プーリ６１が固設さ
れている。

そして、前記軸受６０がタービン保持室３６の両側の仕
切壁間、３８に支持されることによって、タービン５４
はタービン室あ内に回転自在に保持される。

このとき、タービン５４は、第７図に示すように。

タービン室間内で回転軸すの方向でかつ仕切壁お側に偏
位しており、したがって前記連結管４３の開口部４６に
おいて仕切壁お側に偏位しており、このタービン５４の
端面板５８と仕切壁３４との間隙が、連通口４１から前
記連結管４３に至る風路６２を形成している。

前記タービン本体５７は、円筒状の筒部６３と、この筒
部６３から側面放射状に突出された吸込気流を受ける複
数のブレード６４とからなり、各ブレード６４は、先端
に向ってタービン５４の回転方向Ｃと逆方向に湾曲され
ている。さらに、これらブレード６４は、螺旋状にひね
って、タービン５４の回転軸すに対して、前記風路６２
側に向ってタービン５４の回転方向Ｃに傾斜されている
。

また、前記ベルト室３９内に位置したこのタービン５４
のプーリＪ！６１と前記回転ブラシ刃のプーリ５３とに
ベルト６５が掛は渡されており、タービン５４が吸込気
流によって回転されるのに伴って、このベルト６５を介
して回転ブラシ父が回転庫動されるようになっている。

６６は前記操作摘み室３７内に摺動自在に設けられた操
作摘み体で、上方に向って突出された操作部６７を有し
、この操作部６７は、前記上部ケースツに形成された摺
動孔６８から突出されている。また、この操作摘み体６
６の前側には摺動板６９が固設され、この据動板６９の
後面は、前記仕切壁３１の前面に摺動自在に当接されて
いる。そして、操作摘み体６６を摺動させることＫよシ
、前記摺動板６９が連通口前記タービン室間内への吸込
気流がタービン５４を回転させない速さないし回転させ
る速さ罠変化されるように、前記連通口４１の開口面積
を変化させるよう罠なっている。

つぎに、この実施例の作用について説明する。

畳や床面などを掃除するときは、操作摘み体６６を摺動
させて、連通口４１の開口面積を大きくしておく。この
とき、連通口４１からの吸込気流はその速さが小さくな
り、かつ大部分がタービン室あの風路６２へ直接流入す
るので、タービン５４は回転されず、したがって回転ブ
ラシ艶も回転しない。そして、このように回転ブラシ犯
を回転させない状態で、床面などの塵埃を吸込口切から
吸込む。

一方、カーペットなどを掃除するときは、操作摘み体６
６を摺動させて、連通口４１の開口面積を小さくしてお
く。このとき、連通口４１からの吸込気流はその速さが
大きくなシ、タービン５４の下部に吹き付けられるので
、このタービン５４が回転されそれに伴って回転ブラシ
団も回転する。このように回転された回転ブラシ団はカ
ーペットなどから塵埃を掻き出し、この塵埃は吸込口４
０から吸込まれる。

このようにタービン５４のブレード６４に吸込気流が当
たってタービン５４が回転するに際しては、前記ブレー
ド６４をタービン５４の回転軸すの方向に対して傾斜さ
せたので、このブレード６４の各位置に連通口４１から
流入した吸込気流が衝突するタイミングがずれ、したが
ってこのブレード６４に吸込気流が当たるに際して生ず
る騒音、特に耳障りな高周波音が低下される。

すなわち第１１図に示すように、ブレードをタービンの
回転軸に対して平行状に設ける従来のタービンでは、騒
音が８１ホンあったものが、第１２図に示すように、こ
の実施例のタービン５４では、７２ホンに低下しておシ
、特に１００ＯＣ／ｆ９付近でレベルが大きく低下して
いる。

また、ブツシュナツト５９によって付勢して、タービン
本体５７に端面板５６．５８を密接するようにしたので
、このようにタービン本体５７と端面板５６゜５８を別
体に成形した場合にも、これらタービン本体５７と端面
板５６，５８との接合部から吸込気流が漏れることがな
く、したがって、前記接合部などからの吸込気流の漏洩
によるタービン５４の回転トルクの減少は生じない。

更に本発明の実験によれば、次に述べるような事実が明
らかになった。

第８図（ａ）および（ｂ）は、本発明の詳細な説明する
ためのタービン５４の側断面図である。

高速気流がブレードに衝突せしめてタービン５４を回転
する動力を得る場合のタービンの中の空気の流れば、例
えばシーリーレン法などの光学的可視化法によって観察
した結果、高速気流はタービンの外径近傍にのみ気流が
衝突し、この部分による気流の運動エネルギが回転動力
に寄与していることがわかった。また、第８図（ｂ）の
場合、ブレード６４長（タービン外径〜内径）が長く、
（すなわちファンボスが小さい）、ファンボス近傍の翼
車間が非常に狭くなり、この領域において、累の気流と
衝突する側の面Ｂ近傍において、気流の一部がファンボ
スに向って流れ逆流し、渦領域を形成することになる。

この渦領域は、大きな負圧となシブレード６４の裏側の
面Ｂ１の圧力に対し相対的に大きな負圧を生ずることに
なシ、回転方向に対し逆の回転力を作用せしめることＫ
なる。したがって、高速気流によって得られた回転動力
が、この負の回転力により減殺されることになり好まし
くないことが明かになった。

家庭用掃除機の吸込み部に配置し、この回転動力を利用
してブラシを回転させ、このブラシによ塵埃等をじゅう
たんの表面にかへ出すものにおいて、タービンにより得
られる回転動力が大きいことは、掃除性の上で非常に大
切な性能である。しかるＫ、第８図（ｂ）のようにファ
ンボスが小さく、ブレード長の長いタービンを使用する
と、この回転動力が減少する作用を有し不利な点は免れ
得ないＯ そこで本発明者等は、ファンブレードはファンボス径が
相対的に大きくブレード長が短かくなるタービンを設計
することによりファンボスの根元付近の負圧の渦領域が
形成されることのないタービンを作成した。したがって
負の回転力を生ずることなく、回転動力の大きなタービ
ンが実現できる。すなわち第８図（ａ）におけるファン
ボス根元の以上であれば上記効果を発揮することがわか
った。

第９図は、上述した作用効果をみたタービンの特性の一
例である。横軸に回転数、縦軸にトルクの関係をみたも
のである。この図の測定条件は、ブラシを装着しない時
である。この図より、回転数が小さくなるにつれトルク
が大きくなる効果を示す。これは、回転数が小さくなる
につれ掃除機本体に吸引される風量も小さくなり、ノズ
ルより流出する気流の速度も小さくなシ、第８図（ｂ）
のタービンはブレードの根元に向ってブレードからはく
離した気流が大きくなるため、上述の負圧の渦が大きく
形成されるためである。さらに実使用時の必要とするト
ルクは第９図中の少くともターボブラシを装着した時の
負荷点（軸受の摩擦損失やブラシの回転による風損）よ
り回転数の小さい領域で使用することになり第８図（ａ
）のタービン５４が効果がより大きく奏することが判る
。また、この種のブレード６４がタービン５４の回転軸
の方向に対して螺線状に傾斜される方式のタービンは、
量産上樹脂成形で大量生産する家電製品の場合、その成
形上大きな制約を受けることになる。すなわち成形方法
として、回転軸方向に２分割する方法と周方向に翼枚数
毎にスライド方向に抜く方式（３次方向にねじり抜１り
があるが第８図（ｂ）は、ファンボス近傍において翼間
（ｔ’）が非常に狭くなり型合せを考慮すると略半分の
翼間すきまの型厚さしか得られず、従来品の如くファン
ボスが小さい場合、鋭どいエツジ部を有しまた型先端部
において１〜２ｍの型の厚さしか得られないので型強度
的に大量生産できないのが現状である。しかるに第８図
（＝１の構造によれば、ファンボス径が大きくなるため
タービン翼根元付近の翼間は大きくなυ、型の先端部に
おいて厚みが大きくとれるため、型強度上の問題もなく
大量生産に何ら障害がない。

またスライド方向にネジリ抜きする方式においては、前
者は複数個どりできるのに対し本方式は１個どりしかで
きず、また型製作費用が大になりかつ成型治具が大にな
ることの事情よυ成形費用が高くなる不利な点が生ずる
。また上記し九厘先端部の厚みが小さいことの問題が生
ずること否めない０ また、このタービンの回転数は通常毎分１００００回転
前後に回転駆動されて使用するため、その成形性のアン
バランスにより、大きな振動及び騒音の増大の問題が生
ずるのが常である。

第８図（ａ）の場合、その型製作において各員のバラン
スを考慮して製作しなければならない。この点において
も第８１ＸＩ　（ａ）のタービン５４は大きな特長を有
する。すなわち、ファンボス径が大きい場合翼長が小さ
くなり複雑な形状を占める部分が相対的に小さくなり、
バランスがくずれる割合は非常に少なくなる。したがっ
て第８図（ａ）のタービン５４の場合、ブレード６４の
アンバランスにより生ずる振動１．５ｊ音が小さくなる
効果を有する。

以上説明したことから明らかなように、ファンボス径が
いかなる時に上記効果を奏するかであるが、そのトルク
増大効果及び製形上の制約及びこの種のファンの回転方
向のひねυのないタービンブレードに対して低騒音効果
を維持する等の要因の整合性を考慮して決めることが重
要である。これ等の事情によυ第８図（ａ）におけるフ
ァンボス根０．４以上であれば上記効果を発揮すること
がわかった。一般に流体力学的相似性の原理から、上記
限定条件は、タービン翼車径によらず普偏的に効果を素
するものである。ちなみに、この形状比は第８図（ｂ）
では０．２である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、回転ブラシの駆動トルクが大きく、量
産性に適するとともに、ブレードに吸込気流が当たるに
際して生ずる騒音、特に耳障りな高周波音を低下させる
ことができ、また、ブレードを左右に分けてこれら左右
のブレードをずらした場合のように吸込気流が左右のブ
レード間の間隙から漏れるようなことはないので、ター
ビンの回転トルクはほとんど低下せず、したがって掃除
効率が低下することがないものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気掃除機用吸込口体
の分解斜視図、第２図は同上タービンの分解斜視図、第
３図は同上タービンの斜視図、第４図は同上正面図、第
５図は同上吸込口体の上方からの斜視図、第６図は同上
下方からの斜視図、第７図は同上一部を切り欠いた平面
図、第８図（ａ）および（ｂ）は本発明の実施例を詳し
く説明するためのタービンの側断面図、第９図は第８図
（ａ）および（ｂ）の特性を比較して示すグラフ、第１
０図は従来の電気掃除機用吸込口体の一例を示す分解斜
視図、第１１図は同上騒音の周波数分析結果を示すグラ
乙第１２図は本発明の第１の実施例の騒音の周波数分析
結果を示すグラフである。 ２１・・・吸込口本体、　あ・・・タービン室、４０・
・・吸込口、　４３・・・連結管、４９・・・回転ブラ
シ、５４・・・タービニ／、６２・・・風路、６４・・
・ブレード。 第　７　日 Ｊ ￥−４閲 ネ　乙　臼 寥　５　凹

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 吸込口を下面に開口し後部に連結管を設けるとともにこ
   れら吸込口および連結管に連通するタービン室を内部に
   形成した吸込工本体と、前記吸込口に臨んで回転自在に
   設けられた回転ブラシと、この回転ブラシを駆動する前
   記タービン室内に回転自在に設けられ、かつ前記吸込口
   からの吸込気流を受けるブレードが回転軸の軸方向に対
   して螺旋状に傾斜して設けられたブレードとを有するタ
   ービンとを具備し、前記タービンのブレードを支持する
   筒部根元における夫々のブレード間隔と半径方向のブレ
   ード長の比が略０．４以上であることを特徴とする電機
   掃除機用吸込口体。