KR0176004B1 - 전기청소기 - Google Patents

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KR0176004B1
KR0176004B1 KR1019960043708A KR19960043708A KR0176004B1 KR 0176004 B1 KR0176004 B1 KR 0176004B1 KR 1019960043708 A KR1019960043708 A KR 1019960043708A KR 19960043708 A KR19960043708 A KR 19960043708A KR 0176004 B1 KR0176004 B1 KR 0176004B1
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다께시 아베
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가나이 쯔도무
가부시키 가이샤 히다치 세사쿠쇼
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Abstract

[과제]
흡입능률을 향상시키고 가격저감이나 소형경량화에 연결되는 전기청소기를 제공한다.
[해결수단]
전기청소기 본체(201)내에, 전동기 및 원심임펠러를 포함하는 전동송풍기(308)를 구비하고, 그 전동송풍기는 당해 전동송풍기의 수학식 1에서 구해지는 토출유량계수(φe)이 0.03 내지 0.05의 범위로, 또 상기 전동송풍기의 수학식 2에서 구해지는 비속도(Ns)가 140 내지 180의 범위로 설정되어 있는 전기 청소기
수학식 1
φe=Q/(60·π·D2·b2·U2)
수학식 2
Ns=(N·Q0.5·H-0.75)

Description

전기청소기
제1도는 본 발명에 의한 일 실시예의 전기청소기에 사용하는 전동송풍기의 종단면도.
제2도는 전기청소기의 공력특성을 나타낸 도.
제3도는 회전수에 대한 전동송풍기 효율을 나타낸 도.
제4도는 회전수에 대한 비속도 및 임펠러 외주 출구폭과 임펠러 외경과의 비를 나타낸도.
제5도는 전동송풍기 공력특성의 본 발명과 종래의 비교를 나타낸 도.
제6도는 본 발명에 의한 일 실시예의 전기청소기의 외관사시도.
제7도는 제6도의 전기청소기에 있어서의 청소기 본체의 종단측면도.
제8도는 본 발명에 의한 일 실시예의 원심임펠러의 종단측면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 송풍기 2 : 전동기
3 : 하우징 3a, 9a : 턱부
3b, 9a : 베어링지지부 4 : 회전축
5 : 로터 6 : 스테이터코일
7 : 스테이터 8a, 8b : 베어링
9 : 엔드브래킷 10 : 디퓨저
11 : 너트 12 : 원심임펠러
13a : 기류가이드 13b : 흡입구
[발명이 속하는 기술분야]
본 발명은, 원심임펠러를 가지는 전동송풍기를 사용한 전기청소기에 관한 것으로, 특히 소형경량화 및 고출력화하는 적합한 전기청소기에 관한 것이다.
[종래의 기술]
종래기술의 전기청소기로서는, 일본국 특개 소 55-87894호 공보에 개시되어 있는 것이 있다. 이 전기청소기의 공력특성은 제2도와 같이 나타나고, 횡축의 흡입풍량이 적어질수록 정류자 전동기에 걸리는 부하가 작아지고, 전류치 즉 소비전력은 저하된다. 반면에, 도면중에 (흡입풍량 X 진공도)로 표시되는 흡입능률도 저하된다. 또 근년 전기청소기의 대형화에 수반하여 흡입풍량이 많아지고 있는데, 최대풍량 영역에 있어서도 흡입능률이 저하되어, 소비전력 관점에서 송풍기 효율 및 전동기 효율에 좌우되는 상기 흡입능률의 향상이 시급한 과제로 되고 있다.
[발명이 해결하려고 하는 과제]
상기와 같은 종래기술에 있어서, 한편 송풍기 효율을 향상시키기 위해 각 부위에서의 높은 압력차에 의해 생기는 누출을 방지하여 기밀성능을 향상시키거나, 통기저항을 저감시키며, 그것을 위해 시일부재를 설치한다거나 부품의 치수 정밀도를 향상시키거나, 혹은 통기면적을 크게 확보하는 등, 비용저감 및 소형화에 반하는 방법으로 대응해오고 있다.
또 다른 한편 전동기효율을 향상시키기 위하여, 권선직경을 두껍게 하여 동손(銅損)을 저감시키거나, 철심재에 철손(鐵損)의 손상이 적은 고급 규소강판을 사용하는 등, 마찬가지로 비용 및 소형화에 문제가 있는 대응이 행해지고 있다. 그리고, 전동송풍기의 효율향상에 수반하여 제조비용이 증가되고, 중량이 늘어나 청소기가 무거워져, 사용하는 사람 특히 노인이나 여성에게는 무거워 조작하기 어렵다고 하는 점도 문제로 되고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 전동송풍기 효율 즉 청소기의 흡입능률을 향상시키고 비용저감이나 소형경량화에 연결되는 전기청소기를 제공하는데 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기의 목적은, 전기청소기 본체내에 전동기 및 원심임펠러로 이루어지는 전동송풍기를 구비하는 전기청소기에 있어서, 상기 전동송풍기는, 당해 전동송풍기의 수학식 1에서 구해지는 토출유량계수(ψe)가 0.03 내지 0.05의 범위이고, 또 상기 전동송풍기의 수학식 2에서 구해지는 비속도(Ns)가 140 내지 180의 범위로 설정됨으로써 당설된다.
φe=Q/(60·π·D2·b2·u2)
Ns=(N·Q0.5·H-0.75)
단, Q : 풍량(㎥/min), D2: 원심임펠러의 외경(m)
b2: 원심임펠러의 출구폭(m), u2: 임펠러 외주의 주속(m/min)
N : 회전수(r/min), H : 헤드(m)
그리고, 상기 전동송풍기의 최대풍량 영역에서의 소비전력은, 대략 1 Kw인 것이 바람직하고, 또 상기 원심임펠러는, 임펠러 외주 출구폭(b2)과 임펠러 외경(d2)과의 비가 0.085 내지 0.133의 범위로 설정되어 있는 것이 좋고, 또 상기 원심임펠러 날개의 중앙축 선단끼리를 묶은 가상원환의 면적(S1)과 당해 원심임펠러의 입구면적(S0)의 비(S1/S0)가 1.0 내지 1.4의 범위로 설정되어 있는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 다른 특징은, 날개의 중앙측 선단끼리를 묶은 가상원환의 날개 입구면적(S1)과 당해 원심임펠러의 입구면적(S0)과의 비(S1/S0)를, 1.0 내지 1.4의 범위로 설정한 원심임펠러와, 상기 원심임펠러를 40000 내지 50000(r/min)의 회전수로 회전시키는 전동기를 포함하는 전동송풍기를 구비한 전기청소기에 있다. 본 발명에 의하면, 소형경량화 및 고출력화하기에 적합한 전기청소기가 제공된다.
[발명의 실시형태]
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 먼저, 실시예에 대하여 설명하기 전에, 과제와 발명의 사상에 대하여 상세하게 설명한다. 상술한 바와 같이, 제2도에 있어서 흡입능률은 풍량 X 진공도로 표시되고, 송풍기의 특성 및 청소기 본체의 통기저항 등으로부터 결정되는 동작풍량에 의해 최대치를 나타내고, 소비전력 1000W급의 일반적인 가정용 청소기의 경우, 풍량이 1.0 내지 1.5(m3/min)에서 최대로 된다. 그리고, 종래 가정용 전기청소기는 소비전력 500W전동의 전동기가 사용되었는데, 해마다 시장에서 요구되는 흡입능률 향상에 수반하여 소비전력도 증가되어 근년에는, 그 주류가 1KW급으로 되고 있다.
흡입능률은 청소기의 흡입능력을 나타낸 값의 하나로, 청소기의 기능상 이것을 향상시키는 것이 중요하다. 특히 근년에는 마루면으로 대표되는 바와 같이 피청소면이 다종다양화되고 있어, 어떠한 상황에서도 재빨리 청소할 수 있는 것이 요구되기 때문에 보다 강한 흡입력이 필요해지고 있다.
『흡입능률=팬출력-통기손실』로 표시되는 바와 같이, 흡입능률을 향상시키기 위해서는 팬출력(전동송풍기의 공력적 출력)을 향상시키거나, 통기손실(청소기 본체의 통기손실)을 저감시키지 않으면 안된다. 그러나 통기손실은 청소기의 형태를 바꾸지 않는 한, 예를 들어 호스의 직경을 크게 한다거나 청소기 본체를 크게하는 등 조작성을 저하시키게 되기 때문에 현저하게 저감하는 것은 어렵다.
한편, 팬출력을 늘리기 위해선는, 『팬출력=전동기입력(소비전력)X전동기효율X송풍기효율』로 표시되는, 우변 각각의 항목을 향상시키면 되는데, 소비전력에 대해서는 이미 100W급이 주류로 되고 있어, 에너지 절감 등의 시대적 흐름으로 생각하면 가정용 기기로서 이 이상은 증가될 수 없다고 생각된다.
따라서, 팬출력을 향상시키기 위해서는, 전동기 및 송풍기의 효율 즉 전동송풍기의 효율을 향상시킬 필요가 있다. 전동송풍기 효율이라는 것은, 공기역학적인 팬출력(W)을 전동기출력(W)에 의해 나눈 것이다.
그래서 종래는 전동기 및 송풍기의 효율 향상을 중시하고 각각의 최적화를 도모하여, 원심임펠러의 외경을 105 내지 115mm전도, 원심임펠러의 출구폴을 7 내지 8.5mm정도, 회전수를 30000 내지 35000회전 매분으로 설정하고, 풍량이 1.0 내지 1.5(m3/min)일 때, 45 내지 48%까지 달성되게 하였다.
그리고 종래는 여기서 나타낸 값을 임펠러를 통과하는 유량의 무차원수인 토출유량계수로 고치면, 0.03 내지 0.05의 범위로 되고, 임펠러에 관한 양(N)(회전수) 및 임펠러 직경(D2)에 대한 Ns(비속도)를 구하면 최대 130정도로 된다.
유체기계의 원심형 송풍기의 토출유량계수(ψe)와 비속도(Ns)는, 다음식으로 정의된다.
φe=Q(60·π·D2·b2·u2)
Ns=(N·Q0.5·H-0.75)
여기서, Q : 풍량(㎥/min), D2: 원심임펠러의 외경(m)
b2: 원심임펠러의 출구폭(m), u2: 임펠러 외주의 주속(m/min)
N : 회전수(r/min), H : 헤드(m)
H=Pin/γ, Pin : 흡입정압(mmAq), γ : 비중량(kgf/㎥)
상기와 같은 과제를 해결하는 발명의 사상에 대하여 설명한다. 먼저, 제3도에 회전속도에 대한 전동기 및 송풍기의 효율, 및 그 적인 전동송풍기의 효율을 산출한 결과를 나타낸다. 단 이 도면의 특성곡선은, 사용하는 부품재료, 형상에 따라 다른데, 종래의 구성조건으로 효율을 구한 경우의 일례를 나타낸다. 이것에 의하면 일반적으로 전동기 효율은 회전수의 증가와 함께 기계손이라고 불리우는 베어링손실이나 마찰손실이 증가하여 저하되는 경향이 있다. 이것에 대하여, 원심팬 경우의 송풍기 효율은, 제3도에 나타낸 바와 같이 향상되는 경향이 있다. 이것은, 회전수의 증가와 함께 팬의 부하특성을 맞추기 위해 외경을 작게하는데, 이것에 의해 팬의 원판 마차손실이 저하되어 송풍기 효율이 향상되기 때문이다.
그래서, 이들의 적인 전동송풍기의 효율을 보면, 약 45000회전 매분 부근을 피크로 하여, 그 전후는 저하되어 있지만, 약 40000내지 50000회전 매분의 영역에서 효율 50%를 넘게 된다.
따라서, 최대의 전동송풍기 효율 즉 최대의 흡입능률을 얻는 전동송풍기를 위해서는, 회전수를 40000 내지 50000(r/min)으로 설정함으로써, 높은 효율을 얻을 수 있다.
다음에, 원심임펠러를 고속화하고, 원반마찰 손실을 저감하기 위한 소경화와 필요 출력 특성을 고려한 경우의 회전수에 대한 비속도 및 임펠러 외주 출구폭과 일펠러 외경 비의 관계를 제3도에 나타냈다. 도면에 나타난 바와 같이, 조합시킨 전동송풍기로서 최대효율을 얻기 위한 적성 제원은, 회전수를 40000 내지 50000 회전 매분으로 설정하면, 비속도(Ns=(N·Q0.5·H-0.75)는 140 내지 180의 범위로 되고, 그 때의 임펠러 외주 출구폭과 임펠러 외경의 비는, 0.085 내지 0.133의 범위로 된다. 이상의 설정에 의해, 전동송풍기로서 최대효율이 얻어지고, 전기청소기의 흡입능률을 향상시킬 수 있게 된다. 또, 임펠러 외경이 소경화되므로 전동송풍기가 소형으로 되기 때문에 청소기 본체의 소형, 경량화가 가능하고, 취급성 및 조작성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 도면에 대하여 설명한다. 제1도는 본 발명에 의한 일 실시예의 전기청소기에사용하는 전동송풍기의 종단면도이다. 제2도는 전기청소기의 공력특성도이다. 제3도는 회전수에 대한 전동송풍기 효울을 나타낸 도로서, 제4도에 회전수에 대한 비속도 및 임펠러 외주 출구폭과 임펠러 외경의 비를 나타낸 도이다. 제5도는 전동송풍기 공력특성의 본 발명과 종래의 비교를 나타낸 도이다. 제6도는 본 발명에 의한 일 실시예의 전기청소기의 외관사시도이다. 제7도는 제6도에 전기청소기에 있어서의 청소기 본체의 종단측면도이다. 제8도는 본 발명에 의한 일 실시예의 원심임펠러의 종단측면도이다.
전기청소기는 제6도에 나타낸 바와 같이, 전동송풍기 및 집진필터를 내장하는 전기 청소기 본체(201)에, 원격조작을 위한 수광부(202)가 설치되고, 이 전기청소기 본체(201)에 회동자유롭게 접속된 호스(203)의 선단에 설치된 호스 손잡이부(204)에, 연장관(205)을 거쳐 흡입구(206)가 설치되어 있다. 호스 손잡이부(204)는 정기청소기 본체(201)내의 전동송풍기를 제어하기 위한 스위치 조작부(207)와, 제어신호를 적외선 신호의 형태로 적외선 수광부(202)에 전달하는 적외선 발광부(208,209)를 구비한다.
또 전기청소기 본체(301)는 제7도에 나타낸 바와 같이, 하케이스(301), 상케이스(302) 및 집진뚜껑(303)에 의해 외각이 구성된다. 집진뚜껑(303)에는 흡입구(304)가 형성되고, 그 내측에는 상기 흡입구(304)에 접합되는 집진봉지(305)를 수용하는 집진실(306)이 형성되어 있다. 집진실(306)의 후방에는, 하케이스(301)와 상케이스(302)로 형성된 전동송풍기실(307)이 후속되고, 상기 전동송풍기실(307)에 전동송풍기(308)가 수납되어 있다. 이 전동송풍기(308)의 흡기측은 보조필터(309)를 거쳐 집진실(306)과 연통되어 있다. 전동송풍기(308)의 배기측은, 배기실 및 배기 필터를 거쳐 배기구(310)로부터 외부에 개방된다.
다음에 제1도를 참조하여 전동송풍기(308)에 대하여 상세하게 설명한다.
이 전동송풍기(308)는, 송풍기(1)와 전동기(2)로 크게 나뉘어진다.
송풍기(1)는 원심임펠러(12)와, 상기 원심임펠러(12)를 양측으로부터 사이 끼워 수납하는 팬케이싱(13) 및 디퓨터(10)를 포함하여 구성된다.
전동기(2)는 하우징(3) 및 엔드브래킷(9)으로 이루어지는 케이스와, 상기 케이스내에 수납되는 회전축(4)을 가지는 로터(5) 및 스테이터코일(6)이 감겨진 스테이터(7)를 포함하여 구성된다. 하우징(3)은 그 개방단에 좁은 턱부(3a)를 설치한 깊은 컴형상으로 형성되고, 그 단면부의 중앙에 형성된 베어링지지부(3b)에, 상기 회전축(4)의 일단을 축지지하는 베어링(8a)이 설치되어 있다. 또, 이 하우징(3)의 단면부측의 외주부에는 배기구(3c)가 형성되어 있다. 그리고, 이 하우징(3)의 개방 단측에는 엔드브래킷(9)이 결합되고, 이 엔드브래킷(9)을 거쳐 당해 전동기(2)와 상기 송풍기(1)가 접속된다.
또, 엔드브래킷(9)은 그 중앙에 베어링 지지부(9a)가 형성된 단면부와 그 개방단에 넓은 턱부(9b)를 설치한 통형상의 외주부에 의해 얕은 컵형상으로 구성되고, 외주부에는 송풍기(1)로부터의 공기를 전동기(2)내로 도입하기 위한 흡기구(9c)가 형성되어 있다. 베어링지지부(9a)에는, 회전축(4)의 타단을 축 지지하는 베어링(8b)이 설치된다.
한편, 이 엔드브래킷(9)의 외측에는, 흡기구(9c)에 연결되는 디퓨터(10)가 배설되고, 그 상류측에는 너트(11)에 의해 회전축(4)의 단부에 고정된 원심임펠러(12)가 배설된다. 그리고, 디퓨터(10) 및 원심임펠러(12)는 엔드브래킷(9)의 턱부(9a)의 외주에 밀봉 연결되도록 압입 고정된 팬케이싱(13)으로덮여진다.
또한, 팬케이싱(13)의 중앙, 즉 축심근방에 위치하는 흡입구(13b)에 상기 흡입구(13b)의 상류로부터 하류로 흐르는 공기가, 원심임펠러(12)에 원활하게 흡입되도록 상기 공기를 유도하기 위한 기류가이드(13a)가 설치되어 있다. 이 기류가이드(13a)는 그 단면형상이 원호상으로 되도록 형성되고, 원호의 내측에는 상기 원심임펠러(12)의 측판 중앙에 형성된 입구부에 슬라이딩 접촉하는 시일부재(14)를 장착하여 흡입구부의 기밀을 유지하도록 하고 있다.
그리고, 이 기류가이드(13a)에 전기청소기가 대형화하여 풍량이 증가함에 따라 발생하는 제7도에 나타낸 바와 같은 원심임펠러(12)의 흡입구(13b) 상류에 위치하는 보조필터(309)나 보호가이드(도시되어 있지 않음) 등의 영향에 의한 흐름의 흐트러짐이나 박리를 적게하여, 흡입능률의 저하를 회피하는 것이다.
디퓨터(10)는 원심임펠러(12)의 외주측 연장상에 형성된 17매의 디퓨저 블레이드(10a)와, 그 배면측에 형성된 리턴가이드(10b)를 구비하고, 리턴가이드(10b)는 엔드브래킷(9)과 함께 공기류를 상기 흡입구(9c)까지 유도하여, 리턴 안내통로를 형성한다.
다음에, 전동송풍기(308)내에 있어서의 공기 흐름을 설명한다. 전동기(2)를 구동하여 원심임펠러(12)를 회전시키면 흡입구(13b)로부터 팬케이싱(13)내로 공기가 유입된다. 이 때, 기류가이드(13a)는 원심임펠러(12)로 유입되는 공기류를 정류한다. 원심임펠러(12)로부터 토출된 공기류는 디퓨터 블레이드(10a)의 사이를 통과하고, 디퓨터(10)의 외주와 팬케이싱(13)의 내주와의 환상 간극부에서 180도 방향전환하고, 다시 리턴가이드(10b)를 통과한 후에 흡기구(9c)를 통해 하우징(3)내로 도입된다. 하우징(3)내로 도입된 공기는, 로터(5)를 냉각하는 동시에 스테이터(7)와 하우징(3) 내면의 사이에 형성된 공기통로를 통하고, 스테이터코일(6)을 냉각하여 배기구(3c)로부터 외부에 배출된다.
제8도은 상기 원심임펠러(12)의 형상을 상세하게 나타내고 있다. 이 원심임펠러(12)는 6매의 블레이드(17)를 측판(18)과 주판(19)의 사이에 방사상으로 배열하여 구성된다. 각 블레이드(17)의 양측에는 측판(18) 및 주판(19)과 결합하기 위한 포올이 형성되어 있고, 측판(18)과 주판(19)에 설치된 각혈(角穴)에 상기 포올을 끼워 체결함으로써 각각 결합된다. 그리고, 측판(18)의 중앙부로 개구하는 입구(18a)는, 상기 기류가이드(13a)에 의해 형성된 흡입구(13b)에 설치된 상기 시일부재(14)에 슬라이딩 접촉하도록 둥글게 입상된 입구부(18b)에 의해 형성된다. 이와 같은 원심임펠러(12)에 있어서 효율향상을 도모하기 위해서는, 흡입공기를 부드럽게 손실없이 흐르게 하는 것이 중요하나, 이것에 대해서는 후술한다.
상기와 같은 구성의 전동송풍기를 사용한 전기청소기에 대한 실시예의 상세에 대하여 제3도, 제4도등으로 되돌아와 설명한다. 먼저 제3도에 회전속도에 대한 전동기(2)의 효율, 송풍기(1)의 효율 및 그 적인 전동송풍기(308)효율의 본 실시예에 관하여 산출한 결과를 나타냈다.
제3도에 나타낸 바와 같이, 전동기효율과 송풍기효율의 적인 전동송풍기의 효율은 약 45000회전 매분 부근을 피크로, 약 40000 내지 50000회전 매분의 영역에서 효율 50%를 넘는 것을 알 수 있다. 따라서, 최대의 전동송풍기 효율 즉 최대의 흡입능률을 얻는 전동송풍기를 위해서는 회전수를 40000 내지 50000회전 매분으로 설정해야함을 알수 있다.
또 원심임펠러(12)의 원판마찰 손실을 저감하기 위한 소경화와 필요 출력 특성을 고려한 경우의, 적정한 외경으로서는 제3도에 나타낸 바와 같이 80 내지 100mm에서 최대효율을 나타냄을 알 수 있었다. 따라서, 이상에 의해 조합시킨 전동송풍기로서의 최대효율을 나타냄을 얻기 위한 적성제원은, 40000 내지 50000회전 매분으로 원심임펠러(12)의 외경 80 내지 100mm라고 말할 수 있다.
따라서, 임펠러 외경을 작게할 수 있고, 이것에 의해 청소기 본체를 소형화, 경량화할 수 있다. 또, 경량화함으로써 운반하기가 용이해지는 등, 취급성 조작성을 향상시킬 수 있다. 제4도는 상기의 결과를 기초로, 회전속도에 대한 비속도와 임펠러 외주 출구폭과 임펠러 외경 비의 관계를 나타낸 것이다. 적성 제원인 40000 내지 50000회전 매분의 비속도(Ns=(N·Q0.5·H-0.75)는, 140 내지 180의 범위로 되고, 그 때의 임펠러 외주 출구폭과 임펠러 외경의 비는, 0.085 내지 0.133의 범위로 된다. 이상의 설정에 의해, 전동송풍기의 토출유량계수(ψe=Q/(π·D2·b2·u2))가 0.03 내지 0.05의 영역에서, 전동송풍기의 효율을 50% 이상 달성할 수 있다. 한편 40000 내지 50000 회전 매분으로 원심임펠러(12)를 회전시키고, 예를 들어 상술한 바와 같이 임펠러의 외경을 80 내지 100㎜로 소경화함에 따라, 제8도에 나타내는 임펠러 입구면적비의 최적화가 필요하다. 그리고, 검토의 결과, 이 원심임펠러(12) 흡입측의 측판(18)의 입구(18a)의 직경 치수를 D0으로 했을 때의 입구면적 S0(=πD02/4)과 각 블레이드(17)의 블레이드 중앙측 선단(17a)을 연결한 가상원환의 직경(블레이드 입구 직경)치수를 D1으로 한 블레이드 입구면적 S1(=π·D1·b1)과의 입구면적비(S1/S0)에 관해서는, 1.0 내지 1.4의 범위가 바람직하다고 판명되었다. 즉, 입구면적비(S1/S0)가 1.4 이상의 범위로 큰 경우에는, 입구면적(S0)에 대하여 블레이드 입구면적(S1)이 과대해지고, 입구로부터 흡딥된 공기의 흐름은 원심임펠러(12)의 중심부로부터 외주부를 향해 블레이드(17) 중심측의 블레이드 중앙측 선단(17a)으로 흐를 때에 유로중에서의 감속이 급격히 커지기 때문에, 흐름이 박리되고 흐트러짐이 발생하여 소음이 높아지고, 임펠러 내에서의 손실이 증가되어 효율이 저하된다. 한편, 입구면적비(S1/S0)가 1.0 이하의 범위로 작은 경우는, 입구면적(S0)에 대하여 블레이드 입구면적(S1)이 과소로 되고, 입구로부터 흡입된 공기의 흐름은 원심임펠러(12)의 중심부로부터 외주부를 향해 블레이드(17) 중심측의 블레이드 중앙측 선단(17a)으로 흐를 때에 흐름 속도가 증가되어, 공기를 무리하게 밀어넣게 되므로 마찰손실이나 충돌에 의한 손실이 증가되어 효율이 저하되는 것이 판명되었다.
참고로 기술하면, 종래의 입구면적비(S1/S0)는 1.58 내지 1.63의 범위이고, 본 발명과 같은 범위의 입구면적비는, 전기청소기의 전동송풍기로서는 채용되지 않고 있다.
환언하면, 입구면적비(S1/S0)가 1.0 내지 1.4의 범위로 설정된 원심임펠러를 40000 내지 50000(r/min)의 회전수로 회전시키는 전동기로 이루어지는 전동송풍기를 구비한 전기청소기이면, 당해 전동송풍기 효율 50% 이상이 달성되고, 전기청소기의 소형경량화 및 고 출력화가 도모된다고 말할 수 있다.
다음에, 본 발명에 의한 실시예의 전기청소기 실험결과를, 종래품과 비교하여 제5도에 나타낸다. 도면은 전동송풍기의 공력특성을 나타낸 것으로, 횡축에 토출유량계수, 종축에 압력계수와 전동송풍기 효율 및 비속도를 나타낸다.
본 실시예의 원심임펠러는 외경치수(D2)=φ95mm, 외주출구폭(b2)=8.1mm, 블레이드 입구 직경치수(D1)=φ36.7mm, 블레이드(17)의 매수는 6매이다. 임펠러 외주 출구폭(b2)과 임펠러 외경(D2)과의 비는 0.085이고 입구면적비(S1/S0)는 1.2이다. 종래품의 원심임펠러는 외경치수(D2)=φ110mm, 외주 출구폭(b2)=7.0mm, 블레이드 입구직경 치수(D1)=φ42.5mm, 블레이드(17)의 매수는 6매이다. 임펠러 외주 출구폭과 임펠러 외경과의 비는 0.064이고, 입구면적비는 1.58이다.
또 본 실시예 경우의 소비전력은 1000W이고, 최대 흡입능률을 나타내는 동작풍량은 약 1.4(m3/min)로 되고, 소비전력 1000W급의 일반적인 가정용 청소기 경우의 풍량범위의 1.0 내지 1.5(m3/min)에 해당한다. 그리고, 토출유량계수는 약 0.045부근으로 된다. 이 점에 있어서는 비속도는, 종래품의 약 135에서 본 발명 범위의 150로 크게 증가하고, 이것에 수반하여 전동송풍기 효율이 46%에서 50%로 4%나 향상된다. 이 효율향상에 의해, 팬출력이 증가하고 흡입능률로 약 40W의 향상이 도모되게 된다. 즉, 상술한 제3도, 제4도의 적정제원에 의한 전동송풍기 효율의 산출결과가 타당함을 증명할 수 있게 된다.
[발명의 효과]
본 발명에 의하면, 전동송풍기의 효율을 50% 이상 달성할 수 있고, 전기청소기의 흡입능률을 향상시킬 수 있게 된다. 따라서, 임펠러 외경이 소경화되므로 전동송풍기가 소형으로 된다.
이것에 의해 전기청소기 본체의 소형, 경량화를 달성할 수 있고, 취급성 및 조작성이 향상되는 효과가 얻어진다.

Claims (6)

  1. 전기 청소기 본체내에, 전동기 및 원심임펠러를 포함하는 전동송풍기를 구비하는 전기 청소기에 있어서, 상기 전동송풍기는, 당해 전동송풍기의 수학식 1에서 구해지는 토출유량계수(1e)가, 0.03 내지 0.05의 범위에 있고, 또 상기 전동송풍기의 수학식 2에서 구해지는 비속도(Ns)가, 140 내지 180의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 청소기.
    수학식 1
    φeQ(60·π·D2·B2·U2)
    Ns=(N·Q0.5·H-0.75)
    단, Q : 풍량(㎥/min), D2: 원심임펠러의 외경(m)
    b2: 원심임펠러의 출구폭(m), u2: 임펠러 외주의 주속(m/min)
    N : 회전수(r/min), H : 헤드(m)
  2. 전기청소기 본체내에, 전동기 및 원심임펠러를 포함하는 전동송풍기를 구비하고, 상기 전동송풍기의 최대풍량 영역에서의 소비전력은 대략 1Kw이고, 상기 전동송풍기는 당해 전동송풍기의 수학식 1에서 구해지는 토출유량계수(ψe)가 0.03 내지 0.05의 범위에 있고, 또 상기 전동송풍기의 수학식 2에서 구해지는 비속도(Ns)가 140 내지 180의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 청소기.
    수학식 1
    φe=Q/(60·π·D2·b2·U2)
    Ns=(N·Q0.5·H-0.75)
    단, Q : 풍량(㎥/min), D2: 원심임펠러의 외경(m)
    b2: 원심임펠러의 출구폭(m), u2: 임펠러 외주의 주속(m/min)
    N : 회전수(r/min), H : 헤드(m)
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원심임펠러는 임펠러 외주 출구폭(B2)과 임펠러외경(D2) 의 비가, 0.085 내지 0.133의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전기 청소기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원심임펠러는 블레이드의 중앙측 선단끼리를 묶은 강상원환의 블레이드 입구면적(S1)과 당해 원심임펠러의 입구면적(S0)의 비(S1/S0)가, 1.0 내지 1.4의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
  5. 블레이드 중앙측의 선단끼리를 묶은 가상원환의 블레이드 입구면적(S1)과 입구면적(S0)의 비(S1/S0)를, 1.0 내지 1.4의 범위로 설정한 원심임펠러와, 당해 원심임펠러를 40000 내지 50000(r/min)의 회전수로 회전시키는 전동기를 포함하는 전동송풍기를 구비한 것을 특징으로 하는 전기 청소기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 원심임펠러를 수납하는 팬케이싱은, 당해 팬케이싱의 축심근방에 위치하는 흡입구에, 당해 흡입구의 상류로부터 하류로 흐르는 공기가 상기 원심임펠러에 원활하게 흡입되도록 상기 공기를 유도하기 위한 기류가이드를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
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