TWI612934B - 家庭用吸塵器 - Google Patents

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TWI612934B
TWI612934B TW103108147A TW103108147A TWI612934B TW I612934 B TWI612934 B TW I612934B TW 103108147 A TW103108147 A TW 103108147A TW 103108147 A TW103108147 A TW 103108147A TW I612934 B TWI612934 B TW I612934B
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Takeshi Honda
Seiji Sakagami
Shoji Hayashi
Shigenori Sato
Norikazu Ito
Takahiro Ito
Yukiji Iwase
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Hitachi Appliances Inc
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Description

家庭用吸塵器
本發明是關於一種家庭用吸塵器。
以本技術領域的先前技術來說，例如有日本特開2011-226398號公報(專利文獻1)。通過相當於送風機入口的電動送風機入口的空氣首先通過中心部附近之後，在葉輪被昇壓及增速。且記載有之後，通過擴散翼的氣流雖略180°轉向流入回流導引，可是在該過程氣流被減速，減速的部分導致壓力上昇。
尤其，專利文獻1記載有葉片是在周向等間隔設有8片，且從葉輪中心部愈朝向徑向外側朝旋轉方向及反旋轉方向扭轉且再次扭轉到旋轉方向的形狀。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-226398號公報
在以往的電動送風機揭示有關於效率提昇，且記載有可提昇吸塵器的吸入工作率。此外，吸入工作率的測定方法，是由JIS C 9108(2009)「吸塵器」所決定。吸入工作率，是由風量與真空度的乘積所求取的空氣力學的動力的測量值所形成的空氣力學的動力曲線的最大值。要實現高的吸入工作率，是除了如先前技術的電動送風機提昇送風機的效率之外，有增加吸塵器的消耗電力(電動送風機的消耗電力)方法。為了吸入工作率的提昇而增加電動送風機的消耗電力時，如圖3所示提高獲得吸入工作率的風量點(以下，吸入工作率點)的電流是有效的。可是，使吸入工作率點的電流增加時，雖可期待吸入工作率的提昇，可是測量吸入工作率時的運轉條件中的最大電流增加，而會有所謂超過在一般的家庭所使用的電源插座的電流容量(15A)的顧慮。
又，使吸入工作率點的電流增加，必須要電動機的高扭距化，送風機的軸動力的增加，或者兩者。電動送風機的效率也會因電動機的電流增加、與送風機的軸動力的增加造成效率降低，而使吸入工作率的提昇量變小的虞慮。
於此本發明之目的在提供一種，兼具吸入工作率的提昇、與將最大電流減低到家庭用電源插座的上限值(未滿15A)以下的家庭用吸塵器。
又，本發明之目的在提供一種，即使將吸入 工作率點的電流增加時，也可將最大電流減低到家庭用電源插座的上限值(未滿15A)以下，且也能提高葉輪的效率，而可提昇吸入工作率之家庭用吸塵器。
為了達成上述的目的，例如採用記載於申請專利範圍的構造。
本發明雖包含許多解決上述課題的手段，可是若要舉其一個例子，則本發明之家庭用吸塵器是具有電動送風機，且該電動送風機具備有：圓環狀的護罩；對置前述護罩被配置的輪轂；朝圓周方向被複數配置在前述護罩與前述輪轂之間的葉片；旋轉前述護罩與前述輪轂和前述葉片的電動機，其特徵為，具有：家庭用吸塵器的額定消耗功率超過1150W在1500W以下，且吸入工作率點的電流在13.2A以上，而最大電流未滿15A的特性。
根據本發明可提供一種，兼具吸入工作率的提昇、與將最大電流減低到家庭用電源插座的上限值(未滿15A)以下的家庭用吸塵器。
又，根據本發明可提供一種，即使使吸入工作率點的電流增加時，也可將最大電流減低到家庭用電源插座的上限值(未滿15A)以下，且也能提高葉輪的效率來提昇吸入工作率之家庭用吸塵器。
100‧‧‧吸塵器本體
101‧‧‧軟管接頭
102‧‧‧集塵室
103‧‧‧紙袋
104‧‧‧過濾部
105‧‧‧馬達室
106‧‧‧電動送風機
107‧‧‧防振橡膠
108‧‧‧送風機入口
109‧‧‧送風機出口
110‧‧‧電線捲軸
111‧‧‧車輪
112‧‧‧控制電路
201‧‧‧送風機
202‧‧‧電動機
203‧‧‧殼體
204‧‧‧端托架
205‧‧‧旋轉軸
206‧‧‧轉子
207‧‧‧定子
208‧‧‧碳刷
209‧‧‧整流器
210、400、700、900、1100‧‧‧葉輪
211‧‧‧擴散翼
212‧‧‧分隔板
213‧‧‧回流導引
214‧‧‧風扇外罩
215‧‧‧中心部
216‧‧‧密封材
217‧‧‧電動送風機入口
218‧‧‧軸承
300‧‧‧電流與吸入工作率的變化
402、702、902、1102‧‧‧葉輪入口
403、703、1103‧‧‧前緣
404、1104‧‧‧前進葉片
405、1105‧‧‧負壓面
406、1106‧‧‧入口喉部寬幅
407、705、903、1107‧‧‧後緣
408、1108‧‧‧壓力面
409、1109‧‧‧出口喉部寬幅
410、707、1110‧‧‧護罩壁
411、708、1111‧‧‧輪轂壁
412‧‧‧重疊部
413‧‧‧正切重疊部的圓
414‧‧‧重疊長度
415‧‧‧葉輪出口半徑
416、704、904‧‧‧旋轉中心軸
417、709、909、1112‧‧‧旋轉方向
500、800、1000、1200‧‧‧電流比與葉輪效率的影響
501、801、1001、1201‧‧‧電流比上限
502、802、1002、1202‧‧‧必要電流比範圍
600‧‧‧電動送風機效率與電流和吸入工作率的變化
706‧‧‧捲繞角
905‧‧‧連結葉片的後緣與旋轉中心軸的直線
906‧‧‧正交線
907‧‧‧在葉片外面的切線
908‧‧‧葉片出口角度
[圖1]為吸塵器本體的模式的橫剖視圖。
[圖2]為吸塵器用電動送風機的剖視圖。
[圖3]表示使用以往技術使吸塵器的消耗電力增加時的電流值的變化。
[圖4](a)是從軸向前側觀看的實施例1的葉輪的前視圖。(b)是從與旋轉軸垂直的面觀看的實施例1的葉輪的側視圖。
[圖5](a)表示實施例1的重疊長度比與電流比的關係的圖。(b)表示實施例1的重疊長度比與葉輪效率的關係的圖。
[圖6](a)表示相對於先前技術的風量的電動送風機效率、電流、空氣力學的動力的關係的圖。(b)表示相對於實施例所為的風量的電動送風機效率、電流、空氣力學的動力的關係的圖。
[圖7](a)是從軸向前側觀看的實施例2的前視圖。(b)是從與旋轉軸垂直的面觀看的實施例2的葉輪的側視圖。
[圖8](a)表示實施例2的捲繞角與電流比的關係的圖。(b)表示實施例2的捲繞角與葉輪效率的關係的圖。
[圖9]是從軸向前側觀看的實施例3的前視圖。
[圖10](a)表示實施例3的葉片出口角度與電流比的關係的圖。(b)表示實施例3的葉片出口角度與葉輪效率的 關係的圖。
[圖11](a)是從軸向前側觀看的實施例4的葉輪的前視圖。(b)是從與旋轉軸垂直的面觀看的實施例4的葉輪的側視圖。
[圖12](a)表示實施例4的放大率與電流比的關係的圖。(b)表示實施例4的放大率與葉輪效率的關係的圖。
以下，依據圖詳細說明本發明的實施例1至實施例4。
[實施例1]
以下，使用圖面說明本發明的一實施例。
首先，使用圖1針對吸塵器整體進行說明。說明從圖1模式表示的吸塵器本體100上看到的橫剖視圖中的吸塵器本體100的構造。以裝卸自如地安裝在吸塵器本體100的軟管接頭101之側作為吸塵器本體100的前側。
在吸塵器本體100的前側具備保持紙袋103用的集塵室102，在吸塵器本體100的後側具備收納電動送風機106用的馬達室105，且在集塵室102與馬達室105之間具備萬一塵埃從紙袋103漏出，也可抑制集塵室102內的塵埃流入到馬達室105的情況用的過濾部104。集塵室102與馬達室105是經由過濾部104連通。在集塵 室102具備裝卸自如的紙袋103。紙袋103的開口連通軟管接頭101。塵埃堆積在紙袋103內時，紙袋103膨脹，而形成與紙袋103的開口相反側的底部抵接在過濾部104。在馬達室105具備產生吸引力的電動送風機106。在電動送風機106的前端與馬達室105的前側的壁面之間，具備抑制電動送風機106的振動傳達到吸塵器本體100用的防振橡膠107(防振構件)。防振構件也可使用彈簧取代橡膠。電動送風機106在前端具備吸入空氣用的送風機入口108，在後側的側方具備排出空氣用的送風機出口109。而且，送風機入口108面對過濾部104開口。在馬達室105的側方具備捲繞電源線並加以收納用的電線捲軸110。且，具備感知電動送風機的電流，控制運轉條件的控制電路112。又，在吸塵器本體100的後側兩側方具備車輪111。此外，雖未圖示，可是在在軟管接頭101連接有軟管，在軟管連接有操作管，在操作管連接有延長管，在延長管連接有吸入具。
接著，說明吸塵器本體100內空氣的氣流。從軟管接頭101流入的空氣進入到集塵室102。在圖1雖顯示紙袋103作為集塵手段，可是紙袋的素材不限。而，為旋風方式時，容納旋風室(旋風式集塵盒體)取代紙袋103。利用紙袋103去除塵埃的空氣之後流入馬達室105。電動送風機106經由防振橡膠107內懸掛在馬達室105，從送風機入口108流入後的空氣被昇壓之後，從送風機出口109被排氣，雖未圖示，可是從吸塵器本體100 的排氣口被排出到外部。
接著，使用圖2針對電動送風機106進行說明。電動送風機106是由：吸入空氣用的送風機201與驅動送風機201用的電動機202所構成。
電動機202是在由殼體203及端托架204形成的電動機外殼，經由軸承218支承旋轉軸205，在旋轉軸205安裝有轉子206。在轉子206的外周配置有固定部的定子207。對旋轉部的轉子206的電的供給，是藉由碳刷208以及和這個接觸的整流器209被傳送。
送風機201之構造是在風扇外罩214內收納有：被直結於旋轉軸205的葉輪210；被設置在葉輪210的外周側的擴散翼211；以及對擴散翼211夾住分隔板212被配置成對面之回流導引213。葉輪210於中心部215與風扇外罩214測所具備的密封材216概略接觸，而具有防止空氣洩漏，亦即防止循環流的構造。
通過相當於圖1的送風機入口108的電動送風機入口217的空氣，是通過中心部215附近之後，在葉輪210被昇壓及增速。之後，通過擴散翼211的氣流雖略180°轉向流入到回流導引213，可是在該過程氣流被減速，減速部分導致壓力上昇。通過回流導引213的氣流流入電動機202的殼體203內，冷卻轉子206、定子207、碳刷208、整流器209等後被排氣。旋轉軸205的軸向和吸塵器本體100的前後方向略微一致。以旋轉軸205為基準，正交於軸向的方向為半徑方向。
用於本發明作為對象的家庭用吸塵器的電動送風機的葉輪外徑大約在
Figure TWI612934BD00001
60mm~
Figure TWI612934BD00002
120mm的範圍，葉片出口高度大約在6~12mm的範圍，葉片的板厚大約在0.5~1.5mm的範圍，葉片數量大約在6~13片的範圍，最高旋轉數大約每分鐘35,000~50,000轉的範圍。且，家庭用吸塵器的額定消耗功率大約為超過1150W在1500W以下的範圍。
接著，使用圖4針對葉輪400的形狀進行說明。於此，以圖2中的葉輪210作為葉輪400進行說明。圖4(a)是從軸向前側觀看的葉輪400的前視圖。圖4(b)是從與旋轉軸垂直的面觀看的葉輪400的側視圖。此外，圖4是為了容易觀看葉片401形狀而以半透明圖示護罩壁410者。葉片401是在護罩壁410與輪轂壁411之間周向等間隔設置有8片，且具有從葉輪入口402愈朝向半徑方向外側愈朝旋轉方向後退的葉片形狀。又，圖4的葉片雖顯示在軸向略2次元形狀的葉片，可是也可朝徑向扭轉的形狀、或3次元形狀的葉片。又，對板材進行衝壓加工的葉片時，有輪轂壁與護罩壁的時候，容易構成鉚合。此外，在本實施的形態例雖說明具有護罩壁的葉輪，可是也可為不具有護罩壁的展開型的葉輪。
於此，由圖4所示的葉片的前緣(葉片的最內緣)403朝向旋轉方向側的旁邊的葉片(前進位置的葉片)404的負壓面405(朝葉片的旋轉方向後退之側的壁面)的最短的距離所構成的線作為入口喉部寬幅a10406、與由 前進的葉片404的後緣407(葉片的最外緣)朝向反旋轉方向側的旁邊的葉片(後退位置的葉片)401的壓力面408(朝葉片的旋轉方向前進之側的壁面)最短的距離所形成的線作為出口喉部寬幅a20409。將葉片401與護罩壁410的內壁連接的壓力面408的形狀、和前進位置葉片404與護罩壁410的內壁連接的負壓面405的形狀形成的葉片401與葉片404重疊的部分定義為重疊部412。此外，不將葉片401、404設置成護罩壁410的內壁時，形成將葉片的護罩內壁側的端部投影到從軸向看到的正面所構成的形狀。又，將重疊部412投影到從軸向看到的正面所構成的形狀之中，到入口喉部寬幅a10406與出口喉部寬幅a20409沿著重疊部412的形狀畫出略正切的圓413，並將通過各圓的中心的長度414定義為重疊長度L。
圖5表示以前述重疊長度L414與葉片出口半徑R2415的比作為重疊長度比L/R2時的重疊長度比與家庭用吸塵器的吸入工作率點的電流Id與最大電流Imax的電流比Imax/Id的關係(影響)、重疊長度比與葉輪效率的關係(影響)的圖。此外，最大電流是用JIS C 9108(2009)「吸塵器」所規定的吸入工作率的測量方法所測量到的電流的最大值。圖5(a)在橫軸表示重疊長度比，在縱軸表示電流比的結果，圖5(b)在橫軸表示重疊長度比，在縱軸表示使用氣流解析算出吸入工作率點的葉輪效率的結果。此外，既可將最大電流設定在未滿15A，亦可使吸入工作率點的電流成為13.2A以上的電流比為1.136以下。亦即， 電流比比1.136更大時，最大電流成為15A以上。
由圖5(a)可知滿足電流比1.136以下的重疊長度比501在0.96以上。另一方面，吸塵器的運轉控制為了掌握垃圾的集塵量進行電動機的電流的檢知。檢知電流的方法中，在圖5(a)所示的電流比為1的時候，沒有因垃圾的集塵量在電動機的電流值產生差異，而使控制變的困難。亦即，電流比為1.136以下，因具有比1大的範圍502，所以可檢知在什麼風量的運轉狀態，而可進行吸塵器的運轉控制。因此，圖5(a)所示的重疊長度比的範圍在0.96以上未滿1.15成為必要的。再者，使用圖5(b)說明重疊長度比的最佳範圍。可知圖5(a)所示的重疊長度比0.96以上未滿1.15的葉輪的效率，是比重疊長度比0.9的時候的葉輪的效率更高。重疊長度比在0.96以上未滿1.15的範圍，尤其可知重疊長度比約1.1時的葉輪的效率最高。
重疊長度表示葉片的流路長度。因此，重疊長度短的時候到葉片出口流路面積葉片會急擴大而使剝離造成的損失增加。相反的重疊長度變長時因為葉片間流路變長，所以摩擦損失變大效率下降。因此，本實施的形態例中，考慮到與葉輪出口半徑R2的比時，重疊長度比L/R2在0.96以上未滿1.15之間效率成為最高。尤其，重疊長度L在比葉輪出口半徑R2大的L/R2=1.1附近，前述的剝離造成的損失與摩擦損失的和成為最小則更為理想。
接著，圖6表示先前技術與本實施例的電動送風機效率、電流、吸入工作率的比較。圖6(a)表示在先前技術相對於增加消耗電力時的風量的電動送風機效率、電流、空氣力學的動力的特性的變化的圖；圖6(b)表示相對於在本實施例增加消耗電力時的風量的電動送風機效率、電流、空氣力學的動力的特性的變化。
先前技術可看出葉輪的重疊長度比比本發明品的最佳範圍小。因此，可想而知本發明品的圖5(a)所示的電流比在1.136以上。亦即，為了吸入工作率的提昇，使電動送風機的電流增加時，雖可期望吸入工作率的提昇，但可想而知在成為最大電流的風量點電流成為15A以上。又，先前技術由於葉輪的重疊長度比比本發明品的最佳範圍小，所以，因為不能將葉輪效率提高到能補足因電流的增加造成電動機效率的下降，所以會有電動送風機效率下降的顧慮，而吸入工作率的提昇量小。
另一方面，如實施例所示，以葉輪的重疊長度比作為最佳範圍，可將最大電流抑制在未滿15A，且也可提昇葉輪的效率，所以可提昇吸入工作率點的電動送風機的效率，且可增大吸入工作率的提昇量。藉此，既可將最大電流減低到未滿15A，亦可獲得搭載吸入工作率的提昇可能的電動送風機的家庭用吸塵器。
又，將吸入工作率點的風量定義為Qd，將最大電流的運轉條件的風量定義為Qmax，由於在本實施例獲得到吸入工作率點的風量Qd約1.9m3/min，最大風量Qmax 約3m3/min，吸入工作率點的電流Id為13.2A，最大電流Imax為未滿15A，所以電流梯度a=(Imax-Id)/(Qmax-Qd)成為約1.63。亦即，滿足在本實施例所示的電流比及重疊長度比的最佳範圍(0.96以上未滿1.15)的電流梯度a在1.63以下即可。
又，即使在不同的電環境也有同樣的效果。例如，利用消耗電力使用電壓110V的吸塵器的吸入工作率時，除了滿足電源線的電流上限值未滿15A之外會有所謂最大電流減低的課題。因此，不會讓最大電流增加，而讓吸入工作率點的電流增加來謀求吸入工作率的提昇，是如本發明所示將葉輪的重疊長度比設定在0.96以上未滿1.15為有效。若設在本發明的最佳範圍，則即使使用電壓110V的吸塵器，也可抑制最大電流，葉輪的效率也可提昇，所以可提昇吸入工作率點的電動送風機的葉輪的效率，且可增大吸入工作率的提昇量。
[實施例2]
由於與實施例1基本的構造相同，所以針對同一元件標示同一符號並省略其說明。
接著，使用圖7針對葉輪700的形狀進行說明。於此，以圖2中的葉輪210作為葉輪700進行說明。圖7(a)是從軸向前側觀看的葉輪700的前視圖。圖7(b)是從與旋轉軸垂直的面觀看的葉輪700的側視圖。此外，圖7是為了容易觀看葉片形狀而以半透明圖示護罩壁707 者。葉片701是在周向等間隔設置有8片，且具有從葉輪入口702愈朝向半徑方向外側愈後退到旋轉方向的葉片形狀。又，圖7的葉片雖顯示在軸向略2次元形狀的葉片，可是也可朝徑向扭轉的形狀、或3次元形狀的葉片。又，對板材進行衝壓加工的葉片時，有輪轂壁與護罩壁的時候，容易構成鉚合。此外，在本實施的形態例雖說明具有護罩壁的葉輪，可是也可為不具有護罩壁的展開型的葉輪。
又，將連結圖7所示的葉輪700的葉片701的前緣703(葉片的最內緣)與旋轉軸中心704；和連結葉片701的後緣705(葉片的最外緣)與旋轉軸中心704的各線形成的角度定義為捲繞角706。此外，圖7所示的捲繞角706雖用連接於護罩壁707的內壁的葉片形狀表示，可是為扭轉葉片或3次元形狀的葉片時，則作為連接護罩壁707的內壁之側、連接輪轂壁708之側的任一比較大之側的捲繞角706。
圖8表示前述捲繞角所為之家庭用吸塵器的吸入工作率點的電流Id與最大電流Imax的電流比Imax/Id、葉輪效率的影響。圖8(a)在橫軸表示捲繞角，在縱軸表示電流比的結果，圖8(b)在橫軸表示捲繞角，在縱軸表示使用氣流解析算出吸入工作率點的葉輪效率的結果。既可使最大電流未滿15A，吸入工作率點的電流成為13.2A以上的電流比為1.136以下。亦即，電流比比1.136更大時，最大電流成為15A以上。
由圖8(a)可知滿足電流比1.136以下的捲繞角801在115°以上。另一方面，吸塵器的運轉控制是為了掌握垃圾的集塵量進行檢知電動機的電流。檢知電流的方法中，在圖8(a)所示的電流比為1的時候，沒有因垃圾的集塵量在電動機的電流值產生差異，而使控制變的困難。亦即，電流比為1.136以下，因具有比1大的範圍802，所以可檢知在什麼風量的運轉狀態，而可進行吸塵器的運轉控制。因此，圖8(a)所示的捲繞角的範圍在115°以上未滿128°成為必要的。再者，使用圖8(b)說明關於捲繞角的最佳範圍。可知圖8(a)所示的捲繞角115°以上未滿128°的範圍的葉輪的效率比捲繞角110°時的葉輪的效率更高。可知在捲繞角115°以上未滿128°的範圍，尤其可知捲繞角約123°效率為最高。此外，將圖4所示的重疊長度比設為0.96以上，若在捲繞角的最佳範圍構成葉片形狀時，可維持高的葉輪的效率。
捲繞角706對重疊部的入口喉部寬幅a10有影響。若增加捲繞角706，重疊部的入口喉部寬幅a10變小，由入口喉部寬幅a10與葉片高度的乘積所定義的葉片入口面積變小，而縮小來自葉輪入口702的氣流發生縮流損失，再著因為速度大所以摩擦損失增加。相反的若縮小捲繞角706，則葉片入口面積變大，在葉片入口產生剝離使葉輪效率下降。
因此，在本實施的形態例，將捲繞角θ設在115°以上未滿128°之間，葉輪效率成為最高。尤其， 捲繞角θ在123°附近前途的摩擦損失與剝離造成的損失的和成為最小而更理想。
此外，固定重疊部的出口喉部寬幅a20時，若加大捲繞角706，則重疊部的入口喉部寬幅a10變小。因此，重疊部的流路擴大變大，剝離產生而發生損失。相反的若縮小捲繞角706，則重疊部的入口喉部寬幅a10變大。因此，重疊部的流路擴大變的太小，氣流的減速造成的壓力上昇的效果變小，葉輪效率下降。
因此，在本實施的形態例，將捲繞角θ設在115°以上未滿128°之間，葉輪效率成為最高。尤其，捲繞角θ在123°附近前途的剝離造成的損失最小，且可最大化減速造成的壓力上昇的效果而更理想。
又，將吸入工作率點的風量定義為Qd，將最大電流的運轉條件的風量定義為Qmax，由於在本實施例獲得到吸入工作率點的風量Qd約1.9m3/min，最大風量Qmax約3m3/min，吸入工作率點的電流Id為13.2A，最大電流Imax為未滿15A，所以電流梯度a=(Imax-Id)/(Qmax-Qd)成為約1.63。亦即，滿足在本實施例所示的電流比及捲繞角的最佳範圍(115°以上未滿128°)的電流梯度a設在1.63以下即可。
根據以上，如實施例所示，將葉輪的捲繞角設在115°以上未滿128°，既可將最大電流減低到未滿15A，亦可提昇葉輪的效率，所以提昇吸入工作率點的電動送風機的效率成為可能，且可增大吸入工作率的提昇 量。藉此，既可將最大電流減低到未滿15A，亦可獲得搭載吸入工作率的提昇可能的電動送風機的家庭用吸塵器。
又，即使在不同的電環境也有同樣的效果。例如，利用消耗電力使用電壓110V的吸塵器的吸入工作率提昇時，除了會有滿足電源線的電流上限值未滿15A的課題之外還會有所謂最大電流減低的課題。因此，不使最大電流增加，而使吸入工作率點的電流增加來謀求吸入工作率的提昇，是如本發明所示將葉輪的捲繞角設在115°以上未滿128°為有效。若設在本發明的最佳範圍，則即使在使用電壓110V的吸塵器，也可抑制最大電流，且葉輪的效率也可提昇，所以可提昇吸入工作率點的電動送風機的葉輪的效率，且可使吸入工作率的提昇量增大。
[實施例3]
由於與實施例1基本的構造相同，所以針對同一元件標示同一符號並省略其說明。
接著，使用圖9針對葉輪900的形狀進行說明。於此，以圖2中的葉輪210作為葉輪900進行說明。圖9是從軸向前側觀看的葉輪900的前視圖。此外，圖9是為了容易觀看葉片形狀而以半透明圖示護罩壁者。葉片901是在周向等間隔設置有8片，且具有從葉輪入口902愈朝向半徑方向外側愈朝旋轉方向後退的葉片形狀。又，圖9的葉片雖顯示朝軸向略2次元形狀的葉片，可是也可朝徑向扭轉的形狀、或3次元形狀的葉片。又，對板材進 行衝壓加工的葉片時，有輪轂壁與護罩壁的時候，可容易構成鉚合。此外，在本實施的形態例雖說明具有護罩壁的葉輪，可是也可為不具有護罩壁的展開型的葉輪。
於此，相對於連結圖9所示的葉片901的後緣903與旋轉軸中心904的直線905，拉出通過葉片外緣部的正交線906，並以和在葉片的外緣部的壓力面的切線907所成的角度908作為葉片出口角度β2。此外，在葉片的外緣部設置錐部、R部等的時候，只要將在除了該等的部位以外的最外徑的外緣部的葉片出口角度設為β2即可。
圖10表示葉片出口角度所為之家庭用吸塵器的吸入工作率點的電流Id與最大電流Imax的電流比Imax/Id、葉輪效率的影響。圖10(a)在橫軸表示葉片出口角度，在縱軸表示電流比的結果，圖10(b)橫軸表示葉片出口角度，在縱軸表示使用氣流解析算出在的吸入工作率點的葉輪效率的結果。此外，既可將最大電流設定在未滿15A，亦可使吸入工作率點的電流成為13.2A以上的電流比成為1.136以下。亦即，電流比比1.136更大時，最大電流成為15A以上。
由圖10(a)可知電流比滿足1.136以下的葉片出口角度β2 1001在27°以上。另一方面，吸塵器的運轉控制是為了掌握垃圾的集塵量進而對電動機的電流進行檢測。檢測電流的方法中，在圖10(a)所示的電流比為1的時候，在電動機的電流值並沒有因垃圾的集塵量產生差 異，而使控制變的困難。亦即，電流比為1.136以下，因具有比1大的範圍1002，所以可檢知在什麼風量的運轉狀態，而可進行吸塵器的運轉控制。因此，圖10(a)所示的葉片出口角度的範圍必須比16°大在27°以下。再者，使用圖10(b)說明關於葉片出口角度的最佳範圍。可知圖10(a)所示的葉片出口角度在16°以上27°以下的範圍可維持高的葉輪的效率。尤其，可知葉片出口角度約20°的效果最高。
葉片出口角度與葉輪出口速度相關。且，在葉片出口因由葉片的壓力面流入負壓面的氣流使剝離產生。增大葉片出口角度時，葉輪出口速度變大，在葉片出口因與從其他的葉片所流出的氣流衝突產生的混合損失增加。相反地，縮小葉片出口角度時，雖然葉輪出口速度變小，可是在葉片出口部產生的剝離增加，再度混合損失增加，而使效率下降。因此，在本實施的形態例，葉輪效率之葉片出口角度β2在比16°更大27°以下之間成為最高。尤其，葉片出口角度β2在20°附近前途的混合損失變的最小而更理想。
在先前技術的記述，記載有護罩壁側的葉片出口角度約35°，輪轂壁側的葉片出口角度約20°。葉輪的軸動力雖是葉片出口角度大的一方為支配，可是即使使用護罩壁側與輪轂壁側的葉片出口角度平均先前技術時約成為約27.5°，而為本實施例的最佳範圍外。又，葉片出口角度的平均值約27.5°，可想到的是葉輪效率相較於 葉片出口角度20‧小。此外，葉片形狀為3次元形狀時，將葉片出口角度作為護罩壁側、輪轂壁側的角度大的一方、或是將兩者的平均值設在本實施例的範圍即可。
又，將吸入工作率點的風量定義為Qd，將最大電流的運轉條件的風量定義為Qmax，由於在本實施例獲得到吸入工作率點的風量Qd約1.9m3/min，最大風量Qmax約3m3/min，吸入工作率點的電流Id為13.2A，最大電流Imax為未滿15A，所以電流梯度a=(Imax-Id)/(Qmax-Qd)成為約1.63。亦即，滿足在本實施例所示的電流比及葉片出口角度的最佳範圍(比16°大27°以下)的電流梯度a設在1.63以下即可。
根據以上，如實施例所示，將葉輪的葉片出口角度設在16°以上27°以下，既可將最大電流減低到未滿15A，亦可提昇葉輪的效率，所以提昇吸入工作率點的電動送風機的效率成為可能，且可增大吸入工作率的提昇量。藉此，既可將最大電流減低到未滿15A，亦可獲得搭載吸入工作率的提昇可能的電動送風機的家庭用吸塵器。
又，即使在不同的電環境也有同樣的效果。例如，利用消耗電力使用電壓110V的吸塵器的吸入工作率時，除了滿足電源線的電流上限值15A之外會有所謂最大電流減低的課題。因此，不使最大電流增加，而使吸入工作率點的電流增加來謀求吸入工作率的提昇，是如本發明所示將葉輪的葉片出口角度設在16°以上27°以下為 有效。若設在本發明的最佳範圍，則即使在使用電壓110V的吸塵器，也可抑制最大電流，且葉輪的效率也可提昇，所以可提昇吸入工作率點的電動送風機的效率，且可增大吸入工作率的提昇量。
[實施例4]
由於與實施例1基本的構造相同，所以針對同一元件標示同一符號並省略其說明。
接著，使用圖11針對葉輪1100的形狀進行說明。於此，以圖2中的葉輪210作為葉輪1100進行說明。圖11(a)是從軸向前側觀看的葉輪1100的前視圖。圖11(b)是從與旋轉軸垂直的面觀看的葉輪1100的側視圖。此外，圖11是為了容易觀看葉片形狀而以半透明圖示護罩壁1110者。葉片1101是在周向等間隔設置有8片，且具有從葉輪入口1102愈朝向半徑方向外側愈後退到旋轉方向的葉片形狀。又，圖11的葉片雖顯示在軸向略2次元形狀的葉片，可是也可朝徑向扭轉的形狀、或3次元形狀的葉片。又，對板材進行衝壓加工的葉片時，有輪轂壁與護罩壁的時候，容易構成鉚合。此外，在本實施的形態例雖說明具有護罩壁的葉輪，可是也可為不具有護罩壁的展開型的葉輪。
於此，圖11所示的葉片1101中，將由圖11所示的將葉片1101的前緣(葉片的最內緣)1103朝向旋轉方向側的旁邊的葉片(前進位置的葉片)1104的負壓面 1105(朝葉片的旋轉方向後退之側的壁面)的最短的距離所構成的線定義為入口喉部寬幅a101106、與將由前進的葉片1104的後緣1107(葉片的最外緣)朝向反旋轉方向側的旁邊的葉片(後退位置的葉片)1101的壓力面1108(朝葉片的旋轉方向前進之側的壁面)最短的距離所形成的線定義為出口喉部寬幅a201109。此外，葉片1101、1104沒有與護罩壁1110的內壁設置時，作為投影到從軸向看到的正面所構成的部位。
圖12是以出口喉部寬幅a20與入口喉部寬幅a10作為放大率a20/a10，顯示放大率所為的家庭用吸塵器的吸入工作率點的電流Id與最大電流Imax的電流比Imax/Id及對葉輪效率影響。圖12(a)橫軸表示放大率，縱軸表示電流比，圖12(b)橫軸表示放大率，縱軸表示使用氣流解析算出吸入工作率點的葉輪效率的結果。此外，既可將最大電流設在未滿15A，亦可使吸入工作率點的電流成為13.2A以上的電流比成為1.136以下。亦即，電流比比1.136更大時，最大電流成為15A以上。
由圖12(a)可知滿足電流比為1.136以下的放大率1201在1.45以上。另一方面，吸塵器的運轉控制是為了掌握垃圾的集塵量而對電動機的電流進行檢測。檢知電流的方法中，在圖12(a)所示的電流比為1的時候，在電動機的電流值沒有因垃圾的集塵量產生差異，而使控制變的困難。亦即，電流比為1.136以下，因具有比1大的範圍1202，所以可檢知在什麼風量的運轉狀態，而可進 行吸塵器的運轉控制。因此，圖12(a)所示的放大率的範圍在1.06以上1.45以下成為必要的。再者，使用圖12(b)說明關於放大率的最佳範圍。可知圖12(a)所示的放大率在1.06以上1.45以下的範圍可維持高的葉輪的效率。尤其，可知放大率在約1.2的效果最高。
放大率表示重疊部的流路面積的變化。因此，放大率大的時候，葉片間的流路面積急擴大而使剝離造成的損失增加。相反的，放大率小的時候，葉片間流路的摩擦損失變大而效率下降。因此，在本實施的形態例，放大率a20/a10在1.06以上1.45以下之間效率最高。尤其，放大率a20/a10在1.2附近前途的剝離造成損失與摩擦損失的和成為最小而更理想。
又，將吸入工作率點的風量定義為Qd，將最大電流的運轉條件的風量定義為Qmax，由於在本實施例獲得到吸入工作率點的風量Qd約1.9m3/min，最大風量Qmax約3m3/min，吸入工作率點的電流Id為13.2A，最大電流Imax為未滿15A，所以電流梯度a=(Imax-Id)/(Qmax-Qd)成為約1.63。亦即，滿足在本實施例所示的電流比及放大率的最佳範圍(1.06以上1.45以下)的電流梯度a設在1.63以下即可。
根據以上，如實施例所示，將葉輪的擴大率設在1.06以上1.45以下，既可將最大電流減低到未滿15A，亦可提昇葉輪的效率，所以提昇吸入工作率點的電動送風機的效率成為可能，且可增大吸入工作率的提昇 量。藉此，既可將最大電流減低到未滿15A，亦可獲得搭載吸入工作率的提昇可能的電動送風機的家庭用吸塵器。
又，即使在不同的電環境也有同樣的效果。例如，利用消耗電力使用電壓110V的吸塵器的吸入工作率時，除了滿足電源線的電流上限值15A之外會有所謂最大電流減低的課題。因此，不使最大電流增加，而使吸入工作率點的電流增加來謀求吸入工作率的提昇，是如本發明所示將葉輪的放大率設在1.06以上1.45以下為有效。若設在本發明的最佳範圍，則即使在使用電壓110V的吸塵器，可抑制最大電流，葉輪的效率也可提昇，所以可提昇吸入工作率點的電動送風機的效率，且可增大吸入工作率的提昇量。

Claims (7)

  1. 一種家庭用吸塵器，係具有電動送風機之家庭用吸塵器，且該電動送風機係具備有：圓環狀的護罩；對置於前述護罩被配置的輪轂；朝圓周方向被複數配置在前述護罩與前述輪轂之間的葉片；以及旋轉前述護罩與前述輪轂和前述葉片的電動機，其特徵為，具有：家庭用吸塵器的額定消耗功率超過1150W在1500W以下，且吸入工作率點的電流在13.2A以上，且最大電流未滿15A，且由吸入工作率點的風量Qd、最大電流的運轉條件的風量Qmax、吸入工作率點的電流Id、最大電流Imax所成的電流梯度a=(Imax-Id)/(Qmax-Qd)為1.63以下的特性。
  2. 一種家庭用吸塵器，係具有電動送風機之家庭用吸塵器，且該電動送風機係具備有：圓環狀的護罩；對置於前述護罩被配置的輪轂；朝圓周方向被複數配置在前述護罩與前述輪轂之間的葉片；以及旋轉前述護罩與前述輪轂和前述葉片的電動機，其特徵為，具有：家庭用吸塵器的額定消耗功率超過1150W在1500W以下，且吸入工作率點的電流Id與最大電流Imax的比Imax/Id為1.136以下，且由吸入工作率點的風量Qd、最大電流的運轉條件的風量Qmax、吸入工作率點的電流Id、最大電流Imax所成的電流梯度a=(Imax-Id)/(Qmax-Qd)為1.63以下的特性。
  3. 一種家庭用吸塵器，係具有電動送風機之家庭用 吸塵器，且該電動送風機係具備有：圓環狀的護罩；對置於前述護罩被配置的輪轂；朝圓周方向被複數配置在前述護罩與前述輪轂之間的葉片；以及旋轉前述護罩與前述輪轂和前述葉片的電動機，其特徵為，具有：家庭用吸塵器的額定消耗功率超過1150W在1500W以下，且吸入工作率點的電流在13.2A以上，且最大電流未滿15A的特性，前述葉片，是具有由比鄰的葉片間所構成的重疊部的重疊長度L、與葉輪出口半徑R2的重疊長度比L/R2為0.96以上未滿1.15的形狀。
  4. 一種家庭用吸塵器，係具有電動送風機之家庭用吸塵器，且該電動送風機係具備有：圓環狀的護罩；對置於前述護罩被配置的輪轂；朝圓周方向被複數配置在前述護罩與前述輪轂之間的葉片；以及旋轉前述護罩與前述輪轂和前述葉片的電動機，其特徵為，具有：家庭用吸塵器的額定消耗功率超過1150W在1500W以下，且吸入工作率點的電流Id與最大電流Imax的比Imax/Id為1.136以下的特性，且前述葉片，是具有由比鄰的葉片間所構成的重疊部的重疊長度L、與葉輪出口半徑R2的重疊長度比L/R2為0.96以上未滿1.15的形狀。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項的家庭用吸塵器，其中，前述葉片，是具有連結葉輪的前緣與旋轉軸中心的線；和連結後緣與旋轉中心軸的線形成的角度為115°以上未滿128°的形狀。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項的家庭用吸塵器，其中，前述葉片，是具有相對於連結葉輪的葉片後緣與旋轉軸中心的直線拉出通過後緣的正交線，而使後緣的壓力面的切線與前述正交線所成的葉片出口角度成為16°以上27°以下的葉片形狀。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項的家庭用吸塵器，其中，前述葉片，是具有從葉輪的葉片的前緣朝向旋轉方向前進側的旁邊的葉片的負壓面由最短的距離所構成的線為入口喉部寬幅a10、與從前進的葉片的後緣朝向存在於反旋轉方向的葉片的壓力面由最短的距離形成的線為出口喉部寬幅a20的放大率a20/a10在1.06以上1.45以下的葉片形狀。
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