JP2002138996A - 電動送風機及びそれを備えた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】遠心羽根車からの空気流れをディフューザで効
率よく動圧を静圧として回復させ、ディフューザからリ
ターンにかけての曲り部の損失低減を図り、送風効率を
向上させる電動送風機を提供する。 【解決手段】遠心羽根車１２と、遠心羽根車１２の外周
部に設けられ複数のディフューザベーン１１ａとを有す
るディフューザ１１を備える電動送風機で、ディフュー
ザ１１のディフューザベーン１１ａ間に形成される空気
流路出口近傍に、ディフューザベーン１１ａの高さ方向
寸法よりも小さな高さ方向寸法を有する中間羽根１１ｂ
を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遠心羽根車およ
び、遠心ディフューザを有する電動送風機に関し、特
に、電気掃除機を高効率、高出力化するのに好適な電気
掃除機用電動送風機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電動送風機のディフューザ形状には、特
開平１０−７１１０８号公報に開示されているものがあ
る。

【０００３】特開平１０−７１１０８号公報に開示され
ている構造は、隣接するディフューザベーン間に小ベー
ンを備え、この小ベーンは、上流側の端部を隣接するデ
ィフューザベーンが形成する翼間流路両側のディフュー
ザベーンの重なり部の半分より下流側に配置されてい
る。

【０００４】上記のような従来技術によると、ディフュ
ーザベーン間に生じる偏流の影響を軽減できるので、空
気流れの速度を均一化することができ、損失を小さくで
きる。また、ディフューザベーンの重なり部での共鳴周
波数を小ベーンによって高い周波数に移行できるので、
羽根音が増幅される周波数を耳に付きにくい周波数に移
行できる。しかし、電動送風機で損失の大きい、ディフ
ューザ側からリターン側への曲り損失の低減について
は、特に記述されていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】近年の電動送風機で
は、ディフューザベーンを有するディフューザを備えた
り、高速回転化することで、小型高効率化を図ってい
る。しかし、小型化を図ると、ディフューザ側からリタ
ーン側にかけての曲り部が狭くなり、この曲り部での空
気流れの損失が増加するという問題がある。

【０００６】また、ディフューザベーンを有するディフ
ューザでは、電動送風機の最高効率は向上するが、最高
効率点を得る風量より低い風量では、ディフューザ部で
の剥離や境界層の発達により、送風効率の低下が問題と
なっている。

【０００７】さらに、掃除機では、低風量側での効率向
上は、集塵袋に塵埃がたまった場合でも吸引力を保つこ
とにつながる。

【０００８】本発明の目的は、遠心羽根車からの空気流
れをディフューザで効率よく動圧を静圧として回復さ
せ、ディフューザ側からリターン側にかけての曲り部の
損失低減を図り、送風効率を向上させる電動送風機及び
それを備えた電気掃除機を提供することにある。

【０００９】また、低い風量から高い風量の広い流量範
囲で、送風効率を向上させる電動送風機及びそれを備え
た電気掃除機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明における電動送風機の特徴とするところは、
遠心羽根車の外周部に設けられた各ディフューザベーン
間に形成される空気流路出口近傍に、ディフューザベー
ンの高さ方向寸法よりも小さな高さ方向寸法を有する中
間羽根を設けることにある。

【００１１】具体的には本発明は次に掲げる送風機及び
掃除機を提供する。

【００１２】本発明は、遠心羽根車と、該遠心羽根車の
外周部に設けられ複数のディフューザベーンを有するデ
ィフューザとを具備する電動送風機において、前記各デ
ィフューザベーン間に形成される空気流路出口近傍に、
前記ディフューザベーンの高さ方向寸法よりも小さな高
さ方向寸法を有する中間羽根を設けることを特徴とする
電動送風機を提供する。

【００１３】また、本発明は、遠心羽根車と、該遠心羽
根車の外周部に設けられ、表側に複数のディフューザベ
ーンを有し裏側にリターンガイドベーンを有する仕切板
を備えたディフューザとを具備する電動送風機におい
て、前記ディフューザベーン側で、かつ前記各ディフュ
ーザベーン間に形成される空気流路出口近傍に、前記デ
ィフューザベーンの高さ方向寸法よりも小さな高さ方向
寸法を有する中間羽根を設けることを特徴とする電動送
風機を提供する。

【００１４】好ましくは、前記中間羽根とその両側のデ
ィフューザベーンとで構成される重なり部の翼間流路幅
が上流側から下流側に向かって広くなり、かつ前記翼間
流路のうち負圧面側翼間流路幅の拡大が、圧力面側翼間
流路幅の拡大に比べて、大きい。

【００１５】また、本発明は、被掃除面の塵埃を吸い込
む吸込口に接合される集塵室と、該集塵室の後方に配置
され前記吸込口から前記塵埃を吸い込む空気流れを形成
する電動送風機とを有する電気掃除機において、前記電
動送風機は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
記載の電動送風機であることを特徴とする電気掃除機を
提供する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態例に
係る電動送風機及びそれを備えた電気掃除機を、図を用
いて説明する。

【００１７】図１０は、本発明の一実施の形態例に係る
電動送風機を備えた電気掃除機の外観斜視図である。

【００１８】本電気掃除機は、電動送風機および集塵フ
ィルタを内蔵する電気掃除機本体２０１に回転自在に接
続されたホース２０３の先端に設けられたホース手元部
２０４に、延長管２０５を介して吸口２０６が取り付け
られている。また、ホース手元部２０４には、電気掃除
機本体２０１内の電動送風機を制御するためのスイッチ
操作部２０７が備えられている。

【００１９】図１１は、図１０の電気掃除機本体２０１
の縦断面図である。電気掃除機本体２０１は、下ケース
３０１、上ケース３０２及び集塵蓋３０３により外郭が
構成される。集塵蓋３０３には吸込口３０４が形成さ
れ、その内側には、吸込口３０４に接合される集塵袋３
０５を収容する集塵室３０６が形成されている。集塵室
３０６の後方には、電動送風機室３０７が後続し、電動
送風機３０８が収納されている。

【００２０】図９は、図１１の電気掃除機本体２０１に
収納されている電動送風機３０８の縦断面図である。

【００２１】電動送風機３０８は、送風機１と電動機２
とに大別される。送風機１は、遠心羽根車１２と、遠心
羽根車１２の外周部に設けられたディフューザ１１と、
遠心羽根車１２およびディフューザ１１を内包するファ
ンケーシング１３とで構成されている。

【００２２】静止流路部１０は、複数のディフューザベ
ーン１１ａを有したディフューザ１１を表側に備え、裏
側にリターンガイドベーン１４を有する仕切板１０ａに
より構成されている。

【００２３】電動機２は、ハウジング３およびエンドブ
ラケット９から成るケースと、該ケース内に収納される
回転軸４を有するロータ５と、該ロータ５と対向しステ
ータコイル６が巻装されたステータ７とで構成されてい
る。

【００２４】次に、図９を用いて電動送風機３０８内に
おける空気の流れを説明する。

【００２５】電動機２を駆動して遠心羽根車１２を回転
させると、吸込口１３ｂから遠心羽根車１２内へ空気流
１０１が流入する。このとき、気流ガイド１３ａは、遠
心羽根車１２に流入する空気流を整流する。

【００２６】遠心羽根車１２から吐出された空気流１０
２は、ディフューザ１１のディフューザベーン１１ａ間
を通過し、該通過した空気流１０３は、静止流路部１０
の外周とファンケーシング１３の内周との環状の隙間部
（以下、曲り部と呼ぶ）において１８０度方向転換し、
さらに、リターンガイドベーン１４の翼間を通過した後
に、電動機２内へ導入される。

【００２７】このとき、電動機２内へ導入された空気流
１０４は、ハウジング３内に形成された空気流路を通
り、ロータ５、ステータコイル６、ブラシ１５等を冷却
して排気口３ｃから外部へ排出される。

【００２８】上記のような電動送風機３０８において、
送風効率の向上を図るには、遠心羽根車１２から吐出さ
れた空気流１０２をディフューザ１１で、できる限り損
失を防ぎながら減速を行い、動圧を静圧に変換すること
（以下、圧力回復と呼ぶ）、また、ディフューザ１１か
らリターンガイドベーン１４にかけての曲り部での空気
流１０３の損失を低減することが重要である。

【００２９】電動送風機３０８では、ディフューザ１１
のディフューザベーン１１ａ間を通過した空気流１０３
は、曲り部において１８０度方向転換し、さらに、リタ
ーンガイドベーン１４の翼間を通過する。このため、空
気流１０３は、ディフューザ１１の出口側のディフュー
ザ高さ方向において、ディフューザ１１の仕切板１０ａ
上面部側では曲りの曲率半径が小さいため、空気流れの
逆流や剥離が生じて圧力回復しにくく、空気流１０３の
損失が大きい。また、最高効率点を得る流量より低流量
では、剥離により送風効率が低下し、不安定現象にもつ
ながる。

【００３０】次に、本発明の一実施の形態例に係る電動
送風機の詳細を、図１〜図８を用いて説明する。

【００３１】図１は、本発明の一実施の形態例に係る電
動送風機のディフューザの平面図であり、図９の電動送
風機に備えられたディフューザの平面図である。図２
は、図１のディフューザのＡ−Ｂ断面図であり、図３
は、図１のディフューザのＣ部拡大図である。また、図
４は曲り管内の流れの図であり、図５は図４のＤ−Ｅ断
面図である。

【００３２】まず、一般の曲り管内の流れについて、図
４、図５を用いて説明する。

【００３３】図４に示すように、曲り管４０１内の流れ
は、曲りの内径側の壁４０２側から外径側の壁４０３側
に偏る。さらに、流れは内径側の壁４０２近傍で逆流領
域が発生し、この逆流領域が発達すると、流れは内径側
の壁４０２近傍で剥離を起す。また、Ｄ−Ｅ断面では、
曲りの内径側よりも大きな遠心力が曲りの外径側に働く
ため、図５に示すような二次流れが発生する。

【００３４】このように、一般に、曲り管内では、曲り
の内径側から、外形側に流れが偏り、二次流れが発生す
る。さらに、曲りの曲率が小さいと、流れは内径側の壁
から剥離を起す。

【００３５】本ディフューザ１１は、図１、図２に示す
ように、仕切板１０ａの上側（表側）に複数のディフュ
ーザベーン１１ａを形成し、各ディフューザベーン１１
ａ間に形成される空気流路出口近傍に、ディフューザベ
ーン１１ａの高さ方向寸法よりも小さな高さ方向寸法を
有する中間羽根１１ｂを設けた構成となっている。

【００３６】また、図２、図３に示すように、隣同士の
ディフューザベーン１１ａの重なり部出口の翼間距離
は、仕切板１０ａの上面ではＷ２とＷ３の和となり、デ
ィフューザベーン１１ａ間の重なり部出口のディフュー
ザベーン１１ａ先端部の翼間距離Ｗ１に比べ、中間羽根
１１ｂが設けられている分だけ、小さくなっている。

【００３７】このため、ディフューザ１１の仕切板１０
ａの上面部は、ディフューザベーン１１ａの高さ方向の
先端部に比べて、空気の流速が速い。このため、圧力
は、ディフューザ１１の流路出口部のディフューザベー
ン１１ａ高さ方向に、ディフューザベーン１１ａ先端部
が高く、仕切板１０ａの上面部、すなわちディフューザ
ベーン１１ａの根元部が低くなり、圧力差が生じる。

【００３８】ここで、中間羽根１１ｂの有無によるディ
フューザ１１からリターンガイドベーン１４への曲り部
における空気の流れの比較を、図６、図７を用いて説明
する。図６は中間羽根１１ｂを設けたときの空気の流れ
を示し、図７は中間羽根１１ｂを設けないときの空気の
流れを示す。

【００３９】図６に示すように、ディフューザ１１の出
口流路部付近において、前述のようにディフューザベー
ン１１ａの高さ方向の先端部が高く、ディフューザベー
ン１１ａの根元部が低くなる圧力差が生じるので、曲り
の外径側の空気流１０６と、曲りの内径側の空気流１０
５は、曲りの外径側から内径側へ向かう力が働く。

【００４０】このため、曲りの外径側の空気流１０６と
曲りの内径側の空気流１０５は、ディフューザ１１側か
らリターンガイドベーン１４側へスムースに転向でき
る。

【００４１】また、曲りの外径側から内径側へ向かう力
が働くため、曲り部の遠心力の差による二次流れが抑制
され、損失を低減できる。

【００４２】さらに、曲りの内径側の空気流１０５は、
曲りの内径側である仕切板１０ａ側に付着して流れるた
めに、図７に示す中間羽根１１ｂがない場合に発生する
剥離領域１０７の抑制にもつながり、剥離による損失を
低減でき、電動送風機効率を向上できる。

【００４３】また、ディフューザ１１の圧力面１１ｄ側
に発達した境界層を中間羽根１１ｂの入口側で空気の流
れを縮流させることにより、発達した境界層を薄くし、
剥離を抑制し、損失を低減できる。

【００４４】また、掃除機では、吸引した塵埃と空気と
を集塵袋３０５で分離しているが、塵埃が細かな場合、
集塵袋３０５を通過し、電動送風機３０８内に流入する
こともある。上述したディフューザ１１での剥離の抑制
は、この細かな塵埃がディフューザ１１内に付着、堆積
することを防ぎ、流路の閉塞を防止する効果が得られ
る。

【００４５】さらに、中間羽根１１ｂの存在する領域に
おいて、図２、図３に示すように、ディフューザベーン
１１ａの負圧面１１ｃと中間羽根圧力面１１ｆとに囲ま
れた翼間流路幅の拡大を、ディフューザベーン１１ａの
圧力面１１ｄと中間羽根負圧面１１ｅとに囲まれた翼間
流路幅の拡大に比べ、大きくした場合について、次に述
べる。

【００４６】掃除機用の電動送風機では、低流量側で
は、ディフューザ１１内の空気の流れは、隣同士のディ
フューザベーン１１ａの重なり部の仕切板１０ａの上面
では、ディフューザベーン１１ａの負圧面１１ｃ側に流
れが偏り、流速も速い。逆に、ディフューザベーン１１
ａの圧力面１１ｄ側では、大規模な剥離や逆流が生じや
すく、ディフューザ１１での圧力回復が低下するばかり
でなく、電動送風機内の空気流れに、不安定性が発生す
る。

【００４７】ディフューザベーン１１ａの圧力面１１ｄ
側に発達した境界層を、中間羽根１１ｂの上流側で空気
の流れを縮流させることにより、境界層の発達を防ぐと
共に薄くし、かつ、ディフューザベーン１１ａの圧力面
１１ｄと中間羽根負圧面１１ｅとで囲まれた流路の減速
を抑制することによって、剥離や逆流を抑制する。

【００４８】さらに、隣同士のディフューザベーン１１
ａの重なり部の内、仕切板１０ａの上面の空気流れが偏
り、流速も速い領域であるディフューザベーン１１ａの
負圧面１１ｃ側では、ディフューザベーン１１ａの負圧
面１１ｃと中間羽根圧力面１１ｆに囲まれた流路幅の拡
大により、効果的に減速でき、圧力回復できる。

【００４９】従って、低風量側で、不安定性の要因であ
るディフューザ１１での大規模な剥離や逆流を抑制し、
かつディフューザ１１で圧力回復を行うので、送風効率
の低下を防ぐことができる。また、掃除機の集塵袋３０
５に塵埃がたまった状態である低流量の場合でも、所定
の電動送風機の出力が得られ、電気掃除機の吸引力を保
つことができる。

【００５０】また、ディフューザベーン１１ａの重なり
部の内、仕切板１０ａの上面の流れが偏り、流速も速い
領域であるディフューザベーン１１ａの負圧面１１ｃ側
を減速し、かつ、ディフューザベーン１１ａの圧力面１
１ｄと中間羽根負圧面１１ｅとで囲まれた流路の減速を
抑制することで、偏りを持った流れを矯正し、均一化す
ることで、流速の不均一に起因する混合損失を防ぐこと
ができる。

【００５１】なお、図１に示すように、ディフューザ１
１の流路出口近傍で、仕切板１０ａを略三角形状に切り
欠き、曲り部の流路面積を大きく取っているので、空気
流１０３は、ディフューザ１１からリターンガイドベー
ン１４側への転向時に、流速を増加させず、損失を低減
してスムースに転向できる。

【００５２】図８は、本発明の他の実施の形態例に係る
ディフューザの平面図である。

【００５３】図１のディフューザと異なる点は、中間羽
根１１ｂの下流側端部を、ディフューザ１１の流路出口
近傍で、仕切板１０ａを略三角形状に切り欠いた部位ま
で延長していない点である。

【００５４】図８の実施の形態例において、仕切板１０
ａの端部をＲ状に面取りして角をなくすことにより、曲
り部において、空気流１０３は、ディフューザベーン１
１ａ側からリターンガイドべーん１４側への転向時に剥
離を防ぎ、スムースに転向できる。この結果、電動送風
機の効率が向上する。

【００５５】また、図３に示すように、中間羽根１１ｂ
の上流側先端部には、丸みを設けているので、中間羽根
１１ｂの上流側先端部に流れがあたったときの剥離を抑
えることができる。したがって、剥離による損失の増大
を抑制できる。

【００５６】なお、図では示していないが、中間羽根１
１ｂの翼高さ方向先端部に丸みを設けたり、中間羽根１
１ｂの翼高さ方向に、中間羽根１１ｂの翼厚さが小さく
なるように抜き勾配を設けることにより、中間羽根１１
ｂの成型が容易になる。このように成型された中間羽根
１１ｂでも、本実施の形態例と同等の効果を得ることが
できる。

【００５７】また、本発明の実施の形態例では、図２に
示すように、中間羽根１１ｂは、ディフューザベーン１
１ａと同じように、仕切板１０ａに一体成形された構造
となっているが、中間羽根１１ｂを別部材で構成し、仕
切板１０ａの上面に固定配置しても良い。

【００５８】また、仕切板１０ａの上面にディフューザ
ベーン１１ａおよび中間羽根１１ｂを、そして、仕切板
１０ａの裏面にリターンガイドベーン１４を、仕切板１
０ａと一体成形しても良く、この場合、ディフューザ１
１の製造が容易になる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、ディフューザの出口流
路部のディフューザベーン高さ方向に、ディフューザベ
ーン先端部が高く、ディフューザベーン根元部が低くな
る圧力差ができるので、曲り部において、曲り部の外径
側から、内径側へ向かう力が働き、空気の流れは、リタ
ーン側への転向がスムースになる。この際、曲り部の外
径側から、内径側へ向かう力が働くため、曲り部での二
次流れが抑制され、流速の不均一に起因する混合損失を
低減できる。

【００６０】さらに、二次流れが抑制されるため、曲り
部の内径側の剥離を抑制できるため、電動送風機効率を
向上できる。

【００６１】また、低風量側で、不安定性の要因である
ディフューザでの大規模な剥離や逆流を抑制し、かつデ
ィフューザで圧力回復を行うので、低い風量から高い風
量の広い流量範囲で、送風効率の低下を防ぐことがで
き、掃除機の集塵袋に塵埃がたまった状態である低流量
の場合でも、所定の電動送風機の出力が得られ、電気掃
除機の吸引力を保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態例に係る電動送風機のデ
ィフューザの平面図である。

【図２】図１のディフューザのＡ−Ｂ断面図である。

【図３】図１のディフューザのＣ部拡大図である。

【図４】曲り管内の流れの図である。

【図５】図４のＤ−Ｅ断面図である。

【図６】中間羽根を設けたときの空気の流れを示す図で
ある。

【図７】中間羽根を設けないときの空気の流れを示す図
である。

【図８】本発明の他の実施の形態例に係るディフューザ
の平面図である。

【図９】図１１の電気掃除機本体に収納されている電動
送風機の縦断面図である。

【図１０】本発明の一実施の形態例に係る電動送風機を
備えた電気掃除機の外観斜視図である。

【図１１】図１０の電気掃除機本体の縦断面図である。

【符号の説明】

１…送風機、２…電動機、３…ハウジング、３ｃ…排気
口、４…回転軸、５…ロータ、６…ステータコイル、７
…ステータ、９…エンドブラケット、１０…静止流路
部、１０ａ…仕切板、１１…ディフューザ、１１ａ…デ
ィフューザベーン、１１ｂ…中間羽根、１１ｃ…負圧
面、１１ｄ…圧力面、１１ｅ…中間羽根負圧面、１１ｆ
…中間羽根圧力面、１２…遠心羽根車、１３…ファンケ
ーシング、１３ａ…気流ガイド、１３ｂ…吸込口、１４
…リターンガイドベーン、１５…ブラシ、３２…電源端
子、１０１,１０２,１０３,１０４…空気流、２０１…
電気掃除機本体、２０３…ホース、２０５…延長管、２
０６…吸口、３０１…下ケース、３０２…上ケース、３
０６…集塵室、３０７…電動送風機室、３０８…電動送
風機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 常楽 文夫 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立多賀エレクトロニクス内 (72)発明者 原田 秀行 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立多賀エレクトロニクス内 (72)発明者 杉村 和之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 3B006 FA02 3H034 AA02 AA13 BB02 BB06 BB20 CC03 DD07 DD22 EE05 EE18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】遠心羽根車と、該遠心羽根車の外周部に設
   けられ複数のディフューザベーンを有するディフューザ
   とを具備する電動送風機において、 前記各ディフューザベーン間に形成される空気流路出口
   近傍に、前記ディフューザベーンの高さ方向寸法よりも
   小さな高さ方向寸法を有する中間羽根を設けることを特
   徴とする電動送風機。
2. 【請求項２】遠心羽根車と、該遠心羽根車の外周部に設
   けられ、表側に複数のディフューザベーンを有し裏側に
   リターンガイドベーンを有する仕切板を備えたディフュ
   ーザとを具備する電動送風機において、 前記ディフューザベーン側で、かつ前記各ディフューザ
   ベーン間に形成される空気流路出口近傍に、前記ディフ
   ューザベーンの高さ方向寸法よりも小さな高さ方向寸法
   を有する中間羽根を設けることを特徴とする電動送風
   機。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記中
   間羽根とその両側のディフューザベーンとで構成される
   重なり部の翼間流路幅が上流側から下流側に向かって広
   くなり、かつ前記翼間流路のうち負圧面側翼間流路幅の
   拡大が、圧力面側翼間流路幅の拡大に比べて、大きいこ
   とを特徴とする電動送風機。
4. 【請求項４】被掃除面の塵埃を吸い込む吸込口に接合さ
   れる集塵室と、該集塵室の後方に配置され前記吸込口か
   ら前記塵埃を吸い込む空気流れを形成する電動送風機と
   を有する電気掃除機において、 前記電動送風機は、請求項１ないし請求項３のいずれか
   １項に記載の電動送風機であることを特徴とする電気掃
   除機。