JP6509372B2 - 送風機、および、その送風機を備えた掃除機 - Google Patents
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Description
インペラ本体が回転すると、ファンケースの吸気口側に設けられたインペラ本体の各インデューサが流体をファンケース内に流入させる。ファンケース内に流入した流体は、各インデューサの翼間から外周方向に移動し各ブレードの翼間に流入する。2枚のシュラウドの間で各ブレード間に押し出された流体は、インペラ本体の回転により全圧が高められ、インペラ本体の周囲に形成されたディフューザ空間に流入する。ディフューザ空間で整流された流体は、モータケース2内へ送り込まれる。モータケース内を通過した流体は、排気口からモータケースの外部へ流出する(例えば、特許文献1参照)。
従来の送風機では、この逆流する流体の流量が増加すると、送風機の送風効率が著しく低下したり、運転騒音が発生したりする問題があった。
なお、以下で説明する構成、動作等は、一例にすぎず、本発明に係る送風機は、そのような構成、動作等に限定されない。また、各図において、同一又は類似するものには、同一の符号を付すか、又は、符号を付すことを省略している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。
なお、図2、4、7、8、10−13において紙面の上方向を本発明の送風機の上側とし、紙面の下方向を本発明の送風機の下側として定義し説明する。
<送風機1の構成>
実施の形態1に係る送風機1を図1、2を用いて説明する。
図1は、実施の形態1に係る送風機の外観斜視図である。
図2は、実施の形態1に係る送風機の外観側面図である。
モータケース2は、円筒形状で構成されている。モータケース2の下方には排気口2aが開口している。また、排気口2aの下方には円板形状の底板2bが取り付けられている。
ファンケース3は、モータケース2の上部にモータケース2に対して気密に取り付けられている。ファンケース3は、円筒形状で構成され、上面中央には空気が流入する吸気口3aが円形状に開口している。
図3は、実施の形態1に係るインペラ本体の斜視図である。
図4は、実施の形態1に係るインペラ本体の側面図である。
図5は、実施の形態1に係るインペラ本体の上部シュラウドを外した状態の斜視図である。
図6は、実施の形態1に係るインペラ本体の上面図である。
図7は、実施の形態1に係るファンケースの断面図である。
図8は、実施の形態1に係る上部シュラウド部分の拡大断面図である。
図9は、実施の形態1に係る送風機の送風効率を示すグラフである。
インペラ本体4は、図3〜5に示すように、リング形状の上部シュラウド10(本発明のシュラウドに相当する)と、この上部シュラウド10と同軸上に配置された同じく円板形状の下部シュラウド11と、を有している。上部シュラウド10と下部シュラウド11とは、例えば樹脂製や板金製であり、一定の間隔を置いて配置されている。上部シュラウド10と下部シュラウド11との間には、複数のブレード12が設けられている。
ブレード12は、上部シュラウド10と下部シュラウド11の回転軸RCに配置されたハブ13を中心として、放射状に延びて形成されている。
ブレード12は、下部シュラウド11と一体に成型された、例えば樹脂製や板金製である。また、ブレード12は、例えば回転方向Aに対して下部シュラウド11の外周に向かうほど後進側に傾斜する後傾翼形状となっている。
上部シュラウド10は、図3、4に示すように、中央の円形の開口部10eにインデューサ14が挿通された状態で、ブレード12上に配置されている。上部シュラウド10と、各ブレード12とは一体成型としても、別体で成型してもよい。上部シュラウド10と、各ブレード12と、が別体で成型された場合には、各ブレード12上に上部シュラウド10が取り付けられる。また、上部シュラウド10の上端部10aは、図7、8に示すようにブレード12とインデューサ14との接続部15に並ぶ位置に配置されている。
インデューサ14は、ファンケース3の吸気口3aから吸い込む流体を整流するための羽根である。
ファンケース3は、図7に示すように吸気口3aが形成されたインレットケーシング20と、このインレットケーシング20と、モータケース2との間に配置されるバックケーシング30とにより構成されている。インペラ本体4は、インレットケーシング20とバックケーシング30との間に配置されている。インペラ本体4には、モータの回転軸RCが嵌合し固定される円柱形状の回転軸孔4aが開口している。モータの回転軸RCは、バックケーシング30に設けられた軸受け31に回動自在に支持されている。
また、第1面部21aは、円板部20aの外郭面20dよりもインレットケーシング20の外方(回転軸RC方向で上方)に形成されている。また、第1面部21aは、吸気口3aと円板部20aの外郭面20dとの間に形成されている。
このように第1面部21aが構成されることで、円板部20aの外郭面20dからインレットケーシング20の一段外方に形成された段差部20cが必要となる。
このような各構成面で規定されるリング状凹部21と、上部シュラウド10との隙間の寸法は、インペラ本体4が回転する際の最小クリアランスに設定されている。
実施の形態1に係る送風機1は、モータケース2内のモータが駆動すると、その回転力が回転軸RCを回転させ、回転軸RCの上部に取り付けられたインペラ本体4を回転させる。
インペラ本体4が回転すると、インペラ本体4のインデューサ14が流体を吸気口3aからファンケース3内に流入させる。ファンケース3内に流入した流体は、インデューサ14の翼間から外周方向に移動しブレード12の翼間に流入する。上部シュラウド10と下部シュラウド11との間で後傾翼形状のブレード12間に押し出された流体は、インペラ本体4の回転により全圧が高められ、ディフューザ空間23に流入する。ディフューザ空間23には静翼22が形成されており、流体の乱流を整流して流体をモータケース2内へ送り込む。モータケース2内を通過した流体は、モータケース2下部の排気口2aからモータケース2の外部へ流出する。
実施の形態1に係る送風機1は、インペラ本体4と、インレットケーシング20との間の隙間が特徴的な形状となっている。すなわち、インレットケーシング20のリング状凹部21内にインペラ本体4の上部シュラウド10が収納された構成となっている。リング状凹部21は、上部シュラウド10の上端部10aに対向して形成された第1面部21aと、上部シュラウド10の外周部10bに対向して形成された第2面部21bと、上部シュラウド10の外周面部10cに対向して形成された湾曲部21cと、により構成されている。
また、上部シュラウド10とインレットケーシング20との隙間を通って高圧側から逆流した流体RAを吸気口3aから離間した中圧領域(インデューサ14の下流側)に合流させている。すると、吸気口3aにおいて上方から流入する流体の流路を、この逆流した流体が側方より狭めることがないので、送風機1の吸入効率を低下させることがない。
実施の形態1に係る送風機1では、インレットケーシング20のリング状凹部21内にインペラ本体4の上部シュラウド10が収納された構成となっていた。実施の形態2では、このリング状凹部21の形状を変更した点が実施の形態1との相違点となっている。よって、この相違点を主に説明する。なお、送風機1のその他の構成は実施の形態1と同様なため説明を省略する。
図11は、実施の形態2に係る上部シュラウド部分の拡大断面図である。
実施の形態2に係る上部シュラウド10における上端部10aの内周側と外周側には、図11に示すように回転軸RCに対して平行な面で形成された内周鉛直面部10fと、外周鉛直面部10gとが形成されている。
また、インレットケーシング20のリング状凹部21は、第1面部21aの内周側に第1面部21aから突設されたリング状突状部25を有している。リング状突状部25は、吸気縁部20bの下端から下方に突設されている。また、リング状凹部21は、第1面部21aの外周側に回転軸RCと平行な面を形成する第3面部21dを有している。
上部シュラウド10とインレットケーシング20との隙間が高圧側と低圧側との間で4度折れ曲がる構成となるため、流路抵抗が生じ、ブレード12外周の高圧側から、インペラ本体4の低圧側に逆流する流体RAの流量を非常に小さくすることができる。よって、送風機1の送風効率を向上させることができる。
また、上部シュラウド10とインレットケーシング20との隙間を通って高圧側から逆流した流体RAを吸気口3aから離間した中圧領域(インデューサ14の下流側)に合流させている。すると、吸気口3aにおいて上方から流入する流体の流路を、この逆流した流体が側方より狭めることがないので、送風機1の吸入効率を低下させることがない。
実施の形態2に係る送風機1では、インレットケーシング20のリング状凹部21内にインペラ本体4の上部シュラウド10を収納させ、さらに、リング状凹部21の内周側にリング状突状部25を設ける構成とした。
実施の形態3では、上部シュラウド10の形状を実施の形態1、2から変更した点が実施の形態1との相違点となっている。よって、この相違点を主に説明する。なお、送風機1のその他の構成は実施の形態1、2と同様なため説明を省略する。
図13は、実施の形態3に係る上部シュラウド部分の拡大断面図である。
実施の形態3に係るインペラ本体4は、図12に示すように、上部シュラウド10の外周部10bにおける外径D1が、ブレード12の外端部12aにおける外径D2に対して105%以上115%以下(1.05≦D1/D2≦1.15)の寸法となっている。すると、図13に示すように、上部シュラウド10の外周部10bが、ブレード12の外端部12aに比べてディフューザ空間23側に突出した構成となる。
上部シュラウド10の外周部10bにおける外径D1が、ブレード12の外端部12aにおける外径D2よりも大きく構成されているため、ブレード12から外周方向に排出された流体が上部シュラウド10に抑えられ回転軸RC方向に急激に拡開して流れることを抑制することができる。よって、ディフューザ空間23内へ流体をスムーズに流入させることができ、圧力変動を抑制することができる。ディフューザ空間23内での圧力変動を抑制することで静翼22での静圧の回復を効率的に行い、送風機1の送風効率を向上させることができる。
(1)複数のブレード12と、複数のブレード12に取り付けられたリング形状の上部シュラウド10と、を有するインペラ本体4と、インペラ本体4を回動自在に収納するファンケース3と、を有し、ファンケース3には、上部シュラウド10の周囲を囲うリング状凹部21が形成されたものである。
すると、上部シュラウド10とファンケース3との隙間で流路抵抗が生じ、ブレード12外周の高圧側から、インペラ本体4の低圧側に逆流する流体RAの流量を非常に小さくすることができる。よって、送風機1の送風効率を向上させることができる。
上部シュラウド10は、径方向に湾曲して形成された外周面部10cを有し、リング状凹部21は、外周面部10cに対向して形成された湾曲部21cを有するものである。
すると、上部シュラウド10の外周面部10cとファンケース3の湾曲部21cとの隙間で流路抵抗が生じ、ブレード12外周の高圧側から、インペラ本体4の低圧側に逆流する流体RAの流量を非常に小さくすることができる。よって、送風機1の送風効率を向上させることができる。
上部シュラウド10は、外周面部10cの一端側に形成されインペラ本体4の回転軸RCに対して垂直な面を有する上端部10aと、外周面部10cの他端側に形成され回転軸RCに対して平行な面を有する外周部10bと、を有し、リング状凹部21は、上端部10aに対向して形成された第1面部21aと、外周部10bに対向して形成された第2面部21bとを有するものである。
すると、上部シュラウド10とファンケース3との隙間が低圧側と高圧側との間で2度折れ曲がる構成となるため、流路抵抗が生じ、ブレード12外周の高圧側から、インペラ本体4の低圧側に逆流する流体RAの流量を非常に小さくすることができる。よって、送風機1の送風効率を向上させることができる。
第1面部21aの内周側には、第1面部21aから突設したリング状突状部25が形成されたものである。
すると、上部シュラウド10とファンケース3との隙間が、高圧側と低圧側との間で、さらに流路抵抗が生じる形状となり、ブレード12外周の高圧側から、インペラ本体4の低圧側に逆流する流体RAの流量を非常に小さくすることができる。よって、送風機1の送風効率を向上させることができる。
上部シュラウド10の外径は、複数のブレード12の外径よりも大きく構成されたものである。
すると、ブレード12から外周方向に排出された流体が上部シュラウド10に抑えられ回転軸RC方向に急激に拡開して流れることを抑制することができる。よって、ディフューザ空間23内へ流体をスムーズに流入させることができ、圧力変動を抑制することができる。ディフューザ空間23内での圧力変動を抑制することで静翼22での静圧の回復を効率的に行い、送風機1の送風効率を向上させることができる。
ファンケース3は、外郭を形成する円板部20aと、円板部20aの外郭面20dから立設され吸気口3aが開口した吸気縁部20bと、を有し、第1面部21aは、吸気口3aと外郭面20dとの間に形成されたものである。
すると、上部シュラウド10とファンケース3との隙間を通って高圧側から逆流した流体RAが吸気口3aから離間した中圧領域に合流する。よって、吸気口3aにおいて上方から流入する流体の流路を、この逆流した流体RAが側方より狭めることがないので、送風機1の吸入効率を低下させることがない。
吸気口3aは、円形の開口であり、開口の径は、複数のブレード12の外径に対して55%以上75%以下の寸法となるものである。
すると、吸気口3aでの吸い込み抵抗が抑制され、インペラ本体4における低圧側の圧力が増加するため、ブレード12外周の高圧側からインペラ本体4の低圧側に逆流する流体RAの流量を小さくすることができる。よって、図9に示すように風量/入力値等で演算される送風機1の送風効率(%)を向上させることが可能となる。
複数のブレード12は、インペラ本体4の回転方向Aに対して後傾翼形状であり、複数のブレード12には、インペラ本体4の回転方向Aに対して前傾翼形状となるインデューサ14が形成されたものである。
すると、インデューサ14によりファンケース3の吸気口3aから吸い込む流体を整流し、ブレード12側に送り込むことができる。よって、送風機1の送風効率を向上させることが可能となる。
インデューサ14は、吸気口3aとブレード12との間に配置され、上部シュラウド10の上端部10aは、ブレード12とインデューサ14との接続部15に位置するものである。
すると、上部シュラウド10とファンケース3との隙間を通って高圧側から逆流した流体RAが吸気口3aから離間した中圧領域(ブレード12とインデューサ14との接続部)に合流する。よって、吸気口3aにおいて上方から流入する流体の流路を、この逆流した流体RAが側方より狭めることがないので、送風機1の吸入効率を低下させることがない。
すると、送風効率が高い送風機を使用することにより、吸入能力の高い掃除機を得ることができる。
Claims (9)
- 複数のブレードと、該複数のブレードに取り付けられたリング形状のシュラウドと、を有するインペラ本体と、
該インペラ本体を回動自在に収納するファンケースと、
を有し、
前記ファンケースには、前記シュラウドの周囲を囲うリング状凹部が形成され、
前記シュラウドは、該シュラウドの内周側に形成された第1端部と、前記シュラウドの外周側に形成された第2端部とを有し、
前記ファンケースは、空気が流入する吸気口を有し、
前記複数のブレードには、前記インペラ本体の回転方向に対して前傾翼形状となるインデューサが形成され、
前記インデューサは、前記吸気口と前記ブレードとの間に配置され、
前記シュラウドの第1端部は、前記ブレードと前記インデューサとの接続部に位置する
送風機。 - 前記シュラウドは、径方向に湾曲して形成された外周面部を有し、
前記リング状凹部は、前記外周面部に対向して形成された湾曲部を有する請求項1に記載の送風機。 - 前記第1端部は、前記外周面部の一端側に形成され前記インペラ本体の回転軸に対して垂直な面として形成され、
前記第2端部は、前記外周面部の他端側に形成され前記回転軸に対して平行な面として形成され、
前記リング状凹部は、前記第1端部に対向して形成された第1面部と、前記第2端部に対向して形成された第2面部とを有する請求項2に記載の送風機。 - 前記第1面部の内周側には、前記第1面部から突設したリング状突起部が形成された請求項3に記載の送風機。
- 前記シュラウドの外径は、前記複数のブレードの外径よりも大きく構成された請求項1〜4のいずれか1項に記載の送風機。
- 前記ファンケースは、外郭を形成する円板部と、該円板部の外郭面から立設され、前記吸気口が開口した吸気縁部と、を有し、
前記第1面部は、前記吸気口と前記外郭面との間に形成された請求項3、請求項4、請求項3に従属する請求項5のいずれか1項に記載の送風機。 - 前記吸気口は、円形の開口孔であり、
該開口孔の径は、前記複数のブレードの外径に対して55%以上75%以下の寸法となる請求項1〜6のいずれか1項に記載の送風機。 - 前記複数のブレードは、前記インペラ本体の回転方向に対して後傾翼形状であり、
前記複数のブレードには、前記インペラ本体の回転方向に対して前傾翼形状となる前記インデューサが形成された請求項1〜7のいずれか1項に記載の送風機。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載された送風機を備えた掃除機。
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