JP2019002305A - Electric blower and vacuum cleaner including the same - Google Patents
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Abstract
【課題】小型軽量で広い風量範囲で高効率な電動送風機を提供すると共に、広い風量範囲で吸引力を向上した電気掃除機を提供する。【解決手段】回転子及び固定子を備えた電動機と、一端が開口し前記電動機を収容するハウジングと、前記回転子に設けられた回転軸と、該回転軸に固定された回転翼と、該回転翼の前記電動機側に配置された仕切板と、前記ハウジングの開口側に設けられ、前記回転翼の外周部に半径方向に複数列のディフューザ翼と、前記ディフューザ翼を覆うファンケーシングとを備え、前記回転翼側の前記ディフューザ翼の翼弦長が、後段の翼弦長よりも略同一以上であること。【選択図】図3The present invention provides an electric blower that is small, lightweight, and highly efficient in a wide air volume range, and also provides an electric vacuum cleaner having an improved suction power in a wide air volume range. An electric motor having a rotor and a stator, a housing having an open end and accommodating the electric motor, a rotating shaft provided on the rotor, a rotating wing fixed to the rotating shaft, A partition plate arranged on the electric motor side of the rotor, a diffuser blade provided on the opening side of the housing, and having a plurality of rows of diffuser blades in an outer peripheral portion of the rotor in a radial direction, and a fan casing covering the diffuser blade. The chord length of the diffuser vane on the rotating vane side is substantially equal to or greater than the chord length of a subsequent stage. [Selection diagram] FIG.
Description
本発明は、電動送風機及びそれを搭載した電気掃除機に関する。 The present invention relates to an electric blower and a vacuum cleaner equipped with the electric blower.
従来の送風機としては、特許第3356510号公報(特許文献1)に開示されている。 A conventional blower is disclosed in Japanese Patent No. 3356510 (Patent Document 1).
この特許文献1には、「遠心又は斜流形ポンプの羽根車の外周の流体流れ場に羽根を配置した構成の遠心又は斜流形ポンプの羽根付きディフューザにおいて、前記ディフューザの羽根を周方向に同じ枚数で且つ半径方向に第1と第2の2列に分けて配列すると共に、第1列目の羽根と第2列目の羽根の弦が互いに平行±7.5°になるように配設し、
前記第1列目の羽根の後縁と第2列目の羽根の前縁を半径方向に間隔ΔR=0.05L乃至0.4Lだけ離して配設したことを特徴とする遠心又は斜流形ポンプの羽根付きディフューザ。但し、Lは第1列目の羽根の弦の長さである。」と記載されている。
In this
Centrifugal or mixed flow type characterized in that the trailing edge of the first row of blades and the leading edge of the second row of blades are spaced apart in the radial direction by a distance ΔR = 0.05L to 0.4L. Diffuser with pump blades. Where L is the chord length of the first row of blades. Is described.
電気掃除機はフィルタの目詰まりや、掃除対象の床の材質等、運転条件によって動作風量が大きく変化するため、広い風量範囲で吸引力が強い電動送風機が求められる。
電動送風機の吸込口から、流入した空気は、羽根車で昇圧及び増速され、ディフューザ翼により減速されることによって、ディフューザに流入した空気のもつ運動エネルギーが圧力エネルギーに変換され静圧が上昇する。
羽根付ディフューザは設計点風量において優れた圧力回復を行うことが出来るが、非設計点風量においては、ディフューザ羽根の入口角と空気流れのディフューザへの流入角の不一致によりディフューザ性能が低下する。そのため、電気掃除機の吸引力は設計点風量で高いが、非設計点風量では低下する課題があった。
コードレススティック型もしくは自律走行型のような電池(2次電池)で駆動する掃除機は、電動送風機の消費電力が小さく、最大風量も小さい。そのため、フィルタの目詰り時にごみ搬送能力が低下し、掃除機の吸引力が低下する課題があった。さらに、コードレススティック型もしくは電池(2次電池)で駆動する掃除機は、小型で軽量であることが求められ、掃除機に搭載される電動送風機は広い風量範囲で吸引力が強いこと、小型であることの両立が求められる。
特許文献1は、「遠心又は斜流形の液体ポンプ、気体ブロワ、圧縮機等(本明細書においてはこれらを総称して「ポンプ」と称する)の、羽根付きディフューザに関するものである。」と記載されており、特許文献1には羽根付きディフューザを搭載した遠心圧縮機が記載されている。遠心圧縮機は羽根車(インペラ)から流出される流体の運動エネルギーを効率よく、静圧に変換するために羽根車の外周部にディフューザ翼が半径方向に二列設置され、ディフューザ翼の外径より大きい位置に、羽根なしディフューザと径方向流れを軸方向流れに転向する戻り流路が設置されている。なお、特許文献1の遠心圧縮機には遠心羽根車に近いディフューザ翼が、他のディフューザ翼よりも小さいことが示されている。特許文献1の遠心圧縮機は、ディフューザ翼の外周部に羽根無しディフューザが形成され、さらに外周部に戻り流路(ケーシングにより軸方向に曲げられる流路)が存在しており、掃除機に搭載される電動送風機に特許文献1の技術を適用する際には送風機が大きくなり、製品が大きくなってしまう課題があった。また、ディフューザとケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合は送風機効率が低下する可能性がある。
Since the electric airflow greatly changes depending on the operating conditions such as clogging of the filter and the material of the floor to be cleaned, an electric blower having a strong suction force in a wide airflow range is required.
The air that flows in from the suction port of the electric blower is boosted and accelerated by the impeller and decelerated by the diffuser blades, so that the kinetic energy of the air that flows into the diffuser is converted into pressure energy and the static pressure increases. .
The vaned diffuser can perform an excellent pressure recovery at the design point air volume, but at the non-design point air volume, the diffuser performance deteriorates due to a mismatch between the inlet angle of the diffuser blade and the inflow angle of the air flow into the diffuser. Therefore, although the suction force of the vacuum cleaner is high at the design point air volume, there is a problem that the suction force decreases at the non-design point air volume.
A vacuum cleaner driven by a battery (secondary battery) such as a cordless stick type or an autonomous running type has a small power consumption and a small maximum air volume. For this reason, when the filter is clogged, there is a problem in that the dust conveying ability is reduced and the suction force of the vacuum cleaner is reduced. Furthermore, a vacuum cleaner driven by a cordless stick type or a battery (secondary battery) is required to be small and lightweight, and the electric blower mounted on the vacuum cleaner has a strong suction force in a wide air flow range, and is small in size. There must be a balance between things.
本発明の目的は、上記課題を解決するものであって、ディフューザ翼とケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合においても、広い風量域において高効率な小型軽量の電動送風機を提供すると共に、広い風量域において吸引力を向上した小型の電気掃除機を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above-described problem, and even when a return flow path composed of a diffuser blade and a casing is adjacent, while providing a small and lightweight electric blower that is highly efficient in a wide air volume range, An object of the present invention is to provide a small vacuum cleaner with improved suction power in a wide air volume range.
上記課題を解決するために、上記の目的を達成するため、例えば、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。 In order to solve the above problems, in order to achieve the above object, for example, the configuration described in the claims is adopted.
本発明は上記課題を解決する手段を多数含んでいるが、その一例を挙げるならば、回転子及び固定子を備えた電動機と、一端が開口し電動機を収容するハウジングと、回転子に設けられた回転軸と、回転軸に固定された回転翼と、回転翼の電動機側に配置された仕切板と、回転翼の外周側にディフューザ翼が半径方向に複数列形成されたディフューザと、ディフューザ外周部にファンケーシングとを備え、回転翼の外径に近いディフューザ翼の翼弦長は、他の外周部に設置されたディフューザ翼の翼弦長に比べて、略同一以上であることにより達成される。 The present invention includes a number of means for solving the above problems. For example, an electric motor having a rotor and a stator, a housing having one end opened and housing the electric motor, and the rotor are provided. A rotating shaft, a rotating blade fixed to the rotating shaft, a partition plate arranged on the motor side of the rotating blade, a diffuser in which a plurality of diffuser blades are radially formed on the outer peripheral side of the rotating blade, and an outer periphery of the diffuser The fan chord length of the diffuser blade close to the outer diameter of the rotary blade is approximately the same as or greater than the chord length of the diffuser blade installed on the other outer peripheral portion. The
本発明によれば、ディフューザ翼とケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合においても、広い風量域において高効率な小型軽量の電動送風機を提供すると共に、広い風量域において吸引力を向上した小型の電気掃除機を提供することが出来る。 According to the present invention, even when a return flow path composed of a diffuser blade and a casing is adjacent to each other, a small and light electric blower that is highly efficient in a wide air flow area and has a suction capacity improved in a wide air flow area. Can provide a vacuum cleaner.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照し説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図10及び図11により、本発明の一実施例に係る電気掃除機300について説明する。図10に本実施例の電動送風機が適用される電気掃除機の斜視図を示す。図10に示すように、100は塵埃を集塵する集塵室101及び集塵するのに必要な吸込気流を発生させる電動送風機200(図1)を収納する掃除機本体、102は掃除機本体100を取り付ける保持部、103は保持部102の一端部に設けたグリップ部、104はグリップ部に設けられた電動送風機200の入切を行うスイッチ部である。保持部102の他端部には吸口体105が取り付けられ、掃除機本体100と吸口体105は接続部106で繋がれている。107は電池ユニット108を充電する充電台である。
A
以上の構成において、グリップ部103のスイッチ部104を操作すると、掃除機本体100に収納された電動送風機200が運転し、吸込気流を発生させる。そして、吸口体105から塵埃を吸込み、接続部106を通して掃除機本体100の集塵室101に集塵する。
In the above configuration, when the
次に、図11に示す電気掃除機における掃除機本体100を模式的に示した断面図を用いて、掃除機本体100について説明する。掃除機本体100の内部には、吸引力を発生させる電動送風機200、電動送風機200を駆動する電池ユニット108、駆動用回路109、集塵室101が配置されている。
掃除機本体100は保持部102から取り外しハンディ掃除機として使用することができ、掃除機本体100には本体グリップ部110と吸口開口111が備えられている。112(図10)はハンディ掃除機として使用するときの電動送風機200の入切を行う本体スイッチ部である。なお、本体スイッチ112は掃除機本体100を保持部102に取り付けているときでも操作することができる。なお、図10、図11には吸口開口111と接続部106が取り外し可能なコードレス掃除機を示しているが、電池を搭載していない電源コード付きの掃除機でも良い。
Next, the
The vacuum cleaner
次に、図1(a)に示す電動送風機の外観図と、(b)に示す電動送風機の縦断面図を参照して電動送風機200について説明する。この電動送風機200は、送風機部201と電動機部202に大別される。送風機部201は、回転翼である遠心羽根車1と、該遠心羽根車1の裏面である電動機部202側に仕切板2が配置され、該遠心羽根車1、該遠心羽根車1の外周部に半径方向に二列のディフューザ翼23、24が配置され、ディフューザ翼を収納する樹脂製のファンケーシング3で構成される。仕切板2はファンケーシング3の内面と仕切板2の外周端2aで電動機部202に空気を流入させる円環流路25が形成されている。ファンケーシング3の上面には空気吸込口4が設けられている。遠心羽根車1は熱可塑性樹脂製で、回転軸5に直結されている。ここで、本実施例では、回転翼である遠心羽根車1を回転軸5に圧入固定しているが、回転軸5の端部にねじを設け、遠心羽根車1を固定ナットを用い固定しても良い。
Next, the
電動機部202は、ハウジング6内に収納される回転軸5に固定されているロータコア7、及びハウジング6に固定されているステータコア8から構成される。ステータコア8の周りには、ステータ巻線9が巻かれ、一緒になって相巻線を形成する。相巻線は、電動送風機200に備わる駆動用回路109に電気的に接続される。
The
ロータコア7は、回転軸5における遠心羽根車1が固定されている端部と逆側の端部に形成されており、希土類系のボンド磁石からなる。希土類系のボンド磁石は、希土類系磁性粉末と有機バインダーとを混合して作られる。希土類系のボンド磁石としては、例えば、サマリウム鉄窒素磁石や、ネオジム磁石等を用いることができる。ロータコア7は回転軸5に一体成形されている。
The
なお、本実施例ではロータコア7に永久磁石を用いているが、これに囚われることがなく、無整流子電動機の一種であるリラクタンスモータなどを使用しても良い。
In this embodiment, a permanent magnet is used for the
遠心羽根車1とロータコア7の間には軸受10、11を備え、回転軸5を回転自在に支持している。軸受10と軸受11の間には、圧縮された状態でばね12が配置され、軸受10、軸受11に予圧を付与している。軸受10、11と、ばね12は軸受カバー13に内包されている。ハウジング6は合成樹脂製であり、軸受カバー13を固定する支持部14を有している。軸受カバー13の外周には軸受10、11の冷却用のヒートシンクである回転軸方向に長い複数の冷却フィン13aが設けられている。軸受カバー13は非磁性金属材料製で、樹脂製ハウジング6とインサート成形によって一体化される。
樹脂製ハウジング6の支持部14の端部には回転軸方向に延在するねじ穴15が形成されている。ねじ穴15には固定ねじ16が螺合可能で、固定ねじ16の螺合によって仕切板2が樹脂製ハウジング6に固定設置されている。
ファンケーシング3の内面3aと仕切板2の外周端2aとの間で、円環流路25を形成している。仕切板2にはディフューザ翼23が回転軸5を中心とし周方向に複数枚設置されている。また、ディフューザ翼23の外周部に、後段のディフューザ翼24が回転軸5を中心とし周方向に複数枚設置されている。ディフューザ翼24の後縁24bは仕切板2の外周端2aから円環流路に突出している。
なお、ファンケーシング3の内面3aと仕切板2の外周端2aとの間で形成される円環流路の面積は、遠心羽根車1の出口面積よりも大きくなるように設定している。これにより、円環流路部での流速の増加、円環流路部での損失が増加するのを抑制している。また、仕切板2のディフューザ翼23は、設計点において、遠心羽根車1から流出した流れと翼入口角度を略一致させており、ディフューザ翼23により、流れの回転方向速度成分を減少させることで、ディフューザ効果を高め、送風機効率を向上している。また、ディフューザ翼23の外周に設置されたディフューザ翼24は、ディフューザ翼23から流出された流れの回転方向速度成分を更に減少させることで、円環流路や電動機内部で生じる圧力損失の抑制が可能で、更なる送風機効率の向上が可能である。
また、仕切板2を遠心羽根車1の裏面である電動機部202側に設置することで、遠心羽根車1による電動機部202内の空気流れの乱れを抑制することで電動機部202の流路損失の増加を抑え、また遠心羽根車1の円板摩擦損失を低減することができる。
A
An
The area of the annular flow path formed between the
Moreover, the flow path loss of the
ハウジング6には、ハウジング6内に空気が流れ込むように開口17と、電動送風機200の外部に空気を排出する排気口18が設けられている。ハウジング6の端部に配置されるステータコア8は、固定ねじ19によってハウジング6に固定されている。
The
次に、電動送風機200内における空気の流れを説明する。電動機部202を駆動して回転翼である遠心羽根車1を回転させると、ファンケーシング3の空気吸込口4から空気が流入し、遠心羽根車1内に流入する。流入した空気は遠心羽根車1内で昇圧及び増速され、遠心羽根車1の外周から流出される。遠心羽根車1から流出された空気流は、ディフューザ翼23とディフューザ翼24を通る際に、翼に沿って流れて流れの回転方向速度成分が減少される。ディフューザ翼24を出た流れは、ファンケーシング3の内面と仕切板2の外周端2aで形成される円環流路25から電動機部202に流入する。
Next, the flow of air in the
電動機部202に流入した空気は、ハウジング6の開口17からハウジング6内部に流入する。この流入空気により軸受カバー13の冷却フィン13aが冷却され、軸受カバー13を介して軸受10、11が冷却される。また、ロータコア7、ステータコア8、ステータ巻線9を冷却して外部へ排出される。これによって、ハウジング6内の各部が冷却される。ハウジング6に流入した空気流の一部は、ハウジング6の排気口18から外部へ排出される。
ファンケーシング3の端部には突起20が設けられ、ファンケーシング3をハウジング6に固定する取付穴21が設けられている。ハウジング6の送風機部201側の端部には爪状突起22が設けられ、ファンケーシング3の取付穴21と嵌合接続される。
The air that has flowed into the
A
次に、本実施の形態例の送風機部201を図2から図3を用い説明する。図2(a)は本発明による一実施例の遠心羽根車の斜視図で、(b)は遠心羽根車の断面図、図3は本発明の一実施例における送風機部であり、図1(a)の電動送風機のA−A線での断面図である。
Next, the
先ず図2を用い、本発明に係る一実施例における回転翼である遠心羽根車1について説明する。本発明に係る一実施例の遠心羽根車1は、シュラウド板33と、ハブ板26と複数枚の羽根27から構成されている。ハブ板26と羽根27は熱可塑性樹脂で一体成形されている。熱可塑性樹脂製のシュラウド板33は、中央部に空気を吸い込む円環状の吸込開口28が形成されている。
First, a
シュラウド板33の流路面には、羽根27と対応する位置に凹状溝29が形成され、外径側まで延設されている。凹状溝29には貫通穴30が設けられている。ハブ板26の中央には、回転軸5が挿入されて固定される凸形状のボス31が形成されている。ハブ板26と一体成形されている羽根27は周方向に等間隔で設置されており、内径側から径方向外側に向かうにつれ、回転方向に後退した羽根形状を有する。ボス31は軸方向から径方向に向かうようにボス曲面31aが形成されている。羽根27の上面には突起状の爪32と溶着用のリブが形成されている。羽根27の突起状の爪32とシュラウド板33の貫通穴30、及びシュラウド板33の凹状溝29と羽根27を係合させ、爪32及び溶着リブを溶着加工により接合することで遠心羽根車1が形成される。
On the flow path surface of the
溶着リブは凹状溝29内で溶融するため、溶着リブの体積を凹部溝29に羽根27が挿入された際の隙間の体積よりも小さくしている。つまり、溶融した樹脂材が遠心羽根車1の流路内にはみ出すことを抑制できる。また、羽根27の溶着リブが溶融し、シュラウド板33と溶着されているため、羽根27間での漏れ流れを防止することができる。本実施例ではシュラウド板33と羽根27の位置を決めるためにシュラウド板33に貫通穴30を設けているが、これに囚われることがなく、貫通していない凹部形状としても良く、羽根27の爪32と嵌合させシュラウド板33と羽根27の位置決めができれば、どのような形状でも良い。 また、ハブ板26の羽根27の裏面側の外周には凸部26aが設けられており、遠心羽根車1を回転させて凸部26aを削ることで、バランス修正を行うことができる。これにより、遠心羽根車1のアンバランス量を小さくでき、振動や騒音の低減を図ることができる。なお、図2はシュラウド板33を設けたクローズド型遠心羽根車を示すが、シュラウド板33を持たないオープン型遠心羽根車やシュラウド板の有無に関わらずボス曲面31aが羽根車外周部にかけ軸方向に傾斜した斜流羽根車でもよい。
Since the welding rib melts in the
次に図1、図3〜5を用い、本発明に係る一実施例の送風機201について説明する。本発明に係る一実施例における送風機201は、回転翼である遠心羽根車1の外周部に周方向等間隔で配置されたディフューザ翼23が15枚設置されている。ディフューザ翼23の軸方向の形状は仕切板2からファンケーシングに向け形成され、仕切板2と一体で成型されている(図4)。ディフューザ翼23の外周部には、ディフューザ翼24がディフューザ翼23と同一枚数で設置されている。図5はファンケーシング3を電動機側から見た斜視図である。ディフューザ翼24の高さ方向の形状は、ファンケーシング3の吸込開口28側から仕切板2に向け形成され、ファンケーシング3と一体で成形されている。また、ディフューザ翼24の後縁24bは仕切板2の外周端2aから円環流路に突出し、ファンケーシングの内面3aと一体となっている。ディフューザ翼24の後縁24bがファンケーシング3の内面3aと一体となることで、ディフューザ翼24の後縁側の流れの回転方向速度成分を減少するようにせき止め、戻り流路および電動機部で生じる流れの損失を抑制している。なお、遠心羽根車の出口面積よりも大きい円環流路面積を確保できる場合は、ディフューザ翼24の後縁24bは円環流路25に突出しなくてもよい。
ここで、ディフューザ翼形状について説明する。ディフューザ翼23の翼弦長C(ディフューザ翼23の前縁23aから後縁23bを結ぶ長さ)は、ディフューザ翼24の翼弦長D(ディフューザ翼24の前縁から後縁を結ぶ長さ)に比べて長く、遠心羽根車に近いディフューザ翼23で流れの転向を大きくしている。また、ディフューザ翼23と、後段のディフューザ翼24の周方向位置は、ディフューザ翼23の後縁23bと回転軸中心5aを結ぶ線と、ディフューザ翼24の前縁24aと回転軸中心5aを結ぶ線とでなす角θがディフューザ翼の周方向取付間隔(360゜を翼枚数で除した値)の約9%となるようにし、かつ後段のディフューザ翼24の前縁24aがディフューザ翼23の後縁23bに比べて反回転方向に位置するように設置している。
また、ディフューザ翼の最大厚さtをディフューザ翼弦長Cで割った最大厚さ比は10〜25%の間とし、ディフューザ翼23とディフューザ翼24で同一の値としている。すなわち、遠心羽根車に近いディフューザ翼23の最大翼厚さは、後段のディフューザ翼24に比べて厚くしている。これにより、設計点風量に比べて低風量側の運転条件で生じやすい旋回失速などの不安定現象時で運転する場合でも、繰り返し応力による翼の破損の防止が可能である。
図4〜5を用いて説明したディフューザ翼23は仕切板2と、ディフューザ翼24はファンケーシングと一体で形成され、遠心羽根車に近いディフューザ翼23と後段のディフューザ翼23は異なる部位で形成されている。また、ファンケーシング3とディフューザ翼23の接触面3bに、シール材や異なる柔らかい材質(例えば、合成ゴム)を用いて接触させることで、ディフューザ翼間の漏れ流れの抑制が可能となり、高効率化が可能である。また、仕切板2とディフューザ翼24が接触する面においても、シール材や異なる柔らかい材資を用いて接触させることで、ディフューザ翼間の漏れ流れの抑制が可能となり、高効率化が可能である。
また、ディフューザ翼23および24の翼枚数と、ファンケーシング3の端部の突起20および、ファンケーシング3をハウジング6に固定する取付穴21の個数は、互いの最大公約数で構成され、ディフューザ翼23および24の周方向位置が所定の位置になるようにし、組立時の周方向位置の間違いが生じないように量産性の向上を図っている。
また、本実施例のディフューザ翼枚数は15枚を示しているが、13〜19枚でもよい。なお、ディフューザ翼枚数が多い場合は、遠心羽根車に近いディフューザ翼23と後段のディフューザ翼24の羽根長さや最大厚さは略同じでもよい。
ここで、図6にディフューザ翼23とディフューザ翼24を備えた本実施例の送風機と、ディフューザ翼23のみの送風機を、個々に電動機と組み合わせて実験した電動送風機効率の比較を示す。なお、図6は横軸に設計点風量を1とした無次元風量を、縦軸に電動送風機効率の実験結果を示す。ここで、図6の電動送風機効率の定義は吸込体積流量と圧縮性係数と送風機圧力との積を,電動送風機の入力で除したものである。図6から実施例のディフューザ翼を搭載した送風機は、ディフューザ翼23のみの送風機に比べて無次元風量1(設計点風量)での効率向上と、無次元風量より大風量側において、送風機効率が向上できることがわかる。すなわち、後段に設置したディフューザ翼24を搭載することで、広い運転範囲で効率を高く維持できることがわかる。
Next, an
Here, the diffuser blade shape will be described. The chord length C of the diffuser blade 23 (the length connecting the
Further, the maximum thickness ratio obtained by dividing the maximum thickness t of the diffuser blade by the diffuser blade chord length C is 10 to 25%, and the
The
The number of
Moreover, although the number of diffuser blades of the present embodiment is 15, it may be 13-19. When the number of diffuser blades is large, the blade length and the maximum thickness of the
Here, FIG. 6 shows a comparison of the efficiency of the electric blower in which the blower of the present embodiment provided with the
以上説明した本実施の形態例の電動送風機200によれば、ディフューザ翼とファンケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合においても、ディフューザ翼23の翼弦長を外周に設置されたディフューザ翼24の翼に比べて略同一以上とすることにより、ディフューザ翼23から流出された流れの回転方向速度成分を更に減少させディフューザ効果と、円環流路や電動機内部で生じる圧力損失の抑制により、送風機効率の向上に寄与でき、広い風量域において高効率な小型軽量の電動送風機を得ることができる。
According to the
次に第2の実施形態例について、図7を用い説明する。図7は本発明の第2の実施形態例における送風機のファンケーシング3を電動機側から見た斜視図である。上記第1の実施形態例と基本的な構成は同じであるので同一要素については同一符号を用い、その説明を省略する。
本実施の形態例では、ディフューザ翼24の高さ方向の形状は、ファンケーシング3の吸込開口28側から仕切板2に向け形成され、ファンケーシング3と一体で成形されている。また、ディフューザ翼24の後縁24bは仕切板2の外周端2aから円環流路に突出し、ファンケーシングの内面3aと2mm以下の隙間を形成している。なお、ディフューザ翼24の後縁24bとファンケーシング3の内面3aの隙間が2mm以下であれば、ディフューザ翼24の後縁側の流れの回転方向速度成分を減少でき、戻り流路および電動機部で生じる流れの損失が可能である。
以上説明したように、ディフューザ翼とファンケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合においても、ディフューザ翼23の翼弦長を外周に設置されたディフューザ翼24に比べて略同一以上とすることにより、ディフューザ翼23から流出された流れの回転方向速度成分を更に減少させディフューザ効果と、円環流路や電動機内部で生じる圧力損失の抑制により、送風機効率の向上に寄与でき、広い風量域において高効率な小型軽量の電動送風機を得ることができる。
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a perspective view of the
In the present embodiment, the shape of the
As described above, even when the return flow path composed of the diffuser blade and the fan casing is adjacent, by making the chord length of the
次に第3の実施形態例について、図8を用い説明する。図8は本発明の第3の実施形態例における送風機のディフューザ部の斜視図である。上記第1の実施形態例と基本的な構成は同じであるので同一要素については同一符号を用い、その説明を省略する。
本実施の形態例では、ディフューザ翼23とディフューザ翼24を仕切板と一体成型している。ディフューザ翼23とディフューザ翼24を仕切板2と一体で成型する場合は、遠心羽根車1に近いディフューザ翼23の後縁23bと、後段のディフューザ翼24の前縁24aの最短隙間を1mm以上とすることで、樹脂成型時の翼形状の欠けや型への樹脂残りを緩和することができる。なお、ディフューザ翼23および24はファンケーシングと一体で成型してもよい。
また、ディフューザ翼23および24を仕切板2と一体成型する場合は、ファンケーシング3とディフューザ翼の接触面3bに、シール材や異なる柔らかい材質(例えば、合成ゴム)を用いて接触させることで、ディフューザ翼間の漏れ流れの抑制が可能となり、高効率化が可能である。なお、ディフューザ翼をファンケーシングと一体で成型した場合は、仕切板2とディフューザ翼が接触する面に、シール材や異なる柔らかい材資を用いて接触させれば、同一の効果が得られる。
次に、図9は第1〜3の実施形態例に記載したディフューザ翼(遠心羽根車側のディフューザ翼の翼弦長が、後段のディフューザ翼に比べて長い)と、従来技術のディフューザ翼(遠心羽根車側のディフューザ翼の翼弦長が、後段のディフューザ翼に比べて短い)を設置した場合の送風機効率の比較を示す。なお、図9は横軸に設計点風量を1とした無次元風量を、縦軸に流れ解析を用いて、風量を変化させた場合の送風機効率を算出した結果を示す。ここで、図9の送風機効率の定義は吸込体積流量と圧縮性係数と送風機圧力との積を,インペラ動力で除したものである。
図9から実施例に記載したディフューザ翼は、従来技術に比べて無次元風量1(設計点風量)での効率向上と、無次元風量が1以下の低風量側において、送風機効率が向上できることがわかる。すなわち、ディフューザ翼とファンケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合においても、広い運転範囲で効率を高く維持できることから、広い風量域において高効率な小型軽量の電動送風機を提供すると共に、広い風量域において吸引力を向上した小型の電気掃除機の提供が可能である。
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a perspective view of the diffuser portion of the blower in the third embodiment of the present invention. Since the basic configuration is the same as that in the first embodiment, the same reference numerals are used for the same elements, and descriptions thereof are omitted.
In this embodiment, the
Further, when the
Next, FIG. 9 shows the diffuser blade described in the first to third embodiments (the chord length of the diffuser blade on the centrifugal impeller side is longer than that of the diffuser blade on the subsequent stage), and the diffuser blade of the prior art ( The comparison of the fan efficiency when the chord length of the diffuser blade on the centrifugal impeller side is shorter than that of the latter diffuser blade is shown. In addition, FIG. 9 shows the result of calculating the fan efficiency when the airflow is changed by using the dimensionless airflow with the design point airflow being 1 on the horizontal axis and the flow analysis on the vertical axis. Here, the definition of the fan efficiency in FIG. 9 is obtained by dividing the product of the suction volume flow rate, the compressibility coefficient, and the fan pressure by the impeller power.
The diffuser blade described in the embodiment from FIG. 9 can improve the efficiency with a dimensionless airflow 1 (design point airflow) and improve the blower efficiency on the low airflow side where the dimensionless airflow is 1 or less compared to the prior art. Recognize. That is, even when the return flow path composed of the diffuser blades and the fan casing is adjacent, the efficiency can be maintained high over a wide operating range, so that a small and lightweight electric blower that is highly efficient in a wide air flow range and a wide air flow rate are provided. It is possible to provide a small vacuum cleaner with improved suction power in the area.
以上説明した本実施の形態例の電動送風機200によれば、ディフューザ翼とファンケーシングからなる戻り流路を隣接させた場合においても、ディフューザ翼23の翼弦長を外周に設置されたディフューザ翼24に比べて略同一以上とすることにより、ディフューザ翼23から流出された流れの回転方向速度成分を更に減少させディフューザ効果と、円環流路や電動機内部で生じる圧力損失の抑制により、送風機効率の向上に寄与でき、広い風量域において高効率な小型軽量の電動送風機を得ることができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分りやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部については、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
According to the
In addition, this invention is not limited to an above-described Example, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. In addition, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
1 遠心羽根車
2 仕切板
2a 仕切板の外周端
3 ファンケーシング
3a ファンケーシングの内面
3b ファンケーシングの内面でディフューザ翼が設置する面
4 空気吸込口
5 回転軸
5a 回転軸中心
6 ハウジング
7 ロータコア
8 ステータコア
9 ステータ巻線
10 軸受
11 軸受
12 ばね
13 軸受カバー
13a 冷却フィン
14 支持部
15 ねじ穴
16 ねじ
17 開口
18 排気口
19 ステータコア固定ねじ
20 突起
21 取付穴
22 爪状突起
23 遠心羽根車側のディフューザ翼
23a 遠心羽根車側のディフューザ翼の前縁
23b 遠心羽根車側のディフューザ翼の後縁
24 後段のディフューザ翼
24a 後段のディフューザ翼の前縁
24b 後段のディフューザ翼の後縁
25 円環流路
26 ハブ板
26a 凸部
27 羽根
28 吸込開口
29 凹状溝
30 貫通穴
31 ボス
31a ボス曲面
32 爪
33 シュラウド板
100 電気掃除機本体
200 電動送風機
201 送風機部
202 電動機部
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