電動遠心送風機及びこれを用いた電気掃除機
【課題】聴感を改善しつつ、回転バランスの調整を容易に行うことができる電動遠心送風機等を提供する。
【解決手段】電力の供給により駆動する電動機と、電動機の駆動により回転する回転軸と、回転軸を囲むように電動機に設けられ、回転軸側から回転軸とは反対側へとつながる空間を有したディフューザ風路部と、ディフューザ風路部の電動機側かつ回転軸側で、回転軸に設けられたハブと、ディフューザ風路部の回転軸側で、ハブの電動機とは反対側に所定間隔をあけて回転軸周りに設けられた複数の回転翼と、ディフューザ風路部の電動機とは反対側かつ回転軸側で、複数の回転翼のハブとは反対側に設けられ、回転軸周りに開口部を有するとともに、複数の回転翼の外周半径よりも大きい外周半径を有したシュラウドと、を備えた。
【解決手段】電力の供給により駆動する電動機と、電動機の駆動により回転する回転軸と、回転軸を囲むように電動機に設けられ、回転軸側から回転軸とは反対側へとつながる空間を有したディフューザ風路部と、ディフューザ風路部の電動機側かつ回転軸側で、回転軸に設けられたハブと、ディフューザ風路部の回転軸側で、ハブの電動機とは反対側に所定間隔をあけて回転軸周りに設けられた複数の回転翼と、ディフューザ風路部の電動機とは反対側かつ回転軸側で、複数の回転翼のハブとは反対側に設けられ、回転軸周りに開口部を有するとともに、複数の回転翼の外周半径よりも大きい外周半径を有したシュラウドと、を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動遠心送風機及びこれを用いた電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気掃除機には、電動遠心送風機が利用される。電動遠心送風機には、羽根車が搭載される。羽根車は、ハブ、１１枚〜１５枚の回転翼、シュラウドを組み立てて製造される。羽根車は、電動遠心送風機の回転軸に取り付けられる。回転軸は、軸受に回転自在に保持される。
【０００３】
この電動遠心送風機においては、羽根車の回転数が４５０００ｒｐｍの場合、騒音の周波数のピークが約８２００Ｈｚ〜１１２００ｋＨｚになる。この周波数帯は、人間にとって聞き辛い周波数帯である。このため、聴感を改善することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４２６９０号公報
【０００５】
しかしながら、回転翼は、４００００ｒｐｍ前後の高速で回転する。このため、羽根車の重心と回転軸とのずれが大きい場合には、回転軸の径方向にかかる力が大きくなる。その結果、軸受が磨耗する。また、電動遠心送風機全体が振動する。
【０００６】
そこで、羽根車のバランス調整が行われる。当該バランス調整は、シュラウドの外周縁部の一部に切断削除部を形成することにより行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、回転翼の枚数が多いと、切断削除部を形成すべき箇所に回転翼が位置する場合がある。この場合、羽根車のバランス調整を適切に行うことができない。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、聴感を改善しつつ、回転バランスの調整を容易に行うことができる電動遠心送風機等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る電動遠心送風機は、電力の供給により駆動する電動機と、前記電動機の駆動により回転する回転軸と、前記回転軸を囲むように前記電動機に設けられ、前記回転軸側から前記回転軸とは反対側へとつながる空間を有したディフューザ風路部と、前記ディフューザ風路部の前記電動機側かつ前記回転軸側で、前記回転軸に設けられたハブと、前記ディフューザ風路部の前記回転軸側で、前記ハブの前記電動機とは反対側に所定間隔をあけて前記回転軸周りに設けられた複数の回転翼と、前記ディフューザ風路部の前記電動機とは反対側かつ前記回転軸側で、前記複数の回転翼の前記ハブとは反対側に設けられ、前記回転軸周りに開口部を有するとともに、前記複数の回転翼の外周半径よりも大きい外周半径を有したシュラウドと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、聴感を改善しつつ、回転バランスの調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１における電動遠心送風機の側面図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】この発明の実施の形態１における電動遠心送風機の羽根車と静翼の平面図である。
【図４】この発明の実施の形態２における電動遠心送風機を利用した電気掃除機を概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電動遠心送風機の側面図である。
【００１４】
図１において、１は電動遠心送風機である。電動遠心送風機１には、整流子電動機２が設けられる。整流子電動機２には、ステータ、ロータ（ともに図示せず）が設けられる。整流子電動機２は、ブラケット３に覆われる。ブラケット３の上面には、孔４が形成される。整流子電動機２の中心には、出力軸５が設けられる。出力軸５は、軸受（図示せず）に回転可能に支持される。出力軸５は、ブラケット３から上方に突出する。
【００１５】
ブラケット３中央の上面には、ディフューザプレート６が設けられる。図１においては、ディフューザプレート６は、断面図で示される。ディフューザプレート６は、略円形状に形成される。ディフューザプレート６の外周縁部は、中央部よりも一段高くなるように形成される。
【００１６】
ディフューザプレート６の外周縁部上面側には、複数の静翼７が設けられる。図１においては、静翼７は、回転投影したときの子午面形図で示される。複数の静翼７は、出力軸５を囲むように所定間隔をあけて配置される。各静翼７の出力軸５側の縁部７ａは、上方に向かうにつれて出力軸５から離れる方向に傾斜する。
【００１７】
ディフューザプレート６の外周縁部下面側には、複数の戻り静翼８が取り付けられる。図１においては、戻り静翼８は、回転投影したときの子午面形図で示される。各戻り静翼８は、静翼７に対応して配置される。
【００１８】
出力軸５と同軸上には、回転軸９が配置される。回転軸９は、出力軸５と一体形成される場合もある。回転軸９は、出力軸５から動力伝達されるように形成される場合もある。
【００１９】
本実施の形態においては、出力軸５に羽根車１０が直接固定される。羽根車１０は、静翼７と接触しないための距離を確保した位置に配置される。羽根車１０は、ハブ１１、複数の回転翼１２、シュラウド１３を備える。ハブ１１、複数の回転翼１２、シュラウド１３は、例えば、アルミニウム合金等の薄板状の合金で形成される。図１においては、ハブ１１、断面図で示される。回転翼１２は、回転投影したときの子午面図で示される。シュラウド１３は、断面図で示される。
【００２０】
ハブ１１は、略円形状に形成される。ハブ１１は、中心で回転軸９と垂直に交わるように回転軸９に取り付けられる。ハブ１１は、ディフューザプレート６の外周縁部の回転軸９側で、ディフューザプレート６の外周縁部と同等の高さとなるように配置される。
【００２１】
複数の回転翼１２は、ハブ１１の整流子電動機２とは反対側に設けられる。複数の回転翼１２は、所定間隔をあけて配置される。複数の回転翼１２は、静翼７の回転軸９側で、静翼７と同等の高さとなるように配置される。複数の回転翼１２の枚数は、静翼７の枚数よりも多い。複数の回転翼１２は、例えば、１６枚からなる。複数の回転翼１２の上縁部は、外周側に向かうにつれて滑らかにハブ１１に近接するように形成される。複数の回転翼１２は、後ろ向きとなるように形成される。すなわち、複数の回転翼１２の外周側は、回転軸９の回転方向とは反対方向に湾曲するように形成される。
【００２２】
シュラウド１３は、ハブ１１と対向するように、複数の回転翼１２のハブ１１とは反対側に設けられる。シュラウド１３は、回転軸９周りに流入開口部１４を有するように環状に形成される。シュラウド１３は、回転翼１２の上縁部に沿って、外周側に向かうにつれて滑らかにハブ１１に近接するように形成される。シュラウド１３は、回転翼１２の外周縁部よりも回転軸９から離れた箇所が回転軸９の長手方向に対して垂直な平面で形成される。シュラウド１３の外周縁部は、静翼７の上縁部の回転軸９側で、静翼７の上縁部と同等の高さの位置に配置される。
【００２３】
ディフューザプレート６、静翼７、戻り静翼８、羽根車１０は、電動遠心送風機１とは反対側からファンカバー１５によって覆われる。図１においては、ファンカバー１５は、断面図で示される。ファンカバー１５は、回転軸９周りに開口部を有するように環状に形成される。ファンカバー１５の外周縁部は、ブラケット３の外周縁部に固定される。ファンカバー１５の回転軸９周りには、ベルマウス１６が一体に取り付けられる。図１においては、ベルマウス１６は、断面図で示される。
【００２４】
回転翼１２の外周方向の外側では、ディフューザプレート６、静翼７、ファンカバー１５、ディフューザ風路１７が形成される。ディフューザ風路１７は、回転軸９から回転軸９とは反対側へとつながる空間を有する。
【００２５】
静翼７の下方では、ブラケット３、戻り静翼８、ディフューザプレート６によって、風路１８が形成される。風路１８は、回転軸９とは反対側から孔４へとつながる空間を有する。
【００２６】
次に、図２を用いて、羽根車１０等の径方向の寸法関係を説明する。
図２は図１の要部の拡大図である。
【００２７】
図２において、Ｒ１は回転翼１２の外周の回転軌跡の半径である。Ｒ２はハブ１１の外周半径である。Ｒ３はシュラウド１３の外周半径である。Ｒ４は静翼７のディフューザプレート６に接する内周半径である。Ｒ５は静翼７のファンカバー１５に接する内周半径である。
【００２８】
図２に示すように、ハブ１１の外周半径Ｒ２は、回転翼１２の外周半径Ｒ１と略同一か回転翼１２の外周半径Ｒ１よりも僅かに大きい。シュラウド１３の外周半径Ｒ３は、回転翼１２の外周半径Ｒ１とハブ１１の外周半径Ｒ２とよりも大きい。静翼７のファンカバー１５側の内周半径Ｒ５は、静翼７のディフューザプレート６側の内周半径Ｒ４とシュラウド１３の外周半径Ｒ３とよりも大きい。
【００２９】
次に、図３を用いて、羽根車１０のバランス調整を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における電動遠心送風機の羽根車と静翼の平面図である。
【００３０】
図３に示すように、羽根車１０のバランス調整は、羽根車１０の製造時に、刃物を備える工具でシュラウド１３の外周縁の一部に切断削除部１３ａを形成することにより行われる。切断削除部１３ａは、回転翼１２の外周半径Ｒ１よりも回転軸９から離れた領域に形成される。すなわち、切断削除部１３ａは、回転軸９の長手方向の投影面上において回転翼１２と重ならない領域に形成される。切断削除部１３ａによって、羽根車１０の回転重心が調整される。
【００３１】
次に、図１を用いて、電動遠心送風機１が動作した際の空気の流れを説明する。
電動遠心送風機１においては、整流子電動機２に電力が供給されると、出力軸５が回転する。当該回転に追従して、回転軸９が回転する。当該回転に追従して、羽根車１０が回転する。この際、羽根車１０内の空気は、羽根車１０の作用により、羽根車１０の外周方向へ移動する。
【００３２】
図１において、１９は空気の流れである。空気の流れ１９は、白抜き矢印で示される。すなわち、回転軸９上方の空気は、ベルマウス１６と流入開口部１４とを介して羽根車１０の内部に取り込まれる。当該空気は、羽根車１０の作用により、羽根車１０の外周方向へ排出される。
【００３３】
当該空気は、ディフューザ風路１７を回転軸９から離れる方向に移動する。当該空気は、ディフューザプレート６の外周側の隙間を通過して、風路１８に移動する。当該空気は、風路１８を回転軸９に近づく方向に移動する。当該空気は、孔４を通過して下方に移動する。当該空気は、整流子電動機２のステータやロータを冷却した後、整流子電動機２の下方から外部に流出する。
【００３４】
次に、図３を用いて、回転翼１２による騒音を説明する。
図３において、２０は回転軸９の回転方向である。したがって、回転翼１２の圧力面は１２ａとなる。これに対し、回転翼１２の負圧面は１２ｂとなる。
【００３５】
羽根車１０の内部において、圧力面１２ａ付近の空気は、回転翼１２の面に沿って流れる。これに対し、負圧面１２ｂ付近の空気は、外周に向かうにつれて剥離して回転翼１２に面に沿わなくなる。すなわち、圧力面１２ａ付近の排出空気の流速と方向は、負圧面１２ｂ付近の排出空気の流速と方向と異なる。その結果、羽根車１０の排出空気は、静翼７の縁部７ａに衝突する際に、騒音を発生させる。この際の騒音は、羽根車１０の回転数と枚数とに応じた周波数に強いピークを持つ。
【００３６】
ここで、羽根車１０は、強度上の観点から、約３５０００〜４５０００ｒｐｍで回転する。本実施の形態の回転翼１２の枚数は、１６枚である。この場合、騒音の周波数のピークは、約９３００〜１２０００Ｈｚとなる。
【００３７】
これに対し、人間は、騒音スペクトルの約２０００Ｈｚ〜８０００Ｈｚの周波数帯に顕著なピークを持つ音を聞くと耳障りに感じる。従って、上記騒音の周波数帯は、人間にとって聞き辛い周波数帯である。このため、聴感に優れた良質の音質を備えた電動遠心送風機１となる。
【００３８】
回転翼１２を１５枚とした場合、騒音の周波数のピークは、約８７００〜１１２００Ｈｚとなる。当該周波数帯は、人間にとって聞き辛い周波数帯である。このため、聴感に優れた電動遠心送風機１となる。
【００３９】
次に、図１と図３を用いて、シュラウド１３の切断削除部１３ａによる騒音を説明する。
【００４０】
図１に示すように、流入開口部１４の端部とベルマウス１６の端部との間には、僅かな隙間が形成される。また、シュラウド１３の外周側端部とファンカバー１５との間にも、僅かな隙間が形成される。ここで、流入開口部１４側の隙間の圧力は、シュラウド１３の外周側の隙間の圧力よりも高い。このため、羽根車１０の排出空気の一部は、循環漏れ流れとなって、シュラウド１３の外周側の隙間からシュラウド１３とファンカバー１５の間の空間を通過し、流入開口部１４側の隙間から羽根車１０の内部に戻る。
【００４１】
一方、図３に示すように、切断削除部１３ａは、回転軸９に近づくように形成される。このため、図１の電動遠心送風機１において、切断削除部１３ａとファンカバー１５との隙間は、シュラウド１３の他の箇所とファンカバー１５との隙間よりも大きくなる。このため、切断削除部１３ａにおいて、循環漏れ流れの量が多くなる。シュラウド１３外周方向において、循環漏れ流れの量が部分的に異なる場合、羽根車１０の排出空気の流れの状態も部分的に異なる。
【００４２】
この場合、静翼７に衝突する空気の流れにも影響する。当該影響により、羽根車１０の回転数に対応した周期の騒音が発生する。つまり、羽根車１０の回転数が約３５０００〜４５０００ｒｐｍの場合、騒音の周波数のピークは、約５８０〜７５０Ｈｚとなる。当該周波数帯は、人間にとって聞こえやすい周波数帯である。このため、聴感が悪化し得る。
【００４３】
しかしながら、図３に示すように、シュラウド１３の外周半径Ｒ３は、複数の回転翼１２の外周半径Ｒ１よりも大きい。このため、回転翼１２の外周半径Ｒ１の位置に切断削除部１３ａを形成する場合よりも、同一重量のモーメントが大きくなる。このため、本実施の形態の切断削除部１３ａの面積は、比較的小さい。
【００４４】
また、切断削除部１３ａは、回転軸９の長手方向から見た投影面上で回転翼１２と重ならない位置に容易に形成される。すなわち、バランス調整を繰り返す必要がない。その結果、切断削除部１３ａの面積が大きくなることもない。
【００４５】
したがって、本実施の形態においては、循環漏れ流れが変動することを抑制できる。つまり、静翼７の縁部７ａに衝突する際の空気の流れが羽根車１０の回転数に対応した周期で変動することを抑制できる。その結果、静翼７の縁部７ａで発生する騒音が小さくなる。このため、聴感の悪化が抑制される。
【００４６】
次に、図１と図２とを用いて、羽根車１０の排出空気の流れを説明する。
【００４７】
図１に示すように、空気は、流入開口部１４を介して羽根車１０に流入する。当該空気は、向きを略９０度曲げて羽根車１０の外周方向に移動する。この際、ハブ１１側の空気の曲がり半径は、シュラウド１３側の空気の曲がり半径よりも大きい。このため、ハブ１１側の空気の流速は、シュラウド１３側の空気の流速よりも速くなる。その結果、羽根車１０の外周縁部近傍においても、ハブ１１側の空気の流速は、シュラウド１３側の空気の流速よりも速くなる。すなわち、ディフューザ風路１７においても、ハブ１１側の空気の流速は、シュラウド１３側の空気の流速よりも速くなる。
【００４８】
図２に示すように、静翼７のファンカバー１５側の内周半径Ｒ５は、静翼７のディフューザプレート６側の内周半径Ｒ４よりも大きい。すなわち、静翼７の縁部７ａは、ハブ１１とシュラウド１３とに近接するように、ハブ１１側からシュラウド１３側に向かうにつれて回転軸９から離れる方向に傾斜する。このため、静翼７が羽根車１０と接触しないための距離を確保しつつ、排気空気の流速が速いハブ１１側においても、羽根車１０とディフューザ風路１７との距離が短くなる。
【００４９】
その結果、羽根車１０の排出空気の混合による損失が抑制される。また、排出空気の減速により動圧が小さくなることも抑制される。このため、ディフューザ風路１７で静圧回復できる程度が小さくなることを抑制できる。すなわち、損失を小さくし、昇圧の低下を小さくすることができる。
【００５０】
以上で説明した実施の形態１によれば、シュラウド１３の外周半径Ｒ３は、複数の回転翼１２の外周半径Ｒ１よりも大きい。このため、聴感を改善するために多くの回転翼１２が設けられていても、切断削除部１３ａを回転翼１２と重ならない位置に形成することができる。すなわち、羽根車１０のバランス調整を容易に行うことができる。
【００５１】
当該バランス調整により、羽根車１０の回転時の振れ周りが小さくなる。その結果、電動遠心送風機１の振動が小さくなる。このため、羽根車１０の回転時の騒音が小さくなる。更に、軸受にかかる力が小さくなる。その結果、軸受の損失が小さくなる。このため、電動遠心送風機１の長期使用に対する信頼性を向上することができる。
【００５２】
また、シュラウド１３は、回転翼１２の外周縁部よりも回転軸９から離れた箇所が回転軸９の長手方向に対して垂直な平面で形成される。このため、バランス調整の際に、シュラウド１３の切断削除部１３ａの周囲が歪むことを抑制できる。その結果、当該歪みにより空気の流れが乱れることを抑制できる。当該抑制により、静翼７の縁部７ａに衝突する際の空気の流れが羽根車１０の回転数に対応した周期で変動することを確実に抑制できる。当該抑制により、静翼７の縁部７ａで発生する騒音がより小さくなる。このため、聴感の悪化をより確実に抑制することができる。
【００５３】
また、本実施の形態の電動遠心送風機１では、ハブ１１の外周半径Ｒ２は、回転翼１２の外周半径Ｒ１とほぼ一致する。すなわち、羽根車１０において、シュラウド１３の外周寄りのみが羽根車１０の径方向外側に突出する。このため、切断削除部１３ａを形成する際に工具がハブ１１や回転翼１２に干渉することを防止できる。その結果、バランス調整の作業性を向上することができる。
【００５４】
なお、回転翼１２の枚数は、１５枚以上が好ましい。この場合、羽根車１０の回転数を約３５０００〜４５０００ｒｐｍとした際に、聴感に優れる電動遠心送風機１となる。
【００５５】
また、静翼７の縁部７ａは、ハブ１１とシュラウド１３とに近接するように、ハブ１１側からシュラウド１３側に向かうにつれて回転軸９から離れる方向に傾斜する。このため、静翼７が羽根車１０と接触しないための距離を確保しつつ、損失を小さくし、昇圧の低下を小さくすることができる。その結果、省エネ性能に優れた電動遠心送風機１を得ることができる。
【００５６】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における電動遠心送風機を利用した電気掃除機を概要図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図２において、２１は掃除機本体である。掃除機本体２１の前部には、ホース２２の後端が接続される。ホース２２は、屈曲自在に形成される。ホース２２の前端には、パイプ２３の後端が接続される。パイプ２３は、棒状に形成される。パイプ２３の前端には、吸引口２４が取り付けられる。掃除機本体２１内部の前側には、集塵ボックス２５が収納される。掃除機本体２１内部では、集塵ボックス２５の後方に、実施の形態１の電動遠心送風機１が収納される。
【００５８】
この電気掃除機においては、電動遠心送風機１が動作すると、吸引風が発生する。当該吸引風により、吸引口２４、パイプ２３、ホース２２を介して空気とともに塵埃が吸引される。吸引された塵埃は、集塵ボックス２５にたまる。
【００５９】
以上で説明した実施の形態２によれば、電動遠心送風機１は、実施の形態１で説明したように、低騒音、高効率（高仕事）である。このため、騒音低減、高効率を実現した電気掃除機を得ることができる。
【００６０】
なお、電動遠心送風機１は、電気掃除機以外でもハンドドライヤー等の家庭用電化機器に適用できる。また、電動遠心送風機１は、液体用ポンプ等の産業機器にも適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１ 電動遠心送風機
２ 整流子電動機
３ ブラケット
４ 孔
５ 出力軸
６ ディフューザプレート
７ 静翼
７ａ 縁部
８ 戻り静翼
９ 回転軸
１０ 羽根車
１１ ハブ
１２ 回転翼
１２ａ 圧力面
１２ｂ 負圧面
１３ シュラウド
１３ａ 切断削除部
１４ 流入開口部
１５ ファンカバー
１６ ベルマウス
１７ ディフューザ風路
１８ 風路
１９ 空気の流れ
２０ 回転方向
２１ 掃除機本体
２２ ホース
２３ パイプ
２４ 吸引口
２５ 集塵ボックス
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電動遠心送風機及びこれを用いた電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、電気掃除機には、電動遠心送風機が利用される。電動遠心送風機には、羽根車が搭載される。羽根車は、ハブ、１１枚〜１５枚の回転翼、シュラウドを組み立てて製造される。羽根車は、電動遠心送風機の回転軸に取り付けられる。回転軸は、軸受に回転自在に保持される。
【０００３】
この電動遠心送風機においては、羽根車の回転数が４５０００ｒｐｍの場合、騒音の周波数のピークが約８２００Ｈｚ〜１１２００ｋＨｚになる。この周波数帯は、人間にとって聞き辛い周波数帯である。このため、聴感を改善することができる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３４２６９０号公報
【０００５】
しかしながら、回転翼は、４００００ｒｐｍ前後の高速で回転する。このため、羽根車の重心と回転軸とのずれが大きい場合には、回転軸の径方向にかかる力が大きくなる。その結果、軸受が磨耗する。また、電動遠心送風機全体が振動する。
【０００６】
そこで、羽根車のバランス調整が行われる。当該バランス調整は、シュラウドの外周縁部の一部に切断削除部を形成することにより行われる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、回転翼の枚数が多いと、切断削除部を形成すべき箇所に回転翼が位置する場合がある。この場合、羽根車のバランス調整を適切に行うことができない。
【０００８】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、聴感を改善しつつ、回転バランスの調整を容易に行うことができる電動遠心送風機等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る電動遠心送風機は、電力の供給により駆動する電動機と、前記電動機の駆動により回転する回転軸と、前記回転軸を囲むように前記電動機に設けられ、前記回転軸側から前記回転軸とは反対側へとつながる空間を有したディフューザ風路部と、前記ディフューザ風路部の前記電動機側かつ前記回転軸側で、前記回転軸に設けられたハブと、前記ディフューザ風路部の前記回転軸側で、前記ハブの前記電動機とは反対側に所定間隔をあけて前記回転軸周りに設けられた複数の回転翼と、前記ディフューザ風路部の前記電動機とは反対側かつ前記回転軸側で、前記複数の回転翼の前記ハブとは反対側に設けられ、前記回転軸周りに開口部を有するとともに、前記複数の回転翼の外周半径よりも大きい外周半径を有したシュラウドと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、聴感を改善しつつ、回転バランスの調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１における電動遠心送風機の側面図である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】この発明の実施の形態１における電動遠心送風機の羽根車と静翼の平面図である。
【図４】この発明の実施の形態２における電動遠心送風機を利用した電気掃除機を概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電動遠心送風機の側面図である。
【００１４】
図１において、１は電動遠心送風機である。電動遠心送風機１には、整流子電動機２が設けられる。整流子電動機２には、ステータ、ロータ（ともに図示せず）が設けられる。整流子電動機２は、ブラケット３に覆われる。ブラケット３の上面には、孔４が形成される。整流子電動機２の中心には、出力軸５が設けられる。出力軸５は、軸受（図示せず）に回転可能に支持される。出力軸５は、ブラケット３から上方に突出する。
【００１５】
ブラケット３中央の上面には、ディフューザプレート６が設けられる。図１においては、ディフューザプレート６は、断面図で示される。ディフューザプレート６は、略円形状に形成される。ディフューザプレート６の外周縁部は、中央部よりも一段高くなるように形成される。
【００１６】
ディフューザプレート６の外周縁部上面側には、複数の静翼７が設けられる。図１においては、静翼７は、回転投影したときの子午面形図で示される。複数の静翼７は、出力軸５を囲むように所定間隔をあけて配置される。各静翼７の出力軸５側の縁部７ａは、上方に向かうにつれて出力軸５から離れる方向に傾斜する。
【００１７】
ディフューザプレート６の外周縁部下面側には、複数の戻り静翼８が取り付けられる。図１においては、戻り静翼８は、回転投影したときの子午面形図で示される。各戻り静翼８は、静翼７に対応して配置される。
【００１８】
出力軸５と同軸上には、回転軸９が配置される。回転軸９は、出力軸５と一体形成される場合もある。回転軸９は、出力軸５から動力伝達されるように形成される場合もある。
【００１９】
本実施の形態においては、出力軸５に羽根車１０が直接固定される。羽根車１０は、静翼７と接触しないための距離を確保した位置に配置される。羽根車１０は、ハブ１１、複数の回転翼１２、シュラウド１３を備える。ハブ１１、複数の回転翼１２、シュラウド１３は、例えば、アルミニウム合金等の薄板状の合金で形成される。図１においては、ハブ１１、断面図で示される。回転翼１２は、回転投影したときの子午面図で示される。シュラウド１３は、断面図で示される。
【００２０】
ハブ１１は、略円形状に形成される。ハブ１１は、中心で回転軸９と垂直に交わるように回転軸９に取り付けられる。ハブ１１は、ディフューザプレート６の外周縁部の回転軸９側で、ディフューザプレート６の外周縁部と同等の高さとなるように配置される。
【００２１】
複数の回転翼１２は、ハブ１１の整流子電動機２とは反対側に設けられる。複数の回転翼１２は、所定間隔をあけて配置される。複数の回転翼１２は、静翼７の回転軸９側で、静翼７と同等の高さとなるように配置される。複数の回転翼１２の枚数は、静翼７の枚数よりも多い。複数の回転翼１２は、例えば、１６枚からなる。複数の回転翼１２の上縁部は、外周側に向かうにつれて滑らかにハブ１１に近接するように形成される。複数の回転翼１２は、後ろ向きとなるように形成される。すなわち、複数の回転翼１２の外周側は、回転軸９の回転方向とは反対方向に湾曲するように形成される。
【００２２】
シュラウド１３は、ハブ１１と対向するように、複数の回転翼１２のハブ１１とは反対側に設けられる。シュラウド１３は、回転軸９周りに流入開口部１４を有するように環状に形成される。シュラウド１３は、回転翼１２の上縁部に沿って、外周側に向かうにつれて滑らかにハブ１１に近接するように形成される。シュラウド１３は、回転翼１２の外周縁部よりも回転軸９から離れた箇所が回転軸９の長手方向に対して垂直な平面で形成される。シュラウド１３の外周縁部は、静翼７の上縁部の回転軸９側で、静翼７の上縁部と同等の高さの位置に配置される。
【００２３】
ディフューザプレート６、静翼７、戻り静翼８、羽根車１０は、電動遠心送風機１とは反対側からファンカバー１５によって覆われる。図１においては、ファンカバー１５は、断面図で示される。ファンカバー１５は、回転軸９周りに開口部を有するように環状に形成される。ファンカバー１５の外周縁部は、ブラケット３の外周縁部に固定される。ファンカバー１５の回転軸９周りには、ベルマウス１６が一体に取り付けられる。図１においては、ベルマウス１６は、断面図で示される。
【００２４】
回転翼１２の外周方向の外側では、ディフューザプレート６、静翼７、ファンカバー１５、ディフューザ風路１７が形成される。ディフューザ風路１７は、回転軸９から回転軸９とは反対側へとつながる空間を有する。
【００２５】
静翼７の下方では、ブラケット３、戻り静翼８、ディフューザプレート６によって、風路１８が形成される。風路１８は、回転軸９とは反対側から孔４へとつながる空間を有する。
【００２６】
次に、図２を用いて、羽根車１０等の径方向の寸法関係を説明する。
図２は図１の要部の拡大図である。
【００２７】
図２において、Ｒ１は回転翼１２の外周の回転軌跡の半径である。Ｒ２はハブ１１の外周半径である。Ｒ３はシュラウド１３の外周半径である。Ｒ４は静翼７のディフューザプレート６に接する内周半径である。Ｒ５は静翼７のファンカバー１５に接する内周半径である。
【００２８】
図２に示すように、ハブ１１の外周半径Ｒ２は、回転翼１２の外周半径Ｒ１と略同一か回転翼１２の外周半径Ｒ１よりも僅かに大きい。シュラウド１３の外周半径Ｒ３は、回転翼１２の外周半径Ｒ１とハブ１１の外周半径Ｒ２とよりも大きい。静翼７のファンカバー１５側の内周半径Ｒ５は、静翼７のディフューザプレート６側の内周半径Ｒ４とシュラウド１３の外周半径Ｒ３とよりも大きい。
【００２９】
次に、図３を用いて、羽根車１０のバランス調整を説明する。
図３はこの発明の実施の形態１における電動遠心送風機の羽根車と静翼の平面図である。
【００３０】
図３に示すように、羽根車１０のバランス調整は、羽根車１０の製造時に、刃物を備える工具でシュラウド１３の外周縁の一部に切断削除部１３ａを形成することにより行われる。切断削除部１３ａは、回転翼１２の外周半径Ｒ１よりも回転軸９から離れた領域に形成される。すなわち、切断削除部１３ａは、回転軸９の長手方向の投影面上において回転翼１２と重ならない領域に形成される。切断削除部１３ａによって、羽根車１０の回転重心が調整される。
【００３１】
次に、図１を用いて、電動遠心送風機１が動作した際の空気の流れを説明する。
電動遠心送風機１においては、整流子電動機２に電力が供給されると、出力軸５が回転する。当該回転に追従して、回転軸９が回転する。当該回転に追従して、羽根車１０が回転する。この際、羽根車１０内の空気は、羽根車１０の作用により、羽根車１０の外周方向へ移動する。
【００３２】
図１において、１９は空気の流れである。空気の流れ１９は、白抜き矢印で示される。すなわち、回転軸９上方の空気は、ベルマウス１６と流入開口部１４とを介して羽根車１０の内部に取り込まれる。当該空気は、羽根車１０の作用により、羽根車１０の外周方向へ排出される。
【００３３】
当該空気は、ディフューザ風路１７を回転軸９から離れる方向に移動する。当該空気は、ディフューザプレート６の外周側の隙間を通過して、風路１８に移動する。当該空気は、風路１８を回転軸９に近づく方向に移動する。当該空気は、孔４を通過して下方に移動する。当該空気は、整流子電動機２のステータやロータを冷却した後、整流子電動機２の下方から外部に流出する。
【００３４】
次に、図３を用いて、回転翼１２による騒音を説明する。
図３において、２０は回転軸９の回転方向である。したがって、回転翼１２の圧力面は１２ａとなる。これに対し、回転翼１２の負圧面は１２ｂとなる。
【００３５】
羽根車１０の内部において、圧力面１２ａ付近の空気は、回転翼１２の面に沿って流れる。これに対し、負圧面１２ｂ付近の空気は、外周に向かうにつれて剥離して回転翼１２に面に沿わなくなる。すなわち、圧力面１２ａ付近の排出空気の流速と方向は、負圧面１２ｂ付近の排出空気の流速と方向と異なる。その結果、羽根車１０の排出空気は、静翼７の縁部７ａに衝突する際に、騒音を発生させる。この際の騒音は、羽根車１０の回転数と枚数とに応じた周波数に強いピークを持つ。
【００３６】
ここで、羽根車１０は、強度上の観点から、約３５０００〜４５０００ｒｐｍで回転する。本実施の形態の回転翼１２の枚数は、１６枚である。この場合、騒音の周波数のピークは、約９３００〜１２０００Ｈｚとなる。
【００３７】
これに対し、人間は、騒音スペクトルの約２０００Ｈｚ〜８０００Ｈｚの周波数帯に顕著なピークを持つ音を聞くと耳障りに感じる。従って、上記騒音の周波数帯は、人間にとって聞き辛い周波数帯である。このため、聴感に優れた良質の音質を備えた電動遠心送風機１となる。
【００３８】
回転翼１２を１５枚とした場合、騒音の周波数のピークは、約８７００〜１１２００Ｈｚとなる。当該周波数帯は、人間にとって聞き辛い周波数帯である。このため、聴感に優れた電動遠心送風機１となる。
【００３９】
次に、図１と図３を用いて、シュラウド１３の切断削除部１３ａによる騒音を説明する。
【００４０】
図１に示すように、流入開口部１４の端部とベルマウス１６の端部との間には、僅かな隙間が形成される。また、シュラウド１３の外周側端部とファンカバー１５との間にも、僅かな隙間が形成される。ここで、流入開口部１４側の隙間の圧力は、シュラウド１３の外周側の隙間の圧力よりも高い。このため、羽根車１０の排出空気の一部は、循環漏れ流れとなって、シュラウド１３の外周側の隙間からシュラウド１３とファンカバー１５の間の空間を通過し、流入開口部１４側の隙間から羽根車１０の内部に戻る。
【００４１】
一方、図３に示すように、切断削除部１３ａは、回転軸９に近づくように形成される。このため、図１の電動遠心送風機１において、切断削除部１３ａとファンカバー１５との隙間は、シュラウド１３の他の箇所とファンカバー１５との隙間よりも大きくなる。このため、切断削除部１３ａにおいて、循環漏れ流れの量が多くなる。シュラウド１３外周方向において、循環漏れ流れの量が部分的に異なる場合、羽根車１０の排出空気の流れの状態も部分的に異なる。
【００４２】
この場合、静翼７に衝突する空気の流れにも影響する。当該影響により、羽根車１０の回転数に対応した周期の騒音が発生する。つまり、羽根車１０の回転数が約３５０００〜４５０００ｒｐｍの場合、騒音の周波数のピークは、約５８０〜７５０Ｈｚとなる。当該周波数帯は、人間にとって聞こえやすい周波数帯である。このため、聴感が悪化し得る。
【００４３】
しかしながら、図３に示すように、シュラウド１３の外周半径Ｒ３は、複数の回転翼１２の外周半径Ｒ１よりも大きい。このため、回転翼１２の外周半径Ｒ１の位置に切断削除部１３ａを形成する場合よりも、同一重量のモーメントが大きくなる。このため、本実施の形態の切断削除部１３ａの面積は、比較的小さい。
【００４４】
また、切断削除部１３ａは、回転軸９の長手方向から見た投影面上で回転翼１２と重ならない位置に容易に形成される。すなわち、バランス調整を繰り返す必要がない。その結果、切断削除部１３ａの面積が大きくなることもない。
【００４５】
したがって、本実施の形態においては、循環漏れ流れが変動することを抑制できる。つまり、静翼７の縁部７ａに衝突する際の空気の流れが羽根車１０の回転数に対応した周期で変動することを抑制できる。その結果、静翼７の縁部７ａで発生する騒音が小さくなる。このため、聴感の悪化が抑制される。
【００４６】
次に、図１と図２とを用いて、羽根車１０の排出空気の流れを説明する。
【００４７】
図１に示すように、空気は、流入開口部１４を介して羽根車１０に流入する。当該空気は、向きを略９０度曲げて羽根車１０の外周方向に移動する。この際、ハブ１１側の空気の曲がり半径は、シュラウド１３側の空気の曲がり半径よりも大きい。このため、ハブ１１側の空気の流速は、シュラウド１３側の空気の流速よりも速くなる。その結果、羽根車１０の外周縁部近傍においても、ハブ１１側の空気の流速は、シュラウド１３側の空気の流速よりも速くなる。すなわち、ディフューザ風路１７においても、ハブ１１側の空気の流速は、シュラウド１３側の空気の流速よりも速くなる。
【００４８】
図２に示すように、静翼７のファンカバー１５側の内周半径Ｒ５は、静翼７のディフューザプレート６側の内周半径Ｒ４よりも大きい。すなわち、静翼７の縁部７ａは、ハブ１１とシュラウド１３とに近接するように、ハブ１１側からシュラウド１３側に向かうにつれて回転軸９から離れる方向に傾斜する。このため、静翼７が羽根車１０と接触しないための距離を確保しつつ、排気空気の流速が速いハブ１１側においても、羽根車１０とディフューザ風路１７との距離が短くなる。
【００４９】
その結果、羽根車１０の排出空気の混合による損失が抑制される。また、排出空気の減速により動圧が小さくなることも抑制される。このため、ディフューザ風路１７で静圧回復できる程度が小さくなることを抑制できる。すなわち、損失を小さくし、昇圧の低下を小さくすることができる。
【００５０】
以上で説明した実施の形態１によれば、シュラウド１３の外周半径Ｒ３は、複数の回転翼１２の外周半径Ｒ１よりも大きい。このため、聴感を改善するために多くの回転翼１２が設けられていても、切断削除部１３ａを回転翼１２と重ならない位置に形成することができる。すなわち、羽根車１０のバランス調整を容易に行うことができる。
【００５１】
当該バランス調整により、羽根車１０の回転時の振れ周りが小さくなる。その結果、電動遠心送風機１の振動が小さくなる。このため、羽根車１０の回転時の騒音が小さくなる。更に、軸受にかかる力が小さくなる。その結果、軸受の損失が小さくなる。このため、電動遠心送風機１の長期使用に対する信頼性を向上することができる。
【００５２】
また、シュラウド１３は、回転翼１２の外周縁部よりも回転軸９から離れた箇所が回転軸９の長手方向に対して垂直な平面で形成される。このため、バランス調整の際に、シュラウド１３の切断削除部１３ａの周囲が歪むことを抑制できる。その結果、当該歪みにより空気の流れが乱れることを抑制できる。当該抑制により、静翼７の縁部７ａに衝突する際の空気の流れが羽根車１０の回転数に対応した周期で変動することを確実に抑制できる。当該抑制により、静翼７の縁部７ａで発生する騒音がより小さくなる。このため、聴感の悪化をより確実に抑制することができる。
【００５３】
また、本実施の形態の電動遠心送風機１では、ハブ１１の外周半径Ｒ２は、回転翼１２の外周半径Ｒ１とほぼ一致する。すなわち、羽根車１０において、シュラウド１３の外周寄りのみが羽根車１０の径方向外側に突出する。このため、切断削除部１３ａを形成する際に工具がハブ１１や回転翼１２に干渉することを防止できる。その結果、バランス調整の作業性を向上することができる。
【００５４】
なお、回転翼１２の枚数は、１５枚以上が好ましい。この場合、羽根車１０の回転数を約３５０００〜４５０００ｒｐｍとした際に、聴感に優れる電動遠心送風機１となる。
【００５５】
また、静翼７の縁部７ａは、ハブ１１とシュラウド１３とに近接するように、ハブ１１側からシュラウド１３側に向かうにつれて回転軸９から離れる方向に傾斜する。このため、静翼７が羽根車１０と接触しないための距離を確保しつつ、損失を小さくし、昇圧の低下を小さくすることができる。その結果、省エネ性能に優れた電動遠心送風機１を得ることができる。
【００５６】
実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２における電動遠心送風機を利用した電気掃除機を概要図である。なお、実施の形態１と同一又は相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図２において、２１は掃除機本体である。掃除機本体２１の前部には、ホース２２の後端が接続される。ホース２２は、屈曲自在に形成される。ホース２２の前端には、パイプ２３の後端が接続される。パイプ２３は、棒状に形成される。パイプ２３の前端には、吸引口２４が取り付けられる。掃除機本体２１内部の前側には、集塵ボックス２５が収納される。掃除機本体２１内部では、集塵ボックス２５の後方に、実施の形態１の電動遠心送風機１が収納される。
【００５８】
この電気掃除機においては、電動遠心送風機１が動作すると、吸引風が発生する。当該吸引風により、吸引口２４、パイプ２３、ホース２２を介して空気とともに塵埃が吸引される。吸引された塵埃は、集塵ボックス２５にたまる。
【００５９】
以上で説明した実施の形態２によれば、電動遠心送風機１は、実施の形態１で説明したように、低騒音、高効率（高仕事）である。このため、騒音低減、高効率を実現した電気掃除機を得ることができる。
【００６０】
なお、電動遠心送風機１は、電気掃除機以外でもハンドドライヤー等の家庭用電化機器に適用できる。また、電動遠心送風機１は、液体用ポンプ等の産業機器にも適用できる。
【符号の説明】
【００６１】
１ 電動遠心送風機
２ 整流子電動機
３ ブラケット
４ 孔
５ 出力軸
６ ディフューザプレート
７ 静翼
７ａ 縁部
８ 戻り静翼
９ 回転軸
１０ 羽根車
１１ ハブ
１２ 回転翼
１２ａ 圧力面
１２ｂ 負圧面
１３ シュラウド
１３ａ 切断削除部
１４ 流入開口部
１５ ファンカバー
１６ ベルマウス
１７ ディフューザ風路
１８ 風路
１９ 空気の流れ
２０ 回転方向
２１ 掃除機本体
２２ ホース
２３ パイプ
２４ 吸引口
２５ 集塵ボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力の供給により駆動する電動機と、
前記電動機の駆動により回転する回転軸と、
前記回転軸を囲むように前記電動機に設けられ、前記回転軸側から前記回転軸とは反対側へとつながる空間を有したディフューザ風路部と、
前記ディフューザ風路部の前記電動機側かつ前記回転軸側で、前記回転軸に設けられたハブと、
前記ディフューザ風路部の前記回転軸側で、前記ハブの前記電動機とは反対側に所定間隔をあけて前記回転軸周りに設けられた複数の回転翼と、
前記ディフューザ風路部の前記電動機とは反対側かつ前記回転軸側で、前記複数の回転翼の前記ハブとは反対側に設けられ、前記回転軸周りに開口部を有するとともに、前記複数の回転翼の外周半径よりも大きい外周半径を有したシュラウドと、
を備えた電動遠心送風機。
【請求項２】
前記シュラウドは、前記回転翼の外周縁部よりも前記回転軸から離れた箇所が前記回転軸の長手方向に対して垂直な平面となるように形成された請求項１記載の電動遠心送風機。
【請求項３】
前記ハブは、外周半径が前記複数の回転翼の外周半径と一致するように形成された請求項１又は請求項２に記載の電動遠心送風機。
【請求項４】
前記複数の回転翼は、１５枚以上からなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電動遠心送風機。
【請求項５】
前記ディフューザ風路部は、前記回転翼側の縁部が前記ハブと前記シュラウドとに近接した状態で前記ハブ側から前記シュラウド側に向かうにつれて前記回転軸から離れる方向に傾斜するように形成された請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電動遠心送風機。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電動遠心送風機で塵埃を吸引するための吸引風を発生させる電気掃除機。
【請求項１】
電力の供給により駆動する電動機と、
前記電動機の駆動により回転する回転軸と、
前記回転軸を囲むように前記電動機に設けられ、前記回転軸側から前記回転軸とは反対側へとつながる空間を有したディフューザ風路部と、
前記ディフューザ風路部の前記電動機側かつ前記回転軸側で、前記回転軸に設けられたハブと、
前記ディフューザ風路部の前記回転軸側で、前記ハブの前記電動機とは反対側に所定間隔をあけて前記回転軸周りに設けられた複数の回転翼と、
前記ディフューザ風路部の前記電動機とは反対側かつ前記回転軸側で、前記複数の回転翼の前記ハブとは反対側に設けられ、前記回転軸周りに開口部を有するとともに、前記複数の回転翼の外周半径よりも大きい外周半径を有したシュラウドと、
を備えた電動遠心送風機。
【請求項２】
前記シュラウドは、前記回転翼の外周縁部よりも前記回転軸から離れた箇所が前記回転軸の長手方向に対して垂直な平面となるように形成された請求項１記載の電動遠心送風機。
【請求項３】
前記ハブは、外周半径が前記複数の回転翼の外周半径と一致するように形成された請求項１又は請求項２に記載の電動遠心送風機。
【請求項４】
前記複数の回転翼は、１５枚以上からなる請求項１〜請求項３のいずれかに記載の電動遠心送風機。
【請求項５】
前記ディフューザ風路部は、前記回転翼側の縁部が前記ハブと前記シュラウドとに近接した状態で前記ハブ側から前記シュラウド側に向かうにつれて前記回転軸から離れる方向に傾斜するように形成された請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電動遠心送風機。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載の電動遠心送風機で塵埃を吸引するための吸引風を発生させる電気掃除機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−７９６２５（Ｐ２０１３−７９６２５Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０８８３（Ｐ２０１１−２２０８８３）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（０００１７６８６６）三菱電機ホーム機器株式会社 (1,201)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（０００１７６８６６）三菱電機ホーム機器株式会社 (1,201)
【Ｆターム（参考）】
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