(57)【要約】      （修正有）【課題】エアガイドのディフューザにおいて、渦や剥離による流体損失を低減し、電動送風機の効率を向上させる。【解決手段】固定子１と、固定子１内部に出力軸４を中心に回転自在に支持された回転子２と、固定子１と回転子２を上下で支持するブラケット３と、出力軸４の先端に取り付けられた回転ファン５と、ブラケット３と回転ファン５との間を仕切るように配設されたエアガイドと、回転ファン５とエアガイドを覆うファンケース８を備え、前記エアガイドはブラケット３と回転ファン５の間を仕切る仕切板６ｃと、回転ファン外周側に配設されたディフューザ６ａと、ディフューザ６ａの底面に当たる反吸入口側に傾斜した仕切板傾斜部６ｄとを備える電動送風機において、ディフューザ６ａの仕切板傾斜部６ｄを空気吸入口側に凸形状とし、乱流を抑制する。【選択図】図１
2011122527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、前記固定子内部に出力軸を中心に回転自在に支持された回転子と、前記固定子と回転子を上下で支持するブラケットと、前記ブラケット上部から突出した出力軸先端に取り付けられた回転ファンと、前記ブラケットと前記回転ファンとの間を仕切るように配設されたエアガイドと、中央部に空気吸入口を有し前記エアガイドと回転ファンを覆うファンケースを備え、
前記エアガイドはブラケットと回転ファンの間を仕切る仕切板と、回転ファン外周側に配設されたディフューザと、前記ディフューザの底面に当たる反吸入口側に傾斜した仕切板傾斜部と、前記仕切板を介してディフューザの裏面に形成された案内翼を備える電動送風機において、
前記ディフューザの仕切板傾斜部が乱流抑制機構を有することを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
前記乱流抑制機構は、空気吸入口側に凸形状をなす請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
前記乱流抑制機構の内径側の端点接線は、中心軸に対し略直角をなす請求項１または請求項２記載の電動送風機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の電動送風機を搭載した電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気機器等に用いられる電動送風機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、掃除機等に用いられる電動送風機に対して高出力化の要望が高まっている。送風機の出力を高くするためには回転ファンの外径を大きくする、もしくは回転数を上げるという手段が考えられるが、これらの方法では送風機負荷が変わってしまうので電動機側の設計変更も必要になる。さらに、家庭用掃除機などに用いられる場合では、製品の小型、軽量化のニーズがあるため外径を大きくすることができない。これらの理由から、電動機の仕様を大きく変えることなく高出力化を図るためには送風機の高効率化が必要となる。
ここで用いられる送風機は、回転ファンの遠心力により得られた動圧をエアガイドにより静圧に変換して空気出力を発生する。送風機の設計手法として、使用される電気機器の動作点、たとえば流量、圧力、回転数から回転ファン、エアガイドそれぞれの内径や外径、入口高さや出口高さを決定する。これら主要寸法に加えて、損失の少ない流路形状を形成することが高効率化に対して重要である。
エアガイドの流体損失を低減するためには、入口から出口にかけて流速が緩やかに変化するように設計しなければならない。これは、流速の急激な加減速が流体摩擦や渦の発生を引き起こし、流体損失の要因となるためである。しかし、掃除機用の電動送風機においては回転ファンが流出する２００ｍ／ｓｅｃ近い流れをエアガイドによって減速して静圧に変換するとともに、流れ方向を大きく変化させて電動機側に導く必要があり、流体損失の大きい部分のひとつである。
そこで、エアガイドの渦や剥離による流体損失を低減するために、ディフューザの入口形状や入口角など流路形状の検討がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−９３９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来例の課題を鑑み、ディフューザ底面の仕切板傾斜部に乱流抑制機構を設けることにより、エアガイドの損失を低減し、電動送風機の効率を向上させ、電動送風機への入力を増加したり、外径を大きくすることなく、出力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題点を解決するために、本発明の電動送風機は、ディフューザ底面の仕切板傾斜部に乱流抑制機構を設けたものである。前記乱流抑制機構は、空気吸入口側に凸形状をなすことを特徴とする。
【０００６】
上記構成によれば、エアガイドのディフューザ底面部に生じる渦損失を抑制することができるので、ファン効率が向上し、回転数の上昇や外径を大きくすることなく電動送風機の高出力化を図ることができる。
【０００７】
また、本発明の電動送風機は、仕切板傾斜部の乱流抑制機構の内径側の端点接線が中心軸に対し略直角をなすことを特徴とする。
上記構成によれば、回転ファンから流出した流れがスムーズにディフューザに流入することができるので、圧力回復率がさらに向上し、損失の低減が可能となる。
【０００８】
また、本発明の電動送風機を搭載した電気掃除機は、本体の大きさを大きくしたり、重くしたりすることなく、より強い吸引力が得られ、掃除性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明によれば、送風機の外径を大きくすることなく高出力が得られ、搭載する機器の小型化を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例を示す送風機の断面図
【図２】従来例を示すエアガイドの断面図
【図３】本発明の実施例を示すエアガイドの断面図
【図４】ディフューザの圧力特性を示すグラフ
【図５】圧力回復率特性を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の請求項１記載の発明は、固定子と、前記固定子内部に出力軸を中心に回転自在に支持された回転子と、前記固定子と回転子を上下で支持するブラケットと、前期ブラケット上部から突出した出力軸先端に取り付けられた回転ファンと、前記ブラケットと前記回転ファンとの間を仕切るように配設されたエアガイドと、中央部に空気吸入口を有し前記エアガイドと回転ファンを覆うファンケースを備え、前記エアガイドはブラケットと回転ファンの間を仕切る仕切板と、回転ファン外周側に配設されたディフューザと、前記ディフューザの底面に当たる反吸入口側に傾斜した仕切板傾斜部と、前記仕切板を介してディフューザの裏面に形成された案内翼を備える電動送風機である。
【００１２】
このような構成により、ディフューザ底面部で生じる渦などの流れ損失を抑制することができるので、送風機の出力が高くなるという作用を有する。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。
（実施例１）
本発明の請求項１に記載の電動送風機は、図１に示すように、固定子１及び回転子２が取り付けられた一対のブラケット３において、ブラケット上面から突出した回転子の出力軸４先端に回転ファン５を取り付け、回転ファン５と固定子１及び回転子２との間を仕切るようにして、エアガイド６が取り付けられている。
【００１４】
電動機７が駆動することにより、出力軸４にナットなどで固定された回転ファン５が回転し、側板５ａに設けられた開口部５ｂに吸引する流れが生じる。この流れは回転軸方向から半径方向に９０度曲げられ、回転ファンの側板５ａと主板５ｃの間に配置固定された羽根５ｄによって動圧を与えられながら半径方向外側に向かって流れる。回転ファン５から流出された流れは回転ファン５の外周側に配置されたエアガイド６のディフューザ６ａによって減速され、動圧から静圧に変換される。ディフューザ６ａを通過した流れはエアガイド６とファンケース８にて構成される流路９を通って１８０度方向転換され、仕切板６ｃを介してエアガイド６の回転ファン５と反対側にある案内翼６ｂにより電動機内部に誘導され、電動機７を冷却しながら外に放出される。
【００１５】
一般的に、流体損失は流路面積の変化や流れ方向の変換、分岐や合流がある場所における速度の急激な変化により生じ易く、また、壁面近傍では剥離や渦、境界層の成長によっても増加する。電気掃除機に用いられる電動送風機では、回転ファンの平均流出速度、すなわちエアガイドディフューザの流入速度は約２００ｍ／ｓｅｃ、ディフューザ出口では約３０ｍ／ｓｅｃであり、８５％程度まで急減速して静圧を得る。電動送風機の動作点にもよるが、電気掃除機が弱モードで運転されている場合でも５０％近くまで減速される。さらに、ディフューザを通過した流れは１８０度方向転換され、案内翼から電動機へと導かれる構造となっており、ディフューザには非常に大きな圧力負荷がかかり、剥離や渦流れが発生し易く、損失が大きくなる。本発明に係る電動送風機においては、ディフューザを通過する流れに着目し、ディフューザ流路で生じる流れ損失の低減を図るものである。
【００１６】
図２に示すように、従来のエアガイドの仕切板傾斜部６ｄは直線状で構成されていた。従来のエアガイドでは流路面積の変化率はほぼ一定になるが、流速が急減速するためにディフューザ底面部にて渦流れ１０が生じ、流路が有効に使われていないという現象が生じていた。そこで、ディフューザ底面の仕切板傾斜部６ｄを図３のように空気吸入口８ａ側に凸面状をなす。このような形状とすることにより、従来では渦の発生により流路として無効となっていた部分を排除したので、無効領域で生じていた剥離や渦による流れ損失を抑制することができ、その結果、流体損失の低減により効率が向上する。
図４にディフューザ入口から出口にかけての静圧の変化を比較したグラフを示す。図に示すように、本発明では流路長の中心から出口にかけて従来品よりも静圧の回復が増加し、圧力回復率が４％向上する。
【００１７】
仕切板傾斜部の凸部の高さｈに対する圧力回復率特性を図５に示す。高さ０．５ｍｍまでは著しく圧力回復率は増加するものの、それ以上高くしても圧力回復率はほとんど変化していない。ここでは凸形状を一円弧で構成したので、突高さを変えると回転軸に対する傾斜部内径の接線も変化し、本発明の一例としてここで用いたエアガイドの場合では、突高さ０．５ｍｍで傾斜部内径側の端点Ａの接線は、中心軸に対し略直角をなしている。傾斜部内径側の端点Ａの接線が中心軸に対し９０度±５をなしていると、回転ファンから流出した流れがスムーズにディフューザに流入することができるので、圧力回復率がさらに向上し、損失の低減が可能となる。
以上の理由により、ディフューザ底面の仕切板傾斜部に空気吸入口側に凸面状をなす乱流抑制機構を設けた電動送風機では、流体損失を低減することにより効率を向上させ、電動送風機への入力を増加したり、外径を大きくすることなく出力を向上させることが可能になる。
【００１８】
また、ここでは凸形状を一円弧で形成した例を示したが、これに限るものではない。
【００１９】
さらに、本発明の電動送風機を電気掃除機に搭載することにより、本体の大きさを大きくしたり、重くしたりすることなく、より強い吸引力が得られ、掃除性能を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の電動送風機は、小型、高出力化に最適であり、家庭用掃除機用途などに有用である。
【符号の説明】
【００２１】
１    固定子
２    回転子
３    ブラケット
４    回転子の出力軸
５    回転ファン
５ａ    側板
５ｂ    開口部
５ｃ    主板
５ｄ    羽根
６    エアガイド
６ａ    ディフューザ
６ｂ    案内翼
６ｃ    仕切板
６ｄ    仕切板傾斜部
７    電動機
８    ファンケース
８ａ    空気吸入口
９    流路
１０    渦
Ａ    仕切板傾斜部内径側端点
ｈ    傾斜部突高さ
【図１】
2011122527.tif 000003
【図２】
2011122527.tif 000004
【図３】
2011122527.tif 000005
【図４】
2011122527.tif 000006
【図５】
2011122527.tif 000007