(57)【要約】【課題】高吸込力で騒音の低い電気掃除機を実現する。【解決手段】仕切り板４１に連通孔８０を設けることにより、リターン流路４４からディフューザ流路４１に空気を流して、リターン流路４４内の流れを均一化し、かつ、ディフューザ流路４１の流れを均一化することにより、流れ抵抗を小さくし、高い吸込力を得た。また、ディフューザ流路に生じる定在波の励起度を下げ、かつ、連通孔８０を通る音をリターン流路４４からディフューザ流路４１を通る音と干渉させ騒音を低減した。【選択図】図５
2008104794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動送風機及び集塵部を有する掃除機本体と、被掃除面への開口を有する吸口と、前記掃除機本体及び前記吸口を結ぶ管路とを備え、前記電動送風機によって、前記吸口から前記集塵部に吸気を吸引する電気掃除機において、
前記電動送風機は、電動機と、前記電動機の回転軸と同軸の遠心羽根車と、前記遠心羽根車の外周側に流れを減速して前記電動機に空気流を導く固定案内部材と、前記固定案内部材および前記遠心羽根車を内包するファンケーシングを有し、
前記固定案内部材は、円盤状の仕切り板と、前記遠心羽根車の外周側を囲うように前記仕切り板に配置され、前記遠心羽根車から吐出された空気流を外周方向に導く複数のディフューザガイドと、前記ディフューザガイドとは反対側になる仕切り板の反対側に配置され、前記空気流を前記電動機に導くリターン流路を形成する複数のリターンガイドと、隣り合う前記ディフューザガイドの間に位置し、かつ前記リターンガイド側と前記ディフューザガイド側とを連通するように前記仕切り板に設けられた連通孔を有し、
前記連通孔は、前記リターンガイド側と前記ディフューザガイド側の開口面積が異なることを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
請求項１記載の電気掃除機において、
前記開口面積は、前記リターンガイド側が前記ディフューザガイド側よりも大きいことを特徴とする電気掃除機。
【請求項３】
電動送風機及び集塵部を有する掃除機本体と、被掃除面への開口を有する吸口と、前記掃除機本体及び前記吸口を結ぶ管路とを備え、前記電動送風機によって、前記吸口から前記集塵部に吸気を吸引する電気掃除機において、
前記電動送風機は、電動機と、前記電動機の回転軸と同軸の遠心羽根車と、前記遠心羽根車の外周側に流れを減速して前記電動機に空気流を導く固定案内部材と、前記固定案内部材および前記遠心羽根車を内包するファンケーシングを有し、
前記固定案内部材は、円盤状の仕切り板と、前記遠心羽根車の外周側を囲うように前記仕切り板に配置され、前記遠心羽根車から吐出された空気流を外周方向に導く複数のディフューザガイドと、前記ディフューザガイドとは反対側になる仕切り板の反対側に配置され、前記空気流を前記電動機に導くリターン流路を形成する複数のリターンガイドと、隣り合う前記ディフューザガイドの間に位置し、かつ前記リターンガイド側と前記ディフューザガイド側とを連通するように前記仕切り板に設けられた連通孔を有し、
前記連通孔のディフューザガイド側開口端と前記連通孔のリターンガイド側開口端は、前記仕切り板の平坦面に対して垂直方向から見ると、両開口端の中心位置が重ならずにずれていることを特徴とする電気掃除機。
【請求項４】
電動送風機及び集塵部を有する掃除機本体と、被掃除面への開口を有する吸口と、前記掃除機本体及び前記吸口を結ぶ管路とを備え、前記電動送風機によって、前記吸口から前記集塵部に吸気を吸引する電気掃除機において、
前記電動送風機は、電動機と、前記電動機の回転軸と同軸の遠心羽根車と、前記遠心羽根車の外周側に流れを減速して前記電動機に空気流を導く固定案内部材と、前記固定案内部材および前記遠心羽根車を内包するファンケーシングを有し、
前記固定案内部材は、円盤状の仕切り板と、前記遠心羽根車の外周側を囲うように前記仕切り板に配置され、前記遠心羽根車から吐出された空気流を外周方向に導く複数のディフューザガイドと、前記ディフューザガイドとは反対側になる仕切り板の反対側に配置され、前記空気流を前記電動機に導くリターン流路を形成する複数のリターンガイドと、隣合う前記ディフューザガイドの間に位置し、かつ前記リターンガイド側と前記ディフューザガイド側とを連通するように前記仕切り板に設けられた連通孔を有し、
前記連通孔は、前記回転軸の軸心線に対し傾斜して貫かれていることを特徴とする電気掃除機。
【請求項５】
請求項４記載の電気掃除機において、
前記連通孔は、前記リターンガイド側が前記回転軸の軸心線から遠ざかるように傾斜していることを特徴とする電気掃除機。
【請求項６】
請求項５記載の電気掃除機において、
円弧を描くように外周方向に延在し、かつ隣り合う前記ディフューザガイドが延びる方向で重なる範囲のほぼ中間位置に前記連通孔を配置したことを特徴とする電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動送風機及び集塵部を有する掃除機本体と、被掃除面への開口を有する吸口と、前記掃除機本体及び前記吸口を結ぶ管路とを備え、前記電動送風機によって、前記吸口から前記集塵部に吸気を吸引する家庭用の電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気掃除機に対する消費者ニーズとして吸込力の向上がある。吸込力を表す吸込仕事率は、掃除機の吸込風量と吸込圧力の積に比例するので、規定された風量点において吸込仕事率を向上するには、吸込圧力を増さなければならない。
【０００３】
そして、吸込圧力を増すには、電動送風機の昇圧量を増すか、電気掃除機本体とかホースなどの管路の圧力損失を低減させることが必要である。
【０００４】
また、電気掃除機の集塵方式の主流は、紙パック式であるが、サイクロン方式も増えつつある。この方式は動作風量が紙パック式よりも小さくなる。また電気掃除機の実使用時には塵埃の蓄積によって、さらに圧力損失が増すので、さらに低風量域で運転される。
【０００５】
このようなことから、電動送風機では従来より広い作動範囲でより高い出力を維持することが求められてきている。
【０００６】
近年、送風機部の昇圧量を増すために、継続的に固定案内翼（ディフューザガイドと呼ぶ）とそれによって区画されたディフューザ流路とで構成されるディフューザの性能改善が試みられてきている。
【０００７】
ディフューザは流れを減速して圧力を回復する装置であり、流れを剥離させない範囲で減速を大きくすれば、性能が改善される。
【０００８】
しかし、特定の風量点にあわせて減速度合いを最適に調整しても、別の風量点で運転されると、空気流体の流れがディフューザの壁面から剥離してしまい、性能が悪化することが明らかになってきた。そこで、幅広い風量範囲にわたって高性能を維持できる送風機の実現が望まれていた。
【０００９】
送風機の高出力化に関する取り組みとして、例えば、下記の特許文献１では、ディフューザ後方の曲り流路に面するファンケーシング部分に穴を開け、排気口として用いることで性能を改善している。
【００１０】
従来、ディフューザから出た流れは曲り流路を通過したあと、電動機側に供給され、冷却風として用いられていたが、この冷却過程で生ずる圧力損失を低減し、送風機出力を増すために、上流側で一部の空気を排気する方法をとったものである。
【００１１】
しかし、電動機への冷却空気が減少したため電動機が高温となり、電動機側の効率が低下したり、電動機部品の信頼性が低下したり、整流子の磨耗が進んで寿命が短くなったりする場合があった。
【００１２】
冷却流路は流れ方向の断面積が変化したりするので、送風機で発生した騒音を低減する役目をしていたが、ファンケーシングの穴から、騒音が高いまま抜けてしまうので電動送風機の騒音は増大してしまっていた。
【００１３】
このような空力性能改善とは別の目的で、空力騒音を低減するための方法として、下記の特許文献２および３に示すようなディフューザ翼面上に連通孔を設ける方法や、特許文献４および５に示すように、ディフューザ子午面と、別途設けられた密閉空間に連通孔を開ける方法などが提案されている。
【００１４】
また、特許文献６に示すように、ディフューザ外周側に略三角上の凹部を設けて、リターン流路での軸方向の流れの剥離を抑制して、リターン流路内の流れの速度を均一化して、損失低減を図る方法も提案されている。
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−２９３４６０号公報
【特許文献２】特許第３５１０１０７号公報
【特許文献３】特許第３６４６３３７号公報
【特許文献４】特開２０００−１２０５９９号公報
【特許文献５】特公昭５９−２８１５４号公報
【特許文献６】特許３３３１８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
電気掃除機においては、前述のように、設計風量点とそれより低い風量点の広い流量範囲において、吸込仕事力が高いことが望まれている。さらに、それは電動機側の効率低下、信頼性の低下、騒音増大といった副作用のないことが望ましい。
【００１７】
しかしながら、これらの現象は強いトレードオフの関係にあって、技術的に克服しがたいものであった。
【００１８】
この課題を解決するためには、電動機の冷却風の風量を変えることなく、流体損失を低減すればよく、ディフューザとリターン以外の流路構造を維持して、ディフューザ内の流れの減速が、風量が変わったとしても常に限界に近い状態に維持されるような方法であればよい。
【００１９】
本発明の目的は、信頼性を損なうことなく、騒音を低減し、かつ、広い風量範囲にわたって限界性能を得るディフューザ周辺構造を有する電動送風機を内蔵する電気掃除機を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は、電動送風機を有する電気掃除機において、前記電動送風機は、電動機と、前記電動機の回転軸と同軸の遠心羽根車と、前記遠心羽根車の外周側に流れを減速して前記電動機に空気流を導く固定案内部材と、前記固定案内部材および前記遠心羽根車を内包するファンケーシングを有し、前記固定案内部材は、円盤状の仕切り板と、前記遠心羽根車の外周側を囲うように前記仕切り板に配置され、前記遠心羽根車から吐出された空気流を外周方向に導く複数のディフューザガイドと、前記ディフューザガイドとは反対側になる仕切り板の反対側に配置され、前記空気流を前記電動機に導くリターン流路を形成する複数のリターンガイドと、前記ディフューザガイドの間に位置し、かつ前記リターンガイド側と前記ディフューザガイド側とを連通するように前記仕切り板に設けられた連通孔を有し、前記連通孔は、前記リターンガイド側と前記ディフューザガイド側の開口面積が異なることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明は、前記連通孔の開口面積は、前記リターンガイド側が前記ディフューザガイド側よりも大きいことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明は、電動送風機を有する電気掃除機において、前記電動送風機は、電動機と、前記電動機の回転軸と同軸の遠心羽根車と、前記遠心羽根車の外周側に流れを減速して前記電動機に空気流を導く固定案内部材と、前記固定案内部材および前記遠心羽根車を内包するファンケーシングを有し、前記固定案内部材は、円盤状の仕切り板と、前記遠心羽根車の外周側を囲うように前記仕切り板に配置され、前記遠心羽根車から吐出された空気流を外周方向に導く複数のディフューザガイドと、前記ディフューザガイドとは反対側になる仕切り板の反対側に配置され、前記空気流を前記電動機に導くリターン流路を形成する複数のリターンガイドと、前記ディフューザガイドの間に位置し、かつ前記リターンガイド側と前記ディフューザガイド側とを連通するように前記仕切り板に設けられた連通孔を有し、前記連通孔のディフューザガイド側開口端と前記連通孔のリターンガイド側開口端は中心位置が前記仕切り板を垂直方向から見ると、重ならずにずれていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、電動送風機及び集塵部を有する掃除機本体と、被掃除面への開口を有する吸口と、前記掃除機本体及び前記吸口を結ぶ管路とを備え、前記電動送風機によって、前記吸口から前記集塵部に吸気を吸引する電気掃除機において、前記電動送風機は電動機と、前記電動機の回転軸と同軸の遠心羽根車と、前記遠心羽根車の外周側に流れを減速して前記電動機に空気流を導く固定案内部材と、前記固定案内部材および前記遠心羽根車を内包するファンケーシングを有し、前記固定案内部材は、円盤状の仕切り板と、前記遠心羽根車の外周側を囲うように前記仕切り板に配置され、前記遠心羽根車から吐出された空気流を外周方向に導く複数のディフューザガイドと、前記ディフューザガイドとは反対側になる仕切り板の反対側に配置され、前記空気流を前記電動機に導くリターン流路を形成する複数のリターンガイドと、前記ディフューザガイドの間に位置し、かつ前記リターンガイド側と前記ディフューザガイド側とを連通するように前記仕切り板に設けられた連通孔を有し、前記連通孔は前記回転軸の軸心線に対し傾斜して貫かれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、ディフューザ流路とリターン流路の間に設けた連通孔の両側で圧力差を生じて、リターン流路側からディフューザ流路側に流れが生じるので、リターン流路の入口側での軸方向の空気流れの剥離を抑制できて、リターン流路の流れの速度が均一化できて圧力損失を抑制できる。
【００２５】
また、ディフューザ流路側に吹出した空気流れは、主流に作用してディフューザ流路内での速度分布を均一化できるので、さらに圧力損失を低減できる。
【００２６】
また、ディフューザ流路内では流路の空気流れ方向に定在波が生じるが、そのエネルギーの一部がリターン流路側に逃げるので、定在派の励起度を下げることができ、回転数と羽根車の羽根数との積を基本次とする正弦波状の騒音、いわゆる羽根音のレベルを低減でき、純音性の耳につきやすい騒音を低減できる。
【００２７】
さらに、連通孔の数をディフューザガイドの数より少なくすることにより、定在波の周波数を２つのグループに分けることができるので、さらに羽根音を小さくできるという効果も得られる。
【００２８】
そして、連通孔を通った音波と、ディフューザ流路からリターン流路にいたる経路と通った音波とが干渉するので、流体の乱れによって生じた騒音も低減できる。
【００２９】
以上のように空気流れによる損失を低減できるので、高い吸込力を実現でき、かつ騒音の低い電気掃除機を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下に本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１は、本発明の一実施の形態を示す電気掃除機の外観斜視図である。図２は、模式的に示した本体の横断面図である。図３は、電動送風機の断面図である。図４は、電動送風機の羽根車などを除いた平面図である。図５は、電動送風機の送風機部の要部断面図である。図６は、ディフューザ部分の要部平面図である。図７はディフューザの仕切り板のＡ−Ａ断面である。図８は従来技術によるディフューザ流路とリターン流路の流れ状態を示す概念図である。図９は本発明によるディフューザ流路とリターン流路の流れ状態を示す概念図である。
【００３２】
この実施の形態における電気掃除機は、図１に示すように、掃除機本体１とホース２と手元操作部３と伸縮延長管４と吸口５を備え、掃除機本体１と手元操作部３をホース２で接続し、この手元操作部３に伸縮延長管４を介して吸口５を接続して使用する。
【００３３】
掃除機本体１は、電動送風機（後述する）を内蔵し、この電動送風機の吸気力によって吸口５から吸気することによって該吸気流に乗せて塵埃を吸い込む。吸い込んだ含塵空気を伸縮延長管４と手元操作部３とホース２を介して掃除機本体１に吸い込ませ、本体に内蔵される紙パック部でゴミを分離した後に掃除機外に排気される。
【００３４】
次に図２を用いて、掃除機本体１を説明する。
【００３５】
掃除機本体１は下ケース２１と上ケース２２とで形成した内部に電動送風機１０と掃除機の運転を制御する基板２３が内蔵される。
【００３６】
電動送風機１０の図中左側には防振ゴム２４が取り付けられ、下ケース２１に形成される円環リング２５と接触するようになっていて、気密が取られる。
【００３７】
下ケース２１の図中左側には集塵室１２が設けられるが、これはダストケース蓋１３が下ケース２１とシール材（図示せず）を介して、外部との気密がとられている。
【００３８】
また、ホース２とホース差込口１１とがシール材（図示せず）を介して気密が取られた状態で接続されて使用される。また、掃除機本体１が移動できるように車輪１６とキャスター１５が設けられている。
【００３９】
掃除機本体１での空気の流れを説明する。
【００４０】
手元操作部３で運転信号が出されると、基板２３で処理され、指令された運転モードに従って、電動送風機が運転される。
【００４１】
電動送風機１０が回転すると、吸気力を発生する。ホース差し込み口１１からごみを含んだ空気が紙パック１４内に流入し、紙パック１４でゴミが分離され、清浄になった空気が集塵室１２に流入する。
【００４２】
集塵室１２から電動送風機１０に流入し、電動送風機の排気口を経て、上ケース２２と下ケース２１に設けられた排気口（図示せず）から機外に排出される。
【００４３】
紙パック１４ではごみが溜まってくると流れの抵抗が増大するので、動作する風量が低下し、また、電動送風機の回転数が増大する。
【００４４】
なお、紙パック１４は全ての微細塵までを取りきれるのではなくて、非常に微細なものは電動送風機１０にも流入するので、排気口にいたる流路には微細なごみをろ過するフィルターが設けられることもある。
【００４５】
次に、電動送風機１０について図３を用いて説明する。
【００４６】
回転軸５０は２つの軸受５４によって、ハウジング５３とエンドブラケット６５に支持される。回転軸にはコンミテータ５２とアマチュア５１および羽根車３０が固定される。エンドブラケット６５はハウジング５３にねじ止めにより固定されている。
【００４７】
ハウジング５３に固定されたブラシホルダー６３にブラシ６２がコンミテータ５２にコイルバネ（図示せず）などにより適当な力で押し付けられている。
【００４８】
また、アマチュア５２の外側にステータ６０が設けられ、ハウジング５３に固定されている。上記の羽根車３０を除いたものが電動機になる。
【００４９】
ディフューザとしての働きなどをもつ固定案内部材１００は、遠心タイプの羽根車３０と電動機の間に介在するように設けられる。
【００５０】
固定案内部材１００の仕切り板４２は、ディフューザガイド４０、リターンガイド４３を有する。ディフューザガイド４０は、羽根車３０の外周側を囲うように配置され、羽根車３０から外周方向に吐出された空気流を外周方向に導くディフューザ流路４１を形成する。
【００５１】
リターンガイド４３は、ディフューザガイド４０の反対側になる仕切り板４２の反対側に設けられ、ディフューザ流路４１を流れて来た空気流を電動機に導くリターン流路４４を形成する。
【００５２】
ディフューザガイド４０は仕切り板４２と一体であり、仕切り板４２のディフューザガイド４０の反対側にはリターンガイド４３が一体的に設けられ、リターンガイド４３の間にはリターン流路４４が形成されている。これらをまとめて固定案内部材１００と呼ぶことにする。
【００５３】
これらは、エンドブラケット６５の回転軸に垂直な面にネジ止めにより固定されている。また、吸込部３５の開口を持つファンケーシング３４はハウジング５３の外周側に圧入されている。
【００５４】
このファンケーシング３４とディフューザガイド４０、リターンガイド４３との間に外周流路４５が形成されている。この外周流路４５を経由してディフューザ流路４１からリターン流路４４に空気は流れる。
【００５５】
羽根車３０、固定案内部材１００とファンケーシング３４をまとめて送風機と呼ぶことにする。この送風機は遠心型送風機の一種である。
【００５６】
次に空気の流れを説明する。
【００５７】
電動機に通電されると、回転軸５０が回転し、それに伴い羽根車３０が回転する。
【００５８】
この羽根車３０は遠心力を利用する遠心型羽根車であり、高速回転になると羽根車３０内で圧力上昇が大きくなり、空気が吸込部３５から羽根車３０に流入し、羽根車３０を通って、外周側に高速の気流が排出される。
【００５９】
この高速の気流はディフューザ流路４１に流入し、ディフューザ流路４１内部で減速され、動圧を圧力として回収する。
【００６０】
ディフューザ流路４１からでた流れは外周流路４５で混合されるとともに、回転軸方向に向けて流れが転向し、リターン流路４４に流入する。リターン流路４４内でさらに流れ角度を半径方向に向くように変えながら、その後、モータ冷却流路６１に導かれる。
【００６１】
モータ冷却流路６１は、ハウジング５３とステータ６０との間とステータ６０とアマチュア５１との間に設けられ、ステータ６０とアマチュア５１とを冷却する空気が流れる。
【００６２】
モータ冷却流路６１から出た流れは、ハウジング５３内を図中右側に流れ、ブラシ６２とコンミテータ５２を冷却したあとに、ハウジング５３に設けられた排気口（図示せず）より、ハウジング５３外に排出される。
【００６３】
図４は、羽根車３０とファンケーシング３４とエンドブラケット６５を取り除いた状態の平面図である。
【００６４】
この実施例では、羽根車３０は８枚の羽根３１を持ち、羽根３１の両側に主板３２と側板３３を持っている。ディフューザガイド４０は１３枚であり、羽根車３０の羽根枚数とは素数関係にある。
【００６５】
これは、羽根車３０から出た流れが周方向に速度分布を持ち、羽根３１で分けられた流路内で速度分布を持つので、特に羽根枚数に相当するグループに分けられることから、これがディフューザ流路４１に流入するときにディフューザガイド４０に作用して、圧力変動を生じて、羽根枚数と回転数の積に相当する周波数の騒音が発生するが、羽根車で生じた速度分布を持った流れがそれぞれのディフューザガイド４０への流入するタイミングをずらすことにより、騒音が増大するのを防ぐためである。
【００６６】
また、リターン流路４４は大きくは１０の流路に分けられている。外周流路４５はディフューザ流路４１の外周部に形成される略三角形状の開口とその外側に形成される円環状の流路とを合わせたものである。
【００６７】
この外周流路４５ではディフューザ流路４１からの外向き流れを内向き流れに変え、リターン流路４４に空気を送り込んでいる。いわゆる曲がり流路となっている。リターンガイド４３はハウジング５３の平面部より内側に入っている。
【００６８】
リターンガイド４３のうち２つは２つのガイドに枝分かれしているが、これはエンドブラケット６４が電動機側にあるので、この部分が終端にならないように避けて電動機側に流れを導くためである。
【００６９】
モータ冷却流路６１は、外側が略四角形状をしたステータ６０と円形の断面形状を持つハウジング５３との間に４つの流路を形成し、また、ステータ６０とアマチュア５１との間にも流路が形成されている。
【００７０】
従って、リターン流路４４から下流側を見たときに流路が軸対称でもなく、また、点対称でもない状態であり、１０個に分けられたリターン流路４４のそれぞれで流れやすさが異なっているといえる。
【００７１】
すなわち、流れ抵抗の大きいところは流量が少なく、流速が低く、流れ抵抗の小さいところは流量が多く、流速が高くなっていると考えられる。
【００７２】
このことは、１３個に分かれたディフューザ流路４５から下流を見たときに、外周流路４５によって影響は緩和されるものの、流れ抵抗の大きいところは流量が少なく、流速が低く、流れ抵抗の小さいところは流量が多く、流速が高くなっていると考えられる。
【００７３】
仕切り板４２には、ディフューザ流路４１とリターン流路４４を結ぶディフューザ側から見たときに円形をした３つの連通孔８０が開けられている。３つの連通孔８０は互いに隣り合った流路には無く、本実施例の場合は周方向に分散した形で設けられている。
【００７４】
すなわち、ディフューザ流路４１を形成するディフューザガイド４０間に設ける連通孔は、間隔を空けて配置された分散配置になっている。
【００７５】
連通孔８０の詳細を図５から図７を用いて以下詳細に説明する。
【００７６】
図５に示すように連通孔８０はディフューザ側端面とリターン側端面とで大きさが異なる開口面積になっており、リターン面側端面の方が大きい。
【００７７】
従って、連通孔８０は、ディフューザ側端面では円形をしているが、リターン側端面では楕円に近い形状をしている。
【００７８】
また、連通孔８０の中心位置はディフューザ側とリターン側では異なっている。すなわち、仕切り板４２の平坦面に対して垂直方向から連通孔８０を見ると、連通孔８０の中心位置がディフューザ側とリターン側では、重ならずにずれて見える。
【００７９】
さらに、連通孔８０の外周側ではリターン側にかけて、回転軸５０から遠ざかるように傾斜して形成されている。
【００８０】
連通孔８０は図６で示すように、円弧を描くように外周方向に延在し、かつ隣り合ったディフューザガイド４３が重なって部分の上流側の端である重なり始めと下流側の端である重なり終わりとの間のほぼ中間の位置に設け、かつ、外周流路４５の略三角状の部分で、ディフュガイド４０の外周面まで入り込んでいる部分に近い位置に設けている。
【００８１】
一方、リターンガイド４３に対しては、リターンガイドから離れた位置にあり、また、リターンガイド４３の先端の径とほぼ同じ径のところに設けられている。
【００８２】
連通孔８０は連通孔８０の近くのディフューザガイド４０に沿った方向、すなわちＢ−Ｂ方向からの角度をθとすると、本実施例ではθが４５度の方向であるＡ−Ａ方向にその中心が回転軸５０に垂直な面に対して傾斜しており、Ａ−Ａ方向の外周側に連通孔８０の壁面は１５度の傾斜角で傾斜して設けられている。
【００８３】
Ａ−Ａ方向で切り取った仕切り板４２の断面図を図７に示すが、図７中の左方向が内径側で、右方向が外径側を示している。
【００８４】
ディフューザ側端面８３側にある連通孔端面８１は円形をしていて、リターン側端面８４側にある連通孔端面８２は楕円状に近い形状をしていて、両端面の間はほぼまっすぐに形成されている。
【００８５】
従って、ディフューザ流路４１側からリターン流路４４側に掛けて、外周側に広がるような傾斜が形成されている。
【００８６】
開口の中心軸もディフューザ流路４１側からリターン流路４４側に掛けて、外径が大きくなるように傾斜している。また、リターン側端面８４にある連通孔端面８２の開口の面積は、ディフューザ側端面８３にある連通孔端面８１の面積より大きい。
【００８７】
本実施例の特有な効果を以下に説明する。
【００８８】
ディフューザ流路４１から外周流路４５へ流入した空気流れは、流れ方向を回転軸側に転向し、リターン流路４４に流入するが、掃除機用の電動送風機では小型化を測るために、仕切り板４２の外周側部分の板厚は２ｍｍ程度と小さく、曲率半径も最大で２ｍｍ程度しかなく、また、流れが転向するに十分な空間が無いために、図８に示すようにリターン流路４４の入口側で流れが仕切り板４２から剥離してしまうので、リターン流路４４内ではエンドブラケット６５側で速度が高くなり、リターン流路４４内での回転軸方向（図中の左右方向）の速度分布が大きくなってしまう。
【００８９】
一方、仕切り板４２に連通孔８０を設けたものでは、リターン流路４４側の壁面静圧がディフューザ流路４１の壁面静圧より高いので、連通孔８０を通って、リターン流路４４からディフューザ流路４１へと空気が供給される。
【００９０】
この空気流れによって、リターン流路４４内の空気流は仕切り板側に引き寄せられるので、リターン流路４４内の速度分布の大きさが緩和される。従って、圧力損失が大きくなりやすい高速の流れ部分の速度が下がり、それによって圧力損失が低減される。
【００９１】
仕切り板４２に設けた連通孔８０は図７に示したようにその外周側の壁面が斜めになっているので、外周流路４５より旋回しながら内側に向う流れを迎えやすくなっていて、連通孔８０の入口付近で流れの乱れを生じにくく、リターン流路４４内の空気を乱れ少なく流入しやすくするので、連通孔８０の流量が増加し、リターン流路４４内の仕切り板４２側の速度を上げることができ、速度分布を小さくできる。
【００９２】
さらに、ディフューザ流路４１内に噴出する流れも乱れが少なく、また、同一流量でも速度を低くできるので、ディフューザ流路４１内の羽根車３０よりの流れに対して悪さをしにくくなるので、ディフューザ流路４１の性能低下を生じにくい。
【００９３】
また、連通孔８０のリターン流路側開口がディフューザ側開口より大きいので、入口部では速度が低く、出口では速度が高くなる加速流となるので、リターン側開口付近で多少流れが乱れても、出口側では速度が均一化し、かつ、乱れも低減できるので、リターン側流路４４からの流入がより促進され、リターン流路４４内で剥離流の抑制作用が強くなり、速度の最大値が低くなり、より圧力損失が低減できる。
【００９４】
なお、ディフューザガイド４０は静止固定翼であり、ディフューザ流路内で流れは減速され、流れの持っている動圧が流路内を進むにつれて低下し、動圧の低下したうちの一部が静圧として回復され、静圧が徐々に大きくなる。
【００９５】
ディフューザ流路４１内の平均化した流れは矢印Ｃのようになるが実際には凹面側の流れ速度が大きい流れになっている。
【００９６】
ディフューザ流路４１で最も効率良く流れを減速するには、設計風量で適切な設計をする必要がある。このときには、ディフューザ流路４１内で流れが剥離しないぎりぎりの条件で、大きな減速をすることになる。
【００９７】
このため、設計風量より風量が大きくても、小さくても減速をしてこれを圧力に回復する効率が低下するので、動作範囲が狭くなる傾向を持っている。動作範囲を拡大するには、ディフューザ流路４１内に生じる流れ分布を抑制することも重要である。
【００９８】
一方、ディフューザ流路４１内に噴き出した空気流は主板側から側板側に流れる成分を持つので、主板側に寄っている流れを側板側に押すことになるので、側板側の流量が増加する方向にいって、流れを均一化できるので、圧力損失を低減できる。
【００９９】
また、噴出流が凹面側から凸面側に傾いているので、流れ速度の大きい凹面側から流れ速度の小さい凸面側に空気が供給されることになり、ディフューザ流路４１内の速度分布はより均一化されるので、圧力損失の低減効果が大きくなる。
【０１００】
一方、設計風量より風量の大きい場合や、設計風量より風量の少ない場合には流れが剥離しやすくなり、より速度分布がつきやすくなるので損失が大きくなる。
【０１０１】
噴出流が凹面側から凸面側に傾いているので、ディフューザ流路４１内の流れを速度の遅い凸面側に寄せることができるので、流れの剥離抑制につながるので、動作風量範囲を大きくできるという効果もある。
【０１０２】
以上述べたように、静止流路の圧力損失を低減できるので、掃除機の吸込力を表す吸込仕事率を高くできる。
【０１０３】
この種のディフューザのように静止固定翼を持つ流路では羽根車の羽根数と回転数の積で表される周波数を基本次として、その高調波の周波数の騒音が発生する。これをここでは羽根音と呼ぶことにする。
【０１０４】
このように羽根音は特定の周波数のみで発生するので、ディフューザ流路４１内に生じる定在波によって増幅されやすいので、音が大きくなり、人の耳に着きやすい。
【０１０５】
しかし、掃除機の回転数動作範囲が３００回転／秒から８００回転／秒と広いので、ディフューザ流路４１にできる定在波によって増幅されるときに、いずれかの回転数では定在波の周波数に一致して、羽根音が大きくなることがある。
【０１０６】
ディフューザ流路４１に連通孔８０を設けると、形成される定在波のエネルギーをこの連通孔８０からリターン流路側に送り込むことができるので、共鳴周波数が少し変化し、また、共鳴時の音の励起レベルを下げることができるので、羽根音を低減できるという効果が得られる。
【０１０７】
また、連通孔の数を３個とをディフューザ流路１３個に対して少なくしているので、ディフューザ流路４１内で生じる定在波は共鳴周波数が違った２種類の周波数のものに分けられるので、共鳴時の励起レベルをより低くできるという効果も得られる。
【０１０８】
また、羽根車内などで発生した流れの乱れによって発生した騒音は、周波数スペクトルでは広い周波数範囲に分布しているが、これを乱流音と呼ぶことにする。
【０１０９】
これがディフューザ流路を抜けていって、外周流路を通りリターン流路にいたる経路を通るものと、ディフューザ流路から連通孔を通りリターン流路にいたる経路を通るものと２つの騒音の伝搬経路に分けられ、それがリターン流路４４側で合流することで音波が重なり合いこの乱流音がある周波数範囲で低減されるとい効果も得られる。
【０１１０】
このとき、連通孔はディフューザ流路４１に比べてその断面積が小さいが、ディフューザ流路４１を抜ける連通孔８０はリターン流路４４側に面積が拡大しているので、ホーンの効果と同じように連通孔から出るときには若干レベルが大きくなるので、もう一つの伝搬経路からの音波と音の大きさが近くなり、乱流音の２つの経路を通ってきた音の干渉による低減効果はさらに大きくなるという効果も得られる。
【０１１１】
また、連通孔８０がリターン流路側に向けて、面積を大きくしているので、プラスチック材を用いた射出成形により静止部を作る場合に、型を図５の左右に移動させるようにして、静止部を取り出すことができるので、型製作が容易であるという効果と、動作が少ないので製造に要する時間も少なく済むという効果も得られる。
【０１１２】
なお、連通孔８０の断面形状は、正方形とか三角形をした断面形状をベースにしたものでもよく、ディフューザ流路側からリターン流路側に斜めに傾斜した穴でも多少効果の量が異なるものの同様な効果が得られる。
【０１１３】
また、本実施例では、ディフューザ流路が１３の場合を示しているが、ディフューザの流路数とかリターンの流路数はいくつであってもかまわない。
【実施例２】
【０１１４】
本発明の他の実施例を以下の図面を参照して説明する。
【０１１５】
なお、実施例１と同じ構成、作用、効果などは説明を省くことにし、ここでは本実施例特有のことを説明する。図１０は静止部をディフューザ流路側から見たである。図１１は、図１０のＥ−Ｅ‘断面をとった連通孔の断面図である。
【０１１６】
静止部は１３枚のディフューザガイド４０と１３のディフューザ流路４１とその外周側に円環状の外周流路４５があり、仕切り板４２の反対側には１０枚のリターンガイド４３、１０のリターン流路４４とが設けられている。
【０１１７】
なお、仕切り板４２の外周は円形をしていて、三角形状の凹部はない。連通孔８０はディフューザ流路の重なり部の入口側から４０％の位置に設けられ、１３あるディフューザ流路４１の全てに設けられている。
【０１１８】
その穴方向は図に示すようにＥ−Ｅ‘方向であり、角度θは１３５度である。
【０１１９】
連通孔８０の断面形状は図１０のＥ−Ｅ‘断面をとって図１１で説明する。
【０１２０】
図中右側が図１０のＥ−Ｅ‘線上の右側であり、リターン流路４４の入口側から流れがディフューザ流路４１側に流れるようになっている。
【０１２１】
連通孔８０の断面形状は３つの領域に分かれている。リターン流路側４４の外周側（図１０の右側）から４５度の角度をなす傾斜面８６が形成され、その後、ほぼ垂直な線をなし、その反対側の面はリターン流路側４４の外周側（図１０の右側）からほぼ垂直な面８８が形成され、その後、１５度の角度をなす傾斜面８７をなしている。
【０１２２】
ディフューザ流路側端面８２は楕円上の形状をしていて、また、ディフューザ側端面８１は少し面積の少ない楕円状の形状をしている。そして、連通孔８０の中央付近は直径２ｍｍの円形状をなしている。
【０１２３】
本実施例では連通孔８０の位置がしきり板２の外周側から遠いので、流れがリターン流路４４側に転向するときに剥離流が大きくなる。
【０１２４】
また、リターン流路４４の入口側から遠い位置になるので、穴形状も大きくしている。従って、連通孔８０を通る流量を大きくして、リターン流路４４内での剥離流れを強くしきり板４２側に引き付けるようになっている。
【０１２５】
このために、連通孔８０の面積を大きくするとともに、ディフューザ流路４１の重なり部の位置を長さの４０％の位置にして、ディフューザ流路４１とリターン流路４４の壁面での静圧差が大きくなるようにしている。
【０１２６】
本実施例に特有な効果は次のものである。
【０１２７】
リターン流路４４内の剥離流が連通孔８０を流れる流れによって、仕切り板側に引き寄せられるので、リターン流路４４内の速度分布が小さくなり、損失の大きい流れの速い流域の速度を低下させることができ、圧力損失を低減できる。
【０１２８】
また、リターン流路４４の流れの上流側に傾斜を設けているので、流れがスムースに連通孔８０に流入するようになるので、入口付近での流れの乱れを抑制できる。
【０１２９】
また、連通孔８０内で加速流路形成により流れの乱れを抑制できる。
【０１３０】
さらに、面積の変化しない部分を設けて、ここで流れを整えた後に拡大角が少ない拡大流路で流れを減速して、ディフューザ流路４１内側に流出させる。
【０１３１】
ディフューザ流路４１側では、この噴出流は流れ速度の低い凸面側に、ファンケーシング側に向いていて、ディフューザ流路４１内の速度分布を改善できるので、ディフューザ流路４１での損失低減ができる。
【０１３２】
また、流れ方向も１３５度であり、ディフューザ流路内の流れに沿った方向に向けているので、ディフューザ流路４１での流れの減速に対しても、悪さをしにくい。
【０１３３】
以上のように、静止部での圧力損失を低減できるので、吸込力を表す吸込仕事率を高くできる効果が得られる。
【０１３４】
ディフューザ流路４１内に生じた定在波のエネルギーをリターン流路４４側に連通孔を介して送り込むので、羽根音の励起度を下げることができ、羽根音を低減できる。
【０１３５】
このとき、実施例１に対して、連通孔が大きいので、励起度がより下げられるという効果がある。
【０１３６】
また、連通孔８０を通る音波と外周流路を経由する音波とが干渉するので、羽根車で発生した流体音を低減でき、その作用も、経路差が拡大するので、より低い周波数の領域で得られる。
【０１３７】
また、連通孔８０がリターン流路側に向けて、面積を大きくしているので、プラスチック材を用いた射出成形により静止部を作る場合に、型を図５の左右に移動させるようにして、静止部を取り出すことができるので、型製作が容易であるという効果と、動作が少ないので製造に要する時間も少なく済むという効果も得られる。
【０１３８】
なお、連通孔８０の断面形状は、正方形とか三角形をした断面形状をベースにしたものでもよく、ディフューザ流路側からリターン流路側に斜めに傾斜した穴でも多少効果の量が異なるものの同様な効果が得られる。
【０１３９】
また、本実施例では、ディフューザ流路が１３個の場合を示しているが、ディフューザの流路数とかリターンの流路数はいくつであってもかまわない。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明の実施例１に係わるもので、電気掃除機の外観斜視図である。
【図２】本発明の実施例１に係わるもので、図１の電気掃除機本体の要部を断面した要部横断面図である。
【図３】本発明の実施例１に係わるもので、電動送風機の断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係わるもので、電動送風機のファンケーシングと羽根車を取り除いた平面図である。
【図５】本発明の実施例１に係わるもので、送風機部の部分拡大断面図である。
【図６】本発明の実施例１に係わるもので、一体となったディフューザガイドと仕切り板、リターンガイドを拡大した平面図である。
【図７】本発明の実施例１に係わるもので、連通孔を含む仕切り板を部分的に拡大した断面図である。
【図８】従来技術のディフューザ流路と外周流路とリターン流路の空気の流れを示す模式図である。
【図９】本発明の実施例１に係わるもので、ディフューザ流路と外周流路とリターン流路の空気の流れを示す模式図である。
【図１０】本発明の実施例２に係わるもので、ディフューザ流路から見た静止部の平面図である。
【図１１】本発明の実施例２に係わるもので、図１０のＥ−Ｅ‘線上の連通孔の断面図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１…掃除機本体、１０…電動送風機、３０…羽根車、３４…ファンケーシング、４０…ディフューザガイド、４１…ディフューザ流路、４２…仕切り板、４３…リターンガイド、４４…リターン流路、４５…外周流路、５０…回転軸、８０…連通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2008104794.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008104794.tif 000008
【図７】
2008104794.tif 000009
【図８】
2008104794.tif 000010
【図９】
2008104794.tif 000011
【図１０】
2008104794.tif 000012
【図１１】
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