(57)【要約】【課題】騒音および流体損失を低減し、吸込力を向上させた電動送風機を含む流体機械、あるいは電気掃除機を実現する。【解決手段】遠心羽根車３０と、ディフューザ流路４１を有する静止部と、前記遠心羽根車と前記静止部と外周流路４５とを内包するファンケーシング３４とを備え、前記ファンケーシング３４に設けた、対を成す連通孔６８、６９の間で、前記ディフューザ流路４１から前記外周流路４５に至る主流路とは流路の長さが異なる副流路を設ける。【選択図】図１
2008280888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心羽根車と、ディフューザ流路を有する静止部と、前記遠心羽根車と前記静止部と外周流路とを内包するファンケーシングとを備え、前記ファンケーシングに設けた、対を成す連通孔の間で、前記ディフューザ流路から前記外周流路に至る主流路とは流路の長さが異なる副流路を設けたことを特徴とする流体機械。
【請求項２】
請求項１に記載の流体機械において、前記副流路を構成する連絡流路に屈曲部を設けたことを特徴とする流体機械。
【請求項３】
請求項１または２に記載の流体機械において、前記ファンケーシングの外側に前記流体機械を支持し、かつ、前記連絡流路を構成する弾性部材を設け、前記連絡流路と外周流路とを結ぶ連通孔と、前記連絡流路とディフューザ流路とを結ぶ連通孔とを前記ファンケーシングに設けたことを特徴とする流体機械。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の流体機械において、前記ファンケーシングの外側において前記流体機械を支持する弾性部材と前記ファンケーシングとの間に、前記連絡流路を構成するプロテクタを設けたことを特徴とする流体機械。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の流体機械において、前記ファンケーシング内部に副流路を形成するためのアダプタを設けたことを特徴とする流体機械。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の流体機械において、前記連絡流路と前記ディフューザ流路とを結ぶ連通孔を前記ディフューザ流路の中央部より下流側に設けたことを特徴とする流体機械。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の流体機械において、前記連絡流路と前記ディフューザ流路とを結ぶ連通孔を前記ディフューザ流路の中心線よりディフューザガイド凸面側に設けたことを特徴とする流体機械。
【請求項８】
電動送風機および集塵室を備えた掃除機本体と、前記集塵室に連通した吸口とを備えた電気掃除機において、前記電動送風機が、モータと、遠心羽根車と、ディフューザ流路を有する静止部と、前記遠心羽根車、前記静止部および外周流路を内包するファンケーシングとを備え、前記ファンケーシングに設けた、対を成す連通孔の間で、前記ディフューザ流路から前記外周流路に至る主流路とは流路の長さが異なる副流路を設けたことを特徴とする電気掃除機。
【請求項９】
請求項８に記載の電気掃除機において、前記副流路を構成する連絡流路に屈曲部を設けたことを特徴とする電気掃除機。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の電気掃除機において、前記ファンケーシングの外側に前記電動送風機を支持し、かつ、前記連絡流路を構成する弾性部材を設け、前記連絡流路と外周流路とを結ぶ連通孔と、前記連絡流路とディフューザ流路とを結ぶ連通孔とを前記ファンケーシングに設けたことを特徴とする電気掃除機。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれかに記載の電気掃除機において、前記ファンケーシングの外側において前記電動送風機を支持する弾性部材と前記ファンケーシングとの間に、前記連絡流路を構成するプロテクタを設けたことを特徴とする電気掃除機。
【請求項１２】
請求項８から１１のいずれかに記載の電気掃除機において、前記ファンケーシング内部に副流路を形成するためのアダプタを設けたことを特徴とする電気掃除機。
【請求項１３】
請求項８から１２のいずれかに記載の電気掃除機において、前記連絡流路と前記ディフューザ流路とを結ぶ連通孔を前記ディフューザ流路の中央部より下流側に設けたことを特徴とする電気掃除機。
【請求項１４】
請求項８から１３のいずれかに記載の電気掃除機において、前記連絡流路と前記ディフューザ流路とを結ぶ連通孔を前記ディフューザ流路の中心線よりディフューザガイド凸面側に設け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、電動送風機などの流体機械に関し、特に電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気掃除機に内蔵されている電動送風機には高出力化の要請があり、流速の増加や圧力変動の増大に伴って運転時に発生する騒音が増大する傾向にある。一方で、掃除機本体は、小型化の要求から騒音対策のためのスペースを確保することが難しくなってきている。したがって、電気掃除機本体の騒音対策のためにはスペースを有効に使い、主たる音源である電動送風機で発生した音が、掃除機本体外に放出される前に対策することが望まれる。
【０００３】
このため、羽根音ならびに幅広い周波数成分の騒音を低減することを狙った公知例として特許文献１がある。これには、ディフューザ流路に対応する形状で弾性部材内に設けた空洞部とディフューザ流路をファンケーシングに開けられた複数の穴によってつなぎ、音の干渉を利用して騒音の低減する手段が開示されている。
【０００４】
しかし、上記の手段は、流路内の流れを乱して損失を増加させ、掃除機の出力を低下させるなどの問題があった。
【０００５】
また、特許文献２には、低流量時における流体の逆流によるサージングの発生を抑制する目的で、ディフューザガイドのないディフューザ流路の上流部と下流部とを連絡する流路を設け、逆流を生じやすい壁面近傍の流体を取り込み、他方から循環させることにより、見かけ上の流量を増やし、流量範囲を拡大する手段が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１６４０９６号公報
【特許文献２】特開２００５−２４０６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように、電気掃除機において、前述のように掃除機本体の小型化が望まれる一方で、音源である電動送風機の騒音を低減する必要があり、流路内の音を低減させる試みはなされている。しかし、特許文献１のような方法では、流路に穴を開ける必要があり、流路に対して損失を低減するような手段がとられていないため、吸込力を低下させる可能性があった。
【０００８】
また、特許文献２のように、サージングの発生を抑制する手段が提案されているが、ディフューザ流路が湾曲している場合の流れや騒音については十分な考慮がなされていない。
【０００９】
本発明の目的は、騒音および流体損失を低減し、吸込力を向上させた電動送風機を含む流体機械、あるいは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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明による流体機械は、遠心羽根車と、ディフューザ流路を有する静止部と、前記遠心羽根車と前記静止部と外周流路とを内包するファンケーシングとを備え、前記ファンケーシングに設けた、対を成す連通孔の間で、前記ディフューザ流路から前記外周流路に至る主流路とは流路の長さが異なる副流路を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明による電気掃除機は、内蔵してある電動送風機が、モータと、遠心羽根車と、ディフューザ流路を有する静止部と、前記遠心羽根車、前記静止部および外周流路を内包するファンケーシングとを備え、前記ファンケーシングに設けた、対を成す連通孔の間で、前記ディフューザ流路から前記外周流路に至る主流路とは流路の長さが異なる副流路を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、前記副流路を構成する連絡流路に屈曲部を設けたことを特徴とする。
【００１３】
また、前記ファンケーシングの外側に、前記連絡流路を有する弾性部材を設け、前記連絡流路と外周流路とを結ぶ連通孔と、前記連絡流路とディフューザ流路とを結ぶ連通孔とを前記ファンケーシングに設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記弾性部材と前記ファンケーシングとの間にプロテクタを設け、該プロテクタに前記連絡流路を設けたことを特徴とする。
【００１５】
また、前記ファンケーシング内部に前記連絡流路を構成するためのアダプタを設けたことを特徴とする。
【００１６】
また、前記連絡流路と前記ディフューザ流路とを結ぶ連通孔を前記ディフューザ流路の中央部より下流側に設けたことを特徴とする。
【００１７】
また、前記連絡流路と前記ディフューザ流路とを結ぶ連通孔を前記ディフューザ流路の中心線よりディフューザガイド凸面側に設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、騒音および流体損失を低減し、吸込力を向上させた電動送風機を含む流体機械、あるいは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】
【００１９】
本発明の実施例について、図面を引用して説明する。
【００２０】
なお、以下の説明は電気掃除機の電動送風機を対象としているが、本発明による手段を他の流体機械に適用することは可能であり、その圧力損失および騒音を低減することができる。
【００２１】
〔実施例１〕
本発明の実施例を以下の図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例を示す電動送風機の断面図である。図２は本発明の一実施例を示す電気掃除機の外観斜視図である。図３は本発明の一実施例を示す電気掃除機本体の概略縦断面図である。図４は本発明の一実施例を示す電動送風機の縦断面図である。図５は図４のＡ−Ａ断面図である。図６は本発明の一実施例を模式的に示す電動送風機および弾性部材の要部断面図である。図７は本発明の一実施例を示す要部断面図である。図８は本発明の一実施例によるディフューザガイド、ファンケーシングおよび弾性部材の位置決めを模式的に示す断面図である。
【００２２】
図２に示す電気掃除機の斜視図を用いて電気掃除機の構成について説明する。電気掃除機は、集塵室を内蔵した掃除機本体１、ゴミを本体に搬送するホース２、電源や吸込力の強弱を調整する手元操作部３、伸縮延長管４および被清掃面に接する吸口５からなり、ホース２、手元操作部３、伸縮延長管４、吸口５および掃除機本体１を接続して使用する。
【００２３】
掃除機本体１は後述する電動送風機を内蔵し、この電動送風機が吸引力を発生させる。この吸引力を利用して、吸口５付近のゴミを空気と一緒に掃除機本体１内に搬送する。
【００２４】
つぎに、図３に示す本体断面図を用いて電気掃除機本体１を説明する。電気掃除機本体１は、下ケース２１、上ケース２２および集塵蓋１３により外郭を形成している。掃除機本体１内部には、集塵袋１４を内蔵する集塵室１２、制御基板２３と電動送風機１０を内蔵する電動送風機室９７を具備している。電動送風機１０は、弾性部材２４および２０１によって掃除機本体１に防振支持してある。弾性部材２４および２０１にはゴムあるいは熱可塑性エラストマを使用している。掃除機本体１前部には、ホース差込口１１が設置してあり、このホース差込口１１に図２に示したホース２を接続して使用する。掃除機本体１下部には前輪１５および後輪１６が設置してあり、掃除機本体１の移動を滑らかにしている。
【００２５】
吸引される空気に含まれるゴミは集塵袋１４で除去され、大部分のゴミを除去された空気が電動送風機１０に流入する。電動送風機１０内を通過した空気は、電動送風機１０内部のモータなどを冷却するとともに、排気口２６から排出される。
【００２６】
なお、電動送風機１０から排気口２６までの空気流路に、騒音を低減するための構造をとるもの、あるいは、微細なゴミを除去するための高性能フィルタを設けるものもある。
【００２７】
また、上記の実施例においては、紙パック式の電気掃除機について説明を行ったが、本発明はサイクロン式の電気掃除機についても適用可能である。
【００２８】
つぎに、電動送風機の構造、動作を説明する。
【００２９】
図１は本発明による弾性部材を装着した電動送風機の連絡流路における断面図を示したものである。本図において、電動送風機１０のファンケーシング３４内部には、回転軸５０に固定された羽根車３０、ディフューザガイド４０で仕切られたディフューザ流路４１、外周流路４５およびリターンガイド４３で仕切られたリターン流路４４が設置してある。また、回転軸５０の上流側には吸入部３５が設置してある。羽根車３０には８枚の羽根３１が設置してあり、図中、羽根車３０が反時計回りに回転させることにより、吸入部３５から空気を吸い込むとともにディフューザ流路４１に空気が送り出すようになっている。ディフューザ流路４１を通過した空気は、外周流路４５、リターン流路４４を通って下流側のモータ（図示せず）を冷却し、排気口（図示せず）より排気される。
【００３０】
電動送風機１０には弾性部材２４が装着してあり、弾性部材２４には屈曲部６７を有する連絡流路６６が設けてある。そして、連絡流路６６は、ファンケーシング３４に設けた第１の連通孔６８および第２の連通孔６９を介してファンケーシング３４内部と連通し、副流路を形成している。屈曲部６７は連絡流路６６を長くするためのものである。
【００３１】
この副流路は、外周流路４５とディフューザ流路４１とを接続している。ファンケーシング３４内部において、ディフューザ流路４１に比べて外周流路４５の静圧が高くなるため、副流路において、空気は第１の連通孔６８から流入し、連絡流路６６を通過して第２の連通孔６９からディフューザ流路４１に合流するようになっている。
【００３２】
なお、連絡流路６６とディフューザ流路４１とを結ぶ第２の連通孔６９はディフューザ流路４１の中央部より下流側に設けることが望ましい。これは、ディフューザ流路４１の上流側の流速が速いため、流路に凹凸を形成する第２の連通孔６９が圧力損失を増大するためである。また、流れの剥離が生じる頻度は、ディフューザ流路４１の上流側よりも下流側で高く、下流側の方が空気を還流させる効果が高いためである。
【００３３】
ファンケーシング３４には、プレス成形する際に、ファンケーシング３４の内側から押し出す形で複数の微小突起９１を設けてある。そして、組み立てる際に、ファンケーシング３４の外側に弾性部材２４の位置を合わせながら装着する。また、微小突起９１を設ける際にファンケーシング３４の内側に形成した、微小突起９１の裏側の凹部にディフューザガイド４０の突起部を合わせながら装着することによりそれぞれの部材の位置決めを行う。
【００３４】
つぎに、図４に示す弾性部材２４を装着した電動送風機の断面図を用いて電動送風機１０を説明する。なお、副流路の詳細については、後で図１、図６および図７を用いて説明する。
【００３５】
回転軸５０は、２つの軸受け５４ａおよび５４ｂを介してハウジング５３とエンドブラケット６５とで支持してある。回転軸５０には、コンミテータ５２、アマチュア５１および羽根車３０が固定してある。羽根車３０は、複数の羽根３１を具備し、羽根３１の両側に主板３２と側板３３を具備している。エンドブラケット６５は、ハウジング５３とネジ止めにより固定してある。ハウジング５３に固定されたブラシホルダ６３によって保持されたブラシ６２が、コイルバネ（図示せず）によってコンミテータ５２に対して所定の力で押し付けて設置してある。また、アマチュア５１の外側にステータ６０が設けてある。上記のうち羽根車３０を除いた部分がモータ１０１を構成している。
【００３６】
ここで、アマチュア５１は軸を具備して回転する回転子のことであり、ステータ６０はモータ１０１本体に固定してあって、アマチュア５１との電磁気学的な相互作用によりアマチュア５１に回転モーメントと与える部材である。コンミテータ５２はブラシ６２とともに給電部を形成し、アマチュア５１に内蔵してあるコイルに流れる電流を切り替える部材である。ハウジング５３は電動送風機１０の電動部外側のカバーであり、エンドブラケット６５はディフィーザガイド４０およびリターンガイド４３を固定し、ファンケーシング３４とともに送風部を形成する。
【００３７】
上記のモータ１０１が回転することにより振動が発生するが、ファンケーシング３４に取り付けてある弾性部材２４によって掃除機本体１への伝播を低減している。
【００３８】
羽根車３０の外周側には、ディフューザガイド４０および仕切り板４２で構成するディフューザ流路４１が設けてある。ディフューザガイド４０は仕切り板４２と一体であり、ディフューザガイド４０を付設した仕切り板４２の裏面にはリターンガイド４３が付設してあり、リターンガイド４３および仕切り板４２で構成するリターン流路４４が設けてある。これらをまとめて静止部と呼ぶことにする。これらは、エンドブラケット６５の、回転軸５０に垂直な面に固定してある。また、吸入部３５を有するファンケーシング３４はハウジング５３の外周側にはめ込んである。このファンケーシング３４と静止部との間に外周流路４５が形成してある。羽根車３０、静止部およびファンケーシング３４をまとめて送風部と呼ぶことにする。この送風部は遠心型送風機の構成部品となっている。
【００３９】
つぎに、電動送風機１０内の空気の流れを説明する。電動送風機に通電されると、回転軸５０が回転し、それに伴って羽根車３０が回転する。この羽根車３０は遠心型羽根車であり、回転を開始すると、羽根車３０の羽根３１で仕切られた領域の圧力が高くなり、羽根車３０の回転軸５０付近の圧力は低くなる。これにより、空気が吸入部３５から羽根車３０に流入し、羽根車３０の外周部からディフューザ流路４１に流出するようになる。この気流は、ディフューザ流路４１内部で減速されて静圧を回復する。各ディフューザ流路４１から流出した気流は外周流路４５で混合されるとともに、流れ方向を反転し、リターン流路４４に流入する。リターン流路４４から流出した気流は回転軸５０方向に向きを変えてモータ冷却流路６１に流入する。モータ冷却流路６１はハウジング５３とステータ６０との間およびステータ６０とアマチュア５１との間に設けてあり、流入する気流によってステータ６０およびアマチュア５１を冷却する。モータ冷却流路６１から出た気流は、ハウジング５３内を図中右側に流れ、ブラケット６２とコンミテータ５２を冷却したあとに、ハウジング５３に設けてある排気口（図示せず）からハウジング５３の外部に流出する。
【００４０】
なお、弾性部材２４は断面がＬ字形で、ほぼ軸対称になっている。本実施例では、弾性部材２４の素材はブチルゴムを用いている。この弾性部材２４は、電動送風機１０で発生した振動が本体１へ伝播するのを防止するとともに、弾性部材２４の変形によって本体１と電動送風機１０の吸込側の気密性を保持するためのものである。
【００４１】
図５は図４のＡ−Ａ断面図を示したものである。この実施例では羽根車３０は８枚の羽根３１を具備している。ディフューザガイド４０は１３枚であり、羽根車３０の羽根枚数とディフューザガイド４０の枚数の最大公約数が１としてある。これは、羽根車３０で生じた流速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。
【００４２】
また、リターン流路４４は１０本の流路に分けてある。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。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。
【００４３】
副流路の詳細を以下の図を用いて説明する。図１は図４のＢ−Ｂ断面を示した図である。図６は副流路の要部を模式的に示した断面図であり、図７は本実施例における電動送風機および弾性部材の要部を示す断面図である。
【００４４】
図１において、副流路を構成する連絡流路６６は、弾性部材２４とファンケーシング３４の外壁とが接する部分に形成してあり、ファンケーシング３４に設けた第１の連通孔６８により外周流路４５と連通し、また、第２の連通孔６９によりディフューザ流路４１と連通する。連絡流路６６はディフューザ流路４１の数に対応して１３本設けてある。副流路は、連絡流路６６を直線的に最短距離とした場合であっても、ファンケーシング３４に設けた第１の連通孔６８および第２の連通孔６９の長さ、すなわちファンケーシング３４の厚さに相当する流路が付加されるため、第１の連通孔６８と第２の連通孔６９との間でディフューザ流路４１から外周流路４５に至る主流路の長さに比べて、通常、若干長くなる。本図においては、連絡流路６６には屈曲部６７が設けてあるため、第１の連通孔６８と第２の連通孔６９とを結ぶ最短距離よりも連絡流路６６を十分に長くすることができる。このように、主流路の長さと副流路の長さとの差を設けることにより、上記２つの流路を介して伝播する音の波長をずらし、２つの音を重ね合わせて騒音を低減することができる。
【００４５】
また、連絡流路６６の断面形状は略矩形状であってもよく、半円形状であってもよい。第１の連通孔６８および第２の連通孔６９は円形をしているが、矩形であってもよい。さらに、ファンケーシング３４外壁の平面でない部分、すなわち曲面部分に弾性部材２４を接触させてある場合であっても、その曲面部分に第１の連通孔６８および第２の連通孔６９を設けることになるが、特に問題はない。
【００４６】
ディフューザガイド４０とファンケーシング３４、およびファンケーシング３４と弾性部材２４との位置決めは図１、図３および図８を参照して以下のように行う。
【００４７】
複数のディフューザガイド４０の外周部付近に凸部９２を設け、ファンケーシング３４内壁に凹部を設けて、両者をはめ込むことにより位置決めする。また、その位置に対応して弾性部材２４に複数の凹部を設け、ファンケーシング３４の突起をはめ込むことにより、ファンケーシング３４と弾性部材２４との位置決めを行う。ファンケーシング３４に設けた第１の連通孔６８および第２の連通孔６９の直径または幅を連絡流路６６の幅より大きくしておけば、第１の連通孔６８および第２の連通孔６９が弾性部材２４によって塞がれにくくなるので望ましい。この場合、第１の連通孔６８および第２の連通孔６９の連絡流路６６からはみ出した部分は弾性部材２４で覆われるため、空気が漏れ出す心配はない。
【００４８】
本実施例に特有な効果を以下に説明する。
【００４９】
この種のディフューザ流路４１と羽根車３０との組み合わせにおいては、羽根車３０の羽根３１の枚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。これを羽根音と呼ぶことにする。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。このため、騒音が大きくなり、人の耳につきやすい。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場合に、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。ディフューザ流路４１に第２の連通孔６９を設けると、形成される定在波のエネルギーの一部をこの第２の連通孔６９から副流路を介して、外周流路４５に伝播させることができるため、ディフューザ流路４１から直接、外周流路４５に伝播する定在波と副流路を伝播した定在波との間に位相のずれが生じ、共鳴時の騒音の励起を抑制することができ、羽根音を低減できるという効果がある。
【００５０】
例えば、羽根３１の枚数が８枚で、回転数が５５０回転／秒という運転条件の時に羽根音を下げたい場合には、羽根音の１次の周波数が４４００Ｈｚとなる。そこで、この周波数でディフューザ流路４１から外周流路４５に伝播した音と、第２の連通孔６９から連絡流路６６を介して第１の連通孔６８から外周流路４５に伝播した音とが逆位相になるように連絡流路６６の長さを設定すると、２つの経路を通った音が重なった時に打ち消しあうように作用するので、４４００Ｈｚの羽根音を低減し、音質の改善を図ることができる。これは２つの経路の差を半波長ずらすことによって実現されるが、ディフューザ流路４１から外周流路４５に音が伝播する際に若干位相が変化するので、実際に作る場合には、いくつかの長さの連絡流路６６を用意して試作評価をすることによって、連絡流路６６の長さを決定するのが望ましい。
【００５１】
また、羽根車３０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。これを乱流音と呼ぶことにする。ディフューザ流路４１から外周流路４５に直接伝播した乱流音と、ディフューザ流路４１から副流路を介して外周流路４５に伝播した乱流音とが重なり合うことにより消音されるという効果もある。なお、この乱流音は羽根音に比べて位相のずれ方が少ないので、その低減量が小さいが、高周波数成分が多いため、聴感に及ぼす効果が大きい。
【００５２】
また、後述するように、外周流路４５にある第１の連通孔６８での静圧はディフューザ流路４１にある第２の連通孔６９より高いので、外周流路４５から連絡流路６６を通って、第２の連通孔６９よりディフューザ流路４１に空気が還流する。この第２の連通孔６９をディフューザガイド４０の凸面近傍に設けると、ディフューザ流路４１内の比較的流速の遅い部分に空気が還流するため、この部分の流速が速くなり、ディフューザ流路４１内の流速分布の偏りが少なくなって流速分布が対称となり、流路内で発生する騒音が低くなる。これは、動作流量が低い場合に発生する逆流域が発生しにくいためである。第２の連通孔６９は、ディフューザ流路の中心線よりディフューザガイド凸面側に設けることが望ましい。
【００５３】
以上のように、本発明によれば、耳につきやすい羽根音や、高周波成分である乱流音を低減した掃除機を提供できる。
【００５４】
なお、ディフューザ流路４１内では流速が低下し、動圧が低下するとともに静圧が上昇する。したがって、外周流路４５ではディフューザ流路４１より静圧が高くなる。この圧力差によって、外周流路４５からディフューザ流路４１へ空気が還流する。
【００５５】
また、ディフューザ流路４１内では流れが曲げられるので、ディフューザガイド４０の凹面近傍では流速が大きくなっている。ディフューザ流路４１で最も効率よく流れを減速するには、流路の設計を適切に行う必要がある。この場合、ディフューザ流路４１内で流れが剥離しない条件で、可能な限り大きな減速をするように流路の定める。設計風量より風量が大きくても、小さくても静圧を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内に生じる流速分布を対称にすることが重要である。
【００５６】
第２の連通孔６９からディフューザガイド４０の凸面近傍の低流速域に還流する空気の流れは流れ方向に垂直な成分を持つため、ディフューザ流路４１の流れと合流して、ディフューザ流路４１内の流れに垂直な流路断面において２次元の流速分布を偏りなく対称にすることができる。これにより、ディフューザ流路４１壁面近傍の速度勾配を低減して圧力損失を低減できる。
【００５７】
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、流速分布がつきやすくなるので圧力損失が大きくなる。この場合も、第２の連通孔６９から還流する空気は、流速の遅いディフューザガイド４０の凸面近傍の流速を高めて流れの剥離を抑制し、動作風量範囲を拡大する効果がある。
【００５８】
以上に述べたように、第２の連通孔６９からの空気の流れは、静止流路の圧力損失を低減できるため、掃除機の吸込力を表す吸込仕事率を向上することができ、動作風量範囲も拡大することができる。
【００５９】
弾性部材２４は成形により製造することができる。このため、回転軸５０方向に金型移動するような成形法が採用でき、金型製作を容易にできるとともに成形時間を短縮できる。また、ファンケーシング３４に凸部９２を設けるとともにディフューザガイド４０の外周部に突起を設けることにより、製作および組み立てが容易となる。
【００６０】
さらに、掃除機特有の現象として、電動送風機１０内に塵埃が吸い込まれ、ディフューザガイド４０の凸面近傍の低流速域で塵埃が堆積するという現象がある。この現象は、ディフューザ流路４１の流路幅を狭くし、圧力損失を上昇させて吸込力を低下させるが、本実施例のように、ディフューザガイド４０の凸面近傍に第２の連通孔６９からの空気が流入するため、低流速域で塵埃が堆積するのを防止し、吸込力の経年劣化を防止することができる。
【００６１】
なお、ディフューザガイド４０外周部に若干の凹凸が生じて流れを乱す場合があるが、外周部付近では流速が低くなっているため、圧力損失を低減することができる。また、組み立てにおいて、位置決め部分のディフューザガイド４０とファンケーシング３４との間に隙間ができた場合でも、隣り合うディフューザ流路４１の圧力差が低く抑えられているため、隣り合うディフューザ流路４１同士の間における空気の混合が発生することも少なく、流体損失が発生しないようになっている。
【００６２】
また、本実施例では、ディフューザ流路４１の本数が１３本の場合を示しているが、ディフューザ流路４１の本数はいくつであってもよい。
【００６３】
〔実施例２〕
本発明の実施例２を以下に説明する。ここでは実施例１と同じ構成、作用、効果は省き、本実施例特有の事項について述べる。図９は実施例２による副流路の要部を模式的に示した断面図である。
【００６４】
電動送風機１０は、ファンケーシング３４平面部分に、凹部９４を設けた弾性部材７４を用いて防振支持してある。弾性部材７４の凹部９４には、弾性部材７４より硬い樹脂あるいはゴムで構成されたプロテクタ７０を挿入してある。プロテクタ７０のファンケーシング３４に接する面には凹部が設けてあり、この凹部とファンケーシング３４とで連絡流路７２を形成している。連絡流路７２は、ファンケーシング３４に設けた第１の連通孔７５および第２の連通孔７６を介してファンケーシング３４内部と連通し、副流路を形成している。
【００６５】
プロテクタ７０の寸法は凹部９４に比べて若干大きく、高さも若干高くしてある。これは、プロテクタ７０を装着した際に外れにくくするとともに、後述するファンケーシング３４に弾性部材７４を装着した際、プロテクタ７０およびファンケーシング３４を弾性部材７４の張力で押さえて気密性を高めるためである。本実施例では、副流路の断面形状を略長方形としたが、装着した際に外れにくく、ファンケーシング３４との気密性を保持できる形状であれば、略多角形状であっても、略半円形状または略半楕円形状であってもよい。
【００６６】
連絡流路７２は、ディフューザ流路４１の本数だけ設置してあり、それぞれのディフューザ流路４１と外周流路４５とを連絡流路７２を介して連通している。
【００６７】
連絡流路７２の流路断面形状は略長方形であり、ファンケーシング３４に設けた略楕円形状の連通孔７６によりディフューザ流路４１に通じ、同様に、ファンケーシング３４に設けた連通孔７５により外周流路４５と通じている。また、プロテクタ７０は硬いため、連絡流路７２がつぶれて閉塞してしまうことはない。
【００６８】
また、本実施例では、連絡流路７２の断面流路形状は略長方形状あるが、略楕円形状、略多角形状でもよい。連通孔７５、連通孔７６の形状も略長方形状、略多角形状であってもよい。
【００６９】
本実施例に特有の効果について以下に示す。屈曲部を多数設置したことにより、ディフューザ流路４０から外周流路４５への音の経路と、連絡流路７２を通じ、ディフューザ流路４０から外周流路４５への音の経路の差を長くとることができ、実施例１に比べてより低い周波数の音を逆位相にすることができる。この２つの経路から外周流路４５に伝播する音は、実施例１と同様に、重なり合ってお互いに打ち消し合う。回転数が低く、羽根音の騒音レベルが相対的に大きくなった場合、騒音を低減するのに有効である。
【００７０】
具体的な例として、羽根枚数８枚で、回転数３００回転/秒という運転時において、羽根音の１次基調周波数は２４００Ｈｚ、２次基調周波数４８００Ｈｚになり、２次基調周波数が問題になる場合がある。このような場合は、騒音への影響の大きい周波数に合わせて逆位相となる流路長を設定することで、２つの経路から外周流路４５に伝播する音を重ね合わせて騒音を低減することができる。
【００７１】
また、図３において、電動送風機１０は、運転時、吸引力により集塵室１２に向かって引き付けられる。図９に示す弾性部材７４はその荷重を受けるが、本実施例のようにプロテクタ７１を挿入して形状を保持することで、多数の屈曲部を有する連絡流路７２であっても、押しつぶされて閉塞するのを防止することができる。また、多数の屈曲部を有する連絡流路７２では、局所荷重がかかって弾性部材７４が歪んで弾性部材７４とファンケーシング３４との間に隙間が生じ、気密性が維持できなくなるおそれがある。このような場合、本実施例のようにプロテクタ７１と弾性部材７４とを組み合わせれば、プロテクタ７０とファンケーシング３４との気密性は保持することができる。図３に示す掃除機の集塵袋１４にゴミがたまってくると、電動送風機１０が前方の集塵室１２方向に引き寄せられるが、このような場合にも連絡流路７２の閉塞を防止するとともに、プロテクタ７０とファンケーシング３４との気密性を保持することができる。
【００７２】
以上のように、連絡流路７２の流路長を長くすることにより低い周波数の音を消音対象とすることができ、掃除機の静音モードなど、電動送風機１０の回転数が低い場合に効果的である。
【００７３】
また、掃除機の集塵袋１４にゴミがたまってきた場合にも、連絡流路７２の閉塞を防止するとともに、プロテクタ７０とファンケーシング３４との気密性を保持することができるので、消音効果を維持することが可能である。
【００７４】
〔実施例３〕
本発明の実施例３に関して以下に説明する。
【００７５】
ここでは、実施例１および２と同じ構成、作用、効果は省き、本実施例特有の事項について述べる。図１０は実施例３の要部を模式的に示した断面図である。図１１は図１０のＣ−Ｃ方向の断面図である。
【００７６】
電動送風機１０の送風部はファンケーシング８０、アダプタ７９、羽根車３０および静止部からなり、静止部は、１３枚のディフューザガイド４０とディフューザガイド４０の間に形成された１３本のディフューザ流路９５とその外周側に円環状の外周流路４５があり、仕切り板４２をはさんで反対側に、１０枚のリターンガイド４３とディフューザガイド４３との間に形成された１０本のリターン流路４４が設けてある。
【００７７】
ディフューザガイド４０の集塵室１２側にリング状のアダプタ７９が溶着してあり、ディフューザガイド４０とアダプタ７９との間の気密性を保持するようにしてある。アダプタ７９にはファンケーシング８０と接する面に凹部が設けてあり、組み立て時、ファンケーシング８０と接することで連絡流路７７となる空間を形成する。アダプタ７９とファンケーシング８０との間の気密性はシーリング材（図示せず）を使用することにより保持している。連絡流路７７は、ディフューザ流路９５と同数設けてあり、ディフューザ流路９５と外周流路４５との間で副流路を形成している。連絡流路７７は、ディフューザ流路９５と連通孔８２で、外周流路４５と連通孔８１で連絡している。なお、ディフューザガイド４０との位置決めは、ディフューザガイド４０先端に設けた凸部（図示せず）とアダプタ７９底面に設けた凹部を合わせることにより行う。
【００７８】
連通孔８１および８２について説明する。連通孔８１および８２は略楕円形状であり、樹脂製のリング状アダプタ７９凹部の底面に設けてある。連通孔８２では連絡流路７７側の開口面積に比べて、ディフューザ流路９５側の開口面積を狭くしてあり、連通孔８２からディフューザ流路９５に対して噴流を流出させることができるようになっている。
【００７９】
また、本実施例では連通孔８１および８２の形状は略楕円形状としたが、略長方形状でも、多角形状でもよい。
【００８０】
図１１に示すように、連絡流路７７は、連通孔８１から連通孔８２に至るまでに屈曲部９６を７か所具備し、流路を長くしてある。このため、隣り合う流路間の距離が狭くなってその流路壁の変形するおそれがあるが、アダプタ７９が硬い樹脂で構成してあるため、流路がつぶれて閉塞してしまうことはない。
【００８１】
本実施例特有の効果について以下に示す。
【００８２】
ディフューザ流路９５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従って低下し、静圧が徐々に増加する。ファンケーシング３４とディフューザガイド４０が接してディフューザ流路９５を構成している場合、ファンケーシング３４をディフューザガイド４０の間に微小な隙間ができ、ディフューザ流路９５の静圧を回復する機能が低下する可能性がある。しかし、本実施例のように、ディフューザガイド４０の集塵室１２側にリング状のアダプタ７９を溶着する構造を有する場合、ディフューザ流路９５間の気密性を十分に維持することができ、吸込力を向上させることができる。
【００８３】
以上のように、本実施例によれば、吸込力をさらに向上させた電気掃除機を提供することが可能である。
【００８４】
図１２は本発明の要部を模式的に示した断面図である。副流路がない場合、図４に示す吸入部３５から電動送風機１０に流入し、羽根車３０を通過してディフューザ流路４１に流入した空気の回転軸５０方向の流速分布は、点線に示すように流速分布の頂点が仕切り板４２に寄ったものとなる。これは、吸入部３５から電動送風機１０の軸方向に流入してきた空気が、電動送風機１０の回転軸５０と垂直な方向に偏向され羽根車３０の中を回転軸５０半径方向に加速されてディフューザ流路４１に入るためである。このように、ディフューザ流路４１内の流速分布が非対称となると、圧力損失が増加するおそれがある。
【００８５】
そこで、外周流路４５から連通孔６８および連絡流路６６を介して連通孔６９から空気を還流させる副流路を設けることにより、流速の遅い連通孔６９近傍に空気を供給することができる。これにより、流速分布は図１２に示す実線のようになり、対称性を回復することができ、圧力損失を低減することができる。
【００８６】
また、図１３は図１２のＤ−Ｄ断面図である。副流路がない場合、羽根車３０からディフューザ流路４１に流入した空気の流速分布は、点線に示すように流速分布の頂点がディフューザガイド４０凹面側に寄ったものとなる。副流路を設けた場合、ディフューザ流路４５の流速分布は図１３の実線のように対称となり、圧力損失を低減させることができる。
【００８７】
以上のように、本発明によれば、ディフューザ流路４１内の流速分布を、回転軸５０方向およびＤ−Ｄ断面方向に対称、すなわち流路断面２次元において対称とし、圧力損失を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の一実施の形態を示す電動送風機の断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す電気掃除機の外観斜視図である。
【図３】模式的に示した掃除機本体の断面図である。
【図４】図３に示した電気掃除機の回転軸を通る断面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の実施例１における電動送風機と弾性部材を含む要部を模式的に示した断面図である。
【図７】実施例１における電動送風機と弾性部材要部を含む断面図である。
【図８】実施例１におけるディフューザガイド、ファンケーシングおよび弾性部材の位置決めを模式的に示した断面図である。
【図９】実施例２の要部を模式的に示した断面図である。
【図１０】実施例３の要部を模式的に示した断面図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ断面図である。
【図１２】本発明の要部を模式的に示した断面図である。
【図１３】図１２のＤ−Ｄ断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１…掃除機本体、１０…電動送風機、２４…弾性部材、３０…羽根車、３１…羽根、３４…ファンケーシング、３５…吸入部、４０…ディフューザガイド、４１…ディフューザ流路、４３…リターンガイド、４４…リターン流路、４５…外周流路、６６…連絡流路、６７…屈曲部、６８、６９…連通孔、７０…プロテクタ、７２…連絡流路、７４…弾性部材、７５、７６…連通孔、７７…連絡流路、７９…アダプタ、８０…ファンケーシング、８１、８２…連通孔、９１…微小突起。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008280888.tif 000009
【図８】
2008280888.tif 000010
【図９】
2008280888.tif 000011
【図１０】
2008280888.tif 000012
【図１１】
2008280888.tif 000013
【図１２】
2008280888.tif 000014
【図１３】
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