(57)【要約】【課題】  小型で、消費電力が少なく、空気清浄能力の高い、低騒音の空気清浄機を実現する。【解決手段】  主集塵フィルター１０４の下流に本体フレーム１０１に形成したベルマウス１１３からベルマウス１１３と側板１２３が重なる部分より羽根車１１２側に押し込んだモーター１１０を設け、羽根車１１２を駆動し、羽根車の外周側にスクロール１１５を設け、室内から吸込んだ空気を主集塵フィルター１０４からベルマウス１１３、羽根車１１２、スクロール１１５と流し、排気口１１６から室内に排気する。【選択図】  図１
2005069610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内空気を前面の吸い込みパネル及び周囲から機内に吸込み、該吸込んだ空気を排気口から室内に排出する送風手段と、前記機内を通過する空気を浄化すると共に、前記送風手段の上流側に配置された浄化手段とを備えた空気清浄機において、
前記送風手段は、
入口側に静止したベルマウスと、回転方向に対して後ろ向きに後退する羽根と側板とからなる羽根車と、該羽根車を駆動すると共に、該羽根車の入口側に配置され、前記ベルマウスと前記側板との重なり部を超えて前記羽根車側に入り込んだモーターと、前記羽根車の外周側に配置され、前記モーターの周囲を流れる空気の流れが、流れ方向下流に行くにしたがって流路面積が増加するスクロールとを有することを特徴とする空気清浄機。
【請求項２】
室内空気を前面の吸い込みパネル及び周囲から機内に吸込み、該吸込んだ空気を排気口から室内に排出する送風手段と、前記機内を通過する空気を浄化すると共に、前記送風手段の上流側に配置された浄化手段とを備えた空気清浄機において、
前記送風手段は、
入口側に静止したベルマウスと、回転方向に対して後ろ向きに後退する羽根と側板とからなる羽根車と、該羽根車を駆動すると共に、該羽根車の入口側に配置され、前記ベルマウスと前記側板との重なり部を超えて前記羽根車側に入り込んだモーターと、前記羽根車の下流の流れを減速して静圧を回収する回収機構とを設けたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項３】
室内空気を前面の吸い込みパネル及び周囲から機内に吸込み、該吸込んだ空気を排気口から室内に排出する送風手段と、前記機内を通過する空気を浄化すると共に、前記送風手段の上流側に配置された浄化手段とを備えた空気清浄機において、
前記送風手段は、
入口側に静止したベルマウスと、回転方向に対して後ろ向きに後退する羽根と側板とからなる羽根車と、該羽根車を駆動すると共に、該羽根車の入口側に配置され、前記ベルマウスと前記側板との重なり部を超えて前記羽根車側に入り込んだモーターと、前記羽根車の外周側に配置され、前記モーターの周囲を流れる空気の流れが、流れ方向下流に行くにしたがって流路面積が増加するスクロールと、該スクロールのノーズの横に配置され、流れを減速させる流れガイドとを有することを特徴とする空気清浄機
【請求項４】
請求項３において、
前記スクロールのノーズを羽根車の羽根の或範囲を横切るように傾斜させたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記羽根車の主板を側板の内径よりも小さくし、羽根の主板側の外周部に補強リングを設けたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかにおいて、
前記排気口の上流側に本体フレームから羽根車の側板に達しない高さの複数本の流れガイドを設けたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかにおいて、
前記羽根車の羽根を長さの短い羽根と長さの長い羽根とを交互にならべて構成したことを特徴とする空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
室内に設置して浮遊粉塵やたばこの煙などを捕集する空気清浄機は、送風手段と集塵手段を内蔵する。送風手段は、室内の空気を前面の吸い込みパネルから吸い込んで、上面の排気口から室内に吹き出すようにして、室内空気を取り入れ、空気清浄機の中を通過させる。集塵手段は、機内を通過する循環空気に含まれる塵埃や煙を捕集することにより、室内の空気を清浄化する。
【０００３】
このような、空気清浄機の送風手段として、回転方向に対して、羽根が前進する羽根車が用いられ、入口に静止したベルマウスが、下流にはスクロールが設けられる。このタイプの送風手段は、一般にはシロッコファンあるいは多翼ファンと呼ばれている。
【０００４】
また、特開２００３−７０７９３号公報に示されているものでは、換気送風機器及び空気調和機器に使用される遠心ファンがある。この遠心ファンは、羽根車の翼を入口部で回転方向にひねり、また、翼の前半部分を羽根が回転方向から後退するようにし、後半部分は回転方向に前進するようにした形態をしている。Ｋの公報中では、入口は軸流ファンの原理で、中間部分が後ろ向きの遠心ファンで、後半部分がシロッコファンの動作原理であるとしている。また、羽根車の外周側にはスクロールが設けられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−７０７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の空気清浄機では、機器の小型化を図ろうとすると、ケースの大きさを小さくしなければならず、スクロールの大きさが小さくなり、羽根車から出た流れを十分に減速できなくなり、損失が増大する課題があり、また、小型化にともなう抵抗増加による高静圧化による送風機の仕事量が増加し、消費電力の上昇や回転数の上昇による騒音の増大という課題があり、騒音が低く、入力の低い、さらに、循環空気量の大きい空気清浄機が望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、小型にしても、循環風量を大きくでき、なおかつ、消費電力の少ない、騒音の低い空気清浄機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の特徴とするところは、室内空気を前面の吸い込みパネル及び周囲から機内に吸込み、該吸込んだ空気を排気口から室内に排出する送風手段と、前記機内を通過する空気を浄化すると共に、前記送風手段の上流側に配置された浄化手段とを備えた空気清浄機において、前記送風手段は、入口側に静止したベルマウスと、回転方向に対して後ろ向きに後退する羽根と側板とからなる羽根車と、該羽根車を駆動すると共に、該羽根車の入口側に配置され、前記ベルマウスと前記側板との重なり部を超えて前記羽根車側に入り込んだモーターと、前記羽根車の外周側に配置され、前記モーターの周囲を流れる空気の流れが、流れ方向下流に行くにしたがって流路面積が増加するスクロールとを有することにある。
【０００９】
また、本発明の特徴とするところは、室内空気を前面の吸い込みパネル及び周囲から機内に吸込み、該吸込んだ空気を排気口から室内に排出する送風手段と、前記機内を通過する空気を浄化すると共に、前記送風手段の上流側に配置された浄化手段とを備えた空気清浄機において、前記送風手段は、入口側に静止したベルマウスと、回転方向に対して後ろ向きに後退する羽根と側板とからなる羽根車と、該羽根車を駆動すると共に、該羽根車の入口側に配置され、前記ベルマウスと前記側板との重なり部を超えて前記羽根車側に入り込んだモーターと、前記羽根車の下流の流れを減速して静圧を回収する回収機構とを設けたことにある。
【００１０】
また、本発明の特徴とするところは、室内空気を前面の吸い込みパネル及び周囲から機内に吸込み、該吸込んだ空気を排気口から室内に排出する送風手段と、前記機内を通過する空気を浄化すると共に、前記送風手段の上流側に配置された浄化手段とを備えた空気清浄機において、前記送風手段は、入口側に静止したベルマウスと、回転方向に対して後ろ向きに後退する羽根と側板とからなる羽根車と、該羽根車を駆動すると共に、該羽根車の入口側に配置され、前記ベルマウスと前記側板との重なり部を超えて前記羽根車側に入り込んだモーターと、前記羽根車の外周側に配置され、前記モーターの周囲を流れる空気の流れが、流れ方向下流に行くにしたがって流路面積が増加するスクロールと、該スクロールのノーズの横に配置され、流れを減速させる流れガイドとを有することにある。
【００１１】
さらに、本発明では、スクロールのノーズを羽根車の羽根のある範囲を横切るように傾斜させている。
【００１２】
また、本発明では、羽根車の主板を側板の内径よりも小さくし、羽根の主板側の外周部に補強リングを設けた。本発明では、排気口の上流側に本体フレームから羽根車の側板に達しない高さの複数本の流れガイドを設けた。さらに本発明では、羽根車の羽根を長さの短い羽根と長さの長い羽根を交互にならべて構成した。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、微細塵までを集塵できる集塵手段の下流に、羽根が回転方向に後退する羽根車とスクロールからなる送風手段を設け、さらに、羽根車の側板とベルマウスの重なり部より内側までモータを入れ込むことにより、小型で、入力が少なく、空気清浄能力の高い空気清浄機を実現できる。
【００１４】
また、本発明によれば、スクロールのノズルを羽根の側板から主板に至るように傾斜させたことにより、羽根車の回転数と羽根枚数との積に相当する周波数の騒音を低減できる。
【００１５】
また、本発明によれば、スクロールの出口付近に本体フレームの側から羽根車の側板までの高さの案内ガイドを設けることにより、乱れによる騒音を低減できる。さらに、スクロールのノーズの脇でスクロール排気側に羽根車の全幅の流れを制御できる流れガイドを設けたことにより、小型で圧力回復の大きなスクロールを形成できる。
【００１６】
さらに、本発明によれば、羽根車の主板の外径を側板の外径より小さくし、また、羽根車を長い羽根と短い羽根の組み合わせにすることにより、騒音を低く、かつ、羽根車の成形を容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明は、循環風量を大きくしつつ消費電力及び騒音を低くするという目的を、羽根が回転方向に後退する羽根車とスクロールからなる送風手段を設けることで実現した。
【実施例１】
【００１８】
以下、本発明の実施例を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空気清浄機の縦断面図である。図２は、本体フレームに羽根車を取り付けたときの背面から見たときの側面図である。図３は、本体フレームを正面からみたときの側面図である。図４は、本体フレームに羽根車を取り付けたときの外観斜視図である。図５は、空気清浄機の平面図である。図６は、羽根車の縦断面図である。図７は、羽根車の平面図である。図８は、側板を取り除いた羽根車の平面図である。
【００１９】
この実施例における空気清浄機は、図１に示すように、本体フレーム１０１は、プラスチック成形品で前方を開放した略角形の縦型の薄い箱状に構成する。本体フレーム１０１は下部に台座１０７を持つ後ろケース１０３と複数のネジ（図示せず）で固定されている。本体フレーム１０１の上部には制御基板１８１が設けられ、その前面には操作パネル１８０がある。前パネル１０２は前面側に開口１９１を有し、本体フレーム１０１に着脱自在に取り付けられている。この前パネル１０２と本体フレーム１０１の合い向かい合う外周部分には開口１９２、１９３が設けられている。
【００２０】
本体フレーム１０１の前側の開放部には、目の粗い網目を持つプレフィルター３０１とその背後に主集塵フィルター１０４、脱臭フィルター３０２、光触媒フィルター１０５の４層のフィルターが設けられている。プレフィルター３０１は大きなゴミをせき止める働きをし、紙切れ、髪の毛、繊維塵などがここに溜まる。これが汚れたときは、プレフィルター３０１を外して清掃することにより、抵抗が低減し、初期状態に近い状態に戻すことができる。主集塵フィルター１０４はひだおり状の不織布であり、０．３μｍの粒子を９９．９７％まで捕集できるＨＥＰＡフィルターを用いている。脱臭フィルター３０２はヨウ素入り活性炭であり、細かい網状の袋の中に活性炭の粒子が入れられた形になっている。光触媒フィルター１０６はハニカム状のセルの中に酸化チタンを担持したシリカゲルの粒子を多数入れたものである。
【００２１】
本体フレーム１０１の仕切り板１１４には丸みを持ったノズル状のベルマウス１１３を空気清浄機の幅方向の片側に寄せて設け、フィルター類からの流れを羽根車１１２に誘導している。また、図３に示すように、ベルマウス１１３の略中心に向かって延びる放射状補強リブ２１１と主補強部材２１２が設けられ、仕切り板１１４の剛性を高めている。また、この放射状補強リブ２１１と主補強部材２１２は主集塵フィルター１０４、脱臭フィルター３０２の羽根車側への位置を決めている。この放射状補強リブ２１１と主補強部材２１２が交わる中央部には、モーター１１０が固定されるモーター取り付けフレーム２４１があり、ベルマウス１１３の内側にはさらに、円環補強リブ２１０が設けられ、モーター取り付けフレーム２４１の剛性を確保している。モーター取り付けフレーム２４１には複数個のモーター冷却用穴２３１が設けられている。
【００２２】
また、図示していないが主補強部材２１２と、モーター１１０に設けた略三角形のステンレス製の取り付けアダプタ２８５とを、モーター１１０との間に防振ゴム（図示せず）を介してボルト（図示せず）締めしている。モーター１１０の回転軸に回転方向に対して後ろ向きに後退する羽根を持つ羽根車１１２が取り付け具１１１を介して取り付けられている。
【００２３】
図２に示すように、本体フレーム１０１の羽根車１１２側の面には、スクロール１１５を形成するための渦巻き状のスクロール枠１３１が形成され、図中左上部にあるノーズ１３０に連なるように、ノーズ部スクロール枠１３２が一体として形成され、さらに、ノーズ部外仕切り板１３３が形成されている。ノーズ１３０と、ノーズ部スクロール枠１３２とノーズ部外仕切り板１３３とで囲まれる部分には、図４に示すように、ノーズ傾斜部２９１が形成され、これら４つの部分は、仕切り板１１４が袋状に羽根車側にせり出した形で形成されている。なお、このノーズ部分を別部材で形成してもかまわない。スクロール１１５は羽根車１１２の周囲を渦巻くように形成され、羽根車との距離は図中半時計回りに大きくなるようにし、その拡大角は半時計回りに徐々に大きくなるように形成されている。
【００２４】
さらに、スクロール１１５の出口付近には、３つの流れガイド２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃが設けられ、そのガイドの高さは羽根車１１２の側板１１２よりも本体フレーム１０１側にある低いリブである。さらに、流れガイド２５０ｄも設けられているが、この流れガイド２５０ｄは羽根車１１２に近い側は外に凸で、羽根車１１２から遠い場所では、内側に凸な形状をしている。さらに、高さは後ろケース１０３に達するようになっている。
【００２５】
後ろケース１０３上部には、排気口１１６が形成され、後ろケース１０３の上部には後ろ側にある支点を中心として回動可能な風向板１１７が幅方向で排気口の幅とほぼ同じになるように設けられている。なお、後ろケース１０３のスクロール１１５部分は図中右側に凸になるように形成されている。
【００２６】
さらに、本体フレーム１０１のフィルターを収納している側には、上部の光触媒フィルター１０５の上流側にマイナスイオン発生電極１０６が設けられ、光触媒フィルター１０５と仕切り板１１４の間には、４個の紫外線発生ＬＥＤ２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄが設けられている。また、図３に示すように、本体フレーム１０１上部には、光リモコン受光部２０２および空気清浄機の動作状態を表す表示ＬＥＤ２０１が設けられている。なお、リモコン２９０は本体フレーム１０１上部に設けた凹部に収納されていて、使用時に取り出して空気清浄機を操作できる。
【００２７】
羽根車１１２は図６に示すように主板１２１と側板１２２の間に１６枚の羽根が挟まれている。側板１２２は、中心側に軸方向と平行な円環状の形をしている円環部１２３を持ち、その外側で軸方向と略垂直になるように丸み部１２４を持ちさらに、羽根車外周側に至る傾斜部を有している。主板１２１は、側板１２２の円環部１２３の内径よりも小さい半径の円板状の形をしている平板部１２９を持ち、その中心部は、図注右側に突き出していて、略円錐状の形をしているおり曲げ部１２７を介して、中心軸と垂直な取り付け部１２８を形成している。折り曲げ部１２７の径はモーター１１０の直径と同じか、直径よりも小さい方が望ましい。取り付け部１２８には、取り付けアダプタ１５１が一体成形されている。なお、取り付けアダプタ１５１は中央部にモーター１１０の回転軸に入るように穴が空いた金属性の芯金１５２、中間に防振ゴム１５３、外側に円盤状の金属性である締結体１５４で構成され、一体に成形されている。この取り付けアダプタ１５１により、モーター１１０で発生した振動が羽根車１１２に伝わりにくくなっている。
【００２８】
羽根車１１２の１６枚の羽根は長翼１４２と短翼１４１という長さの異なる羽根で構成されている。更に、長翼１４２と短翼１４１とは２枚ずつペアになっていて、その入口部（中心部）では、前縁位置は羽根間方向でほぼ同じ位置になるようになっている。長翼１４２と短翼１４１は側板１２２と一体になっていて、主板１２１とは、平板部１２９と一体になっている。さらに、長翼１４２と短翼１４１の外周側で主板１２１側には円環部が一体に形成されている。
【００２９】
この空気清浄機の動作について説明する。リモコン２９０から運転指令が出されると、光リモコン受光部２０２で受信し、制御基板１８１中のマイクロコンピュータで認識され、モーター１１０、マイナスイオン発生器１０６、紫外線発生ＬＥＤ２０１に通電される。モーター１１０が所定の回転数で運転されると、羽根車１１２が回転し、空気流が生じ、前パネル１０２の開口、前パネル１０２と本体フレーム１０１の間の開口１９２、１９３から、塵埃や、煙、油微粒子や、微生物の死骸類、花粉類や悪臭などを含む室内の汚れた粒子を吸込む。空気がプレフィルター３０１を通過する際に比較的大きな塵埃が捕捉され、次に、主集塵フィルター１０４を通過する際に、サブミクロンの粒子径までの塵埃が捕捉される。
【００３０】
さらに、脱臭フィルター３０２を通過する際に臭い成分を活性炭に吸着し、また、光触媒フィルター１０５を通過するさいにさらに臭い成分を取り除くことができる。これらの段階で、清浄になった空気はベルマウス１１３の内側に集められ、羽根車１１２に流入する。また、一部の空気は、モーター１１０の内部とか外周を流れることにより、モーター１１０を冷却する。羽根車１１２を出た流れは、スクロール１１５で集められるとともに、減速され、流れガイド２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄで整流されるとともにさらに減速され、排気口１１６より外部に放出される。
【００３１】
空気清浄機の空気清浄能力は、フィルター類の捕塵性能が高く、また、循環する風量が大きいほど高くなる。この空気清浄機では、最も風量の大きい運転モードでは５．８m3/minの風量を出せるようにしている。
【００３２】
回転方向に対して後退する羽根を持つ羽根車を用いたファンをターボファンと呼ぶことが多い。一方、回転方向に対して前進する羽根を持つ羽根車を用いたファンはシロッコファンと呼ばれることが多い。室内に置かれる空気清浄機では、シロッコファンを用いているものが殆どであった。これは、同じ大きさの羽根車（外径Ｄ２）を、同じ回転数（Ｎ）で運転した場合、より、多くの風量（Ｑ）と圧力（Ｐｔ）を得ることが可能であり、同じ出力を得るには小型な空気清浄機とすることができると考えられていたからである。しかしながら、シロッコファンでは羽根車の外周速Ｕ２より大きな吐出し流れの速度Ｃ２を持っているので、これを減速するに十分なスクロールを持たせることが必要である。また、流れ速度Ｃ２が大きいので、スクロール内の損失も大きく、ファンの効率が低くなり易い。特に、スクロールの拡大角が小さいと流れが高率良く減速されず、著しく損失が増える傾向を持っている。従って、空気清浄機を小型にするあまり、ファンにたくさんの入力を入れても、出力を大きくできなくなる危険性を持っている。
【００３３】
ターボファンの場合、羽根車の外周速Ｕ２より小さな吐出し流れの速度Ｃ２であるので、スクロールでの減速割合を小さくでき、なおかつ、流れ速度も低いので、損失を小さくすることができる。本実施例の場合、モーター１１０にインバータモーターを用いているので、回転数が自由に設定でき、誘導電動機に対して高速回転を実現することができるので、ターボファンを用いることが可能になった。なお、誘導電動機をモーターとして用いても、ファン部での入力を抑えることができるので、回転数を高く設定しても、モーターでの発熱が抑えられるので、ファンの効率を高くでき、従って、空気清浄機の空気清浄能力を高くすることができる。
【００３４】
また、本実施例の場合、羽根車の外径は２８０ｍｍで、最大の入力を得る運転モードで運転したとき、入力は４０Ｗで、回転数は約１２５０回転／分であり、空気清浄能力（適用床面積）は３０畳であった。最大能力運転時に３０畳以上の適用床面積を出すには、回転数１２００回転／分以上で運転するターボファンが好適である。
【００３５】
ベルマウス１１３と羽根車１１２の側板１２２の円環部１２３とは、軸方向に重なっていて、本実施例では、２ｍｍの重なり量を取っている。また、径方向には５ｍｍの隙間を取っている。このように構成しているので、羽根車１１２が回転軸に対して偏心したり、軸方向に外周側が傾いたりしても、羽根車１１２とベルマウス１１３が接触して、破損したりすることが無い。また、ベルマウス１１３と羽根車１１２の側板１２２にある円環部１２３の間から羽根車１１２の外周側から漏れてくる流れがあるが、この漏れ流れを少なくすることができる。さらに、羽根車１１２の円環部１１３を長く取ることにより、漏れ流れが側板１２２に付着してから、羽根１４１，１４２に流入するので、漏れ流れによる乱れを抑制できる。これらのことによって、ファン部の損失を小さくすることができ、ファンの空力特性を高くできるという効果が得られる。
【００３６】
ベルマウス１１３の中央部にモーター１１０を置いて、この略円筒形をしたハウジングを持つモーター１１０の周囲とベルマウス１１３の間の空間を使って、羽根車１１２に空気を流入させているので、流れの偏りができにくく、局部的な速度の増大を防ぐことができ、局部的な負荷の増大による損失の発生を抑制でき、また、騒音の発生を抑制できる。さらに、モーター１１０で発生した熱を効率的に空気中に伝達させることができ、モーターの冷却効率が高い。また、モーター１１０の上流側にあるフィルターで微細な塵埃までを取り除いているので、モーター１１０の内部にも流れを取り入れて冷却効率を上げても、塵埃の付着が無いので、安全である。さらに、モーター１１０を羽根車１１２の側板１２２の円環部１２３とベルマウス１１３との重なり部より主板１２１側に押し込んで設置しているので、軸方向の寸法を小さくできるという効果も得られる。また、モーター１１０と羽根車１１２の主板１２１との間にできる空間を小さくできるので、無駄な循環流の発生を抑制できるので、さらに、損失を低減できるという効果も得られる。
【００３７】
羽根車１１２の主板１２１の外径を側板１２２の内径より小さくしているので、プラスチックでできた羽根車１１２を成形する際に、図６の左右方向に型を移動させて、成形できるので製作が容易である。羽根１４１，１４２は側板１２２の外径側まであり、主板１２１の外径の内側にまで延びている。そして、羽根１４１，１４２は側板１２２と一体となって連なっていて、主板１２１とは内周側で一体となって連なっているので、羽根車１１２が回転した際にも十分な強度が確保でき、剛性も高くできるので、羽根車１１２の振動などによる騒音の発生も抑制できる。さらに、羽根１４１、１４２の主板側の外径側には補強リング１２９が取り付けられているので、羽根１４１、１４２の外側が振動して、騒音を発生するのを抑制できる。
【００３８】
なお、主板１２１の外径を側板１２２の内径より大きくして、羽根１４１，１４２の外径まで達するように大きくすると、主板１２１側から右側に抜ける流れを無くすことができるので、羽根車１１２での効率を上げることができる。この場合、ドーナツ状の円板を用意して、主板１２１の外側に置き、羽根１４１、１４２と主板１２１とを超音波溶着するなどして製作しても良い。このとき、主板１２１側に板を溶着する方が、側板１２２の位置が型で決められているので、側板１２２の心が出易く、ベルマウス１１３と羽根車１１２の側板１２２の円環部１２３との隙間量を小さく製作できるので、漏れ流れによる損失の増大を抑制できる。
【００３９】
なお、中心部を含む断面で見たときに、側板１１２は軸方向から流入する流れを円環部１２３から丸み部１２４を介して、半径方向に剥離を抑えながら転向させ、テーパ部１２４でさらに半径方向に流れを向けるようになっている。円環部１２３を設けているのは、上述した漏れ流れを側板１２１側に付着させてから、羽根１４１，１４２に流入させるようにしたもので、羽根車１１２入口での流れの均一性を上げることにより、損失の低減と、騒音の増大を抑える効果がある。なお、丸み部１２３の曲率半径を大きくして、ベルマウス１１３と側板１２２との重なり部から羽根入口部までの距離を大きくしてもかまわないが、羽根入口での速度が下がりすぎて、側板１２３表面から流れは剥離する恐れがあるという問題を生じる。
【００４０】
短羽根１４１と長羽根１４２とは側板１２２の内側部分で長さが違うが、側板１２２の背面側に相当する部分では同じ形状をしている。図８に示すように、半径位置ｒの羽根の周方向となす角度を羽根角β、羽根先端からの周方向になす角度をθとすると、ｒが大きくなるに従って、θとβは大きくなり、最外径側ではβは６０度になっている。また、入口側では、短羽根１４１と長羽根１４２は中心側に延長する長さが違う形になっている。その断面方向の形は、短羽根１４１の先端は側板１２２側から主板１２１に向けて、断面内で直線状に半径ｒが小さくなるように形成されている。また、長羽根１４２の側板１２２側は長羽根と同じ半径位置であるが、先端がＳ字を描くような形になり、主板１２１側から断面内で、側板１２２と主板１２１との中間点を超えるまで、直線状にｒが大きくなるように形成されている。
【００４１】
このように構成したので、羽根車入口部に形成される、短羽根１４１と長羽根１４２との間の流路を広くでき、摩擦損失が増大するのを防ぐことができる。また、長羽根１４２と側板１２２と接するところで、狭い隙間状の空間が形成されないので、流れを乱すことが無い。さらに、短羽根１４１と長羽根１４２との間の流路が交互に長さが違っているので、羽根間の空間で流れ方向に形成される音響的な定在波の周波数を２つに分散でき、共鳴現象による異常音の発生を抑制できるという、効果も得られる。なお、本実施例では、羽根を２枚づつ組にして、長さを変えているが、他の枚数の組み合わせでもかまわない。
【００４２】
本実施例では、羽根の入口角βを流れが羽根に沿って流入する無衝突流入の条件に合わせて、１５度とし、出口角ベータを６０度としているので、側板１２２と重なる部分までは羽根角を１５度とし、その外径側では、半径ｒと羽根角βとがほぼ直線状になるようにしている。その結果、羽根の形状は図８に示すように、側板１２２の内側では、外周側に凸であり、羽根車１１２の外周側では、中心側に凸になる形状である。このように構成しているので、側板１２２で覆われた部分の羽根の重なり部は、入口側ではほぼ一様に拡大するようになっていて、境界層の発達を抑制でき、さらに、局部的な面積の増減が無いので損失を低くできる。また、出口側で、外向きに凸にしているので、出口での流れ角を大きくできるので、羽根車の仕事量を大きくできるという効果も得られる。
【００４３】
羽根車１１２を外周側のスクロール１１５を配置しているので、羽根車は空気清浄機の横方向の片側に寄せて、その反対側にスクロール１１５の吐出し口が設けられる。このとき、スクロール１１５の出口での流路面積を大きくするため、このスクロールではノーズ１３０から流れ方向に沿って、順次拡大角を大きくしている。このようにしているので、スクロール出口での排気速度を小さくでき、羽根車１１２を出た流れをより減速でき、流れの吐出し損失を小さくすることができる。なお、空気清浄機の大きさを大きくできれば、一定の拡大角として、ノーズ１３０の位置も図２でもっと右側に寄せることも可能である。また、拡大角も８から１０度と大きくするとより性能を高くできるので好ましい。
【００４４】
また、ノーズ１３０をノース部スクロール枠１３２、ノーズ部外仕切り板１３３及びノーズ部傾斜部２９１で構成し、本対フレーム１０１の仕切り板１１４をスクロール１１５側に膨らませるように構成している。ノーズ部傾斜部２９１は羽根車の側板１２２から後ろケース１０３に達するように、また、回転軸となす角度（傾斜角、回転軸と平行な方向を０度とする）を６５度になるように形成している。このようにしたので、羽根車１１２の回転に伴い、羽根車１１２から出た流れがノーズ１３０を通過する際の干渉による特定の周波数の騒音（回転数（１／ｓ）と羽根枚数の積の周波数を基本とし、その整数倍の周波数で、羽根回転音と呼ぶ。）の増大を防ぐ効果がある。羽根車１１２を出た流れは、側板側１２２から主板側１２１に掛けて回転に伴い順次ノーズ１３０部分を通過するので、羽根１４１，１４２間に生じる不均一な流れが同時にノーズ１３０と干渉しないためである。なお、傾斜角を小さい方向から変化させて実験した所、傾斜角を大きくするに従い、羽根回転音は小さくなり、６０度以上にすると殆ど発生しなくなった。なお、傾斜ノーズを形成するのにノーズ部１３０を別部材で構成して、スクロール枠１３１と接続するようにしてもかまわない。
【００４５】
流れガイド２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃはスクロール１１５の出口に設け、本体フレーム１０１からリブを出して一体に成形され、その高さは、羽根車１１２の側板１２２より本体フレーム側にくるように低くしている。これによって、側板１２２と本体フレーム１０１との間の空間を流れる空気を排気口１１６側に整流し、旋回成分を取り除くことができ、流れの乱れにより発生する騒音を低減する効果が得られるとともに、乱れによる損失の発生も防止できる。なお、このような高さにしているので、スクロール１１５の主流に対しては、悪影響を及ぼすことが無い。
【００４６】
また、流れガイド２５０ｄは図２に示すように、羽根車１１２に近い部分では排気口１１６側に凸で、排気口１１６に近い部分では、羽根車１１２側に凸に形成されている。このように構成したので、この流れガイド２５０ｄとノーズ１３０との区間で羽根車１１２から出た流れを有効に減速することができ、静圧回復できるので、性能向上に効果が得られる。このように構成すると、ノーズ１３０の位置を図２の左側に寄せることができるので、スクロール１１５の巻初めの位置（ノーズ位置）を左側に寄せることができるので、同じ空気清浄機の横幅であれば、スクロールの拡大角を大きくできるので、さらに、性能向上の効果が得られる。また、流れガイド２５０ｄの羽根車１１２側はノーズ１３０と同じように傾斜をつけてもかまわなく、性能は傾斜無しに比べて若干劣るものの、羽根回転音の発生を防止できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施例を示す空気清浄機の縦断面図である。
【図２】図１に示した空気清浄機における本体フレームに羽根車を着けたときの背面から見たときの側面図である。
【図３】図１に示した空気清浄機における本体フレームの正面図である。
【図４】図１に示した空気清浄機における本体フレームに羽根車を着けたときの外観斜視図である。
【図５】図１に示した空気清浄機の平面図。
【図６】図１に示した空気清浄機の羽根車の断面図。
【図７】図６に示した羽根車の正面図。
【図８】図６に示した羽根車の側板を取り除いたときの正面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０１…本体フレーム、１０２…前パネル、１０３…後ろケース、１０４…主集塵フィルター、１１０…モーター、１１２…羽根車、１１３…ベルマウス、１１５…スクロール、１１６…排気口、１２０…羽根、１２１…主板、１２２…側板、１２９…補強リング、１３０…ノーズ、１４１…短羽根、１４２…長羽根、２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ…流れガイド、２５０ｄ…流れガイド。
【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】
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【図８】
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