(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状基板の表面側に突出した回転軸と、複数のブレードを前記円盤状基板の裏面に半径方向に対して傾斜させ放射状に均一に配置して固着し、且つ中央部に前記ブレードを設けていない中空部とを有したタービン車と、前記複数のブレードの内径より小さく設定された外径を有し前記タービン車外周の外気を吸引する吸気口と、前記吸気口の端部に設けられた鍔部とを備え、前記吸気口の軸方向を前記回転軸と同一にして前記複数のブレードの反円盤状基板側端部を前記鍔部に近接させると共に前記複数のブレードの並びの外周側全周を開放状態にし、前記複数のブレードの並びの外周側から前記中空部へ収束するように流れて前記吸気口へ吸引される吸引風で前記タービン車を回転する空気動力装置。
【請求項２】
円盤状基板の表面側に突出した回転軸と、複数のブレードを前記円盤状基板の裏面に半径方向に対して傾斜させ放射状に均一に配置して固着し、且つ中央部に前記ブレードを設けていない中空部とを有したタービン車と、前記複数のブレードの内径より小さく設定された外径を有し前記タービン車外周の外気を吸引する吸気口と、前記吸気口の端部より後方に設けられた鍔部とを備え、前記吸気口の軸方向を前記回転軸と同一にして前記複数のブレードの反円盤状基板側端部を前記鍔部に近接させ前記吸気口の端部を前記タービン車の前記中空部内に一部挿入し、挿入した前記吸気口の長さを前記円盤状基板と前記吸気口端部との離間距離より小さくすると共に前記複数のブレードの並びの外周側全周を開放状態にし、前記複数のブレードの並びの外周側から前記中空部へ収束するように流れて前記吸気口へ吸引される吸引風で前記タービン車を回転する空気動力装置。
【請求項３】
鍔部の外縁に複数のブレードの端部の外周を覆うように延設された先端径大部を設けた請求項１又は２記載の空気動力装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭用電気機器に使用される、空気動力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
家庭用電気掃除機に使用される空気動力装置の例は、図７で示すように、吸い込みノズル部６１に設けられた、回転ブラシ６２の駆動装置がある。回転ブラシ６２はベルト６３でタービン車６０の回転軸６４と連結されている。この空気動力装置であるタービン車６０は複数のブレード６６を有している。ノズル吸い込み部６７から流入した気流が掃除機吸引口６８へ流れる際、タービン車６０のブレード６６に衝突しタービン車６０を回転駆動し回転ブラシ６２を回転させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の空気動力装置においては、回転軸６４は気流の流れ６９に対し直角に位置しこのため、気流がブレード６６により寸断され周期的な速度変化が生じ、激しい騒音を引き起こすという問題点を有している。駆動力を大きくするため回転数を高くするとその騒音は大きくなる傾向にあり、充分な駆動力を得ることが難しく実用範囲が制限されていた。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決し、低騒音で、幅広い応用が可能な空気動力装置を提供することを、目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の空気動力装置は、円盤状基板の表面側に突出した回転軸と、複数のブレードを前記円盤状基板の裏面に半径方向に対して傾斜させ放射状に均一に配置して固着し、且つ中央部に前記ブレードを設けていない中空部とを有したタービン車と、前記複数のブレードの内径より小さく設定された外径を有し前記タービン車外周の外気を吸引する吸気口と、前記吸気口の端部に設けられた鍔部とを備え、前記吸気口の軸方向を前記回転軸と同一にして前記複数のブレードの反円盤状基板側端部を前記鍔部に近接させると共に前記複数のブレードの並びの外周側全周を開放状態にし、前記複数のブレードの並びの外周側から前記中空部へ収束するように流れて前記吸気口へ吸引される吸引風で前記タービン車を回転することにより、気流を翼に沿って流すことによって駆動力を得ることが可能になり、回転するブレードにより気流が寸断されることが少なくなり、風切り音を低減できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、円盤状基板の表面側に突出した回転軸と、複数のブレードを前記円盤状基板の裏面に半径方向に対して傾斜させ放射状に均一に配置して固着し、且つ中央部に前記ブレードを設けていない中空部とを有したタービン車と、前記複数のブレードの内径より小さく設定された外径を有し前記タービン車外周の外気を吸引する吸気口と、前記吸気口の端部に設けられた鍔部とを備え、前記吸気口の軸方向を前記回転軸と同一にして前記複数のブレードの反円盤状基板側端部を前記鍔部に近接させると共に前記複数のブレードの並びの外周側全周を開放状態にし、前記複数のブレードの並びの外周側から前記中空部へ収束するように流れて前記吸気口へ吸引される吸引風で前記タービン車を回転する空気動力装置とすることにより、気流をブレードに沿って流すことによって駆動力を得ることが可能になり、回転するブレードにより気流が寸断されることが少なくなり風切り音を低減できる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、円盤状基板の表面側に突出した回転軸と、複数のブレードを前記円盤状基板の裏面に半径方向に対して傾斜させ放射状に均一に配置して固着し、且つ中央部に前記ブレードを設けていない中空部とを有したタービン車と、前記複数のブレードの内径より小さく設定された外径を有し前記タービン車外周の外気を吸引する吸気口と、前記吸気口の端部より後方に設けられた鍔部とを備え、前記吸気口の軸方向を前記回転軸と同一にして前記複数のブレードの反円盤状基板側端部を前記鍔部に近接させ前記吸気口の端部を前記タービン車の前記中空部内に一部挿入し、挿入した前記吸気口の長さを前記円盤状基板と前記吸気口端部との離間距離より小さくすると共に前記複数のブレードの並びの外周側全周を開放状態にし、前記複数のブレードの並びの外周側から前記中空部へ収束するように流れて前記吸気口へ吸引される吸引風で前記タービン車を回転する空気動力装置とする事により、更に多くの気流がブレード外側から内側に流れ、有効にブレードに駆動力を与え、低騒音に加え、更に効率の良い運転が可能になる。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の発明は、鍔部の外縁にブレードの端部の外周を覆うように延設された先端径大部を設けた請求項１又は２記載の空気動力装置とすることにより、ほとんどの気流が、ブレードの外側から内側にブレードを通過して流れることになり、低騒音に加え、更に効率の良い運転が可能になる。
【００１３】
【実施例】
（参考例１）
本発明の第１の参考例を図１、図２を用いて説明する。図１は本発明の空気動力装置を使用した回転ブラシを有した掃除機用吸い込みノズル７１を示しており、７２は吸い込みノズル７１に内包された回転ブラシを示している。７３は掃除機本体（図示せず）と延長管（図示せず）によって連結される円筒形の吸引口管を示す。１はタービン車を示し、その回転軸方向は、吸引口管７３の軸と同一である。７４は吸い込みノズル７１の吸い込み口を示し、７５は吸い込み口７４から吸引口管７３に至る空気通路を示す。タービン車１の回転軸４は減速器７６を介して、駆動軸７７に連結され、ベルト７８を介して回転ブラシ７２を駆動する。タービン車１と空気通路７５によって本発明の空気動力装置が構成されている。
【００１４】
図２は家庭用の掃除機などに使用されている回転ブラシを駆動するための空気動力装置を示しており、１がそのタービン車を示し、円盤状基板２にブレード３が放射状に均一に固着されている。この図から判るようにタービン車１の先端１ａ、すなわちブレード３の反円盤基盤側端部３ｂは開放されている。又タービン車１の中央部には、ブレード３を設けていない中空部７が配されている。
【００１５】
４は回転軸であり円盤状基板２に固着されている。５は吸気口であり掃除機などの吸い込み部（図示せず）に連結されており、吸気口５の端部５ａはタービン車１の先端１ａ付近に設置されている。吸気口５の内径Ａ１は、タービン車１の外径Ｂ２より大きく設定し、図２（ｃ）に示すようにブレード３の反円盤状基盤側端部３ａの一部を吸気口５に挿入して使用する場合もある。矢印８は風の流れを示し、ブレード３の外周部分３ａより流入した気流は ブレード３に沿って流れながら吸気口５から吸引される。円筒形の吸気口５内での流れは中央部分の流速が速くなるため、ブレード３を流れる気流には外周９から内周すなわち中空部７方向への流れ成分が生じタービン車１に駆動力が生じる。
【００１６】
動作について記述する。電気掃除機を駆動すると内部に設置されたファンモータの働きで吸引力が生じ、吸気口５から気流が吸引される。軸芯４ａを吸引方向にあわせ設置したタービン車１には、円盤状基板２があるため周囲から矢印８の方向に気流が流れ込み、ブレード３に沿って吸気口５へと流れる。このとき吸気口５は中心付近の流速が早いため、ブレード３を流れる気流には外周から中空部７へ流れる成分を有し、気流からタービン車１に運動量を与え駆動力を生み出している。１０は回転方向を示している。
【００１７】
タービン車１への流入部すなわち上流側には障害物が無く、上流側で生じる圧力変動はほとんどない。このためブレード枚数と回転数の積によって決まる周波数を持つ風きり音は非常に小さく抑えられる。
【００１８】
駆動力を得るためタービン車１の回転数を高くしても騒音が小さく抑えられるため、吸引力を増加させることによって十分なタービン車の駆動力を得ることができる。このためその利用応用範囲は非常に大きくなり、実用性の高い空気動力装置を得ることが可能になる。
【００１９】
（参考例２）
本発明の第２の参考例について図３を用いて説明する。なお、上記参考例と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００２０】
１１は吸気口であり掃除機などの吸い込み部（図示せず）に連結されており、図３（ｄ）に示すように、吸気口１１の中心軸１１ｂと回転軸４の軸芯４ａとが合致するようにタービン車１の先端１ａ付近に設置されている。すなわち吸気口１１の端部１１ａを前記複数のブレード３の反円盤状基板側端部３ｂすなわち先端部１ａに近接させている。吸気口１１の外径Ａ２はタービン車１の内径Ｂ１、すなわちブレード３の内径Ｂ１より小さく図３（ａ）、（ｃ）に示すように吸気口１１の先端１１ａの一部をタービン車１の中空部分７に挿入しても良い。矢印８は風の流れを示し、ブレード３の外周部分３ａより流入した気流は ブレード３に沿って流れながら中空部７に流れ吸気口１１から吸引される。
【００２１】
動作について記述する。電気掃除機を駆動すると内部に設置されたファンモータ（図示せず）の働きで吸引力が生じ、吸気口１１から気流が吸引される。軸芯を吸引方向にあわせ設置したタービン車１には、円盤状基板２があるため周囲から矢印の方向に気流が流れ込み、ブレード３に沿って吸気口１１へと流れる。このとき吸気口１１はタービン車１の中空部７に接近あるいは挿入してあるため、ブレード３を流れる気流には外周部分３ａから中空部７へ流れる成分を有し気流からタービン車１に効率よく運動量を与え駆動力を生み出している。１０は回転方向を示している。
【００２２】
タービン車１への流入部すなわち上流側には障害物が無く、上流側で生じる圧力変動はほとんどなく、このため風きり音が非常に小さく抑えられる。又吸気口１１がタービン車１の軸芯４ａ近くに設置されるため、ブレード３の外周部分３ａから内周に流れる半径方向の気流成分が多く、少ない流量で大きな駆動力を得やすい。
【００２３】
タービン車１の回転数を高くしても騒音が小さく抑えられるため、吸引力を増加させることによって十分なタービン車の駆動力を得ることができる。又吸気口の外径に比べ大きなタービン車１が利用できるため高トルクで低騒音な空気動力装置を得ることが可能になる。
【００２４】
（実施例１）
本発明の第１の実施例について図４を用いて説明する。なお、上記参考例と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。２１は吸気口であり掃除機などの吸い込み部（図示せず）に連結されている。吸気口２１の外径Ｂはタービン車１の内径Ａすなわち中空部７の径より小さく吸気口２１の端部２１ａを中空部７に一部挿入している。吸気口２１の端部２１ａより少し後方に鍔部２３が設置されている。本例では鍔部の外径Ｃはタービン車１のブレード外径Ｂ２とほぼ同一である。吸気口２１の端部２１ａすなわち鍔部２３より先はタービン車１の中空部７に挿入されており、鍔部２３とタービン車１のブレード３の反円盤状基板側端部３ｂは僅かな隙間２４を有して対向している。
【００２５】
次に動作について記述する。電気掃除機を駆動すると内部に設置されたファンモータの働きで吸引力が生じ、円筒形吸気口２１から気流が吸引される。軸芯を吸引方向にあわせ設置したタービン車１には、円盤状基板２があるため周囲から矢印８の方向に気流が流れ込み、ブレード３に沿って吸気口２１へと流れる。このとき円筒形吸気口２１はその端部２１ａがタービン車１の中空部７に挿入されており、又鍔部２３がタービン車１のブレード３の反円盤状基板側端部３ｂに接近対向して設けてあるため、気流はブレード３に沿いつつ外周部３ａから中空部７へ流れる。
【００２６】
吸気口２１がタービン車１の中空部７に挿入設置され、先端部２１ａは鍔部２３で覆われているため、流入する気流のほとんどがブレード３を通過し効率よく大きな駆動力を得やすい。もちろんタービン車１の回転数を高くしても騒音が小さく抑えられるため、吸引力を増加させることによって十分なタービン車の駆動力を得ることができ、高効率で低騒音な空気動力装置を得ることが可能になる。１０は回転方向を示している。
【００２７】
（実施例２）
本発明の第２の実施例について図５を用いて説明する。なお、上記実施例と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。吸気口３１の端部３１ａには鍔部３３が設置されている。本例では鍔部３３の外径Ｃはタービン車１のブレード３の外径Ｂ２とほぼ同一である。図５（ａ）に示すように、吸気口３１の端部３１ａすなわち鍔部３３はタービン車１のブレード３の反円盤状基板側端部３ｂと僅かな隙間を有して接近対向している。
【００２８】
次に動作について記述する。電気掃除機を駆動すると内部に設置されたファンモータの働きで吸引力が生じ、円筒形吸気口３１から気流が吸引される。軸芯を吸引方向にあわせ設置したタービン車１には、円盤状基板２があるため周囲から矢印８の方向に気流が流れ込み、ブレード３に沿って吸気口３１へと流れる。このとき円筒形吸気口３１にはその先端部の鍔部３３がタービン車１のブレード３の反円盤状基板側端部３ｂに接近して設けてあるため、吸気口３１に流入する気流は、ほとんどがブレード３を通過し無駄なくタービン車１に駆動力を与えることができる。又吸気口３１をタービン車１のブレード３の反円盤状基板側端部３ｂに接近させているだけでありその中心軸を厳密にあわせなくても、吸気口３１とタービン車１が接触することは無く、構成が簡単になる。
【００２９】
（実施例３）
本発明の第３の実施例について図６を用いて説明する。なお、上記実施例と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。４１は吸気口であり掃除機などの吸い込み部（図示せず）に連結されている。吸気口４１の端部４１ａには鍔部４３が設けられ、鍔部外縁には軸方向に延設された先端径大部４２を有している。吸気口４１はその先端径大部４２がタービン車１のブレード３の反円盤状基板側端部３ｂの外周を覆うように、かつ鍔部４３がブレード３の反円盤状基板側端部３ｂに接近対向して設置されている。
【００３０】
次に動作について記述する。吸気口４１はその先端径大部４２にタービン車１のブレード３の反円盤状基板側端部３ｂ外周が挿入されており、又鍔部４３がブレード３の反円盤状基板側端部３ｂ接近対向して設けてあるため、気流はブレード３の円盤状基板２に近い根元４６から流入し、ブレード３に沿いつつ外周部３ａから内周の中空部７へ流れる。すなわちブレード３を通過せずブレード３の反円盤状基板側端部３ｂから直接流入する気流はほとんどなく、タービン車１に効率よく駆動力を与えることができる。
【００３１】
図７は吸気口４１の端部４１ａより後方に鍔部４３を設けた例であり、タービン車１の中空部７に端部４１ａが一部挿入され、鍔部４３はブレード３の反円盤状基板側端部３ｂ接近対向して設けてあるため、より効率の良い駆動が可能になる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の発明は、円盤状基板の表面側に突出した回転軸と、複数のブレードを前記円盤状基板の裏面に半径方向に対して傾斜させ放射状に均一に配置して固着し、且つ中央部に前記ブレードを設けていない中空部とを有したタービン車と、前記複数のブレードの内径より小さく設定された外径を有し前記タービン車外周の外気を吸引する吸気口と、前記吸気口の端部に設けられた鍔部とを備え、前記吸気口の軸方向を前記回転軸と同一にして前記複数のブレードの反円盤状基板側端部を前記鍔部に近接させると共に前記複数のブレードの並びの外周側全周を開放状態にし、前記複数のブレードの並びの外周側から前記中空部へ収束するように流れて前記吸気口へ吸引される吸引風で前記タービン車を回転する空気動力装置とすることにより、タービン車に均一に気流が流入し、上流側での周期的な速度変動が非常に小さく、回転数とブレード枚数の積によって決まる周波数を有する風きり音の発生を抑えることが可能になり、利用範囲が広がり実用する上での効果が大きい。
【００３６】
本発明の請求項２に記載の発明は、円盤状基板の表面側に突出した回転軸と、複数のブレードを前記円盤状基板の裏面に半径方向に対して傾斜させ放射状に均一に配置して固着し、且つ中央部に前記ブレードを設けていない中空部とを有したタービン車と、前記複数のブレードの内径より小さく設定された外径を有し前記タービン車外周の外気を吸引する吸気口と、前記吸気口の端部より後方に設けられた鍔部とを備え、前記吸気口の軸方向を前記回転軸と同一にして前記複数のブレードの反円盤状基板側端部を前記鍔部に近接させ前記吸気口の端部を前記タービン車の前記中空部内に一部挿入し、挿入した前記吸気口の長さを前記円盤状基板と前記吸気口端部との離間距離より小さくすると共に前記複数のブレードの並びの外周側全周を開放状態にし、前記複数のブレードの並びの外周側から前記中空部へ収束するように流れて前記吸気口へ吸引される吸引風で前記タービン車を回転する空気動力装置とすることにより、ブレードの反円盤状基板側端部から直接吸気口に流入する気流の量を小さくすることが可能になり、ブレードの外周部から中空部にブレードを横断して流れる有効な気流を多くすることができ、より効率の良い運転が可能になる。
【００３８】
本発明の請求項３に記載の発明は、鍔部の外縁にブレードの端部の外周を覆うように延設された先端径大部を設けたことにより、タービン車の先端を吸気口の径大部が覆うことにより、ブレードの根元から気流が流入し、より効率良く駆動力が得られその実用的な価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の参考例の空気動力装置を利用した掃除機ノズルの断面図
【図２】  （ａ）同空気動力装置の部分断面図
（ｂ）同空気動力装置の側断面図
（ｃ）同空気動力装置の部分側面図
（ｄ）同空気動力装置の部分側面図
【図３】  （ａ）本発明の第２の参考例を示す空気動力装置の部分断面図
（ｂ）同空気動力装置の側断面図
（ｃ）同空気動力装置の側面図
（ｄ）同空気動力装置の側面図
【図４】  （ａ）本発明の第１の実施例を示す空気動力装置の部分断面図
（ｂ）同空気動力装置の側断面図
（ｃ）同空気動力装置の正面図
【図５】  （ａ）本発明の第２の実施例を示す空気動力装置の部分断面図
（ｂ）同空気動力装置の側断面図
（ｃ）同空気動力装置の正面図
【図６】  （ａ）本発明の第３の実施例を示す空気動力装置の部分断面図
（ｂ）同空気動力装置の側断面図
（ｃ）同空気動力装置の正面図
【図７】  （ａ）本発明の他の実施例を示す空気動力装置の部分断面図
（ｂ）同空気動力装置の側断面図
（ｃ）同空気動力装置の正面図
【図８】  従来の空気動力装置を搭載した床ノズルの断面図
【符号の説明】
１  タービン車
２  円盤状基盤
３  ブレード
３ｂ  反円盤状基盤側端部
４  回転軸
７  中空部
５，１１，２１，３１，４１  吸気口
３３、４３  鍔部
４２  先端径大部
【図１】
0004411716.tif 000002
【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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