(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】羽根車６から吐出した空気をスクロール流路１７と３つに分けられたディフューザ流路７１、７２、７３とで受け、流れを減速させたのちに空気清浄機外に排気し、ディフューザ流路７１、７２、７３を構成するディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうちいずれかを２重の壁で構成し、その先端部分を傾斜させた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気清浄機前面の、少なくとも吸込みパネルまたは空気清浄機周囲から、室内空気を該空気清浄機内に吸込み、該空気清浄機の排気口から室内に排出する送風手段と、該空気清浄機内を通過する空気を浄化する浄化手段とを備えた空気清浄機において、該浄化手段を前記送風手段の上流側に配置し、前記送風手段の入口側に静止したベルマウスを設置し、空気流を生じさせる羽根車と、該羽根車を駆動するモーターと、該羽根車の外周側に、２つのディフューザガイドで構成した複数のディフューザ流路と、流れ方向下流に進むに従って流路面積が増加するスクロール流路とを合わせ持つように構成したことを特徴とする空気清浄機。
【請求項２】
請求項１において、前記２つのディフューザガイドで構成した複数のディフューザ流路を空気清浄機の上部に設けたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記２つのディフューザガイドで構成した複数のディフューザ流路のうち、少なくとも１つの該ディフューザガイドにおける外周側の壁と内周側の壁とで曲率を異ならせたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、前記スクロール流路の羽根車周囲に占める角度が、前記２つのディフューザガイドで構成した複数のディフューザ流路の占める角度より大きい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、ファンを用いて空気を循環させる空気清浄機に関する。
【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流路が設けられる。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、特許文献１では、フィルター側にモーターを持ち、それに遠心ファンを支持した空気清浄機が開示されている。この文献における空気清浄機は、スクロール流路の出口に流れガイドを設け、空気を排気口側に整流して旋回成分を取り除くようにしてある。そして、流れガイドの入口を、スクロール流路出口から若干下流側に設置し、ほぼ水平方向に高さをそろえてあって、かつ、スクロール流路出口の幅方向にほぼ等間隔に分布させてある。すなわち、図中右方にあるものほど、流れガイドの入口が羽根車から遠ざかるようにしてある。流れガイドで挟まれた流路は、重なり部が大部分を占め、重なり前の部分をほとんど有していない。流れガイドの作用は、スクロール流路を出た流れがノーズより下流に進んだときに減速が大きくなって、乱れが生じるのを抑制することであり、出口流路における流速分布の拡大を抑制し、流速の極端に大きい部分の発生を抑制して騒音の発生を小さくすることである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６９６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の空気清浄機においては、機器の小型化を図ろうとすると、ケースを小さくしなければならないため、スクロール流路の断面積が小さくなり、羽根車から出た流れを十分に減速できなくなって損失が増加する問題がある。また、小型化に伴う羽根車入口の吸気面積の不足により流速が増加する問題もある。これに伴って、流体抵抗が増加し、静圧が高くなって送風機の仕事量が増加するため、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生じる。このため、騒音が低く、入力が低く、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、本発明の特徴とするところは、前面の吸込みパネルおよび周囲から室内空気を機内に吸込み、機表面の排気口から室内に排出する送風手段と、機内を通過する空気を浄化する浄化手段とを備えた空気清浄機において、浄化手段を送風手段の上流側に置き、送風手段を、入口側に静止したベルマウスを持ち、空気流を生じさせる羽根車と、その羽根車を駆動するモーターと、前記羽根車の外周側に、２つのディフューザガイドで構成した複数のディフューザ流路と、流れ方向下流に進むに従って流路面積が増加するスクロール流路とを合わせ持つように空気清浄機を構成したことにある。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、微細塵を集塵できる集塵手段の下流に羽根車と、その羽根車を駆動するモーターと、羽根車の外周側に２つのディフューザガイドで構成される複数のディフューザ流路（以下、これを単にディフューザ流路と呼ぶ）と、流れ方向下流に進むに従って流路面積が増加するスクロール流路とを合わせ持たせることにより、小型で、入力が少なく、空気清浄能力が高く、騒音が低い空気清浄機を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明による実施例においては、２つのディフューザガイドで構成した複数のディフューザ流路を空気清浄機の上部に設けてある。また、２つのディフューザガイドで構成した複数のディフューザ流路のうち、少なくとも１つの該ディフューザガイドを２重の壁で構成してある。さらに、スクロール流路は羽根車周囲に占める角度が、２つのディフューザガイドで構成した複数のディフューザ流路の占める角度より大きくしてある。
【００１１】
また、前記複数のディフューザ流路を、空気出口全体の幅に対して片側に偏在させてある。
【００１２】
また、前記ディフューザガイドを、隣のディフューザガイドと重なる重なり部までは、前記羽根車から遠ざかる方向に湾曲した形状としてある。そして、重なり部を逆方向に湾曲した形状としてある。
【００１３】
本発明による実施例について、図面を引用して説明する。
【実施例１】
【００１４】
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、図１のＡ−Ａ断面図である。図３は、前パネルとフィルターを取り除いたときの正面図である。図４は、空気清浄機を上から見たときの平面図である。図５は、空気清浄機の分解斜視図である。図６は、ディフューザ流路部を説明するための要部平面図である。図７は、羽根車を取り除いた状態で、ディフューザガイド１４ａの下方で断面をとって上方を見た部分断面図である。図８は、ディフューザガイド１４ａを壁面の法線方向から見た平面図である。
【００１５】
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１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１は下部に台座１０７を持つ後フレーム２と複数のネジ（図示せず）で固定してある。本体フレーム１の上部には制御基板（図示せず）が設けてあり、その前面には操作パネル（図示せず）がある。前パネル４は前面側に開口１０ａを有し、本体フレーム１に着脱自在に取り付けてある。この前パネル４と本体フレーム１の相向かい合う外周部分には開口１０ｂが設けてある。
【００１６】
また、背板３は留め金具２１を介してモーター５を支持している。また、覆いリング８は羽根車６の外周を覆うように設けてある。
【００１７】
本体フレーム１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（図示せず）とその背後にフィルター１１が設けてある。プレフィルター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。フィルター１１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て、その下流側には脱臭を目的として、細かい網状の袋の中にハニカム状に区画された空間に活性炭の粒子が入れられた層が設けてあり、一体となっている。上記のように構成することにより、活性炭に大きな粒子が付着して、効力が低下するのを防いでいる。
【００１８】
本体フレーム１の仕切り板１１４には丸みを持ったノズル状のベルマウス７を空気清浄機の幅方向の片側に寄せて設け、フィルター１１からの流れを羽根車６に誘導している。このベルマウス７は仕切り板１１４の平面部分から一度フィルター１１側にふくらみ、そのふくらみ部分を含んで丸みが設けてある。これにより、フィルター１１が仕切り板１１４でせき止めてあり、ベルマウス７側に向かうときに、フィルター１１から空気が抜けやすくなり、フィルター１１を通過した後の通風抵抗の増加を抑制できる。
【００１９】
図２に示すように、本体フレーム１の羽根車６側の面には、ディフューザ流路７１、７２、７３を形成するディフューザガイドと、スクロール流路１７を形成するための渦巻き状のスクロール壁２２が形成してあり、図中、左上部ではディフューザガイドとスクロール壁２２が連なった形になっている。なお、このディフューザ流路７１、７２、７３周辺の構造については、後ほど詳細に説明する。スクロール壁２２は羽根車６との距離が本図の中で反時計回りに徐々に拡大していて、羽根車６の外周を横軸、スクロール壁２２は羽根車６との距離を縦軸としたときの角度（拡大角）は約６度に形成してある。これによって、羽根車６からの流出する流れを減速して、動圧を静圧に回収することにより排気口での速度を小さくして、排気口１８（図１）より外部に排出する際の通風抵抗を小さくしている。
【００２０】
ディフューザ流路は７１、７２、７３と空気清浄機の上部に３つ設けてあり、図中では本体の左側に設置してある。上記ディフューザ流路７１、７２、７３およびスクロール出口流路７５の４つの流路を経て清浄になった空気の流れをそれぞれ、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＥとすると、Ｆ、Ｇ、ＨおよびＥは、空気清浄機本体の上方に向けて外部に排出される。なお、図中、ディフューザ流路７１、７２、７３およびスクロール出口流路７５はそれぞれ、本体の左側と右側とに配置してある。なお、羽根車の回転方向が逆になれば、ディフューザ流路７１、７２、７３およびスクロール出口流路７５はそれぞれ、左右反対に配置することになる。
【００２１】
ディフューザ流路７１、７２、７３の先端側を合わせた３つの流路は羽根車６の外周に占める角度は約９０度である。すなわち、スクロール流路１７の受け持つ範囲は約２７０度であり、ディフューザ流路で２５％、スクロール流路１７で７５％の空気流量を受け持つことになる。
【００２２】
後フレーム２（図１、図４）は、本体フレーム１にネジ止めしてあるが、本体フレーム１のベルマウス７に対向する位置にモーター収納部１０１（図１）を持ち、そこにモーター５を挟み込んで、三角形の留め金具２１で反対側から押さえ、ネジ止めしてモーター５を後フレーム２に固定する。モーター５の前後（図２の左右方向）には防振ゴム（図示せず）がはめ込んであり、モーター５の振動が後フレーム２に伝達して振動騒音が増大するのを防いでいる。後フレーム２の上部には排気口１８を持つ排気グリル２３が設けてあり、排気口より外部に空気が流出する。また、更に上部には人の手が入る取っ手６１が設けてある。また、羽根車６の外周を覆うようにほぼ円筒形をした覆いリング８（図１）が設けてある。また、羽根車６の背面部分は板厚を厚くしてあり、後フレーム２の剛性を極力大きくなるようにしている。
【００２３】
図１において、モーター５とフィルター１１の間にモーター５の回転軸に羽根車６が固定してある。羽根車６は主板１９と側板１５と羽根２０と補強リング３５とで構成してある。側板１５は軸方向（図１の左右方向）から半径方向（図１の上下方向）に滑らかに向かうように形成してあり、側板１５には９枚の羽根２０が一体に形成してある。さらに、羽根２０には主板１９が一体に形成してある。羽根２０の主板側外周には円環状の補強リング３５が一体に形成してある。この円環状の補強リング３５は羽根２０が羽根車６の回転に伴って、空気より力が与えられたときに振動の発生を抑制する働きがあり、また、羽根２０への溶融したプラスチック材を流れやすくするという働きも持っている。
【００２４】
側板１５の内径を主板１９の外径より大きくし、側板１５の外径を補強リング３５の内径より小さくしているため、羽根車６を製造するときに回転軸と平行な方向に金型を移動するのみで成形できる。このため、射出成形の金型が１組の組み合わせだけで済み、安価に製作することができる。また、全体が一体となっているため、金型修正により羽根車回転時の不釣合い量を小さくすることができる。そして、不釣合いによって生じる回転数と同じ周波数の振動を小さくでき、騒音も小さくできる。
【００２５】
主板１９は図中左側に凸の形状をしていて、中心部には軸部３６があり、外周側は回転軸とほぼ垂直になっている。主板１９は後フレーム２に接触しないように狭いところでも後フレーム２とは３ｍｍ程度の隙間を有している。主板１９と側板１５との間の流路幅は下流に進むに従って狭くなるように形成するのが通常であるが、空気清浄機を小型にするために、図１の左右方向の幅を小さくする必要があるため、流路幅が広くなっている。しかしながら、羽根間の流路幅を掛け合わせた状態で、流路面積が下流に進むに従って広くなるように形成してある。これによって、羽根車６内での流れを減速させることによって、流れによる抵抗の増加を抑制できる。
【００２６】
なお、羽根車６の主板１９は外周から軸部３６まで一体となっているが、図示して示さないが、軸部３６周辺に防振ゴムを介して、主板１９と一体となるように形成すると、モーター５で発生した振動が羽根車６に伝達して羽根車６が振動して発生する騒音の増大を抑制できる。特に、不釣合いによる振動音や、モーター５で発生する電磁音などの低減に効果的である。
【００２７】
図２において、羽根車６の９枚の羽根２０は、回転方向を示す矢印５２と逆方向に後退するような形をしていて、入口側では周方向とのなす角度は２０度から３０度であり、外周側では９０度にし、その形状は略Ｓ字形状となっている。さらに、先端部は丸みを持ち、後端部では細く形成している。この羽根形状は翼型と呼ばれるもので、ＮＡＣＡ００６Ｂという翼型を用いている。しかしながら、羽根２０の先端部３１は羽根の側板１５側から主板１９側にかけて径が小さくなるように作ってあるため、厳密には上記の翼型とはなっておらず、側板１５よりわずかに主板１９側に寄ったところで翼型を形成している。これは、金型から成形後の羽根車６を取り出せるようにするためである。翼型を採用することで、羽根車６内での流れの剥離を抑制でき、羽根車６での効率を向上できる。
【００２８】
図３において、本体フレーム１の凹部の中央部には、ベルマウス７の開口として吸気口２０１が設けてあり、同心円状のリブ１６ａおよび略放射状のリブ１６ｂが設けてある。吸気口２０１の後方には羽根車の羽根２０がある。フィルター枠１８１は、フィルター１１をはめ込むために本体フレーム１の凹部として形成したものであり、フィルター枠１８１の外周部には複数本のフィルター支持リブ２５が設けてある。これらによりフィルター１１の設置位置を決めている。このフィルター支持リブ２５はベルマウス７の開口より遠い位置に設けてあり、ベルマウス７へ流入する流れを阻害しないため、通風抵抗の増大するのを抑制できる。
【００２９】
図４において、排気口１８にはリブ２６が設けてあり、空気清浄機に上方から大きな異物が入り込まないようにしてある。
【００３０】
空気清浄機の組み立て方を図５に従って説明する。後フレーム２に防振ゴムを取り付けたモーター５をはめ込み、略三角形の形状をした止め金具２１を後からあてて、３箇所ネジ止めして固定する。その後、背面カバー３を後フレームに固定する。つぎに、羽根車６をモーター５の回転軸に取り付け、ナットで固定する。その後、本体フレーム１を後フレーム２にネジ止め固定し、本体フレーム１のフィルター枠１８１にフィルター１１を入れ、前パネル４を本体フレーム１に取り付ける。このフィルター１１と前パネル４はフィルター１１の交換またはプレフィルターの交換で、使用者が交換できるように着脱自在にするため、ネジ止めはしていない。
【００３１】
ディフューザ流路部の詳細を図６から図８を用いて説明する。
【００３２】
ディフューザ流路７１はディフューザガイド１４ａとディフューザガイド１４ｂの外周側の壁９２とで構成してある。このディフューザ流路７１は、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂが両側から重なる部分を持ち、重なり始め８１から重なり終り８２まで流路が拡大するように構成してあるため、流れが減速して静圧に回収される。この重なり始め８１から重なり終り８２までの区間を重なり部８４と呼ぶ。重なり始め８１までの部分を半開部８３と呼ぶが、ディフューザ流路７１の圧力回復性能を高めるためには半開部８３の形成が重要である。この実施例ではディフューザガイド１４ａの半開部８３までは、外周側に凸の形状をなしていて、また、重なり始め８１での速度が羽根車出口の速度の７０％となるように重なり始めの面積を決定している。なお、本実施例ではディフューザ流路は複数で、３つの流路で構成している。ディフューザ流路の数は３つに限定されるものではなく、空気清浄機の形態に応じて、いくつであってもよい。
【００３３】
また、この実施例では、重なり始め８１の面積に対して１．７倍の面積になるように重なり終り８２の面積を決定している。一般にディフューザ流路では減速を大きくすると流れが剥離しやすくなるため、重なり終わり８２の面積は重なり始め８１の面積の２倍以下とするのが好ましい。なお、重なり部８４では下流側に進むに従って流路面積が拡大するようにしてある。
【００３４】
空気の排出方向を上方に持っていくために、ディフューザ流路７３では重なり部８４での流路の曲がりを大きくしなければならない。このため、ディフューザガイド１４ｃを外周側の壁９４と内周側の壁９３との２重の壁で構成し、内周側の壁９３とディフューザガイド１４ｄとで、ディフューザ流路７３を形成している。すなわち、ディフューザガイド１４ｃの外周側の壁９４と内周側の壁９３とが異なる曲率を有している。
【００３５】
ディフューザ流路７２は流路をそれほど曲げ込まなくてもよいが、重なり部８４を適正に形成するために、ディフューザガイド１４ｂを２重の壁とし、内周側の壁９１とディフューザガイド１４ｃの外周側の壁９４で流路を形成している。このように本実施例では、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのうち２つのガイド１４ｂ、１４ｃを２重の壁で形成している。
【００３６】
なお、ディフューザ流路７１、７２、７３で羽根車６から流出した流れを排気するが、上流側のディフューザ流路７１に対して下流側のディフューザ流路７３は、流路の曲がりを大きくしてある。これは、各ディフューザ流路７１、７２、７３が高い流体性能を得るようにするため、それぞれの形状を変化させている。
【００３７】
また、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの前縁部、すなわち、図中、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの下端部は、羽根車６の軸中心からほぼ等距離にある。さらに、ディフューザ流路７１、７２、７３は空気出口全体の幅に対して、片側に偏った分布をしている。
【００３８】
また、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、隣のディフューザガイドと重なる重なり部までを羽根車６から遠ざかる方向に湾曲した形状としてある。そして、重なり部から重なり終わりまでを逆方向に湾曲した形状としてある。
【００３９】
図７に示すように、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの羽根車側先端部分８５、８６、８７、８８は、本体フレーム１に対して傾斜させている。図８に示すように、本体フレーム１の垂直な方向とのなす角をθとすると、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのそれぞれの角度は、１４ａが５度、１４ｂが１５度、１４ｃが５度、１４ｄが１０度であり、全てのディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに傾斜があり、その傾斜角はそれぞれ異なっている。
【００４０】
また、ディフューザガイド１４ｄとスクロール壁２２とは羽根車側で一体となり、交わる部分は先端部８８を形成している。先端部８８は上記の説明のように傾斜角θが１０度である。なお、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの先端部には丸みを設けるのがよい。
【００４１】
この空気清浄機の動作について説明する。リモコン（図示せず）から運転指令が出されると、光リモコン受光部（図示せず）で受信し、制御基板（図示せず）中のマイクロコンピュータで認識し、モーター５、マイナスイオン発生器１０６に通電する。モーター５が所定の回転数で稼動すると、羽根車６が回転し、空気流が生じ、前パネル４の開口１０ａ、前パネル４と本体フレーム１の間の開口１０ｂ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を通過する際に、比較的大きな塵埃を捕捉し、つぎに、フィルター１１を通過する際に、サブミクロンの粒子径までの塵埃を捕捉する。さらに、フィルター１１を通過する際に臭い成分を活性炭に吸着して除去する。
【００４２】
上記の工程により、清浄になった空気はベルマウス７の内側に集められ、羽根車６に流入する。また、一部の空気は、モーター５の内部や外周を流れることにより、モーター５を冷却する。羽根車６を出た空気は、スクロール流路１７で集められるとともに減速され、さらに、ディフューザ流路７１、７２、７３においても減速され、排気口１１６より外部に放出される。
【００４３】
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４．６ｍ３／ｍｉｎの風量を出せるようになっている。
【００４４】
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ほとんどであった。
【００４５】
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、比較的多くの風量（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。
【００４６】
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）を持っているため、これを減速するに十分なスクロール流路１７を持たせることが必要である。また、流れ速度（Ｃ２）が大きいため、スクロール流路１７内の損失も大きく、ファンの効率が低くなりやすい。特に、１７の拡大角が小さいと流れが効率よく減速されず、著しく損失が増える傾向がある。したがって、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おそれがあった。
【００４７】
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）であるため、スクロール流路１７での減速割合を小さくでき、なおかつ、流速も低いため、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ため、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ため、ターボファンを用いることが可能である。なお、誘導電動機をモーター５として用いても、ファンの効率を高くできるため、ファン部での入力を抑えることができる。このため、回転数を高く設定してもモーター５での発熱が抑えられ、空気清浄機の空気清浄能力を高くすることができる。
【００４８】
また、本実施例の場合、羽根車６の外径は２３０ｍｍで、最大の入力を得る運転モードで運転したとき、入力は約４０Ｗで、回転数は約１３００回転／分であり、空気清浄能力（適用床面積）は約２０畳であった。最大能力運転時に２０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。
【００４９】
ディフューザ流路７１、７２、７３の３つの流路を合わせると、羽根車６の周囲３６０度に対して、約９０度の範囲を占めることになる。そして、羽根車６から出た空気流量の約２５％の流量がディフューザ流路７１、７２、７３を通ることになる。これにより、スクロール流路１７で受け持つ流量が全体の７５％となり、スクロール流路１７の負担が減少する。したがって、空気清浄機の幅方向が同じであれば、スクロール流路１７の拡大角を大きくでき、スクロール流路１７での静圧回復量を大きくできるため、風量を大きくできるという効果がある。
【００５０】
ディフューザ流路７１、７２、７３では、重なり始め８１までの速度条件を適切に設定する必要があり、本実施例では、羽根車６の出口速度の約７０％になるように重なり始め８１の面積を決定している。そして、重なり部８４での減速割合を１／２以上とするようにして、ディフューザ流路７１、７２、７３の効率を高くなるようにしている。一般に、適切に設計されたディフューザ流路７１、７２、７３では、効率がスクロール流路１７よりも高い。本実施例では、ディフューザ流路７１、７２、７３の効率を高くしているため、全体としては静止部の効率を高くできる。このため、風量を大きくできるという効果がある。
【００５１】
ディフューザ流路７１を形成しているのは、１枚板のディフューザガイド１４ａとディフューザガイド１４ｂの外周側の壁９２である。このように、ディフューザガイド１４ｂを２重の壁にしていることにより、ディフューザ流路７１の重なり部８４の減速比を適当な値に設定できるため、ディフューザ流路７１の効率を向上させることができるという効果がある。
【００５２】
同様に、ディフューザ流路７２を形成しているのは、ディフューザガイド１４ｂの内周側の壁９１とディフューザガイド１４ｃの外周側の壁９４である。このように、ディフューザガイド１４ｂとディフューザガイド１４ｃとをそれぞれ２重の壁にしていることにより、ディフューザ流路７２の重なり部８４の減速比を適当な値に設定できるため、ディフューザ流路７２の効率を向上させることができるという効果がある。
【００５３】
さらに、ディフューザ流路７３を形成しているのは、ディフューザガイド１４ｃの内周側の壁９３とディフューザガイド１４ｄである。このように、ディフューザガイド１４ｃを２重の壁にしていることにより、ディフューザ流路７３の重なり部８４の減速比を適当な値に設定できるため、ディフューザ流路７２の効率を向上させることができるという効果がある。
【００５４】
以上のように、複数のディフューザガイド１４ｂ、１４ｃを２重に形成することにより、ディフューザ流路７１、７２、７３の圧力回復の効率を高めることができるため、風量を増加できるという効果がある。
【００５５】
また、ディフューザ流路７１、７２、７３はスクロール出口流路７５から遠ざかる順番に流路の曲げ角が大きくなっている。これによって、ディフューザ流路７１、７２、７３の排気を全て空気清浄機の上方に向けて排気することができるという効果があり、また、上方向に排気する風速もより均一にできる。
【００５６】
羽根車６から出た流れをディフューザ流路７１、７２、７３で受け止め、これをディフューザ流路７１、７２、７３で減速して、外部すなわち上方に排出しているため、スクロール流路１７の空気の流量を小さくできる。このため、スクロール流路１７を小さくしても風量を大きく保つことができる。また、ディフューザ流路７１、７２、７３では、スクロール流路１７の出口速度とほぼ同じ速度で外部に空気を排出する。したがって、ディフューザ流路７１、７２、７３の重なり部の前までに流れを受け止め、速度をある程度の大きさに規制する必要があり、このため、重なり始めの部分までに、湾曲した形状をディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄに持たせている。
【００５７】
なお、ディフューザ流路７１、７２、７３を１つにしようとすると、ディフューザ流路７１、７２、７３の重なり部までを長くし、また、重なり部の初めの部分を広くせざるを得ず、結果として、筐体を大きくせざるを得ない。また、筐体の高さが高くなってしまうという問題を生じる。
【００５８】
ディフューザガイド１４ｂは、内周側の壁９１および外周側の壁９２で構成してあるが、この２重の壁の上部には壁を設けて閉じている。また、ディフューザガイド１４ｃは、内側の壁９３と外側の壁９４とで構成してあるが、この２重の壁の上部には壁を設けて閉じている。このように、２重の壁となっているディフューザガイド１４ｂ、１４ｃの壁が閉じているため、自然落下あるいは空気の乱れにより巻き込まれる細かな粉塵がディフューザガイド１４ｂ、１４ｃの内部に入り込んで蓄積されることがなく、衛生上好ましい。なお、ディフューザガイド１４ｂ、１４ｃを厚肉としていないため、本体フレーム１を成形する際に溶けたプラスチックがムラなく流れるため、欠けなどが生じにくく、また、軽量化も図れるという効果がある。
【００５９】
一般に、ディフューザタイプの減速機構は、スクロール流路１７などの静圧回復機構に比べて騒音が大きくなりやすい。特に、羽根車の羽根枚数と回転数の積で表される周波数を基本次として、その整数倍の周波数での騒音が大きくなりやすい。ここでは、この騒音を羽根音と呼ぶことにする。羽根音は正弦波状の騒音で特に耳につきやすく、空気清浄機を居間や寝室で使う場合もあるため、騒音レベルを低く抑えることが重要である。騒音を低く抑えるためには、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを羽根車から十分に離す必要があるが、離し過ぎると性能が低下してしまう。
【００６０】
そこで、本実施例では、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの先端部分８５、８６、８７、８８を本体フレーム１の平面部分に対して傾斜させている。これにより、羽根車６から流出した周方向に不均一な速度分布を持つ流れ、すなわち、羽根２０の間の流路ごとに同じような速度分布をなす流れがディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの先端部分８５、８６、８７、８８を横切る際にガイドの高さ方向に同時に突入しないようにできる。したがって、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの表面上にできる圧力変動を小さくできるため、羽根音の増大を防ぐことができるという効果がある。
【００６１】
ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄで生じた羽根音はディフューザ流路７１、７２、７３を伝播して機外に放出される。このとき、ディフューザ流路７１、７２、７３に生じる定在波によって共鳴現象を引き起こし、羽根音が増大する。本実施例のように、３つのディフューザ流路７１、７２、７３の長さがそれぞれ異なっていることにより、ディフューザ流路７１、７２、７３に生じる共鳴周波数が３つの流路でそれぞれ異なるため、それぞれの流路を通過する際に、特定の周波数で強調し合うことがなく、羽根音の増大を防ぐことができるという効果がある。
【００６２】
また、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの先端部分８５、８６、８７、８８を傾斜させてあるため、羽根車の羽根枚数と回転数の積に相当する周波数と、その整数倍の周波数の騒音を低減できる。
【００６３】
また、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの先端部分８５、８６、８７、８８の傾斜角を全て同じにしていないため、流れが先端部に流入する速度もそれぞれのガイドの先端部ごとに異なる。このため、羽根音の大きさを変えることができ、流れが合流したときに羽根音を低減できる。また、それぞれのディフューザ流路ごとに先ほど説明した共鳴周波数を変えることもできるため、羽根音をより低くできるという効果もある。
【００６４】
なお、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの先端部分８５、８６、８７、８８には図では示していないが、丸みを持たせている。本実施例では板厚が２ｍｍであり、丸みの半径は１ｍｍで作っている。これにより、流れ角が変わっても流れの剥離を抑制できるため、流れの剥離によって生じる流体音を小さくできるという効果がある。なお、ディフューザガイド１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの先端部分８５、８６、８７、８８に翼型を用いるとなおよいが、完全な翼型とはならないため、変形させて形状を形成する。
【００６５】
また、ディフューザ流路７１、７２、７３の吐出方向を機体の側面側に持ってきてもよい。この場合、機体の側面に部屋の壁がある場合、排気方向がふさがれる問題があるが、空気清浄機の側面方向を傾斜させて形成すれば、若干特性が落ちるのみとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【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のＡ−Ａ断面を示す断面図である。
【図３】前パネルとフィルターを取り除いたときの正面図である。
【図４】空気清浄機を上から見たときの平面図である。
【図５】空気清浄機の分解斜視図である。
【図６】ディフューザ流路とスクロール出口部を拡大して示す概念図である。
【図７】羽根車を取り除いた状態で、ディフューザガイド１４ａの下方で断面をとって上方を見た部分断面図である。
【図８】ディフューザガイド１４ａを壁面の法線方向から見た平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…本体フレーム、２…後フレーム、４…前パネル、５…モーター、６…羽根車、７…ベルマウス、８…覆いリング、１１…フィルター、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ…ディフューザガイド、１７…スクロール流路、１８…排気口、７１、７２、７３…ディフューザ流路。
【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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