JPS5854277B2 - 電動送風機のデイフユ−ザ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば電気掃除機等における電動送風機のデ
ィフューザ装置に係る。

従来、この種電動送風機は、駆動モータ、ファンおよび
ファンカバーを備え、さらに性能を向上させるためにフ
ァン外周部に複数の案内羽根を設けたディフューザ装置
を備えていた。

しかしながら、例えばクリーナ用電動送風機などのより
小型化した構造が要求され、その外径もできるだけ小さ
く抑える必要があったため、それに伴いファン外径も小
さくしなければならなかった。

従って、ファンの回転数は非常に高くなり、ファン外周
の周速はｉ ｏ ｏ （ｍ７ｓｅｃ〕以上にもなり、フ
ァン内部風路に生じる動圧の違う圧力波による疎密波が
前記ディフューザ装置の案内羽根に衝突して起るｆ＝Ｎ
ｂ／６０ （Ｎニア７７回転数〔ｒｐｍ＋、ｂ＝ファン
ブレード数、ｆ：騒音周波数〔Ｈ，７，〕）の高周波騒
音（以下単に騒音と呼ぶ）が著しく発生するという欠点
を有していた。

このため特開昭５１−９００１１号公報に示すように案
内羽根にこの案内羽根の開放側を傾斜状にした制圧部と
増圧部とを形成した構造が知られているが、この構造で
はディフューザ効果を奏し得ない制圧部を増圧部の前段
に形成するため、径が大きくなり、電動送風機全体が大
型となる欠点を有しているものである。

本発明はこのような点に鑑みなされたもので、各案内羽
根に切欠き部を設けることにより、案内羽根に衝突する
疎密波の圧力差を緩和せしめ上記騒音を低減させるよう
にしかつ切欠き部の形成による吸込仕事率の低下を防止
した電動送風機のディフューザ装置を提供するものであ
る。

次に、本発明の一実施例を第１図乃至第４図ついて説明
する。

第１図は例えば電気掃除機等に設けられる電動送風機の
分解図を示し、１は吸込側に回転軸２を突出した駆動モ
ータで、この駆動モータ１の回転軸２に、複数の案内羽
根３にてディフューザ部となる風路４を形成したディフ
ューザ５、スリーブ６、ファンワッシャー７、複数のフ
ァンプレート８ａを有するファン８、ファンワッシャー
９およびナツト１０が順次嵌挿されている。

前記ディフューザ５は回転軸２に遊嵌されて駆動モータ
１の吸込側にリブ係合し、駆動モータ１の吸込側面とフ
ァンカバー１１の内面とで挟持固定され、前記ファン８
はディフューザ５の各風路４人口部４ａに外周部を対向
させてディフューザ５内に回動自在に装着されかつナツ
ト１０の締着によりファンワッシャー７，９にて挟着さ
れて回転軸２に固着されている。

さらに、ファンカバー１１は中央部に吸込口１２を有し
、前記ディフューザ５の外周および吸込側面を被覆して
前記駆動モータ１の吸込側に気密的に固定されている。

ここに、前記ファン８の外周部に装着された前記ディフ
ューザ５の構造を説明する。

ディフューザ５は円盤状で、中央部に駆動モータ１の回
転軸２に遊嵌する取付孔１３が設けられかつこのディフ
ューザ５の周縁部には吸込側に向って突設されファン８
の回転方向と同方向に彎曲した始端から終端まで略同−
高さの複数の案内羽根３が前記回転軸２の軸心を中心に
等角度毎にそれぞれ点対称的に設けられている。

そして、前記ディフューザ５には前記複数の案内羽根３
により前記ファン８外周部に面した入口部４ａからファ
ン８の回転方向と同方向にディフユーザ５外周部へ貫通
する複数の風路４が形成されている。

また、前記各案内羽根３の突出側である開放側の途中に
おいてそれぞれファン前段にある案内羽根３の終端部３
ａの近傍にそれぞれ切欠き部１４が設けられている。

この各切欠き部１４は幅が案内羽根３の長さの１０〜３
０％でかつ深さが案内羽根３の高さの４〜２０％で、浅
い矩形凹窪状に形成されている。

また、この各切欠き部１４にはそれぞれファン前段にあ
る案内羽根３の終端部３ａより後方に位置して外周方向
へ突出した軸方向案内羽根部１５が設けられている。

この軸方向案内羽根部１５は吸込側面を前記切欠き部１
４の切欠き深さと同一平面とし、裏面は各風路４の風を
それぞれ風路４の終端位置にて前記回転軸２の軸方向と
同一方向に前記駆動モータ１側へ案内する傾斜状の軸方
向案内面１５ａが形成され、かつこの軸方向案内羽根部
１５の外周端は各前段の案内羽根３と同一円弧を形成し
ている。

また、この各軸方向案内羽根部１５の後方外周部にそれ
ぞれ前段の風路４から後段の風路４へ風を案内する案内
壁１６が吸込側に向って前記案内羽根３の開放端面と同
一高さに突設されている。

また、それぞれファン前段と後段にある案内羽根３，３
により形成される各風路４の入口部４ａは前記ファン８
内部風路の送風側プレート面８ｂ略同一平面となってお
り、またこの各風路４は前記入口部４ａよりディフユー
ザ５外周部へ向うに従って低くなり前記１駆動モータ１
側へ向って傾斜されている。

そして、前記ディフューザ５の裏面ば前記各風路４より
前記駆動モータ１の図示しない吸込部に連通する各連通
室１７が形成されている。

次に、この実施例の作用を説明する。

駆動モータ１を駆動させると回転軸２およびこの回転軸
２と一体にファン８が回転し、このファン８の高速回転
によりファンカバー１１の吸込口１２より空気が吸込ま
れる（第８図失権ａ）。

そして、ファン８の内部Ｍ−にて動圧の違う圧力波が連
続的に発生しこの圧力波がディフューザ５の各案内羽根
３に衝突しそしてこの案内羽根３に案内されて各風路４
に送風される（第２図第８図矢指ｂ）。

このとき、各案内羽根３の切欠き部１４にてこの各案内
羽根３とファンカバー１１との間に空気通路が形成され
るため、ファン８の外周部より案内羽根３に衝突する動
圧の高い圧力波の一部がこの切欠き部１４よりそれぞれ
前段の風路４に抜け（第２図第８図矢指Ｃ）、案内羽根
３に衝突する圧力波の圧力差が緩和され、衝撃波の発生
が吸収される。

また、各案内羽根３に沿って各風路４を通過する風のう
ち軸方向案内羽根１５上を吹く風はこの軸方向案内羽根
部１５の案内壁１６に案内されてファン後段にある次段
の風路４へ向って送風される（第２図第８図矢指ｄ）。

そして、各案内羽根３に泊って各風路４を通過する風お
よび切欠き部１４よりこの風路４に抜けた風は軸方向案
内羽根部１５の軸方向案内面１５ａおよび風路４の傾斜
に沿って回転軸２の軸方向と同一方向に駆動モータ１側
へ向って案内され（第２図第８図矢指ｅ）ディフューザ
５の裏面の連通室１７より駆動モータ１の図示しない吸
込部へ送風され（第４図失権ｆ）図示しない吐出口より
吐気される。

次に、ファン８内部風路に生じる動圧の違う圧力波が連
続的に案内羽根３に衝突して起る騒音周波数ｆＣＨ２〕
はファン回転数Ｎ（Ｊｍ、）ｌおよびファンブレード数
すにてｆ＝Ｎｂ／６０で表わされ、第５図および第６図
は周波数ｆ−（Ｈ２，ｌに対する電動送風機より発生す
る前記騒音周波数ｆＣＨ２）の高周波騒音ＣａＢ）の測
定値を表わしたグラフである。

第５図は、従来のディフューザ装置を用いた場合につい
ての実験結果を示し、第６図は風路４を構成する各案内
羽根３の開放側の途中においてそれぞれファン前段にあ
る案内羽根３の終端部３ａの近傍に切欠き部１４を設け
かつこの各切欠き部１４に前記軸方向案内羽根部１５を
設けた場合についての実験結果を示している。

また、この実験結果（５〜６図）は電動送風機入力電圧
ｖ＝ｌＯＯ（′ｖ）および風量Ｑ＝０．６６（ｍ’／ｍ
ｉｎ、）に保持し各場合についてＪＩＳ規格に基づいて
実測したものである。

ここで入力を、電動送風機入力電圧Ｖ＝ １００（Ｖ）
、風量Ｑ＝０．６６（ｍ’／ｍｉｎ：］としたのは、こ
の電動送風機を実際に掃除機本体に装着し、電気掃除機
として使用する場合の通常の使用状態に最も近い入力で
あると云う理由からである。

この実験結果を第５図および第６図の各グラフより考察
すると、騒音のピーク時は第５図ではｆが２５００ＣＨ
２〕前後のときであり、この２５００〔Ｈ２〕は実施例
の電動送風機の固有周波数に相当している。

また第５図では騒音のピーク時が８５ （ｄＢ）前後、
第６図では１５ （ｄＢ）低減して７０ （ｄＢ）前後
であり、さらに、全体的にみても、第５図の従来のもの
より第６図において騒音ばかなり低減されている。

これは、各案内羽根３に切欠き部１４を設けたことによ
り、この切欠き部１４にて案内羽根３とファンカバー１
１との間に空気通路が形成され、ファン８内部風路に生
じた動圧の違う圧力波が案内羽根３に衝突する際動圧の
高い圧力波の一部が前記切欠き部１４より各前段の風路
４に抜けるため、案内羽根３に衝突する前記圧力波の圧
力差が緩和されて衝撃波の発生が吸収されるからである
。

次に、従来のディフューザ装置そして上記の改良を施し
た本発明のディフューザ装置を用いた場合の各電動送風
機の吸込仕事率（以下単に仕事率と呼ぶ）Ｐ（Ｗ）を比
較してみる。

電動送風機の前記仕事率［”（Ｗ）は風量Ｑ〔飄頒ｉｎ
〕および真空度ＨＣｍ扉Ｈ２０／誕〕にてＦ’＝Ｑ、Ｈ
，０，１６３４で表わされ、この仕事率Ｐ〔Ｗ〕を実験
結果により前記風量Ｑ （ｍ’ ／ｍｉ ｎ 〕に対し
て算出した結果をグラフに表わしたのが第７図中の曲線
ａ、ｂ、ｃ、ｄである。

太線で示す曲線ａは従来の場合で、細線で示す曲線すは
各案内羽根３に切欠き部１４を設けた場合、点線で示す
曲線←は前記各切欠き部１４と同一平面上に軸方向案内
羽根部１５を設けた場合、また１点鎖線で示す曲線ｄは
前記軸方向案内羽根部１５をファン前段の案内羽根３の
終端部３ａより後方に設けた場合について示している。

そして、この曲線ａ、ｂ、ｃ、ｄより考察すると、仕事
率ｆは、曲線ａにおける従来のものに較べ、曲線ｄにお
いて約１０〔Ｗ〕の低下で５％の低減、曲線Ｃにおいて
約１３（Ｗ：］の低下で６％の低減、また、曲線すにお
いて約１５ （Ｗ）の低下で７％の低減でしかなく、こ
れらは従来のものに対し電動送風機の効率に殆んど影響
のないものである。

ここで、電動送風機のモータ出力をＰｍ、モータ入力を
Ｐｉｍ、電動送風機入力をＰｉｌおよび前記仕事率をｒ
とすると、ファン効率ηＦＣ％〕はηＦ ””Ｆ’ ／
Ｐ ｉ Ｘ Ｐ ｉｍ／ Ｐｍで表わされ、このファ
ン効率ηＦＣ％〕を前記実験結果により算出した結果を
グラフに表わしたのが第７図中の曲線ｅ。

ｆ、ｇ、ｈで、さらにそのときの前記電動送風機入力Ｐ
ｉ（Ｗ、ｌを曲線ｉ、ｊ、に、ｌで示している。

この曲線ｅ ｓ ｆ ｓ ｇ ｊｈおよび曲線ｘ９Ｊｓ
ｋ、ｌばそれぞれ前記曲線ａ、ｂ、ｃ、ｄに順次対応し
ている。

これにおいても、曲線ｆ、ｇ、ｈにおけるファン効率η
Ｆは従来のものより約５〜７％程度の低減でしかないこ
とがわかる。

また、前記仕事率Ｐにおいて、各案内羽根３に切欠き部
１４を設けただけの場合である曲線すに較べこの切欠き
部１４に切欠き深さと同一平面上に軸方向案内羽根部１
５を設けた場合の曲線Ｃでは約２〔Ｗ〕の上昇が見られ
る。

これは、切欠き部１４を設けたために、各風路４の後部
で前記切欠き部１４をディフユーザ５外周方向へ向って
吹き抜ける風と前記風路４に沿って吹く風との衝突によ
って一部の乱流が発生していたが、前記切欠き部１４に
この切欠き深さと同一平面上に軸方向案内羽根部１５を
設けることによって前記乱流を低減できるためである。

さらに、曲線Ｃに較べ曲線ｄでは約３〔Ｗ〕の仕事率ｒ
の上昇が見られ、これは前記軸方向案内羽根部１５はフ
ァン前段の案内羽根３の終端部３ａより後方に設けるの
が最適位置であり、より乱流を低減できるからである。

本発明によれば、ファンの外周部に設けられ複数の始端
から終端まで略同−高さの案内羽根よりなるディフュー
ザ部を具備した電動送風機において、前記各案内羽根の
開放側の途中においてそれぞれファン前段にある案内羽
根の終端部の近傍に切欠き部を設けたので、ファン内部
風路に生じる動圧の違う圧力波が疎密波となって前記案
内羽根に衝突する際、動圧の高い圧力波の一部が前記切
欠き部より各前段のディフューザ部に抜け、案内羽根に
衝突する前記疎密波の圧力差が緩和され、衝撃波の発生
が吸収される。

このため、衝撃波による高周波□騒音を低減でき、さら
に、前記各切欠き部にこの切欠き深さと同一平面上に軸
方向案内羽根部を設けたので、前記切欠き部を設けたた
めに発生する各ディフューザ部の後部での一部の乱流を
低減でき、この乱流による吸込仕事率の低下を防止する
ことができ、吸込仕事率が従来より６％低いだけで騒音
を大幅に低減でき、また案内羽根は始端から終端まで略
同−高さを有している。

また始端から終端までディフューザ効果を奏し、案内羽
根を長くする必要がないため径を小さくでき送風機全体
を小型にできるものである。

また、前記軸方向案内羽根部を各ファン前段にある案内
羽根の終端部より後方に設けることにより、前記軸方向
案内羽根部は型成形上最適位置に設けられ、一層効果的
となって前記仕事率の低下も従来の構成よりさらに少な
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の一実施例を示す電動送風機の分
解側面図、第２図は同上ディフューザを示す吸込側平面
図、第３図は同上側面図、第４図は同上送風側背面図、
第５図および第６図は周波数ｆ（Ｈ２ｌに対する各電動
送風機の騒音（ｄＢ）の変動を示すグラフで、第５図は
従来のディフューザ装置による場合、第６図は本発明の
ディフューザ装置による場合であり、第７図は従来のデ
ィフューザ装置による場合（太線）と各案内羽根に切欠
き部を設けたディフューザ装置による場合（細線）と特
許請求の範囲第１項のディフューザ装置による場合（点
線）と同上第２項のディフューザ装置による場合（１点
鎖線）の各電動送風機の風量Ｑ（ｍ’／ｍｉｎ〕に対す
る仕事率Ｆ’（Ｗ〕、入力Ｐｉ（Ｗ）およびファン効率
ηＦ（％〕を示すグラフ、第８図は本発明の一実施例を
示す第１図のファンおよびディフューザの斜視図である
。 １・・・・・・駆動モータ、３・・・・・・案内羽根、
３ａ・・・・・・案内羽根３の終端部、４・・・・・・
ディフューザ部となる風路、５・・・・・・ディフュー
ザ、８・・・・・・ファン、１１・・・・・・ファンカ
バー、１４・・・・・・切欠き部、１５・・・・・・軸
方向案内羽根部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動モータと、この駆動モータにて回動されるファ
   ンと、このファンの外周部に設けられ複数の始端から終
   端まで略同−高さの案内羽根よりなるディフューザ部と
   、このディフューザ部を被嵌して前記駆動モータに気密
   的に取付けられたファンカバーとを具備した電動送風機
   において、前記ディフューザ部の前記各案内羽根の開放
   側の途中においてそれぞれファン前段にある案内羽根の
   終端部の近傍に切欠き部を設けかつこの各切欠き部にこ
   の切欠き深さと同一平面上に軸方向案内羽根部を設げた
   ことを特徴とする電動送風機のディフューザ装置。 ２ 各切欠き部に設けられる軸方向案内羽根をそれぞれ
   ファン前段にある案内羽根の終端部より後方に切欠き部
   の深さと同一平面に設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の電動送風機のディフューザ装置。