电动送风机.pdf

本发明提供一种电动送风机。其中，叶轮(3)的侧板(32)形成为其高度随着从中央开口部(32a)的缘部(32d)向周缘部(32b)逐渐变低。当从中央开口部的缘部到周缘部为止的沿着垂直于输出轴的方向的距离为L，从中央开口部的缘部到周缘部为止的沿着输出轴方向的距离为H，在垂直于输出轴的方向上，从中央开口部的缘部离开0.1×L的侧板上的地点为P，从中央开口部的缘部到地点P为止的沿着输出轴方向的距离为ΔH时，满足ΔH/H≥0.4。由此，降低从吸入口到排出口的叶轮内的气流流路中的涡流的发生，提高送风效率。

1.  一种电动送风机，具备：
电动机，具有转子；以及
叶轮，由主板、侧板以及多个叶片构成；该主板安装在上述转子的输出轴上，周缘部是圆形；该侧板与上述主板同轴且按规定间隔配置，形成有使气流流入的中央开口部，周缘部是圆形；该多个叶片在上述主板与上述侧板之间配置；
上述叶轮的上述侧板形成为其高度随着从上述中央开口部的缘部向上述周缘部而逐渐变低；
当从上述中央开口部的上述缘部到上述侧板的上述周缘部为止的沿着垂直于上述输出轴的方向的距离为L，从上述中央开口部的上述缘部到上述侧板的上述周缘部为止的沿着上述输出轴方向的距离为H，在垂直于上述输出轴的方向上，从上述中央开口部的上述缘部离开0.1×L的上述侧板上的地点为P，从上述中央开口部的上述缘部到上述地点P为止的沿着上述输出轴方向的距离为ΔH时，满足ΔH/H≥0.4。

2.  根据权利要求1记载的电动送风机，其中，
在上述侧板的上述中央开口部，形成有与上述输出轴同轴的圆筒形状。

3.  根据权利要求1或2记载的电动送风机，其中，
当上述侧板的上述中央开口部的总面积为S1，通过上述多个叶片的外侧端以上述输出轴为中心轴的假想圆柱面的、上述主板和上述侧板之间的部分的总面积为S2，在上述侧板的上述中央开口部的上述缘部与上述多个叶片的上述外侧端之间的范围内形成的、以上述输出轴为中心轴的假想圆柱面的、上述主板和上述侧板之间的部分的总面积为S3时，S1<S3<S2的关系成立。

4.  一种电气清扫机，具备权利要求1-3中任意一项记载的电动送风机。

电动送风机
技术领域
本发明涉及在电气清扫机等中优选使用的电动送风机。另外，本发明涉及具备电动送风机的电气清扫机。
背景技术
在(日本)特开平9—14192号公报中，记载着具备利用电动机旋转的叶轮的、在上述技术领域中使用的电动送风机。并且记载了在这样的电动送风机中，当连接叶轮内的多个叶片的中央侧前端的、叶轮内的假想圆柱面的总面积为S1，叶轮的吸入口的总面积为S0时，设定S1/S0在1.0～1.4的范围。在包含旋转中心轴的剖面上，当叶轮的侧板的中央开口部附近的曲率半径为R，叶轮的叶片的中央侧前端的旋转中心轴方向的宽度为b时，设定R/b在0.6～0.9的范围。由此，能够高效地保持送风效率。
图16是构成上述以往的电动送风机的叶轮130的、沿着包含旋转中心轴的面的部分剖面图。当叶轮130以旋转中心轴130a为中心旋转时，形成从侧板132的中央开口部(吸入口)132a流入，从侧板132的周缘部132b与主板131的周缘部131b之间的排出口139流出的空气流(气流)135。
可是，由图16可知，在以往的电动送风机中产生这样的问题，在侧板132的中央开口部132a附近的流路中发生称为涡流134的乱流，降低了送风效率。
发明内容
本发明为了解决以上的问题，目的在于提供一种电动送风机，降低从吸入口到排出口的叶轮内的气流流路中的涡流的发生，提高送风效率。另外，本发明涉及具备提高送风效率的电动送风机的电气清扫机。
本发明的电动送风机，具备：电动机，具有转子；以及叶轮，由安装在上述转子的输出轴上的、周缘部是圆形的主板，和与上述主板同轴且按规定间隔配置、形成有使气流流入的中央开口部的、周缘部是圆形的侧板，以及，在上述主板与上述侧板之间配置的多个叶片构成。上述叶轮的上述侧板形成为其高度随着从上述中央开口部的缘部向上述周缘部逐渐变低。当从上述中央开口部的上述缘部到上述侧板的上述周缘部为止的沿着垂直于上述输出轴的方向的距离为L，从上述中央开口部的上述缘部到上述侧板的上述周缘部为止的沿着上述输出轴方向的距离为H，在垂直于上述输出轴的方向上，从上述中央开口部的上述缘部离开0.1×L的上述侧板上的地点为P，从上述中央开口部的上述缘部到上述地点P为止的沿着上述输出轴方向的距离为ΔH时，满足ΔH/H≥0.4。
本发明的电气清扫机具备上述本发明的电动送风机。
附图说明
图1是示出本发明的一个实施方式涉及的电动送风机的半剖面图。
图2是示出本发明的一个实施方式涉及的装载在电动送风机上的叶轮的俯视图。
图3是沿着图2的III—III线的叶轮的箭头方向剖面图。
图4是示出本发明的一个实施方式涉及的装载在电动送风机上的叶轮的侧面图。
图5是沿着图4的V—V线的叶轮的箭头方向剖面图。
图6是示出叶轮内的气流的部分剖面图。
图7是示出侧板的内面的中央开口部附近的地点P的高度、与相对于比较例的电动送风机的效率差的关系的图。
图8是示出比例ΔH/H为25％的比较例的叶轮的流路内的空气流的解析结果的图。
图9是示出比例ΔH/H为40％的本发明的一个实施方式涉及的叶轮的流路内的空气流的解析结果的图。
图10是图6的X部的放大剖面图。
图11是示出叶轮的流路面积S1、S2、S3的立体透视图。
图12是示出叶轮内的流路面积S3沿着半径方向变化的图。
图13是示出叶轮内的气流的平均流速沿着半径方向变化的图。
图14是示出叶轮内的气流的俯视剖面图。
图15是示出本发明的一个实施方式所涉及的电气清扫机的概略结构的图。
图16是放大示出构成以往的电动送风机的叶轮的一部分的部分剖面图。
具体实施方式
根据本发明，因为比例ΔH/H满足ΔH/H≥0.4，所以能够降低从吸入口到排出口的叶轮内的气流流路中的涡流的发生，提高送风效率。
在上述本发明的电动送风机中，优选在上述侧板的上述中央开口部，形成有与上述输出轴同轴的圆筒形状。
另外，当上述侧板的上述中央开口部的总面积为S1，通过上述多个叶片的外侧端、以上述输出轴为中心轴的假想圆柱面的、上述主板与上述侧板之间的部分的总面积为S2，在上述侧板的上述中央开口部的上述缘部与上述多个叶片的上述外侧端之间的范围内形成的、以上述输出轴为中心轴的假想圆柱面的、上述主板和上述侧板之间的部分的总面积为S3时，优选S1<S3<S2的关系成立。
以下，使用附图说明本发明适宜的实施方式。但是，无须说本发明不限定于以下的实施方式。附图是为了能够容易地理解发明而被概念性地绘制，在附图中所描绘的各部分的尺寸及尺寸比与实际情况并不一致。
图1是示出本发明的一个实施方式涉及的电动送风机50的半剖面图。
本实施方式涉及的电动送风机50具备：具有旋转自由地保持在托架20上的转子10的电动机1，安装在转子10的输出轴2上的叶轮3，在叶轮3的外周及下部形成通风路的空气导向管4，以及，内包叶轮3和空气导向管4并气密地安装在电动机1的外周的风扇箱5。
电动机1的励磁通过在励磁芯11上卷装励磁线圈12来构成。转子10通过设置在输出轴2两端的轴承21旋转自由地支撑在旋转中心轴10a的周围。励磁固定在托架20上。另外，一对碳刷(未图示)通过刷子保护器22由螺丝23固定在托架20上。
在风扇箱5的中央部形成有吸气口51。在托架20的外周形成有多个排气口52。
空气导向管4具备多个静叶片41。而且，在相邻的静叶片41间形成引导从叶轮3的外周排出的空气的涡形室。
图2是叶轮3的俯视图，图3是沿着图2的III—III线的叶轮3的剖面图。图4是叶轮3的侧面图，图5是沿着图4的V—V线的叶轮3的剖面图。另外，图6是示出叶轮3内的气流的、沿着包含旋转中心轴10a的面的部分剖面图。
叶轮3由与转子10的输出轴2同轴安装的主板31、与主板31同轴且按规定间隔配置的侧板32、以及在主板31和侧板32之间按圆周方向等间隔地配置的多个叶片33组成。沿旋转中心轴10a看，主板31的周缘部31b是圆形。在侧板32的中央形成使气流流入的中央开口部32a，沿旋转中心轴10a看，侧板32的周缘部32b是圆形。沿旋转中心轴10a看，中央开口部32a的缘部32d是圆形。在与旋转中心轴10a(或者输出轴2)垂直的方向(半径方向)上，主板31的周缘部31b、侧板32的周缘部32b、以及多个叶片33的外侧端(距旋转中心轴10a最远的部分)的位置是一致的。在图5上，箭头3a示出叶轮3的旋转方向。当叶轮3按旋转方向3a旋转时，空气从中央开口部(吸入口)32a流入，从侧板32的周缘部32b和主板31的周缘部31b之间的排出口39流出。
如图6所示，叶轮3的侧板32的空气流路的面(即，与主板31相对侧的面，以下，将该面称为“内面”)形成为其高度(输出轴2方向的位置)随着从中央开口部32a的缘部32d向周缘部32b逐渐变低(即，接近主板31)。
进而，侧板32的内面的曲面满足以下条件。如图6所示，当从中央开口部32a的缘部32d到侧板32的周缘部32b的沿着垂直于输出轴2的方向(半径方向)的距离为L，从中央开口部32a的缘部32d到侧板32的周缘部32b的沿着输出轴2方向(旋转中心轴10a的方向)的距离为H，在垂直于输出轴2的方向上，从中央开口部32a的缘部32d离开0.1×L的侧板32的内面上的地点为P，从中央开口部32a的缘部32d到地点P的沿着输出轴2方向的距离为ΔH时，满足ΔH/H≥0.4。对于该理由，说明如下。
图7是示出当改变侧板32的内面的中央开口部32a附近的地点P的高度时、分析效率相对于比较例的电动送风机如何变化从而求得的结果的图。在图7中，横轴示出从中央开口部32a的缘部32d到侧板32的内面上的地点P的距离ΔH，相对于从中央开口部32a的缘部32d到周缘部32b的距离H的比((ΔH/H)×100(％))。另外，纵轴示出相对于比较例的电动送风机的效率的差。其中，“比较例的电动送风机”中，比例ΔH/H是25％。即，图7是以比例ΔH/H为25％的情况作为基准，示出电动送风机的效率变化相对于侧板32的内面上的地点P的输出轴2方向的高度变化的图。
而且，电动送风机的效率定义为：
(效率)＝(风扇输出)/(电动机输入)。
其中，
(风扇输出)＝(风量)×(静压力)
(电动机输入)＝(电流)×(电压)×(功率因数)
由图7可知，位于中央开口部32a附近的、侧板32的内面上的地点P的从缘部32d起的距离(地点P的下沉量)ΔH，相对于周缘部32b的从缘部32d起的距离(总下沉量)H的比例ΔH/H对电动送风机的效率有很大影响。
具体地，当地点P的下沉量相对于侧板32的内面的总下沉量的比例ΔH/H小于40％时，与比较例的电动送风机的效率差小于0.2％。其中，“0.2％”的效率差是实际测量电动送风机的特性时的一般的测定界限。
与此相对，在比例ΔH/H大于等于40％的情况下，相对于比较例的电动送风机的效率差大于等于0.2％，效率飞跃似地上升。
在图8、图9中示出分析叶轮3的流路内的空气的流动从而求得的结果。图8示出比例ΔH/H为25％即比较例的电动送风机的叶轮3内空气的流动，图9示出比例ΔH/H为40％即本发明的一个实施方式涉及的叶轮3内空气的流动。这些图是包含叶轮3的旋转中心轴10a的剖面图，图中所示的箭头是将该剖面上的各地点上的空气的三维内的流动方向投影到该剖面的结果。箭头的长度与流速不一致。
可知相对于图8中地点P附近发生空气涡流，图9中地点P附近未发生那样的空气涡流。本发明者们着眼于上述图16所示的以往电动送风机中，与图8所示的比较例的电动送风机相同，空气涡流发生在叶轮的流路内的地点P附近的地方。而且，如图9所示那样，通过使地点P处的侧板32的内面的高度变低(即，ΔH变大)，能够抑止上述空气涡流的发生，其结果，找到了在图7中说明的那样使送风效率飞跃提高的方法。
由以上说明可知，本发明涉及的电动送风机的叶轮3构成为地点P的下沉量ΔH相对于侧板32的内面的总下沉量H的比例ΔH/H满足ΔH/H≥0.4。由此，能够降低从吸入口(中央开口部)32a到排出口39的叶轮3内的气流流路中的空气涡流的发生，使送风效率提高。
另一方面，如图7所示，若比例ΔH/H超过90％，则与比较例的电动送风机的效率差小于0.2％。这可以想到是因为在中央开口部32a的缘部32d附近气流流路的剖面面积急剧缩小，所以气流的平均流速急剧加速而导致的。
因此，优选比例ΔH/H满足0.4≤ΔH/H≤0.9。
当在电气清扫机等中使用本发明的电动送风机时，如图6所示，当中央开口部32a的半径(从旋转中心轴10a到缘部32d的距离)为RO，叶轮3的半径(从旋转中心轴到多个叶片33的外侧端的距离)为R1时，则优选满足R0/R1<0.5。另外，当主板31的周缘部31b与侧板32的周缘部32b的旋转中心轴10a方向的距离为H1时，优选满足H1<H。另外，优选多个叶片33，如图5所示，具有向叶轮3的旋转方向3a侧凸出的曲面的、所谓“朝后叶片”。
优选在侧板32的中央开口部32a上形成有与输出轴2同轴的圆筒形状。图10是放大示出图6中的X部的剖面图，且示出在中央开口部32a上形成有圆筒形状即直线部32c。假设，在风扇箱5的吸气口51和侧板32的中央开口部32a的边界附近的形成流路的壁面上存在弯曲部，则由于该弯曲部在气流中产生紊流。因此，在本实施方式中，侧板32的中央开口部32a上形成与输出轴2同轴的直线部32c，使风扇箱5与侧板32的边界部分的形成流路的壁面是平滑的曲面。由此，在气流中难以产生紊流。这样通过在中央开口部32a上形成圆筒形状即直线部32c，能够使从风扇箱5的吸气口51流入的气流沿着侧板32的内面顺畅地流动。而且，在形成直线部32c的情况下，其上端成为中央开口部32a的缘部32d。
当侧板32的中央开口部32a的总面积为S1，通过多个叶片33的外侧端、以输出轴2为中心轴的假想圆柱面的、主板31与侧板32之间的部分的总面积为S2，在侧板32的中央开口部32a的缘部32d和多个叶片33的外侧端之间的范围内形成的、以输出轴2为中心轴的假想圆柱面的、主板31和侧板32之间的部分的总面积为S3时，优选S1<S3<S2的关系成立。
若这样的结构，使从吸入口(中央开口部)32a到排出口39的叶轮3内的流路中的气流变得顺畅。对于该理由，进行以下说明。
图11是示出在叶轮3上定义的面积S1、S2、S3的立体透视图。面积S1意味着叶轮3的吸入口处的流路面积，通过从旋转中心轴10a到中央开口部32a的缘部32d为止以距离RO为半径的圆的面积来定义。面积S2意味着叶轮3的排出口39处的流路面积，定义它的假想圆柱面的半径是R1(＝RO+L)。面积S3意味着叶轮3内的流路面积，通过以从旋转中心轴10a起的距离R为半径的假想圆柱面来定义。其中，半径R是变量，其最小值是半径RO，最大值是半径R1。
图12是示出叶轮3内的流路面积S3沿着半径方向变化的图。图12的横轴示出半径方向上的位置，由从缘部32d到多个叶片33的外侧端为止的相对于距离L的比例(((R—RO)/L)×100(％))来表示从中央开口部32a的缘部32d起的距离。图12的纵轴示出半径方向上的各位置的流路面积S3，由与流路面积S1、S2的相对关系来表示。在图12中将图6中说明的地点P处的下沉量比例ΔH/H变换成“比较例”的(25％)、40％、70％、100％的4个值，示出流路面积S3的半径方向上的变化。
图13是示出叶轮3内的气流的平均流速沿着半径方向变化的图。图13的横轴与图12的横轴相同，示出半径方向上的位置，由从缘部32d到多个叶片33的外侧端为止的相对于距离L的比例(((R—RO)/L)×100(％))来表示从中央开口部32a的缘部32d起的距离。图13的纵轴示出半径方向上的各位置的叶轮3内的气流的平均流速。与图12相同，在图13中，将图6中说明的地点P处的下沉量比例ΔH/H变换成“比较例”的(25％)、40％、70％、100％的4个值，示出气流的平均流速的半径方向上的变化。
在地点P处的下沉量比例ΔH/H为100％的情况下，如图12所示，在叶轮3内存在流路面积S3小于等于流路面积S1的部分。而且，在这种情况下，如图13所示，在叶轮3内存在气流的平均流速超过中央开口部32a处的气流的平均速度的部分。
这里可以想到原因是从侧板32的吸入口(中央开口部)32a流入的气流，在通过叶轮3的吸入口32a处的流路面积小于流路面积S1的部分时，急剧加速而产生互相排斥的紊流。即，如图14所示，若从侧板32的吸入口32a流入的气流急剧加速，则空气偏向叶片33的压力面33a侧流动。那样的话，在叶片33的负压面33b侧的气流、和叶片33的压力面33a侧的气流之间产生速度差，由于存在速度差的气流之间的摩擦，增加了摩擦损失。因此，在叶轮3内，当存在流路面积S3小于等于叶轮3的吸入口32a处的流路面积S1的部分的情况下，送风效率降低。因此，在叶轮3上，如上述定义的流路面积S1、S2、S3优选满足S1<S3<S2的关系。
叶轮3的制造方法没有特别限定，可以使用公认的制造方法。例如，可以利用压制加工，由一定厚度的金属制的板材分别成型具有所希望外形及曲面的主板31、侧板32、叶片33，接着，可以利用铆接加工将它们接合。由此，可以制成适合于电气清扫机等的小型且质量轻的叶轮3。若使用压制加工，则可以容易地在侧板32的中央开口部32a上形成圆筒形状的直线部32c，并且，直线部32c的厚度与除侧板32以外的部分的厚度相同或略薄。
在图15中，示出了具备本发明的电动送风机50的电气清扫机80的一例的概略结构。电送送风机50内装于清扫机主体81内。在清扫机主体81上，依次连接了具有挠性的吸引管82、配置有操作开关的把手83、连接管84、吸口体85。在电动送风机50与吸引管82之间，设置有从吸口体85分离并捕获被吸引的气流中的灰尘的集尘部(未图示)。图15是一个例子，但本发明的电气清扫机不限定于图15。本发明的电动送风机能够用于公知的各种电气清扫机。通过使用本发明的电动送风机，能够实现吸引力优良的电气清扫机。
上述实施方式只不过是一例，本发明不限定于此，且可以进行各种变更。
例如，在上述的实施方式中，在半径方向上，主板31的周缘部31b、侧板32的周缘部32b、以及多个叶片33的外侧端的位置是一致的，但它们中的至少一个也可以与其他不同。
设置在叶轮3上的叶片33的数量或其曲面形状可以任意地设定。
叶轮3以外的电动送风机的结构不限定于上述的实施方式，如按照电动送风机的用途等，可以适当地选择公认的结构来应用。
本发明的电动送风机的用途并不限定于电气清扫机，能够用于需要送风机的各种装置。
本发明降低从吸入口到排出口的叶轮内的气流流路中的涡流的发生，作为送风效率提高的电动送风机，能够广泛地被利用，例如作为在电气清扫机等中使用的电动送风机是有用的。
上述说明的实施方式，最终目的是为了阐明本发明的技术内容，本发明不只限定于这样的具体例来解释，在本发明的精神和在权利要求记载的范围内，可以进行各种各样的变更并进行实施，本发明应该是广义的解释。