TWI573551B - Centrifugal blowers and electric vacuum cleaners - Google Patents

Description

離心式送風機及電動吸塵器

本發明係有關於具有離心式之翼輪的離心式送風機、及使用該離心式送風機之電動吸塵器。

在徑向尺寸受到限制中，若將對空氣作功之翼輪的半徑取大，則必須使剛從翼輪流出之氣流彎曲成軸向。將降低因該激烈之彎曲所產生的損失作為目的，在以往之離心式送風機，使翼輪之主板的外周部朝向具有吹出口之軸向彎曲(例如，參照專利文獻1)。

【先行專利文獻】 【專利文獻】

[專利文獻1]日本特開平4-164194號公報

在如上述所示之以往的離心式送風機，因為使主板之外周部向翼輪之俓向外側延伸，所以相對翼輪之半徑，對空氣作功之翼之往俓向的尺寸變小，而對翼輪之半徑所得之功率變小。又，因為主板對空氣所作的功係小，所以使空氣之流動方向朝向吹出口之方向的效果亦低。

本發明係本發明係為了解決如上述所示之課題而 開發的，其目的在於得到可一面降低改變剛從翼輪流出之氣流的方向所造成之損失，一面提高送風效率的離心式送風機及使用該離心式送風機之電動吸塵器。

本發明之離心式送風機包括：馬達；離心式翼輪，係具有第1側板、與第1側板相對向之第2側板、以及固持於第1側板與第2側板之間的複數片翼，並藉馬達所驅動；以及形成構件，係覆蓋翼輪之外周，並形成用以將剛從翼輪流出之氣流的方向改變成係翼輪之軸向的一側之出口方向的轉向風路；第1側板位於比第2側板更靠近出口方向的下游側；翼具有位於翼輪之俓向之外側端部的後緣；後緣係具有位於翼輪之徑向之最外側的後緣尖端，而且從與第2側板鄰接之部分朝向後緣尖端向翼輪之徑向的外側突出；後緣尖端之軸向位置係比第1側板之外周的軸向位置與第2側板之外周的軸向位置的中央更接近出口方向的下游側。

本發明之離心式送風機，因為翼之後緣的形狀成為從與第2側板鄰接之部分朝向後緣尖端向翼輪之徑向的外側突出的形狀，而且後緣尖端之軸向位置係比第1側板之外周的軸向位置與第2側板之外周的軸向位置的中央更接近出口方向的下游側，所以可一面降低改變剛從翼輪流出之氣流的方向所造成之損失，一面提高送風效率。

1‧‧‧馬達

4‧‧‧翼輪

6‧‧‧第1側板

7‧‧‧第2側板

8‧‧‧翼

8c‧‧‧後緣

8d‧‧‧後緣尖端

10‧‧‧形成構件

11‧‧‧轉向風路

11a‧‧‧轉向部

11b‧‧‧排出管部

13‧‧‧靜翼

22‧‧‧離心式送風機

第1圖係表示本發明之第1實施形態的離心式送風機之沿著軸線的剖面圖。

第2圖係表示第1圖之翼輪的立體圖。

第3圖係用以說明第1實施形態之翼輪的外周形狀之特徵之第1圖的局部放大圖。

第4圖係用以說明第1實施形態之翼輪與轉向風路的關係、及轉向風路之形狀的特徵之第1圖的局部放大圖。

第5圖係表示內建第1圖之離心式送風機之電動吸塵器的構成圖。

以下，參照圖面，說明本發明之實施形態。

第1實施形態

第1圖係表示本發明之第1實施形態的離心式送風機之沿著軸線的剖面圖(在通過轉軸之平面(子午面)的剖面圖)。第1圖所示之箭號表示在此剖面之空氣的流動方向。

馬達1具有馬達本體2、與從馬達本體2所突出之輸出軸3。翼輪4固定於輸出軸3，並藉馬達1驅動，而以轉軸5為中心轉動。轉軸5係與輸出軸3之軸線一致。

在此，將與轉軸5平行之方向稱為軸向，並將遠離轉軸5之方向稱為徑向。因此，在第1圖，上下方向成為軸向，左右方向成為徑向。

翼輪4係離心式(離心形態)，並具有第1側板6、與第1側板6相對向之第2側板7、以及在第1側板6與第2側板7之間所夾住並固持的複數片翼8。

在本例，第1側板6與輸出軸3連結。又，用以將外氣取入翼輪4之吸氣口7a設置於第2側板7的中央。相對地，亦可將第2側板7與輸出軸3連結，並將吸氣口設置於第1側板6。

內側框9被固定於馬達本體2之翼輪4側的端部。內側框圓筒部9a形成於內側框9之外周部。

形成構件(轉向風路形成構件)10配置於翼輪4及內側框9的徑向外側。形成構件10覆蓋翼輪4及內側框9的外周。又，形成構件10係在翼輪4及內側框9的徑向外側，形成用以將剛從翼輪4流出之氣流的方向改變成係翼輪4之軸向的一側之出口方向的轉向風路11。

出口方向係藉轉向風路11所朝向之氣流的方向，在第1圖係下方向。第1側板6位於比第2側板7更靠近出口方向的下游側。

第2圖係表示第1圖之翼輪4的立體圖。第2圖所示之箭號係翼輪4的轉向。各翼8係傾斜成在與翼輪4之轉向相反的方向使直徑擴大。在各翼8，將朝向翼輪4之轉向的面稱為壓力面8a，並將朝向與翼輪4之轉向相反方向的面稱為負壓面8b。

又，各翼8具有位於翼輪4之徑向之外側端部的後緣8c。後緣8c係連接第1側板6之外周與第2側板7的外周之翼8的緣。此外，在第1圖，以旋轉投影至子午面的線表示後緣8c。

第3圖係用以說明第1實施形態之翼輪4的外周 形狀之特徵之第1圖的局部放大圖。各後緣8c具有位於翼輪4之徑向之最外側的後緣尖端8d。後緣尖端8d係在後緣8c上成為翼輪4之最大直徑的點。

又，各後緣8c之形狀係圓滑的曲線，各後緣8c係以突出量從與第1側板6鄰接之部分8e及與第2側板7鄰接之部分8f朝向後緣尖端8d連續地變大的方式向翼輪4之徑向的外側突出。

進而，各後緣尖端8d之軸向位置係比第2側板7之外周的軸向位置更接近第1側板6之外周的軸向位置。即，各後緣尖端8d之軸向位置係比第2側板7之外周的軸向位置與第1側板6之外周的軸向位置的中央(第3圖之直線L1)更接近出口方向的下游側。

第1側板6之外周半徑(第3圖之R1)係比第2側板7之外周半徑(第3圖之R2)更大。即，第1側板6之外周位於比第2側板7之外周更接近翼輪之徑向的外側。

第4圖係用以說明第1實施形態之翼輪4與轉向風路11的關係、及轉向風路11之形狀的特徵之第1圖的局部放大圖。轉向風路11具有位於翼輪4之徑向外側的轉向部11a、與位於轉向部11a之下游並沿著出口方向引導氣流的排出管部11b。吹出口11c設置於排出管部11b之下游側端部。

排出管部11b係形成於內側框圓筒部9a與形成構件10之間的風路。又，排出管部11b之與轉軸5正交的截面形狀係環狀。

後緣尖端8d位於比第1側板6之外周更接近翼輪 4之徑向外側。即，在後緣8c上之翼輪4的最大半徑係比第1側板6之外周半徑更大。

又，翼輪4之轉動時之後緣尖端8d之軌跡的半徑，即在後緣8c上之翼輪4的最大半徑係比在轉向部11a與排出管部11b的連接面12之排出管部11b的內徑更大且比外徑更小。

在第4圖，若將第1側板6之外周半徑設為R1、將在轉向部11a與排出管部11b的連接面12之排出管部11b的內徑設為R3、將外徑設為R4、將在後緣8c上之翼輪4的最大半徑設為RP，則R1<RP，而且R3<RP<R4。

轉向部11a係出口方向之下游側寬，上游側窄。即，在軸向位置與第1側板6之外周相同的位置之形成構件10的內徑(第4圖之點Q1的徑向尺寸R5)係比在軸向位置與第2側板7之外周相同的位置之形成構件10的內徑(第4圖之點Q2的徑向尺寸R6)更大(R5>R6)。依此方式，轉向部11a之內壁面係傾斜成內徑朝向出口方向之下游側變大。

在排出管部11b，以在圓周方向彼此隔著間隔之方式式配置使從翼輪4所流出並流入排出管部11b之氣流的旋轉速度成分減少而進行靜壓恢復的複數片靜翼13。

其次，說明動作。翼輪4係藉馬達1之作用與輸出軸3一起轉動。翼輪4內的空氣係被推至翼8的壓力面8a，而往翼輪4的徑向外側。藉此，在翼輪4之中央部係壓力變低，而將外氣從吸氣口7a供給至翼輪4內。

往徑向外側之翼輪4內的空氣係從由第1側板6 之外周、第2側板7之外周以及翼8的後緣8c所構成之翼輪4的流出口向翼輪4外流出，再流入轉向風路11的轉向部11a。

從翼輪4所流出之空氣係在轉向部11a將方向激烈地改變成往出口方向。方向被改變成往出口方向的空氣係通過排出管部11b後，從吹出口11c向外部排出。

在轉向部11a，為了使在使氣流之徑向成分往軸向彎曲時所產生的損失變小，只要使轉向風路11之徑向尺寸變大，而使彎曲之曲率半徑變大即可。可是，在此情況，因為送風機整體的尺寸變大，所以在送風機尺寸受到限制的情況係無法選擇此方法。又，若使翼輪4之半徑變小，無法得到所需之功率。

相對地，在第1實施形態之離心式送風機，藉由採用如上述所示的構成，在有限之徑向尺寸可使來自翼輪4之流出氣流的方向改變成往軸向時之彎曲損失變小，對所需之功率可使輸入變小。

以下，說明第1實施形態的離心式送風機之在翼8的後緣8c附近之空氣之動作的細節。在第1實施形態的離心式送風機，後緣尖端8d之軸向位置係比第2側板7之外周的軸向位置更接近第1側板6之外周的軸向位置。又，後緣8c係與第2側板7鄰接之部分8f朝向後緣尖端8d往翼輪4之徑向外側突出。進而，翼8之負壓面8b側係壓力低而從周圍吸入空氣。

因為翼8作用於空氣之力係周速愈高變成變大，所以在軸向位置係比第2側板7之外周的軸向位置更接近第1 側板6之位置產生最大的吸力。因此，對後緣8c附近之空氣賦與從第2側板7側往出口方向的力。藉此，對轉向部11a之內壁的碰撞所伴隨之壓力上升變小，而彎曲損失變小，因此，使在翼輪4之徑向外側的轉向所伴隨之損失變小，而可得到對所需之功率輸入小之高效率的離心式送風機。

又，在第1實施形態之離心式送風機，後緣尖端8d位於比第1側板6之外周更接近翼輪4之徑向外側。又，在後緣8c上之翼輪4的最大半徑比在轉向部11a與排出管部11b的連接面12之排出管部11b的內徑更大且比外徑更小。

因此，後緣8c之從第1側板6至後緣尖端8d的部分係在軸向成為朝向出口方向的形狀。並與轉向部11a和排出管部11b的連接面12相對向。藉此，可使空氣從後緣8c之從第1側板6至後緣尖端8d的部分所構成之轉動面朝向連接面12流出，而可使彎曲損失變成更小。因此，可得到更高效率之離心式送風機。

進而，在第1實施形態之離心式送風機，第1側板6之外周半徑係比第2側板7之外周半徑更大。因此，在翼輪4的徑向之從第2側板7的外周至第1側板6之外周的區域。第1側板6側係翼8存在，而負壓面8b所造成之吸力相對地大。另一方面，第2側板7側係翼8局部地存在或不存在，而負壓面8b所造成之吸力相對地小。

因此，可更大地得到氣流之往出口方向的成分，可使對上述之後緣8c附近之空氣賦往出口方向之力的作用變成更大，而可使彎曲損失變成更小。因此，可得到更高效率之 離心式送風機。

在此，從翼輪4所流出之空氣係其徑向速度成分與旋轉速度成分大。又，旋轉速度成分所造成之離心力與徑向速度成分所造成之慣性力相加，從翼輪4所流出之空氣係被壓在轉向部11a的內壁。

相對地，在第1實施形態之離心式送風機，因為轉向部11a之內壁傾斜成對出口側的半徑，相反側的半徑相對地小，所以因應於該傾斜，將空氣壓在內壁之力的一部分被改變成沿著內壁朝向排出管部11b之力。

因此，使對轉向部11a之內壁的碰撞所伴隨之壓力上升變小，而可使彎曲損失變小。因此，可得到更高效率之離心式送風機。

進而，在第1實施形態之離心式送風機，在排出管部11b之從連接面12至吹出口11c之間，設置靜翼13。因此，升壓性能變高，相對所需之升壓性能，可使在翼輪4之升壓比例降低，而可降低翼輪4之輸入。又，因為靜翼13在軸向與翼輪4不重疊，所以設置靜翼13，亦不必縮小翼輪4之半徑。因此，對受限之徑向尺寸，可作成高輸出之離心式送風機。

第5圖係表示內建第1圖之離心式送風機之電動吸塵器的構成圖。在吸塵器本體21，收容與第1實施形態一樣之離心式送風機22與集塵盒23。又，在吸塵器本體21，經由彎曲自如之軟管24連接棒狀的管25。在管25之與軟管24相反側的端部，連接頭部26。

驅動離心式送風機22之馬達1，產生氣流，藉此， 從頭部26的吸氣口與空氣一起吸入塵埃。所吸入之空氣及塵埃係通過管25及軟管24後，被送入吸塵器本體21內。然後，塵埃係被儲存於集塵盒23內，空氣係通過離心式送風機22後，向吸塵器本體21外排出。

藉由使用如上述所示之離心式送風機22，可實現電動吸塵器之高輸出化、高效率化及小形化。

此外，在上述之例子，表示輸送空氣之離心式送風機，但是亦可是輸送空氣以外的氣體，又，亦可後緣尖端8d之軸向位置係與第1側板6之外周的軸向位置相同。

進而，本發明之離心式送風機係亦可應用於電動吸塵器以外。

1‧‧‧馬達

2‧‧‧馬達本體

3‧‧‧輸出軸

4‧‧‧翼輪

5‧‧‧轉軸

6‧‧‧第1側板

7‧‧‧第2側板

7a‧‧‧吸氣口

8‧‧‧翼

8c‧‧‧後緣

9‧‧‧內側框

9a‧‧‧內側框圓筒部

10‧‧‧形成構件

11‧‧‧轉向風路

Claims (5)

1. 一種離心式送風機，包括：馬達；離心式翼輪，係具有第1側板、與該第1側板相對向之第2側板、以及固持於該第1側板與該第2側板之間的複數片翼，並藉該馬達所驅動；以及形成構件，係覆蓋該翼輪之外周，並形成用以將剛從該翼輪流出之氣流的方向改變成係該翼輪之軸向的一側之出口方向的轉向風路；該第1側板係位於比該第2側板更靠近該出口側；該翼係具有位於該翼輪之俓向之外側端部的後緣；該後緣係具有位於該翼輪之徑向之最外側的後緣尖端，而且從與該第2側板鄰接之部分以及與該第1側板鄰接之部分朝向該後緣尖端向該翼輪之徑向的外側突出；該後緣尖端之軸向位置係比該第1側板之外周的軸向位置與該第2側板之外周的軸向位置的中央更接近該出口側；該轉向風路係具有：轉向部，係位於該翼輪之徑向的外側；及排出管部，係位於該轉向部之下游，並沿著該出口方向引導氣流；該後緣尖端係位於比該第1側板之外周更接近該翼輪之徑向的外側；該翼輪之轉動時之該後緣尖端之軌跡的半徑係比在該轉向部與該排出管部的連接面之該排出管部的內徑更大且 比該排出管部的外徑更小。
2. 如申請專利範圍第1項之離心式送風機，其中該轉向部之內壁面係傾斜成內徑朝向該出口側變大。
3. 如申請專利範圍第1或2項之離心式送風機，其中使氣流之旋轉度成分減少而進行靜壓恢復的靜翼配置於該排出管部。
4. 如申請專利範圍第1或2項之離心式送風機，其中該第1側板之外周半徑係比該第2側板之外周半徑更大。
5. 一種電動吸塵器，包括如申請專利範圍第1至4項中任一項之離心式送風機。