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JPH0759690A - Air turbine suck-up nozzle for vacuum cleaner - Google Patents

Air turbine suck-up nozzle for vacuum cleaner

Info

Publication number
JPH0759690A
JPH0759690A JP21546893A JP21546893A JPH0759690A JP H0759690 A JPH0759690 A JP H0759690A JP 21546893 A JP21546893 A JP 21546893A JP 21546893 A JP21546893 A JP 21546893A JP H0759690 A JPH0759690 A JP H0759690A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
impeller
blades
nozzle
blade
air turbine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP21546893A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2945564B2 (en
Inventor
Katsumasa Mikami
克雅 三上
Masaro Sunakawa
正郎 砂川
Susumu Yamazaki
山崎  進
Shigenori Sato
繁則 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP21546893A priority Critical patent/JP2945564B2/en
Publication of JPH0759690A publication Critical patent/JPH0759690A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2945564B2 publication Critical patent/JP2945564B2/en
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  • Nozzles For Electric Vacuum Cleaners (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain suppression of noise and rotation suitable for a floor quality by appropriately setting intervals of blades of an impeller and a height of a nozzle. CONSTITUTION:Blades 4a of an impeller 4 which is split into a plurality of parts are shifted from the another by half pitches, and the split surfaces are aligned with the center axis of a main nozzle 7 so that only one of blades 4a of each of the impeller part 4 is present within a height range of the main nozzle 7. Accordingly, generation of vortices due to turbulence between each adjacent blades may be reduced so as to restrain occurrence of noise. Auxiliary blades 4d of the blades 4a is off from the split surface as a center toward the side wall of the impeller 4, outside of the width (w) of the main nozzle, and accordingly, the auxiliary blades 4d do not disturb a set stream 8. A torque which is produced upon impingement of the jet stream against the impeller 4 is increased on the low speed side, and is decreased on the high speed side. Accordingly, a carpet floor with a heavy load may be cleaned powerfully, and a tatami (rush mat for Japanese domestic life) or a wooden floor with a low load may be softly cleaned at a speed which is lower than that of a conventional one, thereby it is possible to suitably cope with a quality of a floor.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電気掃除機のエアータ
ービン吸込具に係り、特に羽根車の羽根形状に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air turbine suction tool for an electric vacuum cleaner, and more particularly to a blade shape of an impeller.

【0002】[0002]

【従来の技術】生活習慣の多様性から、床面は木床(フ
ローリング)・畳・絨毯と多岐にわたり、それぞれの種
類も多種多様である。
2. Description of the Related Art Due to the variety of lifestyle habits, the floor surface is a wide variety of floors, floors, tatami mats, and carpets.

【0003】これらに対応するために電気掃除機の吸込
具は、絨毯清掃用の回転ブラシを駆動する動力源とし
て、モータや空気力によるエアータービンを用いてい
る。
In order to deal with these problems, a suction tool of an electric vacuum cleaner uses a motor or an aerodynamic air turbine as a power source for driving a rotary brush for cleaning a carpet.

【0004】前者は、掃除機本体と吸込具とを接続して
いるホース,延長管等に給電線を設けなければならず、
吸込具にモータが内蔵されて重く、操作力が大きく、使
用者の負担になっている。
The former must provide a power supply line to a hose, extension pipe, etc. connecting the cleaner body and the suction tool,
Since the suction tool has a built-in motor, it is heavy and has a large operating force, which is a burden on the user.

【0005】後者は、吸込具を持ち上げたとき等の無負
荷状態でのタービン回転数の上昇による騒音の増加があ
る。
In the latter case, there is an increase in noise due to an increase in turbine rotation speed in an unloaded state such as when the suction tool is lifted.

【0006】従来、エアータービン搭載の吸込具は、例
えば実開昭53−97568号公報や特開昭63−19
4619号公報に示されるものがある。
Conventionally, a suction tool mounted on an air turbine is disclosed in, for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 53-97568 and Japanese Patent Laid-Open No. 63-19.
There is one disclosed in Japanese Patent No. 4619.

【0007】これらの吸込具は、掃除機本体の吸込気流
を利用し、ノズルにより吸込面積を小さくして、吸込空
気を高速のジェット気流にし、本ジェット気流によりエ
アータービンの羽根車を回転させる。
These suction tools utilize the suction airflow of the cleaner body, reduce the suction area by the nozzle, and make the suction air a high-speed jet airflow, and the impeller of the air turbine is rotated by this jet airflow.

【0008】したがって、この高速ジェット気流を確保
するために、吸込風量を維持させなければならないの
で、絨毯清掃時等の吸込具の沈み込みにより、通気口が
閉塞されない構造や、タービンの大きな回転力を得るた
めに、タービンの両側に板体を近接して設ける構造が提
案されている。
Therefore, in order to secure this high-speed jet airflow, it is necessary to maintain the amount of suction air, so that the ventilation hole is not blocked by the sinking of the suction tool during cleaning of the carpet, and the large rotational force of the turbine. In order to obtain the above, a structure has been proposed in which plate bodies are provided close to each other on both sides of the turbine.

【0009】しかし、これらの構造は高速ジェット気流
が羽根車やタービン室の周壁に衝突して発生する騒音に
ついては配慮されていない。
However, these structures do not take into consideration the noise generated when the high-speed jet stream collides with the impeller and the peripheral wall of the turbine chamber.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】電気掃除機吸込具のエ
アータービンは、絨毯等の抵抗やエアータービンとロー
タリーブラシ間のタイミングベルトの損失等を補う回転
力が必要なため、大きなトルク(回転力)が必要で、例
えば回転数が10,000r/minでは0.12N・
cmのトルクが必要である。
The air turbine of the vacuum cleaner suction tool requires a large torque (rotational force) because it needs a rotational force to compensate for the resistance of the carpet and the loss of the timing belt between the air turbine and the rotary brush. ) Is required, for example, 0.12N ・ at a rotation speed of 10,000 r / min.
A torque of cm is required.

【0011】エアータービンのトルクは、ノズルの[噴
出風量]と[噴出流速]との積に比例する。
The torque of the air turbine is proportional to the product of the [jet flow rate] and the [jet flow velocity] of the nozzle.

【0012】トルクはロータリーブラシが回転するとき
の絨毯・畳等の抵抗体の抵抗係数によって決定される。
The torque is determined by the resistance coefficient of a resistor such as a carpet or tatami mat when the rotary brush rotates.

【0013】噴出風量は掃除機本体のブロア性能に影響
されるが、一般にブロアの吸込仕事量が大きくなるよう
な風量でブロアが動作するように、掃除機本体内のマイ
コンで1.2〜1.4m3/minに制御されている。
The blown air volume is influenced by the blower performance of the cleaner body. Generally, the microcomputer in the cleaner body has 1.2 to 1 so that the blower operates with the air volume that increases the suction work of the blower. It is controlled at 0.4 m 3 / min.

【0014】したがって、これらのノズルでの[噴出風
量]において、エアータービンが所要のトルクを出力す
るためには、ノズル穴の[噴出流速]は約100m/s
にも達する高速のジェット気流が必要である。
Therefore, in order for the air turbine to output the required torque in the [blowing amount] of these nozzles, the [blowing velocity] of the nozzle hole is about 100 m / s.
It requires a high speed jet stream.

【0015】掃除機本体のブロア性能による最大吸込風
量は1.8m3/min程度であるが、例えば絨毯床で
強力な吸込風量で掃除をするために、この最大風量で掃
除機を使用されると、常用されるマイコンで制御されて
いる風量1.2〜1.4m3/minとの差があり、エ
アータービンのトルクは十分得られるが、騒音が著しく
増大する欠点がある。
The maximum suction air volume due to the blower performance of the cleaner body is about 1.8 m 3 / min, but for example, in order to clean a carpet floor with a strong suction air volume, the vacuum cleaner is used with this maximum air volume. And the amount of air flow controlled by a commonly used microcomputer is 1.2 to 1.4 m 3 / min, the torque of the air turbine can be sufficiently obtained, but there is a drawback that noise is significantly increased.

【0016】エアータービン搭載吸込具の主な騒音は、
ノズルからのジェット音、ジェット気流が羽根に衝
突するときの衝突音、ノズルから直接流れる気流およ
び羽根車を経由した流れが互いに衝突して生ずる衝突
音、ノズルから直接流出する気流がタービン羽根車の
周囲の壁面へ衝突する衝突音等、何れも[噴出流速]が
大きいことに起因している。
The main noise of the air turbine mounted suction device is
The jet noise from the nozzle, the collision noise when the jet airflow collides with the blade, the collision noise generated when the airflow directly flowing from the nozzle and the flow passing through the impeller collide with each other, and the airflow directly flowing out from the nozzle All of the collision noises such as collision noises on the surrounding wall surfaces are caused by the large [jet velocity].

【0017】これらは相互に影響しあっており、かつ騒
音の大きさはほぼ同じレベルである。
These influence each other, and the noise level is almost the same level.

【0018】壁面への衝突音が大きいと、吸込具の騒音
も大きくなる。衝突音の低減のためにノズルのジェット
気流速を遅くすればよいが、発生トルクも小さくなり、
ロータリーブラシの回転力が絨毯等の抵抗に負けて、回
転しなくなる不具合があるので、所要の流速でジェット
気流が生じるようにしなければならない。
When the sound of collision with the wall surface is loud, the noise of the suction tool also becomes loud. To reduce the collision noise, it is sufficient to slow down the jet air velocity of the nozzle, but the generated torque also becomes smaller,
There is a problem that the rotating force of the rotary brush loses the resistance of the carpet or the like and it does not rotate. Therefore, it is necessary to generate the jet airflow at a required flow velocity.

【0019】一方、エアータービン吸込具を小形化する
には、タービン羽根車の外径およびノズル口面積を小さ
くしなければならないが、これにより無負荷時の回転数
が著しく増大し、吸込気流のジェット音と羽根との衝突
音による騒音が極めて大きくなる。
On the other hand, in order to downsize the air turbine suction tool, it is necessary to reduce the outer diameter of the turbine impeller and the area of the nozzle opening. However, this significantly increases the number of revolutions under no load, and the suction airflow The noise caused by the collision noise between the jet sound and the blade becomes extremely large.

【0020】これらのことから、ノズル,羽根車,ター
ビン室,回動継手の受口等で構成される、従来の流路で
は吸込具の騒音が大きいという欠点があった。
From the above, there is a drawback in that the noise of the suction tool is large in the conventional flow path constituted by the nozzle, the impeller, the turbine chamber, the receiving port of the rotary joint, and the like.

【0021】エアータービン吸込具のもう1つの欠点
は、床面の負荷状態による回転数変動が大きいことであ
り、タービン羽根車を小径化すると顕著である。
Another drawback of the air turbine suction tool is that the rotational speed fluctuates greatly depending on the load condition of the floor surface, which is remarkable when the diameter of the turbine impeller is reduced.

【0022】本発明は、エアータービンの大きい騒音の
欠点を解消するために、ロータリーブラシを回転させる
に必要なトルクを確保し、かつエアタービンの気流衝突
を低減し、床面の負荷による回転数変動が少ない吸込具
を提供することにある。
According to the present invention, in order to solve the drawback of the large noise of the air turbine, the torque required to rotate the rotary brush is secured, the airflow collision of the air turbine is reduced, and the rotation speed due to the load on the floor is reduced. The object is to provide a suction device with little fluctuation.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】ノズルのジェット気流と
タービン羽根車による騒音は、衝突音と羽根音(風切り
音)である。
[Means for Solving the Problems] The noise caused by the jet airflow of the nozzle and the turbine impeller are a collision noise and a blade noise (wind noise).

【0024】衝突音は衝突する物体の相対速度差による
から、ジェット気流の流速か羽根車の回転数を下げるの
がよい。
Since the collision noise depends on the relative velocity difference between the colliding objects, it is preferable to reduce the flow velocity of the jet stream or the rotation speed of the impeller.

【0025】羽根音は気流に衝突する回数によるので、
羽根の枚数を減らすのがよい。
Since the blade noise depends on the number of collisions with the air flow,
It is better to reduce the number of blades.

【0026】ノズルの吐出気流速度が同じなら、エアー
タービン羽根車の無負荷回転数は羽根車の外径でほぼ決
まってしまい、羽根枚数に関係せず、軸が拘束状態の始
動トルクも同様である。
If the discharge airflow velocity of the nozzle is the same, the no-load rotational speed of the air turbine impeller is almost determined by the outer diameter of the impeller, regardless of the number of blades, and the starting torque when the shaft is restrained is also the same. is there.

【0027】本発明は、複数に分割した羽根車の両側壁
側のブレードに補助羽根を設け、これらのブレードを互
いに半ピッチずらし、羽根車の分割面とノズルの中心軸
を一致させる。
According to the present invention, auxiliary blades are provided on the blades on both side walls of the impeller divided into a plurality of parts, and these blades are shifted by a half pitch so that the divided surface of the impeller and the central axis of the nozzle coincide with each other.

【0028】また、羽根車の外周のブレード間隔は、ノ
ズルの高さと同等かもしくは多少大きく設定し、分割し
た羽根車のそれぞれのブレードが、ノズルの高さ領域内
にそれぞれ一つしか存在しない構成にする。
Further, the blade interval on the outer circumference of the impeller is set to be equal to or slightly larger than the height of the nozzle, and each blade of the divided impeller exists only in the height region of the nozzle. To

【0029】[0029]

【作用】ノズルによって絞り込まれた吸込み気流は、1
00m/s程度の高速なジェット気流になり、これが分
割された羽根車のブレードに衝突して減速する。この減
速量がトルクの発生と流れの乱れによる渦が騒音に変換
される。
[Operation] The suction airflow narrowed down by the nozzle is 1
A high-speed jet stream of about 00 m / s is generated, which collides with the divided blades of the impeller and decelerates. This amount of deceleration converts the vortex due to the generation of torque and the turbulence of the flow into noise.

【0030】羽根車のブレードに衝突した気流は、一部
がノズル側に逆流する。
A part of the air flow that collides with the blade of the impeller flows back to the nozzle side.

【0031】ノズルの高さ領域に多数のブレードが存在
すると、タービン羽根車の最外周で衝突する回数が多く
なり、平均化された衝突音は大きくなり、羽根音は高く
なる。
When a large number of blades are present in the height region of the nozzle, the number of collisions at the outermost periphery of the turbine impeller increases, the averaged collision noise becomes louder, and the blade noise becomes higher.

【0032】しかし、ノズルの高さ領域内にブレードが
1つしか存在しない構成にすると、羽根車最外周の最も
周速の大きいところに衝突するジェット気流は最少にな
り、ブレードの転角により内側に衝突位置が変化してゆ
き、周速の最も低い羽根車の内径、すなわちブレードの
最も内側で衝突するジェット気流が多くなる。
However, if only one blade is present in the height region of the nozzle, the jet stream impinging on the outermost peripheral portion of the impeller having the highest peripheral speed will be minimized, and the inner angle will be increased due to the turning angle of the blade. Then, the collision position changes, and the jet flow collides with the inner diameter of the impeller having the lowest peripheral speed, that is, the innermost of the blades.

【0033】したがって、結果として擬似的にタービン
羽根車の回転数を下げたことになり、衝突音が低下す
る。羽根音も低周波側に移行させられる。
Therefore, as a result, the rotational speed of the turbine impeller is artificially reduced, and the collision noise is reduced. The blade sound is also shifted to the low frequency side.

【0034】羽根車の羽根を2分割して、交互にずらし
てある両羽根の側壁側外周面に補助羽根を設けている
が、この補助羽根とノズルの高さ領域内にブレードが1
つしか存在しない構成により、ノズルから流入したジェ
ット気流を有効に活用できる。
The blades of the impeller are divided into two parts, and auxiliary blades are provided on the outer peripheral surfaces on the side walls of the two blades which are alternately staggered. One blade is provided in the height region of this auxiliary blade and the nozzle.
With the configuration in which there is only one, the jet airflow flowing from the nozzle can be effectively utilized.

【0035】ノズル領域内のブレードは1つしかないの
で、このブレードに衝突したジェット気流は、前後のブ
レードに衝突するジェット気流の流れを乱すブレード間
の渦流の発生を抑えられる。
Since there is only one blade in the nozzle region, the jet airflow that collides with this blade can suppress the generation of vortex between the blades that disturb the flow of the jet airflow that collides with the front and rear blades.

【0036】また、ブレードに衝突した気流は、ほとん
どが羽根車の軸方向に拡散し、ノズルのジェット気流と
逆方向に流出するが、羽根車の両側壁側の羽根外周面に
補助羽根があるので、この補助羽根に衝突して回転力を
生じ、減速して流出する。
Most of the airflow that collides with the blade diffuses in the axial direction of the impeller and flows out in the direction opposite to the jet airflow of the nozzle, but there are auxiliary blades on the outer peripheral surfaces of both side walls of the impeller. Therefore, it collides with this auxiliary blade to generate a rotational force, decelerates and flows out.

【0037】したがって、エアータービン羽根車の仕事
量、すなわちトルクが従来よりも増大する。
Therefore, the work of the air turbine impeller, that is, the torque is increased as compared with the conventional case.

【0038】以上のごとく、エアータービン羽根車のト
ルクが増加するので、「噴出風量」が従来と同程度で
も、「噴出流速」をトルクの増加分だけノズルの噴出口
の面積を広げて減速させることができ、この結果エアー
タービンの騒音を大幅に低減できる。
As described above, since the torque of the air turbine impeller increases, the "jet velocity" is decelerated by expanding the area of the nozzle outlet by the increase in torque even if the "air flow rate" is about the same as the conventional one. As a result, the noise of the air turbine can be significantly reduced.

【0039】実験によれば、ノズルの吐出気流速度が同
じ場合におけるエアータービンの回転数−トルク特性
は、軸拘束トルクと無負荷回転数は羽根枚数に関係なく
ほぼ一定であり、羽根枚数が少なくなると高速回転側で
の発生トルクの低下が大きくなることが判った。この特
性を利用して床面の負荷状態による回転変動を抑制す
る。
According to the experiment, the rotational speed-torque characteristics of the air turbine when the discharge airflow velocity of the nozzle is the same, the shaft restraint torque and the no-load rotational speed are almost constant regardless of the number of blades, and the number of blades is small. Then, it was found that the decrease in the torque generated on the high-speed rotation side becomes large. This characteristic is used to suppress the rotation fluctuation due to the load condition of the floor surface.

【0040】[0040]

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0041】図1は本発明に係るエアータービン搭載の
吸込具の斜視図、図2は図1の被掃除床面に平行な平面
で切断した断面図、図3は図2の羽根車の回転軸に垂直
なX−X´の断面図、図4は羽根車単体のみの斜視図、
図5は羽根車のブレードとノズルの位置関係を示した説
明図、図6は本発明による構成と従来例との比較実験結
果を示した説明図である。
FIG. 1 is a perspective view of a suction tool equipped with an air turbine according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along a plane parallel to the floor surface to be cleaned of FIG. 1, and FIG. 3 is a rotation of the impeller of FIG. Sectional view of XX 'perpendicular to the axis, Fig. 4 is a perspective view of only the impeller,
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the positional relationship between the blades of the impeller and the nozzles, and FIG. 6 is an explanatory diagram showing the results of comparative experiments between the configuration according to the present invention and the conventional example.

【0042】吸込具本体は、上ケース1と下ケース2よ
りなり、内部にロータリーブラシ3,エアタービン羽根
車4,シャッタ開閉機構5等が内蔵されている。
The suction tool body is composed of an upper case 1 and a lower case 2, and has a rotary brush 3, an air turbine impeller 4, a shutter opening / closing mechanism 5 and the like built therein.

【0043】ノズル取付板6に設けられた主ノズル7で
絞り込まれた高速ジェット気流8は、2分割されている
羽根車4のブレード4aに衝突し、減速されて吐出気流
9になって、掃除機本体のブロア(図示せず)に吸い込
まれる。
The high-speed jet airflow 8 narrowed down by the main nozzle 7 provided on the nozzle mounting plate 6 collides with the blade 4a of the impeller 4 which is divided into two parts, is decelerated to become the discharge airflow 9, and is cleaned. It is sucked into the blower (not shown) of the machine body.

【0044】高速ジェット気流8と吐出気流9との速度
差が回転力、すなわち発生トルクとなり、その動力がシ
ャフト10,プーリ11,タイミングベルト12,ロー
タリーブラシ3に伝達される。
The speed difference between the high-speed jet airflow 8 and the discharge airflow 9 becomes the rotational force, that is, the generated torque, and the power is transmitted to the shaft 10, the pulley 11, the timing belt 12 and the rotary brush 3.

【0045】シャフト10はボールベアリング軸受13
を内蔵している軸受ホルダ14により支持されている。
The shaft 10 is a ball bearing bearing 13.
Is supported by a bearing holder 14 having a built-in bearing.

【0046】吸込具本体の後部には、掃除機本体に接続
されるホース・延長管(図示せず)に連なる回動継手1
5があり、上ケース1と下ケース2で摺回動可能に挟持
されている。
At the rear part of the suction tool body, a rotary joint 1 connected to a hose / extension pipe (not shown) connected to the cleaner body.
5 and is sandwiched between the upper case 1 and the lower case 2 so as to be slidably rotatable.

【0047】タービン室16は上ケース1と下ケース2
で挟持されているノズル支持板6と上ケース1と下ケー
ス2の左右の側壁17,18、および後壁19により形
成されている。
The turbine chamber 16 has an upper case 1 and a lower case 2.
It is formed by the nozzle support plate 6, which is sandwiched between the upper case 1 and the lower case 2, and the left and right side walls 17 and 18, and the rear wall 19.

【0048】ノズル支持板6には、主ノズル7とバイパ
スノズル20とが配置してあり、形状は共に円形もしく
は楕円形である。
A main nozzle 7 and a bypass nozzle 20 are arranged on the nozzle support plate 6, and both have a circular or elliptical shape.

【0049】主ノズル7は絨毯等の負荷が大きいときに
用い、バイパスノズル20は畳・木床等の負荷が軽いと
きに、シャッタ開閉機構5の摘み5bでシャッタ5aを
開閉操作して主ノズル7と共に用いる。
The main nozzle 7 is used when the load of the carpet or the like is large, and the bypass nozzle 20 is operated by opening and closing the shutter 5a by the knob 5b of the shutter opening / closing mechanism 5 when the load of the tatami mat / wood floor is light. Used with 7.

【0050】バイパスノズル20の開口面積180mm
2、主ノズル7が250mm2であり、主ノズル7より小
さく設定してあるが、これは床面の負荷状態および用途
によって設定される。
Opening area of bypass nozzle 20 180 mm
2 , the main nozzle 7 is 250 mm 2, which is set smaller than the main nozzle 7, but this is set depending on the load condition of the floor surface and the application.

【0051】主ノズル7の中心軸は、タービン羽根車4
の分割面に一致させてある。
The central axis of the main nozzle 7 is the turbine impeller 4
It corresponds to the division plane of.

【0052】主ノズル7の下端は下ケース2の底面側の
羽根車4の最外周にほぼ一致するように配置してある。
The lower end of the main nozzle 7 is arranged so as to substantially coincide with the outermost periphery of the impeller 4 on the bottom surface side of the lower case 2.

【0053】バイパスノズル20は、噴出気流8が羽根
車4のブレード4aに衝突しないように配置してある。
The bypass nozzle 20 is arranged so that the jet airflow 8 does not collide with the blade 4a of the impeller 4.

【0054】エアータービン羽根車4は、羽根L4bと
羽根R4cとに2分割されており、それぞれのブレード
4aを互いに半ピッチずらしてある。例えば、8枚羽根
は22.5°、4枚羽根は45°ピッチになる。羽根車
4の内外径比および両側の曲率Rは最適化されている。
羽根車4のブレード4aの最外周における間隔Yは、主
ノズル7の高さhと同等かそれ以上になるように設定し
てある。主ノズル7の開口面積は250mm2であるか
ら円形断面の場合は直径17.8mmであり、羽根車4
の外径がφ40であれば羽根枚数は7枚以下に設定す
る。主ノズル7が楕円形なら主ノズル7の高さhをある
程度任意に設定できるので羽根枚数の選定の自由度は増
すが、主ノズル7の幅wと羽根車4の幅は1:3程度が
適正なのでおのずと決まってしまう。
The air turbine impeller 4 is divided into two parts, a blade L4b and a blade R4c, and the respective blades 4a are displaced from each other by a half pitch. For example, 8 blades have a pitch of 22.5 ° and 4 blades have a pitch of 45 °. The inner / outer diameter ratio of the impeller 4 and the curvatures R on both sides are optimized.
The interval Y at the outermost periphery of the blade 4a of the impeller 4 is set to be equal to or higher than the height h of the main nozzle 7. Since the opening area of the main nozzle 7 is 250 mm 2 , the diameter is 17.8 mm in the case of a circular cross section.
If the outer diameter is φ40, the number of blades is set to 7 or less. If the main nozzle 7 is elliptical, the height h of the main nozzle 7 can be arbitrarily set to some extent, so the degree of freedom in selecting the number of blades is increased, but the width w of the main nozzle 7 and the width of the impeller 4 are about 1: 3. Since it is proper, it is naturally decided.

【0055】羽根車4のブレード4aの側壁側には補助
羽根4dが設けてある。
An auxiliary blade 4d is provided on the side wall of the blade 4a of the impeller 4.

【0056】補助羽根4dの軸方向には、羽根車4の分
割面を中心にして主ノズル7の幅wと同等かそれより大
きい位置から側壁まで延設し、また、径方向には前後の
ブレード4aの半分程度の位置まで、後側ブレード4a
側に延設してある。
In the axial direction of the auxiliary blade 4d, the auxiliary blade 4d extends from the position equal to or larger than the width w of the main nozzle 7 to the side wall around the divided surface of the impeller 4, and also in the front and rear in the radial direction. Rear blade 4a up to about half the position of blade 4a
It is extended to the side.

【0057】羽根車4はシャフト10に一体になるよう
にプッシュオンフイックス21で締結してある。
The impeller 4 is fastened by a push-on fix 21 so as to be integrated with the shaft 10.

【0058】シャフト10は軸受ホルダ14に保持され
ているボールベアリング軸受13でスムースに回転でき
るように支持されている。
The shaft 10 is supported by a ball bearing bearing 13 held by a bearing holder 14 so that it can smoothly rotate.

【0059】シャフト10の他端には、タイミングベル
ト12を介してロータリーブラシ3を回すためのプーリ
11が固定されている。
A pulley 11 for rotating the rotary brush 3 via a timing belt 12 is fixed to the other end of the shaft 10.

【0060】バイパスノズル20の開閉はシャッタ開閉
機構5のシャッタ5aで行う。
The opening / closing of the bypass nozzle 20 is performed by the shutter 5a of the shutter opening / closing mechanism 5.

【0061】バイパスノズル20を開くのは、畳や木床
等の比較的負荷の軽い床面を清掃するときである。
The bypass nozzle 20 is opened when cleaning a relatively lightly loaded floor surface such as a tatami mat or a wooden floor.

【0062】絨毯等の重い負荷の床面を掃除するとき
は、シャッタ開閉機構5のシャッタ5aでバイパスノズ
ル20を閉じておく。
When cleaning a heavily loaded floor such as a carpet, the bypass nozzle 20 is closed by the shutter 5a of the shutter opening / closing mechanism 5.

【0063】以上の構成で、絨毯等の重い負荷の床面を
掃除する場合を例にとり説明する。
An example of cleaning a heavy load floor such as a carpet with the above configuration will be described.

【0064】ロータリーブラシ室22に流入した吸込空
気23は、主ノズル7で絞り込まれ、高速のジェット気
流8になり、エアタービン羽根車4のブレード4aに衝
突する。
The suction air 23 flowing into the rotary brush chamber 22 is narrowed down by the main nozzle 7, becomes a high-speed jet stream 8, and collides with the blade 4a of the air turbine impeller 4.

【0065】そして衝突後の吐出気流9との速度差が運
動量として作用し、回転力(トルク)を発生する。この
トルクで、シャフト10,プーリ11,タイミングベル
ト12を介してロータリーブラシ3を回転させる。
Then, the speed difference with the discharge airflow 9 after the collision acts as momentum to generate a rotational force (torque). With this torque, the rotary brush 3 is rotated via the shaft 10, the pulley 11, and the timing belt 12.

【0066】さらに、補助羽根4dにより衝突後の拡散
ジェット気流8aは、ノズル取付板6に衝突することが
なくなり、ブレード4aで整流されて、羽根車4の側壁
4eの円弧に沿って収束されながら、羽根車4と下ケー
ス2の底面とのギャップ24を通り回動継手15に吐出
される。
Further, the auxiliary jet 4d prevents the diffused jet airflow 8a after the collision from colliding with the nozzle mounting plate 6, is straightened by the blade 4a and converges along the arc of the side wall 4e of the impeller 4. , And is discharged to the rotary joint 15 through a gap 24 between the impeller 4 and the bottom surface of the lower case 2.

【0067】この吐出気流9の大半は、回動継手15に
吸い込まれ、羽根車4で拡散した一部の気流8aがター
ビン室16の後壁19に当たるが、衝突した気流が流れ
やすいように、大きな曲率の円弧で形成された流線形状
にしてあるので、速やかに吸い込まれる。
Most of the discharge airflow 9 is sucked into the rotary joint 15 and a part of the airflow 8a diffused by the impeller 4 hits the rear wall 19 of the turbine chamber 16. Since it has a streamlined shape formed by an arc having a large curvature, it is quickly sucked.

【0068】したがって、衝突後の気流による渦の発生
が少なく騒音が低くなる。
Therefore, the generation of vortices due to the air flow after the collision is small, and the noise is reduced.

【0069】図4,図5,図6によりさらに詳細に説明
する。
This will be described in more detail with reference to FIGS. 4, 5 and 6.

【0070】羽根車4のブレード4aの最外周の間隔
は、主ノズル7の高さh領域より大きくしてあるから、
この高さ領域内には2分割された羽根L4b,R4cの
それぞれにおいて1つのブレード4aしか存在せず、前
後のほかのブレード4aによってジェット気流8が乱さ
れることがないので、それぞれのブレード4a間で乱流
が生じにくい。
Since the distance between the outermost circumferences of the blades 4a of the impeller 4 is larger than the height h region of the main nozzle 7,
In this height region, there is only one blade 4a in each of the blades L4b and R4c divided into two, and the jet airflow 8 is not disturbed by the other blades 4a in front and behind, so that each blade 4a Turbulence is unlikely to occur between

【0071】ブレード4aの補助羽根4dは羽根車4の
分割面を中心にして、主ノズル7の幅wより羽根車4の
側壁側に配設してあるので、この補助羽根4dがジェッ
ト気流8を乱すことはない。
The auxiliary blade 4d of the blade 4a is arranged closer to the side wall of the impeller 4 than the width w of the main nozzle 7 with the divided surface of the impeller 4 as the center. Do not disturb.

【0072】逆に、ブレード4aや羽根車4の内周に衝
突したジェット気流8は、減速して羽根車4において、
主ノズル7の開口部の投影領域外に拡散する。
On the contrary, the jet airflow 8 colliding with the blades 4a and the inner circumference of the impeller 4 is decelerated, and in the impeller 4,
Diffuses outside the projection area of the opening of the main nozzle 7.

【0073】この拡散ジェット気流8aの一部は補助羽
根4dに衝突し、回転力を発生するように作用する。
A part of the diffusion jet air flow 8a collides with the auxiliary blade 4d and acts so as to generate a rotational force.

【0074】そして、後側ブレード4aと補助羽根4d
の側壁側の隙間から整流されて羽根車4外に流出する。
重負荷で羽根車4が低速回転する場合、この効果は顕著
である。これはジェット気流8を十分にブレード4a間
で受けることができ、補助羽根4dへの拡散ジェット気
流8aの衝突効果を高められるからである。
Then, the rear blade 4a and the auxiliary blade 4d
Is rectified from the gap on the side wall side of and flows out of the impeller 4.
This effect is remarkable when the impeller 4 rotates at a low speed under a heavy load. This is because the jet airflow 8 can be sufficiently received between the blades 4a, and the effect of collision of the diffusion jet airflow 8a with the auxiliary blade 4d can be enhanced.

【0075】図6は実験に基ずく説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram based on an experiment.

【0076】実験条件は羽根車4の外径φ40,内径φ
15である。
The experimental conditions are the outer diameter φ40 and the inner diameter φ of the impeller 4.
It is 15.

【0077】主ノズル7は楕円形で短円径16mm,長
円径22mm,開口面積250mm2,掃除機本体の吸
込風量1.4m3/minである。
The main nozzle 7 is elliptical and has a short circle diameter of 16 mm, a long circle diameter of 22 mm, an opening area of 250 mm 2 , and a suction air volume of 1.4 m 3 / min of the cleaner body.

【0078】羽根枚数Z=8のときブレード4aの外周
間隔は15.7mmで、主ノズル7の高さh16mmよ
り小さい。
When the number of blades Z = 8, the outer circumferential distance between the blades 4a is 15.7 mm, which is smaller than the height h16 mm of the main nozzle 7.

【0079】したがって、主ノズル7の高さ領域には2
枚のブレード4aが存在することになる。
Therefore, the height area of the main nozzle 7 is 2
There will be one blade 4a.

【0080】羽根枚数Z=4にすると、無負荷回転数と
拘束トルクはほぼ同等であるが、その間のトルク低下が
生じる。
When the number of blades Z = 4, the no-load rotation speed and the restraint torque are almost the same, but the torque decreases during that time.

【0081】羽根枚数を5,6,7枚にすると4枚から
8枚に近づく特性を示す。
When the number of blades is set to 5, 6, or 7, it shows the characteristic of approaching from 4 to 8.

【0082】エアータービン吸込具は、被掃除面の負荷
状態により、羽根車4の回転数が変わるのが特徴であ
る。
The air turbine suction tool is characterized in that the rotation speed of the impeller 4 changes depending on the load state of the surface to be cleaned.

【0083】重負荷の絨毯床と軽負荷の木床とでは、1
/10程度のトルクの違いがある。このため前述のごと
く、木床・畳に適応した羽根車回転数が得られるように
バイパスノズル20が設けてある。
For a heavy load carpet floor and a light load wooden floor, 1
There is a torque difference of about / 10. Therefore, as described above, the bypass nozzle 20 is provided so as to obtain the impeller rotation speed adapted to the wooden floor / tatami mat.

【0084】しかし、主ノズル7のままで木床・畳を掃
除される場合を考慮すると可能な限り羽根車4を低回転
させるようにする必要がある。
However, in consideration of cleaning the wooden floor / tatami with the main nozzle 7 as it is, it is necessary to rotate the impeller 4 as low as possible.

【0085】ブレード4aが4枚の羽根車4で補助羽根
4dを設けると、トルクが低回転側で増大し、高回転側
では4枚ブレードのみの特性を維持できる。この特性か
ら、軽負荷時でも従来のものより低回転にできる。
When the auxiliary blade 4d is provided in the impeller 4 having four blades 4a, the torque increases on the low rotation side, and the characteristic of only four blades can be maintained on the high rotation side. Due to this characteristic, even under a light load, the rotation speed can be lower than the conventional one.

【0086】羽根車4のブレード4aがジェット気流8
を横切って生じる羽根切音は、「回転数」と「羽根枚
数」との積で決まる。
The blade 4a of the impeller 4 is moved by the jet air stream 8
The sound of blade-cutting that occurs across the circle is determined by the product of "the number of rotations" and "the number of blades."

【0087】羽根車4と軸10等で構成されるタービン
羽根車4の固有振動数と、この「回転数」と「羽根枚
数」の積で決まる加振力の周波数とが一致すると共振音
として羽根切り音は増大される。
When the natural frequency of the turbine impeller 4 including the impeller 4 and the shaft 10 and the frequency of the exciting force determined by the product of the "rotation speed" and the "number of blades" match, a resonance sound is produced. The blade noise is increased.

【0088】したがって、羽根枚数を8枚から4枚にす
ると加振周波数を半減できタービンの固有振動数から離
すことができる。
Therefore, if the number of blades is changed from 8 to 4, the vibration frequency can be halved and the vibration frequency can be separated from the natural frequency of the turbine.

【0089】前記の外径φ40・8枚羽根の羽根車で軸
径φ6の固有振動数は、2,500Hz程度であり、被
掃除面の負荷変動による常用羽根車回転数は7,000
〜12,000r/minであるから、10,000r
/min前後で最大の騒音が生じる。
In the above-mentioned impeller having an outer diameter of φ40.8 blades, the natural frequency of the shaft diameter φ6 is about 2,500 Hz, and the rotation speed of the regular impeller due to the load fluctuation of the surface to be cleaned is 7,000.
~ 12,000r / min, so 10,000r
Maximum noise occurs at around / min.

【0090】しかし、羽根枚数を少なくすることによ
り、共振周波数の回避が容易になる。さらに、実験によ
れば主ノズル7の高さ領域内にそれぞれの羽根車4のブ
レード4aが1つずつしか存在しない構成のため、ブレ
ード間の乱流による渦発生が低減され、騒音の発生が抑
制される。
However, by reducing the number of blades, it becomes easy to avoid the resonance frequency. Further, according to the experiment, since only one blade 4a of each impeller 4 exists in the height region of the main nozzle 7, vortex generation due to turbulent flow between the blades is reduced and noise is generated. Suppressed.

【0091】また、補助羽根により羽根車に衝突したジ
ェット気流8の拡散が新たな回転力を発生させ、トルク
の増大に寄与することになり、従来この乱流がケーシン
グ内の周壁に衝突して発生していた衝突音やその乱流に
よる渦音が低減され騒音が低くなった。
Further, the diffusion of the jet airflow 8 colliding with the impeller by the auxiliary blades generates a new rotational force and contributes to the increase of the torque. Conventionally, this turbulent flow collides with the peripheral wall in the casing. The collision noise and the vortex noise caused by the turbulent flow were reduced and the noise was reduced.

【0092】絨毯床清掃時の騒音は掃除機本体の吸込風
量が1.4m3/minで62dB、最大風量1.8m3
/minで69dBであったが、本発明の構成にすると
それぞれ58dB,64dBで4〜5dBの大幅な低減
が図れた。
The noise generated when cleaning the carpet floor was 62 dB when the suction air volume of the cleaner body was 1.4 m 3 / min, and the maximum air volume was 1.8 m 3.
Although it was 69 dB at / min, with the configuration of the present invention, a significant reduction of 4 to 5 dB was achieved at 58 dB and 64 dB, respectively.

【0093】以上の構成にすれば、主ノズルから噴出さ
れた高速ジェット気流がエアータービン羽根車に衝突し
たときに生じる回転力を低速側で増大させ、高速側で低
減させられるので、重負荷の絨毯床清掃の場合に力強
く、軽負荷の畳・木床では従来より低い回転でソフトに
掃除ができ、床質に適応させることができる。
With the above structure, the rotational force generated when the high-speed jet stream jetted from the main nozzle collides with the air turbine impeller can be increased on the low speed side and reduced on the high speed side, so that a heavy load is applied. It is powerful for cleaning carpet floors, and can be used to softly clean tatami or wooden floors with a light load at a lower rotation speed than before, and can be adapted to the floor quality.

【0094】また、気流の流れが有効活用できるため、
乱流による渦の発生が少なくなり、騒音を4〜5dB低
減できる。
Further, since the flow of airflow can be effectively utilized,
Generation of vortices due to turbulence is reduced, and noise can be reduced by 4 to 5 dB.

【0095】さらに、構成部品の固有振動数との共振を
回避させやすいので、この共振音を大幅に低減できるの
で快音化することができる。
Further, since it is easy to avoid resonance with the natural frequency of the component parts, this resonance sound can be greatly reduced, and a pleasant sound can be obtained.

【0096】[0096]

【発明の効果】本発明によれば、ジェット気流を羽根車
で効率よく回転力に変換でき、低速側で増大、高速側で
低減でき、床質に適応した回転の設定ができ、衝突音や
羽根音(風切り音),共振音を大幅に低減できる効果が
ある。
According to the present invention, the jet airflow can be efficiently converted into a rotational force by the impeller, the rotational force can be increased on the low speed side and reduced on the high speed side. It has the effect of significantly reducing blade noise (wind noise) and resonance noise.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るエアタービン搭載の吸込具の斜視
図である。
FIG. 1 is a perspective view of a suction tool equipped with an air turbine according to the present invention.

【図2】図1の被掃除床面に平行な平面で切断した断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along a plane parallel to the floor surface to be cleaned of FIG.

【図3】図2の羽根車の回転軸に垂直なX−X´の断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line XX ′ perpendicular to the rotation axis of the impeller of FIG.

【図4】羽根車単体のみの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of an impeller alone.

【図5】羽根車のブレードとノズルとの位置関係を示し
た説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional relationship between blades of an impeller and nozzles.

【図6】本発明による構成と従来例との比較実験結果を
示した説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the results of a comparative experiment between the configuration according to the present invention and a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…上ケース、2…下ケース、3…ロータリーブラシ、
4…エアタービン羽根車、4a…ブレード、4b…羽根
L、4c…羽根R、4d…補助羽根、4e…側壁、5…
シャッタ開閉機構、5a…シャッタ、5b…摘み、6…
ノズル支持板、7…主ノズル、8…高速ジェット気流、
8a…拡散ジェット気流、9…吐出気流、10…シャフ
ト、11…プーリ、12…タイミングベルト、13…ボ
ールベアリング軸受、14…軸受ホルダ、15…回動継
手、16…タービン室、17…L側壁、18…R側壁、
19…後壁、20…バイパスノズル、21…プッシュオ
ンフイックス、22…ロータリーブラシ室、23…吸込
空気、24…ギャップ。
1 ... Upper case, 2 ... Lower case, 3 ... Rotary brush,
4 ... Air turbine impeller, 4a ... Blade, 4b ... Blade L, 4c ... Blade R, 4d ... Auxiliary blade, 4e ... Side wall, 5 ...
Shutter opening / closing mechanism, 5a ... Shutter, 5b ... Pick, 6 ...
Nozzle support plate, 7 ... Main nozzle, 8 ... High-speed jet stream,
8a ... Diffusion jet air flow, 9 ... Discharge air flow, 10 ... Shaft, 11 ... Pulley, 12 ... Timing belt, 13 ... Ball bearing bearing, 14 ... Bearing holder, 15 ... Rotating joint, 16 ... Turbine chamber, 17 ... L side wall , 18 ... R side wall,
19 ... Rear wall, 20 ... Bypass nozzle, 21 ... Push-on fix, 22 ... Rotary brush chamber, 23 ... Suction air, 24 ... Gap.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 繁則 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigenori Sato 502 Jinritsucho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Prefecture Hiritsu Manufacturing Co., Ltd. Mechanical Research Laboratory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】軸の周囲に、その軸から外方に延設された
複数個の羽根に吸込気流が当ることにより回動する分割
されたエアータービン羽根車と、エアータービン羽根車
を駆動源として回転するロータリーブラシとを備えた電
気掃除機のエアータービン吸込具において、前記エアー
タービン羽根車のブレードを互いにずらし、ノズルの中
心軸とエアータービン羽根車の分割面を一致させ、ノズ
ルの高さ領域内に分割された羽根車のブレードがそれぞ
れ1つしか存在しないようにし、羽根車の両側壁側のブ
レード外周に、ノズルの幅領域外から軸方向に延設し、
かつ後側ブレード方向に延設する補助羽根を設けたこと
を特徴とする電気掃除機のエアータービン吸込具。
1. A divided air turbine impeller, which is rotated around a shaft by a suction airflow impinging on a plurality of blades extending outward from the shaft, and a drive source for the air turbine impeller. In an air turbine suction tool of an electric vacuum cleaner equipped with a rotary brush rotating as a blade, the blades of the air turbine impeller are displaced from each other, the central axis of the nozzle and the split surface of the air turbine impeller are aligned, and the height of the nozzle is There is only one blade of the impeller divided into each area, and the blade outer circumference on both side walls of the impeller extends axially from outside the width area of the nozzle.
An air turbine suction tool for an electric vacuum cleaner, further comprising an auxiliary blade extending in the direction of the rear blade.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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