電気掃除機の機械的吸込性能に関する研究

大阪市江大学生活科学部紀要 ・第30
巻 (
1
9
8
2
)
- 1
6:
l
電気掃除機の機械的吸込性能に関する研究
山口晴久 ・申京珠 ・上林博雄
StudiesontheMechanicalSuctionPoweroftheVacuumCleaner
YAMAGUCHIHARUI
I
ISA ・
SHIN K YUNG-]O
O・
KAMsAYASHIHIROO
もに，測定 i
t肉体に精度的，あるいは実用的問題が存
緒 言
するか f
初、を椴討すること。
屯i
Aあ
l
i
除機を生活科学的に検討する場合，特定の床商
2)同 l
二の「吸込仕事率」の測定装置自体の抵抗が流
状況あるいは特定の揃除対象となるゴミ状況等からの除
体力宇的に如何なる合理性をもって採用されたもので
塵性能，あるいは人間工学的研究にかかわる使い易さの
あるかを明うかにすること。
量的研究等に先立 ってまず物思的な機械的吸引性能を明
3)婦除機の流体系における各部の抵抗の大略を明ら
らかにする必要がある。これらについての研究の一部は
かにするよと。
h測定袋位が不充分
?く上林によって若子されているが t
4)再度，除 J
f
g実験に用いる 3機種について l
吸込仕事
であったこともあり ，充分な成果は得 られていない。ま
率曲線を求め，平滑な床面において床用ノズルを使用
j
i
率を求め.j
!S
規定による
する場合に倒当する吸込{士 '
た掃除検の]I
S規絡C9108か改訂され，機械的吸引性能の
臼1
を友視する「吸込 f
士恨率」の項目が公布された l年
最大 r吸込{上 r持率 J との関i!l.!を見ること。
白
J
iになされた 三村等の研究2)では，フィルター，集隆した
5) :m陛バッグに集熊する場合の吸込仕事率の低下を
フィルデ一等について吸引工率との栂関において若干の
検討すること。
I J
I
S
規定の「吸込仕事率」試験の測定装置の検討と
解析が見られるが，普遍的な解明に接近するに至ってい
「吸込仕事率」の意義
ない(なおこの論文では測定装置については一切記述さ
1
. 測定装置の概要
れておらず，追試することができない)。絞近では技術科
教育に関する学会で谷山 ・沢田によって若干の分析が行
なわれている叫が，測宮装置が其だ不充分であり，掃除軽量
各部の低抗を定詰化するために「圧力銅失 J による表示
a:~座劇正旦マノ メー タ
11
Sの側述規定については全然ふれら
を行令っているが .
れていない。
今，締除機の機械的性能を追求するために‘一応検討
すべき恨項は公的な前述のJ
IS規定における F吸込仕事率 J
である。歴史的にいえば， この「吸込仕事率」は第 2次
1
せ界六戦後に欧州，あるいは国際的な規怖に採用されて
いたものであるが，それらの妥当性について学術的レベ
ルでは未だ検討されていな~
)。本論文では以仁のことを
fを行なうことを
ふまえ.次のような諸事項につき，検.i
規格ではこの 「吸込仕事 率J
研究目的とする。なお現]
lS
図 1 吸込イ土 ' l~率ìf\IJ定装置
のみが削除機の掃除能)
)を判定する唯一の指l
変として提
1
1
1除微を選択す
示されていること ，従って一般消費者が 1
る場合， この値を参考にせざるを得ないことに注目した
]I
SC9108
の吸込仕事率試験において指定している測定
L
。
、
袋院全体を図 lに示し，風 :
j
t
測'J.:部の詳細を図 2
. 静圧
1)JISの「吸込仕事事 J という概念を別協:にするとと
}
-
(
トド﹄
ー
-1
64
屑
r
測定装置の実用性および精度を検討するために質議及
単位 m
m
風畳測は主用 マノノ ータ
に接続
0
2
5
び剛性が無視できると考えられるポリエチレン(厚さ 0.
0
0I)を作り空気を係取した。空気
m
m)の大形の袋(約 2
量の測定は一般 的に最も機準的な示度をもっ湿式ガス ・
メーターを採用した。その問，気圧の測定および流体渇
度の測定を行ない，測定値を補正する箔置を織じた。
2
. 流量測定の精度の倹討
f
.
l
J
iA:管
ISの解説によると ， ピト trの動!王 hd [
mmH2
0
J
上述 ]
1
J
古
1
1
ト
と風!止 Q [
m'
/
mi
nJとの問には ，]
IS8
8
3
3
0(送風機試験
ピ ト}管詳細図
方法)に示される式を採用している。すなわち，
9
8
ミ~ 1 託 「一 一 一 一 一宏 一 一一 一一 一 ト ーう一
二
グ
Q=60aAX [
克7
デxfhd
キ 0.
1
何百
4ん棚引
ここに Re:
測定管内のレイノルズ数
← ー→1)
(
R.
与 4xI
O
・
)
a 流量係数 (
a:
:
;O
.656R
:.
0
2
)
図2 風量測定装置
A:測 定 管 の 断 面 積 (m')
g :重力の加速度 (
g'79
.
8m
/
S2)
Y ・空気の重量 (
y王寺 1.2
k
g/
m'
，2
0
・
C，7
60mmHg，
5%)
湿度 7
以上より ]
l
Sが規定する Q=0.1
9hd
が実用的に如何なる
精度で成立するかを検討する。
ピトー管
図4 流 量 検 定 装 置
訴
~
強度上 5個程度の厚さが望ま しい。
0
.
C
実験装置は 図 4に示すように構成して行う。まず，2
図 3 真空度測定装置
の一定量の空気を湿式ガス・メ ーターで定量してポリエ
測定部の装置の詳細を 図 3に示す。]
lS
規定に従って測定
チレン袋に入れ， 3方コックを用いて連援する。吸引用
装置 2組を作製した。ただし図 3に見られるように風量
5
0
P)を利用し，作動し
に掃除機(この場合は M社製 MC5
mmと指定されているが. ピ
測定に用いるピトー管径は 7
てストップ ・ウオッチで計測した時間だけ 3方コックを
S88
3
3
0
)にはこの径は存在せず，規格
卜ー管の規格(JI
操作して， ポリエチレン袋内の空気を吸引し， これを再
mのピトー管を採用した。ここに J
I
S
規格 にお
のうち径 6m
i1して差を流量とするヘなお，流
びガス ・メー ターで定 i
ける規定の不統ーが明確になり . 日本工業規格協会の組
誌の調節は図 3に示されている調節弁を予め操作して ，
織内における運営に問題があることを指摘しうるであろ
hd
:!J{一定になるようにした。測定の結果を表 J，図 5に示
;
tお，静圧測定には図示されている U字管を用いたが，
う
。I
す。測定データを綴小 2乗法で処理すると ，
止測定については高精度を期するため脈動に対するダ
風i
Q=31
62f
百(e/s)=;O.
19
!
h
d(rrf/min)
→2)
ンピング装置(3段階切り替え装置付。 S製作所製)を内
以ヒより測定偵には相当バラツキがあり， h
dが2
0.
0，
蔵するゲッチンゲン微圧計を採用した。測定は本学生活
3
0
.
0
.
4
0
.
0
.5
0
.
0
.6
0
.
0
園田H2
0のとき Qの標準偏差はそれ
9
7
7
年 9月"
"1
1月に行ったもので，
機器実験室において 1
.
0
3
，1
.
41
. 1.
7
1.0
.
8
5
，0
.
6
3となったがピトー
ぞれ. 1
0
・
Cに調
その悶の気温はなるべく標準状態と考えられる 2
管による高速乱流の測定としては止むを得ないものであ
節した。
ISでは「吸込仕事率」の許容範囲を土 1
5%
ろう。なお. ]
(2)
山I
J・申 . r
.
林 :屯気婦除織の機械的 H
及1
1
件.能に￨刻する研究
P=0.1634Q.h.
とおいているので，一応の実用性はあるものと判断され
1
65-
一
一
一-{3)
また巣空度hs
とQとの関係およびPとの関係を様式的に
る
。
図示している(図 6参照)。この模式的な状態が成 立する
表 1 流 量 損1 定
示要
き
ためには真空度の変化によって原動力の出力の変化がな
2
1
./5) 1
(
f
m
2
0
H
.
O
D
)(
1.
9
1
1
3
.
25
3
4
5
いことが前提になり ， また実際の測定時には(1)式のレイ
1
4.92
1
4.1
1
1
2
.
8
9
ノルス.数が， ある範囲を越えると流量係数 の値が変化 す
1
9.
95
直が測定できず，
Qh
線が単純な直
るので風量Qの正確な{
30.
0
1
7.20 20.1
0
20.
25
1
6.
95
4
0.
0
23.23 20.
30
1
8.75
27
1
9.
35 22.
5
0.
0
23.
22 22.
67
.1
5
21
21
.
2
1
6
0.
0
23.
20 23.30
24.1
4 24回
ISでい
線にならないであろう ことが想定できる。ここに ]
う掃除機の「吸込 仕事率」は Pの最大値のことを指してい
るので，これは般大吸込仕事率と称するのが合理的であ
21
.3
9
り，したがって記号は Pmax[
W]
で表現することにする。
23.5
4
(ω¥
﹄﹀
/
σ酒画
/
→
1
02
0
a
唱
相
関
図 5 流 量検 定 結 果
6
07
0
8
(
)
→ 凶 (回 H O )
，
‘
3. J
I
S
の「吸込仕 事 率」の測定例と 「
吸込仕事率」の
意義
J
I
Sでは前項の風盆[凶/min]と図￨における 勝圧 (真
mmH，
O]より吸込仕事率(=
空度)測定装置の測定値 h.[
Wa
t
t]は係数艶理 して湾!論的に次式で表
吸引工率) P [
わされるとしている。
図 6 婦除機の風量、真空度及び
吸込仕事率特性曲線
吸j'.(
込
仕空
事
率 度
P
(w) 115
(
..H2
山
0)
田
"51
Q2
，
Q
風Jl!Q (r
r
l
/mi
n)
(3)
+t
一166
ー
w
予
二
体として旧シリンダー裂 (M
社製 MC550P)のみを採用す
内における実験であるので，当然閉鎖的空間の影特を受
る。実験方法は J
I
S
規定を準用する。
ける。しかしその影響は吸引機構においては本実験の精
)のモ
度全体からいって無視し得る程度である。なお. i
実験は ，
a) フィルタ ーなしの摘除機本体
8
0
mmx1
7
5
m
mx1
4脚程度の平
デルは無限の床面に対して 3
b) フィルター付の掃除機本体
滑な板で代用しているので，測定値の精度のオーダはや
c) b)の状態にホ ース連結
や低くなることが推察し得る。ただ し，床用ノズ ルの使
d) b)の状態にホースと連媛管連結
用状態から考えれば，床面に密着して押しつけの状態か
e) d)の状態に真空度測定装置連結
ら操作時にランダムな隙聞ができることより . 応有意
f) d)の状態に床用ノズル連絡
)
. k)のオガ附お
なものということができょう。なお .j
よびパンチ屑を入れたモデルについては集塵ダス卜 のfI.
h) d)
の状態に丸ブラシノズル連絡
量についての定量化がなされておらないので，参考(直を
i) d)
の状態に板の上に密着せしめた床用ノズル連絡
求めるものとして扱う。
一
一
一
問
g) d)の状態にツル口ノズル連結
2
. 実験結果と考察
j)i)の状態に集箆パックーぱいにオガ屑を吸わせた
状態
k) j)
のオガ屑をパンチ屑に代えた状態とし，
.
それぞれについて Pmaxを測定した(図 8)。ここに 0
g
)
.h
)は各種ノズルを半無限空間に置いた状態の モデル
1Pmax (
MC550P
)
表 2 掃除機各部の抵抗 L
5
0x4
5
0x2
5
0
m
m
)
であるが，真空度測定装鐙の籍(内法 4
c
:
;
!
亡ゆ
1
00
キ
ベ
﹄
へ・・・・・・・・'白
0
川町
、
白
P)
︹﹀
ZUF
n
u
v
~亘喝
田山
9
0
1
8
7
.
9
口七亡コ皿~
弘
1
ロ
ー
宅
ノ
か
...•••.•.
-
ル盟
F一国
2
0
吋B
一
ケ
1
0
:!・ 支
出 b
J
--41
・
2
ス
トE
一
ノ
口ご
，
，
ν
一
一
一
、
;
!
鈎
5
4
弘知
己
す
亡3
Il--
，
0
d
図9 機 能 分 析 結 果
ー 「 盟E
a) より k
) までの実験結果をまとめて図 9に示す。図
ゴイ~'"l::.ニ~
より Pmaxを指標として各部の抵抗の概略を知ることがで
きる。すなわち，本実験の場合，各部の抵抗を APmax(W)
として表現し表 2を作る。表より本機種の場合，各種ノ
ゴ壬二E可~
ズルのうち，ツルロノズルの抵抗が大きいことは当然と
考えられるが，案外この機種においてはブム製らせん鏑
図 8 吸込仕事率 κよる吸込機能分析装置
線入りのじゃばら状ホースの抵抗が大き いことが注目さ
(4)
I
l
lr
J .申・上林 :'
i
'
l
l
気
焔
除機 の機械的 H
及引性能に関する研究
167
れる。なお，最も重要なことは真空度測定装置の抵抗が
板床に床用ノズルを密着して置いた場合のモデルとほと
I
Sが模倣した欧州の規格
んど等債になることで，これは J
における測定装置を考案した時に， すでにある程度使用
状態の抵抗状態を配慮して設計されたことを物語るもの
であろう。
図 10 流量係数検定装置
[
[
[ 各部の抵抗係数 (
s
)
図￨に示した ]
ISの「吸込仕事率」の試験の h
d
およびh
s
の測定装置の吸込側に送風間プロア ー (加圧力が小さい
ぬ
場合はファンといってもよしサを連結し， スラ イダック
で送風主主を調節し， hs=0とすれば真空度測定装箇の抵
抗は無視しうる ことになる。すなわち，締除機の吸込口
4
5
9.
2 1
9
.4 1
9
.
1
5
0.
0
0 20
.1 1
8.
8 1
Sだけ移動さすエネノレギー(仕事率)Eは一般に次式で示
ーーベ4
)
ここに M は質量， vは速度， y (
t
) はt'Cにおける空気
k
g/
m
'
]，Qは風ま[m'/
s
]， A'
は 断 面 積 [ば]
。
の比重量 [
(
4
)
式において，
3
平均
6
0
.
0
0 1
9
.
7 21
.6 2
0.
3 21
.4 2
0.
7 20.7
なる物質を F
なる力で，
されることになる 。い ま，質 mM
E=SF=
，
J
1MV'=
.
J
U (
t
)/g' Q'
/ど
2
6
2.1
5 21
.6 23.
6 21
.2 22.1 2
0.
0 21
.7
が大気中に開放されている状態のままで吸引風量Qが測定
される 。
表 3 流量係数測定値
Qは風量測定装置の hdより求め， y(t
)
1
9
.
3
9
0.
00 1
6.8 1
7
.
3 1
7.3 1
6.
9 1
6
.9 1
7.
0
5.
9 1
3
.
6 1
5.
0
3
0.
00 1
4.
8 1
5.0 1
1
4
.
9
1
.8
2
0.
00 1
2.
8 1
2.
8 1
2.5 1
1
.6 1
1
2
.
3
は2
0
'
Cを基準として計算し， E[
W H)を求めることがで
1
0.
0
0
きる(ここに気圧は標準気圧に近似するものとする)。た
だし
7.82 7.
6
0 7
.7
0 8.1
0 8
.0
0 7.84
1の 2において(1)式の流拡係数 αの検討を行なっ
1
1の実験装留における場合のように押込み用の補
たが， 1
助プロ アーを併用する場合には αpは如何なる値をとるか
を必ず検討しなければならない。
1 押 込み用の補助ブロアー を併用する 場合の流量係
数 (
αp
) の検 定
a)
Q
b)
ぬ
c)
白
血
l
l
l
!
l
J
!
I
l
図 ￨に示した測定装置ではビー ト管による動圧測定は
吸引の勢力によって管端より管径 (
φ3
5
m
m
)の 6倍 (
21
0
四)の助走距離をとって脳流に近似せしめようとしてい
るが，押込み用の補助プロアーをとる場合， この距離で
は不足するものと考えられる。いま 一般にこのような状
態では管径の 2
0
倍以上の助走距離をとることが望ましい
とされているのでベ本実験では管を継ぎ，助走距離を 7
0
0
凹 となし測定を行う。 図 1
0に示す測定装誼によって，日
d)m11¥1
1
1
1
'
1
1
止を補捉して検定を行な
で述べたポリエチレン袋に空気1
った。 hdを変化させて 5回ずつの測定を行ない，流量係
数αを計算した結果を表 3に示す。測定簡を俵小 2乗法
e ) W I I l l l l l I I H l l l l jl
1
6を得た。したがって ，実験に用
により処理して αp与 0.
いる風量Qは，
Q=0.1
6[
"
1
l
a
亡
コ=
図1
1 吸引工率試験装置と電気掃除機
-→5)
d) c) に連接管連絡
e) c) に吸込仕事率静圧測定装置連結
図1
1に見るような接続を行う。ただし，
a) 掃除機本体(フィルターなしの場合)
C
) e) の掃除機の集塵パックにオガ屑を満した状態
b) 掃除後本体(フィルタ ー付きの場合)
U
c) b) にホース連結
態
(5)
e) の掃除機の集塵パ ックにパンチ屑を満 した状
一168
f
主
居
~.F=
は各部の直 列 抵 抗 となるので，各部の抵抗係数 c
i
の和が全
等である。なお使用掃除機は新シリンダー型 (
M社 製
MC72IC
)，旧シリンダー型 (
M 社 製 MC
550P)，円筒型 (M
抵抗を権成することになる。各部の圧力損失を企P
i[
凹 H
2
O
Jとすれば，一般に
M社製 MCI03H)の
社 製MC515
P)およびリ ヨルダー型 (
d
.P
i=C
i
y
!
2
g.
Q'
!A'
4種である 。なお笑験時期， 実験場所は I
Iと同じである。
4式により E [
W HJをa)~f)の場合につき求め， 表 4
一一一切)
水位の圧力単位を W H
単位に換えると
d
.Ei=
C
jy
/
2
g
'Q
'!
A'
および図 1
2に示す。図より a)~e) の場合の空気の動的
エネルギーの変化を明らかにすることがで きる 。 い ま 送
一一一ー
イ7
)
(
7
)
式を用いて測定の結果(
表 4，図 1
2) より 各 部 の 抵
抗 係 数c
iを算出すれば表 5のようになる。以上の論理は掃
風系の全抵抗係数を ごとすればa
)~f) の場合には 全抵抗
除機本体内の真空圧が定常とおけることを前提としてい
るので， 全 抵 抗が大になり ， かつ掃除機の原動機のワッ
仕事率 E(WH)
~4
1
X
ト数が小さくなる程，誤 差 が槽大すること ， またこのよ
新ンリンター型 旧シリンタL 型
(WHJ
円筒型
シ
ョ
，νダー型
うな場合にはレイノルズ数も小にな り(
6)
，(
7
)
式に示され
iとの比例関係が不安定になること になる。 従っ て，ワ
るc
(a)
9
2
.I
9
2.
7
9
3
.
4
4
6.
4
(b)
8
9
.
7
7
2
.
8
9
2
.
4
41
.6
(c)
88
.
5
6
6
.
7
6
6.
4
3
8
.
4
(d)
5.
0
ω6
61
.0
3
7
.
5
ーl
(e)
7
7
.I
5
6
.
4
5
6
.
2
33
.
2
45
.
3
5
4
.
8
2
5.
8
2
7
.
9
4
8
.
6
2
2
.
0
表 5 帰除機各部の抵抗係数
。
。
(e)-2
(e)-3
』
ーーー
ー
よ
よ
と
ーーー 新シリンタ ー型
8シリンター型
一一 1
新
シ
リ Jダ
ー型 旧シリンタL 型 円 筒 製
Y
ヨルター型
7 <，
レ
タ
ー
(
Cf)
0
.
0
3
0
.
2
7
0
.0
1
0
.
1
2
ホース
(
ζh)
0
.
0
1
0
.1
2
0
.
4
0
0
.
0
9
延 長 管 ((p)
0
.
0
4
0
.
1
4
0
.
12
0
.
0
3
吸込仕事率
測 定 穫 量 (ζ A)
0
.
0
9
。
ω
0
.1
3
0
.1
6
F
一一 円 筒 盟
ツト 数 が小 さ い ショルダー型 (290W)の測定値等は精度
ーーーショルタ'
!
i
!
元オガ府
が低くなる。なお，オガ屑， パンチ屑等を集塵 パ ックに
ハパンチ月号
、
満した(f，)と (
f
.
) の場合は参考Ol
J
として示した。以上
z
の結果より掃除機の機種によりフィルタ ー の抵抗に相当
)
EE7
0
，
.
.
違いがあること ， I
Iでも指摘 したがホースに も抵抗が 大
.
.
9
俳
きいものがあること等が示されるが，
]
IS
の測定装置の抵
6
0
お
、
ョ
r
抗 が 抵 抗 係数 (
考 0.
0
9
) として初めて提示されたこと に
、
/
本実験の成果が示されよう。
W 平滑な床面上における無集廃の場合と集塵する場
、
、
ー
合の吸込仕事率
-ー
.
一
・
ー
1
Iお よ び I
I
Iにおいて ]IS
規 定 の 「吸込仕事率」測定装霞
3
0
の抵抗はほぼ平滑 な床(たとえば板張り ，大 理 石，P
タイ
ル等)に お ける床用ノズルの抵抗に等しくなる ことを示
2
0
した。ここでは別論文に示す特 定床面(クレパス ， 各 穏
カーペット等)に使用する 機 種 を 使 用 し へ 再 度吸込 仕 事
•
1
d
込仕事率および集塵によ って 抵 抗 が 加った場合の吸込仕
2
c
f
b
，
.
.・パ
①四コ
f
。。
.
率曲線を求め，平 滑 な床面に無集塵で除座する場合の吸
事率を求め ，]
IS
規定の最大「吸込仕事率」との関係を追
図 12 仕事率のタイプ'.8I
J
部位情成変化
求する。
(6)
山
n・中 . t林:電気紛除機の機械 的I吸引性能に￨期する研究
(
4
)
実験ゴミ :①家庭ゴミとして近幾地方の家庭2
8
1戸よ
1.実験計画
り l週間婦除機で築廃 した もの を入手し， よく混合した
表 6 係用 した電気婦除機
s
ショルダー型
U
アップライト型
MC721C
MCI03H
MC I80U
定俗 d'j~電力
540W
290w
550W
「 吸込仕/~~ J
135W
52 W
100W
C
出ユン卜型
製品名 (
M社)
!
f
l
-1
69-
鼠
図 13a t~m 紛除機
5.6kg
C明
2.8k
g
ものを用いた。その分析結果を表 7に示す。②一般 の有
機質ゴミとしてコンピューターで使用する用紙のパン チ
ゴミ
(
1
.
5
X
3.
0
m
m)をとり参考試料とする。なお，パン
チゴミの吸湿性質を表 8に附記する 。
5.6k
g
図 13b 採用揃除倹
S型
図 13c 採用品l
t
除機
U~
図 14 実験装置
表 7 家庭ゴ ミの成分分析 (有機質と無機質の比率〉
F 止る附
I
¥
"乏て4・
ι￨句。f
ヒ
ゴ
，
w
300
婦除機
図 15 結線開
(
1
)
係
J
l
iM
除機:いずれも M社製のも ので，そ の線 示諸
元を表 6，姿態を図 13a， 13b. 13dこ示す。
(
2
)
実験室および実験時期:実験室は本学生活科学部住
9
8
2
年
居機術学実験室で，時期は 1
ζ
i
f
'
>9
X 刷
~
7月であ る。実験中の
4
・
C
:
:
!
:l'
Cに調節し，滋度はほ I
l
'
50%士 5%とな
温度は 2
6
0
m
mHg
:
:
!
:5mmHg
程度であ った。
った。また気圧は 7
(
3)
実験装置 :a
J1に示した実験装置に(図 14に写点を
示す)，電源装也(結線を図 15に示す)を附加した。
(7)
主
し一
{
~ 170 ~
学
居
2. 平滑な床面における無集塵の場合の吸込仕事率
U
表 8 パンチゴミの含水状態
経過
時間
パ ル
全
試料
気乾状態
絶乾状態
2.369
5
.93~出
2.50
2.35
638
8
2.50
2.36
5.93
4
2.50
2.35
6.38
2.50
2.36
5.93
時
2
2.50
2.35
6.38
間
3
2.50
2.36
5.93
後
4
2.50
2.35
6.38
2
間
後
48
プ
開
合水率倒
2.509
24
時
全
7
5
7
.Imb
25
.0"c
50第
IOOvolt (6tiOwatt)
申
:
.
e
閉
・
hd(IHtO)
Q(n
/
/min)
hs(
.
.
.H2
0)
P(
w)
6
2
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2
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8
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6
.
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.1
4
4.
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.
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3
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0
3
4.
5
298
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6.
8
2
2
.
6
1
6.
5
1
0.
8
7
.
4
3.8
1
.
4
985
1
.
4
81
5
1
.
4
607
1
.4
3
0
7
1
.3
910
1
.3
6
8
8
6
2.
0
1
0
0
.
0
1
3
00
1
回 O
l
岨 O
2
3
6
.
0
2旬。
31
0
.0
3
4
9.
0
3
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60
4
2
6
.
0
4
由。
日50
回8
.
0
6
6
5.
0
7
2
6.
0
81
8
.
0
間7
.
0
9曲。
1
5.1
807
2
4.
2
079
3
10
27
2
3
8.
8
0
6
6
4
5.
0
0
4
2
5
2.
7
開9
5
8.
7
36
8
6
5.
3
4
5
8
7
2.
6
02
9
7
81
4
3
2
8
2.
5
9
3
8
阻 0
7
6
9
9
5.
7
5
51
9
6.1
11
2
9
8.1
47
9
91
.55
臼
8
3.
4
国S
7
4.
9
1
0
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国 3
0
9
3
1
.
3
3
1
4
1
.2
却O
1
.2
7
3
1
1
.
2
077
1
.1
駈5
1
.1
1
6
0
1
.0
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.
9
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7
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.
6
2
4
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0
.
5
1
6
9
0.
3
7
0
4
140
1
240
126
11~町
a 実験結果
]
I
S
規定の測定装置を用いて，
平滑な床面において床用
ノズルを用いた場合の吸込仕事率を測定する。各機種別
1'
:
∞o
、
112
を求め，それより吸込仕事
にQおよび測定装置内の静圧 hs
l
企
/
率 Pを算出する。各機種の実測値および計算値を表 9に示
、
、〆
ノ
¥
・
98
860
A
(E
パ 申 プ
開
全
全
開
S 噌
パ
全
全
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l
l
d
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Q(rd/
min)
71
.8
6
7.
8
6
.
>
.
2
6
2.
4
5
5.
9
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51
45.
'
3
8
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2
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7
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21
1
9
.
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58
1
2.
4
1
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4
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5
4.1
1
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1
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2
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(
)
9
1以)
1
.
4
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6
1
.3
6
6
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1
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2
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1
.1
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9
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0
.
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2
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6
6
9
1
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6
4
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3
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。叫5
6
0.
3
6
4
7
IOOvol
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at
t)
，
.プ
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1
l
i1
1
2
0)
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レmin)
2
3.
6
.
7
21
.
4
21
205
1
9
.
2
1
8.
1
1
6.
9
1
5.
4
1
2.
7
1
2.
4
1
0.
8
7
.
5
6
.3
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7
39
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2.
7
0
.9
2
3
0
。88
51
0.
8
7
8
9
0.
8
6
ω
。ね25
0曲釘
0.7
811
0.7
.5
6
0
.
6
7
7
1
0
.
6
6
9
1
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2
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0.
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3
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.
4
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5
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6
037
5
2
0
.34
5
2
0.
31
22
，
hs(圃1
1 0)
2
6
.
0
出。
750
同 O
l
1
21
.0
1
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1
7
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2
1
6
.
0
2
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.
0
曲。
2
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.
0
4
4
0
.
0
.0
4
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5
0
5.
0
5
1
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5
9
7.
0
6
3
00
自
国
切
.
c
C型 @
，
7
0.
0
1
1
8
.
0
1
7
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.
0
2
1
2.
0
2
9
6
.
0
3
6
2.
0
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.
0
日8
.
0
6'
0
.
0
柑0
.
0
8
9
6.
0
93
00
9
開。
1
.0担。
1
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0
.
0
1
.1
2
6.
0
1
.1
4
1.
0
1
.1
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.
0
5
6
1
8
.
4
1
4
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3
0
.
1
6
.
1
9
4
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1
7
9
51
.9
9
1
7
回 7
0
7
3
関ぬ帥
9
2.
4
印4
1
0
8
.
8
4
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0
1
1
8.
0
5
1
8
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.
0
8
4
0
1
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.
1
7
7
4
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.
'
蝿7
1
21
.9
2
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1
1
5.
6
6
日
1
1
2
.
6
5
1
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3
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.
4
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0
U型 企
42
3
ω
28
2
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1
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0.4
0.6
0.8
→
1
.0
1
.2
1
.4
1
.6
Q (nr/min)
図 16 各機種の吸込仕事率の比較
b
. 実験結果の検討
75
5.
5mb
23.2'c
.8悠
図 16より， Q-hs
曲線を観察すれば，これは各々 2本の
P(w)
直線をつない だ ものになっている 。これは]
I
Sに示された
39
21
3
8.
0
9
9
0
1
0.
7
71
4
".
0
出7
1
6.
4ω4
1
9.
81
2
3
2
2.
8
4
5
5
2
6.
3
1
5
9
2
9.
8
7
2
4
3148
臼
3
'.1
7
9
2
37
.
4
10
1
3
7.
4
8
18
3
7.
4
3
12
3
5
.3
7
6
4
模式図(図 6参照)の I直線で示 されるも の とは位相を
異 にするが，すでに緒言で述べたよ うに，たとえ送風系
の抵抗{直が変動しでも原動機の回転数が大 して変 らない
とし て も，明 らかに風孟が過少 になる部分でレイノルズ
数が変化することを示すも のであろ う。また装置の風量
調節部を全開にしたとき，すなわちこ の実験の風量の最
大値にお付る吸込仕事率と最大 「
吸込仕事率」の値を比
3
2.
1
8
8
6
較すればC型では 13.6 %，S型では7.5% ，U型では 15.2%
(8)
z
6
ω )
内向
IOOvolt(720恥i
a
lt)
C 型
759
.
0mb
24.
8'c
5
4~ち
p{
w)
h，(闘 1
1 0)
，
q
(
720
﹀
表 9 各機種の吸込仕事率(c
型.s
型， U型 )
的回旬
し， これをまとめて 図 16に示す。
t
一171-
山口・申.1:林:電気掃除機の機械的吸引性能に関する研究
となり ，平滑な床面の無集 /
f
}
1の場合の除塵性能 と「吸込
・
ype)JOOvolt(660watt)
U 型 ① (upr ght t
{土明率 J の他とは大きい差があり ，最大 「吸込仕事率
」
宮崎ゴミ 畢
の標 示はこの場合には大した意味をもたないことになる。
¥
W3tt)
。
なお，前述のように比率も一定とはならないので，異後
3
0
4
0
5
0
ω
7
0
3
0
9
0
1
0
0
1
1
0
1
2
0
1
3
0
1
4
0
1
5
0
1
60
1
7
0
飢
1
1
鈎
2
ω
2
1
0
220
230
2
4
0
2
句
2
印
2
7
0
2
3
0
叩
.
:
:2
3
加
3
1
0
な示僚とはなりえない。
3
. 集塵による級込仕事率
a 笑験結果
各機組別に家庭ゴ ミおよひ'パンチゴミを定必ずつ吸引
表 10 ~鳥島置による吸込仕事率の変化(家庭ゴ ミ )
Q(
r
r
I
/mtn)
，
0'
7
1か..Ht I
I
凶作曲
2
06
拘)
却 (
6
8
01
4
0(6o5)
ω {腿5
曲 6
2
0)
7
0、引 5
'
•
1
I
I
曲 (
5
7
0
'
I
82(瑚 )
8
8(
5
5
0
)
I
7
10
626
5
70
4
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3
66
2
36
1
86
139
26
17
00
1562mb
C
2
5O"
5
4'
"
f
'l
w)
7
1
8制 2
16
0
1
0
'却 3
3
同位前
1.剥s
13
掛0
1
3.m
1
0臼 8
8
67
6
1
8
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!
>
26
7
7
8
18
o1曲 1
00405
00
I1
4
9
5
0笥詔0
08
1制
o7叫
，M
認
。
o3届 4
02
4
7
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62
.
4
ωs
61.3
5
7
.
9
5
6.
6
5
4.
5
泣 Z
部 9
4
8.
7
4
5.
2
4
3.
8
41
.
7
3
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3
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.
6
3
7
.
1
3
6.
2
3
5.
9
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3
4.
7
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3
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2
9
.
3
28
.1
2
7.
7
2
6.1
2
4
.
3
238
232
21
.9
却 8
1
56
98
1
0
初
種間にわ たる示僚と して は宣言大「吸込仕事率」は画一的
c ~ よD cyl
l
n
d'
(r type) IOOvol
t(710W
<
l
I
l)
hd(
圃 H
，
O) Q(nf m川 ) hs(回f
I
，
O)
1武田9
1
.4
8
2
7
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7
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1
.4
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2
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1
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1
1
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1
1
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4
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1
.1
3
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4
1
.1
2
5
7
1
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1
9
2
1
.0
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10および図 17に家庭ゴミ
の場合を示 し，表 11および図 18
にパンチゴミの場合を示す。いずれの実験も測定値が一
定しないのは .集塵パック 中の高次元の乱流に よって 測
定他が安定 しないこと を示す。
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b.実験結果の検討
家庭ゴ ミの うち，細砂を主体とする無機質 ゴミの低抗
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ゴミを想、定した参考値を得ょうとしたものである。した
がって以下の検討は，主 として家庭ゴミについて検討 を
行うものとする。
図 17より観察すれば，パンチ ゴ ミでは吸込仕事率の低
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下は. ゴミの集鹿量に比 して急激ではないけれども(図
18参照)，
家庭ゴミにおいては相当急激な変化が見られる。
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.
0
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山口・申・上林.，電気締除機の機械的破引性能に l
“。
これは機種において異り ，採用のショルダー型のよう
7592mb
24 3'
c
0
H
にWatt数が小さい機種では吸込仕']J率も小になり ，ある
P(w)
限界を越えると殆んど吸引しないようになる。また係用
のシリンダー型では集塵訟の変化に対して吸込仕事率は
l次式的に低下する。ただし，採用のアップライト型で
はその変化はゆるやかで，許容が大きいことがわかる。
mm剛一問mMmおお⋮惣⋮⋮町一山一叩⋮叩凶山⋮⋮山⋮山倒閣m⋮⋮諸問剛一mm 蜘 問 削mm剛⋮州問削
日 臼 却 却 弱 泊 鵠 凶 諸 国 岬 同国民国四 日 制 民 臼 制 同 垣 見 臼 咽 岨OU 向 付 問 時 刻 釘 剖 担 割 引 引 剖 剖
酬明⋮お一山一仰剛一
ω
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- 173-
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次に家庭ゴミに対する各機種の巌大集腹 1
そ の場合の風:!!tQを 求 め る と ， シ リ ン ダ ー 型 は 約
1.
2
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1
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6
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minとなり ，ショルダー裂では約 O
.70 ~0. 7
6
m'/min， アップライ ト型では約1. 1 3~ 1. 16m' /min lこなる。
これを図 1
6より無負荷時の吸込仕事率を求めれば，それ
C
型)，2
6.
3
Watt(S型)，84.9Watt(u
ぞれ96.9Watt(
型)となり， J
I
Sの厳大「吸込仕事率」に近づくことが理
ISの最大
解される。したがって，梁塵泣が大なる場合は ]
「
吸込仕事率」は有意性を表すことが明らかになる。
結
E
否
家庭用電気銅除機を生活科学的研究の対象として，そ
の選択基準等を考究する場合，ま ず婦除機の物理的な機
械 的吸引性能を明らかにする必要がある。本研究では，
I
S
規定の「吸込仕事率 Jにつき ，
まず機械的性能を現わす ]
6
・察した。次に掃
精度，実用性等を追求し，その意義を 4
除機の各部を順に連結し，各場合に つき .最大吸込仕事
ν、 ヮ ば 柏 戸 円 ラ ベ 凡 2・
今っ‘。
率を求め，その後械的揃除能力を定盆した。最後に， ]
IS
測定袋位系に空気押込み用のプロアーを連結し ，大気中
に吸引部が開放されている場合の吸引空気量を求め，こ
止を実験的に算出
れにより管中の空気の動的エネルギー 1
1
.9
した。ま た，この結果より掃除機各部の抵抗を抵抗係数
1
.8
~i として示した。本研究で得られた主要な成果は以下のよ
1
.7
1
.6
うである。
1
.5
1
.4
(
l)
]
ISC9108の規定でいう「吸込仕事率 J は電気掃除後の
掃除能力の全般を評価する指標とはなり得な いが，原
1
3
動機一送風機系の物理的機械性能を示すーっの指標と
{
之1
1
はなりう る。掃除機全般の評価からいえば，それは一
L
↑9
:
.
.
，
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
、
明
つの評価関数にすぎない。その測定の精度は動圧測定
p幽 綿 一
Q的 綿
において相当ラフであるが(流量係数aの測定における
C!
l
1・
.
.
.
s型
糠準偏差参照)，一応実用に供することができるものと
u
U 型‘
評価しうる。なお.空気量はポリエチレン袋に嫡捉し
v
て精密測定を行なったものである。この際， 3方コッ
クの抵抗は無視した。
(
2
)
掃除機各部の連結によって緑大吸込仕事率 Pmax(
]
I
S
@
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1
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0
→
L
3
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0
でいう「吸込仕事率」と同じもの)の変化を実験によ
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2
0
パンチゴミ
5
4
0
6
6
0
り求め.各部の連結により Pmaxの低下を定公した。ま
(
9
)
た板床上に床用ノズルを密着した状態をモデルとして
図 18 集塵盛による風量 と吸込仕事率
I
S
の測定装置の低下が量
行った実験の Pmaxの低 Fと]
)
1
(
f
!
:
.
- 174-
f
-
(
5
)家庭ゴミをUll!ilする場合，最大築防 h
lの約半分盆で，
的に近似することを見出し， J
I
Sの装置に，ある純度の
I
Sの最大 「吸込仕事率 Jの
無負荷の吸込仕事率より .]
合理性があることを実証した。
値に吸込仕事率は近づいてくる。したがって集塵訟が
(
3
)
JI
S
の綾大吸込仕事率の測定装置に空気押込み用のプロ
アーを連絡し，回転数を調節して静庄(真空圧)測定
I
S
規定の最大「吸込仕 事率 j は
多い範囲においては，J
部を大気圧に等しくし，帰除機の吸込口が大気中に開
ある程度の有意性があることになる。
u
﹃
戸
az一同
、
王
放されている場合の吸込空気埜と空気の動的エネルギ
ー量(仕事量)を実験的に求めた。ただしこの装置の
場合のピトー管測定値にかかる流お係数は(1)と流れの
.
1)上林陣雄 :家庭用真空婦除機の研究 (
前報)，本紀要，
Vo.
14，N
o
.2，p9 ~ 13 (
19
5
6
)
状態が異るので改めて検定を行う必繋があった。(1)の
1係数αp=0.16を
検定と同手法を用い，この場合の流 1
2)三村泰一郎，東修三 :京都府立大学術報告，理 ・
生
得た。本実験より，掃除機各部の抵抗を，管流に一般
9
号
， p51 ~55 (
1
9
6
8)
科 ・福社学第 1
的に用いられ る抵抗係数 C
で示し得た。特に ]
I
Sの最大
3)森山龍一，沢田吉筒 :日本産業技術教育学会誌，Vo
.
l
吸込仕事率測定装置の抵抗係数を明らかにしたことは
2
0
，ぬ 1，P79~83 (
19
7
8
)
意義のある成果といえよう。
4)計算にあたっては ， 3方コックの抵抗を無視した。
(
4)
家庭ゴミ を集塵する 場合，吸引仕事率は機種により ，
5)機械設計便覧編集主要員会編 :俄械設計便覧，p1
9
45
，
異るが，ある範囲を過ぎると急激に低下する。これは
表1
8
1
6，丸善 (
1
97
3
)
各機磁のフィルタ一機構および掃除機の原動機の入力
6)中京珠， 上林博雄・ 家政学会雑誌，印刷中 (
1
9
8
2
)
によって異る位相を示す。
(昭和5
7
年1
1
月 9日受理)
Summary
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