JP2002369450A - 電気器具 - Google Patents

電気器具

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JP2002369450A
JP2002369450A JP2001167036A JP2001167036A JP2002369450A JP 2002369450 A JP2002369450 A JP 2002369450A JP 2001167036 A JP2001167036 A JP 2001167036A JP 2001167036 A JP2001167036 A JP 2001167036A JP 2002369450 A JP2002369450 A JP 2002369450A
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JP
Japan
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electric
piezoelectric element
electric motor
vibration
frequency
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JP2001167036A
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Minoru Murakami
実 村上
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Toshiba TEC Corp
Original Assignee
Toshiba TEC Corp
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Publication date
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 制振や制音を十分に図ることができるととも
に小型化や軽量化を図ることのできる電気器具を提供す
る。 【解決手段】 電動送風機40を内蔵した電気掃除機に
おいて、電動送風機40に取り付けた圧電素子60,6
2と、電動送風機40の振動によって圧電素子60,6
2に発生する電気エネルギーを消費する負荷とを備え
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電動機が発生す
る振動や騒音の抑制を図った電気器具に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、電動機の振動部分に鉛等の重
い部材を取り付け、その部材と一緒に振動することで、
振動エネルギーを消費することによって制振を図ったも
のが知られている。
【0003】また、フェルト等の繊維質の層やスポンジ
状の素材などからなる制音材を空気振動の進行方向に厚
みを持って設け、空気振動エネルギーが繊維間で反射す
る現象やスポンジ内部の微少な泡空間内部の内壁で反射
する現象によって、空気振動エネルギーを消費させるこ
とによって制音を図ったものが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の制振を図ったものは、器具の重量が増し、器
具の操作性や移動性等が悪くなってしまう等の問題があ
った。
【0005】また、従来の制音を図ったものは、制音材
の体積として相当な量を必要とし、このため器具が大き
くなってしまい、器具の操作性や移動性等が悪くなって
しまう等の問題があった。
【0006】この発明は、上記事情に鑑みてなされたた
もので、その目的は、制振や制音を十分に図ることがで
きるとともに小型化や軽量化を図ることのできる電気器
具を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明は、電動機を内蔵した電気器具にお
いて、前記電動機に取り付けた圧電素子と、前記電動機
の振動によって圧電素子に発生する電気エネルギーを消
費する負荷とを備えたことを特徴とする。
【0008】請求項2の発明は、電動機を内蔵した電気
器具において、前記電動機の周囲に配置された圧電素子
と、前記電動機の騒音によって圧電素子に発生する電気
エネルギーを消費する負荷とを備えたことを特徴とす
る。
【0009】請求項3の発明は、前記電動機は電動送風
機であり、前記圧電素子は、フィルム状に形成されて前
記電動送風機から排気される空気の排気風路を確保する
とともに前記電動送風機を囲んだことを特徴とする。
【0010】請求項4の発明は、前記電動機の振動の周
波数スペクトルのピークに対応した周波数と、前記圧電
素子の共振周波数とを一致させたことを特徴とする。
【0011】請求項5の発明は、前記電動機の単位時間
当たりの回転数に対応した周波数の整数倍の各高調波に
対応した複数の圧電素子を有し、各圧電素子はそれぞれ
に対応した高調波と同一の共振周波数を有することを特
徴とする。
【0012】
【実施の形態】以下、この発明に係わる電気器具の1つ
である電気掃除機の実施の形態を図面に基づいて説明す
る。
【0013】図1において、20は電気掃除機本体であ
り、この本体20内の前側には図示しない集塵室が設け
られている。また、本体20内には、集塵室の後ろに電
動室22と、この電動室22の後ろに排気室23とが設
けられている。この電動室22と排気室23とが連通し
ている。本体20の後部壁20Aには、排気室23と外
気とを連通する複数の排気口25が形成され、排気口2
5の内面側には排気フィルタ26が取り付けられてい
る。集塵室と電動室22とは図示しない隔壁によって区
画されている。26は整流板である。
【0014】集塵室21には図示しない集塵フィルタが
設けられており、電動室22には電動送風機(電動機)
40が設置されている。
【0015】電動送風機40は、図示しない遠心ファン
と、この遠心ファンを回転させる電動モータ(図示せず)
とを備え、遠心ファンは図2および図3に示すように筒
状のファンケース41に収納され、ファンケース41の
前面には吸気口41Aが形成されている。電動モータは
筒状のモータケース42に収納されている。モータケー
ス42には複数の排気口43が形成され、モータケース
42の後面には電動モータの軸受を覆う軸受部44が突
出している。
【0016】ファンケース41には図1に示すように振
動吸収用のゴムカバー46が取り付けられており、モー
タケース42には吸音材50が巻き付けられていて、そ
の吸音材50がモータケース42に被せられている状態
となっている。
【0017】また、ファンケース41の吸気口41Aの
周囲にはリング状に形成された圧電素子60が取り付け
られている。この圧電素子60は可撓性のあるポリマー
から構成されている。圧電素子60には、圧電素子60
が発生する電気エネルギーを消費する豆電球(負荷)6
1が接続されている。豆電球61は、電動送風機40が
吸引する空気が当たらないように整流板26等の後ろ配
置されている。
【0018】ファンケース41の周壁面41Bには、可
撓性のあるポリマーからなる圧電素子62が取り付けら
れている。この圧電素子62には、圧電素子62が発生
する電気エネルギーを消費する豆電球(負荷)63が接
続されている。豆電球63は、例えば電動室22の上方
位置等に配置されている。
【0019】モータケース42の吸音材50の外側に
は、所定距離離間させて配置した圧電素子64によって
囲まれている。すなわち、圧電素子64は円筒形に形成
されている。この圧電素子64は、可撓性のあるポリマ
ーから構成され、モータケース42の幅(前後方向の長
さ)とほぼ同一の幅を有している。圧電素子64には、
圧電素子64が発生する電気エネルギーを消費する豆電
球(負荷)65が接続されている。豆電球64は、排気
口43からの排気に邪魔とならない位置に配置されてい
る。
【0020】また、圧電素子64と吸音材50と間の空
間が排気風路51となっており、モータケース42の排
気口43から排気される空気が排気風路51を介して排
気室23へ排気されるようになっている。
【0021】次に、上記のように構成される電気掃除機
の動作について説明する。
【0022】電動送風機40が駆動されると、図示しな
い遠心ファンが電動モータによって回転される。この遠
心ファンの回転によって集塵室が負圧にされるとともに
空気がモータケース42内へ送り込まれていく。この空
気によって電動モータが冷却されていく。モータケース
42内へ送り込まれた空気は、モータケース42の複数
の排気口43から排気風路51へ排気されていく。
【0023】排気風路51へ排気され空気は排気室23
へ排気され、さらに排気室23から後部壁20Aの排気
口25を介して外部へ排気されていく。
【0024】ところで、電動送風機40で発生した振動
により、圧電素子60,62に電気エネルギーが発生
し、この電気エネルギーが豆電球61,63によって消
費されていく。すなわち、電動送風機40の振動エネル
ギーが豆電球61,63によって消費され、この結果、
電動送風機40の振動が効率よく抑制される。つまり、
電動送風機40は圧電素子60,62によって効率よく
制振され、その制振を十分に図ることができる。
【0025】一方、電動送風機40が発生した騒音によ
って圧電素子64に電気エネルギーが発生し、この電気
エネルギーが豆電球65によって消費されていく。すな
わち、電動送風機40の騒音エネルギーが豆電球65に
よって消費され、この結果、電動送風機40によって発
生した騒音が効率良く吸収されていく。つまり、電動送
風機40の騒音は圧電素子64によって効率よく制音さ
れ、その制音を十分に図ることができる。
【0026】また、圧電素子64が円筒形に形成されて
モータケース42を覆っているので、電動モータで発生
した騒音全体を効率よく吸収することができ、しかも排
気風路51を確保しているので、電動送風機40の排気
を妨害してしまうことが防止される。
【0027】図4に示すように圧電素子60,62の共
振周波数f0と、電動送風機40の振動の周波数スペク
トルのピークに対応した周波数とを一致させておけば、
電動送風機40の振動をさらに効率よく吸収することが
でき、制振をさらに図ることができる。圧電素子60,
62の共振周波数f0の設定は、形状や大きさなどを工
夫することにより行う。
【0028】また、図5に示すように、圧電素子60,
62に様々な周波数の振動を加えて、そのときに流れる
電流を測定することにより共振周波数を簡単に確認する
ことができる。
【0029】上述したように、圧電素子60,62,64
によって制振や制音を効率良く図ることができ、しかも
圧電素子60,62,64が軽量で厚さが薄いことによ
り、電気掃除機本体20の小型化や軽量化を図ることが
できる。
【0030】図6は第2実施形態の電気掃除機を示す。
この第2実施形態では、各圧電素子60,62,64を3
つの圧電素子60A〜60C,62A〜62C,64A〜
64Cで構成し、圧電素子60Aの共振周波数faを電
動送風機40の電動モータの単位時間当たりの回転数に
対応した周波数(基本周波数:第1高調波)f1に一致
させ、圧電素子60Bの共振周波数fbを周波数f1の第
2高調波f2(=f1×2)と一致させ、圧電素子60C
の共振周波数fcを周波数f1の第3高調波f3(=f1×
3)と一致させたものである。
【0031】同様に、圧電素子62Aの共振周波数fa
を周波数f1に一致させ、圧電素子62Bの共振周波数
fbを周波数f1の第2高調波f2(=f1×2)と一致さ
せ、圧電素子62Cの共振周波数fcを周波数f1の第3
高調波f3(=f1×3)と一致させたものである。ま
た、圧電素子64Aの共振周波数faを周波数f1に一致
させ、圧電素子64Bの共振周波数fbを周波数f1の第
2高調波f2(=f1×2)と一致させ、圧電素子64C
の共振周波数fcを周波数f1の第3高調波f3(=f1×
3)と一致させたものである。
【0032】ところで、電動送風機40が発生する振動
や騒音は、電動モータの回転数(単位時間当たりの回転
数)そのものによる基本周波数f1と、その整数倍であ
る高調波が発生する。そこで、この第2実施形態では、
基本周波数f1の整数倍の第1〜第3高調波と、圧電素
子60A〜60C,62A〜62C,64A〜64Cの共
振周波数とをそれぞれ一致させたものであるから、第1
〜第3高調波の振動や騒音のエネルギーを効率良く圧電
素子60A〜60C,62A〜62C,64A〜64Cが
吸収していくことになり、制振や制音をさらに十分に図
ることができることになる。
【0033】この第2実施形態では、各圧電素子60,
62,64を3つの圧電素子60A〜60C,62A〜6
2C,64A〜64Cで構成したが、4つ以上の圧電素
子で構成してもよい。この場合、第4,第5…圧電素子
の共振周波数を第4,第5…高調波に一致させる。この
ようにすることにより、第4,第5…高調波の振動や騒
音エネルギーも第4,第5…圧電素子が吸収していくの
で、より一層の制振や制音を図ることができる。
【0034】また、各圧電素子60,62,64に豆電球
を接続しているが、抵抗などの負荷であってもよい。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明に
よれば、電動機を内蔵した電気器具において、前記電動
機に取り付けた圧電素子と、前記電動機の振動によって
圧電素子に発生する電気エネルギーを消費する負荷とを
備えたものであるから、制振を十分に図ることができる
とともに電気器具の小型化や軽量化を図ることができ
る。
【0036】請求項2の発明によれば、電動機を内蔵し
た電気器具において、前記電動機の周囲に配置された圧
電素子と、前記電動機の騒音によって圧電素子に発生す
る電気エネルギーを消費する負荷とを備えたものである
から、制音を十分に図ることができるとともに電気器具
の小型化や軽量化を図ることができる。
【0037】請求項3の発明によれば、電動機は電動送
風機であり、圧電素子は、フィルム状に形成されて前記
電動送風機から排気される空気の排気風路を確保すると
ともに前記電動送風機を囲んだものであるから、電動送
風機で発生した騒音全体を効率よく吸収することがで
き、しかも排気風路を確保しているので、電動送風機の
排気を妨害してしまうことが防止される。
【0038】請求項4の発明によれば、電動機の振動の
周波数スペクトルのピークに対応した周波数と、圧電素
子の共振周波数とを一致させたものであるから、電動機
の振動をさらに効率よく吸収することができ、制振をさ
らに図ることができる。
【0039】請求項5の発明によれば、電動機の単位時
間当たりの回転数に対応した周波数の整数倍の各高調波
に対応した複数の圧電素子を有し、各圧電素子はそれぞ
れに対応した高調波と同一の共振周波数を有するもので
あるから、制振や制音をさらに十分に図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る電気掃除機本体を示した部分断
面図である。
【図2】電動送風機を示した側面図である。
【図3】図2に示した電動送風機の斜視図である。
【図4】振動周波数と圧電素子に流れる電流との関係を
示したグラフである。
【図5】圧電素子に振動を加えたきに圧電素子に流れる
電流の測定の方法を示した説明図である。
【図6】第2実施例を示した説明図である。
【符号の説明】
40 電動送風機 60 圧電素子 61 豆電球(負荷) 62 圧電素子 63 豆電球(負荷) 64 圧電素子 65 豆電球(負荷)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/09 H02K 11/00 X H02N 2/00 H01L 41/08 U J H02K 11/00 R

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電動機を内蔵した電気器具において、 前記電動機に取り付けた圧電素子と、 前記電動機の振動によって圧電素子に発生する電気エネ
    ルギーを消費する負荷とを備えたことを特徴とする電気
    器具。
  2. 【請求項2】電動機を内蔵した電気器具において、 前記電動機の周囲に配置された圧電素子と、 前記電動機の騒音によって圧電素子に発生する電気エネ
    ルギーを消費する負荷とを備えたことを特徴とする電気
    器具。
  3. 【請求項3】前記電動機は電動送風機であり、 前記圧電素子は、フィルム状に形成されて前記電動送風
    機から排気される空気の排気風路を確保するとともに前
    記電動送風機を囲んだことを特徴とする請求項2に記載
    の電気器具。
  4. 【請求項4】前記電動機の振動の周波数スペクトルのピ
    ークに対応した周波数と、前記圧電素子の共振周波数と
    を一致させたことを特徴とする請求項1ないし請求項3
    のいずれか1つに記載の電気器具。
  5. 【請求項5】前記電動機の単位時間当たりの回転数に対
    応した周波数の整数倍の各高調波に対応した複数の圧電
    素子を有し、各圧電素子はそれぞれに対応した高調波と
    同一の共振周波数を有することを特徴とする請求項1な
    いし請求項3にいずれか1つに記載の電気器具。
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