JP2005218539A - 電動送風機ユニットおよびこれを内蔵した電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動送風機ユニットの排気を浄化し、低騒音で、高効率化を実現すること。
【解決手段】電動機２５の回転軸に固定された動翼と、電動機２５のフレーム２５ｃの周囲に設置した排気口２５ｈとを有する電動送風機２１と、前記フレーム２５ｃの外周に折り線を軸方向に配置し巻着された円筒型のプリーツ状フィルタ２２と、前記プリーツ状フィルタ２２の外周に配置された防音筒２３と、前記電動機２５のフレーム２５ｃと前記プリーツ状フィルタ２２の間に構成される空気通路の少なくとも一方を閉じる底部２２ｆと、前記防音筒２３と前記プリーツ状フィルタ２２の間の空気通路と連通した開口部２３ｃとを有した構成とすることにより、排気を浄化し、プリーツ状フィルタ２２の吸音効果を増大して騒音を低減した、電動送風機ユニットが実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動送風機を内包した吸引型の家庭用の電気掃除機および内蔵された電動送風機に関するものである。

従来、この種の電動送風機およびそれを実装した電気掃除機の低騒音化に関しては防音筒の排気口にフィルタを設置し、コードリール収納室を消音のための空間として利用する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−９５８６０号公報

この種の電動送風機およびこれを実装した電気掃除機では防音筒の排気口に設置したフィルタは微細塵を濾過するためには圧損が大きくなり掃除機本体に実装した場合はこの損失のために大きな出力を得られない課題を有している。排気口に設置したフィルタの圧損を小さくすれば微塵埃の濾過性能が悪くなり、コードリール室の隔壁にフィルタなどを設置する必要が生じ、消音スペースとして充分な利用ができない課題を有している。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、電動送風機ユニットにコンパクトで低圧損で濾過性能にすぐれたフィルタを設置し、吸音性能に優れしかも低圧損な構成とすることにより、低騒音で高効率な電動送風機ユニットを提供すること、ならびにこの電動送風機ユニットを使用する電気掃除機などの機器の低騒音化をはかることを目的とする。

前記従来の課題を解決するために本発明の電動送風機はフレームの外周に円筒型のプリーツ状フィルタを巻着し更に外側に防音筒を配置したもので、フィルタの面積を大きくすることにより低圧損で濾過性能にすぐれ清浄な排気を得られる。又プリーツ状フィルタに沿って気流が流れることにより、騒音が減衰し低騒音化が実現できる。

本発明の電動送風機ユニットは、排気を清浄化し、気流がプリーツ状フィルタに沿って流れる間に騒音を減衰させ低騒音化が実現できる。又プリーツ状フィルタの圧損を低くでき、高効率化ができる。又電気掃除機に実装した場合は、コードリール室を吸音スペースとして利用できるなど電気掃除機の低騒音化ができる。

第１の発明は、電動機の回転軸に固定された動翼と、電動機のフレームに周囲に設置した排気口とを有する電動送風機と、前記フレームの外周に折り線を軸方向に配置し巻着された円筒型のプリーツ状フィルタと、前記プリーツ状フィルタの外周に配置された防音筒と、前記電動機のフレームと前記プリーツ状フィルタの間に構成される空気通路の少なくとも一方を閉じる底部と、前記防音筒と前記プリーツ状フィルタの間の空気通路と連通した開口部とを有する電動送風機ユニットとすることにより、電動送風機ユニットから排出する空気は清浄化され、プリーツ状フィルタに沿って空気が流れるため騒音が減衰され、清浄な排気で高効率でしかも騒音の小さな電動送風機ユニットが実現できる。

第２の発明は、第１の発明の開口部を防音筒のファンケースよりの側壁に設けた電動送風機ユニットとすることにより、空気通路を長くすることができより低騒音化が実現できる。

第３の発明は、第１の発明の開口部を防音筒の反ファンケース側の底面に設けた電動送風機ユニットとすることにより、より空気通路を長くすることができ低騒音化が実現できる。

第４の発明は、第１〜３のいずれか１つの発明の、プリーツ状フィルタとフレームの間及びプリーツ状フィルタと防音筒の間のどちらか一方あるいは両方に隙間を設けた電動送風機ユニットとすることにより、気流の流れが均一化されより圧損の小さな高効率な電動送風機ユニットを実現できる。

第５の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明の電動機のフレームの排気口に対峙したプリーツ状フィルタ部分に吸音材を配置した電動送風機ユニットとすることにより、より吸音効果を大きくでき低騒音化が実現できる。

第６の発明は、第１〜４のいずれか１つの発明のフレームの排気口に対峙したプリーツ状フィルタ部分を不通気にした電動送風機ユニットとすることにより、より空気通路を長くすることができ、低騒音化が実現できる。

第７の発明は、第１〜６のいずれか１つの発明の電動送風機ユニットを内蔵した電気掃除機とすることにより、清浄な排気で高効率でしかも低騒音な電気掃除機を実現できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における電動送風機ユニット２０の全体図を示す。電動送風機ユニット２０は電動送風機２１の周囲に取り付けられた円筒型のプリーツ状フィルタ２２とその外周に配置された防音筒２３と、電動送風機２１のファンケース２７の外周に設置され防音筒２３を固定し、又電動送風機ユニット２０を掃除機本体に防振支持するためのサポートゴム２４から構成されている。図２はそれぞれの部品を分解した構成図を示す。

電動送風機２１は図３で示すように電動機２５とその回転軸２５ａに固定され複数のブレード２６ａを有する動翼２６と、その周囲に配置されたエアガイド３１と、エアガイド３１、動翼２６を内包したファンケース２７からなっている。ファンケース２７はブラケット２５ｄ外周に固定され、中央には動翼２６の空気入り口２６ｂと対峙した吸気口２７ａが、側面にはバイパス排気口２７ｂが設置されている。電動機２５は外殻を構成するフレーム２５ｃおよびブラケット２５ｄと、軸受け２５ｅによりブラケット２５ｄ、フレーム２５ｃに支持され回転子２５ｂを固着した回転軸２５ａと、回転子２５ｂの外周に位置しフレーム２５ｃに固定された固定子２５ｆからなっている。

ブラケット２５ｄには空気連通口２５ｇが設置され、フレーム２５ｃは排気口２５ｈを有している。２８は整流子を、２９は給電用のブラシを示す。

円筒型のプリーツ状フィルタ２２は図１で示すように排気口２５ｈを有した電動機２５のフレーム２５ｃの外周と谷部２２ｅの間に隙間３２を有して設置されている。円筒型のプリーツ状フィルタ２２の形状は図４で示すように、折り線２２ａで平板のフィルタをプリーツ状に折ることにより山部２２ｂ、谷部２２ｅを作り、その後円筒状に形成している。ブラシ２９と重なる部分は２個所に凹部２２ｃが設置してある。

防音筒２３は図１で示すように、プリーツ状フィルタ２２の外周の山部２２ｂの間に隙間３３を有して設置される。又、プリーツ状フィルタ２２と電動機フレーム２５ｃの間に内側空気通路３８が、プリーツ状フィルタ２２と防音筒２３の側壁２３ｆの間に外側空気通路３９が構成される。

防音筒２３は図５で示すように円筒形状をしておりファンケース側端部２３ａは開口し排気口側端部２３ｂは、プリーツ状フィルタ２２の端面形状に対応した開口部２３ｃを有した底面２３ｄを有している。２３ｅは底面２３ｄに設置した取り付け孔を示す。

防音筒２３は取り付け孔２３ｄを電動機２５のハウジング部２５ｉに挿入し、フレーム２５ｃにネジ止めなどで固定し、プリーツ状フィルタ２２を挟着する。同時にプリーツ状フィルタの端面形状に対応した形状を有した底面２３ｄで端面２２ｄを隙間無く閉じる。すなわちプリーツ状フィルタ２２に底部２２ｆを構成している。底面２３ｄで端面２２ｄを隙間無く閉じるためには発泡ゴムなどの弾性を有したシール材を介在させるか、あるいは接着剤を塗布し接着固定すれば良い。防音筒２３のファンケース側端部２３ａはファンケース２７の外周に取り付けたサポートゴム２４の外周に圧入し固定している。図６は円筒形のサポートゴム２４の形状を示している。

図７はプリーツ状フィルタ２２に防音筒を取り付けた状態を示す。仮想的に電動機２５を２点鎖線で示す。プリーツ状フィルタ２２の電動機排気口２５ｈと対面する部分にはフェルト、不織布、ウレタンフォームなどの多孔質材でできた吸音材３５が貼り付けてある。プリーツ状フィルタ２２の端面２２ｄは防音筒２３の底面２３ｄに接着固定されプリーツ状フィルタ２２の底部２２ｆを構成している。本例では防音筒２３の内壁にも吸音材３６が貼り付けられている。図７では吸音材３５はプリーツ状フィルタ２２の内側に貼り付けてあるが外側でも良い。

底部２２ｆを有したプリーツ状フィルタ２２の構成の方法は上述した例のように防音筒２３の底面２３ｄにより構成する他の方法を図８〜図１０に示す。図８で示すように成型可能なフィルタ材質でプリーツ状フィルタ４４の底部４４ｆを一体に成型する方法、あるいは図９で示すように板状の底部４５ｆを円筒形のプリーツ状フィルタ４５の端面４５ｄに貼り付ける方法、あるいは図１０で示すように底面４６ｄを有し、側面の断面がプリーツ状をした底部４６ｆを成型によりつくり、円筒形のプリーツ状フィルタ４６ｃと接合する方法などが可能である。側壁４６ｂを有した底部４６ｆを成型で作れば円筒形のプリーツ状フィルタ４６ｃとの接合部４６ｅを簡単に構成することができ、底部４６ｆの側壁４６ｂに円筒形プリーツ状フィルタ４６ｃを挿入固定することができる。

なお、電動機はブラシレスタイプであっても良い。

以上のように構成された電動送風機について以下その動作、作用を説明する。

まず、電動送風機２１を駆動すると、吸引力が発生し、気流が図３の矢印３７で示すようにファンケース吸気口２７ａから吸引されエアガイド３１を通り、電動機２５の空気連通口２５ｇから電動機２５内部を通過し排気口２５ｈから排気される。電動送風機２１の外周に設置された円筒状プリーツフィルタ２２の内側で排気口２５ｈに対面した部分には通気性の悪い吸音材３５が貼り付けられているため、図１で示すように排気口２５ｈから排気された主な気流は矢印３７で示すようにプリーツ状フィルタ２２の内側の内側空気通路３８をファンケース２７側に流れ、プリーツ状フィルタ２２を通過して、微塵埃が濾過されプリーツ状フィルタ２２の外側空気通路３９を反ファンケース方向に位置する防音筒２３の開口部２３ｃに向かって反転して流れる。そして開口部２３ｃから清浄化された空気流が電動送風機ユニット２０の外に排出される。

動翼２６によって発生する風きり音は、内側空気通路３８、外側空気通路３９を通過し開口部２３ｃから伝播する間に多孔質材であるプリーツ状フィルタ２２自身の吸音効果あるいは、防音筒２３やプリーツ状フィルタ２２に貼付した吸音材３５、３６の効果で減衰する。すなわちプリーツ状フィルタ２２に沿って流れる距離が大きいためその間に騒音が減衰されやすくなる。プリーツ状フィルタ２２の表面積はプリーツ形状により大きく設計することができ、プリーツ状フィルタ自身の吸音効果はその表面積に比例し増大するため、限られた防音筒２３の大きさのなかで十分な騒音減衰量が得られる。又吸音効果を良くするためプリーツ状フィルタ材質の密度を大きくしても、プリーツの断面積は十分大きいため全体としてのフィルタの通過圧損を小さくすることができ、流路の損失を小さくすることが可能になる。

電動機２５の排気口２５ｈから排気された気流はプリーツ状フィルタ２２との間に隙間３２を設けておけば全周に広がり内側空気通路３８を均一に抵抗なく、流れることができる。もちろん排気口２５ｃを外周に広く分散配置させたり、空気通路を充分に広く確保することができれば隙間３２、３３を無くして結果として省スペースに設計することは可能である。バイパス排気口２７ｂから伝播する風きり音に関しても外側空気通路３９を通過する間に十分減衰される。

図１１（ａ）は吸音効果をさらに高めるために吸音材３５をプリーツ状フィルタ２２の両側に貼り付けた例を示す。図１１（ｂ）は遮音性に優れた遮音部４１ａとフィルタ性能に優れたフィルタ部４１ｂによってプリーツ状フィルタ４１を構成した例であり、電動送風機２１の排気口２５ｈから伝播する騒音がプリーツ状フィルタ２２を直接透過することを少なくし低騒音化がはかれる。同様の効果は、排気口２５ｈと対峙するプリーツ状フィルタ２２の部分に遮音のためのシートを貼り付けることでも実現できる。

図１１（ｃ）はプリーツ状フィルタ４２を高密度部４２ａと低密度部４２ｂの二材質から構成した例を示す。排気口２５ｈと対峙する部分は高密度のフィルタ材で構成するため遮音性が高くなり騒音の透過伝播が低減できる。同様な考え方でフィルタの密度を連続的に変化させ、排気口２５ｈと対峙する部分は高密度し、排気口２５ｈから遠ざかるにつれ密度を低く構成することも可能である。

吸音材としては電動機２５のフレーム２５ｃの外周に吸音材を貼り付ければ更に吸音効果を高めることができる。

図１２は上記電動送風機ユニット２０を掃除機本体５０に内蔵した例を示す。掃除機本体５０はホース、吸口（図示せず）を連結し塵埃が流入する吸引口５２と塵埃を分離蓄積する紙袋５１を有した集塵室５５と、電動送風機ユニット２０を内蔵する送風機収納室と、コードリール５４を内蔵するコードリール収納室５６により構成されている。コードリール収納室にはコード出口５７と、連通孔５８があり、内部には吸音材５９が貼付されている。送風機収納室６０には集塵室５５側に本体排気口５３が設置され、内部には吸音材５９が貼り付けられている。

矢印６１で示すようにプリーツ状フィルタを通過し十分に浄化された気流が電動送風機ユニット２０の開口部２３ｃから排気される。そしてコードリール収納室、送風幾収納室ないで十分に拡散し吸音され本体排気口５３から排気される。従来コード出口５７にフィルタを設置することは難しいためコードリール収納室５６は送風幾収納室６０と隔壁６２で分離されコード出口５７からはできるだけ排気が出ないよう構成されている。コード自身を冷却する必要がある場合は、隔壁６２にフィルタを設置しコードリール収納室５６内に風を流すように構成した場合もある。いずれにしても、隔壁６２や隔壁６２に設置されたフィルタの影響でコードリール収納室５６内に音が十分拡散せず、従来の構成ではコードリール収納室５６を吸音のための空間として利用することは難しい。本例では、防音筒２３から排気される気流は十分に清浄であるため隔壁６２や隔壁６２に設置するフィルタは必要無く、コードリール収納室５６を吸音空間として使える。

図１３に示すようにコードリールの隔壁を全く取り去り、コードリール５４を電動送風機ユニット２０に直接取り付ける構成にすれば、省スペースでしかも吸音効果もよくなりさらに低騒音化がはかれる。図１３で示す例ではサポートゴムをファンケース２７の中央、吸気口２７ａ部分に配置し小型化し更に吸音空間を大きくしている。バネなどの駆動部が収納されているコードリール５４の内部にも吸音材などを貼り付けると同時に掃除機本体内部と連通させることによりことにより吸音空間として利用することもできる。

（実施の形態２）
図１４は本発明の第２の実施の形態における電動送風機ユニット６９の全体図を示す。第１の実施の形態と同一部分は同一番号を付してその説明を省略する。開口部の無い底部７０ａを有し、側壁７０ｂに排気口７０ｃを設けた防音筒７０に電動送風機２１が内包され、電動送風機２１と防音筒７０の間に隙間３２、３３を有してプリーツ状フィルタ２２が配置されている。プリーツ状フィルタの端面２２ｄは山部２２ｂ、谷部２２ｅ共には防音筒７０の底部７０ａで隙間が無いように塞がれ、プリーツ状フィルタ２２の谷部２２ｅのファンケース２７側には吸音材７２が充填されている。図１５はそれぞれの部品を分解した構成図を示す。図１６は防音筒７０を示す。図１７にプリーツ状フィルタ２２を取り付けた状態の防音筒７０を示す。

以上のように構成された電動送風機について以下その動作、作用を説明する。電動送風機２１を駆動し、排気口２５ｈから出た直後の気流は矢印７５で示すようにプリーツ状フィルタ２２の内側空気通路３８をファンケース２７側に流れながらプリーツ状フィルタ２２を通過し微塵埃が濾過され外側空気通路３９を通って防音筒７０の排気口７０ｃへと流れる。空気の流れと同時に動翼から発生する騒音は排気口７０ｃから伝播する間にプリーツ状フィルタ２２自身の吸音効果、および吸音材７２の働きで減衰される。プリーツ状フィルタ２２の内側に配置された吸音材７２は内側空気通路３８を伝播する騒音を吸音するだけでなく、プリーツ状フィルタ２２が多孔質で騒音を透過するため外側空気通路を伝播する騒音を吸音する。

吸音材７２はプリーツ状フィルタ２２の表面に貼り付けても、内側空気通路３８に充填してもよい。防音筒７０内周、電動機２５のフレーム２５ｃの外周に吸音材を貼り付ければ吸音効果が更に良くなることは第１の実施形態で説明した内容と同様である。吸音材７２の影響で内側空気通路３８のファンケース２７側での圧損は大きくなるが、流速が比較的小さな領域でありその影響は小さい。図１８で示すように電動機２５の排気口２５ｈに対峙する部分のプリーツ状フィルタ２２の外側空気通路３９に吸音材７２を充填すれば排気口２５ｈから出た直後の大きな騒音に対して吸音させることができるため騒音の減衰をより高めることができる。

図１９はサポートゴム２４をファンケース２７の中央、吸気口２７ａ部分に配置し小型化し、防音筒７４の内周とファンケース２７の外周との間の開口部７４ｃを排気口とした電動送風機ユニット７３の構成例を示す。

又、防音筒２３の開口部２３ｃを底面と側壁の両方に設置することも可能である。このようにすれば通気の圧損を小さくすることができ、同時に掃除機本体に実装した場合は騒音の干渉のため特定の周波数の騒音を低減することも可能になる。

図２０はこの電動送風機ユニット７３を電気掃除機本体に実装した状態を示す。第１の実施形態で示した例と同一個所には同一番号を付してその説明を省略する。電気掃除機本体５０の本体排気口５３をコードリール５４側すなわち掃除機本体５０の後部に設置している。防音筒７４の排気口７４Ｃは、ファンケース２７側で本体排気口５３からは遠く離れた位置にあるため、本体排気口から伝播する騒音は、掃除機本体５０の内側に貼り付けた吸音材５９の働きで充分に減衰される。

以上のように本発明にかかる電動送風機ユニットによれば、排気が清浄で騒音が低く、高効率な電動送風機ユニットが実現できるので、送風、冷却、乾燥、吸引を目的とする機器に利用可能である。

（ａ）本発明の実施の形態１における電動送風機ユニットの一部断面図（ｂ）同、底面から見た図 同、各部品を分解した構成図 （ａ）同、電動送風機のＡＡから見た平面断面図（ｂ）同、断面正面図 （ａ）同、プリーツ状フィルタの正面図（ｂ）同、底面から見た図 （ａ）同、防音筒の正面図（ｂ）同、底面から見た図 （ａ）同、サポートゴムの正面断面図（ｂ）同、底面から見た拡大図 （ａ）同、防音筒にプリーツ状フィルタを設置した状態の断面図（ｂ）同、底面から見た図（ｃ）同、ＡＡ部分の拡大断面図 （ａ）同、プリーツ状フィルタの他の構成例の断面図（ｂ）同、底部の正面図（ｃ）同、底部の底面から見た図 （ａ）同、プリーツ状フィルタの他の構成例の断面図（ｂ）同、底面から見た図 （ａ）同、プリーツ状フィルタの他の構成例の断面図（ｂ）同、底部の正面断面図（ｃ）同、底部の底面から見た図 （ａ）同、プリーツ状フィルタの他の構成例の断面拡大図（ｂ）同、プリーツ状フィルタの他の構成例の断面拡大図（ｃ）同、プリーツ状フィルタの他の構成例の断面拡大図 同、電動送風機ユニットを実装した電気掃除機の断面図 同、他の構成例を示す電気掃除機の断面図 （ａ）本発明の実施の形態２における電動送風機ユニットの一部断面図（ｂ）同、底面から見た図 同、各部品毎に分解し示した構成図 （ａ）同、防音筒の正面図（ｂ）同、底面から見た図 （ａ）同、防音筒にプリーツ状フィルタを設置した状態の平面図（ｂ）同、断面図 （ａ）同、防音筒にプリーツ状フィルタを設置した状態の他の構成例を示す平面図（ｂ）同、断面図 （ａ）同、他の構成例の電動送風機ユニットの一部断面図（ｂ）同、底面から見た図 同、電動送風機ユニットを実装した電気掃除機の断面図

符号の説明

２０、７３ 電動送風機ユニット
２１ 電動送風機
２２、４１、４２、４４、４５、４６ｃ プリーツ状フィルタ
２２ｆ 底部
２３、７０、７４ 防音筒
２３ｃ、７０ｃ、７４ｃ 開口部（防音筒排気口）
２３ｄ 底面
２５ 電動幾
２５ａ 回転軸
２５ｃ フレーム
２５ｈ 排気口
２６ 動翼
２７ ファンケース
３２、３３ 隙間
３５、３６、５９、７２ 吸音材
５０ 電気掃除機本体
５４ コードリール

Claims (7)

1. 電動機の回転軸に固定された動翼と、電動機のフレームに周囲に設置した排気口とを有する電動送風機と、前記フレームの外周に折り線を軸方向に配置し巻着された円筒型のプリーツ状フィルタと、前記プリーツ状フィルタの外周に配置された防音筒と、前記電動機のフレームと前記プリーツ状フィルタの間に構成される空気通路の少なくとも一方を閉じる底部と、前記防音筒と前記プリーツ状フィルタの間の空気通路と連通した開口部とを有する電動送風機ユニット。
2. 開口部を防音筒のファンケースよりの側壁に設けた請求項１に記載の電動送風機ユニット。
3. 開口部を防音筒の反ファンケース側の底面に設けた請求項１に記載の電動送風機ユニット。
4. プリーツ状フィルタとフレームとの間、及びプリーツ状フィルタと防音筒との間の、どちらか一方あるいは両方に隙間を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機ユニット。
5. フレームの排気口に対峙したプリーツ状フィルタ部分に吸音材を配置した請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機ユニット。
6. フレームの排気口に対峙したプリーツ状フィルタ部分を不通気にした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機ユニット。
7. 請求項１〜６記載のいずれかの電動送風機ユニットを内蔵した電気掃除機。

Images