JP2006314595A - 騒音低減装置及びこれを備えた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構成でモータから放射される騒音を効果的に低減できる騒音低減装置及びこれを備えた電気掃除機を提供する。
【解決手段】 騒音源であるブロアモータ２０に装着して使用される騒音低減装置３０であって、ファン部２１と回転子部２２とを有するブロアモータ２０の回転子部２２の周囲の一部を囲む周壁部３２を備えた音響管３１と、音響管３１の外側に設けられ、ブロアモータ２０の周囲全体を取り囲むケース３５とを備え、音響管３１の周壁部３２を、ブロアモータ２０の回転子部２２に設けられた発音面である開口面の半分以上を覆うように形成し、また、ケース３５に、このケース３５において音響管３１の周壁部３２に対向する部分のうち開口面と１８０度反対の位置の一箇所に、ファン部２１からの空気を外部に排出する排気用開口２６を設けたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、騒音の出力音圧レベルを低減させる騒音低減装置及びこれを備えた電気掃除機に関する。

従来の騒音低減装置として、騒音源であるモータから吐出される排気を外部に排出させるための流路を数回屈曲させ流路長を長くするための流路変更手段をモータケース内に設けるとともに、流路内部に吸音材を配置するようにしたものがある。この騒音低減装置では、モータから吐出された排気が排気流路を通過し、モータケース後部に配置された多数の排気口からモータ外部に排気する過程で吸音材を通過させることにより騒音の低減を図るものである（例えば、特許文献１参照）。

特許第３０１２７２９号公報（第４頁、［００２６］〜［００２８］）

しかしながら、従来の騒音低減装置のケースは以下の問題を抱えていた。
モータ筐体には複数の吐出口が形成されており、その複数の吐出口から様々な方向に音が伝播してモータケースに設けた排気口から音が外部に放射される。ここで、排気口はモータケースに複数個形成されているため、排気口から放射される段階で音の位相が一致すると、一旦モータケース内で低減された音が、位相の一致により再度音圧増幅して騒音を発生させてしまう問題が生じていた。

また、高い吸音効果を得るためには吸音材を多く設ける必要があるが、発泡ウレタン等で構成された吸音材は流体の流れを強制的に阻害するため、圧力損失を発生させ、モータの異常回転上昇及びこれに伴う騒音発生、更にモータの温度上昇によるモータの異常停止などを招く問題を生じていた。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、簡単な構成でモータから放射される騒音を効果的に低減できる騒音低減装置及びこれを備えた電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明に係る騒音低減装置は、騒音源であるブロアモータに装着して使用される騒音低減装置であって、ファン部と回転子部とを有するブロアモータの回転子部の周囲の一部を囲む周壁部を備えた音響管と、音響管の外側に設けられ、ブロアモータの周囲全体を取り囲むケースとを備え、音響管の周壁部を、ブロアモータの回転子部に設けられた発音面である開口面の半分以上を覆うように形成し、また、ケースに、このケースにおいて音響管の周壁部に対向する部分のうち開口面と１８０度反対の位置の一箇所に、ファン部からの空気を外部に排出する排気用開口を設けたものである。

また、本発明に係る電気掃除機は、集塵室とごみを吸引するための空気流を生成するモータとを内部に収納した掃除機本体を備え、モータに上記の騒音低減装置を装着したものである。

本発明は、騒音源であるブロアモータに装着して使用される騒音低減装置であって、ファン部と回転子部とを有するブロアモータの回転子部の周囲の一部を囲む周壁部を備えた音響管と、音響管の外側に設けられ、ブロアモータの周囲全体を取り囲むケースとを備え、音響管の周壁部を、ブロアモータの回転子部に設けられた発音面である開口面の半分以上を覆うように形成し、また、ケースに、このケースにおいて音響管の周壁部に対向する部分のうち開口面と１８０度反対の位置の一箇所に、ファン部からの空気を外部に排出する排気用開口を設けたので、簡単な構成でありながらも効果的に騒音を低減することが可能な騒音低減装置を得ることができる。

また、本発明は、集塵室とごみを吸引するための空気流を生成するモータとを内部に収納した掃除機本体を備え、モータに前記騒音低減装置を装着したので、騒音の少ない優れた家電製品を低コストで得ることが可能となる。

以下、本発明に係る騒音低減装置の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る騒音低減装置を備えた電気掃除機を示す側部断面図である。なお、図１の矢印は騒音の流れを示している。図１に示すように、電気掃除機は、掃除機本体１内に、ごみを集塵する集塵室１０と、ごみを吸引するための空気流を生成するブロアモータ２０と、ブロアモータ２０で発生する騒音を低減させる騒音低減装置３０とが、前方からこの順に配置された構成となっている。また、掃除機本体１の後面には、騒音低減装置３０から流出した空気流が排出される排気口４０が複数形成されている。

集塵室１０には、紙パック(図示せず)が取り付けられており、吸引されたごみは紙バックに集塵される。また、ブロアモータ２０は、電気掃除機の吸い込み動作を行わせるために３〜４万回転という超高速回転を行っており、ブロアモータ２０の回転動作は、ホース（図示せず）に設けられた動作スイッチ部（図示せず）の運転モードに合わせて動くようにコントロールされている。

ブロアモータ２０はファン部２１とファン部２１を回転させる回転子部２２とから構成されている。回転子部２２の筐体周面の後端部には複数の排気口２３が形成されており、ファン部２１によって回転子部２２内に吸い込まれた空気は、回転子部２２内を通過し排気口２３から排出される。また、ファン部２１の後端面には複数の開口２４が設けられており、開口２４から排出されたファン部２１の空気は、回転子部２２の筐体外周面に接触して回転子部２２を冷却する。また、回転子部２２の周面の前後方向（図示左右方向）の中心部には、ファン部２１からの空気を回転子部２２内部へ取り込んで内部を冷却するための流入用開口２５が設けられている。この流入用開口２５は、回転子部２２の前後方向（図示左右方向）の長さの中心位置に、流入用開口２５の前後方向の長さの中心が一致するように設けられている。流入用開口２５をこの位置に設けることにより、回転子部２２内部を効率良く冷却可能となっている。

騒音低減装置３０は、ブロアモータ２０に装着して使用されるもので、ブロアモータ２０の回転子部２２の周囲に設けられる音響管３１と、音響管３１の外側に設けられ、ブロアモータ２０の周囲全体を取り囲むケース３５とから構成されている。音響管３１は、防振部材で構成され、ブロアモータ２０の回転子部２２の周囲の一部を囲む周壁部３２とこの周壁部３２の一端に設けられた端面部３３とから構成されている。そして、周壁部３２と回転子部２２の周囲との間には、ブロアモータ２０の後述の流入用開口２５から放出された音波（騒音）の共振空間となる円環状の空間部３４が形成されている。

ケース３５も音響管３１と同様に防振部材で構成されるとともに、円筒状の周壁部３６とこの周壁部３６の一端に設けられた端面部３７とを備えており、周壁部３６と音響管３１及び回転子部２２の周囲との間には、途中段差を有する円環状の空間部３４’が形成されている。また、音響管３１とケース３５とは端面部３３，３７同士が接触するように配置されている。そして、その端面部３３，３７のそれぞれの中央部には、互いに連通する開口部３１ａ，３５ａが設けられており、この開口部３１ａ，３５ａにブロアモータ２０の回転子部２２の軸が挿入固定されて騒音低減装置３０がブロアモータ２０に装着された状態となっている。

騒音低減装置３０内において、ブロアモータ２０の流入用開口２５の開口面はブロアモータ２０による騒音の発音面ともなるもので、音響管３１は、その周壁部３２によって流入用開口２５の開口面を半分以上覆うように構成されている。すなわち、騒音低減装置３０がブロアモータ２０に装着された状態で、音響管３１の周壁部３２の前方側の端面が、回転子部２２の流入用開口２５の前後方向の中心位置よりも前方に位置するように構成されている。図１には、丁度半分を覆うように構成した例を示している。

また、ケース３５の周壁部３６において音響管３１の周壁部３２に対向する部分のうち、回転子部２２の流入用開口２５と１８０度反対の位置の一箇所だけに、騒音低減装置３０内部の空気を外部へ排気する空気排出用の排気用開口２６を設けている。排気用開口２６は、騒音低減装置３０内から外部への騒音の漏出面となるものであり、このように形成箇所を一箇所だけとすることにより、上記従来のように複数形成することによる騒音の再度の音圧増幅を防止することが可能となっている。なお、排気用開口２６内には、排気用開口２６の大きさに応じてその周囲の剛性を上げるために例えば十字状の仕切り板を設けてもよい。この場合も一箇所だけに設けたものとみなす。

次に、騒音低減装置３０における騒音低減原理について説明する。
ブロアモータ２０から発生する騒音の音波は、図１中の矢印に示すように、回転子部２２に形成した流入用開口２５の開口面から空間部３４及び空間部３４’に対して一斉放射される。空間部３４及び空間部３４’に放射された音は、空間部３４及び空間部３４’内を法則性は持たずにそれぞれの方向に伝播する。この伝播過程で騒音の音響エネルギーは自然消滅し、且つ、防振部材で強固に構成した音響管３１及びケース３５を振動させることで熱エネルギーに変換される。そして、この熱エネルギーが散逸することにより消耗し、騒音の出力音圧レベルが低減する。このように共振空間となる空間部３４によって消音できる音は、所定の周波数帯域の音に限られており、具体的には空間部３４の体積に応じた共振周波数に一致する周波数の音に対して消音効果を発揮する。その低減できる周波数ｆ０は、次の（１）式で決定される。

ｆ０＝Ｃ／（４・（Ｌ／２）） …（１）
但し、Ｌ：音響管３１の内周、Ｃ：音速

（１）式より、音響管３１の内周の長さの半分（発音面から音の漏出面までの近似長さ）であるＬ／２を、低減したい周波数ｆ０の音波の１／４波長に設定することにより、その周波数ｆ０の音を低減することが可能である。

図３は、空間部の低減周波数における騒音低減特性を示す図で、横軸に周波数、縦軸に音圧レベル低減量を取って示したものである。
ａは、音響管３１の内周Ｌの長さの半分Ｌ／２を低減周波数ｆ０の波長の１／４とした場合の騒音低減特性を示しており、ｂは、音響管３１の内周の長さの半分Ｌ／２を低減周波数ｆ０の波長の１／４よりも大きくした場合、すなわち共振空間の体積を大きく取った場合の騒音低減特性を示している。図３に示した各特性により、音響管３１の内径を大きくして空間部３４の体積を多く取ることにより、低減周波数ｆ０を中心に広域の周波数の騒音低減が可能であることが示されている。音響管３１の内径をどの程度とするかは、低減したい騒音の程度と許容寸法との兼ね合いから決定される。

空間部３４によって以上に説明した消音効果が得られることから、ブロアモータ２０から発生する騒音周波数のうち、低減したい周波数に一致するように、音響管３１の内周寸法を決定するようにすれば、低減したい周波数の騒音を低減することが可能となる。

次に、本実施の形態の動作について説明する。
利用者が動作スイッチ部（図示せず）をオンにして、ブロアモータ２０を駆動させると、ブロアモータ２０のファン部２１が回転し、掃除機本体１の内部に空気流が発生する。吸引されたごみは、この空気流に乗って集塵室１０に到達し、集塵室１０に集塵される。ブロアモータ２０で発生した騒音は、音波として騒音低減装置３０内部に到達する。騒音低減装置３０内部に到達した騒音の音響エネルギーは、上述したように騒音低減装置３０内で消耗し、騒音の出力音圧レベルが減衰する。音響エネルギーを消耗した騒音は、図１矢印で示すように排気用開口２６から騒音低減装置３０外へと伝わり、更に排気口２３を介して掃除機本体１外へと放射されるが、排気口２３から外部へ放射される時点では既に音響エネルギーが消耗しているため、騒音低減装置３０外にもたらされる音量は低下され、騒音低減が実現されている。また、騒音低減装置３０外へ放射される騒音は、排気用開口２６から放射されるが、排気用開口２６は一箇所だけに設けられているので、複数の排気口４０から排出される際に再度音圧増幅して騒音が発生することがない。

以上、詳細に説明したように、本実施の形態１の騒音低減装置３０は、音響管３１とケース３５とで構成されており、音響管３１によってブロアモータ２０の周囲に形成した共振空間としての空間部３４により、その空間部３４の共振周波数帯域の音の減衰及び振動減衰等により騒音の音響エネルギーを効果的に減衰することができる。すなわち空間部３４の共振周波数に対して消音効果を発揮し、簡単な構成でありながらも効果的に騒音を低減することが可能である。また、騒音低減装置３０には、騒音の漏出面となる排気用開口２６をケース３５に一箇所だけ設けた構成としたので、従来のように一旦低減された騒音を再度増幅するといった不都合が発生するのを防止できる。また、騒音の発音面となる流入用開口２５と騒音の漏出面となる排気用開口２６を１８０゜反対の位置に設けたので、騒音の伝播経路を長くすることができ、騒音低減効果を高めることができる。

このように騒音低減装置３０は、ブロアモータ２０の周囲を音響管３１及びケース３５で取り囲む簡単な構成であるため、小型軽量に構成できる。また、ブロアモータ２０より一回り大きなスペースさえあれば、騒音低減装置３０を組み込むことができるため、電気掃除機のような家電製品への組込みが容易となり、騒音の少ない優れた家電製品を低コストで提供することが可能となる。

なお、本実施の形態１では、音響管３１とケース３５の端面部３３，３７同士を接触させて配置した例を示したが離間して配置してもよい。但し、小型化の観点から端面部３３，３７同士接触させて配置する方が好ましい。

実施の形態２．
図４は、実施の形態２に係る騒音低減装置の側部断面図である。実施の形態２の騒音低減装置６０が実施の形態１の騒音低減装置３０と異なるのは、音響管３１に複数の貫通孔５０を形成するとともに、ケース３５の端面部３７との間に共振空間としての空間部５１を形成した点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。

騒音低減装置６０は、所定の周波数帯域の音、具体的には空間部５１の共振周波数帯域に一致する周波数の音に対して消音効果を発揮するものである。その低減できる周波数（共振周波数）ｆ０は次式によって決定される。

ｆ０＝（ｃ／２π）（（Ｐ／（（ｔ０＋０．８／ｄ０）Ｌ０）））^1/2 …（２）
但し、Ｃ：音速、Ｐ：音響管３１における貫通孔５０の開口率、ｔ０：音響管３１の板厚、ｄ０；貫通孔５０の直径、Ｌ：空間部５１の厚み

したがって、空間部５１の共振周波数を、ブロアモータ２０から発生する騒音周波数のうち低減しようとする周波数に一致するように、各部の寸法を決定する。

このようにして決定された各部寸法を有する騒音低減装置６０を用いることにより、ブロアモータ２０の騒音が低減され、ブロアモータ２０本体外部に騒音が伝達されるのを防止できる。

以上説明したように、実施の形態２は、実施の形態１において回転子部２２周囲と音響管３１との間の空間部３４を共振空間として用いていたのに代えて、音響管３１とケース３５との間の空間部５１を共振空間として用いたものであり、実施の形態１と同程度の消音効果を得ることができる。なお、小型化の観点からすると、端面部３３同士を接触させた実施の形態１の構成が好ましい。

また、実施の形態２の騒音低減装置６０も実施の形態１の騒音低減装置３０と同様にブロアモータ２０の周囲を音響管３１及びケース３５で取り囲む簡単な構成であるため、小型軽量に構成できる。また、ブロアモータ２０より一回り大きなスペースさえあれば、騒音低減装置３０を組み込むことができるため、電気掃除機のような家電製品への組込みが容易となり、騒音の少ない優れた家電製品を低コストで提供することが可能となる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内において、各種の変更が可能である。

例えば、上記各実施の形態では、音響管３１及びケース３５の外形状を円柱状としたが、この形状に限定される事なく、角柱や半球形状としても良い。また、排気用開口２６に関しても円形、四角など形状に限定はない。

また、音響管３１及びケース３５を防振部材で構成するとしたが、防振部材を固着して同様の防振機能を発揮するようにしても良い。

また、上記実施の形態では、本発明を電気掃除機に適用する例を示したが、電気掃除機に限定されることなく、ブロアモータ２０を備えた全ての機器に適用可能である。

実施の形態１に係る騒音低減装置を適用した掃除機を示す側部断面図である。 騒音低減装置の拡大側部断面図である。 空間部の低減周波数における騒音低減特性を示す図である。 実施の形態２に係る騒音低減装置の拡大側部断面図である。

符号の説明

１ 掃除機本体、１０ 集塵室、２０ ブロアモータ、２１ ファン部、２２ 回転子部、２５ 流入用開口、２６ 排気用開口、３０，６０ 騒音低減装置、３１ 音響管、３２ 周壁部、３５ ケース、５０ 貫通孔、５１ 空間部。

Claims (6)

1. 騒音源であるブロアモータに装着して使用される騒音低減装置であって、
   ファン部と回転子部とを有するブロアモータの前記回転子部の周囲の一部を囲む周壁部を備えた音響管と、前記音響管の外側に設けられ、前記ブロアモータの周囲全体を取り囲むケースとを備え、
   前記音響管の周壁部を、前記ブロアモータの前記回転子部に設けられた発音面である開口面の半分以上を覆うように形成し、また、前記ケースに、該ケースにおいて前記音響管の周壁部に対向する部分のうち前記開口面と１８０度反対の位置の一箇所に、前記ファン部からの空気を外部に排出する排気用開口を設けたことを特徴とする騒音低減装置。
2. 前記ブロアモータから発生する騒音周波数のうち低減しようとする周波数をｆ０、前記音響管の前記周壁部の内周の周方向の長さをＬ、音速をＣとして、ｆ０＝Ｃ／（４・（Ｌ／２））の関係を満たすようにしたことを特徴とする請求項１記載の騒音低減装置。
3. 前記音響管に複数の貫通孔を形成するとともに、前記音響管と前記ケースとの間に空間部を形成したことを特徴とする請求項１記載の騒音低減装置。
4. 前記ブロアモータから発生する騒音周波数のうち低減しようとする周波数をｆ０、音速をＣ、開口率をＰ、音響管の板厚をｔ０、前記貫通孔の直径をｄ０、空間部の厚みをＬ０として、
   ｆ０＝（ｃ／２π）（（（Ｐ／（（ｔ０＋０．８／ｄ０）Ｌ０）））^1/2
   の関係を満たすようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項３記載の騒音低減装置。
5. 前記音響管及び前記ケースを防振部材で構成するか又は防振部材を固着するようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の騒音低減装置。
6. 集塵室とごみを吸引するための空気流を生成するモータとを内部に収納した掃除機本体を備え、前記モータに請求項１乃至請求項５の何れかに記載の騒音低減装置を装着したことを特徴とする電気掃除機。
   

Images