JP2009022338A - 電気掃除機の床用吸込み具及びこれを備えた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造で、回転ブラシを駆動する電動機の回転によって発生する振動を広い温度範囲で減衰し、これに伴う騒音を大幅に低減することのできる電気掃除機の床用吸込み具及びこれを備えた電気掃除機を提供する。
【解決手段】下ケース１２の下面に設けた吸込み口１４に臨んで配設された回転ブラシ２０と、下ケース１２に設けられて回転ブラシ２０を駆動する駆動部３０とを有し、この駆動部３０を、電動機３１と、高分子エラストマーからなり電動機３１の両端部に嵌合されて電動機３１を支持する一対の支持部材３６ａ，３６ｂとによって構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気掃除機の床用吸込み具及びこの床用吸込み具を備えた電気掃除機に関するものである。

従来の電気掃除機用吸込具に、電動機によって駆動される回転ブラシを有し、塵埃を吸引する下方開口の吸込口と、この吸込口から塵埃を吸い込むための通風路を形成する接続管と、吸込口の周囲に設けられた塵埃除去体とを備え、この塵埃除去体を電動機により被掃除面に対して水平方向に移動させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−２４４５６号公報（第５−６頁、図３−４）

特許文献１の吸込具は、回転ブラシを駆動する電動機や塵埃除去体を駆動する電動機の回転に伴う振動がケース体に伝わり、ケース体の上ケースなどから騒音が放射されて、使用者に不快感を与えるという問題があった。
また、回転ブラシを駆動する電動機は、振動を低減するために天然ゴムなどの弾性体からなる支持部材によって支持されているが、電動機の運転に伴う発熱により、この支持部材が５０℃程度に加熱されるため、材料の特性上支持部材の振動減衰量が低下し、電動機の運転中の騒音レベルの低減効果が低かった。

さらに、電動機を弾性体で支持して振動減衰をはかる場合は、その振動減衰周波数帯域を弾性体の硬度を変化することによって調整していたが、弾性の硬度を変化させると材料の物性を変化させなければならないので、それに伴って材料の特性（疲労強度、粘着性、温度特性等）が変化するため、設計上大きな制約になっていた。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、簡単な構造で、回転ブラシを駆動する電動機の回転によって発生する振動を広い温度範囲において減衰し、これに伴う騒音を大幅に低減することのできる電気掃除機の床用吸込み具及びこれを備えた電気掃除機を提供することを目的としたものである。

本発明に係る電気掃除機の床用吸込み具は、下ケースの下面に設けた吸込み口に臨んで配設された回転ブラシと、前記下ケースに設けられて前記回転ブラシを駆動する駆動部とを有し、前記駆動部を、電動機と、高分子エラストマーからなり前記電動機の両端部に嵌合されて該電動機を支持する一対の支持部材によって構成したものである。

また、本発明に係る電気掃除機は、上記の床用吸込み具を備えたものである。

本発明によれば、回転ブラシを駆動する電動機を、高分子エラストマーからなる支持部材によって支持するようにしたので、広域の温度範囲において振動減衰特性を維持することができ、これにより、電動機の運転に伴って発生する振動を減衰し、これに起因する騒音を大幅に低減することができるので、使用者に不快感を与えることのない電気掃除機の床用吸込み具及びこれを備えた電気掃除機を得ることができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る床用吸込み具を備えた電気掃除機の説明図、図２は図１の床用吸込み具の分解斜視図である。
掃除機本体１は電動送風機２を内蔵しており、その前面側のほぼ中央部には外気を吸引する本体吸込み口３が設けられている。４は湾曲自在な蛇腹状のホースで、その一端は掃除機本体１の本体吸込み口３に着脱可能に接続され、他端には電源スイッチや電動送風機２を所定の状態に設定する複数の設定スイッチ７などが設けられた操作部５が接続されている。６は操作部５に設けた把持部である。

この操作部５の他端には、伸縮自在な円筒状の延長管８の一端が着脱可能に接続されており、接続管８の他端には床面上の塵埃などを吸込む床用吸込み具１０が着脱可能に接続されている。
この床用吸込み具１０は、図２に示すように、前後方向（走行方向）に対して横長で、断面ほぼコ字状の下ケース１２と、下ケース１２の上面を覆う上ケース１３からなるケース体１１と、ケース体１１の後部側に上下方向に回動自在に連結されたエルボー部（連結管）４０とからなっている。

そして、下ケース１２の前部側下面の横方向には吸込み口１４が開口しており、後部側のほぼ中央部には、吸込み口１４と連通し、エルボー部４０が連結される通気路１５が設けられている。
２０は外周に例えばスパイラル状の植毛などが設けられた回転ブラシで、一端にはギア２１、軸受部２２ａ及び支持部２３ａが設けられており、他端には軸受部２２ｂ及び支持部２３ｂが設けられている。そして両端部の支持部２３ａ，２３ｂが下ケース１２に設けた支持受け２４ａ，２４ｂに支持され、吸込み口１４に臨んで回転自在に支持されている。

３０は下ケース１２の後部側の一方の側に設置された回転ブラシ２０の駆動部で、その構成を図３、図４に示す。
駆動部３０は、ロータとステータ（図示せず）及びこれらが収容されたケース３４からなる電動機３１と、この電動機３１の前後端部に装着された支持部材３６ａ，３６ｂとから構成されており、電動機３１の駆動軸３２には、回転ブラシ２０のギア２１より小径のギア３３が設けられている。

ケース３４は平行な両側壁、同じ半径で円弧状の上下壁、及び両端部を閉塞する前後壁により正面ほぼ小判状に形成されており、前壁の中心部前面側には、電動機３１の駆動軸３２を支持する軸受部３５が設けられている。なお、後壁の軸受部は内面側に設けられている。

両支持部材３６ａ，３６ｂは、例えば合成ゴムの如き高分子エラストマーからなる弾性を有する振動減衰材によって形成され、電動機３１（ケース３４）の端面と同じ形状、同じ大きさの底面部と、その外周に設けた周辺とからなっている。

そして、前部側の支持部材３６ａの底面部の中心部には、電動機３１の軸受部３５が収容される有底の円筒部３７が突設されており、その底部の中心部には、電動機３１のギア３３が挿通されて、その後部側の駆動軸３２が回転自在に保持される貫通穴３８が設けられている。なお、両支持部材３６ａ，３６ｂの底面部には、部材の成形時のゆがみを防止するためと、電動機３１への通風のために、通気穴３９が設けられている。

このような前部側の支持部材３６ａは、円筒部３７の貫通穴３８を弾性変形させて電動機３８のギア３３に挿通し、軸受部３５を円筒部３７内に収容する。そして、周辺を電動機３１の前面側端部に弾性嵌合して底面部を端面に密着させ、電動機３１の前面側を覆って取付けられる。また、後部側の支持部材３６ｂは、その周辺を電動機３１の後面側端部に弾性嵌合して底面部を端面に密着させ、電動機３１の後面側を覆って取付けられる。

上記のように構成した駆動部３０は、図２に示すように、下ケース１２の後部側の一方の側に配設され、その駆動軸３２が下ケース１２に設けた軸受部２５に回転自在に支持され、そのギア３３と回転ブラシ２０のギア２１との間にタイミングベルト２６が掛けられて、電動機３１の回転を回転ブラシ２０に伝達する。

エルボー部４０は前部側（上流側）に幅広の開口部４１を有し後部側にこの開口部４１と連通し延長管８に接続される接続部４２が設けられている。また、開口部４１と接続部４２の間の上面には、掃除機本体１から駆動部２５へ電流を供給するための回路基板４３が設けられており、この回路基板４３の上面にはこれを保護するカバー４４が取付けられる。

このようなエルボー部４０は、開口部４１が下ケース１２の通気路１５内に収容され、その両側に設けた軸４５が通気路１５の両側に設けた軸受部１６上に載置されて上ケース１３が取付けられ、下ケース１２と上ケース１３の間に上下方向に回動自在に支持されて、吸込み口１４から吸込んだ外気を延長管８へ誘導する。

上記のように構成した床用吸込み具１０においては、電動機３１の回転に伴って振動が発生すると共に、電動機３１の温度が５０℃程度まで上昇するが、本実施の形態においては、電動機３１の両端部に高分子エラストマーからなる支持部材３６ａ，３６ｂを装着して支持するようにしたので、電動機３１の回転によって発生する振動を減衰させることができ、これによる騒音を大幅に低減することができる。

図５は天然ゴム等からなる従来の支持部材と、高分子エラストマーからなる本実施の形態の支持部材の振動減衰特性を示すグラフである。図から明らかのように、従来の天然ゴム等からなる支持部材の場合は、電動機の温度が５０℃における振動減衰（損失係数η）が０．０１程度であるのに対し、本実施の形態のように高分子エラストマーからなる支持部材３６ａ，３６ｂの場合は、電動機３１の温度が５０℃における損失係数ηは０．１以上であり、さらに、減衰特性を維持する温度範囲が広域であることがわかる。

このように、高分子エラストマーからなる支持部材３６ａ，３６ｂの振動減衰効果は、電動機３１からケース体１１に伝播する振動が、電動機３１の温度が常温の２０℃の運転開始から５０℃の定常運転状態で低減され、ケース体１１から放射する騒音を大幅に低減することができる。
また、本実施の形態によれば、図６に示すように、常温から高温状態に至るまで、振動加速度ｍ／ｓ² が大幅に減少しており、その上温度の上昇に伴って振動加速度が増大することもない。さらに、図７に示すように、振動加速度ｍ／ｓ² が幅広い振動周波数帯域で減少している。

次に、上記のような床用吸込み具１０を備えた電気掃除機により床面を清掃する場合の動作について説明する。
床用吸込み具１０を床面上に位置させて、操作部５の電源スイッチをＯＮすると、電動送風機２が駆動されて床用吸込み具１０の吸込み口１４から外気の吸引を開始すると共に、掃除機本体１から駆動部３０に電流が供給されて電動機３１が駆動され、電動機３１の回転はタイミングベルト２６を介して回転ブラシ２０に伝達される。

回転ブラシ２０の回転により床面の塵埃等が掻き出され、吸込み口１４から外気と共に吸引されて、エルボー部４０、延長管８、操作部５、ホース４を経て掃除機本体１に吸引され、塵埃等は集塵室（図示せず）に捕集され、空気はフィルタによって清浄化されて電動送風機等を冷却したのち、外部へ排出される。

このような清掃中において、床用吸込み具１０に設けた電動機３１は回転に伴って振動を発生するが、本実施の形態においては、前述のように、電動機３１は高分子エラストマーからなる支持部材３６ａ，３６ｂによって支持されているので、電動機３１の回転によって発生した振動は、支持部材３６ａ，３６ｂによって大幅に減衰されて騒音の発生が抑制されるので、使用者に不快感を与えることがない。

上記説明では、駆動部３０の電動機３１を支持する支持部材３６ａ，３６ｂを、合成ゴムからなる高分子エラストマーによって構成した場合を示したが、これに限定するものではなく、例えば、スチレン系、オレフィン系、塩ビ系、ウレタン系、エステル系、アミド系の高分子エラストマーなど、図５に示すような幅広い温度域で減衰係数ηを得られるものであれば使用することができる。

本実施の形態によれば、床用吸込み具１０の回転ブラシ２０を駆動する駆動部３０の電動機３１を、高分子エラストマーからなる支持部材３６ａ，３６ｂによって支持するようにしたので、電動機３１の回転によって生じる振動に起因する騒音を効果的に低減することができると共に、簡単な構成で床用吸込み具１０に組み込むことができるので、騒音が少なく小型かつ軽量の電気掃除機を提供することができる。

なお、本実施の形態において、駆動部３０の電動機３１に従来の支持部材を装着し、下ケース１２に設けた駆動部３０の駆動軸３２を支持する軸受部２５の外周に、高分子エラストマーからなる振動減衰部材を取付けてもほぼ同様の効果を得ることができる。さらに、前述の電動機３１の両端部に高分子エラストマーからなる支持部材３６ａ，３６ｂを設けると共に、駆動軸３２を支持する軸受部２５の外周に高分子エラストマーからなる振動減衰部材を取付ければ、減振効果をさらに高め、騒音防止効果をより向上することができる。

［実施の形態２］
図８は本発明の実施の形態２に係る床用吸込み具に設けた回転ブラシの駆動部の斜視図、図９は図８の分解斜視図である。
本実施の形態に係る回転ブラシ２０の駆動部３０は、電動機３１と、電動機３１の両端部に配置された支持部材５０ａ，５０ｂと、電動機３１の外周と支持部材５０ａ，５０ｂの間に介装された振動減衰部材５２とによって構成したものである。なお、電動機３１は、実施の形態１の場合と同様なので、説明を省略する。

支持部材５０ａ，５０ｂは、振動減衰部材５２より剛性の高い材料、例えば、鉄、銅、アルミニウム合金などの金属材料や、ＡＢＳ、ポリカーボネイト、ポリプロピレン等の樹脂材料からなり、電動機３１（カバー３４）の端面より大きい四角形状の底板と、底板の外周に設けた周壁とによりほぼ箱状に形成されている。なお、前面側の支持部材５０ａの底板の中心部には、電動機２６の軸受部３０が挿通される貫通穴５１が設けられている。

また、振動減衰部材５２は、例えば天然ゴムなどからなる弾性を有する柱状体を４分割して形成したもので、直交する２辺と、これらを結ぶ円弧部とにより平面ほぼ扇形状に形成されている。

上記のように構成した前部側の支持部材５０ａは、その貫通穴５１を電動機３１の軸受部３５に嵌合し、底板を電動機２６の前面に当接して配置し、その四隅部と電動機３１の外周との間に、振動減衰部材５２の直交する２辺を支持部材５０ａの四隅にそれぞれ位置させて押し込み、一体的に装着する。同様に、後部側の支持部材５０ｂの底板を電動機３１の後面に当接して配置し、その四隅部と電動機３１の外周との間に、それぞれ振動減衰部材５２を押し込んで、一体的に装着する。このとき、各振動減衰部材５２は、その円弧部の一部が電動機３１の外周に接触（圧着）する。
このようにして、電動機３１は、振動減衰部材５２を介して支持部材５０ａ，５０ｂに支持される。

図１０は振動減衰部材と電動機との接触面積と、電動機の振動周波数に対する振動増幅率との関係を示すグラフである。
一般に、電動機の振動減衰は、振動減衰材料の振動増幅率が最大となる周波数が、主として電動機に発生する振動周波数の３分の１以下になると好適な振動減衰を得ることができるとされている。

そこで、本実施の形態においては、振動減衰部材５２の電動機３１への接触面積を、電動機３１に発生する振動周波数に応じて調整することにより、振動を減衰させる周波数帯域を選択するようにしたものである。

上記のように構成した回転ブラシ２０の駆動部３０は、実施の形態１の場合と同様に、その駆動軸３２が下ケース１２の軸受部２５に回転自在に支持されて下ケース１２に設置され、そのギア３３と回転ブラシ２０のギア２１との間にタイミングベルト２６が掛けられる。

本実施の形態に係る床用吸込み具１０による床面の清掃動作は実施の形態１の場合と同様であるが、本実施の形態においては、支持部材５０ａ，５０ｂを電動機３１に直接結合せず、一部が電動機３１の外周に接触する振動減衰部材５２を介して支持するように構成し、振動減衰部材５２の電動機３１との接触面積を変化させることによって、振動減衰周波数帯域を調整するようにしたので、材料の特性を一定に保ちながら、最大の振動減衰を達成して騒音を低減することができる。

また、従来の電動機の支持部材や実施の形態１の支持部材においては、成形時のゆがみを防止するためと、電動機への通風冷却のために底面に通気穴を設けていたが、本実施の形態は、支持部材５０ａ，５０ｂと振動減衰部材５２が分離されて、支持部材５０ａと５０ｂとの間に空間部が形成されているため、この空間部から通風冷却を行うことができるので、支持部材５０ａ，５０ｂに通気穴を設ける必要がない。このため、支持部材５０ａ，５０ｂの構造が簡単で製作が容易である。

本実施の形態によれば、電気掃除機の床用吸込み具１０の回転ブラシ２０を駆動する駆動部３０の電動機３１と支持部材５０ａ，５０ｂとの間に、柱状体を４分割した振動減衰部材５２を設け、この振動減衰部材５２と電動機３１との接触面積を変えることにより、振動減衰周波数帯域を調整して振動に起因する騒音を効果的に低減するようにしたので、簡単な構造で床用吸込み具１０への組込みを行うことができ、騒音が少なく小型かつ軽量の電気掃除機を提供することができる。

上記の説明では、図示の床用吸込み具１０に本発明に係る回転ブラシの駆動部３０を実施した場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の床用吸込み具にも本発明を実施することができる。

本発明の実施の形態１に係る床用吸込み具を備えた電気掃除機の説明図である。 図１の床用吸込み具の分解斜視図である。 図２の回転ブラシの駆動部の斜視図である。 図３の分解斜視図である。 電動機の支持部材の温度と振動の損失係数との関係を示すグラフである。 電動機の支持部材の温度と振動加速度との関係を示すグラフである。 電動機の支持部材の振動周波数と振動加速度との関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２に係る床用吸込み具の駆動部の斜視図である。 図８の分解斜視図である。 電動機の振動減衰部材と電動機との接触面積と、電動機の振動周波数に対する振動増幅率との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ 掃除機本体、２ 電動送風機、４ ホース、５ 操作部、８ 延長管、１０ 床用吸込み具、１１ ケース体、１２ 下ケース、１４ 吸込み口、２０ 回転ブラシ、２１ ギア、２５ 軸受部、２６ タイミングベルト、３０ 駆動部、３１ 電動機、３２ 駆動軸、３３ ギア、３４ ケース、３６ａ，３６ｂ 支持部材、４０ エルボー部、５０ａ，５０ｂ 支持部材、５２ 振動減衰部材。

Claims (7)

1. 下ケースの下面に設けた吸込み口に臨んで配設された回転ブラシと、前記下ケースに設けられて前記回転ブラシを駆動する駆動部とを有し、
   前記駆動部を、電動機と、高分子エラストマーからなり前記電動機の両端部に嵌合されて該電動機を支持する一対の支持部材とによって構成したことを特徴とする電気掃除機の床用吸込み具。
2. 前記一対の支持部材を、前記電動機の端面部の形状とほぼ等しい形状の底面部、及び該底面部の周囲に設けられて前記電動機の端部に弾性嵌合される周辺によって形成し、一方の支持部材の底面部の中心部に前記電動機の駆動軸の挿通穴を設けると共に、該挿通穴の周囲に通気穴を設け、他方の支持部材の底面部に通気穴を設けて形成したことを特徴とする請求項１記載の電気掃除機の床用吸込み具。
3. 前記下ケースに設けた駆動部の駆動軸を支持する軸受部の外周に、高分子エラストマーからなる振動減衰部材を取付けたことを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機の床用吸込み具。
4. 下ケースに下面に設けた吸込み口に臨んで配設された回転ブラシと、前記下ケースに設けられて前記回転ブラシを駆動する駆動部とを備え、
   前記駆動部を、電動機と、該電動機の端面形状より大きい四角形状の底板、及び該底板の周囲に設けられた周壁からなる一対の支持部材と、直交する平面とこれら両平面を結ぶ円弧面からなり、前記支持部材より剛性の低い材料からなる複数の振動減衰部材とを有し、
   前記支持部材を電動機の両端部に配設し、該支持部材の四隅と電動機との間に前記振動減衰部材をそれぞれ挿入し、その円弧面の一部を前記電動機に接触させて構成したことを特徴とする電気掃除機の床用吸込み具。
5. 前記振動減衰部材の電動機への接触面積を調整することにより、前記電動機の振動周波数に応じて振動減衰周波数帯域を選択することを特徴とする請求項４記載の電気掃除機の床用吸込み具。
6. 前記振動減衰部材を、高分子エラストマーで形成したことを特徴とする請求項４又は５記載の電気掃除機の床用吸込み具。
7. 請求項１〜６のいずれかの床用吸込み具を備えたことを特徴とする電気掃除機。

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