JP2010125124A - 電動送風機およびそれを用いた電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】インペラや電動機の運転騒音が防音ケースを透過するのを抑制し、広い周波数範囲の騒音を低減できる低騒音の電動送風機及びそれを用いた電気掃除機を提供すること。
【解決手段】電動機４と、電動機４の出力軸５に固定されたインペラ６と、前記インペラの外周に通風路を形成するエアガイド１０と、インペラ６とエアガイド１０を覆うファンケース１２と、ファンケース１２中央部の吸気口１１が露出するように前記電動機４と前記ファンケース１２を覆う防音ケース１５と、前記防音ケース１５の下流側に設けられた排気口５０とを備え、防音ケース５０は六角形状のパネル１３を複数固定している。
【選択図】図１

Description

本発明は、広い周波数範囲の運転騒音に対して防音効果を有する電動送風機およびそれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来、この種の電動送風機は家庭用電気掃除機に多く利用されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１の電動送風機は、図８に示すように、ステータ３４とロータ３５を覆うブラケット３６からなるモータ部３７と、ロータ３５の出力軸３８に備えられたインペラ３９と、インペラ３９の外周部に配されインペラ３９を覆い外周面に吸気部４０と排出部４１を有するケーシング４２からなるファン部４３から構成される電動送風機４４と、吸気部４０と連通する吸気口４５を有し電動送風機４４の周囲を覆い、排出部４１の下流側で連通部４６を設け区画壁４７を有する防音ケース４８を備え、防音ケース４８に連通部の下流側に電動送風機４４から発せられた排気風４９を防音ケース４８から排出する排気口５０が形成されている。
特開２００３−１４４３５３号公報

しかしながら、前記従来の構成では、防音ケース４８の壁は単一の板で構成されており、防音ケース４８が共振する固有共振周波数は低周波領域側に存在するため、低周波領域の運転騒音が透過しやすいという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、インペラや電動機の運転騒音が防音ケースを透過するのを抑制し、広い周波数範囲の騒音を低減できる低騒音の電動送風機およびそれを用いた電気掃除機を提供す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、電動機と、前記電動機の出力軸に固定されたインペラと、前記インペラの外周に通風路を形成するエアガイドと、前記インペラと前記エアガイドを覆うファンケースと、ファンケース中央部の吸気口が露出するように前記電動機と前記ファンケースを覆う防音ケースと、前記防音ケースの下流側に設けられた排気口とを備え、前記防音ケースは六角形状のパネルを複数固定して構成されている。

これによって、防音ケースに六角形状のパネルを複数固定することで、防音ケースの剛性を大きくすることができ、防音ケースの共振周波数が高周波領域側へシフトされて、低周波領域の運転騒音が透過しにくくなる。また、固体伝播時の音圧負荷が分散されて減衰される一方、透過損失は高周波領域の音ほど大きくなるため、結果として防音ケースの遮音性が広い周波数範囲で効果を発揮し、防音ケースを透過する電動送風機の運転騒音は大幅に低減される。

また、本発明の電動送風機を用いた電気掃除機は、電動送風機の運転騒音が防音ケースから透過するのを大幅に低減することができるようになり、低騒音で快適使用ができるものである。

本発明の電動送風機は、防音ケースの壁の剛性を大きくして低周波領域の運転騒音の透過を抑制し、広い周波数範囲の運転騒音に対して高い防音効果を得ることができる。

第１の発明は、電動機と、前記電動機の出力軸に固定されたインペラと、前記インペラの外周に通風路を形成するエアガイドと、前記インペラと前記エアガイドを覆うファンケースと、ファンケース中央部の吸気口が露出するように前記電動機と前記ファンケースを覆う防音ケースと、前記防音ケースの下流側に設けられた排気口とを備え、前記防音ケースは六角形状のパネルを複数固定した電動送風機としたものである。

これによって、防音ケースに六角形状のパネルを複数固定することで、防音ケースの剛性を大きくすることができ、防音ケースの共振周波数が高周波領域側へシフトされて、低周波領域の運転騒音が透過しにくくなる。また、固体伝播時の音圧負荷が分散されて減衰される一方、透過損失は高周波領域の音ほど大きくなるため、結果として防音ケースの遮音性が広い周波数範囲で効果を発揮し、防音ケースを透過する電動送風機の運転騒音は大幅に低減される。

第２の発明は、特に、第１の発明のパネルは、制振材と積層されていることで、防音ケースの振動を小さくすることができ、防音ケースの遮音性を大幅に向上することができる。

第３の発明は、特に、第２の発明の制振材は、フィラーを含有した樹脂で構成していることで、音圧負荷を分散して振動を減衰する減衰時間を短縮することができ、運転騒音の小さい防音ケースにすることができる。

第４の発明は、特に、第２の発明の静振材は、比重の大きい金属粉を含有した樹脂で構成しているので、防音ケースの壁の重さを重くして、衝撃を与えられた時の振動を小さくすることができ、運転騒音の小さい防音ケースにすることができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明の防音ケースは、ハニカム構造の格子壁を有し、前記格子壁の孔内にパネルを装着したことで、複数のパネルを均等にかつ緊密に配置して格子壁に装着して、高い剛性の防音ケースにすることができ、六角形状の各パネルが音圧負荷を分散するため、衝撃を受けたときの振動が少なく、運転騒音の小さい防音ケースにすることができる。

第６の発明は、特に、第５の発明の防音ケースは、プリーツ形状を有するので、プリーツ形状の凹部で音が乱反射して位相の異なる音同士が干渉して打ち消し合い、高い消音効果を得ることができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明の電動送風機を用いた電気掃除機とすることにより、電動送風機の運転騒音が防音ケースから透過するのを大幅に低減することができるようになり、低騒音の電気掃除機を提供することができる。

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〜図３は、本発明の実施の形態１における電動送風機の構成を示すものである。

図１において、電動送風機１ａは、回転子２および固定子３を有する電動機４と、回転子２を有し電動機４の出力軸である出力軸５に固定されたインペラ６とを備えている。

図２に示すように、インペラ６は、出力軸５を中心としてその周囲に複数枚のブレード１８を配置し、図１に示すように、それら複数のブレード１８を板金製の前シュラウド１６とこれに対向する板金製の後シュラウド１７とで挟持して構成されている。

図２に示すように、インペラ６の外周には、インペラ６を包囲するように複数の静翼７が配置され、隣り合った静翼７同士の間に通風路（エアーガイドの上流側部）８を形成しおり、最外周部がファンケース１２になっている。そして、最外周部に到った空気流を出力軸５側に向けて折り返すための戻り通路（エアーガイドの下流側部）９を複数の静翼７ａで構成しており、エアガイド１０は少なくとも通風路８で構成され、戻り通路９を設けることにより吸引力を更に高めている。そして、前面中央部に吸気口１１を有するファンケース１２はインペラ６とエアガイド１０を覆って設けてある。

防音ケース１５ａは、樹脂製であり、六角形のパネル１３を敷きつめたハニカム構造の格子壁１４ａを有しており、ファンケース１２の前面中央部にある吸気口１１が露出するように電動機４及びファンケース１２を覆っている。防音ケース１５ａに設けられた排気口５０は、インペラ６からエアガイド１０を経由して電動機４内に導入された空気を排出する。

図３に示すように、電気掃除機１９は、本体吸気口２０に連通した集塵室２１と本体排気口２２を備えた送風室２３を有する掃除機本体２４と、集塵室２１に本体吸気口２０と気密に装着された集塵袋２５と、送風室２３内に設置された電動送風機１ａと、本体吸気口２０に気密に接続されたホース２６と、電気掃除機１９の電源入切や吸引力等の設定を操作するための各種スイッチ２７を有した把持部２８と、床面から塵埃を吸引するための床ノズル２９と、床ノズル２９と把持部２８を気密に接続した接続管３０から構成されている。

以上のように構成された電気掃除機１９について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電力が電動機４に供給されると、固定子３と回転子２に磁界が発生し、電磁力によって回転子２が回転することで、出力軸５に固定されたインペラ６が高速回転する。インペラ６が高速回転することで集塵室２１内が負圧状態になり、床ノズル２９から吸引された塵埃を含む気流が接続管３０と把持部２８およびホース２６を通過して集塵室２１へ流入する。

集塵袋２５で塵埃を濾過分離した清潔な気流は、吸気口１１からインペラ６へ流入し、エアガイド１０の静翼７で形成される通風路８を通過し、それに続き戻り通路９で方向転換して電動機４内部に流入する。電動機４内部を通過した後、防音ケース１５ａを通過して本体排気口２２から掃除機本体２４外へ排出される。

電動送風機１ａを駆動することで発生する運転騒音は、固体伝播および空気伝播しながら周囲の空間に伝わる。低騒音の電気掃除機１９を実現するためには、騒音発生源である電動送風機１ａの運転騒音を大幅に防音することが重要となる。

ハニカム構造の格子壁１４ａを有する防音ケース１５ａは、各パネル１３のサイズが単一パネルに比べて小さいため、剛性が高くなり、パネル１３の共振周波数が高周波数側へシフトされる。また、ハニカム構造にすることで、パネル１３を防音ケース１５ａの壁面に均等に配置することができるとともに、各パネル１３の六角形状が円に近いため、音圧
負荷を効率よく分散できるようになり、防音ケース１５ａ全体として高い剛性を得ることができる。これによって、単一パネルに比べて低周波領域の運転騒音の透過を大幅に低減することができる。またパネル１３の透過損失は音域が高くなるほど高くなるため、結果として防音ケース１５ａの遮音性が広い周波数範囲で効果を発揮され、防音ケース１５ａを透過する運転騒音は大幅に低減される。

また、インペラ６のブレード１８の枚数Ｎは有限であるため、内部を通過する気流には圧力脈動が生じる。その脈動の周波数はインペラ６の毎秒回転数Ｚとブレード１８の枚数Ｎの積で表されることから、ＮＺ音と呼ばれる高周波音を発生する。さらに、その高周波音の倍数の周波数になる２ＮＺ音、３ＮＺ音以上の高調波成分の高周波音も一緒に発生する。

電気掃除機の運転モードに応じてインペラ６の回転数は異なるため、想定される最大回転数時に発生する高周波音の周波数と、パネル１３の共振周波数とをずらしておくことで、高周波音の透過を低減することができる。

以上のように、本実施の形態においては、防音ケース１５ａをハニカム構造の格子壁１４ａで構成することにより、防音ケース１５ａの壁の剛性を大きくして低周波領域の運転騒音の透過を抑制して、広い周波数範囲の運転騒音に対して高い防音効果を得ることができる。これにより、電動送風機１ａの運転騒音が防音ケース１５ａから透過するのを大幅に低減されて、低騒音で快適使用の可能な電気掃除機１９にすることができる。

また、本実施の形態では、図４、図５に示すように、複数のパネル１３にそれぞれ制振材３１を接着して、防音ケース１５ａの格子壁１４の孔内にパネル１３と制振材３１を嵌め込んで構成することにより、防音ケース１５ａの遮音性を大幅に向上することができる。制振材３１としては、樹脂系、アスファルト系、金属系や複合材料があるが、許容される厚み、重量、コストを考慮して高い性能の制振材３１を選定すればよい。

なお、制振材３１は、比重が５以上の比重の大きい金属粉、例えば、亜鉛、金、銀、クロム、コバルト、錫、タングステン、鉄、銅、鉛、ニッケル、白金、モリブデン、マンガン等の金属粉を含有した樹脂で構成するときには、防音ケース１５ａの壁の重さを重くすることができ、衝撃を受けたとき振動を小さくすることができ、運転騒音の小さい防音ケースにすることができる。

また、制振材３１は、フィラーを含有した樹脂で構成するときには、音圧負荷を分散して振動が減衰する減衰時間を短縮することができ、運転騒音の小さい防音ケースにすることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２における電動送風機の構成を示すものである。実施の形態１と同一要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

図において、電動送風機１ｂは、前部と後部の格子壁１４ｂがプリーツ形状をした防音ケース１５ｂを有している。

以上のように構成された電動送風機は、以下のように動作する。電動送風機１ｂを駆動した際に生ずる運転騒音は、一部が防音ケース１５ｂの格子壁１４ｂで反射するが、防音ケース１５ｂがプリーツ形状をしているため、凹部３２で乱反射を繰り返し、運転騒音の各周波数成分で位相のずれた音波が干渉し合うようになる。これによって、運転騒音が防音ケース１５ｂ内で打ち消しあい、大幅に消音される。

以上のように、本実施の形態においては、防音ケース１５ｂの格子壁１４ｂをプリーツ形状にすることにより、防音ケース１５ｂ内での音の反射方向を変えて音の干渉による消音効果を得ることができる。

また、図７に示すように、発泡ウレタンやフェルト等から成る吸音材３３で電動機４側面を包囲することで、格子壁１４ｂで反射して電動機４側に戻る音を吸音できるようになり、防音ケース１５ｂの吸音効果を向上することができる。

なお、上述した各実施の形態は、これに限定されるものではなく、必要に応じて適宜組み合わせて構成することができる。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、低周波領域の運転騒音の透過を抑制して、広い周波数範囲の運転騒音に対して防音効果を得ることができるので、家庭用電気掃除機や業務用電気掃除機等の用途に適用できる。

本発明の実施の形態１における電動送風機の内部構成を表す概略図 同電動送風機のファン部を正面から見た概略図 同電動送風機を用いた電気掃除機の構成を表す概略図 同電動送風機を側面から見た部分断面図 同電動送風機の要部断面構造を示す図 本発明の実施の形態２における電動送風機を正面から見た概略図 同電動送風機の概略図 従来の電動送風機の概略図

符号の説明

１ａ、１ｂ 電動送風機
４ 電動機
５ 出力軸
６ インペラ
８ 通風路
１０ エアガイド
１２ ファンケース
１３ パネル
１４ａ、１４ｂ 格子壁
１５ａ、１５ｂ 防音ケース

Claims (7)

1. 電動機と、前記電動機の出力軸に固定されたインペラと、前記インペラの外周に通風路を形成するエアガイドと、前記インペラと前記エアガイドを覆うファンケースと、ファンケース中央部の吸気口が露出するように前記電動機と前記ファンケースを覆う防音ケースと、前記防音ケースの下流側に設けられた排気口とを備え、前記防音ケースは六角形状のパネルを複数固定している電動送風機。
2. パネルは、制振材と積層されている請求項１に記載の電動送風機。
3. 制振材は、フィラーを含有した樹脂で構成している請求項２に記載の電動送風機。
4. 制振材は、比重の大きい金属粉を含有した樹脂で構成している請求項２に記載の電動送風機。
5. 防音ケースは、ハニカム構造の格子壁を有し、前記格子壁の孔内にパネルを装着した請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機。
6. 防音ケースは、プリーツ形状を有する請求項５に記載の電動送風機。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動送風機を用いた電気掃除機。

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