JP2019042274A - モータモジュールおよび掃除機 - Google Patents

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Abstract

【課題】騒音を低減できる掃除機のモータモジュールを提供する。【解決手段】モータモジュールの筐体は筒状の本体部21と吸気口211と排気口212とモータ配置部と流路40と仕切部とを有し、流路40はファン収容部41と第1連通路421を介して連通する第1消音室422と、第1消音室422と第2連通路423を介して連通する第2消音室424とを備え、第1消音室422の流路断面積を第1連通路421の流路断面積より大きくすることで第1拡張型消音器401を構成するとともに、第2消音室424の流路断面積を第2連通路の流路断面積よりも大きくすることで第2拡張型消音器402を構成することができるので、騒音を効率良く低減できる。【選択図】図4

Description

本発明は、モータモジュールと、モータモジュールを有する掃除機とに関する。
従来、掃除機等の吸引力を必要とする装置には、モータおよびファンが搭載されている。近年、集合住宅の増加等を背景に、掃除機内のファンの回転によって生じる気流がもたらす騒音の抑制が進められている。モータおよびファンを搭載する掃除機の静音化については、例えば、特許第5350732号公報に記載されている。
特許第5350732号公報
特許第5350732号公報の電気掃除機は、本体ケースの内部において、電動送風機を覆う電動送風機カバーを、さらに消音器カバーで覆う。そして、電動送風機カバーと消音器カバーとの間に、2つの空間である吸気側空間と排気側空間を確保する。さらに、電動送風機および当該2つのカバーを、弾性体を用いて支持する。これにより、電動送風機の周囲のスペースを有効に利用して小型化を図りつつ、消音効果を向上することができる。しかしながら、当該公報の構造では、吸気口から排気口までの流路が複雑化するため、電動機の周囲を含む本体ケースの内部で気流が滞留し、または逆流する虞がある。また、部品点数が増加し、コストが増える虞がある。さらに、組み立て工程が複雑化し、生産効率が下がる虞がある。
本発明の目的は、モータおよびファンを有する掃除機のモータモジュールの、モータの周囲を含む吸気口から排気口までの流路における、気流の滞留および逆流を抑制しつつ、騒音を低減できる構造を提供することである。
本願の例示的な第1発明は、回転軸を中心として回転する回転部を有するモータと、前記モータの軸方向一方側に配置され、前記回転部とともに回転するファンと、前記モータおよび前記ファンを内部に収容する筐体と、を有し、前記筐体は、軸方向に延びる筒状の本体部と、前記ファンの軸方向一方側に配置された吸気口と、前記ファンの軸方向他方側かつ前記モータの径方向外側に配置された排気口と、前記モータが配置されるモータ配置部と、前記本体部の内部において、前記吸気口と前記排気口とを繋ぐ空間である流路と、前記流路の内部に配置され、前記流路を仕切る1または複数の仕切部と、を有し、前記流路は、前記ファンが収容され、前記吸気口と直接連通するファン収容部と、前記ファン収容部と第1連通路を介して連通する第1消音室と、前記第1消音室と第2連通路を介して連通し、かつ、前記排気口と直接または間接的に連通する第2消音室と、を含み、前記仕切部は、前記モータ配置部と前記第1消音室とを仕切る第1内側仕切部を含み、前記第1内側仕切部は、前記第1内側仕切部の少なくとも一部に設けられた切欠部を有し、前記排気口は、前記モータ配置部に位置し、かつ、前記筐体の外部に連通する貫通孔であり、前記第1消音室は、前記切欠部を介して前記モータ配置部と連通する、モータモジュールである。
本願の例示的な第1発明によれば、モータモジュールの内部において、ファン収容部と第1連通路を介して連通する第1消音室によって第1拡張型消音器を形成する。また、第1消音室と第2連通路を介して連通する第2消音室によって第2拡張型消音器を形成する。さらに、モータが配置されるモータ配置部と第1消音室とを仕切る第1内側仕切部において、切欠部が設けられている。第1消音室は、当該切欠部を介してモータ配置部と連通する。これにより、モータの周囲を含む吸気口から排気口までの流路における、気流の滞留および逆流を抑制しつつ、騒音を低減できる。
図1は、第1実施形態に係る掃除機の側面図である。 図2は、第1実施形態に係るモータモジュールの断面図である。 図3は、第1実施形態に係る筐体の断面図である。 図4は、第1実施形態に係る筐体の本体部の断面図である。 図5は、第1実施形態に係るモータモジュールの部分断面斜視図である。 図6は、第1実施形態に係るモータモジュールのA−A断面図である。 図7は、第1実施形態に係るモータモジュールの部分断面斜視図である。 図8は、第1実施形態に係る第1内側仕切部における切欠部の有無および位置と、掃除機の吸引力および空気力学的動力との関係を解析した結果を示す図である。 図9は、変形例に係る筐体の断面図である。 図10は、変形例に係るモータモジュールの部分断面斜視図である。
以下に、モータモジュールを有する掃除機の例を開示する。なお、本開示では、後述するモータの回転軸と平行な方向を「軸方向」、モータの回転軸に直交する方向を「径方向」、モータの回転軸を中心とする円周に沿う方向を「周方向」、とそれぞれ称する。また、本開示では、後述する充電池に対して後述する取っ手部側を上として、各部の形状および位置関係を説明する。ただし、この上下方向の定義により、モータモジュールの製造時および使用時の向きを限定する意図はない。また、本開示において「平行な方向」とは、略平行な方向も含む。また、本開示において「直交する方向」とは、略直交する方向も含む。
<1.第1実施形態>
<1−1.掃除機の構成>
図1は、第1実施形態に係る掃除機1の側面図である。図1に示すとおり、掃除機1は、モータモジュール10と、粉塵分離部11と、ノズル12とを有する。掃除機1は、所謂ハンディ型の掃除機である。
図2は、モータモジュール10の断面図である。図2に示すとおり、モータモジュール10は、筐体20と、モータ31と、ファン32と、充電池33とを有する。
筐体20は、モータ31、ファン32および充電池33をそれぞれ内部に収容する。筐体20は、吸気口211と後述する排気口212とを含む。吸気口211は、ファン32の軸方向一方側に配置され、粉塵分離部11と、ファン32が収容される筐体20の内部の空間とを連通する。排気口212は、筐体20の側面に設けられる。また、筐体20は、その内部に、吸気口211と排気口212とを繋ぐ空間である流路40を形成している。筐体20の詳細な構成については、後述する。
モータ31は、ブラシレスモータである。モータ31は、回転軸9を中心として回転する回転部を有する。ファン32は、モータ31の軸方向一方側に配置される。また、ファン32は、モータ31の回転部とともに回転する。ファン32は、回転によって径方向外側へ向かう気流を発生させる、所謂遠心ファンである。これにより、ファン32は、筐体20の流路40内に吸気口211から排気口212へと向かう気流を発生させる。充電池33は、モータ31に駆動電力を供給する。
粉塵分離部11は、モータモジュール10の軸方向一方側に配置される。ノズル12は、粉塵分離部11の軸方向一方側に配置される、吸気ヘッドである。粉塵分離部11は、ノズル12から吸引された気流中に含まれる粉塵およびゴミを、気流から分離する。なお、粉塵分離部11は、紙パックにより粉塵およびゴミを分離するものであってもよいし、サイクロン・セパレータにより粉塵およびゴミを分離するものであってもよい。
掃除機1を駆動させると、モータ31が駆動し、ファン32が回転する。これに伴い、ノズル12から、粉塵分離部11の内部、吸気口211、モータモジュール10の内部を通って、排気口212へと向かう気流が発生する。これにより、ノズル12から気流とともに粉塵およびゴミが吸引される。ノズル12から流入した気流は、粉塵分離部11において粉塵およびゴミが取り除かれる。そして、粉塵およびゴミが取り除かれた気流は、モータモジュール10内を通って排気口212から排出される。
<1−2.筐体の構成>
続いて、筐体20の詳細な構成について説明する。以下では、後述する図3〜図6ととともに、図1および図2を適宜に参照する。
図3は、筐体20の断面図である。図4は、筐体20のうち、吸気口211と排気口212とを繋ぐ流路40を有する部位である後述する本体部21の断面図である。図3に示すとおり、筐体20は、本体部21と、取っ手部22と、充電池収容部23とを有する。
本体部21は、軸方向に延びる筒状の部位である。本体部21における、ファン32の軸方向一方側には、吸気口211が設けられている。また、本体部21における、ファン32の軸方向他方側かつモータ31の径方向外側には、排気口212が設けられている。排気口212は、筐体20の内部と外部とを連通する貫通孔である。そして、本体部21の内部において、吸気口211と排気口212とを繋ぐ空間である流路40が形成されている。また、後述のとおり、本体部21の内部には、モータ31が配置されるモータ配置部44が形成されている。
筐体20における本体部21の軸方向他方側には、取っ手部22と、充電池収容部23とが設けられている。取っ手部22および充電池収容部23は、例えば、図4に示す連結部材24によって、本体部21に連結されている。また、取っ手部22は、充電池収容部23よりも上側に配置される。ここで、取っ手部22は、軸方向および上下方向に対して垂直な左右方向に貫通する取っ手穴221と、取っ手穴221の上部において軸方向に延びる把持部222とにより構成される。充電池収容部23には、充電池33が収容される。
さらに、筐体20は、その内部の流路40を含む空間を仕切る壁部50、および仕切部60を有する。
壁部50は、筐体20の内部の空間を、流路40と、流路40以外の部分とに仕切る。これにより、例えば、取っ手部22、充電池収容部23および充電池33等の部位に気流が当たって、騒音が発生するのが抑制される。また、取っ手部22、充電池収容部23および充電池33の形状に関わらず、流路40内における流路抵抗や、後述する消音効果を一定に保つことができる。壁部50は、上側壁部51と下側壁部52とによって構成される。上側壁部51は、壁部50のうち回転軸9よりも上側に位置する部位である。下側壁部52は、壁部50のうち回転軸9よりも下側に位置する部位である。
仕切部60は、流路40の内部に配置され、流路40を仕切る板状の部材である。仕切部60は、内側仕切部53、中央仕切部54および外側仕切部61〜64を有する。
内側仕切部53は、筐体20の内部に収容されているモータ31の少なくとも一部と、本体部21の内壁210との間に配置される部材である。内側仕切部53は、軸方向に板状に延びる。また、内側仕切部53は、軸方向一方側から見たときに、流路40の少なくとも一部が本体部21の内壁210と内側仕切部53とによって閉じられた形状を形成するように、流路40を仕切る。なお、内側仕切部53は、第1内側仕切部531,533および第2内側仕切部532,534によって構成される。第1内側仕切部531,533は、第2内側仕切部532,534よりも、軸方向一方側に位置する。第1内側仕切部531および第2内側仕切部532は、回転軸9よりも上側において軸方向に延びる部位である。第1内側仕切部533および第2内側仕切部534は、回転軸9よりも下側において軸方向に延びる部位である。内側仕切部53の詳細な構成については、後述する。
中央仕切部54は、モータ31とファン32との軸方向の間、かつ、モータ31の回転部とファン32との連結箇所よりも径方向外側において、径方向に拡がる板状の部位である。
外側仕切部は、第1外側仕切部61,63および第2外側仕切部62,64を有する。第1外側仕切部61は、第1外側板部611と第1外側屈曲部612とを有する。第1外側板部611は、中央仕切部54の径方向外側の端部からさらに径方向外側に拡がる。すなわち、第1外側板部611は、モータ31の軸方向一方側かつファン32の軸方向他方側において、軸方向に対して略垂直に拡がる。第1外側屈曲部612は、第1外側板部611の径方向外側の端部から軸方向他方側に延びる。第2外側仕切部62は、第1外側仕切部61の軸方向他方側かつ上側壁部51の軸方向一方側において、第2内側仕切部532の軸方向一方側の端部から、径方向外側かつ軸方向他方側に延びる。第1外側仕切部63は、第1外側仕切部61を上下反転させた形状を有する。第1外側仕切部63は、第1外側板部631と第1外側屈曲部632とを有する。第2外側仕切部64は、回転軸9を境に第2外側仕切部62を上下反転させた形状を有する。
図3および図4に示すとおり、本体部21の内部において、壁部50、内側仕切部53、中央仕切部54、および外側仕切部61〜64を有することによって、流路40において、ファン32が収容されるファン収容部41、およびファン収容部41から軸方向他方側に延びる上側流路42と下側流路43が形成される。以下に、これらの流路の詳細を説明する。
まず、ファン収容部41は、筐体20の内部かつ吸気口211の軸方向他方側、かつ、第1外側仕切部61,63および中央仕切部54の軸方向一方側に位置する。ファン収容部41は、吸気口211と直接連通している。また、上述のとおり、ファン収容部41に収容されるファン32の回転によって径方向外側へ向かう気流が発生する。本実施形態の流路40は、ファン32の下流側において、上側流路42と下側流路43とに分岐する。上述のとおり、筐体20の内部において、ファン収容部41の軸方向他方側には、第1外側板部611,631および中央仕切部54が設けられている。このため、気流は、上側第1連通路421または下側第1連通路431を介して、さらに軸方向他方側へ進む。なお、上側第1連通路421は、第1外側仕切部61と、本体部21の内壁210との間において、軸方向に連通する空間である。下側第1連通路431は、第1外側仕切部63と、本体部21の内壁210との間において、軸方向に連通する空間である。
次に、上側第1連通路421の軸方向他方側には、ファン収容部41と上側第1連通路421を介して連通する上側第1消音室422が形成されている。換言すれば、ファン収容部41と上側第1消音室422とは、これらの間に配置されている第1外側仕切部61によって、互いに軸方向に仕切られている。上側第1消音室422は、第1外側仕切部61および上側第1連通路421の軸方向他方側、第1内側仕切部531の上側、本体部21の内壁210の径方向内側、かつ、第2外側仕切部62および後述する上側第2連通路423の軸方向一方側に位置する空間である。また、下側第1連通路431の軸方向他方側には、ファン収容部41と下側第1連通路431を介して連通する下側第1消音室432が形成されている。下側第1消音室432は、回転軸9を境に上側第1消音室422を上下反転させた形状を有する。
上側流路42において、上側第1連通路421を介して上側第1消音室422に到達した気流は、上側第2連通路423を介して、さらに軸方向他方側へ進む。上側第2連通路423は、第2外側仕切部62と、本体部21の内壁210との間において、軸方向に連通する空間である。また、下側流路43において、下側第1連通路431を介して下側第1消音室432に到達した気流は、下側第2連通路433を介して、さらに軸方向他方側へ進む。下側第2連通路433は、第2外側仕切部64と、本体部21の内壁210との間において、軸方向に連通する空間である。
上側第2連通路423の軸方向他方側には、上側第1消音室422と上側第2連通路423を介して連通する上側第2消音室424が形成されている。上側第2消音室424は、第2外側仕切部62および上側第2連通路423の軸方向他方側、第2内側仕切部532の上側、本体部21の内壁210の径方向内側、かつ、上側壁部51の軸方向一方側に位置する空間である。また、下側第2連通路433の軸方向他方側には、下側第1消音室432と下側第2連通路433を介して連通する下側第2消音室434が形成されている。下側第2消音室434は、回転軸9を境に上側第2消音室424を上下反転させた形状を有する。なお、上側第2消音室424および下側第2消音室434は、後述するモータ配置部44に設けられている排気口212とそれぞれ間接的に連通する。
さらに、ファン収容部41の軸方向他方側には、第3消音室440が形成されている。第3消音室440は、中央仕切部54の軸方向他方側、第1内側仕切部531および第2内側仕切部532の下側、第1内側仕切部533および第2内側仕切部534の上側、かつ、壁部50の軸方向一方側に位置する空間である。また、第3消音室440は、モータ31が配置されるモータ配置部44である。
本実施形態では、第2内側仕切部532の少なくとも一部を径方向に貫通する貫通孔が設けられている。当該貫通孔によって、上側第2消音室424と第3消音室440とを連通する上側第3連通路441が形成されている。第3消音室440は、上側第2消音室424と上側第3連通路441を介して連通する。上側第2消音室424に到達した気流は、上側第3連通路441を介して第3消音室440へ進む。また、本実施形態では、第2内側仕切部534の少なくとも一部を径方向に貫通する貫通孔が設けられている。当該貫通孔によって、下側第2消音室434と第3消音室440とを連通する下側第3連通路442が形成されている。第3消音室440は、下側第2消音室434と下側第3連通路442を介して連通する。下側第2消音室434に到達した気流は、下側第3連通路442を介して第3消音室440へ進む。
また、本実施形態では、第3消音室440において、上述の排気口212が設けられている。第3消音室440は、排気口212と直接連通する。なお、第3消音室440は、他の空間を介して、排気口212と間接的に連通してもよい。上側流路42において上側第3連通路441を介して第3消音室440に到達した気流、および下側流路43において下側第3連通路442を介して第3消音室440に到達した気流は、互いに合流し、排気口212を介してモータモジュール10の外部へ排出される。
既述のとおり、モータ31が駆動してファン32が回転すると、ファン32が、ファン32の上方からファン32の径方向外側へと向かう気流を発生させる。これにより、ファン収容部41の内部に、吸気口211から第1連通路421,431を介して上側流路42および下側流路43へと向かう気流が発生する。そして、当該気流はそれぞれ、第1消音室422,432、第2連通路423,433、第2消音室424,434、第3連通路441,442および第3消音室440を通って、排気口212からモータモジュール10の外へと排出される。
ここで、上側第1消音室422の流路断面積は、上側第1連通路421の流路断面積よりも大きい。下側第1消音室432の流路断面積は、下側第1連通路431の流路断面積よりも大きい。これにより、上側第1連通路421と上側第1消音室422、および下側第1連通路431と下側第1消音室432が、それぞれ第1拡張型消音器401を構成する。また、上側第2消音室424の流路断面積は、上側第2連通路423の流路断面積よりも大きい。下側第2消音室434の流路断面積は、下側第2連通路433の流路断面積よりも大きい。これにより、上側第2連通路423と上側第2消音室424、および下側第2連通路433と下側第2消音室434が、それぞれ第2拡張型消音器402を構成する。さらに、第3消音室440の流路断面積は、上側第3連通路441の流路断面積よりも大きい。第3消音室440の流路断面積は、下側第3連通路442の流路断面積よりも大きい。これにより、上側第3連通路441と第3消音室440、および下側第3連通路442と第3消音室440が、それぞれ第3拡張型消音器403を構成する。このように、上側流路42と下側流路43において、それぞれファン32と排気口212との間に3つの拡張型消音器401,402,403が配置されることにより、ファン32において発生した騒音を大幅に低減できる。また、簡易な構造で、かつモータ31の配置スペースを利用して、これらの拡張型消音器を構成できるため、騒音を効率良く低減しつつ、部品点数を削減し、コストを抑えることができる。また、組立作業性を向上し、生産効率を高めることができる。
また、モータ31が配置されるモータ配置部44によって第3消音室440が形成されることにより、モータモジュール10の内部の限られたスペースを有効活用することができ、モータモジュール10の大型化を抑制できる。さらに、モータ31の付近において気流が発生するため、モータ31に生じた熱を冷却する効果を得られる。
また、上側第1連通路421および上側第2連通路423は、それぞれ本体部21の内壁210に沿って配置され、少なくとも一部が互いに軸方向に重なる。また、下側第1連通路431および下側第2連通路433は、それぞれ本体部21の内壁210に沿って配置され、少なくとも一部が互いに軸方向に重なる。これにより、ファン32により生じた、本体部21の内壁210に沿って軸方向他方側へと向かう気流が、第1連通路421,431および第2連通路423,433に進入しやすい。すなわち、上側流路42内の流路抵抗および下側流路43内の流路抵抗が低くなる。したがって、モータモジュール10全体としての送風効率を向上できる。
さらに、本実施形態では、上側第1連通路421、上側第2連通路423、下側第1連通路431、および下側第2連通路433は、それぞれ入り口を軸方向一方側から見ると三日月形状となっている。すなわち、これらを軸方向一方側から見ると、それぞれ、1つの直線(各外側仕切部61〜64)と1つの円弧(本体部21の内壁210)とにより閉じられた形状を有する。これにより、ファン32の回転によって発生した気流の周方向の旋回を維持したまま、これらの連通路を介してさらに軸方向他方側へ気流を進ませることができる。この結果、筐体20内部の空気の滞留を抑制し、効率良く排気することができる。
また、上側第1連通路421の一部が上側第1消音室422の内部に向けて延びることにより、第1拡張型消音器401が、内ダクト付き消音器となる。具体的には、第1外側屈曲部612の下方かつ第1内側仕切部531の上方の空間が内ダクトの役割を果たす。このため、当該空間が、サイドブランチ型消音器(すなわち、干渉型/共鳴型消音器)として機能する。したがって、内ダクトの長さによって、第1拡張型消音器401の消音効果を微調整でき、消音性能をより向上できる。また、下側第1連通路431の一部が下側第1消音室432の内部に向けて延びることにより、第1拡張型消音器401が、内ダクト付き消音器となる。具体的には、第1外側屈曲部632の上方かつ第1内側仕切部533の下方の空間が内ダクトの役割を果たす。このため、当該空間が、サイドブランチ型消音器(すなわち、干渉型/共鳴型消音器)として機能する。したがって、内ダクトの長さによって、第1拡張型消音器401の消音効果を微調整でき、消音性能をより向上できる。
図5は、モータモジュール10のうち、吸気口211と排気口212とを繋ぐ流路40を有する部位の部分断面斜視図である。図6は、図2のモータモジュール10のA−A矢視断面図である。図5および図6に示すとおり、本実施形態の筐体20は、筐体20を半割した2つの部材である第1筐体71と第2筐体72とによって構成されている。第1筐体71および第2筐体72は、それぞれ一体に形成された樹脂成型品である。第1筐体71は、回転軸9を通る平面90において第2筐体72と接触する接触面710を有する。また、第2筐体72は、当該平面90において第1筐体71と接触する接触面(図示省略)を有する。筐体20は、この平面90に対して略対称に構成される。このため、取っ手部22も、平面90に対して略対称形状である。
このように、筐体20を半割した2つの部材で構成することにより、モータモジュール10の製造工程において、各部品の組み立て効率を向上できる。そして、このような半割の第1筐体71および第2筐体72において、壁部50および中央仕切部54を含む大半の部位が、平面90に対して垂直に、かつ平面90に対して略対称形状に形成されている。これにより、第1筐体71および第2筐体72を射出成型により形成する場合に、金型の部品点数を少なくできる。したがって、製造コストを削減できる。なお、第1内側仕切部531,533、第2内側仕切部532,534、および各外側仕切部61〜64は、それぞれ第1筐体71および第2筐体72とは別に形成された部材で構成されていてもよい。さらに、第1内側仕切部531,533、第2内側仕切部532,534、および各外側仕切部61〜64が別途形成された後、それぞれ本体部21の内壁210から内部へ突出するように、かつ、平面90に対して垂直に拡がるように配置されてもよい。
第1筐体71は、平面90から第2筐体72側へ突出する第1凸部711を有する。第2筐体72は、平面90から凹む第1凹部721を有する。第1凸部711は、第1凹部721に嵌め込まれる。これにより、第1筐体71と第2筐体72とが安定して固定される。第1凸部711および第1凹部721は、それぞれ、筐体20の外表面付近と、取っ手穴221の周囲に配置される。
また、第1筐体71は、平面90と垂直に形成されたネジ固定穴(図示せず)を有する。第2筐体72は、平面90と垂直に形成されたネジ保持穴(図示せず)を有する。当該ネジ保持穴(図示せず)を貫通するネジのネジ山部分は、ネジ固定穴(図示せず)にネジ止めされる。これにより、第1筐体71と第2筐体72とが、より安定して固定される。
<1−3.内側仕切部の構成>
続いて、内側仕切部53の詳細な構成について説明する。以下では、後述する図7および図8とともに、図1〜図6を適宜に参照する。
図7は、モータモジュール10のうち、吸気口211と排気口212とを繋ぐ流路40を有する部位の部分断面斜視図である。なお、図7では、第1内側仕切部533を含むモータモジュール10の一部を拡大して表示している。図7に示すとおり、第1筐体71は、モータ配置部44と下側第1消音室432とを仕切る第1内側仕切部533の少なくとも一部に、切欠部530を有する。また、図示を省略するが、第2筐体72も、モータ配置部44と上側第1消音室422とを仕切る第1内側仕切部531の少なくとも一部に、切欠部530を有する。
上側第1消音室422および下側第1消音室432は、それぞれ切欠部530を介してモータ配置部44と連通する。そして、上側第1消音室422に到達した気流は、上述のとおり上側第2連通路423を介して上側第2消音室424へ進むほか、一部が切欠部530を介してモータ配置部44へ進む。また、下側第1消音室432に到達した気流は、上述のとおり下側第2連通路433を介して下側第2消音室434へ進むほか、一部が切欠部530を介してモータ配置部44へ進む。これらの上側流路42および下側流路43において切欠部530を介してモータ配置部44に到達した気流は、モータ配置部44におけるモータ31との隙間を通り、排気口212を介してモータモジュール10の外部へ排出される。このように、モータ配置部44において、切欠部530から排気口212までの流路を有することにより、モータ配置部44におけるモータ31との間の隙間に気流が滞留することが抑制される。また、気流が排気口212を介して排出されやすくなり、モータ31付近の圧力が上側第1消音室422および下側第1消音室432の圧力よりも高圧になることが抑制される。そして、上側第1消音室422および下側第1消音室432とモータ配置部44との圧力差が一定になる。さらに、モータモジュール10の内部におけるモータ31の周囲を含む吸気口211から排気口212までの流路において、一定の圧力勾配が形成される。この結果、気流の逆流を防ぐことができる。
また、モータ配置部44に形成される第3消音室440の流路断面積は、各切欠部530の流路断面積よりも大きい。これにより、切欠部530と第3消音室440が、第4拡張型消音器404を構成する。この結果、モータモジュール10における消音効果をさらに得ることができる。
さらに、上述のとおり、第1内側仕切部531,533は、それぞれ第1筐体71側に位置する部位と第2筐体72側に位置する部位とを有する。そして、切欠部530は、第1内側仕切部531,533のそれぞれにおける、第1筐体71側に位置する部位と第2筐体72側に位置する部位のうち、ファン32の回転によって発生した気流の旋回方向の下流側に位置する方において設けられている。すなわち、第1内側仕切部531,533は、平面90を境に、第1筐体71側に切欠部530を有する第1領域と、第2筐体72側に切欠部530を有さない第2領域と、を有する。これにより、ファン32の回転によって発生した気流の周方向の旋回を維持したまま、切欠部530を介してさらにモータ配置部44へ気流を進ませることができる。この結果、筐体20内部の空気の滞留をさらに抑制し、効率良く排気することができる。
図8は、第1内側仕切部531,533における切欠部530の有無および位置と、本実施形態のモータモジュール10を有する掃除機1の吸引力(圧力)および空気力学的動力(仕事量)との関係を解析した結果を示す図である。なお、図8における左側縦軸は、掃除機1の吸引力の解析結果を表している。右側縦軸は、掃除機1の空気力学的動力の解析結果を表している。図8における横軸は、ファン32の回転によって発生する気流の流量を表している。また、図8におけるAは、切欠部530が、第1内側仕切部531,533のそれぞれにおける、第1筐体71側に位置する部位と第2筐体72側に位置する部位のうち、ファン32の回転によって発生した気流の旋回方向の下流側に位置する方のみにおいて設けられる場合の、掃除機1の吸引力を解析した結果である。すなわち、Aでは、本実施形態と同じ位置に切欠部530が設けられている。Bは、切欠部530が、第1内側仕切部531,533のそれぞれにおける、第1筐体71側に位置する部位と第2筐体72側に位置する部位の双方において設けられる場合の、掃除機1の吸引力を解析した結果である。すなわち、Bでは、ファン32の回転によって発生した気流の旋回方向の上流側に位置する方および下流側に位置する方において切欠部530が設けられている。Cは、第1内側仕切部531,533に切欠部530を設けない場合の、掃除機1の吸引力を解析した結果である。また、図8におけるDは、切欠部530が、第1内側仕切部531,533のそれぞれにおける、第1筐体71側に位置する部位と第2筐体72側に位置する部位のうち、ファン32の回転によって発生した気流の旋回方向の下流側に位置する方のみにおいて設けられる場合の、掃除機1の空気力学的動力を解析した結果である。すなわち、Dでは、本実施形態と同じ位置に切欠部530が設けられている。Eは、切欠部530が、第1内側仕切部531,533のそれぞれにおける、第1筐体71側に位置する部位と第2筐体72側に位置する部位の双方において設けられる場合の、掃除機1の空気力学的動力を解析した結果である。すなわち、Eでは、ファン32の回転によって発生した気流の旋回方向の上流側に位置する方および下流側に位置する方において切欠部530が設けられている。Fは、第1内側仕切部531,533に切欠部530を設けない場合の、掃除機1の空気力学的動力を解析した結果である。
まず、A〜Cの解析結果を比較する。図8に示すとおり、ファン32の回転によって発生する流量が同一の場合において、A、B、Cの順で掃除機1の吸引力が高くなっている。また、同様に、D〜Fの解析結果を比較すると、同一の流量において、D、E、Fの順に掃除機1の空気力学的動力が高くなっている。上述のとおり、AおよびDでは、ファン32の回転によって発生した気流の周方向の旋回を維持したまま、切欠部530を介してさらにモータ配置部44へ気流を進ませることができる。これにより、筐体20の内部の空気の滞留および逆流を抑制し、効率良く排気することができる。この結果、ノズル12から、粉塵分離部11の内部、吸気口211、およびモータモジュール10の内部を介して排気口212から排気される流量が最大となる。そして、掃除機1の吸引力、空気力学的動力、さらにノズル12から気流とともに吸引される粉塵やゴミの量が最大となる。
なお、図8におけるBは、Cと比較して、掃除機1の吸引力が高くなっている。また、Eは、Fと比較して、掃除機1の空気力学的動力が高くなっている。BおよびEのように、切欠部530を、第1内側仕切部531,533のそれぞれにおける、第1筐体71側に位置する部位と第2筐体72側に位置する部位の双方において設ける場合、切欠部530を設けない場合と比較して、ファン32の回転によって発生した気流の周方向の旋回をより維持したまま、気流の一部を、切欠部530を介してモータ配置部44へ進ませることができる。つまり、CおよびFのように、切欠部530を設けない場合、モータ配置部44における軸方向一方側の端部は閉じられており、空気の滞留および逆流が発生しやすい。BおよびEでは、CおよびFと比較して、筐体20の内部の空気の滞留および逆流を抑制し、効率良く排気することができる。この結果、ノズル12から、粉塵分離部11の内部、吸気口211、およびモータモジュール10の内部を介して排気口212から排気される流量が増加する。そして、掃除機1のより高い吸引力およびより高い空気力学的動力を得ることができる。また、ノズル12から気流とともに吸引される粉塵やゴミの量が増加する。
図7に戻る。切欠部530は、第1内側仕切部531,533のそれぞれにおける軸方向の中央位置よりも軸方向他方側に位置する。これにより、ファン32の回転によって発生した気流の周方向の旋回を維持したまま、切欠部530を介してよりスムーズにモータ配置部44へ気流を進ませることができる。この結果、筐体20内部の空気の滞留をさらに抑制し、効率良く排気することができる。
また、図7に示すとおり、切欠部530の軸方向の長さは、本体部21の内壁210から離れるにつれて拡大する。これにより、ファン32の回転によって発生した気流の周方向の旋回を維持したまま、切欠部530を介してよりスムーズにモータ配置部44へ気流を進ませることができる。この結果、筐体20内部の空気の滞留をさらに抑制し、効率良く排気することができる。また、本体部21の内壁210と第1内側仕切部531,533との接続箇所付近の強度が、切欠部530により低下することを抑制できる。
なお、切欠部530の形状は、図7に示す形状に限定されない。例えば、第1内側仕切部531,533に対して垂直な方向に見た時の切欠部530の形状はU字形状であってもよい。これにより、第1内側仕切部531,533において、切欠部530を容易に加工し、形成することができる。
また、切欠部530の軸方向他方側の端部は、第1外側仕切部61の第1外側屈曲部612の軸方向他方側の端部、および第1外側仕切部63の第1外側屈曲部632の軸方向他方側の端部よりも軸方向他方側に位置する。これにより、モータ配置部44から切欠部530を介して上側第1消音室422および下側第1消音室432へ気流が逆流することをさらに抑制することができる。
さらに、本実施形態の切欠部530は、第1内側仕切部531,533と本体部21の内壁210との接続箇所よりも内部側に位置する。上述のとおり、第1内側仕切部531,533は、本体部21の内壁210から内部へ突出している。切欠部530において、第1内側仕切部531,533の根元の部位までは切り欠かれていない。このように、切欠部530と本体部21の内壁210との間に壁を残すことで、本体部21の剛性を維持することができる。
<2.変形例>
以上、本発明の例示的な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態には限定されない。
上述の実施形態では、排気口212は、第3消音室440において、筐体20を構成している第1筐体71と第2筐体72をそれぞれ貫通するように1つずつ、合わせて2つ設けられていた。しかし、排気口212は、第1筐体71と第2筐体72のいずれか一方を貫通するように、すなわち1つのみ設けられてもよく、3つ以上設けられてもよい。
図9は、一変形例に係る筐体20Aの断面図である。図9に示す筐体20Aでは、第3消音室440Aにおいて、排気口212Aが設けられている。また、上側第2消音室424Aおよび下側第2消音室434Aにおいて、それぞれ排気口213Aが設けられている。排気口212Aおよび排気口213Aは、それぞれ筐体20Aの内部と外部とを連通する貫通孔である。そして、第3消音室440Aは排気口212Aと直接連通し、上側第2消音室424Aおよび下側第2消音室434Aは、それぞれ排気口213Aと直接連通している。なお、本変形例では、排気口213Aは、上側第2消音室424Aおよび下側第2消音室434Aにおいて、それぞれ2つずつ設けられている。ただし、排気口213Aの数は、これに限定されない。また、本変形例では、第2内側仕切部532A,534Aにおいて貫通孔が設けられていない。これにより、上側第2消音室424Aおよび下側第2消音室434Aは、それぞれ第3消音室440Aと完全に仕切られている。
上述のとおり、本変形例の第3消音室440Aは、上側第1消音室422Aと切欠部530Aを介して連通し、上側第2消音室424Aとは連通しない。第3消音室440Aは、下側第1消音室432Aと切欠部530Aを介して連通し、下側第2消音室434Aとは連通しない。また、上側第2消音室424Aは、上側第1消音室422Aと、上側第2連通路423Aを介して連通する。下側第2消音室434Aは、下側第1消音室432Aと下側第2連通路433Aを介して連通する。これにより、ファン(図示省略)の回転によって発生した気流の一部は、上側流路42Aにおいて、上側第1消音室422A、上側第2連通路423A、および上側第2消音室424Aを通って、排気口213Aからモータモジュールの外部へと排出されるか、または、上側第1消音室422A、切欠部530A、および第3消音室440Aを通って、排気口212Aからモータモジュールの外部へと排出される。また、ファン(図示省略)の回転によって発生した気流の他の一部は、下側流路43Aにおいて、下側第1消音室432A、下側第2連通路433A、および下側第2消音室434Aを通って、排気口213Aからモータモジュールの外部へと排出されるか、または、下側第1消音室432A、切欠部530A、および第3消音室440Aを通って、排気口212Aからモータモジュールの外部へと排出される。
図10は、他の変形例に係るモータモジュール10Bのうち、吸気口211Bと排気口とを繋ぐ流路を有する部位の部分断面斜視図である。なお、図10では、第1内側仕切部533Bを含むモータモジュール10Bの一部を拡大して表示している。図10に示すとおり、第1内側仕切部533Bに対して垂直な方向に見た時の切欠部530Bの形状は三角形状であってもよい。これにより、第1内側仕切部533Bにおいて、切欠部530Bを容易に加工し、形成することができる。
上述の実施形態および変形例では、ファンが遠心ファンであったが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明のモータモジュールおよび掃除機に用いられるファンは、斜流ファンであってもよい。
上述の実施形態および変形例では、ファンの下流側において、流路がまず2つに分岐したが、本発明はこれに限定されない。ファンの下流側において、流路は1つであってもよい。その場合、流路は、モータの外側において周方向に繋がる環状の流路であってもよい。また、ファンの下流側において、流路は3つ以上に分岐してもよい。
上述の実施形態および変形例では、仕切部は、上側流路および下側流路において、合わせて4つの内側仕切部、1つの中央仕切部および4つの外側仕切部を有していた。しかし、仕切部の数は、これに限定されない。仕切部の数は、1つであってもよく、2つ以上のいかなる数であってもよい。
上述の実施形態および変形例では、上側第1連通路および上側第2連通路は、それぞれ本体部の内壁に沿って配置されていた。また、下側第1連通路および下側第2連通路は、それぞれ本体部の内壁に沿って配置されていた。しかし、例えば、上側第2連通路および下側第2連通路は、内側仕切部に沿って配置されてもよい。つまり、第2外側仕切部は、第1外側仕切部の軸方向他方側かつ壁部の軸方向一方側において、本体部の内壁の一部から、径方向内側かつ軸方向他方側に延びてもよい。これにより、上側第1連通路と上側第2連通路とは、軸方向に見て異なる位置に配置される。また、下側第1連通路と下側第2連通路とは、軸方向に見て異なる位置に配置される。このように、上側流路と下側流路において、それぞれ第1連通路と第2連通路との軸方向の位置をずらすことにより、第1連通路および第1消音室により構成される第1拡張型消音器の消音効果を向上できる。すなわち、モータモジュール全体として、消音効果を重視した設計となる。
上述の実施形態および変形例では、第1外側仕切部は、第1外側板部と第1外側屈曲部とを有していた。しかし、第1外側仕切部は、第1外側板部のみを有してもよい。
上述の実施形態の掃除機は、ハンディ型の掃除機であったが、本発明はこれに限定されない。本発明のモータモジュールは、ハンディ型と同様、吸気ヘッドおよび粉塵分離部を介して吸気口へ気体を吸引するとともに、当該気体を排気口から排出する、アップライト型またはスティック型の掃除機に搭載されてもよい。
また、本発明のモータモジュールは、いわゆるキャニスタ型の掃除機に搭載されてもよい。キャニスタ型の掃除機は、吸気ヘッドおよび粉塵分離部に加えて、吸気ヘッドと粉塵分離部とを繋ぐホース部を有する。モータモジュールは、吸気ヘッド、ホース部および粉塵分離部を介して吸気口へと気体を吸引するとともに、当該気体を排気口から排出する。
また、各部材の細部の形状については、本願の各図に示された形状と、相違していてもよい。例えば、吸気口、排気口および仕切部の各部の形状が、上述の実施形態および変形例と異なっていてもよい。また、上述の各要素を、矛盾が生じない範囲で、適宜に組み合わせてもよい。
本発明は、モータモジュールおよび掃除機に利用できる。
1 掃除機
9 回転軸
10,10B モータモジュール
11 粉塵分離部
12 ノズル
20,20A 筐体
21 本体部
22 取っ手部
23 充電池収容部
24 連結部材
31 モータ
32 ファン
33 充電池
40 流路
41 ファン収容部
42,42A 上側流路
43,43A 下側流路
44 モータ配置部
50 壁部
51 上側壁部
52 下側壁部
53 内側仕切部
54 中央仕切部
60 仕切部
61 第1外側仕切部
62 第2外側仕切部
63 第1外側仕切部
64 第2外側仕切部
71 第1筐体
72 第2筐体
90 平面
210 内壁
211,211B 吸気口
212,212A 排気口
213A 排気口
221 取っ手穴
222 把持部
401 第1拡張型消音器
402 第2拡張型消音器
403 第3拡張型消音器
404 第4拡張型消音器
421 上側第1連通路
422,422A 上側第1消音室
423,423A 上側第2連通路
424,424A 上側第2消音室
431 下側第1連通路
432,432A 下側第1消音室
433,433A 下側第2連通路
434,434A 下側第2消音室
440,440A 第3消音室
441 上側第3連通路
442 下側第3連通路
530,530A,530B 切欠部
531 第1内側仕切部
532,532A 第2内側仕切部
533,533B 第1内側仕切部
534,534A 第2内側仕切部
611 第1外側板部
612 第1外側屈曲部
631 第1外側板部
632 第1外側屈曲部
710 接触面
711 第1凸部
721 第1凹部

Claims (15)

  1. 回転軸を中心として回転する回転部を有するモータと、
    前記モータの軸方向一方側に配置され、前記回転部とともに回転するファンと、
    前記モータおよび前記ファンを内部に収容する筐体と、
    を有し、
    前記筐体は、
    軸方向に延びる筒状の本体部と、
    前記ファンの軸方向一方側に配置された吸気口と、
    前記ファンの軸方向他方側かつ前記モータの径方向外側に配置された排気口と、
    前記モータが配置されるモータ配置部と、
    前記本体部の内部において、前記吸気口と前記排気口とを繋ぐ空間である流路と、
    前記流路の内部に配置され、前記流路を仕切る1または複数の仕切部と、
    を有し、
    前記流路は、
    前記ファンが収容され、前記吸気口と直接連通するファン収容部と、
    前記ファン収容部と第1連通路を介して連通する第1消音室と、
    前記第1消音室と第2連通路を介して連通し、かつ、前記排気口と直接または間接的に連通する第2消音室と、
    を含み、
    前記仕切部は、
    前記モータ配置部と前記第1消音室とを仕切る第1内側仕切部
    を含み、
    前記第1内側仕切部は、
    前記第1内側仕切部の少なくとも一部に設けられた切欠部
    を有し、
    前記排気口は、前記モータ配置部に位置し、かつ、前記筐体の外部に連通する貫通孔であり、
    前記第1消音室は、前記切欠部を介して前記モータ配置部と連通する、モータモジュール。
  2. 請求項1に記載のモータモジュールであって、
    前記切欠部は、前記第1内側仕切部における軸方向の中央位置よりも軸方向他方側に位置する、モータモジュール。
  3. 請求項1または請求項2に記載のモータモジュールであって、
    前記第1内側仕切部は、前記本体部の内壁から内部へ突出し、
    前記切欠部は、前記本体部の内部における前記第1内側仕切部と前記本体部の内壁との接続箇所よりも内部側に位置する、モータモジュール。
  4. 請求項1または請求項2に記載のモータモジュールであって、
    前記第1内側仕切部は、前記本体部の内壁から内部へ突出し、
    前記切欠部の軸方向の長さは、前記本体部の前記内壁から離れるにつれて拡大する、モータモジュール。
  5. 請求項1または請求項2に記載のモータモジュールであって、
    前記第1内側仕切部は、前記本体部の内壁から内部へ突出し、
    前記第1内側仕切部に対して垂直な方向に見たときの前記切欠部の形状はU字形状である、モータモジュール。
  6. 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のモータモジュールであって、
    前記モータ配置部は、前記第1消音室と前記切欠部を介して連通し、かつ、前記排気口と直接的に連通する第3消音室を形成している、モータモジュール。
  7. 請求項1ないし請求項6のいずれかに記載のモータモジュールであって、
    前記仕切部は、
    前記ファン収容部と前記第1消音室との間に配置される板状の第1外側仕切部
    を含み、
    前記第1外側仕切部は、
    軸方向に対して略垂直に拡がる第1板部と、
    前記第1板部から軸方向他方側に延びる第1屈曲部と、
    をさらに有し、
    前記切欠部の軸方向他方側の端部は、前記第1屈曲部の軸方向他方側の端部よりも軸方向他方側に位置する、モータモジュール。
  8. 請求項1ないし請求項7のいずれかに記載のモータモジュールであって、
    前記第1連通路および前記第2連通路は、前記本体部の内壁に沿って配置され、
    前記第1連通路と、前記第2連通路とは、少なくとも一部が軸方向に重なる、モータモジュール。
  9. 請求項1ないし請求項8のいずれかに記載のモータモジュールであって、
    前記第2消音室は、第3連通路を介して前記モータ配置部と連通する、モータモジュール。
  10. 請求項1ないし請求項9のいずれかに記載のモータモジュールであって、
    前記第1連通路を軸方向一方側から見た形状は、1つの直線と1つの円弧とにより閉じられた形状である、モータモジュール。
  11. 請求項1ないし請求項10のいずれかに記載のモータモジュールであって、
    前記筐体は、
    一体に形成された第1筐体と、
    一体に形成された第2筐体と、
    により構成され、
    前記第1筐体と前記第2筐体とは、前記回転軸を通る平面において互いに接触する接触面を有する、モータモジュール。
  12. 請求項11に記載のモータモジュールであって、
    前記第1内側仕切部は、前記平面に対して垂直に拡がり、かつ、前記平面を境に、
    前記切欠部を有する第1領域と、
    前記切欠部を有さない第2領域と、
    を有する、モータモジュール。
  13. 請求項11または請求項12に記載のモータモジュールであって、
    前記第1筐体は、前記平面から前記第2筐体側へ突出する凸部を有し、
    前記第2筐体は、前記平面から凹む凹部を有し、
    前記凸部は、前記凹部に嵌め込まれる、モータモジュール。
  14. 吸気ヘッドと、
    気流中に含まれる粉塵と前記気流とを分離する粉塵分離部と、
    請求項11ないし請求項13のいずれかに記載のモータモジュールと、
    を有し、
    前記筐体は、
    前記平面に対して略対称形状の取っ手
    を有し、
    前記モータモジュールは、前記吸気ヘッドおよび前記粉塵分離部を介して前記吸気口へと気体を吸引するとともに、前記気体を前記排気口から排出する、ハンディ型、アップライト型またはスティック型の掃除機。
  15. 吸気ヘッドと、
    気流中に含まれる粉塵と前記気流とを分離する粉塵分離部と、
    前記吸気ヘッドと前記粉塵分離部とを繋ぐホース部と、
    請求項1ないし請求項13のいずれかに記載のモータモジュールと、
    を有し、
    前記モータモジュールは、前記吸気ヘッド、前記ホース部および前記粉塵分離部を介して前記吸気口へと気体を吸引するとともに、前記気体を前記排気口から排出する、キャニスタ型の掃除機。
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