JP2022525691A - ノイズ低減デバイス - Google Patents

Abstract

第１の通過領域Ａ１を有するメイン管ＭＴであって、第１の通過領域で流体がメイン管に入る、メイン管と、メイン管ＭＴに接続されたサイドブランチＳＢとを含むノイズ低減デバイスにおいて、メイン管ＭＴは、第１の通過領域Ａ１よりも少なくとも２５％（好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも６０％、例えば７５％）小さい第２の通過領域Ａ２を有する細いセクションＮＳを含み、サイドブランチＳＢは、メイン管ＭＴの細いセクションＮＳに接続されている。サイドブランチＳＢがメイン管ＭＴに接続されているところで、サイドブランチＳＢは、好ましくは、流体に対して不透過性であり得る、音響的に透明なカバーで密閉される。このようなノイズ低減デバイスは、流体（例えば気体又は液体）を変位させるモータを含む流体変位電化製品（例えば掃除機）で有利に使用される。

Description

本発明は、掃除機や、導管／パイプ／管を通過する圧力パルスが生成される、変位流体（空気、水、又は他の流体であってもよい）を用いる他の電化製品、例えばヘアドライヤ、ファン付きヘアスタイラ、エアクリーナ、空気加湿器、空調デバイス、コーヒーマシン、アイロンデバイス、呼吸補助デバイス、搾乳器などに使用するノイズ低減デバイスに関連する。本発明はまた、ノイズ低減デバイスを備えたこのよう電化製品にも関連する。

米国特許第６４５０２８９号には、所定の幅を有する開口部又は喚起口に隣接して配設された可変の口幅を有する１／４波長共振器のアレイを有するノイズ減衰デバイスが開示されている。共振器は減衰デバイスの１つの面から別の面に向かって増加する共振周波数に同調され、その結果、各口幅は開口部又は換気口の幅より大きくなる。任意選択で、異なる周波数に同調された第２のアレイは、開口部の反対側に配設され、開口部はデバイスを通して真っ直ぐの見通し線がないようにねじられる。

Ｓ．Ｋ．Ｔａｎｇによる論文「Ｎａｒｒｏｗ ｓｉｄｅｂｒａｎｃｈ ａｒｒａｙｓ ｆｏｒ ｌｏｗ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｕｃｔ ｎｏｉｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ」（Ｊ．Ａｃｏｕｓｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．１３２（５）、２０１２年１１月）では、１本以上の細いサイドブランチ管がダクト壁と同一平面に設置されている無限長のダクトのセクションにわたる音響伝送損失が調査されている。管長の適切な配置やダクトの両側にアレイを結合することで、デバイスの広帯域性能を大幅に高めることができる。

本発明は、特に、改良されたノイズ低減デバイスを提供することを目的とする。本発明は、独立請求項によって規定される。有利な実施形態は、従属請求項に規定される。

本発明の第１の態様によれば、流体が入る第１の通過領域を有するメイン管と、メイン管に接続されたサイドブランチとを備えるノイズ低減デバイスにおいて、メイン管は、第１の通過領域よりも少なくとも２５％（好ましくは少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも６０％、例えば７５％）小さい第２の通過領域を有する細いセクションを含み、サイドブランチは、メイン管の細いセクションに接続されている。サイドブランチがメイン管に接続されているところで、サイドブランチは、好ましくは、音響的に透明であり、流体に対して不透過性であるカバーで密閉される。

本発明の第２の態様は、流体が入る第１の通過領域を有するメイン管と、メイン管に接続されたサイドブランチとを備えるノイズ低減デバイスであって、サイドブランチがメイン管に接続されているところでは、サイドブランチは、音響的に透明であり、流体に対して不透過性であるカバーで密閉される、ノイズ低減デバイスを提供する。

このようなノイズ低減デバイスは、流体（例えば気体又は液体）を変位させるモータを含む流体変位電化製品（例えば掃除機）で有利に使用される。

本発明の第１の態様は、１／４波長管が効果的なノイズ低減ツールではあるものの、そのようなツールの使用には、多くの場合、利用可能ではない多くの追加のスペースが必要であるという認識に基づいている。発明者らは、サイドブランチが結合されるメイン管の通過領域を細くすると同じノイズ低減が得られると同時に、そのように細くすることによって、掃除機など、発生するノイズを少なくする必要のある電気器具にノイズ低減デバイスを組み込むことが容易になることを認識した。例えば、メイン管の通過領域を２５％縮小すると、ノイズ低減デバイス全体が２５％小さくなる。通過領域を５０％、６０％、又は７５％縮小すると、さらに大きな利点が得られる。ただし、ノイズ低減デバイスのメイン管の通過領域が細くなるほど、メイン管を通る液体に対する抵抗が多くなるので、例えば、特定のバッテリー駆動式掃除機では、通過領域は約６０％縮小することが好ましく、一方、主電源駆動式掃除機では、通過領域は７５％以上縮小できる。通過領域の縮小は、好ましくは、例えばメイン管が細くされたときは約１８°～２６°の範囲（例えば２０°）の角度で、また、メイン管が再び拡張されたときは約７°～１０°の範囲（例えば９．５°）の角度で徐々に行われる。

１つ以上のサイドブランチに関しては、メイン管と同じ面積を有する場合、特定の周波数を１００％キャンセルできる。しかしながら、発明者らは、しばしば、特定の周波数を完全にキャンセルする必要はなく、例えば１０ｄＢだけ、ある周波数範囲を十分にキャンセルすればよいことを認識している。そのためには、ノイズを低減すべき周波数範囲内の異なる周波数に同調された複数のサイドブランチがあれば充分であり、各サイドブランチは、メイン管の通過領域の、例えば２５％の面積を持つ。前述のように、メイン管の通過領域を少なくとも２５％縮小し、サイドブランチは、同じ係数で（１００％のキャンセルの場合は、サイドブランチがメイン管と同じ面積を有することが十分である）、７５％小さくされるとき、これは、所望の周波数範囲で１０ｄＢの低減を得るのに十分である。重要なのは、特定の周波数に同調され、メイン管の始点から同じ距離にあるサイドブランチの総面積であり、したがって、同じ周波数に同調された複数のサイドブランチのそれぞれの面積を合計できることに留意されたい。しかしながら、メイン管のフロー方向にあって、各々、メイン管の面積の５０％を有し（したがって、特定の周波数のノイズの５０％のみをキャンセルする）、同じ周波数に同調された２つのサイドブランチが縦一列に配置される場合は、その周波数でのノイズキャンセルの合計は１００％ではなく、５０％＋（残りの５０％の５０％）＝７５％である。

追加の抵抗や不所望のノイズ発生をもたらし得る不所望の乱流なしで液体が確実にメイン管を通るには、サイドブランチは、好ましくは、メイン管へのそれぞれの接続部で、音響的に透明であるが、メイン管を流れる液体に対して不透過性であるカバー（例えばフォイル、膜、メッシュなど）によって密閉されている。ここでは、「音響的に透明」とは、完全に音響的に透明である必要はなく、重要なのは、サイドブランチが依然として有意のやり方で１／４波長管として機能できることである。また、「不透過性」も完全に不透過性である必要はなく、重要なのは、流体が有意の外乱なしにメイン管を通過できることである。サイドブランチに入る可能性のあるちりがノイズ低減デバイスに入ることを許可しないシステムのコンテキストでは、カバーが音響的に透明であると同時に、メイン管を通過する液体にとってサイドブランチは「見えない」ようにして、不所望の乱流は追加の抵抗や不所望のノイズ発生をもたらす可能性があるので、当該不所望の乱流が発生しないようにすることで十分である。

本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかになり、また、当該実施形態を参照して説明される。

図１は、本発明によるノイズ低減デバイスの実施形態のメイン管の断面図を示す。 図２は、図１のメイン管の細いセクションに接続された幾つかのサイドブランチを示す。 図３は、本発明によるノイズ低減デバイスの好ましい実施形態のメイン管へのサイドブランチの接続を示す。 図４は、１本の単一１／４波長管が特定の帯域幅にわたってノイズを１０ｄＢ低減する方法を示す。 図５は、８本の単一１／４波長管が特定の帯域幅にわたってノイズを１０ｄＢ低減する方法を示す。

図１は、本発明によるノイズ低減デバイスの実施形態のメイン管ＭＴの断面図を示す。流体（液体、気体）のフロー方向Ｆが矢印で示されている。メイン管ＭＴの入口Ｅには、通過領域Ａ１が示されている。メイン管ＭＴは、通過領域Ａ２＜Ａ１を有する細いセクションＮＳを有する。

図２は、図１のメイン管ＭＴの細いセクションＮＳに接続された幾つかのサイドブランチＳＢを示す。サイドブランチＳＢは、低減されるノイズの相互に異なる周波数に同調されるように相互に異なる長さを有する。サイドブランチＳＢは、細いセクションに対して垂直であっても、異なる角度であってもよい。様々なサイドブランチＳＢは、同一の幅を有する必要はない。メイン管及び様々なサイドブランチは、円形の通過領域を有する必要がなく、したがって、例えば、正方形や楕円形の形状が可能で、直線ではなく湾曲されていてもよい。このようにして、ノイズ低減デバイスを適用する電化製品の設計によって課される、限られた利用可能なスペース内でノイズ低減デバイスを「隠す」ことができる。

図３は、本発明によるノイズ低減デバイスの好ましい実施形態のメイン管ＭＴの細いセクションＮＳへのサイドブランチＳＢの接続を示す。膜構造Ｍが、サイドブランチＳＢの開口全体を覆う。その結果、次の２つの利点が得られる。メイン管ＭＴを流れる流体は、サイドブランチＳＢの存在による乱流によって妨げられない。また、サイドブランチＳＢは、流体内に存在し得るちりを収集してノイズ除去に関して有効性が失われることがない。ノイズキャンセル特性を最大限に高めるために、膜Ｍのインピーダンスをできるだけ低く保つことが有利である。そのため、膜Ｍは薄く、厚さが好ましくは０．１ｍｍ未満であり、プラスチック製の食品バッグに使用されるプラスチックによって提供されるように、好ましくは０．０１ｍｍ程度の大きさである。小さい穴（例えば０．３ｍｍ）を有するメッシュは、ノイズ低減をそれほど損なわないことに関してはうまく機能するが、メイン管内の乱流を軽減することに関してはあまりうまく機能していないように思われる。本発明のこの態様もまた、少なくとも１つのサイドブランチが細くないメイン管に接続されるノイズ低減デバイスで使用できる。

図４は、約１１００Ｈｚの周波数に同調された１本の単一１／４波長管が、約３００Ｈｚの帯域幅（したがって、約９５０Ｈｚ～約１２５０Ｈｚ）にわたってノイズを１０ｄＢ低減できることを示している。横軸は周波数をＨｚ単位で示し、縦軸はノイズ低減をｄＢ単位で示す。図５は、相互に異なるノイズ低減周波数に同調された８本の単一１／４波長管がともに、約９００Ｈｚの帯域幅（約２５０Ｈｚ～約１１５０Ｈｚ）にわたってノイズを１０ｄＢ低減できることを示している。このため、サイドブランチＳＢは、メイン管ＭＴの細いセクションＮＳの通過領域Ａ２よりも小さい断面積を有し得る。図４及び図５には図示していないが、１／４波長管はまた、それらが同調されるノイズ低減周波数の奇数倍のノイズ低減をもたらす。

上記の実施形態は、本発明を限定するのではなく、説明するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、多くの代替実施形態を設計できることに留意されたい。例えば、互いに隣接するサイドブランチの代わりに、サイドブランチを入れ子にする（すなわち、同心）ことができる。特許請求の範囲では、括弧内の任意の参照符号は、特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。「含む」という語は、請求項に列挙されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。単数形の要素は、当該要素が複数存在することを除外するものではない。本発明は、いくつかの異なる要素を含むハードウェアによって実装されてもよい。いくつかの手段を列挙するデバイス請求項において、これらの手段のうちのいくつかは、まったく同一のハードウェアアイテムによって具体化されてもよい。相互に異なる従属請求項に記載される手段、有利に組み合わせて使用されてもよい。

Claims (6)

1. 流体が入る第１の通過領域を有するメイン管と、
   前記メイン管に接続されたサイドブランチと、
   を備える、ノイズ低減デバイスであって、
   前記メイン管は、前記第１の通過領域よりも少なくとも２５％小さい第２の通過領域を有する細いセクションを含み、前記サイドブランチは、前記メイン管の前記細いセクションに接続されていることを特徴とする、ノイズ低減デバイス。
2. 前記第２の通過領域は、前記第１の通過領域よりも少なくとも５０％小さい、請求項１に記載のノイズ低減デバイス。
3. 前記第２の通過領域は、前記第１の通過領域よりも少なくとも６０%小さい、請求項２に記載のノイズ低減デバイス。
4. 前記サイドブランチが前記メイン管に接続されているところで、前記サイドブランチは、音響的に透明なカバーで密閉されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のノイズ低減デバイス。
5. 前記カバーは、前記流体に対して不浸透性である、請求項４に記載のノイズ低減デバイス。
6. 前記流体を変位させるためのモータと、
   請求項１から５のいずれか一項に記載のノイズ低減デバイスと、
   を含む、流体変位電化製品。

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