JP3154816B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は運転音を低減できるよう
にした電気掃除機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気掃除機の運転音を低減させる
対策としては、フェルト、連続気泡を有する発泡ウレタ
ン、或いは高密度の紙等で筒状に形成された消音体で、
音源である電動送風機の周囲を囲むとともに、同様な材
質からなる消音体を排気風路中に配設し、これらに電動
送風機より送出された風を通過させて運転音を低減する
ことが一般的に行われている。また、この他に、電動送
風機から掃除機本体の排気口に至る排気風路をマフラー
構造として、運転音を低減させるものも知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のような消音体に
のみ頼って消音をする従来の電気掃除機において、より
一層の静粛運転を実現するには、フェルト等の消音体を
排気風路中に数多く設ける必要がある。しかし、フェル
ト等の消音体は風路抵抗となるものであり、電動送風機
から送られる風の勢いを衰えさせるので、このような消
音体が数多く配置されると、それに応じて増加する風路
抵抗により電気掃除機の吸込み性能が低下するという問
題がある。

【０００４】さらに、例えば羽根数が９枚のファンを毎
分 30000回転させる電動送風機を備えた従来の電気掃除
機の運転音の周波数分析図は、図６（横軸は対数目盛）
に音響パワーレベルで示されており、約 4.5ＫＨｚと約
９ＫＨｚとの周波数の音の振幅が特に大きい。そのうち
約９ＫＨｚの音は、人間の耳に聞え易い音の周波数域
（１〜６ＫＨｚ）から外れているので、さほど問題には
ならないが、約 4.5ＫＨｚの音（その運転音レベルは5
8.8ｄＢ）は、特にうるさく聞えるものである。

【０００５】この周波数の音は電動送風機の回転数Ａ
（ rpm）とファンの羽根の数Ｂとで決まり、（Ａ／６
０）×Ｂの式で与えられる。ところで、前記フェルト等
の消音体で十分な消音効果を得るためには、消音体の厚
さを大きくとる必要がある。しかしながら、そうすると
風路が狭くなるので、その厚さには限界がある。そのた
め、前記式で与えられる周波数の音についての消音効果
は小さい。したがって、従来の電気掃除機はその運転音
レベルＯ．Ａ値が72.9ｄＢと大きいという問題がある。

【０００６】また、排気風路をマフラー構造とする従来
のものは、排気風路を長く形成する必要があるため、必
然的に掃除機本体が大形になるという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、掃除機本体を大形にする
ことなく、また、吸込み性能を損なうことなく運転音を
低減できる電気掃除機を得ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、電動機の回転軸にファンが取付けられた電動送風機
を内蔵した掃除機本体の排気口に、前記掃除機本体の外
部に臨んで共鳴用側管を有する共鳴形の音響濾波器を設
け、この濾波器が、前記電動機の回転数と前記ファンの
羽根の数とにより決まる周波数を共鳴周波数とする長さ
の側管とともに、この側管とは異なる長さで前記周波数
とは異なる夫々の周波数を共鳴周波数とする長さの複数
の側管を備えていることを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】前記構成において、音響濾波器は、それが備え
た複数の側管の夫々において、電動送風機の排気側に流
れる風が運ぶ音のうち前記側管の長さに応じた特定の周
波数の音を共振させ、それにより、前記特定の音のエネ
ルギーを減衰させる。そして、特に、電動送風機の電動
機の回転数とファンの羽根の数とにより決められる周波
数を共鳴周波数とする長さに設定された側管において
は、前記ファンに起因して発生しかつ人間の耳に聞え易
い周波数の音を減衰できる。しかも、その他の長さの側
管においては、その長さに応じた特定周波数の音を共振
させるため、前記共鳴周波数の音とは別の周波数、例え
ば、電動送風機から排気口に至るまでに二次的に生じる
風切り音等の運転音に含まれる様々な音を減衰できる。
又、前記のように長さが異なる複数の側管を有した構造
の音響濾波器はフェルト等と異なり風の勢いを損なうこ
とが極めて少ない。さらに、音響濾波器を用いて運転音
を低減するから、運転音を低減するためにマフラー構造
の長い排気風路を必要とすることがない。

【００１０】

【実施例】以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施
例を説明する。図１は電気掃除機の後部の構成を示す断
面図であって、同図中１は横長に形成された掃除機本体
で、２はこの本体１に取付けられた後部移動車輪、３は
掃除機本体１の上面側に設けられて枢軸４を中心に回動
される起倒可能な持運び用ハンドルを示している。掃除
機本体１の図示しない前部には吸塵ホース等が着脱可能
に接続される吸塵口が設けられているとともに、掃除機
本体１の後面には排気口５が開口されている。

【００１１】掃除機本体１の後部には電動送風機６が横
置きにして内蔵されている。図１に示されるように電動
送風機６は、電動機７と、その水平な回転軸８の前端部
に取付けられた遠心形のファン９とを備えている。

【００１２】電動機７は、前端が開口されるとともに後
端が底壁として閉じられた有底円筒状の電動機ケース１
０内に、略四角枠状のステータ１１を収納して、これと
電動機ケース１０の円筒壁部内面との間に複数の風通路
１２を形成している。電動機ケース１０にはその前端開
口を径方向に横断するケース端面板１３が架設され、こ
の端面板１３と電動機ケース１０の底壁とに夫々固定さ
れた軸受１４，１５により、ステータ１１の内側に配置
された整流子１６付の回転子１７が有する回転軸８を回
転自在に支持している。さらに、電動機ケース１０の底
壁側には風出口１０ａが形成されているとともに、一対
のブラシ装置１８が取付けられている。以上の構成を備
えて電動機７が形成されている。なお、この電動機７は
掃除条件に応じて図示しない制御装置により回転数を制
御されるものであるが、その最高出力ではファン９を毎
分 30000回回転させる能力を有している。

【００１３】回転軸８の前端部は前側の軸受１４を貫通
しており、この貫通端部にファン９が固定されている。
ファン９の羽根数は例えば９枚である。このファン９と
ケース端面板１３との間には、この端面板１３および電
動機ケース１０に固定された整流板１９が配置されてい
る。さらに、電動機ケース１０には吸気口２０ａを有す
るファンカバー２０が装着され、このカバー２０はファ
ン９および整流板１９を覆い隠している。

【００１４】この電動送風機６が動作されると、回転子
１７とともにファン９が回転されるから吸気口２０ａよ
りファン９に空気が吸込まれ、この空気はファン９の周
部より吐出された後、ファンカバー２０および整流板１
９に順次案内されて、電動機ケース１０の開口縁とケー
ス端面板１３の側縁との間の開口から風通路１２を通
り、そして、風出口１０ａから電動機ケース１０の周囲
に吹き出される、送風作用が営まれるようになってい
る。

【００１５】前記電動送風機６のファンカバー２０の周
部には、環状の防振ゴム２１が被着されているととも
に、電動機ケース１０の底壁中央に形成された軸受嵌合
突部１０ｂの外側にも防振ゴム２２が被着されている。
そして、これら防振ゴム２１，２２を、掃除機本体１と
一体に形成された支持リブ２３〜２５および支持壁２６
等に係合させて、電動送風機６が掃除機本体１内に横置
き状態に支持されている。なお、以上のようにして設置
された電動送風機６の前方の空間部は集塵室２７であ
り、ここには袋状などの集塵フィルター（図示しない）
が収納されて、電動送風機６の前記送風作用に伴い掃除
機本体１の前記図示しない吸塵口から吸込まれた空気を
濾過するようになっている。また、図１において符号２
８はフィルター支えである。

【００１６】掃除機本体１内には電動機ケース１０の円
筒壁部をその外側から囲んで消音筒２９が設けられ、そ
の前端は電動機ケース１０の開口縁から延出された環状
鍔部の裏面に当接されているとともに、後端は相連続し
た支持リブ２４，２５の前面に当接されている。この消
音筒２９は連続気泡を有した発砲ウレタンからなるが、
それに代えてフェルト或いは高密度の紙で形成される消
音筒を用いてもよい。

【００１７】支持リブ２４における消音筒２９の外側に
位置する部分には通孔３０が設けられており、それによ
り電動送風機６の風出口１０ａから前記排気口５に至る
排気風路３１が形成されている。排気風路３１の途中に
は、この風路３１を横切って後部消音板３２が配置され
ている。この消音板３２も連続気泡を有した発砲ウレタ
ンからなるが、それに代えてフェルト或いは高密度の紙
で形成される後部消音板を用いてもよい。

【００１８】前記排気口５は掃除機本体１の後端部に取
付けた排気口体３３の後端開口で形成され、この排気口
体３３の入口部に前記消音板３２が支持されている。排
気口体３３は排気風ガイド３３ａを有している。そし
て、この排気口体３３の内部、したがって、電動送風機
６の排気側のうち排気風路３１の出口には共鳴形の音響
濾波器３４が設けられている。この濾波器３４は掃除機
本体１の外部に臨んでいる。

【００１９】図２に示されるように音響濾波器３４は、
排気される風（矢印で流れ方向を示す）に対し略直交し
て配置される濾波器本体３５の上下両側に、夫々左右方
向に延びる上下の絞り通路３６を設けるとともに、これ
ら通路３６から直角に分岐する上下の共鳴用側管３７を
多数並設した集合構造に形成されている。しかも、音響
濾波器３４はその側管３７の長さＬを変えることで、共
鳴周波数を任意に設定できるので、電動送風機６の構成
により、前記ファン９の羽根数と電動機７の回転数とに
基づく周波数以外の振幅が大きい周波数にも適合する長
さの側管３７を設けた音響濾波器３４が採用されてい
て、この一つの音響濾波器３４が有する長さが異なる複
数の側管３７により、夫々の周波数の音も減衰させるこ
とができるようになっている。

【００２０】上下の絞り通路３６は濾波器本体３５の厚
み方向に貫通して形成された長孔であって、その上下方
向に沿う幅は狭く形成されて、この通路３６を通る風の
流速をより速めるようにしてある。各側管３７は、濾波
器本体３５の上下方向に沿って形成された底付きの角筒
状部分で形成されているとともに、これらの上端または
下端に有した例えば円形の入口３７ａを介して絞り通路
３６に連通されている。

【００２１】各側管３７は消したい周波数の音を減衰す
るため特定の長さＬを有している。そのうちの一部の側
管３７の長さＬは、電動機７の回転数とファン９の羽根
の数とにより決まる周波数をｆｍ（Ｈｚ）、音速をＣ
（３４６６７０ｍｍ／ｓ，２５℃）、整数値の定数
（１，２，３，……）をＮとしたとき、Ｌ＝（２Ｎ−
１）・Ｃ／（４ｆｍ）の式で求められる長さに設定され
ている。ここで、特に消したい音とは電動送風機６が発
生する音のうちファン９の羽根数により、これら羽根の
回転のアンバランスに基づいて発生する固有な音であっ
て、すなわち、本実施例では既述のように電動機７は30
000rpmで回転し、ファン９の羽根の数は９枚であるの
で、ファン９により発生する音の周波数ｆｍは、電動機
７の回転数 30000を電源周波数６０Ｈｚで割算した値に
ファン９の羽根数（９枚）を乗じることにより算出さ
れ、4500Ｈｚである。そして、この周波数4500Ｈｚを前
記式にあてはめることにより、側管３７の長さＬを求め
ることができ、このようにして決定された側管３７の長
さＬは 19.25ｍｍであって、こうした側管３７を前記音
響濾波器３４は含んでいる。

【００２２】以上の構成の共鳴形音響濾波器３４を備え
た電気掃除機において、電動送風機６の風出口１０ａか
ら流出されるとともに電動送風機６で発生した音が乗っ
ている風は、排気風路３１内の消音筒２９および後部消
音板３２を通って、消音作用を受けるだけでなく、掃除
機本体１の後面から排気される際に音響濾波器３４によ
る消音作用を受ける。

【００２３】図３には音響濾波器３４の原理が示され、
音を伴って排気される風が通る排気風路３１に対して直
交する共鳴用の側管３７の長さＬが、前記式にしたがっ
て決定されていることにより、この側管３７においてｆ
ｍ＝（２Ｎ−１）・Ｃ／４Ｌの周波数の音が共鳴し、こ
の共鳴に費やされるエネルギー損失により前記共鳴周波
数の音が減衰されるものである。図４は図３の原理図で
の特性を示しており、同図中ｆ１，ｆ３，ｆ５は側管３
７で共鳴する中心周波数であり、２点鎖線が共鳴により
失われる音のエネルギーを示している。この図４から分
かるように音響濾波器３４は奇数倍の共鳴周波数につい
て消音効果を発揮するものである。

【００２４】したがって、以上のような音響濾波器３４
の消音原理により排気に乗っている音のうちファン９に
よって発生する耳障りな約 4.5ＫＨｚの周波数の音を減
衰できる。すなわち、図５（横軸は対数目盛）は側管３
７の長さＬを 19.25ｍｍとした音響濾波器３４を組込ん
だ電気掃除機の周波数を音響パワーレベルで示す分析図
であり、この図に示されるように約 4.5ＫＨｚの周波数
の音を56.2ｄＢと、音響濾波器３４を持たないものより
も 2.6ｄＢ減少できた。しかも、他の長さの側管３７に
よって、その長さに応じた周波数の音を共鳴させて、そ
の音を減衰できるから、電動送風機６から排気口５に至
るまでに二次的に生じる風切り音等の運転音に含まれる
様々な音も、その出口である排気口５において減衰する
ことが可能である。したがって、以上のように夫々異な
る長さを有して共鳴特性が異なる複数の側管３７を集合
させた単一の音響濾波器３４の採用によって、電気掃除
機の運転音レベルＯ．Ａ値も71.5ｄＢと低くできること
が実証された。しかも、前記のような音響濾波器３５は
掃除機本体１の外部に臨んだ排気口５に設置され、外気
に晒されていて温度上昇が少なく、それ自体の温度変化
による伸び縮みが抑制され易いので、各側管３７の長さ
の伸び縮みも当然に極小であり、したがって、各側管３
７における特定周波数の音の減衰機能が設計通りに維持
されて良好な消音を実現できる。

【００２５】そして、音響濾波器３４は共鳴現象を利用
して音を減衰させるものであるため、排気通路３１を通
る風の勢いを減じることが実質的にない。したがって、
電気掃除機の吸込み性能を損なうことなく、掃除機の消
音効果を向上して静粛運転を行うことができる。

【００２６】しかも、音響濾波器３４は消音マフラーと
異なり排気風路を長く形成する必要もないので、前記消
音効果を向上させるために、掃除機本体１を長くするな
ど大形化を伴うこともなく実施できる。

【００２７】なお、本発明は前記一実施例には制約され
ない。例えば、音響濾波器３４の側管３７は、円筒であ
ることがより望ましいとともに、底付きの閉じ管ではな
く、底がない開管で形成しても良い。その場合の側管の
長さＬは、Ｌ＝（Ｎ・Ｃ）／２ｆｍの式で求められる長
さにして実施すれば良く、そうすることにより、消した
い周波数ｆｍの音を開管よりなる側管３７で共鳴させる
ことができる。

【００２８】また、音響濾波器３４は絞り通路３６を必
ずしも備えなくても良いが、この通路３６を前記一実施
例のように備える場合には、より消音効果を高めること
ができる。また、共鳴現象を利用して音を減衰させると
いう消音原理を得られるものであれば、側管３７は絞り
通路３６などに対して斜めに設けられていても良い。

【００２９】

【００３０】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の電気掃除機
は、掃除機本体に内蔵された電動送風機の排気口に、掃
除機本体の外部に露出させて共鳴用側管を有する共鳴形
の音響濾波器を設け、この濾波器に、前記電動送風機の
電動機の回転数とファンの羽根の数とにより決まる周波
数を共鳴周波数とする長さの側管とともに、この側管と
は異なる長さで前記周波数とは異なる夫々の周波数を共
鳴周波数とする長さの複数の側管を備えたものを採用し
たから、電動機の回転数とファンの羽根の数とにより決
められかつ人間の耳に聞え易い周波数の音を減衰できる
とともに、電動送風機から排気口までの間に生じる風切
り音等についてもそれに応じた長さの側管によって減衰
することが可能である。しかも、外気に晒される音響濾
波器３５はそれ自体の温度変化による伸び縮みが少な
く、各側管３７の長さの伸び縮みも極小であるので、各
側管における特定周波数の音の減衰機能が設計通りに維
持されて良好な消音を実現できる。したがって、掃除機
の運転音を低減することができる。また、以上のように
音響濾波器を用いて運転音を低減するから、運転音を低
減するためにマフラー構造の長い排気風路を必要とする
ことがなく、さらに、フェルト等と異なり前記音響濾波
器はその構造上風の勢いを損なうことが極めて少ないの
で、既述の運転音の低減を掃除機本体を大形化を伴った
り、或いは吸込み性能を損なうことなく実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電気掃除機の後部の構
成を示す縦断側面図。

【図２】同実施例に係る共鳴形音響濾波器の構成を一部
断面して示す斜視図。

【図３】共鳴形音響濾波器の原理を示す断面図。

【図４】図３に示された共鳴形音響濾波器の特性を示す
図。

【図５】同実施例に係る電気掃除機の運転音の周波数分
析図。

【図６】従来の電気掃除機の運転音の周波数分析図。

【符号の説明】

１…掃除機本体、５…排気口、６…電動送風機、７…電
動機、８…回転軸、９…ファン、３１…排気風路、３４
…音響濾波器、３７…共鳴用側管。

フロントページの続き (72)発明者 岡崎 洋二 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株式会社東芝住空間システム技術研究所 内 (56)参考文献 特開 昭52−41462（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−165850（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/16 - 11/175 A47L 9/00 103

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸塵口および排気口を有した掃除機本体
   内に、電動機の回転軸にファンが取付けられた電動送風
   機、およびこの電動送風機の送風力で前記吸塵口から前
   記掃除機本体内に吸い込んだ空気に含まれる塵を捕捉す
   る集塵フィルタを内蔵し、この集塵フィルタで濾過した
   空気を前記排気口から前記掃除機本体外に排出する電気
   掃除機において、共鳴用側管を有する共鳴形の音響濾波器を前記掃除機本
   体の外部に臨んで前記排気口に設け、この濾波器が、前
   記電動機の回転数と前記ファンの羽根の数とにより決ま
   る周波数を共鳴周波数とする長さの側管とともに、この
   側管とは異なる長さで前記周波数とは異なる夫々の周波
   数を共鳴周波数とする長さの複数の側管を備えている こ
   とを特徴とする電気掃除機。