JP4295255B2 - 騒音低減装置及び電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電気掃除機の主要部であるブロアモータから発生する騒音を低減させる騒音低減装置に関するものである。

騒音を低減させる従来の電気掃除機として、掃除機本体のリヤカバーの後端部側に、吸音材を有する防音板を設けたものがある。リヤカバーの後端部に設けられた排気口から放出される排気風を防音板に衝突させて吸音材により吸音させ、排気騒音を低減させるようにしている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−２４８７６６号公報（第２−３頁、図１）

前述した特許文献１に記載の電気掃除機では、リヤカバーの後端部に設けられた排気口と防音板との間の空間が非常に狭いため、排気口から放出される排気風及び排気風に含まれる騒音成分は、その狭い空間で圧縮されて圧力損失を生じブロアモータの回転を阻害し、ブロアモータの温度上昇を招く虞があった。また、風路端で風切音を発生させるために、風切音などの新たな騒音問題を発生していた。また、ブロアモータの回転に伴う騒音のピーク周波数などを低減することができないために、排気口から放出される騒音の音質改善を行うことが難しかった。

本発明は、前述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成でブロアモータから放出される排気風に含まれる騒音及びブロアモータの回転に伴う騒音のピーク周波数成分を低減して騒音レベルを下げることのできる騒音低減装置を提供することを目的とする。

本発明に係る騒音低減装置は、所定の間隔をもって対向する一対の端絡環の間に周方向に棒体が間隙を有して配列されて形成され、一対の端絡環のうち一方の端絡環が、駆動手段を有する機器の排気口を囲むように取り付けられた固定治具と、固定治具の他方の端絡環に排気口と対向するように設けられ、複数の開口部を有するフィルタ部と、フィルタ部の複数の開口部を囲むように取り付けられ、周方向に複数の開口部を有する筒状の側壁部と、側壁部に前記フィルタ部と所定間隔をもって対向するように設けられた遮蔽部とを備えたものである。

本発明においては、駆動手段の回転に伴って発生する排気風に含まれる騒音は、排気口から固定治具に放出されてフィルタ部の複数の開口部を通過し、遮蔽部に衝突した後に側壁部の複数の開口部から放出される。騒音がフィルタ部の複数の開口部を通過した際には、強制的に圧縮して圧力損失を起こさせ、遮蔽部に衝突した際には、騒音の音響エネルギーを振動エネルギーに変換させて熱エネルギーとして消耗させ、さらに、側壁部の複数の開口部を通過した際には、再び圧縮させて圧力損失を起こさせるようにしたので、騒音の音圧レベルが減衰し、このため、騒音の低い機器を提供することができる。また、騒音低減装置の構成が簡単なので、低コストで機器への組み込みが容易になる。

以下、本発明に係る騒音低減装置の好適な実施の形態について添付図面を用いて説明する。
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る騒音低減装置を適用した電気掃除機の概略構成を示す側部断面図、図２は電気掃除機に用いられた騒音低減装置を拡大して示す側部断面図である。
実施の形態１における電気掃除機は、図１に示すように、掃除機本体１の後端部に騒音低減装置１０を取り付けたものである。掃除機本体１は、内部が連通口２ａを有する隔壁２によって前後に仕切られており、その前部に集塵室３が、後部にモータ室４が形成されている。また、掃除機本体１の後端部のカバー１ａには、複数の穴が形成されてなる排気口８（図２参照）が設けられている。前述した集塵室３には、塵埃を集塵するための紙パック(図示せず)が着脱自在に装着されており、モータ室４には、駆動手段であるブロアモータ５がモータケース４００に囲まれて設置されている。ブロアモータ５は、ファン６と回転機７とからなり、掃除機本体１或いは掃除機本体１と連結されるホース（図示せず）に設けられた操作部の操作に応じて回転し、３万〜４万回転という高速回転で運転できるようになっている。また、ブロアモータ５の回転機７側には、回転子のコイル（図示せず）を冷却するためのモータ開口部７ａが設けられている。

騒音低減装置１０は、図２に示すように、掃除機本体１の後端部のカバー１ａに排気口８を囲むように設置された固定治具１１と、固定治具１１の端部にその固定治具１１を覆うように固定され、複数の開口部１２ａを有するフィルタ部１２と、例えば筒状に形成され、その内部にフィルタ部１２が嵌入され、周方向に複数の開口部１３ａを有する側壁部１３と、側壁部１３にフィルタ部１２と所定間隔を有して嵌入された遮蔽部１４とからなっている。

前述した固定治具１１は、例えば、間隔Ａをもって対向する一対の端絡環１１ａの間に周方向に棒体１１ｂが間隙を有して配列されてなっている。この間隔Ａにより、掃除機本体１の排気口８からの排気風の排気風路１５が確保されている。この排気風路１５の確保により、排気口８側を塞ぐことによるブロアモータ５の温度上昇及び吸引力の低下が防止される。また、フィルタ部１２と遮蔽部１４との間の所定間隔は、音響空間１６を形成するためになされたものである。遮蔽部１４には、防振及び制振材で構成された材料が使用されている。

前記のような騒音低減装置１０を備えた電気掃除機においては、操作部の操作に応じてブロアモータ５が回転すると、回転機７のモータ開口部７ａから回転機７の回転による単一の周波数成分を有する音が発生し、この回転による単一の周波数成分とファン６の持つ羽根枚数との「積」による羽根回転による単一の周波数成分を有する音が発生する。この場合、羽根回転による単一の周波数成分は、高調波成分を発生するため、高い周波数帯域の周波数成分を有する音となり、しかも、回転機７の高回転数の影響から高い周波数成分となり、掃除機使用者にとって非常に不快な音（騒音）となっている。

この騒音が排気風と共にモータケース４００の開口部４０１を通って排気口８から放出されると、その一部が固定治具１１により形成された排気風路１５から外部へ放出される。この外部への放出により、ファンモータ５の温度上昇及び吸引力の低下が防止される。一方、残りの騒音を含む排気風は、フィルタ部１２に設けられた複数の開口部１２ａを通過する。この開口部１２ａを通過する際、その騒音は強制圧縮による圧力損失が生じ、音響空間１６に一斉に放出される。この時、その騒音は、遮蔽部１４に衝突し、音響エネルギが振動エネルギに変換され、遮蔽部１４を振動させることで振動−熱エネルギとして消耗し、騒音の音圧レベルが減衰する動作を行う。さらに、その騒音は側壁部１３に設けられた複数の開口部１３ａで再び急激に圧縮されてさらなる圧力損失が起こり、その結果、完全な音圧減衰が行われてから排気風と共に外部へ放出される。この低減可能となる騒音の周波数帯域は以下の式で決定される。
ｆ₀＝（Ｃ／２π）（（Ｐ／（（ｔ₀＋０．８／ｄ₀）Ｌ₀）））１／２
ここで、Ｃは音速、Ｐはフィルタ部１２の面に対する開口部１２ａの開口率、ｔ₀はフィルタ部１２の板厚、ｄ₀は開口部１２ａの直径、Ｌ₀はフィルタ部１２と遮蔽部１４との間隔である。
特に、ピークの周波数成分を有する騒音に対して有効に低減させることが可能である。

以上のように実施の形態１によれば、掃除機本体１の排気口８に設置した騒音低減装置１０により、騒音を圧縮して音響空間１６に放出させ、再び圧縮して外部へ放出させるようにしたので、騒音の音響エネルギを効果的に減衰させることができ、しかも騒音低減装置１０の構成が簡単であるため、電気掃除機への組込みが容易となり、騒音の低い優れた電気掃除機を低コストで提供することができる。

実施の形態２．
図３は本発明の実施の形態２に係る騒音低減装置の側部断面図である。なお、図１及び図２で説明した実施の形態１と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態２は、フィルタ部１２と遮蔽部１４との間に吸音材２０を装着したものである。この吸音材２０は、１ＫＨｚ以上の高い周波数帯域を有する騒音を高効率で吸音するもので、密度６００ｇ/ｍ³以下で、通気性を有する素材で構成されている。
実施の形態２においては、フィルタ部１２の複数の開口部１２ａにより圧縮された騒音は、吸音材２０により吸音されて減衰し、遮蔽部１４を振動させて振動−熱エネルギー変換されて消耗し、側壁部１３の複数の開口部１３ａによって再び圧縮されて圧力損失による音圧レベルがさらに減衰し、排気風と共に外部に放出される。

以上のように実施の形態２によれば、フィルタ部１２と遮蔽部１４との間に吸音材２０を装着したので、ピーク周波数を含む高い周波数帯域の騒音の音圧レベルを低コストで低減させることが可能になり、騒音の低い優れた電気掃除機を提供できる。

実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態３に係る騒音低減装置の側部断面図である。なお、図１〜図３で説明した実施の形態１、２と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態３の騒音低減装置１０は、開口部のない側壁部２１が使用され、さらに、複数の開口部２２ａを有する遮蔽部２２が用いられている。フィルタ部１２とその遮蔽部２２との間には、実施の形態２と同じ材料の吸音材２０が装着されている。また、遮蔽部２２には、前述したように、防振及び制振材で構成された材料が使用されている。

フィルタ部１２及び遮蔽部２２にそれぞれ設けられた複数の開口部１２ａ，２２ａは、騒音を低減したい目標周波数の１／４波長前後の大きさに形成され、双方の各開口部１２ａ，２２ａが相対位置とならないように配置されている。これは、双方の各開口部１２ａ，２２ａを相対位置とした場合と比べ騒音の経路が少しでも長くなるようにしたもので、騒音の音圧レベルをより減衰させるためである。

実施の形態３においては、フィルタ部１２の複数の開口部１２ａにより圧縮された騒音は、吸音材２０により吸音されて減衰し、遮蔽部２２に衝突して振動させて振動−熱エネルギー変換されて消耗し、さらに、遮蔽部２２に設けられた複数の開口部２２ａによって圧縮されることによる圧力損失（熱エネルギ）により消耗されて排気風と共に外部へ放出される。

以上のように実施の形態３によれば、フィルタ部１２と遮蔽部２２との間に吸音材２０を装着した上に、そのフィルタ部１２の各開口部１２ａと遮蔽部２２の各開口部２２ａとが相対位置とならないように配置して騒音の経路をより長く取るようにしたので、騒音の音圧レベルの減衰をさらに行うことができる。

実施の形態４．
図５は本発明の実施の形態４に係る騒音低減装置の側部断面図である。なお、図１及び図４で説明した実施の形態１，３と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態４は、掃除機本体１の後端部のケース１ａに形成された凹部１ｂの底部に騒音低減装置１０を取り付けたものである。この騒音低減装置１０は、凹部１ｂの底部に設けられた排気口８の各穴を塞ぐように固着された吸音材２０と、この吸音材２０に固着され複数の開口部２２ａを有する遮蔽部２２とからなっている。

遮蔽部２２の複数の開口部２２ａは、前述したように、騒音を低減したい目標周波数の１／４波長前後の大きさに形成され、排気口８の各穴と向き合わないように配置されている。また、遮蔽部２２は、凹部１ｂの内側寸法よりも小さく形成されてなり、凹部１ｂとの間で風路開口部２３が構成されている。これは、ブロアモータ５の温度上昇及び吸引力の低下を防ぐためである。

ブロアモータ５の回転により発生する排気風は、排気口８の各穴で一端、圧縮されて吸音材２０の内部に放出される。この時、一部の排気風は風路開口部２３から外部へ放出され、残りの排気風は、遮蔽部２２に設けられた複数の開口部２２ａで圧縮されて外部へ放出される。一方、排気風に含まれる騒音は、排気口８の各穴の圧縮による圧力損失で音圧レベルが低下し、吸音材２０により吸音されて減衰する。この時、一部の騒音は、排気風と共に風路開口部２３から外部へ放出され、残りの騒音は、遮蔽部２２の複数の開口部２２ａによって再び圧縮による圧力損失で音圧レベルが低下し、排気風と共に外部へ放出される。

以上のように実施の形態４によれば、排気風に含まれる騒音を排気口８の各穴で圧縮し、吸音材２０で吸音し、さらに、遮蔽部２２の複数の開口部２２ａで再び圧縮するようにしたので、騒音の音圧レベルを下げることが可能になり、騒音の低い優れた電気掃除機を提供できる。

実施の形態５．
図６は本発明の実施の形態５に係る騒音低減装置の側部断面図である。なお、図１及び図５で説明した実施の形態１，４と同一又は相当部分には同じ符号を付し説明を省略する。
実施の形態５は、掃除機本体１の後端部のケース１ａに形成された凹部１ｂの底部（排気口８）に、吸音材２０と遮蔽部１４とからなる騒音低減装置１０を取り付けたものである。遮蔽部１４は、複数の開口部が設けられておらず、実施の形態４と同様に、凹部１ｂの内側寸法よりも小さく形成されている。これは、凹部１ｂとの間で風路開口部２３を構成するためである。

実施の形態５における騒音低減装置１０においては、ブロアモータ５の回転により排気風が発生すると、その排気風は、排気口８の各穴で圧縮されて吸音材２０の内部に放出され、風路開口部２３から外部へ放出される。一方、排気風に含まれる騒音は、排気口８の各穴の圧縮による圧力損失で音圧レベルが低下し、吸音材２０により吸音されながら遮蔽部１４に衝突して、振動−熱エネルギーに変換されて消耗し、排気風と共に風路開口部２３から外部へ放出される。

以上のように実施の形態５によれば、排気風に含まれる騒音を排気口８の各穴で圧縮し、吸音材２０で吸音し、さらに、遮蔽部１４によって振動−熱エネルギーに変換させるようにしているので、騒音の音圧レベルを下げることが可能になり、騒音の低い電気掃除機を提供できる。

まお、前述した各実施の形態では、フィルタ部１２や遮蔽部２２に複数の開口部１２ａ，２２ａを設けたことを述べたが、開口部１２ａ，２２ａの形状は円形、四角、楕円の何れの形状でもよい。また、吸音材２０の種類は、ウレタンやガラスウール、発泡材、再生発泡材料など通気性を有するものであれば何れでもよい。

また、騒音低減装置１０を電気掃除機に適用する例を示したが、電気掃除機に限定されることはなく、例えば、除湿機やエアコンなどの流体音を発生する全ての機器に適用してもよい。

本発明の実施の形態１に係る騒音低減装置を適用した電気掃除機の概略構成を示す側部断面図である。 電気掃除機に用いられた騒音低減装置を拡大して示す側部断面図である。 本発明の実施の形態２に係る騒音低減装置の側部断面図である。 本発明の実施の形態３に係る騒音低減装置の側部断面図である。 本発明の実施の形態４に係る騒音低減装置の側部断面図である。 本発明の実施の形態５に係る騒音低減装置の側部断面図である。

符号の説明

１ 掃除機本体、２ 隔壁、３ 集塵室、４ モータ室、５ ブロアモータ、６ ファン、７ 回転機、８ 排気口、１０ 騒音低減装置、１１ 固定治具、１１ａ 端絡環、
１１ｂ 棒体、１２ フィルタ部、１３，２１ 側壁部、１４，２２ 遮蔽部、１５ 排気風路、１６ 音響空間、２０ 吸音材、２３ 風路開口部。

Claims (9)

1. 所定の間隔をもって対向する一対の端絡環の間に周方向に棒体が間隙を有して配列されて構成され、一対の端絡環のうち一方の端絡環が、駆動手段を有する機器の排気口を囲むように取り付けられた固定治具と、
   該固定治具の他方の端絡環に前記排気口と対向するように設けられ、複数の開口部を有するフィルタ部と、
   該フィルタ部の複数の開口部を囲むように取り付けられ、周方向に複数の開口部を有する筒状の側壁部と、
   該側壁部に前記フィルタ部と所定間隔をもって対向するように設けられた遮蔽部と
   を備えたことを特徴とする騒音低減装置。
2. 所定の間隔をもって対向する一対の端絡環の間に周方向に棒体が間隙を有して配列されて構成され、一対の端絡環のうち一方の端絡環が、駆動手段を有する機器の排気口を囲むように取り付けられた固定治具と、
   該固定治具の他方の端絡環に前記排気口と対向するように設けられ、複数の開口部を有するフィルタ部と、
   該フィルタ部の複数の開口部を囲むように取り付けられた筒状の側壁部と、
   該側壁部に前記フィルタ部と所定間隔をもって対向するように設けられ、複数の開口部を有する遮蔽部と
   を備えたことを特徴とする騒音低減装置。
3. 前記フィルタ部と前記遮蔽部との間の所定間隔に吸音材を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の騒音低減装置。
4. 前記フィルタ部と前記遮蔽部とにそれぞれ設けられた複数の開口部は、相対位置とならないように配置されていることを特徴とする請求項２又は３記載の騒音低減装置。
5. 前記フィルタ部と前記遮蔽部とにそれぞれ設けられた複数の開口部は、騒音低減の目標周波数の１／４波長前後の大きさで形成されていることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の騒音低減装置。
6. 前記遮蔽部は、防振及び制振材で構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の騒音低減装置。
7. 前記吸音材は、密度６００ｇ/ｍ³以下で、通気性を有することを特徴とする請求項３乃至６の何れかに記載の騒音低減装置。
8. 前記吸音材に、ウレタン、ガラスウール、発泡材、再生発泡材の何れかの素材が用いられていることを特徴とする請求項３乃至７の何れかに記載の騒音低減装置。
9. ファンモータを有する掃除機本体の排気口に前記請求項１乃至８の何れかに記載の騒音低減装置を設けたことを特徴とする電気掃除機。

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