JP4668139B2

JP4668139B2 - 電気掃除機

Info

Publication number: JP4668139B2
Application number: JP2006197597A
Authority: JP
Inventors: 奨藤原; 剛徳関口; 壮北古味
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2011-04-13
Anticipated expiration: 2026-07-20
Also published as: JP2008023010A

Description

本発明は、ブロアモータの振動が筐体に伝播して発生する騒音を低減することができる電気掃除機に関するものである。

従来、『電動送風機の振動や騒音の減衰並びにファンケース周囲からの空気漏れの防止を行う』技術として、『ゴムや発泡樹脂などからなる平板状の弾性材を打ち抜き、中心孔１ｄを有するリング状の環状部１ａと、平板帯状の帯状部１ｂとが、細幅の接続部１ｃを介して接続された形状の緩衝体１を形成した。そして、この緩衝体１の一面にファンケース４への取り付けのための接着剤層を添設しておき、緩衝体１を位置合わせして接合するだけで、環状部１ａが電動送風機３のファンケース４の前面部４ｂに接着されると共に、帯状部１ｂがファンケース４の外周部４ｃに接着されることとした。』というものが提案されている（特許文献１）。
特開平８−１５４８７６号公報（請求項１、要約）

しかしながら、電気掃除機のブロアモータは、運転時にはファンケースの温度が１００度台に達することもある。このとき、ゴムのような弾性材料を騒音低減のために用いていると、温度上昇に伴い弾性材料が柔らかくなってブロアモータと一緒に振動してしまい、振動減衰効果が十分に発揮できず、したがって騒音を十分に低減できないという課題があった。
また、ゴムや発泡材料を用いた場合、周波数特性上、振動を減衰させる対象が有する固有振動周波数の１つにしか対応することができず、固有振動周波数以外の振動が発生したときには、これを減衰させることができず、したがってこれによる騒音を十分に低減できないという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、温度や振動周波数によらず、ブロアモータの振動が筐体に伝播して発生する騒音を低減することができる電気掃除機を得ることを目的とするものである。

本発明に係る電気掃除機は、
ブロアモータのファンケース部を防振材で支持する電気掃除機であって、
前記ファンケース部の前面に固着され、圧電効果を有する高分子制振材料と、
前記高分子制振材料の前面側を覆う吸音材と、
を備え、
前記高分子制振材料は、
カーボンなどの高分子材料と、有機及び無機材料を任意比率で混合した材料であり、
前記ファンケース部の前面から放射する透過音を遮断できる面密度で形成され、
前記吸音材は、
ＰＥＴ材又は再生布を用いた繊維材料であり、
前記防振材と前記ファンケース部とにより挟み込んで固定された
ことを特徴とするものである。

本発明に係る電気掃除機によれば、運転時にファンケースの温度が変化したり、固有振動周波数以外の振動が発生したときであっても、ブロアモータの振動が筐体に伝播して発生する騒音を低減することができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電気掃除機の内部構造のうち、ブロアモータ周辺を側面から見た様子を図示するものである。
図１の内部構造においては、モータケース１０１がモータを取り囲むとともに、モータ前面には流路壁１０２が設けられている。
モータ本体は、ロータ部１０３とファンケース部１０４を有し、ファンケース部１０４の前面中央には吸い込み口１０７が設けられている。また、ファンケース部１０４の側周は、モータ防振材１０５で支持されている。
また、点線矢印は、騒音の発生方向を示すものであるが、詳細は後述の図７を用いて説明する。

ここで、図１の詳細な説明をする前に、本発明の理解を容易にするため、ブロアモータの振動が筐体に伝播することにより発生する騒音の発生要因について説明する。

図７は、音放射特性を、音響インテンシティ分析結果により示すものである。
図７においては、音の放射方向を矢印の向きで表し、音の強さを矢印の長さで表している。
電気掃除機の騒音の原因はブロアモータが主であり、図７に示されるように、騒音はブロアモータの前面側（ファンケース部）と後部側（ロータ部）とに分割して放射されていることが分かる。
また、ブロアモータの前面側（ファンケース部）からは、音が透過して放射されており、吸い込み口である開口径から放射する音は、ファンケース面から透過する音と比較して少ないことが分かる。
さらには、ブロアモータの後部側（ロータ部）から放射する音は、前面側（ファンケース部）の方向に伝播するものは少なく、流体に伴って、モータ後方に放射することが分かる。この音のほとんどは、筐体からの透過音及び排気口からの放射音となる。

本発明は、図７に示される音の発生要因のうち、ブロアモータの前面側（ファンケース部）から発生する騒音、特に、強い音を発するファンケース面からの騒音を低減することを目的とするものである。

次に、図１の説明に戻る。
図１においては、ファンケース部１０４の前面を覆うように、高分子制振材１０６を固着している。
高分子制振材１０６は、中央部に穴を設けた円盤状の制振材料で、中央部の穴と吸い込み口１０７を合わせるようにして、ファンケース部１０４の前面側に両面テープ等によって固着させる。ファンケース部は運転時に高温になる場合もあるので、高分子制振材１０６を固着させる両面テープ等は、その温度条件に合った耐熱性を有するものを使用することが望ましい。
また、高分子制振材１０６の大きさは、ファンケース部１０４の前面を概ね全て覆うことのできる程度のものとする。このようにすることで、ファンケース部１０４の前面から発する騒音のうち、騒音の発生が少ない吸い込み口１０７以外から発するものを、十分に低減することを図るためである。
なお、ファンケース部１０４の前面のうち、円周に沿った端部には、モータ防振材１０５の一部が覆いかぶさっているため、この部分は高分子制振材１０６で覆う必要はない。

次に、高分子制振材１０６の材質的な特徴について説明する。
本発明における高分子制振材１０６には、圧電効果を有する高分子制振材料を用いる。即ち、高分子制振材１０６に振動が加わると、圧電効果によって振動エネルギーが最終的に熱エネルギーに変換されるので、振動を減衰させることができるのである。
このような圧電効果を有する高分子材料としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などが知られている。

また、本発明で用いる高分子制振材料は、次のような性質を有する。
（１）温度特性について
振動対策をすべき材料の表面温度が上昇しても、材料が柔らかくならない。即ち、温度が変化しても振動減衰特性が変化しない。
そのため、従来用いられてたゴム等の弾性体とは異なり、ファンケース部１０４の温度が運転中に上昇しても、安定して一定の騒音低減効果を得ることができる。
（２）周波数特性について
高分子制振材料は特定の周波数（固有振動数）が無いため、ゴムや発泡材料を用いた場合とは異なり、特定の周波数対策ではなく、広い周波数帯域の騒音低減効果を発揮することができる。
（３）遮音効果について
高分子制振材料は、カーボンなどの高分子材料と、有機及び無機材料を任意比率で混合した材料である。有機及び無機材料には金属や樹脂材料を選択でき、面密度を任意に形成することができる。
面密度とは、単位面積当たりの重量のことであり、面密度を高くすることによって、単位面積当たりの剛性を高めるとともに、遮音効果を高めることができる。
即ち、ファンケース部１０４の前面に高い面密度で形成した高分子制振材１０６を設けることにより、ファンケース部１０４の前面を遮音板で覆ったような効果を奏することができる。
これにより、ファンケース部１０４の前面に音の透過を遮断するための「遮音層」を形成することとなり、透過音対策が効果的に行え、ファンモータ前面から放射する透過音を低減することができる。

以上のような特性を持つ高分子制振材料をファンケース部１０４の前面に固着することにより、高い周波数を持つ振動成分を制振材料によって押さえ込むことができ、高周波振動の大幅な減衰効果を発揮することができる。また、ファンケース部１０４の前面に「遮音層」を形成することによって、騒音の周波数帯域全般にわたっての減衰効果を得ることもできる。

以上のように、本実施の形態１によれば、
ファンケース部１０４の前面に、圧電効果を有する高分子制振材１０６を固着したので、運転時にファンケースの温度が変化したり、固有振動周波数以外の振動が発生したときであっても、ブロアモータの振動が筐体に伝播して発生する騒音を低減することができる。

また、ファンケース部１０４の前面のうち、モータ防振材１０５で覆われている部分と、吸い込み口１０７とを除いた部分を、高分子制振材１０６で概ね全て覆うようにしたので、
ファンケース部１０４のファンケース前面から発する騒音を、十分に低減させることができる。

また、高分子制振材１０６は、ファンケース部１０４の前面から放射する透過音を遮断できる程度の高い面密度を有するものを用いているので、
音の透過を遮断するための「遮音層」を形成することとなり、透過音対策が効果的に行え、ファンモータ前面から放射する透過音を低減することができる。

実施の形態２．
図２の上図は、本発明の実施の形態２に係る電気掃除機の内部構造のうち、ブロアモータ周辺を側面から見た様子を図示するものである。
図２の上図に示す構造においては、モータケース２０１〜吸い込み口２０７は、実施の形態１における図１のモータケース１０１〜吸い込み口１０７と同様の構成であるが、高分子制振材１０６の代わりに吸音材２０８を用いた点が相違している。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

吸音材２０８は、中央部に穴を設けた円盤状に形成されており、中央部の穴と吸い込み口２０７を合わせるようにして、ファンケース部２０４の前面側に固定する。
また、吸音材２０８の大きさは、実施の形態１と同様にファンケース部２０４の前面を概ね全て覆うことのできる程度のものとする。このようにすることで、ファンケース部２０４の前面から発する騒音のうち、騒音の発生が少ない吸い込み口２０７以外から発するものを、ほぼ全て遮断することを図るためである。
なお、ファンケース部２０４の前面のうち、円周に沿った端部には、モータ防振材２０５の一部が覆いかぶさっているため、この部分は吸音材２０８で覆う必要はない。

図２の下図は、図２の上図のうち、モータ防振材２０５の周辺を拡大したものである。
本実施の形態２においては、吸音材２０８をファンケース部２０４の前面に固定する際には、両面テープ等を用いずに、吸音材２０８の円周部を、モータ防振材２０５とファンケース部２０４とにより挟み込んで固定する。
これは、両面テープ等を用いて吸音材２０８を固定すると、ブロアモータから発生した騒音がテープ面で反射してしまうためである。吸音材２０８が十分に奏効するためには、騒音が吸音材２０８の内部に入射して、吸音材２０８の内部で騒音が減少することが望ましく、テープ面で反射してしまっては、このような効果が十分に得られない。
したがって、本実施の形態２においては、両面テープ等を用いずに、上記のようにファンケース部２０４の側周を支持しているモータ防振材２０５とファンケース部２０４との隙間で「挟み込む」方法で吸音材２０８を固定する。
なお、実施の形態１においては、高分子制振材１０６を両面テープ等により固定することとしたが、高分子制振材１０６は遮音層としての効果を有し、音を透過させないことを図るものであるので、本実施の形態２における吸音材２０８のように、音の反射による吸音効果の減少を意識する必要はないことを付言しておく。

両面テープ等と同様の理由により、吸音材２０８の表面は、「膜」形成などの表面処理を施さずに、騒音が確実に吸音材２０８に入射するようにする。
また、吸音材２０８がモータへ吸い込まれることを防ぐために、吸音材２０８は、モータ前面の開口（吸い込み口２０７）よりも前面に飛び出ない程度の厚さで形成し、又は、中央部の穴は、吸い込み口２０７よりも広い口径を有することとする。

吸音材２０８は、例えば再生ＰＥＴ材や再生布等を用いた繊維材料とすることができる。これにより、電源等のショート時に吸音材２０８に引火した場合でも、吸音材２０８が自己消火ないし溶けることによって、モータなどが燃えることを防ぐことができる。また、ＰＥＴ材は炭素・水素・酸素のみからなるため、焼損しても有害物質が発生することがなく、安全面からも好ましい。

以上のように、本実施の形態２によれば、
ファンケース部２０４の前面に吸音材２０８を形成し、吸音材２０８は、モータ防振材２０５とファンケース部２０４とにより挟み込んで固定したので、
騒音が反射することなく確実に吸音材２０８に入射し、騒音低減効果を確実に発揮させることができる。

また、吸音材２０８は、ファンケース部２０４の前面のうち、モータ防振材２０５で覆われている部分と、吸い込み口２０７とを除いた部分を覆うように形成したので、
ファンケース部２０４のファンケース前面から発する騒音を、十分に低減させることができる。

また、吸音材２０８は、ＰＥＴ材や再生布等を用いた繊維材料からなるので、電源等のショート時に吸音材２０８に引火した場合でも、吸音材２０８が自己消火ないし溶けることによって、モータなどが燃えることを防ぐことができる。また、ＰＥＴ材は炭素・水素・酸素のみからなるため、焼損しても有害物質が発生することがなく、安全面からも好ましい。

実施の形態３．
図３の上図は、本発明の実施の形態３に係る電気掃除機の内部構造のうち、ブロアモータ周辺を側面から見た様子を図示するものである。
図３の上図に示す構造においては、モータケース３０１〜吸音材３０８は、実施の形態２における図２のモータケース２０１〜吸音材２０８とほぼ同様の構成であるが、ファンケース部３０４の形状が相違している。以下、実施の形態２との相違点を中心に説明する。

図３においては、ファンケース部３０４の前面に山形の凸部３０９を複数設け、吸音材３０８で凸部３０９を覆うようにして、ファンケース部３０４と吸音材３０８との間に空気室を設けている。一般に、騒音が空気層を通過する際には、その距離に応じて音圧レベルが現象するため、凸部３０９周辺の空気室により、音響減衰効果が得られる。
即ち、上記のような構成により、吸音材３０８による騒音減衰効果と、空気室による音響減衰効果とを同時に得ることができるので、騒音低減効果がさらに高まる。

凸部３０９の高さが極端に高いと、吸音材３０８が吸い込み口３０７よりも前面に位置することとなり、吸音材３０８の吸い込み防止の観点から好ましくない。また、凸部３０９の高さが極端に高いと、吸音材３０８がファンケース部３０４の表面から剥離しやすくなってしまう。
よって、凸部３０９の高さは、吸音材３０８が吸い込み口３０７の前面に位置しない程度に止めておくことが望ましい。

吸音材３０８の固定方法は、実施の形態２と同様に、吸音材３０８の円周部を、モータ防振材３０５とファンケース部３０４とにより挟み込んで固定する。理由は実施の形態２で述べたことと同様で、両面テープ等を用いて固定するとテープ面で音が反射してしまうからである。
また、吸音材３０８の材質や大きさ等については、実施の形態２における吸音材２０８と特段の差異はない。

本実施の形態３においては、凸部３０９の形状は山形としたが、これに限られるものではなく、例えば円柱状や三角錐状に形成するなどしてもよい。即ち、上記に述べたように凸部３０９の周辺に空気室を形成することができれば、空気室による音響減衰効果が得られるため、凸部３０９の形状は任意のものとすることができる。また、凸部３０９の個数も、同様に任意に構成することができる。

以上のように、本実施の形態３によれば、
ファンケース部３０４の前面に凸部３０９を設け、吸音材３０８は、凸部３０９を覆うように形成して、吸音材３０８と凸部３０９との間に空気室を設けたので、
吸音材３０８による騒音減衰効果と、空気室による音響減衰効果とを同時に得ることができ、騒音低減効果がさらに高まる。

実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４に係る電気掃除機の内部構造のうち、ブロアモータ周辺を側面から見た様子を図示するものである。
図４に示す構造においては、モータケース４０１〜吸い込み口４０７は、実施の形態１における図１のモータケース１０１〜吸い込み口１０７と同様であるが、高分子制振材４０６を吸音材４０８でさらに覆っている点が相違している。以下、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

図４においては、実施の形態１と同様に、ファンケース部４０４の前面に高分子制振材４０６を固着し、高分子制振材４０６の前面を、さらに吸音材４０８で覆っている。
吸音材４０８は、中央部に穴を設けた円盤状に形成されており、中央部の穴と吸い込み口４０７を合わせるようにして、ファンケース部４０４の前面側に固定する。
吸音材４０８の大きさは、高分子制振材４０６と略同じ大きさとしてもよいし、中央部に設ける穴を高分子制振材４０６の中央部の穴よりも大きくして、高分子制振材４０６よりも表面積を小さくするようにしてもよい。
騒音を確実に防止する観点からは、高分子制振材４０６の前面を全て吸音材４０８で覆ってしまうことが望ましいが、高分子制振材４０６単体で十分な騒音低減効果が得られるのであれば、吸音材４０８は補助的に用いる程度でもよい。

吸音材４０８の固定方法は、実施の形態２と同様に、吸音材４０８の円周部を、モータ防振材４０５とファンケース部４０４とにより挟み込んで固定する。理由は実施の形態２で述べたことと同様で、両面テープ等を用いて固定するとテープ面で音が反射してしまうからである。
また、吸音材４０８の材質や大きさ等については、実施の形態２における吸音材２０８と特段の差異はない。

図５は、電気掃除機の筐体の側断面図であり、図１〜図４に示す構成を、電気掃除機筐体内に設置する際の１例を示すものである。図５においては、吸音材をファンケース部前面に固定した場合（図２に相当）を例示している。
図５において、モータケース５０１〜吸音材５０８は、図２のモータケース２０１〜吸音材２０８と同様の構成である。
図５の電気掃除機は、クリーナ筐体５１０で全体を覆われており、筐体内の前方には集塵部５１１が形成され、筐体内の後方には、図１〜図４に示す構成が設置される。
集塵部５１１の空気は、吸い込み口５０７を介して、ブロアモータ部分に流入する。
また、クリーナ筐体５１０の後部には、総排気口５１２が設けられている。
点線矢印は、音の伝播方向を表すものである。

図６は、本発明における騒音対策部材である高分子制振材や吸音材を装着する前後の騒音特性の測定結果を示すグラフである。
図６の縦軸は、ブロアモータから発する騒音の音圧レベル（ｄＢ）を表す。
図６の横軸は、ブロアモータから発する騒音の周波数（Ｈｚ）を表す。

図６の実線で表されたグラフは、騒音対策部材を装着する前の騒音特性を示す。同グラフに示されるように、騒音対策部材を装着する前の騒音は、音の透過成分（Ｎ成分）の周波数帯域に第１のピークがあり、高次の分割振動成分によるファン回転成分（ＮＺ成分）に第２のピークがある。
図６の点線で表されたグラフは、騒音対策部材を装着した後の騒音特性を示す。同グラフに示されるように、騒音対策部材を装着した後の騒音は、ＮＺ成分のピーク振動が確実に減衰されるとともに、Ｎ成分の振動のピークが下がっていることが分かる。
なお、実施の形態１〜４のいずれの構成を用いた場合でも、図６の点線で表されたグラフと同様の効果を得ることができたことを付言しておく。

以上のように、本実施の形態４によれば、
高分子制振材４０６の前面側を覆う吸音材４０８を設け、吸音材４０８を、モータ防振材４０５とファンケース部４０４とにより挟み込んで固定したので、
高分子制振材４０６や吸音材４０８を単体で用いる場合よりもさらに大きな騒音低減効果を得ることができる。

実施の形態１に係る電気掃除機の内部構造のうち、ブロアモータ周辺を側面から見た様子を図示するものである。実施の形態２に係る電気掃除機の内部構造のうち、ブロアモータ周辺を側面から見た様子を図示するものである。実施の形態３に係る電気掃除機の内部構造のうち、ブロアモータ周辺を側面から見た様子を図示するものである。実施の形態４に係る電気掃除機の内部構造のうち、ブロアモータ周辺を側面から見た様子を図示するものである。図１〜図４に示す構成を、電気掃除機筐体内に設置する際の１例を示すものである。高分子制振材や吸音材を装着する前後の騒音特性の測定結果を示すグラフである。音放射特性を、音響インテンシティ分析結果により示すものである。

符号の説明

１０１モータケース、１０２流路壁、１０３ロータ部、１０４ファンケース部、１０５モータ防振材、１０６高分子制振材、１０７吸い込み口、２０１モータケース、２０２流路壁、２０３ロータ部、２０４ファンケース部、２０５モータ防振材、２０７吸い込み口、２０８吸音材、３０１モータケース、３０２流路壁、３０３ロータ部、３０４ファンケース部、３０５モータ防振材、３０７吸い込み口、３０８吸音材、３０９凸部、４０１モータケース、４０２流路壁、４０３ロータ部、４０４ファンケース部、４０５モータ防振材、４０６高分子制振材、４０７吸い込み口、４０８吸音材、５０１モータケース、５０３ロータ部、５０４ファンケース部、５０５モータ防振材、５０７吸い込み口、５０８吸音材、５１０クリーナ筐体、５１１集塵部、５１２総排気口。

Claims

ブロアモータのファンケース部を防振材で支持する電気掃除機であって、
前記ファンケース部の前面に固着され、圧電効果を有する高分子制振材料と、
前記高分子制振材料の前面側を覆う吸音材と、
を備え、
前記高分子制振材料は、
カーボンなどの高分子材料と、有機及び無機材料を任意比率で混合した材料であり、
前記ファンケース部の前面から放射する透過音を遮断できる面密度で形成され、
前記吸音材は、
ＰＥＴ材又は再生布を用いた繊維材料であり、
前記防振材と前記ファンケース部とにより挟み込んで固定された
ことを特徴とする電気掃除機。
ブロアモータのファンケース部を防振材で支持する電気掃除機であって、
前記ファンケース部の前面に固着され、圧電効果を有する高分子制振材料と、
前記ファンケース部の前面に形成される吸音材と、
を備え、
前記高分子制振材料は、
カーボンなどの高分子材料と、有機及び無機材料を任意比率で混合した材料であり、
前記ファンケース部の前面から放射する透過音を遮断できる面密度で形成され、
前記吸音材は、
ＰＥＴ材又は再生布を用いた繊維材料であり、
前記防振材と前記ファンケース部とにより挟み込んで固定された
ことを特徴とする電気掃除機。
前記高分子制振材料は、
前記ファンケース部の前面のうち、前記防振材で覆われている部分以外を覆うように形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気掃除機。
前記高分子制振材料は、
前記ファンケース部の前面のうち、該ファンケース部の吸い込み口以外の部分を覆うように形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気掃除機。
前記吸音材は、
前記ファンケース部の前面のうち、前記防振材で覆われている部分以外を覆うように形成したことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の電気掃除機。
前記吸音材は、
前記ファンケース部の前面のうち、該ファンケース部の吸い込み口以外の部分を覆うように形成したことを特徴とする請求項５に記載の電気掃除機。
前記ファンケース部の前面に凸部を設け、
前記吸音材は、該凸部を覆うように形成して、前記吸音材と該凸部との間に空気室を設けたことを特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の電気掃除機。