JP4812744B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電動送風機を収容するケースに電動ケースの発生する振動を絶縁する防振支持部を備えた電気掃除機に関する。

一般に電気掃除機は、掃除機本体に収容された電動送風機の作動によって生じる負圧を利用して、掃除機本体に連通された集塵ホースの先端に設けられた吸込口体から空気とともに床などの被掃除面に溜まった塵埃を吸い込み、掃除機本体に内装された高速分離方式の塵埃除去手段あるいはフィルタで塵埃を捕獲して、被掃除面の掃除を行うものである。

電気掃除機に用いる電動送風機では、作動流体である空気中に、必ず不必要な圧力変動が引き起こされ、この圧力変動が周囲に伝ぱして騒音になる。例えばファン部の動翼の運動につれて空間には周期的な圧力変動が起こり、この圧力変動が騒音として伝ぱする。また、電動送風機では、サージングなどの流体的な振動と、回転体のアンバランスによる機械的な振動が生じる。このような電動送風機の騒音や振動を防振する防振支持部の条件は、振幅の小さい位置を充分に柔らかく支持することが望ましい。また、電動送風機の径方向にはその重量、軸方向には電動送風機の作動によって生じる吸引力を支持する必要がある。

そこで、特許文献１には、電動送風機の重心近くと掃除機本体との間に、この掃除機本体に設けた外周リングを介して設置されたばね部材と、モータと掃除機本体の間に空隙を設けて設置された衝撃吸収用の後部弾性体と、ファン部外周と本体の間に空隙を設けて設置された衝撃吸収用の前弾性体を用いて、電動送風機を掃除機本体に弾性支持する電気掃除機が記載されている。

図５は、従来の電気掃除機の電動送風機を収容する掃除機本体の部分的な断面図である。

図５に示すように、特許文献１に記載された従来の電気掃除機４０は、掃除機本体２と、掃除機本体２内に形成された電動送風機収容室４２と、引張弾性支持体４３によって弾性支持されて電動送風機収容室４２内に収容された電動送風機１０とを有する。

引張弾性支持体４３は、掃除機本体２に設けられた内周リング４５と、電動送風機１０の重心近くに形成されたファン部端面４６と取付リブ４７との間に設けられた外周リング４８と、一端を内周リング４５に、他端を外周リング４８に固定されて引張力が付勢されたバネ材であるコイルバネ４９とから構成される。電動送風機１０の軸方向と径方向とは、引張弾性支持体４３によって弾性支持される。

電動送風機１０のファン部には、ゴム質の略円筒形状の衝撃吸収用の前弾性体５０が取り付けられる。掃除機本体２の内壁には、固着された環状の前リブ５１と、電動送風機１０の軸方向に突設された端リブ５２とが形成される。前リブ５１および端リブ５２と前弾性体５０との間は空隙５３によって離間される。

電動送風機１０のモータ部１０ｄの軸受ハウジング部１０ｂには、ゴム質の円筒形状の衝撃吸収用の後部弾性体５６が取り付けられる。後部弾性体５６の周囲には、掃除機本体２の内壁から後リブ５７が突設される。後リブ５７と後部弾性体５６との間は空隙５８によって離間される。

電動送風機１０の吸込口１０ａには、吸込口１０ａに連通する孔の縁部に円筒ツバ部５９が形成された円板形状のシール６０が設けられる。掃除機本体２内に形成された集塵部６１と電動送風機収容室４２との仕切り板６２には、シール６０の端部が当接される。

図６は、従来の電気掃除機の電動送風機を弾性支持する弾性支持体の電動送風機の軸方向の特性を示す図である。

図６に示すように、引張弾性支持体４３のコイルバネ４９によって弾性支持された電動送風機１０は、その軸方向に加わる力と変位との関係が非線形な特性になる。すなわち、電動送風機１０の軸方向に加えられた微小な振動に対してはコイルバネ４９によって柔軟に支持され、電動送風機１０の吸引力によって生じる静的な力や掃除機本体２に落下衝撃などによる大きな力に対しては強く支持される。
特開平５−８４１９４号公報

特許文献１に記載の従来の電気掃除機の電動送風機は、引張力を付勢されたコイルバネによって掃除機本体内に引張弾性支持され、その径方向に働く力は柔軟に支持され、他方その軸方向に働く力は軸方向の変位の増加に伴い強く支持されるため、電動送風機の作動によって生じる振動が掃除機本体に伝達されるのを防ぐことができる。

しかし、コイルバネによって電動送風機が弾性支持されると、電動送風機はその質量によって鉛直下方へ変位する。騒音や振動の防振の観点では、防振支持部を構成するコイルバネのバネ定数は小さいことが好ましい。他方、コイルバネのバネ定数を小さくすると、電動送風機の質量による変位量は大きくなる。そうすると、掃除機本体に形成され、電動送風機の吸込口に連通される連通路と、電動送風機の吸込口とは、電動送風機の質量による変位量だけずれることになる。この吸込口と連通路とのずれは、電動送風機の作動によって生じる負圧が作用する掃除機本体内の空気の流路における圧力損失となり、電動送風機の吸込効率を低下させる。

また、例えば電動送風機を電動送風機ケースに収容し、この電動送風機ケースを電気掃除機本体内に収容することで電動送風機の作動による騒音と振動とを防音、防振する場合がある。この場合、電動送風機ケースには電動送風機の吸込口に連通された孔が形成される。したがって、電動送風機ケース内に電動送風機を弾性支持する場合であっても、電動送風機の質量による変位量によって、電動送風機の吸込口と電動送風機ケースに形成される孔とのずれが生じると、電動送風機の作動によって生じる負圧が作用する掃除機本体内の空気の流路における圧力損失となり、電動送風機の吸込効率を低下させる。

すなわち、電動送風機の質量による変位量を考慮せずに電動送風機を弾性支持すると、電動送風機の吸込性能を十分に発揮できない。

本発明は、掃除機本体に収容される電動送風機を弾性支持して、電動送風機の作動による騒音と振動を防音、防振し、かつ電動送風機の効率を維持できる電気掃除機を提案する。

前記の課題を解決するため本発明では、塵埃を含んだ空気を電気掃除機に吸い込む電動送風機と、前記電動送風機が収容される電動送風機ケースと、前記電動送風機ケースに形成され、前記電動送風機ケースと前記電動送風機との間に放射状に等間隔に離間する複数の位置で前記電動送風機の径方向に圧縮力を付勢され前記電動送風機を弾性支持する防振支持部とを有し、前記防振支持部は、重力加速度による前記電動送風機の変位量分、重力加速度の反対方向へオフセットさせて設けられることを特徴とする。

本発明によれば、電動送風機ケース内に電動送風機を圧縮弾性支持して、電動送風機の作動による音と振動を防音、防振できる電気掃除機を提供することができる。

本発明に係る電気掃除機の吸込口体および電気掃除機の実施形態について、図１から図４〜を参照して説明する。

図１は、本発明に係る電気掃除機の外観を示した図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、掃除機本体２と、掃除機本体２に設けられた接続口２ａに一端が着脱白在に接続された集塵ホース３と、集塵ホース３の他端に一端が設けられた手元操作管４と、手元操作管４の他端に一端が着脱自在に接続された延長管５と、延長管５の他端に着脱自在に接続された吸込口体６とを備える。

手元操作管４には操作部４ａが設けられ、操作部４ａには掃除機本体２に収容された電動送風機１０の駆動を停止する切スイッチ４ｂや電動送風機１０の送風力を設定する強弱スイッチ４ｃなどが設けられる。

吸込口体６には、下面に塵埃を吸引する吸込開口（図示省略）が形成され、吸込口体６内部に形成された吸込室（図示省略）に連通される。この吸込室は延長管５と手元操作管４と集塵ホース３とを介して接続口２ａから掃除機本体２内へ連通される。

掃除機本体２は、その内部に収容され、接続口２ａを介して吸込口体６に負圧を作用させる電動送風機１０と、電動送風機１０の生じた負圧によって空気とともに吸い込んだ塵埃を空気から分離して集塵する着脱可能な塵埃分離集塵ユニット（図示省略）と、この塵埃分離集塵ユニットに塵埃が捕集された空気を電動送風機１０の排気風として掃除機本体２の外部に排気する排気口（図示省略）とを備える。

図２は、本発明に係る電気掃除機の電動送風機を収容する電動送風機ケースと電動送風機とを部分的に切り欠いて示した斜視図である。

なお、図２に示された電動送風機１０は、そのケーシングのみ示している。

図２に示すように、電気掃除機１の電動送風機１０は、掃除機本体２に収容された電動送風機ケース１２内に弾性支持体１３によって圧縮弾性支持される。

電動送風機ケース１２は、吸込側ケース部材１５と、排気側ケース部材１６とから構成される。

吸込側ケース部材１５は、略円筒形状に形成され、掃除機本体２と電動送風機１０の吸込口１０ａとを連通させる孔を有するシール部材１７が嵌め込まれたシール部材取付孔１２ａが形成された吸込口側壁部１２ｂを一端に有し、他端が開放される。

排気側ケース部材１６は、軸直交方向断面が略方形の管状に形成され、電動送風機１０のモータ部のロータを回動可能に軸支する軸受（図示省略）が収容される軸受ハウジング部１０ｂが、モータ支持部材１８を介して支持される軸受用挿入凸部１２ｃが突設された排気口側壁部１２ｄを一端に有し、他端が開放される。排気側ケース部材１６の側壁は、電動送風機１０の排気口１０ｃと離間させて開口されたケース排気口１２ｅを有する。

電動送風機ケース１２は、シール部材取付孔１２ａとケース排気口１２ｅとに設けられたゴム質の円筒状の保持部材（図示省略）によって掃除機本体２に保持されて収容される。電動送風機ケース１２には、ＡＢＳなどの樹脂が使用される。

吸込側ケース部材１５の開口側端部には、吸込側ケース部材１５の円筒状の胴部と、排気側ケース部材１６の略方形の管状に形成された胴部との断面形状の差を封止させる吸込側ケース鍔部１５ａが形成される。吸込側ケース部材１５の吸込側ケース鍔部１５ａの周縁から長手軸方向に突設された吸込側ケース結合部１９と、排気側ケース部材１６の開口端部の一端に形成された排気側ケース結合部２０とによって、吸込側ケース部材１５と排気側ケース部材１６とが一体的に嵌合される。また、排気側ケース部材１６は吸込側ケース部材１５に螺着される。

排気側ケース部材１６の軸直交方向断面が略方形の管状に形成された胴部は、排気側ケース結合部２０に連続し、吸込側ケース部材１５の円筒状の胴部の直径と同等な辺の長さに形成された大径筒部２１と、大径筒部２１に連続させて形成された小径筒部２２とから構成される。大径筒部２１と小径筒部２２との間には、排気側ケース部材１６の開放された端部に対向する方形枠状の段差面２３が形成される。弾性支持体１３は、排気側ケース部材１６の段差面２３と、吸込側ケース部材１６の開口側端部に形成された吸込側ケース鍔部１５ａとの間に挟持される。

したがって、排気側ケース部材１６の大径筒部２１によって弾性支持体１３の径方向変位が拘束され、排気側ケース部材１６の段差面２３と吸込側ケース結合部１９の吸込側ケース鍔部１５ａとによって弾性支持体１３の軸方向変位が拘束される。

弾性支持体１３は、電動送風機１０の発生させる振動を絶縁する防振支持部であって、電動送風機ケース１２に設けられた内周リング２８と、電動送風機１０の重心近くに設けられた外周リング２９と、一端を内周リング２８に、他端を外周リング２９に固定されて圧縮力Ｆが付勢された弾性支持部材であるコイルバネ３０とから構成される。電動送風機１０の軸方向と径方向とは、弾性支持体１３によって弾性支持される。

シール部材１７は、２つの截頭円錐中空体の小口径側をつき合わせて構成され、２つの截頭円錐中空体のつき合わせ部分である小口径部１７ａが、電動送風機ケース１２の吸込口側壁部１２ｂに形成されたシール部材取付孔１２ａに嵌め込まれる。シール部材１７の一方の截頭円錐中空体の大口径開口部１７ｂには鍔が形成され、電動送風機１０の吸込口１０ａの周縁部に当接される。シール部材１７の他方の截頭円錐中空体の大口径開口部１７ｃには鍔が形成され、塵埃分離集塵ユニットに連通された掃除機本体２の連通路（図示省略）の周縁部に当接される。シール部材４６の小口径部１７ａに形成された通気路部１７ｄによって掃除機本体２の開口と電動送風機１０の吸込口１０ａとが連通される。すなわち、シール部材４６は、掃除機本体２の連通路と電動送風機１０の吸込口１０ａとが連通される風路を構成する。

本実施形態に係る弾性支持体１３では、コイルバネ３０に圧縮力Ｆを作用させて電動送風機１０を支持するため、コイルバネ３０を係止させる内周リング２８と外周リング２９との離間距離は、同じ線径のコイルバネに引張力を作用させて電動送風機１０を支持する場合に必要な離間距離に比べて狭く構成することができる。すなわち、電動送風機１０と電動送風機ケース１２との離間距離を極力狭く構成し、電動送風機ケース１２の外径を小さくできるので電動送風機ケース１２の小型化、軽量化が可能になる。

図３は、本発明に係る電気掃除機の電動送風機を収容する電動送風機ケースと電動送風機とを部分的に切り欠いて示した斜視図である。

図３に示すように、弾性支持体１３の内周リング２８は、電動送風機１０のモータ部１０ｄの外周に周設される。内周リング２８の外面には、コイルバネ３０が係止される凸部２８ａが半径方向に突設される。

弾性支持体１３の外周リング２９は、排気側ケース部材１６の大径筒部２１の内周に周設され、排気側ケース部材１６の段差面２３と、吸込側ケース部材１６の開口側端部に形成された吸込側ケース鍔部１５ａとの間に挟持される。外周リング２９は、環状に形成された補強リング部２９ａと、補強リング部２９ａの円弧から排気側ケース部材１６の略方形の大径筒部２１の角部に突設され、コイルバネ３０が係止される係合凹部２９ｂとから構成される。排気側ケース部材１６の大径筒部２１の角部には、係合凹部２９ｂが挟持されるリブ２１ａが形成される。外周リング２９には、耐熱性部材として金属部材、例えば帯状鉄板や耐熱性合成樹脂、耐熱性強化合成樹脂が用いられる。

外周リング２９に設けられた係合凹部２９ｂと、内周リング２８に設けられた凸部２８ａとは、離間させて対向される。

弾性支持体１３のコイルバネ３０は、内周リング２８と外周リング２９との間に所要の本数、例えば４本が放射状に等間隔に離間されて設けられる。コイルバネ３０には、圧縮力Ｆが付勢され、外周リング２９に設けられた係合凹部２９ｂと、内周リング２８に設けられた凸部２８ａとに係止される。すなわち、電動送風機１０は、電動送風機１０の径方向に圧縮力Ｆを付勢されたコイルバネ３０によって内周リング２８と外周リング２９とを介して電動送風機ケース１２内に弾性支持される。コイルバネ３０の代わりに、内周リング２８と外周リング２９との間に圧縮力Ｆを付勢可能な板バネ、トーションバーなどの他の形式のバネや弾性体を用いて弾性支持体１３を構成しても良い。

図４は、本発明に係る電気掃除機の電動送風機を収容する電動送風機ケースと電動送風機との軸直交方向の断面図である。

図４に示すように、弾性支持体１３によって電動送風機ケース１２内に弾性支持された電動送風機１０は、実線矢ｇで示される重力の影響を受ける。

例えば、４本のコイルバネ３０が使用され、そのうち２本のコイルバネ３０が重力加速度ｇの方向にそって配設され、他の２本が重力加速度ｇの方向に直交する方向に配設されている場合を考える。

電動送風機１０の質量をｍ、重力加速度ｇの方向にそって上方に配設されたコイルバネ３０ａのバネ定数をｋ１、重力加速度ｇの方向にそって下方に配設されたコイルバネ３０ｂのバネ定数をｋ２、重力加速度ｇの方向に直交する方向に配設されたコイルバネ３０ｃの重力加速度方向のバネ定数をｋ３、ｋ４とすると、互いに同じ圧縮力Ｆが付勢された各コイルバネ３０によって弾性支持される電動送風機１０は、［数１］によって表される変位量ΔＤだけ重力加速度ｇの方向に向かって変位する。
［数１］
ΔＤ＝ｍ×ｇ／（ｋ１＋ｋ２＋ｋ３＋ｋ４）

本実施形態に係る電動送風機ケース１２では、弾性支持体１３の外周リング２９の全体を電動送風機ケース１２に対して鉛直上向きに変位量ΔＤだけオフセットさせて設けられる。

また、排気側ケース部材１６の大径筒部２１に形成されたリブ２１ａに挟持されたコイルバネ３０が係止される外周リング２９の係合凹部２９ｂについて、コイルバネ３０ａが係止される外周リング２９の係合凹部２９ｂａの突設長さは、基準深さＤに変位量ΔＤを加えた長さに形成され、コイルバネ３０ｂが係止される外周リング２９の係合凹部２９ｂｂの突設長さは、基準深さＤに変位量ΔＤを引いた長さに形成され、コイルバネ３０ｃが係止される外周リング２９の係合凹部２９ｂｃの突設位置は、基準高さＨに変位量ΔＤを加えた高さに形成されることでもよい。

基準深さＤと基準高さＨとは、重力ｇの影響を考慮せずに圧縮力Ｆが付勢されたコイルバネ３０によって電動送風機１０を電動送風機ケース１２内に弾性支持した場合に、電動送風機１０の吸込口１０ａの中心と、電動送風機ケース１２のシール部材取付孔１２ａに設けられたシール部材１７の通気路部１７ｄの中心とが、電動送風機１０の長手軸方向の中心線上に配設される長さである。基準深さＤと基準高さＨとは、コイルバネ３０のバネ定数、自由長が一致するときは、電動送風機１０の中心軸（図心）に対して軸対称な長さとなる。

さらに、コイルバネ３０の使用本数や配置の関係によっては、使用されるコイルバネ３０の全てが鉛直方向に沿わないことが考えられる。このような場合、本実施形態に係るコイルバネ３０ｃのように、コイルバネ３０が配設される状態における鉛直方向のバネ定数を計測して、［数２］によって表される変位量ΔＤを求めることができる。
［数２］
ΔＤ＝ｍ×ｇ／Σｋｎ
ｋｎ：コイルバネ３０が配設される状態における鉛直方向のバネ定数
ｎ：コイルバネ３０の使用本数

すなわち、電動送風機１０は、重力の影響によって重力加速度ｇの方向に向かって変位する変位量ΔＤだけ、重力加速度ｇの反対方向に向かってオフセットさせて電動送風機ケース１２内にコイルバネ３０によって弾性支持される。したがって、電動送風機ケース１２内にコイルバネ３０によって弾性支持される電動送風機１０が重力の影響によって重力加速度ｇの方向に向かって変位した状態で、電動送風機１０の吸込口１０ａの中心と、電動送風機ケース１２のシール部材取付孔１２ａに設けられたシール部材１７の通気路部１７ｄの中心とが、電動送風機１０の長手軸方向の中心線上に配設される。

なお、電動送風機ケース１２のシール部材取付孔１２ａに設けられたシール部材１７の通気路部１７ｄを変位量ΔＤだけ下方に偏位させて設けることでも同様な効果が得られる。

また、電動送風機ケース１２を介さずに掃除機本体２内に直接的に電動送風機１０を弾性支持させる場合には、電動送風機１０の質量による変位量ΔＤだけ弾性支持体１３を鉛直上向きにオフセットさせて弾性支持させることで、掃除機本体２に形成された電動送風機の吸込口に連通される連通路（図示省略）と、電動送風機１０の吸込口１０ａとが、電動送風機１０の長手軸方向の中心線上に配設されることとなる。

本実施形態に係る弾性支持体１３によれば、電動送風機１０の作動による騒音と振動を十分に防音、防振するためにコイルバネ３０のバネ定数を小さく構成することが可能であり、電動送風機の質量による変位量ΔＤによって、掃除機本体２に形成された連通路、または電動送風機ケース１２のシール部材取付孔１２ａに設けられたシール部材１７の通気路部１７ｄと、電動送風機１０の吸込口１０ａとが、電動送風機１０の質量による変位量ΔＤだけずれることはなく、電動送風機の吸込効率を低下させずに吸込性能を十分に発揮できる。

したがって、本実施形態に係る電気掃除機１によれば、掃除機本体２に収容される電動送風機１０を弾性支持して、電動送風機１０の作動による騒音と振動を防音、防振し、かつ電動送風機１０の効率を維持できる。

本発明に係る電気掃除機の外観を示した図。 本発明に係る電気掃除機の電動送風機を収容する電動送風機ケースと電動送風機とを部分的に切り欠いて示した斜視図。 本発明に係る電気掃除機の電動送風機を収容する電動送風機ケースと電動送風機とを部分的に切り欠いて示した斜視図。 本発明に係る電気掃除機の電動送風機を収容する電動送風機ケースと電動送風機との軸直交方向の断面図。 従来の電気掃除機の電動送風機を収容する掃除機本体の部分的な断面図。 従来の電気掃除機の電動送風機を弾性支持する弾性支持体の電動送風機の軸方向の特性を示す図。

符号の説明

１ 電気掃除機
２ 掃除機本体
２ａ 接続口
３ 集塵ホース
４ 手元操作管
４ａ 操作部
４ｂ 切スイッチ
４ｃ 強弱スイッチ
５ 延長管
６ 吸込口体
１０ 電動送風機
１０ａ 吸込口
１０ｂ 軸受ハウジング部
１０ｃ 排気口
１０ｄ モータ部
１２ 電動送風機ケース
１２ａ シール部材取付孔
１２ｂ 吸込口側壁部
１２ｃ 軸受用挿入凸部
１２ｄ 排気口側壁部
１２ｅ ケース排気口
１３ 弾性支持体
１５ 吸込側ケース部材
１５ａ 吸込側ケース鍔部
１６ 排気側ケース部材
１７ シール部材
１７ａ 小口径部
１７ｂ 大口径開口部
１７ｃ 大口径開口部
１７ｄ 通気路部
１８ モータ支持部材
１９ 吸込側ケース結合部
２０ 排気側ケース結合部
２１ 大径筒部
２１ａ リブ
２２ 小径筒部
２３ 段差面
２８ 内周リング
２８ａ 凸部
２９ 外周リング
２９ａ 補強リング部
２９ｂ、２９ｂａ、２９ｂｂ、２９ｂｃ 係合凹部
３０ コイルバネ
４０ 従来の電気掃除機
４２ 電動送風機収容室
４３ 引張弾性支持体
４５ 内周リング
４６ ファン部端面
４７ 取付リブ
４８ 外周リング
４９ コイルバネ
５０ 前弾性体
５１ 前リブ
５２ 端リブ
５３ 空隙
５４ モータ部
５５ 軸受ハウジング部
５６ 後部弾性体
５７ 後リブ
５８ 空隙
５９ 円筒ツバ部
６０ シール
６１ 集塵部
６２ 仕切り板

Claims (2)

1. 塵埃を含んだ空気を電気掃除機に吸い込む電動送風機と、
   前記電動送風機が収容される電動送風機ケースと、
   前記電動送風機ケースに形成され、前記電動送風機ケースと前記電動送風機との間に放射状に等間隔に離間する複数の位置で前記電動送風機の径方向に圧縮力を付勢され前記電動送風機を弾性支持する防振支持部とを有し、
   前記防振支持部は、重力加速度による前記電動送風機の変位量分、重力加速度の反対方向へオフセットさせて設けられることを特徴とする電気掃除機。
2. 前記防振支持部を構成する弾性支持部材の重力加速度方向のバネ定数から、重力加速度による前記電動送風機の変位量を求めることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。

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