JP4839770B2

JP4839770B2 - 電動送風機及びそれを用いた電気掃除機

Info

Publication number: JP4839770B2
Application number: JP2005305480A
Authority: JP
Inventors: 誠村上; 正宣広田; 智之菊川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-10-20
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2025-10-20
Also published as: JP2007113476A

Description

本発明は、運転時に発生する高周波音を低減する電動送風機及びそれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来、この種の電動送風機は、空気通路の途中に円筒形で通路断面積を拡大する拡大部を有した消音器を介在させている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−０３２７９８号公報

しかしながら、図９に示す前記従来の構成では、ファンケースの排気口付近に消音器が
設けられていないため、インペラの回転数とブレード枚数に起因して発生する突出した音圧レベルを有する高周波音に対して十分な消音効果が得られないという課題を有していた。そのため、作業者が清掃中に耳障りな運転音を聞き、不快な印象を受けることがあった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、インペラで発生する突出した音圧レベルを有する高周波音を音源近くで大幅に低減し、低騒音の電動送風機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電動送風機は、複数のブレードを有したインペラと、周囲に配置された複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラ及びエアガイドを内包し中央部に吸気口を有し側面に排気口を備えたファンケースと、前記インペラを回転駆動する電動機と、前記ファンケースの側面及び電動機全体に隙間を設けた状態で覆い排気口を有した防音筒と、前記インペラの回転軸の略ラジアル方向へ複数かつ異なる深さを有する短幅凹部を円周状に備えた消音部とを備え、前記短幅凹部は、各凹部間に隔壁を有しない状態で形成され、前記消音部を前記電動機側面に設けた構成を有するものである。

これによって、ファンケースの排気口から漏れた高周波音を含む音波が防音筒と消音部の間の空気通路を伝播する際に、電動機側面に設けられた消音部で、凹部の深さによって定まる周波数の異なる複数の音が共鳴効果によって低減されるようになり、低騒音の電動送風機となるものである。また、限られた寸法内でより多くの異なる深さの凹部を消音部に設けることが可能になり、より多くの異なる周波数の高周波音を低減することができる。

本発明の電動送風機は、インペラで発生する突出した音圧レベルを有する高周波音を音源近くで大幅に低減し運転音の低騒音化を実現することができる。

第１の発明は、複数のブレードを有したインペラと、周囲に配置された複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラ及びエアガイドを内包し中央部に吸気口を有し側面に排気口を備えたファンケースと、前記インペラを回転駆動する電動機と、前記ファンケースの側面及び電動機全体に隙間を設けた状態で覆い排気口を有した防音筒と、前記インペラの回転軸の略ラジアル方向へ複数かつ異なる深さを有する短幅凹部を円周状に備えた消音部とを備え、前記短幅凹部は、各凹部間に隔壁を有しない状態で形成され、前記消音部を前記電動機側面に設けた電動送風機とすることにより、ファンケースの排気口から高周波音を含む音波が防音筒と消音部の間の空気通路を伝播する際に、電動機側面に設けられた消音部で短幅の凹部の深さによって定まる周波数の異なる複数の音が共鳴効果によって消音されるようになり、電動送風機の効率を低下させることなく異なる周波数の複数の高周波音の突出した音圧レベルを一度に低減することができる。さらに、消音部の凹部は円周上に設けられているため、電動機と防音筒の間の空気通路を通過した高周波音を音波の伝播方向に関わらず低減することができる。また、限られた寸法内でより多くの異なる深さの凹部を消音部に設けることが可能になり、より多くの異なる周波数の高周波音を低減することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の電動送風機を用いた電気掃除機とすることにより、ファンケースの排気口から漏れた高周波音を含む音波が防音筒と消音部の間の空気通路を伝播する際に、電動機側面に設けられた消音部で特定の周波数の音が共鳴効果または干渉
効果によって大幅に消音されるようになり、耳障りな高周波音の少ない低騒音の電気掃除機を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電動送風機の構成を示す断面図であり、図２は、同実施の形態におけるインペラの平段面図を示すものである。

図１において、電動送風機１ａは、板金製の前シュラウド２とこれに対向する後シュラウド３で７枚のブレード４を挟持して構成されたインペラ５と、周囲に配置された１２枚の静翼６を有するエアガイド７と、インペラ５及びエアガイド７を内包し中央部に吸気口８を有し側面に排気口９を備えた板金製のファンケース１０と、インペラ５を回転駆動する電動機１１と、ファンケース１０の側面及び電動機全体を隙間を設けた状態で覆い排気口１２を有した防音筒１３と、インペラ５の回転軸１４に向かって深さがそれぞれ１９ｍｍと４ｍｍで幅が共に５ｍｍの２つの凹部１５ａを円周上に有する消音器１６ａを電動機１１側面に備えている。

なお、電動機１１は、固定子１７を内包したフレーム１８に軸受け前２１を備え、ブラケット１９に軸受け後２２を備え、回転子２０を固着した回転軸１４は軸受け前２１及び軸受け後２２を介して支持されている。回転軸１４の先端部にはインペラ５が固着され整流子２３から回転子２０に電力が供給される。また、ファンケース１０の内面は静翼６の上端部と当接し、かつ隣り合う静翼６間で独立したボリュート室２４を形成している。

以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、整流子２３から回転子２０に電力が供給されて電動機１１によりインペラ５が高速回転し、ファンケース１０の吸気口８から空気流Ａが流入する。流入した空気流Ａは、高速回転しているインペラ５のブレード４から運動エネルギーを与えられ、インペラ５外周部から排出される。排出された空気流Ｂはエアガイド７に配置された静翼６で形成されるボリュート２４室を通過しながら減速し、運動エネルギーを静圧に変換し、空気流Ｂの一部はファンケース１０側面の排気口９から排出され、残りの空気流Ｃはエアガイド７の裏面の戻り通路を通り、ブラケット１９の連通孔を通り、電動機内部を通過してフレームに設けられた排気口１２より排出される。インペラ５のブレード４枚数は有限のため内部を通過する気流に圧力脈動を生じ、脈動の周波数はインペラ５の毎秒回転数とブレード４枚数の積で表され、その倍音も含めて突出した音圧レベルを有する高周波音として発生する。

発生した高周波音を含む音波は、空気中も固体中も伝播してあらゆる方向に伝わることができるため、音源付近で消音することで大きな効果を得ることができる。ファンケース１０側面の排気口９から漏れた高周波音を含む音波は、防音筒１３と消音器１６ａの間の空気通路を防音筒１３の排気口１２に向かって伝播する際に、それぞれの深さによって定まる特定の２つの異なる周波数の音が消音器１６ａに設けたそれぞれの短幅の凹部１５ａで共鳴し、音圧レベルが低下する。凹部１５ａの幅は高周波音を低減対象とした場合、波長の１／１０程度で十分な効果が得られるものであり、短幅に設定することで凹部１５ａを共鳴空間とし、凹部１５ａの共鳴周波数がインペラ５で発生する高周波音の周波数になるように凹部１５ａの深さを設定することで、高周波音を低減することができる。

以上のように、本実施の形態においては電動機側面に２つの短幅の凹部１５ａを円周上
に有する消音器１６ａを設けた電動送風機とすることにより、２つの異なる周波数の高周波音をそれぞれの凹部１５ａで共鳴させて音圧レベルを低減させることができる。

なお、この実施の形態では２つの凹部１５ａの間に隔壁を設けた消音器１６ａを有する電動送風機１の場合で説明したが、図３に示すように凹部１５ｂの間に隔壁を設けない消音器１６ｂを有する電動送風機１ｂでも、同様の消音効果が得られると共に、限られた寸法内でより多くの異なる深さの短幅の凹部を消音部に設けることが可能になり、より多くの異なる周波数の高周波音を低減することができる。すなわち、消音器に設けた深さの異なる凹部の数だけ共鳴周波数が存在し、異なる深さの短幅の凹部を多く設けるほど、多くの周波数の音を低減することができる。

また、図４に示すように凹部１５ｃの深さがインペラ５の回転軸１４方向に連続的に変化していく消音器１６ｃを有する電動送風機１ｃでは、各々の凹部１５ｃで最小深さから最大深さまでの全ての深さで定まる周波数が異なる複数の音が共鳴効果によって消音されるようになるため、高周波音を含む広い周波数領域の音を一度に低減することができる。

さらに、図５に示すように凹部１５ｄの入口にＲ形状の面取りを円周上に施した消音器１６ｄを有する電動送風機１ｄでは、大きな速度で消音部の凹部１５ｄ入口を通過する際に発生する空気流の乱れが低減されて、気流の乱れに起因して発生する気流音を低減することができると共に、共鳴効果による消音効果も得ることができる。

（参考の形態１）
図６は、本発明の第１の参考の形態における電動送風機の構成を表す概略図を示すものである。なお、本発明の第１に実施の形態と、インペラの回転軸方向に所定の長さを有する分岐路２５ａを円周上に配置した消音器１６ｅを電動機１１側面に設けた以外は同様の構成を有するものであり、同一の構成については、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。なお、分岐路２５ａの通路長はインペラ５で発生する高周波音の半波長と等しくなるように設定した。

まず、整流子２３から回転子２０に電力が供給されて電動機１１によりインペラ５が高速回転する。インペラ５のブレード４枚数は有限のため内部を通過する気流に圧力脈動を生じ、脈動の周波数はインペラ５の毎秒回転数とブレード４枚数の積で表され、その２倍の音も含めて突出した音圧レベルを有する高周波音として発生する。ファンケース１０側面の排気口９から漏れた高周波音を含む音波は、防音筒１３と消音器１６ｅの間の空気通路を防音筒１３の排気口１２に向かって伝播する際に、ある特定の周波数の音は消音部１６ｅの分岐路２５ａ入口で２つに分岐される。分岐路２５ａの通路長が低減対象である高周波音の半波長と等しくなっているため、分岐路２５ａを通過した音はもとの音に対して位相が半波長ずれる。そのため、２つの音が干渉してお互いに打ち消し合うようになり、高周波音を大幅に低減することができる。

以上のように、本参考の形態においては電動機１１側面にインペラ５の回転軸１４方向に高周波音の半波長と等しい長さを有する分岐路２５ａを円周上に配置した消音器１６ｅを設けた電動送風機１ｅとすることにより、分岐路２５ａで特定の高周波音の波長を半波長ずらしてもとの音と干渉させることで高周波音の突出した音圧レベルを大幅に低減することができる。

なお、この参考の形態では所定の長さの分岐路２５ａを１つだけ有する消音器１６ｅを備えた電動送風機の場合で説明したが、図７に示すように異なる長さの複数の分岐路２５
ｂを有する消音器１６ｆを備えた電動送風機１ｆでもよく、それぞれの通路長に対応する異なる周波数の複数の高周波音が分岐路２５ｂ入口で分岐されて通過した後に半波長ずれて、もとの音と干渉してお互いに打ち消し合うようになり、周波数の異なる複数の高周波音を一度に低減することができる。

さらに、耐熱性樹脂の射出成形でもって消音器を電動機のフレームと一体成形部品とした電動送風機の場合には、電動機と消音器が有するそれぞれの固有振動数の違いに起因して励起される高周波数領域の振動を抑制することができると共に、部品点数を低減して消音器の取付工程を省くことで製造工程を簡易化することができる。

（参考の形態２）
図８は、本発明の第２の参考の形態におけるキャニスター型の電気掃除機の構成を表す概略図を示すものである。

図８において、電気掃除機２６は、本体吸気口２７に連通した集塵室２８と排気口２９を備えた送風室３０を有する掃除機本体３１と、集塵室２８に本体吸気口２７と気密に装着された集塵袋３２と、送風室３０内に設置された電動送風機１ａと、本体吸気口２７に気密に接続されたホース３３と、電気掃除機２６の電源入切や吸引力等の設定を操作するための各種スイッチを有した把持部３４と、被清掃面から塵埃を吸引するための床ノズル３５と、床ノズル３５と把持部３４を気密に接続するための接続管３６から構成されている。

以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

まず、電動機１１が駆動することにより集塵室２８内を負圧状態にして、床ノズル３５が被清掃面から塵埃を含む空気流Ｄを吸引する。空気流Ｄは接続管３６と把持部３４及びホース３３内の風路を通過して本体吸気口２７に達し、集塵袋３２内に流入する。空気流Ｄに含まれる塵埃は濾過されて集塵袋３２内に集塵される。塵埃から分離された清潔な空気流Ｅは、送風室３０内の電動送風機１ａに吸引されて電動送風機１ａ内を通過して本体排気口２９から排出される。電動送風機１ａで発生する特定の周波数を有する高周波音は、音源から空気中と固体中を伝播するが、電動機１１側面に設けた消音器１６ａによってファンケース１０から漏れた特定の高周波音は大幅に低減されて、電気掃除機２６外部へはほとんど伝播せず、電気掃除機２６運転中の耳障りな高周波音が大幅に低減する。

以上のように、本参考の形態においては本発明の電動送風機１ａを電気掃除機２６の送風室３０に設置することにより、ファンケース１０の排気口９から漏れた高周波音を含む音波が防音筒１３と消音部１６ａの間の空気通路を伝播する際に、電動機１１側面に設けられた消音部１６ａで特定の周波数の音が共鳴効果によって大幅に消音されるようになり、耳障りな高周波音の少ない低騒音の電気掃除機２６を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、インペラで発生する突出した音圧レベルを有する高周波音を音源近くで大幅に低減し低騒音の運転音を実現することが可能であるので、家庭用電気掃除機や業務用電気掃除機等の用途に適用できる。

本発明の第１の実施の形態における電動送風機の断面図同電動送風機の要部平段面図同電動送風機の断面図同電動送風機の断面図同電動送風機の断面図本発明の第１の参考の形態における電動送風機の断面図同電動送風機の断面図本発明の第２の参考の形態における電動送風機を用いた電気掃除機の概略側断面図消音器を備えた従来の電動送風機の断面図

１ａ〜１ｆ電動送風機
４ブレード
５インペラ
６静翼
７エアガイド
８吸気口
９排気口
１０ファンケース
１１電動機
１２排気口
１３防音筒
１４回転軸
１５ａ〜１５ｄ短幅の凹部
１６ａ〜１６ｆ消音器
２５ａ、２５ｂ分岐路
２６電気掃除機

Claims

複数のブレードを有したインペラと、周囲に配置された複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラ及びエアガイドを内包し中央部に吸気口を有し側面に排気口を備えたファンケースと、前記インペラを回転駆動する電動機と、前記ファンケースの側面及び電動機全体に隙間を設けた状態で覆い排気口を有した防音筒と、前記インペラの回転軸の略ラジアル方向へ複数かつ異なる深さを有する短幅凹部を円周状に備えた消音部とを備え、前記短幅凹部は、各凹部間に隔壁を有しない状態で形成され、前記消音部を前記電動機側面に設けた電動送風機。
請求項１に記載の電動送風機を用いた電気掃除機。