JP5159350B2 - 電気掃除機 - Google Patents

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Description

本発明は、電動送風機を収容する電動送風機ケースに、電動送風機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。
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。例えば電動送風機の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とが生じる。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を、軸方向には電動送風機の作動によって生じる吸引力をそれぞれ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架設されたばね部材と、モータと掃除機本体と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、ファン部外周と掃除機本体との間に空隙を設けて設置された衝撃吸収用の前弾性体とを用いて、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る。
図6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6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、電動送風機収容室42内に収容され、引張弾性支持体43によって弾性支持された電動送風機10とを有する。
引張弾性支持体43は、掃除機本体2に設けられた外周リング45と、電動送風機10の重心近くに形成されたファン部10bの端面46と取付リブ47との間に設けられた内周リング48と、一端を外周リング45に、他端を内周リング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10b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10g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。
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、電動送風機10の吸気口10aに連通する孔が形成された円板形状のシール59が設けられる。シール59に形成された孔の縁部には円筒ツバ部60が形成され電動送風機10の吸気口10aの周縁部に当接される。
図7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7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。したがって、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。
ここで、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。
しかし、特許文献1に記載の従来の電気掃除機の電動送風機では、コイルバネに引張力を付勢するためにコイルバネを自由長よりも十分に伸張させる必要がある。したがって、電動送風機収容室の壁面と電動送風機との間隔を十分に離間させる必要があり、電気掃除機を小型化できない。
他方、電動送風機収容室には電動送風機の作動によって空気が排出される。この電動送風機の排気の流れの中にコイルバネのような障害物が存すると、障害物の周囲では空気の圧力変化が生じて騒音を生じる。また、この空気の圧力変化によってコイルバネに振動が励起されると、防振支持部であるところのコイルバネによって電気掃除機が加振される虞がある。
ここで、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、防振する場合があり、この場合であっても電動送風機収容室と同じ課題を有する。
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、防振でき、かつ電動送風機が収容される空間を小型化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、掃除機本体と、前記掃除機本体に収容されるとともに、吐出口を有する電動送風機ケースと、前記電動送風機ケースに収容されるとともに、ファン部と排気口が形成されたモータ部とを有する電動送風機と、前記電動送風機ケースの周方向に離間させて設けられ、前記電動送風機の径方向に圧縮力を付勢され、前記電動送風機を前記電動送風機ケース内に弾性支持する複数のコイルバネとを備え、前記コイルバネは、前記電動送風機と前記電動送風機ケースとの間の空間であって、前記排気口から前記吐出口を経て前記電動送風機ケース外に流れ出す排気の主流の流線が包含される第一空間以外の第二空間側に配設されたことを特徴とする。
本発明によれば、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、防振でき、かつ電動送風機が収容される空間を小型化できる電気掃除機を提案することができる。
本発明に係る電気掃除機の実施形態について図1から図5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の外部に排気する本体排気口(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を部分的に切り欠いて示した斜視図である。
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10は、吸気口10aが形成されたファン部10bと、排気口10cが形成されたモータ部10dから構成される。
ファン部10bは、その内部に回動可能に収容された遠心ファン(図示省略)の外周に対向させて形成された環状の段差部10eを有するファンカバー10fに覆われる。吸気口10aには、ファン部10b内に連通された孔を有する整流部材14が設けられる。
なお、説明を容易にするために以下、図2に示す姿勢を基本姿勢とし、実線矢Xを前方、実線矢Yを左方、実線矢Zを上方として前後、上下および左右の方向説明を行う。
電動送風機ケース12はABSなどの樹脂によって形成され、吸気側ケース部材15と、排気側ケース部材16とから構成される。
吸気側ケース部材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の吸気口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15aが形成された吸気口側壁部15bを一端に有し、他端が開放される。
排気側ケース部材16は、略円筒形状に形成され、排気口側壁部16aを一端に有し、他端が開放される。
吸気側ケース部材15の開口側端部15cと、排気側ケース部材16の開口側端部16bには、それぞれ嵌合溝15d、16cが形成され嵌め合わされるとともに、吸気側ケース部材15の開口側端部15cに形成された吸気側ケース結合部20に、排気側ケース部材16の開口側端部16bに形成された排気側ケース結合部21が螺着されて吸気側ケース部材15と排気側ケース部材16とが一体的に結合される。
吸気側ケース部材15の内壁部15eには、排気側ケース部材16の嵌合溝16cに対向する円環状の段差面24を有する弾性支持体嵌合凹部25が形成される。弾性支持体13は、弾性支持体嵌合凹部25に嵌め込まれ、吸気側ケース部材15の段差面24と、排気側ケース部材16の嵌合溝16cとの間に挟持される。
したがって、吸気側ケース部材15の胴部15fに形成された弾性支持体嵌合凹部25によって弾性支持体13の径方向変位が拘束され、吸気側ケース部材15の段差面24と排気側ケース部材16の嵌合溝16cとによって弾性支持体13の軸方向変位が拘束される。
シール部材17は、電動送風機10の軸方向変位を弾性支持して振動を絶縁する軸方向防振支持部である。すなわち、シール部材17は電動送風機10の作動によって生じる吸引力に抗して電動送風機10の軸方向変位を支持し、かつ電動送風機10の作動によって生じる軸方向の振動を防振する。
また、シール部材17は、電動送風機10の上流側に大口径開口部17aを有する第1の截頭円錐中空体部17bと、整流部材14が嵌め込まれた筒体部17cと、吸気側ケース部材15のシール部材取付孔15aに嵌め込まれた嵌合部17dと、電動送風機10のファンカバーに当接された大口径開口部17eを有する第2の截頭円錐中空体部17fとから構成される。
第1の截頭円錐中空体部17bの大口径開口部17aは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。
第1の截頭円錐中空体部17bの小径部17gには電動送風機10の吸気口10aに連通された孔を有する環状の輪体部17hが形成される。また、第1の截頭円錐中空体部17bの小径部17gの縁に沿って、略円筒形状の筒体部17cが電動送風機ケース12内部に向かって延設される。
第1の截頭円錐中空体部17bの側壁部17iには、シール部材取付孔15aに嵌め込まれた周方向嵌合溝部17jと、シール部材取付孔15aの周縁から電動送風機ケース12内部に向かって延設されたシール部材取付リブ12dに嵌め込まれた軸方向嵌合溝部17kとが形成された嵌合部17dが延設される。嵌合部17dには第2の截頭円錐中空体部17fの小径部17lが連続して形成される。
すなわち、シール部材17は、掃除機本体2の連通路と電動送風機10の吸気口10aとが連通されるケース部吸込口17mを構成するとともに、掃除機本体2の連通路および電動送風機10の吸気口10aとの当接部をそれぞれ封止する。
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、電動送風機10のモータ部10dは、その内部に回動可能に収容されたロータ(図示省略)を回動可能に軸支する軸受(図示省略)が支持される軸受ハウジング部10gが形成されたモータカバー10hに覆われる。モータカバー10hの前端側には電動送風機10の重心が位置し、モータカバー10hの側壁部10iの後端部、すなわち電動送風機10の後端部には排気口10cが形成される。
排気側ケース部材16の排気口側壁部16aには、電動送風機10のモータ部10dの軸受ハウジング部10gが離間されて挿入される軸受ハウジング挿入凸部16dが突設される。軸受ハウジング挿入凸部16dは弾性な衝撃緩衝部材26によって覆われる。衝撃緩衝部材26は、掃除機本体2の落下などによる過度の衝撃力が電動送風機ケース12に作用した際に、掃除機本体2の内壁(図示省略)と電動送風機ケース12との間で生じる衝撃力を緩衝する。
弾性支持体13は、電動送風機10が発生す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の内壁部15eに設けられた外周リング28と、電動送風機10の重心近くに設けられた内周リング29と、一端を外周リング28に、他端を内周リング29に固定されて圧縮力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によって電動送風機ケース12内に弾性支持される。
外周リング28は環状に形成され、吸気側ケース部材15の弾性支持体嵌合凹部25の内周に周設されたリング部28aと、リング部28aから径方向内側に突設された凸部28bと、吸気側ケース部材15の段差面24に当接されたリング部28aの端部から径方向内側に突設された補強リブ部28cとから構成される。また、外周リング28は、ABSなどの樹脂を用いて形成される。
内周リング29は環状に形成され、電動送風機10のモータ部10dの外周に周設されたリング部29aと、リング部29aから径方向外側に突設された凸部29bとから構成される。また、内周リング29は、ABSなどの樹脂を用いて形成される。
リング部29aには、内周リング29をモータ部10dの外周に嵌め込む際の分割部29cが形成され、分割部29cにはリング部29aを締め付けるフランジ部29dが形成される。また、リング部29aは、電動送風機10のブラシ機構10jに係止させて内周リング29の周方向変位を拘束する係止凹部29eが形成される。
外周リング28に設けられた凸部28bと、内周リング29に設けられた凸部29bとは、離間させて対向される。
コイルバネ30には圧縮力が付勢され、その一端が外周リング28の凸部28bに嵌め込まれ、他端が内周リング29の凸部29bに嵌め込まれて外周リング28と内周リング29との間に架設される。コイルバネ30は2本以上の所要の本数、好ましくは3本以上が用いられ、本実施形態では、例えば3本のコイルバネ30が電動送風機ケース12の周方向に略等間隔に離間され、放射状に設けられる。それぞれのコイルバネ30の中心軸線は電動送風機10の重心近傍で交わるよう配設される。
すなわち、電動送風機10は、電動送風機10の径方向に圧縮力を付勢されたコイルバネ30によって内周リング29と外周リング28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、外周リング28と内周リング29との間に圧縮力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。
弾性支持体13は、コイルバネ30に圧縮力を作用させて電動送風機10を弾性支持するため、同じ線径、外径および巻数で構成されたコイルバネに引張力を作用させて電動送風機10を弾性支持する場合に比べて、外周リング28と内周リング29との離間距離を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。
電動送風機ケース12には、電動送風機10の排気口10cから流れ出る空気を電動送風機ケース12から排気するケース部吐出口12aが形成される。
ケース部吐出口12aは、吸気側ケース部材15に形成された吸気側ケース凹部15gと、弾性支持体13の外周リング28に形成された外周リング凹部28dと、排気側ケース部材16に形成された排気側ケース凹部16eとから構成される。
外周リング凹部28dは、外周リング28のリング部28aの後方から軸方向略中央に亘って形成される。外周リング凹部28dに対応して、吸気側ケース部材15の吸気側ケース凹部15gが形成される。
排気側ケース凹部16eは、排気側ケース部材16の胴部16fの開口側端部16bから排気口側壁部16aの縁部に亘って形成される。
図4は、本発明に係る電気掃除機の電動送風機を部分的に切り欠き、電動送風機ケースの排気側ケース部材を取り外して示した背面図である。
図4に示すように、電動送風機ケース12のケース部吐出口12aは、外周リング28と内周リング29との間に架設された複数のコイルバネ30のうち、互いに隣り合う一対のコイルバネ30に挟まれた弧の略中央に所要の開口面積を有して開口される。本実施形態に係る電動送風機ケース12では、例えば、弾性支持体13の有する3本のコイルバネ30が周方向に略等間隔に離間させて設けられる。上下方向に沿って架設されるコイルバネ30aを基準にすると、それぞれのコイルバネ30が略120度毎に離間されて架設され、下方に位置する2本のコイルバネ30bからなる弧の略中央となる電動送風機ケース12の側壁部12cの下方側にケース部吐出口12aが形成される。
電動送風機10のモータ部10dの排気口10cは、円筒状のモータカバー10hに放射状に、例えば4箇所が形成される。具体的には、排気口10cは、電動送風機ケース12の右斜め上方、右斜め下方、左斜め上方、左斜め下方にそれぞれ等間隔に離間されて形成される。
図5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を部分的に透視した斜視図である。
図5に示すように、電動送風機10の外面と電動送風機ケース12の内面との間の空間は、電動送風機10の排気口10cからケース部吐出口12aを経て電動送風機ケース12外に流れ出す排気の主流の流線が包含される空間Sと、この排気の主流の流線が包含されない空間Soとに分けられる。
弾性支持体13のコイルバネ30は、排気の主流の流線が包含される空間Sの外側の空間So側に配設される。すなわち、電動送風機10の排気口10cから排気されて電動送風機ケース12内に流入し、ケース部吐出口12aから電動送風機ケース12外に流れ出す排気の主流の外側にコイルバネ30が配設される。
ケース部吐出口12aの周縁部、すなわち電動送風機ケース12の下部には、電動送風機ケース12を掃除機本体2内に懸架する懸架装置(図示省略)が設けられる球面座31が形成される。
本実施形態に係る電気掃除機1では、電動送風機10の作動によって吸気口10aから吸引された空気は、電動送風機10の内部を流動し、モータ部10dを冷却しつつ排気口10cから電動送風機ケース12内に流れ出し、電動送風機ケース12内の圧力を上昇させる。電動送風機ケース12のケース部吐出口12aの下流側は掃除機本体2に形成された本体排気口を介して大気に開放される。したがって、電動送風機ケース12内に流れ出した電動送風機10の排気の主流は、電動送風機ケース12の内面と電動送風機10の外面によって囲まれ、排気口10cとケース部吐出口12aとを包含するコイルバネ30よりも後方側の空間Sに形成される。特に、電動送風機ケース12は円筒状に形成されているので、排気は空間Sの電動送風機ケース12の内壁に沿って流れてケース部吐出口12aから排出される(コアンダ効果)。他方、電動送風機ケース12内の空間Sを除いた空間Soには電動送風機10の排気はほとんど流れ込まない。
すなわち、電動送風機ケース12内の空間Sを流れる電動送風機10の排気風の主流に比べて、空間Soに包含される弾性支持体13のコイルバネ30の周囲には流速の早い空気の流れが生じない。
したがって、本実施形態に係る電気掃除機1によれば、コイルバネ30の周囲の空気の圧力変化に起因する騒音の発生を効率的に抑制できる。また、この空気の圧力変化によってコイルバネ30に振動が励起されることもない。
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、防振でき、かつ電動送風機10が収容される空間を小型化できる。
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部分的に切り欠き、電動送風機ケースの排気側ケース部材を取り外して示した背面図。 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を部分的に透視した斜視図。 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 吸気口
10b ファン部
10c 排気口
10d モータ部
10e 段差部
10f ファンカバー
10g 軸受ハウジング部
10h モータカバー
10i 側壁部
10j ブラシ機構
10k 縁部
12 電動送風機ケース
12a ケース部吐出口
12b シール部材取付リブ
12c 側壁部
12d 縁部
13 弾性支持体
14 整流部材
15 吸気側ケース部材
15a シール部材取付孔
15b 吸気口側壁部
15c 開口側端部
15d 嵌合溝
15e 内壁部
15f 胴部
15g 吸気側ケース凹部
16 排気側ケース部材
16a 排気口側壁部
16b 開口側端部
16c 嵌合溝
16d 軸受ハウジング挿入凸部
16e 排気側ケース凹部
16f 胴部
17 シール部材
17a 大口径開口部
17b 第1の截頭円錐中空体部
17c 筒体部
17d 嵌合部
17e 大口径開口部
17f 第2の截頭円錐中空体部
17g 小径部
17h 輪体部
17i 側壁部
17j 周方向嵌合溝部
17k 軸方向嵌合溝部
17l 小径部
17m ケース部吸込口
18 コイルバネ
20 吸込側ケース結合部
21 排気側ケース結合部
24 段差面
25 弾性支持体嵌合凹部
26 衝撃緩衝部材
28 外周リング
28a リング部
28b 凸部
28c 補強リブ部
28d 外周リング凹部
29 内周リング
29a リング部
29b 凸部
29c 分割部
29d フランジ部
29e 係止凹部
30、30a、30b コイルバネ
31 球面座
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 外周リング
46 ファン部端面
47 取付リブ
48 内周リング
49 コイルバネ
50 前弾性体
51 前リブ
52 端リブ
53 空隙
56 後部弾性体
57 後リブ
58 空隙
59 シール
60 円筒ツバ部
61 集塵部
62 仕切り板

Claims (3)

  1. 掃除機本体と、
    前記掃除機本体に収容されるとともに、吐出口を有する電動送風機ケースと、
    前記電動送風機ケースに収容されるとともに、ファン部と排気口が形成されたモータ部とを有する電動送風機と
    記電動送風機ケースの周方向に離間させて設けられ、前記電動送風機の径方向に圧縮力を付勢され、前記電動送風機を前記電動送風機ケース内に弾性支持する複数のコイルバネとを備え、
    前記コイルバネは、前記電動送風機と前記電動送風機ケースとの間の空間であって、前記排気口から前記吐出口を経て前記電動送風機ケース外に流れ出す排気の主流の流線が包含される第一空間以外の第二空間側に配設されたことを特徴とする電気掃除機。
  2. 前記複数のコイルバネは、前記コイルバネそれぞれの中心軸線が前記電動送風機の重心近傍で交わり、前記電動送風機ケースの周方向に略等間隔に離間させて放射状に配設されたことを特徴とする請求項1に記載の電気掃除機。
  3. 前記吐出口は、互いに隣り合う一対の前記コイルバネに挟まれた弧の略中央に設けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の電気掃除機。
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