JP5195488B2

JP5195488B2 - 電動送風機およびそれを用いた電気掃除機

Info

Publication number: JP5195488B2
Application number: JP2009028097A
Authority: JP
Inventors: 誠村上; 博之香山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-02-10
Filing date: 2009-02-10
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2029-02-10
Also published as: JP2010185289A

Description

本発明は、低騒音で高い送風性能を有する電動送風機およ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家庭用電気掃除機に多く利用されている（例えば、特許文献１参照）。電気掃除機の吸引力を高めるためには、電動送風機の送風性能を上げる必要があるが、一方で電動送風機の騒音を低減して電気掃除機の使用環境を改善することも求められている。

図８は、特許文献１に記載された従来の電動送風機の構成を示す破断正面図である。特許文献１には、モータ部２５と、モータ部２５により駆動される遠心ファン２６と、遠心ファン２６からの吹き出し空気を整流し、モータ部２５へ案内するエアガイド２７と、ファン部を覆うファンケーシング２８とを備え、ファンケーシング２８の外周には遠心ファン２６から送出された空気の一部を直接外部へ排出する排気穴２９を形成し、排気穴２９と間隔をおいて筒状の防音カバー３０を設け、防音カバー３０とファンケーシング２８との間の隙間に吸音材３１を充填した電動送風機３２が開示されている。
特開２００４−１１６４５０号公報

しかしながら、前記従来の構成では、吸音材３１が殆ど通気性を有していないため、ファンケーシング２８から吹き出した空気の流路を十分に確保できず、電動送風機３２の送風性能が低下してしまうという課題があった。また、ファンケーシング２８と吸音材３１との間に距離を設けると、遠心ファン２６の騒音がファンケーシング２８を出た後に伝播しやすく、ファンケーシング２８外周の排気穴２９から吹き出す際に生じる噴出音が増加するため、低騒音で高い送風性能を有する電動送風機３２を実現することが困難であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低騒音で高い送風性能を有する電動送風機およびそれを用いた電気掃除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、電動機と、前記電動機の回転軸に固定されたインペラと、前記インペラの外周部に通風路を形成するエアガイドと、外周に排気口を有し前記インペラと前記エアガイドとを覆うファンケースと、前記ファンケースの外周面を覆う防音カバーと、を備え、前記ファンケースの外周を覆う通気性を有した３次元骨格構造のウレタン材と前記ウレタン材の外周に積層した無機質繊維吸音材または多孔質型の吸音材とを、前記ファンケースと前記防音カバーとの間に配置している。

これによって、インペラが回転して発生した騒音は、ウレタン材の骨格構造内を伝播した後、吸音材で大幅に吸音される。また、吸音材を透過した騒音については防音カバーで遮音されるため、大幅な消音効果を得ることができる。また、ファンケースの排気口から放出された気流は、３次元骨格構造のウレタン材が存在することで、排気口での急拡大が抑えられる。しかも、排気口からの空気が通過する３次元骨格構造のウレタン材は、通気圧損が小さいため、電動送風機の送風性能を低下させずに大幅な消音効果を得ることができる。

また、本発明の電気掃除機は、低騒音で高い送風性能を有する電動送風機を備えているので、清掃時の運転音が小さく、強い吸引力を有し快適な使用ができる。

本発明の電動送風機は、３次元骨格構造のウレタン材を吸音材と積層させてファンケースと防音カバーの間に配置することで、通気圧損を小さくして電動送風機の送風性能を低下させることなく、大幅な消音効果を得ることができる。

第１の発明は、電動機と、前記電動機の回転軸に固定されたインペラと、前記インペラの外周部に通風路を形成するエアガイドと、外周に排気口を有し前記インペラと前記エアガイドとを覆うファンケースと、前記ファンケースの外周面を覆う防音カバーと、を備え、前記ファンケースの外周を覆う通気性を有した３次元骨格構造のウレタン材と前記ウレタン材の外周に積層した無機質繊維吸音材または多孔質型の吸音材とを、前記ファンケースと前記防音カバーとの間に配置した電動送風機としたものである。

これによって、インペラの回転によって発生した騒音は、ウレタン材の骨格構造内を伝播した後、吸音材で大幅に吸音される。また、吸音材を透過した騒音については防音カバーで遮音されるため、大幅な消音効果を得ることができる。また、ファンケースの排気口から流出した気流はウレタン材の骨格構造へ流入するため、排気口直後での気流の急拡大が抑えられて拡大損失が低減されると共に、通気圧損の小さい骨格構造を通過するため、電動送風機の送風性能が低下することはない。

第２の発明は、特に、第１の発明の３次元骨格構造のウレタン材はファンケースの外周を覆い、吸音材は前記ウレタン材の外周を覆って構成され、前記ウレタン材は外周側になるほど前記３次元骨格構造の空隙が大きくなっていることにより、ウレタン材の骨格構造内の流路が段階的もしくは連続的に大きくなるため、ファンケースの排気口から放出され
た気流の流速は小さくなり、ウレタン材がインペラで発生した動圧を静圧へ変換させるディフューザの役割を果たすことができ、電動送風機の送風性能を向上することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の吸音材は、ファンケースに対向する面に凹凸形状を有していることにより、限られた大きさで吸音材の吸音面積を大きくすることが可能になるため、吸音効果を向上することができる。

第４の発明は、特に、第１または第２の発明において、吸音材は、ファンケースの複数の排気口の各々に対して対応した流路を形成し、各流路の中に３次元骨格構造のウレタン材を充填していることにより、ファンケースの排気口からの流路がスムーズになると共に吸音面積を大幅に拡大できるようになり、電動送風機の送風性能を向上させて低騒音化を図ることができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つ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、低騒音で高い送風性能が得られるため、清掃時の運転音が小さく、強い吸引力を有し快適な使用ができる。

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は本発明の実施の形態１における電動送風機の構成を示す破断正面図であり、図２は同電動送風機の一部を破断した斜視図であり、図３は同電動送風機のインペラとエアガイドの構成を示す断面図であり、図４は本発明の電動送風機を用いた電気掃除機の構成を示す断面図である。

図１〜図３に示すように、電動送風機１ａは、回転子２および固定子３を有する電動機４と、電動機４の出力軸である回転軸５に固定されたインペラ６と、インペラ６の外周部に静翼７で形成した通風路８および戻り通路９を有するエアガイド１０と、中央に吸気口１１と外周部に排気口１２を有しインペラ６とエアガイド１０を覆うファンケース１３と、ファンケース１３の外周面を覆う防音カバー１４とを備え、３次元骨格構造のウレタン材１５ａとフェルト（吸音材）１６とを積層したものがファンケース１３と防音カバー１４の間に配置されている。

図４に示すように、電気掃除機１７は、本体吸気口１８に連通した集塵室１９と、本体排気口２０を備えた送風室２１を有する掃除機本体２２と、集塵室１９に本体吸気口１８と気密に装着された集塵袋２３と、送風室２１に設置された電動送風機１ａから構成されている。なお、図示していないが、本体吸気口１８には、ホース、延長管が順次接続され、延長管の先端に床面上の塵埃を吸引するノズルが取りつけられている。

以上のように構成された電動送風機及びそれを用い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、図１及び図４に示すように、電動送風機１ａに電力が供給されると、固定子３と回転子２に磁界が発生し、電磁力によって回転子２が回転し、回転子２の回転軸５に固定されたインペラ６が高速回転する。インペラ６が高速回転すると集塵室１９が負圧状態になり、床ノズルから吸引された塵埃を含む気流が接続管、把持部、ホースおよび本体通気口１８を通過して集塵室１９内の集塵袋２３へ流入する。

図１に示すように、集塵袋２３で塵埃を濾過分離した清潔な気流は、吸気口１１からイ
ンペラ６へ流入してエアガイド１０の静翼７で形成される通風路８を通過して、気流の一部がファンケース１３の排気口１２から排出される。残りの気流は、戻り通路９から電動機４へ流入し、電動機４内部を通過した後、掃除機本体２２の外部へ排出される。

電動送風機１ａを駆動した際に発生する騒音は、インペラ６の回転に起因する突出した音圧レベルを有する回転騒音や構造体を流れる気流の乱れに起因する乱流騒音が大部分を占めており、ファンケース１３外周に設けた排気口１２からは高い音圧レベルの騒音が放射される。そのため、電動送風機１ａの騒音を大幅に低減するためには、ファンケース１３外周での防音効果を向上することが非常に有効である。

３次元骨格構造のウレタン材１５ａは、発泡ウレタン材を熱処理することで発泡膜を除去しており、空隙がほぼ均一に存在する三次元の骨格構造を形成している。そのため、空隙率も８０％以上と大きく、ほとんど通気性を有さない吸音材に比べて大幅に通気圧損が小さい。また、骨格構造の空隙率はウレタンに発泡剤を注入した際の空隙を変えることで調整できる。

排気口１２から流出した気流は、ウレタン材１５ａの骨格構造内へ流入するため、排気口１２直後の気流の急拡大が抑えられるので、排気口１２で生じる拡大損失が低減される。また、ウレタン材１５ａの骨格構造は、通気圧損が小さいため、電動送風機の送風性能がほとんど低下しない。

また、ファンケース１３の排気口１２から放射された騒音は、ウレタン材１５ａの骨格構造内部で相互に干渉しあい、伝播距離や伝播速度が異なる位相のずれた音同士は打ち消しあうようになる。そのため、３次元骨格構造のウレタン材１５ａは消音効果を持たせることができる。また、３次元骨格構造のウレタン材１５ａを透過した騒音については、ウレタン材１５ａの外周に積層させたフェルト１６の吸音効果と防音カバー１４による遮音効果の相乗効果によって大幅に消音される。

以上のように、本実施の形態においては、３次元骨格構造のウレタン材１５ａとフェルト１６を積層してファンケース１３と防音カバー１４の間に設けたことにより、電動送風機の送風性能をほとんど低下させることなく、ファンケース１３の排気口１２から放射された騒音を大幅に消音することができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における電動送風機の一部を破断した斜視図であり、実施の形態１と同一の構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、発泡膜を除去した空隙率の異なる２枚の３次元骨格構造のウレタン材１５ｂ、１５ｃを積層させて、ファンケース１３の外周を覆っており、空隙率の小さいウレタン材１５ｂをファンケース１３側へ配置しており、ファンケース１３からフェルト１６に向かって外周側になるほどウレタン材の空隙率が大きくなるようにしている。例えば、３次元骨格構造のウレタン材１５ｂの空隙率は約８０％とし、３次元骨格構造のウレタン材１５ｃの空隙率は約９０％とする。

すると、ファンケース１３の排気口１２からの気流は、空隙率の小さい３次元骨格構造のウレタン材１５ｂ、空隙率の大きい３次元骨格構造のウレタン材１５ｃの順番で流れていくため、気流の流路が段階的に大きくなることで流速は小さくなり、３次元骨格構造のウレタン材１５ｂ、１５ｃがインペラで発生した動圧を静圧へ変換させるディフューザの役割を果たすことができ、電動送風機の送風性能を向上することができる。なお、３次元骨格構造のウレタン材は、２枚に限定されるものではなく、許容される空間に対して複数
枚設置してもよい。

（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３における電動送風機の一部を破断した斜視図であり、実施の形態１と同一の構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。

図６に示すように、ウレタン吸音材２４のファンケース１３に対向した面にプロファイル加工して凹凸を設け、その凹凸を埋めるように３次元骨格構造のウレタン材１５ｄを配設している。これにより、吸音材の表面がフラットな場合に比べて吸音面積が大きく取ることが可能になり、吸音材の吸音効果を向上することができる。

なお、凹凸の形状は、これに限定されるものではなく、吸音材の材質と加工方法及び許容される寸法に応じて決定する。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における電動送風機の一部を破断した斜視図であり、実施の形態１と同一要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

図７に示すように、電動送風機１ｂは、その外周をウレタン吸音材２４で覆い、更にその外周を防音カバー１４で覆っている。ウレタン吸音材２４は、発泡成型して構成され、ファンケース１３外周に在る複数の排気口１２の各々に対して対応した流路を形成し、各流路の中に３次元骨格構造のウレタン材１５ｅを充填している。ウレタン吸音材２４の外周は円形状をしており、円筒状の防音カバー１４はウレタン吸音材２４を覆う状態で固定している。

以上のように構成された電動送風機１ｂについて、以下その動作、作用を説明する。まず、電動送風機１ｂに電力を供給して駆動すると、インペラ６が高速回転して気流が発生する。排気口１２から流出した気流は、ウレタン吸音材２４で形成された流路に流入する。その流路には３次元骨格構造のウレタン材が充填されているため、排気口１２直後の空気の流れが急拡大することが抑えられ、排気口１２で生じる拡大損失が低減される。

また、各々の流路がウレタン吸音材２４で形成されているため、騒音が入射する吸音面積を大きして、ウレタン吸音材２４の吸音効果を高めることができる。そして、各流路はファンケース１３の排気口１２に対応して設けられているから、排気口１２からの排出気流の流れをスムーズにして流路損失を低減し、電動送風機の送風性能を向上することができる。

以上のように、本実施の形態においては、ウレタン吸音材２４を発泡成型してファンケース１３外周の各々の排気口１２に対して対応した流路を形成したことにより、ファンケース１３の排気口１２からの排出空気の流れをスムーズにすると共に、吸音材の吸音面積を拡大できるようになり、電動送風機の送風性能を向上させて低騒音化を図ることができる。

なお、以上に説明した各実施の形態は、これに限定されるものではなく、必要に応じて適宜組み合わせて構成することができる。

また、吸音材としては、フェルトの他にグラスウール、ロックウールなどの無機質繊維を使用したものや、ポリウレタンを発泡させたウレタンなどの多孔質型吸音材、薄板や薄膜を用いた薄膜振動型吸音材、および共鳴による消音効果を利用した共鳴型吸音材があるが、多孔質型吸音材は加工の容易さや安価に手に入れることも可能なことから、非常に扱
いやすい。また、材質や繊維径に応じて様々な吸音特性を有する製品が市販で扱われており、消音対象の周波数に対応した吸音材の選択が容易になり、電動送風機の消音設計がし易くなる。

また、音波は空気の圧力変動であるが、吸音材は音波が内部を伝播しようとする際に、繊維や膜などによって空気の粘性摩擦を生じ、音波エネルギを熱エネルギへ変換して吸音する。一般に吸音材は通気性をほとんど有さないものが多いが、材料の構成によっては、繊維や膜自体も振動することで吸音効果を発揮する。

以上のように、本発明にかかる電動送風機は、通気圧損を小さくして電動送風機の送風性能を低下させることなく、大幅な消音効果を得ることができるので、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破断正面図同電動送風機の一部を破断した斜視図同電動送風機のインペラ及びエアガイドの構成を表す平面図同電動送風機を用いた電気掃除機の構成を表す断面図本発明の第２の実施の形態における電動送風機の一部を破断した斜視図本発明の第３の実施の形態における電動送風機の一部を破断した斜視図本発明の第４の実施の形態における電動送風機の一部を破断した斜視図従来の電動送風機の破断正面図

１ａ、１ｂ電動送風機
４電動機
５回転軸
６インペラ
８通風路
１０エアガイド
１２排気口
１３ファンケース
１４防音カバー
１５ａ３次元骨格構造のウレタン材
１６フェルト（吸音材）
２４ウレタン吸音材

Claims

電動機と、
前記電動機の回転軸に固定されたインペラと、
前記インペラの外周部に通風路を形成するエアガイドと、
外周に排気口を有し前記インペラと前記エアガイドとを覆うファンケースと、
前記ファンケースの外周面を覆う防音カバーと、を備え、
前記ファンケースの外周を覆う通気性を有した３次元骨格構造のウレタン材と前記ウレタ
ン材の外周に積層した無機質繊維吸音材または多孔質型の吸音材とを、前記ファンケースと前記防音カバーとの間に配置した電動送風機。
３次元骨格構造のウレタン材はファンケースの外周を覆い、吸音材は前記ウレタン材の外周を覆って構成され、前記ウレタン材は外周側になるほど前記３次元骨格構造の空隙が大きくなっている請求項１に記載の電動送風機。
吸音材は、ファンケースに対向する面に凹凸形状を有している請求項１または請求項２に記載の電動送風機。
吸音材は、ファンケースの複数の排気口の各々に対して対応した流路を形成し、各流路の中に３次元骨格構造のウレタン材を充填している請求項１または請求項２に記載の電動送風機。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電動送風機を用いた電気掃除機。