JP5395560B2

JP5395560B2 - 消音器および電気掃除機

Info

Publication number: JP5395560B2
Application number: JP2009181284A
Authority: JP
Inventors: 宜之岩田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2029-08-04
Also published as: JP2011030867A

Description

本発明は、吸音材を内部に有する消音器およびこれを備えた電気掃除機に関する。

従来、例えば電気掃除機において、電動送風機の駆動音(遠心ファンの回転音)、および、電動送風機の駆動に伴い発生する吸気風による風切り音などを消音するために膨張型の消音器が用いられることがある。このような消音器は、吸込口体としての床ブラシと延長管との間に接続される円筒状の外管の軸方向の中心域に、外管の両端部よりも拡径された径大部が形成されており、この径大部内に例えば発泡性の合成樹脂などにより形成した円筒状の吸音材が配置されて構成されている。そして、この吸音材の内側は、吸気風が通過する風路となるため、この吸気風に含まれる塵埃により吸音材が目詰まりしないように、吸音材の内周面に沿って円筒状に形成した不織布が配置されている(例えば、特許文献１参照。)。

特許第２６５６６６１号公報(第４−６頁、第１図)

しかしながら、上述の消音器では、吸音材の内側が不織布によって覆われているため、吸音材の吸音効果が充分でないので、結果的に吸音材を大きくしなければならず、小型化が容易でないという問題点を有している。

また、吸音材は厚みを厚くした方が、より吸音効果を得ることができるものの、厚みが大きいシート状の吸音材を円筒状に巻くと、吸音材の内周面などに皺が生じ、この内周面に段差が形成されて吸音効果が低下するだけでなく、その段差で風切り音が発生するおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、必要以上に大型化することなく充分な吸音効果を得ることができる消音器およびこれを備えた電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明は、筒状の外管との内方に配置された筒状の内管と、この内管の外面側に巻き付けられてこの内管の外面と外管との間に位置し通気性を有する軟質の発泡性ウレタンにより形成された吸音材とを具備し、内管が、格子状に形成されたリブ部と、このリブ部の間に位置し内管の外側と内側とを連通する孔部とを備え、吸音材は、内管の外面に複数回巻き付けられ、多重部分の間に空気層が形成されているものである。

本発明によれば、筒状の内管に格子状にリブ部を形成し、このリブ部の間に、内管の外側と内側とを連通する孔部を形成することにより、内管の外面側に発泡性ウレタンにより形成された吸音材を複数回巻き付けると、吸音材自体の厚みを大きくすることなく厚みが大きい吸音材を使用する場合と同様の吸音効果を得つつ、厚みが大きい吸音材を用いる場合のように吸音材の内面側に皺などを発生させることなく内管によって吸音材を保持でき、かつ、この吸音材の内面側が孔部を介して内管の内側に露出するので、全体を必要以上に大型化することなく、内管内の空気を吸音材に直接当てることができるとともに、巻き付けられた吸音材の多重部分に空気層を形成するため、この空気層によって外部への音響反射を低減でき、充分な吸音効果を得ることができる。

本発明の一実施の形態の消音器を備えた電気掃除機の一部を示す縦断面図である。同上内管に吸音材を巻き付けた状態を示す正面図である。同上消音器の内管の斜視図である。同上電気掃除機の斜視図である。同上電気掃除機と消音器を備えない従来例の電気掃除機とのパワースペクトルの一部を示すグラフである。

以下、本発明の一実施の形態の構成を図１ないし図４を参照して説明する。

図４において、11はいわゆるキャニスタ型の電気掃除機を示し、この電気掃除機11は、掃除機本体12と、この掃除機本体12に着脱可能に接続される吸込部としての管部13とを有している。

掃除機本体12は、床面上を旋回および走行可能な中空状の本体ケース15を備えており、この本体ケース15の内部に、図示しない本体集塵室と電動送風機室とが前後に区画されている。さらに、電動送風機室には、電動送風機17が収容されており、この電動送風機17の吸込側が本体集塵室に連通している。また、本体集塵室内には、フィルタ、集塵袋、あるいは集塵装置(集塵カップ)などの集塵部18が配置されている。そして、本体ケース15の前側には、本体集塵室に連通するとともに管部13の基端側が接続される本体吸込口19が開口形成されている。さらに、本体ケース15の内部には、電動送風機17の動作を制御する図示しない制御手段が配置されている。なお、この掃除機本体12は、図示しない電源コードを介して商用交流電源から給電する構成でもよいし、例えば二次電池などの電源を内蔵して、その電源から給電する構成でもよい。

また、管部13は、本体吸込口19に接続される接続管部21と、この接続管部21の先端側に連通する可撓性を有するホース体22と、このホース体22の先端側に設けられた操作部としての握り管部である手元操作部23と、この手元操作部23の先端側に着脱可能に接続される延長管24とを備えており、この延長管24の先端側に、吸込口体である床ブラシ25が着脱可能となっている。

手元操作部23は、床ブラシ25などを床面上で操作するためのものであり、図１に示すように、一端側である上流端側(前端側)に延長管24の下流端側(基端側)を着脱可能な略円筒状の手元操作部本体としての上流側手元操作部である筒部31と、この筒部31の他端側である下流端側(後端側)に一端側である上流端側(前端側)側が接続され他端側である下流端側(後端側)にホース体22の上流端側(先端側)が接続される略円筒状の消音器32と、この消音器32の下流端側を覆って取り付けられた略円筒状のカバー部33とを一体的に備えており、筒部31および消音器32に亘って、延長管24側とホース体22側(掃除機本体12(図４)側)とを連通する風路としての連通風路35が形成されている。

連通風路35の上流端となる筒部31は、硬質の合成樹脂などにより形成されており、下流端側の上部に、作業者によって把持される把持部37が後方に向けて湾曲状に突設されている。この把持部37には、図４に示すように、電動送風機17の動作モードを制御手段に設定するための設定ボタン38が配置されている。

図１に戻って、消音器32は、略円筒状の外管41と、略円筒状の内管42と、これら外管41と内管42との間に配置された吸音材43とを有する、いわゆる膨張型の消音器である。

外管41は、この外管41の上流側(前端側)部分ないし中間部分を構成する外管上流部45と、この外管41の中間部分ないし下流側(後端側)部分を構成する外管下流部46とを一体的に備えている。

外管上流部45は、筒部31の下流端側(後端側)に挿入接続されている略円筒状の上流側接続部48と、この上流側接続部48の下流端側(後端側)に連続しこの上流側接続部48よりも径寸法が大きい上流側膨張部である上流側拡大部49とを一体に備えている。

上流側接続部48は、上流端側(前端側)の内周面が、筒部31の内周面に対して滑らかに連続して下流側(後側)へと中心軸側に徐々に傾斜する、すなわち縮径する上流側導風面である縮径面48aとなっている。したがって、この上流側接続部48は、電動送風機17(図４)の駆動により管部13内に吸い込まれた吸気風Ｗの流速を下流側へと早めるように構成されている。また、この上流側接続部48は、下流端側(後端側)の内周面が、下流側(後側)へと急峻に拡径(拡開)された拡径(拡開)導風面である拡径面48bとなっている。したがって、この上流側接続部48は、下流側が段差状に拡開されている。さらに、この上流側接続部48の外周面には、この上流側接続部48(消音器32)が筒部31の内周面に対して気密に接続されるように、図示しないシール部材が取り付けられている。そして、この上流側接続部48は、筒部31に対して、中心軸を中心として周方向に回転可能に接続されており、この回転により筒部31との間で空気漏れが生じないようにシール部材を介して外面(外周面)が筒部31側と密着している。

上流側拡大部49は、上流側接続部48と略同軸の略円筒状に形成されており、下流端側が開放されている。

一方、外管下流部46は、外管上流部45の上流側拡大部49が同軸状に気密に挿入接続される下流側拡大部51と、この下流側拡大部51の下流端側に連続しこの下流側拡大部51よりも径寸法が小さい下流側接続部52とを一体に備えている。

下流側拡大部51は、下流側接続部52と略同軸の略円筒状に形成されており、上流端側が開放されている。そして、この下流側拡大部51は、上流側拡大部49とともに、上流側接続部48と下流側接続部52との間に位置する消音部としての拡大部54を構成している。なお、本実施の形態では、下流側拡大部51内に上流側拡大部49を気密に挿入接続した構成となっているが、上流側拡大部49内に下流側拡大部51を気密に挿入接続する構成などでもよい。

拡大部54は、上流側接続部48および下流側接続部52と略同軸に形成されており、把持部37の下方のデッドスペース内に位置している。また、この拡大部54の内部には、内管42および吸音材43が配置される空間部である膨張室54aが区画されている。

ここで、拡大部54は、上流端の径寸法(上流側接続部48の縮径面48aの最小径寸法)と拡径された最大径寸法との比率により、騒音の減衰率が設定されているとともに、軸方向の長さ寸法によって、騒音中の消音したいターゲットとなる周波数帯域が設定されている。本実施の形態では、例えば電動送風機17の駆動に伴い発生する騒音(いわゆるＮＺ音)、あるいは、集塵部18(図４)がサイクロン式の集塵装置である場合のサイクロン分離に伴い発生する乱流音などの騒音を主として消音するものであって、かつ、拡大部54の長さ寸法が、把持部37の後方への突出寸法よりも短く、この把持部37と干渉しない程度の長さとなるように拡大部54を設計することが好ましい。

また、下流側接続部52は、上流端側(前端側)の内周面が、下流側(後側)へと急峻に縮径された縮径導風面である下流側傾斜面52aとなっている。したがって、この下流側接続部52は、上流側が段差状に縮径されている。また、この下流側接続部52は、下流側傾斜面52aの下流側の位置から下流端側(前端側)へと、内周面が徐々に拡径されている。さらに、この下流側接続部52は、ホース体22に対して気密に挿入接続されている。

また、内管42は、図１ないし図３に示すように、硬質の合成樹脂などにより直管状に形成されており、一端側である上流端側(前端側)が外管41の拡径面48bに接続され、他端側である下流端側(後端側)が外管41の下流側傾斜面52aに接続されて、内部が連通風路35の一部を構成している。さらに、この内管42には、周面に、軸方向に対して平行で、かつ、周方向に、複数の四角形状の孔部42aがそれぞれ形成されている。すなわち、これら孔部42aは、内管42の周面に、軸方向および周方向に略等間隔に離間されて配置されている。このため、内管42の周面には、これら孔部42a間に格子状のリブ部42bが形成されている。

孔部42aは、例えば周方向に長孔状に形成されている。

リブ部42bは、内管42の軸方向に沿って直線状、すなわち内管42の軸方向に沿う成分を有する複数の軸方向リブ42cと、これら軸方向リブ42cと交差する成分を有する、すなわち内管42の周方向に沿う複数の交差方向リブとしての周方向リブ42dとを有している。

軸方向リブ42cは、全てが略等しい幅寸法に形成されている。

また、周方向リブ42dは、内管42の軸方向の両端部に位置する周方向リブ42da，42daが、これら周方向リブ42da，42da間に位置する、すなわち、内管42の軸方向の両端部を除く位置に位置する周方向リブ42dbよりも軸方向に幅広に形成されている。なお、各周方向リブ42daは、例えば各周方向リブ42dbの倍以上の幅寸法で、かつ、軸方向リブ42cよりも幅広に形成されており、各周方向リブ42dbは、例えば軸方向リブ42cよりも幅狭に形成されており、これら周方向リブ42dbのそれぞれは略等しい幅寸法に形成されている。

そして、吸音材43は、空気の振動エネルギーである音を熱エネルギーなどに変換することで拡大部54での吸音性をさらに高めるものであり、発泡性ウレタンにより四角形シート状に形成されており、図２に示すように、内管42の外面側に多重に巻き付けられている。したがって、吸音材43には、多重部分の間に、僅かな空気層56が形成されている。なお、図２において、空気層56は誇張して示されており、実際には吸音材43の厚みに対して遥かに小さく形成されている。

ここで、吸音材43の両端部43a，43aは、それぞれ内管42の軸方向の両端部に位置する周方向リブ42da，42daに重なるように配置されている。また、吸音材43の巻き始めの端部43bは、例えば上側に位置する軸方向リブ42c(図３)に沿って配置されている。したがって、吸音材の両端部43a，43aおよび巻き始めの端部43bは、それぞれ孔部42aに臨まない位置に配置されている。さらに、吸音材43の巻き終わりの端部43cは、巻き始めの端部43bに対応する位置に配置されている。このため、本実施の形態では、内管42の外面に対して、吸音材43が最大で２重に巻き付けられている。

なお、吸音材43を多重に巻き付けているとは、例えば互いに異なる径寸法を有する円筒状に形成した吸音材43を同心状(同軸状)に多重構造として内管42の外面側に配置した状態なども含むものとする。

また、図１に示すように、カバー部33は、比較的軟質の合成樹脂などにより形成されており、消音器32の外管41の下流側接続部52の外周面に、中心軸を中心として周方向に回転可能に接続されている。

次に、上記一実施の形態の作用を説明する。

図４に示すように、電動送風機17などに給電可能とした状態で、作業者は把持部37を把持し、所望の設定ボタン38を操作して設定した所望の動作モードで電動送風機17を動作させる。

そして、床面上で床ブラシ25を前後に走行させ、電動送風機17の駆動により発生させた負圧によって、床ブラシ25の先端側の吸込口から床面上の塵埃を空気とともに吸い込む。

この吸い込まれた空気は吸気風Ｗ(図１)となり、塵埃とともに床ブラシ25から延長管24を介して手元操作部23へと流入する。

ここで、図１に示すように、吸気風Ｗは、消音器32の上流側接続部48の縮径面48aにより流速を早められつつ拡径面48bから拡大部54内へと流入して膨張され、各孔部42aから吸音材43内へと流入した後、この吸音材43を通過する。このように、吸気風Ｗは拡大部54で膨張されるとともに吸音材43を通過することにより消音される。また、吸気風Ｗに含まれる塵埃は、その重量により消音器32の内部の連通風路35を略直進して通過する。

そして、吸気風Ｗは、下流側傾斜面52aを介して下流側接続部52へと流入し、さらに、ホース体22へと通過する。

この後、吸気風Ｗは、図４に示すホース体22から本体吸込口19を介して掃除機本体12の集塵部18へと流入し、この集塵部18で塵埃が捕集される。このとき、集塵部18での集塵により発生した乱流音は、図１に示す消音器32内へと下流側から流入し、下流側傾斜面52aから拡大部54内へと流入して膨張され、各孔部42aから吸音材43内へと流入した後、この吸音材43を通過することにより消音される。

そして、吸気風Ｗ(図１)は、電動送風機17に流入し、この電動送風機17を冷却しつつこの電動送風機17を通過して排気されることで排気風となり、本体ケース15の排気孔から、この本体ケース15の外部へと排気される。

上述したように、上記一実施の形態によれば、円筒状の内管42に格子状にリブ部42bを形成し、このリブ部42b間に内管42の外側と内側とを連通する孔部42aを形成することにより、内管42の外面側に吸音材43を巻き付けると、吸音材43の内面側に皺などを発生させて連通風路35の断面を乱すことなく内管42によって吸音材43を保持でき、かつ、この吸音材43の内面側が孔部42aを介して内管42の内側に露出するので、例えば拡大部54の径寸法(消音器32の外形)を必要以上に大きくするなど全体を大型化することなくことなく、吸気風Ｗを吸音材43に直接当てることができ、充分な吸音効果を得ることができる。

具体的に、図５のグラフに示すように、上記消音器32を備える電気掃除機11(実線)では、消音器を備えない従来例の電気掃除機(１点鎖線)と比較して、特に１ｋＨｚ以下の周波数帯域でのピーク部分が低減されており、充分な吸音効果が得られることが分かる。

すなわち、電気掃除機11においては、電動送風機17の振動、電動送風機17の排気音、あるいは集塵部がサイクロン式の集塵装置である場合には、その風切り音など、騒音の殆どが１ｋＨｚ以下の周波数帯域に集中している。このため、上記消音器32を備えることにより、１ｋＨｚ以下の周波数帯域での騒音値、すなわち音圧値の合計を低減して、低騒音化を実現できるだけでなく、消音器32が様々な種類の騒音を効果的に低減できる。

また、吸音材43を内管42の外面に複数回巻き付けることにより、吸音材43自体の厚みを大きくすることなく厚みが大きい吸音材を使用する場合と同様の吸音効果を得ることができるとともに、厚みが大きい吸音材を用いる場合のように内面側に皺が寄りにくく、この皺などに吸気風Ｗが当たることによる風切り音の発生や吸込効率の低下などを防止できる。

しかも、吸音材43を内管42の外面に対して螺旋状に多重に巻き付けるので、巻き付けられた吸音材43の多重部分に空気層56が形成されるため、この空気層56によって、消音器32の外部への音響反射を低減でき、消音器32による遮音効果をより高めることができる。

さらに、吸音材43の巻き始めの端部43bを、内管42の軸方向に沿う軸方向リブ42cと重なる位置とすることにより、電動送風機17の駆動により内管42内が負圧となっても、吸音材43の巻き始めの端部43bが内管42の孔部42aから内管42内に突出することがなく、また、吸音材43を内筒42の外面に対して螺旋状に多重に巻き付けることで形成される吸音材43の内面側の段差を内筒42の内側(連通風路35)に対して軸方向リブ42cの背面側に隠すことができるので、端部43bに対して、塵埃が絡み付いたり、吸気風Ｗが当たって風切り音が発生したり吸込効率が低下したりすることを確実に防止できる。

また、内管42の両端部に位置する周方向リブ43daを、内管42の他の位置の周方向リブ43dbよりも内管42の軸方向に幅広に形成することにより、吸音材43の両端部43a，43aが内管42の孔部42aから内管42内に突出することがなく、この突出した端部43a，43aに対して、塵埃が絡み付いたり、吸気風Ｗが当たって風切り音が発生したり吸込効率が低下したりすることを確実に防止できる。

そして、上記消音器32を電気掃除機11の管部13に適用することにより、静音性を向上した電気掃除機11を得ることができる。

特に、消音器32は、電動送風機17、あるいは集塵部18などの騒音の発生源に近い位置に配置することが望ましく、上記一実施の形態のように延長管24および床ブラシ25よりも基端側に位置する手元操作部23に配置することにより、電動送風機17、あるいは集塵部18から発生する騒音を効果的に吸音でき、床ブラシ25などからの騒音放射を低減できる。

しかも、手元操作部23の把持部37の下方は、デッドスペースとなっているため、この位置に消音器32を配置しても、消音器32が作業者の掃除作業の邪魔になることもない。

なお、上記一実施の形態において、消音器32は管部13の任意の位置に取り付けても同様の作用効果を得ることが可能であり、例えば本体吸込口19(掃除機本体12)との接続部である接続管部21に取り付ける構成などとしてもよい。

さらに、リブ部42bは、格子状であれば、内管42に任意に形成することができる。

そして、電気掃除機11としては、例えば床ブラシ25を掃除機本体12の下部に接続したアップライト型、あるいはハンディ型など任意のものを用いることができ、掃除機本体12内の細部は、上記構成に限定されるものではない。

また、消音器32は、電気掃除機11に取り付けるものに限定されず、任意の吸排気システムに対して取り付けることができる。

11 電気掃除機
12 掃除機本体
13 吸込部としての管部
17 電動送風機
18 集塵部
32 消音器
41 外管
42 内管
42a 孔部
42b リブ部
42c 軸方向リブ
42d 交差方向リブとしての周方向リブ
43 吸音材
43b 巻き始めの端部
56 空気層

Claims

筒状の外管と、
この外管の内方に配置された筒状の内管と、
この内管の外面側に巻き付けられてこの内管の外面と前記外管との間に位置し通気性を有する軟質の発泡性ウレタンにより形成された吸音材とを具備し、
前記内管は、
格子状に形成されたリブ部と、
このリブ部の間に位置し前記内管の外側と内側とを連通する孔部とを備え、
前記吸音材は、前記内管の外面に複数回巻き付けられ、多重部分の間に空気層が形成されている
ことを特徴とした消音器。
リブ部は、
内管の軸方向に沿う成分を有する複数の軸方向リブと、
これら軸方向リブに交差する成分を有する複数の交差方向リブとを有し、
吸音材は、前記軸方向リブと重なる位置に巻き始めの端部が配置されている
ことを特徴とした請求項１記載の消音器。
リブ部は、
内管の軸方向に沿う成分を有する複数の軸方向リブと、
これら軸方向リブに交差する成分を有する複数の交差方向リブとを有し、
内管の端部に位置する前記交差方向リブは、前記内管の他の位置の前記交差方向リブよりも前記内管の軸方向に幅広に形成されている
ことを特徴とした請求項１または２記載の消音器。
電動送風機を収容した掃除機本体と、
この掃除機本体の前記電動送風機の吸込側に位置する集塵部と、
この集塵部の上流側に位置する吸込部と、
この吸込部に配置された請求項１ないし３いずれか一記載の消音器と
を具備したことを特徴とした電気掃除機。