JP6357416B2 - アクチュエーターを有する家庭用電気器具 - Google Patents

Description

本発明は基礎フレーム及び基礎フレームに接続されたアクチュエーターを有する家庭用電気器具に関する。

家庭用電気器具、例えばコーヒー製造器又は衣類の手入れのためのスチームアイロン等が作業を容易にするために使用者によって使用される。

欧州特許公開第０１３５４８４号公報（特許文献１）は、ソールプレート、貯水部及びボイラーを有し、貯水部から蒸気発生器へ水を送り込むようにプランジャーポンプが構成されたスチームアイロンを開示する。

欧州特許公開第０１３５４８４号公報

動作中、例えば使用者が蒸気を衣類に当てた場合に、アクチュエーター例えばプランジャーポンプはプランジャーを往復運動させて貯水部からボイラーへ水を送り込む。次いでボイラーは衣類へ蒸気を送る。

動作中のプランジャーポンプは騒音及び振動を発生する。騒音及び振動は家庭用電気器具の使用者及び使用者の周囲にいる人々にとって煩い場合があり、また、使い勝手のよいものでない。

従って、本発明の一つの目的は、動作中に、低減された騒音及び振動のレベルを有する家庭用電気器具を提供することである。

本発明によれば、基礎フレーム、該基礎フレームに接続されたアクチュエーターを有し、該アクチュエーターには駆動部材が備えられ、該アクチュエーターは該駆動部材の往復運動周波数での往復運動に適するように構成されており、当該家庭用電気器具は、前記アクチュエーターを前記基礎フレームに接続するため、及び前記アクチュエーターが前記駆動部材の運動の方向と反対の方向に動くことを可能にするために、前記アクチュエーターの対向する両側に取り付けられた二つの板バネ、を更に有する家庭用電気器具によって、上記の目的及び他の目的が達成される。アクチュエーターは例えばプランジャーポンプ又はダイアフラムポンプであってもよい。

一般的に、家庭用電気器具から生じる騒音は空気由来の騒音及び構造由来の騒音であると推定される。アクチュエーターによって惹起された振動エネルギーの家庭用電気器具の基礎フレームへの伝達を低減することによって、構造由来の騒音を実質的に低減することができ、結果的に家庭用電気器具の低い騒音レベルをもたらす。

板バネを介した、往復運動をするアクチュエーターからの振動からフレームへの力の伝達は、自由度１のばね質量系によってモデル化され、固有振動数fnは数式１によって定められる。数式１において、「k」は板バネの剛性を示し、「m」はアクチュエーター及びアクチュエーター上の駆動部材の全質量を示す。

ｆｎ＝（１／２π）＊√（ｋ／ｍ）
ばね質量系のこの固有振動数fnは、板バネの剛性を適合させることによってアクチュエーターの往復運動周波数frより低い周波数の大きさとすることができる。アクチュエーターから基礎フレームへの力の伝達の効果的な低減のために、往復運動の周波数と固有振動数との間の比率fr／fnは少なくとも√２であるべきであり、減衰は最小限であるべきである。

このような構成において、アクチュエーターの振動エネルギーは、アクチュエーター、駆動部材及び板バネからなるばね質量系内のエネルギーとして蓄えられ、これらの振動の基礎フレームへの伝達が低減され、結果として家庭用電気器具の低い騒音レベルをもたらす。

欧州特許公開第０１３５４８４号公報（特許文献１）は、往復運動をするピストンポンプの騒音レベルを低減するための二つの離間したゴムフランジによって、ピストンポンプが支持されているスチームアイロンを開示する。特許文献１において開示されたスチームアイロンにおいては、ゴムフランジは実質的にアクチュエーターの振動エネルギーを吸収するように設計されている。しかしながら、振動はなお部分的に基礎フレームに伝達される。特許文献１はアクチュエーターの対向する両端に接続された二つの板バネを開示しない。

一つの更なる家庭用電気器具の実施形態において、板バネは屈曲端部を有する。板バネの屈曲端部はアクチュエーター及び板バネのコンパクトな構成を提供する。

一つの更なる家庭用電気器具の実施形態において、アクチュエーターに接続された板バネの端部はＵ字形状を有する。

一つの更なる家庭用電気器具の実施形態において、アクチュエーターは弾性部材を介して板バネに接続される。これらの弾性部材は例えばゴム環としてもよい。

一つの更なる家庭用電気器具の実施形態において、家庭用電気器具は、基礎フレームに備えられた貯水部を更に有し、当該貯水部は第一のフレキシブルチューブを介してアクチュエーターに動作的に接続されている。

一つの更なる家庭用電気器具の実施形態において、貯水部は取り外し可能に基礎フレームに取り付けられている。この構成は貯水部への簡単な補充を容易にする。

一つの更なる実施形態において、第一のフレキシブルチューブは蛇管を有する。蛇管は高い柔軟性を持ち、蛇管を介したアクチュエーターから基礎フレームへの振動伝達を低減する。

一つの更に他の家庭用電気器具の実施形態において、家庭用電気器具は、基礎フレームに設けられ、水を加熱するため又は蒸気を発生させるためのボイラーを更に有し、当該ボイラーは第二のフレキシブルチューブを介して前記アクチュエーターに動作的に接続されている。

一つの更に他の家庭用電気器具の実施形態において、アクチュエーターは、プランジャーポンプ又はダイアフラムポンプを有する。

一つの更なる家庭用電気器具の実施形態において、アクチュエーターはプランジャーポンプを有し、駆動部材はプランジャーを有する。

本発明のこれら及び他の機能及び効果は、本発明の好ましい、例示的な実施形態が示された図面を参照して、以下本明細書において詳細に説明される。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の他の代替及び均等な実施形態が想到され、実行され得ることを理解するであろう。

図１は第一の実施形態によるスチームアイロンの模式図を示す。 図２は板バネの模式図を示す。 図３は第二の実施形態によるコーヒーメーカーの模式図を示す。

図面において同様の数字は類似の構成要素を示す。

図１は基礎フレーム、例えばハウジング３、アクチュエーター、例えば板バネ２１，２３を介してハウジング３に接続されたプランジャーポンプ５、を有するスチームアイロン１を示す。スチームアイロン１にはハウジング３に取り付けられた貯水部９が備えられていてもよい。貯水部９の出口は第一のフレキシブルチューブ１１を介してプランジャーポンプ５の入口に接続されている。第一のフレキシブルチューブ１１は蛇管であってもよい。貯水部９は取り外し可能にハウジングに取り付けられていてもよい。これにより、貯水部９をハウジング３から取り外し、貯水部９を満たし、そして貯水部９をハウジング３に取り付けることによって、水を補充することを可能となる。さらに、スチームアイロン１は水を加熱するため又は蒸気を発生させるためのボイラー１３を有する。ボイラー１３の入口は第二のフレキシブルチューブ１５を介してプランジャーポンプ５の出口に接続されている。ボイラー１３の出口は、蒸気を供給するための第三のフレキシブルチューブ１７を介してアイロン１９に接続されている。プランジャーポンプ５は細長いポンプハウス６及びプランジャー８を有していてもよい。この実施形態において、細長いポンプハウス６は、長手方向において細長いポンプハウス６の対向する両側に取り付けられた二つの板バネ２１，２３を介して、ハウジング３に接続されている。板バネ２１，２３はポンプハウス６がプランジャー８の動きの反対かつポンプハウス６の長手軸に平行な、水平方向に動くことを可能にする。

動作中に、通常プランジャー８は電源周波数で往復運動をしている。振動数は、例えば、５０Hz又は６０Hzであってよい。往復運動をするプランジャー８は、板バネ２１，２３に作用するポンプハウス６の反力を引き起こし、板バネ２１，２３をプランジャー８の動きの反対側の長手方向に曲げる。曲げられた板バネ２１，２３は振動の運動エネルギーをポテンシャルエネルギーとして蓄積する。蓄積されたポテンシャルエネルギーはプランジャー８が反対の方向に動く際に解放される。板バネ２１，２３はプランジャーポンプ５をハウジング３から隔離し、プランジャーポンプ５からハウジング３への振動の伝達は実質的に低減される。

板バネ２１，２３を介した往復運動中のプランジャーポンプ５の振動の伝播は、自由度１のばね質量系によってモデル化され、固有振動数fnは前述の数式１によって定められる。ここで、数式１における「k」は板バネ２１，２３の剛性を示し、「m」はプランジャーポンプ５及びプランジャー８の合計の質量を示す。

ばね質量系のこの固有振動数fnは、板バネ２１，２３の剛性及びプランジャーポンプ５の合計の質量を適合することによって、プランジャー８の往復運動周波数frより実質的に低い周波数の大きさとすることができる。プランジャーポンプ５からハウジング３への振動伝達の低減のために、往復運動の周波数frと固有振動数fnとの間の比率fr／fnは少なくとも√２とするべきである。例えば、比率fr／fnが１０と等しくプランジャーポンプ５の往復運動の周波数frが５０Hzである場合、ばね質量系の固有振動数fnは５Hzの大きさとすべきである。板バネ２１，２３の実際の大きさはプランジャーポンプ５の質量、往復運動の周波数、板バネ２１，２３の材料のヤング係数、及びハウジング３内におけるプランジャーポンプ５の最大の許容振幅に依存する。この実施形態において、振動エネルギーは動作中のポンプハウス６及び板バネ２１，２３に蓄えられる。板バネ２１，２３による内部的な減衰は、水平方向におけるポンプハウス６の最大の許容振幅を制限する。板バネ２１，２３は耐腐食性のばね鋼から作られてもよい。この構成によって獲得され得る騒音低減は、動きの方向において約−４０dB（A）である。実際にはこの最大の低減はまた製品アーキテクチャーにも依存する。

図２は一つの板バネ２１の模式図を示す。板バネ２１，２３はプランジャーポンプ５のハウジング６の対向する両側に、更なる振動減衰のため弾性部材例えばそれぞれの板バネ２１，２３の端部２９の両面に設けたゴム環２５，２７を介して取り付けることができる。弾性体環２５，２７はエチレンプロピレンジエン単量体（EPDM）又は中程度の硬度（50-50 Sh-A）のニトリル重合体ゴム（NPR）のような合成材料から作られていてもよい。

板バネ２１，２３はプランジャーポンプ５のハウジング６に接続された、屈曲端部２９を有していてもよい。例えば、プランジャーポンプ５及び板バネ２１，２３の小型な形状を得るため、板バネ２１の端部２９はＵ字型に有してもよい。Ｕ字型の代わりに、端部２９はＶ字型又はＺ字型に有してもよい。

図３はコーヒー製造器３０を示す。コーヒー製造器３０は、基礎フレーム、例えばハウジング３２、及びアクチュエーター、例えばプランジャーポンプ５、を有する。プランジャーポンプ５は当該プランジャーポンプ５の対向する両側に取り付けられた板バネ２１，２３を介してハウジング３２に接続される。

プランジャーポンプ５は細長いポンプハウス６及びプランジャー８を有してもよい。板バネ２１，２３は、プランジャーポンプ５がプランジャー８の動きと反対かつポンプハウス６の長手方向と平行な水平方向において動くことを可能にする。コーヒー製造機３０にはハウジング３２に組み込まれた貯水部９が設けられてもよい。貯水部９の出口はフレキシブルチューブ１１又は蛇管（第一のフレキシブルチューブ）を介してプランジャーポンプ５の入口に接続されていてもよい。貯水部９は、簡単な補充を容易にするために取り外し可能にハウジング３２に組み込まれていてもよい。さらに、コーヒー製造機３０は水を加熱するためのボイラー１３を有する。ボイラー１３の入口はプランジャーポンプ５の出口に第二のフレキシブルチューブ１５を介して接続されている。ボイラー１３の出口は第三のチューブ１７を介して熱水を供給するためのコーヒーパッドホルダー３４に接続されている。

動作中に、通常プランジャーポンプ５は電源の周波数例えば５０Hz又は６０Hzで往復運動をしている。板バネ２１，２３はプランジャーポンプ５からハウジング３２への振動の伝達を低減し、そして構造由来の騒音を低減する。

板バネ２１，２３は図２に関連して記述された板バネと同様の種類のものであってもよい。板バネは長手方向に沿ってポンプハウスの対向する両側に接続されていてもよい。さらに、本実施形態における板バネ２１，２３の寸法は前述の図１に関連する実施形態の記述において説明されている。

以上に記述されたスチームアイロン１及びコーヒー製造装置３０の複数の実施形態において、プランジャーポンプ５はダイアフラムポンプによって置き換えることができる。達成され得る振動低減の量は、動きの方向において約−４０dBである。

騒音レベルについて獲得され得る実際の低減は、より低く、また、製品のアーキテクチャ及び基礎フレームの側及び／又は面に依存するもので有り得る。本発明の例示的な実施形態が添付の図面を参照して記述されたが、本発明はこれらの実施形態に限定されないことが理解されるべきである。添付の特許請求の範囲によって規定された本発明の範囲又は主旨から逸脱することなく、様々な変更又は修正が当業者によってもたらされ得る。従って、本明細書を通じて「一つの実施形態」への参照は、実施例との関連において記述された特定の機能、構造又は特性が本発明の少なくとも一つの実施形態に含まれることを意味する。よって、本明細書を通じて様々な場所での「一つの実施形態において」という用語の存在は、必ずしも全て同一の実施形態を参照しない。さらに、特定の機能、構造又は特性はあらゆる適切な方法によって一つ又はそれ以上の実施形態と組み合わせてもよいことが留意される。

Claims (11)

1. 基礎フレーム、及び、
   該基礎フレームに接続されたアクチュエーターを有し、
   該アクチュエーターには駆動部材が備えられ、該アクチュエーターは該駆動部材の所定の往復運動周波数での往復運動に適するように構成されており、
   当該家庭用電気器具は、前記アクチュエーターを前記基礎フレームに接続するため、及び前記アクチュエーターが前記駆動部材の運動の方向と反対の方向に動くことを可能にするために、前記駆動部材の運動の方向の延長線上であって且つ前記アクチュエーターの対向する両側に取り付けられた二つの板バネを更に有し、
   前記アクチュエーター、前記駆動部材、及び前記板バネは一緒に、固有振動数を有するバネ質量系を形成し、
   前記板バネの剛性は、前記固有振動数が前記往復運動周波数よりも小さくなるように構成される、
   家庭用電気器具。
2. 前記往復運動周波数／前記固有振動数の値が、少なくとも√２である、請求項１記載の家庭用電気器具。
3. 前記板バネは屈曲端部を有する、請求項１記載の家庭用電気器具。
4. 前記アクチュエーターに接続された前記板バネの前記端部はＵ字形状を有する、請求項３記載の家庭用電気器具。
5. 前記アクチュエーターは弾性部材を介して前記板バネに接続される、請求項１から４のいずれか一項に記載の家庭用電気器具。
6. 当該家庭用電気器具は、前記基礎フレームに備えられた貯水部を更に有し、
   当該貯水部は第一のフレキシブルチューブを介して前記アクチュエーターに動作的に接続されている、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の家庭用電気器具。
7. 前記貯水部は、取り外し可能に前記基礎フレームに取り付けられている、請求項６記載の家庭用電気器具。
8. 前記第一のフレキシブルチューブは蛇管を有する、請求項６又は請求項７記載の家庭用電気器具。
9. 当該家庭用電気器具は、前記基礎フレームに設けられ、水を加熱するため又は蒸気を発生させるためのボイラーを更に有し、
   当該ボイラーは第二のフレキシブルチューブを介して前記アクチュエーターに動作的に接続されている、
   請求項１乃至請求項８のいずれか１項記載の家庭用電気器具。
10. 前記アクチュエーターは、プランジャーポンプ又はダイアフラムポンプを有する、請求項１乃至請求項９のいずれか１項記載の家庭用電気器具。
11. 前記アクチュエーターはプランジャーポンプを有し、前記駆動部材はプランジャーを有する、請求項１０記載の家庭用電気器具。

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