TW201717830A - 具有隔音元件之清潔設備 - Google Patents

Abstract

本發明係有關於一種清潔設備(1)，特別是家用吸塵器，其具有用於將待吸物自待清潔之面送入過濾腔(3)之風扇(2)，該風扇(2)具有風扇殼體(4)。為提供一種以替代性手段減小該風扇(2)向外發出之聲音的清潔設備(1)，本發明提出，該清潔設備(1)具有一至少部分包圍該風扇殼體(4)之隔音元件(5)，該隔音元件為一至少兩層的複合元件，該複合元件沿該風扇(2)之發聲方向依次具有阻抑層(6)及隔離層(7)。

Description

具有隔音元件之清潔設備

本發明係有關於一種清潔設備，特別是家用吸塵器，其具有用於將待吸物自待清潔之面送入過濾腔之風扇，該風扇具有風扇殼體。

此外，本發明亦有關於一種隔音元件，該隔音元件可至少部分地佈置在清潔設備之風扇的風扇殼體周圍。

在先前技術中，上述類型之清潔設備已為吾人充分所知。此類清潔設備可構建為普通的家用吸塵器，例如手持式吸塵器或吸塵機器人。習知係以風扇殼體包圍風扇，除導流作用外，此措施亦特別起隔音作用。

公開案DE 102 00 913 A1揭露一種風扇，其具有內部馬達殼體以及與該內部馬達殼體徑向隔開設置之馬達外殼體。在內部馬達殼體與馬達外殼體間之區域內設有透氣性消音元件，該消音元件一方面將風扇之出風排出馬達殼體，另一方面減小湧向馬達殼體外部之風扇聲。

基於此，本發明之目的在於提供一種以替代性手段減小風扇向外發出之聲音的清潔設備。

為達成上述目的，本發明提出，該清潔設備具有一至 少部分包圍該風扇殼體之隔音元件，該隔音元件為一至少兩層的複合元件，該複合元件沿該風扇之發聲方向依次具有阻抑層及隔離層。

根據本發明，風扇殼體進一步被隔音元件包圍，該隔音元件能減小風扇所發出的聲音。此隔音元件至少部分包圍風扇殼體，其中尤其包括風扇殼體之對應風扇排風側的端區。為了將出風有效送入周圍環境，需要設置一能讓出風離開隔音元件之區域。其相關性在於，在隔音元件之隔音效果提昇的同時，隔音元件對排風造成妨礙。

根據本發明，該隔音元件為一至少兩層的複合元件，其面向風扇殼體的內層透氣且吸音。因此，出風及所發出之聲音皆能進入此第一層。隔音元件之第二層沿發聲方向設於第一層之後，該第二層構建為隔離層。此隔離層有益地採用不透氣設計並且將風扇所發出的聲音反射掉絕大部分。如此一來，聲音或出風無法透過隔離層而離開隔音元件，從而實現最佳隔音效果。其中，阻抑層與隔離層不必直接相鄰。舉例而言，阻抑層與隔離層之間亦可設置一個或更多的層。特定言之，亦可沿發聲方向依次設置不同之阻抑層，例如針對特定聲頻具有不同吸收率之阻抑層。當然，阻抑層與隔離層可直接相鄰。

在本發明範圍內，術語「阻抑層」係指所有透氣且因而能被風扇之出風穿透的材料。另外，阻抑層之特徵在於，就人類可聽到的聲譜而言，在阻抑層上被反射之聲音分量基本小於被吸收之聲音分量。在本發明範圍內，術語「隔離層」係指所有基本不透氣且對到達隔離層之聲音的反射程度大於吸收或透射程度之材 料。此外，隔離層除隔音外亦用於機械穩定隔音元件，其中該複合元件之中間層基於其固有剛性而適合用來實現整個隔音元件之自穩定。

本發明提出，該阻抑層具有纖維網或開孔發泡體。基於纖維網或開孔發泡體之透氣性，風扇之出風可進入纖維網或發泡體，且在其間被該結構部分吸收，或者穿透阻抑層朝隔離層方向流動並於該處被反射，此又在纖維網或發泡體內部引起吸收。本發明進一步提出，該隔離層具有閉孔發泡體。閉孔結構使得風扇之出風無法穿透隔離層，使得出風無法沿發聲方向完全穿透隔音元件。確切而言，穿透阻抑層之聲音在隔離層上被反射並透過阻抑層朝風扇殼體方向回流。隔離層藉由閉孔結構獲得反射性能。聚丙烯硬質泡沫特別合適。作為替代方案，亦可採用其他的閉孔塑膠硬質泡沫，例如聚乙烯及類似之物。

本發明提出，就人類可聽到的聲譜而言，該阻抑層在150Hz下具有至少0.03之吸收率且在500Hz下具有至少0.50之吸收率。吸音率定義的是風扇所發出的聲音在阻抑層內部傳播時之能量損失。此能量損失由於吸收材料之內摩擦或吸收材料內部之內部自由度被激發，例如分子轉動。吸收率係為關於阻抑層之吸收能力的無因次量，其係描述入射聲強度與反射聲強度之標準化差值，即α=(入射聲強度-反射聲強度)/入射聲強度。阻抑層之吸收率與所發出之聲音的頻率有關。在此優先關注人類可聽到的頻率範圍為16Hz至20KHz之聲譜。由於風扇通常具有每分鐘1000轉，較佳每分鐘10000轉或每分鐘30000轉之轉速，此處特別關注大於16Hz至500Hz及數倍於此之聲頻。在本發明範圍內，阻抑層之吸收率 應當在150Hz下為至少0.03且在500Hz下為至少0.50。如此一來，相當大的一部分聲音在到達隔離層之前便已在阻抑層內部被吸收。實踐結果表明，此是特別有益的，與此同時，阻抑層保持其透氣性。

本發明進一步提出，就人類可聽到的聲譜而言，該隔離層具有至少0.75至1之反射率。反射率決定隔離層之隔音性能，即透過隔離層之材料上的反射阻礙聲音傳播之能力，該材料形成阻抑層與隔音元件之外部環境間的界面。反射率被定義為

據此，該反射率在與風扇特別相關的16Hz至500Hz或數倍於此之聲頻下應當為至少0.75至1。當反射率為1時，到達隔離層的相關頻率之聲音被全部反射，使得此頻率之聲音無法向外離開隔音元件。當反射率為0.75時，到達隔離層之聲音強度中尚有四分之一向外傳播且可被人聽到。本發明藉由將上游阻抑層與沿發聲方向位於該阻抑層之後的隔離層相結合，令風扇所發出的聲音先在阻抑層內部被減弱，從而減小到達隔離層之分量。而後，在設於下游的層中於隔離層上隔離聲音，使得到達隔離層之聲音分量在理想狀況下被全部反射且因此而第二次穿透阻抑層，其中再度透過阻抑層進行同樣的消音。

根據一實施方式，本發明提出，該隔音元件具有超過前述兩層之層。本發明特別提出，以發聲方向觀之，該隔音元件依次具有第一阻抑層、隔離層、第二阻抑層及密封元件。由此形成隔 音元件之四層結構，其中包括與兩阻抑層相鄰之隔離層。

本發明特別提出，該等阻抑層具有纖維網或開孔發泡體，及/或，該隔離層具有閉孔發泡體。因此，隔音元件沿發聲方向首先具有纖維網或開孔發泡體，接著具有閉孔發泡體，而後再度具有纖維網或開孔發泡體。沿發聲方向的第二阻抑層除了產生有可能必要的附加吸音作用外亦用作彈性元件，以便將隔音元件一方面壓抵風扇殼體，另一方面壓抵清潔設備之設備殼體的一部分。此層之後設有密封元件，該密封元件能使隔音元件之第二阻抑層以最佳效果無隙地貼靠在設備殼體之相應的對應元件上。特定言之，藉此可將隔音元件密封性地設於風扇殼體與清潔設備之設備殼體的分區之間。

本發明提出，該密封元件為一被層壓在該第二阻抑層上之薄膜。該密封元件可特別為PUR薄膜(聚胺酯薄膜)。藉此可在纖維網或開孔發泡體與薄膜之間建立最佳連接，以便可藉由第二阻抑層之彈性將薄膜無隙壓抵清潔設備之設備殼體的相應分區。特定言之，係避免薄膜起褶。

本發明進一步提出，該第一阻抑層之厚度占該隔音元件之總厚度的1/3至4/5，及/或，該隔離層之厚度占該隔音元件之總厚度的1/15至4/15，及/或，該第二阻抑層之厚度占該隔音元件之總厚度的2/15至8/15，及/或，該密封元件之厚度占該隔音元件之總厚度的1/1500至1/15。實踐結果表明，上述厚度單獨或組合使用皆是特別有益的，一方面能以最佳效果隔離風扇所發出的聲音，另一方面能使隔離層獲得固有剛性以及使設於隔離層與密封元件間之阻抑層獲得彈性。

本發明提出，該隔音元件針對該複合元件之至少一層採用彈性設計，使得該隔音元件一方面對該風扇殼體產生彈性作用，另一方面對該清潔設備之設備殼體的對應貼靠元件產生彈性作用。如前所述，沿發聲方向的第二阻抑層特別適合被用作彈性層。設於第二阻抑層之前的隔離層(例如塑膠硬質發泡層)之固有剛性將第二阻抑層及密封元件較佳推離風扇殼體，使得密封元件無隙地作用於設備殼體之相應貼靠元件。設備殼體之該等貼靠元件例如可為設備殼體之壁部分區，或者亦可為單個條帶、棱邊或類似之物。其中，複合元件中採用彈性設計之層的彈性視情況可消除尺寸偏差或風扇殼體與貼靠元件間之不同距離，從而確保無隙貼靠。

本發明進一步提出，該隔音元件具有使該隔音元件易於彎曲之衝壓摺線。該隔音元件可為一衝壓件，該衝壓件例如以鈍刀衝壓而成且在衝壓部位提供用於彎曲隔音元件之摺線。沿此等摺線可將隔音元件至少部分地設置在風扇殼體周圍，例如彎曲90度或者彎曲風扇殼體之其他角度。藉由該等預衝壓摺線可實現定位精度特別高的彎曲，從而使隔音元件與風扇殼體之間存在恆定距離。

除前述清潔設備外，本發明亦提出一種隔音元件，該隔音元件可至少部分地佈置在清潔設備之風扇的風扇殼體周圍，其中該隔音元件為一多層複合元件，該複合元件沿該風扇之發聲方向依次具有第一阻抑層、隔離層、第二阻抑層及密封元件，其中該等阻抑層較佳具有纖維網或開孔發泡體，其中該隔離層較佳具有閉孔發泡體，且其中該密封元件較佳為一薄膜。由此取得的優點請參考前文中關於具有該隔音元件之清潔設備的說明。

本發明最後提出，該隔音元件具有使該隔音元件易於 彎曲之衝壓摺線。衝壓摺線的優點同樣請參考關於具有該隔音元件之清潔設備的說明。

1‧‧‧清潔設備

2‧‧‧風扇

3‧‧‧過濾腔

4‧‧‧風扇殼體

5‧‧‧隔音元件

6‧‧‧阻抑層

7‧‧‧隔離層

8‧‧‧阻抑層

9‧‧‧密封元件

10‧‧‧挖空部

11‧‧‧殼體分區

12‧‧‧貼靠元件

13‧‧‧設備殼體

14‧‧‧摺線

15‧‧‧附件

16‧‧‧柄部

17‧‧‧把手

18‧‧‧開關

19‧‧‧排出口

下面結合實施例詳細闡述本發明。其中：圖1為清潔設備立體圖；圖2為隔音元件俯視圖；圖3為隔音元件剖面圖；圖4為採用彎折安裝方式之隔音元件；圖5為安裝有隔音元件之清潔設備的縱剖圖；圖6為具有隔音元件之清潔設備的立體圖。

圖1示出清潔設備1，其在此構建為手持式吸塵器。清潔設備1具有包含過濾腔3之設備殼體13以及設於設備殼體13上之附件15。在設備殼體13上進一步設有柄部16，該柄部較佳採用可伸縮設計，以便清潔設備1之使用者能設定用於操作清潔設備1之個別高度。在柄部16上設有把手17，藉由該把手可在清潔過程期間操控清潔設備1。把手17在此附加性地具有用於接通及斷開清潔設備1之開關18。在設備殼體13內部進一步設有風扇2(參見圖5及圖6)，藉由該風扇可將待吸物自待清潔之面透過附件15吸入過濾腔3，使得僅經清潔之空氣流向風扇2且最終可經由形成於設備殼體13上之排出口19而逸出到周圍環境中。

圖2示出本發明之隔音元件5，該隔音元件用於隔離清潔設備1之風扇2所發出的聲音。為達此目的，可將隔音元件5設置在風扇2或風扇2之風扇殼體4周圍，使得風扇2至少在一部 分發聲方向上被隔音元件5包圍。

具體而言，隔音元件5之幾何形狀係視風扇殼體4之形狀及/或清潔設備1之其中設有風扇殼體4之設備殼體13的幾何條件而定。在此，隔音元件5在其如圖2所示之未經彎折的初始狀態下呈T形。其中，該T形形狀中的直條具有挖空部10，該挖空部可形狀對應地貼靠風扇殼體4之對應殼體分區11。此外更可看到數條摺線14，在該等摺線上可將隔音元件5彎折，以便將隔音元件儘可能形狀對應地設置在風扇殼體4周圍。隔音元件5構建為可摺疊的衝壓件。在該衝壓件中衝壓出摺線14，從而在摺線14上可輕鬆將隔音元件5彎曲。

圖3示出隔音元件5之截面。隔音元件5構建為四層複合元件，該複合元件在圖式中自左向右依次具有第一阻抑層6、隔離層7、第二阻抑層8及密封元件9。此層序列係有關於一方向，當隔音元件5處於圍繞風扇殼體4設置之安裝狀態時，該方向對應風扇2之發聲方向。因此，風扇2所發出的聲音首先到達第一阻抑層6，而後到達隔離層7，視情況穿過第二阻抑層8且視情況最終到達密封元件9。

第一阻抑層6構建為消音層且具有纖維網或開孔發泡體。在發聲方向上緊隨其後的隔離層7為一隔音層且例如具有閉孔發泡體，特別是塑膠硬質發泡層，例如聚丙烯硬質發泡層。如此一來，隔離層7具有足夠的固有剛度以穩定隔音元件5且能使隔音元件抵靠風扇殼體4及/或清潔設備1之設備殼體13。藉此，隔音元件5在未經彎折之初始狀態以及經彎折之安裝狀態下皆能保持其形狀。如同第一阻抑層6那樣，第二阻抑層8同樣具有纖維網或開 孔發泡體，使得隔音元件一方面針對視情況穿透隔離層7之聲音具有吸收性能，另一方面具有彈性，從而能既對風扇殼體4亦對設備殼體13產生作用。密封元件9較佳具有不透氣且不透聲之薄膜，特別是PUR薄膜。因此，藉由密封元件9可將隔音元件5無褶觸抵設備殼體13，使得隔音元件相對於設備殼體13被儘可能氣密且隔音地封閉。該薄膜被層壓在第二阻抑層8上，尤其是整面層壓，從而形成在透氣性及透聲性方面具有相同性能之表面。在圖示實施方式中，隔音元件5的四個層具有不同厚度。所有層之總厚度在此約為10mm，其中第一阻抑層6之厚度約為5mm，隔離層7之厚度約為1mm，且第二阻抑層8之厚度約為3mm。密封元件9之厚度小於0.5mm。各層之厚度原則上是可變的，其中具有以下厚度比之實施方式為較佳或尤佳之選：較佳：

- 第一阻抑層6：1/3至4/5

- 隔離層7：1/15至4/15

- 第二阻抑層8：2/15至8/15

- 密封元件9：1/1500至1/15

尤佳：

- 第一阻抑層6：2/5至2/3

- 隔離層7：1/10至1/6

- 第二阻抑層8：1/4至2/5

- 密封元件9：1/750至1/375

圖4示出呈彎折形狀之隔音元件5。此形狀對應隔音元件5在清潔設備1之設備殼體13內部圍繞風扇殼體4設置之安 裝狀態。如圖所示，隔音元件5沿摺線14彎折，從而在剖面中大致產生C形形狀。此外，初始T形形狀中的直條，即具有用於風扇殼體4之對應殼體分區11的挖空部10之直條，被彎折到該C形形狀之上，使得隔音元件5至少在五個面上部分覆蓋風扇殼體4。

最後，圖5及圖6示出隔音元件5在清潔設備1之設備殼體13內部的安裝狀態。從中可看到用於容置風扇2之風扇殼體4。風扇殼體4具有殼體分區11，其形狀對應隔音元件5之挖空部10。在所示出之已安裝情形下，隔音元件5抵靠設備殼體13之數個貼靠元件12並且透過隔離層7之固有剛性以及第二阻抑層8(及第一阻抑層6)之彈性而相對於設備殼體13張緊。此外，隔音元件5之挖空部10與風扇殼體4之殼體分區11間的形狀對應使隔音元件5保持正確的安裝位置與定向。隔音元件5藉由採用彈性設計之第二阻抑層8(及第一阻抑層6)而一方面彈性抵靠風扇殼體4，另一方面彈性抵靠設備殼體13之對應的貼靠元件12，再結合密封元件9的不透氣且不透聲之薄膜，從而以最佳效果隔離風扇2所發出的聲音。

在風扇2工作期間，本發明之工作原理如下：風扇2所發出的聲音首先進入第一阻抑層6，於該處，此聲音由於纖維網或開孔發泡體之吸收性能而被部分減弱。其中，對於風扇2所發出之聲音的頻率而言，第一阻抑層6之材料的吸收率特別高。舉例而言，若風扇2在此具有每分鐘30000轉之轉速，則所發出之聲音的主頻率約為500Hz，使得第一阻抑層6在500Hz(且視情況在數倍於此之頻率)下的吸收率應至少為0.50。進入第一阻抑層6的聲音中未被吸收之分量沿發聲方向到達隔離層7並在該處基於隔離層7 之閉孔結構而被反射，使得此部分聲分量再度穿透第一阻抑層6並在該處以與材料吸收率相當之程度被吸收。如此一來，聲音減弱程度增加，從而藉由隔音元件5實現有效隔音。針對風扇2所發出之聲音的頻率，隔離層7較佳具有至少0.75至1之反射率。若反射率為1，則到達隔離層7之聲音分量被完全反射，使得無聲音分量能進入位於隔離層7另一側之第二阻抑層8。若反射率例如為0.75或者至少低於1，則一部分聲音分量透過隔離層7而進入第二阻抑層8。由於第二阻抑層8仍由吸音纖維網或開孔發泡體構成，此部分聲音分量被再度減弱。密封元件9構建為完全不透聲的PUR薄膜，因此，在第二阻抑層8中未被吸收之聲音分量無法穿透密封元件9而離開隔音元件5。藉此，隔音元件5總體上能有效隔離風扇聲，至少在隔音元件5設於風扇殼體4之後的發聲方向上。

2‧‧‧風扇

3‧‧‧過濾腔

4‧‧‧風扇殼體

5‧‧‧隔音元件

9‧‧‧密封元件

11‧‧‧殼體分區

12‧‧‧貼靠元件

13‧‧‧設備殼體

19‧‧‧排出口

Claims (10)

1. 一種清潔設備(1)，特別是家用吸塵器，其具有用於將待吸物自待清潔之面送入過濾腔(3)之風扇(2)，該風扇(2)具有風扇殼體(4)，其特徵在於：設有一至少部分包圍該風扇殼體(4)之隔音元件(5)，該隔音元件為一至少兩層的複合元件，該複合元件沿該風扇(2)之發聲方向依次具有阻抑層(6)及隔離層(7)。
2. 如請求項1之清潔設備(1)，其中，該阻抑層(6)具有纖維網或開孔發泡體，及/或，該隔離層(7)具有閉孔發泡體。
3. 如請求項1或2之清潔設備(1)，其中，以發聲方向觀之，該隔音元件(5)依次具有第一阻抑層(6)、隔離層(7)、第二阻抑層(8)及密封元件(9)。
4. 如請求項3之清潔設備(1)，其中，該等阻抑層(6,8)具有纖維網或開孔發泡體，及/或，該隔離層(7)具有閉孔發泡體。
5. 如請求項3或4之清潔設備(1)，其中，該密封元件(9)為一被層壓在該第二阻抑層(8)上之薄膜。
6. 如請求項3至5中任一項之清潔設備(1)，其中，該第一阻抑層(6)之厚度占該隔音元件(5)之總厚度的1/3至4/5，及/或，該隔離層(7)之厚度占該隔音元件(5)之總厚度的1/15至4/15，及/或，該第二阻抑層(8)之厚度占該隔音元件(5)之總厚度的2/15至8/15，及/或，該密封元件(9)之厚度占該隔音元件(5)之總厚度的1/1500至1/15。
7. 如前述請求項中任一項之清潔設備(1)，其中，該隔音元件(5)針對該複合元件之至少一層採用彈性設計，使得該隔音元件(5)一方 面對該風扇殼體(4)產生彈性作用，另一方面對該清潔設備(1)之設備殼體(13)的對應貼靠元件(12)產生彈性作用。
8. 如前述請求項中任一項之清潔設備(1)，其中，該隔音元件(5)具有使該隔音元件(5)易於彎曲之衝壓摺線(14)。
9. 一種隔音元件(5)，其可至少部分地佈置在清潔設備(1)之風扇(2)的風扇殼體(4)周圍，其特徵在於：該隔音元件為(5)一多層複合元件，該複合元件沿該風扇(2)之發聲方向依次具有第一阻抑層(6)、隔離層(7)、第二阻抑層(8)及密封元件(9)，其中該等阻抑層(6,8)較佳具有纖維網或開孔發泡體，其中該隔離層(7)較佳具有閉孔發泡體，且其中該密封元件(9)較佳為一薄膜。
10. 如請求項9之隔音元件(5)，其中，設有使該隔音元件(5)易於彎曲之衝壓摺線(14)。