(57)【要約】【課題】  外的力を受けなくても制振効果が得られる振動音低減部材を提供することを目的とする。【解決手段】  強誘電体ポリマで高分子圧電体材料であるポリフッ化ビニリデンと導電性材料である金属性フィラーとを複合した圧電型材料を合成樹脂であるポリプロピレンの中に混合して生成された混合樹脂構造体を成型してなるので、成型された振動音低減部材は外的力を必要とせずに１ｋＨｚ以下の低い周波数帯域でも十分な制振効果を低コストで発揮することができる。【選択図】        図１
2006077131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強誘電体ポリマと導電性材料とを複合した圧電型材料を合成樹脂の中に混合して生成された混合樹脂構造体を成型してなることを特徴とする振動音低減部材。
【請求項２】
前記強誘電体ポリマは、高分子圧電体材料であることを特徴とする請求項１記載の振動音低減部材。
【請求項３】
前記高分子圧電体材料は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系、ポリアクリロニトリロ（ＰＡＮ）系又はポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系のいずれかであることを特徴とする請求項１又は２記載の振動音低減部材。
【請求項４】
前記導電性材料は、金属性フィラーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の振動音低減部材。
【請求項５】
前記金属性フィラーは、カーボンブラック又は銀粉、銅粉、ニッケル粉等の金属酸化物微粒子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の振動音低減部材。
【請求項６】
前記合成樹脂は、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂又は耐熱性樹脂のいずれかであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の振動音低減部材。
【請求項７】
前記合成樹脂への前記圧電型材料の混合率は、５０％以下であることを特徴とした請求項１〜６のいずれかに記載の振動音低減部材。
【請求項８】
前記強誘電体ポリマと前記導電性材料との複合させる混合比率は、１対２であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の振動音低減部材。
【請求項９】
前記請求項１〜８のいずれかに記載の振動音低減部材を家電製品の筐体又は構成部材に適用したことを特徴とする振動音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合圧電型制振材料を合成樹脂の中に混合して生成された混合樹脂構造体を成型した振動音低減部材、及びその混合樹脂構造体で、例えば家電製品の筐体又は構成部材を成型し、その筐体又は構成部材で発生する低周波数の振動音成分を低減するための振動音低減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の制振部材は、衛生洗浄装置を内蔵するケーシングを構成する構造体に高分子をベースとして圧電材料及び導電性材料を混合した素材によって成型していた。
（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】実開平５−４７５８２号公報（第１頁、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の制振部材では、圧電材料及び導電性材料の単体を混合して用いた場合は、マクロな圧電性発現には分極処理が必要であった。これは、外的力が圧電材料及び導電性材料に係わった場合に対してのみ圧電性が発現できるものであり、外的力で構造体が曲がるなどの構造変化したときに、分極処理が行われて圧電性が発現し、制振効果を発揮した。
【０００４】
よって、分極処理を行った圧電材料及び導電性材料を用いて製品構造体を成型した場合には、圧電性発現のために材料の形状が外的力により「曲がる」などの処理が行われない限り、圧電性が発現せず、構造体を制振化することは困難であった。
また、実際の制振効果を発揮する周波数帯域が１ｋＨｚ以上の中高帯域の周波数に対して効果があり、１ｋＨｚ以下の低い周波数帯域には制振効果を発揮できなかった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決し、外的力を受けなくても制振効果が得られる振動音低減部材、及び振動音低減部材を家電製品等に適用した振動音低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る振動音低減部材は、強誘電体ポリマと導電性材料を複合した複合圧電型材料を合成樹脂の中に混合して生成された混合樹脂構造体を成型してなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る振動音低減部材は、強誘電体ポリマと導電性材料を複合した複合圧電型材料を合成樹脂の中に混合して生成された混合樹脂構造体を成型するようにしたので、成型された振動音低減部材は外的力を必要とせずに１ｋＨｚ以下の低い周波数帯域でも十分な制振効果を低コストで発揮することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
以下、本発明に係る実施の形態１の振動音低減部材について説明する。
図１は本発明に係る実施の形態１の振動音低減部材の複合圧電型制振材料の作用を示す模式図である。
この実施の形態１の振動音低減部材は、まず強誘電体ポリマと金属性フィラーである導電性材料を奇数炭素ポリアミド結合化処理による複合化構造とすることにより、複合圧電型制振材料を形成する。
この強誘電体ポリマである高分子圧電体材料として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）系、ポリアクリロニトリロ（ＰＡＮ）系及びポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系等のものが用いられる。
また、導電性材料である金属性フィラーとして、カーボンブラックフィラーや銀粉、銅粉、ニッケル粉等の金属酸化物微粒子が用いられる。
また、強誘電体ポリマと導電性材料の複合化させるための混合比率は、破断しない範囲で導電性材料を常に１割以上高くなるように混合することで、振動減衰効果が出やすくなる。
【０００９】
次に、その複合圧電型制振材料を合成樹脂の中に混合し、混合樹脂構造体を所定の形状に成型することにより振動音低減部材が構成される。
なお、複合圧電型制振材料が混合される合成樹脂として、ポリプロピレン（略称：Ｐ．Ｐ）、アクリロニトリル（ＡＣＮ）―ブタジエン（ＢＤＥ）―スチレン（ＳＴＹ）（略称：ＡＢＳ）等が用いられる。
合成樹脂への複合圧電型制振材料の混合率は、５％から５０％の範囲とし、合成樹脂が脆くまって樹脂として成形できる範囲とする。
【００１０】
次に、本発明に係る実施の形態１の振動音低減部材の複合圧電型制振材料の作用について図１に基づいて説明する。
強誘電体ポリマと導電性材料を奇数炭素ポリアミド結合化処理による複合化構造とした複合圧電型制振材料を合成樹脂の中に混合して生成された混合樹脂構造体を所定の形状に成型して振動音低減部材を構成した場合、振動音低減部材が振動を受けると、図１に示すように、強誘電性ポリマと導電性材料がお互いに振動することで摩擦が発生し、強誘電性ポリマが本来持つ振動エネルギを電気エネルギに変換する圧電効果と摩擦による振動エネルギが融合して、圧電効果を強力に発現し、振動エネルギを電気エネルギに変換して更に導電材料が熱エネルギに変換することで、振動に伴うエネルギを熱エネルギとして発散させるという作用を発揮する。
【００１１】
この実施の形態１の振動音低減部材は、複合圧電型制振材料が、従来の圧電材料で必要であった分極処理を行わずに圧電性の発現が行えるようになった。
そして、複合圧電型制振材料を合成樹脂の中に混合して生成した混合樹脂構造体を所定の形状に成型して振動音低減部材を構成することで、その振動音低減部材は外的力を必要とせずに１ｋＨｚ以下の低い周波数帯域でも十分な制振効果を発揮するものとなった。
【００１２】
以下は、本発明に係る実施の形態１の振動音低減部材を家電製品に適用した実施の形態について説明する。
実施の形態２．
この実施の形態２は実施の形態１に係る振動音低減部材を電気掃除機に適用したものである。
図２は本発明の実施の形態１に係る振動音低減部材を用いた電気掃除機の側面図である。
図２に示すように、掃除機本体１は、蛇腹状の吸気パイプ２と、吸い込みパイプ３及び吸い込みブラシ４を備えている。吸い込みブラシ４で部屋等に堆積しているゴミを吸い込み、吸い込みパイプ３に接続してなる吸気パイプ２を経由して掃除機本体１にゴミを収集する。
掃除機本体１は、ゴミを吸引するためのブロアモータ５を装着している。ブロアモータ５は高速回転しており、回転に伴いモータ振動が発生する。ブロアモータ５は掃除機本体１内で挟み込みように掃除機本体５内で固定されている。
【００１３】
従って、ブロアモータ５で発生する振動は、掃除機本体１に直接伝播して、掃除機本体１から振動に伴う音が発生する。
更に、ブロアモータ５で強力に発生する吸引力で吸い込みブラシ４からゴミを吸い込むが、吸い込み動作と同時に、吸い込みブラシ４、吸い込みパイプ３、吸気パイプ２内では強力な吸引に伴う「風流」が発生しており、この風の流れが、吸い込みブラシ４、吸い込みパイプ３、吸気パイプ２を振動（流体に伴う振動）する。更に、吸気パイプ２、吸い込みパイプ３には掃除機本体１内に装着したブロアモータ５の回転に伴う振動も伝播する。
【００１４】
ブロアモータ５の回転に伴う振動は、モータ回転に伴う回転振動成分、ブロアモータ５のファンが回転することで発生するファン回転振動成分、ブロアモータ５を回転するために供給する電源が起因する電源高調波振動成分などが発生し、いずれの振動成分も、掃除機本体１、吸気パイプ２、吸い込みパイプ３及び吸い込みブラシ４に伝播する。
特に、ブロアモータ５への電源供給に伴う電源高調波振動成分は、５０Ｈｚの電源周波数の地域では高調波成分の１００Ｈｚ、１５０Ｈｚ、２００Ｈｚ、２５０Ｈｚ、３００Ｈｚ、３５０Ｈｚ、４００Ｈｚ、４５０Ｈｚ、５００Ｈｚまでの５０Ｈｚ間隔で振動音成分が発生する。
【００１５】
また、６０Ｈｚの電源周波数の地域では、１２０Ｈｚから６００Ｈｚまでの６０Ｈｚ間隔で振動音成分が発生する。この電源周波数に伴う振動音は掃除機本体１、吸気パイプ２、吸い込みパイプ３及び吸い込みブラシ４に伝播して、何れの場所からも同等の振動音に伴う騒音が発生する。
上記電源周波数に伴う振動音成分、ファン回転振動成分、モータ回転に伴う回転振動成分も同等にこれらパイプ２、３、掃除機本体１及び吸い込みブラシ４に振動が伝播しているので、各振動成分に伴う振動音が発生する。何れの振動音も１ｋＨｚ以下の低い周波数成分であり、大きな振動エネルギーを有している。
【００１６】
掃除機は軽量化とコスト低減の為に、一般にＰ．Ｐ樹脂やＡＢＳ樹脂で構成部材を成型しており、金属と比較すると構成部材が柔らかくなるので振動しやすいものとなっている。よって、ブロアモータ５による振動、流体に伴う振動で、柔らかい構成部材に振動を起こし、大きな振動エネルギを持つ振動音を発生する。
【００１７】
この振動エネルギを減衰するために、複合圧電型制振材料を合成樹脂の中に混合して生成した混合樹脂構造体で、掃除機本体１、吸気パイプ２、吸い込みパイプ３、吸い込みブラシ４の各構成部材を成型する。
この場合の強誘電体ポリマと導電性材料との混合比率は導電性材料が常に１割以上高くなるようにしている。
また、合成樹脂への複合圧電型制振材料の混合率は、５％から５０％の範囲である。
【００１８】
このように、複合圧電型制振材料による制振効果により、掃除機の各部材で発生する各種振動に伴う振動エネルギを確実に減衰することができ、振動によってもたらされる振動音（騒音）を確実に減衰することができる。
更に、掃除機本体１に装着されている車輪６も複合圧電型制振材料を混合して生成した混合樹脂構造体で成型することで、車輪６から大地（床面）に伝播する低い周波数帯域の振動エネルギを低減することができる。
【００１９】
図３は本発明の実施の形態１に係る振動音低減部材を用いた掃除機の振動音低減効果を示すグラフである。
図３のグラフ中、実線は樹脂単体の部材を用いた掃除機から放射する振動音の周波数特性、破線は従来の制振材料を用いた掃除機から放射する振動音の周波数特性、一点破線は本発明による振動音低減部材を用いた掃除機から放射する振動音の周波数特性である。
図３のグラフに示すように、全周波数帯域で、本発明による振動音低減部材による掃除機が制振効果が発揮され、高い周波数帯域はもちろんのこと、１ｋＨｚ以下の低い周波数帯域に対しても従来の制振材料を用いた掃除機では得られなかった、振動音減衰効果が得られることが分かる。
【００２０】
実施の形態３．
図４は本発明の実施の形態１に係る振動音低減部材を用いた食器洗浄器の構成を示す断面図である。
図４に示すように、洗浄槽１０の外部にポンプ１１が固定されており、ポンプ１１から洗浄槽１０に接続してなるドレン１２より、水及びお湯を洗浄槽１０内に放射することで、洗浄槽１０内に設置した食器１３を洗浄する。
なお、洗浄槽１０の上面には、洗浄槽１０からのお湯や水を外部に飛散させないための蓋１４が有る。
洗浄槽１０は、熱湯を使用するために、耐熱性の高い耐熱性樹脂を用いている。実際の食器洗浄器の運転時には、ポンプ１１で発生した振動が洗浄槽１０に直接伝播して、洗浄槽１０を強制加振して発生する振動音が洗浄槽１０から発生する。
【００２１】
この振動は、蓋１４にも伝播して、蓋１４からもポンプ１１の振動に伴う振動音が発生する。更に洗浄槽１０内に設置した食器を洗うためのお湯や水が食器１３と衝突して、この衝突音が洗浄槽１０に伝播して、衝突音に伴う洗浄槽１０からの振動音が発生する。
この振動音を低減するために、複合圧電型制振材料を耐熱性合成樹脂の中に混合した混合樹脂構造体で、洗浄槽１０及び蓋１４の各構成部材を成型する。
【００２２】
この場合の強誘電体ポリマと導電性材料との混合比率は、破断しない範囲で導電性材料が常に１割以上高くなるように混合し、振動減衰効果が出やすくなっている。
また、耐熱性合成樹脂への複合圧電型制振材料の混合率を、５％から５０％の範囲内で任意の率で混合することにより、合成樹脂が脆くなって樹脂として成形できる範囲内で、洗浄槽１０及び蓋１４で発生する振動音を効果的に減衰させることができる。
また、ポンプ１１の筐体も一般的には樹脂で成型されており、この筐体を成型している樹脂への複合圧電型制振材の混合率を、５％から５０％の範囲内で任意の率で混合することで、ポンプ１０で発生する振動音を低減することが出来る。
【００２３】
実施の形態４．
図５は本発明の実施の形態１に係る振動音低減部材を用いた洗濯機の構成を示す断面図である。
図５に示すように、外槽２０の内部に脱水槽２１が装着され、脱水槽２１の回転を行うためのモータ２２が外槽２０に固定される。外槽２０は吊り棒２３でぶら下げられて、洗濯機筐体２４の上部に半固定状態で設置される。モータ２２の回転において、脱水槽２２は、洗濯工程において低速で回転し、脱水工程においては徐々に高速で回転を行う。
【００２４】
この脱水工程における脱水槽２１の高速回転のときに、モータ２２で発生する回転に伴う振動は脱水槽２１に伝播する。脱水槽２１の回転に伴う振動は吊り棒２３を介して洗濯機筐体２４に伝播する。前記振動に伴い、脱水槽２１、外槽２０、及び洗濯機筐体２４からは振動音が放射する。
この振動音を低減するために、複合圧電型制振材料を耐熱性合成樹脂の中に混合して生成した混合樹脂構造体で、脱水槽２１及び外槽２０の各構成部材を成型する。
【００２５】
この場合の強誘電体ポリマと導電性材料との混合比率は、破断しない範囲で導電性材料が常に１割以上高くなるようにすることで、振動減衰効果が出やすくなる。
また、合成樹脂への複合圧電型制振材料の混合率を、５％から５０％の範囲内で任意の率で混合することにより、合成樹脂が脆くなって樹脂として成形できる範囲内で、モータからの振動音成分を脱水槽２１及び外槽２０で効果的に減衰させることができる。
【００２６】
実施の形態５．
図６は本発明の実施の形態１に係る振動音低減部材を用いたファンの構成を示す断面図である。
図６に示すように、ファンは、家電製品の冷却を行う冷却ファンや、換気扇のファン等に搭載されており、羽根３１は複数枚持つ。
羽根３１はエンプラ３２に固定されており、エンプラ３２はモータ(図示せず)に直結している。モータの回転に伴い、モータの回転に伴う回転振動及び電磁振動は、モータに直結しているファン３０全体に伝播する。
その振動はファン３０の羽根３１の先端部３３まで伝播して、先端部からビビリ振動音が発生する。
このビビリ振動音を低減するため、複合圧電型制振材料を耐熱性合成樹脂の中に混合した混合樹脂構造体で、ファン３０を形成しているエンプラ３２、羽根３１の各構成部材を成型する。
【００２７】
この場合の強誘電体ポリマと導電性材料との混合比率は、破断しない範囲で導電性材料が常に１割以上高くなるようにすることで、振動減衰効果が出やすくなる。
また、合成樹脂への複合圧電型制振材料の混合率を、５％から５０％の範囲内で任意の率で混合することにより、合成樹脂が脆くなって樹脂として成形できる範囲内で、ファン３０を形成しているエンプラ３２及び羽根３１の各部材面から発生する振動音を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内において、合成樹脂で成型される部材等に混合することができる。
また、上記実施の形態では、本発明に係る振動音低減部材を家電製品に適用する例を示したが、家電製品に限定されることなく、振動伝播で振動音を発生しやすい各種機器の構成部材に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る実施の形態１の振動音低減部材の複合圧電型制振材料の作用を示す模式図。
【図２】本発明の実施の形態１に係る振動音低減部材を用いた電気掃除機の側面図。
【図３】本発明の実施の形態１に係る振動音低減部材を用いた掃除機の振動音低減効果を示すグラフ。
【図４】本発明の実施の形態１に係る振動音低減部材を用いた食器洗浄器の構成を示す断面図。
【図５】本発明の実施の形態１に係る振動音低減部材を用いた洗濯機の構成を示す断面図。
【図６】本発明の実施の形態１に係る振動音低減部材を用いたファンの構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１  掃除機本体、２  吸気パイプ、３  吸い込みパイプ、４  吸い込みブラシ、５  ブロアモータ、６  車輪。
【図１】
2006077131.tif 000003
【図２】
2006077131.tif 000004
【図３】
2006077131.tif 000005
【図４】
2006077131.tif 000006
【図５】
2006077131.tif 000007
【図６】
2006077131.tif 000008