(57)【要約】【課題】コンパクトな消音構成で電動送風機の効率を低下させることなく狙いの高周波音を大幅に消音できる低騒音の電動送風機を提供することを目的とする。【解決手段】ブレード４を有するインペラ５と、周囲に配置された静翼を有するエアガイド７と、回転軸８を駆動する電動機９ａと、中央に吸気口１０を有しインペラ５とエアガイド７を内包するファンケース１１と、排気口１２を有し電動機９ａを内包した防音筒１３と、電動機９ａの回転軸方向に所定の深さをもつ凹部１５ａを電動機９ａの排気口１６側に所定の幅で円周上に有し電動機の側面に設けた略円筒形の消音手段１４ａとを備えたものである。これにより、電動送風機１ａを駆動した際に発生する気流の脈動に起因する特定周波数の音を凹部１５ａでの共鳴を利用して気流通路の圧力損失を増加させることなく、大幅に消音することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のブレードを有するインペラと、前記インペラの周囲に配置された複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラが固定された回転軸を駆動する電動機と、前記インペラに気流を流入させる吸気口を前面中央に有し前記インペラとエアガイドを内包するファンケースと、排気口を有し前記電動機全体を内包する防音筒と、前記電動機の回転軸方向に所定の深さをもつ凹部を前記電動機の排気口側に所定の幅で円周上に有し前記電動機の側面に設けた略円筒形の消音手段とを備えた電動送風機。
【請求項２】
消音手段は、電動機の回転軸に対して略垂直方向に深さが連続的に変化する凹部を有した請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
消音手段は、複数の凹部を有した請求項１または２に記載の電動送風機。
【請求項４】
消音手段は、異なる深さの凹部を有した請求項３に記載の電動送風機。
【請求項５】
消音手段は、同じ深さの凹部を有した請求項３に記載の電動送風機。
【請求項６】
消音手段は、各凹部間の境界壁をなくして凹部を設けた請求項４に記載の電動送風機。
【請求項７】
消音手段は、電動機と一体構成とした請求項１〜６のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項８】
請求項１〜７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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運転時に発生する高周波音を大幅に消音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。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電動送風機およびそれを用いた電気掃除機はよく知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、図８に示すように、電動機３６の回転軸３７に取り付けられた複数のブレード３８を有するインペラ３９と、インペラ３９で発生した気流を導くエアガイド４０と、中央部に吸気口４１を有しインペラ３９とエアガイド４０を内包するケーシング４２と、電動機３６の外周を覆う硬質の防音筒４３とを具備した電動送風機４７であって、防音筒４３の排気口４４は電動機３６の排気口４５から回転軸３７方向に離れた位置に備えるとともに、防音筒４３の内壁にはある特定の深さをもつ凹部４６を円周上に設けたものである。
【特許文献１】特開２００１−１６５０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、防音筒４３の排気口４４を電動機３６の排気口４５から回転軸３７方向に離れた位置に配置しなくてはならず、圧力損失が大きくなり電動送風機４７の効率が低下してしまうという課題があった。また、電動送風機４７の効率を維持しようとすると、防音筒４３内の風路を大きくする必要があり、防音筒４３が大型化してしまい、電動送風機４７の効率と防音筒４３のサイズの両立が困難であった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、コンパクトな消音構成で効率を低下させることなく、狙いの高周波音を大幅に消音できる低騒音の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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、複数のブレードを有するインペラと、前記インペラの周囲に配置された複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラが固定された回転軸を駆動する電動機と、前記インペラに気流を流入させる吸気口を前面中央に有し前記インペラとエアガイドを内包するファンケースと、排気口を有し前記電動機全体を内包する防音筒と、前記電動機の回転軸方向に所定の深さをもつ凹部を前記電動機の排気口側に所定の幅で円周上に有し前記電動機の側面に設けた略円筒形の消音手段とを備えたものである。
【０００７】
これによって、電動送風機を駆動した際に発生する気流の脈動に起因する特定周波数の音を消音手段の凹部での共鳴を利用して大幅に消音することができるようになり、気流通路の圧力損失を増加させることなく、コンパクトで低騒音なものとなる。
【０００８】
また、この電動送風機を用いた電気掃除機は、運転時にインペラで発生する高周波音は電動送風機内で共鳴効果によって大幅に低減され、掃除機本体からの高周波音の漏れが抑えられるため、耳障りな高周波音の少ない低騒音の電気掃除機を提供することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電動送風機およびそれを用いた電気掃除機は、コンパクトな消音構成で電動送風機の効率を低下させることなく、狙いの高周波音を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、複数のブレードを有するインペラと、前記インペラの周囲に配置された複数の静翼を有するエアガイドと、前記インペラが固定された回転軸を駆動する電動機と、前記インペラに気流を流入させる吸気口を前面中央に有し前記インペラとエアガイドを内包するファンケースと、排気口を有し前記電動機全体を内包する防音筒と、前記電動機の回転軸方向に所定の深さをもつ凹部を前記電動機の排気口側に所定の幅で円周上に有し前記電動機の側面に設けた略円筒形の消音手段とを備えた電動送風機とすることにより、電動送風機を駆動した際に発生する気流の脈動に起因する特定周波数の音を消音手段の凹部で共鳴させることで、気流通路の圧力損失を増加させることなく大幅に消音することができるようになる。また、凹部は消音手段の円周上に設けられているため、電動機の排気口から外部へ伝播する音の伝播方向に関わらず特定周波数の音を低減することができる。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明において、消音手段は、電動機の回転軸に対して略垂直方向に深さが連続的に変化する凹部を有したことにより、凹部の最小深さから最大深さまでの深さに応じて決まる特定範囲の周波数の音を共鳴させることで一度に消音することができるようになる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、消音手段は、複数の凹部を有したことにより、それぞれの凹部で特定周波数の音が共鳴することで、消音効果を向上することができる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第３の発明において、消音手段は、異なる深さの凹部を有したことにより、それぞれの凹部の深さに応じて決まる特定周波数の音が共鳴することで、複数の異なる共鳴周波数の音を一度に消音することができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第３の発明において、消音手段は、同じ深さの凹部を有したことにより、同じ特定周波数の音がそれぞれの凹部で共鳴し、消音効果を大幅に向上することができる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第３の発明において、消音手段は、各凹部間の境界壁をなくして凹部を設けたことにより、境界壁分の肉厚が不要になるため、限られた寸法でより多くの異なる深さの凹部を消音手段に設けることが可能になり、より多くの共鳴周波数の音を低減することができる。
【００１６】
第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、消音手段は、電動機と一体構成としたことにより、電動機と消音手段の間でそれぞれの固有振動数の相違に起因して励起される振動を低減するとともに、部品点数を低減して製造工程を簡易化することができる。
【００１７】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明における電動送風機を用いた電気掃除機とすることにより、掃除機運転時にインペラで発生する特定周波数の音は電動送風機内で共鳴効果によって大幅に消音され、掃除機本体外部へ漏れることなく、低騒音の電気掃除機を提供することができる。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における電動送風機を示すものである。
【００２０】
図１、図２に示すように、本実施の形態における電動送風機１ａは、板金製の前シュラウド２とこれに対向する後シュラウド３で７枚のブレード４を挟持して構成されたインペラ５と、インペラ５の周囲に配置された１２枚の静翼６を有するエアガイド７と、インペラ５が先端部に固定された回転軸８を駆動する電動機９ａと、インペラ５に気流を流入させる吸気口１０を前面中央に有しインペラ５とエアガイド７を内包する状態で電動機９ａに固定された略円筒形のファンケース１１と、排気口１２を側面に有し電動機９ａ全体を内包する状態でファンケース１１と気密に固定された防音筒１３とを備えている。
【００２１】
また、電動機９ａの側面には略円筒形の消音手段１４ａを設け、これを固定した構成としている。そして、消音手段１４ａは深さがそれぞれ２１ｍｍ、１０．５ｍｍで幅がともに５ｍｍである２つの凹部１５ａを電動機９ａの排気口１６側の円周上に有している。凹部１５ａの方向は、回転軸８と平行となるように設けられている。
【００２２】
また、電動機９ａは固定子１７を内包し排気口１６を有するフレーム１８、ブラケット１９に、回転子２０を固着した回転軸８を軸受け前２１、軸受け後２２を介して支持しており、整流子２３から回転子２０に電力が供給される。
【００２３】
また、ファンケース１１の内面は静翼６の上端部と当接し、かつ隣り合う静翼６間で独立したボリュート室２４を形成している。
【００２４】
以上のように構成された電動送風機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２５】
まず、整流子２３から回転子２０に電力が供給されて電動機９ａが駆動しインペラ５が高速回転する。これにより、電動送風機１ａに吸引されてファンケース１１の吸気口１０からインペラ５へ空気流Ｃが流入する。流入した空気流Ｃは、高速回転しているインペラ５のブレード４から運動エネルギを与えられ、インペラ５の外周部から排出される。排出された空気流Ｄはエアガイド７に配置された静翼６で形成されるボリュート室２４を通過しながら減速し、運動エネルギを静圧に変換する。空気流Ｄはエアガイド７の裏面の戻り通路を通り、ブラケット１９の連通穴を通り、電動機９ａ内部を通過してフレーム１８に設けられた排気口１６より流出し、電動機９ａ側面に設置された消音手段１４ａと防音筒１３の間の風路を流れて空気流Ｅとして防音筒１３の排気口１２から流出する。
【００２６】
ここで、インペラ５のブレード枚数Ｎは有限であるため、内部を通過する気流に圧力脈動を生じる。脈動の周波数はインペラ５の毎秒回転数Ｚとブレード枚数Ｚの積で表され、ＮＺ音と呼ばれる高周波音として発生する。また、その倍音である２ＮＺ音、３ＮＺ音以降の高周波音もあわせて発生し、空気伝播、固体伝播しながらあらゆる方向に伝わることができるため、大きな消音効果を得るためには、音源であるインペラ付近の防音筒１３内で消音することが重要となる。電動機９ａの排気口１６から伝播する特定周波数の音は、消音手段１４ａに設けられた２つの凹部１５ａで共鳴することで大幅に消音される。
【００２７】
高周波音を低減対象とした場合、凹部１５ａの幅は波長の１／１０程度で十分な効果が得られ、短幅にすることでそれぞれの凹部を共鳴空間とし、共鳴周波数がインペラ５で発生するＮＺ音およびその倍音の周波数と等しくなるように凹部１５ａの深さを設定することで、図３に示すように高周波音を大幅に低減することができる（なお、図３は本実施の形態における電動送風機を用いた電気掃除機の運転音の音圧レベルである）。
【００２８】
これは、この凹部１５ａが音響回路におけるサイドブランチの役割を果たすためであり、凹部の深さをＬ［ｍ］とすると、次式で表される共鳴周波数ｆ［Ｈｚ］の音に対して消音効果があるといわれている。
【００２９】
ｆ＝ｃ／４Ｌ  （ｃ：音速［ｍ／ｓ］）
また、掃除機の運転モードに応じてインペラ５の毎秒回転数は変わり、発生する高周波音の周波数が異なるため、運転モードを考慮して狙いの周波数を設定し、共鳴周波数が一致するように消音手段１４ａに凹部１５ａを設けることで狙いの高周波音を消音することができる。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、電動機の回転軸方向に凹部を円周上に有した消音手段を電動機側面に設けた電動送風機とすることにより、運転時にインペラで発生する特定周波数の音は電動送風機内で共鳴効果によって大幅に消音される。
【００３１】
また、消音手段は、複数の凹部を有することにより、それぞれの凹部で特定周波数の音が共鳴することで、消音効果を大幅に向上することができるが、凹部は異なる深さの凹部を有することにより、それぞれの凹部の深さに応じて決まる特定周波数の音が共鳴し、複数の異なる共鳴周波数の音を一度に低減することができる。さらに、凹部は同じ深さの凹部を有することにより、同じ特定周波数の音がそれぞれの凹部で共鳴し、消音効果を大幅に向上することができるものである。
【００３２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における電動送風機を示すものである。実施の形態１と基本構成は同じであるので、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。
【００３３】
本実施の形態における電動送風機１ｂの消音手段１４ｂは、電動機９ａの回転軸８に対して略垂直方向に深さが連続的に変化する凹部１５ｂを有するものである。すなわち、図に示すように、凹部１５ｂの底面を傾斜面としたものである。
【００３４】
このように、本実施の形態では、凹部の深さを連続的に変化するようにしたことにより、凹部の最小深さから最大深さまでの深さに応じて決まる特定範囲の周波数の音を共鳴させることで一度に消音することができるようになる。なお、凹部が複数ある場合はもちろんのこと、１つの場合であっても有効であることはあきらかである。
【００３５】
（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における電動送風機を示すものである。実施の形態１と基本構成は同じであるので、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。
【００３６】
本実施の形態における電動送風機１ｃは、消音手段の構成において実施の形態１と相違するものである。すなわち、消音手段１４ｃは、複数の凹部１５ｃ間の境界壁をなくして凹部を設けたものである。
【００３７】
このように、本実施の形態では、各凹部間に境界壁を設けない消音手段を有する電動送風機としたことにより、実施の形態１と同様の消音効果が得られるとともに、限られた寸法内でより多くの異なる深さの凹部を消音手段に設けることが可能になり、より多くの共鳴周波数の音を低減することができる。すなわち、消音手段に設けた深さの異なる凹部の数だけ共鳴周波数が存在し、異なる深さの凹部を多く設けるほど、多くの周波数の音を低減することができる。
【００３８】
（実施の形態４）
図６は、本発明の実施の形態４における電動送風機を示すものである。実施の形態１と基本構成は同じであるので、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。
【００３９】
本実施の形態における電動送風機１ｄは、図に示すように、凹部１５ｄを有する消音手段１４ｄを電動機９ｂのフレームと耐熱性のある樹脂を用いて射出成形で一体構成としたものである。
【００４０】
このように、本実施の形態では、電動機と消音手段を一体構成としたことにより、電動機と消音手段が有するそれぞれの固有振動数の違いに起因して励起される振動を低減することができるとともに、部品点数を低減して消音手段の取付工程がなくなり製造工程を簡易化することができる。
【００４１】
（実施の形態５）
図７は、本発明の実施の形態５における電気掃除機を示すものである。
【００４２】
図に示すように、電気掃除機２５は、本体吸気口２６に連通した集塵室２７と排気口２８を備えた送風室２９を有する掃除機本体３０と、集塵室２７に本体吸気口２６と気密に装着された集塵袋３１と、送風室２９内に設置された各実施の形態１〜４の電動送風機１ａ〜４ｄと、本体吸気口２６に気密に接続されたホース３２と、電気掃除機２５の電源入切や吸引力などの設定を操作するための各種スイッチを有した把持部３３と、床面から塵埃を吸引するための床ノズル３４と、床ノズル３４と把持部３３を気密に接続するための接続管３５から構成されている。
【００４３】
以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。
【００４４】
まず、設置された電動送風機１ａ〜４ｄのいずれかを駆動することにより、電動送風機に吸引されて集塵室２７内を負圧状態にする。これにより、床ノズル３４が塵埃を含む空気流Ａを吸引し、接続管３５と把持部３３およびホース３２内の風路を通過して本体吸気口２６から集塵袋３１に流入する。集塵袋３１で塵埃から分離された清潔な空気流Ｂは、送風室２９内に設置された電動送風機に吸引され、空気流Ｅが掃除機本体３０の排気口２８から掃除機外部へ排出される。
【００４５】
電動送風機内においては、実施の形態１で説明したとおり、消音手段１４ａを設けたので、電動送風機１ａのインペラ５で発生したＮＺ音およびその倍音が防音筒１３内で共鳴効果によって大幅に低減され、掃除機本体３０からの高周波音の漏れが抑えられる。
【００４６】
このように、各実施の形態における電動送風機を用いることにより、図３で既述したとおり、耳障りな高周波音の少ない低騒音の電気掃除機を提供することができる。
【００４７】
なお、電気掃除機の運転モードに応じて電動送風機のインペラの毎秒回転数は変わり発生する高周波音の周波数が異なるため、運転モードも考慮した共鳴周波数の設定を行うことが望ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、本発明にかかる電動送風機およびそれを用いた電気掃除機は、コンパクトな消音構成で電動送風機の効率を低下させることなく、狙いの高周波音を大幅に低減することができるので、家庭用、業務用などの電気掃除機としてはもちろんのこと、各種機器に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】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断面図
【図２】同電動送風機のインペラとエアガイドを示す平断面図
【図３】同電動送風機を用いた電気掃除機の運転音の音圧レベルを表すグラフ
【図４】本発明の実施の形態２における電動送風機の構成を示す断面図
【図５】本発明の実施の形態３における電動送風機の構成を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態４における電動送風機の構成を示す断面図
【図７】本発明の実施の形態５における電気掃除機の構成を示す断面図
【図８】従来の電動送風機の断面図
【符号の説明】
【００５０】
１ａ〜１ｄ  電動送風機
４  ブレード
５  インペラ
６  静翼
７  エアガイド
８  回転軸
９ａ、９ｂ  電動機
１０  吸気口
１１  ファンケース
１２  排気口
１３  防音筒
１４ａ〜１４ｄ  消音手段
１５ａ〜１５ｄ  凹部
２５  電気掃除機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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