(57)【要約】【課題】コンパクトな消音構成で気流音の発生を抑え、かつ狙いの高周波音を低減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】インペラ５を回転駆動する電動機９と、吸気口１０と排気口１１を有するファンケー１２と、ファンケース１２と電動機９全体を内包する防音筒１４と、電動機９表面に設け共鳴空間となる凹部１７ａ、１８ａを有した消音手段１５ａ、１６ａと、凹部１７ａ、１８ａの開口端部に設けた整流手段１９とを備えたものである。これによって、発生した気流は消音手段１５ａ、１６ａの側面に沿ってスムーズに流れ、整流手段１９が消音手段１５ａ、１６ａの側面と略同一面を形成することで、渦の発生や剥離が低減されて気流音の発生を抑えることができる。また、凹部１７ａ、１８ａの深さに応じた特定周波数の音が共鳴することで、音圧レベルを低減し、コンパクトで低騒音化がはかれる。【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、この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、インペラを回転駆動する電動機と、インペラに気流を流入させる吸気口を前面中央に有し側面には排気口を有しインペラとエアガイドを内包する状態で電動機に固定されたファンケースと、このファンケースの側方と電動機全体を内包するとともにファンケースの排気口と連通する排気部を有した防音筒と、防音筒内における電動機表面に設け円周上に共鳴空間となる凹部を有した消音手段と、消音手段の凹部の開口端部に設けた整流手段とを備えた電動送風機。
【請求項２】
消音手段は、ファンケースと略同径の円筒形状とし電動機の側面に設けた請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
消音手段は、電動機と略同径の円筒形状とし電動機の背面に設けた請求項１または２に記載の電動送風機。
【請求項４】
整流手段は、多孔質素材で構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項５】
整流手段は、穴を開けた薄板で構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項６】
消音手段は、共鳴空間となる凹部を複数有した請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項７】
消音手段の複数の凹部は異なる深さとした請求項６に記載の電動送風機。
【請求項８】
消音手段の凹部はその幅形状を異ならせた請求項１〜５のいずれか１項に記載の電動送風機。
【請求項９】
請求項１〜８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低減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としては、電動機を覆う防音筒と、その排気口に設け通路断面積を拡大する拡大部を有した消音手段とを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３７２４２６５号公報
【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、前記従来の構成では、拡大部の開口端近傍で気流の衝突によって渦の発生や剥離が起こり、気流音が発生しやすく、また、電動機と消音手段とは完全に分離されていて、全体として大型となるという課題を有していた。
【０００４】
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気流音の発生を抑え、かつ狙いの高周波音を大幅に低減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】
【０００５】
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、この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、インペラを回転駆動する電動機と、インペラに気流を流入させる吸気口を前面中央に有し側面には排気口を有しインペラとエアガイドを内包する状態で電動機に固定されたファンケースと、このファンケースの側方と電動機全体を内包するとともにファンケースの排気口と連通する排気部を有した防音筒と、防音筒内における電動機表面に設け円周上に共鳴空間となる凹部を有した消音手段と、消音手段の凹部の開口端部に設けた整流手段とを備えたものである。
【０００６】
これによって、インペラの回転によって発生した気流は消音手段の側面に沿ってスムーズに流れるようになり、整流手段が消音手段の側面と略同一面を形成することで、凹部近傍での渦の発生や剥離が低減されて気流音の発生を抑えることができる。また、凹部の深さに応じた特定周波数の音が共鳴することで、音圧レベルを大幅に低減することができ、コンパクトで低騒音化がはかれる。
【０００７】
また、本発明の電気掃除機は、前記電動送風機を用いたものであり、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が提供できる。
【発明の効果】
【０００８】
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気流音の発生を抑え、かつ運転時の突出した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】
【０００９】
第１の発明は、複数のブレードを有するインペラと、この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、インペラを回転駆動する電動機と、インペラに気流を流入させる吸気口を前面中央に有し側面には排気口を有しインペラとエアガイドを内包する状態で電動機に固定されたファンケースと、このファンケースの側方と電動機全体を内包するとともにファンケースの排気口と連通する排気部を有した防音筒と、防音筒内における電動機表面に設け円周上に共鳴空間となる凹部を有した消音手段と、消音手段の凹部の開口端部に設けた整流手段とを備えた電動送風機とすることにより、インペラの回転によって発生した気流は消音手段の側面に沿ってスムーズに流れるようになり、整流手段が消音手段の側面と略同一面を形成することで、凹部近傍での渦の発生や剥離が低減されて気流音の発生を抑えることができる。また、凹部の深さに応じた特定周波数の音が共鳴することで、音圧レベルを大幅に低減することができ、コンパクトで低騒音化がはかれる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、消音手段は、ファンケースと略同径の円筒形状とし電動機の側面に設けたことにより、ファンケースの排気口から伝播する高周波音に対し、消音手段に設けた凹部の深さに応じた特定周波数の音を共鳴させることで、気流音の発生を抑え、かつ音圧レベルを大幅に低減することができる。
【００１１】
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、電動機と略同径の円筒形状とし電動機の背面に設けたことにより、ファンケースの排気口のみでなく電動機の排気から伝播する高周波音に対しても共鳴効果で音圧レベルを低減させることができるとともに、消音手段に設ける凹部の深さの設計自由度が広がり、狙いの共鳴周波数の設定幅を広げることができる。
【００１２】
第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、整流手段は、多孔質素材で構成したことにより、多孔質素材は加工しやすいため、整流手段を容易に設けることができるとともに、適した多孔質素材の選定が可能になる。
【００１３】
第５の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、整流手段は、穴を開けた薄板で構成したことにより、穴径、穴形状といった穴の諸元を始め、穴の加工方法を設計要素に盛り込むことができるため、整流手段に適した穴の設計が容易になる。
【００１４】
第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、消音手段は、共鳴空間となる凹部を複数有したことにより、それぞれの凹部で特定周波数の音が同時に共鳴することで、消音効果を大幅に向上することができる。
【００１５】
第７の発明は、特に、第６の発明において、消音手段の複数の凹部は異なる深さとしたことにより、それぞれの凹部の深さに応じた特定周波数の音が共鳴することで、複数の共鳴周波数の音を一度に低減することができる。
【００１６】
第８の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、消音手段の凹部はその幅形状を異ならせたことにより、複数の凹部と同等の効果を、境界壁を有しない１つの凹部で得ることができ、境界壁分の肉厚が不要であるから、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とともに、膨張型消音器の消音効果も得ることができる。
【００１７】
第９の発明は、特に、第１〜第８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、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が提供できる。
【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２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】
図に示すように、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、回転軸８の先端部に固着されたインペラ５を回転駆動する電動機９と、インペラ５に気流を流入させる吸気口１０を前面中央に有し側面に排気口１１を備えインペラ５とエアガイド７を内包する状態で電動機９に固定された略円筒形のファンケース１２と、排気部１３を背面に有しファンケース１２の側方と電動機９全体を内包する状態でファンケース１２の前面と気密に固定された防音筒１４とを備えている。
【００２１】
また、電動送風機１ａは、電動機９の側面にファンケース１１と略同径の円筒形状を有した消音手段１５ａを固定し、電動機９の背面には電動機９と略同径の円筒形状を有した消音手段１６ａを固定している。消音手段１５ａは深さがそれぞれ１４ｍｍ、７ｍｍで幅がともに５ｍｍである共鳴空間となる２つの凹部１７ａを円周上に有し、消音手段１６ａは深さが２１ｍｍで幅が５ｍｍの共鳴空間となる凹部１８ａを円周上に有している。また、消音手段１５ａ、１６ａはともに凹部１７ａ、１８ａの開口端面と略同一面となるように厚さ３ｍｍで密度２０ｋｇ／ｍ３の軟質ウレタン材などの多孔質素材よりなる整流手段１９をそれぞれの凹部１７ａ、１８ａに接着固定している。
【００２２】
また、電動機９は固定子２０を内包し排気口２１を有するフレーム２２、ブラケット２３に、回転子２４を固着した回転軸８を軸受け前２５、軸受け後２６を介して支持しており、整流子２７から回転子２４に電力が供給される。ファンケース１２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２８を形成している。
【００２３】
次に、上記した電動送風機１ａを組み込んだ電気掃除機について、図３に基づいて説明する。
【００２４】
電気掃除機２９は、本体吸気口３０に連通した集塵室３１と排気口３２を備えた送風室３３を有する掃除機本体３４と、集塵室３１に本体吸気口３０と気密に装着された集塵袋３５と、送風室３３内に設置された電動送風機１ａと、本体吸気口３０に気密に接続されたホース３６と、電気掃除機２９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３７と、床面から塵埃を吸引するための床ノズル３８と、床ノズル３８と把持部３７を気密に接続するための接続管３９から構成されている。
【００２５】
以上のように構成された電動送風機１ａおよび電気掃除機２９について、以下その動作、作用を説明する。
【００２６】
まず、整流子２７から回転子２４に電力が供給されて電動機９が駆動しインペラ５が高速回転することで集塵室３１内を負圧状態にする。床ノズル３８が塵埃を含む空気流Ａを吸引し、接続管３９と把持部３７およびホース３６内の風路を通過して本体吸気口３０から集塵袋３５に流入する。集塵袋３５で塵埃から分離された清潔な空気流Ｂは、送風室３３内に設置された電動送風機１ａに吸引されてファンケース１２の吸気口１０からインペラ５へ流入する。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。
【００２７】
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２８室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の一部はファンケース１２側面の排気口１１から流出し、消音手段１５ａと防音筒１４の間の風路をスムーズに通過して防音筒１４の排気部１３へ流れていく。この際、凹部１７ａの開口端面に整流手段１９が固定されているため、凹部１７ａ近傍での渦の発生や剥離はほとんど発生することはない。残りの空気流はエアガイド７の裏面の戻り通路を通り、ブラケット２３の連通穴を通り、電動機９内部を通過してフレーム２２に設けられた排気口２１より流出し、電動機９背面に設置された消音手段１６ａと防音筒１４の間の風路を流れて防音筒１４の排気部１３から流出する。この場合にも、凹部１８ａの開口端面に整流手段１９が固定されているため、凹部近傍での渦の発生や剥離はほとんど発生することなく、気流音の発生も抑えられる。防音筒１４から流出した空気流Ｅは、掃除機本体３４の排気口３２から掃除機外部へ排出される。
【００２８】
インペラ５のブレード４の枚数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、脈動の周波数はインペラ５の毎秒回転数とブレード４の枚数の積で表され、その倍音も含めて突出した音圧レベルを有する高周波音として発生する。発生した高周波音は、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５付近の防音筒１４内で消音することが重要となる。電動機９側面に設置された消音手段１５ａでは、それぞれの凹部１７ａの深さに応じた２つの特定周波数の音が共鳴し、ファンケース１２側面の排気口１１から伝播する高周波音の音圧レベルが大幅に低減する。
【００２９】
一方、電動機９背面に設置された消音手段１６ａにおいても、凹部１８ａの深さに応じた特定周波数の音が共鳴することで、ファンケース１２と電動機９の排気口２１から伝播する高周波音の音圧レベルを大幅に低減する。高周波音を低減対象とした場合、凹部の幅は波長の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で発生する高周波音の周波数と等しくなるように凹部の深さを設定することで、高周波音を大幅に低減することができる。電動機９側面の消音手段１５ａでは設定できる凹部１７ａの最大深さがファンケース１２の外径と電動機９の外径の差で決まるため、消音可能な周波数帯域が限定されてしまう。そのため、電動機９側面の消音手段１５ａで困難な周波数帯域については電動機９背面の消音手段１６ａで狙うように設計すればよい。これによって、突出した高周波音の倍音を含めて低減させることが可能になる。また、掃除機の運転モードに応じて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て共鳴周波数を設定することが望ましい。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、電動機９の側面および背面に整流手段１９を有する消音手段１５ａ、１６ａを設けた電動送風機とすることにより、インペラ５で発生した高周波音を防音筒１４内で共鳴効果によって大幅に低減し、耳障りな高周波音の少ない低騒音の電動送風機およびそれを用いた電気掃除機とすることができる。
【００３１】
なお、消音手段１５ａ、１６ａはその両者を用いることですぐれた効果が得られるが、いずれか１つのみであっても効果は期待できるものである。したがって、状況によっては１つのみとすることもできるものである。また、凹部１７ａ、１８ａを同じ深さの複数の凹部で構成することもでき、この場合は、同じ特定周波数の音がそれぞれの凹部で共鳴することで、消音効果を大幅に向上することができる。
【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。基本構成は実施の形態１と同様であるので、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】
図に示すように、電動送風機１ｂは、消音手段１５ｂ、１６ｂの共鳴空間となる２つの凹部１７ｂ、１８ｂが実施の形態１と異なるものである。すなわち、消音手段１５ｂ、１６ｂの凹部１７ｂ、１８ｂは、それぞれ１つの凹部においてその幅形状を異ならせたことにより、複数の凹部を設ける場合と同等の効果を、境界壁を有しない１つの凹部で得ているものである。
【００３４】
これにより、複数の凹部を設ける場合のように境界壁分が不要であり、境界壁分の肉厚分だけコンパクト化がはかれる。すなわち、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とともに、膨張型消音器の消音効果も得ることができる。
【００３５】
なお、実施の形態１、２における整流手段１９は、パンチングメタルのように穴を開けた薄板で構成することにより、穴径、穴形状といった穴の諸元を始め、抜きパターンや送り方向といった加工方法を設計要素に盛り込むことができるため、整流手段に適した穴の設計が容易にすることが可能である。さらに、金属材料に限らず、スポンジゴムのような柔軟性を有する樹脂材の薄板にレーザーで穴開け加工を施す方法も有効である。よって、整流手段１９は軟質ウレタン材などの多孔質素材に限られるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
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気流音の発生を抑え、かつ運転時の突出した高周波音を大幅に低減することができるので、家庭用電気掃除機や業務用電気掃除機などの用途に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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の平面図
【図３】同電動送風機を用いた電気掃除機の構成を示す断面図
【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
【符号の説明】
【００３８】
１ａ、１ｂ  電動送風機
４  ブレード
５  インペラ
６  静翼
７  エアガイド
９  電動機
１０  吸気口
１１  排気口
１２  ファンケース
１３  排気部
１４  防音筒
１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ  消音手段
１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ  凹部
１９  整流手段
２９  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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