(57)【要約】【課題】シンプルな構成で電動送風機の効率を低下させることなく、高い周波数領域の騒音まで消音可能な電気掃除機を提供することを目的とする。【解決手段】電動送風機８の排気を本体排気口４まで導く排気経路１１と、排気経路１１を伝播する騒音を検出する検出手段１７と、排気経路内の騒音を打ち消す制御音を発生する音源１５ａと、騒音と制御音の干渉した音を検出する受音手段１８と、制御音の振幅および位相を制御手段とを備え、排気経路１１は複数の流路に分割し、音源と隣接する複数の流路との間に音響透過部１４を設けたものである。これによって、排気経路１１に複数形成された各流路内を高い周波数領域の騒音が略同位相の平面波として伝播するようになり、流路数より少ない数の独立した能動型消音システムで電動送風機の効率を低下させることなく、高い周波数領域の騒音まで消音されて低騒音で快適な使用ができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除機本体内に設けた電動送風機と、前記電動送風機の排気を本体排気口まで導く排気経路と、前記排気経路を伝播する騒音を検出する検出手段と、前記排気経路内を伝播する騒音を打ち消すための制御音を発生する音源と、騒音と制御音の干渉した音を検出する受音手段と、前記受音手段で検出した音が最小となるように前記音源から発生させる制御音の振幅および位相を制御する制御手段とを備え、前記排気経路は複数の流路に分割し、前記音源と隣接する複数の流路との間に音響透過部を設けた電気掃除機。
【請求項２】
音源を複数とした請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
音響透過部は、流路の内面を形成する状態で設けた請求項１または２に記載の電気掃除機。
【請求項４】
音響透過部は、多孔質素材で形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項５】
音響透過部は、薄膜で形成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項６】
音響透過部に対向する流路内面に吸音材を設置した請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動送風機の駆動時に発生した騒音を能動的に消音する機能を備えた電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気掃除機として、ダクト内を伝播する騒音に対し同音圧逆位相の音を放射して消音するものが多く提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これは、図９に示すように、電気掃除機２８は、排気経路２４内に収容された電動送風機２５を駆動することにより、塵や埃と共に吸引された空気を集塵室２６、排気経路２４、排気口２７を通して機外へ排出するものである。そして、電動送風機２５を駆動することにより発生する音を検出する検音手段３１と、検音手段３１にて検出される音と干渉することによりこの音を打ち消すような波形の音を発生させる発音手段２９とを排気経路２４の内面３０が平滑面となるように排気経路２４に沿わせて埋設させた構成としている。
【特許文献１】特開平５−３８４３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、電動送風機２５の効率を維持するには排気経路２４の流路面積を大きくする必要があるため、高い周波数領域の騒音は平面波として排気経路２４内を伝播せず、十分な消音効果が得られないという課題を有していた。また、複数の排気経路２４を設けた場合でも、各経路に独立した能動型消音システムが必要でありシステム全体が複雑化、大型化するという課題も有していた。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、シンプルな構成で電動送風機の効率を低下させることなく、高い周波数領域の騒音まで消音可能な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、本発明の電気掃除機は、掃除機本体内に設けた電動送風機と、前記電動送風機の排気を本体排気口まで導く排気経路と、前記排気経路を伝播する騒音を検出する検出手段と、前記排気経路内を伝播する騒音を打ち消すための制御音を発生する音源と、騒音と制御音の干渉した音を検出する受音手段と、前記受音手段で検出した音が最小となるように前記音源から発生させる制御音の振幅および位相を制御する制御手段とを備え、前記排気経路は複数の流路に分割し、前記音源と隣接する複数の流路との間に音響透過部を設けたものである。
【０００７】
これによって、排気経路に複数形成された各流路内を高い周波数領域の騒音が略同位相の平面波として伝播するようになり、流路数より少ない数の独立した能動型消音システムで電動送風機の効率を低下させることなく、高い周波数領域の騒音まで消音されて低騒音で快適な使用ができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電気掃除機は、シンプルな能動型消音システムで電動送風機の効率を低下させることなく、高い周波数領域の騒音まで消音することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、掃除機本体内に設けた電動送風機と、前記電動送風機の排気を本体排気口まで導く排気経路と、前記排気経路を伝播する騒音を検出する検出手段と、前記排気経路内を伝播する騒音を打ち消すための制御音を発生する音源と、騒音と制御音の干渉した音を検出する受音手段と、前記受音手段で検出した音が最小となるように前記音源から発生させる制御音の振幅および位相を制御する制御手段とを備え、前記排気経路は複数の流路に分割し、前記音源と隣接する複数の流路との間に音響透過部を設けた電気掃除機とする。これによって、排気経路に複数形成された各流路内を高い周波数領域の騒音が略同位相の平面波として伝播するようになり、流路数より少ない数の独立した能動型消音システムで電動送風機の効率を低下させることなく、高い周波数領域の騒音まで消音されて低騒音で快適な使用ができる。
【００１０】
第２の発明は、特に、第１の発明において、音源を複数としたことにより、排気経路内に形成できる流路の数を増やすことができるようになり、単一の能動型消音システムでさらに高い周波数領域の騒音まで消音することができる。
【００１１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、音響透過部は、流路の内面を形成する状態で設けたことにより、電動送風機の排気は流路内面に沿ってスムーズに流れて、渦や剥離の発生を防いで気流音を低減することができる。
【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、音響透過部は、多孔質素材で形成したことにより、材料の選定や加工がしやすくなり、音響透過部を容易に設けることができる。
【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、音響透過部は、薄膜で形成したことにより、薄膜の振動で音源から放射された制御音が流路に伝達されて、音源へ排気が進入するのを防止することができる。
【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、音響透過部に対向する流路内面に吸音材を設置したことにより、音源と音響透過部に対向する流路の内面との間での音波干渉による定在波の発生を低減できるようになり、制御音を精度よく流路内に放射することができて消音効果を向上することができる。
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における電気掃除機の構成を示すものである。
【００１７】
図１において、電気掃除機１ａは、本体吸気口２に連通した集塵室３と、本体排気口４を備えた送風室５を有する掃除機本体６と、集塵室３に本体吸気口２と気密に装着された集塵袋７と、送風室５に設置された電動送風機８と、電動送風機８を覆い排気口９を有する防音ケース１０とを備えるとともに、電動送風機８の排気Ａを本体排気口４まで導く排気経路１１が掃除機本体６内に形成されている。
【００１８】
図２に示すように、排気経路１１は仕切壁１２で略同一の矩形断面を有する３つの流路１３ａ〜１３ｃに分割され、流路１３ａ〜１３ｃと音響透過部１４であるエアフィルタなどの多孔質素材を介して制御音を発生するスピーカなどの音源１５ａが閉空間１６に設置されている。また、中央の流路１３ｂの壁面には、図１に示すように、伝播する騒音を検出するマイクロフォンなどの検出手段１７と、騒音と制御音の干渉した音を検出するマイクロフォンなどの受音手段１８が設置されている。
【００１９】
また、図３に示すように、受音手段１８で検出した干渉音が最小となるように音源１５ａから発生させる制御音の振幅および位相を制御手段１９で制御し、音声増幅器２０を通して音源１５ａから放射する構成を有している。
【００２０】
以上のように構成された電気掃除機について、図１〜図３に基づき、以下その動作、作用を説明する。
【００２１】
まず、図１において、電気掃除機１ａを駆動すると、電動送風機８の動翼が高速回転し集塵室３が負圧になり、本体吸気口２へ空気Ｂが流入する。空気Ｂに含まれる塵埃は集塵袋７で濾過集塵されて、清潔な空気が電動送風機８へ吸引される。電動送風機８からの排気Ａは防音ケース１０の排気口９を通り、排気経路１１に流れていく。その際、排気Ａは略同一断面を有する流路１３ａ〜１３ｃに等分されて流れ、本体排気口４から排出される。排気経路１１を空気伝播する騒音については、流路１３ａ〜１３ｃの矩形断面寸法を用いて次式で決定される周波数範囲の平面波として伝播することが知られている。
【００２２】
ｆ＜Ｃ／２Ｌ
ｆ：周波数［Ｈｚ］、Ｃ：音速［ｍ／ｓ］、Ｌ：流路（矩形断面）の長辺の長さ［ｍ］
排気経路１１に形成された流路１３ａ〜１３ｃは略同一断面を有するため、騒音は流路１３ａ〜１３ｃ内を略同位相の平面波として伝播する。中央の流路１３ｂの壁面に設置した検出手段１７で流路１３ｂ内の騒音を検出して同一振幅・逆位相の制御音が音源１５ａから流路１３ａ〜１３ｃを空気伝播する騒音に放射される。騒音と制御音が干渉した音は受音手段１８で検出され、干渉音が最小となるように制御手段１９で制御音の振幅および位相を制御することで、電気掃除機１ａの運転音を大幅に消音することができる。また、排気経路１１を分割することで、平面波として伝播する騒音の周波数範囲は高い領域まで広がるため、電動送風機８の効率を低下させない十分な排気面積を確保しながら、高い周波数領域の騒音まで消音することが可能になる。
【００２３】
以上のように、本実施の形態においては、電動送風機１ａの排気Ａを本体排気口４まで導く排気経路１１が流路１３ａ〜１３ｃに分割され、流路１３ａ〜１３ｃと音響透過部１４を介して音源１５ａが閉空間１６に設置された構成とすることにより、流路１３ａ〜１３ｃ内を高い周波数領域の騒音が略同位相の平面波として伝播するようになり、流路数より少ない単一の能動型消音システムで電動送風機８の効率を低下させることなく、高い周波数領域の騒音まで消音することができる。
【００２４】
これにより、電気掃除機１ａの運転音が大幅に低減されて、低騒音で快適な使用ができる。
【００２５】
また、本実施の形態では、図４、図５に示すように、排気経路１１に複数の音源１５ｂ、１５ｃを設置することで、排気経路１１をより多くの流路に分割することが可能になり、さらに高い周波数の騒音まで消音することができる。複数の音源１５ｂ、１５ｃを用いる場合には、図６に示すように単一の能動型消音システムで構成する方法や、図３に示すような単一の能動型消音システムを２つ独立して構成する方法が考えられる。後者のシステムの方が精度高く消音することができるが、消音システムを２つ設ける必要があるため、消音効果やコストを考慮してシステムを選択すればよい。
【００２６】
（実施の形態２）
図７、図８は、本発明の実施の形態２における電気掃除機の構成を示すものである。実施の形態１と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。
【００２７】
図に示すように、電気掃除機１ｂの排気経路１１は仕切壁１２で略同一の矩形断面を有する３つの流路１３ａ〜１３ｃに分割され、流路１３ａ〜１３ｃとシリコンフィルムなどの薄膜２１を介して音源１５ａが閉空間１６に設置されている。薄膜２１は、音響透過部１４を構成するものであり、流路１３ａ〜１３ｃの内面と略同一面を形成するように接着固定されており、対向する流路内面２２にフェルトなどの吸音材２３を配置している。
【００２８】
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。
【００２９】
まず、電気掃除機１ｂを駆動すると、電動送風機８からの排気Ａは排気経路１１を通過して本体排気口４から排出される。薄膜２１は流路１３ａ〜１３ｃの内面と略同一面を形成しているため、排気Ａは流路１３ａ〜１３ｃの内面に沿ってスムーズに流れて渦や剥離の発生を防ぎ、気流音の発生を抑えることができる。また、薄膜２１には通気性がないため、排気Ａが音源１５ａへ進入するのを防止することができる。騒音は略同一断面を有する流路１３ａ〜１３ｃ内を略同一位相の平面波として伝播し、制御手段１９で制御された制御音は音源１５ａから放射され、薄膜２１の振動により流路１３ａ〜１３ｃへ伝達される。制御音は薄膜２１と対向する流路内面２２に吸音材２３がない場合、一部が反射して音波干渉による定在波が発生し、制御音の精度が低下する。しかし、吸音材２３が配置されている場合、吸音材２３の吸音効果によって反射の影響が低減され、制御音を精度よく流路１３ａ〜１３ｃ内に放射することができる。これにより、消音効果が向上する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、流路１３ａ〜１３ｃと薄膜２１を介して音源１５ａを閉空間１６に設置し、薄膜２１と対向する流路内面２２に吸音材２３を配置したことで、音源１５ａへの排気Ａの進入を防ぎ、精度の高い制御音を流路１３ａ〜１３ｃ内に放射することができる。
【００３１】
なお、各実施の形態１、２では、音響透過部１４にエアフィルタやシリコンフィルムを使用した場合で説明したが、これに限定されるものではなく、音源１５ａの制御音の位相、振幅を乱すことなく流路へ伝達し、かつ電動送風機８の排気が音源１５ａへ流入しない条件を満たす素材を選定すればよい。多孔質素材や薄膜については、様々な仕様のものが多く取扱われており、安価に入手することができる。
【００３２】
また、各実施の形態１、２の構成は、これに限定されるものではなく、必要に応じて適宜組み合わせて構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、シンプルな能動型消音システムで電動送風機の効率を低下させることなく高い周波数領域の騒音まで消音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電気掃除機全般に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の内部構成を示す断面図
【図２】同電気掃除機の排気経路の要部断面図
【図３】同電気掃除機の能動型消音システム構成を示す構成図
【図４】同電気掃除機の排気経路の他例を示す要部断面図
【図５】同電気掃除機の排気経路のさらに他例を示す要部断面図
【図６】同電気掃除機の他の能動型消音システム構成を示す構成図
【図７】本発明の実施の形態２における電気掃除機の内部構成を示す断面図
【図８】同電気掃除機の排気経路の要部断面図
【図９】従来の電気掃除機の内部構成を示す断面図
【符号の説明】
【００３５】
１ａ、１ｂ  電気掃除機
８  電動送風機
１１  排気経路
１２  仕切壁
１３ａ〜１３ｃ  流路
１４  音響透過部
１５ａ〜１５ｃ  音源
１７  検出手段
１８  受音手段
１９  制御手段
２０  音声増幅器
２１  薄膜
２２  流路内面
２３  吸音材
【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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【図９】
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