(57)【要約】【課題】運転時に発生する騒音を広い周波数帯に亘って低減させる電動送風機および電気掃除機を提案する。【解決手段】電動送風機７のファンカバー１９の吸気口１８には、その直径よりも辺の長さが小さい格子状の開口を複数有する遮音部材３９が設けられる。【選択図】  図３
2009215918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の動翼を有した遠心ファン部と、
前記遠心ファン部の周囲に配置された複数の静翼を有する整流板と、
前記遠心ファン部および整流板が収容され、前記遠心ファン部の通風口に対向させた吸気口を有したファンケースと、
前記遠心ファン部を回動させるモータ部とを備え、
前記吸気口には、その直径よりも辺の長さが小さい格子状の開口を複数有する遮音部材が設けられたことを特徴とする電動送風機。
【請求項２】
前記遮音部材は、
三角形、四角形および六角形のいずれかの形状の格子状の開口を複数有することを特徴とする請求項１に記載の電動送風機。
【請求項３】
掃除機本体に請求項１または２に記載の電動送風機を備えたことを特徴とする電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、電動送風機およびこれを利用した電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に電気掃除機は、空気を吸い込み負圧を発生させる電動送風機を備える。
【０００３】
図６は、従来の電動送風機を示す部分的な断面図である。
【０００４】
図６に示すように、従来の電動送風機８０は、遠心ファン部８１と、この遠心ファン部８１を回動させる回転軸８２を有するモータ部８３と、遠心ファン部８１とモータ部８３との間に配設された整流板８４とを備える。
【０００５】
整流板８４は、モータ部８３の回転軸８２が貫通される孔を有する円板状の整流板本体８５を備える。整流板本体８５の一主面には、平面渦巻状に形成された壁状の上流整流板８６が突設されるとともに、他主面には、上流整流板８６の反対方向に平面渦巻状に形成された壁状の下流整流板８７が突設される。整流板８４は遠心ファン部８１の外周から吹き出された空気を、上流整流板８６により整流板本体８５の外周縁側へと整流し、この整流された空気を整流板本体８５の外周縁を介して下流整流板８７によりモータ部８３側へとさらに整流する。この空気の流れの一部によってモータ部８３が冷却される。
【０００６】
ところで、近年、環境問題に対する取り組みとしてエネルギ資源のより一層の有効利用が望まれ、また、電気掃除機などでは、より一層のハイパワー化が望まれることから、従来の電動送風機では、一層の効率向上が必要となっている。
【０００７】
他方、電動送風機の出力を向上させると、駆動音などの騒音の低減が必要となる。
【０００８】
そこで、特許文献１に記載の電動送風機では、遠心ファン部の吸気口の上流に空気流路の断面積を部分的に拡大させた拡大部を有する拡張型消音器を設けたことで、電動送風機の効率を損なうことなく特定周波数の騒音を低減する。
【０００９】
また、特許文献２に記載の電動送風機では、電動送風機の排気口の下流に空気流路の断面積を部分的に拡大させた拡大部を有する拡張型消音器を設けたことで、電動送風機の効率を損なうことなく特定周波数の騒音を低減する。
【特許文献１】特開２００１−３２７９８号公報
【特許文献２】特開２００１−１５３１００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
電動送風機の遠心ファン部は有限な枚数のファン翼を有するため、遠心ファン部を通過する空気の流れは圧力脈動を生じる。この脈動の周波数は遠心ファン部の毎秒回転数とファン翼の枚数との積で表わされる。
【００１１】
空気の流れの脈動は、脈動周波数およびその高調波成分を有する大きな騒音となり、電動送風機の吸気口や排気口から外部に伝ぱされる。
【００１２】
そこで、特許文献１および２に記載の電動送風機は、吸気口の上流や排気口の下流に断面積を部分的に拡大させた拡大部を有する拡張型消音器を備え、外部に伝ぱされる騒音を消音する。
【００１３】
しかし、拡張型消音器では遠心ファン部で発生した騒音を事後時に消音するため、例えば比較的低い周波数の騒音を消音するには大型の消音器を用いなければならない。
【００１４】
本発明は、運転時に発生させる騒音を広い周波数帯に亘って低減させる電動送風機および電気掃除機を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の課題を解決するため本発明では、複数の動翼を有した遠心ファン部と、前記遠心ファン部の周囲に配置された複数の静翼を有する整流板と、前記遠心ファン部および整流板が収容され、前記遠心ファン部の通風口に対向させた吸気口を有したファンケースと、前記遠心ファン部を回動させるモータ部とを備え、前記吸気口には、その直径よりも辺の長さが小さい格子状の開口を複数有する遮音部材が設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、運転時に発生する騒音が小さい電動送風機および電気掃除機を提案できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明に係る電動送風機の実施形態について図１から図５を参照して説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係る電動送風機を備えた電気掃除機の外観を示した図である。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、掃除機本体２と、掃除機本体２に設けられた接続口２ａに一端が着脱白在に接続された集塵ホース３と、集塵ホース３の他端に一端が設けられた手元操作管４と、手元操作管４の他端に一端が着脱自在に接続された延長管５と、延長管５の他端に着脱自在に接続された吸込口体６とを備える。
【００２０】
掃除機本体２は、その内部に収容され、接続口２ａを介して吸込口体６に負圧を作用させる電動送風機７と、電動送風機７の生じた負圧によって空気とともに吸い込んだ塵埃を空気から分離して集塵する着脱可能な塵埃分離集塵ユニット（図示省略）と、この塵埃分離集塵ユニットに塵埃が捕集された空気を電動送風機７の排気風として掃除機本体２の外部に排気する本体排気口（図示省略）とを備える。
【００２１】
手元操作管４には操作部４ａが設けられる。操作部４ａには電気掃除機１を停止させる切スイッチ４ｂや電気掃除機１を起動させる起動スイッチ４ｃなどが設けられる。
【００２２】
吸込口体６の内部には、被清掃面に対向された吸込口（図示省略）を有する吸気室（図示省略）が形成される。この吸気室の内部には吸込口を介して被清掃面に対向された回転清掃体（図示省略）が回動可能に収容される。
【００２３】
図２は、本発明に係る電動送風機を部分的に切り欠いて示した平面図である。
【００２４】
図２に示すように、電動送風機７は、遠心ファン部１０と、遠心ファン部１０を回動させるロータ軸１１を有するモータ部１２と、遠心ファン部１０とモータ部１２との間に配設された整流板１３と、遠心ファン部１０とモータ部１２と整流板１３とを収容する電動送風機ケース１４とを備える。
【００２５】
なお、説明を容易にするために以下、図２に示す姿勢を基本姿勢とし、実線矢Ｘを前方として前後の方向説明を行う。
【００２６】
電動送風機７は、吸気口１８が形成されたファンカバー１９と、排気口２０が形成された本体ケース２１とで覆われる。ファンカバー１９と本体ケース２１とで電動送風機ケース１４が構成される。
【００２７】
本体ケース２１は略有底円筒状に形成される。本体ケース２１の開口端部には、略円筒状の周面から拡開されたケース開口部２３が形成される。ケース開口部２３の周囲には径方向外側に突出されたフランジ部２４が形成される。フランジ部２４は電動送風機７の長手軸方向断面視で略Ｌ字状に形成される。他方、本体ケース２１の軸方向の他端である底面部は、略円筒状の周面から連続して形成された底板部２５により閉塞される。底板部２５の中央部には、長手軸方向に突出させて略円筒状のモータヘッド部２７が形成される。モータヘッド部２７の内周面にはベアリング２８が設けられる。本体ケース２１の周面の後部近傍には排気口２０が開口される。
【００２８】
本体ケース２１の前端部には、その径方向に架橋され、ケース開口部２３の一部を覆うように長手板状の整流板保持体３０が架設される。整流板保持体３０の略中央には、本体ケース２１の長手軸方向に突出させて略円筒状の軸受部３１が設けられる。軸受部３１の内周面にはベアリング３２が設けられる。また、軸受部３１にはベアリング３２に軸支されたロータ軸１１が挿通される通孔３３が形成される。なお、整流板保持体３０で覆われていない本体ケース２１のケース開口部２３は遠心ファン部１０からモータ部１２に空気を案内する連通口（図示省略）となる。モータ部１２のロータ軸１１は、ベアリング２８、３２に軸支される。
【００２９】
ファンカバー１９は略有底円筒状に形成される。ファンカバー１９の開口部３７は本体ケース２１のフランジ部２４の外周部に嵌合される。ファンカバー１９により遠心ファン部１０と整流板１３とが収容される。他方、ファンカバー１９の軸方向の他端である底面部には、その中央部に遠心ファン部１０に空気を案内する吸気口１８が形成される。
【００３０】
吸気口１８には、吸気口１８の直径よりも辺の長さが小さい格子状の開口を複数有する遮音部材３９が設けられる。
【００３１】
遠心ファン部１０は、吸気口１８に連通された通風口４１を有する上板４２と、上板４２に所定の間隙を離間させて対向された下板４３と、上板４２と下板４３との間に接合されたファン翼４４とを備える。遠心ファン部１０は、その回動時に空気との摩擦によって発生する熱に対する耐熱性を有し、また、回動時の慣性や重量などを考慮して、例えばアルミニウム合金などを用いて形成される。
【００３２】
上板４２は略円板状に形成される。上板４２の中心部分にはファンカバー１９の吸気口１８に対向させて通風口４１が開口される。通風口４１の縁部は吸気口１８側に湾曲される。すなわち、上板４２は、通風口４１を中心に下板４３側に向けて拡開状に形成される。
【００３３】
下板４３は、上板４２と略同径の略円板状に形成される。下板４３の略中央にはモータ部１２のロータ軸１１が嵌挿される嵌挿孔４７が穿設される。
【００３４】
ファン翼４４は動翼であって、電動送風機７の長手軸直行方向に放射状に配設される。ファン翼４４の電動送風機７の長手方向の両側縁部は、それぞれ下板４３および上板４２に接合されて渦巻状の壁状に形成される。すなわち、上板４２および下板４３とファン翼４４とによって遠心ファン部１０には渦巻状の吸気風路４８が複数区画形成される。
【００３５】
なお、遠心ファン部１０は、モータ部１２によって、ファン翼４４が中心から径方向に巻く渦の反対方向に回動される。
【００３６】
モータ部１２は、本体ケース２１の内周に固定された略筒状の固定子５０と、固定子５０の内側に配設された回転子５１と、本体ケース２１の周面から一部突出して設けられた一対のブラシ機構５３とを有する。
【００３７】
回転子５１の軸心にはロータ軸１１が設けられる。ロータ軸１１は、その両端部がベアリング２８、３２に回転自在に軸支され、本体ケース２１の長手方向軸の略同軸上に配設される。
【００３８】
一対のブラシ機構５３は、本体ケース２１の周面の径方向にほぼ対向させて本体ケース２１に固定される。ブラシ機構５３は、回転子５１に設けられた整流子５４に摺接するカーボンブラシ５５と、カーボンブラシ５５を保持するブラシ保持器５６とを有する。ブラシ保持器５６は、ロータ軸１１の略軸直交方向にカーボンブラシ５５を保持する。カーボンブラシ５５がブラシ保持器５６に押圧されて整流子５４に摺接されるとカーボンブラシ５５と整流子５４とが互いに電気的に導通される。
【００３９】
整流板１３は、遠心ファン部１０と整流板保持体３０との間に配設され、整流板保持体３０に固定される。整流板１３は、略円板状の整流板本体５８と、整流板本体５８の遠心ファン部１０側の面から電動送風機７の長手軸方向前方に突設された複数の上流整流板５９と、整流板本体５８のモータ部１２側の面から電動送風機７の長手軸方向後方に突設された複数の下流整流板６０とを備える。整流板１３の径寸法はファンカバー１９の内径よりも小さく、すなわち整流板１３の外周部はファンカバー１９の内周面から離間される。
【００４０】
整流板本体５８は、遠心ファン部１０の径寸法よりも大きく形成される。整流板本体５８の略中心には整流板保持体３０の軸受部３１を嵌挿する略円形の貫通孔６１が形成される。
【００４１】
上流整流板５９は静翼であって、遠心ファン部１０の外周から若干離間された周縁に配設される。それぞれの上流整流板５９は、整流板本体５８に対して略垂直な円弧壁状に形成され、かつ、電動送風機７の長手軸方向視で渦巻状に、互いに略等間隔に離間される。
【００４２】
上流整流板５９の整流板本体５８からの突出量は、遠心ファン部１０の外周部と略同じに突出される。
【００４３】
上流整流板５９の整流板本体５８の中心側に位置する端部縁は、遠心ファン部１０に対向される。上流整流板５９の整流板本体５８の周縁側に位置する端部縁は、整流板本体５８の外周縁に位置する。互いの上流整流板５９の間には、整流板本体５８の外周方向に向かって次第に幅広となる案内風路６３が区画される。また、上流整流板５９の渦巻方向は遠心ファン部１０のファン翼４４の渦巻方向の逆方向に形成される。
【００４４】
それぞれの下流整流板６０は、整流板本体５８に対して略垂直な円弧壁状に形成され、かつ、上流整流板５９の渦巻方向とは逆方向の渦巻状に、互いに略等間隔に離間される。互いの下流整流板６０の間には流過風路６４が区画される。
【００４５】
図３から図４は、本発明に係る電動送風機の吸気口側の斜視図である。
【００４６】
図３に示すように、ファンカバー１９の吸気口１８に設けられた遮音部材３９は、多数の四角形孔６５を有する板状部材である。遮音部材３９は、例えば金属線６６を用いてメッシュ状に形成され、具体的には線径φ約０．１２ｍｍのＳＵＳ３０３材を開口率約４５％に平織りした金属メッシュ６７や線径φ約０．３４ｍｍのＳＵＳ３０３材を開口率約５５％に平織りした金属メッシュ６７などである。なお、吸気口１８はφ３４ｍｍの開口である。
【００４７】
また、遮音部材３９は、多数の三角形孔を有する板状部材を用いることができる。
【００４８】
図４に示すように、遮音部材３９Ａは、多数の六角形孔６８を有する板状部材である。遮音部材３９Ａは、例えば樹脂を用いて形成され、具体的には六角形の中心を通る対角線の長さ約３．５ｍｍ、辺の部分の厚さ約１ｍｍ、開口率約５６％の板状ハニカム部材６９や、六角形の中心を通る対角線の長さ約５．７ｍｍ、辺の部分の厚さ約１ｍｍ、開口率約６８％の板状ハニカム部材６９や、六角形の中心を通る対角線の長さ約８ｍｍ、辺の部分の厚さ約１ｍｍ、開口率約７８％の板状ハニカム部材６９などである。なお、吸気口１８はφ３４ｍｍの開口である。
【００４９】
次に、本実施形態に係る電動送風機７を備えた電気掃除機１の掃除動作を説明する。
【００５０】
先ず、電気掃除機１の使用者は、掃除機本体２の接続口２ａに集塵ホース３を接続し、集塵ホース３に延長管５を接続し、延長管５に吸込口体６を接続する。次に、掃除機本体２から電源コードを引き出して商用電源を供給するコンセントに接続する。次に、手元操作管４を把持して操作部４ａを操作する。そうすると、操作部４ａによって設定された動作モードに応じて電動送風機７が所定の動作モードで駆動される。
【００５１】
電気掃除機１の使用者は、手元操作管４を把持して床面などの被掃除面上で吸込口体６を前後に走行させて被掃除面の塵埃を掃除機本体２に吸い込む。
【００５２】
吸込口体６に吸い込まれた塵埃は延長管５および集塵ホース３を順次に通過して、掃除機本体２の接続口２ａへと導かれ、掃除機本体２内に収容された塵埃分離集塵ユニットに捕集される。
【００５３】
塵埃を除去された空気は、電動送風機７のファンカバー１９の吸気口１８から遠心ファン部１０の通風口４１に吸い込まれる。このとき、塵埃を除去された空気は遮音部材３９、３９Ａによって整流される。遠心ファン部１０の通風口４１に吸い込まれた空気は、ファン翼４４に沿って吸気風路４８を遠心ファン部１０の外周側へと案内され、遠心ファン部１０の外方に向けて吹き出される。
【００５４】
遠心ファン部１０から吹き出された空気は、整流板１３の上流整流板５９に案内されて案内風路６３を渦巻状に通過して整流板本体５８の外周側に吹き出される。さらに、案内風路６３から吹き出された空気は、ファンカバー１９の内周を介して下流整流板６０の流過風路６４へと案内される。流過風路６４に案内された空気は、渦巻状に整流板１３の中心に向けて流れ、本体ケース２１のケース開口部２３に架設された整流板保持体３０に区画された連通口から本体ケース２１内に流入する。
【００５５】
このとき、ファンカバー１９内には空気の流れに伴って圧力脈動が起こり、この空気の圧力脈動が騒音を発生させる。この騒音の一部は空気の流れに抗して吸気口１８へ伝ぱするが遮音部材３９、３９Ａによって消音される。
【００５６】
本体ケース２１内に流入した空気はモータ部１２を冷却しつつ流過して本体ケース２１の排気口２０から排気される。電動送風機７の排気口２０から排出された空気は、掃除機本体２の排気口から外部に排気される。
【００５７】
本実施形態に係る電動送風機７によれば、塵埃を除去された空気が電動送風機７の吸気口１８から遠心ファン部１０の通風口４１に吸い込まれる際に遮音部材３９、遮音部材３９Ａを通過する。このとき、塵埃を除去された空気の流れは、遮音部材３９によって整流されるので遠心ファン部１０の回転により発生される風切り音を静音化できるとともに、遠心ファン部１０の回転により発生される騒音が吸気口１８から空気の流れの上流へと伝ぱされにくくなり静音化される。
【００５８】
ここで、本実施形態に係る電動送風機７と従来の電動送風機８０とが発生させる騒音を比較する。
【００５９】
図５は、本発明に係る電動送風機の騒音と従来の電動送風機の騒音を比較して示した図である。
【００６０】
なお、図５に示した騒音は、電動送風機７の吸気口１８および従来の電動送風機の吸気口から略１ｍ離れた場所の騒音である。また、騒音の測定結果にはＡ特性が考慮されている。
【００６１】
図５に示すように、電動送風機７が発生させる騒音（図中、実線Ａ）では、従来の電動送風機８０が発生させる騒音（図中、破線Ｂ）に比べて、約２ｋＨｚから２０ｋＨｚの非常に広い周波数帯域に亘って平均的に約４ｄＢ以上の消音の効果が得られる。特に約１５ｋＨｚから１９ｋＨｚまでの周波数帯域ではさらに消音効果が増し、平均的に約６ｄＢ以上の消音の効果が得られ、最大では約１２ｄＢの消音の効果が得られる。
【００６２】
これは、遮音部材３９、３９Ａが空気の流路内、特に遠心ファン部１０の上流近傍である吸気口１８に設けられていることから、遠心ファン部１０に流入する空気の整流効果が著しく高く、約２ｋＨｚから２０ｋＨｚの非常に広い周波数帯域に亘って遠心ファン部１０で発生する騒音の低減に寄与し、さらに、約１５ｋＨｚから１９ｋＨｚの周波数帯域では、遮音部材３９、３９Ａによって空気の流路の断面積が急変されることで遠心ファン部１０で発生する騒音が吸気口１８の上流側へ伝ぱし難くなる効果や、管内を伝わる音における管内径とカットオフ周波数との関係によって重畳的に消音の効果が現れているものと推測される。
【００６３】
なお、図５に示した電動送風機７の騒音は、線径φ約０．１２ｍｍのＳＵＳ３０３材を開口率約４５％に平織りした金属メッシュ６７を用いた遮音部材３９を備えた電動送風機７の測定結果であるが、他の遮音部材３９、３９Ａの例によっても同様な騒音の低減効果が得られることが確認できた。
【００６４】
本実施形態に係る電動送風機７では吸気口１８に格子状の遮音部材３９、３９Ａが設けられたことによって、遠心ファン部１０に流れ込む空気が整流され、騒音の原因となる流体的な圧力脈動そのものが発生しにくくなり、騒音の発生が抑制されるとともに、遠心ファン部１０が発生させた騒音は、その大部分が吸気口１８から掃除機本体２に伝ぱしないよう消音される。
【００６５】
したがって、本発明によれば運転開始時に発生させる騒音の小さい電動送風機および電気掃除機を提案できる。
【００６６】
なお、本発明に係る電気掃除機は、キャニスタ型の電気掃除機１に限らず、アプライト型、スティック型、あるいはハンディ型などの電気掃除機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る電動送風機を備えた電気掃除機の外観を示した図。
【図２】本発明に係る電動送風機を部分的に切り欠いて示した平面図。
【図３】本発明に係る電動送風機の吸気口側の斜視図。
【図４】本発明に係る電動送風機の吸気口側の斜視図。
【図５】本発明に係る電動送風機の騒音と従来の電動送風機の騒音を比較して示した図。
【図６】従来の電動送風機を示す部分的な断面図。
【符号の説明】
【００６８】
１  電気掃除機
２  掃除機本体
２ａ  接続口
３  集塵ホース
４  手元操作管
４ａ  操作部
４ｂ  切スイッチ
４ｃ  起動スイッチ
５  延長管
６  吸込口体
７  電動送風機
１０  遠心ファン部
１１  ロータ軸
１２  モータ部
１３  整流板
１４  電動送風機ケース
１８  吸気口
１９  ファンカバー
２０  排気口
２１  本体ケース
２３  ケース開口部
２４  フランジ部
２５  底板部
２７  モータヘッド部
２８  ベアリング
３０  整流板保持体
３１  軸受部
３２  ベアリング
３３  通孔
３７  開口部
３９、３９Ａ  遮音部材
４１  通風口
４２  上板
４３  下板
４４  ファン翼
４７  嵌挿孔
４８  吸気風路
５０  固定子
５１  回転子
５３  ブラシ機構
５４  整流子
５５  カーボンブラシ
５６  ブラシ保持器
５８  整流板本体
５９  上流整流板
６０  下流整流板
６１  貫通孔
６３  案内風路
６４  流過風路
６５  四角形孔
６６  金属線
６７  金属メッシュ
６８  六角形孔
６９  板状ハニカム部材
８０  従来の電動送風機
８１  遠心ファン部
８２  回転軸
８３  モータ部
８４  整流板
８５  整流板本体
８６  上流整流板
８７  下流整流板
【図１】
2009215918.tif 000003
【図２】
2009215918.tif 000004
【図３】
2009215918.tif 000005
【図４】
2009215918.tif 000006
【図５】
2009215918.tif 000007
【図６】
2009215918.tif 000008