| 【発明の名称】 |
電気掃除機 |
| 【発明者】 |
【氏名】広田 正宣
【氏名】村上 誠
【氏名】菊川 智之
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| 【要約】 |
【課題】簡便な構成で電動送風機から発生する耳障りな突出音であるＮＺ音や、低周波数の風切り音などの騒音を抑制した電気掃除機を提供することを目的とする。
【構成】掃除機本体１内に装備した電動送風機２の運転騒音を抑制する消音手段２４は、厚み方向に特定形状の穴２８を複数個有しかつ掃除機本体１内の空気路壁面２６に固定する面状体２５と、面状体２５の表面に積層する吸音板２７と、吸音板２７と空気路壁面２６とで挟まれた特定形状の穴による遮蔽空間２９とにより構成したものである。これにより、遮蔽空間２９は、音波に対して擬似的に膨張空間を形成することになり、主に低周波数域の消音効果が得られ、吸音板２７は、板の強度および遮蔽空間の高さにより決定する特定の周波数および高周波数域の騒音に対して消音効果を得ることができ、同一面積内で複数の周波数の音波に対して消音効果を得ることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除機本体と、掃除機本体内に装備した電動送風機と、電動送風機の運転騒音を抑制する消音手段とを備え、前記消音手段は、厚み方向に特定形状の穴を複数個有しかつ運転騒音が伝播する掃除機本体内の空気路壁面に固定する面状体と、この面状体の表面に積層する吸音板と、この吸音板と空気路壁面とで挟まれた特定形状の穴による遮蔽空間とを有する電気掃除機。
【請求項２】
面状体の表面に積層する吸音板は、膜状面状体である請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
面状体の表面に積層する吸音板は、多孔質面状体である請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項４】
面状体の表面に、膜状面状体と多孔質面状体を同時に積層する請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項５】
消音手段の面状体と吸音板の少なくとも一方は、空気流の流れ方向の断面厚みが順次変化している請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項６】
空気流の流れ方向への断面厚みの順次変化は、厚みが大きい部分が空気流の上流側に位置する請求項５に記載の電気掃除機。
【請求項７】
特定形状の穴による遮蔽空間の少なくとも一部に、空気以外の気体を封入した請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気掃除機。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気流とともに伝搬する騒音を低減する消音手段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、電動送風機の外周を防音筒で覆うとともに、この防音筒の排気口に至る途中に共鳴空間となる凹部を設けて、耳障りな突出音であるＮＺ音や、低周波数の風切り音などの騒音を抑制するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１６５０９７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、電動送風機の運転モードに応じた複数の共鳴空間が必要となり、防音筒形状の複雑化、大型化を招くとともに、設置スペースの関係から最適な共鳴空間を形成し難い課題を有していた。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、簡便な構成で電動送風機から発生する耳障りな突出音であるＮＺ音や、低周波数の風切り音などの騒音を抑制し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、本発明の電気掃除機は、掃除機本体と、掃除機本体内に装備した電動送風機と、電動送風機の運転騒音を抑制する消音手段とを備え、前記消音手段は、厚み方向に特定形状の穴を複数個有しかつ運転騒音が伝播する掃除機本体内の空気路壁面に固定する面状体と、この面状体の表面に積層する吸音板と、この吸音板と空気路壁面とで挟まれた特定形状の穴による遮蔽空間とにより構成したものである。
【０００６】
これにより、面状体中に形成される遮蔽空間は、音波に対して擬似的に膨張空間を形成することになり、主に低周波数域の消音効果が得られ、面状体の表面に積層する吸音板は、板の強度および遮蔽空間の高さにより決定する特定の周波数および高周波数域の騒音に対して消音効果を得ることができ、同一面積内で複数の周波数の音波に対して消音効果を得ることができる。
【０００７】
例えば、高周波数域に発生しやすいＮＺ音を吸音板で、低周波数域の風切り音を面状体の遮蔽空間で、それぞれ消音させるように寸法、素材を設計すれば、電気掃除機の運転時に発生する主な騒音を同時に低減することができ、音を気にすることなく電気掃除機を運転することができる。特に、消音手段は、騒音が伝播する空気流路壁面に貼り付けさえすれば、騒音低減効果を得ることができ、防音筒などの風路を形成する成型部品を新たに騒音対策用に作る必要がなく、低コストかつ簡便に騒音対策が実施可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電気掃除機は、簡便な構成で電動送風機から発生する耳障りな突出音であるＮＺ音や、低周波数の風切り音などの騒音を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、掃除機本体と、掃除機本体内に装備した電動送風機と、電動送風機の運転騒音を抑制する消音手段とを備え、前記消音手段は、厚み方向に特定形状の穴を複数個有しかつ運転騒音が伝播する掃除機本体内の空気路壁面に固定する面状体と、この面状体の表面に積層する吸音板と、この吸音板と空気路壁面とで挟まれた特定形状の穴による遮蔽空間とにより構成した電気掃除機とすることにより、面状体中に形成される遮蔽空間は、音波に対して擬似的に膨張空間を形成することになり、主に低周波数域の消音効果が得られ、面状体の表面に積層する吸音板は、板の強度および遮蔽空間の高さにより決定する特定の周波数および高周波数域の騒音に対して消音効果を得ることができ、同一面積内で複数の周波数の音波に対して消音効果を得ることができる。
【００１０】
例えば、高周波数域に発生しやすいＮＺ音を吸音板で、低周波数域の風切り音を面状体の遮蔽空間で、それぞれ消音させるように寸法、素材を設計すれば、電気掃除機の運転時に発生する主な騒音を同時に低減することができ、音を気にすることなく電気掃除機を運転することができる。特に、消音手段は、騒音が伝播する空気流路壁面に貼り付けさえすれば、騒音低減効果を得ることができ、防音筒などの風路を形成する成型部品を新たに騒音対策用に作る必要がなく、低コストかつ簡便に騒音対策が実施可能である。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明において、面状体の表面に積層する吸音板は、膜状面状体であることにより、膜状面状体の密度、張力および遮蔽空間の高さを消音したい周波数に合わせて設定することにより、特定の周波数の騒音を低減することができるため、電動送風機による特定周波数に発生するＮＺ音を効果的に低減でき、さらに膜状の面状体は、遮蔽空間に音を透過することになるため、音波の音響エネルギーを遮蔽空間で膨張や共鳴させて減衰させることができるため、電動送風機の運転で多量の空気が流れることで発生する１ｋＨｚ以下の風切り音も効率よく消音することができる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１の発明において、面状体の表面に積層する吸音板は、多孔質面状体であることにより、多孔質面状体の細孔は、高周波数域の高い騒音の吸音効果に優れており、電動送風機による高周波の騒音を幅広い領域で消音できる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１の発明において、面状体の表面に、膜状面状体と多孔質面状体を同時に積層することにより、多孔質の面状体の層、膜状の層、遮蔽空間の層により、同一平面上で幅広い周波数域の騒音を同時に消音することができ、より高い消音効果を得ることができる。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜第４のいずれか１つの発明において、消音手段の面状体と吸音板の少なくとも一方は、空気流の流れ方向の断面厚みが順次変化していることにより、面状体の遮蔽空間の深さを幅広く設定することとなり、特に吸音板による消音において、幅広い周波数に対応できるようになり、電動送風機の運転条件が変化した場合や、環境温度の変化による音波の周波数特性にずれが生じた場合でも、面状体の遮蔽空間の深さを擬似的に複数設定している状態であるため、安定的に消音効果を得ることができる。なお、面状体と吸音板の両者の断面厚みを順次変化させることにより、より大きな効果を得ることができる。
【００１５】
第６の発明は、特に、第５の発明において、空気流の流れ方向への断面厚みの順次変化は、厚みが大きい部分が空気流の上流側に位置することにより、音源に近い側で擬似的な膨張空間を確保して低周波数域の騒音を低減し、かつ下流側に向けても風路が拡大することで消音空間を確保できるため、低周波域の騒音に対する消音効果がより高まる。
【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、特定形状の穴による遮蔽空間の少なくとも一部に、空気以外の気体を封入したことにより、例えば、空気より音速が遅くなる気体を封入することで、遮蔽空間が同容積の状態で、共鳴周波数を下げることができるため、擬似的に遮蔽空間を大きくした効果が得られ、この効果を利用して、消音手段をコンパクトにして、消音手段設置による電動送風機の風量低下を抑制することができる。
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１〜図５は、本発明の実施の形態１における電気掃除機を示している。
【００１９】
図１に示すように、掃除機本体１内には、電動送風機２を装備しており、掃除機本体１の前半部の集塵室３内には集塵袋４が脱着可能に組み込まれており、さらに掃除機本体１の前部に設けられた吸引部５は、ホース６が集塵袋４と連通して接続され、ホース６の他方には、延長管７、吸込具８が接続された構成である。すなわち電動送風機２の吸引力により床面上の塵埃などが、吸込具８から吸引され、集塵袋４で吸引気流と分離されて貯留されることとなる。
【００２０】
また、掃除機本体１の後方には本体の排気口９が設けられており、排気口９に組み込まれている排気フィルタ１０（図２）を通じて空気が排出される。さらに、掃除機本体１の後方内部の空気路壁面には消音手段２４が装備されており、電動送風機２からの空気流とともに伝播される騒音が消音手段２４を通過する過程で減衰抑制されるものである。
【００２１】
次に、図２により、電動送風機２周辺について説明する。
【００２２】
電動送風機２は、従来から知られているようにインペラ、エアガイド、電動機などを有するものであり、その全体が硬質の樹脂で形成された防音筒２１で囲まれて掃除機本体１に組み込まれており、排気口２０から排出された空気は、防音筒２１の排気口２２を経て、掃除機本体１の排気口９へ流れて行く。
【００２３】
さらに、防音筒２１と、掃除機本体１の内壁には、フェルト、連続気泡を有する発泡ウレタンなどの吸音材２３を適宜貼付または設置している。
【００２４】
そして、前記消音手段２４は、図２、図３に示すように、掃除機本体１の後方内部の２箇所に装備されており、厚み方向に特定形状の穴２８を複数個有しかつ運転騒音が伝播する掃除機本体１内の空気路壁面２６に貼付固定する面状体２５と、この面状体２５の表面に積層固定する吸音板２７と、この吸音板２７と空気路壁面２６とで挟まれた特定形状の穴による遮蔽空間２９とを有するものである。
【００２５】
この構成の消音手段２４に音波が接した場合には、音波が吸音板２７に接すると、音響エネルギーによって吸音板２７が振動し、振動するときの内部摩擦によって音響エネルギーが消費され、吸音板２７の材質や張力により特定の周波数の音が消音される。ここで、吸音板２７として通気性のない膜状面状体３０を貼付固定した場合には、膜状面状体３０の単位面積当たりの質量Ｍ（ｋｇ）と、遮蔽空間２９の高さ、すなわち面状体２５の厚みＬ（ｍ）を次式に代入して表される周波数ｆ（Ｈｚ）の音に対して共鳴し消音するのに効果がある。
【００２６】
ｆ＝（Ｃ／２π）×√（ρ／Ｍ／Ｌ）
ｆ：周波数（Ｈｚ）
Ｃ：空気中の音速（ｍ／ｓ）
ρ：空気の密度（ｋｇ／ｍ３）
Ｍ：膜状面状体の単位面積当たりの質量（ｋｇ）
Ｌ：遮蔽空間の深さ（ｍ）
この効果を利用することで、特定の周波数に絞った騒音の低減が可能となり、電動送風機２の運転時に発生するＮＺ音のように特定の周波数で突出する騒音の消音に対して効果を得ることができる。
【００２７】
なお、吸音板２７としての膜状面状体は、ビニールシートなどの軟質樹脂製膜や、金属製膜などを消音したい騒音の周波数に応じて用いるのが好ましい。
【００２８】
また、図４に示すように、吸音板２７として、通気性のない膜状面状体に代えて多孔質面状体を貼り付けた場合には、この多孔質面状体３１の内部には毛細管状や連続した空洞があり、騒音が内部へ伝わると小さな穴や空洞の空気の粘性、摩擦、細かい繊維状物体の振動によって音響エネルギーが熱エネルギーに変換し、減衰されることとなり、一般にこの方式では、高周波数域の騒音を幅広く容易に低減できるため、電動送風機２の運転に由来したＮＺ音を含む高周波域の騒音を効果的に低減できる。なお、多孔質面状体３１としては、グラスウール、ロックウール、フェルト、発泡樹脂、繊維材料などを用いるのが消音には効果的である。
【００２９】
さらに、空気路壁面２６と吸音板２７に挟まれて形成される遮蔽空間２９においては、消音手段２４に騒音が接した場合に、遮蔽空間２９は吸音板２７を透過してくる騒音に対して、膨張空間や共鳴空間の役割を果たし、音響エネルギーが遮蔽空間２９において減衰することとなる。一般にこのような膨張空間を設けることで波長の長い低周波数域の騒音を低減することができ、また、遮蔽空間２９が本実施の形態のように円柱状の場合は、遮蔽空間２９の深さＬ（ｍ）をもとに、次式により低減したい周波数ｆ（Ｈｚ）を設定できる。
【００３０】
ｆ＝Ｃ／２／Ｌ
ｆ：周波数（Ｈｚ）
Ｃ：空気中の音速（ｍ／ｓ）
Ｌ：遮蔽空間の深さ（ｍ）
この効果を利用することで、電動送風機２の運転時に多量の空気が流れることで発生する１ｋＨｚ以下の風切音を低減することができる。
【００３１】
なお、本実施の形態では、遮蔽空間２９は、円柱形状であるが、角柱形状や、直方体形状等消音したい周波数帯域に合わせて、設計することで最適な消音効果を得ることができる。
【００３２】
さらに、図５に示すように、面状体２５に、吸音板２７として、膜状面状体３０と多孔質面状体３１を同時に積層すると、同一平面上で電気掃除機の電動送風機２の運転時に発生する騒音を幅広く低減することが可能となり、大幅な静音化を実現することができる。
【００３３】
本実施の形態における消音手段２４は、騒音が伝搬する空気路壁面２６に固定するだけの簡便構成で容易に消音効果を得ることができるため、電動送風機の掃除機本体１内の構造部品を騒音対策構成に設計するのに比べ、構造の複雑化を招くことなく、低コストで実現することができる。
【００３４】
（実施の形態２）
図６〜図９は、本発明の実施の形態２における電気掃除機を示している。実施の形態１と基本的構成は同一であるので、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。
【００３５】
図６、図７に示すように、消音手段２４の面状体２５は、空気流の流れ方向に平行な断面の厚みが順次変化（本実施の形態では連続的）に変化しており、その結果、面状体２５に開口している穴２８の深さも順次変化することとなる。この面状体２５を空気路壁面２６に貼付固定し、さらに面状体２５表面に吸音板２７を積層固定することで、複数の深さを有する遮蔽空間２９を構成している。この消音手段２４の構成は、他の消音手段２４（本実施の形態では縦方向に設置した消音手段）にも採用することができるものである。
【００３６】
複数の深さの遮蔽空間２９は、消音できる騒音の周波数幅を拡大することができ、さらに消音効果が高まるだけでなく、電機掃除機の掃除モードにより電動送風機２のインペラの回転数が変化することで、騒音の周波数特性が変化しても、安定的に消音効果を得ることができる。さらに電動送風機２の電動機は、回転数により発熱温度が変化し、その結果、空気中の音速Ｃ（ｍ／ｓ）が若干変化することになり、これによっても騒音の周波数特性が変化するが、その場合でも複数の深さの遮蔽空間２９が設けられているため、安定的に消音が可能となる。
【００３７】
さらに、本実施の形態では、面状体２５の厚みが大きい側を騒音源に近い、空気流の上流側に位置させることにより、騒音に対して膨張空間となる遮蔽空間２９の大きい側を騒音源に近づけることで、特に低周波数域の騒音を発生直後で消音し、さらに下流に向けて面状体２５の厚みが小さくなっていくことで、空気流路は拡大するため、これによっても音の膨張空間を確保することになるため、音響エネルギーが減衰する構成となるためさらに消音効果が高まる。
【００３８】
また、図８、図９に示すように、面状体２５の断面の厚みを順次変化させることに代えて、吸音板２７の厚みを連続的または段階的に変化させた場合でも、同様の効果が得ることができ、また面状体２５と吸音板２７の断面厚み変化を複合させることによって消音効果が得られる周波数帯域がより拡大することなる。なお、吸音板２７として、膜状面状体３０を用いた場合には、膜状面状体３０の厚みもしくは強度を段階的あるいは連続的に変化させることでも同様の効果を得ることができる。
【００３９】
（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３における電気掃除機の消音手段を示している。実施の形態１と基本的構成は同一であるので、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。
【００４０】
本実施の形態では、遮蔽空間２９の一部またはすべての内部に、空気以外の気体を封入したものであり、実際には遮蔽空間２９に直接気体を注入することは困難であるため、気体を注入した弾性中空体３２を遮蔽空間２９に圧入することで、目的の構成を得ることができる。
【００４１】
ここで、空気に対して音速の小さい気体を弾性中空体３２に封入した場合には、遮蔽空間２９において消音できる周波数域は下がることとなり、遮蔽空間２９の深さを大きくしたのと同等の効果が得られる。例えば空気より音速が遅い気体としては、アルゴン、塩素などが挙げられ、これらを封入した弾性中空体３２を遮蔽空間２９に圧入することで、より低い周波数域の騒音を低減できる構成にできる。
【００４２】
これにより、低周波数域の騒音低減においては、大きい膨張空間を必要とするため、結果として、電気掃除機の掃除機本体１内の空気流路を狭めることとなり、騒音が低減する代わりに風量も低下する場合があるが、本実施の形態により、遮蔽空間２９の大きさを小さくすることが可能となり、消音効果と電気掃除機の吸引性能を両立することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、簡便な構成で電動送風機から発生する耳障りな突出音であるＮＺ音や、低周波数の風切り音などの騒音を抑制することができるので、家庭用掃除機だけでなく業務用掃除機など様々な種類の掃除機に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体構造図
【図２】同電気掃除機の掃除機本体内の構成を示す断面図
【図３】（ａ）同電気掃除機における消音手段の平面図（ｂ）同消音手段の側断面図
【図４】同電気掃除機における消音手段の他の構成を示す側断面図
【図５】同電気掃除機における消音手段のさらに他の構成を示す側断面図
【図６】本発明の実施の形態２における電気掃除機の掃除機本体内の構成を示す断面図
【図７】（ａ）同電気掃除機における消音手段の平面図（ｂ）同消音手段の側断面図
【図８】同電気掃除機における消音手段の他の構成を示す側断面図
【図９】同電気掃除機における消音手段のさらに他の構成を示す側断面図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態３における電気掃除機の消音手段を示す平面図（ｂ）同消音手段の側断面図
【符号の説明】
【００４５】
１ 掃除機本体
２ 電動送風機
２４ 消音手段
２５ 面状体
２６ 空気路壁面
２７ 吸音板
２８ 穴
２９ 遮蔽空間
３０ 膜状面状体
３１ 多孔質面状体
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８２１
【氏名又は名称】松下電器産業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１８年９月５日（２００６．９．５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９７４４５
【弁理士】
【氏名又は名称】岩橋 文雄
【識別番号】１００１０９６６７
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 浩樹
【識別番号】１００１０９１５１
【弁理士】
【氏名又は名称】永野 大介
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| 【公開番号】 |
特開２００８−６１６７４（Ｐ２００８−６１６７４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成２０年３月２１日（２００８．３．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２００６−２３９８３２（Ｐ２００６−２３９８３２） |
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