JPH0630860A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、掃除機本体を大形にすること
なく、また、吸込み性能を損なうことなく運転音を低減
できる電気掃除機を得ることにある。 【構成】掃除機本体１に内蔵された電動送風機６と前記
掃除機本体１の排気口５との間の排気風路３１に、長さ
が異なる複数本の共鳴用側管３５〜３７を有する共鳴形
の音響濾波器３４を少なくとも一つ設けて、夫々異なる
長さの前記側管３５〜３７での共鳴作用により複数の周
波数の音を減衰して、掃除機の運転音を低減することを
特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は運転音を低減できるよう
にした電気掃除機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電気掃除機の運転音を低減させる
対策としては、フェルト、連続気泡を有する発泡ウレタ
ン、或いは高密度の紙等で筒状に形成された消音体で、
音源である電動送風機の周囲を囲むとともに、同様な材
質からなる消音体を排気風路中に配設し、これらに電動
送風機より送出された風を通過させて運転音を低減する
ことが一般的に行われている。また、この他に、電動送
風機から掃除機本体の排気口に至る排気風路をマフラー
構造として、運転音を低減させるものも知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記のような消音体に
のみ頼って消音をする従来の電気掃除機において、より
一層の静粛運転を実現するには、フェルト等の消音体を
排気風路中に数多く設ける必要がある。しかし、フェル
ト等の消音体は風路抵抗となるものであり、電動送風機
から送られる風の勢いを衰えさせるので、このような消
音体が数多く配置されると、それに応じて増加する風路
抵抗により電気掃除機の吸込み性能が低下するという問
題がある。

【０００４】さらに、例えば羽根数が９枚のファンを毎
分 30000回転させる電動送風機を備えた従来の電気掃除
機の運転音の周波数分析図は図６（横軸は対数目盛）に
音響パワーレベルで示されており、約 4.5ＫＨｚと約９
ＫＨｚとの周波数の音の振幅が特に大きい。そのうち約
９ＫＨｚの音は、人間の耳に聞え易い音の周波数域（１
〜６ＫＨｚ）から外れているので、さほど問題にはなら
ないが、振幅が極めて大きい約 4.5ＫＨｚの音（その運
転音レベルは58.8ｄＢ）は、特にうるさく聞えるもので
ある。

【０００５】この周波数の音は電動送風機の回転数Ａと
ファンの羽根の数Ｂとで決まり、（Ａ／電源周波数）×
Ｂの式で与えられる。また、電動送風機の回転数は、集
塵量によって変化されるほか、電動送風機に対する入力
切替えができる電気掃除機においてはその入力切替えに
よっても変化されるものであり、このような回転数の変
化に伴って振幅が極めて大きい音の周波数も当然変化す
る。

【０００６】ところで、前記フェルト等の消音体で十分
な消音効果を得るためには、消音体の厚さを大きくとる
必要がある。しかしながら、そうすると、風路が狭くな
るので、その厚さには制限がある。そのため、前記式で
与えられる周波数の音についての消音効果は小さい。し
たがって、従来の電気掃除機はその運転音レベルＯ．Ａ
値が72.9ｄＢと大きいという問題がある。

【０００７】また、排気風路をマフラー構造とする従来
のものは、排気風路を長く形成する必要があるため、必
然的に掃除機本体が大形になるという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、掃除機本体を大形にする
ことなく、また、吸込み性能を損なうことなく運転音を
低減できる電気掃除機を得ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の電気掃除機は、掃除機本体に内蔵された電
動送風機の排気側に、長さが異なる複数本の共鳴用側管
を有する共鳴形の音響濾波器を少なくとも一つ設ける
か、または同一長さの複数本の共鳴用側管を有する共鳴
形の音響濾波器を複数設けるとともに、これら同一長さ
の側管を複数本有する複数の音響濾波器相互の側管の長
さを互いに異ならせたものである。

【００１０】

【作用】前記構成において、音響濾波器の側管は電動送
風機の排気側に流れる風が運ぶ音のうちの特定の周波数
の音を共振させ、それにより、前記特定の音のエネルギ
ーを減衰させる。そして、音響濾波器は複数本の互いに
長さが異なる側管を有するから、または、複数の音響濾
波器相互が互いに長さが異なる側管を有するから、これ
ら側管がその長さに対応した周波数の音を共振させて、
その音のエネルギーを減衰させる。しかも、音響濾波器
はフェルト等と異なり風の勢いを損なうことが極めて少
ない。さらに、音響濾波器を用いて運転音を低減するか
ら、運転音を低減するためにマフラー構造の長い排気風
路を必要とすることがない。

【００１１】

【実施例】以下、図１〜図５を参照して本発明の一実施
例を説明する。図２は電気掃除機の後部の構成を示す断
面図であって、同図中１は横長に形成された掃除機本体
で、２はこの本体１に取付けられた後部移動車輪、３は
掃除機本体１の上面側に設けられて枢軸４を中心に回動
される起倒可能な持運び用ハンドルを示している。掃除
機本体１の図示しない前部には吸塵ホース等が着脱可能
に接続される吸塵口が設けられているとともに、掃除機
本体１の後面には排気口５が開口されている。

【００１２】掃除機本体１の後部には電動送風機６が横
置きにして内蔵されている。図２に示されるように電動
送風機６は、電動機７と、その水平な回転軸８の前端部
に取付けられた遠心形のファン９とを備えている。

【００１３】電動機７は、前端が開口されるとともに後
端が底壁として閉じられた有底円筒状の電動機ケース１
０内に、略四角枠状のステータ１１を収納して、これと
電動機ケース１０の円筒壁部内面との間に複数の風通路
１２を形成している。電動機ケース１０にはその前端開
口を径方向に横断するケース端面板１３が架設され、こ
の端面板１３と電動機ケース１０の底壁とに夫々固定さ
れた軸受１４，１５により、ステータ１１の内側に配置
された整流子１６付の回転子１７が有する回転軸８を回
転自在に支持している。さらに、電動機ケース１０の底
壁側には風出口１０ａが形成されているとともに、一対
のブラシ装置１８が取付けられている。以上の構成を備
えて電動機７が形成されている。

【００１４】この電動機７は、掃除条件に適合した手動
入力に応じて図示しない制御装置により回転数が制御さ
れて、吸込み能力を「強」「中」「弱」と変化させる３
つの運転モードに切り替えることができる。そして、そ
の最高出力（「強運転モード」での運転状態）ではファ
ン９を毎分 30000回回転させるとともに、「中運転モー
ド」での運転ではファン９を毎分 18000回回転させ、
「弱運転モード」での運転ではファン９を毎分9000回回
転させることができるようになっている。

【００１５】回転軸８の前端部は前側の軸受１４を貫通
しており、この貫通端部にファン９が固定されている。
ファン９の羽根数は例えば９枚である。このファン９と
ケース端面板１３との間には、この端面板１３および電
動機ケース１０に固定された整流板１９が配置されてい
る。さらに、電動機ケース１０には吸気口２０ａを有す
るファンカバー２０が装着され、このカバー２０はファ
ン９および整流板１９を覆い隠している。

【００１６】この電動送風機６が動作されると、回転子
１７とともにファン９が回転されるから吸気口２０ａよ
りファン９に空気が吸込まれ、この空気はファン９の周
部より吐出された後、ファンカバー２０および整流板１
９に順次案内されて、電動機ケース１０の開口縁とケー
ス端面板１３の側縁との間の開口から風通路１２を通
り、そして、風出口１０ａから電動機ケース１０の周囲
に吹き出される、送風作用が営まれるようになってい
る。

【００１７】前記電動送風機６のファンカバー２０の周
部には、環状の防振ゴム２１が被着されているととも
に、電動機ケース１０の底壁中央に形成された軸受嵌合
突部１０ｂの外側にも防振ゴム２２が被着されている。
そして、これら防振ゴム２１，２２を、掃除機本体１と
一体に形成された支持リブ２３〜２５および支持壁２６
等に係合させて、電動送風機６が掃除機本体１内に横置
き状態に支持されている。なお、以上のようにして設置
された電動送風機６の前方の空間部は集塵室２７であ
り、ここには袋状などの集塵フィルター（図示しない）
が収納されて、電動送風機６の前記送風作用に伴い掃除
機本体１の前記図示しない吸塵口から吸込まれた空気を
濾過するようになっている。また、図２において符号２
８はフィルター支え、図１において符号４１はコードリ
ール、４２はバンパーである。

【００１８】掃除機本体１内には図１および図２に示さ
れるように電動機ケース１０の円筒壁部をその外側から
囲んで消音筒２９が設けられている。この消音筒２９の
前端は電動機ケース１０の開口縁から延出された環状鍔
部の裏面に当接されているとともに、後端は相連続した
支持リブ２４，２５の前面に当接されている。消音筒２
９は連続気泡を有した発砲ウレタンからなるが、それに
代えてフェルト或いは高密度の紙で形成される消音筒を
用いてもよい。

【００１９】支持リブ２４における消音筒２９の外側に
位置する部分には通孔３０が設けられており、それによ
り電動送風機６の風出口１０ａから前記排気口５に至る
排気風路３１が形成されている。排気風路３１の途中に
は、この風路３１を横切って後部消音板３２が配置され
ている。この消音板３２も連続気泡を有した発砲ウレタ
ンからなるが、それに代えてフェルト或いは高密度の紙
で形成される後部消音板を用いてもよい。前記排気口５
は掃除機本体１の後端部に取付けた排気口体３３の後端
開口で形成され、この排気口体３３の入口部に前記消音
板３２が支持されている。排気口体３３は排気風ガイド
３３ａを有している。

【００２０】そして、電動送風機６の排気側のうち例え
ば排気風路３１中には図１および図２に示されるように
共鳴形の音響濾波器３４が一対設けられ、これらは合成
樹脂の一体成形品であって、消音筒２９をその外側から
囲んで配設されている。これらの音響濾波器３４は、図
１に示されるように電動機７の周方向に並べられるとと
もに夫々長さが異なる第１〜第３の共鳴用側管３５〜３
７を有している。これら第１〜第３の側管３５〜３７を
図２に示されるように電動機７の軸方向に２列に並べら
れている。

【００２１】第１〜第３の側管３５〜３７は夫々図１お
よび図２中上下方向に沿って形成され一端が閉じた底付
きの円筒形状をなしている。第１〜第３の側管３５〜３
７は夫々特定周波数の音を減衰するために必要な長さＬ
１〜Ｌ３で形成されている。すなわち、側管３５〜３７
の長さＬ１〜Ｌ３は、電動機７の回転数とファン９の羽
根の数とにより決まる周波数をｆｍ（Ｈｚ）、音速をＣ
（３４６６７０ｍｍ／ｓ，２５℃）、整数値の定数
（１，２，３，……）をＮとしたとき、（２Ｎ−１）・
Ｃ／（４ｆｍ）の式で求められる長さに設定されてい
る。ここで、消したい特定周波数の音とは電動送風機６
が発生する音のうちファン９の羽根数により、これら羽
根の回転のアンバランスに基づいて発生する固有な音で
ある。

【００２２】すなわち、ファン９の羽根の数は９枚であ
って、「強運転モード」での運転時には電動機７が既述
のように30000rpmで回転されるので、ファン９により発
生する音の周波数ｆｍは、電動機７の回転数 30000を電
源周波数６０Ｈｚで割算した値にファン９の羽根数（９
枚）を乗じることにより算出され、4500Ｈｚである。そ
して、この周波数4500Ｈｚを前記式にあてはめることに
より、最も短い第１の側管３５の長さＬ１を求めること
ができ、このようにして決定された第１の側管３５の長
さＬ１は 19.25ｍｍである。また、最も長い第３の側管
３７は「弱運転モード」での運転に対応して設けられて
おり、この「弱運転モード」での運転時には電動機７が
既述のように9000rpm で回転されるので、ファン９によ
り発生する音の周波数ｆｍは、前記式によりＣ／（４・
150・９）＝ 64.19ｍｍであり、この長さＬ３（ 64.19
ｍｍ）をもって第３の側管３７が形成されている。同様
に、中間の長さ持つ第２の側管３６は「中運転モード」
での運転に対応して設けられており、この「中運転モー
ド」での運転時には電動機７が既述のように18000rpmで
回転されるので、ファン９により発生する音の周波数ｆ
ｍは、前記式によりＣ／（４・ 300・９）＝ 32.09ｍｍ
であり、この長さＬ２（ 32.09ｍｍ）をもって第２の側
管３６が形成されている。

【００２３】以上の構成の共鳴形音響濾波器３４を備え
た電気掃除機において、電動送風機６の風出口１０ａか
ら流出されるとともに電動送風機６で発生した音が乗っ
ている風は、排気風路３１内の消音筒２９および後部消
音板３２を通って、消音作用を受けるだけでなく、消音
筒２９を通過した直後に音響濾波器３４による消音作用
を受ける。

【００２４】図３には音響濾波器３４の原理が示され、
音を伴って排気される風が通る排気風路３１に対して直
交する共鳴用の側管３５Ａ（側管３５又は側管３６或い
は側管３７）の長さＬ（Ｌ１又はＬ２或いはＬ３）が、
前記式にしたがって決定されていることにより、この側
管３５Ａにおいてｆｍ＝（２Ｎ−１）・Ｃ／４Ｌの周波
数の音が共鳴し、この共鳴に費やされるエネルギー損失
により前記共鳴周波数の音が減衰されるものである。図
４は図３の原理図での特性を示しており、同図中ｆ１，
ｆ３，ｆ５は側管３５Ａで共鳴する中心周波数であり、
２点鎖線が共鳴により失われる音のエネルギーを示して
いる。この図４から分かるように音響濾波器３４は奇数
倍の共鳴周波数について消音効果を発揮するものであ
る。

【００２５】したがって、以上のような音響濾波器３４
の消音原理により、電気掃除機を「強運転モード」で運
転した時においては排気に乗っている音のうちファン９
によって発生する耳障りな約 4.5ＫＨｚの周波数の音
を、第１の側管３５での共鳴作用により減衰できる。す
なわち、図５（横軸は対数目盛）は音響濾波器３４を組
込んだ電気掃除機の周波数を音響パワーレベルで示す分
析図であり、この図に示されるように約 4.5ＫＨｚの周
波数の音を56.2ｄＢと、音響濾波器３４を持たないもの
よりも 2.6ｄＢ減少でき、それに伴って電気掃除機の運
転音レベルＯ．Ａ値も71.5ｄＢと低くできることが実証
された。勿論、第２，第３の側管３６，３７の長さＬ
２，Ｌ３に対応する周波数の音も、これら側管３６，３
７での共鳴作用により減衰でき、そのことも運転音レベ
ルＯ．Ａ値を低下させるのに役立っている。

【００２６】電気掃除機を「中運転モード」で運転した
時には、その時の回転数に応じてファン９によって発生
する振幅が大きい音の周波数は下がるため、この周波数
の音に対しては前記第１の側管３５および第３の側管３
７での共鳴作用による減衰は期待できない。しかし、音
響濾波器３４は「中運転モード」での運転時においてフ
ァン９から発生される振幅が大きい音の周波数を共鳴さ
せる長さＬ２の第２の側管３６を有しているから、この
側管３６での共鳴作用により減衰できる。

【００２７】同様に、電気掃除機を「弱運転モード」で
運転した時には、その時の回転数に応じてファン９によ
って発生する振幅が大きい音の周波数は、「中運転モー
ド」で運転した時よりも更に下がるため、この周波数の
音に対しては前記第１，第２の側管３５，３６での共鳴
作用による減衰は期待できない。しかし、音響濾波器３
４は「弱運転モード」での運転時においてファン９から
発生される振幅が大きい音の周波数を共鳴させる長さＬ
３の第３の側管３７を有しているから、この側管３７で
の共鳴作用により減衰できる。

【００２８】すなわち、以上のようにしてどの運転モー
ドにより電気掃除機が運転されてもも、ファン９によっ
て発生する振幅が大きい周波数の音を減衰でき、静粛運
転をすることができる。

【００２９】そして、音響濾波器３４は共鳴現象を利用
して音を減衰させるものであるため、排気通路３１を通
る風の勢いを減じることが実質的にない。したがって、
電気掃除機の吸込み性能を損なうことなく、掃除機の消
音効果を向上して静粛運転を行うことができる。

【００３０】しかも、音響濾波器３４は消音マフラーと
異なり排気風路を長く形成する必要もないので、前記消
音効果を向上させるために、掃除機本体１を長くするな
ど大形化を伴うこともなく実施できる。

【００３１】なお、本発明は前記一実施例には制約され
ない。例えば、音響濾波器の夫々長さが異なる側管は、
底付きの閉じ管ではなく、底がない開管で形成しても良
い。その場合の側管の長さは、（Ｎ・Ｃ）／２ｆｍの式
で求められる長さにして実施すれば良く、そうすること
により、ファンの回転に起因する特定周波数ｆｍの音を
開管よりなる側管で共鳴させることができる。

【００３２】また、音響濾波器は、排気風路内であれ
ば、どこに設けても良いし、掃除機本体に一体成形によ
り設けても良い。さらに、音響濾波器は排気口の近傍に
位置して掃除機本体の外側に設けても良い。そして、音
響濾波器の数は一つ以上であれば良いとともに、共鳴現
象を利用して音を減衰させるという消音原理を得られる
ものであれば、側管は斜めに設けられていても良い。

【００３３】さらに、前記一実施例は一つの音響濾波器
が有する複数本の共鳴用側管の長さを夫々異ならせて、
運転モードにより異なる消したい周波数の音を減衰させ
たが、これに代えて、同じ長さの共鳴用側管を複数本有
した複数の音響濾波器を排気風路中に設けて、これら同
一長さの側管を複数本有する複数の音響濾波器相互の側
管の長さを互いに異ならせる構成として、運転モードに
より異なる消したい周波数の音を減衰させても良い。

【００３４】しかも、運転モードが一つである電気掃除
機への適用において、ファンの羽根数と電動機の回転数
とに基づく周波数以外にも振幅が大きい周波数の音が発
生している場合（例えば図５，図６において 500Ｈｚ，
1000Ｈｚの周波数の音）には、その周波数を共鳴周波数
とする長さの側管を設けた音響濾波器３４を備えること
により、前記音も減衰させて運転音を小さくすることが
できる。

【００３５】

【発明の効果】以上詳記したように本発明の電気掃除機
は、掃除機本体に内蔵された電動送風機と排気側に、長
さが異なる複数本の共鳴用側管を有する共鳴形の音響濾
波器を少なくとも一つ設けるか、または同一長さの複数
本の共鳴用側管を有する共鳴形の音響濾波器を複数設け
るとともに、これら同一長さの側管を複数本有する複数
の音響濾波器相互の側管の長さを互いに異ならせたこと
により、夫々異なる長さの側管での共鳴作用で複数の周
波数の音を減衰して、掃除機の運転音を低減できるとと
もに、以上のように音響濾波器を用いて運転音を低減す
るから、運転音を低減するためにマフラー構造の長い排
気風路を必要とすることがなく、さらに、フェルト等と
異なり前記音響濾波器はその構造上風の勢いを損なうこ
とが極めて少ないので、既述の運転音の低減を掃除機本
体を大形化を伴ったり、或いは吸込み性能を損なうこと
なく実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電気掃除機の要部を図
２中Ｚ−Ｚ線に沿って示す断面図。

【図２】同実施例に係る電気掃除機の後部の構成を示す
縦断側面図。

【図３】共鳴形音響濾波器の原理を示す断面図。

【図４】図３に示された共鳴形音響濾波器の特性を示す
図。

【図５】同実施例に係る電気掃除機の運転音の周波数分
析図。

【図６】従来の電気掃除機の運転音の周波数分析図。

【符号の説明】

１…掃除機本体、５…排気口、６…電動送風機、７…電
動機、８…回転軸、９…ファン、３１…排気風路、３４
…音響濾波器、３５〜３７…共鳴用側管。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年９月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】この周波数の音は電動送風機の回転数Ａ
（ rpm）とファンの羽根の数Ｂとで決まり、（Ａ／６
０）×Ｂの式で与えられる。また、電動送風機の回転数
は、集塵量によって変化されるほか、電動送風機に対す
る入力切替えができる電気掃除機においてはその入力切
替えによっても変化されるものであり、このような回転
数の変化に伴って振幅が極めて大きい音の周波数も当然
変化する。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】すなわち、ファン９の羽根の数は９枚であ
って、「強運転モード」での運転時には電動機７が既述
のように30000rpmで回転されるので、ファン９により発
生する音の周波数ｆｍは、電動機７の回転数 30000（ r
pm）を周波数に換算した値、すなわち、 30000／60［Ｈ
ｚ］の値にファン９の羽根数（９枚）を乗じることによ
り算出され、4500Ｈｚである。そして、この周波数4500
Ｈｚを前記式にあてはめることにより、最も短い第１の
側管３５の長さＬ１を求めることができ、このようにし
て決定された第１の側管３５の長さＬ１は 19.25ｍｍで
ある。また、最も長い第３の側管３７は「弱運転モー
ド」での運転に対応して設けられており、この「弱運転
モード」での運転時には電動機７が既述のように9000rp
m で回転されるので、ファン９により発生する音の周波
数ｆｍは、前記式によりＣ／（４・150・９）＝ 64.19
ｍｍであり、この長さＬ３（ 64.19ｍｍ）をもって第３
の側管３７が形成されている。同様に、中間の長さ持つ
第２の側管３６は「中運転モード」での運転に対応して
設けられており、この「中運転モード」での運転時には
電動機７が既述のように18000rpmで回転されるので、フ
ァン９により発生する音の周波数ｆｍは、前記式により
Ｃ／（４・ 300・９）＝ 32.09ｍｍであり、この長さＬ
２（ 32.09ｍｍ）をもって第２の側管３６が形成されて
いる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸塵口および排気口を有した掃除機本体
   内に、電動機の回転軸にファンが取付けられた電動送風
   機、およびこの電動送風機の送風力で前記吸塵口から前
   記掃除機本体内に吸い込んだ空気に含まれる塵を捕捉す
   る集塵フィルタを内蔵し、この集塵フィルタで濾過した
   空気を前記排気口から前記掃除機本体外に排出する電気
   掃除機において、 前記電動送風機の排気側に、長さが異なる複数本の共鳴
   用側管を有する共鳴形の音響濾波器を少なくとも一つ設
   けるか、または同一長さの複数本の共鳴用側管を有する
   共鳴形の音響濾波器を複数設けるとともに、これら同一
   長さの側管を複数本有する複数の音響濾波器相互の側管
   の長さを互いに異ならせたことを特徴とする電気掃除
   機。