JP6221515B2

JP6221515B2 - 電動送風機組立体

Info

Publication number: JP6221515B2
Application number: JP2013175627A
Authority: JP
Inventors: 和則松尾
Original assignee: Twinbird Corp
Current assignee: Twinbird Corp
Priority date: 2013-08-27
Filing date: 2013-08-27
Publication date: 2017-11-01
Anticipated expiration: 2033-08-27
Also published as: CN104421223A; JP2015045232A; CN104421223B

Description

本発明は、電動送風機組立体に関するものであり、特に、騒音が低減された電動送風機組立体に関するものである。

従来、この種の電動送風機組立体には、インペラ（本願発明のファンに相当する）で発生する突出した音圧レベルを有する高周波音を音源近くで大幅に低減して、低騒音とするものが知られている（例えば特許文献１）。この電動送風機は、ファンケースの排気口付近となる電動機側面に、ラジアル方向に深さを有する短幅凹部を設けた消音部を備える構成により、短幅凹部の深さによって定まる周波数の音が共鳴効果によって消音されるようになり、電動送風機の効率を低下させることなく高周波音の突出した音圧レベルを低減するものである。

特開２００７−１１３４７６号公報

上記特許文献１によれば、インペラにより発生する高周波音を含む騒音は、ファンケース側面の排気口から漏れると、防音筒と消音器の間の空気通路を排気口に向かって伝播される際に、消音器に形成される凹部で共鳴することで低減されるが、凹部の共鳴により低減される前に一部が防音壁を振動させて伝播してしまう虞があった。また、高周波音を含む騒音は、一部が電動機内部を通過してフレームに設けられた排気口より排出されることで、騒音が低減されることなく外部へ伝播されてしまうので、一層の低騒音化が切望されていた。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、電動送風機により発生する高周波音等の騒音を確実に低減させることができる電動送風機組立体を提供することである。

請求項１の発明の電動送風機組立体は、回転軸を有する電動機と、この電動機の回転軸に設けられるファンとを備えた電動送風機と、この電動送風機の周囲に設けられた防音壁を備えた電動送風機組立体において、前記電動機の周囲で前記ファンの上方に筒形状の前記防音壁が設けられると共に、前記防音壁の内側に、前記電動機を内包する円筒形状のフレームが設けられ、前記フレームの側面には排気口が形成され、前記ファンが、下部の吸気口から前記フレーム内の下部に流れ該フレームの内周面に沿って旋回する空気流を形成し、前記防音壁と前記フレームとの間に空間が設けられ、前記空間の上部から前記空気流が排出され、前記防音壁に多数の貫通孔が形成され、前記防音壁の外側に囲い部が設けられると共に、前記防音壁と前記囲い部によって画定される共鳴室を設けたことを特徴とする。

請求項２の発明の電動送風機組立体は、請求項１において、前記共鳴室内に吸音材を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、前記貫通孔から前記共鳴室内に前記電動送風機が発生させた音波が伝播されると、前記貫通孔の径や前記共鳴室の容積等によって定まる共鳴周波数に相当する前記音波中の周波数成分によって、貫通孔付近の空気が圧縮及び膨張を繰り返し、この際の抵抗摩擦によって、特定周波数の振動エネルギーが損失するので、外部に伝播する騒音を低減することができる。

また、前記フレームが、前記防音壁の内側に流入してきた空気流の風向板として作用し、空気流を前記防音壁内でさらに旋回させて、気流が前記防音壁内に留まる時間を長くすることで、この防音壁に形成された多数の貫通孔を用いて音を吸収させやすくすることができる。

請求項２の発明によれば、前記貫通孔から前記共鳴室に入った音波のうち、共鳴周波数以外の音波の振動エネルギーを、前記吸音材によって吸収することができるので、外部に伝播する騒音を確実に低減することができる。

本発明の実施形態を示す電動送風機組立体の一部の分解斜視図である。同、電動送風機組立体の一部の正面図である。同、電動送風機組立体が設けられた電気掃除機の正面図である。同、電動送風機組立体が設けられた電気掃除機の側断面図である。同、電動送風機組立体が設けられた電気掃除機の部分拡大断面図である。同、電動送風機組立体の断面図である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。なお、以下の説明において、図２乃至図６における上下を上下と規定し、図４乃至図６における右側を前、左側を後とする。但し、図１に関しては、左下が下、右上が上である。

１は本発明の電動送風機組立体である。この電動送風機組立体１は、電動送風機１Ａを有する。この電動送風機１Ａは、複数枚のブレード２と、このブレード２と一体に形成されたシュラウド３により構成される遠心ファン４を備える。また、前記電動送風機１Ａは、前記遠心ファン４を内包し、下部中央に吸気口５を設けたファンケース６を備える。このファンケース６は、前記遠心ファン４の上流側である下方を覆う第一ファンカバー６Ａと、前記遠心ファン４の下流側である上方を覆う第二ファンカバー６Ｂとで構成される。前記第二ファンカバー６Ｂは、前記遠心ファン４からの吹き出し風を整流して上方に案内する案内羽根７を備えており、この案内羽根７により案内された風が、通風孔７Ａから排出される。なお、前記第二ファンカバー６Ｂの中央には、軸孔７Ｂが設けられる。また、前記第二ファンカバー６Ｂには、前記遠心ファン４を回転駆動させる回転軸８Ａを有する電動機８を備えており、前記回転軸８Ａが、前記第二ファンカバー６Ｂの軸孔７Ｂを通じて、前記遠心ファン４に接続されている。なお、前記電動機８自体も、図示しないビスによって前記第二ファンカバー６Ｂに固定される。そして、前記遠心ファン４と、ファンケース６と、電動機８によって、前記電動送風機１Ａが構成される。

そして、前記電動送風機組立体１は、前記電動機８を内包する円筒形状のフレーム９が一体に形成された防音筒１０を備える。図１に示すように、この防音筒１０の前記フレーム９に、その壁面の一部が切り欠かれた排気口１１が形成される。なお、前記排気口１１は、前記フレーム９の後部に形成される。また、前記フレーム９は、その下部に、外側に張り出した平坦部１２が形成され、この平坦部１２の下面側周縁部に第一垂下部１３が形成され、この第一垂下部１３から更に外側に張り出して段部１４が形成され、この段部１４の下面側周縁部から下方に第二垂下部１５が形成され、この第二垂下部１５の下端が開口部１５Ａとなる。また、前記防音筒１０には、前記平坦部１２の上面側に立ち上がる防音壁１６が、前記フレーム９の側方を覆うように形成される。また、前記防音壁１６の上部には、上部フランジ１７が形成されている。なお、前記防音壁１６と前記フレーム９との間には、前記電動送風機１Ａが発生させた気流が流通するための空間１８が設けられている。

前記フレーム９の側方を覆うように形成される前記防音壁１６には、第一貫通孔１９が、前記上部フランジ１７と段部１４との間に多数穿設される。なお、前記第一貫通孔１９は、前記防音壁１６の高さ方向に等間隔に、しかも全周に亘って多数穿設される。この第一貫通孔１９は、前記回転軸８Ａと直交する方向に貫通しており、これにより、前記防音壁１６とフレーム９との間に設けられる空間１８と、前記防音筒１０の外側の後述する共鳴室３７とが連通される。

また、前記防音壁１６とフレーム９とを接続する前記平坦部１２には、上下に連通する第二貫通孔２０が周方向に等間隔に多数穿設される。この第二貫通孔２０は、前記回転軸８Ａの軸方向と平行に貫通しており、これにより、前記開口部１５Ａ側の空間と、前記空間１８とが連通される。

更に、前記第一垂下部１３には、第三貫通孔２１が周方向に多数穿設されている。この第三貫通孔２１は、前記回転軸８Ａと直交する方向、即ち前記第一貫通孔１９と平行に貫通しており、これにより、前記開口部１５Ａ側の空間と前記防音筒１０の外側の後述する共鳴室３７とが連通される。

そして、前記防音壁１６の外周面には、フェルト状の繊維素材やウレタン発泡材料等から成る第一吸音材２２が全周に亘って被着され、前記第一貫通孔１９と第三貫通孔２１を外側から覆うように設けられる。さらに、前記フレーム９の内周面に沿って、ウレタン発泡材料等から成る第二吸音材２３が設けられ、前記防音壁１６とフレーム９との間の空間１８にも、ウレタン発泡材料等から成る第三吸音材２４が設けられる。なお、詳細は後述するが、これら吸音材２２，２３，２４は、各部に穿設される貫通孔１９，２０，２１から伝播する音波を吸収して、騒音を低減することができる。また、少なくとも前記第三吸音材２４は、通気性を有するので、前記電動送風機１Ａが発生させた空気流Ｆを、前記空間１８内で前記第三吸音材２４の内側から外側へ流すことができる。

また、前記電動送風機１Ａが前記防音筒１０に収容される際には、前記段部１４の下方及び前記第二垂下部１５の内側に設けられると共に、前記第二ファンカバー６Ｂの上部及び側部を覆う第一防振部材２５が、前記電動送風機１Ａに装着される。また、前記電動送風機１Ａの下方には、前記第一ファンカバー６Ａの下部及び側部を覆う第二防振部材２７が装着される。即ち、前記電動送風機１Ａは、前記ファンケース６が前記第一防振部材２５と前記第二防振部材２７とによって覆われた状態で、前記防音筒１０に収容される。なお、前記第一防振部材２５及び前記第二防振部材２７は、発泡ゴム等の弾性部材によって形成される。また、前記第二防振部材２７の中央には、前記電動送風機１Ａの吸気口５に対応し、これと連通する連通孔２６が形成される。また、この時、前記第一防振部材２５の下端と前記第二防振部材２７の上端とは当接するので、前記ファンケース６は、下部から上部にかけて周囲を防振部材２５，２７に覆われる。
そして、前記第二防振部材２７の下方を蓋体２９で覆い、この蓋体２９によって前記防音筒１０の開口部１５Ａを塞ぐことで、前記防音筒１０内に前記電動送風機１Ａを収容し、固定することができる。なお、前記蓋体２９には、前記吸気口５及び連通孔２６に対応する通気孔２８が設けられている。

こうした構成により、前記電動送風機１Ａのファンケース６の周囲を、前記第一防振部材２５及び第二防振部材２７が覆うので、前記電動送風機１Ａの電動機８自体の振動、及び前記遠心ファン４の回転による振動を抑制し、振動音を低減することができる。なお、前記第一防振部材２５と第二防振部材２７の内側には、前記ファンケース６の外郭に形成された突部に対応して凹部が形成されており、これらの凹部と前記ファンケース６の突部とを嵌合させることで、前記防音筒１０の内部で前記電動送風機１Ａが動かないように規制され、前記防音筒１０と電動送風機１Ａとが一体となる。

図３乃至図５は、前記電動送風機１Ａが内蔵される縦型の電気掃除機３０である。この電気掃除機３０は、内蔵される前記電動送風機１Ａの他に、上部に把持部３１を有する掃除機本体３２と、この掃除機本体３２に対して着脱自在に取り付けられる集塵部３３と、吸引ノズル３４とを備える。

前記電動送風機１Ａは、前記集塵部３３の上方に、前記蓋体２９が下向きになるようにして、前記掃除機本体３２のケーシング３５内部に設けられ、前記蓋体２９の通気孔２８と集塵部３３とが連通される。前記ケーシング３５は、その内壁が前記防音筒１０及び蓋体２９の側端部に当接するように形成され、前記電動送風機１Ａを収容した前記防音筒１０を固定している。また、前記ケーシング３５の内壁には、隔壁３５Ａが形成されている。この隔壁３５Ａは、前記空間１８の上後部を閉塞する。

このため、前記電動送風機１Ａを収容した前記防音筒１０を前記ケーシング３５内に取り付けると、前記防音壁１６の外側には、この防音壁１６と、前記段部１４及び上部フランジ１７と、前記ケーシング３５の一部である囲い部３６とにより、共鳴室３７が画定される。なお、前記囲い部３６は、前記ケーシング３５のうち、前記段部１４から上部フランジ１７までの間を指す。そして、前記電動送風機１Ａと、前記段部１４及び上部フランジ１７を含む防音壁１６と、前記ケーシング３５の囲い部３６と、これらによって画定される前記共鳴室３７によって、前記電動送風機組立体１が構成される。
こうした電気掃除機３０に通電して運転すると、前記電動送風機１Ａの前記電動機８に電圧が印加されて、この電動機８の回転軸８Ａに固定された前記遠心ファン４が高速回転する。そして、この遠心ファン４により吸引力が働くと、被清掃面の塵埃が、前記吸引ノズル３４から空気流Ｆ（図５及び図６で、実線で記載した矢印）と共に導入部３８に流入する。更に、空気流Ｆは導入部３８を上昇して前記集塵部３３のサイクロン筒３９内で旋回し、このサイクロン筒３９内で、塵埃に含まれる粗い塵埃が遠心分離される。そして、空気流Ｆは、外周面に多数の小孔が穿設されると共に、下向きの先細り状を成した外筒４０内へと流入し、この外筒４０内に装着されたフィルタ部材４１によって、残った細かい塵埃が濾過される。前記集塵部３３によって塵埃が取り除かれた空気流Ｆは、前記蓋体２９に設けられた通気口２８、及び前記第二防振部材２７に設けられた連通孔２６を通じて、前記電動送風機１Ａの吸気口５に流入する。この吸気口５に流入した空気流Ｆは、前記遠心ファン４のブレード２によって回転運動エネルギーが与えられて、前記遠心ファン４から遠心方向に排出され、これが前記第二ファンカバー６Ｂに設けられた前記案内羽根７によって整流されて、前記通風孔７Ａから前記防音筒１０内へと流入する。ここで、空気流Ｆは、前記遠心ファン４によって排出される際に、気流に脈動を生じさせ、脈動周波数成分と高調波成分を有する高周波音を発生させる。

図６に示すように、前記遠心ファン４によって運動エネルギーが加えられた空気流Ｆは、前記案内羽根７によって整流されて、前記通風口７Ａから、前記フレーム９の内周面に沿ってさらに旋回し、このフレーム９の壁面に形成された前記排気口１１より前記空間１８内に排出された後、前記掃除機本体３２内を通って、この掃除機本体３２から外部へと排気される。また、空気流Ｆの一部は、前記平坦部１２に穿設された前記第二貫通孔２０を通って前記空間１８に排出され、前記排気口１１から前記空間１８内に排出された空気流Ｆと合流した後、前記掃除機本体３２内を通って、この掃除機本体３２から外部へと排気される。これらの空気流Ｆは、前記防音筒１０に設けられたフレーム９が風向板のように作用することで、前記排気口１１から前記空間１８に排出されて、この空間１８を旋回する。なお、前述した通り、前記ケーシング３５の隔壁３５Ａが、前記防音筒１０の空間１８の上後部を塞ぐと共に、前記排気口１１が前記フレーム９の後部、即ち前記隔壁３５Ａの下方に形成されているため、空気流Ｆは、後方の排気口１１から前記空間１８に排出された後、この空間１８の上後部から排出されることができず、この空間１８内で旋回して、この空間１８の上前部から排出される。従って、前記隔壁３５Ａが形成されることで、空気流Ｆの前記空間１８内における旋回が促進される。

前記電動送風機１Ａが発生させた音波（即ち空気の粗密波）が前記第一貫通孔１９及び第三貫通孔２１を通って前記共鳴室３７に入る場合について考える。この場合、前記共鳴室３７が前記第一貫通孔１９及び第三貫通孔２１を除いてほぼ密封されているため、前記第一貫通孔１９及び第三貫通孔２１に音波の「密」の部分が入ろうとすると、前記共鳴室３７内の圧力が相対的に僅かに高くなることで、空気を押し出そうとする。逆に、音波の「粗」の部分が入ろうとすると、前記共鳴室３７内の圧力が相対的に僅かに低くなることで、空気を引き込もうとする。この現象は、前記第一貫通孔１９及び第三貫通孔２１の径及び前記共鳴室３７の容積によって定まる共鳴周波数による振動と言うことができる。そして、この振動は、音波中の共鳴周波数に相当する周波数成分と共鳴すると共に、音波振動を打ち消すように働く（言い換えると、音波中の共鳴周波数の振動エネルギーが、前記共鳴室３７の空気振動に当てられる）ので、この振動が繰り返されることで、音波中の共鳴周波数成分が打ち消されて音圧レベルが低下する。なお、共鳴周波数は、前記電動送風機１Ａが発生させた音波中の最も音圧レベルの高い周波数と一致するようにチューニングされることが望ましい。

なお、共鳴周波数とは異なる周波数の音波は、前述した共鳴によって殆ど吸収されないため、前記第一貫通孔１９及び第三貫通孔２１を通過するが、この音波は、前記第一吸音材２２によって吸収される。また、音波は、前記第二吸音材２３及び第三吸音材２４によっても吸収される。このようにして、前記電動送風機１Ａが発生させた騒音が吸収されることになる。

また、前述した通り、空気流Ｆが前記空間１８内を旋回するので、空気流Ｆが前記防音壁１６内に留まる時間を長くすることができる。このため、空気を媒体とする音波も、前記空間１８内で旋回する空気流Ｆに流されることになる。従って、音波と前記防音壁１６の第一貫通孔１９との相互作用が比較的長時間行われるので、前記電動送風機１Ａが発生させた騒音をより効果的に吸収させることができる。

以上のように、本実施例では、回転軸８Ａを有する電動機８と、この電動機８の回転軸８Ａに設けられる遠心ファン４とを備えた電動送風機１Ａと、この電動送風機１Ａの周囲に設けられた防音壁１６を備えた電動送風機組立体１において、電動機８の周囲で遠心ファン４の上方に筒形状の防音壁１６が設けられると共に、防音壁１６の内側に、電動機８を内包する円筒形状のフレーム９が設けられ、フレーム９の側面には排気口１１が形成され、遠心ファン４が、下部の吸気口５からフレーム９内の下部に流れ該フレーム９の内周面に沿って旋回する空気流Ｆを形成し、防音壁１６とフレーム９との間に空間１８が設けられ、空間１８の上部から空気流Ｆが排出され、前記防音壁１６に多数の第一貫通孔１９が形成され、前記防音壁１６の外側にケーシング３５の一部である囲い部３６が設けられると共に、前記防音壁１６と前記囲い部３６によって画定される共鳴室３７を設けたので、前記第一貫通孔１９から共鳴室３７内に音波が伝播されると、前記共鳴室３７の空気が、音波中の共鳴周波数に相当する周波数成分と共鳴すると共に、音波振動を打ち消すように働くので、音波中の共鳴周波数成分が打ち消されて、外部に伝播する騒音を低減することができる。

また、前記共鳴室３７内に第一吸音材２２を設けたことで、前記第一貫通孔１９から前記共鳴室３７に入った音波のうち、共鳴周波数以外の音波の振動エネルギーを、前記第一吸音材２２によって吸収して、外部に伝播する騒音を確実に低減することができる。

さらに、前記防音壁１６の内側に、排気口１１が形成されたフレーム９が設けられることで、このフレーム９が、前記防音壁の内側に流入してきた空気流Ｆの風向板として作用し、空気流Ｆを前記防音壁１６内でさらに旋回させて、空気を媒体とする音波も、前記空間１８内で旋回させることで、前記防音壁１６に形成される多数の前記第一貫通孔１９を用いて、音を吸収させやすくし、騒音を確実に低減することができる。

なお、本発明は、本実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上記実施形態では、ケーシング３５における、これに当接する防音壁１６の上部フランジ１７から段部１４までの部分を囲い部３６としたが、ケーシング３５の内側に、上部フランジや段部１４に相当するリブ部を形成してもよい。また、防音壁１６の外側に、ケーシング３５とは独立した囲い部を設けてもよい。また、本実施例では、第一吸音材２２、第二吸音材２３、第三吸音材２４と３つの吸音材を前記防音筒１０に設けたが、前記第一吸音材２２のみを用いても構わない。また、全く吸音材を用いなくても構わない。

１電動送風機組立体
１Ａ電動送風機
４遠心ファン
５吸気口
８電動機
８Ａ回転軸
９フレーム
１０防音筒
１１排気口
１４段部
１６防音壁
１７上部フランジ
１８空間
１９第一貫通孔
２０第二貫通孔
２１第三貫通孔
２２第一吸音材
３６囲い部
３７共鳴室
Ｆ空気流

Claims

回転軸を有する電動機と、この電動機の回転軸に設けられるファンとを備えた電動送風機と、この電動送風機の周囲に設けられた防音壁を備えた電動送風機組立体において、
前記電動機の周囲で前記ファンの上方に筒形状の前記防音壁が設けられると共に、前記防音壁の内側に、前記電動機を内包する円筒形状のフレームが設けられ、前記フレームの側面には排気口が形成され、
前記ファンが、下部の吸気口から前記フレーム内の下部に流れ該フレームの内周面に沿って旋回する空気流を形成し、
前記防音壁と前記フレームとの間に空間が設けられ、前記空間の上部から前記空気流が排出され、
前記防音壁に多数の貫通孔が形成され、前記防音壁の外側に囲い部が設けられると共に、前記防音壁と前記囲い部によって画定される共鳴室を設けたことを特徴とする電動送風機組立体。
前記共鳴室内に吸音材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の電動送風機組立体。