JP2002320577A - 掃除機用小型発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸引力の損失を少なくすること、塵埃の影響
を受け難くすること、簡素な構造で低コストを図ること
を実現する掃除機用小型発電機を提供する。 【解決手段】 塵埃通過経路の壁に、当該壁の内外に臨
出して且つ内外を気密にするように取付けられる本体１
と、この本体１の内部分１ａのタービン室２に回転可能
に収容されるタービン１０と、本体１の外部分１ｂに取
付けられる発電機１９とを備える。内部分１ａには、塵
埃通過経路の空気流をタービン１０に当てるようにター
ビン室２と連通する吸気溝３が形成されている。内部分
１ａは、上流側から下流側に向かって厚さが漸減してい
る。取付状態では、内部分１ａの上流側に高圧力領域
が、内部分１ａの中央付近から下流側にかけて低圧力領
域が発生し、その圧力差により、吸気溝３からタービン
室２に高速の空気流が生じ、タービン１０が高速回転す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、掃除機の塵埃通
過経路を流れる空気流を利用して発電する掃除機用小型
発電機に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気掃除機は、一般に図８に示すよう
に、モータ、モータ制御回路、ダストパック等を内蔵す
る本体２１と、本体２１に接続されたホース２９と、ホ
ース２９に設けられた手元操作部３１と、ホース２９に
接続された延長管３０と、延長管３０の先端に取付けら
れた吸込具２３とを備える。

【０００３】このような電気掃除機用の小型発電機は、
塵埃通過経路（ホース２９や延長管３０）内に発生する
負圧により外気を吸入し、その外気でタービンを回転さ
せている。

【０００４】例えば図９では、手元操作部３１に小型発
電機が設けられている。ここでは、手元操作部３１に吸
気孔３３が形成されており、外気圧が吸込圧によって吸
気孔３３より吸い込まれると、吸気流によってタービン
３４が回転することにより、発電機３２が回転し、電圧
が発生する。但し、小型発電機は、手元操作部３１では
なく、ホース２９や延長管３０等の吸気経路に設けられ
る場合もある。

【０００５】いずれにしても、小型発電機で発生した電
圧は、掃除機のゴミセンサ回路部３７の電源電圧として
供給されたり、本体２１のモータ制御回路の信号用電源
として使用されたり、或いは吸込具２３に設けられたパ
ワーブラシ２４の駆動用電源に使用されたりする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
小型発電機では、外気吸入によりタービン３４を回転さ
せているため、吸引力の損失が大きく、仕事率が低下す
る。また、小型発電機をホース２９や延長管３０等の吸
気経路に設ける場合、大きな設置スペースを必要とする
ため、タービンが塵埃に晒される状態になり、タービン
に塵埃が絡み易く、発電効率が低下する。

【０００７】更に、図９には示されていないが、従来の
構造では、タービン３４の吸気部と排気部との圧力変化
が大きいため、圧力を調整する調整バルブを設ける場合
もあり、それが構造の複雑化、高コスト化の要因になっ
ている。

【０００８】この発明は、そのような問題点に着目して
なされたものであって、吸引力の損失を少なくするこ
と、塵埃の影響を受け難くすること、簡素な構造で低コ
ストを図ることを実現する掃除機用小型発電機を提供す
ることを目的としている。

【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、この発明の請求項１記載の掃除機用小型発電機は、
掃除機の塵埃通過経路の壁に、当該壁の内外に臨出して
且つ内外を気密にするように取付けられる本体と、この
本体に取付けられた発電機と、前記壁内に臨出する本体
部分に形成されたタービン室に回転可能に収容されると
共に、前記発電機の回転軸に取付けられたタービンと、
前記塵埃通過経路の空気流をタービンに当てるように前
記壁内に臨出する本体部分にタービン室と連通して形成
された吸気溝とを備えることを特徴とする。

【００１０】この小型発電機では、塵埃通過経路の壁内
に臨出する本体部分に形成されたタービン室に、塵埃通
過経路の空気流をタービンに当てるように壁内に臨出す
る本体部分に形成された吸気溝が連通しているので、塵
埃通過経路内の空気流の一部は、吸気溝を通ってタービ
ン室に流入し、タービンに当たり、タービンを回転させ
た後、塵埃通過経路内に戻る。つまり、塵埃通過経路内
の空気流によってタービンを回転させるので、外気吸入
を利用する従来に比べて、吸引力の損失を低減できる。

【００１１】この小型発電機において、塵埃通過経路の
壁内に臨出する本体部分は、空気流の上流側の部分が空
気抵抗が大きく、下流側の部分が空気抵抗が小さい形状
とすれば、タービンをより高速回転させることができ
る。これは、塵埃通過経路内において、壁内に臨出する
本体部分の上流側に高圧力領域が生じ、その本体部分の
中央付近から下流側にかけて低圧力領域が発生すること
で、タービン室が減圧され、吸気溝の入口付近との圧力
差が大きくなるからである。この本体部分の上流側と下
流側で圧力差が生じることで、吸気溝からタービン室に
高速の空気流が発生し、タービンが高速回転する。ター
ビンを回転させた空気流は、タービン室から吸い出さ
れ、塵埃通過経路の空気流（本流）に合流する。

【００１２】この結果、発電機の発電出力が向上するだ
けでなく、発電効率も良くなる。また、タービンと塵埃
の接触が少なくなるため、タービンへの塵埃の絡み付き
を軽減できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、実施の形態により、この発
明を更に詳細に説明する。

【００１４】その一実施形態に係る掃除機用小型発電機
の分解斜視図を図１の（ａ）に、組み立て後の斜視図を
図１の（ｂ）に、図１の矢視Ａから見た平面図を図２の
（ａ）に、同矢視Ｂから見た側面図を図２の（ｂ）に、
同矢視Ｃから見た側面図を図３の（ａ）に、発電機と共
に同矢視Ｂから見た側面図を図３の（ｂ）に示す。

【００１５】この小型発電機は、掃除機の塵埃通過経路
（図８のホース２９や延長管３０等）４０の壁４１（図
４参照）に、当該壁４１の内外に臨出して且つ内外を気
密にするように取付けられる本体１と、この本体１に回
転可能に収容されると共に、多数の動翼１１及びボス１
２を有するタービン１０と、本体１に取付けられると共
に、回転軸１９ａが突出する発電機１９とを備える。

【００１６】本体１は、壁４１内に臨出する部分（以
下、内部分）１ａと、壁４１外に臨出する部分（以下、
外部分）１ｂとからなる。本体１の内部分１ａには、タ
ービン１０を収容するタービン室２と、塵埃通過経路４
０の空気流をタービン１０の動翼１１に当てるようにタ
ービン室２と連通する吸気溝３とが形成されている。こ
こでは、タービン室２は、タービン１０の全体形状に応
じて円形であり、この円形のタービン室２の周囲に連通
するように吸気溝３が形成されている。

【００１７】一方、本体１の外部分１ｂには、発電機１
９を収容する発電機室４が形成され、発電機室４は貫通
孔５を通じてタービン室２に連通している。発電機室４
も発電機１９に応じて円形であり、この円形の発電機室
４に発電機１９を取付けた状態では、発電機１９の回転
軸１９ａが貫通孔５を通じてタービン室２に突出する。
そして、回転軸１９ａがタービン１０のボス１２に嵌合
されることで、タービン１０と発電機１９が直結され
る。

【００１８】また、本体１の内部分１ａにおける空気流
対向側の上流側及び下流側の側面７ａ，７ｂは、塵埃通
過経路４０を流れる空気流の抵抗が余り大きくならない
ようにするために斜面になっている。更に、図３の
（ａ）から明らかなように、本体１の内部分１ａの厚み
（塵埃通過経路４０への臨出方向の高さ）は、上流側
（左側）から下流側（右側）に向かって漸減している。

【００１９】このように構成した小型発電機は、例えば
図４に示すように掃除機の塵埃通過経路４０の壁４１に
取付けられる。つまり、前記したとおり、本体１は壁４
１の内外に臨出して且つ内外を気密にするように取付け
られる。

【００２０】この取付状態で経路４０に空気流５０が起
こると、本体１の内部分１ａの上流側の厚みが大きく、
下流側の厚みが小さいため、内部分１ａ付近の空気流５
０は内部分１ａに沿って矢印方向に流れる。この空気流
により、内部分１ａの上流側には空気流の抵抗が大きい
高圧力領域５１が発生し、内部分１ａの中央付近から下
流側にかけては空気流の抵抗が小さい低圧力領域５２が
発生する。即ち、低圧力領域５２によりタービン室２が
減圧されるのに対し、吸気溝３の入口付近が昇圧され
る。この圧力差によって吸気溝３からタービン室２に高
速の空気流が生じ、この空気流によりタービン１０が高
速回転する。タービン１０を回転させた空気流は、ター
ビン室２から経路４０の空気流（本流）５０に合流す
る。

【００２１】この小型発電機によれば、塵埃通過経路４
０は気密に保たれているので、外気吸入を利用して発電
する従来に比べて、吸引力の低下が少ない。また、本体
１の内部分１ａの厚みを上流側から下流側にかけて一定
にする場合に比べて、タービン１０が高速回転するた
め、発電機１９の発電出力が向上するだけでなく、発電
効率も良くなる。更に、タービン１０と塵埃の接触が少
なくなるため、タービン１０への塵埃の絡み付きも軽減
できる。これに加えて、従来必要に応じて設けていた圧
力調整用のバルブが不要であるため、構造が簡素にな
り、コストを低減できる。

【００２２】この小型発電機で得られた電圧は、従来技
術で図８を参照して説明したように、掃除機のゴミセン
サ回路部の電源電圧として供給されたり、掃除機本体２
１のモータ制御回路の信号用電源として使用されたり、
或いは吸込具２３に設けられたパワーブラシ２４の駆動
用電源に使用されたりする。

【００２３】上記実施形態の小型発電機において、本体
１の内部分１ａの側面７ａ，７ｂは斜面であるが、図５
のように凸面８ａ，８ｂにしてもよい。或いは、図６の
ように、内部分１ａの上流側の略半分を曲率半径の小さ
い円弧面９ａに、下流側の略半分を前記曲率半径より大
きい曲率半径の円弧面９ｂにしてもよい。これらの態様
でも、高圧力領域５１と低圧力領域５２が発生し、前記
と同じ作用効果が得られる。

【００２４】また、上記実施形態の小型発電機では、吸
気溝３は本体１の内部分１ａの側面７ａと直交する方向
に延びているが、図７〔平面図（ａ）及び側面図
（ｂ）〕に示すように、斜めに設けてもよい。但し、こ
の場合、空気流の抵抗はやや大きくなる。

【００２５】他方、上記実施形態の小型発電機は、塵埃
通過経路４０内の風量により発電出力が変化するので、
風量検知手段としても利用できる。又は、発電機１９の
回転軸１９ａを通して同一回転を外部の表示器に与える
ことにより、目視による風量変化の確認を行うことがで
きる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の小型発電機によれば、塵埃通過経路の空気流によ
ってタービンを回転させるので、外気吸入を利用する従
来に比べて、次の効果が得られる。 （１）吸引力の損失を低減できる。 （２）外気吸入を利用する従来必要に応じて設けられて
いた圧力調整用のバルブが不要となり、構造の簡素化、
低コスト化を図れる。

【００２７】更に、請求項２の構成とすれば、次の効果
も得られる。 （３）タービンがより高速回転するので、発電機の発電
出力が向上するだけでなく、発電効率も良くなる。 （４）タービンがより高速回転するので、タービンと塵
埃の接触が少なくなり、タービンへの塵埃の絡み付きを
軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に係る掃除機用小型発電機の分解斜
視図（ａ）、及び組み立て後の斜視図（ｂ）である。

【図２】同小型発電機における本体を図１の矢視Ａから
見た平面図（ａ）、及び同矢視Ｂから見た側面図（ｂ）
である。

【図３】同小型発電機における本体を図１の矢視Ｃから
見た側面図（ａ）、及び発電機と共に同矢視Ｂから見た
側面図（ｂ）である。

【図４】同小型発電機の作用を説明するための図であ
る。

【図５】一部変形例に係る小型発電機の作用を説明する
ための図である。

【図６】更に一部変形例に係る小型発電機の作用を説明
するための図である。

【図７】別実施形態に係る掃除機用小型発電機における
本体の平面図（ａ）、及び側面図（ｂ）である。

【図８】一般的な電気掃除機を示す図である。

【図９】図８の電気掃除機における手元操作部に発電機
を設けた場合の断面図である。

【符号の説明】

１ 本体 １ａ 本体の内部分（塵埃通過経路の壁内に臨出する
本体部分） １ｂ 本体の外部分（塵埃通過経路の壁外に臨出する
本体部分） ２ タービン室 ３ 吸気溝 ４ 発電機室 １０ タービン １９ 発電機 ４０ 塵埃通過経路 ４１ 塵埃通過経路の壁 ５０ 空気流 ５１ 高圧力領域 ５２ 低圧力領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掃除機の塵埃通過経路の壁に、当該壁の内
   外に臨出して且つ内外を気密にするように取付けられる
   本体と、この本体に取付けられた発電機と、前記壁内に
   臨出する本体部分に形成されたタービン室に回転可能に
   収容されると共に、前記発電機の回転軸に取付けられた
   タービンと、前記塵埃通過経路の空気流をタービンに当
   てるように前記壁内に臨出する本体部分にタービン室と
   連通して形成された吸気溝とを備えることを特徴とする
   掃除機用小型発電機。
2. 【請求項２】前記壁内に臨出する本体部分は、空気流の
   上流側の部分が空気抵抗が大きく、下流側の部分が空気
   抵抗が小さい形状であることを特徴とする請求項１記載
   の掃除機用小型発電機。