JP2002509475A - 吸引装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 少なくとも１つの吸引口（３）と少なくとも１つの放出口（４）とを具え、その回転子（１０,１１）が吸引口（３）から放出口（４）へ空気流を発生する手段と関連付けられた電気モータを収容しているケーシング（２,５）からなる吸引装置が開示されている。本発明によると、吸引装置は、ケージ（１０）を含み、その内面側は、回転軸と同軸で、固定子（７）の中心に置かれた軸受（６）に装着されたピボットピン（９）を支え、その外面側は、前記ケーシング（２,５）の吸引口（３）と放出口（４）との間に突出する螺旋状タービン羽根（１３）を支えており、ケージ（１０）の縁は、エンジンステータ（７）を取り囲み、円周方向に配置されている放射状に磁化された複数の永久磁石（１１）を支え、エンジンロータを構成していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 吸引装置技術分野 本発明は、少なくとも１つの吸引口と少なくとも１つの放出口とを具え、その 回転子が吸引口から放出口へ空気流を発生する手段に関連付けられている電気モ ータを収容しているケーシングからなる吸引装置に関する。従来の技術 この種の吸引装置は、仏国文献ＦＲ １ ５５６ １１１にすでに提案されてい るが、この吸引装置において、モータの回転子には、その両側に位置する２つの 軸受に装着されたピボット軸が挿通され、固定子はロータ面の各側に位置してい る。回転子と一体になったブロワのラジアル羽根は、回転子の周囲から出てブロ ワで作られた空気流の取り入れ口と排出口との間のケーシング内に突出している 。ブロワに対して半径方向に放出された空気は、徐々に広がったパイプ内の通路 をたどって行き、空気の排出速度が減少されるようにしている。空気取り入れ口 は、相互に対し同心に固定された２つの円形部材の間に設けられた環状スリット で形成されたノズルに連絡している。内側の円形部材は、かご形をしており、フ ィルタで保護された取り入れ口を通過できない粒子を受け入れるようになってい る。 上記文献で提案されている解決方法によると、吸引装置がコンパクト化され、 ノズルのケーシング内に収めることが可能となっており、ノズルをブラシと同じ ように取っ手に取り付けることができ、家具の下を通せるようにしている。この 文献で提案している解決方法では、ブロワによって発生する負圧は、ほとんど無 視し得る程度である。しかるに、真空掃除機が塵埃や大小の固形物を清掃面から 吸い取ることができるのは、清掃面に加えられる負圧によってである。これは、 単純なブロワにおいて効率よく清掃できないようなカーペットやモケットの表面 を掃除する場合、特に重要である。 米国文献ＵＳ ５ ３９４ ０４１には、真空掃除機用の電子スイッチングモー タが提案されているが、そこでは、モータのロータ軸がタービンと一体かつモー タ冷却用のブロワと一体になっている。ロータ軸には永久磁石が取り付けられ、 ホール効果センサによりモータの速度を制御することを可能にしている。この米 国文献は、前記仏国文献と異なり、寸法を小さくしてモータをノズルのケーシン グ内に収めることを目的としていない。モータおよびころ軸受の良好な冷却を得 ることを目的としている。 仏国文献ＦＲ ２ ０５１ ８１８には、「タービン」型真空集塵掃除機用のモ ータ付きブロワが開示され、強い負圧を発生するようになっているが、これによ ると、送風ディスクがナットを用いてモータ中心軸に取り付けられている。この ディスクは、その両側の面に１組のラジアル羽根を具え、２組の軸が相互に５の 目型に配置されている。ポンプ渦室と境界をなすケーシングは、環状になってお り、プラスチック材料を成形して作られている。空気の流れは、分散螺旋状に行 われ、空気流の乱れを少なくしている。 上記文献から理解されるように、コンパクト化を目的とし、特に吸引モータア センブリをノズルに取り付けられるようにした文献は、ＦＲ １ ５５６ １１１ だけである。しかし、この文献から理解されるように、その解決方法は、タービ ンがモータと関連付けられているのではなく、吸引を効率よく行うために必要で ある大きな負圧を発生するようになっていない単純なブロワと関連付けられてい るだけである。コンパクト化と同時に吸引を効率よく行うのに適した負圧を発生 するようにした解決方法は、まだ提案されていない。発明の開示 本発明の目的は、具体的に部品点数を少なくし、従って製造コストを低減化し 、組み立て作業を単純化する簡単な手段によって前記問題を解決する方法を提供 することである。 上記目的を達成するため、本発明は、ケーシングを具えた上記の形態の吸引装 置であって、その底の内面側は、回転軸と同軸かつ固定子の中心に置かれた軸受 に装着されたピボット軸を支えており、外而側は、前記ケーシングの吸引口と放 出口との間に突出した螺旋状のタービン羽根を支えており、ケーシングの縁は、 モータの固定子を取り囲み、円周方向に配置され、モータの回転子を構成する放 射状に磁化された複数の永久磁石を支えていることを特徴とする吸引装置を提供 することを目的としている。 上記構成によると、ケーシングがモータの回転子を構成する永久磁石を支え、 そこに固定子が収容され、同時にその外面にタービン羽根も支えているため、装 置の高さ方向の寸法を最大限に小さくすることを可能にしている。 螺旋状羽根とケーシングとで区切られている通路が吸引口と放出口との間で断 面が一定であることが好ましく、あるいは徐々に断面が減少することが好ましい 。 流体が遠心力を受けると、吸引口と放出口との間で加速され、上流側、すなわ ち吸引口の段階で負圧が発生するようになっている。 ケージ,そのピボット軸および羽根が単一部品で成形され、そこに前記永久磁 石が部分的に埋め込まれていることが好ましい。 以上のように、モータの可動部材およびタービンの可動部材が単一かつ同一部 品で成形されているため、製造コストを大幅に低減して狭い許容範囲で動作でき るようになっている。 好ましくは、ケーシングは、円周方向に配置された複数の放出口が連絡してい る集塵器内に気密に装着され、集塵器は、固形物と気体物とを分離する少なくと も１つのエレメントと、パイプとを介して塵埃回収器に連結されている。 本発明の好ましい実施形態において、ケーシングおよび集塵器がノズルボック スを構成し、その吸引口がノズル口を構成している。 モータおよびタービンアセンブリがコンパクトになっているため、ケーシング およびケーシングを収めている集塵器は、直接ノズルを構成することができる。 従って、集塵袋は別として、真空掃除機のすべての部材がノズル内に内蔵されて いるので、真空掃除機は、単純なブラシと同じように扱いやすくなっている。装 置の重心がノズルに置かれ、清掃面上を滑らすだけで移動できるので、使用者は 、装置の使用中にその重量を支えないで済むようになっている。事実、モータと タービンとが、タービンとノズルとを連結するチューブで構成された取っ手に 沿って置かれたケーシング内に収容されている従来の公知ブラシ型真空掃除機と 異なり、本発明の真空掃除機によると、重量全体を支えている床上まで重心が低 くなっている。使用時には取っ手が傾けられるので、従来のブラシ型真空掃除機 のモータ付きブロワアセンブリの重量の一部は、使用者が支えなければならない 。 好ましくは、回転子の永久磁石が固定子の周囲に配置されて放射状に磁化され ているので、モータは、回転子によって作動する遮断器もスイッチも具えていな い。 上記構成によると、永久磁石および固定子が同一平面に置かれているので、高 さ方向の寸法を最大限に縮小し、ノズルを家具の下に通過できる厚さにすること ができる。 モータが電子スイッチング式になっていることが好ましい。 モータをそのようにすると、スイッチングブラシが不要になり、モータがコン パクト化されるので、容積が小さくなり、特にケーシングの高さが低くなる。図面の簡単な説明 本発明の理解を容易にするため、以下では添付図面に例示している本発明の目 的である吸引装置の実施形態について説明する。 図１は、本実施形態を示す横断断面図である。 図２は、図１の分解組立図である。 図３は、本発明の目的である吸引装置を利用した真空掃除機の全体を示す図で ある。発明の最も好ましい実施形態 図示の吸引装置は、ケーシングからなり、このケーシングは、一方において周 壁２ａが円筒状の円形ケージ２を具え、この円形ケージには、ケージ２の底２ｂ を通り抜ける中央吸引口３と、ケージ２の全周壁２ａの周りを円周方向に配置さ れた複数の放出口４とが設けられており、他方において円形ケージ２の周壁２ａ の縁に取り付けられたカバー５を具えている。 カバー５は、その内側面に突出部を具え、そこには環状縁５ａと３つの取り付 け植込みボルト５ｂとがある。玉軸受６の外輪を構成しているリング６ａおよび 固定子７の薄板７ａの円周位置決めピンと一体になった固定子支持台６ｂは、取 り付け植込みボルト５ｂにねじ止めされている。固定子の軟鋼薄板７ａは、星形 にカットされ、この例では、軸方向開口の周囲に６個の放射状アームを形成し、 この軸方向開口は、放射状アームを玉軸受６の外輪６ａ上に積層するために使用 され、ピン６ｃは、放射状アームの円周位置を決めるために使用されている。固 定子７を形成する軟鋼薄板７ａおよび固定子支持台６ｂは、プラスチック材料の 射出成形によるケーシング７ｃ内に保持されている。銅線コイル８は、固定子７ のアームの各々を取り囲むケーシング７ｃの部分に巻き付けられている。 玉軸受６の内側リング６dは、固定子７に対して回転自在に取り付けられた回 転ケージ１０の底の内側面から突出した同軸ピボット軸９と一体になっている。 この回転ケージ１０の縁は、放射状に磁化させた永久磁石１１を支えている。こ れらの永久磁石１１は、回転ケージ１０がピボット軸９と一緒にプラスチック材 料で一部品に射出成形される際に回転ケージ１０の縁と一体化される。低密度の 他の材料を使用すれば、釣合応力を最大限に小さくすることも可能である。従っ て、ある種のアルミ合金やマグネシウム合金の使用が可能である。これらの材料 の機械的抵抗は、この回転ケージ１０が受ける機械的応力に耐えられるものでな ければならない。永久磁石１１は、固定子７のアームと同一高さに位置し、スペ ーサによってこれらのアームから分離されている。回転ケージ１０の縁は、カバ ー５の環状縁５ａと同一径であり、これらは約１mmの遊びを以て分離されている 。 永久磁石１１に関し、これをプラスチック磁石（回転ケージ１０と一体に成形 されているかどうかに関係なく）にすることも、焼結金属磁石にすることも可能 である。ケージが非磁性材料で作られる場合には、当然のことであるが、磁石１ １と回転ケージ１０との間に磁性材料によるリングを介在させ、磁力線が適当に 包み込まれるようにする必要がある。このリングは、回転ケージの縁と一体に成 形することも場合によっては可能である。永久磁石は、ほぼ放射状に磁化されて いることが好ましい。 螺旋状羽根１３は、回転ケージの底の内側面から突出している。これら螺旋状 羽根１３の各々の自由端側縁は、ケーシングのケージ２の底２ｂにほぼ平行な円 錐状凸面となった側壁１４の輪郭に合致しており、従って、この輪郭も平坦には なっていない。実際には、図１に示すように、ケージ２の底２ｂの中央を通り抜 ける吸引口３とカバー５との間の間隔は、この底２ｂの周縁とカバー５との間の 間隔よりも大きくなっている。しかし、全体的に円錐状凸面で、ケージの底２ｂ と側壁２ａとを仕切るような周縁角度で吸引口３に連接している表面は、若干内 側に湾曲している。すなわち、ケーシングの外側から見た場合、若干凹面になっ ている。好ましくは、螺旋状羽根１３の自由端側縁に隣接する側壁１４は、接着 または、例えば超音波溶接によって、あるいは螺旋状羽根１３の縁に形成された 小突起１３ａによるリベットによって、自由端側縁に取り付けられている。 側壁１４は、上記のような輪郭になっているため、螺旋状羽根１３によって吸 引口３と回転ケージの周縁との間に形成される螺旋状通路の高さは、中央から周 縁に向かって減少している。幅が増加してゆくと、羽根１３より短い羽根１３ｂ は、最も幅の広い周縁部分で通路の幅を２つに分割し、これらの通路の断面が減 少するようになっている。その結果、螺旋状羽根１３を支えているケージ１０の 回転によって引き起こされる遠心力を受けた空気は、回転ケージ１０の底の外側 面上に形成されたタービンの螺旋状通路の入口と出口との間で加速力を受けるの で、吸引口３の段階で負圧を発生し、清掃面から取り除かれるような作用を塵埃 に及ぼすことになる。 上述してきた吸引装置は、コンパクトであるので、吸引装置が真空掃除機のノ ズルの大部分を直接に構成するようにすれば、真空掃除機のすべての作用部分を ノズルの中に収めておくことが可能である。具体的には、図３に示す好ましい実 施形態では、ケーシング２,５が真空掃除機のノズルの下面を直接に構成してい る。この目的のため、ケージ２の縁２ａを通り抜けるように設けられた放出口４ は、ケーシング２,５が気密に取り付けられているシールド１５に通じている。 ノズルの側壁と上壁とを構成しているシールド１５は、放出口４から排出された 吸引塵埃を含む空気を受け入れ、その空気を外部に連通している塵埃回収器１６ 内に導き、そこから少なくとも１つのフィルタ１７を通って大気中に排出される ようになっている。なお、フィルタは、固形物と気体とを分離する働きをする。 この実施形態において、塵埃回収器が吸引装置から離れて配置されているのは 、吸引装置の容積を増加するためではなく、塵埃回収器を好ましくは十分に大き くすることによって、回収器が頻繁に一杯になることを避けるためである。いず れにしろ、この回収器は軽量化されているため、重心は、清掃面に直接に置かれ るケーシング２,５にある。 上述した実施形態の一例として、ケーシングの高さを６cm以下にし、その直径 を１２.５cmにすることが可能である。このような寸法にすると、ケーシングを ノズルとして利用し、家具の下を通過させることが可能になる。このように容積 を小さくすると、新しいタイプの真空掃除機を作ることができるので、最小限の 部品点数からなるシステムが得られることになり、特にモータの回転子およびタ ービンの可動部分は、好ましくは、射出成形のプラスチック材料からなる単一部 品で作ることが可能となる。 この新しい考え方によると、吸引力の効率を犠牲にすることなく、部品点数が 少なくなり、その結果、製造コストおよび組み立てコストが大幅に低減されるこ とになる。放射状に磁化された永久磁石１１は、固定子７の積層薄板で形成され たアームに向き合うように配置されているので、モータおよびタービンアセンブ リの高さの面で大きな利点がある。部品点数を少なくすると、アセンブリの重量 も大幅に減少することになる。回転子／タービンをケージで形成するという考え 方をとると、回転部品が１つで済むので、釣合位相も単純化されることになる。 その結果、本発明の目的である吸引装置によると、製造コストが低減化されるこ とになる。 好ましくは、安全上の問題に関し、ケージ２およびカバー５が相互に接着され ているので、使用者は危険な電気部品にも機械部品にも近づくことができないよ うになっている。ケーシングに収められているモータおよびタービンアセンブリ は、保守を必要としないので、ケーシングを開けることができなくとも、それが 不都合になることはない。 図示の実施例では、本発明による吸引装置のモータが三相モータであり、機械 的出力は６００Ｗ、回転数は４０,０００rpmである。 以上の説明から理解されるように、回転ケージ１０および環状周縁５ｂは、塵 埃を含む空気の循環モータをほぼ絶縁しているので、塵埃がモータに侵入するお それがない。産業上の利用可能性 本発明の応用分野としては、真空掃除機および掃除を目的とした装置の分野が ある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの吸引口（３）と少なくとも１つの放出口（４）とを具 え、その回転子（１０,１１）が吸引口（３）から放出口（４）への空気流を発 生する手段（１３）と関連付けられている電気モータを収容するケーシング（２ ,５）からなる吸引装置において、ケージ（１０）を含み、その底の内側面は、 回転軸と同軸で、固定子（７）の中心に置かれた軸受（６）に装着されたピボッ ト軸（９）を支えており、その外側面は、前記ケーシング（２,５）の吸引口（ ３）と放出口（４）との間に突出した螺旋状タービン羽根（１３）を支えており 、前記ケージ（１０）の縁は、モータの固定子（７）を取り囲み、円周方向に配 置されてモータの回転子を構成する複数の放射状に磁化された永久磁石（１１） を支えていることを特徴とする吸引装置。 ２．請求項１に記載の吸引装置において、螺旋状羽根（１３）およびケーシ ング（２,５）により仕切られている通路が一定断面であり、好ましくは、前記 吸引口（３）と前記放出口（４）との間で断面が減少して行くことを特徴とする 吸引装置。 ３．前記請求項の何れかに記載の吸引装置において、前記ケージ（１０）, そのピボット軸（９）および前記羽根（１３）が一部品で成形され、そこに前記 永久磁石（１１）が部分的に埋め込まれていることを特徴とする吸引装置。 ４．請求項３に記載の吸引装置において、ピボット軸（９）,ケージ（１０ ）および羽根（１３）を含む前記成形部品は、プラスチック材料を射出してなる ことを特徴とする吸引装置。 ５．前記請求項の何れかに記載の吸引装置において、前記ケーシング（２, ５）は、円周方向に配置された複数の放出口（４）が連絡している集塵器（１ ５）内に気密に取り付けられ、前記集塵器（１５）は、パイプおよび固形物と気 体物とを分離する少なくとも１つの部材（１７）を介して塵埃回収器に接続され ていることを特徴とする吸引装置。 ６．請求項５に記載の吸引装置において、前記ケーシング（２,５）および 前記永久磁石（１１）がノズルボックスを構成し、その吸引口がノズルロを構成 していることを特徴とする吸引装置。 ７．前記請求項の何れかに記載の吸引装置において、前記永久磁石（１１） が固定子（７）の周囲に配置されて放射状に磁化され、モータが回転子によって 作動する遮断器もスイッチも具えていないことを特徴とする吸引装置。 ８．前記請求項の何れかに記載の吸引装置において、モータが電子スイッチ ング式モータであることを特徴とする吸引装置。