JP2007077979A

JP2007077979A - 真空掃除機

Info

Publication number: JP2007077979A
Application number: JP2006047600A
Authority: JP
Inventors: Myung-Won Lee; 明原李; Jae-Sun You; 在宣兪
Original assignee: Samsung Gwangju Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2007-03-29
Also published as: AU2006201003A1; RU2006108415A; EP1762166A3; AU2006201003B2; EP1762166A2; US20070056139A1; KR100645380B1

Abstract

【課題】本発明は、変速手段を用いてモータの回転数よりインペラーの回転数を大きく設定することによって、モータの安定性を確保した状態でインペラーを高速回転させることで高い吸引力を有することができる真空掃除機を提供する。
【解決手段】開示された本発明に係るブラシモータを備えた真空掃除機は、モータ５０の駆動軸５３の回転力をインペラー５８に伝えるため、駆動軸５３とインペラー５８を互いに連結させ、前記駆動軸５３の回転数をインペラー５８の回転数より低く設定する減速手段を含む。
【選択図】図５

Description

本発明は、真空掃除機に関し、詳細には変速手段を用いてモータの回転数よりインペラーの回転数を大きく設定することによって、モータの安定性を確保した状態でインペラーを高速回転させることで高い吸引力を有することができる真空掃除機に関する。

一般に、真空掃除機は、吸引力を発生させる装置であって、ブラシモータを用いる。係るブラシモータ１は、図１に示したように、掃除機内に空気と共にゴミを吸入するため真空掃除機の電源を入れると、電機子４から回転力を発生させて駆動軸３に結合されたインペラー５を回転させる。

このとき、真空掃除機の吸入体（図示せず）と掃除面との間に生じる真空圧力により空気と共にゴミを掃除機内部に回収した後、フィルタによりろ過された空気はハウジング９の内部、即ち、インペラー５、ディフューザー６、コイル７、排気口９ａの順に通過して外部に排出する構成からなっている。

ところで、係る真空掃除機における効率基準は、通常真空圧力、即ち、モータ１から発生する吸引力による。係る吸引力は、真空掃除機において極めて重要な要素であって、多数の真空掃除機の開発業者は係る真空掃除機の吸引力を向上させるために力を注いでいる。

一方、真空掃除機の吸引力を高めるために主に使用される方法は、真空掃除機に用いられるモータの種類およびインペラーの構造により相異なるものの、
主にモータ回転数（ｒｐｍ）の増加である。

さらに、モータ１の回転数を増加させると同時に、図２に示したように、インペラー５の外径（Ｄ）あるいはインペラーのディフューザー６の高さ（ｈ）を適切に調節することで真空掃除機の全体的な真空圧力を増加させ得る。

以下、図３に基づいて、一般の掃除機モータ（回転数：２６０００ｒｐｍ〜３３０００ｒｐｍ、インペラー外径：１０８ｍｍ〜１３７ｍｍ）と、高吸引力掃除機モータ（回転数：３５０００ｒｐｍ〜４００００ｒｐｍ、インペラー外形：９５ｍｍ〜８７ｍｍ）の効率の相違点について説明すると次の通りである。

図３に示した「Ｍ１」は真空掃除機の最大性能が発揮される領域であり、「Ｍ２」は掃除機用モータそのものの最大性能が発揮される領域である。

同図から分かるように、高吸引力掃除機モータおよび一般の掃除機モータは、Ｍ１に比べてＭ２で流量および吸引力が増加したが、このとき、Ｍ２では流量増加に応じて回転しているインペラー５から生じる圧力損失も増加することから、Ｍ１に比べて吸引力（あるいは真空効率）の上昇効果が相対的に低減される。

したがって、吸引力の向上のためには圧力損失を最小化しなければならず、このためインペラーの外径を減少させ流量（Ｑ）を最小化すると同時に、インペラーの回転数を増加させなければならない。図３には係る条件を満足する高吸引力掃除機モータに対する性能を表したグラフが示されている。

ところで、前述のような高吸引力掃除機モータの場合には、一般の掃除機モータに比べて小型のインペラーに加えられる負荷が減少し圧力損失が低減されるものの、モータの回転数を増加させる要因となる。

これにより、インペラー５は設定された回転数より高い回転数で高速回転され高速回転が持続されることにより、整流が不安定になるにつれ整流子２とカーボンブラシ８との間で発生するスパークの発生を招く。結局、モータ損失といったことに繋がってしまう。

一方、真空掃除機の寿命は、前述のモータの寿命に大きな影響を受けており、モータの寿命短縮が真空掃除機の寿命を短縮させることは言うまでもない。

従って、前述のような高吸引力ブラシモータの問題点を解決するために、最近では真空掃除機用のモータとして、ブラシ装置を電気回路に取り替えるＢＬＤＣ（ＢｒｕｓｈｌｅｓｓＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔ）モータ、あるいは単相ＳＲ（ＳｗｉｔｃｈｅｄＲｅｌｕｃｔａｎｃｅ）モータなど、モータそのものに無理を与えることなく高速回転のできる高い吸引力を有するモータを使用する。

このようなＢＬＤＣモータあるいは単相ＳＲモータは、４００００ｒｐｍ以上の高速回転が可能であり、根本的にブラシが存在しないことから高速回転の際にモータ内でスパークが発生するなどのモータ損傷の要因がないので、モータの安定性を確保できると共に、真空掃除機の寿命を延長できる効果がある。

しかしながら、ＢＬＤＣモータあるいは単相ＳＲモータは高価であるため、真空掃除機に拡大適用するにはその限界があり、これは真空掃除機のコスト競争力を落とす要因となる。

本発明は、前述した問題点を解決するために案出されたもので、本発明の目的は、減速比を用いてモータの回転数よりインペラーの回転数を大きく設定することによって、モータの安定性を確保した状態でインペラーを高速回転させることで高い吸引力を有することができる真空掃除機を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明に係る真空掃除機は、インペラーを駆動させゴミを吸込むための吸引力を提供するモータを備えた掃除機において、前記モータの駆動軸の回転力をインペラーに伝えるため駆動軸とインペラーを互いに連結させ、前記駆動軸の回転数をインペラーの回転数より低く設定する減速手段を含むことを特徴とする真空掃除機を提供する。

したがって、本発明においては、真空掃除機に、高価なＢＬＤＣモータあるいは単相ＳＲモータを用いる代わりに安価なブラシモータを使用した場合、モータの安定性を確保するためモータの回転数を低くしてモータの寿命を延長することができる。また、高い吸引力を有するべく、真空掃除機の製造コストを落として価格競争力を確保することができる。

前記減速手段は、前記モータの駆動軸の一端に結合された第１ギアと、前記第１ギアと噛み合って、前記第１ギアより小さい直径を有する第２ギアと、一端が前記インペラーの中央に結合され、中央が第２ギアに貫通結合される回転軸と、を含むことが可能である。なお、前記第１および第２ギアは平ギアあるいはヘリカルギアであることが好ましい。

また、減速手段は、前記モータの駆動軸の一端の外周に形成された第１プーリー（ｐｕｌｌｅｙ）と、前記第１プーリーより小さい直径を有する第２プーリーと、前記第１プーリーの回転駆動力を第２プーリーに伝えるため第１および第２プーリーを互いに連結する駆動ベルトと、一端が前記インペラーの中央に結合され、中央が第２プーリーに貫通結合される回転軸と、を含むことはもちろんである。

本発明によると、真空掃除機に高価なＢＬＤＣモータあるいは単相ＳＲモータの代わりに安価なブラシモータを使用し、モータの安定性を確保できるようモータの回転数は低くし吸引力は高くした真空掃除機とすることで、低い製造コストで価格競争力を確保することができ、且つモータの寿命を延長することができる。

また、減速手段を採用することによって発生する真空掃除機の体積増加は、インペラーの小型化によりコンパクトに抑えることができ、これによって真空掃除機の商品性が向上される利点がある。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。

図４は、本発明の第１の実施形態に係る減速比を用いたブラシモータを備えた真空掃除機を示す概略斜視図であり、図５は、本発明の第１の実施形態に係る真空掃除機の減速比を用いたブラシモータを示す概略断面図である。

まず、本発明の第１の実施形態に係る減速比を用いたブラシモータを備えた真空掃除機は、図４に示したように、掃除機本体２０、フレキシブルホース３０、吸入ブラシ４０、本体２０の内側に設けられたモータ５０を含んでいる。

図５に示すように、モータ５０の駆動軸５３からの回転力をインペラー５８へ伝えるため駆動軸５３とインペラー５８とを連結し、減速比を用いて駆動軸５３の回転数をインペラー５８の回転数より大きく設定するための減速手段６０を含む。

本実施の形態では、図４に示したように、一般の真空掃除機を例に挙げて説明するが、アップライト型真空掃除機あるいはキャスタ型真空掃除機など、真空掃除機の種類に限らず全てに適用される。

一方、減速手段６０は、駆動軸５３の一端に結合された第１ギア６１と、該第１ギア６１に噛み合って第１ギア６１より小さな直径を有する第２ギア６３と、を含む。この場合、第１および第２ギア６１，６３は平ギアあるいはヘリカルギアであることが好ましい。

第１ギア６１は、その直径が第２ギア６３の直径より大きく形成され、第１および第２ギア６１，６３間に設定される減速比の分モータ５０を低い回転数で駆動させ、インペラー５８は高い回転数で高速回転させることができる。

即ち、第１ギア６１の回転数が２００００ｒｐｍであり第２ギア６３との減速比が０.５である場合、第２ギア６３は４００００ｒｐｍで回転することにより、インペラー５８はモータ回転数の２倍に高速回転することになる。

これにより、モータ５０は、駆動時に従来より低い回転数で回転され、整流子５２ｃとカーボンブラシ５２ｄとの間に発生するスパークを前もって防止することによって、スパークあるいは高温による損傷を防止することができる。

さらに、インペラー５８は、インペラー５８の高速回転を考慮して、その外径（Ｄ）および排出部５８ａの高さ（ｈ）を一般の掃除機用モータのインペラーより小さく設定し、回転する時はインペラー５８に加えられる負荷を小さくしながらもモータ５０の回転数を低下させないことが好ましい。

係る減速手段６０を介してモータの安定性を確保した状態でインペラー５８の回転を増加させると同時に、インペラー５８を小型化することによって真空掃除機の真空圧力を増加させることもできるため高い掃除効率が得られる。

一方、第２ギア６３は中央を貫通する回転軸６５に固定結合され、回転軸６５の一端にはナット５９を介してインペラー５８が結合される。

なお、駆動軸５３および回転軸６５は、固定ボルト５６ａ、５６ｂによりハウジング５０ａ内側に装着されるサポートパネル５５に回転自在に保持される。駆動軸５３および回転軸５６とサポートパネル５５との間には、図５に示したように、それぞれ軸受け５１ｂ、５１ｃが設けられる。駆動軸５３の他端も、ハウジング５０ａの内側に設けられた軸受け５１ａにより回転自在に保持される。

一方、ハウジング５０ａの下側には、インペラー５８をカバーリングしハウジング５０ａ内に空気を流入させるための空気流入穴５４ａを有するインペラーカバー５４が結合される。５２ａは電機子、５２ｂはコイルを示す。

前述のように構成された本発明の第１の実施形態に係る真空掃除機について、減速手段を介して駆動するモータの動作について詳説すると次の通りである。

まず、真空掃除機の電源を入れると、図５に示すように、電機子５２ａから回転力が発生され駆動軸５３を回転させる。同時に駆動軸５３と結合された第１ギア６１が回転し、第１ギア６１と噛み合っている第２ギア６３も回転軸６５を中心に回転する。結果的に、駆動軸５３の回転力は第１ギア６１、第２ギア６３、および回転軸６５の順にインペラー５８へ伝えられる。

この場合、第１ギア６１の直径が第２ギア６３の直径より大きいことからモータ５０は低い回転数で駆動し、同時に第１および第２ギア６１、６３間の減速比に該当する分インペラー５８の回転数を大きくしインペラー５８を高速回転させる。

これにより、モータ５０が低回転数で回転するので整流子５２ｃとカーボンブラシ５２ｄとの間のスパークの発生を防止し、且つ一般掃除機用のモータに結合されたインペラーより外径および排出部５８ａの高さが小さいインペラー５８を介して、モータに無理を与えず真空掃除機の吸入ブラシ４０および掃除面との間の真空圧力を増加させ掃除効率を最大化することができる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る真空掃除機の減速比を用いたブラシモータを示す概略断面図である。

本発明の第２の実施形態においては、モータ１５０の全体的な構成が第１の実施形態のモータ５０と同一であるが、但し、インペラー１５８を加速するための減速手段１６０の構成は相違している。

つまり、減速手段１６０はモータ１５０の駆動軸１５３の一端に結合された第１プーリー１６１、中央が回転軸１６５に貫通結合され第１プーリー１６１よりは小さい直径を有する第２プーリー１６３、第１プーリー１６１の回転力を第２プーリー１６３に伝えるために第１および第２プーリー１６１，１６３を互いに連結する駆動ベルト１６７を含んでいる。

この場合、第１プーリー１６１は第２プーリー１６３より大きい直径を有し、第１の実施形態と同様、インペラー１５８を大きい回転数で高速回転させると同時に、モータの回転数はこれより小さくすることでモータに無理を与えることなくモータの寿命を延長させる。

さらに、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様、インペラー１５８のサイズを一般の掃除機用モータのインペラーより小さく形成することによってモータに流入される空気の流量を減少させ、全体的な真空掃除機の真空圧力を向上させる。

また、本発明の第１および第２の実施形態に適用される減速手段は、ブラシモータに限定されて適用されるのではなく、ブラシ構造でないＢＬＤＣモータあるいは単相ＳＲモータに適用されることも可能である。

係る減速構造をＢＬＤＣモータあるいは単相ＳＲモータに適用すると、インペラーの高速を維持した状態でモータの回転速度が制限できることから、長期的にモータの寿命を延長させることができる。

以上、図面に基づいて本発明の好適な実施形態を図示および説明してきたが、本発明の保護範囲は、前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物にまで及ぶものである。

従来の真空掃除機に設けられたブラシモータを示す斜視図である。図１に表したインペラーを示す側面図である。従来の真空掃除機に使用される一般掃除機モータと高吸引力掃除機モータの真空効率を示すグラフである。本発明の第１の実施形態に係る減速比を用いるブラシモータを備えた真空掃除機を示す概略斜視図である。本発明の第１の実施形態に係る真空掃除機の減速比を用いるブラシモータを示す概略断面図である。本発明の第２の実施形態に係る真空掃除機の減速比を用いるブラシモータを示す概略断面図である。

符号の説明

５３，１５３駆動軸
６０、１６０減速手段
６１第１ギア
６３第２ギア
６５、１６５回転軸
１６１第１プーリー
１６３第２プーリー
１６７駆動ベルト

Claims

インペラーを駆動させゴミを吸込むための吸引力を提供するモータを備えた掃除機において、
前記モータの駆動軸の回転力をインペラーに伝えるため駆動軸とインペラーを互いに連結させ、前記駆動軸の回転数をインペラーの回転数より低く設定する変速手段を含むことを特徴とする真空掃除機。
前記変速手段は、
前記モータの駆動軸の一端に結合された第１ギアと、
前記第１ギアと噛み合って、前記第１ギアより小さい直径を有する第２ギアと、
一端が前記インペラーの中央に結合され、中央が第２ギアに貫通結合される回転軸と、
を含むことを特徴とする真空掃除機。
前記変速手段は、
前記モータの駆動軸の一端の外周に形成された第１プーリーと、
前記第１プーリーより小さい直径を有する第２プーリーと、
前記第１プーリーの回転駆動力を第２プーリーに伝えるため第１および第２プーリーを互いに連結する駆動ベルトと、
一端が前記インペラーの中央に結合され、中央が第２プーリーに貫通結合される回転軸と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の真空掃除機。
前記第１および第２ギアは平ギアあるいはヘリカルギアであることを特徴とする請求項２に記載の真空掃除機。