JP2012149557A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】発熱する電気部品を、電動送風機を流れる空気の一部で効果的に空冷することが可能な電気掃除機を提供する。
【解決手段】掃除機本体２に、電動送風機３を内蔵し、かつ、電動送風機の吸気側に位置して集塵袋を配設する。電動送風機は、ステータ１２及びロータ１３が内蔵されたモータケース１１、ロータに連結されたファン１７を覆ってモータケースに取付けられたファンカバー１８を備える。更に、電動送風機３は、ファンから吐き出されてモータケース内を流通した空気を外部に流出させる排出口１６、及び排出口より上流側でファンから吐き出された空気の一部を外部に流出させる通気口を有する。空冷チャンバ２１を通気口と電動送風機３の吸気側とに連通して設ける。空冷チャンバ２１を流通する気流に晒されるように放熱部材４１の少なくとも一部を空冷チャンバ２１内に設ける。発熱する電気部品を放熱部材４１に取付けたことを特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、電動送風機を備える電気掃除機に関する。

電気掃除機の吸塵は電動送風機を駆動することで行われる。一般的に、電動送風機は、そのファンカバーの吸気口から吸い込んだ空気をファンから吐き出し、この吐き出された空気を電動機部の内部に流通させることにより、電動機部のステータやロータ等を空冷するように構成されている。

こうした電動機部の空冷だけではなく、電動機部の周部近傍に、この電動機部の駆動回路叉は電動機部にＤＣ電源を供給する整流回路を配設し、ファンから電動機部に至る空気流の一部を電動機部外に流出させて、この流出した空気を前記回路に吹き当てることにより、回路を空冷できるように構成された電気掃除機が、従来技術として知られている。

ところで、電動送風機の駆動中における電動機部でのステータ等の発熱は、電動機部の周部近傍に配設された回路の発熱より遥かに大きい。このため、既述のように空冷が二系統である場合、電動機部を空冷する風量の方が回路を空冷する風量より圧倒的に多くなるように構成されている。この風量差によって回路側の空気圧が電動機部側の空気圧より高くなるので、回路側に空気が円滑に流れ難く、そのため、回路の冷却が十分ではなかった。

特に、電動送風機を電動送風機ケースで覆って、この電動送風機の駆動音が外部に漏れ難くして、静音化を図る構成とした場合は、なお更である。即ち、電動送風機ケースの内圧は、電動送風機の電動機部から排出される空気によって大気圧より高く保持され、この高圧雰囲気内に回路が配設される。このため、回路側に対して空気が流れ難くなって、回路の空冷効果が低下せざるを得なくなる。なお、これを回避するために、電動送風機ケースに内圧の高まりを防ぐことができる面積の開口を開けてしまうと、静音化の目的が損なわれてしまう。

特開平６−２６４９４号公報 特開２００３−２９００８７号公報

実施形態は、発熱する電気部品を、電動送風機を流れる空気の一部で効果的に空冷することが可能な電気掃除機を提供することにある。

前記課題を解決するために、実施形態の電気掃除機は、掃除機本体に、電動送風機を内蔵するとともに、この電動送風機の吸気側に位置して集塵手段を配設する。電動送風機は、ステータ及びロータが内蔵されたモータケース、ロータに連結されたファンを覆ってモータケースに取付けられたファンカバーを備える。更に、電動送風機は、ファンから吐き出されてモータケース内を流通した空気を外部に流出させる排出口、及びこの排出口より上流側でファンから吐き出された空気の一部を外部に流出させる通気口を有する。空冷チャンバを通気口と電動送風機の吸気側とに連通して設ける。この空冷チャンバを流通する気流に晒されるように放熱部材の少なくとも一部を空冷チャンバ内に設ける。発熱を伴う電気部品を放熱部材に取付けたことを特徴としている。

第１実施形態に係る電気掃除機を示す斜視図である。 図１の電気掃除機の電動送風機まわりを示す断面図である。 図２中Ｆ３部を拡大して示す断面図である。 空冷チャンバ及びこれに接続される戻し管の断面とともに図１の電気掃除機が備える電動送風機を示す側面図である。 第２実施形態に係る電気掃除機の電動送風機まわりを示す断面図である。 空冷チャンバの断面とともに図５の電気掃除機が備える電動送風機を示す側面図である。

以下、第１実施形態の電気掃除機について、図１〜図４を参照して詳細に説明する。

図１は例えばキャニスタ型の電気掃除機全体を示す斜視図であり、この電気掃除機１は、掃除機本体２と、電動送風機３と、集塵手段例えば集塵袋４と、吸塵ホース５と、延長管６と、吸込み口体７等を備えている。

掃除機本体２には、被掃除面である屋内の床面を自在に移動可能とする車輪が取付けられている。掃除機本体２はその前部上面をなすとともに開閉可能な集塵室蓋２ａを有している。掃除機本体２内に、集塵室蓋２ａの真下に対向する集塵手段収容室例えば集塵室２ｂ（図２参照）が設けられているとともに、この集塵室２ｂの後側、言い換えれば、掃除機本体２に吸い込まれて通過する気流を基準に集塵室２ｂの下流側に位置する送風機室２ｃ（図２参照）が設けられている。

図２中符号８は掃除機本体２内に設けられた仕切り壁を示しており、この仕切り壁８を境に集塵室２ｂと送風機室２ｃとが仕切られている。仕切り壁８は多数の通気孔を有しているので、これらの通気孔を通じて集塵室２ｂと送風機室２ｃとは連通されている。仕切り壁８の下流側面つまり送風機室２ｃに臨んだ面にインデユーサ９が取付けられている。インデユーサ９は、仕切り壁８に固定された周部から中央の出口開口９ａに向けて仕切り壁８から次第に離れるように略漏斗状をなして形成されている。

掃除機本体２の例えば前面に吸塵口２ｄ（図１参照）が設けられている。集塵室２ｂに集塵袋４が収容されている。集塵室２ｂに収容された集塵袋４の内側は吸塵口２ｄに連通されている。この集塵袋４は集塵室蓋２ａが開かれた状態で集塵室２ｂに出し入れ可能である。なお、集塵袋４に代えて集塵手段としてサイクロン式の塵分離装置を集塵手段収容室に配設することもできる。

送風機室２ｃに電動送風機３が収容されている。電動送風機３の運転により生成される吸込み負圧は、電動送風機３を基準にその上流側、つまり吸気側に波及するとともに、電動送風機３の内部を流通して電動送風機３の下流側に排出された空気は、掃除機本体２の後部に設けられた図示しない排気部を通って掃除機本体２外に排出される。掃除機本体２での電動送風機３の吸気側には、インデユーサ９と仕切り壁８との間の空間、及びこの空間に仕切り壁８の通気孔を通じて連通されている集塵室２ｂが含まれている。

吸塵口２ｄに吸塵ホース５の一端部が着脱可能に挿入して接続されている。この吸塵ホース５の他端部に延長管６の一端部が挿入して着脱可能に接続され、更に延長管６の他端部に吸込み口体７が着脱可能に接続されている。吸塵ホース５及び延長管６は、集塵室２ｂと吸込み口体７とを連通する吸塵管をなしている。図１に示された吸込み口体７は床面清掃に好適なものであって、その下面に吸込み開口を有している。吸塵ホース５の他端部は、吸込み口体７を移動操作するために掃除作業者により把持されるハンドル５ａを有している。このハンドル５ａに操作パネルが設けられている。

この操作パネルでのキー操作により指定された運転モードで、電気掃除機１の電動送風機３は駆動される。それによる電動送風機３の吸い込み力で、吸込み口体７から被掃除面上の塵埃を吸込んで、延長管６及び吸塵ホース５を経由させて掃除機本体２の集塵室２ｂに導き、この集塵室２ｂ内の集塵袋４で塵埃をろ過してこの袋内に捕捉する。そして、集塵袋４を通過した空気は、集塵室２ｂ及びインデユーサ９を通って電動送風機３に吸込まれ、かつ、この電動送風機３を通過した後、掃除機本体２の排気部を通って掃除機本体２外に排出される。したがって、こうした吸塵によって被掃除面を掃除することができる。

次に、電動送風機３を図２〜図４を参照して説明する。電動送風機３は、電動機部３ａとファン部３ｂとを備えている。

電動機部３ａは、例えば、モータケース１１に、ステータ１２及びロータ１３が内蔵されるとともに、整流子１４に接するカーボンブラシ１５ａを有したブラシ装置１５が取付けられた構成の整流子電動機からなる。ステータ１２は図示しないステータ巻線を有している。図示しない電機子巻線を有したロータ１３はモータケース１１に回転自在に支持されていて、そのロータ軸に整流子１４が取付けられている。更に、ロータ軸の一端はモータケース１１外に突出されてファン部３ｂに挿入されている。

モータケース１１は、その一端に図示しない吸入口を有しているとともに、この吸入口と対向するモータケース１１の端壁１１ａ側の部位に排出口１６を複数有している。この構成により、ファン部３ｂから流出した空気が、吸入口からモータケース１１内に流入し、更に、ステータ１２、ロータ１３、及びブラシ装置１５等を空冷しつつ排出口１６を通ってモータケース１１外に流出されるようになっている。

ファン部３ｂは、遠心型のファン１７とファンカバー１８を備えている。ファン１７はモータケース１１外に突出されたロータ軸の端部に連結されている。ファンカバー１８はモータケース１１にこのケースの吸入口側の端部１１ｂ（図３参照）に嵌合して取付けられていて、ファン１７及び後述のディフューザ１９を覆っている。ファンカバー１８はその中央部に吸気口１８ａを有している。又、モータケース１１とファン１７との間には、モータケース１１の吸入口を覆ってディフューザ１９が配設され、これはモータケース１１にねじ止めされている。

ロータ１３とともにファン１７が回転されると、ファンカバー１８の吸気口１８ａから空気が吸込まれるとともにファン１７の周部から空気が吐出され、この空気は、ディフューザ１９を通って静圧化されながらモータケース１１内に送り込まれるようになっている。ディフューザ１９は、ファン１７の吐出し口を囲む上流側静翼と、モータケース１１の吸入口に対向する下流側静翼を有している。

電動送風機３は、その排出口１６より上流側に、ファン１７から吐き出された空気の一部を電動送風機３の外部に流出させるための通気口２０を有している。通気口２０は、例えばファン１７の吐出し口を囲んでいる前記上流側静翼の一部に対向してファンカバー１８の周部一箇所に設けられた開口からなる。なお、これに代えて、通気口２０は、ディフューザ１９が固定されたモータケース１１の張り出しフランジ部１１ｃ（図３参照）に設けてもよく、或いは、これより下流側に位置するモータケース１１の周壁部に設けることも可能である。通気口２０の開口面積は、これを流通する空気の量が、電動機部３ａを空冷する空気量に比較して遥かに少なくなるように設定されている。

電動送風機３には、これとともに電動送風機ユニットをなす空冷チャンバ２１が取付けられている。空冷チャンバ２１は、モータケース１１の組み立て用のねじ２２を利用してモータケース１１に固定されたサポート板２３に支持されていて、ファンカバー１８の周部外面に接するように配置されている。

図３に示すように空冷チャンバ２１は通気口２０に対向する入口２１ａを有しているとともに、これから離れた位置に出口２１ｂを有している。入口２１ａは通気口２０に重なり合っていて、それにより、互に連通された入口２１ａと通気口２０とは、電動送風機３の内部と空冷チャンバ２１を連通する流入通路Ｐ（図２参照）をなしている。これら入口２１ａと通気口２０は例えば同じ大きさであるが、互に異なる大きさであってもよい。

空冷チャンバ２１の出口２１ｂに流出通路をなす戻し管２４が接続されている。戻し管２４は、図４に示すように一端部外周にフランジ２４ａを有し、かつ、この一端部側部位がテーパ状をなすとともに、それ以外の部位が直管状をなして形成されている。戻し管２４の一端部は、フランジ２４ａが空冷チャンバ２１の外面に当たるまで出口２１ｂに挿入されている。戻し管２４の通路断面積の中で直管状部位の通路断面積は最小で、かつ、この直管状部位の通路断面積は前記流入通路Ｐをなした通気口２０及び入口２１ａの通路断面積より小さい。なお、戻し管２４は空冷チャンバ２１と一体に形成することも可能である。

前記電動送風機ユニットは、これを覆う電動送風機ケース３１内に収容されかつ防振的に支持されている。電動送風機ケース３１は、電動送風機３の駆動音の外部への伝播を抑制して電気掃除機１の運転の静音化を図るために用いられている。

この電動送風機ケース３１は、第１サポートゴム３２と第２サポートゴム３３を介して電動送風機ユニットを支持している。即ち、第１サポートゴム３２は、ファンカバー１８の外周と、電動送風機ケース３１の上流側端壁３１ａ及びこれに連続された円筒状の周壁３１ｂの内周とで挟まれて、ファン部３ｂを支持している。第１サポートゴム３２は完全な環状ではなく切り離し用の空隙Ｇを有していて、この空隙Ｇに空冷チャンバ２１が収められている。第２サポートゴム３３は、モータケース１１の端壁１１ａと周壁３１ｂに連続された電動送風機ケース３１の下流側端壁３１ｃとで挟まれて、電動機部３ａを支持している。

電動送風機ケース３１の上流側端壁３１ａの中央部に開口３４が開けられている。この開口３４に電動送風機３の吸気口１８ａが近接して対向されている。上流側端壁３１ａとファンカバー１８との間に環形でかつ開口３４及び吸気口１８ａを囲む大きさのシール３５が挟まれている。更に、戻し管２４は上流側端壁３１ａを貫通している。又、電動送風機ケース３１の下流側端壁３１ｃには複数の通孔３６が設けられていて、これら通孔３６を通じて電動送風機ケース３１内は送風機室２ｃに連通されている。

以上のように電動送風機ユニットが内蔵された電動送風機ケース３１は、送風機室２ｃに防振的に支持されている。この支持は例えば複数本の防振ばね（図示しない）で吊持することでなされている。この支持状態で、上流側端壁３１ａとインデユーサ９の出口開口９ａとが連通されている。

そのため、電動送風機３が駆動されると、集塵室２ｂの空気が仕切り壁８の通孔及びインデユーサ９を通って電動送風機３内に吸込まれ、この電動送風機３の排出口１６から電動送風機ケース３１内に排出された空気は、この電動送風機３の通孔３６を通って送風機室２ｃに流出し、その後に掃除機本体２外に排出される。こうした空気の流れによって、電動送風機３の電動機部３ａが空冷されるとともに、電動送風機ケース３１内は送風機室２ｃより高圧に維持されるようになっている。

電動送風機ケース３１外に突出された戻し管２４の先端部は仕切り壁８にこの壁を貫通するように支持されている。これにより、空冷チャンバ２１の出口２１ｂは、掃除機本体２内で、かつ、電動送風機３の吸気側である集塵室２ｂに連通されている。なお、この連通に代えて、戻し管２４を曲げて、その先端部をインデユーサ９に接続して、空冷チャンバ２１の出口２１ｂを掃除機本体２内での電動送風機３の吸気側例えばインデユーサ９の内側に連通させることも可能であり、この連通によれば、集塵室２ｂ内に集塵された塵により戻し管２４が塞がれる恐れがない点で好ましい。又、戻し管２４をゴム製にしてもよい。この場合、仮に、電動送風機３が動揺することがあっても、それを戻し管２４の可撓変形で吸収して、仕切り壁８等に接続部に負荷が掛かることを抑制可能である。

空冷チャンバ２１には金属例えばアルミニウムの板等からなる放熱部材４１が空冷チャンバ２１を流通する気流に晒されるように内蔵されている。この放熱部材４１は、その周囲を空気が流通できるように図示しない支持部材を介して空冷チャンバ２１の内面から離された状態に支持されているとともに、その一部は入口２１ａに対向している。この放熱部材４１には発熱を伴う電気部品例えばトライアック等の電気部品４２が熱伝導可能に固定されており、又、必要に応じて図示しない各種の電気部品が固定される。なお、発熱する電気部品４２は入口２１ａに対向するように配設することが好ましい。

空冷チャンバ２１には中継基板４４が内蔵されている。この中継基板４４にトライアックからなる電気部品４２の端子が接続されているとともに、図４中符号４３で示したリード線の一端が接続されている。リード線４３は空冷チャンバ２１を貫通して配線されていて、その他端は図示しない制御用の回路基板に接続されている。この回路基板と、放熱部材４１に固定された各電気部品とは、電動送風機３の駆動を制御するモータ制御回路を形成している。

なお、放熱部材４１はその一部を空冷チャンバ２１内に挿入して設けるとともに、空冷チャンバ２１の外部に突出された部位に電気部品４２等を実装してもよい。この場合、発熱する電気部品４２が電動送風機ケース３１内に排気された冷却後の空気に晒されないように、発熱する電気部品４２が実装された部位を電動送風機ケース３１の外部に配置すると更に良い。

掃除において電動送風機３のファン１７から吐き出された空気の大部分は、電動機部３ａを流通して、そのステータ１２及びロータ１３等を空冷する。この一方で、ファン１７から吐き出された空気の一部が、モータ制御回路の放熱部材４１及び電気部品４２等が内蔵された空冷チャンバ２１を流通するので、放熱部材４１及び電気部品４２が空冷される。

この場合、空冷チャンバ２１は、ファンカバー１８の通気口２０に単に連通しているだけではなく、掃除機本体２内でかつ電動送風機３の吸込側である集塵室２ｂに戻し管２４を介して連通されている。そのため、ファン１７から吐き出された空気の一部が通気口２０及び入口２１ａを通って空冷チャンバ２１内に流入する一方で、空冷チャンバ２１内の空気が戻し管２４を通って圧力が低い集塵室２ｂに吸出される。

これにより、電動機部３ａ内を流通する空気量が多いにも拘らず、空冷チャンバ２１内に空気が確実に流通されるに伴い、放熱部材４１及び電気部品４２は、電動機部３ａを空冷する前の空気に晒されて冷却される。したがって、発熱する電気部品４２を効果的に空冷することができる。

更に、空冷チャンバ２１に対する流入通路Ｐの通路断面積より流出通路を成した戻し管２４の通路断面積が小さいので、通気口２０及び入口２１ａを通って空冷チャンバ２１内に流入した空気が、最短距離を通って出口２１ｂに向けて急速に流動することが抑制され、同空気を放熱部材４１及び電気部品４２の周りに流動させてから集塵室２ｂに吸込ませることが可能である。これにより、空冷チャンバ２１を通る空気と放熱部材４１及び電気部品４２との接触の機会が多く確保されるので、この点からも発熱する電気部品４２をより効果的に空冷できる。しかも、既述の急速な流通があると、空冷チャンバ２１内の空気が薄くなり気味となるが、こうした事態に実施形態１の構成では至らないので、この点においても電気部品４２を空冷する効果が高い。

なお、発熱する電気部品４２が入口２１ａに対向している場合には、この入口２１ａを通った空気が、電気部品４２に吹き付けられるので、電気部品４２をより効果的に空冷することができる。

又、電動送風機３の駆動音は流出通路をなした戻し管２４を通って電動送風機ケース３１の外部に漏れるが、漏れる先が集塵室２ｂであるので、掃除機本体２外に音が漏れ難い。

図５及び図６は第２実施形態を示している。第２実施形態は以下説明する事項が第１実施形態とは相違しており、それ以外の構成は第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同一ないしは同様の機能を奏する構成及び作用については、第１実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態の電気掃除機１は、電動送風機ユニットが、空冷チャンバ２１内の空気を、電動送風機３の吸気側のうちで、最も電動送風機３の吸気口１８ａに最も位置でファンカバー１８に直接的に吸込むことができるように構成されている。

即ち、ファンカバー１８には、電動送風機３の吸気側部材である吸気筒体４５がその一端部を吸気口１８ａに嵌入して取付けられている。吸気筒体４５の他端部はファンカバー１８外に突出されている。この吸気筒体４５は、ファンカバー１８外の位置で側方に突出された接続管４５ａを有している。

電動送風機３に取付けられた空冷チャンバ２１は、出口２１ｂが開口された出口凸部２１ｃを有している。戻し管２４は、その両端部を夫々出口２１ｂと接続管４５ａに嵌合して取付けられている。これにより、吸気筒体４５と空冷チャンバ２１内とが連通部材である戻し管２４を通じて連通されている。そのため、吸気筒体４５を通過してファン１７に吸い込まれる空気によって、空冷チャンバ２１内の空気が戻し管２４を経由して引っ張られて、空冷チャンバ２１から流出しファン１７に吸い込まれるようになっている。又、吸気筒体４５の他端部と電動送風機ケース３１の上流側端壁３１ａとの間にシール３５が挟まれている。

第２実施形態の電気掃除機１は、以上説明した事項以外は第１実施形態と同じである。したがって、この第２実施形態においても、第１実施形態で説明した理由によって、前記課題が解決されて、モータ制御回路の発熱する電気部品を、電動送風機３を流れる空気の一部で効果的に空冷することが可能である。

更に、電動送風機ユニットが吸気筒体４５及び戻し管２４を有していて、空冷チャンバ２１内の空気を吸気口１８ａに吸い出す構成が、電動送風機ユニット自体で完結している。このため、掃除機本体２の送風機室２ｃに電動送風機ユニットを組み込む際に、戻し管２４を電動送風機３の吸気側に連通させるための手間を要することがない点で、好ましい。

なお、前記各実施形態等は、キャニスタ型の電気掃除機だけではなく、アップライト型、ハンディ型等の電気掃除機に適用して実施することが可能である。又、電動機部は整流子電動機ではなくブラシレス型の電動機部であってもよい。更に、前記各実施形態において電動送風機ケース及びその支持手段は省略して実施することも可能である。又、通気口２０から流出する空気で冷却される回路は、モータ制御回路に制約されず、例えば整流回路等であってもよい。

又、空冷チャンバ２１を仕切り壁８等に接触させて、空冷チャンバ２１の出口２１ｂを仕切り壁８等に設けた戻し用の孔に直接連続させることにより、戻し管を省略することが可能である。この場合、流出通路は、仕切り壁８等に設けた戻し用の孔によって形成される。更に、仕切り壁８等に空冷チャンバを一体又は別体に設けるとともに、流入通路をなすパイプを通じて空冷チャンバの入口２１ａを通気口２０に接続することも可能である。

１…電気掃除機、２…掃除機本体、３…電動送風機、３ａ…電動機部、３ｂ…ファン部、４…集塵袋（集塵手段）、１１…モータケース、１２…ステータ、１３…ロータ、１６…排出口、１７…ファン、１８…ファンカバー、１８ａ…吸気口、２０…通気口、２１…空冷チャンバ、２１ａ…入口、２１ｂ…出口、Ｐ…流入通路、２４…戻し管（流出通路）、４１…放熱部材、４２…発熱する電気部品、４５…吸気筒体

Claims (3)

1. ステータ及びロータが内蔵されたモータケース、前記ロータに連結されたファンを覆って前記モータケースに取付けられたファンカバーを備え、かつ、前記ファンから吐き出されて前記モータケース内を流通した空気が外部に流出する排出口、及びこの排出口より上流側で前記ファンから吐き出された空気の一部が外部に流出する通気口を有した電動送風機と、
   この電動送風機が内蔵された掃除機本体と
   前記電動送風機の吸気側に位置して前記掃除機本体に配設された集塵手段と、
   前記通気口と前記電動送風機の吸気側とに連通して設けられた空冷チャンバと、
   この空冷チャンバを流通する気流に晒されるように前記空冷チャンバ内に少なくとも一部を配して設けられた放熱部材と、
   この放熱部材に取付けられた発熱を伴う電気部品と、
   を具備することを特徴とする電気掃除機。
2. 前記空冷チャンバと前記電動送風機の吸気側とを連通する流出通路の通路断面積が、前記電動送風機内と前記空冷チャンバを連通する流入通路の通路断面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記空冷チャンバが前記電動送風機に取付けられているとともに、前記ファンカバーの吸気口に前記ファンカバー外に突出する吸気筒体が嵌合して取付けられていて、この吸気筒体内と前記空冷チャンバ内とが戻し管で連通されていることを特徴とする請求項１叉は２に記載の電気掃除機。

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