JP2680179B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気掃除機に係り、特にインバータ駆動によ
るブラシレス電動送風機の電源部及び制御回路の冷却及
び、バランス良い実装に関するものである。

〔従来の技術〕

電気掃除機の電動送風機には、一般に、たとえば実開
昭58−98057号公報に示されているように、カーボンブ
ラシを有する電動送風機が用いられている。

そして、カーボンブラシを有する電動送風機の場合、
その入力制御用自己発熱素子の冷却は、電動送風機の排
気流で可能であり、また、制御回路はサイリスタなどの
自己発熱素子以外は、弱電回路であるので、特に冷却に
気を使う必要が無く、掃除機本体内へ実装する場合で
も、特に気付かうことなく、空いているペースへ配置す
るばよいものであつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、最近、電動送風機として、回転数制御
を自在に行なうことのできる。インバータ制御によるブ
ラシレス電動送風機の採用が検討されているが、このイ
ンバータ制御によるブラシレス電動送風機を電気掃除機
に実装した場合、インバータのスイツチング素子である
パワーモジユール、さらには整流ダイオードのどの半導
体素子は、自己発熱が140〜150℃と相当に高いことか
ら、電動送風機内を通過して或る程度昇温された排気
流、すなわち電動送風機内を通過することによつて当該
送風機からの発熱分を含んだ排気流による冷却では不十
分である。

一方、力率を改善するLC回路を構成するリアクトルコ
イルや電解コンデンサなどの比較的重量のある電気部品
で且つ電動送風機からの排気風で冷却可能なものの、可
搬物である掃除機への実装はあまり例がなく、取付強
度，冷却効果を考慮すると共に、重心の位置、すなわち
実装後の掃除機本体のバランスをも考慮して配置を決め
る必要がある。

また、制御回路と電源部の接続のための内部配線は多
数必要となる。なぜならば、限られた掃除機本体内のス
ペースで実装するためには、一枚のプリント基板上に実
装すると、掃除機本体の大形化を招くことになるため、
ある程度、回路を分離した形での実装となるのが一般的
である。従つて複雑となる内部配線に体して、結線状態
の確認等が容易であることが、サービス性向上，生産性
向上につながるものであり、この点を鑑みる必要があ
る。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであつ
て、その目的とするところは、電気部品の効果的な冷却
とバランスよい配置を成す実装を実現し、サービスメン
テナンス性作業性に優れる電気掃除機を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明の特徴とするところ
は、下ケースに上ケースを被着して掃除機本体を形成
し、該掃除機本体にはブラシレス電動送風機と、該ブラ
シレス電動送風機の吸込気流により吸い込んだ塵埃を集
塵する集塵室と、前記ブラシレス電動送風機を駆動する
インバータ電源とを有し、さらに前記掃除機本体の側方
部にコードリールを配設した電気掃除機であって、前記
インバータ電源を複数に分割するとともに、該分割され
たインバータ電源のそれぞれを前記掃除機本体の上方
部、前方部及び前記コードリールと反対側の側方部に分
離して実装したことにある。

〔作用〕

本発明によれば、インバータ電源を複数に分割し、分
割されたインバータ電源のそれぞれを掃除機本体の上方
部、前方部及び前記コードリールと反対側の側方部に分
離して実装し制御回路，電源部をそれぞれ分離して実装
しているので、掃除機本体内のスペースを最大限に活用
して掃除機本体の小形化が図れると共に、重量バランス
のとれた電気掃除機を提供することができる。

また冷却が必要な自己発熱素子などを適した方法で、
それぞれ個別に冷却可能となるので、効果的である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に用いるところにより
説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す電気掃除機の縦断
面図、第２図は、第１図においてＰ方向から見た横断面
図、第３図は、第１図においてＱ方向から見た断面図で
ある。

掃除機本体１は、上ケース2,下ケース３により構成
し、下方に下ケース３と回動自在に取付けた車輪台４
を、前方に集塵フイルター５の交換のための開閉自在の
集塵蓋６を有している。上ケース２の上面には持ち運ぶ
ためのハンドル70がある。

内部には、電気掃除機の駆動源として、機械的なブラ
シを持たず、それ故長寿命で、また制御応答性の良いイ
ンバータ駆動のブラシレス電動送風機７を内蔵する電動
送風機室８、集塵フイルター５を収納する集塵室９、電
源を提供する電源コード10を巻き取るコードリール11が
ある。電動送風機室８は、ブラシレス電動送風機７の反
フアン側部14を略球状に、側面部15を略円筒状に構成す
ることにより、剛性を高めた電動送風機ケース16,17に
より構成しており、内側に吸音材18を貼り付けている。
ここで電動送風機ケース16,17の反フアン側部14を略球
状に、側面部15を略円筒状に構成することによりケース
自体の剛性の強化によつて、電動送風機ケース16,17か
らの透過音、特に電機掃除機の騒音で問題となる1000Hz
以下の低周波数域の透過音低減に効果がある。この電動
送風機室８は、第２図で示す如く滑らかに下ケース３内
にリング状に構成した排気ダクト室19に接続しており、
電動送風機室８と同様に、内側に吸音材（底面）20を貼
り付けている。また、電動送風機室８の排気部には、排
気風量を最適に調整して排気音を低減するための、絞り
部21を電動送風機ケース16と一体に構成している。排気
ダクト室19は、下側を下ケース３で、上側と排気ダクト
カバー22で構成し、終端を滑らかに下ケース３と下方に
下ケース３と回動軸23を中心に回動自在に取付けた車輪
台４に中間排気口24をもつて開放している。車輪台４に
は、４ケ所のキヤスター取付部25があり、キヤスター軸
26を回動中心としてキヤスター27を回動自在に設けてお
り、外周に家具等への傷付きを防ぐためのバンパー28を
取付けている。下ケース３の下方には、複数個（通常３
〜４個）の車輪29があり、車輪台４の内面上をギヤツプ
をもつて下ケース３が回動できるように構成している。
また、この下ケース３と車輪台４とのギヤツプ空間を、
中間排気口24から排出された排気流の分散排気室30とし
て活用している。集塵室９は、第２図で示す如く平面と
曲面で構成した箱状の集塵ケース31と集塵蓋６の内側に
ある集塵蓋カバー32により構成し、内側に高性能フイル
ター、すなわち0.3μｍ程度の塵埃を99％以上まで捕集
可能なミクロフイルター33を取付けている。また、箱状
のフイルターケース58を有し、この内側に集塵フイルタ
ー５を収納している。フイルターケース58の吸込側外周
には気密パツキン34を嵌着させて、集塵蓋カバー32と集
蓋ケース31の気密をとつている。ブラシレス電動送風機
７は、両側を防振ゴム36,防振ゴム37を介して電動送風
機室８内で防振支持し回転振動音が電動送風機ケース17
に直接伝わらないようにし防振ゴム68によつて集塵ケー
ス31との気密をとつて、集塵室９の空気漏れを防ぐよう
にしている。ブラシレス電動送風機７の端部には、回転
子（図示せず）の回転数を検知するため位置検出部（図
示せず）があるが、この部分に細塵が侵入すると位置検
出の信頼性が低下するため、細塵の侵入防止が必要であ
る。本実施例の場合には、ブラシレス電動送風機７の吸
気側にミクロフイルター33を配置しているため、位置検
出部への微細塵の侵入が心配はない。集塵蓋６内には、
ホース（図示せず）を回動自在に取付支持するホース差
込口41があり、気密パツキン（吸込口）42を介して集塵
蓋カバー32と気密をとつている。また、集塵蓋カバー32
に取付けた気密パツキン（図示せず）で集塵カバー32と
紙袋フイルター５の当板部44の気密をとつている。次
に、電気部品関係について説明する。第４図に本実施例
の全体回路図を示す。図において、交流100V電源44を、
コンデンサ45とリアクトル46で構成する力率改善部47、
ノイズフイルター48を通したのち、整流回路49で整流
し、平滑用コンデンサ50により平滑にしてインバータ回
路51に直流電圧200Vを供給するものである。ブラシレス
電動送風機７は、２極の永久磁石から成る回転子39と、
三相の固定子巻線を有している。ブラシレス電動送風機
７の速度制御は、回転子39の磁極位置を検出する位置検
出部40,インバータ回路51内のとトランジスタを駆動す
るベースドライバー52および、位置検出部40より得られ
た検出信号に基づいてベースドライバー52を駆動するマ
イクロコンピューター53とから主要構成している。マイ
クロコンピューター53は制御部54に収納し、この制御部
54へ実際の使用者が操作する起動スイツチ，吸口（図示
せず）に設けた回転ブラシ（図示せず）の起動を操作す
るスイツチ等を含む手元操作回路55がつながつている。
ブラシレス電動送風機７は、固定子巻線に流れる電流が
電動機を出力トルクに対流するので逆に印加電流を変え
れば出力トルクを可変にできる。

すなわち、印加電流を調整することにより、電動機の
出力トルクを連続的に任意に変えることができる。又、
インバータの駆動周波数を変えることにより回転速度を
自由に変えることができる。次に、各電気部品の掃除機
本体１への実装について説明する。力率改善用のコンデ
ンサ45は、円筒形のものを用い、第２図に示す如く端子
側を上向きにして、難燃材からなる基板ケース57内に収
納する。ここで端子側を上向きにするのは、端子側に防
爆弁があるためで、万一、コンデンサが劣化した場合に
内部の電解液が流出するという最悪の事態を想定して、
最も被害の少ないように電解液が流出する防爆弁を上側
に位置させて、直接垂れ流れないようにするものであ
る。一方、平滑用コンデンサ50は、電源基板59に６個に
分割して実装している。６個に分割するのは、それぞれ
に流れる電流を減らすことにより、発熱量を低減するた
めである。また、基板ケース57に収納するものは、不慮
の欠陥が生じコンデンサ45あるいは平滑用コンデンサ50
が爆発あるいは洩れ出た電解液による短絡などによる発
煙，発火を最小限にとどめる。すなわち、基板ケース57
外への類焼を防止するためである。インバータ回路51
は、モジユール化し集塵ケース31に直接固定している。
ここで、集塵ケース31は、金属ケースとして、内側（フ
イルターケース58側）をプラスチツク材で電気絶縁処理
を施したものである。すなわち、インバータ回路51は、
内部損失による発熱量が多く、冷却する必要があるが、
集塵ケース31自体を冷却フインとして使用するものであ
る。集塵ケース31は、常に吸気により冷却されるので冷
却効果が高いためである。また、集塵ケース31内を電気
絶縁処理するのは、フイルターケース58をミクロフイル
ター33のメンテナンス等のために集塵ケース31と着脱自
在に構成しているためで、インバータ回路51を集塵ケー
ス31とは一時的に電気絶縁しているものの、万一に備
え、これを二重に絶縁するためである。力率改善用のリ
アクトル46は、単品での重量が重いため、下ケース３の
回動軸23上で、平面方向から見て掃除機本体１の略中央
部の最も安定して強固に支持できる箇所に配置してい
る。ノイズフイルター48及び整流回路49は、平滑用コン
デンサ50と共に一つの基板にまとめ電源基板59とし、ベ
ースドライバー52（基板化している）とを、第２図に示
す如く、実装状態で基板が略垂直になるように基板ケー
ス57内に収納している。ここで、基板ケース57内に収納
するのは、不慮の場合の発煙，発火に対する類焼防止
と、電波障害となるノイズ発生を抑制するためである。
マイクロコンピュータ53を含む制御部54は、電動送風機
室８上方に配置している。尚、コードリール11は集塵ケ
ース31をはさんで基板ケース57と反対側に位置させ、制
御部54は、電動送風機の支持板63に搭載している。集塵
ケース31上には、吸込力の程度を表示するLED点灯式の
パワーインジケータ67がある。電動送風機ケース16,17
は、それぞれ防振ゴム68,69を介して排気ダクトカバー2
2と支持板63で挾持し、電動送風機７から見ると二重に
防振されている構成であり、電動送風機７の回転振動音
を効果的低減できるものである。

以上説明してきた電動送風機内の風の流れについて説
明する。各図に白抜きの矢印で示したのが風の流れであ
る。吸込気流は、塵埃と共にホース差込口より集塵室８
に流入し、集塵フイルター５で塵埃を濾過したあと、フ
イルターケース58のミクロフイルター33を通過し、ブラ
シレス電動送風機７内に入いる。ミクロフイルター33を
通過することによって、0.3μｍ程度の微細塵が99％以
上取り除かれた状態で、ブラシレス電動送風機室７内に
入いる。ブラシレス電動送風機７から排出された気流
は、通気性で且つ難燃性をもつ吸音カバー77を通過して
電動送風機室８内に入いり、内貼した吸音材18により減
音された後、排気ダクト室19へ滑らかに導かれる。ここ
で、第２図に示すように、ブラシレス電動送風機室８の
排気出口72の近傍からは一部の排気が排気ダクト室19へ
直接導かれるが、その他の排気は電動送風機室８内を時
計回りに流れる形で吸音材18によつて効果的に吸音され
る。ここで、排気出口72の近傍から一部の排気を排気ダ
クト室19へ直接導く風量は、ブラシレス電動送風機７の
性能と電動送風機室８の容積によつて決まる。すなわ
ち、ブラシレス電動送風機７の性能が高く、排気風量が
多い場合に、排気全体を時計回りに流すと、排気風速が
上がつてしまい、吸音材18による吸音効果が減つてしま
う場合がある。この場合は、一部の排気を直接排気ダク
ト室19へ導く方が全体の排気風速が下がり、吸音材18に
よる吸音効果が高まつて全体の騒音レベルを下げること
ができる。また、ブラシレス電動送風機７の性能が高
く、排気風速が高い場合でも、電動送風機室８の容積を
大きくできれば、排気風速を適当なものとできるので、
排気全体を時計回りに流して吸音材18により効果的に消
音できるが、電動送風機室８の容積を大きくする程、掃
除機本体１の寸法が大きくなるため取扱性が低下するこ
とになる。従つて、ブラシレス電動送風機７の性能はブ
ラシレス電動送風機室18の容積のバランスを考慮して一
部の排気を直接排気ダクト室19へ導く風量を決めること
になる。次に、排気出口72には、電動送風機ケース16と
一体に形成した絞り部21があるが、この高さを適当なも
のに設定することにより、排気ダクト室19へ導かれる排
気風の風速を最適に調節することができる。電動送風機
室８から排気ダクト室19への流路は、第２図で２点鎖線
で示す電動送風機ケース16,17に形成した比較的大きな
曲率半径をもつた排気流路接続部73で滑らかな流路とな
る様に構成している。排気ダクト室19は、下ケース３と
排気ダクトカバー22で構成しているが、ここに流れ込ん
だ排気流は、円環状の案内リブ61に沿つて下ケース３上
を回り、吸音材（底面）20によつて充分吸音された後、
中間排気口24より車輪台４の分散排気室30へ流入する。
ここで、中間排気口24へは、排気ダクトカバー22と下ケ
ース３により構成した大きな曲率半径をもつた案内部に
より滑らかに排出される。また中間排気口には、金網な
どの素材の整流ネツトを設けており、これによつてスム
ーズに排気流を分散排気室30へ導くことができる。分散
排気室30からは下ケース３と車輪台４との空間に沿つて
掃除機本体１の全周に設けた排気口76より低風速にて排
出される。従つて、排気風によつて正面の塵埃をまき上
げることは最小に抑えることができる。

一方、電動送風機室８から排気ダクト室19へ導びかれ
た排気風の一部は、リアクトル46の収納室64に導かれ、
リアクトル46を充分冷却した後、再び排気ダクト室19の
出口近傍へ流出し、中間排気口24より排出される。また
一部の排気風は、基板ケース57内へ導かれ、平滑用コン
デンサ20,力率改善用コンデンサ45、及びノイズフイル
ター48などを冷却した後、本体内に排出し、最終的に電
源コード10の出力となるコード出口12より掃除機本体外
へ排出される。さらに排気ダクト室19内で十分に吸音さ
れた排気風の一部をコードリール11の収納室13へ導き、
電源コード10を十分冷却した後、コード出口12より排出
される。

以上述べてきたように、本実施例によれば、電気部品
を電源部，制御回路，表示部に分離し、さらに電源部を
電源基板59,整流ダイオード38,インバータ回路51,リア
クトル46等に分離しているので、各々が必要且つ十分な
冷却方法をもつて冷却され、また重量的にもバランスが
取れ、掃除機本体内のスペースを有効に活用でき、掃除
機本体の小形化が図れるという大きな効果がある。さら
に、上ケース２を取りはずせば、表示部，制御回路，電
源部が露出し、それぞれの結線状態が目視できるので、
サービス性，作業性のよい電気掃除機を提供できるとい
う効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、インバータ電源を複数に分割し、分
割されたインバータ電源のそれぞれを掃除機本体の上方
部、前方部及び前記コードリールと反対側の側方部に分
離して実装し制御回路，電源部をそれぞれ分離して実装
しているので、掃除機本体内のスペースを最大限に活用
して掃除機本体の小形化が図れると共に、重量バランス
のとれた電気掃除機を提供することができる。

また冷却が必要な自己発熱素子などを適した方法で、
それぞれ個別に冷却可能となるので、効果的である。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の一実施例を示し、第１図は電気掃除
機の縦断面図、第２図は、第１図においてＰ方向から見
た横断面図、第３図は、第１図においてＱ方向から見た
断面図、第４図は本実施例で使用しているブラシレス電
動送風機を用いた場合の駆動及び制御回路図。 １……掃除機本体、２……上ケース、７……ブラシレス
電動送風機、８……電動送風機室、９……集塵室、10…
…電源コード、11……コードリール、15……側面部、1
6,17……電動送風機ケース、18……吸音材、19……排気
ダクト室、20……吸音材（底面）、21……絞り部、22…
…排気ダクトカバー、24……中間排気口、30……分散排
気室、31……集塵ケース、46……リアクトル、51……イ
ンバータ回路、54……制御部、57……基板ケース、59…
…電源基板、61……案内リブ、67……パワーインジケー
タ、72……排気出口、73……排気流路接続部、74……案
内部、76……排気口。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−54929（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−139319（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−89135（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−181729（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−206420（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−86133（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−317125（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−246124（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−177827（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−109539（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−128735（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−314544（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−83234（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−108258（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−20957（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−151564（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−8363（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−14032（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭51−32294（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下ケースに上ケースを被着して掃除機本体
   を形成し、該掃除機本体にはブラシレス電動送風機と、
   該ブラシレス電動送風機の吸込気流により吸い込んだ塵
   埃を集塵する集塵室と、前記ブラシレス電動送風機を駆
   動するインバータ電源とを有し、さらに前記掃除機本体
   の側方部にコードリールを配設した電気掃除機であっ
   て、 前記インバータ電源を複数に分割するとともに、該分割
   されたインバータ電源のそれぞれを前記掃除機本体の上
   方部、前方部及び前記コードリールと反対側の側方部に
   分離して実装したことを特徴とする電気掃除機。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記インバータ電源のコンデンサを箱状のケースにて囲
   むとともに、該ケースに２カ所以上の通気口を設けたこ
   とを特徴とする電気掃除機。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記ブラシレス電動送風機を駆動するインバータ電源の
   自己発熱素子を、前記集塵室の上方に位置させたことを
   特徴とする電気掃除機。
4. 【請求項４】請求項１において、 前記インバータ電源は、力率改善用のリアクトルコイル
   を有し、該リアクトルコイルを前記掃除機本体下方で略
   中央の位置に配置させるとともに、前記ブラシレス電動
   送風機の排気風の一部を通風させて該リアクトルコイル
   を冷却するようにしたことを特徴とする電気掃除機。