JP3343244B2 - 還流式電気掃除機 - Google Patents

還流式電気掃除機

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はファンモータを用
いた電気掃除機の分野に属し、特にファンモータ後流エ
ネルギーを再利用する還流式電気掃除機に関する。
【0002】
【従来の技術】ゴミを吸引する吸引口を備える掃除ヘッ
ドと、ゴミのフィルターと、フィルタの後方に配置され
るファンモータと、掃除ヘッドからフィルターに至る吸
引管とを備え、前記ファンの気流の少なくとも一部を掃
除ヘッドに備えたジェット部に還流する還流式電気掃除
機は従来種々提案されている。本発明者が先に出願した
特願平4−73772や特公平7−449117にも記
載したように、還流式電気掃除機においては還流率を上
昇させるとファンモータの冷却が不足するという問題が
ある。
【0003】発明者による特公平7−449117では
還流率を98%〜60%とした。その目的はヘッド周辺
を吸引モードに保ち、且つファンモータを冷却するため
であるとした。即ち放出率2%〜40%に相当する放出
流量QE は外気に放出されるが、同じ流量QE の新しい
外気がヘッド周辺から新たに吸引されることがその原理
である。
【0004】今回の実証機試作において、放出率2%で
はヘッド周辺を弱吸引モードにすることは可能である
が、困難な技術的制約を伴なうことが判明した。即ち、
ジェット噴出分布の不均一性、特にジェット部の端部付
近の不均一性、ヘッド外周側壁の不均一性(車輪・マイ
クロチャネル壁・等)、及び掃除室内のジェット気流と
吸引気流との混合状況や混合比等により、局所的にジェ
ット気流の外部吹き出し力が異なるため、この局所的バ
ラツキを十分カバーして、ヘッド全周を吸込モードとす
るには放出率を増加することが必要であることが判明し
た。
【0005】又、ヘッド周辺の綿ゴミ・紙ゴミ等で、ヘ
ッド外周(特に前縁)下端の床面上高hf よりも寸法的
に大きいが、変形可能なため、吸引によってhf を通過
し得るようなゴミを、大ゴミモードとして前縁をリフト
することなく、正規モード(還流)のままヘッド内に吸
引掃除するためには、更にヘッド周辺の吸引力を高め中
吸引モードとする必要性が見出された。又、ファンモー
タ捲線温度を、入力電圧110V,ゴミ袋のゴミ集積量
満杯、且つ外囲温度が夏季35℃の最悪条件に於て、安
全規格値(E種絶縁にて115℃)以下に若干の余裕を
もって保ち、且つなるべく還流エネルギーを有効に利用
するためにもより適正な還流率とする必要がある。
【0006】しかしながら、主としてヘッド外周部下端
と床面との間隙によって定まる還流率は単なる設計値で
あって、実際に掃除機を使用する場合は掃除をする床面
が平坦硬質の床面か、絨毯のようなヘッドが沈み込む床
面かによって還流率は異なる。いかなる掃除条件におい
ても還流エネルギーを有効に掃除に使用し、かつファン
モータの過熱を防止する手段が必要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ファンモー
タの過熱を確実に防止できる還流式電気掃除機を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、ゴミを吸引する吸引口を備える掃除ヘッド
と、ゴミのフィルタと、フィルタの後方に配置されるフ
ァンモータと、掃除ヘッドからフィルタに至る吸引流路
とを備え、前記ファンの出力流量の少なくとも一部を掃
除ヘッドに備えたジェット部に還流する還流式電機掃除
機において、前記ファンの出力流量を二分して、ファン
よりモータ部入口への中間に設けた出力孔から前記ジェ
ット部に還流する還流流路と、前記モータ内部を通過し
て外部に開口するモータ冷却用流路とに分流することを
特徴とする。かかる構成によればファンの気流の一部は
常にモータ内部を通過して外部に開口するモータ冷却用
流路に分流されてファンモータの冷却を行い外部に放出
され、還流にはモータの熱は加わらないので、ファンモ
ータの過熱は防止される。また、本発明においては、前
記モータ冷却用流路は前記ファンモータを収納するハウ
ジング内部に形成され、該ハウジングの出口孔(50
8)から外気に連通し、前記還流流路は前記ハウジング
のファンとモータの間に開口する出口孔(507)に連
通することを特徴とするので従来のファンモータの僅か
な改良でファンモータの過熱が防止できる。
【0009】
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る横
長還流式ヘッドの構造を示す図である。図1Aは上面図
で、右端は図1CのZ3 レベルでの水平断面図となって
いる。図1Cは図1AのY1 における垂直断面図で、図
1Bは図1Cの上部構造体16を除いた下部の上面図
で、ゴム質体18(ジェット部7、水平弾性部8、衝突
緩和バンパー9よりなる)の上面が見えている。17は
下部構造体15及びゴム質体18の開口で、上部吸引前
室19に連通する。右端はZ2 レベルでゴム質18を
切断した下部15の上面を示している。左端はZ1 レベ
ルでの水平断面図で、ジェット部7Lの断面、前輪13
Lの断面、下部フランジ11が見えている。1は吸引管
で図示しないフィルタ及びファンモータに連通してい
る。2(2R,2L)は還流管でファンモータの後方に
連通している。3F,3Bは夫々前方及び後方吸引口、
4はジェット噴出口、7はスリット状ジェット部、8は
ジェット部7(7R,7L)の上下変位や下端の前後傾
動を許しつつ弾性的に且つ気密を保ちつつジェット部を
支持する水平弾性部、9はバンパーであり、図示の形態
においては、ジェット部7,水平弾性部8,バンパー9
は全て一体的にゴム質体18として作られている。ジェ
ット部7の下端のジェット噴出口4は左右に細長いスリ
ット状開口であるが、勿論円形・矩形等の左右に短かい
開口の列であってもよい。ヘッド外囲側壁の下端、即ち
図1Cで、下部構造体15の下端にはフランジ11が内
側に設けられ、ジェットの噴出口4からの噴出気流が、
ヘッド外に吹き出すのを防止する。フランジ11の先端
の床面Fからの高さは通常0.5〜2mm位とされる。
フランジ11が内向しているので、ジェット流の中、こ
の部分に向う流れはフランジ11の先端で上下に振り分
けられ吹き出しに向うジェット流が低下し、外気からの
フランジ11下面での吸引流で打ち消される。フランジ
11の下面は外囲下端基準面で、床面Fからの高さがh
p である。
【0011】図1に示す実施の形態においては、上部構
造体16と下部構造体15に大別され、その中間にゴム
質体18が挟まれ、ラ印で示すネジで一体に緊締され
る。上部構造16とゴム質体18とはジェット前室6を
形成している。下部構造15の天井の前後巾のほぼ中間
に左右に長い開口が設けられ、その開口部にゴム質体1
8に一体的に設けられたジェット部7が下方へ突出的に
挿入されている。ジェット前室6へはヘッド左右端に近
い場所で図1Aの如く還流管2R・2Lが接続され、フ
ァン後流が導入され一時貯溜された後、ジェット部7を
経由してそのジェット噴出口4からジェットとして噴出
される。その噴出流とフランジ11の下面より吸引した
外気とは形成される掃除空間5F,5B内を吸引管1に
導びかれる。ジェット前室6は左6L,右6Rに二分割
され、中央に吸引管1に連通する吸引前室19が設けら
れ、ジェット前室6Lと吸引前室19、ジェット前室6
Rと吸引前室19とは隔壁により気流的に遮断される
(図1A)。図1・Bに示す如くゴム質体18のジェッ
ト部7は同じく7L,7Rに左右に二分割される。ゴム
質体18及び下部構造体15の天井の左右ほぼ中央に、
上記吸引前室19と連通する大面積の開口17が設けら
れる。ジェット部7R,7Lに対応する夫々の前後の掃
除室5F・5Bの気流は何等の妨害なくこの開孔17よ
り吸引前室19へ、更に吸引管1へと直結的に吸引され
る。このようにして掃除室5F・5Bの気流速度を大き
な値とすることができ、掃除力を高め、且つ開口17、
吸引管1を通過可能な大型ゴミは、ヘッドをリフトして
開口17の下に誘引できれば吸引除去することができ
る。開口17及び吸引前室19の気流断面積は吸引管1
の断面積の0.5〜2.0倍程度、できればほぼ等しい
ことが望ましい。12F、12Bは下部構造体15の前側
壁及び後側壁であって、図1Bに示す如く内側に張り出
すようにされ、吸引前室19に連通する下部吸引前室の
前後巾が狭くされ、夫々の掃除室5F、5B流入した気流
の流速が低下しないようにされる。
【0012】次に本発明による還流流路及びファンモー
タ冷却用流路の構成について説明する。還流式ヘッドに
おいてファンモータの冷却を充分なものとするためには
還流流路とは独立にファンモータ用の冷却用流路を設け
冷却用流路に別体のファンを設けたバイパス型ファンモ
ータを用いることが効果的である。バイパス型ファンモ
ータの代表的構造を図2Aに示す。図において、502
はモータ回転子・503はモータ固定子で、夫々には図
示を省略した捲線が捲かれている。一般にその回転軸に
直結してゴミの吸引に用いる仕事用ファン501と冷却
用ファン517が設けられ高速で回転する。仕事用ファ
ン501は渦巻翼遠心型のものが多く、掃除ヘッドから
の吸引管に連通する吸込口505から吸引された空気は
翼片と遠心力とで加速・加圧されて周辺から半径方向に
放出され、周辺に設けられた流路504を経由して出流
口506からジェット部に連通する還流流路に出力され
る。この流量QO が仕事流である。一方この仕事流の流
路とは気流的に遮断されてモータ冷却用流路(流量
c )が設けられる。qc は冷却用ファン517によっ
て外気をモータの他端の吸入孔509から吸入し、回転
子502・固定子503の隙間を通過し、捲線や鉄芯を
冷却し放出口510から外気に放出される。この様にQ
O がqc から分離されているため、QO の温度上昇は自
らの断熱圧縮によるもののみとなり僅かとなる。
【0013】しかしバイパス型ファンモータは、部品点
数が多くコストもアップする等の難点がある。試作実証
機では、ファン後流の放出率20〜30%で温度上昇は
前述の最悪条件で許容安全範囲内であったが、機器外皮
の温度はなるべく低い方が使用者の体感上望ましく、且
つ還流の有効利用のためにも低い放出率(高い還流率)
でも温度の上昇の少ないことが望ましいので、若干の欠
点にかかわらずバイパス型ファンモータの使用を正当化
する理由となる。
【0014】在来のダイレクト型ファンモータの僅かな
改良で、バイパス型に近づけることにより、両者の利点
を併存し、両者の欠点を除くことも考えられる。この実
施形態を図2Bに示す。図2Aとの差は、冷却ファン5
17がない点であり、吸引口505から渦巻翼遠心ファ
ン501により吸入される掃除ヘッドからの吸引流は、
半径方向出力流となってq1 とq2 とに分流され、ファ
ンモータのハウジングに開口された複数の孔507から
はファン直接出力流q1 が出力され、残りの冷却出力流
2はモータ内部を通過冷却して出口孔508から外気
に放出する冷却用流路512に出力される。(以下分流
ダイレクト型と呼ぶ。)一方在来の吸引型掃除機に用い
られているものは所謂ダイレクト型で、図2Bの孔50
7が塞がれている場合に相当し、全量QO がモータを冷
却して出力される。このため出力流はモータ発熱により
加熱される。分流ダイレクト型の冷却出力流q2 は、q
2<QO 故、当然乍らダイレクト型出力流より温度が高
く、逆に直接出力流q1 はほとんど温度上昇がない。
【0015】この分流ダイレクトファンモータを還流式
掃除機に使用するには図2Bの点線で示す流路とするの
が望ましい。冷却出力流q2 は直接出力流q1 と分離し
た冷却用流路512を流れ分岐翼515を有する分流部
で、外部への放出流路514(流量QE )と還流路51
3(流量q2R)に分かれる。流量q2Rは直接出力流q 1
と合流混合されて流量QR となり還流流路516に出力
される。QO =q1 +q2 ,q2 =QE +q2R,QR
1 +q2Rである。
【0016】この方式の在来ダイレクト型と比較した利
点は、同一のQO ,QE ,に対してこの方式の方がQE
の温度が高く、外部へ放出する熱エネルギーが多く、還
流Q R の温度がより低く、還流で繰返し循環されると、
入力流QO の温度が低く、よりモータからの熱除去が多
くなり、長時間平衡後のモータ捲線温度・循環流温度・
機器外皮温度がより低いことである。又分流ダイレクト
ファンモータは、在来のダイレクトファンモータに図2
Bに示すようにファンモータのハウジングに複数ケの孔
507を設けるだけであるから、構造の簡易性・安価性
は全く従来の掃除機と変らない。孔507の寸法・個数
・弁翼515の開度は最適に調整することができる。
【0017】発明者の実証テストによれば、ヘッド全周
を吸込みモードとするには還流率は90%程度必要であ
り、更に、掃除機のフィルタ集積度を満杯にして雰囲気
温度35℃の最悪条件下においてファンモータ捲線温度
を安全規格値(E種絶縁において115℃)以下に余裕
を持って保つには還流率は85〜60%程度が適当であ
ることが判明した。以上説明した様に本発明によればフ
ァンモータ冷却流路のファン気流を還流流路外部に放出
するのでファンモータの冷却が確実に行える効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る一実施形態の横長還流式ヘッドの
概略構造を示す図面で、Aは1部断面とした平面図、B
はCのZ1 ,Z2 ,Z3 の各断面の各一部を示す図、C
はAのY1 線断面図である。
【図2】Aは、本発明に係るバイパス型ファンモータの
原理図、Bは本発明に係る分流式ダイレクトファンモー
タと、それを用いた還流式の流路図である。
【符号の説明】
1 吸引管、 2R、2L 還流管、 3F、3B 吸引口、 4 噴出口、 5F, 5B 掃除室 6R, 6L ジェット前室 7 ジェット部 8 水平弾性部 9 バンパー 11 下部フランジ 501 吸引ファン 502 モータ回転子 503 モータ固定子 504 流路 505 吸込口 506 流出口 507 還流孔 509 冷却用流路吸入孔 510 放出流路 511 還流路 512 冷却流路 513 還流路 514 放出流路 515 分岐翼 516 還流流路 517 冷却用ファン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−284227(JP,A) 特開 平7−35092(JP,A) 特開 平5−191950(JP,A) 特開 平7−171072(JP,A) 特開 昭63−171534(JP,A) 特開 昭63−181729(JP,A) 実開 昭63−183945(JP,U) 実開 昭61−47964(JP,U) 実開 昭62−18049(JP,U) 特公 平7−24643(JP,B2) 特公 平7−44911(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A47L 9/00 A47L 5/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゴミを吸引する吸引口を備える掃除ヘッド
    と、ゴミのフィルタと、フィルタの後方に配置されるフ
    ァンモータと、掃除ヘッドからフィルタに至る吸引流路
    とを備え、前記ファンの出力流量の少なくとも一部を掃
    除ヘッドに備えたジェット部に還流する還流式電機掃除
    機において、 前記ファンの出力流量を二分して、ファンよりモータ部
    入口への中間に設けた出力孔から前記ジェット部に還流
    する還流流路と、前記モータ内部を通過して外部に開口
    するモータ冷却用流路とに分流することを特徴とする還
    流式電気掃除機。
  2. 【請求項2】前記モータ冷却用流路は前記ファンモータ
    を収納するハウジング内部に形成され、該ハウジングの
    出口孔(508)から外気に連通し、前記還流流路は前
    記ハウジングのファンとモータの間に開口する出口孔
    (507)に連通することを特徴とする請求項1記載の
    還流式電気掃除機。
  3. 【請求項3】前記モータ冷却用流路を制御弁を介して前
    記還流流路に開口し、必要に応じ前記モータ冷却用流路
    の気流を還流させることを特徴とする請求項1記載の還
    流式電気掃除機。
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