JP4342336B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機に関する。

特許文献１の図１によれば、モータケーシングの外周部とファンケーシングの外周部との段差により形成されるスペースの、モータケーシングの外周にスイッチング素子を密着して設けている例が示されている。

特開平６−２６４９４号公報（図１）

特許文献１の図１に示す電動送風機では、スイッチング素子をモータケーシングの外周に設けている。しかしながら、スイッチング素子は、モータのステータに近いモータケーシングの外周に取り付けられているため、ステータから発生する熱の影響を大きく受け、モータケーシングの放熱作用による冷却効果が低い。

また、モータケーシングの外周には、様々な目的のために各種の加工が施されている。特に、その外周面形状は曲面であったりするので、スイッチング素子の配置自由度が小さい上に、スイッチング素子とモータケーシングとを密着させることが困難である。このような不具合は、コスト増の原因にもなる。特に、冷却をさせたいパワーデバイスを複数備えるブラシレスモータ等では、これらの問題が顕著になる。

なお、特許文献１では、電動送風機を電気掃除機に搭載した場合の配置方法に関しては、特に示唆されていない。したがって、電気掃除機への搭載方法によっては、熱が電気掃除機内に蓄積され、冷却効果が減じられてしまう。

そこで、本発明の目的は、電気掃除機において、電気掃除機が備える電動送風機の風路損失を増加させることなくスイッチング素子等のパワーデバイスを効率的に冷却することである。

本発明の電気掃除機は、モータと、前記モータの回転軸に取り付けられた遠心ファンと、前記モータ及び前記遠心ファンを収納し前記遠心ファンの吐出口から吹き出される空気を前記モータを通過させて排出させる電動送風機排気口を有する電動送風機ケースとを具備する電動送風機と、パワーデバイスを具備し前記モータを駆動するための駆動回路と、前記電動送風機を収納しその電動送風機の排気を排出する電気掃除機排気口を有する本体ケースと、を備え、前記電動送風機ケースは、前記モータを収納し前記電動送風機排気口を有するモータケースと、前記遠心ファンを覆い前記モータケースの外周より大きい外周を有するファンカバーと、前記モータケースと前記ファンカバーとを連結する連結部とを備え、前記パワーデバイスは、前記連結部の外面に配置されており、前記本体ケースは、前記電気掃除機排気口を前記ファンカバーの近傍に位置させて、前記電動送風機排気口からの排気を前記モータケースの外周に沿って前記パワーデバイスに導く流路を形成する。別の面から見た本発明の電気掃除機は、モータと、前記モータの回転軸に取り付けられた遠心ファンと、前記モータ及び前記遠心ファンを収納し前記遠心ファンの吐出口から吹き出される空気を前記モータを通過させて排出させる電動送風機排気口を有する電動送風機ケースとを具備する電動送風機と、パワーデバイスを具備し前記モータを駆動するための駆動回路と、前記電動送風機を収納しその電動送風機の排気を排出する電気掃除機排気口を有する本体ケースと、を備え、前記電動送風機ケースは、前記モータを収納し前記電動送風機排気口を有するモータケースと、前記遠心ファンを覆い前記モータケースの外周より大きい外周を有するファンカバーと、前記モータケースと前記ファンカバーとを連結する連結部とを備え、前記パワーデバイスは、前記連結部の外面に配置されており、開口部を有して前記モータケースを収納する一面開口のケースカバーであって、当該開口部の端面と前記連結部との間に間隔を設けて配置され、前記電動送風機排気口からの排気を前記モータケースの外周に沿って前記パワーデバイスに導く流路を形成するケースカバーを備える。さらに別の面から見た本発明の電気掃除機は、モータと、前記モータの回転軸に取り付けられた遠心ファンと、前記モータ及び前記遠心ファンを収納し前記遠心ファンの吐出口から吹き出される空気を前記モータを通過させて排出させる電動送風機排気口を有する電動送風機ケースとを具備する電動送風機と、パワーデバイスを具備し前記モータを駆動するための駆動回路と、前記電動送風機を収納しその電動送風機の排気を排出する電気掃除機排気口を有する本体ケースと、を備え、前記電動送風機ケースは、前記モータを収納し前記電動送風機排気口を有するモータケースと、前記遠心ファンを覆うファンカバーと、を備え、前記パワーデバイスは、前記ファンカバーの外周に配置されており、開口部を有して前記電動送風機を収納する一面開口のケースカバーであって、当該開口部を前記ファンカバー側に位置づけ、当該ケースカバーの内周面を前記ファンカバーの外周に配置された前記パワーデバイスに対向させ、前記電動送風機排気口からの排気を前記モータケースの外周に沿って前記パワーデバイスに導く流路を形成するケースカバーを備える。このようにすることで、電動送風機ケース内の気流を乱すことなく、電動送風機ケースへの放熱作用及び収納部材通風口から排出された空気による冷却作用によりパワーデバイスから熱を取り除くようにした。

本発明によれば、電気掃除機が備える電動送風機の風路損失を増加させることなく、スイッチング素子等のパワーデバイスを効率的に冷却することができる。

本発明の第１の実施の形態を図１ないし図７に基づいて説明する。本実施の形態は、電動送風機を搭載する電気掃除機の一例である。

図１は本実施の形態の電気掃除機の外観構成を示す斜視図である。図１に示すように、電気掃除機１は、その基体をなす掃除機本体２と、一端を掃除機本体２に着脱自在に接続されたホース３、ホース３の他端側に設けられた手元操作部４、一端側を手元操作部４に着脱自在に接続された２分割構成の延長管５、延長管５の他端側に着脱自在に取付けられた吸込口体６等により構成されている。掃除機本体２には、電動送風機７が収納保持され、集塵室８も設けられている。

ホース３は、その基端が集塵室８を介して電動送風機７の吸込側に連通するように掃除機本体２に接続されている。そのホース３の他端側に設けられた手元操作部４には、後方に向けて延出した握り部９と、この握り部９を握った操作者の指で操作可能な範囲に位置する操作部１０とが設けられている。

操作部１０は、電動送風機７の電源スイッチを兼ね、この電動送風機７を各々異なる駆動状態にする複数種類の運転モードを選択することができるように構成されている。操作部１０には、握り部９から延長管５の方向に向けて、運転モードを停止状態とする停止操作ボタン１１ａ、運転モードを弱運転状態とする弱運転操作ボタン１１ｂ、運転モードを強運転状態とする強運転操作ボタン１１ｃが一列に順次並んで配設されている。ここで、例えば、強運転状態の時には、電動送風機７は３０，０００ｒｐｍレベルの高速で回転し、ゴミを吸引する。

図２は電気掃除機の内部構造を示す縦断側面図である。図２に示すように、掃除機本体２は、収納部材である本体ケース２１を有している。この本体ケース２１は、底板部２２と、底板部２２に設けられた筒状の側板部２３と、この側板部２３による開口部を閉塞する上板部２４とから構成されている。これらの底板部２２、側板部２３及び上板部２４により胴体室２５が形成されている。

胴体室２５の側板部２３には、電動送風機７からの排気を排出する収納部材通風口である電気掃除機排気口２６がスリット状又はメッシュ状に形成されており、その電気掃除機排気口２６を覆うようにフィルタ２７が設けられている。さらに、胴体室２５の側板部２３には、底板部２２の幅方向に軸方向を有する走行輪２８が回転自在に設けられており、本体ケース２１には、進行方向の前側下面に旋回自在な旋回輪２９が設けられている。これらにより、電気掃除機１は床面上を走行可能になっている。

胴体室２５の上板部２４には、略円形の連通孔３０が設けられている。胴体室２５内には、壁状にリブ３１が設けられている。これにより、連通孔３０により開口し電動送風機７を収納する電動送風機室３２と、電源コード３３を収納するコード室３４とが区画形成されている。図２中では、電源コード３３がコード室３４内に収納されている交流式電気掃除機の例が示されているが、直流式電気掃除機（コードレス式電気掃除機）の場合には、例えば電池がコード室３４内に収納される。

図３は電気掃除機が備える電動送風機の構成を一部切欠いて示す側面図、図４は電動送風機の一部の内部構成例を示す平面図である。

図３に示すように、電動送風機７は、モータ４１と、このモータ４１の回転軸であるロータ軸４２に取り付けられ吐出口４３ａを有する遠心ファン４３と、これらのモータ４１や遠心ファン４３を収納する電動送風機ケース４４とを備えている。ここで、本実施の形態のモータ４１はブラシ付きモータである。

電動送風機ケース４４は、モータ４１を収納するモータケース４５と、遠心ファン４３を収納するファンカバー４６とから構成されている。なお、掃除機本体２内では、ファンカバー４６が胴体室２５の上板部２４の連通孔３０に嵌合され、電動送風機７は電動送風機室３２に設けられている。

図３及び図４に示すように、モータケース４５はその上端部（遠心ファン４３側）に開口部４７を有している。このモータケース４５には、長手板状のブラケット４８がモータケース４５の直径方向に架橋されて開口部４７の一部を覆うようにねじ４９により取り付けられている。したがって、ブラケット４８により覆われていない開口部４７が通風孔５０となる。また、ブラケット４８の略中央には、上方に向けて略円筒状に突出したベアリング収納部５２ａが設けられている。このベアリング収納部５２ａの内周側には、ベアリング５１ａが収納されており、その略中央には、ロータ軸４２用の貫通孔５３が開口形成されている。

また、ブラケット４８の上方側には、ディフューザ５４が固定されている。さらに、このディフューザ５４の上方側に遠心ファン４３が配置されている。モータケース４５の外周部にはファンカバー４６が嵌合され（連結され）、このファンカバー４６により遠心ファン４３やディフューザ５４が覆われている。ファンカバー４６は、その上面の中央部に遠心ファン４３の通風口５５に対向する吸込開口部５６ａを有しており、さらに、その下部にモータケース４５内と連通するための下部開口部５６ｂを有している。このようなファンカバー４６は略円筒状に形成されている。なお、ファンカバー４６はモータケース４５よりも遠心方向の外周サイズが大きく（外周大に）形成されている。そして、モータケース４５の上端部（モータケース４５から見てファンカバー４６を上方向とした場合）とファンカバー４６の外周側面の下端部とが、連結部５７により接続されている。この連結部５７は平面状に形成されている。

なお、本実施の形態では、連結部５７は、モータケース４５と一体であってモータケース４５の開口部４７の周囲を外周方向に向けて突出するように断面略Ｌ字状に屈曲させたフランジ部により構成されている。このようなフランジ部を平面状に形成することは容易である。

一方、モータ４１は、モータケース４５に固定されたステータ５８と、このステータ５８の内側に配置され中心にロータ軸４２を有するロータ５９とにより構成されている。そして、ロータ５９の中心のロータ軸４２の両端部がベアリング５１ａ，５１ｂにより回転自在に軸支されている。また、モータケース４５の軸方向の下面側は下板部６１により有底状に閉塞されている。この下板部６１の中央部には、下方に向けて略円筒状に突出したベアリング収納部５２ｂが設けられている。このベアリング収納部５２ｂの内周面側には、ベアリング５１ｂが収納されている。さらに、モータケース４５の下面近傍の周面には、略径方向に位置させて排気口としての電動送風機排気口６０が開口形成されている。なお、この電動送風機排気口６０は、図示しないが、下板部６１に形成されても良い。

ここに、ディフューザ５４の構成例について図５及び図６を参照して説明する。図５はディフューザ５４の構成例を示す平面図、図６はディフューザ５４の構成例を示す底面図である。

ディフューザ５４は、図５に示すように、略円板状の円板部７１と、この円板部７１の略中心に形成されてロータ軸４２が貫通する貫通孔７２と、ブラケット４８にねじで固定するためのねじ孔７３ａ，７３ｂと、遠心ファン４３の外周部に位置するようにディフューザ５４の外周縁部寄りに立設された複数の円弧状ブレード７４と、図６に示すように、円板部７１の他面側である裏面に渦巻状に立設された複数の円弧状ブレード７５と、を備えている。そして、ディフューザ５４は、電動送風機ケース４４の連結部５７に対向して嵌挿され、ブラケット４８にねじで固定される。

ここで、図７は電動送風機の駆動回路８１を示す概略回路図である。図７に示すように、電動送風機７のモータ４１は、電力制御用のスイッチング素子８２を介して商用交流電源８３に接続されている。このスイッチング素子８２のゲート（制御端子）には、マイコン８４などで構成される電動送風機制御部８５が接続されている。そして、これらスイッチング素子８２及び電動送風機制御部８５は回路基板８６（図２、図３及び図４参照）実装されている。さらに、この電動送風機制御部８５には、電動送風機７の始動、停止又は電力を選択するための操作部１０が接続されている。スイッチング素子８２や電動送風機制御部８５等により駆動回路８１が構成されている。

このような駆動回路８１中に含まれるパワーデバイスであるスイッチング素子８２は、図２に示すように、遠心ファン４３の吐出口４３ａとモータ４１との間の流路（風路）を形成する電動送風機ケース４４の外面に配置されている。詳述すると、スイッチング素子８２は、遠心ファン４３の吐出口４３ａとモータ４１の上端部、すなわち遠心ファン４３側の端部との間の流路（風路）を形成する電動送風機ケース４４の外面に配置されている。つまり、スイッチング素子８２は、平面状に形成された連結部５７の外面に配置され、例えばねじ８７により固定されている。ここで、スイッチング素子８２は、図７に示すように、電動送風機７のモータ４１を駆動する駆動スイッチング素子であり、回路制御に使用されている素子に比べ、スイッチングの際の電流も大きく、そのスイッチング損失等による発熱も大きい。したがって、電動送風機７の負荷が高い状態で連続してスイッチング素子８２が駆動される場合には、かなりの発熱を伴うために適当な手段で冷却しないと劣化が早まったりする。または、劣化を防止するために温度センサ等を設けて、所定の温度に達した場合には、動作を停止する等の措置を講じる必要がある。本願発明では、スイッチング素子８２のような駆動時に冷却を要するような素子を「パワーデバイス」と呼ぶ。

さらに、図２に示すように、掃除機本体２の本体ケース（収納部材）２１の電気掃除機排気口（収納部材通風口）２６は、電動送風機ケース４４の電動送風機排気口６０より遠心ファン４３側（ファンカバー４６側）に配置されている。これにより、電動送風機ケース４４の電動送風機排気口６０より排出した空気が電気掃除機排気口２６に向かって流れるような気流が発生、すなわちスイッチング素子８２の周囲に（直接的に）気流が発生する。つまり、電気掃除機１の電気掃除機排気口２６を電動送風機ケース４４の電動送風機排気口６０より遠心ファン４３側に配置することによって、スイッチング素子８２の冷却効果を向上させることができる。

このような構成において、ロータ軸４２が回転すると、その回転と一体に遠心ファン４３が回転し、この回転によって吸引空気が、ファンカバー４６の上面側に形成された吸込開口部５６ａから遠心ファン４３を通り、その吐出口４３ａから吹き出される。そして、この空気は、ファンカバー４６の内周面に沿ってディフューザ５４の円弧状ブレード７４の間を軸方向に広がるように流れる。次に、この空気は、ディフューザ５４の円板部７１の裏面において、円弧状ブレード７５の間を渦巻状にディフューザ５４の中心に向けて流れる。このようにして、ディフューザ５４は、吐出口４３ａから吹き出される空気を一様に整流させてモータ４１へ導く。すなわち、遠心ファン４３の回転によって吸引空気が、ファンカバー４６の吸込側に形成された吸込開口部５６ａから遠心ファン４３、その吐出口４３ａ、ディフューザ５４及びモータ４１へと導かれる。

モータ４１を通過した空気は、モータケース４５の電動送風機排気口６０から排出され、その後、電気掃除機排気口２６から排出される。このとき、スイッチング素子８２で発生する熱は、電動送風機ケース４４への放熱作用と電動送風機排気口６０から排出された空気の流れによる冷却作用との両方の作用により効率良く放熱される。したがって、スイッチング素子８２を効率的に冷却できるようになる。

また、スイッチング素子８２は電動送風機ケース４４の外壁に配置されているので、電動送風機ケース４４内の流路における空気流を乱すことはない。したがって、スイッチング素子８２によって電動送風機７内の流路損失を増大させることなく、スイッチング素子８２の熱を電動送風機ケース４４に逃がすことができる。また、スイッチング素子８２が配置される連結部５７の内側が、遠心ファン４３による気流においてモータ４１よりも上流側に離れた位置であるので、電動送風機７の動作時には、スイッチング素子８２へのモータ４１から発生する熱の影響が小さい。

また、このような連結部５７はファンカバー４６とモータケース４５との遠心方向の外周サイズの違いを利用した段差部であり、構造的に平面状に形成することが容易な部分である。特に、連結部５７がフランジ部である場合、フランジ部を平面状に形成することは容易である。このような平面にスイッチング素子８２を取り付ければよいので、モータケース４５の外周面に取り付けるような場合に比べて、スイッチング素子８２の取り付け自由度が高い。

ここで、本実施の形態の変形例を図８及び図９に基づいて説明する。図８は変形例の電動送風機の一部を切欠いて示す側面図、図９は電動送風機を示す平面図（上面図）である。

前述した本実施の形態では、取付性、冷却効率等を考慮して段差により形成される平面部である連結部（フランジ部）５７にスイッチング素子８２が配置されている。しかし、モータ４１のステータ５８から発生する熱の影響を受けずに効率的に冷却できる点に着目する場合には、モータ４１より吸込側で、電動送風機ケース４４の外壁であってディフューザ５４に対向する部位にスイッチング素子８２を配置させるようにしてもよい。本実施例では、図８及び図９に示すように、スイッチング素子８２は、例えばファンカバー４６の外周面部分に配置されている。

本発明の第２の実施の形態を図１０に基づいて説明する。図１０は本実施の形態の電気掃除機の内部構造を示す縦断側面図である。本実施の形態の電気掃除機は、基本的には、第１の実施の形態に準ずるものである。第１の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（後述の実施の形態でも同様とする）。

図１０に示すように、モータ４１の上流側の電動送風機ケース４４には、スイッチング素子８２を冷却するための貫通孔である冷却通風孔９１が設けられている。詳しくは、モータ４１の上流側のモータケース４５であってスイッチング素子８２の近傍に冷却通風孔９１が設けられている。すなわち、冷却通風孔９１は、吹き出す空気がスイッチング素子８２に直接当たる位置、又は吹き出す空気がスイッチング素子８２の周囲に（直接的に）強制対流を起こす位置に設けられている。なお、図１０では、スイッチング素子８２を固定した近傍で、ロータ軸４２と平行なモータケース４５の側面に冷却通風孔９１を設けた例を示している。冷却通風孔９１は一つでも複数でも良い。

このような構成をとることによって、スイッチング素子８２の表面又は近傍に、モータ４１を通過する前の温度上昇が少ない空気を流すことができる。したがって、電動送風機排気口６０からの空気の流れによる冷却と電動送風機ケース４４への放熱とを併せることで、スイッチング素子８２の冷却効果が著しく向上する。

本発明の第３の実施の形態を図１１に基づいて説明する。図１１は本実施の形態の電気掃除機の内部構造を示す縦断側面図である。本実施の形態の電気掃除機は、基本的には、第１の実施の形態に準ずるものであるが、第一の実施の形態に比べ、電気掃除機本体２Ａの本体ケース２１における電動送風機７の配置が異なっている。

図１１に示すように、電動送風機７は、その吸込開口部５６ａが集塵室８に対向するように電動送風機室３２内に設けられている。また、電動送風機室３２には、電動送風機排気口６０と共に電動送風機ケース４４の一部を覆い遠心ファン４３側に開口する収納部材通風口である開口部９２を有する収納部材であるケースカバー９３が設けられている。このケースカバー９３は、有底状に形成されており、モータ４１が位置するモータケース４５の一部を覆っている。これにより、ケースカバー９３は、モータ４１等により発生する騒音を軽減している。さらに、スイッチング素子８２は遠心ファン４３の吐出口４３ａとモータ４１との間の流路を形成する電動送風機ケース４４の外面に配置されている。詳しくは、スイッチング素子８２は、ケースカバー９３の電動送風機ケース４４の外周に沿うように形成された開口部９２に対向する部位、すなわち平面状に形成された連結部（フランジ部）５７の外面に配置されている。

このような構成をとることによって、スイッチング素子８２の表面及び周囲に電動送風機排気口６０からの空気の流れを起こすことができる。したがって、スイッチング素子８２を（直接的に）空冷することができ、電動送風機ケース４４への放熱と併せて、スイッチング素子８２の冷却効果が著しく向上する。特に、スイッチング素子８２を複数備えた形態では、それぞれのスイッチング素子８２の表面及び周囲に一様な空気の流れを起こすことができる。また、本実施の形態では、電気掃除機排気口２６Ａ（ここでは収納部材通風口ではない）を電気掃除機１の後方（電動送風機排気口６０から見て、遠心ファン４３とは逆方向）に形成しているが、スイッチング素子８２の冷却効果を維持することができる。

ここで、図１２は本実施の形態の変形例の電気掃除機の内部構造の一部を示す縦断側面図である。図１２に示すように、ケースカバー（収納部材）９３は、モータケース４５の全体を覆い、さらに、ファンカバー４６の一部を覆うように形成されても良い。これにより、モータ４１により発生する騒音及び遠心ファン４３が発生する騒音を軽減しながら、連結部（フランジ部）５７の外面に配置されたスイッチング素子８２の表面及び周囲に電動送風機排気口６０からの空気の流れを起こすことができる。

本発明の第４の実施の形態を図１３及び図１４に基づいて説明する。図１３は本実施の形態の電動送風機の構成を一部切欠いて示す側面図、図１４はその一部の内部構成例を示す平面図である。なお、本実施の形態の電気掃除機は、基本的に第１の実施の形態に準ずるものであり、電動送風機の構成の一部が異なる。第１の実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する（後述の実施の形態でも同様とする）。

図１３及び図１４に示すように、本実施の形態の電動送風機７Ａでは、第一の実施の形態の電動送風機７のモータケース４５に代えてモータケース９４が用いられている。本実施の形態のモータケース９４は、下板部６１により有底状構造でファンカバー４６側が開口部９５として開口してモータ４１を収納する。モータケース９４の外周よりも大きな外周を有する円盤状のフレーム９６がモータケース９４の開口部９５を閉塞するようにモータケース９４にねじ９７等により取り付けられている。さらに、ファンカバー４６の側壁を形成している側壁部４６ａはフレーム９６の外周部９６ａに圧入等により嵌合されている。そして、モータケース９４とファンカバー４６とが一体的に固着される。すなわち、フレーム９６は、モータケース９４とファンカバー４６との間に配置される。また、フレーム９６の略中央には、上方に向けて略円筒状に突出したベアリング収納部５２ａが設けられている。さらに、フレーム９６には、モータケース９４内をファンカバー４６内に連通させるための複数個の通風孔９８が例えば図１４に示すような扇形形状に形成されている。この通風口９８は、遠心ファン４３の性能に応じて、モータ４１の冷却に必要な風量を確保するように設計されている。

なお、本実施の形態では、フレーム９６におけるモータケース９４よりも外周大な位置の外周部９９が、遠心ファン４３の吐出口４３ａとモータ４１との間の流路を形成する連結部５７となる。この外周部９９の外面に位置させてスイッチング素子８２がねじ８７により配置固定されている。ここで、ファンカバー４６、モータケース９４及びフレーム９６の外周部９９により電動送風機ケース４４が構成されている。

このような構成をとることによって、連結部５７としてフレーム９６の外周部９９を利用する本実施の形態の場合も、連結部５７としてフランジ部を利用した第１の実施の形態の場合と同様の作用・効果を奏する。

特に、フレーム９６は、遠心ファン４３の吐出口４３ａとモータ４１との間の流路を形成する連結部５７を構成し、かつ、その連結部５７は、モータ４１よりも上流側（吸込側）の流路内に配置されている。これにより、熱を発生するモータ４１よりも上流側の空気に接するフレーム９６の表面積が増加し、フレーム９６の冷却効果が高まる。したがって、このフレーム９６に一体的に固定したスイッチング素子８２も効率的に冷却される。

本発明の第５の実施の形態を図１５ないし図１７に基づいて説明する。図１５は本実施の形態の電動送風機の構成を一部切欠いて示す側面図、図１６はその一部の内部構成例を示す平面図である。なお、本実施の形態の電気掃除機は、基本的に第１の実施の形態に準ずるものであり、電気送風機の構成の一部が異なる。

図１５及び図１６に示すように、本実施の形態の電動送風機７Ｂでは、第一の実施の形態の電動送風機７のブラシ付きのモータ４１に代えてブラシレスモータ１０１が用いられている。ブラシレスモータ１０１は、モータケース４５に固定されたステータ１０２と、このステータ５８の内側に配置され中心にローラ軸４２を有するロータ１０３とにより構成されている。

図１７は電動送風機の駆動回路１０４を示す概略回路図である。図１７に示すように、本実施の形態では、電動送風機７Ｂのブラシレスモータ１０１は、直流電源部１０５を駆動源として駆動されるインバータ駆動回路１０６から発生する交流電流によって回転駆動される。マイコン１０７等で構成され電動送風機７Ｂの駆動を制御する電動送風機制御部１０８は、ドライブ回路１０９ａ〜１０９ｆと接続されており、インバータ駆動回路１０６を構成するパワーＭＯＳＦＥＴ等のパワーデバイスであるスイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆをスイッチング制御する。インバータ駆動回路１０６、ドライブ回路１０９ａ〜１０９ｆや電動送風機制御部１０８等により駆動回路１０４が構成されている。

直流電源部１０５は、ニッケルカドミウム（ＮｉＣｄ）電池、ニッケル水素電池、又はリチウムイオン電池などの２次電池を複数本組み合わせた組電池、又は、商用交流電源を整流平滑したものである。この直流電圧がインバータ駆動回路１０６に供給される。

インバータ駆動回路１０６は、６個のスイッチング素子１１０a〜１１０ｆを３相ブリッジ接続した構成になっている。これらのスイッチング素子１１０a〜１１０ｆは、マイコン１０７を主体とする電動送風機制御部１０８から出力されるパルス信号に基づき、高電圧側ドライブ回路１０９ａ〜１０９ｃ及び低電圧側ドライブ回路１０９ｄ〜１０９ｆにて駆動され、交流電流を電動送風機７ＢのＹ結線の巻線１１１ａ〜１１１ｃに供給する。

また、電動送風機制御部１０８には、電動送風機７Ｂの始動、停止又は電力を選択するための操作部１１２、インバータ駆動回路１０６に流れる電流を検出する電流検出手段１１３、そして、入力電圧を検出する入力電圧検出手段１１４等が接続されている。

さらに、電動送風機制御部１０８には、ステータ１０２に囲まれたロータ１０３の永久磁石位置を検出するための位置検出手段１１５が接続されている。このような位置検出手段１１５としては、電気角１２０°間隔で設置した３つの磁気センサが用いられる。磁気センサとしては、ホールセンサやホールＩＣ等がある。また、その他の永久磁石の位置検出方法として、特に図示しないが光学式パルスエンコーダを使用する方法や、巻線１１１ａ〜１１１ｃに誘起される電圧を電圧位相検出手段によって検出する方法などが使用可能である。

パワーデバイスである複数個のスイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆは、回路基板８６に実装され、さらに、ねじ８７などによって遠心ファン４３の吐出口４３ａとモータ４１との間の流路（風路）を形成する電動送風機ケース４４の外壁に配置されている。詳しくは、モータケース４５の連結部（フランジ部）５７の外面に配置固定されている。この場合、１個のみのスイッチング素子８２とは異なり複数個のスイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆが対象となるが、これらのスイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆは図１５に示すように、ブラシレスモータ１０１のロータ軸４２を中心に略同一円周上（厳密に同一円周上でなくてもよい）に位置させて等間隔で放射状に配置されている。

このようなスイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆの取り付け配置構造とすることによって、第１の実施の形態の場合と同様に、電動送風機７Ｂの風路損失を増大させることなくスイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆを効果的に冷却することができる。特に、本実施の形態のようなブラシレスモータ１０１を駆動させる場合、スイッチング素子が複数個必要である。これらの複数個のスイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆを電動送風機７Ｂの流路損失を増大させることなく効果的に冷却することができる本実施の形態は、特に有効である。また、これらの複数個のスイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆは、ロータ軸４２を中心に略同一円周上に位置させて放射状に配置されているので、これらのスイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆの冷却のばらつきを軽減し、均等にスイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆを冷却することが可能になる。これにより、スイッチング素子１１０ａ〜１１０ｆの動作、すなわち、回路動作を安定させることができる。

なお、各実施の形態では、パワーデバイスとしてトライアックやパワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子８２，１１０ａ〜１１０ｆの例で説明したが、これらの素子に限らず、駆動により発熱を伴うもの、例えば、ＩＧＢＴ（Insurated Gate Bipolar Transistor）等のスイッチング素子も適用対象となり、又は、これらの素子単体に限らず、１チップにパッケージ化又はデバイス化したものでも適用対象となり、さらには、抵抗素子の場合にも適用対象となり得る。

本発明の第１の実施の形態の電気掃除機の外観構成を示す斜視図である。 電気掃除機の内部構造を示す縦断側面図である。 電気掃除機が備える電動送風機の構成を一部切欠いて示す側面図である。 その一部の内部構成例を示す平面図である。 電装送風機が備えるディフューザの構成例を示す平面図である。 電装送風機が備えるディフューザの構成例を示す底面図である。 電動送風機の駆動回路を示す概略回路図である。 変形例の電動送風機の一部を切欠いて示す側面図である。 変形例の電動送風機を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態の電気掃除機の内部構造を示す縦断側面図である。 本発明の第３の実施の形態の電気掃除機の内部構造を示す縦断側面図である。 本発明の第３の実施の形態の変形例の電気掃除機の内部構造の一部を示す縦断側面図である。 本発明の第４の実施の形態の電動送風機の構成を一部切欠いて示す側面図である。 その一部の内部構成例を示す平面図である。 本発明の第５の実施の形態の電動送風機の構成を一部切欠いて示す側面図である。 その一部の内部構成例を示す平面図である。 電動送風機の駆動回路を示す概略回路図である。

符号の説明

１ 電気掃除機
７ 電動送風機
７Ａ 電動送風機
７Ｂ 電動送風機
２１ 収納部材（本体ケース）
２６ 収納部材通風口（電気掃除機排気口）
４１ モータ
４２ 回転軸（ロータ軸）
４３ 遠心ファン
４３ａ 吐出口
４４ 電動送風機ケース
４５ モータケース
４６ ファンカバー
５７ 連結部
６０ 電動送風機排気口
８１ 駆動回路
８２ パワーデバイス（スイッチング素子）
９１ 冷却通風孔
９２ 収納部材通風口（開口部）
９３ 収納部材（ケースカバー）
１０１ モータ（ブラシレスモータ）
１０４ 駆動回路
１１０ａ〜１１０ｆ パワーデバイス（スイッチング素子）

Claims (5)

1. モータと、前記モータの回転軸に取り付けられた遠心ファンと、前記モータ及び前記遠心ファンを収納し前記遠心ファンの吐出口から吹き出される空気を前記モータを通過させて排出させる電動送風機排気口を有する電動送風機ケースとを具備する電動送風機と、
   パワーデバイスを具備し前記モータを駆動するための駆動回路と、
   前記電動送風機を収納しその電動送風機の排気を排出する電気掃除機排気口を有する本体ケースと、
   を備え、
   前記電動送風機ケースは、前記モータを収納し前記電動送風機排気口を有するモータケースと、前記遠心ファンを覆い前記モータケースの外周より大きい外周を有するファンカバーと、前記モータケースと前記ファンカバーとを連結する連結部とを備え、
   前記パワーデバイスは、前記連結部の外面に配置されており、
   前記本体ケースは、前記電気掃除機排気口を前記ファンカバーの近傍に位置させて、前記電動送風機排気口からの排気を前記モータケースの外周に沿って前記パワーデバイスに導く流路を形成する電気掃除機。
2. モータと、前記モータの回転軸に取り付けられた遠心ファンと、前記モータ及び前記遠心ファンを収納し前記遠心ファンの吐出口から吹き出される空気を前記モータを通過させて排出させる電動送風機排気口を有する電動送風機ケースとを具備する電動送風機と、
   パワーデバイスを具備し前記モータを駆動するための駆動回路と、
   前記電動送風機を収納しその電動送風機の排気を排出する電気掃除機排気口を有する本体ケースと、
   を備え、
   前記電動送風機ケースは、前記モータを収納し前記電動送風機排気口を有するモータケースと、前記遠心ファンを覆い前記モータケースの外周より大きい外周を有するファンカバーと、前記モータケースと前記ファンカバーとを連結する連結部とを備え、
   前記パワーデバイスは、前記連結部の外面に配置されており、
   開口部を有して前記モータケースを収納する一面開口のケースカバーであって、当該開口部の端面と前記連結部との間に間隔を設けて配置され、前記電動送風機排気口からの排気を前記モータケースの外周に沿って前記パワーデバイスに導く流路を形成するケースカバーを備える電気掃除機。
3. モータと、前記モータの回転軸に取り付けられた遠心ファンと、前記モータ及び前記遠心ファンを収納し前記遠心ファンの吐出口から吹き出される空気を前記モータを通過させて排出させる電動送風機排気口を有する電動送風機ケースとを具備する電動送風機と、
   パワーデバイスを具備し前記モータを駆動するための駆動回路と、
   前記電動送風機を収納しその電動送風機の排気を排出する電気掃除機排気口を有する本体ケースと、
   を備え、
   前記電動送風機ケースは、前記モータを収納し前記電動送風機排気口を有するモータケースと、前記遠心ファンを覆うファンカバーと、を備え、
   前記パワーデバイスは、前記ファンカバーの外周に配置されており、
   開口部を有して前記電動送風機を収納する一面開口のケースカバーであって、当該開口部を前記ファンカバー側に位置づけ、当該ケースカバーの内周面を前記ファンカバーの外周に配置された前記パワーデバイスに対向させ、前記電動送風機排気口からの排気を前記モータケースの外周に沿って前記パワーデバイスに導く流路を形成するケースカバーを備える電気掃除機。
4. 前記モータケースにおける前記パワーデバイスの近傍に冷却通風孔を備える請求項１記載の電気掃除機。
5. 前記モータはブラシレスモータであり、
   前記ブラシレスモータに流れる電流をスイッチングする複数の前記パワーデバイスは、前記ブラシレスモータの回転軸を中心に略同一円周上に位置させて放射状に配置されている請求項１記載の電気掃除機。

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