JP4896166B2 - Stick type vacuum cleaner - Google Patents
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Description
本発明は、スティック型の電気掃除機に関する。 The present invention relates to a stick-type vacuum cleaner.
従来より、キャニスター型の電気掃除機が多く普及している。キャニスター型の電気掃除機には、一般的に、遠心ファンとDCモーターを備えた電動送風機が吸込み駆動源として搭載されている。 Conventionally, many canister-type vacuum cleaners have been widely used. In general, a canister type vacuum cleaner is equipped with an electric blower including a centrifugal fan and a DC motor as a suction drive source.
このようなキャニスター型の電気掃除機として、「単相交流整流子モータと、該単相交流整流子モータの軸端に設けた遠心ファン,固定案内羽根及び該遠心ファン,固定案内羽根を覆うケーシングで構成された電動送風機を備えた電気掃除機」がある(例えば、特許文献1参照)。 As such a canister-type vacuum cleaner, “a single-phase AC commutator motor, a centrifugal fan, a fixed guide blade provided at the shaft end of the single-phase AC commutator motor, and a casing that covers the centrifugal fan and the fixed guide blade” There is a "vacuum cleaner provided with an electric blower composed of" (for example, see Patent Document 1).
また、他のキャニスター型の電気掃除機として、「電動機には整流子モータとは方式が違いインバータ制御により運転されるブラシレスモータ部51と、ファン部52から構成される」電動送風機を内蔵したものがある(例えば、特許文献2参照)。 As another canister-type vacuum cleaner, an electric blower having a built-in electric blower “consisting of a brushless motor unit 51 operated by inverter control and a fan unit 52, which is different from a commutator motor in an electric motor” (See, for example, Patent Document 2).
ここで、遠心ファンは遠心方向に送風する特徴から、大風量を得るためにはファン径が大きくなるものである。また、DCモーターは整流子(またはブラシ)が必要となり、小型化するのが困難である。このような遠心ファンとDCモーターの特徴から、上記特許文献1に記載の電動送風機は大きくかつ重いものとなり、電気掃除機の本体も大きくかつ重いものであった。
Here, since the centrifugal fan blows air in the centrifugal direction, the fan diameter increases in order to obtain a large air volume. In addition, the DC motor requires a commutator (or brush) and is difficult to downsize. Due to the features of the centrifugal fan and the DC motor, the electric blower described in
また、上記特許文献2に記載の電気掃除機は、DCモーターの代わりにブラシレスDCモーターを採用することで、整流子(またはブラシ)のスペース分だけ小型化することができる。しかし、やはり遠心ファンの径が大きいため、電動送風機も大きいものとなっていた。
Moreover, the vacuum cleaner of the said
一方、キャニスター型に対して小型なスティック型の電気掃除機がある。このスティック型の電気掃除機に上述した電動送風機を応用すると、電動送風機を収納した部分で膨らんだ形状となってしまう。このため、ユーザーの操作労力が大きくなり、使い勝手の悪さが課題となる。 On the other hand, there is a stick-type vacuum cleaner that is smaller than the canister type. When the electric blower described above is applied to this stick-type vacuum cleaner, the electric blower is swollen at the portion where the electric blower is stored. For this reason, a user's operation effort becomes large and the usability becomes a problem.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、小型かつ軽量で使い勝手のよいスティック型の電気掃除機を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a stick-type vacuum cleaner that is small, lightweight, and easy to use.
本発明に係るスティック型電気掃除機は、筒状のケースと、集塵室と、遠心ファン、及び、インバーターにより高速制御されるブラシレスDCモーターを有する電動送風機と、前記ブラシレスDCモーターを駆動するための前記インバーターを含む駆動回路と、前記駆動回路を収容する駆動回路室とを備え、前記ケース内には、先端側から順に、前記集塵室、前記電動送風機、前記駆動回路室が配設され、前記電動送風機の動作により前記ケースの先端側から前記ケース内に吸い込まれた空気が、前記集塵室、前記電動送風機、前記駆動回路室の順に通過して、前記ケースの後端側に設けられた排気口から排気されるものである。 A stick type vacuum cleaner according to the present invention drives a brushless DC motor , a cylindrical case, a dust collecting chamber, a centrifugal fan, an electric blower having a brushless DC motor controlled at high speed by an inverter, and the brushless DC motor. A drive circuit including the inverter and a drive circuit chamber that houses the drive circuit, and in the case, the dust collection chamber, the electric blower, and the drive circuit chamber are arranged in this order from the front end side. The air sucked into the case from the front end side of the case by the operation of the electric blower passes through the dust collection chamber, the electric blower, and the drive circuit chamber in this order, and is provided on the rear end side of the case. It is exhausted from the exhaust port .
本発明に係るスティック型電気掃除機は、筒状のケースのケース内に先端側から集塵室、電動送風機、及び駆動回路室の順に配設し、前記駆動回路室が位置する前記ケースの後端側に排気口を設け、前記電動送風機は遠心ファンと、インバーターにより高速制御されるブラシレスDCモーターとを有するので、遠心ファンを小径にすることができる。このため、スティック形状が膨らむことなく小型かつ軽量であり、使い勝手がよく操作負担の少ないスティック型電気掃除機を得ることができる。 The stick type vacuum cleaner according to the present invention is disposed in the case of the cylindrical case in the order of the dust collection chamber, the electric blower, and the drive circuit chamber from the front end side, and the rear of the case where the drive circuit chamber is located. An exhaust port is provided on the end side, and the electric blower has a centrifugal fan and a brushless DC motor controlled at high speed by an inverter, so that the centrifugal fan can have a small diameter. Therefore, it is possible to obtain a stick-type vacuum cleaner that is small and lightweight without causing the stick shape to swell, is easy to use, and has a small operation load.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係るスティック型電気掃除機を示す構成図であり、横から見た図を示している。図1に示すように、スティック型電気掃除機1は、筒状のケース2の先端に床ノズル10が回動可能に取り付けられている。そして、ケース2内には、先端側から順に集塵室20、吸引駆動源としての電動送風機30、駆動回路室40が配設され、これらは連通した状態となっている。なお、電動送風機30のフレームは、図示しないアームによってケース2に支持されている。また、ケース2の後端には、把手11が回動可能に取り付けられている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a stick-type vacuum cleaner according to
集塵室20は、塵埃などを溜めておく部屋で、紙フィルターまたはサイクロン方式により集塵する。
駆動回路室40には、ケース2に排気口2aが複数個形成されており、排気口2aには排気フィルター50が取り付けられている。
The
In the
図2は、電動送風機30の構成図である。図2に示すように、電動送風機30は、遠心ファン31と、ローター32a及びステーター32bを有するブラシレスDCモーター32を備える。
遠心ファン31は、小径(例えば50mm程度)に構成されている。
ブラシレスDCモーター32のローター32aは、永久磁石を使用している。永久磁石を使用するブラシレスDCモーター32は、少ない電流で大きなトルクを得ることができるので、DCモーターに比べて小型化に適しており、また、駆動効率がよいので省エネ化が可能である。
このように、電動送風機30は小型化に適した構成となっているため、例えば筒状のケース2は内径50mm程度で実現可能である。この50mmは、一般的なスティック型電気掃除機の把手とほぼ同径であり、ユーザーが取り扱うのに使い勝手のよい径である。
FIG. 2 is a configuration diagram of the
The
The rotor 32a of the
Thus, since the
図3は、電動送風機30と駆動回路室40の配置図である。図3に示すように、駆動回路室40は、電動送風機30を駆動するための駆動回路41が配置されており、電動送風機30と駆動回路41は電気的に接続されている。そして、駆動回路室40は電動送風機30と連通しており、電動送風機30からの排気が駆動回路室40に流れ込むようになっている(矢印A)。このようにすることで、駆動回路室40内を冷却する効果を得ることができる。したがって、この冷却効果により、駆動回路41に放熱板やヒートシンクなどの放熱部材を設ける必要がなくなり、コスト削減、軽量化、省スペース化が可能となる。
また、駆動回路41はスティック形状のケース2に収まるよう、細長い電子基板、例えば縦200mm×横50mm程度のサイズに実装する。
FIG. 3 is a layout diagram of the
In addition, the drive circuit 41 is mounted on a long and narrow electronic substrate, for example, a size of about 200 mm long × 50 mm wide so as to fit in the stick-
図4は、駆動回路室40に備えた駆動回路41のブロック図である。図4に示すように、駆動回路41は、交流電源90にリアクトル100を介して接続されたコンバーター110と、コンバーター110の出力側に接続された電解コンデンサー120と、電解コンデンサー120に入力側が接続されたインバーター130と、コンバーター110の出力側に接続された直流電圧変換器140と、直流電圧変換器140から駆動電圧が供給されてインバーター130を駆動制御するマイクロコンピューター150と、マイクロコンピューター150に検出信号を出力する位置センサー160を備える。
FIG. 4 is a block diagram of the drive circuit 41 provided in the
交流電源90は、日本国内の一般家庭では交流100Vであるが、その他の交流電圧でもよい。
コンバーター110は、複数の整流ダイオードからなるブリッジ回路を構成する。
インバーター130は、複数のスイッチング素子と複数の環流ダイオードからなるブリッジ回路を構成する。スイッチング素子は、例えばMOSFETやIGBTを用いることができる。
マイクロコンピューター150は、一般的にソフトウェアで構成されるが、論理回路等の電子回路によるハードウェアで構成することもできる。
位置センサー160は、ブラシレスDCモーター32の内部に取り付けられ、ブラシレスDCモーター32のローター32aの位置を検出することによってブラシレスDCモーター32の回転位置を検出し、検出信号をマイクロコンピューター150に出力する。位置センサー160としては、例えばホールICを用いることができる。
The AC power supply 90 is AC 100V in a general household in Japan, but may be other AC voltage.
Converter 110 constitutes a bridge circuit composed of a plurality of rectifier diodes.
The
The
The
次に、駆動回路41の動作について図4に基づいて説明する。
交流電源90から交流電圧を入力すると、リアクトル100が高調波電流等を抑制し、コンバーター110に出力する。コンバーター110は、交流電圧を任意の直流電圧に変換して出力する。電解コンデンサー120は、コンバーター110から出力された直流電圧を平滑化し、インバーター130及び直流電圧変換器140に出力する。
直流電圧変換器140は、直流電圧を任意の直流電圧に変換し、電源電圧としてマイクロコンピューター150に供給する。
マイクロコンピューター150は、ブラシレスDCモーター32の回転位置情報を位置センサー160から得て、ブラシレスDCモーター32を高速駆動させるための制御演算を行い、インバーター130に制御信号を出力して制御する。位置センサー160が検出したブラシレスDCモーター32の回転位置に基づいて制御演算を行うため、高精度な制御を行うことができる。
Next, the operation of the drive circuit 41 will be described with reference to FIG.
When an AC voltage is input from AC power supply 90,
The
The
ここで、ブラシレスDCモーター32の制御方法としては、一般的なベクトル制御や、V/F制御などを用いることができる。このような制御方法で制御されることにより、ブラシレスDCモーター32は100000rpm程度の回転速度を実現することが可能となる。
Here, as a method of controlling the
このように構成されたスティック型電気掃除機1において、電動送風機30を駆動させると吸引力が発生し、床ノズル10から塵埃等が吸い込まれる。吸い込まれた塵埃は、集塵室20内に蓄積される。前述の通りブラシレスDCモーター32はインバーターにより高速回転するので、小径の遠心ファン31であっても送風効率を向上させることができ、大風量を得ることができる。このため、小型な電動送風機30であっても高い吸引性能を得ることができる。なお、インバーター130が高いコストパフォーマンスで運転するための上限のキャリア周波数は20kHz程度であるが、遠心ファン31の回転周波数がこれと同等になるにつれ、制御的に不安定になることも考えられる。このような場合には、ブラシレスDCモーター32の極数を4極以下とすることで問題を回避することができる。
In the stick
床ノズル10から吸い込まれて塵埃が分離された空気は、電動送風機30により送風されて駆動回路室40に流れ込み、駆動回路室40内を冷却する(図1、図3の矢印A)。このようにすることで、温度上昇により駆動回路41の動作が不安定になるのを防ぐことができ、別途放熱部材を設ける必要もない。そして、駆動回路室40を通過した空気は、排気口2aに設けられた排気フィルター50を介して排気される(図1の矢印B)。
The air from which dust is separated from the
以上のように本実施の形態1に係るスティック型電気掃除機1によれば、筒状のケース2内に先端側から集塵室20、電動送風機30、及び駆動回路室40の順に配設し、電動送風機30は小径の遠心ファン31とインバーターにより高速制御されるブラシレスDCモーター32で構成した。このため、遠心ファン31を小径にすることができる。したがって、スティック型電気掃除機1のスティック形状が膨らむことがなく小型かつ軽量であり、使い勝手を向上させるとともに操作負担を軽減することができる。
As described above, according to the stick-
また、ブラシレスDCモーター32は永久磁石を使用したローター32aを備えたので、駆動効率がよく、省エネ効果を得ることができる。また、ブラシレスDCモーター32の回転位置を検出する位置センサー160を備えたので、高精度なインバーター制御を行うことができる。
Moreover, since the
実施の形態2.
図5は本発明の実施の形態2に係るスティック型電気掃除機の駆動回路41のブロック図である。
この実施の形態2の駆動回路41において上記実施の形態1の駆動回路と同様の構成要素には同一符号を付している。
この実施の形態2では、図5に示すように、実施の形態1で説明した駆動回路41(図4参照)に対して、位置センサー160を省いた構成となっている。
位置センサー160を省くことで、ブラシレスDCモーター32内部のセンサー取り付けスペースが省略できるため、さらに小型なブラシレスDCモーター32が実現可能となる。
また、センサーコスト削減といった利点もある。この場合、モーターに流れる電流や電圧等から位置情報を得るセンサーレス制御を行うことで、ブラシレスDCモーター32の高速駆動が実現可能となる。
FIG. 5 is a block diagram of the drive circuit 41 of the stick type vacuum cleaner according to
In the drive circuit 41 of the second embodiment, the same components as those of the drive circuit of the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In the second embodiment, as shown in FIG. 5, the
By omitting the
There is also an advantage of sensor cost reduction. In this case, high-speed driving of the
以上の実施の形態1、2で説明した電動送風機の活用例として、電気掃除機全般、ジェットタオルなどが挙げられる。 Examples of the use of the electric blower described in the first and second embodiments include general vacuum cleaners and jet towels.
1 スティック型電気掃除機、2 ケース、2a 排気口、10 床ノズル、11 把手、20 集塵室、30 電動送風機、31 遠心ファン、32 ブラシレスDCモーター、32a ローター、32b ステーター、40 駆動回路室、41 駆動回路、50 排気フィルター、90 交流電源、100 リアクトル、110 コンバーター、120 電解コンデンサー、130 インバーター、140 直流電圧変換器、150 マイクロコンピューター、160 位置センサー。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
集塵室と、
遠心ファン、及び、インバーターにより高速制御されるブラシレスDCモーターを有する電動送風機と、
前記ブラシレスDCモーターを駆動するための前記インバーターを含む駆動回路と、
前記駆動回路を収容する駆動回路室とを備え、
前記ケース内には、先端側から順に、前記集塵室、前記電動送風機、前記駆動回路室が配設され、
前記電動送風機の動作により前記ケースの先端側から前記ケース内に吸い込まれた空気が、前記集塵室、前記電動送風機、前記駆動回路室の順に通過して、前記ケースの後端側に設けられた排気口から排気される
ことを特徴とするスティック型電気掃除機。 A cylindrical case,
A dust collection chamber;
An electric fan having a centrifugal fan and a brushless DC motor controlled at high speed by an inverter;
A drive circuit including the inverter for driving the brushless DC motor;
A drive circuit chamber for housing the drive circuit,
In the case, in order from the front end side, the dust collection chamber, the electric blower, and the drive circuit chamber are disposed,
Air sucked into the case from the front end side of the case by the operation of the electric blower passes through the dust collection chamber, the electric blower, and the drive circuit chamber in this order, and is provided on the rear end side of the case. A stick-type vacuum cleaner that is exhausted from an exhaust port .
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