JP6582023B2 - クリーナ - Google Patents

Description

本発明は、ブラシレスモータを用いたクリーナに関する。

特許文献１に開示の如く、クリーナには、モータハウジングと、モータハウジングの後部につながるグリップハウジングと、モータハウジングの前部につながる集塵ハウジングと、グリップハウジングにつながるバッテリ保持ハウジングと、を有するものが知られている。

特開２０１０−１７８７７３号公報

上記従来のクリーナにおいては、後部に位置するバッテリ保持ハウジングに質量の大きいバッテリーパックが装着される。

そこで、本発明は、配線が楽に行えるクリーナを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、モータハウジングと、モータハウジングの後部につながるグリップハウジングと、モータハウジングの前部につながる集塵ハウジングと、グリップハウジングにつながるバッテリ保持ハウジングと、を有するハウジングと、モータハウジングに収容されるブラシレスモータと、ブラシレスモータの回転を制御するための制御回路基板と、ブラシレスモータにより回転するファンと、ハウジングの側面に形成され、ファンの回転による空気流が排出される排気口と、を有するクリーナであって、
制御回路基板は、グリップハウジングの下方で且つ上下方向でグリップハウジングとオーバーラップし、左右方向で排気口とオーバーラップしない位置で、モータハウジング内に配置されていると共に、制御回路基板に接続される複数の配線の一部は、左右方向で排気口とオーバーラップするように配線されている一方、ブラシレスモータは、ケースに収容され、ケースは、その前方に配置されるベースに連結されて、ベースは、その前方でブラシレスモータの回転軸に設けたファンを覆うバッフル体に連結されており、ベース及びバッフル体の外周には、ゴムリングが外装されて、ベース及びバッフル体は、モータハウジングに直接当接することなくゴムリングを介してモータハウジングに保持されていることを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、モータハウジングと、モータハウジングの後部につながるグリップハウジングと、モータハウジングの前部につながる集塵ハウジングと、グリップハウジングにつながるバッテリ保持ハウジングと、を有するハウジングと、モータハウジングに収容されるブラシレスモータと、ブラシレスモータの回転を制御するための制御回路基板と、ブラシレスモータにより回転するファンと、ハウジングの側面に形成され、ファンの回転による空気流が排出される排気口と、を有するクリーナであって、
制御回路基板は、グリップハウジングの下方で且つグリップハウジングとブラシレスモータとの間となり、左右方向で排気口とオーバーラップしない位置で、モータハウジング内に配置されていると共に、制御回路基板に接続される複数の配線の一部は、左右方向で排気口とオーバーラップするように配線されている一方、ブラシレスモータは、ケースに収容され、ケースは、その前方に配置されるベースに連結されて、ベースは、その前方でブラシレスモータの回転軸に設けたファンを覆うバッフル体に連結されており、ベース及びバッフル体の外周には、ゴムリングが外装されて、ベース及びバッフル体は、モータハウジングに直接当接することなくゴムリングを介してモータハウジングに保持されていることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の構成において、ブラシレスモータは、ロータの回転状態を検出するセンサ回路基板を有し、センサ回路基板と制御回路基板との間に信号用リード線が接続されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの構成において、グリップハウジングの上部には、操作スイッチが設けられ、制御回路基板は、上下方向で操作スイッチとオーバーラップしていることを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの構成において、制御回路基板は、バッテリ保持ハウジングとブラシレスモータとの間となる位置に配置されていることを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかの構成において、グリップハウジングは、前後方向へループ状に形成されて、グリップハウジングの下部にバッテリ保持ハウジングが設けられていることを特徴とする。
請求項７に記載の発明は、請求項６の構成において、バッテリ保持ハウジングに、バッテリーパックが後方からスライド装着されることを特徴とする。

本発明によれば、配線が楽に行える。

形態１のクリーナの斜視図である。 形態１のクリーナの縦断面図である。 図２のＡ−Ａ線断面図である。 図２のＢ−Ｂ線断面図である。 ブラシレスモータ、ケース及びベースの分解斜視図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図である。 形態２のクリーナの縦断面図である。 図７のＤ−Ｄ線断面図である。 モータハウジング部分の斜視図である。 図７のＥ−Ｅ線断面図である。 形態３のクリーナの縦断面図である。 図１１のＦ−Ｆ線断面図である。 図１１のＧ−Ｇ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［形態１］
図１は、クリーナの一例を示す斜視図、図２はその縦断面図で、クリーナ１は、左右の半割ハウジング２ａ，２ｂをネジ３，３・・によって組み付けてなるハウジング２を有する。このハウジング２には、前後方向（図１の右側を前方とする。）の略中央に位置するモータハウジング４と、モータハウジング４の後部につながるグリップハウジング５と、モータハウジング４の前部につながる集塵ハウジング６と、グリップハウジング５につながるバッテリ保持ハウジング７と、がそれぞれ形成されている。

まずバッテリ保持ハウジング７には、電源となるバッテリーパック８が装着されている。このバッテリーパック８は、上面左右に設けたスライドレール９，９をバッテリ保持ハウジング７の左右に設けたガイドレール１０，１０間に後方から嵌合させて前方へスライドさせることで装着されるもので、装着状態でバッテリ保持ハウジング７に設けた端子台１１にバッテリーパック８に設けた図示しない端子が結合されて両者が電気的に接続される。この状態でバッテリーパック８はハウジング２の最後尾に位置する。バッテリーパック８の後面には、指での操作によってバッテリ保持ハウジング７から取り外し可能とするボタン１２が設けられて、その上部でグリップハウジング５とバッテリ保持ハウジング７との間には、ストラップ１３が設けられている。

一方、モータハウジング４内には、制御回路基板１４とブラシレスモータ１５とがそれぞれ収容されている。まず制御回路基板１４は、樹脂でモールドされており、半割ハウジング２ａ，２ｂの内面にそれぞれ立設された受け座１６，１６によって前端を上向きにした傾斜姿勢で保持され、バッテリ電源線１７，１７を介して端子台１１に電気的に接続されている。また、制御回路基板１４の上面には、図３に示すように、マイコン１８が搭載されており、制御回路基板１４の下面には、ブラシレスモータ１５の制御用の６つのスイッチング素子１９，１９・・が搭載されている。また、制御回路基板１４の上面には、バッテリ電源線１７から入力された電圧を平滑するための平滑コンデンサ１４ａが搭載されている。ここではバッテリ電源線１７，後述する信号用リード線４１、リード線２６，２７、スイッチ用リード線２１は全て制御回路基板１４の上面へと配線接続されているので、制御回路基板１４の組立性が向上する。

さらに、制御回路基板１４は、グリップハウジング５の上部に設けられた操作スイッチ２０と、スイッチ用リード線２１，２１を介して電気的に接続されている。この操作スイッチ２０は、前側がＯＮボタン２２、後側がＯＦＦボタン２３となる押圧式のもので、操作スイッチ２０の前方には、バッテリーの残量を知らせる報知用ＬＥＤ２４と、照明用ＬＥＤ２５とが収容されて、それぞれリード線２６，２７によって制御回路基板１４と電気的に接続されている。２８は各ＬＥＤ２４，２５の照射側に設けられるレンズである。

ブラシレスモータ１５は、内周側にコイル３１が電気絶縁部材３０を介して巻回されるステータコア２９と、軸心に回転軸３３を有し、ロータコア３４及び４つの永久磁石を備えたロータ３２とを有するインナーロータ型で、電気絶縁部材３０の後端には、円板状のセンサ回路基板３５がネジ止めされている。このセンサ回路基板３５の前面には、図４に示すように、ロータ３２の磁石の位置を検出して回転検出信号を出力する３つの回転検出素子３６，３６・・が配置されている。このセンサ回路基板３５には、コイル３１が、端末を後方へ延ばしてセンサ回路基板３５を貫通させることにより電気的に接続されている。３７はセンサ回路基板３５を取り付けるネジ、３８は電気絶縁部材３０の後端面に突設されてセンサ回路基板３５の小孔に嵌合する突起、３９はコイル接続部である。
また、センサ回路基板３５の上部には、上向きの突出片３５ａが形成されて、ここに制御回路基板１４からの出力電源線４０と、回転検出素子３６の信号用リード線４１とがそれぞれ接続されている。この出力電源線４０と信号用リード線４１とは、センサ回路基板３５の後面へと配線接続されているので、組立性が向上する。

このセンサ回路基板３５を含むブラシレスモータ１５は、前部を開口して後部を閉塞した筒状のケース４２に保持されている。このケース４２は、図５に示すように、半円状の後板４４と半筒状の側板４５とからなる左右の半割ケース４３，４３に２分割されており、各後板４４に突設したボス４６同士と、各側板４５の上下に突設したボス４７，４７同士とを互いにネジ４８で結合することで組み付けられる。左右の後板４４，４４には、組み付け状態で回転軸３３の後端を軸支する軸受４９を保持する軸受保持凹部４４ａがそれぞれ設けられている。また、各側板４５の上端でボス４７の後方には、センサ回路基板３５の突出片３５ａを貫通させる切欠き５０が形成され、側面には、複数の透孔５１，５１が形成されて、その前方には、一対の連結片５２，５２が突設されている。

また、ケース４２は、その前方に配置されるベース５３に連結されている。このベース５３は、ケース４２よりもやや大径の内リング５４と、その内リング５４よりも大径の外リング５５と、内リング５４と外リング５５とを同心で連結する渦巻き状のリブ５６，５６・・と、内リング５４の前方を閉塞する閉塞板５７とを有する。内リング５４の外側には、ケース４２の連結片５２，５２に対応する４つのボス５８，５８・・が形成されている。よって、各連結片５２を貫通するネジ５９をボス５８にねじ込むことで、図６に示すように、ケース４２が内リング５４内に挿入して閉塞板５７に当接した状態で連結される。この状態で、ブラシレスモータ１５の回転軸３３は閉塞板５７を貫通して前方へ突出する。６０は、閉塞板５７に設けた軸受保持部５７ａに保持されて回転軸３３を軸支する軸受で、回転軸３３の前端には、ファン６１が固着されている。

さらに、ベース５３の前方には、バッフル体６２が設けられている。このバッフル体６２は、ファン６１を前方から覆うファン６１より大径のカップ状で、後端に形成した大径部６３をベース５３の外リング５５に嵌合させることで、バッフル体６２はベース５３と連結される。バッフル体６２の前方中央には、図示しない通気口を形成した突出部６４が形成されている。
このベース５３及びバッフル体６２は、モータハウジング４の内面で前後に所定間隔をおいて立設される仕切壁６５，６５の間に保持されるが、ベース５３及びバッフル体６２の外周には、ゴムリング６６が外装されている。ここではゴムリング６６の前端がバッフル体６２の前端を越えて前側の仕切壁６５に当接し、ゴムリング６６の後端がベース５３の後端を越えて後側の仕切壁６５に当接している。よって、ベース５３及びバッフル体６２は、モータハウジング４に直接当接することなくゴムリング６６を介してモータハウジング４に保持される。

６７は、外リング５５の外周に突設された突起で、ゴムリング６６には、突起６７が嵌合する突起部６８が形成される。この突起部６８が、モータハウジング４の内面に凹設された図示しない凹部に嵌合することで、ゴムリング６６及びベース５３は回転が規制される。
一方、６９は、ブラシレスモータ１５の後方でモータハウジング４の側面に形成される排気口で、モータハウジング４の内面には、排気口６９を内側から覆うスポンジ板７０が張り付けられている。

そして、集塵ハウジング６は、内部に集塵室７１を形成してその前方に、集塵室７１と連通する吸込筒７２を装着している。７３は吸込筒７２の後端に設けた逆止弁である。また、集塵室７１には、吸込筒７２と連通する袋状の紙パック７４が収容されている。さらに、集塵ハウジング６の上部には、開口７５が形成されて、その開口７５に蓋７６が設けられている。この蓋７６は、集塵ハウジング６の上部後方に配された軸７７を中心に回転可能に連結されてトーションスプリング７８を介して開放側へ回転付勢されるもので、蓋７６を閉じると、蓋７６の前端が開口７５の前端に設けたストッパ７９に係止して閉塞状態が維持される。集塵ハウジング６の前端に設けたボタン８０を押し込み操作すると、ストッパ７９の係止が解除された蓋７６が開放する。

以上の如く構成されたクリーナ１においては、グリップハウジング５に設けた操作スイッチ２０のＯＮボタン２２を押し操作すると、バッテリーパック８から電源が供給されてブラシレスモータ１５が駆動する。すなわち、制御回路基板１４のマイコン１８が、センサ回路基板３５の回転検出素子３６から、ロータ３２の磁石の位置を示す回転検出信号を、信号用リード線４１を介して得ることでロータ３２の回転状態を取得し、取得した回転状態に応じて、各スイッチング素子１９のＯＮ／ＯＦＦを制御し、出力電源線４０を介してステータコア２９の各コイル３１に対し順番に電流を流すことでロータ３２を回転させるものである。

こうしてロータ３２が回転し、回転軸３３及びファン６１が回転すると、吸込筒７２から外気が吸引されて集塵室７１内の紙パック７４を通過し、バッフル体６２の突出部６４を通ってファン６１に至る。集塵室７１の後部で紙パック７４と突出部６４との間には、スポンジ板７１ａが設けられている。ファン６１の外周に送り出された空気は、バッフル体６２によって後方へ向きを変え、ベース５３の内リング５４と外リング５５との間でリブ５６の間を通って整流されて後方へ流れ、排気口６９から外部へ排出される。この空気の流れにより、吸込筒７２から外気と共に吸い込まれた塵埃は、紙パック７４で捕捉されて紙パック７４内に貯留する。塵埃が溜まれば、ボタン８０の押し込み操作で蓋７６を開放させれば、開口７５から紙パック７４を取り出すことができる。

なお、ここでは、ベース５３の上部を通過した空気は排気口６９に隣接する制御回路基板１４に沿って流れるため、この空気流によって制御回路基板１４及びその下面のスイッチング素子１９もモールドを介して冷却される。また、ブラシレスモータ１５を保持するケース４２には、切欠き５０及び透孔５１が形成されているため、空気流の一部がケース４２内を通過することになり、この空気流によってセンサ回路基板３５も冷却される。
そして、ブラシレスモータ１５を支持するベース５３がバッフル体６２と共にゴムリング６６を介してモータハウジング４に保持されているので、ファン６１の回転によって生じた振動がモータハウジング４に伝わりにくい。特にここでは、回転軸３３を軸支する後側の軸受４９がケース４２で保持されて、ブラシレスモータ１５がモータハウジング４と接触していないため、ブラシレスモータ１５の振動がより伝わりにくくなっている。

このように、上記形態１のクリーナ１によれば、バッテリ保持ハウジング７よりも前方にブラシレスモータ１５を配置したことで、全体のバランスが良好となって操作性や作業性の向上が期待できる。
また、制御回路基板１４をモータハウジング４の内部に収容しているので、制御回路基板１４とブラシレスモータ１５との距離が近くなって配線が楽に行える。特にブラシレスモータ１５にセンサ回路基板３５を固定したことで、制御回路基板１４とセンサ回路基板３５との配線も容易となる。
さらに、ブラシレスモータ１５を、左右一対の半割ケース４３からなるケース４２内に収容し、ケース４２を、ハウジング２内で弾性保持されるベース５３に連結しているので、ブラシレスモータ１５の振動がハウジング２へ伝達することを効果的に抑制可能となる。

なお、上記形態１では、一対の半割ケースからなるケースにブラシレスモータを収容して当該ケースをベースに組み付けるようにしているが、半割でないケースに収容されたブラシレスモータを用いてケースをベースに組み付けるようにしてもよい。

次に，本発明の他の形態を説明する。但し、上記形態１と同じ構成部には同じ符号を付して重複する説明は省略する。

［形態２］
図７に示すクリーナ１Ａにおいては、図８に示すように、制御回路基板１４は、マイコン１８を搭載した第１制御回路基板１４Ａと、スイッチング素子１９を搭載した第２制御回路基板１４Ｂとに分割されている点が形態１と異なっている。ここでは受け座１６の一方には、両制御回路基板１４Ａ，１４Ｂ間に挿入して両制御回路基板１４Ａ，１４Ｂを非接触とする仕切部１６ａが設けられている。第２制御回路基板１４Ｂにおいては、スイッチング素子１９を覆い、スイッチング素子１９の熱を放熱するためのヒートシンク８１が設けられている。８２は両制御回路基板１４Ａ，１４Ｂ間を接続するリード線である。

また、ここでのブラシレスモータ１５は、ケースに覆われておらず、ベース５３の内リング５４にステータコア２９が直接差し込まれて、図９，１０に示すように、左右の半割ハウジング２ａ，２ｂの内面にそれぞれ立設された組み付け座８３，８３によって保持されている。５７ｂは、閉塞板５７の後面に立設され、前側の電気絶縁部材３０の前端が当接することでステータコア２９の位置決めをする突き当て部である。
組み付け座８３は、回転軸３３の後端側の軸受４９を保持する軸受保持凹部８４ａを備えた軸受保持部８４と、ステータコア２９を保持するステータ保持部８５とを有しており、軸受保持部８４がステータ保持部８５よりも高くなる段付き形状となっている。

よって、上記形態２のクリーナ１Ａにおいても、バッテリ保持ハウジング７よりも前方にブラシレスモータ１５を配置したことで、全体のバランスが良好となって操作性や作業性の向上が期待できる。
また、第１、第２制御回路基板１４Ａ，１４Ｂをモータハウジング４の内部に収容しているので、両制御回路基板１４Ａ，１４Ｂとブラシレスモータ１５との距離が近くなって配線が楽に行える。特にブラシレスモータ１５にセンサ回路基板３５を固定したことで、制御回路基板１４とセンサ回路基板３５との配線も容易となる。
特にここでは、ブラシレスモータ１５を保持するケースを用いないので、形態１よりも全体で使用するハウジングの数が少なくなってコスト面で有利となる。

［形態３］
図１１に示すクリーナ１Ｂにおいては、図１２に示すように、制御回路基板１４にスイッチング素子１９が設けられておらず、図１３に示すように、センサ回路基板３５の後面に搭載されている点が形態１と異なっている。その他の構成は形態１と同じである。
よって、上記形態３のクリーナ１Ｂにおいても、バッテリ保持ハウジング７よりも前方にブラシレスモータ１５を配置したことで、全体のバランスが良好となって操作性や作業性の向上が期待できる。
また、制御回路基板１４をモータハウジング４の内部に収容しているので、制御回路基板１４とブラシレスモータ１５との距離が近くなって配線が楽に行える。特にブラシレスモータ１５にセンサ回路基板３５を固定したことで、制御回路基板１４とセンサ回路基板３５との配線も容易となる。

なお、各形態に共通して、制御回路基板や操作スイッチの位置は適宜変更可能で、さらには操作スイッチは押しボタン式でなくトリガ式のものであってもよい。一方、バッテリーパックも、スライド装着に限らず、差し込み装着する構造を採用する等、上記形態に限定されない。

１，１Ａ，１Ｂ・・クリーナ、２・・ハウジング、４・・モータハウジング、５・・グリップハウジング、６・・集塵ハウジング、７・・バッテリ保持ハウジング、８・・バッテリーパック、１４・・制御回路基板、１５・・ブラシレスモータ、１９・・スイッチング素子、２０・・操作スイッチ、２９・・ステータコア、３０・・電気絶縁部材、３２・・ロータ、３３・・回転軸、３５・・センサ回路基板、３６・・回転検出素子、４２・・ケース、４３・・半割ケース、５３・・ベース、６１・・ファン、６２・・バッフル体、６６・・ゴムリング、６９・・排気口、７１・・集塵室、７２・・吸込筒、７４・・紙パック、７６・・蓋、８３・・組み付け座。

Claims (7)

1. モータハウジングと、前記モータハウジングの後部につながるグリップハウジングと、前記モータハウジングの前部につながる集塵ハウジングと、前記グリップハウジングにつながるバッテリ保持ハウジングと、を有するハウジングと、
   前記モータハウジングに収容されるブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータの回転を制御するための制御回路基板と、
   前記ブラシレスモータにより回転するファンと、
   前記ハウジングの側面に形成され、前記ファンの回転による空気流が排出される排気口と、を有するクリーナであって、
   前記制御回路基板は、前記グリップハウジングの下方で且つ上下方向で前記グリップハウジングとオーバーラップし、左右方向で前記排気口とオーバーラップしない位置で、前記モータハウジング内に配置されていると共に、前記制御回路基板に接続される複数の配線の一部は、左右方向で前記排気口とオーバーラップするように配線されている一方、
   前記ブラシレスモータは、ケースに収容され、前記ケースは、その前方に配置されるベースに連結されて、前記ベースは、その前方で前記ブラシレスモータの回転軸に設けた前記ファンを覆うバッフル体に連結されており、
   前記ベース及び前記バッフル体の外周には、ゴムリングが外装されて、前記ベース及び前記バッフル体は、前記モータハウジングに直接当接することなく前記ゴムリングを介して前記モータハウジングに保持されていることを特徴とするクリーナ。
2. モータハウジングと、前記モータハウジングの後部につながるグリップハウジングと、前記モータハウジングの前部につながる集塵ハウジングと、前記グリップハウジングにつながるバッテリ保持ハウジングと、を有するハウジングと、
   前記モータハウジングに収容されるブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータの回転を制御するための制御回路基板と、
   前記ブラシレスモータにより回転するファンと、
   前記ハウジングの側面に形成され、前記ファンの回転による空気流が排出される排気口と、を有するクリーナであって、
   前記制御回路基板は、前記グリップハウジングの下方で且つ前記グリップハウジングと前記ブラシレスモータとの間となり、左右方向で前記排気口とオーバーラップしない位置で、前記モータハウジング内に配置されていると共に、前記制御回路基板に接続される複数の配線の一部は、左右方向で前記排気口とオーバーラップするように配線されている一方、
   前記ブラシレスモータは、ケースに収容され、前記ケースは、その前方に配置されるベースに連結されて、前記ベースは、その前方で前記ブラシレスモータの回転軸に設けた前記ファンを覆うバッフル体に連結されており、
   前記ベース及び前記バッフル体の外周には、ゴムリングが外装されて、前記ベース及び前記バッフル体は、前記モータハウジングに直接当接することなく前記ゴムリングを介して前記モータハウジングに保持されていることを特徴とするクリーナ。
3. 前記ブラシレスモータは、ロータの回転状態を検出するセンサ回路基板を有し、
   前記センサ回路基板と前記制御回路基板との間に信号用リード線が接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーナ。
4. 前記グリップハウジングの上部には、操作スイッチが設けられ、
   前記制御回路基板は、上下方向で前記操作スイッチとオーバーラップしていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のクリーナ。
5. 前記制御回路基板は、前記バッテリ保持ハウジングと前記ブラシレスモータとの間となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のクリーナ。
6. 前記グリップハウジングは、前後方向へループ状に形成されて、前記グリップハウジングの下部に前記バッテリ保持ハウジングが設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のクリーナ。
7. 前記バッテリ保持ハウジングに、バッテリーパックが後方からスライド装着されることを特徴とする請求項６に記載のクリーナ。

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