WO2021131494A1 - 集塵機 - Google Patents

Abstract

制御ユニットの冷却性を向上させることの可能な集塵機を提供する。集塵機１のハウジングは、前記ハウジング外から流入した空気流が集塵ファン２５へ向かう流路となる第１吸気流路Ｉ１と、集塵ファン２５から送出される空気流が前記ハウジング外へ向かう流路となる第１排気流路Ｅ１と、ハウジング外から流入した空気流が冷却ファン２４へ向かう流路となる第２吸気流路Ｉ２と、冷却ファン２４から送出される空気流が前記ハウジング外へ向かう流路となる第２排気流路Ｅ２と、を形成する。制御ユニット２６は、第１排気流路Ｅ１及び第２吸気流路Ｉ２の両方に跨って配置される。

Description

集塵機

本発明は、制御ユニットを有する集塵機に関する。

下記特許文献１は、集塵機に関する。この集塵機は、ハウジング内に制御ユニット（制御回路部）を備える。制御ユニットは、インバータ回路及びそのドライバ回路、並びに制御回路を含む。

特開２０１９－４６４４号公報

集塵機の高出力化に伴い、制御ユニットの発熱が大きくなっている。制御ユニットの冷却が不十分の場合、高温保護機能が作動し、集塵機が動作を停止する。このため、連続作業時間を長く確保するために、制御ユニットの冷却が課題となっていた。

本発明の目的は、制御ユニットの冷却性を向上させることの可能な集塵機を提供することである。

本発明のある態様は、集塵機である。この集塵機は、
モータと、
前記モータの駆動を制御する制御ユニットと、
前記モータの駆動力により回転する集塵ファンと、
前記集塵ファンにより生じる空気流から塵埃を分離するフィルタ部と、
前記モータの駆動力により回転し、前記モータを冷却する冷却風を生成する冷却ファンと、
前記モータ及び前記制御ユニット、前記集塵ファン、前記フィルタ部、前記冷却ファンを収容するハウジングと、を有し、
前記ハウジングは、前記フィルタ部が配置されるとともに前記集塵ファンによる空気流が前記ハウジング外から流入して前記ハウジング外へ流出する流路となる第１流路と、前記モータが配置されるとともに前記冷却ファンによる空気流が前記ハウジング外から流入して前記ハウジング外へ流出する流路となる第２流路と、を形成し、
前記制御ユニットは、前記第１流路及び前記第２流路の両方に跨って配置される。

前記ハウジングは、前記第１流路と前記第２流路との間に介在する仕切壁を有し、
前記制御ユニットは、前記仕切壁を貫通して前記第１流路及び前記第２流路の両方に跨って配置されてもよい。

前記制御ユニットは、前記モータの駆動を制御する制御素子を含む制御基板と、前記制御基板に接続するとともに前記仕切壁を貫通して前記第１流路及び前記第２流路の両方に跨って配置される放熱部と、を含んでもよい。

前記仕切壁は、前記モータの駆動軸の軸方向と交差する方向に延在し、
前記制御基板は、前記仕切壁上に載置されて仕切壁の延在方向に延び、
前記放熱部は、前記軸方向に沿って延びる板状であってもよい。

前記制御基板は、前記仕切壁の前記第１流路側に限定して配置されてもよい。

前記第１流路において前記仕切壁に沿って流れる空気流の流通方向が、前記第２流路において前記仕切壁に沿って流れる空気流の流通方向と交差してもよい。

前記第１流路は、前記ハウジング外から流入した空気流が前記集塵ファンへ向かう流路となる第１吸気流路と、前記集塵ファンから送出される空気流が前記ハウジング外へ向かう流路となる第１排気流路と、を含み、
前記制御ユニットは、前記第１排気流路に配置されてもよい。

前記第２流路は、前記ハウジング外から流入した空気流が前記冷却ファンへ向かう流路となる第２吸気流路と、前記冷却ファンから送出される空気流が前記ハウジング外へ向かう流路となる第２排気流路と、を含み、
前記制御ユニットは、前記第２吸気流路に配置されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、制御ユニットの冷却性を向上させることの可能な集塵機を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る集塵機１の側断面図。 集塵機１の模式的な平断面図（図３のII-II断面図）。 図２の模式的なIII-III断面図。 図２の模式的なIV-IV断面図（かつ図８の模式的なIV-IV断面図）。 図３の模式的なV-V断面図。 図３の制御基板２６ａを仕切壁部２８ａから離間させた状態を示す斜視図。 図３の制御基板２６ａ周辺の斜視図。 本発明の実施の形態２に係る集塵機２の模式的な平断面図（図９のVI-VI断面図）。 図８の模式的なVII-VII断面図。 図９の模式的なVIII-VIII断面図。 本発明の実施の形態３に係る集塵機３の模式的な平断面図（図１１のIX-IX断面図）。 図１１の模式的なX-X断面図。 図１１の模式的なXI-XI断面図。 図１２の模式的なXII-XII断面図 図１２の制御基板２６ａを仕切壁部２８ａから離間させた状態を示す斜視図。 図１３の制御基板２６ａ周辺の斜視図。

以下において、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示である。実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

（実施の形態１）　図１～図７を参照し、本発明の実施の形態１を説明する。本実施の形態は、集塵機１に関する。図１により、集塵機１における互いに直交する前後及び上下方向を定義する。上下方向は、モータ２３の駆動軸方向と平行な方向である。集塵機１は、バッテリパック４０の電力で動作するコードレスタイプである。集塵機１は、タンク部１０と、ヘッド部２０と、を備える。タンク部１０及びヘッド部２０は、相互に分離可能である。

タンク部１０は、上部が開放された底付の筒状である。タンク部１０は、前側の側面に吸込口１１を有する。吸込口１１には、図示しないホースを着脱可能に接続できる。タンク部１０内には、筒状のフィルタ装置１５が設けられる。フィルタ装置１５は、吸込口１１から吸い込まれた空気が通過する際に塵埃（粉塵）を分離する（吸引した塵埃をろ過する）。

フィルタ装置１５は、ゴム等の環状の弾性体１６と、外周面に細かい網目を有する布等で形成されるフィルタ１７と、を含む。弾性体１６の下部に、フィルタ１７の上部が一周に渡って縫い付けられて一体化される。弾性体１６は、タンク部１０とヘッド部２０とに挟持され、タンク部１０とヘッド部２０との間を気密に塞ぐ。フィルタ装置１５は、軸が上下方向と略平行な略円錐台側面形状であって、集塵ファン２５を囲む。

空気はフィルタ１７の外周面を通過することでフィルタ装置１５内部のフィルタ内空間１４に進入可能である。一方、空気に含まれる塵埃はフィルタ１７の網目を通過できず、フィルタ１７の外周面でろ過され、フィルタ１７の外周面上に付着する又は下方へ落下する。タンク部１０内のフィルタ装置１５の外側の空間に、フィルタ装置１５により分離された塵埃が収容される。

ヘッド部２０は、タンク部１０の上部に、例えば図示しないクランプ機構によって着脱可能に固定される。ヘッド部２０により、タンク部１０の上部開口が閉塞される。ヘッド部２０は、ヘッドカバー２１及びモータベース２２で覆われる内部空間に、モータ２３と、冷却ファン２４と、集塵ファン２５と、を有する。モータ２３及び冷却ファン２４は、モータケーシング２７に収容される。集塵ファン２５は、ファンカバー２９に覆われる。ヘッド部２０には、バッテリパック４０が着脱可能に装着される。

モータ２３は、その駆動軸が上下方向に延びるようにヘッド部２０内に配設される。モータ２３はここではブラシレスモータである。冷却ファン２４と集塵ファン２５は、モータ２３の駆動軸に取り付けられ、モータ２３によって回転駆動される。冷却ファン２４は、モータ２３の直下に位置する軸流ファンである。冷却ファン２４は、モータ２３を通る下方に向かう気流を発生する。集塵ファン２５は、冷却ファン２４の下方に設けられた遠心ファンである。

集塵機１のハウジング（以下、単に「ハウジング」とも表記）は、下から順に、タンク部１０、モータベース２２、モータカバー２８、及びヘッドカバー２１を積層した構造を有する。モータベース２２とモータカバー２８との間に、下から順にファンカバー２９及びモータケーシング２７が設けられる。ファンカバー２９及びモータケーシング２７も、ハウジングの一部を成す。ハウジングを構成する各部材は、いずれも例えば樹脂成形体である。

モータカバー２８は、上下方向と垂直な仕切壁部２８ａを有する。仕切壁部２８ａに、制御ユニット２６が設けられる。制御ユニット２６は、制御基板２６ａと、放熱部（フィン）２６ｂと、を有する。制御基板２６ａは、モータ２３の駆動を制御する制御素子、例えばモータ２３への電力供給用のスイッチング素子や当該スイッチング素子を制御するマイクロコントローラを搭載する。制御基板２６ａは、仕切壁部２８ａ上に載置され、仕切壁部２８ａと略平行に延びる。制御基板２６ａは、仕切壁部２８ａの上方に限定して配置される。放熱部２６ｂは、例えば伝熱特性の良い金属である。放熱部２６ｂは、制御基板２６ａに接続され、仕切壁部２８ａを貫通して仕切壁部２８ａの下方に突出（延出）する。すなわち、放熱部２６ｂは、仕切壁部２８ａの上方と下方に跨がって配置される。放熱部２６ｂは、モータ２３の軸方向に沿って延びる板状である。

以下、図２～図７を参照し、冷却ファン２４及び集塵ファン２５の発生する気流の流路を説明する。これらの気流は、モータ２３が駆動して冷却ファン２４及び集塵ファン２５が回転駆動されることよって発生する。ハウジングは、第１吸気流路Ｉ１、第１排気流路Ｅ１、第２吸気流路Ｉ２、第２排気流路Ｅ２を形成する。第１吸気流路Ｉ１及び第１排気流路Ｅ１は、集塵ファン２５による空気流の流路である第１流路を構成する。第２吸気流路Ｉ２及び第２排気流路Ｅ２は、冷却ファン２４による空気流の流路である第２流路を構成する。

第１吸気流路Ｉ１は、ハウジング外から吸込口１１を通って流入した空気流がフィルタ１７を通過し、モータベース２２及びファンカバー２９の下部開口を通って集塵ファン２５へ向かう流路である。第１排気流路Ｅ１は、集塵ファン２５から送出される空気流がファンカバー２９の側部開口を通ってファンカバー２９外に出て、通気口３４及び排気口３５を通ってハウジング外へ向かう流路である。図５に示すように、ファンカバー２９の外側は、円筒状空間３６となっている。第１排気流路Ｅ１は、円筒状空間３６においては、螺旋状に周回しながら上方に進む旋回流路となっている。

第２吸気流路Ｉ２は、ハウジング外から吸気口３１を通って流入した空気流がモータケーシング２７の上部開口及びモータ２３を通って冷却ファン２４へ向かう流路である。第２排気流路Ｅ２は、冷却ファン２４から送出される空気流がモータケーシング２７の側部開口を通ってモータケーシング２７外に出て、通気口３２及び排気口３３を通ってハウジング外へ向かう流路である。図５に示すように、モータケーシング２７の外側は、円筒状空間３７となっている。第２排気流路Ｅ２は、円筒状空間３７においては、螺旋状に周回しながら上方に進む旋回流路となっている。円筒状空間３６、３７は、モータカバー２８によって仕切られる。

モータカバー２８の仕切壁部２８ａは、第１排気流路Ｅ１（円筒状空間３６）と第２吸気流路Ｉ２との間に介在する。制御基板２６ａは、第２吸気流路Ｉ２に限定して配置される。仕切壁部２８ａには第1排気通路Ｅ１と第２吸気通路Ｉ２とを連通する貫通孔２８ｂが形成されており、放熱部２６ｂは、貫通孔２８ｂを挿通することで第１排気流路Ｅ１と第２吸気流路Ｉ２に跨がって配置される。すなわち、制御ユニット２６は、第１排気流路Ｅ１と第２吸気流路Ｉ２に跨がって配置される。図３～図７から明らかなように、放熱部２６ｂは板面が円筒状空間３６の径方向を向くように接線方向に延び、第１排気流路Ｅ１の旋回流路に沿った方向に延びる。このため、第１排気流路Ｅ１を流れる空気流の一部は放熱部２６ｂの板面に沿って流れ、整流される。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) 制御ユニット２６を、冷却ファン２４の発生する気流と集塵ファン２５の発生する気流の双方を利用して冷却する構成としている。このため、いずれか一方の気流のみで制御ユニット２６を冷却する場合と比較して、制御ユニット２６の冷却性を向上させることができる。よって、高温保護機能が作動による集塵機１が動作停止を抑制し、集塵機１の連続作業時間を長く確保することができる。

(2) 制御ユニット２６を、冷却ファン２４の発生する気流のうちモータ２３を冷却する前の気流、すなわち第２吸気流路Ｉ２を流れる気流によって冷却するため、モータ２３を冷却した後の気流で冷却する場合と比較して、制御ユニット２６の冷却性を向上させることができる。

(3) 制御基板２６ａを第２吸気流路Ｉ２に限定して配置しているため、制御基板２６ａに集塵ファン２５の発生する気流が当たることによる不具合発生リスクを抑制できる。すなわち、集塵ファン２５の発生する気流は、フィルタ１７を通過した後であっても、微小な塵埃を含むことがあり、制御基板２６ａの汚れの要因となる。こうした汚れは、制御素子の動作不良等の不具合に繋がる。本実施の形態では、そのような不具合発生リスクを好適に抑制できる。

（実施の形態２）　図８～図１０を参照し、本発明の実施の形態２を説明する。図８のIV-IV断面図は、図４と同等になるため、別途の図示は省略する。本実施の形態は、集塵機２に関する。集塵機２は、実施の形態１の集塵機１と比較して、第１排気流路Ｅ１が、円筒状空間３６から上方の部屋に移動せずに、そのまま排気口３８からハウジング外に至る点で相違し、その他の点で同様である。本実施の形態も、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

（実施の形態３）　図１１～図１６を参照し、本発明の実施の形態３を説明する。本実施の形態は、集塵機３に関する。以下、実施の形態２との相違点を中心に説明する。制御基板２６ａは、冷却ファン２４の発生する気流と集塵ファン２５の発生する気流が共に当たらないように壁４１、４２で仕切られた空間４３に存在する。制御ユニット２６は、放熱部２６ｃを有する。放熱部２６ｃは、例えば伝熱特性の良い金属である。放熱部２６ｃは、モータ２３の軸方向に沿って延びる板状である。放熱部２６ｃは、制御基板２６ａに接続され、壁４１に設けられた貫通孔４１ａを貫通して隣の空間４４内に延びる。空間４４は、吸気口３９により外部と連通している。第２吸気流路Ｉ２は、ハウジング外から吸気口３９、モータケーシング２７の上部開口及びモータ２３を通って冷却ファン２４へ向かう流路である。放熱部２６ｃは、第２吸気流路Ｉ２に位置する。

本実施の形態では、放熱部２６ｂが集塵ファン２５の発生する気流により冷却され、放熱部２６ｃが冷却ファン２４の発生する気流により冷却される。したがって、制御ユニット２６全体としては、冷却ファン２４の発生する気流と集塵ファン２５の発生する気流の双方を利用して冷却されることになる。よって、実施の形態１、２と同様に制御ユニット２６の冷却性を向上させることができる。一方、本実施の形態では、制御基板２６ａに冷却風を当てない構成としているため、制御基板２６ａに冷却ファン２４の発生する気流が当たることによる不具合発生リスクを抑制できる。すなわち、冷却ファン２４の発生する気流は、環境中に浮遊する塵埃を含むことがあり、制御基板２６ａの汚れの要因となる。こうした汚れは、制御素子の動作不良等の不具合に繋がる。本実施の形態では、そのような不具合発生リスクを好適に抑制できる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。本発明の集塵機は、外部の交流電源からの供給電力で動作するコード付きタイプであってもよい。制御基板２６ａを、第１排気流路Ｅ１と第２吸気流路Ｉ２に跨がって配置してもよい。この場合、制御基板２６ａの汚れのリスクはあるが、制御ユニット２６の冷却性向上の効果は得られる。

１～３…集塵機、１０…タンク部、１１…吸込口（ホース取付口）、１５…フィルタ装置、１６…弾性体、１７…フィルタ、２０…ヘッド部（本体）、２１…ヘッドカバー、２２…モータベース、２３…モータ（電動モータ）、２４…冷却ファン、２５…集塵ファン、２６…制御ユニット、２６ａ…制御基板、２６ｂ，２６ｃ…放熱部（フィン）、２７…モータケーシング、２８…モータカバー、２８ａ…仕切壁部、２９…ファンカバー、３１…吸気口、３２…通気口、３３…排気口、３４…通気口、３５…排気口、３６，３７…円筒状空間、３８…排気口、３９…吸気口、４０…バッテリパック、４１，４２…壁、４３，４４…空間。

Claims (8)

1. モータと、
   前記モータの駆動を制御する制御ユニットと、
   前記モータの駆動力により回転する集塵ファンと、
   前記集塵ファンにより生じる空気流から塵埃を分離するフィルタ部と、
   前記モータの駆動力により回転し、前記モータを冷却する冷却風を生成する冷却ファンと、
   前記モータ及び前記制御ユニット、前記集塵ファン、前記フィルタ部、前記冷却ファンを収容するハウジングと、を有し、
   前記ハウジングは、前記フィルタ部が配置されるとともに前記集塵ファンによる空気流が前記ハウジング外から流入して前記ハウジング外へ流出する流路となる第１流路と、前記モータが配置されるとともに前記冷却ファンによる空気流が前記ハウジング外から流入して前記ハウジング外へ流出する流路となる第２流路と、を形成し、
   前記制御ユニットは、前記第１流路及び前記第２流路の両方に跨って配置される、集塵機。
2. 前記ハウジングは、前記第１流路と前記第２流路との間に介在する仕切壁を有し、
   前記制御ユニットは、前記仕切壁を貫通して前記第１流路及び前記第２流路の両方に跨って配置される、請求項１に記載の集塵機。
3. 前記制御ユニットは、前記モータの駆動を制御する制御素子を含む制御基板と、前記制御基板に接続するとともに前記仕切壁を貫通して前記第１流路及び前記第２流路の両方に跨って配置される放熱部と、を含む、請求項２に記載の集塵機。
4. 前記仕切壁は、前記モータの駆動軸の軸方向と交差する方向に延在し、
   前記制御基板は、前記仕切壁上に載置されて仕切壁の延在方向に延び、
   前記放熱部は、前記軸方向に沿って延びる板状である、請求項３に記載の集塵機。
5. 前記制御基板は、前記仕切壁の前記第１流路側に限定して配置される、請求項３又は４に記載の集塵機。
6. 前記第１流路において前記仕切壁に沿って流れる空気流の流通方向が、前記第２流路において前記仕切壁に沿って流れる空気流の流通方向と交差する、請求項２乃至５の何れか一項に記載の集塵機。
7. 前記第１流路は、前記ハウジング外から流入した空気流が前記集塵ファンへ向かう流路となる第１吸気流路と、前記集塵ファンから送出される空気流が前記ハウジング外へ向かう流路となる第１排気流路と、を含み、
   前記制御ユニットは、前記第１排気流路に配置される、請求項１乃至６の何れか一項に記載の集塵機。
8. 前記第２流路は、前記ハウジング外から流入した空気流が前記冷却ファンへ向かう流路となる第２吸気流路と、前記冷却ファンから送出される空気流が前記ハウジング外へ向かう流路となる第２排気流路と、を含み、
   前記制御ユニットは、前記第２吸気流路に配置される、請求項１乃至７の何れか一項に記載の集塵機。

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