JP2950920B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気掃除機に係り、さらに詳細には、電動送
風機入力制御用発熱素子の冷却と、掃除機全体としての
騒音レベル低減化とを同時に達成することのできる電気
掃除機の改良に関する。

〔従来の技術〕

電気掃除機の送風機には、一般に、たとえば実開昭58
−98057号公報に示されているように、カーボンブラシ
を有する電動送風機が用いられている。

そして、カーボンブラシを有する電動送風機の場合、
その入力制御用自己発熱素子の冷却は、電動送風機の排
気流で十分である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、最近、電動送風機として、回転数制御
を自在におこなうことのできる、インバータ制御による
ブラシレス電動送風機の採用が検討されているが、この
インバータ制御によるブラシレス電動送風機を電気掃除
機に実装した場合、インバータのスイッチング素子であ
るパワーモジュール、さらには整流ダイオードなどの半
導体素子は、自己発熱が140〜150℃と相当に高いことか
ら、電動送風機内を通過して或る程度昇温された排気
流、すなわち電動送風機内を通過することによって当該
送風機からの発熱分を含んだ排気流による冷却では不十
分である。

一方、電気掃除機の静音化は、ユーザからの声を俟つ
までもなく、斯界において重要なテーマの１つである。

本発明は、以上の点を考慮してなされたものであっ
て、その目的とするところは、電動送風機入力制御用自
己発熱素子の冷却と、掃除機全体としての騒音レベル低
減化とを同時に達成することのできる電気掃除機を提供
することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的は、掃除機本体内に塵埃を捕集する集塵室
と、電動送風機とを備える電気掃除機において、前記電
動送風機の上流側に位置して冷風が通過する集塵室の壁
材を防音兼放熱材によって構成するとともに、電動送風
機入力制御用の自己発熱素子を、防音兼放熱材によって
構成された前記集塵室の外壁に取り付けることによって
達成される。

〔作用〕

しかして、前記構成よりなる本発明によれば、集塵室
の壁材を防音兼放熱材、たとえば通常のプラスチック材
に比べて剛性が高く、薄肉でも透過音抑制効果の大きな
金属材によって構成することにより、集塵室から外部に
洩れる騒音量を少なくし、掃除機全体としての騒音レベ
ルの低減化をはかる一方、電動送風機の上流側に位置す
る集塵室内、ひいては集塵室壁は、電動送風機の吸込気
流によって常に低い温度にあることから、この集塵室の
外壁に対し、電動送風機入力制御用の自己発熱素子を取
り付けることにより、前記集塵室壁全体が自己発熱素子
から吸熱し、これを冷却してその熱的トラブルを未然に
防止できるという２つの効果を同時に達成することがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明を、図面の一実施例にもとづいて説明す
ると、第１図は本発明に係る電気掃除機の全体構成を示
す縦断面図、第２図は第１図のＡ方向断面図、第３図は
第１図のＢ方向断面図、第４図は電気回路図、第５図は
第１図に符号４で示す車輪台を取り外した状態のＣ方向
矢視図、第６図は第５図のＤ−Ｄ線断面図、第７図は電
動送風機ケース17の正面図である。

しかして、第１図〜第３図において、掃除機本体１
は、上ケース2,下ケース３によって構成され、その下方
には、下ケース３に対して回動自在に取り付けた車輪台
４が、また前方には、集塵フィルター５の交換のための
開閉自在な集塵蓋６が設けられている。

上ケース２の上面には、掃除機持運び用のハンドル70
が設けられている。

掃除機本体１内には、電気掃除機の駆動源として機械
的なブラシを持たず、それ故長寿命で、しかも制御応答
性のよいインバータ駆動によるブラシレス電動送風機７
を内蔵した電動送風機室8,集塵フィルター５を収納する
集塵室9,電源コード10を巻き取るコードリール11,さら
に棚用吸口12を収納する付属部品収納室13が設けられて
いる。

電動送風機室８は、ブラシレス電動送風機７の反ファ
ン側部14を略球状に、側面部15を略円筒状に構成するこ
とによって剛性を高めた電動送風機ケース16,17により
構成されており、内側に吸音材18が貼り付けられてい
る。そして、前記のごとく、電動送風機ケース16,17の
反ファン側部14を略球状に、側面部15を略円筒状に構成
してケース自体の剛性を高めることにより、電動送風機
ケース16,17からの透過音、特に電気掃除機の騒音で問
題となる1000Hz以下の低周波数域の透過音を低減する工
夫がなされている。

電動送風機室８は、第２図に示すごとく、下ケース３
内にリング状に形成した排気ダクト室19に接続してお
り、排気ダクト室19には、電動送風機室８と同様、内側
（底面）に吸音材20が貼り付けられている。

また、電動送風機室８の排気部には、排気風量を最適
に調節して排気音を低減するための絞り部21が、電動送
風機ケース16と一体に構成されている。

排気ダクト室19は、その下側を下ケース３により、ま
た上側を排気ダクトカバー22によって構成されており、
回動軸23を中心に回動自在に取り付けた車輪台４部分に
中間排気口24を有している。

車輪台４の４個所には、キャスター取付部25があり、
キャスター軸26を回動中心として、キャスター27が回動
自在に設けられており、その外周には、家具などへの傷
付けを防ぐためのバンパー28が取り付けられている。

下ケース３の下方には、複数個（通常３〜４個）の車
輪29があり、車輪台４の内面上を、ギャップをもって下
ケース３が回動できるよう構成されている。また、この
下ケース３と車輪台４とのギャップ空間を、中間排気口
24から排出された排気流の分散排気室30として利用して
いる。

集塵室９は、第２図に２点鎖線で示すごとく、平面部
を持たない略円筒状の集塵ケース31と、集塵蓋６の内側
に位置する集塵蓋カバー32とにより構成され、集塵ケー
ス31の内側には、高性能フィルター、すなわち0.3μｍ
程度の塵埃を99％以上まで捕集可能なミクロフィルタ33
が設けられており、また集塵ケース31内には、箱状のフ
ィルターケース58が設けられており、その内側に集塵フ
ィルター５が収納されている。

ここで、フィルターケース58の外壁には、集塵フィル
ター５と同程度の捕集性能を有する２次フィルタ77が貼
り付けられている。

フィルターケース58の吸込側外周には、気密パッキン
34が嵌着されていて、集塵蓋カバー32と集塵ケース31と
の気密をとっている。

また、電動送風機７側に位置する集塵ケース31の外周
には、気密パッキン35を嵌着して、集塵ケース31と電動
送風機ケース17との気密をとり、集塵室９の空気洩れを
防ぐ配慮がなされている。

ブラシレス電動送風機７は、その両側を防振ゴム
（大）36,防振ゴム（小）37を介して電動送風機室８内
で防振支持されていて、電動送風機７の回転振動音が電
動送風機ケース17に直接伝わらないよう工夫されてい
る。

また、ブラシレス電動送風機７からの排気は、２個所
の尾管38を通って電動送風機室８内に排出され、この尾
管38に電動送風機７からの排気を通すことにより、ブラ
シレス電動送風機７自体の騒音レベルを低減することが
できる。ブラシレス電動送風機７の端部には、回転子39
の回転数を検知する位置検出部40が設けられているが、
この部分に細塵が侵入すると位置検出の信頼性が低下す
るため細塵の侵入防止が必要がある。しかして、本実施
例においては、ブラシレス電動送風機７の吸気側にミク
ロフィルタ33が配置されているため、位置検出部40に対
して微細塵が侵入するおそれはない。

集塵蓋６内には、ホース62を回動自在に取付支持する
ホース差込口41があり、気密パッキン42を介して集塵蓋
カバー32と気密をとっている。

また、集塵蓋カバー32に取り付けた気密パッキン43に
より、集塵蓋カバー32と紙袋フィルター５との当板部44
の気密をとっている。

ここで、前記構成よりなる電気掃除機の回路構成を、
第４図にもとづいて説明すると、同図において、44は交
流100Vの電源を示し、電源44からの入力は、コンデンサ
45とリアクトル46とで構成された力率改善部47,ノイズ
フィルター48を介して整流回路49で整流され、平滑用コ
ンデンサ50により平滑されて、インバータ回路51に直流
電圧200Vを供給する。

ブラシレス電動送風機７は、２極の永久磁石からなる
回転子39と、三相の固定子巻線とを有している。

ブラシレス電動送風機７の速度制御部は、回転子39の
磁極位置を検出する位置検出部40,インバータ回路51内
のトランジスタを駆動するベースドライバー52、および
位置検出部40から得られた検出信号にもとづいてベース
ドライバー52を駆動するマイクロコンピューター53とに
より主要部を構成している。

マイクロコンピューター53は、制御部54に収納され、
この制御部54に対し、使用者が操作する起動スイッチ，
吸口（図示せず）に設けた回転ブラシ（図示せず）の起
動を操作するスイッチなどを含む手元操作回路55が接続
されている。

ブラシレス電動送風機７は、固定子巻線に流れる電流
が電動機の出力トルクに対流するので、逆に印加電流を
変えれば出力トルクを可変にすることができる。すなわ
ち、印加電流を調整することにより、電動機の出力トル
クを連続的に任意に変えることができる。また、インバ
ータの駆動周波数を変えることにより回転速度を自由に
変えることができる。

次に、各電気部品の掃除機本体１への実装について説
明する。

力率改善用のコンデンサ45と平滑用コンデンサ50とは
円筒形のものを用い、ビニールテープ56で固定して、第
２図に示すごとく、端子側を上向きにして、金属ケース
（１）57内に収納する。

なお、前記のごとく、力率改善用のコンデンサ45およ
び平滑コンデンサ50の端子側を上向きにするのは、端子
側に防爆弁があるためである。すなわち、コンデンサ4
5,50が劣化した場合、内部の電解液が流出するという最
悪の事態を想定して、最も被害が少ないように、電解液
が流出する防爆弁を上側に位置させることにより、前記
電解液の垂流れを防止している。力率改善用のコンデン
サ45および平滑用コンデンサ50を金属ケース（１）57に
収納するのは、不慮の欠陥が生じてコンデンサ45,50が
爆発したり、あるいはコンデンサ45,50から洩れ出た電
解液による短絡事故などの発煙，発火を最小限に止どめ
るためである。すなわち、金属ケース（１）57外への類
焼を防止するためである。

ここで、インバータ回路51の取付構造について説明す
ると、前記インバータ回路51は、モジュール化して集塵
ケース31に直接固定されている。また、前記集塵ケース
31は、アルミ，鉄などの金属材により構成されており、
その内側（フィルターケース58側）は、プラスチック材
により電気的に絶縁処理されている。すなわち、インバ
ータ回路51は、内部損失による発熱量が多く、冷却する
必要があるが、本発明においては、集塵ケース31自体を
冷却フィンとして使用するものであって、集塵ケース31
は常に吸気流により冷却されているので冷却効果が高
い。また、集塵ケース31内を電気的に絶縁処理するの
は、フィルターケース58の交換に際し、ユーザが集塵ケ
ース31内に手を差し入れるためである。すなわち、イン
バータ回路51と集塵ケース31とは一次的に電気絶縁され
ているものの、万一に備え、これを二重に絶縁した。

力率改善用のリアクトル46は単品での重量が重いた
め、下ケース３の回動軸23上において、平面方向から見
て掃除機本体１の略中央部、すなわち最も安定した位置
に配置されている。

ノイズフィルタ48および整流回路49は、１つの基板に
まとめて電源基板59とし、これとベースドライバー52
（基板化してある）とを、第３図に示すごとく、基板5
9,52上の部品同士が相対するように組み合わせて金属ケ
ース（２）60内に収納してある。

なお、前記のごとく、ノイズフィルタ48および整流回
路49を金属ケース（２）60内に収納するのは、不慮の事
故発生時における発煙，発火に対する類焼防止、さらに
は電波障害となるノイズ発生を抑制するためである。

マイクロコンピューター53を含む制御部54は、集塵室
９の上方に配置されている。

コードリール11および制御部54は仕切板63に搭載さ
れ、その上方をリールカバー64で保護されている。

制御部54側のリールカバー64上には、掃除機吸込力の
程度を表示するLED点灯式のパワーインジケータ67が設
けられている。

電動送風機ケース16,17は、それぞれ防振ゴム68,69を
介して排気ダクトカバー22と仕切板63とで挾持されてお
り、電動送風機７側から見ると二重に防振されていて、
前記電動送風機７の回転振動音を効果的に低減できるよ
う構成されている。

ここで、前記掃除機内における風の流れについて説明
する。なお、各図に白抜きの矢印で示したのが風の流れ
である。

吸込気流は、塵埃とともにホース差込口より集塵室８
に流入し、集塵フィルター５部分で塵埃を濾過された
後、フィルターケース58の２次フィルタ77を通過し、ミ
クロフィルタ33を通過してブラシレス電動送風機７内に
入る。

そして、前記ミクロフィルタ33を通過することによっ
て0.3μｍ程度の微細埃が99％以上取り除かれた気流
は、電動送風機ケース17に安全保護のために設けた保護
リブ71間を通ってブラシレス電動送風機７内に入る。ブ
ラシレス電動送風機７から排出された気流は尾管38を通
った後、電動送風機室８内に入り、電動送風機室８に内
貼りした吸音材18により減音された後、排気ダクト室19
に導かれる。

ここで、第２図に示すように尾管38はブラシレス電動
送風機７に２個所取り付けられており、電動送風機室８
の排気出口72の近傍からは、一部の排気が排気ダクト室
19に直接導かれるが、その他の排気は電動送風機室８内
を時計回りに流れる形で吸音材18によって吸音される。

そして、排気出口72の近傍から排気ダクト室19に直接
導かれる排気の風量は、ブラシレス電動送風機７の性能
と電動送風機室８の容積とによって決定される。すなわ
ち、ブラシレス電動送風機７の性能が高く、排気風量が
多い場合、前記のごとく、排気全体を電動送風機室８内
の時計回りに流すと排気風速が上がってしまい、吸音材
18による吸音効果が損なわれることになる。したがっ
て、このような場合は、既述のごとく、一部の排気を直
接排気ダクト室19へ導く方が排気全体としての風速が下
がり、吸音材18による吸音効果が高まって、掃除機全体
としての騒音レベルを下げることができる。

なお、ブラシレス電動送風機７の性能が高く、排気風
速が高い場合であっても、電動送風機室８の容積を大き
くすれば、その排気風速を適当なものとすることがで
き、排気全体を時計回りに流しても、吸音材18により効
果的に消音できるが、電動送風機室８の容積が大きくな
ると、掃除機全体１の寸法も大きくなってその取扱性が
低下することになる。したがって、ブラシレス電動送風
機７の性能と電動送風機室18の容積のバランスとを考慮
して、一部の排気を直接排気ダクト室19へ導くのがよ
い。

排気出口72には、電動送風機ケース16と一体に形成し
た絞り部21が設けられているが、この高さを適宜の寸法
に設定することにより、排気ダクト室19へ導かれる排気
風の風速を調節することができる。

電動送風機室８から排気ダクト室19への流路は、第５
図に２点鎖線で示す電動送風機ケース16,17に形成した
比較的大きな曲率半径を有する排気流路接続部73を介し
て接続されている。

排気ダクト室19は、下ケース３と第５図に点線で示す
排気ダクトカバー22とで構成されているが、排気ダクト
室19に流れ込んだ排気流は、円環状の案内リブ16に沿っ
て下ケース３上を回り、排気ダクト室19の吸音材20によ
って十分吸音された後、中間排気口24を経て車輪台４の
分散排気室30に流入する。なお、排気ダクト室19から中
間排気口24への排気流は、排気ダクトカバー22と下ケー
ス３とによって構成した大きな曲率半径を有する案内部
74を経て排出される。また、中間排気口24には、金網な
どの素材からなる整流ネットが設けられており、これに
より、排気流をスムーズに分散排気室30に導くことがで
きる。

分散排気室30からの排気流は、下ケース３と車輪台４
との空間に沿って、掃除機本体１の全周に設けた排気口
76を介し、低風速で排出され、したがって排気風によっ
て床面の塵埃をまき上げることはない。

なお、図示実施例においては、インバータ制御による
ブラシレス電動送風機７を掃除機本体１に内蔵した場合
について例示したが、これに代えて、カーボンブラシを
有する電動送風機を掃除機本体１に内蔵し、その入力制
御用の自己発熱素子を集塵ケース31の外壁に取り付けて
その冷却作用を得るとともに、前記集塵ケース31による
騒音低減効果を得るようにしてもよい。

以上、要するに、本発明によれば、集塵室の壁材を防
音兼放熱材、たとえば通常のプラスチック材に比べて剛
性が高く、薄肉でも透過音抑制効果の大きな金属材によ
って構成することにより、集塵室から外部に洩れる騒音
量を少なくし、掃除機本体としての騒音レベルの低減化
をはかる一方、電動送風機の上流側に位置する集塵室
内、ひいては集塵室壁は、電動送風機の吸込気流によっ
て常に低い温度にあることから、この集塵室の外壁に対
し、電動送風機入力制御用の自己発熱素子を取り付ける
ことにより、前記集塵室壁全体が自己発熱素子から吸熱
し、これを冷却してその熱的トラブルを未然に防止でき
るという２つの効果を同時に達成することができる。

〔発明の効果〕

本発明は以上のごときであり、図示実施例の説明から
も明らかなように、本発明によれば、電動送風機入力制
御用発熱素子の冷却と、掃除機全体としての騒音レベル
低減化とを同時に達成することのできる電気掃除機を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る電気掃除機の一実施例を示し、第１
図はその全体構成を示す縦断面図、第２図は第１図のＡ
方向断面図、第３図は第１図のＢ方向断面図、第４図は
電気回路図、第５図は第１図に符号４で示す車輪台を取
り外した状態のＣ方向矢視図、第６図は第５図のＤ−Ｄ
線断面図、第７図は電動送風機ケース17の正面図であ
る。 ７……ブラシレス電動送風機、９……集塵室、31……金
属製集塵ケース、51……インバータ回路。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動送風機と、塵埃を捕集する集塵室とを
   掃除機本体内に備える電気掃除機において、前記電動送
   風機の上流側に位置して冷風が通過する集塵室の壁材を
   全部あるいは一部防音兼放熱材によって構成するととも
   に、電動送風機入力制御用の自己発熱素子を、防音兼放
   熱材によって構成された前記集塵室の外壁に取り付けた
   ことを特徴とする電気掃除機。
2. 【請求項２】請求項１において、防音兼放熱材を金属材
   によって構成するとともに、前記集塵室内に、感電防止
   用絶縁材をほどこした電気掃除機。
3. 【請求項３】請求項１または２において、電動送風機入
   力制御用の自己発熱素子を、当該自己発熱素子を感電防
   止用絶縁材によって隔離した状態で、防音兼放熱材によ
   って構成された集塵室の外壁に取り付けた電気掃除機。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項において、電
   動送風機はインバータ駆動のブラシレス電動送風機であ
   る電気掃除機。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか１項において、電
   動送風機入力制御用の自己発熱素子は半導体素子である
   電気掃除機。