JP4980401B2 - Electric vacuum cleaner - Google Patents
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Description
本発明は、電動送風機の吸引側に集塵室が設置された電気掃除機に関するものである。 The present invention relates to a vacuum cleaner in which a dust collection chamber is installed on the suction side of an electric blower.
従来、電気掃除機の掃除機本体に搭載された電動送風機への塵の吸い込みを防止するためのものとして濾過式のフィルタが使用されているが、通風経路の空気抵抗の増加による吸引力の低下が懸念されていた。また、フィルタが目詰まりを起こした場合は、フィルタを洗うか、あるいは新たなフィルタに交換するといった手間がかかっていた。
そこで、近年開発されているフィルタの掃除機能を備えた電気掃除機がある。例えばフィルタ自体をモータ駆動のギヤを回転させることでフィルタを振動させ、目詰まりした塵を振るい落としていた(例えば、特許文献1参照)。
また、他の電気掃除機として、吸い込み口に流入する空気の送風力により回転するブラシの付いた回転体でフィルタの目詰まりを掃き出すものがあった(例えば、特許文献2参照)。
Conventionally, filtration type filters have been used to prevent the inhalation of dust into the electric blower mounted on the vacuum cleaner body of the vacuum cleaner, but the suction force is reduced by increasing the air resistance of the ventilation path. There was concern. Further, when the filter is clogged, it takes time and effort to wash the filter or replace it with a new filter.
Therefore, there is a vacuum cleaner having a filter cleaning function that has been developed in recent years. For example, the filter itself is vibrated by rotating a motor-driven gear to shake off clogged dust (see, for example, Patent Document 1).
Another type of vacuum cleaner sweeps out filter clogging with a rotating body with a brush that rotates by the blowing force of air flowing into the suction port (see, for example, Patent Document 2).
前述した従来の電気掃除機は、フィルタ本体を振動により揺らすことで塵を取り除く構造や、送風力により回転するブラシによってフィルタに付着する塵を取り除く構造になっているが、追加構造に伴う掃除機本体の重量や容積が増加している。このため、利用者にとって使い勝手が良いとは言えず、また、フィルタ掃除の際には振動や騒音を伴うといった課題があった。 The above-mentioned conventional vacuum cleaner has a structure that removes dust by shaking the filter body by vibration, or a structure that removes dust adhering to the filter with a brush that rotates by air blowing force. The weight and volume of the main body are increasing. For this reason, it cannot be said that it is convenient for the user, and there has been a problem that vibration and noise are involved in cleaning the filter.
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、掃除機本体の重量や容積を増加することなく、フィルタのメンテナンスの手間を省くことができ、これに伴って吸引力の低下を抑えることができ、利用者にとって使い勝手の良い電気掃除機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can save time and effort of filter maintenance without increasing the weight and volume of the main body of the vacuum cleaner. An object of the present invention is to provide a vacuum cleaner that can suppress the decrease and is convenient for the user.
本発明に係る電気掃除機は、掃除機本体内に設けられ、床ノズルから塵を吸い込むための送風ファンを有するブラシレスDCモーターと、掃除機本体内にブラシレスDCモーターの吸引側に設けられた集塵室と、集塵室とブラシレスDCモーターとの間に挿入された集塵フィルタと、床ノズルに通じる集塵室の吸込口に開閉自在に設けられた逆止弁と、三相ブリッジ接続された6個のスイッチング素子を有し、直流電圧を交流電圧に変換して前記ブラシレスDCモーターに印加するインバータと、塵を吸い込む方向を順回転としてブラシレスDCモーターが回転するように、スイッチング素子をオン・オフ制御するインバータ制御装置とを備え、インバータ制御装置は、電源スイッチの操作を検知したときに、ブラシレスDCモーターが間欠的に逆回転するようにスイッチング素子をオン・オフ制御し、送風ファンから集塵室へ送風させてその集塵室の吸込口を逆止弁により閉塞させると共に、集塵フィルタに付着された塵を取り除くようにした。 The vacuum cleaner according to the present invention is provided in the vacuum cleaner body, and has a brushless DC motor having a blower fan for sucking dust from the floor nozzle, and a collector provided in the vacuum cleaner body on the suction side of the brushless DC motor. A three-phase bridge connection is established with a dust chamber, a dust collection filter inserted between the dust collection chamber and the brushless DC motor, and a check valve that can be opened and closed at the suction port of the dust collection chamber leading to the floor nozzle. In addition, the switching element is turned on so that the brushless DC motor rotates with an inverter that converts DC voltage into AC voltage and applies it to the brushless DC motor, and the direction in which dust is sucked in as a forward rotation. - an inverter control device for off control, the inverter control device, when detecting the operation of the power switch, brushless DC motor intermittently To on and off control of the switching elements so as to reverse rotate, causes closed by the check valve inlet of the dust collecting chamber by the blowing from the blowing fan to the dust collecting chamber, the deposited dust in the dust-collecting filter I tried to remove it.
本発明においては、ブラシレスDCモーターが間欠的に逆回転するようにスイッチング素子をオン・オフ制御し、送風ファンから集塵室へ送風させてその集塵室の吸込口を逆止弁により閉塞させると共に、集塵フィルタに付着された塵を取り除くようにした。これにより、集塵フィルタに付着した塵を風圧で取り除くことが可能になり、集塵フィルタのメンテナンスの手間を省くことができる。また、通常運転時における吸引力の低下を抑えることができ、長時間の使用が可能になる。さらに、吸引力の低下を抑えることで省エネに寄与し、同じ機能を付加した際の掃除機本体の重量や容積の増加を伴わないため、利用者にとって使い勝手のよい電気掃除機を提供できる。 In the present invention, a brushless DC motor on and off controlling the switching element to intermittently reverse rotation, is closed by the check valve inlet of the dust collecting chamber by the blowing from the blowing fan to the dust collecting chamber At the same time, the dust attached to the dust collecting filter was removed. Thereby, it becomes possible to remove the dust adhering to the dust collection filter by wind pressure, and the maintenance of the dust collection filter can be saved. Moreover, the fall of the attraction | suction force at the time of normal operation can be suppressed, and use for a long time is attained. Furthermore, it contributes to energy saving by suppressing a decrease in suction force, and does not increase the weight and volume of the main body of the vacuum cleaner when the same function is added, so that a user-friendly vacuum cleaner can be provided.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1に係る電気掃除機の外観を示す構成図、図2は実施の形態1に係る電気掃除機の掃除機本体の内部構成を示す模式図、図3は実施の形態1に係る電気掃除機の電動送風機を示す断面図である。
本実施の形態の電気掃除機は、図1に示すように、床ノズル1と、床ノズル1に着脱自在に連結された筒状の操作スティック2と、操作部3を介して操作スティック2に着脱自在に連結された可撓性のホース4と、ホース4が着脱自在に連結された掃除機本体5とを備えている。床ノズル1は、床面と対向する側に回転式のノズルブラシが設けられ、塵を吸い込み易くする機構にて構成されている。操作部3は、ホース4の吸引側に取り付けられ、電源を入り切りする電源スイッチ、吸引力を選択するための選択スイッチなどが設けられている。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an external appearance of a vacuum cleaner according to
As shown in FIG. 1, the electric vacuum cleaner of the present embodiment has a
前述の掃除機本体5は、図2に示すように、集塵室51、電動送風機8が設けられた吸引室52、駆動回路9が設けられた回路室53を備えている。また、集塵室51と吸引室52との間には集塵フィルタ7が設けられ、回路室53の排気側には排気フィルタ10が設けられている。さらに、集塵室51内には、床ノズル1と通じる吸込口51aを開閉するための逆止弁6が取り付けられている。集塵室51には、空気と塵を分離して塵のみを溜める紙フィルタ方式やサイクロン方式が用いられている。集塵室51の排気側に設けられた集塵フィルタ40は、塵が吸引室52内に進入しないような構造となっている。
As shown in FIG. 2, the
吸引室52に設けられた電動送風機8は、図3に示すように、ブラシレスDCモーター81と送風ファン85とにより構成されている。そのブラシレスDCモーター81は、永久磁石を使用したローター83とステータ84とで構成されている。送風ファン85は、ブラシレスDCモーター81のローター83の回転軸82に取り付けられた構造となっている。なお、送風ファン85は、一般的に軸流ファンなどが用いられる。
The
図4は実施の形態1に係る電気掃除機の駆動回路の構成を示すブロック図、図5は図4に示す直流電源装置の回路図、図6は図4に示すインバータの回路図、図7は図4に示すブラシレスDCモーターの等価回路およびそのモーターの順回転、逆回転のときの電圧波形図である。
本実施の形態の電気掃除機における駆動回路9は、電源ケーブル(図示せず)を介して印加される商用電源(例えば100V)の交流電圧を整流する直流電源装置91と、直流電源装置91により整流された電圧を平滑する電解コンデンサ92と、平滑コンデンサ92により平滑された直流電圧を交流電圧に変換して電動送風機8のブラシレスDCモーター81に印加するインバータ93とを主回路として備えている。また、駆動回路9は、ブラシレスDCモーター81に流れる電流を検出するモーター電流検出器94と、制御電圧を生成する制御電源回路95と、インバータ93に入力される電圧を検出する直流母線電圧検出器96と、ブラシレスDCモーター81のローター83の位置を検出する位置検出器97と、インバータ制御装置98とを備えている。
4 is a block diagram showing the configuration of the driving circuit of the electric vacuum cleaner according to
The
直流電源装置91は、図5に示すように、リアクトル91aと、4個のダイオード91cがブリッジ接続されてなるコンバータ91bとで構成されている。インバータ93は、三相ブリッジ接続された6個のスイッチング素子であるMOS・FET93aと、各MOS・FET93aに並列に逆向きに接続された環流ダイオード93bとで構成されている。なお、インバータ93のスイッチング素子としてMOS・FET93aを用いたことを述べたが、一般的に使用される例えばIGBTでインバータ93を構成してもよい。
As shown in FIG. 5, the
前述したインバータ制御装置98は、位置検出器97により検出されたローター83の位置に基づいてMOS・FET93aをオン・オフ制御すると共に、操作部3の選択スイッチにより選択された吸引力に応じた目標電力が得られるようにMOS・FET93aを制御する。目標電力に達したかどうかの判定は、モーター電流検出器94により検出された電流と直流母線電圧検出器96により検出された電圧との積で得られる電力と目標電力を比較して行っている。
The above-described
また、インバータ制御装置98は、例えば、電源スイッチのオンを検知すると、それをタイミングとして所定時間の間、電動送風機8を通常運転時の回転方向(順回転)と逆に回転させるようにインバータ93を制御する。所定時間は例えば1分程度であり、逆回転時の回転数は予め設定されている。その電動送風機8の逆回転により、室内の空気が排気フィルタ10から吸引され、回路室53、吸引室52を通って集塵フィルタ7に当たり、集塵室51内に流入する。この時、風圧により逆止弁6が吸込口51aを閉じ、集塵フィルタ7に付着した塵を集塵室51内に送り込む。
Further, for example, when the
ここで、電動送風機8を逆回転させる方法について図7を用いて説明する。
図7は実施の形態1におけるブラシレスDCモーターの等価回路およびブラシレスDCモーターの各相に印加される電圧波形図である。
電動送風機8をインバータ93にて駆動する方法として、矩形波駆動や正弦波駆動など様々であるが、本実施の形態では正弦波駆動にて電動送風機8を回転させている。図7(1)に示すブラシレスDCモーター81の等価回路において、図7(2)に示すようにU相、V相、W相の相順で交流電圧を印加した場合、塵を吸引する方向に回転(順回転)する。また、例えば図7(3)に示すようにU相、W相、V相の順に交流電圧を印加した場合は逆回転する。そのブラシレスDCモーター81の逆回転は、インバータ制御装置98にてインバータ93の各相のMOS・FE93aをオン・オフすることによって行われる。
Here, a method for reversely rotating the
FIG. 7 is a voltage waveform diagram applied to each phase of the brushless DC motor and the equivalent circuit of the brushless DC motor in the first embodiment.
There are various methods for driving the
図8は実施の形態1における掃除機本体の集塵室内を示す模式図である。
電動送風機8が順回転しているときは、床ノズル1側から空気を吸引するため、その空気流により逆止弁6が開く(図8(1)参照)。一方、電動送風機8が逆回転しているときは、床ノズル1側へ空気を排出するため、その逆止弁6は逆方向からの空気流により集塵室51の内壁面に押さえつけられ吸込口51aを閉じる(図8(2)参照)。これにより、集塵室30内の塵を外部に流出することなく溜めることができる。また、逆止弁6は、電動送風機8が停止しているときは、自重により吸込口51aを閉じている。
FIG. 8 is a schematic diagram showing the dust collection chamber of the cleaner body in the first embodiment.
When the
次に、本実施の形態の電気掃除機の動作について図9を用いて説明する。
図9は実施の形態1における掃除機本体内の空気流を示す模式図である。
駆動回路9のインバータ制御装置98は、操作部3の電源スイッチのオン操作を検知すると、所定時間の間、電動送風機8が所定の回転数で逆回転するようにインバータ93を制御する。その電動送風機8の逆回転により、室内の空気は、図9(2)に示すように、排気フィルタ10から吸引され、回路室53、吸引室52を通って集塵フィルタ7に当たり、集塵室51内に流入する。この時、集塵室51内に設けられた逆止弁6は、集塵フィルタ7を介して流入する空気流によって集塵室51の内壁面に押さえつけられ、吸込口51aを閉じる。一方、集塵フィルタ7に付着した塵は、風圧により取り除かれ、集塵室51内に溜まる。
Next, operation | movement of the vacuum cleaner of this Embodiment is demonstrated using FIG.
FIG. 9 is a schematic diagram showing an air flow in the cleaner body in the first embodiment.
When the
インバータ制御装置98は、電動送風機8を逆回転させてから所定時間が経過すると、電動送風機8の回転を一旦停止してから順回転するようにインバータ93を制御する。その電動送風機8の順回転により、床ノズル1から空気と共に塵が吸引され、スティック2、ホース4を通って掃除機本体5に至る。この時、吸引された空気と塵は、図9(1)に示すように、逆止弁6を開けて集塵室51内に流入して分離され、塵のみが集塵室51内に溜められる。また、分離された空気は、集塵フィルタ7を通って吸引室52、回路室53に至り、排気フィルタ10から室内に排出される。
When a predetermined time has elapsed since the
以上のように実施の形態1によれば、操作部3の電源スイッチのオン操作を検知した際に、所定時間の間、電動送風機8を所定の回転数で逆回転させて、その逆回転による空気流によって集塵室51の吸込口51aを逆止弁6で閉じるようにした。そのため、集塵フィルタに付着した塵を風圧で取り除くことが可能になり、集塵フィルタのメンテナンスの手間を省くことができる。また、通常運転時における吸引力の低下を抑えることができ、長時間の使用が可能になる。さらに、吸引力の低下を抑えることで省エネに寄与し、同じ機能を付加した際の掃除機本体の重量や容積の増加を伴わないため、利用者にとって使い勝手のよい電気掃除機を提供できる。
As described above, according to the first embodiment, when the on operation of the power switch of the
実施の形態2.
図10は本発明の実施の形態2の電気掃除機における掃除機本体内の空気流を示す模式図である。
本実施の形態においては、操作部3の電源スイッチのオンにより電動送風機8を逆回転させた際に集塵室51の吸込口51aを閉じた逆止弁6は、塵を通さずに空気のみを通す構造となっている。なお、それ以外の部分については、実施の形態1と同様である。
FIG. 10 is a schematic view showing an air flow in the cleaner body in the electric vacuum cleaner according to
In the present embodiment, the
前記のように構成された電気掃除機においては、前述したように操作部3の電源スイッチをオンすると、駆動回路9のインバータ制御装置98は、電源スイッチのオン操作を検知し、これをタイミングとして所定時間の間、電動送風機8が所定の回転数で逆回転するようにインバータ93を制御する。その電動送風機8の逆回転により、室内の空気は、図10(2)に示すように、排気フィルタ10から吸引され、回路室53、吸引室52を通って集塵フィルタ7に当たり、集塵室51内に流入する。集塵室51内に設けられた逆止弁6は、集塵フィルタ7を介して流入する空気流によって集塵室51の内壁面に押さえつけられ、吸込口51aを閉じる。この時、集塵室51内に流入した空気は、逆止弁6を通ってホース4内に流入し、スティック2を介して床ノズル1から排出される。一方、集塵フィルタ7に付着した塵は、風圧により取り除かれ、集塵室51内に溜まる。
In the vacuum cleaner configured as described above, when the power switch of the
インバータ制御装置98は、電動送風機8を逆回転させてから所定時間が経過すると、電動送風機8の回転を一旦停止してから順回転するようにインバータ93を制御する。この場合の空気の流れや塵の処理については、実施の形態1と同様である。つまり、電動送風機8の順回転により、床ノズル1から空気と共に塵が吸引され、スティック2、ホース4を通って掃除機本体5に至る。吸引された空気と塵は、図10(1)に示すように、逆止弁6を開けて集塵室51内に流入して分離され、塵のみが集塵室51内に溜められる。また、分離された空気はけ、集塵フィルタ7を通って吸引室52、回路室53に至り、排気フィルタ10から室内に排出される。
When a predetermined time has elapsed since the
以上のように実施の形態2においては、逆止弁6が空気のみを通す構造であるため、電動送風機8の逆回転の際には空気の流れがよくなり、集塵フィルタ7に付着するゴミや塵を取り除く能力の低下を防ぐことができる。また、逆止弁6を通過した空気がホース4、スティック2を通って床ノズル1から排出されるので、ホース4、スティック2および床ノズル1内に残った塵を除去することもでき、常に綺麗な状態で利用することが可能となり、利用者にとって使い勝手がよい。
As described above, in the second embodiment, since the
なお、実施の形態1、2では、集塵フィルタ7に付着された塵を取り除く場合、操作部3の電源スイッチがオンされたときに、所定時間の間、電動送風機8を所定の回転数で連続的に逆回転させたが、以下に示す制御で電動送風機8を駆動するようにしてもよい。
(1)操作部3の電源スイッチがオンされたときに、所定時間の間、電動送風機8を所定の回転数で間欠的に逆回転させる。
(2)操作部3の電源スイッチがオンされたときに、所定時間の間、電動送風機8を所定の回転数で順回転と逆回転を交互にする。
In the first and second embodiments, when removing dust adhering to the
(1) When the power switch of the
(2) When the power switch of the
また、実施の形態1、2では、前述の如く操作部3の電源スイッチがオンされたときに電動送風機8を逆回転させるようにしたが、その電源スイッチの再操作による電源切りの後に電動送風機8を逆回転させるようにしてもよい。電動送風機8を逆回転させる電源として、例えば駆動回路9の電解コンデンサ92に充電されている電圧を利用する。また、その時の電動送風機8の制御としては、実施の形態1、2で述べた他に、前述した(1)、(2)の何れかでもよい。
In the first and second embodiments, the
さらに、実施の形態1、2では、電動送風機8の逆回転を一定の回転数で駆動するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、駆動回路9のインバータ制御装置98に予め複数の回転数を設定しておき、電動送風機8を逆回転させる際、あるいは逆回転させているときに操作部3のスイッチにより回転数が選択されると、インバータ制御装置98は、選択された回転数で電動送風機8が逆回転するようにインバータ93を制御する。
Furthermore, in
1 床ノズル、2 スティック、3 操作部、4 ホース、5 掃除機本体、6 逆止弁、7 集塵フィルタ、8 電動送風機、9 駆動回路、10 排気フィルタ、51 集塵室、51a 吸込口、52 吸引室、53 回路室、81 ブラシレスDCモーター、82 回転軸、83 ローター、84 ステータ、85 送風ファン、91 直流電源装置、91a リアクトル、91b コンバータ、91c 整流ダイオード、92 電解コンデンサ、93 インバータ、93a MOS・FET、93b 環流ダイオード、
94 モータ電流検出器、95 制御電源回路、96 直流母線電圧検出器、97 位置検出器、98 インバータ制御装置。
DESCRIPTION OF
94 motor current detector, 95 control power supply circuit, 96 DC bus voltage detector, 97 position detector, 98 inverter control device.
Claims (7)
掃除機本体内に前記ブラシレスDCモーターの吸引側に設けられた集塵室と、
前記集塵室と前記ブラシレスDCモーターとの間に挿入された集塵フィルタと、
床ノズルに通じる前記集塵室の吸込口に開閉自在に設けられた逆止弁と、
三相ブリッジ接続された6個のスイッチング素子を有し、直流電圧を交流電圧に変換して前記ブラシレスDCモーターに印加するインバータと、
塵を吸い込む方向を順回転として前記ブラシレスDCモーターが回転するように、前記スイッチング素子をオン・オフ制御するインバータ制御装置とを備え、
前記インバータ制御装置は、電源スイッチの操作を検知したときに、前記ブラシレスDCモーターが間欠的に逆回転するように前記スイッチング素子をオン・オフ制御し、前記送風ファンから前記集塵室へ送風させてその集塵室の吸込口を前記逆止弁により閉塞させると共に、前記集塵フィルタに付着された塵を取り除くようにしたことを特徴とする電気掃除機。 A brushless DC motor provided in the vacuum cleaner body and having a blower fan for sucking dust from the floor nozzle;
A dust collection chamber provided on the suction side of the brushless DC motor in the vacuum cleaner body;
A dust collection filter inserted between the dust collection chamber and the brushless DC motor ;
A check valve that is openably and closably provided at a suction port of the dust collection chamber that communicates with a floor nozzle;
An inverter having six switching elements connected in a three-phase bridge, converting a DC voltage to an AC voltage and applying the same to the brushless DC motor;
An inverter control device that controls on / off of the switching element so that the brushless DC motor rotates with the direction of sucking dust as a forward rotation ,
The inverter control device, when detecting the operation of the power switch, the brushless DC motor is the on-off control of the switching element to intermittently reverse rotation, it is blown from the blower fan into the dust collecting chamber A vacuum cleaner characterized in that the suction port of the dust collecting chamber is closed by the check valve, and dust attached to the dust collecting filter is removed.
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