JPWO2018011977A1 - 電気掃除機およびハンドドライヤー - Google Patents

Abstract

信頼性の高い電気掃除機を提供する。電気掃除機（７０）は、筐体（７２）と、電動送風機と、バッテリ（９１）と、制御部（９２）とを備える。筐体は第１チャンバ、第２チャンバおよび取手部（７１）を含む。バッテリ（９１）は、第２チャンバに保持され、電動送風機を駆動するための電力を供給する。制御部（９２）は電動送風機を制御する。取手部（７１）からバッテリ（９１）までの第１の距離は、取手部（７１）から電動送風機までの第２の距離よりも短い。

Description

この発明は、電気掃除機およびハンドドライヤーに関し、より特定的には、電動送風機とバッテリと制御部とを備える電気掃除機およびハンドドライヤーに関する。

従来、電動送風機を備える電気機器の一例として電気掃除機やハンドドライヤーが知られている。このような電気機器において、持ち運びの容易性や使用時の操作性を高めるため、小型化が図られている（たとえば、特開２００２−２１７９４号公報（特許文献１）参照）。

特開２００２−２１７９４号公報

特許文献１では、電気機器としての電気掃除機の小型化を図るとともに電動送風機を制御する制御部を効率的に冷却するため、電動送風機内の気流の流通路に制御部の基板が配置された構成が開示されている。

しかし、上記特許文献１に開示された構成では、制御部の基板に接触する気流に塵や埃、あるいは水滴などが含まれていた場合、基板にこれらの塵や埃、水滴などが付着する恐れがある。この場合、基板上の回路において短絡が発生し、結果的に電気機器の信頼性が低下する可能性がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、信頼性の高い電気掃除機およびハンドドライヤーを提供することである。

この発明に従った電気掃除機は、筐体と、電動送風機と、バッテリと、制御部とを備える。筐体は、第１チャンバ、第２チャンバおよび取手部を含む。電動送風機は第１チャンバに保持される。バッテリは、第２チャンバに保持され、電動送風機を駆動するための電力を供給する。制御部は、第２チャンバに保持され、電動送風機を制御する。取手部からバッテリまでの第１の距離は、取手部から前記電動送風機までの第２の距離よりも短い。

この発明に従ったハンドドライヤーは、筐体と、電動送風機と、バッテリと、制御部とを備える。筐体は、手挿入部と、第１チャンバと、第２チャンバとを含む。電動送風機は第１チャンバに保持される。バッテリと制御部とは第２チャンバに保持される。バッテリは、電動送風機を駆動するための電力を供給する。制御部は、第２チャンバに保持され、電動送風機を制御する。筐体は、吸気口と吹出口とを有する。電動送風機は、吸気口から空気を吸引するとともに吹出口から手挿入部へ空気を送出する。

この発明によれば、バッテリや制御部が電動送風機が保持される第１チャンバとは別の第２チャンバに保持されているので、バッテリや制御部に電動送風機が吸引または送出する空気が直接触れない。このため、当該空気中の塵や水分などがバッテリや制御部に付着することを防止できる。この結果、当該塵や水分などに起因する短絡などの不良の発生を抑制でき、電気掃除機およびハンドドライヤーの信頼性を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る電気機器の正面模式図である。 図１に示した電気機器の側面模式図である。 図１に示した電気機器の部分模式図である。 バッテリの容量とサイクル数との関係を示すグラフである。 制御部に含まれるインバータ回路の一例を示す回路図である。 図１に示した電気機器の制御部を説明するためのブロック図である。 本発明の実施の形態２に係る電気機器の正面模式図である。 図７に示した電気機器の側面模式図である。 本発明の実施の形態３に係る電気機器の正面模式図である。 図９に示した電気機器の側面模式図である。 図９に示した電気機器の使用状態を示す模式図である。 本発明の実施の形態４に係る電気機器の正面模式図である。 図１２の線分ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩでの断面模式図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
＜電気機器の構成＞
図１〜図３に示す本実施形態に係る電気機器７０は電気掃除機である。より具体的には、電気機器７０はスティック型の電気掃除機である。電気機器７０は、筐体７２と、筐体７２に設けられた取手部７１と、筐体７２から延びる延長管７３と、延長管７３の先端に取り付けられた吸込部７４とで構成されている。筐体７２内には、延長管７３から離れた順に電源部８１と、電動送風機を含む送風機を駆動させるブロワモータ部８２と、集塵部８３とが設けられ、電源部８１にはバッテリ９１と、制御部を構成する基板９２とが備えられている。取手部７１からバッテリ９１までの第１の距離は、取手部７１からブロワモータ部８２までの第２の距離よりも短く、かつ、取手部７１から基板９２までの第３の距離より短い。

筐体７２は、第１チャンバと、第２チャンバと、取手部７１とを含む。バッテリ９１は、電動送風機を駆動するための電力を基板９２へ供給する。制御部は、ブロワモータ部８２を制御する。筐体７２では、ブロワモータ部８２を内部に保持する区画を第１チャンバとしている。また、筐体７２では、バッテリ９１および基板９２を内部に保持する区画を第２チャンバとしている。第２チャンバは第１チャンバから独立した区画である。第２チャンバは筐体７２内部において独立した部屋となっていることが好ましい。また、第２チャンバは筐体７２内部において密閉された空間を構成する部屋であってもよい。筐体７２では、第２チャンバは第１チャンバに対して気密に区画されている。

また、筐体７２は壁部９４（図３参照）を含む。壁部９４は、第１チャンバと第２チャンバとを気密に区画する。異なる観点から言えば、壁部９４は、バッテリ９１および基板９２と、ブロワモータ部８２との間を区画する。つまり、壁部９４は、第１チャンバから第２チャンバへの空気の流通を遮断している。壁部９４の構造は、当該空気の流通を遮断できれば任意の構成とすることができる。たとえば壁部９４は樹脂や金属からなる板状部材により構成してもよい。

より詳しく説明すると、電気機器７０は、取手部７１が形成された筐体７２と、塵や埃などのごみを吸引する吸込部７４と、当該吸込部７４と筐体７２とを接続する延長管７３とを備える。延長管７３は、筐体７２において取手部７１が配置された端部と反対側である先端側に接続されている。また、延長管７３と吸込部７４との接続部は屈曲可能になっている。そのため、使用者が取手部７１を手で把持して電気機器７０を使用するときに、筐体７２および延長管７３の床面に対する角度を任意に変更しても、吸込部７４の吸込面（たとえば下面）を床面に密着させた状態を保つことができる。

筐体７２の内部には電源部８１とブロワモータ部８２と集塵部８３とが配置されている。電源部８１はブロワモータ部８２に電力を供給する。ブロワモータ部８２は、吸引力を発生させる電動送風機を含む。集塵部８３は吸込部７４から吸込んだ塵や埃などのごみを溜めておく集塵室である。なお集塵部８３は筐体７２に外部から接続された状態となっていてもよい。集塵部８３の構成は、従来周知の任意の構成を採用することができる。たとえば、集塵部８３の構成として、紙フィルターを用いる方式、またはサイクロン方式を採用してもよい。また、電源部８１は、バッテリ９１と、制御部を構成するインバータ回路が形成された基板９２とを含む。インバータ回路はブロワモータ部８２を駆動するために用いられる。

電気機器７０の筐体７２には、取手部７１から延長管７３に向かう方向に、電源部８１、ブロワモータ部８２、集塵部８３がこの順番で並ぶように配置されている。異なる観点から言えば、ブロワモータ部８２は、電源部８１と集塵部８３との間に配置されている。また、電源部８１では、取手部７１からバッテリ９１までの距離は取手部７１から基板９２までの距離より短い。図３に示すように、基板９２は第２チャンバにおいて壁部９４に隣接する位置に配置されている。

ここで、図３に示すように、吸込部７４（図１参照）から吸込まれた空気は矢印９３で示されるように延長管７３を介して筐体７２の内部に導入される。筐体７２内部において、導入された空気は集塵部８３、ブロワモータ部８２を通り、矢印に示されるように筐体７２の排気口８４から筐体７２外部へ排出される。排気口８４は、筐体７２の側面に開口された開口部であり、筐体７２において壁部９４よりブロワモータ部８２側に形成されている。この時、基板９２とブロワモータ部８２との間に仕切りとしての壁部９４が形成されているので、基板９２やバッテリ９１にブロワモータ部８２からの排気風が直接吹付けられない構成となっている。

上述のようにブロワモータ部８２の電動送風機を駆動することにより図３の矢印９３に示すように筐体７２内部に吸込まれた空気は、ごみを集塵する集塵部８３を最初に通過する。この集塵部８３では、紙フィルター方式またはサイクロン方式によりごみを空気から分離する。しかし、微細な塵や埃は集塵部８３を通過してしまう場合がある。

また、電気機器７０の吸込部７４により床面の塵などを吸引するのではなく、壁や天井等の塵などを吸引する場合、床面の塵などを吸引する場合とは異なる角度に集塵部８３が傾くことになる。そのため、塵などが集塵部８３を通過する確率がより増大する。さらに、たとえば集塵部８３がサイクロン方式を採用している場合、電気機器７０の運転停止中に筐体７２を傾けると、本来はサイクロン方式により分離・保持されているごみが重力により集塵部８３を通過してしまう可能性もある。

また、これら塵や埃が集塵部８３を通過してしまう場合、基板９２やバッテリ９１の端子間に塵や埃が堆積する場合がある。この場合、電源の短絡を引き起こす可能性が発生する。また、水等を吸い込んだ場合も、同様に上記端子間に水等が付着し、結果的に短絡や、腐食による劣化が起きる可能性がある。基板９２やバッテリ９１の端子等の腐食は、湿気が多く含まれた空気によっても引き起こされる恐れがある。そのため、吸引された空気に触れない位置に基板９２を配置することが好ましい。

このように、インバータ回路などを形成した基板９２及びバッテリ９１を、吸引された空気の流路に搭載しないことで、共に水を吸い込んだ空気や、塵や埃を含有する空気と、基板９２やバッテリ９１が接触しない。したがって、基板９２及びバッテリ９１が水や埃などを介して短絡する確率を低減することができる。さらに、基板９２やバッテリ９１の腐食による劣化を抑える事ができる。このため、電気機器の信頼性を向上させることが可能となる。

図４は、バッテリの容量とサイクル数との関係を示すグラフである。図４の横軸はバッテリのサイクル数を示し、縦軸はバッテリの容量（電池容量とも呼ぶ）を示す。横軸において左端の原点がゼロであり、右に行くほどサイクル数は大きくなる。また、縦軸においては、一番下が原点であり、上に行くほど容量は大きくなる。図４において、バッテリの外部温度が２５℃の時のサイクル数と容量との関係を実線で示し、バッテリの外部温度が４５℃の時の当該関係を点線で示す。

なお、ここではバッテリ９１の満充電から放電終始電圧まで放電することを１サイクルと称する。バッテリ９１はバッテリの外部温度が高温になる程、容量の低下が著しくなり、寿命が低下することが知られている。図４に示すように、外部温度が２５℃と４５℃という条件でのデータを比較すると、外部温度が高い方が、サイクル当りに低下するバッテリ容量が大きい事がわかる。このように、バッテリ９１の寿命はバッテリの外部温度（バッテリ温度とも呼ぶ）に大きく依存する。したがって、バッテリ９１の放熱特性は電気機器の製品寿命に大きく関わる。バッテリ９１のバッテリ温度は電気機器を使用している間、最大約５０℃から６０℃程度まで上昇する可能性がある。

さらに、バッテリ９１は、電気機器７０を構成する他の発熱部品に比べ発熱源の体積が相対的に大きい。そのため、バッテリ９１は他の発熱部品と比べて放熱するのに時間がかかる。たとえば、制御部に含まれる基板９２に形成されるインバータ回路では半導体素子が発熱源として挙げられる。図５は、制御部に含まれるインバータ回路の一例を示す回路図である。図５に示したインバータ回路はブロワモータ部８２に含まれる電動送風機のモータ１２を駆動するためのものである。

図５に示すような単相インバータの構成例とした場合においては、インバータ回路を構成する半導体素子Ｑ１〜Ｑ４が４つ必要となる。この半導体素子Ｑ１〜Ｑ４として、たとえば、ＰＱＦＮパッケージの５ｍｍ×６ｍｍというサイズのパワー半導体を使用したとすると半導体素子Ｑ１〜Ｑ４のそれぞれの占める体積は５ｍｍ×６ｍｍ×１ｍｍ＝３０ｍｍ^３となる。一方、バッテリ９１として、たとえば直径１８ｍｍ、長さ６５ｍｍの円柱状のリチウムイオン２次電池を６本用いた場合、バッテリ９１の体積は約１０００００ｍｍ^３となる。このように、バッテリ９１はその他発熱部品と比較しても大きな体積を占めるため、放熱に要する時間も他の発熱部品より長くなる。

一般的に熱は高温部から低温部へと移動する。よって、バッテリ９１が高温になった場合、バッテリ９１から熱が周囲の低温部へ移動する。この時、バッテリ９１の周囲を取り囲む空気へ熱が伝達する。加熱された空気（物質）の比重は小さくなる。したがって、暖められた空気は上昇しバッテリ９１の周囲の空気では対流が発生する。そのためバッテリ９１が図１に示すように、電気機器７０の使用形態として最も使用頻度が高い床面を掃除する場合もしくは保管する場合において、最上部に位置する構成とすれば、バッテリ９１の熱を電気機器７０の外部に放熱しやすくできる。この結果、バッテリ９１の寿命が長くなると共に、電気機器７０の信頼性も向上させることが可能となる。

また、バッテリ９１が発生させる熱が、電気機器７０のその他の構成要素に悪影響を与える可能性が考えられる。そこで、バッテリ９１以外の構成要素へバッテリ９１から熱が移動しないように、断熱部材を配置することが考えられる。たとえば、断熱部材としては繊維系断熱材、発泡系断熱材、エアロゲル、真空断熱材等が挙げられる。これらの断熱部材をバッテリ９１と他の構成要素との間に配置すると、製造コストの増大、あるいは電気機器７０の質量が増加するというデメリットがある。そこで、図１に示すように、バッテリ９１の上部に基板９２やブロワモータ部８２等の熱に弱い構成要素を配置しないようにすれば、バッテリ９１の熱がそれらの構成要素に悪影響を与えるといった問題の発生を抑制できる。

図６は、図１に示した電気機器７０の制御部を説明するためのブロック図である。図６に示すように、電気機器では、バッテリ９１を電源とし、電力変換器１１によりブロワモータ部８２（図１参照）のモータ１２を駆動する構成となっている。電力変換器１１の制御は、モータ１２のロータ回転位置を検出する検出部２１、２２、モータ電流を検出する検出部２０、検出部２０において検出されたモータ電流の検出データをアナログ・ディジタル変換する変換器３０、電力変換器１１の制御を行うための駆動信号を生成する駆動信号生成部３２、この変換器３０や駆動信号生成部３２を制御するプロセッサ３１により実施される。変換器３０はプロセッサ３１により起動、読み取りを行う。プロセッサ３１により読み取られた信号を基に、プロセッサ３１は駆動信号生成部３２で電力変換器１１の制御用の駆動信号を生成する。当該駆動信号により、電力変換器１１の動作は制御される。

ここで、モータ１２の制御方法としては、一般的な任意の制御方法を採用できる。たとえば、制御方法としてベクトル制御や、Ｖ／Ｆ制御、電流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、モータ１２は１０００００ｒｐｍ程度の回転速度を実現できる。

このように構成されたスティック型の電気掃除機である電気機器７０において、ブロワモータ部８２を駆動させると吸引力が発生し、吸込部７４から空気と共に塵埃等が吸い込まれる。吸い込まれた塵埃は、集塵部８３内に蓄積される。ブロワモータ部８２のモータ１２は電力変換器１１（インバータ回路）により上述のように高速回転できるので、ブロワモータ部８２における電動送風機が小径であっても送風効率を向上させることができる。その結果、ブロワモータ部８２では大風量を得ることができる。このため、ブロワモータ部８２のサイズが相対的に小さくても高い吸引性能を得ることができる。

なお、インバータ回路を効率的に駆動するための上限のキャリア周波数はたとえば３０ｋＨｚ程度である。一方、ブロワモータ部８２のモータ１２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、モータ１２の極数を４極以下とすることで、このような問題を回避することができる。

また、図１〜図３に示すようなスティック型の電気掃除機としての電気機器７０では、操作性を向上させるため、小型軽量化することが求められている。しかし、ブロワモータ部８２に搭載されている電動送風機のファン径を小型化してしまうと、本来掃除機として使用する為に必要な仕事量を得る事が難しくなる。よって、電気機器７０の小型軽量化を達成する為に、電動送風機のファン径をなるべく小さくするとともに、ファンをより高速で回転させることで、必要な仕事量を確保することが考えられる。ただし、より高速でファンを回転させる為には、モータ１２でより大きなトルクを発生させる必要がある。

モータ１２が回転する際に発生するトルクＴは、下記式（１）に示すように、トルク定数Ｋｔとモータ電流Ｉａとの積により決定される。

Ｔ＝Ｋｔ×Ｉａ ・・・（１）
よって、トルクＴを大きくする為には、より大きなトルク定数Ｋｔを得る事が可能なモータ構造とすることや、モータ電流Ｉａを大きくすることが考えられる。ここで、トルク定数Ｋｔを大きくするためには、モータ１２においてモータ巻線の巻き数を増加させる、あるいはより強い磁石を利用する、あるいは、ステータの積み厚を大きくする、といった対応が考えられる。しかし、このような対応はいずれも製造コストの増大やモータ１２の質量増加、モータ１２のサイズの増加に繋がるというデメリットがある。

よって、トルクＴを大きくするために、モータ電流Ｉａを大きくするという対応が考えられる。このようにモータ電流Ｉａを大きくすれば、上記のようにモータ１２の構成を変更する場合の製造コストの増大や質量、サイズの増加というデメリットの発生を抑制しつつ、より大きなトルクを得る事が可能となる。

ただし、モータ電流Ｉａを大きくする事で、電流が流れる部分の発熱量の増加などが考えられる。その為、モータ電流Ｉａがある一定の値以上となる場合に、発熱による機器の破損を防止するため、電気機器７０においてたとえばモータ１２や電源部８１に隣接する材料として耐熱性材料あるいは難燃性材料を用いる、といった対応が考えられる。このような構成とすれば、電気機器７０の信頼性を向上させることができる。また、上記のようにモータ１２や電源部８１に隣接する材料に関して、金属等の熱伝達率が高い材料を使用することで、電源部８１のバッテリ９１といった発熱部品の放熱性を向上させることができる。

また、バッテリ９１からの電力を高効率にブロワモータ部８２のファン出力とする為には、インバータ回路、モータ１２、電動送風機それぞれの効率を高くすることに加え、バッテリ９１からインバータ回路、モータ１２間の配線における損失を低減させることも重要である。上記のようにモータ１２を高速回転させる場合においては、特にインバータ回路やモータ１２に流れる電流が大きくなることが想定されることから、上述した配線における損失が問題となる。ここで、配線とは図６で示されるバッテリ９１と電力変換器１１の間を接続する配線３３や、電力変換器１１とモータ１２とを接続する配線３４を意味する。

一般的に、直径２ｍｍの配線の電気抵抗（配線抵抗）は８ｍ［Ω／ｍ]である。そのため、たとえば２０Ａの電流を当該配線３３、３４に流した場合、配線３３、３４での損失は３．２[Ｗ／ｍ]となる。電気機器７０の規定電力が約３５０[Ｗ]であると想定すると、配線長当りの効率低下は０．９１[ｐｔ／ｍ]となる。例として、配線長を１ｍとした場合、配線の効率は９９．０９％となる。

よって、配線における損失を減らすため、なるべく短くかつ太い配線を用いて配線抵抗を低減させることが好ましい。本実施の形態では、筐体７２内部にバッテリ９１、基板９２、ブロワモータ部８２を隣り合うように配置している。そのため、バッテリ９１やブロワモータ部８２などを筐体７２内部でばらばらに配置する場合より、上記配線の長さを短くできる。この結果、配線での損失を抑制でき、高効率な電気機器７０を実現できる。

また、ブロワモータ部８２のモータ１２は永久磁石を使用したロータを備える。このため、当該モータ１２は駆動効率がよく、省エネ効果を得ることができる。また、モータ１２の制御に用いられる検出部２１、２２を備えることにより、高精度なインバータ制御を行うことができる。

さらに、インバータ基板の半導体素子をワイドバンドギャップ半導体で形成することで、低損失な半導体素子の使用となり、スイッチング損失及び導通損失を低減することが可能となる。損失を低減することで、省エネ効果を得る事ができ、より長時間の運転を実現することができる。

＜電気機器の動作＞
図１〜図３に示した電気機器７０は、取手部７１を使用者が持ち使用される。電源スイッチ（図示せず）を使用者がＯＮすることで、バッテリ９１から基板９２のインバータ回路を介してブロワモータ部８２の電動送風機に電力が供給される。この結果、ブロワモータ部８２の電動送風機が駆動し、吸込部７４から空気が塵等とともに吸い込まれ、当該空気は延長管７３、集塵部８３に到達する。集塵部８３では従来周知の任意の方法により空気から塵などが分離される。その後、空気はブロワモータ部８２を通り、筐体７２の排気口８４（図３参照）から外部へ排出される。このようにして、吸込部７４から塵などを吸込んで床や階段、壁などを掃除することができる。

＜電気機器の作用効果＞
図１〜図３に示した電気機器７０では、バッテリ９１及び基板９２が第２チャンバに保持され、電動送風機を含むブロワモータ部８２が第１チャンバに保持されている。そして、第１チャンバと第２チャンバとの間を区画する壁部９４が形成されている。そのため、電動送風機により送風される空気が第２チャンバ内部に流入することが無いので、当該空気が直接バッテリ９１や制御部に吹き付けられない。このため、当該空気に塵や埃、あるいは水滴などが含まれていても、これらの塵や水滴などがバッテリ９１や制御部の基板９２などに付着して短絡や誤動作の原因となることを防止できる。したがって、電気機器７０の信頼性を高く保つことができる。

また、異なる観点から言えば、本実施の形態１に係る電気機器７０は、スティック型の電気掃除機であって、バッテリ９１、ブロワモータ部８２、インバータ回路を含む基板９２、集塵部８３、を備える。電気機器７０では、放熱性の観点から発熱源であるバッテリ９１の上部に、基板９２、ブロワモータ部８２、集塵部８３を備えない。このようにすれば、発熱源であり製品寿命に大きく影響するバッテリ９１の放熱性が向上されると共に、基板９２のインバータ回路にバッテリ９１の熱が移動する事を抑制できる。

上記電気機器７０において、電動送風機（ブロワモータ部８２）からバッテリ９１までの距離は、電動送風機（ブロワモータ部８２）から制御部（基板９２）までの距離より長い。この場合、電動送風機から見てバッテリ９１が制御部より外側に配置されているため、バッテリ９１の放熱性に関して制御部が当該放熱性を劣化させる、といった問題の発生を抑制できる。

上記電気機器７０において、筐体７２は、使用者が把持するための取手部７１を含んでいる。取手部７１からバッテリ９１までの第１の距離は、取手部７１から電動送風機（ブロワモータ部８２）までの第２の距離より短く、かつ取手部７１から制御部（基板９２）までの第３の距離よりも短い。この場合、比較的質量の大きなバッテリ９１を取手部７１の近くに配置するため、バッテリ９１が取手部７１から離れた位置に配置される場合より電気機器７０の重心位置を取手部７１に近づけることができる。このため、使用者が取手部７１を手に持ち電気機器７０を動かすときの操作性を向上させることができる。

上記電気機器７０では、当該電気機器の使用時において、バッテリ９１が電動送風機および制御部（基板９２）より上に配置されてもよい。異なる観点から言えば、上記電気機器７０では、電気機器７０の使用時においてバッテリ９１の上方に電動送風機および制御部（基板９２）が配置されない。

この場合、バッテリ９１の上方に電動送風機や制御部（基板９２）が配置されていないので、バッテリ９１の上方に直に筐体７２を配置したり、バッテリ９１のためのヒートシンクなどの放熱構造をバッテリ９１の直上に配置したりすることができる。また、バッテリ９１からの熱により暖められた空気はバッテリ９１より上方へ移動する（対流する）が、このとき電動送風機や制御部（基板９２）が当該空気の流れを阻害することもない。つまり、電動送風機や制御部が存在することでバッテリ９１の放熱特性が劣化するといった問題の発生を抑制できる。

上記電気機器７０において、電動送風機は、遠心羽根車と、電動モータ（モータ１２）とを含んでいてもよい。モータ１２は遠心羽根車を回転させる。モータ１２はロータと当該ロータを囲むように配置されたステータとを含む。ロータは永久磁石を有していてもよい。この場合、モータ１２に関してステータに永久磁石を用いる場合より、モータ１２の小型化を図ることができるとともに高い放熱性を得ることができる。

上記電気機器７０において、制御部（基板９２）は、ワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体素子Ｑ１〜Ｑ４を含んでいてもよい。この場合、制御部に含まれる回路（たとえばインバータ回路）の半導体素子Ｑ１〜Ｑ４での損失を従来のシリコンベースの半導体素子を用いた場合の損失より低減できる。したがって、電気機器７０のエネルギー効率を向上させることができる。

上記電気機器７０において、ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）およびダイヤモンドからなる群から選択される１種であってもよい。

（実施の形態２）
図７および図８に示す本実施形態に係る電気機器７０は電気掃除機である。図７および図８に示した電気機器７０は、基本的には図１〜図６に示した電気機器７０と同様の構成を備えるが、電源部８１の構成が図１〜図６に示した電気機器７０と異なっている。すなわち、図７および図８に示した電気機器７０では、電源部８１においてバッテリ９１と基板９２とが横に並ぶように配置されている点が、図１〜図３に示した電気機器７０と異なっている。異なる観点から言えば、図７および図８に示した電気機器７０では、ブロワモータ部８２から電源部８１に向かう方向に対してバッテリ９１と基板９２とが互いに重なっておらず、当該ブロワモータ部８２から電源部８１に向かう方向に対して垂直な方向に並ぶように、バッテリ９１と基板９２とが配置されている。ブロワモータ部８２から電源部８１に向かう方向において、バッテリ９１の少なくとも一部は取手部７１と重なる位置に配置されている。また異なる観点から言えば、基板９２は上記方向において取手部７１と重ならない位置に配置されている。

このような構成によっても、バッテリ９１上には基板９２などが配置されていないので、図１〜図３に示した電気機器７０と同様の効果を得ることができる。つまり、バッテリ９１が発する熱が上部に向かって伝達される割合が大きい事から、バッテリ９１の上部以外に基板９２などの構成要素を置いても、図１〜図３に示した電気機器７０と同様の効果が得られる。なお、図７および図８に示した電気機器７０において、バッテリ９１と基板９２との配置を入れ替えてもよい。

（実施の形態３）
図９〜図１１に示す本実施形態に係る電気機器７０は電気掃除機である。図９〜図１１に示した電気機器７０は、基本的には図７および図８に示した電気機器７０と同様の構成を備えるが、取手部７１の配置及び形状が図７および図８に示した電気機器７０と異なっている。すなわち、図９〜図１１に示した電気機器７０では、取手部７１が筐体７２の側面から筐体７２の上面にまで延びる環状の形状を有している。このような構成の電気機器７０によっても、図７および図８に示した電気機器７０と同様の効果を得ることができる。

なお、取手部７１の配置は、以下のように決定する。すなわち、電気機器７０の使用形態として最も使用頻度が高い床面を掃除する場合において、図１１に示すような適した本体角度を特定する。この状態において、重心位置８５の鉛直上方向に取手部７１が位置するように、取手部７１を配置する。このように本体の重心位置８５の直上に使用者が手に持つ取手部７１を配置することで、上述した実施の形態１、２と同様の効果を得ると共に、電気機器７０の操作性を向上させることが可能となる。

また、実施の形態２、実施の形態３の電気機器７０において、バッテリ９１の位置に関して取手部７１からバッテリ９１までの第１の距離は、取手部７１から基板９２までの第２の距離より短い。この場合、比較的質量の大きなバッテリ９１を取手部７１の近くに配置するため、バッテリ９１が取手部７１から離れた位置に配置される場合より電気機器７０の重心位置を取手部７１に近づけることができる。このため、使用者が取手部７１を手に持ち電気機器７０を動かすときの操作性を向上させることができる。

（実施の形態４）
＜電気機器の構成＞
図１２および図１３に示した電気機器７０はハンドドライヤーである。ハンドドライヤーは、ケーシング１０６、手挿入部１０２、水受け部１０３、ドレン容器１０４、バッテリ９１と基板９２とを含む電源部８１、透光窓１０７、および吸気口１０８を備える。ハンドドライヤーでは、ケーシング１０６内に電動送風機を有する。ハンドドライヤーでは、水受け部１０３の上部にある手挿入部１０２に手を挿入することで電動送風機による送風で水を吹き飛ばし、水受け部１０３からドレン容器１０４へと水を溜めこむ構造となっている。

本実施の形態は実施の形態１〜３と同様に、電源部８１に含まれるバッテリ９１が、インバータ回路を含む基板９２や、電動送風機を含むブロワモータ部８２よりも上部に配置されている。筐体としてのケーシング１０６は、上記ブロワモータ部８２を保持する第１チャンバと、上記電源部８１を保持する第２チャンバとを含む。また、ケーシング１０６は、ブロワモータ部８２と電源部８１とを区画する壁部９４を含む。

図１２および図１３に示すように、ハンドドライヤーの外殻をなすケーシング１０６は、正面に手挿入口を有する。ケーシング１０６は、手挿入口に続く処理空間として手挿入部１０２を備えている。手挿入部１０２には使用者が手を挿入可能である。手挿入部１０２は、ケーシング１０６の正面下部に、正面と両側面が開放した開放シンク状の凹部として形成されている。手挿入部１０２の下部を形成するように水受け部１０３が配置されている。図１３に示すように、水受け部１０３の底部は前方に向かって下傾していて、その傾斜下端に排水口１２６が設けられている。水受け部１０３の下方には排水口１２６から滴下する水を貯留するドレン容器１０４が抜き差し自在に設けられている。手挿入部１０２の上部には、手挿入部１０２に向かって下方に高速空気を吹き出すノズル１１２が設けられている。

手挿入部１０２の上方でケーシング１０６と背面側のハンドドライヤーの外殻をなすベース１２８とで構成された箱体状の空間内には、整流子モータである交流モータ（ＡＣモータ）であるモータ１２と、モータ１２の回転軸に固定され回転する回転羽根車であるターボファン１２９ｂとを備えた電動送風機が配置されている。この電動送風機は上述した電源部８１に含まれるバッテリーからの電力で駆動される。また、当該箱体状の空間内には、電動送風機の吸気側とケーシング１０６の側面に設けられた吸気口１０８とを連通する吸気風路１２１と、電動送風機の排気側とノズル１１２とを連通する排気風路１２３が設けられている。

排気風路１２３の途中でノズル１１２より上流側近傍には電動送風機から送られてくる空気を加熱して温風化させるヒータ１１１が設けられている。ノズル１１２より背面側でケーシング１０６の内には、手検知センサ１３６および照明用ＬＥＤ１３８を備えた回路基板が設けられている。手検知センサ１３６の発光方向および受光方向、並びに照明用ＬＥＤ１３８の発光方向はいずれも手挿入部１０２に向って設けられている。手挿入部１０２の上面のケーシング１０６の一部に設けられた可視光や赤外線を透す透光窓を通して、手検知センサ１３６は手挿入部１０２の手の有無を検知する。手挿入部１０２に手が挿入されたことが検出されると、照明手段としての照明用ＬＥＤ１３８は手挿入部１０２を照らし明るくする。

また、ケーシング１０６の正面付近で、ケーシング１０６の内には、制御回路１５０、電源が入ってスタンバイ状態で通電中あることを点灯で示す通電用表示手段としての通電用ＬＥＤ１３９、および照明用ＬＥＤ１３８と通電用ＬＥＤ１３９の点灯のＯＮ／ＯＦＦをそれぞれ独立に切り替えることができる切替手段としての切替スイッチを備えた回路基板１４０が設けられている。通電用ＬＥＤ１３９の発光方向および切替スイッチの操作面は正面側に向って設けられている。また、通電用ＬＥＤ１３９の光がケーシング１０６の外から視認できるように、ケーシング１０６に透光窓１０７が設けられている。

上述したハンドドライヤーとしての電気機器の構成を要約すれば、ハンドドライヤーは、筐体（ケーシング１０６）と、ブロワモータ部８２に含まれる電動送風機と、バッテリ９１と、制御回路が形成された基板９２を含む制御部とを備える。ケーシング１０６は、使用者が手を挿入する開口部である手挿入部１０２と、第１チャンバ（ケーシング１０６において壁部９４と手挿入部１０２との間に位置する区画）と、第２チャンバ（ケーシング１０６において壁部９４上に位置する区画）とを含む。

電動送風機は第１チャンバに保持される。バッテリ９１と制御部とは第２チャンバに保持される。バッテリ９１は、電動送風機を駆動するための電力を供給する。制御部は、第２チャンバに保持され、ブロワモータ部８２を制御する。ケーシング１０６は、吸気口１０８と吹出口（ノズル１１２）とを有する。電動送風機は、吸気口１０８から空気を吸引するとともにノズル１１２から手挿入部１０２へ空気を送出する。バッテリ９１は手挿入部１０２より上方に配置されていてもよい。また、制御部（基板９２）も手挿入部１０２より上方に配置されていてもよい。

上記ハンドドライヤーにおいて、ブロワモータ部８２に含まれる電動送風機は、遠心羽根車（ターボファン１２９ｂ）と、遠心羽根車を回転させる電動モータ（モータ１２）とを含む。モータ１２は、ロータと、当該ロータを囲むように配置されたステータとを含む。ロータは永久磁石を有する。また、基板９２を含む制御部は、ワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体素子を含む。ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウムおよびダイヤモンドからなる群から選択される１種である。第２チャンバは第１チャンバに対して気密に構成されている。具体的には、第２チャンバは壁部９４により第１チャンバに対して気密に区画されている。壁部９４の構成は、実施の形態１〜３に示した電気機器における壁部９４と同様に、空気の流通を遮断できれば任意の構成を採用できる。

＜電気機器の動作＞
次に手を乾燥させる使用時の動作について説明する。ハンドドライヤーとしての電気機器の電源スイッチをＯＮにすると、バッテリ９１から基板９２を含む制御回路に通電され、手乾燥できる使用可能状態（以下、待機状態とする）となる。また電源が制御回路に通電されると、切替スイッチの照明用ＬＥＤ１３８の切替がＯＮの場合には照明用ＬＥＤ１３８が点灯し、また切替スイッチの通電用ＬＥＤ１３９の切替がＯＮの場合には通電用ＬＥＤ１３９が点灯する。そして、使用者が濡れた手を手挿入口から手挿入部１０２内に手首付近まで入れると、手検知センサ１３６によって手の挿入が検知される。その結果、制御回路により電動送風機が作動する。

電動送風機が作動すると、ハンドドライヤーの外の空気がケーシング１０６の両側面に設けられた吸気口１０８から吸い込まれる。吸気口１０８から吸い込まれた空気は、吸気風路１２１を通り、電動送風機の上方を通って背面側に向かう。そして、当該空気は下方に移動して電動送風機の吸込側から吸い込まれる。電動送風機は吸気側から吸い込んだ空気を排気側から高圧空気に変換して排気する。排気された高圧空気は排気風路１２３を通りノズル１１２から高い運動エネルギーを持つ高速空気流に変換される。高速空気流は手挿入部１０２内に下方に向かって吹き出される。ノズル１１２から吹き出された高速空気流は、手挿入部１０２に挿入されている濡れた手に当り、手に付着した水分を手の表面から剥離して吹き飛ばす。このようにして、手を乾燥させることができる。なお、ケーシング１０６内に設けられたヒータスイッチ(図示せず)をＯＮにしている場合には、ヒータ１１１が通電され排気風路１２３を通る高圧空気が加熱される。このため、ノズル１１２からは温風が吹き出され冬場などにおいても使用者の使用感を良好に保つことができる。

手の乾燥処理終了後、手を手挿入部１０２から抜き出すと、手が抜かれたことを手検知センサ１３６が検知し、電動送風機が停止する。手から吹き飛ばされた水滴は、前傾構造の水受け部１０３において排水口１２６に向かって流下し、排水口１２６からドレン容器１０４に収容される。

＜電気機器の作用効果＞
上記電気機器（ハンドドライヤー）において、吸気口１０８から電動送風機に吸い込まれ吹出口（ノズル１１２）から送出される外気はバッテリ９１や制御部（基板９２）に直接的に接触しない。そのため、当該外気に含まれる塵や埃、水分などがバッテリ９１や制御部に付着して電気機器が故障するといった問題の発生を抑制できる。この結果、電気機器の信頼性を向上させることができる。

なお、ハンドドライヤーとしては、ＡＣ１００ＶやＡＣ２００Ｖ等のコンセントから電力を供給されるものが一般的に普及している。しかし、本実施形態に示す電気機器のように、持ち運び可能でどこでも簡易的に設置可能なバッテリタイプのハンドドライヤーも今後普及されることが考えられる。

そして、実施の形態１〜３と同様に、バッテリを電源とした図１２および図１３に示したバッテリタイプのハンドドライヤーにおいては、バッテリ寿命が製品寿命に大きく影響する。そのため、バッテリーの放熱に関しては上述した実施の形態１〜３に示したスティック型の電気掃除機と同様に重要視する必要がある。したがって、図１３に示すように、バッテリ９１をインバータ回路を含む基板９２やブロワモータ部８２よりも上部に配置する事で、より放熱性が高い製品を得る事ができる。この結果、製品品質を向上させることが可能となる。

また、ハンドドライヤーの場合、スティック型の電気掃除機と比較して、より水分を含んだ空気がケーシング１０６内に入り込む可能性がある。したがって、壁部９４により気密に区画された第１チャンバと第２チャンバとをケーシング１０６内に形成し、たとえば第２チャンバにバッテリ９１を配置し、第１チャンバに電動送風機を配置する。さればを形成することで、電動送風機により送風される空気の流路に基板９２やバッテリ９１を配置しないようにすれば、電源短絡などの問題の発生を抑制できる。この結果、信頼性の高い電気機器としてのハンドドライヤーを得ることができる。

なお、上述した実施の形態では、スティック型の電気掃除機やハンドドライヤーを示したが、バッテリ９１と電動送風機とを搭載した電気機器であれば、任意の製品に本発明を適用できる。たとえば、電気機器としてキャニスター型の電気掃除機を採用してもよい。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行ったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本発明の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

この発明は、バッテリーと電動送風機とを備えた、ハンディタイプの掃除機やハンドドライヤーに特に有利に適用される。

１１ 電力変換器、１２ モータ、２０，２１ 検出部、３０ 変換器、３１ プロセッサ、３２ 駆動信号生成部、３３，３４ 配線、７０ 電気機器、７１ 取手部、７２ 筐体、７３ 延長管、７４ 吸込部、８１ 電源部、８２ ブロワモータ部、８３ 集塵部、８４ 排気口、８５ 重心位置、９１ バッテリ、９２ 基板、９３ 矢印、９４ 壁部、１０２ 手挿入部、１０３ 水受け部、１０４ ドレン容器、１０６ ケーシング、１０７ 透光窓、１０８ 吸気口、１１１ ヒータ、１１２ ノズル、１２１ 吸気風路、１２３ 排気風路、１２６ 排水口、１２８ ベース、１２９ｂ ターボファン、１３６ 手検知センサ、１３８ 照明用ＬＥＤ、１３９ 通電用ＬＥＤ、１４０ 回路基板、１５０ 制御回路。

この発明に従った電気掃除機は、筐体と、吸込み部と、吸込み部と筐体とを接続する延長管と、電動送風機と、バッテリと、制御部とを備える。筐体は、第１チャンバ、第２チャンバおよび取手部を含む。筐体の側面には、吸込み部から吸い込まれた空気が排出される排気口が形成される。電動送風機は第１チャンバに保持される。バッテリは、第２チャンバに保持され、電動送風機を駆動するための電力を供給する。制御部は、第２チャンバに保持され、電動送風機を制御する。取手部からバッテリまでの第１の距離は、取手部から前記電動送風機までの第２の距離よりも短い。

この発明に従ったハンドドライヤーは、筐体と、電動送風機と、バッテリと、制御部とを備える。筐体は、手挿入部と、第１チャンバと、第２チャンバとを含む。電動送風機は第１チャンバに保持される。バッテリと制御部とは第２チャンバに保持される。バッテリは、電動送風機を駆動するための電力を供給する。制御部は、第２チャンバに保持され、電動送風機を制御する。筐体は、吸気口と吹出口とを有する。電動送風機は、吸気口から空気を吸引するとともに吹出口から手挿入部へ空気を送出する。筐体において、第１チャンバは手挿入部上に配置され、第２チャンバは第１チャンバ上に配置されている。

また、ハンドドライヤーの場合、スティック型の電気掃除機と比較して、より水分を含んだ空気がケーシング１０６内に入り込む可能性がある。したがって、壁部９４により気密に区画された第１チャンバと第２チャンバとをケーシング１０６内に形成し、たとえば第２チャンバにバッテリ９１を配置し、第１チャンバに電動送風機を配置する。電動送風機により送風される空気の流路に基板９２やバッテリ９１を配置しないようにすれば、電源短絡などの問題の発生を抑制できる。この結果、信頼性の高い電気機器としてのハンドドライヤーを得ることができる。

Claims (12)

1. 第１チャンバ、第２チャンバおよび取手部を含む筐体と、
   前記第１チャンバに保持された電動送風機と、
   前記第２チャンバに保持され、前記電動送風機を駆動するための電力を供給するバッテリと、
   前記第２チャンバに保持され、前記電動送風機を制御するための制御部とを備え、
   前記取手部から前記バッテリまでの第１の距離は、前記取手部から前記電動送風機までの第２の距離よりも短い、電気掃除機。
2. 前記電気掃除機の使用時において、前記バッテリが前記電動送風機および前記制御部より上に配置される、請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記電動送風機は、遠心羽根車と、前記遠心羽根車を回転させる電動モータとを含み、
   前記電動モータは、ロータと、前記ロータを囲むように配置されたステータとを含み、
   前記ロータは永久磁石を有する、請求項１または請求項２に記載の電気掃除機。
4. 前記制御部は、ワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体素子を含む、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
5. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウムおよびダイヤモンドからなる群から選択される１種である、請求項４に記載の電気掃除機。
6. 前記筐体に接続された集塵部と、
   前記集塵部に接続され、外気を吸い込む吸込部とをさらに備え、
   前記電動送風機を駆動することにより前記吸込部から吸引した前記外気に含まれる塵が前記集塵部に捕集される、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
7. 前記第２チャンバは前記第１チャンバに対して気密に構成されている、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電気掃除機。
8. 手挿入部と、第１チャンバと、第２チャンバ―とを含む筐体と、
   前記第１チャンバに保持された電動送風機と、
   前記第２チャンバに保持され、前記電動送風機を駆動するための電力を供給するバッテリと、
   前記第２チャンバに保持され、前記電動送風機を制御するための制御部とを備え、
   前記筐体は、吸気口と吹出口とを有し、
   前記電動送風機は、前記吸気口から空気を吸引するとともに前記吹出口から前記手挿入部へ前記空気を送出する、ハンドドライヤー。
9. 前記電動送風機は、遠心羽根車と、前記遠心羽根車を回転させる電動モータとを含み、
   前記電動モータは、ロータと、前記ロータを囲むように配置されたステータとを含み、
   前記ロータは永久磁石を有する、請求項８に記載のハンドドライヤー。
10. 前記制御部は、ワイドバンドギャップ半導体を用いた半導体素子を含む、請求項８または請求項９に記載のハンドドライヤー。
11. 前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウムおよびダイヤモンドからなる群から選択される１種である、請求項１０に記載のハンドドライヤー。
12. 前記第２チャンバは前記第１チャンバに対して気密に構成されている、請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載のハンドドライヤー。