電気掃除機
【課題】信頼性が高く、高効率な電動送風機および電気掃除機を提供すること。
【解決手段】吸引力を発生し、得られた風量によって電動機を冷却する自冷型の電動送風機５と、電動送風機５を収納する電動送風機室４と、塵埃を捕集する集塵室３とを備え、電動送風機５が発生する熱を吸収するための受熱部１０と、受熱部１０で蓄えた熱を放熱する放熱部１４と、受熱部１０と放熱部１４とを接続する配管１５と、配管１５内の液体を循環させるポンプ１１と、液体を蓄えるタンク１２を具備し、電動送風機５は、吸引力による空冷に加え、循環する液体による液冷によっても冷却される構成としたことにより、電動送風機５の冷却効率を向上し、信頼性が高く、送風効率も高い電動送風機５および電気掃除機を提供することが可能になる。
【解決手段】吸引力を発生し、得られた風量によって電動機を冷却する自冷型の電動送風機５と、電動送風機５を収納する電動送風機室４と、塵埃を捕集する集塵室３とを備え、電動送風機５が発生する熱を吸収するための受熱部１０と、受熱部１０で蓄えた熱を放熱する放熱部１４と、受熱部１０と放熱部１４とを接続する配管１５と、配管１５内の液体を循環させるポンプ１１と、液体を蓄えるタンク１２を具備し、電動送風機５は、吸引力による空冷に加え、循環する液体による液冷によっても冷却される構成としたことにより、電動送風機５の冷却効率を向上し、信頼性が高く、送風効率も高い電動送風機５および電気掃除機を提供することが可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電気掃除機用電動送風機の冷却については、吸引力を発生するファンの排気を利用して電動機を冷却する構成がとられ、気流の通路の複雑さが原因となって圧力損失が増大し、送風効率が低下しているという問題があった。それを解決したものに例えば、下記特許文献１のようなものがある。
【特許文献１】特開平５−８４１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記文献の構成では、吸気風量が絞り込まれた状態、たとえば、集塵室に塵埃がある程度捕集された状態等においては、電動送風機の冷却を充分に行うことができず、その状態で連続使用されると、電動送風機の温度が高いため、異常スパークや、ブラシ寿命の低下などを引き起こす原因となるものであった。また、結局は気流によって電動機を冷却する構成であり、多少の圧力損失は回避されるものの、その効果としては、不十分であった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決し、電動送風機の発熱を抑え、より信頼性の高い電動送風機あるいは電気掃除機を提供するとともに、送風効率の高い、電動送風機および電気掃除機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、吸引力を発生し、得られた風量によって電動機を冷却する自冷型の電動送風機と、前記電動送風機を収納する電動送風機室と、塵埃を捕集する集塵室とを備え、前記電動送風機が発生する熱を吸収するための受熱部と、受熱部で蓄えた熱を放熱する放熱部と、受熱部と放熱部とを接続する配管と、配管内の液体を循環させるポンプと、液体を蓄えるタンクを具備し、前記電動送風機は、吸引力による空冷に加え、循環する液体による液冷によっても冷却されることを特徴とするものである。
【０００６】
これによって、電動送風機は効率よく冷却されるため、風量が絞られた状態であっても、電動送風機の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気掃除機は、電動送風機の冷却を効率よく行い、信頼性を向上、ならびに送風効率の高い電動送風機および電気掃除機を実現させるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、吸引力を発生し、得られた風量によって電動機を冷却する自冷型の電動送風機と、前記電動送風機を収納する電動送風機室と、塵埃を捕集する集塵室とを備え、前記電動送風機が発生する熱を吸収するための受熱部と、受熱部で蓄えた熱を放熱する放熱部と、受熱部と放熱部とを接続する配管と、配管内の液体を循環させるポンプと、液体を蓄えるタンクを具備し、前記電動送風機は、吸引力による空冷に加え、循環する液体による液冷によっても冷却されることを特徴とすることにより、電動送風機の冷却が非常に効率よく行われ、信頼性が高く、電動機の効率も向上するため、送風効率も高い電動送風機となる。また、送風効率アップにより、電気掃除機としての吸い込み性能も向上するものである。
【０００９】
第２の発明は、電動送風機が発生する風量が大きいときには、空冷によって冷却し、前記風量が絞られたときには、液冷による冷却をスタートすることを特徴とすることにより、充分な風量が得られるときは、従来どおり空冷にて冷却し、風量が絞られたときだけ、液体循環用ポンプを駆動し液冷を行うことで、ポンプでの消費電力をできるだけ抑えることができるので、冷却に関して全体の最適化を図ることができる。
【００１０】
第３の発明は、受熱部を電動送風機のブラケットの外周に配置したことにより、電動送風機の電動機部分の熱を効率よく熱交換することができる。
【００１１】
第４の発明は、受熱部を電動送風機のブラシ部に配置したことにより、電動機の中で最も温度が上昇し、ブラシ寿命に最も影響するブラシ部を効率よく冷却することができるものである。
【００１２】
第５の発明は、受熱部を電動送風機のブラケットと界磁コアとの間の空間に配置したことにより、電動機の熱をコアから直接吸収することができ、さらに熱交換効率を向上することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１、図２を用いて説明する。図１は本実施の形態の電気掃除機の断面図である。電気掃除機本体１（以下本体と記す）は、前方に塵埃を捕集する集塵袋２が集塵室３に内蔵され、後方の電動送風機室４には自冷式の電動送風機５が内蔵されている。その上方には家庭電源から電力を供給するための電源コード６を巻き取るためのコードリール７と、電動送風機５の回転を制御する制御基板３７を備えている。本体１前方には吸込具（図示せず）へと連なるホース接続部８が挿入されている。電動送風機５の反負荷側ブラケット９の外周は、電動送風機５の発熱を吸収する受熱部１０によって覆われている。１６は排気口である。また、電動送風機室４の下方には、ポンプ１１、タンク１２が配されている。集塵室３内部下方には、複数の冷却フィン１３が備えられた放熱部１４が配されている。そして、これら受熱部１０、ポンプ１１、タンク１２、放熱部１４は配管１５によって連結され、その内部は液体によって満たされ、液体がそれぞれの部品内部を循環するようになっている。図２は、本電気掃除機の風量対入力（消費電力）の関係を示している。
【００１５】
次に、上記構成における動作、作用について説明する。
【００１６】
電気掃除機を駆動させると、電源コード６から電力が供給され、コードリール７を経て、電動送風機５が回転駆動する。このとき電動送風機５は制御基板３７によって制御を受けて駆動している。電動送風機５が駆動すると、吸引力が発生し、集塵室３内部が外気に対して負圧となり、吸込具（図示せず）が塵埃とともに外気が流入する。塵埃は集塵袋２に捕集されるが、気流は電動送風機５内部を流れ、本体１の排気口１６より排出される。このとき、電動送風機５は供給される電力のいくらかを吸込みのエネルギーへと変換するが、余剰エネルギーはロスとして主に熱として放出される。従来は、電動送風機５で発生した熱は、電動送風機５自らが発する吸気によって冷やされ、電動送風機５の温度上昇を抑制していた。また、図２で、風量がＱ２より絞られたときには、電動送風機５の温度が上昇し、信頼性に悪い影響を及ぼすため、制御基板３７の働きにより、入力を急激に下げるよう制御していた。本来なら、集塵袋２に塵埃がたまって風量が絞られても、集塵容積に余裕があれば、できるだけ長い期間入力を維持し、掃除を継続できることが望ましい。
【００１７】
本発明では、風量が大きいとき、すなわち、図２でＱ０〜Ｑ１〜Ｑ２の間では、従来どおり、電動送風機５は自ら発生する気流によって、冷却を行う。逆にいえば、電動送風機５の冷却の限界がＱ２である。そして、風量がＱ２より絞られると、空冷のみでは電動送風機５の温度上昇が上昇しすぎるため、ポンプ１１を駆動し、液冷によって電動送風機を冷却する。すなわち、電動送風機５で発生した熱は、その外周に配された受熱部１０に奪われ、その中を循環する液体に熱交換される。液体は、ポンプ１１の作用によって、配管１５の中を移動し、集塵室３内に配された放熱部１４に達するが、放熱部１４は吸気にさらされていて、しかも複数の冷却フィン１３の放熱効果も手伝って、吸気と同等の温度まで冷却される。冷却された液体は、タンク１２をとおり、ポンプ１１を通過して、再び受熱部１０に達し、電動送風機５の熱を吸収する。この冷却作用によって、電動送風機５の信頼性は低い風量でも維持される。よって、電動送風機５の信頼性を維持するために必要な、入力を急激に落とすポイントはＱ２→Ｑ３にまで広げることができ、使用者が掃除できる風量範囲を増大し、使用性が向上する。
【００１８】
このように、電動送風機５は、従来の空冷よりも冷却効率の高い、液体の熱交換によって、充分冷却が行われ、その温度が低減される。また、従来の空冷方式では、風量が絞り込まれた状態、すなわち、集塵袋２が塵埃で満たされ、充分な風量が流れない場合や、集塵袋２が目詰まりした場合、あるいは、本体１のフィルター（図示せず）類が目詰まりした場合では、電動送風機５を冷却するのに充分な風量が得られず、電動送風機５の温度が上昇しやすくなる状況があったのに対し、本発明では、吸気風量が減った場合でも、冷却効率が高い分、電動送風機５の温度上昇を抑制することができる。
【００１９】
また、例えば受熱部１０を電動送風機５ばかりでなく、電源コード６の近傍へ配置し、配管することにより、電源コード６の冷却も可能である。
【００２０】
また、電動送風機５の反負荷側ブラケット９は鉄で構成される場合が多いが、鉄より熱導電率の高い材料で構成すると、受熱部１０への伝達効率が高まり、より冷却効率がアップする。
【００２１】
なお、本実施の形態は、集塵袋タイプの電気掃除機を例にしたが、サイクロン方式の電気掃除機においても、放熱部１４さえ外気と同等の温度の位置に配置すれば、同様の効果は得られる。
【００２２】
（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態を図３を用いて説明する。なお第１の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図３は電気掃除機本体１の断面図で、集塵室３の側壁は２重構造となっている。放熱部１４は、この２重の側壁間に納められ、冷却フィン１３の先端のみ、集塵室３内に突出している。
【００２３】
上記構成において、動作、作用について説明する。
【００２４】
電気掃除機を駆動させると、電源コード６から電力が供給され、コードリール７を経て、電動送風機５が回転駆動する。電動送風機５が駆動すると、吸引力が発生し、集塵室３内部が外気に対して負圧となり、吸込具（図示せず）が塵埃とともに外気が流入する。塵埃は集塵袋２に捕集されるが、気流は電動送風機５内部を流れ、本体１の排気口１６より排出される。このとき、電動送風機５は供給される電力のいくらかを吸込みのエネルギーへと変換するが、余剰エネルギーはロスとして主に熱として放出される。従来は、電動送風機５で発生した熱は、電動送風機５自らが発する吸気によって冷やされ、電動送風機５の温度上昇を抑制していた。本発明では、電動送風機５で発生した熱は、その外周に配された受熱部１０に奪われ、その中を循環する液体に熱交換される。液体は、ポンプ１１の作用によって、配管１５の中を移動し、集塵室側壁間内に配された放熱部１４に達するが、放熱部１４の冷却フィン１３の先端は吸気にさらされていて、吸気と同等の温度まで冷却される。冷却された液体は、タンク１２をとおり、ポンプ１１を通過して、再び受熱部１０に達し、電動送風機５の熱を吸収する。
【００２５】
このように、電動送風機５は、従来の空冷よりも冷却効率の高い、液体の熱交換によって、充分冷却が行われ、その温度が低減される。また、放熱部１４が集塵室側壁間のデッドスペース内に配されているので、スペースの有効活用ができるとともに、集塵室３の内部には、最小限の凹凸しか残らないため、集塵袋２満杯時の袋破れを極力防止することができる。
【００２６】
なお、実施の形態１のように、放熱部１４を集塵室３底部に配する場合でも、底壁を２重構造にして同様に構成しても同等の効果は得られることはいうまでもない。
【００２７】
（実施の形態３）
次に本発明の第３の実施の形態を図４を用いて説明する。なお上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図４は電気掃除機本体１の断面図で、１７は集塵室蓋、１８は蓋裏部の補強リブであり、放熱部１４がそのリブ１８の高さ内に納められている。
【００２８】
上記構成において、動作、作用について説明する。
【００２９】
電気掃除機を駆動させると、電源コード６から電力が供給され、コードリール７を経て、電動送風機５が回転駆動する。電動送風機５が駆動すると、吸引力が発生し、集塵室３内部が外気に対して負圧となり、吸込具（図示せず）が塵埃とともに外気が流入する。塵埃は集塵袋２に捕集されるが、気流は電動送風機５内部を流れ、本体１の排気口１６より排出される。このとき、電動送風機５は供給される電力のいくらかを吸込みのエネルギーへと変換するが、余剰エネルギーはロスとして主に熱として放出される。従来は、電動送風機５で発生した熱は、電動送風機５自らが発する吸気によって冷やされ、電動送風機５の温度上昇を抑制していた。本発明では、電動送風機５で発生した熱は、その外周に配された受熱部１０に奪われ、その中を循環する液体に熱交換される。液体は、ポンプ１１の作用によって、配管１５の中を移動し、集塵室蓋１７内に配された放熱部１４に達するが、放熱部１４は吸気にさらされていて、しかも複数の冷却フィン１３の放熱効果も手伝って、吸気と同等の温度まで冷却される。冷却された液体は、タンク１２をとおり、ポンプ１１を通過して、再び受熱部１０に達し、電動送風機５の熱を吸収する。
【００３０】
このように、電動送風機５は、従来の空冷よりも冷却効率の高い、液体の熱交換によって、充分冷却が行われ、その温度が低減される。また、放熱部１４が集塵室蓋１７の補強リブ１８の高さ内に配されているので、もともと存在したデッドスペース内であり、集塵室３の容積に影響を与えることがなく、集塵袋２の集塵容積は確保することができる。
【００３１】
（実施の形態４）
次に本発明の第４の実施の形態を図５を用いて説明する。なお上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図５は電気掃除機本体１の部分断面図で、１９は集塵室３と電動送風機室４とを隔てる連通孔であり、受熱部１０はブラシホルダー２０の周囲にも取り付けられている。また、冷却フィン１３をもつ放熱部１４は、連通孔１９と電動送風機５の間のスペースに配されている。
【００３２】
上記構成において、動作、作用について説明する。
【００３３】
電気掃除機を駆動させると、電動送風機５が回転駆動する。電動送風機５が駆動すると、吸引力が発生し、集塵室３内部が外気に対して負圧となり、吸込具（図示せず）が塵埃とともに外気が流入する。気流は電動送風機５内部を流れ、本体１の排気口１６より排出される。このとき、電動送風機５は供給される電力のいくらかを吸込みのエネルギーへと変換するが、余剰エネルギーはロスとして主に熱として放出される。従来は、電動送風機５で発生した熱は、電動送風機５自らが発する吸気によって冷やされ、電動送風機５の温度上昇を抑制していた。本発明では、電動送風機５で発生した熱は、その外周と、ブラシホルダー周囲に配された受熱部１０に奪われ、その中を循環する液体に熱交換される。液体は、ポンプ１１の作用によって、配管１５の中を移動し、放熱部１４に達するが、放熱部１４と冷却フィン１３は吸気にさらされていて、吸気と同等の温度まで冷却される。冷却された液体は、タンク１２をとおり、ポンプ１１を通過して、再び受熱部１０に達し、電動送風機５の熱を吸収する。
【００３４】
このように、電動送風機５は、従来の空冷よりも冷却効率の高い、液体の熱交換によって、充分冷却が行われ、その温度が低減される。また、放熱部１４が連通孔１９と電動送風機５の間のデッドスペース内に配されているので、スペースの有効活用ができるとともに、この位置は吸気が電動送風機５に流入する直前であり、吸気の流速が徐々に速くなるため、放熱作用がより活発に行われので、冷却効率が特によい。
【００３５】
（実施の形態５）
次に本発明の第５の実施の形態を図６を用いて説明する。なお上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図６は電気掃除機本体１の部分断面図で、１９は集塵室３と電動送風機室４とを隔てる連通孔であり、受熱部１０はブラシホルダー２０の周囲にも取り付けられている。また、連通孔１９は、その内部が空洞で、それそのものが、放熱部１４となり、格子状に張り巡らされている。
【００３６】
上記構成において、動作、作用について説明する。
【００３７】
電気掃除機を駆動させると、電動送風機５が回転駆動する。電動送風機５が駆動すると、吸引力が発生し、集塵室３内部が外気に対して負圧となり、吸込具（図示せず）が塵埃とともに外気が流入する。気流は電動送風機５内部を流れ、本体１の排気口１６より排出される。このとき、電動送風機５は供給される電力のいくらかを吸込みのエネルギーへと変換するが、余剰エネルギーはロスとして主に熱として放出される。従来は、電動送風機５で発生した熱は、電動送風機５自らが発する吸気によって冷やされ、電動送風機５の温度上昇を抑制していた。本発明では、電動送風機５で発生した熱は、その外周と、ブラシホルダー周囲に配された受熱部１０に奪われ、その中を循環する液体に熱交換される。液体は、ポンプ１１の作用によって、配管１５の中を移動し、放熱部１４に達するが、連通孔１９そのものが放熱部１４となっており、常に吸気にさらされていて、吸気と同等の温度まで冷却される。冷却された液体は、タンク１２をとおり、ポンプ１１を通過して、再び受熱部１０に達し、電動送風機５の熱を吸収する。
【００３８】
このように、電動送風機５は、従来の空冷よりも冷却効率の高い、液体の熱交換によって、充分冷却が行われ、その温度が低減される。また、連通孔１９そのものが放熱部１４で構成されているため、スペースの有効活用ができるとともに、この位置は吸気が電動送風機５に流入する直前であり、吸気の流速が徐々に速くなるため、放熱作用がより活発に行われので、冷却効率が特によい。
【００３９】
なお、連通孔１９を放熱性のよい金属で構成するとその放熱効果はさらに向上する。
【００４０】
（実施の形態６）
次に本発明の第６の実施の形態を図７、８を用いて説明する。なお上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図７は電動送風機５の部分断面図であり、図８は、電動送風機５のファン部を取り去り、負荷側ブラケットも取り去って、負荷側から見た矢視図である。
【００４１】
２１は界磁コア２２に界磁巻線（省略）を施してなるステータ、２３はシャフト２４に通された電機子コア２５に電機子巻線（略図）を施し、整流子２６を同軸上に配置してシャフト２４の両端に設けられた軸受２７によって回転自在に固定されたロータである。ステータ２１及びロータ２３は負荷側ブラケット２８、反負荷側ブラケット９に固定され、前記反負荷側ブラケット９に一対のカーボンブラシ（図示せず）をブラシホルダー２０を介して挿入することで電動機３０を形成している。３１は排気口Ａ、３２は排気口Ｂである。また、出力軸のシャフト２４にはインペラ３３が備えられ、インペラ３３の外周部に通風路を形成するエアーガイド３４が配されている。そして、ケーシング３５がこれらを覆うように取り付けられ電動送風機５となる。３６は吸気口を示している。界磁コア２２の４つの側面には、受熱部１０が取り付けられ、それぞれが連結され、配管１５によって、放熱部１４、ポンプ１１へと連なっている。
【００４２】
また、この電動送風機５は、上記実施の形態のような電動送風機室４に収納されている。
【００４３】
上記構成において、電力が供給されると界磁巻線を伝導した電流がカーボンブラシ（図示せず）を通って整流子２６に伝わり、界磁コア２２で発生した磁束と電機子巻線（図示せず）を通る電流との間で力が発生し、ロータ２３が回転する。次にロータ２３が回転することにより、ロータ２３のシャフト２４に固定されたインペラ３３が回転し、インペラ３３内の空気を増速し、増速された空気はエアーガイド３４を通り、一部の気流は排気口Ａ３１から排出され、残りの気流は、電動機３０へと導かれる。そして、ロータ２３、ステータ２１、カーボンブラシ（図示せず）を空冷しながら、反負荷側ブラケット９の排気口Ｂ３２より排出されるのであるが、本実施の形態では、受熱部１０を界磁コア２２の側面に配しているので、上記実施の形態で示してきたように、受熱部１０を反負荷側ブラケット９外周に配するよりも受熱性に優れ、効率よく電動送風機５を冷却できるものである。
【００４４】
なお、近年、送風効率向上の目的で、排気口Ａ３１をケーシング３５に備える電動送風機５が多く見られるようになったが、この場合には、空冷するための風量が減少し、電動機３０の冷却効率が低下する傾向が見られた。しかし、本実施の形態を用いると、従来同等以上の冷却性能は確保できる。仮に、排気口Ａ３１からすべての吸気を排出し、電動機３０の冷却はすべて液冷によって行うとすると、さらに送風効率の高い電動送風機５が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、電動送風機の信頼性の向上、ならびに電動送風機の効率の向上、電気掃除機の吸込性能の向上が図れるので、電動送風機を用いる家庭用電化機器、産業機器等の用途にも幅広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電気掃除機の断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す電気掃除機の風量と入力（消費電力）の相関図
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す電気掃除機の断面図
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す電気掃除機の断面図
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す電気掃除機の部分断面図
【図６】本発明の第５の実施の形態を示す電気掃除機の部分断面図
【図７】本発明の第６の実施の形態を示す電動送風機の部分断面図
【図８】本発明の第６の実施の形態を示す電動送風機の矢視図
【符号の説明】
【００４７】
１ 掃除機本体
２ 集塵袋
３ 集塵室
４ 電動送風機室
５ 電動送風機
６ 電源コード
７ コードリール
８ ホース接続部
９ 反負荷側ブラケット
１０ 受熱部
１１ ポンプ
１２ タンク
１３ 冷却フィン
１４ 放熱部
１５ 配管
１６ 排気口
１７ 集塵室蓋
１８ 補強リブ
１９ 連通孔
２０ ブラシホルダー
２１ ステータ
２２ 界磁コア
２３ ロータ
２４ シャフト
２５ 電機子コア
２６ 整流子
２７ 軸受
２８ 負荷側ブラケット
３０ 電動機
３１ 排気口Ａ
３２ 排気口Ｂ
３３ インペラ
３４ エアーガイド
３５ ケーシング
３６ 吸気口
３７ 制御基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気掃除機等に使用される電動送風機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電気掃除機用電動送風機の冷却については、吸引力を発生するファンの排気を利用して電動機を冷却する構成がとられ、気流の通路の複雑さが原因となって圧力損失が増大し、送風効率が低下しているという問題があった。それを解決したものに例えば、下記特許文献１のようなものがある。
【特許文献１】特開平５−８４１６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記文献の構成では、吸気風量が絞り込まれた状態、たとえば、集塵室に塵埃がある程度捕集された状態等においては、電動送風機の冷却を充分に行うことができず、その状態で連続使用されると、電動送風機の温度が高いため、異常スパークや、ブラシ寿命の低下などを引き起こす原因となるものであった。また、結局は気流によって電動機を冷却する構成であり、多少の圧力損失は回避されるものの、その効果としては、不十分であった。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決し、電動送風機の発熱を抑え、より信頼性の高い電動送風機あるいは電気掃除機を提供するとともに、送風効率の高い、電動送風機および電気掃除機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、吸引力を発生し、得られた風量によって電動機を冷却する自冷型の電動送風機と、前記電動送風機を収納する電動送風機室と、塵埃を捕集する集塵室とを備え、前記電動送風機が発生する熱を吸収するための受熱部と、受熱部で蓄えた熱を放熱する放熱部と、受熱部と放熱部とを接続する配管と、配管内の液体を循環させるポンプと、液体を蓄えるタンクを具備し、前記電動送風機は、吸引力による空冷に加え、循環する液体による液冷によっても冷却されることを特徴とするものである。
【０００６】
これによって、電動送風機は効率よく冷却されるため、風量が絞られた状態であっても、電動送風機の信頼性を向上させることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気掃除機は、電動送風機の冷却を効率よく行い、信頼性を向上、ならびに送風効率の高い電動送風機および電気掃除機を実現させるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、吸引力を発生し、得られた風量によって電動機を冷却する自冷型の電動送風機と、前記電動送風機を収納する電動送風機室と、塵埃を捕集する集塵室とを備え、前記電動送風機が発生する熱を吸収するための受熱部と、受熱部で蓄えた熱を放熱する放熱部と、受熱部と放熱部とを接続する配管と、配管内の液体を循環させるポンプと、液体を蓄えるタンクを具備し、前記電動送風機は、吸引力による空冷に加え、循環する液体による液冷によっても冷却されることを特徴とすることにより、電動送風機の冷却が非常に効率よく行われ、信頼性が高く、電動機の効率も向上するため、送風効率も高い電動送風機となる。また、送風効率アップにより、電気掃除機としての吸い込み性能も向上するものである。
【０００９】
第２の発明は、電動送風機が発生する風量が大きいときには、空冷によって冷却し、前記風量が絞られたときには、液冷による冷却をスタートすることを特徴とすることにより、充分な風量が得られるときは、従来どおり空冷にて冷却し、風量が絞られたときだけ、液体循環用ポンプを駆動し液冷を行うことで、ポンプでの消費電力をできるだけ抑えることができるので、冷却に関して全体の最適化を図ることができる。
【００１０】
第３の発明は、受熱部を電動送風機のブラケットの外周に配置したことにより、電動送風機の電動機部分の熱を効率よく熱交換することができる。
【００１１】
第４の発明は、受熱部を電動送風機のブラシ部に配置したことにより、電動機の中で最も温度が上昇し、ブラシ寿命に最も影響するブラシ部を効率よく冷却することができるものである。
【００１２】
第５の発明は、受熱部を電動送風機のブラケットと界磁コアとの間の空間に配置したことにより、電動機の熱をコアから直接吸収することができ、さらに熱交換効率を向上することができる。
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態を図１、図２を用いて説明する。図１は本実施の形態の電気掃除機の断面図である。電気掃除機本体１（以下本体と記す）は、前方に塵埃を捕集する集塵袋２が集塵室３に内蔵され、後方の電動送風機室４には自冷式の電動送風機５が内蔵されている。その上方には家庭電源から電力を供給するための電源コード６を巻き取るためのコードリール７と、電動送風機５の回転を制御する制御基板３７を備えている。本体１前方には吸込具（図示せず）へと連なるホース接続部８が挿入されている。電動送風機５の反負荷側ブラケット９の外周は、電動送風機５の発熱を吸収する受熱部１０によって覆われている。１６は排気口である。また、電動送風機室４の下方には、ポンプ１１、タンク１２が配されている。集塵室３内部下方には、複数の冷却フィン１３が備えられた放熱部１４が配されている。そして、これら受熱部１０、ポンプ１１、タンク１２、放熱部１４は配管１５によって連結され、その内部は液体によって満たされ、液体がそれぞれの部品内部を循環するようになっている。図２は、本電気掃除機の風量対入力（消費電力）の関係を示している。
【００１５】
次に、上記構成における動作、作用について説明する。
【００１６】
電気掃除機を駆動させると、電源コード６から電力が供給され、コードリール７を経て、電動送風機５が回転駆動する。このとき電動送風機５は制御基板３７によって制御を受けて駆動している。電動送風機５が駆動すると、吸引力が発生し、集塵室３内部が外気に対して負圧となり、吸込具（図示せず）が塵埃とともに外気が流入する。塵埃は集塵袋２に捕集されるが、気流は電動送風機５内部を流れ、本体１の排気口１６より排出される。このとき、電動送風機５は供給される電力のいくらかを吸込みのエネルギーへと変換するが、余剰エネルギーはロスとして主に熱として放出される。従来は、電動送風機５で発生した熱は、電動送風機５自らが発する吸気によって冷やされ、電動送風機５の温度上昇を抑制していた。また、図２で、風量がＱ２より絞られたときには、電動送風機５の温度が上昇し、信頼性に悪い影響を及ぼすため、制御基板３７の働きにより、入力を急激に下げるよう制御していた。本来なら、集塵袋２に塵埃がたまって風量が絞られても、集塵容積に余裕があれば、できるだけ長い期間入力を維持し、掃除を継続できることが望ましい。
【００１７】
本発明では、風量が大きいとき、すなわち、図２でＱ０〜Ｑ１〜Ｑ２の間では、従来どおり、電動送風機５は自ら発生する気流によって、冷却を行う。逆にいえば、電動送風機５の冷却の限界がＱ２である。そして、風量がＱ２より絞られると、空冷のみでは電動送風機５の温度上昇が上昇しすぎるため、ポンプ１１を駆動し、液冷によって電動送風機を冷却する。すなわち、電動送風機５で発生した熱は、その外周に配された受熱部１０に奪われ、その中を循環する液体に熱交換される。液体は、ポンプ１１の作用によって、配管１５の中を移動し、集塵室３内に配された放熱部１４に達するが、放熱部１４は吸気にさらされていて、しかも複数の冷却フィン１３の放熱効果も手伝って、吸気と同等の温度まで冷却される。冷却された液体は、タンク１２をとおり、ポンプ１１を通過して、再び受熱部１０に達し、電動送風機５の熱を吸収する。この冷却作用によって、電動送風機５の信頼性は低い風量でも維持される。よって、電動送風機５の信頼性を維持するために必要な、入力を急激に落とすポイントはＱ２→Ｑ３にまで広げることができ、使用者が掃除できる風量範囲を増大し、使用性が向上する。
【００１８】
このように、電動送風機５は、従来の空冷よりも冷却効率の高い、液体の熱交換によって、充分冷却が行われ、その温度が低減される。また、従来の空冷方式では、風量が絞り込まれた状態、すなわち、集塵袋２が塵埃で満たされ、充分な風量が流れない場合や、集塵袋２が目詰まりした場合、あるいは、本体１のフィルター（図示せず）類が目詰まりした場合では、電動送風機５を冷却するのに充分な風量が得られず、電動送風機５の温度が上昇しやすくなる状況があったのに対し、本発明では、吸気風量が減った場合でも、冷却効率が高い分、電動送風機５の温度上昇を抑制することができる。
【００１９】
また、例えば受熱部１０を電動送風機５ばかりでなく、電源コード６の近傍へ配置し、配管することにより、電源コード６の冷却も可能である。
【００２０】
また、電動送風機５の反負荷側ブラケット９は鉄で構成される場合が多いが、鉄より熱導電率の高い材料で構成すると、受熱部１０への伝達効率が高まり、より冷却効率がアップする。
【００２１】
なお、本実施の形態は、集塵袋タイプの電気掃除機を例にしたが、サイクロン方式の電気掃除機においても、放熱部１４さえ外気と同等の温度の位置に配置すれば、同様の効果は得られる。
【００２２】
（実施の形態２）
次に本発明の第２の実施の形態を図３を用いて説明する。なお第１の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図３は電気掃除機本体１の断面図で、集塵室３の側壁は２重構造となっている。放熱部１４は、この２重の側壁間に納められ、冷却フィン１３の先端のみ、集塵室３内に突出している。
【００２３】
上記構成において、動作、作用について説明する。
【００２４】
電気掃除機を駆動させると、電源コード６から電力が供給され、コードリール７を経て、電動送風機５が回転駆動する。電動送風機５が駆動すると、吸引力が発生し、集塵室３内部が外気に対して負圧となり、吸込具（図示せず）が塵埃とともに外気が流入する。塵埃は集塵袋２に捕集されるが、気流は電動送風機５内部を流れ、本体１の排気口１６より排出される。このとき、電動送風機５は供給される電力のいくらかを吸込みのエネルギーへと変換するが、余剰エネルギーはロスとして主に熱として放出される。従来は、電動送風機５で発生した熱は、電動送風機５自らが発する吸気によって冷やされ、電動送風機５の温度上昇を抑制していた。本発明では、電動送風機５で発生した熱は、その外周に配された受熱部１０に奪われ、その中を循環する液体に熱交換される。液体は、ポンプ１１の作用によって、配管１５の中を移動し、集塵室側壁間内に配された放熱部１４に達するが、放熱部１４の冷却フィン１３の先端は吸気にさらされていて、吸気と同等の温度まで冷却される。冷却された液体は、タンク１２をとおり、ポンプ１１を通過して、再び受熱部１０に達し、電動送風機５の熱を吸収する。
【００２５】
このように、電動送風機５は、従来の空冷よりも冷却効率の高い、液体の熱交換によって、充分冷却が行われ、その温度が低減される。また、放熱部１４が集塵室側壁間のデッドスペース内に配されているので、スペースの有効活用ができるとともに、集塵室３の内部には、最小限の凹凸しか残らないため、集塵袋２満杯時の袋破れを極力防止することができる。
【００２６】
なお、実施の形態１のように、放熱部１４を集塵室３底部に配する場合でも、底壁を２重構造にして同様に構成しても同等の効果は得られることはいうまでもない。
【００２７】
（実施の形態３）
次に本発明の第３の実施の形態を図４を用いて説明する。なお上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図４は電気掃除機本体１の断面図で、１７は集塵室蓋、１８は蓋裏部の補強リブであり、放熱部１４がそのリブ１８の高さ内に納められている。
【００２８】
上記構成において、動作、作用について説明する。
【００２９】
電気掃除機を駆動させると、電源コード６から電力が供給され、コードリール７を経て、電動送風機５が回転駆動する。電動送風機５が駆動すると、吸引力が発生し、集塵室３内部が外気に対して負圧となり、吸込具（図示せず）が塵埃とともに外気が流入する。塵埃は集塵袋２に捕集されるが、気流は電動送風機５内部を流れ、本体１の排気口１６より排出される。このとき、電動送風機５は供給される電力のいくらかを吸込みのエネルギーへと変換するが、余剰エネルギーはロスとして主に熱として放出される。従来は、電動送風機５で発生した熱は、電動送風機５自らが発する吸気によって冷やされ、電動送風機５の温度上昇を抑制していた。本発明では、電動送風機５で発生した熱は、その外周に配された受熱部１０に奪われ、その中を循環する液体に熱交換される。液体は、ポンプ１１の作用によって、配管１５の中を移動し、集塵室蓋１７内に配された放熱部１４に達するが、放熱部１４は吸気にさらされていて、しかも複数の冷却フィン１３の放熱効果も手伝って、吸気と同等の温度まで冷却される。冷却された液体は、タンク１２をとおり、ポンプ１１を通過して、再び受熱部１０に達し、電動送風機５の熱を吸収する。
【００３０】
このように、電動送風機５は、従来の空冷よりも冷却効率の高い、液体の熱交換によって、充分冷却が行われ、その温度が低減される。また、放熱部１４が集塵室蓋１７の補強リブ１８の高さ内に配されているので、もともと存在したデッドスペース内であり、集塵室３の容積に影響を与えることがなく、集塵袋２の集塵容積は確保することができる。
【００３１】
（実施の形態４）
次に本発明の第４の実施の形態を図５を用いて説明する。なお上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図５は電気掃除機本体１の部分断面図で、１９は集塵室３と電動送風機室４とを隔てる連通孔であり、受熱部１０はブラシホルダー２０の周囲にも取り付けられている。また、冷却フィン１３をもつ放熱部１４は、連通孔１９と電動送風機５の間のスペースに配されている。
【００３２】
上記構成において、動作、作用について説明する。
【００３３】
電気掃除機を駆動させると、電動送風機５が回転駆動する。電動送風機５が駆動すると、吸引力が発生し、集塵室３内部が外気に対して負圧となり、吸込具（図示せず）が塵埃とともに外気が流入する。気流は電動送風機５内部を流れ、本体１の排気口１６より排出される。このとき、電動送風機５は供給される電力のいくらかを吸込みのエネルギーへと変換するが、余剰エネルギーはロスとして主に熱として放出される。従来は、電動送風機５で発生した熱は、電動送風機５自らが発する吸気によって冷やされ、電動送風機５の温度上昇を抑制していた。本発明では、電動送風機５で発生した熱は、その外周と、ブラシホルダー周囲に配された受熱部１０に奪われ、その中を循環する液体に熱交換される。液体は、ポンプ１１の作用によって、配管１５の中を移動し、放熱部１４に達するが、放熱部１４と冷却フィン１３は吸気にさらされていて、吸気と同等の温度まで冷却される。冷却された液体は、タンク１２をとおり、ポンプ１１を通過して、再び受熱部１０に達し、電動送風機５の熱を吸収する。
【００３４】
このように、電動送風機５は、従来の空冷よりも冷却効率の高い、液体の熱交換によって、充分冷却が行われ、その温度が低減される。また、放熱部１４が連通孔１９と電動送風機５の間のデッドスペース内に配されているので、スペースの有効活用ができるとともに、この位置は吸気が電動送風機５に流入する直前であり、吸気の流速が徐々に速くなるため、放熱作用がより活発に行われので、冷却効率が特によい。
【００３５】
（実施の形態５）
次に本発明の第５の実施の形態を図６を用いて説明する。なお上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図６は電気掃除機本体１の部分断面図で、１９は集塵室３と電動送風機室４とを隔てる連通孔であり、受熱部１０はブラシホルダー２０の周囲にも取り付けられている。また、連通孔１９は、その内部が空洞で、それそのものが、放熱部１４となり、格子状に張り巡らされている。
【００３６】
上記構成において、動作、作用について説明する。
【００３７】
電気掃除機を駆動させると、電動送風機５が回転駆動する。電動送風機５が駆動すると、吸引力が発生し、集塵室３内部が外気に対して負圧となり、吸込具（図示せず）が塵埃とともに外気が流入する。気流は電動送風機５内部を流れ、本体１の排気口１６より排出される。このとき、電動送風機５は供給される電力のいくらかを吸込みのエネルギーへと変換するが、余剰エネルギーはロスとして主に熱として放出される。従来は、電動送風機５で発生した熱は、電動送風機５自らが発する吸気によって冷やされ、電動送風機５の温度上昇を抑制していた。本発明では、電動送風機５で発生した熱は、その外周と、ブラシホルダー周囲に配された受熱部１０に奪われ、その中を循環する液体に熱交換される。液体は、ポンプ１１の作用によって、配管１５の中を移動し、放熱部１４に達するが、連通孔１９そのものが放熱部１４となっており、常に吸気にさらされていて、吸気と同等の温度まで冷却される。冷却された液体は、タンク１２をとおり、ポンプ１１を通過して、再び受熱部１０に達し、電動送風機５の熱を吸収する。
【００３８】
このように、電動送風機５は、従来の空冷よりも冷却効率の高い、液体の熱交換によって、充分冷却が行われ、その温度が低減される。また、連通孔１９そのものが放熱部１４で構成されているため、スペースの有効活用ができるとともに、この位置は吸気が電動送風機５に流入する直前であり、吸気の流速が徐々に速くなるため、放熱作用がより活発に行われので、冷却効率が特によい。
【００３９】
なお、連通孔１９を放熱性のよい金属で構成するとその放熱効果はさらに向上する。
【００４０】
（実施の形態６）
次に本発明の第６の実施の形態を図７、８を用いて説明する。なお上記の実施の形態と同一構成部品については同一符号を付して、その説明を省略する。図７は電動送風機５の部分断面図であり、図８は、電動送風機５のファン部を取り去り、負荷側ブラケットも取り去って、負荷側から見た矢視図である。
【００４１】
２１は界磁コア２２に界磁巻線（省略）を施してなるステータ、２３はシャフト２４に通された電機子コア２５に電機子巻線（略図）を施し、整流子２６を同軸上に配置してシャフト２４の両端に設けられた軸受２７によって回転自在に固定されたロータである。ステータ２１及びロータ２３は負荷側ブラケット２８、反負荷側ブラケット９に固定され、前記反負荷側ブラケット９に一対のカーボンブラシ（図示せず）をブラシホルダー２０を介して挿入することで電動機３０を形成している。３１は排気口Ａ、３２は排気口Ｂである。また、出力軸のシャフト２４にはインペラ３３が備えられ、インペラ３３の外周部に通風路を形成するエアーガイド３４が配されている。そして、ケーシング３５がこれらを覆うように取り付けられ電動送風機５となる。３６は吸気口を示している。界磁コア２２の４つの側面には、受熱部１０が取り付けられ、それぞれが連結され、配管１５によって、放熱部１４、ポンプ１１へと連なっている。
【００４２】
また、この電動送風機５は、上記実施の形態のような電動送風機室４に収納されている。
【００４３】
上記構成において、電力が供給されると界磁巻線を伝導した電流がカーボンブラシ（図示せず）を通って整流子２６に伝わり、界磁コア２２で発生した磁束と電機子巻線（図示せず）を通る電流との間で力が発生し、ロータ２３が回転する。次にロータ２３が回転することにより、ロータ２３のシャフト２４に固定されたインペラ３３が回転し、インペラ３３内の空気を増速し、増速された空気はエアーガイド３４を通り、一部の気流は排気口Ａ３１から排出され、残りの気流は、電動機３０へと導かれる。そして、ロータ２３、ステータ２１、カーボンブラシ（図示せず）を空冷しながら、反負荷側ブラケット９の排気口Ｂ３２より排出されるのであるが、本実施の形態では、受熱部１０を界磁コア２２の側面に配しているので、上記実施の形態で示してきたように、受熱部１０を反負荷側ブラケット９外周に配するよりも受熱性に優れ、効率よく電動送風機５を冷却できるものである。
【００４４】
なお、近年、送風効率向上の目的で、排気口Ａ３１をケーシング３５に備える電動送風機５が多く見られるようになったが、この場合には、空冷するための風量が減少し、電動機３０の冷却効率が低下する傾向が見られた。しかし、本実施の形態を用いると、従来同等以上の冷却性能は確保できる。仮に、排気口Ａ３１からすべての吸気を排出し、電動機３０の冷却はすべて液冷によって行うとすると、さらに送風効率の高い電動送風機５が実現できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、電動送風機の信頼性の向上、ならびに電動送風機の効率の向上、電気掃除機の吸込性能の向上が図れるので、電動送風機を用いる家庭用電化機器、産業機器等の用途にも幅広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す電気掃除機の断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す電気掃除機の風量と入力（消費電力）の相関図
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す電気掃除機の断面図
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す電気掃除機の断面図
【図５】本発明の第４の実施の形態を示す電気掃除機の部分断面図
【図６】本発明の第５の実施の形態を示す電気掃除機の部分断面図
【図７】本発明の第６の実施の形態を示す電動送風機の部分断面図
【図８】本発明の第６の実施の形態を示す電動送風機の矢視図
【符号の説明】
【００４７】
１ 掃除機本体
２ 集塵袋
３ 集塵室
４ 電動送風機室
５ 電動送風機
６ 電源コード
７ コードリール
８ ホース接続部
９ 反負荷側ブラケット
１０ 受熱部
１１ ポンプ
１２ タンク
１３ 冷却フィン
１４ 放熱部
１５ 配管
１６ 排気口
１７ 集塵室蓋
１８ 補強リブ
１９ 連通孔
２０ ブラシホルダー
２１ ステータ
２２ 界磁コア
２３ ロータ
２４ シャフト
２５ 電機子コア
２６ 整流子
２７ 軸受
２８ 負荷側ブラケット
３０ 電動機
３１ 排気口Ａ
３２ 排気口Ｂ
３３ インペラ
３４ エアーガイド
３５ ケーシング
３６ 吸気口
３７ 制御基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引力を発生し、得られた風量によって電動機を冷却する自冷型の電動送風機と、前記電動送風機を収納する電動送風機室と、塵埃を捕集する集塵室とを備え、前記電動送風機が発生する熱を吸収するための受熱部と、受熱部で蓄えた熱を放熱する放熱部と、受熱部と放熱部とを接続する配管と、配管内の液体を循環させるポンプと、液体を蓄えるタンクを具備し、前記電動送風機は、吸引力による空冷に加え、循環する液体による液冷によっても冷却されることを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
電動送風機が発生する風量が大きいときには、空冷によって冷却し、前記風量が絞られたときには、液冷による冷却をスタートすることを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
受熱部を電動送風機のブラケットの外周に配置した請求項１または２記載の電気掃除機。
【請求項４】
受熱部を電動送風機のブラシ部に配置した請求項１〜３のいずれか１項記載の電気掃除機。
【請求項５】
受熱部を電動送風機のブラケットと界磁コアとの間の空間に配置した請求項１〜４のいずれか１項記載の電気掃除機。
【請求項１】
吸引力を発生し、得られた風量によって電動機を冷却する自冷型の電動送風機と、前記電動送風機を収納する電動送風機室と、塵埃を捕集する集塵室とを備え、前記電動送風機が発生する熱を吸収するための受熱部と、受熱部で蓄えた熱を放熱する放熱部と、受熱部と放熱部とを接続する配管と、配管内の液体を循環させるポンプと、液体を蓄えるタンクを具備し、前記電動送風機は、吸引力による空冷に加え、循環する液体による液冷によっても冷却されることを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
電動送風機が発生する風量が大きいときには、空冷によって冷却し、前記風量が絞られたときには、液冷による冷却をスタートすることを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
受熱部を電動送風機のブラケットの外周に配置した請求項１または２記載の電気掃除機。
【請求項４】
受熱部を電動送風機のブラシ部に配置した請求項１〜３のいずれか１項記載の電気掃除機。
【請求項５】
受熱部を電動送風機のブラケットと界磁コアとの間の空間に配置した請求項１〜４のいずれか１項記載の電気掃除機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３４０８２５（Ｐ２００６−３４０８２５Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６７９５８（Ｐ２００５−１６７９５８）
【出願日】平成１７年６月８日（２００５．６．８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月８日（２００５．６．８）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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