JP4785908B2 - スティック型クリーナ - Google Patents

Description

本発明は、小型・軽量化に適した二段軸流ファンと省エネ性の高いブラシレスＤＣモータを組み合わせた電動送風機を搭載したスティック型クリーナに関するものである。

従来、クリーナはキャニスター型が主流である。キャニスター型クリーナには電動送風機が搭載されており、一般的には遠心ファンとＤＣモータとにより構成される。
遠心ファンは遠心方向に送風する特徴から大風量を得るためにはファン径が大きくなるものである。また、ＤＣモータは整流子（またはブラシ）が必要となり、スペースの関係から小型化には向かないものである。上述した遠心ファンとＤＣモータの特徴からクリーナ本体に収納されているが、本体サイズは大きくなり、重いものであった。
このようなキャニスター型に対して、小型・軽量であるスティック型クリーナもある。
かかる従来のスティック型クリーナは、軸流ファンとブラシレスＤＣモータにより構成される電動送風機を搭載したものであるが、スティック部分の径に対して電動送風機部分が太いことやブラシレスＤＣモータを駆動するインバータ回路がスティック部分の外に配置されていること等により膨らみのある形状となっていた。そのため、操作労力が大きく、使い勝手の悪さが問題となっていた（特許文献１参照）。
また、電動送風機等の部分が膨らまないスティック型クリーナも提案されているが、バッテリー駆動のためキャニスター型よりも吸引性能が悪く、長時間の連続運転ができない課題があり、さらに使用時にバッテリーの全重量が操作者の負荷となるため、操作労力が大きく、使い勝手の悪さが問題となっていた（特許文献２参照）。

特開２００３−２０４９０２号公報（第４頁、図２） 特開２００３−２０４９０３号公報（第１頁、図１）

本発明はかかる従来の課題を解決するためになされたもので、スティック形状が膨らむことなく、小型・軽量で使い勝手がよいスティック型クリーナを得ることを目的とする。

本発明に係るスティック型クリーナは、筒状のケースの先端に床ブラシを取り付け、前記ケース内に先端側から集塵室、電動送風機及び駆動回路室の順に配設し、前記駆動回路室が位置する前記ケースの後端側に複数の排気口を設け、前記電動送風機は軸流ファンとブラシレスＤＣモータにより構成されているものである。

本発明に係るスティック型クリーナは、筒状のケースの先端に床ブラシを取り付け、前記ケース内に先端側から集塵室、電動送風機及び駆動回路室の順に配設し、前記駆動回路室が位置する前記ケースの後端側に複数の排気口を設け、前記電動送風機は軸流ファンとブラシレスＤＣモータにより構成されているので、スティック形状が膨らむことなく、小型・軽量化が図れ、使い勝手がよく、操作労力を軽減する効果がある。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１のスティック型クリーナを示す構成図、図２は同スティック型クリーナの電動送風機を示す構成図、図３は同スティック型クリーナ内の電動送風機と駆動回路の配置図、図４は同スティック型クリーナの駆動回路のブロック図である。
図１に示すように、筒状のケース１の先端に床ノズル１０が回動可能に取り付けられている。そのケースｌ内に先端側から集塵室２０、電動送風機３０及び駆動回路室４０の順で配設され、すべて連通した状態となっている。なお、ケース１の後端に把手が回動可能に取り付けられている。
集塵室２０では紙フィルタまたは、サイクロン方式により集塵する。駆動回路室４０にはケース１に形成した排気口１ａが複数個あり、排気口１ａに設けられた排気フィルタ５０を通してクリーナ外部へ排気を行なう。

図２に示すように、電動送風機３０は二段軸流ファン３１と永久磁石を使用するブラシレスＤＣモータ３２とにより構成される。ブラシレスＤＣモータ３２はロータ３２ａとステータ３２ｂとからなる。
軸流ファンを使用することで軸方向に風を流すことができるため、遠心ファンに比べてファンの径が小さくて済む。また、二段軸流ファン３１とすることで同一風量条件下でもさらに小径化が可能となる。
永久磁石を使用するブラシレスＤＣモータ３２はＤＣモータに比べて小型化に適しており、また駆動効率がよいため、省エネ化が可能となる。
前記したように電動送風機３０は小型化に適した構成となっているため、たとえば筒状のケース１の内寸５０ｍｍ程度を実現可能である。
この５０ｍｍは、一般的なクリーナの把手とほぼ同径であり、使い勝手のよい径である。

図３に示すように、駆動回路室４０は電動送風機３０と連通しており、電動送風機３０からの排気が駆動回路室４０に流れ込むことで、駆動回路室４０内の駆動回路４１上の発熱体を冷却する効果が得られる。
この冷却効果により、駆動回路４１に放熱板やヒートシンクなどの放熱部材が必要なくなるため、コスト削減、軽量化、省スペース化が実現可能となる。
また、駆動回路４１はスティク形状に収まるよう細長い電子基板にて構成され、たとえば、縦２００ｍｍ×横５０ｍｍ程度の電合い基板にて実装する。

図４に示すように、駆動回路４１は、交流電源９０にリアクトル１００を介して接続されたコンバータ１１０と、コンバータ１１０の出力側に接続された電解コンデンサ１２０と、電解コンデンサ１２０に入力側が接続されたインバータ１３０と、インバータ１３０の出力側に接続されたブラシレスＤＣモータ３２と、コンバータ１１０の出力側に接続された直流電圧変換器１４０と、直流電圧変換器１４０から駆動電圧が供給され、インバータ１３０を駆動制御するマイクロコンピュータ１５０と、マイクロコンピュータ１５０にブラシレスＤＣモータ３２の回転位置を検出した検出信号を送る位置センサ１６０とから構成されている。

交流電源９０は国内の一般家庭では交流１００Ｖであるが、その他交流電圧にも対応可能である。コンバータ１１０は複数の整流ダイオードからなるブリッジ回路を構成する。
インバータ１３０は複数のスイッチング素子と複数の還流ダイオードからなるブリッジ回路を構成する。スイッチング素子は、たとえばMOSFETやIGBTなどが用いられる。
マイクロコンピュータ１５０は一般的にソフトウエアとで構成されるが、論理回路等の電子回路によるハードウエアで構成することも可能である。

次に、駆動回路４１の動作について図４に基づいて説明する。
コンバータ１１０に交流電源９０の交流電圧が高調波電流等を抑制するリアクトル１００を介して入力されると、コンバータ１１０は交流電圧を変換して任意の直流電圧を出力し、電解コンデンサ１２０によって平滑化された直流電圧はインバータ１３０に入力されると共に直流電圧変換器１４０に入力される。
直流電圧変換器１４０は直流電圧を任意の直流電圧に変換して電源電圧としてマイクロコンピュータ１５０に供給する。
マイクロコンピュータ１５０はブラシレスＤＣモータ３２の位置情報を位置センサ１６０から得て、高速駆動させるための制御演算を行い、インバータ１３０に制御信号を入力する。

ブラシレスＤＣモータ３２の制御方法としては、一般的なベクトル制御やＶ／Ｆ制御などが挙げられる。上記制御によりブラシレスＤＣモータ３２は１０万ｒｐｍ程度の回転速度を実現することが可能となり、小型な電動送風機においても高い吸引性能を得ることができる。

実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２のスティック型クリーナの駆動回路のブロック図である。
この実施の形態２の駆動回路４１において上記実施の形態１の駆動回路と同様の構成は同一符号を付して重複した構成の説明を省略する。
この実施の形態２では、図５に示すように、実施の形態１で説明した駆動回路４１（図４参照）に対して、位置センサ１６０を省いた構成となっている。
位置センサ１６０を省くことで、モータ内部のセンサ取付けスペースが省略できるため、さらに小型なブラシレスＤＣモータ３２が実現可能となる。
また、センサコスト削減といった利点もある。この場合、モータに流れる電流や電圧等から位置情報を得るセンサレス制御を行うことで、ブラシレスＤＣモータ３２の高速駆動を実現することができる。

以上の実施の形態１、２で説明した電動送風機の活用例として、クリーナ全般、ジェットタオルなどが挙げられる。

本発明の実施の形態１のスティック型クリーナを示す構成図。 同スティック型クリーナの電動送風機を示す構成図。 同スティック型クリーナ内の電動送風機と駆動回路の配置図。 同スティック型クリーナの電源駆動回路のブロック図。 本発明の実施の形態２のスティック型クリーナの駆動回路のブロック図。

符号の説明

１ａ 排気口、１０ 床ノズル、１１ 把手、２０ 集塵室、３０ 電動送風機、３１ 二段軸流ファン、３２ ブラシレスＤＣモータ、４０ 駆動回路室、４１ 電動・駆動回路、５０ 排気フィルタ、９０ 交流電源、１００ リアクトル、１１０ コンバータ、１２０ 電解コンデンサ、１３０ インバータ、１４０ 直流電圧変換機、１５０ マイクロコンピュータ、１６０ 位置センサ。

Claims (5)

1. 筒状のケースの先端に床ブラシを取り付け、前記ケース内に先端側から集塵室、電動送風機及び駆動回路室の順に配設し、前記駆動回路室が位置する前記ケースの後端側に複数の排気口を設け、
   前記電動送風機は軸流ファンとブラシレスＤＣモータにより構成されていることを特徴とするスティック型クリーナ。
2. 前記軸流ファンは、二段以上の多段軸流ファンであることを特徴とする請求項１記載のスティック型クリーナ。
3. 前記ブラシレスＤＣモータは永久磁石を使用していることを特徴とする請求項１又は２記載のスティック型クリーナ。
4. 前記ブラシレスＤＣモータは前記駆動回路室に配設された駆動回路のインバータにより高速制御されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスティック型クリーナ。
5. 前記駆動回路は前記ブラシレスＤＣモータの回転位置を検出する位置センサを備えていることを特徴とする請求項４記載のスティック型クリーナ。

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