米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 家具 -> 有限会社三輪サイエンス研究所

発明の名称 還流式電気掃除機
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−204654(P2001−204654A)
公開日 平成13年7月31日(2001.7.31)
出願番号 特願2000−396677(P2000−396677)
出願日 平成7年11月1日(1995.11.1)
代理人 【識別番号】100077805
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 辰彦 (外1名)
発明者 三輪 博秀 / 天野 信夫
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】ゴミを吸引する吸引口を備える掃除ヘッドと、ゴミのフィルターと、フィルタの後方に配置されるファンモータと、掃除ヘッドからフィルターに至る吸引流路とを備え、前記ファンの気流の少なくとも一部を掃除ヘッドに備えたジェット部に還流する還流式電気掃除機において、 ファンの気流を前記ジェット部に還流する還流流路とモータ内部を通過して外部に開口するモータ冷却用流路とに分流することを特徴とする還流式電気掃除機。
【請求項2】前記ファンモータは、吸引口から吸込まれた気流がモータ内部を通過する流路を形成するハウジング内に配置され、該ハウジングのモータ前方に出力口を設け、該出力口を前記還流流路に開口させることを特徴とする請求項1記載の還流式電気掃除機。
【請求項3】前記冷却用流路を制御弁を介して前記還流流路に開口し、必要に応じ冷却用流路の気流を還流させることを特徴とする請求項1記載の還流式電気掃除機。
【請求項4】 還流率を85%以下60%以上とすることを特徴とする請求項1記載の還流式電気掃除機。
【請求項5】ゴミを吸引する吸引口を備える掃除ヘッドと、ゴミのフィルターと、フィルタの後方に配置されるファンモータと、掃除ヘッドからフィルターに至る吸引流路とを備え、前記ファンの気流の少なくとも一部を掃除ヘッドに備えたジェット部に還流する還流式電気掃除機において、前記ファンの気流の少なくとも一部を掃除ヘッドに備えたジェット部に還流する還流流路と、該還流流路と相互に遮断されたモータ内部を通過して外部に開口するモータ冷却流路と、前記還流流路とモータ冷却流路とに夫々ファンを備えるファンモータとからなることを特徴とする還流式電気掃除機。
【請求項6】前記モータ冷却用流路のファンはモータ内部を通過する流路を吸引するファンに構成することを特徴とする請求項5記載の還流式電気掃除機。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はファンモータを用いた電気掃除機の分野に属し、特にファンモータ後流エネルギーを再利用する還流式電気掃除機に関する。
【0002】
【従来の技術】ゴミを吸引する吸引口を備える掃除ヘッドと、ゴミのフィルターと、フィルタの後方に配置されるファンモータと、掃除ヘッドからフィルターに至る吸引管とを備え、前記ファンの気流の少なくとも一部を掃除ヘッドに備えたジェット部に還流する還流式電気掃除機は従来種々提案されている。本発明者が先に出願した特願平4−73772や特公平7−449117にも記載したように、還流式電気掃除機においては還流率を上昇させるとファンモータの冷却が不足するという問題がある。
【0003】発明者による特公平7−449117では還流率を98%〜60%とした。その目的はヘッド周辺を吸引モードに保ち、且つファンモータを冷却するためであるとした。即ち放出率2%〜40%に相当する放出流量QE は外気に放出されるが、同じ流量QE の新しい外気がヘッド周辺から新たに吸引されることがその原理である。
【0004】今回の実証機試作において、放出率2%ではヘッド周辺を弱吸引モードにすることは可能であるが、困難な技術的制約を伴なうことが判明した。即ち、ジェット噴出分布の不均一性、特にジェット部の端部付近の不均一性、ヘッド外周側壁の不均一性(車輪・マイクロチャネル壁・等)、及び掃除室内のジェット気流と吸引気流との混合状況や混合比等により、局所的にジェット気流の外部吹き出し力が異なるため、この局所的バラツキを十分カバーして、ヘッド全周を吸込モードとするには放出率を増加することが必要であることが判明した。
【0005】又、ヘッド周辺の綿ゴミ・紙ゴミ等で、ヘッド外周(特に前縁)下端の床面上高hf よりも寸法的に大きいが、変形可能なため、吸引によってhf を通過し得るようなゴミを、大ゴミモードとして前縁をリフトすることなく、正規モード(還流)のままヘッド内に吸引掃除するためには、更にヘッド周辺の吸引力を高め中吸引モードとする必要性が見出された。又、ファンモータ捲線温度を、入力電圧110V,ゴミ袋のゴミ集積量満杯、且つ外囲温度が夏季35℃の最悪条件に於て、安全規格値(E種絶縁にて115℃)以下に若干の余裕をもって保ち、且つなるべく還流エネルギーを有効に利用するためにもより適正な還流率とする必要がある。
【0006】しかしながら、主としてヘッド外周部下端と床面との間隙によって定まる還流率は単なる設計値であって、実際に掃除機を使用する場合は掃除をする床面が平坦硬質の床面か、絨毯のようなヘッドが沈み込む床面かによって還流率は異なる。いかなる掃除条件においても還流エネルギーを有効に掃除に使用し、かつファンモータの過熱を防止する手段が必要である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、ファンモータの過熱を確実に防止できる還流式電気掃除機を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため本発明は、ゴミを吸引する吸引口を備える掃除ヘッドと、ゴミのフィルターと、フィルタの後方に配置されるファンモータと、掃除ヘッドからフィルターに至る吸引流路とを備え、前記ファンの気流の少なくとも一部を掃除ヘッドに備えたジェット部に還流する還流式電気掃除機において、 ファンの気流を前記ジェット部に還流する還流流路とモータ内部を通過して外部に開口するモータ冷却用流路とに分流することを特徴とする。かかる構成によればファンの気流の一部は常にモータ内部を通過して外部に開口するモータ冷却用流路に分流されてファンモータの冷却を行い外部に放出され、還流にはモータの熱が加わらないので、ファンモータの過熱は防止される。また、本発明においては、前記ファンモータは、吸引口から吸込まれた気流がモータ内部を通過する流路を形成するハウジング内に配置され、該ハウジングのモータ前方に出力口を設け、該出力口を前記還流流路に開口させることを特徴とするので従来のファンモータの僅かな改良でファンモータの過熱が防止できる。
【0009】更に、本発明においては、ゴミを吸引する吸引口を備える掃除ヘッドと、ゴミのフィルターと、フィルタの後方に配置されるファンモータと、掃除ヘッドからフィルターに至る吸引流路とを備え、前記ファンの気流の少なくとも一部を掃除ヘッドに備えたジェット部に還流する還流式電気掃除機において、前記ファンの気流の少なくとも一部を掃除ヘッドに備えたジェット部に還流する還流流路と、該還流流路と相互に遮断されたモータ内部を通過して外部に開口するモータ冷却流路と、前記還流流路とモータ冷却流路とに夫々ファンを備えるファンモータとからなることを特徴とする。かかる構成によればファン気流を還流する還流流路とは相互に遮断されたモータ冷却用流路に別体のファンを備えて還流とは独立した流路によりファンモータの冷却をおこなうので還流率の如何に拘らずファンモータの冷却を確実に行うことができ、還流率を100%とすることも可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る横長還流式ヘッドの構造を示す図である。図1Aは上面図で、右端は図1CのZ3 レベルでの水平断面図となっている。図1Cは図1AのY1 における垂直断面図で、図1Bは図1Cの上部構造体16を除いた下部の上面図で、ゴム質体18(ジェット部7、水平弾性部8、衝突緩和バンパー9よりなる)の上面が見えている。17は下部構造体15及びゴム質体18の開口で、上部吸引前室19に連通する。右端はZ2 レベルでゴム質18を切断した下部15の上面を示している。左端はZ1 レベルでの水平断面図で、ジェット部7Lの断面、前輪13Lの断面、下部フランジ11が見えている。1は吸引管で図示しないフィルタ及びファンモータに連通している。2(2R,2L)は還流管でファンモータの後方に連通している。3F,3Bは夫々前方及び後方吸引口、4はジェット噴出口、7はスリット状ジェット部、8はジェット部7(7R,7L)の上下変位や下端の前後傾動を許しつつ弾性的に且つ気密を保ちつつジェット部を支持する水平弾性部、9はバンパーであり、図示の形態においては、ジェット部7,水平弾性部8,バンパー9は全て一体的にゴム質体18として作られている。ジェット部7の下端のジェット噴出口4は左右に細長いスリット状開口であるが、勿論円形・矩形等の左右に短かい開口の列であってもよい。ヘッド外囲側壁の下端、即ち図1Cで、下部構造体15の下端にはフランジ11が内側に設けられ、ジェットの噴出口4からの噴出気流が、ヘッド外に吹き出すのを防止する。フランジ11の先端の床面Fからの高さは通常0.5〜2mm位とされる。フランジ11が内向しているので、ジェット流の中、この部分に向う流れはフランジ11の先端で上下に振り分けられ吹き出しに向うジェット流が低下し、外気からのフランジ11下面での吸引流で打ち消される。フランジ11の下面は外囲下端基準面で、床面Fからの高さがhp である。
【0011】図1に示す実施の形態においては、上部構造体16と下部構造体15に大別され、その中間にゴム質体18が挟まれ、印で示すネジで一体に緊締される。上部構造16とゴム質体18とはジェット前室6を形成している。下部構造15の天井の前後巾のほぼ中間に左右に長い開口が設けられ、その開口部にゴム質体18に一体的に設けられたジェット部7が下方へ突出的に挿入されている。ジェット前室6へはヘッド左右端に近い場所で図1Aの如く還流管2R・2Lが接続され、ファン後流が導入され一時貯溜された後、ジェット部7を経由してそのジェット噴出口4からジェットとして噴出される。その噴出流とフランジ11の下面より吸引した外気とは形成される掃除空間5F,5B内を吸引管1に導びかれる。ジェット前室6は左6L,右6Rに二分割され、中央に吸引管1に連通する吸引前室19が設けられ、ジェット前室6Lと吸引前室19、ジェット前室6Rと吸引前室19とは隔壁により気流的に遮断される(図1A)。図1・Bに示す如くゴム質体18のジェット部7は同じく7L,7Rに左右に二分割される。ゴム質体18及び下部構造体15の天井の左右ほぼ中央に、上記吸引前室19と連通する大面積の開口17が設けられる。ジェット部7R,7Lに対応する夫々の前後の掃除室5F・5Bの気流は何等の妨害なくこの開孔17より吸引前室19へ、更に吸引管1へと直結的に吸引される。このようにして掃除室5F・5Bの気流速度を大きな値とすることができ、掃除力を高め、且つ開口17、吸引管1を通過可能な大型ゴミは、ヘッドをリフトして開口17の下に誘引できれば吸引除去することができる。開口17及び吸引前室19の気流断面積は吸引管1の断面積の0.5〜2.0倍程度、できればほぼ等しいことが望ましい。12F、12Bは下部構造体15の前側壁及び後側壁であって、図1Bに示す如く内側に張り出すようにされ、吸引前室19に連通する下部吸引前室の前後巾が狭くされ、夫々の掃除室5F、5B流入した気流の流速が低下しないようにされる。
【0012】次に本発明による還流流路及びファンモータ冷却用流路の構成について説明する。還流式ヘッドにおいてファンモータの冷却を充分なものとするためには還流流路とは独立にファンモータ用の冷却用流路を設け冷却用流路に別体のファンを設けたバイパス型ファンモータを用いることが効果的である。バイパス型ファンモータの代表的構造を図2Aに示す。図において、502はモータ回転子・503はモータ固定子で、夫々には図示を省略した捲線が捲かれている。一般にその回転軸に直結してゴミの吸引に用いる仕事用ファン501と冷却用ファン517が設けられ高速で回転する。仕事用ファン501は渦巻翼遠心型のものが多く、掃除ヘッドからの吸引管に連通する吸込口505から吸引された空気は翼片と遠心力とで加速・加圧されて周辺から半径方向に放出され、周辺に設けられた流路504を経由して出流口506からジェット部に連通する還流流路に出力される。この流量QO が仕事流である。一方この仕事流の流路とは気流的に遮断されてモータ冷却用流路(流量qc )が設けられる。qc は冷却用ファン517によって外気をモータの他端の吸入孔509から吸入し、回転子502・固定子503の隙間を通過し、捲線や鉄芯を冷却し放出口510から外気に放出される。この様にQO がqc から分離されているため、QO の温度上昇は自らの断熱圧縮によるもののみとなり僅かとなる。
【0013】しかしバイパス型ファンモータは、部品点数が多くコストもアップする等の難点がある。試作実証機では、ファン後流の放出率20〜30%で温度上昇は前述の最悪条件で許容安全範囲内であったが、機器外皮の温度はなるべく低い方が使用者の体感上望ましく、且つ還流の有効利用のためにも低い放出率(高い還流率)でも温度の上昇の少ないことが望ましいので、若干の欠点にかかわらずバイパス型ファンモータの使用を正当化する理由となる。
【0014】在来のダイレクト型ファンモータの僅かな改良で、バイパス型に近づけることにより、両者の利点を併存し、両者の欠点を除くことも考えられる。この実施形態を図2Bに示す。図2Aとの差は、冷却ファン517がない点であり、吸引口505から渦巻翼遠心ファン501により吸入される掃除ヘッドからの吸引流は、半径方向出力流となってq1 とq2 とに分流され、ファンモータのハウジングに開口された複数の孔507からはファン直接出力流q1 が出力され、残りの冷却出力流q2はモータ内部を通過冷却して出口孔508から外気に放出する冷却用流路512に出力される。(以下分流ダイレクト型と呼ぶ。)一方在来の吸引型掃除機に用いられているものは所謂ダイレクト型で、図2Bの孔507が塞がれている場合に相当し、全量QO がモータを冷却して出力される。このため出力流はモータ発熱により加熱される。分流ダイレクト型の冷却出力流q2 は、q2<QO 故、当然乍らダイレクト型出力流より温度が高く、逆に直接出力流q1 はほとんど温度上昇がない。
【0015】この分流ダイレクトファンモータを還流式掃除機に使用するには図2Bの点線で示す流路とするのが望ましい。冷却出力流q2 は直接出力流q1 と分離した冷却用流路512を流れ分岐翼515を有する分流部で、外部への放出流路514(流量QE )と還流路513(流量q2R)に分かれる。流量q2Rは直接出力流q1 と合流混合されて流量QR となり還流流路516に出力される。QO =q1 +q2 ,q2 =QE +q2R,QR =q1 +q2Rである。
【0016】この方式の在来ダイレクト型と比較した利点は、同一のQO ,QE ,に対してこの方式の方がQE の温度が高く、外部へ放出する熱エネルギーが多く、還流QR の温度がより低く、還流で繰返し循環されると、入力流QO の温度が低く、よりモータからの熱除去が多くなり、長時間平衡後のモータ捲線温度・循環流温度・機器外皮温度がより低いことである。又分流ダイレクトファンモータは、在来のダイレクトファンモータに図2Bに示すようにファンモータのハウジングに複数ケの孔507を設けるだけであるから、構造の簡易性・安価性は全く従来の掃除機と変らない。孔507の寸法・個数・弁翼515の開度は最適に調整することができる。
【0017】発明者の実証テストによれば、ヘッド全周を吸込みモードとするには還流率は90%程度必要であり、更に、掃除機のフィルタ集積度を満杯にして雰囲気温度35℃の最悪条件下においてファンモータ捲線温度を安全規格値(E種絶縁において115℃)以下に余裕を持って保つには還流率は85〜60%程度が適当であることが判明した。以上説明した様に本発明によればファンモータ冷却流路のファン気流を還流流路外部に放出するのでファンモータの冷却が確実に行える効果を奏する。




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013