(57)【要約】【課題】  簡単な構成で小型化も可能な床用吸込具を備えた電気掃除機を提供する。【解決手段】  床用吸込具に回転ブラシ５１を備えた電気掃除機において、回転ブラシ５１にアウタロータ型のブラシレスモータ５２を内蔵した。さらに、回転ブラシ５１のブレード（あるいはブラシ体）５８は、前記アウタロータ型のブラシレスモータ５２の外周部（ロータ５６）に直接装着される。また、電動送風機の駆動モータが充電可能なバッテリを電源として駆動制御されると共に、前記ブラシレスモータ５２で発電した電力は前記バッテリを充電するために使用される。【選択図】        図４
2006223617.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
床用吸込具に回転ブラシを備えた電気掃除機において、
前記回転ブラシにアウタロータ型のブラシレスモータを内蔵したことを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
前記回転ブラシのブラシ体やブレードは、前記アウタロータ型のブラシレスモータの外周部に直接装着されていることを特徴とする請求項２記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記ブラシレスモータを吸い込み風力を利用して発電機として動作させることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気掃除機。
【請求項４】
電動送風機の駆動モータが充電可能なバッテリを電源として駆動制御されると共に、前記ブラシレスモータで発電した電力は前記バッテリを充電するために使用されることを特徴とする請求項３記載の電気掃除機。
【請求項５】
前記ブラシレスモータで発電した電力は、掃除機本体や手元操作部の表示部等の低電力消費機器を動作させるために使用されることを特徴とする請求項３記載の電気掃除機。
【請求項６】
前記ブラシレスモータを前記バッテリを電源として駆動させるか、又は吸い込み風力を利用して発電機として動作させるかを選択可能に構成したことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、床用吸込具に回転ブラシを備えた電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
床用吸込具に備えられる回転ブラシには、モータによって回転駆動されるものと、電動送風機の吸引による吸い込み風力によって回転駆動されるものがある。
【０００３】
モータにより回転駆動される回転ブラシは、一般に回転ブラシに隣接して吸込具本体に内蔵されたモータにベルト等を介して連結されて回転駆動されるが、回転ブラシの他にモータ及びベルト等の減速機構や動力伝達機構とそれらを保持する部品等を配置するスペースが必要となるので、その分だけ吸込具本体が大型化すると共に、ベルト等の減速機構や動力伝達機構動で連結しなければならないので、構成が複雑になる。
【０００４】
また、回転ブラシのホルダー内に一般的なモータや電池を内蔵したものも提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
一方、近年、充電可能なバッテリ（二次電池）を電源として駆動し、電源コードなし（コードレス）で掃除可能なタイプの充電式電気掃除機が多く開発されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２０００−２９６０８２号公報
【特許文献２】特開２００１−２０４６５７号公報
【特許文献３】特開２００２−３４８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１や特許文献２に開示されたものでは、回転ブラシのホルダー内に一般的なモータや電池を内蔵したものであるため、このモータによってブラシホルダーを回転駆動するための減速機構や動力伝達機構等も内蔵する必要があり、回転ブラシ自体が大型化すると共に、構成も更に複雑になる。
【０００７】
また、充電式電気掃除機に限らず、吸込力を大きくするためには大きな入力電力を必要とする。特に充電式電気掃除機の場合には、入力電力を大きくすると、一回の充電で使用できる運転時間が短くなったり、またバッテリの寿命にも影響を及ぼすなどの問題がある。これらの問題を解決するためには、バッテリの充電容量を大きくしたり、バッテリ電圧を大きくするなどの方法があるが、いずれもバッテリ自体の大きさが大きくなり、掃除機本体が重くなって操作性が悪くなると共に、コスト高になってしまうし、その場合でもバッテリの充電容量で運転時間が制限される点は変わらない。
【０００８】
そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で小型化も可能な床用吸込具を備えた電気掃除機を提供することを目的とするものである。
【０００９】
また、簡単な構成で小型化も可能な床用吸込具を備えると共に、バッテリの充電容量で制限される運転時間を延長できる充電式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】
【００１０】
上記のような課題を解決するために、本願発明は、床用吸込具に回転ブラシを備えた電気掃除機において、前記回転ブラシにアウタロータ型のブラシレスモータを内蔵したことを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、前記回転ブラシのブラシ体やブレードは、前記アウタロータ型のブラシレスモータの外周部に直接装着されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、前記ブラシレスモータを吸い込み風力を利用して発電機として動作させることを特徴とするものである。
【００１３】
一方、電動送風機の駆動モータが充電可能なバッテリを電源として駆動制御されると共に、前記ブラシレスモータで発電した電力は前記バッテリを充電するために使用されることを特徴とするものである。
【００１４】
また、前記ブラシレスモータで発電した電力は、掃除機本体や手元操作部の表示部等の低電力消費機器を動作させるために使用されることを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、前記ブラシレスモータを前記バッテリを電源として駆動させるか、又は吸い込み風力を利用して発電機として動作させるかを選択可能に構成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明によれば、回転ブラシにアウタロータ型のブラシレスモータを内蔵したことにより、回転ブラシ自体がモータとして機能するので、簡単な構成で小型化も可能な床用吸込具を備えた電気掃除機が得られる。
【００１７】
さらに、前記回転ブラシのブラシ体やブレードは、前記アウタロータ型のブラシレスモータの外周部に直接装着されているので、極めて簡略化かつ小型化された床用吸込具を備えた電気掃除機が得られる。
【００１８】
また、前記ブラシレスモータを吸い込み風力を利用して発電機として動作させることにより、例えばフローリング床などの掃除時には回転ブラシにほとんど負荷がかからないので、吸い込み風力によって回転する回転ブラシの余力を有効利用して発電することができる。
【００１９】
一方、前記ブラシレスモータで発電した電力を充電式電気掃除機のバッテリを充電するために使用することにより、簡単な構成で小型化も可能になる床用吸込具を備え、かつ掃除をしながらバッテリの充電が行えるため、バッテリの充電容量で制限される運転時間を延長できる充電式電気掃除機が得られる。
【００２０】
また、前記ブラシレスモータで発電した電力を掃除機本体や手元操作部の表示部等の低電力消費機器を動作させるために使用することにより、ブラシレスモータで発電した電力のみで十分にそれらを動作させることができる。
【００２１】
さらに、前記ブラシレスモータを前記バッテリを電源として駆動させるか、又は吸い込み風力を利用して発電機として動作させるかを選択可能に構成したことにより、例えば手元操作部からの操作により、負荷の大きな絨毯等の掃除時には吸い込み風力に加えてバッテリの電力を使用し、負荷の小さなフローリング床等の掃除時には吸い込み風力による回転ブラシの回転余力で発電することにより、掃除対象に応じてバッテリの電力を無駄なく使用して掃除性能と発電性能を効率良く発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本願発明の実施形態に係る充電式電気掃除機の全体構成図、図２は掃除機本体の中央側断面図、図３は床用吸込具の底面図、図４はその回転ブラシの構成図、図５は電力制御系統の要部構成を示すブロック図である。
【００２４】
本実施形態の電気掃除機は、図１に示すように、充電式の掃除機本体１と、この掃除機本体１に接続される可撓性ホース２と、この可撓性ホース２に接続される延長管３と、この延長管３に接続される床用吸込具４と、掃除機本体１をその後面側を下にして載置した状態で充電可能な充電台５とから構成されている。
【００２５】
掃除機本体１内には、図２に示すように、前部側にあって吸気口６に紙パック等の集塵袋７が着脱自在に装着される集塵室８と、後部側にあって電動送風機９が収納される電動送風機収納室１０と、後部底面側にあって電動送風機９や後述する回転ブラシを駆動する電源となるバッテリ１１が収納されるバッテリ収納室１２が形成されている。
【００２６】
上記集塵室８の上面開口は集塵蓋１３によって開閉自在に密閉されるようになっている。また、電動送風機９は、前記床用吸込具４，延長管３，可撓性ホース２等を介して吸気口６から塵埃を含んだ空気を吸引し、集塵袋７を介して塵埃が除去された空気を取り込む遠心ファン（図示せず）と、この遠心ファンを回転駆動するブラシレスモータから成る駆動モータ１４（図５に図示）とから構成されている。
【００２７】
上記バッテリ１１を収納するバッテリ収納室１２の底面開口は、開閉可能な蓋体１５により覆われている。また、掃除機本体１の後部両側面側には大径の後車輪１６が、底面側中央部には小径のキャスター形の前車輪１７が取り付けられている。また、掃除機本体１の吸気口６が形成された前面側には、図１に示した可撓性ホース２のジョイント部１８を差し込む差込口１９が形成され、その下方には後述する延長管３に取り付けられたフック２０が差し込まれる凹所２１と本体側把手部２２が形成されている。
【００２８】
また、掃除機本体１の後面側には、バッテリ１１を充電するための端子（図示せず）が設けられており、図１に示すように掃除機本体１の後面側を充電台５に載置することにより、充電台５側の端子（図示せず）と接触して、バッテリ１１が充電されるように構成されている。
【００２９】
一方、可撓性ホース２には、掃除機本体１のホース差込口１９に装着される一端側のジョイント部１８に、ホース装着状態で掃除機本体１を持ち運び可能なハンドル２３が備えられており、他端部には強，中，弱などの運転ノッチの切替スイッチや電源の切スイッチ等が備えられた手元操作部２４（図５にも図示）を有するグリップ部２５が取り付けられている。
【００３０】
また、床用吸込具４が接続される側の延長管３には、図１に示すように掃除機本体１を充電台５に載置した状態において、床用吸込具４が接続された延長管３を直立状態にして、掃除機本体１の底面側前方に形成された凹所２１に差し込まれるフック２０が取り付けられている。
【００３１】
また、充電台５には、図示はしないが、掃除機本体１のバッテリ１１を充電するための充電器が内蔵されると共に、上面側には掃除機本体１の後面側形状に合わせて凹ませた載置部が形成されて、掃除機本体１側の充電用端子と接触するように充電用端子が設けられている。
【００３２】
上記床用吸込具４における吸込具本体４１は、図３に示すように、上ケース（図示せず）、下ケース４３、上ケース及び下ケース４３に取り外し可能に装着される蓋体（図示せず）とで外郭が略円筒形状に形成され、その後側中央部に前記上下ケース間に回動自在に支持される接続管４４が設けられており、この接続管４４によって掃除機本体１に連結された可撓性ホース２や延長管３に接続される。
【００３３】
上記吸込具本体４１の底面には、ほぼ長手方向全幅にわたる吸込口４５が形成され、吸込具本体１内には、略円筒形状の回転ブラシ収納室４６が形成されている。
【００３４】
また、吸込具本体１の長手方向両側には、前車輪４７が回転自在に取り付けられている。この前車輪４７は、略円筒形状に形成された吸込具本体１の外形とほぼ同じ径に形成されている。これに対して、吸込具本体１の後部には、小径の後車輪４８が回動自在に軸支されている。
【００３５】
また、吸込口４５の前後には、軟質ゴム等にて形成されたサクションキーパー４９が配設されており、このサクションキーパー４９によって深部吸込力を向上させている。さらに、略円筒形状の吸込具本体１の最前面には、軟質ゴム等にて形成されたバンパー５０が配設されており、このバンパー５０によって掃除時に壁面や家具等に当たっても壁面や家具及び吸込具本体４１自体の傷付き等が防げるようになっている。
【００３６】
吸込具本体４１の回転ブラシ収納室４６内には、回転ブラシ５１が前記吸込口４５に臨ませた状態で回転自在に収納されている。この回転ブラシ５１には、図４に示すように、アウタロータ型のブラシレスモータ５２が内蔵されている。すなわち、回転ブラシ収納室４６の両端に着脱自在に取り付けられる固定軸５３に、コイルが巻装されるステータ５４が装着され、その外側に、マグネット５５が内装されたロータ５６をベアリング５７を介して上記固定軸５３に回転自在に取り付けた構成になっている。そして、ロータ５６の外周部にはブレード（あるいはブラシ体）５８が直接装着されている。
【００３７】
このアウタロータ型のブラシレスモータ５２は、回転ブラシ５１を駆動する床用モータになると共に、掃除機本体１に内蔵された電動送風機９によって吸い込まれた空気をブレード（あるいはブラシ体）５８に衝突させて、回転ブラシ５１を回転させ、その回転駆動による発電機としても機能するようになっている。従って、回転ブラシ５１の他にモータとベルト及びそれらを保持する部品等や発電機を配置するスペースが不要となり、その分だけ吸込具本体４１を略円筒形状のように小型化することができ、またベルト等で連結しなくても良いので、構成も簡単になる。
【００３８】
図５のブロック図を用いて説明すると、掃除機本体１に内蔵された電動送風機９の駆動モータ１４は、バッテリ１１を電源として手元操作部２４からの操作入力等に基づき制御回路部６０によって駆動回路部６１を制御することにより駆動制御されるが、回転ブラシ５１に内蔵された床用モータ（アウタロータ型ブラシレスモータ）５２は、バッテリ１１を電源として駆動させるか、又は吸い込み風力を利用して発電機として動作させるかを選択可能に構成されている。
【００３９】
すなわち、バッテリ１１の出力を床用ブラシモータ駆動部６２を介して床用モータ５２に入力する系統と、床用モータ５２の発電出力を充電回路部６３を介してバッテリ１１に充電する系統を切り替える切替回路部６４が備えられており、この切替回路部６４が手元操作部２４からの操作入力等に基づき制御回路部６０によって制御されるように構成されている。なお、上記充電回路部６３には、床用モータ５２の発電出力をバッテリ１１の電圧以上に昇圧する昇圧回路部が含まれている。
【００４０】
以上の構成において、掃除機本体１に内蔵された電動送風機９の駆動モータ１４は、手元操作部２４の運転ノッチ切替スイッチにより強，中，弱などの運転ノッチの切り替えができるようになっている。制御回路部６０では操作されたノッチにより印加電圧のデューティ比を決定し、そのデューティ信号を駆動回路部６１へ送り、駆動モータ１４の入力制御が行われる。強ノッチではデューティ１００％とし、駆動モータ１４をフルパワー運転とするが、中ノッチ，弱ノッチでは例えばデューティ７０％，３０％として、強ノッチ時の入力の７０％，３０％というように入力低減を行っている。
【００４１】
運転時間はバッテリ１１が電源であるため、図１に示したように充電台５に載せて満充電にした場合、通常例えば強ノッチで１０分とすると中ノッチで１４．５分、弱ノッチで３３分というように使用時間が限られている。当然モータ入力の低い方が運転時間は長時間となる。
【００４２】
また、使用者が手元操作部２４を操作して絨毯掃除等を選択すると、制御回路部６０により切替回路部６４が制御されて、バッテリ１１の電力が切替回路部６４，床用ブラシモータ駆動部６２を介して、回転ブラシ５１に内蔵されたアウタロータ型ブラシレスモータから成る床用モータ５２に供給されて、回転ブラシ５１が回転駆動される。このように、負荷の大きな絨毯等の掃除時には、吸い込み風力に加えてバッテリ１１の電力を使用して回転ブラシ５１を回転駆動することにより、絨毯等の回転ブラシ５１にとって負荷の大きな掃除時でも、その掃除性能を効率よく発揮することができる。
【００４３】
一方、使用者が手元操作部２４を操作してフローリング床掃除等を選択すると、制御回路部６０により切替回路部６４が制御されて、吸い込み風力により回転する回転ブラシ５１に内蔵された床用モータ（アウタロータ型ブラシレスモータ）５２の発電した電力を充電回路部６３へ導き、平滑化すると共に、その昇圧回路部でバッテリ１１へ充電できるよう昇圧を行う。昇圧された電力はバッテリ１１へ充電され、その分だけバッテリ１１の充電容量で制限される運転時間の延長が図られる。このように、フローリング床などの掃除時には回転ブラシ５１にほとんど負荷がかからないので、吸い込み風力によって回転する回転ブラシ５１の余力を有効利用して発電することができ、掃除機を使用しながらバッテリ１１の充電が行えるため、バッテリ１１を大型化することなくバッテリ１１の充電容量で制限される運転時間を延長することができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、回転ブラシ５１にアウタロータ型のブラシレスモータ５２を内蔵したことにより、回転ブラシ５１自体が床用モータ５２として機能するので、回転ブラシ５１の他にモータとベルト等の減速機構や動力伝達機構及びそれらを保持する部品を配置するスペースが不要となり、その分だけ吸込具本体４１を略円筒形状のように小型化することができ、またベルト等の減速機構や動力伝達機構で連結しなくても良いので、構成も簡単になる。
【００４５】
さらに、回転ブラシ５１のブレード（あるいはブラシ体）５８は、アウタロータ型のブラシレスモータ５２の外周部に直接装着されているので、極めて簡略化かつ小型化された床用吸込具４となる。
【００４６】
また、アウタロータ型のブラシレスモータ（床用モータ）５２で発電した電力をバッテリ１１を充電するために使用することにより、簡単な構成で小型化も可能になると共に、バッテリ１１の充電容量で制限される運転時間を延長できる。
【００４７】
さらに、アウタロータ型のブラシレスモータ（床用モータ）５２をバッテリ１１を電源として駆動させるか、又は吸い込み風力を利用して発電機として動作させるかを選択可能に構成したことにより、例えば手元操作部２４からの操作により、負荷の大きな絨毯等の掃除時には吸い込み風力に加えてバッテリ１１の電力を使用し、負荷の小さなフローリング床等の掃除時には吸い込み風力による回転ブラシ５１の回転余力で発電することにより、掃除対象に応じてバッテリ１１の電力を無駄なく使用して掃除性能と発電性能を効率良く発揮することができる。
【００４８】
なお、アウタロータ型のブラシレスモータ（床用モータ）５２で発電した電力を掃除機本体１や手元操作部２４の表示部等の低電力消費機器を動作させるために使用すれば、ブラシレスモータ５２で発電した電力のみで十分にそれらを動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本願発明の実施形態に係る充電式電気掃除機の全体構成図。
【図２】その掃除機本体の中央側断面図。
【図３】上記実施形態の床用吸込具の底面図。
【図４】その回転ブラシの構成図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）の中央部の縦断面図。
【図５】上記実施形態の電力制御系統の要部構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００５０】
１  掃除機本体
４  床用吸込具
５  充電台
９  電動送風機
１１  バッテリ
１４  駆動モータ
２４  手元操作部
４１  吸込具本体
４５  吸込口
４６  回転ブラシ収納室
５１  回転ブラシ
５２  床用モータ（アウタロータ型ブラシレスモータ）
５３  固定軸
５４  ステータ
５５  マグネット
５６  ロータ
５７  ベアリング
５８  ブレード（あるいはブラシ体）
６０  制御回路部
６１  駆動回路部
６２  床用ブラシモータ駆動部
６３  充電回路部
６４  切替回路部
【図１】
2006223617.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006223617.tif 000007