(57)【要約】【課題】電動モータを制御する制御回路ユニットを冷却できる高圧洗浄機を提供する。【解決手段】ポンプ１６により加圧された水道水を吐出する高圧洗浄機であって、トリガガンに対して高圧ホースを介して接続されたポンプ装置１１と、ポンプ装置１１の外カバー内に設けられ、かつ、ポンプ１６を駆動する電動モータ１７と、電動モータ１７を制御する制御回路ユニット１８と、ポンプ１６に水道水を供給し、かつ、制御回路ユニット１８の熱を水道水に伝達する供給管５７と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポンプによって加圧された洗浄液を吐出する高圧洗浄機であって、
前記ポンプを駆動する電動モータと、
前記電動モータを制御する制御部と、
前記ポンプに洗浄液を供給し、かつ、前記制御部の熱を前記洗浄液に伝達する供給管と、
を有する、高圧洗浄機。
【請求項２】
前記電動モータは、直流ブラシレスモータを含む、請求項１に記載の高圧洗浄機。
【請求項３】
交流電流を直流電流に変換して前記電動モータに供給する電力変換装置が設けられ、
前記供給管は、前記電力変換装置の熱を前記ポンプに吸い込まれる前の洗浄液に伝達する、請求項２に記載の高圧洗浄機。
【請求項４】
前記電動モータは、前記ポンプを駆動する回転軸を備え、
前記電動モータは、前記回転軸の回転中心となる軸線に沿った方向で、前記ポンプと前記制御部との間に配置されている、請求項２または３に記載の高圧洗浄機。
【請求項５】
前記電動モータは、前記ポンプを駆動する回転軸を備え、
前記電力変換装置は、前記回転軸の軸線を中心とする円の半径方向で前記電動モータの外側に配置されている、請求項３に記載の高圧洗浄機。
【請求項６】
前記供給管は、
前記電力変換装置の熱を洗浄液に伝達する第１冷却部と、
前記制御部の熱を洗浄液に伝達する第２冷却部と、
を備え、
前記第１冷却部は、前記電動モータの周りを囲む螺旋状に形成され、
前記第２冷却部は、相互に並列な複数の副冷却部を備えている、請求項５に記載の高圧洗浄機。
【請求項７】
前記制御部の熱を空気中に放散する放熱部材を設け、
前記放熱部材は、平板部と、前記平板部から突出し、かつ相互に平行な複数のリブと、を有し、
前記複数のリブは、前記複数の副冷却部同士の間に配置されている、請求項６に記載の高圧洗浄機。
【請求項８】
前記ポンプから吐出された洗浄液を被洗浄物に向けて噴射する吐出装置が設けられている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高圧洗浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の壁や屋根といった構造物の表面や自動車などの被洗浄物に対して加圧された洗浄液を噴射して被洗浄物を洗浄する高圧洗浄機に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧洗浄機は、洗浄液を加圧して吐出するポンプと、ポンプを駆動する動力源としての電動モータと、ポンプから吐出された洗浄液を噴射する噴射装置とを有する。このような高圧洗浄機の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された高圧洗浄機は、洗浄機本体と吐出装置とを有し、洗浄機本体と吐出装置とを接続する高圧ホースが設けられている。洗浄機本体内に電動モータ及びポンプが設けられており、電動モータの回転軸のトルクは、変速ギヤを介してポンプの駆動軸に伝達される。
【０００３】
電動モータはシリースモータであり、電動モータは、ステータ及びアマチュアを有する。ステータとアマチュアを接続する一対のブラシが設けられており、ブラシには、ステータの２つのコイルが並列に接続されている。モータの制御部であるところの駆動回路は、ＡＣ電源に接続され、かつ、並列に並べた２つのスイッチを有し、２つのコイルは、一方のスイッチに接続されている。そして、２つの電源スイッチがオン状態になると、ＡＣ電源からアマチュアやステータに駆動電流が流れ、電動モータの回転軸が回転する。回転軸が回転すると、ポンプのピストンが往復移動し、洗浄液が吸水路から吸い込まれ、洗浄液が吐出路から吐出される。なお、特許文献１に記載された高圧洗浄機の他、水冷式モータを備えた高圧洗浄機が発売されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されている電動モータの駆動回路は、各種の電気部品から構成されており、それらの電気部品は制御基板に取り付けられる。このため、通電によって駆動回路が発熱する問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、電動モータの制御部の温度上昇を抑制できる高圧洗浄機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の高圧洗浄機は、ポンプによって加圧された洗浄液を吐出する高圧洗浄機であって、前記ポンプを駆動する電動モータと、前記電動モータを制御する制御部と、前記ポンプに洗浄液を供給し、かつ、前記制御部の熱を前記洗浄液に伝達する供給管と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電動モータの制御部の熱を洗浄液に伝達することで、制御部を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の高圧洗浄機の一例を示す外観図である。
【図２】図１に示される高圧洗浄機のポンプ装置の断面図である。
【図３】図２に示すポンプ装置の要部を示す拡大断面図である。
【図４】図２に示すポンプ装置の制御回路ユニットの斜視図である。
【図５】図２に示すポンプ装置の制御回路ユニットの分解斜視図である。
【図６】図２に示すポンプ装置の制御回路ユニットの断面図である。
【図７】本発明の高圧洗浄機の制御系統を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示す高圧洗浄機１０は、ポンプ装置１１と、ポンプ装置１１に高圧ホース１２を介して接続されたトリガガン１３と、を有する。トリガガン１３は、洗浄液を高圧で噴射する吐出装置である。トリガガン１３は、トリガ１４及びノズル１５を有し、また、トリガガン１３は、高圧ホース１２とノズル１５とを接続する通路を有する。この通路にバルブが設けられており、バルブはトリガ１４の操作により開閉される。
【００１１】
ポンプ装置１１は、図２のように、ポンプ１６と、ポンプ１６を駆動する直流（ＤＣ）ブラシレスモータ（電動モータ）１７と、直流ブラシレスモータ１７を制御する制御回路ユニット１８と、を有し、ポンプ１６及び直流ブラシレスモータ１７及び制御回路ユニット１８を覆う外カバー１９が設けられている。ポンプ１６は、例えば、往復動形ポンプであり、ポンプ１６は、ポンプハウジング２０内に設けたプランジャ等の動作部材が往復動して、吸入口２１から吸い込んだ洗浄液を加圧して排出口２２から排出する。吸入口２１は第１通路を介して接続部２３につながり、排出口２２は第２通路を介して接続部２４につながっている。接続部２３は洗浄液が通る第３通路を有し、接続部２４は洗浄液が通る第４通路を有する。
【００１２】
ポンプ装置１１が地上に置かれた状態で、直流ブラシレスモータ１７はポンプ１６の上に位置している。直流ブラシレスモータ１７は、図３のように、モータケース２５と、モータケース２５内に固定された固定子２６と、モータケース２５内に回転可能に設けられた回転子２７と、を有する。固定子２６は、複数のコイル２８が巻かれたコア２９と、コア２９に取り付けたエンドプレート３０と、を有する。複数のコイル２８は、３相、すなわち、Ｖ相、Ｕ相、Ｗ相に相当する。エンドプレート３０に軸孔３１が設けられ、位置検出センサ３２がエンドプレート３０に取り付けられている。位置検出センサ３２は、公知のホールＩＣが用いられている。
【００１３】
回転子２７は、回転軸３３と、複数の永久磁石３４が取り付けられたコア３５と、を有し、コア３５は回転軸３３に固定されている。回転軸３３の一部は軸孔３１に挿入されている。モータケース２５は、回転軸３３の周囲を取り囲む筒状の外周壁３６と、外周壁３６の一方の開口部を覆う第１仕切り壁３７と、外周壁３６の他方の開口部を覆う第２仕切り壁３８とを有する。第２仕切り壁３８は、固定子２６とポンプハウジング２０との間に配置されている。直流ブラシレスモータ１７を平面視すると、モータケース２５の外周形状は四角形または円形等である。モータケース２５の材料は、熱伝導性を有する金属、例えば、鉄、アルミニウム等である。
【００１４】
また、回転軸３３を支持する軸受３９が、第１仕切り壁３７に設けられている。回転軸３３の長さ方向の一部はポンプハウジング２０内に配置されている。ポンプハウジング２０内に、回転軸３３の回転力を動作部材の往復運動に変換する動力変換機構が設けられている。動力変換機構は、例えば、クランク機構等である。なお、ポンプハウジング２０内に、回転軸３３の一端を支持する軸受が設けられている。回転軸３３は、２個の軸受により、軸線Ａを中心として回転可能に支持されている。直流ブラシレスモータは、軸線Ａに沿った方向で制御回路ユニット１８とポンプ１６との間に配置されている。外カバー１９の内部におけるポンプ１６の側方に接続部４０が設けられている。接続部４０は、洗浄液が流れる第５通路を有し、接続部４０の一部は外カバー１９の外に露出している。また、接続部２４の一部も外カバー１９の外に露出している。高圧ホース１２は接続部２４に接続される。
【００１５】
ポンプ装置１１が地上に置かれた状態で、モータケース２５の上に上カバー４１が設けられている。上カバー４１は、ねじ部材４２により第１仕切り壁３７に固定されている。ポンプ装置１１が地上に置かれた状態で、上カバー４１の上に制御回路ユニット１８が配置されている。制御回路ユニット１８は、図２〜図６のように、基板ケース４３と、基板ケース４３内に設けた基板４４と、を有する。基板４４に、図７の電源回路４５、制御回路４６等が設けられている。電源回路４５は電源コードを介して交流（ＡＣ）電源４７に接続される。電源回路４５は、整流回路、ノーマルモードフィルタ、コンデンサ等の電気部品４５ａを含む。整流回路は、交流電源４７を直流に整流するためのものである。ノーマルモードフィルタは、交流電源４７で発生するノイズを除去するための要素である。コンデンサは、整流回路で全波整流された電流を平滑化する。制御回路４６には、回転子の回転位置を検出する位置検出センサ３２の信号、作業者が操作するメインスイッチ４８の信号、排出口２２から吐出される洗浄液の水圧を検出する水圧検出センサ４９の信号、作業者が操作する噴射圧設定スイッチの信号等が入力される。
【００１６】
また、外カバー１９内に電力変換装置５１が設けられている。電力変換装置５１は、軸線Ａを中心とする円の半径方向で、直流ブラシレスモータ１７の外側に配置されている。電力変換装置５１は、外周壁３６に取り付けられたカバー５２と、カバー５２により覆われた基板５３と、基板５３に設けられたインバータ回路５４とを有する。インバータ回路５４は、電源回路４５と直流ブラシレスモータ１７との間に配置される要素であり、交流電流を直流電流に変換する。インバータ回路５４は、複数のスイッチング素子等を含む電気部品５４ａにより構成されている。複数のスイッチング素子は、複数のコイル２８に電流を供給する経路を接続または遮断する。複数のスイッチング素子としては、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor ）等が用いられる。複数のスイッチング素子は、制御回路４６により接続及び遮断が制御される。
【００１７】
制御回路４６は、パルス幅変調（ＰＷＭ（Pulse Width Modulation））信号を出力して、複数のスイッチング素子のオンの割合であるデューティ比を制御する。この制御により、直流ブラシレスモータ１７の回転子２７の回転数が制御され、排出口２２から吐出される洗浄液の圧力が制御される。なお、ポンプ装置１１と交流電源４７とを接続する電源コードが設けられており、交流電源４７の電力が、電源回路４５、インバータ回路５４を介して直流ブラシレスモータ１７に供給される。
【００１８】
ポンプ装置１１に洗浄液としての水道水を供給する機構を説明する。接続部４０に水道ホース５５が着脱され、水道ホース５５は蛇口５６に着脱される。また、外カバー１９内に、接続部２３と接続部４０とをつなぐ供給管５７が設けられている。供給管５７の材料は、熱伝導性を有する金属、例えば、アルミニウム、銅等である。供給管５７は、モータケース２５の外周壁３６の周囲に配置された第１冷却部５８と、第１冷却部５８と接続部４０とを接続する上流管５９と、第１冷却部５８に接続管６０を介してつながる第２冷却部６１と、第２冷却部６１に接続管６２を介してつながる下流管６３と、を有する。上流管５９は洗浄液が通る第６通路を備え、下流管６３は接続部２３に接続されている。
【００１９】
第１冷却部５８は、外周壁３６を囲むように螺旋状に形成されている。第１冷却部５８は、上流管５９よりも上に配置されており、上流管５９は、第１冷却部５８の下方の端部に接続されている。第１冷却部５８のうち、長さ方向の一部はインバータ回路ユニット内に配置されている。すなわち、第１冷却部５８のうち、長さ方向の一部は、電力変換装置５１の基板５３と、モータケース２５の外周壁３６との間に配置されている。
【００２０】
第２冷却部６１の長さ方向の一部は、基板ケース４３内に配置されている。基板ケース４３は四角形の底板６４と、底板の周囲に設けた４枚の側板６５とを有する。そして、底板６４と、基板４４との間に第２冷却部６１が配置されている。第２冷却部６１のうち、基板ケース４３内に配置された箇所には、相互に並列な複数の副冷却部６１ａを有する。また、底板６４と基板４４との間にヒートシンク６６が設けられている。ヒートシンク６６は、制御回路４６を構成する電気部品の熱を空気中に放散する放熱部材である。ヒートシンク６６は、熱伝導性を有する金属、例えば、アルミニウム、銅等で一体成形されている。ヒートシンク６６は、平板部６７と、平板部６７から突出された複数のリブ６８と、を有する。複数のリブ６８は相互に平行であり、複数のリブ６８はそれぞれ副冷却部６１ａ同士の間に配置されている。
【００２１】
さらに、基板ケース４３内に被覆部材６９が設けられている。被覆部材６９は、ウレタン樹脂等により一体成形されており、基板４４に取り付けられた電気部品４５ａに密着している。被覆部材６９は、電気部品４５ａを基板４４に固定し、かつ、電気部品４５ａを保護する役割を果たす。
【００２２】
上記構成の高圧洗浄機１０は、作業者が蛇口５６を開くと、蛇口５６から出た水道水が水道ホース５５を介して供給管５７に供給される。すなわち、水道水は、水道ホース５５を介して、接続部４０から上流管５９に入り、第１冷却部５８、第２冷却部６１、接続管６２、下流管６３を通過して接続部２３に到達する。さらに、接続部２３を通った水道水は、吸入口２１に到達する。そして、メインスイッチ４８がオンされると、交流電源４７の電流が直流ブラシレスモータ１７に供給される。すると、固定子２６により回転磁界が形成されて、回転子２７が回転する。回転軸３３の回転力がポンプ１６に伝達されると、吸入口２１から水道水がポンプ１６内に吸い込まれ、かつ、水道水の圧力が上昇されて排出口２２から排出される。
【００２３】
排出口２２から排出された水道水は、接続部２４及び高圧ホース１２を経由して、トリガガン１３に至る。ここで、トリガ１４が操作されてバルブが開かれると、水道水がノズル１５から噴射される。すなわち、水道水は、ノズル１５から被洗浄物、例えば、建物の壁、屋根、自動車等に向けて噴射され、被洗浄物の汚れを除去できる。
【００２４】
そして、トリガ１４の操作が終わりバルブが閉じられると、水道水はノズル１５から噴射されなくなる。排出口２２から吐出される水道水の水圧が水圧検出センサ４９により検出されており、制御回路４６は、水圧検出センサ４９により検出される水圧が、所定値以上になると直流ブラシレスモータ１７を停止する制御を実行する。
【００２５】
その後、トリガ１４が操作されると、再度直流ブラシレスモータ１７の回転軸３３が回転する。このため、高圧洗浄機１０は、トリガ１４が操作されてから、トリガガン１３に供給される水道水の圧力が高圧となるまでの間にタイムラグが生じる。したがって、高圧洗浄機１０は、水道水がノズル１５から噴射されるときの反動を抑制できる。
【００２６】
本実施形態の高圧洗浄機１０は、水道水が供給管５７内を通る間に、直流ブラシレスモータ１７の熱、電力変換装置５１の熱、制御回路ユニット１８の熱が、供給管５７を介して水道水に伝達されて、直流ブラシレスモータ１７、電力変換装置５１、制御回路ユニット１８がそれぞれ冷却される。したがって、直流ブラシレスモータ１７、電力変換装置５１、制御回路ユニット１８の温度上昇を、それぞれ抑制できる。
【００２７】
本実施形態のポンプ装置１１は、回転軸３３と動作部材との間の動力伝達経路に、減速機構、例えば、ギヤ列を設けていないため、ギヤ同士の噛み合い音がなく、静音化を図ることができる。また、ポンプ１６を駆動する動力源は、直流ブラシレスモータ１７であるため、コンパクトであり、かつ、ブラシと回転子に設ける整流子との摺動音が生じることもない。また、直流ブラシレスモータ１７を、洗浄液である水道水で冷却できるため、冷却ファンを設けずに済む。したがって、ポンプ装置１１の軽量化を図ることができ、かつ、ポンプ装置１１の静粛性が高く、作業者が高圧洗浄機１０を使い易い。
【００２８】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明は、ヒートシンク６６と第２冷却部６１とを別々に設ける構造の他、ヒートシンク自体に、洗浄液が通る第７通路を設ける構造を含む。つまり、ヒートシンクは、第２冷却部の役割を果たす。また、本発明は、制御回路ユニットを、モータケースの側方に配置する構造を含む。このように構成すれば、第１冷却部を通る水道水により、制御回路ユニットを冷却でき、第２冷却部を設けずに済む。つまり、第１冷却部の一端は、下流管に接続される。
【００２９】
本発明における高圧洗浄機は、吸入口に供給される洗浄液の圧力よりも、排出口から排出される洗浄液の圧力の方が高くなる構造である。つまり、一般的な水道の圧力、例えば、０．３Ｍｐａより高ければ高圧として把握する。本発明の高圧洗浄機は、例えば、約３．０Ｍｐａ〜７．０Ｍｐａの圧力を有する洗浄液を、ノズルから吐出する。
【００３０】
本実施形態のポンプ装置で用いる電動モータとしてのＤＣモータは、ブラシレスモータの他、ブラシ付きモータも含む。また、本実施形態のポンプ装置は、ＤＣモータに電力を供給する電源として、交流電源に代えて、直流電源、例えば、電池パックを用いる構造を含む。電池パックは、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ニッケルカド電池等を含む。この場合、インバータ回路は不要である。
【００３１】
さらに、本実施形態のポンプ装置は、直流電源の電力を、交流（ＡＣ）電動モータに供給する構造を含む。この場合、インバータ回路は直流電流を交流電流に変換する。さらに、本実施形態のポンプ装置は、交流電源の電力を交流電動モータに供給する構造を含む。この場合、インバータ回路は不要である。さらに、ポンプ装置は、ポンプ本体洗浄液を貯留するタンクを備え、タンク内から洗浄液をポンプに供給する構造を含む。さらに、回転軸の回転中心となる軸線は、垂直または水平、あるいは、垂直と水平との間の何れであってもよい。洗浄液は、水道水の他、アルコール系洗浄液、有機溶剤と水とを混合した洗浄液等を用いることも可能である。さらに、ヒートシンクのリブは、フィンであってもよい。なお、制御回路ユニット１８が、本発明の制御部に相当する。
【符号の説明】
【００３２】
１０…高圧洗浄機、１３…トリガガン、１６…ポンプ、１７…直流ブラシレスモータ（電動モータ）、１８…制御回路ユニット、３３…回転軸、５１…電力変換装置、５７…供給管、５８…第１冷却部、６１…第２冷却部、６１ａ…副冷却部、６６…ヒートシンク、６７…平板部、６８…リブ、Ａ…軸線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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