(57)【要約】【課題】安価な手段で低圧の直流電源を実現することで、安価で小型の使用性の高い電気掃除機を提供することを目的としている。【解決手段】吸引風を発する電動送風機４の第１の出力軸２３と同一または前記第１の出力軸２３に連結された第２の出力軸４６と、前記第２の出力軸４６に配され巻線されたコア４８と、前記巻線４７のコイルエンドが係止される整流子４９とで構成されるロータ４５と、前記整流子４９に接触する一対のブラシ５０と、前記ロータ４５のコアに対向して設けられた所望極数の永久磁石５２から構成される発電機５５を備えたもので、安価で使用性の高い電気掃除機を提供することができる。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引風を発する電動送風機の第１の出力軸と同一または前記第１の出力軸に連結された第２の出力軸と、前記第２の出力軸に配され巻線されたコアと、前記巻線のコイルエンドが係止される整流子とで構成されるロータと、前記整流子に接触する一対のブラシと、前記ロータのコアに対向して設けられた所望極数の永久磁石から構成される発電機を備えた電気掃除機。
【請求項２】
吸引風を発する電動送風機の第１の出力軸と同一または前記第１の出力軸に連結された第２の出力軸と、前記第２の出力軸に配され所望極数の永久磁石とからなるロータと、前記ロータの永久磁石に対向して設けられた巻線されたコアから構成される発電機を備えた電気掃除機。
【請求項３】
発電機の出力端子に整流手段を備えた請求項２記載の電気掃除機。
【請求項４】
吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機が発する空気流の流路に前記空気流によって回転するタービンを有し、前記タービンに設けられた出力軸と、前記出力軸に配され巻線されたコアと、前記巻線のコイルエンドが係止される整流子とで構成されるロータと、前記整流子に接触する一対のブラシと、前記ロータのコアに対向して設けられた所望極数の永久磁石から構成される発電機を備えた電気掃除機。
【請求項５】
吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機が発する空気流の流路に前記空気流によって回転するタービンを有し、前記タービンに設けられた出力軸に配され所望極数の永久磁石とからなるロータと、前記ロータの永久磁石に対向して設けられた巻線されたコアから構成される発電機を備えた電気掃除機。
【請求項６】
電動機の動力によって駆動される回転ブラシを有する吸込具を備え、前記吸込具の電動機は、発電機によって得られる電力により駆動される請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に吸込具の回転ブラシを電動機で駆動する電気掃除機に関するものであり、特に、小型・軽量で性能が高い電気掃除機を安価に実現するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電動送風機を用いた電気掃除機は、使用性が良く、かつ、ゴミ取れ性の良いものが市場から求められている。
【０００３】
従来の電気掃除機を図６、図７を用いて説明する。
【０００４】
図６に示すように、電気掃除機１の本体２は、前部に塵埃を捕集する集塵袋３を収納する集塵室５を、後部に電動送風機４を配している。本体２の集塵室５前部には、ホース８、延長管９、吸込具１０が接続される。
【０００５】
また、吸込具１０には、吸込室内を自在に回転するよう両端を軸受１４にて吸込具本体１３に保持されている略円筒状の回転ブラシ１１が備えられている。回転ブラシ１１の表面には、ゴム製のブレードや繊維が植毛されたブラシ体１５が設けられている。また、吸込具１０には電動機１２が備えられ、その回転軸１６から動力伝達手段である第１のギヤ１７とベルト１８、第２のギヤ１９を介し、回転ブラシ１１に電動機１２の動力が伝達される。この電動機１２には図７に示すように、商用電源の交流が供給され、電動機１２内部のダイオードブリッジ２０により全波整流され、直流に変換された後、ブラシ・整流子を介して巻線に電力が供給され回転する。
【０００６】
上記構成による作用は以下の通りである。すなわち、電気掃除機１の動作は、電動送風機４が運転されると、集塵室５内の真空圧が低下し、吸込具１０から、延長管９、ホースを通じる空気の流れを生ずる。吸込具１０近傍にある塵埃は、空気とともに集塵室５へと運ばれ集塵袋３にて捕集され、空気は電動送風機４の内部を通過した後、排気経路２８を通じ本体２の外部へ排出される。
【０００７】
また、吸込具１０の電動機１２に電力が供給され電動機１２が回転すると、電動機１２の回転力が、第１のギヤ１７、ベルト１８、第２のギヤ１９を介し回転ブラシ１１に伝達され、回転ブラシ１１が回転する。回転ブラシ１１が回転すると、回転ブラシ１１の表面に設けられたブラシ体１５が、掃除される床面の表面と接触しながら回転し、じゅうたん等の床面では奥に潜んでいる塵埃を表面へ掻き出し吸引するので、ゴミ取れ性能が著しく向上する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成からなる従来の電気掃除機１の吸込具１０に搭載される電動機１２は、一般的に永久磁石で形成される磁束の中をロータが回転するＤＣマグネットモータが用いられる。ＤＣマグネットモータは原理的に直流で回転する電動機１２であるが、商用電源である交流を電源として駆動するために、交流を直流に変換するための全波整流を行うダイオードブリッジ２０が電動機１２内部に備えられている。また、高圧（商用電源の交流１００Ｖを全波整流して得られるピークで約１４０Ｖの直流電圧）が印加されるため、電動機１２を小型化することが非常に困難であり、吸込具１０の小型化の妨げとなっている。また、電動機１２自身も直流の低圧（ＤＣ１２〜２４Ｖ程度）で用いられるＤＣマグネットモータに比べ価格が高くなっていた。
【０００９】
吸込具１０に搭載する電動機１２を、小型で安価なＤＣマグネットモータにすれば、電動機自体は小型で安価なものが選定できるが、この電動機に供給する直流低電圧を、商用電源から変換させる手段は、トランスを用い電圧変換した後整流する方式や、スイッチング電源を用いるなどコストが高くつき、トータルで見た場合、価格アップにつながる。
【００１０】
本発明は、以上のような従来の課題を解決しようとするものであって、安価な手段で低圧の直流電源を実現することで、安価で小型の使用性の高い電気掃除機を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、吸引風を発する電動送風機の第１の出力軸と同一または前記第１の出力軸に連結された第２の出力軸と、前記第２の出力軸に配され巻線されたコアと、前記巻線のコイルエンドが係止される整流子とで構成されるロータと、前記整流子に接触する一対のブラシと、前記ロータのコアに対向して設けられた所望極数の永久磁石から構成される発電機を備えたもので、安価なＤＣマグネットモータを発電機として直流電源を構成できるので、安価で使用性の高い電気掃除機を提供することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、吸引風を発する電動送風機の第１の出力軸と同一または前記第１の出力軸に連結された第２の出力軸と、前記第２の出力軸に配され巻線されたコアと、前記巻線のコイルエンドが係止される整流子とで構成されるロータと、前記整流子に接触する一対のブラシと、前記ロータのコアに対向して設けられた所望極数の永久磁石から構成される発電機を備えたもので、安価なＤＣマグネットモータを発電機として直流電源を構成できるので、安価で使用性の高い電気掃除機を提供することができる。
【００１３】
本発明の請求項２記載の発明は、吸引風を発する電動送風機の第１の出力軸と同一または前記第１の出力軸に連結された第２の出力軸と、前記第２の出力軸に配され所望極数の永久磁石とからなるロータと、前記ロータの永久磁石に対向して設けられた巻線されたコアから構成される発電機を備えたもので、電動送風機の出力軸に加えられる負荷を低減し、安価な発電機を構成できるので、安価で、ゴミ取れ性が良く、使用性の高い電気掃除機を提供することができる。
【００１４】
本発明の請求項３記載の発明は、発電機の出力端子に整流手段を備えたもので、安価な発電機で直流電源を構成できるので、安価で、ゴミ取れ性が良く、使用性の高い電気掃除機を提供することができる。
【００１５】
本発明の請求項４記載の発明は、吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機が発する空気流の流路に前記空気流によって回転するタービンを有し、前記タービンに設けられた出力軸と、前記出力軸に配され巻線されたコアと、前記巻線のコイルエンドが係止される整流子とで構成されるロータと、前記整流子に接触する一対のブラシと、前記ロータのコアに対向して設けられた所望極数の永久磁石から構成される発電機を備えたもので、電動送風機の損失を低減し、安価な発電機で直流電源を構成できるので、安価で、さらにゴミ取れ性が良く、使用性の高い電気掃除機を提供することができる。
【００１６】
本発明の請求項５記載の発明は、吸引風を発する電動送風機と、前記電動送風機が発する空気流の流路に前記空気流によって回転するタービンを有し、前記タービンに設けられた出力軸に配され所望極数の永久磁石とからなるロータと、前記ロータの永久磁石に対向して設けられた巻線されたコアから構成される発電機を備えたもので、電動送風機の損失を低減し、安価な発電機で直流電源を構成できるので、安価で、さらにゴミ取れ性が良く、使用性の高い電気掃除機を提供することができる。
【００１７】
本発明の請求項６記載の発明は、電動機の動力によって駆動される回転ブラシを有する吸込具を備え、前記吸込具の電動機は、発電機によって得られる電力により駆動されるもので、安価な発電機で直流電源を構成できるので、安価で、さらにゴミ取れ性が良く、使用性の高い電気掃除機を提供することができる。
【００１８】
【実施例】
（実施例１）
以下に本発明の第１の実施例を、図１〜図３を用いて説明する。なお、従来例と同一構成部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００１９】
図１に示すように、電気掃除機１は、掃除機本体２に、ホース８が着脱自在に接続され、ホース８の他端には延長管９と、その延長管９には吸込具１０が接続され構成されている。本体２には、ホース８に連通して集塵室５が形成され、集塵室５後方には電動送風機４が備えられている。
【００２０】
また、ＤＣマグネットモータ４０は図２に示すように、一方が塞がれた略円筒形のモータケース４１と、モータケース４１の開放端をふさぐ金属あるいは樹脂製の蓋体４２によって外郭をなし、モータケース４１と蓋体４２に備えられた軸受４３、４４を介し、内部に回転自在のロータ４５を有している。ロータ４５は、第２の出力軸４６に備えられ所望のスロットを有し、所望回路数の巻線４７が巻線されるロータコア４８と、巻線４７のコイルエンドが接続される子片を有する整流子４９で構成される。整流子４９に接触しながら巻線４７への電力供受する一対のブラシ５０が蓋体４２に備えられ、外部に設けられる一対の端子部５１に電気的に接続されている。また、モータケース４１の内面には、ロータ４５のコア４８に対向して所望極数の永久磁石５２が備えられ、ＤＣマグネットモータ４０が構成される。このＤＣマグネットモータ４０の第２の出力軸４６は、電動送風機４の第１の出力軸２３と連結手段５３によって連結され、ＤＣマグネットモータ４０は電動送風機４によって外部駆動され発電機５５を構成する。
【００２１】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００２２】
電気掃除機１の動作は、電動送風機４が運転されると、集塵室５内の真空圧が低下し、吸込具１０から、延長管９、ホース８を通じる空気の流れを生ずる。吸込具１０近傍にある塵埃は、空気とともに集塵室５へと運ばれ集塵袋３にて捕集され、空気は電動送風機４の内部を通過した後、本体２の外部へ排出される。
【００２３】
このとき電動送風機４の第１の出力軸２３によって、第２の出力軸４６を外部駆動されるＤＣマグネットモータ４０は、永久磁石５２によって形成される磁界の中を、導電体である巻線４７が移動するので、巻線４７に起電力が発生し、この起電力を整流子４９とブラシ５０の整流作用にて、端子部５１には直流電圧が発生し、ＤＣマグネットモータ４０は、直流発電機５５として作用する。
【００２４】
上記構成によれば、電動送風機４の回転力を利用し、安価なＤＣマグネットモータ４０を外部駆動することで、直流発電機５５として作用するので、安価に直流電源部を作成することができる。
【００２５】
なお、図３に示すように、発電機５５で発生した直流電源を吸込具１０に搭載される電動機６０の電源として利用することで、吸込具１０に搭載する電動機６０は、従来の交流高圧入力タイプのダイオードブリッジ２０内蔵の電動機１２に対し、低圧仕様で、しかも内蔵ダイオードブリッジが無い、安価で小型のＤＣマグネットモータの電動機６０を搭載することが可能になり、小型で、使い勝手の良い吸込具１０を実現することができる。なお、本実施例においては、第２の出力軸４６は、電動送風機４の第１の出力軸２３と連結手段５３によって連結されているが、前記第２の出力軸４６は前記第１の出力軸２３と同一であってもよい。
【００２６】
（実施例２）
以下に本発明の第２の実施例を説明する。なお従来例と同一構成部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００２７】
図４に示すように、電動送風機４の第１の出力軸２３に連結される出力軸７０に、所望極数の永久磁石７１が備えられている。永久磁石７１に対向する位置に、所望回路数の巻線７２がされたステータコア７３が設けられ、巻線７２の両端部は外部の出力端子７４と電気的に接続されている。
【００２８】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００２９】
電気掃除機１が運転されると電動送風機４が回転し、第１の出力軸２３に連結される出力軸７０が回転する。出力軸７０が回転すると、出力軸７０上に設けられた永久磁石７１も同時に回転し回転磁界が形成され、この回転磁界の中に導電体である巻線７２が配されているので、巻線７２に起電力が発生し、この起電力が出力端子７４より出力される。このとき出力される起電力は、交流であるので、この出力をダイオードブリッジなどによって構成される整流手段７５を介することによって、直流電力を得ることができる。上記構成により、電動送風機４の回転力を利用し、安価な構成にて直流発電機７７が実現できる。なお、本実施例においては、第２の出力軸７０は、電動送風機４の第１の出力軸２３と連結されているが、前記第２の出力軸７０は前記第１の出力軸２３と同一であってもよい。
【００３０】
（実施例３）
以下に本発明の第３の実施例を説明する。なお従来例と同一構成部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３１】
図５に示すように、電気掃除機１の本体２中において、電動送風機４の排気流が流れる排気経路２８に、排気流によって回転する軸流ファンなどのタービン８０を回転自在に配置し、このタービン８０の回転軸とＤＣマグネットモータ８１の出力軸８２と同一とするかまたは同時に回転するよう連結する。
【００３２】
上記構成による作用は以下の通りである。
【００３３】
電気掃除機１の動作は、電動送風機４が運転されると、空気は電動送風機４の内部を通過した後、排気経路２８を通じ本体２の外部へ排出される。
【００３４】
このとき排気経路２８中に配されたタービン８０は、排気の気流によって回転力を生じ、またこの回転力はタービン８０と同一出力軸８２に設けられているＤＣマグネットモータ８１を回転させる。このときＤＣマグネットモータ８１の端子部８３には直流電圧が発生し、ＤＣマグネットモータ８１は直流発電機８５として作用する。
【００３５】
上記構成によれば、電動送風機４の排気の気流によりタービン８０を回転させ、この回転力を利用し、安価なＤＣマグネットモータ８１が直流発電機８５として作用するので、安価に直流電源部を作成することができる。
【００３６】
なお、ＤＣマグネットモータの代わりに、出力軸上に永久磁石を備え、周囲に巻線されたコアを配する構成においても、前述のように発電機として作用することは言うまでもない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、安価な手段で低圧の直流電源を実現することで、安価で小型の使用性の高い電気掃除機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す電気掃除機の全体図
【図２】同発電機を示す要部断面図
【図３】同構成を示すブロック図
【図４】本発明の第２の実施例の発電機を示す要部断面図
【図５】本発明の第３の実施例の発電機を示す要部断面図
【図６】従来の電気掃除機の全体図
【図７】同電動機の構成を示すブロック図
【符号の説明】
４　電動送風機
２３　第１の出力軸
４５　ロータ
４６　第２の出力軸
４７　巻線
４８　ロータコア
４９　整流子
５０　ブラシ
５２　永久磁石
５５　発電機
【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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