JP2005218609A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】使用時間によらず集塵性能が安定すると共に、排気臭を低減した掃除機を提供すること。
【解決手段】商用電源から電力が供給されていない時は２次電池５１からブラシ駆動モータ２６へ電力が供給されるよう制御され、集塵室１８内のフィルター１７に付着した塵埃をブラシ２３で剥離し、剥離された塵埃を溜める塵埃蓄積室３５を吸引経路外に配置する構成としたので、優れた集塵性能を維持し続けると共に、排気臭も低減した掃除機が実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、家庭用の電気掃除機に関するものである。

従来の電気掃除機としては、吸込み口が送風機の吸引部に連通し、吸込み口から送風機への吸引経路は塵埃を蓄積する集塵室が設けられており、さらに集塵室の送風機の吸引側にはフィルターが配設され、フィルターを介して集塵室と送風機の吸引側とはつながっていた。そして、送風機を運転するとその圧力で吸込み口から床面等の上にある塵埃を空気と共に本体内に吸い込み、送風機の吸引側前段のフィルターが塵埃成分を捕獲するので塵埃と空気が分離され、空気のみが送風機に吸引されて本体外に排気され、フィルターに捕獲された塵埃成分は、フィルターが配設されている集塵室に蓄積され、掃除機使用者が必要に応じて集塵室に溜まった塵埃を捨てるフィルターを用いたものがあった（例えば、特許文献１参照）。

また、使い捨ての集塵用紙パックを用いずに、掃除機の本体の吸引経路に着脱自在に装着され、内部で渦巻き状の空気の流れ（いわゆるサイクロン）を発生させる集塵ケース内に筒状のフィルターを備えて、このフィルターにより濾過された塵埃を集塵ケース内に蓄積できるようにしたサイクロン式の掃除機もあった（例えば、特許文献２参照）。

図６は従来のフィルター式掃除機のフィルターを示すもので、粗塵を捕捉するためのネットより構成される一次フィルター５２と不織布からなる二次フィルター５３を具え同一枠５４により成形され中央部５５より二つ折りした状態でフィルター５１を構成している。

さらに図７は従来のフィルター式掃除機の構成を示すもので、集塵ケース５６内面のガイドリブ５７間に前記フィルター５１が挿入され、電動送風機５８の吸引力で塵埃を多量に含んだ空気流が流入し、一次フィルター５２で綿綿等の粗塵が、二次フィルター５３で細塵が分離濾過され、清浄な空気のみが本体外へ排出される構成となっていた。

図８は従来のサイクロン式掃除機の集塵ケースの構成を示すもので、略円筒状の透明な合成樹脂などで形成された透明または半透明の集塵室本体５９の内側にそれぞれ略円筒状の外側フィルター６０および内側フィルター６１が集塵室本体５９と同心状に配されている。集塵室本体５９内に入った塵埃を含む空気は、集塵室本体５９の内壁の沿って旋回する。サイクロン空間６２内部において旋回しながら外側フィルター６０内部へ流れ、大きな塵埃（粗塵）は、集塵室本体５９底部の空間部６３に堆積する。同様に外側フィルター６０内部へ流れた空気も更に旋回する。サイクロン空間６４内部において空気は旋回しながら内側フィルター６１内部へ流れ、内側フィルター６１を通過できない大きさの塵埃は空間部６５に堆積する。集塵室本体５９の底部には、取手６６の下部に設けられたヒンジ６７により開閉自在に構成された底蓋６８が取り付けられている。この底蓋６８は、吸気管６９の下方に設けられたレバー７０の上部を押すことにより、レバー７０の下端に形成されたクランプ７１が底蓋６８の係止爪７２より外れて、集塵室本体５９の下端開口を開放するようになっている。
特開昭６２−４９８２０号公報 特開２００３−１８０５７７号公報

しかしながら前記従来の構成では、フィルター表面に付着した塵埃の量が増すに従って、フィルターでの圧力損失が大きくなり、吸い込み口からの吸引力が低下し集塵性能が悪化してしまう。つまり集塵性能は集塵室のゴミが全くないときをピークにして使用時間が長くなればなるほど低くなってしまうという課題を有していた。

そして、集塵性能をピーク時に戻そうとすると、フィルターを掃除したり水洗いしたりする必要があり非常に煩わしいものであった。またこの際、電気掃除機使用者の手にゴミが付着したり、部屋内にゴミを落としたりするなど非常に使い勝手が悪かった。

一方前記従来の構成では、吸込み口から吸引された空気は本体内に蓄積された塵埃に触れるので、その塵埃の臭気成分を含み掃除機外に排出されて掃除機の排気が非常に臭く不快であるという課題も有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、使用時間によらず安定した集塵性能を有すると共に不快な排気臭をなくした掃除機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、吸引用の送風機を内包する本体と、前記送風機の吸引部に連通した吸い込み口と、前記吸い込み口から前記送風機への吸引経路に配設され塵埃を集積する集塵室と、前記集塵室内に装着され集塵室内に取り込まれる空気中の塵埃を濾過するフィルターと、前記フィルターに付着した塵埃をフィルターから剥離する塵埃剥離手段と、前記塵埃剥離手段により剥離された塵埃を溜める塵埃蓄積室と、充電部を有し、前記充電部の電力は前記塵埃剥離手段に供給されると共に、前記吸い込み口から前記送風機への吸引経路外に前記塵埃蓄積室を配置する構成としたものである。

これによって、掃除機に商用電源から電力が供給されていない状態であっても、フィルター表面を覆っている塵埃が塵埃剥離手段を用いて除去され、集塵性能が安定すると共に、吸引された空気がすでに蓄積された塵埃を通過することが無いので排気臭が低減された掃除機を実現することができる。

本発明の電気掃除機は、塵埃と空気を分離するフィルターの自動クリーニングを実現することにより、使用時間によらず吸引性能の安定した掃除機を実現できる。

第１の発明は、吸引用の送風機を内包する本体と、前記送風機の吸引部に連通した吸い込み口と、前記吸い込み口から前記送風機への吸引経路に配設され塵埃を集積する集塵室と、前記集塵室内に装着され集塵室内に取り込まれる空気中の塵埃を濾過するフィルターと、前記フィルターに付着した塵埃をフィルターから剥離する塵埃剥離手段と、前記塵埃剥離手段により剥離された塵埃を溜める塵埃蓄積室と、充電部を有し、前記充電部の電力は前記塵埃剥離手段に供給されると共に、前記吸い込み口から前記送風機への吸引経路外に前記塵埃蓄積室を配置する電気掃除機とすることにより、フィルター表面に付着した塵埃が塵埃剥離手段を用いて除去され、送風機の吸引経路外の塵埃蓄積室に溜められるので、安定した吸引性能と臭い低減された排気が発揮できる。

第２の発明は、第１の発明の送風機への電力の供給を入切する電源スイッチと、時間を測定するタイマーとを有し、前記電源スイッチを切にした後又は入にした後一定時間塵埃剥離手段を動作させることにより、掃除終了後フィルター表面の塵埃を除去するので、掃除開始時に特に安定した集塵性能が発揮できる。

第３の発明は、第１または第２の発明の商用電源から電力が供給されていない時のみ充電部より電力を供給することにより、電源プラグがコンセントに指し込まれていない状態でもフィルター表面の塵埃を除去するので、安定した吸引性能と臭い低減された排気が発揮できる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明の充電部は２次電池を用いることにより、外部から電力が供給されない時のみ充電部の電力を消費するので、充電部の電力を有効に活用しながら優れた集塵性能が発揮できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１に本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の構成を、図２に床上にある吸い込み口の外観をそれぞれ示す。１１は送風機であり、モータ部１１ａ、及びファン部１１ｂより構成されている。ファン部１１ｂの中央には吸引部１２が設けられている。１１ｃはモータ部１１ａに設けられた排気口を示す。送風機１１は本体１３にシールを兼ねた防振ゴム前１４及び防振ゴム後１５を介して本体１３に支持されている。１６は吸い込み口であり、複数のフィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃを有した集塵室１８を介して送風機１１の吸引部１２に連通している。本体１３にはニカド電池やニッケル水素電池のような充電可能な２次電池５１が配設されており、この２次電池５１への充電は本体２８に設けられた電源プラグ（図示せず）を介して商用電源６９から行われる。

図３、４に示す様にフィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃは平面状に構成されている。これらフィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃの目の粗さは、吸引経路の吸い込み口１６側にあるほど粗くなっている。またフィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃそれぞれの表面はステンレス等の金属が蒸着されているため、蒸着しない場合に比べて著しく表面抵抗が低下している。フィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃはそれぞれフィルター支持部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃにより集塵室１８に固定されているが、フィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃ及びフィルター支持部材２０ａ、２０ｂ、２０ｃは帯電防止処理が成されており正負いずれの静電気を帯びることがないようになっている。

２１は塵埃剥離手段で、フィルター押圧部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、ブラシ駆動モータ２６、モータ動力伝達部２７ａ、２７ｂ、２７ｃとから構成されている。フィルター押圧部２２ａはブラシ２３、ブラシ駆動軸２４ａから成り、ブラシ２３先端は、フィルター１７ａ表面を付勢するように取り付けられていて常にフィルター１７ａの表面に接触しつつ押圧している。モータ動力伝達部２７ａはブラシ駆動モータ２６の軸１９に取り付けられたウォームホイール１０とウォームホイール１０にかみ合うウォームであるブラシ駆動軸２４ａとから成り、ブラシ駆動モータ２６の回転トルクを減速してブラシ駆動軸２４ａに伝達するようになっている。モータ動力伝達部２７ｂ、２７ｃもモータ動力伝達部２７ａと同様の構成である。

ブラシ２３表面はステンレス等の金属が蒸着されているため、蒸着しない場合に比べて表面の接触抵抗が著しく低下している。ブラシ２３は帯電防止処理が成されており正負いずれの静電気を帯びることがないようになっている。

フィルター押圧部２２ａはブラシ２３、ブラシ支え２５から成り、ブラシ２３先端は、フィルター１７ａ表面を付勢するように取り付けられていて常にフィルター１７ｃの表面に接触しつつ押圧している。ブラシ支え２５にはモータ動力伝達部２７ａ外形の台形ネジと同じ呼び径のネジ３３と、モータ動力伝達軸２７ａの外径よりわずかに大きな径の孔３４が設けられている。ブラシ２３表面はステンレス等の金属が蒸着されているため、蒸着しない場合に比べて表面の接触抵抗が著しく低下している。ブラシ２３およびブラシ支え２５は帯電防止処理が成されており正負いずれの静電気を帯びることがないようになっている。フィルター押圧部２２ｂ、２２ｃについてもフィルター押圧部２２ａと同様の構成になっている。

集塵室１８の下部は塵埃吐出口３７として開口していると共に、上部が塵埃投入口３８として開口した塵埃蓄積室３５が集塵室１８の下方に設けられている。塵埃蓄積室３５は塵埃蓄積室３５ａ、塵埃蓄積室３５ｂ、塵埃蓄積室３５ｃの三つに分割可能で、それぞれが独立して本体１３から着脱自在である。また塵埃蓄積室３５はフィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃおよび塵埃剥離手段２１の下方に設けられている。そのためフィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃに付着していた塵埃３６ａ、３６ｂ、３６ｃはフィルター押圧部２２ａ、２２ｂ、２２ｃにより剥離されると共に下方に押し出され、塵埃吐出口３から７塵埃蓄積室３５ａ、３５ｂ、３５ｃに収納蓄積される。この時ブラシ支え２５が塵埃蓄積室３５ａ、３５ｂ、３５ｃ内まで下降してくることにより塵埃蓄積室３５内に収納されている塵埃３８ａ、３８ｂ、３８ｃは、ブラシ支え２５と塵埃蓄積室底面３９との間で圧縮される。

図１および図３を用いてフィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃの塵埃剥離手段２１の動作を説明する。

フィルター押圧部２２ａは台形ネジ３３をモータ動力伝達部２７ａに締結されると共に、孔３４にブラシガイド４０（モータ動力伝達軸２７ａと同じ外径）が貫通した状態で静止している。ブラシ駆動モータ２６に通電されると、モータ動力伝達部２７ａが回転する。モータ回転軸１９の回転は、モータ回転軸１９に取り付けられたウォームホイール１０を介してウォームであるブラシ駆動軸２４ａに伝達されるので、ブラシ駆動軸２４ａが回転する。ブラシ駆動軸２４ａは上下方向には移動せずに回転し続け、それに伴いフィルター押圧部２２ａはその回転に伴い矢印３１方向に平行移動する。このとき、孔３４がブラシガイド４０に接しながら移動するのでブラシ２３先端がフィルター１７ａ表面を付勢した状態を維持したままフィルター押圧部２２ａは移動する事になる。これによりブラシ２３がフィルター１７ａ表面を一方向に擦りフィルター１７ａ表面の塵埃３６ａを剥離する事ができる。

既述の様に、剥離された塵埃３６ａはフィルター押圧部２２ａに押され続けて、集塵室１８の塵埃吐出口３７から塵埃蓄積室３５ａの上部の開口部を通り塵埃蓄積室３５ａの内部へと収納蓄積される。一定時間ブラシ駆動モータ２６を回転させるとフィルター押圧部２２ａは初期位置４９から終端位置５０まで直線移動する。この時塵埃蓄積室３５内に収納されている塵埃３８ａは、ブラシ支え２５と塵埃蓄積室底面３９との間で圧縮される。

次にフィルター押圧部２２ａを初期位置４９から終端位置５０まで直線移動するのに要した時間と同じ時間ブラシ駆動モータ２６を逆回転させるとフィルター押圧部２２ａは矢印３１と逆方向に平行移動し初期位置４９まで戻る。

図５はブラシ駆動モータ２６への電力供給のオンオフ制御の構成を示している。４１は送風機１１への電力供給のオンオフを行う掃除機の電源スイッチ、４２は送風機１１へ供給されている電力が０に変化したことを検出する電力変化検出部、４３は電力変化検出部４２の出力に応じて経過時間を測定する時間測定部である。掃除が終了し、掃除機使用者により電源スイッチ４１が切られて電力変化検出部４２が電力が０になったことを検出する。次に電力変化検出部４２からの信号によりモータ駆動手段４４が電源９からブラシ駆動モータ２６へ電流を流すと同時に電力変化検出部４２からの信号により時間測定部４３が、電力変化検出部４２から信号を受けてからの時間を測定し始めるように制御されている。時間測定部４３が測定した時間があらかじめ決められた時間を超えると時間測定部４３からの信号により、モータ駆動手段４４が電源９からブラシ駆動モータ２６への電流を遮断するようになっている。

ブラシ駆動モータ２６への電力供給については、電力検出部５３が電源プラグ（図示せず）を介して商用電源５２から電力が供給されていることを検出した場合は商用電源５２から、電力検出部５３が商用電源５２から電力が供給されていることを検出しない場合は２次電池５１から電力が供給されるように制御されている。これにより塵埃剥離手段２１の動作前や動作中に電源プラグが電源コンセントから抜かれることがあっても塵埃剥離手段２１が動作しないことを防いでいるのである。

次に動作について説明する。送風機１１を駆動すると吸引力が発生し、矢印４５で示すよう床面４６の塵埃が吸い込み口１６から吸引され、塵埃交じりの空気はフィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃで塵埃分離されるので、清浄な気流のみが矢印３０ａで示すように本体１３の本体排気口３２より排気される。これにより床面の吸引清掃ができる。清掃作業が終了すると掃除機使用者が電源スイッチ４１をオフにする。

電力変化検出部４２が電力が０になったことを検出するのでモータ駆動手段４４に信号を送る。電力変化検出部４２からの信号を受けたモータ駆動手段４４は電源９からブラシ駆動モータ２６へ電流を流すと同時に、時間測定部４３に信号を送る。この時電力検出部５３が商用電源５２から電力が供給されていることを検出した場合は商用電源５２から、検出しない場合は２次電池５１から電力が供給されるようになっている。これによりモータ駆動手段８が電源９からブラシ駆動モータ２６へ電流を流し、ブラシ２３がフィルター１７表面へ押さえつけられながらあらかじめ決められた直線往復運動を行う。このことにより電源スイッチ４１がオフにされると同時にフィルター１７ａ表面に付着していた塵埃はブラシ２３により剥離され、フィルター１７ａ表面は塵埃が全く付着していない新品と同じ状態に戻される。

この塵埃剥離の時、フィルター１７ａ及びブラシ２３の表面接触抵抗が著しく低いため塵離れが容易であり、それぞれに剥離されずに残る塵はない。さらにフィルター１７ａ及びブラシ２３は帯電防止処理が施され静電気を帯びることが無いので、塵埃が静電気によりフィルター１７ａ及びブラシ２３に付着することが無い。剥離された塵埃３６ａはフィルター押圧部２２ａに押され続けて、集塵室１８の塵埃吐出口３７から塵埃蓄積室３５ａの上部の開口部を通り塵埃蓄積室３５ａの内部へと収納蓄積されると共に、塵埃蓄積室３５内に収納されている塵埃３８ａは、ブラシ支え２５と塵埃蓄積室底面３９との間で圧縮される。フィルター１７ｂ、１７ｃについても同様である。

３つの塵埃蓄積室がそれぞれ分離して本体より着脱自在なので、使用者が塵埃蓄積室３５ａ、３５ｂ、３５ｃ内に溜まった塵埃の量に応じて、塵埃蓄積室３５ａ、３５ｂ、３５ｃ内の塵埃をそれぞれ独立して廃棄できるのである。

フィルター１７ａから剥離された塵埃３６ａは塵埃蓄積室３５ａに、フィルター１７ｂから剥離された塵埃３６ｂは塵埃蓄積室３５ｂに、フィルター１７ｃから剥離された塵埃３６ｃは清掃終了後に塵埃蓄積室３５ｃにそれぞれ蓄積され一次保存されることになる。

つまり、吸い込み口１６から吸引された塵埃交じりの空気は、フィルター１７ａ、１７ｂ、１７ｃの順に塵埃を濾過されながら掃除機外に排気されるが、前回以前の掃除作業で吸引され塵埃蓄積室３５ａ、３５ｂ、３５ｃに蓄積された塵埃に一切触れることが無いので、古い塵埃の臭いが排気に移ることが無く掃除機特有の嫌な排気臭を全く発生することが無いのである。

以上説明したように、掃除中には集塵室１８内のフィルター表面の塵埃は塵埃剥離手段２１により剥離されるので、フィルターが塵埃で目詰まりを起こすなどにより圧力損失が大きく変動することが無い。このことにより吸い込み口１６からの吸い込み力の変化も少なく安定した集塵性能を発揮する事ができる。また、集塵室１８内のフィルター表面の塵埃が自動的に剥離され続けるので、電気掃除機使用者がフィルターを掃除したり水洗いしたりと言ったフィルターメンテナンスが一切不要である。さらに、塵埃剥離手段２１のブラシの塵離れが良いのでこのブラシのメンテナンスも不要である。

掃除作業が終了後、本体１３の電源スイッチをオフにして短時間で商用電源５２のコンセントから電源プラグが抜かれる事が有ったとしても、塵埃剥離手段２１へは２次電池５１から電力が供給されるので、電源スイッチをオフすれば必ず塵埃剥離手段２１を動作させることができる。

また、空気と塵埃の分離を行うよう期と塵埃を蓄積する容器を分離し、塵埃を蓄積する容器がフィルターなどの別部品を内包しない単純なものにできるのでゴミ捨て作業性をよくできる。

さらに、掃除機特有の嫌な排気臭を完全に抑えることができるのである。

なお本実施の形態では、フィルター押圧部２２ａの直動動作を一往復としたが、これは往復回数を限定するものではなく、往復回数が増えればフィルター１７ｃ上の塵埃３６ｃの剥離が確実に行われるのは言うまでも無い。

また本実施の形態では、電源スイッチ４０が切られて電力変化検出部４２が電力が０になったことを検出すると、一定時間電源９からブラシ駆動モータ２６へ電流を流すようなブラシ駆動モータ２６への電力供給のオンオフ制御を行ったが、電源スイッチ４０が入れられて電力変化検出部４２が送風機１１へ供給されている電力を検出した後一定時間電源９からブラシ駆動モータ２６へ電流を流すようなブラシ駆動モータ２６への電力供給のオンオフ制御を行っても同様の効果が得られる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態の掃除機を説明する。実施の形態１と同様な部分は同番号を付してその説明を省略する。

本体１３内には充電部として高容量コンデンサー（図示せず）が取り付けられており、塵埃剥離手段２１への電力供給を行う。またこの高容量コンデンサーへの充電は送風機１１通電時に本体１３に設けられた電源プラグを介して商用電源から行われる。

本発明によれば、フィルター表面の塵埃は塵埃剥離手段２１により剥離されるので、吸込み口１６からの吸い込み力の変化も少なく安定した集塵性能を発揮する事ができる。

さらに、充電部を高容量コンデンサーという非常に軽量なものにしているので、本体取り回しが非常に容易な使用性に優れたものになるのである。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、集塵室壁面の自動クリーニングと塵埃と空気を分離するフィルターの自動クリーニングを実現することにより、使用時間によらず集塵室内の吸引性能を確保することが可能となるので、家庭用や業務用の掃除機等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の集塵部の構成を示す図 同床上にある吸込み口の外観図 同塵埃剥離手段の動作を示す図 同塵埃剥離手段の塵埃圧縮動作を示す断面図 同集塵室壁面用モータおよびフィルター用モータへの電力の供給のオンオフ制御の関係を示すブロック図 従来の掃除機のフィルターを示す図 従来の掃除機の構成を示す図 従来のサイクロン方式掃除機の集塵ケースの構成を示す図

符号の説明

１１ 送風機
１２ 吸引部
１３ 本体
１６ 吸込み口
１７ａ、ｂ、ｃ フィルター
１８ 集塵室
２１ 塵埃剥離手段
３５ 塵埃蓄積室
４１ 電源スイッチ
４３ 時間測定部
５１ ２次電池

Claims (4)

1. 吸引用の送風機を内包する本体と、前記送風機の吸引部に連通した吸い込み口と、前記吸い込み口から前記送風機への吸引経路に配設され塵埃を集積する集塵室と、前記集塵室内に装着され集塵室内に取り込まれる空気中の塵埃を濾過するフィルターと、前記フィルターに付着した塵埃をフィルターから剥離する塵埃剥離手段と、前記塵埃剥離手段により剥離された塵埃を溜める塵埃蓄積室と、充電部を有し、前記充電部の電力は前記塵埃剥離手段に供給されると共に、前記吸い込み口から前記送風機への吸引経路外に前記塵埃蓄積室を配置する電気掃除機。
2. 送風機への電力の供給を入切する電源スイッチと、時間を測定するタイマーとを有し、前記電源スイッチを切にした後又は入にした後、一定時間、塵埃剥離手段を動作させる請求項１に記載の電気掃除機。
3. 商用電源から電力が供給されていない時のみ充電部より電力を供給する請求項１または２に記載の電気掃除機。
4. 充電部は２次電池を用いる請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。

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