JP2007054224A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の電気掃除機は、同一の掃除機本体を用いて、使用者が、紙袋またはサイクロン室を適宜選択し、それぞれの最適特性の範囲で使用するということができなかった。
【解決手段】吸引する電動送風機２と、吸引したごみを集塵すると共に、紙袋またはサイクロン室のいずれか１つを内部に装着する集塵室と、前記集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出する検出手段とを有し、前記検出手段の出力に応じて前記電動送風機２の入力を調整する電気掃除機とした。これにより、集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出でき、サイクロン室が装着されていない場合は紙袋が装着されているとみなして、サイクロン室、紙袋のタイプに適した制御コントロールが同じ電気掃除機本体を用いて実現でき、どちらのタイプでも最適の特性を得ることができる、使用性の高い電気掃除機を提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気で動作する、家庭の掃除に用いる電気掃除機の制御に関する。

近年、掃除機はさまざまな掃除機の提案がなされており、大きく分けて３つに分類されるようである。一つは従来からの紙袋タイプ、一つは近年登場した紙袋が不要なサイクロン方式、あと一つは充電式である。

また、さらに最近ではこの紙袋タイプとサイクロン方式を使用者が切替できるものも提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２００４−９７３８５号公報 特開２００４−３３２４１号公報

従来、紙袋タイプとサイクロンタイプでは、風路の圧力損失のレベルが異なるため、それぞれの特徴にあったコントロールを行っていた。また、サイクロン方式の場合においては、紙等のつまりが紙袋タイプと比較すると多く発生していたり、逆に、サイクロン方式は紙袋を交換することがなく経済的であったりと、それぞれの特徴を兼ね備えており、使用者が選択していた。しかし、近年では、使用者の掃除の環境によって、どちらが合っているかを使用者が判断することは非常に難しく、使ってみてから決められるように両タイプが対応可能なものが提案されている。

また、検出する方法について、構成からもごみを扱う場所に、電気部品等を配置することは部品に対しても非常にストレス、信頼性面で大きく影響されるため、近傍への配置が困難であった。

また、サイクロン方式以外の方法も提案されている。

しかし、この両方を使用者が切り替える場合、風路圧損が影響し切り替える前後では、風量が異なったり、満杯をお知らせする表示の点灯タイミングが異なったり、ずれたりしていた。更に、風量が異なることによる騒音の変動もあり、使用者に違和感を与えていた。

本発明は、上記課題を解決して、使用者にとって最適なコントロールを、紙袋、サイクロンともに実現できる電気掃除機を提供することを目的としている。

前記従来課題を解決するための本発明は、吸引する電動送風機と、吸引したごみを集塵すると共に、紙袋またはサイクロン室のいずれか１つを内部に装着する集塵室と、前記集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出する検出手段とを有し、前記検出手段の出力に応じて前記電動送風機の入力を調整することで、サイクロン室、紙袋のタイプに応じた制御コントロールが、同じ電気掃除機本体を用いて実現でき、使用性の高い電気掃除機を提供できる。

本発明によれば、集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出でき、サイクロン室が装着されていない場合は紙袋が装着されているとみなして、サイクロン室、紙袋のタイプに適した制御コントロールが同じ電気掃除機本体を用いて実現でき、どちらのタイプでも最適の特性を得ることができる。

第１の発明は、吸引する電動送風機と、吸引したごみを集塵すると共に、紙袋またはサイクロン室のいずれか１つを内部に装着する集塵室と、前記集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出する検出手段とを有し、前記検出手段の出力に応じて前記電動送風機の入力を調整する電気掃除機としたので、集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出でき、サイクロン室が装着されていない場合は紙袋が装着されているとみなして、サイクロン室、紙袋のタイプに適した制御コントロールが同じ電気掃除機本体を用いて実現でき、どちらのタイプでも最適の特性を得ることができる。

第２の発明は、吸引する電動送風機と、吸引したごみを集塵すると共に、紙袋またはサイクロン室のいずれか１つを内部に装着する集塵室と、前記集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出する検出手段とを有し、前記検出手段の出力に応じて、前記電動送風機の吸引する開放風量を前記電動送風機の入力調整で変える電気掃除機としたので、紙袋またはサイクロン室のいずれを用いても、開放風量を、ほぼ合わせることができる。

第３の発明は、吸引する電動送風機と、吸引したごみを集塵すると共に、紙袋またはサイクロン室のいずれか１つを内部に装着する集塵室と、前記集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出する検出手段とを有し、前記電動送風機の吸引する風量が低下した際に前記電動送風機の入力を下げると共に、前記検出手段の出力に応じて前記入力を下げるレベルを変える電気掃除機としたので、ゴミが多くたまっているときにおいても、動作をタイプが異なってもあわせることができる。

第４の発明は、風量を検出する風量検出手段を有し、前記風量検出手段の出力と検出手段の出力により、集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出する電気掃除機としたので、集塵室内にサイクロン室が装着されているか紙袋が装着されているかをより確実に検出できる。

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。尚、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）
以下、本発明の第１の実施例を、図１，２を参照しながら説明する。

図１は、本実施例における電気掃除機の外観構成図であり、図２は吸引したゴミを捕集する紙袋、図３は同じくゴミを捕集するサイクロン室の構成を示す図である。

図１において、１は電気掃除機本体で、前部に蓋１ａによって開閉される集塵室１６が形成してある。２はこの集塵室１６の後方に設けた吸引風を発生させる電動送風機、３はホース４の本体との勘合部である接続パイプ、６はホース４内であり、動作の設定を行う手元操作部５（図示せず）を有する先端パイプ、７は延長管、８は吸引風により、塵埃を吸引する部分である床ノズル部である。

５は使用者が電気掃除機の動作を制御するための手元操作部で、６はそれを含んだ先端パイプであり、片側は信号線を内蔵しているホース４によって、電気掃除機本体１と接続されており、もう片側は、延長管７と接続されており、動作モードを切り替える為の手元操作部５とから構成されている。

次に図２の紙袋１１について説明する。

９は捕集されたごみが蓄積されていく袋状体で、蓋１ａを開いて集塵室１６内にセットするものである。１０はこの袋状体９を集塵室１６に固定する支持板である。

図３は、サイクロン室１５の構成である。

１２は床ノズル８から吸引されたゴミが本体１を通じて入ってくる吸引部、１３は入ってきたゴミの中で大きいもの、重いものが捕集される大物室、１４は大物室１３に残らないゴミが回転しながら選別される選別室、１５は選別室１４で選別された、軽い小さいゴミが捕集される小物室である。このような構成からなるサイクロン室１５は蓋１ａを開いて前記袋状体９に変えて集塵室１６内にセットするものである。

ここで、図４は紙袋１１が本体１に装着された状態の断面図である。

本体１前方に位置する集塵室１６内に紙袋１１がセットされており、本体１後方に位置する電動送風機２で吸引し、前記紙袋１１内に捕集する構成である。

更に、図５は本発明の実施の形態１についての回路ブロック図である。

２は、吸引風を発生させる電動送風機、１８は、紙袋１１が装着されているか、またはサイクロン室１５が装着されているかを検出する検出手段、１７は、この検出手段１８の信号を受け、前記電動送風機２をコントロールする制御手段である。

この制御手段１７は、電流検出手段１７ａ、電圧調整手段１７ｂ、設定記憶手段１７ｃを有している。電流検出手段１７ａは電動送風機２に流れる電流を検出するものである。電圧調整手段１７ｂは、電流検出手段１７ａの検出した電流により、前記電動送風機２への印加電圧を調整するものである。さらに、設定記憶手段１７ｃは、紙袋１１、サイクロン室１５それぞれの動作における電圧、電流の特性を記憶しているものである。

以下本発明の実施の形態１について図５を参照しながら説明する。

使用者が、前記手元操作部５で動作を指示すると、制御手段１７がその信号を受け、前記電動送風機２を駆動させる。駆動が開始されると、電動送風機２の前面、集塵室１６が負圧になりホース４、延長管７、床ノズル８を通じて、床面が負圧になっていく。ここで、この負圧になっていく吸引風を利用し、ごみを吸込んでいくことになる。

吸引されたごみは、前記床ノズル８から延長管７に移動していく。さらに吸引されたごみは、ホース４を通じて本体１内の集塵室１６に入る。この流れの中で、集塵室１６にセットされる紙袋１１、サイクロン室１５内にゴミが捕集されていくわけである。

ここで、図６について説明する。

図６は、前記紙袋１１、サイクロン室１５の風量に対する圧力損失（以下、圧損と記す）の関係を示す図である。風量を横軸にし、縦軸に圧損を取ると風量が大きくなると、圧損も増える傾向にあることがわかる。さらに、前記紙袋１１とサイクロン室１５を比較すると、明らかに紙袋１１のほうが圧損が小さいことがわかる。風路の抵抗等、他にも損失となる要因はあるが、より性能の高いものを得るためには損失が小さいほうがいい。たとえば、同じ信号を前記制御手段１７が前記電動送風機２に送ったとしても、圧損が大きい場合には前記床ノズル８の先で吸引する風量が小さくなり、圧損が小さい場合には、大きい場合よりは、風量が大きくなる。

電流検出手段１７ａにより検出された電流において、現在印加している電圧に対する電流としての多少を判定する。もし、電流が多いと判断した場合には、負荷が大きくなったと判断でき、電圧調整手段１７ｂが電圧波形を可変させる。（ｘを小さくしていく）。これを繰り返し、電流と電圧のバランスが取れたところで安定した動作を行えることができる。

この特性は、紙袋１１、サイクロン室１５の構成でもわかる。つまり、紙袋１１は、吸引された空気は前記紙袋１１を構成している袋状体９を通過すれば電動送風機２に達するが、サイクロン室１５の場合には、大物室１３から選別室１４を通り、更に後方に位置するフィルター（図示せず）を通過して、前記電動送風機２に達することになり、達するまでの通路も直線ではなく入り組んだところを通過し、その長さも、紙袋１１に比べて長いので、多くの損失を生むことになる。よって、図６のような特性の差が発生することになる。

さて、ここで、掃除機の負荷と入力の一般的な特性を図１４（ａ）に示す。横軸に負荷を取り、縦軸に入力電力（本体１）をとった関係図である。これは、負荷が小さいとき（Ａ点）から大きくなるにつれ、入力を上げていきある入力以下で制限をかけ（Ｂ点）、後は電動送風機２の特性（Ｂ−Ｃ間）になるような制御を行っている。それぞれの場合での、制御手段１７が電動送風機２に印加する電圧波形は図１４（ｂ）のようになる。この図１４でも明らかなように、前記電動送風機２を用いた本体１の特性において、負荷（圧損）が変化すればその特性自体も変化することになる。ここで、Ｂ−Ｃ間の特性は、電動送風機２に１００Ｖをすべて加えた特性となり、入力制限でＢ点を設けている。また、Ｂ点からＡ点までの間については、騒音を配慮し入力制限よりさらに小さく対応している。

また、開放状態での入力、ゴミ満杯時の検出については、すべて前記電動送風機２に流れる電流を検出して行っている。それぞれの負荷の状態での電流を基に、電動送風機２の動作をコントロールしている。よって図１４のＡ点は、所定の電圧Ｂを加えた時の電流によって、負荷が大きければ電圧値を可変（ｘを小さく）していき、入力調整を行う。

満杯表示については、図１４の（ｂ）のＢ−Ｃ間であり、電動送風機２がフル通電で動作している状態である。よってこの状態での負荷のよる電流の大きさで所定の負荷と判断されたときに満杯表示を行っている。

先ほど述べた紙袋１１とサイクロン室１５の圧損には差があるため、同じ電動送風機２で紙袋１１とサイクロン室１５の特性を測定すると、圧損差で図８のような特性差が生じるはずである。

ここで、掃除機本体１は、紙袋１１を使用しても、サイクロン室１５を使用してもよいので、交換をした場合には、特性が異なってくることになる。たとえば図８のＡ点で紙袋１１からサイクロン室１５に変更したとすると、図８でもわかるように、入力が上がっており、騒音が大きくなる可能性が十分にある。また図８のＢ点で紙袋１１からサイクロン室１５に変更した場合には、Ｃ点に動作ポイントが移動するため、負荷がやや大きくなった状態になり、吸込みに影響することも考えられる。これらの変化は、使用者にとってはまったく関係のないことであり、違和感を覚え、更に使用性に対して非常に低下した状態となる。

そこで、前記検出手段１８によって、紙袋１１が装着された状態か、サイクロン室１５が装着された状態かを検出する。

ここで、検出手段１８について説明する。図９（ｂ）に示したように、サイクロン室１５が装着された場合に検出可能な構成としている。たとえば、この図の場合にはスイッチを用いての検出である。スイッチの場合には、使用者が簡単に押せない部分に取り付ける構成とするため、図のφＸを所定値以下（たとえば３）とし構成する。また図９の（ｃ）の場合には、光を用いて判断できる。サイクロン室１５が装着された場合には、発光された光が受光に届かないため装着していると判断できる。さらに、（ｄ）では、磁力を用いて判断を行う。つまり、サイクロン室１５に埋め込まれた磁石（磁力を発生できるもの）に対して、この磁力を本体１側で判断する。電気掃除機の場合、ゴミを扱う商品であり、このゴミの進入を考えた場合には、磁力を用いた検出が一番精度がよく確実である。ただし、コストが高くなってくることが想定される。逆に上記のスイッチを使用する場合においても、ゴミの進入を防ぐ様、また進入しても抜けていくような構成にしておけば、検出は十分に可能である。この検出方法によっては、サイクロン室１５の装着がなされたかどうかを検出することで代用ができ、たとえば、図９のように、前記サイクロン室１５が装着されたことを検出するため、本体１のサイクロン室１５の装着部分に検出手段１８を設け、検出する。また、前記サイクロン室１５の装着が不完全な場合には、吸引されたゴミが漏れたり、集塵室１６の下面に落ちたりするために確実な装着を必要とする。この確実な装着のための検出と兼ねることでも同様の効果を得る。この検出手段１８で検出された場合、検出手段１８が前記制御手段１７に検出信号を送り、これを受けた制御手段１７はサイクロン室１５を使用者が使っていると判断できる。

また、この検出方法で吸引する風量を検出できる風量検出手段２０を用いて、予め設定された負荷状態になったときの電動送風機２の入力を判定することで、判断でき、たとえば、図１５のＡ点での入力を検出すれば（前記制御手段１７の出力）Ｂであればサイクロン室１５、Ｃであれば紙袋１１となる。この風量検出手段２０の信号を前記制御手段１７が受け、前記電動送風機２の入力を確認すれば、上記動作を実現できる（図１０）。

前記制御手段１７の設定記憶手段１７ｃが記憶しているサイクロン室１５での動作になるように電動送風機２の電流を電流検出手段１７ａで検出し、前記電流調整手段１７ｂが入力を調整し、電動送風機２を動作させる。

そこで、これらの検出方法で使用者がどちらを使用しているかを検出した場合に、以下の動作を行う。

まず、図１１（ａ）に示したように、サイクロン室１５の場合には負荷の小さい（開放）状態でのポイントがずれてくるので、これを検出した場合には、このポイントをあわせるように、制御手段１７が電動送風機２の動作を調整して図１１（ｂ）のような特性を得る。

また、負荷が大きい場合であるが、この場合には電動送風機２の吸引する風量が少なく、電動送風機２自体を冷却する風が少なくなることから、本体１自体の温度の上昇も抑える必要がある。そこで、所定のポイント（負荷状態）で、吸引できなくなったことを表示させながら（図示せず）電動送風機２の入力を下げる動作を行っている。この動作のポイントが、紙袋１１と同様の設定では、サイクロン室１５にした場合に、更に負荷が大きくならないと入力を下げないことになり（前記電動送風機２の電流で判断している）、紙袋１１の設定のまま（図１２のＡポイント）であれば紙袋１１のセット時（図１２のＣ）以上に負荷が大きくならないと（図１２のＢ）入力を下げられない。よって、この場合もサイクロン室１５を検出した場合には、入力を下げるポイントを早めるようにする。図１２（ｂ）の様に、今までのポイントＢではなく、Ｃ’にすることで、温度に対する保護を確実にでき、使用者に違和感のない状態を得ることができる。

上記に示した動作を行うにあたり、前記手元操作部５で使用者が設定した動作モード（強や弱での運転）それぞれで、サイクロン室１５と紙袋１１の差を補正することで、より使用性を向上できる。

また、前記風量検出手段２０によって前記電動送風機２の入力との関係で、サイクロン室１５の装着か紙袋１１の装着かを検出することを説明したが、装着がされた場合に、装着する前後で前記風量検出手段２０の出力信号が変化したかどうかを検出し、変化があれば（負荷が小さくなっている場合）捕集したゴミを廃棄したと推定でき、変化がない場合には、そのままの状態で装着されたと判断できる。さらに、紙袋１１の装着においても、確実な装着を行わないとゴミが漏れたり負荷の特性がずれたりすることになる。このずれを前記風量検出手段２０と電動送風機２の関係から上記と同様に漏れ等の有無を検出でき、この方法を用いることで推奨されていない紙袋（近年市販されている各メーカー共用の紙袋）を使用している場合にも検出でき、使用性を向上させながら、本体１の故障の要因を排除できる。

以上のように、本発明は、使用者が紙袋とサイクロン室を使い分けできる電気掃除機において、どちらのタイプで使用しているかを確実に検出し、その使用している特性を十分に発揮できるように、自動的に特性切替を行い、使用性、信頼性が高く、使用者に満足を提供できる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の外観斜視図 同、電気掃除機の紙袋の外観斜視図 同、電気掃除機のサイクロン室の正面図 同、電気掃除機の本体断面図 同、電気掃除機の回路ブロック図 同、電気掃除機における負荷と圧損の関係図 同、電気掃除機のサイクロン室の要部断面図 同、電気掃除機の負荷と入力の新しい関係図 （ａ）同、電気掃除機の外観斜視図（ｂ）同、電気掃除機の検出手段とサイクロン室の装着との関係を表す要部断面図（ｃ）同、光を用いた検出手段とサイクロン室の着脱との関係を表す概念図（ｄ）同、磁石を用いた検出手段とサイクロン室の着脱との関係を表す概念図 同、電気掃除機の他の回路ブロック図 （ａ）同、電気掃除機の負荷と入力の他の新しい関係図（ｂ）同、電気掃除機の負荷と入力の他の新しい関係図 （ａ）同、電気掃除機の負荷と入力の他の新しい関係図（ｂ）同、電気掃除機の負荷と入力の他の新しい関係図 同、電気掃除機の風量と入力の関係図 （ａ）従来の電気掃除機における、一般的な負荷と入力の特性図（ｂ）同、電気掃除機の制御手段が電動送風機に印加する電圧波形図 従来の電気掃除機の負荷と入力の特性図

符号の説明

１ 本体
２ 電動送風機
３ 接続パイプ
４ ホース
５ 手元操作部
６ 先端パイプ
７ 延長管
８ 床ノズル
９ 袋状体
１０ 支持板
１１ 紙袋
１２ 吸引部
１３ 大物室
１４ 選別室
１５ サイクロン室
１６ 集塵室
１７ 制御手段
１８ 検出手段
１９ フィルター
２０ 風量検出手段

Claims (4)

1. 吸引する電動送風機と、吸引したごみを集塵すると共に、紙袋またはサイクロン室のいずれか１つを内部に装着する集塵室と、前記集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出する検出手段とを有し、前記検出手段の出力に応じて前記電動送風機の入力を調整する電気掃除機。
2. 吸引する電動送風機と、吸引したごみを集塵すると共に、紙袋またはサイクロン室のいずれか１つを内部に装着する集塵室と、前記集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出する検出手段とを有し、前記検出手段の出力に応じて、前記電動送風機の吸引する開放風量を前記電動送風機の入力調整で変える電気掃除機。
3. 吸引する電動送風機と、吸引したごみを集塵すると共に、紙袋またはサイクロン室のいずれか１つを内部に装着する集塵室と、前記集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出する検出手段とを有し、前記電動送風機の吸引する風量が低下した際に前記電動送風機の入力を下げると共に、前記検出手段の出力に応じて前記入力を下げるレベルを変える電気掃除機。
4. 風量を検出する風量検出手段を有し、前記風量検出手段の出力と検出手段の出力により、集塵室内にサイクロン室が装着されているか否かを検出する請求項１〜３のいずれか１項記載の電気掃除機。

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