JP2007068759A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】電気掃除機において、塵埃検出装置で小さな塵埃を検出可能とすると共に、検出した小さな塵埃を確実に集塵できる集塵袋やフィルターを搭載した電気掃除機を提供すること。
【解決手段】塵埃の大きさにあわせた複数の増幅度を持つ複数の増幅手段２３２、２３３を有し空気通路内の塵埃を検出する塵埃検出装置と、塵埃を集塵する通気性を有した集塵袋とを備え、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさに対し、前記集塵袋を構成する材料の網目の孔の大きさを、ほぼ同一以下としたので、塵埃検出装置の性能にあった集塵袋を搭載した電気掃除機を提供することが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は電気掃除機に関するもので、特に、空気通路上を通過する塵埃を検出する塵埃検出装置に関するものである。

従来この種の電気掃除機の塵埃検出装置は、図１５や図１６に示すような構成になっている。図１５および図１６において、塵埃が流れる空気通路内に光を放つ発光部２３０と、発光部２３０からの光を受光し受光量に応じた信号を出力する受光部２３１は、塵埃が流れる空気通路に発光部２３０と対向して設けられている（以下、この発光部２３０と受光部２３１を合わせてごみセンサー２３と称す）。受光部２３１からの出力Ｖｓは増幅手段Ａ２３２により増幅された後、その信号Ｖａはパルス変換手段Ａ２３５によりパルスＳａに変換され、ごみ判別手段２３８に入力される。ごみ判別手段２３８は、このパルスＳａの数を計数すると同時に、パルス幅を計測してパルス幅が広い場合、すなわち塵埃が大きい場合にはパルスＳａへ計数する数を増やすよう補正し、制御手段１０はごみ判別手段２３８の計数が多いときにはファンモーター１１の入力を上昇させるよう制御する。こうすることで、大きな塵埃があるときには自動的に吸引力を上げて塵埃を吸引できるようにするなど、被掃除面の塵埃分布に応じて最適な吸引力を選択するので、吸引力を使用者が調整するといったわずらわしさが解消され、また、塵埃量により吸込力が制御されるため、被掃除面がきれいな状態では吸込力がセーブされて床面に吸込具が吸着し操作が重くなるといった問題も解消することができる（例えば、特許文献１参照）。
特公平７−２８８４７号公報

現在、生活環境の変化により、ハウスダストに対する関心が高まり、数μｍの小さい塵埃を検出できる電気掃除機の塵埃検出装置が要求されている。

しかしながら従来の発明においては、パルス幅によって塵埃の大きさを判断する場合、塵埃が受光部２３１に対して十分小さい場合は塵埃の大きさが変化してもパルス幅はほとんど変化しない。例えば、円形の受光部２３１を塵埃が通過するときに、通過する塵埃の大きさを直径Ｘの球体、受光部の大きさを直径Ｙの円、通過速度をＺとすると、通過時間は（Ｘ＋Ｙ）／Ｚであるが、ここでＸ＜＜Ｙであるときには通過時間はＹ／Ｚとなり、塵埃の大きさによる通過時間の変化はほぼ無くなってしまい、塵埃の大きさの判断は困難である。また、直接Ｖａの変化を見て塵埃の大きさを判断しようとした場合でも、砂粒と細塵を同時に見ようとすると、受光部２３１の受光量の変化は受光部２３１へ当たる光を遮る面積に比例するため、受光部２３１の大きさが砂粒より大きい場合、（砂粒の直径）：（細塵の直径）＝１０：１とすると、受光量の変化の比率は１０²：１²＝１００：１になり、これだけの変化の幅がある塵埃の大きさを正しく検知することは困難であり、塵埃があるのに吸引力が上がらず被掃除面に塵埃が残ってしまうという問題があった。

また、従来の集塵袋を構成している材料の格子寸法は、１００μｍ前後であり、複数の層で構成されている。よって、集塵袋の性能にあった塵埃の検出も必要であり、いくら小さな塵埃を検出しても、本体からその塵埃が放出されては何の意味もなく、検出した塵埃を確実に集塵する必要がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、塵埃検出装置の性能にあった、塵埃を集塵する集塵袋やフィルターを搭載した電気掃除機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために本発明の電気掃除機は、塵埃の大きさにあわせた複数の増幅度を持つ複数の増幅手段を有し空気通路内の塵埃を検出する塵埃検出装置と、塵埃を集塵する通気性を有した集塵袋とを備え、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさに対し、前記集塵袋を構成する材料の網目の孔の大きさを、ほぼ同一以下としたので、塵埃検出装置の性能にあった、塵埃を集塵する集塵袋を搭載した電気掃除機を使用者に提供することができる。

本発明の電気掃除機は、塵埃検出装置の性能にあった、塵埃を集塵する集塵袋やフィルターを搭載したので、検出した塵埃を本体外に放出することがなく、快適な環境を得ることができる。

第１の発明は、塵埃の大きさにあわせた複数の増幅度を持つ複数の増幅手段を有し空気通路内の塵埃を検出する塵埃検出装置と、塵埃を集塵する通気性を有した集塵袋とを備え、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさに対し、前記集塵袋を構成する材料の網目の孔の大きさを、ほぼ同一以下としたので、塵埃検出装置で検出した塵埃が、電気掃除機本体外に排出されてしまうことがなく、塵埃検出装置の性能にあった集塵袋を搭載した電気掃除機を使用者に提供することができる。

第２の発明は、塵埃の大きさと通過速度にあわせた帯域の周波数成分を増幅して通過させる複数のフィルター部を有し空気通路内の塵埃を検出する塵埃検出装置と、塵埃を集塵する通気性を有した集塵袋とを備え、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさに対し、前記集塵袋を構成する材料の網目の孔の大きさを、ほぼ同一以下としたので、塵埃検出装置で検出した塵埃が、電気掃除機本体外に排出されてしまうことがなく、塵埃検出装置の性能にあった集塵袋を搭載した電気掃除機を使用者に提供することができる。

第３の発明は、塵埃の大きさにあわせた複数の増幅度を持つ複数の増幅手段を有し空気通路内の塵埃を検出する塵埃検出装置と、塵埃収集用のフィルターとを備え、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさに対し、前記塵埃収集用のフィルターのメッシュの孔の大きさを、ほぼ同一以下としたので、塵埃検出装置で検出した塵埃が、電気掃除機本体外に排出されてしまうことがなく、塵埃検出装置の性能にあった塵埃収集用フィルターを搭載した電気掃除機を使用者に提供することができる。

第４の発明は、塵埃の大きさと通過速度にあわせた帯域の周波数成分を増幅して通過させる複数のフィルター部を有し空気通路内の塵埃を検出する塵埃検出装置と、塵埃収集用のフィルターとを備え、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさに対し、前記塵埃収集用のフィルターのメッシュの孔の大きさを、ほぼ同一以下としたので、塵埃検出装置で検出した塵埃が、電気掃除機本体外に排出されてしまうことがなく、塵埃検出装置の性能にあった塵埃収集用フィルターを搭載した電気掃除機を使用者に提供することができる。

第５の発明は、集塵袋を構成する材料の網目の孔の大きさ又は塵埃収集用のフィルターのメッシュの孔の大きさに対し、塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさの設定を切り替える検出切り替え手段を備え、前記集塵袋を構成する材料の網目の孔の大きさ又は前記塵埃収集用のフィルターのメッシュの孔の大きさに対し、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさが、ほぼ同一以上となるように、前記検出切り替え手段の設定を切り替え可能としたので、搭載した塵埃検出装置を、塵埃を集塵する集塵袋やフィルターの性能に適したものに切り替えることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図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無い。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図面を用いて説明する。なお、従来と同一構成の部品については同一符号を付し、説明を省略する。

第１図は本発明の実施の形態１における電気掃除機の塵埃検知装置のブロック図である。第１図において、２３０は塵埃が流れる空気通路内に光を放つ発光部、２３１は発光部２３０からの光を受光し受光量に応じた信号を出力する受光部で、塵埃が流れる空気通路に発光部２３０と対向して設けられている。受光部２３１からの出力Ｖｓは増幅手段Ａ２３２と増幅手段Ｂ２３３でそれぞれ増幅される。増幅手段Ａ２３２は、増幅部Ａ２３２０と、オペアンプやＤＳＰなどの高速演算処理ＣＰＵなどで構成されるフィルター部Ａ２３２１で構成され、Ｖｓを特定の周波数帯（以降、周波数帯Ａと称す）を中心に増幅した信号Ｖａを出力し、これをパルス変換手段Ａ２３５がパルスに変換し、その出力Ｓａがごみ量やごみの種類を判別するごみ判別手段２３８に入力される。増幅手段Ｂ２３３も同様に、増幅部Ｂ２３３０と、オペアンプやＤＳＰなどの高速演算処理ＣＰＵなどから成るフィルター部Ｂ２３３１で構成され、Ｖｓを特定の周波数帯（以降、周波数帯Ｂと称す）を中心に増幅した信号Ｖｂを出力し、これをパルス変換手段Ｂ２３６がパルスに変換し、その出力Ｓｂがごみ判別手段２３８に入力される。ごみ判別手段２３８はこのＳａとＳｂの２つの信号入力によって掃除している場所のごみの大きさと量を判断する。

なお、増幅手段Ａ２３２の増幅度は直径２００μｍ程度の砂粒より大きなごみを検知できるような狙いの増幅度に、増幅手段Ｂ２３３の増幅度は直径２０μｍ程度の細塵から増幅手段Ａの狙いの２００μｍの大きさのごみをそれぞれ検知できるような狙いの増幅度になっている。

以上のように構成された電気掃除機の塵埃検出装置についてその動作を説明する。

掃除中に空気通路内にごみが流れると、発光部２３０からの光がこのごみにより遮断され、受光部２３１の受光量は少なくなり出力電圧Ｖｓは小さくなる。このＶｓをフィルター部Ａ２３２１を通して増幅部Ａ２３２０で増幅して、その信号Ｖａを出力する。フィルター部Ａ２３２１はカットオフ周波数ｆａ１を持つハイパスフィルターおよびカットオフ周波数ｆａ２を持つローパスフィルタから成るバンドパスフィルターであり、特定の周波数帯Ａ（ｆａ１〜ｆａ２）を中心に増幅する構成となっており、この周波数ｆａ１およびｆａ２は、ごみがごみセンサー２３を通過する速度によって算出される周波数である。

以下に周波数ｆａ１とｆａ２の算出方法を述べる。発光部２３０と受光部２３１をそれぞれ直径Ｙの円形とし、検知するごみを直径Ｘの球体とすると、対向する発光部２３０と受光部２３１をそれぞれ上底と下底にした円柱（以降、領域Ｒと称す）の中をごみが通過するときが、受光部２３１の受光量が一番低下するときであり、そのときのごみの通過の様子を図２に、受光部２３１の受光量の変化を図３（ａ）、（ｂ）に示す。なお、受光量はごみが発光部２３０が発する光を遮っていないときを１００％とする。図２、図３（ａ）、（ｂ）において、ごみがごみセンサー２３を通過するときには、（ア）ごみが通過する前、（イ）ごみが領域Ｒの外壁と交わっているとき（領域Ｒに入るとき）、（ウ）ごみが領域Ｒの中に入ったとき（エ）ごみが領域Ｒの外壁と交わっているとき（領域Ｒから出るとき）（オ）ごみが通過し終わったときの５つの状態がある。このときの受光部２３１の受光量の変化は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ごみの大きさやごみセンサー２３を通過する速度によって異なり、ごみが大きくなるほど変化量は大きくなってその変化時間も長くなり、通過速度が速くなればなるほど変化時間は短くなる。増幅手段Ａ２３２はこの（イ）の時の受光量の変化を利用して、受光量の変化をフィルター部Ａ２３２１でフィルタリングして増幅部Ａ２３２０で増幅する。

（イ）の状態の時間Ｔは、ごみが領域Ｒの中心を速度Ｚで進入するときは、ごみが小さく、Ｘ≦ＹであるときにはＴ＝Ｘ／Ｚ、ごみが大きく、Ｘ≧ＹであるときにはＴ＝Ｙ／Ｚになる。したがって受光部２３１の直径Ｙ＝３ｍｍとすると、増幅手段Ａ２３２の場合、直径２００μｍ程度の砂粒より大きなごみを検知することを考慮すると、検知するごみの大きさの狙いはＸ≧２００μｍとなるので、Ｔは２００μｍ／Ｚ≦Ｔ≦３ｍｍ／Ｚとなり、通過速度Ｚの範囲を設定すればＴおよびそれにあわせた周波数ｆａ１、ｆａ２が決定される。増幅手段Ａ２３２は、入力信号Ｖｓを上記方法で定めた周波数帯ｆａ１〜ｆａ２でフィルタリングして増幅し、その出力Ｖａはパルス変換手段Ａ２３５に入力される。こうすることで、ノイズを除去してごみがごみセンサー２３を通過する信号のみを抽出することができる。

増幅手段Ｂ２３３は増幅手段Ａ２３２と同様に、Ｖｓを特定の周波数帯Ｂ（ｆｂ１〜ｆｂ２）を中心に増幅させた信号Ｖｂを出力する構成となっている。ｆｂ１とｆｂ２は２０μｍ程度の細塵を主に検知できるようにすることと、２００μｍ以上のごみは増幅手段Ａ２３２で検出できることを考慮すると、検知するごみの大きさの狙いは２０μｍ≦Ｘ＜２００μｍになるため、Ｔは２０μｍ／Ｚ≦Ｔ≦２００μｍ／Ｚとなり、通過速度Ｚの範囲を設定すればＴおよびそれにあわせた周波数ｆｂ１、ｆｂ２が決定される。増幅手段Ｂ２３３は、増幅手段Ａ２３２に比べて周波数帯Ｂの帯域を狭くすることができるので、ノイズに対してより強くなり、ごみの信号のみをより増幅することができるので、より正確にごみを検知することができる。

実際の設計においては、ｆａ１、ｆａ２、ｆｂ１、ｆｂ２については、増幅手段を構成する回路素子や機構、ごみが領域Ｒを通過する位置などにも左右される。例えばオペアンプの特性や、ごみの通過経路内の発光部２３０の光の乱反射、ごみが領域Ｒの中心以外を通過すること、ごみが領域Ｒの外を通過しても受光部２３１の受光量が若干変化することなども考慮して設定される。また、通過速度Ｚについても、掃除機を用いて同じ風量でごみを吸引している場合でも、ごみセンサー２３を通過する速度はごみの大きさによって異なり、大きなごみほど通過速度は遅くなるので、例えば、大きなごみを検知するための増幅手段Ａ２３２のフィルターの設定に用いるＺは、増幅手段Ｂ２３３のＺよりも低めに設定するなど、検知する狙いのごみによって計算に用いるＺの値を合わせる。したがって、フィルター部Ａ２３２１のハイパスフィルターのカットオフ周波数ｆａ１は、フィルター部Ｂ２３３１のハイパスフィルターのカットオフ周波数ｆｂ１よりも低く設定して、大きなごみに合わせた周波数にすることで、より正確にごみを検知することができる。

増幅手段Ａ２３２が増幅する狙いの大きなごみと、増幅手段Ｂ２３３が増幅する狙いの小さなごみがそれぞれごみセンサー２３を通過したときの信号の流れを図４に示す。受光部２３１の受光量はごみが通過したときに減少し、それにより出力される出力Ｖｓも減少する。そのＶｓの変化量を増幅手段Ａ２３２と増幅手段Ｂ２３３が増幅する。その際、増幅手段Ａ２３２については、大きなごみが通過したときの信号に対応した周波数帯ｆａ１〜ｆａ２の信号を増幅させるためのフィルターを持っており、大きなごみが通過したときの信号は増幅させ、小さなごみが通過したときの信号は減衰させる。逆に、増幅手段Ｂ２３３については、小さなごみが通過したときの信号に対応した周波数帯ｆｂ１〜ｆｂ２の信号を増幅させるためのフィルターを持っており、大きなごみが通過したときの信号は減衰させ、小さなごみが通過したときの信号は増幅させる。そして、その出力Ｖａ、Ｖｂはそれぞれパルス変換手段Ａ２３５とパルス変換手段Ｂ２３６でパルスに変換される。パルス変換手段Ａ２３５はＶａとあらかじめ設定したＶａｔがＶａ＞Ｖａｔになるときにパルスを出力するので、大きなごみに対してのみパルスを出力する。パルス変換手段Ｂ２３６についてはＶｂとあらかじめ設定したＶｂｔがＶｂ＞Ｖｂｔになるときにパルスを出力するので、小さなごみに対してのみパルスを出力する。これらのパルス変換手段の出力Ｓａ、Ｓｂはごみ判別手段２３８に入力される。そして、ごみ判別手段２３８はＳａとＳｂの２つのパルスの数によって掃除している場所のごみの大きさと量を判断する。また、Ｓａについては、大きなごみに対しての信号であるので、Ｓｂとは違い、ごみの大きさによるパルス幅の変化量も大きいので、パルスの幅も検知してごみの大きさを判断する。なお、本実施の形態では増幅手段Ｂは大きなごみが通過したときの信号を減衰させて、大きなごみを検知しないようにしていたが、減衰させずに大きなごみと小さなごみの両方を検知して、ごみ判別手段２３８で判断方法を変える、例えばＳａとＳｂが同時に入ってきたときには大きなごみが通過したと判断し、Ｓｂのみが入ってきたときには小さなごみが通過したと判断することで、大きなごみが通過したときの信号を減衰させる機能、すなわちフィルター部Ｂ２３３１のハイパスフィルターを省くことができるので、コストダウンを図ることができる。

制御手段１０はこのごみ判別手段２３８が判断するごみの大きさと量によってファンモーター１１への入力を変化させて、ごみの種類に応じた最適な入力に設定する。例えば、小さな細塵のみが検出されているときは吸引力を上げなくてもごみが吸引できるため、ファンモーター１１への入力はそれほど上げず、逆に大きなごみが検出されたときはファンモーター１１への入力を上げてごみを吸引できるようにする。こうすることで、被掃除面の状況に応じて最適な吸引力で掃除を行うことができる。

また、表示手段１４は、図５に示すようなごみの大きさ別の、砂レベル表示部１４１とホコリレベル表示部１４２の２つのレベルメーターになっており、それぞれＳａとＳｂのパルス数に合わせて表示を変化させることで、使用者に被掃除面のごみの状況を知らせることができる。

このような塵埃検出装置を利用し、被掃除面の状況を知らせることができるが、これを電気掃除機全体の構成で考えてみる。

電気掃除機は、一般的に図８のような構成である。

図８は、本実施の形態における電気掃除機の外観構成図で、３０１は電気掃除機本体、３０２は、吸引風を発生させる電動送風機、３０３は、ホース３０４の本体との勘合部である接続パイプ、３０６は、ホース３０４内であり、動作の設定を行う手元操作部３０５を有する先端パイプ部、３０７は、延長管、３０８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。

本体３０１が使用者によって手元操作部３０５を操作し、動作を行うと、本体３０１にある電動送風機２への供給電力がスタートされる。前記電動送風機３０２が動作を開始すると、図９に示すように前記電動送風機３０２によって発生した気流が排気されることで、その前方の空気が負圧になり、吸引力が発生することになる。これによって、前記床ノズル部３０８から吸引されたゴミが、延長管３０７、ホース３０４を経由して本体３０１に到達する。ここで、本体１に入ったゴミは、集塵室３０９にある集塵袋３１０で集塵され、空気は前記電動送風機３０２を介して、本体１外へ放出されることになる。

ここで、ゴミを集塵する集塵袋３１０であるが、図１０に示すような形状が一般的であり、これを構成している材料については、空気を通し、ゴミは通さない構成にしなければならない。よって、網目状（精度の良いものではないが・・・）に構成し、この網目の大きさによって集塵できるゴミの形状が決まることになる。図１１は、集塵袋３１０を構成する材料の網目の大きさの違いを示した図である。網目Ａ＞網目Ｂ＞網目Ｃの順で網目の大きさが異なる。それぞれの網目に対して、これを通過するゴミの径と通過量を示したものが図１２である。網目Ｃは網目が一番小さく、よって同じゴミ径であっても、通過する量は他に比べて一番少ない。逆に、網目Ａは網目が一番大きいので、同じゴミ径であっても通過する量は一番大きい。同じゴミ径での通過量の関係は、網目Ａ＞網目Ｂ＞網目Ｃとなり、網目Ｃが性能が良いことになる。

ただし、網目が小さくなるにつれて、空気が通過する際の抵抗が大きくなり、吸引力に影響を及ぼすことになる。たとえば、１００で吸引していても、網目Ａなら通過する際にあまり抵抗にならないため、ほぼ１００に近い状態で吸引できるが、網目Ｃになると、抵抗が大きくなりたとえば８０の吸引力しか得ることができないといった状況が生まれることも事実である。これは大きく電気掃除機の性能に影響（吸い込み仕事率）される。

そこで、電気掃除機における塵埃検出装置では、集塵袋３１０の性能に合わせて検出レベルを設定することで、検出したゴミは確実に集塵することができる。

さらに、より細かなゴミを検出できるような精度を上記記載した構成で塵埃検出装置が得られることで、集塵袋３１０によって、前記塵埃検出装置の検出感度を自在に切替可能にし、検出したゴミは確実に集塵できる構成を得ることができる。図１３に示したように、粒子径を調整する増幅部Ｂ２３３０、フィルター部Ｂ２３３１に検出切替手段２４０を構成し、この検出切替手段２４０で切替を行うことで増幅部Ｂ２３３０、フィルター部Ｂ２３３１の特性を可変し、２０μｍの狙いを大きく変更することが可能となる。

また、上記では集塵袋３１０について記載したが、塵埃検出装置で検出したゴミを電気掃除機本体１より外に放出しなければよいので、集塵袋３１０以外の場所（吸引してから排気するまでの間）で塵埃検出装置で検出できるゴミの径と同等以下のフィルター（網目）を設置しても同様の効果を得ることができる。たとえば、図９に示した電動送風機３０２の排気以降の本体１後部のフィルター３１１や、電動送風機３０２の吸引前の集塵室３０９のフィルター３１２等を、前記のような塵埃検出装置で検出できるゴミ径とほぼ同等以下の網目にすることで、本体１より外へ放出されることがなくなる。

また、上記説明した網目については、１枚で説明したが複数枚の網目を重ね合わせることで、同じ網目の大きさが小さくなる効果もある。図１４のように網目の違う２つの材料（ａ）、（ｂ）はそれぞれたとえば１００μｍの大きさの網目とする。これを重ねると、（ｃ）のようになり、少なくとも１００μｍ以下の網目となることがわかる。よって、１枚の網目の大きさに対し、塵埃検出装置の検出レベルが小さくなっていても、複数枚重ねることで通過する大きさを小さくでき、前記塵埃検出装置の検出レベルより小さい網目を構成できる。よって、図１８のように複数枚を重ね合わせて構成しても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について図面を用いて説明する。なお、従来および実施の形態１と同一構成の部品については同一符号を付し、説明を省略する。

図６は本発明の実施の形態２における電気掃除機の塵埃検知装置のブロック図である。実施の形態１とは増幅手段Ｂ２３３の配置が異なり、増幅手段Ａ２３２の出力Ｖａが増幅手段Ｂ２３３の入力になっており、小さいごみを検知する側は２段増幅になっている。このような構成にすることで、実施の形態１に対して受光部２３１の出力に対する増幅手段の入力インピーダンスを高くできるので、受光部の安定性を増すことができる。更に、増幅手段Ｂ２３３はより小さなごみを検知するために増幅度を上げるが、実施の形態１と違って増幅手段Ａ２３２と独立して増幅させるよりも増幅度が小さくて済むので、増幅にかかるコストを削減することができる。逆に、実施の形態１の構成では、並列に増幅手段を並べているので、それぞれ独立にフィルター部のカットオフ周波数の設定ができ、また、他の増幅手段が発生するノイズの影響を受けることが無くなるという利点がある。

周波数帯Ａおよび周波数帯Ｂの設定については、受光部２３１の直径Ｙ＝３ｍｍとすると、増幅手段Ａ２３２の場合、直径２００μｍ程度の砂粒より大きなごみを検知することと、出力Ｖａを直径２０μｍ狙いの増幅手段Ｂ２３３が利用することを考慮すると、検知するごみの大きさの狙いはＸ≧２０μｍとなるので、Ｔは２０μｍ／Ｚ≦Ｔ≦３ｍｍ／Ｚとなり、通過速度Ｚの範囲を設定すればＴおよびそれにあわせた周波数ｆａ１、ｆａ２が決定される。増幅手段Ａ２３２は、入力信号Ｖｓを上記方法で定めた周波数帯ｆａ１〜ｆａ２でフィルタリングして増幅し、その出力Ｖａはパルス変換手段Ａ２３５と増幅手段Ｂ２３３に入力される。

増幅手段Ｂ２３３については、２０μｍ程度の細塵を主に検知できるようにすることと、２００μｍ以上のごみは増幅手段Ａ２３２で検出できることを考慮すると、検知するごみの大きさの狙いは２０μｍ≦Ｘ＜２００μｍになるため、Ｔは２０μｍ／Ｚ≦Ｔ≦２００μｍ／Ｚとなり、通過速度Ｚの範囲を設定すればＴおよびそれにあわせた周波数ｆｂ１、ｆｂ２が決定される。増幅手段Ｂ２３３は、増幅手段Ａ２３２に比べてＴの上限が小さくなるため、ハイパスフィルターの周波数ｆｂ１は増幅手段Ａ２３２のｆａ１に対して高くして周波数帯Ｂの帯域を狭くすることができるので、ノイズに対してより強くなり、ごみの信号のみをより増幅することができるので、より正確にごみを検知することができる。

増幅手段Ａ２３２が増幅する狙いの大きなごみと、増幅手段Ｂ２３３が増幅する狙いの小さなごみがそれぞれごみセンサー２３を通過したときの信号の流れを図７に示す。受光部２３１から出力される信号Ｖｓは、その変化量を増幅手段Ａ２３２によって増幅される。その際、増幅手段Ａ２３２については、大きなごみと小さなごみが通過したときの信号に対応した周波数帯ｆａ１〜ｆａ２の信号を増幅させるためのフィルターを持っており、大きなごみが通過したときの信号と、小さなごみが通過したときの信号との両方を増幅させる。そしてその出力Ｖａは、パルス変換手段Ａ２３５と増幅手段Ｂ２３３に入力される。増幅手段Ｂ２３３については、小さなごみが通過したときの信号に対応した周波数帯ｆｂ１〜ｆｂ２の信号を増幅させるためのフィルターを持っており、大きなごみが通過したときの信号は減衰させ、小さなごみが通過したときの信号は増幅させる。そして、その出力Ｖａ、Ｖｂはそれぞれパルス変換手段Ａ２３５とパルス変換手段Ｂ２３６でパルスに変換される。パルス変換手段Ａ２３５はＶａとあらかじめ設定したＶａｔがＶａ＞Ｖａｔになるときにパルスを出力するので、大きなごみに対してのみパルスを出力する。パルス変換手段Ｂ２３６についてはＶｂとあらかじめ設定したＶｂｔがＶｂ＞Ｖｂｔになるときにパルスを出力するので、小さなごみに対してのみパルスを出力する。これらのパルス変換手段の出力Ｓａ、Ｓｂはごみ判別手段２３８に入力される。そして、ごみ判別手段２３８はＳａとＳｂの２つのパルスの数によって掃除している場所のごみの大きさと量を判断する。また、パルスＳａについては、大きなごみに対しての信号であるので、Ｓｂとは違い、ごみの大きさによるパルス幅の変化量も大きいので、パルスの幅も検知してごみの大きさを判断する。なお、本実施の形態では増幅手段Ｂは大きなごみが通過したときの信号を減衰させて、大きなごみを検知しないようにしていたが、減衰させずに大きなごみと小さなごみの両方を検知して、ごみ判別手段２３８で判断方法を変える、例えばＳａとＳｂが同時に入ってきたときには大きなごみが通過したと判断し、Ｓｂのみが入ってきたときには小さなごみが通過したと判断することで、大きなごみが通過したときの信号を減衰させる機能、すなわちフィルター部Ｂ２３３１のハイパスフィルターを省くことができるので、コストダウンを図ることができる。

このような塵埃検出装置を利用し、被掃除面の状況を知らせることができ、電気掃除機全体の構成については、実施の形態１と同様となる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、塵埃検出装置でごみの大きさにあわせた複数の増幅度を持つことで、より小さい細塵を含んだごみを大きさ別に検知でき、その検知レベルを集塵袋等の網目の大きさと同等まで設定できるので、電気掃除機で吸引し、ゴミの有無を検出した時には、そのゴミを確実に集塵することができ、塵埃検出をする際に有用である。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の塵埃検出装置のブロック図 ごみがごみセンサーを通過するときの様子を示す図 （ａ）ごみがごみセンサーを通過するときの受光部の受光量の変化を示す図（ｂ）ごみがごみセンサーを通過するときの通過速度と受光部の受光量の変化の関係を示す図 本発明の実施の形態１における電気掃除機の塵埃検出装置の信号の流れを示す図 同、電気掃除機の表示手段の正面図 本発明の実施の形態２における電気掃除機の塵埃検出装置のブロック図 同、電気掃除機の塵埃検出装置の信号の流れを示す図 本発明の実施の形態１における電気掃除機の外観構成図 同、電気掃除機本体の断面図 同、電気掃除機の集塵袋の外観図 同、電気掃除機の集塵袋の構成材料の網目例を示す図 同、電気掃除機における網目の種類とゴミ径と通過量との関係を示す図 同、電気掃除機における回路ブロック図 同、電気掃除機における集塵袋の構成材料の重ね合わせの一例を示す図 従来の電気掃除機のブロック図 従来の電気掃除機のごみセンサーの断面図

符号の説明

１０ 制御手段
１１ ファンモーター
１４ 表示手段
２３ ごみセンサー
１４１ 砂レベル表示部
１４２ ホコリレベル表示部
２３０ 発光部
２３１ 受光部
２３２ 増幅手段Ａ
２３３ 増幅手段Ｂ
２３５ パルス変換手段Ａ
２３６ パルス変換手段Ｂ
２３８ ごみ判別手段
２３２０ 増幅部Ａ
２３２１ フィルター部Ａ
２３３０ 増幅部Ｂ
２３３１ フィルター部Ｂ

Claims (5)

1. 塵埃の大きさにあわせた複数の増幅度を持つ複数の増幅手段を有し空気通路内の塵埃を検出する塵埃検出装置と、塵埃を集塵する通気性を有した集塵袋とを備え、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさに対し、前記集塵袋を構成する材料の網目の孔の大きさを、ほぼ同一以下とした電気掃除機。
2. 塵埃の大きさと通過速度にあわせた帯域の周波数成分を増幅して通過させる複数のフィルター部を有し空気通路内の塵埃を検出する塵埃検出装置と、塵埃を集塵する通気性を有した集塵袋とを備え、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさに対し、前記集塵袋を構成する材料の網目の孔の大きさを、ほぼ同一以下とした電気掃除機。
3. 塵埃の大きさにあわせた複数の増幅度を持つ複数の増幅手段を有し空気通路内の塵埃を検出する塵埃検出装置と、塵埃収集用のフィルターとを備え、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさに対し、前記塵埃収集用のフィルターのメッシュの孔の大きさを、ほぼ同一以下とした電気掃除機。
4. 塵埃の大きさと通過速度にあわせた帯域の周波数成分を増幅して通過させる複数のフィルター部を有し空気通路内の塵埃を検出する塵埃検出装置と、塵埃収集用のフィルターとを備え、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさに対し、前記塵埃収集用のフィルターのメッシュの孔の大きさを、ほぼ同一以下とした電気掃除機。
5. 集塵袋を構成する材料の網目の孔の大きさ又は塵埃収集用のフィルターのメッシュの孔の大きさに対し、塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさの設定を切り替える検出切り替え手段を備え、前記集塵袋を構成する材料の網目の孔の大きさ又は前記塵埃収集用のフィルターのメッシュの孔の大きさに対し、前記塵埃検出装置で検出可能な最小の塵埃の大きさが、ほぼ同一以上となるように、前記検出切り替え手段の設定を切り替え可能とした請求項１〜４のいずれか１項記載の電気掃除機。

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