JP2007130207A

JP2007130207A - 電気掃除機

Info

Publication number: JP2007130207A
Application number: JP2005325684A
Authority: JP
Inventors: Akito Ito; 昭人伊藤; Hiroo Oshima; 裕夫大島; Hiroyuki Senoo; 裕之妹尾
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2005-11-10
Filing date: 2005-11-10
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-11-10
Also published as: JP4321516B2; CN1961802A; CN1961802B

Abstract

【課題】電気掃除機において、様々な大きさのごみに対してより最適な回転ブラシの制御を行うこと。
【解決手段】吸込具が有する回転ブラシ９の回転数を制御する制御手段１０と、制御手段１０が制御する回転ブラシ９の回転数を設定する回転数設定手段１１と、検出するごみの大きさの範囲が異なる塵埃検出手段Ａ２３５、塵埃検出手段Ｂ２３６とを備え、回転数設定手段１１は、塵埃検出手段Ａ２３５、塵埃検出手段Ｂ２３６が検出するごみの量に応じて回転ブラシ９の回転数を設定する構成とした。これにより、塵埃検出手段Ａ２３５、塵埃検出手段Ｂ２３６のそれぞれの検出信号に対する判断を行ってより精度よく回転ブラシ９の回転数を制御することが可能になり、被掃除面に合わせてより最適な掃除を行うことが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気掃除機に関するものである。

従来の電気掃除機としては、ごみが通過する吸気経路に設けたごみ検知手段によって、ごみ量やごみの質を判断し、吸込具の回転ブラシの制御などを行う電気掃除機がある（例えば、特許文献１参照）。
特許第２７３７４１０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の小さいごみを検出できる電気掃除機のごみ検知装置、およびそのごみ検知装置によって最適な掃除を行う電気掃除機が要求されている。

しかしながら、前記従来の電気掃除機の構成では、ごみの数について検出信号であるパルスの数で、その大きさについてはパルスの幅で判断しているが、この場合にごみの大きさをパルス幅で見るための変換部の回路特性を考慮すると、検出できるごみの大きさには制限があり、数μｍの小さいごみを検出できることは困難であることが判ってきた。家庭内にあるごみの大きさは、掃除機で掃除するものだけでもその大きさに数千倍以上の差があり、検出回路の特性（主に、信号の増幅率やその周波数特性など）を小さなごみに合わせると大きめのごみに対し、パルス数としては反応できてもパルス幅での判断は困難であり、その逆にある程度の大きさに特性を合わせると小さいごみに対してパルスが発生しないという問題点があった。

更に、前記従来の電気掃除機の構成では、吸気の流速とほぼ同速で吸引される検出部より十分に小さいごみに対しては、その大きさがパルス信号の幅として判断できるものではなかった。例えば、通過するごみの大きさを直径Ｘの球体、受光部の大きさを直径Ｙの円、通過速度を吸気速度とほぼ等しい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、ごみの大きさによる通過時間の変化はほぼ無くなってしまうことになる。したがって、これまではある程度の大きさのごみに特性を合わせており、その制御についても十分に小さなごみに対しての有効な回転ブラシの制御を行うことができなかった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、様々な大きさのごみに対してより最適な回転ブラシの制御を行うことで、被掃除床面に合わせてより最適な掃除を行うことができる電気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、本体に内蔵した吸引風を発生するファンモーターと、被掃除床面の塵埃を吸引する回転ブラシを有する吸込具と、前記回転ブラシの回転数を制御する制御手段と、前記制御手段が制御する前記回転ブラシの回転数を設定する回転数設定手段と、前記ファンモーターと吸込具の間の吸気経路に設けられ、ごみの大きさの範囲が異なるごみを検出する複数の塵埃検出手段とを備え、前記回転数設定手段は前記複数の塵埃検出手段が検出するごみの量に応じて前記回転ブラシの回転数を設定すると共に、前記複数の塵埃検出手段のうち大きなごみを検出する塵埃検出手段Ａが多くごみを検出したときの回転ブラシの設定回転数Ａと小さなごみを検出する塵埃検出手段Ｂが多くごみを検出したときの回転ブラシの設定回転数Ｂとの関係を、設定回転数Ａ＜設定回転数Ｂとしたものである。

これによって、様々な大きさのごみに対して特性を合わせた複数の塵埃検出手段を備えた上で、その複数の検出信号に対する判断を行ってより精度よく回転ブラシの回転数を制御することが可能になるため、被掃除床面に合わせてより最適な掃除を行うことができる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、様々な大きさのごみに対して特性を合わせた複数の塵埃検出手段を備えた上で、その複数の検出信号に対する判断を行ってより精度よく回転ブラシの回転数を制御することで、被掃除床面に合わせた最適な掃除を行うことができる。

第１の発明は、本体に内蔵した吸引風を発生するファンモーターと、被掃除床面の塵埃を吸引する回転ブラシを有する吸込具と、前記回転ブラシの回転数を制御する制御手段と、前記制御手段が制御する前記回転ブラシの回転数を設定する回転数設定手段と、前記ファンモーターと吸込具の間の吸気経路に設けられ、ごみの大きさの範囲が異なるごみを検出する複数の塵埃検出手段とを備え、前記回転数設定手段は前記複数の塵埃検出手段が検出するごみの量に応じて前記回転ブラシの回転数を設定すると共に、前記複数の塵埃検出手段のうち大きなごみを検出する塵埃検出手段Ａが多くごみを検出したときの回転ブラシの設定回転数Ａと小さなごみを検出する塵埃検出手段Ｂが多くごみを検出したときの回転ブラシの設定回転数Ｂとの関係を、設定回転数Ａ＜設定回転数Ｂとすることにより、様々な大きさのごみに対して特性を合わせた複数の塵埃検出手段を備えた上で、その複数の検出信号に対する判断を行ってより精度よく回転ブラシの回転数を制御することが可能になるため、被掃除床面に合わせて最適な掃除を行うことができる。

また、特にじゅうたんなど小さなごみの検出数が多い場合には、毛の奥に入った塵埃掻き出すために回転数を上昇しやすくし、逆にフローリングのような小さなごみが残りにくく、小さなごみの検出数が少なくなる場合には、回転数をあまり上昇させなくても塵埃が取れるため、回転数を上昇しにくくして不必要に回転数が上がらないようにし、回転ブラシを駆動させるためのエネルギーを節約でき、回転ブラシのブラシが床面をたたく騒音を抑えることができる。

第２の発明は、第１の発明の回転数設定手段は、複数の塵埃検出手段のうち小さなごみを検出する塵埃検出手段Ｂが検出するごみの量があらかじめ定めた判定値以下である場合には回転ブラシの設定回転数を低下させるか又は前記回転ブラシを停止させることにより、フローリングのような小さなごみが残りにくく、掃除のときも小さなごみがあまり取れないような被掃除床面では回転ブラシの回転を低下又は停止することで、フローリングのような回転ブラシを回転させなくてもごみが取れるような被掃除床面では、省エネを実現することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明の制御手段が、運転開始から所定時間は、回転ブラシの回転数を所定値に固定することにより、運転開始時はある程度回転ブラシの回転数を確保することで、運転開始直後から正確に掃除する被掃除床面とそのごみ量が検出でき、回転ブラシの回転数をより早く狙いの値に設定することができ、掃除にかかる時間を短くすることができる。

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）
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。

第１図は本発明の実施の形態１における電気掃除機のごみ検知装置のブロック図である。第１図において、２３１はファンモーター（図示せず）による吸引風によってごみが流れる空気通路内に光を放つ発光部と、その光を受光し受光量に応じた信号を出力する受光部から成るセンサー部で、センサー部２３１からの出力Ｖｓは塵埃検出手段Ａ２３５と塵埃検出手段Ｂ２３６にそれぞれ入力される。塵埃検出手段Ａ２３５と塵埃検出手段Ｂ２３６はそれぞれオペアンプなどの増幅手段やフィルター手段、比較手段等によって構成され、Ｖｓの変化量があらかじめ定めた判定値以上であった場合にそれぞれパルスを出力する。すなわち、センサー部２３１をごみが通過したときには、受光部に当たる光がごみによって遮られて受光部の受光量が減少し、出力Ｖｓも減少するため、この現象を利用して、塵埃検出手段Ａ２３５と塵埃検出手段Ｂ２３６はＶｓの変化量△Ｖｓに応じてそれぞれ判定値ＶａとＶｂを持ち、△Ｖｓ＞Ｖａ、△Ｖｓ＞Ｖｂ、になったときに塵埃検出手段Ａ２３５と塵埃検出手段Ｂ２３６はそれぞれパルスＳａとＳｂを出力することで、ごみを検出することができる。また、ＶａとＶｂはそれぞれ検出するごみの大きさが異なるような値に設定しており、塵埃検出手段Ａ２３５は１００μｍ以上の砂粒より大きなごみを検出できるように、塵埃検出手段Ｂ２３６は１０μｍ以上の小さなごみを検出できるようにそれぞれ設定しており、塵埃検出手段Ａ２３５が塵埃を検出するときには必ず塵埃検出手段Ｂ２３６も塵埃を検出するような設定になっている。回転数設定手段１１は、このＳａとＳｂの２つの信号入力によって掃除している被掃除床面とごみ量を判別し、吸込具（図示せず）にある回転ブラシ９の回転数を設定し、制御手段１０はその回転数設定になるように回転ブラシ９の電動機（図示せず）への供給電力を変化させて回転数を制御する。

以上のように構成された電気掃除機についてその動作を説明する。

図２はじゅうたん・たたみ・フローリングを掃除したときの、塵埃検出手段Ａ２３５と塵埃検出手段Ｂ２３６が検出する塵埃検出数の分布（５秒間あたりの検出数）である。じゅうたんは毛の奥や毛自体に細かい塵や埃が付着しやすく、また、ダニが繁殖しやすいため、そのダニの死骸やフンが溜まる傾向にある。これらの塵埃は大きさが数十〜１０μｍレベルの小さなごみがほとんどであるため、塵埃検出手段Ａ２３５では検出できず、塵埃検出手段Ｂ２３６のみが検出できる。これが畳やフローリングになると、ダニが繁殖しづらく、また細かい塵や埃は被掃除床面に留まらずに舞い上がってしまい、じゅうたんよりも少なくなるため、図２のような分布になる。

この性質を利用して、回転数設定手段１１は、塵埃検出手段Ａ２３５と塵埃検出手段Ｂ２３６から出力される信号Ｓａと信号Ｓｂから、それぞれの５秒間の塵埃検出数を求め（以下、Ｃａ、Ｃｂとする）、回転ブラシ９の狙いの回転数を設定するための、図３のような設定テーブルを用いて、１０００〜３０００回転／分の間で回転ブラシ９を駆動させる。この設定テーブルは、上記にあるような被掃除床面の性質を利用し、小さなごみの検出数が多いほど回転数を上昇しやすくし、逆に大きなごみの検出数だけが多くても回転数はあまり上昇しないような設定にしてある。これは、じゅうたんなど小さなごみの検出数（Ｃａ）が多い場合には、毛の奥に入った塵埃を掻き出すために回転数を上昇しやすくし、逆にフローリングなど小さなごみの検出数が少なくなる場合には、回転数をあまり上昇させなくても塵埃が取れるため、回転数を上昇しにくくして不必要に回転数が上がらないようにしてある。

この図３の設定テーブルを用いてフローリングとじゅうたんを掃除したときの、運転開始からの回転数設定手段１１が設定する回転数の推移を図４に示す。運転開始から５秒間は、その前５秒間は運転していない、すなわちごみを吸引していないため、Ｃａ＝Ｃｂ＝０であり、設定テーブルにより、回転数設定は１０００回転／分に設定される。そして、５秒経過後は０〜５秒のＣａとＣｂから回転数設定が決定される。図４の場合、フローリングでは０〜５秒のＣａ＝３４、Ｃｂ＝７０であるため、図３の設定テーブルによって５〜１０秒の回転数設定は１３００回転／分になり、じゅうたんでは０〜５秒のＣａ＝８０、Ｃｂ＝５００であるため、図３の設定テーブルによって５〜１０秒の回転数設定は３０００回転／分まで上昇させ、毛の奥や毛自体に付着した塵や埃を強く掻き出すようにする。

このような制御を行うことで、被掃除床面に合わせて最適な回転ブラシ９の回転数を設定でき、必要ないときには回転ブラシ９の回転数をあまり上げないことで、回転ブラシ９を駆動させるためのエネルギーを節約でき、回転ブラシ９のブラシが床面をたたく騒音を抑えることができる。

また、フローリングのような被掃除床面では小さな塵埃が少ないので、図５のように小さな塵埃が少ないとき（検出数２０／秒未満であるとき）に回転ブラシ９の回転を停止することで、回転ブラシを回転させなくてもごみが取れるような被掃除床面では、より省エネと低騒音を実現することができる。この図４の設定テーブルを用いてフローリングとじゅうたんを掃除したときの、運転開始からの回転数設定手段１１が設定する回転数の推移は図６のようになる。

以上のような制御を行う場合、掃除機の運転を開始した直後は回転ブラシ９の回転数の設定が、図３の設定テーブルの場合は１０００回転／分、図５の設定テーブルの場合は０回転／分（停止）になるなど低い回転数になっており、じゅうたんを掃除するときは回転ブラシ９が塵埃を掻き出す力が弱いために塵埃検出手段Ａ２３５と塵埃検出手段Ｂ２３６の検出数は低くなり、回転ブラシ９の回転数が上がりにくくなってしまう。したがって、運転開始から所定時間、本実施例では運転開始から次の回転数が決定されるまでの５秒間は、制御手段１０は回転ブラシ９の回転数を１０００回転〜３０００回転の中間である、２０００回転／分に設定することで、運転開始直後から正確に掃除する被掃除床面とそのごみ量が検出でき、回転ブラシ９の回転数をより早く狙いの値に設定することができる。この方式を図５の設定テーブルに適用したときの運転開始からの回転数設定手段１１が設定する回転数の推移は図７のようになり、図４や図６のよりもより早い時間で回転数が上がり、それによってすぐに塵埃を吸引できるため、塵埃の検出数も下がりやすくなり、その結果掃除にかかる時間を短くすることができる。また、本実施の形態では運転開始時の回転数設定を１０００回転〜３０００回転の中間である２０００回転／分に設定したが、実際の家庭に合わせてじゅうたんが多い家庭に合わせる場合は３０００回転／分にしたり、フローリングが多い家庭に合わせる場合は１０００回転／分にしたりするなど、家庭の掃除される床面によって変更することができる。

上記のように小さなごみが多いほど回転ブラシ９の回転数を上げるような制御を行う場合、関東ローム層などのごく小さな砂が空気中に舞うような地域では、フローリングでも塵埃検出手段Ｂ２３６の検出数が多くなるため、特にフローリングがメインでじゅうたん等があまり無い家庭では、この傾向が特に出てしまい、回転ブラシ９の回転数を不必要に上げてしまい、無駄なエネルギーを消費し、騒音も大きくなってしまうことがある。このような場合には図８のような設定テーブルにして小さなごみが入ってきた場合には回転数をあまり上げないことで対応することが可能である。この場合、小さなごみが入ってきた時に回転数をあまり上げないだけの設定の場合、じゅうたんを掃除した場合でもあまり回転数が上がらくなってしまい、汚れたじゅうたんでは塵埃が取れにくくなってしまうので、図８の設定では小さな塵埃が多量に入ってきたとき、本実施の形態では塵埃検出手段Ｂ２３６が３００回／５秒以上検出したときには、回転ブラシ９の回転数設定を急激に上げる設定にすることで対応し、汚れたじゅうたんでも回転ブラシ９によって毛の奥に入った塵埃を掻き出すことができる。

本実施の形態では、５秒区切りで回転数を設定していたが、過去５秒間の検出数を元に１秒単位で回転数を変更することで、よりリアルタイムに回転数を変化させることも可能である。さらに、制御手段１０が回転数を変化させるときに、急激に変化させるのではなく、なだらかに変化させることで、使用時に回転数が変化する違和感を緩和し、回転ブラシ９の電動機の寿命も延ばすことができる。また、塵や埃が溜まった箇所を掃除したときには、塵埃検出手段Ａ２３５と塵埃検出手段Ｂ２３６の検出数が一時的に多くなるので、このときには一時的に回転ブラシ９の回転数を上げることで、より被掃除床面に合わせた掃除を行うことができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、様々な大きさのごみに対して特性を合わせた複数の塵埃検出手段を備えた上で、その複数の検出信号に対する判断を行ってより精度よく回転ブラシの回転数を制御することで、被掃除床面に合わせた最適な回転数で掃除を行うときに有用である。

本発明の第１の実施の形態における電気掃除機のブロック図同、電気掃除機の複数の塵埃検出手段が検出する塵埃検出数の分布を示す図同、電気掃除機の複数の塵埃検出手段が検出する塵埃検出数と、吸込具の回転ブラシの設定回転数との関係を示す図同、電気掃除機の回転数設定手段が、運転開始から設定する回転ブラシの回転数の推移を表す図同、電気掃除機の複数の塵埃検出手段が検出する塵埃検出数と、吸込具の回転ブラシの設定回転数との関係を示す他の図同、電気掃除機の回転数設定手段が、運転開始から設定する回転ブラシの回転数の推移を表す他の図同、電気掃除機の回転数設定手段が、運転開始から設定する回転ブラシの回転数の推移を表す他の図同、電気掃除機の複数の塵埃検出手段が検出する塵埃検出数と、吸込具の回転ブラシの設定回転数との関係を示す他の図

符号の説明

９回転ブラシ
１０制御手段
１１回転数設定手段
２３１センサー部
２３５塵埃検出手段Ａ
２３６塵埃検出手段Ｂ

Claims

本体に内蔵した吸引風を発生するファンモーターと、被掃除床面の塵埃を吸引する回転ブラシを有する吸込具と、前記回転ブラシの回転数を制御する制御手段と、前記制御手段が制御する前記回転ブラシの回転数を設定する回転数設定手段と、前記ファンモーターと吸込具の間の吸気経路に設けられ、ごみの大きさの範囲が異なるごみを検出する複数の塵埃検出手段とを備え、前記回転数設定手段は前記複数の塵埃検出手段が検出するごみの量に応じて前記回転ブラシの回転数を設定すると共に、前記複数の塵埃検出手段のうち大きなごみを検出する塵埃検出手段Ａが多くごみを検出したときの回転ブラシの設定回転数Ａと小さなごみを検出する塵埃検出手段Ｂが多くごみを検出したときの回転ブラシの設定回転数Ｂとの関係を、設定回転数Ａ＜設定回転数Ｂとした電気掃除機。
回転数設定手段は、複数の塵埃検出手段のうち小さなごみを検出する塵埃検出手段Ｂが検出するごみの量があらかじめ定めた判定値以下である場合には回転ブラシの設定回転数を低下させるか又は前記回転ブラシを停止させる請求項１記載の電気掃除機。
制御手段が、運転開始から所定時間は、回転ブラシの回転数を所定値に固定する請求項１または２に記載の電気掃除機。