JP2007130207A5 - - Google Patents
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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
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)。
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、小さなごみを検出する塵埃検出手段Bよりも、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、大きなごみを検出する塵埃検出手段Aよりも、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、小さなごみを検出する塵埃検出手段Bよりも、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、大きなごみを検出する塵埃検出手段Aよりも、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。
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。
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30
00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。
00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。
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。
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
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 (3)
- 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、小さなごみを検出する塵埃検出手段Bよりも、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、大きなごみを検出する塵埃検出手段Aよりも、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。
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