JP2008005957A - 電気掃除機用塵埃検知装置及び電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】検知したい塵埃の最小投影断面積を自由に設定できると共に、設定された断面積の塵埃を確実に検知できる電気掃除機用塵埃検知装置を提供する。
【解決手段】吸込通路１５に発光手段４と受光手段６を対向させて配設し、受光手段６の受光束面積を設定可能なレンズ手段５を経て受光手段６に至る光量の変化を電気信号に変換し、その電気信号を、増幅度設定手段７で設定された増幅度で増幅手段８で増幅処理した増幅信号のノイズ成分と信号成分とを判別して塵埃検知に関わる信号のみを出力するＳ／Ｎ特性判別手段１０の出力で、吸込通路１５内を通過する塵埃に応じた塵埃検知信号を出力すると共に、検知可能な最小の塵埃投影断面積を決定する検知能力設定手段２の設定値Ａに応じて、増幅度Ａと、Ｓ／Ｎ特性判別手段１０のＳ／Ｎ特性設定値Ａと、レンズ手段５の受光束面積の面積設定値Ａとをそれぞれ設定するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気掃除機の吸込通路内を通過する塵埃を検知する電気掃除機用塵埃検知装置及びそれを用いた電気掃除機に関するものである。

従来の、この種の電気掃除機用塵埃検知装置は、様々に研究されてきている。

例えば、塵埃が流れる空気通路内に、光を放つ発光部と、この発光部からの光を受光し、受光量に応じた信号を出力する受光部と、この受光部からの信号を増幅する増幅部とを備えた電気掃除機用塵埃検知装置で、同じ大きさの塵埃であっても電気掃除機の吸引風速によって前記増幅部からの塵埃検出信号が変化して塵埃検知表示レベルが変化してしまう課題に対して、パワー制御部で吸込風量が少なる設定がなされた時には増幅度を低くし、吸込風量が大なる設定がなされた時には増幅度を高くすることで、吸込風量が変化しても同じ大きさの塵埃を吸引したときには、電気掃除機用塵埃検知装置の表示レベルが略同等となるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、塵埃が流れる空気通路内に光を放つ発光部と、この発光部からの光を受光し、受光量に応じた信号を出力する受光部と、この受光部からの信号の低周波成分のみを通過させるフィルタ部を備えた電気掃除機用塵埃検知装置で、同じ大きさの塵埃であっても電気掃除機の吸引風速によって受光部からの信号が変化して塵埃検知表示レベルが変化してしまう課題に対して、パワー制御部で吸込風量が少なる設定がなされた時には前記フィルタ部のカットオフ周波数を低くし、吸込風量が大なる設定がなされた時には同じくフィルタ部のカットオフ周波数を高く設定することで、吸込風量が変化しても同じ大きさの塵埃を吸引したときには、電気掃除機用塵埃検知装置の表示レベルが略同等となるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

さらに、吸引通路内に臨ませた発光素子から受光素子に到達する光に応じて、前記吸引通路内の塵埃を検知する検知部を備えた電気掃除機用塵埃検知装置で、発光素子と受光素子の光を透過可能な平レンズ部の径即ち光束系が少し小さくなることで、小さな塵埃に対する検知能力を向上さるようにしたものもある（例えば、特許文献３参照）。

上述したように、従来の電気掃除機用塵埃検知装置においては、増幅度や周波数特性に関する制御回路や光束に係わる光学系の研究によって、その特性や性能向上が図られてきている。
特開平１−５２４２６号公報 特開平１−２２２２８号公報 特開平３−１９５５２９号公報

近年ハウスダストが健康に与える悪影響についての情報が増える中、電気掃除機は単なる床面の塵埃を検知して所定の吸引力で塵埃を吸引するだけでなく、掃除床面の種類や汚れ具合に合わせて効率よく掃除のできる運転制御や更にはアレルゲンを綺麗に掃除できるもの等高付加価値化、高集塵性能制御化への要望は益々高まりつつあり、電気掃除機用塵埃検知装置も更なる高性能化を進める必要がでてきた。

人に悪影響を与えるハウスダストには、ダニの成虫や糞、死骸、また杉に代表される花粉などが有名であるが、その大きさは数μｍ〜数１０μｍ程度と極めて小さな微細塵である。

電気掃除機の使用者は、電気掃除機に、掃除床面上の上記のようなハウスダストを確実に吸引除去することを期待している。そこで、塵埃を吸引していることを使用者に知らせる機能を有する電気掃除機用塵埃検知装置も、従来あまり注目されることの無かった前述の眼に見えない微細塵も精度良く検知できる性能が求められるようになってきた。

しかしながら、前記特許文献１や２に記載された従来の電気掃除機用塵埃検知装置は、吸込風量が変化しても、同じ大きさの塵埃を吸引したときには電気掃除機用塵埃検知装置の表示レベルが単に略同等となるようにその増幅度や周波数特性を工夫したものであって、微細塵の検出精度向上に関する技術的な開示は、同文献には無い。ましてや、電気掃除機の空気通路内を通過する数μｍ〜数１０μｍ程度の微細塵を検出するためには、受光部からの信号を単に増幅したりフィルタリングしたりするだけで実現することは、電気的ノイズによる影響を考えると極めて困難であることが分かってきた。

また前記特許文献３に記載された従来の電気掃除機用塵埃検知装置は、光束径を少し狭めることで小さな塵埃に対する検知能力を向上させようとする技術思想はすばらしいものの、それを実施することが出来るようにする具体的な技術的説明が無く、上記同様狙いの大きさの微細塵を検出するための技術とし応用展開できるものでは無かった。

しかしいたずらに感度を高くすれば良いものでは無いことは注意しなければならない。例えば、もし電気掃除機の集塵部や排気部等のフィルタ類で捕獲し切れないサブミクロンレベルの微細塵埃まで検知するために、電気掃除機の排気口近傍に電気掃除機用塵埃検知装置を配置すると、塵埃が常に検知され、本来目的とする被掃除床面上の塵埃検知の邪魔になるばかりでなく、使用者にとって単に煩わしい機能にさえなりかねない。高感度・高機能塵埃検知装置に求められる進化は、「狙いの検知感度を実現」することも忘れてはならない重要課題である。

本発明は、上記従来の技術の単なる組み合わせや延長線では得られない、数μｍ〜数１０μｍ程度の微細塵から目に見える程度の細塵まで、自在に狙いの最小塵埃投影面積を設定し、それを検知することが出来る電気掃除機用塵埃検知装置を提供することを目的とするものである。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機用塵埃検知装置は、吸込通路内に臨むように発光手段と前記発光手段からの光を受ける受光手段を対向させて配設し、前記受光手段の受光束面積（前記発光手段からの光を前記受光手段が受光可能な光束で前記吸込通路内の吸込風の流れ方向と平行な断面）を設定可能なレンズ手段を経て前記発光手段から前記受光手段に至る光量の変化を電気信号に変換し、前記電気信号を増幅度設定手段で設定された増幅度で増幅手段で増幅処理した増幅信号のノイズ成分と信号成分とを判別して塵埃検知に関わる信号のみを出力するＳ／Ｎ特性判別手段の出力で前記吸込通路内を通過する塵埃に応じた塵埃検知信号を出力する電気掃除機用塵埃検知装置であって、前記電気掃除機用塵埃検知装置で検知可能な最小の塵埃投影断面積を決定する検知能力設定手段を備え、前記検知能力設定手段の設定値Ａに応じて、前記増幅手段の増幅度Ａと、前記Ｓ／Ｎ特性判別手段のＳ／Ｎ特性設定値Ａと、前記レンズ手段の受光束面積の面積設定値Ａとをそれぞれ設定するもので、検知能力設定手段で検知可能な最小塵埃の投影断面積の設定値Ａが設定されると、その検知能力を実現するため増幅手段には電気的な増幅度として増幅度Ａが設定される。その増幅度が電気掃除機制御系全体としてのＳ／Ｎ（塵埃検知信号成分を信号処理するに際して邪魔になるノイズ成分）特性から安定動作困難な増幅度であるか否かをＳ／Ｎ特性判定手段の情報から判別して、例えば安定動作可能な増幅度である場合は第１所定のＳ／Ｎ特性設定値Ａを設定すると共に所定の増幅度を増幅度Ａとして設定し、安定動作困難な増幅度であれば第２所定のＳ／Ｎ特性設定値を設定すると共に安定動作可能な増幅度まで下げた前記と別の増幅度を増幅度Ａとして設定すると共に不足分の増幅度を補うべく受光手段の受光束面積を小なるように変更設定して光学的に微細塵埃に対する検知能力（＝光学的な増幅度）を上げるようにすることで、最終目的の最小塵埃投影断面積の塵埃を確実に検知することができる。

また、本発明の電気掃除機は、電動送風機と、前記電動送風機に連通する吸込通路とを備え、前記吸込通路の一部に請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機用塵埃検知装置を設けたもので、微細塵から目に見える程度の細塵まで、使用者の好みに応じて検知可能最小塵埃投影断面積を自由に設定できると共に、設定された投影断面積の塵埃を確実に検知できるので、使用勝手の良い電気掃除機を提供することができる。

本発明の電気掃除機用塵埃検知装置は、電気掃除機の基本性能であるゴミ取れ性能を使用者が目で見えるようにできる塵埃検知装置を更に進化させ、数μｍ〜数１０μｍ程度の微細塵から目に見える程度の細塵まで、その検知性能を使用者の好みに応じて自在に設定可能であり更にその特性を安定して発揮できる優れた電気掃除機用塵埃検知装置を提供できるものである。

第１の発明は、吸込通路内に臨むように発光手段と前記発光手段からの光を受ける受光手段を対向させて配設し、前記受光手段の受光束面積（前記発光手段からの光を前記受光手段が受光可能な光束で前記吸込通路内の吸込風の流れ方向と平行な断面）を設定可能なレンズ手段を経て前記発光手段から前記受光手段に至る光量の変化を電気信号に変換し、前記電気信号を増幅度設定手段で設定された増幅度で増幅手段で増幅処理した増幅信号のノイズ成分と信号成分とを判別して塵埃検知に関わる信号のみを出力するＳ／Ｎ特性判別手段の出力で前記吸込通路内を通過する塵埃に応じた塵埃検知信号を出力する電気掃除機用塵埃検知装置であって、前記電気掃除機用塵埃検知装置で検知可能な最小の塵埃投影断面積を決定する検知能力設定手段を備え、前記検知能力設定手段の設定値Ａに応じて、前記増幅手段の増幅度Ａと、前記Ｓ／Ｎ特性判別手段のＳ／Ｎ特性設定値Ａと、前記レンズ手段の受光束面積の面積設定値Ａとをそれぞれ設定するもので、検知能力設定手段で検知可能な最小塵埃の投影断面積の設定値Ａが設定されると、その検知能力を実現するため増幅手段には電気的な増幅度として増幅度Ａが設定される。その増幅度が電気掃除機制御系全体としてのＳ／Ｎ（塵埃検知信号成分を信号処理するに際して邪魔になるノイズ成分）特性から安定動作困難な増幅度であるか否かをＳ／Ｎ特性判定手段の情報から判別して、例えば安定動作可能な増幅度である場合は第１所定のＳ／Ｎ特性設定値Ａを設定すると共に所定の増幅度を増幅度Ａとして設定し、安定動作困難な増幅度であれば第２所定のＳ／Ｎ特性設定値を設定すると共に安定動作可能な増幅度まで下げた前記と別の増幅度を増幅度Ａとして設定すると共に不足分の増幅度を補うべく受光手段の受光束面積を小なるように変更設定して光学的に微細塵埃に対する検知能力（＝光学的な増幅度）を上げるようにすることで、最終目的の最小塵埃投影断面積の塵埃を確実に検知することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明のレンズ手段で設定される受光束面積が、受光面の前面に設けた遮蔽手段をスライドすることにより設定され、検知能力設定手段の設定値Ａと増幅度Ａの情報に応じてスライド量を変更設定可能としたもので、増幅手段での電気的な信号増幅に加えて、遮蔽手段により受光束面積を変更して、塵埃が受光可能な光束内を通過することで変化する受光手段の受光変化分による電気信号の変化率を大きくでき、即ち光学的に増幅可能とすることで微細塵に対する検知能力が上がるものである。

第３の発明は、特に、第２の発明の遮蔽手段のスライド方向は、吸込風の流れ方向と同一方向としたもので、増幅手段での電気的な信号増幅に加えて、遮蔽手段で受光面の通過長さを受光面の幅より小さくなるように変更可能であれば、吸込通路内の塵埃検知領域に関わる受光手段の受光可能な光束通路面積を変更（縮小）すること無く検知可能最小塵埃断面積を自在に設定可能となる。

第４の発明は、電動送風機と、前記電動送風機に連通する吸込通路とを備え、前記吸込通路の一部に請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機用塵埃検知装置を設けたもので、微細塵から目に見える程度の細塵まで、使用者の好みに応じて検知可能最小塵埃投影断面積を自由に設定できると共に、設定された投影断面積の塵埃を確実に検知できるので、使用勝手の良い電気掃除機を提供することができる。

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り本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置について、図１〜図６を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置を備えた電気掃除機の全体斜視図である。

図１において、１００は、吸引力を発生する電動送風機（図示せず）を内蔵した電気掃除機本体で、前記吸引力は、電気掃除機本体１００に接続された吸引ホース１０１と、吸引ホース１０１の先端部に接続された吸引延長管１０３と、前記吸引延長管１０３の先端部に接続された床用吸込具１０４に順に作用して、被掃除床面の塵埃を吸引するようになっている。１０２は、使用者が電気掃除機の吸込力等に関わる運転モード（例えば、強・中・弱等）を好みに応じて設定するための操作部である。

図２は、本実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置（以下「塵埃検知装置１」という）の構成ブロック図で、２は、塵埃検知装置１で検知可能な最小塵埃の投影断面積Ｓ１を決定するための検知能力設定手段で、例えば他段階切換えスイッチやダイヤルスイッチ等（図示せず）で構成されている。

３は、マイクロコンピュータ等で構成される制御手段で、検知能力設定手段２からの検知可能な最小塵埃投影面積情報（ＤＲ）に応じて、赤外発光ＬＥＤなどからなる発光手段４の発光量設定値（ＩＦ）と、後述のレンズ手段５の受光束面積Ｓ２と増幅手段８の増幅度を設定可能な増幅度設定手段７の増幅度Ａ（ＧＡ）と、Ｓ／Ｎ特性判別手段１０のＳ／Ｎ特性設定手段９のＳ／Ｎ特性設定値Ａ（Ｖｒｅｆ）とを設定・出力する。

６は、フォトトランジスタなどからなる受光手段で、発光手段４からの赤外光がレンズ手段５で所定の光束面積に絞られた後の赤外光を受光して、その受光量に応じた電気信号（ＶＤ）を増幅手段８と制御手段３へ出力する。

制御手段３は、電気信号ＶＤの定常的な電圧レベル即ち受光手段６で受光している赤外光の平均量が、受光手段６の電気的特性を満足できるレベルで有るか否かを判別して所定の受光量が得られるよう発光手段４の発光電流（ＩＦ）を増加減する。増幅手段８は、増幅度設定手段７で設定された増幅度Ａに基づいて電気信号ＶＤを増幅処理してＳ／Ｎ特性判別手段１０へ電気信号（Ｓｉｇ）を出力する。

Ｓ／Ｎ特性判別手段１０は、Ｓ／Ｎ特性設定手段９の設定値に応じて電気信号Ｓｉｇから塵埃検知信号に関わる信号成分を判別・信号処理（例えば、デジタル信号に変換）して塵埃検知信号（ＧＰ）を制御手段３へ出力する。

塵埃検知装置１の受光手段６と発光手段４は、図３に示すように、床用吸込具１０４から電気掃除機本体１００までの間で形成され電動送風機の吸引力が作用する吸込通路１５の一部に、同吸込通路１５内に臨むように略対向配置されている。

以上説明してきた各構成要素の内、Ｓ／Ｎ特性判別手段１０と、レンズ手段５に絡む部分について更に詳しく説明する。

まずＳ／Ｎ特性設定手段９を含むＳ／Ｎ特性判別手段１０の具体回路構成は、図４のようになっている。

図４において、制御手段３からのＳ／Ｎ特性設定値Ａ（Ｖｒｅｆ）の電気信号は、ホールド回路からなるＳ／Ｎ特性設定手段９に設定される。更にホールド回路に設定された電気信号は、ＩＣ１（コンパレータ）の比較基準電圧としている。

増幅手段８からの電気信号Ｓｉｇと、ホールド回路でホールドされた比較基準電圧ＶｒｅｆとをＩＣ１で比較して、ＳｉｇがＶｒｅｆより低い電気信号の場合は、ＩＣ１の出力ＧＰは“Ｌ”レベルの信号を出力する。Ｌレベルの信号は、塵埃を検知していない場合としている。逆に、ＳｉｇがＶｒｅｆより高い電気信号の場合は、ＩＣ１の出力ＧＰは“Ｈ”レベルの信号を出力する。Ｈレベルの信号は塵埃を検知した場合としている。

このようにして制御手段３は、電気信号ＧＰを観測することで吸込通路１５内の発光手段４と受光手段６の間を塵埃が通過したが否かが分かる。ところで、特に増幅手段８の増幅度Ａが極めて高く設定されている場合などには、増幅手段８は、塵埃検知装置１を搭載した電気掃除機全体又は、電気掃除機以外の他の機器から誘導されてくる極めて微小な電気信号をも高倍率で増幅してしまい、Ｓｉｇは、図５のグラフに示すホワイトノイズ様な電気信号になり、更にその中には突発的にａのような信号のピークのようなものも現れる。Ｓ／Ｎ特性設定手段９で設定されている電気信号Ｖｒｅｆが、図５のＶｒｅｆ１の場合は、前記信号ａがＶｒｅｆ１を超えるためコンパレータ出力ＧＰがＨとなり、塵埃を検知したものと誤認識してしまうことになる。

そこで、本実施の形態におけるＳ／Ｎ特性設定手段９の動作は、塵埃検知装置１が塵埃を検知していない時、例えば電動送風機が停止していて、吸込通路１５内に通過塵埃が無い時のＩＣ１の出力ＧＰを、所定時間観測しつつＶｒｅｆを例えばＶｒｅｆ１→Ｖｒｅｆ２→Ｖｒｅｆ３と変更して電気信号ＧＰが安定的にＬになるようＶｒｅｆを走査変更しながら最終Ｖｒｅｆを、Ｓ／Ｎ特性設定値Ａとして設定するようにしている。このような動作によって、増幅度Ａが如何に設定されてもＳ／Ｎ特性判別手段１０が吸込通路１５内に通過塵埃が無いのにも関わらず電気的なノイズ等によって誤って塵埃検知信号ＧＰを出力してしまうことを防止できることが理解できよう。

次にレンズ手段５に絡む具体的構成について図６を用いて説明する。図６（ａ）は、図３の受光手段６を含む周辺部を拡大した図である。砲弾型のフォトトランジスタからなる受光手段６は、レンズ手段Ａ２２（フォトトランジスタの外径と略同一の内径でフォトトランジスタを保持する赤外光透過可能な透明材から成るホルダ）とレンズ手段Ｂ２３（レンズ手段Ａ２２に設けた切欠部２２ａより受光手段６が受光可能な光軸上を遮蔽・開閉可能にスライド可能で赤外光の透過度合いの少ない（又は無い）材料で構成され、電動機等（図示せず）で矢印で示す方向に移動可能なシャッタ）とからなるレンズ手段５で保持されている。

更にレンズ手段５は、吸込通路１５を構成する吸込通路外郭２１に固定され、発光手段４とその光軸が略一致するよう対向配置されている。レンズ手段Ｂ２３が、図６（ｂ）の位置にあるとき即ち受光手段６の受光束面積がＳ２（本実施の形態の場合、受光手段６の投影断面積と略同一）となり、レンズ手段Ｂ２３が図６（ｃ）の位置にあるとき即ち受光手段６の受光束面積がＳ２の約半分（１／２＊Ｓ２）となるようなＬ１なる移動量でスライド可能としている。

ここで、上記のように受光手段６の受光面積を変化させることでどのようにして塵埃検知信号の増幅度に影響するか（光学的に信号を増幅するか）を説明する。まずレンズ手段Ｂ２３が受光手段６の受光光束を全く遮蔽していないときの受光束面積をＳ２１とすると、その受光束内を投影断面積Ｓ１１なる微細塵埃が通過したとすると、受光手段６の受光する光はほぼ前記Ｓ１１で遮蔽された光量ΔＲ１分だけ変化し、受光手段６の出力する電気信号もほぼその光の変化量ΔＲ１に比例して変化する。

ΔＲ１＝Ｓ１１／Ｓ２１＊１００［％］
受光手段６の出力信号は、増幅処理されて最終塵埃検知信号として出力されることになることは周知のとおりであり、これは本発明に関わる受・発光手段６、４（赤外発光ＬＥＤとフォトトランジスタ）による塵埃検知装置１の基本動作である。次に、レンズ手段Ｂ２３が受光手段６の受光光束を半分遮蔽して受光束面積をＳ２２（Ｓ２２＝１／２＊Ｓ２１）とすると、その受光束内を同じく投影断面積Ｓ１１なる微細塵埃が通過すると、受光手段６の受光する光はほぼ前記Ｓ１１で遮蔽された光量ΔＲ２だけ変化するので同じく受光手段６の出力する電気信号もほぼその光の変化量ΔＲ２に比例して変化する。

ΔＲ２＝Ｓ１１／Ｓ２２＊１００［％］
ところでＳ２２＝１／２＊Ｓ２１であるので、上記の式は、
ΔＲ２＝Ｓ１１／（１／２＊Ｓ２２）＊１００［％］＝２＊Ｓ１１／Ｓ２１＊１００［％］となり、光の変化量即ち受光手段６の電気信号出力変化量としては受光束面積を半分にしたことで２倍になることが理解できる。因みに、受光側面積が半分になることで定常的に受光手段６が受光する光量も単純には半分に低下するが、制御手段３で受光手段６の定常的な受光量を電気信号ＶＤで検出して所定の受光量になるよう発光手段４の発光量を増やすべく発光手段４の駆動電流ＩＦを増やすことで補正して、受光手段６の特性が低下・変化しないようにするものである。

ところで前記レンズ手段５による受光束面積の変更は、同受光束面積の形状の吸込通路１５内の吸込風の流れと同一方向の長さをＬとし、吸込通路１５の断面方向の長さをＷとしたとき、Ｌの長さを変更する方が良い。吸込通路１５内を通過する塵埃は、通過風に乗って流れるため、Ｌの長さが多少変化しても通過塵埃の検知範囲にほとんど影響が出ないためであることは容易に理解できよう。

以上説明してきた各構成要素による一連の制御動作について詳しく説明する。

まず検知能力設定手段２で検知可能な最小の塵埃投影断面積の設定値Ａが設定されると、制御手段３は、予め設定値Ａに応じて設定すべき設定条件として、発光手段４へＩＦ出力、レンズ手段５へＦＳ出力、増幅度設定手段７へＧＡ出力、Ｓ／Ｎ特性設定手段９へＶｒｅｆ出力する。

次に制御手段３は、Ｓ／Ｎ特性判別手段１０の出力信号ＧＰを観測しつつＶｒｅｆを走査的に変化させる。ところで、電子部品の特性は個々にバラツキを有するものであり、発光手段４の赤外発光ＬＥＤの駆動電流に対する発光量も受光手段６のフォトトランジスタの光電流変換量も更には増幅手段８の増幅度も僅かではあるがバラツキがある。更には、電気掃除機制御系全体で消費する電力による熱雑音や電動送風機に関わる運転によるノイズや最終は電気掃除機が使用される環境下での外来ノイズに至るまでが増幅手段８からの出力信号Ｓｉｇに影響を与える。

制御手段３は、Ｖｒｅｆを変化させてＩＣ１の比較基準電圧を変化させることで、上記の様々な外乱条件等によって吸込通路１５内に通過塵埃が全く無い場合即ち電気掃除機の電動送風機が停止している時には、ＧＰ出力が安定的且つ信頼性を確保しつつＬの出力状態を維持できるかを推定判断する。Ｖｒｅｆ設定値とＧＰ出力の変化から前記安定的且つ信頼性が確保できる余裕があるか否かを推定判断できることは説明するまでもない。

もし実際に塵埃を検知していない時のＧＰ出力に、安定且つ信頼性が確保できないと判断すると、制御手段３は、レンズ手段５のレンズ手段Ｂ２３を駆動して受光手段６の受光束面積を減らし、前記した原理で増加する光学的増幅度に応じた電気的増幅度分だけ増幅手段８の増幅度を減らすように増幅度設定手段７へのＧＡ出力を変化させることで、Ｓｉｇのノイズ成分を低減する。更に制御手段３は、受光手段６の受光量が低下した分をＶＤで検知して、所定のＶＤになるよう発光手段４の発光量を増やして受光手段６（フォトトランジスタ）の特性を確保しつつ、塵埃検知性能・特性を確保する。

ところで、上記の原理であれば、始めからレンズ手段５のレンズ手段Ｂ２３で受光手段６の受光可能な受光束面積を減らして増幅手段８の増幅度を下げておけば良いように思われるが、それには次のような課題がある。

発光手段４で消費する電流が増え、電気掃除機全体としての消費電力（特に使用者が使用していないときの待機電力）が増加する。また、レンズ手段５の受光束面積を減らすと、吸込通路１５内を通過する塵埃を検知する確立も僅かではあるが低下する。またレンズ手段５の受光束面積を減らすと、塵埃が受光束内を通過する時間が短くなり、塵埃検知信号ＧＰからは検知した塵埃の大きさが判別し難くなる等である。したがって、受光手段６の受光束面積はできれば広いほうが良く、発光手段４の消費する電流も少ない方が良く、増幅手段８の増幅度は低い方が良く、Ｓ／Ｎ特性判別手段のノイズに対するマージンは大きいほうが良くと、それぞれ相反する条件からベストの条件を設定することが良いことは理解できよう。

以上説明してきた内容から明らかなように、本実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置は、環境や個別要素部品のバラツキに対して優れた性能を安定して発揮できる優れたものである。

又当然電気掃除機用塵埃検知装置としての最終的な制御動作としては、制御手段（図示せず）で例えば単位時間当たりの塵埃検知信号をカウントして所定の条件が成立すれば、電気掃除機本体１００内の電動送風機の吸引力をアップさせ（図示せず）て掃除時間の合理化や使用者が容易に視認できるようなＬＥＤ等の表示装置（図示せず）で表示したりして被掃除床面上の塵埃をきれいになるまでの吸引ができたか否か等を認識可能にして、使い勝手の良い電気掃除機の付加価値制御に寄与するものとなることは言うまでもない。

尚本実施の形態の展開と各構成要素を実現する具体例について、以下に追加説明する。

本実施の形態では、制御手段３としてマイクロコンピュータを使用したが、本実施の形態における制御手段３で設定するＩＦ、ＦＳ、ＧＡ、Ｖｒｅｆは、最も良いところを固定的に設定しても本発明の目的とする電気掃除機用塵埃検知装置が実現できるものである。又検知能力設定手段２は、使用者等によって設定されても、操作部１０２によって設定される運転モードに応じて予め設定しておいても検知可能な最小の塵埃投影断面積を固定値として設定したものでも、本発明の実施の形態の一つとして包含されるものである。

繰り返しにはなるが、本発明の真の特徴は、検知可能な最小の塵埃投影断面積を決めれば本実施の形態で説明してきた各構成要素が所定の固定値であっても良く、レンズ手段５の受光束断面積と増幅手段８の増幅度とＳ／Ｎ特性判別手段１０の基準比較電圧とを本発明の意図にそって設計されれば簡略化できることは想像の通りであり、本発明の目的とするところのひとつでもあることを追記しておく。

以上のように、本発明に係る電気掃除機用塵埃検知装置及び電気掃除機は、数μｍ〜数１０μｍ程度の微細塵から目に見える程度の細塵まで、その検知性能を使用者の好みに応じて自在に設定可能であり更にその特性を安定して発揮できる優れたもので、家庭用、業務用、店舗用の各種電気掃除機に適用できる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機用塵埃検知装置を備えた電気掃除機の全体斜視図 同電気掃除機用塵埃検知装置の構成ブロック図 同電気掃除機用塵埃検知装置の受・発光手段の取り付け構成を示す断面図 同電気掃除機用塵埃検知装置のＳ／Ｎ特性判別手段の回路構成図 同電気掃除機用塵埃検知装置のＳ／Ｎ特性判別手段の特性説明グラフ （ａ）同電気掃除機用塵埃検知装置の受光手段を含む周辺部の拡大断面図、（ｂ）同受光手段をレンズ手段Ｂで遮蔽する前の状態を示す図、（ｃ）同受光手段をレンズ手段Ｂで半分ほど遮蔽したときの状態を示す図

符号の説明

１ 塵埃検知装置
２ 検知能力設定手段
３ 制御手段
４ 発光手段
５ レンズ手段
６ 受光手段
７ 増幅度設定手段
８ 増幅手段
９ Ｓ／Ｎ特性設定手段
１０ Ｓ／Ｎ特性判別手段
１５ 吸込通路
２１ 吸込通路外郭
２２ レンズ手段Ａ
２３ レンズ手段Ｂ（遮蔽手段）
１００ 電気掃除機本体
１０１ 吸引ホース
１０２ 操作部
１０３ 吸引延長管
１０４ 床用吸込具

Claims (4)

1. 吸込通路内に臨むように発光手段と前記発光手段からの光を受ける受光手段を対向させて配設し、前記受光手段の受光束面積（前記発光手段からの光を前記受光手段が受光可能な光束で前記吸込通路内の吸込風の流れ方向と平行な断面）を設定可能なレンズ手段を経て前記発光手段から前記受光手段に至る光量の変化を電気信号に変換し、前記電気信号を増幅度設定手段で設定された増幅度で増幅手段で増幅処理した増幅信号のノイズ成分と信号成分とを判別して塵埃検知に関わる信号のみを出力するＳ／Ｎ特性判別手段の出力で前記吸込通路内を通過する塵埃に応じた塵埃検知信号を出力する電気掃除機用塵埃検知装置であって、前記電気掃除機用塵埃検知装置で検知可能な最小の塵埃投影断面積を決定する検知能力設定手段を備え、前記検知能力設定手段の設定値Ａに応じて、前記増幅手段の増幅度Ａと、前記Ｓ／Ｎ特性判別手段のＳ／Ｎ特性設定値Ａと、前記レンズ手段の受光束面積の面積設定値Ａとをそれぞれ設定することを特徴とする電気掃除機用塵埃検知装置。
2. レンズ手段で設定される受光束面積は、受光面の前面に設けた遮蔽手段をスライドすることにより設定され、検知能力設定手段の設定値Ａと増幅度Ａの情報に応じてスライド量を変更設定可能とした請求項１に記載の電気掃除機用塵埃検知装置。
3. 遮蔽手段のスライド方向は、吸込風の流れ方向と同一方向とした請求項２に記載の電気掃除機用塵埃検知装置。
4. 電動送風機と、前記電動送風機に連通する吸込通路とを備え、前記吸込通路の一部に請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機用塵埃検知装置を設けた電気掃除機。

Images