JP2008264199A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】花粉などの小さい塵埃が多いことを報知できる電気掃除機を提供する。
【解決手段】電動送風機２と集塵室６を有する本体１と、電動送風機２を駆動する駆動手段８に信号を送ることで電動送風機２への電力供給量を制御する判断制御手段９と、電動送風機２の電流を検出する電流検出手段１８と、大きい塵埃に反応する第１塵埃検出手段１０と、小さい塵埃に反応する第２塵埃検出手段１１と、第１、第２塵埃検出手段１０、１１の出力結果から、集塵された塵埃の量を検知する塵埃量検知手段１５と、塵埃の種類や量を報知する第２検出報知手段１９を有し、塵埃量検知手段１５で検知された塵埃量と、電流検出手段１８の検出値から推定された塵埃量とを比較し、小さい塵埃の量が多いと判断したときに、第２検出報知手段１９で報知するもので、花粉などの小さな塵埃が多いとき、それが報知されるので、使用者はマスクをかけるなど必要な対策が取れる。
【選択図】図１

Description

本発明は一般家庭において使用される電気掃除機に関するものである。

近年、さまざまな機能をもつ電気掃除機が提案されており、塵埃が通過する空気経路内に設けた塵埃センサーによって、塵埃の量や大きさを判断し、電動送風機の制御などを行うものも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１に記載された従来の電気掃除機の構成では、塵埃の数については、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、この場合に塵埃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、検出できる塵埃の大きさには制限があることが解かってきた。家庭内にある塵埃の大きさは、電気掃除機で掃除するものだけでも面積的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）を小さな塵埃に合わせると大きめの塵埃に対し、パルス数として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の塵埃に特性を合わせると、小さい塵埃に対する反応が困難になるという課題があった。

特に、現在、生活環境の変化により、花粉などを含むハウスダストに対する関心が高まり、これらの小さい塵埃を検出できる電気掃除機が要求されてきている。

そこで、上記課題を解決し、花粉などを含むハウスダストなどの小さい塵埃も検出できる 電気掃除機として、図８〜１１に示されるようなものが提案されている。

図８は、従来の電気掃除機の外観斜視図、図９は、同電気掃除機の略断面図、図１０は、同電気掃除機の制御ブロック図、図１１は、同電気掃除機の塵埃検知部の断面図である。

図８〜１１において、従来の電気掃除機は、前部に配され集塵袋５を内蔵した集塵室６と、後部に電動送風機２を有する掃除機本体１（以下「本体１」という）と、一端が本体１の前部に接続され、他端に操作部４を有するホース３と、ホース３の操作部４に接続される延長管２５と、延長管２５の上流側端部に接続され床面から塵埃を吸引する吸込具２６を備えている。

ホース３の本体１側端部には、吸引される空気中に含まれる塵埃を検知する塵埃検出部７が設けられている。塵埃検出部７には、第１塵埃検出手段１０と、第２塵埃検出手段１１が内蔵され、第１塵埃検出手段１０は、塵埃検知部１２と塵埃検知部１２からの信号を増幅する第１増幅判定手段１０ａからなり、第２塵埃検出手段１１は、塵埃検知部１２（第１塵埃検出手段１０のそれと共用）と塵埃検知部１２からの信号を増幅すると共に第１増幅判定手段１０ａの増幅率も大きな増幅率を有する第２増幅判定手段１１ａから構成されている。

塵埃検知部１２は、光を発光する赤外発光ダイオードなどからなる発光部２０と、フォトトランジスタなどからなり発光部２０からの光を受ける受光部２１から構成されている。

本体１には、さらに、電動送風機２を駆動する駆動手段８と、電動送風機２に流れる電流を検出する電流検出手段１８と、駆動手段８を制御する判断制御手段９と、吸引される空気中の塵埃の量を検知すると共に判断制御手段９に信号を送る塵埃量検知手段１５とを備えている。

塵埃量検知手段１５は、第１増幅判定手段１０ａからの信号を受けて塵埃の数を計数する第１塵埃計数手段１３と、第２増幅判定手段１１ａからの信号を受けて塵埃の数を計数する第２塵埃計数手段１４とから構成されている。

以上のように構成された従来の電気掃除機の動作は、以下の通りである。

本体１を、商用電源（図示せず）に接続し、使用者は、ホース３の先端に配した操作部４によって運転を指示する。操作部４から判断制御手段９に操作信号が送られ、操作された内容にしたがって、判断制御手段９は、所定の初期値（例えば、３００Ｗ）の電力で運転が行われるように駆動手段８へ駆動信号を送る。駆動手段８は送られてきた信号によって、電動送風機２への通電を行い、電動送風機２は回転を開始し、吸引力が発生する。

この吸引力によって、吸引された塵埃は、ホース３を経て本体１内の集塵室６の集塵袋５へ集塵される。この間、図１１に示すように、集塵検出部７の吸引経路内を塵埃が通過する、つまり発光部２０と受光部２１の間を塵埃が通過することで受光量が変化し、その変化量は塵埃の大きさに依存する。つまり、塵埃感知部１２での受光量の変化が、第１塵埃検出手段１０と第２塵埃検出手段１１に信号が送られ、まず、第１塵埃検出手段１０で受けた信号を第１増幅判定手段１０ａで増幅し、この結果が、所定の閾値を越えていれば、第１の塵埃検出信号として出力する。

さらに、第１塵埃検出手段１０の出力結果に関わらず、第２塵埃検出手段１１では、受けた信号を、第２増幅判定手段１１ａで増幅し、所定の閾値を越えていれば、第２の塵埃検出信号として出力する。このとき、第２増幅判定手段１１ａの増幅率は、第１増幅判定手段１０ａの増幅率よりも大きく設定しておくことで、比較的大きな塵埃の場合には、第１増幅判定手段１０ａで判定でき、第１の塵埃検出信号、第２の塵埃検出信号ともに出力される。

一方、小さな塵埃の場合には、第１増幅判定手段１０ａでは判定レベルに達せず、第２増幅判定手段１１ａでのみ反応したと判定でき、第２の塵埃検出信号のみが検出され出力される。増幅率の差で大きさ判定を分別することで、受・発光部２０、２１間の通過速度が等しく、パルス幅では十分な差が得られない塵埃（例えば、径が０．１ｍｍの塵埃と０．０３ｍｍの塵埃）であっても、信号として区別できる。

また、吸気の流速とほぼ同速で吸引される、塵埃検知部１２より十分に小さい塵埃に対しては、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、通過する塵埃の大きさを直径Ｘの球体、受光部２１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、ほぼ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うことになる。逆に、塵埃の大きさがある程度あれば、通過時間にＸの数値が影響を与えるとともに、吸気速度に対してその通過速度も遅くなる傾向もでてくるため、開示されている従来技術のようにパルス信号の幅による塵埃の大きさ判断が可能になる。

よって、これまでは、ある程度の大きさの塵埃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塵埃に対しての有効な電力制御や表示制御を行うことができなかった。しかし所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出手段１０と、前記所定の大きさと異なる塵埃に対して反応可能な第２塵埃検出手段１１とを備え、前記判断制御手段９は、前記第１塵埃検出手段１０と第２塵埃検出手段１１の塵埃検出結果に基づいて、前記電動送風機２への電力供給量を制御するようにしたことにより、塵埃の大きさについて小さな塵埃に適した検出信号とより大きな塵埃に適した検出信号とで判断して、より精度よく電動送風機２の制御を行うことができるようにしている。
特公平７−２８８４７号公報

しかしながら、図８〜１１に示された電気掃除機の構成では、掃除を行う部屋にハウスダストや花粉などの小さな塵埃が多量にあるのかどうかを使用者が容易に認識することができないという課題があった。また、そのような小さな塵埃を多量に吸い込んだ場合、集塵室内に装着されている集塵袋やフィルターに塵埃が付着し、集塵室内に蓄積された塵埃の内、大きな塵埃の量が少ない場合でも電動送風機の吸引風量が落ちてしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ハウスダストなどの小さな塵埃を多量に吸引した場合、使用者に報知し、なおかつ吸引風量の落ちない使用勝手の良い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、吸引風を発する電動送風機を内蔵すると共に塵埃を集塵する集塵室を有する本体と、前記電動送風機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段に信号を送ることで前記電動送風機への電力供給量を制御する判断制御手段と、前記電動送風機の動作状態を検出する検出手段と、所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出手段と、前記所定の大きさと異なる大きさの塵埃に対して反応可能な第２塵埃検出手段と、前記第１、第２塵埃検出手段の出力結果から、前記集塵室に蓄積された塵埃の量を検知する塵埃量検知手段と、前記集塵室に蓄積された塵埃の種類や量を使用者に報知する報知手段を有し、前記塵埃量検知手段で検知された塵埃量と、前記検出手段の検出値から推定された塵埃量とを比較し、所定の大きさの塵埃量が多いと判断したときに、前記報知手段で報知するもので、例えば、花粉やハウスダストなどの小さな塵埃が多いと判断されたときに、それが報知手段で使用者に報知されるようにすれば、使用者は、マスクをかけるなど必要な対応をすることができ、また、電動送風機への電力供給量を上げれば、吸引風量の低下を防止でき、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は、ハウスダストなどのような小さな塵埃を多く検出したとき、それを使用者へ報知し、さらに吸引風量を変更することにより、使用性を向上させた電気掃除機を提供することができる。

第１の発明は、吸引風を発する電動送風機を内蔵すると共に塵埃を集塵する集塵室を有する本体と、前記電動送風機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段に信号を送ることで前記電動送風機への電力供給量を制御する判断制御手段と、前記電動送風機の動作状態を検出する検出手段と、所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出手段と、前記所定の大きさと異なる大きさの塵埃に対して反応可能な第２塵埃検出手段と、前記第１、第２塵埃検出手段の出力結果から、前記集塵室に蓄積された塵埃の量を検知する塵埃量検知手段と、前記集塵室に蓄積された塵埃の種類や量を使用者に報知する報知手段を有し、前記塵埃量検知手段で検知された塵埃量と、前記検出手段の検出値から推定された塵埃量とを比較し、所定の大きさの塵埃量が多いと判断したときに、前記報知手段で報知するもので、例えば、花粉やハウスダストなどの小さな塵埃が多いと判断されたときに、それが報知手段で使用者に報知されるようにすれば、使用者は、マスクをかけるなど必要な対応をすることができ、また、電動送風機への電力供給量を上げれば、吸引風量の低下を防止でき、使用勝手の良い電気掃除機を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の所定の大きさの塵埃量が多い場合に、電動送風機への電力供給量を変えるようにしたもので、例えば、花粉やハウスダストなどの小さな塵埃が多いと判断されたときに、電動送風機への電力供給量を上げれば、小さい塵埃による目詰まりによって引き起こされる吸引風量の低下を防止でき、使用勝手の良い電気掃除機を提供することができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について、図１〜７を用いて説明する。なお、上記従来の電気掃除機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

図１は、本実施の形態における電気掃除機の制御ブロック図で、８は、電動送風機２を駆動するための双方向性サイリスタなどで構成された駆動手段である。９は、マイクロコンピュータなどで構成される判断制御手段である。判断制御手段９は、操作部４からの操作信号を受けて判断し、駆動手段８へ駆動信号を送る。

１０は、第１塵埃検出手段、１１は、第２塵埃検出手段であり、その構成として、塵埃感知部１２と、塵埃感知部１２の出力信号に対して、オペアンプやコンパレータなどで構成された増幅機能とフィルター機能を有した所定の第１増幅判定手段１０ａをもって検出信号を判定出力する第１塵埃検出手段１０と、さらに大きな増幅率をもつ第２増幅判定手段１１ａをもって検出信号を判定出力する第２塵埃検出手段１１からなっている。

これらの第１、第２塵埃検出手段１０、１１の検出結果を判断制御手段９へ送信する手段の例として、塵埃の検出を、パルス信号に変換してそのパルス数をカウントする方式を説明する。

１３は、第１塵埃検出手段１０の検出信号を受けてカウントする第１塵埃計数手段であり、１４は、第２塵埃検出手段１１の検出信号を受けてカウントする第２塵埃計数手段である。１５は、第１塵埃計数手段１３や第２塵埃計数手段１４から構成された塵埃量検知手段で、塵埃検出信号から判断制御手段９に対して判断できる塵埃量を送るものである。また、１６は、ＬＥＤなどで構成された検出報知手段であり、塵埃の検出状況を、判断制御手段９からの信号を受けて使用者に報知するものである。

１７は、ＬＥＤなどで構成された集塵量報知手段であり、集塵袋５に蓄積された塵埃量すなわち集塵量に応じて判断制御手段９からの信号を受けて表示し、使用者に報知するものである。１８は、電動送風機２の動作状態を検出する検出手段となる電流検出手段で、本実施の形態では、電動送風機２に流れる電流を検出するものである。

１９は、ＬＥＤなどで構成された第２検出報知手段であり、ハウスダスト等の微小な塵埃が多い場合に使用者へ報知するものである。

以上のように構成された本実施の形態における電気掃除機の動作、作用を、以下に説明する。

まず、本体１を商用電源（図示せず）に接続し、使用者は、操作部４によって運転を指示する。操作部４から判断制御手段９に操作信号が送られ、操作された内容にしたがって、判断制御手段９は、所定の初期値（例えば３００Ｗ）の電力で運転が行われるように駆動手段８へ駆動信号を送る。駆動手段８は、送られてきた信号によって電動送風機２への通電を行い、電動送風機２は回転を開始し、吸引力が発生する。

この吸引力によって、吸引された塵埃は、ホース３を経て本体１内の集塵室６の集塵袋５へ集塵される。この間、図４に示すように、集塵検出部７の吸引経路内を塵埃が通過する、つまり発光部２０と受光部２１の間を塵埃が通過することで受光量が変化し、その変化量は、塵埃の大きさに依存する。つまり、塵埃感知部１２での受光量の変化が、第１塵埃検出手段１０と第２塵埃検出手段１１に信号を送られ、まず、第１塵埃検出手段１０で受けた信号を第１増幅判定手段１０ａで増幅し、この結果が、所定の閾値を越えていれば、第１の塵埃検出信号として出力する。

さらに、第１塵埃検出手段１０の出力結果に関わらず、第２塵埃検出手段１１では、受けた信号を第２増幅判定手段１１ａで増幅し、所定の閾値を越えていれば、第２の塵埃検出信号として出力する。このとき、第２増幅判定手段１１ａの増幅率は、第１増幅判定手段１０ａの増幅率よりも大きく設定しておくことで、比較的大きな塵埃の場合には、第１増幅判定手段１０ａでも反応したと判定でき、第１の塵埃検出信号、第２の塵埃検出信号ともに出力される。

一方、小さな塵埃の場合には、第１幅判定手段１０ａでは判定レベルに達せず、第２増幅判定手段１１ａでのみ反応したと判定でき、第２の塵埃検出信号のみが検出され出力される。

以上のように、増幅率の差で、塵埃の大きさ判定を分別することで、受・発光部２０、２１での通過速度が等しく、パルス幅では十分な差が得られない塵埃（例えば径が０．１ｍｍの塵埃と０．０３ｍｍの塵埃）であっても、信号として区別できる。

ここで、まずこの吸引力によって吸引された塵埃が比較的大きな塵埃の場合、塵埃感知部１２の発光部２０と受光部２１の間を塵埃が通過するとき、第１、第２塵埃検出手段１０、１１が出力する信号は、図２のようになる。同図の実線は、第１塵埃検出手段１０で受けた信号を第１増幅判定手段１０ａで増幅した出力を示し、点線は、第２塵埃検出手段１１で受けた信号を第２増幅判定手段１１ａで増幅した出力を示したものである。この場合、第１塵埃検出手段１０、第２塵埃検出手段１１のどちらも塵埃を検出するための予め設定していた所定の閾値を超える為、第１、第２塵埃検出手段１０、１１のどちらも塵埃を検出することができる。

この場合は、大きな塵埃が通過したと考えられるため、第１塵埃計数手段１３によって大きな塵埃の量をカウントする。次に吸引された塵埃がハウスダストのように小さい塵埃の場合、図３に示すように、第２塵埃検出手段１１の出力は検出できるが、第１塵埃検出手段１０の出力は、閾値を超えない為、第１塵埃検出手段１０によって検出することはできない。この場合には、第２塵埃計数手段１４により小さな塵埃の量をカウントする。

さらに、実際に掃除を行う場合には、様々な大きさの塵埃を吸引することとなり、図４に示すように、大きな塵埃と小さな塵埃とが重なり合って集塵検知部１２の発光部２０と受光部２１の間を通過する場合が考えられる。このときには、大きな塵埃のみを検出してしまい、小さい塵埃は検出されないこととなる。この場合には、大きな塵埃が塵埃検知１２を通過したと判断されるため、第１塵埃計数手段１３によって大きな塵埃の量をカウントすることとなる。

実際の掃除では、特に、花粉の多い時期などでは、大きな塵埃と小さな塵埃が重なり合って塵埃検知部１２を通過していく機会が非常に多くなると考えられる。この状況がおおくなった場合、掃除を行った時間と吸引された塵埃の量との関係は、図５のようになる。第１塵埃検出手段１０により検出され第１塵埃計数手段１３を通してカウントされる大きな塵埃の量は、Ａのようになる。また、第２塵埃検出手段１１により検出され、第２塵埃係数手段１４を通してカウントされる小さな塵埃の量はＢの様になる。したがって、吸引された塵埃の量は、Ａ＋Ｂのようになる。しかし、大きな塵埃とともに通過する小さな塵埃があり、その塵埃はカウントされていない為、実際に吸引された塵埃の量はＣの様になる。

ここで、小さい塵埃を多量に吸引した場合、集塵袋５に塵埃がつまり吸引力をおとす一方、集塵袋５内に吸引された塵埃と風との関係は、図６のようになる。塵埃量検知手段１５によってカウントされた塵埃の量が増えると風量は少なくなっていくため、図のような関係となることがわかっている。塵埃量検知手段１５によりカウントされた塵埃の量をＡ＋Ｂとする。

吸引した塵埃の量により、このＡ＋Ｂ点は、グラフ内の直線上を移動する。実際に吸引した塵埃の量は、第２塵埃検出手段１１で検出された小さな塵埃を追加したＣ点になる。小さな塵埃が多い場合、Ａ＋Ｂ点とＣ点との差が大きくなっていく。

また、風量と電流検出手段１８によって検出される電動送風機２に流れる電流との関係は図７のようになる。塵埃量検知手段１５で検出した塵埃量の時の風量と、実際に吸引された塵埃は図Ａ＋Ｂ点、Ｃ点となる。この場合も小さな塵埃が増えるとＡ＋Ｂ点とＣ点との差が大きくなっていく。このときの電流検出手段１８が検出する電流の差ΔＩが、判断制御手段９が判断する塵埃量検知手段１５で検出した塵埃の量と、実際に吸引した塵埃の量との差として判断される。

このΔＩが、予め決めていた所定の値よりも大きい場合、掃除を行う部屋などにハウスダストなどの小さな塵埃が多いと判断することができる。このとき第２検出報知手段１９により使用者へ報知を行う。このときの報知方法としてはＬＥＤなどの点灯させる方法や、音などで放置する方法などが考えられる。

また、この電流値の差を補正するように駆動手段８の位相を変更し入力を上げ実際の塵埃量と同じ風量となるように位相を調整するようにすれば、吸引力もあがり目詰まりによる吸引力ダウンを防止することができる。

尚、上記実施の形態では、電動送風機２の動作状態を検出する検出手段として、電流検出手段１８を用いたが、電動送風機２による風量を検出する風量検出手段や、集塵室６内の圧力を検出する圧力検出手段を用いてもよい。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、ハウスダストなどの小さい塵埃が多い時に、それを使用者に報知することにより、使用性が向上するもので、各種家庭用、業務用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の制御ブロック図 同電気掃除機において大きい塵埃の場合の第１増幅判定手段と第２増幅判定手段の出力の関係を示すグラフ 同電気掃除機において小さい塵埃の場合の第１増幅判定手段と第２増幅判定手段の出力の関係を示すグラフ 同電気掃除機の塵埃検知部の断面図 同電気掃除機の掃除時間と塵埃量との関係を示すグラフ 同電気掃除機の塵埃量と風量の関係を示すグラフ 同電気掃除機の風量と電流値の関係を示すグラフ 従来の電気掃除機の外観斜視図 同電気掃除機の略断面図 同電気掃除機の制御ブロック図 同電気掃除機の塵埃検知部の断面図

符号の説明

１ 掃除機本体（本体）
２ 電動送風機
３ ホース
４ 操作部
５ 集塵袋
６ 集塵室
８ 駆動手段
９ 判断制御手段
１０ 第１塵埃検出手段
１１ 第２塵埃検出手段
１３ 第１塵埃計数手段
１４ 第２塵埃計数手段
１５ 塵埃量検知手段
１６ 検出報知手段（報知手段）
１７ 集塵量報知手段（報知手段）
１８ 電流検出手段（検出手段）
１９ 第２検出報知手段（報知手段）

Claims (2)

1. 吸引風を発する電動送風機を内蔵すると共に塵埃を集塵する集塵室を有する本体と、前記電動送風機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段に信号を送ることで前記電動送風機への電力供給量を制御する判断制御手段と、前記電動送風機の動作状態を検出する検出手段と、所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出手段と、前記所定の大きさと異なる大きさの塵埃に対して反応可能な第２塵埃検出手段と、前記第１、第２塵埃検出手段の出力結果から、前記集塵室に蓄積された塵埃の量を検知する塵埃量検知手段と、前記集塵室に蓄積された塵埃の種類や量を使用者に報知する報知手段を有し、前記塵埃量検知手段で検知された塵埃量と、前記検出手段の検出値から推定された塵埃量とを比較し、所定の大きさの塵埃量が多いと判断したときに、前記報知手段で報知することを特徴とする電気掃除機。
2. 所定の大きさの塵埃量が多い場合に、電動送風機への電力供給量を変える構成とした請求項１に記載の電気掃除機。

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