JP2010017378A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単で、フィルタの除塵性能を向上しつつ部品点数を減少させてコストを低減し、その上動作音を低減することのできる除塵装置を備えた電気掃除機を提供する。
【解決手段】内部の上流側に設けられた集塵室４、集塵室４の下流側に隔壁２を介して設置された電動送風機７、隔壁２の上流側に配設されたフィルタ９、及びフィルタ９に下流側から打撃又は振動を加えてフィルタ９に付着した塵埃等を除去する駆動部１５を有する除塵装置１１を備えた掃除機本体１を有し、除塵装置１１の駆動部１５による打撃又は振動の周期を、フィルタ９の固有振動数の整数倍又はその近傍とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気掃除機に係り、より詳しくは、フィルタに付着した塵埃等を除去する除塵装置を備えた電気掃除機に関するものである。

電気掃除機は、周知のように、空気と共に吸引した塵埃等を掃除機本体の集塵室内の下流側に設けたフィルタで捕捉し、その大部分を集塵室（集塵ボックス等を含む）内に落下させ、フィルタを通過した清浄な空気を外部に排出している。

しかしながら、フィルタに捕捉されて付着した塵埃等によってフィルタに目詰まりを生じ、電動送風機による吸引力が低下するばかりでなく、電動送風機の負荷が増大して余分な電力を消費することになる。このため、フィルタに掃除機本体内に設置した状態のままで振動や衝撃を与え、フィルタに付着した塵埃等を落下させるようにした除塵装置が提案されている。

従来の電気掃除機の除塵装置に、振動ユニットに設けたソレノイド本体の直線往復運動を、フィルタ部材に設けたリブに衝突させてフィルタ部材を振動させ、フィルタ部材に付着した塵埃等を落下させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、コードリールと連動して回転し、フィルタを叩いて振動を与える第１の除塵手段と、この第１の除塵手段に設けた回転体に駆動され、集塵ケースを介してフィルタを上方から叩いて振動を与える第２の除塵手段とを備え、これらにより、フィルタに付着した塵埃を除去するようにした電気掃除機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−１１１５０４号公報（第７−９頁、図１，２，４） 特開２００８−３８５号公報（第４，５頁、図３．６）

特許文献１の除塵装置は、ソレノイド本体の直線往復運動によってフィルタに加えられる加振力（加速度）や変位が小さいため、フィルタ部材の表面に付着した塵埃等は除去することができても、フィルタの表層まで入った微細塵は十分に除去することができないという問題があった。

また、引用文献２の除塵手段は、回転力によりフィルタに振動を与えるようにしており、大きな加振力を得るためには歯車機構やカムにより回転数を変えたり動きの方向を変換したりしなければならない。このため、構造が複雑で部品点数が多く高コストとなり、また歯車機構のバックラッシ等の影響により動作音が大きくなるなどの問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、構造が簡単で、フィルタの除塵性能を向上しつつ部品点数を減少させてコストを低減し、その上動作音を低減することのできる除塵装置を備えた電気掃除機を提供することを目的としたものである。

本発明に係る電気掃除機は、内部の上流側に設けられた集塵室、該集塵室の下流側に隔壁を介して設置された電動送風機、前記隔壁の上流側に配設されたフィルタ、及び該フィルタに下流側から打撃又は振動を加えて該フィルタに付着した塵埃等を除去する駆動部を有する除塵装置を備えた掃除機本体を有し、前記除塵装置の駆動部による打撃又は振動の周期を、前記フィルタの固有振動数の整数倍又はその近傍としたものである。

本発明によれば、除塵手段によりフィルタに、フィルタの固有振動数の整数倍又はその近傍の周期で打撃を与えて共振させることにより、フィルタの表面に付着した塵埃等は勿論、表層に入り込んだ微細塵も除去するようにしたので、簡単な構造でフィルタを確実に清掃することができ、電気掃除機の吸引力を高めると共に、消費電力を抑制することができる。

［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る電気掃除機の一部を省略した掃除機本体の中央縦断面図、図２は同じく要部の縦断面図、図３は図１のフィルタの説明図、図４は電気掃除機の全体構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、図の左側を前部側又は上流側、右側を後部側又は下流側という。

本実施の形態に係る電気掃除機は、図４に示すように、掃除機本体１と、一端が掃除機本体１の吸込み口５に着脱自在に連結され、他端に手元ハンドル３１が設けられたホース３０と、一端が手元ハンドル３１に着脱自在に接続され、他端に床用吸込み具３３が着脱自在に連結された延長パイプ３２とを備えている。

掃除機本体１は、図１、図２に示すように、内部の前後方向のほぼ中央部が、開口部３を有する隔壁２により仕切られており、その前部側には前端部に吸込み口５を有する集塵室４が設けられ、後部側には開口部３に臨んで電動送風機７が設置された電動送風機室６が設けられている。

そして、集塵室４には吸込み口５に連通する集塵ボックス８が着脱可能に収容されており、集塵ボックス８の下流側には、例えば図３に示すようなプリーツ状のフィルタ９が、その折り目９ａを上下方向にして一体的に取付けられている。また、隔壁２の開口部３の上流側には、例えば、フィルタ９が設置されなかった場合、あるいはフィルタ９が破損した場合などを考慮して、枠１０ａに保持されたバックアップフィルタ１０が設置されている。

１１は電動送風機７の側方の下部（掃除機本体１の幅方向の一方の側）において、隔壁２の後部側に設置された除塵装置で、その詳細を図５に示す。
図５において、１２は除塵装置１１を構成するソレノイドで、ボビン１３に巻かれた励磁コイル１４、ボビン１３の中心穴に軸方向の往復運動自在に収容された駆動部であるプランジャー１５、励磁コイル１４をカバーするヨーク１６及びヨーク蓋１７、プランジャー１５の前進時の可動範囲を規制するストッパ１８、プランジャー１５の後退時の可動範囲を規制すると共に、プランジャー１５の動作時の動作音を低減する前部防音ゴム１９ａ、及び後部防音ゴム１９ｂ等から構成されている。

２０は例えばゴムの如き弾性材からなる断面ほぼＭ字状のブシュで、隔壁２にプランジャー１５に対応して設けた開口部２ａに装着され、プランジャー１５の先端部に当接してこれを覆うと共に、集塵室４と電動送風機室６との間の気密性を確保している。
２１は下端部に設けた軸２２により隔壁２に回動自在に設けられた除塵子で、フィルタ９の幅方向とほぼ等しい長さを有し、隔壁２の前部側において、バックアップフィルタ１０の下部に設けられており、図示しないばねにより常時隔壁２側に付勢され、ブシュ２０に当接している。

上記のように構成した除塵装置１１のソレノイド１２の励磁コイル１４には、除塵制御部２５からパルス電圧（通電と非通電の繰り返し）が印加されて励磁と非励磁を繰り返し、プランジャー１５を軸方向に往復運動させる。このときのパルス電圧の周波数を、フィルタ９の固有振動数ｆ₀の整数倍又はその近傍になるように設定する。

例えば、フィルタ９がＰＥＴ不織布製のプリーツ状で、厚みｔ＝０．３ｍｍ、折り目９ａの高さＨ＝１５ｍｍ、幅Ｌ＝１０８ｍｍ、山（折り目）数Ｎ＝３６、長さＡ＝１４０ｍｍであり、端部をＡＢＳ樹脂によりインサート形成した場合、フィルタ９の固有振動数ｆ₀は約４０Ｈｚとなるので、ソレノイド１２の励磁コイル１４に印加されるパルス電圧の周波数を、ｆ₀×ｎ＝４０×ｎＨｚ（ｎは整数で、例えば１〜５）とする。

次に、上記のように構成した除塵装置１１の作用を、図５、図６により説明する。なお、図５はソレノイド１２への非通電時の状態を、図６は通電時の状態を示す。
除塵制御部２５からソレノイド１２の励磁コイル１４に、フィルタ９の固有振動数ｆ₀の整数倍又はその近傍の周波数のパルス電圧が印加されると、通電時には励磁コイル１４により磁界が形成され、図６に示すように、プランジャー１５は矢印方向に吸引され、軸方向に移動してその先端部が開口部２ａから突出し、ストッパ１８に当って停止する。このとき、ブシュ２０はプランジャー１５に押圧されて伸張変形し、これに当接する除塵子２１をばねに抗してフィルタ９側に回動させ、その先端部がフィルタ９に衝突し、フィルタ９に打撃を与える。

励磁コイル１４への通電が非通電になると、プランジャー１５の前進方向への吸引力が無くなるため、図５に示すように、除塵子２１はばねに付勢されてフィルタ９から遠ざかる方向、すなわち、隔壁２側に回動し、ブシュ２０を介してプランジャー１５を矢印方向に押し戻し（後退させ）、先端部がほぼ開口部２ａ内に位置すると前部防音ゴム１９ａに当って停止する。このとき、除塵子２１はフィルタ９から離れ、その先端部はバックアップフィルタ１０の枠１０ａより後部側（隔壁２側）に位置する。

このようにして、ソレノイド１２の励磁コイル１４に、フィルタ９の固有振動数ｆ₀の整数倍又はその近傍の周波数のパルス電圧を印加することにより、ソレノイド１５は印加されたパルス電圧の周波数に対応して、前進、後退の往復運動を繰り返し、前進の都度フィルタ９に衝突して打撃を与え、フィルタ９に振動を与える。

次に、上記のように構成した本実施の形態に係る電気掃除機の動作について説明する。
図４において、図示しない電源コードを商用電源に接続し、床用吸込み具３３を床面上に位置させて手元ハンドル３１に設けた電源スイッチをＯＮすると、掃除機本体１に設けた電動送風機７が駆動される。これにより、床用吸込み具３３から塵埃等を含む空気が吸引され、延長管３２、手元ハンドル３１、ホース３０を経て、掃除機本体１内の集塵ボックス８に吸込まれる。

集塵ボックス８内に吸込まれた塵埃等を含む空気のうち、比較的大きい塵埃等はフィルタ９に当って落下し集塵ボックス８内に堆積し、フィルタ９及びバックアップフィルタ１０により細塵が捕捉され、清浄化された空気は電動送風機７や制御部（図示せず）等を冷したのち、後部に設けた排気口（図示せず）から外部に排出される。

掃除が終って電源スイッチをＯＦＦすると電動送風機７が停止するが、このとき、除塵制御部２５から除塵装置１１のソレノイド１２にパルス電圧が印加される。これにより、プランジャー１５はフィルタ９の固有振動数ｆ₀の整数倍又はその近傍の周期（周波数）で前進、後退の往復運動を繰り返し、除塵子２１を介してフィルタ９に打撃を与えて共振させ、フィルタ９を大きく変形させてその表面に付着した塵埃等は勿論、表層に入り込んだ細塵等もフィルタ９から分離させ、集塵ボックス８内に落下させてフィルタ９を清掃する。

所定の時間（例えば、５〜１０秒間）経過すると、除塵制御部２５はソレノイド１２への通電を停止する。これにより、除塵装置１１は図５の状態に戻る。
上記の説明では、掃除が終ったときは、自動的に除塵制御部２５からソレノイド１２にパルス電圧を印加して除塵装置１１を作動させ、塵埃等を除去してフィルタ９を清掃する場合を示したが、手動により除塵制御部２５から適宜除塵装置１１に通電して、フィルタ９を清掃するようにしてもよい。

集塵ボックス８内が塵埃等で一杯になったときは、集塵室４の上面に設けた上蓋（図示せず）を開放し、集塵ボックス８をフィルタ９と一体的に引き上げて取出し、塵埃等を廃棄して再び集塵室４内に収容して上蓋を閉じる。このとき、除塵装置１１の除塵子２１は、ばねに付勢されて回動し、その先端部がバックアップフィルタ１０の枠１０ａより隔壁２側に位置しているので、フィルタ９を含む集塵ボックス８は除塵子２１に干渉されることなく、上下方向に着脱することができる。

上記のように構成した本実施の形態によれば、除塵手段１１により、フィルタ９に、フィルタ９の固有振動数ｆ₀の整数倍又はその近傍の周期で打撃を与えて共振させることにより、フィルタ９に大きな変形を発生させて、フィルタ９の表面に付着した塵埃等は勿論、表層に入り込んだ微細塵もフィルタ９から分離させて集塵ボックス８内に落下させるようにしたので、簡単な構造でフィルタ９を短時間で確実に清掃することができ、これにより、電気掃除機の吸引力を高めることができる。

また、除塵子２１の隔壁２側への付勢と、パルス信号の非通電時のプランジャー１５の後退を、除塵子２１に設けたばねにより兼ねるようにしたので、構造が簡単で部品数を減らすことができ、これによりコストを低減することができる。
さらに、プランジャー１５の軸方向の前後に、前部防音ゴム１９ａと後部防音ゴム１９ｂを設けたので、プランジャー１５の動作時における動作音を低減することができる。

［実施の形態２］
図７は本発明の実施の形態２に係る電気掃除機の一部を省略した掃除機本体の要部の縦断面図である。なお、実施の形態１と同様の構成又は同様の機能の部分には、同じ符号を付してある。
本実施の形態において、運転制御部２６は電動送風機７に通電する電力を制御する。また、目詰まり検知部２７は、電動送風機７に通電される電力の電流値を検知することにより、電動送風機７の電動機に加わる負荷、すなわち、フィルタ９の目詰まり状態を検知する。さらに、除塵制御部２５には、あらかじめフィルタ９の目詰まり状態に応じた固有振動数ｆ₁の複数のデータをテーブルとして記憶させておく。

上記のような本実施の形態において、前述のように、電動送風機７を駆動して床用吸込み具３３により塵埃等を含む空気を吸引し、集塵ボックス８からフィルタ９、バックアップフィルタ１０で塵埃等が除去された清浄な空気を外部に排出する。
この間、目詰まり検知部２７は、常時又は適宜、電動送風機７の電動機に加わる負荷を検知する。

掃除が終ったときは、目詰まり検知部２７は、前記の電動送風機７の電動機の負荷状態に係る情報を除塵制御部２５へ送り、除塵制御部２５はこの情報に基づいて記憶したテーブルからこの目詰まりに対応したフィルタ９の固有振動数ｆ₁を算出する。そして、ソレノイド１２の励磁コイル１４に、上記固有振動数ｆ₁の整数倍、すなわち、ｆ₁×ｎ又はその近傍の周波数のパルス電圧を印加する。

本実施の形態においても、実施の形態１の場合とほぼ同様の作用によりほぼ同様の効果を得ることができるが、さらに、目詰まり状態におけるフィルタ９の固有振動数ｆ₁の整数倍又はその近傍の周波数のパルス電圧をソレノイド１２に印加するようにしたので、フィルタ９に付着した塵埃等をより確実に除去することができる。

［実施の形態３］
図８は本発明の実施の形態３に係る電気掃除機の一部を省略した掃除機本体の要部の縦断面図である。なお、実施の形態１，２と同様の構成又は同様の機能の場合には、同じ符号を付してある。
本実施の形態は、実施の形態２における除塵制御部２５に、あらかじめフィルタ９の目詰まりしていない状態の固有振動数ｆ₀を設定しておくとともに、フィルタ９の目詰まり状態に対応した固有振動数ｆの複数のデータのテーブルを記憶させておく。

掃除が終ったときは、目詰まり検知部２７は電動送風機７の電動機の負荷状態に係る情報を除塵制御部２５に送り、除塵制御部２５はこの情報に基いてテーブルから目詰まりに対応したフィルタ９の固有振動数ｆ₁を算出する。
そして、除塵制御部２５は、目詰まりしていない状態のフィルタ９の固有振動数ｆ₀と、目詰まりした状態の固有振動数ｆ₁との平均値の整数倍、すなわち、（ｆ₀＋ｆ₁）÷２×ｎ又はその近傍の周波数のパルス電圧をソレノイド１２の励磁コイル１４に印加する。
本実施の形態の作用、効果は、実施の形態２の場合とほぼ同様である。

上記の説明では、図示の電気掃除機に本発明を実施した場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構造の電気掃除機にも本発明を実施することができる。

本発明の実施の形態１に係る電気掃除機の一部を省略した掃除機本体の中央縦断面図である。 図１の要部の縦断面図である。 図１のフィルタの説明図である。 本発明に係る電気掃除機の全体構成を示す斜視図である。 図２の除塵装置の構成及び作用説明図である。 図２の除塵装置の構成及び作用説明図である。 本発明の実施の形態２に係る電気掃除機の一部を省略した掃除機本体の要部の縦断面図である。 本発明の実施の形態３に係る電気掃除機の一部を省略した掃除機本体の要部の縦断面図である。

符号の説明

１ 掃除機本体、２ 隔壁、４ 集塵室、５ 吸込み口、７ 電動送風機、８ 集塵ボックス、９ フィルタ、１０ バックアップフィルタ、１１ 除塵装置、１２ ソレノイド、１４ 励磁コイル、１５ プランジャー、１８ ストッパ、１９ａ 前部防音ゴム、１９ｂ 後部防音ゴム、２０ ブシュ、２１ 除塵子、２５ 除塵制御部、２６ 運転制御部、２７ 目詰まり検知部。

Claims (8)

1. 内部の上流側に設けられた集塵室、該集塵室の下流側に隔壁を介して設置された電動送風機、前記隔壁の上流側に配設されたフィルタ、及び該フィルタに下流側から打撃又は振動を加えて該フィルタに付着した塵埃等を除去する駆動部を有する除塵装置を備えた掃除機本体を有し、
   前記除塵装置の駆動部による打撃又は振動の周期を、前記フィルタの固有振動数の整数倍又はその近傍としたことを特徴する電気掃除機。
2. 前記フィルタの固有振動数が記憶され、前記除塵装置の駆動部の打撃又は振動の周期を制御する除塵制御部を備えたことを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
3. 前記フィルタの目詰まり状態時における該フィルタの固有振動数が記憶され、前記除塵装置の駆動部の打撃又は振動の周期を制御する除塵制御部と、前記フィルタの目詰まり状態を検知する目詰まり検知部とを設け、前記除塵制御部は該目詰まり検知部の検知情報に基いてこれに対応したフィルタの固有振動数の整数倍又はその近傍の周期で前記駆動部を駆動することを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
4. 前記フィルタの固有振動数と、前記フィルタの目詰まり状態に対応した固有振動数との平均値の整数倍又はその近傍の周期で前記駆動部を駆動することを特徴とする請求項３記載の電気掃除機。
5. 前記除塵装置の駆動部を、前記隔壁に設けた開口部から前記フィルタ側に突出可能に構成すると共に、該駆動部と前記フィルタとの間に、前記隔壁側に付勢された除塵子を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電気掃除機。
6. 弾性材からなり、前記隔壁に設けた開口部に装着されて前記除塵装置の駆動部の先端部を覆い、前記除塵子が当接するブシュを設けたことを特徴とする請求項５記載の電気掃除機。
7. 前記除塵装置の駆動部を、通電時に前記フィルタ方向に前進するソレノイドの可動部で構成し、該ソレノイドにパルス電圧を印加することにより前記可動部を前進又は後退させることを特徴とする請求項１〜６記載の電気掃除機。
8. 前記ソレノイドに、通電時に前記可動部の前進範囲を規制するストッパを設けると共に、該通電時に前記可動部の後退範囲を規制するストッパを設けたことを特徴とする請求項７記載の電気掃除機。

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