JP2010046171A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】塵埃検知手段が、常に適正に動作し、使い勝手のよい電気掃除機を提供する。
【解決手段】塵埃が流れる空気通路３内に光を放つ発光部２１からの光を受光し受光量に応じて信号を出力する受光部２２と、受光部２２の出力信号の変化が汚れによるものか否かを判別する汚れ判別部と、発光部２１と受光部２２の近傍の空気通路３内に出入り可能に設けられ、空気通路３内に入ったときは空気通路３を部分的に制限する通路制限手段７１と、通路制限手段７１を動作させる駆動手段とを備え、汚れ判別部の出力により発光部２１または／及び前記受光部２２が汚れていると判断した場合、駆動手段で通路制限手段７１を空気通路３に挿入するもので、通路制限手段７１によって発光部２１と受光部２２近傍の風速が上昇し、近傍の塵埃が吹き飛ばされるので、受光部２２の信号出力レベルが落ちることがなく、長期に渡って適正に動作させることが出来る。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気掃除機に関するもので、特に、吸引される塵埃を検知する塵埃検知手段を備えた電気掃除機に関するものである。

従来、この種の電気掃除機の塵埃検知手段は、図５〜７に示すような構成が一般的であった（例えば、特許文献１参照）。以下、その構成について説明する。

図５は、上記特許文献１に開示された従来の電気掃除機の吸込み口付近の断面図、図６は、同電気掃除機の回路図、図７（ａ）は、同電気掃除機の塵埃検知手段の空気通路内に汚れがなく塵埃が通過しないときの要部出力波形図、図７（ｂ）は、同塵埃検知手段の空気通路内に汚れがなく塵埃通過時の要部出力波形図、図７（ｃ）は、同塵埃検知手段の空気通路内に汚れがあるときの要部出力波形図である。

図５〜７において、床用吸込口１から電気掃除機本体（図示せず）の吸込口２に至る空気通路３内中に、発光ダイオード４と、発光ダイオード４から発光した光を受けるフォトトランジスタ５から構成された塵埃検知手段が設けられている。

なお、発光ダイオード４およびフォトトランジスタ５は、塵埃からの汚れ防止のため、一般に透明なホルダー１８および１９に挿入されて設置されている。このときホルダー１８および１９の先端は、表面が塵埃に覆われた場合も、ある程度は、吸込み風によって吹き飛ばされるよう、図３に示すように空気通路３内に飛び出している。

図６は、同電気掃除機の回路図であり、発光部２１は、塵埃が流れる空気通路内に光を放つもので、前記発光ダイオード４を用いている。受光部２２は、この発光部２１からの光を受光し、受光量に応じた信号を出力するもので、前記フォトトランジスタ５と、抵抗６、７、コンデンサ８、ＯＰアンプ９で構成される電圧増幅部とで構成している。このフォトトランジスタ５は、清掃作業中に空気通路３を流れる吸込空気流中に塵埃が含まれていると、発光ダイオード４からの光がこの塵埃により遮断され、フォトトランジスタ５の受光量が少なくなり出力電圧は大きくなる。その結果、受光部２２の出力電圧はいったん減少した後増加する。この受光部２２の出力は、抵抗２３、２４およびＯＰアンプ２５にて構成した比較部２６に入力している。電圧設定部２７は、受光部２２の検知レベルを設定するもので、抵抗２８、２９により構成しており、約３．１Ｖに設定されている。変化検知部３０は、受光部２２および電圧設定部２７の出力により、受光部２２の出力電圧の変化を検知するものであり、比較器３１を用いている。

つぎに、時間測定部３２は、変化検知部３０の出力により、受光部２２の出力電圧が変化している時間を測定するものである。時間設定部３３は、時間測定部３２により測定する最大時間を予め設定する。汚れ判別部３４は、時間測定部３２および時間設定部３３の２つの出力の比較により、受光部２２の出力電圧の変化が汚れによるものか否かを判別する。さらに、受光電流設定部３５は、受光部２２への複数の通電電流を設定するもので、複数の抵抗群により構成されている。受光電流選択部３６は、汚れ判別部３４の出力により受光電流設定部３５の電流を選択するもので、受光部２２の出力電圧が約３Ｖになるように選択する。そして、これらの全系統は５Ｖで動作するように設定されている。

なお、時間測定部３２、時間設定部３３、汚れ判別部３４は、制御手段３７内に構成されている。また、受光部２２の出力と、ＯＰアンプ２５の出力と信号を比較する比較部２６の出力は、この制御手段３７に入力され、電動送風機６２を駆動する。つまり、電動送風機６２は、受光部２２の出力、すなわち塵埃の有無により吸引力を変動させている。そして、制御手段３７の塵埃を検知する基本時間は０．１秒である。すなわち、制御手段３７は０．１秒間の受光部２２の出力の変化回数により塵埃の量を判別している。

塵埃が吸い込まれていなければ、受光部２２の出力は３Ｖ一定であり、変化検知部３０は動作しないため受光電流選択部３６からは受光部２２の出力電圧が３Ｖになるように任意の抵抗が選択出力されている（図７（ａ））。しかし、塵埃が通過すると、受光部２２の出力は定常３Ｖから一旦０Ｖまで減少した後再び３Ｖに戻るという動作を繰り返すため、変化検知部３０の出力は、’Ｌ’→’Ｈ’に変化して、時間測定部３２は変化している時間を測定する。実際に塵埃が通過する場合には、変化検知部３０の出力は’Ｌ’→’Ｈ’→’Ｌ’という動作を繰り返すため、時間測定部３２は動作の開始、停止を繰り返し、大きな値をカウントすることはない。時間設定部３３に予め大きな値を入力しておき、時間測定部３２の出力と比較することにより、汚れ判別部３４は動作しない。従来、時間設定部３３の値として、制御手段３７が塵埃を検知する基本時間である０．１秒に設定している（図７（ｂ））。

一方、使用していくにつれて、空気通路３内中に突起物として存在する発光部２１および受光部２２が取り付けてあるホルダー１８、１９の表面には、塵埃による汚れが次第に付着して行くため、フォトトランジスタ５が、発光ダイオード４から受け取る光量が減少し、受光部２２の出力電圧は３Ｖから次第に上昇してしまう。

すると、電圧設定部２７との比較により変化検知部３０の出力は’Ｌ’→’Ｈ’に変化し、時間測定部３２は、動作を開始する（図７（ｃ）Ｔ１）。 この場合、受光部２２の出力電圧は変化しないため、時間測定部３２はその動作を継続して、ついには時間設定部３３に予め設定した値よりも大きくなる。すると、汚れ判別部３４が動作して受光電流選択部３６を駆動し、受光電流設定部３５の任意の値を選択する。これにより受光部２２の電圧も低下する。この動作は、変化検知部３０の出力が’Ｈ’→’Ｌ’に変化する、すなわち、受光部２２の出力が、電圧設定部２７の設定電圧より小さくなるまで継続し、それらの関係が逆転した時点で停止する（図７（ｃ）Ｔ２）。

すなわち、時間測定部３２にて受光部２２の変化時間を測定することにより、受光部２２の電圧変化が、塵埃検知によるものか否かを判別でき、汚れによるものと判断したときには、受光電流選択部３６を駆動して、受光部２２の出力電圧が初期値３Ｖになるように補正することができる。よって受光部２２の出力電圧は常に測定されており、その出力に変化があった場合には、それが汚れによるものか否かを汚れ判別部３４により判別し、汚れによるものであれば、受光部２２の出力電圧は常に一定電圧になるように受光電流選択部３６にて受光電流が調整されるため、汚れによって受光部２２の電圧が上昇して塵埃が検知できなくなるということはない。また、使用者がホルダーの汚れ掃除をする必要がなくなる。
特開平４−２７６２２６号公報

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、受光部の出力の変化により、塵埃検知手段の感度を最適化することで、引き続き正常に使用できるものの、いずれは受光部が塵埃で覆われてしまい、塵埃検知手段が適正に動作しなくなる、という課題があった。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、塵埃検知手段が長期に渡って適正に動作する、使い勝手のよい電気掃除機を提供することを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために本発明の電気掃除機は、吸引力を発生させる電動送風機と、塵埃が流れる空気通路内に光を放つ発光部と、前記発光部の光を受光し受光量に応じて信号を出力する受光部と、前記受光部の出力信号の変化が汚れによるものか否かを判別する汚れ判別部と、前記発光部と前記受光部の近傍に配置され、前記空気通路内に出入り可能に設けられると共に、前記空気通路内に入ったときは前記空気通路を部分的に制限する通路制限手段と、前記通路制限手段を動作させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記汚れ判別部の出力により前記発光部または／及び前記受光部が汚れていると判断した場合、前記駆動手段で前記通路制限手段を前記空気通路に挿入し、前記発光部と前記受光部近傍の風速を上昇させるもので、通路制限手段によって発光部と受光部近傍の風速が上昇し、発光部と受光部近傍の塵埃が吹き飛ばされるので、受光部からの信号出力レベルが落ちることがなく、長期に渡って適正に動作し、使い勝手のよい電気掃除機を提供することができるものである。

本発明の電気掃除機は、塵埃検知手段が長期に渡って適正に動作し、使い勝手のよいものである。

第１の発明は、吸引力を発生させる電動送風機と、塵埃が流れる空気通路内に光を放つ発光部と、前記発光部の光を受光し受光量に応じて信号を出力する受光部と、前記受光部の出力信号の変化が汚れによるものか否かを判別する汚れ判別部と、前記発光部と前記受光部の近傍に配置され、前記空気通路内に出入り可能に設けられると共に、前記空気通路内に入ったときは前記空気通路を部分的に制限する通路制限手段と、前記通路制限手段を動作させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記汚れ判別部の出力により前記発光部または／及び前記受光部が汚れていると判断した場合、前記駆動手段で前記通路制限手段を前記空気通路に挿入し、前記発光部と前記受光部近傍の風速を上昇させるもので、通路制限手段によって発光部と受光部近傍の風速が上昇し、発光部と受光部近傍の塵埃が吹き飛ばされるので、受光部からの信号出力レベルが落ちることがなく、長期に渡って適正に動作し、使い勝手のよい電気掃除機を提供することができるものである。

第２の発明は、特に、第１の発明の汚れ判別部の出力を記憶する判別結果記憶部を有し、電気掃除機の使用前に通路制限手段を動作させるもので、電気掃除機の使用前に通路制限手段によって発光部と受光部近傍の風速が上昇し、発光部と受光部近傍の塵埃が吹き飛ばされるので、使用者が掃除機を使用するときには、常に受光部からの信号出力レベルが正常な状態から電気掃除機が使用可能となり、また電気掃除機使用中に通路制限手段の動作による吸引力の低下に陥ることもない為、使い勝手のいい電気掃除機を提供できるものである。

第３の発明は、特に、第１の発明の汚れ判別部の出力を記憶する判別結果記憶部を有し、電気掃除機の使用後に通路制限手段を動作させるもので、電気掃除機の使用後に通路制限手段によって発光部と受光部近傍の風速が上昇し、発光部と受光部近傍の塵埃が吹き飛ばされるので、使用者が次回掃除機を使用するときには、常に受光部からの信号出力レベルが正常な状態から電気掃除機が使用可能となり、通路制限手段動作の時間も待たずに使用が可能となり、また電気掃除機使用中に通路制限手段の動作による吸引力の低下に陥ることもない為、使い勝手のいい電気掃除機を提供できるものである。

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この発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の全体図、図２は、同電気掃除機の回路図、図３は、同電気掃除機のホースの断面図（空気通路が制限されていない状態）、図４は、同電気掃除機のホースの断面図（空気通路が制限されている状態）である。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。

掃除機本体６１は、後部に電動送風機６２を内蔵し、前部に塵埃を捕集する集塵室６３が配され、掃除機本体６１の前部には、ホース６４が設けられている。ホース６４の他端には、掃除機本体６１の運転の操作と運転状態の表示を兼ねた操作部６５が設けられている。６６は伸縮自在の延長管で、他端は塵埃掻き上げ用の吸込み具６７に着脱自在に接続される。又、掃除機本体６１の後部には、コンセント（商用電源）に接続して、掃除機本体６１に内蔵されている回路基板（図示せず）に電源を供給するための電源コードプラグ６８が設けられている。

また、掃除機本体６１とホース６４の接続部近傍には、通路制限手段７１がある。次に図２において、本実施の形態における電気掃除機のマイクロプロセッサからなる制御手段３７は、汚れ判別部３４の結果を記憶する判別結果記憶部６０を有する。ここで消費電力上限閾値５９は１１５０Ｗであり、この値を超えないように制御手段３７は、電気掃除機６２を制御している。

図３及び図４は、ホース６４の断面図と空気通路３内の空気の流れをあらわしたものである。ソレノイドからなる駆動手段７２と通路制限板７３から構成された通路制限手段７１はホース６４を完全密閉する形で覆っており、通路制限手段７１に固定された駆動手段７２には通路制限板７３が取り付けられており、通路制限板７３は駆動手段７２の動作により、ホース６４内の空気通路３内に出入りできるようになっている。

通路制限板７３とホース６４の間にはパッキン（図示せず）が配置されており、通路制限板７３の動きによってエアー漏れが発生しないようになっている。また駆動手段７２は制御手段３７（図示せず）に接続されており、制御手段３７からの信号を受けて動作する。

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、作用について、図１〜４及び図７を参照しながら説明する。

電気掃除機を、使用していくにつれて、発光部２１および受光部２２近傍には塵埃の汚れが次第に付着して行くため、フォトトランジスタ５が発光ダイオード４から受け取る光量が減少し、受光部２２の出力電圧は３Ｖから次第に上昇してしまう。

すると、電圧設定部２７との比較により変化検知部３０の出力は’Ｌ’→’Ｈ’に変化し、時間測定部３２は動作を開始する（図７（ｃ）Ｔ１）。 この場合、受光部２２の出力電圧は変化しないため、時間測定部３２は、その動作を継続して、ついには時間設定部３３に予め設定した値よりも大きくなる。すると、汚れ判別部３４が動作して制御手段３７から出力された信号によって駆動手段７２を動作させ、通路制限板７３を空気通路３内に押し出すとともに電動送風機６２を動作させる。

通常使用時には、空気通路３内を通る空気の流れは図３の通常状態のように直進だが、通路制限板７３が挿入されることで、空気の流れは曲げられ、ホース６４の流路断面積が小さくなるので、ベルヌーイの定理によって風速が増した風は、発光部２１と受光部２２近傍を流れることになる。

これによって、発光部２１及び受光部２２近傍の風速が急激に速まり、付着していた塵埃を吹き飛ばす。結果、フォトトランジスタ５が発光ダイオード４から受け取る光量が増加し、受光部２２の出力は３Ｖ付近まで戻り、通常通りの塵埃検知が可能となる。

また、制御手段３７は、汚れ判別部３４が、受光部２２からの信号を塵埃による汚れと判断したときに、判別結果記憶部６０に、一度判別結果を記憶させる仕様としてもよい。判別結果記憶部６０に判別結果を記憶させた場合、次回電気掃除機の使用者が電源を入れたと同時に、制御手段３７は、判別結果記憶部６０からの信号を受け取り、電動送風機６２と通路制限手段７１を同時動作させる。その結果、発光部２１と受光部２２近傍の風速が増し、発光部２１と受光部２２近傍の塵埃が吹き飛ばされる。

以上の動作によって、使用者が次回に電気掃除機を使用するときには、電源を入れた直後に電動送風機６２と通路制限手段７１とを動作させる為、電気掃除機使用中に通路制限手段７１の動作による吸引力の低下が発生することはなく、電気掃除機使用開始時に正常レベルまで受光部２２の出力を落とした状態から電気掃除機を使用することが可能となる為、使い勝手のいい電気掃除機を提供できるものである。

また、逆に制御手段３７は、操作部６５によって電気掃除機を停止させた後に通路制限手段７１を動作させる仕様としてもよい。電気掃除機を停止させた直後に電動送風機６２と通路制限手段７１とを動作させることによって、使用者が次回電気掃除機を使用するときには、電気掃除機使用中に通路制限手段７１の動作による吸引力の低下が発生することはなく、通路制限手段７１動作の時間も待たずに使用が可能となり、常に受光部２２からの信号出力レベルが正常な状態から電気掃除機が使用可能となり、使い勝手のいい電気掃除機を提供できるものである。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、塵埃を検知する為の塵埃検知手段を構成する発光部、受光部近傍に付着した塵埃を自動的に除去することで、使用者による電気掃除機の手入れを軽減し、より使用勝手の電気掃除機を提供することができ、塵埃検知制御を行う電気掃除機全てに特に有用である。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体図 同電気掃除機の回路図 同電気掃除機のホースの断面図（空気通路が制限されていない状態） 同電気掃除機のホースの断面図（空気通路が制限されている状態） 従来の電気掃除機の吸込み口付近の断面図 同電気掃除機の回路図 （ａ）同電気掃除機の塵埃検知手段の空気通路内に汚れがなく塵埃が通過しないときの要部出力波形図、（ｂ）同塵埃検知手段の空気通路内に汚れがなく塵埃通過時の要部出力波形図、（ｃ）同塵埃検知手段の空気通路内に汚れがあるときの要部出力波形図

符号の説明

３ 空気通路
２１ 発光部（塵埃検知手段）
２２ 受光部（塵埃検知手段）
３４ 汚れ判別部
３７ 制御手段
６０ 判別結果記憶部
６２ 電動送風機
７１ 通路制限手段
７２ 駆動手段

Claims (3)

1. 吸引力を発生させる電動送風機と、塵埃が流れる空気通路内に光を放つ発光部と、前記発光部の光を受光し受光量に応じて信号を出力する受光部と、前記受光部の出力信号の変化が汚れによるものか否かを判別する汚れ判別部と、前記発光部と前記受光部の近傍に配置され、前記空気通路内に出入り可能に設けられると共に、前記空気通路内に入ったときは前記空気通路を部分的に制限する通路制限手段と、前記通路制限手段を動作させる駆動手段と、前記駆動手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記汚れ判別部の出力により前記発光部または／及び前記受光部が汚れていると判断した場合、前記駆動手段で前記通路制限手段を前記空気通路に挿入し、前記発光部と前記受光部近傍の風速を上昇させることを特徴とした電気掃除機。
2. 汚れ判別部の出力を記憶する判別結果記憶部を有し、電気掃除機の使用前に通路制限手段を動作させることを特徴とした請求項１に記載の電気掃除機。
3. 汚れ判別部の出力を記憶する判別結果記憶部を有し、電気掃除機の使用後に通路制限手段を動作させることを特徴とした請求項１に記載の電気掃除機。

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