JP2010194208A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】精度よく短時間で掃除状態を検出して、使い勝手のよい電気掃除機を提供する。
【解決手段】掃除機本体２１に内蔵された電動送風機２と、掃除機本体２１の吸気側に接続されたホース２４と、被掃除面に接触し被掃除面から塵埃を吸込むための吸込み具３１と、ホース２４と吸込み具３１とを連通するように接続される延長管２９と、吸込み具３１内に配され被掃除面との接地の有無を検出する接地検知手段１２と、延長管２９に設けられ、延長管２９の対地角度を検出する角度検出手段１４を備え、延長管２９の対地角度が略８０°以上で且つ、吸込み具３１が接地していない状態の時は、電動送風機２を強制停止するもので、吸込み具３１の接地検知手段１２のみならず、延長管２９の角度によって、確実に非掃除動作中であることを検出して、電動送風機２の強制停止を行うため、被掃除面の状態による誤検知もなく、応答性も高い電気掃除機を提供できる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気掃除機に関するもので、特に、電力消費を低減できる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吸込み具には、回転ブラシ及びこの回転ブラシを回転駆動する電動機が設けられると共に、前記電動機へは、掃除機本体から、ホース、延長管を介して電源供給線が設けられ、前記吸込み具内の前記電源供給線上には、前記吸込み具の、被掃除面への接地検知手段としてのスイッチを備えている。この構成により、前記吸込み具が被掃除面に接地されると、前記スイッチが閉成されて前記吸込み具の電動機が駆動され、被掃除面から離されると、スイッチが開成されて吸込み具の電動機が停止する。

また、前記接地検知手段によって、吸込み具が被掃除面に接地されていない状態であることが検出された場合、吸込み具の電動機が停止するのみならず、省電力および静音化のために、掃除機本体に内蔵された電動送風機の出力を低下あるいは停止させるようにしたものもある（例えば、特許文献１、２及び３参照）。
特開平１−１９８５１９号公報 特開２００２−３６０７７７号公報 特開２００７−５４１４６号公報

上述したように、上記従来の電気掃除機では、吸込み具の接地状態のみで掃除動作の有無を判断しているが、一般家庭においては、例えば敷居の段差や、じゅうたんの毛足（凹凸の激しいじゅうたん）、スノコ状の床面等により、掃除動作中であるにも関わらず、吸込み具の接地検知手段であるスイッチが開成状態になってしまう様々なケースが存在する。即ち、上記従来の電気掃除機においては、掃除動作中であるにも関わらず、使用者の意図に反して、電気掃除機の運転が停止してしまうという状態が発生するという課題があった。この課題を解決するために、吸込み具が被掃除面から離されても所定時間は停止させない制御等も考えられているが、その場合には逆に応答性に課題が出てしまう。

一方、実使用では、吸込み具が床面に接地した状態で、放置される状態も少なからずあり、その場合には、上記の運転停止制御が働かなくなる、といった課題があった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、掃除動作中でないことを精度よく且つ、素早く検出して、電気掃除機の運転を停止させることで、省電力・静音に配慮した使用性の高い電気掃除機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は、掃除機本体に内蔵され吸込み力を発生する電動送風機と、前記掃除機本体の吸気側に接続されたホースと、被掃除面に接触し被掃除面から塵埃を吸込むための吸込み具と、前記ホースと前記吸込み具とを連通するように接続される延長管と、前記吸込み具内に配され前記被掃除面との接地の有無を検出する接地検知手段と、前記延長管に設けられ、前記延長管の対地角度を検出する角度検出手段を備え、前記延長管の対地角度が略８０°以上で且つ、前記吸込み具が接地していない状態であることを前記接地検知手段が検出したときは、前記電動送風機を強制停止するもので、吸込み具の接地検知手段のみならず、延長管の角度によって、確実に非掃除動作中であることを検出して、電動送風機の強制停止を行うため、従来の課題であった被掃除面の状態による誤検知もなく、応答性も高い電気掃除機を提供できるものである。

本発明の電気掃除機は、掃除動作中でないことを精度よく且つ、素早く検出して、掃除機の運転を停止させることで、省電力・静音に配慮した、使用性の高い電気掃除機を提供できるものである。

第１の発明は、掃除機本体に内蔵され吸込み力を発生する電動送風機と、前記掃除機本体の吸気側に接続されたホースと、被掃除面に接触し被掃除面から塵埃を吸込むための吸込み具と、前記ホースと前記吸込み具とを連通するように接続される延長管と、前記吸込み具内に配され前記被掃除面との接地の有無を検出する接地検知手段と、前記延長管に設けられ、前記延長管の対地角度を検出する角度検出手段を備え、前記延長管の対地角度が略８０°以上で且つ、前記吸込み具が接地していない状態であることを前記接地検知手段が検出したときは、前記電動送風機を強制停止するもので、吸込み具の接地検知手段のみならず、延長管の角度によって、確実に非掃除動作中であることを検出して、電動送風機の強制停止を行うため、従来の課題であった被掃除面の状態による誤検知もなく、応答性も高い電気掃除機を提供できるものである。

第２の発明は、特に、第１の発明の電動送風機が強制停止されている間に、延長管の対地角度が、略８０°未満になった場合、電動送風機を再起動するもので、強制停止後にも、掃除動作に移れば直ぐに運転を自動的に再開するので、電気掃除機の使用性をさらに高めることができるものである。

第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の延長管の対地角度が略０°の状態で、吸込み具の接地状態が、所定の時間、変化しない場合には、前記吸込み具の被掃除面への接地の有無の検出状況に関わらず、電動送風機を強制停止するもので、仮に吸込み具を床面に接地させた状態で放置された場合であっても、確実に非掃除状態であることを検知して、運転を停止させるため、従来の課題のひとつである「床面接地状態での放置」も解決できるものである。

第４の発明は、特に、第３の発明の電気掃除機において、被掃除面から吸引される塵埃の有無を検出する塵埃検出手段を設け、延長管の対地角度が略０°の状態で、前記吸込み具の接地状態が、所定の時間変化しない場合であっても、前記塵埃検出手段によって、塵埃が検出されている間は、電動送風機を強制停止しないもので、塵埃の吸込み有無も判断して強制停止を行うため、更に信頼性の高い電気掃除機を提供することが出来る。

第５の発明は、特に、第３又は第４の発明の電動送風機が強制停止状態である時に、延長管の対地角度が変化した場合、又は、吸込み具の接地状態が変化した場合、又は、塵埃が検出された場合は、前記電動送風機を再起動するもので、強制停止後にも、掃除動作に移れば直ぐに運転を自動的に再開するので、電気掃除機の使用性を一層高めることができるものである。

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って本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における電気掃除機について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本実施の形態における電気掃除機の全体斜視図、図２は、同電気掃除機の回路ブロック図、図３は、同電気掃除機の制御フローチャート、図４は、同電気掃除機の延長管の対地角度を説明する対地角度概念図である。

図１〜３において、本実施の形態における電気掃除機の掃除機本体２１は、後部に電動送風機２を内蔵した電動送風機室２２が配され、前部に、塵埃を捕集する集塵室２３が配され、掃除機本体２１の前部には、ホース２４の一端に設けた接続パイプ２５が着脱自在に接続される吸気口２６が設けられている。ホース２４の他端には、掃除の際に握ると共に掃除機本体２１の運転を操作するための操作部９を有する把手２７を備えた先端パイプ２８が設けられている。

前記操作部９は、操作手段として「切」ボタン（図示せず）、「強」ボタン（図示せず）、「中」ボタン（図示せず）及び、「弱」ボタン（図示せず）と、表示手段としての運転ランプ（図示せず）とにより構成されている。

２９は、伸縮自在の延長管で、下流側端部が前記先端パイプ２８に着脱自在に接続され、他端は、塵埃掻き上げ用の回転ブラシ３０と、その回転ブラシ３０を回転駆動する電動機１０を内蔵した吸込み具３１に着脱自在に接続される。

又、掃除機本体２１の後部には、室内のコンセント（商用電源１）に接続されると共に、掃除機本体２１に内蔵されている後述の回路基板３２ａに電源を供給するための電源コード１３が設けられている。更に、前記吸込み具３１の底面には、被掃除面との接地の有無を検出するための接地検知手段１２が設けられており、前記延長管２９の内部には、前記延長管２９の対地角度を検出するための角度検出手段１４が設けられている。ホース２４の、掃除機本体２１との接続部付近には、吸気に含まれる塵埃の量を検出する塵埃検出手段８が設けられている。

次に、図２を用いて本実施の形態における電気掃除機の制御回路構成を説明する。

図２において、回路基板ブロック３２ａ、３２ｂ、３２ｃ及び３２ｄは、それぞれ掃除機本体２１、ホース２４、延長管２９及び吸込み具３１に配されるものである。商用電源１には、電源波形のゼロクロスを検出するためのゼロクロス検出回路３と、信号制御手段４に電源を供給するための電源回路５と、電動送風機２と、電動機１０が接続されている。

前記電動送風機２と電動機１０は、それぞれ駆動回路Ａ６と駆動回路Ｂ７を介して、前記信号制御手段４により位相制御されるように構成されている。この時の位相制御角は、信号制御手段４に接続された操作部９の各ボタンからの入力信号に応じて決定されている。位相制御を行なうために必要となるゼロクロス検出回路３は、前記信号制御手段４に接続されている。

１１は、前記吸込み具３１が被掃除床面上に床面上の塵埃を吸引可能に接地（着床）されている時に閉路し、離床している時には開路するスイッチで、抵抗Ｒ１と組合せることで接地検知手段１２を構成している。

尚、前記信号制御手段４は、ゼロクロスから、前記電動送風機２を駆動するまでの間に、前記接地検知手段１２からの出力をモニターすることによって、前記吸込み具３１の接地状態を判定することが可能となる。

塵埃検出手段８は、赤外発光ダイオード１５と、前記赤外発光ダイオード１５に対向して設けられた受光素子であるフォトトランジスタ１６から構成され、床面から吸引した塵埃が、前記赤外発光ダイオード１５とフォトトランジスタ１６の間を通過する際に、前記赤外発光ダイオード１５から発せられる赤外光を遮ることで、前記フォトトランジスタ１６の出力が変化することを利用して、塵埃を検知するようにしたものである。

次に、上記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３、図４を参照しながら説明する。

実使用において、意図的に吸込み具３１を被掃除面から離す場合、延長管２９の対地角度を変えずにその動作を行うには、かなりの力が必要である。したがって、意図的に吸込み具３１を被掃除面から離している場合、殆どのケースにおいて、延長管２９の対地角度は、掃除動作中に比べ、垂直に使い状態になる。本実施の形態は、延長管２９の対地角度より精度良く電気掃除機の使用状態を検知して、制御するようにしたものである。

ステップ１〜ステップ４までは、掃除動作中かどうかの判断部分である。

まずステップ１で、吸込み具３１が離床状態で且つ、延長管２９の対地角度が８０°以上（図４（ｂ）参照）であるかどうかを判定する。離床且つ８０°以上であれば、強制停止Ａフラグをセットすると同時に、強制停止Ｂフラグをクリアする。離床でないか又は８０°より小さいならば、ステップ２に進み、延長管２９の対地角度が７０°以下であれば、強制停止フラグＡをクリアする。尚、強制停止Ａフラグは、吸込み具３１の持ち上げによる掃除動作中断中にセットさせる狙いのフラグであり、強制停止Ｂフラグは、床面放置状態で、掃除動作が中断している時にセットさせる狙いのフラグである。

次にステップ３で、延長管２９の対地角度が５°以下で且つ角度の変化が±１°以下で且つ塵埃検出手段８による塵埃吸引を検出しておらず且つ、吸込み具３１の接地状態が変化していない状態であれば、強制停止Ｂフラグセット用タイマ（図示せず）をカウントアップし、そうでなければ同タイマをリセットすると共に、強制停止Ｂフラグをクリアする。

次にステップ４で、強制停止Ｂフラグセット用タイマが所定の時間（例えば、５秒）以上であれば、強制停止Ａフラグをクリアすると同時に、強制停止Ｂフラグをセットする。

以上のような判断により、吸込み具３１が接地されておらず且つ、延長管２９の対地角度が略垂直状態の時には、強制停止Ａフラグがセットされ、延長管２９の対地角度が略０℃の状態で、塵埃の吸引がなく、吸込み具３１の接地状態に変化のない状態が所定の時間以上継続した時には、強制停止Ｂフラグがセットされ、延長管２９の対地角度が変化すると、強制停止Ａフラグ、Ｂフラグ共にクリアされ、吸込み具３１の接地状態が変化した場合や、ゴミの吸引があった場合は、強制停止Ｂフラグがクリアされ、電動送風機２及び電動機１０（ただし掃除作業に使用されている場合）が再起動されるようになっている。

ステップ５〜７は、電動送風機２や運転ランプ（図示せず）等の負荷制御処理である。ステップ５で、「切」ボタンが押されたかどうか判定し、押された場合は強制停止Ａ、Ｂフラグの状態に関わらず、運転ランプを消灯すると共に、電動送風機２及び、電動機１０を停止する。

ステップ６では、運転ボタン即ち、「強」ボタン、「中」ボタン及び「弱」ボタンが押されたかどうかを判定し、押された場合は、運転モードを切り換える。

最後にステップ７で、強制停止Ａ、Ｂフラグの状態に応じて電動送風機２の制御処理を行う。強制停止Ａフラグ又は、強制停止Ｂフラグがセットされている場合、電動送風機２及び電動機１０を停止すると共に、運転ランプを点滅させて、強制停止状態であることを使用者に伝える。強制停止Ａ、Ｂフラグがセットされていない場合は、ステップ６でセットされた運転モードに応じて、電動送風機２及び電動機１０を所定の位相角で駆動すると共に、運転ランプを点灯させて、運転中であることを使用者に伝える。

以上の制御によって、使用者が掃除動作を中断した時には、電動送風機２及び電動機１０を強制停止すると共に、運転ランプを点滅させて、強制停止状態であることを報知し、掃除を再開する場合には、自動的に再運転を開始するようになる。

以上のように、本実施の形態によれば、使用者が意図して、吸込み具３１を持ち上げた時にのみ、素早く電動送風機２を停止する。また、吸込み具３１を、床面接地状態で放置した場合でも、数秒後に停止することができ、省電力・静音に配慮した、使用性の高い電気掃除機が提供できる。

以上のように、本発明に係る電気掃除機は、省エネ・低騒音で使い勝手の良い電気掃除機に有用な技術であり、家庭用だけでなく、ビルトインタイプ（セントラルクリーナ）のような電気掃除機にも応用・展開できる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体斜視図 同電気掃除機の回路ブロック図 同電気掃除機の制御フローチャート （ａ）同電気掃除機の延長管の対地角度の概念を説明する対地角度概念図（ｂ）同電気掃除機の延長管の対地角度が略９０°の状態を示す概念図

１ 商用電源
２ 電動送風機
３ ゼロクロス検出回路
４ 信号制御手段
５ 電源回路
６ 駆動回路Ａ
７ 駆動回路Ｂ
８ 塵埃検出手段
９ 操作部
１０ 電動機
１１ スイッチ
１２ 接地検知手段
１３ 電源コード
１４ 角度検出手段
１５ 赤外発光ダイオード
１６ フォトトランジスタ
２１ 掃除機本体
２２ 電動送風機室
２３ 集塵室
２４ ホース
２５ 接続パイプ
２６ 吸気口
２７ 把手
２８ 先端パイプ
２９ 延長管
３０ 回転ブラシ
３１ 吸込み具
３２ａ〜３２ｄ 回路基板

Claims (5)

1. 掃除機本体に内蔵され吸込み力を発生する電動送風機と、前記掃除機本体の吸気側に接続されたホースと、被掃除面に接触し被掃除面から塵埃を吸込むための吸込み具と、前記ホースと前記吸込み具とを連通するように接続される延長管と、前記吸込み具内に配され前記被掃除面との接地の有無を検出する接地検知手段と、前記延長管に設けられ、前記延長管の対地角度を検出する角度検出手段を備え、前記延長管の対地角度が略８０°以上で且つ前記吸込み具が接地していない状態であることを前記接地検知手段が検出したときは、前記電動送風機を強制停止することを特徴する電気掃除機。
2. 電動送風機が強制停止されている間に、延長管の対地角度が、略８０°未満になった場合、電動送風機を再起動することを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 延長管の対地角度が略０°の状態で、吸込み具の接地状態が、所定の時間、変化しない場合には、前記吸込み具の被掃除面への接地の有無の検出状況に関わらず、電動送風機を強制停止することを特徴とする請求項１または２に記載の電気掃除機。
4. 被掃除面から吸引される塵埃の有無を検出する塵埃検出手段を設け、延長管の対地角度が略０°の状態で、前記吸込み具の接地状態が、所定の時間変化しない場合であっても、前記塵埃検出手段によって、塵埃が検出されている間は、電動送風機を強制停止しないことを特徴とする請求項３に記載の電気掃除機。
5. 電動送風機が強制停止状態である時に、延長管の対地角度が変化した場合、又は、吸込み具の接地状態が変化した場合、または、塵埃が検出された場合は、前記電動送風機を再起動することを特徴とする請求項３または４に記載の電気掃除機。

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