JP2011010862A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】床面塵埃量の検知を行う電気掃除機において、床面塵埃量検知の精度を向上させること。
【解決手段】吸込み具３１に設けられた車輪３３ａに、回転数検出手段（エンコーダ１２）を設け、前記エンコーダ１２の出力信号と、塵埃検出手段８の出力信号とから、前記吸込み具３１の前後所定範囲の塵埃分布データを、前記吸込み具３１からの距離と一対のデータとして記憶すると共に、その塵埃分布データを、前記吸込み具３１の操作方向に複数並べて配置した表示手段にて表示するようにしたもので、これにより、床面塵埃量検知の精度が向上すると共に、所定範囲の塵埃分布を表示することで、効率的な掃除を行う手助けとなり、電気掃除機の使用性も向上できるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、床面塵埃量を検出できる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として、吸気通路内に設けられた塵埃検出手段からの信号に応じて表示手段により塵埃の有無もしくは状態を報知し、塵埃検出後も所定時間の間、表示を保持するものがある（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平１−３１４５４０号公報 特開２００７−１１７１４２号公報

そもそも床面塵埃量検知の目的のひとつとして、きれいな床面を掃除する手間を省くことや、塵埃量検知と連動したパワー制御を行うことにより、消費電力を削減するということがある。

しかしながら、上記従来の電気掃除機においては、吸込み具の操作と連動した検知にはなっておらず、例えば吸込み具の操作線上に、塵埃の多い箇所が含まれてさえいれば、その他の場所の塵埃有無に関わらず、所定時間の間は「塵埃あり」の表示になってしまうため、上記目的の達成において、不十分なところがあった。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、吸込み具の操作と連動した床面塵埃量の検知を行うことで、床面塵埃量検知の精度を向上させると共に、吸込み具を中心とした所定範囲の塵埃分布を表示することによって、効率的な掃除を行う手助けになるようにし、電気掃除機の使用性を向上させるものである。

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、本体に収納され、吸引風を発生させる電動送風機と、被掃除面に接触して使用され、被掃除面から塵埃を吸い込むための吸込み具とを有し、前記吸込み具に設けられた車輪のうちの少なくとも１つには、ホール素子や受発光素子により構成され、車輪の回転数を検出する回転数検出手段を有し、更に、吸気通路内には、吸引風に含まれる塵埃を検出する塵埃検出手段とを有し、前記回転数検出手段により検知される前記吸込み具の前後動作量と、前記塵埃検出手段により検知される床面塵埃量とから、前記吸込み具からの距離と、床面塵埃量とを一対のデータとして記憶し、前記吸込み具の前後所定範囲の塵埃分布を、前記吸込み具の操作方向に複数並べて配置した表示手段にて表示するようにしたものである。一般的な掃除動作において、吸込み具は、前後約５０ｃｍ即ち、約１ｍ弱の範囲内で往復運動を繰り返す。前記吸込み具の車輪に回転数検出手段を設けることで、前記吸込み具の操作状況が検知できるようにし、吸込み具の位置と、その位置での床面塵埃状況とを一対で記憶させ、前記吸込み具の前後所定範囲内の塵埃状況を表示させるようにすることで、少なくとも前記約１ｍ弱の範囲内では、無駄な掃除動作を省くように使用者を誘導することができるものである。そして、吸込み具の操作と連動した床面塵埃量の検知を行うことで、床面塵埃量検知の精度を向上させると共に、吸込み具を中心とした所定範囲の塵埃分布を表示することによって、効率的な掃除を行う手助けになるようにし、電気掃除機の使用性を向上させるものであ
る。

本発明の電気掃除機は、吸込み具の操作と連動した床面塵埃量の検知を行うことで、床面塵埃量検知の精度を向上させると共に、吸込み具を中心とした所定範囲の塵埃分布を表示することによって、効率的な掃除を行う手助けになるようにでき、使用性の高い電気掃除機を提供できるものである。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の回路ブロック図 同、電気掃除機の全体斜視図 同、電気掃除機の操作部詳細図 同、電気掃除機のエンコーダ出力信号波形説明図

第１の発明は、本体に収納され、吸引風を発生させる電動送風機と、被掃除面に接触して使用され、被掃除面から塵埃を吸い込むための吸込み具とを有し、前記吸込み具に設けられた車輪のうちの少なくとも１つには、ホール素子や受発光素子により構成され、車輪の回転数を検出する回転数検出手段を有し、更に、吸気通路内には、吸引風に含まれる塵埃を検出する塵埃検出手段とを有し、前記回転数検出手段により検知される前記吸込み具の前後動作量と、前記塵埃検出手段により検知される床面塵埃量とから、前記吸込み具からの距離と、床面塵埃量とを一対のデータとして記憶し、前記吸込み具の前後所定範囲の塵埃分布を、前記吸込み具の操作方向に複数並べて配置した表示手段にて表示することを特徴とするもので、前記吸込み具の車輪に回転数検出手段を設けることで、前記吸込み具の操作状況が検知できるようにし、吸込み具の位置と、その位置での床面塵埃状況とを一対で記憶させ、前記吸込み具の前後所定範囲内の塵埃状況を表示させるようにすることで、少なくとも前記１ｍ弱の範囲内では、無駄な掃除動作を省くように使用者を誘導することができるものである。

第２の発明は、第１の発明の床面塵埃量に応じて、表示手段の明るさを変えることを特徴とするもので、第１の発明の効果に加え、各床面の塵埃量までも表示できるため、更に効率よく掃除が行えるものである。

第３の発明は、第１または第２の発明の車輪の回転数検出手段により検知される吸込み具の移動速度に応じて、塵埃検出手段により検知された床面塵埃量に補正を加えて表示する電気掃除機であって、前記吸込み具の移動速度は速い場合は、検知された塵埃量にプラスの補正を加え、移動速度が遅い場合は、マイナスの補正を加えることを特徴とするもので、吸込み具の操作速度に応じて塵埃検出量に補正を加えるため、「単位面積あたりの塵埃量」という点で、第１、第２の発明より、更に実感に合った塵埃量分布表示が行えるものである。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明の床面塵埃分布の表示レンジ即ち、吸込み具の前後どれだけの範囲の床面塵埃分布を表示するかを、自由に切り換えることができる表示切換手段を設けたことを特徴とするもので、掃除動作における吸込み具の往復距離は、使用者の身長や、掃除機の使い方等によりまちまちであるが、本発明によれば、前記吸込み具の往復距離に合わせて、使用者が塵埃量分布表示の幅を自由に切り換えられるため、更に使用性のよい電気掃除機を提供できるものである。

第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の吸込み具内にジャイロセンサを設け、前記吸込み具の横方向の移動量も検知し、前記吸込み具から所定半径内の塵埃分布を、
表示手段にて表示できるようにしたことを特徴とするもので、ジャイロセンサにより、横方向、斜め方向の吸込み具操作にも対応でき且つ、塵埃分布表示も「線」ではなく「面」で表示できるようになり、更に使用性のよ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）
本発明の第１の実施の形態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２は、本実施の形態における電気掃除機の全体斜視図である。図２において、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９ａ、「強」ボタン９ｂ、「自動」ボタン９ｃ及び、表示切換つまみ９ｄと、表示手段として１１個のＬＥＤが縦一列に配置された塵埃表示ランプ９ｅ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、コンセント（商用電源）に接続して、掃除機本体２１に内蔵されている回路基板３２ａ（図示せず）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、被掃除面に設置し、前記吸込み具３１の前後操作に従って回転する３つの車輪３３ａ〜３３ｃ（図示せず）が配置されている。

次に、図１を用いて制御回路構成を説明する。回路図上の各ブロック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の各運転ボタン９ａ〜９ｃ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。吸込み具３１の車輪のひとつ３３ａには、前記車輪３３ａの回転を検知して回転数及び回転方向に応じたＡ相及びＢ相２つの信号（エンコーダ出力信号）を出力するエンコーダ１２を備えており、前記信号制御手段４は、エンコーダ１２からのＡ相とＢ相から成るエンコーダ出力信号の単位時間当りのパルス数とＡＢ各相の位相とから、車輪３３ａの回転速度即ち吸込み具３１の移動速度と移動方向（前進又は後進）及び移動距離とを算出できるように構成されている。

塵埃検出手段８は、接続パイプ２５の内部に配されており、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、作用について説明する。

信号制御手段４は、塵埃検出手段８の出力信号と、エンコーダ１２の出力信号とから、吸込み具３１の前後２ｍ分の床面塵埃分布を、１０ｃｍ単位で記憶しており、０．０５秒ごとに、床面塵埃分布の更新を行っている。尚、運転開始後、吸込み具３１の通過していない範囲の床面塵埃分布データは、デフォルトとして「０」即ち、塵埃なしとして記憶される。

エンコーダ１２は、図４に示すＡ相とＢ相２つの信号を出力するよう構成されており、Ａ相とＢ相の２つの信号は、車輪３３ａの回転方向即ち吸込み具３１の前後の移動方向によって信号の位相のずれ方が異なる。これはエンコーダと呼ばれる回転検知手段では極めて一般的な出力信号であるため詳細な説明は省略する。信号制御手段４はエンコーダ出力信号の位相ずれから、前記吸込み具２１の移動方向を、パルス幅から移動速度を、パルス数から移動距離を認識できる。

人によるばらつきはあるが、一般的な掃除動作においては、吸込み具３１は、前後約５０ｃ即ち、約１ｍ弱の範囲内で、１（ｍ／秒）の速度で往復運動を繰り返す。すなわち、１０ｃｍの距離を移動するのに約０．１秒かかることになるので、１０ｃｍ単位の塵埃分布データを算出するためには、０．０５秒ごとの塵埃検出手段８の出力データによるデータ更新で十分である。また、データ量についても、吸込み具３１の前後２ｍ分の塵埃分布データを記憶していれば、十分である。

ところで信号制御手段４は、０．０５秒間の塵埃検出手段８の出力パルス数積算値を、現在吸込み具３１のある床面の塵埃量として認識するが、たとえ床面の塵埃量が同じであっても、吸込み具３１の移動速度が速い場合には、遅い場合に比べて、単位面積あたりで吸引される塵埃量は少なく。これは、単位面積あたりでの回転ブラシ３０の回転量が少なくなるためであり、単位面積あたりの床面塵埃量を正しく算出するためには、吸込み具３１の移動速度に応じて、塵埃検出手段８の出力パルス数に補正を加える必要がある。移動速度に対する補正量は、予め実験で求められた補正テーブルを使用するが、ここでは詳細は割愛する。

これらによって、０．０５秒前の塵埃分布データを、最新０．０５秒間の吸込み具３１移動方向・距離に応じて一律シフトすると共に、最新の０．０５秒間の塵埃検出手段８の出力パルス数に補正を加えたものを、現在吸込み具３１のある床面の塵埃データとして更新する。

表示手段９ｅには、前述した塵埃分布データのうち、表示切換つまみ９ｄで設定された範囲のデータのみを表示するようにしている。表示切替つまみ９ｄは、前後１０ｃｍ〜５０ｍの範囲で設定可能であり、例えば、前後５０ｃｍが選択されている場合、中央のＬＥＤに、現在吸込み具３１がある床面の塵埃量を、１つ手前のＬＥＤに、吸込み具３１の後方１０ｃｍの床面の塵埃量を・・・というように、１１個のＬＥＤで、吸込み具３１の前後５０ｃｍの床面の塵埃分布状況を１０ｃｍ単位で表示する。表示切替つまみ９ｄが前後１０ｃｍの設定である場合は、中央３個のＬＥＤが現在の床面塵埃量、手前４個が吸込み具３１の後方１０ｃｍの床面塵埃量、奥４個が吸込み具３１の前方１０ｃｍの床面塵埃量・・という具合である。尚、１１個のＬＥＤは、そのそれぞれに対して個別にパルス駆動されており、その駆動パルス幅を変えることで、各ＬＥＤの明るさが変えられるようにしている。塵埃量が多い床面に対応したＬＥＤは明るく、塵埃量が少なくなるにつれて暗くなるようにしており、塵埃の分布と同時に、塵埃量の表示も行っている。

以上の構成によって、吸込み具３１の前後所定範囲の床面塵埃量を検知・表示するようにしているが、この検知・表示は、操作部９の運転ボタン（「強」ボタン９ｂ又は「自動」ボタン９ｃ）の押下によって、電動送風機２が駆動している間のみであり、「切」ボタン９ａによって、運転停止された時には、塵埃分布データは全てリセットされる。また、特に「自動」ボタン９ｃによる運転時には、塵埃分布データに応じて、電動送風機２への通電量を位相制御により制御している。具体的には、吸込み具３１が、塵埃量の多い床面上にある時に、通電量を増やしてパワーを上げ、逆に塵埃量の少ない床面上にある時には、通電量を抑えて消費電力を抑える制御を行っている。

以上のように、本実施の形態によれば、吸込み具３１の位置と、その位置での床面塵埃状況とを一対で記憶させ、前記吸込み具３１の前後所定範囲内の塵埃分布・量を表示させるようにすることで、無駄な掃除動作を省くように使用者を誘導することができるので、効率的な掃除が行える、使用性の高い電気掃除機を提供できるものである。

尚、本実施の形態において使用した、吸込み具３１の位置検知手段であるエンコーダ１２は、２個のフォトインタラプタとスリット付き回転盤や、同じく２個のホールＩＣと複数個のマグネット等を使用すれば、簡単に構成可能であるし、エンコーダの代わりに、速度センサや加速度センサ等を用いても、同様の結果が得られることは言うまでもない。

又、本発明の請求項５に係る発明は、吸込み具の位置検知手段として、ジャイロセンサを用いたものであり、その位置検知後の制御アルゴリズムは、本実施の形態と同様のものであるため、その説明を省略する。

以上のように本発明に係る電気掃除機は、床面の塵埃を検出し、表示することで、無駄な掃除を省略できる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。

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
９ａ 「切」スイッチ
９ｂ 「強」スイッチ
９ｃ 「自動」スイッチ
９ｄ 表示切換つまみ
９ｅ 塵埃表示ランプ
１０ 電動機
１２ エンコーダ
１３ 電源コード
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〜ｄ 回路基板
３３ａ〜ｃ 車輪

Claims (5)

1. 本体に収納され、吸引風を発生させる電動送風機と、被掃除面に接触して使用され、被掃除面から塵埃を吸い込むための吸込み具とを有し、前記吸込み具に設けられた車輪のうちの少なくとも１つには、ホール素子や受発光素子により構成され、車輪の回転数を検出する回転数検出手段を有し、更に、吸気通路内には、吸引風に含まれる塵埃を検出する塵埃検出手段を有し、前記回転数検出手段により検知される前記吸込み具の前後動作量と、前記塵埃検出手段により検知される床面塵埃量とから、前記吸込み具からの距離と、床面塵埃量とを一対のデータとして記憶し、前記吸込み具の前後所定範囲の塵埃分布を、前記吸込み具の操作方向に複数並べて配置した表示手段にて表示することを特徴とする電気掃除機。
2. 床面塵埃量に応じて、表示手段の明るさを変えることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 車輪の回転数検出手段により検知される吸込み具の移動速度に応じて、塵埃検出手段により検知された床面塵埃量に補正を加えて表示する電気掃除機であって、前記吸込み具の移動速度は速い場合は、検知された塵埃量にプラスの補正を加え、移動速度が遅い場合は、マイナスの補正を加えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気掃除機。
4. 床面塵埃分布の表示レンジ即ち、吸込み具の前後どれだけの範囲の床面塵埃分布を表示するかを、自由に切り換えることができる表示切換手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
5. 吸込み具内にジャイロセンサを設け、前記吸込み具の横方向の移動量も検知し、前記吸込み具から所定半径内の塵埃分布を、表示手段にて表示できるようにしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。