JP2011167277A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】低温環境下においても、確実にナノイーを発生させて、高い空気清浄効果を得ることができる電気掃除機を提供する。
【解決手段】針状放電極２５と、針状放電極２５を冷却するペルチェ素子２３と、針状放電極２５に高電圧を印加してナノイーを発生させるナノイー発生手段３３と、ナノイーを排出する送風ファン３５と、針状放電極２５近傍に設けられて針状放電極２５を温める加熱手段３０と、針状放電極２５の周辺温度を検知する温度検知手段２９を備え、温度検知手段２９で検知された温度が所定値より低い場合に、加熱手段３０を作動させるもので、針状放電極２５近傍の温度が下がって結露した水分が凍結しても、加熱手段３０により針状放電極２５周辺の温度を上げ、凍結した水分を溶かすことで、低温状況下でも、確実にナノイーを発生させ塵埃の床面への落下を早め、高い空気清浄効果を得ることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気清浄効果の高い電気掃除機に関するものである。

従来のこの種の微粒子発生手段を備えた電気掃除機として、排気経路にイオン発生器を配置させる構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、微粒子水で包まれたマイナスイオンの微細粒子（例えば直径で略５〜２０ｎｍ）であるナノメータサイズのマイナスイオンミスト（以下、ナノイーと呼ぶ）は、被付着物に付着すると、該被付着物の脱臭、除菌を行う脱臭、除菌作用を果たすことが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−２１２３８９号公報 特開２００６−６８７１１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたよう従来の電気掃除機は、電動送風機の排気と共に部屋中にイオンを放出させる高電圧の放電極で構成したイオン発生器と、塵埃を捕集する不織布を用いた集塵袋を内蔵する電気掃除機本体と、前記電動送風機に連通し塵埃を吸引する吸込み具を備え、前記電動送風機の排気で、イオンを部屋中に放出し、室内で対流させる事で、浮遊する塵埃を帯電させ、前記不織布を用いた集塵袋で、前記イオンで帯電された塵埃を捕集させる構成であり、イオンの帯電した室内に浮遊する微細塵埃が床面に落下するまでには時間を必要とするため、空気清浄効果が不十分な電気掃除機となっていた。

本発明は上記従来の課題を解決するものであって、低温状況下においても、確実にナノイーを発生させることができる空気清浄効果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、放電極と、前記放電極を冷却する電極冷却手段と、前記放電極に高電圧を印加してナノイーを発生させるナノイー発生手段と、前記ナノイーを排出する送風ファンと、前記放電極近傍に設けられて前記放電極を温める加熱手段と、前記放電極の周辺温度を検知する温度検知手段を備え、前記温度検知手段で検知された温度が所定値より低い場合に、前記加熱手段を作動させるもので、放電極近傍の温度が所定値より低く、結露した水分が凍結したときでも、前記加熱手段により前記放電極周辺の温度を上げ、凍結した水分を溶かすことで、確実にナノイーを発生させることができ、低温状況下でも、塵埃の床面への落下を早め、高い空気清浄効果を得ることができる。

本発明の電気掃除機は、放電極近傍に加熱手段が設けられているので、放電極近傍の温度が所定値より低く（例えば、５℃以下）、放電極に結露した水分が凍結したときでも、加熱手段により放電極周辺の温度を上げ、凍結した水分を溶かすことで、確実にナノイー
を発生させることができ、塵埃の床面への落下を早め、高い空気清浄効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の外観斜視図 同電気掃除機の制御ブロック図 同電気掃除機の断面図 同電気掃除機の他の温度検知手段の例を示す断面図 同電気掃除機のナノイー発生装置及びその周辺の斜視外観図 同電気掃除機の空気清浄効果を示すグラフ

第１の発明は、放電極と、前記放電極を冷却する電極冷却手段と、前記放電極に高電圧を印加してナノイーを発生させるナノイー発生手段と、前記ナノイーを排出する送風ファンと、前記放電極近傍に設けられて前記放電極を温める加熱手段と、前記放電極の周辺温度を検知する温度検知手段を備え、前記温度検知手段で検知された温度が所定値より低い場合に、前記加熱手段を作動させるもので、放電極近傍の温度が所定値より低く、結露した水分が凍結したときでも、前記加熱手段により前記放電極周辺の温度を上げ、凍結した水分を溶かすことで、確実にナノイーを発生させることができ、低温状況下でも、塵埃の床面への落下を早め、高い空気清浄効果を得ることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の温度検知手段を、外気の温度を検知する外気温度検知手段とするもので、ナノイー発生手段周辺に十分なスペースがない場合においても、外気温度検知を行うことができ、検知した温度に応じて、前記加熱手段を動作させ、前記放電極周辺の温度を上げ、凍結した水分を溶かすことで、確実にナノイーを発生させることができ、塵埃の床面への落下を早め、高い空気清浄効果を得ることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の温度検知手段で検知された温度に応じて、前記加熱手段から発生する熱量を可変させるもので、例えば、前記放電極周辺の温度が低いときには前記加熱手段から多くの熱量を発生させ、逆に、温度が高いときには少ない熱量を発生させることで、一定の時間で凍結した水分を溶かし、確実にナノイーを発生させることができ、塵埃の床面への落下を早め、高い空気清浄効果を得ることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の温度検知手段で検知された温度に応じて、送風ファンの動作を止めるもので、凍結した水分をより早く溶かすことができる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の加熱手段の周囲に、埃塵が付着して燃焼するのを防止するためのカバーを備えたもので、埃塵が加熱手段に付着し、燃焼するのを確実に防止することができる。

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）
図１は、本発明の実施の形態１における電気掃除機の外観斜視図、図２は、同電気掃除機の制御ブロック図、図３は、同電気掃除機の断面図、図４は、同電気掃除機の他の温度検知手段の例を示す断面図、図５は、同電気掃除機のナノイー発生装置及びその周辺の斜視外観図、図６は、同電気掃除機の空気清浄効果を示すグラフである。

図１〜３において、本実施の形態における電気掃除機の電気掃除機本体１は、後部に吸引風を発生する電動送風機２を内蔵し、その前部に、着脱自在で塵埃を捕集するエレクトレット加工された集塵袋３を配置している。集塵袋３の材質は、ポリプロピレン等の熱可塑性繊維で構成されており、空気等の摩擦で帯電することになる。電気掃除機本体１の後方下部の両側には、１対の走行用の車輪４が回転自在に取着され、底面前部には、同じく走行用のキャスター５が取着されている。

電気掃除機本体１には、ホース８の一端が着脱自在に接続され、このホース８の手元には操作手段６があり、各種の動作モード（例えば強・中・弱・切等の吸込み力）を選択できるようになっている。ホース８の電気掃除機本体１との接続部には、塵埃検出手段７が設置されている。塵埃検出手段７は、発光素子７ａと受光素子７ｂを互いに対向させて配置して構成され、発光素子７ａと受光素子７ｂの間を塵埃が通過すると、一時的に受光素子７ｂによる受光が遮られて、パルス波形が発生する。

そして、ホース８の他端は、伸縮自在或いは継ぎ自在の延長管９と接続される。延長管９は、掃除面に接して被掃除面の塵埃等を吸引するための吸込み具１０と接続される。吸込み具１０は、被掃除面の塵埃を掻き上げる回転ブラシ１１と、回転ブラシ１１をベルト１２を介して回転駆動する電動機１３を内蔵している。

図３において、電動送風機２を収納する収納空間２０とは樹脂等で分離された上方空間部２１には、ナノメータサイズの微粒子水で包まれたマイナスイオンを発生させる為のナノイー制御手段２２と、電極冷却手段のペルチェ素子２３、放熱フィン２４、電極などからなるナノイー発生手段３３と、マイナスイオンミストを部屋中に放出し、拡散させるための気流を起こす送風ファン３５が収納され、各々が保持固定されている。

ナノイー発生手段３３は、図５に示すように、針状放電極２５とアース電極２６が保持固定されており、針状放電極２５は、電気的には絶縁されているが、温度伝達的にペルチェ素子２３と接続されていて、ペルチェ素子２３の電圧印加によって、針状放電極２５が冷却されるようになっている。さらに、ペルチェ素子２３は、放熱フィン２４とも温度伝達的に接続されており、針状放電極２５の冷却と相殺される発熱を放熱フィン２４に放熱するようになっている。

ナノイー制御手段２２は、針状放電極２５とアース電極２６間に高圧を印加させる高圧発生装置２７と針状放電極２５を冷却させるペルチェ素子２３に電圧を印加する直流電源手段２８があり、針状放電極２５に、周辺の水分が結露する温度に制御させている。この構成により、ナノイー発生手段３３の高電圧（例えば約６０００Ｖ）を印加された針状放電極２５は、内蔵するペルチェ素子２３のペルチェ効果によって冷却されて、空気中の水分を結露させ、コロナ放電によって微粒子水で包まれたマイナスイオンの微細粒子（例えば直径で略５〜２０ｎｍのマイナスイオンミスト）が発生するものである。

送風ファン３５は、ナノイーを部屋中に放出し、拡散させるための気流を起こす放出手段で、室内の空気を取り入れ口３６より取り込み、ナノイー発生手段３３に送風し、ナノイー放出口３７よりナノイーを部屋に放出する。３８は、電動送風機２の排気を排出させる主排気口であり、放出されたナノイーを室内に拡散させる気流を発生させる。

ここで、針状放電極２５の付近に、針状放電極２５周辺の温度を検知する温度検知手段２９及び、針状放電極２５を暖めるための加熱手段３０があり、温度検知手段２９により検知した温度が所定値より低い（例えば、約５℃以下）場合、加熱手段３０が作動し、針状放電極２５を温めるようになっている。また、加熱手段３０の周囲に難燃性のカバー（図示せず）を備えることで、加熱手段３０に埃塵等が付着し、燃焼することを防止するこ
とができる。

なお、上方空間部２１のスペースが狭く温度検知手段２９を配置するスペースが取れない場合においても、図４に示すように電気掃除機本体１の上部に、外気の温度を検知する外気温度検知手段５５を設置し、外気温度検知手段５５によって検知した温度により加熱手段３０を作動させるようにしても良い。

また、温度検知手段２９または外気温度検知手段５５によって検知した温度が、所定値より低く（約５℃以下）、加熱手段３０が動作している際に、合わせて送風ファン３５の動作を停止させることで、針状放電極２５のさらなる冷却を防止することも可能である。

図２において、３１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電動送風機駆動手段であり、電動送風機２を位相制御し吸込み力を可変させる。

３２は、ベルト１２を介して回転ブラシ１１を回転駆動する電動機１３を位相制御するための電動機駆動手段である。１５はマイクロコンピュータなどで構成された制御手段である。制御手段１５は、使用者が操作する操作手段６のスイッチ操作情報を取り込み、その情報をもとに、電動機駆動手段３２および電動送風機駆動手段３１へ位相制御するための点弧パルスを出力する制御を行う。

４０は、ナノイー制御手段２２を動作させるナノイー駆動手段で、制御手段１５が駆動することでナノイー制御手段２２に電力が供給される。ナノイー制御手段２２に電力が供給されると、高圧発生装置２７によって針状放電極２５とアース電極２６間に高電圧を印加し、さらに電極冷却手段であるペルチェ素子２３に電圧を印加する。

温度検知手段２９で検知された温度は、制御手段１５にフィードバックされ、加熱手段３０を制御する。３５は、送風ファンで制御手段１５によって制御されている。４１は、電気掃除機に電力を供給する商用電源である。

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について、以下その動作、作用を説明する。

使用者が、操作手段６を操作し、例えば、「中」を選択すると、制御手段１５は、操作手段６からの情報を基に、電動送風機駆動手段３１及び電動機駆動手段３２に予め定められた信号を送り、電動送風機２及び電動機１３を駆動させる。そして、制御手段１５は、送風ファン３５を動作させ、送風ファン３５は、取り外し可能なフィルター５１によって塵埃が取り除かれた室内の空気を取り入れ口３６より取り込み、ナノイー発生手段３３を経由してナノイー放出口３７より放出される。

次に、制御手段１５は、ナノイー駆動手段４０に信号を送り、ナノイー制御手段２２に電力が印加される。電力が印加されたナノイー制御手段２２は、高圧発生装置２７にて高圧を出力し、ナノイー発生手段３３の針状放電極２５とアース電極２６間に印加される。また、直流電源手段２８にて、ペルチェ素子２３に電圧を出力して、針状放電極２５を冷却する。針状放電極２５が冷却されると周辺の水分が結露して、針状放電極２５に水が生成され、水に高電圧が印加されると、微粒子水で包まれたマイナスイオンの微細粒子（例えば直径で略５〜２０ｎｍ）であるナノメータサイズのマイナスイオンミスト（以下、ナノイーと呼ぶ）が生成される。

ナノイーはマイナスイオン単独で存在する場合より空気中に長時間（マイナスイオンの約６倍の寿命で）存在することが可能であり、且つ、ナノメータサイズと非常に小さいの
で、空気中に長時間浮遊できると共に、拡散性が高いので、室内に満遍なく浮遊する。そして、ナノイーが塵埃に付着すると、微粒子水の質量が付加されて塵埃の床面への落下を早くすることができる。

ここで、針状放電極２５周辺の温度が低く、結露した水分が凍結した場合、ナノイーが発生しなくなる場合があるが、温度検知手段２９または外気温度検知手段５５により検知した温度が所定値（例えば、約５℃以下）より低いときは、加熱手段３０を作動させ、針状放電極２５を温めることにより、凍結した水分を溶かし、確実にナノイーを発生させることができる。

また、温度検知手段２９もしくは外気温度検知手段５５によって検知した温度の値に応じて、その検知温度が低いときには、加熱手段３０から多くの熱量を発生させ、温度が高いときには少ない熱量を発生させるようにすれば、一定の時間で凍結した水分を溶かすことができる。このとき、加熱手段３０の動作に合わせて、送風ファン３５の動作を停止することで、針状放電極２５の冷却を防止し、より早く凍結した水分を溶かすことも可能である。

発生したナノイーは、送風ファン３５や、電動送風機２の排気の一部の風量によってナノイー放出口３７より排出される。ナノイー放出口３７から放出されたナノイーは、送風ファン３５の送風と、電動送風機２の排気によって室内に拡散され、室内に浮遊する微細な塵埃に付着帯電して、床面に落下させることができる。 落下したナノイーの付着帯電した塵埃は、吸込み具１０から吸引され、延長管９、ホース８を通過した後、エレクトレット加工された集塵袋３で捕集される。

また、ナノメータサイズのナノイーは、反応性が高く、臭い成分に作用して無臭成分に分解する能力を持つことが知られており、室内のカーテンや浮遊塵埃等の脱臭の効果が得られると共に、室内に浮遊または付着しているアレルゲン、ウイルス等の不活化やカビ、細菌等の殺菌に対しても高い効果も得られる。

ここで、従来の電気掃除機と、本実施の形態における電気掃除機を用いて、空気清浄機の規格ＪＥＭ１４６７の試験法に準じた試験結果を示す。

試験は、２０〜３０ｍ^３の測定室内でタバコ吸煙機（図示せず）でタバコ５本を発煙させ、タバコ吸煙機と同程度の撹拌ファン（図示せず）を運転させながら濃度分布を一定にする。その後、電気掃除機を運転させながら、粒子径０．３μｍのタバコの煙の減衰率を時間毎に測定するものである。

図６が、その試験結果をグラフにしたもので、運転時間５分後の比較では、本実施の形態における電気掃除機の除去率が、従来の電気掃除機より約２０％良い結果であった。このように、本実施の形態における電気掃除機は、従来の電気掃除機に比べ、タバコの煙をより早く床面に沈降させて、集塵していることが、グラフより読み取れる。今回用いたタバコの煙も浮遊塵埃のひとつであるが、浮遊塵埃としては、様々な粒子径の物が存在し、最大では、約１μｍの大きさの物まで存在する。また、沈降性塵埃でも、花粉等は、数十μｍの粒子径で浮遊している時間も長い。浮遊している粒子径の大きなものほど、より多くのマイナスイオンミストが付着帯電できるので、床面へのより早い沈降が期待できるものである。

以上のように、本実施の形態によれば、針状放電極２５周辺の温度を検知する温度検知手段２９及び、針状放電極２５を暖めるための加熱手段３０を備えることで、針状放電極２５近傍の温度が所定値（例えば、５℃）より低く、針状放電極２５に結露した水分が凍
結した場合でも、温度検知手段２９により針状放電極２５近傍の温度を検知し、その検知した温度に応じて加熱手段３０を動作させることで、凍結した水分を溶かし、確実にナノイーを発生させることができ、塵埃の床面への落下を早め、高い空気清浄効果を得ることができる。

また、ナノイーをイオンのように電動送風機２の排気で放出すると、電動送風機２の熱によって、ミストが消滅し効果が得られなくなってしまうが、本実施の形態では、送風ファン３５で外気を取り込み、熱のない空気でナノイーを排出するようにしているので、安定してナノイーの効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、空気清浄効果の優れたもので、各種家庭用、業務用電気掃除機等に広く適用できる。

２ 電動送風機
２２ ナノイー制御手段
２３ ペルチェ素子（電極冷却手段）
２５ 針状放電極（放電極）
２９ 温度検知手段
３０ 加熱手段
３３ ナノイー発生手段
３５ 送風ファン
５５ 外気温度検知手段（温度検知手段）

Claims (5)

1. 放電極と、前記放電極を冷却する電極冷却手段と、前記放電極に高電圧を印加してナノイーを発生させるナノイー発生手段と、前記ナノイーを排出する送風ファンと、前記放電極近傍に設けられて前記放電極を温める加熱手段と、前記放電極の周辺温度を検知する温度検知手段を備え、前記温度検知手段で検知された温度が所定値より低い場合に、前記加熱手段を作動させることを特徴とする電気掃除機。
2. 温度検知手段を、外気の温度を検知する外気温度検知手段とすることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 温度検知手段で検知された温度に応じて、前記加熱手段から発生する熱量を可変させることを特徴とする請求項１または２記載の電気掃除機。
4. 温度検知手段で検知された温度に応じて、送風ファンの動作を止める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. 加熱手段の周囲に、埃塵が付着して燃焼するのを防止するためのカバーを備え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。