JP2011167278A - 電気掃除機 - Google Patents

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Abstract

【課題】空気清浄効果が大で、しかも使用者に不快感を与えない電気掃除機を提供する。
【解決手段】電動送風機2と、高電圧が印加される針状電極25、アース電極26、針状電極25を冷却するペルチェ素子23、放熱フィン24からなりナノイーイオンを発生させるナノイーイオン発生手段33と、発生したナノイーイオンをナノイーイオン放出口37から空間に放出する送風ファン35と、ナノイーイオン発生手段33を制御するナノイー制御手段22と、ナノイーイオン放出口37の状態を検出するナノイーイオン放出口状態検出手段42とを備え、ナノイーイオン放出口37の状態に応じてナノイーイオンの放出を抑制または停止するもので、微粒子水の質量を付加して塵埃の床面への落下を早めて塵埃の捕集率を上げて空気清浄効果を高め、かつ限られた空間のオゾン濃度の上昇や、人が直接拡散前のオゾンを吸い込むことを抑制し、使用者に不快感を与えない。
【選択図】図3

Description

本発明は、電気掃除機に関するもので、特に、微粒子発生手段を備え、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に関しては、排気経路にイオン発生器を配置させたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、マイナスイオンミストは、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に記載されたような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、室内で対流させて、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、空気清浄効果が大で、しかも限られた空間のオゾン濃度上昇の抑制と人が直接拡散前のオゾンを吸い込むことを抑制し、使用者に不快感を与えることのない電気掃除機を提供することを目的とする。
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、吸引風を発生する電動送風機と、高電圧が印加される電極、イオンが放出される側の前記電極を冷却してそれに結露させるための電極冷却手段、前記冷却の相殺の為に発生する熱を放熱する放熱フィンからなりナノイーイオンを発生させるナノイーイオン発生手段と、発生したナノイーイオンを空間に放出する送風ファンと、前記ナノイーイオンが放出されるナノイーイオン放出口と、前記ナノイーイオン発生手段を制御するナノイー制御手段と、前記ナノイーイオン放出口の状態を検出するナノイーイオン放出口状態検出手段とを備え、前記ナノイーイオン放出口の状態に応じてナノイーイオンの放出を抑制または停止するもので、浮遊塵埃に微粒子水の質量を付加して浮遊塵埃の床面への落下を早め、掃除中に吸込具から吸い取ることができる塵埃の捕集率を向上させるナノイーイオンを安定して排出し、ナノイーイオンの付着した塵埃の脱臭、除菌に効果を果たし、空気清浄効果を良好にし、かつ限られた空間のオゾン濃度上昇の抑制と人が直接拡散前のオゾンを吸い込むことを抑制し、使用者に不快感を与えることが無い。
本発明の電気掃除機は、微粒子水の質量を室内の浮遊塵埃に付加して床面への落下を早
くし、掃除中の吸込具から吸い取る捕集率を向上させ、ナノイーイオンの付着した塵埃の脱臭、除菌に効果を果たし、空気清浄効果を良好にするとともに、限られた空間のオゾン濃度上昇の抑制と人が直接拡散前のオゾンを吸い込むことを抑制し、使用者に不快感を与えることが無い。
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 同電気掃除機の断面図 同電気掃除機の制御ブロック図 同電気掃除機のナノイーイオン発生装置のブロック図 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、吸引風を発生する電動送風機と、高電圧が印加される電極、イオンが放出される側の前記電極を冷却してそれに結露させるための電極冷却手段、前記冷却の相殺の為に発生する熱を放熱する放熱フィンからなりナノイーイオンを発生させるナノイーイオン発生手段と、発生したナノイーイオンを空間に放出する送風ファンと、前記ナノイーイオンが放出されるナノイーイオン放出口と、前記ナノイーイオン発生手段を制御するナノイー制御手段と、前記ナノイーイオン放出口の状態を検出するナノイーイオン放出口状態検出手段とを備え、前記ナノイーイオン放出口の状態に応じてナノイーイオンの放出を抑制または停止するもので、浮遊塵埃に微粒子水の質量を付加して浮遊塵埃の床面への落下を早め、掃除中に吸込具から吸い取ることができる塵埃の捕集率を向上させるナノイーイオンを安定して排出し、ナノイーイオンの付着した塵埃の脱臭、除菌に効果を果たし、空気清浄効果を良好にし、かつ限られた空間のオゾン濃度上昇の抑制と人が直接拡散前のオゾンを吸い込むことを抑制し、使用者に不快感を与えることが無い。
第2の発明は、特に、第1の発明のナノイーイオン放出口と障害物との距離を検出する距離検出手段を備え、予め設定された距離以内に前記障害物を検出したときに、ナノイーイオンの放出を抑制または停止するもので、障害物等で拡散できない限られた空間でのオゾン濃度上昇の抑制と、放出口直近での人が直接拡散前のオゾンを吸い込むことを抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができる。
第3の発明は、特に、第1の発明のナノイーイオン放出口の向きを検出する方向検出手段を備え、前記ナノイーイオン放出口が床面に向いているときに、ナノイーイオンの放出を抑制または停止するもので、ナノイーイオン放出口近傍に床面があって床面によって拡散できない限られた空間のオゾン濃度の上昇を抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができる。
第4の発明は、特に、第1の発明のナノイーイオン放出口の風量を検出する風量検出手段を備え、予め設定された風量以下の時には、ナノイーイオンの放出を抑制または停止するもので、塵埃で放出口が塞がれたり、誤って放出口が塞がれた場合でも、本体内のオゾン濃度上昇の抑制ができ、樹脂の劣化を抑制することができる。
第5の発明は、特に、第1の発明のナノイーイオン放出口近傍に人体を検知する人体検出手段を備え、予め設定された範囲に人がいる時には、ナノイーイオンの放出を抑制または停止するもので、放出口直近での人が直接拡散前のオゾンを吸い込むことを抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができる。
第6の発明は、特に、第1〜5のいずれか一つの発明のナノイーイオンの放出を抑制または停止していることを報知する報知手段を備えたもので、異常状態であることを使用者
に報知して、異常状態の解除を行うことにより、ナノイーイオンが安定して、放出することができる。
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)
以下、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1〜5を参照しながら説明する。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、同電気掃除機の断面図、図3は、同電気掃除機の制御ブロック図、図4は、同電気掃除機のナノイーイオン発生装置のブロック図である。
図1〜4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、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。8は、一端が、電気掃除機本体1の前部に着脱自在に接続されるホースで、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に接続される。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、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を内蔵している。
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、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、電極冷却手段としてのペルチェ素子23、放熱フィン24、後述の電極などからなるナノイーイオン発生手段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。
ナノイーイオン発生手段33は、図4に示すように、針状電極25と、アース電極26が保持固定されており、針状電極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、針状電極25が冷却され。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、針状電極25とアース電極26間に高圧を印加させる高圧発装置27と、針状電極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、ナノイーイオン発生手段33の高電圧(例えば略6000V)が印加された針状電極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、空気中の水分が結露し、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、ナノイーイオンを部屋中に放出し、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、ナノイーイオン発生手段33に送風し、ナノイーイオン放出口37よりナノイーイオンを部屋に放出する。29は、電動送風機2の排気を排出する主排気口であり、放出されたナノイーイオンを室内に拡散させる気流を発生させる。
ここで、電動送風機2の収納空間20とナノイーイオン発生手段33の収納空間21とを連通する連通路50(連通穴でもよい)があり、電動送風機2の排気の一部がナノイーイオン発生手段33を経由して、ナノイーイオン放出口37より放出される。この連通路50から排出される風量は、送風ファン35から排出される風量より極めて少なく、電動送風機2からの熱を帯びた風量は、送風ファン35からの風量で打ち消されてしまう程度である。
51は、送風ファン35による室内の空気の取り込みによって、塵埃がナノイーイオン発生手段33の上方空間部21に入らないようにするためのフィルターAで、送風ファン35の吸気側で使用者が塵埃を取り除けるように取り外しできるようになっている。52は、連通路50からの塵埃の侵入を防止するフィルターBである。
図3は、この電気掃除機の制御ブロック図で、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。
30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30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30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。
送風ファン35は、制御手段30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。42は、ナノイーイオン放出口37の状態を検出するナノイーイオン放出口状態検出手段で、ナノイーイオン放出口37から障害物等までの距離を検出する距離検出手段43、ナノイーイオン放出口37の方向を検出する方向検出手段44、ナノイーイオン放出口37の風量を検出する風量検出手段45、ナノイーイオン放出口37近傍に人がいることを検出する人体検出手段46があり、検出信号を制御手段30に入力することで、制御手段30はナノイー駆動手段40の制御を行い、ナノイーイオン放出の抑制または停止制御を行う。
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、動作モード「中」を選択すると、制御手段30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30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、ナノイーイオン発生手段33を経由してナノイーイオン放出口37より放出される。
また、電動送風機2で発生した風量の一部も、フィルターB52にて塵埃が取り除かれた排気が、連通路50からナノイーイオン発生手段33の上方空間部21に入り、ナノイーイオン発生手段33を経由してナノイーイオン放出口37より放出される。
次に、制御手段30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、その高圧は、ナノイーイオン発生手段33の針状電極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、針状電極25を冷却させる。針状電極25が冷却されると周辺の水分が結露して、針状電極25に水が生成され、さらに、その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を生成する。
発生したナノイーイオンは送風ファン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イオン放出口37より排出される。
ナノイーイオン放出口37から放出されたナノイーイオンは、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る。ナノメータサイズのマイナスイオンミストは、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、マイナスイオンミストは、室内に浮遊する微細な塵埃に付着帯電して、塵埃を床面に早く落下させることができる。 落下したナノイーイオンの付着帯電した塵埃は、吸込み具10で吸引され、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イオンは、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の試験法に準じて試験を行なった結果を示す。試験は、20〜30m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5が、この試験結果をグラフにして示したもので、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%良いという結果が得られた。これは、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。
掃除が終了して使用者が、操作手段6の「切」を選択すると、制御手段30は、ナノイー駆動手段40に停止信号を送り、ナノイーイオンの発生を停止した後、送風ファン35と電動送風機駆動手段31及び電動機駆動手段32に停止信号を送り、送風ファン35、電動送風機2及び電動機13を停止させる。
ここで、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のさらなる効果を得るために、停止操作時に、電動送風機2と電動機13を停止させるが、ナノイーイオンの発生と送風ファン35は停止させずに、一定時間経過後に停止させればよいことは言うまでもない。
次にナノイーイオン発生時において、ナノイーイオン放出口37の状態が変わったときの動作について説明する。
狭い空間の掃除を行う際や、掃除移動中に、ナノイーイオン放出口37が壁に近接したり、人が近づいてきてナノイーイオン放出口37に人が近接された場合は、ナノイーイオン放出口37近傍に固定されている距離検出手段43によって、一定の距離以下に近接されていることを検出して、制御手段30は、ナノイーイオンの発生を停止し、報知手段47によって使用者にその旨の報知を行う。
そして、掃除場所を移動し、ナノイーイオン放出口37に近接しているものがなくなれば、制御手段30はナノイーイオンを再度発生させる。
また、電気掃除機本体1が収納状態のように立てられて、ナノイーイオン放出口37が床面を向いている場合は、電気掃除機本体1内に固定されている方向検出手段44によって、ナノイーイオン放出口37が床面に向いていることを検出して、制御手段30は、ナノイーイオンの発生を停止させ、報知手段47で使用者に報知を行う。
また、ナノイーイオン放出口37からの排気風量を、風量検出手段45によって検出して、塵埃や、誤ってナノイーイオン放出口37が塞がれたことを検出してナノイーイオンの発生を停止させることもできる。
さらに人体検出手段46を用いて、マイナスイオン放出口37の近傍に人がいることを検出したときに、ナノイーイオンの発生を停止させることもできる。
以上のように、本実施の形態によれば、電動送風機2の収納空間20とナノイーイオン発生手段33の上方空間部21を分離し、送風ファン35と、送風ファン35の風量よりも極めて小さい電動送風機2からの風量が得られる連通路50を設けることで、ナノイーイオン発生手段33の空間の温度を上げることがなく、塵埃に微粒子水の質量を付加して、塵埃の床面への落下を早くし、掃除中の吸込み具10から吸い取ることができる塵埃の
捕集率を向上させるナノイーイオンを安定して排出することができる。
また、ナノイーイオン放出口37近傍に障害物等があり、オゾンが拡散しにくい限られた空間や掃除状態では、ナノイーイオン放出を停止するため、オゾン濃度の上昇を抑制し、使用者に不快感を与えないようにすることができる。
また、ナノイーイオン放出口37近傍に人がいるときにも、ナノイーイオンの放出を停止するため、空間に拡散する前のオゾンを人が直接吸い込むことがなく、使用者に不快感を与えないようにすることができる。
さらに、ナノイーイオン放出口37が床面や壁などで塞がれたときにも、ナノイーイオンの放出を停止するため、ナノイーイオン発生手段33がある空間のオゾン濃度の上昇を抑制して、オゾンによる樹脂等の劣化を抑制することができる。
また、ナノメータサイズのマイナスイオンミストをイオンのように、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、熱のない空気でマイナスイオンミストを排出するようにしているので、安定してマイナスイオンミストの効果を得ることができる。
さらに、ナノイーイオン放出口37近傍に、障害物等があったり、人がいる場合には、ナノイーイオン発生手段33で発生したオゾンが拡散できず、限られた空間で、オゾン濃度が濃くなり、樹脂の劣化を加速させたり、人がナノイーイオン放出口37近傍にいると、空間に拡散される前のオゾンを直接吸い込んだりする可能性がある。拡散される前の濃度が濃いオゾンを直接吸い込むと呼吸器系統、眼、粘膜等に刺激を与えたりする。
さらに排気圧損が大きいため、放熱フィン24の冷却効果が少なくなり、放熱フィン24が高温状態となり、使用者に不安感を与える可能性がある。しかしながら本実施の形態では、ナノイーイオン放出口37の状態に応じて、マイナスイオンミストの放出を抑制または停止するようにしているので、限られた空間のオゾン濃度上昇の抑制と、人が直接拡散前のオゾンを吸い込むことを抑制し、使用者に不快感を与えることない電気掃除機を提供することができるのである。
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、簡便な手段により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)
24 放熱フィン
25 針状電極(電極)
26 アース電極(電極)
33 ナノイーイオン発生手段
35 送風ファン
42 ナノイーイオン放出口状態検出手段
43 距離検出手段
44 方向検出手段
45 風量検出手段
46 人体検出手段
47 報知手段
50 連通路

Claims (6)

  1. 吸引風を発生する電動送風機と、高電圧が印加される電極、イオンが放出される側の前記電極を冷却してそれに結露させるための電極冷却手段、前記冷却の相殺の為に発生する熱を放熱する放熱フィンからなりナノイーイオンを発生させるナノイーイオン発生手段と、発生したナノイーイオンを空間に放出する送風ファンと、前記ナノイーイオンが放出されるナノイーイオン放出口と、前記ナノイーイオン発生手段を制御するナノイー制御手段と、前記ナノイーイオン放出口の状態を検出するナノイーイオン放出口状態検出手段とを備え、前記ナノイーイオン放出口の状態に応じてナノイーイオンの放出を抑制または停止することを特徴とする電気掃除機。
  2. ナノイーイオン放出口と障害物との距離を検出する距離検出手段を備え、予め設定された距離以内に前記障害物を検出したときに、ナノイーイオンの放出を抑制または停止することを特徴とする請求項1に記載の電気掃除機。
  3. ナノイーイオン放出口の向きを検出する方向検出手段を備え、前記ナノイーイオン放出口が床面に向いているときに、ナノイーイオンの放出を抑制または停止することを特徴とする請求項1に記載の電気掃除機。
  4. ナノイーイオン放出口の風量を検出する風量検出手段を備え、予め設定された風量以下の時には、ナノイーイオンの放出を抑制または停止することを特徴とする請求項1に記載の電気掃除機。
  5. ナノイーイオン放出口近傍に人体を検知する人体検出手段を備え、予め設定された範囲に人がいる時には、ナノイーイオンの放出を抑制または停止することを特徴とする請求項1に記載の電気掃除機。
  6. ナノイーイオンの放出を抑制または停止していることを報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の電気掃除機。
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