JP2011200527A - 電気掃除機の吸込み具 - Google Patents

Abstract

【課題】拭き掃除ができるシートなどを用いることなく、床面の拭き掃除が可能な電気掃除機を提供する。
【解決手段】ペルチェ素子ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットの冷面で空気中の水分を結露させた水分を蓄え浸水できる浸水ユニットと、床面に接し、前記浸水ユニットから水分を供給される保水体を電気掃除機の吸込み具に設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は一般家庭などにおいて掃除に使用される電気掃除機の制御に関するものであり、特にその吸込み具（床ノズル）に関するものである。

従来、電気掃除機の吸込み具については、モータや吸引風によって、床面のゴミを掻き出す回転ノズルを駆動させて、本体内の電動送風機が発生させる吸引によって、本体、ホース、延長管を経て、吸込み具に到達し、かきあげられたゴミを吸引するといった構成のものが一般的である。また、近年は簡単に拭き掃除ができるシートを吸込み具の回転部に巻きつけて、吸引しながら拭き掃除ができるものの提案がされている。

特開２００９−２５４７８６号公報

実際の掃除環境下においては、使用者から見れば、短時間で確実に、さらにエコロジーを意識できる掃除が求められている。また、最近では絨毯やたたみといった床面の種類が、従来より少なくなってきており、比率としてみても、半分以下となっているといった情報もある。その中では、シートを吸込み具部にまきつけて掃除を行うことは、フローリングが増えた現代においては、新しいひとつの掃除の仕方かもしれない。しかしながら、先ほどからのエコロジーを意識したということを考えると、従来の方式においては、毎回の掃除ごとに捨てなければならず、使用者にとってめんどくさく、エコロジーといった意識には到底及ばないことがわかる。また、毎回の掃除で、取れたゴミがついたシートを手で触ることになることに対しても、拒絶感が生まれてしまうことからも、好ましくない状態であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、動作開始してからまもなく、吸込み具底面に、吸湿された拭き掃除部を構成することができるので、埃の舞い上げを低減しながら、吸引掃除と拭き掃除を行うことができる、使用性の高い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は、通電すると、冷面と熱面とからなる構成のペルチェ素子ユニットと、このペルチェ素子ユニットの冷面と接し、その周囲の空気を冷やすことで、空気中の飽和水蒸気量が下がり、その表面に水分がついていく。つまり、空気中の水分を結露させて、その表面に発生する水分を蓄え保水できる浸水ユニットと、この浸水ユニットに蓄えられた水分を床面に接しているブラシなどの保水体に供給する。このことによって、床面を掃除機で掃除した際に、往復動作を行う作業を利用して、床面を水ぶきする効果を得ることができるので、掃除機で掃除した後に、細かな粒子の取り残しなどによる、フローリングの表面のテカリの不十分さを解消し、使用者が掃除を確実に行ったと感じることができる。

本発明は、吸込み具内に設けた浸水ユニットからの水分を床面に接しているブラシに供給できることで、今までの吸引による掃除から、吸引による掃除プラス拭き掃除を自動的
に行うことができ、掃除時の埃の舞い上がりを低減できる使用性の高い吸込み具を提供できるものである。

本発明の実施の形態における電気掃除機の全体斜視図 同電気掃除機の吸込み具の断面図 同吸込み具の底面図 本発明の実施の形態１における、ペルチェ素子ユニット関連のブロック図 飽和水蒸気量と温度の関係図 ペルチェ素子ユニットの冷面、熱面の関係図 同吸込み具の上面図 本発明の実施の形態２における、ペルチェ素子ユニット関連のブロック図 運転モードと温度検知手段と電源供給手段の関連図 本発明の実施の形態３における、ペルチェ素子ユニット関連のブロック図 本発明の実施の形態４における塵埃センサーの説明図

第１の発明は、ペルチェ素子ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットの冷面で空気中の水分を結露させた水分を蓄え浸水できる浸水ユニットと、床面に接し、前記浸水ユニットから水分を供給される保水体を設けた電気掃除機の吸込み具で、吸引による掃除だけではなく、自動的に床面底面にあるブラシなどの保水体へ給水できるので、同時に拭き掃除を行うことが実現できる。

第２の発明は、ペルチェ素子ユニットの熱面は、電気掃除機本体の吸引風により冷却されるように位置させたことを特徴とする。ペルチェ素子の熱面の放熱を、専用のファンなどを用いて冷却することなく、電気掃除機の吸引で冷却することができる。これによって、使用者にとっては掃除する作業での吸込み具の重量は軽いほうが楽に掃除でき、余分なスペースなども発生させずに、掃除することができ、さらに拭き掃除を行うことができる。。

第３の発明は、浸水ユニットの水分量を検出する水分検出手段と、ペルチェ素子ユニットの冷面の温度を検出する温度検知手段と、前記水分検知手段と前記温度検知手段の検出値に基づいて前記ペルチェ素子ユニットへの電源供給をコントロールする電源供給手段とを備えたことを特徴とする。これによって、掃除中に水分量が多くなってしまったり、じゅうたんがぬれるといったことや反対に拭き掃除になっていないといったことが無くなり、確実に拭き掃除に適量の水分量が確保できる。

第４の発明は、掃除の開始、終了時の動作を選択できる操作手段と、電源供給手段の印加電圧を逆転させる逆転手段を有し、前記操作手段の操作によって掃除の終了を選択された際に、前記逆転手段によってペルチェ素子ユニットの冷面と熱面を切り替えることを特徴とする。これによって、掃除終了時にブラシや浸水ユニットに含まれていた水分をそのまま放置させること無く、確実に水分を蒸発させることができ、衛生的で安心な状態にすることができる。

第５の発明は、吸引するゴミ量を検出できる塵埃センサと、電気掃除機の運転時間を計時するタイマーを備え、前記塵埃センサで検出したゴミ量と前記タイマーで計時した時間に基づいて、浸水ユニットまたは保水体の交換表示を行うことを特徴とする。これによれば、吸込み具が面していた床面のごみ量と、その運転時間が確実に検知できるので、ノズルや浸水ユニットの寿命や、汚れに対する交換時期を、使用者に報知することができる。

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は本実施の形態における電気掃除機の全体斜視図である。図１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（図示せず）、「運転」ボタン９ｂ（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。上記構成により、操作部９を操作して、電動送風機２を駆動させることで、吸込み具３１で吸引された被掃除面の塵埃は、延長管２９、ホース２４を通って掃除機本体２１へと運搬され、塵埃は掃除機本体２１内に内蔵された集塵室２３で補修されると共に、吸込み風は掃除機本体２１後方より外部に排出される。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（図示せず）に電源を供給するための電源コードが設けられている。

更に、前記吸込み具３１の底面には、前記吸込み具３１が被掃除面に接地したときのみＯＮするリミットスイッチにより構成された離床検知手段１１（図２参照）が配置されている。８は吸引した塵埃の量を検知する塵埃センサで、前記接続パイプ２５に設けられている。

図２は吸込み具３１の断面図で、図３は吸込み具を裏面から見た図である。回転ブラシ３０の後方に、ペルチェ素子ユニット４２が設けられ、その下部に浸水ユニット４３が設けられ、さらにその下部に、床面に接するブラシ（保水体）４４が設けられている。このブラシ４４によって床面を拭き掃除する。

次に、ペルチェ素子ユニット４２について説明する。まず図４で、４２は通電すると冷面と熱面とからなる構成のペルチェ素子ユニット、４２ｂはそのペルチェ素子ユニット４２の熱面側、４２ａは冷面側である。４３は、この冷面側４２ａの周囲の空気中の水分を結露させて、その表面に発生する水分を蓄え、保水できる浸水ユニット、４５は前記浸水ユニット４３に蓄えられた水分を床面に接しているブラシ４４に伝えるために、前記浸水ユニット４３に接した面の通水部、この通水部４５を通じてブラシ４４に給水させて、このブラシ４４によって、床面を拭き掃除することとなる。ブラシ４４は保水体として機能するものなら良く、このほかにはフェルトやスポンジなどで構成されていても良い。

ところで、図５のように、飽和水蒸気量は、温度が低いほど低い値を示しており、温度を下げることで、元の温度では水蒸気として存在しなかったものが発生する（結露状態）になってくることとになる。たとえば３０℃の状態で、前記冷面４２ａの温度を１５℃にすると、最大で３０．４−１２．８＝１７．６ｇの水分が出てくることになる。よって、これを利用して、実際に冷却を行うことで、冷却する表面（冷面４２ａ）が結露によって水分が発生してくる。

この効果によって、図４に示したように前記ペルチェ素子ユニット４２の冷面側に接している前記浸水ユニット４３によって、発生した水分を常時保水していく。と同時に、こ
の浸水ユニット４３に接している前記通水部４５を経て、最終の床面と接することになるブラシ４４に水分供給がなされることとなる。

ここで、前記ペルチェ素子ユニット４２の通電は、電源供給手段４９によって行われ、この周囲の空気が対流することで、所定の水分量（結露量）は得られることになる。前記浸水ユニット４３からの水分を通水部４５を介してブラシ４４へは、たとえば構成として図２に示すような位置関係にすることで、前記ブラシ４４への供給を早くできる。吸込み具３１の吸引による気流が発生している通路に、前記ペルチェ素子ユニット４２の熱面４２ｂを配置させる。そして、これと逆の面になる冷面４２ａを吸込み具３１の底面側の向きになるように配置し、冷却によって発生する水分を受ける浸水ユニット４３をその下面側にし、さらにその下面に通水部４５、ブラシ４４を配置する。

よって、吸込み具３１の使用状態で、もっともブラシ４４に水分が給水しやすい方向に配置する。また、使用しない場合においても、製品として吸込み具３１をひっくり返して保管する形態ではなく本体に延長管とセットでひっかける構成のため、吸込み具３１の底面は下面方向に向いており水分の逆流といったことからも回避できる配置としている。

また、図３のように吸込み具３１の進行方向に対して、回転ブラシ３０が配置された下流側にブラシ４４が位置している。基本的には、吸引掃除をした後で拭き掃除を行うほうが、吹き掃除のブラシ４４の汚れを低減できるとともに、ゴミの吸引量も増して、効率のよい掃除ができるためである。さらに、図３では、離床検知手段１１がブラシ４４の一部に配している図となっているが、全面に配していることがベストである。

ペルチェ素子ユニット４２は、２種類の金属の接合部に電流を流すと片方の金属からもう片方へ熱を移動するというペルティエ効果を利用したペルチェ素子を用いたものである。よって、前記電源供給手段４９で直流電源を供給すると、片方の面は熱面４２ｂとなり、他面は冷面４２ａとなる。ここで、冷面と熱面の表面温度の関係が、ある所定の温度差で成り立っているため、熱面４２ｂをある程度冷却しないと、冷面４２ａの温度が低下しないこととなる。

図６にその関係の一例を示す。熱面４２ｂの表面温度と冷面４２ａのそれとの間には温度差たとえば６０℃で関係が成り立っている。ここで、通電を開始すると、熱面４２ｂの温度が周囲温度（常温状態）からの発熱であり、上記温度差の関係で冷面４２ａが冷却されていく。しかしながら、熱面４２ｂはどんどん発熱していくので温度差関係が成立するように、６０℃の温度差になるように冷面温度が変化する。熱面４２ｂの温度がたとえば７０℃になった場合には、冷面４２ａの温度は１０℃で、それ以上低下することは無い。もっと低い温度にする場合には、熱面４２ｂの温度を下げるべく、放熱効果をＵＰさせるようにして、冷面４２ａを下げるようにしなければならない。

ここで、結露させるには、０℃未満にすると凍ってしまうことにもなるので、基本的には０℃を狙って前記熱面４２ｂを冷却する。この冷却方法として、図２にも示したとおり、電気掃除機本体の吸引による気流を使って熱面４２ｂの冷却を行うことで、掃除動作を行った際に使用するための機能をその区流を使用して冷却できるので、効率よく機能を発揮することができる。

図７は吸込み具３１を上から見た図で、延長管２９を取り外した状態の図で、吸引された気流と冷却場所について示している。吸引は、多くが吸込み具３１の底面から行われる。この底面からの気流が、延長管２９に行く前に、吸込み具３１から出て、集中する部分に熱面４２ｂを配置して冷却を行うことで、効率のよい冷却を行っている。

（実施の形態２）
また、電気掃除機には、運転のモード（たとえば強、中、弱など）があるが、それぞれ、床面の汚れが多い場合、普通、少ない場合と使用者が大きく選択して使用する。前記吸引の気流は運転モード強、中、弱の順で小さくなるが、床面の汚れも使用者が感覚的に選択したモードは、それにあわせて小さくなっている。ここで、ペルチェ素子ユニット４２の熱面４２ｂの冷却効果も強が大きく、弱が小さくなってしまい、ペルチェ素子ユニット４２での水分発生についても、その風量にあわせて効果が変化してしまうことになる。つまり、冷却効果の少ない運転モード弱については、ペルチェ素子ユニット４２の熱面４２ｂの冷却が低くなるため、結露による水分量が減ってくることとなる。

そこで、図８に示したように、前記ペルチェ素子ユニット４２への電源を供給する電源供給手段４９と、前記冷面４２ａの温度を検出する温度検出手段４７を設け、また前記ペルチェ素子ユニット４２の冷面４２ａで発生した水分を保水する浸水ユニット４３の水分量を検出する水分検出手段４６を設ける。そして、浸水ユニット４３に一定の水分が常時保水されている状態にするために、水分検知手段４６の信号を常時、前記電源供給手段４９が受けて、前記ペルチェ素子ユニット４２への温度調整を電源印加で行うことにしている。

よって、具体的な動作としては、電気掃除機の運転モードで吸引量が低いモードの冷却で十分に満足できるように熱面４２ｂの冷却効果を得るようにし、吸引の風量が高い場合には、より効率がよくなることとなるので、前記冷面４２ａの温度を検出している温度検知手段４７の出力を前記電源供給手段４９が入力し、０℃でのコントロールを行うために電圧の調整をする事となる。電圧は高いほど、熱面４２ｂの温度は高くなり、低いと低くなる。

図９にそのイメージ例を示している。運転モードの強の場合には、前記熱面４２ｂへの冷却効果は高いため、ペルチェ素子ユニット４２への電源供給は低くても、十分に冷やされて水分量が得られる。途中、図１０のＤ点において運転モードが弱へと切り替えられると、熱面４２ｂの冷却のための吸引量が小さくなるのである程度電源供給電圧をＵＰさせて冷面４２ａの冷却効果を電圧調整でＵＰさせる。このコントロールの際に、冷面４２ａの温度を前記温度検知手段４７が検出し、この出力を前記電源供給手段に送っている。この温度検知手段４７によっては、温度が高いと判断した場合には、前記電源供給手段４９が電圧をＵＰし、温度が低いと判断した場合には電圧を下げる方向でコントロールを行うことになる。運転モードでの違いによる、熱面４２ｂの冷却効果と、電源供給の電圧との両方で、前記ペルチェ素子ユニット４２の冷面４２ａの温度コントロールを行い、もっとも効果が現れる冷面４２ａの温度になるようにしている。これによって、その後の水分量を確実に浸水ユニット４３が保水してブラシ４４に導かれていく。

（実施の形態３）
図１０を参照しながら説明する。電気掃除機の運転モードを選択し、掃除を行う状態で、上記のように、ペルチェ素子ユニット４２からの冷面４２ａによって空気中の水分を前記浸水ユニット４３で保水し、その水分を通水部４５、を通じて床面に接する部分になるブラシ４４に導き、掃除をする際に、その進行方向の前段で、回転ブラシ３０でゴミをかきあげながら、本体２１内の電動送風機で発生する吸引気流でゴミを吸引し、その回転ブラシ３０が通ったあとのゴミの無い状態の床面を、前記ブラシ４４で拭き掃除を行う構成であるが、掃除が終了した場合に、それまで浸水ユニット４３に保水されていた水分を、そのまま放置すると、衛生面の問題も出てくることが予想される。

そこで、運転モードの停止が押された場合には、保水されている浸水ユニット４３に熱を加えて乾燥させることを行う。その構成は、前記電源供給手段４９からペルチェ素子ユ
ニット４２に印加される直流電源の極性を逆転させるため、逆転手段４８を電源供給手段４９とペルチェ素子ユニット４２の間に配置する。ペルチェ素子ユニット４２は、直流電源の印加となっているが、所定の極性で冷面、熱面となるところが、極性を反対にすることで、熱面、冷面となることを利用する。

そこで、図１０に示したような構成をとり、運転モードが停止を選択された場合には、前記電源供給手段４９が今まで冷面４２ａであった面を熱面にするように電圧を印加する。これによって、その熱面で発生する熱を浸水ユニット内の水分を蒸発させることができるようになる。また、今まで吸引によって発生していた冷却効果については、運転モードが停止のため、発生しないので、逆に熱を発生させる条件にはいい条件となっている。さらに、前記温度検知手段４７についても、上記状態の熱面の温度を確認しているので、常時その温度を検出し、短時間で蒸発できるように、電圧コントロールを冷面４２ａの時と同様におこなうことができる。

掃除機の場合、運転モードの停止を選択した後で、コンセントを抜くまでの時間は長時間ではないことが多いので、短時間での温度上昇が必要となってくる場合が多い。そのためにも、十分な性能を有した状態で、温度コントロールによって冷面の性能、熱面に切り替えた際の性能を確保している。

（実施の形態４）
前記塵埃センサ８は、図１１に示すように、発光手段である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手段であるフォトトランジスタ１６とを備え、被掃除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、赤外発光ダイオード１５から発せられる赤外光を前記塵埃がさえぎることで、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。このフォトトランジスタ１６の出力を増幅するための増幅回路１７及び、パルス変換手段１８を有しており、前記増幅回路１７とパルス変換手段１８は、赤外発光ダイオード１５とフォトトランジスタ１６の間を、たとえば径がΦ７０μｍ以上の塵埃が通過した時に、パルスが出力されるように設定されている。

この塵埃センサによって、吸引するゴミを検出できる。吸込み具３１の底面であるので、いくら掃除をした後の床面といえども、まったくゴミが無い状態で拭き掃除が行えるとは限らない。また、掃除については、吸込み具３１を往復運動することが多く、同じ場所での往復運動であれば、底面への汚れ付着はさほど大きな影響は無いが、使用者によっては移動しながら往復運動をすることもあり、掃除をしていない床面への移動が引き方向での移動の場合には、吸引してからの拭き掃除ではなく、拭き掃除をしてからの吸引掃除になってしまい、床面に水分を持って接することになる前記ブラシ４４の表面には汚れが多く付着する可能性がある。また、そのゴミの付着についても、その床面の汚れ状況でまったく違った結果となることは明白である。

そこで、その床面の汚れ（ゴミの状況）を確実に捉えることができる前記塵埃センサ８によって、その情報を得ながら、汚れに対して（ごみ量に対して）の耐久寿命を設定し、表示させることができる。さらに、いくらゴミが少なくても、長時間動作させることでやはり前記ブラシ４４の寿命は発生することとなる。よって、前記タイマー４ａで運転の総時間をカウントして、寿命と判断できる所定時間が経過した際には、表示を行うことができる。拭き掃除については非常にさまざまな使用環境によって、寿命が大きく変化することが予想される。よって、複数の検出手段によって、表示・報知を行えるようにすることで、確実に使用者にその状況を知らせて、交換対応を促すことができるようになる。

以上のように、本願発明に係る吸込み具は、家庭用だけでなく、業務用やセントラルクリーナー等、さまざまな形態の電気掃除機に応用展開可能である。

２ 電動送風機
８ 塵埃センサ
９ 操作部
１１ 離床検知手段
２１ 掃除機本体
２２ 電動送風機室
２３ 集塵室
２９ 延長管
３０ 回転ブラシ
３１ 吸込み具
４２ ペルチェ素子ユニット
４２ａ 冷面
４２ｂ 熱面
４３ 浸水ユニット
４４ ブラシ（保水体）
４５ 通水部
４６ 水分検知手段
４７ 温度検知手段
４８ 逆転手段
４９ 電源供給手段

Claims (5)

1. ペルチェ素子ユニットと、前記ペルチェ素子ユニットの冷面で空気中の水分を結露させた水分を蓄え浸水できる浸水ユニットと、床面に接し、前記浸水ユニットから水分を供給される保水体を設けた電気掃除機の吸込み具。
2. ペルチェ素子ユニットの熱面は、電気掃除機本体の吸引風により冷却されるように位置させたことを特徴とする請求項１記載の電気掃除機の吸込み具。
3. 浸水ユニットの水分量を検出する水分検出手段と、ペルチェ素子ユニットの冷面の温度を検出する温度検知手段と、前記水分検知手段と前記温度検知手段の検出値に基づいて前記ペルチェ素子ユニットへの電源供給をコントロールする電源供給手段とを備えた請求項１または２記載の電気掃除機の吸込み具。
4. 掃除の開始、終了時の動作を選択できる操作手段と、電源供給手段の印加電圧を逆転させる逆転手段を有し、前記操作手段の操作によって掃除の終了を選択された際に、前記逆転手段によってペルチェ素子ユニットの冷面と熱面を切り替えることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機の吸込み具。
5. 吸引するゴミ量を検出できる塵埃センサと、電気掃除機の運転時間を計時するタイマーを備え、前記塵埃センサで検出したゴミ量と前記タイマーで計時した時間に基づいて、浸水ユニットまたは保水体の交換表示を行う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の吸込み具。