JP2011206131A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】空気清浄効果に優れ、しかも商用電源電圧が変動した場合においても、オゾン濃度の増加を防止し、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とは分離された場所に配され、高電圧が印加される針状放電極２５と針状放電極２５を冷却して水分をそれに結露させるペルチェ素子２３からなり、針状放電極２５に高電圧を印加させ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、商用電源電圧を検知する商用電源電圧検知手段２９を備え、商用電源電圧が所定の値より高い場合、針状放電極２５に印加する高電圧を間欠制御するもので、商用電源電圧が変動して針状放電極２５に印加される電圧値が高くなり、発生するオゾン濃度が増加した場合でも、針状放電極２５に印加する高電圧を間欠制御することで、オゾン濃度の増加を防止して、使用者に不快感を与えなくすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電気掃除機に関するもので、特に、空気清浄効果の高い電気掃除機に関するものである。

従来のこの種の電気掃除機として、高電圧の放電極で構成され、イオンを放出させるイオン発生器と、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するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、ナノメータサイズのマイナスイオンは、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の構成では、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、空気清浄効果に優れ、しかも商用電源電圧が変動した場合においても、オゾン濃度の増加を防止し、使用者に不快感を与えな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、吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機とは分離された場所に配されると共に、高電圧が印加される放電極と前記放電極を冷却して水分を前記放電極に結露させる放電極冷却手段からなり、前記放電極に商用電源の電圧を利用して高電圧を印加させイオンミスト（以下、ナノイーと呼ぶ）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、商用電源電圧を検知する商用電源電圧検知手段を備え、前記商用電源電圧検知手段により検知した電圧値が所定の値より高い場合、前記放電極に印加する高電圧を間欠制御するもので、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、また、商用電源電圧が変動して放電極に印加される電圧値が高くなり、放電により発生するオゾン濃度が増加した場合でも、前記放電極に印加する高電圧を間欠制御することで、オゾン濃度の増加を防止することができ、使用者に不快感を与えなくすることができる。

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、オゾン濃度の増加を防止することができる。

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発生装置の斜視外観図 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、吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機とは分離された場所に配されると共に、高電圧が印加される放電極と前記放電極を冷却して水分を前記放電極に結露させる放電極冷却手段からなり、前記放電極に商用電源の電圧を利用して高電圧を印加させイオンミスト（以下、ナノイーと呼ぶ）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、商用電源電圧を検知する商用電源電圧検知手段を備え、前記商用電源電圧検知手段により検知した電圧値が所定の値より高い場合、前記放電極に印加する高電圧を間欠制御するもので、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、また、商用電源電圧が変動して放電極に印加される電圧値が高くなり、放電により発生するオゾン濃度が増加した場合でも、前記放電極に印加する高電圧を間欠制御することで、オゾン濃度の増加を防止することができ、使用者に不快感を与えなくすることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の商用電源電圧検知手段により検知した電圧値に応じて、放電極に印加する高電圧の間欠制御の間欠周期を変動させるもので、安定してオゾン濃度の増加を防止でき、さらにナノイー発生量の減少も防止することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記電動送風機を収納する空間と前記ナノイー発生手段を収納する空間を連通する連通経路と、前記連通経路に流れる風量を検知する風量検知手段を備え、前記風量検知手段により検知した風量が所定の値より高い場合、前記放電極に印加する高電圧を間欠制御するもので、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、また、商用電源電圧が変動して前記放電極に印加される電圧値が高くなって、放電により発生するオゾン濃度が増加した場合でも、前記風量検知手段により、商用電源電圧が高くなることによって増加した排気の風量を検知し、前記放電極に印加する高電圧を間欠制御することで、オゾン濃度の増加を防止することができ、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３の発明の風量検知手段により検知した風量に応じて、放電極に印加する高電圧の間欠制御の間欠周期を変動させるもので、安定してオゾン濃度の増加を防止でき、さらにナノイー発生量の減少も防止することができる。

第５の発明は、特に、第１〜第４の発明の商用電源電圧検知手段により検知した電圧値、または風量検知手段により検知した風量に応じて、送風ファンの出力を変化させるもので、例えば、商用電源電圧検知手段により検知した電圧値、または風量検知手段により検知した風量が所定値よりも大きい場合、前記送風ファンの出力を上げることで、より早くオゾンを拡散し、オゾン濃度の増加を防止することができ、使用者に不快感を与えなくすることができる。

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発生装置の斜視外観図、図５は、同電気掃除機の空気清浄効果を示すグラフである。

図１〜４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。電気掃除機本体１に着脱自在に接続されるホース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の片方は、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具１０と接続される。吸込具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。

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、放電極冷却手段であるペルチェ素子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４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２４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２４が冷却される。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手段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。なお、高圧発生手段２７は、商用電源電圧を利用して高電圧を発生させている。

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）（以下「ナノイー」という）
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、電動送風機２の収納空間２０と上方空間部２１とを連通させる連通経路３０（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より放出されるようになっている。また、連通経路３０に流れる排気風の風量を検知する風量検知手段５５が備えられている。

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、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る制御手段である。

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、高圧発生手段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、さらに放電極冷却手段であるペルチェ素子２３に電圧を印加する。また、２９は、商用電源の電圧を検知する商用電源電圧検知手段であり、検知した電圧値を、ナノイー駆動手段４０にフィードバックし、その電圧値に応じて高圧発生手段２７から針状放電極２５とアース電極２６間に印加する高電圧を間欠制御する。

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、動作モードの一つである「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、取り入れ口３６に取り外し可能に設けられたフィルター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、高圧発生手段２７にて高圧を出力し、その高圧がナノイー発生手段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を冷却させる。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、ナノイーを発生する。

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、商用電源電圧が変動し、高圧発生手段２７から針状放電極２５とアース電極２６間に印加される高圧が大きくなり、放電によって発生するオゾン濃度が増加すると、樹脂の劣化を加速させたり、オゾン濃度が濃い状態のまま排出されると、呼吸器系統、眼、粘膜等への刺激を与えたりするが、本実施の形態では、商用電源電圧検知手段２９により検知した電圧値が所定値より高い場合、高圧発生手段２７から印加する高圧を間欠制御することで、オゾン濃度の増加を防止することができる。さらに、検知した電圧値の大きさに応じて、間欠制御の間欠周期を、例えば検知した電圧値が大きいときは間欠周期を長くし、検知した電圧値が小さいときは間欠周期を短くすることで、安定してオゾン濃度の増加を防止でき、またナノイー発生量の減少も防止することができる。

なお、商用電源電圧の変動により電動送風機２の出力も変化し、それによって連通経路３０を流れる風量も変化するため、風量検知手段５５によって検知した風量に応じて高電圧を間欠制御することも可能である。また、検知風量に応じて間欠制御の間欠周期を変動させることもできる。このとき、送風ファン３５の風量に加え、連通経路３０からナノイー放出口３７に流れる排気風量も追加されるため、さらに早くオゾンを拡散することもできる。

また、高電圧の間欠制御にあわせて、商用電源電圧検知手段２９により検知した電圧値、または風量検知手段５５により検知した風量が、所定値よりも大きい場合、送風ファン３５の出力を上げることで、より早くオゾンを拡散することも可能である。

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、床面に早く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に捕集される。

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、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。

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経路３０を設けることで、ナノイー発生手段３３の空間の温度を上げることがなく、微粒子水の質量を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１０から吸い取ることができる捕集率を向上させるナノイーを安定して排出することができる。

また、商用電源電圧が変動して針状放電極２５に印加される電圧値が高くなり、放電により発生するオゾン濃度が増加した場合でも、印加する高電圧を間欠制御することで、オゾン濃度の増加を防止することができ、使用者に不快感を与えなくすることができる。

なお、従来のように、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ことで、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（放電極冷却手段）
２５ 針状放電極（放電極）
２９ 商用電源電圧検知手段
３３ ナノイー発生手段
３５ 送風ファン

Claims (5)

1. 吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機とは分離された場所に配されると共に、高電圧が印加される放電極と前記放電極を冷却して水分を前記放電極に結露させる放電極冷却手段からなり、前記放電極に商用電源の電圧を利用して高電圧を印加させイオンミスト（以下、ナノイーと呼ぶ）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、商用電源電圧を検知する商用電源電圧検知手段を備え、前記商用電源電圧検知手段により検知した電圧値が所定の値より高い場合、前記放電極に印加する高電圧を間欠制御することを特徴とした電気掃除機。
2. 商用電源電圧検知手段により検知した電圧値に応じて、放電極に印加する高電圧の間欠制御の間欠周期を変動させることを特徴とした請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記電動送風機を収納する空間と前記ナノイー発生手段を収納する空間を連通する連通経路と、前記連通経路に流れる風量を検知する風量検知手段を備え、前記風量検知手段により検知した風量が所定の値より高い場合、前記放電極に印加する高電圧を間欠制御することを特徴とした請求項１または２に記載の電気掃除機。
4. 風量検知手段により検知した風量に応じて、放電極に印加する高電圧の間欠制御の間欠周期を変動させることを特徴とした請求項３に記載の電気掃除機。
5. 商用電源電圧検知手段により検知した電圧値、または風量検知手段により検知した風量に応じて、送風ファンの出力を変化させることを特徴とした請求項１〜４のうちの何れか１項に記載の電気掃除機。