JP2012235862A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】低湿度環境下においても、確実にナノイーを発生させる電気掃除機を提供する。
【解決手段】吸引風を発生させる電動送風機を備えた電気掃除機において、空気を加湿する加湿手段３０と、針状放電極２５と、針状放電極２５を放熱フィン２４で冷却して水分を結露させるペルチェ素子２３と、針状放電極２５に高電圧を印加してイオンミストを発生させるナノイー発生手段３３と、外気吸引によりナノイーイオンを排出させる送風ファン３５と、ナノイー発生手段３３の近傍の湿度を検知する湿度検知手段２９を備え、湿度検知手段２９で検知された湿度が所定値より低い場合に、加湿手段３０により針状放電極２５近傍を加湿するもので、針状放電極２５近傍の湿度が所定値より低く、水分が結露できないときでも、加湿手段３０により針状放電極２５周辺の湿度を上げ、確実にナノイーを発生させて、塵埃の床面への落下を早め、高い空気清浄効果が得られる。
【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）。

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。

そこで、上記問題を解決するため、上記特許文献１に記載された電気掃除機に、特許文献２に記載された技術を転用して、水に高電圧を印加することによって、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）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）を生成するナノイー発生手段を備え、掃除の際に、ナノイーを外部に放出するようにした電気掃除機が、近年提案されている。

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し、空気清浄効果を向上させることができる。

特開２００８−２１２３８９号公報 特開２００６−６８７１１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電気掃除機に、特許文献２に記載された技術を転用した電気掃除機は、高電圧が印加される針状放電極とアース電極と、前記針状放電極を冷却する電極冷却手段（ペルチェ素子）とを備え、電極冷却手段で冷却されて針状放電極に結露した空気中の水分に高電圧を印加して、ナノイーを発生させるようにしているので、電気掃除機周囲の湿度が低下すると、針状放電極に水分が結露し難くなり、ナノイーが十分放出されなくなって、空気清浄効果が大幅に低下するという課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決し、湿度の低い環境下でも、確実にナノイーを発生させることができ、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、塵埃を吸引する吸引風を発生させる電動送風機を備えた電気掃除機において、空気を加湿する加湿手段と、放電電極と、前記放電電極を放熱フィンで冷却して水分を結露させる電極冷却手段と、前記放電電極に高電圧を印加してイオンミスト（以下「ナノイー」と呼ぶ）を発生させるナノイー発生手段と、外気吸引により前記イオンミストを排出させる送風ファンと、前記ナノイー発生手段の近傍の湿度を検知する湿度検知手段を備え、前記湿度検知手段で検知された湿度が所定値より低い場合に、前記加湿手段により前記放電電極近傍を加湿するもので、前記放電電極近傍の湿度が所定値より低く、水分が結露できないときでも、前記加湿手段により前記放電電極周辺の湿度を上げ、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。

本発明の電気掃除機は、放電電極近傍に加湿手段が設けられているので、放電電極近傍の湿度が所定値より低く（例えば、相対湿度約３０％以下）、電極に水分が結露できない時でも、加湿手段により放電電極周辺の湿度を上げ、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斜視外観図 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構成を示す図 同電気掃除機の空気清浄効果を示すグラフ 本発明の実施の形態２における電気掃除機のナノイー発生装置の構成を示す図

第１の発明は、塵埃を吸引する吸引風を発生させる電動送風機を備えた電気掃除機において、空気を加湿する加湿手段と、放電電極と、前記放電電極を放熱フィンで冷却して水分を結露させる電極冷却手段と、前記放電電極に高電圧を印加してイオンミスト（以下「ナノイー」と呼ぶ）を発生させるナノイー発生手段と、外気吸引により前記イオンミストを排出させる送風ファンと、前記ナノイー発生手段の近傍の湿度を検知する湿度検知手段を備え、前記湿度検知手段で検知された湿度が所定値より低い場合に、前記加湿手段により前記放電電極近傍を加湿するもので、前記放電電極近傍の湿度が所定値より低く、水分が結露できないときでも、前記加湿手段により前記放電電極周辺の湿度を上げ、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２の発明は、特に、第１の発明の湿度検知手段により検知した湿度に応じて、加湿手段からの加湿量を変化させるもので、例えば、前記放電電極周辺の湿度が低いときには前記加湿手段から多く加湿させ、湿度が高いときには少量の加湿をさせることで、周囲の湿度に関わらず放電電極周辺の湿度を一定に保つことで、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又は、第２の発明の湿度検知手段により検知した湿度に応じて、送風ファンを制御するもので、例えば、湿度が高く加湿手段が停止している際に送風ファンの運転を止めることにより、余分なエネルギーの消費を抑えることができる。

第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の加湿手段を放電電極の近傍に配置するもので、素早く加湿を行い、ナノイーを発生させることで、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５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の電気掃除機において、放電電極に直接水分を供給するようにしたもので、加湿による周囲への水分の拡散を抑え、水分の消費量を抑えることができる。

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斜視外観図、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構成を示す図、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には、着脱自在に接続されるホース８がある。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は、その片方を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。

電動送風機２の収納空間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、電極冷却手段となるペルチェ素子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、放電電極となる針状放電極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。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。電動送風機２の排気を排出させる主排気口３８は、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周辺の湿度を検知する湿度検知手段２９及び、振動子（図示せず）の超音波振動により気中に水分を放出して針状放電極２５近傍を加湿する加湿手段３０があり、湿度検知手段２９により検知した湿度が所定値より低い（例えば、相対湿度約３０％以下）場合、加湿手段３０が作動し、針状放電極２５近傍を加湿するようになっている。

なお加湿手段３０の近傍には、加湿手段３０に水分を供給する水分タンク５７が配置されている。

また、湿度検知手段２９によって検知した湿度が、所定値より高く（例えば、相対湿度約８５％以上）、加湿手段３０が停止している際に、合わせて送風ファン３５の動作を停止させることで、無駄なエネルギーの消費を抑えることが出来る。

図３において、電動送風機駆動手段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、電動送風機２を位相制御し吸込み力を可変させる。電動機駆動手段３２は、回転ブラシ１１とベルト１２を介して回転駆動する電動機１３を位相制御する。

マイクロコンピュータなどで構成された制御手段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。

ナノイー制御手段２２を動作させるナノイー駆動手段４０により、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。湿度検知手段２９で検知した湿度は制御手段１５にフィードバックされ、加湿手段３０を制御する。送風ファン３５は、制御手段１５によって制御されている。電気掃除機本体１には、商用電源４１によって電力が供給される。

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「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が発生する。

ここで、針状放電極２５周辺の湿度が低く、空気中から水分を結露させることが出来ない場合、ナノイーが発生しなくなる場合があるが、本実施の形態では、湿度検知手段２９により検知した湿度が所定値（例えば、相対湿度約３０％以下）より低いとき、加湿手段３０を作動させ、針状放電極２５近傍の湿度を高めることにより、確実にナノイーを発生させることができる。

また、湿度検知手段２９によって検知した湿度の値に応じて、その検知湿度が低いときには加湿手段３０から多く加湿し、湿度が高いときには加湿量を減らすことで、一定の湿度を保つことができる。このとき、加湿手段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、余分なエネルギーの消費を抑えることが出来る。

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の試験法に準じて行った試験の結果を示す。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、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、針状放電極２５周辺の湿度を検知する湿度検知手段２９及び、針状放電極２５近傍を加湿するための加湿手段３０を備えることで、針状放電極２５近傍の湿度が所定値（相対湿度３０％）より低く、針状放電極２５に水分を結露させることが出来ない場合でも、湿度検知手段２９により針状放電極２５近傍の湿度を検知し、その検知した湿度に応じて加湿手段３０を動作させることで、針状放電極２５近傍の湿度を上昇させ、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、加湿手段３０を針状放電極２５近傍に配置することにより、湿度検知手段２９の検知から、加湿までの応答時間をより短くすることが可能となり、必要なときにより素早く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。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２における電気掃除機について、図６を用いて説明する。図６は、同実施の形態における電気掃除機のナノイー発生装置の構成を示す図である。なお、上記実施の形態１における電気掃除機と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態における電気掃除機は、図６に示すように、上記実施の形態１における加湿手段３０に代え、針状放電極２５の上部に、水分タンク５７からの水分を滴下させる滴下手段５８を配置し、制御手段１５からの信号により、針状放電極２５に水滴を滴下させるようにしたものである。

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の動作、作用について説明する。

湿度検知手段２９により検知した湿度が所定値（例えば、相対湿度約３０％以下）より低いとき、滴下手段５８を作動させ、針状放電極２５に直接水滴を滴下させることで、加湿による周囲への余分な水分の拡散を抑え、水分の消費量を抑えることができ、無駄のない動作を実現することが可能となる。

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）
２４ 放熱フィン
２５ 針状放電極（放電電極）
２９ 湿度検知手段
３０ 加湿手段
３３ ナノイー発生手段
３５ 送風ファン

Claims (5)

1. 塵埃を吸引する吸引風を発生させる電動送風機を備えた電気掃除機において、空気を加湿する加湿手段と、放電電極と、前記放電電極を放熱フィンで冷却して水分を結露させる電極冷却手段と、前記放電電極に高電圧を印加してイオンミストを発生させるナノイー発生手段と、外気吸引により前記イオンミストを排出させる送風ファンと、前記ナノイー発生手段の近傍の湿度を検知する湿度検知手段を備え、前記湿度検知手段で検知された湿度が所定値より低い場合に、前記加湿手段により前記放電電極近傍を加湿することを特徴とする電気掃除機。
2. 湿度検知手段により検知した湿度に応じて、加湿手段からの加湿量を変化させることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 湿度検知手段により検知した湿度に応じて、送風ファンを制御す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. 加湿手段を放電電極の近傍に配置す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. 放電電極に直接水分を供給す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。