JP2013052006A - 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の提供。
【解決手段】電動送風機を内蔵する掃除機本体内に設けられ、電動送風機からの排気風を外部に排出する排気通路３５と、排気通路３５内に設けられ、微粒子水で包まれたマイナスイオンを発生させるナノイー発生手段３３と、ナノイー発生手段３３近傍の湿度を検出する湿度検知手段２９と、ナノイー発生手段３３の近傍に配置され、湿度検知手段２９の検出湿度に応じて排気通路３５内の空気を加湿する加湿手段３０を有するもので、例えば、ナノイー発生手段３３として、高電圧が印加される針状放電極２５に空気中の水分を結露させてマイナスイオンを発生させる場合、針状放電極２５近傍の湿度が所定値より低く針状放電極２５に結露できないときに、加湿手段３０によりその周辺の湿度を上げるようにすれば、確実にナノイーを発生させることができる。
【選択図】図３

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。

従来のこの種の電気掃除機として、高電圧の放電極で構成され、電動送風機の排気と共に部屋中に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するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

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であった。

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）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とが一般に知られている。

そこで、このマイナスイオンミストを利用した電気掃除機として、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、高電圧が印加される電極と、前記電極のイオンが放出される側の電極を冷却して、水分を電極に結露させる電極冷却手段と、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を有するマイナスイオンミスト発生手段と、前記放熱フィンを冷却し、電極から発生するマイナスイオンミストを排出する送風ファンとを備え、送風ファンでマイナスイオンを外部に排出して、微粒子水の質量を塵埃に付加して床面への落下を早くし、吸込具による塵埃の捕集効率を向上させたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−２１２３８９号公報 特開２０１１−５５８５７号公報

しかしながら、上記特許文献２に記載されたような従来の電気掃除機の構成では、イオンが放出される側の電極を冷却して、空気中の水分をその電極に結露させてマイナスイオンミストを発生させるようにしているので、室内の空気が乾燥していると、電極に十分な水分が結露しなくなって、マイナスイオンミストの発生量が減り塵埃の集塵効率が低下するといった課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、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、吸引風を発生させる電動送風機を内蔵する掃除機本体と、前記掃除機本体内に設けられ、前記電動送風機からの排気風を外部に排出する排気通路と、前記排気通路内に設けられ、微粒子水で包まれたマイナスイオンを発生させるナノイー発生手段と、前記ナノイー発生手段近傍の湿度を検出する湿度検知手段と、前記ナノイー発生手段の近傍に配置されると共に、前記湿度検知手段の検出湿度に応じて前記排気通路内の空気を加湿する加湿手段とを有するもので、例えば、ナノイー発生手段として、高電圧が印加される放電電極と、その放電電極に空気中の水分を結露させるための電極冷却手段を用いた場合、放電電極近傍の湿度が所定値より低く、水分が放電電極に十分結露できないときに、加湿手段によりその放電電極周辺の湿度を上げるようにすれば、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、ナノイー発生手段近傍に加湿手段が設けられているので、ナノイー発生手段近傍の湿度が所定値より低く（相対湿度約３０％以下）、電極に水分が結露できない時でも、加湿手段によりナノイー発生手段周辺の湿度を上げ、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 同電気掃除機の掃除機本体の断面図 同電気掃除機のナノイー発生手段及びその周辺の概略図 同電気掃除機の空気清浄効果を示すグラフ 同電気掃除機の制御ブロック図

第１の発明は、吸引風を発生させる電動送風機を内蔵する掃除機本体と、前記掃除機本体内に設けられ、前記電動送風機からの排気風を外部に排出する排気通路と、前記排気通路内に設けられ、微粒子水で包まれたマイナスイオンを発生させるナノイー発生手段と、前記ナノイー発生手段近傍の湿度を検出する湿度検知手段と、前記ナノイー発生手段の近傍に配置されると共に、前記湿度検知手段の検出湿度に応じて前記排気通路内の空気を加湿する加湿手段とを有するもので、例えば、ナノイー発生手段として、高電圧が印加される放電電極と、その放電電極に空気中の水分を結露させるための電極冷却手段を用いた場合、放電電極近傍の湿度が所定値より低く、水分が放電電極に十分結露できないときに、加湿手段によりその放電電極周辺の湿度を上げるようにすれば、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の発明の加湿手段は、湿度検知手段の検出湿度が所定値よりも低い場合に、排気通路内の空気を加湿するもので、最適な湿度を保つことが可能となり、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をナノイー発生手段の上流側に配置したもので、前記ナノイー発生手段近傍へと流れていく排気風の湿度を測定し、前記ナノイー発生手段近傍の湿度をより正確に検出することが可能となり、効率よく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ナノイー発生手段は、ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の一端に取り付けられた放熱フィンと、前記ペルチェ素子の他
端に取り付けられた放電電極とを備え、加湿手段を前記放電電極よりも上流側に配置したもので、ナノイー発生手段近傍を効率よく加湿することが可能となり、より効率よく高い空気清浄効果を得ることができる。

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、同電気掃除機の掃除機本体の断面図、図３は、同電気掃除機のナノイー発生手段及びその周辺の概略図、図４は、同電気掃除機の空気清浄効果を示すグラフ、図５は、同電気掃除機の制御ブロック図である。

図１において、本実施の形態における電気掃除機の掃除機本体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。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。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、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。

図２、３において、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が収納され、各々が保持固定されている。電動送風機２の後方には、電動送風機２の排気風の一部をナノイー発生手段３３近傍に回し、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排気通路３５が配置されている。

ナノイー発生手段３３は、図３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なるように制御している。

このような構成により、ナノイー発生手段３３の、高電圧（例えば、約６０００Ｖ）が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。

ここで、排気通路３５内に、排気通路３５内の湿度を検知する湿度検知手段２９及び、振動子５６の超音波振動により気中に水分を放出することにより、排気通路３５内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（相対湿度約３０％以下）場合、加湿手段３０が作動し、排気通路３５内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。

図５は、この電気掃除機の制御ブロック図で、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変化させる。

電動機駆動手段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ものである。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。

ナノイー駆動手段４０は、ナノイー制御手段２２を動作させるもので、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。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。電気掃除機には、コンセント（図示せず）などの商用電源から電力が供給される。

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の動作、作用を、以下に説明する。

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。

電動送風機２からの排気の一部は、排気通路３５を通った後に、ナノイー発生手段３３を経由して排気口３８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間に印加する。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、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。

発生したナノイーは、電動送風機２の排気の一部の風量によって排気口３８より排出される。排気口３８から放出されたナノイーは、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の試験法に準じて行われた試験の結果を示す。試験は、２０〜３０ｍ^３の測定室内において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４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、排気通路３５内の湿度を検知する湿度検知手段２９及び、排気通路３５内を加湿するための加湿手段３０を備えることで、排気通路３５内の湿度が所定値（例えば、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で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、本実施の形態では、図２に示すように、湿度検知手段２９をナノイー発生手段３
３の上流側、すなわち、ナノイー発生手段３３近傍へと流れていく排気風の湿度を測定するようにしているので、ナノイー発生手段３３近傍の湿度をより正確に検出することが可能となり、効率よく高い空気清浄効果を得ることができる。

また、図３に示すように、加湿手段３０を針状放電極２５よりも上流側に配置しているので、ナノイー発生手段３３近傍を効率よく加湿することが可能となり、より効率よく高い空気清浄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。

１ 掃除機本体
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（放電電極）
２９ 湿度検知手段
３０ 加湿手段
３３ ナノイー発生手段
３５ 排気通路

Claims (4)

1. 吸引風を発生させる電動送風機を内蔵する掃除機本体と、前記掃除機本体内に設けられ、前記電動送風機からの排気風を外部に排出する排気通路と、前記排気通路内に設けられ、微粒子水で包まれたマイナスイオンを発生させるナノイー発生手段と、前記ナノイー発生手段近傍の湿度を検出する湿度検知手段と、前記ナノイー発生手段の近傍に配置されると共に、前記湿度検知手段の検出湿度に応じて前記排気通路内の空気を加湿する加湿手段とを有する電気掃除機。
2. 加湿手段は、湿度検知手段の検出湿度が所定値よりも低い場合に、排気通路内の空気を加湿する請求項１に記載の電気掃除機。
3. 湿度検知手段をナノイー発生手段の上流側に配置した請求項１または２に記載の電気掃除機。
4. ナノイー発生手段は、ペルチェ素子と、前記ペルチェ素子の一端に取り付けられた放熱フィンと、前記ペルチェ素子の他端に取り付けられた放電電極とを備え、加湿手段を前記放電電極よりも上流側に配置した請求項１〜３の何れか１項に記載の電気掃除機。