JP2013202093A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】集塵室内外の圧力差を検出して電動送風機の軸系の空転を未然に防ぐことが可能な電気掃除機を提案する。
【解決手段】電気掃除機１は、負圧室４６と正圧室との圧力差で変位する受圧体５２と、受圧体５２が第一所定変位量内か否かで受圧体５２との接触状態または離間状態が切り替わる第一端子３３と、受圧体５２が第二所定変位量内にあるか否かで受圧体５２との接触状態または離間状態が切り替わる第二端子３７と、受圧体５２の最大変位内で受圧体５２との接触を保つ第三端子４１と、第一端子３３および第三端子４１が受圧体５２に接触すれば導通し、第一端子３３が受圧体５２から離間すれば遮断する第一電路３２と、第二端子３７および第三端子４１が受圧体５２に接触すれば導通し、第二端子３７が受圧体５２から離間すれば遮断する第二電路３６と、第一電路３２および第二電路３６それぞれの導通・遮断に連動させて電動送風機８の出力を変化させる本体制御部９と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明に係る実施形態は、電気掃除機に関する。

電動送風機と、この電動送風機により真空排気される集塵室を仕切る本体ケースと、集塵室内に着脱自在に装着される集塵袋（所謂紙パック）と、を備える電気掃除機が知られている。この種の電気掃除機は吸い込んだ塵埃を集塵袋で捕集し、蓄積する。

ところで、蓄積する塵埃の量が増えすぎると、集塵袋は目詰まってしまう。集塵袋が目詰まれば、電動送風機の吸込側は閉塞または閉塞に近い状態になり、電動送風機が吸い込む空気の風量は著しく減り、集塵室の圧力、すなわち電動送風機の吸込側の圧力は過度に低下する。吸い込む空気の風量が著しく減れば、電動送風機の軸系（遠心ファンやモータの回転子）は空転してしまう。この軸系の空転は、電動送風機の故障原因になり得る。

そこで、集塵室の内圧を検出して電気信号に変換する圧力スイッチを備える電気掃除機が知られている。この圧力スイッチは、導圧管を介して集塵室と流体的に接続する空間（負圧室）内に配置された押しボタンスイッチと、集塵室の負圧が高まる（圧力が下がる）と負圧室の容積を小さくする方向へ変位して押しボタンスイッチを押し込む受圧体と、を備える。

特開平８−１９４９６号公報

従来の電気掃除機は、圧力スイッチで集塵室の内圧を検出し、集塵室の負圧が高まる（圧力が下がる）と電動送風機の入力を上げ、回転数を上昇させて集塵袋内の塵埃詰まりに起因する集塵効率の低下を防ぐとともに、警報または表示によって使用者に集塵袋の取り替えを促す。つまり、従来の電気掃除機は、使用者が集塵袋の取り替えを失念したり、集塵袋の取り替えを意図的に遅らせたりすると、電動送風機の軸系の空転のリスクが高まると同時に、より高い回転数で軸系の空転が起きてしまう。

ところで、従来の電気掃除機は、集塵袋に溜まっている塵埃の量に係わらず、吸込口にカーペットなどの異物が吸い付いてしまったり、集塵ホースが折れ曲がってしまったりして空気の流れが阻害されると、集塵室内の負圧が高まり（圧力が下がり）、電動送風機の回転数が上昇し、軸系の空転のリスクが高まる。このとき、負圧の高まりは、吸込口に吸い付く異物をより強力に吸い付けて離脱させにくくし、折れ曲がった集塵ホースを元に戻しにくくする。そうすると、従来の電気掃除機は、電動送風機の軸系の空転のリスクをますます高める。

そこで、本発明は、集塵室内外の圧力差を検出して電動送風機の軸系の空転を未然に防ぐことが可能な電気掃除機を提案する。

前記の課題を解決するため本発明に係る電気掃除機は、電動送風機と、前記電動送風機により真空排気される集塵室を仕切る第一隔壁と、前記集塵室に流体的に接続される負圧室の一部を仕切る第二隔壁と、前記集塵室外の雰囲気に流体的に接続される正圧室の一部を仕切る第三隔壁と、前記第一隔壁および前記第二隔壁と協働して前記負圧室を仕切るとともに前記第三隔壁と協働して前記正圧室を仕切って前記負圧室と前記正圧室との圧力差に相関して変位する受圧体と、前記受圧体の変位量が前記受圧体の最大変位量よりも小さい第一所定変位量内か否かに応じて前記受圧体との接触状態または離間状態が切り替わる第一端子と、前記受圧体の変位量が前記受圧体の最大変位量よりも小さくかつ前記第一所定変位量よりも大きい第二所定変位量内にあるか否かに応じて前記受圧体との接触状態または離間状態が切り替わる第二端子と、前記受圧体の変位量が前記受圧体の最大変位内で前記受圧体との接触を保つ第三端子と、前記第一端子および前記第三端子が前記受圧体に接触すれば導通状態になる一方、前記第一端子が前記受圧体から離間すれば遮断状態になる第一電路と、前記第二端子および前記第三端子が前記受圧体に接触すれば導通状態になる一方、前記第二端子が前記受圧体から離間すれば遮断状態になる第二電路と、前記第一電路および前記第二電路それぞれの導通状態または遮断状態に連動させて前記電動送風機の出力を変化させる制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観を示す斜視図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機のブロック図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の圧力スイッチが監視する圧力差とスイッチの開閉動作との関係を示す概念図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す背面面。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す断面図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す断面図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す断面図であり、受圧体が中立位置にある状態を示す図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す断面図であり、受圧体の変位量が第一所定変位量内にある状態を示す図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す断面図であり、受圧体の変位量が第一所定変位量を超えかつ第三所定変位量内にある状態を示す図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す断面図であり、受圧体の変位量が第三所定変位量を超えかつ第二所定変位量内にある状態を示す図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す断面図であり、受圧体の変位量が第二所定変位量を超えた状態を示す図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機のＱ−Ｈ特性曲線と圧力スイッチの開閉動作との関係を示す概念図。

本発明に係る電気掃除機の実施形態について図１から図１２を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観を示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、いわゆるキャニスタ型の電気掃除機である。電気掃除機１は、被掃除面上を走行可能な掃除機本体２と、掃除機本体２に着脱自在に接続可能な管部３と、を備える。

掃除機本体２は、本体ケース５と、本体ケース５の両側方にそれぞれ位置する一対の車輪６と、本体ケース５の前半部に位置する着脱自在な集塵袋７と、本体ケース５の後半部に位置する電動送風機８と、主に電動送風機８の運転を制御する本体制御部９（制御部）と、電動送風機８に電力を導く電源コード１１と、圧力スイッチ１５と、報知部１６と、を備える。

本体ケース５は、管部３を着脱自在に接続可能な継手である本体接続口１２を有する。本体接続口１２は、掃除機本体２の流体的な入口であり、管部３と集塵袋７とを流体的に接続する。また、本体ケース５は、電動送風機８により真空排気される集塵室１７を有する。集塵室１７は集塵袋７を着脱自在に収容する。

集塵袋７は、所謂紙パックであり、電動送風機８が発生させる負圧によって被掃除面から管部３および本体接続口１２を経て流れ込む塵埃を含んだ空気（以下、「含塵空気」と呼ぶ。）から塵埃を分離し、捕集し、蓄積する。なお、塵埃を除かれた清浄な空気は集塵袋７を通過して電動送風機８へ流れ込む。

電動送風機８は、集塵袋７を通過する空気を吸い込んで掃除機本体内を負圧にする。

本体制御部９は、マイクロプロセッサ（図示省略）や、マイクロプロセッサが実行する各種演算プログラムやパラメータなどを記憶する記憶装置（図示省略）を備える。本体制御部９は、予め設定される複数の運転モードを記憶装置に記憶する。予め設定される複数の運転モードは、管部３から受け取る操作信号に対応し、運転モード間の違いとして相互に異なる入力値（電動送風機８の入力値）を有する。本体制御部９は、管部３から操作信号を受け取ると、操作信号に対応する任意の運転モードを予め設定される複数の運転モードから択一的に選択して記憶部から読み出し、当該運転モードにしたがって電動送風機８を運転制御する。

電源コード１１は、その自由端部に電源プラグ１４を備える。

圧力スイッチ１５は、本体ケース５内にある。

報知部１６は、本体制御部９の制御にしたがって音、光および振動の少なくともいずれかを発生させる。

管部３は、電動送風機８の運転にともなって掃除機本体２から作用する負圧によって、被掃除面から含塵空気を吸い込んで掃除機本体２へ案内する。管部３は、掃除機本体２に着脱自在に接続可能な継手としての接続管１９と、接続管１９に流体的に接続される集塵ホース２１と、集塵ホース２１に流体的に接続される手元操作管２２と、手元操作管２２から突出する把持部２３と、把持部２３に位置する操作部２４と、手元操作管２２に着脱自在に接続可能な延長管２５と、延長管２５に着脱自在に接続可能な吸込口体２６と、を備える。

接続管１９は、本体接続口１２に着脱自在に接続可能な継手であり、本体接続口１２を介して集塵袋７に流体的に接続される。

集塵ホース２１は、長尺で可撓な略円筒形状のホースである。集塵ホース２１の一方の端部（ここでは、後方の端部）は接続管１９に流体的に接続される。集塵ホース２１は、接続管１９を介して集塵袋７に流体的に接続される。

手元操作管２２は、集塵ホース２１と延長管２５との間に介在する。手元操作管２２の一方の端部（ここでは、後方の端部）は、集塵ホース２１の他方の端部（ここでは、前方の端部）に流体的に接続される。手元操作管２２は、集塵ホース２１および接続管１９を介して集塵袋７に流体的に接続される。

把持部２３は、電気掃除機１を操作するために使用者が手で把持する部分である。把持部２３は、使用者が手で容易に把持できる適宜の形状を有して手元操作管２２から突出する。

操作部２４は、それぞれの運転モードに対応付けられるスイッチを備える。具体的には、操作部２４は、電動送風機８の運転停止操作に対応付けられる停止スイッチ２４ａと、電動送風機８の運転開始操作に対応付けられる起動スイッチ２４ｂと、を備える。停止スイッチ２４ａおよび起動スイッチ２４ｂは、本体制御部９に電気的に接続する。電気掃除機１の使用者は、操作部２４を操作して電動送風機８の運転モードを択一的に選択できる。電動送風機８が運転を開始した後、起動スイッチ２４ｂは運転モードの選択スイッチとしても機能する。この場合、本体制御部９は、起動スイッチ２４ｂから操作信号を受け取る度に運転モードを強→中→弱→強→………のように切り換える。なお、操作部２４は、起動スイッチ２４ｂに代えて、弱運転スイッチ（図示省略）、中運転スイッチ（図示省略）および強運転スイッチ（図示省略）を個別に備えていても良い。

延長管２５は、伸縮可能な細長略円筒状の管である。延長管２５は、複数の筒状体を重ね合わせたテレスコピック構造を有する。延長管２５の一方の端部（ここでは、後方の端部）は、手元操作管２２の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱自在かつ流体的に接続される。延長管２５は、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を介して集塵袋７に流体的に接続される。

吸込口体２６は、延長管２５の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱自在かつ流体的に接続される。また、吸込口体２６は、木床やカーペットなどの被掃除面上を走行自在あるいは滑走自在な構造を有するとともに、走行状態または滑走状態において被掃除面に対向する底面（壁面）に吸込口２８を有する。さらに、吸込口体２６は、吸込口２８に位置して回転自在な回転清掃体２９と、回転清掃体２９を駆動させる電動機３１と、を備える。吸込口体２６は、延長管２５、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を介して集塵袋７に流体的に接続される。

電気掃除機１は、起動スイッチ２４ｂの操作を受け付けると電動送風機８の運転を開始する。運転を開始した電動送風機８は、掃除機本体２の内部から空気を排気して掃除機本体２の内部を負圧（吸込負圧）にする。電気掃除機１は、例えば電動送風機８が停止している状態で起動スイッチ２４ｂの操作を受け付けると、先ず電動送風機８を強運転モードで運転し、次いで起動スイッチ２４ｂの操作を受け付けると電動送風機８を中運転モードで運転し、さらに起動スイッチ２４ｂの操作を受け付けると電動送風機８を弱運転モードで運転し、以下繰り返す。強運転モード、中運転モードおよび弱運転モードは、予め設定される複数の運転モードであり、強運転モード、中運転モード、弱運転モードの順に入力値が小さい。

掃除機本体２内部の負圧は、集塵袋７、本体接続口１２、接続管１９、集塵ホース２１、手元操作管２２および延長管２５を経て吸込口体２６の吸込口２８に作用する。電気掃除機１は、吸込口２８に作用した負圧で被掃除面に溜まった塵埃を空気とともに吸込口２８から吸い込んで被掃除面を掃除する。集塵袋７は、電気掃除機１に吸い込まれた含塵空気から塵埃を分離し、捕集し、蓄積する。含塵空気から分離して清浄になった空気は、集塵袋７および電動送風機８を通過して掃除機本体２外へ排気される。

このとき、電動送風機８は、集塵室１７内の空気を真空排気して掃除機本体２の内部を負圧にする。この負圧は、集塵袋７を通じて管部３、吸込口２８に作用する。集塵袋７は、含塵空気に含まれる塵埃を捕集する一方で、蓄積する塵埃の量が増えすぎると目詰まってしまう。集塵袋７が目詰まると、電動送風機８の吸込側は閉塞または閉塞に近い状態になり、電動送風機８が吸い込む空気の風量、すなわち電気掃除機１が吸い込む含塵空気の量は著しく減る。この状態のまま電動送風機８を運転すると、集塵室１７の圧力、すなわち電動送風機８の吸込側の圧力は過度に低下し、電動送風機８の軸系の空転、ひいては電動送風機８の故障の原因になる。

そこで、本実施形態に係る電気掃除機１は、圧力スイッチ１５の検出結果を利用して電動送風機８を制御し、軸系の空転を回避と保護とを図る。

図２は、本発明の実施形態に係る電気掃除機のブロック図である。

図３は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の圧力スイッチが監視する圧力差とスイッチの開閉動作との関係を示す概念図である。

本実施形態に係る電気掃除機１は、集塵室１７内の圧力を圧力スイッチ１５で検出し、集塵室１７内に作用する圧力と電気掃除機１の雰囲気の圧力との圧力差（差圧）が予め設定される所定の閾値を超えると、電動送風機８の出力を変化および報知部１６の作動の少なくともいずれかを行う。

具体的には、圧力スイッチ１５は、集塵室１７内の圧力と掃除機本体２の雰囲気の圧力との圧力差を監視し、この圧力差が予め設定される所定の閾値内にあるか否かの状態を電気信号に変換して本体制御部９へ送信する。

予め設定される所定の閾値は複数ある。複数の閾値はいずれも電動送風機８の性能上到達可能な最高真空度における圧力差よりも小さい圧力差に設定される。具体的には、各閾値は、（電動送風機８の性能上到達可能な最高真空度における圧力差）＞（所定の第二閾値に対応する圧力差）＞（所定の第三閾値に対応する圧力差）＞（所定の第一閾値に対応する圧力差）の関係にある（図３）。

圧力スイッチ１５は、所定の第一閾値に対応して第一電路３２を開閉する第一端子３３と、所定の第二閾値に対応して第二電路３６を開閉する第二端子３７と、所定の第三閾値に対応して第三電路３８を開閉する第四端子３９と、共通接地用の第三端子４１と、を備える。

第三端子４１は、集塵室１７内の圧力と掃除機本体２の雰囲気の圧力との圧力差に係わらず、常に接地を保つ。

本体制御部９は、集塵室１７内に作用する圧力と電気掃除機１の雰囲気の圧力との圧力差が予め設定される所定の閾値を超えると、圧力スイッチ１５と本体制御部９とを電気的に接続する電路の開閉状態の変化に連動させて、電動送風機８の出力変化および報知部１６の作動の少なくともいずれかを行う。

具体的には、本体制御部９は、先ず圧力スイッチ１５が出力する電気信号を監視する。そして、集塵室１７内に作用する圧力と電気掃除機１の雰囲気の圧力との圧力差が予め設定される所定の第二閾値を超えると（つまり、集塵室１７内の圧力と掃除機本体２の雰囲気の圧力との圧力差が予め設定される所定の第二閾値を超えて、第二電路３６が導通状態および遮断状態のいずれか一方から他方へ変化すると）、本体制御部９は、スイッチング素子４２をスイッチング制御して電動送風機８の入力値を減じる。そうすると、電動送風機８の出力が低減する。

他方、集塵室１７内に作用する圧力と電気掃除機１の雰囲気の圧力との圧力差が予め設定される所定の第一閾値以下になると（つまり、集塵室１７内の圧力と掃除機本体２の雰囲気の圧力との圧力差が予め設定される所定の第一閾値以下になり、第二電路３６が導通状態および遮断状態のいずれか一方から他方へ変化すると）、本体制御部９は、スイッチング素子４２をスイッチング制御して、一旦減じていた電動送風機８の入力値を元に戻す。そうすると、電動送風機８の出力が復帰する。なお、この本体制御部９による電動送風機８の出力復帰制御は、本体制御部９による電動送風機８の出力低減制御が一端は行われた場合に実行されれば良い。

さらに、集塵室１７内に作用する圧力と電気掃除機１の雰囲気の圧力との圧力差が予め設定される所定の第三閾値を超えると（つまり、集塵室１７内の圧力と掃除機本体２の雰囲気の圧力との圧力差が予め設定される所定の第三閾値を超えて、第二電路３６が導通状態および遮断状態のいずれか一方から他方へ変化すると）、本体制御部９は、報知部１６を作動させて電動送風機８の吸込側圧力の過度の低下、ひいては集塵袋７が塵埃で満杯（あるいは満杯に近い状態）になったことを使用者に知らせる。なお、本体制御部９による報知部１６の作動制御は、集塵室１７内に作用する圧力と電気掃除機１の雰囲気の圧力との圧力差が予め設定される所定の第三閾値よりも低下した場合や、本体制御部９による電動送風機８の出力復帰制御が実行された場合に解除される。

次に、圧力スイッチ１５の詳細を説明する
図４は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す背面面である。

図５は、図４のＶ−Ｖ線において、本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す断面図である。

図６は、図４のＶＩ−ＶＩ線において、本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す断面図である。

図７から図１１は、図４のＶＩＩ−ＶＩＩ線において、本発明の実施形態に係る電気掃除機の集塵室および圧力スイッチを示す断面図である。

図４から図１１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、電動送風機８により真空排気される集塵室１７を仕切る第一隔壁４５と、集塵室１７内に流体的に接続される負圧室４６の一部を仕切る第二隔壁４７と、集塵室１７外の雰囲気に流体的に接続される正圧室４８の一部を仕切る第三隔壁５１と、第一隔壁４５および第二隔壁４７と協働して負圧室４６を仕切るとともに第三隔壁５１と協働して正圧室４８を仕切って負圧室４６と正圧室４８との圧力差に相関して変位する受圧体５２と、を備える。

また、電気掃除機１は、受圧体５２の変位量が受圧体５２の最大変位量よりも小さい第一所定変位量内か否かに応じて受圧体５２との接触状態または離間状態が切り替わる第一端子３３と、受圧体５２の変位量が受圧体５２の最大変位量よりも小さくかつ第一所定変位量よりも大きい第二所定変位量内にあるか否かに応じて受圧体５２との接触状態または離間状態が切り替わる第二端子３７と、受圧体５２の変位量が受圧体５２の最大変位内で受圧体５２との接触を保つ第三端子４１と、を備える。

さらに、電気掃除機１は、第一端子３３および第三端子４１が受圧体５２に接触すれば導通状態になる一方、第一端子３３が受圧体５２から離間すれば遮断状態になる第一電路３２と、第二端子３７および第三端子４１が受圧体５２に接触すれば導通状態になる一方、第二端子３７が受圧体５２から離間すれば遮断状態になる第二電路３６と、第一電路３２および第二電路３６それぞれの導通状態または遮断状態に連動させて電動送風機８の出力を変化させる本体制御部９と、を備える。

さらにまた、電気掃除機１は、受圧体５２の変位量が第一所定変位量よりも大きくかつ第二所定変位量よりも小さい第三所定変位量内か否かに応じて受圧体５２との接触状態または離間状態が切り替わる第四端子３９と、第四端子３９および第三端子４１が受圧体５２に接触すれば導通状態になる一方、第四端子３９が受圧体５２から離間すれば遮断状態になる第三電路３８と、第三電路３８の導通状態または遮断状態に変化に連動して音、光および振動の少なくともいずれかを発生させる報知部１６と、を備える。

また、電気掃除機１は、第一端子保持部５５と、第二端子保持部５６と、第三端子保持部５７と、第四端子保持部５８と、第一弾性体５９と、第二弾性体６０と、第三弾性体６１と、第四弾性体６２と、を備える。

なお、図５から図７は受圧体５２が中立位置にある状態、すなわち負圧室４６と正圧室４８とがほぼ同じ圧力にある状態を示す。図８は受圧体５２の変位量が第一所定変位量内にある状態、すなわち負圧室４６と正圧室４８との圧力差が予め定める第一閾値内の状態を示す。図９は受圧体５２の変位量が第一所定変位量を超えかつ第三所定変位量内にある状態、すなわち負圧室４６と正圧室４８との圧力差が予め定める第一閾値を超えかつ第三閾値内の状態を示す。図１０は受圧体５２の変位量が第三所定変位量を超えかつ第二所定変位量内にある状態、すなわち負圧室４６と正圧室４８との圧力差が予め定める第三閾値を超えかつ第二閾値内の状態を示す。図１１は受圧体５２の変位量が第二所定変位量を超えた状態、すなわち負圧室４６と正圧室４８との圧力差が予め定める第三閾値を超えた状態を示す。

圧力スイッチ１５は、受圧体５２の変位量の第一所定変位量を境に、受圧体５２の変位の大きさを第一電路３２の導通または遮断で表す二値的な電気信号に変換する。また、圧力スイッチ１５は、受圧体５２の変位量の第三所定変位量を境に、受圧体５２の変位の大きさを第三電路３８の導通または遮断で表す二値的な電気信号に変換する。さらに、圧力スイッチ１５は、受圧体５２の変位量の第二所定変位量を境に、受圧体５２の変位の大きさを第二電路３６の導通または遮断で表す二値的な電気信号に変換する。

第一隔壁４５は本体ケース５の一部であり、集塵室１７を仕切る壁の一部でもある。また、第一隔壁４５は集塵室１７と負圧室４６とを隔てる壁でもある。第一隔壁４５は、集塵室１７と電動送風機８の吸込側とを流体的に接続する適宜の開口（図示省略）と、集塵室１７と負圧室４６とを流体的に接続する導圧路６３と、を有する。導圧路６３は第一隔壁４５を貫通する孔または開口である。第一隔壁４５の内側は集塵室１７であり、集塵室１７から電動送風機８までの流路における圧力損失にもよるが、電動送風機８の吸込側の圧力にほぼ等しい。他方、第一隔壁４５の外側は電気掃除機１の雰囲気に開放し、ほぼ大気圧下にある。

第二隔壁４７も本体ケース５の一部であり、すなわち、第一隔壁４５と第二隔壁４７とは一体成形品である。第二隔壁４７は第一隔壁４５の外側へ向かって延びる筒形状の壁である。第二隔壁４７の内側は負圧室４６となる空間である。

負圧室４６は導圧路６３を通じて集塵室１７内の圧力を取り出し、この圧力を受圧体５２の一方の面に加える。

第三隔壁５１は第二隔壁４７よりも一回り大径な筒形状の壁であり、負圧室４６側へ開放する有底筒形状、カップ形状を呈して正圧室４８を仕切る。第三隔壁５１は第二隔壁４７に覆い被さって第二隔壁４７に外嵌まりする。なお、第三隔壁５１と第二隔壁４７とは、ビスなどの締結部材（図示省略）で強固に固定されたり、第三隔壁５１の内面と第二隔壁４７の外面とのそれぞれに、相互に引っ掛かり合う凹凸を介して強固に固定されたりする。

また、第三隔壁５１は正圧室４８と掃除機本体２の雰囲気とを流体的に接続する正圧孔６５を有する。

正圧室４８は正圧孔６５を通じて電気掃除機１の雰囲気の圧力（つまり、大気圧）を引き込み、この圧力を受圧体５２の他方の面に加える。

第三隔壁５１および第二隔壁４７は受圧体５２を挟み込み、第三隔壁５１および第二隔壁４７が協働して仕切る空間内に受圧体５２を保持する。

受圧体５２は、正圧室４８と負圧室４６との圧力差で変形するダイアフラム６６と、ダイアフラム６６の正圧室４８側の面（ダイアフラム６６の他方の面）に固定される導電体６７と、を備える。ダイアフラム６６は柔軟なシリコンの板であり、正圧室４８と負圧室４６との圧力差で容易に変形して導電体６７ごと変位する。受圧体５２は、正圧室４８と負圧室４６とが殆ど同じ圧力（つまり差圧が略ゼロ）の状態で中立に位置する。

ダイアフラム６６の負圧室４６側の面（ダイアフラム６６の一方の面）と第一隔壁４５との間には、第五弾性体６８が挟み込まれている。第五弾性体６８は、所謂コイルバネであり、受圧体５２が中立に位置するときに自然長の状態にある。圧力スイッチ１５は、第五弾性体６８の弾性率、具体的にはコイルバネのバネ定数を調整することによって、負圧の大きさと受圧体５２の変位量との関係を調整できる。なお、受圧体５２は、ダイアフラム６６の負圧室４６側の面に保護板６９を備える。保護板６９は、第五弾性体６８とダイアフラム６６との直接的な接触を妨げてダイアフラム６６の破損を防止する。

第一端子保持部５５は、受圧体５２の変位量が受圧体５２の最大変位量よりも小さいとき受圧体５２に追従可能なよう第一端子３３の移動を許可するとともに受圧体５２の変位量が第一所定変位量を超えたとき第一端子３３の移動を規制して受圧体５２から離間させる。

第二端子保持部５６は、受圧体５２の変位量が受圧体５２の最大変位量よりも小さいとき受圧体５２に追従可能なよう第二端子３７の移動を許可するとともに受圧体５２の変位量が第二所定変位量を超えたとき第二端子３７の移動を規制して受圧体５２から離間させる。

第三端子保持部５７は、受圧体５２の変位量が受圧体５２の最大変位量よりも小さいとき受圧体５２に追従可能なよう第三端子４１の移動を許可する。

第四端子保持部５８は、受圧体５２の変位量が受圧体５２の最大変位量よりも小さいとき受圧体５２に追従可能なよう第四端子３９の移動を許可するとともに受圧体５２の変位量が第三所定変位量を超えたとき第四端子３９の移動を規制して受圧体５２から離間させる。

第一端子保持部５５、第二端子保持部５６、第三端子保持部５７および第四端子保持部５８は第三隔壁５１に固定される。第一端子保持部５５、第二端子保持部５６、第三端子保持部５７および第四端子保持部５８はスリーブ状であり、中央に貫通孔を有する。第一端子保持部５５、第二端子保持部５６、第三端子保持部５７および第四端子保持部５８のぞれぞれは第三隔壁５１に一体成形されても良く、第三隔壁５１に一体化される別部品であっても良い。

第一端子３３は、第三端子４１と協働して第一電路３２を開閉する。第一端子３３が導電体６７に接すると第一電路３２は閉じられ、第一端子３３が導電体６７から離れると第一電路３２は開かれる。

また、第一端子３３の一部は第一端子保持部５５の貫通孔に緩く差し込まれて第一端子３３全体を支える。第一端子３３は、この第一端子保持部５５の貫通孔に緩く差し込まれた部分が貫通孔内を滑動することで受圧体５２へ向かって移動できる。

第二端子３７は、第三端子４１と協働して第二電路３６を開閉する。第二端子３７が導電体６７に接すると第二電路３６は閉じられ、第二端子３７が導電体６７から離れると第二電路３６は開かれる。

また、第二端子３７の一部は第二端子保持部５６の貫通孔に緩く差し込まれて第二端子３７全体を支える。第二端子３７は、この第二端子保持部５６の貫通孔に緩く差し込まれた部分が貫通孔内を滑動することで受圧体５２へ向かって移動できる。

第三端子４１は第一電路３２、第二電路３６および第三電路３８の共通接地として常に導電体６７に接する。

また、第三端子４１の一部は第三端子保持部５７の貫通孔に緩く差し込まれて第三端子４１全体を支える。第三端子４１は、この第三端子保持部５７の貫通孔に緩く差し込まれた部分が貫通孔内を滑動することで受圧体５２へ向かって移動できる。

第四端子３９は、第三端子４１と協働して第三電路３８を開閉する。第四端子３９が導電体６７に接すると第三電路３８は閉じられ、第四端子３９が導電体６７から離れると第三電路３８は開かれる。

また、第四端子３９の一部は第四端子保持部５８の貫通孔に緩く差し込まれて第四端子３９全体を支える。第四端子３９は、この第四端子保持部５８の貫通孔に緩く差し込まれた部分が貫通孔内を滑動することで受圧体５２へ向かって移動できる。

第一弾性体５９は、第一端子３３を受圧体５２に押し付けて受圧体５２の変位に追従させる。具体的には、第一弾性体５９は、導電体６７へ接触する方向へ向けて第一端子３３に力を加える。第一弾性体５９は具体的には板バネであり、この他にコイルバネなどの弾性体であっても良い。第一弾性体５９から第一端子３３へ加わる力は、受圧体５２が中立位置にあるとき、第一端子３３と導電体６７との接触、ひいては第一電路３２の導通を確実化する。また、この力は、受圧体５２が負圧室４６側の負圧に引かれて第三隔壁５１側から遠ざかる最中、受圧体５２の変位量がその最大変位量よりも小さい第一所定変位量において、第一端子３３を受圧体５２に追従させる（図７、図８）。つまり、第一弾性体５９は、受圧体５２の変位量が第一所定変位量内のとき、第一端子３３と導電体６７との導通状態を保たせる。あるいは、受圧体５２の変位量が第一所定変位量内のとき、第一端子３３と導電体６７との導通状態は、第一弾性体５９によって保たれる。

ただし、第一弾性体５９から第一端子３３に加わる力は、受圧体５２の変位量が第一所定変位量を超えると第一端子保持部５５によって阻害される。つまり、受圧体５２に対する第一端子３３の追従動作が規制され、第一端子３３が導電体６７から離れ、第一電路３２が遮断される（図９から図１１）。

第二弾性体６０は、第二端子３７を受圧体５２に押し付けて受圧体５２の変位に追従させる。具体的には、第二弾性体６０は、導電体６７へ接触する方向へ向けて第二端子３７に力を加える。第二弾性体６０は具体的には板バネであり、この他にコイルバネなどの弾性体であっても良い。第二弾性体６０から第二端子３７へ加わる力は、受圧体５２が中立位置にあるとき、第二端子３７と導電体６７との接触、ひいては第二電路３６の導通を確実化する。また、この力は、受圧体５２が負圧室４６側の負圧に引かれて第三隔壁５１側から遠ざかる最中、受圧体５２の変位量がその最大変位量よりも小さい第二所定変位量において、第二端子３７を受圧体５２に追従させる（図７から図１０）。つまり、第二弾性体６０は、受圧体５２の変位量が第二所定変位量内のとき、第二端子３７と導電体６７との導通状態を保たせる。あるいは、受圧体５２の変位量が第二所定変位量内のとき、第二端子３７と導電体６７との導通状態は、第二弾性体６０によって保たれる。

ただし、第二弾性体６０から第二端子３７に加わる力は、受圧体５２の変位量が第二所定変位量を超えると第二端子保持部５６によって阻害される。つまり、受圧体５２に対する第二端子３７の追従動作が規制され、第二端子３７が導電体６７から離れ、第二電路３６が遮断される（図１１）。

第三弾性体６１は、第三端子４１を受圧体５２に押し付けて受圧体５２の変位に追従させる。具体的には、第三弾性体６１は、導電体６７へ接触する方向へ向けて第三端子４１に力を加える。第三弾性体６１は具体的には板バネであり、この他にコイルバネなどの弾性体であっても良い。第三弾性体６１から第三端子４１へ加わる力は、受圧体５２が中立位置にあるとき、第三端子４１と導電体６７との接触、ひいては第三電路３８の導通を確実化する。また、この力は、受圧体５２が負圧室４６側の負圧に引かれて第三隔壁５１側から遠ざかる最中、受圧体５２の最大変位内において、第三端子４１を受圧体５２に追従させる（図７から図１１）。つまり、第三弾性体６１は、受圧体５２の変位量が少なくとも最大変位内のとき、第三端子４１と導電体６７との導通状態を保たせる。あるいは、受圧体５２の変位量が少なくとも最大変位内のとき、第三端子４１と導電体６７との導通状態は、第三弾性体６１によって保たれる。

第四弾性体６２は、第四端子３９を受圧体５２に押し付けて受圧体５２の変位に追従させる。具体的には、第四弾性体６２は、導電体６７へ接触する方向へ向けて第四端子３９に力を加える。第四弾性体６２は具体的には板バネであり、この他にコイルバネなどの弾性体であっても良い。第四弾性体６２から第四端子３９へ加わる力は、受圧体５２が中立位置にあるとき、第四端子３９と導電体６７との接触、ひいては第三電路３８の導通を確実化する。また、この力は、受圧体５２が負圧室４６側の負圧に引かれて第三隔壁５１側から遠ざかる最中、受圧体５２の変位量がその最大変位量よりも小さい第三所定変位量において、第四端子３９を受圧体５２に追従させる（図７から図９）。つまり、第四弾性体６２は、受圧体５２の変位量が第三所定変位量内のとき、第四端子３９と導電体６７との導通状態を保たせる。あるいは、受圧体５２の変位量が第三所定変位量内のとき、第四端子３９と導電体６７との導通状態は、第四弾性体６２によって保たれる。

ただし、第四弾性体６２から第四端子３９に加わる力は、受圧体５２の変位量が第三所定変位量を超えると第四端子保持部５８によって阻害される。つまり、受圧体５２に対する第四端子３９の追従動作が規制され、第四端子３９が導電体６７から離れ、第三電路３８が遮断される（図１０、図１１）。

なお、圧力スイッチ１５は、受圧体５２の中立位置で第一端子３３、第二端子３７、第三端子４１、第四端子３９が導電体６７へ接触し、受圧体５２が負圧によって第一隔壁４５側へ変位するにしたがい段階的に第一端子３３、第二端子３７、第四端子３９が導電体６７から離間する例を示した。なお、圧力スイッチ１５は、受圧体５２と第一端子３３、第二端子３７、第四端子３９との位置関係を反転させて、受圧体５２の中立位置で第一端子３３、第二端子３７、第四端子３９が導電体６７から離間し、受圧体５２が負圧によって第一隔壁４５側へ変位するにしたがい段階的に第一端子３３、第二端子３７、第四端子３９が導電体６７へ接触するよう構成しても良い。

図１２は、本発明の実施形態に係る電気掃除機のＱ−Ｈ特性曲線と圧力スイッチの開閉動作との関係を示す概念図である。

図１２に示すように、本実施形態に係る電動送風機８の運転は、第一回転数Ｎ１（例えば強運転モードにおける平均的な回転数）のとき、第一Ｑ−Ｈ特性曲線Ｈ１上のいずれかの作動点で安定する。例えば、第一回転数Ｎ１で運転中の電動送風機８の運転は、集塵袋７が未だ空っぽの場合、第一負荷曲線Ｒ１との交点、すなわち作動点ａで安定する。

集塵袋７が塵埃を蓄積すると、負荷曲線は徐々に急勾配になり、作動点は第一Ｑ−Ｈ特性曲線Ｈ１上を風量の減少側、圧力の低い側（負圧側）へ移動する（作動点ｂ）。

そして、集塵室１７が塵埃で満たされて、吸込側の負荷が増し（第二負荷曲線Ｒ２）、圧力スイッチ１５が監視する圧力差が所定の第三閾値に相当する負圧ｈ３を超えると（作動点ｃ）、電気掃除機１は、報知部１６を作動させて集塵袋７の交換時期であることをユーザに知らせる。

また、集塵室１７が塵埃で満杯に満たされたり、管部３が異物などによって塞がれたりして、吸込側の負荷が増し（第三負荷曲線Ｒ３）、圧力スイッチ１５が監視する圧力差が所定の第二閾値に相当する負圧ｈ２を超えると（作動点ｄ）、電気掃除機１は、電動送風機８の回転数を第一回転数Ｎ１よりも小さい第二回転数Ｎ２に低減する。そうすると、電動送風機８の運転は、第二回転数Ｎ２における第二Ｑ−Ｈ特性曲線Ｈ２と第二負荷曲線Ｒ３との交点である作動点ｅで安定し、電動送風機８の軸系の過大な空転を阻止する。このとき、電動送風機８の回転数が第二回転数Ｎ２に下がることで、管部３の真空度も下がるため、特に管部３が異物などによって塞がれた場合には、当該異物を除去しやすい。

そして、集塵袋７が交換されて吸込側の負荷が減り（第一負荷曲線Ｒ１）、圧力スイッチ１５が監視する圧力差が所定の第一閾値に相当する負圧ｈ１以下になると（作動点ｆ）、電気掃除機１は、電動送風機８の回転数を第一回転数Ｎ１に復帰させる。そうすると、電動送風機８の運転は、作動点ａで安定する。

他方、管部３の異物が除去されて吸込側の負荷が減り（第四負荷曲線Ｒ４）、圧力スイッチ１５が監視する圧力差が所定の第一閾値に対応する負圧ｈ１以下になると（作動点ｇ）、電気掃除機１は、電動送風機８の回転数を第一回転数Ｎ１に復帰させる。そうすると、電動送風機８の運転は、第一回転数Ｎ１における第一Ｑ−Ｈ特性曲線Ｈ１と第四負荷曲線Ｒ４との交点である作動点ｉで安定する。

本実施形態に係る電気掃除機１は、大気圧と集塵室１７内の圧力との圧力差を複数の端子（第一端子３３、第二端子３７）で検出し、複数の電路（第一電路３２、第二電路３６）の開閉を切り替えることによって電動送風機８を制御できる。これによって、電気掃除機１は、吸込口体２６に異物が吸い付くなどして集塵室１７内の真空度が高まった場合（つまり、受圧体５２に加わる圧力差が第二所定変位量を超えた場合）に、電動送風機８の入力値を減じて回転数を下げ、電動送風機８の軸系の空転を防止する。このとき、電動送風機８の回転数の低下にともない真空度も低下（圧力が回復）するので、電気掃除機１は、吸込口体２６に吸い付いた異物を除去しやすく、また、折れ曲がった集塵ホース２１を復帰させやすい。他方、電気掃除機１は、吸込口体２６に吸い付いた異物が除去された場合（つまり、受圧体５２に加わる圧力差が第一所定変位量内に下がった場合）に、電動送風機８の入力値を増加させて回転数を上げ、選択された運転モードに復帰することもできる。

また、本実施形態に係る電気掃除機１は、第三電路３８の開閉に連動して動作する報知部１６によって、集塵室１７内の真空度の高まり（圧力の低下）を知らせることができる。近時、電気掃除機１は、電動送風機８の静音化対策が進展しており、電動送風機８の作動音や排気音だけでは集塵室１７内の真空度が高まっていることを認識しにくくなっている。そこで、電気掃除機１は、受圧体５２が第三所定変位量を超えて変位すれば、受圧体５２の変位量が第二所定変位量に至る前に、つまり電動送風機８の軸系が空転してしまう前に、空転リスクの高まりをユーザに報知して集塵袋７の取り替えを促すこともできる。

さらに、本実施形態に係る電気掃除機１は、導圧路６３を通じて集塵室１７と負圧室４６とを仕切る第一隔壁４５を備えるため、従来の電気掃除機のように導圧管を経るよりも集塵室１７内の圧力変化に対する応答が良く、電動送風機８の空転リスクの高まりに対して即座に対処することができる。

したがって、本発明に係る電気掃除機１によれば、集塵室１７内外の圧力差を検出して電動送風機８の軸系の空転を未然に防ぐことができる。

なお、本実施形態に係る電気掃除機１は、キャニスタ型のものに限らず、アップライト型、スティック型、あるいはハンディ型などのものであってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 電気掃除機
２ 掃除機本体
３ 管部
５ 本体ケース
６ 車輪
７ 集塵袋
８ 電動送風機
９ 本体制御部
１１ 電源コード
１２ 本体接続口
１５ 圧力スイッチ
１６ 報知部
１７ 集塵室
１４ 電源プラグ
１９ 接続管
２１ 集塵ホース
２２ 手元操作管
２３ 把持部
２４ 操作部
２４ａ 停止スイッチ
２４ｂ 起動スイッチ
２５ 延長管
２６ 吸込口体
２８ 吸込口
２９ 回転清掃体
３１ 電動機
３２ 第一電路
３３ 第一端子
３６ 第二電路
３７ 第二端子
３８ 第三電路
３９ 第四端子
４１ 第三端子
４２ スイッチング素子
４５ 第一隔壁
４６ 負圧室
４７ 第二隔壁
４８ 正圧室
５１ 第三隔壁
５２ 受圧体
５５ 第一端子保持部
５６ 第二端子保持部
５７ 第三端子保持部
５８ 第四端子保持部
５９ 第一弾性体
６０ 第二弾性体
６１ 第三弾性体
６２ 第四弾性体
６３ 導圧路
６５ 正圧孔
６６ ダイアフラム
６７ 導電体
６８ 第五弾性体
６９ 保護板

Claims (3)

1. 電動送風機と、
   前記電動送風機により真空排気される集塵室を仕切る第一隔壁と、
   前記集塵室に流体的に接続される負圧室の一部を仕切る第二隔壁と、
   前記集塵室外の雰囲気に流体的に接続される正圧室の一部を仕切る第三隔壁と、
   前記第一隔壁および前記第二隔壁と協働して前記負圧室を仕切るとともに前記第三隔壁と協働して前記正圧室を仕切って前記負圧室と前記正圧室との圧力差に相関して変位する受圧体と、
   前記受圧体の変位量が前記受圧体の最大変位量よりも小さい第一所定変位量内か否かに応じて前記受圧体との接触状態または離間状態が切り替わる第一端子と、
   前記受圧体の変位量が前記受圧体の最大変位量よりも小さくかつ前記第一所定変位量よりも大きい第二所定変位量内にあるか否かに応じて前記受圧体との接触状態または離間状態が切り替わる第二端子と、
   前記受圧体の変位量が前記受圧体の最大変位内で前記受圧体との接触を保つ第三端子と、
   前記第一端子および前記第三端子が前記受圧体に接触すれば導通状態になる一方、前記第一端子が前記受圧体から離間すれば遮断状態になる第一電路と、
   前記第二端子および前記第三端子が前記受圧体に接触すれば導通状態になる一方、前記第二端子が前記受圧体から離間すれば遮断状態になる第二電路と、
   前記第一電路および前記第二電路それぞれの導通状態または遮断状態に連動させて前記電動送風機の出力を変化させる制御部と、を備えることを特徴とする電気掃除機。
2. 前記受圧体の変位量が前記第一所定変位量よりも大きくかつ前記第二所定変位量よりも小さい第三所定変位量内か否かに応じて前記受圧体との接触状態または離間状態が切り替わる第四端子と、
   前記第四端子および前記第三端子が前記受圧体に接触すれば導通状態になる一方、前記第四端子が前記受圧体から離間すれば遮断状態になる第三電路と、
   前記第三電路の導通状態または遮断状態に変化に連動して音、光および振動の少なくともいずれかを発生させる報知部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記第一隔壁は、前記集塵室と前記負圧室とを流体的に接続する導圧路を有することを特徴とする請求項１または２に記載の電気掃除機。

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