JP2013255718A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】被掃除面に凹凸がある場合においても、照明手段の不用意な明滅が無い使い勝手の良い電気掃除機を提供する。
【解決手段】吸込具が被掃除面に接触状態か非接触状態かを検知する接触検知手段８１と、吸込具に備えられ被掃除箇所を照らせるよう配置した照明手段８０と、照明手段８０の点灯／減光／消灯状態を制御する制御手段２０と、を備え、制御手段２０は、接触検知手段８１が、接触状態であると検知したときには照明手段８０を点灯させ、非接触状態であると検知したときには照明手段８０を減光または消灯させ、かつ接触状態から非接触状態への移行を検知したときには照明手段８０を所定時間の間、減光または消灯させない遅延時間を設けたことにより、被掃除面に凹凸がある場合においても、使用者が意図しない照明手段の不用意な明滅が無い使い勝手の良い電気掃除機を提供することが可能になる。
【選択図】図３

Description

本発明は、被掃除面を照らすための照明手段を備えた電気掃除機に関するものである。

従来の電気掃除機としては、特許文献１のような狭い箇所を掃除するための隙間用ノズルに照明手段を内蔵し、隙間用ノズルの吸引口先端が被掃除面に接触すると照明手段の電気回路を閉じるスイッチを設けて、吸引口先端を被掃除面に接触させて塵埃を吸引する場合にのみ照明手段を点灯させることで省エネ性を実現しているものが提案されている。

実開昭６１−２０１６５１号公報

前記従来の発明では、被掃除面に凹凸がある場合、吸込口先端が被掃除面と接触／非接触を繰り返してスイッチが頻繁にオン／オフされ、照明手段がそれに合わせて明滅してしまう現象が発生し、使用者にとっては非常に煩わしいものであった。

前記従来の課題を解決するために本発明は、被掃除面の塵埃を吸引する吸込口を備えた吸込具と、前記吸込具が被掃除面に接触状態か非接触状態かを検知する接触検知手段と、前記吸込具に備えられ被掃除箇所を照らせるよう配置した照明手段と、前記照明手段の点灯／減光／消灯状態を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記接触検知手段が、接触状態であると検知したときには照明手段を点灯させ、非接触状態であると検知したときには照明手段を減光または消灯させ、かつ接触状態から非接触状態への移行を検知したときには照明手段を所定時間の間、減光または消灯させない遅延時間を設けたことにより、省エネ性を実現しつつ、被掃除面に凹凸がある場合においても、照明手段の不用意な明滅が無い使い勝手の良い電気掃除機を提供することが可能になる。

本発明、被掃除面を照らすための照明手段を備えた電気掃除機において、その照明手段の不用意な明滅を防ぐことで使用性を向上させるものである。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体図 （ａ）同、電気掃除機における吸込具の上面図、（ｂ）同、電気掃除機における吸込具の下面図、（ｃ）同、電気掃除機における吸込具の非接触状態での側面図、（ｄ）同、電気掃除機における吸込具の接触状態での側面図 同、電気掃除機の回路図 （ａ）同、電気掃除機における吸込具での敷居を掃除する際の側面図、（ｂ）同、電気掃除機における吸込具でのラグを掃除する際の側面図 （ａ）同、電気掃除機における吸込具が溝を通過する際における接触検知手段のオン状態（オフ直前）の側面図、（ｂ）同、電気掃除機における吸込具が溝を通過する際における接触検知手段のオフ状態（オフ直後）の側面図、（ｃ）同、電気掃除機における吸込具が溝を通過する際における接触検知手段のオフ状態（オン直前）の側面図、（ｄ）同、電気掃除機における吸込具が溝を通過する際における接触検知手段のオン状態（オン直後）の側面図 時間変化におけるＶ１とＩｆの関係図

第１の発明は、被掃除面の塵埃を吸引する吸込口を備えた吸込具と、前記吸込具が被掃除面に接触状態か非接触状態かを検知する接触検知手段と、前記吸込具に備えられ被掃除箇所を照らせるよう配置した照明手段と、前記照明手段の点灯／減光／消灯状態を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記接触検知手段が、接触状態であると検知したときには照明手段を点灯させ、非接触状態であると検知したときには照明手段を減光または消灯させ、かつ接触状態から非接触状態への移行を検知したときには照明手段を所定時間の間、減光または消灯させない遅延時間を設けたことにより、被掃除面に凹凸がある場合においても、使用者が意図しない照明手段の不用意な明滅が無い使い勝手の良い電気掃除機を提供することが可能になる。

第２の発明は、制御手段は、照明手段に電流を供給するための電源と、前記電源の入力側および／または出力側に接続されたコンデンサと、照明手段に流れる電流を一定にする定電流回路から成り、接触検知手段は、前記電源への電力供給のオン／オフを切り替えるスイッチから成り、吸込具が被掃除面に接しなくなったときに前記スイッチがオフとなり前記電源への電力供給が遮断され、前記コンデンサが蓄えた電荷を定電流回路へ放電して照明手段を点灯させる構成とし、遅延時間は、前記定電流回路の出力電圧および前記照明手段に流す電流値に応じて、前記コンデンサの容量を設定して決定されることにより、所定時間を測定するための回路等を別途設けることなく、電源、定電流回路、コンデンサを用いた簡単な回路で遅延させる所定時間を決定することができるため、本発明の構成の低価格化および吸込具の小型・軽量化を実現することができる。

第３の発明は、吸込具は被掃除面の塵埃を掻き出すブラシと、前記ブラシを動作させる電動機と、前記電動機の動作を制御する電動機制御手段と、を備え、前記電動機制御手段は、前記吸込具が接触状態では前記電動機を動作させ、非接触状態では前記電動機を停止させる制御を行い、その接触状態および非接触状態の検知には接触検知手段を用いることにより、電動機の安全確保のための手段と、接触検知手段を共用することができ、本発明の構成の低価格化および吸込具の小型・軽量化を実現することができる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における電気掃除機について図１〜６を用いて説明する。
図１は実施の形態１における電気掃除機の全体図である。本体１には吸引風を発生させる電動送風機（図示せず）が内蔵されており、把手部６にある操作スイッチ（図示せず）の操作によって電動送風機が動作し、その電動送風機の吸引風はホース４と延長管７を通じて吸込具８へ伝わり吸込具８の吸込口８２より床面の塵埃を吸引する。また、吸込具８は電動機とブラシを内蔵しており（共に図示せず）、電動機の動力でブラシを回転させ、このブラシを被掃除面に当てて被掃除面のごみを掻き出している。

図２（ａ）は実施の形態１における吸込具８の上面図であり、図２（ｂ）は吸込具８の下面図である。吸込具８には４個のＬＥＤで構成された照明手段８０が内蔵されており、被掃除面と接する面である吸込具８の下面には、被掃除面との接触箇所に直径１５ｍｍのローラーを備えた可動式のスイッチで構成された接触検知手段８１が設置されている。

この接触検知手段８１は、図２（ｃ）の様に矢印方向に動作する構成になっており、空中（非接触状態）では吸込具８から突き出ている（この時の接触検知手段８１の状態をオフ状態とする）。

使用者が掃除をしようとして吸込具８を被掃除面に置くと、接触検知手段８１は被掃除面に押され、図２（ｄ）の様に吸込具８内部へ押し込まれる（この時の接触検知手段８１の状態をオン状態とする）。したがって、接触検知手段８１がオンなら接触状態、オフなら被接触状態であると判断することが可能になる。

図３は実施の形態１における回路図である。吸込具８に内蔵された制御手段２０は、定電圧源である電源２１、整流用ダイオードＤ１、入力平滑用コンデンサＣ１１１、出力平滑用コンデンサＣ２１２、定電流回路２２構成され、定電流回路２２は、シャントレギュレータＩＣ１、トランジスタＱ１、抵抗Ｒ１，Ｒ２で構成されている。電源２１へは、本体１へ接続された商用電源５を、本体１に内蔵された双方向性サイリスタＴＲ１、ホース４、延長管７、吸込具８内部の導線、接触検知手段８１を経由した電力が供給される。

次に本実施の形態の照明手段８０の点灯・消灯動作について説明する。
双方向性サイリスタＴＲ１は、電動送風機が動作中、すなわち掃除中は常にオンするようにしており、この時に吸込具８が被掃除面に接して接触検知手段８１のスイッチがオンになると、電源２１へ商用電源５からの交流電力が供給される。また、接触検知手段８１は電動機１０への電力供給のオン／オフも兼用している。これは、電動機１０は安全のために非接触状態では停止させる制御を行う必要があるため、今回の接触検知手段８１と兼用でき、兼用することでスイッチを１つ減らしてコスト削減および吸込具８の小型・軽量化を実現できるためである。

この商用電源５からの交流電圧は、整流用ダイオードＤ１と入力平滑用コンデンサＣ１１１で一旦直流に整流され、電源２１はこの整流された電圧を所定の電圧Ｖ１に変換して出力する。電圧Ｖ１が出力されると、出力平滑用コンデンサＣ２１２が電荷を蓄えると同時に定電流回路２２はＬＥＤで構成された照明手段８０へ所定の電流を流して点灯させる。

非接触状態になって接触検知手段８１がオフになったり、掃除を終えて双方向性サイリスタＴＲ１がオフになったりすると、制御手段２０へ電力が供給されなくなり、入力平滑用コンデンサＣ１１１が電源２１側へ、出力平滑用コンデンサＣ２１２が定電流回路２２側へそれぞれ蓄えた電荷を放電し照明手段８０を点灯させ、時間が経過すると共に電圧Ｖ１が徐々に下がって定電流回路２２が照明手段８０へ流す電流を維持できなくなって徐々に減少し、最終的に照明手段８０への電流が０になって照明手段８０が消灯する。

この消灯までの動作において、接触検知手段８１がオフになってから定電流回路２２が照明手段８０へ流す電流を維持できずに低下し始めるまでの時間（この時間を遅延時間ｔｄとする）は使用性向上の為に意図的に設けてある。

例えば、図４（ａ）の様に被掃除面に敷居があったり、図４（ｂ）の様にラグがあったりする場合、接触検知手段８１が一時的に非接触状態であると検知してしまう可能性があり、こういった状況で遅延時間ｔｄが無い場合、使用者が吸込具８を被掃除面に接して掃除しているにもかかわらず照明手段８０が明滅してしまう現象が発生し、使用者にとって非常に煩わしいものになってしまう。

その為、遅延時間ｔｄはこういった使用者が意図せずに非接触状態になることによる照明手段８０の明滅現象を防ぐために設けられ、そのｔｄの設定可能範囲の最小値は使用者が吸込具８を敷居やラグ等にある段差上を通過させた際に一時的に非接触状態であると検知してしまう時間で決定され、最大値に関しては、使用者の動作に合わせて消灯する際に使用者が違和感を覚えてしまうことが無い最大の時間によって決定される。

例えば敷居にある溝に対して直角方向に吸込具８が通過する場面を想定した場合、接触検知手段８１がオフになる時間は、吸込具８の移動速度と、溝を通過する際の接触検知手段８１がオフになる実移動距離によって決定される。ここでの実移動距離とは、接触検知手段８１が溝を通過する際の図５（ａ）オン状態（オフ直前）、図５（ｂ）のオフ状態（オフ直後）、図５（ｃ）のオフ状態（オン直前）、図５（ｄ）のオン状態（オン直後）の４状態をうちの図５（ｂ）〜（ｃ）の状態での移動距離Ｌ１を指す。

吸込具８の移動速度については、使用者の掃除の仕方によってほぼ決定されてしまうため、実使用モニターによって求める。
本実施の形態では、モニターの結果吸込具の移動速度は最大値約１．７ｍ／ｓ、最小値約０．６ｍ／ｓであった。

実移動距離については、日本家屋の一般的な敷居にある溝は１８ｍｍと２１ｍｍであり、このうちより非接触状態であると検知してしまう時間が長い２１ｍｍを選定し、本実施の形態での実移動距離Ｌ１を６ｍｍとする。
以上により、敷居にある溝に対して直角方向に吸込具８が通過する際の接触検知手段８１がオフになる時間が決まるため、遅延時間ｔｄは
ｔｄ ≧ ６ｍｍ ／ ６００ｍｍ／ｓ ＝ １０ｍｓ
となり、遅延時間ｔｄの最小値が決定される。
他の掃除状況、例えばフローリングからラグへ移動する場合なども同様の考え方で遅延時間ｔｄの最小値を求め決定する。

実際には溝に対して吸込具８が通過する角度が直角方向よりも平行方向に近い方がより遅延時間ｔｄの最小値が大きくなったりする等、多くの場面が想定されるため、ある程度状況を絞り込んで最小値を決定する。

遅延時間ｔｄの最大値に関しては、先述の通り使用者の動作に対して照明手段８０の明るさの変化が違和感無いかどうかで決定される。使用者が違和感を覚えるかどうかについては、人の目の時間分解能である５０ｍｓ〜１００ｍｓ以下であれば非接触状態になるのと照明手段８０の明るさが変化するのが同時であると認識されるため、違和感を覚えることは無い。

遅延時間ｔｄは上述の範囲内で決定することになるが、遅延時間ｔｄが短い方がより省エネにはなるが、多くの掃除状況を考えるとｔｄは比較的高いほうが望ましく、本実施の形態の遅延時間ｔｄは６０ｍｓとしたが、実モニター等を行ってできる限り違和感が無い最短の時間を遅延時間ｔｄとして選定することが望ましい。

次にこの遅延時間ｔｄを実現するための定電流回路２２の動作について図３を用いて説明する。
定電流回路２２は、シャントレギュレータ・抵抗・トランジスタを用いた一般的な定電流回路であり、照明手段８０へ流す電流をＩｆとし、接触状態でのＩｆをＩｆ＿ｏｎとすると、シャントレギュレータＩＣ１のリファレンス電圧を２．４９５Ｖ、抵抗Ｒ１の抵抗値を１３０Ω、トランジスタＱ１のベース電流が十分に小さいとして無視した場合、
Ｉｆ＿ｏｎ＝２．４９５Ｖ／１３０Ω≒１９．２ｍＡ
になる。
ただし、上記式は、
Ｖ１≧照明手段８０のＬＥＤの順方向電圧×４
＋トランジスタＱ１のコレクタ・エミッタ飽和電圧
＋シャントレギュレータＩＣ１のリファレンス電圧
の場合に成り立つものであり、本実施の形態では
Ｖ１≧３．２Ｖ×４＋０．０５Ｖ＋２．４９５Ｖ＝１５．３４５Ｖ
の場合にＩｆ＿ｏｎ≒１９．２ｍＡとなる。
実際の設計では、この１５．３４５Ｖに対して部品のバラツキや温度条件等を加味したマージンを確保するため、本実施の形態の電源２１の出力電圧Ｖ１＝１８Ｖになるように設計している。

このＶ１が１５．３４５Ｖ未満になると、ＬＥＤの順方向電圧、Ｑ１のコレクタ・エミッタ間電圧、シャントレギュレータＩＣ１のリファレンス電圧が確保されなくなるため、Ｉｆ＿ｏｎがＶ１の値に応じて徐々に低下するが、逆に言えば、非接触状態になってもＶ１が１８Ｖから１５．３４５Ｖまで低下する間はＩｆ＝Ｉｆ＿ｏｎの状態を継続し、その間の照明手段８０の明るさは接触状態と同じになる。この非接触状態になってからＩｆ＝Ｉｆ＿ｏｎでなくなるまでの時間が遅延時間ｔｄであり、本実施の形態の遅延時間ｔｄ＝６０ｍｓは、電源２１の出力電圧Ｖ１および照明手段８０へ流す電流Ｉｆ＿ｏｎの値に応じて、入力平滑用コンデンサＣ１１１と出力平滑用コンデンサＣ２１２の容量を設定して決定するものである。この時のＶ１とＩｆの関係を図６に示す（５００ｍｓで接触状態から非接触状態に変化した場合）。

このように遅延時間ｔｄを設けることで、非接触状態では照明手段８０を消灯させて省エネを実現しつつ、使用者が意図しない照明手段８０の明滅を防ぐことができ、使い勝手の良い電気掃除機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、被掃除面に凹凸がある場合においても、照明手段の不用意な明滅を無くすことができるものであるため、家庭用・業務用問わず吸込具に照明手段を備えた掃除機全般に利用が可能である。

１ 本体
４ ホース
５ 商用電源
６ 把手部
７ 延長管
８ 吸込具
１１ 入力平滑用コンデンサＣ１
１２ 出力平滑用コンデンサＣ２
２０ 制御手段
２１ 電源
２２ 定電流回路
８０ 照明手段
８１ 接触検知手段
８２ 吸込口

Claims (3)

1. 被掃除面の塵埃を吸引する吸込口を備えた吸込具と、
   前記吸込具が被掃除面に接触状態か非接触状態かを検知する接触検知手段と、
   前記吸込具に備えられ被掃除箇所を照らせるよう配置した照明手段と、
   前記照明手段の点灯／減光／消灯状態を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記接触検知手段が、接触状態であると検知したときには照明手段を点灯させ、
   非接触状態であると検知したときには照明手段を減光または消灯させ、
   かつ接触状態から非接触状態への移行を検知したときには照明手段を所定時間の間、減光または消灯させない遅延時間を設けたことを特徴とする電気掃除機。
2. 制御手段は、照明手段に電流を供給するための電源と、前記電源の入力側および／または出力側に接続されたコンデンサと、照明手段に流れる電流を一定にする定電流回路から成り、
   接触検知手段は、前記電源への電力供給のオン／オフを切り替えるスイッチから成り、
   吸込具が被掃除面に接しなくなったときに前記スイッチがオフとなり前記電源への電力供給が遮断され、前記コンデンサが蓄えた電荷を定電流回路へ放電して照明手段を点灯させる構成とし、
   遅延時間は、前記定電流回路の出力電圧および前記照明手段に流す電流値に応じて、前記コンデンサの容量を設定して決定されることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 吸込具は被掃除面の塵埃を掻き出すブラシと、前記ブラシを動作させる電動機と、前記電動機の動作を制御する電動機制御手段と、を備え、
   前記電動機制御手段は、前記吸込具が接触状態では前記電動機を動作させ、非接触状態では前記電動機を停止させる制御を行い、その接触状態および非接触状態の検知には接触検知手段を用い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。