JP2014108301A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】 集塵部内に捕集されている塵埃の量を、より正確に検出できる電気掃除機を提供。
【解決手段】 課題を解決するためには、電気掃除機を、吸引力を発生する電動送風機と、この電動送風機の駆動状態を制御する位相制御手段と、電動送風機の駆動状態を切り替える操作スイッチを有し、電動送風機の運転によって発生する気流により吸引した含塵空気から分離した塵埃を捕集する集塵容器と、集塵容器内の塵埃を検知するための発信部および受信部が設けられ、発信部により発せられた信号を受信部に向けて反射する反射部と、発信部をＯＮ・ＯＦＦさせる発信信号制御手段と、発信部をＯＮ・ＯＦＦしたときに受信部が受信した受信信号を検知する塵埃検知手段を備え、発信部をＯＮしたときに塵埃検知手段が検知した受信信号のＯＮ・ＯＦＦ状態により、塵埃の状態を判定する塵埃検知判定手段を設けるように構成すればよい。
【選択図】図１１

Description

この発明は、集塵部に集積した塵埃の量を検知する電気掃除機に関する。

従来から、吸い込まれた空気を集塵容器内で旋回させる等により、塵埃と空気を分離する電気掃除機が知られている。この集塵容器の内部には、分離された後の塵埃が集積されるが、所定量以上の塵埃が堆積した状態で使用された場合、吸引力の低下や、吸気を行う電動送風機の異常温度上昇を引き起こす恐れが有る。
この為、従来の電気掃除機では、発光部及び受光部を有する光学式センサにより、集塵容器内の塵埃量を検出する手段が考案されている（例えば、特許文献１を参照）。
また、塵埃を集積する集塵容器は、内部に集塵された塵埃が見えるように、透明あるいは半透明といった光を透過する透過性のケースで形成しているため、外からの光の影響を受けやすいことから、外からの光の変化に対応できる制御方法で塵埃量を判断する制御方法が考案されている。

特開２００９−２５４６０３号公報（図３）

しかしながら、従来の電気掃除機は、発光部と受光部は、集塵容器の透明部を挟んでその両側に、互いに対向する位置に配置されているが、発光部と受光部が対向している位置で塵埃が旋回している場合は、受光部が反応し塵埃量が満了になったと誤検知してしまう課題があった。

この発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、集塵室内で旋回している塵埃を検出できる塵埃判定手段を設けることにより、より正確に塵埃を検出できる電気掃除機を提供することを目的とする。

上記の課題を解決する為には、電気掃除機を、吸引力を発生する電動送風機と、この電動送風機の駆動状態を制御する位相制御手段と、電動送風機の駆動状態を切り替える操作スイッチを有し、電動送風機の運転によって発生する気流により吸引した含塵空気から分離した塵埃を捕集する集塵容器と、集塵容器内の塵埃を検知するための発信部および受信部が設けられ、発信部により発せられた信号を受信部に向けて反射する反射部と、発信部をＯＮ・ＯＦＦさせる発信信号制御手段と、発信部をＯＮ・ＯＦＦしたときに受信部が受信した受信信号を検知する塵埃検知手段を備え、発信部をＯＮしたときに塵埃検知手段が検知した受信信号のＯＮ・ＯＦＦ状態により、塵埃の状態を判定する塵埃検知判定手段を設けるように構成すればよい。

本発明によれば、ごみ検知位置（集塵容量限界位置）にごみが存在することを検出するようにすることで、旋回部で旋回している途中の塵埃や集塵部に捕捉される過程でごみ検知位置を通過するごみと、集塵部に捕捉され集積されたごみとを区別できるため、誤検知を防ぐことができ、ごみ検知精度を向上させることができる。

実施の形態１に係る電気掃除機の外観斜視図。 実施の形態１に係る電気掃除機の掃除機本体の斜視図。 実施の形態１に係る電気掃除機の掃除機本体の集塵ユニットを取り外した状態を示す斜視図。 実施の形態１に係る電気掃除機の掃除機本体の上面図。 実施の形態１に係る図４の掃除機本体のａ−ａ断面図。 実施の形態１に係る図５の掃除機本体のｂ−ｂ断面図。 実施の形態１に係る接続パイプの操作スイッチの拡大図。 実施の形態１に係る図５の掃除機本体のｂ−ｂ断面のごみの溜まり方の図。 実施の形態１に係る電気掃除機の構成を示すブロック図。 実施の形態１に係る発信部、受信部の出力波形概略図。 実施の形態１に係る電気掃除機の動作を示すフローチャート。 実施の形態２に係る電気掃除機の構成を示すブロック図。 実施の形態２に係る運転モードが「強」の場合の発信部、受信部の出力波形概略図。 実施の形態２に係る運転モードが「強」の場合の電気掃除機の動作を示すフローチャート。 実施の形態２に係る運転モードが「弱」の場合の発信部、受信部の出力波形概略図。 実施の形態２に係る運転モードが「弱」の場合の電気掃除機の動作を示すフローチャート。 実施の形態３に係る電気掃除機の動作を示すフローチャート。 実施の形態４に係る電気掃除機の動作を示すフローチャート。 実施の形態５に係る図５の掃除機本体のｂ−ｂ断面図。

以下、本発明について、添付の図面に従い説明する。尚、各図を通じて同符号は同一部分又は相当部分を示しており、その重複説明は適宜に簡略化又は省略する。

実施の形態１．
図１において、電気掃除機１には、床面上の塵埃（ごみ）を含んだ空気（含塵空気）の吸込口を有する吸込口体２が備えられている。この吸込口体２には、中空円筒状の吸引パイプ３の一端が接続されている。この吸引パイプ３の他端側には、電気掃除機１の運転を制御する操作スイッチ４ａが配置された取手が設けられている。
また、吸引パイプ３の他端には、中途で折曲された形状の接続パイプ４を介して、可撓性を有する蛇腹状のサクションホース５の一端が接続されている。そして、サクションホース５の他端には、掃除機本体６が接続されている。

次に、図２〜図４に、掃除機本体６の外観を示す。
サクションホース５の他端は、掃除機本体６の前端部に設けられたホース接続部７に接続されている。掃除機本体６の一方の側面には、ホース接続部７と連通された吸引風路１１が設けられている。掃除機本体６の上部側は、前方側が低く後方にいくほど高くなる傾斜状に形成されている。
このように傾斜状に形成された上部側は、後述する集塵ユニット８が着脱自在に装着・収容される集塵ユニット収容部６ａとなる。

また、掃除機本体６の後方側には、後述する電動送風機９を収容する電動送風機収容部６ｂが備えられている。さらに、掃除機本体６の内部には制御回路基板や電源コードのコードリール等が収容されている。掃除機本体６の後部両側には、車輪１０が取り付けられている。
尚、掃除機本体６は、電源コードが外部電源に接続されることで通電し、電動送風機９が駆動されて吸引動作を行う。吸込口体２、吸引パイプ３、接続パイプ４及びサクションホース５並びに吸引風路１１は、含塵空気を掃除機本体６の外部から内部に流入させるための吸引経路の一部を構成している。

次に、集塵ユニット８は、集塵ユニット収容部６ａに掃除機本体６上部側の傾斜に沿って装着・収容される。この際、集塵ユニット８は、掃除機本体６から延設され、集塵ユニット８の外周に配置された収容部材１２により、集塵ユニット８の下側のほぼ半分が覆われた状態で所定の位置に収容される。

この集塵ユニット収容部６ａに集塵ユニット８が収容された状態の掃除機本体６を、図５と図６を参照しながら説明する。
集塵ユニット８は、略円筒形状の旋回部１３ａ及び集塵部１３ｂで構成される集塵容器１３を有している。また、集塵ユニット８には、吸引風路１１を経て集塵容器１３内に含塵空気を取り込むための流入口(図示せず)が設けられている。
集塵容器１３の旋回部１３ａは、流入口から流れ込んだ含塵空気を旋回させて空気とごみ（塵埃）を分離するものである。そして、集塵部１３ｂは、この旋回部１３ａにより含塵空気から分離されたごみ（塵埃）を捕捉するものである。

集塵容器１３の内部には、略円筒形状の排出管１５が、集塵容器１３の略円筒形に対して略同心に配設されている。この排出管１５は、その側壁の一部にメッシュ部材１５ａを備え、このメッシュ部材１５ａによって、集塵容器１３と排出管１５とを連通する連通部１６が構成されている。
また、集塵ユニット８には、旋回部１３ａ等で除去しきれなかった微細塵を捕集するフィルター１７、及び、旋回部１３ａ等で含塵空気から塵埃が分離した空気を排出する排出口１８が、備えられている。

さらに、集塵容器１３の内部には、排出管１５の側壁又は底壁から集塵容器１３の内壁に向かって延在し、かつ、集塵容器１３の内壁との間に間隙が形成された状態で配置された隔壁１９ａが設けられている。
そして、この隔壁１９ａによって集塵容器１３の旋回部１３ａと集塵部１３ｂとが区画される。また、この隔壁１９ａによって、旋回部１３ａから集塵部１３ｂへと空気が流入することが抑制され、集塵部１３ｂに集積した塵埃が旋回部１３ａ内に再飛散されることが防止される。

吸引風路１１の後方側の端部には流出口(図示せず)が設けられており、集塵ユニット８が掃除機本体６の集塵ユニット収容部６ａに装着・収容されると、この吸引風路１１の流出口と集塵ユニット８の流入口とが接合され、吸引風路１１と集塵容器１３の旋回部１３ａとが連通される。
また、掃除機本体６の上部後方寄りには、排気風路２０が設けられている。そして、集塵ユニット８が集塵ユニット収容部６ａに収容された状態では、集塵ユニット８の排出口１８がこの排気風路２０へと接続されるようになっている。

掃除機本体６内部の排気風路２０の先には、電動送風機９が収容された電動送風機収容部６ｂが配設されている。そして、この電動送風機９が、集塵ユニット８の集塵容器１３内への含塵空気埃の吸引を駆動する。
すなわち、電動送風機９が動作すると、この電動送風機９が収容された電動送風機収容部６ｂの気圧が低下する。この気圧の低下が電動送風機収容部６ｂから排気風路２０、排出口１８、集塵容器１３、吸引風路１１へと伝播していく。
そして、この気圧の低下が最終的に吸込口体２へと至って、吸込口体２における空気の吸引力となる。

こうして、電動送風機９により駆動された吸引力により、吸込口体２で吸い込まれた含塵空気は、吸引パイプ３、接続パイプ４及びサクションホース５を通って掃除機本体６に達する。
掃除機本体６に達した含塵空気は、掃除機本体６の吸引風路１１を通り、集塵ユニット８の流入口から、集塵容器１３の旋回部１３ａ内へと流入する。この含塵空気は、旋回部１３ａの側壁に対し略接線方向に流入し旋回気流となる。
そして、中心軸近傍の強制渦領域とその外周側の準自由渦領域とを形成しながら、その経路構造と重力とにより下向きに流れていく。このとき、空気中のごみ（塵埃）には遠心力が作用するため、旋回部１３ａの内壁に押し付けられて空気から分離される。

含塵空気から分離された塵埃は、下降する旋回気流に乗って旋回部１３ａの下方に進んだ後、集塵部１３ｂに捕集される。この際、隔壁１９ａにより旋回部１３ａから集塵部１３ｂへの風（空気）の流入が妨げられ、集塵部１３ｂに溜まったごみの再飛散が抑制される。
ごみ（塵埃）が除去された空気は、旋回部１３ａから連通部１６を通って排出管１５に流入する。排出管１５に流入した空気は、旋回部１３ａで分離できなかった微細塵がフィルター１７で除去された後、排出口１８から排気風路２０へと排出される。
その後、該空気は、排気風路２０及び図示しない排気口からなる排気経路を経て掃除機本体６の外部に排出される。

掃除機本体６の、集塵ユニット収容部６ａの傾斜面の略中央には、図３に示すように、ごみ検知部２１を構成する発信部２１ａ及び受信部２１ｂを備えている。発信部２１ａからは集塵容器１３の外壁を透過する信号が発信される。
この信号としては、例えば、可視光・赤外線等の電磁波や超音波が用いられる。集塵ユニット８の集塵容器１３の内部に設けられた構造体１９である隔壁１９ａには、発信部２１ａが発する信号を反射する反射部２２が設けられている。

この反射部２２は、構造体１９（隔壁１９ａ）の、集塵ユニット８が集塵ユニット収容部６ａに収容された状態でごみ検知部２１に対向する位置に配置されている。反射部２２は、構造体１９（隔壁１９ａ）に接着され、又は、鏡面状に塗装若しくは印刷されて設けられている。
また、反射部２２には、静電気による微細塵の付着を抑制する帯電防止加工（帯電防止剤を塗布する等）が施されている。受信部２１ｂは、反射部２２により反射された信号を受信するものである。

集塵容器１３には、図５に示すように、集塵容器１３の底面から所定の距離の位置に集塵容量限界位置２４が予め設定されている。この集塵容量限界位置２４は、集塵容器１３の集塵部１３ｂに溜められる塵埃の限界量を示すものである。
すなわち、集塵容量限界位置２４は、集塵ユニット収容部６ａに集塵ユニット８が収容された状態で、集塵部１３ｂに溜まった塵埃の高さが、この集塵容量限界位置２４に達すると電気掃除機１の集塵性能に影響がでるおそれがある位置に設定される。
逆に言えば、集塵容量限界位置２４は、電気掃除機１の集塵性能に影響を与えない集塵量の限界となる位置に設定されている。従って、この集塵容量限界位置２４は、必ずしも集塵部１３ｂの物理的な容量の限界を示す位置と一致するわけではない。

ごみ検知部２１の発信部２１ａ及び受信部２１ｂ並びに反射部２２は、集塵容量限界位置２４の高さで、それぞれ信号の発信、受信、反射を行うような位置に配置されている。さらに、発信部２１ａ及び受信部２１ｂは掃除機本体６の近接したほぼ同一位置に配置されている。
従って、発信部２１ａから発せられた信号が、反射部２２へと至る発信経路２３ａ、及び、反射部２２により反射された信号が受信部２１ｂへと至る受信経路２３ｂの２つの信号経路は、集塵容量限界位置２４を通る集塵部１３ｂの底面に平行な面に沿って配置される。

加えて、発信部２１ａ及び受信部２１ｂは、十分近接された位置に配置されている為、発信経路２３ａ及び受信経路２３ｂはほぼ同一の直線上にあるとみなすことができる。
そして、これらの２つの信号経路を延長した線が集塵容器１３の略円筒形状の中心軸とそれぞれ交差するように、発信部２１ａ及び受信部２１ｂ並びに反射部２２は配置されている。
従って、これら２つの信号経路は、集塵容器１３の壁面に対して略垂直に入射する経路となる。

ごみ検知部２１の発信部２１ａから発信された信号は、図５や図６に示すように、発信経路２３ａを通って集塵容器１３内部の反射部２２に到達する。反射部２２はこの発信部２１ａから発せられた信号を反射する。
そして、反射部２２により反射された信号は、受信経路２３ｂを通ってごみ検知部２１の受信部２１ｂに到達するとこの受信部２１ｂにより受信される。この際、発信経路２３ａや受信経路２３ｂ上にごみ（塵埃）が存在する場合、これらの経路上の信号がごみで遮られ受信部２１ｂにより受信する信号の強度が低下する。
そこで、ごみ検知部２１は、受信部２１ｂにより受信された信号強度が低下した場合、ごみ検知位置すなわち集塵容量限界位置２４にごみが存在することを検出する。

図２から図５に示すように、掃除機本体６上面の使用者が視認しやすい位置には、ごみ検知部２１のごみ検知結果に基づいて表示を行う表示部２５が設けられている。この表示部２５は、ごみ検知部２１によりごみ検知位置までごみが溜まったことが検出された場合に、例えば、点灯等してその旨を報知する表示を行って、使用者に集塵容器１３内のごみを捨てるように促す。
これにより、集塵容量限界位置２４を超えて集塵容器１３内にごみが溜まることによる集塵性能の低下や、電動送風機９への負荷を防止することができる。

なお、本実施例では表示部２５を掃除機本体６の上面に設けるようにしたが、ごみ検知結果を使用者に報知して、ごみ捨てを促すことが可能であれば、他の構成としてもよい。
例えば、ごみ検知結果の報知手段として、表示部を接続パイプ４の手元操作部に設けるようにとしてもよいし、掃除機本体６等に内蔵したスピーカから音を鳴動することによりごみ捨て時期を報知するようにしてもよい。

また、ごみ検知結果を使用者に報知するのみでなく、ごみ検知結果に基づいて電動送風機９の風量を制御するようにしてもよい。例えば、受信時間検知部により受信部２１ｂにおける受信信号強度が所定値以下である状態が、前述した第１の判定時間より長い所定の第２の判定時間以上継続したことが検出された場合に、電動送風機９の風量を低下させるように制御する。
これにより、使用者がごみ捨てをしない場合であっても、集塵性能の低下や、電動送風機９への負荷を低減することが可能である。また、風量の変化により、使用者にごみが溜まっていることを報知する効果も期待できる。

また、ごみを集塵容器１３内に吸い込んでいる間、反射部２２の表面にはごみが付着し
やすい。これは、吸い込み時に帯電した微細塵が、静電気により集塵ユニット８の内壁面
に付着しやすいためである。この反射部２２へのごみ付着により、信号の反射率及び反射
方向が変化し、ごみ検知性能が低下する可能性がある。そこで、前述したように、反射部
２２に帯電防止加工を施すことにより、反射部２２の表面へのごみ付着を抑制でき、ごみ
検知性能の低下を抑制することが可能となる。

また、本実施例では、反射部２２に帯電防止加工を施す構成を採用したが、反射部２２へのごみ付着を抑制する効果が得られるのであれば、他の構成を採用してもよい。
例えば、反射部２２へのごみ付着を抑制する手段として、反射部２２自体に帯電防止材料を使用する、反射部２２の設置位置を集塵容器１３内の風速の高い箇所にする（風速の高いほどごみが付着しにくい）、ごみに電荷を与えてごみの粒子を凝集する、といった構成が挙げられる。

また、反射部２２に付着したごみを除去する手段として、集塵容器１３内の風量・風速を上げる、あるいは、一時的に風向をごみ吸い込み時と逆にして付着したごみを剥がす構成や、反射部２２を加振して付着したごみを落とす構成等が挙げられる。
さらに、反射部２２を含む集塵容器１３全体を帯電防止材で構成したり、集塵容器１３を接地するようにして集塵容器１３の帯電を防止する構成等でも、同様の効果を得ることができる。

また、本実施例では、集塵容器１３を斜めに傾けた状態で掃除機本体６に取り付けている。すなわち、集塵容器１３は、その略円筒形状の中心軸が垂直に立てた状態から所定の角度だけ掃除機本体６側へと傾けられた状態で、集塵ユニット収容部６ａに装着・収容されている。
図８は、集塵容器１３を斜めに傾けた状態で掃除機本体６に取り付けたときの、集塵容器１３にごみが溜まる状態を表した図である。この図を見ると、ごみは重力によって集塵容器１３の下方から蓄積し、この蓄積したごみの上面が集塵容器１３の底面に対して傾きを持った状態となる。

そして、集塵容器１３内に溜まった塵埃を検出するごみ検知部２１は、集塵容器１３が垂直から前記所定の角度だけ傾けられた側（ここで説明した例でいえば掃除機本体６における電動送風機収容部６ｂ側）に配置されている。
これにより連通部１６へのごみ進入をより早く検出できるので、フィルター１７の目詰まりを軽減できる。この集塵容器１３の配置の点については、このように集塵容器１３を傾けて配置するのみならず、集塵容器１３を垂直に立てた状態で掃除機本体６に収容するようにしてもよい。

次に、図７は、接続パイプ４の操作スイッチ４ａの拡大図である。
操作スイッチ４ａには、電動送風機の駆動状態を切り替える運転スイッチ（強、中、弱等）、停止スイッチといった各種スイッチを有する。使用者が操作スイッチ４ａを操作することにより、操作信号がマイクロコンピュータ２６に入力され、電動送風機の駆動状態を切り替える制御が行われる。

ここで、本実施の形態では、電気掃除機１は、集塵方式としてサイクロン式を採用したものについて説明しているが、ごみ検知部２１で用いる検出用の信号が集塵容器１３を透過できる構成の掃除機であればサイクロン式に限らず、他の集塵方式を採用したものであってもよい。また、キャニスタータイプの電気掃除機に限られるものでもない。

次に、図９は、この発明の実施の形態１における電気掃除機の構成を示すブロック図である。
上述した通り、図９において、２７は商用交流電源、９は電動送風機である。図２は、電気コード３１をコンセントに差し込み、電動送風機９を商用交流電源２７に接続した状態を示している。３０は双方向性サイリスタである。電動送風機９及び双方向性サイリスタ３０は、商用交流電源２７に直列に接続される。

２８は電流センサ、２９は電源同期検出手段である。電流センサ２８は、電動送風機９に流れる電流を検出するための信号を出力する。例えば、電流センサ２８は、電動送風機９に直列に接続されたカレントトランスやシャント抵抗を備える。かかる場合、電流センサ２８は、所定の電圧降下法によって降下させた電圧を出力する。
電源同期検出手段２９は、商用交流電源２７の同期ポイント（ゼロクロス点）を検出するための回路からなる。

マイクロコンピュータ２６は、電気掃除機１の各種制御機能を司る。マイクロコンピュータ２６は、例えば、電流検出手段３２、位相制御手段３３、報知手段３４、発信信号制御手段３５、塵埃検知手段３６、塵埃検知判定手段３７を備えている。
電流検出手段３２は、電動送風機９に流れる電流を検出する。電流検出手段３２は、例えば、電流センサ２８が出力する電圧値に基づいて、電動送風機９に流れる電流を検出する。

発信信号制御手段３５は、ごみ検知部２１の発信部２１ａのＯＮ・ＯＦＦを制御する。例えば、発信信号制御手段３５が出力するＯＮ・ＯＦＦ時間に基づき、発信部２１ａが発信信号を出力する。
そして、反射部２２は、発信部２１ａから出力された信号を受けて受信部２１ｂに向けて反射し、受信部２１ｂが受信する構成となっている。

塵埃検知手段３６は、ごみ検知部２１の発信部２１ｂの受信信号を検知する。
塵埃検知判定手段３７は、塵埃検知手段３６が検知した受信信号に基づき、塵埃の蓄積あり、塵埃の蓄積なし、塵埃の旋回を判定する。
尚、発信部２１ａから反射部２２、そして、受信部２１ｂに至る信号の経路は、集塵部１３ｂの内部を通っている。塵埃の検出方法は、集塵部１３ｂの内部の塵埃が、上述の信号経路を遮っている（信号経路状に位置している）か否かの状態や、遮っている状態の時間、回数等を用いるものである。

位相制御手段３３は、電動送風機９に印加される電圧の位相角を制御し、電動送風機９への入力電流を制御する。位相制御手段３３は、電源同期検出手段１４によって検出された電源同期ポイントに基づいて、電動送風機９への入力電流が所望の値になるように位相角の制御を行う。

この位相制御手段３３には、操作スイッチ４ａからの信号や、塵埃検知判定手段３７の判定結果が入力される。例えば、位相制御手段３３には、操作スイッチ部４ａから、入力切り替えや、起動・停止といった操作情報が入力される。
また、位相制御手段３３には、塵埃検知判定手段３７から、塵埃の蓄積あり状態、塵埃が旋回状態か、塵埃蓄積なしかの情報が入力される。位相制御手段３３は、これらの入力情報に基づいて、電動送風機９を適切に動作させる。

報知手段３４は、表示部２５を制御する。表示部２５は、例えば、液晶画面やランプ等からなる。報知手段３４は、表示部２５を適切に制御することにより、現在選択されている運転モードの表示や、塵埃の蓄積あり状態、塵埃が旋回状態である旨の表示等を行う。
尚、報知手段３４及び表示部２５は、電気掃除機１に備えられた報知機能の一例として示したものである。電気掃除機１は、表示部２５以外の報知器を備えていても構わない。

図１０は、実施の形態１の発信部２１ａ及び受信部２１ｂの出力波形概略図であり、発信部２１ａのＯＮ・ＯＦＦ出力波形に基づいた、受信部２１ｂの出力波形の概略を示す。
まず、図１０（ａ）（ｂ）を参照すると、理想的なごみ無し状態時の受信部２１ｂの波形は、発信部２１ａがＯＮ期間中は、常時Ｈ（Ｈｉｇｈ）レベル信号が出力され、発信部２１ａがＯＦＦ期間中は、常時Ｌレベル（ＬＯＷ）信号が出力される。
この様に、集塵部１３ｂ内に塵埃が無い場合、又は、少ない場合は、信号経路を塵埃が遮ることが無いため、発信部２１ａからの信号が途切れなく受信部へと届く。

ここで、例えば、Ｈレベル信号は、一般的にマイコン電源電圧Ｖｄｄ×０．７以上である。Ｖｄｄが５［Ｖ］とすると５［Ｖ］×０．７＝３．５［Ｖ］以上が、Ｈレベル信号となる。Ｌレベル信号は、一般的にマイコン電源電圧Ｖｄｄ×０．３以下である。Ｖｄｄが５［Ｖ］とすると５［Ｖ］×０．３＝１．５［Ｖ］以下が、Ｌレベル信号となる。

次に、図１０（ａ）（ｄ）を参照すると、理想的なごみ有り状態時の受信部２１ｂの波形は、発信部２１ａがＯＮ、ＯＦＦ期間中ともに、常時Ｌ（ＬＯＷ）レベル信号が出力される。
この様に、集塵部１３ｂ内に塵埃が多く保持されている状態では、塵埃が信号経路を遮り、信号が受信部２１ｂに届かない為、受信部２１ｂの波形が常時Ｌレベルとなる。

次に、図１０（ａ）（ｃ）を参照すると、塵埃が集塵部１３ｂ内部を旋回流により旋回している状態であるごみ旋回時の受信部２１ｂの波形は、発信部２１ａがＯＮ期間中は、Ｈ（Ｈｉｇｈ）レベル信号とＬレベル（ＬＯＷ）信号が交互に出力され、発信部２１ｂがＯＦＦ期間中は、常時Ｌレベル（ＬＯＷ）信号が出力される。
つまり、発信部２１ａからの信号が発信されるＯＮ期間中に、受信部２１ｂが一時的にＬレベル信号を出力するのは、塵埃が信号経路を一時的に遮り、受信部２１ｂへ一時的に信号が届かなくなるためである。

図１０（Ｃ）のように、信号が発信され続ける一回のＯＮ期間中に、受信部２１ｂの波形が周期的にＬレベルとなるのは、旋回中のごみが、発信部２１ａから受信部２１ｂに至る信号経路を周期的に通過することで、周期的に信号を遮るためである。
このように、Ｈ（Ｈｉｇｈ）レベル信号とＬレベル（ＬＯＷ）信号が交互に出力される波形を検出することにより正確に旋回ありと判断することができる。

次に、図１１は、実施の形態１に係る電気掃除機の動作を示すフローチャートである。
掃除機の使用者が、電源コード３１をコンセントに差し込み、操作スイッチ４ａを操作すると（Ｓ１）、電動送風機９が動作を開始する（Ｓ２）。
次に、発信信号制御手段３５は、発信部２１ａからの信号出力のＯＮ・ＯＦＦ時間をセットする（Ｓ３）。ここで、ＯＮ・ＯＦＦ時間とは、一回のＯＮの時間と一回のＯＦＦの時間の合計であり、例えば５００［ｍｓ］とする。
そして、このＯＮ時間・ＯＦＦ時間のそれぞれは、ごみの旋回速度から実験値により決定されるものであり、本実施の形態では、ＯＮ時間が２５０［ｍｓ］、ＯＦＦ時間が２５０［ｍｓ］に設定されている。

次に、発信信号制御手段３５は、発信部２１ａをＯＮにして信号の発信を開始し（Ｓ４）、受信部出力信号のカウント割り込み処理を塵埃検知手段３６が開始させ（Ｓ５）、発信部２１ａのＯＮ判定時間が経過するまで受信部出力信号のカウント読み込みを継続する（Ｓ６）。
（Ｓ５）の受信部出力信号カウント割り込み処理とは、１回の発信部２１ａがＯＮである期間において、受信部２１ｂの出力がＬレベルとなる回数（Ｌレベルカウント回数）をカウントする処理である。
また、発信部ＯＮ判定時間とは、（Ｓ５）の処理を継続する時間であり、本実施の形態では、１０００［ｍｓ］に設定されている。

ＯＮ判定時間が経過後Ｓ７へ進み、Ｌレベルカウント回数（Ｌレベルを検出した回数）を塵埃検知手段３６に記憶させ（Ｓ７）、（Ｓ８）へ進む。
ここで、カウント割り込み処理は、商用電源の周波数の１／２毎に行う。例えば、商用電源の周波数が、５０［Ｈｚ］であれは１０［ｍｓ］、６０［Ｈｚ］であれば８．３［ｍｓ］となる。カウント割り込み処理の時間は、これに限らず精度が落ちない時間とする。

次に、発信信号制御手段３５は、発信部２１ａをＯＦＦして（Ｓ８）受信部出力信号のカウント読み込み処理を塵埃検知手段３６が開始させ（Ｓ９）、発信部２１ａのＯＦＦ判定時間が経過するまで受信部出力信号のカウント割り込みを継続する（Ｓ１０）。
ＯＦＦ判定時間が経過後Ｓ１１へ進み、Ｈレベルカウント回数（Ｈレベルを検出した回数）を塵埃検知手段３６に記憶させ（Ｓ１１）、（Ｓ１２）へ進む。

（Ｓ９）の受信部出力信号カウント割り込み処理とは、１回の発信部２１ａがＯＦＦである期間において、受信部２１ｂの出力がＨレベルとなる回数（Ｈレベルカウント回数）をカウントする処理である。
また、発信部ＯＦＦ判定時間とは、（Ｓ９）の処理を継続する時間であり、本実施の形態では、１０００［ｍｓ］に設定されている。

そして（Ｓ１２）では、上記のようにカウントしたＬレベルカウント回数及びＨレベルカウント回数が、規定の回数（規定回数状態）で、連続して一致しているか否かを、Ｓ７及びＳ１１で塵埃検知手段３６が記憶したＬレベルカウント回数及びＨレベルカウント回数から、塵埃検知判定手段３７が判定する。

連続で一致していない場合は（Ｓ４）に戻り、連続で一致するまでＳ４〜Ｓ１１を繰り返す。
尚、規定回数状態とは、Ｌレベルカウント回数が２回以上４回未満であるか、Ｌレベルカウント回数が５回以上か、Ｈレベルカウント回数が１回以上かの条件である。連続一致とは、規定回数の条件が一致した回数であり、例えば、４回連続一致等である。

ここで（Ｓ１２）において、規定回数状態が、４回以上一致することで、（Ｓ１３）に移行できるように設定されている場合の例を説明する。
パターン１として、（Ｓ６）の発信部ＯＮ判定時間が経過するまでに、４回分のＯＮ期間のＬレベルをカウントできる場合、第１回目のＯＮ期間でのＬレベルカウント回数が２回、第２回目のＯＮ期間でのＬレベルカウント回数が２回、第３回目のＯＮ期間でのＬレベルカウント回数が２回、第４回目のＯＮ期間でのＬレベルカウント回数が２回、それぞれカウントされたとする。
このパターン１の場合、第１回目〜第４回目のＯＮ期間でのＬレベルカウント回数が、それぞれ「２回」「２回」「２回」「２回」となり、４回連続してＬレベルカウント回数が一致するので、（Ｓ１３）に進む。

パターン２として、（Ｓ６）の発信部ＯＮ判定時間が経過するまでに、４回分のＯＮ期間のＬレベルをカウントできる場合、第１回目のＯＮ期間でのＬレベルカウント回数が２回、第２回目のＯＮ期間でのＬレベルカウント回数が１回、第３回目のＯＮ期間でのＬレベルカウント回数が２回、第４回目のＯＮ期間でのＬレベルカウント回数が２回、それぞれカウントされたとする。
このパターン２の場合、第１回目〜第４回目のＯＮ期間でのＬレベルカウント回数が、それぞれ「２回」「１回」「２回」「２回」となり、４回連続してＬレベルカウント回数が一致しないので、再度Ｓ４〜Ｓ１２を繰り返す。

以上、Ｌレベルカウントを例に説明したが、Ｈレベルカウント回数についても、処理方法は同様である。
この様に、複数回のＯＮ期間のＬレベルカウント回数及び複数回のＯＦＦ期間のＨレベルカウント回数のカウント結果に基づき処理することで、集塵部内部の塵埃の有無の判断をより正確に行うことができる。
尚、本実施の形態では、Ｓ１２を設けることで、より検知精度を高めているが、（Ｓ１２）を省くことで、検知速度を高めることも可能である。

次に（Ｓ１３）で発信ＯＮ期間中にＬレベル検出が２回以上４回未満であるかの判定を塵埃検知判定手段３７が行うとともに、発信ＯＮ期間中にＬレベル検出が２回以上４回未満の場合は（Ｓ１４）に進み、集塵部内での塵埃の旋回が有る旨の判定を行う。
（Ｓ１３）において、発信ＯＮ期間中にＬレベル検出が２回以上４回未満でなかった場合は、（Ｓ１５）へ進む。

（Ｓ１５）では、発信ＯＮ期間中に、Ｌレベル検出が５回以上の場合は、塵埃検知判定手段３７が、集塵部内部に塵埃の集積が有る旨の判定（Ｓ１６）を行い、（Ｓ１７）へ進み、報知手段３４が表示部２５の表示処理を行い、（Ｓ１８）に進み電動送風機の位相制御処理を位相制御手段３３が行う。

尚、（Ｓ１７）で行う表示部処理は、例えば、「集塵部のゴミを捨ててください」や「集塵部のゴミがいっぱいです」など、使用者に対して、集塵部内のゴミが集塵許容量に近づいた、又は、集塵許容量に達した等の状況を知らせるものである。
また、（Ｓ１８）の電動送風機の位相制御処理は、集塵部１３ｂに塵埃の集積があることから、電動送風機の出力を低下又は停止することで、これ以上の塵埃の吸引動作を抑制するものである。

（Ｓ１５）で発信ＯＮ期間中にＬレベル検出が４回以上ではない場合は、（Ｓ１９）に進み塵埃検知判定手段３７が、集塵部内に塵埃の集積が、又は、集塵量が少ない旨の判定を行い、一連の制御ステップを終える。

（Ｓ２０）で、発信ＯＦＦ期間中にＨレベル検出が１回以上の場合は、（Ｓ２１）へ進み、塵埃検知判定手段３７が外乱の影響ありと判定する。外乱影響とは、例えば、受信部２１ｂの故障等である。
（Ｓ２１）で外乱の影響ありと塵埃検知判定手段３７が判定したら（Ｓ２２）へ進み、報知手段３４が表示部２５の表示処理を行い、（Ｓ２３）に進み電動送風機の位相制御処理を位相制御手段３３が行う。

このＳ２２で行う表示処理は、受信部の故障や外部からの影響がある状態等、何らかの障害がある状態であることから、使用者に対して掃除機がエラー状態である旨を表示するものである。
また、Ｓ２３の位相制御処理は、掃除機がエラー状態であることから、電動送風機の出力を低下又は停止することで、これ以上の塵埃の吸引動作を抑制するものである。

Ｓ２０で発信ＯＦＦ期間中にＨレベル検出が無い場合、一連の制御ステップを終える。ここで、Ｓ２０から制御終了（ＥＮＤ）に至る間に、使用者に対して、集塵部１３ｂにある程度の塵埃が溜まっている旨の表示処理を行ってもよい。これにより使用者は、集塵部にあとどれ位塵埃を捕集できるか、把握することが可能となる。

以上のような構成により、ごみ検知位置（集塵容量限界位置２４）にごみが存在することを検出するようにすることで、旋回部１３ａで旋回している途中の塵埃や集塵部１３ｂに捕捉される過程でごみ検知位置を通過するごみと、集塵部１３ｂに捕捉され集積されたごみとを区別できるため、誤検知を防ぐことができ、ごみ検知精度を向上させることができる。

実施の形態２
実施の形態２は、運転モードに応じて発信部２１ａからの発信出力のＯＮ・ＯＦＦ時間の長さを変更するものである。
図１２は、実施の形態２における電気掃除機の構成を示すブロック図である。図中前述の実施の形態１と同一機能部分には同一符号を付してある。

尚、説明にあたっては図９の説明を参照するものとする。図９に示すブロック図と異なる点は、操作スイッチ４ａの駆動状態を切り替える運転切替スイッチ（強モード、中モード、弱モード等）により選択される各運転モードに応じて、発信信号制御手段３５が、発信部２１ａのＯＮ、ＯＦＦ時間を変化させて設定可能に構成されていることである。それ以外の構成は、実施の形態１と同様である。

図１３は、もっとも吸込み力が強力な運転モード「強」の場合の発信部、受信部の出力波形概略図である。
運転モード「強」は、吸込み力を強力にする為に、電動送風機の回転数が上がり吸込みの風速が増す。そして、集塵部１３ｂの内部の風速も速くなり、ごみの旋回速度が速くなる。これにより、所定時間あたりの塵埃により信号経路を遮る回数が増加する。

このような状態に対応する為に、マイクロコンピュータは、操作スイッチ４ａの、駆動状態を切り替える運転スイッチで最高パワー「強」の運転モードが選択された場合に、発信部２１ａのＯＮ時間を短く、ＯＦＦ時間を長くして、旋回速度の速い最高パワー（強）の運転モードに対応し、より正確にごみの旋回があるか、ないかを判断できる。

図１５は、もっとも吸込み力が弱い運転モード「弱」の場合の発信部、受信部の出力波形概略図である。
運転モード「弱」は、吸込み力を弱くする為に、電動送風機の回転数が下がり、吸込みの風速が低下する。そして、集塵部１３ｂの内部の風速も遅くなり、ごみの旋回速度が遅くなる。これにより、所定時間あたりの塵埃により信号経路を遮る回数が減少する。

このような状態に対応する為に、マイクロコンピュータは、操作スイッチ４ａの、駆動状態を切り替える運転スイッチで最低パワー（弱）の運転モードが選択された場合に、発信部２１ａのＯＮ時間を長く、ＯＦＦ時間を短くして、旋回速度の遅い最低パワー（弱）の運転モードに対応し、より正確にごみの旋回があるか、ないかを判断できる。

本実施の形態２では、最高パワー（強操作スイッチＯＮ）、最低パワー（弱スイッチＯＮ）のときを例に挙げて説明したが、中パワー（中スイッチＯＮ）時の発信部２１ａのＯＮ・ＯＦＦ時間も設定しても良い。

図１４は、運転モードが「強」の際の電気掃除機の動作を示すフローチャートである。
実施の形態１と異なる点は、（Ｓ３１）の最高パワースイッチＯＮの条件が設定されていることと、（Ｓ３３）で最高パワースイッチ時の発信部２１ａのＯＮ・ＯＦＦ時間をセットすることで、それ以外の構成は図１５の説明と同様である。
本実施の形態の場合、例えば、発信部２１ａのＯＮ時間を１２５［ｍｓ］、ＯＦＦ時間を３７５［ｍｓ］にセットする。また、これに合せてＳ３６の時間は、５００［ｍｓ］に設定されている。

図１６は、運転モードが「弱」の際の電気掃除機の動作を示すフローチャートである。
実施の形態１と異なる点は、（Ｓ６１）の最低パワースイッチＯＮの条件が設定されていることと、（Ｓ６３）で最低パワースイッチ時の発信部２１ａのＯＮ・ＯＦＦ時間をセットすることで、それ以外の構成は図１５の説明と同様である。
本実施の形態の場合、例えば、発信部２１ａのＯＮ時間を３７５［ｍｓ］、ＯＦＦ時間を１２５［ｍｓ］にセットする。また、これに合せてＳ６６の時間は、１５００［ｍｓ］に設定されている。

本実施の形態のように構成することにより、運転モードにより異なるごみの旋回速度の違いが生じても、受信部からのＬレベル信号のカウント数を一定の基準で計数することが可能であり、ごみの旋回ありなしの判断が、より精度良く検出することができる。

実施の形態３．
図１７は、実施の形態３に係る電気掃除機の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態は、使用者が電源コード３１をコンセントに差し込み、商用電源から電力が供給された際に、塵埃の検出を行う。
これにより、使用者が操作スイッチ４ａを操作する前に塵埃の検出を行うことができるので、掃除を開始する前に塵埃の集積状態が確認でき、使用者にいち早く知らせることができる。

実施の形態４．
図１８は、実施の形態４に係る電気掃除機の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態は、使用者が操作スイッチ４ａの切りを操作した時（Ｓ１４２）に、電動送風機９を停止させて表示部２５を処理する構成とした。
このように、操作スイッチ４ａの切りを操作したときに、表示部２５を処理することにより、例えば、使用者が電源コード３１をコンセントから外すまでの間に報知することにより、確実に使用者に知らせることができる。
尚、フローチャートでは、Ｓ１４４において表示部により報知する構成であるが、スピーカなどの音声報知部を設けて、音声により報知してもよい。

実施の形態５．
図１９は、実施の形態５に係る図５の掃除機本体のｂ−ｂ断面図である。
図中前述の実施形態１と同一機能部分には同一符号を付してある。なお、説明にあたっては図５を参照するものとする。
本実施の形態５の電気掃除機は、集塵量に応じた複数の位置（２箇所）に対応させてごみ検知部２２’と反射部２３’を配置している点が前述の実施の形態１のものと異なっており、それ以外の構成は実施形態１のものと同様である。

実施の形態５の電気掃除機においては、集塵量により異なる報知や制御が可能となる。 例えば、集塵量が一番低い最低ライン位置にあるごみ検知２２‘で検知した場合は、表示装置やブザー、音声ガイドによる報知を行う。
また、集塵量が一番高い最高ライン位置にあるごみ検知２２で検知した場合は、前記最低ライン位置にあるこみ検知２２’で検知したときの報知に加え、電動送風機９の運転をパワーダウンさせてから停止させる制御を行う。このように、きめの細かい制御が可能となる。また今回はごみ検知部を２箇所にしたが、３箇所に設置しても良い。集塵量が中間ライン位置にある場合を検知することができる。

１ 電気掃除機
２ 吸込口体
３ 吸引パイプ
４ 接続パイプ
４ａ 操作スイッチ
５ サクションホース
６ 掃除機本体
６ａ 集塵ユニット収容部
６ｂ 電動送風機収容部
７ ホース接続部
８ 収容ユニット
９ 電動送風機
１０ 車輪
１１ 吸引風路
１２ 収容部材
１３ 集塵容器
１５ 排出管
１６ 連通部
１７ フィルター
１８ 排出口
１９ 構造体
１９ａ 隔壁
１９ｂ 圧縮部材
１９ｃ 再飛散防止部材
２０ 排気風路
２１ ごみ検知部
２２ 反射部
２３ 信号経路
２３ａ 発信経路
２３ｂ 受信経路
２４ 集塵容量限界位置
２５ 表示部
２６ マイクロコンピュータ
２７ 商用交流電源
２８ 電流センサ
２９ 電源同期検出手段
３０ 双方向性サイリスタ
３１ 電源コード
３２ 電流検出手段
３３ 位相制御手段
３４ 報知手段
３５ 発信信号制御手段
３６ 塵埃検知手段
３７ 塵埃検知判定手段

Claims (9)

1. 吸引力を発生する電動送風機と、
   前記電動送風機の駆動状態を制御する位相制御手段と、
   前記電動送風機の駆動状態を切り替える操作スイッチを有し、
   前記電動送風機の運転によって発生する気流により吸引した含塵空気から分離した塵埃を捕集する集塵容器と、集塵容器内の塵埃を検知するための発信部および受信部が設けられ、前記発信部により発せられた信号を受信部に向けて反射する反射部と、
   前記発信部をＯＮ・ＯＦＦさせる発信信号制御手段と、
   前記発信部をＯＮ・ＯＦＦしたときに前記受信部が受信した受信信号を検知する塵埃検知手段と、を備え、
   前記発信部をＯＮしたときに前記塵埃検知手段が検知した受信信号のＯＮ・ＯＦＦ状態により、塵埃の状態を判定する塵埃検知判定手段を設けたことを特徴とする電気掃除機。
2. 前記発信部をＯＮしたときに、前記塵埃検知手段が検知した受信信号がＯＮ状態のときは、前記塵埃検知判定手段は、塵埃の集積なしと判定することを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記発信部をＯＮしたときに、前記塵埃検知手段が検知した受信信号がＯＦＦ状態のときは、前記塵埃検知判定手段は、塵埃の集積ありと判定することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電気掃除機。
4. 前記発信部をＯＮしたときに、前記塵埃検知手段が検知した受信信号が、ＯＮ状態とＯＦＦ状態を繰り返しているときは、前記塵埃検知判定手段は、塵埃が旋回していると判定することを特徴とする請求項１乃至３に記載の電気掃除機。
5. 前記塵埃検知判定手段の判定結果に基づき、塵埃の集積ありと判定したとき、前記電動送風機を停止または、低速で回転するまで前記電動送風機の位相角を前記位相制御手段で制御するとともに外部に知らせる報知手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項３のいずれかに記載の電気掃除機。
6. 前記塵埃検知判定手段の判定結果に基づき、塵埃の集積ありと判定したとき、外部に知らせる報知手段を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項３のいずれかに記載の電気掃除機。
7. 吸引力を発生する電動送風機と、
   前記電動送風機の駆動状態を制御する位相制御手段と、
   前記電動送風機の駆動状態を切り替える操作スイッチを有し、
   前記電動送風機の運転によって発生する気流により吸引した含塵空気から分離した塵埃を捕集する集塵容器と、集塵容器内の塵埃を検知するための発信部および受信部が設けられ、前記発信部により発せられた信号を受信部に向けて反射する反射部と、
   前記発信部をＯＮ・ＯＦＦさせる発信信号制御手段と、
   前記発信部をＯＮ・ＯＦＦしたときに前記受信部が受信した受信信号を検知する塵埃検知手段と、を備え、
   前記発信部をＯＮ・ＯＦＦさせる発信信号制御手段は、前記操作スイッチの運転モードあわせて前記発信部のＯＮ、ＯＦＦ時間を変化させることを特徴とする電気掃除機。
8. 前記発信信号制御手段は、前記操作スイッチの運転モードが最高パワーの駆動状態のときは、前記発信部のＯＮ時間を短く、ＯＦＦ時間を長くすることを特徴とする請求項７に記載の電気掃除機。
9. 前記発信信号制御手段は、前記操作スイッチの運転モードが最低パワーの駆動状態のときは、前記発信部のＯＮ時間を長く、ＯＦＦ時間を短くすることを特徴とする請求項７又は請求項８のいずれかに記載の電気掃除機。

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