JP2015177910A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動送風機側から作用する負圧に対して、ばらつきやチャタリングを抑制して安定的に動作するリーク弁によって、風路断面積激減または風路閉塞時に電動送風機を確実に冷却する電気掃除機を提案する。【解決手段】電気掃除機１は、電動送風機８の吸込側へ大気を導入する大気導入口３５を有する弁箱３６と、弁箱３６の大気導入口３５の周縁部に設けられる弁座３７と、弁箱３６内に配置される弁体３８と、弁体３８を弁座３７へ押し付けるコイルバネ３９と、弁体３８に設けられて大気導入口３５の完全閉鎖を阻止して空気を弁箱３６内へ導く全閉阻止部４１と、を備えている。【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。

電気掃除機は、異物を吸い込んだり、過多な塵埃を蓄積したりすることによって風路の有効断面積が激減し、または風路が閉塞されて電動送風機に吸い込まれる空気が減少すると、電動送風機の吸込側の負圧が過大になる（換言すると、真空度が高まる）。電動送風機は、吸い込む空気によってモータを冷却しているため、電動送風機の吸込側の負圧が過大な状態で運転を続けると、モータの過大な温度上昇を招いてしまう。

そこで、電動送風機の上流側の負圧が過大になった際、電動送風機の上流側に外気を導入して電動送風機の温度過昇を抑制するリーク弁を備える電気掃除機が知られている。

実開平５−１３３３９号公報

従来の電気掃除機のリーク弁は、電気掃除機の外気と電動送風機の上流側の風路とを繋ぐ円筒と、円筒内に配置される弁体と、弁体を弁座に押さえ付けるコイルバネと、を備えている。この従来のリーク弁は、大気圧および電動送風機が発生させる負圧を弁体が開く方向へ作用させる一方で、コイルバネによって弁体を閉じる方向へ押さえ付けている。そして、従来のリーク弁は、電動送風機が発生させる負圧が過大になると、コイルバネのバネ力に抗して弁座から弁体を離間させて外気を電動送風機の上流側へ導入する。

ところで、従来のリーク弁における弁体の挙動は、弁体が閉じた状態では大気圧と負圧との圧力差、つまり静圧に依存し、弁体が開いた状体では筒体を流通する空気の運動エネルギー、つまり動圧に依存する。一方、弁座に弁体を押さえ付けるコイルバネのバネ力は、周方向に見て必ずしも一様ではない。

このように、開閉の前後で様式の異なる力が弁体に作用し、かつ周方向へ不均一なバネ力を弁体に作用させているために、従来のリーク弁は、弁体を開く負圧のばらつきが大きく（分散が大きく）、かつ弁体を開いた直後にチャタリングを生じてしまう。これら弁体を開く負圧の過大なばらつきや、弁体を開いた直後に生じるチャタリングは、リーク弁の円滑な作動を妨げ、電動送風機の冷却タイミングを逸する虞を生じてしまう。

そこで、本発明は、電動送風機側から作用する負圧に対して、ばらつきやチャタリングを抑制して安定的に動作するリーク弁によって、風路断面積激減または風路閉塞時に電動送風機を確実に冷却する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の実施形態に係る電気掃除機は、吸込口に吸込負圧を発生させる電動送風機と、前記電動送風機の吸込側へ大気を導入する大気導入口を有する弁箱と、前記大気導入口の周縁部に設けられる弁座と、前記弁箱内に配置される弁体と、前記弁体を前記弁座へ押し付けるコイルバネと、前記弁座または前記弁体に設けられて前記大気導入口の完全閉鎖を阻止して空気を前記弁箱内へ導く全閉阻止部と、を備えている。

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リーク弁を示す断面図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機のリーク弁の弁体を示す斜視図。

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３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に着脱自在な管部３と、を備えている。掃除機本体２と管部３とは、流体的に接続されている。

掃除機本体２は、本体ケース５と、本体ケース５の左右両側方にそれぞれ設けられる一対の車輪６と、本体ケース５の前半部に配置される着脱自在な塵埃分離集塵部７と、本体ケース５の後半部に収納される電動送風機８と、主に電動送風機８を制御する本体制御部９と、電動送風機８の吸込側へ空気を導入するリーク弁１０と、電動送風機８へ電力を導く電源コード１１と、を備えている。

掃除機本体２は、電源コード１１を経て供給される電力で電動送風機８を駆動させて、電動送風機８の駆動によって発生する負圧を管部３に作用させている。電気掃除機１は、管部３を通じて被掃除面から塵埃を含んだ空気（以下、「含塵空気」と呼ぶ。）を吸い込み、含塵空気から塵埃を分離し、分離後の塵埃を捕集し、蓄積するとともに分離後の空気を排気する。

本体ケース５の正面部分には、本体接続口１２が設けられている。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と塵埃分離集塵部７とを流体的に接続している。

車輪６は、大径の走行輪であり、掃除機本体２を支えている。

塵埃分離集塵部７は、掃除機本体２に流れ込む含塵空気から塵埃を分離し、捕集し、蓄積する一方で、塵埃が除去された清浄な空気を電動送風機８へ送る。塵埃分離集塵部７は、遠心分離方式であっても良いし、所謂紙パックを用いる濾過分離方式であっても良い。

電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から空気を吸い込んで負圧（吸込負圧）を発生させる。

本体制御部９は、マイクロプロセッサ（図示省略）、およびマイクロプロセッサが実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置（図示省略）を備えている。記憶装置には、予め設定される複数の運転モードが記憶されている。予め設定される複数の運転モードは、電動送風機８の運転出力の大小に関連するものであって、管部３で受け付けられる使用者の操作に対応している。それぞれの運転モードには、相互に異なる入力値（電動送風機８の入力値）が設定されている。本体制御部９は、管部３で受け付けられる使用者の操作に応じて、その操作内容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、読み出した運転モードにしたがって電動送風機８を制御する。

リーク弁１０は、本体ケース５の上部に設けられている。リーク弁１０は、塵埃分離集塵部７から電動送風機８に至る風路の途中に接続されている。リーク弁１０は、管部３が異物によって閉塞されたり、塵埃分離集塵部７が塵埃で満杯になったりして電動送風機８の吸込側の流路断面積が激減し、または閉塞されて負圧が過大に増加した際に外気を電動送風機８の吸込側へ導入する。

電源コード１１は、配線用差込接続器（図示省略、所謂コンセント）から掃除機本体２へ電力を供給する。電源コード１１の自由端部には、差込プラグ１４が設けられている。

管部３は、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み掃除機本体２へ案内する。管部３は、掃除機本体２に着脱自在に接続される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に設けられる操作部２４と、手元操作管２２に着脱自在に接続される延長管２５と、延長管２５に着脱自在に接続される吸込口体２６と、を備えている。

接続管１９は、本体接続口１２へ着脱自在に接続される継手であり、本体接続口１２を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。

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ている。集塵ホース２１は、接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。

手元操作管２２は、集塵ホース２１と延長管２５とを中継している。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ている。手元操作管２２は、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。

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で手元操作管２２から突出している。

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ている。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、吸込口体２６への電源供給に対応付けられるブラシスイッチ２４ｃと、を備えている。停止スイッチ２４ａおよび起動スイッチ２４ｂは、本体制御部９に電気的に接続されている。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。起動スイッチ２４ｂは、電動送風機８の運転中に、運転モードの選択スイッチとしても機能している。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→中→弱→………の順に切り換える。なお、操作部２４は、起動スイッチ２４ｂに代えて、強運転スイッチ（図示省略）、中運転スイッチ（図示省略）、および弱運転スイッチ（図示省略）を個別に備えていても良い。

複数の筒状体を重ね合わせたテレスコピック構造の延長管２５は、伸縮可能な細長略円筒状の管である。延長管２５の一方の端部（ここでは、後方の端部）には、手元操作管２２の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱自在な継手構造が設けられている。延長管２５は、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。

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または滑走自在であり、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に吸込口２８を有する。また、吸込口体２６は、吸込口２８に配置されている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、を備えている。吸込口体２６の一方の端部（ここでは、後方の端部）には、延長管２５の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱自在な継手構造が設けられている。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を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。つまり、吸込口体２６、延長管２５、手元操作管２２、集塵ホース２１、接続管１９、および塵埃分離集塵部７は、電動送風機８から吸込口２８へ至る吸込風路である。電動機３１は、ブラシスイッチ２４ｃから操作信号を受け取る度に運転開始と停止とを交互に繰り返す。

電気掃除機１は、起動スイッチ２４ｂに対する使用者の操作を受け付けると電動送風機８を始動させる。例えば、電気掃除機１は、電動送風機８が停止している状態で起動スイッチ２４ｂに対する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、再び起動スイッチ２４ｂに対する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、三度、起動スイッチ２４ｂに対する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、以下同様に繰り返す。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電動送風機８に対する入力値が小さい。始動した電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から空気を排気してその内部を負圧にする。

塵埃分離集塵部７内の負圧は、本体接続口１２、接続管１９、集塵ホース２１、手元操作管２２、延長管２５、および吸込口体２６を順次に通じて吸込口２８に作用する。電気掃除機１は、吸込口２８に作用した負圧によって、被掃除面上の塵埃を空気とともに吸い込んで被掃除面を掃除する。塵埃分離集塵部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、蓄積する一方で、含塵空気から分離した空気を電動送風機８へ送る。電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から吸い込んだ空気を掃除機本体２外へ排気する。

次にリーク弁１０について詳細に説明する。

図２は、本発明の実施形態に係る電気掃除機のリーク弁を示す断面図である。

図３は、本発明の実施形態に係る電気掃除機のリーク弁の弁体を示す斜視図である。

図２および図３に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１のリーク弁１０は、電動送風機８の吸込側へ大気を導入する大気導入口３５を有する弁箱３６と、弁箱３６の大気導入口３５の周縁部に設けられる弁座３７と、弁箱３６内に配置される弁体３８と、弁体３８を弁座３７へ押し付けるコイルバネ３９と、弁体３８に設けられて大気導入口３５の完全閉鎖を阻止して大気を弁箱３６内へ導く全閉阻止部４１と、弁箱３６を電動送風機８の吸込側に接続する中継管４２と、を備えている。

弁箱３６は、透明な合成樹脂製で円筒状のシリンダである。弁箱３６は、大気導入口３５を有する一方の端部と、中継管４２に接続される他方側の端部と、を備えている。弁箱３６の内側であって大気導入口３５の周縁部は、弁座３７である。

弁箱３６の他方側の端部の外周面部には、中継管４２と弁箱３６とを連結する爪４３が弁箱３６に一体に設けられている。

弁体３８は、シリンダ状の弁箱３６内に配置されて、弁箱３６内を摺動する。弁体３８と弁箱３６との間には、全周に渡って隙間があり、この隙間を通じて大気導入口３５から流入する空気を中継管４２側へ流通させる。

弁体３８は、側壁の外周面に設けられる複数のリブ４４と、コイルバネ３９側の端部の外周部に設けられるフランジ部４５と、を備えている。リブ４４およびフランジ部４５は、弁体３８から弁箱３６に向かって突出し、弁箱３６の内面に接して弁体３８を摺動自在に支えている。リブ４４およびフランジ部４５は、弁体３８の移動を案内するとともに、弁箱３６と弁体３８との間に適宜の隙間を隔てて大気導入口３５から流入する空気を中継管４２側へ流通させる。

コイルバネ３９は、弁箱３６内に配置されている。コイルバネ３９は、弁箱３６に連結される中継管４２に支持されて弁体３８を弁座３７へ押し付けている。

全閉阻止部４１は、弁座３７の全周に対する弁体３８の密着を阻止して隙間４６を隔てる一方、弁体３８が弁座３７に着座した状態、つまり全閉状態において、大気導入口３５から流入する空気の風量を絞る。具体的には、全閉阻止部４１は、弁体３８から突出する複数、例えば３つの突起である。したがって、本実施形態に係るリーク弁１０は、弁体３８が弁座３７に着座した状態において、全閉阻止部４１の働きによって大気導入口３５を完全に塞ぐことなく隙間４６を通じて大気を吸い込み続けている。

また、全閉阻止部４１は、弁体３８が弁座３７に着座した状態において、略同じ開口面積の隙間を弁座３７の全周に渡って略均等に区切る。したがって、全閉阻止部４１は、弁体３８が弁座３７に着座した状態において、大気導入口３５の全周に渡って略均一に弁箱３６内へ空気を流入させる。

なお、本実施形態において、弁体３８が弁座３７に着座した状態とは、具体的には弁体３８に設けられる全閉阻止部４１が弁座３７に接する状態である。また、全閉阻止部４１は、弁座３７側に設けられていても良い。

中継管４２は、Ｌ字状に屈曲している。中継管４２の一方の端部は、弁箱３６の他方側の端部から弁箱３６内に嵌まり込む。中継管４２の一方の端部には、弁箱３６の爪４３を掛ける連結孔部４７が設けられている。

本実施形態に係る電気掃除機１は、電動送風機８を運転すると、中継管４２および弁箱を通じて弁体３８に吸込負圧を作用させる。このとき、塵埃分離集塵部７の塵埃の溜まり具合が少ない場合には、管部３から塵埃分離集塵部７を経て電動送風機８へ至る風路の抵抗が小さく、弁体３８に作用する吸込負圧は小さい（真空度が低い）。他方、塵埃分離集塵部７の塵埃の溜まり具合が過大であったり、管部３に異物を吸い込んで詰まらせたり、吸込口２８にカーペットが貼り付いたりした場合には、管部３から塵埃分離集塵部７を経て電動送風機８へ至る風路の抵抗が大きく、弁体３８に作用する吸込負圧は大きい（真空度が高い）。

管部３から塵埃分離集塵部７を経て電動送風機８へ至る風路の抵抗が過大になり、大気圧と吸込負圧との差圧に起因して弁体３８に作用する力がコイルバネ３９のバネ力より大きくなると、弁体３８は弁箱３６内へ引き込まれて大気導入口３５を開放させる。大気導入口３５が開放されたリーク弁１０は、電動送風機８の吸込側に外気を流通させて電動送風機８の冷却を促す。

ところで、本実施形態に係るリーク弁１０は、弁体３８または弁座３７に全閉阻止部４１を備えているため、弁体３８が弁座３７に着座しているときでも大気導入口３５が完全に閉塞されることなく、常時、僅かながら大気を弁箱３６内へ吸い込んでいる。この全閉阻止部４１による弁箱３６内への空気の流入によって、本実施形態に係るリーク弁１０は、開閉の前後で様式の異なる力（静圧／動圧）が弁体に作用する従来のリーク弁とは異なり、弁体３８に常に動圧を主体とする力を作用させる。特に、本実施形態に係るリーク弁１０は、弁座３７から弁体３８が離れた瞬間に、弁箱３６内への急峻な空気の流れを生じさせることなく、比較的緩やかに流入する空気の量を増加させる。このような弁を開く瞬間の緩やかな空気の流入によって、本実施形態に係るリーク弁１０は、弁体３８を開く負圧のばらつきを抑え（分散を小さくし）、チャタリングを抑制し、ひいては円滑に開作動して電動送風機８の冷却タイミングを適切にする。

また、本実施形態に係るリーク弁１０は、全閉阻止部４１によって大気導入口３５の全周に渡り略均一に空気を流入させるため、弁体３８周囲の空気の流れを全周に渡って安定化させて、より弁体３８を開く負圧のばらつきを抑え、さらに円滑に開作動して電動送風機８の冷却タイミングを適切にする。

したがって、本実施形態に係る電気掃除機１によれば、電動送風機８側から作用する負圧に対して、ばらつきやチャタリングを抑制して安定的に動作するリーク弁１０によって、風路断面積激減または風路閉塞時に電動送風機８を確実に冷却する。

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 塵埃分離集塵部
８ 電動送風機
９ 本体制御部
１０ リーク弁
１１ 電源コード
１２ 本体接続口
１４ 差込プラグ
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
２４ｃ ブラシスイッチ
２５ 延長管
２６ 吸込口体
２８ 吸込口
２９ 回転清掃体
３１ 電動機
３５ 大気導入口
３６ 弁箱
３７ 弁座
３８ 弁体
３９ コイルバネ
４１ 全閉阻止部
４２ 中継管
４３ 爪
４４ リブ
４５ フランジ部
４６ 隙間
４７ 連結孔部

Claims (2)

1. 吸込口に吸込負圧を発生させる電動送風機と、
   前記電動送風機の吸込側へ大気を導入する大気導入口を有する弁箱と、
   前記大気導入口の周縁部に設けられる弁座と、
   前記弁箱内に配置される弁体と、
   前記弁体を前記弁座へ押し付けるコイルバネと、
   前記弁座または前記弁体に設けられて前記大気導入口の完全閉鎖を阻止して空気を前記弁箱内へ導く全閉阻止部と、を備える電気掃除機。
2. 前記全閉阻止部は、前記弁体が前記弁座に着座した状態において、略同じ開口面積の隙間を前記弁座の全周に渡って略均等に区切る請求項１に記載の電気掃除機。

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