JP5012683B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、吸気より塵埃を分離する濾過フィルタ、特に吸気を旋回して遠心力により塵埃を分離・蓄積するサイクロン集塵部の構成を有する電気掃除機に関するものである。

従来のこの種のサイクロン集塵部を有した電気掃除機は、下記特許文献１や２に開示された電気掃除機のように、吸塵されてサイクロン集塵部で分離された塵埃を、サイクロン集塵部内の旋回気流の影響を受けながら、その集塵部下方に堆積していく構成のものが一般的であった。
特開２０００−３４２４９２号公報 特開平９−２５３０１１号公報

被掃除床面上から吸引された塵埃を含む空気は、例えば、床用吸込み具と接続される延長管とそれにつながるホースを経てサイクロン集塵部まで搬送されるが、空気流や塵埃は前記延長管やホースと接触することで静電気を帯びる。この静電気量は、湿度、塵埃の種類、延長管やホースの構成材料等によって異なるが、静電気は、多かれ少なかれサイクロン集塵部に蓄積される。更にサイクロン旋回流によって同じく塵埃を含む空気がサイクロン集塵部内の構成部品と擦れ合うことでも静電気が発生するため、結果サイクロン集塵部内は構造的に静電気が蓄積されることになる。

この為、従来の電気掃除機の構成では、サイクロン集塵部内に吸引された塵埃が、静電気によってサイクロン集塵部内壁等に付着してしまい、使用者がサイクロン集塵部に溜まった塵埃を廃棄する際に、サイクロン集塵部の内壁面に付着した塵埃をティッシュで拭き取るなどして取り除かなければならず、非常に面倒で、煩わしい、という課題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決し、静電気によるサイクロン集塵部内壁への塵埃付着を低減してお手入れの煩わしさを解消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、清掃面から塵埃を吸込む吸込み具と、吸込み気流を発生させる電動送風機と、前記電動送風機の上流側に配されると共に、微小な貫通孔を複数有する濾過フィルタを有し前記吸込み具から吸引された塵埃を遠心力で分離し貯留する塵埃貯留部と、イオン化エア発生手段を備え、前記イオン化エア発生手段で発生するイオン化エアを前記塵埃貯留部内に吐出可能にしたもので、電動送風機によって発生する吸込み空気流が塵埃貯留部内壁等と接触することで静電気が発生するが、イオン化エアを前記塵埃貯留部内に吐出することで、塵埃貯留部の濾過フィルタ及び吸引された塵埃の静電気が中和して、低減又は除電されるので、塵埃貯留部内での電気的な塵埃付着が低減又は防止され、使用者が塵埃貯留部のゴミを捨てる時の塵離れが良くなり、メンテナンスが非常に容易になる。

本発明の電気掃除機は、塵埃貯留部内の電気的な塵埃付着を低減又は防止することで、使用者が塵埃貯留部の塵埃を捨てる時の塵離れが良くなり、メンテナンスが容易な電気掃除機を提供できる。

第１の発明は、清掃面から塵埃を吸込む吸込み具と、吸込み気流を発生させる電動送風機と、前記電動送風機の上流側に配されると共に、微小な貫通孔を複数有する濾過フィルタを有し、前記吸込み具から吸引された塵埃を遠心力で分離し貯留する塵埃貯留部と、イオン化エア発生手段と、電気掃除機の運転を操作する操作部と、を備え、前記イオン化エア発生手段で発生するイオン化エアを前記塵埃貯留部内に吐出可能に構成し、前記イオン化エアの前記塵埃貯留部内への吐出動作を、前記操作部の操作に連動させ、前記イオン化エアの前記塵埃貯留部内へ吐出を、前記操作部により、前記電気掃除機の運転停止操作がなされてから所定時間だけ行うようにしたもので、電動送風機によって発生する吸込み空気流が塵埃貯留部内壁等と接触することで静電気が発生するが、イオン化エアを前記塵埃貯留部内に吐出することで、塵埃貯留部の濾過フィルタ及び吸引された塵埃の静電気が中和して、低減又は除電されるので、塵埃貯留部内での電気的な塵埃付着が低減又は防止され、使用者が塵埃貯留部のゴミを捨てる時の塵離れが良くなり、メンテナンスが非常に容易になる。
また、使用者が操作部を操作して電気掃除機を運転開始すると、上記のように静電気が発生するが、その発生した静電気は、イオン化エアによって常時中和され続けるため、塵埃貯留部内の静電気蓄積を防止できる。また、イオン化エア発生手段の運転・停止を電気掃除機の運転・停止と連動させることで、イオン化エア発生手段が無駄に電力を消費することを防止できる。
また、静電気の発生は、電気掃除機が運転される周囲環境（特に湿度）や掃除床面（絨毯や木床等）によって大きく変わる。これは、例えば絨毯上では掃除床面そのものに静電気が発生していることが多いことや乾燥した空気中では静電気が発生しやすい環境であるためである。更には吸込むゴミの質によっては、電気掃除機の構成部品と吸込むゴミとの接触によって発生する静電気も所謂帯電列表で示されるようにその電気的な極性（＋、−）さえも変化し続けるものでもあり、塵埃貯留部内の静電気中和のためにイオン化エアを発生し続けることは必ずしも有効では無い。そこで、電気掃除機で床面上を掃除している時には、イオン化エア発生手段の駆動を止めて、電力の消費を抑え、使用者によって運転停止操作がなされて電動送風機への電力供給が停止してからイオン化エア発生手段を所定時間（例えば、塵埃貯留部内に帯電した静電気を中和するのに必要な時間）だけ駆動するようにすることで、電気掃除機が消費する電力を低減できると共に、塵埃貯留部内の静電気による塵埃付着を防止できる。

第２の発明は、清掃面から塵埃を吸込む吸込み具と、吸込み気流を発生させる電動送風機と、前記電動送風機の上流側に配されると共に、微小な貫通孔を複数有する濾過フィルタを有し、前記吸込み具から吸引された塵埃を遠心力で分離し貯留する塵埃貯留部と、イオン化エア発生手段と、を備え、前記イオン化エア発生手段で発生するイオン化エアを前記塵埃貯留部内に吐出可能にし、前記イオン化エアの吐出を、前記塵埃貯留部内へとそれ以外へ切換えられるようにしたもので、電動送風機によって発生する吸込み空気流が塵埃貯留部内壁等と接触することで静電気が発生するが、イオン化エアを前記塵埃貯留部内に吐出することで、塵埃貯留部の濾過フィルタ及び吸引された塵埃の静電気が中和して、低減又は除電されるので、塵埃貯留部内での電気的な塵埃付着が低減又は防止され、使用者が塵埃貯留部のゴミを捨てる時の塵離れが良くなり、メンテナンスが非常に容易になる。また、イオン化エアの静電気中和能力による塵離れ効果は、塵埃貯留部内だけでなく被掃除床面上の塵埃に対しても効果があるので、例えば、電気掃除機運転中（床面掃除中）は、イオン化エアを床面（又は掃除空間）に吐出させて、床面等の塵離れを促して電気掃除機の吸引による塵埃吸込み効果向上を図り、使用者によって運転停止操作が成された以降
に、イオン化エアが塵埃貯留部に吐出するように切り換えるようにすれば、塵埃貯留部内の静電気による塵埃付着防止だけでなく電気掃除機の清掃性能向上も図れる。

第３の発明は、特に、第２の発明の電気掃除機の運転を操作する操作部を備え、イオン化エアの塵埃貯留部内への吐出動作を、前記操作部の操作に連動させたもので、使用者が操作部を操作して電気掃除機を運転開始すると、上記のように静電気が発生するが、その発生した静電気は、イオン化エアによって常時中和され続けるため、塵埃貯留部内の静電気蓄積を防止できる。また、イオン化エア発生手段の運転・停止を電気掃除機の運転・停止と連動させることで、イオン化エア発生手段が無駄に電力を消費することを防止できる。

第４の発明は、特に、第２または第３の発明のイオン化エアの塵埃貯留部内への吐出を、操作部により、電気掃除機の運転停止操作がなされてから所定時間だけ行うようにしたもので、静電気の発生は、電気掃除機が運転される周囲環境（特に湿度）や掃除床面（絨毯や木床等）によって大きく変わる。これは、例えば絨毯上では掃除床面そのものに静電気が発生していることが多いことや乾燥した空気中では静電気が発生しやすい環境であるためである。更には吸込むゴミの質によっては、電気掃除機の構成部品と吸込むゴミとの接触によって発生する静電気も所謂帯電列表で示されるようにその電気的な極性（＋、−）さえも変化し続けるものでもあり、塵埃貯留部内の静電気中和のためにイオン化エアを発生し続けることは必ずしも有効では無い。そこで、電気掃除機で床面上を掃除している時には、イオン化エア発生手段の駆動を止めて、電力の消費を抑え、使用者によって運転停止操作がなされて電動送風機への電力供給が停止してからイオン化エア発生手段を所定時間（例えば、塵埃貯留部内に帯電した静電気を中和するのに必要な時間）だけ駆動するようにすることで、電気掃除機が消費する電力を低減できると共に、塵埃貯留部内の静電気による塵埃付着を防止できる。

第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の濾過フィルタを、金属材料で形成したもので、金属性の濾過フィルタは静電容量が大きいので、塵埃貯留部内の静電気は前記濾過フィルタに集中的に集まる。濾過フィルタは吸引風と共に吸込んだ塵埃を分離する部分であるため静電気により塵埃が付着しやすい。一方で、吸引風の多くは前記濾過フィルタを通過するため、塵埃貯留部に吐出されたイオン化エアの多くは濾過フィルタに集中して集まるため、金属性の濾過フィルタによりイオン化エアによる静電気中和効果が上がる。

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り本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の全体斜視図、図２は、同電気掃除機の掃除機本体の構成断面図、図３は、同電気掃除機のダストボックスから塵埃を排出する時の側断面図、図４は、同電気掃除機の回路構成ブロック図である。

図１〜４において、１は、掃除機本体であり、掃除機本体１の前部には、ホース２を接続する吸気口４を、後部には、塵埃を吸引するための電動送風機５が配置されている。吸気口４と電動送風機５との間には、サイクロン集塵部である塵埃を収容する塵埃貯留部６（以下、「ダストボックス６」と呼ぶ）が、掃除機本体１に対して着脱自在に配設されている。電動送風機５が発生する吸引風は、ホース２と延長管４０と吸込み具４１とを経て床面上の塵埃を吸引可能となっている。ホース２の先端部には、使用者によって電気掃除機の運転操作を行うための操作部３を配設している。

電動送風機５によって吸込み具４１より吸引された塵埃は、ダストボックス６内に収容される。収容された塵埃は、掃除機本体１からダストボックス６を取り外し、ダストボックス６の底に設けた底蓋７を、図３の様に開くことで排出できる。

次にサイクロン集塵部であるダストボックス６の構成について簡単に説明する。

ダストボックス６は、その上前方に配置し塵埃を含む空気流Ａをダストボックス６内の接線方向に流入させ旋回流Ｂを発生させる吸気口４と、旋回流Ｂで塵埃を含む空気流から塵埃を遠心分離する略円筒形の分離室１０と、分離された塵埃を集塵する集塵室１１とを備え、分離室１０の円筒側面（円周面）は、０．２ミクロン程度の貫通孔が多数設けられた濾過フィルタ１２（以降「ステンレスメッシュフィルタ１２」と呼ぶ）で形成さている。更に、その外周を集塵体１３で覆っており、集塵体１３（以下、「プリーツフィルタ１３」と呼ぶ）は、ステンレスメッシュフィルタ１２を通過した細塵を濾過し、電動送風機５に塵埃（細塵）が吸引されるのを防止している。

ステンレスメッシュフィルタ１２とプリーツフィルタ１３との間の空間は、細塵分離室１４となっている。プリーツフィルタ１３の下部には、細塵を集塵する細塵室１５が形成してあり、細塵室１５と分離室１０下部の集塵室１１は、一体に接合されている。底蓋７は、細塵室１５と集塵室１１を開閉する蓋であり、フック１６で係止されるようになっている。

なお底蓋７が当接する細塵室１５及び集塵室１１の下端には、タイト用パッキン１７が取り付けてある。吸気口４は、プリーツフィルタ１３と分離室１０を貫通する形で配備してあり、吸気口４の周囲においてもプリーツフィルタ１３と分離室１０の間に空気路（隙間）が設けられている。１９は、開閉する底蓋７のヒンジである。２０は、プリーツフィルタ１３を覆う枠体で、後部に電動送風機５と連通する開口２２を有すると共に、天板２１と、細塵室１５に接合されており、ダストボックス６の剛性を確保している。

掃除機本体１の底部には、電動送風機５の排気風が僅かに通過可能な送風口３２が有り、送風口３２を通過する空気流Ｅは、イオン化エア発生手段３１が発生するイオン化エアを含んで、掃除機本体１の前方床面方向に開口した第２のイオン化エア吐出口３３より吐出可能になっている（図２の空気流Ｄ参照）。

３０は、送風口３２と連通すると共に、吸気口４に臨んで形成されたイオン化エア吐出口切換え手段３０である。制御手段４２によって駆動制御されるイオン化エア吐出口切換え手段３０が開口している場合は、イオン化エアを含む電動送風機５の排気風Ｅは、電動送風機５の吸引力に引かれてダストボックス６内部に吐出可能となっている（図２の空気流Ｃ参照）。

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について、以下その動作、作用を説明する。

使用者が、操作部３を操作したことを制御手段４２が検知すると、制御手段４２は、電動送風機５の運転を開始する。電動送風機５の吸引風が、吸込み具４１に作用して、床面上の塵埃を吸引する。塵埃を含んだ吸引風は、延長管４０やホース２の内壁面と接触しながらダストボックス６内へ、吸気口４より分離室１０の接線方向に入り、分離室１０の微小な貫通孔の開いたステンレスメッシュフィルタ１２の内周面を旋回する（ステンレスメッシュフィルタ１２は、綿ごみ等の粗塵を捕獲するものであり、分離室１０内の空気の一部は分離室１０外に排出され、一部は分離室１０内で旋回流Ｂとなる）。

分離室１０内では、塵埃を含む吸引空気の旋回流によって空気と塵埃が遠心分離され、塵埃は、集塵室１１に溜まる。ステンレスメッシュフィルタ１２は、図２に示すように、分離室１０の上部ほど開口面積を小さく下方に行くに従って開口面積を大きくすることで、上部では旋回する気流が多く下方に行くに従って旋回流も少なく（分離室１０外に排出される気流が多くなる）なるようにしている。

この構成により、集塵室１１に落ちた塵埃は、ほとんど舞い上がらずに集塵室１１に溜まる。吸引された綿ごみ等は、旋回する間に固まり状になり、ステンレスメッシュフィルタ１２の表面をクリーニングするように回転する。

分離室１０内部で旋回流Ｂが生じているため、細塵分離室１４に排出される気流も旋回流Ｂに沿って流れ出し、分離室１０の円周方向（円の接線方向）に排出されることから細塵分離室１４内に入った空気も、プリーツフィルタ１３に沿って旋回するが、ステンレスメッシュフィルタ１２に設けた小さい貫通孔から、流路面積が広い空間（細塵分離室１４）に排出されるため、流速が落ちて細塵が落下しやすくなり、旋回流による気流と細塵の分離作用が促進される。分離された細塵は、細塵室１５に落ちて留まる。

細塵が分離された清浄空気は、枠体２０に設けた開口２２より排出され、電動送風機５に吸引された後、掃除機本体１の外へ排出される。

上述してきたように、塵埃を含む空気が空気流路内を壁面と摺れながら流れると、静電気が発生する。この静電気は、吸込み具４１からダストボックス６までの吸気流路内壁全てで発生するが、特に静電気を帯電した塵埃が集まるダストボックス６により多く集まるため、ダストボックス６の内壁に静電気力によって吸引した塵埃が多かれ少なかれ付着する。特に金属で構成されているステンレスメッシュフィルタ１２は静電容量が大きいため静電気が集まり易い。

次に制御手段４２による、イオン化エア発生手段３１の駆動動作について説明する。

ここで、イオン化エアによる静電気の中和又は除電の原理を簡単に説明する。

電気的に一方の極性（＋、−）に偏ってしまった物体（塵埃やダストボックス６構成部品）に対して、反対極性の電荷を補うことで物体を電気的に中和することができることは一般的に知られている。イオン化エア（空気イオン）は、空気中に含まれる窒素や酸素、水等の分子が電気的にバラバラに電離することによって発生する。空気イオンは、マイナス（−）とプラス（＋）のどちらの極性も有しており、それぞれ反対の極性の電荷と結びついて安定した状態を作るものである。電気的に一方の極性（＋又は−）に偏ってしまった物体（本実施の形態では、ダストボックス６やステンレスメッシュフィルタ１２及び吸引された塵埃）に対してイオン化エア（空気イオン）を送り込むことでそれぞれ反対の極性の電荷と結びつき、電気的に安定した状態、即ち、静電気を中和して低減又は除電するものである。

イオン化エア発生手段３１の駆動と第２のイオン化エア吐出口３３の駆動との組み合わせは種々多様に動作可能であることは容易に推定できよう。

その動作の１例を説明する。

制御手段４２は、電動送風機５の運転開始と同時にイオン化エア発生手段３１を駆動する。このときにイオン化エア吐出口切換え手段３０は閉じておく。これにより、電動送風機５の運転に伴う排気風の一部が僅かな開口部である送風口３２を空気流Ｅとして通過し
、イオン化エア発生手段３１の発生するイオン化エアを、第２のイオン化エア吐出口３３より外部に吐出させる。イオン化エア吐出口３３より吐出した空気流Ｄは、床面に当たり、床面上に付着した塵埃の静電気を除電する。これにより、静電気力によって付着している塵埃を遊離可能として電気掃除機による床面上の塵埃除性能を大幅に向上させることが出来る。

次に使用者が操作部３で、電気掃除機の運転停止操作をした事を制御手段４２で検知すると、制御手段４２は、電動送風機５へ電力供給を停止すると共にイオン化エア吐出口切換え手段３０を所定時間開放する。電動送風機５は、電力供給が停止しても数秒間は惰性回転により吸引風を発し続けるため、所定時間をその数秒間に設定することで、その間にイオン化エア発生手段３１の発生するイオン化エアは、ダストボックス６内に吸引される（図２の空気流Ｃ参照）。ダストボックス６内のステンレスメッシュフィルタ１２は、ダストボックス６内に吸引された空気が一番最初に触れる部品であるため、吸引されたイオン化エアが効果的に当たることになる。

更には、ステンレスメッシュフィルタ１２は導電性に優れた金属なので、イオン化エアによる除電効果がその隅々まで行き渡ることは容易に理解できよう。更に、電気掃除機を停止した後に、ダストボックス６内の塵埃を捨てるために図３のように底蓋７を開けた時、集塵室１１、細塵室１５、底蓋７と、各部に接する塵埃（粗塵、細塵）の静電気による付着力を弱めることで、ダストボックス６からの塵埃のゴミ離れ性が良くなるので、使用者が行うダストボックス６の掃除（メンテナンス）の手間が軽減できる効果があることは言うまでも無い。

次に、動作の２例目を説明する。

制御手段４２は、電動送風機５の運転開始と共にイオン化エア発生手段３１の駆動を開始し、更にイオン化エア吐出口３３を開放駆動する。吸引する塵埃の種類や環境湿度によって大量に発生する静電気を逐次中和・除電し続けることで、ステンレスメッシュフィルタ１２に静電気で付着する塵埃の量を低減してステンレスメッシュフィルタ１２の塵埃付着による目詰まりによる吸込み力の低下を防止できるため、吸引力の高い状態を維持できる使い勝手の良い電気掃除機を提供することができる。繰り返しになるが本動作によってもダストボックス６の掃除（メンテナンス）の手間が軽減できる効果があることは言うまでも無い。

次に、動作の３例目を説明する。

制御手段４２は、イオン化エア発生手段３１の駆動を行う事無く電動送風機５の運転を開始する。使用者が操作部３で、電気掃除機の運転停止操作が成されたことを制御手段４２が検知すると、電動送風機５の運転を停止すると共にイオン化エア発生手段３１を駆動し、さらに、イオン化エア吐出口切換え手段３０を開放駆動する。制御手段４２は、電動送風機５が電力供給が停止しても惰性回転して吸引風を発し続ける時間が経過すると、前記駆動を停止する。更に繰り返しになるが、本動作によってもダストボックス６の掃除（メンテナンス）の手間が軽減できる効果があることは言うまでも無い。

既に理解されていることと思うが、上記動作の１例目は、掃除性能向上、動作の２例目は、ダストボックス６のメンテナンス性能向上、動作の３例目は、電気掃除機の消費する電力低減即ち省エネ確保を主眼とした制御動作である。

以上説明してきたように、本実施の形態における電気掃除機によれば、ダストボックス６のメンテナンス性を向上できるばかりでなく、床面上掃除性能向上も図れると共に省エ
ネにも配慮した優れた電気掃除機を提供できるものである。

以上のように本発明に係る電気掃除機は、吸気を旋回して遠心力により塵埃を分離・蓄積するサイクロン集塵部の構成を有す電気掃除機のメンテナンス性向上に有用な技術である。

本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の全体斜視図 同電気掃除機の掃除機本体の構成断面図 同電気掃除機のダストボックスから塵埃を排出する時の側断面図 同電気掃除機の回路構成ブロック図

１ 掃除機本体
２ ホース
３ 操作部
４ 吸気口
５ 電動送風機
６ ダストボックス（塵埃貯留部）
７ 底蓋
１０ 分離室
１１ 集塵室
１２ ステンレスメッシュフィルタ（濾過フィルタ）
１３ プリーツフィルタ（集塵体）
１４ 細塵分離室
１５ 細塵室
１６ フック
１７ タイト用パッキン
１９ ヒンジ
２０ 枠体
２１ 天板
２２ 開口
３０ イオン化エア吐出口切換え手段
３１ イオン化エア発生手段
３２ 送風口
３３ 第２のイオン化エア吐出口
４０ 延長管
４１ 吸込み具
４２ 制御手段

Claims (5)

1. 清掃面から塵埃を吸込む吸込み具と、
   吸込み気流を発生させる電動送風機と、
   前記電動送風機の上流側に配されると共に、微小な貫通孔を複数有する濾過フィルタを有し、前記吸込み具から吸引された塵埃を遠心力で分離し貯留する塵埃貯留部と、
   イオン化エア発生手段と、
   電気掃除機の運転を操作する操作部と、を備え、
   前記イオン化エア発生手段で発生するイオン化エアを前記塵埃貯留部内に吐出可能に構成し、
   前記イオン化エアの前記塵埃貯留部内への吐出動作を、前記操作部の操作に連動させ、
   前記イオン化エアの前記塵埃貯留部内へ吐出を、前記操作部により、前記電気掃除機の運転停止操作がなされてから所定時間だけ行うようにしたことを特徴とする電気掃除機。
2. 清掃面から塵埃を吸込む吸込み具と、
   吸込み気流を発生させる電動送風機と、
   前記電動送風機の上流側に配されると共に、微小な貫通孔を複数有する濾過フィルタを有し、前記吸込み具から吸引された塵埃を遠心力で分離し貯留する塵埃貯留部と、
   イオン化エア発生手段と、を備え、
   前記イオン化エア発生手段で発生するイオン化エアを前記塵埃貯留部内に吐出可能にし、前記イオン化エアの吐出を、前記塵埃貯留部内へとそれ以外へ切換えられるようにした電気掃除機。
3. 電気掃除機の運転を操作する操作部を備え、イオン化エアの塵埃貯留部内への吐出動作を、前記操作部の操作に連動させたことを特徴とする請求項２に記載の電気掃除機。
4. イオン化エアの塵埃貯留部内への吐出を、操作部により、電気掃除機の運転停止操作がなされてから所定時間だけ行うようにした請求項２または３に記載の電気掃除機。
5. 濾過フィルタを、金属材料で形成した請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。

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