JP5093282B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、掃除機内の脱臭及び除菌を実行し、掃除機内部をクリーンに保つ機能を有する電気掃除機に関し、特にオゾンを活用することにより脱臭効率及び除菌効率を向上させた電気掃除機に関するものである。

近年、衛生上の観点から、掃除機内部をクリーン（清潔）に維持することが電気掃除機に求められている。一般的に、電気掃除機を複数回使用してから、集塵部に蓄積された塵埃等のゴミを廃棄することが多い。したがって、集塵部にゴミが長期間蓄積されることになる。そのために、ゴミに含まれている臭気成分及び雑菌が掃除機内部で繁殖し、掃除機内の衛生性が損なわれることになってしまう。また、電気掃除機の起動時に、電気掃除機内部の臭気成分及び雑菌が排気流とともに室内等に排出されることになり、ユーザに不快感を与えることになってしまう。

このようなことを低減するために、電気掃除機にオゾン発生手段を設け、簡単な操作でオゾンを発生させることにより、脱臭機能及び除菌機能等の技術を備えるようにした電気掃除機が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。オゾン（Ｏ３）は、非常に不安定で、酸素原子の一つを他の物質に与え、安定した酸素分子（Ｏ２）になろうとする特性を有している。つまり、オゾンは、強い酸化力を有するものであり、特許文献１に記載の電気掃除機は、オゾンの酸化力を利用することによって、掃除機内部の脱臭及び殺菌等を行なうようにしたものである。

特開平１−２３８８１５（第１−３頁、第１図）

従来の電気掃除機では、集塵部である集塵袋内に長期間ゴミを保管するため、集塵部のゴミのまで脱臭、殺菌効果を得るためには多量のオゾンを発生させる必要があり、脱臭・殺菌を行う際に、電動送風機の動作により排気口から多量のオゾンが漏洩し、ユーザにオゾン臭による不快感を与えてしまうという問題があった。

本発明は、係る課題を解決するためになされたもので、電動送風機の下流側にてオゾンを分解する手段を設けると共に、低濃度のオゾンでも十分に脱臭・殺菌を行うように構成し、ユーザがオゾン臭による不快感を得ることが無い、衛生性に優れる電気掃除機を提供することを目的としたものである。

本発明に係る電気掃除機は、電動送風機を有し、前記電動送風機の下流側に排気フィルタ部を有する風路を形成する電気掃除機であって、前記電動送風機は少なくともカーボンを含み送風の際に擦れてカーボン粒を発生させるブラシ部を有し、前記排気フィルタ部よりも上流側にオゾン発生部を有してなることを特徴とする。

本発明に係る電気掃除機によれば、少なくともカーボンを含み送風の際に擦れてカーボン粒を発生させるブラシ部を有する電動送風機の下流側に、排気フィルタ部を有する風路を形成し、前記排気フィルタ部よりも上流側にオゾン発生部を有して、オゾン発生を行うことで、脱臭・殺菌を行う際に、電動送風機の動作により排気口から多量のオゾンが漏洩することを抑制することが出来る。これにより、ユーザが快適に掃除を行ううえで、十分な脱臭、除菌性能を有した、衛生性に優れる電気掃除機を提供することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の外観斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の電気掃除機本体の外観斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の掃除機本体の上面図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の図２のａ−ａ断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の図２のｂ−ｂ断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の電動送風機の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の制御回路のブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る電気掃除機について説明する。

実施の形態１.
図１は本発明に係る電気掃除機１００の外観を示す外観斜視図、図２は掃除機本体５の外観斜視図であり、図３は掃除機本体５の上面図である。また、図４は図２の掃除機本体５のａ−ａ断面図であり、図５は図２の掃除機本体５のｂ−ｂ断面図である。これをもって実施の形態１に係る構成について説明する。

図１に示すように、電気掃除機１００は、吸込口体１と、吸引パイプ２と、接続パイプ３と、サクションホース４と、サイクロン方式の掃除機本体５とから構成されている。吸込口体１は床面上の塵埃及び含塵空気を吸い込む。吸込口体１の出口側には真直ぐな円筒状の吸引パイプ２の一端が接続されている。吸引パイプ２の他端には、電気掃除機１００の運転を制御する操作スイッチ２aが設置された取手が設けられており、中途にて若干折れ曲がった接続パイプ３の一端が接続されている。接続パイプ３の他端には、可撓性を有する蛇腹状のサクションホース４の一端が接続されている。さらに、サクションホース４の他端には、掃除機本体５が接続されている。掃除機本体５には電源コードが接続されており、電源コードが外部電源に接続されることで、通電し、図示しない電動送風機が駆動されて吸引動作を行う。吸込口体１、吸引パイプ２、接続パイプ３およびサクションホース４は、含塵空気を掃除機本体５の外から内部に流入させるための吸引経路の一部を構成する。

電気掃除機本体５について説明する。図２〜図５に示すように、電気掃除機本体５は、吸引風路４９と、集塵ユニット５０と、排気風路５１と、オゾン発生部５２と、集塵フィルタ部５３と、電動送風機５４と、排気フィルタ部５５と、排気口５６と、を備えている。その他に、掃除機本体５は、その後部において、車輪５７、制御回路５８、表示部５９、サイクロンユニット接続確認センサ６０、ホース接続確認センサ６１、コードリール部などを備えている。
集塵ユニット５０は、一次サイクロン分離装置１０と、この一次サイクロン分離装置１０と並設され、かつ一次サイクロン分離装置１０の下流側に接続された二次サイクロン分離装置２０とから構成されている。
一次サイクロン分離装置１０は、一次流入口１１と、一次旋回室１２と、０次開口部１１３と、一次開口部１３と、０次集塵室１１４と、一次集塵室１４と、一次排出口１５、一次排出管１６と、を備えている。さらに、二次サイクロン分離装置２０は、二次流入口２１と、二次旋回室２２と、二次開口部２３と、二次集塵室２４と、二次排出口２５、二次排出管２６と、を備えている。なお、上記の０次集塵室１１４と、一次集塵室１４と二次集塵室２４とは１つのケース部品により形成されているとともに、０次集塵室１１４は二次集塵室２４を包囲するように配されている。
オゾン発生部５２は、オゾン発生口６２と、オゾン発生デバイス６３にて構成されている。

掃除機本体５の内部に流入した空気を掃除機本体５の外部に排出する経路について説明する。
掃除機本体５の内部に流入した空気は、吸入風路４９を経て一次サイクロン分離装置１０に到達する。一次サイクロン分離装置１０において、一次流入口１１、一次旋回室１２、一次排出口１５の順に流れていき、該一次排出口１５から排出された空気は一次排出管１６を通って二次サイクロン分離装置２０に到達する。二次サイクロン分離装置２０において、二次流入口２１、二次旋回室２２、二次排出口２５の順に流れていき、該二次排出口２５から排出された空気は二次排出管２６を通過して、排気風路５１側へと流れていく。その後、該空気は、排気風路５１、オゾン発生部５２、集塵フィルタ部５３、電動送風機５４、排気フィルタ部５５、排気口５６からなる排気経路を経て掃除機本体５の外部に排出される構成となっている。

図６は電動送風機５４の側面断面図を示す。電動送風機５４の構成及び動作について、図６を用いて説明する。
電動送風機５４は、フレーム６７、軸受６８、回転軸６９、整流子７０、ブラシ部７１、電機子７２、固定子７３、ファン７４等から構成されている。フレーム６７は中空有底で略直方体形状のフレーム６７ａ及びフレーム６７ｂから構成されている。フレーム６７ａ及びフレーム６７ｂの底部略中央には、軸受６８ａおよび軸受６８ｂが設けられており、これらによって回転軸６９が回転自在に支持されている。
電動送風機５４は、電動送風機５４の端子間に交流電圧を印加すると、固定子７３を介してブラシ部７１の一方に電流が流れる。そして、ブラシ部７１と整流子７０との摺動接触による通電で電機子７２に電流が流れる。そして、他方のブラシ部７１を介して固定子７３に電流が流れることにより、電動送風機５４に駆動力を発生させている。
このときのブラシ部７１と整流子７０との摺動接触により、ブラシ部７１が擦れ、微細塵が発生する。従って、ブラシ部７１にカーボンが含まれるものを用いることで、電動送風機５４の動作と共に、カーボン粒を発生させることが出来る。

図７は掃除機本体５に搭載される制御回路５８のブロック図である。これを用いて電気掃除機１００の動作について説明する。

図７に示すように、制御回路５８は、動作スイッチ２ａと、集塵ユニット接続確認センサ６０と、ホース接続確認センサ６１から受けた入力を処理する信号処理部６４と、信号処理部から命令を受け、外部の表示部５９とオゾン発生デバイス６３に入力を行うオゾン発生デバイス制御部６５と、信号処理部６４から命令を受け、電動送風機５４に入力を行う電動送風機制御部６６で構成される。
動作スイッチ２ａのＯＮ/ＯＦＦと、集塵ユニット接続確認センサ６０と、ホース接続確認センサ６１のＯＮの信号により、信号処理部６４が、表示部５９と、オゾン発生デバイス制御部６５と電動送風機制御部６６に所定の命令を送り、オゾン発生デバイス６３と電動送風機５４の動作を制御する。
なお、オゾン発生デバイス制御部６５はオゾン発生デバイス６３の、電動送風機制御部６６は電動送風機５４に印加される電流を検知し、それぞれの電流閾値を設定することが可能であり、電流閾値によりオゾン発生デバイス６３、電動送風機５４の正常、異常を判断し、異常が起こった際に信号処理部６４に対し、異常検知信号を送る機能を有している。

次に、電気掃除機本体５のオゾン発生部５２の動作について説明する。
先ず、動作スイッチ２ａからの入力を受信しオゾン発生部５２の動作が開始する。この動作スイッチ２ａからの入力は、動作スイッチ２ａの構成要素であるオゾン発生ボタン（図示せず）を押した時、あるいは掃除動作の開始ボタン（図示せず）が押された際に送信される。動作スイッチ２ａからの入力を受信すると、サクションホース４が掃除機本体５に接続されているか、集塵ユニット５０が掃除機本体５に接続されているかを確認する。少なくともどちらかが接続されていないと判断されたら、表示部５９にエラー表示をし、オゾン発生デバイス６３の動作は停止される。この確認動作を行うことで、電気掃除機１が集塵動作を行うことが可能かどうかの確認を行っている。この、サクションホース４の接続及び集塵ユニット５０の接続確認動作は電気掃除機１００の集塵動作中も継続して実施されている。
なお、オゾン発生デバイス６３は、動作スイッチ２ａによるオゾン発生デバイス６３の動作信号や電動送風機制御部６６の停止信号、オゾン発生デバイス制御部５６や電動送風機制御部６６からの異常検知信号が送信された場合は、所定時間ｔ１が経過していなくとも、表示部５９のオゾン発生中の出力を停止し、オゾン発生デバイス６３の動作の停止を行うこととする。

次に、電気掃除機１００のオゾン漏洩抑制の作用動作について説明する。

本実施の形態１に係わる電気掃除機１００は、電動送風機５４の下流側に排気フィルタ部５５を有する風路を形成する。電動送風機５４は前述するようにカーボンを含むブラシ部７１と整流子７０との摺動接触により、ブラシ部７１が擦り削られてカーボン粒が発生する。このカーボン粒は、下流側に配置された排気フィルタ部５５によって捕集される。
そして、オゾン発生部５６は前記排気フィルタ部５５よりも上流側に配置されることから、オゾン発生部５６内のオゾン発生デバイス６３が動作しして生成したオゾンは、電動送風機５４の送風動作と共に、排気フィルタ部５５に導かれる。排気フィルタ部には電動送風機５４により生成されるカーボン粒が多量に捕集されているため、フィルタ部５５にてオゾンがカーボン粒と接触し、式（１）のような燃焼反応を起こすため、オゾンの消失が起こる。
Ｏ２ ＋ Ｃ → ＣＯ２ ・・・ 式（１）
従って、以上の様な構成とすることで、オゾンを排気口から漏洩することを抑制することが可能となる。
なお、本発明において、カーボンはブラシ部７１に含まれているだけではなく、削らた状態で捕集されることが重要であって、ブラシ部７１のような固まった形状では、オゾンと反応する表面積が小さく、分解量が非常に小さい。ブラシ部７１のカーボンを擦り、削って、細かくすることで粒状にしてオゾンとの接触面積を大きく取ることが出来、オゾンの消失が起こるというものである。

また、排気フィルタ部５５は帯電フィルタで構成されていると良い。上述したようにカーボン粒は摩擦によって生成されるため、電荷を有する。従って、排気フィルタ５５に帯電フィルタを用いることで、カーボン粒のフィルタへの捕集効率を増加することが出来る。また、特にカーボン粒は粒子径が小さく、電気移動度が高いことから、帯電フィルタを用いることで、カーボン粒が排気風と共に漏洩することを容易に防ぐことができる。
なお、電動送風機５４のブラシ部７１のカーボン粒の擦る対象である整流子７０は銅等の金属で形成されている。従って、帯電列の関係から、生成されるカーボン粒は負に帯電しやすい。そのため、帯電フィルタ５５は少なくとも正の電荷を有しているのが望ましい。
また、オゾン発生デバイス６３が正の電荷を発生すると、負に帯電しているカーボン粒の電荷を中和してしまう。従って、オゾン発生デバイス６３に印加される電圧は負であることが望ましく、マイナスイオンを発生するのが望ましい。
また、排気フィルタ５５に帯電フィルタを用いない場合は、ＨＥＰＡフィルタ以上の捕集性能を有するフィルタを用いるのが良い。カーボン粒は非常に小さく、電動送風機５４の回転速度による変動はあるものの、０．３μｍ前後の粒子径を有するものが中心である。特に細かいものだと０．１μｍ以下の粒子径を有するものもあり、ＨＥＰＡフィルタ以上の捕集性能を有する高圧損のフィルタでなければ物理的に捕集することは困難である。
また、排気フィルタ５５に何れのフィルタを用いる場合においても、プリーツ形状に成形されていることが望ましい。プリーツ形状とすることで、排気フィルタ５５を通過する気流の線風速を減少させることが出来、カーボン粒の集塵効率をさらに増加させることが出来る。

実施の形態１に係わる電気掃除機１００の集塵性能とオゾン脱臭性能の関係について説明する。

本実施の形態１に係わる電気掃除機１００の掃除機本体５は、電動送風機５４への微細塵の入り込みを防止するため、電動送風機５４よりも上流側に集塵フィルタ部５３を有し、オゾン発生部５２が集塵フィルタ部５３よりも上流側に設置されている。そのため、臭いの発生源となる、吸引されたゴミや菌は殆どは集塵フィルタ部５３にて捕集される。従って、オゾン発生部５２から発生されるオゾンは集塵フィルタ部５３に対して発生させることで、最も排気への脱臭性能を得ることが出来る。
また、電動送風機５４よりも上流側にオゾン発生部５２が配置されているため、排気フィルタ部５５にカーボン粒の捕集が行われた後にオゾンが排気フィルタ５５を通過することとなる。これにより、排気フィルタ５５にカーボン粒が存在していない状態、つまりカーボン粒の効果が無い状態でオゾンが排気フィルタ部５５を通過することがないため、オゾンが漏洩してしまう危険を防止することが出来る。

本実施の形態１に係わる電気掃除機１００は、オゾン発生部５２よりも上流側に、サイクロン構造の集塵ユニット５０を有する。集塵ユニット５０により、大きなゴミを事前に分離し、ある程度清浄化した空気をオゾン発生部５２に流通させることで、オゾン発生部５２へのゴミ付着を抑制し、ゴミ付着によるオゾン発生部５６の故障を回避することが出来る。
また、上述したサイクロン構造の集塵ユニット５０により大きなゴミを事前に分離し、ある程度清浄化された空気が集塵フィルタ５３に流通されるため、集塵フィルタ部５３に付着するゴミ量を抑制することができ、臭気や菌の付着が抑制されるため、脱臭、殺菌に必要なオゾン量が少なくて済む。

また、集塵ユニット５０は掃除機本体５から取外し可能であり、集塵ユニット５０で捕集したゴミを容易に捨てることが可能な構造であることから、ユーザにゴミ捨てのメンテナンスを行ってもらうことで、排気臭、菌増加を抑制することが可能である。特にサイクロン構造を有しているため、紙パック式と比較するとゴミ捨てのメンテナンス期間が短く、排気臭、菌増加を抑制する効果が得られやすい傾向がある。
ただし、紙パック式と異なり、圧による負荷が高いサイクロン方式の電気掃除機の場合、集塵ユニット５０の圧による負荷が大きい部分は、オゾンによる材料の酸化劣化による亀裂が生じやすくなり、空気漏れによる吸込み性能の低下が起こってしまう場合がある。そのため、集塵ユニット５０がサイクロン構造を有している場合は、オゾン発生部５２よりも上流側に、サイクロン構造の集塵ユニット５０を有する必要がある。

本実施の形態１に係わる電気掃除機１００では、オゾン発生部５２は、電動送風機５４と連動し、電動送風機５４の送風動作と共にオゾン発生部５２が動作するよう制御されている。上述するような動作を行うことで、発生したオゾンは送風動作により流れる空気により希釈されるため、掃除機掃除機本体５からの排気から漏洩するオゾン濃度が薄まり、ユーザに不快感を与えない構成となっている。
上述するように集塵ユニット５０を有する場合、集塵フィルタ部５３に付着するゴミが少なく、脱臭、殺菌に必要なオゾン量が少なくて済むため、電動送風機５４の送風動作と共にオゾン発生部５２が動作するよう制御することが出来、大きな効果を得ることが出来る。

また、排気フィルタ部５３はオゾン発生部５２の重力方向の下方に設けることが望ましい。オゾンの比重は空気より重いため、排気フィルタ部５３をオゾン発生部５２の下方にあることで、オゾンの自重による接触を促進させることが可能となる。

１ 吸込口、２ 吸引パイプ、３ 接続パイプ、４ サクションホース、５ 掃除機本体、１０ 一次サイクロン分離装置、１１ 一次流入口、１２ 一次旋回室、１３ 一次開口部、１４ 一次集塵室、１５ 一次排出口、１６ 一次排出管、２０ 二次サイクロン分離装置、２１ 二次流入口、２２ 二次旋回室、２３ 二次開口部、２４ 二次集塵室、２５ 二次排出口、２６ 二次排出管、４９ 吸引風路、５０ 集塵ユニット、５１ 排気風路、５２ オゾン発生部、５３ 集塵フィルタ部、５４ 電動送風機、５５ 排気フィルタ部、５６ 排気口、５７車輪、５８ 制御回路、５９ 表示部、６０ サイクロンユニット接続確認センサ、６１ ホース接続確認センサ、６２ オゾン発生口、６３ オゾン発生デバイス、６４ 信号処理部、６５ オゾン発生デバイス制御部、６６ 電動送風機制御部、６７ フレーム、６８ 軸受、６９ 回転軸、７０ 整流子、７１ ブラシ部、７２ 電機子、７３ 固定子、７４ ファン、１００ 電気掃除機、１１４ ０次集塵室。

Claims (8)

1. 電動送風機と、
   オゾン発生部と、
   前記オゾン発生部の下流に配置された集塵フィルタ部と、
   前記電動送風機の下流側、かつ、前記集塵フィルタ部の下流側に配置され、排気フィルタ部を有する風路と、を備え、
   前記電動送風機は少なくともカーボンを含み送風の際に擦れてカーボン粒を発生させるブラシ部を有し、
   前記排気フィルタ部において、前記カーボン粒の少なくとも一部は捕集され、前記集塵フィルタ部から流出したオゾンの少なくとも一部は前記カーボン粒と反応して消失することを特徴とする電気掃除機。
2. 前記集塵フィルタ部は、前記電動送風機よりも上流側に配置されてなることを特徴とした請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記オゾン発生部よりも上流側に、サイクロン構造の集塵ユニットを有することを特徴とする請求項１乃至２に記載の電気掃除機。
4. 前記排気フィルタ部が、帯電していることを特徴とする請求項１〜３に記載する電気掃除機。
5. 前記排気フィルタ部の有する電荷が＋であることを特徴とする請求項４に記載の電気掃除機。
6. 前記オゾン発生部がオゾンと共にマイナスイオンを発生することを特徴とする請求項４又は５に記載の電気掃除機
7. 前記排気フィルタ部が、前記オゾン発生部の下方に位置するように構成したことを特徴とする請求項１〜６に記載する電気掃除機。
8. 前記電動送風機と前記オゾン発生部の動作とを制御する制御回路を有し、前記制御回路は、
   前記電動送風機が動作している状態で、前記オゾン発生部が動作するように制御することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電気掃除機。

Images