JP5257465B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

この発明は、電気掃除機に関するものである。

近年、塵埃の量に応じて吸引力を制御したり室内の汚れ状態を判定表示したりする高付加価値の電気掃除機の要求が高まりつつある。このような電気掃除機として、フォトカプラを備えたものがある。フォトカプラは、発光ダイオードとフォトトランジスタの組み合わせからなる。発光ダイオードとフォトトランジスタとの間には、光軸が形成される。この光軸を横切る塵埃の量が検知される。

しかしながら、長時間の使用により、発光ダイオードの発光窓部やフォトトランジスタの受光窓部に塵埃が付着する。この塵埃により、光強度が弱まる。このため、塵埃の検出精度が低下する。また、フォトカプラの制御回路は複雑である。このため、電気掃除機の部品が大型化する。これに伴い、電気掃除機の組立性が悪化する。その結果、電気掃除機のコストが増大する。

これに対し、塵埃が吸引風路を通過する際に、吸引風路に発生する静電気の量に基づいて塵埃を検出し、塵埃の量を告知する電気掃除機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１７３９６２号公報

しかしながら、電気掃除機の吸引風の速度は速い。このため、吸引風路内では、層流となる。すなわち、吸引風路内を通過する塵埃は、吸引風路壁面とほとんど接触しない。その結果、吸引風路に発生する静電気量は微小となり、塵埃の検出感度が低くなる。従って、吸引量が少ない場合や微小な塵埃を吸引した場合、塵埃を検出することが困難となる。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、吸引した塵埃の検出感度を高めることができる電気掃除機を提供することである。

この発明に係る電気掃除機は、吸引風を発生させる吸引動力部と、前記吸引動力部よりも前記吸引風の上流側に設けられ、前記吸引風に含まれる塵埃を旋回させて前記塵埃と接触するように設けられた旋回部と、前記塵埃との接触により前記旋回部に発生した静電気を検知する検知部と、前記旋回部よりも前記吸引風の上流側に設けられた吸込口部と、前記吸込口部を移動させるための取手部と、前記取手部の動きを検知するセンサ部とを備え、前記検知部は、前記センサ部が前記取手部の動きを検知していないときの前記静電気の量を、前記塵埃が前記旋回部を通過しているか否かを判定する際の閾値とするものである。

この発明によれば、吸引した塵埃の検出感度を高めることができる。

この発明の実施の形態１における電気掃除機の斜視図である。 この発明の実施の形態１における電気掃除機の掃除機本体の斜視図である。 この発明の実施の形態１における電気掃除機の掃除機本体の平面図である。 図３のＡ−Ａ線における断面図である。 図３のＢ−Ｂ線における断面図である。 この発明の実施の形態１における電気掃除機の集塵ユニットで発生した静電気を説明するための図である この発明の実施の形態１における電気掃除機の制御回路のブロック図である。 図７の制御回路の塵埃検知部の回路図である。 図７の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。

この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電気掃除機の斜視図である。
図１において、１はサイクロン式の掃除機本体である。掃除機本体１の後部の両側には、車輪２が設けられる。掃除機本体１後部の内部には、コードリール（図示せず）が設けられる。コードリールに巻取り自在に、電源コード３が設けられる。掃除機本体１前部には、表示部４が設けられる。

掃除機本体１前端には、サクションホース５が接続される。サクションホース５は、可撓性を有するように蛇腹状に形成される。サクションホース５の先端には、接続パイプ６が接続される。接続パイプ６は、若干折れ曲がって形成される。接続パイプ６には、取手７が設けられる。取手７には、動作スイッチ８、動作検知センサ９が設けられる。接続パイプ６の先端には、吸引パイプ１０が接続される。吸引パイプ１０は、真直な円筒状に形成される。吸引パイプ１０の先端には、吸込口体１１が設けられる。

掃除機本体１の上面には、集塵ユニット１２が着脱自在に取り付けられる。集塵ユニット１２は、一次サイクロン分離装置１３と二次サイクロン分離装置１４とを備える。一次サイクロン分離装置１３と二次サイクロン分離装置１４とは並んで配置される。

次に、図２〜図４を用いて、掃除機本体１を説明する。
図２はこの発明の実施の形態１における電気掃除機の掃除機本体の斜視図である。図３はこの発明の実施の形態１における電気掃除機の掃除機本体の平面図である。図４は図３のＡ−Ａ線における断面図である。

図２に示すように、掃除機本体１前部には、接続口１５が設けられる。接続口１５は、サクションホース５を接続するためのものである。図２と図３とに示すように、掃除機本体１の一側では、接続口１５に連結するように、吸引風路１６が形成される。

図４に示すように、掃除機本体１内の後部には、排気風路１７が形成される。排気風路１７の下方には、集塵フィルタ１８が配置される。集塵フィルタ１８の下方には、吸引動力部１９が配置される。吸引動力部１９の前方には、排気フィルタ２０が配置される。図３に示すように、掃除機本体１の他側には、複数の排気口２１が並んで形成される。

次に、図４と図５を用いて、集塵ユニット１２を説明する。
上述したように、図４は図３のＡ−Ａ線における断面図である。図５は図３のＢ−Ｂ線における断面図である。

一次サイクロン分離装置１３は、一次流入口２２、一次旋回室２３、０次開口部２４、一次開口部２５、０次集塵室２６、一次集塵室２７、一次排出口２８、一次排出管２９を備える。二次サイクロン分離装置１４は、二次流入口３０、二次旋回室３１、二次開口部３２、二次集塵室３３、二次排出口３４、二次排出管３５を備える。０次集塵室２６、一次集塵室２７、二次集塵室３３は、１つのケース部品により形成される。０次集塵室２６は、二次集塵室３３を包囲するように形成される。

次に、図４を用いて、集塵ユニット１２の取り付けを説明する。
図４に示すように、掃除機本体１内の下部中央には、制御回路３６が設けられる。掃除機本体１上面の前部には、集塵ユニット保持部３７が設けられる。集塵ユニット保持部３７は、集塵ユニット１２が掃除機本体１に取り付けられた際に、掃除機本体１の前方側へ押し込まれる。これにより、集塵ユニット保持部３７は、集塵ユニット１２が掃除機本体１に取り付けられたことを検知する。この検知信号は、制御回路３６に送信される。

次に、電気掃除機における空気の流れを説明する。
この電気掃除機においては、電源コード３が外部電源に接続されると、掃除機本体１に電力が供給される。この状態で、利用者により動作スイッチ８が操作されると、掃除機本体１が吸引動作を行う。この吸引動作により、吸引風が発生する。

この吸引風により、床面上の空気は、塵埃とともに吸込口体１１、吸引パイプ１０、接続パイプ６、サクションホース５、接続口１５、吸引風路１６を吸引経路として、一次サイクロン分離装置１３に到達する。一次サイクロン分離装置１３において、当該空気は、一次流入口２２、一次旋回室２３、一次排出口２８の順に流れる。その後、当該空気は、一次排出管２９を介して、二次サイクロン分離装置１４に到達する。

二次サイクロン分離装置１４において、当該空気は、二次流入口３０、二次旋回室３１、二次排出口３４の順に流れる。その後、当該空気は、二次排出管３５を介して、排気風路１７へ流れる。その後、当該空気は、排気風路１７、集塵フィルタ１８、吸引動力部１９、排気フィルタ２０、排気口２１を排気経路として、掃除機本体１の外部に排出される。

次に、図４と図５とを用いて、集塵ユニット１２の濾過動作について説明する。
まず、塵埃の表面積が大きい場合を説明する。この場合、塵埃にかかる空気抵抗は大きい。このため、塵埃は、一次旋回室２３中央側へ移動しにくい。つまり、塵埃は、自身の遠心力により旋回半径方向外側へ移動する。その結果、塵埃は、一次旋回室２３に導入されて一次旋回室２３の内壁面に沿って旋回しながら０次開口部２４に到達した際、自身の重力と慣性力により０次集塵室２６内に捕集される。

次に、塵埃の表面積が小さい場合を説明する。この場合、塵埃にかかる空気抵抗は小さい。このため、塵埃は、気流に乗りやすい。その結果、塵埃は、一次旋回室２３に導入されて一次旋回室２３の内壁面に沿って旋回しながら０次開口部２４を通過し、旋回軸方向へと移動し、一次集塵室２７内に捕集される。

次に、塵埃の表面積がごく微小な場合を説明する。この場合、塵埃は、一次サイクロン分離装置１３では捕集されない。このため、塵埃は、一次排出口２８、一次排出管２９、二次流入口３０を順に通過し、二次サイクロン分離装置１４内の二次旋回室３１へと導かれる。

ここで、二次旋回室３１は、０次開口部２４を有さず、湾曲した連続な壁面で形成される。このため、表面積がごく微小な塵埃にも、遠心力が効果的に発生する。この遠心力により、塵埃は、二次集塵室３３へ導かれる。

つまり、本集塵ユニット１２に導かれた塵埃は、表面積の大きさによらず、遠心力により、一次旋回室２３又は二次旋回室３１の壁面に押し付けられるように接触し、当該壁面に沿って旋回する。この際の摩擦により、集塵ユニット１２には、静電気が発生する。

次に、図６を用いて、集塵ユニット１２に発生する静電気を説明する。
図６はこの発明の実施の形態１における電気掃除機の集塵ユニットで発生した静電気を説明するための図である。図６の横軸は時間である。図６の縦軸は電圧である。

図６には、接地されていない集塵ユニット１２の電圧が示される。図６に示すように、電気掃除機が塵埃を吸引しているとき、集塵ユニット１２の電圧が上昇する。これに対し、電気掃除機が塵埃を吸引していないとき、集塵ユニット１２の電圧は、一定値を維持したり、やや低下したりする。

本実施の形態の集塵ユニット１２においては、構成部品の全てが接合時にゴムパッキン等の絶縁部品以外の部分で接触する。さらに、集塵ユニット１２は、集塵ユニット保持部３７以外の部分ではゴムパッキン等の絶縁部品（図示せず）を介して掃除機本体１に保持される。加えて、集塵ユニット保持部３７は、導電性を有するように形成される。このため、つまり、集塵ユニット１２に生じた全ての静電気は、集塵ユニット保持部３７を介し、制御回路３６へと流れ込む。

次に、図７を用いて、制御回路３６を具体的に説明する。
図７はこの発明の実施の形態１における電気掃除機の制御回路のブロック図である。
図７に示すように、制御回路３６は、塵埃検知部３８、入力制御部３９、信号処理部４０を備える。

塵埃検知部３８は、集塵ユニット保持部３７から流れ込む静電気を検出する機能を備える。入力制御部３９は、吸引動力部１９への入力を制御する機能を備える。信号処理部４０は、動作スイッチ８、動作検知センサ９からの信号を受信する機能を備える。信号処理部４０は、集塵ユニット保持部３７から集塵ユニット１２の設置有無に関する信号を受信する機能を備える。信号処理部４０は、入力制御部３９と表示部４とに出力信号を送信する機能を備える。

次に、図８を用いて、塵埃検知部３８を具体的に説明する。
図８は図７の制御回路３６の塵埃検知部の回路図である。

図８に示すように、塵埃検知部３８は、積分回路４１とマイコン４２とを備える。積分回路４１は、コンデンサと抵抗とで形成される。積分回路４１は、集塵ユニット保持部３７から流れ込む静電気電圧Ｖｄに対応した電圧を出力する機能を備える。マイコン４２は、積分回路４１の出力電圧に対応した塵埃吸引判定電圧Ｖ２を信号処理部４０に出力する機能を備える。

次に、図９を用いて、制御回路３６の動作を説明する。
図９は図７の制御回路の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップＳ１では、信号処理部４０は、動作スイッチ８と集塵ユニット保持部３７とがＯＮの状態であるか否かを判定する。すなわち、動作スイッチ８が押されているか否かが確認されるとともに、集塵ユニット１２が設置されているか否かが確認される。

動作スイッチ８と集塵ユニット保持部３７とがともにＯＮとなるまで、信号処理部４０は待機する。動作スイッチ８と集塵ユニット保持部３７とがともにＯＮになると、ステップＳ２に進む。ステップＳ２では、信号処理部４０は、入力制御部３９と表示部４とに出力信号を送信する。

その後、ステップＳ３に進み、入力制御部３９は、吸引動力部１９に動作の開始を指示する。これと同時に、表示部４は、電気掃除機が動作を開始している旨を電気掃除機の利用者に報知する。

その後、ステップＳ４に進み、信号処理部４０は、塵埃検知部３８の検知電圧Ｖ０に予め設定された電圧閾値Ｖ１を入力し、初期閾値を決定する。その後、ステップＳ５に進み、信号処理部４０は、動作検知センサ９がＯＮかＯＦＦか、すなわち、電気掃除機の利用者が取手７を操作して吸込口体１１を移動させるような掃除動作を行っているか否かを判定する。

動作検知センサ９がＯＮの場合は、ステップＳ６に進み、塵埃検知部３８は、静電気電圧Ｖｄを塵埃吸引判定電圧Ｖ２に入力する。その後、ステップＳ７に進み、塵埃検知部３８は、塵埃吸引判定電圧Ｖ２が検知電圧Ｖ０を超えているか否かを判定する。

塵埃吸引判定電圧Ｖ２が検知電圧Ｖ０よりも小さい場合、塵埃検知部３８は、塵埃が吸引されていないと判断する。この場合は、ステップＳ８に進み、信号処理部４０は、表示部４の塵埃吸引出力表示をＯＦＦにする。

その後、ステップＳ９に進み、信号処理部４０は、動作スイッチ８がＯＮの状態であるか否かを判定し、電気掃除機の電源が切れていないかを確認する。動作スイッチ８がＯＮの状態の場合は、ステップＳ４に戻る。これに対し、動作スイッチ８がＯＦＦの状態の場合は、ステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では、信号処理部４０は、入力制御部３９に対し、吸引動力部１９に動作の停止を指示する。その後、ステップＳ１１に進み、信号処理部４０は、表示部４の表示を全てＯＦＦにし、動作を終了する。

ステップＳ７で塵埃吸引判定電圧Ｖ２が検知電圧Ｖ０よりも大きい場合、塵埃検知部３８は、塵埃が吸引されていると判断する。この場合は、ステップＳ１２に進み、信号処理部４０は、表示部４の塵埃吸引出力表示をＯＮにし、塵埃が吸引されていることを電気掃除機の利用者に報知する。その後、ステップＳ９〜Ｓ１１の動作が行われる。

ステップＳ５で動作検知センサ９がＯＦＦの場合は、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３では、塵埃検知部３８は、塵埃を吸引していない状態であると判断し、塵埃吸引出力表示をＯＦＦにする。その後、ステップＳ１４に進み、塵埃検知部３８は、静電気電圧Ｖｄを電圧閾値Ｖ１に入力する。その後、ステップＳ９〜Ｓ１１の動作が行われる。

以上で説明した実施の形態１によれば、塵埃は、一次旋回室２３又は二次旋回室３１の壁面に押し付けられるように接触し、当該壁面に沿って旋回する。このため、塵埃と一次旋回室２３、二次旋回室３１との接触時間が長くなる。これにより、静電気の発生が促される。すなわち、多くの静電気を発生させることにより、吸引した塵埃の検出感度を高めることができる。これにより、微細な塵埃の吸引も検出することができる。

なお、一次旋回室２３、二次旋回室３１の少なくとも一部をナイロンやテフロン（登録商標）といった静電気が発生しやすい素材で形成してもよい。この場合、塵埃の検出感度を更に向上することができる。

また、一次旋回室２３、二次旋回室３１内では、塵埃は、常時旋回している。これにより、塵埃は、一次旋回室２３、二次旋回室３１の内壁面に付着しにくい。すなわち、一次旋回室２３、二次旋回室３１の内壁面の経時変化が少ない。このため、塵埃検出の信頼性を高めることができる。

本実施の形態１については、集塵ユニット１２によって、集塵室と旋回室とが一体化されていた。しかしながら、旋回室と集塵室とを隣接させなくてもよい。また、旋回室で塵埃を分離させなくてもよい。すなわち、塵埃の検出感度を向上するためには、旋回による遠心力で塵埃を積極的に壁面に押し付け、静電気の発生を促せばよい。これにより、塵埃の流入の検出精度を向上することができる。例えば、紙パック方式の電気掃除機においても、旋回室を設ければ、塵埃の検出感度を向上することができる。

ただし、サイクロン分離方式の電気掃除機においては、旋回室が必須である。このため、旋回室を他の場所に設ける必要がない。このため、無駄なスペースを省くことができる。これにより、電気掃除機全体をより小型にすることができる。

ここで、静電気が発生する際の電流は、非常に微弱かつ不安定である。これに対し、静電気が発生する際の電圧は安定している。本実施の形態の塵埃検知部３８は、電圧値に基づいて、塵埃の通過有無を判断する。このため、精度よく安定して塵埃を検出することができる。また、電圧であれば、簡易的な積分回路４１を利用することができる。このため、更に精度よく安定して電圧を検出することができる。従って、塵埃の通過有無だけでなく、塵埃の量もある程度の精度で検出することができる。

また、電圧閾値Ｖ１が補正される。このため、一次旋回室２３や二次旋回室３１が塵埃の摩擦によって傷付いたり、温湿度の影響により塵埃が存在しない場合の空気摩擦による初期電圧が変化したりしても、検知電圧Ｖ０の変動による塵埃の誤検出を抑制することができる。すなわち、塵埃の検出精度を更に向上することができる。

なお、塵埃検知部３８の動作状況に基づいて、吸引動力部１９の動作の強弱を制御するようにしてもよい。例えば、塵埃検知部３８が塵埃を検出してない時は吸引動力部１９への入力を低下させれば、無駄な電力消費を抑えることができる。

また、塵埃との接触により旋回部に発生した静電気をコンデンサで蓄積してもよい。この場合、静電気の蓄積量が所定量に達すると、コンデンサは放電する。従って、コンデンサの放電のタイミングを計測すれば、塵埃の量をある程度の精度で検出することができる。

１ 掃除機本体
２ 車輪
３ 電源コード
４ 表示部
５ サクションホース
６ 接続パイプ
７ 取手
８ 動作スイッチ
９ 動作検知センサ
１０ 吸引パイプ
１１ 吸込口体
１２ 集塵ユニット
１３ 一次サイクロン分離装置
１４ 二次サイクロン分離装置
１５ 接続口
１６ 吸引風路
１７ 排気風路
１８ 集塵フィルタ
１９ 吸引動力部
２０ 排気フィルタ
２１ 排気口
２２ 一次流入口
２３ 一次旋回室
２４ ０次開口部
２５ 一次開口部
２６ ０次集塵室
２７ 一次集塵室
２８ 一次排出口
２９ 一次排出管
３０ 二次流入口
３１ 二次旋回室
３２ 二次開口部
３３ 二次集塵室
３４ 二次排出口
３５ 二次排出管
３６ 制御回路
３７ 集塵ユニット保持部
３８ 塵埃検知部
３９ 入力制御部
４０ 信号処理部
４１ 積分回路
４２ マイコン

Claims (3)

1. 吸引風を発生させる吸引動力部と、
   前記吸引動力部よりも前記吸引風の上流側に設けられ、前記吸引風に含まれる塵埃を旋回させて前記塵埃と接触するように設けられた旋回部と、
   前記塵埃との接触により前記旋回部に発生した静電気を検知する検知部と、
   前記旋回部よりも前記吸引風の上流側に設けられた吸込口部と、
   前記吸込口部を移動させるための取手部と、
   前記取手部の動きを検知するセンサ部と、
   を備え、
   前記検知部は、前記センサ部が前記取手部の動きを検知していないときの前記静電気の量を、前記塵埃が前記旋回部を通過しているか否かを判定する際の閾値とする電気掃除機。
2. 前記検知部は、前記静電気の電圧に基づいて、前記旋回部を通過している塵埃があるか否かの検出及び前記旋回部を通過している塵埃の量の検出の少なくとも一方の検出を行う請求項１記載の電気掃除機。
3. 前記静電気の検知状態に基づいて、前記吸引動力部を制御する制御部
   を備えた請求項１又は請求項２のいずれかに記載の電気掃除機。

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