JP5487819B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は空気清浄効果の高い電気掃除機に関するものである。

従来、この種の微粒子発生手段を備えた電気掃除機に関しては、排気経路にイオン発生器を配置させる構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２１２３８９号公報 特開２００６−６８７１１号公報

しかしながら、前記従来のような電気掃除機の構成では、電動送風機の排気と共に部屋中にイオンを放出させる高電圧の放電電極で構成したイオン発生器と、塵埃を捕集する不織布を用いた集塵袋を内蔵する電気掃除機本体と、前記電動送風機に連通し塵埃を吸引する吸込み具を備え、前記電動送風機の排気で、イオンを部屋中に放出し、室内で対流させる事で、浮遊する塵埃を帯電させ、前記不織布を用いた集塵袋で、前記イオンで帯電された塵埃を捕集させる構成であり、イオンの帯電した室内に浮遊する微細塵埃が床面に落下するまでには時間を必要とするため、空気清浄効果が不十分な電気掃除機となっていた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、例えば、ナノイーイオン発生手段として、水に高電圧を印加することによって、微粒子水で包まれたマイナスイオンの微細粒子（例えば直径で略５〜２０ｎｍ）であるナノメータサイズのマイナスイオンミストを生成する。ナノメータサイズのマイナスイオンミストは、マイナスイオン単独で存在する場合より空気中に長時間（マイナスイオンの約６倍の寿命で）存在することが可能であり、且つ、ナノメータサイズと非常に小さいので、空気中に長時間浮遊できると共に、拡散性が高いので、室内に満遍なく浮遊する。

そして、マイナスイオンミストは、被付着物に付着すると、該被付着物の脱臭、除菌を行う脱臭、除菌作用を果たすことが知られている（例えば、特許文献２参照）。

また、ナノメータサイズのマイナスイオンミストをイオンのように電動送風機の排気で放出すると、電動送風機の熱によって、ミストが消滅し効果が得られなくなってしまうため、送風ファンで外気を取り込み、熱のない空気でマイナスイオンミストを排出することで、安定してマイナスイオンミストの効果を得ることができる。

さらに電動送風機とは別の送風ファンでマイナスイオンミストを放出する構成の場合、送風ファンが異常停止してしまったり、外気を取り込む吸気穴が塵埃で塞がれたりした場合には、使用者は気がつかないで掃除を継続する可能性が高く、その場合、高電圧部でオゾンが発生し、電極部周辺が極小的にオゾン濃度が濃くなり、樹脂の劣化を加速させたり、オゾン濃度が濃い状態のまま排出されると、呼吸器系統、眼、粘膜等への刺激を与えたりする。さらに放熱フィンに冷却風が当たらなく、放熱フィンが高温状態となるため、電動送風機の空間と、ナノイーイオン発生手段の空間を連結させ、異常時においても最低限の風量を確保し、排出を行うようにすることによって、オゾン濃度の上昇を抑制と、放熱フィンの発熱を抑制し、使用者に不快感を与えない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、吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機とは分離された場所に、高電圧が印加される電極と、前記電極のイオンが放出される側の電極を冷却して、水分を電極に結露させる電極冷却手段と、前記冷却の相殺の為に発生する熱を放熱する放熱フィンを有するイオンミスト（以下、「ナノイーイオン」と称す）発生手段と、前記放熱フィンを冷却し、電極から発生するナノイーイオンを排出する送風ファンと、前記ナノイーイオン発生手段を制御するナノイーイオン制御手段と、前記電動送風機の空間と、前記ナノイーイオン発生手段の空間とを連結する連結経路を備え、電動送風機の排気の一部が前記連結経路を通じ、ナノイーイオン発生手段を経由して排出され、この排出される排出風量は、前記送風ファンの風量よりも少ないことを特徴とするものである。

これによって、微粒子水の質量を室内の浮遊塵埃に付加して床面への落下を早くし、掃除中の吸込具から吸い取ることができ捕集率を向上させるナノイーイオンを安定して排出し、ナノイーイオンの付着した塵埃の脱臭、除菌に効果を果たし、空気清浄効果を良好にし、かつオゾン濃度の上昇と放熱フィンの発熱を抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができ、かつ、送風ファンが正常に風量を確保しているときには、電動送風機からの微量の暖かい空気は、放熱フィンの空気にかき消され、ナノイーイオン発生には影響しないが、送風ファンの風量がなくなったときには、微量の暖かい風量によってオゾン濃度の上昇と放熱フィンの発熱を抑制し、使用者に不快感を与えない電気掃除機を提供できる。

本発明の電気掃除機は、微粒子水の質量を室内の浮遊塵埃に付加して床面への落下を早くし、掃除中の吸込具から吸い取る捕集率を向上させ、ナノイーイオンの付着した塵埃の脱臭、除菌に効果を果たし、空気清浄効果を良好にするとともに、オゾン濃度の上昇と放熱フィンの発熱を抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができ、かつ、送風ファンが正常に風量を確保しているときには、電動送風機からの微量の暖かい空気は、放熱フィンの空気にかき消され、ナノイーイオン発生には影響しないが、送風ファンの風量がなくなったときには、微量の暖かい風量によってオゾン濃度の上昇と放熱フィンの発熱を抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の制御ブロック図 同、電気掃除機の外観斜視図 同、電気掃除機の断面図 同、電気掃除機のナノイーイオン発生装置のイメージ図 同、電気掃除機の空気清浄効果を示すグラフ （ａ）本発明の実施の形態２における送風ファンからの風量が有るときの電気掃除機の要部断面図（ｂ）同、送風ファンからの風量が無くなったときの電気掃除機の要部断面図

第１の発明は、吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機とは分離された場所に、高電圧が印加される電極と、前記電極のイオンが放出される側の電極を冷却して、水分を電極に結露させる電極冷却手段と、前記冷却の相殺の為に発生する熱を放熱する放熱フィンを有するイオンミスト（以下、「ナノイーイオン」と称す）発生手段と、前記放熱フィンを冷却し、電極から発生するナノイーイオンを排出する送風ファンと、前記ナノイーイオン発生手段を制御するナノイーイオン制御手段と、前記電動送風機の空間と、前記ナノイーイオン発生手段の空間とを連結する連結経路を備え、電動送風機の排気の一部が前記連結経路を通じ、ナノイーイオン発生手段を経由して排出され、この排出される排出風量を、前記送風ファンの風量よりも少なくしたもので、微粒子水の質量を室内の浮遊塵埃に付加して床面への落下を早くし、掃除中の吸込具から吸い取る捕集率を向上させるナノイーイオンを安定して排出し、ナノイーイオンの付着した塵埃の脱臭、除菌に効果を果たし、空気清浄効果を良好にするとともに、かつオゾン濃度の上昇と放熱フィンの発熱を抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができ、かつ、送風ファンが正常に風量を確保しているときには、電動送風機からの微量の暖かい空気は、放熱フィンの空気にかき消され、ナノイーイオン発生には影響しないが、送風ファンの風量がなくなったときには、微量の暖かい風量によってオゾン濃度の上昇と放熱フィンの発熱を抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができる。

第２の発明は、第１の発明のナノイーイオン発生手段側に塵埃が入らないように連結経路の電動送風機側および送風ファンの吸引側にフィルターを備えたもので、電極部やナノイーイオン制御手段に塵埃が付着しないため、確実に制御が行え、ナノイーイオンを発生させることができる。

第３の発明は、第１または第２の発明に加えて、放熱フィンまたはその周辺の温度によって形状が可変する温度可変手段を連結経路に設け、温度によって連結経路の風量を可変することにより、送風ファンが正常に風量を確保し、放熱フィンを冷却しているときには、連結経路は閉じられて、電動送風機からの風量はほとんどなく、送風ファンの風量がなくなり、放熱フィンが発熱してきたときには連結経路が開口され、オゾン濃度の上昇と放熱フィンのさらなる発熱を抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができる。

第４の発明は、第１または第２の発明に加えて、送風ファンから発生する風量によって移動量が可変する風量可変手段を連結経路に設け、送風ファンの風量によって連結経路の風量を可変することにより、送風ファンが正常に風量を確保しされているときには、風力によって連結経路は閉じられて、電動送風機からの風量はほとんどなく、送風ファンの風量がなくなり、風力がなくなってきたときには連結経路が開口され、オゾン濃度の上昇と放熱フィンのさらなる発熱を抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができる。

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って本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における電気掃除機の制御ブロック図、図２は同電気掃除機の外観斜視図、図３は同電気掃除機の断面図、図４はナノイーイオン発生装置のイメージ図を、それぞれ示すものである。

図２の１は電気掃除機本体で、後部に吸引風を発生する電動送風機２を内蔵し、その前部に、着脱自在で塵埃を捕集するエレクトレット加工された集塵袋３を配置している。集塵袋３の材質はポリプロピレン等の熱可塑性繊維で構成されており、空気等の摩擦で帯電することになる。後方下部の両側に１対の走行用の車輪４が回転自在に取着され、底面前部には、同じく走行用のキャスター５が取着されている。電気掃除機本体１には、着脱自在に接続されるホース８がある。このホース８の手元には操作手段６があり、各種の動作モード（例えば強・中・弱・切等の吸込み力）を選択できるようになっている。ホース８の電気掃除機本体１との接続部には、塵埃検出手段７が設置されている。塵埃検出手段７は、発光素子７ａと受光素子７ｂを互いに対向させて配置して構成され、発光素子７ａと受光素子７ｂの間を塵埃が通過すると、一時的に受光素子７ｂによる受光が遮られて、パルス波形が発生する。そして、ホース８は、その片方を伸縮自在或いは継ぎ自在の延長管９と接続する。延長管９は、掃除面に接して被掃除面の塵埃等を吸引するための吸込み具１０と接続される。吸引具１０は、被掃除面の塵埃を掻き上げる回転ブラシ１１と、回転ブラシ１１をベルト１２を介して回転駆動する電動機１３を内蔵している。

図３において、電動送風機２の収納空間２０とは樹脂等で分離された上方空間部２１に、ナノメータサイズの微粒子水で包まれたマイナスイオンを発生させる為のナノイー制御手段２２と、電極冷却手段のペルチェ素子２３、放熱フィン２４、電極などからなるナノイーイオン発生手段３３と、マイナスイオンミストを部屋中に放出し、拡散させるための気流を起こす送風ファン３５が収納され、各々が保持固定されている。

ナノイーイオン発生手段３３は、図４に示すように針状電極２５とアース電極２６が保持固定されており、針状電極２４は電気的には絶縁されているが、温度伝達的にペルチェ素子２３と接続されていて、ペルチェ素子２３の電圧印加によって、針状電極２４が冷却され。さらに、ペルチェ素子２３は放熱フィン２４とも温度伝達的に接続されており、針状電極２５の冷却と相殺される発熱を放熱フィン２４に放熱するようになっている。

ナノイー制御装置２１は、針状電極２５とアース電極２６間に高圧を印加させる高圧発装置２７と針状電極２５を冷却させるペルチェ素子２３に電圧を印加する直流電源手段２８があり、針状電極２５に周辺の水分が結露する温度に制御させている。この構成により、ナノイーイオン発生手段３３の高電圧（例えば略６０００Ｖ）を印加された針状電極２５は、内蔵するペルチェ素子２３のペルチェ効果によって冷却されて、空気中の水分を結露させ、コロナ放電によって微粒子水で包まれたマイナスイオンの微細粒子（例えば直径で略５〜２０ｎｍのマイナスイオンミスト）が発生するものである。

送風ファン３５は、ナノイーイオンを部屋中に放出し、拡散させるための気流を起こす放出手段で、室内の空気を取り入れ口３６より取り込み、ナノイーイオン発生手段３３に送風し、ナノイーイオン放出口３７よりナノイーイオンを部屋に放出する。２９は電動送風機２の排気を排出させる主排気口であり、放出されたナノイーイオンを室内に拡散させる気流を発生させる。

ここで電動送風機２の収納空間２０とナノイーイオン発生手段３３の収納空間２１とを連結させる連結経路５０（連結穴でもよい）があり、電動送風機２の排気の一部がナノイーイオン発生手段３３を経由して、ナノイーイオン放出口３７より放出される。この連結経路５０から排出される風量は送風ファン３５から排出される風量より極めて少なく、熱を帯びた電動送風機２からの風量は送風ファン３５からの風量で打ち消してしまう程度である。５１は送風ファン３５での室内の空気の取り込みによって塵埃がナノイーイオン発生手段３３の収納空間２１に入らないようにするためのフィルターＡで送風ファン３５の吸気側で使用者が塵埃を取り除けるように取り外しできるようになっている。５２は連結経路５０からの塵埃の侵入を防止するフィルターＢである。

図１は、この電気掃除機の制御ブロック図で、３１は電動送風機２を駆動するための双方向性サイリスタなどで構成された電動送風機駆動手段であり、電動送風機２を位相制御し吸込み力を可変させる。３２は回転ブラシ１１をベルト１２を介して回転駆動する電動機１３を位相制御するための電動機駆動手段である。３０はマイクロコンピュータなどで構成される制御手段である。制御手段３０は、使用者が操作する操作手段６のスイッチ操作情報を取り込み、その情報をもとに、電動機駆動手段３２および電動送風機駆動手段３１へ位相制御するための点弧パルスを出力する制御を行う。４０はナノイー制御手段２１を動作させるナノイー駆動手段で、制御手段３０が駆動することでナノイー制御手段２１に電力が供給される。ナノイー制御手段２１に電力が供給されると、高電圧装置３４によって電極に高電圧を印加し、さらに冷却手段２６であるペルチェ素子２３に電圧を印加する。３５は送風ファンで制御手段３０によって制御されている。４１は、電気掃除機に電力を供給する商用電源である。

以上のように構成された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、操作手段６を操作し、例えば、「中」を選択すると、制御手段３０は、操作手段６からの情報を基に、駆動手段３１及び電動機駆動手段３２に予め定められた信号を送り、電動送風機２及び電動機１３を駆動させる。そして、制御手段３０は、送風ファン３５を動作させ、送風ファン３５は取り外し可能なフィルター５１によって塵埃が取り除かれた室内の空気を取り入れ口３６より取り込み、ナノイーイオン発生手段３３を経由してナノイーイオン放出口３７より放出される。また、電動送風機２で発生した風量の一部もフィルターＢ５２にて塵埃が取り除かれた排気が、連結経路５０からナノイーイオン発生手段３３の収納空間２１に入り、ナノイーイオン発生手段３３を経由してナノイーイオン放出口３７より放出される。次に制御手段３０は、ナノイー駆動手段４０に信号を送り、ナノイー制御手段２２に電力が印加される。電力が印加されたナノイー制御手段２２は高電圧装置３４にて高圧を出力し、ナノイーイオン発生手段３３の針状電極２５とアース電極２６間に印加される。また、直流電源手段２８にて、ペルチェ素子２３に電圧を出力して、針状電極２５を冷却させる。針状電極２５が冷却されると周辺の水分が結露して、針状電極２５に水が生成され、水に高電圧が印加されるとナノイーイオンが発生する。発生したナノイーイオンは送風ファン３５や、電動送風機２の排気の一部の風量によってナノイーイオン放出口３７より排出される。

ここで送風ファン３５が異常停止したときや、空気取り入れ口３６が大きなゴミで塞がれて、風量がなくなった場合の動作は、針状電極２５とアース電極２６に高電圧が印加されているため、オゾンが発生しているが、ナノイーイオンは電動送風機２の排気の一部の風量によっても放出口３７より排出されているため、オゾンも放出口３７より排出され、ナノイーイオン発生手段３３の収納空間２１に滞って、オゾン濃度が濃くなることはない。

ナノイーイオン放出口３７から放出されたナノイーイオンは、送風ファン３５の送風と電動送風機２の排気によって室内に拡散され、室内に浮遊する微細な塵埃に付着帯電して、床面に落下させることができる。 落下したナノイーイオンの付着帯電した塵埃は、吸込み具１０から吸引され、延長管９、ホース８を通過した後、エレクトレット加工された集塵袋３に捕集される。

また、ナノメータサイズのナノイーイオンは、反応性が高く、臭い成分に作用して無臭成分に分解する能力を持つことが知られており、室内のカーテンや浮遊塵埃等の脱臭の効果が得られると共に、室内に浮遊または付着しているアレルゲン、ウイルス等の不活化やカビ、細菌等の殺菌に対しても高い効果も得られる。

ここで、従来の電気掃除機と本実施の形態の電機掃除機を用いて、空気清浄機の規格ＪＥＭ１４６７の試験法に準じた試験結果を示す。試験は２０〜３０ｍ^３の測定室内でタバコ吸煙機でタバコ５本を発煙させ、タバコ吸煙機と同程度の撹拌ファンを運転させながら濃度分布を一定にする。その後、電気掃除機を運転させながら、粒子径０．３μｍのタバコの煙の減衰率を時間毎に測定するものである。図５が試験結果をグラフにしたもので、運転時間５分後の比較では本実施の形態の電気掃除機の除去率が、従来の電気掃除機より約２０％良い結果であった。これは従来の電気掃除機に比べ、タバコの煙をより早く床面に沈降させて、集塵していることが、グラフより読み取れる。今回用いたタバコの煙も浮遊塵埃のひとつであるが、浮遊塵埃としては、様々な粒子径の物が存在し、最大では約１μｍの大きさの物まで存在する。また、沈降性塵埃でも花粉等は、数十μｍの粒子径で浮遊している時間も長い。浮遊している粒子径の大きなものほど、より多くのマイナスイオンミストが付着帯電できるので、床面へのより早い沈降が期待できるものである。

以上のように、本実施の形態によれば、電動送風機２の収納空間２０とナノイーイオン
発生手段３３の収納空間２１を分離し、送風ファン３５と、送風ファン３５の風量よりも極めて小さい電動送風機２からの風量が得られる連結経路５０を設けることで、ナノイーイオン発生手段３３の空間の温度を上げることがなく、微粒子水の質量を付加して床面への落下を早くし、掃除中の吸込具から吸い取ることができる捕集率を向上させるナノイーイオンを安定して排出することができる。また送風ファン３５からの風量がなくなった場合においても、電動送風機２からの排出があるため、オゾンが空間に滞らず、オゾン濃度の上昇と放熱フィンの発熱を抑制し、使用者に不快感を与えなくすることができる。

（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における電気掃除機について、図６を用いて説明する。図６は、本実施の形態における連結経路の開閉説明図である。

６０は温度によって形状が可変する温度可変手段であり、連結経路５０を覆うように固定保持されており、ナノイーイオン発生手段３３の収納空間２１の温度が上昇してくるといる開口されるようになっている。

以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

送風ファン３５からの風量が得られている場合には、ナノイーイオン発生手段３３の収納空間２１は温度が室温で低くなっているため、連結経路５０は温度可変手段６０にて覆われて、電動送風機２からの風量はないが、送風ファン３５が異常停止したときや、空気取り入れ口３６が大きなゴミで塞がれて、風量がなくなった場合の動作は、放熱フィン２３の冷却ができなくなるため、放熱フィン２３の温度が上昇し、それに伴い収納空間２１も温度が上昇してくる。収納空間２１の温度が温度可変手段６０に伝わり、温度可変手段６０は徐々に開口され、電動送風機２からの風量が増える。

本実施の形態においては温度によって徐々に風量を増やす説明を行ったが、設定した温度に達したときに一気に開口してもよいことは言うまでもない。

さらに放熱フィン２３または収納空間２１の温度によって連結経路５０の開口面積を可変させる説明を行ったが、バネと連結経路５０を覆う板材を用いて、送風ファン３５の風量があるときには、風量で板材を押すことで連結経路５０を塞ぎ、風量がなくなったらバネ力で開口することで同様な動作を行える。

以上のように、本実施の形態によれば、送風ファン３５の風量変化によって、連結経路５０の風量が制御できるため、連結経路５０の開口面積を増やすことができ、異常時の電動送風機２からの排出を増やすことができ、よりオゾン濃度の上昇を抑制することができる。

さらに通常時には連結経路５０は塞がれているため、電動送風機２からの熱伝達がなく、さらに安定して、ナノイーイオンを放出することができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、簡便な手段により空気清浄効果の優れた各種家庭用、業務用電気掃除機等に広く適用できる。

２ 電動送風機
２２ ナノイーイオン制御手段
２３ 電極冷却手段（ペルチェ素子）
２４ 放熱フィン
２５ 針状電極
２６ アース電極
３３ ナノイーイオン発生手段
３５ 送風ファン
５０ 連結手段
６０ 温度可変手段

Claims (4)

1. 吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機とは分離された場所に、高電圧が印加される電極と、前記電極のイオンが放出される側の電極を冷却して、水分を電極に結露させる電極冷却手段と、前記冷却の相殺の為に発生する熱を放熱する放熱フィンを有するイオンミスト（以下、「ナノイーイオン」と称す）発生手段と、前記放熱フィンを冷却し、電極から発生するナノイーイオンを排出する送風ファンと、前記ナノイーイオン発生手段を制御するナノイーイオン制御手段と、前記電動送風機の空間と、前記ナノイーイオン発生手段の空間とを連結する連結経路を備え、電動送風機の排気の一部が前記連結経路を通じ、ナノイーイオン発生手段を経由して排出され、この排出される排出風量は、前記送風ファンの風量よりも少ないことを特徴とする電気掃除機。
2. ナノイーイオン発生手段側に塵埃が入らないように連結経路の電動送風機側および送風ファンの吸引側にフィルターを備えることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 放熱フィンまたはその周辺の温度によって形状が可変する温度可変手段を連結経路に設け、温度によって連結経路の風量を可変することを特徴とする請求項１または２に記載の電気掃除機。
4. 送風ファンから発生する風量によって移動量が可変する風量可変手段を連結経路に設け、送風ファンの風量によって連結経路の風量を可変することを特徴とする請求項１または２に記載の電気掃除機。