JP5609203B2 - 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。

従来の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）。

また、静電霧化装置として、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ものがある。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）。

特開２００８−２１２３８９号公報 特開２００６−６８７１１号公報

しかしながら、上記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。

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直接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。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、長期使用により徐々に外気を取り込む吸気穴が塵埃で塞がれた状態になった場合には、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。

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、塵埃を吸引する吸引風を発生させる電動送風機と、前記電動送風機の回転数を制御して吸引力を制御する吸引力制御手段と、放電電極に高電圧を印加してイオンミスト（以下ナノイーイオンと呼ぶ）を発生させるナノイーイオン発生手段と、前記ナノイーイオンを排出させる外気送風ファンを備えた電気掃除機において、前記ナノイーイオン発生手段が収納されたナノイーイオン発生手段収納室と前記電動送風機が収納されている電動送風機収納室を連結する連結通路を設け、前記電動送風機の排気風の一部を前記ナノイーイオン発生手段収納室へ流入させる構成とし、前記吸引力制御手段は、強、中、弱の複数の吸引力設定の内、ユーザーが設定した吸引力ポジションに応じて、前記ナノイーイオン発生手段への通電の間欠制御周期を可変させることができ、強設定時は常時通電し、中設定時は間欠制御通電し、弱設定時は中設定時よりも長い周期で間欠制御通電するものである。

これにより、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、吸引力が少なく、ナノイーイオン発生手段収納室へ流入する排気風が少ない設定の場合は、間欠制御周期のＯＮ時間を短く、ＯＦＦ時間を長くすることでより最適かつ確実にオゾン濃度の上昇を抑制し、使用者に不快感を与えない電気掃除機を提供できる。
また、ナノイーイオン排出風量は、外気送風ファンによる送風風量と連結通路を通過した電動送風機の排気風量を合わせたものとなるが、外気送風ファンの異常や長期使用等によるフィルターの目詰まりにより外気送風ファンによる送風風量が低下した場合は、連結通路通過した電動送風機の排気風量でナノイーイオンとともに高電圧部発生したオゾンが放出されるため、異常時におけるオゾン濃度の上昇を抑制することができる。

本発明の電気掃除機は、ナノイーイオンを有効に利用しつつ、異常時におけるオゾン濃度の上昇を抑制することができ、使用者に不快感を与えることがない。

同電気掃除機の斜視外観図 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 同電気掃除機の断面図 ナノイーイオン発生手段の斜視外観図 同掃除機の制御とオゾン濃度の時間変化を示した図 本発明の実施の形態１における空気清浄効果を示すグラフ 本発明の実施の形態２における電気掃除機の制御ブロック図 同掃除機の制御とオゾン濃度の時間変化を示した図

第１の発明は、塵埃を吸引する吸引風を発生させる電動送風機と、前記電動送風機の回転数を制御して吸引力を制御する吸引力制御手段と、放電電極に高電圧を印加してイオンミスト（以下ナノイーイオンと呼ぶ）を発生させるナノイーイオン発生手段と、前記ナノイーイオンを排出させる外気送風ファンを備えた電気掃除機において、前記ナノイーイオン発生手段が収納されたナノイーイオン発生手段収納室と前記電動送風機が収納されている電動送風機収納室を連結する連結通路を設け、前記電動送風機の排気風の一部を前記ナノイーイオン発生手段収納室へ流入させる構成とし、前記吸引力制御手段は、強、中、弱の複数の吸引力設定の内、ユーザーが設定した吸引力ポジションに応じて、前記ナノイーイオン発生手段への通電の間欠制御周期を可変させることができ、強設定時は常時通電し、中設定時は間欠制御通電し、弱設定時は中設定時よりも長い周期で間欠制御通電することを特徴とする。

これにより、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、吸引力が少なく、ナノイーイオン発生手段収納室へ流入する排気風が少ない設定の場合は、間欠制御周期のＯＮ時間を短く、ＯＦＦ時間を長くすることでより最適かつ確実にオゾン濃度の上昇を抑制し、使用者に不快感を与えない電気掃除機を提供できる。
また、ナノイーイオン排出風量は、外気送風ファンによる送風風量と連結通路を通過した電動送風機の排気風量を合わせたものとなるが、外気送風ファンの異常や長期使用等によるフィルターの目詰まりにより外気送風ファンによる送風風量が低下した場合は、連結通路通過した電動送風機の排気風量でナノイーイオンとともに高電圧部発生したオゾンが放出されるため、異常時におけるオゾン濃度の上昇を抑制することができる。

第２の発明は、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を有し、吸込み具には被掃除面に接しているか否かを判別する接触検知手段を備え、接触検知手段が吸込み具が被掃除面に接触していないと判断した場合、間欠制御のＯＮ時間を０または０に近い値とすることにより、掃除作業をしていない場合には、確実にオゾン濃度の上昇を抑制し、かつ無駄な電力を消費することのない電気掃除機を提供できる。

第３の発明は、ナノイーイオン発生手段への通電を表示するナノイーイオン表示手段を備え、ナノイーイオン発生手段への通電の間欠周期に応じてナノイーイオン表示手段の表示を可変させることで、より正確にナノイーイオン発生のタイミングを報知することができ、より使用性のよい電気掃除機を提供できる。

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）
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜６を参照しながら説明する。図１は、同電気掃除機の斜視外観図であり、図２は本実施の形態１における電気掃除機の制御ブロック図、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斜視外観図、図５は同掃除機の制御とオゾン濃度の時間変化を示した図である。

図１において、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の手元には手元操作手段６があり、手元操作手段６からの信号を制御手段３０（図２参照）が受け、制御手段３０は、各種の動作モード（例えば強・中・弱・切等の吸込み力）に応じた制御を行うようになっている。

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ことで塵埃を検出する。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。吸込み具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の電動送風機収納室２０とは樹脂等で分離された上方空間部のナノイーイオン発生手段収納室２１に、図４のよう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、針状電極２５とアース電極２６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２５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２５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。

ナノイー制御手段２２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手段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。

外気送風ファン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の電動送風機収納室２０とナノイーイオン発生手段３３のナノイーイオン発生手段収納室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放出口３７より放出される。

５１は外気送風ファン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のナノイーイオン発生手段収納室２１に入らないようにするためのフィルターで送風ファン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。また、電気掃除機本体１にはナノイーイオンの発生を使用者に報知するナノイーイオンＬＥＤ３８が配されている。

図２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２２を動作させるナノイー駆動手段で、制御手段３０によりナノイー制御手段２２に間欠的に電力を供給することを可能とするものである。ナノイー制御手段２２に電力が供給されると、高圧発生手段２７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は外気送風ファンで制御手段３０によって制御されている。

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。使用者が、操作手段６を操作し、例えば、回転数が高く吸引力の強い「強」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、外気送風ファン３５を動作させ、外気送風ファン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、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は高圧発生手段２７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。

このとき、ナノイーイオン排出口３７に流れるナノイーイオン排出風量は、外気送風ファン３５による送風風量Ｄと連結通路５０を通過した電動送風機２の排気風量Ａを合わせたものとなるが、外気送風ファン３５の異常や長期使用等によるフィルター５１の目詰まりにより外気送風ファン３５による送風風量が低下した場合は、連結通路５０を通過した電動送風機２の排気風量Ａでナノイーイオンとともに高電圧部発生したオゾンが放出される。

連結通路５０はナノイーイオンが消滅し効果が得られなくならない程度の風量で電動送風機２の排気風の一部をナノイーイオン排出口を有するナノイーイオン発生手段収納室２１へ流入させるために連結通路面積は十分小さくしているが、吸引力の強い「強」であるため連結通路５０を通過する排気風量も多くなり、図５（ａ）に示すようにナノイー制御手段２２への通電は間欠でなく常時通電でも十分オゾンを拡散させ濃度を抑制することが可能である。

次に使用者が、操作手段６を操作し、例えば、回転数が標準で吸引力が標準の「中」を選択すると、「強」と同様の制御を行うわけであるが、外気送風ファン３５の異常や長期使用等によるフィルター５１の目詰まりにより外気送風ファン３５による送風風量が低下した場合は、連結通路５０を通過した電動送風機２の排気風量Ｂでナノイーイオンとともに高電圧部発生したオゾンが放出されることとなる。

しかし、連結通路５０を通過した電動送風機２の排気風量Ｂでは「強」の時のようにナノイー制御手段２２への通電が常時通電のままでは十分オゾンを拡散させ濃度を抑制することができないため、図５（ｂ）に示すように「中」が選択された時点で、制御手段３０はナノイー駆動手段４０を通じナノイー制御手段２２への通電を間欠制御し、オゾン濃度の上昇を抑制する。

さらに使用者が、操作手段６を操作し、例えば、回転数が低く吸引力の低い「弱」を選択すると「強」、「中」の時と同様の制御を行うわけであるが、電動送風機２の排気風量が「中」の時に比べ少なくなるため連結通路５０を通過する排気風量Ｃもさらに少なくなり、オゾンを拡散させるための風量が少なくなる。よって、図５（ｃ）に示すように「弱」が選択された時点で、制御手段３０はナノイー駆動手段４０を通じナノイー制御手段２２への通電を「中」よりも長い周期で間欠制御し、オゾン濃度の上昇を抑制する。

また、ナノイー制御手段２２への通電タイミングにおいて制御手段３０はナノイーイオンＬＥＤ３８を点灯させる。

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。

加えて、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６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を備え、ナノイーイオン発生手段収納室２１と電動送風機が収納されている電動送風機収納室２０を連結する連結通路５０を備え、電動送風機の排気風の一部をナノイーイオン発生手段収納室２１へ流入させる構成において、選択された吸引力の情報によりナノイー制御手段２２への通電を間欠制御することで、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。

（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７、８を用いて説明する。

電気掃除機の吸込み具１０の下部には、吸込み具１０と被掃除面との接触を検知する接触検知手段１４が設けられている。図７は、この電気掃除機の制御ブロック図で、接触検知手段１４の情報は制御手段３０にフィードバックされる構成となっている。

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。使用者が、操作手段６を操作し、例えば回転数が標準で吸引力が標準の「中」を選択しており、接触検知手段１４により吸込み具１０と被掃除面との接触がないと判断された場合は、制御手段３０はナノイー制御手段２２への通電間欠制御のＯＮ時間を０または０に近い値とすることにより、掃除作業をしていない場合において無駄な電力を消費することのなく、図９に示すように確実にオゾン濃度の上昇を抑制することができる。

以上のように、本実施の形態によれば、吸込み具１０と被掃除面との接触を検知する接触検知手段１４を設けることで、掃除作業をしていない場合において無駄な電力を消費することのなく確実にオゾン濃度の上昇を抑制することができる。

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
２０ 電動送風機収納室
２１ ナノイーイオン発生手段収納室
２２ ナノイー制御手段
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
３０ 制御手段
３３ ナノイーイオン発生手段
３５ 外気送風ファン
３７ ナノイーイオン排出口
４０ ナノイー駆動手段
５０ 連結通路

Claims (3)

1. 塵埃を吸引する吸引風を発生させる電動送風機と、
   前記電動送風機の回転数を制御して吸引力を制御する吸引力制御手段と、
   放電電極に高電圧を印加してイオンミスト（以下ナノイーイオンと呼ぶ）を発生させるナノイーイオン発生手段と、
   前記ナノイーイオンを排出させる外気送風ファンを備えた電気掃除機において、
   前記ナノイーイオン発生手段が収納されたナノイーイオン発生手段収納室と前記電動送風機が収納されている電動送風機収納室を連結する連結通路を設け、
   前記電動送風機の排気風の一部を前記ナノイーイオン発生手段収納室へ流入させる構成とし、
   前記吸引力制御手段は、強、中、弱の複数の吸引力設定の内、ユーザーが設定した吸引力ポジションに応じて、前記ナノイーイオン発生手段への通電の間欠制御周期を可変させることができ、強設定時は常時通電し、中設定時は間欠制御通電し、弱設定時は中設定時よりも長い周期で間欠制御通電することを特徴とする電気掃除機。
2. 被掃除面の塵埃等を吸引するための吸込み具を有し、前記吸込み具には被掃除面に接しているか否かを判別する接触検知手段を備え、前記接触検知手段が吸込み具が被掃除面に接触していないと判断した場合は、間欠制御のＯＮ時間をほぼ０とすることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. ナノイーイオン発生手段への通電を表示するナノイーイオン表示手段を備え、ナノイーイオン発生手段への通電の間欠周期に応じてナノイーイオン表示手段の表示を可変させ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。