JP5612320B2 - 静電霧化装置および電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、水分を自然放電により霧化する静電霧化装置およびこれを備えた電気掃除機に関する。

従来、この種の静電霧化装置は、ピン状の複数の吸水性電極を備えた多孔質成形体と、この多孔質成形体の基端側に水分を供給する給水部とを備えている。この給水部としては、水を貯留するタンク状のもの、あるいは熱電素子としてのペルチェ素子を利用して結露させた水分を供給するものがある。そして、多孔質成形体を所定の直流負電圧に帯電させるとともにこの多孔質成形体により給水部から水分を吸い上げ、この吸い上げた水分を、吸水性電極の先端側からラジカルを含むミストヘと霧化して空気中へと飛散させることにより、脱臭および除菌などを行う(例えば、特許文献１および２参照。)。

特開２００８−２１２８８７号公報(第４−９頁、図１−３) 特許第４０１６９３４号公報(第３−４頁、図１)

しかしながら、上述の静電霧化装置では、水分を毛細管現象によって吸水性電極の基端側から先端側へと吸い上げ、吸水性電極全体に水分を浸漬して、先端側の電界集中によって水分を霧化させているため、吸水性電極が水分を吸い上げるまでの間、ミストを発生することができないという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、水分を直ちに霧化できる静電霧化装置およびこれを備えた電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明は、熱電素子の吸熱側を覆って配置された絶縁性の結露部材と、基端側から給電されるとともに先端側がこの結露部材に対向して配置され、熱電素子の吸熱により冷却された結露部材に結露した水分が先端側に付着することでこの水分を先端側からの自然放電によりラジカルを含むミストへと霧化する電極とを具備したものである。

本発明によれば、熱電素子に電流を流すことでこの熱電素子の吸熱側を覆う絶縁性の結露部材が冷却されてこの結露部材に水分が結露し、この結露した水分が凝集して結露部材に対向する電極の先端側に付着するので、例えば電極の基端側から先端側へと水分を吸い上げることなく、電極の先端側に付着した水分を直ちに霧化できる。

本発明の第１の実施の形態の静電霧化装置を示す斜視断面図である。 同上静電霧化装置を示す分解斜視図である。 同上静電霧化装置を前側から示す一部の分解斜視図である。 同上静電霧化装置を後側から示す一部の分解斜視図である。 同上静電霧化装置を示す斜視図である。 同上静電霧化装置の放電側の分解斜視図である。 同上静電霧化装置の給水側を示す斜視図である。 同上静電霧化装置を備えた電気掃除機の内部構造を模式的に示す説明側面図である。 同上電気掃除機を示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態の電気掃除機の内部構造を模式的に示す説明側面図である。 本発明の第３の実施の形態の静電霧化装置を示す斜視図である。

以下、本発明の第１の実施の形態の構成を図１ないし図９を参照して説明する。

図９において、11はいわゆるキャニスタ型の循環式の電気掃除機を示し、この電気掃除機11は、吸込風路体である管部12と、この管部12が着脱可能に接続される掃除機本体13とを有している。

管部12は、掃除機本体13に接続される接続管部15と、この接続管部15の先端側に連通する可撓性を有するホース体16と、このホース体16の先端側に設けられた手元操作部17と、この手元操作部17の先端側に着脱可能に接続される延長管18と、この延長管18の先端側、あるいはホース体16の先端側に選択的に着脱可能に接続される吸込口体としての床ブラシ19とを備えている。

手元操作部17には、把持部21がホース体16側へと突出し、この把持部21には、操作用の設定ボタン22が複数設けられている。

また、掃除機本体13は、図８および図９に示すように、合成樹脂などにより中空状に形成された本体ケース25を備え、この本体ケース25の内部には、前部から後部へと、第１隔壁26、第２隔壁27、第３隔壁28および第４隔壁29が順次形成されているとともに、第１隔壁26と第２隔壁27との間に、第１塵埃分離手段としての１次フィルタ31が配置され、第２隔壁27と第３隔壁28との間に、第２塵埃分離手段としての２次フィルタ32が配置されている。このため、本体ケース25の内部には、第１隔壁26と１次フィルタ31との間に集塵室34が区画され、１次フィルタ31と第２隔壁27との間に第１吸気室35が区画され、第２隔壁27と２次フィルタ32との間に第２吸気室36が区画され、２次フィルタ32と第３隔壁28との間に第３吸気室37が区画され、第３隔壁28と第４隔壁29との間に第４吸気室38が区画され、かつ、第４隔壁29と本体ケース25の後部との間に送風機室39が区画されている。さらに、本体ケース25の内部には、第２吸気室36と集塵室34とを気密に接続する接続風路としての第１通気風路41が形成され、第１吸気室35と第４吸気室38とを気密に接続する接続風路部としての第２通気風路42が形成され、かつ、送風機室39と第２吸気室36とを連通させる連通風路としての第３通気風路43が形成されている。したがって、この第３通気風路43と第２吸気室36および第１通気風路41により、送風機室39から集塵室34側へと循環する循環風路45が形成されている。また、本体ケース25の前部には、管部12の接続管部15が接続される本体吸込口47が形成され、本体ケース25の後部には、送風機室39と外気とを連通する本体排気口48が複数形成されている。そして、送風機室39には、電動送風機51が配置されているとともに、この電動送風機51の駆動を制御する本体制御部としての制御手段52が電動送風機51の下方に配置され、第３通気風路43、すなわち循環風路45中に、静電霧化装置53が配置されている。また、本体ケース25は、集塵室34を開閉する蓋体55を備えている。さらに、この本体ケース25は、両側に走行輪56(一方のみ図示)が回転自在に取り付けられて、掃除機本体13が被掃除面としての床面上を走行可能に構成されている。

第１隔壁26は、本体吸込口47の後部に対向して位置している。また、この第１隔壁26には、本体吸込口47と集塵室34との連通と遮断とを切り換える第１開閉手段としての例えば電磁弁などの常開の第１開閉弁61が取り付けられている。さらに、この第１隔壁26には、第１通気風路41が集塵室34に連通して気密に接続されている。

第２隔壁27には、第１吸気室35と第２吸気室36との連通と遮断とを切り換える第２開閉手段としての例えば電磁弁などの常開の第２開閉弁63が取り付けられている。

第３隔壁28には、第３吸気室37と送風機室39との連通と遮断とを切り換える第３開閉手段としての例えば電磁弁などの常開の第３開閉弁65が取り付けられている。

第４隔壁29は、第３隔壁28に対向する下部を構成する対向部67と、この対向部67の上端部から前方へと水平状に突出する突出部68と、この突出部68から上方に延びる延出部69とを有している。

対向部67には、第３隔壁28に向けて前方へと突出する吸気筒部71が形成されている。この吸気筒部71は、先端部(上流端部)である前端部が第３隔壁28の後面に図示しないシール部材などを介して当接して、内部が第３開閉弁65と気密に接続されている。また、この吸気筒部71の下部には、第４吸気室38に連通する開口部73が開口形成されている。

突出部68は、第３通気風路43の下側の一部を構成する部分であり、静電霧化装置53が載置されている。また、この突出部68の下部には、上記２次フィルタ32が配置されている。

また、１次フィルタ31は、含塵空気中の塵埃を例えばろ過して空気と分離するものである。したがって、集塵室34内に塵埃が捕集されるように構成されている。

２次フィルタ32は、例えば最終フィルタとして機能するものである。すなわち、この２次フィルタ32は、１次フィルタ31で捕集できなかった塵埃(細塵)を捕集可能であり、例えば上下方向に沿ってプリーツ(襞)を有するプリーツフィルタなどの表面集塵フィルタが用いられる。また、この２次フィルタ32の後部には、例えばこの２次フィルタ32に振動などを与えることでこの２次フィルタ32に捕集した塵埃を除去する除塵手段75が取り付けられている。

また、第１通気風路41は、第２吸気室36の２次フィルタ32の前部の位置から下方へと延び、第１吸気室35および集塵室34の下側を経由して、この集塵室34の前端部に連通している。さらに、この第１通気風路41内には、第２吸気室36と集塵室34との連通と遮断とを切り換える第４開閉手段としての例えば電磁弁などの常閉の第４開閉弁76が取り付けられている。

第２通気風路42は、第１吸気室35の１次フィルタ31の後部の位置から下方へと延び、第２吸気室36および第３吸気室37の下部を経由して、第４吸気室38の下部に連通している。また、この第２通気風路42内には、第１吸気室35と第４吸気室38との連通と遮断とを切り換える第５開閉手段としての例えば電磁弁などの常閉の第５開閉弁78が取り付けられている。

第３通気風路43は、送風機室39の上部から前部へと延びるように、第４隔壁29の突出部68に沿って形成されている。また、この第３通気風路43には、この第３通気風路43と第２吸気室36との連通と遮断とを切り換える第６開閉手段としての例えば電磁弁などの常閉の第６開閉弁81が、第４隔壁29の延出部69に取り付けられている。

また、電動送風機51は、前端部に吸気口83を備え、後端側の外周に排気口84を備えている。そして、電動送風機51は、第４隔壁29の吸気筒部の後端部に、図示しないシール部材などを介して吸気口83が気密に接続されている。

制御手段52は、例えば商用交流電源、あるいは二次電池などから給電されており、設定ボタン22、電動送風機51、各開閉弁61，63，65，76，78，81、除塵手段75、および、静電霧化装置53などと電気的に接続されている。そして、この制御手段52は、設定ボタン22による作業者の設定操作に対応して電動送風機51の駆動を例えば位相角制御するとともに、各開閉弁61，63，65，76，78，81の開閉、および、静電霧化装置53の駆動などをそれぞれ制御する。

そして、静電霧化装置53は、ＯＨラジカルなどのラジカルを含むピコサイズないしナノサイズの微細なミストＭを発生するものであり、例えば図１ないし図５に示すように、放電部側ケースとしての霧化本体側ケースである第１ケース86と、この第１ケース86の内部に収容される保持ケースとしての第２ケース87と、給水部側ケースとしての結露部側ケースである第３ケース88とに分割可能な筐体である例えば合成樹脂製のケース体89を備えている。さらに、静電霧化装置53は、このケース体89の第１ケース86および第２ケース87に、電極としての吸水性電極91を複数保持した放電極部92と、給水部材としての給水シート93と、導電部としての導電シート94とがユニット状に一体的に組み付けられ、第３ケース88に、熱電素子としてのペルチェ素子95と、熱伝導部材としての伝熱板96と、結露部材(覆い部材)としての樹脂部材(絶縁部材)である絶縁シート97と、放熱部材としての放熱板(ヒートシンク)98とがユニット状に一体的に組み付けられて構成されている。

第１ケース86は、第３ケース88側が開口した例えば四角形箱状に形成されており、この第１ケース86の両側には、一方および他方の開口部101，102が形成されている。また、第１ケース86の上部の中央部には、第２ケース87および第３ケース88を係止固定するための上部固定部103が形成されている。さらに、第１ケース86の下部の中央部には、第３ケース88を係止固定するための下部固定部104が形成されている。また、第１ケース86の下部固定部104の両側方には、第２ケース87を係止固定するための係止固定部105(一方のみ図示)が爪状に上方へと突出して形成されている。そして、第１ケース86は、循環風路45を通過する空気が一方の開口部101から他方の開口部102へとケース体89の内部を通過するように構成されている。

また、第２ケース87は、図２、図５および図６に示すように、第１ケース86の内部に嵌合可能な例えば四角形枠状に形成されている。すなわち、この第２ケース87の中央部には、放電極部92の各吸水性電極91が挿通される挿通開口106が形成されている。また、この第２ケース87の第３ケース88側である一主面の四隅には、給水シート93を押さえるための押圧部であるボス部107が突出して形成されている。さらに、この第２ケース87の挿通開口106の下部には、給水シート93が挿通されて取り付けられる挿通部108がスリット状に開口形成されている。また、この第２ケース87の挿通開口106の他主面側の周囲には、放電極部92を保持するための保持部109が段差状に形成されている。そして、この第２ケース87は、第１ケース86内に、上部固定部103および係止固定部105によって上下の位置で係止固定されている。

また、第３ケース88は、図１ないし図５に示すように、第１ケース86の開口を覆う例えば四角形枠状に形成されており、第１ケース86の固定部103，104により固定された状態で、第１ケース86内に固定された第２ケース87と略平行に対向している。さらに、この第３ケース88の中央部には、ペルチェ素子95が取り付けられる例えば四角形状の取付開口部111が開口形成されており、この取付開口部111の周囲には、ペルチェ素子95を嵌合保持するための四角形枠状の保持枠部112が形成されている。また、この第３ケース88の取付開口部111の第２ケース87側の位置には、伝熱板96を保持するための保持段差部113が段差状に形成されている。さらに、この第３ケース88の第２ケース87に対して反対側には、放熱板98を内部に嵌合保持するための枠部114が、保持枠部112の外方を囲んで四角形枠状に形成されている。

このように、ケース体89は、図１、図３および図４に示すように、第１ケース86および第２ケース87が吸水性電極91(放電極部92)、給水シート93および導電シート94と一体的に固定されて放電部ユニットU1を構成し、第３ケース88がペルチェ素子95、伝熱板96、絶縁シート97および放熱板98と一体的に固定されて結露部ユニットU2を構成している。また、結露部ユニットU2は、第１ケース86の固定部103，104により、放電部ユニットU1に一体的に係止保持されている。

また、図１ないし図５に示すように、各吸水性電極91は、吸水性、保水性および水分の吸い上げ特性を有するもので、例えば多孔質成形体、あるいは繊維体などにより形成されたピン状の棒状体である。また、各吸水性電極91は、先端部が基端部よりも細く形成されている。このため、各吸水性電極91は、先端側からの自然放電によってＯＨラジカルを含むピコサイズないしナノサイズの微細なミストＭを発生するように構成されている。換言すれば、各吸水性電極91の近傍には、対極が配置されていない。

また、放電極部92は、例えば絶縁性の合成樹脂などにより第２ケース87の挿通開口106に対応する形状の台状に形成され、複数の吸水性電極91が互いに略等間隔で挿通されていることにより、これら吸水性電極91を一体的に保持している。

また、給水シート93は、例えばスポンジなどの、吸水性および保水性を有する部材によって形成されている。さらに、この給水シート93は、絶縁シート97側に密着する吸水部117と、この吸水部117の下部に一端部が連続する連続部である挿通部118と、この挿通部118の他端部に連続する供給部119とを一体に備えている。

吸水部117は、例えば中央部に四角形状の窓部117aを有する四角形枠状(額縁状)に形成されており、各ユニットU1，U2を互いに固定した状態で、第２ケース87の各ボス部107によって、第３ケース88の取付開口部111の周囲において絶縁シート97に圧接されるものである。すなわち、この吸水部117は、第２ケース87(放電部ユニットU1)と第３ケース88(結露部ユニットU2)との間に位置している。

窓部117aは、各吸水性電極91の先端側および絶縁シート97がそれぞれ臨む開口である。

挿通部118は、第２ケース87の挿通部108に挿通される部分である。

供給部119は、導電シート94と第１ケース86との間に挟持される部分であり、吸水部117で吸い上げた水分を、挿通部118を介して導電シート94へと運ぶように構成されている。

導電シート94は、吸水性および保水性を有する部材により形成されており、放電極部92の背面側、すなわち吸水性電極91の基端側に密着して、これら吸水性電極91の基端側と電気的に接続されている。また、この導電シート94は、第１ケース86の上部に形成された導出開口部120に、突出部94aが挿通されてケース体89の外部に突出し、この突出部94aが電動送風機51(図８)などに給電する商用交流電源、あるいは二次電池などから例えば−１０〜−４ｋＶ、好ましくは−６ｋＶ程度の負電圧を発生させる図示しない直流電源部に電気的に接続されている。したがって、この導電シート94は、直流電源部からの電圧により各吸水性電極91に基端側から給電し、これら吸水性電極91を負に帯電させるように構成されている。

また、ペルチェ素子95は、電気エネルギを熱エネルギに変換するものであり、吸熱側となる吸熱側面95aと放熱側となる放熱側面95bとを有する熱交換器である。そして、このペルチェ素子95は、リード線95c，95dが第３ケース88の上部に形成された導出孔122，123に挿通されて図示しない電源などに電気的に接続されており、例えば制御手段52(図８)によって電流を制御することで、温度制御が可能となっている。さらに、このペルチェ素子95は、吸熱側面95aが第２ケース87側に臨むように第３ケース88の取付開口部111に取り付けられている。

伝熱板96は、例えばアルミニウムなどの伝熱性に優れた金属などの部材によってペルチェ素子95の吸熱側面95aよりも大きい四角形平板状に形成されており、ペルチェ素子95の吸熱側面95aに放熱用部材である放熱用シリコーンなどで固定され、この吸熱側面95aに熱的に接続されている。また、この伝熱板96は、第３ケース88の保持段差部113に嵌合保持された状態で、第３ケース88の第２ケース87側の主面と略面一となっている。

また、絶縁シート97は、取付開口部111よりも大きい四角形状の薄膜層状に形成されており、ペルチェ素子95の吸熱側面95a、ここでは伝熱板96に当接するとともにこの伝熱板96を覆って第３ケース88の第２ケース87側の主面に貼着されている。すなわち、この絶縁シート97は、ペルチェ素子95の吸熱により冷却されるように配置されている。この状態で、絶縁シート97の外縁部は、取付開口部111よりも外方に位置している。さらに、この絶縁シート97は、少なくとも伝熱板96(ペルチェ素子95)と反対側の結露面となる表面97aに撥水加工が施されており、この表面97aには、ユニットU1，U2を互いに固定した状態で、各吸水性電極91の先端側が、表面97aに結露した水分が凝集して成長した水滴Ｗに接触する程度の所定の間隙を介して窓部117aにて対向しているとともに、これら吸水性電極91が対向する位置の周囲、すなわち取付開口部111の外方、換言すれば伝熱板96の周囲の位置にて、給水シート93の吸水部117が表面97aに圧接されている。

放熱板98は、例えばアルミニウムなどの伝熱性に優れた金属などの部材によって形成されており、ペルチェ素子95の放熱側面95bに放熱用部材である放熱用シリコーンなどで固定され、この放熱側面95bに熱的に接続されている。この放熱板98は、所定の熱特性を有していれば任意の形状および材質を用いることが可能であるが、例えばペルチェ素子95に対して反対側へと突出複数のフィン98aを有している。これらフィン98aは、例えば互いに略等間隔に離間されて格子状に配列され、送風機室39(循環風路45)内の空気に曝されるように形成されている。

そして、静電霧化装置53は、ペルチェ素子95の吸熱側面95a、絶縁シート97および給水シート93の吸水部117がそれぞれ水平方向に対して角度を有する状態、本実施の形態では垂直方向に沿うように、突出部68上に配置されている。すなわち、第２ケース87および第３ケース88が、それぞれ垂直状に第１ケース86に係止固定されている。

次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。

図８に示す制御手段52には、例えば被掃除面を掃除するために用いる通常の掃除モードと、各フィルタ31，32を清掃する除塵モードとが設定されている。なお、以下、除塵モードは、例えば掃除モードの終了直後に行うものとするが、例えば掃除モードの開始直前に行う構成、掃除モードの開始直前および終了直後のそれぞれに行う構成、あるいは、掃除作業が所定時間以上中断されたときに行う構成など、任意のタイミングで行うように構成してもよい。

掃除モードにおいては、例えば図示しない電源コードを介して接続した商用交流電源、あるいは本体ケース25に内蔵した二次電池などから給電可能な状態で、制御手段52は、まず、準備として、第１開閉弁61、第２開閉弁63、および、第３開閉弁65のそれぞれを開弁状態に維持し、第４開閉弁76、第５開閉弁78、および、第６開閉弁81のそれぞれを閉弁状態に維持する。

この状態で、制御手段52は、図９に示す設定ボタン22を介して入力された作業者の所望の動作モードで電動送風機51を駆動させるとともに、図１に示すペルチェ素子95に所定の電流を流して、ペルチェ素子95を温度制御する。

ペルチェ素子95は、流れる電流に応じて、吸熱側面95aから吸熱するとともに放熱側面95bから放熱する。この放熱側面95bでは、この放熱側面95bに熱的に接続された放熱板98を介して送風機室39(図８)内へと放熱することにより放熱が補助され、効率よく吸熱され、そのためペルチェ素子95は吸熱側面95aから効率よく吸熱し、外気温に対して急速な温度差を生じさせる。

このとき、ペルチェ素子95の吸熱側面95aに熱的に接続された伝熱板96は、吸熱側面95aと略等しい温度に冷却され、この伝熱板96を覆う絶縁シート97も同様に冷却される。このため、ケース体89の内部へと入り込んだ送風機室39(図８)内の空気に含まれる水分が、撥水性を有する絶縁シート97の表面97aに結露してゆく。

そして、作業者は、図９に示す把持部21を把持し、被掃除面上で床ブラシ19などを移動させて塵埃を空気とともに吸い込む。

このとき、含塵空気は、管部12を先端側から基端側へと移動した後、本体吸込口47から本体ケース25内へと吸い込まれる。そして、図８に示すように、含塵空気は、まず、開いている第１開閉弁61を通って集塵室34に至り、次いで、１次フィルタ31によって比較的大きい塵埃、すなわち粗塵と空気とに分離される。このため、分離された粗塵が集塵室34に捕集される。

また、１次フィルタ31を通過して第１吸気室35に流入した空気は、開いている第２開閉弁63を通って第２吸気室36に流入し、２次フィルタ32によって比較的小さい塵埃すなわち細塵と空気とに分離される。このため、２次フィルタ32の上流側の面32aに細塵が捕捉される一方で、この２次フィルタ32を通過して第３吸気室37に流入した空気が、開いている第３開閉弁65を通り、さらに、吸気筒部71を通って電動送風機51に吸気口83から吸い込まれる。そして、電動送風機51の排気口84から送風機室39に流出された排気は、本体排気口48を介して本体ケース25(掃除機本体13)の外部に排出される。なお、上記の空気の流れを、図８中の実線A1に示す。

一方、除塵モードにおいては、掃除を終了するために作業者が所定の設定ボタン22を操作すると、制御手段52は、まず、準備として、第１開閉弁61、第２開閉弁63、および、第３開閉弁65のそれぞれを閉弁状態に維持するとともに、第４開閉弁76、第５開閉弁78、および、第６開閉弁81のそれぞれを開弁状態に維持する。

この後、制御手段52は、静電霧化装置53の導電シート94に通電する(静電霧化装置53オン)とともに、電動送風機51を駆動させる入力制御を行う。この場合の電動送風機51の入力は、例えば掃除モードにおいて電動送風機51に与えられる最大の入力よりも低いものとする。

ここで、静電霧化装置53では、図１に示すように、絶縁シート97の表面97aに結露した水分が凝集し、この凝集した水分が成長した水滴Ｗが絶縁シート97の表面97aに間隙を介して対向する各吸水性電極91の先端側に付着する。各吸水性電極91には、導電シート94を介して高圧の負電圧が印加されているため、これら吸水性電極91の先端側に電界集中が生じて自然放電が起こり、これら吸水性電極91の先端側に表面張力および毛細管現象により直接付着した水分の表面張力を超える電気作用によりピコサイズないしナノサイズ(５００ｐｍ〜５，０００ｐｍ程度)の目に見えないミストＭ(図８)が直ちに分裂して飛散する。

また、絶縁シート97の表面97aに凝集した水分の量が比較的多い場合には、その一部が、図７の矢印X1に示すように、絶縁シート97の表面97aから給水シート93の吸水部117に吸水され、この吸水部117から矢印X2に示すように挿通部118および供給部119を介して図１の矢印X3に示すように導電シート94へと運ばれ、この導電シート94に吸い上げられて吸水性電極91の基端側に運ばれる。この水分は、各吸水性電極91により毛細管現象によって経時的に先端側へと吸い上げられ、各吸水性電極91の先端側に付着した水分と同様に霧化され、ミストＭ(図８)となって飛散する。

そして、飛散したミストＭは、開口部101，102を介して図８に示すケース体89内を通過する循環風路45内の空気中に放出される。

さらに、電動送風機51の駆動に伴い、その吸気負圧が、吸気筒部71内、開口部73、第４吸気室38、第２通気風路42、第１吸気室35、集塵室34、第１通気風路41、第２吸気室36、および、第３通気風路43に順次作用することで、電動送風機51の排気口84から送風機室39に出た排気は、第３通気風路43を介して第２吸気室36へと流入する。この結果、図８中の破線A2に示すように、電動送風機51の排気が循環風路45を介して集塵室34側へと循環し、ミストＭが循環風路45、集塵室34、第１吸気室35、第２通気風路42、第４吸気室38および吸気筒部71に至る隅々まで飛散することとなる。

以上のように循環する排気には、静電霧化装置53により生成したＯＨラジカルを含む微細なミストＭが供給されるので、このミストＭが、循環の過程で、２次フィルタ32をその厚み方向に通過することなく、この２次フィルタ32の上流側(掃除モード時の上流側)の面32aに沿って上方から下方に向けて流れ、さらに第１通気風路41を介して集塵室34に流入する。このとき、電動送風機51の排気は、２次フィルタ32の上流側の面32aに吹き当てられ、この面32aに捕集されている細塵を下方に吹き飛ばす。

また、制御手段52は、除塵手段75を駆動させて２次フィルタ32に振動を与え、この２次フィルタ32に捕集されている細塵を、この２次フィルタ32から除去する。この除去された細塵は、第２吸気室36に浮遊し、この浮遊した細塵にミストＭが作用する。

さらに、循環する排気は、集塵室34から第２通気風路42を経由することにより、２次フィルタ32を迂回しつつ、第４吸気室38および吸気筒部71の開口部73を介して電動送風機51の吸気口83に吸い込まれ、２次フィルタ32をその厚み方向に通過することがない。換言すれば、電動送風機51の吸気負圧が、２次フィルタ32に対してその後側(下流側)から作用して、２次フィルタ32の上流側の面32aに細塵が吸い付けられることがない。このため、２次フィルタ32が除塵手段75により容易に除塵されて、この除去された細塵が第２吸気室36を通過する排気の流れに乗って集塵室34へと移動する。

以上のように２次フィルタ32から除去されて集塵室34に移動される浮遊塵(細塵)、および、集塵室34内に捕集された粗塵に対して、静電霧化装置53により生成されたミストＭに含まれるＯＨラジカルが繰り返し作用し、雑菌の分解、すなわち除菌(殺菌)、および、消臭が効果的に行われる。これら除菌作用および消臭作用は、２次フィルタ32自体に対しても与えられる。

そして、制御手段52は、除塵モードの開始から所定時間、例えば１０秒程度が経過したと判断すると、除塵手段75を停止させる。除塵モードを開始した掃除終了直後の段階では、２次フィルタ32に捕集されている細塵はまだ固まっておらず、強い付着力を発現することがないため、１０秒間程度の除塵手段75の駆動によって、２次フィルタ32に捕集した細塵は充分に除去できる。

さらに、制御手段52は、除塵モードの開始時点から所定時間、例えば２０秒〜３０秒程度が経過したと判断すると、静電霧化装置53の導電シート94およびペルチェ素子95への給電および電動送風機51への給電をそれぞれ停止させて、除塵モードを終了する。

上述したように、上記第１の実施の形態では、ペルチェ素子95に電流を流すことでこのペルチェ素子95の吸熱側である伝熱板96を覆う絶縁シート97が冷却されてこの絶縁シート97の表面97aに水分が結露し、この結露した水分が凝集して絶縁シート97の表面97aに対向する各吸水性電極91の先端側に付着するので、例えば吸水性電極91の基端側から先端側へと水分を吸い上げることなく、吸水性電極91の先端側に付着した水分を直ちに霧化できる。

すなわち、上記第１の実施の形態では、先端側にて水分を霧化する各吸水性電極91に対して、この先端側に水分を直接付着させることができるので、水分を結露させてから(静電霧化装置53を駆動させてから)ミストＭの飛散までの時間を短縮でき、換言すれば結露現象と霧化現象との時間差をほぼなくすことが可能となり、即効性に優れている。

また、各吸水性電極91の先端側を、絶縁シート97の表面97aに対して所定の微小間隙を介して対向させることにより、各吸水性電極91の先端側での電界集中の効率を高めることができ、水分をより効率よく霧化できるとともに、各吸水性電極91は、絶縁シート97の表面97aに結露して凝集した水滴が瞬時に先端に接するだけなので、各吸水性電極91側からの絶縁シート97(伝熱板96、ペルチェ素子95)側への熱伝導を遮断でき、絶縁シート97の表面97aが低温に維持されて結露時のロスを防ぐことができ、ペルチェ素子95による冷却能力の低下を防止できる。

しかも、絶縁シート97の表面97aを撥水性とすることにより、この絶縁シート97の表面97aに結露する水滴の高さが高くなるので、結露した水分が少量であっても、効率的に各吸水性電極91の先端側に供給できる。

また、絶縁シート97の吸水性電極91の先端側に対向する位置の周囲に吸水部117を備え、絶縁シート97の表面97aに結露した水分の一部を吸水性電極91の基端側へと運ぶ給水シート93を有することにより、絶縁シート97の表面97aに大量の水分が結露した場合には、この水分を、給水シート93を介して各吸水性電極91の基端側へと運んでこれら吸水性電極91により先端側へと吸い上げることができるので、絶縁シート97の表面97aに結露した水分を有効に利用できる。

さらに、ペルチェ素子95の吸熱側、絶縁シート97および給水シート93の吸水部117を、水平方向に対して角度を有する、例えば垂直状に配置しているので、絶縁シート97の表面97aに結露した水分を、より大きく成長させることができ、この水分を確実に吸水部117へと吸水することが可能になる。

そして、給水シート93の吸水部117で吸水した水分を吸水性電極91の基端側へと運ぶ際には、吸水部117から挿通部118を経由して供給部119へと運ばれるので、供給経路が長く、水分を運ぶ際に時間を要するものの、給水シート93は保水性能が高いため、水分を吸水性電極91へと確実に運ぶことができるだけでなく、絶縁シート97の表面97aに多量の水分が結露した場合でも、漏水を防止でき、使用環境や使用時間の幅を拡げることが可能になる。

さらに、絶縁シート97の表面97aに撥水加工を施すことにより、絶縁シート97の表面97aに結露した水分を、より確実に凝集させて各吸水性電極91へと供給できる。

また、ペルチェ素子95の吸熱側を絶縁シート97により覆い、この絶縁シート97の表面97aに水分を結露させるので、例えばペルチェ素子95の吸熱側、例えば吸熱側面95aあるいは伝熱板96などに水分を直接結露させる場合のように、これら吸熱側面95aあるいは伝熱板96が水分の結露および乾燥の繰り返しなどによって腐食したり傷んだりすることを防止できる。すなわち、絶縁シート97によって、ペルチェ素子95および伝熱板96を水分から保護できる。

そして、上述の静電霧化装置53で発生させたミストＭを電気掃除機11の集塵室34に捕集した塵埃に作用させることにより、集塵室34に捕集した塵埃を除菌および消臭できる。すなわち、電気掃除機11の場合、一定量を捕集するまで塵埃を集塵室34に溜めておくことが一般的であるため、この塵埃に雑菌や臭気が発生しやすいので、上記静電霧化装置53によって除菌および消臭できることで、集塵室34に塵埃を長期に溜めた場合、あるいは集塵室34に塵埃を多量に溜めた場合などでも、悪臭を抑制できる。

特に、電気掃除機11は、一般にその駆動(通電)時間が比較的短いものであるから、上記静電霧化装置53を用いることにより、短い駆動時間であっても、結露させた水分を直ちにかつ確実に霧化できるので、使い勝手が良好になる。

しかも、上述の静電霧化装置53を循環風路45内に配置することにより、静電霧化装置53で発生させたラジカルを含むミストＭを集塵室34へと循環させて集塵室34内の塵埃および各フィルタ31，32などに繰り返し作用させる、すなわち接触の機会を高めることが可能になり、効果的に除菌および消臭できる。

特に、循環風路45内を循環する排気によって２次フィルタ32の上流側の面32aに捕集した塵埃(細塵)を吹き飛ばす上記構成においては、ミストＭが塵埃に作用する機会がより高められるので、消臭および除菌の効率をより向上できる。

また、上記除塵モードによって、循環する排気の流れで２次フィルタ32に塵埃が吸い付けられることがないので、２次フィルタ32に捕集した細塵を除塵手段75の駆動により容易に除去できるとともに、除塵中に２次フィルタ32から除去された細塵をミストＭによって除菌および消臭できる。

さらに、静電霧化装置53は、各吸水性電極91の自然放電によってミストＭを発生させるので、対極を有しコロナ放電などによってミストを発生させる霧化装置と比較してオゾンの発生を抑制でき、本体ケース25からのオゾンの漏れを元から断つことができる。

そして、循環風路45内の水分、換言すれば大気中の水分を凝集して各吸水性電極91に供給するため、電気掃除機11として場所を選ぶことなく使用でき、また、給水を要しない、すなわち給水フリー(メンテナンスフリー)の構成とすることができるため、作業者などが給水を行う手間が省け、利用範囲が広がるなど、使い勝手が良好になる。

なお、上記第１の実施の形態において、循環風路45などの細部は、上記構成に限定されるものではない。すなわち、通常の掃除モードにおいて集塵室34を経由して空気を吸い込み、除塵モードにおいて電動送風機51の排気を集塵室34へと循環させることができる風路構成であれば、各吸気室、各通気風路、各開閉弁などの配置や個数などは任意に設定できる。

次に、第２の実施の形態を図１０を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態の静電霧化装置53を配置した電気掃除機11を、循環式でない、いわゆるサイクロン式の電気掃除機としたものである。

掃除機本体13の本体ケース25の内部には、集塵室34内に着脱可能に取り付けられる集塵部としての集塵装置であるサイクロン分離装置125と、このサイクロン分離装置125の下流側である上側から送風機室39内の電動送風機51の吸気口83に連通する通気風路である第１通気風路126とが形成されている。

サイクロン分離装置125は、内部に塵埃収容室131を区画する略有底円筒状の集塵部本体132を有しており、この集塵部本体132の前部には、前端側が本体吸込口47に連通し後端側が塵埃収容室131に連通する吸気開口部133が突出して形成されている。また、集塵部本体132の後部には、第１通気風路126に連通する外気取入風路である第２通気風路134が突出して形成されている。

塵埃収容室131の内部には、吸気開口部133から吸い込んだ含塵空気を外周に沿って旋回させることにより塵埃を分離する円筒状のサイクロン分離部136が取り付けられており、このサイクロン分離部136の外周には、開口137が形成され、この開口137には、第１塵埃分離手段としての１次フィルタ138が取り付けられている。また、塵埃収容室131(集塵部本体132)の上端部には、第２塵埃分離手段としての２次フィルタ139が取り付けられている。

１次フィルタ138は、含塵空気中の塵埃を例えばろ過して空気と分離するものである。

また、２次フィルタ139は、例えば、最終フィルタとして機能するものである。すなわち、この２次フィルタ139は、１次フィルタ138で捕集できなかった塵埃(細塵)を捕集可能である。

また、第２通気風路134は、開閉手段としての例えば電磁弁などの常閉の開閉弁141を介して塵埃収容室131内と連通している。さらに、この第２通気風路134には、外気、ここでは例えば集塵室34内の空気を第２通気風路134内へと取り込む外気口142が下部に開口形成されている。そして、この第２通気風路134は、連通開口144を介して第１通気風路126と連通しており、この連通開口144を閉塞して静電霧化装置53が取り付けられている。

ここで、静電霧化装置53は、放熱板98を第１通気風路126内に挿入するように第３ケース88の外縁部が連通開口144に隙間なく嵌合し、放電部ユニットU1側が第２通気風路134内に位置するように配置されている。

一方、第１通気風路126は、例えば蓋体55の内部などにその一部が形成されていてもよい。

次に、上記第２の実施の形態の動作を説明する。

掃除モードにおいては、例えば図示しない電源コードを介して接続した商用交流電源、あるいは本体ケース25に内蔵した二次電池などから給電可能な状態で、制御手段52は、まず、準備として、開閉弁141を閉弁状態に維持する。

この状態で、制御手段52は、設定ボタン22を介して入力された作業者の所望の動作モードで電動送風機51を駆動させるとともに、ペルチェ素子95に所定の電流を流して、ペルチェ素子95を温度制御する。また、電動送風機51へと吸い込まれる空気が第１通気風路126内を通過する際に放熱板98内を通過することで、放熱板98での効果的な放熱を可能とする。この結果、ケース体89の内部へと入り込んだ空気に含まれる水分が、撥水性を有する絶縁シート97の表面97aに結露してゆく。

そして、作業者は、把持部21を把持し、被掃除面上で床ブラシ19などを移動させて塵埃を空気とともに吸い込む。

このとき、含塵空気は、管部12を先端側から基端側へと移動した後、本体吸込口47から本体ケース25内へと吸い込まれる。そして、含塵空気は、まず、吸気開口部133から集塵部本体132の内部の塵埃収容室131へと、集塵部本体132の内周面に沿って流入することにより、サイクロン分離部136の周囲を旋回し、遠心力によって、比較的大きい塵埃、すなわち粗塵と空気とに分離される。このため、分離された粗塵が塵埃収容室131内に落下収容される。

また、１次フィルタ138を通過した空気は、さらに２次フィルタ139を通過することで比較的小さい塵埃すなわち細塵と空気とに分離される。このため、２次フィルタ139に細塵が捕捉される一方で、この２次フィルタ139を通過した空気は、第１連通風路126を介して電動送風機51に吸気口83から吸い込まれる。そして、電動送風機51の排気口84から送風機室39に流出された排気は、本体排気口48を介して本体ケース25(掃除機本体13)の外部に排出される。なお、上記の空気の流れを、図１０中の実線A3に示す。

一方、除塵モードにおいては、掃除を終了するために作業者が所定の設定ボタン22を操作すると、制御手段52は、まず、準備として、開閉弁141を開弁状態に維持する。

この後、制御手段52は、静電霧化装置53の導電シート94に通電する(静電霧化装置53オン)とともに、電動送風機51を駆動させる入力制御を行う。この場合の電動送風機51の入力は、例えば掃除モードにおいて電動送風機51に与えられる最大の入力よりも低いものとする。

ここで、静電霧化装置53は、上記第１の実施の形態と同様の作用により、ピコサイズないしナノサイズ(５００ｐｍ〜５，０００ｐｍ程度)の目に見えないミストＭを直ちに分裂させて飛散させる。この飛散したミストＭは、開口部101，102を介して第２通気風路134内の空気中に放出される。

さらに、電動送風機51の駆動に伴い、その吸気負圧が、第１通気風路126、塵埃収容室131、第２通気風路134および外気口142に順次作用することで、この外気口142から第２通気風路134内へと外気が流入する。この結果、図中の破線A4に示すように、空気が外気口142、第２通気風路134、塵埃収容室131および第１通気風路126と吸い込まれ、静電霧化装置53から発生したミストＭが第２通気風路134、塵埃収容室131および第１通気風路126に至る隅々まで飛散することとなる。

以上のように吸気には、静電霧化装置53により生成したＯＨラジカルを含む微細なミストＭが供給されるので、このミストＭが、集塵室34内に位置するサイクロン分離装置125の塵埃収容室131内に捕集された塵埃に作用するとともに、各フィルタ138，139を、それぞれ厚み方向に通過することで、これらフィルタ138，139に捕集した塵埃にそれぞれ作用する。この結果、雑菌の分解、すなわち除菌(殺菌)、および、消臭が行われる。これら除菌作用および消臭作用は、フィルタ138，139自体に対しても与えられる。

そして、制御手段52は、除塵モードの開始時点から所定時間、例えば２０秒〜３０秒程度が経過したと判断すると、静電霧化装置53の導電シート94およびペルチェ素子95への給電および電動送風機51への給電をそれぞれ停止させて、除塵モードを終了する。

このように、上記第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態の静電霧化装置53を、除塵モードでの風路中に配置したことにより、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、掃除機本体13は、循環式の電気掃除機の場合と比較して、内部の風路構成を簡略化でき、安価に製造できるとともに、制御手段52での制御も容易となる。

次に、第３の実施の形態を図１１を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第３の実施の形態の静電霧化装置53は、上記各実施の形態の放熱板98のフィン98aの先端部に、空冷ファン146を取り付けたものである。

この空冷ファン146は、図示しない電源などに電気的に接続されており、例えば制御手段52によって駆動が制御されている。

そして、空冷ファン146が放熱板98のフィン98a間へと強制的に空気を送り込むことにより、放熱板98での放熱、すなわちペルチェ素子95の放熱側面95bでの放熱を補助し、ペルチェ素子95をより効率よく温度制御する。すなわち、ペルチェ素子95の吸熱側面95aでより効率よくかつ迅速に空気を冷却でき、絶縁シート97の表面97aに、より効率よくかつ迅速に水分を結露させることができる。

なお、上記各実施の形態において、各吸水性電極91の先端側は、絶縁シート97に密着していてもよい。

また、ペルチェ素子95の吸熱側、絶縁シート97および給水シート93の吸水部117は、水平方向に対して角度を有する状態であれば、垂直状に配置しなくてもよい。また、例えば掃除機本体13が使用時に傾斜したり揺動したりする電気掃除機11の場合などには、少なくとも使用状態下のいずれかの状態において、ペルチェ素子95の吸熱側、絶縁シート97および給水シート93の吸水部117が水平方向に対して角度を有する状態となれば、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、電気掃除機11としては、例えば床ブラシ19を掃除機本体13の下部に接続したアップライト型、あるいはハンディ型など任意のものを用いることができ、掃除機本体13内の細部は、上記構成に限定されるものではない。

そして、静電霧化装置53は、電気掃除機11以外の任意の電気機器に用いることができる。

11 電気掃除機
25 本体ケース
34 集塵室
39 送風機室
51 電動送風機
53 静電霧化装置
91 電極としての吸水性電極
93 給水部材としての給水シート
95 熱電素子としてのペルチェ素子
97 結露部材としての絶縁シート
117 吸水部

Claims (6)

1. 吸熱側と放熱側とを備えた熱電素子と、
   この熱電素子の吸熱側を覆って配置された絶縁性の結露部材と、
   基端側から給電されるとともに先端側がこの結露部材に対向して配置され、前記熱電素子の吸熱により冷却された前記結露部材に結露した水分が先端側に付着することでこの水分を先端側からの自然放電によりラジカルを含むミストへと霧化する電極と
   を具備したことを特徴とした静電霧化装置。
2. 電極は、先端側が所定の間隙を介して結露部材に対向している
   ことを特徴とした請求項１記載の静電霧化装置。
3. 吸熱側と放熱側とを備えた熱電素子と、
   この熱電素子の吸熱側を覆って配置された結露部材と、
   基端側から給電されるとともに先端側がこの結露部材に対向して配置され、前記熱電素子の吸熱により冷却された前記結露部材に結露した水分を先端側からの自然放電によりラジカルを含むミストへと霧化する吸水性電極と、
   前記結露部材の前記吸水性電極の先端側に対向する位置の周囲に配置された吸水部を備え、前記結露部材に結露した水分の一部を前記吸水性電極の基端側へと運ぶ給水部材と
   を具備したことを特徴とした静電霧化装置。
4. 熱電素子の吸熱側、結露部材および給水部材の吸水部は、少なくとも使用状態下のいずれかにて水平方向に対して角度を有する状態となるように配置されている
   ことを特徴とした請求項３記載の静電霧化装置。
5. 結露部材は、少なくとも電極の先端側に対向する側の面に撥水加工が施されている
   ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか一記載の静電霧化装置。
6. 集塵室および送風機室を備えた本体ケースと、
   この本体ケースの前記集塵室に吸込側が連通して前記送風機室に収容された電動送風機と、
   前記本体ケースに配置され霧化した水分を前記集塵室内の塵埃に作用させる請求項１ないし５いずれか一記載の静電霧化装置と
   を具備したことを特徴とした電気掃除機。

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