JP6397671B2 - 電気掃除機および吸口体 - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機の吸口体、特に寝具用の吸口体及びこれを備えた電気掃除機に関する。

本技術分野の背景技術として、特開2005-177485号公報（特許文献１）がある。この公報には、互いに突き合わせられて結合される上下部のケースからなっており、かつ、掃除機本体と連通される連結部材が片側に装着され、該連結部材に隣接された下部ケースには清掃物吸入口が形成され、該清掃物吸入口の前方にはタービンを選択的に作動させてその回転速度を調節するための空気流入口が形成されており、かつ、該空気流入口と該清掃物吸入口の間にはタービン収納室及び複数のスライドホールが形成された吸入ヘッド本体と、複数のブレードを具備し、前記タービン収納室内に収納されて前記空気流入口の開放時だけに回転されるタービンと、前記吸入ヘッド本体の下部ケースに形成された前記スライドホールにスライド自在に設置される複数の打撃部材と、前記タービンの両端から延設され前記タービンとともに回転されて前記打撃部材を前記スライドホール内で加圧し清掃物を打撃するようにした加圧部材と、を含み、前記加圧部材は、前記打撃部材の一端部を加圧し、清掃物を打撃する複数のカムを具備したカム軸であることを特徴とした真空掃除機の吸入ヘッドが記載されている。

また、特開平2-299627号公報（特許文献２）には、掃除機本体内に、電動送風機と、この電動送風機に連通する集塵室と、この集塵室に連通するとともに下方へ閉口した吸込口を有する吸込室とを設け、吸込室内でかつ前記吸込口部分にお互いに平行でかつ水平な回転輸を中心として回転する少なくとも前後一対の叩打体を上下方向へ可動にそれぞれ設けるとともに、前記吸込室内でかつ前記少なくとも前後一対の叩打体間の上方に前記駆動源により駆動され前記各叩打体をそれぞれ上下方向へ振動させる作動体を設けている。

特開2005-177485号公報 特開平2-299627号公報

しかしながら特許文献１に記載の吸込口体は、清掃物を打撃する複数のカムの、下死点から上死点までの回転角度と、上死点から下死点までの回転角度が略同一であるので、打撃部材の上昇速度と下降速度が同一になっていた。
特許文献１に記載の吸込口体は、打撃部材の下降により清掃物を打撃するため、下降速度が速くなる程、清掃物への衝撃が増して、清掃物表面および内面の塵埃の集塵性能が向上するが、打撃部材の上昇速度と下降速度が同一になっているため、下降速度を上昇させるためにはカムの回転速度を速くするしかなく、その結果上昇速度も速くなってしまい、騒音や振動が大きくなる課題があった。

また、特許文献２に記載の吸込口体も、作動体の外周面に形成した対の突条体の、下死点から上死点までの回転角度と、上死点から下死点までの回転角度が同一であるので、叩打体の上昇速度と下降速度が同一になっていた。

そのため、特許文献２に記載の吸込口体も、特許文献１に記載の吸込口体と同様の課題があった。

本発明の目的は、カムの回転速度を上昇させることなく、被掃除面からの集塵性能を向上させ、騒音や振動の発生を抑えることである。

本発明は、電気掃除機の掃除対象を吸引する吸口体において、被掃除面に対面する開口部を有したケースと、該ケースを支持する車輪と、前記被掃除面を打撃する振動部材と、該振動部材を振動させる駆動部と、を有し、前記振動部材は、被掃除面側の底面に吸引口が設けられ、前記駆動部は、モータと、該モータの回転運動を前記振動部材の上下運動に変換するカム部とからなり、該カム部の回転方向において、上死点から下死点までの回転角度が，下死点から上死点までの回転角度より小さく，かつ，下死点から上死点までの回転角度の半分より大きい事を特徴とする。

本発明によれば、騒音や振動の発生を抑えつつ、被掃除面からの集塵性能を向上させることができる。

本発明に係る電気掃除機の全体を示す外観斜視図である。 吸口体の上面図である。 吸口体の底面図である。 吸口体の分解図である。 ビータと振動子を被掃除面方向から見た斜視図である。 吸口体を前側から見た図である。 ビータが上昇時の図２のＡ−Ａ断面図である。 ビータが下降時の図２のＡ−Ａ断面図である。 カム付きギアの形状と上死点および下死点を示す図である。 カムの回転角度と振動子の速度を示す図である。 第２の形態例のカム付きギアの形状と上死点および下死点を示す図である。 第２の形態例のカムの回転角度と振動子の速度を示す図である。

以下、本発明に係る実施形態例について適宜図面を参照して説明する。

図１に本発明の一実施例に係る電気掃除機の外観図を示す。電気掃除機１は、掃除機本体２と、ホース部３と接続し手元操作スイッチＳＷ等が設けられた操作管４と、伸縮自在に設けられた延長管５と、吸口体６とで構成されている。

掃除機本体２は、吸引力を発生させる電動送風機２ａ、この電動送風機２ａの吸引力で集塵した塵埃を収容する集塵部２ｂなどを備えている。なお、本実施形態例では、いわゆるサイクロン式の電気掃除機を例に挙げて説明するが、いわゆる紙パック式の電気掃除機に適用してもよい。

ホース部３の一端は、掃除機本体２の集塵部２ｂと連通するように掃除機本体２の接続口２ｃに接続されている。また、ホース部３の他端は、操作管４の一端に接続されている。

操作管４は、手元操作スイッチＳＷなどを備えたハンドル４ａ、掃除機本体２から給電される図示しない給電端子などを備えている。この給電端子には、延長管５の一端に設けられる図示しない通電端子が接続される。

操作管４の手元操作スイッチＳＷを操作することによって、電動送風機２ａの運転と停止や強中弱の切り替え、吸口体６に設けられたモータ１５（図４参照）の運転と停止が可能となっている。

延長管５は、外管５ａと内管５ｂとを備え、外管５ａの一端部に内管５ｂの一端部が挿入されている。さらに外管５ａと内管５ｂとの内側に設けられた図示しない通風路が連通するように連結されて、延長管５は伸縮自在に構成されている。なお、図１は、延長管５が最短の状態を図示している。

図２に本発明の一実施例に係る寝具用吸口体の上面図と、図３に底面図を示す。寝具用吸口体６は、上ケース７、下ケース８により外郭が構成され、これを前輪９と後輪１０により支持する。下ケース８の前縁は進行方向に対して、進行の妨げにならないように丸みを付けている。上ケース７、下ケース８、前輪９、後輪１０は合成樹脂で形成される。

寝具用吸口体６の後方には、左右（幅）方向の中央部に位置して自在継手管１１が接続され、自在継手管１１の端子１２には、ホース部３を介して本体から交流電源が供給される。この自在継手管１１は、第１の接続管１３と第２の接続管１４を備えている。第１の接続管１３は一端が寝具用吸口体６に回動可能に接続され、被掃除面に対して略水平な状態から略垂直な状態まで回動可能である。また第１の接続管１３の他端は、寝具用吸口体６に対し左右方向に回動可能な第２の接続管１４の一端と接続されている。第２の接続管１４の他端には延長管５が接続される。この自在継手管１１は、延長管５を被掃除面に対して略垂直とした状態において、その延長管５を寝具用吸口体６の左右方向に向かって倒すことができる機能を有している。このため、手元操作部４左右方向の何れかに捻ることで、寝具用吸口体６を左右方向の何れかに略９０度回転させ、寝具用吸口体６の左右方向を移動方向にした掃除が可能であり、ベッドやふとんを壁際に配置した場合に、寝具用吸口体６を壁際に沿って移動することが可能となっている。

寝具類などの掃除では、床にふとんを敷いて掃除機をかける場合や、ベッド上の寝具類を掃除する場合の他に、ベランダにふとんを干した状態で掃除する場合が考えられる。

床にふとん敷いて掃除をする際や、ベッド上の寝具類を掃除機する際では、寝具用吸口体６を延長管５に差し込む場合や、手元操作部４に直接取り付ける場合があり、自在継手管１１の可動領域が大きいほうが望ましい。

特に、ふとんをベランダに干した状態で掃除機をする場合、ベランダの外側のふとんには、ふとんに対して自在継手管１１を略水平な状態にして掃除をする必要がある。

本実施例では、自在継手管１１を備えているので、自在継手管１１を被掃除面略水平まで稼動させることができる。これにより、無理な姿勢をすることなく掃除をすることが出来る。

また、下ケース８の底面は、前輪９の最下点から２０mm程度高く設定している。これは、寝具等を掃除する際、前輪９の最下点から下ケース８の底面の距離が短いと、寝具用吸口体６の前縁が寝具にのめりこみ、進まなくなるためである。

図４を用いて、寝具用吸口体６の内部構成を説明する。下ケース８には、モータ１５、カム付きギア１７、カム付きギア１７の両脇にばね１８、カム付きギア１７の回転に連動して上下に振動する振動子２０および振動子ばね２１が設置されており、モータカバー１９により固定される。下ケース８の被掃除面には、ビータ２４を取り付けるための略矩形の開口２５が形成されている。ビータ２４は、被掃除面側の底面に吸引口２６を設け、上面が開口している略矩形の箱型形状で前面、後面と側面で形成している。下ケース８の被掃除面側から装着され、振動子２０と接合する。

図５に示すビータ２４は被掃除面から見た図である。略矩形の箱型の底面に、多数の吸引口２６を設け、長手方向に複数個の大きな凹凸部２７を設けている。前側から見ると図６に示すように、大きな凹凸部２７は波状に形成されている。この波状の効果により、ビータ２４と被掃除面との間で吸い込む流路を形成し、ごみが吸引口２６を通過し、掃除機本体１に搬送される。

ビータ２４が振動し、被掃除面を叩く方向に運動しているとき、ビータ２４の底面が平らで、被掃除面に略平行な面をなしていると、ビータ２４の吸引口２６は、被掃除面によって同時に塞がれてしまう。ところが、本実施例のようにビータ２４の底面に凹凸部２７があることで、徐々に吸引口２６は塞がれるため流路を確保しやすい。このため、集塵性能を高めることが出来る。また、徐々に吸引口２６に被掃除面が吸い付くので、操作性を向上させる効果もある。

ここで、ビータ２４は取り外しが可能である。振動子２０から立ち上がった腕部２３がビータ２４の中央開口部２８に挿入され、腕部２３の先端に設けた固定ツメ２３ａが中央開口部２８の段差部２８ａに嵌合する。取り外し時は、一方の手でビータ２４を押さえ、他方の手の指で固定ツメ２３ａを中央方向に力を加えると、中央開口部２８の段差部２８ａから開放され、ビータ２４を外すことができる。一方、取り付け時は、ビータ２４の中央開口部２８を振動子２０の腕部２３に押し込むだけで装着できる。

このように、ビータの取り外しが工具などを用いず簡単に行うことができるので、ビータ２４を外して、付着したごみや汚れを容易に取り除くことができる。またビータ２４は、汚れた場合、水洗いすることが可能である。

図７は図２に示すＡ−Ａ断面図である。ピニオンギア２９とカム付きギア１７は減速機を構成し、モータ１５の回転を減速してカム付きギア１７を駆動している。本実施の形態例では、ピニオンギア２９の歯数は８、カム付きギア１７の歯数は３９としており減速比を約１：５としている。ピニオンギア２９の歯数とカム付きギア１７の歯数は互いに素の関係になっている。これは、ギアの特定の歯同士が、繰り返し当たり磨耗するのを防ぐためである。また、カム付きギア１７は、上ケース７や下ケース８に使用した合成樹脂より硬いＰＯＭ（ポリアセタール）樹脂などの合成樹脂で形成される。

カム付きギア１７は回転中心に、焼入れしたステンレス製の軸（図示せず）を圧入している。軸の軸周りには、ローレット加工がされていて、圧入された後、軸が回るのを防いでいる。カム付きギア２９に圧入された軸の両端には、回転を円滑にするためにワッシャ（図示せず）、軸受（図示せず）を挿入している。また、回転軸に使用しているステンレス鋼は、マルテンサイト系であるが、これはカム付きギア１７にかかる衝撃荷重や繰り返し荷重のため、強度を考慮して焼入れの出来る材料を選定したためである。

図４、図５、図７および図８を用いて、吸口体６の動作を説明する。
ビータ２４は、固定ツメ２３ａによって振動子２０と固定される。図４に示すようにビータ２４のスライドリブ３０は、ばねケース３２のスリット３１を介してばね１８によって押される。ビータ２４は、被掃除面の方向に力を受けて、振動子２０を下方に引っ張る。振動子２０は、振動子２０に圧入された軸２２ａの軸周りに回転可能に支持された軸受２２により、カム３３の外周上である案内面上で支えられる。本実施の形態例では、ビータ２４は、振動子２０、ばね１８により３点で支持される。振動子２０は、略等しい両脇のばね１８の略中心上に位置し、下ケース８の底面に対して水平に支持される。また、ばねは３つ以上であっても、振動子２０とビータ２４の固定位置を支点とするモーメントのつりあいが成り立つようにばねの位置を設置すれば、かまわない。

モータ１５からの回転は、ピニオンギア２９とカム付きギア１７より構成される減速機で減速されて伝達される。カム付きギア１７の回転に同期して、カム３３は回転する。振動子２０の回転可能な軸受２２は、カム３３の外周上を運動する。振動子２４は、被掃除面に垂直方向以外の運動を拘束されているため、図７でカム３３の上死点に軸受３３が来るまで、振動子２０は持ち上げられる。

ビータ２４は、振動子２０に取り付けられているため、両脇のばね１８を圧縮する。ビータ２４は、モータ１５の回転にともない、ばね１８の反発力により押し下げられる。図８に示すカム３３の最下点で、軸受２２が下死点まで移動し、モータ１５の回転により再びビータ２４は、両脇のばね１８の圧縮を開始する。これを繰り返すことによって上下運動を行っている。

ビータ２４は、上下運動にともない伝達された振動を被掃除面に伝達する。伝達された運動は、被掃除面のほこりやごみを舞い上がらせる。このことにより、ごみをはく離しやすくすることができる。したがってこの状態で、吸口体が吸引を行えば集塵性能を向上させることが出来る。

また、寝具等の被掃除面を清掃する際、被掃除面が吸い付いてしまうことがある。このような場合も、ビータ２４に吸い付いたふとん等を、振動により振り払い操作力を低減させ掃除することが出来る。

図９、図１０を用いて、カム形状と振動子２０の上下振動速度を説明する。図９はカム付きギア１７を前側から見たときで、振動子２０の軸受２２が最下点（下死点３４）に位置している場合を示す。カム付きギア１７の回転（回転方向は３８に示すように時計回りである）に伴い、振動子２０の軸受２２はカム３３の外周上を運動することにより、上方向に移動する。そして回転角度θ１のとき、最上位点（上死点３５）となり、速度はゼロになる。回転角度θ１を過ぎると、振動子２０の軸受２２は下降に転じ、角度θ２回転すると最下位点（下死点３６）となり、速度はゼロになる。本実施例では、カム付きギア１７の１回転につき、上下運動を２回行うカム形状となっている。

図１０は、カム付きギア１７の回転角と振動子２０の上下方向速度を示す。ここで、速度は、上方向をプラスに、下方向をマイナスで表している。

このとき、下死点から上死点までの回転角度θ１が、上死点から下死点までの回転角度θ２より大きいので、モータ１５の回転速度が同じでも、回転角度θ１と回転角度θ２が同じ形状のカムより振動子２０の下降速度が速くなるので、ビータ２４のたたき効果が増加し、被掃除面からの集塵性能が向上する。また、振動子２０の下降速度を速くするためにモータ１５の回転速度を速くする必要がなく騒音や振動の発生が抑えられる。

また、ビータ２４が上昇する時は、ばね１８を圧縮する動作のため、モータ１５の負荷電流が大きくなるが、本実施例では、回転角度θ１と回転角度θ２が同じ形状のカムとモータ１５の回転速度が同じ場合、振動子２０の上昇速度が遅くできるので、モータの最大負荷電流を小さくすることが可能である。

図１１、図１２を用いて、本発明の第２の実施例によるカム形状と振動子２０の上下振動速度を説明する。以下、第１の実施例と異なる点を説明する。その他の構成は第１の実施例と同一である。図１１はカム付きギア４２を前側から見たときで、振動子２０の軸受２２が最下点（下死点４３）に位置している場合を示す。カム付きギア４２の回転（回転方向は４８に示すように時計回りである）に伴い、振動子２０の軸受２２はカム４６の円周上を運動することにより、振動子２０は上方向に移動する。そして回転角度θ３のとき、最上位点（上死点４４）となり、速度はゼロになる。回転角度θ３を過ぎると、振動子２０の軸受２２は下降に転じ、角度θ４回転すると最下位点（下死点４５）となり、速度はゼロになる。本実施例では、カム付きギア４２の１回転につき、上下運動を２回行うカム形状となっている。

図１２は、カム付きギア４２の回転角と振動子２０の上下方向速度を示す。ここで、速度は、上方向をプラスに、下方向をマイナスで表している。

このとき、下死点から上死点までの回転角度θ３が、上死点から下死点までの回転角度θ４より大きいので、回転角度θ３と回転角度θ４が同じ形状のカムで、モータ１５の回転速度が同じ場合より振動子２０の下降速度が速くできるので、ビータ２４のたたき効果が増加し、被掃除面からの集塵性能が向上できる。また、振動子２０の下降速度を速くするためにモータ１５の回転速度を速くする必要がなく、騒音や振動の発生が抑えられる。

また、ビータ２４が上昇する時は、ばね１８を圧縮する動作なので、モータ１５の負荷電流が大きくなるが、本実施例では、モータ１５の回転速度が同じ場合、回転角度θ３と回転角度θ４が同じ形状のカムより振動子２０の上昇速度が遅くできるので、モータの最大負荷電流を小さくすることができる。

また本実施例では、カム４６は、角度毎に角度の２乗に比例する量を半径方向に拡大、または減少させる形状となっているため、図１２に示すように、振動子２０の上昇速度および下降速度をほぼ等加速度運動にすることができ、よりスムースな上下運動が可能となり、より騒音や振動の発生が抑えられる。

また、本実施例のようにビータ２４を略箱型形状としたことにより、図８に示すように、ビータ２４が最下方位置に到達した状態でもビータ２４の上面端２４aは、吸口体底面８ａより下側には突出しない。したがって、ビータ２４と吸口体底面８ａとの間にシーツ等を挟み込むことがなく、上下運動を損なうことなく掃除効率を保てる。

以上述べたように本形態例によれば、下死点から上死点までの回転角度が、上死点から下死点までの回転角度より大きいので、下死点から上死点までの回転角度と上死点から下死点までの回転角度が同じ形状のカムに比べ、モータの回転速度が同じ場合、振動子の下降速度が速くできるので、ビータのたたき効果が増加し、被掃除面からの集塵性能が向上できるという効果がある。また、振動子の下降速度を速くするためにモータの回転速度を速くする必要がなく、騒音や振動の発生が抑えられるという効果がある。また、モータの最大負荷電流を小さくすることができるという効果も得られる。

１ 電気掃除機
２ 掃除機本体
２ａ 電動送風機
２ｂ 集塵部
６ 吸口体
１５ モータ
１７ カム付きギア
１８ ばね
２０ 振動子
２２ 軸受
２４ ビータ

Claims (5)

1. 電気掃除機の掃除対象を吸引する吸口体において、
   被掃除面に対面する開口部を有したケースと、該ケースを支持する車輪と、前記被掃除面を打撃する振動部材と、該振動部材を振動させる駆動部と、を有し、
   前記振動部材は、被掃除面側の底面に吸引口が設けられ、
   前記駆動部は、モータと、該モータの回転運動を前記振動部材の上下運動に変換するカム部とからなり、
   該カム部の回転方向において、上死点から下死点までの回転角度が，下死点から上死点までの回転角度より小さく，かつ，下死点から上死点までの回転角度の半分より大きい事を特徴とする吸口体。
2. 電気掃除機の掃除対象を吸引する吸口体において、
   被掃除面に対面する開口部を有したケースと、該ケースを支持する車輪と、前記被掃除面を打撃する振動部材と、該振動部材を振動させる駆動部と、を有し、
   前記振動部材は、被掃除面側の底面に吸引口が設けられ、
   前記駆動部は、モータと、該モータの回転運動を前記振動部材の上下運動に変換するカム部とからなり、
   該カム部の回転方向において、上死点から下死点までの少なくとも一部に，角度毎に角度の２乗に比例する量を半径方向に拡大する形状を有し、かつ下死点から上死点まで少なくとも一部に，角度毎に角度の２乗に比例する量を半径方向に減少する形状を有している事を特徴とする吸口体。
3. 電気掃除機の掃除対象を吸引する吸口体において、
   被掃除面に対面する開口部を有したケースと、該ケースを支持する車輪と、前記被掃除面を打撃する振動部材と、該振動部材を振動させる駆動部と、を有し、
   前記振動部材は、被掃除面側の底面に吸引口が設けられ、
   前記駆動部は、モータと、該モータの回転運動を前記振動部材の上下運動に変換するカム部とからなり、
   前記振動部材が上下に一往復する際に、前記吸口体が下方向に移動している時間が，前記吸口体が上方向に移動している時間より短く，かつ前記吸口体が上方向に移動している時間の半分より長い事を特徴とする吸口体。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記振動部材は、上面が開口している箱型形状である事を特徴とする吸口体。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の吸口体と、電動送風機及び集塵部を備え、前記電動送風機によって、前記吸口体から前記集塵部に外気とともに前記被掃除面の掃除対象を吸引する電気掃除機。