JP6689000B2 - 掃除機用照明装置 - Google Patents
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Description
すなわち、図8に示すように、従来の掃除機の吸込具202は、底面に吸込口203があり、前方に一対の照明装置204が互いの光軸がほぼ平行で、床面に対してもほぼ平行に配置され、吸込具202の前方の照射領域205の床面を照明している。
すなわち、上記従来の掃除機の吸込具においては、照明装置は、一対の照明装置の光軸が床面と平行になるとともに、一対の照明装置の光軸が互いに平行になるように吸込具の前面に配置されているため、吸込具の前方の中央部近傍に位置する被清掃面上に、一対の照明装置から照射された光によって照明されない部分が広範囲に亘って形成されてしまい、この一対の照明装置から照射された光によって照明されない部分に存在する塵埃を一対の照明装置によって照明することができない場合があった。そのため、一対の照明装置から照射された光によって照明されない部分に存在する塵埃を使用者が確実に視認することができないという問題点があった。また、一対の照明装置から照射された光によって、塵埃の影が短く、使用者が見えにくいため、塵埃を取り残してしまう場合があった。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における電気掃除機用吸込具の模式図であり、吸込具の上面および側面の断面を合わせて示す。断面はYZ面である。座標軸は、Z軸正方向を前方方向とし、前方方向に向けて照明装置で照明光を照射し、塵埃を浮き立たせる。Y軸正方向を上方向とし、Y軸負方向に床面が配置される。X軸方向を図1の上面図の紙面右方向とする。
吸込具100は、図示していない掃除機本体と接続するホースが接続管101に接続される。図示していない掃除機本体のモータにより吸引が行われると、図1の吸込口110から回転ブラシ102で集められた塵埃が吸込具100に取り込まれ、接続管101を通り、掃除機ホースを介して掃除機本体に塵埃が吸引される。吸込口110は、被清掃面である床面111と対面する吸込具100の下面に形成される。吸込具100は、吸込具100の前方方向であるZ軸正方向(移動方向と称す)に移動しながら、床面111上の移動方向にある塵埃を吸引する。
108は、白色の拡散光等の光を射出するLEDであり、導光板105の端面に近接して配置され、LED108の射出光の大部分は、導光板105に入射する。
照明装置103は、反射板104、導光板105、窓部材106、LED108,LED基板109により構成される。
111は、塵埃があり清掃対象となる床面を示す。
120は、導光板105の左端部、すなわちX軸負方向端部近傍を示す。
次に、プリズム107についての詳細な構造について説明する。
図2は本発明の実施の形態1における導光板の構成を示す概略図、図3は本発明の実施の形態1における導光板端部のプリズムの構成を示す断面図、図4は本発明の実施の形態1における導光板中央部のプリズムの構成を示す断面図であり、導光板105に形成されたプリズム107を示す。図2は、導光板105を前方方向から、すなわち、Z軸負方向に見た図であり、図3は、図1における左端部120、すなわち導光板105のX軸負方向端部の近傍でのプリズム107の断面形状を示し、図4は、図1における導光板105の中央部付近121でのプリズム107の断面形状を示す。
図2に示すように、プリズム107の形成領域は、導光板105のX軸方向の両端面から距離s1、導光板のY軸方向の両端面から距離s2内側において形成され、プリズム107の溝方向は、Y軸と平行である。
プリズム123は、等間隔pを隔てて配置される。
たとえば、
θ1=62度、θ2=42度、θ3=15.5度、θ4=68.5度
とする。
図3,図4に示すように、LED108から照射された光は、導光板105のX軸方向の端面より入光し、導光板105の内部を全反射しながら伝播する。導光板105にはプリズム107が形成されているので、導光板105の内部を伝播する光は、プリズム107の側面である反射面127で全反射して光路が変わり、導光板105から射出する。導光板105の内部の伝播光は、導光板105内部での反射により、さまざまな方位を持つ光線となるので、プリズム107で反射し、導光板105から射出する光も、角度の広がりを持った光線となる。
第1プリズム122で反射する光線130は、角度θ1の反射面127で反射し、導光板105から射出する。プリズム122で反射し導光板105から射出する光線の光強度の最も強い方向が、前方方向、すなわち、Z軸正方向となるように角度θ1は調整される。ここで、θ1を、射出する光線がZ軸正方向に射出するようになる角度より大きくすることで、強度の最も強い方向はわずかに、LED108側、すなわち、X軸負方向に角度φ1だけ傾いた光線となる。角度φ1はほぼ10度である。
LED108(図3参照)で照射された光は、導光板105内部を進む。このとき、導光板105内部では、導光板105の内壁等で光が反射を繰り返しながら進むため、各プリズム107の反射面127(図3参照)に到達する光は様々な方向から入射される。ここで、第1プリズム122と第3プリズム124において、反射面127の角度はθ1≧θ2であり、反射面127はLED108(図3参照)側の反射面127の方が導光板105の裏面に対する傾きが大きくなる。そのため、第1プリズム122,第3プリズム124に入射する光の角度の分布が一様だとすると、第1プリズム122,第3プリズム124からの反射光130,133は前方方向である移動方向に照射される傾向が強くなる。以上より、照明装置103からの光線130および133により、吸込具100の前方部分の照射領域135が照明される。光線130の方向は、わずかにX軸負方向、同様に、光線133の方位は、わずかにX軸正方向に傾き、光の照射領域は、吸込具100の幅より少し広い範囲で吸込具100の前方領域を照明することができる。
照明装置103からの光線131および132により、吸込具100の左側より右斜め前方の、右側より左斜め前方の、照射領域136および137が照明される。
吸込具100の前方領域は、照射領域135、136および137ですべて覆われており、均一で見やすい照明を行うことができる。
図6Aは本発明の実施の形態1における塵埃の影を例示する図であり、塵埃への照明による影の出方を示す。
図6Aにおいて、塵埃140に光線130,131,132,133が照射されると、3方向に影141ができる。光線130と光線133との角度は小さいので、光線130と光線133による影は1つとなる。塵埃140の形状が球に近いときは、どの方向からの光線でも同じような影ができるが、たとえば、Z軸方向に細長いような塵埃140のときは、従来のようにZ軸方向のみからの照明では、影がほとんどできず、塵埃を視認できなくなる。本発明のように光線の方向を2方向以上とすること、細長い塵埃140であっても、いずれかの光線により影が生じ、塵埃104の視認が可能となる。従来の掃除機の吸込具の一対の照明装置による2方向から照明では、前方方向すなわち、Z軸方向の照明を行おうとすると、照明の2方向の角度を大きくとれなくなり、斜め方向の光の成分が無い為、塵埃104の視認性が低下する。3方向からの照明を行うことにより、吸込具100の前方の全領域を照明しつつ、大きな角度の少なくとも2方向の照明ができる。さらに、3方向の照明が行える領域では、より影が多く出てコントラストの変化が多くなるので、視認性を向上できる。つまり、図5Bのような照射領域と比べて図5Cのような照射領域の方が視認性を向上できる。
実験検討から、3方向からの照明がもっとも塵埃104の影が視認しやすいことを確認している。
図7は本発明の実施の形態1における照明装置による照明状態を示す図であり、照明装置のYZ断面を示す。
138は、導光板105からの光線を示す。光線138の方向は、導光板105のプリズム107形成面である導光板105の裏面の法線方向に一致する。光線138と床面111とのなす角度はαである。すなわち、光線138と床面111とのなす角度がαとなるように導光板105は傾いている。導光板105からの光線138は、X軸方向に広がった対称な分布となるので、導光板105のプリズム107の形成面の法線方向を床面111方向に傾けることで、より多くの光を床面111に照射できる。
利点がある。このため、回転ブラシ102との干渉を回避して吸込具100の前方の低い位置に配置することができ、床面111に対して、小さい角度で照明することができ、塵埃の影を長くし視認しやすくできる。
なお、プリズムの反射面の傾斜角は、プリズム122およびプリズム124のθ1は、62度としたが、シミュレーション上、角度φ1が±10度以内であれば前方方向、すなわち、Z軸正方向への光効率を80%以上確保できるため、42度以上62度以下の範囲であればよい。また、θ1は光効率が低下するが、30度以上65度以下の範囲であればよい。また、プリズム123およびプリズム125のθ3は、15.5度としたが、角度φ2が35度以上55度以内であれば、前方方向に45度傾いた方向への光効率を80%以上確保できるため、5度以上25度以下の範囲であればよい。また、θ3は光効率が低下するが、30度未満であればよい。
なお、導光板105は、透光性部材とし、Z軸正方向の前方方向への射出面、および、X軸方向の両端面を除いて、外周部にアルミ蒸着膜などの反射膜を形成し、全反射により光伝播を行い、光伝播とプリズムからの光取り出しを行っても良い。一般的なアルミ反射膜では、反射率は85%程度であるが、汚れには強くできる。
なお、窓部材106のレンズ面は導光板105側とし、導光板105と反対側は平面としたが、窓部材106の両面にレンズ面を設けても良い。あるいは、窓部材106の両面は平面とし、導光板105側の射出面にレンズ面を設けても良い。ただし、導光板105にレンズ面を設けると、焦点距離の短いレンズとなるので、レンズの曲率の小さなものが必要となり、導光板105の厚みが厚くなりやすい。
101 接続管
102 回転ブラシ
103 照明装置
104 反射板
105 導光板
106 窓部材
107 プリズム
108 LED
109 LED基板
110 吸込口
111 床面
120 左端部
121 中央部付近
122 第1プリズム
123 第2プリズム
124 第3プリズム
125 第4プリズム
126 中心線
127 反射面
130 光線
131 光線
132 光線
133 光線
135 照射領域
136 照射領域
137 照射領域
138 光線
139 裏面
140 塵埃
141 影
202 吸込具
203 吸込口
204 照明装置
205 照射領域
Claims (4)
- 被清掃面に対面する下面に塵埃を吸引する吸込口を有する吸込具を移動させながら清掃する掃除機の掃除機用照明装置において、
前記吸込具に設けられ、前記吸込具の移動方向と交差し、前記被清掃面に平行な方向に延伸され、光が内部で反射されながら導光され、前記移動方向側の出射面から前記導光された光を出射する導光板と、
前記導光板の延伸方向の両端にそれぞれ設けられる光源と、
前記導光板の前記出射面と向き合う面である裏面に形成される第1の反射面溝,第2の反射面溝,第3の反射面溝,および第4の反射面溝と、を有し、
前記第1の反射面溝および前記第2の反射面溝は一方の光源に近い側に設けられ、前記第3の反射面溝および前記第4の反射面溝は他方の光源に近い側に設けられ、
前記第1の反射面溝は、前記一方の光源に近い側に、前記一方の光源からの光を反射する第1の反射面を有し、前記第2の反射面溝は、前記一方の光源に近い側に、前記一方の光源からの光を反射する第2の反射面を有し、
前記第3の反射面溝は、前記他方の光源に近い側に、前記他方の光源からの光を反射する第3の反射面を有し、前記第4の反射面溝は、前記他方の光源に近い側に、前記他方の光源からの光を反射する第4の反射面を有し、
前記吸込具が移動する前記被清掃面の上方から見た時に、
前記第1の反射面および前記第3の反射面で反射した光を前記出射面から前記移動方向に照射し、
前記第2の反射面で反射した光を前記出射面から前記移動方向に向かって左斜め前方に照射し、
前記第4の反射面で反射した光を前記出射面から前記移動方向に向かって右斜め前方に照射し、
これらの照射された光が前記被清掃面において互いに重なるよう構成されている
ことを特徴とする掃除機用照明装置。 - 前記導光板の延伸方向における中心の断面に対して、前記被清掃面の上方から見た時に、左側に前記第1の反射面溝と前記第2の反射面溝とを配置し、右側に前記第3の反射面溝、および前記第4の反射面溝とを配置し、
前記裏面と前記第1から第4の反射面とのなす角度のうち、前記反射面溝内部に存在する角度を傾斜角度と定義し、
前記第1の反射面の前記傾斜角度は前記第2の反射面の前記傾斜角度より大きく、前記第3の反射溝の前記傾斜角度は前記第4の反射面の前記傾斜角度より大きいことを特徴とする請求項1記載の掃除機用照明装置。 - 前記第3の反射面溝,前記第4の反射面溝は、それぞれ、前記導光板の延伸方向における中心の断面に対して前記第1の反射面溝,前記第2の反射面溝と面対称な形状であることを特徴とする請求項2に記載の掃除機用照明装置。
- 前記移動方向側の前記反射面溝の端部と前記裏面との距離を、前記導光板の端部から前記導光板の中央部に向かう程長くし、
前記反射面溝の端部と前記裏面との距離が同じ場合に比べて、前記導光板の中央部から出射する光の量を多くすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の掃除機用照明装置。
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