JP7246179B2 - 電気掃除機の吸込口体およびそれを備えた電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機の吸込口体およびそれを備えた電気掃除機に関する。

従来の電気掃除機の吸込口体としては、吸引空気流によって回転するタービンの回転力を利用して回転ブラシを回転させるタービンタイプ、電動モータの回転する出力軸の回転力を利用して回転ブラシを回転させる電動モータタイプ、およびタービンとモータ発電機を併用して回転ブラシを回転させるタービン・モータ発電機併用タイプが公知である。

タービン・モータ発電機併用タイプの吸込口体として、特許文献１には、タービンと、発電機兼モータと、回転ブラシと、複数の歯車を含む回転力伝達機構と、蓄電池と、充電回路と、切替スイッチとを備えた床用吸込具が提案されている。この床用吸込具は、次のように使用することができる。
切替スイッチにて床用吸込具の使用モードをパワーノズル（パワーブラシ）に切り替えた場合、蓄電池の電力にて発電機兼モータの出力軸を回転させ、出力軸の回転力を回転力伝達機構を介して回転ブラシに伝達して、回転ブラシを回転させる。この場合、毛足の長い絨毯の清掃に適している。

切替スイッチにて床用吸込具の使用モードをタービンノズルに切り替えた場合、吸引空気流によってタービンを回転させ、タービンの回転力を回転力伝達機構を介して回転ブラシに伝達して、回転ブラシを回転させる。この場合、毛足の短い絨毯またはフローリングの清掃に適している。
切替スイッチにて床用吸込具の使用モードをたたみ用に切り替えた場合、吸引空気流によってタービンを回転させ、タービンの回転力を回転力伝達機構を介して発電機兼モータの出力軸に伝達して、出力軸を回転させ、発電機兼モータにて発電した電気を充電回路を介して蓄電池に充電する。この場合、回転ブラシは回転しない。

また、別のタービン・モータ発電機併用タイプの吸込口体として、特許文献２には、タービンと、モータ発電機ユニットと、回転ブラシと、プーリおよびベルトを含む回転力伝達機構と、アキュームレータユニットとを備えたハイブリッド真空掃除機ノズルが提案されている。

このハイブリッド真空掃除機ノズルは、タービンの回転力によってモータ発電機ユニットの出力軸および回転ブラシを回転させ、モータ発電機ユニットにて発電してアキュームレータユニットに充電する発電機モードと、アキュームレータユニットからの電力にてモータ発電機ユニットの出力軸を回転させて回転ブラシを回転させるモータモード（パワーブラシ）とのいずれか一方に切り替え可能に構成されている。なお、モータモードでは、回転ブラシを回転させるモータ発電機ユニットがタービンの回転力によって補助される。
また、特許文献２には、モータと発電機を個別に設けた構成を備えたハイブリッド真空掃除機ノズルも開示されている。

特開昭６４－４９５２６号公報 特表２００８－５４３３９４号公報

特許文献１および２の吸込口体は蓄電池を備えるものであるため、吸込口体の重量が重くなって使用性が低下し、モータと発電機を個別に設けた特許文献２の吸込口体ではさらに重量が増加しかつ大型化するため使用性がさらに低下する。
また、これら従来の吸込口体は、蓄電池からの放電がなくなるとタービンのみの回転力にて回転ブラシを回転させることになるため、回転トルクが低下して絨毯清掃時における回転ブラシの掻き出し性能が低下し、毛足の長い絨毯の清掃では回転ブラシの回転が停止する場合もある。

また、通常、パワーブラシは、自走性を高めたい場合はブラシ密度を高めた構成とされるが、その反面ダストの掻き出し性が損なわれる。また、絨毯でのダストの掻き出し性を高めたい場合は固いブラシ毛を使用した構成とされるが、毛足の長い絨毯での使用は高負荷となり、モータのトルクが足りずに回転ブラシの回転が停止する場合がある。

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、使用性を向上させることができる電気掃除機の吸込口体およびそれを備えた電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明によれば、底部に吸込口を有する筐体と、前記筐体内における前記吸込口の近傍に回転可能に設けられた回転ブラシと、前記回転ブラシを回転駆動させる電動モータと、前記電動モータの出力軸からの回転力を前記回転ブラシに伝達するギア部と、移動機構部とを備え、
前記ギア部は、前記回転ブラシの回転軸心方向の一端に同一軸心上に設けられた高トルクギアおよび前記高トルクギアよりも小径の高速回転ギアと、前記高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合して前記出力軸から前記回転力を伝達する伝達ギアとを有し、
前記移動機構は、前記伝達ギアを前記高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合するように移動させるように構成されている電気掃除機の吸込口体が提供される。

本発明によれば、被清掃面の状態に応じて回転ブラシを高トルクまたは高速回転で回転駆動することができるため、使用性が向上する。

本発明の電気掃除機の実施形態１を示す左側面図である。 実施形態１の吸込口体の第１清掃モードであって（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＩ－Ｉ線矢視断面図である。 実施形態１の吸込口体の第２清掃モードであって（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＩ－Ｉ線矢視断面図である。 実施形態１の吸込口体における伝達ギアおよびスライド支持部であって（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図である。 実施形態１の吸込口体における回転系であって（Ａ）は第１清掃モードの平面図、（Ｂ）は第２清掃モードの平面図である。 実施形態２の吸込口体における回転系の制御を説明する図であって（Ａ）は第１清掃モードの状態、（Ｂ）は第２清掃モードの状態である。 実施形態３の吸込口体における回転系の制御を説明する図であって（Ａ）は第１清掃モードの状態、（Ｂ）は第３清掃モードの状態、（Ｃ）は第２清掃モードの状態である。

（実施形態１）
図１は本発明の電気掃除機の実施形態１を示す左側面図である。
本発明の電気掃除機の吸込口体３０は、スティック型、キャニスター型、アップライト型等の各種電気掃除機の吸込口体として使用可能であり、実施形態１では吸込口体３０およびそれを備えたスティック型の電気掃除機１について説明する。

＜電気掃除機の全体構成＞
図１に示すように、このスティック型の電気掃除機１は、駆動装置１１と集塵装置１２とバッテリ１３とを有する掃除機本体１０と、掃除機本体１０に着脱可能に接続される延長管２０と、掃除機本体１０と直接または延長管２０を介して着脱可能に接続される前記吸込口体３０とを備える。

駆動装置１１は、本体部１１ａ、バッテリ装着部１１ｂ、ハンドル１１ｃおよび吸引管部１１ｄを構成する筐体１１ｘと、ハンドル１１ｃの一部に設けられた手元スイッチ１１ｅと、本体部１１ａ内に設けられた電動送風機１１ｆと、ハンドル１１ｃと吸引管部１１ｄとの間の内部空間に設けられた制御部１１ｇとを備える。また、筐体１１ｘの右側面には排気口（不図示）が設けられている。

集塵装置１２は、駆動装置１１の本体部１１ａと吸引管部１１ｄとの間のスペースに着脱可能に装着されるよう構成されており、吸引管部１１ｄ側に装着される集塵容器１２ａと、本体部１１ａ側に装着されるダスト分離部１２ｂとを備え、集塵容器１２ａとダスト分離部１２とは互いに分離可能に接合している。

この掃除機本体１０によれば、手元スイッチ１１ｅを操作して電動送風機１１ｆを駆動させると、塵埃含有空気が吸引管部１１ｄを通って集塵容器１２ａ内に流入し、塵埃は概ね集塵容器１２ａ内で捕捉され、塵埃が概ね除去された空気がダスト分離部１２ｂを通過して本体部１１ａ内に流入し、電動送風機１１ｆを通過して排気口から外部に排気される。

この間、吸込口体３０内に設けられた電動モータによって回転ブラシ３１ｂが回転して被清掃面上の塵埃を吸込口体３０内に掻き込む動作が行われる（図５参照）。そのため、掃除機本体１０の駆動装置１１、延長管２０および吸込口体３０の内部には、バッテリ１３からの電力を電動モータへ供給するための図示しない電気配線系が設けられている。

＜吸込口本体＞
図２は実施形態１の吸込口体の第１清掃モードであって（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＩ－Ｉ線矢視断面図である。また、図３は実施形態１の吸込口体の第２清掃モードであって（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ａ）のＩ－Ｉ線矢視断面図である。また、図４は実施形態１の吸込口体における伝達ギアおよびスライド支持部であって（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図である。また、図５は実施形態１の吸込口体における回転系であって（Ａ）は第１清掃モードの平面図、（Ｂ）は第２清掃モードの平面図である。なお、図２（Ａ）および図３（Ａ）において、吸込口体３０の前後左右方向を矢印にて示している。

図２（Ａ）～図５（Ｂ）に示すように、吸込口体３０は、駆動部３１と、駆動部３１に前後方向の軸心を中心として回動可能に接続された関節部３２と、関節部３２に左右方向の軸心を中心として回動可能に接続された接続管部３３とを有する。
駆動部３１は、底部に吸込口３１ａａを有する筐体３１ａと、筐体３１ａ内に設けられた回転ブラシ３１ｂ、電動モータとしての減速ギアを内蔵するギアードモータ３１ｃ、ギア部３１ｄおよび移動機構部３１ｅ等を有する。

駆動部３１において、筐体３１ａの内部は、吸込口３１ａａの上方に回転ブラシ３１ｂを収納する前方スペースと、前方スペースの左後方にギアードモータ３１ｃを収納し固定する左後方スペースとを有する。
また、筐体３１ａ内の前方スペースにおける吸込口３１ａａの左右位置には、回転ブラシ３１ｂの長手方向に延びる軸部３１ｂａの両端部を支持する図示しない一対の支持部を有している。

また、筐体３１ａ内の左後方スペースには、ギアードモータ３１ｃの駆動を制御する図示しないモータ駆動回路が設けられている。
また、筐体３１ａ内の後部には、前記前方スペースと関節部３２とを連通させて塵埃含有空気を流通させる通風路３１ａｂが設けられている。なお、ギアードモータ３１ｃに塵埃が付着するのを抑制するために、筐体３１ａ内にモータカバーを設けてもよい。

回転ブラシ３１ｂは、前記軸部３１ｂａと、軸部３１ｂａの胴部３１ｂａａ（両端部３１ｂａｂを除く部分）の外周部に設けられたブラシ部３１ｂｂとを有する。
軸部３１ｂａは、その両端部３１ｂａｂが筐体３１ａ内の前記一対の支持部（不図示）に対して摺動回転する、あるいは両端部３１ｂａｂが一対の支持部に固定され、胴部３１ｂａａがベアリングを介して両端部３１ｂａｂに対して回転するように構成される。なお、軸部３１ｂａの胴部３１ｂａａにおける左側の端部３１ｂａｂ近傍には、後述するギア部３１ｄの高トルクギア３１ｄａおよび高速回転ギア３１ｄｂが一体回転可能に設けられている。

ブラシ部３１ｂｂは、例えば実施形態１の場合、軸部３１ｂａの胴部３１ｂａａの外周部に設けられた複数の螺旋溝に挿入された複数の帯状ブラシを有し、各帯状ブラシは帯状基台部に固いブラシ毛が植設されたものである。なお、図５（Ａ）および（Ｂ）においては、ブラシ部３１ｂｂを簡略化して図示している。

図４（Ａ）～図５（Ｂ）に示すように、ギア部３１ｄは、ギアードモータ３１ｃの出力軸３１ｃａからの回転力を回転ブラシ３１ｂに伝達する機構部であって、回転ブラシ３１ｂの回転軸心方向の一端に同一軸心上に設けられた高トルクギア３１ｄａおよび高トルクギア３１ｄａよりも小径の高速回転ギア３１ｄｂと、高トルクギア３１ｄａと高速回転ギア３１ｄｂの一方に選択的に噛合して出力軸３１ｃａから回転力を伝達する伝達ギア３１ｄｃと、伝達ギア３１ｄｃを高トルクギア３１ｄａと高速回転ギア３１ｄｂの一方に選択的に噛合するように移動させる移動機構部３１ｅとを有する。

高トルクギア３１ｄａは大径のフェースギアにて構成され、高速回転ギア３１ｄｂは小径のフェースギアにて構成されており、それらは互いに対向し、かつ、所定間隔をもって配置されている。また、実施形態１の場合、回転ブラシ３１ｂは、左側から順に、左側の端部３１ｂａｂ、高トルクギア３１ｄａ、高速回転ギア３１ｄｂ、胴部３１ｂａａ、右側の端部３１ｂａｂとなる構造であり、外側に高トルクギア３１ｄａを配置し、内側に高速回転ギア３１ｄｂを配置されている。なお、内側に高トルクギア３１ｄａを配置し、外側に高速回転ギア３１ｄｂを配置してもよい。

伝達ギア３１ｄｃは、両面に歯部を有するフェースギアにて構成されており、外側の面に高トルクギアと噛合可能な第１歯部３１ｄｃａが設けられ、内側の面に高速回転ギア３１ｄｂと噛合可能な第２歯部３１ｄｃｂが設けられており、第２歯部３１ｄｃｂの歯数は第１歯部３１ｄｃａの歯数よりも多くなっている。
また、実施形態１の場合、ギアードモータ３１ｃの出力軸３１ｃａと伝達ギア３１ｄｃとの間には第１中継ギア３１ｄｅおよび第２中継ギア３１ｄｆが設けられている。

第１中継ギア（駆動ギア）３１ｄｅはギアードモータ３１ｃの出力軸３１ｃａに固定された平歯車にて構成され、第２中継ギア３１ｄｆは第１中継ギア３１ｄｅと噛合する平歯車にて構成されている。なお、第２中継ギア３１ｄｆは、第１中継ギア３１ｄｅよりも小径にかつ広い幅で形成されると共に、伝達ギア３１ｄｃの内側の面から突出する軸部３１ｄｃｃに一体回転可能に設けられている。

移動機構部３１ｅは、実施形態１の場合、伝達ギア３１ｄｃをその回転軸心（軸部３１ｄｃｃ）を中心に回転可能にかつ回転軸心方向へスライド可能に支持するスライド支持部３１ｅａを有してなる。
このスライド支持部３１ｅａは、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、上部に設けられた突起部３１ｅａａと、突起部３１ｅａａの下部から二股上に突出する一対の軸支部３１ｅａｂとからなる。

スライド支持部３１ｅａの一対の軸支部３１ｅａｂは、挿通孔をそれぞれ有している。
一対の軸支部３１ｅａｂの間に第２中継ギア３１ｄｆが配置されるように、各軸支部３１ｅａｂの挿通孔に伝達ギア３１ｄｃの軸部３１ｄｃｃが回転可能に挿通することによって、スライド支持部３１ｅａが軸部３１ｄｃｃに取り付けられている。
また、スライド支持部３１ｅａは、吸込口体３０の筐体３１ａ内に設けられた図示しないリブによって左右方向にスライド可能に保持されると共に、筐体３１ａの上面に設けられた孔部３１ａｃ（図２（Ａ）～（Ｃ）参照）から突起部３１ｅａａが外部に突出（露出）している。

したがって、図２（Ａ）～図３（Ｃ）に示すように、使用者は、指でスライド支持部３１ｅａの突起部３１ｅａａを左右方向にスライドさせることにより伝達ギア３１ｄｃをスライドさせることができる。これについて、詳しくは後述する。

＜吸込口体の清掃モードについて＞
実施形態１の吸込口体３０は、回転ブラシ３１ｂの回転抵抗が比較的小さいフローリングや畳等の被清掃面を清掃する第１清掃モード（図２（Ａ）～（Ｃ）および図５（Ａ）参照）と、回転ブラシ３１ｂの回転抵抗が比較的大きい絨毯等の被清掃面を清掃する第２清掃モード（図３（Ａ）～（Ｃ）および図５（Ｂ）参照）に手動で切り替えて使用することができる。

例えば、フローリングや畳等の被清掃面を清掃する前段階として、図２（Ａ）～（Ｃ）および図５（Ａ）に示すように、掃除機本体１０が停止した状態で、使用者は指でスライド支持部３１ｅａの突起部３１ｅａａを右方向にスライドさせる。これにより、第２中継ギア３１ｄｆが第１中継ギア３１ｄｅと摺接しながら右方向にスライドすると共に、伝達ギア３１ｄｃが右方向にスライドし、伝達ギア３１ｄｃの第２歯部３１ｄｃｂが高速回転ギア３１ｄｂと噛合する。

その後、手元スイッチ１１ｅ（図１参照）を操作して掃除機本体１０を駆動させることにより、吸込口３１ａａから吸込口体３０内に塵埃含有空気が流入すると共に、回転ブラシ３１ｂが回転する。このとき、バッテリ１３からギアードモータ３１ｃに電力が供給されて出力軸３１ｃａが回転し、出力軸３１ｃａの回転力が第１中継ギア３１ｄｅおよび第２中継ギア３１ｄｆを介して伝達ギア３１ｄｃに伝達され、回転する伝達ギア３１ｄｃによって高速回転ギア３１ｄｂが回転し、それによって回転ブラシ３１ｂが高速回転（低トルク回転）する。なお、高速回転ギア３１ｄｂの歯数に対する伝達ギア３１ｄｃの第２歯部３１ｄｃｂの歯数は、例えば、２～３倍程度とすることができる。

この第１清掃モードで絨毯を清掃した場合、絨毯に対する回転ブラシ３１ｂの回転抵抗がフローリングや畳等の場合よりも大きくなり、ギアードモータ３１ｃへの負荷が大きくなる。そのため、絨毯等の被清掃面を清掃する前段階として、図３（Ａ）～（Ｃ）および図５（Ｂ）に示すように、使用者は指でスライド支持部３１ｅａの突起部３１ｅａａを左方向にスライドさせる。これにより、第２中継ギア３１ｄｆが第１中継ギア３１ｄｅと摺接しながら左方向にスライドすると共に、伝達ギア３１ｄｃが左方向にスライドし、伝達ギア３１ｄｃの第１歯部３１ｄｃａが高トルクギア３１ｄａと噛合する。

その後、手元スイッチ１１ｅ（図１参照）を操作して掃除機本体１０を駆動させることにより、吸込口３１ａａから吸込口体３０内に塵埃含有空気が流入すると共に、回転ブラシ３１ｂが回転する。このとき、バッテリ１３からギアードモータ３１ｃに電力が供給されて出力軸３１ｃａが回転し、出力軸３１ｃａの回転力が第１中継ギア３１ｄｅおよび第２中継ギア３１ｄｆを介して伝達ギア３１ｄｃに伝達され、回転する伝達ギア３１ｄｃによって高トルクギア３１ｄａが回転し、それによって回転ブラシ３１ｂが高トルク回転（低速回転）する。なお、高トルクギア３１ｄａの歯数に対する伝達ギア３１ｄｃの第１歯部３１ｄｃａの歯数は、例えば、２～３倍程度とすることができる。

（実施形態２）
図６は実施形態２の吸込口体における回転系の制御を説明する図であって（Ａ）は第１清掃モードの状態、（Ｂ）は第２清掃モードの状態である。なお、図６（Ａ）および（Ｂ）において、図５（Ａ）および（Ｂ）中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態２の吸込口体は、実施形態１の吸込口体における移動機構部３１ｅとは構成が異なる移動機構部３１ｆを備えること以外は、実施形態１と概ね同様に構成されている。以下、実施形態２における実施形態１とは異なる点を主に説明する。

図６（Ａ）および（Ｂ）に示すように、実施形態２の移動機後部３１ｆは、伝達ギアをその回転軸心を中心に回転可能にかつ前記回転軸心方向へスライド可能に支持するアクチュエータを有してなる。
実施形態２の場合、アクチュエータとしては、吸込口体内の狭いスペースに設置可能な小型でかつ電力にて動作可能なものが好ましく、例えば、ソレノイド３１ｆａを好適に用いることができる。

また、実施形態２の場合、ソレノイド３１ｆａの軸部に対して伝達ギア３１ｄｃの軸部３１ｄｃｃを回転可能に連結するベアリング３１ｇが設けられる。
なお、ソレノイド３１ｆａおよび伝達ギア３１ｄｃの軸部３１ｄｃｃは、吸込口体の筐体内に設けられたリブによって支持されている。

実施形態２の吸込口体を備えた電気掃除機では、掃除機本体と吸込口体とを延長管を介して電気的に接続する電気配線系にてソレノイド３１ｆａに電力が供給されると共に、制御部１１ｇ（図１参照）が電気配線系を通じてソレノイド３１ｆａの動作を制御するように構成されている。
実施形態２の場合、制御部１１ｇは、駆動時のギアードモータ３１ｃの電流値が所定値以下であるか否かを判別し、ギアードモータ３１ｃの電流値が所定値を超えるとソレノイド３１ｆａを作動させる。

具体的に説明すると、図６（Ａ）に示すように、フローリングや畳等の被清掃面を清掃する第１清掃モードではソレノイド３１ｆａは短縮状態にあり、伝達ギア３１ｄｃの第２歯部３１ｄｃｂが高速回転ギア３１ｄｂと噛合するよう右側へ引き寄せられている。この第１清掃モードで掃除機本体を駆動すると、回転ブラシ３１ｂが回転し、このときの床面や畳等の被清掃面に対する回転ブラシ３１ｂの回転抵抗は比較的小さいため、ギアードモータ３１ｃへの負荷は比較的小さく、ギアードモータ３１ｃの電流値は所定値以下となる。したがって、制御部１１ｇはソレノイド３１ｆａを伸長動作させるように制御しない。

この第１清掃モードで絨毯を清掃した場合、絨毯に対する回転ブラシ３１ｂの回転抵抗がフローリングや畳等の場合よりも大きくなり、ギアードモータ３１ｃへの負荷が大きくなり、ギアードモータ３１ｃの電流値が上昇する。そして、ギアードモータ３１ｃの電流値が所定値を超えたとき、制御部１１ｇはソレノイド３１ｆａが伸長動作するよう制御する。これにより、伝達ギア３１ｄｃが左側へ押されて伝達ギア３１ｄｃの第１歯部３１ｄｃａが高トルクギア３１ｄａと噛合して第２清掃モードに切り替わる（図６（Ｂ）参照）。

また、第２清掃モードでフローリングや畳等を清掃すると、ギアードモータ３１ｃの電流値が所定値以下に下がるため、制御部１１ｇはソレノイド３１ｆａが短縮動作するよう制御する。これにより、伝達ギア３１ｄｃが右側へ引き寄せられ、伝達ギア３１ｄｃの第２歯部３１ｄｃｂが高速回転ギア３１ｄｂと噛合して第１清掃モードに切り替わる（図６（Ａ）参照）。
このように、実施形態２によれば、被清掃面に対する回転ブラシ３１ｂの回転抵抗によって変動するギアードモータ３１ｃの電流値の変動を検知して第１清掃モードと第２清掃モードのいずれか一方に自動的に切り替えることができる。
なお、手元スイッチ１１ｅの所定ボタンを押すことにより、第１清掃モードと第２清掃モードのいずれか一方に自動的に切り替える構成としてもよい。このようにすれば、実施形態１と比べて、第１清掃モードと第２清掃モードとを切り替える際に、吸込口体の突起部３１ｅａａを左右方向に指でスライドさせる必要がなく、使用性が向上する。

（実施形態３）
図７は実施形態３の吸込口体における回転系の制御を説明する図であって（Ａ）は第１清掃モードの状態、（Ｂ）は第３清掃モードの状態、（Ｃ）は第２清掃モードの状態である。なお、図７（Ａ）および（Ｂ）において、図６（Ａ）および（Ｂ）中の要素と同様の要素には同一の符号を付している。
実施形態３の吸込口体は、実施形態２の吸込口体の構成に加えて、さらに次の構成を備えている。以下、実施形態３における実施形態２とは異なる点を主に説明する。

図７（Ａ）～（Ｃ）に示すように、実施形態３の吸込口体は、吸込口体の筐体３１ａ（図２（Ｃ）参照）内の気流によって回転するタービン３１ｈと、タービン３１ｈの回転力を回転ブラシ３１ｂに伝達する回転力伝達機構部３１ｉと、タービン３１ｈの回転力によって回転してギアードモータ３１ｃへ送風するファン３１ｊと、タービン３１ｈと回転力伝達機構部３１ｉと回転ブラシ３１ｂとを含む回転系に設けられて回転系の回転速度を検知する回転速度センサ３１ｋとをさらに備える。

タービン３１ｈは、例えば、吸込口体の通風路３１ａｂ内に回転可能に設けられる。
回転力伝達機構部３１ｉは、タービン３１ｈを回転可能に支持する回転軸３１ｉａの右端部および回転ブラシ３１ｂの軸部３１ｂａの右側端部に設けられた一対のプーリ３１ｉｂと、一対のプーリ３１ｉｂを連結するベルト３１ｉｃとを備える。なお、回転力伝達機構部３１ｉは、複数のギアにて構成してもよい。
回転速度センサ３１ｋとしては、例えば、エンコーダが用いられ、タービン３１ｈの回転軸ｉａに設けられる。なお、回転ブラシ３１ｂの軸部３１ｂａに回転速度センサ３１ｋが設けられてもよい。

また、実施形態３の場合、移動機構としてのソレノイド１３１ｆａは、伝達ギア３１ｄｃを高トルクギア３１ｄａおよび高速回転ギア３１ｄｂのいずれにも噛合させないニュートラル位置に移動可能に構成されている（図７（Ｂ）参照）。
実施形態３の吸込口体を備えた電気掃除機では、掃除機本体と吸込口体とを直接または延長管を介して電気的に接続する電気配線系にて回転速度センサ３１ｋに電力が供給されると共に、電気配線系を通じて制御部１１ｇｘへ向けて回転速度センサ３１ｋから検知信号が出力され、この検知信号に基づいて制御部１１ｇｘはソレノイド１３１ｆａの動作を制御するように構成されている。

具体的に説明すると、図７（Ａ）に示すように、フローリングや畳等の被清掃面を清掃する第１清掃モードではソレノイド１３１ｆａは短縮状態にあり、伝達ギア３１ｄｃが高速回転ギア３１ｄｂと噛合するよう右側へ引き寄せられている。この第１清掃モードで掃除機本体を駆動すると、通風路３１ａｂを通過する気流によってタービン３１ｈが回転すると共に、回転ブラシ３１ｂが回転する。

このとき、回転ブラシ３１ｂは、ギアードモータ３１ｃからの回転力とタービン３１ｈからの回転力とによって回転する。したがって、ギアードモータ３１ｃの負荷が軽減される。また、ファン３１ｊも回転するため、回転するファン３１ｊによって生じた冷却風によってギアードモータ３１ｃが冷却される。
第１清掃モードでは床面や畳等の被清掃面に対する回転ブラシ３１ｂの回転抵抗は比較的小さいため、タービン３１ｈおよび軸部３１ｉａの回転速度は比較的速く、このときの軸部３１ｉａの回転速度が回転速度センサ３１ｋにて検知され、その検知信号が電気配線系を通じて回転速度センサ３１ｋから制御部１１ｇｘへ向けて出力される。

軸部３１ｉａの回転速度が所定値以上のとき、制御部１１ｇはソレノイド１３１ｆａを伸長動作させるように制御しない。
この第１清掃モードで絨毯を清掃した場合、絨毯に対する回転ブラシ３１ｂの回転抵抗がフローリングや畳等の場合よりも大きくなり、タービン３１ｈおよび軸部３１ｉａの回転速度が低下する。そして、軸部３１ｉａの回転速度が所定値を下回ると、制御部１１ｇはソレノイド１３１ｆａが伸長動作するよう制御する。これにより、伝達ギア３１ｄｃが左側へ押されて高トルクギア３１ｄａと噛合して第２清掃モードに切り替わる（図７（Ｃ）参照）。

また、第２清掃モードでフローリングや畳等を清掃すると、タービン３１ｈおよび軸部３１ｉａの回転速度が上昇するため、制御部１１ｇはソレノイド１３１ｆａが短縮動作するよう制御する。これにより、伝達ギア３１ｄｃが右側へ引き寄せられ、伝達ギア３１ｄｃの第２歯部３１ｄｃｂが高速回転ギア３１ｄｂと噛合して第１清掃モードに切り替わる（図７（Ａ）参照）。

さらに、実施形態３の吸込口体は、図７（Ｂ）に示す第３清掃モードに切り替えることができる。
第３清掃モードでは、例えば、使用者が手元スイッチ１１ｅ（図１参照）の所定ボタン（例えば、「タービン優先ボタン」）を押すことにより、伝達ギア３１ｄｃがニュートラル位置に移動するよう制御部１１ｇｘがソレノイド１３１ｆａを作動させる。これにより、第３清掃モードでの清掃時にはギアードモータ３１ｃは停止し、タービン３１ｈの回転力のみで回転ブラシ３１ｂが回転する。したがって、主にフローリングや畳等の被清掃面を清掃する場合は、使用者が第３清掃モードに切り替えることによってバッテリ１３の電力を節約することができる。

また、第３清掃モードでフローリングや畳等の被清掃面を清掃中、特に汚れている箇所を清掃する場合は、使用者が手元スイッチ１１ｅの所定ボタン（例えば、「タービン優先ボタン」）を再度押すことにより、第３清掃モードから第１清掃モード（図７（Ａ）参照）に切り替えるようにしてもよい。このとき、回転速度センサ３１ｋからの検知信号に基づいて、制御部１１ｇｘが伝達ギア３１ｄｃをニュートラル位置から高速回転ギア３１ｄｂ側へ移動させかつギアードモータ３１ｃを駆動させ、それによってタービン３１ｈと共にギアードモータ３１ｃが回転ブラシ３１ｂを回転させる。なお、第３清掃モードで清掃している途中で絨毯など清掃する場合、所定ボタン（例えば、「タービン優先ボタン」）を押すことにより、第３清掃モードから第２清掃モード（図７（Ｃ）参照）に切り替えるようにしてもよい。

また、実施形態３では、図７（Ａ）に示す第１清掃モードまたは図７（Ｃ）に示す第２清掃モードのときに、例えば、使用者が手元スイッチ１１ｅ（図１参照）の「バッテリ充電ボタン」を押すことにより、ギアードモータ３１ｃを停止させタービン３１ｈのみで回転ブラシ３１ｂが回転するよう制御部１１ｇｘが制御してもよい。このとき、伝達ギア３１ｄｃは高速回転ギア３１ｄｂまたは高トルクギア３１ｄａと噛合しているため、回転ブラシ３１ｂの回転力によってギアードモータ３１ｃが回転して発電を行う。つまり、第１清掃モードまたは第２清掃モードのときにギアードモータ３１ｃを停止させて清掃を行うと、ギアードモータ３１ｃが発電機となって発電してバッテリ１３の充電が行われる。このようにすれば、ギアードモータ３１ｃを駆動させて清掃する場合のバッテリ１３の使用可能時間を延長することができる。

（他の実施形態）
１．実施形態３では伝達ギア３１ｄｃをニュートラル位置に移動できるように構成した場合を例示したが、実施形態１においても手動で伝達ギア３１ｄｃをニュートラル位置に切り替え可能に構成してもよい。さらにこの場合、例えば、伝達ギア３１ｄｃがニュートラル位置であることをセンサにて検知し、このセンサからの検知信号が制御部１１ｇに入力されると、制御部１１ｇがギアードモータ３１ｃを停止状態に制御するようにしてもよい。
また、実施形態２においても伝達ギア３１ｄｃをニュートラル位置に切り替え可能に構成してもよい。この場合、例えば、使用者が手元スイッチ１１ｅの所定ボタンを押すと、伝達ギア３１ｄｃがニュートラル位置に移動するようソレノイド３１ｆａを作動させる共に、ギアードモータ３１ｃを停止状態とするように、制御部１１ｇｘにて制御する。

２．実施形態１～３では、ギアードモータ３１ｃからの回転力を第１中継ギア３１ｄｅおよび第２中継ギア３１ｄｆを介して伝達ギア３１ｄｃに伝達するように構成した場合を例示したが、伝達ギア３１ｄｃをギアードモータ３１ｃの出力軸３１ｃａに固定することも可能である。さらにこの場合、伝達ギア３１ｄｃ、高トルクギア３１ｄａおよび高速回転ギア３１ｄｂを平歯車にて構成すると共に、ギアードモータ３１ｃおよび伝達ギア３１ｄｃをケースに収納し、そのケースを移動機構にて移動させて伝達ギア３１ｄｃを高トルクギア３１ｄａまたは高速回転ギア３１ｄｂに噛合させることも可能である。なお、ギアードモータ３１ｃを移動させる構成よりも、ギアードモータ３１ｃを固定した実施形態１～３の構成の方が、移動機構を簡素化することができ、かつ、ギアードモータ３１ｃに不具合を生じにくくする上で好ましい。

３．本発明の吸込口体は、スティック型の電気掃除機への使用に限定されず、キャニスター型、アップライト型等の各種電気掃除機の吸込口体として使用可能である。
さらに、本発明の吸込口体は、充電式バッテリを電源とする電気掃除機への使用に限定されず、商用電源（コンセント）にコードリールのプラグを接続して電力が供給される電気掃除機の吸込口体としても使用可能である。さらにこの場合、例えば、吸込口体内にバッテリを内蔵し、ギアードモータにより発電した電力をバッテリに充電し、バッテリに充電した電力をギアードモータに供給して回転ブラシを回転させるようにしてもよい。

（まとめ）
本発明の電気掃除機の吸込口体は、底部に吸込口を有する筐体と、前記筐体内における前記吸込口の近傍に回転可能に設けられた回転ブラシと、前記回転ブラシを回転駆動させる電動モータと、前記電動モータの出力軸からの回転力を前記回転ブラシに伝達するギア部と、移動機構部とを備え、
前記ギア部は、前記回転ブラシの回転軸心方向の一端に同一軸心上に設けられた高トルクギアおよび前記高トルクギアよりも小径の高速回転ギアと、前記高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合して前記出力軸から前記回転力を伝達する伝達ギアとを有し、
前記移動機構は、前記伝達ギアを前記高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合するように移動させるように構成されている。
この構成によれば、移動機構によって被清掃面の状態に応じて伝達ギアを高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合するように移動させることができる。例えば、回転ブラシの回転抵抗が比較的大きい絨毯上を清掃する場合は、伝達ギアを高トルクギアに噛合させることにより、電動モータに負荷をかけすぎることなく回転ブラシを高トルクで回転させることができるため、清掃中に回転ブラシが止まることなく効率よく清掃することができる。また、例えば、回転ブラシの回転抵抗が比較的小さいフローリングや畳上を清掃する場合は、伝達ギアを高速回転ギアに噛合させることにより、電動モータに負荷をかけすぎることなく回転ブラシを高速で回転させることができるため、塵埃の掻き出し性能を高めることができる。
また、本発明の吸込口体によれば、比較的簡素な構造のギア部を設けるだけで被清掃面の状態に応じて回転ブラシを適切な状態で回転駆動することができるため、重量増加および大型化が抑えられ、使用性が向上する。
なお、移動機構は、伝達ギアを手動的または自動的な手段によって移動させるものとすることができる。

本発明の電気掃除機の吸込口体は、次のように構成されてもよく、それらが適宜組み合わされてもよい。
（１）前記筐体内の気流によって回転するタービンと、前記タービンの回転力を前記回転ブラシに伝達する回転力伝達機構部とをさらに備え、
前記移動機構は、前記伝達ギアを前記高トルクギアおよび前記高速回転ギアのいずれにも噛合させないニュートラル位置に移動可能に構成されてもよい。
この構成によれば、タービンの回転力を回転ブラシの回転に利用することができる。
そのため、電動モータおよびタービン併用時は、電動モータの負荷の軽減およびバッテリの消費電力を低減することができる。
また、伝達ギアを高トルクギアまたは高速回転ギアに噛合させた状態で電動モータをＯＦＦし、タービンのみで回転ブラシを回転させる場合は、タービンの回転力によって伝達ギアを介して電動モータの出力軸が回転するため、電動モータが発電機となって発電した電気をバッテリに充電することができる。すなわち、清掃しながらバッテリを充電してバッテリの使用可能時間を延長させることができる。
また、伝達ギアをニュートラル位置に移動させてタービン単独で使用する際は、電動モータをＯＦＦしてバッテリの電力消費を無くすことができるため、バッテリの省電力化となる。

（２）前記タービンの回転力によって回転して前記電動モータへ送風するファンをさらに備えてもよい。
この構成によれば、駆動時の電動モータを冷却風にて冷却することができるため、電動モータの長寿命化に繋がる。しかも、タービンの回転力を利用してファンを回転させるため、バッテリの省電力化となる。

（３）前記移動機構は、前記伝達ギアをその回転軸心を中心に回転可能にかつ前記回転軸心方向へスライド可能に支持するスライド支持部を有し、
前記スライド支持部は、前記筐体の内部から外部へ露出する突起部を有するものであってもよい。
この構成によれば、使用者が摘み部を摘んでスライド支持部を移動させることにより、伝達ギアを手動で移動させて高トルクギアまたは高速回転ギアに噛合させることができる。

（４）前記移動機構は、前記伝達ギアをその回転軸心を中心に回転可能にかつ前記回転軸心方向へスライド可能に支持するアクチュエータを有するものであってもよい。
この構成によれば、吸込口体と接続される掃除機本体の手元スイッチを使用者が操作してアクチュエータを作動させることにより、伝達ギアを自動的に移動させて高トルクギアまたは高速回転ギアに噛合させることが可能となる。

（５）前記タービンと前記回転力伝達機構部と前記回転ブラシとを含む回転系に設けられて前記回転系の回転速度を検知する回転速度センサをさらに備え、
前記移動機構は、前記伝達ギアをその回転軸心を中心に回転可能にかつ前記回転軸心方向へスライド可能に支持するアクチュエータを有するものであってもよい。
この構成によれば、回転系の回転速度に応じて、伝達ギアを自動的に移動させて高トルクギアまたは高速回転ギアに噛合させることが可能となる。

また、本発明の電気掃除機は、前記（４）の吸込口体と、前記吸込口体に直接または延長管を介して接続される掃除機本体とを備え、
前記掃除機本体は、集塵部と、前記集塵部内へ塵埃を含む空気を流入させるよう駆動する電動送風機と、前記電動送風機および前記吸込口体の前記電動モータに電力を供給するバッテリと、制御部とを有し、
前記制御部は、前記電動モータの駆動時の電流値に基づいて前記アクチュエータの作動を制御するように構成されている。
この構成によれば、例えば、電動モータをＯＮし回転ブラシを回転させて絨毯上を清掃する場合は、電動モータへの負荷および電流値が大きくなり、その状況を制御部にて判別することができるため、その場合は伝達ギアが高トルクギアと噛合するよう制御部にてアクチュエータを作動させることができる。また、フローリングや畳上を清掃する場合は、電動モータへの負荷および電流値が小さくなり、その状況を制御部にて判別することができるため、その場合は伝達ギアが高速回転ギアと噛合するよう制御部にてアクチュエータを作動させることができる。

さらに、本発明の電気掃除機は、前記（５）の吸込口体と、前記吸込口体に直接または延長管を介して接続される掃除機本体とを備え、
前記掃除機本体は、集塵部と、前記集塵部内へ塵埃を含む空気を流入させるよう駆動する電動送風機と、前記電動送風機および前記吸込口体の前記電動モータに電力を供給するバッテリと、制御部とを有し、
前記制御部は、前記回転速度センサの検知信号に基づいて前記アクチュエータの作動を制御するように構成されている。
この構成によれば、例えば、電動モータをＯＦＦし、タービンのみにて回転ブラシを回転させて床面や畳上を清掃し、引き続き絨毯上を清掃する場合、回転ブラシへの負荷が大きくなるため、タービンから回転力伝達機構部を介して回転ブラシに至る回転系の回転速度が所定の回転速度よりも低下し、その状況を回転速度センサおよび制御部にて判別することができる。そのため、この場合は伝達ギアが高トルクギアと噛合するよう制御部にてアクチュエータを自動的に作動させると共に、電動モータを自動的にＯＮすることが可能となる。また、前記のような絨毯上の清掃からフローリングや畳上の清掃に移ると、回転ブラシへの負荷が小さくなって回転系の回転速度が上昇し、その状況を回転速度センサおよび制御部にて判別することができるため、その場合は伝達ギアが高速回転ギアと噛合するよう制御部にてアクチュエータを自動的に作動させると共に、電動モータを自動的にＯＦＦすることが可能となる。

なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
例えば、実施形態２および実施形態３におけるアクチュエータは、掃除機本体に設けられた制御部にて制御される場合を例示したが、吸込口体内に掃除機本体とは別の吸込口体制御部を設け、吸込口体制御部によってアクチュエータの動作制御を行うように構成してもよい。

１ 電気掃除機
１０ 掃除機本体
１１ 駆動装置
１１ｆ 電動送風機
１１ｇ、１１ｇｘ 制御部
１２ 集塵装置（集塵部）
１３ バッテリ
２０ 延長管
３０ 吸込口体
３１ａ 筐体
３１ａａ 吸込口
３１ｂ 回転ブラシ
３１ｃ ギアードモータ（電動モータ）
３１ｃａ 出力軸
３１ｄ ギア部
３１ｄａ 高トルクギア
３１ｄｂ 高速回転ギア
３１ｄｃ 伝達ギア
３１ｄｃａ 第１歯部
３１ｄｃｂ 第２歯部
３１ｅ、３１ｆ 移動機構部
３１ｅａ スライド支持部
３１ｅａａ 突起部
３１ｆ アクチュエータ
３１ｆａ、１３１ｆａ ソレノイド
３１ｈ タービン
３１ｉ 回転力伝達機構部
３１ｊ ファン
３１ｋ 回転速度センサ

Claims (5)

1. 底部に吸込口を有する筐体と、前記筐体内における前記吸込口の近傍に回転可能に設けられた回転ブラシと、前記回転ブラシを回転駆動させる電動モータと、前記電動モータの出力軸からの回転力を前記回転ブラシに伝達するギア部と、移動機構部とを備え、
   前記ギア部は、前記回転ブラシの回転軸心方向の一端に同一軸心上に設けられた高トルクギアおよび前記高トルクギアよりも小径の高速回転ギアと、前記高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合して前記出力軸から前記回転力を伝達する伝達ギアとを有し、
   前記移動機構部は、前記伝達ギアを前記高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合するように移動させるように構成されており、
   前記筐体内の気流によって回転するタービンと、前記タービンの回転力を前記回転ブラシに伝達する回転力伝達機構部とをさらに備え、
   前記移動機構部は、前記伝達ギアを前記高トルクギアおよび前記高速回転ギアのいずれにも噛合させないニュートラル位置に移動可能に構成されており、
   前記タービンの回転力によって回転して前記電動モータへ送風するファンをさらに備えたことを特徴とする電気掃除機の吸込口体。
2. 前記移動機構部は、前記伝達ギアをその回転軸心を中心に回転可能にかつ前記回転軸心方向へスライド可能に支持するスライド支持部を有し、
   前記スライド支持部は、前記筐体の内部から外部へ露出する突起部を有する請求項１に記載の吸込口体。
3. 請求項１または２に記載の吸込口体を備えた電気掃除機。
4. 吸込口体と、前記吸込口体に直接または延長管を介して接続される掃除機本体とを備えた電気掃除機であって、
   前記吸込口体は、底部に吸込口を有する筐体と、前記筐体内における前記吸込口の近傍に回転可能に設けられた回転ブラシと、前記回転ブラシを回転駆動させる電動モータと、前記電動モータの出力軸からの回転力を前記回転ブラシに伝達するギア部と、移動機構部とを備え、
   前記ギア部は、前記回転ブラシの回転軸心方向の一端に同一軸心上に設けられた高トルクギアおよび前記高トルクギアよりも小径の高速回転ギアと、前記高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合して前記出力軸から前記回転力を伝達する伝達ギアとを有し、
   前記移動機構部は、前記伝達ギアを前記高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合するように移動させるように構成されると共に、前記伝達ギアをその回転軸心を中心に回転可能にかつ前記回転軸心方向へスライド可能に支持するアクチュエータを有しており、
   前記掃除機本体は、集塵部と、前記集塵部内へ塵埃を含む空気を流入させるよう駆動する電動送風機と、前記電動送風機および前記吸込口体の前記電動モータに電力を供給するバッテリと、制御部とを有し、
   前記制御部は、前記電動モータの駆動時の電流値が所定値以下のときは前記伝達ギアが前記高速回転ギアに噛合し、かつ、前記電動モータの駆動時の電流値が前記所定値を超えると前記伝達ギアが前記高トルクギアと噛合するように、前記アクチュエータの作動を制御するように構成されている電気掃除機。
5. 吸込口体と、前記吸込口体に直接または延長管を介して接続される掃除機本体とを備えた電気掃除機であって、
   前記吸込口体は、底部に吸込口を有する筐体と、前記筐体内における前記吸込口の近傍に回転可能に設けられた回転ブラシと、前記回転ブラシを回転駆動させる電動モータと、前記電動モータの出力軸からの回転力を前記回転ブラシに伝達するギア部と、移動機構部と、前記筐体内の気流によって回転するタービンと、前記タービンの回転力を前記回転ブラシに伝達する回転力伝達機構部と、前記タービンと前記回転力伝達機構部と前記回転ブラシとを含む回転系に設けられて前記回転系の回転速度を検知する回転速度センサとを備え、
   前記ギア部は、前記回転ブラシの回転軸心方向の一端に同一軸心上に設けられた高トルクギアおよび前記高トルクギアよりも小径の高速回転ギアと、前記高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合して前記出力軸から前記回転力を伝達する伝達ギアとを有し、
   前記移動機構部は、前記伝達ギアを前記高トルクギアおよび前記高速回転ギアのいずれにも噛合させないニュートラル位置に移動可能に、かつ、前記伝達ギアを前記高トルクギアと前記高速回転ギアの一方に選択的に噛合するように移動させるように構成されると共に、前記伝達ギアをその回転軸心を中心に回転可能にかつ前記回転軸心方向へスライド可能に支持するアクチュエータを有しており、
   前記掃除機本体は、集塵部と、前記集塵部内へ塵埃を含む空気を流入させるよう駆動する電動送風機と、前記電動送風機および前記吸込口体の前記電動モータに電力を供給するバッテリと、制御部とを有し、
   前記制御部は、前記回転系の回転速度が所定値以上のときの前記回転速度センサの検知信号に基づいて前記伝達ギアが前記高速回転ギアに噛合し、かつ、前記回転系の回転速度が前記所定値を下回るときの前記回転速度センサの検知信号に基づいて前記伝達ギアが前記高トルクに噛合するように、前記アクチュエータの作動を制御するように構成されている電気掃除機。

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