JP7467885B2 - 電気掃除機 - Google Patents

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Description

この発明は、電気掃除機に関するものである。
電気掃除機においては、床ノズルから集塵部までを繋ぐ経路に設けられ吸引する塵埃の量や大きさを検出する塵埃検出部と、塵埃検出部の検出信号に応じて手元ハンドルに振動を与える振動部とを備え、塵埃の量や大きさに応じて振動パターンを変えるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2010-131230号公報
しかしながら、特許文献1に示されるような電気掃除機においては、塵埃の量や大きさに応じて変わるハンドル部の振動パターンが直感的でない。また、ハンドル部の全体が振動するために、特に電動送風機を有する掃除機本体を使用者が直接に支持するタイプの電気掃除機では、電動送風機の振動等もハンドル部に伝わり塵埃の量や大きさの情報を確実に使用者に知らせることができないおそれがある。
この発明は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、塵埃の吸引状況を視覚によらず直感的かつ確実に、使用者に伝えることができる電気掃除機を提供することにある。
この発明に係る電気掃除機は、吸込口から集塵室まで至る風路中に吸引風を生成するための電動送風機を有する掃除機本体と、前記掃除機本体の使用時に使用者が手で持つためのハンドル部と、前記風路中の塵埃の通過を検出する検出手段と、前記電動送風機の動作中に前記検出手段が前記風路中の塵埃の通過を検出した場合に、前記ハンドル部を振動させる振動手段と、を備え、前記振動手段は、前記ハンドル部に設けられた複数の振動デバイスを備え、複数の前記振動デバイスは、前記ハンドル部における前記吸込口側から前記吸込口とは反対側にわたって並べられて配置され、互いに異なるタイミングで、前記吸込口側にある前記振動デバイスから順に振動する。
この発明に係る電気掃除機によれば、塵埃の吸引状況を視覚によらず直感的かつ確実に、使用者に伝えることができるという効果を奏する。
この発明の実施の形態1に係る電気掃除機の全体構成を模式的に示す斜視図である。 この発明の実施の形態1に係る電気掃除機が備える吸込具の構成を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態1に係る電気掃除機が備えるハンドル部と操作部の構成を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態1に係る電気掃除機が備えるハンドル部と操作部の構成を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態1に係る電気掃除機の制御系統の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態1に係る電気掃除機が備える吸込具の変形例の構成を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態2に係る電気掃除機が備える吸込具の構成を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態2に係る電気掃除機が備えるハンドル部と操作部の構成を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態3に係る電気掃除機が備えるハンドル部と操作部の構成を模式的に示す断面図である。 この発明の実施の形態3に係る電気掃除機が備えるハンドル部と操作部の構成を模式的に示す断面図である。
この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、各実施の形態の自由な組み合わせ、各実施の形態の任意の構成要素の変形、又は各実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
実施の形態1.
図1から図6を参照しながら、この発明の実施の形態1について説明する。図1は電気掃除機の全体構成を模式的に示す斜視図である。図2は電気掃除機が備える吸込具の構成を模式的に示す断面図である。図3及び図4は電気掃除機が備えるハンドル部と操作部の構成を模式的に示す断面図である。図5は電気掃除機の制御系統の構成を示すブロック図である。そして、図6は電気掃除機が備える吸込具の変形例の構成を模式的に示す断面図である。
以下の説明では、塵埃及びその他のゴミを総称して単に「塵埃」と呼ぶ場合がある。また、塵埃が混じった空気を「含塵空気」と呼ぶ場合がある。そして、塵埃が取り除かれた空気を「清浄空気」と呼ぶ場合がある。
この実施の形態に係る電気掃除機1は、コードレスタイプの縦型電気掃除機である。図1に示すように、電気掃除機1は、主な構成要素として、掃除機本体10、延長管20及び吸込具30を備えている。
掃除機本体10は、ケース部11及びハンドル部12を備えている。掃除機本体10のケース部11には、電動送風機16が内蔵されている。電動送風機16は電気掃除機1の吸引風を生成するためのものである。ケース部11には、図示しないバッテリ及び本体制御基板も内蔵されている。バッテリは、電動送風機16を駆動するための二次電池である。本体制御基板は、電動送風機16の動作を制御するための回路等を備えている。
ケース部11には、集塵部17が設けられている。集塵部17は、電動送風機16が生成した吸引風により掃除機本体10に吸い込んだ含塵空気中の塵埃を捕集するためのものである。集塵部17は、例えばケース部11に対し着脱可能に取り付けられている。この実施の形態に係る集塵部17は、サイクロン分離装置及び集塵室を備えている。サイクロン分離装置は、電動送風機16が生成した空気流により含塵空気を内部で旋回させて含塵空気から塵埃を分離する。サイクロン分離装置で分離された塵埃は、集塵室に捕集されて蓄積される。
延長管20は、直線状の外形を有する中空管状の部材である。延長管20の一端側は、掃除機本体10の一端側と着脱可能に連結される。なお、この掃除機本体10の一端側、すなわち、掃除機本体10における延長管20が連結される側に、集塵部17が配置されている。延長管20の他端側は、吸込具30と着脱可能に連結される。吸込具30は、被清掃面を清掃するためのものである。吸込具30の底面には、吸込口33が形成されている。
図1に示す状態に掃除機本体10、延長管20及び吸込具30を接続すると、吸込具30の吸込口から延長管20を介して掃除機本体10の集塵部17にまで至る吸気風路が形成される。掃除機本体10の内部には、排気風路が形成されている。排気風路は、集塵部17を通過した空気を掃除機本体10の外部に排出するための風路である。掃除機本体10には図示しない排気口が形成されている。排気風路は排気口に通じている。
ハンドル部12は、掃除機本体10の使用時に使用者が手で持つための部位である。電気掃除機1の使用者は、ハンドル部12を手で握ることで、掃除機本体10を手で支え持つことができる。電気掃除機1におけるハンドル部12とケース部11との間の接続部分には、操作部13が設けられている。すなわち、この実施の形態では、操作部13は、掃除機本体10のハンドル部12とは異なる位置に設けられている。
操作部13は、使用者が電動送風機16の動作を操作するためのものである。つまり、電動送風機16は、操作部13に対する操作に応じて駆動する。電動送風機16が駆動すると、前述した吸気風路内に吸引風が生成される。すなわち、電動送風機16は、吸込口33から集塵部17まで至る風路中に吸引風を生成する。そして、吸気風路内に作用する吸引力により、吸込具30の吸込口から含塵空気が吸い込まれる。吸込口に吸い込まれた含塵空気は、吸込具30から延長管20の内部を通過して集塵部17の内部に取り込まれる。集塵部17では、サイクロン分離装置により含塵空気から塵埃が分離され、清浄空気として排出される。集塵部17から排出された清浄空気は、電動送風機16を通過する。電動送風機16を通過した清浄空気は、前述の排気風路を通り、排気口から掃除機本体10の外部へ排出される。
図2に示すように、吸込具30は、吸込口体31と接続部32とを有する。接続部32は、延長管20の前述した他端側に連結される。吸込口体31の底面には、吸込口33が形成されている。吸込口体31の内部には、横長のブラシ室34が設けられている。ブラシ室34内には回転ブラシ35が回転自在に収納されている。回転ブラシ35は、吸込具30の内部に、吸込口33に臨んで設けられている。回転ブラシ35は、図2では図示を省略する駆動モータ36によって回転駆動される。駆動モータ36は、吸込口体31に内蔵されている。
操作部13への操作により、電気掃除機1内の電動送風機16が駆動すると、床面上の塵埃等が空気とともに吸込具30のブラシ室34内に吸引され、吸込具30から延長管20を介して電気掃除機1内に吸引される。この時、回転ブラシ35が回転し、回転ブラシ35の回転によって掻き上げられた塵埃等も吸引される。
この実施の形態の電気掃除機1は、埃センサ41を備えている。埃センサ41は、吸込口33から集塵部17に至る風路中の塵埃の通過を検出する検出手段の一例である。ここで説明する構成例では、図2に示すように、埃センサ41は、吸込具30の接続部32の内壁部に固定されている。埃センサ41は、例えば光学式で、接続部32の風路内を通過するごみ、塵埃、異物等を検出可能である。
図3に示すように、操作部13の裏側には、操作部基板61が設けられている。ここで説明する構成例では、操作部13には強弱スイッチ14と電源スイッチ15とが設けられている。電源スイッチ15は、掃除機本体10の電源をON/OFFするための操作スイッチである。強弱スイッチ14は、掃除機本体10の吸引力の強弱を調節するための操作スイッチである。強弱スイッチ14及び電源スイッチ15のスイッチ素子は、操作部基板61に実装されている。操作部基板61と前述の本体制御基板とは電気配線で接続されており、これらにより制御部60が構成されている。制御部60は、電気掃除機1の運転動作全般を制御する。
この実施の形態の電気掃除機1においては、ハンドル部12に振動デバイス71が設けられている。図3に示す構成例では、振動デバイス71は、ハンドル部12の下側の内壁部に固定されている。振動デバイス71は、例えば、磁石とバネとを用いた共振系の振動アクチュエータである。
図2及び図3に示すように、埃センサ41と操作部基板61とは、第1信号線51により電気的に接続されている。また、図3に示すように、振動デバイス71と操作部基板61とは、第2信号線52により電気的に接続されている。
次に、以上のように構成された電気掃除機1の制御系統について、図5を参照しながら説明する。操作部13の強弱スイッチ14及び電源スイッチ15が操作されると、操作されたスイッチから操作信号が出力される。強弱スイッチ14及び電源スイッチ15から出力された操作信号は、制御部60に入力される。制御部60は、入力された操作信号に応じて、電動送風機16及び回転ブラシ35の駆動モータ36の動作を制御する。
また、埃センサ41は、接続部32の風路中の塵埃の通過を検出すると検出信号を出力する。埃センサ41の検出信号は、第1信号線51を介して制御部60に入力される。制御部60は、少なくとも電動送風機16の動作中に埃センサ41から検出信号が入力されると、第2信号線52を介して振動デバイス71に制御信号を出力する。振動デバイス71は入力された制御信号に応じて振動し、振動デバイス71の振動はハンドル部12に伝搬する。振動デバイス71は、ハンドル部12を振動させる振動手段の一例である。そして、振動手段である振動デバイス71は、電動送風機16の動作中に前述の検出手段である埃センサ41が前述した風路中の塵埃の通過を検出した場合に、ハンドル部12を振動させる。
さらに、この実施の形態においては、図4に示すように、振動手段として振動デバイス71が複数設けられてる。同図に示す構成例では、複数の振動デバイス71がハンドル部12の吸込具30側からグリップエンド側にわたって並べられている。そして、制御部60は、前述の検出手段が風路中の塵埃の通過を検出した時に、これらの複数の振動デバイス71を互いに異なるタイミングで振動させる。
例えば、制御部60は、吸込具30側にある振動デバイス71から順に、グリップエンド側にある振動デバイス71へと振動するタイミングをずらす。具体的には、制御部60は、まず、最も吸込具30側の振動デバイス71を振動させる。次に、予め設定された時間間隔を空けて、最も吸込具30側の振動デバイス71の1つ隣りの振動デバイスを振動させる。このようにして、順次に振動デバイス71を振動させる。
以上のように構成された電気掃除機1によれば、塵埃の吸引状況をハンドル部12を握る使用者の手に振動で伝えることができるため、視覚によらずに塵埃の吸引状況を使用者に知らせることが可能である。この際、風路中を通過する塵埃の移動方向と同じ方向に振動箇所を移動させることができ、使用者に対してより直感的に、かつ、確実に塵埃の吸引状況を伝えられる。
また、この実施の形態においては、振動デバイス71は、ハンドル部12の下側に配置されている。ハンドル部12の下側には、通常、ハンドル部12を握った使用者の手の指がくる。一般的に人の手の感覚は、掌側よりも指側の方が鋭い。そこで、振動デバイス71をハンドル部12の下側に配置することで、感覚の鋭い手の指に振動を伝えることができ、より確実に使用者に塵埃の吸引状況を伝えることが可能である。
なお、吸込口33から集塵部17まで至る風路中の塵埃の通過を検出する検出手段として、これまでに説明した埃センサ41以外の手段を用いて実現してもよい。例えば、図6に示す変形例は、検出手段として加速度センサ42を用いたものである。図6に示す例では、加速度センサ42は、前述した埃センサ41と同じく、吸込具30の接続部32の内壁部に固定されている。加速度センサ42は、接続部32の内壁部の振動を検出可能である。
接続部32の風路内をごみ、塵埃、異物等が通過する際、塵埃等が風路の内壁部に接触、衝突等することにより、風路を形成する壁面が振動する。この際の風路を形成する壁面の振動を加速度センサ42で検出することによっても、接続部32の風路内を通過するごみ、塵埃、異物等を検出可能である。
また、埃センサ41、加速度センサ42等のセンサ類を風路に設けることなく、検出手段を実現することもできる。例えば、吸込具30を用いて塵埃を集塵部17に吸引する際には、塵埃の通過に伴い駆動モータ36の負荷トルク及び電動送風機16の負荷トルクが変化する。そこで、制御部60は、駆動モータ36の負荷トルクと電動送風機16の負荷トルクとに基づいて風路中の塵埃の通過を検出する。この際、駆動モータ36の負荷トルクに代えて駆動モータ36の電流値を用いてもよい。同様に、電動送風機16の負荷トルクに代えて電動送風機16の電流値を用いてもよい。このようにして、制御部60、電動送風機16及び駆動モータ36により、前述の検出手段を構成することができる。
なお、電動送風機16の負荷トルク及び電流値は、集塵部17に蓄積された塵埃の量によっても変動する。このため、電動送風機16及び駆動モータ36の両方の負荷トルク又は電流値を用いることで、吸込口33から集塵部17まで至る風路中の塵埃の通過の検出精度を向上できる。
実施の形態2.
図7及び図8を参照しながら、この発明の実施の形態2について説明する。図7は電気掃除機が備える吸込具の構成を模式的に示す断面図である。そして、図8は電気掃除機が備えるハンドル部と操作部の構成を模式的に示す断面図である。
以下、この実施の形態2に係る電気掃除機について、実施の形態1との相違点を中心に説明する。説明を省略した構成については実施の形態1と基本的に同様である。以降の説明においては、実施の形態1と同様の又は対応する構成について、原則として実施の形態1の説明で用いたものと同じ符号を付して記載する。
この実施の形態に係る電気掃除機1は、図7に示すように、右側センサ43及び左側センサ44を備えている。右側センサ43は、吸込具30のブラシ室34内の右寄りの位置に配置されている。左側センサ44は、吸込具30のブラシ室34内の左寄りの位置に配置されている。なお、ここでいう左右は、ハンドル部12側から吸込具30側を見た視点によっている。右側センサ43及び左側センサ44のそれぞれは、実施の形態1で説明した埃センサ41又は加速度センサ42である。なお、吸込具30のブラシ室34は、吸込口33から集塵部17に至る風路の一部である。
このように、この実施の形態に係る電気掃除機1においては、前述の検出手段は、右側センサ43と左側センサ44とを備えている。そして、右側センサ43及び左側センサ44の検出信号は、ここでは図示を省略する信号線を介して、制御部60に送られる。
図8は、この実施の形態におけるハンドル部12及び操作部13を上から見た断面図である。同図に示すように、この実施の形態においては、ハンドル部12に力覚デバイス73が設けられている。力覚デバイス73は、例えば、ハンドル部12の左右の内壁部に接触し得るように配置されている。力覚デバイス73は左右2チャンネルのステレオ入力が可能な振動デバイスであるボイスコイル型アクチュエータである。したがって、1つの力覚デバイス73でハンドル部12の右側と左側のそれぞれの振動状態を変化させることができる。
制御部60は、右側センサ43及び左側センサ44の検出信号に応じて、力覚デバイス73の振動を制御する。例えば、右側センサ43及び左側センサ44のうち、検出した塵埃の量が相対的に多い側をより強く振動させる。あるいは、右側センサ43及び左側センサ44のうち、検出した塵埃の量が相対的に少ない側から多い側へとハンドル部12が移動するような錯覚を、ハンドル部12を持つ使用者に与えるように力覚デバイス73の振動を制御することもできる。
以上のように構成された電気掃除機1においても、実施の形態1と同様に、塵埃の吸引状況をハンドル部12を握る使用者の手に振動で伝えることができるため、視覚によらずに塵埃の吸引状況を使用者に報せることが可能である。
さらに、この実施の形態の振動手段は、右側センサ43及び左側センサ44の検出結果に応じて、ハンドル部12の右側と左側の振動状態を変化させる。このため、使用者に対してより直感的に、かつ、確実に塵埃の吸引状況を伝えられる。また、視覚によらずに吸込具30の左右のどちら側の塵埃が多いのかを使用者に知らせることができるため、清掃効率の向上効果も期待できる。
また、ボイスコイル型アクチュエータであれば、振動周波数を変化させることで様々な振動パターンを表現できる。さらに、例えば1000Hzオーダーの振動を連続的に発生させることにより、ハンドル部12が膨らんでいるような触感を使用者に与えることができる。
なお、力覚デバイス73に代えて、実施の形態1で説明した共振系の振動デバイスをハンドル部12の左右にそれぞれ設けてもよい。この場合、例えば、左右の振動デバイスの振動を、それぞれ独立して制御できるようにすることで、右側センサ43及び左側センサ44の検出結果に応じて、ハンドル部12の右側と左側の振動状態を変化させることが可能である。
実施の形態3.
図9及び図10を参照しながら、この発明の実施の形態3について説明する。図9及び図10は電気掃除機が備えるハンドル部と操作部の構成を模式的に示す断面図である。
ここで説明する実施の形態3は、前述した実施の形態1の構成において、風路を通過する塵埃の検出結果に応じて、ハンドル部を振動させるのに代えて、ハンドル部を変形させるようにしたものである。以下、この実施の形態3に係る電気掃除機について、実施の形態1の構成を元にした場合を例に挙げ、実施の形態1との相違点を中心に説明する。説明を省略した構成については実施の形態1と基本的に同様である。
この実施の形態に係る電気掃除機1は、図9に示すように、高分子導電体アクチュエータ72を備えている。高分子導電体アクチュエータ72は、ハンドル部12を持つ使用者の手に触れ得るように設けられている。同図に示す構成例では、高分子導電体アクチュエータ72は、ハンドル部12の外周に設けられている。この例では、使用者は、ハンドル部12の高分子導電体アクチュエータ72がある部分を握ることになる。
高分子導電体アクチュエータ72は、導電性を有し軟質で変形可能な高分子化合物と、この高分子化合物内に埋め込まれた電極とを有している。そして、電極に印加する電圧を変化させることで、高分子導電体アクチュエータ72を変形させることができる。高分子導電体アクチュエータ72の電極は、第2信号線52により操作部基板61と電気的に接続されている。制御部60からの制御信号に応じて、高分子導電体アクチュエータ72を変形させることができる。
制御部60は、電動送風機16の動作中に前述の検出手段から検出信号が入力されると、第2信号線52を介して高分子導電体アクチュエータ72に制御信号を出力する。そして、高分子導電体アクチュエータ72は入力された制御信号に応じて変形する。高分子導電体アクチュエータ72は、ハンドル部12の外形を変化させる変形手段の一例である。そして、変形手段である高分子導電体アクチュエータ72は、電動送風機16の動作中に前述の検出手段が前述した風路中の塵埃の通過を検出した場合に、ハンドル部12の外形を変化させる。
検出手段が風路中の塵埃の通過を検出した際における具体的な高分子導電体アクチュエータ72の変形態様については、例えば、以下のようなものが考えられる。すなわち、塵埃の通過が検出されている時に高分子導電体アクチュエータ72を膨張させる。そして、塵埃の通過が検出されなくなれば元の状態に高分子導電体アクチュエータ72を収縮させる。
なお、高分子導電体アクチュエータ72に外力を作用させて変形させると、高分子導電体アクチュエータ72の電極の電位が変化する。そして、電極の電位変化を第2信号線52から信号として高分子導電体アクチュエータ72から取り出すことができる。
そこで、変形手段が高分子導電体アクチュエータ72を備えている場合、図10に示すように、外力の作用による高分子導電体アクチュエータ72の変形で出力された信号が操作部基板61(制御部60)に入力されるようにするとよい。そして、制御部60は、高分子導電体アクチュエータ72から入力された信号に応じて、電動送風機16の動作を制御するようにしてもよい。この場合、例えば、制御部60は強弱スイッチ14又は電源スイッチ15からの操作信号が入力させた時と同様の制御を行う。また、例えば、高分子導電体アクチュエータ72を握る強さに応じて電気掃除機1の吸引力の強弱を変更することもできる。
したがって、電動送風機16は、外力の作用による高分子導電体アクチュエータ72の変形で出力された信号に応じて動作が変化する。このようにすることで、使用者は、ハンドル部12を握ったまま手の位置を動かすことなく掃除機本体10の運転を操作できる。このため、利便性を向上することが可能である。
なお、この実施の形態において、変形手段は、必ずしも高分子導電体アクチュエータ72を備えていなくともよい。変形手段として、他に例えば、ハンドル部12の外周にシリコン樹脂等の弾性変形する軟質材を設け、この軟質材をモータ等を用いて内側から押し出す等して、ハンドル部12の外形を変形させてもよい。
1 電気掃除機
10 掃除機本体
11 ケース部
12 ハンドル部
13 操作部
14 強弱スイッチ
15 電源スイッチ
16 電動送風機
17 集塵部
20 延長管
30 吸込具
31 吸込口体
32 接続部
33 吸込口
34 ブラシ室
35 回転ブラシ
36 駆動モータ
41 埃センサ
42 加速度センサ
43 右側センサ
44 左側センサ
51 第1信号線
52 第2信号線
60 制御部
61 操作部基板
71 振動デバイス
72 高分子導電体アクチュエータ
73 力覚デバイス

Claims (4)

  1. 吸込口から集塵室まで至る風路中に吸引風を生成するための電動送風機を有する掃除機本体と、
    前記掃除機本体の使用時に使用者が手で持つためのハンドル部と、
    前記風路中の塵埃の通過を検出する検出手段と、
    前記電動送風機の動作中に前記検出手段が前記風路中の塵埃の通過を検出した場合に、前記ハンドル部を振動させる振動手段と、を備え、
    前記振動手段は、前記ハンドル部に設けられた複数の振動デバイスを備え、
    複数の前記振動デバイスは、
    前記ハンドル部における前記吸込口側から前記吸込口とは反対側にわたって並べられて配置され、
    互いに異なるタイミングで、前記吸込口側にある前記振動デバイスから順に振動する電気掃除機。
  2. 前記検出手段は、前記風路に設けられた埃センサを備えた請求項1に記載の電気掃除機。
  3. 前記検出手段は、前記風路を形成する壁面の振動を検出する加速度センサを備えた請求項1に記載の電気掃除機。
  4. 前記吸込口が形成された吸込具に設けられた回転ブラシと、
    前記回転ブラシの回転を駆動する駆動モータと、をさらに備え、
    前記検出手段は、前記駆動モータの負荷トルク又は電流値と前記電動送風機の負荷トルク又は電流値とに基づいて前記風路中の塵埃の通過を検出する請求項1に記載の電気掃除機。
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