JPH11216089A

JPH11216089A - 電気掃除機およびその吸口

Info

Publication number: JPH11216089A
Application number: JP2347598A
Authority: JP
Inventors: Takao Kawaguchi; 卓男川口; Takeshi Koyama; 小山　　剛; Atsushi Yamaguchi; 篤志山口; Taiji Tajima; 泰治田島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】掃除機本体や吸口に高圧電源を付設すること
なく静電気を利用して集塵効率を向上させる。【解決手段】誘電体の帯電系列に着目し、敷物を中心
とする床材繊維の素材と摩擦したときに負極に帯電し易
い素材を用いてロータリーブラシ６の摺擦部材１１を構
成し、摺擦部材１１の帯電による静電気力で集塵するよ
うにした。過剰な帯電は、放電用電極１４により気中放
電させてマイナスイオンを発生し、被清掃面の帯電を中
和して除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、毛ブラシやブレー
ドなどの摺擦部材を設けたロータリーブラシによって被
清掃面からごみや塵埃を掻き出して吸い込む電気掃除機
の吸口およびこの吸口を使用した電気掃除機に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電気を利用して塵埃捕集効率を高める
ようにした電気掃除機が特開平５−１３０９５３号公報
に記載されている。この電気掃除機は、吸引した塵埃類
を含む空気をウオーターパン内の水の水面に噴射して塵
埃を捕集する構成の湿式の電気掃除機であって、吸気口
部分の上流側に針状の正電極、その下流側にリング状の
負電極を設け、これらの電極間に６ｋＶ程度の直流高電
圧を印加することにより、吸引されて通過する空気中の
塵埃を正イオン化する構成である。ウオータパンおよび
その内部の水はグランド電極に接続されているので、正
に帯電した塵埃は効果的に水面に吸引され、捕集するこ
とができる。

【０００３】同様の考え方に基づく他の公知例として、
特開平８−１４０９０８号公報に記載されたような電気
掃除機がある。この電気掃除機は、吸い込んだ塵埃を電
気掃除機本体内部に設置したマグネトロン電磁波発生装
置によって強制的に帯電し、１００Ｖ〜３０００Ｖの電
圧を印加した吸着フィルタによって捕集するようになっ
ている。

【０００４】これらの電気掃除機は、吸い込んだ塵埃類
を掃除機本体内部で効率良く捕集することを目的として
おり、被清掃面からごみや塵埃類を吸い込む、吸い込み
効率を上げる点での効果は期待できない。

【０００５】また、大がかりな高圧電源や電気回路等の
部品を必要とするので、安全性の問題のみならず、電気
掃除機の軽量化を妨げるという問題もある。

【０００６】一方、静電気を利用して床面から効率良く
塵埃を吸い込むようにした吸口が特開平７−５９６８７
号公報や特開平７−５９６９１号公報に開示されてい
る。この吸口は、床面に対向する吸込みケースの空気吸
込み開口部の前端および後端部分の相対向する部位に高
圧電極を設置したものである。高圧電極には直流の２５
ｋＶ程度の電圧を印加し、高電圧が印加された電極を床
面に接触させることによって、床面の塵埃に帯電した電
荷を中和し、集塵効率を向上させるようにしている。

【０００７】この吸口も掃除機本体に高圧電源を付設す
ることを前提としており、安全性の問題があり、また、
吸口の重量が増加するため、操作性に問題が残る。

【０００８】電気掃除機には、その空気吸込み開口部に
毛ブラシやブレード状の摺擦部材を設けた所謂ロータリ
ーブラシを設け、このロータリーブラシの回転によって
絨毯や畳等の隙間に入り込んだ塵埃を掻き出す方式の吸
口が広く利用されている。このロータリーブラシの回転
トルクの発生機構には、吸込み空気を利用するエアター
ビンを用いる方式と、掃除機本体の電源部からフレキシ
ブルホースや延長管内部に設けたワイヤーを通して給電
し、モーターを回転させるモーター方式がある。近年
では、吸口の操作性を重視して、軽量化に有利なエアタ
ービン方式が多く用いられている。この方式は、吸口へ
の給電が不要となるために、掃除機本体から吸口までの
電気配線が不要になって軽量化に好適である。

【０００９】従来の電気掃除機におけるエアータービン
方式の吸口を図８および図９を用いて説明する。図８は
吸口の被清掃床面に平行な横断平面図であり、図９は同
吸口のロータリーブラシの回転軸に垂直な縦断側面図で
ある。

【００１０】吸込みケース８は、上下に揺動自在な回転
管４を介して吸口継手５に連結している。吸込みケース
８に内蔵されて複数の羽根を備えた羽根車２は、羽根車
回転軸３を介してタイミングベルト７に連結されてお
り、このタイミングベルト７はロータリーブラシ６の回
転軸に連結されている。

【００１１】このように構成すると、掃除機本体による
吸引により吸込みケース８の吸込み開口８ａから吸込ん
だ空気の流れはジェット９となって吸口継手５に流れ、
掃除機本体へ導かれる。このとき、ジェット９は羽根車
２に作用して回転トルクを発生させ、ロータリーブラシ
６を回転させる。ロータリーブラシ６は、ブレード状あ
るいは植毛されたブラシ状の摺擦部材１がその回転軸か
ら半径方向に伸びるように付設されており、前記吸込み
開口８ａから絨毯等の被清掃面に摺擦して塵埃を掻き出
す。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】とろこで、従来では、
このロータリーブラシ６の摺擦部材１は、特に素材の帯
電系列に関する配慮がなされておらず、繰り返し変形疲
労に強い素材がランダムに用いられてきた。一例を挙げ
ると、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル等が多
く用いられている。

【００１３】何れの方式の吸口にしても、被掃除面に帯
電した電荷に対して逆極の静電気を与えることによって
これを中和し、塵埃と絨毯類の間の静電気による付着力
を低減することにより集塵効率を高めるようにしている
が、この方式は、吸口の帯電と床面の帯電が同極側に帯
電している場合に限って効果のある現象である。すなわ
ち、同極に帯電していると、吸口と被掃除面との間で静
電気的な反発力が発生するために塵埃の吸込み効率が低
下するので、電気的に中和して反発しにくくすることに
より吸い込み効果を高めており、帯電状態によっては効
果が得られない場合もある。

【００１４】本発明は、このような従来技術の実情に鑑
みてなされたもので、その目的は、電気掃除機本体や吸
口に高圧電源を付設することなく、静電気を利用して被
清掃面の塵埃を効率良く吸い込むことができる軽量な吸
口および電気掃除機を提供することにある。

【００１５】また、他の目的は、吸口や被清掃面に過剰
に静電気が蓄積することがない吸口および電気掃除機を
提供することにある。

【００１６】さらに他の目的は、静電気を利用した集塵
機能の発揮状態を目視で確認することができるような吸
口および電気掃除機を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、誘電体の帯電
系列に着目し、敷物を中心とする床（被清掃面）の素材
と摩擦した場合に負極に帯電する素材を用いてロータリ
ーブラシの摺擦部材を構成するものである。

【００１８】更に、負極に帯電するロータリーブラシの
摺擦部材に近付けて導電性素材よりなる除電用電極を設
けると共に吸込みケースから被清掃面に向けて放電用電
極を設け、この除電用電極と放電用電極を電気的に導通
させることによってコロナ放電させてマイナスイオンを
発生させることにより、吸口の内部や被清掃面である絨
毯などの床材に必要以上に静電気が蓄積するのを防止す
る。

【００１９】被清掃面を摺擦して塵埃を掻き出すロータ
リーブラシの摺擦部材に、床の敷物を中心とする繊維の
素材と摩擦したときに負極に帯電する素材を用いること
により、ロータリーブラシの摺擦部材は床面と高速で摩
擦するために負極に帯電し、床面は正極に帯電する。一
般に、絨毯類の繊維状の敷物は、ポリエステル、アクリ
ル、ナイロンなどの合成樹脂や、羊毛や羽毛等の獣毛類
や綿、絹等の生体由来の繊維が用いられる。

【００２０】一方、誘電体同士を接触させることによっ
て摩擦帯電させたときに、正極に帯電し易い物質から、
負極に帯電し易い物質までを一列に並べた帯電系列と呼
ばれる順列により、それぞれの素材の帯電特性を表して
いる。J.Henniker:Nature、196(1962)474によれば、正
極に帯電し易い物質から順に並べると、石英粉末充填シ
リコーンゴム、熔融ほうけい酸ガラス、窓用ガラス、ア
ニリンホルマリン樹脂、ポリホルムアルデヒド、ポリメ
チルメタクリレート、エチルセルロース、ポリアミド１
１（ナイロン１１）、ポリアミド６６（ナイロン６
６）、岩塩、メラミン・ホルマリン樹脂、羊毛、石英、
絹、こはく酸ポリエチレングリコール、酢酸セルロー
ス、アジチン酸ポリエチレングリコール、フタル酸ポリ
ジアリル、繊維素スポンジ、綿、ポリウレタンゴム、ス
チレンアクリロニトリル共重合体、ポリスチレン、ポリ
イソブチレン、ポリウレタン可とう性スポンジ、ほうけ
い酸ガラス（磨いた面）、ポリエチレングリコールテレ
フタレート、ポリビニールブチラール、硬化ホルマリン
石炭酸樹脂、エポキシ樹脂、ポリ塩化ブタジエン、ブタ
ジエンアクリロニトリル共重合体（ニトリルゴム）、天
然ゴム、ポリアクリロニトリル、硫黄、ポリエチレン、
ポリジフェニロプロパンカーボネート、塩素化ポリエス
テル、ポリ塩化ビニール（２５％ジオクチルフタレート
含有）、硬質ポリ塩化ビニール、ポリ三重水素化一塩化
ビニール、ポリ四ふっ化エチレンとなる。

【００２１】ここで、これらの素材同士を接触あるいは
摩擦したときに、素材間の帯電系列が近いと帯電が生じ
にくく、帯電系列の離れているものの間では高い電圧に
帯電する性質がある。

【００２２】これ以外にも各種の手法によって測定され
た帯電系列が報告されているが、何れの知見において
も、先に述べたように、敷物や毛布、布団類に一般的に
用いられているポリエステル、アクリル、ナイロンなど
の合成樹脂や、羊毛や羽毛等の獣毛類や、綿、絹等の生
体由来の繊維は、共通して正極側に帯電し易い特徴があ
る。

【００２３】そこで、電気掃除機の吸口のロータリーブ
ラシにおける摺擦部材に前記繊維類に比較して帯電系列
が負極側の素材を用いると、ロータリーブラシが高速で
回転することにより効率良く摩擦帯電が発生し、これに
より被清掃面側が正極に、ロータリーブラシ側が負極に
それぞれ帯電する。そして、両者の帯電度が上がるに従
って被清掃面とロータリーブラシの間にはより大きな静
電気的な引力が作用する。その結果、絨毯等の繊維やそ
の間隙に付着した汚れ、例えば、敷物や毛布、衣類から
出るほこりであったり、ペットや人間の毛髪類や新聞紙
などの紙粉等の正極に帯電し易い繊維類や、石英、ガラ
ス等に代表される土埃などのように正極に帯電し易い汚
れが負極に帯電したロータリーブラシ側に静電気力で引
き寄せられる。

【００２４】その結果、これらの汚れ粒子や繊維がロー
タリーブラシに吸着したり、あるいはその前段階とし
て、被清掃面から浮き上がって集塵し易い状態になる。
この状態になると、掃除機本体で発生する真空吸引力に
よって該掃除機本体へ効率良く吸い込むことができる。

【００２５】負極に帯電し易い素材で、特にロータリー
ブラシの摺擦部材として好適なものの例としては、ポリ
プロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂
や、含ハロゲン樹脂、例えば塩化ビニル、塩素化ポリエ
チレン、塩素化ポリエステル、塩素化ポリプロピレン等
の塩素含有樹脂や、ふっ素系樹脂等がある。ふっ素系樹
脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビ
ニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチ
レンヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テ
トラフルオロエチレンヘキサフルオロプロピレンパーフ
ルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＥＰＥ）、テ
トラフルオロエチレンエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、
ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロ
ロトリフルオロエチレンエチレン共重合体（ＥＣＴＦ
Ｅ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリ
ビニルフルオライド（ＰＶＦ）等やこれらの素材をベー
スとしたゴム類がある。

【００２６】また、これらの負極に帯電し易い材料の中
に、負荷電制御剤を分散配合することにより、帯電特性
を任意に調整することができる。具体例としては、モノ
アゾ染料の金属錯体やニトロアミン酸及びその塩あるい
はＣ．Ｉ．１４６４５などの染顔料、サリチル酸、ナフ
トエ酸、ダイカルボン酸の亜鉛やアルミニウム、コバル
ト、クロム、鉄等の金属錯体や、スルホン化した銅フタ
ロシアニン顔料、ニトロ基やハロゲンを導入したスチレ
ンオリゴマーや、塩素化パラフィンなどが、この負荷電
制御剤として好適である。

【００２７】ロータリーブラシの摺擦部材の具体的な形
状としては、ブレードと称するシート状のもの、繊維を
編んだり植毛した毛ブラシ状のもの、あるいはこれらを
複合化した形状のものが好適である。電界を集中させる
ためには、繊維状のように凹凸があるものの方が効果が
大きい。ブレードを用いる場合にも、表面が平滑なもの
よりも、粗面にしたり、突起を設けた構造にすると効果
が大きい。

【００２８】ロータリーブラシの回転が高くなって摩擦
帯電量が多くなり、電荷が過剰に蓄積すると、人体が接
触したときに放電して不快な電撃を生じる場合がある。
これを防止するために、吸口を構成する部材に除電用電
極を設けている。この除電用電極は、ロータリーブラシ
を内包する吸込みケースの内壁面に前記ロータリーブラ
シを回転させる軸方向に沿って設けた導電性の部材がら
構成される。ロータリーブラシの摺動部材の先端は、こ
の除電用電極に極く僅かに接触るようにすることが望ま
しいが、若干の間隙が発生するようにしても良い。ここ
で、ロータリーブラシの摺動部材の先端と除電用電極の
間の距離は最も近接したときに５（ｍｍ）以下である
と、除電用電極の先端部分からのコロナ放電の発生が容
易になり、大きな自己除電効果が得られる。

【００２９】特に、ロータリーブラシの摺動部材の先端
部分の絨毯などとの摩擦すると、帯電電荷が大きくなる
が、この部分に除電用電極が近付くと、先端部にたまっ
た電荷が導電性の除電用電極側に移動する。

【００３０】一方、吸込みケースに放電用電極を設け、
この放電用電極と前記除電用電極を電気的に導通させて
おくと、除電用電極に移動した電荷は速やかに放電用電
極に移動する。放電用電極の先端部は針状の形状として
いるので、３〜５ｋＶ程度の電圧に達すると空中へ放電
する。放電した負電荷は、空気中の酸素を電離してイオ
ン化し、マイナスイオン風を発生させて放電用電極の前
方に向けてマイナスイオンを噴出する。

【００３１】このメカニズムによって、ロータリーブラ
シに過剰に負電荷が蓄積することを防止すると共にマイ
ナスイオン風を浴びた面を負極に帯電させる。放電用電
極の先端方向を吸込みケースの下面の吸込み開口部、す
なわちロータリーブラシを設けた部分の前後に配置する
と、吸口を前後に移動させる清掃を行うときに、ロータ
リーブラシの摩擦によって正極に帯電した絨毯などの被
掃除面の電荷を中和して床面が過剰に帯電することを防
止することができる。

【００３２】ここで、除電用電極に用いる素材の電気的
特性としては、半導性以上の電気伝導性が必要となる。
具体的には、体積固有抵抗値が１０⁸（Ωｃｍ）以下、
更に好ましくは１０³（Ωｃｍ）以下であると効果的で
ある。

【００３３】また、この半導体もしくは導電体である除
電用電極と誘電体であるロータリーブラシの間で接触帯
電が生じないように、除電用電極側の素材の仕事関数を
ロータリーブラシ素材の等価仕事関数に合わせて調整す
ることが好ましい。一例を挙げると、ＰＴＦＥの等価仕
事関数は約４．３ｅＶであり、これには除電用電極材料
としては仕事関数が約４．１〜４．４ｅＶのアルミニウ
ムや亜鉛、銀やチタンが好適である。また、ポリ塩化ビ
ニルをロータリーブラシ材質に用いる場合には、ポリ塩
化ビニルの等価仕事関数が約４．８ｅＶであるので、除
電用電極の材質としては、仕事関数が約４．７〜４．９
ｅＶの銅や鉄や錫やタングステン、シリコンなどを選定
することが好ましい。ロータリーブラシ材質の等価仕事
関数に合わせて、除電用電極の材質を各種金属や半導体
を合金化して用いることも効果的である。

【００３４】除電用電極に移動した電荷は、導電性の電
極内部を伝わって放電用電極に至る。放電用電極は、先
端の尖った形状の導電性部材である。形状的には、繊維
状、針状、鋸状等であり、先端部分が鋭角になっている
ほど良い。放電用電極の電圧が３〜５ｋＶになると、先
端部で空気を電離させてコロナ放電を発生する結果、負
極のイオンが発生する。

【００３５】静電気の摩擦帯電は、室内の湿度環境に左
右され易い。低温低湿の冬季は、帯電が生じ易く、帯電
電圧が上がり過ぎるのを防止するために、前述したよう
な除電および放電等の工夫が必要になるが、高温多湿の
夏季などには帯電が不充分となって冬場と同様の効果が
得られない場合がある。

【００３６】このような帯電不足を補うために、帯電付
与部材を用いることを提案する。この帯電付与部材は、
ロータリーブラシの摺動部材の先端部に接するように、
吸込みケースの内部に配設した部材で、素材の帯電系列
が正極に帯電し易いことが特徴である。帯電付与部材と
ロータリーブラシの間の帯電系列の差を、絨毯とロータ
リーブラシの帯電系列の差より大きな差とすることによ
り、効果が得られる。従って、絨毯の主原料である羊毛
類や少なくともポリエステル樹脂と摩擦させて正極に帯
電する素材を用いることで効果が得られる。更に具体的
には、シリコーン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹
脂、ポリアミド樹脂、メラミン樹脂、エチルセルロース
樹脂、フェノール樹脂、スチレン・ブタジエン系樹脂、
ポリエステル樹脂や、アルミナ、酸化亜鉛等の金属酸化
物を用いることもできる。

【００３７】また、この帯電付与部材を用いることによ
って、木製の床や畳などのような帯電しにくい床素材を
掃除する場合にも効果的にロータリーブラシの摺動部材
を帯電させ、汚れを吸着することができる。

【００３８】以上に述べた中で、ロータリーブラシの摺
動部材、除電用電極、放電用電極、帯電付与部材等の素
材は、前述した材料を各種組み合わせても構わない。体
積固有抵抗値や帯電系列がトータルとして調整されてい
れば同様の効果を得ることができる。一例を挙げると、
ロータリーブラシに繊維状の摺動部材を用いる場合は、
帯電系列が比較的中性に近いポリエステル系樹脂の繊維
と負極帯電性の強いＰＦＡやポリプロピレンを混紡する
と、ロータリーブラシ全体としては負極帯電特性を得る
ことができるので、電気的吸着効果を発現する。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。

【００４０】図１は、本発明の第１の実施形態を示す吸
口の回転軸に垂直な方向に断面した断面図である。な
お、帯電、除電および放電機構以外の構成については、
前述した従来の吸口と同一の構成であるので、図示説明
を省略する。

【００４１】図１において、羽根車２の回転トルクがロ
ータリーブラシ６に伝達され、回転するときに負極帯電
性の摺擦部材１１の先端部分が絨毯等の被清掃面を高速
で摺擦する。ここで、負極帯電性の摺擦部材１１は、軟
質ポリ塩化ビニル樹脂からなる負極帯電性のブレード１
１ａおよび軟質ポリ塩化ビニル樹脂からなる繊維を植毛
した負極帯電性の毛ブラシ１１ｂを交互に組み合わせた
構成としている。

【００４２】これらの摺擦部材１１の材質は、絨毯類の
材質と摩擦したときに負極に帯電し、絨毯面を正極に帯
電すると共に絨毯中の土埃類も正極に帯電しするため
に、静電吸着力が発生して土埃や絨毯の繊維を摺擦部材
１１側に吸い寄せる。このために、集塵効率が向上す
る。

【００４３】吸込みケース８の一部分には、銅製の除電
用電極１２が設けられている。この除電用電極１２は、
摺擦部材１１において被清掃面に接触した部分に接触す
るように配置され、ロータリーブラシ６の長手方向に沿
って細長い形状に形成した銅板を接着した構成となって
いる。除電用電極１２の形成方法としては、メッキや蒸
着などの手法を用いても良い。

【００４４】この接触によって、摺動部材１１の表面の
電荷は除電用電極１２の側に移動した後に吸込みケース
８の内壁面に設けた配線１３を経由して該吸込みケース
８の下面に設けた放電用電極１４に移動し、この放電用
電極１４から空中に放電するようにする。

【００４５】この空中放電によって空気がイオン電離し
て発生するマイナスイオン風を床面に向けて吹き付ける
ことにより、ロータリーブラシ６の摺擦部材１１の摺擦
によって正極に摩擦帯電した床面を電気的に中和するよ
うにする。

【００４６】この実施形態において、前記放電用電極１
４は銅製の単針形状としたが、多数の電極をロータリー
ブラシ６の長手方向に吸込み開口に沿って櫛状に整列さ
せた構成にすると効果的である。

【００４７】前記配線１３の途中には、図２に示すよう
に、コンデンサ２５と発光体２４を接続し、除電用電極
１２により摺擦部材１１から受け取った電荷を前記コン
デンサ２５に一時的に蓄積し、このコンデンサ２５に蓄
積された電荷を放電用電極１４から間欠的に放電させて
空気のイオン電離作用を活発にし、更に、発光体２４を
高輝度で発光させるようにしている。この発光体２４
は、吸込みケース８の外側から発光状態を目視できる位
置に設け、ロータリーブラシ６の回転による摩擦帯電を
積極的に利用する集塵機構が正常に機能していることを
視覚的に確認できるようにすることが好ましい。発光体
２４には放電管などを用いることができるが、特に放電
管に限定されるものではない。

【００４８】なお、コンデンサ２５と発光体２４の間に
スイッチを設け、このスイッチのオンオフ動作を摺擦部
材１１の回転作用を利用して行うように構成しても、蓄
積した電荷を間欠的に放出することができるので、同様
の発光機能及び放電機能を実現することができる。

【００４９】図３は、本発明の第２の実施の形態を示す
吸口の回転軸に垂直に断面した断面図である。この実施
形態における吸口も基本構成は第１の実施形態と同様で
ある。

【００５０】この実施形態の特徴は、ロータリーブラシ
６における負極帯電性のブレード１１ａおよび負極帯電
性のブラシ１１ｂに導電性フィラーのカーボン粉末を練
り込んで、その体積固有抵抗値を１０⁹〜１０¹⁰（Ωｃ
ｍ）に調整したことにある。このために、被清掃面との
摩擦でロータリーブラシ６に発生した電荷は、このロー
タリーブラシ６の内部で比較的移動し易い状態となって
いる。また、前記電荷は、除電兼放電電極１５によって
大気中に放電させるようにした。

【００５１】除電兼放電電極１５は、吸込みケース８を
貫通し、その内端部分は吸込みケース８の内側において
ロータリーブラシ６における摺擦部材１１の先端部が接
触するように位置し、その外端部分は吸込みケース８の
外側に露出する。そして、ロータリーブラシ６の摺擦部
材１１がこの除電兼放電電極１５の内端部分に接触する
と、摺擦部材１１に蓄積した電荷は速やかにこの除電兼
放電電極１５に移動して外端部分において放電する効果
がある。

【００５２】この除電兼放電電極１５の内端部分は、前
記摺擦部材１１が接触するので丸みを帯びているが、外
端部分は気中放電に都合良く尖端形状になっている。そ
して、電荷はこの尖端部から効果的に空中に放電され
る。

【００５３】このように除電兼放電電極１５は、内端部
分に丸みをもたせ、外端部分を尖端形状とすることによ
り、ロータリーブラシ６から移動した電荷を吸込みケー
ス８の外側に放電させ、吸込みケース８の内側には放電
することがない。特に、この放電は、電極の先端の曲率
が小さいほど低い電圧で電界が集中して効率的に発生す
るようになり、放電効率を上げることができる。好まし
くは、除電兼放電電極１５の外端部分を繊維状や針状の
尖端形状とした場合は、その直径を５０（μｍ）以下に
するのが良い。また、除電兼放電電極１５の導電性は高
いほど電荷の移動が速やかになるので効果が大きくな
る。材質の体積固有抵抗値は、１０⁸（Ωｃｍ）以下に
することが好ましい。この実施形態においても、除電兼
放電電極１５の形状はシート状でも櫛状でも良い。

【００５４】図４および図５は、本発明の第３の実施形
態を示す吸口の回転軸に垂直に断面した縦断面図であ
る。この実施形態では、ロータリーブラシ６の負極帯電
性のブレード１１ａおよび負極帯電性のブラシ１１ｂを
ふっ素系樹脂テトラフルオロエチレンパーフルオロアル
キルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）で構成し、可動
除電電極１６はアルミニウムで構成した。

【００５５】図４は吸口を被清掃床面（絨毯）２０に押
し付けて清掃を行っている状態を示し、図５は吸口を持
ち上げた状態を示している。

【００５６】可動除電電極１６は可動部１７上に設け
ら、可動部１７はバネ１９によって押し下げられるよう
になっている。図４に示すように、吸口の下面を被清掃
床面２０に押し付けた状態では、可動部１７が被清掃床
面２０により押し上げら、可動除電電極１６がロータリ
ーブラシ６の摺擦部材１１に接触しないようにする。そ
して、清掃終了時や清掃途中で吸口を被清掃床面から持
ち上げると、図５に示すように、可動部１７には被清掃
床面２０からの押し上げがなくなるので下方に移動し、
可動除電電極１６が摺動部材１１に接触して電荷の移動
が行われるようになる。

【００５７】可動部１７は更に可動放電電極１８を備え
る。そして、可動除電電極１６に移動した電荷は、配線
１３を経由して前記可動放電電極１８に移動し、当該可
動放電電極から空中に放電する。

【００５８】この実施の形態では、ロータリーブラシ６
の摺擦部材１１と可動除電電極１６が接触する時間が少
なくなるので、摺擦部材１１や可動除電電極１６の磨滅
が軽減される。従って、可動除電電極１６の素材にはア
ルミニウムや炭素繊維やカーボン粉末を分散させたプラ
スチックなどのような比較的柔らかい素材を用いること
ができる。

【００５９】図６は本発明の第４の実施形態を示す吸口
の回転軸に垂直に断面した断面図である。この実施形態
は基本的な構成は第３の実施形態と同様であるが、除電
電極部分が回転体で構成されている点を特徴としてい
る。

【００６０】回転除電兼放電電極２１は可動部１７の先
端に付設されている。この実施形態では、負極帯電性の
ブレード１１ａおよび負極帯電性のブラシ１１ｂをポリ
プロピレン樹脂で構成し、回転除電兼放電電極２１は導
電性フィラーの酸化銅粉末を練りこんで、体積固有抵抗
値が１０³（Ωｃｍ）に調整したポリアミド樹脂の繊維
によって構成した。

【００６１】この実施形態のように回転除電兼放電電極
２１を構成すると、回転除電兼放電電極２１がロータリ
ーブラシ６の摺擦部材１１に接触したしたときには該回
転除電兼放電電極２１自体が摺擦部材１１に従動して逃
げる（後退する）よう移動しながら回転するので、摺擦
部材１１や回転除電兼放電電極２１の磨耗を著しく軽減
することができる。

【００６２】図７は本発明の第４の実施形態を示す吸口
の回転軸に垂直に断面した断面図である。この実施形態
の基本的構成は第４の実施形態の構成と同様であり、ロ
ータリーブラシ６の摺擦部材１１の先端部に接するよう
に帯電付与部材２２を設けた点に特徴がある。

【００６３】帯電付与部材２２は、この実施形態では、
シリコーンゴムによって回転ブレード状の形状に形成さ
れ、帯電付与部材支持体２３によって吸込みケース８に
支持させている。ロータリーブラシ１１の摺擦部材１１
と帯電付与部材２２の先端同士の接触状態は、帯電付与
部材支持体２３の角度を変えることによって、適宜に調
節できる。

【００６４】シリコーンゴムは帯電系列において正極に
帯電し易い位置にある素材であり、負帯電系列の素材の
摺擦部材１１と摩擦すると該摺擦部材１１の先端部分に
多量の負極帯電を誘起するように作用する。従って、室
内の湿度が高かったり、絨毯面が湿っているなどの環境
条件によって、ロータリーブラシ６の摺擦部材１１に充
分に帯電が得られないようときに、この摺擦部材１１に
効果的に摩擦帯電を発生させることができる。

【００６５】

【表】

【００６６】表１は、本発明による効果を評価した結果
を示している。吸口のロータリーブラシの摺擦部材に
は、各種素材で構成した繊維を用いた。使用した素材
は、ポリアミド、軟質塩化ビニル、ポリプロピレン、ポ
リエチレン、ポリエステル、羊毛、ふっ素系樹である。
繊維の径は０．０５〜０．１５（ｍｍ）に統一してあ
る。これらの素材からなるロータリーブラシを用いて、
純毛およびアクリル繊維と羊毛混紡の２種の絨毯面に関
東ローム土を均一にふりまいた床面上で、回転数５００
０（ｒｐｍ）で２秒間摩擦させた。吸口を床面から離し
た直後のロータリーブラシの帯電電圧と、ロータリーブ
ラシに付着した絨毯の繊維および土の量を評価した。な
お、この評価実験では、ロータリーブラシの回転はモー
ターによって行った。

【００６７】ロータリーブラシを回転させて土や絨毯繊
維が付着した状態で、吸口を掃除機本体に連結し、通常
の減圧吸引を１秒間行った後のロータリーブラシの状態
を評価した。測定時の環境は２５℃４０％Ｒｈである。

【００６８】表１の結果から明らかなように、絨毯の素
材が純毛や混紡にかかわらず、ロータリーブラシの摺擦
部材の素材の帯電系列に、より負帯電側の素材を用いる
に伴って回転摩擦後のロータリーブラシの表面電位は負
極側により高い電圧に帯電していることがわかる。これ
に伴って、ロータリーブラシの表面には、絨毯の繊維や
土粒子がより多く付着し、ロータリーブラシの回転によ
る遠心力では脱落しない程度の静電気力で付着してい
る。しかしながら、掃除機本体の吸引力で空気を吸い込
むと、何れの付着物も脱落して吸引されている。この結
果から、本発明による静電気を用いた吸口の集塵効率の
向上を確認することができる。

【００６９】なお、電気掃除機自体は空気吸引式の公知
のものなので、ここでは特に説明しないが、本発明に係
る吸口は空気吸引式の掃除機すべてに適用できる。

【００７０】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の吸口およ
び電気掃除機によれば、従来のロータリーブラシの形状
をほとんど変えることなく、絨毯等の敷物素材を中心と
する被清掃面に対するロータリーブラシの摺擦部材の素
材の帯電系列を設定することで、被清掃面を摺擦するこ
とによる摩擦帯電（静電気）を効果的に発生させ、この
静電気により発生する吸引力を利用して集塵することが
できるので、絨毯等の繊維の中に付着した塵埃を効率良
く集塵することができる。

【００７１】しかも、吸口や掃除機本体に高電圧電源等
を付設する必要がないので、吸口や掃除機本体の重量増
加に伴う操作性の低下をきたすことがない。

【００７２】また、ロータリーブラシの摺擦部材に過剰
に発生した静電気は除電用電極によって逃がし、更に
は、除電用電極によって回収した電荷を気中放電用電極
によって放電させるので、吸口や被清掃面に過剰に静電
気が蓄積することはない。そのため、人体に触れた場合
の電撃等の不具合が発生するおそれもない。

【００７３】また、この気中放電用電極からの放電によ
って発生したマイナスイオン風を被清掃面に吹き付ける
ことにより、清掃後の被清掃面に多量の静電気を残留さ
せることもない。

【００７４】さらに、静電気を利用した集塵機能が作用
しているかどうかをユーザが発光体の発光状態で確認す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る吸口の側面図で
ある。

【図２】図１に示した吸口における電気的回路図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施形態に係る吸口の断面図で
ある。

【図４】本発明の第３の実施形態に係る吸口の断面図で
ある。

【図５】図４に示した吸口の他の状態を示す断面図であ
る。

【図６】本発明の第４の実施形態に係る吸口の断面図で
ある。

【図７】本発明の第５の実施形態に係る吸口の断面図で
ある。

【図８】従来の電気掃除機の吸口を被清掃床面に平行に
断面した断面図である。

【図９】図８に示した吸口を回転軸に垂直に断面した断
面図である。

【符号の説明】

２羽根車３羽根車回転軸６ロータリーブラシ７タイミングベルト８吸込みケース８ａ吸込み開口１１摺擦部材１１ａ負帯電性ブレード１１ｂ負帯電性毛ブラシ１２除電用電極、１３配線１４放電用電極２４発光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口篤志茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所電化機器事業部多賀本部内 (72)発明者田島泰治茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被清掃面を摺擦する摺擦部材を有するロ
ータリーブラシを備えた電気掃除機の吸口において、前記摺擦部材の素材の帯電系列を羊毛よりも負帯電側と
したことを特徴とする電気掃除機の吸口。
【請求項２】前記摺擦部材の素材の帯電系列をポリエ
ステルよりも負帯電側としたことを特徴とする請求項１
記載の電気掃除機の吸口。
【請求項３】前記摺擦部材の素材の体積固有抵抗値を
１０⁹（Ωｃｍ）以上としたことを特徴とする請求項１
記載の電気掃除機の吸口。
【請求項４】前記摺擦部材が、ポリエステル、ポリプ
ロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル、ふっ素系樹脂の
いずれか１つ、あるいは、いずれか１つを含む材料から
なることを特徴とする請求項１記載の電気掃除機の吸
口。
【請求項５】被清掃面を摺擦する摺擦部材を有するロ
ータリーブラシと、空気吸込み開口部に位置するように
前記ロータリーブラシを内蔵する吸込みケースを備えた
電気掃除機の吸口において、前記吸込みケースに前記ロータリーブラシの摺擦部材の
先端部分に近づけて電気伝導性素材の除電電極を設けた
ことを特徴とする電気掃除機の吸口。
【請求項６】前記吸込みケースに電気伝導性素材の気
中放電電極を設け、この気中放電電極と前記除電電極を
電気的に接続したことを特徴とする請求項５記載の電気
掃除機の吸口。
【請求項７】前記気中放電電極の先端部分の曲率を前
記除電電極の先端部分の曲率よりも小さくしたことを特
徴とする請求項６記載の電気掃除機の吸口。
【請求項８】前記気中放電電極は、針状あるいは繊維
状に先端の尖った形状をした部材の先端部分の直径が５
０（μｍ）以下であることを特徴とする請求項６記載の
電気掃除機の吸口。
【請求項９】前記気中放電電極および除電電極の素材
の体積固有抵抗値を１０⁸（Ωｃｍ）以下としたことを
特徴とする請求項５ないし８のいずれか１項記載の電気
掃除機の吸口。
【請求項１０】前記ロータリーブラシの摺擦部材の先
端と前記除電電極の最も近接したときの距離を５ｍｍ以
内に設定したことを特徴とする請求項５ないし８のいず
れか１項記載の電気掃除機の吸口。
【請求項１１】被清掃面を摺擦する摺擦部材を有する
ロータリーブラシと、空気吸込み開口部に位置させて前
記ロータリーブラシを内蔵する吸込みケースを備えた電
気掃除機の吸口において、前記吸込みケースに前記ロータリーブラシの摺擦部材の
先端に近づけてその素材の帯電系列がポリエステルより
正帯電側にある帯電付与部材を設けたことを特徴とする
電気掃除機の吸口。
【請求項１２】被清掃面を摺擦する摺擦部材を有する
ロータリーブラシと、空気吸込み開口部に位置させて前
記ロータリーブラシを内蔵した吸込みケースを備えた電
気掃除機の吸口において、前記吸込みケースに前記ロータリーブラシの摺擦部材の
先端部分に近づけて設けられて前記摺擦部材から静電気
を受け取る電気伝導性素材の除電電極と、この除電電極
の静電気を気中放電させて空気を電離することにより発
生したイオンを被清掃面に向けて放出する気中放電電極
を設けたことを特徴とする電気掃除機の吸口。
【請求項１３】被清掃面を摺擦する摺擦部材を有する
ロータリーブラシと、空気吸込み開口部に位置するよう
に前記ロータリーブラシを内蔵する吸込みケースを備え
た電気掃除機の吸口において、前記吸込みケースに前記ロータリーブラシの摺擦部材の
先端部分に近づけて設けて前記摺擦部材から静電気を受
け取る電気伝導性素材の除電電極と、この除電電極に接
続した放電管を設け、前記除電電極が受け取った静電気
により前記放電管を点灯させるようにしたことを特徴と
する電気掃除機の吸口。
【請求項１４】前記放電管は、前記除電電極と気中放
電電極の間に接続したことを特徴とする請求項１３記載
の電気掃除機の吸口。
【請求項１５】前記除電電極と放電管の間にコンデン
サを接続したことを特徴とする請求項１２または１３記
載の電気掃除機の吸口。
【請求項１６】前記ロータリーブラシを回転させる駆
動力源が掃除機本体の吸い込み空気流を回転運動に変換
するエアタービンからなることを特徴とする請求項１な
いし１５のいずれか１項記載の電気掃除機の吸口。
【請求項１７】請求項１ないし１６のいずれか１項に
記載の吸口を備えていることを特徴とする電気掃除機。