電気掃除機

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【発明の名称】	電気掃除機
【発明者】	【氏名】恩田雅一【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産業株式会社内【氏名】北村秀典【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産業株式会社内【氏名】石川誠治【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産業株式会社内【氏名】津崎保則【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産業株式会社内【氏名】奥島雅史【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産業株式会社内【氏名】野町哲治【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産業株式会社内【氏名】長岡宏和【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地松下電器産業株式会社内
【要約】	【課題】遠心分離により集塵するときの流速の低下による集塵力の減少を抑制したサイクロン方式の電気掃除機を提供する。【解決手段】集塵ケース１１に至る流路に塵埃検出センサ２２を配設し、塵埃が検出されたとき吸引力を増加させて遠心分離に必要な流速を得る。

【特許請求の範囲】
【請求項１】電動送風機によって発生させた吸引風により吸込具から吸引した塵埃を含む空気を集塵ケースに導き、遠心分離により空気中から塵埃を分離して集塵する電気掃除機において、前記集塵ケースより上流側の吸気流路を通過する空気中の塵埃を検出する塵埃検出手段と、この塵埃検出手段により塵埃が検出されたとき前記電動送風機による吸引速度を増加させる制御手段とを備えてなることを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】制御手段は、塵埃検出により電動送風機の吸引速度を増大させたとき、その吸引速度を所定時間維持するための計時手段を備えてなる請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】制御手段は、設定された吸引速度を塵埃検出手段により塵埃が検出されたとき増加させるように制御する請求項１又は２に記載の電気掃除機。
【請求項４】制御手段は、塵埃検出手段により塵埃が検出されたときに設定された吸込速度に増加させるように制御する請求項１又は２に記載の電気掃除機。
【請求項５】塵埃検出手段は、吸込具を掃除機本体に接続する接続部と集塵ケースとの間の吸気流路に配設されてなる請求項１～４いずれか一項に記載の電気掃除機。
【請求項６】電動送風機によって発生させた吸引風により吸込具から吸引した塵埃を含む空気を集塵ケースに導き、遠心分離により空気中から塵埃を分離して集塵する電気掃除機において、前記集塵ケースに導かれた吸引風を旋回流に形成する誘導流路に、吸引速度の変化に対応して流路断面積を調節する流速調節体が設けられてなることを特徴とする電気掃除機。
【請求項７】流速調節体は、可撓性又は弾性を有する板状部材が吸引風の流れ方向の空気流路を狭める方向に向けて取り付けられてなる請求項６に記載の電気掃除機。
【請求項８】流速調節体は、剛性を有する板状部材と、この板状部材を吸引風の流れ方向の空気流路を狭める方向に付勢する付勢部材とを備えてなる請求項６に記載の電気掃除機。
【請求項９】流速調節体は、吸引風が周壁に沿って流れるように整流する角度及び形状に形成されてなる請求項６～８いずれか一項に記載の電気掃除機。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塵埃を含む吸気を旋回流に形成して遠心分離により塵埃を分離して集塵するサイクロン方式の集塵部を備えた電気掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】サイクロン方式の集塵部を備えた電気掃除機は、塵埃の集塵量の増加に伴う吸気能力の低下が少ないことや、紙パックのような集塵のための消耗品が不要であることなどの特徴を有している。
【０００３】上記サイクロン方式の集塵部を備えた電気掃除機の従来技術としては、例えば、特開２０００－３４２４９２号公報や特開平９－２５３０１１号公報に開示されたものが知られており、吸気された塵埃を含む空気を旋回流に形成することによって遠心分離により空気中から塵埃を分離し、分離された塵埃を集塵部の下部に堆積させるように構成されている。
【０００４】図９は、従来構造のサイクロン方式電気掃除機の構成を示すものである。掃除機本体１００に内蔵された電動送風機１０１を回転させることにより、先端に吸込具が連結された吸気ホース（図示省略）が接続される吸気口１０２から吸引された塵埃を含む空気は旋回流に形成する誘導流路１０３から塵埃分離室１０４内に流入する。塵埃分離室１０４は、図１０に示すように略円筒形に形成され、前記誘導流路１０３により吸気された空気の流れ方向が円筒の接線方向になり、流路断面積が狭められることにより、塵埃分離室１０４内に流入した空気は高速の旋回流となり空気中に含まれた塵埃を遠心分離して塵埃分離室１０４の内周壁方向に分離する。分離された塵埃は、内周壁に接して流路に形成された流入口１０５から空気の一部と共に塵埃収容室１０６内に入り、塵埃は塵埃収容室１０６の底に堆積する。塵埃収容室１０６の空気は略中央部から第１フィルタ１０７を通り、塵埃分離室１０４の空気と共に第２フィルタ１０８を通って電動送風機１０１に吸引される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】サイクロン方式の電気掃除機における集塵は、遠心力により空気中の塵埃を分離しているため、旋回流として所定の流速を保つ必要がある。塵埃収容室１０６に塵埃の堆積量が増し、第１及び第２の各フィルタ１０７，１０８が目詰まりしてくると、吸引力は弱まって旋回流の流速が低下する。また、掃除機が吸引力の調節機能を備えている場合に低い吸引力に設定すると、やはり旋回流の流速が低下する。流速が低下すると、塵埃分離室１０４から第２フィルタ１０８に抜ける空気量が増加して第２フィルタ１０８に対する塵埃の付着量が増し、塵埃収容室１０６から塵埃分離室１０４に抜ける第１フィルタ１０７にも遠心分離される以前に塵埃が付着する状態が増えるため、吸込力の低下が早まることになる。
【０００６】本発明が目的とするところは、サイクロン方式の特徴である遠心分離に必要な流速が掃除機の吸引力が低くなった場合にも得られるようにした電気掃除機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本願第１発明は、電動送風機によって発生させた吸引風により吸込具から吸引した塵埃を含む空気を集塵ケースに導き、遠心分離により空気中から塵埃を分離して集塵する電気掃除機において、前記集塵ケースより上流側の吸気流路を通過する空気中の塵埃を検出する塵埃検出手段と、この塵埃検出手段により塵埃が検出されたとき前記電動送風機による吸引速度を増加させる制御手段とを備えてなることを特徴とするもので、塵埃検出手段により吸気した空気中に塵埃が検出されたときに電動送風機による吸引速度を増加させ、遠心分離に必要な気流速度を得る。塵埃検出手段により塵埃が検出されない状態では電動送風機の吸引力を下げて電力消費と騒音発生を抑えることができる。
【０００８】上記構成において、制御手段は、塵埃検出により電動送風機の吸引速度を増大させたとき、その吸引速度を所定時間維持するための計時手段を備えて構成することにより、吸引速度を増加させた状態が所定時間維持でき、塵埃検出から塵埃が集塵ケース内で遠心分離されるまで必要な流速を維持することができる。
【０００９】また、制御手段は、設定された吸引速度を塵埃検出手段により塵埃が検出されたとき増加させるように制御するように構成すると、設定された吸引速度での集塵能力が増加し、塵埃検出手段により塵埃が検出されたときに設定された吸込速度に増加させるように制御するように構成すると、静かな掃除状態から塵埃が検出されたときに必要な吸引力に増加させることができる。
【００１０】また、塵埃検出手段は、吸込具を掃除機本体に接続する接続部と集塵ケースとの間の吸気流路に配設することにより、掃除機本体に塵埃検出手段を配設して制御手段への接続を容易にすることができる。
【００１１】また、本願第２発明は、電動送風機によって発生させた吸引風により吸込具から吸引した塵埃を含む空気を集塵ケースに導き、遠心分離により空気中から塵埃を分離して集塵する電気掃除機において、前記集塵ケースに導かれた吸引風を旋回流に形成する誘導流路に、吸引速度の変化に対応して流路の断面積を調節する流速調節体が設けられてなることを特徴とするもので、集塵した塵埃の量が増加した場合や吸引速度選択を低い方に設定して流速が低下した場合に、流速調節体により流路の断面積を減少させて流速を増加させるので、遠心分離に必要な流速が得られ、吸引力が低い状態でもサイクロン方式の電気掃除機の能力を低下させることがない。
【００１２】上記構成における流速調節体は、可撓性又は弾性を有する板状部材が吸引風の流れ方向の空気流路を狭める方向に向けて取り付けると、吸引力が大きい状態では撓んで空気流路を広げ、吸引力が小さくなると空気流路を狭めて流速を増加させるので、遠心分離に必要な流速が平均的に得られる。また、流速調節体は、剛性を有する板状部材と、この板状部材を吸引風の流れ方向の空気流路を狭める方向に付勢する付勢部材とを備えて構成することによっても同様の作用がなされ、より精度よく流速を平均化することができる。
【００１３】また、流速調節体は、吸引風が周壁に沿って流れるように整流する角度及び形状に形成することにより、旋回流による遠心分離の効果を向上させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１５】以下に示す第１及び第２の各実施形態は、図１に示すような床移動型の電気掃除機１として構成されたもので、先端に吸込具３を着脱可能に装着した延長管２は手元ハンドル４に連結され、手元ハンドル４から延出するホース６はホース継ぎ手５によって掃除機本体７に連結されている。この電気掃除機１はサイクロン方式の掃除機として構成され、掃除機本体７に内蔵された電動送風機による吸気風を集塵ケース１１内で旋回流にすることにより、吸込具３から吸引された塵埃を含む空気中から塵埃を遠心分離して集塵ケース１１内に集塵する。集塵ケース１１はそれに設けられた把手９を持って掃除機本体から取り出すことができ、溜まった塵埃を捨てて清掃することが容易に行なえるように構成されている。
【００１６】サイクロン方式の電気掃除機にあっては、吸気した塵埃を含む空気を高速の旋回流に形成することによって遠心力で空気中から塵埃を分離する。従って、遠心力を発生させるための旋回流は一定の流速が必要となる。しかし、小さい吸込力でもよい場合にも電動送風機を遠心力が得られる大きなパワーで駆動するのは無駄な電力消費をまねき、騒音発生量も大きくなる。また、集塵量が増し、フィルタの目詰まりが進行すると吸引力は弱まり、旋回流の流速は低下する。
【００１７】そこで、以下に示す第１の実施形態では塵埃分離が必要なときに流速を増加させる制御を行なう構成を、第２の実施形態では吸込力が小さい使用状態でも塵埃分離に必要な流速を得る構成をそれぞれ示す。尚、以下の記述において、垂直方向及び水平方向は電気掃除機１を図１に示すように床面に水平に置いた使用状態での方向である。
【００１８】（第１の実施形態）図２は、第１の実施形態に係る集塵ケース１１とその設置位置周辺の構成を示すもので、集塵ケース１１は本体ケース６０の前方側に着脱可能に装着されている。集塵ケース１１は、吸気された塵埃を含む空気を誘導流路１４に通して旋回流に形成して空気中に含まれた塵埃を遠心分離する塵埃分離室１５と、この塵埃分離室１５によって分離された塵埃を収容する塵埃収容室１６とを備えて構成されている。
【００１９】本体ケース６０に形成された吸気口２０には前記ホース継ぎ手５が連結され、本体ケース６０内に配設された電動送風機が駆動されると、前記吸込具３から吸入された塵埃を含む空気は前記吸気口２０から塵埃分離室１５内に流入する。図３は塵埃分離室１５の水平方向断面を示すもので、誘導流路１４によって流入した空気は略円筒形の塵埃分離室１５の接線方向に導かれると共に、流路断面積が狭められることによって流速が増し、高速の旋回流となって塵埃分離室１５の内周面に沿って下向き傾斜の流路を流れ、空気中に含まれた塵埃が遠心力によって分離される。分離された塵埃は一部の空気と共に流入口２７から塵埃収容室１６内に流入する。円筒形に形成された塵埃収容室１６内に内周壁面に沿うように流入した空気が塵埃収容室１６内を周回して底面方向に流速が低下することにより、塵埃は塵埃収容室１６の底面周囲から堆積されていく。
【００２０】塵埃分離室１５の中央部上方には第２フィルタ２４を設けた吸気口が吸気流路２６につながり、中央部下方には第１フィルタ１９を設けた吸気口が形成されているので、塵埃収容室１６の略中央上方から塵埃分離室１５の中央部を通って吸気流路２６に向かう吸引力が働き、塵埃収容室１６内で旋回し下降した空気は底部側の中央部分から上昇し、前記第１フィルタ１９で微細な塵埃が濾過された空気は塵埃分離室１５内の空気と共に第２フィルタ２４を通って吸気流路２６から電動送風機に吸引される。
【００２１】上記集塵ケース１１による集塵は、遠心力により空気中の塵埃を分離しているため、高速の旋回流を保つ必要がある。しかし、吸気した空気中に塵埃が存在しないときには高速の旋回流を形成する必要はない。本実施形態においては、吸気した空気中の塵埃を検出して電動送風機の回転数を制御する構成が設けられている。
【００２２】図２に示すように、集塵ケース１１への入口となる吸気口２０には塵埃検出センサ２２が配設されており、塵埃検出センサ２２の検出出力は、図４に示す制御回路に入力され、塵埃検出に応じた電動送風機のモータ３９の回転数が制御される。塵埃検出センサ２２を吸気口２０に配設することにより、集塵ケース１１に最も近い位置で塵埃を検出することができる。塵埃検出センサ２２は、ここでは発光ダイオード２２ａとフォトトランジスタ２２ｂとを組み合わせて構成されており、吸気口２０の内周面から発光部と受光部とが対向するように配置され、発光ダイオード２２ａからの光が吸気口２０を通過する空気中の塵埃により遮られることによりフォトトランジスタ２２ｂの受光量が変化することから塵埃の有無を検出している。
【００２３】図４において、吸気口２０を通過する空気中に塵埃が存在すると、フォトトランジスタ２２ｂの受光量が変化してコレクタ電流が変化するのでコレクタの電位が変化する。この電位変化はコンデンサ３２を通じて増幅器３３に入力され、増幅器３３の増幅出力は比較器３４に入力されて基準電圧３５と比較される。比較器３４の出力は、塵埃が検出されない状態と、塵埃が検出された状態とでは反転するので、その比較出力が入力された位相制御回路３６は交流電源４０及びモータ３９に直列接続された双方向サイリスタ３８の導通角を変化させる。
【００２４】前記位相制御回路３６には、電気掃除機１の吸込力を選択するための手元スイッチ２９が接続されており、手元スイッチ２９によって指定された選択吸込力になるように双方向サイリスタ３８の導通角を変化させ、モータ３９の回転数を変化させている。位相制御回路３６は塵埃検出センサ２２によって塵埃が検出されたことが比較器３４から入力されると、現在選択されているモータ３９の回転数が増加する方向に双方向サイリスタ３８の導通角を変化させる。
【００２５】上記のように塵埃検出に基づいてモータ３９の回転制御を行なうことにより、手元スイッチ２９による選択吸込力は塵埃が検出されたときに得られるようにする制御、あるいは、塵埃が検出されたときに選択された吸込力を増加させるようにする制御のいずれかに構成することができる。
【００２６】手元スイッチ２９による選択吸込力は塵埃が検出されたときに得られるようにする制御では、塵埃が検出されない状態においてはモータ３９の回転数は選択吸引力で設定された回転数より低く抑えておき、塵埃が検出されたときに選択吸引力が得られる回転数になるようにモータ３９を制御する。この制御では、塵埃が検出させたときに手元スイッチ２９によって選択されているモータ３９の回転数に増加させることができ、塵埃が検出されないときに無駄な電力消費を抑制し、騒音を抑えて静かな掃除状態が得られる。
【００２７】また、塵埃が検出されたときに選択された吸込力を増加させるようにする制御では、塵埃が検出されない状態においてはモータ３９は選択吸引力で設定された回転数に制御し、塵埃が検出されたときにモータ３９の回転数を増加させる。この制御では、塵埃が検出されたときに手元スイッチ２９によって選択されているモータ３９の回転数を増加させて遠心分離の能力を増加させることができる。
【００２８】また、位相制御回路３６にタイマー回路（計時手段）３７を設け、塵埃検出によりモータ３９の回転数を増加させる制御を行なったとき、回転数制御の開始と同時にタイマー回路３７による計時を開始させ、所定時間が計時されるまで塵埃検出の有無にかかわらず回転数増加状態を維持することにより、塵埃分離室１５への侵入速度が維持され塵埃を遠心分離する能力が分離途上で減少することがなくなる。
【００２９】（第２の実施形態）本実施形態は、電動送風機のモータ３９の回転数を制御して電気掃除機１の吸込力を調節した場合、あるいは集塵量が増してフィルタの目詰まりが進行して吸引力が低下した場合にも、塵埃を遠心分離する能力が低下することを抑制する構造を設けたものである。尚、第１の実施形態の構成と共通する構成要素には同一の符号を付し、共通する構成要素を示す図面は省略する。
【００３０】図５及びそのＡ－Ａ線方向の矢視断面である図６は、第２の実施形態に係る塵埃分離室４１の構成を示すもので、基本的な構成は、第１の実施形態において図３に示した塵埃分離室１５と同様であり、集塵ケース１１の全体構成は図２に示したものと同様である。
【００３１】図５において、本体ケース６０に設けられた吸気口２０に連結する誘導流路１４は吸入された空気を略円筒形の塵埃分離室４１の接線方向に導くと共に流路断面積を狭めて高速の旋回流に形成し、塵埃分離室４１において空気中に含まれた塵埃を遠心分離する。また、図６に示すように、誘導流路１４は下向き傾斜しているので、旋回流は下向きの流れとなり、遠心分離された塵埃は一部の空気と共に内周壁に接して形成された流入口２７から塵埃分離室４１の下方に設けられた塵埃収容室１６に流入して集塵される。
【００３２】前記誘導流路１４の出口には、可撓性又は弾性を有する板状の流速調節体４４が取り付けられている。流速調節体４４は、実線で示すように誘導流路１４の空気の流れ方向の断面積を狭める方向に取り付けられており、塵埃分離室４１内に流入する空気を内周壁に沿って流れるように整流する。この流速調節体４４は、電動送風機による吸込力が大きいときには、誘導流路１４を流れる大きな風圧により撓み、仮想線で示すように流路断面積を広げる。電動送風機の吸込力が小さくなって誘導流路１４の流量が減少すると、流速調節体４４は風圧に抗する現状復帰力又は弾性によって実線で示す方向に復帰して誘導流路１４の出口断面積を狭めるので、流量が減少しても旋回流の流速の低下は抑制され、旋回流により塵埃を遠心分離する能力の低下は抑えられる。従って、前述の手元スイッチ２９によって小さい吸込力が選択されたとき、あるいは集塵量が増加して吸込力が低下したときにも、サイクロン方式の電気掃除機１としての塵埃分離能力の低下は抑制される。
【００３３】旋回流の流速の低下を抑制する構造は、図７及びそのＢ－Ｂ線方向の矢視断面である図８に示すように、バネ（付勢部材）４６によって付勢した構造の流速調節体４５を適用することもできる。流速調節体４５は剛性を有する板材（板状部材）で形成され、図７に示すように塵埃分離室４２の円筒形の内周壁に空気の流れを誘導するアール面が形成され、誘導流路１４の一部を形成している。この流速調節体４５は、図８に示すようにバネ４６によって図７に実線で示す位置に位置するように付勢されている。
【００３４】この流速調節体４５は、電動送風機による吸込力が大きいときには、誘導流路１４を流れる大きな風圧によりバネ４６の付勢に抗して中心方向に回動し、仮想線で示すように流路断面積を広げる。電動送風機の吸込力が小さくなって誘導流路１４に流れる風量が減少すると、流速調節体４５はバネ４６の付勢により実線で示す方向に復帰して誘導流路１４の出口断面積を狭めるので、流量が減少しても旋回流の流速の低下は抑制され、旋回流により塵埃を遠心分離する能力の低下は抑えられる。従って、前述の手元スイッチ２９によって小さい吸込力が選択されたとき、あるいは集塵量が増加して吸込力が低下したときにもサイクロン方式の電気掃除機１としての塵埃分離能力の低下は抑制される。この流速調節体４５の構成は、前述の可撓性又は弾性を有する板材による流速調節体４４に比して、より精度よく流速を一定に保つ作用が得られる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明した通り本願第１発明によれば、塵埃が検出されたときに遠心分離に必要な流速が得られるように制御されるので、塵埃が検出されない状態では電力消費が抑えられ、遠心分離に伴う気流音を減少させることができる。
【００３６】また、本願第２発明によれば、堆積した塵埃量の増加により吸引力が低下したときや、手元調節により吸込力が低い状態に選択されたときにも、遠心分離に必要な流速が得られるので、高い吸込力が長く維持でき、サイクロン方式の電気掃除機の小電力での使用を可能にする。

【出願人】	【識別番号】０００００５８２１【氏名又は名称】松下電器産業株式会社【住所又は居所】大阪府門真市大字門真１００６番地
【出願日】	平成１３年１２月２８日（２００１．１２．２８）
【代理人】	【識別番号】１０００８０８２７【弁理士】【氏名又は名称】石原勝
【公開番号】	特開２００３－１９００６０（Ｐ２００３－１９００６０Ａ）
【公開日】	平成１５年７月８日（２００３．７．８）
【出願番号】	特願２００１－３９８９８８（Ｐ２００１－３９８９８８）