(57)【要約】【課題】掃除機本体の重量や容積を増加することなく、フィルタのメンテナンスの手間を省くことができ、これに伴って吸引力の低下を抑えることができ、利用者にとって使い勝手の良い電気掃除機を提供する。【解決手段】床ノズルから塵を吸い込むための電動送風機８を有する掃除機本体５と、掃除機本体５に電動送風機８の吸引側に設けられた集塵室５１と、集塵室５１と電動送風機８との間に挿入された集塵フィルタ７と、床ノズルに通じる集塵室５１の吸込口５１ａに開閉自在に設けられた逆止弁６と、電動送風機８を駆動する駆動回路９とを備え、駆動回路９は、電動送風機８を逆回転させてその電動送風機８から集塵室５１へ送風してその集塵室５１の吸込口５１ａを逆止弁６により閉塞させると共に、集塵フィルタ７に付着された塵を取り除くようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
床ノズルから塵を吸い込むための電動送風機を有する掃除機本体と、
前記掃除機本体に電動送風機の吸引側に設けられた集塵室と、
前記集塵室と前記電動送風機との間に挿入された集塵フィルタと、
床ノズルに通じる前記集塵室の吸込口に開閉自在に設けられた逆止弁と、
前記電動送風機を駆動する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、前記電動送風機を逆回転させてその電動送風機から前記集塵室へ送風してその集塵室の吸込口を前記逆止弁により閉塞させると共に、前記集塵フィルタに付着された塵を取り除くようにしたことを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
床ノズルから塵を吸い込むための電動送風機を有する掃除機本体と、
前記掃除機本体に電動送風機の吸引側に設けられた集塵室と、
前記集塵室と前記電動送風機との間に挿入された集塵フィルタと、
床ノズルに通じる前記集塵室の吸込口に開閉自在に設けられ、閉塞状態で空気を通風可能な逆止弁と、
前記電動送風機を駆動する駆動回路とを備え、
前記駆動回路は、前記電動送風機を逆回転させてその電動送風機から前記集塵室へ送風してその集塵室の吸込口を前記逆止弁により閉塞させ、前記逆止弁から前記吸込口内に空気のみを通すと共に、前記集塵フィルタに付着された塵を取り除くようにしたことを特徴とする電気掃除機。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記電動送風機を逆回転させるとき、所定時間の間、所定の回転数で駆動することを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記駆動回路は、前記電動送風機を逆回転させるとき、所定時間の間、所定の回転数で間欠的に駆動することを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
【請求項５】
前記駆動回路は、前記電動送風機を逆回転させるとき、所定時間の間、所定の回転数で順回転と交互に駆動することを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
【請求項６】
前記駆動回路は、電源がオフ状態からオンになったときに、前記電動送風機を逆回転させることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の電気掃除機。
【請求項７】
前記駆動回路は、電源がオン状態からオフになったときに、前記電動送風機を逆回転させることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の電気掃除機。
【請求項８】
前記駆動回路は、予め複数の回転数が設定され、前記電動送風機を逆回転させるとき、あるいは逆回転させているときに回転数が選択されると、前記電動送風機をその回転数で逆回転させることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動送風機の吸引側に集塵室が設置された電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気掃除機の掃除機本体に搭載された電動送風機への塵の吸い込みを防止するためのものとして濾過式のフィルタが使用されているが、通風経路の空気抵抗の増加による吸引力の低下が懸念されていた。また、フィルタが目詰まりを起こした場合は、フィルタを洗うか、あるいは新たなフィルタに交換するといった手間がかかっていた。
そこで、近年開発されているフィルタの掃除機能を備えた電気掃除機がある。例えばフィルタ自体をモータ駆動のギヤを回転させることでフィルタを振動させ、目詰まりした塵を振るい落としていた（例えば、特許文献１参照）。
また、他の電気掃除機として、吸い込み口に流入する空気の送風力により回転するブラシの付いた回転体でフィルタの目詰まりを掃き出すものがあった（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８３１７０８号公報（請求項１、図２）
【特許文献２】特開２００８−３５８８６号公報（請求項２、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述した従来の電気掃除機は、フィルタ本体を振動により揺らすことで塵を取り除く構造や、送風力により回転するブラシによってフィルタに付着する塵を取り除く構造になっているが、追加構造に伴う掃除機本体の重量や容積が増加している。このため、利用者にとって使い勝手が良いとは言えず、また、フィルタ掃除の際には振動や騒音を伴うといった課題があった。
【０００５】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、掃除機本体の重量や容積を増加することなく、フィルタのメンテナンスの手間を省くことができ、これに伴って吸引力の低下を抑えることができ、利用者にとって使い勝手の良い電気掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電気掃除機は、床ノズルから塵を吸い込むための電動送風機を有する掃除機本体と、掃除機本体に電動送風機の吸引側に設けられた集塵室と、集塵室と電動送風機との間に挿入された集塵フィルタと、床ノズルに通じる集塵室の吸込口に開閉自在に設けられた逆止弁と、電動送風機を駆動する駆動回路とを備え、駆動回路は、電動送風機を逆回転させてその電動送風機から集塵室へ送風してその集塵室の吸込口を逆止弁により閉塞させると共に、集塵フィルタに付着された塵を取り除くようにした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明においては、電動送風機を逆回転させてその電動送風機から集塵室へ送風してその集塵室の吸込口を逆止弁により閉塞させると共に、集塵フィルタに付着された塵を取り除くようにした。これにより、集塵フィルタに付着した塵を風圧で取り除くことが可能になり、集塵フィルタのメンテナンスの手間を省くことができる。また、通常運転時における吸引力の低下を抑えることができ、長時間の使用が可能になる。さらに、吸引力の低下を抑えることで省エネに寄与し、同じ機能を付加した際の掃除機本体の重量や容積の増加を伴わないため、利用者にとって使い勝手のよい電気掃除機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電気掃除機の外観を示す構成図である。
【図２】実施の形態１に係る電気掃除機の掃除機本体の内部構成を示す模式図である。
【図３】実施の形態１に係る電気掃除機の電動送風機を示す断面図である。
【図４】実施の形態１に係る電気掃除機の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図５】図４に示す直流電源装置の回路図である。
【図６】図４に示すインバータの回路図である。
【図７】図４に示すブラシレスＤＣモーターの等価回路およびそのモーターの順回転、逆回転のときの電圧波形図である。
【図８】実施の形態１における掃除機本体の集塵室内を示す模式図である。
【図９】実施の形態１における掃除機本体内の空気流を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態２の電気掃除機における掃除機本体内の空気流を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１.
図１は本発明の実施の形態１に係る電気掃除機の外観を示す構成図、図２は実施の形態１に係る電気掃除機の掃除機本体の内部構成を示す模式図、図３は実施の形態１に係る電気掃除機の電動送風機を示す断面図である。
本実施の形態の電気掃除機は、図１に示すように、床ノズル１と、床ノズル１に着脱自在に連結された筒状の操作スティック２と、操作部３を介して操作スティック２に着脱自在に連結された可撓性のホース４と、ホース４が着脱自在に連結された掃除機本体５とを備えている。床ノズル１は、床面と対向する側に回転式のノズルブラシが設けられ、塵を吸い込み易くする機構にて構成されている。操作部３は、ホース４の吸引側に取り付けられ、電源を入り切りする電源スイッチ、吸引力を選択するための選択スイッチなどが設けられている。
【００１０】
前述の掃除機本体５は、図２に示すように、集塵室５１、電動送風機８が設けられた吸引室５２、駆動回路９が設けられた回路室５３を備えている。また、集塵室５１と吸引室５２との間には集塵フィルタ７が設けられ、回路室５３の排気側には排気フィルタ１０が設けられている。さらに、集塵室５１内には、床ノズル１と通じる吸込口５１ａを開閉するための逆止弁６が取り付けられている。集塵室５１には、空気と塵を分離して塵のみを溜める紙フィルタ方式やサイクロン方式が用いられている。集塵室５１の排気側に設けられた集塵フィルタ４０は、塵が吸引室５２内に進入しないような構造となっている。
【００１１】
吸引室５２に設けられた電動送風機８は、図３に示すように、ブラシレスＤＣモーター８１と送風ファン８５とにより構成されている。そのブラシレスＤＣモーター８１は、永久磁石を使用したローター８３とステータ８４とで構成されている。送風ファン８５は、ブラシレスＤＣモーター８１のローター８３の回転軸８２に取り付けられた構造となっている。なお、送風ファン８５は、一般的に軸流ファンなどが用いられる。
【００１２】
図４は実施の形態１に係る電気掃除機の駆動回路の構成を示すブロック図、図５は図４に示す直流電源装置の回路図、図６は図４に示すインバータの回路図、図７は図４に示すブラシレスＤＣモーターの等価回路およびそのモーターの順回転、逆回転のときの電圧波形図である。
本実施の形態の電気掃除機における駆動回路９は、電源ケーブル（図示せず）を介して印加される商用電源（例えば１００Ｖ）の交流電圧を整流する直流電源装置９１と、直流電源装置９１により整流された電圧を平滑する電解コンデンサ９２と、平滑コンデンサ９２により平滑された直流電圧を交流電圧に変換して電動送風機８のブラシレスＤＣモーター８１に印加するインバータ９３とを主回路として備えている。また、駆動回路９は、ブラシレスＤＣモーター８１に流れる電流を検出するモーター電流検出器９４と、制御電圧を生成する制御電源回路９５と、インバータ９３に入力される電圧を検出する直流母線電圧検出器９６と、ブラシレスＤＣモーター８１のローター８３の位置を検出する位置検出器９７と、インバータ制御装置９８とを備えている。
【００１３】
直流電源装置９１は、図５に示すように、リアクトル９１ａと、４個のダイオード９１ｃがブリッジ接続されてなるコンバータ９１ｂとで構成されている。インバータ９３は、三相ブリッジ接続された６個のスイッチング素子であるＭＯＳ・ＦＥＴ９３ａと、各ＭＯＳ・ＦＥＴ９３ａに並列に逆向きに接続された環流ダイオード９３ｂとで構成されている。なお、インバータ９３のスイッチング素子としてＭＯＳ・ＦＥＴ９３ａを用いたことを述べたが、一般的に使用される例えばＩＧＢＴでインバータ９３を構成してもよい。
【００１４】
前述したインバータ制御装置９８は、位置検出器９７により検出されたローター８３の位置に基づいてＭＯＳ・ＦＥＴ９３ａをオン・オフ制御すると共に、操作部３の選択スイッチにより選択された吸引力に応じた目標電力が得られるようにＭＯＳ・ＦＥＴ９３ａを制御する。目標電力に達したかどうかの判定は、モーター電流検出器９４により検出された電流と直流母線電圧検出器９６により検出された電圧との積で得られる電力と目標電力を比較して行っている。
【００１５】
また、インバータ制御装置９８は、例えば、電源スイッチのオンを検知すると、それをタイミングとして所定時間の間、電動送風機８を通常運転時の回転方向（順回転）と逆に回転させるようにインバータ９３を制御する。所定時間は例えば１分程度であり、逆回転時の回転数は予め設定されている。その電動送風機８の逆回転により、室内の空気が排気フィルタ１０から吸引され、回路室５３、吸引室５２を通って集塵フィルタ７に当たり、集塵室５１内に流入する。この時、風圧により逆止弁６が吸込口５１ａを閉じ、集塵フィルタ７に付着した塵を集塵室５１内に送り込む。
【００１６】
ここで、電動送風機８を逆回転させる方法について図７を用いて説明する。
図７は実施の形態１におけるブラシレスＤＣモーターの等価回路およびブラシレスＤＣモーターの各相に印加される電圧波形図である。
電動送風機８をインバータ９３にて駆動する方法として、矩形波駆動や正弦波駆動など様々であるが、本実施の形態では正弦波駆動にて電動送風機８を回転させている。図７（１）に示すブラシレスＤＣモーター８１の等価回路において、図７（２）に示すようにＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相順で交流電圧を印加した場合、塵を吸引する方向に回転（順回転）する。また、例えば図７(３)に示すようにＵ相、Ｗ相、Ｖ相の順に交流電圧を印加した場合は逆回転する。そのブラシレスＤＣモーター８１の逆回転は、インバータ制御装置９８にてインバータ９３の各相のＭＯＳ・ＦＥ９３ａをオン・オフすることによって行われる。
【００１７】
図８は実施の形態１における掃除機本体の集塵室内を示す模式図である。
電動送風機８が順回転しているときは、床ノズル１側から空気を吸引するため、その空気流により逆止弁６が開く（図８（１）参照）。一方、電動送風機８が逆回転しているときは、床ノズル１側へ空気を排出するため、その逆止弁６は逆方向からの空気流により集塵室５１の内壁面に押さえつけられ吸込口５１ａを閉じる（図８（２）参照）。これにより、集塵室３０内の塵を外部に流出することなく溜めることができる。また、逆止弁６は、電動送風機８が停止しているときは、自重により吸込口５１ａを閉じている。
【００１８】
次に、本実施の形態の電気掃除機の動作について図９を用いて説明する。
図９は実施の形態１における掃除機本体内の空気流を示す模式図である。
駆動回路９のインバータ制御装置９８は、操作部３の電源スイッチのオン操作を検知すると、所定時間の間、電動送風機８が所定の回転数で逆回転するようにインバータ９３を制御する。その電動送風機８の逆回転により、室内の空気は、図９（２）に示すように、排気フィルタ１０から吸引され、回路室５３、吸引室５２を通って集塵フィルタ７に当たり、集塵室５１内に流入する。この時、集塵室５１内に設けられた逆止弁６は、集塵フィルタ７を介して流入する空気流によって集塵室５１の内壁面に押さえつけられ、吸込口５１ａを閉じる。一方、集塵フィルタ７に付着した塵は、風圧により取り除かれ、集塵室５１内に溜まる。
【００１９】
インバータ制御装置９８は、電動送風機８を逆回転させてから所定時間が経過すると、電動送風機８の回転を一旦停止してから順回転するようにインバータ９３を制御する。その電動送風機８の順回転により、床ノズル１から空気と共に塵が吸引され、スティック２、ホース４を通って掃除機本体５に至る。この時、吸引された空気と塵は、図９（１）に示すように、逆止弁６を開けて集塵室５１内に流入して分離され、塵のみが集塵室５１内に溜められる。また、分離された空気は、集塵フィルタ７を通って吸引室５２、回路室５３に至り、排気フィルタ１０から室内に排出される。
【００２０】
以上のように実施の形態１によれば、操作部３の電源スイッチのオン操作を検知した際に、所定時間の間、電動送風機８を所定の回転数で逆回転させて、その逆回転による空気流によって集塵室５１の吸込口５１ａを逆止弁６で閉じるようにした。そのため、集塵フィルタに付着した塵を風圧で取り除くことが可能になり、集塵フィルタのメンテナンスの手間を省くことができる。また、通常運転時における吸引力の低下を抑えることができ、長時間の使用が可能になる。さらに、吸引力の低下を抑えることで省エネに寄与し、同じ機能を付加した際の掃除機本体の重量や容積の増加を伴わないため、利用者にとって使い勝手のよい電気掃除機を提供できる。
【００２１】
実施の形態２.
図１０は本発明の実施の形態２の電気掃除機における掃除機本体内の空気流を示す模式図である。
本実施の形態においては、操作部３の電源スイッチのオンにより電動送風機８を逆回転させた際に集塵室５１の吸込口５１ａを閉じた逆止弁６は、塵を通さずに空気のみを通す構造となっている。なお、それ以外の部分については、実施の形態１と同様である。
【００２２】
前記のように構成された電気掃除機においては、前述したように操作部３の電源スイッチをオンすると、駆動回路９のインバータ制御装置９８は、電源スイッチのオン操作を検知し、これをタイミングとして所定時間の間、電動送風機８が所定の回転数で逆回転するようにインバータ９３を制御する。その電動送風機８の逆回転により、室内の空気は、図１０（２）に示すように、排気フィルタ１０から吸引され、回路室５３、吸引室５２を通って集塵フィルタ７に当たり、集塵室５１内に流入する。集塵室５１内に設けられた逆止弁６は、集塵フィルタ７を介して流入する空気流によって集塵室５１の内壁面に押さえつけられ、吸込口５１ａを閉じる。この時、集塵室５１内に流入した空気は、逆止弁６を通ってホース４内に流入し、スティック２を介して床ノズル１から排出される。一方、集塵フィルタ７に付着した塵は、風圧により取り除かれ、集塵室５１内に溜まる。
【００２３】
インバータ制御装置９８は、電動送風機８を逆回転させてから所定時間が経過すると、電動送風機８の回転を一旦停止してから順回転するようにインバータ９３を制御する。この場合の空気の流れや塵の処理については、実施の形態１と同様である。つまり、電動送風機８の順回転により、床ノズル１から空気と共に塵が吸引され、スティック２、ホース４を通って掃除機本体５に至る。吸引された空気と塵は、図１０（１）に示すように、逆止弁６を開けて集塵室５１内に流入して分離され、塵のみが集塵室５１内に溜められる。また、分離された空気はけ、集塵フィルタ７を通って吸引室５２、回路室５３に至り、排気フィルタ１０から室内に排出される。
【００２４】
以上のように実施の形態２においては、逆止弁６が空気のみを通す構造であるため、電動送風機８の逆回転の際には空気の流れがよくなり、集塵フィルタ７に付着するゴミや塵を取り除く能力の低下を防ぐことができる。また、逆止弁６を通過した空気がホース４、スティック２を通って床ノズル１から排出されるので、ホース４、スティック２および床ノズル１内に残った塵を除去することもでき、常に綺麗な状態で利用することが可能となり、利用者にとって使い勝手がよい。
【００２５】
なお、実施の形態１、２では、集塵フィルタ７に付着された塵を取り除く場合、操作部３の電源スイッチがオンされたときに、所定時間の間、電動送風機８を所定の回転数で連続的に逆回転させたが、以下に示す制御で電動送風機８を駆動するようにしてもよい。
（１）操作部３の電源スイッチがオンされたときに、所定時間の間、電動送風機８を所定の回転数で間欠的に逆回転させる。
（２）操作部３の電源スイッチがオンされたときに、所定時間の間、電動送風機８を所定の回転数で順回転と逆回転を交互にする。
【００２６】
また、実施の形態１、２では、前述の如く操作部３の電源スイッチがオンされたときに電動送風機８を逆回転させるようにしたが、その電源スイッチの再操作による電源切りの後に電動送風機８を逆回転させるようにしてもよい。電動送風機８を逆回転させる電源として、例えば駆動回路９の電解コンデンサ９２に充電されている電圧を利用する。また、その時の電動送風機８の制御としては、実施の形態１、２で述べた他に、前述した（１）、（２）の何れかでもよい。
【００２７】
さらに、実施の形態１、２では、電動送風機８の逆回転を一定の回転数で駆動するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、駆動回路９のインバータ制御装置９８に予め複数の回転数を設定しておき、電動送風機８を逆回転させる際、あるいは逆回転させているときに操作部３のスイッチにより回転数が選択されると、インバータ制御装置９８は、選択された回転数で電動送風機８が逆回転するようにインバータ９３を制御する。
【符号の説明】
【００２８】
１  床ノズル、２  スティック、３  操作部、４  ホース、５  掃除機本体、６  逆止弁、７  集塵フィルタ、８  電動送風機、９  駆動回路、１０  排気フィルタ、５１  集塵室、５１ａ  吸込口、５２  吸引室、５３  回路室、８１  ブラシレスＤＣモーター、８２  回転軸、８３  ローター、８４  ステータ、８５  送風ファン、９１  直流電源装置、９１ａ  リアクトル、９１ｂ  コンバータ、９１ｃ  整流ダイオード、９２  電解コンデンサ、９３  インバータ、９３ａ  ＭＯＳ・ＦＥＴ、９３ｂ  環流ダイオード、
９４  モータ電流検出器、９５  制御電源回路、９６  直流母線電圧検出器、９７ 位置検出器、９８  インバータ制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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