(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵埃が流れる空気通路内に光を放つ発光部と、前記発光部からの光を受光すると共にその受光量に応じた信号を出力する受光部と、前記受光部の受光面積を切り換える遮蔽手段と、前記遮蔽手段の動作を検知する切換え検知手段とを備えた電気掃除機用塵埃検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電気掃除機用塵埃検知装置と、吸引風を発生させるファンモーターと、前記電気掃除機用塵埃検知装置の出力に応じて前記ファンモーターを制御する制御手段とを備えた電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気掃除機の空気通路内を通過する塵埃を検知する電気掃除機用塵埃検知装置とそれを用いた電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電気掃除機用塵埃検知装置として、図１０、１１に示されるようなものがあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０および図１１において、従来の電気掃除機用塵埃検知装置は、塵埃が流れる空気通路２２９内に光を放つ発光部２３０と、発光部２３０からの光を受光し受光量に応じた信号を出力する受光部２３１を備え、受光部２３１は空気通路２２９に発光部２３０と対向して設けられている（以下、この発光部２３０と受光部２３１を合わせて塵埃センサー２３と称す）。受光部２３１からの出力Ｖｓは、増幅部Ａ２３２により増幅された後、その信号Ｖａはパルス変換手段２３５によりパルスＳａに変換され、塵埃判断手段２３８に
入力される。
【０００４】
塵埃判断手段２３８は、このパルスＳａの数を計数し、制御手段１０は、塵埃判断手段２３８の計数が多いときには、電気掃除機（図示せず）に内蔵された吸引用のファンモーター１１の入力を上昇させるよう制御する。
【０００５】
こうすることで、塵埃が多いときには、自動的に吸引力を上げて塵埃を確実に吸引できるようにするなど、被掃除面の塵埃分布に応じて最適な吸引力を自動的に選択するので、吸引力を使用者がいちいち調整するといったわずらわしさが解消され、また、塵埃量により吸込力が制御されるため、被掃除面がきれいな状態では、吸込力がセーブされて床面に吸込具（図示せず）が吸着し操作が重くなるといった問題も解消することができる。
【特許文献１】特公平７−２８８４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
現在、生活環境の変化により、ハウスダストに対する関心が高まり、数μｍの小さい塵埃を検出できる電気掃除機用塵埃検知装置が要求されている。しかしながら、上記従来の電気掃除機用塵埃検知装置の構成では、受光部２３１からの出力Ｖｓの変化を見て塵埃の有無を検知するようにしているので、より細かい塵埃を検知しようとすると、受光量の変化が少なくなり、受光部２３１から出力される信号も小さくなるため、受光部２３１から発せられるノイズ、例えば外部からの電波や受光部２３１自体が発するノイズなどに埋もれてしまい、増幅部Ａ２３２の増幅度を上げても塵埃が検出できなくなってしまうという課題があった。
【０００７】
つまり、受光部２３１の受光量の変化は、受光部２３１に当たる光を塵埃が遮る面積に比例するため、円形の受光部２３１の大きさが一定で直径を１ｍｍとし、砂粒のような塵埃の直径を１００μｍ、ハウスダストのような細塵の直径を１μｍとした場合、受光量の変化は砂粒のような塵埃の場合１００分の１、細塵の場合１００万分の１となり増幅部Ａ２３２の増幅度を上げても塵埃の検出が困難となる。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、安価な構成で、増幅度を上げなくとも小さな細塵を精度良く検出することができる電気掃除機用塵埃検知装置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】
【０００９】
上記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機用塵埃検知装置は、塵埃が流れる空気通路内に光を放つ発光部と、前記発光部からの光を受光すると共にその受光量に応じた信号を出力する受光部と、前記受光部の受光面積を切り換える遮蔽手段と、前記遮蔽手段の動作を検知する切換え検知手段とを備えたもので、例えば、遮蔽手段を切り換えて受光部の受光面積を小さくすると、小さな細塵が、発光部と受光部間を通過した際、小さくなった受光部の面積に対する塵埃通過時の受光量の変化が大きくなり、受光部の出力信号を増幅するときに増幅度を上げなくとも、小さな塵埃を確実に検出することができる電気掃除機用塵埃検知装置を提供することができる。
【００１０】
また、本発明の電気掃除機は、請求項１に記載の電気掃除機用塵埃検知装置と、吸引風を発生させるファンモーターと、前記電気掃除機用塵埃検知装置の出力に応じて前記ファンモーターを制御する制御手段とを備えたもので、被掃除面上の通常の大きさの塵埃は勿論、細塵も精度良く検知できるので、被掃除面の汚れ状況に応じて最適な吸引力で掃除を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電気掃除機用塵埃検知装置及び電気掃除機は、塵埃を検知する受光部の出力信号を増幅する際の増幅度を上げなくとも、小さな塵埃を精度良く検出できるので、その検出結果に応じて電気掃除機のファンモーターを制御して吸引力を変化させることで、被掃除面上の小さい塵埃を含むあらゆる塵埃の分布に応じて最適な吸引力で掃除を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、塵埃が流れる空気通路内に光を放つ発光部と、前記発光部からの光を受光すると共にその受光量に応じた信号を出力する受光部と、前記受光部の受光面積を切り換える遮蔽手段と、前記遮蔽手段の動作を検知する切換え検知手段とを備えたもので、例えば、遮蔽手段を切り換えて受光部の受光面積を小さくすると、小さな細塵が、発光部と受光部間を通過した際、小さくなった受光部の面積に対する塵埃通過時の受光量の変化が大きくなり、受光部の出力信号を増幅するときの増幅度を上げなくとも、小さな塵埃を確実に検出することができる電気掃除機用塵埃検知装置を提供することができる。
【００１３】
第２の発明は、請求項１に記載の電気掃除機用塵埃検知装置と、吸引風を発生させるファンモーターと、前記電気掃除機用塵埃検知装置の出力に応じて前記ファンモーターを制御する制御手段とを備えたもので、被掃除面上の通常の大きさの塵埃は勿論、細塵も精度良く検知できるので、被掃除面の汚れ状況に応じて最適な吸引力で掃除を行うことができる。
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置について、図１〜５を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置を搭載した電気掃除機の全体構成を示す斜視図、図２（ａ）は、同電気掃除機用塵埃検知装置の断面図、（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３は、同電気掃除機用塵埃検知装置のブロック図である。なお、従来例と同一部品については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１７】
図１、２において、１２は、後部に空気を吸引するファンモーター１１を内蔵し、前部に前記ファンモーター１１と連通し塵埃を捕集する集塵室１４を有する掃除機本体で、集塵室１４の前壁１４ａには、集塵室１４に連通すると共に、ホース１５の一端に設けられた接続パイプ１６が着脱自在に接続される吸気口１７が設けられている。
【００１８】
ホース１５の他端には、ハンドル部１８ａを有し延長管１９の一端に接続される先端パイプ１８が設けられている。延長管１９の他端には、吸込具２０が接続され、その吸込具２０の底面には、空気と共に被掃除面の塵埃を吸引するための吸込口（図示せず）が設けられている。
【００１９】
上記構成により、吸込具２０、延長管１９、ホース１５とで、塵埃を含む空気が流れる空気通路２１が形成される。この空気通路２１の一部を構成するホース１５の接続パイプ１６には、本実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置１（以下「塵埃検知装置１」という）が設けられている。
【００２０】
塵埃検知装置１は、塵埃が流れる空気通路２１内に光を放つ発光部２３０と、発光部２
３０からの光を受光しその受光量に応じた信号を出力する受光部２３１を有し、受光部２３１は、空気通路２１を挟んで発光部２３０に対向して設けられている。発光部２３０と受光部２３１の間には、受光部２３１の受光面積を切り換えるための遮蔽手段２が設けられている。遮蔽手段２は、図２に示すように、形状ａ、形状ｂ、形状ｃと開口形状が異なる複数の遮蔽形状を持ち、遮蔽手段２を回動させて、形状ａ〜ｃのいずれかを受光部２３１に重ねることにより、受光部２３１の受光面積を自在に切換えることができる。
【００２１】
図３は、本実施の形態における塵埃検知装置１のブロック図である。
【００２２】
図３において、受光部２３１からの出力変化Ｖｓは、基準となる塵埃が通過していないときの受光部２３１からの出力Ｖ０と、塵埃通過時の受光部２３１からの出力Ｖにより決定される。また基準となる、塵埃が通過していないときの受光部２３１からの出力Ｖ０は、切換え可能な遮蔽手段２に設けた形状ａ〜ｃのどれを用いるかで異なるため、どの形状を用いているかを切換え検知手段３により検知し、その情報により決定される。受光部２３１からの出力Ｖと基準となる塵埃が通過していないときの受光部２３１からの出力Ｖ０より算出される出力変化Ｖｓは、増幅部Ａ２３２で増幅され、増幅されたその信号Ｖａはパルス変換手段２３５によりパルスＳａに変換され、塵埃判断手段２３８に入力される。塵埃判断手段２３８は、このパルスＳａの信号入力によって掃除している場所の塵埃の量を判断する。
【００２３】
以上のように構成された塵埃検知装置１についてその動作を説明する。
【００２４】
掃除機本体１２を運転し、ハンドル部１８ａを操作して、吸込具２０を木床などの被掃除面（図示せず）で移動すると、被掃除面の塵埃が、空気と共に吸込具２０の吸込口から吸引され、延長管１９、ホース１５で形成した空気通路２１を経て集塵室１４に至り、空気中の塵埃は、集塵室１４で捕集され、きれいになった空気は掃除機本体１２の後部より外部に排出される。
【００２５】
掃除中に空気通路２１内に塵埃が流れると、発光部２３０からの光がこの塵埃により遮断され、受光部２３１の受光量は少なくなり、出力電圧変化Ｖｓが検出される。このＶｓを増幅部Ａ２３２で増幅して、その信号Ｖａを出力する。ここで発光部２３０と受光部２３１をそれぞれ直径Ｙの円形とし、検知する塵埃を直径Ｘの球体とすると、対向する発光部２３０と受光部２３１をそれぞれ上底と下底にした円柱（以降、領域Ｒと称す）の中を塵埃が通過するときが、受光部２３１の受光量が一番低下するときであり、そのときの塵埃の通過の様子を図４、受光部２３１の受光量の変化を図５に示す。
【００２６】
なお、受光部２３１の受光量を、塵埃が発光部２３０が発する光を遮っていないときを１００％とし、そのときの出力電圧をＶ０とする。図４、５において、塵埃が、発光部２３０と受光部２３１の間を通過するときには、（ア）塵埃が領域Ｒに入る前、（イ）塵埃が領域Ｒの外壁と交わっているとき（領域Ｒに入るとき）、（ウ）塵埃が領域Ｒの中に入ったとき（エ）塵埃が領域Ｒの外壁と交わっているとき（領域Ｒから出るとき）（オ）塵埃が通過し終わったときの５つの状態がある。
【００２７】
受光部２３１の直径Ｙ＝３ｍｍとし、検知する塵埃を直径Ｘ＝３００μｍの球体とすると、このときの受光部２３１の受光量の変化Ｖｓは、図５（ａ）に示すように、塵埃が通過していないときの出力電圧Ｖ０に対し１％である。しかし、検知する塵埃が直径Ｘ＝３０μｍの球体とすると、このときの受光部２３１の受光量の変化Ｖｓは、同図５（ａ）に示すように０．０１％であり、検知が困難となる。
【００２８】
そこで、検知する塵埃が直径Ｘ＝３０μｍの球体とすると、このときの受光部２３１の
受光量の変化Ｖｓを大きくし、検知し易いようにするため、図２に示すように、遮蔽手段２を操作して、遮蔽形状を形状ｂに切換える。
【００２９】
形状ｂは、受光部２３１の受光部分の直径Ｙが１ｍｍになるように、受光部２３１の一部を遮蔽するものである。この遮蔽手段２により、常に出力電圧Ｖ０に対し受光量の変化Ｖｓが発生していることになるため、遮蔽手段２を切換えたことを切換え検知手段３により検知し、その情報をもとに、直径Ｙ＝１ｍｍのときの塵埃が通過していないときの基準となる受光量による出力電圧Ｖ０２を設定する。この場合Ｖ０２＝Ｖ０／９となる。
【００３０】
よって、図５（ｂ）に示されるように、直径Ｘ＝３０μｍの球体の塵埃が通過した場合の受光量の変化Ｖｓは、出力電圧Ｖ０２に対して０．０９％ととなり、遮蔽手段２切換え前に比べ、同じ直径Ｘ＝３０μｍの球体の塵埃が通過した場合、９倍の変化量を得ることができより細かい塵埃であっても検知が容易となる。
【００３１】
増幅された出力Ｖａは、パルス変換手段２３５に入力され、パルス変換手段２３５はＶａとあらかじめ設定したＶａｔがＶａ＞Ｖａｔになるときにパルスを出力する。パルス変換手段２３５の出力であるパルスＳａは、塵埃判断手段２３８に入力される。そして、塵埃判断手段２３８は、パルスＳａの数によって掃除している場所の塵埃の量を判断する。制御手段１０は、この塵埃判断手段２３８が判断する塵埃の量によってファンモーター１１への入力を変化させて、多量の塵埃が検出されたときはファンモーター１１への入力を上げて塵埃を確実に吸引できるようにする。こうすることで、被掃除面の状況に応じて最適な吸引力で掃除を行うことができる。
【００３２】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置の動作について、図６を用いて説明する。なお、上記従来例および第１の実施の形態と同一構成の部品については同一符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
図６（ａ）は、本実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置の断面図、（ｂ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００３４】
本実施の形態では、発光部２３０と受光部２３１の間には、受光部２３１の受光面積を調節するために徐々に受光部２３１を遮蔽していく遮蔽手段７が設けられている。この遮蔽手段７は、受光部２３１を、空気通路２１内の塵埃の通過方向に対し、垂直方向５から受光部２３１を徐々に遮蔽するようにしている。なお、図６（ｃ）、（ｄ）に示すように、受光部２３１で塵埃を検知する時間をできるだけ長く確保するために、空気通路２１内の塵埃の通過方向に沿うように、かつ両側から遮蔽手段７を動作させて受光部２３１を遮蔽するようにすれば、受光部２３１が常に最大の検知距離を確保することもできる。
【００３５】
図７は、本実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置のブロック図、図８は、同電気掃除機用塵埃検知装置において、塵埃が空気通路を通るときの様子を示す図、図９は、同電気掃除機用塵埃検知装置の受光部の受光量の変化を示す図である。
【００３６】
図７において、受光部２３１からの出力変化Ｖｓは、基準となる塵埃が通過していないときの受光部２３１からの出力Ｖ０と塵埃通過時の受光部２３１からの出力Ｖにより決定される。また基準となる塵埃が通過していないときの受光部２３１からの出力Ｖ０は、遮蔽手段７が受光部２３１を遮蔽する遮蔽具合により異なるため、受光量の低下を検知する受光量低下検知手段６により検知し、その情報により決定される。受光部２３１からの出力Ｖと、基準となる、塵埃が通過していないときの受光部２３１からの出力Ｖ０より算出される出力変化Ｖｓは、増幅部Ａ２３２で増幅され、増幅されたその信号Ｖａはパルス変
換手段２３５によりパルスＳａに変換され、塵埃判断手段２３８に入力される。塵埃判別手段２３８はこのパルスＳａの信号入力によって掃除している場所の塵埃の量を判断する。
【００３７】
以上のように構成された電気掃除機用塵埃検知装置についてその動作を説明する。
【００３８】
掃除中に空気通路２１内に塵埃が流れると、発光部２３０からの光が、この塵埃により遮断され、受光部２３１の受光量は少なくなり出力電圧変化Ｖｓが検出される。この出力電圧変化Ｖｓを増幅部２３２で増幅して、その信号Ｖａを出力する。
【００３９】
ここで発光部２３０と受光部２３１のそれぞれの面積をＹＳとし、検知する塵埃の面積をＸＳとすると、対向する発光部２３０と受光部２３１をそれぞれ上底と下底にした領域（以降、領域ＲＳと称す）の中を塵埃が通過するときが、受光部２３１の受光量が一番低下するときであり、そのときの塵埃の通過の様子を図８、受光部２３１の受光量の変化を図９に示す。
【００４０】
なお、受光部２３１による受光量は、塵埃が発光部２３０が発する光を遮っていないときを１００％とし、そのときの出力電圧をＶＳ０とする。
【００４１】
図８（ａ）において、塵埃が、発光部２３０と受光部２３１との間を通過するときには、（ア）塵埃が領域ＲＳを通過する前、（イ）塵埃が領域ＲＳの外壁と交わっているとき（領域ＲＳに入るとき）、（ウ）塵埃が領域ＲＳの中に入ったとき（エ）塵埃が領域ＲＳの外壁と交わっているとき（領域ＲＳから出るとき）（オ）塵埃が通過し終わったときの５つの状態がある。受光部２３１の面積ＹＳ＝３０ｍｍ２とし、検知する塵埃を面積ＸＳ＝０．３ｍｍ２とすると、このときの受光部２３１の受光量の変化Ｖｓは、図９（ａ）に示すように塵埃が通過していないときの出力電圧ＶＳ０に対し１％である。
【００４２】
しかし、図８（ｂ）に示すように、検知する塵埃を面積ＸＳ２＝０．００３ｍｍ２とすると、このときの受光部２３１の受光量の変化Ｖｓは、図９（ａ）に示すように０．０１％であり、検知が困難となる。そこで、検知する塵埃を面積ＸＳ２＝０．００３ｍｍ２とすると、このときの受光部２３１の受光量の変化Ｖｓを大きくし、検知し易いようにするため、図８（ｃ）に示すように、遮蔽手段７により、受光部２３１での遮蔽面積が２７ｍｍ２となるように調整する。つまり受光部２３１による受光可能な面積が面積ＹＳ＝３ｍｍ２となるように遮蔽手段７を動作させる。
【００４３】
この遮蔽手段７により、常に出力電圧ＶＳ０に対し受光量の変化Ｖｓが発生していることになるため、遮蔽手段７による受光量の低下を受光量低下検知手段６により検知し、その情報を基に、遮蔽面積が２７ｍｍ２のときの塵埃が通過していないときの基準となる受光量による出力電圧ＶＳ０２を設定する。この場合、図９（ｂ）に示すように、ＶＳ０２＝ＶＳ０／１０となる。よって図９（ｂ）に示されるように、面積ＸＳ２＝０．０３ｍｍ２の塵埃が通過した場合の受光量の変化Ｖｓは０．１％ととなり、遮蔽手段７の切換え前に比べ、同じ面積ＸＳ２＝０．００３ｍｍ２の塵埃が通過した場合、１０倍の変化量を得ることができより細かい塵埃であっても検知が容易となる。
【００４４】
第１の実施の形態と同様に増幅された出力Ｖａは、パルス変換手段２３５に入力され、パルス変換手段２３５はＶａとあらかじめ設定したＶａｔがＶａ＞Ｖａｔになるときにパルスを出力する。パルス変換手段２３５の出力Ｓａは塵埃判断手段２３８に入力される。そして、塵埃判断手段２３８はパルスＳａの数によって掃除している場所の塵埃の量を判断する。
【００４５】
制御手段１０は、この塵埃判断手段２３８が判断する塵埃の量によってファンモーター１１への入力を変化させて、多量の塵埃が検出されたときはファンモーター１１への入力を上げて塵埃を確実に吸引できるようにする。こうすることで、被掃除面の状況に応じて最適な吸引力で掃除を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機用塵埃検知装置は、遮蔽手段の切換えにより、遮蔽されていない受光部の面積に対する塵埃通過時の受光量の変化を大きくさせることが出来、受光部の出力信号の増幅度を上げなくとも小さな塵埃を検出でき、その検知した結果を利用してファンモーターへの入力を制御して吸引力を変化させることで、より小さい塵埃を含む被掃除面に対して塵埃の分布に応じた最適な吸引力で掃除を行うことができるもので、家庭用、業務用の各種電気掃除機に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置を搭載した電気掃除機の全体構成を示す斜視図
【図２】（ａ）同電気掃除機用塵埃検知装置の断面図（ｂ）図２（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図３】同電気掃除機用塵埃検知装置のブロック図
【図４】（ａ）同電気掃除機用塵埃検知装置において、大きい塵埃が発光部と受光部間を通過するときの様子を示す図（ｂ）、（ｃ）同電気掃除機用塵埃検知装置において、小さい塵埃が塵埃センサーを通過するときの様子を示す図
【図５】（ａ）塵埃が発光部と受光部間を通過するときの受光部の受光量の変化を示す図（受光部の直径＝３ｍｍの場合）（ｂ）塵埃が発光部と受光部間を通過するときの受光部の受光量の変化を示す図（受光部の直径＝１ｍｍの場合）
【図６】（ａ）本発明の第２の実施の形態における電気掃除機用塵埃検知装置の断面図（ｂ）図６（ａ）のＢ−Ｂ断面図（ｃ）他の例を示す電気掃除機用塵埃検知装置の断面図（ｄ）図６（ｃ）のＣ−Ｃ断面図
【図７】同電気掃除機用塵埃検知装置のブロック図
【図８】（ａ）同電気掃除機用塵埃検知装置において、大きい塵埃が発光部と受光部間を通過するときの様子を示す図（ｂ）、（ｃ）同電気掃除機用塵埃検知装置において、小さい塵埃が発光部と受光部間を通過するときの様子を示す図
【図９】（ａ）塵埃が発光部と受光部間を通過するときの受光部の受光量の変化を示す図（受光部の面積＝３０ｍｍ２の場合）（ｂ）塵埃が発光部と受光部間を通過するときの受光部の受光量の変化を示す図（受光部の面積＝３ｍｍ２の場合）
【図１０】従来の電気掃除機用塵埃検知装置のブロック図
【図１１】同電気掃除機用塵埃検知装置の構成を示す図
【符号の説明】
【００４８】
１      電気掃除機用塵埃検知装置（塵埃検知装置）
２、７  遮蔽手段
３      切換え検知手段
５      垂直方向
６      受光量低下検知手段
１０    制御手段
１１    ファンモーター
２３０  発光部
２３１  受光部
２３２  増幅部Ａ
２３５  パルス変換手段
２３８  塵埃判断手段
【図１】
0004702087.tif 000002
【図２】
0004702087.tif 000003
【図３】
0004702087.tif 000004
【図４】
0004702087.tif 000005
【図５】
0004702087.tif 000006
【図６】
0004702087.tif 000007
【図７】
0004702087.tif 000008
【図８】
0004702087.tif 000009
【図９】
0004702087.tif 000010
【図１０】
0004702087.tif 000011
【図１１】
0004702087.tif 000012