(57)【要約】【課題】アジテータの駆動源として、吸引風と電動機の２つを有する電気掃除機用吸込具において、小型軽量でかつ集塵力を有すると共に、使用性の向上を図ること。【解決手段】アジテータ３の回転の駆動源としての吸引風及び電動機２５による手段と、アジテータ３の回転数を検出する回転数検出手段４８と、吸引した塵埃を検出する塵埃検出手段４３とを備え、通常は、吸引風による手段を駆動源とし、回転数検出手段４８により検出されるアジテータ３の回転数が所定値より小さくなった場合には、駆動源としての電動機２５による手段も起動させる電気掃除機用吸込具において、電動機２５が起動中に、塵埃検出手段４３の検出結果から集塵状態を判断し、その判断結果に基づいて、電動機２５を制御する構成としたので、塵埃の吸込み状況に応じたアジテータ３の回転に対する制御が行え、小型軽量で集塵力を有し、使い勝手のよい電気掃除機用吸込具を提供できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシもしくはブレードを装備したアジテータを回転自在に取り付けたアジテータ収納室と、前記アジテータの回転の駆動源としての吸引風による手段及び電動機による手段と、前記アジテータの回転数を検出する回転数検出手段と、吸引した塵埃を検出する塵埃検出手段とを備え、通常は、吸引風による手段を駆動源として前記アジテータを回転させると共に、前記回転数検出手段により検出されるアジテータの回転数が所定値より小さくなった場合には、駆動源としての電動機による手段も起動し、その回転力をアジテータに伝達させる電気掃除機用吸込具において、アジテータの回転の駆動源としての電動機が起動中に、前記塵埃検出手段の検出結果から集塵状態を判断し、その判断結果に基づいて前記アジテータの回転の駆動源としての電動機を制御する構成とした電気掃除機用吸込具。
【請求項２】
塵埃検出手段が所定量以上の塵埃を検出した場合に、アジテータの回転数を上昇させる時間および／またはアジテータの回転数の上昇量を調整可能にして、集塵性能を優先させる請求項１記載の電気掃除機用吸込具。
【請求項３】
塵埃検出手段が所定量以下の塵埃を検出した場合に、アジテータの回転数を下降させる時間および／またはアジテータの回転数の下降量を調整可能にして、消費電力の低減を優先させる請求項１記載の電気掃除機用吸込具。
【請求項４】
塵埃検出手段の検出結果から、吸引経路内が異物でふさがれたと判断した場合に、吸引風による手段と電動機による手段の２つの駆動源をアジテータから切り離すように制御する請求項１または３に記載の電気掃除機用吸込具。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の電気掃除機用吸込具を用いた電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アジテータを有する電気掃除機の吸込具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
床面に対する集塵性能を向上するために、アジテータを有する吸込具を具備する電気掃除機に関する課題のひとつとして、集塵力と操作性を両立させるためのバランスがある。吸引風を駆動源としてブラシを直接回転させたりタービンを介してブラシを回転させる吸込具は軽量化が可能であるが、ごみ詰まりなどにより吸引風が低下すると集塵力が低下する。また電動機によりアジテータを駆動するものでは回転力は確保されるが、電動機などの重量で吸込具自体の軽量化が困難で、操作性に劣る。この解決案として吸引風を駆動源としつつ、小型の電動機も備えてアジテータの駆動力を確保できるようにした吸込具が考案されている。下記、特許文献１に記載の発明は、タービンと電動機を同軸で接続し、風量が多いときにタービンで、風量が少ないときには電動機を用いてアジテータを回すとしたものであり、また特許文献２では、電動機を一定時間ごとにオン・オフさせ、オフの間は吸引風によりブラシを回転させるというものなどがある。さらに特許文献３では、吸引風によるブラシの回転はしないが、負圧の検知により集塵力が低下した場合にのみ電動機を駆動するとしたものなどがある。
【特許文献１】特開昭６０−５８１２２号公報
【特許文献２】特許第３３４３９７９号公報
【特許文献３】特開平１−３０３１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの発明によれば、吸引風によるアジテータの回転と電動機によるアジテータの回転を行って集塵性能を確保するとしているが、実際に集塵を行った場合の塵埃の吸込み状況に応じた制御まで考慮なされておらず、塵埃が多く吸引している場合の対処も特に行われず、あるいは何らかの塵埃か異物をかみこんだ場合に、アジテータの回転数が落ちたことを受けて無理矢理回転数を上げようと駆動力をアップさせ、対象物やアジテータそのものをより傷める可能性やロックした場合にも吸引風を増やそうとしたり電動機電流をアップさせて無駄な消費電力を費やすことになるという課題があった。
【０００４】
本発明はこれらの課題を解決すべく、吸込具から吸引される塵埃を検出して制御することで、小型軽量で集塵力をもちつつ使い勝手のよい電気掃除機用の吸込具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために本発明の電気掃除機用吸込具は、ブラシもしくはブレードを装備したアジテータを回転自在に取り付けたアジテータ収納室と、前記アジテータの回転の駆動源としての吸引風による手段及び電動機による手段と、前記アジテータの回転数を検出する回転数検出手段と、吸引した塵埃を検出する塵埃検出手段とを備え、通常は、吸引力による手段を駆動源として前記アジテータを回転させると共に、前記回転数検出手段により検出されるアジテータの回転数が所定値より小さくなった場合には、駆動源としての電動機による手段も起動し、その回転力をアジテータに伝達させる電気掃除機用吸込具において、アジテータの回転の駆動源としての電動機が起動中に、前記塵埃検出手段の検出結果から集塵状態を判断し、その判断結果に基づいて前記アジテータの回転の駆動源としての電動機を制御する構成としたもので、小型軽量で集塵力を保持し、使い勝手のよい電気掃除機用吸込具を提供することができるようになるものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電気掃除機によれば、塵埃の吸込み状況に応じたブラシ又はブレードの回転に対する制御を行うので、小型軽量で且つ集塵力を有し、使い勝手のよい電気掃除機用吸込具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
第１の発明は、ブラシもしくはブレードを装備したアジテータを回転自在に取り付けたアジテータ収納室と、前記アジテータの回転の駆動源としての吸引風による手段及び電動機による手段と、前記アジテータの回転数を検出する回転数検出手段と、吸引した塵埃を検出する塵埃検出手段とを備え、通常は、吸引風による手段を駆動源として前記アジテータを回転させると共に、前記回転数検出手段により検出されるアジテータの回転数が所定値より小さくなった場合には、駆動源としての電動機による手段も起動し、その回転力をアジテータに伝達させる電気掃除機用吸込具において、アジテータの回転の駆動源としての電動機が起動中に、前記塵埃検出手段の検出結果から集塵状態を判断し、その判断結果に基づいて前記アジテータの回転の駆動源としての電動機を制御する構成としたもので、塵埃検出手段を用いて吸込具から吸引される塵埃の吸込み状況に応じたブラシ又はブレードの回転に対する制御を行うことで、小型軽量で集塵力を保持し、使い勝手のよい電気掃除機用吸込具を提供できるものである。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明の塵埃検出手段が所定量以上の塵埃を検出した場合に、アジテータの回転数を上昇させる時間および／またはアジテータの回転数の上昇量を調整可能にして、集塵性能を優先させる電気掃除機用吸込具としたもので、吸込具から吸引される塵埃の量を検出し回転数制御をすることでより効率的な塵埃の吸引が行え、小型軽量で集塵力をもち、使い勝手のよい電気掃除機用吸込具を提供することができる。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明の塵埃検出手段が所定量以下の塵埃を検出した場合に、アジテータの回転数を下降させる時間および／またはアジテータの回転数の下降量を調整可能にして、消費電力の低減を優先させる電気掃除機用吸込具としたもので、吸込具から吸引される塵埃の量を検出し回転数制御をすることでより効率的な塵埃の吸引が行え、小型軽量で集塵力をもち、使い勝手のよい電気掃除機用吸込具を提供することができる。
【００１０】
第４の発明は、第１または第３の発明の塵埃検出手段の検出結果から、吸引経路内が異物でふさがれたと判断した場合に、吸引風による手段と電動機による手段の２つの駆動源をアジテータから切り離すように制御するもので、吸込具から吸引される塵埃もしくは異物が大きいもので、吸引経路がふさがれてしまった場合にも、アジテータを駆動源から切り離してフリーにできるため、吸込具につまった異物を取り除くことがより容易にできる使い勝手のよい電気掃除機用吸込具を提供することができる。
【００１１】
第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の気掃除機用吸込具を用いた電気掃除機としたもので、小型軽量で集塵力をもちつつ使い勝手のよい電気掃除機用吸込具を備えた電気掃除機を提供できるものである。
【００１２】
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。尚、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。
【００１３】
（実施の形態１）
本発明の第一の実施の形態について図１〜図６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。
【００１４】
まず図１を用いて各構成要素について説明する。
【００１５】
１は、本発明の第１の実施の形態を示す吸込具で、ブラシ２を配列したアジテータ３を、アジテータ収納室４に回転自在に配備してある。収納室はアジテータ３とほぼ同径の断面で形成しており、底部には吸い込み口７が設けてある。９は延長管１０と接続するためのユカノズルパイプで、収納室４と連通しており、吸い込み口７から吸引されたごみは、ユカノズルパイプ９を通り、延長管１０、およびホース１１を経て掃除機本体８に吸引される。１３はホース１１の一端近傍に設けた操作手段である。
【００１６】
なおユカノズルパイプ９と収納室４は、上下方向に回動自在に連結されており、１２はその回動中心を示す（具体的構成は既存の構成と同じであるため説明は省略する）。
【００１７】
収納室４の前方下部には、前記吸い込み口７とは別の吸引風を取り入れる空気流入口１４が形成されており、アジテータ３を回転させる空気が取り入れられる。
【００１８】
空気流入口１４の開口面積は、平らな床面において掃除機本体の吸引風量の約３０％の風量が吸引できるよう設定してあり、吸い込み口７が塞がれた時でも５０〜７０％の風量が吸引される程度の圧損に抑えてある。また空気流入口１４は、収納室４前方の中央寄りに２箇所形成しており、風量調節弁４６を介して吸引風がアジテータ３の中央付近に当たるようにしてある。
【００１９】
１６は前後に配備したローラーで、アジテータ３のブラシ２先端が底部８より１ｍｍ突出するよう床面との距離を維持している。
【００２０】
１７は、回転ブラシ収納室４の前方に形成した突出部で、壁に当たった時の衝撃を受ける補強材の役目をなすとともに、前に配置したローラー１６を回転自在に取り付けてある。
【００２１】
突出部１７の上面には上方に開口した上方空気取入口１８を、突出部１７の前面には前方に開口した前方空気取入口１９を形成しており、それぞれ前述の２箇所の空気流入口１４の位置に揃えて配置してある。
【００２２】
さらに詳細な位置関係を述べると上方空気取入口１８は空気流入口１４より高い位置にあり、空気流入口１４とほぼ直交する向きに形成されている。一方前方空気取入口１９は空気流入口１４に対向する位置にあり、上方空気取入口１８とほぼ直交する向きに開口されている。
【００２３】
上方空気取入口１８の下方には平板２０が形成されており、平板２０の下流側は回転ブラシ収納室４の空気流入口１４まで至り、上方空気取入口１８および前方空気取入口１９から入った空気を空気流入口１４までガイドする。
【００２４】
アジテータ３の両端には第１の軸５と第２の軸６が設けてあり、それぞれ第１の保護筒２１と第２の保護筒２２に覆われている。アジテータ３の第１の軸５を受ける軸受部品には、クラッチ２３を使用している。またクラッチ２３の外輪は大ギア２４に固定してあるため大ギヤ２４とクラッチ２３は同方向に回転する。
【００２５】
２６は、電動機２５に取り付けられた小ギアであり、大ギア２４とかみ合い、それぞれのギア軸（大ギア２４の回転軸２７と小ギア２６のモータ軸２８）は、取り付け板２９に軸間ピッチを維持しながら回転自在に取り付けられていることで、電動機２５の回転力が増幅されてクラッチ２３に伝達される。
【００２６】
クラッチ２３は電磁クラッチなどで構成され、制御手段からの信号を受けて外輪と軸５を接続・非接続状態の設定を行う。非接続状態のときには、軸５は外輪に対して空転する。接続時には、電動機２５回転時にその回転力がアジテータ３に伝達されるように構成されている。
【００２７】
３０は、電動機２５を覆うモータ室。３１はアジテータ３の第１の保護筒２１を覆う軸受体で、衝撃などでアジテータ３の径方向に過重が加わった場合に、クラッチ２３に過重が集中しないよう第１の保護筒２１を受ける役目を成すとともに、クラッチ２３部分への塵埃の浸入を防止する。
【００２８】
３２は他端に設けた着脱自在の蓋体で、中央にアジテータ３の第２の軸６を回転自在に保持する樹脂軸受３３を一体で形成してあり、蓋体３２を開閉することにより、アジテータ３の着脱を行うことができる。
【００２９】
３４は電動機制御手段４２を介して電動機２５に電源を供給したり、クラッチ２３などの制御対象に電力や信号を送るための配線である。
【００３０】
４０はマイクロコンピュータなどから構成された制御手段で、操作手段１３の信号を受けて電動送風機４１を駆動する信号を送信し、また検出手段の結果を判断して制御を決定する。４２は電動機２５を駆動する電動機制御手段で、回転させるだけでなく制動制御などを行うことができる。
【００３１】
４３は吸引経路内に設けた塵埃検出手段で、例えば赤外ＬＥＤとフォトトランジスタなどで構成され、塵埃の通過によって遮られる赤外光を電気信号に変える。塵埃量判断手段４４はこの塵埃検出手段４３からの信号の量から塵埃量を判断して、制御手段４０へ信号を送る。また、大きな異物などを吸引して塵埃検出手段４３の赤外光が遮られたままになってしまった場合にかみ込み判断手段４５は吸引部が異物で塞がれたと判断して制御手段４０へかみ込み情報を送信する。
【００３２】
４６は例えばアクチュエータなどで構成された風量調節弁で、上方空気流入口１８及び前方空気取入口１９から空気流入口１４へ入った空気をアジテータ３へ送る間に設けられており、アジテータ３への風量を調節できるもので、風力制御手段４７の出力から操作される。電動機冷却口５１は電動機２５の発熱に対する冷却口である。
【００３３】
４８はアジテータ３の回転数を検出する回転数検出手段であり、例えばホールＩＣ（図示せず）などから構成され、アジテータ３の回転に同期した信号を制御手段４０へ送るようにしたものである。
【００３４】
上記構成においてその動作を説明する。
【００３５】
使用者が操作手段１３を介して掃除機の運転を開始を指示すると、制御手段４０は電動送風機４１を運転させ、吸引力が発生する。このとき吸込具１を木床などの平らな被掃除面においた場合、電動送風機４１の吸引力により吸い込み口７、空気流入口１４、および後部の溝１５から空気が吸引される。掃除機本体８の吸引風量の約７０％の風量が吸い込み口７から吸引され、約２５％が空気流入口１４から、約５％が溝１５の部分から吸引される。
【００３６】
アジテータ３は、前方向への回転に対してはフリー状態であるため、空気流入口１４から吸引された空気は、アジテータ３とブラシ２を回転させる。そして床面のごみをかきあげる作用を発揮し、吸い込み口７からの吸引風と相まって床面のごみを集塵する。
【００３７】
このとき空気流入口１４に入る空気は、上方空気取入口１８から入る垂直方向の気流と前方空気取入口１９から入る水平方向の気流とがぶつかり合うため斜め下方向への気流となって回転ブラシ収納室４に入る。そのためアジテータ３の外径側に風が当たり、高トルクの回転力が発揮される。
【００３８】
一方、絨毯などの毛羽立った被掃除面を掃除する場合は、吸い込み口７からの吸引風量が少なくなり、前部の空気流入口１４から掃除機本体８の吸引風量の５０％を超える空気が吸引されることになる。
【００３９】
そのため吸込み風でアジテータ３を回転させる力が倍増し、絨毯などの負荷の大きい床面でもブラシ２を回転させることができる。
【００４０】
さらに空気流入口１４から入った空気はアジテータ３を回転させるとともに、被掃除面のごみを浮き上がらせ、ユカノズルパイプ９側に搬送するため、吸い込み口７からの風量が半減してもごみ取れ性能が落ちることはない。
【００４１】
しかしながら、毛足の長いじゅうたんや吸引力によって被掃除面が浮き上がってしまう柔らかい素材でできた足拭きマットなどにおいて  は、アジテータ３に対する接触抵抗が大きくなり、風速による回転力では、アジテータ３は回転できなくなる。
【００４２】
制御手段４０は、回転数検出手段４８によりアジテータ３の回転数が所定値より小さくなった場合には、電動機制御手段４２を介して電動機２５を起動し、その回転力をアジテータ３に伝達させることにより、アジテータ３すなわちブラシ２を回転させ、集塵を行う。
【００４３】
アジテータ３が回転すれば、前述の空気の流れが形成されるので風速による回転力およびごみを浮かび上げる力が作用し、モータの駆動力が低くてもすぐれたごみ取れ性能を確保することができる。
【００４４】
このとき、塵埃量判断手段４４が判断する塵埃量に基づいて、回転数を変更することが考えられる。例えば、下表のように、ある所定の塵埃量Ａ未満のときで、吸引される塵埃が非常に少ないと判断される場合には、実質的に高い回転数を必要としていないと考えられる。つぎに塵埃量Ａ以上で、所定の塵埃量Ｂ未満だった場合に本来の狙いの回転数で回転させ、また塵埃量がＢ以上だった場合にはさらに高い回転数で回すように電動機制御手段４２または風力制御手段４７へ信号を送りアジテータ３の回転数を制御する。このように塵埃量に応じた制御をすることで、集塵効率を高めた電気掃除機を提供できる。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
また、塵埃検出手段４３が検出する塵埃の大きさに着目し、アジテータ３の回転数及び電動送風機４１の入力を制御することも考えられる。例えば、塵埃の大きさがある所定値より大きいものの割合が所定量以上であった場合には、塵埃が多いことで回転数を上げるとブラシによって塵埃を弾き飛ばすことが増加することが考えられる。こういった場合には回転数を上げずに電動送風機への供給電力を上げて塵埃を効率よく吸引する方が良い。これらのように、塵埃検出手段４３の検出結果および塵埃量判断手段４４の判断結果に基づきアジテータ３の回転数または電動送風機４２の消費電力を制御することで、消費電力と集塵効率を合わせて高められる使い勝手の良い掃除機を提供することができる。
【００４７】
さらに、塵埃検出手段４３の検出状態から大きな異物を吸引してしまった場合の制御を行うことができる。例えば布状のものなどを吸込み塵埃検出部を塞いでしまった場合には赤外光が完全に遮られるため、通常の塵埃検出状況と異なることが判断できる。かみ込み判断手段４５はこの状態になっていることを判断し、制御手段４０へ信号を送る。制御手段４０はかみ込みと判断した場合に、風力制御手段４７に信号を送り、風量調整弁４６を操作させる。すると空気の流れを閉じ、吸引風によるアジテータ３の回転を止めることができる。同時に制御手段４０は電動機制御手段４２に信号を送って電動機２５により即アジテータ３を止めるように制動をかける。これにより、吸引したものやアジテータ３をそれ以上回転させることによって傷めるということから防ぐことができる。このとき電動送風機４１の入力を制御して入力を落とす、あるいは一旦停止するということも降下敵であるのは言うまでもない。また、制御手段４０は電動機２５による制動という手段だけではなくクラッチ２３によって電動機２５とアジテータ３を分離し、風量調整弁４６によって吸引風からの回転力も止めることで、アジテータ３を完全にフリーな状態に置くこともできる。この制御によって、吸引してしまったものを傷めることなく容易に取り除くこともできる。
【００４８】
このように吸い込む空気の力を活用して集塵を行い、必要に応じて電動機２５の駆動力によって回転を補助する構成であるため、搭載する電動機２５は、従来よりも回転力が低く、長寿命の必要のない小型モータを選択することができるので、吸込具自体の小型、軽量化を実現することができ、かつその制御を吸引した塵埃の状態に応じて行うため小型軽量からくる操作性のよさと集塵力も確保した上で、使い勝手の良い吸込具を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機用吸込具は、小型軽量で集塵力を確保しつつ、使い勝手のよい極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機用吸込具の断面図
【図２】同、電気掃除機用吸込具の上面図
【図３】同、電気掃除機用吸込具の要部断面図
【図４】同、電気掃除機用吸込具のシステムブロック図
【図５】同、電気掃除機用吸込具の部品図
【図６】同、実施の形態１における電気掃除機まわりの外観斜視図
【符号の説明】
【００５１】
１    吸込具
３    アジテータ
４    回転ブラシ収納室（アジテータ収納室）
８    掃除機本体
１０  延長管
１１  ホース
１４  空気流入口
１６  ローラー
１８  上方空気取入口
１９  前方空気取入口
２３  クラッチ
２５  電動機
４０  制御手段
４３  塵埃検出手段
４６  風量調整弁
４７  風力制御手段
【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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