(57)【要約】【課題】絨毯などの毛羽立った被掃除面上でも確実に回転ブラシが回転し、優れたごみとれ性を発揮することができる使い勝手のよい電気掃除機用吸込具を提供する。【解決手段】塵埃を掻き上げる回転ブラシ３を回転自在に取り付けた回転ブラシ収納室４と連通し、延長管（図示せず）に接続されるユカノズルパイプ９と、回転ブラシ３の回転数を検知する回転数検知手段（図示せず）と、ワンウエイクラッチ（図示せず）を介して回転ブラシ３を回転駆動する駆動モータ２５とを備え、回転ブラシ収納室４には、床面に対向する位置に設けた集塵用の吸い込み口７と、回転ブラシ３を回転させるための空気を吸引するための空気流入口（図示せず）を形成する共に、回転数検知手段で検知された回転数が所定の回転数または範囲になった場合に、ワンウェイクラッチを介して駆動モータ２５で回転ブラシ３を所定回転数または範囲になるよう制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵埃を掻き上げる回転ブラシを回転自在に取り付けた回転ブラシ収納室と、この回転ブラシ収納室と連通し、かつ掃除機本体との接続部品に接続されるユカノズルパイプと、前記回転ブラシの回転数を検知する回転数検知手段と、クラッチ手段を介して前記回転ブラシを回転駆動する駆動モータとを備え、前記回転ブラシ収納室は、床面に対向する位置に設けた集塵用の吸い込み口と、前記回転ブラシを回転させるための空気を吸引するための空気流入口を有し、前記回転数検知手段で検知された回転数が所定の回転数または範囲になった場合に、前記クラッチ手段を介して前記駆動モータで前記回転ブラシを所定回転数または範囲になるよう制御する電気掃除機用吸込具。
【請求項２】
駆動モータを、直流マグネットモータ若しくは直流ブラシレスモータで構成したことを特長とする請求項１に記載の電気掃除機用吸込具。
【請求項３】
回転数検知手段を、回転ブラシ側に組み込んだ磁石と、回転に伴う前記磁石の磁束量変化を検知する磁気検知素子で構成した請求項１又２に記載の電気掃除機用吸込具。
【請求項４】
回転数検知手段で検知した回転数が、所定時間の間、所定以下若しくは停止した場合に駆動モータへの電力を遮断若しくは制限する制御手段を設けた請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機用吸込具。
【請求項５】
クラッチ手段を介して駆動モータで回転ブラシを駆動している時に、それを報知する報知手段を設けた請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機用吸込具。
【請求項６】
電動送風機を内蔵すると共に、請求項１〜５のいずれか１項に記載された電気掃除機用吸込具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、電気掃除機用吸込具及び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、この種の電気掃除機用吸込具は、図８に示すように、床面の塵埃を掻き上げる回転自在の回転ブラシ４３を収納する回転ブラシ収納部４４と、回転ブラシ収納部４４の前方に設けた空気流路４１を備え、空気流路４１より吸引する空気を、回転ブラシ４３のブレード４２に当てることによって回転ブラシ４３を回転させ、床面のごみを集塵する構成をとっている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−１２３１６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の電気掃除機用吸込具の構成では、木床などの平らな被掃除面を掃除する場合は、被掃除面と回転ブラシ４３とが一定の距離を取った状態で保たれるため、回転ブラシ４３に加わる負荷が抑えられ、回転ブラシ４３は回転することができるが、絨毯などの毛羽立った被掃除面を掃除する場合は、回転ブラシ４３が絨毯の毛に食い込む形となり、回転ブラシ４３が回転しない場合があった。
【０００４】
回転ブラシ４３の回転力をあげるために、単純に風速を上げると風切音が大きくなってしまうとともに、状況によっては、吸引風の一部が回転ブラシ４３の上方を通過し、逆回転方向の流れが生じ、被掃除面のごみを搬送する気流が減少することが確認されている。
【０００５】
そのため、従来は斜め下方向への気流を作り出すために、空気流路４１を、斜め下方に傾斜させるなどの手段をとっていたが、それによって空気流入口４１ａの面積が絞られ、風速が上がって風切り音が高くなっていた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、木床面などの平らな被掃除面上では、従来通りのごみ取れ性、操作性を維持するとともにとともに、絨毯などの毛羽立った被掃除面上でも確実に回転ブラシが回転し、優れたごみとれ性を発揮することができる使い勝手のよい電気掃除機用吸込具及び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】
【０００７】
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吸込具は、塵埃を掻き上げる回転ブラシを回転自在に取り付けた回転ブラシ収納室と、この回転ブラシ収納室と連通し、かつ掃除機本体との接続部品に接続されるユカノズルパイプと、前記回転ブラシの回転数を検知する回転数検知手段と、クラッチ手段を介して前記回転ブラシを回転駆動する駆動モータとを備え、前記回転ブラシ収納室は、床面に対向する位置に設けた集塵用の吸い込み口と、前記回転ブラシを回転させるための空気を吸引するための空気流入口を有し、前記回転数検知手段で検知された回転数が所定の回転数または範囲になった場合に、前記クラッチ手段を介して前記駆動モータで前記回転ブラシを所定回転数または範囲になるよう制御するもので、掃除面が木床など回転ブラシへの負荷が軽い場合などには吸引風により回転ブラシを高速回転させ被掃除面の塵埃を掻き出す。また被掃除面が絨毯など毛羽立った被掃除面では回転ブラシへの負荷が重くなり回転数が低下する。その場合回転数検知手段で回転ブラシの回転数を検知し所定以下などに回転数が低下すると、駆動モータへ電力供給されクラッチ手段を介して回転ブラシが動力で強力に回転され塵埃を掻き出すよう動作する。このように通常は吸引風にて回転ブラシを回転させ、負荷が重くなった場合には駆動モータで回転ブラシが動力駆動されるよう動作するため、駆動モータの負担が減り駆動モータ自体が小型軽量化すると共に、あらゆる床面で高性能が得られ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。
【０００８】
又、本発明の電気掃除機は、電動送風機を内蔵すると共に、請求項１〜５のいずれか１項に記載された電気掃除機用吸込具を備えたもので、優れたごみ取れ性能を発揮することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電気掃除機用吸込具及び電気掃除機は、小型、軽量で、しかも優れたごみ取れ性能を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、塵埃を掻き上げる回転ブラシを回転自在に取り付けた回転ブラシ収納室と、この回転ブラシ収納室と連通し、かつ掃除機本体との接続部品に接続されるユカノズルパイプと、前記回転ブラシの回転数を検知する回転数検知手段と、クラッチ手段を介して前記回転ブラシを回転駆動する駆動モータとを備え、前記回転ブラシ収納室は、床面に対向する位置に設けた集塵用の吸い込み口と、前記回転ブラシを回転させるための空気を吸引するための空気流入口を有し、前記回転数検知手段で検知された回転数が所定の回転数または範囲になった場合に、前記クラッチ手段を介して前記駆動モータで前記回転ブラシを所定回転数または範囲になるよう制御するもので、掃除面が木床など回転ブラシへの負荷が軽い場合などには吸引風により回転ブラシを高速回転させ被掃除面の塵埃を掻き出す。また被掃除面が絨毯など毛羽立った被掃除面では回転ブラシへの負荷が重くなり回転数が低下する。その場合回転数検知手段で回転ブラシの回転数を検知し所定以下などに回転数が低下すると、駆動モータへ電力供給されクラッチ手段を介して回転ブラシが動力で強力に回転され塵埃を掻き出すよう動作する。このように通常は吸引風にて回転ブラシを回転させ、負荷が重くなった場合には駆動モータで回転ブラシが動力駆動されるよう動作するため、駆動モータの負担が減り駆動モータ自体が小型軽量化すると共に、あらゆる床面で高性能が得られ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２の発明は、特に、第１の発明の駆動モータを、直流マグネットモータ若しくは直流ブラシレスモータで構成したもので、通常は吸引風にて回転ブラシを回転させ、負荷が重くなった場合には駆動モータで回転ブラシを動力駆動するため、駆動モータ自体の負担が減り直流マグネットモータなど高効率の小型モータが搭載可能となる。また、低圧の直流ブラシレスモータを採用することで高効率且つ高寿命・高耐久の軽量小型化が可能となる。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１又は第２の回転数検知手段を、回転ブラシ側に組み込んだ磁石と、回転に伴う前記磁石の磁束量変化を検知する磁気検知素子で構成したもので、光学素子やメカ式回転数検知などに比べて防塵対策が簡略化され高信頼性が得られる。また磁気検知素子により吸込具自体の小型・軽量化も可能となる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の回転数検知手段で検知した回転数が、所定時間の間、所定以下若しくは停止した場合に駆動モータへの電力を遮断若しくは制限する制御手段を設けたもので、回転ブラシが絨毯や布・大物紙くずなどによりロック状態となった場合には、駆動モータへの電力が遮断され駆動モータ自体が保護される。また人体の指などが回転ブラシ部分に噛み込んだ場合でも即回転ブラシの回転を停止するよう動作し安全性も確保される。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明のクラッチ手段を介して駆動モータで回転ブラシを駆動している時に、それを報知する報知手段を設けたもので、被掃除面の負荷状態を使用者に知らしめることが出来るため、床面の負荷に応じて電気掃除機用吸込具への押圧などを使用者が加減出来て適正な操作感を得ることが出来る。
【００１５】
第６の発明は、電動送風機を内蔵すると共に、請求項１〜５のいずれか１項に記載された電気掃除機用吸込具を備えたもので、優れたごみ取れ性能を発揮することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における電気掃除機用吸込具について、図１〜図７を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態における電気掃除機用吸込具の断面図、図２は、同電気掃除機用吸込具の上面図、図３は、同電気掃除機用吸込具の断面拡大図、図４は、同電気掃除機用吸込具の部分断面図、図５は、同電気掃除機用吸込具の回転ブラシの平面図、図６は、同電気掃除機用吸込具を接続した電気掃除機の全体図、図７は、同電気掃除機用吸込具の回転ブラシの回転数制御動作説明図である。
【００１９】
図１〜７において、１は、本実施の形態における電気掃除機用吸込具（以下、「吸込具１」という）で、ブラシ２を配列した回転ブラシ３を、回転ブラシ収納室４に回転自在に配備してある。回転ブラシ収納室４は、回転ブラシ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、電気掃除機との接続部品の一つである延長管１０と接続するためのユカノズルパイプで、回転ブラシ収納室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。
【００２０】
なお、ユカノズルパイプ９と回転ブラシ収納室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（なおユカノズルパイプ９と回転ブラシ収納室４の連結部分の具体構成は、従来の電気掃除機用吸込具のものと同じであるため、説明は省略する）。
【００２１】
回転ブラシ収納室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、回転ブラシ３を回転させる空気が取り入れられる。
【００２２】
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８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、回転ブラシ収納室４の前方の中央寄りに２箇所形成しており、吸引風が回転ブラシ３の中央付近に当たるようにしてある。
【００２３】
１６は、吸込具１の前後に回転自在に配備した走行用のローラーで、回転ブラシ３のブラシ２の先端が、吸込具１の底部より１ｍｍ突出するよう床面との距離を維持している。
【００２４】
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。
【００２５】
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すると共に、空気流入口１４と連通している。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
回転ブラシ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で覆われている。
【００２９】
回転ブラシ３の第１の軸５を受ける軸受部品には、クラッチ手段としてのワンウェイクラッチ２３を使用している。またワンウェイクラッチ２３の外輪は、大ギア２４に固定してあるため、大ギヤ２４とワンウェイクラッチ２３は同方向に回転する。
【００３０】
２６は、駆動モータ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、駆動モータ２５の回転力が増幅されてワンウェイクラッチ２３に伝達される。
【００３１】
図４において、ワンウェイクラッチ２３は、一般的であるためその構成の説明は省略するが、外輪２３ａが停止し、第１の軸５が順方向に回転するときは、内部のころ２３ｂが外輪カム面２３ｃから離れ、第１の軸５は、外輪２３ａに対して空転する。第１の軸５の回転より速く外輪２３ａが順方向に回転するときは、外輪２３ａに対して相対的に、第１の軸５が逆回転することとなり、内部のころ２３ｂが外輪カム面２３ｃのかみ合い位置に移動してくさび作用で第１の軸５と外輪２３ａが固定される働きをなす。
【００３２】
本実施の形態では、回転ブラシ３は、前方向の回転はフリー状態であり、駆動モータ２５の回転時にその回転力が回転ブラシ３に伝達されるように構成した小型のワンウェイクラッチ２３を採用している。
【００３３】
３０は、駆動モータ２５を覆うモータ室、３１は、回転ブラシ３の第１の保護筒２１を覆う軸受体で、衝撃などで回転ブラシ３の径方向に過重が加わった場合に、ワンウェイクラッチ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、ワンウェイクラッチ２３部分への塵埃の浸入を防止する。
【００３４】
３２は、他端に設けた着脱自在の蓋体で、中央に、回転ブラシ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、回転ブラシ３の着脱を行なうことができる。
【００３５】
３４は、駆動モータ２５に電源を供給するための配線であるが、具体的引き回しについては、既存商品の事例が多々あるため、説明を省略する。
【００３６】
以上のように構成された本実施の形態における吸込具１の動作を、以下に説明する。
【００３７】
木床などの平らな被掃除面に吸込具１をおいた場合、掃除機本体８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。
【００３８】
回転ブラシ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、回転ブラシ３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。
【００３９】
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。そのため回転ブラシ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。
【００４０】
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。
【００４１】
そのため、吸込み風で回転ブラシ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回転ブラシ３を回転させることができる。
【００４２】
さらに、前方空気流入口１４から入った空気は、回転ブラシ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。
【００４３】
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、回転ブラシ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、回転ブラシ３は回転できなくなる。
【００４４】
その際は、駆動モータ２５を起動し、駆動モータ２５の回転力を、回転ブラシ３に伝達させることにより、回転ブラシ３を回転させ、集塵を行なう。
【００４５】
回転ブラシ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、駆動モータ２５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。
【００４６】
このように通常は、吸い込む空気の力を活用して集塵を行い、被掃除面の回転抵抗が大きい箇所において駆動モータ２５の駆動力によって回転を補助する構成であるため、搭載する駆動モータ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、吸込み力のすぐれた操作性の良い吸込具１を提供することができる。
【００４７】
図７において、吸込具１は、回転ブラシ３の回転数を検知する回転数検知手段４２を備え、回転数検知手段４２は、回転ブラシ３に取り付けられた磁石３５と、回転に伴う磁石３５の磁束変化を検知する磁気検知素子としてのホールＩＣ３６で構成され、ホールＩＣ３６の出力は、増幅器３７、Ａ／Ｄ変換器３８を介してマイコン３９に接続されている。
【００４８】
マイコン３９の出力には、パワーＭＯＳＦＥＴ４０が接続され、駆動モータ２５がＰＷＭ制御されるよう構成されている。
【００４９】
ここで回転ブラシ３の回転数が設定された回転数Ｎ１を下回った場合回転数を上昇させ設定回転数Ｎ１になるようマイコン３９により制御される（図４のＡ，Ｂの区間）。
【００５０】
また、本実施の形態では、駆動モータ２５は、直流マグネットモータ若しくは直流ブラシレスモータで構成され、交流モータなどの交番磁界が生じないため高効率が図れると共に、低圧モータとすることで絶縁距離を小さく設定出来て、小型軽量化が図れる。また回転ブラシ３が、過負荷やロックなどの状況になった場合には、マイコン３９に回転数同期信号が入らず、それを検知して駆動モータ２５の電力を遮断するよう動作するものである。
【００５１】
なお、上記実施の形態では、回転ブラシ３にブラシ２を配列したが、ブラシに代え、帯状のブレードを用いても良い。
【００５２】
又、磁気検知素子としてのホールＩＣ３６の代わりに、ＭＲ素子やホール素子を用いても良い。
【００５３】
又、回転数検知手段４２で検知した回転数が、所定時間の間、所定以下若しくは停止した場合に駆動モータ２５への電力を遮断若しくは制限する制御手段を設けるようにすれば、回転ブラシ３が、絨毯や布・大物紙くずなどによりロック状態となった場合には、駆動モータ２５への電力が遮断され駆動モータ２５自体が保護される。また人体の指などが回転ブラシ３部分に噛み込んだ場合でも即回転ブラシ３の回転を停止するよう動作し安全性も確保される。
【００５４】
更に、ワンウェイクラッチ２３を介して駆動モータ２５で回転ブラシ３を駆動している時に、それを報知する報知手段（図示せず）を設ければ、被掃除面の負荷状態を使用者に知らしめることが出来るため、床面の負荷に応じて吸込具１への押圧などを使用者が加減出来て適正な操作感を得ることが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機用吸込具及び電気掃除機は、小型軽量でゴミがしっかり取れ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】
【００５６】
【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部分拡大断面図
【図４】（ａ）〜（ｃ）同電気掃除機用吸込具の部分拡大断面図
【図５】同電気掃除機用吸込具の回転ブラシの平面図
【図６】同電気掃除機用吸込具を接続した電気掃除機の全体図
【図７】同電気掃除機用吸込具の回転ブラシの回転数制御動作説明図
【図８】従来の電気掃除機用吸込具の前部拡大断面図
【符号の説明】
【００５７】
１    電気掃除機用吸込具（吸込具）
２    ブラシ
３    回転ブラシ
４    回転ブラシ収納室
７    吸い込み口
８    掃除機本体
９    ユカノズルパイプ
１０  延長管（接続部品）
１１  ホース（接続部品）
１２  回動中心
１４  空気流入口
１６  ローラー
１７  突出部
１８  上方空気取入口
１９  前方空気取入口
２０  平板
２３  ワンウェイクラッチ（クラッチ手段）
２５  駆動モータ
３５  磁石
３６  ホールＩＣ（磁気検知素子）
３７  増幅器
３８  Ａ／Ｄ変換器
３９  マイコン
４０  パワーＭＯＳＦＥＴ
４２  回転数検知手段
【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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【図７】
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【図８】
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