JP2011156436A - サイクロン集塵装置,電気掃除機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に係るサイクロン集塵装置Yは,回転することにより前記HEPAフィルタ131に断続的に振動を与える除塵部材132と,前記除塵部材132を回転させる不図示の除塵駆動モータ及び除塵駆動機構15と,内筒フィルタ122が設けられた内筒12を回転自在に支持する塵埃受部14とを備えてなり,前記内筒12が,前記除塵部材132と一体回転可能に連結されている。具体的に,前記内筒12は,前記除塵部材132に一体回転可能に連結された傾斜除塵部材134を介して前記除塵部材132に一体回転可能に連結されている。
【選択図】図2
Description
ところで,前記電気掃除機では,前記フィルタの目詰まりによって吸い込み風量が低下する。そのため,高い集塵力を維持するためには前記フィルタを除塵して目詰まりを防止する必要がある。
例えば,特許文献1には,集塵容器における空気の旋回によってフィルタを回転させ,その回転時にホコリ叩き部材をフィルタに接触させる構成が開示されている。これにより,集塵容器で空気が旋回されているときにフィルタの除塵が行われる。
また,前記構成では,フィルタの回転が集塵動作の実行時に限られる。ところが,集塵動作が行われているときには,フィルタに対して下流側への空気の流れが生じている。そのため,集塵動作の実行中にホコリ叩き部材をフィルタに接触させても,該フィルタに付着した塵埃が除去されにくいという問題もある。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,集塵容器で塵埃が遠心分離された後の空気を更に濾過するためのフィルタの除塵を確実且つ効果的に行うことのできるサイクロン集塵装置及びこれを備えた電気掃除機を提供することにある。
さらに,本発明に係るサイクロン集塵装置は,モータ等の除塵部材駆動手段によって除塵部材を動作させるものであって,集塵容器の空気の旋回を利用するものではない。従って,当該サイクロン集塵装置が搭載される電気掃除機による集塵動作が行われていない状態で,上方濾過部材の除塵を行うことができる。このように,サイクロン集塵装置では,上方濾過部材の除塵を確実且つ効果的に行うことができ,高い吸塵力を長期間維持することができる。
ここに,図1は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Xの外観図,図2及び図3は本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yの内部構造を説明するための断面図,図4は本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた塵埃回転部123を説明するための図,図5は本発明の実施の形態に係るサイクロン集塵装置Yに設けられた上部フィルタユニット13を説明するための図,図6はフィルタ除塵部材132における二つの接触部132aの配置例を示す図,図7は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Xに設けられた赤外線センサ20を説明するための図,図8は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Xにおいて実行される集塵動作制御処理の手順の一例を説明するためのフローチャートである。
図1に示すように,前記電気掃除機Xは,掃除機本体部1,吸気口部2,接続管3,接続ホース4,操作ハンドル5などを備えて概略構成されている。前記掃除機本体部1には,不図示の電動送風機V,サイクロン集塵装置Y,制御装置Zなどが内蔵されている。なお,前記サイクロン集塵装置Yについては後段で詳述する。
前記電動送風機Vは,吸気を行うための送風ファン及び該送風ファンを回転駆動する送風駆動モータを有している。前記制御装置Zは,CPUやRAM,ROMなどの制御機器を有してなり,前記電気掃除機Xを統括的に制御する。具体的に,前記制御装置Zでは,前記CPUが前記ROMに記憶された制御プログラムに従って各種の処理を実行する。
前記電気掃除機Xでは,前記掃除機本体部1に内蔵された前記電動送風機V(不図示)が作動されることにより,前記吸気口部2からの吸気が行われる。そして,前記吸気口部2から吸気された空気は,前記接続管3及び前記接続ホース4を通じて前記サイクロン集塵装置Yに流入する。前記サイクロン集塵装置Yでは,吸い込まれた空気から塵埃が遠心分離される。なお,前記サイクロン集塵装置Yで塵埃が分離された後の空気は,前記掃除機本体部1の後端に設けられた不図示の排気口から排気される。
図2及び図3に示すように,前記サイクロン集塵装置Yは,筐体10,集塵容器11,内筒12,上部フィルタユニット13,塵埃受部14及び除塵駆動機構15などを備えて概略構成されている。
前記サイクロン集塵装置Yでは,前記集塵容器11,前記内筒12,前記上部フィルタユニット13,及び前記塵埃受部14が,中心軸Pを中心に同軸上に配置されている。また,前記サイクロン集塵装置Yは,前記掃除機本体部1に着脱可能に構成されている。
また,前記集塵容器11の底部には,前記内筒12に設けられた後述の底筒123cに嵌合する嵌合部11aが設けられている。前記嵌合部11aの外周部には,前記内筒12の底筒123cとの隙間を埋めるための環状のシール部材11bが設けられている。このシール部材11bにより,前記底筒123c及び前記集塵容器11の間の空気の漏れが防止される。
ここで,前記接続部111の前記集塵容器11への空気流入口(不図示)は,前記接続ホース4からの空気が前記集塵容器11内で旋回するように形成されている。具体的に,前記空気流入口(不図示)は,前記集塵容器11側の出口が該集塵容器11の円周方向に向くように形成されている。従って,前記集塵容器11では,吸い込まれた空気を旋回させることで該空気に含まれた塵埃が遠心力によって分離(遠心分離)される。そして,前記集塵容器11で遠心分離された塵埃は,該集塵容器11の底部に収容される(図2,3の塵埃D1)。
一方,塵埃が分離された後の空気は,前記集塵容器11から排気経路112に沿って前記掃除機本体部1に設けられた不図示の排気口から外部に排気される。ここで,前記集塵容器11から前記排気口(不図示)までの前記排気経路112上には,前記内筒12,前記塵埃受部14,及び前記上部フィルタユニット13が順に配置されている。
さらに,前記内筒12の上端には,後述の傾斜除塵部材134に設けられた係合部134cに係合する複数の連結部12bが設けられている。前記連結部12bは,前記内筒12の上端の開口縁部に上方に突出して設けられたリブである。前記内筒12は,前記連結部12b及び前記係合部134cの係合によって,前記傾斜除塵部材134に一体回転可能に連結されている。これにより,前記内筒12は,前記傾斜除塵部材134に連動して回転することになる。なお,前記内筒12及び前記傾斜除塵部材134の連結構造はこれに限られない。例えば,前記内筒12及び前記傾斜除塵部材134各々に設けられた嵌合部を嵌合させることにより一体回転可能に連結する構成が考えられる。
例えば,前記内筒フィルタ122は,メッシュ状のエアフィルタ等である。なお,前記内筒フィルタ122は,前記内筒排気口121の内側又は外側のいずれに設けられていてもよい。また,前記排気口121及び前記内筒フィルタ122に換えて,前記内筒12にメッシュ状の孔を形成する構成も考えられる。その場合は,そのメッシュ状の孔が前記内筒排気口121及び前記内筒フィルタ122として機能する。
ここで,図2及び図3に加えて図4を参照しつつ,前記塵埃回転部123について説明する。ここに,図4(a)は,前記塵埃回転部123の斜視図,図4(b)は図2におけるA−A矢視断面図である。
図2〜4に示されているように,前記塵埃回転部123には,回転羽根123a,塵埃圧縮部123b,底筒123c及び仕切板123dが設けられている。
前記底筒123cは,前記集塵容器11の底部に設けられた前記嵌合部11aに嵌合される中空円筒である。前述したように,前記底筒123c及び前記嵌合部11aの間には前記シール部材11b(図2,3参照)が介在する。
さらに,前記内筒12が回転されるとき前記回転羽根123aは,前記集塵容器11との間で塵埃を圧縮しながら回転することになる。また,前記サイクロン集塵装置Yでは,前記内筒12が回転されるとき,前記塵埃圧縮部123bも前記集塵容器11との間で塵埃を圧縮する。これにより,前記集塵容器11に集積された塵埃は凝縮される。このような構成によれば,前記集塵容器11の塵埃の集積可能量を増加させることができる。従って,例えば前記集塵容器11の小型化を実現することが可能である。
前記スロープ123fは,前記集塵容器11における空気の旋回方向と同方向に,徐々に下方に傾斜するように形成された傾斜面である。そして,前記開口123eは,前記スロープ123fの下方の終端に形成されている。
このような構成により,前記集塵容器11で空気が旋回され,前記内筒12内で同様に空気の旋回が生じると,前記仕切板123d上の塵埃(図2,3の塵埃D5)は,前記スロープ123fに沿って前記底筒123c内に滑落する(図2,3の塵埃D6)。これにより,前記内筒12内の下部に落下した塵埃が再度,上方へ舞い上がることが防止される。
前記上部フィルタユニット13は,HEPAフィルタ(High Efficiency Particulate Air Filter)131,フィルタ除塵部材132及び傾斜除塵部材134などを有している。
また,図2及び図3に示すように,前記HEPAフィルタ131の中央には,後述のフィルタ除塵部材132に設けられた連結部133が嵌挿される中空部131aが形成されている。また,前記中空部131aには,前記連結部133を回転可能に支持する支持部131bが設けられている。
但し,前記HEPAフィルタ131に塵埃が堆積して目詰まりが生じると,空気の通過抵抗が大きくなる。そのため,前記電動送風機V(不図示)の負荷が大きくなり吸塵力が低下するおそれがある。そこで,前記上部フィルタユニット13には,前記HEPAフィルタ131に付着した塵埃を除去する前記フィルタ除塵部材132が設けられている。
また,前記連結部133には,該連結部133に設けられたネジ穴133aに前記傾斜除塵部材134がネジ133bで螺着される。これにより,前記フィルタ除塵部材132及び前記傾斜除塵部材134が一体回転可能に連結される。なお,前記傾斜除塵部材134及び前記HEPAフィルタ131の間には,隙間を埋める環状のシール部材163が設けられている。これにより,前記傾斜除塵部材134及び前記HEPAフィルタ131の間の空気の漏れが防止される。
そして,前記フィルタ除塵部材132には,その外周部にギア132bが形成されている。このギア132bは,図2及び図3に示すように,前記サイクロン集塵装置Yに設けられた除塵駆動機構15に設けられたギア15aに噛合される。
なお,本実施の形態では,前記除塵駆動モータによって前記フィルタ除塵部材132が回転される場合を例に挙げて説明するが,前記除塵駆動モータに換えて,前記フィルタ除塵部材132を手動で回転させることのできる機構を設けることも他の実施例として考えられる。
前記フィルタ除塵部材132が回転されると,該フィルタ除塵部材132に設けられた二つの前記接触部132a各々は,プリーツ状に形成された前記HEPAフィルタ131に断続的に衝突して振動を与える。従って,前記HEPAフィルタ131に付着した塵埃は,前記フィルタ除塵部材132から与えられる振動によって叩き落とされる。なお,前記除塵駆動モータ(不図示)が作動されるタイミングは,例えば前記電気掃除機Xにおける集塵動作の開始前や終了後であることが望ましい。これにより,前記電動送風機Vによる吸気によって前記HEPAフィルタ131に下流側への気流がない状態で,前記HEPAフィルタ131の除塵を効果的に行うことができる。
図6(a)に示す例では,前記フィルタ除塵部材132の二つの接触部132aが,前記HEPAフィルタ131に同じタイミングで接触するように配置されている。このような構成では,二つの接触部132aが同時に前記HEPAフィルタ131に衝突する。
一方,図6(b)に示す例では,前記フィルタ除塵部材132の二つの接触部132aが,前記HEPAフィルタ131に異なるタイミングで接触するように配置されている。このような構成では,図6(a)に示したように同時に接触する場合に比べて,前記HEPAフィルタ131に与えられる振動の数を倍増させることができる。これにより,前記HEPAフィルタ131の高い除塵効果を得ることができる。また,前記フィルタ除塵部材132を回転させるために必要な瞬間最大トルクも小さくすることができ,前記除塵駆動モータ(不図示)に小型モータを採用することができる。
その他,より多くの接触部132aを有する場合には,同じタイミングで接触する接触部132aと,異なるタイミングで接触する接触部132aとが混在するように構成してもよい。
前記塵埃受部14は,前記フィルタ除塵部材132及び前記内筒12の間に配置されており,その中心に設けられた開口14aから上方に向けて拡開する傾斜面14bを有するすり鉢状の部材である。前記開口14aは,その下方に配置された前記内筒12の内部に接続されている。
また,前述したように,前記塵埃受部14は,前記内筒12を回転可能に支持している。具体的に,前記塵埃受部14の開口14a縁部の下端には,前記内筒12の上端に設けられた環状の凹部12aに嵌合される環状の支持部14cが設けられている。これにより,前記内筒12は,前記塵埃受部14によって回転可能な状態で吊り下げられている。
そこで,前記サイクロン集塵装置Yには,前記塵埃受部14の傾斜面14bに付着した塵埃をより確実に前記内筒12内に導くべく,前記傾斜除塵部材134(塵埃除去部材の一例)が設けられている。
前記傾斜除塵部材134には,先端にブラシ134aを有する二つの除塵ブレード134bが設けられている。前記ブラシ134a各々は,前記塵埃受部14の傾斜面14bに当接している(図3参照)。
また,前述したように,前記傾斜除塵部材134は,前記フィルタ除塵部材132に一体回転可能に連結されている。そのため,前記フィルタ除塵部材132が回転されると,それに連動して前記傾斜除塵部材134も同時に回転する。
前記傾斜除塵部材134が回転されると,前記除塵ブレード134bのブラシ134a各々が,前記傾斜面14bに接触しながら回転することになる。これにより,前記傾斜面14bに付着した塵埃を,前記ブラシ134a各々によって除去し,前記内筒12内に導くことができる。
前記内筒フィルタ121の内面に塵埃が付着したまま,前記電動送風機V(不図示)による吸気が行われると,その塵埃が,前記HEPAフィルタ131に再度付着することになる。そのため,前記サイクロン集塵装置Yでは,さらに,前記内筒フィルタ121に付着した塵埃の除去を図る構成が採られている。
具体的には,図2,3及び図5(b)に示すように,前記除塵ブレード134bの下端に,前記内筒12に設けられた前記連結部12bに係合する係合部134cが設けられている。そして,前述したように,前記傾斜除塵部材134及び前記内筒12は,前記連結部12b及び前記係合部134cの係合によって一体回転可能に連結される。そのため,前記除塵駆動モータ(不図示)によって前記フィルタ除塵部材132が回転され,前記傾斜除塵部材134が回転すると,前記内筒12も同時に回転する。即ち,前記内筒12は,前記フィルタ除塵部材132にも一体回転可能に連結されている。
その後,前記仕切板123d上に落下した塵埃は,前述したように,前記電動送風機V(不図示)が作動されたときに,空気の旋回によって前記スロープ123fを滑落して,該仕切板123dの下部に集積される。これにより,前記内筒12内の塵埃が前記HEPAフィルタ131に再度付着することが防止される。特に,前記スロープ123fが,前記内筒12内で生じる空気の旋回方向と同方向に形成されているため,前記仕切板123dの下部の塵埃が,前記スロープ123fを通じて上部に吹き上がることはない。
以下では,前記電気掃除機Xにおいて,前記集塵容器11に集積された塵埃の量を検知するための構成について説明する。ここに,図7(a)は,前記掃除機本体部1の前記サイクロン集塵装置Yを側方から見た模式図,図7(b)は,図7(a)におけるB−B矢視断面図である。
図7(a),(b)に示すように,前記掃除機本体部1の筐体1aには,前記集塵容器11を挟んで対向配置された発光素子21及び受光素子22を有する赤外線センサ20が設けられている。
前記発光素子21は,外部から前記集塵容器11の前記上限位置Hに赤外線光(以下,単に「光」と略称する)を照射する。一方,前記受光素子22は,前記発光素子21から照射されて前記集塵容器11を透過した光を受光する。なお,赤外線光を利用する前記赤外線センサ20に換えて,可視光を利用する光学センサを用いてもよい。
この光−周波数コンバータでは,光の強度に対応する周波数の値が直線的に変化する。例えば,前記受光素子22で受光される光の強度が高いほど,出力される周波数信号の周波数も高くなる。
このように,前記電気掃除機Xでは,前記光−周波数コンバータを有する受光素子22を用いているため,前記集塵容器11を透過する光の強度を,従来の光学センサより高い分解能で検出することが可能である。
前記制御装置Zは,前記赤外線センサ20から入力された前記周波数信号の周波数に基づいて,前記集塵容器11に集積された塵埃の量が前記上限位置Hに達しているか否かを判断するための処理を実行する。
具体的に,前記制御装置Zは,前記赤外線センサ20から入力された前記周波数信号の周波数が,予め設定された塵埃検知周波数F1以下であるか否かを判断する。ここで,前記塵埃検知周波数F1の設定手法の一例について説明する。
ここでは,前記上限位置Hに塵埃がある場合に前記赤外線センサ20から出力される前記周波数信号の周波数は,前記初期周波数F0の7%程度であることが予め実験で得られているものとする。そこで,前記制御装置Zは,事前に測定された値よりも少し大きい前記初期周波数F0の10%の値を,前記塵埃検知周波数F1として設定する。例えば,前記初期周波数F0が20kHzである場合,前記塵埃検知周波数F1は2kHzに設定される。なお,この10%という数値は一例に過ぎない。また,前記初期周波数F0や前記塵埃検知周波数F1などは前記RAMやROMに記憶される。
このように,前記電気掃除機Xにおける前記塵埃検知周波数F1は,該電気掃除機Xで検出された前記初期周波数F0に応じて設定することが望ましい。これにより,前記電気掃除機X各々に搭載された前記集塵容器11各々の光の透過特性の違いを考慮し,該電気掃除機Xごとに適切な前記塵埃検知周波数F1を設定することができる。なお,このような設定は,前記制御装置Zによる処理に限られず,事前の実験によって得られた前記初期周波数F0及び前記塵埃検知周波数F1が記憶された記憶手段を前記電気掃除機Xに搭載することで実現してもよい。
このとき,従来装置のように前記集塵容器11の一部を透過する光の強度だけに基づいて,前記集塵容器11の塵埃が前記上限位置Hに達しているか否かを判断すると,図7に破線で示すように塵埃D11が偏って集積されている場合に,適切な時期に前記集塵容器11の塵埃が前記上限位置Hに達していることを検知することができない。しかしながら,前記電気掃除機Xで実行される後述の集塵動作制御処理によれば,このような課題は解消される。
以下,図8のフローチャートを参照しつつ,前記電気掃除機Xにおいて前記制御装置Zによって実行される集塵動作制御処理の手順の一例について説明する。なお,図中のS1,S2,…は処理手順(ステップ)の番号を表している。
まず,ステップS1で,前記制御装置Zは,前記電気掃除機Xの集塵動作の開始が要求されたか否かを判断する。具体的に,前記制御装置Zは,集塵動作を開始するためのユーザ操作がなされたか否かを判断する。例えば,前記操作ハンドル5に設けられた不図示のスタート釦が押下されたか否かを判断する。
ここで,前記制御装置Zによって,集塵動作の開始が要求されたと判断されると(S1のYes側),処理はステップS2に移行して集塵動作が開始される。前記集塵動作では,前記電動送風機V(不図示)が作動されることにより,前記吸気口部1からの吸気が行われる。なお,前記制御装置Zによって,集塵動作の開始が要求されていないと判断されている間は,処理は前記ステップS1で待機される(S1のNo側)。
次に,ステップS3では,前記制御装置Zは,前記電気掃除機Xの集塵動作の終了が要求されたか否かを判断する。具体的に,前記制御装置Zは,集塵動作を終了するためのユーザ操作がなされたか否かを判断する。例えば,前記操作ハンドル5に設けられた不図示のストップ釦(例えば,前記スタート釦と兼用)が押下されたか否かを判断する。
ここで,前記制御装置Zによって,集塵動作の終了が要求されたと判断されると(S3のYes側),処理はステップS4に移行して集塵動作が終了される。具体的には,前記電動送風機V(不図示)が停止されることにより集塵動作は終了される。なお,前記制御装置Zによって,集塵動作の終了が要求されていないと判断されている間は,処理が当該ステップS3で待機され,集塵動作が継続される(S3のNo側)。
そして,集塵動作が終了すると,続くステップS5〜S16では,前記制御装置Zによって,前記赤外線センサ20による検出結果に基づいて,前記集塵容器11に集積された塵埃が前記上限位置Hに達しているか否かを検知するための処理が実行される。
さらに,前記電気掃除機Xの待機時に,ユーザによって前記操作ハンドル5の操作スイッチ(不図示)などに対してなされた要求操作に応じて実行することも考えられる。このとき,前記集塵動作制御処理において自動的に行われる場合よりも長い時間(例えば8秒程度)をかけて実行することも考えられる。この場合には,前記除塵駆動モータ(不図示)が長い時間作動されるため,前記HEPAフィルタ131や前記内筒フィルタ122などを十分に除塵することができる。また,前記集塵容器11の塵埃量の検知精度も高まる。
ステップS5で,前記制御装置Zは,検知時間t1の計時を開始する。この検知時間t1は,下記のステップS6で開始される前記赤外線センサ20の検出動作の継続時間を示している。下記のステップS6以降の処理は,前記検知時間t1が予め設定された検知終了時間t2に達するまで実行される(S12のNo側)。
そして,前記制御装置Zは,0.2秒ごとに前記赤外線センサ20による検出を行うための処理を開始する(ステップS6)。具体的に,前記制御装置Zは,0.2秒ごとに断続的に前記発光素子21から光を照射させ,前記受光素子22から前記周波数信号を取得する。以下,ここで取得される周波数信号の周波数を実測周波数F2という。
次に,前記制御装置Zは,前記実測周波数F2に基づいて,前記電気掃除機Xに前記集塵容器11が装着されているか否かを判断する(ステップS7)。
具体的に,前記制御装置Zは,前記実測周波数F2が,予め設定された上限周波数F3以上であることを条件に,前記集塵容器11が取り外されていることを検知する。前記上限周波数F3は,例えば前記初期周波数F0の2倍の周波数に設定される。なお,前記上限周波数F3は,前記初期周波数F0の2倍に限られるものではない。もちろん,前記上限周波数F3は,前記初期周波数F0に関係のない任意の値であってもよい。
そして,前記制御装置Zは,前記実測周波数F2が前記上限周波数F3未満であり,前記集塵容器11が装着されていると判断した場合には(S7のNo側),処理をステップS8に移行させる。
一方,前記制御装置Zは,前記実測周波数F2が前記上限周波数F3以上であり,前記集塵容器11が取り外されていると判断した場合には(S7のYes側),処理をステップS71に移行させる。ステップS71では,前記制御装置Zによって,ユーザに対して前記集塵容器11が装着されていない旨のエラー通知が行われる。なお,後述のステップS8で既に前記除塵駆動モータ(不図示)が作動されている場合には,該除塵駆動モータは前記ステップS71で前記制御装置Zによって停止される。
次に,前記制御装置Zは,前記除塵駆動モータ(不図示)を制御することにより該除塵駆動モータの作動を開始させる(ステップS8)。ここに,前記フィルタ除塵部材132を回転させるための処理を実行するときの前記制御装置Zが回転制御手段の一例である。なお,既に前記除塵駆動モータが作動している場合には,該除塵駆動モータの作動が継続される(二度目以降の処理)。
前記ステップS8において前記除塵駆動モータが作動され,前記フィルタ除塵部材132の回転が開始されると,該フィルタ除塵部材132に前記傾斜除塵部材134を介して一体回転可能に連結された前記内筒12が回転を開始する。従って,前記内筒12に設けられた前記回転羽根123aも回転することになる。
これにより,例えば図7(b)に示すように,前記内筒12が矢印R1方向に回転されると,前記集塵容器11に集積された塵埃D11a〜D11dが,前記回転羽根123a各々に押されて前記矢印R1方向に回転移動する。
従って,前記電気掃除機Xでは,前記集塵容器11の塵埃が回転されている状態で,0.2秒ごとに断続的に前記赤外線センサ20による検出が実行されることになる。即ち,前記集塵容器11の全周に亘って集積された塵埃全体が前記赤外線センサ20の検出対象とされている。なお,前記赤外線センサ20による検出は,断続的なものに限られず,連続的であってもかまわない。
これにより,前記電気掃除機Xで実行された集塵動作によって前記HEPAフィルタ131に付着した塵埃は除去される。また,前記HEPAフィルタ131から落下して前記内筒フィルタ122に付着した塵埃も,前記フィルタ除塵部材132の前記HEPAフィルタ131への衝突による断続的な振動によって除去される。
このように,前記電気掃除機Xでは,前記HEPAフィルタ131及び前記内筒フィルタ122を除塵するための動作と,前記集塵容器11の塵埃量を検知するための動作が同時に行われることになる。また,前記回転羽根123aや前記塵埃圧縮部123bによる前記集塵容器11内の塵埃の圧縮も同時に行われる。
次に,前記制御装置Zは,前記実測周波数F2が,前記塵埃検知周波数F1以下であるか否かを判断する(ステップS9)。ここで,前記実測周波数F2が,前記塵埃検知周波数F1以下であると判断された場合には(S9のYes側),処理はステップS10に移行する。
ステップS10では,前記制御装置Zは,前記集塵容器11の塵埃が前記上限位置Hに達していると判断し,塵埃検知回数Nをカウントアップする。その後,前記制御装置Zは,処理をステップS11に進める。
ここに,前記塵埃検知回数Nは,初期値が0から開始される数値である。前記塵埃検知回数Nは,前記赤外線センサ20により断続的に検出された光の強度に対応する前記実測周波数F2が前記塵埃検知周波数F1以下であることが検知された回数を示す。即ち,前記塵埃検知回数Nは,前記集塵容器11の塵埃が前記上限位置Hに達していることが検知された回数を示すものである。なお,前記塵埃検知回数Nは,前記制御装置ZのRAMなどに記憶される。
一方,前記制御装置Zによって,前記実測周波数F2が前記塵埃検知周波数F1より大きいと判断された場合には(S9のNo側),前記集塵容器11の塵埃が前記上限位置Hに達していないと判断され,処理はステップS11に移行される。
ステップS11では,前記制御装置Zは,合計検知回数Mをカウントアップする。ここに,前記合計検知回数Mは,初期値が1から開始される数値であって,前記赤外線センサ20による検出が行われた回数を示すものである。なお,前記合計検知回数Mは,前記制御装置ZのRAMなどに記憶される。
その後,ステップS12では,前記検知時間t1が予め設定された検知終了時間t2に達したか否かが,前記制御装置Zによって判断される。ここで,前記検知終了時間t2は,前記集塵容器11の塵埃が該集塵容器内を少なくとも一周するまでに要する時間以上であることが望ましい。これにより,前記集塵容器11の全周に集積された塵埃を検出対象として前記赤外線センサ20による検出結果を得ることができる。
具体的に,前記電気掃除機Xでは,前記検知終了時間t2は4秒に設定されていると仮定する。また,本実施の形態では,前記赤外線センサ20による検出が,0.2秒ごとに実行される(ステップS6)。
従って,前記制御装置Zは,前記検知終了時間t2までの4秒間に20回分の前記実測周波数F2を取得する。そして,前記制御装置Zでは,その20回分の前記実測周波数F2が前記塵埃検知周波数F1以下である塵埃検知回数Nがカウントされる(ステップS10)。
ステップS13では,前記制御装置Zは,前記除塵駆動モータ(不図示)を停止させる。その後,前記制御装置Zは,ステップS14〜S15において,前記ステップS6〜S12までの間に前記赤外線センサ20によって検出された光の強度の統計量に基づいて,前記集塵容器11に集積された塵埃が前記上限位置Hに達しているか否かを検知する。
まず,前記制御装置Zは,前記赤外線センサ20によって検出された光の強度の統計量として,4秒間に前記赤外線センサ20によって前記上限位置Hに塵埃が達していると検出された割合(以下「検知割合」という)を算出する(ステップS14)。具体的に,前記制御装置Zは,前記合計検知回数Mにおける前記塵埃検知回数Nの割合を算出する(検知割合=(塵埃検知回数N)/(合計検知回数M))。
そして,続くステップ15では,前記制御装置Zによって,前記検知割合が予め設定された上限割合K以上であるか否かを判断する。例えば,前記上限割合Kは90%に設定されているものとする。この場合には,前記合計検知回数Mが20回であるとすると,前記塵埃検知回数Nが18回以上であるとき,前記制御装置Zは,前記集塵容器11に集積された塵埃が前記上限位置Hに達していると判断する。
なお,ここでは,前記集塵容器11内の塵埃が回転されているときに前記赤外線センサ20によって検出された光の強度の統計量の一例として前記検知割合を挙げているが,その他に,前記検知周波数F3の平均値や分散値など,各種の統計量を採用することが可能である。また,前記赤外線センサ20による検知を連続的に実行する場合には,前記実測周波数F2が前記塵埃検知周波数F1以下であった時間が予め設定された上限時間以上であるか否かに応じて判断することも他の実施例として考えられる。
また,前記集塵容器11内では,前記内筒12に設けられた前記回転羽根123aが塵埃に接触しながら回転するため,該集塵容器11内の塵埃が均されることや,塵埃が圧縮されて凝縮されること等も期待できる。
但し,この場合には,前記HEPAフィルタ131の周囲に設けられたシール部材162が大きな回転抵抗となるため,前記除塵駆動モータに要求される回転トルクの観点からすれば,前記したように前記フィルタ除塵部材132を回転させる構成が望ましい。前記フィルタ除塵部材132を回転させる構成では,前記シール部材163が回転抵抗になるが,該シール部材163の径は前記シール部材162に比べて小さい。従って,前記除塵駆動モータに要求される回転トルクが小さくなる。
その後,前記集塵容器11の傷や汚れが更に悪化すると,前記上限位置Hに塵埃が達していなくても,前記実測周波数F2が前記塵埃検知周波数F1以下になり,該上限位置Hに塵埃が達していると誤検知されてしまうおそれがある。
そこで,前記電気掃除機Xでは,前記塵埃検知周波数F1の変更が可能である構成が望ましい。例えば,前記電気掃除機Xに設けられた不図示の設定スイッチの操作により,前記塵埃検知周波数F1を手動で変更することができる構成が考えられる。なお,実際には前記制御装置Zが,前記設定スイッチに入力された内容に基づいて前記塵埃検知周波数F1を更新する。なお,前記設定スイッチは,サービスマン等による特殊操作を必要とすることが望ましい。例えば,所定のパスワードや物理的な設定キーを必要とすることが考えられる。このような構成によれば,ユーザによって誤って前記塵埃検知周波数F1が変更されることが防止される。
この場合,前記制御装置Zは,まず,ユーザに対して,前記集塵容器11を塵埃が集積されていない状態で前記掃除機本体部1に装着するように通知する。これにより,ユーザは,前記集塵容器11の塵埃を廃棄し,該集塵容器11を前記掃除機本体部1にセットする。
そして,前記集塵容器11がセットされ,ユーザによる所定の確認操作が行われたことを検知すると,前記制御装置Zは,前記赤外線センサ20による光の強度の検出を実行する。これにより,前記制御装置Zでは,塵埃が集積されていない現状の前記集塵容器11の光の透過特性を取得することができる。
このように,前記塵埃検知周波数F1が変更可能な構成によれば,前記集塵容器11に傷や汚れが付いて光の透過率が変化した場合における誤検知を防止することができる。しかも,前記赤外線センサ20は光の強度を周波数で出力するものであり,従来の光学センサに比べて高い分解能で光の強度を検出する。そのため,前記電気掃除機Xでは,前記塵埃検知周波数F1を細かい単位で最適値に設定することができる。
例えば,前記集塵容器11の初期周波数F0が20kHzであるとき,20kHZ未満10kHz以上を砂こすれなどによる傷で曇りが発生している状態,10kHz未満7kHz以上を汚れが付着している状態,7kHz未満4kHz以上を汚れが著しくひどい状態として,それらの対応関係を予め設定しておくことが考えられる。なお,これらの設定周波数は,予め行われた実験結果に基づいて設定すればよい。また,これらに限られず,前記赤外線センサ20により検出される光の強度の変化で判断し得る前記集塵容器11のその他の状態が設定可能である。
そして,前記制御装置Zは,前記赤外線センサ20から入力される周波数信号の周波数に応じて,前記集塵容器11の状態を上記の対応関係から判断する。なお,前記制御装置Zによる判断結果は例えばユーザに通知される。
ここで,前述したように,前記電気掃除機Xでは,前記集塵容器11の前記上限位置Hに塵埃が達していることを検知するための塵埃検知周波数F1が2kHz程度に設定される。そのため,前記集塵容器11が前記のいずれかの状態であることは,前記上限位置Hに塵埃が達したことと区別して検知することができる。なお,従来の光学センサでは,光の強度の分解能が低いため前記集塵容器11の状態を細分化して判別することはできなかった。
以下,本実施例2及び後述の実施例3では,前記集塵容器11の塵埃を,より効果的に圧縮することのできる構成について説明する。なお,前記実施の形態で説明したサイクロン集塵装置Yと同様の構成要素には,同じ符号を付してその説明を省略する。
また,前記集塵容器11内で塵埃を圧縮することだけに着目すれば,前記内筒12は,前記フィルタ除塵部材132や前記傾斜除塵部材134等を一体回転可能なものではなく,該内筒12だけを手動で回転させることができる構成であってもよい。
図9及び図10に示すように,本実施例2に係るサイクロン集塵装置Y1に設けられた集塵容器11の側面には,内部に突出する複数の凸部201が設けられている。例えば,前記凸部201は,前記集塵容器11の樹脂成型時に該集塵容器11の側面に形成されたものである。
これにより,前記サイクロン集塵装置Y1において,前記内筒12が回転されると,前記集塵容器11内の塵埃は,前記回転羽根123aによって回転移動される際に,該回転羽根123a及び前記凸部201の間に挟まれて圧縮されることになる。また,前記回転羽根123a及び前記凸部201の間では,塵埃自体がその場で回転して攪拌されることになるため,塵埃間の隙間が埋められる。
このように,前記サイクロン集塵装置Y1では,前記回転羽根123a及び前記凸部201による塵埃の圧縮,攪拌などにより,前記集塵容器11内の塵埃は集結されて小さくなる。従って,前記集塵容器11に集積可能な塵埃量を増加させることができる。例えば,前記集塵容器11内の塵埃が綿ゴミである場合には,その綿ゴミが前記回転羽根123a及び前記凸部201によって30%程度に圧縮されるという効果が得られた。
そこで,図11及び図12に示すように,前記サイクロン集塵装置Y1では,前記回転羽根123aの側端に,ゴムやスポンジなどの軟質部材202を設けることが望ましい。これにより,前記集塵容器11内に大きな塊のゴミが存在しても,前記回転羽根123aは,その側端の前記軟質部材202が柔軟に変形しながら回転する。従って,前記内筒12に大きな回転負荷をかけることなく,該内筒12をスムーズに回転させることができる。
これにより,前記サイクロン集塵装置Y2において,前記内筒12が回転されると,前記集塵容器11内の塵埃は,前記回転羽根123aによって回転移動される際に,該回転羽根123a及び前記凸部203の間に挟まれて圧縮されることになる。また,前記回転羽根123a及び前記凸部203の間では,塵埃自体がその場で回転して攪拌されることになるため,塵埃間の隙間が埋められる。
このように,前記サイクロン集塵装置Y2では,前記回転羽根123a及び前記凸部203による塵埃の圧縮,攪拌などにより,前記集塵容器11内の塵埃は集結されて小さくなる。従って,前記実施例2と同様に,前記集塵容器11に集積可能な塵埃量を増加させることができる。
そこで,図15及び図16に示すように,前記サイクロン集塵装置Y2では,前記回転羽根123aの下端に,ゴムやスポンジなどの軟質部材204を設けることが望ましい。これにより,前記集塵容器11内に大きな塊のゴミが存在しても,前記回転羽根123aは,その下端の前記軟質部材204が柔軟に変形しながら回転する。従って,前記内筒12に大きな回転負荷をかけることなく,該内筒12をスムーズに回転させることができる。
また,前記実施例2及び本実施例3の構成を組み合わせた構成も他の実施例として考えられる。例えば,前記凸部201,前記軟質部材202,前記凸部203,前記軟質部材204を全て有する構成が考えられる。
2 吸気口部
3 接続管
4 接続ホース
5 操作ハンドル
X 電気掃除機
Y,Y1,Y2 サイクロン集塵装置
10 筐体
11 集塵容器
11a 嵌合部
11b シール部材
12 内筒
12a 凹部
12b 連結部
121 内筒排気口
122 内筒フィルタ
123 塵埃回転部
123a 回転羽根
123b 塵埃圧縮部
123c 底筒
123d 仕切板
123e 開口
123f 塵埃スロープ
13 上部フィルタユニット
131 HEPAフィルタ
131a 中空部
131b 支持部
132 フィルタ除塵部材
132a 接触部
132b ギア
133 連結部
134 傾斜除塵部材
134a ブラシ
134b 除塵ブレード
134c 係合部
14 塵埃受部
14a 開口
14b 傾斜面
14c 支持部
15 除塵駆動機構
161〜163 シール部材
20 赤外線センサ
21 発光素子
22 受光素子
201,203 凸部
202,204 軟質部材
Claims (7)
- 吸い込まれた空気を旋回させることにより該空気から遠心分離された塵埃を収容する集塵容器と、前記集塵容器内に配置され、前記集塵容器で塵埃が分離された後の空気を排出するための排気口及び前記排気口を通過する空気を濾過する内筒濾過部材を有する内筒と、前記内筒の上方に配置され、前記内筒から排気された空気を更に濾過する上方濾過部材と、を備えてなるサイクロン集塵装置であって、
前記上方濾過部材に付着した塵埃を前記内筒側に落とす除塵部材と、
前記上方濾過部材と前記内筒の間に配置され、前記上方濾過部材から落下した塵埃を前記内筒内に滑落させる開口と前記開口から上方に向けて拡開する傾斜面を有する塵埃受部と、
前記上方濾過部材と前記内筒の間に配置され、先端が前記塵埃受部の前記傾斜面に当接し、前記傾斜面に付着した塵埃を除去する傾斜除塵部材と、を備え、
前記傾斜除塵部材は、連結部によって前記除塵部材と一体に連結されてなることを特徴とするサイクロン集塵装置。 - 前記除塵部材は、前記上方濾過部材に支持されてなることを特徴とする請求項1に記載のサイクロン集塵装置。
- 前記除塵部材は、前記上方濾過部材に断続的に衝突して振動を与える接触部を有することを特徴とする請求項1または2に記載のサイクロン集塵装置。
- 前記除塵部材は、前記接触部を複数有し、
前記接触部は、所定間隔で配置されていることを特徴とする請求項3に記載のサイクロン集塵装置。 - 前記接触部は、前記上方濾過部材に異なるタイミングで接触するように配置されていることを特徴とする請求項3に記載のサイクロン集塵装置。
- 前記上方濾過部材の上部を覆う筐体を備え、前記上方濾過部材を通過した空気は、前記筐体を通って外部に排気されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のサイクロン集塵装置。
- 請求項1から6のいずれか1項に記載のサイクロン集塵装置を備えてなる電気掃除機。
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