JP5006091B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、集塵部の塵埃を検知する検知手段を備えた電気掃除機に関する。

従来、この種の電気掃除機は、電動送風機を収容した掃除機本体を備えている。この掃除機本体の内部には、電動送風機の吸込側に連通する集塵部が設けられ、この集塵部には、集塵袋が着脱可能に設けられている。また、この集塵袋内に溜められた塵埃の量を検知する検知手段として、電動送風機の駆動による吸込風の流量を検知する流量センサ、電動送風機の入力電流を検知する電流センサ、あるいは電動送風機の吸込圧力を検知する圧力センサなどが設けられている。そして、これらセンサにより検知した各測定値を、電動送風機の駆動用の制御部などに予め設定された閾値と比較することで、集塵部の目詰まり状態を検知する。

しかしながら、電気掃除機により吸い込む塵埃の種類は様々であるため、上記各センサにより集塵部の目詰まり状態の検知をすると、例えば電動送風機の駆動による吸込風の流量に影響しにくい綿ごみなどの塵埃の場合には、集塵部に溜まった場合でも検知することが容易でない。

そこで、検知手段として、集塵部内で発光する発光部と、この発光部からの発光を受光する受光部とにより構成された光センサを設け、この光センサを、例えば集塵部の吸込口近傍に設けることで、発光部からの発光が塵埃を透過して受光部により受光される受光量によって、集塵部内の塵埃量を検出可能である（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２８３２１７号公報（第６−７頁、図２）

しかしながら、上述の電気掃除機では、受光部の感度が経時的に変化すると、同一の判定が継続できず、集塵部に吸い込んだ塵埃量の検知が確実でないという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、集塵部に吸い込んだ塵埃量を確実に検知できる電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明は、掃除機本体に着脱可能な集塵部と、発光部と、この発光部からの発光を受光する受光部とを備え、この受光部での受光レベルにより、電動送風機の駆動で吸い込んだ塵埃量を検知する検知手段とを具備し、検知手段は、少なくとも電動送風機の駆動の前に、または、電動送風機を所定時間以上駆動していない状態で、発光部からの発光レベルを順次低下させて受光部により受光できないレベルとした後、順次上昇させ、受光部により最初に受光した発光レベルを、その状態で受光部により受光可能な最低の受光レベルとして設定するものである。

本発明によれば、少なくとも電動送風機の駆動の前、あるいは、電動送風機を所定時間以上駆動していない状態で、発光部からの発光レベルを順次低下させて受光部により受光できないレベルとした後、順次上昇させ、受光部により最初に受光した発光レベルを、発光部からの発光レベルを受光部により受光可能な最低の受光レベルとして設定することで、検知手段の受光部の感度変化分を補正して、吸い込んだ塵埃量を確実に検知可能とする。

以下、本発明の第１の実施の形態の電気掃除機の構成を、図面を参照して説明する。

図３において、１は掃除機本体であり、この掃除機本体１は床面を走行可能な、いわゆるキャニスタ型の電気掃除機である。また、この掃除機本体１は、下ケース２と、この下ケース２の外周に取り付けられたバンパ３と、このバンパ３を下ケース２との間で挟持するとともに後部側が下ケース２に回動可能に連結された蓋ケース４とを備えた本体ケース５を有し、この本体ケース５内には、後側に電動送風機６が収容される図示しない電動送風機室が区画され、この電動送風機室の前側に、集塵部としての集塵袋８が着脱可能で蓋ケース４の回動により上側が開閉される集塵室９が区画されている。

また、本体ケース５内の前側下部には、集塵室９に連通する本体吸込口11が開口形成され、この本体吸込口11には、基端側に接続管12aを有するホース体12、このホース体12の上流端に設けられた手元操作部13に着脱自在に接続される延長管14、および、この延長管14の先端部に着脱自在に接続される吸込口体としての床ブラシ15が、順次連通接続されている。さらに、手元操作部13には、掃除の際などに作業者が把持する把持部16が突設され、この把持部16には、電動送風機６の動作モードを設定する複数の設定ボタン17が設けられている。

集塵袋８は、例えば紙パックフィルタ、あるいは布製のパックフィルタなどの使い捨てのものであり、図１に示すように、被取付部としての口枠21と、この口枠21と一体的に取り付けられた濾材である袋体22とを備えている。

口枠21は、集塵袋８を集塵室９に取り付ける際に、この集塵室９の前部で本体吸込口11の上部に設けられた図示しない本体クランプにより集塵室９に嵌着固定されるもので、例えばボール紙などの厚紙により四角形状に形成され、中央部に吸込開口26が穿設され、袋体22と一体的に接着されている。そして、吸込開口26の下流側の周縁部には、本体吸込口11に挿入されたホース体12の接続管12aが気密に挿入される図示しない弁体が設けられている。この弁体は、例えばゴムあるいはエラストマなどの可撓性を有する部材により接続管12aの外径よりも小さい内径を有する円環状に形成され、内部に接続管12aが挿通されることで、この接続管12aの外周に内周側が密着した状態で袋体22の内方へと可撓変形することにより、接続管12aと袋体22とを気密に接続するように構成されている。

袋体22は、例えば複数の通気性素材を積層したシートにより、開口部33を有する袋状に形成されている。そして、この袋体22は、使用前の状態で折り畳まれ、電動送風機６の駆動により吸込風が吸い込まれることで後側へと膨らみ、この吸込風が通過する際に、この吸込風に含まれる塵埃が付着するものである。

電動送風機室には、図示しない電源コードを巻回したコードリールが収容され、電源コードを本体ケース５の外部へと導出可能に構成されている。

集塵室９の内部には、例えば両側壁に、例えば赤外光などを発光する発光部41がそれぞれ設けられている。また、集塵室９の前部には、この集塵室９に集塵袋８を取り付けた状態で口枠21の前面に接触する検知板42が設けられ、この検知板42には、発光部41，41からの光を受光する受光部43，43が設けられ、これら発光部41，41と受光部43，43とにより、集塵袋８に捕集した塵埃量を検知する検知手段としての光センサである塵埃量センサ45が構成されている。さらに、集塵室９の後部には、集塵室９と電動送風機室とを区画する図示しない隔壁が設けられ、この隔壁には、電動送風機６の吸込側に連通する通気口が開口形成されている。

各発光部41は、集塵室９の前方寄りの位置に設けられ、例えば集塵室９の内方へと、掃除機本体１の左右方向の中心側に向けて発光するように配設されている。そして、各発光部41は、制御部55により発光レベル(発光出力)を変化させることが可能となっている。

検知板42は、集塵袋８の口枠21よりも大きい形状に形成されており、中心部に、集塵袋の吸込開口26に連通する連通開口51が開口形成されている。また、この検知板42の前部には、連通開口51に前側から挿入されたホース体12の接続管12aの外周面が気密に挿入されるシール部材としての環状のパッキン52が設けられている。

各受光部43は、検知板42の連通開口51の内縁部に、この連通開口51の中心軸方向に向けて設けられ、集塵袋８を集塵室９に取り付けた状態で、この集塵袋８の口枠21に密着するように配置されている。そして、各受光部43は、ホース体12の接続管12aの基端寄りの位置に設けられた透過部12bに対向し、集塵袋８内からこの透過部12bへと漏れた光を受光可能となっており、この受光した光の量によって、集塵袋８に捕集した塵埃量を検知可能となっている。

ここで、透過部12bは、ホース体12の接続管12aを本体吸込口11に接続した状態で、集塵袋８の吸込開口26の上流側すなわち前側の縁部に対向する位置となるように開口形成されている。

塵埃量センサ45は、電動送風機６の駆動により吸い込んだ塵埃のうち、例えば綿ごみなどの、比較的通気性がよい粗塵の集塵袋８への堆積を検知するためのものである。

次に、上記第１の実施の形態の内部構成を、図２を参照して説明する。

掃除機本体１内には、電源コードを介して商用電源と電気的に接続され電動送風機６への給電を制御する電力制御手段としての電力制御部54と、この電力制御部54を制御する制御手段としての制御部55とが設けられている。

制御部55は、商用電源供給部56からの給電により動作し、設定ボタン17および塵埃量センサ45と電気的に接続されている。また、この制御部55は、電動送風機６の入力電流を検知することで電動送風機６の駆動状態を検知する駆動状態検知手段としての電流検知手段である電流センサ57、および、電動送風機６の駆動による吸込風の流量すなわち吸込流量を検知する流量検知手段としての流量センサ58などと電気的に接続されている。そして、制御部55は、集塵袋８を交換したかどうかを検知する交換検知手段としての交換検知センサ59と電気的に接続されている。

そして、制御部55は、塵埃量センサ45の各発光部41と各受光部43とを結ぶ仮想的な面、あるいは線を形成することで、この面(線)を集塵袋８の最大集塵容積となる面(線)として、集塵袋８内の塵埃が各発光部41と各受光部43とを結ぶ仮想的な面(線)を横断したかどうかによって、集塵袋８の集塵量が最大集塵容積を超えたかどうかを判断可能である。

電流センサ57および流量センサ58は、電動送風機６の駆動により空気とともに吸い込んだ塵埃のうち、細塵による集塵袋８の袋体22の目詰まりなどを検知するためのものである。そして、流量センサ58は、床ブラシ15、延長管14、ホース体12、集塵袋８および電動送風機６と連続する流路において、集塵袋８の上流側、あるいは下流側の少なくともいずれかに配設されている。

交換検知センサ59は、例えば検知板42などに設けられた接触センサなどである。

次に、上記一実施の形態の動作を、図４および図５に示すフローチャートも参照しながら説明する。

まず、本体吸込口11にホース体12の接続管12aを連通接続させるとともに、先端に床ブラシ15が連通接続された延長管14の基端を、ホース体12の手元操作部13の先端部に連通接続させ、本体ケース５から電源コードを導出して、図示しないコンセントなどに接続する。

このとき、制御部55は、交換検知センサ59により集塵袋８の交換を検知したかどうかを判断し(ステップ１)、集塵袋８を交換していないと判断した場合には、集塵袋８に捕集した塵埃が集塵袋８の最大集塵容積を超えた交換レベルに達しているかどうかを判断する(ステップ２)。

このステップ２において、制御部55が、集塵袋８に集塵した塵埃が集塵袋８の最大集塵容積を超えていると判断した場合には、表示部を介して集塵袋８の交換を作業者に報知し(ステップ３)、ステップ１に戻る。

一方、ステップ２において、制御部55が、集塵袋８に集塵した塵埃が集塵袋８の最大集塵容積を超えていないと判断した場合には、ステップ１において集塵袋８を交換したと制御部55が判断した場合のステップ４に進む。

このステップ４では、制御部55が各発光部41から発光させ、この発光を各受光部43により受光できるかどうかを判断するステップである。

そして、このステップ４において、各受光部43が受光できないと制御部55が判断した場合には、各発光部41、あるいは各受光部43などの周辺に異常が発生しているとして、作業者に報知し(ステップ５)、ステップ１に戻る。

一方、ステップ４において、各受光部43が受光できると制御部55が判断した場合には、制御部55は、各発光部41の発光レベルを、予め設定された第１設定幅分低減する(ステップ６)。

そして、制御部55は、この発光状態で、各受光部43が受光できるかどうかを判断し(ステップ７)、受光できると判断した場合には、ステップ６に戻る。

一方、ステップ７において、受光できないと制御部55が判断した場合には、各発光部41の発光レベルを、第１設定幅よりも小さい予め設定された第２設定幅分増加させる(ステップ８)。

この後、制御部55は、この発光状態で、各受光部43が受光できるかどうかを判断し(ステップ９)、受光できると判断した場合には、塵埃量センサ45による塵埃検知を開始する。

また、ステップ９において、受光できないと制御部55が判断した場合には、各発光部41の発光レベルを、第２設定幅よりも小さくかつ第１設定幅と第２設定幅との差よりも小さい予め設定された第３設定幅分増加させ(ステップ10)、ステップ９に戻る。

この後、作業者が手元操作部13の把持部16を把持しつつ、この把持部16の所定の設定ボタン17をオンして本体ケース５内の電動送風機６を駆動させる。

このとき、図５に示すように、電流センサ57により検知した電動送風機６の入力電流が予め設定された範囲内であるかどうかを制御部55が判断し(ステップ21)、このステップ21で電動送風機６の入力電流が予め設定された範囲内であると判断した場合には、流量センサ58により、吸込流量が予め設定された範囲内かどうかを制御部55が判断し(ステップ22)、さらに、このステップ22で吸込流量が予め設定された範囲内であると判断した場合には、塵埃量センサ45の各受光部43により受光する光量が予め設定された範囲内であるかどうかを制御部55が判断し(ステップ23)、このステップ23で受光する光量が予め設定された範囲内であると判断した場合には、予め設定された所定時間(所定回数)、データを取得(サンプリング)する(ステップ24)。すなわち、電動送風機６が適正な動作をしていない場合、所要のデータが得られないことから、これらステップ21，22，23は、電動送風機６の動作が適正な範囲内であるかどうかを判断するためのものである。なお、このサンプリングの時間や回数は、電気掃除機の機能などに応じて適宜設定される。また、ステップ21，22，23の順番は任意に設定できる。

さらに、ステップ21，22，23において、それぞれ設定された範囲内でないと制御部55が判断した場合には、それぞれステップ21に戻る。

そして、ステップ24の後、制御部55は、同一のデータが継続しているかどうかを判断し(ステップ25)、同一のデータが継続していないと判断した場合には、ステップ21に戻り、ステップ21，22，23を再確認して再度データを取得する。

一方、ステップ25で、同一のデータが継続していると判断した場合には、電動送風機６の駆動の制御を変更したり、目詰まりを報知して警告したりする(ステップ26)。

すなわち、電動送風機６の駆動により、集塵袋８に塵埃が堆積する、すなわち集塵袋８が目詰まりすると、各受光部43で受光する光量が順次減衰することから、同一のデータが継続しない場合には、集塵袋８に塵埃が堆積しているものと判断してステップ21へと戻るように制御する。

上述したように、上記第１の実施の形態によれば、各発光部41からの発光レベルを各受光部43により受光可能な最低の受光レベルに設定することで、塵埃量センサ45の受光部41の感度変化分を補正して、吸い込んだ塵埃量を確実に検知できる。

すなわち、半導体などにより構成される各受光部43の感度値は、初期の基準に対して経時的に変化し、また、各受光部43の製造時のばらつき、部品誤差、あるいは汚れなどによって各受光部43だけでなく各発光部41からの発光レベルも変化することから、集塵袋８を交換したばかりの袋体22の目詰まりがない初期での各発光部41からの発光レベルを必要に応じて自己補正することで、安定した検知結果の維持が可能になる。

同時に、各発光部41からの発光レベルを適正化することで、各発光部41からの発光レベルが大きすぎることによって各受光部43での受光時にセンサ飽和が生じたり、検知対象となる塵埃以外の部分での反射および光漏れなどが生じたりすることによる検知への影響を解消できる。

さらに、各受光部43の受光レベルを上げることで感度値の変動に対応する場合には、各受光部43側でのノイズが増加し、誤検出が増加してしまうのに対して、本実施の形態のように各発光部41からの発光レベルを補正することにより、ノイズの増加を防止し、誤検出を抑制できる。

そして、電流センサ57で検知した電動送風機６の電流値および流量センサ58で検知した吸込流量により、袋体22を目詰まりさせやすい細塵系の塵埃を検知するとともに、塵埃量センサ45により、集塵袋８内の集塵容積が大きくなる粗塵系の塵埃の検知をすることで、これら異なる検知方法によって、吸い込んだ様々な塵埃による集塵袋８の目詰まり状態や集塵状態を判断できる。

すなわち、電動送風機６の吸込流量に影響を与える細塵系の塵埃では、集塵袋８に捕集される塵埃量が多くなくても、すなわち塵埃量センサ45により塵埃量が最大集塵容積を超えたことを検知しなくても袋体22が目詰まりして交換が好ましい状態となることがあり、一方で、吸込流量に影響を与えにくい綿ごみなどの通気性が比較的大きい粗塵では、塵埃量が集塵袋８の最大集塵容積を超えても電動送風機６の駆動に影響を与えにくく、電流センサ57や流量センサ58では検知することが容易でないので、これらセンサ45，57，58を組み合わせて用いることで、両方の塵埃に対応して、電動送風機６の制御や報知に適切に対応できる。

特に、塵埃量センサ45は、集塵袋８の内部堆積を、集塵袋８の外側からの各発光部41による発光量を集塵袋８の内側に位置する各受光部43によって検知するので、綿ごみ成分を明確に検知できる。

また、塵埃量センサ45を吸込開口26の前縁部に設けることで、集塵袋８の塵埃の吸込開口26からの溢れ分も確実に検知できる。

さらに、各センサ45，57，58は、それぞれ非接触センサなので、摩耗部分が生じず、信頼性でも有利となる。

しかも、集塵袋８側は、新たな構成を別個に設けることなく従来の構成のまま使用できる。

次に、第２の実施の形態を図６を参照して説明する。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態の図４に示す制御に代えて、図６に示す制御をするものである。

すなわち、本体吸込口11にホース体12の接続管12aを連通接続させるとともに、先端に床ブラシ15が連通接続された延長管14の基端を、ホース体12の手元操作部13の先端部に連通接続させ、本体ケース５から電源コードを導出して、図示しないコンセントなどに接続した状態で、制御部55は、電源コードなどを介して、電気掃除機が同一の集塵袋８で再駆動しているかどうかを判断し(ステップ31)、再駆動でないと判断した場合には、ステップ31に戻り、再駆動であると判断した場合には、各受光部43での受光レベルが、再駆動前の基準よりも高いかどうかを制御部55が判断する(ステップ32)。

このステップ32において、制御部55が、各受光部43での受光レベルが、再駆動前の基準よりも高いと判断した場合には、上記第１の実施の形態のステップ６ないしステップ10と同様のステップ33ないしステップ37の制御をする。

一方、ステップ32において、制御部55が、各受光部43での受光レベルが、再駆動前の基準よりも高くないと判断した場合には、各受光部43での受光レベルが、再駆動前の基準よりも、予め設定された範囲内で低下しているかどうかを制御部55が判断する(ステップ38)。

このステップ38において、各受光部43での受光レベルが予め設定された範囲内で低下していると制御部55が判断した場合には、各発光部41での発光レベルを、予め設定された最低発光レベルまで低下させて(ステップ39)、塵埃量センサ45により検知を開始し、各受光部43での受光レベルが予め設定された範囲内で低下していると制御部55が判断した場合には、塵埃量センサ45の異常を報知する(ステップ40)。

この結果、上記第２の実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、各受光部43での受光レベルが、許容できる範囲から外れて低下した場合には各発光部41での発光レベルを補正しないので、合理的な補正が可能になる。

なお、上記各実施の形態において、電動送風機６の駆動状態を検知する駆動状態検知手段としては、電流センサ57に代えて、電動送風機６の吸込圧力を検知する圧力センサを用いてもよい。

また、例えば集塵室９を区画する本体ケース５を半透明にすることで、発光部41からの発光を透過させて、本体ケース５の外部から光を観察できるように構成したり、この光で電気掃除機を照明するように構成したりすることも可能である。

さらに、制御部55には、記憶手段として例えば不揮発性メモリを搭載すれば、この不揮発性メモリを介して電気掃除機の使用経過時間をモニタリングすることで、この使用経過時間と上記制御との組み合わせによって、集塵袋８の状態などを、より確実に判断することも可能である。

そして、上記各実施の形態を組み合わせる構成とすることも可能である。

また、上記各実施の形態の各発光部41の発光レベルの補正のタイミングは、例えば設定ボタン17を操作して電動送風機６が動作する直前などの電動送風機６の駆動の前の任意のタイミング、あるいは、電動送風機６が予め設定された所定時間以上駆動していないときなどでもよい。

さらに、電気掃除機の細部は、上記構成に限定されるものではなく、例えば集塵部として、集塵袋８以外に、集塵カップなどを用いても同様の作用効果を奏することができ、電気掃除機としては、キャニスタ型に限らず、例えば自走式(走行補助式)や自律走行式(ロボット式)の電気掃除機などでもよく、また、例えば床ブラシ15が掃除機本体１の下面に直接形成されたアップライト型、あるいはハンディ型などであっても対応させて用いることができる。

本発明の第１の実施の形態の電気掃除機の要部を示す説明断面図である。 同上電気掃除機を示すブロック図である。 同上電気掃除機を示す斜視図である。 同上電気掃除機の電動送風機の運転前の制御を示すフローチャートである。 同上電気掃除機の掃除制御を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態の電気掃除機の電動送風機の運転前の制御を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 掃除機本体
６ 電動送風機
８ 集塵部としての集塵袋
41 受光部
43 発光部
45 検知手段としての塵埃量センサ

Claims (2)

1. 電動送風機を収容した掃除機本体と、
   この掃除機本体に着脱可能な集塵部と、
   発光部と、この発光部からの発光を受光する受光部とを備え、この受光部での受光レベルにより、前記電動送風機の駆動で吸い込んだ塵埃量を検知する検知手段とを具備し、
   前記検知手段は、少なくとも前記電動送風機の駆動の前に、または、前記電動送風機を所定時間以上駆動していない状態で、前記発光部からの発光レベルを順次低下させて前記受光部により受光できないレベルとした後、順次上昇させ、前記受光部により最初に受光した発光レベルを、その状態で前記受光部により受光可能な最低の受光レベルとして設定する
   ことを特徴とした電気掃除機。
2. 検知手段は、少なくとも電動送風機の駆動の前に、または、前記電動送風機を所定時間以上駆動していない状態で、発光部からの発光レベルを、所定の第１設定幅で順次低下させて受光部により受光できないレベルとした後、前記第１設定幅よりも小さい所定の第２設定幅で順次上昇させ、前記受光部により最初に受光した発光レベルを、その状態で前記受光部により受光可能な最低の受光レベルとして設定する
   ことを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。

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