JP5111532B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、掃除機内の脱臭及び除菌を実行し、掃除機内部をクリーンに保つ機能を有する電気掃除機に関し、特にオゾンを活用することにより脱臭効率及び除菌効率を向上させたサイクロン方式の電気掃除機に関するものである。

近年、衛生上の観点から、掃除機内部をクリーン（清潔）に維持することが電気掃除機に求められている。一般的に、電気掃除機を複数回使用してから、集塵部に蓄積された塵埃等のゴミを廃棄することが多い。したがって、集塵部にゴミが長期間蓄積されることになる。そのために、ゴミに含まれている臭気成分及び雑菌が掃除機内部で繁殖し、掃除機内の衛生性が損なわれることになってしまう。また、電気掃除機の起動時に、電気掃除機内部の臭気成分及び雑菌が排気流とともに室内等に排出されることになり、ユーザーに不快感を与えることになってしまう。

このようなことを低減するために、電気掃除機にオゾン発生手段を設け、簡単な操作でオゾンを発生させることにより、脱臭機能及び除菌機能等の技術を備えるようにした電気掃除機が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。オゾン（Ｏ３）は、非常に不安定で、酸素原子の一つを他の物質に与え、安定した酸素分子（Ｏ２）になろうとする特性を有している。つまり、オゾンは、強い酸化力を有しているのである。特許文献１に記載の電気掃除機は、オゾンの酸化力を利用することによって、掃除機内部の脱臭及び殺菌等を行なうようにしたものである。

特開２００３−３２５４０４号公報（第４頁〜第６頁、図１〜図７）

しかしながら、集塵部までの風路が長い、サイクロン方式の電気掃除機では、集塵部までの間に少なくとも旋回部を有しており、集塵部のゴミまでのオゾン搬送距離が長いことから、風路内のパッキンや壁面とオゾンの酸化反応によるオゾン消失が多く、多量のオゾンを発生させなければ集塵部のゴミまで脱臭、殺菌効果を得るために必要な量のオゾンを導くことが出来ない。
そのため、例えば特許文献１に記載するようなオゾンの発生を制限する機能を備える電気掃除機では、サイクロン方式の電気掃除機とした場合、ゴミが捕集されている集塵部に、ゴミに脱臭や殺菌に十分なオゾンを接触させることが出来ない。従って、ユーザーが不快にならないような、十分な脱臭・殺菌効果が得られないという課題があった。

本発明は、係る課題を解決するためになされたもので、集塵部のゴミまで多量のオゾンを導くことにより、ユーザーが快適に掃除を行ううえで、十分な脱臭、除菌性能を有した、衛生性に優れるサイクロン方式の電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明に係る電気掃除機は、吸込口と、吸引パイプと、接続パイプと、ホースと、掃除機本体と、を順次接続して成り、掃除機本体は、ホースに接続されるホース接続部と、吸引風路と、旋回部及び集塵部を有するサイクロンユニットと、を順次接続して成る通風路と、通風路の下流に配設された吸引動力部と、通風路の一部に配設されたオゾン発生部と、オゾン発生部を吸引動力部の動作停止時に動作するよう制御し、オゾン発生部が動作してから所定時間経過後に、オゾン発生部から発生したオゾンを吸引動力部の方向に導くように吸引動力部を制御する制御部と、を備え、サイクロンユニットは、掃除機本体の底面が床面側にあるときの底面を基準とした場合において、旋回部が集塵部よりも高い位置に位置するように、サイクロンユニットが掃除機本体に対して斜めに取り付けられるものである。

本発明に係る電気掃除機によれば、掃除機本体は、ホースに接続されるホース接続部と、吸引風路と、旋回部及び集塵部を有するサイクロンユニットと、を順次接続して成る通風路と、通風路の下流に配設された吸引動力部と、通風路の一部に配設されたオゾン発生部と、オゾン発生部を吸引動力部の動作停止時に動作するよう制御し、オゾン発生部が動作してから所定時間経過後に、オゾン発生部から発生したオゾンを吸引動力部の方向に導くように吸引動力部を制御する制御部と、を備え、サイクロンユニットは、掃除機本体の底面が床面側にあるときの底面を基準とした場合において、旋回部が集塵部よりも高い位置に位置するように、サイクロンユニットが掃除機本体に対して斜めに取り付けられるので、オゾン発生部近傍でのオゾン拡散を抑制してオゾンを蓄積し、高濃度となったオゾンを一気に集塵部に導いて、風路内のパッキンや壁面とオゾンの酸化反応によるオゾン消失を抑制し、集塵部のゴミまで多量のオゾンを導くことが出来る。これにより、ユーザーが快適に掃除を行ううえで、十分な脱臭、除菌性能を有した、衛生性に優れる電気掃除機を提供することが可能となる。

本実施の形態１に係る電気掃除機の外観図である。 図１に示す電気掃除機本体５の側面断面図である。 図２に示すオゾン生成部の構成図である。 図２に示す掃除機本体５に搭載される制御回路５０のブロック図である。 図４に示す制御回路５０で実施される制御のフローチャート図である。 図５に示す吸引動力動作フローのフローチャート図である。 オゾン生成部と吸引動力部の動作のタイムチャート図である。 図１に示す電気掃除機本体５の別の側面断面図である。 図１に示す電気掃除機本体５のさらに別の側面断面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る電気掃除機について説明する。

実施の形態１.
図１は本実施の形態１に係る電気掃除機の外観図である。図１に示すように電気掃除機１００は、吸込口１と、吸引パイプ２と、接続パイプ３と、ホース４と、サイクロン方式の掃除機本体５と、電源コード６から構成されている。吸込口１は床面上の塵埃及び含塵空気を吸い込む。吸込口１の出口側には真直な円筒状の吸引パイプ２の一端が接続されている。吸引パイプ２の他端には、電気掃除機１００の運転を制御する動作スイッチ２ａが設置された取手が設けられており、中途にて若干折れ曲がった接続パイプ３の一端が接続されている。接続パイプ３の他端には、可撓性を有する蛇腹状のホース４の一端が接続されている。さらに、ホース４の他端には、掃除機本体５が接続されている。掃除機本体５には電源コード６が接続されており、電源コード６が外部電源に接続されることで、通電し、動作を行う。吸込口１、吸引パイプ２、接続パイプ３およびホース４は、含塵空気を掃除機本体５の外から内部に流入させるための流通路の一部を構成する。

図２は図１に示す電気掃除機本体５の側面断面図である。図２に示すように、電気掃除機１００の掃除機本体５には、ホース４と接続するホース接続部７と、吸引風路８と、吸引風路８に連結口９で接続されるオゾン発生部２０と、サイクロンユニット３０と、連結風路１０と、フィルター部１１と、吸引動力部１２とが、設けられている。その他、掃除機本体５には、図示しない制御基板、表示部、コードリール部、車輪、排気口などが設けられている。
掃除機本体５の外から流入した空気は、ホース接続部７と、吸引風路８とを通過し、サイクロンユニット３０にて濾過され、濾過された空気は連結風路１０と、フィルター部１１と、吸引動力部１２と、図示していない排気口を順に経て、掃除機本体５の外に排出されるよう構成されている。

オゾン発生部２０はオゾン貯蔵部２１とオゾン生成部２２で構成されている。オゾン生成部２２にて生成されたオゾンは、一時的にオゾン貯蔵部２１にて貯められ、濃縮される。
オゾン生成部２２は難燃性のケースにより、オゾン貯蔵部２１と区切られている。

オゾン生成部２２について説明する。図３は図２に示すオゾン生成部２２の構成図である。図３に示すようにオゾン生成部２２は放電電極２２ａと接地電極２２ｂにて構成される。針状の放電電極２２ａに高電圧が印加されることでコロナ放電が発生する構造となっている。ここにおいて、オゾン生成部２２はこの形状に限定するものではなく、沿面放電やバリア放電を用いたものでも良い。また、紫外線ランプ等の放電以外の他の方法を用いても良い。ただ、放電を用いたオゾン生成手法、中でもコロナ放電はオゾンの発生量が安定しており、小型で簡易な形状でも十分に高いオゾン濃度を発生させることが可能であるため、発生するオゾン濃度が調整しやすく、例えば、保持しているゴミの量に合わせてオゾン濃度を変更するといったことが出来るため、電気掃除機に用いるのに適している。

オゾン貯蔵部２１はオゾンと反応しづらい部材で構成されていると良い。例えば、酸化皮膜を有するステンレスや金、白金等の素材そのものが安定している貴金属、酸化防止剤や金薄膜を表面にコーティングした材料が酸化に強く、適する。
また、オゾン貯蔵部２１は接地されていると良い。オゾン生成部２２に放電を用いるとオゾンと共にイオンが発生する。イオンが蓄積されるとオゾン生成部２２にて火花が散りやすくなるため、オゾンの生成が不安定となり、オゾン貯蔵部２１内で保持するオゾン量の調整が困難となる。

連結口９はメッシュ形状、或いは複数の開口にて構成され、吸引風路８を通過するゴミがオゾン発生部２０に入り込むのを防ぐ役割をしている。連結口９はオゾン貯蔵部２１と同様、オゾンと反応しづらい部材で構成されるのが望ましい。つまり、連結口９とオゾン発生部２０は一体にて構成されていることが好ましい。

次に、サイクロンユニット３０について説明する。
サイクロンユニット３０は、集塵部３１と旋回部３２で構成される。旋回部３２で吸引風路８と連結風路１０と接続され、掃除機本体５から取外しが可能なように設置されている。吸引風路８を通過した空気に含まれるゴミは、旋回部３２で遠心分離され、集塵部３１に捕集される。

旋回部３２は、図２に示す掃除機本体５の底面を基準として、集塵部３１よりも高い位置に設置されるのが好ましい。詳しくは後述するが、本実施の形態１の電気掃除機においては、電気掃除機１００のゴミを吸引している動作が停止している際にオゾン生成部２２を動作させ、オゾンをオゾン貯蔵部２１に多量に貯めた後、貯めたオゾンを、吸引動力部１２を動作させることで、オゾン貯蔵部２１から集塵部３１に導く。このとき、オゾンは吸引動力部１２の動作により吸引される空気により、サイクロンユニット３０内に導かれるが、オゾンは空気より重いため、吸引風路８と連結され、吸引された空気が通過し、オゾンが溜まりやすい旋回部３２が集塵部３１よりも高い位置にあると、吸引動力部１２停止後に、オゾンは、自重により、旋回部３２から集塵部３１へと流れ込み、ゴミの臭気や菌と接触しやすくなり、脱臭・除菌効果が高まる。

フィルター部１１について説明する。
フィルター部１１は、オゾンを除去する性能を有しているとよい。フィルター部１１がオゾン除去性能を有していることにより、フィルター部１１は、吸引動力部１２の動作時に空気が排気される前に、空気に含まれるオゾンを除去するため、より高濃度のオゾンを発生させても、電気掃除機本体５の外の空間にオゾンを漏洩させることが無くなり、ユーザーにオゾン臭を感じさせたりせずに、ゴミの脱臭や殺菌の効果を高めることが可能となる。
さらに、フィルター部１１はオゾン除去性能と共に脱臭性能や捕菌性能を有していると良い。フィルター部１１そのものでの脱臭・除菌の機能は元より、フィルター部１１がオゾンを除去する際に、フィルター部１１上に捕集されている臭気や菌をオゾンと衝突させることが出来る。この接触によりオゾンが臭気や菌と反応して無臭且つ無害な水と二酸化炭素が発生することにより、フィルター部１１の再生が行われるため、さらにゴミの脱臭や殺菌の効果を高めることが出来る。

図４は図２の掃除機本体５に搭載される回路を示すブロック図である。図４に示すように、制御回路５０は、動作スイッチ２ａと、サイクロンユニット接続確認センサー１３と、ホース接続確認センサー１４と、ホース接続確認センサー１４から受けた入力を処理する信号処理部５１と、信号処理部から命令を受け、外部の表示部１５とオゾン生成部２２に入力を行うオゾン生成部制御部５２と、信号処理部から命令を受け、吸引動力部１２に入力を行う吸引動力部制御部５３で構成される。なお、サイクロンユニット接続確認センサー１３はサイクロンユニット３０が接続されていることを確認するためのセンサーであり、例えばリミットスイッチなどで構成されており、接続した時にＯＮとなり、接続していないときにＯＦＦとなるように構成されている。ホース接続確認センサー１４はホース４が掃除機本体５に接続されていることを確認するためのセンサーであり、例えばリミットスイッチなどで構成されている。
動作スイッチ２ａのＯＮ/ＯＦＦと、サイクロンユニット接続確認センサー１３と、ホース接続確認センサー１４のＯＮの信号により、信号処理部５１が、表示部１５と、オゾン生成部制御部５２と吸引動力部制御部５３に所定の命令を送り、オゾン生成部２２と吸引動力部１２の動作を制御する。

先ず、制御回路５０は、動作スイッチ２ａからの信号を受信すると、起動されてオゾン発生動作を開始する。ここにおいて、動作スイッチ２ａからの入力は、ユーザーが、図示はしていないが、動作スイッチ２ａの構成要素である、オゾン発生ボタンを押した時、あるいは掃除動作の終了ボタンを押した際に対応する信号を発生して制御回路５０の信号処理部５１に送信する。信号処理部５１は、動作スイッチ２ａからの信号を受信したら、動作を開始し、先ず、ホース４が接続されているか否かと、サイクロンユニット３０が設置されているか否かを確認する（ステップＳ１、Ｓ２）。これらの少なくとも一方が外れていたら、信号処理部５１は、表示部１５にその旨のエラーメッセージを表示し、オゾン生成部２２の動作を停止する(ステップＳ８、Ｓ９)。本動作を行うことで、ホース接続口からのオゾンの漏洩を防止でき、さらにオゾンによる脱臭、殺菌対象物が有るかどうかの確認をユーザーに行わせることができる。ここにおいて、ステップＳ１、Ｓ２、Ｓ８、Ｓ９の動作は制御を実施している最中は継続して実施することとする。
次に、信号処理部５１は、オゾン生成部制御部５２を制御してオゾン生成部２２を動作させるとともに、オゾン発生動作時間のカウントを開始し、さらに表示部１５にオゾン発生開始の旨のメッセージを出力する（ステップＳ３、Ｓ４）。そして、所定の時間ｔ１だけ経過した後、信号処理部５１は、吸引動力部制御部５３を制御して吸引動力部１２の動作を開始させる（ステップＰ１、Ｐ２）。
そして、更にｔ２時間が経過したら、信号処理部５１は、オゾン生成部制御部５２を制御してオゾン生成部２２の動作を停止させ（ステップＰ３、Ｐ４）、ｔ３時間が経過したら、信号処理部５１は、オゾン生成部制御部５２を制御して吸引動作部１２の動作を停止させ（ステップＰ５、Ｐ６）、時間カウントを停止して（ステップＳ７）動作を終了する。

次に、本実施の形態１の効果を説明する。
一般的には、発生させるオゾン濃度は、たとえば次の式により算出することが出来る。

オゾン量＝単位時間当たりのオゾン発生量×発生時間（秒）・・・（１）
掃除機内部のオゾン濃度（ｐｐｍ）＝オゾン量/掃除機内部の体積（ｍｍ３）・・・（２）

上記の（１）、（２）式によると、オゾン発生ユニットの単位時間当たりのオゾン発生量、および掃除機内部の体積は既知であるから、オゾン発生ユニットへの通電時間を制御することによって、所望の濃度のオゾンを掃除機内部に満たすことが可能である。したがって、効率的に、かつ必要以上にオゾンを発生しないようにして、安全に掃除機内部の脱臭、殺菌を行うことが出来ることになる。

しかしながら、オゾンを発生させる場所とオゾンを反応させる対象の距離が離れており、オゾンの移動距離が長い場合、導かれる風路において、風路の構成部材等とオゾンが反応を起こし、消失する。そのため、サイクロン方式の電気掃除機では、オゾンによって脱臭、殺菌を行なうゴミは集塵部に蓄えられており、オゾン発生部と、オゾンを導く対象となる集塵部の距離が離れているため、（２）式を下記のように考える必要がある。

オゾン消失量＝単位時間あたりの部材とオゾンの反応量
×オゾンを導く場所に到達するまでにかかる時間（秒）・・・（３）

（ｉ）オゾン量−オゾン消失量＞０のとき
オゾンを導く場所のオゾン濃度（ｐｐｍ）
＝（オゾン量−オゾン消失量）/掃除機内部の体積（ｍｍ３）・・・（４）
（ii）オゾン量−オゾン消失量≦０のとき
オゾンを導く場所のオゾン濃度（ｐｐｍ）＝０・・・（４）

つまり、十分なオゾン量が確保出来なければ、オゾンを反応させる対象へ所定以上の濃度のオゾンを導くことが出来ず、脱臭、殺菌の効果を得ることが出来ないのである。そこで、前述するような電気掃除機本体５のような形態と動作が必要となるのである。

図７は、オゾン生成部２２と吸引動力部の動作のタイムチャートを示す。図５、図６に示す制御により、オゾン生成部２２と吸引動力部１２は図５に示すようなＯＮ/ＯＦＦ動作を行う。
先ず、所定の時間ｔ１だけオゾン生成部２２が動作して、オゾン貯蔵部２１にオゾンを貯める。そして、オゾン貯蔵部２１に貯めたオゾンを集塵部３１に導くように、吸引動力部１２が動作を開始する。そして、さらにｔ２の時間経過した後、オゾン生成部２２が動作を停止し、さらにオゾンが十分に集塵部３１に導かれる時間ｔ３が経過した後、吸引動力部１２が動作を停止する。
なお、ｔ１、ｔ２、ｔ３に必要な時間は予め測定により決定しておくこととする。
ここにおいて、狙いとするところは、ｔ１と、ｔ２にある。ｔ１を十分に確保することで、オゾンをオゾン貯蔵部２１にて貯蔵することで、所定のオゾン発生量しか得られないオゾン発生器の濃度を濃縮し、次のｔ２でオゾン生成を継続するとともに、このｔ２の時間と次のｔ３で吸引動力部１２を一気に動作させ、オゾンを吸引して集塵部３１に導くことで、前述する（４）式の

オゾン量−オゾン消失量＞０

を満たすことが出来る。

吸引動力部１２で得る吸引風速は（３）式に記載するオゾンを導く場所に到達するまでにかかる時間（秒）を短くする上で、出来るだけ速い方が良いが、速すぎると旋回部３２で気流の旋回が起こり、オゾンの移動距離が長くなる。従って、気流の旋回が起こらない風速領域であるのがよく、少なくともゴミを分離する際の動作時よりも吸引風速を落とすのが望ましい。

脱臭、殺菌に必要なオゾン量が一回の動作で得られない場合、上記動作を繰り返し行っても良い。ただし、集塵部３１のオゾン濃度が増加すると、集塵部３１からオゾンが漏洩し、排気口からオゾンが漏洩する可能性がある。従って、フィルター部１１と吸引動力部１２の間にオゾンセンサーを設け、オゾンセンサーの値が上限値を超えたら、上記オゾン発生・吸引の動作を停止する機能を備えることが望ましい。

なお、本実施の形態１に係る電気掃除機ではオゾン貯蔵部２１を設けたが、特にオゾン貯蔵部２１の設置は限定するものではなく、オゾン貯蔵部２１の代わりにオゾンを貯蓄可能な状態を電気掃除機本体５内で作り出せる方法を有していればよい。

例えば、図８に示すようにホース接続部７とオゾン生成部２２の間に、オゾン生成部２２の動作時に吸引風路８を閉じる蓋体を有していると良い。オゾンは空気よりも重いため、電気掃除機本体５において、オゾンは自然に拡散するとホース接続部７の方に向かって流れる。従って、ホース接続部７とオゾン発生部２０の間に、蓋体１６を設ければ、吸引風路９内に一時的にオゾンを貯蔵するスペースを作ることが出来る。ただし、本蓋体１６は閉まったままではゴミ吸引動作に支障をきたすため、ゴミ吸引動力部１２の動作時には開くように構成すればよい。例えば、吸引風路８にヒンジを取付け、蓋体１６の一端をヒンジに軸支させて、ヒンジを回転軸として回転可能なように構成する。そして、通常は重力により蓋体１６が吸引風路８を閉じ、吸引動力部１２の動作時に吸引動力部の吸引力により吸引風路８を開くように構成する。

また、図９に示すようにホース接続部７の角度を底面に対し、上向きにしてもよい。本構造とすることで、貯蓄量は少し減るが、吸引風路８内のホース接続部７と底面との間の空間により省スペースでオゾンを貯蓄する場所を確保することが出来る。

１ 吸込口、２ 吸引パイプ、３ 接続パイプ、４ ホース、５ 掃除機本体、６ 電源コード、７ ホース接続部、８ 吸引風路、９ 連結口、１０ 連結風路、１１ フィルター部、１２ 吸引動力部、１３ サイクロンユニット接続確認センサー、１４ ホース接続確認センサー、１５ 表示部、１６ 蓋体、２０ オゾン発生部、２１ オゾン貯蔵部、２２ オゾン生成部、２２ａ 放電電極、２２ｂ 接地電極、３０ サイクロンユニット、３１ 集塵部、３２ 旋回部、５０ 制御回路、５１ 信号処理部、５２ オゾン生成部制御部、５３ 吸引動力部制御部、１００ 電気掃除機。

Claims (11)

1. 吸込口と、吸引パイプと、接続パイプと、ホースと、掃除機本体と、を順次接続して成り、
   前記掃除機本体は、前記ホースに接続されるホース接続部と、吸引風路と、旋回部及び集塵部を有するサイクロンユニットと、を順次接続して成る通風路と、
   この通風路の下流に配設された吸引動力部と、
   前記通風路の一部に配設されたオゾン発生部と、
   このオゾン発生部を前記吸引動力部の動作停止時に動作するよう制御し、前記オゾン発生部が動作してから所定時間経過後に、前記オゾン発生部から発生したオゾンを前記吸引動力部の方向に導くように前記吸引動力部を制御する制御部と、を備え、
   前記サイクロンユニットは、
   前記掃除機本体の底面が床面側にあるときの前記底面を基準とした場合において、
   前記旋回部が前記集塵部よりも高い位置に位置するように、前記サイクロンユニットが前記掃除機本体に対して斜めに取り付けられる
   ことを特徴とする電気掃除機。
2. 前記ホース接続部は、前記掃除機本体の底面に対し、上向きの角度を有するように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記オゾン発生部は、オゾンを貯蔵するオゾン貯蔵部と、オゾン生成部とを備え、
   前記オゾン貯蔵部は、前記通風路と連通するように形成された連結口を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気掃除機。
4. 前記通風路の前記オゾン発生部と前記ホース接続部との間に、前記オゾン発生部動作開始時から前記吸引動力部の動作開始までの間は重力により前記通風路を閉じる蓋体を備えたことを特徴とした請求項１〜３のいずれかに記載の電気掃除機。
5. 前記蓋体は、前記吸引動力部が動作すると、この吸引動力部の吸引力により前記通風路を開くことを特徴とした請求項４に記載の電気掃除機。
6. 前記サイクロンユニットの下流に配設され、前記サイクロンユニットによって清浄化された空気中の微細塵とオゾンを除去するフィルター部を備えたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電気掃除機。
7. 前記フィルター部は、オゾン除去性能を有する素材を含むことを特徴とする請求項６に記載の電気掃除機。
8. 前記素材は、さらにオゾン以外の臭気も吸着することを特徴とする請求項７に記載の電気掃除機。
9. 前記ホース接続部と前記吸引動力部の間に、少なくとも一つのオゾンセンサ部を設置したことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の電気掃除機。
10. 前記制御部は、
    前記オゾン発生部を前記吸引動力部の動作停止時に動作するよう制御し、前記オゾン発生部が動作してから前記所定時間経過した後において、
    前記オゾン発生部が動作しているときに、ゴミ吸引動作時よりも低い吸引力で動作するよう前記吸引動力部を制御する
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の電気掃除機。
11. 前記制御部は、
    前記オゾン発生部を前記吸引動力部の動作停止時に動作するよう制御し、前記オゾン発生部が動作してから前記所定時間経過した後において、
    前記オゾン発生部が動作しているときに、起動と停止を複数回繰り返すよう前記吸引動力部を制御する
    ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の電気掃除機。

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