JPH0638912A - 塵埃検知装置およびそれを用いた掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電体を用いて、塵埃の衝突状態から塵埃量
を計算する塵埃検知装置とそれを用いた電気掃除機に関
するものであり、塵埃量を塵埃の衝突頻度から計算する
ことにより、安定した塵埃検知を可能とする検知装置を
提供する。 【構成】 圧電体素子からなる塵埃センサ４をノズル２
に埋設し、フレキシブルな可撓性に富んだ保護用板６で
カバーする。５はセンサからの信号線である。今、電気
掃除機をＯＮ状態にすることによりノズル内に吸引気流
が流れ、気流中に塵埃が含まれていると、屈曲部の保護
用板６に衝突する。このとき、前記保護用板６が変形
し、かつ、塵埃センサ４も局部的に変形する結果、出力
信号が得られる。すなわち、塵埃量と出力信号の強度お
よび発生頻度との間には相関関係が成立し、センサの信
号処理により、塵埃量を計算することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子をもちいて，
塵埃の通過量を検知する検知装置およびそれを用いた掃
除機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、塵埃の量に応じて吸引力を制御し
たり，室内の汚れ状態を判定表示するような高付加価値
の電気掃除機の要求が高まりつつある。そのための塵埃
の量の検知には発光ダーオードとフォトトランジスタの
組み合せによるフォトカプラ等が用いられ、光学的に光
軸を横切る塵埃の量を検知する方法が一般的である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記、光学式の場合、
初期の測定精度は高いが、長期の使用中にさまざまな塵
埃を吸引することにより、発光部、受光部ともにその窓
部に塵埃が付着し光強度を著しく損ねる結果、塵埃検知
の精度が使用とともに低下するといった欠点があった。
塵埃の付着要因としては、摩擦による塵埃の帯電効果お
よびフォトカプラ窓材の帯電効果による塵埃の付着、吸
引時における液を含んだ塵埃による窓の汚れが考えら
れ、その対策として、窓部を一定間隔でクリニングする
方法や帯電防止剤で窓部をコーティングする方法等が採
られているが、不十分であり、塵埃検知精度の低下とい
う課題があった。

【０００４】本発明は上記課題を解決するもので、低コ
ストで信頼性が高い塵埃検知装置およびそれを用いた掃
除機を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を解決
するために、塵埃検出装置として圧電体の両面に電極を
設けてなる圧電素子を用いる構成である。また、前記塵
埃検出器を塵埃吸入経路の任意の位置に配し、塵埃吸入
経路を通過する塵埃を検出し、検出量に応じて駆動制御
する部分からなる構成である。

【０００６】

【作用】本発明は上記した構成によって、塵埃吸入経路
を通過する塵埃を検出する圧電素子を用いるので塵埃に
よる窓材の汚れに左右されることのない安定した塵埃検
知を可能とするものである。

【０００７】また、塵埃吸入経路を通過する塵埃の検出
量に応じて駆動制御する高精度駆動制御の掃除機ができ
るものである。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図を参照し
ながら説明する。

【０００９】図１は本発明の一実施例による掃除機の概
略構成を示す図であり、電気掃除機本体３には吸引用の
ノズル２が設けられ、前記ノズルの屈曲部に塵埃センサ
１を設置する。

【００１０】（実施例１）図２を用いてより詳しく説明
する。圧電体素子からなる塵埃センサ４をノズル２に埋
設し、フレキシブルな可撓性に富んだ保護用板６でカバ
ーする。５はセンサからの信号線である。今、電気掃除
機をＯＮ状態にすることによりノズル内に吸引気流が流
れ、気流中に塵埃が含まれていると、屈曲部の保護用板
６に衝突する。このとき、前記保護用板６が変形し、か
つ、塵埃センサ４も局部的に変形する結果、出力信号が
得られる。すなわち、塵埃量と出力信号の強度および発
生頻度との間には相関関係が成立し、センサの信号処理
により、塵埃量を推論できる。

【００１１】図３には、実際の掃除におけるセンサ信号
出力例を示す。図中（a）に示すように、吸引開始後、
塵埃が吸引されている間、センサからの出力電圧は高
く、塵埃が少なくなるにつれて、出力も低下する。今、
一定出力以上の出力値を信号処理で、サンプリングする
と、図中（b）に示すような結果が得られ、出力信号の
強度および発生頻度から、塵埃量が計算できることが判
明した。信号処理には信号強度による塵埃の種類と、信
号発生頻度による塵埃量に関するメンバーシップ関数を
求めファジイ推論により推論する方法も有効であった。

【００１２】以上説明のように圧電体を用いた塵埃セン
サからの出力信号の処理により塵埃検知装置が可能であ
った。

【００１３】なお、塵埃センサの設置位置は気流が一部
分でも壁面に当る位置であれば塵埃検知装置として機能
することが判明した。

【００１４】（実施例２）塵埃センサとして、種々の圧
電センサを検討した結果、ポリフッ化ビニルもしくは、
ポリフッ化ビニリデンからなるフィルム状の有機圧電体
を用いたセンサが可撓性もよく利用できることが分っ
た。

【００１５】図４に本センサ部の概略図を示す。本セン
サは前記有機圧電体７の両面にアルミニウム等の金属性
に電極８，９を設けた構造がよい。図において１０は電
極のリード線で１１は、前記リード線と電極を電気的に
接続する接続部である。なお、図中には記載してない
が、通常、電極上を信頼性を高めるために、有機材料で
被覆するとよい。

【００１６】前記有機圧電体のほかに、チタン酸バリウ
ム、チタン酸鉛、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウ
ム等の無機圧電体材料からなる圧電素子を用いて実施例
１と同様に検討した結果、塵埃センサとして利用でき
た。

【００１７】（実施例３）実施例２に示した有機圧電体
からなる塵埃センサは、室内環境下で電磁ノイズが乗る
場合があるが、図４における塵埃センサを２つ折とし、
アース側に接続する一方の電極が外側全体を覆い、他方
の電極が内側で背中合わせになる構造とすることによ
り、外部電磁ノイズに影響されない塵埃検知装置が可能
であった。

【００１８】（実施例４）塵埃検知装置の信号処理情報
により以下の電気掃除機制御を行なった。 （１）塵埃量、塵埃の種類の段階にあわせて部屋のクリ
ーン度の段階表示をする。 （２）塵埃量、塵埃の種類の段階にあわせて塵埃量の多
いとき、もしくは重い塵埃については吸引力をアップさ
せるという自動吸引力制御を行なう。 （３）塵埃量、塵埃の種類の段階にあわせて塵埃量の多
いとき、もしくは重い塵埃については床ブラシ駆動制御
を行なう。 以上の制御を行なうことにより、より高性能な省エネル
ギー型の電気掃除機が実現できた。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、塵埃センサとして圧電素子を用い、前記センサの電
気信号変化から塵埃量を計算することから、検出部に付
着する塵埃に左右されることなく長期使用期間にわたっ
て、塵埃量を間接的に精度よく検知できる効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による電気掃除機のの概略図

【図２】本発明の一実施例による塵埃検知装置の取り付
け部の外見図

【図３】本発明の一実施例による塵埃検知の信号処理説
明図 （a）はセンサ出力を示す図 （b）は信号処理部からの出力を示す図

【図４】本発明の一実施例による塵埃センサの断面構造
を示す斜視図

【符号の説明】

２ ノズル ４ 塵埃センサ ５ 信号線 ６ 保護用板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塵埃検知部に圧電素子を用いた塵埃検知装
   置。
2. 【請求項２】圧電素子がフィルム状であって、前記圧電
   素子の両面に箔状の第１の電極と第２の電極を設け、表
   面を保護膜で被覆したことを特徴とする請求項１記載の
   塵埃検知装置。
3. 【請求項３】フィルム状の圧電素子を２重構造とし、外
   側の電極が内側の電極を覆う形状となることを特徴とす
   る請求項２記載の塵埃検知装置。
4. 【請求項４】圧電素子からなる塵埃検知装置を備え、検
   知量に応じた塵埃量表示、吸引力制御、床ブラシ駆動制
   御のいずれか１つ、またはいずれか２つ、またはすべて
   を行なうことを特徴とする掃除機。