JP4784277B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、布団掃除する際に使用する電気掃除機の制御方法に関するものである。

生活環境の変化により、ハウスダストに対する関心が高まっている。なかでもアトピー性皮膚炎や喘息などのアレルギーを引き起こす原因だと言われているダニアレルゲン（ダニやダニの排泄物等）が注目されつつある。その多くは寝具に潜んでおり、その駆除方法としては、天日干しや、叩く方法もあるが、寝具に掃除機をかけて、布団の中のダニアレルゲンを駆除するのが最も効果的とされている。

従来、この種の電気掃除機としては、使用者の感覚で掃除を行なっていた布団掃除を、確実にダニを吸い取ることが出来るように、使用者が布団掃除運転モードに切替えて、吸込具の前進・後退の反転時期を指示する指示音を一定時間毎に発音して報知するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

その他、塵埃が通過する空気経路内に設けた塵埃検出センサーによって、塵埃の大きさや数を判断し、電動送風機の制御を行い、均一な掃除を行うものがあった（例えば、特許文献２参照）。
特開平２−１２１６１６号公報 特公平７−２８８４７号公報

しかしながら、上記従来の方式では、使用者は床面が切り替わる度に、切り替えレバーやスイッチを操作しなければならず操作が煩雑であった。加えて、吸込具の前進・後退の反転時期を指示して均一の掃除を行なっても、布団に存在するダニアレルゲンの存在分布は、一様に均一ではないため、掃除ムラが生じる。また、塵埃検出センサーを搭載した電気掃除機で均一に布団掃除をしようとしても、ダニアレルゲン相当の小さな塵埃に対しては、検出精度が低く、掃除中にその塵埃を検出できなかったり、塵埃を検出できないために、吸引力が足らずに被掃除面に塵埃を残してしまうという課題を有していた。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ダニアレルゲン相当の大きさの塵埃を検出し使用者に塵埃の存在を知らせ、電動送風機の入力を検出した塵埃量に応じて設定することで、使用者が効率良く掃除を行うことができる。これにより、掃除時間や掃除回数を減らすことが可能となり、使用者はその分、余暇等を楽しむ時間にすることができる。このように使用者にとって有益で、満足度の高い電気掃除機を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために本発明の電気掃除機は、吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機に連通する吸気経路部と、前記吸気経路内に設けられた塵埃検出手段と、前記塵埃検出手段の検出結果から所定の大きさの塵埃に対して反応する第２塵埃検出信号と前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応する第１の塵埃検出信号とを出力する分別信号出力手段と、前記第１の塵埃検出信号をカウントする第１塵埃計数手段と、前記第２の塵埃検出信号をカウントする第２塵埃計数手段と、前記電動送風機への電力供給量を制御する判断制御手段とを備え、前記分別信号出力手段は、前記塵埃検出手段の検出結果から前記所定の大きさの塵埃に対して反応した場合には、前記第２の塵埃検出信号のみを出力するとともに、前記塵埃検出手段の検出結果から前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応した場合には、前記第１の塵埃検出信号及び前記第２の塵埃検出信号を出力するように構成されており、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段の出力情報Ｄ１と、前記第２塵埃計数手段の出力情報Ｄ２との比α＝Ｄ２／Ｄ１が所定値βと、α＞βの関係になる場合に被掃除面が布団であると判断して、前記電動送風機への電力供給量を制御するようにしたものである。

これによって、７０μｍ以上の大きさの塵埃と、２０μｍ以上のダニアレルゲン相当の大きさの塵埃の両方が検出できるので、被掃除面の塵埃分布が把握でき、その情報から被掃除面が布団である事を自動で認識させることが出来る。そして、布団に存在するより小さな細塵（微細塵）の存在の有無を検知できることで、布団に微細塵を残さないように最適な吸引力を発生させたり、検出した微細塵の情報を使用者に報知する事で、更なる掃除を促して、掃除仕上がりをムラなく均一にできる。

本発明の電気掃除機は、布団の塵埃分布に応じた最適な吸引力で、微細塵を残す事なく、布団を均一に綺麗に掃除することができる電気掃除機を、使用者に提供することができる。

第１の発明は、吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機に連通する吸気経路部と、前記吸気経路内に設けられた塵埃検出手段と、前記塵埃検出手段の検出結果から所定の大きさの塵埃に対して反応する第２塵埃検出信号と前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応する第１の塵埃検出信号とを出力する分別信号出力手段と、前記第１の塵埃検出信号をカウントする第１塵埃計数手段と、前記第２の塵埃検出信号をカウントする第２塵埃計数手段と、前記電動送風機への電力供給量を制御する判断制御手段とを備え、前記分別信号出力手段は、前記塵埃検出手段の検出結果から前記所定の大きさの塵埃に対して反応した場合には、前記第２の塵埃検出信号のみを出力するとともに、前記塵埃検出手段の検出結果から前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応した場合には、前記第１の塵埃検出信号及び前記第２の塵埃検出信号を出力するように構成されており、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段の出力情報Ｄ１と、前記第２塵埃計数手段の出力情報Ｄ２との比α＝Ｄ２／Ｄ１が所定値βと、α＞βの関係になる場合に被掃除面が布団であると判断して、前記電動送風機への電力供給量を制御するもので、使用者が床面により煩わしい切替レバーやスイッチ操作をすることなく、吸込力の制御を自動的
に行うことができる使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

第２の発明は、第１の発明に加えて、使用者の吸込具の被掃除面への押さえつけ量を検知する圧力検知手段を備え、判断制御手段は、前記圧力検知手段からの出力情報と、第２塵埃計数手段の出力情報を基に、使用者の掃除状況及び／又は、被掃除面の汚れ具合を把握して、それに応じた電動送風機への電力供給量を制御することができるので、使用者の違いや、掃除方法の違いによる掃除仕上がりのバラツキをなくす事ができる効率が良く使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

第３の発明は、第１または第２の発明に加えて、電動送風機に連通して塵埃を吸引するとともに電動機で回転駆動される回転体を内蔵した吸込具を備え、判断制御手段が、第２塵埃計数手段の出力情報を基に、前記電動機で回転駆動される回転体の回転数を制御することで、被掃除面の汚れ具合や、使用者による吸込具の操作速度や被掃除面への押し付け具合に応じて、回転体による被掃除面の掻き具合及び／または叩き具合を調整することができるので、使用者の違いや、掃除方法の違いによる掃除仕上がりのバラツキをなくす事ができる。被掃除面を効率良く綺麗にすることができる使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明の第２塵埃計数手段の出力情報の変化量の比から、使用者が操作する吸込具の操作回数及び／又は、操作速度を演算することができるので、使用者が急いで掃除しているのか、念入りに掃除しているかなどの掃除状況を把握でき、その時の掃除状況に応じた電動送風機への電力供給量を制御することで、掃除状況の違いによる掃除仕上がりのバラツキをなくす事ができる。被掃除面を効率良く綺麗にすることができる使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の判断制御手段が、第２塵埃計数手段の出力情報の最大カウント値から、被掃除面の塵埃量を検知、予測することができるので、被掃除面の汚れ具合を把握でき、被掃除面の汚れ具合に応じて電動送風機への電力供給量を補正制御することができるので、被掃除面の汚れ具合の差によって生じる掃除仕上がりのバラツキをなくす事ができる。被掃除面を効率良く綺麗にすることができる使用性の
高い電気掃除機を提供することができる。

第６の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の判断制御手段が、第２塵埃計数手段の出力情報の積算値から、被掃除面の塵埃量を検知、予測することができるので、被掃除面の汚れ具合を把握でき、被掃除面の汚れ具合に応じて電動送風機への電力供給量を補正制御することができるので、被掃除面の汚れ具合の差によって生じる掃除仕上がりのバラツキをなくす事ができる。被掃除面を効率良く綺麗にすることができる使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

第７の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の判断制御手段が、第２塵埃計数手段の出力情報を積算し、積算値の変化量より、所定時間に吸引した塵埃量の遷移がわかるので、被掃除面にまだ塵埃が残っているのか、綺麗になっているのかを把握できることにより、被掃除面の汚れ具合に応じた電動送風機への電力供給量を制御することができるので、被掃除面の汚れ具合の差によって生じる掃除仕上がりのバラツキをなくす事ができる。被掃除面を無駄な消費電力がなく、効率良く綺麗にすることができる使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

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。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１、図２を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態における電気掃除機の制御ブロック図であり、図２は同電気掃除機の斜視外観図である。

図２において、掃除機本体１は吸引風を発する電動送風機２を内蔵し、当該吸引風に含まれる塵埃を遠心力等により分離して捕集する集塵容器３を着脱自在に設けてある。４はこの掃除機本体１に着脱自在に接続したホースであり、このホースの手元には操作手段６があり、各種の動作モードを選択できるようになっている。５は、操作手段６があるホース先端部に着脱自在に接続した延長パイプで、伸縮自在となっており、且つその先端部には吸引風により、塵埃を吸引する吸込具７が着脱自在に接続してある。またホース４には、赤外発光ダイオード１０ａ（以下、発光部と称す）とフォトトランジスタ１０ｂ（以下、受光部と称す）で構成された塵埃検出手段１０が収納されている。

次に、図１は、この電気掃除機の制御ブロック図で、８は電動送風機２を駆動するための双方向性サイリスタなどで構成された駆動手段である。９はマイクロコンピュータなどで構成される判断制御手段である。判断制御手段９は、操作手段６からの操作信号を受けて判断し、駆動手段８へ駆動信号を送る。１１は、塵埃検出手段１０の出力信号をオペアンプやコンパレータなどで構成し、増幅機能とフィルタ機能を持たせており、所定の第１増幅率をもつ第１増幅部で判定され出力する第１の塵埃検出信号と、さらに大きな第２増幅率をもつ第２増幅部で判定され出力する第２の塵埃検出信号とを出力する分別信号出力手段１１である。１２は第１の塵埃検出信号を受けてカウントする７０μｍ以上の塵埃を検出する第１塵埃計数手段であり、１３は第２の塵埃検出信号を受けてカウントする２０μｍ以上の塵埃を検出する第２塵埃計数手段である。そして、２０μｍ相当の塵埃を微細塵、７０μｍ相当の塵埃を細塵と以下称す。１４は音或いは振動やＬＥＤなどで構成された報知手段であり、塵埃の検出状況や判断制御手段９の判断状態を、判断制御手段９からの信号を受けて表示して使用者に報知するものである。２０は、電動送風機２に電力を供給する電源で、交流電源が用いてあるが直流電源であっても良いものである。

以上のように構成された電気掃除機において、以下その動作、作用を説明する。

まず、本体１を商用電源（図示せず）に接続し、使用者は操作手段６によって運転を指示する。操作手段６から判断制御手段９に操作信号が送られ、操作された内容にしたがって、判断制御手段９は初期値（例えば３００Ｗ）の電力で運転が行われるように駆動手段８へ駆動信号を送る。駆動手段８は送られてきた信号によって電動送風機２への通電を行い、電動送風機２は回転を開始し、吸引力が発生する。

この吸引力によって、吸込具７より吸引された塵埃は、延長パイプ５の中を通って、ホース４を経て本体１内の集塵容器３へ集塵される。この間、集塵検出手段１０の吸引経路内を、塵埃が通過する、つまり発光部１０ａと受光部１０ｂの間を塵埃が通過することで受光量が変化するので、塵埃検出手段１０は、検出信号として分別信号出力手段１１に送る。分別信号出力手段１１では、受けた信号を第１増幅部で増幅し、この結果が、所定の閾値を越えていれば、第１の塵埃検出信号として出力する。さらに、第１の塵埃検出信号として出力するレベルであるかないかに関わらず、第２増幅部での増幅結果が、所定の閾値を越えていれば、第２の塵埃検出信号として出力する。つまり、比較的大きな塵埃の場合には、第１増幅率でも反応したと判定できるので、第１の塵埃検出信号、第２の塵埃検出信号ともに出力される。小さな塵埃の場合には、第１増幅率では判定レベルに達せず、第２増幅率でのみ反応したと判定できるので、第２の塵埃検出信号のみが検出される。増幅率の差で判定を分別することで、受発光部分の通過速度が等しく、パルス幅では十分な差が得られない塵埃（例えば径が０．１０ｍｍの塵埃と０．０２ｍｍの塵埃）であっても、信号として区別できる。

次に、第１塵埃計数手段１２は第１の塵埃検出信号を予め定めた所定単位時間カウントし、そのカウント結果を判断制御手段９へ送り、第２塵埃計数手段１３も同様に第２の塵埃検出信号を同様に所定単位時間カウントし、そのカウント結果を判断制御手段９へ送っている。

例えば、塵埃の分布状況が異なる布団、畳、絨毯をそれぞれ掃除する。そうすると第１塵埃計数手段１２と第２塵埃計数手段１３の計数結果は、図３に示すようになる。

図３（ａ）は、布団等の寝具を掃除した場合である。布団等の寝具は、微細塵が多く、逆に大きな粒子径の塵埃は殆ど存在しない。このため、図３（ａ）のように２０μｍ以上の塵埃に検出する第２塵埃計数手段１３での計数結果が多くなる。そして、７０μｍ以上の塵埃に検出する第１塵埃計数手段１２は、寝具から吸引する塵埃では、粒子径が小さ過ぎて、殆ど検出できない。その為、実線で示すような、第１塵埃計数手段１２の計数結果となる。

次に、絨毯を掃除した場合では、第２塵埃計数手段１３での計数結果は、寝具の２倍近く増えるが、それ以上に微細塵より大きな細塵の量の割合が増えてくる。その為、絨毯掃除での第２塵埃計数手段１３での計数結果が、図３（ａ）に示す内容だとすると、より大きな塵埃に反応する第１塵埃計数手段１２での計数結果の割合は、寝具の場合より多くなり、点線で示す第１塵埃計数手段１２の計数結果となる。

また、畳を掃除した場合は、図３（ｂ）のようになる。畳は、寝具や絨毯のように微細塵は多くなく、細塵が殆どとなる。その為、第２塵埃計数手段１３の計数結果と、より大きな塵埃に反応する第１塵埃計数手段１２での計数結果は、殆ど同じ計数結果となる。

これらの結果をまとめたものを図４に示す。図４は、畳、絨毯、布団をそれぞれ掃除したときに得られる所定時間あたりの第１塵埃計数手段１２からの出力情報Ｄ１と、同じく所定時間あたりの第２塵埃計数手段１３からの出力情報Ｄ２と、それらの比α＝Ｄ２／Ｄ１を、それぞれの代表的な値を示したものである。

畳を掃除した時、α＝６、絨毯掃除では、α＝１３、布団掃除では、α＝６００となる。このように掃除対象の違いによって、αの値が異なることを利用すれば、掃除している掃除面の種類を判別することができる。ここで、掃除面が布団であると認識するαの閾値を絶対値βとすれば、α＞βの関係が成立した時、被掃除面が布団であると判断することができる。

例えば、β＝１０１と設定すれば、布団掃除しているとき、α＝６００になり、α（＝６００）＞β（＝１０１）の関係式が成立する。このことから、判断制御手段９は、被掃除面が布団である事を、自動で検出することができる。そして、判断制御手段９は、第１塵埃計数手段１２からの出力情報Ｄ１と、第２塵埃計数手段１３からの出力情報Ｄ２からの情報により、電動送風機２の消費電力を制御する。

図５に、第１塵埃計数手段１２からの出力情報Ｄ１と、第２塵埃計数手段１３からの出力情報Ｄ２を用いた電動送風機の制御則の一例を示す。図５には、第１塵埃計数手段１２からの出力情報Ｄ１と、電動送風機２の消費電力Ｗ１の比である制御係数Ｘ＝Ｗ１／Ｄ１と、第２塵埃計数手段１３からの出力情報Ｄ２と、電動送風機２の消費電力Ｗ２の比である制御係数Ｙ＝Ｗ２／Ｄ２の２つの制御則を示している。

布団掃除をしている場合、布団には細塵より、粒子径のより小さな微細塵の方が多く含まれている。このため、図３（ａ）に示すように７０μｍ以上の塵埃を検出する第１塵埃計数手段１２からの出力情報Ｄ１より、第２塵埃計数手段１３からの出力情報Ｄ２の方が、情報量が多く、布団の掃除状態をより精度良く検知できている。従って、精度が良い第２塵埃計数手段１３からの出力情報Ｄ２を使用した制御係数Ｙを用いて電動送風機２の制御を行った方が良い。

例えば、布団掃除では、第２塵埃計数手段１３からの出力情報Ｄ２＝８００カウント程度検出したとすると、その時の第１塵埃計数手段１２からの出力情報Ｄ１は、１０未満である。図５の制御則に従って制御係数Ｘを適用した場合、電動送風機２への電力供給量は、初期の３００Ｗ＋１５０Ｗ（＝Ｄ１×制御係数Ｘ＝１０カウント×１５）の計４５０Ｗとなる。これに対し、制御係数Ｙの方を適用した場合は、初期の３００Ｗ＋６００Ｗ（＝Ｄ２×制御係数Ｙ＝８００カウント×０．７５）の計９００Ｗとなる。被掃除面から微細塵を多く検出している状況から見て、４５０Ｗでは、電動送風機２への電力供給量が低く、被掃除面に対する吸引力が弱い為、全ての塵埃を吸い取るのに時間がかかったり、微細塵を被掃除面に残してしまう可能性もある。この場合は、９００Ｗで電動送風機２を運転し、高い吸引力で、被掃除面の微細塵を短時間で効率よく、取り残しの無いように一気に吸い取るという制御の方が、より綺麗に仕上がる。また、制御計数Ｙを用いた制御では、第２塵埃計数手段１３の１カウントに対応する電動送風機２の入力が、制御計数Ｘに比べて小さくなる。制御計数Ｘでは、１カウントあたり１５Ｗ。制御計数Ｙでは、１カウントあたり０．７５Ｗとなる。つまり、制御計数Ｙの方が、電力の変化量が少ないので、より精密が良い、滑らかな入力変化を行なう電動送風機２の制御が可能となる。

従って、判断制御手段９は、被掃除面が布団である事を、自動で検出した場合、電動送風機２への電力供給量の制御を、制御計数Ｙを自動で選択して行うようにすれば、布団掃除により合致した掃除を実現できる。

また、床や畳などを掃除した場合、２０μｍ相当の塵埃（微細塵）が少なく、７０μｍ以上の塵埃（細塵）の分布割合が多くなる。例えば、微細塵が殆どない床面を掃除した場合、第１塵埃計数手段１２からの出力情報Ｄ１と第２塵埃計数手段１３からの出力情報Ｄ２が、図３（ｂ）のように殆ど変わらない結果となる。

これは、第１塵埃計数手段１２では、粒子径の小さな微細塵を検出することが出来ずに、第２塵埃計数手段１３でのみ、微細塵を検出するためである。微細塵が多い被掃除面では、図３（ａ）のように第２塵埃計数手段１３での計数結果だけが多くなるのに対し、微細塵が殆どない床面の掃除では、第１塵埃計数手段１２がその細塵を検出する。そして、検出した細塵は、無論２０μｍ以上の塵埃でもあるので、第２塵埃計数手段１３でも同じく、塵埃を検出し計数するので、第１塵埃計数手段１２及び第２塵埃計数手段１３共に、殆ど同じ計数結果となる。

このような場合、電動送風機２への制御については、第１塵埃計数手段１２からの出力情報Ｄ１を使用した制御係数Ｘを用いた方が、実際の被掃除面の状況に、より合致した掃除が実現できる。例えば、第１塵埃計数手段１２及び第２塵埃計数手段１３共に、２０カウントとすると、図５の制御則に従って制御係数Ｘを適用した場合、電動送風機２への電力供給量は、初期の３００Ｗ＋３００Ｗ（＝Ｄ１×制御係数Ｘ＝２０カウント×１５）の計６００Ｗとなる。これに対し、制御係数Ｙの方を適用した場合は、初期の３００Ｗ＋１５Ｗ（＝Ｄ２×制御係数Ｙ＝２０カウント×０．７５）の計３１５Ｗとなる。被掃除面の塵埃を検出している状況にもかかわらず、制御係数Ｙを用いた電動送風機２の制御（３１５Ｗ）では、電動送風機２への電力供給量が低く、被掃除面に対する吸引力が弱い為、塵埃を全て吸い取るのに時間がかかったり、粒子径の大きな塵埃を吸引できずに被掃除面に残してしまう可能性もある。この場合は、制御係数Ｘを用いた制御（６００Ｗ）で電動送風機２を運転し、高い吸引力で、被掃除面の塵埃を短時間で効率よく、取り残しのないように一気に吸い取るという制御の方が、より綺麗に仕上がる。また、制御計数Ｘを用いた制御では、第１塵埃計数手段１２の１カウントに対応する電動送風機２の入力が、制御計数Ｙに比べて大きくなる。制御計数Ｘでは、１カウントあたり１５Ｗ。制御計数Ｙでは、１カウントあたり０．７５Ｗとなる。つまり、制御計数Ｘの方が、塵埃量の少しの変化に対しても、電動送風機２の入力をより大きく変化させることができ、塵埃の小さな変化に対して、吸引力を上げて集塵性能を追従させることができる。

このように微細塵が殆どない床面の場合、所定時間あたりの第１塵埃計数手段１２からの出力情報Ｄ１と、所定時間あたりの第２塵埃計数手段１３からの出力情報Ｄ２は、殆ど同じ値となるため、これらの比α＝Ｄ２／Ｄ１は、限りなくゼロに近い値になる。先に述べた掃除面が布団であると認識する閾値の絶対値β（＝１０１）に対して、α＞βの関係が成立しないので、判断制御手段９は、被掃除面が布団でない事を、自動で検出することができる。

従って、判断制御手段９は、被掃除面が布団で無い事（微細塵の少ない環境下）を、自動で検出した場合、電動送風機２への電力供給量の制御を、制御計数Ｘを自動で選択して行うようにすれば、実際の被掃除面の状況に、より合致した効率良い掃除が実現できる。

以上のような制御を行えば、被掃除面が布団かそうでないかを使用者が煩わしい床面や制御を切替える切替レバーやスイッチ操作をすることなく、判断制御手段９が、α＞βの関係式より自動で検出して、制御係数ＸとＹを使い分けて制御を行えば、被掃除面に合致した吸込力の制御を自動的に行うことができる使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

また、微細塵が多い布団などの寝具を掃除した場合、図３（ａ）のような結果となり、第２塵埃計検手段１３での計数結果が多い為、使用者のノズルの往復速度、回数といった掃除状況を把握することができる。図３（ａ）と同内容の図６に、その説明を記す。第２の塵埃計数手段１３からの計数結果のグラフより、Ｔ０で示す範囲の２つの山が、使用者がノズルを１往復させた時に、検出される第２塵埃計数手段１３からの計数結果の総和である。Ｔ１の範囲で示す１つの山が、使用者がノズルを１往復させる往にあたるノズルを押した時に検出される計数結果の総和であり、Ｔ２の範囲で示す山が、使用者がノズルを１往復させる復にあたるノズルを引いた時に検出される第２塵埃計数手段１３からの計数結果の総和である。Ｔ０の範囲で示す１往復を示す２つの山の周期を算出すれば、使用者がノズルを１往復させる時間、及びその速度が算出できる。つまり、２つの山の周期が短ければ、使用者は急いで掃除している事が推定できる。逆に周期が長ければ、念入りに掃除しようとしている事が推定できる。これより、使用者の要望を自動で判断して、急いで掃除したい人に対しては、判断制御手段９が、早い往復操作でも念入りに掃除している時と同等の集塵率を確保できるように、電動送風機２への電力供給量を増加させるように制御する。そして、念入りに掃除しようとしている人に対しては、判断制御手段９は、第２塵埃計数手段１３からの計数結果に基づいて、係数結果が多い時には電動送風機２への電力供給量を増加させ、逆に計数結果が少ない時には電力供給量を減少させるように制御することで、無駄な消費電力を省き、被掃除面を効率良く綺麗にすることができる使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

また、図７は、微細塵が多い布団などの寝具の掃除において、同じ場所を繰り返し掃除した場合、図６で示したグラフの縦軸である所定時間あたりの第２の塵埃計数手段１３からの計数結果より、もう少し長い所定時間あたりでの第２塵埃計数手段１３からの計数結果である。布団の一部の塵埃量と、所定時間あたりのピーク値Ｓ０（最大値）を検知することができる。微細塵の多い布団掃除の場合、判断制御手段９は、電動送風機２へ、図５に記載の制御計数Ｙに基づいて電力供給を行うと良い。これに対し、予め行った前記一部の掃除（以下、センシングと称す）で得た情報（所定時間あたりのピーク値と、一部の塵埃量（計数結果の総和））を基に、予め被掃除面の予測を行い、予測に応じて汚れ度合いの判定を行い、その結果、汚れが多い場合には、より高い吸引力で、汚れ度合いが少ない場合には、吸引力を抑える制御を行うことで、無駄がなくより効率良い掃除が実現できる。例えば、センシングで得た情報を基に、布団全体の塵埃量を予測し、予め定めた所定塵埃量より多い場合には、制御係数Ｙをより大きい値に、逆に予め定めた所定塵埃量より少ない場合には、制御係数Ｙをより小さな値に再設定すれば良い。このようにすれば、布団一部の情報から、布団全体の塵埃量（汚れ）を推定し、その汚れに応じた吸引力設定が予めでき、無駄のない効率良い掃除で、被掃除面を綺麗にすることができる使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

また、微細塵が多い布団などの寝具を掃除した場合、第２塵埃計数手段１３からの計数結果を積算していくと、図８のような結果となる。掃除時間が増えるにつれて、積算値も増えていくが、掃除が進むにつれ検出される第２塵埃計数手段１３からの計数結果は徐々に減少し、積算値が、ある一定の値Ｓ１で飽和する。この結果から、布団掃除によって吸引できる布団の中に存在する微細塵が徐々になくなってきている事がわかる。つまり、被掃除面が綺麗になっている事が分かる。これを利用し、図８において積算値が大幅に増加しつづけているＴ３までの掃除区間では、被掃除面の微細塵が多いことがわかるので、電動送風機２の電力供給量を上げ、より高い吸引力に設定する。そして、積算値の増加率が減少してきているＴ３以降の区間では、被掃除面から吸引できる塵埃が少ないことがわかるので、無駄のないように、電力供給量を下げて吸引力を抑える制御を行う。このような制御を行うことで、被掃除面の汚れ具合にあった無駄のない効率良い掃除が実現できる。

また、微細塵が多い布団などの寝具の掃除において、図９に示すように、吸込具７で一列を綺麗になるまで掃除して、綺麗になったら次の列に移動するように規則正しく掃除した場合、第２塵埃計数手段１３からの計数結果を積算すると、図１０のような結果となる。ここで、綺麗になった事は、第２塵埃計数手段１３からの計数結果を、ＬＥＤや音声、振動等の報知手段によって、使用者に知らせることによって分かるようにすることができる。まず、一列目Ａ１を、吸込具を往復させて掃除を続ける。掃除時間が増えるにつれて、積算値も増えていく。そして、掃除が進むにつれて、布団が綺麗になり、吸引する微細塵が減少する。例えば、時間Ｔ９９での積算値と、時間Ｔ１００での積算値は、殆ど変わらず、積算値Ｓ１に飽和している。一列目Ａ１が綺麗になったので、次いで、隣の列Ａ２に移り掃除を掃除を始めると、時間Ｔ１０１で、積算値がＴ１００に比べ大幅に増加する。掃除を続けると一列目同様、積算値は益々増加していき次の積算値Ｓ２で飽和する。そして２列目が綺麗になった時間Ｔ２００で次の列Ａ３に移ると、同様に積算値は増加していき次の積算値Ｓ３で飽和する。このように、第２塵埃計数手段１３からの計数結果の積算値を、所定時間毎に比較すれば、吸引している塵埃量の遷移がわかるので、被掃除面に塵埃がまだ残っているのか、それとも綺麗になっているのかを把握することができる。そして、使用者が同じ場所を掃除しているのか、掃除箇所もしくは、掃除対象を変えるなどして、新しい場所を掃除し始めた事も、把握できる。これらの情報を利用して、判断制御手段９は、使用者が汚れている場所を繰り返し掃除したり、新しい場所を掃除し始めた事を検知した場合には、電動送風機２の電力供給量を上げて吸引力を増加させる。そして、使用者が同じ場所を掃除して綺麗になってきたことを検知したり、使用者が掃除場所を変えて、新しい場所を掃除し始めても、比較的汚れが少ないと検知した場合には、無駄のないように、電動送風機２の電力供給量を下げて吸引力を抑える制御を行う。このように、電動送風機２の制御を被掃除面の状態、状況に合わせて制御すれば、使用者の感覚にあった、応答性が良く、効率良い掃除ができる使用性に優れた電気掃除機を提供することができる。

また、図１１は、色々な種類の布団を掃除したときの、所定時間あたりの第２塵埃計検手段１３の計数結果である。布団の種類によって、所定時間当たりの第２塵埃計数手段の出力情報の最大カウント値及び、カウント値の変化量がそれぞれ異なっている。

例えば、敷き布団を掃除した場合、始めに最大カウント値を検出した後は、被掃除面から吸引する微細塵の量が急激に少なくなる。これは、掃除始めは、主に敷き布団表面に存在する細塵を吸い取っているため、最大カウント値となる。その後表面の細塵がなくなり、今度は敷き布団の中の微細塵を、表地を通して主に吸い取り始めるものである。布団の中には、微細塵が多く存在しているが、表地があるため、表地の繊維の隙間を通して抜けてくる微細塵のみ吸い取るので、検出する微細塵の量が、始めに対して急激に落ちるものである。

次に、毛布を掃除した場合では、敷き布団同様、始めに、表面の細塵を吸い取る。毛布は、表面の細塵がなくなっても、繊維のむだ毛があり、これを継続的に吸い取る。このため、始めに最大化カウント値を検出した後も、継続的にむだ毛を検出するので、敷き布団のように急激にカウント値は減少せず、継続的にカウントが続く。

次に、掛け布団を掃除した場合では、敷き布団、毛布同様、始めに、主に表面の細塵を吸い取る。掛け布団は、主に羽毛から組成されており敷き布団に比べ軽くて柔らかい。その為、吸込具が、掛け布団に良く吸い付き、操作性が悪くなる。その反面、敷き布団掃除の場合より、吸い付くことで、被掃除面に対する吸引力が上がる。その為、毛布のように繊維のむだ毛はないが、掛け布団に吸い付き吸引力が高くなる事で、掛け布団の中の微細塵を表地を通して継続的に吸い取る。このため、始めに最大カウント値を検出した後も、継続的に掛け布団の中からの微細塵を検出し、継続的にカウントが続く。ただし、毛布のむだ毛程は、微細塵は存在しないため、全体的に毛布よりは、カウント値が少なくなる。また、掛け布団は、人の上に掛けて使用するので、敷き布団のように、人体による塵埃の押さえつけや、擦り込みがないので、掛け布団に存在する塵埃の量は、敷き布団や毛布に比べ、全体的に少ない。

次に、絨毯を掃除した場合では、上記の敷き布団、毛布、掛け布団の寝具に比べ、全体を通して一様にカウント値が高い。これは、絨毯には繊維のむだ毛が多く、また、生活の場で使用される為、人による頻繁な塵埃の持ち込みや巻き上げ、塵埃の押さえつけや擦り込みがあるので、存在する塵埃の量は、布団等の寝具に比べ格段に多くなる。

以上のような特徴を利用すれば、布団の種類判別が可能となる。例えば、図１２示すように閾値Ｌ１を設けると、判断制御手段は、所定時間あたりの第２塵埃計数手段の計数結果の最大カウント値が、この閾値より低ければ、被掃除面が絨毯ではなく、いずれかの布団であることを判別することができる。そして、閾値Ｌ２を設けて、所定時間あたりの第２塵埃計数手段の計数結果の最大カウント値が、閾値Ｌ２より低ければ、被掃除面が掛け布団であることが判別できる。逆に、閾値Ｌ２より高ければ、敷き布団か毛布である。敷き布団か毛布かの判別は、所定時間当たりの第２塵埃計数手段の計数結果の変化量より判別することができる。変化量が、急激であれば、敷き布団である。逆に、ゆるやかであれば、毛布となる。このように、所定時間あたりの第２塵埃計数手段の計数結果の最大カウント値及び、カウント値の変化量から、布団の種類を判別することが可能である。そして、この情報を利用して、電動送風機への電力供給量を補正制御が行える。例えば、掛け布団ならば、吸込具が吸い付きやすいので、電動送風機２の電力供給量を少し減少させて、掛け布団へのへばりつきを軽減させる。敷き布団なら、吸込具の敷き布団へのへばりつきは、掛け布団程は強くはないので、布団の中の微細塵をより多く吸い取るために、電動送風機２の電力供給量を増加させて強い吸引力を発生させて集塵性能を上げる。このように、布団の種類に応じて、電動送風機への電力供給量を補正制御することで、より掃除面にあった最適な吸引力での掃除が実現できる使用性に優れた電気掃除機を提供することができる。

また、判断制御手段９が検知している被掃除面の汚れ度合いを、報知手段１４を用いて使用者に検出状況を報知すれば、汚れ度合いや清掃状況に応じた掃除を、使用者が行うことができるようになり、効率的な清掃が可能となる。また、目に見えない微細塵を吸引している状態を、使用者が知ることができるので、掃除をして被掃除面が綺麗になることに対する満足感を使用者に与えることができる。そして、布団掃除であることを自動で検出して、布団掃除に対応した制御を行っていることを使用者に知らせることで、安心感と満足感を与えることができる。また、識別した布団の種類を報知することで、電動送風機２の吸引力が変化した理由を使用者に知らせることで、安心感と満足感を与えることもできる。このように使用性の高い電気掃除機を提供することができる。もちろん、報知とは、表示だけでなく、音声や振動による報知でも同様の効果がある。

（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態を説明する。この実施の形態２は先の実施の形態１において、吸込具を変更して制御を加えたものである。

図１３は、本実施の形態における電気掃除機の制御ブロック図であり、図１４は同電気掃除機の斜視外観図である。図１３、図１４において、１８は、回転体２１を回転させる電動機１９を駆動する為の駆動手段である。２２は、使用者による吸込具の被掃除面への押さえつけ量を検知する圧力検知手段２２である。ここで回転体２１は、繊維などが植毛されていて、電動機１９によって回転することにより、掃除対象の塵埃を掻きだす効果を有したり、または、突起物等が形成されており、電動機１９によって回転することにより、掃除対象に含まれる塵埃を叩き出す効果を有するものである。

以上のように構成された電気掃除機において、以下その動作、作用を説明する。

操作手段６により、運転を開始し、微細塵が多い布団などの寝具を掃除した場合、実施の形態１で示したように、判断制御手段９は、第２の塵埃計検出信号からの情報量が多い為、使用者のノズルの往復速度、回数といった掃除状況を把握することができる。これに加えて、圧力検知手段２２を備えることで、使用者の吸込具の被掃除面への押さえつけ度合いを検出することが出来る。圧力検知手段２２の検知量が多い場合には、使用者が、しっかり念入りに掃除をしたいと思っている事が推定でき、逆に圧力検知手段２２の検知量が少ない場合には、使用者は、軽く、楽に掃除をしたいと思っている事が推定できる。これら使用者の要望に合わせ、しっかり念入りに掃除したい人に対しては、判断制御手段９が、要望に応えて、高い集塵性能を確保できるように、電動送風機２への電力供給量を更に増加させるように制御する。そして、軽く楽に掃除しようとしている人に対しては、判断制御手段９は、第２塵埃計数手段１３からの計数結果に基づいて制御をおこなう。計数結果が多い時には電動送風機２への電力供給量を増加させて、効率よく塵埃を吸引するように制御を行う。逆に、計数結果が少ない時には電力供給量を減少させるように制御して、強い吸引力によって吸込具が被掃除面へ吸い付くことを軽減させ、使用者の操作感を軽くするとともに、無駄な消費電力なくすように制御を行う。これらの制御によって、使用者にとって操作が楽な効率良い掃除が実現できる。このように使用者の掃除意図を把握し、それに応じた電動送風機２の制御を行うことで使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

また、吸込具部は電動送風機２に連通して塵埃を吸引するとともに電動機１９で回転駆動される回転体２１を備えており、微細塵が多い布団などの寝具を掃除した場合、判断制御手段９は、第２塵埃計数手段１３からの計数結果を基に、電動機１９で回転駆動される回転体２１の回転数を制御する。例えば、第２塵埃計数手段１３からの計数結果が所定の計数結果より多い場合は、被掃除面の汚れ度合いが高いと判断し、回転体２１による被掃除面の掻き具合及び／または叩き具合を増加するように電動機１９の回転数を速く調整する。逆に、第２塵埃計数手段１３からの計数結果が所定の計数結果より低い場合には、被掃除面の汚れ度合いが低いと判断し、回転体２１による被掃除面の掻き具合及び／または叩き具合が少なくするように電動機１９の回転数を遅く調整する。このように、被掃除面の汚れ具合に応じて、回転体２１による被掃除面の掻き具合及び／または叩き具合を制御することで、集塵性能を調整することができる。

また、判断制御手段９は、実施の形態１で示したように、第２の塵埃計検出信号からの情報量から、使用者のノズルの往復速度、回数といった掃除状況を把握することができる。この情報を用いて、使用者が急いで掃除していると判断した時には、使用者による吸込具の操作速度が速いので、電動機１９の回転数を遅くして、回転体２１による被掃除面の掻き具合及び／または叩き具合が少なくする。逆に、使用者が念入りに掃除をしていると推定した時には、使用者による吸込具の操作速度が遅いので、電動機１９の回転数を速くして、回転体２１による被掃除面の掻き具合及び／または叩き具合を多くなるように制御する。このように制御すれば、使用者が吸込具を、速く動作させても遅く動作させても回転体２１による被掃除面の掻き具合及び／または叩き具合を同程度に調整でき、操作の違いがあっても、同程度の集塵性能を確保出来るようにすることができる。よって、掃除後の仕上がり具合が、操作の違いによって大きく異なることがない、安定した集塵性能の掃除が提供できる使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、塵埃の大きさにあわせた複数の塵埃検出手段を持つ事で、これまで検知できていた塵埃に加えて、今まで検出できなかった小さな微細塵も検知することができるようになるので、被掃除面の汚れ具合に応じて、電動送風機への電力供給量及び／又は、吸込具の回転体を駆動する電動機を制御して、被掃除面にあった最適な掃除を行う電気掃除機に、特に有用である。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の制御ブロック図 同電気掃除機の外観斜視図 （ａ）同電気掃除機の所定時間当たりの塵埃計数手段からの計算結果と掃除時間との関係図（微細塵が多い場合）（ｂ）同電気掃除機の所定時間当たりの塵埃計数手段からの計算結果と掃除時間との関係図（微細塵が殆どない場合） 同電気掃除機で各種床面を掃除した場合の第１塵埃計数手段からの出力情報と、第２塵埃計数手段からの出力情報と、それらの比の関係図 同電気掃除機の第１塵埃計数手段からの出力情報及び第２塵埃計数手段からの出力情報と、電動送風機の消費電力と、制御係数Ｘ、Ｙとの関係図 同電気掃除機の所定時間当たりの塵埃計数手段からの計算結果と掃除時間との関係図 同電気掃除機の所定時間当たりの第２塵埃計数手段からの計算結果と掃除時間との関係図 同電気掃除機の第２塵埃計数手段からの計算結果の積算値と掃除時間との関係図 同電気掃除機の吸込具を用いての寝具の掃除方法を示す図 同電気掃除機の第２塵埃計数手段からの計算結果の積算値と掃除時間との関係図 同電気掃除機で各種寝具を掃除した時の第２塵埃計数手段からの計算結果と掃除時間との関係図 同電気掃除機で各種寝具を掃除した時の第２塵埃計数手段からの計算結果と掃除時間との関係図 本発明の実施の形態２における電気掃除機の制御ブロック図 同電気掃除機の外観斜視図

符号の説明

２ 電動送風機
７ 吸込具
９ 判断制御手段
１０ 塵埃検出手段
１１ 分別信号出力手段
１２ 第１塵埃計数手段
１３ 第２塵埃計数手段
１４ 報知手段
１９ 電動機
２１ 回転体
２２ 圧力検知手段

Claims (7)

1. 吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機に連通する吸気経路部と、前記吸気経路内に設けられた塵埃検出手段と、前記塵埃検出手段の検出結果から所定の大きさの塵埃に対して反応する第２塵埃検出信号と前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応する第１の塵埃検出信号とを出力する分別信号出力手段と、前記第１の塵埃検出信号をカウントする第１塵埃計数手段と、前記第２の塵埃検出信号をカウントする第２塵埃計数手段と、前記電動送風機への電力供給量を制御する判断制御手段とを備え、前記分別信号出力手段は、前記塵埃検出手段の検出結果から前記所定の大きさの塵埃に対して反応した場合には、前記第２の塵埃検出信号のみを出力するとともに、前記塵埃検出手段の検出結果から前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応した場合には、前記第１の塵埃検出信号及び前記第２の塵埃検出信号を出力するように構成されており、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段の出力情報Ｄ１と、前記第２塵埃計数手段の出力情報Ｄ２との比α＝Ｄ２／Ｄ１が所定値βと、α＞βの関係になる場合に被掃除面が布団であると判断して、前記電動送風機への電力供給量を制御することを特徴とする電気掃除機。
2. 使用者の吸込具の被掃除面への押さえつけ量を検知する圧力検知手段を備え、前記圧力検知手段からの出力情報と、第２塵埃計数手段の出力情報を基に、電動送風機への電力供給量を制御することを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
3. 電動送風機に連通して塵埃を吸引するとともに電動機で回転駆動される回転体を内蔵した吸込具を備え、判断制御手段は、第２塵埃計数手段の出力情報を基に、前記電動機で回転駆動される回転体の回転数を制御することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電気掃除機。
4. 判断制御手段は、第２塵埃計数手段の出力情報の変化量の比から、使用者が操作する吸込具の操作回数及び／又は操作速度を演算し、前記吸込具の操作回数及び／又は操作速度に連動して、電動送風機への電力供給量を制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
5. 判断制御手段は、第２塵埃計数手段の出力情報の最大カウント値から被掃除面の塵埃量を
   検知、予測して、電動送風機への電力供給量を補正制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。
6. 判断制御手段は、第２塵埃計数手段の出力情報の積算値に基づいて、電動送風機への電力供給量を補正制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。
7. 判断制御手段は、第２塵埃計数手段の出力情報を積算し、所定時間毎の前記積算値の変化量に基づいて、電動送風機への電力供給量を補正制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。

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