CN102450983A - 电动吸尘器 - Google Patents

Abstract

提供一种廉价且通用性优良的电动吸尘器。电动吸尘器(11)具有电动鼓风机(15)。电动吸尘器(11)具有用于设定电动鼓风机(15)的输入的相位角的控制元件(31)。电动吸尘器(11)具有可变电阻器(33)，该可变电阻器(33)能够可变地设定电阻值，并通过电阻值的可变设定，将电动鼓风机(15)的功率进行可变设定。电动吸尘器(11)具有控制单元(32)，该控制单元(32)对应于可变电阻器(33)的电阻值，避开产生规定的限度值以上的高次谐波的规定的相位角的范围来决定由控制元件(31)设定的电动鼓风机(15)的输入的相位角。

Description

电动吸尘器

本申请以日本专利申请2010-239933(申请日：2010年10月26日)作为基础，享受该在先申请的优先权。本申请通过参照该申请，包含该申请的全部内容。

技术领域

本发明的实施方式涉及对电动鼓风机进行相位控制的电动吸尘器。

背景技术

以往，这种电动吸尘器具备收容了电动鼓风机的吸尘器主体。在吸尘器主体上，与电动鼓风机的吸入侧连通而形成有集尘室。在该集尘室中，例如配置有集尘袋或者集尘杯等集尘部，通过驱动电动鼓风机来捕集所吸入的尘埃。

在这种电动吸尘器中，例如，希望能够与被扫除面的尘埃量等对应地使电动鼓风机的吸力可变，在使这种吸力可变时，一般对电动鼓风机的输入进行相位控制。

在日本专利第3314901号公报及日本特开平10-328101号公报记载的结构中，通过使用者操作可变电阻器来连续改变商用交流电源的相位角，从而能够控制电动鼓风机的输入的相位角。此时，当电动鼓风机的输入的相位角落入规定的范围、尤其是90°附近时，在输入电流中包含很多高次谐波，成为功率因数的降低或噪声产生的原因，所以在上述专利文献1及专利文献2记载的结构中，通过预先特殊地设定可变电阻器的行程位置和电阻值之间的对应关系，将可变电阻器的电阻值设置成相位角不会成为90°附近。

但是，在为这种结构的情况下，需要专用的特殊的可变电阻器，不易作成廉价，并且，例如，对于因所使用的国家不同而电源电压或最大输入等规格不同的电动吸尘器而言，分别需要相应的可变电阻器，缺乏通用性。

发明内容

本发明是鉴于这一点来做出的，其目的在于提供一种廉价且通用性优良的电动吸尘器。

实施方式的电动吸尘器具有电动鼓风机。此外，该电动吸尘器具有用于设定电动鼓风机的输入的相位角的控制元件。并且，该电动吸尘器具有可变电阻器，该可变电阻器能够可变地设定电阻值，并通过该电阻值的可变设定，将电动鼓风机的功率进行可变设定。此外，该电动吸尘器具有控制单元，该控制单元对应于可变电阻器的电阻值，避开产生规定的限度值以上的高次谐波的规定的相位角的范围来决定由控制元件设定的电动鼓风机的输入的相位角。

根据上述结构的电动吸尘器，控制单元对应于可变电阻器的电阻值，避开产生规定的限度值以上的高次谐波的规定的相位角的范围来决定由控制元件设定的电动鼓风机的输入的相位角，由此能够在使用通用的可变电阻器的同时抑制输入电流中所含的高次谐波。因此，对于例如电源电压或最大输入不同的电动吸尘器，也不需要使用昂贵的专用可变电阻器，所以能够提供廉价且通用性优良的电动吸尘器。

附图说明

图1是示出第一实施方式的电动吸尘器的内部结构的框图。

图2是示出同上的电动吸尘器的立体图。

图3中，(a)是示意地表示同上的电动吸尘器的可变电阻器的电阻值的变化特性的图表，(b)是示意地表示可变电阻器的行程和控制单元所决定的基于控制元件的电动鼓风机的输入的变换表的图表。

图4是示出同上的电动鼓风机的输入和(3次)高次谐波电流的关系的图表。

图5是示出第二实施方式的电动吸尘器的内部结构的框图。

图6中，(a)是示意地表示同上的电动吸尘器的可变电阻器的电阻值的变化特性的图表，(b)是示意地表示可变电阻器的行程和控制单元所决定的基于控制元件的电动鼓风机的输入的变换表的图表。

图7是示出同上的电动鼓风机的输入和(3次)高次谐波电流的关系的图表。

图8中，(a)是示意地表示第三实施方式的电动吸尘器的可变电阻器的电阻值的变化特性的图表，(b)是示意地表示可变电阻器的行程和控制单元所决定的基于控制元件的电动鼓风机的输入的变换表的图表。

具体实施方式

下面，参照附图，对第一实施方式的结构进行说明。

在图2中，11表示所谓的卧式的电动吸尘器，该电动吸尘器11具有：吸尘器主体12，和作为以能够安装卸下的方式连接在该吸尘器主体12上的管部的风路形成体13。

吸尘器主体12能够在被扫除面上旋转及行驶，在内部收容电动鼓风机15，并且，在具备连通到该电动鼓风机15的吸入侧的未图示的集尘部。此外，在该吸尘器主体12的前部，开口形成了主体吸入口17，该主体吸入口17与集尘部连通，并且，连接了风路形成体13的基端侧。并且，在该吸尘器主体12的上部，即，在与使用者对置、能够由使用者目视的位置的一侧，配置了电源开关18，该电源开关18对电动鼓风机15等的电动部的打开关闭即电动吸尘器11的打开关闭进行操作。此外，在该吸尘器主体12的上部的大致中央部，配置了可变操作部19，该可变操作部19用于使用者对电动鼓风机15的吸力进行可变设定。此外，在吸尘器主体12上形成有排气用的排气孔20。

此外，风路形成体13具备：与主体吸入口17连接的连接管部21；连通到该连接管部21的前端侧的、具有挠性的软管体22；手持操作部23，设在该软管体22的前端侧，用于使用者对风路形成体13进行把持操作；延长管24，可拆装地连接到该手持操作部23的前端侧；以及地刷26，作为连通连接到该延长管24的前端侧的吸入口体。此外，该风路形成体13是风路构成体，其与集尘部等一起与电动鼓风机15的吸入侧连通并在内部划分风路。

集尘部例如是纸袋等的集尘袋、旋风(离心)分离装置等的集尘装置，或者只是过滤器等，是用于捕集通过电动鼓风机15的驱动经由风路形成体13而与空气一同吸入的尘埃的构件。

接着，对电动吸尘器11的内部结构进行说明。

如图1所示，电动吸尘器11，例如在100V～240V的商用交流电源e上，经由未图示的电源软线，电连接了电动鼓风机15和控制元件31的串联电路。在此，电源软线卷绕在收容于吸尘器主体12(图2)中的软线线轴上，与壁面等的插座连接的前端侧的插头部位于吸尘器主体12(图2)的外部。并且，通过从软线线轴引出电源软线，能够在从吸尘器主体12(图2)离开的插座上连接插头部，并且，通过电源软线卷绕到软线线轴上，基端侧被收纳到吸尘器主体12(图2)中。

控制元件31是通过对商用交流电源e进行相位控制来设定电动鼓风机15的输入的相位角的构件。此外，该控制元件31例如是双向可控硅等交流控制元件，其控制端子31a电连接到控制单元32上。

控制单元32通过向控制元件31的控制端子31a施加触发信号来切换控制元件31的导通截止，决定由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角。此外，该控制单元32与可变电阻器33电连接。并且，该控制单元32例如是微机等数字电路，例如，通过已知的零交检测电路等零交检测单元34，能够检测商用交流电源e的电压波形的零交点。

在此，可变电阻器33通过可变操作件33a与可变操作部19(图2)连结，通过可变操作部19(图2)的滑动而可变操作件33a滑动，由此能够可变地设定电阻值。该可变电阻器33的电阻值的变化特性构成为，在至少产生规定的限度值L(例如由IEC标准规定的限度值，图4)以上的高次谐波的规定的相位角的范围，即与90°附近对应的区域，平滑、即不具有弯折点。具体而言，在本实施方式中，如图3(a)所示，可变电阻器33例如被设定为，越使可变操作部19(图2)向一侧(例如左侧)滑动，电阻值就变得越大，越使可变操作部19(图2)向另一侧(例如右侧)滑动，电阻值就变得越小。即，可变电阻器33的电阻值以线性(线形)变化。此外，该可变电阻器33的一端电连接到未图示的规定的定电压源上，另一端接地，通过该电阻值的变化，将定电压源的电压进行分压，并由控制单元32读取该分压的电压。

即，控制单元32通过在按零交检测单元34检测到的每个零交周期，将与作为可变电阻器33的模拟值的电阻值对应的分压电压进行数字变换来读取，由此决定向控制元件31的触发信号(触发脉冲)的定时，并决定由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角。换言之，控制单元32通过将与来自零交点的截止时间对应的触发信号提供给控制元件31的控制端子31a，切换控制元件31的导通截止，控制电动鼓风机15的输入。因此，电动吸尘器11通过可变电阻器33的电阻值的可变设定，对电动鼓风机15的功率进行可变设定。

在决定该相位角时，控制单元32例如比较所读取的分压电压和存储在未图示的存储单元中的变换表。该变换表例如如图3(b)所示，在预先设定可变电阻器33的电阻值的小于规定的第一阈值的区域A中，与电阻值的减少(增加)对应地线性(线形)增加(减少)输入，在可变电阻器33的电阻值为预先设定的规定的第一阈值以上且小于第二阈值的区域B中，即在作为产生规定的限度值L(图4)以上的高次谐波的相位角、即90°的相位角附近，与可变电阻器33的电阻值的变化(增减)无关而设定为一定的输入，在可变电阻器33的电阻值为预先设定的规定的第二阈值以上的区域C中，设定成将输入与电阻值的减少(增加)对应地线性(线形)地进行增加(减少)。即，该变换表构成为，以避开产生规定的限度值L(图4)以上的高次谐波的相位角的范围即90°附近来决定控制元件31的相位角。此外，与区域A和区域C的输入的变化率即电阻值的变化量对应的输入的变化量例如大致相同。

此外，在本实施方式中，控制单元32是数字电路，所以从微观上看，变换表的输入的变化为台阶状的，但是在该台阶差在实用上不产生问题的范围内，能够任意地设定为较小，下面，对变换表的输入的变化为平滑的情况进行说明。

接着，对上述第一实施方式的动作进行说明。

使用者通过将电源软线连接到插座上，将电动吸尘器11电连接到商用交流电源e上，通过操作电源开关18，启动电动吸尘器11，根据被扫除面的种类或者尘埃量等的状态等，使可变操作部19向左右滑动，并使其在电动鼓风机15的吸力成为所希望的吸力的位置停止。

即，控制单元32按由零交检测单元34检测到的每个零交周期，将根据可变电阻器33的可变操作件33a的滑动位置(与使用者对可变操作部19操作的滑动位置对应)来设定的可变电阻器33的电阻值所对应的分压电压进行数字变换来读取，并对应于该分压电压来决定向控制元件31输出的触发信号的定时，由此，决定由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角。

具体而言，如图3(b)所示，控制单元32在可变电阻器33的电阻值处于区域A内时，与电阻值的减少(增加)对应地线性(线形)地增加(减少)输入。

此外，控制单元32在可变电阻器33的电阻值处于区域B内时，与可变电阻器33的电阻值的变化(增减)无关地设定为一定的输入。

并且，控制单元32在可变电阻器33的电阻值处于区域C内时，与电阻值的减少(增加)对应地线性(线形)地增加(减少)输入。

其结果，如图4所示，(3次)高次谐波电流不会超过规定的限度值L。

并且，使用者利用由在所希望的功率下动作的电动鼓风机15的驱动产生的负压，经由地刷26等的风路形成体13，从被扫除面与空气一起吸入尘埃。该吸入的尘埃和空气一同被搬运到集尘部，被捕集到该集尘部。此外，被捕集了该尘埃的空气被吸入电动鼓风机15之后，经由排气孔20向吸尘器主体12的外部排气。

若扫除结束，则使用者操作电源开关18，来停止电动吸尘器11(电动鼓风机15)。

如上所述，根据上述第一实施方式，控制单元32与可变电阻器33的电阻值对应地，避开产生规定的限度值L以上的高次谐波的规定的相位角的范围即90°附近，来决定控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角，由此能够在使用通用的可变电阻器33的同时抑制输入电流中所含的高次谐波。

接着，参照图5至图7，对第二实施方式进行说明。此外，关于与上述第一实施方式相同的结构及作用，标注相同标记来省略其说明。

如图5所示，该第二实施方式是在上述第一实施方式中，控制单元32利用电流检测单元37检测流过电动鼓风机15的电流值。

此外，控制单元32只有在电流检测单元37检测到的电动鼓风机15的电流值为预先设定的规定值以上时，避开产生规定的限度值L以上的高次谐波的规定的相位角的范围即90°附近，来决定由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角。

更详细而言，如图6所示，控制单元32根据电流检测单元37检测到的电动鼓风机15的电流值，从预先存储在存储单元中的多个不同的变换表择一地选择所希望的变换表，或者，对变换表的第一阈值及/或者第二阈值进行可变设定，由此能够使与产生规定的限度值L以上的高次谐波的规定的相位角的范围即90°附近对应的区域B的范围可变。具体而言，控制单元32在电流检测单元37检测到的电动鼓风机15的电流值相对小时(小于规定值时)，缩小区域B，在电流检测单元37检测到的电动鼓风机15的电流值相对大时(在规定值以上时)，扩大区域B。此外，该区域B的范围的变化也可以是多阶段的，也可以无阶段。此外，区域B在设定为最小时也可以不存在。

此外，例如，在集尘部等中尘埃聚集到规定量以上等时，在被吸入电动鼓风机15的风量相对降低时，电动鼓风机15的电流值相对降低，所以如图7的单点划线所示，(3次)高次谐波电流也减少。因此，在电流检测单元37检测到的电动鼓风机15的电流值相对降低(成为规定值以下)时，即使控制单元32缩小区域B，(3次)高次谐波电流也不会超过规定的限度值L。

如上所述，根据上述第二实施方式，在电流检测单元37检测到的电动鼓风机15的电流值为预先设定的规定值以上时，控制单元32避开产生规定的限度值L以上的高次谐波的规定的相位角的范围即90°附近，来决定由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角，由此，例如，在电动鼓风机15的电流值小于规定值而很难产生高次谐波时，能够简化控制单元32的控制，并且，对于可变操作部19的行程操作即可变电阻器33的电阻值的变化，能够更加平滑地对应电动鼓风机15的功率的变化。

此外，在上述各实施方式中，若将在由控制单元32决定的区域B的输入设定为高次谐波不会超过规定的限度值L，则也可以不一定设为一定的值。

接着，参照图8，对第三实施方式进行说明。此外，关于与上述各实施方式相同的结构及作用，标注相同标记来省略其说明。

该第三实施方式是在上述各实施方式中，在由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角比产生规定的限度值L以上的高次谐波的规定的相位角即90°更小时和更大时，控制单元32使与可变电阻器33的电阻值的变化量对应的、由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角的变化量不同。

具体而言，控制单元32在电动鼓风机15的输入的相位角比产生规定的限度值L以上的高次谐波的相位角、在此为90°小的区域D，使与可变电阻器33的电阻值的变化量对应的、由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角的变化量相对减小，在电动鼓风机15的输入的相位角为产生规定的限度值L以上的高次谐波的相位角、在此为90°以上的区域E，使与可变电阻器33的电阻值的变化量对应的、由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角的变化量相对增大。即，控制单元32将变换表的相位角的变化率，在区域E设定为比在区域D大，由此避开产生规定的限度值L以上的高次谐波的相位角(90°)附近来决定控制元件31的相位角。

因此，在可变电阻器33的电阻值处于区域D内时，使输入与电阻值的减少(增加)对应地线性(线形)增加(减少)，在可变电阻器33的电阻值处于区域E内时，与电阻值的减少(增加)对应而使输入以比处于区域D内时更大的变化率线性(线形)增加(减少)。

如上所述，根据上述第三实施方式，在由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角比产生规定的限度值L以上的高次谐波的规定的相位角更小时和更大时，控制单元32通过使与可变电阻器33的电阻值的变化量对应的、由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角的变化量不同，由此能够与使用者的可变操作部19的操作、即可变电阻器33的电阻值的变化对应地，更平滑地使电动鼓风机15的功率可变。

此外，一般来说，使用者在将电动鼓风机15的功率设定为相对小时，需要微调其功率，在将电动鼓风机15的功率设定为相对大时，不需要微调功率。因此，在电动鼓风机15的输入的相位角比产生规定的限度值L以上的高次谐波的相位角(90°)小的区域D，使与可变电阻器33的电阻值的变化量对应的、由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角的变化量相对减小，在电动鼓风机15的输入的相位角比产生规定的限度值L以上的高次谐波的相位角(90°)大的(以上的)区域E，使与可变电阻器33的电阻值的变化量对应的、由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角的变化量相对增大，由此，在电动鼓风机15的功率相对小时，即使使用者将可变操作部19的行程取较大时，由于电动鼓风机15的输入(功率)的变化量较小，所以能够进行功率的微调，在电动鼓风机15的功率相对大时，使用者能够在不将可变操作部19的行程取较大而使电动鼓风机15的输入(功率)较大地变化。

此外，根据以上说明的至少一个实施方式，控制单元32与可变电阻器33的电阻值对应地，避开产生规定的限度值L以上的高次谐波的规定的相位角的范围即90°附近，来决定由控制元件31设定的电动鼓风机15的输入的相位角，由此，在能够使用通用的可变电阻器33的同时，抑制含在输入电流中的高次谐波。因此，例如，对于电源电压或最大输入不同的电动吸尘器11，也不需要使用昂贵的专用的可变电阻器，所以能够提供廉价且通用性优良的电动吸尘器11，并且，能够抑制因高次谐波造成的功率因数的降低及噪声的产生。

特别是，一般来说，电动吸尘器11使用采用10A左右的较大电流的电动鼓风机15，对于该电动鼓风机15的输出，在从0到最大的宽范围内进行控制，并且，以使用者设定的规定的输入固定而使用，所以容易产生高次谐波。因此，如上述各实施方式，通过利用控制单元32决定控制元件31的电动鼓风机15的输入的相位角，即使在这种电动吸尘器11中，也能够高效抑制高次谐波。

此外，通过目视可变操作部19的位置，使用者容易确认电动鼓风机15的功率，使用方便性变得良好。

并且，通过由数字电路构成控制单元32，能够容易控制电动鼓风机15的输入的相位角的决定。

此外，若在上述各实施方式中，构成为可变电阻器33的电阻值的变化至少在与产生规定的限度值L以上的高次谐波的规定的相位角的范围对应的区域平滑，即没有弯折点，则也可以不一定要是线性(线形)的。即，可变电阻器33的电阻值例如也可以沿着所谓的LOG曲线等变化，也可以在电阻值的上限值及下限值等的、与产生规定的限度值L以上的高次谐波的规定的相位角的范围对应的区域以外的区域，形成弯折点。

此外，可变电阻器33例如能够配置在风路形成体13(手持操作部23)等任意的位置。

并且，零交检测单元34也可以代替已知的零交检测电路，例如，用控制单元32直接读入商用交流电源e的电压值，在该控制单元32内检测零交点等。具体而言，控制单元32也可以通过如下方式进行控制：将商用交流电源e作成半波而分压来接入电压之后进行数字变换，并从该电压成为0V的时刻开始，将对应于断开时间的触发信号赋予控制元件31。

此外，控制单元32例如可以使用比较仪等来由模拟电路构成。

此外，虽然对本发明的几个实施方式进行了说明，但是这些实施方式仅仅是作为例子来说明的，并没有意图限定发明的范围。这些的新的实施方式能够通过其他各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换以及变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨内，并且，包含在权利要求所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (4)

1.一种电动吸尘器，其特征在于，具备：

电动鼓风机；

控制元件，对该电动鼓风机的输入的相位角进行设定；

可变电阻器，能够可变地设定电阻值，并通过该电阻值的可变设定，将上述电动鼓风机的功率进行可变设定；以及

控制单元，对应于该可变电阻器的电阻值，避开产生规定的限度值以上的高次谐波的规定的相位角的范围，来决定由上述控制元件设定的上述电动鼓风机的输入的相位角。

2.根据权利要求1所述的电动吸尘器，其特征在于，

具备电流检测单元，该电流检测单元对电动鼓风机的电流值进行检测，

在由上述电流检测单元检测到的上述电动鼓风机的电流值为预先设定的规定值以上时，控制单元避开产生规定的限度值以上的高次谐波的规定的相位角的范围，来决定由控制元件设定的上述电动鼓风机的输入的相位角。

3.根据权利要求1或2所述的电动吸尘器，其特征在于，

在由控制元件设定的电动鼓风机的输入的相位角小于和大于产生规定的限度值以上的高次谐波的规定的相位角的范围时，控制单元使与可变电阻器的电阻值的变化量对应的、由上述控制元件设定的上述电动鼓风机的输入的相位角的变化量不同。

4.根据权利要求3所述的电动吸尘器，其特征在于，

在电动鼓风机的输入的相位角比产生规定的限度值以上的高次谐波的规定的相位角小的区域，控制单元使与可变电阻器的电阻值的变化量对应的、由控制元件设定的上述电动鼓风机的输入的相位角的变化量相对减小，在上述电动鼓风机的输入的相位角比产生规定的限度值以上的高次谐波的规定的相位角大的区域，控制单元使与可变电阻器的电阻值的变化量对应的、由控制元件设定的上述电动鼓风机的输入的相位角的变化量相对增大。

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