JP2006116058A - 床用吸込具及び電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】ブラシモータの回転を制御し、回転ブラシの無駄な回転を抑えることができる電気掃除機の床用吸込具を提供する。
【解決手段】 下面に吸込口34を具えるヘッド32の内部に回転可能に支持された回転ブラシ50と、該回転ブラシ50を回転させるブラシモータ40と、を具えた床用吸込具30において、床面に対する移動を検知する移動検知手段を具え、ヘッド32が床面に対して移動していないことを検知すると、回転ブラシ50の回転を停止又は回転数を下げるようにした。また、床面にヘッド32の底面が接触しているか否かを検知する接触検知手段64を具え、床用吸込具30が床面に接触していないことを検知すると、回転ブラシ50の回転を停止又は回転数を下げるようにした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電気掃除機に接続される床用吸込具に関するものであり、具体的には、内蔵されたブラシモータによって回転する回転ブラシを具えた床用吸込具に関するものである。

電気掃除機に接続される床用吸込具には、絨毯やフローリング、畳等の床面に付着している埃や髪の毛等を掻き出して吸引できるように、回転ブラシを内蔵しているものがある。
回転ブラシの掻き出し性能を高めるために、床用吸込具の内部に配備されたブラシモータによって強制的に回転できるようになっているものもある(例えば、特許文献１参照)。

特開平５−３３７０６８号公報

しかしながら、従来は、掃除をしていない場合でも、回転ブラシが床面に接していると、ブラシモータに通電が行なわれるため、電力が無駄に消費されることがある。また、ブラシモータの寿命を縮めてしまうこともあった。
さらに、床用吸込具を回転ブラシが回転している状態で、床用吸込具を床面に当てた状態で、移動させずに放置しておくと、回転ブラシが床面を傷つけたり、回転ブラシ等の摩耗が早まることがあった。

本発明は、床用吸込具の移動や床面との接触を検知して、回転ブラシの回転を制御するようにした床用吸込具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の床用吸込具は、下面に吸込口を具えるヘッドの内部に回転可能に支持された回転ブラシと、該回転ブラシを回転させるブラシモータと、を具えた床用吸込具において、床面に対する移動を検知する移動検知手段を具え、ヘッドが床面に対して移動していないことを検知すると、回転ブラシの回転を停止又は回転数を下げるようにした。
また、床面にヘッドの底面が接触しているか否かを検知する接触検知手段を具え、床用吸込具が床面に接触していないことを検知すると、回転ブラシの回転を停止又は回転数を下げるようにした。

本発明の床用吸込具によれば、移動検知手段が、ヘッドが移動していないことを検知、又は、接触検知手段が、ヘッドの底面が床面に接触していないことを検知すると、ブラシモータの回転を停止又は回転数を下げて、回転ブラシの回転を停止又は回転数を下げることができる。
従って、電力が無駄に消費されることを防止でき、また、ブラシモータや回転ブラシの摩耗等を防止でき、長寿命化を図ることができる。さらに、回転ブラシが床面を傷つけることも防止できる。

本発明は、床用吸込具の移動や床面との接触を検知して、回転ブラシの回転を制御するようにした床用吸込具を提供することを目的とする。

＜実施例１＞
図１は、本発明の床用吸込具(30)を具えた電気掃除機(10)の縦置き収納状態を示す側面図である。
電気掃除機(10)は、吸引用モータや集塵部を内部に収容した本体(12)と、該本体(12)に接続される可撓性ホース(20)、可撓性ホース(20)に着脱可能な伸縮ロッド(26)と、床用吸込具(30)から構成される。
床用吸込具(30)は、可撓性ホース(20)又は伸縮ロッド(26)に接続可能となっている。
可撓性ホース(20)の先端には、使用者が握るグリップ(22)が設けられており、該グリップ(22)には操作器(24)が取り付けられている。
電気掃除機(10)及び床用吸込具(30)の操作は、使用者が操作器(24)を操作することによって行なわれ、電気掃除機(10)の適所に配置された制御手段(70)によって制御される。

図２は、床用吸込具(30)の上面カバー(35)を取り外した状態を示す底面図、図３は、図２の線Ｘ−Ｘに沿う断面図である。
床用吸込具(30)は、横長のヘッド(32)の後方上面に、可撓性ホース(20)又は伸縮ロッド(26)に接続される接続口(36)がヘッド(32)に回転可能に支持されている。ヘッド(32)及び接続口(36)は樹脂製であり、図３に示すように、ヘッド(32)の下面には、埃等を吸い込む吸込口(34)が形成されており、該吸込口(34)は、接続口(36)に連通している。

ヘッド(32)は、上面カバー(35)、下面カバー(38)及び前方の開閉可能なシャッター(33)に囲まれており、内部には、図２及び図３に示すように、床面の埃等を掻き出す回転ブラシ(50)と、該回転ブラシ(50)を回転させるブラシモータ(40)が配備されている。回転ブラシ(50)は、ヘッド(32)の長手方向に平行に支持されており、ブラシの先端がヘッド(32)の下面から少し突出している。
回転ブラシ(50)の中心軸は、ブラシモータ(40)にベルト(42)を介して動力伝達可能に接続されている。
下面カバー(38)の後端には、ヘッド(32)を安定して走行させるための車輪(39)が支持されている。

ヘッド(32)の先端は、シャッター(33)が開閉可能に配置されている。図３に示すように、ヘッド(32)の上面カバー(35)は、図２に示すように、前方に向けて開口し、上向きに屈曲した凹み(37)を有しており、該凹み(37)にスライドして収納可能にシャッター(33)が配置されている。凹み(37)の底面には、シャッター(33)が開放したことを、シャッター(33)の基端との接触により検知する開閉検知手段(68)が配備されている。開閉検知手段(68)は、接触スイッチ(69)等から構成することができる。
開閉検知手段(68)がシャッター(33)の開放を検知した場合には、後述するとおり、ブラシモータ(40)の回転数を上げて、埃等の溜まりやすい壁際での回転ブラシ(50)による掻き上げ力を高めるようにしている。

シャッター(33)は、下面カバー(38)の両側に揺動自在に支持されており、無負荷時には、シャッター(33)が閉止した状態を維持すべく、バネ付勢されている。シャッター(33)の前頂部には、ヘッド(32)の前面が壁面に当たったときに、シャッター(33)を押し上げる当たり部材(33a)が配備されている。

本発明の床用吸込具(30)には、床用吸込具(30)が移動していないことを検知する移動検知手段(60)を有する。床用吸込具(30)が移動していないとは、例えば、床面に接していない場合や、床面に接していても、床面に対して移動していない場合であり、床用吸込具(30)が移動していないことを、移動検知手段(60)が検知すると、ブラシモータ(40)の回転を停止又は回転数を下げて、無駄な電力消費を防止してブラシモータ(40)の寿命を延ばすと共に、回転ブラシ(50)やベルト(42)等の摩耗を防止するようにしている。
移動検知手段(60)として、例えば、ヘッド(32)の後端の車輪(39)にエンコーダ(61)を配置したり、ブラシモータ(40)の負荷の変動を測定する手段を例示できる。

また、本発明の床用吸込具(30)には、ヘッド(32)のの下面が床面に接しているか否かを検知する接触検知手段(64)を具える。ヘッド(32)の下面が床面に接していない場合には、回転ブラシ(50)を回転させる必要がなく、このような場合に、ブラシモータ(40)の回転を停止又は回転数を下げて、無駄な電力消費を防止してブラシモータ(40)の寿命を延ばすと共に、回転ブラシ(50)やベルト(42)等の摩耗を防止するようにしている。
接触検知手段(64)として、例えば、ヘッド(32)の下面カバー(38)に下向きに突出する検出スイッチ(65)を例示できる。

上記ブラシモータ(40)、開閉検知手段(68)、移動検知手段(60)及び接触検知手段(64)は、図４に示すように、掃除機本体(12)の制御手段(70)に電気的に接続されている。また、電気掃除機(10)の吸引用モータ(14)及び操作器(24)も制御手段(70)に電気的に接続されている。
操作器(24)は、電気掃除機(10)の操作、即ち、吸引用モータ(14)のオン、オフや出力切替、また、ブラシモータ(40)のオン、オフ及び出力切替を制御する操作ボタンを有しており、各種操作命令を制御手段(70)に送信する。
制御手段(70)は、夫々モータ制御回路を有しており、操作器(24)の操作命令に応じて吸引用モータ(14)及びブラシモータ(40)を制御すると共に、開閉検知手段(68)、移動検知手段(60)、接触検知手段(64)からの信号に基づいて、以下に夫々示すように、ブラシモータ(40)の制御を行なう。
吸引用モータ(14)及びブラシモータ(40)の出力切替は、ＰＷＭ制御により行なうことができる。

＜開閉検知手段(68)について＞
床用吸込具(30)を壁に押し当てると、当たり部材(33a)が後方上向きに押し上げられて、シャッター(33)が上面カバー(35)の凹み(37)に収容される。このとき、シャッター(33)の基端が凹み(37)内の開閉検知手段(68)に接触して、シャッター(33)が開放したことが制御手段(70)に送信される。
ブラシモータ(40)が動作するモードで運転している状態で(ステップ１)、シャッター(33)の開放が検知されると(ステップ２)、壁際における埃等の掻き上げ力を高めるために、フローチャート図５に示すように、ブラシモータ(40)への通電時間を長くするよう位相制御を行ない、回転ブラシ(50)の回転数を上げる(ステップ３)。
開閉検知手段(68)がシャッター(33)の開放を検知していない、即ち、シャッター(33)が閉じている場合には、ブラシモータ(40)への通電時間を短くするように位相制御を行ない、回転ブラシ(50)の回転数を下げる(ステップ４)。
上記により、床用吸込具(30)が壁に押し当てられている状態で、回転ブラシ(50)の回転数を高めることができ、壁際の埃等の取り残しを防止することができる。
また、シャッター(33)が開放しているときのみ、回転ブラシ(50)の回転数を高めるようにしているから、常に回転ブラシ(50)の回転数を高めるような運転状態に比べて、ブラシモータ(40)への負荷が小さく、また、回転ブラシ(50)やベルト(42)等の摩耗を防止でき、長寿命化を達成できる。

なお、フローチャート図６に示すように、シャッター(33)の開放を開閉検知手段(68)が検知した後、所定時間、例えば５秒の間だけ、ブラシモータ(40)の回転数を高めるようにしてもよい(ステップ３〜７)。これにより、壁から床用吸込具(30)が離れた状態、即ち、壁に近い部分の埃等の取り残しを防止できる。

＜移動検知手段(60)＞
ブラシモータ(40)が回転している状態で、使用者が、電気掃除機(10)を放置したり、床用吸込具(30)が接地した状態で放置したときに、ブラシモータ(40)の回転をそのまま続けると、消費電力の無駄になるだけでなく、回転ブラシ(50)やベルト等の摩耗することがある。そこで、本発明では、以下に示すように、床用吸込具(30)が移動していないことを移動検知手段(60)が検知すると、ブラシモータ(40)への通電を停止し、回転ブラシ(50)を停止するようにした。
具体的には、フローチャート図７に示すように、ブラシモータ(40)が動作するモードで運転している状態で(ステップ１)、床用吸込具(30)が床面に対して移動していないことを移動検知手段(60)が検知、例えば、車輪(39)の回転がエンコーダ(61)から検知されない場合に(ステップ２)、ブラシモータ(40)への通電を停止し、回転ブラシ(50)の回転を止める(ステップ３)。
使用者が再度床用吸込具(30)を床面に対して移動させたことが検知されると(ステップ２)、ブラシモータ(40)への通電を再開し、回転ブラシ(50)を回転させる(ステップ４)。
上記のように制御することにより、床用吸込具(30)が移動していない状態では、回転ブラシ(50)は回転しないので、消費電力を抑え、ブラシモータ(40)や回転ブラシ(50)等の長寿命化を達成できる。

なお、上記実施例では、床用吸込具(30)が移動していないときに、ブラシモータ(40)への通電を停止しているが、ブラシモータ(40)の回転数を小さくする制御を行なってもよい。

＜接触検知手段(64)＞
ブラシモータ(40)が回転している状態で、使用者が、電気掃除機(10)を放置したり、床用吸込具(30)が床面に接触していない状態で移動等をする場合に、ブラシモータ(40)の回転をそのまま続けると、消費電力の無駄になるだけでなく、回転ブラシ(50)やベルト等の摩耗することがある。そこで、本発明では、以下に示すように、床用吸込具(30)が床面に接触していないことを接触検知手段(64)が検知すると、ブラシモータ(40)への通電を停止し、回転ブラシ(50)を停止するようにした。
具体的には、フローチャート図８に示すように、ブラシモータ(40)が動作するモードで運転している状態で(ステップ１)、床用吸込具(30)が床面に接触していないことを接触検知手段(64)が検知、例えば、下面カバー(38)に設けたスイッチからの出力に基づいて検知すると(ステップ２)、ブラシモータ(40)への通電を停止し、回転ブラシ(50)の回転を止める(ステップ３)。
使用者が再度床用吸込具(30)を床面に接触したことが検知されると(ステップ２)、ブラシモータ(40)への通電を再開し、回転ブラシ(50)を回転させる(ステップ４)。
上記のように制御することにより、床用吸込具(30)が床面に接触していない状態では、回転ブラシ(50)は回転、即ち空転はしないので、消費電力を抑え、ブラシモータ(40)や回転ブラシ(50)等の長寿命化を達成できる。

なお、上記実施例では、床用吸込具(30)が床面に接触していないときに、ブラシモータ(40)への通電を停止しているが、ブラシモータ(40)の回転数を小さくする制御を行なってもよい。

上記検知手段(60)(64)(68)は、単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。また、検知方法は上記に限定されるものではない。

＜実施例２＞
従来の電気掃除機(10)では、床用吸込具(30)のブラシモータ(40)の回転数は吸引用モータ(14)の運転モードに応じて予め設定されていたり、ヘッド(32)の接する床面の材質を自動的に検出して設定されていた。
従って、掃除をする床面の汚れ具合いや傷つき具合、使用者の好みに応じて回転ブラシ(50)の回転数を任意に設定することはできなかった。

そこで、次に示すような制御を行なうことによって、使用者が任意に回転数の設定をできるようにした。

操作器(24)にブラシモータ(40)の回転をオン、オフするスイッチを設け、フローチャート図９に示すように、スイッチをオンにしている間のみブラシモータ(40)を回転させる。これにより、使用者の所望しない場合には、ブラシモータ(40)は回転することはない。

また、操作器(24)に、ブラシモータ(40)の回転をオン、オフするスイッチに加え、回転数を増加させるスイッチを設け、フローチャート図１０に示すように、ブラシモータ(40)の回転がオンの状態で、回転数を増加するスイッチを押したときだけ、ブラシモータ(40)の回転数を上げる。具体的には、ブラシモータ(40)について、ＰＷＭ制御のデューティー比を上げていき、通電時間を長くすることで回転数を上げる。これにより、回転ブラシ(50)の回転数を上げることができる。一方、回転数を増加するスイッチを押していないときには、回転数を元に戻すように制御する。これにより、必要な時だけ高い回転数で回転ブラシ(50)を回転させることができる。
なお、回転数を減少させるスイッチを設け、該スイッチを押しているときだけ、ブラシモータ(40)の回転数を下げるようにしてもよいし、ブラシモータ(40)の回転数は、電源波形比率を上下させることによって増加、減少させることもできる。

さらに、上記及びフローチャート図１０に示す回転数調整において、スイッチを１回押すと回転数を増加させ、さらにもう１回スイッチを押すと、その回転数を維持するような制御を行なってもよい。本制御については、フローチャート図１２に示している。

さらに、操作器(24)に、ブラシモータ(40)の回転をオン、オフするスイッチに加え、回転数を増加、減少させるスイッチを設け、フローチャート図１１に示すように、ブラシモータ(40)の回転がオンの状態で、回転数を増加するスイッチを押したときには、ブラシモータ(40)の回転数を上げる。具体的には、ブラシモータ(40)について、ＰＷＭ制御のデューティー比を上げていき、通電時間を長くすることで回転数を上げる。これにより、回転ブラシ(50)の回転数を上げることができる。一方、回転数を減少させるスイッチを押したときには、ブラシモータ(40)の回転数を下げる。具体的には、ブラシモータ(40)について、ＰＷＭ制御のデューティー比を下げていき、通電時間を短くすることで回転数を下げる。これにより、回転ブラシ(50)の回転数を下げることができる。
上記制御によって、使用者の所望の回転数で回転ブラシ(50)を回転させることができる。
なお、ブラシモータ(40)の回転数は、電源波形比率を上下させることによって増加、減少させることもできる。

上記のように、回転ブラシ(50)の回転数を使用者が、所望に応じて任意に設定、変更できるようにしたから、床面の汚れ具合や傷つき具合に応じて最適な回転数で掃除を行なうことができる。また、夜間に掃除をする場合や大きな音を立てることができない状況では、回転ブラシ(50)の回転数を下げて掃除をすることができる利点もある。

＜実施例３＞
従来の電気掃除機(10)では、吸引用モータ(14)の消費電力のバラツキに左右されて、全負荷初期の消費電力値が変化することがあった。吸引用モータ(14)にバラツキがあると、消費電力が大きくなって吸引用モータ(14)の寿命が短くなったり、騒音の原因となることがあった。消費電力が小さい場合には、法定の規格値を下回ってしまい、不良品として製造ラインの検査に合格しないこともあった。

安全装置のタイミングでは、吸引用モータ(14)の電流を電流センサで検知しているため、消費電力の大きいモータでは、パワーダウンが通常よりも入りにくく、負荷が大きくなる傾向があるため、温度上昇して、吸引用モータ(14)やその他の部品の寿命を短くすることがあった。
逆に、消費電力の小さい吸引用モータ(14)では、パワーダウンが通常よりも入りやすいため、仕事率がピークの位置で、パワーが落ちることもあり、製造ライン不良の増大に繋がる可能性もあった。

そこで、吸引用モータ(14)のバラツキに影響を受けることなく、全負荷、最大入力の安定化を図り、不良率の低下を達成できるようにした。

具体的には、図１３に示すように、吸引用モータ(14)、交流電源(81)、電源回路(82)、電流検出回路(83)、モータ駆動回路(84)、双方向性ダイオード(85)、マイクロコンピュータ(86)、手元操作部(87)及び記憶素子(88)からなる電気掃除機(10)の回路において、フローチャート図１５に示すように、手元操作部(87)(図１４参照)の「中／弱」キーを押しながら、電源を投入し、「中／弱」キーを押し続けた状態で、「床」キーを３回押し、モータ判別モードに移行させる(ステップ１)。この状態で、全負荷強運転を５秒間行ない、モータの判別を行なう(ステップ２、３)。中モータの閾値(３.８〜４.０Ｖ)を設定し、ＡＶＩ(モータ電流測定カレントセンサの出力電圧)が設定範囲内であれば(ステップ４)、中モータ(仕様Ａ)と判定する(ステップ５)。ＡＶＩが上限範囲を上回れば(ステップ６)、上モータ(仕様Ｂ)と判定する(ステップ７)。また、ＡＶＩが下限範囲を下回れば(ステップ８)、下モータ(仕様Ｃ)と判定する(ステップ９)。
仕様Ａ(中モータ)は、通常設定をした仕様であり、仕様Ｂ(上モータ)及び仕様Ｃ(下モータ)はパワーダウン、ＬＥＤ、パワーアップ、全負荷入力を夫々変化させる。
「切」キーを３秒間検知すると(ステップ１０)、仕様を記憶し(ステップ１１)、運転を終了させる(ステップ１２)。

モータの消費電力に応じて、モータのパワー制御を変化させて、安全装置のパワーを落とすタイミングを一定にすることによって、商品性能のバラツキを抑えることができる。

その結果、モータのパワーダウンや、集塵部がいっぱいになったときに点灯するＬＥＤの点灯タイミングが安定し、商品の品質向上を達成できる。
上モータでは、サージング音、温度上昇の軽減を達成でき、モータ寿命を延ばすことができる。
下モータでは、上記ＬＥＤの早点きを抑えることができ、全負荷入力の規格内入力を確保することができる。
さらに、モータのバラツキに影響を受けることなく、全負荷、最大入力の安定化を達成できる。

本発明は、ブラシモータの回転を制御し、回転ブラシの無駄な回転を抑えることができる電気掃除機の床用吸込具として有用である。

本発明の床用吸込具を取り付けた電気掃除機の側面図である。 本発明の床用吸込具の上面カバーを取り外した状態を示す平面図である。 図２の線Ｘ−Ｘに沿う矢視断面図である。 電気掃除機の電気系のブロック図である。 開放検知手段によるブラシモータ制御のフローチャート図である。 開放検知手段によるブラシモータ制御の異なる実施例を示すフローチャート図である。 移動検知手段によるブラシモータ制御のフローチャート図である。 接触検知手段によるブラシモータ制御のフローチャート図である。 実施例２のフローチャート図である。 実施例２のフローチャート図である。 実施例２のフローチャート図である。 実施例２のフローチャート図である。 実施例３の吸引用モータの安定化を図るための電気掃除機のブロック図である。 実施例３の電気掃除機の手元操作部の一例を示す図である。 吸引用モータの安定化を図るための仕様振分けを示すフローチャート図である。

符号の説明

(10) 電気掃除機
(14) 吸引用モータ
(24) 操作器
(30) 床用吸込具
(32) ヘッド
(33) シャッター
(40) ブラシモータ
(50) 回転ブラシ
(60) 移動検知手段
(64) 接触検知手段
(68) 開閉検知手段
(70) 制御手段

Claims (7)

1. 下面に吸込口(34)を具えるヘッド(32)の内部に回転可能に支持された回転ブラシ(50)と、該回転ブラシ(50)を回転させるブラシモータ(40)と、を具えた床用吸込具(30)において、
   床面に対する移動を検知する移動検知手段(60)を具え、
   ヘッド(32)が床面に対して移動していないことを検知すると、
   回転ブラシ(50)の回転を停止又は回転数を下げるようにしたことを特徴とする床用吸込具。
2. 床面にヘッド(32)の底面が接触しているか否かを検知する接触検知手段(64)を具え、
   床用吸込具(30)が床面に接触していないことを検知すると、
   回転ブラシ(50)の回転を停止又は回転数を下げるようにした請求項１に記載の床用吸込具。
3. 回転ブラシ(50)の回転の停止は、ブラシモータ(40)を停止することにより行なわれる請求項１又は請求項２に記載の床用吸込具。
4. 下面に吸込口(34)を具えるヘッド(32)の内部に回転可能に支持された回転ブラシ(50)と、該回転ブラシ(50)を回転させるブラシモータ(40)と、ヘッド(32)の前部に開閉可能なシャッター(33)を具えた床用吸込具(30)において、
   シャッター(33)の開閉を検知する開閉検知手段(68)を具え、
   開閉検知手段(68)がシャッター(33)の開放を検知すると、ブラシモータ(40)の回転数を上げるようにしたことを特徴とする床用吸込具。
5. 開閉検知手段(68)がシャッター(33)の開放を検知すると、ブラシモータ(40)の回転数を所定時間上げる請求項４に記載の床用吸込具。
6. 下面に吸込口(34)を具えるヘッド(32)の内部に回転可能に支持された回転ブラシ(50)と、該回転ブラシ(50)を回転させるブラシモータ(40)と、を具えた床用吸込具(30)において、
   ブラシモータ(40)の回転数を使用者の操作により変更可能としたことを特徴とする床用吸込具。
7. 請求項１乃至請求項６の何れかに記載の床用吸込具(30)を接続してなる電気掃除機。

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