JP2006320153A - 電動送風機駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 モータ整流部によって生じるリップル成分や外的ノイズが生じても入力電力の精度を高める制御装置を供する。
【解決手段】 整流子を備えるモータ５に流れる電流のスイッチング素子２に制御信号を供給する制御部１０と電流検出部３を備えた電動送風機駆動装置において、前記モータに印加電力が検出電流値として現われない第１の検出電流値と検出電流値として現われる第２の検出電流値について、電流検出部３が検出した検出値を所定の周期でサンプリングして取込む検出値取込部７１により取込まれた前記第１および第２の前記電流加算値から加算補正値を算出し、この加算補正値と、予め設定した設定値に基づいて算出した設定値、とを比較して誤差を求め、この誤差に応じて、前記電動送風機の入力電力が予め設定した範囲になるように、前記スイッチング素子２へ出力される制御信号のタイミングを決定するようにした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、交流電源を駆動源とし整流子モータおよびこのモータにより駆動されるファンを備える電動送風機駆動装置に関する。

交流電源を駆動源とし整流子を備えるモータから構成される電動送風機において、そのモータに流れる電流値を検出し、その検出した電流値に応じて電動送風機の入力電力制御を実施している。このような従来の技術が、例えば、特許文献１などに開示されている。
特開平６−９０８８３号公報

モータを駆動している時の電流には、モータ駆動回路が実装された基板上のスイッチング電源等の回路部品や回路パターンの影響で外的ノイズが生じる。この外的ノイズは、入力電力制御の精度を劣化させるため、従来、ノイズフィルタなどによって除去している。

一方、交流電源を駆動源とし、整流子を備えるモータが駆動すると、そのモータに流れる電流には、整流に伴うリップルが生じる。この整流リップルは、モータ整流部の整流状態を正しく反映しており、このリップル成分をノイズフィルタなどで除去するとモータ入力に影響を及ぼす。

本願発明は、モータ整流部によって生じるリップル成分や外的ノイズが生じても入力電力の精度を高め適切な制御が出来る制御装置を供することを目的とするものである。

交流電源に接続される整流子を備えるモータおよびこのモータに接続されたファンとからなる電動送風機と、前記モータに前記整流子を介して流れ整流に伴うリップル成分を含む電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部から全波整流部を介して検出される電流値により、前記スイッチング素子へ出力する制御信号のタイミングを制御し、前記モータに印加される入力電力を制御する制御部とを備えた電動送風機制御装置において、前記制御部は、前記電流検出部が検出した電流検出値を所定の周期でサンプリングして取込む検出値取込手段と、前記検出値取込手段が取込んだ前記電流検出値を所定サンプリング回数分加算して加算値を算出する加算値算出手段と、前記スイッチング素子へ出力する制御信号を決定する出力タイミング決定手段と、を有し、前記加算値算出手段は、前記モータに入力電力が印加さない期間で加算される前記リップル成分が反映されない加算値を第１の加算値とし、前記モータに入力電力が印加される整流全波期間で加算される前記リップル成分が反映された加算値を第２の加算値として算出し、前記第１の加算値および前記第２の加算値から加算補正値を算出し、前記出力タイミング手段により前記算出されたこの加算補正値と、予め設定した設定値、または、予め設定した関係式に基づいて算出した設定値、とを比較して誤差を求め、この誤差に応じて、前記電動送風機の入力電力が予め設定した範囲になるように、前記スイッチング素子へ出力される制御信号のタイミングを決定するようにした。

本発明によれば、モータの電流を検出して、信頼性の高い電動送風機の入力電力制御を実施することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

はじめに、電動送風機駆動装置の一実施の形態として移動式の電気掃除機に適用した場合について説明する。図１に移動式の電気掃除機２０を示す。

図１に示すように、電気掃除機本体２１は、上面を開口した下部ケース２２とこの下部ケース２２の後部上面を閉塞する上部ケース２３とを前面を含む周縁にバンパ２４を狭持して接合している。そして、前側上面部の開口を閉塞する蓋体２５を開閉自在に設けている。さらに、この蓋体２５には、使用者に電気掃除機２０の状態、例えばゴミの量、を知らせるための報知部４０が形成されている。この報知部４０は、ＬＥＤ等の発光素子や発音素子などにより構成される。

電気掃除機本体２１は、内部の前部に集塵部としての集塵袋２７を設け、この集塵袋２７の背面側に電動送風機２６を配置し、電動送風機２６の吸気風を、集塵袋２７内を通過させることでこの集塵袋２７でゴミを分離し集塵するようになっている。

電気掃除機本体２１の進行方向となる前側下面に旋回自在な旋回輪（図示せず）を設けている。また、電気掃除機本体２１の後側両側面に一対の大径の従動後輪２８を設けている。

電気掃除機本体２１の前側略中央には、外部から空気を吸引する本体吸込口２９を開口している。そして、この本体吸込口２９に伸縮自在で湾曲可能な略円筒状のホース体３０の一端を連通接続している。前記ホース体３０の他端は操作部３１に連通している。

操作部３１は電動送風機２６の動作モードを「ＯＦＦ」も含めて強・弱選択する操作ボタン３２を設けるとともに、掃除する際に作業者が把持する把持部３３を設けている。操作部３１の先端に延長管３４を着脱可能に連通し、この延長管３４とホース体３０が操作部３１を経由して連通するようになっている。延長管３４は大径管３４ａとこの大径管３４ａ内に挿入される小径管３４ｂからなり、小径管３４ｂを大径管３４ａに対してスライドさせることで延長管全体を伸縮可能にしている。そして、この延長管３４の先端に被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込口を設けた吸込口体３５を着脱自在に取付けている。

次に、電気掃除機駆動装置１００を構成する電動送風機２６、及び制御部１０を図２に基づいて説明する。電気掃除機本体２１内には、電動送風機２６、制御部１０等を実装した制御回路基板１０１、などが組み込まれている。

商用交流電源１と電流ヒューズ４に対して、電動送風機２６を構成するモータ５と、このモータ５の入力をオン・オフするスイッチング素子、例えば、双方向性サイリスタ２とが、直列に接続されている。

電動送風機２６は、主にモータ５とファン１３とから構成されている。モータ５は、整流子（図示せず）を備えた電機子５ａと、界磁巻線５ｂ，５ｃと、カーボンブラシ（図示せず）から構成されるユニバーサルモータ等の整流子モータである。モータ５において、電流は整流子とカーボンブラシによって整流される。モータ５に印加される電力は、この整流子を介して電機子５ａに電流が流れる。
ファン１３はモータ５の回転軸に接続された遠心型ファンである。

電流検出部３は、例えば、トランスから構成される。そして、この電流検出部３において、モータ５に流れる電流が、電圧に変換され、電流検出値となる。制御部１０において、モータ５に印加される電力がこの電流検出値を制御信号として使用される。また、モータ５に印加する交流電圧のゼロクロスポイントは、ゼロクロス検出部６で検出される。

また、制御部１０は、マイクロプロセッサ７、メモリ８、およびＩ／Ｏポート９などから構成される。Ｉ／Ｏポート９の中には、Ａ／Ｄ変換の機能を有するポートがある。メモリ８には、マイクロプロセッサ７が実行する制御プログラム、ならびに必要な定数などのデータが予め記憶されている。また、このメモリ８には、マイクロプロセッサ７からのデータなどを一時記憶しておくデータ記憶領域ならびに作業領域が設けられている。

そして、電流検出部３が検出した電流検出値は、整流部１１で全波または半波整流された後、Ｉ／Ｏポート９に入力される。Ｉ／Ｏポート９は、整流した電流検出値をＡ／Ｄ変換して取込むようになっている。さらに、ゼロクロス検出部６は、検出したゼロクロス検出信号を、Ｉ／Ｏポート９に入力する。

そして、Ａ／Ｄ基準電圧源１２及び操作部３１を設け、Ａ／Ｄ基準電圧源１２から基準電圧がＩ／Ｏポート９に入力されるとともに、操作部３１からの指示信号等がＩ／Ｏポート９に入力される。

そして、制御部１０は、モータ５の電流値の取込み、ゼロクロス信号の取込み、Ａ／Ｄ基準電圧値の取込み、および指示信号等の取込みを行うとともに、双方向性サイリスタ２の制御端子であるゲート端子に制御信号を出力するように構成されている。また、制御部１０は、電気掃除機２０の運転状態に応じて、報知部４０に報知信号を出力する。

この電気掃除機駆動装置１００では、商用交流電源１から図３の（ａ）に示す波形をもった交流電圧が印加され、制御部１０から双方向性サイリスタ２のゲート端子に図３の（ｃ）に示すタイミングで制御信号が供給されると、双方向性サイリスタ２が制御信号によって電源電圧が反転するまで導通するので、モータ５の端子間には図３の（ｄ）に示す電圧が発生する。

このとき、ゼロクロス検出部６からＩ／Ｏポート９に、図３の（ｂ）に示すゼロクロス検出信号が入力され、制御部１０はゼロクロスポイントを検出する。また、電流検出部３が検出した電流検出値は、整流部１１が全波整流した場合、その検出波形は、例えば、図３の（ｅ）に示すようになる。また、整流部１１が半波整流した場合、電流検出値の検出波形は、例えば、図３（ｆ）に示すようになる。この検出波形がそのまま制御部１０に入力される。

交流電源電圧の周期をＴｖ（ｓｅｃ）、この電源電圧のゼロクロスポイントからモータ５の制御信号を出力するまでの時間をｔａ（ｓｅｃ）とすると、双方向性サイリスタ２の導通角φａ（％）は、φａ＝｛（Ｔｖ／２）−ｔａ｝／（Ｔｖ／２）×１００の式から求められる。以下、電源電圧のゼロクロスポイントから双方向性サイリスタ２の制御信号を出力するまでの時間ｔａ（ｓｅｃ）を出力タイミングと呼ぶ。

次に、制御部１０が有する各機能について図４を用いて説明する。制御部１０は、検出値取込部７１、加算値算出部７２、加算値補正部７３、および出力タイミング決定部７４、などから構成される。

電流取込部７１は、タイマ４５などで設定した所定の周期で電流検出部３から検出されたモータ５の瞬時値としての電流検出値Ｉｎを取得し、この電流検出値Ｉｎを加算値算出部７２に渡す。本発明においては、電源電圧が一定であるので、入力電力は入力電流Ｉｎにより一義的に決定され、この電流検出値Ｉｎは電動送風機２６の入力電力の増減に応じて変化する。さらに、これら電流検出値Ｉｎと入力電力との関係は、電動送風機２６の特性と導通角φａによって変わるため、予め実験的に把握しておく。

加算値算出部７２は、検出値取込部７２から渡された電流検出値Ｉｎを予め設定したサンプリング回数分加算して加算値を算出する。さらに、加算値算出部７２は、異なるタイミングで入力電力が印加されたときの電流
加算値を複数算出する。具体的には、例えば、加算値算出部７２は、図３（ｅ）に示すＡ区間すなわち入力電力が印加されない区間で検出した電流検出値Ｉｎの加算値Ａと、Ｂ区間すなわち整流全波区間で検出した電流検出値Ｉｎの加算値Ｂと、を算出し、これら加算値Ａおよび加算値Ｂを加算補正部７３に渡す。加算値Ｂは瞬時値としての電流検出値Ｉｎに基づいて算出されるため電流が整流子を介して流れる際に生ずる整流リップルと外的ノイズが重畳された値である。加算値Ａは、入力電力が印加されていないのが外的ノイズ等に起因する電流値が加味された値である。

加算補正部７３は、加算値Ａおよび加算値Ｂから加算補正値Ｐを算出する。算出方法は、加算補正値Ｐ＝加算値Ｂ−加算値Ａとする。図３におけるＡ区間は、電気掃除機２０に電源電圧は供給されているが、モータ５が回転していない非駆動区間の一部である。Ｂ区間は、入力電力が印加されモータ５が回転している駆動区間の一部である。このような処理により、加算補正値Ｐはモータ５の駆動に伴う整流リップルを含み、外的ノイズ成分が除去された値として算出される。そして加算補正部７３は、加算補正値Ｐを出力タイミング決定部７４に渡す。このように加算補正値は、

出力タイミング決定部７４は、この加算補正値Ｐと、予めメモリ８に設定した設定値と、を比較して誤差を求め、この誤差に応じて、双方向性サイリスタ２の制御信号の出力タイミングｔａを決定する。この出力タイミングｔａは、双方向性サイリスタ２のオン・オフを制御する制御指令値となる。

次に、具体的に一実施例を例示して、上記した制御部１０が、加算補正値Ｐと、予めメモリ８に設定した設定値、とを比較して誤差を求め、この誤差に応じて、電動送風機２６の入力電力が予め設定した範囲になるように、双方向性サイリスタ２の制御信号の出力タイミングｔａを決定する方法について説明する。

まず、制御部１０は、電動送風機２６の入力電力を制御するためのデータテーブル１６を、メモリ８に設けている。このデータテーブル１６の構成を図５に示す。

まず、データテーブル１６には、双方向性サイリスタ２の制御信号の出力タイミングｔａである出力タイミング値としてｎ＋１個の値Ｕ０、Ｕ１、Ｕ２、…、Ｕｎ（但し、Ｕｎ＜…＜Ｕ２＜Ｕ１＜Ｕ０である。）が設定されている。そして、これらの出力タイミング値に応じた下限電流閾値Ｉｇ１として、ｎ個の閾値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘｎ（但し、Ｘｎ＞…＞Ｘ３＞Ｘ２＞Ｘ１である。）と、同様に上限電流閾値Ｉｇ２として、ｎ個の閾値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、Ｙｎ（但し、Ｙｎ＞…＞Ｙ３＞Ｙ２＞Ｙ１である。）が設定されている。これら電流閾値Ｉｇ１とＩｇ２との大小関係は、図６に示すように、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｙ１＜Ｘ３＜Ｙ２＜Ｘ４＜Ｙ３＜Ｘ５＜Ｙ４＜…、Ｘｎ＜Ｙｎ、となっている。

制御部１０は、モータ５の始動時に、集塵袋２７に全く塵埃が捕捉されていない状態で、電動送風機２６の入力電力に対応する吸気風量がＱ０以上になるように、出力タイミング値をＵ０に設定する。この時、例えば、電動送風機２６の動作点は図６のＡ点になる。

この状態で、モータ５を駆動して集塵を開始することで集塵袋２７に塵埃が捕捉されるようになる。塵埃の捕捉が進むにつれて、集塵袋２７の風路抵抗が大きくなり、電動送風機２６の吸気風量が低下する。これに伴い、電動送風機２６の入力電力がＡ点から徐々に低下する。

そして、加算補正値Ｐが下限電流閾値Ｘ１以下になると、制御部１０は、双方向性サイリスタ２への制御信号の出力タイミングｔａを短くなるように、出力タイミング値をＵ０からＵ１へと変更し、双方向性サイリスタ２の導通角を大きくし、電動送風機２６の吸気風量を増大させる。このとき、電動送風機２６の入力電力は増大する。

さらにその後、塵埃の捕捉が進むにつれて、集塵袋２７の風路抵抗がさらに大きくなり、電動送風機２６の吸気風量が低下する。これにより、電動送風機２６の入力電力も徐々に低下する。従って入力電力に応じて電流検出値Ｉｎが小さくなり、同時に加算補正値Ｐも小さくなる。

そしてその後、加算補正値Ｐが下限電流閾値Ｘ２以下になると、制御部１０は、双方向性サイリスタ２への制御信号の出力タイミングｔａを更に短くなるように、出力タイミング値をＵ１からＵ２に変更し、双方向性サイリスタ２の導通角を更に大きくし、電動送風機２６の吸気風量を増大させる。このとき、電動送風機２６の入力電力は増大する。

このように、集塵袋２７への塵埃の捕捉が進むにつれて、加算補正値Ｐが、それぞれ下限電流閾値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、…以下になることで、制御部１０は、出力タイミング値をＵ０からＵ１、Ｕ２、Ｕ３、…へと変化させる。すなわち、制御部１０が、加算補正値Ｐと、予めメモリ８に設定した設定値である下限電流閾値と、を比較して誤差を求め、この誤差に応じて、電動送風機２６の入力電力が予め設定した範囲になるように、双方向性サイリスタ２の制御信号の出力タイミングｔａを決定する。

上述した制御方法は、集塵袋２７内の塵埃量が増加し、風路の抵抗が大きくなり、電動送風機２６の入力電力が低下するという場合を想定した制御である。一方、使用者が電気掃除機２０を使用している時に、吸込口体３５と掃除面との位置関係の変化、ホース体３０の曲がり角度の変化、または集塵袋２７内の塵埃偏りの変化により、風路抵抗が減少し、吸込風量が急激に大きくなる場合がある。

この場合は、例えば、制御部１０は、電動送風機２６の動作点がＢにある時に、加算補正値Ｐが上限電流閾値Ｙ３以上になると、双方向性サイリスタ２への制御信号の出力タイミングｔａが長くなるように出力タイミング値を、Ｕ４からＵ３へ変更し、双方向性サイリスタ２の導通角を小さくし、電動送風機２６の吸気風量を減少させる。このとき、電動送風機２６の入力電力は減少する。このようにして、制御部１０は、電動送風機２６の入力電力が予め設定した範囲になるように、双方向性サイリスタ２の制御信号の出力タイミングｔａを決定する。

次に、電動送風機駆動装置の一実施の形態として電気掃除機２０の制御フローを、図７〜図９を用いて説明する。これら図７〜図９に示す制御フローは、本発明に関わる制御フローのみを抽出したものである。制御部１０は、メモリ８に予め記憶された制御プログラムに従って、図７〜図９に示す処理を行う。

制御部１０は、メモリ８に予め記憶された制御プログラムに従って図７に示すメインルーチンの処理を行う。このメインルーチンでは、先ず、ステップＳ１にて、制御部１０は各種初期設定を行う。そして、ステップＳ２にて、制御部１０は、操作部３１からの始動指示を判断するとステップＳ３に進み、モータ５の周期的な電流検出処理を許可する。そして、ステップＳ４にて、制御部１０は、図３（ｅ）に示すＡ区間の加算値Ａを算出したかどうかを判別する。次に、制御部１０は、加算値Ａを算出したと判断すると、ステップＳ５へ進み、双方向性サイリスタ２へ初期出力タイミングで制御信号を出力し、モータ５が回転を始める。そして、処理は、ステップＳ６に進み、メインループとなる。

次に、図７のステップＳ３で許可した電流検出処理を行う電流検出ルーチンについて、図８を用いて説明する。この電流検出ルーチンの実行周期は、例えば、タイマ４５により０．２ｍｓｅｃに設定される。先ず、ステップＳ１１にて、電流検出ルーチンの実行回数をカウントする。ここで、制御部１０が電流検出ルーチンの実行回数をカウントすることは、制御部１０がモータ５の電流検出値を取込んだ回数をカウントすることになる。

続いて、ステップＳ１２にて、検出値取込部７１は、Ｉ／Ｏポート９からモータ５の電流検出値Ｉｎを取込む。そして、ステップＳ１３にて、加算値算出部７２は、それまで得られた電流検出値Ｉｎを加算する。次に、ステップＳ１４にて、電流検出ルーチンの実行回数が予め設定された値に達していない場合は、電流検出ルーチンを一旦終了する。

または、ステップＳ１４にて、電流検出ルーチンの実行回数が予め設定された値、例えば、２０回に達した場合は、ステップＳ１５へ進み、加算値算出部７２は、この電流検出処理が実行されている区間を判別する。Ａ区間とＢ区間の判別は、例えば、双方向性サイリスタ２の制御信号が、出力されたか、否か、で判断する。加算部算出部７２は、この区間がＡ区間だと判断すると、ステップＳ１６にて、これまでに加算してきた値を加算値Ａと認定し、この加算値Ａを加算値補正部７３へ渡す。そして、ステップＳ１７にて、電流検出ルーチンの実行回数カウンタをリセットする。

または、ステップＳ１５にて、加算部算出部７２は、この区間がＢ区間だと判断すると、ステップＳ１６にて、これまでに加算してきた値を加算値Ｂと認定し、この加算値Ｂを加算値補正部７３へ渡す。

次に、図８の電流検出ルーチンで算出した加算値Ａおよび加算値Ｂを用いて双方向性サイリスタ２の制御信号の出力タイミングを決定する具体例を、説明する。

図９に示す出力タイミング決定ルーチンでは、先ず、ステップＳ２１にて、加算値補正部７３が加算値Ｂから加算値Ａを引き算することにより加算補正値Ｐを算出し、この加算補正値Ｐを出力タイミング決定部７４へ渡す。次に、ステップＳ２２にて、出力タイミング決定部７４は、加算補正値Ｐと図５に示すその時の出力タイミングに対応した下限電流閾値とを比較し、加算補正値Ｐが下限電流閾値以上であれば、ステップＳ２３へ進む。引き続き、出力タイミング決定部７４は、ステップＳ２３にて、加算補正値Ｐと図５に示すその時の出力タイミングに対応した上限電流閾値とを比較する。加算補正値Ｐが上限電流閾値以下であれば、出力タイミング決定部７４は電動送風機２６が予め設定した入力電力の範囲内で動作していると判断し、出力タイミングの変更は行わない。

または、ステップＳ２２にて、出力タイミング決定部７４は、加算補正値Ｐと下限電流閾値とを比較し、加算補正値Ｐが下限電流閾値よりも小さければ、ステップＳ２４へ進み、出力タイミングを一段上げる。この場合、出力タイミング決定部７４は、電動送風機２６の入力電力が予め設定した入力電力の範囲よりも低くなっていると判断し、出力タイミングｔａを短くし、双方向性サイリスタ２の導通角を大きくして、電動送風機２６への入力電力を増加させる。

逆に、ステップＳ２３にて、出力タイミング決定部７４は、加算補正値Ｐと上限電流閾値とを比較し、加算補正値Ｐが上限電流閾値よりも大きければ、ステップＳ２５へ進み、出力タイミングを一段下げる。この場合、出力タイミング決定部７４は、電動送風機２６の入力電力が予め設定した入力電力の範囲よりも大きくなっていると判断し、出力タイミングｔａを長くし、双方向性サイリスタ２の導通角を小さくして、電動送風機２６への入力電力を減少させる。

上述してきたように、本発明の一実施形態である電気掃除機駆動装置１００は、入力電力が印加されているＢ区間において瞬時値としての電流検出値Ｉｎを所定サンプリング回数分加算して加算値Ｂを求める。さらに、電気掃除機駆動装置１００はＢ区間と異なるタイミングである入力電力が印加されていないＡ区間において瞬時値としての電流検出値Ｉｎを所定サンプリング回数分加算して加算値Ａを求める。そして、電気掃除機駆動装置１００は、加算値Ｂから加算値Ａを引き算することで加算補正値Ｐを算出する。すなわち、モータ５に入力電圧が印加されている区間の電流加算値Ｂから入力電力が印加されていない区間の電流加算値を引き算することで、モータ５に印加されている実効的な電流加算値を算出することができる。
また、電気掃除機駆動装置１００は、この加算補正値Ｐと、予め設定した設定値としての閾値、とを比較して誤差を求め、この誤差に応じて、電動送風機２６の入力電力が予め設定した範囲になるように、スイッチング素子２へ出力される制御信号のタイミングを決定する。加算値Ｂは瞬時値としての電流検出値Ｉｎに基づいて算出されるため整流リップルと外的ノイズが加味された値であり、加算値Ａは、外的ノイズが加味された値である。よって、本実施の形態は、外的ノイズ成分のみの影響を軽減し、整流リップルが加味された電流検出値としての加算補正値Ｐとして算出することができるので、実効的な入力電力制御をおこなうことができるので、その精度を向上させることができる。また、加算値Ａと加算値Ｂは基本的に同様な方法で算出することができるので、制御部１０の構成も複雑にならない。

次に、本発明の他の実施の形態を、図１０を用いて説明する。この実施の形態では、図４に示す整流部１１が半波整流回路で構成され、電流検出部１１からの検出される電流は、半端整流されて制御部１０に入力される。

図１０に示す制御フローは、図８に示す電流検出ルーチンと同様のフローである。異なっているステップは、ステップＳ３５、Ｓ３６、およびＳ３７である。ステップＳ３５において、加算値算出部７２は、この電流検出処理が実行されている区間を判別する。判別する区間は、図３（ｆ）に示すＣ区間またはＤ区間である。Ｃ区間またはＤ区間の判別は、例えば、図３（ｂ）に示すゼロクロス検出信号を用い、このゼロクロス検出信号の立上り後の区間はＣ区間すなわち整流半波区間、立下り後の区間はＤ区間すなわち非整流半波区間、という方法で行う。加算部算出部７２は、この区間がＣ区間だと判断すると、すなわち入力電力が印加されている区間として判断されると、ステップＳ３６にて、これまでに加算してきた値を加算値Ｃと認定し、この加算値Ｃを加算値補正部７３へ渡す。加算値Ｃは瞬時値としての電流検出値Ｉｎに基づいて算出されるため整流リップルと外的ノイズが重畳された値である。加算値Ｄは、外的ノイズが加味された値である。

または、ステップＳ３５にて、加算部算出部７２は、この区間がＤ区間だと判断すると、ステップＳ３６にて、これまでに加算してきた値を加算値Ｄと認定し、この加算値Ｄを加算値補正部７３へ渡す。

ここで、図３におけるＣ区間およびＤ区間は、共に、モータ５が回転している駆動区間の一部である。しかし、整流部１１の半波整流により、Ｄ区間は、モータ５の電流検出値が、検知されない区間である。よって、加算補正部７３は、加算補正値Ｐ＝加算値Ｃ−加算値Ｄとすることにより、加算補正値Ｐは、モータ５の駆動に伴う整流リップルを含み、外的ノイズ成分のみを軽減した値となる。そして、加算補正部７３は、この加算補正値Ｐを出力タイミング決定部７４に渡す。

このような実施の形態において、制御部１０は、モータ５の駆動中のＣ区間およびＤ区間の加算値のみから、加算補正値Ｐを容易に算出できる。

さらに、制御部１０は、加算補正値Ｐを算出するための加算値をモータ５の駆動中に算出できるので、図１０に示す電流検出ルーチンを周期的に実行することにより、モータ５の駆動中に、刻々と変化する外的ノイズ成分の経時的な変動に対応してリアルタイム近いノイズ成分を検出することができる。その結果、加算補正値Ｐの値の検出精度を高めることができる。

すなわち、制御部１０は、隣り合うＣ区間とＤ区間とから算出した加算値Ｃおよび加算値Ｄを用いて加算補正値Ｐを算出することにより、この加算補正値Ｐはモータ５のあるタイミングでの電流値をより正確に反映する。

また、制御部１０は、モータ５に印加する交流電源電圧の少なくとも半周期単位で加算値を算出する。具体的には、電流取込部７１は、例えば、５０Ｈｚの交流電源のもとで、０．２ｍｓｅｃの周期で電流検出値Ｉｎを取込む。すなわち、制御部１０は、図８または図１０に示す電流検出フローによって算出する加算値Ａ、加算値Ｂ、加算値Ｃ、または加算値Ｄを、ゼロクロス検出信号の立下り、または立下りに同期してクリアする。そして、ステップＳ１４、またはＳ３４の判別回数を５０回に設定し、電源電圧の半周期（１０ｍｓｅｃ）の間に５０回、電流検出値Ｉｎを取込む。そして、電流検出値Ｉｎを順次加算し、加算値Ａ、加算値Ｂ、加算値Ｃ、または加算値Ｄを算出する。

このような制御により、交流電源電圧のゼロクロス検出信号を用いて、加算値Ａ、加算値Ｂ、加算値Ｃ、または加算値Ｄを算出するための電流検出値Ｉｎの数を簡単に設定でき、さらに、ゼロクロス検出信号は周期的な信号であるため、加算値Ａ、加算値Ｂ、加算値Ｃ、または加算値Ｄを周期的に更新するのに有用である。

なお、上述した実施の形態では、制御部１０は、Ａ区間、Ｂ区間、Ｃ区間、またはＤ区間のそれぞれ一区間から加算値Ａ、加算値Ｂ、加算値Ｃ、または加算値Ｄを算出しているが、図３（ｅ）に示すような、それぞれの複数の区間から複数の加算値を算出し、算出された複数の加算値を平均化して、加算値Ａ、加算値Ｂ、加算値Ｃ、または加算値Ｄの確定値としてもよい。

また、これまでに説明してきた制御部１０の、検出値取込部７１、加算値算出部７２、加算値補正部７３、および出力タイミング決定部７４、が行う処理は、メモリ８に実装されたソフトウェアにより実行される場合に限定するものではなく、そのソフトウェアのなす機能をハードウェアとして備え、実行してもよい。

また、他の実施の形態として、本発明の電動送風機駆動装置は、壁と壁の間、天井、屋根、または、床下に設置する固定式の集塵装置や、一つの集塵部に複数の吸気口を備えるセントラル式の集塵装置等にも同様に適用することができる。

本発明の実施の形態に係る電気掃除機の構成を示す斜視図。 本発明の実施の形態に係る電気掃除機制御装置の構成を示す図。 同実施の形態における各部の電圧および信号波形を示す図。 同実施の形態の制御部の機能ブロックを説明する図。 同実施の形態で使用するデータテーブルの構成を示す図。 同実施の形態の電気掃除機を駆動したときの、電動送風機の吸気風量と入力電力との関係を示したグラフ。 同実施の形態の制御フローを示す図。 同実施の形態の制御フローを示す図。 同実施の形態の制御フローを示す図。 他の実施の形態の制御フローを示す図。

符号の説明

２ スイッチング素子
３ 電流検出部
４ 電流ヒューズ
５ モータ
６ ゼロクロス検出部
７ マイクロプロセッサ
８ メモリ
９ Ｉ／Ｏポート
１０ 制御部
１１ 整流部
１２ Ａ／Ｄ基準電圧源
１３ ファン
２０ 電気掃除機
２１ 電気掃除機本体
２２ 下部ケース
２３ 上部ケース
２４ バンパ
２５ 蓋体
２６ 電動送風機
２７ 集塵袋
２８ 従動後輪
２９ 本体吸込部
３０ ホース体
３１ 操作部
３２ 操作ボタン
３３ 把持部
３４ 延長管
３５ 吸込口体
４０ 報知部
６１ 直流電源
６２ スイッチング素子
６３ 電流検出部
６４ 出力タイミング決定部
６５ ＰＷＭ信号生成部
７１ 検出値取込部
７２ 加算値算出部
７３ 加算値補正部
７４ 出力タイミング決定部
１００ 電気掃除機制御装置
１０１ 制御回路基板

Claims (5)

1. 交流電源に接続される整流子を備えるモータおよびこのモータにより駆動されるファンとからなる電動送風機と、前記モータに前記整流子を介して流れ整流に伴うリップル成分を含む電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部から全波整流部を介して検出される電流値により、前記スイッチング素子へ出力する制御信号のタイミングを制御し、前記モータに印加される入力電力を制御する制御部とを備えた電動送風機制御装置において、
   前記制御部は、
   前記電流検出部が検出した電流検出値を所定の周期でサンプリングして取込む検出値取込手段と、
   前記検出値取込手段が取込んだ前記電流検出値を所定サンプリング回数分加算して加算値を算出する加算値算出手段と、前記スイッチング素子へ出力する制御信号を決定する出力タイミング決定手段と、
   を有し、
   前記加算値算出手段は、前記モータに入力電力が印加されない期間で加算される前記リップル成分が反映されない加算値を第１の加算値とし、前記モータに入力電力が印加される整流全波期間で加算される前記リップル成分が反映された加算値を第２の加算値として算出し、前記第１の加算値および前記第２の加算値から加算補正値を算出し、
   前記出力タイミング決定手段は、前記算出された加算補正値と、予め設定した設定値、または、予め設定した関係式に基づいて算出した設定値、とを比較して誤差を求め、この誤差に応じて、前記電動送風機の入力電力が予め設定した範囲になるように、前記スイッチング素子へ出力される制御信号のタイミングを決定することを特徴とする電動送風機駆動装置。
2. 交流電源に接続され整流子を備えるモータおよびこのモータにより駆動されるファンとからなる電動送風機と、前記モータに前記整流子を介して流れ整流に伴うリップル成分を含む電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記電流を検出する電流検出部と、前記電流検出部から半波整流部を介して検出される電流値により、前記スイッチング素子へ出力される制御信号のタイミングを制御し、前記モータに印加される入力電力を制御する制御部とを備えた電動送風機制御装置において、
   前記制御部は、
   前記電流検出部が検出した電流検出値を所定の周期でサンプリングして取込む検出値取込手段と、
   前記検出値取込手段が取込んだ前記電流検出値を所定サンプリング回数分加算して加算値を算出する加算値算出手段と、前記スイッチング素子へ出力する制御信号を決定する出力タイミング決定手段と、
   を有し、
   前記加算値算出手段は、前記モータに入力電力が印加されない期間で加算される前記リップル成分が反映されない加算値、または、前記モータに入力電力が印加されるモータ駆動中の半波が現われない非整流半波期間で加算される前記リップル成分が反映されない加算値を第１の加算値とし、半波が現れる整流半波期間で加算される前記リップル成分が反映された加算値を第２の加算値として算出し、前記第１の加算値および前記第２の加算値から加算補正値を算出し、
   前記出力タイミング決定手段は、前記算出された加算補正値と、この加算補正値と、予め設定した設定値、または、予め設定した関係式に基づいて算出した設定値、とを比較して誤差を求め、この誤差に応じて、前記電動送風機の入力電力が予め設定した範囲になるように、前記スイッチング素子へ出力される制御信号のタイミングを決定することを特徴とする電動送風機駆動装置。
3. 前記検出値取込み手段は、前記第１の電流加算値を算出するための電流検出値のサンプリング回数と前記第２の電流加算値を算出するための電流検出値のサンプリング回数を同じにすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動送風機駆動装置。
4. 前記制御部は、前記モータの駆動中の非整流半波期間で加算される前記第１の加算値を周期的に更新することを特徴とする請求項２記載の電動送風機駆動装置。
5. 前記制御部は、前記モータに印加する交流電圧のゼロクロスポイントを検出するゼロクロス検出部を備え、
   前記制御部は、前記ゼロクロス検出部が検出する交流電圧のゼロクロスポイントを基準として前記モータに印加する交流電圧の少なくとも半周期単位で前記第１の加算値および前記第２の加算値を算出することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電動送風機駆動装置。

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