JP2006320456A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】電動送風機の入力切換え、報知手段の表示状態の切換え等の風量に対して、精度を最も要求されるときに、電動送風機や風量の検出手段等の回路ハード、本体等の圧力損失等の機構的要因のバラツキに関わらず、高精度に検出できる電気掃除機を提供する。
【解決手段】所定の空気抵抗状態での風量検出手段としての電流検出手段１３の検出する電流値をＥＥＰＲＯＭ１７に記憶する機能を有し、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶した電流値で、マイクロコンピュータ１５は、電動送風機２の入力切換えや、報知手段９の表示状態の切換えを行うので、部品のバラツキに依存しない風量検出による制御が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、風量検出手段の検出した吸引風量に基づいて電動送風機や報知手段等の負荷の動作を切り換える制御を行う電気掃除機に関するものである。

従来、電動送風機の発生する吸引風の流れる流路内の圧力、風量、電動送風機に流れる電流等を検出して、電動送風機等の負荷を制御するものにあっては、下記特許文献１、２に開示されたものがある。

特許文献１に記載のものは、電動送風機の流路内の圧力または風量を検出する検出手段に対し、外部から基準となる圧力または風量を与えた時の検出手段の出力を基準出力として不揮発性の記憶手段に記憶するもので、記憶した出力値により、検出手段のバラツキを自動で補正し、圧力または風量に対する制御を正確に行えるようにするものであり、また、検出手段の入出力特性の直線性の悪さを補正するため、特性上の２点以上の値を記憶手段に記憶するものでもある。

また、特許文献２に記載のものは、上記と同様に圧力の検出手段のバラツキを抑えた上で、風量∝圧力（真空圧）であることから、風量に対する電動送風機の位相制御による制御精度を向上でき、また、電動送風機に流れる電流を検出する検出手段にあらかじめ設定した基準電流を与えた時の検出手段の出力を、電流の基準信号として記憶手段に記憶し、電動送風機、電気配線、検出手段のバラツキを抑えて、電動送風機の電力を所定の電力で運転できるよう制御の精度を向上できるものである。

また、同様に、バラツキを抑えて、電流検出により電動送風機の電力を所定の電力で運転できるよう制御精度の向上をはかっているものがあった（例えば、特許文献３参照）。
特許第２６７０２９７号公報 特開平８−２１５１１９号公報 特開平９−１２２０５２号公報

しかしながら、上記従来の構成においては、検出手段のバラツキを補正する構成としているため、検出した風量、もしくは圧力に対して、電動送風機等の負荷を制御しようとした時、基準信号を記憶手段に記憶する時の風量と負荷の制御状態を切り換える風量（例えば、電動送風機の位相制御における位相を切り換える風量）が対応していないため、基準信号が風量−風量検出手段出力の特性上の１点でしか設定されておらず、かつ、前記の両風量間に差がある場合、特性の直線性が悪ければ、基準を設定してバラツキを吸収しているにも関わらず、所望の風量に対して制御誤差が発生してしまい、また、広い風量域に渡って、高精度を保とうとすると、特性上の基準設定の数を増やさねばならず、調整工程が増え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、負荷の制御状態を切り換える風量を基準信号と略同一として、つまり、切り換える風量を、記憶手段に記憶し、必要とされる風量で風量検出手段、電動送風機、電気配線のみならず、特性のバラツキも吸収できる高精度な制御を実現できる電気掃除機を提供することを第１の目的としている。

また、調整工程を増やすことなく、複数の特性上の風量も高精度に設定できると共に、負荷の制御状態を切り換える風量を容易に変更できる電気掃除機を提供することを第２の目的としている。

上記第１の目的を達成するために本発明は、少なくとも負荷として、吸引風を発生する電動送風機を有し、前記電動送風機の供給電力を制御する制御手段と、前記吸引風の風量を検出する風量検出手段と、記憶指示信号により所定の空気抵抗状態とした時の前記風量検出手段の検出した検出風量を記憶しておく不揮発性の記憶手段と、前記記憶手段に前記検出風量を記憶するよう記憶指示信号を出力する記憶指示手段と、前記記憶手段の記憶する風量で前記負荷の制御状態を切換える制御切換手段とを有する構成としたものである。

これによって、所定の空気抵抗状態を、前記負荷の制御状態を切り換える風量となる空気抵抗状態とすることにより、前記記憶手段には、前記負荷の制御状態を切り換える風量が記憶されるので、前記風量検出手段のバラツキ、前記電動送風機のバラツキ等、ユニットととして含有される様々なバラツキを全て吸収でき、高精度な制御が実現できる。

上記第２の目的を達成するために本発明は、少なくとも負荷として、吸引風を発生する電動送風機を有し、前記吸引風の風量を検出する風量検出手段と、少なくとも２つ以上の各々異なる複数の供給電力を有して前記電動送風機の供給電力を制御する制御手段と、前記風量検出手段の検出する風量により前記複数の供給電力毎に設定された所定の風量で前記負荷の制御状態を切換える制御切換手段と、記憶指示信号により所定の供給電力で所定の空気抵抗状態とした時の前記風量検出手段の検出した検出風量を記憶しておく不揮発性の記憶手段と、前記記憶手段に前記風量を記憶するよう記憶指示信号を出力する記憶指示手段とを有し、前記記憶手段の記憶した風量を可変することにより、前記複数の供給電力毎に設定された前記所定の風量も連動して可変する構成としたものである。

これによって、所定の供給電力で所定の空気抵抗状態として所望の風量に設定し、例えば１回という少ない回数の調整操作を行う事により、複数の供給電力毎に設定された所定の風量も、ユニットととして含有される様々なバラツキを全て吸収でき、高精度な制御が実現でき、容易な変更も可能となる。

本発明の電気掃除機は、負荷の制御を切り換える風量に対し、風量検出手段、電動送風機、配線抵抗、流路抵抗などのユニットとして有する様々なバラツキを吸収でき、高精度な負荷の制御を行う事ができる。また、負荷の制御を切り換える風量が複数存在しても、各風量に対してバラツキを吸収するような調整操作を行う必要がなく、最小限の調整操作により、各風量を高精度に設定できると共に、風量の狙いそのものを変更する時も、容易に変更する事ができる。

第１の発明は、少なくとも負荷として、吸引風を発生する電動送風機を有し、前記電動送風機の供給電力を制御する制御手段と、前記吸引風の風量を検出する風量検出手段と、記憶指示信号により所定の空気抵抗状態とした時の前記風量検出手段の検出した検出風量を記憶しておく不揮発性の記憶手段と、前記記憶手段に前記検出風量を記憶するよう記憶指示信号を出力する記憶指示手段と、前記記憶手段の記憶する風量で前記負荷の制御状態を切換える制御切換手段とを有し、前記制御切換手段は、前記記憶手段に記憶された所望の風量に対応した所定の空気抵抗状態で記憶した前記風量検出手段の検出風量で、前記負荷の制御状態を切り換えるので、切り換え風量は、前記風量検出手段のバラツキ、前記電動送風機のバラツキ等、ユニットととして含有される様々なバラツキを意識することなく設定でき、高精度な負荷の切り換え制御を行う事ができる。

第２の発明は、少なくとも負荷として、吸引風を発生する電動送風機を有し、前記吸引風の風量を検出する風量検出手段と、少なくとも２つ以上の各々異なる複数の供給電力を有して前記電動送風機の供給電力を制御する制御手段と、前記風量検出手段の検出する風量により前記複数の供給電力毎に設定された所定の風量で前記負荷の制御状態を切換える制御切換手段と、記憶指示信号により所定の供給電力で所定の空気抵抗状態とした時の前記風量検出手段の検出した検出風量を記憶しておく不揮発性の記憶手段と、前記記憶手段に前記風量を記憶するよう記憶指示信号を出力する記憶指示手段とを有し、前記記憶手段の記憶した風量を可変することにより、前記複数の供給電力毎に設定された前記所定の風量も連動して可変する構成とし、前記制御切換手段は、予め、前記記憶手段に記憶された風量と前記複数の供給電力毎に設定された所定の風量との相対的な関係を有して、前記記憶手段に記憶された風量により全ての風量の絶対値を決定して、前記負荷の状態を切り換える制御を行うので、例えば１回という、最小限の調整操作により、前記全ての風量の設定をユニットととして含有される様々なバラツキを意識することなく設定でき、また、風量の狙いそのものを容易に変更する事ができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明に対し、記憶手段の記憶する風量を補正する補正手段を有し、制御切換手段は前記補正手段の補正した風量で負荷の制御状態を切り換えるので、所望の風量に対して、風量−風量検出手段出力特性の略直線性が損なわれない範囲であれば、その近傍で、調整操作を行う事が可能となる。

第４の発明は、第１から第３の発明のうち、いずれか１つの発明に対して、少なくとも負荷として、所定の風量であることを報知する報知手段を有し、制御切換手段は、記憶手段の記憶した風量にて前記報知手段の非報知状態を含む複数の報知状態となる風量を切換えるようにしたので、吸引して蓄積している塵埃の量やお手入れの時期等、風量で検出できる情報の報知風量の精度を向上する事ができる。

第５の発明は、特に第１または第２の発明に対し、制御手段は、記憶指示手段の指示により記憶手段が風量検出手段の検出する検出風量を記憶する前と後とで異なった第１の供給電力と第２の供給電力で電動送風機を制御するようにしたので、前記記憶手段に所望の風量を記憶させる調整操作時に、操作者が聴感で調整操作が完了した事を認識でき、また、自動認識する場合も、機器の消費電力を監視する事で調整操作の完了を認識できるので、簡単な設備で実現する事ができる。

第６の発明は、第１または第２の発明において、記憶手段に記憶された風量が風量検出手段で検出された風量であることを確認する記憶値検査手段を有し、前記記憶値検査手段の確認結果が異常であった時は、制御手段は、記憶手段が風量検出手段の検出する検出風量を記憶する前と後とで異なった第１の供給電力と第３の供給電力で電動送風機を制御するようにしたので、前記記憶手段に所望の風量を記憶させる調整操作時に、操作者が聴感で調整操作が正常に完了したか異常であったかを認識でき、また、自動認識する場合も、機器の消費電力を監視する事で調整操作の正常な完了を認識できるので、簡単な設備で実現する事ができる。

第７の発明は、風量検出手段を電流検出手段で構成したので、風量検出手段を簡単な構成で安価に実現する事ができる。

第８の発明は、特に第７の発明において、電流検出手段の出力を増幅倍率に対応した数の出力を有して増幅する増幅手段を有し、制御切換手段は、電動送風機の供給電力に応じた所定の前記増幅手段の出力により、制御状態の切換を行うようにしたので、前記電動送風機の供給電力に応じて、最適で高精度な風量に対する切り換え制御を行う事ができる。

面に接していないという情報を前記判断手段に出力し、前記判断手段においては、前記第１の状態検出手段の検出する前記吸込具が被清掃面に接しているという情報を優先して、前記吸込具の状態を判断することにより、前記回転ブラシの回転停止時の起電力の影響を受けることなく、前記吸込具の状態を検出することができる。

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）
図１は、本発明の第１の実施の形態における回路ブロック図を示すものである。

図１において、２は電動送風機であり、１２は電動送風機２を駆動する双方向性サイリスタであり、１２は、１３は電動送風機２に流れる電流を検出し、信号レベル電圧へ変換して出力する電流検出手段であり、１４は電流検出手段１３の出力する信号を増幅する増幅手段である。

ここで、図２に電動送風機２に流れる電流と風量の関係（風量−電流特性）を示すが、電動送風機２の特性が決まれば、電動送風機２に流れる電流と風量の関係は、１対１で決まり、風量と電流値の関係を予め設定してやれば、電流検出手段１３により、風量の検出が可能となる。従って、本実施例では、風量検出手段を電流検出手段１３にて構成し、風量を判断する。

１５は、マイクロコンピュータであり、電動送風機２への供給電力を制御する制御手段と、後述の不揮発性の記憶手段の記憶した風量と増幅手段１４の出力により電動送風機２への供給電力の切り換えを行う制御切換手段、不揮発性の記憶手段への風量検出手段としての電流検出手段１３の検出する電流値を記憶するよう指示する記憶指示手段は、このマイクロコンピュータで実現される。従って、制御手段、制御切換手段、記憶指示手段に関しては、以降は、マイクロコンピュータ１５として記述する。

１７は風量を記憶しておく不揮発性の記憶手段であるＥＥＰＲＯＭであり、マイクロコンピュータ１５を介して、増幅手段１４の増幅１出力の電流値を風量として記憶する。

１１はＡＣ１００Ｖの商用電源であり、１６は、マイクロコンピュータ１５とＥＥＰＲＯＭ１７用の電源Ｖｄｄ（５Ｖ）を作る電源回路である。

マイクロコンピュータ１５は、図３に示すような、「強」、「中」、「弱」の３つのモードを各々のモードにおける風量−電力特性となる設定を有しており、モードの切換えは、操作手段４によって行われる。図３中の入力ライン１〜入力ライン５は、各々電動送風機２への供給電力を制御することによって実現され、供給電力は、マイクロコンピュータ１５が双方向性サイリスタ１２のトリガタイミング（トリガ位相）を商用電源１１のＡＣ周期の１／２の範囲内で可変して、電動送風機２へ印加される電圧を可変する位相制御により制御されている。上記周期は、商用電源１１の周波数が５０Ｈｚであれば２０ｍｓとなり、６０Ｈｚであれば１６．６６ｍｓとなる。入力ライン１〜入力ライン５は、各々固定されたトリガ位相であり、電動送風機２への印加電圧が同じでるので、図２に示す風量が低下すると電流値も低下する風量−電流特性の傾向が、風量−電力特性として現れている。図５に位相制御の説明図を示すが、ゼロクロスを基準にして、トリガタイミングが遅くなれば、電動送風機２への印加電圧が低くなり、供給電力も低下し、トリガタイミングが早くなれば、電動送風機２への印加電圧が高くなり、供給電力が上昇する。ゼロクロスでトリガすれば、双方向性サイリスタ１２はフル導通状態となり、電動送風機２が有する特性が現れる。この特性が、位相制御で実現可能な特性の上限となり、図３中における入力ライン２がこの特性である。

ここで、電気掃除機は図６に示すように、電動送風機２を内蔵した本体１と、操作手段４を有したホース３、延長管５、吸引した塵埃を蓄積しておく集塵室６、床用吸込具８で構成されており、ホース３と集塵室６は、本体１に設けた吸気口７を介して着脱自在であり、ホース３と延長管５、延長管５と床用吸込具８も各々着脱自在な構成となっている。

また、本体１には、集塵室６に蓄積された塵埃が満杯になると塵埃が満杯である事を報知する報知手段９を有しており、ＬＥＤで構成され、このＬＥＤの点滅、点灯の表示パターンは本体１に内蔵されたマイクロコンピュータ１５により制御される。図１において、１点鎖線で囲んだ部分が本体１の内部に配置されたものである。

上記のように構成された電気掃除機は、使用者が操作手段４を操作してマイクロコンピュータ１５が双方向性サイリスタ１２を位相制御して電動送風機２に電力を供給し、停止から「強」、「中」、「弱」のいずれかの動作モードへ移行すると、吸込具８から吸引された塵埃が、延長管５、ホース３を経由して集塵室６に蓄積される。

図３は、集塵室６に塵埃が蓄積されていき、風量が低下していく時の動作を示したものであり、マイクロコンピュータ１５は、「強」モード、「中」モード共に、電流検出手段１３で検出される風量が低下していくに従って、図３中の矢印で示す、（１）、（２）、（３）の順に、電動送風機２の制御状態である入力ラインを切り換えていく。「弱」モードは、入力ライン５のみの固定されたトリガ位相で運転を行う。

この時、「強」モードにおいては、集塵室６に塵埃がなければ、入力ライン１で運転するよう双方向性サイリスタ１２のトリガ位相を制御し、塵埃が蓄積していき、風量がＱ１まで低下すると、入力ライン２に切り換え、塵埃の蓄積により低下した吸込み力を復活させるよう電力を上昇させる。更に塵埃が蓄積していき、風量がＱ３まで低下すると、Ｑ３はこの風量以下では、かつ、入力ライン２で運転される電動送風機２の発熱に対し十分な冷却風量が得られない領域として設定しており、発熱を抑えるために、電動送風機２の電力を低下させ、入力ライン５での運転を行う。この時の入力ラインは、「弱」モードの時と同じ入力ラインで運転されている。

図３中、風量Ｑ１で入力ライン１から切換わった後の入力ライン２の風量がＱ１に一致していないのは、電動送風機２への供給電力が上昇し、吸込み力が上がったため、同じ塵埃の蓄積量、つまり同じ空気抵抗状態においても風量は上昇するからである。同様に風量Ｑ３で入力ラインが切換わった時は、電動送風機２への供給電力が下降し、吸込み力が下がるため、Ｑ３より風量が低下する。この傾向のことを以下、空気抵抗特性という。

また、「中」モードにおいても、入力ライン３、入力ライン４、入力ライン５について、「強」モードと同様の動作となる。

上述の風量低下時の説明は、集塵室６に塵埃が蓄積されていくことを前提としたものであるが、例えば、使用者が誤って、カーテンや吸引風の遮蔽物となるような吸引しきれず、詰まってしまうようなものを床用吸込具８に吸着させてしまったときも、風量は低下し、上述の動作となってしまう。このような異物を吸着した場合、使用者は速やかにこの異物を除去するものであり、除去をすれば、風量は、吸着前の風量に復活する。マイクロコンピュータ１５は、電流検出手段１３の検出する風量により、一旦、入力ライン５まで制御状態が移行していても、図４の点線で示す軌跡で、矢印で示す（４）、（５）、（６）の順に入力ラインを戻していくよう制御している。

風量低下時と上昇時で同じ軌跡となるよう制御すると、入力ラインが切換わった直後の電流検出手段１２の出力の不安定動作により、元の入力ラインに戻ったりすることを繰り返す可能性があるため、図３の（１）、（２）、（３）と、図４の（４）、（５）、（６）とでことなる軌跡とし、風量に対してヒステリシスをもった動作特性としている。

また、図３、図４に示す風量Ｑ１〜Ｑ７は、図７に示す増幅手段１４の出力の風量−増幅出力特性より、各入力ラインでの、各風量における増幅手段１４の出力電圧として予め設定されている。

操作手段４にて設定されたモードの信号は、吸気口７を経由してマイクロコンピュータ１５の入力ポートＰｉｎに入力され、マイクロコンピュータ１５は設定されたモードを認識することができる。

また、マイクロコンピュータ１５は、出力ポートＰｌｅｄに報知手段９の表示パターン信号を出力することにより報知手段９の表示を制御する。マイクロコンピュータ１５は、「強」モードにおいて、図３に示す入力ライン２における風量Ｑ０より高風量では、報知手段９を消灯、Ｑ０以下では、１秒オン／１秒オフの点滅表示を行い、集塵室６に塵埃が蓄積されていることを報知する。

また、マイクロコンピュータ１５は、アナログ信号をデジタル信号へ変換するＡＤポートである、ＡＤ１とＡＤ２を有しており、本実施例においては、増幅手段１４は、２本の増幅出力、増幅１と増幅２を出力しているので、ＡＤ１は増幅１のＤＣレベルのアナログ信号を入力して、デジタル値変換している。このマイクロコンピュータ１５は、ＡＤ変換の基準電圧をＶddと共用しており、８ビットのデジタル値であれば、５Ｖを０〜２５５までの段階に分割した分解能を有することになる。同様に、ＡＤ２は増幅２を入力し、デジタル化している。

増幅手段１４の増幅出力、増幅１は１倍増幅、つまり、電流検出手段１３の出力する信号レベルをそのまま出力しており、ＡＤ１には電流検出手段１３の出力信号が入力されている。また、増幅手段１４の増幅２は、電流検出手段１３の出力する信号レベルを増幅（増幅率＞１倍）して出力されている。

前述したように、マイクロコンピュータ１５は、操作手段４により、設定される３つのモード「強」、「中」、「弱」の各々において、図３に示すような、風量−電力特性となる制御を行い、入力ライン１〜４までの風量判断は増幅１を、入力ライン５を増幅２で判断するよう予め割り当てている。図７に各々の入力ラインに対する、風量−増幅出力特性を示すが、増幅出力は、所望の風量域において、単位風量あたりの増幅出力の変化量が大きく、かつ、商用電源１１の電圧の変動等のバラツキを考慮しても０〜５Ｖの範囲内で収まるようにレベルシフトと増幅を行っている。

また、マイクロコンピュータ１５は、ＥＥＰＲＯＭ１７と通信するポートＭｏｕｔとＭｉｎを有しており、Ｍｏｕｔからは、書込時のＥＥＰＲＯＭへの書込データ、つまり、ＡＤ１より入力されて変換された、増幅手段１４の出力増幅１のデジタル値と、記憶（書込み）の指示を、読出し時には、読み出しの指示を出力する。Ｍｉｎからは、読み出し時に、記憶した（書込んだ）データを入力する。ＭｏｕｔとＭｉｎでの通信は、実際のＥＥＰＲＯＭの通信とは異なるが、データの流れを説明するため、以下も、データの流れで説明する。

図１において、２０は電気掃除機の外部に設けた調整手段であり、本体１の吸気口７に、操作手段４を有したホース３とは排他的に接続される。また、操作手段４と調整手段２０とでは、吸気口７への接続時にマイクロコンピュータ１５の入力ポートＰｉｎに現れる波形が、各々図８に示すように、調整手段２０の接続時に、ホース３接続時には発生し得ない特殊な波形を発生させるような調整手段２０の構成とし、電気掃除機の使用者による調整操作は不可能にしている。

以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。

図２に電動送風機２が吸引する風量と、電流、真空圧、回転数各々との関係を直線で示したが、厳密には、１次特性ではなく、２次以上の近似式で表される特性となる。特に真空圧は、その検出手段を配置する部位によって出力特性が大きく影響を受ける。また、これらの特性は、電動送風機２、本体１の吸気口７、ホース３、延長管５、床用吸込具８の各々の部位では、それぞれの連結部での流量漏れや、圧力損失により、厳密にいうと異なったものとなり、また、それぞれの個体や組み合わせによって、特性のバラツキも発生する。

ここで、バラツキを発生させる要素を詳細に見ていくと、電動送風機２の特性、電流検出手段１３と増幅手段１４の電気回路特性、本体１の流量漏れと圧力損失の機構的特性があげられる。

今、電流検出手段１３の出力特性が、図９に示すように非線形の出力特性になっており、調整工程で、風量がＱｓ１となる空気抵抗状態とした時に電動送風機２に流れる電流を電流検出手段１３に流し、そのとき記憶した電流値を基準として、実際に電動送風機２のトリガ位相を切換える風量をＱａとすると、Ｑｓ１という１点での基準設定で検出風量に一定の補正をかけ、かつ、実際に判断を必要とする風量が、基準を設定した時の風量と等しくなければ、基準設定しているにも関わらず、風量ＱａはΔＶ１という誤差を含んでしまう。また、補正の精度を上げようとすると、Ｑｓ１のみではなく、電流検出手段１３に流す電流値を可変し、風量−電流検出手段出力特性を近似できる複数の電流値での調整が必要となる。

また、増幅手段１４は、電流検出手段１３の検出誤差を増幅してしまうとともに、その出力には増幅手段１４そのもののバラツキも含まれてしまう。更に、近年では高い吸込み力を得るために、電動送風機２の性能が、急速に上がってきており、高入力のものが多いためその特性のバラツキも大きくなってきている。図１０に電動送風機２の特性バラツキの電流検出手段の説明図を記載するが、図１０中において、基準となる電動送風機２の風量−電流検出手段特性を実線で示し、基準から外れて電力（電流）が高めの電動送風機２の風量−電流検出手段特性を点線で示す。電動送風機２の風量に対する電流が高ければ、同じように、電流検出手段１３の出力に現れてくる。図１０において、基準の電動送風機２で、Ｑ０という風量を設定しようとすると、電流検出手段１３によるＱ０の出力値は、ｖ０となるが、電流が高めの電動送風機２では、電流検出手段２の出力ｖ０は風量Ｑ０１と、Ｑ０より低い風量となってしまい、電流が高めの電動送風機２では、ｖ０より高いｖ０１が風量Ｑ０に対応した電流検出手段１３の出力となる。

また、上記の電動送風機２の特性、電流検出手段１３と増幅手段１４の電気回路特性、本体１の流量漏れと圧力損失の機構的特性の３つは、ホース３から床用吸込具８にかけてのバラツキ要因と比較してはるかに大きく、また、これらは全て、本体１内で発生するものであるので、本体１の吸気口７で風量の検出に関係する全てのバラツキを吸収できれば、機器として高精度な風量検出が実現できる事になる。

今、例えば、報知手段９の状態を消灯から点滅へ切換える風量Ｑ０（図３中に示す）のバラツキによる誤差を吸収して、動作を切り換える風量の精度を上げようとすると、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶した電流値をマイクロコンピュータ１５がＭｉｎポートより読み出し、電動送風機２を入力ライン２で運転している時に、増幅手段１４の増幅１出力、つまり、ＡＤ１ポートより入力されるＡＤ変換された値とＥＥＰＲＯＭ１７より読み出された値を比較して、ＡＤ変換した値が読み出した値より小さければ、報知手段９を点滅させ、大きければ消灯するように制御するが、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶させる電流値を、図１０に示すように、基準の電動送風機２であればｖ０を、電流の高めの電動送風機２であればｖ０１を記憶するというように、電動送風機２の特性に応じて風量がＱ０となるような電流値を記憶させることにより、電動送風機２のバラツキのみならず、電流検出手段１３と増幅手段１４のバラツキも吸収して、報知手段９の表示動作切換え風量の精度を向上する事ができる。また、このＥＥＰＲＯＭ１７への記憶を本体１の状態でおこなうことにより、上記のバラツキのみならず、本体１の機構的特性を含む、本体１としての個体別の設定、調整ができ、精度を向上する事ができる。

この、本体１の状態でのＥＥＰＲＯＭ１７への記憶操作、つまり、調整操作を以下に説明する。

使用者が機器を使用する状態では、マイクロコンピュータ１５の入力ポートＰｉｎは、操作手段４が接続されており、図８に示すような波形が印加されている。Ｐｉｎは、ＡＤ１、ＡＤ２と同じＡＤ変換機能を備えたポートである。マイクロコンピュータ１５は、Ｐｉｎから入力される信号のパターンを監視しており、図８に示すように、一定のレベルである「操作なしレベル」が継続すれば、ホース３が、吸気口７に接続されているが、操作手段４は操作されていないと判断し、信号のレベルが変化し、一定のレベルである「操作ありレベル」が継続すれば、使用者が、操作手段４を操作したと判断する。「操作ありレベル」は、「強」、「中」、「弱」と、機器の動作を停止させる「停止」のモードに対応した異なるレベルとなるよう、操作手段４、マイクロコンピュータ１５共に設定されている。

いま、操作手段４を配置したホース３を本体１から外し、調整手段２０を接続したとする。調整手段２０の出力は電気的にマイクロコンピュータ１５のＰｉｎに接続され、Ｐｉｎには、調整手段２０により、図８に示すようなレベルの異なるパターンの信号（調整手段接続信号）が入力される。マイクロコンピュータ１５は、レベルが交互に異なり、かつ各々のレベルが同じ状態が、規則性を持って所定時間継続すると、調整工程用のモードへの移行信号であると判断して、電動送風機２を入力ライン２（フル通電）で駆動するよう双方向性サイリスタ１２をトリガする。調整者は、本体１の吸気口７で、本体１に流入する風量を、報知手段９の表示を点滅へ切換えたい風量であるＱ０となるよう空気抵抗を操作し、この状態で、マイクロコンピュータ１５は、現在の電流検出手段１４の出力である増幅手段１４の増幅１出力、つまりマイクロコンピュータ１５のＡＤ１ポートに入力さてＡＤ変換されたデジタル値をＥＥＰＲＯＭ１７へ記憶するよう出力する。これは、使用者の操作により、調整手段２０の出力が、図８に示すように、「調整手段接続信号」から「調整指示出力信号」切換わり、交互の信号パターンのレベルが変化した事によりマイクロコンピュータ１５が認識する。Ｐｉｎから、この信号パターンを入力して、マイクロコンピュータ１５は、記憶指示手段の動作として、Ｍｏｕｔポートから、ＡＤ１から入力されたデジタル値と、記憶指示信号をＥＥＰＲＯＭ１７に出力する。この情報を受け取り、ＥＥＰＲＯＭ１７は、風量Ｑ０での電流検出手段１３の出力を記憶する。図１１と図１２にマイクロコンピュータ１５における調整動作のフローチャートを示す。

そして、マイクロコンピュータ１５は、Ｍｉｎポートより、ＥＥＰＲＯＭ１７の記憶したばかりの記憶値を読込み、Ｍｏｕｔポートから出力した値と比較する。比較した値が、一致していれば調整が正常に終了したと判断して、報知手段９を約１秒間点灯させると共に、電動送風機２の駆動状態をフル導通（入力ライン２）から入力ライン３へ切換える。また、一致していなければ、何らかの原因により、ＥＥＰＲＯＭ１７に異常があるか、通信が正常に行われていないと判断して、電動送風機２の駆動状態を停止へと切り換える。

調整の監視システム、または作業者は、電動送風機２の電力を監視、もしくは聴感で、調整が終了していないのか、終了しているのか、また、調整の作業が正常に終了したのかを複雑な設備を設けることなく認識する事ができる。

調整手段２０の出力する信号のパターンの周期は、操作手段４が接続されている状態で、使用者が操作しても、発生し得ないパターンとしている。

これにより、風量検出を簡単な構成で実現できると共に、機器の個体別に上記調整の操作を行う事により、制御状態を切換えるために必要となる風量を、機器を構成部品のバラツキ、や個体差に影響されない高精度な風量の設定が行える。

また、上記説明において、機器の個体別に毎回、空気抵抗を風量がＱ０となる状態に合わせて調整を行うと、個体に関わらず全ての機器が風量Ｑ０で動作切換えを行えるようになり、また、空気抵抗状態を固定して、調整を行う事により、動作切換えを行う風量は、機器の個体によって異なるが、個体に関わらず、集塵室６内の塵埃の蓄積量が同じ蓄積量で動作切換えを行え、高精度な風量設定を行う事ができる。例えば、電動送風機２の冷却風の低下による電動送風機２の発熱・温度上昇を抑えるために入力ラインを入力ライン２から入力ライン５に切り換える風量Ｑ４（図３中に示す）は、風量の精度が優先であるので、前者の設定で調整操作を行い、集塵室６内に蓄積された塵埃の量を報知する報知手段９の動作に対する風量は、塵埃の量を報知する事が優先されるので後者の設定で、低下した吸込み力を復帰させるために入力ラインを上昇させる風量Ｑ１、Ｑ２も塵埃の量に対して上昇させる方が最適な吸い込み性能を得る事ができるので後者の設定で、と言うように目的に応じて設定の仕方を変えてもよく、非常に高精度な風量に対する制御が可能となる。

上記で、各々の風量を目的に応じて個別に設定してもよいと述べたが、マイクロコンピュータ１５は、図３、図４における風量Ｑ０を基準にして、風量Ｑ０とＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ７のそれぞれとの相関関係を有している。風量の例えば、Ｑ０と、Ｑ０を参照する増幅手段１４の増幅率と異なる増幅率の出力（増幅２）を参照して風量の判断を行うＱ５について説明する。Ｑ５は、Ｑ０での増幅手段１４の増幅１出力電圧ｖ０に対し、風量Ｑ５での増幅手段１４の増幅２出力電圧ｖ５を有している。

風量−電力特性を幅広いレンジで、かつ高精度に制御しようとすると、複数の増幅率で、信号の特性を拡大して制御を行う事は一般的であるが、マイクロコンピュータ１５に、入力される信号の電圧は、０〜３Ｖ、０〜５Ｖ等、大きな電圧ではないので、前述した電圧幅（レンジ）ないで、どこまで必要な範囲の特性を引き伸ばすかによっても、制御の精度が変わってくる。従って、個々の必要な特性がレンジの中に入るようシフトを行うのも一般的である（図７参照）。

このため、複数の増幅率を有するものは、特に、風量の検出手段、ここでは電流検出手段１３の特性を補正するための基準を設定する設定条件によっては、実際に判断に使用する増幅手段１４の出力がレンジ外に外れてしまって、正確な基準設定ができない可能性がある。

基準Ｑ０と基準Ｑ０と各風量との関係は、標準特性となる電動送風機２や電流検出手段１３や本体１の組み合わせで、予め設定しており、電動送風機２の電流値の高めの特性のものがくれば、図１０に示すように、入力ライン２では、Ｑ０がＱ０１となり、ΔＱ０の誤差が発生してしまう。

マイクロコンピュータ１５は、図１３に示すように、風量Ｑ０を判断する入力ライン２の増幅１出力の風量特性に対する変化率ｋ０と、風量ｋ５を判断する入力ライン５の増幅２出力の風量特性に対する変化率ｋ５と、２つの変化率の比率ｋ５／ｋ０を有している。

風量がΔＱ０ずれたとすると、マイクロコンピュータ１５の判断する値としては、増幅手段１４の増幅１出力であるから、ＡＤ１に入力される電圧の誤差として、

が発生する。

一方、入力ライン５においても、ずれる風量は同じであるので、ＡＤ２に入力される電圧の誤差として、

が発生する。

ΔＱ０の風量のずれが発生し、Δｖ０が分かっていれば、上記（式１）、（式２）より

が導き出される。

マイクロコンピュータ１５は、基準風量Ｑ０を予め設定しており、調整操作時に基準との差Δｖ０を算出し、上記（式３）にて算出した、Δｖ５を、予め設定した、Ｑ５に対する増幅２出力電圧ｖ５に足し込むことで、風量Ｑ５を設定する事ができる。Ｑ０と他の風量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ６、Ｑ７に対しても同様の算出を行うことにより、風量を設定している。

つまり、風量Ｑ０での増幅手段１４の増幅１出力をデジタル値へ変換した値を、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶させるよう調整する事により、図１３に示すように、全ての風量が部品のバラツキを吸収した状態で、高精度に設定することが、１回の調整操作のみで実現可能となる。また、図１３を見ても明らかなように、各々の動作切換え風量の狙いを変更したい時も、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶する値を変更する事により、全ての風量が、連動して、風量に対して一律シフトするので、容易に狙いの変更を行う事ができる。

ところで、図９に示す１次近似できない風量−電流検出手段出力特性上の風量Ｑｓ１の近傍は、例えば、風量±０．２ｍ３／ｍｉｎ内が特性がカーブしていることによる風量検出への精度の影響が小さい範囲であれば、マイクロコンピュータ１５は、補正手段としての機能も実現可能であり、ＥＥＰＰＲＯＭ１７に記憶した値に対応する風量から、基準となる風量を算出事ができる。本実施例では、報知手段９の表示切り替え風量を基準の風量Ｑ０としているが、例えば、風量Ｑ０は、低風量であり電動送風機２の冷却風量が小さいため、調整の工程においてはそこまで低下させたくない時等、図１４に示すように、Ｑ０より大きい風量Ｑｈ１で調整操作を行う。図１４において、実線の特性は、標準特性の電動送風機２の風量−電流検出手段出力特性であり、点線の特性は、電流値が高めの電動送風機２の特性である。この時、ＥＥＰＲＯＭ１７には、風量Ｑｈ１に対応した信号電圧ｖｈ０を記憶する事になる。マイクロコンピュータ１５には、基準となる風量Ｑ０に対応する電圧ｖ０は、調整操作によってＥＥＰＲＯＭ１７に記憶された電圧ｖｈ１より所定の電圧差Δｖｈ１低くなる事が予め設定されており、マイクロコンピュータ１５は、ＥＥＰＲＯＭ１７から読み出したｖｈ１より、

で、基準風量Ｑ０となる電流値ｖ０を設定する。これにより、基準風量が、精度よく設定できると共に、実際の動作切換え風量よりも高い風量域でも、調整を行う事ができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、記憶手段に記憶した風量により、電動送風機や本体等のバラツキを吸収して精度よく風量検出ができるので、記憶手段の記憶値により風量の狙いを可変する制御にも適用できる。

本発明の実施の形態における電気掃除機の回路ブロック図 本発明の実施の形態における電動送風機の特性図 本発明の実施の形態における電気掃除機の風量低下時の風量−電力制御特性図 本発明の実施の形態における電気掃除機の風量復帰時の風量−電力制御特性図 本発明の実施の形態における電気掃除機の概略構成図 本発明の実施の形態における位相制御の説明図 本発明の実施の形態における増幅手段出力の風量−増幅出力特性図 本発明の実施の形態におけるＰｉｎ入力波形説明図 本発明の実施の形態における電流検出手段特性の１点調整時の説明図 電動送風機の特性バラツキの電流検出手段の説明図 本発明の実施の形態における調整動作への移行のフローチャート 本発明の実施の形態における調整動作のフローチャート ＥＥＰＲＯＭへ記憶する基準風量設定による全ての風量の設定説明図 ＥＥＰＲＯＭへ記憶する設定値の基準風量への補正説明図

符号の説明

２ 電動送風機
４ 操作手段
９ 報知手段
１１ 商用電源
１２ 双方向性サイリスタ
１３ 電流検出手段
１４ 増幅手段
１５ マイクロコンピュータ
１６ ＥＥＰＲＯＭ
１７ 電源回路

Claims (8)

1. 負荷として吸引風を発生する電動送風機を有し、前記電動送風機の供給電力を制御する制御手段と、前記吸引風の風量を検出する風量検出手段と、記憶指示信号により所定の空気抵抗状態とした時の前記風量検出手段の検出した検出風量を記憶しておく不揮発性の記憶手段と、前記記憶手段に前記検出風量を記憶するよう記憶指示信号を出力する記憶指示手段と、前記記憶手段の記憶する風量で前記負荷の制御状態を切換える制御切換手段とを有した電気掃除機。
2. 負荷として吸引風を発生する電動送風機を有し、前記吸引風の風量を検出する風量検出手段と、２つ以上の各々異なる複数の供給電力を有して前記電動送風機の供給電力を制御する制御手段と、前記風量検出手段の検出する風量により前記複数の供給電力毎に設定された所定の風量で前記負荷の制御状態を切換える制御切換手段と、記憶指示信号により所定の供給電力で所定の空気抵抗状態とした時の前記風量検出手段の検出した検出風量を記憶しておく不揮発性の記憶手段と、前記記憶手段に前記風量を記憶するよう記憶指示信号を出力する記憶指示手段とを有し、前記記憶手段の記憶した風量を可変することにより、前記複数の供給電力毎に設定された前記所定の風量も連動して可変する電気掃除機。
3. 記憶手段の記憶する風量を補正する補正手段を有し、制御切換手段は前記補正手段の補正した風量で負荷の制御状態を切り換える請求項１または２記載の電気掃除機。
4. 少なくとも負荷として、所定の風量であることを報知する報知手段を有し、制御切換手段は、記憶手段の記憶した風量にて前記報知手段の非報知状態を含む複数の報知状態となる風量を切換える請求項１〜３のいずれか１項記載の電気掃除機。
5. 制御手段は、記憶指示手段の指示により記憶手段が風量検出手段の検出する検出風量を記憶する前と後とで異なった第１の供給電力と第２の供給電力で電動送風機を制御することを特徴とした請求項１または２記載の電気掃除機。
6. 記憶手段に記憶された風量が風量検出手段で検出された風量であることを確認する記憶値検査手段を有し、前記記憶値検査手段の確認結果が異常であった時は、制御手段は、記憶手段が風量検出手段の検出する検出風量を記憶する前と後とで異なった第１の供給電力と第３の供給電力で電動送風機を制御することを特徴とした請求項１または２記載の電気掃除機。
7. 風量検出手段を電流検出手段で構成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の電気掃除機。
8. 電流検出手段の出力を増幅倍率に対応した数の出力を有して増幅する増幅手段を有し、制御切換手段は、電動送風機の供給電力に応じた所定の前記増幅手段の出力により、制御状態の切換を行う請求項７記載の電気掃除機。

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