JP2006346098A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】制御素子の損失の抑制と直流ファンモータの使用寿命の確保とを両立できる電気掃除機を提供する。
【解決手段】直流ファンモータ２のパワーを強くした際には、制御素子17の制御用のＰＷＭ周波数を抑制することで制御素子17のスイッチング損失を抑制でき、直流ファンモータ２のパワーを弱くした際には、制御素子17の制御用のＰＷＭ周波数を増加させることでピーク電流を抑制して直流ファンモータ２の使用寿命を確保できるなど、制御素子17の損失の抑制と直流ファンモータ２の使用寿命の確保とを両立できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電動送風機を複数の動作モードに周波数制御する電気掃除機に関する。

従来、この種の電気掃除機は、直流電動送風機を収容した掃除機本体を備えている。この掃除機本体には、直流電動送風機を周波数制御、例えばＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御する制御手段が設けられている。すなわち、この制御手段は、一定の周波数のパルス信号により、このパルス信号のオンデューティを可変させることで直流電動送風機を複数の動作モードに制御する（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−２５０７３７号（第６頁、図３）

しかしながら、上述の電気掃除機では、制御手段による制御周波数が一定であるため、制御周波数が比較的高く設定されている電気掃除機の場合は、制御素子の損失が大きくなり、制御周波数が比較的低く設定されている電気掃除機の場合は、ピーク電流が大きくなって直流電動送風機の使用寿命が悪化するという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、制御素子の損失の抑制と直流電動送風機の使用寿命の確保とを両立できる電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明は、直流電動送風機を複数の動作モードに周波数制御する制御手段が、直流電動送風機の動作モードに応じて制御周波数を可変可能であるものである。

本発明によれば、制御手段による直流電動送風機の制御周波数を、動作モードに応じて可変させることで、制御素子の損失の抑制と直流電動送風機の使用寿命の確保とを両立できる。

以下、本発明の一実施の形態の電気掃除機の構成を図面を参照して説明する。

図２において、１は掃除機本体で、この掃除機本体１は、内部に収容された直流電動送風機としての直流ファンモータ２の駆動にて生じる吸気風とともに吸い込んだ塵埃を集塵部３にてサイクロン分離して集塵する電気掃除機である。また、この掃除機本体１には、図示しない旋回輪および走行輪が設けられ、掃除機本体１が被掃除面としての床面上を走行可能となっている。

さらに、掃除機本体１の前部には、外部から空気を吸引する本体吸込口４が開口されている。この本体吸込口４には、可撓性を有し湾曲可能な細長略円筒状のホース体５が連通接続されている。このホース体５の先端には、直流ファンモータ２の動作モードなどが選択可能な手元操作部６が設けられている。この手元操作部６には、直流ファンモータ２を強、弱、切りなどの複数の動作モードに設定する複数の設定ボタン７が設けられているとともに、掃除する際に作業者が把持する把持部８が基端側に向けて突設されている。

そして、この手元操作部６の先端には、伸縮可能な細長略円筒状の延長管９が着脱可能に連通接続されている。また、この延長管９の先端には、例えば室内の床面の絨毯などの上に載置させて、この絨毯上の塵埃を吸い込む吸込口体としての床ブラシ10が着脱可能に連通接続されている。

次に、上記一実施の形態の内部構成を説明する。

掃除機本体１内には、図１に示すように、直流ファンモータ２と、この直流ファンモータ２に給電する二次電池15と、この二次電池15から直流ファンモータ２への給電を制御してこの直流ファンモータ２の駆動を周波数制御すなわちＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御によりチョッピングする制御手段16との回路が設けられている。

二次電池15は、複数本のセルを直列に接続した電池パックである。

制御手段16は、手元操作部６に電気的に接続され、この手元操作部６の設定ボタン７の操作に応じて直流ファンモータ２の駆動を制御するもので、直流ファンモータ２に接続されたパワーＭＯＳＦＥＴなどのスイッチング素子である制御素子17と、直流ファンモータ２の電流値を検出する電流検出手段18とに接続されている。また、この制御手段16は、制御素子17による直流ファンモータ２の制御周波数を可変する制御周波数可変手段19を内部に備えている。

制御素子17には、図示しないが、放熱用のヒートシンクなどが取り付けられている。

電流検出手段18は、直流ファンモータ２の電流値を制御手段16に出力する。

ここで、直流ファンモータ２は、集塵部３内に設けられた図示しないフィルタなどが目詰まりしていると流れる電流値が低下するので、制御手段16は、電流検出手段18により検出した直流ファンモータ２の電流値が予め設定された所定の閾値を越えているかどうかにより、集塵部３内の図示しないフィルタなどの目詰まり状態を検出することが可能となっている。

次に、上記一実施の形態の動作を、図３に示すフローチャートおよび図４に示す表を参照して説明する。なお、図３に示すフローチャートでは、便宜上、強モードと弱モードとの場合のみを記載するが、これら強モードと弱モードとの間に複数の動作モードがある場合には、図４に示すように、各動作モードでの直流ファンモータ２の動作に応じて制御を適用することで対応可能となる。

作業者が設定ボタン７により所定の動作モードで電気掃除機を駆動する信号を送信する（ステップ１）と、制御手段16がその送信された信号を受信し、直流ファンモータ２をいずれの動作モードで駆動させるかを判断する（ステップ２）。

このステップ２において、例えば動作モードが切モードであると判断した場合には、直流ファンモータ２を停止状態とする（ステップ３）。すなわち、直流ファンモータ２が動作している場合には、直流ファンモータ２を停止させ、直流ファンモータ２が動作していない場合には、停止状態を維持する。

また、ステップ２において、例えば動作モードが強モードであると判断した場合には、制御周波数可変手段19により直流ファンモータ２の制御周波数を抑制することで、制御素子17によるスイッチング損失を抑制し（ステップ４）、リターンする。

さらに、ステップ２において、例えば動作モードが弱モードであると判断した場合には、制御周波数可変手段19により直流ファンモータ２の制御周波数を強モード時よりも高くすることで、直流ファンモータ２でのスパークを抑制し、直流ファンモータ２に使用寿命を向上して（ステップ５）、リターンする。

次に、直流ファンモータ２の各動作モードでの制御処理について、図５に示すフローチャートおよび図６に示す表を参照して説明する。なお、図５に示すフローチャートでは、便宜上、強モードの場合のみを説明するが、図６に示すように、他の動作モードの場合も同様に対応可能であることは言うまでもない。

まず、制御手段16は、電流検出手段18により、直流ファンモータ２の電流値を検出し（ステップ11）、このステップ11で検出した電流値が強モードに応じて予め設定された所定の閾値を越えているかどうかにより、集塵部３のフィルタなどが目詰まりしているかどうかを間接的に判断する（ステップ12）。

このステップ12において、直流ファンモータ２の電流値が所定の閾値を越えていると判断した場合、すなわち、集塵部３のフィルタなどが目詰まりしていないと判断した場合には、制御周波数可変手段19により直流ファンモータ２の制御周波数を抑制することで、直流ファンモータ２に流れる電流を抑制して、制御素子17によるスイッチング損失を抑制し（ステップ13）、リターンする。

一方、ステップ12において、直流ファンモータ２の電流値が所定の閾値を越えていないと判断した場合、すなわち集塵部３のフィルタなどが目詰まりしていると判断した場合には、制御周波数可変手段19により直流ファンモータ２の制御周波数を増加させることで、直流ファンモータ２に流れる電流を増加させて、直流ファンモータ２のスパークを抑制し、直流ファンモータ２の使用寿命を向上し（ステップ14）、リターンする。

上述したように、上記一実施の形態では、制御手段16による直流ファンモータ２のＰＷＭ周波数を、直流ファンモータ２の動作モードに応じて可変させる構成とした。

具体的に、上記一実施の形態では、直流ファンモータ２のパワーを強くして直流ファンモータ２に流れる電流が相対的に増加した際には、制御素子17の制御用のＰＷＭ周波数を抑制し、直流ファンモータ２のパワーを弱くして直流ファンモータ２に流れる電流が相対的に減少した際には、制御素子17の制御用のＰＷＭ周波数を増加させる構成とした。

この結果、直流ファンモータ２の電流の増加時には、ＰＷＭ周波数を抑制することで制御素子17のスイッチング損失を抑制できるとともに、直流ファンモータ２の電流の減少時には、ＰＷＭ周波数を増加させることでピーク電流を抑制して直流ファンモータ２の使用寿命を確保でき、制御素子17の損失の抑制と直流ファンモータ２の使用寿命の確保とを両立できる。

また、同一の動作モードにおいても、電流検出手段18により直流ファンモータ２の電流値を検出することで目詰まり状態を判断し、この目詰まり状態に応じてＰＷＭ周波数を増減させることで、制御素子17の損失の抑制と直流ファンモータ２の使用寿命の確保とを、より確実に両立できる。

さらに、制御素子17の損失を抑制できるため、この制御素子17に取り付けられたヒートシンクを小型化でき、電気掃除機全体の小型化が可能になる。

なお、上記一実施の形態において、同一の動作モードにて制御周波数を可変しない構成とすることも可能である。この場合には、電流検出手段18を設ける必要がなくなり、構成を簡略化できるとともに、制御手段16での制御が簡略化されるなど、電気掃除機の製造性などをも向上できる。

また、電気掃除機の細部は、上記構成に限定されるものではなく、例えば電気掃除機としては、キャニスタ型の電気掃除機に限らず、床ブラシ10が掃除機本体１の下面に直接形成されたアップライト型、その他、掃除機本体１と床ブラシ10とが一体化された自走式の電気掃除機あるいはハンディ型などであっても対応させて用いることができる。

本発明の一実施の形態の電気掃除機を示すブロック図である。 同上電気掃除機を示す斜視図である。 同上電気掃除機の制御を示すフローチャートである。 同上電気掃除機の制御時の動作モードと制御周波数との対応を示す表である。 同上電気掃除機の制御の一部を示すフローチャートである。 同上電気掃除機の制御時の同一動作モードでの目詰まり状態と制御周波数との対応を示す表である。

符号の説明

１ 掃除機本体
２ 直流電動送風機としての直流ファンモータ
16 制御手段

Claims (2)

1. 直流電動送風機と、
   前記直流電動送風機を収容した掃除機本体と、
   前記直流電動送風機を複数の動作モードに周波数制御する制御手段とを具備し、
   前記制御手段は、前記直流電動送風機の動作モードに応じて制御周波数を可変可能である
   ことを特徴とした電気掃除機。
2. 制御手段は、同一の動作モードにて制御周波数を可変可能である
   ことを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。

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