JP2007117144A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】幅広い種類の塵埃に対して、常に最適な吸引力を確保し、電動送風機へ供給電力制御の精度と効率の向上すること。
【解決手段】第１の塵埃検出手段３５と、第２の塵埃検出手段３６と、第１の塵埃検出手段３５の検出する第１塵埃検出信号と第２の塵埃検出手段３６の検出する第２塵埃検出信号に基づき、第１の保持手段３７と第２の保持手段３８が、各々の信号に保持時間を付加して、第１保持信号、第２保持信号を出力し、第１保持信号と第２保持信号に基づいて、電動送風機２へ供給する電力を制御する制御手段１４を備えた電気掃除機とした。これにより、異なる大きさの塵埃を、塵埃の大きさ毎に検出でき、塵埃の大きさ、種類、量に応じて、電力供給制御の精度を向上することができるようになる。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般家庭用、もしくは業務用の電気掃除機の制御に関するものである。

図８に従来の電気掃除機の概略構成図を示す。

図８において、１は電気掃除機本体であり、２は本体１に内蔵し、吸い込み力を発生する電動送風機であり、３は電動送風機２の異なった入力（供給電力）での動作モードを操作する操作部４を有したホースであり、５は延長管であり、８は、被清掃面に接して塵埃等を吸い込む吸込具であり、６は吸引した塵埃を蓄積しておく集塵室であり、ホース３と集塵室６は、本体１に設けた吸気口７を介して接続され、集塵室６とホース３と延長管５と吸込具８で吸気流路を形成している。

ホース３の本体１との接続部１２付近には、後述する吸気流路を通過する塵埃を検出する塵埃検出手段１０の検出部２２を有しており、操作部４には、塵埃検出手段１０による塵埃の検出状況を表示する表示手段１１が設けられている。

上記のように構成された電気掃除機は、使用者が操作部４を操作して電動送風機２に電力を供給し、電動送風機２への電力供給が停止している停止モードから、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、吸気経路を経由して集塵室６に蓄積される。

従来、上記のような構成において、塵埃検出手段１０は、図９や図１０に示すような構成になっている。図９および図１０において、塵埃が流れる吸気流路に光を放つ発光部２０と、発光部２０からの光を受光し受光量に応じた信号を出力する受光部２１は、塵埃が流れる空気通路に発光部２０と対向して設けられている（以下、この発光部２０と受光部２１を合わせて検出部２２と称す）。受光部２１からの出力信号Ｖｓは増幅部２３により増幅された後、その信号Ｖａはパルス変換手段２４によりパルスＳａに変換され、ごみ判断手段２５に入力される。塵埃検出手段１０は、検出部２２と増幅部２３とパルス変換手段より構成される。パルス変換手段２４の出力するパルスＳａの数は、検出部２２を通過する塵埃の数が多ければ多くなり、少なければ少なくなるというように、塵埃の数に応じた数のパルスが出力され、また、粒子の大きな塵埃はパルス幅が広くなるよう、粒子の小さなパルスはパルス幅が狭くなるよう出力される。

ごみ判断手段２５は、このパルスＳａの数を計数し、同時に、パルス幅を計測してパルス幅が広い場合、すなわち塵埃が大きい場合にはパルスＳａへ計数する数を増やすよう補正し、パルスＳａの多少で吸気流路を通過する塵埃の量を認識し、床面の塵埃を判断することができる。

従来、このパルスＳａの多少とパルスＳａの幅による塵埃の粒子径に対する補正とにより、電動送風機２の供給電力を可変制御し、また検出した汚れに対して、塵埃検出手段１０の出力に対し、制御対象の電動送風機２への供給電力を一定期間保持する制御を行うものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２０００６４８号公報

近年、生活環境の変化により、目に見えない花粉などを含むハウスダストに対する関心が高まり、これらの微細な塵埃を検出し、除去できる電気掃除機が求められている。

一般家庭での清掃対象となる塵埃は、数ミリオーダーの視認可能なものから、視認が困難な花粉などの一般的に約２０μｍ〜４０μｍと言われる微細なものや砂塵のように数１００μｍ位のものまで、様々な粒子径のものが存在している。

しかしながら、前記従来の構成では、花粉などの微細な塵埃に反応して、パルス数に応じて、例えば、電動送風機の供給電力を、パルス数が少なければ塵埃が少ないので低入力、パルス数が多ければ塵埃が多いので高入力となるような設定にしようとすると、比較的大きな粒子の塵埃の多いところでは、幅の広いパルスが多くなり、パルスの数が少なくなるので塵埃が少ないような動作、つまり、低入力での動作となり、逆に、砂塵など、ある程度の大きさ以上の塵埃に反応して、パルス数が少なければ塵埃が少ないので低入力、パルス数が多ければ塵埃が多いので高入力となるような設定にしようとすると、微細塵の多いところでも反応しないので、塵埃が存在しないような、低入力での動作となってしまう。

また、吸気の流速とほぼ同速で吸引される塵埃の粒子径をＸ、受光部の大きさを直径Ｙ、通過速度Ｚとした時、通過時間は（Ｘ＋Ｙ）／Ｚとなるが、塵埃の粒子径が非常に小さな微細塵になり、Ｘ＜＜Ｙであるときには通過時間は、ほぼＹ／Ｚとなり、塵埃の大きさによる通過時間の差への影響は無くなってしまうため、パルスの幅で塵埃の大きさを判断できるのは、ある程度の大きさ以上の粒子径を有し、かつ、パルス数で判断するパルスの幅との差が大きなパルスとなる塵埃に限られてしまうため、特許文献１記載の方式では、比較的小さな粒子の塵埃をパルスの幅での判別とパルス数の補正は困難となる。

以上のように、これまではある程度の大きさの塵埃に特性を合わせており、微細塵を含む、様々な粒子径の塵埃に対して、電動送風機の最適な供給電力制御が実現できていないという課題を有していた。

上記従来の課題を解決するために本発明の電気掃除機は、吸気風を発生する電動送風機と、吸気流路を通過する所定の大きさの塵埃を検出する第１の塵埃検出手段と、吸気流路を通過する前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃を検出する第２の塵埃検出手段と、前記第１の塵埃検出手段の検出する第１塵埃検出信号による塵埃情報を所定の時間保持する第１の保持手段と、前記第２の塵埃検出手段の検出する第２塵埃検出信号による塵埃情報を所定の時間保持する第２の保持手段とを有し、前記第１の保持手段の保持する第１保持信号と前記第２の保持手段の保持する第２保持信号に基づき、保持された塵埃情報に応じて前記電動送風機への供給電力を制御する制御手段を有する構成としたものである。

これによって、異なる大きさの塵埃を、塵埃の大きさ毎に検出できると共に、制御手段が第１保持信号と第２保持信号とから、予め設定しておいた第１保持信号に対応した第１の供給電力設定と、第２保持信号に対応した第２の供給電力設定とから、電動送風機へ実際に供給する実供給電力を決定して、電動送風機へ電力供給するよう制御することにより、様々の大きさの塵埃に対して、電動送風機への最適な電力供給が行え、塵埃の大きさに関わらず最適な吸引力を得られると共に、効率的に塵埃を吸引除去できて、省エネルギーへの貢献度が高い電気掃除機を提供することができる。

本発明の電気掃除機は、砂塵等の粒子径の大きな塵埃から、花粉等の目に見えない微細塵に至るまで、幅広い種類の塵埃に対して、常に最適な吸引力を確保し、電動送風機へ供給電力制御の精度と効率の向上を実現できるものである。

第１の発明は、吸気風を発生する電動送風機と、吸気流路を通過する所定の大きさの塵埃を検出する第１の塵埃検出手段と、吸気流路を通過する前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃を検出する第２の塵埃検出手段と、前記第１の塵埃検出手段の検出する第１塵埃検出信号による塵埃情報を所定の時間保持する第１の保持手段と、前記第２の塵埃検出手段の検出する第２塵埃検出信号による塵埃情報を所定の時間保持する第２の保持手段とを有し、前記第１の保持手段の保持する第１保持信号と前記第２の保持手段の保持する第２保持信号に基づき、保持された塵埃情報に応じて前記電動送風機への供給電力を制御する制御手段を有する構成としたことにより、制御手段が、第１保持信号と第２保持信号とにより、最適な電動送風機への供給電力を決定し、電動送風機を制御するので、様々の大きさの塵埃に対して、電動送風機への最適な電力供給が行え、塵埃の大きさに関わらず最適な吸引力を得られると共に、効率的に塵埃を吸引除去することができる。

第２の発明は、吸気風を発生する電動送風機と、吸気流路を通過する塵埃を検出する検出部と、前記検出部の検出結果から所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出信号及び前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応する第２塵埃検出信号とを出力する分別信号出力手段を有する塵埃検出手段と、前記第１塵埃検出信号による塵埃情報を所定の時間保持する第１の保持手段と、前記第２塵埃検出信号による塵埃情報を所定の時間保持する第２の保持手段を有し、前記第１の保持手段の保持する第１保持信号と前記第２の保持手段の保持する第２保持信号に基づき、保持された塵埃情報に応じて前記電動送風機への供給電力を制御する制御手段を有する構成としたので、検出部を１つで構成でき、構成を簡素化できる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の第１の保持手段と第２の保持手段で設定される所定の時間を異なる値となるようにしたので、塵埃の大きさに応じて最適な吸引力の維持を行うことができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明の第１の保持手段が、第１塵埃検出信号が塵埃が増える方向に変化する時には、第１の保持時間を短くするようにしたので、微細塵に対して最適な吸引力を維持しながらも、新たな微細塵が発生して更なる吸引力が必要になった時には、短時間で追従し、効率的に運転しながら清掃能力を維持することができる。

第５の発明は、特に第１〜第３のいずれか１つの発明の第２の保持手段が、第２塵埃検出信号が塵埃が増える方向に変化する時には、第２の保持時間を短くするようにしたので、砂塵に対して最適な吸引力を維持しながらも、新たな砂塵が発生して更なる吸引力が必要になった時には、短時間で追従し、効率的に運転しながら清掃能力を維持することができる。

第６の発明は、特に第１〜第３のいずれか１つの発明の第１塵埃検出信号と第２塵埃検出信号の塵埃の比率に応じて、第１の保持時間と第２の保持時間を決定する第３の保持手段を有するようにしたので、検出部を通過する塵埃の構成に応じて、第１の保持時間と第２の保持時間を可変して設定することにより、塵埃の構成に応じてより最適で、より効率的な電動送風機への供給電力制御が行える。

第７の発明は、特に第１〜第６のいずれか１つの発明の第１塵埃検出信号もしくは第２塵埃検出信号の塵埃の量に応じて、第１の保持手段または第２の保持手段が保持時間を可変するようにしたので、塵埃が多いほど、保持時間が長くなるように設定することによって塵埃の量に応じた吸引力を維持し、効率的に除塵性能を確保することができる。

第１０の発明は、塵埃情報を報知する報知手段を有し、報知手段による報知は、電動送風機への供給電力の制御と連動するようにしたので、塵埃の大きさに関わらず最適な吸引力を得られる、且つ効率的に塵埃を吸引除去することができると共に、その塵埃の状況、もしくは、塵埃の除去状況を使用者が認識でき、使用性が向上するので、更なる効率化が図れる。

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り本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について図１〜図６を用いて説明する。なお、従来と同一構成の部品については同一符号を付し、説明を省略する。

図１は、本発明の実施の形態１における電気掃除機の報知装置の制御のブロック図である。

図１において、２０は赤外発光ダイオードなどで構成された発光部であり、２１はフォトトランジスタなどの受光部であり、両者の間を塵埃が通過することで、塵埃に応じた信号Ｖｓが出力される。３０は、オペアンプなどで構成し、検出部２２が出力する信号Ｖｓを所定の第１増幅率で増幅する第１の増幅手段であり、増幅機能とフィルタ機能を持たせており、所定の周波数成分の信号のみを出力する。３２は、コンパレータなどで構成され、第１の増幅手段３０が出力する信号を第１の基準電圧と比較して、高ければＨｉｇｈ信号出力、低ければＬｏｗ信号出力を行う第１のパルス変換手段である。３１は、オペアンプなどで構成し、検出部２２が出力する信号Ｖｓを第１増幅率とは異なる所定の第２増幅率で増幅する第２の増幅手段であり、増幅機能とフィルタ機能を持たせており、所定の周波数成分の信号のみを出力する。３３は、コンパレータなどで構成され、第２の増幅手段３１が出力する信号を第２の基準電圧と比較して、高ければＨｉｇｈ信号出力、低ければＬｏｗ信号出力を行う第２のパルス変換手段である。

検出部２２と第１の増幅手段３０と第１のパルス変換手段３２とで第１の塵埃検出手段３５（図１中の点線の太線）を構成し、第１のパスル変換手段３２の出力が第１塵埃検出信号として出力される。また、検出部２２と第２の増幅手段３１と第２のパルス変換手段３３とで第２の塵埃検出手段３６（図１中の一点鎖線の太線）を構成し、第２のパスル変換手段３３の出力が第２塵埃検出信号として出力される。第２の増幅手段３１の増幅度は直径２００μｍ程度の砂粒より大きなごみを検知できるような狙いの増幅度に、第１の増幅手段３０の増幅度は直径２０μｍ程度の花粉から第２増幅手段３１の狙いの２００μｍの大きさのごみをそれぞれ検知できるような狙いの増幅度になっている。

本実施の形態においては、第１の塵埃検出手段３５と第２の塵埃検出手段３６の塵埃検出を検出部２２で共通の構成としている。従って、第１の増幅手段３０と第１のパルス変換手段３２と第２の増幅手段３１と第２のパルス変換手段３３とで、分別信号出力手段３４を構成し、第１のパルス変換手段３２と第２のパルス変換手段３３の各々から、第１塵埃検出信号と第２塵埃検出信号を出力する構成にもなっている。

３７は、第１塵埃検出信号、つまり第１のパルス変換手段３２からのパルス数により吸気流路を通過している塵埃の量をレベルへと変換し、レベルに応じて所定の保持時間ｔ１ａ〜ｔ１ｄを付加して、第１保持信号を出力する第１の保持手段であり、３８は第２塵埃検出信号、つまり第２のパルス変換手段３３からのパルス数により吸気流路を通過している塵埃の量をレベルへと変換し、レベルに応じて所定の保持時間ｔ２ａ〜ｔ２ｄを付加して、第２保持信号を出力する第２の保持手段である。

１３は電動送風機２を駆動するための双方向性サイリスタであり、制御手段１４の出力するトリガ信号により電動送風機２への供給電力が制御され、制御手段１４は操作部４により設定されたモードにおいて、第１の保持手段３７の出力する第１保持信号と第２の保持手段３８の出力する第２保持信号に応じて電動送風機２への供給電力を可変制御する制御手段である。供給電力の可変は、双方向性サイリスタ１３のトリガ信号の発生位相を制御する位相制御にて行う。また、制御手段１４は、ＬＥＤで構成された表示手段１１の表示パターンを制御も制御している。制御手段１４と第１の保持手段３７と第２の保持手段３８は、マイクロコンピュータ４１で構成される。

電動送風機２、双方向性サイリスタ１３、マイクロコンピュータ４１は、本体１内に配置され、発光部２０と受光部２１（検出部２２）と第１の増幅手段３０、第２の増幅手段３１、第１のパルス変換手段３２、第２のパルス変換手段３３は、操作部４と報知手段１１と共にホース３に配置され、特に、接続部１２に設けられている。

以上のように構成された報知装置及びこれを備えた電気掃除機についてその動作を説明する。

掃除中に吸気流路内にごみが流れると、発光部２０からの光がこのごみにより遮断され、受光部２１の受光量は少なくなり出力電圧Ｖｓは小さくなる。このＶｓを第１の増幅手段３０は、フィルタ機能を有して増幅するが、フィルタ機能としてはカットオフ周波数ｆａ１を持つハイパスフィルターおよびカットオフ周波数ｆａ２を持つローパスフィルタから成るバンドパスフィルターで構成され、特定の周波数帯Ａ（ｆａ１〜ｆａ２）を中心に増幅し、この周波数ｆａ１およびｆａ２は、塵埃が検出部２２を通過する速度によって算出される周波数である。

同様に第２の増幅手段３１においてもフィルタ機能を有しており、Ｖｓを特定の周波数帯Ｂ（ｆｂ１〜ｆｂ２）を中心に増幅する構成となっている。

ｆａ１とｆａ２は２０μｍ程度の花粉を主に検知できるようにすることと、ｆｂ１〜ｆｂ２は２００μｍ以上の砂塵等を検出できるようにしている。

ここで、塵埃が検出部２２を通過する時のＶｓの変化の説明をする。受光部２１の表面形状を円とすると、対向する発光部２０と受光部２１をそれぞれ上底と下底にした円柱（以降、領域Ｒと称す）の中を塵埃が通過するときが、受光部２１の受光量が一番低下するときであり、そのときの塵埃の通過の様子を図２に、受光部２１の受光量の変化を図３に示す。図２、３において、塵埃が検出部２２を通過するときには、（ア）塵埃が通過する前、（イ）塵埃が領域Ｒの外壁と交わっているとき（領域Ｒに入るとき）、（ウ）塵埃が領域Ｒの中に入ったとき（エ）塵埃が領域Ｒの外壁と交わっているとき（領域Ｒから出るとき）（オ）塵埃が通過し終わったときの５つの状態がある。このときの受光部２１の受光量の変化は、塵埃の大きさや検出部２２を通過する速度によって異なり、塵埃が大きくなるほど変化量は大きくなってその変化時間も長くなり、通過速度が速くなればなるほど変化時間は短くなる。第１の増幅手段３０と第２の増幅手段３１はこの（イ）の時の受光量の変化を利用して、受光量の変化を濾波して増幅している。

発光部２０と受光部２１の直径をそれぞれＹとし、検出する塵埃を直径Ｘの球体とすると、（イ）の状態の時間Ｔは、塵埃が領域Ｒの中心を速度Ｚで進入するときは、ごみが小さく、Ｘ≦ＹであるときにはＴ＝Ｘ／Ｚ、塵埃が大きく、Ｘ≧ＹであるときにはＴ＝Ｙ／Ｚる。

受光部２１の直径Ｙ＝３ｍｍとすると、第２の増幅手段３１の場合、直径２００μｍ程度の砂粒より大きなごみを検出することを考慮すると、検出する塵埃の大きさの狙いはＸ≧２００μｍとなるので、Ｔは ２００μｍ／Ｚ≦Ｔ≦３ｍｍ／Ｚとなり、通過速度Ｚの範囲を設定すればＴおよびそれにあわせた周波数ｆｂ１、ｆｂ２が決定される。

第１の増幅手段３０における周波数ｆａ１、ｆａ２に関しても、同様に、粒子径が２０μｍ程度の花粉等を検出できるよう設定することができる。

従って、第１のパルス変換手段３２は、第１の増幅手段３０で増幅された２０μｍ相当の検出信号を入力して第１の基準信号と比較して、パルス信号に変換して出力するので、第１塵埃検出信号は花粉等の２０μｍ相当の塵埃（以下、微細塵という）のみの情報を有した信号になる。また、同様に、第２のパルス変換手段３３も、第２の増幅手段３１で増幅された砂塵等の２００μｍ以上の粒子の検出信号を入力して第２の基準信号と比較して、パルス信号に変換して出力するので、第２塵埃検出信号は砂等の２００μｍ以上の塵埃（以下、砂塵という）のみの情報を有した信号になる。

表１に第１塵埃検出信号、第２塵埃検出信号のパルス数と汚れレベルの関係の１例を示す。

通常、微細塵の数と砂塵の数では、微細塵の数の方が多く、例えば、床面上を床用込具８が１往復した時でも、検出部２２を通過する塵埃の数は、微細塵の方が多くなる。そのため、汚れレベルの判定値として、同じ汚れレベルでも、微砂塵の方のパルス数を多くし、実際の清掃現場において、汚れ方が同じであれば同じ汚れレベルとなるようにしている。

しかしながら、通常、床面等の清掃対象物に床用吸込具８が接触し、塵埃を吸引した場合、微細塵と砂塵とでは、検出部２２を通過を開始してから終了するまでの時間は、数の多い細塵の方が長くなるため、微細塵と砂塵とで汚れのレベルを合わせたとしても、第２塵埃検出信号が汚れレベルを維持する時間と、第１塵埃検出信号が同じ汚れレベルを維持する時間とでは、第２塵埃検出信号の方が短くなってしまう。

また、第１塵埃検出信号についても、微細塵の量が、微少である場合、微細塵が検出部２２を通過を開始してから終了するまでの時間は、やはり、短くなってしまう。

このように、短くなった時間に同期するように、塵埃があることに対して電動送風機２への供給電力を切り換えると、電動送風機２の物理的な動作の遅れや、吸気風の追従の遅れにより、塵埃を吸引するための十分な吸込み力を得られなかったり、また、逆に、過剰な吸込み力で電力供給を行い、無駄なエネルギーを消費するだけではなく、頻繁な供給電力切替により、電動送風機２の動作音（回転数に大きく依存）が頻繁に切り替わり、使用者に不快感を与える騒音となってしまう可能性がある。

第１の保持手段３７は、第１のパルス変換手段３２から０．１秒間毎のパルス数（第１塵埃検出信号）により、微細塵の量を表１に示すパルス数と汚れレベルの関係を判断基準として有しており、それに従って、汚れレベル０〜汚れレベル４までの５段階で判断し、更に、レベル４から３へ、レベル３から２へ、レベル２から１へ、レベル１〜０へのそれぞれの変化に対して、表２に示すように、各々個別の保持時間を付加するよう動作する。同様に、第２の保持手段３８は、第２のパルス変換手段３３からの０．１秒間毎のパルス数（第２塵埃検出信号）により、砂塵の量を表１に示す判断基準に従って、汚れレベル０〜汚れレベル４までの５段階で判断し、更に、レベル４から３へ、レベル３から２へ、レベル２から１へ、レベル１〜０へのそれぞれの変化に対して、表２に示すように、各々個別の保持時間を付加するよう動作する。

表２において、例えば、第１塵埃検出信号として、図４に示すような、パルス信号が入力されると、０．１秒間が終了した時点で、第１の保持手段３７は、汚れのレベルを汚れレベル４と判断し、以降、パルスの入力がなくても、０．５秒間汚れレベル４の状態を保持した第１保持信号を出力する。０．５秒が経過すると、汚れのレベルを汚れレベル４から汚れレベル３に下げ、０．５秒継続の後、汚れレベル２に下げるというように、汚れレベル０になるまで、汚れレベルと保持時間の切替えを繰り返す。

第１の保持手段３７は、汚れが低下する方向に対しては、表２に示す保持時間の保持を行うが、汚れが増加する方向に対しては、保持時間なし（０秒）で汚れレベルを追従させる。

図５に示すように、パルスの発生が無く、汚れレベル１での保持動作を行っている時、２４パルスのパルス入力があると、表１に従って、汚れレベルを、即、汚れレベル２とし、以降、パスルの発生がなければ、汚れレベル２の保持時間である、１秒間の保持の後、汚れレベル１へと下げ、１．５秒の保持の後、汚れレベルを０へと到達させる。また、例えば、レベル３の保持動作中に、１０パルス（汚れレベル１に相当）の入力があったとしても、保持動作中のレベルよりも、レベルが低い場合は、無視され、保持動作が継続される。

以上のように、０．１秒間毎の間隔で、パルスの発生が無くなると、もしくは、保持動作に移行していれば、発生するパルス数が、保持しているレベル以下のパルス数であれば、汚れレベル０となるまで、保持動作を繰り返し、汚れレベルの高いレベルに相当するパルス数が発生すれば、瞬時に汚れレベルを追従させて、第１保持信号を出力する。

第２の保持手段３８についても、第１の保持手段３７と同様に、表１に記載の汚れレベル判断パルス数に対する汚れレベルと、表２に記載の各汚れレベルに対する保持時間に基づき、第２保持信号を出力する。

表３に汚れレベルに対する電動送風機２へ電力供給するためのトリガ信号の位相値の設定を示す。制御手段１４には、第１保持信号と第２保持信号の各々に対して、設定する位相値を予め、表２のように有している。

表３において、位相値は、商用電源（ＡＣ）が、０Ｖになるタイミングであるゼロクロスポイントからの時間で設定しており、５０Ｈｚの時を示している。位相値が小さくなるほど、電動送風機２への供給電力が大きくなり、位相値０ｍｓは、フル通電状態で商用電源の電圧そのものが電動送風機２へ印可される状態である。また、商用電源の周波数が６０Ｈｚの時に、５０Ｈｚのときと同じ供給電力を各汚れレベル時に印可したい場合、表３の位相値に５０／６０を積算した位相値で制御することにより実現できる。

制御手段は、保持時間を付加された、各汚れレベルを第１保持信号、第２保持信号として入力し、花粉等の微細塵に対する第１塵埃検出信号と、砂塵に対する第２塵埃検出信号に対して、各々の位相値を決定する。表３からも分かるように、汚れレベルが高いほど、供給電力を上げて吸引力を高めるように、塵埃が全くなければ、供給電力を最も低くなるよう設定している。

制御手段１４は、一旦、第１保持信号による位相値と第２保持信号による位相値を決定した後、位相値が小さい方、つまり、電動送風機２への供給電力が高くなる方の位相値を最終の位相値として決定し、双方向性サイリスタ１３へトリガ信号を出力する。

これにより、塵埃の大きさや種類のみではなく、更に塵埃の量に対する組み合わせに対しても、幅広く、最適な供給電力で、尚かつ、最適な動作時間で、清掃対象物の塵埃を除去することができる。また、保持時間を、ある程度長くすることで、頻繁な供給電力の切り替わりも抑えることができ、低騒音化を実現することもできる。

また、表２において、第２保持信号による保持時間を第１保持信号による保持時間より長く設定することにより、粒子径が小さく、短時間の吸引でも除塵できる微細塵等は、電力の消費を抑え、比較的粒子径が大きく吸引力が必要な砂塵等のみを、時間をかけてしっかりと除塵することができ、より、最適な運転が行えるようにしている。

また、表２において、汚れレベルが高くなる程、保持時間を短くしているが、段階的に汚れ０となるように制御しており、汚れ度が高くなると、高吸引力での合計動作時間が長くなり、結果的に、汚れ度が高いほど、吸引力を上げて、除塵力を確保できるようにしている。これによって、電気掃除機の使用者は、塵埃の大きさや種類と量に対して、最適な供給電力と吸引時間で、清掃を行うことができ、使用性を向上しながら清掃作業を効率化することができる。

また、表３において、第２保持信号により決まる位相値を第１保持信号により決まる位相値より小さく設定することにより、同じ汚れレベルでも、比較的粒子径が大きく吸引力が必要な砂塵等のみの吸引力を高くして、確実に除塵できるようにするためである。

図６に表示手段１１の構成を示す。図６においては、第２の保持手段３８の出力による第２保持信号に対応した砂塵による汚れを表示する砂塵レベル１表示５１、砂塵レベル２表示５２、砂塵レベル３表示５３、砂塵レベル４表示５４と、第１の保持手段３７の出力による第１保持信号に対応した微細塵による汚れを表示する微細塵レベル１表示５５、微細塵レベル２表示５６、微細塵レベル３表示５７、微細塵レベル４表示５８により構成されている。各レベルは、汚れレベルに対応しており、制御手段１４は、例えば、第１保持信号が汚れレベル３であれば、微細塵レベル１表示５５〜微細塵レベル３表示５７までを点灯させ、微細塵レベル４表示５８を消灯というように、第１保持信号の汚れレベル以下のレベルに対応するもののみを点灯させるように、表示手段１１を制御する。また、汚れレベルが０の時は消灯し、第２保持信号に対する砂塵レベル１表示５１〜砂塵レベル４表示５４についても、同様の制御を行う。制御手段１４は、この時、電動送風機２への供給電力を、汚れレベルの高い方の表示に同期して切り替えるよう制御するので、使用者は、塵埃に対する除去状況を確認しながら、清掃を行うことができるので清掃作業の効率を向上可能にすると同時に、運転中の電動送風機２への電力供給状況を把握しながら清掃を行うことができが、一般的に、電気掃除機が消費する電力のほとんどは、電動送風機２が消費する電力であるので、機器としての消費電力を把握できながら清掃を行えるということになる。

尚、本実施の形態において、制御手段１４が、双方向性サイリスタ１３に出力するトリガ信号を、第１保持信号と第２保持信号の各々の汚れレベルによって決まる位相値から決定する構成としたが、各汚れレベルを比較して、汚れレベルの高い方の位相値を出力してもよいことは言うまでもない。

（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態について図７を用いて説明する。なお、従来と同一構成の部品については同一符号を付し、説明を省略する。

図７は、本発明の実施の形態２における電気掃除機の報知装置の制御のブロック図である。実施の形態１と異なるのは、第１塵埃検出信号と第２塵埃検出信号を入力して、２つの信号により、第１塵埃検出信号に対応した第１保持信号と第２塵埃検出信号に対応した第２保持信号を出力する第３の保持手段５０を設けた点である。

第３の保持手段５０は、第１塵埃検出信号によるパルス数と第２塵埃検出信号によるパルス数により、各々の汚れレベルを汚れレベル０〜４の５段階で判断しており、表４に示すように、第１塵埃検出信号による汚れレベルと第２塵埃検出信号による汚れレベルの組み合わせにより、パターン１からパターン５までの５つの場合分けで判断している。パターン１は、比較的微細塵の汚れの比率が高いパターンであり、パターン５は砂塵の汚れの比率が高いパターンであり、パターン２〜パターン４までは、パターン１とパターン５の間で比率を徐々に変えたパターンで設定している。

例えば、清掃対象物が絨毯であれば、砂塵は、微細塵より重量が重く、絨毯の目の奥に沈み込む特性があり、微細塵よりも念入りに清掃を行う必要がある。

表５は、パターン１からパターン２までの保持時間の設定の一例であるが、パターン５に近づくほど、つまり、砂塵の比率が増えるほど、第２保持信号の保持時間を長くする設定としている。

これにより、塵埃の構成に応じた電動送風機２への供給電力、つまり吸引力で、塵埃の構成に応じた除塵するのに必要な時間だけ運転するので、より、最適で効率的な運転が実現できる。

尚、実施の形態１から実施の形態２では第１の塵埃検出手段と第２の塵埃検出手段、もしくは第１塵埃検出信号と第２塵埃検出信号により、塵埃の状況を判断して報知を行う構成としたが、様々な大きさや種類の塵埃に対して、認識のし易さを確保しながら、使用者の実感にかなった適切な報知を行うという目的からも分かるように、２種類に限定するものではなく、報知をさせたい塵埃の種類や粒子径に応じて、塵埃検出手段、もしくは塵埃検出信号の数をより多数にして、塵埃の状態判断の精度を向上してもよい。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、花粉等の微細塵に至るまで、目に見えない塵埃や塵埃の量等の状態を検出し、除塵力を維持しながら、最適で高精度な電動送風機への供給電力で運転を行え、その環境や状況に応じて、適切な清掃を効率よく行うことができ、塵埃等を除塵、集塵する清掃機器にも使用できる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の報知装置の制御のブロック図 同、電気掃除機の報知装置の受光部における塵埃通過説明図 同、電気掃除機の報知装置の受光量変化説明図 同、電気掃除機の報知装置の保持時間説明図 同、電気掃除機の報知装置の他の保持時間説明図 同、電気掃除機の報知装置の表示手段構成図 本発明の実施の形態２における電気掃除機の報知装置の制御のブロック図 従来の電気除機の概略構成図 従来の電気掃除機の塵埃検出のブロック図 従来の電気掃除機の塵埃検出手段の検出部の断面図

符号の説明

１４ 制御手段
２０ 発光部
２１ 受光部
３０ 第１の増幅手段
３１ 第２の増幅手段
３２ 第１のパルス変換手段
３３ 第２のパルス変換手段
３４ 分別信号出力手段
３５ 第１の塵埃検出手段
３６ 第２の塵埃検出手段
３７ 第１の保持手段
３８ 第２の保持手段
４１ マイクロコンピュータ
５０ 第３の保持手段

Claims (8)

1. 吸気風を発生する電動送風機と、吸気流路を通過する所定の大きさの塵埃を検出する第１の塵埃検出手段と、吸気流路を通過する前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃を検出する第２の塵埃検出手段と、前記第１の塵埃検出手段が検出した第１塵埃検出信号による塵埃情報を所定の時間保持する第１の保持手段と、前記第２の塵埃検出手段が検出した第２塵埃検出信号による塵埃情報を所定の時間保持する第２の保持手段とを有し、前記第１の保持手段の保持する第１保持信号と前記第２の保持手段の保持する第２保持信号とに基づき、保持された塵埃情報に応じて前記電動送風機への供給電力を制御する制御手段を有する電気掃除機。
2. 吸気風を発生する電動送風機と、吸気流路を通過する塵埃を検出する検出部と、前記検出部の検出結果から所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出信号及び前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応する第２塵埃検出信号とを出力する分別信号出力手段を有する塵埃検出手段と、前記第１塵埃検出信号による塵埃情報を所定の時間保持する第１の保持手段と、前記第２塵埃検出信号による塵埃情報を所定の時間保持する第２の保持手段とを有し、前記第１の保持手段の保持する第１保持信号と前記第２の保持手段の保持する第２保持信号とに基づき、保持された塵埃情報に応じて前記電動送風機への供給電力を制御する制御手段を有する電気掃除機。
3. 第１の保持手段と第２の保持手段で設定される所定の保持時間を異なる値となるようにした請求項１または２記載の電気掃除機。
4. 第１の保持手段は、第１塵埃検出信号が塵埃が増える方向に変化する時には、第１の保持時間を短くする請求項１〜３のいずれか１項記載の電気掃除機。
5. 第２の保持手段は、第２塵埃検出信号が塵埃が増える方向に変化する時には、第２の保持時間を短くする請求項１〜３のいずれか１項記載の電気掃除機。
6. 第１塵埃検出信号と第２塵埃検出信号の塵埃の比率に応じて第１の保持時間と第２の保持時間を決定する第３の保持手段を有する請求項１〜３のいずれか１項記載の電気掃除機。
7. 第１塵埃検出信号もしくは第２塵埃検出信号の塵埃の量に応じて、第１の保持手段または第２の保持手段が保持時間を可変する請求項１〜６のいずれか１項記載の電気掃除機。
8. 塵埃情報を報知する報知手段を有し、報知手段による報知は、電動送風機への供給電力の制御と連動することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の電気掃除機。

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