JP2013226287A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の使用環境にあわせて自在に被清掃面を識別できる電気掃除機の提供。
【解決手段】吸引風を発生させる電動送風機２を内蔵する掃除機本体と、被清掃面の塵埃を吸引する床用吸込具と、床用吸込具に内蔵され清掃面の塵埃を掻き上げる回転ブラシと、回転ブラシを回転駆動する電動機１０に流れる電流値を検出する電流検出手段１４と、電流検出手段１４の出力に基づき、被清掃面の種類を識別する被清掃面識別手段１５と、使用者の操作により電流検出手段１４の出力値を閾値として記憶する記憶操作手段１７とを備え、被清掃面識別手段１５は、記憶操作手段１７に記憶された閾値と電流検出手段１４で検出された電流値に基づき、被清掃面の種類を識別するもので、被清掃面の掃除の際に、記憶操作手段１７を操作して、使用者の意図通りにその被清掃面を識別できるよう閾値を記憶させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気掃除機に関するものである。

従来の電気掃除機について、図６を用いて説明する。図６は、従来の電気掃除機の外観構成図を示す。

図６において、従来の電気掃除機の掃除機本体１は、吸引風を発生する電動送風機２を内蔵している。同電気掃除機は、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３と、延長管５と、被清掃面に接して塵埃等を吸い込む床用吸込具８を備え、ホース３と吸引した塵埃を蓄積しておく集塵室６は、掃除機本体１に設けた吸気口７を介して接続され、集塵室６と吸気口７とホース３と延長管５と床用吸込具８で連通通路２２を形成している。床用吸込具８には、床面に対向して、床面上の塵埃を掻き上げる回転ブラシ９と、回転ブラシ９を回転駆動するための電動機１０が内蔵されている。

上記のように構成された従来の電気掃除機において、掃除の効率向上や省エネの観点から回転ブラシ９を駆動する電動機１０に流れる電流を検出する検出回路（図示せず）の出力変動の大きさ、形状から被清掃面の判別を自動的に行い、それに応じて電動送風機２への供給電力を制御するもの（例えば、特許文献１参照）や、回転ブラシ９を駆動する電動機１０に流れる瞬間的な電流値の変動幅に基づいて被清掃面の識別を自動的に行い、それに応じて電動送風機２への供給電力を制御するもの（例えば、特許文献２参照）が提案されている。

特許第３２５７５０７号公報 特開２０１１−１０８０１号公報

しかしながら、近年、被清掃面の種類は多様化しつつあるとともに、使用者の操作方法（男性が操作するか、お年寄りが操作するかなど）も様々であるため、上記特許文献１、２に記載されたような従来の電気掃除機の構成では、回転ブラシ９を駆動する電動機１０に流れる電流による被清掃面の識別の閾値を一定にして、自動的に被清掃面の識別を行うことが難しく、使用者の想定通り被清掃面を識別させることが難しい、という課題があった。

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、使用者の意図通りに被清掃面を識別できるようにして、より使用性が向上した電気掃除機を提供することを目的とする。

上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、吸引風を発生させる電動送風機を内蔵する掃除機本体と、被清掃面の塵埃を吸引する床用吸込具と、前記床用吸込具と前記掃除機本体とを連通する連通通路と、前記床用吸込具に内蔵され、被清掃面の塵埃を掻き上げる回転ブラシと、前記床用吸込具に内蔵され、前記回転ブラシを回
転駆動する電動機と、前記電動機に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に基づき、被清掃面の種類を識別する被清掃面識別手段と、使用者の操作により前記電流検出手段の出力値を閾値として記憶する記憶操作手段とを備え、前記被清掃面識別手段は、前記記憶操作手段に記憶された閾値と前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、被清掃面の種類を識別するもので、使用者自身が識別させたい被清掃面を掃除する際に、記憶操作手段を操作することで、使用者の意図通りに被清掃面を識別できるよう閾値を記憶することができ、使用者の使用環境にあわせて自在に被清掃面を識別できるようになり、より使用性が向上した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、使用者自身が識別させたい被清掃面を掃除する際に、記憶操作手段を操作することで、使用者の意図通りに被清掃面を識別できるよう閾値を記憶することができ、使用者の使用環境にあわせて自在に被清掃面を識別できるようになり、より使用性が向上した電気掃除機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の制御のブロック図 同電気掃除機の回路構成図 同電気掃除機の床用吸込具のイメージ図 同電気掃除機の電動機の電流検出説明図 同電気掃除機の床面識別方法の説明図 従来の電気掃除機の外観構成図

第１の発明は、吸引風を発生させる電動送風機を内蔵する掃除機本体と、被清掃面の塵埃を吸引する床用吸込具と、前記床用吸込具と前記掃除機本体とを連通する連通通路と、前記床用吸込具に内蔵され、被清掃面の塵埃を掻き上げる回転ブラシと、前記床用吸込具に内蔵され、前記回転ブラシを回転駆動する電動機と、前記電動機に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に基づき、被清掃面の種類を識別する被清掃面識別手段と、使用者の操作により前記電流検出手段の出力値を閾値として記憶する記憶操作手段とを備え、前記被清掃面識別手段は、前記記憶操作手段に記憶された閾値と前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、被清掃面の種類を識別するもので、使用者自身が識別させたい被清掃面を掃除する際に、記憶操作手段を操作することで、使用者の意図通りに被清掃面を識別できるよう閾値を記憶することができ、使用者の使用環境にあわせて自在に被清掃面を識別できるようになり、より使用性が向上した電気掃除機を提供することができる。

第２の発明は、特に、第１の発明の掃除機本体から電動機に交流の電力を供給する２本の電力線と、電動送風機および前記電動機の運転動作を制御する制御手段と、複数のスイッチからなり前記制御手段に２本の信号線を介して操作信号を送るための操作手段とを備え、前記２本の信号線の内の片側の線と前記２本の電力線の内の片側とを１本の共通線とすると共に、電流検出手段は、前記共通線のインピーダンスで構成されているもので、上記インピーダンスを利用して電動機の電流値を検出することができるため、電動機の電流値を検出する専用の回路を設けることなく簡単で安価な構成で電動機の電流値を検出することができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明の識別された被清掃面の種類情報に基づき電動送風機の吸い込み能力の制御を行うもので、清掃を行う被清掃面に対して、必要な吸引力を確保しながら、必要最低限の供給電力で清掃を行うことができ、省エネルギーを実現した効率的な電気掃除機を提供することができる。
これにより、簡単で安価な構成にて、使用者自身が識別させたい被清掃面を掃除する際に、記憶操作手段を操作することで、使用者の意図通りに被清掃面を識別できるよう閾値を記憶することができ、使用者の使用環境にあわせて自在に被清掃面を識別できるようになり、さらには省エネルギーを実現した、より使用性が向上する電気掃除機を提供することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の電気掃除機の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明では、同一または相当部分には同一符号付し、重複する説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電気掃除機の制御のブロック図、図２は、同電気掃除機の回路構成図、図３は、同電気掃除機の床用吸込具のイメージ図、図４は、同電気掃除機の電動機の電流検出説明図、図５は、同電気掃除機の床面識別方法の説明図である。なお、上記従来の電気掃除機と同一構成の部品については同一符号を付して、その説明を省略する。

図１において、本実施の形態における電気掃除機は、電動送風機２と、回転ブラシ９を回転駆動するための電動機１０と、電動送風機２の供給電力を制御する素子である第１の双方向性サイリスタ１１と、電動機１０の供給電力を制御する素子である第２の双方向性サイリスタ１２と、電動送風機２と電動機１０への供給電力を制御する制御手段１３と、電動機１０に流れる電流を検出する電流検出手段１４と、電流検出手段１４で検出される電流値と、被清掃面を清掃した際に、使用者が操作することで被清掃面を識別する閾値を記憶する記憶操作手段１７により記憶された閾値とから被清掃面の種類を識別する被清掃面識別手段１５を備えている。

制御手段１３と被清掃面識別手段１５は、マイクロコンピュータ１６で構成される（以下、まとめて、マイクロコンピュータ１６として説明する）。マイクロコンピュータ１６は、商用電源のゼロクロスを検出しており、制御手段１３の動作として、ゼロクロスに同期して第１の双方向性サイリスタ１１と第２の双方向性サイリスタ１２を位相制御することにより、電動送風機２と電動機１０への供給電力を制御している。

また、図２は、特に電動機１０を制御するための経路についての回路構成図を示すが、電動機１０への電力を供給する経路として、床用吸込具８と、床用吸込具８と掃除機本体１との連通通路２２を形成する延長管５と、ホース３とには、電力供給線１８が配設されており、ホース３においては、操作部４の信号をマイクロコンピュータ１６へと送信する信号経路の片側と、電力供給線１８の片側を共通とする構成としている。

操作部４は、３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を有しており、スイッチＳＷ１は、電動送風機２と電動機１０への電力供給を停止する「停止モード」へ移行させる「停止スイッチ」、スイッチＳＷ３は、最大の吸引力と掻き上げ力を発揮するために電動送風機２と電動機１０への電力供給を最大とするよう制御する「強モード」と、静かさを優先したい時に使用する供給電力を低くした「弱モード」とを、操作する毎に切り替える「強／弱スイッチ」、スイッチＳＷ２は、被清掃面識別手段１５としての識別結果によって、電動送風機２と電動機１０への供給電力を自動で切り替える「自動モード」へ移行させる「自動スイッチ」として設定している。

スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の前後には抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４があり、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を操作したときの合成抵抗の変化によって、Ｖ１が変化することにより、マイクロコンピュータ１６は、どのスイッチが操作されたかを認識し、操作
されたスイッチに対応したモードに切り替え、供給電力の制御を行うようになっている。

図３に、床用吸込具８に設けた回転ブラシ９の構成図を示すが、図３において、床用吸込具８に設けられ被清掃面に対して開口して被清掃面の塵埃を吸引するための開口部２０のスペースに回転ブラシ９が配設され、電動機１０に電力が供給されると、回転ブラシ９が、図３中の矢印に示す方向に回転して動作する。

回転ブラシ９は、回転ブラシ９が回転することにより、回転に同期して定期的に被清掃面に接触し、被清掃面の塵埃を掻き上げる清掃体２１を有している。清掃体２１は、樹脂ブレード、もしくは植毛など、軟質でありながら被清掃面の塵埃を掻き上げるのに適した材質のものを、回転ブラシ９の軸方向に直線状、もしくは、螺旋状に配設している。また、本実施の形態においては、清掃体２１を３条設けている。

以上のように構成された本実施の形態における電気掃除機の床面判別方法及びそれを用いた電気掃除機についてその動作を説明するが、本実施の形態においては、被清掃面をフローリングと絨毯の２段階に識別する場合について説明する。

まず、電動機１０に流れる電流をマイクロコンピュータ１６がどのように検出するかについて説明する。

図２において、操作部４の信号は、マイクロコンピュータ１６に信号Ｖ１として入力され、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のいずれかが押されることにより、有効となる操作部４の抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４と、掃除機本体１側の抵抗ＲにてＶｄｄを分割した電圧が入力され、操作されたスイッチに対応した電圧に応じて、電動送風機２と電動機１０の位相制御を行って、吸い込み能力の制御、または掻き上げ力の制御を行っている。

例えば、スイッチＳＷ２が押された場合は、Ｖ１の信号電圧は、
Ｖ１＝ Ｖｄｄ×Ｒ／（Ｒ＋ｒ＋ｒ０＋ｒ１＋ｒ２） （式１）となる。

ここでＶ１の信号線上には、図２中に示すホース抵抗ｒ０とｒが存在するが、マイクロコンピュータ１６は、図４に示すようなタイミングＴ１で第２の双方向性サイリスタ１２のトリガオンを行って電動機１０へ供給する電力を位相制御しており、トリガオフの期間のタイミングＴ２にＶ１の信号電圧に対するスイッチの判断を行っている。

このタイミングでは、信号経路に流れる電流は微小であり、ｒ、ｒ０＜＜Ｒ、ｒ０、ｒ１、ｒ２となる関係で設定しているので、ｒとｒ０での電圧降下は無視できるレベルであり、ｒ、ｒ０＝０Ωとでき、Ｖ１は、
Ｖ１＝ Ｖｄｄ×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２） （式２）とでき、操作部４のスイッチの状態として、スイッチＳＷ２が押されていることを判断できる。

また、操作部４が全く押されていないときの、Ｖ１は、
Ｖ１＝ Ｖｄｄ×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４） （式３）となる。

また、図２に示すように、信号経路の片側は、電動機１０へ電力供給するための電力供給線１８の片側と共通（図２中のコモンライン）となる構成としており、マイクロコンピュータ１６は、電動機１０がトリガオンした後のタイミングＴ３でもＶ１の電圧を判断している。

この時、第２の双方向性サイリスタ１２は、電動機１０へ電力を供給している状態であり、電力供給線１８には、数百ｍＡ〜数Ａの電流Ｉが流れ、例えば、Ｖｄｄ＝５［Ｖ］、ｒ＝２Ω、Ｉ＝０．５Ａとした時、ｒ×Ｉ＝１［Ｖ］となり、コモンライン側のホース抵抗ｒの両端の電圧（ｒ×Ｉ）に関しては、信号電圧の大きさに対して無視できないレベルとなっており、電動機１０がトリガオンした後のＶ１電圧は、マイクロコンピュータ１６のＧＮＤを基準とすると、操作部４を操作していない状態では
Ｖ１＝ （Ｖｄｄ−ｒ×Ｉ）×Ｒ／（Ｒ＋ｒ０＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４） （式４）となるが、電流Ｉが流れるのは、コモンライン側であり、信号経路のＶ１がマイクロコンピュータ１６に入力される経路には流れないので、ｒ０は前述のようにｒ０＝０Ωとすることができ、
Ｖ１＝ （Ｖｄｄ−ｒ×Ｉ）×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４） （式５）となり、操作部４を操作していない状態では、Ｖ１には、ＡＣ電流Ｉに応じた電圧が、（式３）で示される信号に重畳した形で、図４に示すような波形があらわれる。電流Ｉは、ＡＣ電流であるので、電流ＩによるＶ１の変化成分としては、
Ｖ１＝ （ｒ×Ｉ）×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４） （式６）となって、Ｖ１は、電流Ｉの関数として表される関係となり、ホース３の抵抗成分を利用して、操作部４が操作されていない時のＶ１をゼロクロスに対するタイミングＴ３で判断することにより、マイクロコンピュータ１６は、電動機１０に流れる電流を検出することができる。

電動機１０に電力が供給され、回転ブラシ９が回転すると、清掃体２１が、被清掃面に接触し、被清掃面の塵埃を掻き上げる。このとき、図４に示すようにフローリングのような硬質の被清掃面であれば、清掃体２１の接触時に、清掃体２１が被清掃面から受ける機械的な負荷抵抗は、比較的小さく、絨毯のような毛足があり、床用吸込具８が毛足に沈みがちになり、清掃体２１との接触面積が増えるような被清掃面では、負荷抵抗は大きくなる。

そのため電動機１０に流れる電流Ｉは、フローリングでは小さく、絨毯では大きくなる。検出されるＶ１の電圧に対しあらかじめ識別閾値電圧ＶＳを定めておき、検出されるＶ１の電圧値がＶＳより小さければフローリングと識別し、ＶＳより大きければ絨毯と識別するように設定し、自動的に被清掃面を識別することができる。

しかし、被清掃面の多様化が進み、各使用者の家庭における清掃作業において、検出されるＶ１の電圧値は様々である。例えば、図５に示すように、ある家庭において毛足の短い絨毯が大半であった場合、負荷抵抗は小さくなるため、電動機１０に流れる電流Ｉは小さくなり、その結果検出されるＶ１の電圧値ＶＳＳと小さくなり、あらかじめ定められた識別閾値電圧ＶＳを超えなくなる。よって被清掃面をフローリングと識別し、使用者は絨毯を清掃しているつもりであっても実際は絨毯の識別ができていない状態となる。

ここで、使用者が、毛足の短い絨毯を絨毯と識別させたいと感じた場合は、使用者が記憶操作手段１７を操作すると、被清掃面識別手段１５は識別閾値電圧ＶＳをＶＳＳより少し低い電圧ＶＳＳ−に変更する。それにより、毛足の短い絨毯の清掃であってもＶ１の電圧値はＶＳＳであるため、使用者が記憶操作手段１７により記憶させた識別閾値電圧ＶＳＳ−を超えることとなり、使用者の意図通りに絨毯であると識別させることができる。

また、使用者の多様化、例えば、同じ毛足の長さの絨毯であっても高齢者が清掃する場合は、清掃動作時に床用吸込具８にかける力は小さくなるため、成人男性が清掃する場合に比べ、床用吸込具８が毛足に沈み込みにくくなる。そのため、高齢者が絨毯を清掃する場合は、電動機１０に流れる電流Ｉは小さくなり、その結果、検出されるＶ１が電圧値Ｖ
ＳＳと小さくなる。この場合においても、前述の毛足の短い絨毯と同様の操作を行うことで、使用者の意図通りに絨毯であると識別させることができる。

さらに、フローリングか絨毯かの識別情報に基づき、フローリングであれば電動送風機２の吸引力が低くても十分な清掃効果が得られるため電動送風機２への供給電力を低くし、逆に絨毯であれば、高い吸引力がなければ十分な清掃効果が得られないため、電動送風機２への供給電力を多くし、必要な吸引力を確保しながら、必要最低限の供給電力で清掃を行うことができ、使用者も被清掃面を識別することをより実感することができる。

以上のように、本実施の形態においては、吸引風を発生させる電動送風機２を内蔵する掃除機本体１と、被清掃面の塵埃を吸引する床用吸込具８と、床用吸込具８に内蔵され、被清掃面の塵埃を掻き上げる回転ブラシ９と、回転ブラシ９を回転駆動する電動機１０と、電動機１０に流れる電流値を検出する電流検出手段１４と、電流検出手段１４の出力に基づき、被清掃面の種類を識別する被清掃面識別手段１５と、使用者の操作により電流検出手段１４の出力値を閾値として記憶する記憶操作手段１７とを備え、被清掃面識別手段１５は、記憶操作手段１７に記憶された閾値と前記電流検出手段１４で検出された電流値に基づき、被清掃面の種類を識別することで、使用者自身が識別させたい被清掃面を掃除する際に、記憶操作手段１７を操作することで、使用者の意図通りに被清掃面を識別できるよう識別閾値を記憶することができ、使用者の使用環境にあわせて自在に被清掃面を識別できるようになり、より使用性が向上した電気掃除機を提供することができる。

また、電力供給線１８のインピーダンスを電流検出手段１４として利用することで、電動機１０の電流値を検出する専用の回路を設けることなく簡単で安価な構成で実現できる。

本発明の電気掃除機は、使用者自身が識別させたい被清掃面を掃除する際に、使用者が記憶操作手段を操作することで、使用者の意図通りに被清掃面を識別できるよう識別閾値を記憶することができ、使用者の使用環境にあわせて自在に被清掃面を識別できるようになるため、より使用性が向上した電気掃除機を提供することが可能となるもので、家庭用、業務用電気掃除機の分野・用途に好適に適用することができる。

１ 掃除機本体
２ 電動送風機
３ ホース
４ 操作部（操作手段）
５ 延長管
６ 集塵室
７ 吸気口
８ 床用吸込具
９ 回転ブラシ
１０ 電動機
１１ 第１の双方向性サイリスタ
１２ 第２の双方向性サイリスタ
１３ 制御手段
１４ 電流検出手段
１５ 被清掃面識別手段
１６ マイクロコンピュータ
１７ 記憶操作手段
１８ 電力供給線（電力線）
２０ 開口部
２１ 清掃体
２２ 連通通路

Claims (3)

1. 吸引風を発生させる電動送風機を内蔵する掃除機本体と、被清掃面の塵埃を吸引する床用吸込具と、前記床用吸込具と前記掃除機本体とを連通する連通通路と、前記床用吸込具に内蔵され、被清掃面の塵埃を掻き上げる回転ブラシと、前記床用吸込具に内蔵され、前記回転ブラシを回転駆動する電動機と、前記電動機に流れる電流値を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に基づき、被清掃面の種類を識別する被清掃面識別手段と、使用者の操作により前記電流検出手段の出力値を閾値として記憶する記憶操作手段とを備え、前記被清掃面識別手段は、前記記憶操作手段に記憶された閾値と前記電流検出手段で検出された電流値に基づき、被清掃面の種類を識別する電気掃除機。
2. 掃除機本体から電動機に交流の電力を供給する２本の電力線と、電動送風機および前記電動機の運転動作を制御する制御手段と、複数のスイッチからなり前記制御手段に２本の信号線を介して操作信号を送るための操作手段とを備え、前記２本の信号線の内の片側の線と前記２本の電力線の内の片側とを１本の共通線とすると共に、電流検出手段は、前記共通線のインピーダンスで構成されている請求項１に記載の電気掃除機。
3. 識別された被清掃面の種類情報に基づき電動送風機の吸い込み能力の制御を行う請求項１または２に記載の電気掃除機。