JP2016022085A - 電気掃除機 - Google Patents

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Abstract

【課題】手動弱モードでのじゅうたん上の集塵性能を向上させ、手動強モードでの木床上での消費電力と騒音を低減できる電気掃除機を提供する。
【解決手段】モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、前記モータの入力を可変する手段と、前記電動送風機の入力を可変する手段と、使用者が前記電動送風機の入力モードを設定できる手段を備え、前記電流検出手段により、被掃除面の種類を判断し、その被掃除面の種類に応じて、前記モータの入力を可変させるが、前記電動送風機の入力は変化させない。
【選択図】図11

Description

本発明は電気掃除機に関し、特に吸口体の制御方法に関する。
掃除対象である床面の状況を検知する検知手段を設けて、床面の状況に応じた動作を行えるようにした自動モードを備えた電気掃除機が提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2参照)。
具体的には、毛足の長いじゅうたんでは、吸込力を強く、硬質の床面では吸込力を弱く、また、毛足の短いじゅうたんでは吸込力を上記強弱の中間程度にするなどファンモータを制御する。同様に回転ブラシ制御手段は被掃除面判別手段の判別結果に応じて、硬質の床面では、回転ブラシモータの回転を停止させ、毛足の長いじゅうたんでは、回転ブラシモータを強く回転させ、毛足の短いじゅうたんでは弱めに回転させる。
特開2003−290101号公報 特開1993−269066号公報
しかしながら特許文献1および特許文献2に記載の電気掃除機では、たとえば、夜にじゅうたんの掃除を行う場合、騒音を小さくするため吸込力を弱くしたくても、被掃除面判別手段により、吸込力が強くなってしまう恐れがある。また、木床(フローリング)の清掃を行う場合、床上のごみが多く、吸込力を強くしたくても、被掃除面判別手段により、吸込力が弱くなってしまう恐れがある。
このような場合のため、従来の掃除機は、ユーザが吸引力の強中弱を選択できる手動モードを備えているが、手動強モードを選択すると、吸引力と同時に回転ブラシモータの回転も強くなり、木床上では不必要に回転ブラシモータの回転が速くなり、無駄な電力を消費し、吸口体から発生する騒音も大きくなってしまう恐れがある。また手動弱モードを選択すると、吸引力と同時に回転ブラシモータの入力も弱くなり、じゅうたん上では回転ブラシモータの回転が弱いため、じゅうたん上の塵埃の剥離が十分できないという恐れがある。
本発明は、手動モードであっても床面判断を行い、強中弱の各手動モードで、じゅうたんでは回転ブラシモータの入力を大きくし、木床では回転ブラシモータの入力を小さくすることにより、手動弱モードでのじゅうたん上の集塵性能を向上させ、手動強モードでの木床上での消費電力と騒音を低減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、上記目的を達成するために、吸引力を発生する電動送風機、および塵埃を集塵する集塵部を有する掃除機本体と、前記掃除機本体と接続される吸口体を備え、前記吸口体は、清掃面と平行な回転軸を有する回転清掃体と、前記回転清掃体を回転駆動するモータと、前記モータを制御する制御基板とを備えた電気掃除機において、前記モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、前記モータの入力を可変する手段と、前記電動送風機の入力を可変する手段と、使用者が前記電動送風機の入力モードを設定できる手段を備え、前記電流検出手段により被掃除面の種類を判断し、その被掃除面の種類に応じて前記モータの入力を可変させ、かつ前記電動送風機の入力は変化させないことを特徴とする。
本発明によれば、手動弱モードでのじゅうたん上の集塵性能を向上させ、手動強モードでの木床上での消費電力と騒音を低減できる電気掃除機を提供できる。
本発明に係る電気掃除機の全体を示す外観斜視図である。 吸口体の上面図である。 吸口体の下面図である。 吸口体の上ケースを外した状態を示す上面図である。 掃除機本体の機能ブロック図である。 操作管の機能ブロック図である。 吸口体の機能ブロック図である。 手元スイッチSWの拡大図である。 各モードにおける床材判断結果別の電動送風機入力と吸口体モータ入力を示す表である。 床材が木床の場合とじゅうたんの場合で、吸口体モータに流れる電流波形を示す図である。 床材が木床の場合とじゅうたんの場合で、吸口体の給電端子に供給される電圧波形を示す図である。
以下、本発明に係る実施形態例について適宜図面を参照して説明する。
図1に本発明の一実施例に係る電気掃除機の外観図を示す。電気掃除機1は、掃除機本体2と、ホース部3と接続し手元操作スイッチSW等が設けられた操作管4と、伸縮自在に設けられた延長管5と、吸口体6とで構成されている。
掃除機本体2は、吸引力を発生させる電動送風機2a、この電動送風機2aの吸引力で集塵した塵埃を収容する集塵部2bなどを備えている。なお、本実施形態例では、いわゆるサイクロン式の電気掃除機を例に挙げて説明するが、いわゆる紙パック式の電気掃除機に適用してもよい。
ホース部3の一端は、掃除機本体2の集塵部2bと連通するように掃除機本体2の接続口2cに接続されている。また、ホース部3の他端は、操作管4の一端に接続されている。
操作管4は、手元操作スイッチSWなどを備えたハンドル4a、掃除機本体2から給電される図示しない給電端子などを備えている。この給電端子には、延長管5の一端に設けられる図示しない通電端子が接続される。
操作管4の手元操作スイッチSWを操作することによって、電動送風機2aの運転と停止や吸引力強中弱の切り替え、吸口体6に設けられたモータ40(図4参照)の運転と停止が可能となっている。
延長管5は、外管5aと内管5bとを備え、外管5aの一端部に内管5bの一端部が挿入されている。さらに外管5aと内管5bとの内側に設けられた図示しない通風路が連通するように連結されて、延長管5は伸縮自在に構成されている。なお、図1は、延長管5が最短の状態を図示している。
図2は、吸口体の上面図である。
図2に示すように、吸口体6は、上から見て略T字形状を呈する吸口ケース10と、吸口ケース10に連結される吸口継手13とを備えている。
吸口ケース10は、上から見て、左右方向(幅方向、後述する第1回転清掃体20の回転軸方向)に細長く形成された吸口本体11と、吸口本体11の長手方向の中央部に吸口継手13と連結される連結部12とを備えている。連結部12には、吸口本体11と吸口継手13とを連通させる流路R(図3参照)が形成されている。
吸口本体11には、前端面から左右側面にかけてバンパ11aが設けられている。バンパ11aは、ゴムやエラストマー等の弾性材料から形成されており、使用時に吸口本体11内の気密を保持するとともに、電気掃除機1(図1参照)の使用時に吸口本体11が家具等に衝突した際に、当該家具等の傷付きを防止するとともに,吸口本体11への衝撃を吸収する緩衝材の役割を果たしている。
吸口体6は、吸口本体11の長手方向(左右方向)の中央部に発光表示手段60を備えている。この発光表示手段60は、操作管4の手元操作スイッチSWを操作することなどによって選ばれた、電動送風機2aの運転の強中弱状態(例えば強運転時には赤色,中運転時にはオレンジ色,弱運転時は緑色)を表示する。
吸口継手13は、連結部12に対して回動自在に連結される第1接続管14と、この第1接続管14に対して回動自在に連結される第2接続管15とを備えている。
第1接続管14は、図2に示す上面図において略半トラック形状を呈し、連結部12と連結される一部開口した流路を有する円筒形状の軸14aを有している。軸14aは、軸方向が吸口本体11の長手方向であって、軸14aの両端部が連結部12に形成された一対の軸受部12g(図4参照)に支持されている。また、第1接続管14は、床面(清掃面)に対して略平行な状態から略垂直な状態まで(上下方向に)回動可能となるように構成されている。すなわち、第1接続管14を吸口ケース10に対して軸14aを支点として回動させることによって、延長管5を床面に略平行な状態と略垂直な状態との間において回動させることができる。
第2接続管15は、第1接続管14に対して長手方向に(図2の紙面時計回り方向および反時計回り方向に)回動可能となるように構成されている。これにより、例えば、延長管5を床面に対して略垂直にした状態から、延長管5を床面に略平行な状態にむけて倒すことができる。
また、第2接続管15には、給電が行われる給電端子15a,15bが設けられている。なお、本実施形態例の電気掃除機1(図1参照)では、吸口体6に給電する電力を、掃除機本体2からホース部3、操作管4、延長管5を通じて供給するように構成されている。
このような吸口継手13は、例えば延長管5(図1参照)を床面に対して略垂直とした状態において、その延長管5を左右方向(長手方向)に倒すことができることで、操作管4(グリップ4a)を時計回りあるいは反時計回りにねじることで、吸口本体11を時計回りあるいは反時計回りのいずれかに略90度回転させ、吸口本体11の長手方向を移動方向にした掃除が可能である。したがって、壁際に沿って吸口体6を移動させて掃除したり、狭い隙間に吸口体6を挿入したりして掃除することが可能になる。
図3は、吸口体の下面図である。
図3に示すように、吸口体6は、第1回転清掃体20、複数の第2回転清掃体30を備えている。吸口ケース10(吸口本体11)には、下面(清掃面に対峙する面)に、開口部を有する吸込室Qが形成されている。
第1回転清掃体20は、吸口本体11の長手方向(左右方向)に沿って前後方向の連結部12の前側に配置され、吸口本体11に回転可能に支持されている。
また、第1回転清掃体20は、線径や密度や硬さが異なる刷毛体や弾性体などの複数種類のブラシ20a,20b,20cを備え、各ブラシ20a,20b,20cが回転軸に対してらせん状に配設されている。なお、本実施形態例では、3種類のブラシ20a,20b,20cを配設した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、2種類以下であってもよく、4種類以上であってもよく、らせん状に配置されたブラシ間にゴムなどの弾性材料からなるブレード部材をらせん状に配置する構成を追加してもよく、適宜変更することができる。
第2回転清掃体30は、第1回転清掃体20の直径よりも小径の刷毛体30bを有し、第1回転清掃体20に対して後方且つ平行に配置されている。また、第2回転清掃体30は、第1回転清掃体20の軸方向(吸口本体11の長手方向)の一端側から他端側にかけて連続して設けられている。換言すると、第2回転清掃体30は、1本の刷毛体30bによって構成されている。
また、第2回転清掃体30は、第1回転清掃体20の回転軸21と平行な軸部30a(軸)を有し、軸部30aが吸口ケース10(吸口本体11)に回転可能に支持されている。なお、第2回転清掃体30は、モータによって駆動されるものではなく、吸口体6を移動させたときの床面との摩擦力によって回転するように構成されたものである。このように、第2回転清掃体30は、モータによって駆動するものではなく、軸部30aを介して吸口本体11に支持されるものであるので、第2回転清掃体30の構成を簡略化することができる。
また、吸口ケース10には、吸口ケース10の連結部12の下面にブラシ駆動スイッチ16が設けられ、ブラシ駆動スイッチ16の後方(連結部12の後端)に車輪17が設けられている。
ブラシ駆動スイッチ16は、吸口体6の下面が清掃面(床面)に接触しているか否かを検出するスイッチである。ブラシ駆動スイッチ16は、車輪16aを備え、この車輪16aがばね等の付勢手段によって常に吸口ケース10(連結部12)の下面から突出するように設けられている。そして、車輪16aが飛び出して床面と接触していないと検出されたときには、後記する回路基板50(制御基板)によってモータ40の駆動が停止される。また、車輪16aが押し込まれて床面と接触していると検出されたときには、回路基板50によってモータ40が駆動される。
車輪17は、操作管4で操作される前後動や回転操作の応力を受けて吸口体6の底面を清掃面に密着させ、これにより吸口体6の操作性能を向上する役割を有している。
図4は、吸口体の上ケース11を外した状態を示す上面図である。
図4に示すように、吸口体6は、第1回転清掃体20および第2回転清掃体30の上方に、第1回転清掃体20を駆動するモータ40およびモータ40を制御する回路基板50を備えている。
モータ40は、吸口本体11の長手方向の左端側に取り付けられている。また、モータ40は、その出力軸が吸口本体11の長手方向と平行に配置されている。また、モータ40の出力軸は、長手方向の左端側に向けて延び、吸口本体11内の左端部(図示左側の端部)において、歯付きベルト41を介して第1回転清掃体20と連結されている。
回路基板50は、吸口本体11の長手方向の右端側に取り付けられている。また、回路基板50は、長辺が長手方向に向くようにして配置された長方形状の基板で構成され、実装面50aが鉛直方向上方を向くように吸口本体11内に配置されている。なお、実装面50aは、必ずしも鉛直方向上方を向くものに限定されず、水平方向に対して傾斜してもよく、前後方向を向くように(縦向きに)してもよい。
図5に本形態例による電気掃除機の掃除機本体2の機能ブロック図を示す。図5において、61は掃除機本体制御基板、62は電源プラグ、64は電動送風機2aの入力を制御する双方向サイリスタ、65は吸口体の回転ブラシ20を駆動するためのモータ40の入力を制御する双方向サイリスタ、66は回転ブラシ駆動モータの電流を検出する電流検出回路、67は手元スイッチSWの入力情報を検出する電圧検出回路、68は交流100Vを低電圧直流電圧に変換するDC電源回路、69は交流電源の極性およびゼロクロスを検出する極性検出回路、70は全体の制御を行なうマイクロコンピュータである。
図6に本形態例による電気掃除機の操作管4の機能ブロック図を示す。図6において、71は手元部制御基板、72〜75は手元スイッチ入力回路である。
図7に本形態例による電気掃除機の吸口体6の機能ブロック図を示す。図7において、80Gは緑色発光LED、80Rは赤色発光LED、81は緑色発光LED80Gの駆動回路、82は赤色発光LED80Rの駆動回路、83は緑色発光LED80Gおよび赤色発光LED80Rに電源を供給する電源回路、84は吸口体電源供給ラインPB、COM間(給電端子15a、15b間)に供給されている交流電源のうち正極成分のみを通過させる半波整流回路、85は半波整流した電圧を分圧する分圧回路、86は分圧された電圧を平滑する平滑回路、87は平滑された電圧をあらかじめ設定された基準電圧と比較し、緑色発光LED80Gの駆動回路81、赤色発光LED80Rの駆動回路82のどちらか一方、もしくは両方同時に起動する電圧比較回路である。
図8に本形態例による電気掃除機の手元スイッチSWの拡大図を示す。図8において、75は切りスイッチ、74は自動モード選択スイッチ、73は(手動強/手動中/手動弱)モード選択スイッチ、72は吸口体モータ40の切/入スイッチである。
図9に本形態例による電気掃除機の、各モードにおける床材判断結果別の電動送風機入力と吸口体モータ入力を示す。
図10に本形態例による電気掃除機の、床材が木床の場合とじゅうたんの場合で、吸口体モータ40に流れる電流波形を示す。
図11に本形態例による電気掃除機の、床材が木床の場合とじゅうたんの場合で、(手動強/手動中/手動弱)モードにおいて、吸口体6の給電端子15a、15bに供給される電圧波形を示す。
以下、図を用いて、この発明に係る実施の形態の動作を詳細に説明する。
掃除機使用者が手元ハンドル4付近に配置された手元スイッチSWを操作すると、操作されたスイッチに従った動作モードで電気掃除機本体2内の電動送風機2aが運転する。電動送風機によって発生した吸引力は、ホース部3、延長管5を通って吸口体6に到達する。それと同時に、ホース部3および延長管5に設けられた電源線から供給された電源が、給電端子15aを介してモータ40を駆動する。これにより第1回転清掃体20が回転する。
掃除機使用者が手元スイッチSWで、(手動強/手動中/手動弱)モード選択スイッチ74を操作することにより手動強モードを選択すると、マイクロコンピュータ70は、電圧検出回路67により、手動強モードが選択された事を検出する。マイクロコンピュータ70は、双方向サイリスタ64を制御して、電動送風機2aを100%の入力で駆動する。さらにマイクロコンピュータ70は、双方向サイリスタ65を制御して、モータ40を100%の入力(位相角0゜および位相角180゜で点弧)で駆動する。吸口体6では、図7に示す半波整流回路84が、給電端子15a、15bに供給されている電圧の正極性の成分のみを通過させる。そして、電圧比較回路87は、分圧回路85と電圧平滑回路により出力された電圧をあらかじめ定めた基準電圧と比較することにより、電圧の正極性の成分が100%入力であることを検出し、駆動回路82を駆動し、赤色発光LED80Rを発光させる。この発光は、吸口本体11中央部の発光表示手段70により吸口体6外部から赤色発光を認識でき、掃除機使用者は、電動送風機2aが強運転であることを確認できる。
このとき、電流検出回路は、モータ40に流れる電流の検出を行う。図10に示すように、マイクロコンピュータ70は、モータ40に流れる電流の振幅が小さい場合、床材が木床であると判断し、図11(b)に示すように、電圧の負極性のときのみ、位相角225゜のときに双方向サイリスタ65を点弧する。これにより、モータ40の入力は約92.5%となり、第1回転清掃体20の回転数が低下する。これにより、モータ40の消費電力を抑えることができる。また、吸口体の騒音も抑えることができる。
このとき、給電端子15a、15bに供給されている電圧の正極性の成分は、変化しないので、発光表示手段60の発色は変化しない。このように、電圧の負極性のときのみ、点弧を変化させることにより、発光表示手段60の発色を変化させず、モータ40の入力を変化させることができる。
掃除機使用者が手元スイッチSWで、(手動強/手動中/手動弱)モード選択スイッチ74を操作することにより手動中モードを選択すると、マイクロコンピュータ70は、電圧検出回路67により、手動中モードが選択された事を検出する。マイクロコンピュータ70は、双方向サイリスタ64を制御して、電動送風機2aを約70%の入力で駆動する。さらにマイクロコンピュータ70は、双方向サイリスタ65を制御して、モータ40を約85%の入力(位相角45゜および位相角225゜で点弧)で駆動する。図7に示す半波整流回路84は、給電端子15a、15bに供給されている電圧の正極性の成分のみを通過させる。そして、電圧比較回路87は、分圧回路85と電圧平滑回路により出力された電圧をあらかじめ定めた基準電圧と比較することにより、電圧の正極性の成分が約85%入力であることを検出し、駆動回路82および駆動回路81を駆動し、赤色発光LED80Rおよび緑色発光LED80Gを発光させる。この発光は、吸口本体11中央部の発光表示手段60により吸口体6外部から黄色発光を認識でき、掃除機使用者は、電動送風機2aが中運転であることを確認できる。
このとき、電流検出回路は、モータ40に流れる電流の検出を行う。マイクロコンピュータ70は、モータ40に流れる電流の振幅が小さい場合、床材が木床であると判断し、図11(d)に示すように、電圧の負極性のときのみ、位相角270゜のときに双方向サイリスタ65を点弧する。これにより、モータ40の入力は約67.5%となり、第1回転清掃体20の回転数が低下する。これにより、モータ40の消費電力を抑えることができる。また、吸口体の騒音も抑えることができる。
このとき、給電端子15a、15bに供給されている電圧の正極性の成分は、変化しないので、発光表示手段60の発色は変化しない。このように、電圧の負極性のときのみ、点弧を変化させることにより、発光表示手段60の発色を変化させず、モータ40の入力を変化させることができる。
掃除機使用者が手元スイッチSWで、(手動強/手動中/手動弱)モード選択スイッチ74を操作することにより手動弱モードを選択すると、マイクロコンピュータ70は、電圧検出回路67により、手動弱モードが選択された事を検出する。マイクロコンピュータ70は、双方向サイリスタ64を制御して、電動送風機2aを約25%の入力で駆動する。さらにマイクロコンピュータ70は、双方向サイリスタ65を制御して、モータ40を約50%の入力(位相角90゜および位相角270゜で点弧)で駆動する。図7に示す半波整流回路84は、給電端子15a、15bに供給されている電圧の正極性の成分のみを通過させる。そして、電圧比較回路87は、分圧回路85と電圧平滑回路により出力された電圧をあらかじめ定めた基準電圧と比較することにより、電圧の正極性の成分が約50%入力であることを検出し、駆動回路81を駆動し、緑色発光LED80Gを発光させる。この発光は、吸口本体11中央部の発光表示手段70により吸口体6外部から緑色発光を認識でき、掃除機使用者は、電動送風機2aが弱運転であることを確認できる。
このとき、電流検出回路は、モータ40に流れる電流の検出を行う。マイクロコンピュータ70は、モータ40に流れる電流の振幅が小さい場合、床材が木床であると判断し、図11(f)に示すように、電圧の負極性のときのみ、位相角315゜のときに双方向サイリスタ65を点弧する。これにより、モータ40の入力は約32.5%となり、第1回転清掃体20の回転数が低下する。これにより、モータ40の消費電力を抑えることができる。また、吸口体の騒音も抑えることができる。
このとき、給電端子15a、15bに供給されている電圧の正極性の成分は、変化しないので、発光表示手段60の発色は変化しない。このように、電圧の負極性のときのみ、点弧を変化させることにより、発光表示手段60の発色を変化させず、モータ40の入力を変化させることができる。
また、掃除機使用者がじゅうたんの清掃に移行した場合、図10に示すように、マイクロコンピュータ70は、モータ40に流れる電流の振幅が大きくなったことを検出し、床材がじゅうたんであると判断し、図11(e)に示すように、電圧の負極性のときのみ、位相角270゜のときに双方向サイリスタ65を点弧する。これにより、モータ40の入力は約50%となり、第1回転清掃体20の回転数が上昇し、じゅうたん上の集塵性能が向上する。
以上述べたように本実施例によれば、手動弱モードでのじゅうたん上の集塵性能を向上させ、手動強モードでの木床上での消費電力と騒音を低減できるという効果がある。
また、本実施例によれば、吸口体に設けた発光表示手段の発色を変化させるために、信号供給ワイヤを、吸口体電源供給ラインPBとCOMとは別に、ホース部3や延長管5内に配線し、掃除機本体と吸口体を電気的に繋ぐ必要が無いので、ホース部3や延長管5のコストや重量が増加しないという効果もある。
また、本実施例によれば、発光表示手段の発色を変化させず、モータの入力を変化させることができるという効果もある。
1 電気掃除機
2 掃除機本体
2a 電動送風機
2b 集塵部
6 吸口体
10 吸口ケース
20 第1回転清掃体
30 第2回転清掃体
40 モータ
50 回路基板(制御基板)
Q 吸込室
60 発光表示手段
61 掃除機本体制御基板
64、65 双方向サイリスタ
66 電流検出回路
67 電圧検出回路
69 極性検出回路
70 マイクロコンピュータ
80G 緑色発光LED
80R 赤色発光LED
81、82 LED駆動回路
84 半波整流回路
85 分圧回路
86 平滑回路
87 電圧比較回路

Claims (5)

  1. 吸引力を発生する電動送風機、および塵埃を集塵する集塵部を有する掃除機本体と、前記掃除機本体と接続される吸口体を備え、前記吸口体は、清掃面と平行な回転軸を有する回転清掃体と、前記回転清掃体を回転駆動するモータと、前記モータを制御する制御基板とを備えた電気掃除機において、
    前記モータの駆動電流を検出する電流検出手段と、
    前記モータの入力を可変する手段と、
    前記電動送風機の入力を可変する手段と、
    使用者が前記電動送風機の入力モードを設定できる手段を備え、
    前記電流検出手段により被掃除面の種類を判断し、その被掃除面の種類に応じて、前記モータの入力を可変させ、かつ前記電動送風機の入力は変化させないことを特徴とする電気掃除機。
  2. 前記吸口体に、前記電動送風機の入力の大小に応じた表示手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の電気掃除機。
  3. 前記表示手段は、前記吸口体に供給される電源電圧により、前記電動送風機の入力の大小を判断することを特徴とする請求項2に記載の電気掃除機。
  4. 前記モータの入力を可変する手段は、前記吸口体に供給される電源のうち、正極性と負極性で、異なる位相角で点弧することを特徴とする請求項1に記載の電気掃除機。
  5. 前記表示手段は、前記吸口体に供給される電源電圧のうち、片側の極性の電圧のみを検出して、前記電動送風機の入力の大小を判断することを特徴とする請求項2に記載の電気掃除機。
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