JP2018075186A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】掃除機の操作性を向上させると共に制御系の単純化を図る。【解決手段】電気掃除機の回転ブラシと電動送風機を駆動するモータＭ１、Ｍ２の制御回路部６１は、それらモータの駆動条件が入力される操作部６からの出力を受けて電源部６０の出力電圧Ｖｓをモータ駆動回路Ｄ１、Ｄ２に供給し各モータを制御する。操作部は第１および第２押しボタンスイッチＰＢ１、ＰＢ２を備え、制御回路部は、第１または第２押しボタンスイッチが押されたときにＯＮとなり電源部からの電圧を出力するスイッチング素子ＳＤと、スイッチング素子のＯＮ状態を保持するラッチ回路６３、定電圧回路ＣＶ、プロセッサー回路ＰＲとを備え、プロセッサー回路は、第１押しボタンスイッチが押された時にモータを駆動させ、第２押しボタンスイッチが押された時にモータを停止させると共にラッチ回路に解除信号を出力してスイッチング素子のＯＮ状態を解除させる。【選択図】図３

Description

この発明は電気掃除機に関する。

この発明の背景技術としては、電動送風機および回転ブラシの駆動モータを制御する制御回路を有する電気掃除機において、制御回路に電源を供給するための本体電源スイッチおよび手元電源スイッチと、電動送風機をオン／オフする運転スイッチと、回転ブラシをオン／オフする回転ブラシスイッチと、制御回路への電源の供給を遮断する停止スイッチとを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２１１１４２号公報

しかしながら、従来のこのような電気掃除機においては、使用時に操作すべきスイッチの数が多く、使用者にとって操作が煩雑であるばかりでなく、制御回路も複雑になるという問題点があった。

この発明はこのような事情を考慮してなされたもので、操作すべきスイッチの数を低減して操作性を向上させるとともに、制御回路の単純化を図ろうとするものである。

この発明は、電動式の掃除機器と、前記掃除機器を駆動するモータと、直流電圧を出力する電源部と、前記モータの駆動条件を入力する操作部と、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、前記操作部の出力を受けて前記電源部の出力を前記モータ駆動回路に供給するとともに前記モータ駆動回路を介して前記モータを制御する制御回路部とを搭載し、前記操作部は第１および第２押しボタンスイッチを備え、前記制御回路部は、第１または第２押しボタンスイッチが押されたときにＯＮとなって前記電源部からの電圧を出力するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のＯＮ状態を保持するラッチ回路と、前記スイッチング素子の出力電圧を定電圧に変換する定電圧回路と、前記定電圧回路の出力を受けて作動するプロセッサー回路とを備え、前記スイッチング素子の出力電圧が前記モータ駆動回路に供給され、前記プロセッサー回路は、第１押しボタンスイッチが押されたときに前記モータ駆動回路に駆動信号を出力して前記モータを駆動させ、第２押しボタンスイッチが押されたときに前記モータ駆動回路に停止信号を出力して前記モータを停止させると共にラッチ回路に解除信号を出力して前記スイッチング素子のＯＮ状態を解除させることを特徴とする電気掃除機を提供するものである。

この発明によれば、第１または第２押しボタンスイッチを操作するだけで電源のオン／オフおよび掃除機器を駆動するモータのオン／オフを行うことができるので、掃除機の操作が簡単になると共に、操作部の回路および制御回路が単純になる。

この発明の実施形態１の電気掃除機を示す外観斜視図である。 図１に示す電気掃除機の吸込口体の要部断面図である。 図１に示す電気掃除機の制御系を示す電気回路図である。 図３に示す制御系の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施形態２を示す図３対応図である。 この発明の実施形態３を示す図３対応図である。

この発明の電気掃除機の特徴は、電動式の掃除機器と、前記掃除機器を駆動するモータと、直流電圧を出力する電源部と、前記モータの駆動条件を入力する操作部と、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、前記操作部の出力を受けて前記電源部の出力を前記モータ駆動回路に供給するとともに前記モータ駆動回路を介して前記モータを制御する制御回路部とを搭載し、前記操作部は第１および第２押しボタンスイッチを備え、前記制御回路部は、第１または第２押しボタンスイッチが押されたときにＯＮとなって前記電源部からの電圧を出力するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のＯＮ状態を保持するラッチ回路と、前記スイッチング素子の出力電圧を定電圧に変換する定電圧回路と、前記定電圧回路の出力を受けて作動するプロセッサー回路とを備え、前記スイッチング素子の出力電圧が前記モータ駆動回路に供給され、前記プロセッサー回路は、第１押しボタンスイッチが押されたときに前記モータ駆動回路に駆動信号を出力して前記モータを駆動させ、第２押しボタンスイッチが押されたときに前記モータ駆動回路に停止信号を出力して前記モータを停止させると共にラッチ回路に解除信号を出力して前記スイッチング素子のＯＮ状態を解除させることである。

前記プロセッサー回路は、前記掃除機器の作動時に、第１押しボタンスイッチが奇数回押されると前記モータを第１速度で駆動させ、偶数回押されると第１速度よりも遅い第２速度で駆動させるように構成されることが好ましい。

前記操作部は、抵抗値の異なる第１および第２抵抗を備え、第１および第２抵抗を第１および第２押しボタンスイッチのそれぞれに直列接続した直列回路を並列接続した２端子回路を構成し、前記プロセッサー回路は第１および第２抵抗の抵抗値の差異によって第１および第２押しボタンスイッチのいずれが押されたかを判別するようにしてもよい。

前記電動式の掃除機器は、回転ブラシと電動送風機の少なくとも一方を備えることができる。

表示灯をさらに備え、前記プロセッサー回路は第１押しボタンスイッチが押されたときに前記表示灯を点灯させ、第２押しボタンスイッチ押されたときに前記表示灯を消灯させるようにしてもよい。

以下、図面に示す実施形態を用いてこの発明を詳述する。この実施形態によって、この発明が限定されるものではない。

（実施形態１）
〈電気掃除機の構成〉
図１は、この発明の実施形態１の電気掃除機を示す外観斜視図、図２は、図１に示す電気掃除機の吸込口体の要部断面図である。

図１に示すように、電気掃除機１は、掃除機本体２と、吸込口体４０と、掃除機本体２と吸込口体４０とを気密的に接続する接続管４とを備える。
掃除機本体２は、使用者が手で握るハンドル５と、ハンドル５に設けられた操作部６と、接続管４の基端を受け入れて離脱可能に接続する接続部７を備える。

接続管４の先端には、吸込口体４０の接続パイプ部４２を受け入れて離脱可能に接続する接続部９が設けられている。また、吸込口体４０は、接続パイプ部４２を吸込口体４０に対して、約９０度の角度範囲で前後に揺動させ、かつ、約１８０度の角度範囲で左右に捩じることが可能な関節式の接続軸部４２ｘを備える。

掃除機本体２は、離脱可能に設置された集塵室（ダストカップ）１１、集塵室１１の下流側に設けられた集塵フィルター部、モータＭ２を内蔵する電動送風機１３、掃除機本体２の後部に着脱可能に装填されモータＭ２および後述する回転ブラシ用のモータＭ１（図２）に電力を供給するバッテリー１７を備える。

図２に示すように、吸込口体４０は、底板部４１ａに設けられ左右方向に延びる吸込口４１と、吸込口４１と接続パイプ部４２とを接続する吸引流路（図示しない）と、吸込口４１に左右方向に延びる軸心に回転可能に設けられた回転ブラシ４３と、回転ブラシ４３を駆動するモータＭ１と、車輪５４を備える。

なお、図２に示すように、モータＭ１の出力軸４６に固定された出力ギア５０と、回転ブラシ４３の回転軸に固定されたギア部５８とは、タイミングベルト４８によって結合されている。

このような構成において、使用者が操作部６において起動操作を行うと、電動送風機１３のモータＭ２および回転ブラシ４３のモータＭ１が駆動する。そして、床面上で吸込口体４０を移動させると、塵埃を含む空気が吸込口体４０から接続管４、集塵室１１及び集塵フィルター部１２を介して電動送風機１３によって吸引される。

それによって、比較的大きい塵埃は集塵室１１に堆積されると共に、細かい塵埃（粉塵）は集塵フィルター部１２に捕獲され、浄化された空気は掃除機本体２の側面の排気口から排気される。そして、操作部６において停止操作が行われると、電動送風機１３のモータＭ２および回転ブラシ４３のモータＭ１が停止し、掃除作業は終了する。

〈電気掃除機の制御系〉
図３は、図１および図２に示す電気掃除機１の制御系を示す回路図である。
図１および図２に示す電気掃除機１は、図３に示すように、電動式の掃除機器としての回転ブラシ４３（図２）および電動送風機１３（図１）をそれぞれ駆動するモータＭ１，Ｍ２と、直流電圧を出力する電源部６０を構成するバッテリー１７と、モータＭ１、Ｍ２の駆動条件を入力する操作部６と、モータＭ１、Ｍ２をそれぞれ駆動するモータ駆動回路Ｄ１、Ｄ２と、操作部６の出力を受けて電源部６０の出力電圧Ｖｓをモータ駆動回路Ｄ１，Ｄ２に供給するとともにモータ駆動回路Ｄ１，Ｄ２を介してモータＭ１、Ｍ２を制御する制御回路部６１とを搭載している。

操作部６は、第１押しボタンスイッチＰＢ１と抵抗Ｒ１との直列回路と、第２押しボタンスイッチＰＢ２と抵抗Ｒ２との直列回路とを並列接続した２端子回路で構成され、制御回路部６１へ２本の導線で接続されている。

また、制御回路部６１は、第１押しボタンスイッチＰＢ１または第２押しボタンスイッチＰＢ２が押されたときにＯＮとなって電源部６０からの電圧を出力するスイッチング素子ＳＤと、スイッチング素子ＳＤのＯＮ状態を保持するラッチ回６３と、スイッチング素子ＳＤの出力電圧を定電圧に変換する定電圧回路ＣＶと、定電圧回路ＣＶの出力定電圧を受けて作動するプロセッサー回路ＰＲとを備える。

スイッチング素子ＳＤにはＦＥＴが、定電圧回路ＣＶには汎用の定電圧ＩＣが、プロセッサー回路ＰＲにはＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ｉ/Ｏポートを備えた汎用のマイクロコンピュータが、それぞれ用いられる。

また、モータＭ１，Ｍ２には直流マグネットモータやブラシレスモータが好適に用いられ、モータ駆動回路Ｄ１，Ｄ２にはパワートランジスタのような電力制御素子を備え駆動対象モータの特性に対応した速度制御機能を有する駆動回路が用いられる。

プロセッサー回路ＰＲには操作部６の２端子回路に直列接続された抵抗Ｒ７の端子電圧が入力信号Ｓ０として入力され、プロセッサー回路ＰＲは抵抗Ｒ１とＲ２の抵抗値の差による入力信号Ｓ０の大きさに基づいて、第１押しボタンスイッチＰＢ１が押されたときと、第２押しボタンスイッチＰＢ２が押されたときを判定する。

ラッチ回路部６３は、図３に示すように、３つのＮＰＮトランジスタＱ１〜Ｑ３と、４つの抵抗Ｒ３〜Ｒ６とから構成される。従って、操作部６の第１押しボタンスイッチＰＢ１又は第２押しボタンスイッチＰＢ２が押されると、電源部６０からの電流が抵抗Ｒ１又はＲ２を介してＮＰＮトランジスタＱ１のベースに供給される。

それによって、ＮＰＮトランジスタＱ１がＯＮとなり、抵抗Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５およびＮＰＮトランジスタＱ１の直列回路に電源部６０から電流が流れ、抵抗Ｒ３の端子電圧がＦＥＴからなるスイッチング素子ＳＤのゲートに印加され、スイッチング素子ＳＤがＯＮになる。

それと同時に、ＮＰＮトランジスタＱ２がＯＮとなり、ＮＰＮトランジスタＱ２が操作部６の第１および第２押しボタンスイッチＰＢ１，ＰＢ２に代わってＮＰＮトランジスタＱ１のベースに電流を供給し、スイッチング素子ＳＤのＯＮ状態を保持する。

そして、プロセッサー回路ＰＲからＮＰＮトランジスタＱ３のベースにラッチ解除信号Ｓ３が供給されると、ＮＰＮトランジスタＱ３がＯＮになり、ＮＰＮトランジスタＱ１がＯＦＦとなり、それに伴ってスイッチング素子ＳＤがＯＦＦとなり、ラッチ回路部６３の保持動作が解除される。

図３において、スイッチング素子ＳＤの出力電圧はモータ駆動回路Ｄ１、Ｄ２に供給され、プロセッサー回路ＰＲは、第１押しボタンスイッチＰＢ１が押されたときにモータ駆動回路Ｄ１，Ｄ２にモータ制御信号Ｓ１，Ｓ２として駆動信号を出力してモータＭ１，Ｍ２を駆動させる。

このとき、第１押しボタンスイッチＰＢ１が最初に押されたときには、モータＭ１，Ｍ２はそれぞれ第１速度（高速）で回転し，次に押されたときには、モータＭ１，Ｍ２はそれぞれ第１速度よりも低い第２速度（低速）で回転し、その後、第１押しボタンスイッチＰＢ１が押される毎に、モータＭ１，Ｍ２は第１速度と第２速度とを交互に繰り返すように、プロセッサー回路ＰＲによって制御されるようになっている。

また、第２押しボタンスイッチＰＢ２が押されたときには、プロセッサー回路ＰＲはモータ駆動回路Ｄ１，Ｄ２にモータ制御信号Ｓ１，Ｓ２として停止信号を出力してモータＭ１，Ｍ２を停止させる。

その後、プロセッサー回路ＰＲは、所定のシャットダウン時間（例えば、５秒）後にラッチ回路６３にラッチ解除信号Ｓ３を出力してスイッチング素子ＳＤのＯＮ状態を解除させる。これによって、電源部６０の出力電流は停止され、電源部６０の消費電力は完全に零となる。

図４は、図３に示す制御系の動作を詳細に説明するフローチャートである。同図に示すように、第１押しボタンスイッチＰＢ１が押されると（ステップＳ１）、スイッチング素子ＳＤがＯＮになり（ステップＳ２）、ラッチ回路部６３が作動して（ステップＳ３）、スイッチング素子ＳＤのＯＮ状態が保持される。

同時に、プロセッサー回路ＰＲがＯＮ状態になり、入力信号Ｓ０がモータ駆動信号としてプロセッサー回路ＰＲへ入力される（ステップＳ４，Ｓ５）。ここで、プロセッサー回路ＰＲは、今までモータＭ１，Ｍ２が停止又は低速回転状態であったか否かを判定し（ステップＳ６）、ＹＥＳであるときには、モータ制御信号Ｓ１，Ｓ２をそれぞれモータＭ１，Ｍ２を高速回転させる信号として出力する（ステップＳ７）。それによって、モータＭ１，Ｍ２は高速回転する（ステップＳ８）。

ここで再び、第１押しボタンスイッチＰＢ１が押されると（ステップＳ９）、ルーチンはステップＳ６へ戻り、再び、モータＭ１，Ｍ２が停止又は低速回転状態であったか否かが判定される（ステップＳ６）。

今度はＮＯであるので、モータ制御信号Ｓ１，Ｓ２はモータＭ１，Ｍ２を低速回転させる信号となり（ステップＳ１０）、それによって、モータＭ１，Ｍ２は低速回転する（ステップＳ１１）。

つまり、第１押しボタンスイッチＰＢ１が押される毎に、モータＭ１，Ｍ２の高速運転と低速運転とが交互に繰り返される。

次に、第２押しボタンスイッチＰＢ２が押されると（ステップＳ１２）、入力信号Ｓ０がモータ停止信号としてプロセッサー回路ＰＲへ入力され（ステップＳ１３）、モータ制御信号Ｓ１，Ｓ２がモータＭ１，Ｍ２を停止させる信号となってモータ駆動回路Ｄ１，Ｄ２へ出力され（ステップＳ１３，Ｓ１４）、モータＭ１，Ｍ２が停止する（ステップＳ１５）。

次に、プロセッサー回路ＰＲにおいてシャットダウン処理が行われ（ステップＳ１６）、シャットダウン処理に要する時間ｔ（ここでは５秒）が経過してシャットダウン処理が完了する（ステップＳ１７、Ｓ１８）。

同時に、プロセッサー回路ＰＲからラッチ解除信号Ｓ３が出力され（ステップＳ１９）、ラッチ回路部６３のＮＰＮトランジスタＱ３がＯＮになり、それによってＮＰＮトランジスタＱ１がＯＦＦになり、ラッチ回路部６３のラッチ動作が解除され、スイッチング素子ＳＤがＯＦＦとなる（ステップＳ２０、Ｓ２１）。

これによって、電源部６０の出力は停止され、電源部６０の制御回路部６１に対する消費電力は零となる。
また、ステップＳ１において、押しボタンスイッチＰＢ１が押されない場合に、押しボタンスイッチＰＢ２が押されると（ステップＳ２２）、スイッチング素子ＳＤがＯＮになる（ステップＳ２３）。

それに伴って、ラッチ回路部６３が作動し（ステップＳ２４）、スイッチング素子ＳＤのＯＮ状態が保持され、プロセッサー回路ＰＲがＯＮ状態になり（ステップＳ２５）、ルーチンは（ステップＳ１３）へ戻る。
なお、操作部６では、使用者に押しボタンスイッチＰＢ１，ＰＢ２の操作を分かり易くするため、押しボタンスイッチＰＢ１に「強／標準」の表示ラベルが、押しボタンスイッチＰＢ２に「停止」の表示ラベルがそれぞれ付設されている。
このようにして、電気掃除機１は、操作部６における簡単な操作により、制御される。

（実施形態２）
図５はこの発明の実施形態２の制御系を示す図３対応図である。
図５に示すように、抵抗Ｒ８と発光ダイオードＬＤとＮＰＮトランジスタＱ４の直列回路に定電圧回路ＣＶの出力電圧が印加され、ＮＰＮトランジスタＱ４のベースにプロセッサー回路ＰＲから発光ダイオードＬＤを発光させる発光信号Ｓ４が入力されるように構成されている。

そして、プロセッサー回路ＰＲは、モータ駆動信号Ｓ１，Ｓ２がモータＭ１，Ｍ２の駆動を指示している期間だけ発光信号Ｓ４を出力してＮＰＮトランジスタＱ４をＯＮにし、発光ダイオードＬＤを発光させるようになっている。

そして、発光ダイオードＬＤは操作部６（図１）又はその近傍に設けられ、それによって、使用者自身が電気掃除機１の操作状況を容易に確認することができる。その他の構成は実施形態１と同等である。

（実施形態３）
図６はこの発明の実施形態３の制御系を示す図３対応図である。この実施形態の電源部６０は、電源プラグ６４と、整流回路ＲＤと、平滑コンデンサＣ１とを備える。

電源プラグ６４が商用交流電源（Ａ/Ｃ１００Ｖ）のコンセントに接続されると、その交流電圧が整流回路ＲＤによって整流されると共に、平滑コンデンサＣ１によって平滑化され、直流電圧Ｖｓを制御回路部６１に供給するようになっている。その他の構成は実施形態１と同等である。

１ 電気掃除機、２ 掃除機本体、４ 接続管、５ ハンドル、６ 操作部、 ７ 接続部、 ９ 接続部、１１ 集塵室、１２ 集塵フィルター部、１３ 電動送風機、１７ バッテリー、４０ 吸込口体、４１ 吸込口、４１ａ 底板部、４２ 接続パイプ部、４２ｘ 接続軸部、４３ 回転ブラシ、４６ 出力軸、４８ タイミングベルト、５０ 出力ギア、５４ 車輪、５８ ギア部、６０ 電源部、６１ 制御回路部、６３ ラッチ回路、６４ 電源プラグ、Ｃ１ 平滑コンデンサ、ＣＶ 定電圧回路、Ｄ１，Ｄ２ モータ駆動回路、ＬＤ 発光ダイオード、Ｍ１，Ｍ２ モータ、ＰＢ１ 第１押しボタンスイッチ、ＰＢ２ 第２押しボタンスイッチ、ＰＲ プロセッサー回路、Ｑ１〜Ｑ４ ＮＰＮトランジスタ、Ｒ１〜Ｒ８ 抵抗、ＲＤ 整流回路、Ｓ１，Ｓ２ モータ制御信号、Ｓ３ ラッチ解除信号、Ｓ４ 発光信号、Ｓ０ 入力信号、ＳＤ スイッチング素子

Claims (5)

1. 電動式の掃除機器と、前記掃除機器を駆動するモータと、直流電圧を出力する電源部と、前記モータの駆動条件を入力する操作部と、前記モータを駆動するモータ駆動回路と、前記操作部の出力を受けて前記電源部の出力を前記モータ駆動回路に供給するとともに前記モータ駆動回路を介して前記モータを制御する制御回路部とを搭載し、前記操作部は第１および第２押しボタンスイッチを備え、前記制御回路部は、第１または第２押しボタンスイッチが押されたときにＯＮとなって前記電源部からの電圧を出力するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のＯＮ状態を保持するラッチ回路と、前記スイッチング素子の出力電圧を定電圧に変換する定電圧回路と、前記定電圧回路の出力を受けて作動するプロセッサー回路とを備え、前記スイッチング素子の出力電圧が前記モータ駆動回路に供給され、前記プロセッサー回路は、第１押しボタンスイッチが押されたときに前記モータ駆動回路に駆動信号を出力して前記モータを駆動させ、第２押しボタンスイッチが押されたときに前記モータ駆動回路に停止信号を出力して前記モータを停止させると共にラッチ回路に解除信号を出力して前記スイッチング素子のＯＮ状態を解除させることを特徴とする電気掃除機。
2. 前記プロセッサー回路は、前記掃除機器の作動時に、第１押しボタンスイッチが奇数回押されると前記モータを第１速度で駆動させ、偶数回押されると第１速度よりも遅い第２速度で駆動させる請求項１記載の電気掃除機。
3. 前記操作部は、抵抗値の異なる第１および第２抵抗を備え、第１および第２抵抗を第１および第２押しボタンスイッチのそれぞれに直列接続した直列回路を並列接続した２端子回路を構成し、前記プロセッサー回路は第１および第２抵抗の抵抗値の差異によって第１および第２押しボタンスイッチのいずれが押されたかを判別する請求項１又は２記載の電気掃除機。
4. 前記電動式の掃除機器は、回転ブラシと電動送風機の少なくとも一方を備える請求項１〜３のいずれか１つに記載の電気掃除機。
5. 表示灯をさらに備え、前記プロセッサー回路は第１押しボタンスイッチが押されたときに前記表示灯を点灯させ、第２押しボタンスイッチ押されたときに前記表示灯を消灯させる請求項１〜４のいずれか１つに記載の電気掃除機。

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