JP2020146382A - Vacuum cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る実施形態は電気掃除機に関する。 An embodiment of the present invention relates to a vacuum cleaner.
電気的負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の出力に応じて負荷に供給する電力量を制御する制御手段と、商用電源の2つの周波数、例えば50Hzと60Hzとにおいて電流検出手段の出力を略同一にする調整手段を設け、電流検出手段の出力に応じて負荷に供給する電力量を制御する場合、電源周波数に影響を受けることなく高精度に消費電力を制御する電気機器が知られている。 Current detection means that detects the current flowing through the electrical load, control means that controls the amount of power supplied to the load according to the output of the current detection means, and current detection at two frequencies of the commercial power supply, for example, 50 Hz and 60 Hz. When adjusting means for making the outputs of the means substantially the same and controlling the amount of power supplied to the load according to the output of the current detection means, an electric device that controls power consumption with high accuracy without being affected by the power supply frequency It has been known.
電気掃除機は、吸込風路と、吸込風路に負圧を作用させる電動送風機と、を備えている。吸込風路は、電動送風機を収容する掃除機本体や、掃除機本体に接続される管を含んでいる。電動送風機は、遠心ファンと、電動機と、を備えている。 The vacuum cleaner includes a suction air passage and an electric blower that applies a negative pressure to the suction air passage. The suction air passage includes a vacuum cleaner body that houses the electric blower and a pipe that is connected to the vacuum cleaner body. The electric blower includes a centrifugal fan and an electric motor.
ところで、吸込風路の風路抵抗(圧力損失)は、部品の精度や組立状態に起因して個体差を有している。また、電動送風機は、もっぱら電動機の巻線抵抗に起因して個体差を有している。そのため、電気掃除機に組み込まれた状態における、電動送風機の吸込風量と電動送風機の消費電力との関係には、個体差が生じる。 By the way, the air passage resistance (pressure loss) of the suction air passage has individual differences due to the accuracy of parts and the assembled state. Further, the electric blower has individual differences mainly due to the winding resistance of the electric motor. Therefore, there are individual differences in the relationship between the suction air volume of the electric blower and the power consumption of the electric blower in the state of being incorporated in the electric vacuum cleaner.
この電気掃除機の個体差は、吸込風量を横軸に、消費電力を縦軸に取った図において、右上がりの比例関係を有する吸込風量と消費電力との関係を、上方向または下方向、もしくは右方向または左方向へシフトさせる。 The individual difference of this vacuum cleaner is that in the figure with the intake air volume on the horizontal axis and the power consumption on the vertical axis, the relationship between the intake air volume and the power consumption, which have a proportional relationship of rising to the right, is shown in the upward or downward direction. Or shift to the right or left.
このような個体差を有するため、同一の設定、例えば同一の消費電力閾値に基づいて、電動送風機の停止制御を実行するとき、制御が実行される際の吸込風量が大きい電気掃除機や、吸込風量が小さい電気掃除機が現れる。つまり、同じ制御条件の下で、電動送風機が停止する際の吸込風量は、バラついてしまう。このようなバラツキは、停止直前まで想定よりも過酷な運転状態で電動送風機が運転されてしまうような不都合を生じかねない。 Since there are such individual differences, when the stop control of the electric blower is executed based on the same setting, for example, the same power consumption threshold value, a vacuum cleaner having a large suction air volume when the control is executed, or a suction A vacuum cleaner with a small air volume appears. That is, under the same control conditions, the amount of intake air when the electric blower is stopped varies. Such variation may cause inconvenience that the electric blower is operated in a harsher operating state than expected until just before the stop.
そのため、電気掃除機の個体差による不都合が生じないように、電動送風機の運転制御の条件は、綿密に調整される。 Therefore, the conditions for operating control of the electric blower are carefully adjusted so as not to cause inconvenience due to individual differences in the vacuum cleaner.
しかしながら、このような綿密な調整には、時間も費用も多大に要する。また、個体差を縮小するために、電動送風機の選別が必要になる場合もある。 However, such fine adjustment requires a great deal of time and cost. In addition, it may be necessary to select electric blowers in order to reduce individual differences.
そこで、本発明は、制御の調整が容易であって、個体差を容易に吸収可能な電気掃除機を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vacuum cleaner whose control can be easily adjusted and which can easily absorb individual differences.
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る電気掃除機は、吸込風路と、前記吸込風路に吸込負圧を発生させる電動送風機と、前記電動送風機に流れる電流を検出する検知部と、前記電動送風機に供給される電力の電圧、電流、周波数、およびデューティー比の少なくとも1つの制御量を変化させて前記電動送風機の運転を制御する制御部と、を備えている。前記制御部は、前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より減少すると前記制御量を増加させる第一制御、前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より増加すると前記制御量を減少させる第二制御、前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力を所定値に保つよう前記制御量を調整する第三制御、前記第三制御の最中に前記制御量が所定値より大きくなると前記制御量を段階的に増加させる第四制御、および前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より著しく減少すると前記制御量を大幅に減少させる、または前記電動送風機を停止させる第五制御、の少なくとも1つを実行可能であり、かつ、前記第一制御から前記第五制御のうち実行可能な制御の少なくとも1には、前記電動送風機の個体差および前記吸込風路の個体差に起因する、制御実行時の風量のオフセットを補正して縮小するための補正値を前記制御量に適用して制御を実行する。 In order to solve the above problems, the vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention includes a suction air passage, an electric blower that generates a suction negative pressure in the suction air passage, and a detection unit that detects a current flowing through the electric blower. A control unit that controls the operation of the electric blower by changing at least one control amount of the voltage, current, frequency, and duty ratio of the electric power supplied to the electric blower. The control unit is the first control that increases the control amount when the current consumption or power consumption of the electric blower based on the detection result of the detection unit decreases from the predicted value in the control amount being set, and the detection of the detection unit. Second control that reduces the control amount when the current consumption or power consumption of the electric blower based on the result increases from the predicted value in the control amount being set, the current consumption of the electric blower based on the detection result of the detection unit, or The third control that adjusts the control amount so as to keep the power consumption at a predetermined value, the fourth control that gradually increases the control amount when the control amount becomes larger than the predetermined value during the third control, and the above. Fifth control, in which the control amount is significantly reduced or the electric blower is stopped when the current consumption or power consumption of the electric blower based on the detection result of the detection unit is significantly reduced from the predicted value in the control amount being set. At least one of the first control to the fifth control that can be executed is caused by the individual difference of the electric blower and the individual difference of the suction air passage. , The control is executed by applying the correction value for correcting and reducing the offset of the air volume at the time of executing the control to the control amount.
本発明に係る電気掃除機の実施形態について、図1から図3を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号が付されている。 An embodiment of the vacuum cleaner according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. In the plurality of drawings, the same or corresponding configurations are designated by the same reference numerals.
図1は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of the vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
図1に示すように、本実施形態に係る電気掃除機1は、いわゆるキャニスタ型である。電気掃除機1は、被掃除面を走行可能な掃除機本体2と、掃除機本体2に着脱することが可能な管部3と、を備えている。管部3は、掃除機本体2に流体的に接続されている。
As shown in FIG. 1, the
掃除機本体2は、外殻としての本体ケース5と、本体ケース5の左右それぞれの側部に設けられる一対の車輪6と、本体ケース5の前半部に配置される着脱することが可能な塵埃分離集塵部7と、本体ケース5の後半部に収容される電動送風機8と、主に電動送風機8を制御する制御部9と、電動送風機8へ電力を導く電源コード11と、を備えている。
The vacuum cleaner
掃除機本体2は、電源コード11を経て供給される電力で電動送風機8を駆動させる。掃除機本体2は、駆動する電動送風機8が発生させる負圧を管部3に作用させる。電気掃除機1は、管部3を通じて被掃除面から塵埃を含む空気(以下、「含塵空気」と呼ぶ。)を吸い込む。掃除機本体2は、吸い込んだ含塵空気から塵埃を分離する。掃除機本体2は、分離後の塵埃を捕集して蓄積し、かつ塵埃を分離した後の清浄な空気を排気する。
The vacuum cleaner
本体ケース5の正面部分には、掃除機本体2の吸込口に相当する本体接続口12が設けられている。本体接続口12は、管部3を着脱することが可能な継手構造を有している。本体接続口12は、管部3と塵埃分離集塵部7とを流体的に接続している。
A main
車輪6は、大径の走行輪であり、掃除機本体2を走行可能に支えている。
The wheel 6 is a traveling wheel having a large diameter, and supports the vacuum cleaner
塵埃分離集塵部7は、掃除機本体2に流れ込む含塵空気から塵埃を分離して蓄積し、塵埃が除去された清浄な空気を電動送風機8へ送る。塵埃分離集塵部7は、遠心分離方式であっても良いし、濾過分離方式であっても良い。
The dust separation /
電動送風機8は、塵埃分離集塵部7から空気を吸い込んで負圧(吸込負圧)を発生させる。
The
制御部9は、マイクロプロセッサ、およびマイクロプロセッサが実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置を備えている。記憶装置は、予め設定される複数の運転モードに関連する種々の設定(引数)を記憶している。複数の運転モードは電動送風機8の出力に関連付けられている。それぞれの運転モードには、相互に異なる入力値(電動送風機8の入力値、電動送風機8に流れる電流目標値)が設定されている。それぞれの運転モードは、管部3が受け付ける操作入力に関連付けられている。制御部9は、管部3への操作入力に対応する任意の運転モードを、予め設定される複数の運転モードから択一的に選択し、選択した運転モードの設定を記憶部から読み出し、読み出した運転モードの設定にしたがって電動送風機8を運転する。
The
電源コード11は、配線用差込接続器(所謂コンセント)から掃除機本体2へ電力を供給する。電源コード11の自由端部には、差込プラグ14が設けられている。
The
管部3は、掃除機本体2から作用する負圧によって、被掃除面から含塵空気を吸い込み掃除機本体2へ案内する。管部3は、掃除機本体2に着脱することが可能な継手としての接続管19と、接続管19に流体的に接続される集塵ホース21と、集塵ホース21に流体的に接続される手元操作管22と、手元操作管22から突出する把持部23と、把持部23に設けられる操作部24と、手元操作管22に着脱することが可能な延長管25と、延長管25に着脱することが可能な吸込口体26と、を備えている。
The pipe portion 3 sucks dust-containing air from the surface to be cleaned by the negative pressure acting from the vacuum cleaner
接続管19は、本体接続口12を通じて塵埃分離集塵部7に流体的に接続されている。
The
集塵ホース21は、長尺で可撓な略円筒形状のホースである。集塵ホース21の一方の端部(ここでは、後方の端部)は、接続管19に流体的に接続されている。集塵ホース21は、接続管19を通じて塵埃分離集塵部7に流体的に接続されている。
The
手元操作管22は、集塵ホース21と延長管25とを中継している。手元操作管22の一方の端部(ここでは、後方の端部)は、集塵ホース21の他方の端部(ここでは、前方の端部)に流体的に接続されている。手元操作管22は、集塵ホース21および接続管19を通じて塵埃分離集塵部7に流体的に接続されている。
The
把持部23は、電気掃除機1を操作するために使用者が手で把持する部分である。把持部23は、使用者が手で容易に把持できる適宜の形状で手元操作管22から突出している。
The
操作部24は、それぞれの運転モードに対応付けられるスイッチを備えている。具体的には、操作部24は、電動送風機8の運転停止操作に対応付けられる停止スイッチ24aと、電動送風機8の運転開始操作に対応付けられる起動スイッチ24bと、吸込口体26への電源供給に対応付けられるブラシスイッチ24cと、を備えている。停止スイッチ24aおよび起動スイッチ24bは、制御部9に電気的に接続されている。電気掃除機1の使用者は、操作部24を操作して電動送風機8の運転モードを択一的に選択できる。起動スイッチ24bは、電動送風機8の運転中に、運転モードの選択スイッチとしても機能する。この場合、制御部9は、起動スイッチ24bから操作信号を受け取る度に運転モードを強→中→弱→強→中→弱→………の順に切り換える。なお、操作部24は、起動スイッチ24bに代えて、強運転スイッチ、中運転スイッチ、および弱運転スイッチを個別に備えていても良い。
The
複数の筒状体を重ね合わせたテレスコピック構造の延長管25は、伸縮可能である。延長管25の一方の端部(ここでは、後方の端部)には、手元操作管22の他方の端部(ここでは、前方の端部)に着脱することが可能な継手構造が設けられている。延長管25は、手元操作管22、集塵ホース21および接続管19を通じて塵埃分離集塵部7に流体的に接続されている。
The
吸込口体26は、木床やカーペットなどの被掃除面上を走行可能または滑走可能であり、走行状態または滑走状態において被掃除面に対向する底面に吸込口28を有している。また、吸込口体26は、吸込口28に配置される回転可能な回転清掃体29と、回転清掃体29を駆動させる電動機31と、を備えている。吸込口体26の一方の端部(ここでは、後方の端部)には、延長管25の他方の端部(ここでは、前方の端部)に着脱することが可能な継手構造が設けられている。吸込口体26は、延長管25、手元操作管22、集塵ホース21および接続管19を通じて塵埃分離集塵部7に流体的に接続されている。つまり、吸込口体26、延長管25、手元操作管22、集塵ホース21、接続管19、および塵埃分離集塵部7は、電動送風機8から吸込口28へ至る吸込風路35である。電動機31は、ブラシスイッチ24cから操作信号を受け取る度に運転開始と停止とを交互に繰り返す。
The
電気掃除機1は、起動スイッチ24bが操作されると電動送風機8を始動させる。例えば、電気掃除機1は、電動送風機8が停止している状態で起動スイッチ24bが操作されると、先ず電動送風機8を強運転モードで運転し、再び起動スイッチ24bが操作されると電動送風機8の運転モードを中運転モードに変更し、三度、起動スイッチ24bが操作されると電動送風機8の運転モードを弱運転モードに変更し、以下同様に繰り返す。強運転モード、中運転モードおよび弱運転モードは、予め設定される複数の運転モードである。電動送風機8に対する入力値は、強運転モードが最も高く、弱運転モードが最も小さい。始動した電動送風機8は、塵埃分離集塵部7から空気を排気してその内部を負圧にする。
The
塵埃分離集塵部7内の負圧は、本体接続口12、接続管19、集塵ホース21、手元操作管22、延長管25、および吸込口体26を順次に通じて吸込口28に作用する。電気掃除機1は、吸込口28に作用する負圧によって、被掃除面の塵埃を空気とともに吸い込む。塵埃分離集塵部7は、電気掃除機1に吸い込まれた含塵空気から塵埃を分離し、蓄積する一方で、含塵空気から分離した空気を電動送風機8へ送る。電動送風機8は、塵埃分離集塵部7から吸い込んだ空気を掃除機本体2外へ排気する。
The negative pressure in the dust separation /
図2は、本発明の実施形態に係る電気掃除機を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing a vacuum cleaner according to an embodiment of the present invention.
図2に示すように、本実施形態に係る電気掃除機1は、差込プラグ14を介して商用交流電源Eに電気的に接続される制御回路41を備えている。
As shown in FIG. 2, the
なお、電気掃除機1は、掃除機本体2に設けられる蓄電池が蓄える電力で駆動する、いわゆるコードレス型であっても良い。蓄電池は、商用交流電源Eに代わって制御回路41に駆動電力を供給する。
The
制御回路41は、電動送風機8の運転を制御する。制御回路41は、商用交流電源Eに直列に接続される電動送風機8と、商用交流電源Eから電動送風機8へ駆動電力を供給する電路42を開閉するスイッチング素子43と、商用交流電源Eを変換して制御部9へ駆動電力を供給する制御用電源部45と、電動送風機8に流れる電流値I、つまり電動送風機8の消費電流を検出する検知部46と、電動送風機8の運転を制御する制御部9と、を備えている。
The
電動送風機8は、塵埃分離集塵部7を介して管部3に流体的に接続される遠心ファン48と、遠心ファン48を駆動させる電動機49と、を備えている。電動機49は、商用交流電源Eまたは蓄電池から供給される駆動電力で遠心ファン48を回転させる。回転する遠心ファン48は、吸込風路35から空気を吸い込んで吸込負圧を発生させる。電動機49は、整流子電動機であっても良いし、無整流子電動機であっても良い。
The
スイッチング素子43は、双方向サイリスタ(Triode AC Switch、TRIAC)や逆阻止3端子サイリスタ(Silicon Controlled Rectifier、SCR)、MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)などの素子である。スイッチング素子43は、制御部9に接続されるゲート43aを備えている。スイッチング素子43は、ゲート電流またはゲート電圧の変化に応じて電動送風機8の入力(駆動電流)を変える。
The switching
制御用電源部45は、制御部9の制御電源を発生させる電源回路である。制御用電源部45は、商用交流電源Eから電源コード11の差込プラグ14が抜かれると、電源を喪失して制御電源の供給を停止する。
The control
検知部46は、制御部9へ検出結果、つまり電動送風機8の消費電流を出力する。制御部9は、電動送風機8に印加される電圧と電動送風機8の電流とから電動送風機8の消費電力を算出する。消費電力は、検知部46で検知される電流値Iおよび商用交流電源Eの電圧、例えば公称電圧から算出される。検知部46は、電動送風機8に流れる電流値Iに加えて、電動送風機8に印加される電圧値V、つまり電動送風機8の消費電圧を検出しても良い。この場合には、消費電力は、検知部46で検知される電流値Iおよび検知部46で検知される電圧値Vから算出される。換言すると、消費電力は、実測の電流値Iと公称の電圧とに基づいて算出されても良いし、実測の電流値Iと実測の電圧値Vとに基づく算出されても良い。検知部46は、例えば電動送風機8の消費電流、および消費電圧を測定する既知の種々の測定方法を用いることができる。
The
なお、電動送風機8に通じる吸込風路35、すなわち管部3、および塵埃分離集塵部7が閉塞して電動送風機8の吸込風量が低下すると、電動送風機8の吸込負圧が上昇し(電動送風機8に吸い込まれる空気の正圧が低下し)、電動送風機8の回転数が上昇し、電動送風機8の消費電流は低下する。
When the
制御部9は、例えば、弱運転モード、中運転モードおよび強運転モードを含む複数の運転モードに応じて電動送風機8の入力を制御する。制御部9は、起動スイッチ24bから操作信号を受け取る都度、運転モードを順次に切り換えてスイッチング素子43のスイッチング制御を行う。
The
制御部9は、電動送風機8に供給される電力のデューティー比を変化させて電動送風機8の運転を制御する。換言すると、制御部9は、スイッチング制御におけるデューティー比(スイッチング素子43のONとOFFとの割合)を変化させて電動送風機8の運転を制御する。例えば、商用交流電源Eで駆動する電気掃除機1の制御部9は、操作部24が出力する操作信号と、ゼロクロス検出器が検出する商用交流電源Eのゼロクロスタイミングと、を周期的に読み取り、選択された運転モードにしたがってスイッチング素子43のスイッチング制御(位相制御)を行って電動送風機8の入力を制御する。また、蓄電池で駆動する電気掃除機1の制御部9は、操作部24が出力する操作信号を周期的に読み取り、選択された運転モードにしたがってスイッチング素子43のスイッチング制御を行って電動送風機8の入力を制御する。
The
また、制御部9は、検知部46の検知結果に基づく電動送風機8の消費電流または消費電力に基づいてデューティー比を変更する制御を行う。制御部9は、検知部46の検知結果に基づいて、以下に例示する種々の制御を行う。例示する種々の制御は、制御部9が実行するプログラムである。制御部9は、例示する種々の制御の少なくとも1つを実行できれば良い。換言すると、制御部9には、例示する種々の制御プログラムの少なくとも1つが組み込まれていれば良い。
Further, the
制御部9が実行する、電動送風機8の運転制御の第一例(以下、「第一制御」と呼ぶ。)は、検知部46の検知結果に基づく電動送風機8の消費電流または消費電力が設定中のデューティー比における予測値より減少すると、デューティー比を増加させる。換言すると、第一制御は、検知部46の検知結果に基づく電動送風機8の消費電流または消費電力が、検知部46で電流値Iを検出したときのデューティー比における予測値より減少すると、デューティー比を増加させる。
In the first example of the operation control of the
第一制御は、検知部46の検知結果から、吸込風路35の風路抵抗の上昇、例えば塵埃分離集塵部7の塵埃の蓄積量の増加によって、設定中のデューティー比において期待される吸込風量(電動送風機8の吸込風量)が得られているか否かを推測する。そして、設定中のデューティー比において期待される吸込風量が得られていない場合には、第一制御は、吸込風量の低下を補うために、デューティー比を増加させる。第一制御は、ゴミ詰まりによる吸込風量の低下を補うことができる。
From the detection result of the
また、制御部9が実行する、電動送風機8の運転制御の第二例(以下、「第二制御」と呼ぶ。)は、検知部46の検知結果に基づく電動送風機8の消費電流または消費電力が設定中のデューティー比における予測値より増加すると、デューティー比を減少させる。換言すると、第二制御は、検知部46の検知結果に基づく電動送風機8の消費電流または消費電力が、検知部46で電流値Iを検出したときのデューティー比における予測値より増加すると、デューティー比を減少させる。
Further, the second example of the operation control of the
第二制御は、検知部46の検知結果から、吸込風路35の抵抗の低下、例えば塵埃分離集塵部7内の塵埃が圧縮されるなどの状態変化によって、設定中のデューティー比において期待される吸込風量(電動送風機8の吸込風量)を超えていないか否かを推測する。そして、設定中のデューティー比において期待される吸込風量を超えている場合には、第二制御は、吸込風量の増加を抑制するために、デューティー比を減少させる。第二制御は、不意の電力消費の増加や、不意の電動送風機8の回転数の上昇を防ぐことができる。
The second control is expected from the detection result of the
第一制御および第二制御における閾値は、設定中のデューティー比における電動送風機8の消費電流の予測値あるいは消費電力の予測値、またはこれら予測値にマージンを見込んだ値である。
The threshold values in the first control and the second control are predicted values of current consumption or power consumption of the
さらに、制御部9が実行する、電動送風機8の運転制御の第三例(以下、「第三制御」と呼ぶ。)は、検知部46の検知結果に基づく電動送風機8の消費電流または消費電力を所定値に保つよう、デューティー比を調整する。第三制御は、消費電力を所定に維持する。第三制御における閾値は、電動送風機8の消費電流または消費電力の目標値、またはこの目標値に対して許容可能な変動幅として設定される。
Further, the third example of the operation control of the electric blower 8 (hereinafter, referred to as “third control”) executed by the
また、制御部9が実行する、電動送風機8の運転制御の第四例(以下、「第四制御」と呼ぶ。)は、第三制御の最中にデューティー比が所定値より大きくなると、デューティー比を段階的に増加させる。第四制御は、デューティー比を調整過程(第三制御)において、デューティー比が所定値より大きくなった場合には、設定中のデューティー比において期待される吸込風量が不十分であると推定して、第三制御におけるデューティー比の目標値、あるいは調整値から離れてデューティー比を段階的に増加させる。第四制御における閾値は、デューティー比を段階的に増加させるか否かを判断するための所定値である。
Further, in the fourth example of the operation control of the electric blower 8 (hereinafter, referred to as “fourth control”) executed by the
さらに、制御部9が実行する、電動送風機8の運転制御の第五例(以下、「第五制御」と呼ぶ。)は、検知部46の検知結果に基づく電動送風機8の消費電流または消費電力が設定中のデューティー比における予測値より著しく減少すると、デューティー比を大幅に減少させる、または電動送風機8を停止させる。換言すると、第五制御は、検知部46の検知結果に基づく電動送風機8の消費電流または消費電力が、検知部46で電流値Iを検出したときのデューティー比における予測値より著しく減少すると、デューティー比を大幅に減少させる、または電動送風機8を停止させる。
Further, the fifth example of the operation control of the electric blower 8 (hereinafter, referred to as “fifth control”) executed by the
電動送風機8の消費電流または消費電力が設定中のデューティー比における予測値より著しく減少する状況では、例えば吸込風路35に異物が吸い込まれて吸込風路35が閉塞していることが推定される。吸込風路35が閉塞した状況で電動送風機8の運転を継続することは、電動送風機8の故障を誘発する懸念がある。そこで、吸込風路35の閉塞が推定される場合には、第五制御は、電動送風機8の故障を防ぐために、デューティー比を大幅に減少させる、または電動送風機8を停止させる。つまり、第五制御は、電動送風機8の故障を防ぐことができる。第五制御における閾値は、第一制御、第二制御と同様に、設定中のデューティー比における電動送風機8の消費電流の予測値あるいは消費電力の予測値、またはこれら予測値にマージンを見込んだ値である。また、第五制御における閾値は、第一制御における閾値に比べて、電動送風機8の消費電流または消費電力と設定中のデューティー比における予測値との差異がより大きいことを判断することが可能なように設定される。
In a situation where the current consumption or power consumption of the
なお、制御部9は、電動送風機8に供給される電力のデューティー比に代えて、電圧、電流、周波数、およびデューティー比の少なくとも1つの制御量を変化させて電動送風機8の運転を制御しても良い。周波数を変化させて電動送風機8の運転を制御する場合には、スイッチング素子43に代えてインバータ回路が適用される。電流を変化させて電動送風機8の運転を制御する場合には、スイッチング素子43に代えて抵抗値を多段階、または無段階に変化させる抵抗回路が適用される。抵抗回路は、例えば直列に接続可能な複数の抵抗と、1以上の抵抗の組合せを変えるスイッチと、を備えている。
The
また、制御部9は、検知部46の検知結果に基づく電動送風機8の消費電流または消費電力に基づいて電流、電圧、周波数、およびデューティー比の少なくとも1つの制御量を変更する制御を行っても良い。制御部9は、検知部46の検知結果に基づいて、電流、電圧、周波数、およびデューティー比の少なくとも1つの制御量を変化させて第一制御から第五制御を行う。
Further, the
ところで、電動機49内の巻線の抵抗を含む電動送風機8の特性は、個体差を有している。また、電動送風機8に繋がる掃除機本体2内の風路の風路抵抗(圧力損失)や、この風路を含む吸込風路35の風路抵抗(圧力損失)も、個体差を有している。したがって、電動送風機8が組み込まれた電気掃除機1、あるいは電動送風機8が組み込まれた掃除機本体2は、例えば工場出荷時点のように塵埃分離集塵部7に塵埃が蓄積されていない、実質的に同一の条件であっても、個体差を有している。そのため、電動送風機8の吸込風量と電動送風機8の消費電力との関係には、個体差が生じる。
By the way, the characteristics of the
図3は、本発明の実施形態に係る電気掃除機における、電動送風機の吸込風量と電動送風機の消費電力との関係の一例を模式的に示す図である。 FIG. 3 is a diagram schematically showing an example of the relationship between the suction air volume of the electric blower and the power consumption of the electric blower in the vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
なお、図3は、電動送風機8に繋がる吸込風路35を全解放した状態、または電動送風機8に繋がる掃除機本体2内の風路、つまり吸込風路35の一部を全開放した状態である。
Note that FIG. 3 shows a state in which the
図3に示すように、本実施形態に係る電気掃除機1の電動送風機8の吸込風量Qと電動送風機8の消費電力Pとの関係は、吸込風量Qの増加に比例して消費電力Pが増加する比例関係で表すことができる。
As shown in FIG. 3, the relationship between the suction air volume Q of the
そして、電動送風機8の吸込風量Qと電動送風機8の消費電力Pとの関係は、個体差を有している。ここで、個体差を統計的に取り扱うことが十分な数量のデータが蓄積されたと仮定して、電動送風機8の吸込風量Qと電動送風機8の消費電力Pとの間に中庸な関係を有する電気掃除機1を実線Nで示す。そして、同じ吸込風量Qにおいて中庸な電気掃除機1よりも消費電力Pの小さい場合を破線Lで示す。同じ吸込風量Qにおいて中庸な電気掃除機1よりも消費電力Pの大きい場合を破線Hで示す。
The relationship between the suction air volume Q of the
ここで、風路抵抗に個体差が無いと仮定すると、電動機49内の巻線の抵抗が中庸な電気掃除機1の電動機49内の巻線の抵抗より大きい場合には、特性Lが発現する。特性Lを有する電気掃除機1では、ある吸込風量qにおいて消費電力Pが中庸な電気掃除機1より過小に検出される(図3の点pl)。したがって、特性Lを有する電気掃除機1では、第一制御から第五制御において、中庸な電気掃除機1と同様な設定のまま、電動送風機8の消費電流または電動送風機8の消費電力に基づいてデューティー比を変更すると、電動送風機8への入力、つまりデューティー比が過大に設定されてしまう。このことは、特性Lを有する電気掃除機1の消費電力を増加させ、騒音を増大させる。
Here, assuming that there is no individual difference in the air passage resistance, the characteristic L is exhibited when the resistance of the winding in the
また、風路抵抗に個体差が無いと仮定すると、電動機49内の巻線の抵抗が中庸な電気掃除機1の電動機49内の巻線の抵抗より小さい場合には、特性Hが発現する。特性Hを有する電気掃除機1では、ある吸込風量qにおいて消費電力Pが中庸な電気掃除機1より過大に検出される(図3の点ph)。したがって、特性Hを有する電気掃除機1では、第一制御から第五制御において、中庸な電気掃除機1と同様な設定のまま、電動送風機8の消費電流または電動送風機8の消費電力に基づいてパワーダウン処理、あるいは停止処理(第五制御)を行おうとすると、電動送風機8の消費電流または消費電力Pが閾値まで下がりきらない虞がある。このことは、特性Hを有する電気掃除機1における制御の遅れや、風路の閉塞状態におけるパワーダウン処理、あるいは停止処理(第五制御)の遅延や不実行を誘発させる。
Further, assuming that there is no individual difference in the air passage resistance, the characteristic H is exhibited when the resistance of the winding in the
そこで、制御部9は、電動送風機8の個体差および吸込風路35の個体差に起因する、第一制御から第五制御の実行時の吸込風量Qのオフセットを補正して縮小するための補正値を第一制御から第五制御に適用して実行する。この補正値は、特性Lを有する電気掃除機1や特性Hを有する電気掃除機1を含む種々の特性の電気掃除機1に、中庸な特性を有する電気掃除機1と実質的に同じ吸込風量Qで第一制御から第五制御を実行させるようオフセットを補正する。また、補正値は、特性Lを有する電気掃除機1や中庸な特性を有する電気掃除機1を含む種々の特性の電気掃除機1に、特性Hを有する電気掃除機1と実質的に同じ吸込風量Qで第一制御から第五制御を実行させるようオフセットを補正するものであっても良い。さらに、補正値は、特性Hを有する電気掃除機1や中庸な特性を有する電気掃除機1を含む種々の特性の電気掃除機1に、特性Lを有する電気掃除機1と実質的に同じ吸込風量Qで第一制御から第五制御を実行させるようオフセットを補正するものであっても良い。さらに、補正値は、種々の特性の電気掃除機1に、特性Hから特性Lに挟まれる任意の特性を有する電気掃除機1と実質的に同じ吸込風量Qで第一制御から第五制御を実行させるようオフセットを補正するものであっても良い。
Therefore, the
なお、以下の説明の便宜のため、補正値は、特性Hから特性Lに挟まれる任意の特性を有する電気掃除機1に、中庸な特性を有する電気掃除機1と実質的に同じ吸込風量Qで第一制御から第五制御を実行させるようオフセットを補正するものとして説明する。
For the convenience of the following description, the correction value is a suction air volume Q that is substantially the same as that of the
この補正値は、第一制御から第五制御の実行と不実行とを判断する閾値に適用されるものであっても良いし、検知部46の検知結果に適用されるものであっても良い。換言すると、制御部9は、第一制御から第五制御の実行と不実行とを判断する閾値に補正値を適用して吸込風量のオフセットを縮小するものであっても良く、検知部46の検知結果に補正値を適用して吸込風量のオフセットを縮小するものであっても良い。
This correction value may be applied to the threshold value for determining the execution and non-execution of the first control to the fifth control, or may be applied to the detection result of the
例えば、同一の吸込風量Qにおいて消費電力Pが小さい特性Lの電気掃除機1において、補正値を制御の閾値に適用する場合には、無補正の状態より小さい消費電力Pで制御が実行されるように、閾値を減少させる補正値が設定される。
For example, in the
また、同一の吸込風量Qにおいて消費電力Pが小さい特性Lの電気掃除機1において、補正値を検知部46の検知結果に適用する場合には、無補正の状態より小さい消費電力Pで制御が実行されるように、検知部46の検知結果を増加させる補正値が設定される。
Further, in the
同一の吸込風量Qにおいて消費電力Pが大きい特性Hの電気掃除機1において、補正値を制御の閾値に適用する場合には、無補正の状態より大きい消費電力Pで制御が実行されるように、閾値を増加させる補正値が設定される。
In the
また、同一の吸込風量Qにおいて消費電力Pが大きい特性Hの電気掃除機1において、補正値を検知部46の検知結果に適用する場合には、無補正の状態より大きい消費電力Pで制御が実行されるように、検知部46の検知結果を減少させる補正値が設定される。
Further, in the
つまり、補正値は、個々の電気掃除機1の電動送風機8を同じデューティー比で運転して電動送風機8の消費電流または消費電力Pを計測し、電動送風機8の個体差および吸込風路35の個体差に起因する電動送風機8の消費電流または消費電力Pの差異を縮小するよう、または実質的に同じにするよう設定される。
That is, as the correction value, the
また、補正値は、個々の電気掃除機1の電動送風機8を同じ消費電流または消費電力Pになるようデューティー比を調整しながら運転し、電動送風機8の個体差および吸込風路35の個体差に起因するデューティー比の調整値の差異を縮小するよう、または実質的に同じにするよう設定される。
Further, as for the correction value, the
さらに、補正値は、電動送風機8の消費電流または消費電力Pや制御の閾値に、単に四則演算されるものであっても良い。また、制御量の基準値と補正値との和を基準値で割り、この計算結果を制御の閾値に掛けて閾値を補正しても良い。さらに、基準値を基準値と補正値との和で割り、この計算結果を電動送風機8の消費電流または消費電力Pに掛けて電動送風機8の消費電流または消費電力Pを補正しても良い。
Further, the correction value may be simply calculated by four arithmetic operations on the current consumption or power consumption P of the
また、電気掃除機1の特性、例えば図3の特性Lから特性Hに挟まれる領域の特性を、離散的に分割し、分割した各領域毎に補正値を予め定めて制御部9に記憶させ、個々の電気掃除機1がどの領域に属する特性を有するか実験的に判別し、特性が属する領域を特定することで、補正値を設定しても良い。
Further, the characteristics of the
さらに、制御部9は、電動送風機8の運転時間の累計値を記憶し、累計値に基づいて補正値を変更しても良い。電動送風機8の運転時間の累計値は、電動送風機8単体の完成後から累計されることが好ましい。電動送風機8の特性は、運転時間の累積とともに変化する。つまり、出荷段階で設定される補正値は、電動送風機8の運転時間の累積とともに徐々に個体差を縮小することができなくなる可能性がある。そこで、電動送風機8の特性の時間的変化を実験的に取得し、この時間的な変化を反映した補正値を予め用意して、これを適用する。電動送風機8の特性の時間的変化は、電動送風機8を吸込風路35に接続した状態で取得することが好ましい。電動送風機8の特性の時間的変化は、例えば中庸な特性の電気掃除機1を含む複数の電気掃除機1について取得される。これらの特性の経時的な変化の差が、補正値に予め適用される。また、電動送風機8の特性の時間的変化は、例えば中庸な特性の電気掃除機1について取得し、この特性の経時的な変化を、補正値に適用するものであっても良い。
Further, the
このように累計値に基づいて変更される補正値は、例えば、電動送風機8の運転時間の累積にともなって、個体差が拡大したり縮小したりした場合にも、個体差の変化を調整することができる。
The correction value changed based on the cumulative value in this way adjusts the change in the individual difference even when the individual difference expands or contracts with the accumulation of the operating time of the
このように、本実施形態に係る電気掃除機1は、電動送風機8の個体差および吸込風路35の個体差に起因する、第一制御から第五制御の実行時の吸込風量のオフセットを補正して縮小するための補正値を第一制御から第五制御に適用して実行する。そのため、電気掃除機1は、個体差を吸収可能な電動送風機8の運転制御の条件を綿密に調整する必要を軽減して、開発コストを低減する。また、個体差を吸収可能なように調整された運転条件では、個々の電動送風機8を最適に制御することができないが、電気掃除機1は、電動送風機8の運転制御の条件を、電動送風機8の個体差および吸込風路35の個体差に基づいて、最適な運転制御の条件を適用し得る。
As described above, the
また、遠心分離方式の塵埃分離集塵部7を吸込風路35の一部に有する電気掃除機1では、吸込風路35の構造が他の形式よりも複雑化する。そのため、遠心分離方式の電気掃除機1では、電動送風機8の運転制御の条件の調整に余裕がない。この調整しろの余裕の減少は、調整の取れない電動送風機8を振り落とし、調整可能な電動送風機8を選別する必要を生じる。しかしながら、電気掃除機1は、電動送風機8の運転制御の条件を、電動送風機8の個体差および吸込風路35の個体差に基づいて、最適な運転制御の条件を適用し得る。換言すると、電気掃除機1は、調整の取れない電動送風機8を振り落としや、調整可能な電動送風機8の選別を必要としない。
Further, in the
また、本実施形態に係る電気掃除機1は、第一制御から第五制御の実行と不実行とを判断する閾値に補正値を適用して吸込風量のオフセットを縮小する制御部9を備えている。そのため、電気掃除機1は、それぞれの制御における個体差の影響を加味しつつ、制御内容毎により好適な補正値を個別に設定できる。
Further, the
さらに、本実施形態に係る電気掃除機1は、検知部46の検知結果に補正値を適用して吸込風量のオフセットを縮小する制御部9を備えている。そのため、電気掃除機1は、第一制御から第五制御を、意図するとおりの吸込風量で容易に実行することができる。
Further, the
また、本実施形態に係る電気掃除機1は、電動送風機8の運転時間の累計値を記憶し、累計値に基づいて補正値を変更する制御部9を備えている。そのため、電気掃除機1は、電動送風機8の運転時間の累積によらず、それぞれの制御を意図通りの吸込風量で実行させることができる。
Further, the
したがって、本実施形態に係る電気掃除機1によれば、制御の調整が容易であって、個体差を容易に吸収することができる。
Therefore, according to the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…電気掃除機、2…掃除機本体、3…管部、5…本体ケース、6…車輪、7…塵埃分離集塵部、8…電動送風機、9…制御部、11…電源コード、12…本体接続口、14…差込プラグ、19…接続管、21…集塵ホース、22…手元操作管、23…把持部、24…操作部、24a…停止スイッチ、24b…起動スイッチ、24c…ブラシスイッチ、25…延長管、26…吸込口体、28…吸込口、29…回転清掃体、31…電動機、35…吸込風路、41…制御回路、42…電路、43…スイッチング素子、43a…スイッチング素子のゲート、45…制御用電源部、46…検知部、48…遠心ファン、49…電動機。 1 ... electric vacuum cleaner, 2 ... vacuum cleaner body, 3 ... pipe part, 5 ... body case, 6 ... wheels, 7 ... dust separation and dust collection part, 8 ... electric blower, 9 ... control unit, 11 ... power cord, 12 ... Main body connection port, 14 ... Plug, 19 ... Connection pipe, 21 ... Dust collection hose, 22 ... Hand operation pipe, 23 ... Grip part, 24 ... Operation part, 24a ... Stop switch, 24b ... Start switch, 24c ... Brush switch, 25 ... extension pipe, 26 ... suction port body, 28 ... suction port, 29 ... rotary cleaner, 31 ... electric motor, 35 ... suction air passage, 41 ... control circuit, 42 ... electric path, 43 ... switching element, 43a ... Switching element gate, 45 ... Control power supply unit, 46 ... Detection unit, 48 ... Centrifugal fan, 49 ... Electric motor.
Claims (4)
前記吸込風路に吸込負圧を発生させる電動送風機と、
前記電動送風機に流れる電流を検出する検知部と、
前記電動送風機に供給される電力の電圧、電流、周波数、およびデューティー比の少なくとも1つの制御量を変化させて前記電動送風機の運転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より減少すると前記制御量を増加させる第一制御、
前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より増加すると前記制御量を減少させる第二制御、
前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力を所定値に保つよう前記制御量を調整する第三制御、
前記第三制御の最中に前記制御量が所定値より大きくなると前記制御量を段階的に増加させる第四制御、および
前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より著しく減少すると前記制御量を大幅に減少させる、または前記電動送風機を停止させる第五制御、の少なくとも1つを実行可能であり、
かつ、前記第一制御から前記第五制御のうち実行可能な制御の少なくとも1には、前記電動送風機の個体差および前記吸込風路の個体差に起因する、制御実行時の風量のオフセットを補正して縮小するための補正値を前記制御量に適用して制御を実行する電気掃除機。 The suction air passage and
An electric blower that generates a suction negative pressure in the suction air passage,
A detector that detects the current flowing through the electric blower, and
A control unit for controlling the operation of the electric blower by changing at least one control amount of the voltage, current, frequency, and duty ratio of the electric power supplied to the electric blower is provided.
The control unit
The first control that increases the control amount when the current consumption or power consumption of the electric blower based on the detection result of the detection unit decreases from the predicted value in the control amount being set.
A second control that reduces the control amount when the current consumption or power consumption of the electric blower based on the detection result of the detection unit increases from the predicted value in the control amount being set.
A third control that adjusts the control amount so as to keep the current consumption or power consumption of the electric blower at a predetermined value based on the detection result of the detection unit.
When the control amount becomes larger than a predetermined value during the third control, the fourth control that gradually increases the control amount, and the current consumption or power consumption of the electric blower based on the detection result of the detection unit are set. It is possible to execute at least one of the fifth control, which significantly reduces the control amount or stops the electric blower when the control amount is significantly reduced from the predicted value in the control amount.
Further, at least one of the feasible controls from the first control to the fifth control corrects the offset of the air volume at the time of control execution due to the individual difference of the electric blower and the individual difference of the suction air passage. A vacuum cleaner that executes control by applying a correction value for reducing the size to the control amount.
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