JP2521348B2 - 電気掃除機の運転方法 - Google Patents

電気掃除機の運転方法

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JP2521348B2
JP2521348B2 JP1066723A JP6672389A JP2521348B2 JP 2521348 B2 JP2521348 B2 JP 2521348B2 JP 1066723 A JP1066723 A JP 1066723A JP 6672389 A JP6672389 A JP 6672389A JP 2521348 B2 JP2521348 B2 JP 2521348B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気掃除機に係り、特に掃除機内の圧力,風
量,回転数、電流、電力のいずれかの運転状態を検知す
るセンサーの検出信号に基づいて電動送風機の制御を行
う電気掃除機の制御方法に関する。
〔従来の技術〕
前記した電気掃除機、すなわち、電動送風機を備える
掃除機内の圧力,風量,回転数、電流、電力のいずれか
の運転状態を検知するセンサーと、前記センサーの検出
値に応答して電動送風機の出力を増大または低減する制
御部とを備える電気掃除機において、従来、例えば特開
昭61−280831号公報に記載のごとく、圧力センサー等の
センサー検出値に応じて電動送風機の出力を制御するこ
とが知られている。
また、電動送風機は、遠心ファンを電動機で高速回転
することにより負圧を発生し、吸引力を生じるが、その
空力特性は、第2図に示すごとく、整流子電動機等、直
巻特性を有する電動機で駆動した場合、小風量側では負
荷が軽くなることから、回転数Nが上昇し、負の圧力と
なる静圧Hも上昇する。
一方、消費電力Wは減少し、電流I(電流Iについて
は図示省略)も減少する。
そして、この傾向は、電動送風機を同期電動機や誘導
電動機により一定回転数で駆動した場合も同様であり、
第3図に示すごとく、小風量側で第2図と同様の傾向を
示し、その傾向は顕著となる。
すなわち、前記回転数Nは一定で、小風量側での静圧
Hの増大率が減少し、回転トルクの減少率が大きくな
り、負荷の減少も大きくなる。
したがって、消費電力W,電流Iの減少率も大きくな
る。
これは、インバータ等による可変速運転をおこなう場
合も、微視的に見ると、各運転状態各点では、第4図に
示すごとく、定回転制御の組合せとして示され、第5図
に示すごとく、複数の定回転特性曲線の太線で示す〜
の各部を選択的に切り替えて運転することにより、第
4図に示す特性が実現され、このように、各種特性を有
する電動機によって電動送風機を駆動しても同様の変化
傾向を示す。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記各種特性で共通する点は、第6図に示すごとく、
大風量側と小風量側とでの風量変化ΔQに対する静圧H,
回転数N,消費電力Wまたは電流Iの変化量ΔH,ΔN,ΔW,
ΔIの比ΔH/ΔQ,ΔN/ΔQ,ΔW/ΔQ,ΔI/ΔQ等が異なる
ことである。
一方、第1図に示すごとく、電気掃除機1を運転しな
がら吸口8を床面上で移動させた場合、吸口8の開口部
の当り方が変化することから、通気抵抗がΔH変化し、
第11図に示すごとく、風量QもΔQ変化する。このΔH,
ΔQは、フィルター4が目詰りしていない大風量側と目
詰りした小風量側とでは異なり、同じ条件で吸口8を操
作した場合でも、小風量側では小さくなる。
このように、大風量側と小風量側とでは、吸口8の操
作による負荷変動量の表われ方が異なることから、これ
ら変動量をセンサーを利用して検出し、掃除面や吸口8
等の負荷条件を判定して自動的に電動送風機の出力を増
大または低減制御をおこなおうとした場合、センサーの
検出感度を一定としたままでは、誤った判定・制御をし
てしまうことになるが、従来技術では、この変化率と制
御に関する考察配慮がなされていなかった。
本発明の目的は、前記した従来技術で認識されていな
かった大風量域と小風量域での静圧H,回転数N,消費電力
Wまたは電流Iの変化量ΔH,ΔN,ΔW,△I等の表われ方
が変わることによる誤制御をなくし、精度の良い制御を
可能とした電気掃除機の制御方法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するために本発明の特徴とするところ
は、集塵フィルター,電動送風機及び該電動送風機を制
御する制御装置を有する掃除機本体と、該掃除機本体に
接続されるホースと、該ホースに延長管を介して接続さ
れる吸口体とを有する電気掃除機であって、前記電気掃
除機の圧力,回転数、電流、電力のいずれかの運転状態
を検知するセンサーを有し、前記制御装置は、前記セン
サーの出力信号に基づいて前記電動送風機を制御すると
ともに、該センサーの検出した運転状態に対応する吸込
風量を演算し、該吸込風量に対応して前記センサーの検
出感度を変化させることにある。
〔作用〕
本発明によれば、電気掃除機の圧力,風量,回転数、
電流、電力のいずれかの運転状態を検知するセンサーの
検出感度を吸込風量に対応して変化させるようにしたの
で、大風量域と小風量域で異なる静圧H,回転数N,消費電
力Wまたは電流Iの変化量ΔH,ΔN,ΔW,ΔIの表われ方
が変わることによる誤判定や判定不能による電動送風機
の誤制御をなくし、掃除状態に対応する精度の良い電動
送風機の出力制御をおこなうことができる。
〔実施例〕
以下、本発明を、図面の一実施例にもとづいて説明す
ると、第1図は電気掃除機の内部構造を示す縦断面図、
第2図〜第7図は電気掃除機の空力性能特性線図、第8
図および第9図は第1図に符号12で示す掃除機圧力セン
サーが検出する圧力検出値の時間的変化例を示す図、第
10図は第1図に示す電気掃除機の制御ブロック図、第11
図は掃除機吸口が床面上に移動した時の通気損失変化を
示す特性線図である。
第1図において、電気掃除機1は、電動送風機2を内
蔵する本体ケース3,フィルター4を内蔵するダストケー
ス5からなり、ホース6,延長管7,吸口8が接続されてい
る。
吸口8は、一般床用を示し、他に、隙間用吸口9や棚
用吸口10等がアタッチメントとして接続される。
11は制御装置で、電気回路またはマイクロコンピュー
タを含む電子回路で構成され、圧力センサー12の検出値
に応じて電動送風機2を制御する。第10図はその制御部
を示すブロック図である。
なお、第1図では、圧力センサー12の設置位置をフィ
ルター4の後流部に図示したが、適宜、ダストケース5
内、または吸口8側の上流部に設けても良い。
そして、以上の構成よりなる電気掃除機の基本動作を
第7図に示し、第7図の横軸は風量、縦軸は各部静圧を
示しており、曲線Aは、吸口8部の静圧特性を示す。
曲線Bは、圧力センサー12の検出する静圧であり、曲
線Aに対して吸口8部の通気損失,フィルター4の通
気損失,ダストケース5の通気損失,ホース6の通
気損失,延長管7の通気損失の和分だけ圧力が大き
くなり、圧力センサー12は、前記B曲線の圧力を検出す
ることになる。
ここで、掃除作業中、吸口8が被掃除面上を往復移動
したり、上に持ち上げられると、吸口8の通気抵抗分
が変動し、第7図のB曲線とC曲線との間で圧力が変化
し、なおこの時の圧力の変動幅としては、D点とE点と
の差が検出されることになる。
一方、フィルター4が目詰りして、動作点が小風量側
となった場合は、第7図のF点−G点間の圧力変動幅が
検出されることになる。
これは、各状態での変動幅は、第7図に示すごとく、
大風量側では、風量Qが大きく、吸口8の開口面が変化
することによる風量変化△Qおよび圧力変化△H共に大
きく、小風量側では、風量Qが小さいことから、吸口8
部分の通気損の絶対値も小さく、変動幅も小さくなるた
めである。
さらに、先に第6図を用いて説明したように、電動送
風機の空力特性の傾向からも、小風量側で変動幅が小さ
くなる。
ここで、大風量側使用状態において、圧力センサー12
が検出する圧力検出値の時間的変化の例を第8図に示
す。
また、小風量側使用状態において、前記圧力センサー
12が検出する圧力検出値の時間的変化の例を第9図に示
す。
第8図に示すごとく、大風量側では、第7図の,
,,の和である定常的な圧力H1が小さく、変動幅
△H1が大きくなる。
そして、定常的な圧力H1となるのは、第1図の吸口8
を空中に持ち上げた場合で、通気抵抗が小さく、時間的
な変動もなく、第10図のブロック図に示すごとく、圧力
の変動幅,変化時間間隔(変化パターン)を圧力センサ
ー12で検出し、所定レベルまで増幅後、制御装置11に送
る。
制御装置11は、マイクロコンピュータと判定プログラ
ムとの組合せにより、吸口の種類,被掃除面の状態,掃
除作業の有無(吸口を動かして操作しているか)等を判
定し、掃除状態に合わせた最適運転状態となるよう、電
動送風機2の出力を制御する。
例えば、吸口8を空中に浮かした非掃除中は、出力を
下げて低騒音化や省電力化をはかる。
一方、小風量側では、第9図に示すごとく、フィルタ
ー4の目詰り等による定常的な圧力H2が大きく、吸口8
の操作による変動幅△H2が小さくなる。
すなわち、前記のごとく、圧力の変動幅や変化パター
ンにより掃除状態を判定しようとすると、変化幅が小さ
すぎて判定が困難または不能となる。
また、前記大風量側における判定プログラムの判定値
のままでは、誤判定または判定不能となってしまう。
その対応策としては、各風量範囲に対応した判定プロ
グラムおよび判定値を更新準備すれば良いが、各空力特
性に対応したプログラムの数は膨大はものになってしま
い、実用的でない。
特に、第5図の例に示すごとく、インバータ駆動によ
る多重特性を実現するような運転をした場合、空力特性
曲線,,,に対応して、それぞれの曲線のそれ
ぞれの風量に対応した判定(値),プログラムが必要と
なり、より精度の高い制御をおこなおうとする程、その
数は膨大なものになってしまう。
これに対し、本実施例では、前記第5図に示すように
特性曲線群は、共に、大風量域と小風量域での風量変化
分に対する圧力変化分の非△H/△Qが相似的に同じ傾向
を示すことに着目し、小風量域での圧力センサー12の感
度を切り替えることにより、全風量域で同じ負荷変動に
対して略同じレベルの△H,△Q、または△H/△Qといっ
た変化量の変動幅を得ることができるようにしたもので
あり、換言すると、圧力センサー12の検出感度を吸込風
量に対応して変化させ、全風量域で略同じレベルの検出
出力を得ることができるようにしたものであり、その検
出量の変化幅や変化パターンにより掃除機の吸込面の状
態を判定してこれに対応する制御をおこなう場合、同一
ないし少数の判定・制御回路や判定プログラムを用いた
判定装置によって正確に判定することができ、誤判定や
判定不能による電動送風機2の誤制御をなくして、掃除
状態に対応する精度の良い電像送風機2の出力制御をお
こなうことができる。
具体例としては、第8図と第9図との対比において、
小風量域での変動幅△H2が大風量域での変動幅△H1と略
同じレベルになるように、小風量域での圧力センサー12
の感度を変える(本例では増大させる)ことにより達成
される。
感度の切り替えは、所定の風量点を検知し、これに対
応して、圧力センサー12に含まれる増幅器または別体の
増幅器の利得を切替変化させることにより達成され、そ
の切替方法は、切替判定回路を構成する電気回路によっ
ても、マイクロコンピュータからの指令による方式でも
可能である。
また、前記感度切替により、定常圧力分H2も増幅され
ることになるが、定常分を差し引いて変動分のみを取り
出すことは、電気回路やマイクロコンピュータによる演
算によって処理することにより可能である。
以上、本発明によれば、電気掃除機内の圧力,風量,
回転数,電流,電力のいずれかの運転状態を検知するセ
ンサーの検出感度を吸込風量に対応して変化させ、全風
量域で同一負荷変動に対して略同じレベルの検出出力を
得ることができるようにしたものであり、この検出量の
変化幅や変化パターンにより掃除機の吸口や吸込面の状
態を判定してこれに対応する制御をおこなう場合、同一
ないし少数の判定・制御回路や判定プログラムを用いた
判定装置によって正確に判定することができ、誤判定や
判定不能による電動送風機2の誤制御をなくし、掃除状
態に対応する精度の良い電動送風機2の出力制御をおこ
なうことができる。
なお、本実施例では、圧力センサー12による圧力変化
分を検出する場合について例示したが、これに代えて、
風量センサーにより風量変化分△Qを検出するようにし
ても良い。
また、回転数変化ΔN,消費電力変化ΔW、または電流
変化△I等の運転状態により変化する変化量を検出して
制御する場合でも、大風量域と小風量域での変化率の差
を均等化して検出することにより、前記実施例と同じ効
果が得られることは云うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電気掃除機の圧力,風量,回転数、
電流、電力のいずれかの運転状態を検知するセンサーの
検出感度を吸込風量に対応して変化させるようにしたの
で、大風量域と小風量域で異なる静圧H,回転数N,消費電
力Wまたは電流Iの変化量ΔH,ΔN,ΔW,ΔIの表われ方
が変わることによる誤判定や判定不能による電動送風機
の誤制御をなくし、掃除状態に対応する精度の良い電動
送風機の出力制御をおこなうことができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の一実施例を示し、第1図は電気掃除機の
内部構造を示す縦断面図、第2図〜第7図は電気掃除機
の空力性能特性線図、第8図および第9図は第1図に符
号12で示す掃除機圧力センサーが検出する圧力検出値の
時間的変化例を示す図、第10図は第1図に示す電気掃除
機の制御ブロック図、第11図は掃除機吸口が床面上を移
動した次の通気損失変化を示す特性線図である。 1……電気掃除機、2……電動送風機、11……制御装
置、12……圧力センサー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 和雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小原木 春雄 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】集塵フィルター,電動送風機及び該電動送
    風機を制御する制御装置を有する掃除機本体と、該掃除
    機本体に接続されるホースと、該ホースに延長管を介し
    て接続される吸口体とを有する電気掃除機であって、 前記電気掃除機の圧力,風量,回転数、電流、電力のい
    ずれかの運転状態を検知するセンサーを有し、 前記制御装置は、前記センサーの出力信号に基づいて前
    記電動送風機を制御するとともに、該センサーの検出し
    た運転状態に対応する吸込風量を演算し、該吸込風量に
    対応して前記センサーの検出感度を変化させることを特
    徴とする電気掃除機の制御方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、 前記制御装置は、前記センサーまたは風量センサーの検
    出感度を吸込風量小風量側で増大するように変化させる
    ことを特徴とする電気掃除機の制御方法。
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