JP2523897B2 - 電気掃除機の制御方法 - Google Patents

電気掃除機の制御方法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は掃除機内の負圧力を検出し、その負圧力に応
じて電動送風機の自動制御を行うオート運転モードを有
する電気掃除機の制御方法に関する。
〔従来の技術〕
従来、多様な掃除場所に応じるため、又、省エネルギ
ーの手段として電動送風機の電力を制御するものがあつ
たが初期のものは使用者が感覚的に調整・設定していた
もので最適な運転状態を選択していたとはいい難く、
又、調整もめんどうなものであつた。そこでこの欠点を
解消するための手段として掃除機内の負圧を検出してそ
の負圧により電動送風機の電力を設定し、自動的に掃除
機自身が運転状態を選択するいわゆるオート運転モード
を持つものが出てきた。これらの多くは、フィルタの目
詰りの少ない状態で電動送風機の電力を抑えてフィルタ
の目詰りが進んで掃除機内の負圧力HSが上昇すると、予
め設けておいたHSのしきい値、HS1,HS2,…に応じて複数
の段階に分けて電動送風機の電力状態を設け、HSが上昇
すると電動送風機の電力を段階的に増加させていくもの
であつた。
又、逆に吸口が床面に密着したり、空気流路が大きな
塵埃にふさがれたりしてHSが上昇した状態から、吸口の
床面密着や空気流路の閉塞を解消してHSが下がつてくる
と電動送風機もそれに応じてしきい値…HS1,HS2を下回
る毎に電力を低下させていくものであり、これらの制御
により、電気掃除機をフィルタの目詰りが少ない状態で
は最低限度、実用上必要な吸込力であるやや抑えた電力
で運転するので省エネルギーになり、騒音も小さくな
り、フィルタの目詰りと共に電力が増大していくので効
率よく運転できるとされてきた。
しかし、この方法ではHSが上昇していく過程の電動送
風機の電力増加させるHSのしきい値とHSが減少して過程
での電動送風機の電力を減少させるHSのしきい値が等し
いため、第6図に示すようにHSの上昇過程と下降過程で
掃除機の風量(Qとする)−負圧力(Hとする)特性が
同じ軌跡上にならず、いわゆるヒステリシスを生じ、性
能のバラツキによってはフイルタ目詰り(HS上昇)から
目詰りの解消(HS下降)をしても元の状態に戻らなかつ
たり、掃除機の大風量側での運転を一風量に近い形での
制御は困難でフルパワーでの運転特性から若干低圧低風
量側へ平行移動したにすぎない特性となつていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術はHSの上昇過程と下降過程の両方で制御
する上での配慮に工夫が足りず、ヒステリシスを生じ、
動作上、問題があつた。
そこで、本発明の目的は上述した欠点を解除し、電動
送風機の電力を上昇あるいは下降させる切換え点におけ
る風量の変化幅を極力少なくし、ヒステリシスのが少な
い、省エネルギー,低騒音化の点からも有利で効率的な
運転のできる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〕
上記目的を達成するために本発明の特徴とするところ
は、電動送風機を内蔵した掃除機本体と、該掃除機本体
に接続するホース,延長管,吸口と、これらの掃除機の
構成システム内の圧力HSを検出する手段と、該検出手段
によって検出された圧力HSに基づいて前記電動送風機の
電力を制御する電気掃除機の制御方法において、前記電
動送風機の電力を段階的に増加させるための切換え点と
なる複数のしきい値HUi(i=1,2…)と、前記電動送風
機の電力を段階的に減少させるための切換え点となる複
数のしきい値HDj(j=1,2…)とを設け、前記検出手段
によって検出された圧力HSが前記複数のしきい値H
Ui(i=1,2…)より大なる値になった場合には前記電
動送風機の電力を段階的に増加させ、前記検出手段によ
って検出された圧力HSが前記複数のしきい値HDj(j=
1,2…)より小なる値になって場合には前記電動送風機
の電力を段階的に減少させ、さらに、前記複数のしきい
値HDi(i=1,2…)を前記複数のしきい値HUj(j=1,2
…)より大なる値に設定したことにある。
〔作用〕
第7図に示すようにHSの上昇過程に複数のしきい値H
Ui(i=1,2…)と、HSの下降過程の複数のしきい値HDj
(j=1,2…)の関係をHUiから電力が一段階上昇してH
Djになるよう、各々の電力状態毎にHUi及びHDjを設定
し、(HUi<HDj)とすればHSが上昇しても下降してもほ
ぼ同一軌跡上を通ることになり、ヒステリシスの少ない
風量−負圧力特性を示すと共に、風量Qを所定の範囲に
保つ制御が可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
第1図は本発明の一実施例による電気掃除機の回路図
で交流電源1に電流ヒューズF1と電動送風機2と双方向
性半導体表素子3が直列に接続されており、さらに交流
電源1には電動送風機2に対して並列に電動機4が接続
されており、それと直列して電流ヒューズF2と突入電流
抑制抵抗R及びサーミスタPTCと双方向性半導体素子5
が接続されている。電動送風機2及び電動機4は各々に
直列に接続された双方向性半導体素子3,5が導通するこ
とにより動作する。双方向性半導体素子のON−OFFはそ
のゲートG端子に接続された電動送風機駆動回路19と電
動機駆動回路内の光結合素子6及び7の1次(強電)側
のON−OFFで決まり、さらにそれは電気的に絶縁された
2次(弱電)側がON−OFFすることで制御される。即
ち、光結合素子6及び7の2次側がONした時、発光し、
その光エネルギーによつて1次側がONし、そこで双方向
性半導体素子3,5の主電極間T1−T2が導通し、従つて電
動送風機2及び電動機4が各々動作することになる。8
は2次側に独立2巻線を有するトランスであり、2つの
巻線T2a,T2bには電流制限抵抗R1,R2、全波整流用ダイオ
ードD1〜D4,D5〜D6があり、平滑コンデンサC1,C2で平滑
され、3端子レギユレータAVRI,AVR2を通してDC一定電
圧VDD及びVCC(VCC>VDD)が出力される。C3,C4はバツ
クアツプ用コンデンサである、9はリセツト回路で第4
図でその動作を説明する。電源投入時又は電源電圧が著
しく低下した場合、AVR1の入力電圧が規定値以下にな
り、コンパレータCMP1の入力側(+)端子の電位V
1+(ツエナーダイオードZD1と抵抗R3が接続されてい
る)は抵抗4,R5で分圧されたCMR1の入力側(−)端子の
電位V1-を下回る。0Vに近い電位を「L」、VCC,VDD,VIN
に近い高電位レベルを「H」とすると従つてCMP1の出力
は「L」レベルになり、コンデンサC5の電荷は抵抗R15
を通じてCMR1の出力側へ放電し、CMP2の出力(−)端子
の電位V2-は抵抗R6,R7で分圧された入力(+)端子の電
位V2+を下まわるのでCMP2の出力は「L」から「H」に
なり、マイクロコンピュータMC(以下MCという)のRESE
T端子は初期状態の処理、即ちイニシャライズを行う。
次にCMP2の出力が「H」になると抵抗R8,ダイオードD
10,抵抗R9を通してトランジスタQ1のベース電流が流
れ、Q1がONするため、コンデンサC6にVDDから抵抗10,R1
1を通じて蓄わえられた電荷がR11からQ1を通じて放電
し、コンパレータCMP3の入力(−)端子の電位V3-は、
抵抗R12,R13で分圧された入力(+)端子の電位V3+を下
回り、従つてCMP3の出力は「H」(OFF)になる。する
と抵抗R14,R15を通じてコンデンサC5に放電され、CMP2
の入力(+)端子の電位V2+を(−)端子の電位がV2-
上回るとCMP2の出力即ちMCのRESET端子は「H」→
「L」になる。即ち、MCはアクテイブになり、内臓ROM
のプログラムに従つて実行処理を行うことになる。
R16はプルアツプ抵抗、R17はCMP2の出力にヒステリシ
スをつけるための抵抗である。
MCのP70は通常定期的にパルシを出力しており、MCの
ソフトウエア上の暴走が生じた場合、パルス出力がなく
なり、コンデンサC7及びR9を通じてQ1のベースへ電流が
流れなくなるため、Q1はOFFになり、VDDからR10,R11を
通じてC6へ放電される。CMP3のV3-がV3+を上回るとCMP3
の出力は「L」になる。従つてCMP2の出力は「L」から
「H」になり、前述と同様な経過を経て一定時間後、
「H」から「L」になるので即ち、MCはソフトウエア上
に暴走が生じた場合、リセツト動作を行い、イニシヤラ
イズから正規のプログラム処理へ戻ることができる。
10は圧力センサ回路であり、第5図にて説明するとオ
ペアンプOP1及びツエナーダイオードZD2、抵抗R18,R19
によつて構成される定電流回路で圧力センサ11に定電流
を供給し、圧力センサは抵抗でブリツジを組み、印加さ
れる圧力の大小に比例して抵抗値が変化するのでその出
力電圧であるa−b間の電圧は圧力に比例した電圧を出
すことができる。12は増幅回路でオペアンプOP2〜OP4、
抵抗R20〜R26によつて構成されており、MCのA/Dコンバ
ータ内蔵端子AN1に圧力に比例した電圧として0〜VDD
範囲で圧力センサ出力信号VSが送られるようになつてい
る。この圧力センサ出力により、MCは電動送風機2の運
転状態、発光素子LED1〜LED11の点灯、ブザーBZの鳴動
を制御する。なお、VR1,VR2は圧力センサの零調整及び
最大出力を設定するためのトリマ用半固定抵抗器であ
る。LED1〜LED10は本体モータの運転状態によりMCがPL1
〜10の各端子を「L」にすると抵抗R28〜R37を通じて各
LEDに電流が流れて発光する。PL1〜10が「H」の時は各
LEDは発光しない。MCは電動送風機2の印加電圧が大き
くなればなるほど、即ち電力、回転数が大きくなればな
るほど発光素子LED1〜10の発光数を増やすことになる。
電気掃除機本体内のフイルタが塵埃による目詰りやホ
ース13,延長管14や電動機4によつて回転駆動するよう
軸支されたロータリーブラシ15aを持つ電動式吸口15の
空気流路が閉塞された場合、第2図に示すように圧力セ
ンサ11は掃除機本体16のフイルタ17と電動送風機の間の
負圧力Hを検出するように設けられており、圧力センサ
11の出力信号電圧VSがある一定のしきい値を越える。そ
こでMCはPL11及びPZ1を「L」にする。この時、発光素
子LED11には抵抗R38を通じて電流が流れ、発光するし、
ブザーBZはトランジスタQ2がONになり、抵抗R39〜R42に
よつてバイアスされ鳴動する。フイルタが目詰りなく、
圧力センサの出力VSがしきい値を越えない場合はPL11,P
Z1は「H」でLED11は発光せず、BZも鳴動しない。
18はホース手元部13aに内蔵された手元スイツチ回路
で各運転モード毎にスイツチSW1〜SW7まであり、スイツ
チSW1〜SW7に応じた信号電圧をA点に送り、R43に生じ
た電圧降下をR44,R45で分圧し、MCの運転信号Va受付ポ
ートANO(A/Dコンバータ内蔵部)に送られる。ここでMC
はホースの手元スイツチ回路18に送られる運転信号Vaと
各運転モードでの運転状態は各運転モード毎に表1に示
すようになつている。
なお、21は全波整流電圧を利用してMCに交流電源1と
ゼロクロス点のタイミングをとるゼロクロス検出回路、
D9はAVR1の入力電圧VINと分離するためのダイオードで
ある。又、22はMCの内蔵CPUを動作させるためのクロツ
クパルス発生回路である。
各運転モード毎にMCの本体/吸口運転指令ポートPC及
びPBから電動送風機駆動回路19,電動機駆動回路20にト
リガパルスが送られ、双方性半導体素子3及び5をそれ
ぞれのタイミングでONさせ、第3図に示すような各運転
モードに対応した電圧を電動送風機2のVM1及び電動機
4の電圧VM2として印加する。電源投入時は自動的にホ
ース手元スイツチはSW7を選択し、電動送風機2及び電
動機4共停止した「全体切」の状態になる。即ち、Vaは
0≦Va<V1の電圧範囲となる。この状態で使用者が誤つ
て「吸口切」のスイツチSW1を押してもVaは0≦Va<V1
の範囲からV1≦Va<V2の範囲になり、電動送風機2及び
電動機4を動作させる「本体強」はV2≦Va<V3,「本体
弱」はV3≦Va<V4,「本体オート」はV4≦Va<V5,「吸口
強」はV5≦Va<V6,「吸口弱」はV6≦Va<VDDとなつてい
るので「全体切」から「吸口切」へ運転信号Vaの電圧範
囲が上昇しても電動送風機2又は電動機4が誤動作する
心配がない。又、「吸口強」又は「吸口弱」のスイツチ
SW2,SW3を押した時、Vaの電圧上昇の過程で「吸口切」
の電圧範囲を通つても元々動作していないものが動作し
はじめるので結局、各々の回転数で電動機は正常に動作
することが可能となる。
同様に掃除機本体運転を「全体切」モードから動作さ
せる時も、電動送風機は停止の状態から動作しはじめる
ので誤動作の心配がない。又、「吸口強」又は「吸口
弱」の状態で掃除機本体は何らかの運転モードで動作す
るようにして電動機単独で運転しないようにするのが一
般的であるがこのような状態で「吸口切」モードを選択
し、スイツチSW1を押して電動機を停止させても「全体
切」モードは最下位の運転信号レベル(0≦Va<V1)に
なつているため、途中過程でこの範囲を通ることがな
く、電動送風機を停止させるといつた誤動作を防止でき
るなど多くの利点がある。
次にオート運転の時の圧力センサ出力信号VSとMCから
電動送風機駆動回路19へトリガパルスが送出されるタイ
ミング(=電源周波数のゼロクロスポイントから前記ト
リガパルス送出までの時間)Tとの関係を表2に示す。
表2に示す如く、圧力センサ出力電圧を10段階に分割
し、それぞれに応じてTを設定している。また圧力セン
サ出力電圧はMC内部にて、前回の圧力センサ出力電圧と
比較され、増加方向か、減少方向かを判定され、さらに
上述の10段階で判定される。ここでtn>tn+1(n=1〜
9)であり、VUn<VDn(n=1〜9)の関係になつてい
る。
〔発明の効果〕
以上説明の如く、本発明によれば、圧力センサにより
掃除機内部の圧力を検出し、電動送風機の電力を段階的
に制御する方法において、検出された圧力に基づいて電
動送風機の電力を上昇あるいは下降させる切換え点にお
ける風量の変化幅を極力少なくすることができるので、
ヒステリシスの少ない制御が可能となり、より使用感の
向上する掃除機を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例における電気掃除機の回路
図、第2図は本発明の一実施例における電気掃除機の構
成を示す縦断面図、第3図は各運転モードのトリガパル
ス及び電動送風機や電動機に印加される電圧波形を示す
図、第4図はリセツト回路の詳細回路図、第5図はセン
サ出力回路の詳細回路図、第6図は圧力センサしきい値
を一定とした場合の真空度−風量特性図、第7図は本発
明による真空度−風量特性図である。 1……電動送風機、4……電動機、18……手元スイツチ
回路、SW1〜SW7……スイツチ、Va……運転信号電圧レベ
ル。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電動送風機を内蔵した掃除機本体と、該掃
    除機本体に接続するホース,延長管,吸口と、これらの
    掃除機の構成システム内の圧力HSを検出する手段と、該
    検出手段によって検出された圧力HSに基づいて前記電動
    送風機の電力を制御する電気掃除機の制御方法におい
    て、 前記電動送風機の電力を段階的に増加させるための切換
    え点となる複数のしきい値HUi(i=1,2…)と、前記電
    動送風機の電力を段階的に減少させるための切換え点と
    なる複数のしきい値HDj(j=1,2…)とを設け、 前記検出手段によって検出された圧力HSが前記複数のし
    きい値HUi(i=1,2…)より大なる値になった場合には
    前記電動送風機の電力を段階的に増加させ、 前記検出手段によって検出された圧力HSが前記複数のし
    きい値HDj(j=1,2…)より小なる値になって場合には
    前記電動送風機の電力を段階的に減少させ、 さらに、前記複数のしきい値HDi(i=1,2…)を前記複
    数のしきい値HUj(j=1,2…)より大なる値に設定した
    ことを特徴とする電気掃除機の制御方法。
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