JP2679988B2 - 電気掃除機 - Google Patents
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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、特にその駆動源となる電
動機の速度制御装置に関する。 〔従来の技術〕 一般に、電気掃除機にあつては集塵量の増加あるいは
床掃除からじゅうたん掃除への移行などにより電気送風
機に対する負荷が小さくなると、吸込能力が低下するの
で電動送風機の入力を増加させる必要がある。そこで、
トライアツク等の電子制御素子を含む制御回路により電
動送風機の入力を制御しているものであるが、従来は被
掃除面の種類に応じて切り替え作業を行い、入力を手動
で調整するものが使用されている。したがつて、この従
来方式の場合、手動調整であり、被掃除面が変わる毎
に、その都度切り替え作業が必要となりわずらわしかつ
た。更に、電動送風機の入力がフイルターの目詰り度合
いによつても大きく異なるため、単なる手動調整では、
被掃除面に対して常時最適な吸込能力に保つことができ
なかつた。 この問題点を解決するものとして、例えば特公昭61−
35864号公報がある。すなわち、電動送風機の上流側の
吸引路の圧力と大気との圧力差を検知し、電動送風機の
入力電流を、圧力差が大なる時に減じ、逆に圧力差が小
なる時に増加させ、被掃除面に応じた吸引力を得ると共
に、フイルターの目詰りによる吸引力変動を防止してい
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、床ノズルを最良の移動力で移動でき
るよう、圧力差に応じて回転数を制御したものであつ
て、被掃除面の種類に応じた吸込能力については配慮さ
れていなかつた。すなわち、被掃除面がじゅうたんでは
吸込能力をより高め、カーテンでは吸込能力をより下げ
る等のきめ細かい制御が出来ない問題があつた。 本発明の目的は、圧力差を検知するのみで、その圧力
検出値が、目詰り状態によるものか、被掃除面の種類に
よるものかを区別して、目詰り状態及び被掃除面の種類
に応じて最適な吸込能力を得ることができるように電動
送風機の回転数を制御する装置を提供することにある。 〔問題点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、送風機用電動機と、該送風機用電動機を可変速運転
する速度制御装置と、前記送風機用電動機の上流側の吸
引路内の圧力を検出する圧力検出手段とを有する電気掃
除機において、前記速度制御装置は、被掃除面及びフィ
ルターの目詰まりに応じて前記送風機用電動機の速度を
変化させる複数の制御パターンを記憶し、前記圧力検出
手段によつて検出された検出値の大きさと変化範囲から
被掃除面及びフィルターの目詰まり状態を判断し、この
判断結果に基づいて前記複数の制御パターンの中から被
掃除面及びフィルターの目詰まりに応じた制御パターン
を選択し、選択された制御パターンに基づいて前記送風
機用電動機の速度制御を行うようにしたことにある。 〔作用〕 本発明によれば、圧力検出手段の検出値の大きさと変
化範囲から被掃除面及びフィルターの目詰まり状態を判
断し、この判断結果に基づいて複数の制御パターンの中
から被掃除面及びフィルターの目詰まり状態に応じた制
御パターンを選択し、選択された制御パターンに基づい
て送風機用電動機の速度制御を行うようにしているの
で、フィルターの目詰まり状態に関係なく、被掃除面の
状態に適した吸込力を自動的に得ることができる。 〔実施例〕 電気掃除機の駆動源には、従来から交流整流子電動機
が主に使用され、最近では高速化と同時に被掃除面に応
じて吸込能力を調整するため、位相制御装置を用いた可
変速制御方式が多くなつている。また、可変速運転する
ための他の手段としてはインバータ制御装置とブラシレ
ス直流電動機，誘導電動機，リラクタンスモータもしく
はヒステリシスモータを組み合わせた方式がある。 本発明はいずれの可変速モータでも実施可能である
が、インバータ制御装置とブラシレス直流電動機とを組
み合わせた可変速制御方式を例にとつて説明する。 以下、本発明の一実施例を第１図〜第２図により説明
する。 第２図は本発明に係るブラシレス直流電動機とインバ
ータ制御装置からなる速度制御装置の全体構成を示した
ものである。 インバータ制御装置10は交流電源14から整流回路15及
び平滑コンデンサ16より、図示の直流電圧Edを得て、イ
ンバータ10に供給するものである。 このインバータ10は、トランジスタTr1〜Tr6と還流ダ
イオードD1〜D6とから構成された120度通電形インバー
タであり、その交流出力電圧は、直流電圧Edの正電位側
トランジスタTr1〜Tr8の通流期間（電気角120度）がパ
ルス幅変調を受けてチヨツパ動作することにより制御さ
れるものとしている。 また、トランジスタTR4〜TR6の共通エミツタ端子と還
流ダイオードD4〜D6の共通アノード端子間に低抵抗Rdが
接続されているものである。 ブラスレス直流電動機９は２極の永久磁石を界磁とし
た回転子９−２と電機子巻線９−１を挿入した固定子と
からなり、電機子巻線９−１に流れる巻線電流は、前記
低抵抗Rdにも流れるので、この低抵抗Rdの電圧降下によ
つて前記電動機９の負荷電流Idを検出できることにな
る。 ブラスレス直流電動機９の速度を制御する制御回路
は、マイクロコンピユータ13,回転子９−２の磁極位置
をホール素子11からの出力を受けて検出する磁極位置検
出回路12,低抵抗Rdの電圧降下から負荷電流Idの値を検
出する電流検出回路17,トランジスタTR1〜TR6を駆動す
るベースドライバ19,マイクロコンピユータ13に運転指
令を伝える起動スイツチ18（ユーザー用運転スイツチ）
から構成されている。 磁極位置検出回路12はホール素子11からの出力を受け
て、回転子位置に対応した位置検出信号12Sを形成する
回路である。そして、この位置検出信号12Sを用いて、
ブラスレス直流電動機９の回転速度を、マイクロコンピ
ユータ13において演算して求めるものである。 電流検出回路17は、低抵抗Rdの電圧降下を受けて負荷
電流Idを検出し、A/D変換器（図示せず）等により電流
検出信号17Sを形成する回路である。 また、前記のマイクロコンピユータ13は、CPU13−1,R
OM13−２及びRAM13−３等から構成され、それぞれ、ア
ドレスバス，データバス及びコントロールバス（図示せ
ず）によつて接続されているものである。 そして、前記のROM13−２は、ブラシレス直流電動機
９を駆動するのに必要な各種処理プログラム、例えば速
度演算処理、運転指令取り込み処理及び速度制御処理な
どに係るものと、任意の制御パターン（関数テーブル22
からなる）が記憶されている。 一方、前記のRAM13−３は、前記の各種処理プログラ
ムを実行するに際して必要となる各種データを読み書き
するための記憶部からなるものである。 トランジスタTR1〜TR6はマイクロコンピユータ13から
点弧信号13Sを受けてベースドライバ19により駆動され
る。なお、電圧指令回路21は後述するようにチヨツパ信
号を形成するものである。 すなわち、ブラシレス直流電動機では、電機子巻線に
流れる巻線電流が、その電動機の出力トルクに対応し、
巻線電流を回転子位置毎に制御することにより、出力ト
ルクの連続制御が可能となるものである。圧力検出回路
24は圧力センサー24a,電圧変換部24bから構成され、フ
イルター後部の大気圧との圧力差を検出する。 第３図は圧力センサー24aの取付位置を示す電気掃除
機の概略構成図である。図において、１は電気掃除機本
体、２はホース、３は前輪、４は後輪、６はフイルタ
ー、７は排気口、８はフアン、９はブラシレス直流電動
機、24aは圧力センサーである。フアン８とブラシレス
直流電動機９とからなる電動送風機が速度制御装置（図
示せず）で駆動されると、ホース２より吸い込まれた風
がフイルター6,フアン8,ブラシレス直流電動機９を通つ
て排気口７から電気掃除機本体１の外に排出される。こ
れより、フイルター６の後部で仕切られた部屋に配置さ
れ、かつ電動送風機の上流側に設けた圧力センサー24a
によつて、風量の変化に応じて大気圧と圧力差Ｈを検出
できることになる。 第４図は風量に対する圧力検出値である真空圧を示
す。圧力センサー24aによる圧力検出値の真空圧Ｈはフ
イルターの目詰りに対応してHaと被掃除面の変化に対応
したHbとも風量の増加に反比例して大きくなることを実
験的に確認した。 すなわち、単に圧力検出値の平均値を用いた方式で
は、圧力上昇がフイルターの目詰りによるものか、被掃
除面の変化に対応したものであるか判断できない。そこ
で、本発明では上述した圧力検出値である真空圧の大き
さとその変化範囲とからフイルターの目詰り状態と被掃
除面が何であるかを判断することを特徴とする。 第５図は駆動源にブラシレス直流電動機を用いた電気
掃除機の性能曲線を示したもので、横軸に電気掃除機内
を通る風の風量Ｑをとり、縦軸に電気掃除機の吸込性能
を表す吸込仕事率Poutと圧力検出値の真空圧を表したも
ので、最大動作点から最小動作点の範囲が電気掃除機の
動作範囲である。ところで、フイルターの目詰りに対す
る動作点は、目詰り量に応じて風量Ｑが減少するため、
最大動作点から最小動作点に移行する。これにより、目
詰り量が多くなる程、Pmaxを境にして吸込仕様率Poutが
小さくなり、電気掃除機としての性能が不足する問題が
ある。 そこで、本発明の１つの目的はフイルターの目詰り度
合いを圧力センサーを用いて判断し、目詰り量に応じて
ブラシレス直流電動機の回転数を制御して吸込仕事率P
outを向上させることにある。 第６図は被掃除面がタタミの場合で、掃除状態におけ
る圧力センサーによる圧力検出値（真空圧）の変化を横
軸に時間経過ｔをとつて示したものであり、（イ）のＡ
の場合は第３図での風量Ｑが大の目詰りなしの場合を示
し、この時の圧力検出値（真空圧）は掃除状態によつて
H1〜H12まで変化する。これに対し、（ロ）のＢの場合
は第３図での風量が小の目詰り状態を示し、この時の圧
力検出値（真空圧）ＨはH13〜H14まで変化する。すなわ
ち、圧力検出値（真空圧）Ｈの変化は電気掃除機の運転
状態を示し、この時の圧力検出値（真空圧）の最小値H1
とH13によつてフイルターの目詰り状態を正確に判断で
きる。そして、この目詰り状態の程度によつてブラシレ
ス直流電動機の回転速度を制御してやれば吸込仕事率を
向上できる（後述するように、フイルターが目詰り状態
になればなる程、電動機の回転速度を高くしてやれば良
い）。 次に上述した圧力検出値（真空圧）はフイルターの目
詰りの他に被掃除面によつても影響を受ける。 第７図は被掃除面を横軸にとり、フイルターの目詰り
の有無に対する圧力検出値（真空圧）の変化を示したも
のである。目詰りなしの場合は、圧力検出値（真空圧）
がタタミ→ジユータン→ソフア→カーテンの順に上昇す
る。目詰りありの場合はその順序に変化がないが、圧力
検出値（真空圧）Ｈの値が大きくなる。ここで、バイパ
ス弁作動と言う明示は、密閉状態になつた時にインバー
タ装置及び電動機を保護するためにバイパス弁を作動さ
せた点であり、最小の風をインバータ装置及び電動機に
送り込むためのものである。この様に被掃除面によつて
も圧力検出値（真空圧）が異なるので、正確な目詰り状
態を把握するためには、被掃除面が何であるかを判断す
る必要がある。 第８図はフイルターの目詰りなしでの掃除状態におい
て、被掃除面に対して圧力検出値（真空圧）の変化を時
間経過を横軸にとつて示した（○内に示した）ものであ
る。すなわち、被掃除面がタタミの場合は圧力検出値
（真空圧）の変化範囲が小さく、ジユータンになるとそ
の変化範囲が大きくなり、順にソフア，カーテンと大き
くなる（H0は吸口を上げた状態での圧力検出値）。これ
より、フイルター後部の圧力を検出し、掃除状態におけ
る圧力検出値の最小値とその変化範囲から、フイルター
の目詰り状態と被掃除面が何であるかを正確に判断でき
る。 次に本発明の他の目的は被掃除面に対する電動機の設
定回転数を、ゴミのとれにくいジユータンを最も高く、
順にタタミ，ソフア，カーテンと低く設定してやれば良
いことから（ゴミのとれ易さ、吸口が被掃除面に吸いつ
く状態を考慮すると、この様な設定が最もよく、現在の
位置制御装置と交流整流子電動機を用いた電気掃除機も
この様な設定となつている）、被掃除面に応じて最適な
回転数に自動的に設定することにある。 第９図はマイクロコンピユータ13のROM13−２内に記
憶した制御パターン（関数テーブル22の値）を示したも
ので、横軸にフイルターの目詰り度合いをとり、縦軸に
各被掃除面に対するる速度指令Ｎ＊を示す。これより、
関数テーブル22内の関数を被掃除面に応じて選択すると
共に、目詰り度合いに応じて速度指令Ｎ＊を算出するこ
とにより、被掃除面及びフイルターの目詰り度合いに応
じた速度指令Ｎ＊を得ることができる。 第10図はマイクロコンピユータ13において実行される
処理内容を示したもので、被掃除面及びフイルターの目
詰り度合いに応じて速度指令Ｎ＊を得る手順を表してい
る。処理Ｉにおいて、圧力検出回路24からの信号である
真空圧力Ｈを取込み、処理IIにおいて、サンプリング時
間内における最大真空圧Hmaxと最小真空圧Hminを検出
し、処理IIIにおいて、このHmaxとHminを用いて被掃除
面が何であるか及びフイルターの目詰り度合いがどの程
度かを演算して判断し、処理IVにおいて、被掃除面及び
フイルターの目詰り度合に応じて関数テーブル22より速
度指令Ｎ＊を得るようにしている。 第１図は本発明のブラシレス直流電動機の駆動用制御
回路をブロツク的に示した概略構成図であり、速度制御
系としては種々考えられるが（ASR系,ACR系等）、ここ
では一例として開ループ電圧制御系で示した。図におい
て、起動スイツチ18（運転スイツチ）をユーザーがオン
すると、マイクロコンピユータ13は運転指令取込処理，
起動処理を行つてブラシレス直流電動機を起動する。そ
して、ある回転数まで立ち上げると起動処理を終了し、
被掃除面とフイルターの目詰り度合いを検出する。すな
わち、マイクロコンピユータ13は圧力検出回路24からの
信号を受けて処理Ｉで取込み処理を行い、次に処理IIの
最大真空圧Hmaxと最小真空圧Hminを検出し、その結果に
基づいて処理IIIの被掃除面が何であるかの判定処理及
びフイルターの目詰り度合いの判定処理を行う。そし
て、処理IVで被掃除面の判定処理結果を基に関数テーブ
ル22の被掃除面に関与した関数をスイツチ23にて選択
し、フイルターの目詰り度合いの判定処理結果を基に関
数テーブル22より速度指令Ｎ＊を得る。この速度指令Ｎ
＊はゲインＫで電圧指令Ｖ＊に変換されてD/A変換器に
入力し、この出力と三角波発生回路の出力とをコンパレ
ータで比較し、その出力がベースドライバ19に入力され
てブラシレス直流電動機９に印加される電圧が決定さ
れ、該電動機９が被掃除面の変化及びフイルターの目詰
り度合いに応じた速度指令Ｎ＊に比例して駆動される。 第11図は本発明のブラシレス直流電動機を送風機用電
動機とした電気掃除機の性能曲線を示したもので（図の
表現は第５図と同一である）、鎖線はフイルターの目詰
りなしの場合を示し、実線はフイルターの目詰りありの
場合を示す。これより、本速度制御装置の機能でフイル
ターが目詰り状態に近づくにつれて電動機を高速で駆動
することにより、吸込仕事率Poutが向上するので、フイ
ルターが目詰り状態に到つても電気掃除機の吸込性能が
低下するのを防止できる。 第12図は電気掃除機の性能曲線を被掃除面に対応して
示したものであり、電動機の速度指令Ｎ＊を被掃除面に
応じて関数テーブルより得るようにしているので、被掃
除面に応じて最適な吸込仕事率で運転できる効果があ
る。 以上述べたように、被掃除面及びフイルターの目詰り
度合いに応じて電動機の回転数が自動的に制御されるの
で、最適な吸込仕事率で運転できる電気掃除機が得られ
る。 なお、圧力検出値の変動幅が小さい時は吸口が被掃除
面から離れている状態あるいは密着している状態と判断
でき、これによつても制御して良いことは言うまでもな
い。 〔発明の効果〕 本発明によれば、圧力検出手段の検出値の大きさと変
化範囲から被掃除面及びフィルターの目詰まり状態を判
断し、この判断結果に基づいて複数の制御パターンの中
から被掃除面及びフィルターの目詰まり状態に応じた制
御パターンを選択し、選択された制御パターンに基づい
て前記送風機用電動機の速度制御を行うようにしている
ので、フィルターの目詰まり状態に関係なく、被掃除面
の状態に適した吸込力を自動的に得ることができる。
動機の速度制御装置に関する。 〔従来の技術〕 一般に、電気掃除機にあつては集塵量の増加あるいは
床掃除からじゅうたん掃除への移行などにより電気送風
機に対する負荷が小さくなると、吸込能力が低下するの
で電動送風機の入力を増加させる必要がある。そこで、
トライアツク等の電子制御素子を含む制御回路により電
動送風機の入力を制御しているものであるが、従来は被
掃除面の種類に応じて切り替え作業を行い、入力を手動
で調整するものが使用されている。したがつて、この従
来方式の場合、手動調整であり、被掃除面が変わる毎
に、その都度切り替え作業が必要となりわずらわしかつ
た。更に、電動送風機の入力がフイルターの目詰り度合
いによつても大きく異なるため、単なる手動調整では、
被掃除面に対して常時最適な吸込能力に保つことができ
なかつた。 この問題点を解決するものとして、例えば特公昭61−
35864号公報がある。すなわち、電動送風機の上流側の
吸引路の圧力と大気との圧力差を検知し、電動送風機の
入力電流を、圧力差が大なる時に減じ、逆に圧力差が小
なる時に増加させ、被掃除面に応じた吸引力を得ると共
に、フイルターの目詰りによる吸引力変動を防止してい
る。 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記従来技術は、床ノズルを最良の移動力で移動でき
るよう、圧力差に応じて回転数を制御したものであつ
て、被掃除面の種類に応じた吸込能力については配慮さ
れていなかつた。すなわち、被掃除面がじゅうたんでは
吸込能力をより高め、カーテンでは吸込能力をより下げ
る等のきめ細かい制御が出来ない問題があつた。 本発明の目的は、圧力差を検知するのみで、その圧力
検出値が、目詰り状態によるものか、被掃除面の種類に
よるものかを区別して、目詰り状態及び被掃除面の種類
に応じて最適な吸込能力を得ることができるように電動
送風機の回転数を制御する装置を提供することにある。 〔問題点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、送風機用電動機と、該送風機用電動機を可変速運転
する速度制御装置と、前記送風機用電動機の上流側の吸
引路内の圧力を検出する圧力検出手段とを有する電気掃
除機において、前記速度制御装置は、被掃除面及びフィ
ルターの目詰まりに応じて前記送風機用電動機の速度を
変化させる複数の制御パターンを記憶し、前記圧力検出
手段によつて検出された検出値の大きさと変化範囲から
被掃除面及びフィルターの目詰まり状態を判断し、この
判断結果に基づいて前記複数の制御パターンの中から被
掃除面及びフィルターの目詰まりに応じた制御パターン
を選択し、選択された制御パターンに基づいて前記送風
機用電動機の速度制御を行うようにしたことにある。 〔作用〕 本発明によれば、圧力検出手段の検出値の大きさと変
化範囲から被掃除面及びフィルターの目詰まり状態を判
断し、この判断結果に基づいて複数の制御パターンの中
から被掃除面及びフィルターの目詰まり状態に応じた制
御パターンを選択し、選択された制御パターンに基づい
て送風機用電動機の速度制御を行うようにしているの
で、フィルターの目詰まり状態に関係なく、被掃除面の
状態に適した吸込力を自動的に得ることができる。 〔実施例〕 電気掃除機の駆動源には、従来から交流整流子電動機
が主に使用され、最近では高速化と同時に被掃除面に応
じて吸込能力を調整するため、位相制御装置を用いた可
変速制御方式が多くなつている。また、可変速運転する
ための他の手段としてはインバータ制御装置とブラシレ
ス直流電動機，誘導電動機，リラクタンスモータもしく
はヒステリシスモータを組み合わせた方式がある。 本発明はいずれの可変速モータでも実施可能である
が、インバータ制御装置とブラシレス直流電動機とを組
み合わせた可変速制御方式を例にとつて説明する。 以下、本発明の一実施例を第１図〜第２図により説明
する。 第２図は本発明に係るブラシレス直流電動機とインバ
ータ制御装置からなる速度制御装置の全体構成を示した
ものである。 インバータ制御装置10は交流電源14から整流回路15及
び平滑コンデンサ16より、図示の直流電圧Edを得て、イ
ンバータ10に供給するものである。 このインバータ10は、トランジスタTr1〜Tr6と還流ダ
イオードD1〜D6とから構成された120度通電形インバー
タであり、その交流出力電圧は、直流電圧Edの正電位側
トランジスタTr1〜Tr8の通流期間（電気角120度）がパ
ルス幅変調を受けてチヨツパ動作することにより制御さ
れるものとしている。 また、トランジスタTR4〜TR6の共通エミツタ端子と還
流ダイオードD4〜D6の共通アノード端子間に低抵抗Rdが
接続されているものである。 ブラスレス直流電動機９は２極の永久磁石を界磁とし
た回転子９−２と電機子巻線９−１を挿入した固定子と
からなり、電機子巻線９−１に流れる巻線電流は、前記
低抵抗Rdにも流れるので、この低抵抗Rdの電圧降下によ
つて前記電動機９の負荷電流Idを検出できることにな
る。 ブラスレス直流電動機９の速度を制御する制御回路
は、マイクロコンピユータ13,回転子９−２の磁極位置
をホール素子11からの出力を受けて検出する磁極位置検
出回路12,低抵抗Rdの電圧降下から負荷電流Idの値を検
出する電流検出回路17,トランジスタTR1〜TR6を駆動す
るベースドライバ19,マイクロコンピユータ13に運転指
令を伝える起動スイツチ18（ユーザー用運転スイツチ）
から構成されている。 磁極位置検出回路12はホール素子11からの出力を受け
て、回転子位置に対応した位置検出信号12Sを形成する
回路である。そして、この位置検出信号12Sを用いて、
ブラスレス直流電動機９の回転速度を、マイクロコンピ
ユータ13において演算して求めるものである。 電流検出回路17は、低抵抗Rdの電圧降下を受けて負荷
電流Idを検出し、A/D変換器（図示せず）等により電流
検出信号17Sを形成する回路である。 また、前記のマイクロコンピユータ13は、CPU13−1,R
OM13−２及びRAM13−３等から構成され、それぞれ、ア
ドレスバス，データバス及びコントロールバス（図示せ
ず）によつて接続されているものである。 そして、前記のROM13−２は、ブラシレス直流電動機
９を駆動するのに必要な各種処理プログラム、例えば速
度演算処理、運転指令取り込み処理及び速度制御処理な
どに係るものと、任意の制御パターン（関数テーブル22
からなる）が記憶されている。 一方、前記のRAM13−３は、前記の各種処理プログラ
ムを実行するに際して必要となる各種データを読み書き
するための記憶部からなるものである。 トランジスタTR1〜TR6はマイクロコンピユータ13から
点弧信号13Sを受けてベースドライバ19により駆動され
る。なお、電圧指令回路21は後述するようにチヨツパ信
号を形成するものである。 すなわち、ブラシレス直流電動機では、電機子巻線に
流れる巻線電流が、その電動機の出力トルクに対応し、
巻線電流を回転子位置毎に制御することにより、出力ト
ルクの連続制御が可能となるものである。圧力検出回路
24は圧力センサー24a,電圧変換部24bから構成され、フ
イルター後部の大気圧との圧力差を検出する。 第３図は圧力センサー24aの取付位置を示す電気掃除
機の概略構成図である。図において、１は電気掃除機本
体、２はホース、３は前輪、４は後輪、６はフイルタ
ー、７は排気口、８はフアン、９はブラシレス直流電動
機、24aは圧力センサーである。フアン８とブラシレス
直流電動機９とからなる電動送風機が速度制御装置（図
示せず）で駆動されると、ホース２より吸い込まれた風
がフイルター6,フアン8,ブラシレス直流電動機９を通つ
て排気口７から電気掃除機本体１の外に排出される。こ
れより、フイルター６の後部で仕切られた部屋に配置さ
れ、かつ電動送風機の上流側に設けた圧力センサー24a
によつて、風量の変化に応じて大気圧と圧力差Ｈを検出
できることになる。 第４図は風量に対する圧力検出値である真空圧を示
す。圧力センサー24aによる圧力検出値の真空圧Ｈはフ
イルターの目詰りに対応してHaと被掃除面の変化に対応
したHbとも風量の増加に反比例して大きくなることを実
験的に確認した。 すなわち、単に圧力検出値の平均値を用いた方式で
は、圧力上昇がフイルターの目詰りによるものか、被掃
除面の変化に対応したものであるか判断できない。そこ
で、本発明では上述した圧力検出値である真空圧の大き
さとその変化範囲とからフイルターの目詰り状態と被掃
除面が何であるかを判断することを特徴とする。 第５図は駆動源にブラシレス直流電動機を用いた電気
掃除機の性能曲線を示したもので、横軸に電気掃除機内
を通る風の風量Ｑをとり、縦軸に電気掃除機の吸込性能
を表す吸込仕事率Poutと圧力検出値の真空圧を表したも
ので、最大動作点から最小動作点の範囲が電気掃除機の
動作範囲である。ところで、フイルターの目詰りに対す
る動作点は、目詰り量に応じて風量Ｑが減少するため、
最大動作点から最小動作点に移行する。これにより、目
詰り量が多くなる程、Pmaxを境にして吸込仕様率Poutが
小さくなり、電気掃除機としての性能が不足する問題が
ある。 そこで、本発明の１つの目的はフイルターの目詰り度
合いを圧力センサーを用いて判断し、目詰り量に応じて
ブラシレス直流電動機の回転数を制御して吸込仕事率P
outを向上させることにある。 第６図は被掃除面がタタミの場合で、掃除状態におけ
る圧力センサーによる圧力検出値（真空圧）の変化を横
軸に時間経過ｔをとつて示したものであり、（イ）のＡ
の場合は第３図での風量Ｑが大の目詰りなしの場合を示
し、この時の圧力検出値（真空圧）は掃除状態によつて
H1〜H12まで変化する。これに対し、（ロ）のＢの場合
は第３図での風量が小の目詰り状態を示し、この時の圧
力検出値（真空圧）ＨはH13〜H14まで変化する。すなわ
ち、圧力検出値（真空圧）Ｈの変化は電気掃除機の運転
状態を示し、この時の圧力検出値（真空圧）の最小値H1
とH13によつてフイルターの目詰り状態を正確に判断で
きる。そして、この目詰り状態の程度によつてブラシレ
ス直流電動機の回転速度を制御してやれば吸込仕事率を
向上できる（後述するように、フイルターが目詰り状態
になればなる程、電動機の回転速度を高くしてやれば良
い）。 次に上述した圧力検出値（真空圧）はフイルターの目
詰りの他に被掃除面によつても影響を受ける。 第７図は被掃除面を横軸にとり、フイルターの目詰り
の有無に対する圧力検出値（真空圧）の変化を示したも
のである。目詰りなしの場合は、圧力検出値（真空圧）
がタタミ→ジユータン→ソフア→カーテンの順に上昇す
る。目詰りありの場合はその順序に変化がないが、圧力
検出値（真空圧）Ｈの値が大きくなる。ここで、バイパ
ス弁作動と言う明示は、密閉状態になつた時にインバー
タ装置及び電動機を保護するためにバイパス弁を作動さ
せた点であり、最小の風をインバータ装置及び電動機に
送り込むためのものである。この様に被掃除面によつて
も圧力検出値（真空圧）が異なるので、正確な目詰り状
態を把握するためには、被掃除面が何であるかを判断す
る必要がある。 第８図はフイルターの目詰りなしでの掃除状態におい
て、被掃除面に対して圧力検出値（真空圧）の変化を時
間経過を横軸にとつて示した（○内に示した）ものであ
る。すなわち、被掃除面がタタミの場合は圧力検出値
（真空圧）の変化範囲が小さく、ジユータンになるとそ
の変化範囲が大きくなり、順にソフア，カーテンと大き
くなる（H0は吸口を上げた状態での圧力検出値）。これ
より、フイルター後部の圧力を検出し、掃除状態におけ
る圧力検出値の最小値とその変化範囲から、フイルター
の目詰り状態と被掃除面が何であるかを正確に判断でき
る。 次に本発明の他の目的は被掃除面に対する電動機の設
定回転数を、ゴミのとれにくいジユータンを最も高く、
順にタタミ，ソフア，カーテンと低く設定してやれば良
いことから（ゴミのとれ易さ、吸口が被掃除面に吸いつ
く状態を考慮すると、この様な設定が最もよく、現在の
位置制御装置と交流整流子電動機を用いた電気掃除機も
この様な設定となつている）、被掃除面に応じて最適な
回転数に自動的に設定することにある。 第９図はマイクロコンピユータ13のROM13−２内に記
憶した制御パターン（関数テーブル22の値）を示したも
ので、横軸にフイルターの目詰り度合いをとり、縦軸に
各被掃除面に対するる速度指令Ｎ＊を示す。これより、
関数テーブル22内の関数を被掃除面に応じて選択すると
共に、目詰り度合いに応じて速度指令Ｎ＊を算出するこ
とにより、被掃除面及びフイルターの目詰り度合いに応
じた速度指令Ｎ＊を得ることができる。 第10図はマイクロコンピユータ13において実行される
処理内容を示したもので、被掃除面及びフイルターの目
詰り度合いに応じて速度指令Ｎ＊を得る手順を表してい
る。処理Ｉにおいて、圧力検出回路24からの信号である
真空圧力Ｈを取込み、処理IIにおいて、サンプリング時
間内における最大真空圧Hmaxと最小真空圧Hminを検出
し、処理IIIにおいて、このHmaxとHminを用いて被掃除
面が何であるか及びフイルターの目詰り度合いがどの程
度かを演算して判断し、処理IVにおいて、被掃除面及び
フイルターの目詰り度合に応じて関数テーブル22より速
度指令Ｎ＊を得るようにしている。 第１図は本発明のブラシレス直流電動機の駆動用制御
回路をブロツク的に示した概略構成図であり、速度制御
系としては種々考えられるが（ASR系,ACR系等）、ここ
では一例として開ループ電圧制御系で示した。図におい
て、起動スイツチ18（運転スイツチ）をユーザーがオン
すると、マイクロコンピユータ13は運転指令取込処理，
起動処理を行つてブラシレス直流電動機を起動する。そ
して、ある回転数まで立ち上げると起動処理を終了し、
被掃除面とフイルターの目詰り度合いを検出する。すな
わち、マイクロコンピユータ13は圧力検出回路24からの
信号を受けて処理Ｉで取込み処理を行い、次に処理IIの
最大真空圧Hmaxと最小真空圧Hminを検出し、その結果に
基づいて処理IIIの被掃除面が何であるかの判定処理及
びフイルターの目詰り度合いの判定処理を行う。そし
て、処理IVで被掃除面の判定処理結果を基に関数テーブ
ル22の被掃除面に関与した関数をスイツチ23にて選択
し、フイルターの目詰り度合いの判定処理結果を基に関
数テーブル22より速度指令Ｎ＊を得る。この速度指令Ｎ
＊はゲインＫで電圧指令Ｖ＊に変換されてD/A変換器に
入力し、この出力と三角波発生回路の出力とをコンパレ
ータで比較し、その出力がベースドライバ19に入力され
てブラシレス直流電動機９に印加される電圧が決定さ
れ、該電動機９が被掃除面の変化及びフイルターの目詰
り度合いに応じた速度指令Ｎ＊に比例して駆動される。 第11図は本発明のブラシレス直流電動機を送風機用電
動機とした電気掃除機の性能曲線を示したもので（図の
表現は第５図と同一である）、鎖線はフイルターの目詰
りなしの場合を示し、実線はフイルターの目詰りありの
場合を示す。これより、本速度制御装置の機能でフイル
ターが目詰り状態に近づくにつれて電動機を高速で駆動
することにより、吸込仕事率Poutが向上するので、フイ
ルターが目詰り状態に到つても電気掃除機の吸込性能が
低下するのを防止できる。 第12図は電気掃除機の性能曲線を被掃除面に対応して
示したものであり、電動機の速度指令Ｎ＊を被掃除面に
応じて関数テーブルより得るようにしているので、被掃
除面に応じて最適な吸込仕事率で運転できる効果があ
る。 以上述べたように、被掃除面及びフイルターの目詰り
度合いに応じて電動機の回転数が自動的に制御されるの
で、最適な吸込仕事率で運転できる電気掃除機が得られ
る。 なお、圧力検出値の変動幅が小さい時は吸口が被掃除
面から離れている状態あるいは密着している状態と判断
でき、これによつても制御して良いことは言うまでもな
い。 〔発明の効果〕 本発明によれば、圧力検出手段の検出値の大きさと変
化範囲から被掃除面及びフィルターの目詰まり状態を判
断し、この判断結果に基づいて複数の制御パターンの中
から被掃除面及びフィルターの目詰まり状態に応じた制
御パターンを選択し、選択された制御パターンに基づい
て前記送風機用電動機の速度制御を行うようにしている
ので、フィルターの目詰まり状態に関係なく、被掃除面
の状態に適した吸込力を自動的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明のブラシレス直流電動機駆動用の制御回
路をブロツク的に示した概略構成図、第２図は本発明に
係るブラシレス直流電動機とインバータ装置からなる速
度制御装置の全体構成図、第３図は圧力センサーの取付
位置を示す電気掃除機の概略構成図、第４図は風量に対
する圧力検出値を示す図、第５図は電気掃除機の性能曲
線図、第６図はフイルターの目詰りに対する真空圧の変
化図、第７図は被掃除面に対する真空圧の変化図、第８
図は被掃除面に対する真空圧の変化範囲図、第９図は関
数テーブルの値を示す図、第10図はマイクロコンピユー
タにおいて実行される処理内容のフローチヤート、第11
図はフイルターの目詰り有無に対する電気掃除機の性能
曲線図、第12図は被掃除面に対する電気掃除機の性能曲
線図である。 ９……ブラスレス直流電動機、10……インバータ制御装
置、11……ホール素子、12……磁極位置検出回路、13…
…マイクロコンピユータ、14……交流電源、15……整流
回路、16……平滑コンデンサ、17……電流検出回路、19
……ベースドライバ。
路をブロツク的に示した概略構成図、第２図は本発明に
係るブラシレス直流電動機とインバータ装置からなる速
度制御装置の全体構成図、第３図は圧力センサーの取付
位置を示す電気掃除機の概略構成図、第４図は風量に対
する圧力検出値を示す図、第５図は電気掃除機の性能曲
線図、第６図はフイルターの目詰りに対する真空圧の変
化図、第７図は被掃除面に対する真空圧の変化図、第８
図は被掃除面に対する真空圧の変化範囲図、第９図は関
数テーブルの値を示す図、第10図はマイクロコンピユー
タにおいて実行される処理内容のフローチヤート、第11
図はフイルターの目詰り有無に対する電気掃除機の性能
曲線図、第12図は被掃除面に対する電気掃除機の性能曲
線図である。 ９……ブラスレス直流電動機、10……インバータ制御装
置、11……ホール素子、12……磁極位置検出回路、13…
…マイクロコンピユータ、14……交流電源、15……整流
回路、16……平滑コンデンサ、17……電流検出回路、19
……ベースドライバ。
フロントページの続き
(72)発明者 宮下 邦夫
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 石井 吉太郎
日立市東多賀町１丁目１番１号 株式会
社日立製作所多賀工場内
(72)発明者 常楽 文夫
日立市東多賀町１丁目１番１号 株式会
社日立製作所多賀工場内
(72)発明者 渡辺 修自
日立市東多賀町１丁目１番１号 株式会
社日立製作所多賀工場内
(72)発明者 豊島 久則
日立市東多賀町１丁目１番１号 株式会
社日立製作所多賀工場内
(72)発明者 斉藤 幸一
東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地
株式会社日立製作所内
(72)発明者 菱 和吉郎
東京都千代田区神田駿河台４丁目６番地
株式会社日立製作所内
(56)参考文献 特開 昭61−13932（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．送風機用電動機と、該送風機用電動機を可変速運転
する速度制御装置と、前記送風機用電動機の上流側の吸
引路内の圧力を検出する圧力検出手段とを有する電気掃
除機において、 前記速度制御装置は、被掃除面及びフィルターの目詰ま
りに応じて前記送風機用電動機の速度を変化させる複数
の制御パターンを記憶し、前記圧力検出手段によつて検
出された検出値の大きさと変化範囲から被掃除面及びフ
ィルターの目詰まり状態を判断し、この判断結果に基づ
いて前記複数の制御パターンの中から被掃除面及びフィ
ルターの目詰まりに応じた制御パターンを選択し、選択
された制御パターンに基づいて前記送風機用電動機の速
度制御を行うようにしたことを特徴とする電気掃除機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62125891A JP2679988B2 (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 電気掃除機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62125891A JP2679988B2 (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 電気掃除機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63294285A JPS63294285A (ja) | 1988-11-30 |
| JP2679988B2 true JP2679988B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=14921475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62125891A Expired - Lifetime JP2679988B2 (ja) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | 電気掃除機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2679988B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160003422A (ko) * | 2014-07-01 | 2016-01-11 | 삼성전자주식회사 | 청소 로봇 및 그 제어방법 |
| KR20160092825A (ko) * | 2015-01-28 | 2016-08-05 | 엘지전자 주식회사 | 청소기 및 이의 제어 방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04208089A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-29 | Tokyo Electric Co Ltd | 送風機用ブラシレスモータの駆動回路 |
| JPH04208087A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-07-29 | Tokyo Electric Co Ltd | 送風機用ブラシレスモータの駆動回路 |
| JP3425422B2 (ja) * | 2000-10-31 | 2003-07-14 | 株式会社東芝 | 超電導素子の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6113932A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-22 | 松下電器産業株式会社 | 掃除機の電力制御装置 |
-
1987
- 1987-05-25 JP JP62125891A patent/JP2679988B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160003422A (ko) * | 2014-07-01 | 2016-01-11 | 삼성전자주식회사 | 청소 로봇 및 그 제어방법 |
| KR102332241B1 (ko) * | 2014-07-01 | 2021-11-29 | 삼성전자주식회사 | 청소 로봇 및 그 제어방법 |
| KR20160092825A (ko) * | 2015-01-28 | 2016-08-05 | 엘지전자 주식회사 | 청소기 및 이의 제어 방법 |
| KR101688161B1 (ko) * | 2015-01-28 | 2016-12-20 | 엘지전자 주식회사 | 청소기 및 이의 제어 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63294285A (ja) | 1988-11-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |