JP2688665B2 - 自動電力制御形の電気掃除機 - Google Patents
自動電力制御形の電気掃除機Info
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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、使用状態や運転状態に応じて自動的に電動
送風機の電力を調節する機能を具備した自動電力制御形
の電気掃除機に関する。 〔従来の技術〕 一般に、電気掃除機の吸口の吸込性能や操作性は、床
面（被掃除面）との関係および電動送風機の電力（吸込
力，風量等に相関する）によつて影響される。 例えば、吸込口が大きいと床面へ吸い付きが強すぎて
吸口を動かしにくくなつて操作性が低下する。また、吸
口を空中に持ち上げたときは、余分な電力を消費するこ
とになると同時に騒音が大きくなる。逆に、吸込力が小
さいと床面がジユータン等の場合には、ごみを吸い取り
にくくなる。一方、集じんフイルタの目詰りが生じる
と、必要な吸込力が不足して吸込性能が低下する。 そこで、従来、上述のような吸口の吸込性能や操作性
を改善するため、掃除機内の圧力または風量を検出する
センサを設け、そのセンサの出力を電力制御回路へ送り
電動送風機の電力を適当な値に自動制御するようにした
ものが知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記のようなセンサは、概して検出出力が小
さいため、センサ用の電源回路と増幅回路が必要とな
り、構造の大形化・複雑さを招いていた。さらに、部品
点数も増し、部品個々の制度及び環境条件（温度など）
による補正が必要となるなどコスト高・信頼性の低下を
招いていた。また、一般的にこの種のセンサは圧力・風
量の検出部が露出しており、塵埃に対する保護が十分で
なく、センサの設置場所に制約を受けるため、適切な制
御ができないという問題がある。仮に、塵埃の通る流路
にセンサを設けようとすると、特別な防塵構造を必要と
し、さらに構造の複雑化・大形化を余儀なくされること
になる。 このような防塵性を考慮して、実公昭62−23430号公
報に、電動送風機の排気部に回転式フラツプからなる風
量センサを設けたものが提案されている。これによれ
ば、風量に応じて変化する回転フラツプの回転量を電気
抵抗に変換し、これに基づいて電動送風機の電力を制御
するものであるが、掃除機本体の置き方によつてフラツ
プに働く重心が風の流れる方と同一になつたり、逆向き
になつたりするため、そのつど、抵抗が変化し、動作が
不安定である。また排気に含まれる塵埃によつてフラツ
プの回動性が悪くなる恐れがあり、しかも吸口先端が急
に塞がれた場合、フラツプが急激に動きやすく、振動的
に動くので安定するまで時間がかかる。さらに回転式可
変抵抗、フラツプ、その他、部品点数が多くなり、コス
トが高くなる等の問題がある他、風量だけで操作性や吸
込性能を最適に制御することは困難である。 本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すること、
言い換えれば、電気掃除機の作動状態を検出するセンサ
の防塵性と温度特性を改善して設置場所の制約をなく
し、かつ簡単な構成のものにして小形で生産性，信頼性
に優れたものとし、あわせて電気掃除機の使用状態に応
じて吸込力や吸口の操作性を適切に自動制御できる自動
電力制御形の電気掃除機を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記目的を達成するために、第１の発明と
して、電動送風機の背圧により吸口から掃除面の塵埃を
吸い取ってフィルタに捕集する集塵室と、前記吸口から
電動送風機に至る吸引空気流路の所定点の静負圧と大気
圧の差圧を検出する差圧センサと、この差圧センサの出
力に応じて前記電動送風機の入力電力を制御する電力制
御回路とを有してなる電気掃除機において、前記差圧セ
ンサは、筒体と、この筒体の内面軸方向に延在させて形
成した抵抗体からなる第１の膜体と、前記第１の膜体か
ら離れた位置に前記筒体の内面軸方向に延在させて形成
した導電体又は抵抗体からなる第２の膜体と、前記第１
及び第２の膜体にそれぞれ接続した端子と、前記筒体内
に軸線方向に摺動自在に嵌装された導電性及び弾力性を
有する摺動子と、前記摺動子によって画成された第１と
第２の圧力室と、前記摺動子を第１の圧力室方向に弾発
付勢する弾性体とを有し、前記端子間の抵抗の変化によ
って前記差圧を検出するものであり、前記第１の圧力室
を大気室に連通し、前記第２の圧力室を前記所定点に連
通したことを特徴とする。 また、第２の発明として、前記第１の発明における差
圧センサを、フィルタを挟んで、吸口側と電動送風機側
の吸引空気流路の静負圧の差圧を検出するものとし、第
１の圧力室を吸口側に連通し前記第２の圧力室を電動送
風機側に連通してなることを特徴とする。 〔作用〕 このように構成された第１の発明と第２の発明の作用
を次に述べる。 電動送風機が運転されると吸口から空気とともに塵埃
が吸い取られ、塵埃は集じん室に分離捕集され、空気は
送風機の排気部から大気中へ放出される。このとき、吸
口から電動送風機に至る吸引空気流路内の各部の静負圧
は、風量や吸口と掃除面との状態等によつて変化する。
特に、その静負圧と大気圧の差圧は吸口の吸い付き状態
や掃除面の相異などの使用状態や、吸込引過不足などの
運転状態を表わす。 これらの状態を示す静負圧は差圧センサの第２の圧力
室に導かれ、摺動子を弾性体に抗して吸引する方向に作
用する。この際、吸引空気流路中の塵埃は防塵膜によつ
て圧力室への進入が阻止されるので、摺動抵抗の防塵性
が維持され、塵埃などによる摺動抵抗の短絡や、摺動接
触子の動作不良などが発生しない。一方、差圧センサの
第１の圧力室には大気圧が導入されているから、摺動子
は上記静負圧と大気圧との差圧に応じて変位される。 この結果、摺動子に連動された摺動抵抗の電気抵抗値
は上記差圧の変化に応じて変化し、上記状態の変化が電
気抵抗値の変化として直接的に検出される。 すなわち、上記構成の差圧センサによれば、センサ用
として格別の電源回路や増幅回路に設ける必要がなく、
構成が簡単で部品点数が少なくてすむ。また、差圧セン
サの出力抵抗値はセンサ自体の姿勢や周囲温度に影響さ
れず、かつ防塵静を有することから、取付け場所の制約
を受けることがないので、掃除機の使用または運転状態
を正確にかつ安定に検出できる。 しかして、電力制御回路は差圧センサの出力抵抗値に
応じて電動送風機の入力電力を制御し、使用状態などに
合わせて、吸口の操作性の最適制御、吸込力の最適制
御、消費電力や騒音の低減を確実にかつ安定に表現す
る。 ここで、使用状態等に合わせた入力電力の制御態様
は、使用者等の好の等に応じて予め定めるものであり、
次頁の表に示す。同表中のケースＡ〜Ｄは第１の発明に
対応して、ケースE,Fは第２の発明に対応する。また、
必要に応じてケースＡ〜Ｆを組合わせて適用することも
できる。 なお、差圧センサは差圧に応じて出力抵抗値が比例的
に増大するものと、その逆の関係になるものを選択でき
る。したがつて、表のケースの組合わせによつては同一
の差圧センサで制御できるものもある（例えばケースＩ
とII）。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 第１図〜第５図に本発明の一実施例の構成を示す。本
実施例は前記表のケースA,BおよびＤに対応させ、ケー
スA,Bの差圧センサ（以下、負荷センサと称する。）
と、ケースＤ用の差圧センサ（以下、目詰りセンサと称
する。）とを備えたものとされている。第１図はそれら
負荷センサと目詰りセンサの基本構成を示す断面図、第
２図は電気掃除機の全体外観図、第３図は掃除機本体の
断面図、第４図はホース部分に設けられた手元操作部の
断面図、第５図は回路図である。 目詰りセンサ１と負荷センサ２は、第１図に示すよう
に、基本的に同一構造とされている。センサケース11は
円筒体の両端に底部11a,11bを有して形成されている。
このケースセンサ11内に円筒状の絶縁材からなる支持体
12が同軸に挿入配設されており、この支持体12の内周面
に抵抗体膜13と導電体膜14とが周方向に２分割して形成
されている。なお、図に表われていないが、抵抗体膜13
と導電体膜14との境目は絶縁されており、また端子15と
16によつてセンサケース11の底部11bから外部に引出さ
れている。このように形成された抵抗体膜13と導電体膜
14に接触させて円板状の摺動子17が嵌装されている。 摺動子17は導電性を有しかつ弾力性を有する材料から
形成されており、円板状の周縁部は断面凸状に形成さ
れ、その先端部全周が抵抗体膜13と導電体膜14の膜面に
気密に摺接されている。この摺動子17によつてセンサケ
ース11の内部は第１の圧力室18と第２の圧力室19に画成
されている。また、摺動子17は一端がセンサケース11の
底部11bに係止されたコイルばね20により第１の圧力室1
8の方向に弾発付勢されている。 第１と第２の圧力室18,19にはそれぞれ連通口21,22を
介して被検空気の静圧が導入されるようになつている。
また、連通口21と22の開口全面にわたつて微細な空気孔
を有する防塵膜23が設けられており、これによつて被検
空気中の塵埃が圧力室18,19に侵入するのが阻止され
る。 このように、目詰りセンサ１と負荷センサ２は、第１
と第２の圧力室18と19に作用する静圧の差ΔＨとコイル
ばね20の付勢力に応じて摺動子17の位置が変位され、こ
の変位に応じて端子15と16間の抵抗値が変化する摺動抵
抗とされている。 一方、電気掃除機は第２図に示すように、掃除機本体
31,ホース32,手元操作部33,延長管34,吸口35を含んで構
成されている。また、掃除機本体１は第３図に示すよう
に、本体ケース36,フイルタ37,電動送風機38,電力制御
回路が完装されたプリント基板39,ノズル等のアタツチ
メント部品を入れる収納室40を含んで形成されている。 目詰りセンサ１は、第３図に示すように、第１の圧力
室18を掃除機の外気、すなわち大気圧に連通され、一方
第２の圧力室19をフイルタ36から電動送風機37に至る吸
引空気流路内すなわち中間部に連通させて取付けられて
いる。なお、目詰りセンサ１は、第６図に示すように、
中間部と大気圧の差圧ΔH1が大きくなるに従つて出力抵
抗値R1が大きくなる差圧、抵抗特性とされている。 負荷センサ２は、第４図に示すように、ホース32の手
元操作部33に取付けられており、第１の圧力室18は連通
口21を介して大気圧に連通され、第２の圧力室19は連通
口22を介してホース２の曲り継手41の内部に連通して設
けられている。 負荷センサ２の差圧、抵抗値特性は第７図に示すよう
に、大気圧とホース内静負圧との差圧ΔH2が大きくなれ
ばなるほど出力抵抗R2が小さくなるように形成されてい
る。 また、手元操作部33にはプリント基板42に完装された
可変抵抗器43が設けられ、つまみ44をスライド操作する
と可変抵抗器43の抵抗値R3が変化するようになつてい
る。この可変抵抗器43は第５図の電力制御回路に組込ま
れており、つまみ44を図において最右端に位置させたと
き抵抗値が無限大となつて電動送風機38が停止され、最
左端に位置させたとき抵抗値が最小限となつて電動送風
機38の入力電力が最大とされ、その中間位置においては
徐々に抵抗値が変化するものとされている。 負荷センサ２と可変抵抗器43は切換スイツチ45を切換
え操作することによつて、択一的に電力制御回路に組込
まれるようになつている。 電力制御回路50は第５図に示す構成となつている。電
動送風機38はトライアツク51を介して交流電源52に接続
されている。トライアツク51のゲートＧはパルストラン
ス53を介してトリガ回路54に接続されている。トリガ回
路54の電源は、降圧トランス55,整流回路56,抵抗57,定
電圧ダイオード58からなる回路により十分安全な低電圧
の直流とされている。この直流電源回路に抵抗59,目詰
りセンサ1,切換スイツチ45を介して負荷センサ２又は可
変抵抗器43,コンデンサ60の直列回路が接続されてい
る。コンデンサ60にはトリガ素子61を介してパルストラ
ンス53の１次巻線が並列接続されている。また、トリガ
素子61には抵抗62と63によつて分圧された直流電圧が供
給されている。 このように、トリガ回路54は目詰りセンサ１と負荷セ
ンサ２又は可変抵抗器43の合成抵抗Ｒ（R1＋R2又はR1＋
R3）とコンデンサ60の容量Ｃとにより定まる時定数の充
放電特性に応じてトリガ素子61を駆動し、トライアツク
51の点孤位相を変化させて入力電力を制御するようにな
つている。すなわち、合成抵抗Ｒと容量Ｃで定まる時定
数によりコンデンサ60が充電され、その充電電圧が一定
値以上になつたときに、トリガ素子61がトリガパルスを
出力してトライアツク51をターンオンさせる。このとき
コンデンサ60は放電する。したがつて、合成抵抗Ｒが小
さい程トリガパルスは早い時期に出力される。これによ
りトライアツク51のターンオンが早い時期となり電力送
風機38の入力電力が増大される。逆に合成抵抗Ｒが大き
い程トリガパルスが遅く出力されるので、電動送風機38
の入力電力は低減される。 このように構成された実施例の動作を次に説明する。 切換スイツチ45とＣ側に切換えると、電動送風機38の
入力電力は、目詰りセンサ１と負荷センサ２に作用する
差圧ΔH1とΔH2応じた出力抵抗R1とR2によつて制御され
る。 ここで、目詰りがないものとして、負荷用センサ２の
作用について説明する。いま、掃除開始時や移動時など
において、吸口35が空中に持上げられると、風量が大と
な、第８図点線で示すように電力が増大する。しかし、
吸口部における吸込損失が少ないので負圧センサ２に作
用する差圧ΔH2は極めて小さい。したがつて、負荷セン
サ２の摺動子17はコイルばね20によつて上方に押し上げ
られ、第７図に示したように出力抵抗値R2が急激に大と
なる。これによりコンデンサ60の充電時間が増大するの
で、電動送風機38の入力電力は第８図実線で示すように
急激に低下する特性となり、余分な電力消費が抑えられ
る。この結果、風量が一定量（例えば、1.2m3/分）に抑
えられ、騒音が小さくなる。 次に、吸口35を掃除面に当てると吸口部における圧力
損失が発生しΔH2が大きくなる。このときのΔH2が適度
なものであれば、入力電力は第８図に示すように通常の
値になる。しかし、掃除面が目の詰つたごみを吸引しに
くいジユータン等の場合や、吸口35がエアタービンブラ
シや隙間用等の場合には、強い吸引力がないと正常な吸
込機能が得られない。このような場合は吸口部における
圧力損失が大となつてホース内の静負圧が増大するので
ΔH2が大きくなり、摺動子17はコイルばね20に抗して引
き下げられ、負荷センサ２の出力抵抗R2が小さくなる。
この結果、コンデンサ60の充電時間が短くなり、電動送
風機38の入力電力が増加されるので、第８図に示した入
力電力等の曲線は上方にずれ、強い吸込力が得られる。 なお、軽い吸込力で足りる掃除面等の場合や、吸口35
の交換時などのように、負荷が比較的軽い場合には、上
述の吸口35を持ち上げた場合と同様な動作となる。 以上の負荷センサ２による電力制御は、従来は、使用
者がつまみ44を操作して行なつていたものであるが、本
実施例によれば自動的になされるので極めて便利であ
る。 一方、フイルタ37が目詰りした場合は、フイルタ37に
おける圧力損失が大きくなり、風量が低下するとともに
吸引力が低下する。このとき、フイルタ37と電動機38と
の間（中間点）の静負圧が大きく低下するので、差圧Δ
H2が大となり、目詰りセンサ１の摺動子17はコイルばね
20に抗して第２の圧力室19側に引き下げられ、出力抵抗
R1が小さくなる。この結果、コンデンサ60の充電時間が
短くなり、前述したと同様に電動送風機38の入力電力が
増大され、吸引力が増加して目詰りによる吸込性能の低
下が補正される。 なお、フイルタ37が目詰りしていない場合は、目詰り
センサ１の出力抵抗R1が高抵抗に保持され、電動送風機
38の入力電力は標準状態に保持される。 第９図に、本実施例による吸塵量と風量の関係を示
す。なお図中、対比するため自動電力制御形でない従来
の電気掃除機の例を点線で示す。同図から判るように、
フイルタ37が目詰りしていない初期の風量は負荷センサ
２の機能により一定値に抑えられ、目詰りが進むにつれ
て目詰りセンサ１の機能により吸込性能の低下が補正さ
れる。 上述した本実施例によれば次の効果が得られる。 （１）本実施例の差圧センサによれば、吸引空気流路内
の静負圧と大気圧との差圧により、電気掃除機の使用状
態等を検出するようにし、しかもその差圧を直接広範囲
な抵抗変化に変換するものとしていることから、センサ
用の電源回路や増幅回路が不要であり、部品点数が少な
く、安価で信頼性の高い制御を実現できる。 （２）本実施例の差圧センサによれば、防塵膜を有して
いることから、塵埃侵入による動作不良などを防止で
き、また取付け場所の制約を受けないため、入力電力制
御に好適な場所に取付けることができ、所望とする制御
を実現できるとともに信頼性を向上できる。 （３）負荷センサの機能により、吸口を空中に持ち上げ
たときの風量が低減されることから、余分な消費電力が
低減されるとともに、騒音が低減される。 （４）負荷センサの機能により、ジユータン等の強い吸
込力が要求される掃除面のときに自動的に吸込力が増大
されるので吸込特性の低下が補正される。 （５）目詰りセンサの機能により、フイルタの目詰り状
態に応じて吸込力が調整されるため、吸子性能の低下が
補正され、いつも強い吸込力が得られる。 （６）本実施例の差圧センサは、差圧を摺動抵抗により
抵抗変化に変換する構成としていることから、周囲温度
や温度の変化に対して特性が安定しており、センサ調整
や補正回路が不要であり、構成が簡単で信頼性が高い。 （７）また、本実施例のように可変抵抗により電動送風
機の入力電力を制御する方式の場合には、直接制御回路
に組込むことができ、制御回路の構成変更が容易であ
る。 （８）吸口を掃除面に軽く当てれば静負圧が低くなると
ともに、入力電力が低くなり、吸込力が弱くなつて吸口
は操作しやすくなる。一方、吸口を床面に強く押しつけ
ると静負圧が上昇して、入力電力が上がる。これにより
吸込力が強くなつて、塵埃を強力に吸取ることができる
ので使用者は異和感なく掃除でき、人間工学的にも自然
に操作することができる。 （９）差圧により状態を検出していることから、掃除機
本体の置き方等による影響が少なく安定した動作が得ら
れる。また、吸口が急にふさがれても静負圧の変化に速
応して負荷センサが作動するので、動作がすばやい。 なお、上記実施例では、負荷センサと目詰りセンサの
双方を具備したものとしているが、いずれか一方であつ
てもよく、この場合はそれぞれの効果を奏することがで
きる。 また、目詰りセンサの差圧検出点を第10図に示すよう
にフイルタ37をはさんで吸引空気流路の前後の静負圧と
し、その差圧により作動させることもできる。この場合
は第１の圧力室18をフイルタ37の上流側に、第２の圧力
室19をフイルタ37と電動送風機38の中間点に連通させて
用いればよい。これによれば、吸口35の負荷状態に拘り
なくフイルタ37自体の目詰りのみを検出でき、真の目詰
りに応じた入力電力制御ができる。 また、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、前記表に示したケースに対応させることができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本実施例によれば、電気掃除機
の作動状態を検出するセンサの防塵性と温度特性が改善
され、設置場所の制約をなくし、かつ簡単な構成のもの
にすることができ、また小形で生産性，信頼性に優れ，
電気掃除機の使用状態等に応じて吸込力や操作性を適切
に自動制御できる。
送風機の電力を調節する機能を具備した自動電力制御形
の電気掃除機に関する。 〔従来の技術〕 一般に、電気掃除機の吸口の吸込性能や操作性は、床
面（被掃除面）との関係および電動送風機の電力（吸込
力，風量等に相関する）によつて影響される。 例えば、吸込口が大きいと床面へ吸い付きが強すぎて
吸口を動かしにくくなつて操作性が低下する。また、吸
口を空中に持ち上げたときは、余分な電力を消費するこ
とになると同時に騒音が大きくなる。逆に、吸込力が小
さいと床面がジユータン等の場合には、ごみを吸い取り
にくくなる。一方、集じんフイルタの目詰りが生じる
と、必要な吸込力が不足して吸込性能が低下する。 そこで、従来、上述のような吸口の吸込性能や操作性
を改善するため、掃除機内の圧力または風量を検出する
センサを設け、そのセンサの出力を電力制御回路へ送り
電動送風機の電力を適当な値に自動制御するようにした
ものが知られている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記のようなセンサは、概して検出出力が小
さいため、センサ用の電源回路と増幅回路が必要とな
り、構造の大形化・複雑さを招いていた。さらに、部品
点数も増し、部品個々の制度及び環境条件（温度など）
による補正が必要となるなどコスト高・信頼性の低下を
招いていた。また、一般的にこの種のセンサは圧力・風
量の検出部が露出しており、塵埃に対する保護が十分で
なく、センサの設置場所に制約を受けるため、適切な制
御ができないという問題がある。仮に、塵埃の通る流路
にセンサを設けようとすると、特別な防塵構造を必要と
し、さらに構造の複雑化・大形化を余儀なくされること
になる。 このような防塵性を考慮して、実公昭62−23430号公
報に、電動送風機の排気部に回転式フラツプからなる風
量センサを設けたものが提案されている。これによれ
ば、風量に応じて変化する回転フラツプの回転量を電気
抵抗に変換し、これに基づいて電動送風機の電力を制御
するものであるが、掃除機本体の置き方によつてフラツ
プに働く重心が風の流れる方と同一になつたり、逆向き
になつたりするため、そのつど、抵抗が変化し、動作が
不安定である。また排気に含まれる塵埃によつてフラツ
プの回動性が悪くなる恐れがあり、しかも吸口先端が急
に塞がれた場合、フラツプが急激に動きやすく、振動的
に動くので安定するまで時間がかかる。さらに回転式可
変抵抗、フラツプ、その他、部品点数が多くなり、コス
トが高くなる等の問題がある他、風量だけで操作性や吸
込性能を最適に制御することは困難である。 本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すること、
言い換えれば、電気掃除機の作動状態を検出するセンサ
の防塵性と温度特性を改善して設置場所の制約をなく
し、かつ簡単な構成のものにして小形で生産性，信頼性
に優れたものとし、あわせて電気掃除機の使用状態に応
じて吸込力や吸口の操作性を適切に自動制御できる自動
電力制御形の電気掃除機を提供することにある。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は、上記目的を達成するために、第１の発明と
して、電動送風機の背圧により吸口から掃除面の塵埃を
吸い取ってフィルタに捕集する集塵室と、前記吸口から
電動送風機に至る吸引空気流路の所定点の静負圧と大気
圧の差圧を検出する差圧センサと、この差圧センサの出
力に応じて前記電動送風機の入力電力を制御する電力制
御回路とを有してなる電気掃除機において、前記差圧セ
ンサは、筒体と、この筒体の内面軸方向に延在させて形
成した抵抗体からなる第１の膜体と、前記第１の膜体か
ら離れた位置に前記筒体の内面軸方向に延在させて形成
した導電体又は抵抗体からなる第２の膜体と、前記第１
及び第２の膜体にそれぞれ接続した端子と、前記筒体内
に軸線方向に摺動自在に嵌装された導電性及び弾力性を
有する摺動子と、前記摺動子によって画成された第１と
第２の圧力室と、前記摺動子を第１の圧力室方向に弾発
付勢する弾性体とを有し、前記端子間の抵抗の変化によ
って前記差圧を検出するものであり、前記第１の圧力室
を大気室に連通し、前記第２の圧力室を前記所定点に連
通したことを特徴とする。 また、第２の発明として、前記第１の発明における差
圧センサを、フィルタを挟んで、吸口側と電動送風機側
の吸引空気流路の静負圧の差圧を検出するものとし、第
１の圧力室を吸口側に連通し前記第２の圧力室を電動送
風機側に連通してなることを特徴とする。 〔作用〕 このように構成された第１の発明と第２の発明の作用
を次に述べる。 電動送風機が運転されると吸口から空気とともに塵埃
が吸い取られ、塵埃は集じん室に分離捕集され、空気は
送風機の排気部から大気中へ放出される。このとき、吸
口から電動送風機に至る吸引空気流路内の各部の静負圧
は、風量や吸口と掃除面との状態等によつて変化する。
特に、その静負圧と大気圧の差圧は吸口の吸い付き状態
や掃除面の相異などの使用状態や、吸込引過不足などの
運転状態を表わす。 これらの状態を示す静負圧は差圧センサの第２の圧力
室に導かれ、摺動子を弾性体に抗して吸引する方向に作
用する。この際、吸引空気流路中の塵埃は防塵膜によつ
て圧力室への進入が阻止されるので、摺動抵抗の防塵性
が維持され、塵埃などによる摺動抵抗の短絡や、摺動接
触子の動作不良などが発生しない。一方、差圧センサの
第１の圧力室には大気圧が導入されているから、摺動子
は上記静負圧と大気圧との差圧に応じて変位される。 この結果、摺動子に連動された摺動抵抗の電気抵抗値
は上記差圧の変化に応じて変化し、上記状態の変化が電
気抵抗値の変化として直接的に検出される。 すなわち、上記構成の差圧センサによれば、センサ用
として格別の電源回路や増幅回路に設ける必要がなく、
構成が簡単で部品点数が少なくてすむ。また、差圧セン
サの出力抵抗値はセンサ自体の姿勢や周囲温度に影響さ
れず、かつ防塵静を有することから、取付け場所の制約
を受けることがないので、掃除機の使用または運転状態
を正確にかつ安定に検出できる。 しかして、電力制御回路は差圧センサの出力抵抗値に
応じて電動送風機の入力電力を制御し、使用状態などに
合わせて、吸口の操作性の最適制御、吸込力の最適制
御、消費電力や騒音の低減を確実にかつ安定に表現す
る。 ここで、使用状態等に合わせた入力電力の制御態様
は、使用者等の好の等に応じて予め定めるものであり、
次頁の表に示す。同表中のケースＡ〜Ｄは第１の発明に
対応して、ケースE,Fは第２の発明に対応する。また、
必要に応じてケースＡ〜Ｆを組合わせて適用することも
できる。 なお、差圧センサは差圧に応じて出力抵抗値が比例的
に増大するものと、その逆の関係になるものを選択でき
る。したがつて、表のケースの組合わせによつては同一
の差圧センサで制御できるものもある（例えばケースＩ
とII）。 〔実施例〕 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。 第１図〜第５図に本発明の一実施例の構成を示す。本
実施例は前記表のケースA,BおよびＤに対応させ、ケー
スA,Bの差圧センサ（以下、負荷センサと称する。）
と、ケースＤ用の差圧センサ（以下、目詰りセンサと称
する。）とを備えたものとされている。第１図はそれら
負荷センサと目詰りセンサの基本構成を示す断面図、第
２図は電気掃除機の全体外観図、第３図は掃除機本体の
断面図、第４図はホース部分に設けられた手元操作部の
断面図、第５図は回路図である。 目詰りセンサ１と負荷センサ２は、第１図に示すよう
に、基本的に同一構造とされている。センサケース11は
円筒体の両端に底部11a,11bを有して形成されている。
このケースセンサ11内に円筒状の絶縁材からなる支持体
12が同軸に挿入配設されており、この支持体12の内周面
に抵抗体膜13と導電体膜14とが周方向に２分割して形成
されている。なお、図に表われていないが、抵抗体膜13
と導電体膜14との境目は絶縁されており、また端子15と
16によつてセンサケース11の底部11bから外部に引出さ
れている。このように形成された抵抗体膜13と導電体膜
14に接触させて円板状の摺動子17が嵌装されている。 摺動子17は導電性を有しかつ弾力性を有する材料から
形成されており、円板状の周縁部は断面凸状に形成さ
れ、その先端部全周が抵抗体膜13と導電体膜14の膜面に
気密に摺接されている。この摺動子17によつてセンサケ
ース11の内部は第１の圧力室18と第２の圧力室19に画成
されている。また、摺動子17は一端がセンサケース11の
底部11bに係止されたコイルばね20により第１の圧力室1
8の方向に弾発付勢されている。 第１と第２の圧力室18,19にはそれぞれ連通口21,22を
介して被検空気の静圧が導入されるようになつている。
また、連通口21と22の開口全面にわたつて微細な空気孔
を有する防塵膜23が設けられており、これによつて被検
空気中の塵埃が圧力室18,19に侵入するのが阻止され
る。 このように、目詰りセンサ１と負荷センサ２は、第１
と第２の圧力室18と19に作用する静圧の差ΔＨとコイル
ばね20の付勢力に応じて摺動子17の位置が変位され、こ
の変位に応じて端子15と16間の抵抗値が変化する摺動抵
抗とされている。 一方、電気掃除機は第２図に示すように、掃除機本体
31,ホース32,手元操作部33,延長管34,吸口35を含んで構
成されている。また、掃除機本体１は第３図に示すよう
に、本体ケース36,フイルタ37,電動送風機38,電力制御
回路が完装されたプリント基板39,ノズル等のアタツチ
メント部品を入れる収納室40を含んで形成されている。 目詰りセンサ１は、第３図に示すように、第１の圧力
室18を掃除機の外気、すなわち大気圧に連通され、一方
第２の圧力室19をフイルタ36から電動送風機37に至る吸
引空気流路内すなわち中間部に連通させて取付けられて
いる。なお、目詰りセンサ１は、第６図に示すように、
中間部と大気圧の差圧ΔH1が大きくなるに従つて出力抵
抗値R1が大きくなる差圧、抵抗特性とされている。 負荷センサ２は、第４図に示すように、ホース32の手
元操作部33に取付けられており、第１の圧力室18は連通
口21を介して大気圧に連通され、第２の圧力室19は連通
口22を介してホース２の曲り継手41の内部に連通して設
けられている。 負荷センサ２の差圧、抵抗値特性は第７図に示すよう
に、大気圧とホース内静負圧との差圧ΔH2が大きくなれ
ばなるほど出力抵抗R2が小さくなるように形成されてい
る。 また、手元操作部33にはプリント基板42に完装された
可変抵抗器43が設けられ、つまみ44をスライド操作する
と可変抵抗器43の抵抗値R3が変化するようになつてい
る。この可変抵抗器43は第５図の電力制御回路に組込ま
れており、つまみ44を図において最右端に位置させたと
き抵抗値が無限大となつて電動送風機38が停止され、最
左端に位置させたとき抵抗値が最小限となつて電動送風
機38の入力電力が最大とされ、その中間位置においては
徐々に抵抗値が変化するものとされている。 負荷センサ２と可変抵抗器43は切換スイツチ45を切換
え操作することによつて、択一的に電力制御回路に組込
まれるようになつている。 電力制御回路50は第５図に示す構成となつている。電
動送風機38はトライアツク51を介して交流電源52に接続
されている。トライアツク51のゲートＧはパルストラン
ス53を介してトリガ回路54に接続されている。トリガ回
路54の電源は、降圧トランス55,整流回路56,抵抗57,定
電圧ダイオード58からなる回路により十分安全な低電圧
の直流とされている。この直流電源回路に抵抗59,目詰
りセンサ1,切換スイツチ45を介して負荷センサ２又は可
変抵抗器43,コンデンサ60の直列回路が接続されてい
る。コンデンサ60にはトリガ素子61を介してパルストラ
ンス53の１次巻線が並列接続されている。また、トリガ
素子61には抵抗62と63によつて分圧された直流電圧が供
給されている。 このように、トリガ回路54は目詰りセンサ１と負荷セ
ンサ２又は可変抵抗器43の合成抵抗Ｒ（R1＋R2又はR1＋
R3）とコンデンサ60の容量Ｃとにより定まる時定数の充
放電特性に応じてトリガ素子61を駆動し、トライアツク
51の点孤位相を変化させて入力電力を制御するようにな
つている。すなわち、合成抵抗Ｒと容量Ｃで定まる時定
数によりコンデンサ60が充電され、その充電電圧が一定
値以上になつたときに、トリガ素子61がトリガパルスを
出力してトライアツク51をターンオンさせる。このとき
コンデンサ60は放電する。したがつて、合成抵抗Ｒが小
さい程トリガパルスは早い時期に出力される。これによ
りトライアツク51のターンオンが早い時期となり電力送
風機38の入力電力が増大される。逆に合成抵抗Ｒが大き
い程トリガパルスが遅く出力されるので、電動送風機38
の入力電力は低減される。 このように構成された実施例の動作を次に説明する。 切換スイツチ45とＣ側に切換えると、電動送風機38の
入力電力は、目詰りセンサ１と負荷センサ２に作用する
差圧ΔH1とΔH2応じた出力抵抗R1とR2によつて制御され
る。 ここで、目詰りがないものとして、負荷用センサ２の
作用について説明する。いま、掃除開始時や移動時など
において、吸口35が空中に持上げられると、風量が大と
な、第８図点線で示すように電力が増大する。しかし、
吸口部における吸込損失が少ないので負圧センサ２に作
用する差圧ΔH2は極めて小さい。したがつて、負荷セン
サ２の摺動子17はコイルばね20によつて上方に押し上げ
られ、第７図に示したように出力抵抗値R2が急激に大と
なる。これによりコンデンサ60の充電時間が増大するの
で、電動送風機38の入力電力は第８図実線で示すように
急激に低下する特性となり、余分な電力消費が抑えられ
る。この結果、風量が一定量（例えば、1.2m3/分）に抑
えられ、騒音が小さくなる。 次に、吸口35を掃除面に当てると吸口部における圧力
損失が発生しΔH2が大きくなる。このときのΔH2が適度
なものであれば、入力電力は第８図に示すように通常の
値になる。しかし、掃除面が目の詰つたごみを吸引しに
くいジユータン等の場合や、吸口35がエアタービンブラ
シや隙間用等の場合には、強い吸引力がないと正常な吸
込機能が得られない。このような場合は吸口部における
圧力損失が大となつてホース内の静負圧が増大するので
ΔH2が大きくなり、摺動子17はコイルばね20に抗して引
き下げられ、負荷センサ２の出力抵抗R2が小さくなる。
この結果、コンデンサ60の充電時間が短くなり、電動送
風機38の入力電力が増加されるので、第８図に示した入
力電力等の曲線は上方にずれ、強い吸込力が得られる。 なお、軽い吸込力で足りる掃除面等の場合や、吸口35
の交換時などのように、負荷が比較的軽い場合には、上
述の吸口35を持ち上げた場合と同様な動作となる。 以上の負荷センサ２による電力制御は、従来は、使用
者がつまみ44を操作して行なつていたものであるが、本
実施例によれば自動的になされるので極めて便利であ
る。 一方、フイルタ37が目詰りした場合は、フイルタ37に
おける圧力損失が大きくなり、風量が低下するとともに
吸引力が低下する。このとき、フイルタ37と電動機38と
の間（中間点）の静負圧が大きく低下するので、差圧Δ
H2が大となり、目詰りセンサ１の摺動子17はコイルばね
20に抗して第２の圧力室19側に引き下げられ、出力抵抗
R1が小さくなる。この結果、コンデンサ60の充電時間が
短くなり、前述したと同様に電動送風機38の入力電力が
増大され、吸引力が増加して目詰りによる吸込性能の低
下が補正される。 なお、フイルタ37が目詰りしていない場合は、目詰り
センサ１の出力抵抗R1が高抵抗に保持され、電動送風機
38の入力電力は標準状態に保持される。 第９図に、本実施例による吸塵量と風量の関係を示
す。なお図中、対比するため自動電力制御形でない従来
の電気掃除機の例を点線で示す。同図から判るように、
フイルタ37が目詰りしていない初期の風量は負荷センサ
２の機能により一定値に抑えられ、目詰りが進むにつれ
て目詰りセンサ１の機能により吸込性能の低下が補正さ
れる。 上述した本実施例によれば次の効果が得られる。 （１）本実施例の差圧センサによれば、吸引空気流路内
の静負圧と大気圧との差圧により、電気掃除機の使用状
態等を検出するようにし、しかもその差圧を直接広範囲
な抵抗変化に変換するものとしていることから、センサ
用の電源回路や増幅回路が不要であり、部品点数が少な
く、安価で信頼性の高い制御を実現できる。 （２）本実施例の差圧センサによれば、防塵膜を有して
いることから、塵埃侵入による動作不良などを防止で
き、また取付け場所の制約を受けないため、入力電力制
御に好適な場所に取付けることができ、所望とする制御
を実現できるとともに信頼性を向上できる。 （３）負荷センサの機能により、吸口を空中に持ち上げ
たときの風量が低減されることから、余分な消費電力が
低減されるとともに、騒音が低減される。 （４）負荷センサの機能により、ジユータン等の強い吸
込力が要求される掃除面のときに自動的に吸込力が増大
されるので吸込特性の低下が補正される。 （５）目詰りセンサの機能により、フイルタの目詰り状
態に応じて吸込力が調整されるため、吸子性能の低下が
補正され、いつも強い吸込力が得られる。 （６）本実施例の差圧センサは、差圧を摺動抵抗により
抵抗変化に変換する構成としていることから、周囲温度
や温度の変化に対して特性が安定しており、センサ調整
や補正回路が不要であり、構成が簡単で信頼性が高い。 （７）また、本実施例のように可変抵抗により電動送風
機の入力電力を制御する方式の場合には、直接制御回路
に組込むことができ、制御回路の構成変更が容易であ
る。 （８）吸口を掃除面に軽く当てれば静負圧が低くなると
ともに、入力電力が低くなり、吸込力が弱くなつて吸口
は操作しやすくなる。一方、吸口を床面に強く押しつけ
ると静負圧が上昇して、入力電力が上がる。これにより
吸込力が強くなつて、塵埃を強力に吸取ることができる
ので使用者は異和感なく掃除でき、人間工学的にも自然
に操作することができる。 （９）差圧により状態を検出していることから、掃除機
本体の置き方等による影響が少なく安定した動作が得ら
れる。また、吸口が急にふさがれても静負圧の変化に速
応して負荷センサが作動するので、動作がすばやい。 なお、上記実施例では、負荷センサと目詰りセンサの
双方を具備したものとしているが、いずれか一方であつ
てもよく、この場合はそれぞれの効果を奏することがで
きる。 また、目詰りセンサの差圧検出点を第10図に示すよう
にフイルタ37をはさんで吸引空気流路の前後の静負圧と
し、その差圧により作動させることもできる。この場合
は第１の圧力室18をフイルタ37の上流側に、第２の圧力
室19をフイルタ37と電動送風機38の中間点に連通させて
用いればよい。これによれば、吸口35の負荷状態に拘り
なくフイルタ37自体の目詰りのみを検出でき、真の目詰
りに応じた入力電力制御ができる。 また、本発明は上記実施例に限定されるものではな
く、前記表に示したケースに対応させることができる。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本実施例によれば、電気掃除機
の作動状態を検出するセンサの防塵性と温度特性が改善
され、設置場所の制約をなくし、かつ簡単な構成のもの
にすることができ、また小形で生産性，信頼性に優れ，
電気掃除機の使用状態等に応じて吸込力や操作性を適切
に自動制御できる。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第５図は本発明の一実施例の構成を示す図であ
り、第１図は差圧センサの断面図、第２図は電気掃除機
全体の外観図、第３図は掃除機本体の断面図、第４図は
手元操作部の断面図、第５図は電力制御回路図、第６図
と第７図は上記実施例の差圧センサの差圧・抵抗特性を
示す線図、第８図は上記実施例の動作特性線図、第９図
は上記実施例の吸塵量と風量との関係を示す線図、第10
図は他の実施例に係る目詰りセンサの取付け状態を示す
模式図である。 １……目詰りセンサ、２……負荷センサ、11……センサ
ケース、12……支持体、13……抵抗体膜、14……導電体
膜、17……摺動子、18……第１の圧力室、19……第２の
圧力室、20……コイルばね、23……防塵膜、32……ホー
ス、33……手元操作部、35……吸口、37……フイルタ、
38……電動送風機、50……電力制御回路、51……トライ
アツク、61……トリガ素子。
り、第１図は差圧センサの断面図、第２図は電気掃除機
全体の外観図、第３図は掃除機本体の断面図、第４図は
手元操作部の断面図、第５図は電力制御回路図、第６図
と第７図は上記実施例の差圧センサの差圧・抵抗特性を
示す線図、第８図は上記実施例の動作特性線図、第９図
は上記実施例の吸塵量と風量との関係を示す線図、第10
図は他の実施例に係る目詰りセンサの取付け状態を示す
模式図である。 １……目詰りセンサ、２……負荷センサ、11……センサ
ケース、12……支持体、13……抵抗体膜、14……導電体
膜、17……摺動子、18……第１の圧力室、19……第２の
圧力室、20……コイルばね、23……防塵膜、32……ホー
ス、33……手元操作部、35……吸口、37……フイルタ、
38……電動送風機、50……電力制御回路、51……トライ
アツク、61……トリガ素子。
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 １．電動送風機の背圧により吸口から掃除面の塵埃を吸
い取ってフィルタに捕集する集塵室と、前記吸口から電
動送風機に至る吸引空気流路の所定点の静負圧と大気圧
の差圧を検出する差圧センサと、この差圧センサの出力
に応じて前記電動送風機の入力電力を制御する電力制御
回路とを有してなる電気掃除機において、前記差圧セン
サは、筒体と、この筒体の内面軸方向に延在させて形成
した抵抗体からなる第１の膜体と、前記第１の膜体から
離れた位置に前記筒体の内面軸方向に延在させて形成し
た導電体又は抵抗体からなる第２の膜体と、前記第１及
び第２の膜体にそれぞれ接続した端子と、前記筒体内に
軸線方向に摺動自在に嵌装された導電性及び弾力性を有
する摺動子と、前記摺動子によって画成された第１と第
２の圧力室と、前記摺動子を第１の圧力室方向に弾発付
勢する弾性体とを有し、前記端子間の抵抗の変化によっ
て前記差圧を検出するものであり、前記第１の圧力室を
大気圧に連通し、前記第２の圧力室を前記所定点に連通
してなることを特徴とする自動電力制御形の電気掃除
機。 ２．特許請求の範囲第１項記載の発明において、前記差
圧センサを吸口と集塵室を連通するホース部に取付け、
前記第２の圧力室をホース内に連通させたことを特徴と
する自動電力制御形の電気掃除機。 ３．特許請求の範囲第１項記載の発明において、前記差
圧センサを前記電動送風機が収納された本体ケースに取
付け、前記第２の圧力室を前記電動送風機と前記フィル
タの間の吸引空気流路に連通させたことを特徴とする自
動電力制御形の電気掃除機。 ４．電動送風機の背圧により吸口から掃除面の塵埃を吸
い取ってフィルタに捕集する集塵室と、前記吸口から電
動送風機に至る吸引空気流路の所定点の静負圧と大気圧
の差圧を検出する差圧センサと、この差圧センサの出力
に応じて前記電動送風機の入力電力を制御する電力制御
回路とを有してなる電気掃除機において、前記差圧セン
サは、筒体と、この筒体の内面軸方向に延在させて形成
した抵抗体からなる第１の膜体と、前記第１の膜体から
離れた位置に前記筒体の内面軸方向に延在させて形成し
た導電体又は抵抗体からなる第２の膜体と、前記第１及
び第２の膜体にそれぞれ接続した端子と、前記筒体内に
軸線方向に摺動自在に嵌装された導電性及び弾力性を有
する摺動子と、前記摺動子によって画成された第１と第
２の圧力室と、前記摺動子を第１の圧力室方向に弾発付
勢する弾性体とを有し、前記端子間の抵抗の変化によっ
て前記差圧を検出するものであり、前記第１の圧力室と
吸口室に連通し、前記第２の圧力を電動送風機側に連通
してなることを特徴とする自動電力制御形の電気掃除
機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62306687A JP2688665B2 (ja) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | 自動電力制御形の電気掃除機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62306687A JP2688665B2 (ja) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | 自動電力制御形の電気掃除機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01146519A JPH01146519A (ja) | 1989-06-08 |
| JP2688665B2 true JP2688665B2 (ja) | 1997-12-10 |
Family
ID=17960104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62306687A Expired - Fee Related JP2688665B2 (ja) | 1987-12-03 | 1987-12-03 | 自動電力制御形の電気掃除機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
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| JP6304093B2 (ja) | 2015-03-25 | 2018-04-04 | コニカミノルタ株式会社 | 空気流センサー、オプション装置及び画像形成システム |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5850925A (ja) * | 1981-09-21 | 1983-03-25 | 東芝テック株式会社 | 電気掃除機 |
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| JPS61174897U (ja) * | 1985-04-15 | 1986-10-31 | ||
| JPS627969U (ja) * | 1985-06-29 | 1987-01-17 |
-
1987
- 1987-12-03 JP JP62306687A patent/JP2688665B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01146519A (ja) | 1989-06-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |