JP3146881B2 - 電気掃除機の制御装置 - Google Patents

電気掃除機の制御装置

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JP3146881B2 JP24379694A JP24379694A JP3146881B2 JP 3146881 B2 JP3146881 B2 JP 3146881B2 JP 24379694 A JP24379694 A JP 24379694A JP 24379694 A JP24379694 A JP 24379694A JP 3146881 B2 JP3146881 B2 JP 3146881B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気掃除機の吸込力制
御に関するものであり、特に近年の高吸込力化に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電気掃除機は多種多様に展開さ
れ、電気掃除機の手元操作部でその吸込力を変化させる
だけでなく、塵埃通過経路にごみセンサを有し、ごみの
吸い込み量に応じて吸込力を自動制御するものもある
が、より高い吸込力を得るためには、消費電力をいかに
高精度に制御できるか、また信頼性をいかに向上させる
か等が課題となっている。
【0003】以下、従来の電気掃除機の制御装置につい
て図6を参照しながら説明する。図6は従来の電気掃除
機の制御装置の構成を示す回路図である。図において、
1は電機掃除機に電力を供給するAC100Vの商用電
源、2は電機掃除機本体の動力源であるモーター、3は
モーター2を駆動する双方向サイリスタ、4は電機掃除
機の運転モードを設定する操作部、5は装置全体の動作
を制御する位相制御回路で、マイクロコンピュータ等で
構成される。6は位相制御回路5の出力ポート、7は位
相制御回路5が出力したモーター位相制御タイミング信
号を入力し、モーター位相制御タイミング信号電流を流
すフォトサイリスタである。
【0004】上記構成による動作を説明する。位相制御
回路5は操作部4より操作者が指示する運転モードに対
応して、出力ポート6からモーター位相制御タイミング
信号をフォトサイリスタ7に出力する。フォトサイリス
タ7はモーター位相制御タイミング信号に従って導通
し、双方向サイリスタ3のゲートにモーター位相制御タ
イミング信号電流を与える。双方向サイリスタ3は前記
モーター位相制御タイミング信号電流をゲートに入力
し、その位相に従ってモーター2を駆動する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年電
気掃除機の高吸込力化が進む中で、さらに吸い込み性能
を向上させるためにモーターの入力電力を上げようとす
ると、モーターの巻線等の温度上昇が大きくなり、別途
電気掃除機本体内に設けられたサーモプロテクタ等(図
示せず)の保護装置が作動し、運転ができなくなる等の
不具合や、モーターブラシの摩耗などの耐久性確保等の
課題や、本体内の集塵室にごみが多くなった場合、その
ごみによって空気の流れが妨げられるため、吸込力が低
下してしまうという問題があった。
【0006】本発明は、以上のような不具合や課題およ
び問題点を解決するもので、モーターの巻線等の温度を
検出し、異常温度になる前にモーターへの入力電力を低
減させるものである。また集塵室内にごみが増えた場合
等吸込力が低下しそうになるときにおいてもモーターに
流れる負荷電流の減少を検出することによって、吸込力
を高めるようにモーターを制御して快適に掃除ができ、
またモーター負荷電流の増加を検出してモーターへの電
力供給を減らし、モーターブラシの耐久性を確保するこ
とを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の第1の手段は、吸込力を発生させるモーター
と、前記モーターを駆動する駆動回路と、前記駆動回路
を制御する位相制御回路とを備えた電気掃除機におい
て、前記モーターの温度検出手段と前記モーターに流れ
る負荷電流を検出するための電流検出手段を有し、モー
ターの温度上昇が大きい場合は吸い込み風量の減少に伴
いモーターの消費電力を減少させ、モーターの温度上昇
が小さい場合は吸い込み風量の減少に伴いモーターの消
費電力を増加させるものである。
【0008】また第の手段は、吸込力を発生させるモ
ーターと、前記モーターを駆動する駆動回路と、前記駆
動回路を制御する位相制御回路と、前記モーターに流れ
る負荷電流を検出するための電流検出手段を備えた電気
掃除機において、前記負荷電流検出手段の出力を平滑処
理する平滑回路にサーミスタを用いたものである。
【0009】
【作用】本発明のの手段によると、まずモーターに
流れる負荷電流を電流検出手段が検出し整流及び平滑処
理し、電圧値として位相制御回路へ出力する。また温度
検出手段はモーターの発熱温度を測定し、位相制御回路
へ出力する。位相制御回路は温度検出手段からの情報と
電流検出手段からの情報により、モーターの入力電力を
決定し、モーターへの位相制御量を変化させるものであ
る。
【0010】第の手段によると、まずモーターに流れ
る負荷電流を電流検出手段が検出し平滑回路で整流及び
平滑処理し、電圧値として位相制御回路へ出力する。前
記電流検出手段の平滑回路はサーミスタとコンデンサに
より構成されており、サーミスタはモーターの温度によ
りその抵抗値が変化する。モーターの入力電力が同一の
値である場合、モーターの温度が高いと前記サーミスタ
の抵抗値が大きくなるため、平滑回路の出力電圧値も大
きくなる。位相制御回路は平滑回路からの出力電圧値が
規定の値となるように、位相制御量を増やす。またモー
ターの温度低いと前記サーミスタの抵抗値が小さくなる
ため、平滑回路の出力電圧値も小さくなる。位相制御回
路は平滑回路からの出力電圧値が規定の値となるよう
に、位相制御量を減らすものである。
【0011】
【実施例】本発明の第1の実施例について図1を参照し
ながら説明する。
【0012】図1のように、モーター2はモーター駆動
用の双方向性サイリスタ3とともに商用電源1に接続さ
れている。位相制御回路5は使用者が操作する操作部4
で設定される運転モードにもとずき、出力ポート6より
モーターの位相制御量をきめる位相制御タイミング信号
を出力する。7は位相制御回路5が出力したモーター位
相制御タイミング信号を入力し、モーター位相制御タイ
ミング信号電流を流すフォトサイリスタである。8はモ
ーターの温度を検出する温度検出手段で、本実施例で
は、サーミスタを使用しているが、熱電対を使用しても
良い。温度検出手段8の出力は、位相制御回路5におい
て電圧値に変換している。
【0013】上記構成による作用は以下の通りである。
位相制御回路5は操作部4より操作者が指示する運転モ
ードに対応して、出力ポート6からモーター位相制御タ
イミング信号をフォトサイリスタ7に出力する。フォト
サイリスタ7はモーター位相制御タイミング信号に従っ
て導通し、双方向サイリスタ3のゲートにモーター位相
制御タイミング信号電流を与える。双方向サイリスタ3
は前記モーター位相制御タイミング信号電流をゲートに
入力し、その位相に従ってモーター2を駆動する。とこ
ろで温度検出手段8からの情報により位相制御回路5は
モーター2の発熱温度が分かり、規定温度以上になった
場合は位相制御量を増やしモーターの異常加熱を防止す
る。
【0014】つぎに第2の実施例について図2〜図3を
用いて説明する。以下、第1の実施例と同一部分につい
ては同一符号を用いてその説明を省略する。モーター負
荷電流を検出する電流検出手段9が、モーター2と双方
向性サイリスタ3と共に商用電源1に接続されている。
モーター負荷電流は、電流検出手段9で検出され、平滑
回路10により整流平滑処理された後、位相制御回路5
に電圧値として送られる。
【0015】上記構成による作用は以下の通りである。
所定の運転モードにて電気掃除機を運転すると、まず電
気掃除機の集塵室(図示せず)が空の場合や吸い込み口
が空中にある場合は、前記所定の運転モードにおいてモ
ーター2の負荷は最大となる。従ってモーター2の入力
電力も前記所定の運転モードにおいて最大となる。この
入力電力、すなわちモーター負荷電流は電流検出手段9
と平滑回路10を経て位相制御回路5に電圧値として伝
えられる。
【0016】位相制御回路5は所定の運転モードでの目
標電圧値を予め記憶しており、前記所定運転モードでの
平滑回路10からの入力電圧値が所定電圧値よりも大き
い場合、位相制御回路5は平滑回路10からの入力電圧
値が所定電圧値になるまで、モーター2の位相制御量を
増やすように位相制御タイミング信号を変更する。次に
電気掃除機の集塵室(図示せず)内のゴミが増えてきた
場合や吸い込み口が絨毯上に置かれた場合は、前記所定
の運転モードにおいてモーター2の負荷は減少する。従
ってモーター2の入力電力も前記所定の運転モードにお
いて少なくなる。
【0017】この入力電力、すなわちモーター負荷電流
は電流検出手段9と平滑回路10を経て位相制御回路5
に電圧値として伝えられる。位相制御回路5は所定の運
転モードでの目標電圧値を予め記憶しており、前記所定
運転モードでの平滑回路10からの入力電圧値が所定電
圧値よりも小さい場合、位相制御回路5は平滑回路10
からの入力電圧値が所定電圧値になるまで、モーター2
の位相制御量を減らすように位相制御タイミング信号を
変更する。ところで電気掃除機の集塵室のゴミが増えた
場合等、吸い込み風量が減少すると、モーター2の冷却
風も減少するためモーター2の温度が上昇する。
【0018】この温度上昇値を温度検出手段8で検出
し、位相制御回路5へ送り、温度上昇値が所定温度を越
える場合は、モーター2の異常加熱を防止するために、
前記した位相制御タイミング信号を変更する。前記入力
電力制御のようすを図3に示す。
【0019】図3で、Pnは位相制御量ゼロの場合のモ
ーター2の風量対消費電力の関係で、Pcはモーター2
の温度上昇が小さい場合の制御を示し、Ph1はモータ
ー2の温度上昇が大きい場合の制御を示す。モーター2
の温度上昇値に合わせて同図斜線部A内を任意に制御す
る。またモーター2の温度上昇値が、安全性を確保でき
限界ちかい温度に成った場合はPh2に示す制御にきり
かえる。
【0020】つぎに第3の実施例について図4(a),
(b)を参照しながら説明する。構成は前記第2の実施
例とほぼ同様であり、前記第2の実施例で用いた温度検
出手段8は無く、平滑回路10は図4(a)に示すよう
にダイオードブリッジ12、サーミスタ11、コンデン
サ13で構成されている他は、前記第2の実施例に示し
た構成と同じである。
【0021】上記構成による作用は以下の通りである。
前記第2の実施例と異なる部分を中心に説明する。サー
ミスタ11は前記第2の実施例での温度検出手段8同様
に、モーター2の温度を検出できる構成となっている。
モーター2の温度が高くなるとサーミスタ11の抵抗値
が増加し、平滑回路10の出力電圧値Voが大きくな
る。
【0022】またモーター2の温度が低くなるとサーミ
スタ11の抵抗値が減り、平滑回路10の出力電圧値V
oが小さくなる。このようすを図4(b)に示す。位相
制御回路5は前記平滑回路10の出力電圧Voを入力
し、前記第2の実施例に示したのと同様に、Voが所定
電圧値になるようモーター2の位相制御量を変更するた
め、モーター2の温度上昇が大きい場合は平滑回路10
からの入力電圧値Voは大きくなり、位相制御回路5は
Voが所定電圧になるまで、モーター2の位相制御量を
増やすように位相制御タイミング信号を変更する。次に
モーター2の温度が低い場合は平滑回路10からの入力
電圧値Voは小さくなり、位相制御回路5はVoが規定
電圧になるまで、モーター2の位相制御量を減らすよう
に位相制御タイミング信号を変更する。前記第2の実施
例で述べた、電気掃除機の集塵室(図示せず)内のゴミ
量及び、吸い込み口の位置による位相制御タイミング信
号の変更も行えることは言うまでもない。
【0023】つぎに第4の実施例について図5を参照し
ながら説明する。前記第2および第4の実施例と同一部
分については同一符号を用いてその説明を省略する。R
C時定数回路で構成される平滑回路10の出力電圧値V
oとモーター2の入力電力Wとの関係は、位相制御量T
によって図5に示すようになっている。従って位相制御
回路5が単純にVoの値が一定になるよう制御したとし
ても、入力電力は一定とはならない。位相制御回路5に
図5に示す特性を記憶し、平滑回路10の出力電圧値V
oと現時点での位相制御タイミングTからモーター2の
入力電力を換算するための換算手段を有する。位相制御
回路5の構成要素としてマイクロコンピュータを使用す
ることで容易に実現できることは言うまでもない。
【0024】
【発明の効果】以上の説明から明かなように、本発明の
の手段によれば、吸込力を発生させるモーターと、
前記モーターを駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制
御する位相制御回路とを備えた電気掃除機において、電
流検出手段の出力とモーターの温度検出手段の出力の両
方を観測しながら運転することができるため、高い吸込
力を発生する高性能モーターを、モーターの温度上昇に
よる寿命低下や破壊を回避できるのはもちろん、従来の
電気掃除機で使用されているサーモプロテクタのように
使用中に突然モーターが停止するという不具合もなく運
転することができるだけでなく、無駄な消費電力を抑
え、絨毯上を掃除したりまた集塵室内のゴミが増えてき
たときなどにはモーターへの入力電力を増やしで吸込力
を維持向上させることができるため、製品の信頼性およ
び使用性の向上が図れる。
【0025】また本発明の第の手段によれば、吸込力
を発生させるモーターと、前記モーターを駆動する駆動
回路と、前記駆動回路を制御する位相制御回路と、前記
モーターに流れる負荷電流を検出するための電流検出手
段を備えた電気掃除機において、前記負荷電流検出手段
の出力を平滑処理する平滑回路にサーミスタを用いるこ
とで前記した第2の手段による効果と同じ効果を得るこ
とができるため、回路の小型化も図れる。
【0026】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す電気掃除機の制御
装置のブロック図
【図2】本発明の第2の実施例を示す電気掃除機の制御
装置のブロック図
【図3】本発明の第2の実施例の動作を説明するための
風量と消費電力と関係を示す特性図
【図4】(a)本発明の第3の実施例を示す平滑回路の
回路図 (b)本発明の第3の実施例の平滑回路の動作を説明す
るための電流検出手段出力とモータ負荷電流との関係を
示す特性図
【図5】本発明の第4の実施例を説明する位相制御量と
(消費電力/電流検出手段出力)との関係を示す特性図
【図6】従来の電気掃除機の制御装置のブロック図
【符号の説明】
1 商用電源 2 モーター 3 双方向サイリスタ 4 操作部 5 位相制御回路 6 位相制御タイミング信号出力ポート 7 フォトサイリスタ 8 温度検出手段 9 電流検出手段 10 平滑回路 11 サーミスタ 12 ダイオードブリッジ 13 コンデンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉林 充英 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 福嶋 雅一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−343827(JP,A) 特開 平5−95877(JP,A) 特開 平6−90883(JP,A) 特開 平4−197229(JP,A) 特開 平3−297432(JP,A) 特開 平4−193147(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A47L 9/00,9/28 H02M 1/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸込力を発生させるモーターと、前記モ
    ーターを駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する
    位相制御回路とを備えた電気掃除機において、前記モー
    ターの温度検出手段と前記モーターに流れる負荷電流を
    検出するための電流検出手段を有し、モーターの温度上
    昇が大きい場合は吸い込み風量の減少に伴いモーターの
    消費電力を減少させ、モーターの温度上昇が小さい場合
    は吸い込み風量の減少に伴いモーターの消費電力を増加
    させる電気掃除機の制御装置。
  2. 【請求項2】 吸込力を発生させるモーターと、前記モ
    ーターを駆動する駆動回路と、前記駆動回路を制御する
    位相制御回路と、前記モーターに流れる負荷電流を検出
    するための電流検出手段を備えた電気掃除機において、
    記電流検出手段の出力を平滑処理する平滑回路
    ーターの温度を検知する温度検出手段を用いてなる電気
    掃除機の制御装置。
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EP1301114B1 (de) * 2000-07-21 2006-11-15 Vorwerk & Co. Interholding GmbH Staubsauger
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