JP3595116B2 - Vacuum cleaner input control device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明はモータの位相制御と電流検出により、モータの入力電力を一定に制御する電気掃除機の入力制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種の電気掃除機の入力制御装置としては、特開平5−95877号公報に開示されたものがある。これは、吸口が空中にある場合、電動機の入力が最大となり無駄な電力を消費するという問題等を解決するために電動送風機の電流を常に一定に保つことを目的としたもので、制御手段としては、電動送風機の電流を検知する電流検出手段と、この出力の増幅手段と、電動送風機の回転数を制御する位相制御手段とを備え、この位相制御手段は増幅手段からの信号レベルが一定になるように制御することにより実現している。
【0003】
また、特開平7−213468号公報には、上記の構成に加えて電圧検出手段を設け、電源電圧変動に応じて電流検出手段の信号レベルを一定となるように位相制御手段を制御する構成としている。さらに、特開平7−313415号公報においても、概略同一構成において、電流一定制御または位相角一定制御にて、モータの入力を一定に保つ制御を実現可能としている。
【0004】
図18に一般的な電気掃除機において、吸引用モータの電流値と入力の関係を、風量(ゴミ量)を横軸とした時の制御特性を示し、これにより説明する。図中(a)はモータ印加電圧一定(無制御)とした場合の特性であり、当然ながら電流値と入力電力値は比例関係を保ち、風量が絞られる(ゴミが溜まる)方向につれて電流値、入力電力値共に降下する。
【0005】
図中(b)は所定風量まで位相制御により電流一定制御を行った場合を示す。位相制御では風量大(解放)側においての位相点弧時間(以下位相角と表現する)を大きくすることにより電流一定が実現できる。しかし位相角が大きくなると実効電圧と実効電流が減ると共に、力率が悪くなるために、電流値と入力電力値は比例関係とならず、位相角が小さくなる(風量が減る)と共に入力電力値は上昇する。即ち電流一定制御した場合入力は一定にならないことを示している。
【0006】
また、位相制御による位相角一定制御では、モータ印可電圧一定となるために図中(a)の特性と同等となり、これも入力一定制御を実現出来ないことを示している。
【0007】
一方、風量の検出においては特公平2−30683公報に開示された従来例がある。これによるとフィルタとファン間の負圧を検出する圧力センサと、モータ電流検出手段を用いて、直接風量を検出しなくてもモータの入力制御を可能としている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気掃除機の入力制御装置は以上のように構成されているので、以下のような課題がある。まず、モータ電流検出手段を用いた構成では、電流検出手段の出力により、電流一定制御や位相角一定制御を実現するとしているが、実際にこの方法では入力を一定に保つことは位相制御の特性上難しく、ゴミ量や被掃除面状態に応じて入力が変化してしまうと共に、条件によってモータの入力電力規制を超える可能性がある。したがって、電源電圧による補正を行っても入力電力を一定に保つのは難しい。
【0009】
また、電流センサに加え風量検出用として圧力センサや、電源電圧変動検出用の電圧検出手段を付加した構成では、当然のことながら部品点数が増えコスト高になると共に構成が大きくなる。またセンサが増えた分だけ精度調整や故障要因への対応処理が複雑となると共に組み立て作業性が悪くなる等の課題がある。
【0010】
さらに、パワーブラシ用モータの入力電力を考慮していないため、パワーブラシ回転時には、トータル入力電力としての入力電力規制を越える可能性が高く、電源コードの発熱等を招いてしまう可能性がある。
【0011】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、位相制御手段とモータの電流検出手段を用いた構成において、確実かつ好適な入力一定制御を実現する処理方式を提案し、これによりゴミ量や被掃除面状態に依存しない効率的、経済的、安全性等を備え、且つ圧力センサや電圧検出手段を使わないために、作業性向上、低コスト化を図れる電気掃除機の入力制御装置を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電気掃除機の入力制御装置は、モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、所定の電流値及び風量に応じた前記電流値となる位相角を格納する一定電流制御手段と、モータへの入力電力を一定とするための位相角対目標電流特性と、位相角に対応した目標電流値を記憶する目標電流制御手段と、所定の減衰風量までは前記一定電流制御手段を、所定の減衰風量以下となると前記目標電流制御手段を選択して、その電流値を出力する切替手段と、前記切替手段の出力と前記電流検出手段により検出された検出値とを比較して、両者の電流値を一致させるように増減する位相角を決定する位相角走査手段と、前記位相角走査手段により決定された位相角に基づいて前記モータの入力を制御する位相制御手段とを備えたものである。
【0013】
また、ミ溜まり量及び風路密閉の検出を行うゴミ量/密閉検出手段を備え、前記目標電流制御手段により位相角が0で制御される時に、前記ゴミ量/密閉検出手段の検出値に基づいて前記位相角走査手段に所定位相角を入力し、前記位相制御手段で位相制御するものである。
【0014】
また、ータの入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、前記一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更する一定電流値補正手段を備え、前記電流検出手段によりゴミ量ゼロが検出された時には前記モータ特性検出手段の検出値に基づいて、前記一定電流値補正手段により前記一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更するものである。
【0015】
また、ータ入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、 前記ゴミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更するゴミ量/密閉検出値補正手段を備え
ゴミ量ゼロ時に前記モータ特性検出手段による検出値に基づいて、前記ゴミ量/密閉検出値補正手段により前記ゴミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更するものである。
【0016】
また、吸引用モータとパワーブラシ用モータの電流を同時に検出する電流検出手段と、前記ゴミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更するパワーブラシ動作補正手段を備え、前記電流検出手段により前記パワーブラシ用モータの電流が検出された場合には、前記パワーブラシ動作補正手段により前記ゴミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更するものである。
【0017】
さらに、モータを一定の位相角に固定した位相制御する位相角一定制御手段を備え、前記電流検出手段による検出結果が目的制御範囲外の値である時には、前記位相角一定制御手段によりモータを一定の位相角に固定した位相制御するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1を図1から図6を用いて説明する。図1はこの発明の実施の形態1である電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図、図2は吸引用モータの風量と電流及び入力電力の特性図、図3は吸引用モータの位相角と入力電力の特性を示す基本特性図、図4は位相角と電流の特性を示す基本特性図、図5は動作フローチャート、図6は電気掃除機の入力制御装置によって得られた入力電力特性図である。
【0019】
図1において1は商用交流電源、2はこの商用交流電源1に双方向性サイリスタ3を介して接続された吸引用モータ、4はこの吸引用モータ2に流れる電流を検出する電流検出手段であり、電流センサ4aが吸引用モータ2と直列に構成され、カレントトランスやシャント抵抗による電圧降下法等によって電圧として検出される。5は商用交流電源1から生成される電源部であり、電気掃除機の制御部を司るマイクロコンピュータ6等の直流電源等に用いられると共に、内部には商用周波数のゼロクロス検出回路5aを擁している。
【0020】
7は予め実験等により求めたもので図3、図4に各々示された基本特性である。基本特性7は、後に詳述する位相制御手段14により位相角を変化させて吸引用モータ2を制御した際の、入力電力特性(図示されていない計測器で測定)と電流特性(電流検出手段4で測定)である。8は基本特性7から導出され、入力電力一定とするための、位相角対目標電流特性であり、図4に示す。なお、図4の説明は後述する。
【0021】
9は目標電流制御手段であり、位相角対目標電流特性8を特性データテーブル、あるいは特性データテーブルから導出された近似式として記憶すると共に、位相角における目標電流値を記憶するもので、目標の入力電力一定制御を実現する手段である。一方、10は所定の一定電流で制御を実現する一定電流制御手段であり、基本特性7から予め決定された電流値が固定値として格納される。11は切替手段であり、所定の減衰風量までは一定電流制御手段10を選択し、風量が所定減衰風量以下になると目標電流制御手段9を選択して出力する。
なお、上述の所定減衰風量とは、図2及び図4で詳述する風量と電流の特性と基本特性7の位相角と電流特性から、予め設定した位相角によって決定するものである。
【0022】
12は切替手段11の出力と、電流検出手段4のA/D変換部13を介した出力が入力される位相角走査手段で、両者入力値の比較結果に応じて位相角を一致させるように増減する。また、位相角走査手段12による位相角増減結果は切替手段11にフィードバックされる。14は位相角走査手段12の出力を得て動作する位相制御手段で、双方向サイリスタ3のゲートに位相角を入力することにより位相制御が実行されると共に、位相角走査手段12にも現状の位相角値をフィードバックし、常に変化する風量に追従して安定した入力電力を実現する。なお、位相制御手段14にゼロクロス検出手段5aからの出力が入力されることにより位相角0の基準点が与えられる。
【0023】
目標電流制御手段9、一定電流制御手段10、切替手段11、位相角走査手段12、A/D変換部13、位相制御手段14はそれぞれマイクロコンピュータ6に設けられる。
【0024】
また、15はスイッチ部であり、入力切り替えや起動・停止等の操作内容をマイクロコンピュータ6に入力する。16は動作内容等各種情報を出力する表示部である。
【0025】
次に基本特性7と位相角対目標電流特性8及び目標制御手段9について実際の実験結果に基づいて図2、図3及び図4を用いて説明する。図2は吸引モータの風量と電流及び入力電力の特性図であり、実線は目標電流、破線は入力電力を示す。入力電力一定制御を実現するためには、風量が絞られるにつれて若干減少するような目標電流の設定をすればよく、この目標電流の設定は、風量(風路構成に依存)とモータ特性に依存するために、電気掃除機の機種対応の設定が必要であると同時に風量の値が明らかになる必要がある。このために実験により図3、図4に示す各特性が求められた。
【0026】
図3は一つ目の基本特性の位相角と入力電力の特性を示す図であり、横軸に位相角T(点弧角時間)を(0〜数ミリ秒)示し、縦軸に入力電力Wとして、説明上、例えば1300Wモータを用いた場合の特性を示している。またパラメータを風量として風量100%(ゴミゼロ)から風量d%(ゴミ大)までの5種類(100%>a>b>c>d)を表記している。
【0027】
位相角0とは100%通電状態(100V)であり、位相角0と風量100%で約1300Wの入力電力を示している。図に示すとおり、位相角を増やすにつれて入力電力は降下し、また位相角0固定においても風量が絞られる(風量が小さい)方向では入力は降下する。さらに風量が多い方が位相角を増やすにつれて入力が降下する割合が多い。ここで、目標入力電力値として例えばWmを設定(横線)すると、設定した入力電力と、風量100%と風量d%までの交点(Wm100、Wma、Wmb、Wmc、Wmd)から目標入力電力に対応した所定の位相角範囲Twが求められる。このように、目標として設定した入力電力と風量に応じた位相角をそれぞれ導出することができる。
【0028】
図4は二つ目の基本特性の位相角と電流の特性を示す図であり、電流は電流検出手段4の出力を縦軸に示し、横軸の位相角、風量パラメータは図2と同じである。図3で導出した所定の位相角範囲Twを横軸に指示し、図3で導出した位相角と各々の風量の交点(Wm100、Wma、Wmb、Wmc、Wmd)をプロットすると、図3に示された目標入力電力Wmに対応した各風量における入力電力一定となる電流特性Itw(右上がり曲線)が求められる。上述した図18(b)と同様、位相制御により電流一定制御を行った場合、入力電力と電流値は比例関係とならないため、入力電力特性と同じ傾向は示すものの一致せず、位相角−電流特性は右上がりの曲線となることを示している。
【0029】
曲線Itwに示す位相角と電流値の関係の導出結果が、所定の位相角範囲Twにおける位相角対目標電流特性8となる。目標入力Wmを得るためには、位相角と電流値の関係がItwとなるように位相制御を行えばよく、この関係を目標電流制御手段9に記憶させ、マイクロコンピュータ6により処理を行うものである。
【0030】
次に一定電流制御手段10について実験結果に基づき、図3及び図4により説明する。図4の位相角−電流特性上に、一定電流値として例えばIoを設定(横線)すると、Ioと、風量100%と風量d%までの交点(Io100、Ioa、Iob、Ioc、Iod)から電流一定値に対応した所定の位相角範囲Tiが求められる。そして、一定電流値と風量に応じた位相角をそれぞれ導出することができる。次に、図3の位相角−入力特性上に、図4で導出した所定の位相角範囲Tiを横軸に指示し、導出したそれぞれの位相角と各風量の交点(Io100、Ioa、Iob、Ioc、Iod)をプロットすると、位相角−入力電力特性は右下がりの略直線Wtiが求まる。したがって、電流一定制御は風量が減るに従い入力電力が上昇する特性にて動作する。
【0031】
次に動作について図1、図2、図4、図5、及び図6を用いて説明する。まず、図5の動作フローチャートについて、図4の位相角−電流特性上に記載の記号を用いて詳述する。ステップS100では、電源投入時の初期位相角値として、位相角走査手段12に一定電流制御手段10動作用の初期値として記憶されているT1sをセットする。初期位相角は、図4に示すように例えば一定電流Ioと風量100%特性カーブの交点(Io100)を目安とした位相角T1sが設定される。したがって、初期時の切替手段11は一定電流制御手段10選択る。
【0032】
ステップS101では、ステップS100でセットされた位相角初期値T1sに基づいて、位相制御手段14、双方向性サイリスタ3により吸引用モータ2が位相制御運転される。ステップS102では、位相制御運転された吸引用モータ2に流れる電流を電流検出手段4により検出し、検出値VoutをA/D変換部13を介して位相角走査手段12に送る。
【0033】
次にステップS103では、位相角走査手段12により、一定設定電流値Ioと検出された検出値Voutを比較し、値が等しければ位相角をそのままにして位相制御運転S101に戻り、等しくなければステップS104に進む。
【0034】
図4に示す例では、ゴミ溜まり等によって目安とした風量100%より低い風量aで運転されているため、図に示すVoutが出力される。この状態ではIo>Voutであり、一定設定電流より低い状態で運転されていることになる。したがって、位相角を増減するループであるステップS104に進む。
【0035】
なお、ゴミ溜まり等によって、目安とした風量100%より低い風量aで運転されている場合は、ゴミ溜まりであれば風量100%に戻る事は無いが、カーテン等の急激な吸い込みにより風路が狭まった場合等は、カーテンを吸い込み口から離せば風量100%に戻る動作となる。
【0036】
ステップS104では、位相角走査手段12により、VoutがIoより大きいか小さいかの判断により、大きい時は位相角を増し、小さい時は位相角を減ずる方向へ位相角Toutを走査して出力する。図4に示す例では、Io>Voutであるため位相角を減じて出力する。
【0037】
ステップS105では、切替手段11により、ステップS104で増減されたToutが所定の位相角T1eより大きいか小さいかの判断を行い、大きければ位相制御運転S101に戻り、ステップS101〜S105のステップを繰り返すことによりIo=Voutを満足する位相角Toutにて運転される。逆に小さければステップS105に進む。図4の例では風量aでの運転のため、Tout>T1eで運転されている。したがってこの段階ではステップS101へ戻り一定電流制御手段10のループを実行するが、運転によりゴミがさらに溜まり、風量b付近まで減じると増減された位相角Tout<所定の位相角T1eとなりステップS106に遷移する設定となっている。
【0038】
ステップS106から切替手段11により入力電力一定を目的とした目標電流制御手段9に切り替わる。ここではまず、目標電流制御手段9遷移時の初期位相角値として、位相角走査手段12にT2sがセットされる。図4に示すように一定電流Ioと風量bの交点Iobに遷移点T1eを定めたため、T2sは目標電流Itwと風量bとの交点Wmbの位相角が設定される。
【0039】
ステップS107及びステップS108は、上記ステップS101、ステップS102と同じ動作を行う。ステップS109もステップS103と同様に、位相角走査手段12により、目標電流値Itwと検出されたVoutを比較し、値が等しければ位相角をそのままにして位相制御運転ステップS107に戻り、等しくなければステップS110に進む。
【0040】
ステップS110もステップS104と同様に、位相角走査手段12により、VoutがItwより大きいか小さいかの判断により、大きい時は位相角を増し、小さい時は位相角を減ずる方向へ位相角Toutを走査して出力する。
【0041】
ステップS111では、切替手段11により、ステップS110で増減されたToutが所定の位相角T2bより大きいか小さいかの判断を行い、小さければ位相制御運転ステップS107に戻り、ステップS107〜S111のステップを繰り返すことによりItw=Voutを満足する位相角Toutにて運転され、目標電流制御手段9を実行すれば目標入力電力Wmが得られるものである。逆に大きければステップS101に戻り。一定電流制御手段10を再度実行する。このステップS101に戻る動作とは、例えば、カーテン等の吸い込みにより風量がいったん下がり、目標電流制御手段9に遷移した後、吸い込み口からカーテンを離した場合風量が上がる(戻る)ため、一定電流制御手段10に戻す役割を果たす。
【0042】
このように、図5に示されたフロー繰り返し動作により、一定電流値Io及び目標電流値Itwと電流検出値Voutが一致するように位相角が自動的に走査されることにより、一定電流制御手段10による制御時は入力電力Wti、目標電流制御手段9による制御時は一定の入力電力Wmで一定制御が実現できる。
【0043】
なお、繰り返しループのタイミングはゼロクロス検出手段5aの出力により、所定のタイミング時間を設定することによって、ゴミ量の変化や被掃除面状態の変化に常に対応した処理が可能となる。また、位相角の増減時間(走査幅)とはマイクロコンピュータ6のクロックに依存されるが最小時間による位相角幅の設定が望ましい。
【0044】
また目標電流値Itwに対する位相角Toutの導出の仕方は、その特性を対応表(テーブル化)にしてマッピングにより求める方式と、目標電流特性を数式化、例えばy=ax+等の一次式に近似して演算により求める方式がある。ただし、この場合、yは電流検出手段4から出力される電流値、xは位相角、a、bは定数である。
【0045】
一定電流制御手段10は一定電流値であることから、目標電流制御手段をテーブル化あるいは式化のどちらを選択してもマイコンプグラム容量の負荷が少なくなるという効果がある。
【0046】
図6に実施の形態1により得られた入力特性を示す。横軸は風量、縦軸は入力電力を示し、図3、図4の風量パラメータ特性に示した風量100%から風量bまでは一定電流制御手段10、風量bを越えて目標電流制御手段に切り替えた場合である。図示のように、一定電流時には左上がりの入力電力Wti、目標電流時には一定入力電力Wmを得られることが確認できた。なお、風量が略1.2m3/min以下は全通電(位相角0)領域である。
【0047】
以上のように、風量大側ではゴミ溜まりによる吸い込み能力低下の影響が少ないために、一定電流制御とすることができ、プログラムの簡素化を図ることが可能となる。一方、ゴミ溜まりによる風量小側では目標電流制御手段に切り換えることにより入力電力規制を越えない値で入力電力一定制御を実現できる。したがって、ゴミ量や掃除面の状態に応じて入力電力を効率的にコントロールすることが可能となり、さらに、従来のように圧力センサを使用する必要もないので、コスト低減、耐久性向上、組立作業性向上を図ることができる。
【0048】
実施の形態2.
以下、この発明の実施の形態2を図7、図8を用いて説明する。図7は実施の形態2である電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図、図8は特性説明図である。図において、実施形態1と同様の構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。図7において、17は電流検出手段4からA/D変換部13を介して検出された電流出力を受け、ゴミ溜まりの量や吸い込み口の密閉を検出するゴミ量/密閉検出手段であり、ゴミ量/密閉検出手段17からの出力信号は位相角走査手段12、及び表示部15に出力される。
【0049】
次に、動作について説明する。図8は図6に示した入力特性の低風量側の拡大図であり、横軸は風量、縦軸は入力電力を示す。Wmは実施の形態1によって得られた入力電力を示し、W0の破線部分は無制御、即ち位相角0時の入力電力を示し、目標電流制御手段9による運転は位相制御を実行している時は入力電力一定で運転し、位相角が0になると無制御の場合の特性と同じになることを示している。位相角0での運転は入力電力と電流が比例関係にあるために入力電力を電流値と同等として以下説明する。
【0050】
ゴミ量/密閉検出手段17は、目標電流制御手段9動作時の低風量側、即ち位相角が0で運転される領域に遷移する時に実行される。ゴミ溜まり量として使用者に報知すべきレベルのゴミ量90〜100%や密閉運転は位相角0運転時のみに存在するため、例えば図中に示したゴミ量90%、ゴミ量100%、密閉等は、電流検出手段4による所定の出力信号により設定できる。図のように、所定の電流値は所定の風量Q1、Q2、Q3に対応するため目標の風量で検出することが可能となる。ゴミ量90%はそろそろ満杯である報知、ゴミ量100%は紙パックの交換を促す報知を表示部16にて行う。また密閉検出レベルまで電流が降下した場合は位相角走査手段12に所定位相角を入力し、位相制御手段14で位相制御することにより、図中実線Wdで示す微弱運転で動作させモータ保護運転を行うことが可能となる。
【0051】
以上のように、実用的なゴミ量の報知や、密閉運転等の異常時に、圧力センサを用いずに、ゴミ量情報の表示やモータを微弱運転に切り替える制御が可能となるため、検出精度を維持しながら、コスト低減、耐久性向上、組立作業性向上を図ることができる。
【0052】
実施の形態3.
以下、この発明の実施の形態3を図9、図10及び図11を用いて説明する。図9は実施の形態3である電気掃除機の入力制御装置の機能ブロック図、図10は位相角と電流の特性を示す特性図、図11は入力制御装置によって得られた入力電力特性図であり、図において、実施形態1または実施形態2と同様の構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。図9において、18はゴミ量ゼロ時に、電流検出手段4からA/D変換部13を介した検出された電流出力を受け、これにより吸引用モータ2の初期入力電力の大小(入力電力のばらつき)を検出する吸引用モータ特性検出手段、19は吸引用モータ特性検出手段18の出力を受けて、一定電流制御手段10の所定設定電流値Ioを補正・変更する一定電流値補正手段であり、補正・変更後の出力は一定電流制御手段10に入力される。
【0053】
次に、動作について風量100%運転を例に図10、図11を用いて説明する。例えば、吸引用モータの電機子抵抗が標準とした場合、位相角走査手段12から初期位相角Tsが出力されると、このTsと風量100%の標準特性との交点Vsmが電流検出手段4によって検出され、一定電流値Ioと一致するために設定入力電力で運転を行う。ここで電機子抵抗が製作時のばらつきにより低い場合は高い電流が流れるために図中破線で示したように標準時よりも高い電流特性になることが実験により確認されている(V=IRの関係により、V(位相角)一定とした時にRが下がる分Iが増える)。この時、初期位相角Ts入力時はVsh点の電流検出となるため、位相角走査手段12により一定電流Ioと一致させるために位相角を増やす方向(電圧を下げる方向)に移動し、図中破線とIoとの交点aで安定する。したがって位相角TsからTshに移動する。
【0054】
しかし、実施形態1でも述べたように、位相制御動作中において電流一定制御は入力電力一定を確保できないため、図11の入力電力特性に示すように、標準モータ特性xに対し電機子抵抗が低いモータは特性yになることが実験により確認されている。すなわち、入力電力の大きいモータは電流一定制御により標準モータより低い入力電力で運転されてしまう。前述したが入力電力一定を目標とすると、図10の右上がりも仮想曲線Ikが必要であり、このIkと破線が交差する点bを実現する位相角を設定することが必要である。なおこの図とP=VIの関係から、交点a時はI一定でV降下、交点bはI上昇でV若干降下を意味しており、Io一定制御時は入力電力が下がることがわかる。
【0055】
したがって、一定電流値補正手段19は、図10の交点bを実現する手段である。交点bの電流値Iosを求める方法としてIos=Io+k(Vsh−Io)なる算式にて求めることができる。なお、Ioは一定電流制御手段10に格納されている電流値、Vshは電流検出手段4により検出されたゴミゼロ時の電流値、kは入力電力一定を目標として予め導いた仮想曲線Ikの傾きである。
【0056】
この式によって求められた一定電流値Iosを一定電流制御手段10に格納し動作させると交点bの垂線上の位相角で運転され、図11の特性zを得られ、ゴミゼロ時の入力電力が一致することが実験により確認できた。なお、この補正方法は上記した算式以外にテーブルマッピングによっても可能である。
【0057】
また、吸引用モータ特性検出手段18は、ゴミゼロ時の電流検出を行うが、この方法は工場出荷前のライン検査や、実使用時の使用開始時を書き込み・消去可能なE2PROM(図示無し)を用いて記録することにより可能となる。
【0058】
以上のように、モータ入力電力のばらつきを受けて一定電流値補正手段により、一定電流制御時においてもゴミゼロ(開放)時の入力電力を一定とすることができるため、開放時の吸い込み能力を一定と保つことが可能であり、安定した運転を実現できる。また補正手段が複雑にならず、安価な構成とすることが出来る。
【0059】
実施の形態4.
以下、この発明の実施の形態4を図12、図13を用いて説明する。
図12は実施の形態4である電気掃除機の入力制御装置の機能ブロック図、図13は入力電力特性図であり、図において、実施形態1乃至3と同様の構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。図12において20はゴミ量ゼロ時に吸引用モータ2の初期入力電力の大小(入力電力のばらつき)を検出する吸引用モータ特性検出手段18の出力を受けて、ゴミ量/密閉検出手段17のしきい値を補正・変更するゴミ量/密閉値補正手段であり、補正・変更後の出力はゴミ量/密閉検出手段17に入力される。
【0060】
次に動作を図13について、風量100%運転を例として説明する。
図13は入力特性の低風量側を拡大した図であり、実線は実施形態1及び2によって得られた入力電力である。ここで吸引モータの入力電力のばらつきによる特性を考慮すると、例えばモータの電機子抵抗が製作ばらつきにより低い場合は高い電流が流れるために図中破線で示したように、位相角ゼロの運転領域において標準時よりも高い入力電力特性になる。
【0061】
標準モータにおいて例えばゴミ量を報知するしきい値を、風量Q1から導いたG1と設定すると、入力電力の大きいモータ(破線)はG1との交点から垂線を引いた風量Q2にてゴミ量を報知することになる。即ち標準モータに対し入力電力大モータでは風量小側、同小モータでは風量大側にてゴミ量及び密閉を検出するため一定の風量で検出することができない。
【0062】
したがって、ゴミ量/密閉値補正手段20は、モータ入力電力がばらついても一定の風量でゴミ量/密閉検知を行える補正手段を目的とし、具体的な補正方法を図10を用いて説明する。吸引用モータの入力電力が大の場合、位相角走査手段12から初期位相角Tsが出力されると、このTsと入力電力大の電流特性(破線)の交点Vshの電流検出となる。したがってこの検出電流から標準モータ時の電流値を減算したΔI=Vsh−Ioなる算式にてΔIを求め、このΔIを、標準モータ時のゴミ量/密閉検出のしきい値に加算する。これにより図13に示すG1hの補正しきい値が求まり、この交点は風量Q1と一致するために、モータ入力電力がばらついても同一風量でゴミ量/密閉検出が可能となる。
【0063】
以上のように、モータ入力電力ばらつきがあってもゴミ量/密閉値補正手段により、同一風量でゴミ量の報知や密閉検出が可能になるため、正確なゴミ量/密閉検出が可能となり、使い勝手の向上、モータの耐久性向上がはかれる。また圧力センサを必要としないため、安価な構成とすることが出来る。
【0064】
実施の形態5.
以下、この発明の実施の形態5を図14、図15を用いて説明する。
図14は実施の形態5である電気掃除機の入力制御装置の機能ブロック図、図15は風量と入力電力の特性図であり、図において、実施形態1と同様の構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。図14において、21は商用交流電源1に着床用スイッチ22、パワーブラシ用双方向性サイリスタ23を介して接続されたパワーブラシ用モータ、24はこのパワーブラシ用モータ21と吸引用モータ2に流れる電流を同時に検出する電流検出手段であり、電流センサ24aに吸引用モータ2とパワーブラシ用モータ21が並列に接続される。また着床用スイッチ22はそのON/OFF情報がマイコン6に入力され、パワーブラシ用双方向性サイリスタ23はスイッチ部15からマイコン6を介してON/OFF制御される。
【0065】
25は吸引用モータ2及びパワーブラシ用モータ21に流れる電流を検出する電流検出手段24からA/D変換13を介した電流出力を受け、これによりパワーブラシ用モータがON時には、ゴミ量/密閉検出手段17のしきい値を補正・変更するパワーブラシ動作補正手段であり、補正・変更後の出力はゴミ量/密閉検出手段17に入力される。
【0066】
次に動作について説明する。
パワーブラシ用モータ21の動作は使用者がスイッチ部15からのパワーブラシON動作により決定され、このON情報がマイコン6の出力ポートを介してパワーブラシ用双方向サイリスタ23のゲートをONする。加えて安全性を目的とした吸い込み口が掃除面に着床すると着床用スイッチ22がONし、初めてパワーブラシ用モータが回転する。この着床用スイッチ22の情報をマイコン6に入力することにより、パワーブラシ用モータが動作中か否かが判別できる。また、掃除中にパワーブラシ用モータ21が動作すると、電流検出手段24により、吸引用モータ2の電流に加算された電流が検出される。
【0067】
図15は入力特性例の低風量側の拡大図であり、実線は上述した実施形態1及び2によって得られた入力電力である。パワーブラシ用モータ21の電流が加算された場合においても、吸引用モータ2の入力電力が大側へばらついた例(実施形態4)と同じく、目標電流制御手段9時における位相制御動作時は一定入力電力を確保でき、位相角ゼロ制御時はパワーブラシ用モータ21の入力電力分が差として現れ、図中破線で示したように、吸引用モータ2のみ運転よりも高い入力電力特性になる。パワーブラシ用モータ21の入力電力が例えば20Wとするとその値が特性差となって現れる。
【0068】
吸引用モータ2の動作時において例えばゴミ量を報知するしきい値を、風量Q1から導いたGkと設定すると、パワーブラシ用モータ21重畳時は破線とGkとの交点から垂線を引いた風量Q2にてゴミ量を報知することになる。即ち吸引用モータ2のみ運転時に対しパワーブラシ用モータ21が動作すると風量小側にてゴミ量及び密閉を検出するため一定の風量で検出することが出来ない。
【0069】
したがってパワーブラシ動作補正手段25は、パワーブラシ用モータ21が動作しても一定の風量でゴミ量/密閉検知を行える補正手段を目的とし、具体的な補正方法は、予めパワーブラシ用モータの入力電力(電流)、例えば20Wを計測しておき、パワーブラシ用モータ21が動作時には、この20W分を、ゴミ量/密閉検出のしきい値に加算する。これにより図15に示すGkの補正しきい値Gkhが求まり、破線との交点は風量Q1と一致するために、パワーブラシ用モータ21が重畳されても同一風量でゴミ量/密閉検出が可能となる。
【0070】
以上のように、吸引用モータ2とパワーブラシ用モータ21の入力電流を同時に計測する電流検出手段と、パワーブラシ用モータ21動作時のパワーブラシ動作補正手段により、まず、一つの電流センサで両者の電流計測を可能とし、目標電流制御手段9動作時の位相制御領域ではパワーブラシ用モータの動作によらず一定の目標入力電力を確保でき、位相角ゼロ領域では同一風量でゴミ量の報知や密閉検出が可能になるため、正確なゴミ量/密閉検出が可能となる。これにより安価な構成により、安定した入力電力一定運転が実現でき、掃除効率の向上、使い勝手の向上、モータの耐久性向上を図ることができる。
【0071】
なお、電流検出手段24を図16に示すように、吸引用モータ2とパワーブラシ用モータ21のコモン側に設けてもよい。
【0072】
実施の形態6.
以下、この発明の実施の形態6を図17について説明する。
図17は実施の形態6である電気掃除機の入力制御装置の機能ブロック図であり、図において、実施形態1と同様の構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。図17において、26は電流検出手段4からA/D変換13を介した電流出力を受け、これにより目的制御範囲外の異常電流を検出した時、一定の位相角に固定した位相制御を行う位相角一定制御手段であり、この信号は位相制御手段14及び表示部16に出力される。
【0073】
次に動作を図4を例にして説明する。
図4の位相角−電流特性図に示したように、本実施形態の制御装置は、一定電流制御手段10は電流Io、目標電流制御手段9は電流Itwにて運転される。したがって位相角一定制御手段26は、各々の位相角での運転において、Io、Itwの値に対して一定割合値を越えた電流値を検出した時、また一定割合値を下回った時、これを異常運転と判断して、位相角を少なくともT1s以上の値を設定して位相制御手段14に出力することにより安全な低入力電力運転を行う。また、表示部16に異常運転として報知する。更に低入力電力運転中に異常電流を検出した時は運転を停止する。
【0074】
以上のように、位相角一定制御手段により、モータの劣化及び吸い込み風路等への異物の詰まり等の異常運転を検出し、位相角一定の低入力電力運転を行うため、吸い込み能力を維持しつつ安全運転が可能となり、安全性向上、使い勝手の向上、モータの耐久性向上を図ることができる。
【0075】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、所定の電流値及び風量に応じた前記電流値となる位相角を格納する一定電流制御手段と、モータへの入力電力を一定とするための位相角対目標電流特性と、位相角に対応した目標電流値を記憶する目標電流制御手段と、所定の減衰風量までは一定電流制御手段を、所定の減衰風量以下となると目標電流制御手段を選択して、その電流値を出力する切替手段と、切替手段の出力と電流検出手段により検出された検出値とを比較して、両者の電流値を一致させるように増減する位相角を決定する位相角走査手段と、位相角走査手段により決定された位相角に基づいてモータの入力を制御する位相制御手段とを備えたので、風量大側ではゴミ溜まりによる吸い込み能力低下の影響が少ないために、一定電流制御とすることができ、プログラムの簡素化を図ることが可能となる。一方、ゴミ溜まりによる風量小側では、切替手段により目標電流制御手段を選択することで入力電力規制を越えない値で入力電力一定制御を実現できる。したがって、ゴミ量や清掃面の状態に応じて入力電力を効率的にコントロールすることができ、また、コスト低減、耐久性向上、組立作業性向上を図ることができる。
【0076】
また、ミ溜まり量及び風路密閉の検出を行うゴミ量/密閉検出手段を備え、目標電流制御手段により位相角が0で制御される時に、ゴミ量/密閉検出手段の検出値に基づいて位相角走査手段に所定位相角を入力し、位相制御手段で位相制御するので、実用的なゴミ量の報知や、密閉運転等の異常時に、モータの微弱運転に切り替える制御ができ、検出精度を維持しながら、コスト低減、耐久性向上、組立作業性向上を図ることができる。
【0077】
また、ータの入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更する一定電流値補正手段を備え、電流検出手段によりゴミ量ゼロが検出された時にはモータ特性検出手段の検出値に基づいて、一定電流値補正手段により一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更するので、一定電流制御時においても、開放時の吸い込み能力を一定と保つことができ、安定した運転を実現できる。
【0078】
また、ータ入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、 ミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更するゴミ量/密閉検出値補正手段を備え
ゴミ量ゼロ時にモータ特性検出手段による検出値に基づいて、ゴミ量/密閉検出値補正手段によりゴミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更するので、モータ入力電力にばらつきがあっても、同一風量で正確なゴミ量/密閉検出ができ、使い勝手の向上、モータの耐久性向上が可能となる。
【0079】
また、吸引用モータとパワーブラシ用モータの電流を同時に検出する電流検出手段と、ミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更するパワーブラシ動作補正手段を備え、電流検出手段によりパワーブラシ用モータの電流が検出された場合には、パワーブラシ動作補正手段によりゴミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更するので、一つの電流センサで両者の電流検出ができ、パワーブラシ用モータの動作によらず一定の目標入力電力で制御ができ、同一風量で正確なゴミ量の報知や密閉検出ができる。したがって、安価な構成により、掃除効率の向上、使い勝手の向上、モータの耐久性向上を図ることができる。
【0080】
また、モータを一定の位相角に固定した位相制御する位相角一定制御手段を備え、電流検出手段による検出結果が目的制御範囲外の値である時には、位相角一定制御手段によりモータを一定の位相角に固定した位相制御するので、異常運転を検出し、吸い込み能力を維持しつつ安全運転ができ、安全性向上、使い勝手の向上、モータの耐久性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態1における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図2】この発明の実施形態1における風量−入力電力、電流の特性を示す特性図である。
【図3】この発明の実施形態1における位相角−入力電力特性を示す基本特性図である。
【図4】この発明の実施形態1における位相角−電流特性を示す基本特性図である。
【図5】この発明の実施形態1における電気掃除機の入力制御装置を示す動作フローチャートである。
【図6】この発明の実施形態1における電気掃除機の入力制御装置によって得られた入力特性図である。
【図7】この発明の実施形態2における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図8】この発明の実施形態2における風量−入力電力の特性を示す特性図である。
【図9】この発明の実施形態3における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図10】この発明の実施形態3における位相角−電流特性を示す特性図である。
【図11】この発明の実施形態3における風量−入力電力の特性を示す特性図である。
【図12】この発明の実施形態4における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図13】この発明の実施形態4における風量−入力電力の特性を示す特性図である。
【図14】この発明の実施形態5における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図15】この発明の実施形態5における風量−入力電力の特性を示す特性図である。
【図16】この発明の実施形態5における他の電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図17】この発明の実施形態6における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図18】従来の一般的な電気掃除機の入力制御装置の入力電力の特性を示す特性図である。
【符号の説明】
1 商用交流電源、 2 吸引用モータ、 3 双方向性サイリスタ、
4、24 電流検出手段、4a、24a 電流センサ、
6 マイクロコンピュータ、7 基本特性、8 位相角対目標電流特性、
9 目標電流制御手段、10 一定電流制御手段、11 切替手段、
12 位相角走査手段、14 位相制御手段、17 ゴミ/密閉検出手段、
18 吸引用モータ特性検出手段、19 一定電流値補正手段、
20 ゴミ/密閉値補正手段、21 パワーブラシ用モータ、
22 パワーブラシモータ用双方向性サイリスタ、
25 パワーブラシ動作補正手段、26 位相角一定制御手段。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an input control device for a vacuum cleaner that controls input power of a motor to be constant by phase control and current detection of the motor.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional input control device for a vacuum cleaner of this type, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-95877. This is intended to keep the current of the electric blower constant at all times in order to solve the problem that the input of the electric motor is maximized and wasteful power is consumed when the suction port is in the air. Comprises current detection means for detecting the current of the electric blower, amplification means for this output, and phase control means for controlling the number of revolutions of the electric blower, wherein the phase control means keeps the signal level from the amplification means constant. It is realized by controlling so that
[0003]
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-213468 discloses a configuration in which a voltage detection unit is provided in addition to the above configuration, and the phase control unit is controlled so that the signal level of the current detection unit becomes constant according to the power supply voltage fluctuation. I have. Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-313415, it is possible to realize control for keeping the input of the motor constant by constant current control or constant phase angle control in substantially the same configuration.
[0004]
FIG. 18 shows the relationship between the current value of the suction motor and the input in a general vacuum cleaner, showing the control characteristics when the air volume (the amount of dust) is plotted on the horizontal axis. In the figure, (a) shows the characteristics when the motor applied voltage is fixed (uncontrolled). Naturally, the current value and the input power value maintain a proportional relationship, and the current value and the current value increase in the direction in which the air volume is reduced (dust accumulates). Both input power values drop.
[0005]
(B) in the figure shows a case where the constant current control is performed by the phase control up to a predetermined air volume. In the phase control, a constant current can be realized by increasing the phase firing time (hereinafter, referred to as a phase angle) on the large air flow (release) side. However, when the phase angle increases, the effective voltage and the effective current decrease, and the power factor deteriorates. Therefore, the current value and the input power value do not have a proportional relationship, and the phase angle decreases (the air volume decreases) and the input power value decreases. Rises. In other words, this indicates that the input is not constant when the constant current control is performed.
[0006]
Further, in the constant phase angle control by the phase control, the motor application voltage is constant, and therefore, the characteristic is equivalent to the characteristic shown in FIG. 3A. This also indicates that the constant input control cannot be realized.
[0007]
On the other hand, there is a conventional example disclosed in Japanese Patent Publication No. 2-30683 for detecting the air volume. According to this, the input control of the motor can be performed without directly detecting the air volume by using the pressure sensor for detecting the negative pressure between the filter and the fan and the motor current detecting means.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
Since the conventional input control device for a vacuum cleaner is configured as described above, there are the following problems. First, in the configuration using the motor current detecting means, the output of the current detecting means realizes the constant current control and the constant phase angle control. However, in this method, keeping the input constant is a characteristic of the phase control. It is difficult, and the input may change depending on the amount of dust and the state of the surface to be cleaned, and the input power of the motor may exceed the regulation depending on the condition. Therefore, it is difficult to keep the input power constant even if the correction is performed using the power supply voltage.
[0009]
In addition, in a configuration in which a pressure sensor for detecting air flow and a voltage detecting means for detecting fluctuations in power supply voltage are added in addition to the current sensor, the number of components is increased, the cost is increased, and the configuration is naturally increased. In addition, there is another problem that the accuracy adjustment and the process for dealing with the cause of failure are complicated by the increase in the number of sensors, and the assembling workability is deteriorated.
[0010]
Furthermore, since the input power of the power brush motor is not taken into account, the possibility of exceeding the input power regulation as the total input power during rotation of the power brush is high, which may cause the power cord to generate heat.
[0011]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and has proposed a processing method for realizing a reliable and preferable constant input control in a configuration using a phase control unit and a motor current detection unit, This provides an efficient, economical, safe, etc. that does not depend on the amount of dust or the surface to be cleaned, and does not use a pressure sensor or voltage detection means. An object is to obtain an input control device.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
An input control device for a vacuum cleaner according to the present invention includes a current detection unit that detects a current flowing through a motor,A predetermined current value and a phase angle corresponding to the current value according to the airflow are stored.Constant current control means,Phase angle vs. target current characteristics for keeping the input power to the motor constant,Corresponding to the phase angleStore the target current valueTarget current control means;Up to the specified attenuation airflowThe constant current control meansIs less than the predetermined attenuation airflowThe target current control meansSelect and output the current valueSwitching means, an output of the switching means and a detection value detected by the current detecting means;And compare the two current valuesMatchDetermine the phase angle to increase or decreaseA phase angle scanning unit; and a phase control unit that controls an input of the motor based on the phase angle determined by the phase angle scanning unit.
[0013]
Also,GoEquipped with a garbage amount / sealing detection means for detecting the amount of dust accumulation and air passage sealing,When the target current control means controls the phase angle to 0,Based on the detection value of the dust amount / sealing detection meansSaidPhase angle scanning meansInput a predetermined phase angle to theControl.
[0014]
Also,MoMotor characteristic detecting means for detecting variations in the input power of the motor,SaidPredetermined constant current control meansNo electricityFlow rateCorrection orChanging constant current value correction meansWhenEquippedWhen the current detection means detects a dust amount of zero, the predetermined current value of the constant current control means is corrected or changed by the constant current value correction means based on the detection value of the motor characteristic detection means.Things.
[0015]
Also,MoDataofMotor characteristic detecting means for detecting a variation in input power;SaidOf garbage / sealing detection meansCompensate threshold orChange the amount of dust / closed detection value correction meansWhenEquipped,
When the dust amount is zero, the threshold value of the dust amount / sealing detection unit is corrected or changed by the dust amount / sealing detection value correcting unit based on the detection value by the motor characteristic detecting unit.Things.
[0016]
A current detecting means for simultaneously detecting currents of the suction motor and the power brush motor;NoteOf mass / sealing detection meansCompensate threshold orPower brush operation correction means to changeWhenEquippedWhen the current of the power brush motor is detected by the current detecting means, the threshold of the dust / sealing detecting means is corrected or changed by the power brush operation correcting means.Things.
[0017]
further,Phase angle constant control means for controlling the phase of the motor fixed at a constant phase angle,When the detection result by the current detection means is out of the target control rangeIn the phase control, the motor is fixed at a fixed phase angle by the phase angle constant control means.Things.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a functional block diagram showing an input control device of a vacuum cleaner according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a characteristic diagram of air flow, current and input power of a suction motor, and FIG. FIG. 4 is a basic characteristic diagram showing characteristics of angle and input power, FIG. 4 is a basic characteristic diagram showing characteristics of phase angle and current, FIG. 5 is an operation flowchart, and FIG. 6 is an input power characteristic obtained by an input control device of the vacuum cleaner. FIG.
[0019]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a commercial AC power supply, 2 denotes a suction motor connected to the commercial AC power supply 1 via a bidirectional thyristor 3, and 4 denotes current detection means for detecting a current flowing through the suction motor 2. The current sensor 4a is configured in series with the suction motor 2, and is detected as a voltage by a voltage drop method using a current transformer or a shunt resistor. Reference numeral 5 denotes a power supply unit generated from the commercial AC power supply 1, which is used for a DC power supply or the like of a microcomputer 6 or the like which controls a vacuum cleaner, and has a commercial frequency zero-cross detection circuit 5a therein. .
[0020]
Numeral 7 is a basic characteristic obtained in advance by an experiment or the like and shown in FIGS. 3 and 4. The basic characteristics 7 include an input power characteristic (measured by a measuring instrument not shown) and a current characteristic (measured by a current detecting means) when the suction motor 2 is controlled by changing a phase angle by a phase control means 14 described in detail later. 4). Reference numeral 8 denotes a phase angle versus target current characteristic derived from the basic characteristic 7 and used to keep the input power constant, and is shown in FIG. The description of FIG. 4 will be described later.
[0021]
Reference numeral 9 denotes a target current control unit which stores the phase angle versus target current characteristic 8 as a characteristic data table or an approximate expression derived from the characteristic data table, and stores a target current value at the phase angle. This is a means for implementing constant input power control. On the other hand, reference numeral 10 denotes a constant current control means for realizing control with a predetermined constant current, in which a current value predetermined from the basic characteristic 7 is stored as a fixed value. 11Cut offIs an alternative, PlaceConstant current control means 1 up to constant damping air flow0When the airflow is selected and the airflow becomes equal to or less than the predetermined attenuation airflow, the target current control means 9 is selected and output.
The above-mentioned predetermined damped air flow rate is determined by a preset phase angle from the air flow rate and current characteristics and the phase angle and the current characteristics of the basic characteristics 7 described in detail in FIGS.
[0022]
Reference numeral 12 denotes a phase angle scanning unit to which the output of the switching unit 11 and the output of the current detection unit 4 via the A / D conversion unit 13 are input so as to match the phase angles according to the result of comparison between the input values. Increase or decrease. The result of the phase angle increase / decrease by the phase angle scanning means 12 is fed back to the switching means 11. Reference numeral 14 denotes a phase control unit which operates by obtaining an output of the phase angle scanning unit 12. The phase control is executed by inputting a phase angle to the gate of the bidirectional thyristor 3, and the current state of the phase angle scanning unit 12 is also applied to the phase angle scanning unit 12. The phase angle value is fed back, and stable input power is realized by following the constantly changing air volume. The reference point having a phase angle of 0 is given by inputting the output from the zero-crossing detecting means 5a to the phase controlling means 14.
[0023]
The microcomputer 6 includes a target current control unit 9, a constant current control unit 10, a switching unit 11, a phase angle scanning unit 12, an A / D conversion unit 13, and a phase control unit 14.
[0024]
Reference numeral 15 denotes a switch unit, which inputs operation contents such as input switching and start / stop to the microcomputer 6. A display unit 16 outputs various information such as the operation content.
[0025]
Next, the basic characteristic 7, the phase angle versus target current characteristic 8, and the target control means 9 will be described based on actual experimental results with reference to FIGS. FIG. 2 is a characteristic diagram of the air flow, the current, and the input power of the suction motor. The solid line indicates the target current, and the broken line indicates the input power. In order to realize constant input power control, it is sufficient to set a target current that slightly decreases as the air flow is reduced. This target current setting depends on the air flow (depending on the air path configuration) and motor characteristics. To do so, it is necessary to make settings corresponding to the model of the vacuum cleaner, and at the same time, it is necessary to clarify the value of the air volume. For this purpose, the respective characteristics shown in FIGS. 3 and 4 were obtained by experiments.
[0026]
FIG. 3 is a diagram showing the phase angle and the input power characteristic of the first basic characteristic. The horizontal axis shows the phase angle T (firing angle time) (0 to several milliseconds), and the vertical axis shows the input power. For the sake of explanation, W indicates a characteristic when, for example, a 1300 W motor is used. In addition, five types (100%> a> b> c> d) from 100% of air volume (zero dust) to d% of air volume (large dust) are described using the air volume as a parameter.
[0027]
A phase angle of 0 indicates a 100% energized state (100 V), and indicates an input power of about 1300 W at a phase angle of 0 and a flow rate of 100%. As shown in the figure, the input power decreases as the phase angle increases, and the input also decreases in the direction where the air volume is reduced (the air volume is small) even when the phase angle is fixed to zero. Further, as the air flow increases, the rate at which the input drops as the phase angle increases increases. If, for example, Wm is set (horizontal line) as the target input power value, the set input power corresponds to the target input power from the intersection (Wm100, Wma, Wmb, Wmc, Wmc) between the air volume of 100% and the air volume d%. The determined predetermined phase angle range Tw is obtained. As described above, it is possible to derive the phase angle corresponding to the input power and the air volume set as the targets.
[0028]
FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the phase angle and the current of the second basic characteristic. As for the current, the output of the current detecting means 4 is shown on the vertical axis, and the phase angle on the horizontal axis and the airflow parameter are the same as those in FIG. is there. When the predetermined phase angle range Tw derived in FIG. 3 is designated on the horizontal axis, and the intersections (Wm100, Wma, Wmb, Wmc, Wmd) of the phase angles derived in FIG. A current characteristic Itw (upward curve) at which the input power is constant at each airflow corresponding to the target input power Wm obtained is obtained. As shown in FIG. 18B, when the constant current control is performed by the phase control, the input power and the current value do not have a proportional relationship. The characteristic shows that the curve becomes an upward-sloping curve.
[0029]
The result of deriving the relationship between the phase angle and the current value indicated by the curve Itw is a phase angle-target current characteristic 8 in a predetermined phase angle range Tw. In order to obtain the target input Wm, it suffices to perform phase control so that the relationship between the phase angle and the current value becomes Itw. This relationship is stored in the target current control means 9 and processed by the microcomputer 6. is there.
[0030]
Next, the constant current control means 10 will be described with reference to FIGS. When, for example, Io is set as a constant current value (horizontal line) on the phase angle-current characteristic in FIG. 4, the current flows from Io and an intersection (Io100, Ioa, Iob, Ioc, Ioc, Iod) up to an air volume of 100% and an air volume of d%. A predetermined phase angle range Ti corresponding to a fixed value is obtained. Then, a phase angle corresponding to the constant current value and the air flow can be derived. Next, a predetermined phase angle range Ti derived in FIG. 4 is indicated on the horizontal axis on the phase angle-input characteristic in FIG. 3, and intersection points (Io100, Ioa, Iob, When Ioc, Iod) are plotted, an approximately straight line Wti falling to the right is obtained for the phase angle-input power characteristic. Therefore, the constant current control operates with the characteristic that the input power increases as the air flow decreases.
[0031]
Next, the operation will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 4, FIG. 5, and FIG. First, the operation flowchart in FIG. 5 will be described in detail using the symbols described on the phase angle-current characteristics in FIG. In step S100, T1s stored as an initial value for the operation of the constant current control means 10 in the phase angle scanning means 12 is set as the initial phase angle value at power-on. As the initial phase angle, as shown in FIG. 4, for example, a phase angle T1s based on the intersection (Io100) of the constant current Io and the airflow 100% characteristic curve is set. Therefore, the switching means 11 at the initial stage is the constant current control means 10ToChoiceYouYou.
[0032]
In step S101, the suction motor 2 is phase-controlled by the phase control means 14 and the bidirectional thyristor 3 based on the phase angle initial value T1s set in step S100. In step S 102, the current flowing through the suction motor 2 that has been subjected to the phase control operation is detected by the current detection unit 4, and the detected value Vout is sent to the phase angle scanning unit 12 via the A / D conversion unit 13.
[0033]
Next, in step S103, the phase angle scanning means 12 compares the fixed set current value Io with the detected value Vout, and if the values are equal, returns to the phase control operation S101 while keeping the phase angle unchanged. Proceed to S104.
[0034]
In the example shown in FIG. 4, the operation is performed with the air flow rate a lower than 100%,BeTherefore, Vout shown in the figure is output. In this state, Io> Vout, which means that the vehicle is operated with a current lower than the predetermined set current. Therefore, the process proceeds to step S104, which is a loop for increasing or decreasing the phase angle.
[0035]
In addition, when the operation is performed at an air flow rate a lower than the standard air flow rate 100% due to dust accumulation or the like, the air flow does not return to 100% if the air flow is dust accumulation. In the case of narrowing or the like, if the curtain is removed from the suction port, the operation returns to 100% of the air flow.
[0036]
In step S104, the phase angle scanning means 12 scans and outputs the phase angle Tout in a direction to increase the phase angle when Vout is larger than Io and to decrease the phase angle when smaller than Vout. In the example shown in FIG. 4, since Io> Vout, the phase angle is reduced and output.
[0037]
In step S105, the switching unit 11 determines whether the Tout increased or decreased in step S104 is larger or smaller than the predetermined phase angle T1e. If it is larger, the process returns to the phase control operation S101, and the steps S101 to S105 are repeated. Thus, the motor is driven at a phase angle Tout satisfying Io = Vout. Conversely, if smaller, the process proceeds to step S105. In the example of FIG. 4, the operation is performed at Tout> T1e because of the operation at the air volume a. Therefore, at this stage, the process returns to step S101 and the loop of the constant current control means 10 is executed. However, when the dust further accumulates due to the operation and decreases to the vicinity of the air volume b, the increased or decreased phase angle Tout <the predetermined phase angle T1e, and the process proceeds to step S106. It is set to be.
[0038]
From step S106, the switching means 11 switches to the target current control means 9 for the purpose of keeping the input power constant. Here, first, T2s is set in the phase angle scanning means 12 as an initial phase angle value at the time of transition to the target current control means 9. As shown in FIG. 4, since the transition point T1e is defined at the intersection Iob of the constant current Io and the air volume b, the phase angle of the intersection Wmb of the target current Itw and the air volume b is set as T2s.
[0039]
Steps S107 and S108 perform the same operations as steps S101 and S102. In step S109, similarly to step S103, the target current value Itw is compared with the detected Vout by the phase angle scanning means 12, and if the values are equal, the phase angle is left unchanged and the process returns to the phase control operation step S107. Proceed to step S110.
[0040]
In step S110, similarly to step S104, the phase angle scanning unit 12 scans the phase angle Tout in a direction to increase the phase angle when Vout is larger or smaller than Itw, and to decrease the phase angle when smaller Vout. And output.
[0041]
In step S111, the switching unit 11 determines whether the Tout increased or decreased in step S110 is larger or smaller than the predetermined phase angle T2b. If smaller, the process returns to the phase control operation step S107 and repeats the steps S107 to S111. As a result, the operation is performed at the phase angle Tout that satisfies Itw = Vout, and the target input power Wm can be obtained by executing the target current control means 9. Conversely, if it is larger, the process returns to step S101. The constant current control means 10 is executed again. The operation returning to step S101 means that, for example, the air volume once drops due to the suction of the curtain or the like, and after the transition to the target current control means 9, when the curtain is released from the suction port, the air volume increases (returns). It plays the role of returning to the means 10.
[0042]
As described above, the phase angle is automatically scanned by the flow repetition operation shown in FIG. 5 so that the constant current value Io and the target current value Itw coincide with the current detection value Vout. The constant control can be realized with the input power Wti at the time of control by 10 and the constant input power Wm at the time of control by the target current control means 9.
[0043]
The timing of the repetition loop is set to a predetermined timing time based on the output of the zero-crossing detecting means 5a, so that a process can always be performed in response to a change in the amount of dust and a change in the state of the surface to be cleaned. Although the phase angle increase / decrease time (scan width) depends on the clock of the microcomputer 6, it is desirable to set the phase angle width based on the minimum time.
[0044]
The method of deriving the phase angle Tout with respect to the target current value Itw is as follows: a method of obtaining the characteristics by mapping the characteristics into a correspondence table (tabulation); and formulating the target current characteristics into a mathematical expression, for example, y = ax +bThere is a system that approximates a linear expression and obtains it by calculation. However, in this case, y is a current value output from the current detecting means 4, x is a phase angle, and a and b are constants.
[0045]
Since the constant current control means 10 has a constant current value, the target current control means9Regardless of whether you select a table or formula,BThis has the effect of reducing the load on the gram capacity.
[0046]
FIG. 6 shows input characteristics obtained according to the first embodiment. The horizontal axis represents the air flow, and the vertical axis represents the input power. The constant current control means 10 from 100% air flow to the air flow b shown in the air flow parameter characteristics in FIGS.9It is a case where it switched to. As shown in the figure, it was confirmed that an input power Wti rising to the left can be obtained at a constant current and a constant input power Wm can be obtained at a target current. The air flow is approximately 1.2mThreeThe range of / min or less is a full energization (phase angle 0) region.
[0047]
As described above, since the influence of the decrease in the suction capacity due to the accumulation of dust is small on the large air volume side, constant current control can be performed, and the program can be simplified. On the other hand, on the small air volume side due to dust accumulation, by switching to the target current control means, the input power constant control can be realized with a value not exceeding the input power regulation. Therefore, it is possible to efficiently control the input power according to the amount of dust and the state of the cleaning surface, and further, since there is no need to use a pressure sensor as in the conventional case, cost reduction, durability improvement, and assembly work can be achieved. Performance can be improved.
[0048]
Embodiment 2 FIG.
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a functional block diagram illustrating an input control device of a vacuum cleaner according to Embodiment 2, and FIG. 8 is a diagram illustrating characteristics. In the figure, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 7, reference numeral 17 denotes a dust amount / sealing detecting unit which receives the current output detected from the current detecting unit 4 via the A / D converter 13 and detects the amount of dust accumulation and the sealing of the suction port. The output signal from the quantity / sealing detection means 17 is output to the phase angle scanning means 12 and the display unit 15.
[0049]
Next, the operation will be described. FIG. 8 is an enlarged view of the input characteristic shown in FIG. 6 on the low air volume side, where the horizontal axis represents the air volume and the vertical axis represents the input power. Wm indicates the input power obtained by the first embodiment, the broken line portion of W0 indicates no control, that is, the input power when the phase angle is 0, and the operation by the target current control means 9 is performed when the phase control is executed. Indicates that the operation is performed at a constant input power, and that when the phase angle becomes 0, the characteristics become the same as in the case of no control. The operation at the phase angle 0 will be described below assuming that the input power is equal to the current value because the input power and the current are in a proportional relationship.
[0050]
The dust amount / sealing detection unit 17 is executed when the target current control unit 9 is operated, that is, when the air conditioner shifts to a low air flow side, that is, a region where the operation is performed with the phase angle being zero. Since the amount of dust that should be reported to the user as the amount of dust accumulated is 90 to 100% and the closed operation is present only when the phase angle is 0, for example, the amount of dust 90%, the amount of dust 100%, the sealed And the like can be set by a predetermined output signal from the current detecting means 4. As shown in the figure, the predetermined current value corresponds to the predetermined air volumes Q1, Q2, and Q3, so that it can be detected at the target air volume. A notification that the 90% garbage amount is almost full and a notification that prompts replacement of the paper pack for a 100% garbage amount are made on the display unit 16. When the current drops to the sealing detection level, a predetermined phase angle is input to the phase angle scanning means 12, and the phase is controlled by the phase control means 14, so that the motor operates in the weak operation indicated by the solid line Wd in the figure to perform the motor protection operation. It is possible to do.
[0051]
As described above, it is possible to control the display of dust amount information and the switching of the motor to weak operation without using a pressure sensor in the event of a notification of a practical dust amount or an abnormality such as a closed operation. It is possible to reduce the cost, improve the durability, and improve the workability of assembly while maintaining.
[0052]
Embodiment 3 FIG.
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 9, 10, and 11. FIG. 9 is a functional block diagram of an input control device for a vacuum cleaner according to Embodiment 3, FIG. 10 is a characteristic diagram showing characteristics of a phase angle and a current, and FIG. 11 is an input power characteristic diagram obtained by the input control device. In the drawings, the same reference numerals are given to the same components as those in the first or second embodiment, and the description thereof will be omitted. In FIG. 9, reference numeral 18 denotes a current output from the current detection means 4 via the A / D converter 13 when the dust amount is zero, and thereby the magnitude of the initial input power of the suction motor 2 (variation in input power) ) Is a constant current value correction means for receiving and outputting the output of the suction motor characteristic detection means 18 and correcting and changing a predetermined set current value Io of the constant current control means 10. The output after correction / change is input to the constant current control means 10.
[0053]
Next, the operation will be described with reference to FIGS. For example, assuming that the armature resistance of the suction motor is standard, when the initial phase angle Ts is output from the phase angle scanning means 12, the intersection point Vsm of the initial phase angle Ts and the standard characteristic of 100% air flow is determined by the current detection means 4. The operation is performed with the set input power in order to detect and match the constant current value Io. It has been experimentally confirmed that a high current flows when the armature resistance is low due to a variation in manufacturing, so that the current characteristic becomes higher than that of the standard time as shown by a broken line in the figure (the relation of V = IR). As a result, when V (phase angle) is fixed, I increases as R decreases. At this time, when the initial phase angle Ts is input, the current is detected at the point Vsh, so that the phase angle scanning means 12 moves in the direction of increasing the phase angle (in the direction of decreasing the voltage) in order to make it coincide with the constant current Io. It stabilizes at the intersection a between the broken line and Io. Therefore, the phase angle moves from the phase angle Ts to Tsh.
[0054]
However, as described in the first embodiment, the constant current control cannot secure the constant input power during the phase control operation. Therefore, as shown in the input power characteristic of FIG. 11, the armature resistance is lower than the standard motor characteristic x. It has been experimentally confirmed that the motor has the characteristic y. That is, a motor having a large input power is operated with a lower input power than a standard motor by the constant current control. As described above, if the input power is to be constant, the virtual curve Ik is also required to rise to the right in FIG. 10, and it is necessary to set a phase angle that realizes a point b where this Ik and the broken line intersect. From this relationship with P = VI, it can be seen that at the intersection a, V is constant and V drops at the intersection I, and at the intersection b, V rises slightly at the intersection I. It can be seen that the input power decreases during the constant Io control.
[0055]
Therefore, the constant current value correcting means 19 is a means for realizing the intersection b in FIG. As a method of obtaining the current value Ios at the intersection b, it can be obtained by the following formula: Ios = Io + k (Vsh-Io). Here, Io is the current value stored in the constant current control means 10, Vsh is the current value when the dust is zero detected by the current detection means 4, and k is the slope of the virtual curve Ik previously derived with the target of constant input power. is there.
[0056]
When the constant current value Ios obtained by this equation is stored in the constant current control means 10 and operated, the operation is performed at the phase angle on the perpendicular to the intersection point b, the characteristic z of FIG. 11 is obtained, and the input power at zero dust coincides. Experiments confirmed that Note that this correction method can also be performed by table mapping in addition to the above-described formula.
[0057]
The suction motor characteristic detecting means 18 detects the current when there is no dust. This method uses an E2PROM (not shown) capable of writing and erasing a line inspection before shipment from a factory and the start of actual use. It is made possible by recording using.
[0058]
As described above, the variation in motor input powerReceivingBy the constant current value correction means, the input power at zero dust (open) can be kept constant even at the time of constant current control, so the suction capacity at the time of opening can be kept constant and stable operation can be realized. it can. Further, the compensating means does not become complicated, and an inexpensive configuration can be realized.
[0059]
Embodiment 4 FIG.
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 12 is a functional block diagram of an input control device for a vacuum cleaner according to a fourth embodiment, and FIG. 13 is an input power characteristic diagram. In the drawing, the same components as those in the first to third embodiments are denoted by the same reference numerals. The description is omitted. In FIG. 12, reference numeral 20 denotes when the amount of waste is zero.,Receiving the output of the suction motor characteristic detecting means 18 for detecting the magnitude (variation of the input power) of the initial input power of the suction motor 2, the dust amount for correcting / changing the threshold value of the dust / sealing detecting means 17 The output after the correction / change is input to the dust amount / sealing detecting means 17.
[0060]
Next, the operation will be described with reference to FIG. 13 using a 100% air volume operation as an example.
FIG. 13 is an enlarged view of the low air flow side of the input characteristics, and the solid line is the input power obtained in the first and second embodiments. Here, considering the characteristics due to the variation in the input power of the suction motor, for example, when the armature resistance of the motor is low due to manufacturing variation, a high current flows, so as shown by the broken line in the drawing, in the operation region where the phase angle is zero. The input power characteristic becomes higher than the standard time.
[0061]
For example, if the threshold value for notifying the amount of dust in the standard motor is set to G1 derived from the air volume Q1, a motor (dashed line) having a large input power notifies the dust amount by the air volume Q2 drawn perpendicularly from the intersection with G1. Will do. That is, since the amount of dust and airtightness are detected on the small air flow side with the large input power motor and the large air flow side with the small motor, the detection cannot be performed at a constant air flow rate.
[0062]
Therefore, the dust amount / sealing value correcting means 20 is intended as a correcting means capable of detecting the dust amount / sealing with a constant air flow even if the motor input power varies, and a specific correction method will be described with reference to FIG. When the input power of the suction motor is large and the initial phase angle Ts is output from the phase angle scanning means 12, the current is detected at the intersection Vsh of the current characteristic (broken line) of Ts and the large input power. Therefore, ΔI is obtained by an equation of ΔI = Vsh−Io obtained by subtracting the current value at the time of the standard motor from the detected current, and this ΔI is added to the threshold value of dust amount / sealing detection at the time of the standard motor. As a result, a correction threshold value of G1h shown in FIG. 13 is obtained, and since this intersection coincides with the air volume Q1, dust / sealing detection can be performed with the same air volume even when the motor input power varies.
[0063]
As described above, the motor input powerToVariationEven if there isSince the dust amount / sealing value correction means can notify the dust amount and detect the sealing with the same air volume, accurate dust amount / sealing detection becomes possible, and the usability and the motor durability are improved. Further, since a pressure sensor is not required, an inexpensive configuration can be achieved.
[0064]
Embodiment 5 FIG.
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 14 is a functional block diagram of an input control device for a vacuum cleaner according to the fifth embodiment, and FIG. 15 is a characteristic diagram of the air volume and the input power. In the drawing, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment. The description is omitted. In FIG. 14, reference numeral 21 denotes a power brush motor connected to the commercial AC power supply 1 via a landing switch 22 and a power brush bidirectional thyristor 23; 24 denotes a power brush motor and a suction motor 2; This is current detection means for simultaneously detecting the flowing current, and the suction motor 2 and the power brush motor 21 are connected in parallel to the current sensor 24a. The ON / OFF information of the landing switch 22 is input to the microcomputer 6, and the power brush bidirectional thyristor 23 is ON / OFF controlled by the switch unit 15 via the microcomputer 6.
[0065]
Reference numeral 25 denotes a current output via the A / D converter 13 from a current detection means 24 for detecting a current flowing through the suction motor 2 and the power brush motor 21. Power brush operation correcting means for correcting / changing the threshold value of the detecting means 17, and the output after the correction / change is input to the dust amount / sealing detecting means 17.
[0066]
Next, the operation will be described.
The operation of the power brush motor 21 is determined by the power brush ON operation from the switch unit 15 by the user, and this ON information turns on the gate of the power brush bidirectional thyristor 23 via the output port of the microcomputer 6. In addition, when the suction port for safety is landed on the cleaning surface, the landing switch 22 is turned on, and the power brush motor rotates for the first time. By inputting the information of the landing switch 22 to the microcomputer 6, it can be determined whether or not the power brush motor is operating. When the power brush motor 21 operates during cleaning, the current detection means 24 detects the current added to the current of the suction motor 2.
[0067]
FIG. 15 is an enlarged view of the example of the input characteristic on the low air volume side, and the solid line is the input power obtained in the first and second embodiments. Even when the current of the power brush motor 21 is added, as in the case where the input power of the suction motor 2 fluctuates to the large side (Embodiment 4), the phase control operation at the time of the target current control means 9 is constant. The input power can be secured, and the input power of the power brush motor 21 appears as a difference during the phase angle zero control. As shown by the broken line in the figure, the input power characteristic is higher than that of the operation of the suction motor 2 alone. If the input power of the power brush motor 21 is, for example, 20 W, the value appears as a characteristic difference.
[0068]
When the threshold value for notifying the amount of dust during the operation of the suction motor 2 is set to Gk derived from the air volume Q1, when the power brush motor 21 is superimposed, the air volume Q2 obtained by drawing a perpendicular from the intersection of the broken line and Gk. Will report the amount of garbage. That is, if the power brush motor 21 operates while the suction motor 2 is operated alone, the amount of dust and airtightness are detected on the small air volume side, so that the air volume cannot be detected at a constant air volume.
[0069]
Therefore, the power brush operation correction means 25 is intended to be a correction means capable of detecting dust / airtightness at a constant air flow even when the power brush motor 21 operates, and a specific correction method is to input the power brush motor in advance. Electric power (current), for example, 20 W is measured, and when the power brush motor 21 operates, this 20 W is added to the threshold value for dust amount / sealing detection. As a result, the correction threshold value Gkh of Gk shown in FIG. 15 is obtained, and the intersection with the broken line coincides with the air volume Q1, so that even if the power brush motor 21 is superimposed, it is possible to detect the amount of dust / sealing with the same air volume. Become.
[0070]
As described above, the current detecting means for simultaneously measuring the input currents of the suction motor 2 and the power brush motor 21 and the power brush operation correcting means at the time of operating the power brush motor 21 allow the two currents to be controlled by one current sensor. And a constant target input power can be secured regardless of the operation of the power brush motor in the phase control region when the target current control means 9 is operating. Since it is possible to detect the airtightness, it is possible to accurately detect the amount of dust / airtightness. Thus, stable operation with constant input power can be realized with an inexpensive configuration, and cleaning efficiency can be improved, usability can be improved, and motor durability can be improved.
[0071]
The current detecting means 24 may be provided on the common side of the suction motor 2 and the power brush motor 21 as shown in FIG.
[0072]
Embodiment 6 FIG.
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 17 is a functional block diagram of the input control device for a vacuum cleaner according to the sixth embodiment. In the figure, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In FIG. 17, reference numeral 26 denotes a phase for receiving a current output from the current detecting means 4 via the A / D converter 13 and performing phase control fixed at a constant phase angle when an abnormal current outside the target control range is detected. This signal is output to the phase control means 14 and the display unit 16.
[0073]
Next, the operation will be described with reference to FIG.
As shown in the phase angle-current characteristic diagram of FIG. 4, in the control device of the present embodiment, the constant current control means 10 is operated by the current Io, and the target current control means 9 is operated by the current Itw. Therefore, in the operation at each phase angle, the phase angle constant control means 26 detects a current value exceeding a fixed ratio value with respect to the values of Io and Itw, and when the current value falls below the fixed ratio value, By determining that the operation is abnormal, the phase angle is set to at least a value equal to or greater than T1s and output to the phase control means 14 to perform safe low input power operation. Also, the display unit 16 is notified of the abnormal operation. Further, when an abnormal current is detected during the low input power operation, the operation is stopped.
[0074]
As described above, the phase angle constant control means detects abnormal operation such as deterioration of the motor and clogging of foreign matter into the suction air passage and the like, and performs low input power operation with a constant phase angle. In addition, safe driving is possible, and safety, usability, and motor durability can be improved.
[0075]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, current detection means for detecting a current flowing through a motor,A predetermined current value and a phase angle corresponding to the current value according to the airflow are stored.Constant current control means,Phase angle vs. target current characteristics for keeping the input power to the motor constant,Corresponding to the phase angleStore the target current valueTarget current control means;Up to the specified attenuation airflowConstant current control meansIs less than the predetermined attenuation airflowTarget current control meansSelect and output the current valueA switching unit, and an output of the switching unit and a detection value detected by the current detection unit.And compare the two current valuesMatchDetermine the phase angle to increase or decreaseSince the phase angle scanning means and the phase control means for controlling the input of the motor based on the phase angle determined by the phase angle scanning means are provided, on the large air volume side, the influence of the suction capacity reduction due to the accumulation of dust is small. Thus, constant current control can be performed, and the program can be simplified. On the other hand, on the small air volume side due to dust accumulation, the switching means switches the target current control means.SelectThus, constant input power control can be realized with a value that does not exceed the input power regulation. Therefore, input power can be efficiently controlled according to the amount of dust and the state of the cleaning surface, and cost reduction, durability improvement, and assembly workability can be improved.
[0076]
Also,GoEquipped with a garbage amount / sealing detection means for detecting the amount of dust accumulation and air passage sealing,When the phase angle is controlled at 0 by the target current control means,Phase angle scanning means based on the detection value of the dust amount / sealing detection meansInput a predetermined phase angle to theSince control is performed, it is possible to notify the practical amount of dust and to control the motor to switch to a weak operation in the event of an abnormality such as closed operation, etc., aiming to reduce costs, improve durability, and improve assembly workability while maintaining detection accuracy. be able to.
[0077]
Also,MoMotor characteristic detecting means for detecting variations in the input power of the motor,onePredetermined constant current control meansNo electricityFlow rateCorrection orChanging constant current value correction meansWhenEquippedWhen the amount of dust is detected to be zero by the current detecting means, the predetermined current value of the constant current control means is corrected or changed by the constant current value correcting means based on the detection value of the motor characteristic detecting means.Therefore, even during the constant current control, the suction capacity at the time of opening can be kept constant, and stable operation can be realized.
[0078]
Also,MoDataofMotor characteristic detecting means for detecting a variation in input power;GoOf mass / sealing detection meansCompensate threshold orChange the amount of dust / closed detection value correction meansWhenEquipped,
When the dust amount is zero, the threshold value of the dust amount / sealing detection unit is corrected or changed by the dust amount / sealing detection value correcting unit based on the value detected by the motor characteristic detecting unit.Therefore, even if there is a variation in the motor input power, the amount of dust / sealing can be accurately detected with the same air flow, and the usability and the durability of the motor can be improved.
[0079]
Also, current detecting means for simultaneously detecting the currents of the suction motor and the power brush motor,GoOf mass / sealing detection meansCompensate threshold orPower brush operation correction means to changeWhenEquippedWhen the current of the power brush motor is detected by the current detecting means, the threshold of the dust / sealing detecting means is corrected or changed by the power brush operation correcting means.Therefore, both currents can be detected by one current sensor, control can be performed with a constant target input power regardless of the operation of the power brush motor, and accurate notification of dust amount and airtight detection can be performed with the same air volume. Therefore, it is possible to improve the cleaning efficiency, the usability, and the durability of the motor with an inexpensive configuration.
[0080]
Also,Phase angle constant control means for controlling the phase of the motor fixed at a constant phase angle,When the detection result by the current detection means is out of the target control rangeIn the phase control, the motor is fixed at a constant phase angle by the phase angle constant control means.Therefore, abnormal driving can be detected, and safe driving can be performed while maintaining the suction capability, and safety, usability, and motor durability can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram showing an input control device of a vacuum cleaner according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a characteristic diagram showing characteristics of air volume-input power and current in the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a basic characteristic diagram showing a phase angle-input power characteristic in the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a basic characteristic diagram showing a phase angle-current characteristic according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an operation flowchart illustrating an input control device of the electric vacuum cleaner according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 6 is an input characteristic diagram obtained by the input control device of the electric vacuum cleaner according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 7 is a functional block diagram showing an input control device of a vacuum cleaner according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a characteristic of an air volume-input power according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a functional block diagram illustrating an input control device of a vacuum cleaner according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 10 is a characteristic diagram showing a phase angle-current characteristic in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 11 is a characteristic diagram showing a characteristic of an air volume-input electric power in Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 12 is a functional block diagram showing an input control device of a vacuum cleaner according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 13 is a characteristic diagram showing a characteristic of an air volume-input electric power according to the fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a functional block diagram showing an input control device of a vacuum cleaner according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 15 is a characteristic diagram showing a characteristic of an air volume-input electric power according to the fifth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a functional block diagram showing another input control device of the electric vacuum cleaner according to Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 17 is a functional block diagram illustrating an input control device of a vacuum cleaner according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 18 is a characteristic diagram showing characteristics of input power of a conventional input control device of a general vacuum cleaner.
[Explanation of symbols]
1 commercial AC power supply, 2 suction motor, 3 bidirectional thyristor,
4, 24 current detecting means, 4a, 24a current sensor,
6 microcomputer, 7 basic characteristics, 8 phase angle vs. target current characteristics,
9 target current control means, 10 constant current control means, 11 switching means,
12 phase angle scanning means, 14 phase control means, 17 dust / sealing detection means,
18 suction motor characteristic detecting means, 19 constant current value correcting means,
20 dust / sealing value correction means, 21 power brush motor,
22 Bidirectional thyristor for power brush motor,
25 power brush operation correction means, 26 constant phase angle control means.

Claims (6)

モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
所定の電流値及び風量に応じた前記電流値となる位相角を格納する一定電流制御手段と、
モータへの入力電力を一定とするための位相角対目標電流特性と、位相角に対応した目標電流値を記憶する目標電流制御手段と、
所定の減衰風量までは前記一定電流制御手段を、所定の減衰風量以下となると前記目標電流制御手段を選択して、その電流値を出力する切替手段と、
前記切替手段の出力と前記電流検出手段により検出された検出値とを比較して、両者の電流値を一致させるように増減する位相角を決定する位相角走査手段と、
前記位相角走査手段により決定された位相角に基づいて前記モータの入力を制御する位相制御手段とを備えたことを特徴とする電気掃除機の入力制御装置。
Current detection means for detecting a current flowing through the motor,
Constant current control means for storing a predetermined current value and a phase angle corresponding to the current value according to the air flow ;
Target current control means for storing a target current value corresponding to a phase angle and a phase angle for making the input power to the motor constant ,
Until the predetermined attenuation air volume of the constant current control means, by selecting the target current control means and equal to or less than a predetermined attenuation air volume, and switching means for outputting the current value,
A phase angle scanning unit that compares the output of the switching unit and the detection value detected by the current detection unit, and determines a phase angle that increases or decreases so that the current values of the two are matched.
An input control device for a vacuum cleaner, comprising: a phase control unit that controls an input of the motor based on the phase angle determined by the phase angle scanning unit.
ミ溜まり量及び風路密閉の検出を行うゴミ量/密閉検出手段を備え、
前記目標電流制御手段により位相角が0で制御される時に、前記ゴミ量/密閉検出手段の検出値に基づいて前記位相角走査手段に所定位相角を入力し、前記位相制御手段で位相制御することを特徴とする請求項1に記載の電気掃除機の入力制御装置。
Includes a dust amount / closed detection means for detecting a garbage reservoir volume and the air passage closed,
When the phase angle is controlled at 0 by the target current control means inputs the predetermined phase angle to the phase angle scanning means based on a detection value of the amount of dust / sealing detection means, phase control by said phase control means The input control device for a vacuum cleaner according to claim 1, wherein:
ータの入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、
前記一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更する一定電流値補正手段を備え
前記電流検出手段によりゴミ量ゼロが検出された時には前記モータ特性検出手段の検出値に基づいて、前記一定電流値補正手段により前記一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更することを特徴とする請求項1記載の電気掃除機の入力制御装置。
A motor characteristic detecting means for detecting the variation of the input power of motors,
And a constant current value correcting means for correcting or changing the predetermined electric current values of the constant current control means,
When the current detection means detects a dust amount of zero, the predetermined current value of the constant current control means is corrected or changed by the constant current value correction means based on the detection value of the motor characteristic detection means. The input control device for a vacuum cleaner according to claim 1, wherein
ータ入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、
前記ゴミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更するゴミ量/密閉検出値補正手段を備え
ゴミ量ゼロ時に前記モータ特性検出手段による検出値に基づいて、前記ゴミ量/密閉検出値補正手段により前記ゴミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更することを特徴とする請求項2記載の電気掃除機の入力制御装置。
A motor characteristic detecting means for detecting the variation of the input power of motors,
And an amount of dust / sealing detected value correcting means for correcting or changing the thresholds of the amount of dust / sealing detection means,
3. A threshold value of the dust amount / sealing detection means is corrected or changed by the dust amount / sealing detection value correcting means based on a detection value by the motor characteristic detecting means when the dust amount is zero. An input control device for a vacuum cleaner according to the above.
吸引用モータとパワーブラシ用モータの電流を同時に検出する電流検出手段と、
記ゴミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更するパワーブラシ動作補正手段を備え
前記電流検出手段により前記パワーブラシ用モータの電流が検出された場合には、前記パワーブラシ動作補正手段により前記ゴミ量/密閉検出手段のしきい値を補正または変更することを特徴とする請求項2に記載の電気掃除機の入力制御装置。
Current detection means for simultaneously detecting the currents of the suction motor and the power brush motor;
And a power brush operation correcting means for correcting or changing the thresholds before Kigo Mi weight / closed detection means,
The power brush operation correcting means corrects or changes the threshold value of the dust / sealing detecting means when the current of the power brush motor is detected by the current detecting means. 3. The input control device for a vacuum cleaner according to 2.
モータを一定の位相角に固定した位相制御する位相角一定制御手段を備え、前記電流検出手段による検出結果が目的制御範囲外の値である時には、前記位相角一定制御手段によりモータを一定の位相角に固定した位相制御することを特徴とする請求項1記載の電気掃除機の入力制御装置。 A phase angle fixed control means for controlling the phase of the motor at a fixed phase angle, and when the detection result by the current detection means is a value outside the intended control range, the motor is fixed by the phase angle fixed control means. 2. The input control device for a vacuum cleaner according to claim 1, wherein the phase control is performed at a fixed phase angle .
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