JP4083766B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、交流電源で駆動される整流子モータを有する電動送風機を備えた電気掃除機に関する。

交流電源を駆動源とし整流子を備えるモータから構成される電動送風機を備えた電気掃除機において、そのモータに流れる電流値を検出し、その検出した電流値に応じて電動送風機の入力電力制御を実施している。このような従来の技術が、例えば、特許文献１などに開示されている。

特許文献１に記載された電気掃除機では、電流検出回路から正弦波形の出力がなされ、これがマイクロコンピュータに入力されるようになっている。そして、電流検出回路には低周波信号出力回路が設けられていて、いわゆるノイズを除去した出力をマイクロコンピュータのＡ／Ｄ端子に入力している。
特開平６−９０８８３号公報

上記公報に記載されたものは、低周波信号出力回路によってノイズを除去して電流検出回路から出力するようにはしている。しかしながら、整流子を備えるモータを駆動している時の電流の検出値には、モータ駆動回路が実装された基板上のスイッチング電源等や回路部品や回路パターンの影響でノイズが生じ、低周波信号出力回路を設けただけではノイズは除去し切れるものではない。したがって、電動送風機の入力制御の精度を確保するためには更なるノイズ対策を講じることが要請されている。

そこで、本発明は、整流子モータの検出電流値に対するノイズの影響を極力抑えて、電動送風機の入力制御の精度を確保することができる電気掃除機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、電流検出部の出力を整流して交流電圧に応じた周期的な波形として制御部へ入力する電流検出回路を備え、制御部に、電流検出回路の出力値をサンプリングし負荷電流値として取り込む負荷電流値取込み手段と、前記整流子モータに印加する交流電圧の半周期において前記スイッチング素子へ出力される制御信号の出力タイミングからゼロクロスポイントまでの間に前記負荷電流値取込み手段が取り込んだ負荷電流値と予め設定されたしきい値とに応じて、前記スイッチング素子に出力される制御信号の出力タイミングを決定するタイミング決定手段と、を有するものである。

本発明によれば、整流子モータの検出電流値に対するノイズの影響を抑えることができるので、電動送風機の入力制御の精度を確保することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１を用いて電気掃除機の構成を説明する。電気掃除機は、掃除機本体（以下、単に本体という）１と、この本体１に形成された吸込口２に一端が着脱可能に接続されるホース３と、このホース３の他端に一端が着脱可能に接続される延長管４と、この延長管４の他端に着脱可能に接続される吸込口体５とからなる。

本体１は、上面を開口した下部ケース６とこの下部ケース６の後部上面を閉塞する上部ケース７とで前面を含む周縁にバンパ８を狭持して接合している。そして、下部ケース６の前側上面部の開口を閉塞する蓋体９を開閉自在に設けている。さらに、この蓋体９には、使用者に電気掃除機のゴミ詰まり状態等を知らせるための報知部１０が形成されている。この報知部１０は、ＬＥＤ等の発光素子や発音素子などにより構成される。また、本体１は、内部に電動送風機１１、吸込口２を介してホース３と連通する集塵部としての集塵袋１２を設け、電動送風機１１の吸気風を集塵袋１２内を通過させることでこの集塵袋１２で塵埃を分離し集塵するようになっている。さらに、本体１の前側下面には旋回自在な旋回輪（図示せず）を、本体１の後側側面には大径の一対の従動後輪１３（一方のみ図示）をそれぞれ設けている。

ホース３は、伸縮自在で湾曲可能な略円筒状からなるもので、ハンドル１５および電動送風機１１の入力を設定する操作ボタン１６が設けられた手元操作部１７を備えている。延長管４は大径管４ａとこの大径管４ａ内に挿入される小径管４ｂからなり、小径管４ｂを大径管４ａに対してスライドさせることで延長管４全体を伸縮可能にしている。吸込口体５は、この延長管４の先端に着脱可能に取り付けられるもので、被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込開口（図示せず）を設けている。なお、本体１内には、電動送風機を制御する制御部１８を実装した回路基板１９が組み込まれている。

次に、この制御部１８を含む電気掃除機制御装置２０を図２に基づいて説明する。２１は商用交流電源で、制御信号で駆動されるスイッチング素子、例えば、双方向性サイリスタ２２、電流ヒューズ２３、および電動送風機１１の一部を構成し交流電源で駆動される整流子モータ２４が直列に接続されている。

電動送風機１１は、主に整流子モータ２４とこの整流子モータ２４で回転されるファン２５とから構成されている。整流子モータ２４は、ブラシ（図示せず）と、このブラシに摺動する整流子を備えた電機子２４ａと界磁巻線２４ｂ、２４ｃとから構成されるユニバーサルモータである。ファン２５は整流子モータ２４の回転軸に接続された遠心型ファンであり、整流子モータ２４によりファン２５が回転すると、塵埃を含んだ空気が吸込口体５から延長管４、ホース３を介して本体１に吸い込まれる。

電流検出部２６は、例えば、電流トランスからなり、整流子モータ２４に流れる負荷電流を検出する。そして、電流検出部２６が検出した負荷電流は、電流検出回路としての整流部２７で整流された後、電圧値として、制御部１８の後述するＩ／Ｏポートに入力される。整流部２７は、例えば、４つのダイオードをブリッジ接続した全波整流回路や、１つのダイオードを利用した半波整流回路である。Ｉ／Ｏポートに入力される電圧は、電解コンデンサなどにより平滑されていないので、交流電圧に応じた周期的な波形となり、整流リップル成分も重畳される。２８はゼロクロス検出部で、整流子モータ２４に印加する交流電源電圧のゼロクロスポイントを検出する。

また、制御部１８のＩ／Ｏポートには、手元操作部１７、報知部１０が接続され、手元操作部１７からは指示信号等がそれぞれ入力されるとともに、Ｉ／Ｏポートからは報知部１０に指示信号が出力される。

そして、制御部１８は、負荷電流値の取込み、ゼロクロスタイミングの取込み、および指示信号等の取込みを行うとともに、双方向性サイリスタ２２のゲート端子にトリガとなる制御信号を出力するようになっている。

制御部１８は、マイクロプロセッサ３１、メモリ３２、および前述したＡ／Ｄ変換の機能を有するＩ／Ｏポート３３から構成される。メモリ３２ｂは、不揮発性メモリ領域であり、マイクロプロセッサ３１が実行する制御プログラムならびに必要な定数などのデータが予め記憶されている。また、メモリ３２ａは、不揮発性メモリ領域３２ｂのデータやマイクロプロセッサ３１の演算データなどを一時記憶しておくデータ記憶領域ならびに作業領域である。

この電気掃除機制御装置２０では、商用交流電源２１から図３の（ａ）に示す波形をもった電源電圧が印加され、制御部１８から双方向性サイリスタ２２のゲート端子に図３の（ｃ）に示すタイミングで制御信号が供給されると、双方向性サイリスタ２２が制御信号によって電源電圧が反転するまで導通するので、電動送風機１１の端子間には図３の（ｄ）に示す電圧が発生する。

このとき、ゼロクロス検出部２８からは、図３の（ｂ）に示すゼロクロス検出信号が制御部１８のＩ／Ｏポート３３に入力される。交流電圧の周期をＴｖ（ｓｅｃ）、この交流電圧のゼロクロスポイントから制御信号が出力するまでの時間をｔａ（ｓｅｃ）とすると、双方向性サイリスタ２２の導通角φ（％）は、φ＝｛（Ｔｖ／２）−ｔ｝／（Ｔｖ／２）×１００の式から求められる。以下、電源電圧のゼロクロスポイントから制御信号が出力するまでの時間ｔａ（ｓｅｃ）を、制御信号の出力タイミングと呼ぶ。

また、整流部２７が全波整流回路である場合、整流部２７の出力値の波形は、例えば、図３の（ｅ）に示すようになる。整流部１１が半波整流回路である場合、整流部２７の出力値の波形は、例えば、図３の（ｆ）に示すようになる。全波整流であっても半波整流であっても、Ｉ／Ｏポート３３に入力される整流部２７の出力値の波形は、電解コンデンサなどにより平滑されていないので、図３の（ｆ）に拡大して示すように整流子モータ２４の整流リップル成分の影響が反映される。

次に、制御部１８が有する各機能について図４を用いて説明する。制御部１８のマイクロプロセッサは、主に、負荷電流取込み部４２、負荷電流演算部４４、およびタイミング決定部４５からなる。制御部１８は、電流検出部２６が検出する電流に基づいて電動送風機の入力を可変する。

負荷電流取込み部４２は、タイマ４３などで設定した所定の周期で電流検出部２６から検出された電動送風機１１の瞬時値としての負荷電流値Ｉｎを取得し、この負荷電流値Ｉｎを負荷電流演算部４４に渡す。

負荷電流演算部４４は、負荷電流取込み部４２から渡された負荷電流値Ｉｎを予め設定したサンプリング回数分加算して負荷電流加算値Ｉｓを算出する。この負荷電流加算値Ｉｓは電動送風機１１の入力電力の増減に応じて増減する。さらに、これら負荷電流加算値Ｉｓと入力電力との関係は、電動送風機１１の特性と導通角φａによって変わるため、予め実験的に把握しておく。

出力タイミング決定部４５は、この負荷電流加算値Ｉｓと、予めメモリ３２に設定したしきい値としての設定値と、を比較して誤差を求め、この誤差に応じて、双方向性サイリスタ２２の制御信号の出力タイミングｔａを決定する。この出力タイミングｔａは、双方向性サイリスタ２２のオン・オフを制御する制御指令値となる。

次に、具体的に一実施例を例示して、上記した制御部１８が、負荷電流加算値Ｉｓと、予めメモリ３２に設定したしきい値、とを比較して誤差を求め、この誤差に応じて、電動送風機１１の負荷電流加算値Ｉｓが予め設定した範囲になるように、すなわち入力電力が予め設定した範囲になるように、双方向性サイリスタ２２の制御信号の出力タイミングｔａを決定する方法について説明する。

制御部１８は、電動送風機１１の入力電力を制御するためのデータテーブル４７を、メモリ３２に設けている。図５に示すデータテーブル４７は、出力タイミングｔａと負荷電流下限値Ｉｇ１および負荷電流上限値Ｉｇ２との関係を示すデータテーブルの例である。

まず、データテーブル４７の各値について説明する。データテーブル４７には、制御信号の出力タイミングｔａとしてｎ＋１個の設定値Ｕ０、Ｕ１、Ｕ２、…、Ｕｎ（但し、Ｕｎ＜…＜Ｕ２＜Ｕ１＜Ｕ０である。）が設定されているとともに、これら出力タイミングｔａに応じた電流しきい値である負荷電流下限値Ｉｇ１として、ｎ個の設定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘｎ（但し、Ｘｎ＞…＞Ｘ３＞Ｘ２＞Ｘ１である。）と、同様に電流しきい値である負荷電流上限値Ｉｇ２として、ｎ個の設定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、Ｙｎ（但し、Ｙｎ＞…＞Ｙ３＞Ｙ２＞Ｙ１である。）が設定されている。これら負荷電流下限値Ｉｇ１と負荷電流上限値Ｉｇ２との大小関係は、図６に示すように、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｙ１＜Ｘ３＜Ｙ２＜Ｘ４＜Ｙ３＜Ｘ５＜Ｙ４＜…、Ｘｎ＜Ｙｎ−１＜Ｙｎとなっている。

この電気掃除機制御装置２０は（図２参照）、制御部１８から双方向性サイリスタ２２にトリガとなる制御信号を出力することで電動送風機１１を駆動する。そして、集塵袋１２に塵埃が捕捉されていない状態では、制御部１８は、電動送風機１１の吸気風量がＱ０以上になるように、出力タイミングｔａをＵ０に設定する。この時、例えば、電動送風機１１の動作点は図６のＡ点になる。

掃除を開始することで塵埃の捕捉が進むにつれて、集塵袋１２の風路抵抗が大きくなり、電動送風機１１の吸気風量が低下する。これに伴い、負荷電流加算値ＩｓがＡ点から負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘ１に向かって徐々に低下する。

そして、負荷電流加算値Ｉｓが負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘ１以下になると、制御信号の出力タイミングｔａを、Ｕ０からＵ１へ短く変更し、双方向性サイリスタ２２の導通角を大きくし、電動送風機２６の吸気風量を増大させる。このとき、負荷電流加算値ＩｓはＹ１となり、電動送風機１１の入力電力は増大する。

さらにその後、塵埃の捕捉が進むにつれて、集塵袋１２の風路抵抗がさらに大きくなり吸込口体５からの吸気風量が低下する。これにより、負荷電流加算値Ｉｓが今度は負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘ２に向かって徐々に低下する。

そして、負荷電流加算値Ｉｓが負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘ２以下になると、制御信号の出力タイミングｔａを、Ｕ１からＵ２に短く変更し、双方向性サイリスタ２２の導通角をさらに大きくし、電動送風機１１の吸気風量を増大させる。このとき、負荷電流加算値ＩｓはＹ２となり、電動送風機１１の入力電力は増大する。

このように、集塵袋１２の塵埃の捕捉が進むにつれて、負荷電流加算値が、それぞれ負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、…以下になることで、出力タイミングｔａをＵ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、…へと変化させる。そして、その後、負荷電流加算値Ｉｓが負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘｎ以下になって、出力タイミングｔａをＵｎとした後は、負荷電流加算値Ｉｓが低下しても出力タイミングｔａを変更しない。

この状態が所定時間継続すると、制御部１８は集塵袋１２に捕捉された塵埃が満杯に近いと判断し、報知部１０へ信号を出力し、電気掃除機使用者へ集塵袋１２の交換を促す。

次に、各制御ルーチンの説明をする。制御部１８は、メモリ３２に予め記憶された制御プログラムに従って図７に示すメイン処理を行う。制御部１８は電源投入後または制御部１８のリセット後に、先ず、ステップＳ１にて、電気掃除機の各種初期設定を行う。そして、ステップＳ２にて、電気掃除機の使用者による操作ボタン１６からの始動指示を判断するとステップ３に進み、電動送風機１１の周期的な電流検出処理を許可する。次に、ステップＳ４へ進み、双方向性サイリスタ２２へ初期出力タイミングＵ０で制御信号を設定し、電動送風機１１が回転を始める。そして、処理は、ステップＳ５に進み、メインループとなる。

そして、制御部１８のタイミング決定部４５は、タイマ４３によって、ゼロクロスタイミングからの制御信号の出力タイミングの測定を始め、周期的に図８に示す制御信号出力ルーチンを実行する。

すなわち、ステップＳ１０にて、タイマ４３のカウント時間が出力タイミングｔａに達したかを確認する。そして、タイマ４３のカウント時間が出力タイミングｔａに達した時に、ステップＳ１１にて、Ｉ／Ｏポート３３から双方向性サイリスタ２２への制御信号を出力した後、ステップＳ１２にてメインループにリターンする。なお、このとき制御信号を出力したことがメモリ３２に記憶され、次のゼロクロスタイミングまで保持される。

次に、図７のステップＳ３で許可した負荷電流検出処理を行う負荷電流検出ルーチンについて、図９を用いて説明する。この電流検出ルーチンの実行周期は、例えば、タイマ４３により０．２ｍｓｅｃに設定され、５０Ｈｚの交流電源のもとで、交流電源電圧の半周期（１０ｍｓｅｃ）の間に５０回、負荷電流検出ルーチンを実行することになる。従って、実行回数を５０回カウントすると交流電源電圧の半周期分が終了することになる。

先ず、ステップＳ２０にて、負荷電流検出ルーチンの実行回数をカウントする。続いて、ステップＳ２１にて、メモリ３２を参照して図８のステップ１１に示す制御信号の出力を実行したか否かを判断する。制御信号が出力されていない場合は、負荷電流検出ルーチンを一旦終了する。ステップＳ２１にて、制御信号が出力されていると判断した場合は、ステップＳ２２にて、負荷電流取込み部４２は、Ｉ／Ｏポート３３から電動送風機１１の負荷電流値Ｉｎを取り込む。そして、ステップＳ２３にて、負荷電流演算部４４は、それまで得られた負荷電流値Ｉｎを加算する。例えば、この負荷電流値Ｉｎを交流電源の半周期内において、例えば（５０−Ｍ）回加算して負荷電流加算値Ｉｓを算出する。Ｍの値は、制御信号の出力タイミングに応じて変化する。交流電源電圧の周期は、ゼロクロス検出部２８からのゼロクロス検出信号によって認識できる。加算処理後は、負荷電流検出ルーチンを一旦終了し、ステップＳ２４にてメインループにリターンする。

次に、図９の負荷電流検出ルーチンで算出した負荷電流加算値Ｉｓを用いて双方向性サイリスタ２２の制御信号の出力タイミングを決定する具体例を説明する。

図１０に出力タイミング決定ルーチンを示す。この出力タイミング決定ルーチンは、交流電源電圧のゼロクロスタイミングで実行する。先ず、ステップＳ３０にて、出力タイミング決定部４５は、負荷電流演算部４４が算出した負荷電流加算値Ｉｓと図５に示すその時の出力タイミングｔａに対応した負荷電流下限値とを比較し、負荷電流加算値Ｉｓが負荷電流下限値以上であれば、ステップＳ３１へ進む。引き続き、出力タイミング決定部４５は、ステップＳ３１にて、負荷電流加算Ｉｓと図５に示すその時の出力タイミングに対応した負荷電流上限値とを比較する。負荷電流加算値Ｉｓが負荷電流上限値以下であれば、出力タイミング決定部４５は電動送風機１１が予め設定した入力電力の範囲内で動作していると判断し、出力タイミングｔａの変更は行わない。そして、ステップＳ３２にて、図９に示す電流検出ルーチンの実行回数カウンタをリセットする。さらに、図８に示す双方向性サイリスタ２２の制御信号の出力タイミングを測定するタイマ４３をリセットし、測定を開始する。その後、ステップＳ３６にてメインループにリターンする。

または、ステップＳ３０にて、出力タイミング決定部４５は、負荷電流加算値Ｉｓと負荷電流下限値とを比較し、負荷電流加算値Ｉｓが負荷電流下限値よりも小さければ、ステップＳ３４へ進み、出力タイミングを一段上げる。例えば、その時点の出力タイミングがＵ０であればＵ１にする。この場合、出力タイミング決定部４５は、電動送風機１１の入力電力が予め設定した入力電力の範囲よりも低くなっていると判断し、出力タイミングｔａを短くし、双方向性サイリスタ２２の導通角を大きくして、電動送風機１１への入力電力を増加させる。そして、ステップＳ３２の処理を行う。

逆に、ステップＳ３１にて、出力タイミング決定部４５は、負荷電流加算値Ｉｓと負荷電流上限値とを比較し、負荷電流加算値Ｉｓが負荷電流上限値よりも大きければ、ステップＳ３５へ進み、出力タイミングを一段下げる。例えば、その時点の出力タイミングがＵ３であればＵ２にする。この場合、出力タイミング決定部４５は、電動送風機１１の入力電力が予め設定した入力電力の範囲よりも大きくなっていると判断し、出力タイミングｔａを長くし、双方向性サイリスタ２２の導通角を小さくして、電動送風機１１への入力電力を減少させる。そして、ステップＳ３２の処理を行う。

このように、制御信号の出力タイミングｔａは、負荷電流下限値Ｉｇ１および負荷電流上限値Ｉｇ２と負荷電流加算値Ｉｓとの比較結果によって決まる。そして、負荷電流下限値Ｉｇ１および負荷電流上限値Ｉｇ２は予め設定された電流しきい値であり、負荷電流加算値Ｉｓは負荷電流値Ｉｎから算出されるものであるので、制御信号の出力タイミングｔａは、負荷電流値Ｉｎと電流しきい値とに応じて決定されるものである。すなわち、制御部１８は、予め設定された負荷電流下限値Ｉｇ１および負荷電流上限値Ｉｇ２と算出した負荷電流加算値Ｉｓとを比較し、その比較結果に基づいて出力タイミングｔａを変化させ、電動送風機１１の入力電力を予め設定した範囲になるように制御する。このように、電動送風機１１の吸込風量に応じて負荷電流の検出値が変化し、これに伴って負荷電流加算値Ｉｓも変化することから、集塵袋１２内に捕捉された塵埃量に応じて、出力タイミングｔａを変化させ、電動送風機１１の入力電力を予め設定した適切な範囲に制御しているので、電気掃除機としての吸込性能を持続させることができる。

また、これまで説明してきたように、本実施の形態の電気掃除機によれば、整流部２７の出力波形を電解コンデンサ等を用いて平滑していないため、Ｉ／Ｏポート３３に入力されるのは交流電源電圧に応じた周期性を持つ波形であるので、整流リップル成分が重畳した負荷電流の波形を用いて制御信号の出力タイミングｔａを決定することができる。したがって、電気掃除機としての入力制御の精度が向上し、塵埃の捕捉性能も安定する。

さらに、本実施の形態の電気掃除機は、電動送風機１１に印加する交流電源電圧の半周期において双方向性サイリスタ２２へ出力される制御信号の出力タイミングからゼロクロスポイントまでの間の負荷電流値と予め設定されたしきい値とに応じて双方向性サイリスタ２２に出力される制御信号の出力タイミングｔａを決定するものである。言い換えれば、ゼロクロスポイントから制御信号の出力タイミングまでの期間に電流検出部２６が検出した検出値（整流部２７の出力値）を無視して制御信号の出力タイミングｔａを決定するもので、以下に述べる効果を奏するものである。すなわち、ゼロクロスポイントから制御信号の出力タイミングの期間は電動送風機１１への電力投入は行われていないので、本来であれば負荷電流値Ｉｎはゼロとなる。しかし、ローパスフィルタを用いた場合でも、実際には回路上のノイズ等により整流部２７の出力値はゼロとならない。したがって、この期間の負荷電流値Ｉｎを取り込むと負荷電流加算値Ｉｓもゼロにならないが、制御部１８は、この期間における負荷電流値Ｉｎを取り込まないようにすることで、この期間のノイズ等による誤差を確実にゼロにできる。

さらに、ゼロクロスポイントから制御信号の出力タイミングまでの期間の負荷電流値を取り込まないようにするため等、本発明の実施に必要な構成であるゼロクロス検出回路は、双方向性サイリスタ２２への制御信号を供給するための制御、いわゆる位相制御に本来必要な構成であり、新たに追加する構成ではないため、構成を複雑にすることがなく、結果として部品コストの上昇を抑制することができる。

また、本実施の形態において、所定回数サンプリングした負荷電流値Ｉｎを加算し、その加算値から出力タイミングｔａを決定するようにしたので、負荷電流値Ｉｎを積分的に取り扱うことになり、この観点からも負荷電流の検出回路に発生するノイズの影響が軽減される。このため、入力電力制御の信頼性がより一層向上するという効果を奏する。

また、交流電源電圧の一周期内において、その半周期のみで負荷電流加算値Ｉｓを算出し、その負荷電流加算値Ｉｓを用いて制御信号の出力タイミングｔａを決定することで、制御部１８の実行負荷を軽減でき、その分制御部１８の能力を他の電気掃除機の制御にあてることができる。

次に、図９に示す負荷電流検出ルーチンの変形例を図１１に示す。図９に示す負荷電流検出ルーチンでは、ゼロクロスポイントから制御信号が出力されるまでの期間においては負荷電流値Ｉｎの取込み自体を行わないようにしているのに対し、図１１に示すものでは上記期間でも負荷電流値Ｉｎの取込みは行うが、この期間の負荷電流値Ｉｎは制御信号の出力タイミングの決定に影響を与えないようにしたものである。図１１に示す負荷電流検出ルーチンも図９に示すものと同様に、例えば、０．２ｍｓｅｃの周期で実行される。

具体的には、先ず、ステップＳ４０にて、負荷電流検出ルーチンの実行回数をカウントする。続いて、ステップＳ４１にて、負荷電流取込み部４２は、Ｉ／Ｏポート３３から電動送風機１１の負荷電流値Ｉｎを取り込む。そして、ステップＳ４２にて図８のステップ１１に示す制御信号の出力を実行したか否かを判断する。制御信号が出力されていない場合は、負荷電流検出ルーチンを一旦終了する。ステップＳ４２にて制御信号が出力されていると判断した場合は、ステップＳ４３にて、それ以降の負荷電流値Ｉｎを加算する。加算処理後は、負荷電流検出ルーチンを一旦終了し、ステップＳ４４にてメインループにリターンする。

このような処理の流れをとっても、上記実施の形態と同様の効果を有する。しかしながら、図９に示す処理によれば、制御部１８でＡ／Ｄ変換するデータが少なく、制御部１８にかかる負担を小さくできる点で優れている。

また、図８に示す制御信号出力ルーチンの変形例を図１２に示す。図１２に示す制御信号出力ルーチンでは、ステップＳ５１にて制御信号を出力した後、ステップＳ５２にて負荷電流検出処理（負荷電流検出ルーチン）を許可するようにしている。この場合、図７に示すメイン処理ではステップＳ３の処理を行わない。

図１２に示す制御信号出力ルーチンでは、ステップＳ５０にて、タイマ４３のカウント時間が出力タイミングｔａに達したかを確認する。そして、タイマ４３のカウント時間が出力タイミングｔａに達した時に、ステップＳ５１にて、Ｉ／Ｏポート３３から双方向性サイリスタ２２への制御信号を出力し、ステップＳ５２にて負荷電流検出処理を許可した後、ステップＳ５３にてメインループにリターンする。このような処理の流れをとっても、制御部１８にかかる負担を小さくできる点を含めて上記実施の形態と同様の効果を有する。

ところで、上記各実施の形態では、タイミング決定部４５が、図５のデータテーブルに示す負荷電流下限値Ｉｇ１のｎ個の各設定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘｎから、その時点の出力タイミングｔａに応じて、負荷電流下限値Ｉｇ１を取得したが、このデータテーブル方式に限定されるものではなく、タイミング決定部４５が、負荷電流下限値Ｉｇ１の１段目の設定値をＸ１とすると、ｎ段目の設定値Ｘｎを、Ｘｎ＝Ｘ１＋Ａ・（ｎ−１）・ｔａ等の演算式によって、制御信号を出力するものであってもよい。

また、出力タイミングｔａの間隔Ｕｎ−Ｕｎ−１＝ΔＵｎ、負荷電流下限値Ｉｇ１の間隔Ｘｎ−Ｘｎ−１＝ΔＸｎ、および負荷電流上限値Ｉｇ２の間隔Ｙｎ−Ｙｎ−１＝ΔＹｎは、一定間隔である必要はなく、電気掃除機の用途または電動送風機１１の特性に応じて設定してかまわない。

また、制御部１８の、動作モード認識部４１、負荷電流取込み部４２、負荷電流演算部４４、及びタイミング決定部４５が行う処理は、メモリ３２に実装されたソフトウェアにより実行される場合に限定するものではなく、そのソフトウェアのなす機能をハードウェアとして備え、実行してもよい。

本発明の実施の形態に係る電気掃除機の構成を示す斜視図。 同実施の形態に係る電気掃除機制御装置の回路構成を示す図。 同実施の形態における各部の電圧、電流、信号波形を示す図。 同実施の形態の制御部の機能ブロックを説明する図。 同実施の形態で使用する出力タイミング、負荷電流下限値および負荷電流上限値のデータテーブルの構成を示す図。 同実施の形態の電気掃除機を駆動したときの、電動送風機の吸気風量と入力電力との関係を、出力タイミングと負荷電流下限値および負荷電流上限値の変化をパラメータとして示したグラフ。 同実施の形態の制御部が実行するメイン処理を示す流れ図。 同実施の形態の制御部が実行する制御信号出力ルーチンを示す流れ図。 同実施の形態の制御部が実行する負荷電流検出ルーチンを示す流れ図。 同実施の形態の制御部が実行する出力タイミング決定ルーチンを示す流れ図。 同実施の形態の制御部が実行する負荷電流検出ルーチンの変形例を示す流れ図。 同実施の形態の制御部が実行する出力タイミング決定ルーチンの変形例を示す流れ図。

符号の説明

１１ 電動送風機
１８ 制御部
２２ 双方向性３端子サイリスタ（スイッチング素子）
２４ 整流子モータ
２６ 電流検出部
２７ 整流部（電流検出回路）
２８ ゼロクロス検出部
４５ タイミング決定部

Claims (2)

1. 制御信号で駆動されるスイッチング素子を介して交流電源に接続される整流子モータとこの整流子モータで回転されるファンとを有する電動送風機と、前記整流子モータに印加する交流電圧のゼロクロスポイントを検出するゼロクロス検出部と、前記整流子モータに流れる負荷電流を検出する電流検出部と、この電流検出部で検出された負荷電流と予め設定されたしきい値とに応じて前記ゼロクロス検出部で検出されたゼロクロスポイントに対する制御信号の出力タイミングを制御する制御部と、を有する電気掃除機において、
   前記電流検出部の出力を整流して前記交流電圧に応じた周期的な波形として前記制御部へ入力する電流検出回路を備え、
   前記制御部は、
   前記電流検出回路の出力値をサンプリングし負荷電流値として取り込む負荷電流値取込み手段と、
   前記整流子モータに印加する交流電圧の半周期において前記スイッチング素子へ出力される制御信号の出力タイミングからゼロクロスポイントまでの間に前記負荷電流値取込み手段が取り込んだ負荷電流値と予め設定されたしきい値とに応じて、前記スイッチング素子に出力される制御信号の出力タイミングを決定するタイミング決定手段と、
   を備えることを特徴とする電気掃除機。
2. 前記負荷電流値取込み手段は、前記整流子モータに印加する交流電圧の半周期において、ゼロクロスポイントから前記スイッチング素子へ出力される制御信号の出力タイミングまでの間の負荷電流値の取込みは行わないことを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。

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