JP4128127B2

JP4128127B2 - 電気掃除機

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Publication number: JP4128127B2
Application number: JP2003360077A
Authority: JP
Inventors: 進玄疋田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2003-10-21
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2023-10-21
Also published as: JP2005124593A

Description

本発明は、交流電動機を有する電動送風機を備えた電気掃除機に関する。

交流電動機を有する電動送風機を備えた従来の電気掃除機は特許文献１に開示されている。この電気掃除機は交流電動機を制御する制御部を備えている。交流電動機には交流電動機に流れる電流を検知する電流検知部が接続され、電流検知部には入力を直流に変換する整流回路が接続されている。整流回路から制御部に入力された信号に基づいて交流電動機が制御されるようになっている。
特開平１０−１９２２０９号公報（第２頁−第５頁、第１図）

しかしながら、上記従来の電気掃除機によると、整流回路を備えるためコストがかかるとともに電気掃除機が大型になる問題があった。また整流回路での整流によって電流検知部の出力変化が小さくなり、高精度な制御を行うことができない問題もあった。

本発明は、低コストかつ小型で高精度な制御を行うことの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、交流電動機を有する電動送風機と、前記交流電動機に流れる電流を検知する電流検知部と、前記電流検知部により検知される交流電流のピーク値を保持するピークホールド回路と、前記ピークホールド回路に保持されるピーク値に基づいて前記電動送風機を制御する制御部とを備え、前記電動送風機の風量が異なる複数の運転モードを有し、各運転モードに対応した第１電流を記憶する記憶部を設け、前記制御部は、前記ピークホールド回路に保持されたピーク値が低下して第１電流に到達してからピーク値の検知回数が所定の第１ピーク回数経過数に到達するまでの間に再度第１電流よりも上昇しない場合に、前記電動送風機の駆動電力を低下させる。

この構成によると、記憶部には各運転モード毎にそれぞれ適した第１電流が記憶される。制御部は運転中の運転モードの第１電流を記憶部から取り出して電流検知部の検知結果と比較を行う。電動送風機の風量減少によって交流電動機を流れる電流のピーク値が低下し、第１電流に到達すると制御部によるピーク値の検知回数が計数される。該検知回数が第１ピーク回数経過数に到達する前に再度第１電流よりも上昇しない場合は第１ピーク回数経過数到達時に電動送風機の駆動電力を下げてパワーダウン制御が行われる。

また本発明は、上記構成の電気掃除機において、前記記憶部は各運転モードに対応して第１電流よりも低い第２電流を記憶し、前記制御部は前記電流検知部により検知された交流電流のピーク値が低下して第２電流に到達してからピーク値の検知回数が所定の第２ピーク回数経過数に到達するまでの間に再度第２電流よりも上昇しない場合に、前記電動送風機の駆動電力を低下させることを特徴としている。

この構成によると、記憶部には各運転モード毎に第１電流よりも低い第２電流が記憶される。制御部は運転中の運転モードの第１電流を記憶部から取り出して電流検知部の検知結果と比較を行う。交流電動機を流れる電流のピーク値が低下して第２電流に到達すると制御部によるピーク値の検知回数が計数される。該検知回数が第２ピーク回数経過数に到達する前に再度第２電流よりも上昇しない場合は第２ピーク回数経過数到達時に電動送風機の駆動電力を下げてパワーダウン制御が行われる。第２ピーク回数経過数を第１ピーク回数経過数よりも少なくすると、第２電流到達後早期にパワーダウン制御が行われる。

電流検知部の検知結果が第１電流または第２電流となったとき、第１電流または第２電流に到達してからピーク値の検知回数が第１ピーク回数経過数または第２ピーク回数経過数に到達したときに警告を報知する報知手段を備えてもよい。

また本発明は、上記構成の電気掃除機において、電気掃除機の電源オン時に電源電圧を検出する電圧検知部を設け、前記電圧検知部の検出結果に基づいて前記電流検知部の検知結果を補正することを特徴としている。この構成によると、電気掃除機の電源がオンされると交流電動機の駆動前に電源電圧が検出され、電源電圧の変動によって電流検知部の検知結果を補正して交流電動機が制御される。

本発明によると、電流検知部により検知された交流電動機の交流電流のピーク値に基づいて電動送風機を制御するので、交流電動機を流れる交流電流の変化に基づく電流検知部の出力変化が大きく高精度な制御を行うことができる。また、整流回路を備えないため電気掃除機のコスト削減及び小型化を図ることができる。

また本発明によると、電流検知部の出力のピーク値を保持するピークホールド回路を備えるので、交流電流のピーク値を高精度に検知することができる。

また本発明によると、各運転モード毎に第１電流を記憶するため、風量による温度変化等の異なる各運転モード毎に最適な制御を行うことができる。また、電流検知部の検知結果が第１電流となってその状態が継続される場合は、第１ピーク回数経過数到達後に電動送風機の出力を低下させるので、急にパワーダウンして使用者の不安が生じることを防止することができる。

また本発明によると、電流検知部の検知結果が第２電流となってその状態が継続される場合は、第２ピーク回数経過数到達後に電動送風機の出力を低下させるので、大きなゴミやカーテン等の吸い込み困難な物体が吸込経路を塞いだ場合等のトラブル発生時に、トラブルに応じた期間の経過後にパワーダウンさせることができる。

また本発明によると、電流検知部の検知結果が第１電流または第２電流となったときに警告を報知する報知手段を備えたので、使用者にパワーダウンを知らせて急なパワーダウンによる不安をより解消することができるとともに運転モードの変更や電源オフを促すことができる。

また本発明によると、電圧検知部の検出結果に基づいて電流検知部の検知結果を補正するので、より高精度な制御を行うことができる。

以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の電気掃除機を示す上面図である。電気掃除機１は本体部２にホース４が接続されている。本体部２内には交流電動機３ａ及びファン３ｂを有する電動送風機３がモータ室（不図示）内に配置されている。電動送風機３の駆動によってホース４に接続された吸込口体（不図示）から空気とともに塵埃を吸引して空気を排気する。

図２は電気掃除機１の構成を示すブロック図である。電気掃除機１は制御部１０を備え、制御部１０は交流電源１９に接続されたＤＣ電源部・ＡＣクロック回路１５により駆動される。制御部１０には電動送風機３を駆動する駆動部１１が接続されている。駆動部１１には交流電源１９から電力が供給される。制御部１０の制御によって駆動部１１から電動送風機３に電力が供給され、電動送風機３を駆動して吸込気流が発生する。駆動部１１には電圧検知部１２が接続され、駆動部１１に入力される電源電圧が制御部１０に送信されるようになっている。

電動送風機３の交流電動機３ａ（図１参照）には交流電動機３ａに流れる交流電流を検知する電流検知部１３が接続されている。電流検知部１３にはピークホールド回路１４が接続される。ピークホールド回路１４は電流検知部１３の出力波形のピーク値を保持した信号を制御部１０に送信する。

図３（ａ）〜（ｄ）は各部位の出力波形を示している。図３（ａ）は電流検知部１３に入力される交流電動機３ａを流れる交流電流の出力波形を示している。図３（ｂ）は電流検知部１３の入力波形の半波を捉えた出力波形を示している。これにより、交流電動機３ａを流れる交流電流のピーク値を検知することができる。

図３（ｃ）は制御部１０により生成されたゼロクロスから所定期間のパルスを発生したＡＣゼロクロス波形を示している。図３（ｄ）はピークホールド回路１４の出力波形を示している。ピークホールド回路１４は入力された電流検知部１３の出力波形からピーク値を保持し、ＡＣゼロクロス波形の検知によりゼロクロスでリセットして出力する。これにより、交流電動機３ａを流れる交流電流のピーク値を高精度に検知することができる。尚、図３（ｂ）〜（ｄ）の各出力波形として電流波形または電圧波形を用いることができる。

また、制御部１０には操作部１６、ＬＥＤ１７、記憶部１８が接続されている。操作部１６は電源のオンオフや運転モードの選択等の電気掃除機１の操作を行う。ＬＥＤ１７（報知手段）は電気掃除機１の運転状況を報知する。記憶部１８は電気掃除機１の動作プログラムや設定条件等を格納するとともに演算の一時記憶等を行う。

図４は交流電動機３ａを流れる電流と電気掃除機１の風量との関係を示している。縦軸は交流電動機３ａを流れる電流を示しており、横軸は風量を示している。また、電気掃除機１は操作部１６により切替可能な複数の運転モードを備え、図中、破線で示すＡは風量の多い強運転モードを示し、実線で示すＢは風量の少ない弱運転モードを示している。

同図に示すように、モータ室内の真空度が増加して風量が減少すると電動送風機３の負荷が減少して交流電動機３ａを流れる電流が小さくなる。このため、交流電動機３ａを流れる電流を電流検知部１３で検知することによって電気掃除機１の風量を把握することができる。

電気掃除機１の風量が気流路の閉塞等によって減少すると、交流電動機３ａが冷却不足により高温になって故障の原因となる。このため、交流電動機３ａを流れる電流が所定値に到達すると制御部１０により交流電動機３ａの駆動電圧を下げてパワーダウン制御するようになっている。これにより、電動送風機３を運転状況に応じて適切な制御を行うことができる。

記憶部１８には交流電動機３ａをパワーダウン制御に移行させる電流が各運転モード毎に記憶される。強運転モード（Ａ）では第１、第２風量ａ１、ａ２に対応する第１、第２電流Ａ１、Ａ２が記憶される。弱運転モード（Ｂ）では第１、第２風量ｂ１、ｂ２に対応する第１、第２電流Ｂ１、Ｂ２が記憶される。制御部１０は運転モードに応じて電流検知部１３の検知によりピークホールド回路１４から出力される交流電動機３ａの電流と記憶部１８から取り出した第１、第２電流とを比較してパワーダウン制御を行う。

強運転モード時と弱運転モード時とは同じ風量でも温度上昇が異なる。このため、強運転モード時の第１、第２電流Ａ１、Ａ２と弱運転モード時の第１、第２電流Ｂ１、Ｂ２とが異なる電流値になっている。これにより、各運転モードに応じて電動送風機３をよりきめ細かく制御できるようになっている。

図５は電気掃除機１の動作を示すフローチャートである。操作部１６の操作によって電源がオンされると制御部１０によって同図に示す動作プログラムが実行される。ステップ＃１１では電圧検知部１２により駆動部に入力される電源電圧が検知される。ステップ＃１２では所定の電源電圧に対する変動量に応じて電流検知部１３の検知電流を補正する補正係数が記憶部１８に記憶される。

ステップ＃１３では操作部１６の操作によって強運転モードが選択されたか否かが判別される。強運転モードが選択された場合はステップ＃１４に移行して強運転モードによる動作が設定される。弱運転モードが選択された場合はステップ＃１５に移行して弱運転モードによる動作が設定される。

ステップ＃１６では電源オフの操作が行われたか否かが判断される。電源オフの操作が行われた場合はステップ＃２４に移行し、電気掃除機１の電源をオフして終了する。電源オフの操作が行われていない場合はステップ＃１７に移行する。ステップ＃１７では電流検知部１３により交流電動機３ａの交流電流のピーク値が検知され、ピークホールド回路１４から出力される。

ステップ＃１８ではピークホールド回路１４から出力された電流検知部１３の検知結果が、ステップ＃１２で記憶部１８に記憶された補正係数に基づいて補正される。ステップ＃１９では補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第１電流（Ａ１またはＢ１）に到達したか否かが判断される。

補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第１電流以上の場合はステップ＃２０に移行する。ステップ＃２０では運転モードが変更されたか否かが判断される。運転モードが変更された場合はステップ＃１３に戻る。運転モードの変更がない場合はステップ＃１６に戻り、ステップ＃１６〜＃２０が繰り返し行われる。

ステップ＃１９の判断により、補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が減少して第１電流よりも小さくなった場合はステップ＃２１に移行する。ステップ＃２１ではパワーダウン制御中か否かが判別される。パワーダウン制御中の場合はステップ＃２０に移行する。

ステップ＃２０では運転モードの変更があったか否かが判断される。運転モードの変更がない場合はステップ＃１６に戻り、ステップ＃１６〜＃２０が繰り返し行われる。運転モードが変更された場合はステップ＃１３に戻る。この時、ステップ＃１４で弱運転モードから強運転モードに切り替えられた場合はパワーダウン制御が継続される。また、ステップ＃１５で強運転モードから弱運転モードに切り替えられた場合はパワーダウン制御が解除されるようになっている。

ステップ＃２１に判断によりパワーダウン制御中でない場合は図６に示すパワーダウン開始処理が行われる。図７（ａ）〜（ｄ）はパワーダウン制御を開始するタイムチャートを示している。前述のステップ＃１９において、制御部１０は図７（ａ）に示すように第１電流に到達したことを検知する。

パワーダウン開始処理のステップ＃３１では図７（ｄ）に示すようにＬＥＤ１７が点灯する。これにより、使用者にパワーダウン制御に移行したことを報知して急なパワーダウンによる不安をより解消することができるとともに運転モードの変更や電源オフを促すことができる。ブザー等を鳴動して報知してもよい。

ステップ＃３２では制御部１０に設けられた第１タイマーがリセットされ、計時が開始される。ステップ＃３３では電源オフの操作が行われた否かが判断される。電源オフの操作が行われた場合はステップ＃５１に移行し、電源をオフして終了する。電源オフの操作が行われていない場合はステップ＃３４で電流検知部１３により交流電動機３ａの電流が検知され、ピークホールド回路１４から出力される。

ステップ＃３５ではピークホールド回路１４から出力された電流検知部１３の検知結果が、ステップ＃１２で記憶部１８に記憶された補正係数に基づいて補正される。ステップ＃３６では補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第１電流（Ａ１またはＢ１）以上か否かが判断される。補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第１電流以上の場合はステップ＃５０に移行する。

補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第１電流よりも低い場合はステップ＃３７に移行する。ステップ＃３７では補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第２電流（Ａ２またはＢ２）に到達したか否かが判断される。補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第２電流以上の場合はステップ＃３８に移行する。ステップ＃３８では第１タイマーの計時時間が各運転モード毎に記憶される第１時間Ｔ１に達したか否かが判断される。

第１タイマーの計時が第１時間Ｔ１に到達していない場合はステップ＃３３に戻り、ステップ＃３３〜＃３８が繰り返し行われて第１時間Ｔ１の経過を待機する。第１時間Ｔ１が経過する前に第１電流以上になったことを検知すると、ステップ＃３６の判断によってステップ＃５０に移行してＬＥＤ１７を消灯する。そして、パワーダウン制御を開始せずに図５のフローチャートに戻る。

第１タイマーの計時が第１時間Ｔ１に到達すると、ステップ＃４８に移行して制御部１０から駆動部１１には図７（ｃ）に実線で示すパワーダウン制御信号が送信される。これにより、交流電動機３ａの駆動電力を低下してパワーダウン制御が開始され、図５のフローチャートに戻る。

ステップ＃３７の判断により、補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第２電流よりも小さくなった場合はステップ＃４１に移行する。この時、制御部１０は図７（ｂ）に示すように第２電流に到達したことを検知する。ステップ＃４１では第１タイマーの計時時間が第１時間Ｔ１に到達するまでの残り時間が各運転モード毎に記憶される第２時間Ｔ２よりも大きいか否かが判断される。

第１時間Ｔ１に到達するまでの残り時間が第２時間Ｔ２以下の場合はステップ＃３８に移行して第１時間Ｔ１の経過を待機する。第１時間Ｔ１に到達するまでの残り時間が第２時間Ｔ２よりも大きい場合はステップ＃４２に移行して第２タイマーがリセットされ、ステップ＃４３に移行する。

ステップ＃４３では電源オフの操作が行われたか否かが判断される。電源オフの操作が行われた場合はステップ＃５２に移行し、電源をオフして終了する。電源オフの操作が行われていない場合はステップ＃４４で電流検知部１３により交流電動機３ａの電流が検知され、ピークホールド回路１４から出力される。

ステップ＃４５ではピークホールド回路１４から出力された電流検知部１３の検知結果が、ステップ＃１２で記憶部１８に記憶された補正係数に基づいて補正される。ステップ＃４６では補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第２電流以上か否かが判断される。補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第２電流以上の場合はステップ＃３８に移行して第１タイマーの計時が第１時間Ｔ１になるまでステップ＃３３〜＃３８が行われる。

補正された交流電動機３ａの交流電流のピーク値が第２電流よりも低い場合はステップ＃４７に移行する。ステップ＃４１では、第２タイマーの計時が第２時間Ｔ２に到達したか否かが判断される。第２タイマーの計時が第２時間Ｔ２に到達していない場合はステップ＃４３に戻り、ステップ＃４３〜＃４７が繰り返し行われて第２時間Ｔ２の経過を待機する。第２時間Ｔ２が経過する前に第２電流以上になったことを検知すると、ステップ＃４６の判断によってステップ＃３８に移行して第１時間Ｔ１の経過を待機する。

第２タイマーの計時が第２時間Ｔ２に到達すると、ステップ＃４８に移行して制御部１０から駆動部１１には図７（ｃ）に破線で示すパワーダウン制御信号が送信される。これにより、交流電動機３ａの駆動電力を下げてパワーダウン制御が開始され、図５のフローチャートに戻る。

本実施形態によると、電流検知部１３により検知された交流電動機３ａの交流電流のピーク値に基づいて電動送風機３を制御するので、交流電動機３ａを流れる交流電流の変化に基づく電流検知部１３の出力変化が大きく、高精度な制御を行うことができる。また、従来例のような整流回路を備えないため電気掃除機１のコスト削減及び小型化を図ることができる。

また、第１電流に到達後、第１時間の経過後にパワーダウン制御が開始されるので、急にパワーダウンして使用者の不安が生じることを防止することができる。加えて、第２電流に到達してから第２時間の経過後にパワーダウン制御が開始されるので、通常の操作では起こる頻度の低いトラブル発生時に各トラブルに応じた制御を行なうことが可能となる。即ち、大きなゴミやカーテン等の吸い込み困難な物体が吸込経路を塞ぎ、風量が急速に減少して交流電動機３ａを流れる電流も低下した場合等のトラブル発生時に早期にパワーダウン制御に移行させることができる。

更に、第１時間Ｔ１よりも第２時間Ｔ２が短いので、トラブル発生によりピーク電流値が急速に低下しても迅速にパワーダウンして、交流電動機の温度上昇による故障や、サーモ動作によって再起動まで数分から数十分の時間が必要となる不具合を起こす恐れをなくすことができる。

尚、第１、第２タイマーの計時によってパワーダウン制御の開始時期を決定しているが、制御部１０により所定間隔で検知されるピーク値の検知回数によってパワーダウン制御を開始してもよい。即ち、ステップ＃３２において制御部１０によるピーク値の検知回数の計数を開始し、ステップ＃３８において検知回数が所定の第１ピーク回数経過数に到達したか否かを判断する。また、ステップ＃４２において制御部１０によるピーク値の検知回数の計数を開始し、ステップ＃４７において検知回数が所定の第２ピーク回数経過数に到達したか否かを判断する。これにより、上記と同様の制御を行うことができる。

また、ステップ＃３１においてＬＥＤ１７を点灯しているが、ステップ＃３１に替えてステップ＃４８の直前にＬＥＤ１７を点灯してもよい。

は、本発明の実施形態の電気掃除機を示す上面図である。は、本発明の実施形態の電気掃除機の構成を示すブロック図である。は、本発明の実施形態の電気掃除機の各部位の出力波形を示す図である。は、本発明の実施形態の電気掃除機の交流電動機の電流と風量との関係を示す図である。は、本発明の実施形態の電気掃除機の動作を示すフローチャートである。は、本発明の実施形態の電気掃除機のパワーダウン開始処理の動作を示すフローチャートである。は、本発明の実施形態の電気掃除機の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１電気掃除機
２本体部
３電動送風機
３ａ交流電動機
３ｂファン
４ホース
１０制御部
１１駆動部
１２電圧検知部
１３電流検知部
１４ピークホールド回路
１５ＤＣ電源部・ＡＣクロック回路
１６操作部
１７ＬＥＤ
１８記憶部
１９交流電源
Ａ１、Ｂ１第１電流
Ａ２、Ｂ２第２電流
Ｔ１第１時間
Ｔ２第２時間

Claims

交流電動機を有する電動送風機と、前記交流電動機に流れる電流を検知する電流検知部と、前記電流検知部により検知される交流電流のピーク値を保持するピークホールド回路と、前記ピークホールド回路に保持されるピーク値に基づいて前記電動送風機を制御する制御部とを備え、前記電動送風機の風量が異なる複数の運転モードを有し、各運転モードに対応した第１電流を記憶する記憶部を設け、前記制御部は、前記ピークホールド回路に保持されたピーク値が低下して第１電流に到達してからピーク値の検知回数が所定の第１ピーク回数経過数に到達するまでの間に再度第１電流よりも上昇しない場合に、前記電動送風機の駆動電力を低下させることを特徴とする電気掃除機。
前記電流検知部の検知結果が第１電流よりも小さくなったとき、または第１電流に到達してからピーク値の検知回数が第１ピーク回数経過数に到達したときに警告を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
前記記憶部は各運転モードに対応して第１電流よりも低い第２電流を記憶し、前記制御部は前記電流検知部により検知された交流電流のピーク値が低下して第２電流に到達してからピーク値の検知回数が所定の第２ピーク回数経過数に到達するまでの間に再度第２電流よりも上昇しない場合に、前記電動送風機の駆動電力を低下させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気掃除機。
前記電流検知部の検知結果が第２電流よりも低くなったとき、または第２電流に到達してからピーク値の検知回数が第２ピーク回数経過数に到達したときに警告を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の電気掃除機。
電気掃除機の電源オン時に電源電圧を検出する電圧検知部を設け、前記電圧検知部の検出結果に基づいて前記電流検知部の検知結果を補正することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の電気掃除機。