JP4186540B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転ブラシを内蔵した床用吸い込み具を有する電気掃除機の制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５において、１は電気掃除機本体であり、２は本体１に内蔵し吸い込み力を発生する
電動送風機であり、３はホースであり、操作手段４を有している。５は延長管であり、６は床面に接して床面の塵埃等を吸引するための床用吸い込み具であり、床面の塵埃を掻き上げる回転ブラシ７と、回転ブラシ７を回転駆動する電動機８を内蔵している。本体１には、電動送風機２と電動機７を制御する制御手段９を有しており、使用者が操作手段４を操作することにより、所望の吸い込み力と除塵力で運転を行うことができる。床面の塵埃等は床用吸い込み具６、延長管５、ホース３を経由して本体１内の集塵部（図示せず）に集積される。延長管５とホース３は、床用吸い込み具６に内蔵した電動機８へ本体１から電力を供給するための電力供給線と、伝達線を有している。
【０００３】
また、床用吸い込み具６には、状態検知手段９を有しており、床用吸い込み具６が、任意の位置にとどまっているか、移動しているかを検知して、状態情報を信号線を介して本体１に内蔵された制御手段（図示せず）に伝達し、制御手段は、床用吸い込み具６が、とどまっていれば、使用者が掃除をしていないとして、電動送風機２への供給電力を下げ、移動していれば使用者が掃除を行っていると判断して、電動送風機２への供給電力を上げるよう動作する。
【０００４】
また、特許第３２５７５０７号公報記載のように、電動機８の負荷電流を床用吸い込み具６に設けた電流検知手段にて検知して床面の種類を判別し、本体１側に設けたマイクロコンピュータで電動送風機２の入力を制御するものや、特許第３２４４２８５号公報記載の電気掃除機のように、床用吸い込み具に設けた掃除対象物検知手段の検知結果を電動機に電力を供給する電力線を介して本体側に伝達するものもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成においては、前記検知手段を床用吸い込み具６に有しているものにあっては、検知結果により本体１に内蔵した電動送風機２の供給電力、もしくは吸い込み能力を制御する為には、検知結果を伝達する専用の伝達線が必要となるか、もしくは、床用吸い込み具６と本体の両方に検知結果を変換するための手段が必要になり、床用吸い込み具６の小型化の阻害になると共に構成が複雑になり、また、使用者の清掃動作に合わせた最適な電力供給ができないという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するもので、専用の伝達線を必要とせず、しかも、床用吸い込み具に検知手段と検知結果を変換するための手段を必要とすることなく、簡単な構成で床用吸い込み具の動作状態により、使用者の清掃動作に合わせた最適な電力供給を行って省エネルギーを実現できる電気掃除機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、吸引力を発生する電動送風機と、塵埃を吸引する床用吸い込み具に内蔵された回転ブラシを駆動する電動機と、掃除機本体から前記電動機に交流の電力を供給する２本の電力線と、前記掃除機本体に設けられ前記電動送風機および前記電動機の運転動作を制御する制御手段と、床用吸い込み具と掃除機本体を接続する接続部に設けられスイッチを有する操作手段と、前記操作手段から発せられる操作信号を前記制御手段に送信する２本の信号線とを備え、前記２本の信号線のうちの一方の線と、前記電動機に交流の電力を供給する２本の電力線のうちの片側の線を１本の共通線とし、前記共通線から前記電動機の負荷を検知する負荷検知手段を掃除機本体に設け、前記制御手段が、前記操作手段が有するスイッチが操作されることにより、操作されたスイッチに対応して、前記共通線ともう片方の信号線との間に発生する、Ｖｄｄを分割した電圧を、信号電圧として入力され、前記電動機の位相制御におけるトリガオフのタイミングで行う、操作信号による操作手段の状態の判断と、前記電動機の位相制御におけるトリガオンのタイミングで行なわれ、前記電動機に流れる電流から判断される前記負荷検知手段の出力による前記電動機の負荷の状態とに応じて前記電動送風機の吸い込み能力の制御を行うもので、操作手段の信号線により専用の伝達線を設けることなく、また、床用吸い込み具と本体の双方に検知結果を変換するための手段が必要となることもなく、制御手段が前記操作手段の信号による判断と前記電動機の負荷による電動送風機もしくは電動機の制御を行え、省エネルギー化を実現することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、吸引力を発生する電動送風機と、塵埃を吸引する床用吸い込み具に内蔵された回転ブラシを駆動する電動機と、掃除機本体から前記電動機に交流の電力を供給する２本の電力線と、前記掃除機本体に設けられ前記電動送風機および前記電動機の運転動作を制御する制御手段と、床用吸い込み具と掃除機本体を接続する接続部に設けられスイッチを有する操作手段と、前記操作手段から発せられる操作信号を前記制御手段に送信する２本の信号線とを備え、前記２本の信号線のうちの一方の線と、前記電動機に交流の電力を供給する２本の電力線のうちの片側の線を１本の共通線とし、前記共通線から前記電動機の負荷を検知する負荷検知手段を掃除機本体に設け、前記制御手段が、前記操作手段が有するスイッチが操作されることにより、操作されたスイッチに対応して、前記共通線ともう片方の信号線との間に発生する、Ｖｄｄを分割した電圧を、信号電圧として入力され、前記電動機の位相制御におけるトリガオフのタイミングで行う、操作信号による操作手段の状態の判断と、前記電動機の位相制御におけるトリガオンのタイミングで行なわれ、前記電動機に流れる電流から判断される前記負荷検知手段の出力による前記電動機の負荷の状態とに応じて前記電動送風機の吸い込み能力の制御を行う電気掃除機としたもので、操作手段の信号線により、専用の伝達線を増やすことなく、また、床用吸い込み具と本体の双方に検知結果を変換するための手段が必要となることもなく、制御手段が前記操作手段の信号による判断と前記電動機の負荷による電動送風機もしくは電動機の制御を行え、省エネルギー化を実現することができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載の発明は、負荷検知手段は、掃除機本体と操作手段との間における、電力線と信号線を兼ねる共通線のインピーダンスで電動機の負荷を検知するもので、上記インピーダンスを利用して、専用の負荷を検知するための回路を設けることなく簡単な構成で電動機の負荷状態を検知することができる。
【００１０】
本発明の請求項３記載の発明は、負荷検知手段は、掃除機本体と操作手段との間における、電力線と信号線を兼ねる共通線上に設けた抵抗と、掃除機本体と操作手段との間における前記共通線のインピーダンスとで電動機の負荷を検知するもので、抵抗により負荷検知手段の検知信号レベルを調整することにより、簡単な構成でより高精度に電動機の負荷状態を検知することができる。
【００１１】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施例を、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００１２】
なお、従来と同一構成部品については、同一符号を付し、説明を省略する。
【００１３】
図１、図２において、４は掃除機の動作を決定する操作手段であり、スイッチ１（ＳＷ１）、スイッチ２（ＳＷ２）、スイッチ３（ＳＷ３）から構成される。８は、床用吸い込み具６に内蔵された回転ブラシ７を回転駆動する駆動手段であり、双方向性サイリスタ１０が導通することにより、電力線１４を介して電力が供給される。電動機８は、内部で供給電力を交流−直流変換する変換回路と直流モータで構成される。また、１２は、制御手段２２、負荷検知手段２０、速度検知手段２１を含むマイクロコンピュータであり、操作手段４から入力される信号により、電動送風機と電動機８の制御を行う。
【００１４】
以下、制御手段２２、負荷検知手段２０、速度検知手段２１を総じて、マイクロコンピュータ１２として説明する。
【００１５】
２３は、マイクロコンピュータ１２が判断・制御する、床用吸い込み具６の負荷状態に応じた電動送風機２、もしくは電動機７の運転状態を報知する報知手段である。
【００１６】
上記構成において、その動作を説明する。
【００１７】
図２において、操作手段４の信号はマイクロコンピュータ１２の操作Ａ／Ｄポートに入力されており、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のいずれかを押されることにより、有効となる操作手段４部の抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４と、本体１側の抵抗ＲにてＶｄｄを分割した電圧が入力され、操作された手段に対応した電圧に応じて、電動送風機２、電動機７の位相制御を行って、吸い込み能力の制御、又は供給電力の制御を行っている。
【００１８】
例えば、ＳＷ２が押された場合は、操作Ａ／Ｄポートに印加される信号電圧は
Ｖｄｄ × Ｒ ／ （Ｒ＋ｒ＋ｒ０＋ｒ１＋ｒ２）
となる。ここで、操作Ａ／Ｄポートの信号線上には、図２中に示すホース抵抗ｒ０とｒが存在するが、マイクロコンピュータ１２は、図３に示すようなタイミングＴ１で電動機７のトリガオンを行って位相制御をしており、トリガオフの期間のタイミングＴ２に操作Ａ／Ｄポートの電圧を判断している。この時、ｒ、ｒ０＜＜Ｒ、ｒ０、ｒ１、ｒ２であることからｒ、ｒ０＝０Ωとでき、操作Ａ／Ｄポートに印加される電圧は
Ｖｄｄ × Ｒ ／ （Ｒ＋ｒ１＋ｒ２）
となり、操作手段４の状態を判断することができる。
【００１９】
また、操作手段４が全く押されていないときの、操作Ａ／Ｄポートの電圧は
Ｖｄｄ×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４） ・・・（１）
となる。
【００２０】
また、図２に示すように、操作手段４の片側は、電動機８へ電力供給するための電力１４の片側と共通（図２中のコモンライン）になっており、マイクロコンピュータ１２は、電動機７がトリガオンした後のタイミングＴ３でも操作Ａ／Ｄポートの電圧を読み込んでいる。
【００２１】
この時、電力線１４には、数百ｍＡ〜数Ａの電流Ｉが流れ、ホース抵抗ｒの両端の電圧（ｒ×Ｉ）も無視できないレベルになっており、電動機８がトリガオンした後の操作Ａ／Ｄポートの電圧は、マイクロコンピュータ１２のＧＮＤを基準とすると
（Ｖｄｄ−ｒ×Ｉ）×Ｒ／（Ｒ＋ｒ０＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）
となるが、ｒ０は前述のようにｒ０＝０Ωとすることができるので、
（Ｖｄｄ−ｒ×Ｉ）×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）・・・（２）となり、操作Ａ／Ｄポートには図３に示すような、波形があらわれる。
【００２２】
つまり、前記（１）式と（２）式より、操作手段４を押していない状態では、その信号レベルを基準にして、電動機８に流れる電流Ｉにより、
−（ｒ×Ｉ）×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４） ・・・（３）
で表される電圧が、Ａ／Ｄポートに印加されることになる。但し、Ｖｄｄを越える電圧、ＧＮＤを下回る電圧については、各々、Ｖｄｄ、ＧＮＤでクリップされる構成としている。
【００２３】
マイクロコンピュータ１２は、図３中に示すタイミングＴ３における操作Ａ／Ｄポートの電圧により、電動機８に流れる電流から電動機８の負荷を判断することができ、本実施例においては、本体１に内蔵したマイクロコンピュータ１２が、操作手段の信号線により専用の伝達線を設けることなく、また、ホース３のインピーダンスｒを利用して、専用の負荷を検知するための回路を設けることなく、電動機８の負荷を検知することができる。
【００２４】
また、回転ブラシ７は、掃除機動作中は床面に接触しながら一方向に回転しており、使用者の清掃動作により、床用吸い込み具６が床面上を前後に移動すると、移動中は回転ブラシ７が床面に押しつけられ、移動方向を反転する時のみ、この押しつけられる力が減少する。
【００２５】
つまり、移動中は電動機７に負荷がかかるので、負荷電流Ｉが増加して、操作Ａ／Ｄポートの電圧波形は図３中のＡの波形となり、反転する瞬間は負荷が減るので、負荷電流Ｉが減少して、操作Ａ／Ｄポートの電圧波形は図３中のＢの波形となり、この電圧波形の変動の周期は床用吸い込み具６の移動動作に同期する。マイクロコンピュータ１２は、操作Ａ／Ｄポートから判断した電動機７の負荷電流値相当の信号電圧の最低値を検出し、最低値が出現してから次の最低値が出現するまでの時間を計時し、その時間から床用吸い込み具６の１往復の移動時間を判断する。
【００２６】
一般的に、床面上に塵埃等が多く存在し、しっかり掃除したいときは、使用者が床用吸い込み具６を床面上で移動させる速度は速くなり、床面がきれいな場合は、移動速度が遅くなる。マイクロコンピュータ１２は、判断する時間に対して第１の設定値を有しており、判断する移動時間が第１の設定値以上であると、床面上に塵埃等が多く存在し、使用者がしっかり掃除しようとしていると判断して、電動送風機２への供給電力を位相制御により上昇し、吸い込み能力をアップし、第１の設定値未満であれば、床面上がきれいであると判断して、電動送風機２への供給電力を低下させ、更に第１の設定値より低い第２の設定値以下であれば、清掃動作を行っていないと判断して電動送風機２への電力供給を停止することにより、特に念入りに掃除したいときのみ、電動送風機２への供給電力を上げ、省エネルギーを実現することができる。
【００２７】
また、床面上の塵埃等は、電動送風機２の発生する真空圧により吸引され、真空圧が高い程吸引力が強くなるが、吸引力が強くなるほど、床用吸い込み具６の床面への吸着も強くなり、絨毯等の回転ブラシ７の回転の抵抗が大きな種類の床面にあっては、吸着によって回転数が低下し、絨毯の目の奥に沈み込んだ塵埃をかき出す力が低下してしまう。
【００２８】
そこで、マイクロコンピュータ１２は、判断する移動時間が設定値以上であると、床面上に塵埃等が多く存在し、使用者が回転ブラシ７により、しっかり塵埃をかき出そうとしていると判断して、電動送風機２への供給電力を低下させ、床用吸い込み具６の床面への吸着を緩和して回転ブラシ７の回転数を上昇させ、かき上げ力の向上と省エネルギーを実現することができる。
【００２９】
同様に、マイクロコンピュータ１２は、床面上に塵埃等が多く存在し、使用者がしっかり掃除しようとしていると判断すると、電動機８への供給電力を位相制御により上昇して回転ブラシ７の回転数を上昇させ、床面の除塵力をアップし、床面上がきれいであると判断すると、電動機７への供給電力を低下させて回転ブラシ７の回転数を落とすことにより、特に念入りに掃除したいときのみ、電動機２への供給電力を上げ、更に、清掃動作を行っていないと判断した時は電動機７への電力供給を停止することにより、省エネルギーを実現することができる。
【００３０】
また、マイクロコンピュータ１２は、電動送風機２への供給電力、もしくは電動機７への供給電力のレベルを報知手段２３にて報知することにより、使用者が、運転状況を把握することができ、使い勝手を向上することができる。
【００３１】
また、図４に示すように、操作手段４の電力線１４上に、抵抗ｒ５を設けることにより（ｒ５＜＜Ｒ、ｒ０、ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４）、操作Ａ／Ｄポートの電圧は、（３）式より、
−（（ｒ＋ｒ５）×Ｉ）×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）・・（４）となり、ｒ５を調整することにより、電動機７の負荷電流Ｉの変化に対する操作Ａ／Ｄポートの電圧を調整することができ、操作Ａ／Ｄポートの電圧が大きくなるようｒ５を選択することにより、高精度で電動機７の負荷電流Ｉを検知する事ができる。
【００３２】
尚、本実施例においては、マイクロコンピュータ１２が速度を判断する設定値を第１の設定値、もしくは第２の設定値の２つまでとしたが、更に多くの複数の設定値を有して、段階的に電動送風機２への供給電力、吸い込み能力、もしくは電動機７への供給電力、回転数を可変することもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、専用の伝達線を必要とせず、しかも、床用吸い込み具に検知手段と検知結果を変換するための手段を必要とすることなく、簡単な構成で床用吸い込み具の動作状態により、使用者の清掃動作に合わせた最適な吸い込み能力、供給電力で電動送風機を制御でき、省エネルギー化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例を示す電気掃除機の制御のブロック図
【図２】 同概略回路構成図
【図３】 同操作Ａ／Ｄポートの電圧波形タイミング図
【図４】 同負荷状態の検知精度向上の概略回路構成図
【図５】 従来の電気掃除機の概略構成図
【符号の説明】
１ 本体
２ 電動送風機
３ ホース
４ 操作手段
５ 延長管
６ 床用吸い込み具
７ 回転ブラシ
８ 電動機
１２ マイクロコンピュータ
２０ 負荷検知手段
２１ 速度検知手段
２２ 制御手段
２３ 報知手段

Claims (3)

1. 吸引力を発生する電動送風機と、塵埃を吸引する床用吸い込み具に内蔵された回転ブラシを駆動する電動機と、掃除機本体から前記電動機に交流の電力を供給する２本の電力線と、前記掃除機本体に設けられ前記電動送風機および前記電動機の運転動作を制御する制御手段と、床用吸い込み具と掃除機本体を接続する接続部に設けられスイッチを有する操作手段と、前記操作手段から発せられる操作信号を前記制御手段に送信する２本の信号線とを備え、前記２本の信号線のうちの一方の線と、前記電動機に交流の電力を供給する２本の電力線のうちの片側の線を１本の共通線とし、前記共通線から前記電動機の負荷を検知する負荷検知手段を掃除機本体に設け、前記制御手段が、前記操作手段が有するスイッチが操作されることにより、操作されたスイッチに対応して、前記共通線ともう片方の信号線との間に発生する、Ｖｄｄを分割した電圧を、信号電圧として入力され、前記電動機の位相制御におけるトリガオフのタイミングで行う、操作信号による操作手段の状態の判断と、前記電動機の位相制御におけるトリガオンのタイミングで行なわれ、前記電動機に流れる電流から判断される前記負荷検知手段の出力による前記電動機の負荷の状態とに応じて前記電動送風機の吸い込み能力の制御を行う電気掃除機。
2. 負荷検知手段は、掃除機本体と操作手段との間における、電力線と信号線を兼ねる共通線のインピーダンスで電動機の負荷を検知する請求項１記載の電気掃除機。
3. 負荷検知手段は、掃除機本体と操作手段との間における、電力線と信号線を兼ねる共通線上に設けた抵抗と、掃除機本体と操作手段との間における前記共通線のインピーダンスとで電動機の負荷を検知する請求項１記載の電気掃除機。

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