JP4679308B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

この発明は、電動送風機の電源電圧をデューティ制御する制御手段を備えた電気掃除機に関する。

従来、電気掃除機において、空気とともに吸い込んだ塵埃を貯める集塵部を備えたものが知られている。この集塵部としては、例えば、紙パックで形成されたものや、掃除機本体に着脱可能な容器状の集塵ユニットに形成されたもの（特許文献１参照）が知られている。集塵部にごみや塵埃がいっぱいになると、前者のものは紙パックごと捨てて新たな紙パックと交換し、後者のものは、集塵ユニットを掃除機本体から取り外して、貯まったごみや塵埃を捨てて空になった集塵ユニットを再び取り付ける。

また、電気掃除機の電動送風機の駆動をデューティ制御して、電動送風機の電流値を一定に保ち、省電力化などを図ることのできる電気掃除機も知られている（特許文献２参照）。すなわち、電動送風機に何らかの駆動抵抗が生じて電流値が上昇した場合、オンデューティ比を低下させて、電流値を一定値に保持する。一方、集塵部などにごみが貯まるなどして電動送風機の電流値が低下した場合、オンデューティ比を順次上昇させて電流値を一定に保持する。
特開２００４−３５８１３５号公報 特開２００４−１９５１０５号公報

しかしながら、上述の紙パックや集塵ユニットなど集塵部に、ごみや塵埃を貯める電気掃除機では、集塵部の容積が限られていて、これが一杯になると吸引力が低下するため、貯まったごみや塵埃を捨てる必要があり、この作業が面倒である。一方、集塵部の容積を拡大すると、電気掃除機の大型化を招く。

そこで、集塵部の容積を拡大することなく、内部に貯留できるごみや塵埃の量を拡大することが望まれている。

この発明の目的は、電動送風機のデューティ比を制御することにより、集塵部に関する問題の解決を図ることができる電気掃除機を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、塵埃を吸引するための電動送風機と、吸引した塵埃を貯める集塵部と、吸込口から電動送風機に至る吸引経路中の詰まりを検出する詰まり検出手段と、前記電動送風機を、デューティ比に基づいて位相制御し、かつ、前記詰まり検出手段が詰まりを検出した時には、デューティ比を、通常の制御デューティ比よりも低い所定の保護デューティ比以下に低下させる保護制御を実行する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記保護制御の開始から所定時間経過後に、デューティ比を前記保護デューティ比よりも上昇させ、さらに所定時間経過後、前記保護デューティ比以下に低下させる保護時上昇制御を実行することを特徴とする電気掃除機である。

この発明では、起動から所定時間が経過すると、制御手段が起動時上昇制御を実行し、デューティ比を通常の制御デューティ比よりも上昇させ、その後、さらに所定時間が経過したら、通常の制御デューティ比に戻す。

この起動時上昇制御によるデューティ比の上昇により、電動送風機の入力電流が上昇して吸引力が増すため、集塵部に貯められているごみや塵埃は、通常の制御デューティ比で駆動した場合よりも圧縮され、集塵部におけるごみや塵埃の貯留量を増加させることができる。しかも、この起動時上昇制御を起動のたびに実行することで、この貯留量の増加を促進させることができる。

このように、本発明では、集塵部の容積を拡大することなく、内部に貯留できるごみや塵埃の量の増大を図ることができる。

以下、この発明に係る電気掃除機の実施の形態である実施例を図面に基づいて説明する。

以下、この発明に係る電気掃除機の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に示す電気掃除機の掃除機本体１０内には、集塵室１２と、この集塵室１２を負圧にする電動送風機１１とが設けられている。また、集塵室１２には集塵フィルタ１３が設けられている。

１５は一端が掃除機本体１０に着脱可能に接続されているホースで、このホース１５の他端には手元操作管１６が設けられ、手元操作管１６には把手部１７が設けられている。この把手部１７には操作スイッチ(図示せず)を設けた手元操作部１７Ａが設けられている。なお、本実施例では、この手元操作部１７Ａにおいて、図示は省略するが、切・強・中・弱の４通りのモードを選択可能に形成されている。

手元操作管１６には延長管１８が着脱可能に接続され、延長管１８の先端部には吸込口体２０が着脱可能に接続されている。

吸込口体２０は、底面に吸込開口（図示せず）を有する図示しない吸込室が設けられている。この吸込室は、延長管１８やホース１５等を介して掃除機本体１０の集塵室１２に連通されている。

図２は、電動送風機１１を制御する制御系の構成を示したブロック図である。

図２に示すように、電動送風機１１は、電源電圧としての交流電源Ｅと、電動送風機１１に流れる電流を検出する電流検出手段（詰まり検出手段）３２と、双方向性の制御素子である双方向サイリスタ３０と、ヒューズ３４とが、電気的に直列に閉路を形成して接続されている。

なお、電流検出手段３２は、電動送風機１１に流れる電流に応じて電圧を発生する例えばコイルや抵抗などから構成されている。

そして、双方向サイリスタ３０と電流検出手段３２とには、制御装置３１が接続されている。この制御装置３１は、手元操作部１７Ａの操作スイッチの操作状態および電流検出手段３２の検出に基づいて、双方向サイリスタ３０のゲートにパルス電圧を供給してオンの継続時間あるいは割合、すなわちオンデューティ比を増減させることにより位相導通角を制御し、電動送風機１１の入力電圧を制御するもので、ＣＰＵ等から構成されている。この制御装置３１と双方向サイリスタ３０とで電動送風機１１に流れる電流を制御する制御手段が構成されている。また、制御装置３１には、例えば５Ｖの直流電源電圧を供給する電源回路が接続されている。

制御装置３１は、電動送風機１１に流れる電流値を、手元操作部１７Ａの操作モードに応じた電流値に制御する通常制御と、電気掃除機の起動のたびに実行する起動時上昇制御と、ごみ詰まり検出時に実行する保護制御とを行う。

上記各制御について、図３〜図７のフローチャートおよびタイムチャートにより説明する。

図３は、通常制御を示すフローチャートである。

この通常制御は、電流検出手段３２で検出される電流値を入力し、手元操作部１７Ａで選択した強・中・弱のモードに応じてあらかじめ設定された設定電流値とを比較し、電動送風機１１に流れる電流値が一定電流値となるように、電源電圧を制御するものである。

ステップＳ１では、手元操作部１７Ａにおいて、電動送風機１１を停止させる切りモードが選択されているか否か判断する。そして、切りモードが選択されている場合には、ステップＳ２の電動送風機停止処理を実行した後、再びステップＳ１の判断を繰り返し、一方、切りモードが選択されていない場合には、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、手元操作部１７Ａにおいて、電動送風機１１を最も強く駆動させる強モードが選択されているか否か判断する。そして、強モードが選択されている場合には、ステップＳ４に進み、双方向サイリスタ３０により位相導通角を制御することで、交流電源Ｅから電動送風機１１への入力電圧をデューティ制御して、電動送風機１１の電流値が、あらかじめ設定された強モード用の電流値（例えば９Ａ）の一定電流となるように制御する。一方、強モードが選択されていない場合には、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、手元操作部１７Ａにおいて、電動送風機１１を中程度の強さで駆動させる中モードが選択されているか否か判断する。そして、中モードが選択されている場合には、ステップＳ６に進み、双方向サイリスタ３０により位相導通角を制御することで、交流電源Ｅから電動送風機１１への入力電圧をデューティ制御して、電動送風機１１の電流値が、あらかじめ設定された中モード用の電流値（例えば６Ａ）の一定電流となるように制御する。一方、中モードが選択されていない場合には、ステップＳ７に進む。

ステップＳ７では、手元操作部１７Ａにおいて、電動送風機１１を最も弱い強さで駆動させる弱モードが選択されているか否か判断する。そして、弱モードが選択されている場合には、ステップＳ８に進み、双方向サイリスタ３０により位相導通角を制御することで、交流電源Ｅから電動送風機１１への入力電圧をデューティ制御して、電動送風機１１の電流値が、あらかじめ設定された弱モード用の電流値（例えば３Ａ）の一定電流となるように制御する。一方、弱モードが選択されていない場合には、ステップＳ１に戻る。

なお、ステップＳ４，Ｓ６，Ｓ８の一定電流に保つ制御では、電動送風機１１の負荷が大きくなって、電流検出手段３２の検出電流値が上昇した場合には、双方向サイリスタ３０のオンデューティ比を低下させ、電流検出手段３２の検出電流値が、設定された電流値となるように随時デューティ制御を行う。

一方、集塵室１２や集塵フィルタ１３などにごみが貯まるなどして電動送風機１１の負荷が小さくなって、電流検出手段３２の検出電流値が低下した場合には、双方向サイリスタ３０のオンデューティ比を増加させ、電流検出手段３２の検出電流値が、設定された電流値となるように随時デューティ制御を行う。

次に、図４のフローチャートおよび図５のタイムチャートに基づいて起動時上昇制御について説明する。

この起動時上昇制御は、起動から所定時間ｔ１が経過したら、手元操作部１７Ａの強・中・弱のモードに関わり無く、双方向サイリスタ３０のオンデューティ比を、起動から所定時間ｔ２が経過した時点で１００％となるように徐々に上昇させ、さらに、オンデューティ比が１００％に達した後は、起動から所定時間ｔ３が経過するまで１００％に維持する。そして、起動から所定時間ｔ３が経過した時点で起動時上昇制御を終了し、前述した通常制御に移行する制御である。

すなわち、ステップＳ１１では、起動から所定時間ｔ１が経過したか否か判断し、時間ｔ１が経過していない場合は、このステップＳ１１の判断を繰り返し、時間ｔ１が経過した場合には、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２では、ｔ２の時点でオンデューティ比１００％となるようにデューティ比を制御し、次のステップＳ１３で、所定時間ｔ３が経過したか否か判断し、ｔ３が経過するまでは、ステップＳ１２の処理を繰り返し、ｔ３が経過したらステップＳ１４に進み、通常制御へ戻る。

なお、所定時間ｔ１は、例えば、１分から２分３０秒の範囲内程度の時間であり、所定時間ｔ２は、例えば、２分から２分５０秒の範囲内程度の時間であり、所定時間ｔ３は、３分１０秒〜４分程度の時間に設定されている。すなわち、時間ｔ１，ｔ２，ｔ３は、起動から所定時間経過後に、デューティ比１００％で、数秒〜１分程度駆動させるように設定されている。

したがって、本実施例では、図５に示すように、起動から所定時間ｔ２が経過した後は、オンデューティ比が通常制御による、強・中・弱のいずれのモードの場合のデューティ比よりも上昇されてデューティ比１００％に制御され、その後、所定時間ｔ３が経過した後は、通常制御によるデューティ比に戻される。

なお、図５では、通常制御によるデューティ比として、強モードでは９０％程度、中モードでは７０％程度、弱モードでは５０％程度の値を示しているがこれに限定されるものではない。

次に、図６のフローチャートおよび図７のタイムチャートに基づいて、ごみ詰まり検出時に実行する保護制御について説明する。

前述したように、通常制御では、集塵室１２や集塵フィルタ１３などにごみが貯まるなどして電動送風機１１の負荷が小さくなると、オンデューティ比を増加させる制御を実行する。

しかし、このようにオンデューティ比を増加させ続けると、電動送風機１１の耐久性に悪影響を与えることがある。そこで、電流検出手段３２による検出値が、集塵室１２がごみ・塵埃で満杯になったり、集塵フィルタ１３において十分な空気の流通ができない状態まで塵埃が詰まったり、ホース１５・延長管１８・吸込口体２０にごみ詰まりが生じたりしていると判断できる所定値よりも上昇してごみ詰まりと判断した場合には、オンデューティ比を、電動送風機１１を保護するためにあらかじめ設定した所定の保護デューティ比（本実施例では、４０％）に低下させる保護制御を実行する。なお、図７において、ｔ１１の時点が保護制御の開始時点である。

さらに、本実施例では、この保護制御を行っている途中で、保護時上昇制御を実行する。

この保護時上昇制御を図６のフローチャートにより説明すると、ステップＳ２１では、保護制御が開始されたか否か判断し、保護制御が開始されない場合は、このステップＳ２１の判断を繰り返し、開始と判断した場合は、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、保護制御の開始（ｔ１１）から所定時間ｔ１２が経過したか否か判断し、所定時間ｔ１２が経過していない場合は、ステップＳ２２の判断を繰り返し、所定時間ｔ１２が経過したらステップＳ２３に進む。

ステップＳ２３では、オンデューティ比を１００％に上昇させ、次のステップＳ２４において、所定時間ｔ１３が経過したか否か判断し、所定時間ｔ１３が経過していない場合は、ステップＳ２３の処理を繰り返し、所定時間ｔ１３が経過したら、ステップＳ２５に進んで、保護制御へ戻る。

したがって、図７のタイムチャートに示すように、保護時上昇制御では、保護制御の開始（ｔ１１）から所定時間が経過した時点（ｔ１２）で、デューティ比を保護デューティ比よりも高い１００％に上昇させ、さらに所定時間が経過した時点（ｔ１３）において、保護デューティ比（４０％）に低下させる。

なお、本実施例では、ｔ１１の時点からｔ１２の時点の間隔を、１５秒から１８秒の範囲に設定している。また、ｔ１３は、保護制御の開始から２０数秒が経過した時点に設定している。

［動 作］
次に、実施例の電気掃除機の動作について説明する。

電動掃除機を起動させたときには、制御装置３１は、双方向サイリスタ３０のオンデューティ比を、手元操作部１７Ａで選択したモードに応じた比率に制御し、これに基づく入力電圧で電動送風機１１が駆動される。

さらに、起動から所定時間ｔ１が経過したら、制御装置３１は、起動時上昇制御を開始し、双方向サイリスタ３０のオンデューティ比が、手元操作部１７Ａで選択したモードに関わらず、１００％に向けて上昇され、さらに、１００％まで上昇された後に、起動から所定時間ｔ３が経過した時点で、手元操作部１７Ａで選択されたモードに対応したデューティ比に戻される。

このように、本実施例では、電気掃除機を起動させるたびに、電動送風機１１が１００％のデューティ比による入力電圧で駆動されるため、吸込口体２０から集塵室１２に至る部分が、電動送風機１１の最大能力で負圧に形成され、集塵室１２に貯められているごみや塵埃が圧縮される。

したがって、通常制御のみで電動送風機１１を制御した場合と比較して、この起動時上昇制御による圧縮分だけ、集塵室１２における貯留量を増加させることができる。さらに、この起動時上昇制御を起動のたびに実行することで、この貯留量の増加を、より促進させることができる。

よって、本実施例の電気掃除機では、集塵室１２の容積を拡大することなく、その内部に貯留できるごみや塵埃の量を増大させることができる。

次に、集塵室１２にごみや塵埃がいっぱいに貯まったり、あるいは、吸込口体２０から掃除機本体１０に至る途中に大きなごみが詰まったりしたときには、電流検出手段３２の検出電流値が所定値を超え、ごみ詰まりと判断される。

このごみ詰まり判断時には、制御装置３１は、双方向サイリスタ３０のオンデューティ比を、図７に示すように、保護デューティ比に低下させる保護制御を実行する。これにより、電動送風機１１が、その入力電圧が高い状態で駆動され続けることを回避して、電動送風機１１の保護が図られる。

さらに、本実施例の電気掃除機では、保護制御の開始から所定時間が経過した時点（ｔ１２）からさらにｔ１３の時点となるまでの間、オンデューティ比を一時的に１００％近傍まで上昇させ、その後、保護デューティ比に低下させる保護時上昇制御を実行する。

これにより、電動送風機１１の駆動音が上下に変動するため、使用者は、ごみ詰まりという異常発生を、この駆動音により知ることができる。

このように、ワーニングランプのような専用の報知手段を設けなくても、ごみ詰まりを使用者に報せることができる。あるいは、ワーニングランプなどの視覚的な報知手段と併用し、聴覚的に報せる報知手段を別途設けることなしに、使用者の視覚と聴覚とに異常発生を訴えることができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態で示した実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

実施例では、起動時上昇制御において、デューティ比を上昇させるにあたり、ｔ１の時点からｔ２の時点にかけて徐々に上昇させる例を示したが、図８に示すように、ｔ２１の時点で、一気に上昇させるようにしてもよい。なお、ｔ２１は、２分から２分５０秒程度の時間とする。

また、実施例では、起動時上昇制御において、オンデューティ比１００％に上昇させる例を示したが、強モード時のデューティ比以上に上昇させるのであれば、１００％に限定されない。すなわち、強モード時のデューティ比以上に上昇させれば、起動時上昇制御を実行しないものと比較して、少なくとも、中モードおよび弱モードのまま駆動させるものよりも、集塵室１２における圧縮効果を得ることができる。

また、起動時上昇制御の開始時点（ｔ１）、終了時点（ｔ３）などは、実施例で示した時間に限定されない。

また、実施例では、保護時上昇制御を実行するにあたり、デューティ比の上昇を一回のみ行う例を示したが、保護デューティ比からの上昇および保護デューティ比への下降を、複数回繰り返すようにしてもよい。この場合、使用者に対する報知効果をより高めることができる。

また、実施例では、保護時上昇制御時に、オンデューティ比を１００％まで上昇させるものを示したが、保護デューティ比よりも上昇させて、電動送風機１１の駆動音変化が生じる比率であれば、オンデューティ比１００％に限定されない。また、保護デューティ比についても、実施例で示した４０％に限定されないもので、弱モードにおける制御デューティ比以下であれば、中や強で制御を続行するものと比較して、電動送風機１１の保護を図ることができる。

また、保護時上昇制御の開始時点（ｔ２）および終了時点（ｔ３）は、実施例で示した時間に限定されるものではない。

また、実施例では、手元操作部１７Ａの選択可能なモードとして、切・強・中・弱の４通りを選択できるものを示したが、これに限定されるものはなく、これよりも多段階に設定してもよいし、あるいは、オン・オフのみとしてもよい。さらに、各モードにおけるオンデューティ比も、実施例で示した値に限定されるものではない。

本発明実施例の電機掃除機の外観を示した斜視図である。 本発明実施例の電機掃除機の制御回路の構成を示したブロック図である。 本発明実施例の電機掃除機の通常制御の流れを示すフローチャートである。 本発明実施例の電機掃除機の起動時上昇制御の流れを示すフローチャートである。 本発明実施例の電機掃除機の起動上昇制御によるオンデューティ比の変化を示すタイムチャートである。 本発明実施例の電機掃除機の保護時上昇制御の流れを示すフローチャートである。 本発明実施例の電機掃除機の保護時上昇制御によるオンデューティ比の変化を示すタイムチャートである。 本発明の電気掃除機の起動上昇制御によるオンデューティ比の変化の他の例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１ 電動送風機
１２ 集塵室（集塵部）
１７Ａ 手元操作部
３０ 双方向サイリスタ（制御手段）
３１ 制御装置（制御手段）
３２ 電流検出手段（詰まり検出手段）
Ｅ 交流電源

Claims (2)

1. 塵埃を吸引するための電動送風機と、
   吸引した塵埃を貯める集塵部と、
   吸込口から電動送風機に至る吸引経路中の詰まりを検出する詰まり検出手段と、
   前記電動送風機を、デューティ比に基づいて位相制御し、かつ、前記詰まり検出手段が詰まりを検出した時には、デューティ比を、通常の制御デューティ比よりも低い所定の保護デューティ比以下に低下させる保護制御を実行する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記保護制御の開始から所定時間経過後に、デューティ比を前記保護デューティ比よりも上昇させ、さらに所定時間経過後、前記保護デューティ比以下に低下させる保護時上昇制御を実行することを特徴とする電気掃除機。
2. 前記制御手段は、前記保護制御の開始から所定時間経過後に、デューティ比を前記通常の制御デューティ比における強モードの場合のデューティ比よりも上昇させることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。

Images