JP5151860B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機に関するもので、特に手元操作による負荷の制御に関するものである。

従来の電気掃除機の概略回路構成を、図４を用いて説明する。

図４において、操作手段７は、その一端がＧｎｄ（０Ｖ）へ接続されており、直列接続された３つの固定抵抗器を介して、他端が信号制御手段２４（マイクロコンピュータ）のＡＤ入力ポートに接続されている。更に、前記操作手段７は、電気掃除機の運転ポジション選択用として、３つのスイッチを有しており、前記各スイッチは、その一端が前記各固定抵抗器の間に接続され、他端が前記Ｇｎｄ（０ｖ）側へ接続されており、前記各スイッチを押した（閉じた）時に、押したスイッチに応じて、前記操作手段７の両端抵抗値が変化するように構成されている。又、前記信号制御手段２４と、前記操作手段７との接続ラインは、前述した操作手段７のものとは別の固定抵抗器を介して直流電源回路２５の出力側に接続されており、前記各スイッチを操作した時に、押されたスイッチに応じて、前記信号制御手段２４のＡＤ入力ポートの入力電圧が変化し、前記信号制御手段２４は、その電圧値を検出することで、どのスイッチが押されているかを判断して運転ポジションを切り換えることができるようになっている。更に、前記信号制御手段２４は、駆動回路２３を介して、電動送風機３を制御できるようになっており、前記信号制御手段２４は、運転ポジションに応じて、前記電動送風機３への供給電力を変えるようにしている。

尚、２６は瞬時電圧変動対策用のコンデンサであり、瞬時電圧変動時にも、直流電源回路２５の出力電圧がすぐには低下しないように、前記直流電源回路２５の出力端に設けられている。

前記操作手段７の各スイッチ操作時の電圧値を検出して、信号制御手段２４にて判断する際には、誤判断を防止するための対策を施すのが普通である（例えば特許文献１参照）。
特開２００６−６４６３号公報

しかしながら、前記従来の構成においては、直流電源回路２５で作られる電圧を抵抗分割して得られた電圧で、スイッチの判定を行うために、例えば停電時に自家発電機に電力供給源を切り替える場合等、電源電圧が定格値（１００Ｖ）まで上昇するまでに数十秒の時間を要する場合には、コンデンサ２６のみでは前記直流電源回路２５の出力電圧を十分な期間保持することができず、定常状態よりも低い状態となる期間が発生してしまい、その場合、抵抗分割後の電圧値即ち、信号制御手段２４のＡＤ入力ポートの入力電圧も、定常状態よりも低くなるために、前記スイッチが何も押されていないにもかかわらず、スイッチが押されたと誤判定し、掃除動作に移行する可能性があった。

尚、上記の課題は、一般的には、制御手段であるマイクロコンピュータのＡＤ入力ポートの構成上、操作手段用の電源と、マイクロコンピュータ用の電源とを、別電源としている場合に特に顕著に現れるが、理解を容易にするために、その説明は割愛する。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、瞬時電圧低下や停電時等、電源過渡状態での操作手段の誤判定を減少させ、確実な動作を行える信頼性の高い電気掃除機を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、使用者が運転ポジションを選択操作する操作手段を有し、前記操作手段は、少なくとも複数のスイッチと複数の抵抗器を有し、前記スイッチの開閉状態に応じて、前記抵抗器の接続が切換わり且つ、前記抵抗器を分割抵抗として、直流電源回路から供給される電圧を分圧して得られる電圧が、操作信号として制御手段に入力され、更に前記制御手段は、操作信号の電圧値によって、どのスイッチが押されているかを検出して、検出結果に応じて運転ポジションを切り替えるように構成され、前記制御手段が、「全スイッチが押されていない」と判断している状態から、「押された」と判断した際、その時の操作信号の電圧値の変化速度が、予め設定されている値以下であった場合は、運転ポジションの切り替えを行わないようにした。これにより、瞬時電圧低下や停電時当の電源過渡状態に電源電圧の低い状態が長時間継続した場合であっても、スイッチを誤判定することなく、信頼性の高い電気掃除機を提供することが可能となる。

本発明の電気掃除機は、電源過渡状態でのスイッチ操作の誤判定をなくし、確実な動作を行える信頼性の高い電気掃除機を提供することができる。

第１の発明は、使用者が運転ポジションを選択操作する操作手段を有し、前記操作手段は、少なくとも複数のスイッチと複数の抵抗器を有し、前記スイッチの開閉状態に応じて、前記抵抗器の接続が切換わり且つ、前記抵抗器を分割抵抗として、直流電源回路から供給される電圧を分圧して得られる電圧が、操作信号として制御手段に入力され、更に前記制御手段は、操作信号の電圧値によって、どのスイッチが押されているかを検出して、検出結果に応じて運転ポジションを切り替えるように構成され、前記制御手段が、「全スイッチが押されていない」と判断している状態から、「少なくとも１つのスイッチが押された」と判断した際、その時の操作信号の電圧値の変化速度が、予め設定されている値以下であった場合は、運転ポジションの切り替えを行わないことを特徴とする電気掃除機であり、瞬時電圧低下や停電時当の電源過渡状態に電源電圧の低い状態が長時間継続した場合であっても、スイッチを誤判定することなく、信頼性の高い電気掃除機を提供することが可能となる。

第２の発明は、第１の発明に加えて、「全スイッチが押されていない」と判断している状態から、「少なくとも１つのスイッチが押された」と判断した際、その時の操作信号の電圧値の変化速度が、予め設定されている値以下であった場合は、運転ポジションの切り替えを行わず、更に、再度「全スイッチが押されていない」と判断するまでの間は、スイッチ操作を無効とする、即ちスイッチの開閉に関わらず、運転ポジションを切り替えないことを特徴とする電気掃除機であり、第１の発明の効果に加えて、スイッチ判定の電圧閾値近辺で電圧が推移する場合等、電圧値の変化速度の検出精度が悪い場合でも、確実にスイッチの誤判定を防止することができると共に、復電後には、正常にスイッチ操作が行えるものである。

第３の発明は、第１または第２の発明の「全スイッチが押されていない」と判断している状態から、「少なくとも１つのスイッチが押された」と判断した際に、運転ポジションの切り替えを行わない電圧変化速度を、電機掃除機への電源供給を停止したときの、直流電源回路から操作手段に供給される電圧の低下速度とほぼ同等の値に設定したことを特徴とする電気掃除機であり、第１または第２の発明の効果に加え、確実にスイッチの誤判定を防止することができる設定が得られるものである。

第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明に加え、電気掃除機の電源投入時にも、一旦「全スイッチが押されていない」と判断するまでの間は、スイッチ操作を無効とする即ち、スイッチの開閉に関わらず、運転ポジションを切り替えないことを特徴とする電気掃除機であり、第１〜第３のいずれか１つの発明の効果に加え、電源過渡状態の最中に、電気掃除機に、その電源が投入された場合であっても、スイッチの誤判定を防止することができるものである。

第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明に加え、操作信号の電圧値を、電源周波数に同期して検出する電気掃除機であって、電気掃除機への電源供給が遮断されたことを検出する停電検知手段を有し、電源供給の遮断を検知した場合、「全スイッチが押されていない」と判断するまでの間は、スイッチ操作を無効とする即ち、スイッチの開閉に関わらず、運転ポジションを切り替えないことを特徴とする電気掃除機であり、第１〜第４のいずれか１つの発明の効果に加え、通常、電気掃除機は、その電動送風機を位相制御するために、電源周波数に同期して動作するが、操作信号の電圧値も電源周波数同期で行うために、停電時には操作信号の電圧値を検出しない。即ち、電圧値の変化速度が検出できないことになるが、本発明によれば、その場合でも、電源が定格値まで復帰するまでの間は、スイッチ操作を無効にしているために、スイッチの誤判定を防止することができるものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なおこの実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の回路ブロック図、図２は、同電気掃除機の全体構成を示す斜視図である。

図１、２において、１は掃除機本体であり、吸引力を発生させ、塵埃を集塵室２に集塵するための電動送風機３を内蔵している。掃除機本体１には、前記集塵室２に連通するように、ホース４が接続されており、更に前記ホース４の上流側端部には、延長管５を介して、床面の塵埃を吸引するための吸込み具６が接続されている。前記ホース４には、使用者が電気掃除機の運転ポジションを切り替えるための操作手段７が設けられている。前記操作手段７は、「切」スイッチ７ａ、「強」スイッチ７ｂ、「自動」スイッチ７ｃ及び「弱」スイッチ７ｄから構成されている。上記構成により、「強」スイッチ７ｂ、「自動」スイッチ７ｃ、「弱」スイッチ７ｄを押下することで、前記電動送風機３が駆動し、前記吸込み具６で吸引された床面の塵埃は、延長管５、ホース４を通って掃除機本体１へと運搬され、掃除機本体１内に内蔵された集塵室２に捕集されると共に、吸引風は、前記掃除機本体１後方より外部に排気される。

次に、上記電気掃除機の回路ブロック図を、図１を用いて説明する。

同回路ブロックは、掃除機本体ブロック２１と、ホースブロック２２とに分けられ、各ブロック２１，２２はコネクタ（図示せず）によって着脱自在に接続されている。

掃除機本体ブロック２１は、電動送風機３を駆動するための駆動回路２３と、各入力制御を行う信号制御手段２４（マイクロコンピュータ）と、各回路素子に直流電源を供給する直流電源回路２５とから構成されており、商用電源２７に接続することで、電源が供給されるようになっている。又、前記直流電源回路２５の出力端には、瞬時電圧変動対策として、コンデンサ２６が設けられている。

ホースブロック２２の操作手段７は、「切」スイッチ７ａ、「強」スイッチ７ｂ、「標準」スイッチ７ｃ、「弱」スイッチ７ｄと、直列に接続された４つの固定抵抗器から構成されており、コネクタを介して前記掃除機本体ブロック２１のＧｎｄ（０Ｖ）と、前記信号制御手段２４のＡＤ入力ポートに接続されている。更に、前記「切」スイッチ７ａ、「強」スイッチ７ｂ、「標準」スイッチ７ｃ、「弱」スイッチ７ｄは、その一端がそれぞれ前記各固定抵抗器の間に接続され、他端が前記Ｇｎｄ（０ｖ）側へ接続されており、前記各スイッチを押した（閉じた）時に、押したスイッチに応じて、前記操作手段７の両端抵抗値が変化するように構成されている。又、前記掃除機本体ブロック２１の前記信号制御手段２４と前記操作手段７との接続ラインは、固定抵抗器を介して前記直流電源回路２５の出力側に接続されており、即ち、前記各スイッチを操作した時に、押されたスイッチに応じて、前記信号制御手段２４のＡＤ入力ポートの入力電圧が変化するように構成されている。更に、商用電源２７には、電源波形のゼロクロスを検出するためのゼロクロス検出回路２８が接続されており、その出力端は、前記信号制御手段２４に接続されている。

以上のように構成された電気掃除機について、以下にその動作、作用を説明する。

商用電源２７が投入された時即ち、使用者が電気掃除機の電源コード（図示せず）の電源プラグ（図示せず）をコンセント（図示せず）に差し込んだ段階では、電動送風機３は停止状態である。使用者が、操作手段７の各運転スイッチを押下することで、押下されたスイッチに対応した運転ポジションで運転を開始し、運転中に「切」スイッチ７ａを押下することで、運転が停止する。電動送風機３の入力は、信号制御手段２４が、駆動回路２３を介して行う位相制御によって制御されており、運転ポジションごとに異なる回転数で前記電動送風機３が駆動するようにしている。

一方、前記信号制御手段２４は、ゼロクロス点を検知した直後にＡＤ入力ポートの電圧値を読み込み、読み込んだ電圧値を、予め設定された判定値と比較することで、どのスイッチが押されているかを検出している。各スイッチに対する判定値は下表の通りである。

次に、信号制御手段２４の具体的なスイッチ判定方法の実施例を、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

ステップ１で回路に電源が投入された直後、割込みタイマーをスタートさせる。尚、この割込みタイマーは、スタートされた後、タイマーが自動的にカウントアップされていき、タイマー値が６０ｍｓに達した時点で割込みがかかり、ステップＡに記載されている処理即ち、スイッチ有効フラグのクリアを実行するようになっている。

次にステップ２で、ゼロクロスの検出を行っており、ゼロクロスを検出するまでの間、ステップ２より先の処理は行わないようになっている。ゼロクロスを検出した場合は、停電でないと判断して、前述した割込みタイマーをリセットする。

ステップ３では、ＡＤ入力ポートの電圧値を読み込み、読み込んだ電圧値に応じて、表１に従い、今回のスイッチ押下状態を仮判定する。

次にステップ４で、この仮判定値が、前回の仮判定値と同一であるかどうかの判定を行い、同一であった場合は、ステップ５でスイッチ確定カウンタを＋１し、確定カウンタが１０以上となった場合即ち、１０回以上連続して、スイッチ仮判定値が同一であった場合に初めて、そのスイッチ判定値を確定値とする。

ステップ４で、仮判定値が、前回の仮判定値と同一でなかった場合は、スイッチ確定カウンタをリセットすると共に、ステップ６で、前回のＡＤ入力ポートの電圧値と、今回のＡＤ入力ポートの電圧値とを比較し、その差が６０ｍＶ以下であった場合には、電源過渡状態であると判断して、スイッチ有効フラグをクリアする。尚、回路への電源供給が停止した場合、直流電源回路２５の出力電圧は、コンデンサ２６のために、直ぐには低下することはなく、電源電圧の半周期につき約５０ｍＶという速度で低下していく。前述した６０ｍＶという値は、電源過渡状態であることを確実に判定できるように、回路への電源供給を停止した際の、直流電流回路２５の出力電圧低下速度よりも若干速い速度として設定した値であり、電源安定時には発生し得ない値となっている。

ステップ７では、ステップ６までの結果により、スイッチが押されていないことが確定している場合には、スイッチ有効フラグをセットして、再度ステップ２のゼロクロス検出待ち状態となる。スイッチが押されている場合には、ステップ８へと進む。

ステップ８では、スイッチ有効フラグがセットされているか否かを判定し、スイッチ有効フラグがセットされていない場合には、再度ステップ２のゼロクロス検出待ち状態となる。スイッチ有効フラグがセットされている場合には、一旦、スイッチ有効フラグをクリアすると共に、スイッチ確定カウンタをリセットしてからステップ９へ進み、押されたスイッチに応じた制御処理を行った後、再度ステップ２のゼロクロス検出待ち状態となる。

以上の判定方法によれば、ステップ６で、スイッチ判定が切換わった際に、電圧変化速度を判断し、電圧変化速度が遅い場合には、スイッチ有効フラグをクリアするため、ステップ８の判定で、押されたスイッチに応じた制御を行わないようになるため、長時間の電圧低下時に、直流電源回路の出力電圧が低下して、スイッチを誤判定をすることがなくなると共に、ステップ７でＡＤ入力電圧が「スイッチが押されていない」レベルにまで復帰すると、スイッチ有効フラグをセットするので、表１のスイッチ判定電圧閾値近辺で電圧が推移する場合等、電圧値の変化速度の検出精度が悪い場合でも、確実にスイッチの誤判定を防止することができると共に、復電後には、正常にスイッチ操作が行えるようになる。又、電源投入後にも、一旦ＡＤ入力電圧が「スイッチが押されていない」レベルにならない限り、ステップ８で押されたスイッチに応じた制御を行わないため、電源過渡状態の最中に、電気掃除機に、その電源が投入された場合であっても、スイッチの誤判定を防止することができる。

更には、本実施の形態では、スイッチ判定処理を、電源周波数同期で行うために、停電時にゼロクロス点を検出できず、ステップ６で、電圧値の変化速度が検出できないことになるが、本ステップ２での割込みタイマーのリセット及びステップＡでのスイッチ有効フラグのクリア、ステップ７で「スイッチが押されていない」時のスイッチ有効フラグのセット、更にステップ８でのスイッチ有効フラグの判定により、停電が発生した場合は、一旦、ＡＤ入力電圧値が「スイッチが押されていない」レベルにならない限り、スイッチ操作が無効になるため、例えば停電後に自家発電等、電源電圧の立ち上がりが遅い電源供給源に切換わる場合であっても、直流電源回路２５の出力電圧低下によるスイッチ誤判定を防止できる。

以上のように、本発明は、操作手段と掃除機本体がホースによって接続されている等、操作手段を軽く作りたい場合即ち、簡単な回路構成としている電気掃除機に対して効果を発揮するが、操作手段を同様の回路構成としている電化製品に対しても応用・展開できる。

本発明の実施の形態における電気掃除機の回路ブロック図 同電気掃除機の全体斜視図 同電気掃除機のスイッチ判定フローチャート 従来の電気掃除機の回路ブロック図

符号の説明

１ 掃除機本体
２ 集塵室
３ 電動送風機
４ ホース
５ 延長管
６ 吸込み具
７ 操作手段
７ａ 「切」スイッチ
７ｂ 「強」スイッチ
７ｃ 「標準」スイッチ
７ｄ 「弱」スイッチ
２１ 掃除機本体ブロック
２２ ホースブロック
２３ 駆動回路
２４ 信号制御手段（マイクロコンピュータ）
２５ 直流電源回路
２６ コンデンサ
２７ 商用電源
２８ ゼロクロス検出回路

Claims (5)

1. 使用者が運転ポジションを選択操作する操作手段を有し、前記操作手段は、少なくとも複数のスイッチと複数の抵抗器を有し、前記スイッチの開閉状態に応じて、前記抵抗器の接続が切換わり且つ、前記抵抗器を分割抵抗として、直流電源回路から供給される電圧を分圧して得られる電圧が、操作信号として制御手段に入力され、更に前記制御手段は、操作信号の電圧値によって、どのスイッチが押されているかを検出して、検出結果に応じて運転ポジションを切り替えるように構成されている電気掃除機において、前記制御手段が、「全スイッチが押されていない」と判断している状態から、「押された」と判断した際、その時の操作信号の電圧値の変化速度が、予め設定されている値以下であった場合は、運転ポジションの切り替えを行わないことを特徴とする電気掃除機。
2. 「全スイッチが押されていない」と判断している状態から、「押された」と判断した際、その時の操作信号の電圧値の変化速度が、予め設定されている値以下であった場合は、運転ポジションの切り替えを行わず、更に、再度「全スイッチが押されていない」と判断するまでの間は、スイッチ操作を無効とする即ち、スイッチの開閉に関わらず、運転ポジションを切り替えないことを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
3. 「全スイッチが押されていない」と判断している状態から、「押された」と判断した際に、運転ポジションの切り替えを行わない電圧変化速度を、電機掃除機への電源供給を停止したときに直流電源回路から操作手段に供給される、電圧の低下速度とほぼ同等の値に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気掃除機。
4. 電気掃除機への電源投入時にも、一旦「全スイッチが押されていない」と判断するまでの間は、スイッチ操作を無効とする即ち、スイッチの開閉に関わらず、運転ポジションを切り替えないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
5. 操作信号の電圧値を、電源周波数に同期して検出する電気掃除機であって、電気掃除機への電源供給が遮断されたことを検出する停電検知手段を有し、電源供給の遮断を検知した場合、「全スイッチが押されていない」と判断するまでの間は、スイッチ操作を無効とする即ち、スイッチの開閉に関わらず、運転ポジションを切り替えないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。

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