JP5197412B2

JP5197412B2 - 電気掃除機

Info

Publication number: JP5197412B2
Application number: JP2009020938A
Authority: JP
Inventors: 享星野
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: JP2010172627A

Description

本発明は、複数の電動送風機を動作させる動作モードを有する電気掃除機に関する。

従来、この種の電気掃除機は、内部に複数、例えば２つの電動送風機を収容した掃除機本体を備えている。各電動送風機は、掃除機本体の前部に区画された集塵室に、それぞれの吸込側が連通している。また、掃除機本体内には、各電動送風機の駆動を制御する制御手段が配置されている。そして、この制御手段は、掃除の作業者によって設定された動作モードに応じて、各電動送風機の動作を制御しており、例えば個々の電動送風機を動作させる動作モードと、両方の電動送風機をいずれも動作させる動作モードとを有している(例えば、特許文献１参照。)。

特開２００７−２０７６５号公報(第５−７頁、図１)

しかしながら、上述の電気掃除機では、両方の電動送風機をいずれも動作させる動作モードの場合、２つの電動送風機の入力を同時に上昇させるため、突入電流が大きくなる。したがって、この突入電流によりヒューズが溶断せず、かつ、いずれか一方の電動送風機がロックした際にはヒューズが確実に溶断するようにするために、個々の電動送風機にそれぞれヒューズを接続する必要があるなど、構成が複雑化するという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、構成を簡略化しつつ、いずれかの電動送風機がロックした場合でもヒューズを確実に溶断させることが可能な電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明は、電源から電動送風機のそれぞれへの給電を制御することにより電動送風機のそれぞれの動作を制御する制御手段と、電源と各電動送風機との間に共通して直列に接続されるヒューズとを具備し、制御手段が、電動送風機のいずれか複数を動作させる動作モードを有し、この動作モードの開始時に、一の電動送風機の入力を一の所定電力まで徐々に増加させ、この一の電動送風機の電流ピーク後でかつ一の所定電力に達するまでの間に他の電動送風機の入力を他の所定電力まで徐々に増加させるものである。

本発明によれば、電動送風機のいずれか複数を動作させる動作モードの開始時には、制御手段が、一の電動送風機の入力を一の所定電力まで徐々に増加させ、この一の電動送風機の電流ピーク後でかつ一の所定電力に達するまでの間に他の電動送風機の入力を他の所定電力まで徐々に増加させることにより、突入電流を抑制して、各電動送風機に共通して直列に接続したヒューズであっても、このヒューズの定格電流を抑制できるので、構成を簡略化しつつ、例えばいずれかの電動送風機がロックした場合でもヒューズを確実に溶断させることができる。

本発明の一実施の形態の電気掃除機を示すブロック図である。 (a)は同上電気掃除機の一の電動送風機の動作状態を示す説明平面図、(b)は同上電気掃除機の全ての電動送風機の動作状態を示す説明平面図である。同上電気掃除機を示す斜視図である。 (a)は同上電気掃除機の強モード時の一の電動送風機の入力電力の時間変化を示すグラフ、(b)は強モード時の他の電動送風機の入力電力の時間変化を示すグラフ、(c)は強モード時の電動送風機の総入力電力の時間変化を示すグラフである。同上電気掃除機の強モード時の入力電流の時間変化を示すグラフである。

以下、本発明の一実施の形態の電気掃除機を図１ないし図５を参照して説明する。

図２および図３において、10はいわゆるキャニスタ型の電気掃除機であり、この電気掃除機10は、掃除機本体11を有している。この掃除機本体11は、中空な本体ケース12を備え、この本体ケース12の内部には、前側に位置しフィルタとしての集塵袋13を着脱可能な集塵室14と、後側に位置し複数、例えば２つの電動送風機15A，15B(以下、これら電動送風機15A，15Bの少なくともいずれか、あるいは全体を単に電動送風機15ということがある)、制御手段16および図示しないコードリールをそれぞれ収容した電動送風機室17とに、隔壁部18により区画されている。また、本体ケース12の前部には、集塵室14に連通する本体吸込口21が開口形成されており、この本体吸込口21には、湾曲可能な細長略円筒状の接続管としてのホース体22が連通接続されている。さらに、ホース体22の先端には、管状の手元操作部23が設けられ、この手元操作部23には、掃除する際に作業者が把持する把持部24が基端側に突設され、この把持部24には、電動送風機15などの駆動状態すなわち動作モードを所定の状態に設定する複数、例えば図１に示す３つの設定ボタン25a，25b，25c(以下、これら設定ボタン25a，25b，25cの少なくともいずれか、あるいは全体を単に設定ボタン25ということがある)と、電源のオンオフ用のスイッチである入／切ボタン26とがそれぞれ設けられている。また、この手元操作部23の先端には、伸縮可能な細長略円筒状の延長管27が着脱可能に連通接続されている。さらに、この延長管27の先端には、例えば室内の被掃除面である床面の絨毯などの上に設置させて、この絨毯上の塵埃を吸い込む吸込口体としての床ブラシ28が着脱可能に連通接続されている。

本体ケース12は、隔壁部18が設けられ上側が開放された下ケース31と、この下ケース31の前側である集塵室14の上部を開閉する蓋体32と、下ケース31の後側である電動送風機室17の上部を閉塞する上ケース33とを有している。そして、本体ケース12には、排気孔34が多数穿設されている。

下ケース31の後側である電動送風機室17の両側部には、掃除機本体11を床面上で走行させるための大径の走行輪35が回動可能に軸支されているとともに、前側である集塵室14の床面に対向する底部に、従動輪である図示しない旋回輪が旋回可能に設けられている。

集塵袋13は、例えば使い捨ての紙パックであり、集塵室14に固定される図示しない口枠と、この口枠に取り付けられた袋状の袋体38とを備えている。

集塵室14は、電動送風機15A，15Bに共通して形成されたものである。

電動送風機15A，15Bは、集塵室14に対して気密に接続可能な吸込口41A，41Bを前端に備えているとともに、後端側の外周面に複数の排気口42A，42Bを備え、電動送風機室17に互いに幅方向に並んで配置されている。なお、以下、吸込口41A，41Bの少なくともいずれか、あるいは全体を単に吸込口41といい、排気口42A，42Bの少なくともいずれか、あるいは全体を単に排気口42ということがある。

また、図１に示すように、制御手段16は、電動送風機15A，15Bのそれぞれに対応してトライアックなどのスイッチング素子45A，45B(以下、これらスイッチング素子45A，45Bの少なくともいずれか、あるいは全体を単にスイッチング素子45ということがある)などを備えた回路基板であり、電動送風機15A，15Bの入力電圧を検出可能な電圧検出手段、および、電動送風機15A，15Bの入力電流を検出可能な電流検出手段の機能を備えるとともに、設定ボタン25により入力された動作モードに応じて、位相角制御などにより電動送風機15A，15Bのそれぞれを独立して駆動可能に構成されている。例えば、制御手段16は、設定ボタン25b，25cにより中モードあるいは弱モードなどの相対的に吸込力が小さい第１モードである動作モード(フルパワーの半分以下の吸込力の動作モード)が選択された場合には、電動送風機15の少なくともいずれかを除く残りの他を駆動させ(一方の電動送風機15Aを駆動させて他方の電動送風機15Bを停止させ)、設定ボタン25aにより強モードなどの相対的に吸込力が大きい第２モードである動作モード(フルパワーの半分より大きい吸込力の動作モード)が選択された場合には、電動送風機15を全て(電動送風機15A，15Bをともに)駆動させるように自動的に切り換え制御する。

例えば、制御手段16は、強モード(フルパワー)時には、電動送風機15A，15Bをともに入力１０００Ｗで動作させ、中モード時には、一方の電動送風機15Aのみを入力１０００Ｗで動作させ、弱モード時には、一方の電動送風機15Aのみを入力４００Ｗで動作させる。なお、これら入力値は、集塵袋13（図２）に捕集している塵埃量などに応じて、各動作モードにおいて予め設定された入力範囲で増減する。

コードリールには、商用交流電源ｅに接続されるプラグ部を先端部に有する図示しない電源コードが導出可能に巻回されている。

商用交流電源ｅと電動送風機15A，15Bとの間には、これら電動送風機15A，15Bに対して共通のヒューズ48が直列に接続されている。このヒューズ48は、過大電流が流れた際に溶断して回路を開放することで回路を保護する電流ヒューズであり、定格電流Ｉが、少なくともいずれかの電動送風機15がロックした際に流れる電流値で溶断可能に設定されている。

一方、図２に示すように、電動送風機室17は、電動送風機15A，15Bに共通して形成されており、排気孔34を介して本体ケース12の外部と連通している。

隔壁部18には、集塵室14と電動送風機室17とを連通する丸孔状の大径の連通孔51A，51Bが電動送風機15A，15Bのそれぞれの前側に対向する位置に開口形成され、これら連通孔51A，51Bの上流側である前部には、フィルタ52A，52Bがそれぞれ取り付けられ、連通孔51A，51Bの後部には、電動送風機15A，15Bの吸込口41A，41Bとの間に、逆流防止手段としての開閉手段である逆流防止弁ユニット53A，53Bが取り付けられている。

連通孔51A，51Bは、上流側である前部がフィルタ52A，52Bにより覆われている。

フィルタ52A，52Bは、集塵袋13で捕集できなかった塵埃を捕集するものである。

逆流防止弁ユニット53A，53Bは、対応する電動送風機15の駆動時の負圧により開き、対応する電動送風機15の停止時には閉じ、かつ、他の電動送風機15の駆動時には、他の電動送風機15の駆動による負圧によって閉じるように構成されている。すなわち、逆流防止弁ユニット53A，53Bは、上流側と下流側との圧力差(風力)によって開閉可能となっている。

次に、上記一実施の形態の動作を説明する。

まず、新たな集塵袋13を用いる場合には、蓋体32を開けて露出した集塵室14に集塵袋13を取り付け、蓋体32を閉じた後、電源コードを引き出して先端部のプラグ部をコンセント(商用交流電源ｅ)に接続する(プラグイン)。集塵袋13を新たにしない場合には、蓋体32を開閉することなく電源コードを引き出してプラグ部をコンセント(商用交流電源ｅ)に接続する。

そして、本体吸込口21に接続されたホース体22の手元操作部23の把持部24を把持し、電動送風機15の停止状態から、所定の設定ボタン25a〜25cのいずれかを操作することで、掃除機本体11内の制御手段16がスイッチング素子45によって電動送風機15の動作を位相角制御して負圧を発生させる。

例えば、設定ボタン25bあるいは設定ボタン25cが操作された際には、制御手段16は、一方のスイッチング素子45Aの位相導通角を制御して、図２(a)に示すように、一方の電動送風機15Aを中モード(入力約１０００Ｗ)、あるいは弱モード(入力約４００Ｗ)で動作させる。この一方の電動送風機15Aの動作により発生した負圧によって、逆流防止弁ユニット53Aが開き、逆流防止弁ユニット53Bが閉じる。

また、設定ボタン25aが操作された際には、制御手段16は、スイッチング素子45A，45Bにより位相導通角をそれぞれ制御して、図２(b)に示すように、電動送風機15A，15Bをともに動作させる(それぞれ入力約１０００Ｗ)。このとき、制御手段16は、まず、図１に示す一方のスイッチング素子45Aの位相導通角を徐々に大きくすることにより(オフ時間を徐々に短くすることにより)、図４(a)に示すように、一方の電動送風機15Aの入力を一の所定電力である第１電力へと徐々に大きくする(ソフトスタート)。また、制御手段16は、一方の電動送風機15Aの入力電流を検知し、図５の実線に示す入力電流のピークＰよりも後で、かつ、図４(b)に示すように、一方の電動送風機15Aの入力が第１電力に達する前に(強モード時の一方の電動送風機15Aの入力開始から時間Δｔ後)、図１に示す他方のスイッチング素子45Bの位相導通角を徐々に大きくすることにより(オフ時間を徐々に短くすることにより)、他方の電動送風機15Bの入力を他の所定電力である第２電力へと徐々に大きくする(ソフトスタート)。すなわち、制御手段16は、一方の電動送風機15Aの動作タイミングと他方の電動送風機15Bの動作タイミングとをずらしている。換言すれば、制御手段16は、一方の電動送風機15Aのソフトスタート中で、かつ、電流ピークＰよりも後のタイミングで、他方の電動送風機15Bをソフトスタートさせる(図４(c))ことで、突入電流を抑制する(図５の実線)。これら電動送風機15A，15Bの動作により発生した負圧によって、逆流防止弁ユニット53A，53Bがそれぞれ開く。

なお、第１電力と第２電力とは、通常同一の電力値に設定されるが、互いに異なっていてもよい。

そして、作業者が、把持した把持部24（図３）により、ホース体22（図３）の先端側に延長管27（図３）を介して接続された床ブラシ28（図３）を床面上などで前後に走行させると、電動送風機15（図１）の負圧により床ブラシ28（図３）の先端から塵埃とともに吸い込まれた空気は吸込風となり、塵埃とともに延長管27（図３）、ホース体22（図３）および本体吸込口21（図３）を介して図２に示す集塵袋13へと吸い込まれ、この集塵袋13の袋体38を通過する際に、含まれる塵埃が捕集される。

袋体38を通過した空気は、フィルタを通過した後、連通孔を介して電動送風機15の吸込口41へと吸い込まれ、この電動送風機15内を通過して排気口42から排気風として排気され、排気孔34を介して電動送風機室17から本体ケース12の外部へと排気される。

上述したように、上記一実施の形態によれば、電動送風機15のいずれか複数を動作させる動作モード、すなわち強モードの開始時には、制御手段16が、一方の電動送風機15Aの入力を第１電力まで徐々に増加させ、この一方の電動送風機15Aの電流ピークＰ後で、かつ、第１電力に達するまでの間に他方の電動送風機15Bの入力を第２電力まで徐々に増加させることにより、突入電流を抑制して、各電動送風機15A，15Bに共通して直列に接続したヒューズ48であっても、このヒューズ48の定格電流Ｉを抑制できる。具体的に、ヒューズ48の定格電流Ｉを、少なくともいずれかの電動送風機15がロックした際に流れる電流値で溶断可能に設定できる。

この結果、電動送風機15A，15Bのそれぞれに１つずつヒューズを接続する必要がなくなり、構成を簡略化できるとともに、いずれかの電動送風機15がロックした場合でもヒューズ48を確実に溶断させることができる。

すなわち、電動送風機15A，15Bに共通のヒューズ48を設ける場合、図５の想像線に示すような突入電流を発生させてしまうと、電動送風機15A，15Bの突入電流の和以上の定格電流にしておかなければ設定ボタン25aをオン操作する毎に溶断してしまい、一方で、突入電流に耐えられるように定格電流を高くしておくと、入力が低い状態でいずれかの電動送風機15がロックしても溶断しなくなるおそれがある。このため、突入電流を発生させないように電動送風機15A，15Bの入力および起動タイミングを制御することにより、図５の実線に示すようにヒューズ48の定格電流Ｉを低く抑えることが可能になり、したがって、いずれかの電動送風機15がロックした場合でも、ヒューズ48を溶断させることができるようになる。

また、一方の電動送風機15Aのソフトスタートが終了した後、他方の電動送風機15Bをソフトスタートさせる構成とする場合には、突入電流を抑制できるものの、強モードの立ち上がりに時間が掛かってしまい、操作性が低下し、また、電動送風機15をそれぞれソフトスタートさせることなく、一方の電動送風機15Aの起動後に他方の電動送風機15Bを起動させる構成とする場合には、強モードの立ち上がりは早くなるものの、突入電流が発生してしまう。これに対して、本実施の形態では、一方の電動送風機15Aのソフトスタート中に他方の電動送風機15Bをソフトスタートさせるので、突入電流を抑制しながら、強モードを素早く立ち上げることができ、操作性を確保できる。

なお、上記一実施の形態において、制御手段16は、弱モードおよび中モードの際に、一方の電動送風機15Aのみを動作させるように制御したが、例えば他方の電動送風機15Bのみを動作させるように制御してもよく、また、累積動作時間が少ない方の電動送風機15を選択的に動作させたり、弱モードあるいは中モードに動作を切り換える度に、電動送風機15A，15Bのいずれかを交互に動作させたりしてもよい。

同様に、強モードにおいて、制御手段16は、一方の電動送風機15Aを先に起動させたが、例えば他方の電動送風機15Bを先に起動させてもよく、また、累積動作時間が少ない方の電動送風機15を選択的に先に動作させたり、強モードに動作を切り換える度に、電動送風機15A，15Bのいずれかを交互に先に動作させたりしてもよい。

また、電動送風機15A，15Bは、それぞれ交流モータとしたが、例えば電動送風機15A，15Bを直流モータとする場合には、制御手段16は、例えば各電動送風機15をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御し、ソフトスタート時には、入力パルス幅を徐々に大きくすることで(オフ時間を徐々に短くすることで)入力を徐々に増加させるように制御してもよい。

さらに、商用交流電源ｅを電源とする電気掃除機10としたが、例えば内蔵した二次電池を電源とする電気掃除機でもよい。

そして、電気掃除機10の細部は、上記構成に限定されるものではない。

また、電気掃除機10としては、キャニスタ型に限らず、例えば掃除機本体11の下部に床ブラシ28を接続するアップライト型、あるいは、掃除機本体11の前部に床ブラシ28を接続するハンディ型などでも、対応して用いることができる。

10 電気掃除機
11 掃除機本体
15A，15B 電動送風機
16 制御手段
48 ヒューズ

Claims

複数の電動送風機を収容した掃除機本体と、
電源から前記電動送風機のそれぞれへの給電を制御することにより前記電動送風機のそれぞれの動作を制御する制御手段と、
前記電源と前記各電動送風機との間に共通して直列に接続されるヒューズとを具備し、
前記制御手段は、前記電動送風機のいずれか複数を動作させる動作モードを有し、この動作モードの開始時に、一の前記電動送風機の入力を一の所定電力まで徐々に増加させ、この一の電動送風機の電流ピーク後でかつ前記一の所定電力に達するまでの間に他の前記電動送風機の入力を他の所定電力まで徐々に増加させる
ことを特徴とした電気掃除機。
ヒューズの定格電流は、少なくともいずれかの電動送風機がロックした際に流れる電流値で溶断可能に設定されている
ことを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。