JP5777545B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

この発明は電気掃除機に関するものである。

電気掃除機の吸い込みに係る制御の従来技術として、例えば吸込具内部に振動検知素子を設け、掃除動作中の振動波形から床面の種類を判定し、電動送風機の回転数やブラシの回転動作を制御するものが提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

特許第２０４４６１６号公報（第２〜３頁、第１〜４図） 実開平６−０５５５４８号公報（第５〜８頁、第１、２図）

一方で、例えばユーザー（利用者）が掃除をする際の掃除動作にも複数の態様（例えば手元ホース部や吸込具の移動速度、周期等）が見受けられる。上記の特許文献に記載された技術は、床面の種類に応じて電動送風機の回転数、ブラシの回転等の制御を行うものであるが、掃除動作に対して考慮されたものではなかった。

そこで、この発明は、掃除動作に対応した処理等を行うことが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、この発明の電気掃除機は、塵埃を吸引するための空気の流れを形成する電動送風機を内蔵する掃除機本体と、掃除機本体にホース及び接続パイプを介して接続される吸込具が有する回転ブラシを駆動する電動機と、利用者が、床面において吸込具を往復させる掃除動作に係る状態を検出する掃除動作状態検出手段と、掃除動作状態検出手段の検出結果に基づいて、吸込具が床面を往復する所要時間を求め、所要時間が短いほど電動送風機及び電動機の少なくとも一方に供給する電力を多くするように制御するとともに、掃除動作が適正であるかどうかを判断する制御手段と、制御手段から送られる信号に基づいて、掃除動作の適正可否を報知する掃除動作状態報知手段とを備えるものである。

この発明によれば、電気掃除機が有する電動送風機、電動機の少なくとも一方を、掃除動作に応じて制御するようにしたので、利用者の掃除動作に合わせて効率的で、しかも安定して、塵埃等の吸引をすることができる。

この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の外観斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の掃除機本体から集塵部を取り外した状態の斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の掃除機本体から集塵部を取り外した状態の断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機における手元ホースの外観斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機における手元ホースの縦断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機における手元ホースの掃除状態検出基板の支持方法を説明する図である。 図６のＩ−Ｉ線断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の掃除状態検出基板に設けられた掃除状態検出センサの内部構造を説明する断面図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の掃除状態検出センサを掃除状態検出基板５８に取り付ける方法を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の回路構成図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の掃除状態検出センサの検出信号の発生方法を説明する図である。 図１０で示すＡ点とＢ点とにおける電圧信号の波形を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の掃除状態検出センサにて絨毯を掃除した場合の検出信号を表す図である。 この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の絨毯で掃除した場合の掃除動作１ストロークにかかる所要時間と電動送風機、回転ブラシ用電動機の入力制御表である。 この発明の実施の形態２に係る電気掃除機の掃除状態検出センサにてフローリングを掃除した場合の検出信号を表す図である。 この発明の実施の形態３に係る電気掃除機の運転状態表示部を示したものである。 この発明の実施の形態４に係る床面種類毎の電気掃除機の掃除動作１ストロークにかかる所要時間と電動送風機、回転ブラシ用電動機の入力制御表である。

以下、この発明に係る電気掃除機について、図面を参照しながら説明する。ここでは、一例としてサイクロン分離式集塵装置を具備する電気掃除機について説明するが、この発明は、サイクロン分離式の電気掃除機に限定されるものでない。例えば、同じサイクロン分離式集塵装置であっても、垂直円筒型のサイクロン集塵部を有する電気掃除機、紙パック式の集塵部を有する電気掃除機などにも、この発明に係る技術を同様に適用することができる。

実施の形態１．
［電気掃除機の構成］
図１はこの発明の実施の形態１に係る電気掃除機の外観斜視図である。図１に示すように、電気掃除機１００は、吸込具１と、延長パイプ２と、手元ホース３と、ホース４と、掃除機本体５とを備えている。吸込具１は、床面上等の塵埃を空気とともに吸い込む。床面やじゅうたん等の被掃除面の塵埃をかきあげる回転ブラシ（図示せず）と、この回転ブラシを駆動するブラシモータである電動機１９を内蔵している。回転ブラシには被掃除面に接触し塵埃をかきあげる植毛（図示せず）がある。回転ブラシはベルトなどを介して、電動機１９により駆動される。

吸込具１の出口側にはまっすぐな円筒状の延長パイプ２の一端が接続されている。延長パイプ２の他端には、電気掃除機１００の運転を制御する操作スイッチ８が設置された取手が設けられた手元ホース３の一端が接続されている。操作スイッチ８は、電動送風機９の吸引風の強弱と停止を切り替えるスイッチである。手元ホース３の他端には、可撓性を有する蛇腹状のホース４の一端が接続されている。さらに、ホース４の他端には掃除機本体５が接続されている。

掃除機本体５の後部には車輪６を備えており、掃除機本体５の前方下面に備えた前キャスター（図示せず）と車輪６とにより、掃除機本体５は移動可能になっている。また、掃除機本体５には電源コード７が接続されており、電源コード７が外部電源に接続されることで通電し、電動送風機９（図３参照）が駆動されて吸引動作を行う。吸込具１、延長パイプ２、手元ホース３及びホース４は、塵埃を含む空気である含塵空気を掃除機本体５の外から内部に流入させるための吸引経路の一部を構成する。

操作スイッチ８を操作し、電動送風機９及び電動機１９を駆動させることで、吸込具１により被掃除面の塵埃はかきあげられ、延長パイプ２、ホース４および掃除機本体５へと搬送され、掃除機本体５に内蔵された集塵部２０に集塵される。そして、吸引風は掃除機本体５より排出される。

図２は、この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の掃除機本体から集塵部２０を取り外した状態の斜視図である。また、図３は、この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の掃除機本体から集塵部を取り外した状態の断面図である。図２、図３に示すように、掃除機本体５は、本体ケース１０と、集塵部２０とを備えている。

掃除機本体５の外殻を構成する本体ケース１０は、上部を開口し電動送風機９や各種制御基板（図示せず）を収容する下ケース１１と、下ケースの開口部を覆う上ケース１２と、ホース４を接続可能なホース接続口１３とを備えている。このホース接続口１３は、掃除機本体５に吸引される空気の入口である。上ケース１２の上面は、集塵部２０を載置可能な形状に構成されている。

本体パイプ１４は各種樹脂で構成されていて、ホース４が接続されるホース接続口１３と集塵部２０とを接続する機能を有する。また、本体パイプ１４は、ほぼ筒形状の集塵部２０の長手方向に沿うようにして本体ケース１０の上に載置されている。本体パイプ１４の集塵部２０と接続される方の端部には、集塵部接続口１５が開口している。

排気孔１６は、電動送風機９からの排気を外部に排出するために設けられた多数の孔で構成され、集塵部２０を中心に本体パイプ１４と左右ほぼ対称の位置に配置されている。

上ケース１２の上面であって電動送風機９のほぼ真上の位置には、本体流入口１７が開口している。集塵部２０から流出した空気は、本体流入口１７を通り、本体ケース１０に内蔵された電動送風機９に吸引される。

集塵部２０は、電動送風機９の吸引力により吸引された空気に含まれる塵埃を捕集するものであり、掃除機本体５への吸引空気の入口であるホース接続口１３から電動送風機９へ至る吸引経路の一部を構成している。集塵部２０の集塵方式は、サイクロン方式あるいは紙パック方式のいずれでもよい。集塵部２０は全体として外殻がほぼ筒状の箱体であり、その内部にはサイクロン方式により集塵するための旋回室及び集塵室が設けられている。集塵部２０には、集塵部２０への空気の入口として集塵部流入口２１が、集塵部２０からの空気の出口として集塵部流出口２２がそれぞれ開口している。また、集塵部２０を本体ケース１０に着脱可能に取り付けるための集塵部固定部２３が設けられている。集塵部固定部２３は、例えば鉤状に形成されており、この鉤状部分を本体ケース１０に形成された集塵部固定穴１８に係合させることにより、集塵部２０を本体ケース１０に取り付けることができる。

本体ケース１０内であって、本体流入口１７から電動送風機９へ至る経路上には、１次フィルター４１と２次フィルター４２が設けられている。１次フィルター４１と２次フィルター４２は、集塵部２０から排出された空気に含まれる微細な塵埃を捕集するためのものである。掃除機本体５に吸引された空気に含まれる塵埃は、基本的には集塵部２０に捕集されるが、この集塵部２０で捕集しきれなかった微細な塵埃を電動送風機９に吸引させないために、１次フィルター４１と２次フィルター４２を設けている。１次フィルター４１及び２次フィルター４２は、例えばハニカム形状、コルゲート形状、プリーツ形状、平板形状に形成された不織布で構成されている。２次フィルター４２の方が１次フィルター４１よりもフィルターの目が細かく、１次フィルター４１を通過した微細な塵埃を２次フィルター４２で捕集する。

［掃除状態検出センサ３２の構成］
次に、掃除状態検出センサ３２について図４から図８を用いて説明する。図４はこの発明の実施の形態１に係る手元ホース３を示す外観斜視図である。また、図５はこの発明の実施の形態１に係る手元ホース３の縦断面図である。手元ホース３は、接続管５１と、握り部５２と、蓋部５３から成っている。接続管５１は、ホース４が接続されるホース接続部５１ａと、延長パイプ２が接続される延長パイプ接続部５１ｂから成り、５４は縦割りに２分割されたホースカバーである。掃除状態検出センサ３２は、手元ホース３に内蔵される。

図６は、手元ホースの掃除状態検出基板の支持方法を説明する要部拡大図である。また、図７は図６のＩ−Ｉ線断面図である。図５、図６、図７に示すように、掃除状態検出センサ３２が搭載された掃除状態検出基板５８は、掃除状態検出センサ３２が搭載される面の反対側（裏面）に、支持壁５９（ダンパー手段の一部）と紙面と直交する方向（Ｚ方向）に摺動可能に当接する。また、掃除状態検出基板５８は、下端を接続管５１から蓋部５３側に突出した下押さえリブ５５（ダンパー手段の一部、案内壁）の段部下面５５ａ及び段部側面５５ｂとＺ方向に摺動可能に当接し、上端をたとえばウレタンなどの弾性体を材料とした上押さえ保持具５６（弾性体）によって支持されている。下押さえリブ５５及び支持壁５９は、掃除状態検出基板５８に対し、掃除状態検出基板５８の動く速度に比例した摩擦力が生じ、掃除状態検出基板５８の動きを抑制するダンパー手段である。上押さえ保持具５６は、手元ホース３の筐体の一部を構成する蓋部５３から接続管５１側に突出した上押さえリブ５７によって（上押さえリブ５７を介して）支持されている。上押さえ保持具５６は掃除状態検出基板５８または上押さえリブ５７のどちらか一方あるいは両方と両面テープなどによって粘着しても良い。

図８は、この発明の実施の形態１に係る掃除状態検出基板５８に設けられた掃除状態検出センサ３２の内部構造を説明する断面図である。図８（ａ）は、掃除状態検出センサ３２の姿勢が垂直（Ｙ方向）に保持された場合、図８（ｂ）は、掃除状態検出センサ３２の姿勢が水平に保持された場合の可動接片４０の状態を示す。図９は、この発明の実施の形態１に係る電気掃除機の掃除状態検出センサ３２を掃除状態検出基板５８に取り付ける方法を説明する図である。

掃除状態検出センサ３２は、略円形の電極平面部３７ｃ、３８ｃと、電極平面部３７ｃ、３８ｃの外縁を起立させた電極側面部３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂからなる略凹型状の２つの電極３７、３８と、導電性を有する、たとえば球状の可動接片（可動体）４０とで構成され、略凹型状の２つの電極３７、３８は、間隙を隔てて略平行となるように凹側で対向している。２つの電極３７、３８の外部は、モールド３９により固定される。可動接片４０は、略凹型状の２つの電極３７、３８によって作られる略円柱上の動作空間６４内で転動又は摺動可能に配設されている。略凹型状の２つの電極３７、３８の電極側面部３７ａ及び３８ａ又は３７ｂ及び３８ｂが可動接片４０を介して導通したときに掃除状態検出センサ３２の信号が出力される。この信号の出力方法は後述する。このように、電気掃除機１００の掃除動作中における手元ホース３の動く方向に基づいて変位する可動接片４０を有する掃除状態検出センサ３２を備えたので、簡単な構成で掃除状態検出センサ３２の振動を検出できる。

掃除状態検出センサ３２を図８（ａ）のように配設すると、電気掃除機１００の掃除動作中における手元ホース３の動く方向（Ｚ方向）に対し、可動接片４０は主にＺ方向に移動する。電極側面部３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂの周囲が円形であり、可動接片４０はＹＺ面内を移動する。この移動の際、可動接片４０は電極３７または３８から離間することがあり、この瞬間に電極３７と３８間の導通が切れる。一方、掃除状態検出センサ３２を図８（ｂ）のように配設すると、この場合も、電気掃除機１００の掃除動作中における手元ホース３の動く方向（Ｚ方向）に対し、可動接片４０は、電極平面部３７ｃの面上を主にＺ方向に移動する。しかし、可動接片４０の直径は電極平面部３７ｃ、３８ｃの距離よりも小さいので、可動接片４０の移動の際に、可動接片４０を介して電極３７と３８を導通しにくい。したがって、掃除状態検出センサ３２を図８（ａ）のように配設すると、手元ホース３の動く方向に対する振動を検出しやすい。

掃除状態検出センサ３２は、手元ホース３を、蓋部５３が上側になるようにした場合（図８（ａ）、図９の場合）、電極平面部３７ｃ、３８ｃが鉛直方向（Ｙ方向）に平行であり、電極３７、３８が対向する方向（Ｘ方向）が、利用者が掃除中に握り部５２を持って手元ホース３を往復移動させる前後方向（Ｚ方向）に直交する方向となるように、掃除状態検出基板５８に取り付けられている。電極３７の電極側面部３７ａ、３７ｂ、及び、電極３８の電極側面部３８ａ、３８ｂにはそれぞれリード線３７ｄ、３８ｄが接続される。リード線３７ｄ、３８ｄと掃除状態検出基板５８とをはんだ付けすることより、掃除状態検出センサ３２が掃除状態検出基板５８に取り付けられる。モールド３９を、掃除状態検出基板５８にねじなどで固定することにより、掃除状態検出センサ３２を掃除状態検出基板５８に取り付けてもよい。

掃除状態検出センサ３２の電極３７、３８の対向する方向（Ｘ方向）と掃除状態検出基板５８の実装面の法線方向（Ｘ方向）とが一致するように、掃除状態検出センサ３２を掃除状態検出基板５８に取り付けた場合、掃除状態検出基板５８の実装面の法線方向が、手元ホース３を往復移動させる前後方向に直交する左右方向となるように、掃除状態検出基板５８が手元ホース３の内部に支持される。このように掃除状態検出基板５８及び掃除状態検出センサ３２を配設することにより、掃除中の利用者の手元ホース３の往復移動方向である前後方向（Ｚ方向）の移動に対し、掃除状態検出センサ３２の可動接片４０が動作空間６４の中で前後方向（Ｚ方向）を中心にＹＺ面内で揺動される。すなわち、可動接片４０は、電気掃除機１００の掃除動作中における手元ホース３の動く方向に基づいて、動作空間６４内で変位する。

［電気回路の構成］
図１０はこの発明の実施の形態１に係る電気掃除機の電気回路の構成を示す図である。本実施の形態の電気掃除機における電気回路は、掃除機本体５、手元ホース３及びホース４、延長パイプ２、吸込具１の４つのブロックで構成されているものとする。

図１０に示すように、本実施の形態の電気掃除機は商用交流電源２４から電力供給を受ける。１５Ａ電流ヒューズ２５は、例えば電動送風機９がロック等になった場合、回路短絡にて異常となった場合等における保護装置である。また、４Ａ電流ヒューズ２６は、電動機１９がロック等になった場合、回路短絡にて異常となった場合等における保護装置である。

掃除機本体５のブロックにおいて、直流電源装置２７は、入力側が電解コンデンサＣ１に接続され、出力側から所定の直流電圧を出力する。ダイオードＤ１は、商用交流電源２４の出力を整流するために設けている。定電圧電源２８は、入力側が電解コンデンサＣ２に接続され、出力側から所定の定電圧を出力する。電解コンデンサＣ２は定電圧電源２８の発振を押さえるために設けている。電解コンデンサＣ３は定電圧電源２８の出力を安定化させるために設けている。そして、定電圧電源２８は、マイクロコンピュータ（制御手段）２９、操作スイッチ８、掃除状態検出センサ部３１、掃除状態検出手段３３等を５Ｖの電圧で電力供給する。電動送風機駆動用トライアック（双方向サイリスタ）３４は、掃除機本体５に内蔵された電動送風機９を駆動させるためのものである。また、電動機駆動用トライアック３５は、電動機１９を駆動させるためのものである。安全スイッチ３６は、吸込具１が空中に持ち上げられた場合に回転ブラシ（図示せず）を停止させるためのスイッチである。

ホース４＋手元ホース３のブロックには、操作スイッチ８と掃除状態検出センサ部３１が含まれている。ホース４には３本のピアノ線が内蔵されており、信号線を兼ねている。

操作スイッチ８には、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４と抵抗Ｒ６〜Ｒ１０が内蔵されている。スイッチＳＷ１は、電動機１９の切、入を行う。スイッチＳＷ２は、この発明に係る掃除動作の中断状態、掃除動作の再開状態を検出して、掃除動作中断中に不要な電力供給を抑制するように電動送風機９と電動機１９を制御するＥＣＯモード動作スイッチである。ＥＣＯモード動作スイッチには、ＥＣＯ強モードとＥＣＯ弱モードがあり、スイッチの押下により切り替え可能である。ＥＣＯ強モードは、掃除動作時は約１０００Ｗの出力で運転し、掃除動作中断を検出すると、約１００Ｗに出力をパワーダウンするとともに電動機１９を停止させる。また、掃除動作中断検出状態（出力約１００Ｗ）から掃除動作再開状態を検出すると、出力を約１０００Ｗにパワーアップするとともに、電動機１９を回転させる。スイッチＳＷ３は、この発明の掃除動作の中断状態、掃除動作の再開状態を検出しないで、電動送風機９と電動機１９を制御する標準モード動作スイッチである。標準モード動作スイッチには、標準強モードと標準弱モードがあり、スイッチの押下により切り替え可能である。標準強モードは、出力を約１０００Ｗ一定で運転し、電動機１９を回転させる。標準強モードは、出力を約５００Ｗ一定で運転し、電動機１９を回転させる。スイッチＳＷ４は、電動送風機９と電動機１９の停止を行うスイッチである。

スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれ押下（ＯＮ）したときに、それぞれのスイッチと直列に接続される抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０との回路を閉じる。一方、押圧を開放すると、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれのスイッチと直列に接続される抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０との回路を開く。したがって、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を押圧していない状態（ＯＦＦの状態）では、抵抗Ｒ６の回路のみが閉じている。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のＯＮ状態の組み合わせにより、マイクロコンピュータ２９の入力電圧が変化する。例えばスイッチＳＷ１〜ＳＷ４がすべてＯＦＦのときは、掃除機本体５側の回路に内蔵された抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ６との分圧となる。また、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４のいずれかがＯＮのときは、抵抗Ｒ６と抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０との並列抵抗と抵抗Ｒ４との分圧となる。マイクロコンピュータ２９はこの入力電圧に応じて運転モードを判断する。そして、操作スイッチ８のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４のＯＮ状態に応じて、電動送風機９への供給電力と電動機１９の制御を行う。

掃除状態検出センサ部３１は、掃除状態検出センサ３２を備えている。操作スイッチ８の各抵抗Ｒ６〜Ｒ１０と掃除状態検出センサ３２に接続される抵抗Ｒ５とは並列に接続されており、掃除機本体５側に設けられるコンパレータＣＰのマイナス端子とマイクロコンピュータ２９へ接続される。ホース４内の１本の配線に操作スイッチ８の出力と掃除状態検出センサ３２の出力を重畳させて、コンパレータＣＰのマイナス端子に入力させる。掃除状態検出手段３３は、操作スイッチ８の出力と掃除状態検出センサ３２の出力を重畳させた信号電圧を掃除状態検出センサ３２の出力のみにする回路である。分圧抵抗Ｒ１はプルアップ抵抗、Ｒ２はＲ３はコンパレータＣＰの基準電圧をつくるために設けている。

図１１は掃除状態検出センサ３２の検出信号の発生方法を説明する図である。掃除状態検出センサ３２の二つの電極３７、３８が可動接片４０を介して接続されると、掃除状態検出センサ３２に直列に接続される抵抗Ｒ５と操作スイッチ８側の並列抵抗とが並列に接続される。そして、これらの並列合成抵抗と掃除機本体５側に設けられる抵抗Ｒ４とで、定電圧電源２８が供給する直流電圧を分圧した電圧がコンパレータＣＰとマイクロコンピュータ２９に印加される。

一方、掃除状態検出センサ３２の可動接片４０が二つの電極３７、３８のうち少なくとも一方の電極と接触しないと、二つの電極３７、３８の間の導通が切れ、抵抗Ｒ５の回路が開く。その結果、操作スイッチ８側の並列抵抗と掃除機本体５側に設けられる抵抗Ｒ４とで、定電圧電源２８が供給する直流電圧を分圧した電圧がコンパレータＣＰとするマイクロコンピュータ２９に印加される。この電圧は可動接片４０が二つの電極３７、３８の間を導通した場合の電圧と異なる。

次に、動作について説明する。電気掃除機１００を使用する際には、集塵部接続口１５と集塵部流入口２１とを接続するとともに、本体流入口１７と集塵部流出口２２とを接続するようにして集塵部２０を本体ケース１０の上面に載置し、集塵部固定部２３と集塵部固定穴１８とにより集塵部２０を本体ケース１０に固定する。そして、操作スイッチ８を操作して本体ケース１０内に収容された電動送風機９を駆動させると、電動送風機９の吸引力により吸引された含塵空気は、ホース接続口１３を経て本体パイプ１４に侵入し、集塵部接続口１５と集塵部流入口２１を経て集塵部２０に取り込まれる。集塵部２０に取り込まれた空気に含まれる塵埃は、集塵部２０に捕集される。集塵部２０で塵埃を捕集された後の空気は、集塵部流出口２２と本体流入口１７を通って本体ケース１０内に侵入し、１次フィルター４１及び２次フィルター４２を通過する。このとき、空気に含まれる微細な塵埃が１次フィルター４１及び２次フィルター４２に捕集される。１次フィルター４１及び２次フィルター４２を通過した空気は、電動送風機９に達し、さらに図示しない内部通路を経て排気孔１６から排気される。集塵部２０に塵埃が溜まった場合、利用者は集塵部２０を本体ケース１０から取り外して溜まった塵埃を廃棄する。

手元ホース３および掃除状態検出センサ３２では、導電性を有する可動接片４０が対向する電極３７、３８を跨っている状態となっており、外部からの振動が加わらない限り電気的に閉じた回路を形成する。一方、掃除状態検出センサ３２に外部からの振動が加わると、可動接片４０は電極３７、３８のどちらか一方又は両方と遊離し、瞬間的に回路が開放されるが、すぐさま電極３７、３８を跨って接触し、回路を閉じる状態が繰り返される。

図１２は、図１０で示すＡ点とＢ点とにおける電圧信号の波形を示す図である。図１２では、ホース４が掃除機本体５に接続されていて、操作スイッチ８は押下されていない状態を示す。Ａ点の電圧信号波形は、操作スイッチ８の信号電圧と掃除状態検出センサ３２の信号電圧とが重畳されたものである。

掃除状態検出センサ３２がＯＮ、ＯＦＦ状態を繰り返すと、１．０１Ｖから１．５３Ｖの信号電圧が出力される。その出力波形を掃除状態検出手段３３に出力する。掃除状態検出手段３３は、コンパレータＣＰのＯＮ、ＯＦＦ判定閾値（１．２５Ｖ）を基準に、Ｂ点の電圧波形をコンパレータＣＰが出力する。このＯＮ、ＯＦＦ判定閾値は定電圧電源２８の直流電圧をＲ２とＲ３とで分圧した電圧である。コンパレータＣＰのＯＮ、ＯＦＦ判定閾値（１．２５Ｖ）より高い電圧が発生したときはコンパレータＣＰの出力は０Ｖになり、コンパレータＣＰのＯＮ、ＯＦＦ判定閾値（１．２５Ｖ）より低い電圧が発生したときは、コンパレータＣＰの出力は５Ｖになる。

このように、操作スイッチ８の信号電圧と掃除状態検出センサ３２の信号電圧を重畳して手元ホース３から掃除機本体５側へ信号を送るので、信号線は２本となる。１本は共通電位の信号線であり、図１０におけるホース４＋手元ホース３のブロックの、操作スイッチ８の抵抗側に接続される線である。もう１本は、操作スイッチ８のスイッチＳＷ１〜ＳＷ４側に接続される線で、この線に信号電圧が重畳される。したがって、信号線を１本減らすことができ、安価な電気掃除機を得ることができる。

次に、掃除状態検出センサ部３１の信号電圧の検出方法について説明する。マイクロコンピュータ（制御手段）２９は、信号電圧の立下りエッジを検出する度に変数をインクリメント（増加）してパルス数を計数（カウント）し、所定時間（例えば１００ｍｓ）毎に計数した信号電圧（パルス）数をマイクロコンピュータ２９が有するメモリー（記憶手段。図示せず）に格納する。

図１３は、絨毯で掃除動作をしたときの、パルス数の分布を示したものである。前述の通り、掃除状態検出センサ３２の可動接片４０は、掃除中の利用者による手元ホース３の往復移動方向である前後方向の移動に連動して、動作空間６４の中で前後方向を中心に揺動する。その際、手元ホース３の前後方向が反転する時に、可動接片４０に加わる加速度が最大となるため、出力パルス数が最も多く発生することになる。
従って掃除動作時において、手元ホース３を所定時間α毎に往復動作させた場合、掃除状態検出センサ部３１から出力されるパルス数の分布は、掃除動作時の手元ホース３の反転動作に連動して増加と減少を繰り返す分布となる。そこで、例えばマイクロコンピュータ２９においては、パルス数の極大点間の時間を測定することにより、掃除動作１ストロークにかかる時間となる所要時間αを判断することができる。この所要時間αと予め設定してある複数の基準時間とを比較することにより、掃除動作に対応した回転数となるように、電動送風機９、回転ブラシ駆動用の電動機１９を制御する。

図１４は、絨毯で掃除した場合の掃除動作の１ストロークにかかる所要時間と電動送風機９、回転ブラシ駆動用の電動機１９の入力制御対応の例を表として示した図である。本実施の形態のマイクロコンピュータ（制御手段）２９は、掃除動作１ストロークにかかる時間である所要時間αと予め設定してある複数の基準時間とを比較し、所要時間αが小さいほど電動送風機９への入力（電力供給）、回転ブラシ用の電動機１９への入力を大きくするように制御する。１ストローク時間が短いほど、吸込具１と床面との接触時間が短くなる。そこで、接触時間に対応して、電動送風機９、回転ブラシ駆動用の電動機１９への入力を高く設定し、単位面積あたりの吸込具１と床面との接触時間、吸引量を一定にするようにする。このため、様々な利用者の掃除動作に対して、効率良くしかも安定して塵埃を吸い込むことが可能となる。

ここで、本実施の形態の電気掃除機では、マイクロコンピュータ（制御手段）２９は、掃除動作に応じて電動送風機９及び電動機１９を同時に制御するようにしているが、掃除動作に応じて電動送風機または電動機のいずれか一方だけを制御するようにしてもよい。また、電動送風機９の入力を大きくする代わりに電動機１９の入力を小さくする等して、掃除機全体の入力を一定に制御する等、様々な組み合わせで制御するようにしてもよい。

以上のように、実施の形態１の電気掃除機によれば、掃除動作の１ストロークにかかる所要時間（利用者の掃除動作）に基づいて、マイクロコンピュータ２９が電動送風機９、電動機１９への入力を制御するようにしたので、吸込具１と床面との接触時間に応じた制御を行うようにしたので、利用者の掃除動作に合わせて効率的で、しかも安定して塵埃を吸引することが可能となる。

実施の形態２．
図１５はフローリングで掃除動作したときの掃除状態検出センサ部３１からの所定時間当たりのパルス数の分布を示した図である。次に実施の形態２に係る床面種類判定手段について説明する。

図１５のフローリングにおけるパルス分布を、前述した図１３に示す、絨毯におけるパルス分布と比較すると、掃除動作の１ストロークにかかる所要時間が同じ場合、絨毯の方が全体的にパルス数が多い傾向となっている。これは掃除動作時の吸込具１の動きに対して、フローリングでは比較的に摩擦力が小さいため、掃除状態検出センサ部３１に伝わる振動が小さい。一方、絨毯はフローリングに比べて摩擦力が大きく、掃除状態検出センサ部３１に伝わる振動が大きくなるためである。

このように、例えば掃除動作における１ストロークあたりの最大パルス数を比較することにより、床面と吸込具１との摩擦力が判別できる。このため、例えば図１３に示すように最大パルス数がＢ以上の場合は床面の種類が絨毯とし、Ａ〜Ｂの場合はフローリングと判別できる。また、掃除動作１ストロークにかかる所要時間と、掃除状態検出センサ３２の可動接片４０に加わる加速度は相関が有り、１ストロークにかかる所要時間が短い程、可動接片４０に加わる加速度が大きくなり、出力パルス数も多く発生する傾向があるため、予め実験的に求めた補正値をマイクロコンピュータ２９に記憶させておくことにより、様々な掃除動作にも対応が可能となる。

上述した方法により、掃除動作１ストロークにかかる所要時間がわかるだけでなく、更に掃除動作１ストローク間の最大パルス数の比較により床面の種類を判別することができる。このため、この掃除動作１ストロークにかかる所要時間と、床面の種類毎に予め設定してある基準時間とを比較することにより、床面の種類と掃除動作とに対応した回転数で電動送風機９、回転ブラシ駆動用の電動機１９を制御する。

床面が絨毯の場合とフローリングの場合との比較では、フローリングの方が小さい吸引力で塵埃を吸引することができる。そこで、掃除動作の１ストローク時間と電動送風機９、回転ブラシ駆動用の電動機１９の制御としては、図１４における絨毯で掃除した場合の対応表に示した値に対して、３０％程度低い入力値となるように制御すれば、絨毯とフローリングとにおいて同等の吸引性能を確保することができる。

ここで、上記の制御においては、掃除動作１ストローク間の最大パルス数の比較によって床面の種類を判別するようにしたが、これに限定するものではない。例えば掃除動作１ストローク間に発生する累積パルス数を比較する等、パルスの発生分布を判別することができれば他の基準で判別を行うようにしてもよい。

以上のように、実施の形態２の電気掃除機によれば、床面の種類と掃除動作に応じて電動送風機９、電動機１９の制御を行うようにしたので、床面の種類と掃除動作に合わせて効率的で、しかも安定して塵埃を吸引することが可能となる。

実施の形態３．
図１６は実施の形態３に係る掃除機本体５に設けられた運転状態表示部８０の表示内容を示した図である。掃除動作状態報知手段となる運転状態表示部８０は、マイクロコンピュータ２９からの信号に基づいて、電気掃除機の運転状態（電動送風機９の入力、電動機１９の入力）に対して掃除動作１ストロークにかかる所要時間が速い、適正範囲又は遅いことを示すランプを点灯する。

本実施の形態では予め通常運転時の電動送風機９の入力、回転ブラシ用の電動機１９の入力に適した掃除動作１ストロークにかかる所要時間の範囲を基準時間とし、マイクロコンピュータ２９は、基準時間のデータを有しておくようにする。そして、実際の掃除動作が行われる際、マイクロコンピュータ２９は、パルス数の極大点間の時間から掃除動作１ストロークにかかる所要時間を導き出す。さらに所用時間を予め設定してある基準時間と比較し、掃除動作１ストロークの所用時間が適正範囲内であるか否かを判断する。

そして、マイクロコンピュータ２９が、適正範囲内と判断した場合は、運転状態表示部８０の適正ランプを点灯させるようにする。逆に適正範囲外（早すぎる）と判断した場合は、運転状態表示部８０の早すぎランプを一定時間点灯させ、適正範囲外（遅すぎる）と判断した場合は、運転状態表示部８０の遅すぎランプを一定時間点灯させる。以上の表示により、利用者に対し、現在の運転状態において、塵埃を吸引するための掃除動作が早い、適切、遅いのいずれであるかを知らせる。ここでは、利用者に対して運転状態表示部８０におけるランプ点灯等により現在の運転状態を知らせるようにしたが、音声等により運転状態を報知するようにしてもよい。

以上のように、実施の形態３の電気掃除機によれば、運転状態に対し、最適な吸引を行うことができる適正な掃除動作であるか否かを運転状態表示部８０により表示するようにしたので、利用者に対して効率の良い掃除動作を報知することができる。

実施の形態４．
図１７は実施の形態４に係る床面の種類と掃除動作１ストロークにかかる適正時間との関係を示す図である。上述した実施の形態２で説明したように、床面の種類により、掃除動作１ストロークにかかる所要時間には差がある。

そこで、本実施の形態のマイクロコンピュータ２９は、床面の種類毎に予め基準時間のデータを有しておくようにする。そして、掃除動作１ストロークにかかる所要時間と、判断した床面の種類における基準時間とを比較することにより、掃除動作１ストロークの所用時間が床面の種類に対して適正範囲内であるか否かを判断する。そして、実施の形態３と同様に、適正範囲内と判断した場合は、運転状態表示部８０の適正ランプを点灯させ、適正範囲外（早すぎる又は遅すぎる）と判断した場合は、運転状態表示部８０の早すぎランプ又は遅すぎランプを一定時間点灯させる。

以上のように、実施の形態４の電気掃除機によれば、床面の種類と掃除動作に応じて適正な掃除動作であるか否かを運転状態表示部８０により表示するようにしたので、利用者に対して床面の種類に応じた効率の良い掃除動作を報知することができる。

実施の形態５．
上記の実施の形態１乃至４において、掃除状態検出手段は手元ホースの中に設けたが、吸込具１の中に設けてもよい。

１ 吸込具、２ 延長パイプ、３ 手元ホース、４ ホース、５ 掃除機本体、６ 車輪、７ 電源コード、８ 操作スイッチ、９ 電動送風機、１０ 本体ケース、１１ 下ケース、１２ 上ケース、１３ ホース接続口、１４ 本体パイプ、１５ 集塵部接続口、１６ 排気孔、１７ 本体流入口、１８ 集塵部固定穴、１９ 電動機、２０ 集塵部、２１ 集塵部流入口、２２ 集塵部流出口、２３ 集塵部固定部、２４ 商用交流電源、２５ １５Ａ電流ヒューズ、２６ ４Ａ電流ヒューズ、２７ 直流電源装置、２８ 定電圧電源、２９ マイクロコンピュータ、２９ａ，２９ｂ 記憶手段、２９ｃ 基準値変更手段、３１ 掃除状態検出センサ部、３２ 掃除状態検出センサ、３３ 掃除状態検出手段、３４ 電動送風機駆動用トライアック、３５ 電動機駆動用トライアック、３６ 安全スイッチ、３７，３８ 電極、３７ａ，３７ｂ，３８ａ，３８ｂ 電極側面部、３７ｃ，３８ｃ 電極平面部、３７ｄ，３８ｄ リード線、３９ モールド、４０ 可動接片（可動体）、４１ １次フィルター、４２ ２次フィルター、５１ 接続管、５１ａ ホース接続部、５１ｂ 延長パイプ接続部、５２ 握り部、５３ 蓋部、５４ ホースカバー、５５ 下押さえリブ（ダンパー手段の一部、案内壁）、５５ａ 段部下面、５５ｂ 段部側面、５６ 上押さえ保持具（弾性体）、５７ 上押さえリブ、５８ 掃除状態検出基板、５９ 支持壁（ダンパー手段の一部）、６４ 動作空間、８０ 運転状態表示部、１００ 電気掃除機。

Claims (4)

1. 塵埃を吸引するための空気の流れを形成する電動送風機を内蔵する掃除機本体と、
   前記掃除機本体にホース及び接続パイプを介して接続される吸込具が有する回転ブラシを駆動する電動機と、
   利用者が、床面において前記吸込具を往復させる掃除動作に係る状態を検出する掃除動作状態検出手段と、
   前記掃除動作状態検出手段の検出結果に基づいて、前記吸込具が前記床面を往復する所要時間を求め、該所要時間が短いほど前記電動送風機及び前記電動機の少なくとも一方に供給する電力を多くするように制御するとともに、前記掃除動作が適正であるかどうかを判断する制御手段と、
   該制御手段から送られる信号に基づいて、前記掃除動作の適正可否を報知する掃除動作状態報知手段と
   を備えることを特徴とする電気掃除機。
2. 前記掃除動作状態検出手段は、前記掃除動作に伴う振動を検出し、検出した振動に応じたパルスを前記制御手段に出力し、
   前記制御手段は、前記掃除動作状態検出手段が出力するパルスの数の時間変化に基づいて、前記吸込具が床面を往復する所要時間を求めることを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
3. 前記制御手段は、前記吸込具が床面を往復する間の単位時間当たりの最大パルス数から床面の種類を判定することを特徴とする請求項２記載の電気掃除機。
4. 前記制御手段は、前記掃除動作状態検出手段の検出結果に基づいて、少なくとも床面が絨毯かフローリングかを判定し、前記フローリングと判定した場合は、前記電動送風機及び前記電動機の少なくとも一方に供給する電力を、前記絨毯の場合よりも少なくするように制御することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の電気掃除機。

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