JPH01146519A

JPH01146519A - 自動電力制御形の電気掃除機

Info

Publication number: JPH01146519A
Application number: JP30668787A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hosokawa; 敦志細川; Masayuki Takagi; 雅之高木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-12-03
Filing date: 1987-12-03
Publication date: 1989-06-08
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JP2688665B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、使用状態や運転状態に応じて自動的に電動送
風機の電力を調節する機能を具備した自動電力制御形の
電気掃除機に関する。

〔従来の技術〕一般に、電気掃除機の吸口の吸込性能や操作性は、床面
（被掃除面）との関係および電動送風機の電力（吸込力
、風量等に相関する）によって影響される。

例えば、吸込口が大きいと床面へ吸い付きが強すぎて吸
口を動かしにくくなって操作性が低下する。また、吸口
を空中に持ち上げたときは、余分な電力を消費すること
になると同時に騒音が大きくなる。逆に、吸込力が小さ
いと床面がジュータン等の場合には、ごみを吸い取りに
くくなる。−方、集じんフィルタの目詰りが生じると、
必要な吸込力が不足して吸込性能が低下する。

そこで、従来、上述のような吸口の吸込性能や操作性を
改善するため、掃除機内の圧力または風量を検出するセ
ンサを設け、そのセンサの出力を電力制御回路へ送り電
動送風機の電力を適当な値に自動制御するようにしたも
のが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、上記のようなセンサは、概して検出出力が小さ
いため、センサ用の電源回路と増幅回路が必要となり、
構造の大形化・複雑さを招いていた。さらに、部品点数
も増し、部品側々の精度及び環境条件（温度など）によ
る補正が必要となるなどコスト高・信頼性の低下を招い
ていた。また、一般的にこの種のセンサは圧力・風量の
検出部が露出しており、塵埃に対する保護が十分でなく
、センサの設置場所に制約を受けるため、適切な制御が
できないという問題がある。仮に、塵埃の通る流路にセ
ンサを設けようにすると、特別な防塵構造を必要とし、
さらに構造の複雑化・大形化を予儀なくされることにな
る。

このような防塵性を考慮して、実公昭６２−２３４３０
号公報に、電動送風機の排気部に回転式フラップからな
る風量センサを設けたものが提案されている。これによ
れば、風量に応じて変化する回転フラップの回転量を電
気抵抗に変換し、これに基づいて電動送風機の電力を制
御するものであるが、掃除機本体の置き方によってフラ
ップに働く重心が風の流れる方と同一になったり、逆向
きになったすするため、そのつど、抵抗が変化し、動作
が不安定である。また排気に含まれる塵埃によってフラ
ップの回動性が悪くなる恐れがあり、しかも吸口先端が
急に塞がれた場合、フラップが急激に動きやすく、振動
的に動くので安定するまで時間がかかる。さらに回転式
可変抵抗、フラップ、その他、部品点数が多くなり、コ
ストが高くなる等の問題がある他、風量だけで操作性や
吸込性能を最適に制御することは困兼である。

本発明の目的は、上記従来の問題点を解決すること、言
い換えれば、電気掃除機の作動状態を検出するセンサの
防塵性と温度特性を改善して設置場所の制約をなくし、
かつ簡単な構成のものにして小形で生産性、信頼性に優
れたものとし、あわせて電気掃除機の使用状態に応じて
吸込力や吸口の操作性を適切に自動制御できる自動電力
制御形の電気掃除機を提供することにある。

（問題点を解決するための手段〕本発明は、上記目的を達成するため、第１の発明として
、電動送風機の背圧により吸口から被掃除血の塵埃を吸
い取ってフィルタによって画成された集じん室に捕集す
る電気掃除機において、前記吸口から電動送風機に至る
吸引空気流路の所定点の静負圧と大気圧の差圧を検出し
て電気抵抗値に変換する差圧センサと、この差圧センサ
の出力抵抗値に応じて前記電動送風機の入力電力を制御
する電力制御回路とを設けてなり、前記差圧センサは筒
状ケースと、この筒状ケースの軸線方向に移動自在に嵌
装された摺動子と、この摺動子によって画成された第１
と第２の圧力室と、前記摺動子を第１の圧力室方向に弾
発付勢する弾性体と、前記摺動子に連動して可動接触子
が固定抵抗膜体上を摺動するようにしてなる摺動抵抗と
、前記第１と第２の圧力室の外部連通口にそれぞれ設け
られた通気性を有する防塵膜とを含んでなり、前記第１
の圧力室を大気に連通し前記第２の圧力室を前記所定点
に連通したことを特徴とする。

また、本発明の第２の発明は、前記第１の発明における
差圧センサを、フィルタを挾んで、吸口側と電動送風機
側の吸引空気流路の静負圧の差圧を検出するものとし、
第１の圧力室を吸口側に連通し前記第２の圧力室を電動
送風機側に連通してなることを特徴とする。

〔作用〕

このように構成された第１の発明と第２の発明の作用を
次に述べる。

電動送風機が運転されると吸口から空気とともに塵埃が
吸い取られ、塵埃は集じん室に分離捕集され、空気は送
風機の排気部から大気中へ放出される。このとき、吸口
から電動送風機に至る吸引空気流路内の各部の静負圧は
、風量や吸口と掃除面との状態等によって変化する６特
に、その静負圧と大気圧の差圧は吸口の吸い付き状態や
掃除面の相異などの使用状態や、吸込力過不足などの運
転状態を表わす。

これらの状態を示す静負圧は差圧センサの第２の圧力室
に導かれ、摺動子と摺動子を弾性体に抗して吸引する方
向に作用する。この際、吸引空気流路中の塵埃は防塵膜
によって圧力室への進入が阻止されるので、摺動抵抗の
防塵性が維持され、塵埃などによる摺動抵抗の短絡や、
摺動接触子の動作不良などが発生しない。一方、差圧セ
ンサの第１の圧力室には大気圧が導入されているから、
摺動子は上記静負圧と大気圧との差圧に応じて変位され
る。

この結果、摺動子に連動された摺動抵抗の電気抵抗値は
上記差圧の変化に応じて変化し、上記状態の変化が電気
抵抗値の変化として直接的に検出される。

すなわち、上記構成の差圧センサによれば、センサ用と
して格別の電源回路や増幅回路に設ける必要がなく、構
成が簡単で部品点数が少なくてすむ。また、差圧センサ
の出力抵抗値はセンサ自体の姿°勢や周囲温度に影響さ
れず、かつ防塵性を有することから、取付は場所の制約
を受けることがないので、掃除機の使用または運転状態
を正確にかつ安定に検出できる。

しかして、電力制御回路は差圧センサの出力抵抗値に応
じて電動送風機の入力電力を制御し、使用状態などに合
わせて、吸口の操作性の最適制御、吸込力の最適制御、
消費電力や騒音の低減を確実にかつ安定に実現する。

ここで、使用状態等に合わせた入力電力の制御態様は、
使用者等の好の等に応じて予め定めるものであり、次頁
の表に示す。同表中のケースＡ〜Ｄは第１の発明に対応
して、ケースＥ、Ｆは第２の発明に対応する。また、必
要に応じてケースＡ〜Ｆを組合わせて適用することもで
きる。

なお、差圧センサは差圧に応じて出力抵抗値が比例的に
増大するものと、その逆の関係になるものを選択できる
。したがって、表のケースの組合わせによっては同一の
差圧センサで制御できるものもある（例えばケースＩと
■）。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図〜第５図に本発明の一実施例の構成を示す。本実
施例は前記表のケースＡ、ＢおよびＤに対応させ、ケー
スＡ、Ｂの差圧センサ（以下、負荷センサと称する。）
と、ケースＤ用の差圧センサ（以下、目詰りセンサと称
する。）とを備えたものとされている。第１図はそれら
負荷センサと目詰りセンサの基本構成を示す新面図、第
２図は電気掃除機の全体外観図、第３図は掃除機本体の
断面図、第４図はホース部分に設けられた手元操作部の
断面図、第５図は回路図である。

目詰りセンサ１と負荷センサ２は、第１図に示すように
、基本的に同一構造とされている。センサケース１１は
円筒体の両端に底部１１ａ、ｌｌｂを有して形成されて
いる。このケースセンサ１１内に円筒状の絶縁材からな
る支持体１２が同軸に挿入配設されており、この支持体
１２の内周面に抵抗体膜１３と導電体膜１４とが周方向
に２分割して形成されている。なお、図に表われていな
いが、抵抗体膜１３と導電体膜１４との境目は絶縁され
ており、また端子１５と１６によってセンサケース１１
の底部１１ｂから外部に引出されている。このように形
成された抵抗体膜１３と導電体膜１４に接触させて円板
状の摺動子１７が嵌装されている。

摺動子１７は導電性を有しかつ弾力性を有する材料から
形成されており、円板状の周縁部は断面凸状に形成され
、その先端部全周が抵抗体膜１３と導電体膜１４の膜面
に気密に摺接されている。

この摺動子１７によってセンサケース１１の内部は第１
の圧力室１８と第２の圧力室１９に画成されている。ま
た、摺動子１７は一端がセンサケース１１の底部１１ｂ
に係止されたコイルばね２０により第１の圧力室１８の
方向に弾発付勢されている。

第１と第２の圧力室１８．１９にはそれぞれ連通口２１
．２２を介して被検空気の静圧が導入されるようになっ
ている。また、連通口２１と２２の開口全面にわたって
微細な空気孔を有する防塵膜２３が設けられており、こ
れによって被検空気中の塵埃が圧力室１８．１９に侵入
するのが阻止される。

このように、目詰りセンサ１と負荷センサ２は、第１と
第２の圧力室１８と１９に作用する静圧の差ΔＨとコイ
ルばね２０の付勢力に応じて摺動子１７の位置が変位さ
れ、この変位に応じて端子１５と１６間の抵抗値が変化
する摺動抵抗とされている。

一方、電気掃除機は第２図に示すように、掃除機本体３
１．ホース３２．手元操作部３３．延長管３４．吸口３
５を含んで構成されている。また、掃除機本体１は第３
図に示すように、本体ケース３６、フィルタ３７．電動
送風機３８．電力制御回路が完装されたプリント基板３
９．ノズル等のアタッチメント部品を入れる収納室４０
を含んで形成されている。

目詰りセンサ１は、第３図に示すように、第１の圧力室
１８を掃除機の外気、すなわち大気圧に連通され、−力
筒２の圧力室１９をフィルタ３６から電動送風機３７に
至る吸引空気流路内すなりち中間部に連通させて取付け
られている。なお、目詰りセンサ１は、第６図に示すよ
うに、中間部と大気圧の差圧ΔＨ１が大きくなるに従っ
て出力抵抗値Ｒｚが大きくなる差圧、抵抗特性とされて
いる。

負荷センサ２は、第４図に示すように、ホース３２の手
元操作部３３に取付けられており、第１の圧力室１８は
連通口２１を介して大気圧に連通され、第２の圧力室１
９は連通口２２を介してホース２の曲り継手４１の内部
に連通して設けられている。

負荷センサ２の差圧、抵抗値特性は第７図に示すように
、大気圧とホース内外負圧との差圧Δ１１２が大きくな
ればなるほど出力抵抗Ｒ２が小さくなるように形成され
ている。

また、手元操作部３３にはプリント基板４２に完装され
た可変抵抗値４３が設けられ、つまみ４４をスライド操
作すると可変抵抗器４３の抵抗値Ｒ３が変化するように
なっている。この可変抵抗器４３は第５図の電力制御回
路に組込まれており、つまみ４４を図において最右端に
位置させたとき抵抗値が無限大となって電動送風機３８
が停止され、最左端に位置させたとき抵抗値が最小限と
なって電動送風機３８の入力電力が最大とされ、その中
間位置においては徐々に抵抗値が変化するものとされて
いる。

負荷センサ２と可変抵抗器４３は切換スイッチ４５を切
換え操作することによって、択一的に電力制御回路に組
込まれるようになっている。

電力制御回路５０は第５図に示す構成となっている。電
動送風機３８はトライアック５１を介して交流電源５２
に接続されている。トライアック５１のゲートＧはパル
ストランス５３を介してトリガ回路５４に接続されてい
る。トリガ回路５４の電源は、降圧トランス５５．整流
回路５６．抵抗５７．定電圧ダイオード５８からなる回
路により十分安全な低電圧の直流とされている。この直
流電源回路に抵抗５９．目詰りセンサ１．切換スイッチ
４５を介して負荷センサ２又は可変抵抗器４３、コンデ
ンサ６０の直列回路が接続されている。コンデンサ６０
にはトリガ素子６１を介してパルストランス５３の１次
巻線が並列接続されている。また、トリガ素子６１には
抵抗６２と６３によって分圧された直流電圧が供給され
ている。

このように、トリガ回路５４は目詰りセンサ１と負荷セ
ンサ２又は可変抵抗器４３の合成抵抗Ｒ（Ｒ１＋　Ｒｚ
又はＲｔ　＋　Ｒａ　）とコンデンサ６０の容量Ｃとに
より定まる時定数の充放電特性に応じてトリガ素子６１
を駆動し、トライアック５１の点弧位相を変化させて入
力電力を制御するようになっている。すなわち、合成抵
抗Ｒと容量Ｃで定まる時定数によりコンデンサ６ｏが充
電され、その充電電圧が一定値以上になったときに、ト
リガ素子６１がトリガパルスを出力してトライアック５
１をターンオンさせる。このときコンデンサ６０は放電
する。したがって、合成抵抗Ｒが小さい程トリガパルス
は早い時期に出力される。これによりトライアック５１
のターンオンが早い時期となり電力送風機３８の入力電
力が増大される。

逆に合成抵抗Ｒが大きい程トリガパルスが遅く出力され
るので、電動送風機３８の入力電力は低減される。

このように構成された実施例の動作を次に説明する。

切換スイッチ４５とＣ側に切換えると、電動送風機３８
の入力電力は、目詰りセンサ１と負荷センサ２に作用す
る差圧ΔＨ１とΔＨ２に応じた出力抵抗Ｒ１とＲ２によ
って制御される。

ここで、目詰りがないものとして、負荷用センサ２の作
用について説明する。いま、掃除開始時や移動時などに
おいて、吸口３５が空中に持上げられると、風量が大と
なり、第８図点線で示すように電力が増大する。しかし
、吸口部における吸込損失が少ないので負圧センサ２に
作用する差圧ΔＨ２は極めて小さい。したがって、負荷
センサ２の摺動子１７はコイルばね２０によって上方に
押し上げられ、第７図に示したように出力抵抗値Ｒ２が
急激に大となる。これによりコンデンサ６０の充電時間
が増大するので、電動送風機３８の入力電力は第８図実
線で示すように急激に低下する特性となり、余分な電力
消費が抑えられる。

この結果、風量が一定量（例えば、１．２ｍδ／分）に
抑えられ、騒音が小さくなる。

次に、吸口３５を掃除面に当てると吸口部における圧力
損失が発生しΔＨｚが大きくなる。このときのΔＨｚが
適度なものであれば、入力電力は第８図に示すように通
常の値になる。しかし、掃除面が目の詰ったごみを吸引
しにくいジュータン等の場合や、吸口３５がエアタービ
ンブラシや隙間用等の場合には、強い吸引力がないと正
常な吸込機能が得られない。このような場合は吸口部に
おける圧力損失が大となってホース内の静負圧が増大す
るのでΔＨｚが大きくなり、摺動子１７はコイルばね２
０に抗して引き下げられ、負荷センサ２の出力抵抗Ｒｚ
が小さくなる。この結果、コンデンサ６０の充電時間が
短くなり、電動送風機３８の入力電力が増加されるので
、第８図に示した入力電力等の曲線は上方にずれ、強い
吸込力が得られる。

なお、軽い吸込力で足りる掃除面等の場合や。

吸口３５の交換時などのように、負荷が比較的軽い場合
には、上述の吸口３５を持ち上げた場合と同様な動作と
なる。

以上の負荷センサ２による電力制御は、従来は、使用者
がつまみ４４を操作して行なっていたものであるが、本
実施例によれば自動的になされるので極めて便利である
。

一方、フィルタ３７が目詰りした場合は、フィルタ３７
における圧力損失が大きくなり、風量が低下するととも
に吸引力が低下する。このとき、フィルタ３７と電動機
３８との間（中間点）の静負圧が大きく低下するので、
差圧ΔＨ２が大となり、目詰りセンサ１の摺動子１７は
コイルばね２０に抗して第２の圧力室１９側に引き下げ
られ、出力抵抗Ｒ１が小さくなる。この結果、コンデン
サ６ｏの充電時間が短くなり、前述したと同様に電動送
風機３８の入力電力が増大され、吸引力が増加して目詰
りによる吸込性能の低下が補正される。

なお、フィルタ３７が目詰りしていない場合は。

目詰りセンサ１の出力抵抗Ｒ１が高抵抗に保持され、電
動送風機３８の入力電力は標準状態に保持される。

第９図に、本実施例による吸塵量と風量の関係を示す。

なお図中、対比するため自動電力制御形でない従来の電
気掃除機の例を点線で示す。同図から判るように、フィ
ルタ３７が目詰りしていない初期の風量は負荷センサ２
の機能により一定値に抑えられ、目詰りが進むにつれて
目詰りセンサ１の機能により吸込性能の低下が補正され
る。

上述した本実施例によれば次の効果が得られる。

（１）本実施例の差圧センサによれば、吸引空気流路内
の静負圧と大気圧との差圧により、電気掃除機の使用状
態等を検出するようにし、しかもその差圧を直接広範囲
な抵抗変化に変換するものとしていることから、センサ
用の電源回路や増幅回路が不要であり、部品点数が少な
く、安価で信頼性の高い制御を実現できる。

（２）本実施例の差圧センサによれば、防塵膜を有して
いることから、塵埃侵入による動作不良などを防止でき
、また取付は場所の制約を受けないため、入力電力制御
に好適な場所に取付けることができ、所望とする制御を
実現できるとともに信頼性を向上できる。

（３）負荷センサの機能により、吸口を空中に持ち上げ
たときの風量が低減されることから、余分な消費電力が
低減されるとともに、騒音が低減される。

（４）負荷センサの機能により、ジュータン等の強い吸
込力が要求される掃除面のときに自動的に吸込力が増大
されるので吸込特性の低下が補正される。

（５）目詰りセンサの機能により、フィルタの目詰り状
態に応じて吸込力が調整されるため、吸込性能の低下が
補正され、いつも強い吸込力が得られる。

（６）本実施例の差圧センサは、差圧を摺動抵抗により
抵抗変化に変換する構成としていることから、周囲温度
や温度の変化に対して特性が安定しており、センサ調整
や補正回路が不要であり、構成が簡単で信頼性が高い。

（７）また、本実施例のように可変抵抗により電動送風
機の入力電力を制御する方式の場合には、直接制御回路
に組込むことができ、制御回路の構成変更が容易である
。

（８）吸口を掃除面に軽く当てれば静負圧が低くなると
ともに、入力電力が低くなり、吸込力が弱くなって吸口
は操作しやすくなる。一方、吸口を床面に強く押しつけ
ると静負圧が上昇して、入力電力が上がる。これにより
吸込力が強くなって、塵埃を強力に吸取ることができる
ので使用者は異和感なく掃除でき、人間工学的１こも自
然に操作することができる。

（９）差圧により状態を検出していることから、掃除機
本体の置き方等による影響が少なく安定した動作が得ら
れる。また、吸口が急にふさがれても静負圧の変化に遠
路して負荷センサが作動するので、動作がすばやい。

なお、上記実施例では、負荷センサと目詰りセンサの双
方を具備したものとしているが、いずれか一方であって
もよく、この場合はそれぞれの効果を奏することができ
る。

また、目詰りセンサの差圧検出点を第１０図に示すよう
にフィルタ３７をはさんで吸引空気流路の前後の静負圧
とし、その差圧により作動させることもできる。この場
合は第１の圧力室１８をフィルタ３７の上流側に、第２
の圧力室１９をフィルタ３７と電動送風機３８の中間点
に連通させて用いればよい。これによれば、吸口３５の
負荷状態に拘りなくフィルタ３７自体の目詰りのみを検
出でき、真の目詰りに応じた入力電力制御ができる。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
前記表に示したケースに対応させることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本実施例によれば、電気掃除機の
作動状態を検出するセンサの防塵性と温度特性が改善さ
れ、設置場所の制約をなくし、かつ簡単な構成のものに
することができ、また小形で生産性、信頼性に優れ、電
気掃除機の使用状態等に応じて吸込力や吸口の操作性を
適切に自動制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の一実施例の構成を示す図であ
り、第１図は差圧センサの断面図、第２図は電気掃除機
全体の外観図、第３図は掃除機本体の断面図、第４図は
手元操作部の断面図、第５図は電力制御回路図、第６図
と第７図は上記実施例の差圧センサの差圧・抵抗特性を
示す線図、第８図は上記実施例の動作特性線図、第９図
は上記実施例の吸塵量と風量との関係を示す線図、第１
０図は他の実施例に係る目詰りセンサの取付は状態を示
す模式図である。１・・・目詰りセンサ、２・・・負荷センサ、１１・・
・センサケース、１２・・・支持体、１３・・・抵抗体
膜、１４・・・導電体膜、１７・・・摺動子、１８・・
・第１の圧力室、１９・・・第２の圧力室、２０・・・
コイルばね、２３・・・防塵膜、３２・・・ホース、３
３・・・手元操作部、３５・・・吸口、３７・・・フィ
ルタ、３８・・・電動送風機、５ｏ・・・電力制御回路
、５１・・・トライアック、６１・・・トリガ素子。

Claims

【特許請求の範囲】１、電動送風機の背圧により吸口から掃除面の塵埃を吸
い取つてフィルタによつて画成された集じん室に捕集す
る電気掃除機において、前記吸口から電動送風機に至る
吸引空気流路の所定点の静負圧と大気圧の差圧を検出し
て電気抵抗値に変換する差圧センサと、この差圧センサ
の出力抵抗値に応じて前記電動送風機の入力電力を制御
する電力制御回路とを設けてなり、前記差圧センサは筒
状ケースと、この筒状ケースの軸線方向に移動自在に嵌
装された摺動子と、この摺動子によつて画成された第１
と第２の圧力室と、前記摺動子を第１の圧力室方向に弾
発付勢する弾性体と、前記摺動子に連動して可動接触子
が固定抵抗膜体上を摺動するようにしてなる摺動抵抗と
、前記第１と第２の圧力室の外部連通口をそれぞれ塞い
で設けられた通気性を有する防塵膜とを含んでなり、前
記第１の圧力室を大気圧に連通し、前記第２の圧力室を
前記所定点に連通してなることを特徴とする自動電力制
御形の電気掃除機。２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、前記差
圧センサを吸口と集じん室を連通するホース部に取付け
、前記第２の圧力室をホース内に連通させたことを特徴
とする自動電力制御形の電気掃除機。３、特許請求の範囲第１項記載の発明において、前記差
圧センサを前記電動送風機が収納された本体ケースに取
付け、前記第２の圧力室を前記電動送風機と前記フィル
タの間の吸引空気流路に連通させたことを特徴とする自
動電力制御形の電気掃除機。４、電動送風機の背圧により吸口から掃除面の塵埃を吸
い取つてフィルタによつて画成された集じん室に捕集す
る電気掃除機において、前記フィルタを挾んで吸口側と
電動送風機側の吸引空気流路の静負圧の差圧を検出して
電気抵抗値に変換する差圧センサと、この差圧センサの
出力抵抗値に応じて前記電動送風機の入力電力を制御す
る電力制御回路とを設けてなり、前記差圧センサは筒状
ケースと、この筒状ケースの軸線方向に移動自在に嵌装
された摺動子と、この摺動子によつて画成された第１と
第２の圧力室と、前記摺動子を第１の圧力室方向に弾発
付勢する弾性体と、前記摺動子に連動して可動接触子が
固定抵抗膜体上を摺動するようにしてなる摺動抵抗と、
前記第１と第２の圧力室の外部連通口にそれぞれ設けら
れた通気性を有する防塵膜とを含んでなり、前記第１の
圧力室と吸口側に連通し、前記第２の圧力室を電動送風
機側に連通してなることを特徴とする自動電力制御形の
電気掃除機。