JPH01227729A

JPH01227729A - 電気掃除機の制御方法

Info

Publication number: JPH01227729A
Application number: JP63051488A
Authority: JP
Inventors: Hisanori Toyoshima; 久則豊島; Fumio Joraku; 文夫常楽; Yoshitaro Ishii; 石井　吉太郎; Kazuo Tawara; 田原　和雄; Haruo Oharagi; 春雄小原木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-03-07
Filing date: 1988-03-07
Publication date: 1989-09-11
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPH0790009B2

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、電気掃除機の運転方法に係り、特に被掃除面
や掃除機の目詰り状態に応じて最適運転される電気掃除
機の運転方法に関する。

〔従来の技術〕

一般の電気掃除機は、被掃除面の状態に無関係に吸込風
量に対して入力が一定とされている。したがって、被掃
除面、掃除対象物によっては、吸込力が強すぎたりある
いは弱すだきすして最適なあるいは使用者として快適な
制御ができない。

この問題を解決するためには、例えば被掃除面の状態に
応じて入力を制御し、電気掃除機の吸込風量を調整する
ことで対処できる。電気掃除機の吸込風量を調整する手
段として、まず考えられるのは駆動用電動送風機の回転
数可変にすることである。電動送風機の回転を変えるの
に、サイリスタを用いて位相制御するものや、インバー
タにより制御されるものが知られている。

特開昭５９−１４６６３２号公報記載の電気掃除機は、
前者に属するものであり、掃除される各種床面の状態に
合せて運転モートを選択できるようにしたものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記公開公報では、吸込風量に応して、運転モートを選
択できると記載されてはいるものの、各種の運転モード
は、位相制御によって入力を調整するだけのものであっ
て、電動送風機自体の残本特性を変化させて、最適運転
させることまでは、述べられていない。一般の電気掃除
機に用いられている交流整流子電動機からなる電動送風
機は、第３図に示されるような直巻特性を有しており、
これで床板面を掃除した場合、電気掃除機の吸口が床板
面に吸着すると風量Ｑが下がって電動送風機の回転数Ｎ
が増加し、さらに吸着力が増してしまうので、快適な掃
除ができない。ここで位相制御により、電動送風機の入
力を下げ、第３図の破線のような特性に変えても、風量
Ｑが下がれば回転数Ｎが増すという直巻特性は変わって
いないため、上記と同様に、小風量側では吸着すること
になり、快適な掃除はできない。

本発明の目的は、上記の問題点にかんがみ、被掃除面の
状態や掃除対象物に応じて、吸込量が最適制御される電
気掃除機を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

」−北口的は、電動送風機とこれを可変速運転する速度
制御装置を有する電気掃除機において、前記速度制御装
置には予め複数の運転制御則を記憶させておき、掃除中
に、前記電動送風機の負荷電流値を逐次検出し、その負
荷電流値から被掃除面の状態を推定し、次いで、推定さ
れた被掃除面に適した運転制御則を、前記速度制御装置
に予め記憶されている運転制御則のなかから選択し、こ
の選択した運転制御則によって前記電動送風機を回転さ
せることにより、達成される。

〔作用〕

電気掃除機の電動送風機の負荷電流は、被掃除面の状態
や対象物の性状あるいはフィルタの目詰り程度によって
変動範囲が変わるので、この負荷電流の変動範囲から、
被掃除面の状態等あるいは目詰り状態の検出が可能であ
る。

故に、検出された目詰り状態における被掃除面の状態等
に適応した電動送風機特性かえられるような運転制御則
によって電動送風機を運転すれば、種々の異なる態様の
掃除に対しても最適制御可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図から第９図を用いて説
明する。

一般１；電気掃除機では、従来から電動送風機の電動機
には交流整流子電動機が主に用いられ、最近は高速化と
同時に被掃除面に応じて吸込能力を調整するため、位相
制御装置を用いた可変速制御方式が多くなっている。可
変速制御する他の手段としては、インバータ制御装置と
、ブラシレス直流電動機、誘導電動機、リアクタンス電
動機あるいはヒステリシス電動機とを組合せた方式があ
る。

以下に説明する。本実施例は、インバータ制御装置とブ
ラシレス直流電動機とを組み合せた可変速制御方式を用
いている。

第１図は、制御装置の概略構成を示すブロック図である
。第２図は制御回路である。

第１図において、１ｏはインバータ制御装置を示してい
る。１４は交流電源で、この交流電源１４を整流回路１
５で整流し、コンデンサ１６にて平滑してインバータ回
路２０に直流電圧Ｅｄを供給するものである。インバー
タ回路２ｏは、トランジスタＴ　Ｒ１〜ＴＲ８と、それ
ぞれのトランジスタに接続された環流ダイオードＤ１〜
Ｄｅから構成された１２０度通電形インバータであり、
その交流出力電圧は、直流電気Ｅｄの正電位側トランジ
スタＴ　Ｒ１〜Ｔ　Ｒａの通流期間（電気角１２０度）
がパルス幅変調を受けてチョッパ動作することにより制
御されるものとしている。また、トランジスタＴＲ４〜
ＴＲｅの共通エミッタ端子と環流ダイオードＤ４〜Ｄ６
との共通アノード端子間に、抵抗Ｒ１が接続されている
ものである。

ブラシレス直流電動機９は、２極の永久磁石からなる回
転子Ｒと電機子巻線Ｕ、Ｖ、　Ｗとを有している。これ
らの巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに流れる負荷電流Ｉｄは、前記抵抗
Ｒ１の電圧降下として検出できる。

ブラシレス直流電動機９の速度を制御する制御回路は、
マイクロコンピュータ１３２回転子Ｒの磁極位置をホー
ル素子１１からの出力を受けて検出する磁極位置検出回
路１２．抵抗Ｒ１の電圧降下から負荷電流Ｉｄの値を検
出する電流検出回路１７、トランジスタＴ　Ｒ１〜ＴＲ
ｅを駆動するペースドライバ１９及び実際の使用者が操
作する起動スイッチ１８から構成されである。

＝７− 電流検出回路１７は、抵抗Ｒ１の電圧降下を受けて負荷
電流Ｉｄを検出し、Ａ／Ｄ変換器等により電流検出信号
１７Ｓを形成する回路である。

また、マイクロコンピュータ１３は、ＣＰＵ１３−１．
ＲＯＭＩ　３−２．ＲＡＭ１３７．３を含んでおり、こ
れらは図示しないが、アドレスバスやデータバスおよび
コントロールバス等によって相互に接続されている５そ
して、前記、Ｒ，０Ｍ１３−２には、ブラシレス直流電
動機９を駆動するのに必要なプログラム１．例えば、速
度の演算処理速度指令の取込処理、速度制御処理等を記
憶させてあり、複数の運転制御則を記憶さ丑た関数テー
ブル２２を具備させている。

一方、ＲＡＭ１３−３は、前記ＲＯＭ１３−２に記憶さ
せた種々のプログラムを実行するに際し、必要な各種の
外部データを読み書きするのに用いられる。

トランジスタＴ　Ｒ１〜ＴＲＢは、マイクロコンピュー
タ１３で処理、生成された点弧信号１３Ｓに応じてペー
スドライバ１９によりそれぞれ駆動される。２１は電圧
指令回路で、チョッパ信号を生成する。

ブラシレス直流電動機９では、固定子巻線に流れる巻線
電流は、その電動機９の出力トルクに対応するので、逆
に印加電流を変えれば、出力トルクを可変できる。すな
わち、印加電流を調整することにより、ブラシレス直流
電動機９の出力トルクを連続的に任意に変えることがで
きる。また、インバータの駆動周波数を変えることによ
り回転速度を自由に変えることができる。

第３図は、−殻内な直巻特性を有する電動送風機を用い
た電気掃除機の特性曲線を示す。第３図において、横軸
は風量Ｑ（ｒｎ’／ｍ１ｎ）　、縦軸には、吸込性能を
示す吸込仕事率Ｐｏｕｉ、前記電動送風機の回転数Ｎお
よび負荷電流Ｉｄを取つ工いる。

例えば、床板面上を掃除する場合、吸口の密着度が高く
なって風量Ｑが低下する。次に、吸口が床板面から離れ
た場合は、風量Ｑが増す。実際の掃除中は、吸口が床に
吸付いたり離れたりが繰り返えされるために、負荷電流
Ｉｄ、回転数Ｎの増減が繰り返えされる。この負荷電流
Ｉｄの掃除中の変動状態を第４図（ａ）、（ｂ）に示す
。第４図（ａ）は、床板面上での負荷電流Ｉｄの変動状
態を示し、かつ第４図（ｂ）はじゅうたん上での負荷電
流Ｉｄの変動状態を示す。これらの図から明らかなよう
に、負荷電流Ｉｄの変動範囲は、床板面上での最大値Ｉ
ｌｌとじゅうたん上での最大値Ｉｉａはほぼ同じ値であ
って、かつじゅうたん上での最小値１１４よりも床板面
上での最小値１１２の方が小さいので、床板面上よりも
じゅうたん上の方が小さい。これは、じゅうたん上では
、じゅうたんの毛足の間から空気が漏れるために、床板
面上はど吸着せず、したがって、じゅうたん上では、風
量低下が小さいので、負荷電流Ｉｄの減量も少なく、変
動範囲が小さくなる。

このように、電気掃除機における、電動送風機の負荷電
流は、被掃除面の状態等によってその変動範囲が変わる
ために、例えば、前記ＲＯＭ１３−２あるいはＲＡＭ１
３−３に、負荷電流Ｉｄの最大値および最小値（１１１
＋　　Ｉｔ３および■１２゜１１４等）を記憶させてお
き、実際に運転したときの負荷電流Ｉｄの変動範囲を比
較すれば、被掃除面の状態を推定することができる。こ
れと同様に、電動送風機の回転数検出でも被掃除面の状
態を推定できるが、回転数は慣性のため変化のタイミン
グが遅れるために、掃除中、瞬時に変わる被掃除面の状
態に対応しきれなくなるという問題が残る。

また、前記被掃除面の検出時間内は、電動送風機の特性
を、第５図に示されるような分巻特性を持たせれば、直
巻特性よりも電動送風機のトルクの変化に対する負荷電
流の変化割合が大きいために、より正確に被掃除面の推
定ができる。

次に、被掃除面の状態に合わせた電動送風機の特性は、
第３図に示されるような直巻特性では、床板面上を掃除
するときなど、吸口が床板に吸着し風量Ｑが低下すれば
、電動送風機の回転数Ｎが増大してさらに吸着力が増し
て操作性が悪くなってしまう。また、カーテン掃除など
はさらに操作性が悪くなる。

そこで、床板面上の場合、第５図に示されるような分巻
特性を有していれば、吸着した場合でも回転数Ｎが一定
であるので、吸着力が増すこともなく、操作性が悪くな
ることもない。また、カーテンの場合は、第６図に示す
ように、直巻特性とは逆の特性を持たせれば、カーテン
を掃除しても、吸口にカーテンが吸い付くこともなく快
適な掃除ができる。

しかし、じゆうたん、中でも毛足の長いじゅうたんのよ
うな場合、毛足の間から空気が漏れるため、吸口が、じ
ゅうたん上に吸着するようなことは生じない。したがっ
て、最大パワーで運転できる。

そこで、第７図に示すように、風量Ｑが下がっても負荷
電流Ｉｄの変動範囲が少なく、回転数Ｎの増加量を第３
図の直巻特性よりも多くするようにすれば、すなわち通
常の直巻特性を持つ電動送風機よりも大出力化する特性
にすれば好適となる。

第８図に、代表的な床板、たたみ、じゅうたん。

カーテンの４つの被掃除面に適する電動送風機特性を示
している。

第９図に節電形運転ができる特性を示す。これは、大風
量側、つまり吸口が掃除面から離れて開放状態にある場
合や、逆に吸口が掃除面に密着したりあるいは吸口にカ
ーテンや紙などが吸付いてしまった時など、実線にはゴ
ミを吸っていない状態では入力を下げて無駄な電力を消
費しないというものである。その他、使用者（大人、子
供）や時間（昼、夜）などの条件によって特性製度えて
もよい。

以」二の各種の被掃除面の状態や掃除条件に合わせた電
動送風機特性を得るためには、まずマイクロコンピュー
タ１３のＲＯＭ１３−２内に、電動送風機の以上のよう
な各種の運転制御側を記憶させておき、前記負荷電流検
出による被掃除面の推定結果に基づき、自動的に前記運
転制御則の中から最適な運転制御則を選択して電動送風
機製運転制御することによって、使用者にとっては、快
適な掃除をすることができる。

ここで、前述の自動的に床面や掃除状態を検知し最適運
転制御則を選択する方法としては、所定周期毎に分巻特
性に切替え、負荷変化に対する電流変化割合が大きくな
るようにして検知・判定して最適運転制御則を選択し運
転制御則を切替える手順を順次繰り返すようにすればよ
り正確な検知・判定が可能となる。

また、電動送風機の運転制御則を使用者が適宜切替選択
できるようにすれば、各使用者の好みの特性で、掃除す
ることができる。

本実施例によれば、次の効果が期待できる。

（１）掃除中に電動送風機の負荷電流を逐次検出し所定
の時間内での変化に基づく変化モードから、被掃除面の
状態あるいは掃除対象物を推定し、その推定された条件
に最も適した運転制御則を選択し、これによって運転制
御できる。

（２）電動送風機の負荷電流検出の際、電動送風機の特
性を分巻特性に制御することによって掃除条件の変化に
ともなう電流の変化率が大きくなるために、さらに、被
掃除面の状態が正確に推定でき、また、多種の被掃除面
を区別判定することが可能となる。

（３）上記分巻特性に切替えて電流変化モードを検知す
る周期を短期間とし、所定の周期毎に繰り返すようにす
ることによって、本来制御しようとする最適運転制御則
による運転を阻害することなく、掃除条件の検知が可能
となるばかりでなく、一定周期毎に掃除条件の変化を確
認しながら選択する運転制御則を更新していくので、常
に最適運転条件を達成することが可能となる。

（４）上記推定された被掃除面の状態に適応させる運転
制御則によって運転制御される電動送風機は、従来の位
相制御による入力調整だけではなく、電動送風機□自体
が持っている特性、例えば、直巻特性や分巻特性など被
掃除面の状態に適した特性になるように運転制御させる
ことができ、最適の運転条件あるいは使用者にとって快
適な掃除の実現が可能となる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、掃除中に電動送風機の
負荷電流値を逐次検出し、その負荷電流値から、被掃除
面の状態あるいは掃除対象物を推定し、速度制御装置に
記憶させである複数の運転制御則の中から、最も適した
運転制御則を選択し、これによって運転制御することに
より、最適の運転、あるいは使用者にとって快適な掃除
を打うことのできる電気掃除機の運転方法かえられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す電気掃除機駆動装置の
制御ブロック図、第２図は主として電動送風機の制御部
を示すブロック図、第３図は電動送風機の性能曲線図、
第４図（ａ）、（ｂ）は、被掃除面の状態による電動送
風機の負荷電流の変動状態図、第５．６，７，８．’　
９図は、運転制御則の違いによる電動送風機の性能曲線
図である。９・・・ブラシレス直流電動機、１０・・・インバータ
制御装置、１３・・・マイクロコンピュータ、１７・・
・電流検出回路。

Claims

【特許請求の範囲】１、少なくとも、電動送風機とこの電動送風機を可変速
運転する速度制御装置とを備えた電気掃除機において、
前記速度制御装置には、前記電動送風機の運転制御則を
複種数予め記憶させておくとともに、掃除中に、前記電
動送風機の負荷電流値を逐次検出し、その負荷電流値か
ら被掃除面の状態を推定した後、この推定した被掃除面
に適した運転制御則を、前記速度制御装置に記憶されて
いる運転制御則のなかから選択し、この選択した運転制
御則によつて前記電動送風機を回転させることを特徴と
する電気掃除機の運転方法。２、前記速度制御装置に予め記憶された、前記電動送風
機の運転制御則には、少なくとも、風量が低下しても電
動送風機の回転数が一定となる運転制御則と、風量が低
下すると電動送風機の回転数が増大する運転制御則と、
風量が低下すると電動送風機の回転数が低下する運転制
御則と、実際にごみを吸つていない状態では電動送風機
の入力を下げる運転制御則とが含まれていることを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の電気掃除機の運転方
法。３、前記速度制御装置に予め記憶された、前記電動送風
機の運転制御則には、床板、たたみ、じゆうたん、カー
テンの４つの被掃除面に適する運転制御則が含まれてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気掃
除機の運転方法。４、掃除中に、前記電動送風機の負荷電流値を検出して
いる間は、前記電動送風機が分巻特性で回転することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気掃除機の運
転方法。５、一定時間内での、前記負荷電流値の変動範囲から被
掃除面の状態若しくは掃除対象物を推定することを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の電気掃除機の運転方
法。６、推定した被掃除面に適した運転制御則を、前記速度
制御装置に記憶されている運転制御則のなかから、自動
的に選択されるとともに、前記速度制御装置に記憶され
ている運転制御則を手動で一つ切替選択できることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気掃除機の運転
方法。７、前記速度制御装置は、マイクロコンピュータを具備
し、このマイクロコンピュータに、前記電動送風機の運
転制御則を記憶させてなる特許請求の範囲第１項記載の
電気掃除機の運転方法。