JPH03280916A - 電気掃除機 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、主に一般家庭において使用される電気掃除
機に関する。

（ロ）従来の技術 従来、この種の電気掃除機においては、電気掃除機の吸
込能力を電源周波数やゴミの量に応じて制御するように
したものか知られている（例えば、特開昭６１−８８７
８８号公報、特開平１−１４１６３８号公報参照）。

（ハ）発明が解決しようとする課題 ところで、電気掃除機の空気力学的動力Ｐｏ（ｗ）は、
日本工業規格用５Ｃ９１０８によれば、Ｐｏ＝０．１３
６４Ｑ−Ｈｓ　　　　・・・・・（１）［但し、Ｑ：風
１１　（ｍ　’／　ｍ１ｎ）、Ｈ５：真空度（ｉ＋Ｈ−
０）　］で表わされ、その最大値、すなわち吸込仕事率
によって電気掃除機の性能が評価される。しかしながら
、この吸込仕事率に着目して電気掃除機の吸引能力を制
御する電気掃除機は、未だ知られていない。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので
、消費電力を増大させることなく、吸込仕事率を向上さ
せることが可能な電気掃除機を提供するものである。

（ニ）課題を解決するための手段 この発明は、吸気口と排気口を備えた本体と、本体内に
設けられ前記吸気口と連通する集塵室と、本体内に設け
られ集塵室と前記排気口とに連通し、かつ、電動送風機
を収納しｆニ収納室と、電動送風機に電源から電力を供
給する位相制御素子と、本体内の真空度又は吸込風量を
検出する検出手段と、前記真空度又は吸込風量か、定格
最大値の１／２近傍の範囲では前記位相制御素子の導通
角を所定値に設定し、上記範囲以外では前記導通角を前
記所定値よりも小さく設定する制御手段を備えた電気掃
除機である。

（ホ）作用 一般に電気掃除機では、定格最大風量（最大負荷）で吸
込むとき、消費電力が最大となり、吸込風！（負荷）が
減少するに従って消費電力が減少する。また、空気力学
的動力は、定格最大風量では０、定格最大風量の１７２
近傍で最大、風量が０のときには０となり、２次関数的
に変化する。

従って、吸込風量が定格最大値の１／２近傍の範囲で位
相制御素子の導通角を十分大きく設定して吸込仕事率を
増大させても、上記以外の範囲で導通角を小さく設定す
れば、最大消費電力が増大することがない。つまり、最
も効率よく吸込みを行う風量の範囲で人力を大きくし、
その以外の範囲では入力を小さくすることによって、吸
込仕事率を向上さけ、しかも消！Ｒ電力を節減すること
ができる。

（へ）実施例 以下、図面に示す実施例に基づいてこの発明を詳述する
。これによって、この発明が限定されるものでなはい。

第１図はこの発明の一実施例を示す電気掃除機の上面図
、第２図は第１図の電気掃除機の縦断面図である。これ
らの図において、電気掃除機の掃除機本体ｌは、前部に
蓋体２で開閉される上面開口を有する集塵室３を、後部
に送風機収納室６を備え、収納室６は集塵室３と通気口
４を介して連通ずると共に後壁に排気口５を穿設してい
る。送風機収納室６内に収納される電動送風機７は、そ
の吸気側７ａが集塵室３に気密的に連通している。

フィルタ８は集塵室３内に挿脱自在に収納される通気性
を有し箱状になっている。フィルタ９は箱状フィルタ８
内に挿脱自在に収納されるダニ等の有害微生物を通過し
ない通気性の紙袋から成っている。また１０は吸気フィ
ルタ、ＩＩは排気フィルタである。

さらに吸込口部Ｉ２は蓋体２に備えられ、吸込ホース（
図示しない）を回転自在に連結することができる。この
吸込口部Ｉ２は、吸込口１３と吸込ホースを回転自在に
保持するホース連結Ｆｉｆｆ＋４と、ホース連結筒１４
の上部に位置して吸込口１３を開閉するスライド式のシ
ャッター板１５とから構成されている。

また、循環通路１６は電動送風機７の排気流を集塵室３
に循環して紙袋フィルタ９に補足されたダニ等の微生物
が死滅する温度に集塵室３内を加熱するために掃除機本
体ｌ内に設けられる。この循環通路１６は、送風機収納
室６に循環人口１７を有する本体側循環路１８と、吸込
口部１２のホース連結筒１４に循環出口１９を有する蓋
体側循環路２０とから構成される。そして循環出口１９
は、掃除運転時において吸込口部１２に吸込ホースが連
結されているときは閉塞されて前記排気流を循環仕す、
ダニ駆除運転時において吸込ホースが連結されていない
ときには解放されて前記排気流を循環する。

前記掃除機本体ｌの送風機収納室６上部に形成された制
御基板収納部は、制御回路素子を設置した制御回路基板
３０を収容する。基板３０には、電動送風’ａ７の吸気
側７ａの空間にチューブ３１を介して接続され吸気側７
ａの圧力を測定する半導体圧力センサー３２と、放熱板
３３を前記吸気側７ａ空間に位置した送風機制御トライ
アック４３とが取り付けられている。センサ３２にはピ
エゾ抵抗効果を利用した拡散型の半導体圧力センサ（例
えば、ＦＵＪＩＫＵＲＡ　ＤＥＮＳＥＮ　Ｃｏ、、　Ｌ
ｔｃ１、製のＦＰＮ０７ＰＧＲ型半導体圧カセ型半導体
圧用センサ第３図はこの実施例の制御部を示すブロック
図、第４図は第３図の詳細電気回路図である。これらの
図において、マイクロコンピュータ（以下マイコンとい
う）３４は演算処理部や入出力部や記憶部等を１チツプ
化したもので、掃除運転用プログラムを記憶している。

動作ノツチ設定部３５は、掃除機本体ｌに接続される図
示しない吸込ホースの手元操作部に設けられ、電動送風
機７の吸込力（回転速度）を設定する吸込力制御ボリウ
ム（ＶＲＩ）を備えている。

前記吸込力制御ボリウム（ＶＲＩ）は、摺動子の位置に
より前記マイコン３４に入力される信号電圧を変化させ
て電動送風機７の吸込力を変化させるもので、停止位置
（ＯＦＦノツチ）、吸込力が「強」の位置（Ｈノツチ）
、吸込力が「中」の位置（Ｍノツチ）、吸込力が「弱」
の位置（Ｌノツチ）及び吸込力「最弱」の位置（ＬＬノ
ツチ）に対応する信号電圧をマイコン３４に入力する。

マイコン３４はゲート信号伝達部４２を介してトライア
ック４３に第５図に示すタイミングｔＨ，ｔＭ、ｔＬお
よびｔＬＬでゲート信号を出力する。

それによってトライアック４３の導通角θは、Ｈノツチ
ではθ＝１５０°〜１７０°に、Ｍノツチではθ＝ｌＯ
Ｏ’に、Ｌノツチではθ＝７０°に、ＬＬノツチではθ
＝５０°にそれぞれ設定される。

なお、ＯＦＦノツチではゲート信号は出力されない。

圧力検知部３６は、半導体圧力センサ３２を使用して電
動送風機７の吸気側７ａと前記吸気フィルタ４との間の
空間の圧力（負圧）の変化を検知する。そして半導体圧
力センサ３２はピエゾ抵抗ブリッジによって構成され、
そのブリッジにはオペアンプで構成した定電流回路から
定電流が供給される。圧力変化により生ずるブリッジの
不平衡電圧がオペアンプからなる差動アンプで増幅され
、更に反転増幅される。従ってマイコン３４へ入力され
る半導体圧力センサ３２の検知出力電圧は、圧力変化（
負圧）が０のとき約４．８Ｖであり、圧力変化が大きく
なるにつれてＯＶに下がってくる。

つまり、圧力変化と検知出力電圧とは反比例の関係にあ
る。

ゼロクロス信号発生部３７は、電源部３８の電源トラン
スＴＩで降圧した交流電圧をブリッジダイオードＤｌｌ
で全波形してさらにトランジスタで波形整形し、交流電
圧の半サイクル毎のゼロクロス点においてパルス信号を
発生する。

３９はクロック発振部、４０はマイコン用リセット部を
備えた５■系定電圧部、４１は１５Ｖ系定電圧部である
。

ところで、電気掃除機において、風量Ｑか最大値に近い
場合には、吸込経路が開放状態であり塵埃もほとんど吸
込まれない状態であるにもかかわらず、電力消費が最大
となる。また、風量ＱがＯに近い場合（ゴミ詰り状態）
には、当然塵埃はほとんど吸い込まれず、電動送風機が
いたずらに過熱して他の部品に悪影響を及ぼすことにな
る。

従って、風量Ｑが最大値の１７２近傍にあるときに電動
送風機への入力を大きくして吸込仕事率を増大させ、風
量Ｑがそれ以外の範囲にあるときには、電動送風への入
力を減少させることにより、電気掃除機をきわめて効率
よく駆動させることができる。

そこで、この実施例においては、以下に詳述するように
、Ｈノツチで運転を行う場合に吸込風量に対応して位相
角θを１７０°〜【５０°に制御し、それによって電気
掃除機の運転高効率化をはかつている。

第６図はこの実施例の電気掃除機の風量Ｑ（ｍ３、／ａ
ｉｎ）と真空度Ｈｓ　（ｘｘＨｔｏ）の関係を日本工業
規格ＪＩＳＣ９１０ｇに示された測定方法によって実測
して示した特性図である。

同図において、トライアックの導通角θ＝Ｉ７０°一定
とすると、 Ｑ　＝　Ｏｍ３７ｍ１ｎのときＨｓ　＝　２７８０ｘｘ
Ｈ７ＯＨｓ　＝　ＯｘｘＨ，ＯのときＱ　＝２．５６ｍ
’／ｍｉｎとなり、導通角θ＝１５０°一定とすると、
Ｑ＝Ｏｍ’／ｍｉｎのときＨｓ　＝　２５７８ｚｘ）１
．ＯＨｓ　＝　ＯｘｘＨｔｏのときＱ　＝２．３７ｍ３
／ｗｉｎとなる。また、第６図にはθ＝１００°、７０
°、５０°の特性を示していないが、導通角θを小さく
設定するにつれて原点方向にほぼ平行にシフトする。

第７図は、第６図に示す特性から（１）式に基づいて算
出した空気力学的動力Ｐｏ（ｗ）を示す特性図であり、
これによると、その最大値、つまり、吸込仕事率Ｐｍは
、θ−１７０°の場合には、Ｑ　＝　１．２８ｍ’／　
ｍ１ｎＳＨｓ　＝　１３９０Ｍ、ｖ＋ＨｔＯにおいてＰ
　ｍ　＝　２９０．７Ｗ。

として算出され、θ＝１５０°の場合には、Ｑ　＝１．
１９ｍ３／ｓｉｎ、　Ｈｓ　＝１２８９ｚｘＨ，Ｏにお
いてＰ　ｍ　＝　２５０Ｗ として算出される。

第８図は、風量Ｑを０から最大値まで変化させたときの
電気掃除機の入力電力Ｐｉ（ｗ）を示す特性図であり、
これによると、風、ＩＱの、増大とともに入力電力Ｐｉ
はほは直線的に増大し、最大消費電力はθ＝　１５０’
のとき８００Ｗ、θ＝１７０°のとき９００Ｗとなる。

これらの特性からθ＝１５０°一定では最大入力電力は
ｓｏｏｗですむが、吸込仕事率が２５０Ｗと低く、θ＝
１７０°一定では吸込仕事率が２９０、７Ｗと大きくて
きるか最大入力電力か９００Ｗと大きくなってしまうこ
とがわかる。

従って、この実施例においては、吸込風！Ｑ（ｍ’／ｍ
１ｎ）か、１≦Ｑ≦２の範囲にあるときには導通角θを
１７０°に設定し、０≦Ｑ＜１の範囲にあるときには、
θを１５０°に設定し、Ｑ〉２の範囲にあるときには、
Ｑか増大するにつれてθを１７０°から１５０°へ徐々
に減少さ仕るようにしている。このようにθを制御する
ことにより、入力電力Ｐｉ、空気力学的動力ＰＯ１真空
度Ｈｓおよび風量Ｑの関係は第９図のようになる。これ
によって、吸引仕事率は２９０．７Ｗに維持され、入力
電力が８００〜Ｖ以下に抑制され、しかも風量の小さい
範囲ては導通角θか１５０°にしぼられるので、電動送
風機の過熱が防止される。

次に、このような構成における動作について第５図に示
すフローチャートを用いてさらに具体的に説明する。電
源プラグ（図示しない）をコンセントに接続すると、マ
イクロコンピュータ３４はイニシャルリセットされる（
ステップ１０１）。

そして、運転開始までに先ず圧力変化が０（大気圧）の
時の圧力センサ３２の検知出力電圧がマイクロコンピュ
ータ３４に読み込まれ、基準用の初期電圧値Ｖ　ｐｒｅ
ｆとしてマイコン３４に記憶される（ステップ１０２）
。

その後、動作ノツチ設定部３５からの信号電圧が順次判
定されて、現在どのノツチで動作をするかが判定される
。

ＯＦＦノツチと判定された場合には（ステップ１０３）
、電動送風機７への通電が停止される（ステップ１０４
）。ＯＦＦノツチでらＨノツチでもないと判定されに場
合には、トライアック４３の導通角θは設定されたノツ
チに対応して決定され、それによって電動送風機７が駆
動される（ステップ１０５，１０５ａ）。

Ｈノツチと判定された場合は（ステップ１０５）、トラ
イアック４３にｔＨのタイミング（１５０゜≦θ≦１７
０°）でトリガ信号が出力されているかどうかが判定さ
れ（ステップ１０６）、そうでない場合にはトライアッ
ク４３の導通角θをＩ５０°に設定して電動送風機７を
駆動させる（ステップ１０７）。圧力Ｖｐはゼロクロス
信号のタイミングに読み込まれ（ステップ１０８）、イ
ニシャルリセット解除直後に記憶されたＶ　ｐｒｅｆと
Ｖｐの差△Ｖｐが計算され、この△Ｖｐが真空度Ｈｓ（
、ｙＭＨ７Ｏ）に換算されると共に、予めマイコンに格
納されている第６図のＱ−Ｈｓ特性から対応する風１１
Ｑが続出される（ステップ１０９）。そして、１≦Ｑ≦
２の場合には、θ−１７０°（ステップ１１０，１１１
）、０≦Ｑ＜１の場合には、θ＝Ｉ５０°に設定され（
ステップ１１２，１１３）、Ｑ＞２の場合には、１５０
°≦θ≦Ｉ７０゛の範囲でθをＱに反比例的に増減させ
る（ステップ１１４）。このようにトライアック４３の
導通角θを制御することにより、電気掃除機の各特性は
第９図に示すように制御される。

なお、上記実施例においては、説明をわかりやすくする
ため、△Ｖｐから真空度Ｈｓを求めさらにそれから換算
した風量Ｑに基づいてθを制御するようにしているが、
真空度Ｈｓから直接θを制御することができることはい
うまでもない。

また、上記実施例において、風量θ〉２の場合にθ＝１
５０°（一定）に設定するようにしてもよい。

（ト）発明の効果 この発明によれば、定格最大人力を増大させることζく
吸込仕事率を向上させると共に、消費電力の低減をはか
ることが可能な電気掃除機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の電気掃除機を示す上面図
、第２図は第１図の電気掃除機の縦断面図、第３図は第
１図の電気掃除機の制御ブロック図、第４図は第３図の
詳細図、第５図は第４図の動作を説明する波形図、第６
図は第１図に示す電気掃除機の吸込風量対真空度を示す
グラフ、第７図は第６図から算出した吸込風量対空気力
学的動力を示すグラフ、第８図は第１図に示す電気掃除
機の吸込風量対人力電力を示すグラフ、第９図は第１図
に示す電気掃除機の制御特性を吸込風量に対する空気力
学的動力、入力電力および真空度によって示すグラフ、
第１０図は第１図に示す電気掃除機の動作を説明するフ
ローチャートである。 ・・・・掃除機本体、３・・・・・・集塵室、・・　・
排気口、６・・・・・・送風機収納室、・・・・・電動
送風機、１２・・・・・・吸込口部、２・・　半導体圧
力センサ、 ３・・・・・・トライアック。 第 ５ 薗 第 図 Ｑ（ｍ／ｍｉｎ） 慣 ７ 図 Ｑ（ｒｎ３／ｍｔｎ） 篇 図 Ｑ（ｍ’／ｍ；ｎ） 第 図 Ｑ（ｍしｍ１ｎ） 館１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、吸気口と排気口を備えた本体と、本体内に設けられ
   前記吸気口と連通する集塵室と、本体内に設けられ集塵
   室と前記排気口とに連通し、かつ、電動送風機を収納し
   た収納室と、電動送風機に電源から電力を供給する位相
   制御素子と、本体内の真空度又は吸込風量を検出する検
   出手段と、前記真空度又は吸込風量が、定格最大値の１
   ／２近傍の範囲では前記位相制御素子の導通角を所定値
   に設定し、上記範囲以外では前記導通角を前記所定値よ
   りも小さく設定する制御手段を備えた電気掃除機。