JPH04183424A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気掃除機内の負圧力を検出して、掃除機本体
内の電動送風機や電動式吸口内の電動機を検出した負圧
力に応じてその消費電力又は回転数を制御する電気掃除
機に関する。

〔従来の技術〕

従来、電気掃除機において掃除機本体内の電動送風機の
消費電力（又は回転数）を変化させて掃除機の吸込力を
掃除面に応じて変化させ、適度に調整するものがある。

簡単なものとして使用者が手で調整しながら適当と判定
した点に設定して掃除を行うものがある。これは第１０
図に示すような回路で電動送風機１を双方向性半導体素
子２２を用いて交流位相制御を行うものである。この回
路の動作は可変抵抗２３の抵抗値を変えてコンデンサ２
４との時定数を変えて電力制御回路２５により双方向性
半導体素子２２の点弧角を変えることにより電動送風機
１の消費電力（回転数）を変えて適度な吸込力に設定す
ることが可能である。

しかし、この方法では使用者が掃除面に応じて感覚的に
設定する必要があるため、設定がめんどうであり、又、
使用者の感覚で行うので必ずしも適度な吸込力になると
は限らず、正確なものとはいえなかった。そこで掃除機
内の負圧力を検出してその出力を電動送機１の電力制御
回路２５へ送り、負圧力に応じた消費電力（回転数）に
設定され。

使用者の感覚に頼らず、自動的に予め、決められた吸込
力に設定することができる。これは第３図に示すような
回路で圧力センサ１９が負圧力を検出し負圧力検出回路
２６が掃除機内の負圧力を検出し、その負圧と一定の関
係にある出力電圧を送り、その出力電圧からマイクロコ
ンピュータ２７が電力制御回路２５へ送り、電力制御回
路２５が電動送風機１の消費電力（回転数）を制御する
。この方法では掃除機内の負圧は第３図に示すように検
出負圧力はフィルタ８と電動送風機１の負圧力を検出す
るのが一般的であるがこの負圧力はフィルタＡ１が集じ
んにより目詰りすると変化し、それに伴って電動送風機
１の消費電力を上げて吸込力を増してフィルタＡ１の目
詰り補正を行うようにしたものである。しかし、この負
圧力は吸口りや掃除面の状態によっても変化するため、
標準的用途で設定していても吸口りを変えたり、掃除面
が床、たたみ、じゅうたん、カーテン等の多様な用途に
おいてそれを全て適度な吸込力で制御するのは困難であ
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は多様な吸口、掃除面に対しての制御が不
十分であった。

本発明の目的は、従来のこうした欠点をなくし、多様な
吸口、掃除面に対して適度な吸込力及び掃除性能に設定
できる使い勝手に優れた電気掃除機を提供することにあ
る。

［課題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、電動式吸口内の電動
機に流れる電流、電動送風機に流れる電流、電動送風機
の回転数を検出すると共に掃除機内の負圧力の検出回路
の出力を複数段設けたものである。

〔作用〕

電動送風機の回転数、電流を検出し、電動送風機の運転
状態を検出し、電動機の電流を検出することにより吸口
の状態を検出し、負圧力のレベルとその変動幅を検出す
ることによりフィルタの目詰り状態、被掃除面の状態を
検出できる。従って以上の検出した状態をマイクロコン
ピュータ等に演算処理させることにより、多様な吸口、
掃除面に応じて適度な電動送風機及び電動機の設定がで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図他にて説明する。第１
図において１は電動送風機で掃除機本体内に内蔵されて
いるや２は電動送風機１の回転子（ロータ）の磁極位置
を検出する回転センサであり、回転子が１回転する毎に
この場では３個設けられているａ、ｂ、Ｑの回転数セン
サが１回ずっＨｉｇｈ信号（以下単にｒ　ＨＪとする）
とし。智信号（以下単位ｒＬ」とする）を繰返す、３は
回転数センサ２の出力を信号処理してマイクロコンピュ
ータ４（以下単に「マイコン」という）へ送るための回
転数検出回路であり、第２図に回転数センサ２の信号を
受けてからの回転数検出回路３の信号タイミングチャー
トを示す。回転数検出回路３からの出力信号によりマイ
コン４は電動送風機１の回転数Ｎを認識する。５は電動
送風機ｌに電源の供給を制御するパワー駆動回路でマイ
コン４がらの指令をドライバー回路６を通じて電動送風
機ｌへ供給する電源のデユーティ比（１００％通電時間
に対する実通電時間の割合）を変えて電動送風機の回転
数（又は消費電力）を制御する。７は電動送風機１へ流
れる電流を検出する電流検出抵抗で増幅回路８を通じて
信号ニーとしてマイコン４へ送られる。これによりマイ
コン４は電動送風機１へ流れる電流を認識し、その運転
状態を認識する。９は交流電源１２からノイズフィルタ
回路１１を通した後で作られる主高電圧電源回路で電動
送風機１の電源となる６１０は主高電圧電源回路からさ
らにマイコン４他の制御回路を駆動するための低電圧電
源回路である。１３は電動式吸口り内に内蔵され、ロー
タリーブラシを回転駆動させるための電動機で双方向性
半導体素子１５をマイコン４からの信１号によりゲート
制御回路１４から出力信号が呂で双方向性半導体素子１
５の０Ｎ−ＯＦＦを決め、０Ｎ−ＯＦＦ時間ヲＩＩＪ御
する。いわゆる交流位相制御を行い、電動機１３の回転
数制御を行う、１７は電動機１３に流れる電流を検出す
るための電流センサで増幅回路１７により増幅されて信
号ＦＢＩとしてマイコン４は電動機１３に流れている電
流を認識する。１８は運転信号回路で第３図のホース手
元部Ｂ１にあり、使用者がスイッチを０Ｎ−ＯＦＦする
ことにより、電動送風機１や電動機１３の運転停止を行
う。

１９は掃除機内の負圧を検出する圧力センサでセンサ８
力回路２０で増幅されるが、増幅度が異なる出力がＶ＾
、Ｖａの２本あり、マイコン４のＡ。

Ｂ８力信号１２により、センサ出力切換回路２１は■＾
又はＶＢのいずれかを選択してマイコン４のＡＮ２へ送
る。

以上の構成により本発明の一実施例による電気掃除機の
基本動作について説明する。掃除機の運転パターンは一
般的に第４図（ａ）に示す如く。

風量Ｑと真空度Ｈの関係で示される。実線部が一般の掃
除機（制御なし）のＱ−Ｈ特性であるが必要な掃除性能
は一定以上の風量があれば十分であり、必要以上の風量
は無駄なエネルギーを消費していることになる。そこで
Ｑ＞Ｑ、にならないように電動送風機１を回転数を抑え
て制御する（−定風量制御）。又、吸口が床面に強く吸
いついたりすると吸口の操作性が悪くなるのでＨ＞　Ｈ
１にならないように回転数を抑えて制御する（一定圧力
制御）。それからフィルタが相当目詰りした状態である
か、ホース、延長管、吸口のいずれかがふさがれた状態
の風量がごく小さい部分は掃除性能が極端に悪くなり、
掃除機としての機能を果たさなくなるため、電動送風機
１の回転数を著しく下げて使用者にこの領域での使用を
やめるよう注意を促し、使用者にフィルタの交換又は掃
除、ホース、延長管、吸口のいずれかをふさいだ異物を
とり除かせるようにする。以上をまとめると理想的なＱ
−Ｈ特性は第４図（ｂ）に示す如くとなる。

しかし、Ｑ、、Ｈ，は被掃除面、フィルタ目詰り度。

吸口の状態によって変わるので従来例のように圧力を検
出しただけではあらゆる被掃除面に対応できない。例え
ばじゅうたん上では強い吸込力が要求されるのでＱ、は
大きくなり、じゅうたん上では比較的吸口の吸い付きは
弱いのでＨｌは高めになる。一方、ハードフロア上では
じゅうたん上はど吸込力を必要としないのでＱｌは小さ
く、吸い付きは強いからＨｌは低めになる。又、たたみ
上ではＱ、、Ｈ，共、じゅうたんとハードフロアの中間
になるよう設定される。そこでこれらの状態を自動的に
判断するための条件として風量Ｑ、掃除機内負圧りとそ
の変動幅Δｈ、パワーブラシ電流ＦＢＩとその変動幅Δ
ＰＢＩを検出することにより自動的に判断することが可
能となる。これはΔｈ、ＰＢ１．ΔＰＢＩと各掃除面と
第５図のような相関関係があるため、マイコン４では負
圧力り及び電動機電流ＦＢＩを一定期間サンプリングし
てその平均値をとってデータとしてとり込むことでΔｈ
、ΔＰＢＩはマイコン４が認識できる。

この時、Ｖ＾、Ｖａは第６図のような出力特性になる。

圧力変動幅Δｈをとり込む時は圧力変化に対して敏感に
反応するようにＶ＾に対して圧力センサ出力回路２０内
に増幅度を上げている。掃除機内負圧を検出する場合、
掃除機内全状態の圧力範囲でリニアな特性を保つことが
必要であるがＶａは増幅度を上げているため、Ｈ８以上
では飽和してしまい、全領域で使用できないのでＶ＾の
ように圧力全範囲（０−Ｈ，）でリニアな特性を保つこ
とが必要である。従って圧力変動幅を特に敏感に検出す
るためにはＶＢを選択し、負圧力の絶対値及び通常の圧
力変動幅を検出する時はＶＡを選択する。マイコン４の
Ａ、Ｂ端子からＨ又はＬ信号の組合わせにより、センサ
出力切換回路２１はＶＢ、ＶＡのいずれかを選択する。

又、電動送風機の回転数Ｎと電流ニーを検出することに
より風量Ｑが求まる。ＱとＮ、Ｉ−の関係は実験データ
上、第７図のようになっており。

一般式でＱ＝ＫＮ／Ｉ＊（Ｋは比例定数）、吸口判別は
電動式吸口の他に第８図（ａ）に示すように棚用吸口や
（ｂ）に示す隙間用吸口が考えられる。電動式吸口と棚
用吸ロ、隙間用吸口の区別は電動機１３に流れている電
流の有無で容易に判別できる。

隙間用吸口は開口部Ｘの断面積が棚用吸口よりはるかに
狭いため、負圧力が上昇するので判別は可能である。

以上のセンシングパラメータにより第９図に示すＱ−Ｈ
特性の制御を行うことができる。即ちハードフロア側の
ときはＱ４．Ｈ４に近い側を選び、各吸口の基本カーブ
上を動く。つまり、ハードフロアで吸口が電動式吸口の
ときはＱ、−Ｄ−Ｃ−０のカーブ上にフィルタの目詰り
に応して電動送風機の回転数を制御しながら動く、又、
ハードフロアで隙間用吸口の時は、Ｑ、−Ａ−Ｂ−Ｃ−
０のカーブ上をフィルタの目詰り状態に応じて動く。

さらに被掃除機面がじゅうたんで棚用吸口のときは、Ｑ
、−Ｈ−Ｉ−Ｇ　のカーブ上を動き、じゅうたんと電動
式吸口の組合せのときはＱ、−Ｊ−に−Ｇ−０のカーブ
上をフィルタの目詰り状態に応じて動く。

又、電動式吸口は電動機の回転数即ちロータリーブラシ
の回転数をじゅうたんのときほど毛足にからみついた塵
埃を除去するため、回転数を高くし、ハードフロアはど
かき呂し効果をあまり必要としないので回転数は低く設
定される。

以上、本発明の一実施例により電動送風機の回転数と電
流を検出することで風量を検出し、電動式吸口の電流と
その変動幅を検出し、掃除機内負圧力の出力信号・を２
段設けて圧力との相対値及びその変動幅を検出すること
により被掃除面の判別。

別口判別、フィルタの目詰り補正を行い、常に電気掃除
機を最適な吸込力にすると共に電動式吸口を最適な回転
に制御することが可能である。

又、風量検出手段として電動送風機の回転数及び電流を
直接検出しているので特開昭５７−２０９０２９号公報
、特開昭６０−３４４２４号公報に紹介されている風量
（風圧）を検出する方法に比べて外乱の影響を受けずに
正確な検出ができ、正確な制御が可能である。

〔発明の効果〕

本発明は従来の欠点を排除し、あらゆる被掃除面及び吸
口、フィルタの目詰り状態に応じて常に適度な吸込力、
掃除性能に設定できる使い勝手に優れた電気掃除機が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による回路ブロック図、第２
図は電動送風機の回転数信号のタイムチャート、第３図
は本発明の一実施例による掃除機全体の構成図、第４図
は一般の掃除機の風量Ｑ−真空度ＩＩ特性図、第５図は
圧力変動、電動機電流。 電動機電流変動幅と各被掃除面との相関関係を示す図、
第６図は圧力センサ出力信号と負圧力の関係を示す図、
第７図は回転数Ｎ／電動送風機雷流工、と風量Ｑの関係
を示す図、第８図は棚用吸口及び隙間用吸口の縦断面図
、第９図は本発明の一実施例による電気掃除機の風量Ｑ
−真空度Ｈ特性図、第１０図、第１１図は従来例による
ｆｉ電気掃除機回路図。 １・・電動送風機、２・回転数センサ、４・・・マイク
ロコンピュータ、７・・・電流検出抵抗、８・・・増幅
回路、１３・・・電動機、１４・・・ゲートトリガ制御
回路、１５・・・双方向性半導体素子、１６・・・電流
センサ、１７・・・増幅回路、１９・・・圧力センサ、
２０・・・圧力センサ出力回路、２１・・・圧力センサ
出力切換回路、Ａ・・・掃除機本体、Ｂ・・・ホース、
Ｃ・・・延長管、Ｄ・・・電動式吸口。 （ほか１名）−・七・−・ 第２図 第３図 ■ 第５Ｍ 第８図 （ａ） −・−ドフロアヤ＝）じゅうたん 第１θ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、掃除機本体ケースに内蔵された電動送風機とこの電
   動送風機の電力又は回転数制御を行う制御回路とこの制
   御回路は掃除機本体からホース、延長管を通じて接続さ
   れる電動式吸口に内蔵される電動機も回転数制御を行う
   ものにおいて掃除機内負圧を検出し、その負圧に対応し
   た出力信号を送る圧力検出回路を有し、この圧力検出信
   号は前記制御回路からの指示信号により、負圧に対する
   圧力検出信号の出力値を複数段有すると共に、負圧力に
   対する出力値及びその変動幅を検出し、さらには風量検
   出手段を設けてなる電気掃除機。 ２、特許請求の範囲第１項において風量検出手段として
   、前記電動送風機の回転数と電流を検出し、この２つの
   パラメータの演算処理により風量の検出を行うことを特
   徴とする電気掃除機。 ３、特許請求の範囲第１項において負圧力及び風量の検
   出と共に前記電動機電流値及びその変動幅を検出する手
   段を有することを特徴とする電気掃除機。 ４、特許請求の範囲第１項又は第３項において検出した
   各パラメータの演算処理を行うことにより被掃除面及び
   吸口、フィルタ目詰りに応じた電動送風機及び電動機の
   制御を行うことを特徴とする電気掃除機。