JPH04259434A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、使用状況に応じて自動
的に電動送風機の入力を制御するようにした電気掃除機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来集塵室内の圧力を圧力検出装置によ
り検出して、その検出値により電動送風機の入力を制御
する電気掃除機は、例えば、特開昭５７−７５６２３号
公報にある。

【０００３】しかしながら、このような従来技術におい
ては、単に吸気路中の圧力を検知して電動送風機の入力
を制御してるだけであり、床面に応じた最適な入力制御
ができるものではなかった。すなわち、フロ−リングな
どの板床では吸込口が床面に吸い着きやすく、一旦吸い
着くと吸気路中の圧力が下がり、その結果電動送風機の
入力が一層大きくなって吸込口がさらに床面に吸い着く
ようになるという欠点があった。

【０００４】また、床用吸込口の回転ブラシ駆動モ−タ
の電流の変化を検知し、この検知出力によって電動送風
機の入力を自動的に制御する電気掃除機は例えば特開昭
６４−５２４３０号公報に示されている。

【０００５】しかしながら、通常掃除時には回転ブラシ
駆動モ−タの電流変化は極めて小さく、特に平均電流を
取った場合にはほとんど変化のないものである。そのた
め、上記のような従来技術においては、単に回転ブラシ
駆動モ−タの電流と比例して電動送風機の入力を制御し
ているだけであるので、床面の種類や使用状態に対応し
たきめの細かい電動送風機の入力制御ができできなかっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を解
消し、使用者の電気掃除機使用状態に応じた最適の入力
になるように、床用吸込口体の移動及び床面の状態を検
知して、その検出値から電動送風機の入力を制御する電
気掃除機を得ることを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
、本発明の電気掃除機は、電動送風機と集塵室を有する
掃除機本体と、該掃除機本体の吸気口に連通されると共
に床面上を摺動移動する床用吸込口体と、該床用吸込口
体に設け床用吸込口体の移動を検知する移動センサ−と
、該移動センサーの出力により前記電動送風機の入力を
制御する電動送風機制御装置とを設けたことを特徴とす
る。

【０００８】また、本発明の電気掃除機は、電動送風機
と集塵室を有する掃除機本体と、回転ブラシと該回転ブ
ラシを駆動するブラシ駆動モータとを有する床用吸込口
と、前記ブラシ駆動モ−タに流れる電流を検出する電流
センサーと、該電流センサーの検出値より電流値周期を
計測する周期計測装置と、該周期計測装置の出力により
前記電動送風機の入力を制御する入力制御装置とを設け
たことを特徴とする。

【０００９】さらに、本発明の電気掃除機は、電動送風
機と集塵室を有する掃除機本体と、回転ブラシと該回転
ブラシを駆動するブラシ駆動モータとを有する床用吸込
口と、前記ブラシ駆動モ−タに流れる電流を検出する電
流センサーと、該電流センサーの検出値より電流値周期
を計測する周期計測装置と、一定期間における前記ブラ
シ駆動モ−タの最大電流値を検出する最大電流検出装置
と、前記周期計測装置の出力と前記最大電流検出装置の
出力とを演算して前記電動送風機の入力を制御する入力
制御装置とを設けたことを特徴としている。

【００１０】

【作用】請求項１にあっては、床用吸込口体に設けた移
動センサーの出力を電動送風機制御装置に入力し、その
入力値に応じた値で電動送風機の入力が制御される。

【００１１】請求項２にあっては、ブラシ駆動モータに
流れる電流を検出する電流センサーの検出値からブラシ
駆動モータの電流値周期を計測し、その周期から床用吸
込口体の使用状態を判断して電動送風機の入力を制御す
る。

【００１２】請求項３にあっては、ブラシ駆動モータに
流れる電流を検出する電流センサーの検出値からブラシ
駆動モータの電流値周期を計測しすると共に一定期間内
におけるブラシ駆動モータの最大電流値を検出し、それ
らの値を演算することにより、床用吸込口体の使用状態
と床面の状態とを判断して電動送風機の入力を制御する
。

【００１３】

【実施例】本発明の一実施例を図面にもとずき以下に詳
述する。

【００１４】１は本発明の電気掃除機本体で、前部には
蓋体２で開閉される上面開口の集塵室３を、後部には該
集塵室３と通気口４を介して連通すると共に後壁に排気
口５を穿設した送風機収納室６を各々備えている。

【００１５】７は前記送風機収納室６内に収納される電
動送風機で、吸気口７ａを前記集塵室３に機密に連通し
ている。８は前記集塵室３内に挿脱自在に収納される通
気性と保形性を有した箱状フィルター、９は箱状フィル
ター８内に挿脱自在に収納される紙袋フィルターである
。また、１０は吸気フィルター、１１は排気フィルター
である。

【００１６】さらに、１２は前記蓋体２に備えられ、吸
込ホース１３を回転自在に連結する吸込口部で、吸込口
１４と、吸込ホース１３を回転自在に保持するホース連
結筒１５、該ホ−ス連結筒１５の上部に位置して吸込口
１４を開閉するスライド式のシャッター板１６とから構
成されている。

【００１７】１７は床用吸込口で内部に回転ブラシ１８
と該回転ブラシ１８を駆動するブラシ駆動モータ１９を
備えており、掃除機本体１とは延長パイプ２０と吸込ホ
ース１３とを介して吸込口１４に接続されている。２１
は吸込ホース１３の先端に設けた手持ち部２２に配設さ
れた操作部であり、摺動操作部２３を備えている。

【００１８】２４は掃除機本体１の上面中央部に配設さ
れた機能表示部で、該機能表示部２４は表示用パネル板
２５を発光ダイオードのバック照明により照射する構造
となっており、各々の機能が発光ダイオ−ドの点灯によ
って浮かび上がるような構成となっている。そして、該
機能表示部２４は、図３に示すようにゴミ量表示部２６
と、パワ−コントロ−ル表示部２７と、ファジィ制御表
示部２８とからなる。

【００１９】前記ゴミ量表示部２６は３個の発光ダイオ
ード（Ｄ１），（Ｄ２），（Ｄ３）が点灯して紙袋フィ
ルタ−９内のゴミの量を表示するものである。前記ファ
ジィ制御表示部２８は発光ダイオード（Ｄ４）にて点灯
されて電動送風機７がファジィ制御中であることを表示
するものであり、手動制御中のときには消灯している。 前記パワーコントロール表示部２７は電動送風機７の吸
込力、即ち入力制御状態を表示するものであって、４つ
の発光ダイオード（Ｄ５），（Ｄ６），（Ｄ７），（Ｄ
８）に対応する４段のノッチ表示部（弱），（中），（
強），（ハイパワ−）からなる。

【００２０】２９は前記掃除機本体１の送風機収納室６
上部に形成された制御基盤収納部で、上面は前記表示用
パネル板２５で覆われるとともに、制御回路素子３０…
、前記発光ダイオード（Ｄ１）〜（Ｄ８）や、反射板３
１を配設された制御回路基板３２が配置されている。 また、該制御回路基板３２にはブラシ駆動モータ１９の
電流を測定する電流センサー３３と、放熱板３４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がと
りつけられている。

【００２１】次に、図１に示す回路図に基ずき説明する
。３５はマイクロコンピュータ（以下マイコンという）
で、該マイコンは演算処理部，入出力部，記憶部などか
らなっている。

【００２２】動作ノッチ設定部３６は摺動操作部２３に
よって操作され、電動送風機７の入力を制御するスライ
ドボリューム（図示せず）を備えている。スライドボリ
ュームは、その摺動子の位置により前記マイコン３５に
入力される信号電圧を変化させて電動送風機７の入力を
変化させるもので、停止位置「切」、ファジィ制御位置
「ファジィ」、手動制御位置「弱〜ハイパワ−」によっ
て各々対応する信号電圧を前記マイコン３５に入力する
。

【００２３】２４は前述の機能表示部、３７は表示部駆
動部である。そしてパワーコントロール表示部２７の４
つの発光ダイオード（Ｄ５）〜（Ｄ８）は前記動作ノッ
チ設定部３６の信号電圧に応じて点灯数が変化して入力
制御状態を表示する。３８は送風機駆動部、３９は送風
機制御トライアックである。そして、送風機駆動部３８
と送風機制御トライアック３９にて電動送風機制御装置
４０を構成している。

【００２４】さらに４１はブラシ駆動モータ１９の電流
検知部で、掃除時に床用吸込部を前後に摺動操作するこ
とにより床面と回転ブラシの摩擦力の変化に伴う回転ブ
ラシ駆動モータの電流変化や、床面の種類たとえば毛足
の長い絨緞・毛足の短い絨緞・畳・フロ−リングなどに
よる回転ブラシ１８の負荷の違いによる回転ブラシ駆動
モータ１９の電流変化、およびその電流値を検出するも
のである。

【００２５】電流検知部４１は電流センサー４２とピー
クホールド回路４３から構成されており、電流センサー
４２で検出した検出値をピークホールド回路４３に入力
し、ここで検出値のピーク値をホールドした後、電源周
波数の半サイクルごとにマイコン３５へ出力している。 ４４はブラシ駆動モータ制御部でマイコン３５からの信
号に基ずき、ブラシ駆動モータ１９の入力制御を行って
いる。

【００２６】４５は商用電源で、電源部４６を介してマ
イコン３５に入力されている。４７はゼロクロス信号発
生部で、送風機制御トライアック３９の制御や電流検知
部４１における電流のピーク値検出のためにマイコン３
５に入力されている。

【００２７】次にブラシ駆動モータ１９の電流のピーク
値検出方法について説明する。図７〜図１１は床用吸込
口１７の無負荷時（図７），フロ−リング板（図８），
毛足の短い絨緞（図９），毛足の中ぐらいの絨緞（図１
０），毛足の長い絨緞（図１１）を掃除したときのブラ
シ駆動モータ１９の電流波形である。

【００２８】絨緞を掃除する場合、床用吸込口１７を前
後に往復させると（押し引きすると）復路から往路（引
くから押す）に反転するときが最も電流値が大きく、往
路から復路への反転時にはこれにつぐ電流が流れる。ま
た、床用吸込口１７を一方向へ移動しているときには毛
足の長さに関係なく、ほとんど同じ電流値を示している
。

【００２９】本実施例では床用吸込口１７の移動を検知
する移動センサーとして電流センサー４２を用い、電源
周波数の半サイクルもしくは１サイクル毎の電流のピー
ク値を、各々電源周波数の半サイクルもしくは１サイク
ル毎に検出している。このようにして検出した電流のピ
ーク値の中から極大値を検出し、隣り合う極大値間の時
間Ｔを演算することによって床用吸込口１７の移動状態
を判断している。

【００３０】さらに本実施例では一定期間内（本実施例
では１．５秒間）の電流の極大値から床面の状態をも判
断している。

【００３１】図１２〜図１７は電流検知部４１における
各部の波形図である。図１７は図１４〜図１６の相互の
関係を示す拡大波形図である。

【００３２】電流センサー４２はブラシ駆動モータ１９
の電流に比例した電圧値を検出し（図１３）、この検出
電圧をピークホールド回路４３に入力する。ピークホー
ルド回路４３では各検出電圧のピーク値をマイコン３５
からのゼロクロス信号に基づいてマイコン３５に入力し
、その後、マイコン３５からのリセット信号に基づいて
ピーク値をリセットしている。

【００３３】次に、ブラシ駆動モ−タ１９の電流に比例
したピークホールド回路４３の出力の、マイコン３５内
部での演算処理方法を図１８〜図２１のフローチャート
により説明する。

【００３４】動作ノッチ設定部３６の摺動操作部２３を
操作して「ファジィ」に設定するとまず、ブラシ駆動モ
−タ１９の電流の平均値Ｉａｖｅ，極大値Ｉｍａｘ，ブ
ラシ駆動モータロック時の電流Ｉｌｏｃｋ，基準電流Ｉ
ｒｅｆの各々に定数を入れる。次にブラシ　駆動モータ
１９の電流（本実施例ではピークホールド回路４３の検
出電圧）の半サイクル毎のピーク値Ｉｎを読み込み、Ｉ
ｎの前回の半サイクルのピーク値Ｉｎ−１　と、前前回
の半サイクルのピーク値Ｉｎ−２とを平均してＩａｖｅ
ｎとする。ブラシ駆　動モータ１９が停止中若しくは何
らかの故障で停止したとき、あるいは床用吸込口１７が
ホース１３より脱落したときの電流をＩｒｅｆ０として
、Ｉａｖｅｎ＝＜Ｉｒｅｆ０　のとき、Ｉａを０にし、
ブラシ駆動モータ１９を停止させてメインルーチンに戻
　る。

【００３５】Ｉａｖｅｎが前回の電流平均値Ｉａｖｅｎ
−１の値以上のときは、電流値が上昇中ということでＮ
＝１とする。次にＩａｖｅｎが前回の値Ｉａｖｅｎ−１
以下のときのみ比較ルーチンをとおりそれ以外は■ヘジ
ャンプする。つぎの比較ルーチンにはいるためには電流
値が下降中のときのみでさらにＮ＝１のとき、即ち前回
までは電流値が上昇中のときのみである（上昇から下降
への変わり目）。

【００３６】次に、前回の極大値Ｉｍに対して今回のＩ
ａｖｅｎがＩｍ＋α＜Ｉａｖｅ＜Ｉｍ＋βを満たすとき
のみ時間Ｔのカウントを開始させる。このとき、Ｉａｖ
ｅｎを次回までの極大値としてＩｍに代入しておく。さ
らに、電流値が下降中ということを示すため　Ｎ＝０を
代入する。時間Ｔが４秒を越えると再度カウントを開始
するためＴをリセットし、またＩｍも現在のＩａｖｅｎ
に変更した後、Ｔのカウントを開始する。

【００３７】次に、一定期間（本実施例では０．５秒間
）内における電流の最大値Ｉｍａｘを　もとめるために
、基準値Ｉｒｅｆ（Ｉｒｅｆ＝ブラシ駆動モータ作動中
のプラス側電流の最小電流値）よりもＩａｖｅｎが小さ
いときはＩｒｅｆをＩａｖｅｎに更新しておき、Ｉａｖ
ｅｎ−ＩｒｅｆをＩａに代入して、このＩａにより最大
値Ｉｍａｘを判断する。このＩｍａｘの計測方法は、ブ
ラシ駆動モータの経年変化による制御装置への影響を少
なくするためである。

【００３８】さらにＩａがロック電流Ｉｌｏｃｋ以上で
あるか否かを判断し、Ｉｌｏｃｋ以上である　ときは５
秒以上連続して経過するとブラシ駆動モータをＯＦＦさ
せ、Ｉｍａｘに０　を代入する。

【００３９】ＩａとＩｍａｘとを比較して、ＩａがＩｍ
ａｘ以上のときにはＩｍａｘをＩａに書き替えて更新し
ていく。そして、０．５秒毎に現在のＴとＩｍａｘを基
にファジィ推論のに　て作成したルックアップテ−ブル
図２２（マイコン内に記憶されている）に基ずいて送風
機制御トライアック３９の導通角度を決定する。

【００４０】次に、ファジィ制御するために必要なルッ
クアップテーブル図２２の導出方法について説明する。 まず、ファジィ推論のためのプロダクションル−ルを次
に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】この場合の条件部分の入力は、掃除する床
面の状態あるいは掃除を行う人が床用吸込口を床面に押
しつける力に応じて変化するブラシ駆動モータ１９の電
流値と、床用吸込口の床面摺動速さに応じて変化する電
流波形のピーク値からピーク値までの時間である。また
、結論部は、電動送風機７の入力値で、送風機制御トラ
イアック３９の導通角度に相当している。

【００４３】なお、条件部メンバーシップ関数を図２３
及び図２４に示し、結論部メンバ−シップ関数を図２５
に示す。これらメンバーシップ関数を基にＭＡＸ−ＭＩ
Ｎ合成法で推論し、重心法によって確定（ディファジィ
ファイア処理）している。ここで、ブラシ駆動モ−タ１
９の電流波形の極大値から極大値までの時間Ｔ，ブラシ
駆動モータ１９の電流Ｉのときの推論を図２６〜図３２
に示す。各プロダクションル−ルごとの推論結果の論理
和を取り、確定値を求めた結果を図３３に示す。本実施
例では図３３の斜線部（論理和）の重心を取り、この値
を確定値（送風機制御トライアック３０の導通角度とし
ている。なお、上記ファジィ推論を起こり得るすべての
時間Ｔ，電流Ｉについて演算した結果が前述のルックア
ップテ−ブル図２２に表示されている。

【００４４】本実施例ではブラシ駆動モ−タ１９の電流
波形の極大値から極大値までの時間Ｔとブラシ駆動モー
タ１９の電流Ｉとよりファジィ制御を行っているが、ブ
ラシ駆動モ−タ１９の電流波形の極大値から極大値まで
の時間Ｔを計測するのみで、その時間Ｔに比例して送風
機制御トライアックの導通角度を制御するようにしても
使用者の使用状況にあった電動送風機の入力制御ができ
る。すなわち、時間Ｔが短いときには使用者にとっては
負荷が軽く、素早く吸込口対を前後に摺動させているも
のと判断して、負荷を大きくするために送風機制御トラ
イアックの導通角度を大きくする。反対に、時間Ｔが長
いときには使用者にとっては負荷が重く、吸込口体を前
後に摺動させ難いものと判断して送風機制御トライアッ
クの導通角度を小さくする。この制御方法においても制
御回路は図１と全く同一で良く、マイコン３５内の処理
が、上記より簡単にできるだけである。

【００４５】次に動作ノッチ設定部３６の摺動操作部２
３を操作して手動制御位置「弱〜ハイパワ−」に設定す
ると、その制御一に応じた信号がマイコン３５に入力さ
れ、その値に基ずいて送風機駆動部３８及び送風機制御
トライアック３９が制御され、電動送風機７に各手動制
御位置に応じた電力が入力される。

【００４６】なお、本実施例では移動センサーとしてブ
ラシ駆動モータ１７の電流センサーを用いたが、床用吸
込口体１７に設けた車輪の回転数センサーや、吸込ホー
ス１３の手持ち部２２に設けた振り子によるセンサーを
代用しても良いことは明らかである。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の構成によると移動センサーに
より床用吸込口体の床面上の摺動移動状態を検知して電
気掃除機使用者の使用状況を判断するので、使用者にあ
った電動送風機の入力制御ができる。すなはち、急いで
掃除しようとして素早く吸込口体を動かしたときには入
力が上がり、素早く動かしても吸い残しがない。また、
ゆっくり動かすときには電力の無駄使いのないように入
力を低下させるのでどのような操作をしても十分に無駄
なく掃除ができる。

【００４８】請求項２の構成によると回転ブラシ駆動モ
ータの電流値を検出する電流センサーを設けるのみで床
用吸込口の摺動移動状態を判断できるので、複雑な部品
を増やすことなく、また、床面とセンサーを摺動させる
ことがないので摩耗の恐れもない。

【００４９】請求項３の構成によるとブラシ駆動モ−タ
の電流を検出する電流センサーにより使用状況を判断す
るとともに、ブラシ駆動モータの電流値周期を計測する
周期計測装置により床面の状態（例えば畳と絨緞の区別
）を判断しているので、掃除機使用者と床面に最適な電
動送風機の入力を決定することができる。さらに、セン
サーとしては、ブラシ駆動モータの電流センサーのみで
よく、コスト的にも従来品と比較してかわらない電気掃
除機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である電気掃除機の回路図。

【図２】同電気掃除機の断面図。

【図３】同電気掃除機の上面図。

【図４】同電気掃除機の全体側面図。

【図５】同電気掃除機の操作部上面図。

【図６】床用吸込口の部分断面図。

【図７】ブラシ駆動モータの電流波形（無負荷時）。

【図８】ブラシ駆動モータの電流波形（フロ−リング板
）。

【図９】ブラシ駆動モータの電流波形（毛足の短い絨緞
）。

【図１０】ブラシ駆動モータの電流波形（毛足の中ぐら
いの絨緞）。

【図１１】ブラシ駆動モータの電流波形（毛足の長い絨
緞）。

【図１２】ブラシ駆動モータの電流波形。

【図１３】電流センサーの検出電圧波形。

【図１４】ピ−クホ−ルド回路の検出電圧波形。

【図１５】ゼロクロス信号。

【図１６】リセット信号。

【図１７】図１４〜図１６の相互関係を示す拡大波形図
である。

【図１８】マイコンでの演算処理方法を示すフローチャ
ート。

【図１９】マイコンでの演算処理方法を示すフローチャ
ート。

【図２０】マイコンでの演算処理方法を示すフローチャ
ート。

【図２１】マイコンでの演算処理方法を示すフローチャ
ート。

【図２２】ルックアップテ−ブル。

【図２３】電流Ｉｍａｘのメンバーシップ関数。

【図２４】時間Ｔのメンバ−シップ関数。

【図２５】結論部メンバ−シップ関数。

【図２６】ファジィ推論の過程を模式的に表した説明図
。

【図２７】ファジィ推論の過程を模式的に表した説明図
。

【図２８】ファジィ推論の過程を模式的に表した説明図
。

【図２９】ファジィ推論の過程を模式的に表した説明図
。

【図３０】ファジィ推論の過程を模式的に表した説明図
。

【図３１】ファジィ推論の過程を模式的に表した説明図
。

【図３２】ファジィ推論の過程を模式的に表した説明図
。

【図３３】ファジィ推論の結果を模式的に表した説明図
。

【符号の説明】

１　　掃除機本体 ３　　集塵室 ７　　電動送風機 １７　　床用吸込口 １７ａ　床用吸込口体 １８　　回転ブラシ １９　　回転ブラシ駆動モータ ３５　　マイコン（周期計測装置，最大電流検出装置）
４０　　電動送風機制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電動送風機と集塵室を有する掃除機本
   体と、該掃除機本体の吸込口に連通されると共に床面上
   を摺動移動する床用吸込口体と、該床用吸込口体に設け
   床用吸込口体の移動を検知する移動センサ−と、該移動
   センサーの出力により前記電動送風機の入力を制御する
   電動送風機制御装置とを設けたことを特徴とする電気掃
   除機。
2. 【請求項２】　　電動送風機と集塵室を有する掃除機本
   体と、回転ブラシと該回転ブラシを駆動するブラシ駆動
   モータとを有する床用吸込口と、前記ブラシ駆動モ−タ
   に流れる電流を検出する電流センサーと、該電流センサ
   ーの検出値より電流値周期を計測する周期計測装置と、
   該周期計測装置の出力により前記電動送風機の入力を制
   御する電動送風機制御装置とを設けたことを特徴とする
   電気掃除機。
3. 【請求項３】　　電動送風機と集塵室を有する掃除機本
   体と、回転ブラシと該回転ブラシを駆動するブラシ駆動
   モータとを有する床用吸込口と、前記ブラシ駆動モ−タ
   に流れる電流を検出する電流センサーと、該電流センサ
   ーの検出値より電流値周期を計測する周期計測装置と、
   一定期間における前記ブラシ駆動モ−タの最大電流値を
   検出する最大電流検出装置と、前記周期計測装置の出力
   と前記最大電流検出装置の出力とを演算して前記電動送
   風機の入力を制御する電動送風機制御装置とを設けたこ
   とを特徴とする電気掃除機。