JPH0475624A - 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 本発明は、床面の状態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。

（ロ）　従来の技術 従来床用吸込具の回転ブラシ駆動モータの電流の変化を
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６４−５２４３
０号公報に示されている。

しかしながら、通常掃除時には回転ブラシ駆動モータの
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、はとんど変化のないものである。そのため１．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ー
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、床面の種類に対応したきめの細かい電動
送風機の入力制御ができなかった。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 本発明は、回転ブラシ駆動用のモータに流れる電流のピ
ーク値を検出して演算処理し、電動送風機の入力が床面
の状態に応じた最適の入力になるよう制御する電気掃除
機を得ることを目的とするものである。

（ニ）　　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、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
有する床用吸込具と、電動送風機と集塵室とを有する掃
除機本体と、前記ブラシ駆動モータに流れる電流を検出
する電流センサーと、該電流センサー出力値の電源周波
数の１／２サイクルまたは１サイクル毎のピーク値を検
出するピークホールド回路と、該ピークホールド回路の
出力値を演算して前記電動送風機の入力を制御する電動
送風機制御回路とを具備することを特徴としている。

（ホ）　作　　　用 上記構成により掃除機運転状態においては、ブラシ駆動
モータの電流を検出する電流センサーにより検出した出
力値からピークホールド回路にてブラシ駆動モータに流
れる電流のピーク値を求め、該ピーク値を電動送風機制
御回路にて演算して床面の状態を判断し、その床面に最
適の入力に電動送風機を制御する。

（へ）　実施例 本発明の一実施例を図面に基ずき以下に詳述する。

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を介して連通ず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。

７は前記送風機収納室６内に収納される電動送風機で、
吸気側７ａを前記集塵室３に気密に連通している。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。

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
ホース連結筒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
。

１７は床用吸込具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２゜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。

２４は掃除機本体２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ー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２
４は、第４図に示すようにゴミ量表示部２６と、パワー
コントロール表示部２７と、ファジィ制御表示部２８と
からなる。前記ゴミ量表示部２６は３個の発光ダイオー
ド（Ｄｌ）〜（Ｄ３）で照射されて紙袋フィルター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−）’（Ｄ４）にて照射されて電
動送風機７がファジィ制御中である時に点灯表示するも
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）〜（Ｄ８）に対応する４段のノツチ
表示部（弱）（中）（強）（ハイパワー）からなる。

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（Ｄｌ）〜（Ｄ８）や、反射板３１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には電動送風機７の吸気側７ａの空間に
チューブ３３を介して接続され、吸気側７ａの圧力を測
定する半導体圧力センサー３４と、ブラシ駆動モータ１
９の電流を測定する電流センサー３５と、放熱板３６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
３７がとりつけられている。

次に、第１図に示す回路ブロック図および第２図に示す
フローチャートに基ずいて説明する。

３８はマイクロコンピュータＣ以下マイコンという）で
、該マイコンは演算処理部や入出力部や記憶部などを１
チツプ化したものである。

動作ノツチ設定部３９は摺動操作部２１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３８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〜ハイパワー」によって各々対応す
る信号電圧を前記マイコン３８に入力する。

４０は圧力検知部で、半導体圧力センサー３４を使用し
て電動送風機７の吸気側７ａの圧力の変化を検知する。

２４は前述の機能表示部、４１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）は前記動作ノツチ設定部３９
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。

４２は送風機駆動部、４３は送風機制御トライアックで
ある。

さらに４４はブラシ駆動モータ１９の電流検知部（床セ
ンサー）で、掃除している床面の種類、例えば毛足の長
い絨椴、毛足の短い絨鍛、畳、フローリングなどによっ
て回転ブラシ１８の負荷が変化し、それに伴いブラシ駆
動モータ１９の電流値が変化するのを検知するものであ
る。該電流検知部（床センサー）４４は電流センサー４
５とピークホールド回路４６から構成されており、電流
センサー４５で検出した検出値をフィルターでノイズ除
去した後ピークホールド回路４６でピーク値をホールド
し、電源周波数の半サイクルごとにマイコン３８に入力
されている。

４７は商用電源で電源部４８を介してマイコン３８に入
力されている。４９はゼロクロス信号発生部で、送風機
制御トライアック４３の制御や電流検知部４４における
電流のピーク値検出のためにマイコン３８に入力されて
いる。

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。第８（ａ）図〜第８（ｅ）図は床用吸
込具１７の無負荷時（ａ）、および、フローリング床（
ｂ）、毛足の短い絨椴（ｃ）、毛足の中ぐらいの絨椴（
ｄ）、毛足の長い絨椴（ｅ）、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。

絨椴を掃除する場合、床用吸込具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次ぐ電流が流れる。また、床用吸
込具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、はとんど同じ電流値を示している。従って、ブラ
シ駆動モータ１９の電流値で床面の状態を検出するため
に本実施例では、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を、床用吸込具１７を前後
方向へ往復動させて掃除するときの１ストロークに要す
る平均の時間より少し長い時間（本実施例では１．５秒
間）の最大値を検出して床面の状態を判断している。

第９（ａ）図〜第９（ｅ）図は半サイクル毎の電流検知
部４４における各部の波形図である。

第９（ｆ）図は第９（ｃ）図、第９（ｄ）図、第９（ｅ
）図の相互の関係を示す拡大波形図である。

電流センサー４５はブラシ駆動モータ１９の電流に比例
した電圧を検出している（第９（ａ）図）。この検出電
圧をピークホールド回路に入力する。ピークホールド回
路４６では各検出電圧のピーク値をマイコン３８からの
ゼロクロス信号に基スいてマイコン３８に入力し、その
後、マイコン３８からのリセット信号に基ずいてピーク
値をノセットしている。

次に、ブラシ駆動モータ１９の電流に比例したピークホ
ールド回路４６の出力のマイコン３８内部で演算処理方
法を第２（ｂ）図のフローチャートにより説明する。

まず、電流の平均値Ｉ　ａｖｅ、最大値Ｉ　ｗａｘに定
数Ｉ　ｃｏｎｓｔを入れて、１．５秒タイマーをスター
トさせる。つぎ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４６の検出電圧）の半サイク
ルのピーク値Ｉｎを読み込み、Ｉｎの前回の半サイクル
のピーク値Ｉ　ｎ−＋と、前々回の半サイクルのピーク
値Ｉ　ｎ−ｔとを平均してＩ　ａｗｅとする。

Ｉ　ａｖｅが０　（ブラシ駆動モータ１９の電流が０な
ので、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）のとき、ＩａをＯにしてメインル
ーチンに戻る。

Ｉ　ａｖｅがＯでないならば、Ｉ　ｍａｘと比較し、１
ａｙｅの方が大きければＩ　ｍａｘを更新する。

上記処理を１．５秒間（通常床用吸込具を前後に往復さ
せる１ストロークに要する時間は約１秒であり、１．５
秒あればブラシ駆動モータ１９の電流のピーク値が存在
する）行い、この間のＩｍａＸの最大値を求め、これを
Ｉｐに置きかえて、メインルーチンに戻る。

つぎにメインルーチンの動作を説明する。まず、動作ノ
ツチ設定部３９の摺動操作部２３を操作してファジィ制
御位置「ファジィ」に設定すると、半導体圧力センサー
３４により検出される圧力Ｐに相当する電圧Ｖｐをマイ
コン内に読み込むとともにブラシ駆動モータ１９の電流
Ｉｐを電流検知部４４からマイコン３８内に読み込む。

マイコン３８内では記憶部に記憶させであるブラシ駆動
モータ電流の比較最小値Ｉ　ｒｅｆｍｉｎと比較し、Ｉ
ｐの方が大きい場合には、さらに比較基準値１　ｒｅｆ
と比較する。この時Ｉｐのほうが小さい場合このＩｐの
値をＩｒｅｆとして置き換え、Ｉｐのほうが大きい場合
はそのままＩ　ｒｅｆ　−Ｉ　ｐを演算し、その演算結
果値をＩａとする。

次に、ｒａが記憶部に記憶させであるブラシ駆動モータ
のブラシロック時（ブラシに布切れなどが絡み着きブラ
シが停止した状態）の電流Ｉ　１ｏｃｋより大きい場合
には、回転ブラシがロック状態であるか否かを判断する
ためにマイコンに内蔵されたモータロックタイマー（図
示せず）のカウントを開始する。ＩａがＩ　１ｏｃｋよ
り小さい場合にはモータロックタイマーをクリアして次
の状態に進む。モータロックタイマーの値が所定値以上
（本実施例では５秒間）になると回転ブラシがロックさ
れているものと判断してブラシ駆動モータ１９の焼損防
止のためにブラシ駆動モータ１９の電源供給をストップ
してＩａの値をＯにする。反対に、ブラシ駆動モータ１
９がロック状態でないと判断した場合には、半導体圧力
センサー３４の検出値Ｖｐとマイコン３８内の記憶部に
記憶させである半導体圧力センサー３４の比較基準値Ｖ
ｒｅｆとを比較してＶｒｅｆ−ｖｐを演算してＶａを求
める。

このようにしてもとめたＩａとＶａからマイコン内に記
憶されたルックアップテーブル（第１０図）に基ずいて
送風機制御部４７を制御して電動送風機７の入力を制御
するようになっている。

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（９１０図）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ールを次に示す
。

ルール（１） ｉｆ正圧力小さ（ａｎｄ電流が小さい ｔｈｅｎ入力中ぐらい ルール（２） ｉｆ正圧力小さ（ａｎｄ電流が大きい ｔｈｅｎ入力大入力 用−ル（３） ｉｆ正圧力中ぐらいａｎｄ電流がやや小さいｔｈｅｎ入
力やや大きく ルール（４） ｉｆ正圧力中ぐらいａｎｄ電流が中ぐらいｔｈｅｎ入力
大入力 用−ル（５） ｉｆ正圧力やや大きいａｎｄ電流が中ぐらいｔｈｅｎ入
力大入力 用−ル（６） ｉｆ正圧力大きい ａｎｄ電流が非常に小さい ｔｈｅｎ入力小さく ルール（７） ｉｆ電流が非常に小さいｔｈｅｎ入力小さくこの場合の
条件部の入力は半導体圧力センサー３４の検出値と、掃
除する床面の状態に応じて変化するブラシ駆動モータ１
９の電流値である。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４３の導通角に相当する
。

なお、条件部メンバーシップ関数を第１１（ａ）図及び
第１１（ｂ）図に示し、結論部メンバーシップ関数を第
１２図に示す。これらメンバーシップ関数を基にＭＡＸ
−ＭＩＮ合成法で推論し、重心法によって確定（デイフ
ァジィファイア処理）している。すなわち、圧力Ｐ、ブ
ラシ駆動モータの電流Ｉのときの推論を第１３（ａ）図
〜第１３（ｇ）図に示す。各プロダクションルールごと
の推論結果の論理和をとり、確定値を求めた結果を第１
３（ｈ）図に示す。ここでは、第１３（ｈ）図の斜線部
（論理和）の重心をとり、この値を確定値（送風機制御
トライアックの導通角（θ°））としている。なお、上
記ファジィ推論を、起こりうる総ての圧力Ｐ、ブラシ駆
動モータの電流Ｉについて演算した結果が前述のルック
アップテーブルに表示されている。

次に、動作ノツチ設定部３９の摺動操作部２３を操作し
て手動制御位置「弱〜ハイパワー」に設定すると、その
制御位置に応じた信号がマイコン３８に入力され、その
値に基ずいて送風機駆動部４２及び送風機制御トライア
ック４３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。

以上のように、本実施例では電動送風機７の吸気側７ａ
の圧力Ｐとブラシ駆動モータ１９の電流Ｉとをファジィ
推論することにより電動送風機の入力を床面に応じた最
適の値になるよう制御する方法を示したが、従来の制御
方法（例えば、圧力Ｐと電流Ｉとの組み合わせを総て記
憶しておき、その組み合わせに応じて電動送風機を制御
する方法）により、電動送風機７の吸気側７ａの圧力Ｐ
とブラシ駆動モータ１９の電流Ｉから演算して電動送風
機７の入力を制御するようにしても床面に応じた入力に
なるよう制御することは可能である。

（ト）　　発明の効果 本発明の電気掃除機は以上のように構成されており、ブ
ラシ駆動モータの電流を電流センサーにて検出し、その
検出値のピーク値より電動送風機の入力を制御している
ので、床面の状態をきめこまかく判断でき、それに応じ
て最適の電動送風機入力値に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における電気掃除機の制御部
ブロック図、第２（ａ）図及び第２（ｂ）図は各々同フ
ローチャート図、第３図は同電気掃除機全体図、第４図
は同電気掃除機本体の上面図、第５図は同断面図、第６
図は同電気掃除機の手持ち部正面図、第７図は同電気掃
除機の床用吸込具の部分断面図、第８（ａ）図〜第８（
ｅ）図は各々同ブラシ駆動モータの電流波形を示す図、
第９（ａ）図〜第９（ｅ）図は各々ブラシ駆動モータ電
流波形とピークホールド回路の出力波形を示す波形図、
第９（ｆ）図は第９（ｃ）図、第９（ｄ）図、第９（ｅ
）図の相互の関係を示す拡大波形図、第１０図は同電気
掃除機のファジィ推論結果であるルックアップテーブル
を示す図、第１１（ａ）図及び第１１（ｂ）図は各々同
電気掃除機の条件部メンバーシップ関数を示す図、第１
２図は同電気掃除機の結論部メンバーシップ関数を示す
図、第１３（ａ）図〜第１３（ｈ）図はファジィ推論の
過程を模式的に表した説明図である。 １８・・・回転ブラシ、１９・・・ブラシ駆動モータ、
１７・・・床用吸込具、３・・・集塵室、１・・・掃除
機本体、４５・・・電流センサー　４６・・・ピークホ
ールド回路、３８・・・電動送風機制御装置（マイコン
）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）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具と、電動送風機と集塵室と
   を有する掃除機本体と、前記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と、該電流センサー出力値
   の電源周波数の１／２サイクルまたは１サイクル毎のピ
   ーク値を検出するピークホールド回路と、該ピークホー
   ルド回路の出力値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回路とよりなる電気掃除機。