JPH05220078A - 電気掃除機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電動送風機の回転数を光式あるいは磁気式の
回転センサで検知して、その入力電力が一定となるよう
に制御する。 【構成】 本発明の第１または第２の構成の掃除機の制
御装置は、双方向導通素子で駆動される電動送風機と、
この電動送風機回転数を制御する速度制御装置と、この
速度制御装置は、前記電動送風機回転数に応じた周期の
パルス信号を発生する回転数検知部と、前記パルス信号
を入力とし、最適な通電比を制御する通電比制御部ある
いは、前記通電比を演算するマイクロコンピュータと、
前記通電比で、前記双方向導通素子を駆動する駆動部と
で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般家庭で使用される電
気掃除機の制御装置と回転数を検出する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に電気掃除機は、電動送風機の回転
する羽根で器内を負圧にして、ごみや塵を吸い取る機器
であり、近年では電動送風機の吸込力を掃除対象に応じ
て制御できるようになってきている。

【０００３】以下、図７及び図８を参照しながら従来の
電気掃除機に付いて説明する。図７は従来の電気掃除機
の外観図の一例である。掃除機本体１は内部に集塵室２
及び電動送風機３を有し、ホース４の差込部５を掃除機
本体１に差し込んで接続している。ホース４は延長パイ
プ５を介して吸込具６に接続され、また、ホース４と延
長パイプ５の接続部に電動送風機３の吸込力等を制御す
るための手元操作部７を設けている。

【０００４】次に図８は電動送風機の吸込力を制御する
ための回路図の一例である。図示のように電動送風機３
には電源スイッチ８を介して位相制御部９が接続されて
おり、位相制御部９は双方向性サイリスタ１０を備え、
この双方向性サイリスタ１０のゲート１１に電動送風機
３入力を位相制御するトリガ素子１２が接続されてい
て、トリガ素子１２の出力をコントロールする可変抵抗
１３とコンデンサ１４が接続され、それら可変抵抗１３
とコンデンサ１４の他端は双方向性サイリスタ１０の電
源端子につながれている。図中の１５は交流電源であ
る。

【０００５】以下、その動作について説明する。可変抵
抗１３を操作することにより、トリガ素子１２の双方向
性サイリスタ１０を点孤する位相時期が決められ、位相
時期が早ければ、すなわち可変抵抗１３の値が小さけれ
ば双方向性サイリスタ１０の点孤時期が速まり、電動送
風機３に印加される電力量は増える。また、可変抵抗１
３の抵抗値が大きければトリガ素子１２の双方向性サイ
リスタ１０を点孤する時期が遅れ、電動送風機入力電力
量が小さくなり吸込力も小さくなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気掃除機の構
成では、ある一定位相制御で吸い込み負荷が最大の時、
すなわち床ノズルを空中に向けて運転している場合、電
動送風機の入力が最大になり無駄な電力を消費し、電動
送風機のブラシの摩耗を促成していた。また、集塵袋に
ゴミがあるときとないときの吸い込み仕事率に差があ
り、使用者が違和感を感じさせていた。

【０００７】本発明は上記課題に鑑みてなされたもの
で、第１の目的は、電動送風機の回転数を一定に制御さ
せることにより、床ノズルを空中に向けて運転している
時の電動送風機の入力を抑えるものである。

【０００８】また、第２の目的は、電動送風機の回転数
の一定制御にマイクロコンピュータ等を用いて、制御装
置の簡素化を図るものである。

【０００９】さらに、第３の目的は、スリット状円盤
と、光式回転センサによる簡単な構成の回転数検出装置
を提供するものである。

【００１０】第４の目的は、円盤と、磁気式回転センサ
による信頼性の高い回転数検出装置を提供するものであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記第１の目的
を解決するために、双方向導通素子で駆動される電動送
風機と、この電動送風機回転数を制御する速度制御装置
と、この速度制御装置は、前記電動送風機回転数に応じ
た周期のパルス信号を発生する回転数検知部と、前記パ
ルス信号を入力とし、最適な通電比を制御する通電比制
御部と、前記通電比で、前記双方向導通素子を駆動する
駆動部とで構成される電気掃除機の制御装置。

【００１２】また、第２の目的を達成するために、双方
向導通素子で駆動される電動送風機と、この電動送風機
回転数を制御する速度制御装置と、この速度制御装置
は、前記誘導電動機回転数に応じた周期のパルス信号を
発生する回転数検知部と、前記パルス信号周期から適宜
な通電比を演算するマイクロコンピュータと、前記通電
比で前記双方向導通素子を駆動する駆動部とで構成され
る掃除機の制御装置。

【００１３】さらに、第３の目的を達成するために、電
動送風機の軸、またはそれに付随して回転する回転部位
に、外周がスリット状のスリット円盤が固着され、この
スリット円盤外周部を略挟み込む様に、光式の回転セン
サが配置され、前記回転センサより出力されたパルス信
号が制御回路部に入力され、前記パルス信号より、前記
回転数を判断する構成としたものである。

【００１４】第４の目的を達成するために、電動送風機
の軸、またはそれに付随して回転する回転部位に、略外
周上に永久磁石が装着された円盤が固着され、この円盤
の外周部略近傍に、磁気式の回転センサが配置され、前
記回転センサより出力されたパルス信号が制御回路部に
入力され、前記パルス信号より、前記回転数を判断する
構成としたものである。

【００１５】

【作用】上記した第１の構成により、ある一定値の位相
角における、床ノズルを空中に向けたときと床や絨毯に
つけたときの電動送風機入力電力の変化や、集塵袋のゴ
ミ量変化による電動送風機入力電力の変化を回転数検知
部で回転数変化情報として検知し、その回転数検知部よ
り検知された電動送風機の回転数と、設定の所望回転数
とを比較して、その差がなくなるように双方向導通素子
の通電比を決定し、これにより回転数一定制御を行なう
ことにより、これと相関のある電動送風機入力電力を常
時一定となるように制御することができる。

【００１６】また、上記した第２の構成により、ある一
定値の位相角における、床ノズルを空中に向けたときと
床や絨毯につけたときの電動送風機入力電力の変化や、
集塵袋のゴミ量変化による電動送風機入力電力の変化を
回転数検知部で回転数変化情報として検知し、回転数検
知部より検知された誘導電動機の回転数と、所定の所望
回転数とを比較して、その差がなくなるように双方向導
通素子通電比をマイクロコンピュータによる演算で求
め、安定した誘導電動機の回転が得られるように制御す
ることにより、これと相関のある電動送風機入力電力も
より安定に常時一定となるように制御することができ
る。

【００１７】また、第３の構成により、電動機の回転駆
動と同期して回転するスリット状円盤のスリット効果、
即ち光の透過・遮断により、スリット部に配置された光
式の回転センサ出力信号から電動機回転数情報を得る。

【００１８】さらに、第４の構成により、電動機の回転
駆動と同期して円盤が回転することにより発生する磁界
変動を、円盤の略外周部に配置された磁気式の回転セン
サにより抵抗変化の信号として取り出し、その信号から
電動機回転数情報を得る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の電気掃除機の制御装置の一実
施例について、図１に基づいて説明する。

【００２０】図１は、本発明の電気掃除機の制御装置の
一実施例である。図中２０は、双方向導通素子２１で駆
動される電動送風機である。２２は、この電動送風機回
転数を制御する速度制御装置で、前記電動送風機回転数
に応じたパルス周期の信号を発生する回転数検知部２３
と、この回転数検知部２３のパルス信号より、最適な通
電比を制御する通電比制御部２４と、前記双方向導通素
子のゲート信号を与える駆動部２５とで構成される。

【００２１】以下の構成で、以下に本実施例の動作につ
いて図５および図６を基に説明する。図１に示す双方向
導通素子２１を動作させ、ステータ巻線に商用交流１０
０Ｖの電源を印加させると電動送風機２０が駆動され
る。すると、回転センサ２３から図５（１）で示す様な
周期ＴFB（周波数ｆFB＝１／ＴFB）の矩形波が出力さ
れ、これが通電比制御部２４に入力される。その通電比
制御部２４では、その信号を微分回路部２６および時定
数回路部２７を通して、同図（３）の実線で示されるよ
うなその周期に比例した振幅の鋸波が得られる。これと
設定値２８を与える同図（３）一点鎖線で示す基準値と
を比較部２９で比較すると、同図（４）に示す様な鋸波
の振幅に比例、または基準値に逆比例したパルス幅の同
図（４）の実線で示されるような信号が得られる。さら
に、これを平滑回路部３０で同図（４）の一点鎖線で示
されるような電圧信号に平滑される。また、この電圧信
号をＶ／Ｉ変換部３１で、定電流源の電流値Ｉに変換さ
れ、さらにこの信号を積分回路部３２で、図６（１）に
示す商用交流のゼロボルトレベルのタイミングでパルス
を発生するタイミング発生部３３出力に同期して、積分
される。この積分回路部３２出力は、基準値３４と比較
部３５で比較され、その基準値を越えるまで（その時間
ＴOFF）、駆動部３５よりオフ信号が出力され、その基
準値を越えた時に、オン信号が出力される。その時の商
用交流の半波の周期Ｔに対するオン時間との比、すなわ
ち（Ｔ−ＴOFF）／Ｔを通電比と呼び、そのＴOFFで、所
望回転数を制御している。これは例えば、基準値を一定
とした場合、負荷が重くなり回転数が落ちてきたら（回
転周期が長くなったら）、Ｖ／Ｉ変換部１８出力電流値
が大きくなるため、導通比は大きくなり、電動機印加実
効値電圧が大きくなり、その結果、回転力が大きくな
る。また逆に、負荷が軽くなり回転数が上昇したら（回
転周期が短くなったら）、Ｖ／Ｉ変換部３１出力電流値
が小さくなるため、導通比は小さくなり、電動機印加実
効値電圧が小さくなり、その結果、回転力が小さくな
る。このようにして、回転数を検知し、その大きさに応
じて、電動機に印加される実効値電圧、すなわち回転力
を制御し、負荷によらず、安定した回転が得られる。

【００２２】このような構成及び動作によって例えば床
ノズルを空中から絨毯に乗せ掃除を始めると、吸い込む
空気の量が減り電動送風機２０の吸い込み負荷が軽くな
り回転数が上がると、回転力を下げるべく、導通比を小
さく、その逆に、床ノズルを空中に上げた時、負荷が重
くなり回転数が落ちたら、導通比を広げ、回転力をあげ
る。このようにして、電動送風機２０の入力電力を設定
値に制御するものである。

【００２３】次に、本発明の第２の構成の掃除機の制御
装置の一実施例について、図２に基づいて説明する。

【００２４】図２は、本発明の掃除機の制御装置の一実
施例である。図中６０は、双方向導通素子６１で駆動さ
れる電動送風機である。６２は、この電動送風機回転数
を制御する速度制御装置で、前記電動送風機回転数に応
じたパルス周期の信号を発生する回転数検知部６３と、
この回転数検知部のパルス信号より、適宜な通電比を演
算するマイクロコンピュータ６６、前記通電比で前記双
方向導通素子に駆動信号を与える駆動部とで構成され
る。

【００２５】以上の構成で、以下に本実施例の動作につ
いて説明する。図２に示す双方向導通素子６１を動作さ
せ、ステータ巻線に商用交流１００Ｖの電源を印加させ
ることによって、電動送風機６０が駆動される。する
と、回転センサ６３から図５（１）と同様な周期ＴFB
（周波数ｆFB＝１／ＴFB）の矩形波が出力され、これが
マイクロコンピュータ６４の演算部６６に入力される。
その演算部６６では、設定値ｆSとの偏差Δｆ＝ｆFB−
ｆSに適当な比例定数を乗じた値で、カウンタ部６７の
目標値を増減して非導通時間を決めている。そこで決定
した目標値で、タイミング発生部６８のタイミングパル
スに同期して、カウンタがスタートし、目標値となった
ら、出力を反転する。そのカウンタがスタートするタイ
ミングで、駆動部６５よりオフ信号が出力され、そのカ
ウンタが目標値に到達した時に、オン信号が出力され
る。その時の商用交流の半波の周期Ｔに対するオン時間
との比、すなわち（Ｔ−ＴOFF）／Ｔを通電比と呼び、
そのＴOFFで、所望回転数を制御している。これは例え
ば、設定値を一定とした場合、負荷が重くなり回転数が
落ちてきたら（回転周期が長くなったら）、カウンタの
目標値を小さくする。すると、導通比は大きくなり、電
動機印加実効値電圧が大きくなり、その結果、回転力が
大きくなる。また逆に、負荷が軽くなり回転数が上昇し
たら（回転周期が短くなったら）、カウンタの目標値が
大きくなる。このため導通比は小さくなり、電動機印加
実効値電圧が小さくなり、その結果、回転力が小さくな
る。このようにして、回転数を検知し、その大きさに応
じて、電動機に印加される実効値電圧、すなわち回転力
を制御し、負荷によらず、安定した回転が得られる。

【００２６】このような構成及び動作によって例えば床
ノズルを空中から絨毯に乗せ掃除を始めると、吸い込む
空気の量が減り電動送風機６０の吸い込み負荷が軽くな
り回転数が上がると、回転力を下げるべく、導通比を小
さく、その逆に、床ノズルを空中に上げた時、負荷が重
くなり回転数が落ちたら、導通比を広げ、回転力をあげ
る。このようにして、電動送風機６０の入力電力を設定
値に制御するものである。

【００２７】図３が本発明の掃除機の回転数検出装置の
一実施例で、図中４０は、掃除機の電動送風機の軸４１
に付随して回転する回転部位に固着され、外周４２がス
リット状のスリット円盤、４３は、このスリット円盤の
外周部４２を略挟み込む様に、配置された光式の回転セ
ンサで、発光部４４および受光部４５よりなる。前記回
転センサ４３より出力されたパルス信号が制御回路部４
６に入力され、前記パルス信号より、前記回転数を判断
する構成である。

【００２８】次に、動作について簡単に説明する。制御
回路部４６からの制御信号により、電動送風機がある回
転数Ｎで駆動される時、これと同軸のスリット円盤３２
も同じ回転数で回転する。すると、スリット円盤４０の
外周部４２のスリットによって、回転センサ４３の受光
部４５では、受光・遮光が繰り返される。すると、その
出力には、その回転数およびスリット形状に応じた矩形
波が出力される。これを制御回路部４６で、この矩形波
の周期Ｔより、Ｎ＝１／（Ｔ×ｎ）、（ｎはスリット部
４２の波数で定数）で、回転数が判断する。

【００２９】図４が本発明の掃除機の回転数検出装置の
一実施例で、５０は、掃除機の電動送風機の軸５１に付
随して回転する回転部位に固着された、略外周上に永久
磁石５２が装着された円盤、５３は、この円盤の略外周
部に配置された、磁気式の回転センサ５３、この回転セ
ンサ５３より出力されたパルス信号が制御回路部５４に
入力され、前記パルス信号より、前記回転数を判断す
る。

【００３０】次に、動作について簡単に説明する。制御
回路部５４からの制御信号により、電動送風機がある回
転数Ｎで駆動される時、これと同軸の円盤５０も同じ回
転数で回転する。すると、円盤５０の永久磁石５２によ
って、回転センサ５３部分の磁界は、周期的に変化が繰
り返される。すると、その出力には、その回転数および
永久磁石の磁界の強さ、配置等に応じて磁気抵抗効果に
より、抵抗値が周期的に変化する。この変化を制御回路
部５４で、電圧変動として入力し、さらに波形整形し
て、矩形波を得る。そして、この矩形波の周期Ｔより、
Ｎ＝１／（Ｔ×ｎ）、（ｎは永久磁石５２の数で定数）
で、回転数が判断する。

【００３１】

【発明の効果】上記本発明の第１の構成の掃除機の制御
装置によれば、ある一定位相制御ポジションにおいて、
床ノズルを空中に向けたときと床や絨毯につけたときの
電動送風機入力の変化や、集塵袋のゴミ量変化による微
妙な電動送風機入力の変化を回転数検出装置で検知し
て、常に電動送風機入力を一定に保つように制御回路で
位相制御することにより、経済的で効率的な電気掃除機
を提供することができる。

【００３２】また、本発明の第２の構成の掃除機の制御
装置によれば、双方向導通素子と駆動部を用いて、さら
にそれをマイクロコンピュータにより制御する構成によ
り、簡素で経済的な掃除機の入力電力一定制御装置を提
供することができ、極めて有益な発明である。

【００３３】さらに、本発明の第３の構成の掃除機の回
転数検出装置によれば、電動送風機回転軸にスリット状
の円盤とフォトインタラプタなどの光式回転センサのみ
で、簡素で経済的な構成で回転数検知装置が提供でき、
極めて有用な発明である。

【００３４】本発明の第４の構成の掃除機の回転数検出
装置によれば、電動送風機回転軸に永久磁石付きの円盤
と磁気抵抗素子などの磁気式回転センサのみで、簡素で
検知部信頼性がより高い構成の回転数検知装置が提供で
き、極めて有用な発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の構成の掃除機の制御装置の一実
施例を示す構成図

【図２】本発明の第２の構成の掃除機の制御装置の一実
施例を示す構成図

【図３】本発明の第３の構成の掃除機の回転数検出装置
の一実施例を示す構成図

【図４】本発明の第４の構成の掃除機の回転数検出装置
の一実施例を示す構成図

【図５】本発明の第１及び第２の構成の掃除機の制御装
置を説明するタイミングチャート図

【図６】本発明の第１及び第２の構成の掃除機の制御装
置を説明する別のタイミングチャート図

【図７】従来の電気掃除機の外観図

【図８】従来の電気掃除機の回路図

【符号の説明】

２０，６０ 電動送風機 ２１，６１ 双方向導通素子 ２３，６３ 回転数検知部 ２４ 通電比制御部 ２５，６５ 駆動部 ３３，６８ タイミング発生部 ６４ マイクロコンピュータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】双方向導通素子で駆動される電動送風機
   と、この電動送風機回転数を制御する速度制御装置と、
   この速度制御装置は、前記電動送風機回転数に応じた周
   期のパルス信号を発生する回転数検知部と、前記パルス
   信号を入力とし、最適な通電比を制御する通電比制御部
   と、前記通電比で、前記双方向導通素子を駆動する駆動
   部とで構成される電気掃除機の制御装置。
2. 【請求項２】双方向導通素子で駆動される電動送風機
   と、この電動送風機回転数を制御する速度制御装置と、
   この速度制御装置は、前記誘導電動機回転数に応じた周
   期のパルス信号を発生する回転数検知部と、前記パルス
   信号周期から適宜な通電比を演算するマイクロコンピュ
   ータと、前記通電比で前記双方向導通素子を駆動する駆
   動部とで構成される掃除機の制御装置。
3. 【請求項３】電動送風機の軸、またはそれに付随して回
   転する回転部位に、略外周がスリット状のスリット円盤
   が固着され、このスリット円盤のスリット部を略挟み込
   む様に、光式の回転センサが配置され、前記回転センサ
   より出力されたパルス信号が制御回路部に入力され、前
   記パルス信号より、前記回転数を判断する掃除機の電動
   送風機の回転数検出装置。
4. 【請求項４】電動送風機の軸、またはそれに付随して回
   転する回転部位の略外周上に永久磁石が装着された円盤
   が固着され、この円盤の外周部略近傍に、磁気式の回転
   センサが配置され、前記回転センサより出力されたパル
   ス信号が制御回路部に入力され、前記パルス信号より、
   前記回転数を判断する掃除機の電動送風機の回転数検出
   装置。