JPH07213468A

JPH07213468A - 電気掃除機の制御回路

Info

Publication number: JPH07213468A
Application number: JP6009086A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhisa Kawamata; 光久川又; Atsushi Hosokawa; 敦志細川; Kazuhiro Akojima; 一浩阿子嶋; Akiyoshi Hakoyama; 明義箱山; Masaki Kaji; 正貴梶
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1994-01-31
Publication date: 1995-08-15

Abstract

(57)【要約】【目的】電源電圧毎に電動送風機の入力を常に一定に保
つように制御することにより、経済的，効率的な制御を
するとともに電動送風機の保護をすることを目的として
いる。【構成】電流検出手段の信号レベルが一定になるように
点弧位相角を増減することにより、電動送風機の入力を
一定に保つように制御し、あらかじめ求めてある入力と
点弧位相角と電源電圧との関係を用い、前記電流検出手
段の信号レベルを一定に制御しているときの電動送風機
の点弧位相角から電源電圧値を求め、この電源電圧値か
ら前記電流検出手段の出力を一定に制御する信号レベル
の判定値を可変するようにした。【効果】電源電圧によらず電動送風機の入力を常に一定
に保つように制御することができ、経済的，効率的な制
御をするとともに電動送風機を保護することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動送風機の入力を一
定に保つように制御する電気掃除機の制御回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の電気掃除機においては、一般に、
電動送風機の吸引力により掃除機本体内を負圧にして、
ごみや塵を吸いとるものであった。また、最近では、特
開平5−95877 号公報の如く、電動送風機の電流を検出
する電流検出手段と電流検出手段の出力を増幅する増幅
手段と、増幅手段の出力により電動送風機の回転数を制
御する位相制御手段とを備え、位相制御手段は、増幅手
段からの信号レベルが一定になるように制御するものが
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の電気
掃除機では、ある一定の点孤位相角での制御であり、吸
い込み負荷が最大のとき、すなわち吸口が空中に有ると
き電動送風機の入力が最大となり無駄な電力を消費する
とともに電動送風機の整流ブラシの摩耗が大きくなると
いう問題を有していた。また、特開平5−95877号公報の
如く、電動送風機の電流を検出し、増幅した信号レベル
を一定になるように制御し、電動送風機の入力を一定に
することにより上記問題を解決することはできる。しか
し、一般に家庭用電源はばらつきを有しており、最大で
１０５Ｖ以上になることもある。上記制御では、電源電
圧が高くなれば電動送風機の入力も電源電圧に応じ高く
なってしまうため、電源電圧が１０５Ｖの状態では、電
動送風機の整流ブラシの摩耗は大きくなってしまい、電
動送風機の寿命が短くなってしまう。また、電源電圧に
誤って過電圧が印加されたときは電源電圧に応じて、全
風量領域で入力が上がってしまい、電動送風機の故障や
電気掃除機本体の熱変形を引き起こす要因となる。

【０００４】本発明は、上記課題を解決するもので、電
源電圧毎に電動送風機の入力を常に一定に保つように制
御することにより、経済的，効率的な制御をするととも
に電動送風機の保護をすることを目的としている。

【０００５】また、本発明では、電源電圧が異常に高い
ときまたは異常に低いときには電動送風機を停止あるい
は低速で回転させるとともにブザーやＬＥＤ等の表示手
段を用いて外部に表示することにより、電気掃除機の異
常状態での使用を防止するとともに過電圧状態における
モータを保護し、安全性の高い電気掃除機を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、電動送風機の電流を検出する電流センサと
前記電流センサの出力をレベル信号に変換する電流検出
手段と電源電圧を検出するための検出手段（電圧検出手
段）と、前記電流検出手段の出力により前記電動送風機
の入力を制御する位相制御手段とを備え、前記位相制御
手段は前記電流検出手段の信号レベルが一定になるよう
に点孤位相角を増減することにより、電動送風機の入力
を一定に保つように制御し、さらに、あらかじめ求めて
ある入力と点孤位相角と電源電圧との関係を用い、前記
電流検出手段の信号レベルを一定に制御しているときの
電動送風機の点孤位相角から電源電圧値を間接的に求
め、求めた電源電圧値から、前記電流検出手段の出力を
一定に制御する信号レベルの判定値を可変するようにし
たことを第一の目的を達成するための手段としている。

【０００７】また、上記第一の目的を達成するための手
段で求めた電源電圧値が所定の値（上限もしくは下限）
を越えたときは電動送風機を停止あるいは低速で回転さ
せるとともにブザーやＬＥＤ等の表示手段を用いて外部
に表示することにより、第二の目的を達成するための手
段としている。

【０００８】

【作用】本発明は上記第一の目的を達成するための手段
により、電源電圧によらず電動送風機の入力を常に一定
に保つように制御することができ、経済的，効率的な制
御をするとともに電動送風機を保護することができる。

【０００９】また、上記第二の目的を達成するための手
段により、電源電圧が異常に高いときまたは異常に低い
ときには電動送風機を停止あるいは低速で回転するとと
もにブザーやＬＥＤ等の表示手段を用いて外部に表示す
ることにより、電気掃除機の異常状態での使用を防止す
るとともに過電圧状態における電動送風機を保護するこ
とができ、安全性の高い電気掃除機を提供することがで
きる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い説明す
る。

【００１１】電気掃除機の構成は図２に示すようになっ
ている。掃除機本体１の内部に集塵室１１と電動送風機
２を有しており、ホース１２が掃除機本体１に接続され
ている。また、ホース１２は延長管１３を介して吸口１
４を接続している。また、ホース１２と延長管１３の接
続部には電動送風機２の吸い込み力等を制御するための
手元操作部１５を設けている。電気掃除機本体１の内部
には電動送風機２の電流を検出する電流センサ３０と電
流センサ３０からの出力をレベル信号に変換する電流検
出手段３１と交流電源４の電圧を直接あるいは間接的に
検出するための電圧検出手段３２と前記集塵室１１内の
負圧を検出する圧力センサ３７を備えた本体制御部３を
有する。

【００１２】次に図１をもとに本発明一実施例の制御回
路の構成を説明する。本体制御部３はマイクロコンピュ
ータ（以下マイコンと称す）３４を中心に構成され掃除
機本体１に吸引力を与える電動送風機２を双方向性スイ
ッチング素子（以下トライアックと称す）３５により位
相制御して吸引力を増減する。モータ駆動回路３６はマ
イコン３４からの位相制御信号をトライアック３５のゲ
ートに印加するためのインタフェース回路である。Ｈｚ
信号回路３９では位相制御の基準となるゼロクロス信号
を発生させる。また、本体制御部３の電源は、交流商用
電源４から電源回路３８により作られ、制御回路全体に
供給される。電流センサ３０は、電動送風機２の電流を
検出し、交流信号を出力する。電流センサ３０から出力
された交流信号は電流検出手段３１で整流，平滑され、
所定の値に増幅されたレベル信号に変換される。変換さ
れたレベル信号は、マイコン３４のＡＤ変換入力ポート
に入力される。また、圧力センサ回路３７は集塵室１１
内の負圧を検出し、レベル信号に変換してマイコン３４
のＡＤ変換入力ポートに出力する。マイコン３４はその
値から現在の風量や集塵室１１内のごみの量を算出す
る。

【００１３】上記構成において動作を説明する。図３
は、上記制御回路を使ったときの電気掃除機の吸口部の
風量と圧力および入力の関係を示したものであり、図４
は、従来の電気掃除機の吸口部の風量と圧力および入力
の関係を示したものである。図中、実線は電源電圧１０
０Ｖのときであり、破線は１０５Ｖのときである。横軸
は風量、縦軸は圧力および入力を示す。

【００１４】まず、電源電圧１００Ｖのときを説明す
る。従来の電気掃除機は、手元操作部１５からの信号を
もとにトライアック３５を点孤する位相角を決定し、電
動送風機の入力を制御する。この場合、ある一定の位相
角で制御するため、電気掃除機の吸口部の風量と圧力お
よび入力の関係は図４に示す様に電動送風機そのものの
特性曲線となっている。本発明の電気掃除機は、手元操
作部１５からの信号をもとに電流検出手段の信号レベル
を一定にするように制御する基準値（以下電流指令値と
称する）を決定する。決定した電流指令値をもとに位相
制御手段３３は、電流検出手段の信号レベルが一定にな
るように電動送風機２を制御する。例えば、集塵室１１
内のごみの量が増えてくると電動送風機２の負荷が減
り、電流値が下がり、電流センサ３０と電流検出手段３
１により電流の変化をとらえ電流検出手段３１の出力信
号レベルが下がり、電動送風機２の電流値を上げるよう
にマイコン３４が位相点弧角を速め、電動送風機２の電
流値をもとの水準に戻すように働く。また、ごみを取り
除くと電動送風機２の負荷が増え、電流値が上がり、電
流センサ３０と電流検出手段３１により電流の変化をと
らえ電流検出回路３１の出力信号レベルが上がり、電動
送風機２の電流値を下げるようにマイコン３４が位相点
弧角を遅くし、電動送風機２の電流値をもとの水準に戻
すように働く。従って、図３に示す様に全風量領域にお
いて入力を一定に保つことができる。

【００１５】次に電源電圧１０５Ｖのときについて説明
する。

【００１６】電源電圧値が上がると、電動送風機に流れ
る電流も増える。従って、電流センサ３０と電流検出手
段３１により電流の変化をとらえ電流検出手段３１の出
力信号レベルが上がり、電動送風機２の電流値を下げる
ようにマイコン３４が位相点弧角を遅くし、電動送風機
２の電流値をもとの水準に戻すように働く。従って、１
００Ｖのときと同じ電流指令値に電流検出手段３１の出
力信号レベルを制御するとすると、実際には図３の一点
鎖線に示されるように電源電圧が上がった分、入力は増
えてしまう。そこで本発明では、図６に示すように電圧
検出手段３２から電源電圧が１０５Ｖで有ることを算出
し、マイコン３４は電流指令値を１０５Ｖ用に変更（あ
らかじめ実験により１０５Ｖで入力が所定の値になるよ
うに設定しておく）する。位相制御手段３３は変更され
た電流指令値と電流検出手段３１の出力信号レベルとを
比較し、新しい電流指令に対して位相点弧角を増減させ
電動送風機２を制御する。従って、電源電圧が大きいと
きにも入力が上がることがないので、モータを保護する
ことができる。電圧の検出は、マイコン内部で電動送風
機の位相点孤角と電流検出手段３１の出力信号レベルか
ら以下に述べるように算出する。あらかじめ、各電源電
圧における位相点孤角と電流検出手段３１の出力信号レ
ベルの関係を求めテーブル化しマイコン内に記憶してお
く。図５に電源電圧１００Ｖのときの位相点孤角と出力
信号レベルの関係を示す。横軸は点孤位相角、縦軸は出
力信号レベルを示す。電源電圧が上がると電動送風機２
に流れる電流が増えるため、電流検出手段３１の出力信
号レベルが上がり、位相制御手段３３は電動送風機２の
電流値を下げるように位相点弧角を遅くし、電動送風機
２の電流値をもとの水準に戻すように働く。マイコン３
４はこの時の位相点孤角と電流検出手段３１の出力信号
レベルからあらかじめテーブル化されたデータをもとに
電源電圧を間接的に算出する。また、電流検出手段３１
の出力信号レベルを一定にするための位相点孤角は風量
によっても変化する。従って、圧力センサ３７の出力か
ら求めた風量によって算出した電源電圧の値を補正する
ことにより精度を上げることができる。

【００１７】また、電圧検出手段３２から算出された電
圧が異常に高い場合あるいは異常に低いときはマイコン
３４はモータ駆動回路３６への出力を停止するとともに
表示回路４０に異常表示の出力をするように指令をだ
す。表示回路４０は、指令にもとづき異常を報知する。
これにより、電動送風機を異常な電圧で使用することを
防ぐとともに過電圧から電動送風機２を保護することが
できる。図６に上記制御の概略フローを示す。

【００１８】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように本発明
によれば、電動送風機の電流を検出する電流センサと前
記電流検出手段の出力をレベル信号に変換する電流検出
手段と電源電圧を検出するための電圧検出手段と、前記
電流検出手段の出力により前記電動送風機の入力を制御
する位相制御手段とを備え、前記位相制御手段は前記電
流検出手段の信号レベルが一定になるように点孤位相角
を増減することにより、電動送風機の入力を一定に保つ
ように制御し、さらに、あらかじめ求めてある入力と点
孤位相角と電源電圧との関係を用い、前記電流検出手段
の信号レベルを一定に制御しているときの電動送風機の
点孤位相角から電源電圧値を間接的に求め、求めた電源
電圧値に応じて、前記電流検出手段の出力を一定に制御
する信号レベルの判定値を可変するようにしたことによ
り、電源電圧によらず電動送風機の入力を常に一定に保
つように制御することができ、経済的，効率的な制御を
するとともに電動送風機を保護することができる。

【００１９】また、求めた電源電圧値が所定の値（上限
もしくは下限）を越えたときは電動送風機を停止する
か、低速で回転させるとともにブザーやＬＥＤ等の表示
手段を用いて外部に表示することにより、電気掃除機の
異常状態での使用を防止するとともに過電圧状態におけ
るモータを保護し、安全性の高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】本発明の一実施例の制御回路のブロック図。

【図２】本発明の一実施例の電気掃除機の構成図。

【図３】本発明における電気掃除機の吸口部の風量と、
圧力および入力の関係図。

【図４】従来の電気掃除機の吸口部の風量と、圧力およ
び入力の関係図。

【図５】電源電圧１００Ｖのときの位相点孤角と出力信
号レベルの関係図。

【図６】本発明の一実施例の制御概略フロー。

【符号の説明】

１…掃除機本体、２…電動送風機、３…本体制御部、４
…交流電源、３０…電流センサ、３１…電流検出手段、
３２…電圧検出手段、３３…位相制御手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者箱山明義茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号株式会社日立製作所リビング機器事業部内 (72)発明者梶正貴茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号日立多賀テクノロジー株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電動送風機の電流を検出する電流センサと
前記電流センサの出力をレベル信号に変換する電流検出
手段と電源電圧を直接あるいは間接的に検出するための
検出手段（電圧検出手段）と、前記電流検出手段の出力
により前記電動送風機の入力を制御する位相制御手段と
を備え、前記位相制御手段は前記電流検出手段の出力と
電圧検出手段によって検出した電源電圧値をもとに前記
電動送風機を制御するようにしたことを特徴とする電気
掃除機の制御回路。
【請求項２】請求項１記載の電気掃除機において、前記
位相制御手段は前記電流検出手段の信号レベルが一定に
なるように点孤位相角を増減することにより、電動送風
機の入力を一定に保つように制御し、さらに、あらかじ
め求めてある入力と点孤位相角と電源電圧との関係を用
い、前記電流検出手段の信号レベルを一定に制御してい
るときの電動送風機の点孤位相角から電源電圧値を間接
的に求め、求めた電源電圧値に応じて、前記電流検出手
段の出力を一定に制御する信号レベルの判定値を可変す
るように制御するようにしたことを特徴とする電気掃除
機の制御回路。
【請求項３】請求項２記載の電気掃除機において、求め
た電源電圧値（点孤位相角）が所定の値（上限もしくは
下限）を越えたときは電動送風機を停止するかあるいは
低速で回転するまで電動送風機の点孤位相角を遅くする
ように制御したことを特徴とする電気掃除機の制御回
路。
【請求項４】請求項２記載の電気掃除機において、求め
た電源電圧値（点孤位相角）が所定の値（上限もしくは
下限）を越えたときは電動送風機を停止するかあるいは
低速で回転するまで電動送風機の点孤位相角を遅くする
ように制御するとともにブザーあるいはＬＥＤ等の表示
手段により外部へ異常を知らせることとしたことを特徴
とする電気掃除機の制御回路。