JPH0938008A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動送風機の吸引力を制御できるようにした
電気掃除機において、例えば吸込口よりも大きな物体を
吸引したときや、電流検知手段が故障したとき等におい
ても、電動送風機の入力を一定に保つように制御する。 【解決手段】 電流検知手段１８からの電流信号の１回
目の値をサンプリングしたのち、設定されたタイムラグ
の後、電流信号の２回目の値をサンプリングし、次いで
１回目の電流信号から２回目の電流信号を減算した偏差
(電動送風機５の負荷変化の大きさ)を求める。この偏差
が設定された値より大きいときはカーテンや薄い敷物等
を誤って吸い込んだときに相当するので、電動送風機へ
の供給電力を最小にして吸い込み力を小さくすることに
より、それらの異物を取り除きやすくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電動送風機の入力
を一定に保つ制御手段を設けた電気掃除機に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電気掃除機は、電動送風機を駆
動させることによって掃除機本体内を負圧にし、これに
よって発生した吸引力によって吸込口から塵埃を吸引
し、さらに管路を通じて該掃除機本体の集塵室内に集塵
するように構成されているが、近年、畳敷きや絨毯敷き
等、種々の床条件に対応して電動送風機の吸引力を制御
できるようにしたものが開発されるに至っている。

【０００３】このような電動送風機の吸引力を制御でき
るようにした電気掃除機の先行技術としては、例えば特
開平５−９５８７７号公報に開示されたものがある。こ
の先行技術例の電気掃除機は図９に示すように、電動送
風機１００の電流を検出する電流センサ１０１、全波整
流器１０２及び平滑コンデンサ１０３よりなる電流検出
回路１０４と、該電流検出回路１０４の出力を増幅する
オペアンプ１０５で構成した増幅回路１０６と、電動送
風機１００の回転数を制御する位相制御回路１０７と、
電動送風機１００への供給電力が一定になるように、増
幅回路１０６の出力に基づき位相制御回路１０７による
交流電源１０８の点弧位相角を制御するマイクロコンピ
ュータ１０９を設けた構成を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
行技術例によると、例えば絨毯敷きの床面のように電動
送風機に重負荷が加わる場合、吸込口を絨毯上に載せて
掃除を開始すると、掃除機本体内へ吸込む空気の量が減
少するため、電動送風機１００の負荷が軽くなる。この
ため電動送風機の電流値が下がるが、この微妙な電流変
化は電流検知手段１０４とその増幅手段１０６によって
捉えられ、その結果、増幅手段１０６の出力信号が上が
ることになる。

【０００５】この増幅手段１０６の出力上昇によりマイ
クロコンピュータ１０９は、電動送風機１００の電流値
を上げるように位相点弧角を速めて制御を行い、これに
よって電動送風機１００の電流値を元に戻すようにす
る。

【０００６】このようなマイクロコンピュータ１０９に
よる制御動作は絨毯等の場合は特に問題は生じないが、
カーテンなどを吸い込んだり、または吸込口より大きな
紙などを吸着した場合等においては、前述のようなマイ
クロコンピュータ１０９の制御動作であれば、自動的に
吸込力が上がることになるため、吸着したカーテンや紙
などを吸込口から離したり、取り除こうとしても、非常
に取り外しにくいという問題点がある。

【０００７】また、電流検知手段１０４または増幅手段
１０６が故障したとき、その出力信号は０Ｖまたは５Ｖ
に振り切るが、０Ｖの場合は電動送風機１００の電流値
を上げるように、逆に５Ｖの場合は電動送風機１００の
電流値を下げるように、マイクロコンピュータ１０９が
位相点弧角の調整を行うが、たとえ位相調整を行ったと
ころで、電流信号が変化しないため制御範囲に収束させ
ることができないという不具合が生じる。

【０００８】さらに、マイクロコンピュータ１０９の制
御動作によって電動送風機１００の位相点弧角を変更し
たとき、電流値は所要のタイムラグをもって収束する
が、位相点弧角を変更した直後にサンプリングすると過
渡期の電流値を捉えてしまうことになり、正しい制御が
行えなくなる。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、電動送風機の吸引力を制御できるように
した電気掃除機において、例えば吸込口よりも大きな異
物を吸引したときや、電流検知手段が故障したとき等に
おいても、電動送風機の入力を一定に保つように制御で
きるようにすることを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、電気掃除機本
体内に設けられた電動送風機と、前記電動送風機を流れ
る電流を検知する電流検知手段と、前記電動送風機への
供給電力を制御する位相制御手段と、前記電流検知手段
の出力に基づき前記電動送風機への供給電力が一定にな
るように前記位相制御手段の位相角を制御するマイクロ
コンピュータを備えた電気掃除機において、マイクロコ
ンピュータによって以下の制御を行うようにしている。

【００１１】すなわち、上記目的を達成するために本発
明の請求項１では、前記マイクロコンピュータは、電流
検知手段の出力信号偏差が一定時間内に所定値を超えた
とき、電動送風機への供給電力を最小値まで低下させる
ものである。この構成では、電流検知手段の出力信号が
一定時間内に定められた値を超えて低下したときは電動
送風機への供給電力を低下させるものであるから、たと
えばカーテンや薄物の敷物または丸めた紙くずなどを誤
って吸い込んだときは、電動送風機への供給電力を低下
させるため吸引力が下がり、吸込口よりも大きな異物を
容易に除去できるようになる。

【００１２】請求項２では、前記マイクロコンピュータ
は、前記電動送風機の電流値が設定値以上または設定値
以下となった場合に前記電動送風機への供給電力を一定
にするように制御するようにしている。この構成では、
電流検知手段の出力信号が設定された値以上または設定
された値以下となったとき、電動送風機への供給電力を
電流信号に無関係に、設定された位相点弧角で固定的に
制御するものであるから、例えば電流検知手段の故障の
時でも電動送風機への供給電力が極端に増大または減少
することがなくなり、掃除機の使用可能な状態を安定的
に維持するものである。

【００１３】請求項３では、前記マイクロコンピュータ
は、前記電動送風機への供給電力を変化させたときは、
電動送風機の電流値が安定するまでの一定時間電流検知
手段のサンプリングを禁止するか、あるいはサンプリン
グデータを採用しない形で制御するようにしている。

【００１４】この構成では、電動送風機への供給電力を
変更したとき、その後一定時間、電流信号のサンプリン
グを禁止するため、または電動送風機への供給電力を変
更後も電流信号のサンプリングは続けるが、供給電力変
更から一定時間はサンプリングした電流信号を電動送風
機の供給電力制御に採用しないため、過渡的な電流信号
を誤ってとらえることがなく、したがって安定した電力
制御が可能となる。

【００１５】なお、前記マイクロコンピュータによっ
て、電流信号と制御目標値との偏差により次の位相点弧
角を決定するようにすれば、例えば偏差が小さい場合
は、次の位相点弧角は現状の位相点弧角より少しだけ離
れた値とし、また、偏差が大きい場合には次の位相点弧
角は現状の位相点弧角より大きく離した値とするため、
例えば吸込口を浮かした軽負荷の状態から絨毯等の重負
荷の状態に移った時も電動送風機の供給電力を素早く対
応させることができ、レスポンスの良い電気掃除機を提
供することができる。

【００１６】また、前記マイクロコンピュータによっ
て、電流信号を多数回読み込み、その内の最大値と最小
値を除外し、中間値を平均化するようにすれば、電流信
号に含まれるノイズを確実に除去できるので、動作の安
定した電気掃除機を提供することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る電気掃除機の
実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１は電気
掃除機の全体構成を示す一部破断側面図である。上本体
１と下本体２とから構成された電気掃除機本体３の前部
には吸込口４を形成し、掃除機本体３に電動送風機５を
設け、該電動送風機５と吸込口４の間に、台紙６に貼り
付けられた集塵袋７を収納する集塵室８を設け、電動送
風機５の上方に制御回路９を設ける。そして、上本体１
の前面には、集塵袋７を交換するためにカバー１０が開
閉自在に設けられている。なお、１１は下本体２に回転
自在に設けた左右一対の車輪、１２は集塵袋７を集塵室
８に着脱させるためのクランプである。

【００１８】上記吸込口４には、サクションホース１５
が本体パイプ１３を介して着脱自在に装着され、サクシ
ョンホース１５の本体パイプ１３の反対側の端部には、
図示していないが延長管を介して吸込口体が接続された
手元パイプ１４が連結されている。

【００１９】図２は前記制御回路９の構成を示すブロッ
ク図である。図２において、１７はマイクロコンピュー
タであり、該マイクロコンピュータ１７には外部回路と
して電動送風機５の電流を検知する電流検知手段１８、
電動送風機５の位相制御を行う位相制御手段１９、電源
回路２０、リセット回路１６、及び報知手段３０が接続
されている。

【００２０】図３のフローチャートはマイクロコンピュ
ータ１７の制御動作を示している。以下、その動作を説
明すると、ステップ＃５で電流検知手段１８からの電流
信号の１回目の値(電流信号１)をサンプリングしたの
ち、ステップ＃１０で設定されたタイムラグの後、電流
信号の２回目の値(電流信号２)をサンプリングする。

【００２１】次いで、ステップ＃２０で２回目の電流信
号から１回目の電流信号を減算した偏差を求める。この
偏差は設定された時間における電流信号の変化の大き
さ、すなわち電動送風機５の負荷変化の大きさを表す。
ステップ＃２５でこの偏差が設定された値より大きいと
き、すなわちカーテンや薄い敷物等を誤って吸い込んだ
ときに相当し、その場合はステップ＃３０で電動送風機
への供給電力を最小にして吸い込み力を小さくすること
により、異物を取り除きやすくすることが可能となる。

【００２２】図４のフローチャートは本発明の第２の実
施形態におけるマイクロコンピュータ１７の制御動作を
示している。以下、その動作を説明すると、ステップ＃
１０５でサンプリングされた電流信号を、ステップ＃１
１０で先ず上限値と比較する。また、ステップ＃１１５
で電流信号が上限値以下のときは下限値と比較する。

【００２３】そして、もし電流値が上限値より大きいか
または下限値より小さいときは、ステップ＃１１０、＃
１１５で電流検知手段１８の故障と判定し、ステップ＃
１２０で電流信号の大きさに無関係に固定の位相点弧角
とすることにより、回路故障時にも掃除機の使用を可能
とするものである。

【００２４】図５のフローチャートは本発明の第３の実
施形態におけるマイクロコンピュータ１７の制御動作を
示している。以下、その動作を説明すると、ステップ＃
２０５でサンプリングされた電流信号をステップ＃２１
０で制御目標値と比較する。このとき、もし電流信号が
制御目標より外れているときは、ステップ＃２１５で位
相点弧角を変更して電動送風機５の供給電力を可変さ
せ、制御目標値に戻すように制御する。

【００２５】このとき、電動送風機の電流値は過渡的に
変動するため、その時点でサンプリングすると負荷変動
以外の要因がとり込まれるため正常な制御ができない。
そこで、位相点弧角を変更したときは、ステップ＃２２
０でタイムラグを設定し、タイムアップするまで、ステ
ップ＃２２５の次の電流信号をサンプリングを行わない
ようにすることで、安定した動作が可能となる。

【００２６】図６のフローチャートは本発明の第４の実
施形態におけるマイクロコンピュータ１７の制御動作を
示している。以下、その動作を説明すると、ステップ＃
３０５でサンプリングされた電流信号をステップ＃３１
０で制御目標値と比較する。このとき電流値が制御目標
から外れていれば、ステップ＃３１５で制御目標に収ま
るように位相点弧角を変更し、ステップ＃３２０で次の
電流信号サンプリングに移る。

【００２７】一方、ステップ＃３１０で電流値が制御目
標以内であれば、直ちにステップ＃３２０へ進み、次の
電流信号サンプリングに移る。そして、ステップ＃３２
５で２度目の電流信号と制御目標値を比較し、目標から
外れていれば、ステップ＃３３０で直前の位相点弧角変
更から一定時間経過しているかチェックし、もし一定時
間経過していれば、ステップ＃３３５で位相点弧角を変
更する。また、ステップ＃３３０で２度目電流信号が制
御目標以内かまたは直前の位相点弧角変更から一定時間
経過していないときは、次の処理に進む。

【００２８】本実施形態の制御によれば位相点弧角を変
更した後も、引き続き電流信号サンプリングを行うた
め、電流検知手段の故障時など異常時にも即座に対応す
ることができ、安定した掃除機動作が可能となる。

【００２９】図７のフローチャートは本発明の第５の実
施形態におけるマイクロコンピュータ１７の制御動作を
示している。以下、その動作を説明すると、ステップ＃
４０５でサンプリングされた電流信号を制御目標値と比
較し、制御目標値から外れているときはステップ＃４１
５で制御目標値からサンプリングされた電流信号を減算
して偏差を求める。

【００３０】

【表１】

【００３１】その偏差の大きさを例えば上記表１に示す
ように、３ランクに分ける。ランク１は偏差が割合小さ
い場合、ランク２は偏差が中ぐらいの場合、ランク３は
偏差が大きい場合と設定する。ステップ＃４２０でラン
ク１は制御目標値と現在の電流信号が割合近い場合であ
るから、次の位相点弧角は現状の位相点弧角±１として
ゆっくり近づける。ステップ＃４３０のランク３は制御
目標値と現在の電流信号が大きく離れている場合で、早
く制御目標内に収めるため、次の位相点弧角は現在の位
相点弧角±３としている。ステップ＃４２５のランク２
は両者の間にある。

【００３２】上記制御によれば、例えば絨毯掃除中に吸
込口を浮かした場合や、吸込口を浮かした状態から絨毯
上に置いたときなどの急激な負荷変動にも追随可能で、
使い勝手の良い掃除機を実現することができる。

【００３３】図８のフローチャートは本発明の第６の実
施形態におけるマイクロコンピュータ１７の制御動作を
示している。以下、その動作を説明すると、ステップ＃
５０５で電流信号のサンプリングを始め、ステップ＃５
１０で該電流信号を連続して１０回サンプリングする。
そして、それぞれのデータをＩ₁，Ｉ₂，…，Ｉ₁₀とし、
ステップ＃５１５で、そのうちの最大値Ｉ_max、最小値
Ｉ_minの２つを除く８回分のデータを電流信号として採
用し、判定に使用する。

【００３４】

【数１】

【００３５】この採用された電流値をステップ＃５２０
で上記数式１によって演算を行うことにより、電流信号
に乗ったノイズの除去が可能で、安定した掃除機動作を
確保することができる。

【００３６】

【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、安定した電気掃除機の動作を確保できる。す
なわち、請求項１によるときは、電動送風機の電流偏差
が定められた時間内に定められた値以上となったとき、
電動送風機への供給電力を最小にすることによって、誤
って吸い込んだカーテンや吸込口よりも大きな紙などの
異物を該吸込口から除去しやすくすることができる。

【００３７】請求項２によるときは、電動送風機の電流
値が設定された値以上または設定された値以下となった
とき、電動送風機への供給電力を一定にすることで、電
流検知手段の故障時にも電気掃除機の使用が可能とな
る。

【００３８】請求項３によるときは、電動送風機への供
給電力を変化させたときは、電動送風機の電流値が安定
するまでの一定時間電流検知手段のサンプリングを禁止
するか、あるいは電動送風機の電流値が安定するまでの
一定時間電流検知手段のサンプリングデータを採用しな
いことにより、ことで、過渡的な電流変動により誤動作
を防ぐとともに、電流検知手段の故障に素早く対応する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る電気掃除機の第１の実施形態を
示す一部破断側面図。

【図２】 その制御回路を示す全体構成図。

【図３】 そのマイクロコンピュータの動作を示すフロ
ーチャート。

【図４】 本発明に係る電気掃除機の第２の実施形態に
おけるマイクロコンピュータの制御動作を示すフローチ
ャート。

【図５】 本発明に係る電気掃除機の第３の実施形態に
おけるマイクロコンピュータの制御動作を示すフローチ
ャート。

【図６】 本発明に係る電気掃除機の第４の実施形態に
おけるマイクロコンピュータの制御動作を示すフローチ
ャート。

【図７】 本発明に係る電気掃除機の第５の実施形態に
おけるマイクロコンピュータの制御動作を示すフローチ
ャート。

【図８】 本発明に係る電気掃除機の第６の実施形態に
おけるマイクロコンピュータの制御動作を示すフローチ
ャート。

【図９】 従来の制御回路の一例を示すブロック図。

【符号の説明】

１ 電気掃除機本体 ２ 電動送風機 １７ マイクロコンピュータ １８ 電流検知手段 １９ 位相制御手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気掃除機本体内に設けられた電動送風
   機と、前記電動送風機を流れる電流を検知する電流検知
   手段と、前記電動送風機への供給電力を制御する位相制
   御手段と、前記電流検知手段の出力に基づき前記電動送
   風機への供給電力が一定になるように前記位相制御手段
   の位相角を制御するマイクロコンピュータを備えた電気
   掃除機において、前記マイクロコンピュータは、前記電
   動送風機の電流偏差が一定時間内に所定値以上となった
   場合に前記電動送風機への供給電力が最小となるように
   制御することを特徴とする電気掃除機。
2. 【請求項２】 電気掃除機本体内に設けられた電動送風
   機と、前記電動送風機を流れる電流を検知する電流検知
   手段と、前記電動送風機への供給電力を制御する位相制
   御手段と、前記電流検知手段の出力に基づき前記電動送
   風機への供給電力が一定になるように前記位相制御手段
   の位相角を制御するマイクロコンピュータを備えた電気
   掃除機において、前記マイクロコンピュータは、前記電
   動送風機の電流値が設定値以上または設定値以下となっ
   た場合に前記電動送風機への供給電力を一定にするよう
   に制御することを特徴とする電気掃除機。
3. 【請求項３】 電気掃除機本体内に設けられた電動送風
   機と、前記電動送風機を流れる電流を検知する電流検知
   手段と、前記電動送風機への供給電力を制御する位相制
   御手段と、前記電流検知手段の出力に基づき前記電動送
   風機への供給電力が一定になるように前記位相制御手段
   の位相角を制御するマイクロコンピュータを備えた電気
   掃除機において、前記マイクロコンピュータは、前記電
   動送風機への供給電力を変化させたときは、電動送風機
   の電流値が安定するまでの一定時間電流検知手段のサン
   プリングを禁止するか、あるいはサンプリングデータを
   採用しない形で制御することを特徴とする電気掃除機。