JPH11221180A - 電気掃除機 - Google Patents

電気掃除機

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JPH11221180A
JPH11221180A JP10339853A JP33985398A JPH11221180A JP H11221180 A JPH11221180 A JP H11221180A JP 10339853 A JP10339853 A JP 10339853A JP 33985398 A JP33985398 A JP 33985398A JP H11221180 A JPH11221180 A JP H11221180A
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敦志 細川
Hisanaka Suga
久央 須賀
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は最もパワーが必要な吸込仕事率が最大
となる点において十分な電力を電動送風機に供給するも
のである。 【解決手段】電動送風機の電流検出を行うことにより電
気掃除機の消費電力、風量を演算し、吸込仕事率が最大
となる点において目標値と一致させることで達成され
る。吸込仕事率が最大となる点において目標とする電力
を電動送風機に供給する(電動送風機を目標とする消費
電力にするよう制御する)ことで十分な吸込性能が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気掃除機内の電動
送風機の電流を検出し、その検出値により消費電力(又
は回転数)制御を行うものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電気掃除機の入力を行うものとし
て掃除機内の負圧を検出して、その負圧の状態により電
力制御を行うものがあるがその風量−圧力特性の代表的
なものは図2に示すようなものであった。電動送風機の
特性として風量Q減少と共に消費電力は減少する傾向に
あるため、吸込仕事率Poにおける風量Qpの点では初
期状態Q1においての消費電力に比べて消費電力が減少
するため十分な吸込性能を得ることができなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記、従来技術は電動
送風機の特性に対し、最もパワーが得られず、吸込性能
の点から十分な配慮がなされていなかった。本発明の目
的は従来のこうした欠点をなくし、最もパワーが必要な
吸込仕事率のピーク点において十分な電力を電動送風機
が消費し得る制御方法を有する電気掃除機を供給するも
のである。
【0004】
【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、電動送風機に流れる電流を検出することによ
りその検出信号により電力制御回路内で演算し、電動送
風機の消費電力を把握し、電力制御回路内でフィードバ
ックすることにより目標とする消費電力で運転させるも
のである。
【0005】電動送風機の電流を検出することで、消費
電力=電圧×電流×力率により消費電力は演算できる。
これを予め、設定された目標値との比較し、差を極少化
(0に近づけていく)することにより、掃除機における
風量と圧力の状態が変わっても所定の点で目標とする消
費電力に制御することが可能である。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図1は本発明の一実施例による電気
掃除機の制御ブロック図である。1は交流電源、2は電
流ヒュ−ズ、3はノイズ低減用の雑音防止コンデンサ、
4は電動送風機、5は電動送風機4の動作停止を行うス
イッチング用の双方向性半導体素子、6は電動送風機4
に流れる電流iを検出するための電流検出素子、7は検
出した電流iの信号処理を行う電流検出回路である。そ
の中で8は電流検出素子6により検出された電流iの信
号Viを増幅する増幅回路、9は増幅された信号を低周
波数信号成分のみとり出す低周波数信号出力回路、10
は増幅された信号を一定以上の高い周波数成分のみとり
出す高周波数信号出力回路又は、増幅された信号を中間
帯域の周波数成分のみとり出す中間帯域周波数信号出力
回路である。11は制御回路を駆動するための電源回
路、12は双方向性半導体素子5をON−OFFするた
め、G端子へトリガ信号を送るトリガ回路、13は掃除
機内の負圧を検出して電気信号に変換するための圧力セ
ンサ回路、14は使用者が電気掃除機の運転停止及び複
数の運転モードの中の一つを選択するといったスイッチ
を含み、ホ−ス手元部に制御回路が位置するホース手元
スイッチ回路、15はマイクロコンピュータ、16は電
気掃除機の運転状態等を例えば発光ダイオードの点灯、
消灯で表示するような表示回路、17は掃除機内の温度
を検出して電気信号に変換する温度センサ回路、18は
マイクロコンピュータ15を動作させるための発振回路
である。
【0007】次に制御回路の動作について説明する。使
用者が図4に示すように掃除機本体a、ホースb、延長
管c、吸口dを接続した状態で電源プラグを投入し、ホ
ース手元スイッチ回路14内にあるスイッチを押すと電
気掃除機が運転を始める(即ち、電動送風機が回転す
る)。このとき、マイクロコンピュータ15はホース手
元SW回路から運転指令信号をD2端子でOUT端子か
らトリガ信号をトリガ回路12を通して双方向性半導体
素子5のG端子へ送られる。双方向性半導体素子5はG
端子へトリガ信号が送られると主電極T1、T2間が導通
(ON)状態になり、電動送風機4が回転する。実際上
の電動送風機にかかる端子電圧とトリガ信号の関係は図
5のようになり、トリガ信号の出力されるタイミングに
より電動送風機に印加される電圧が変わる。従って電流
も変化し、消費電力も変えることができる(このような
制御方法を一般に交流位相制御といい、t/Tを交流位
相制御角θとする)。
【0008】図6は電流検出回路の各部の電圧波形で電
動送風機4に流れる電流は、電流検出素子6から電圧V
2に変換され、増幅回路8を通した後の電圧V3となり、
低周波信号出力回路9を通してマイクロコンピュータ1
5のA/D1端子に入り、その波形は(C)に示すよう
な正弦波形になる。一方、高周波数信号出力回路又は中
間周波数出力回路10を通った波形はマイクロコンピュ
ータ15のD1端子に(d)に示すような方形波パルス
になる。(a)の電流波形に出ている低周波の正弦波形
にのっている高周波リップル成分は電動送風機のモータ
部分は一般に整流子モータであり、整流子モータの電機
子の有するスロットによって起きる磁束脈動によるもの
であり、モータ回転数N×電機子スロット数S=リップ
ル周波数Fの関係により発生するものである。このリッ
プル成分を図6(d)のように検出することでその周波
数をカウントして電機子スロット数Sで割ることにより
モ−タ回転数Nがわかる。又、図6(c)のように電流
iも求めているので、掃除機の風量Qは一般にQ∝i・
N即ちQ=K・i・N(Kは比例定数)で与えられ、マ
イクロコンピュータ内で演算を行うことにより、風量Q
を求めることができる。さらに掃除機の消費電力W=i
・Vcosψで与えられる。そこで図7に示すフローチ
ャートのようなアルゴリズムで電力を目標値に一致させ
ることができる。ここで電動送風機は交流位相制御を行
うと力率cosψは正弦波電圧を印加した時より、電流
変動が大きく、鉄損も増加し、高調波成分が増加するた
め、一般的には力率cosψは低下する。そこで予め、
交流位相制御角θと力率cosψとの関係を求めてお
き、電動送風機の製作公差により交流位相制御角θが変
化しても各々θに対応したcosψを与えることで電力
を目標値に近づけることができる。
【0009】図2は従来、電力制御を行わない場合の風
量Qに対する圧力(真空度)H、消費電力W、吸込仕事
率Pの関係を示す。このグラフからわかるように従来例
では吸込仕事率Pの最大点Q=Qpにおいては開放風量
Q=Q1に比べて消費電力が低下していることがわか
る。即ち、十分な吸込性能が得られないことになる。こ
れに対し、図3の二点鎖線・一点鎖線・実線は本発明の
一実施例による制御の風量Qに対する圧力(真空度)
H、消費電力W、吸込仕事率Pの関係を示すものである
(点線部分は従来例を示している)。即ち、吸込仕事率
Pの最大点Q=Qpにおける消費電力は制御なしの場合
の開放風量Q=Q1における消費電力とほぼ同一であ
り、目標値に一致させることができる。これは前述の通
り、電動送風機の製作公差に関係なく又、交流位相制御
角の変動についてもcosψを変化させることで対応す
るため、精度よく、電力制御を実現できるものである。
又、風量演算も可能なため、図3に示すように吸口を空
中に持ち上げて掃除を行っていない状態と見なされる大
風量側(Q>Q2)ではそれほど電力消費を必要としな
いため、電力を下げて運転する。又、低風量側(Q<Q
3)ではフィルタの目詰り・流路の閉寒(障害物が延長
管・ホース等に詰ったことによる)又はそれに近い状態
と見なされるため、実質的には掃除ができない状態であ
り、電動送風機の過熱を防ぐ意味でも消費電力は大幅に
下げる必要があることによるものである。
【0010】以上、本発明の一実施例によれば電動送風
機の製作公差やそれに関係する交流位相制御角のθの変
動に影響を受けることなく、吸込仕事率Pの最大点にお
いて消費電力Wを目標とする値にほぼ一定に制御するこ
とが可能であり、電動送風機に吸込仕事率最大点Q=Q
pにおいて必要十分な電力で運転することが可能であ
り、その性能を十分引き出すことが可能であり、従って
十分な吸込性能を得ることができる。又、本実施例では
圧力センサを使用しているが風量演算が可能なため、圧
力センサを特に用いなくても前述の制御は可能であり、
特別な風量センサ、圧力センサを用いることなく、最適
な電力(又は回転数)制御を行うことが低コストにて可
能となる。又、大風量側(Q>Q2)及び小風量側(Q
<Q3)で余分な電力を消費することなく、省エネルギ
−となり、騒音も低減できる。本実施例では電動送風機
の回転数も検出できるので電力制御だけでなく、回転数
制御も可能で回転数に依存する吸込性能は、実際の使用
上よりきめ細かな制御が可能となる。即ち予め、回転数
と吸込み性能との関係を求めておき、吸口がどの床面上
を掃除しているかを圧力センサ(圧力レベル・圧力変動
を検出する)等のデ−タにより床面を判定し、目的とす
る回転数に電動送風機を制御することが可能である。
【0011】
【発明の効果】本発明は従来の欠点であった掃除機の風
量が減少すると消費電力が減少して吸込仕事率のピ−ク
点において十分な電力を与えられず、目標とする吸込性
能が得られない点により目的の吸込性能を得ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による電機掃除機の制御回路
ブロック図である。
【図2】従来の電機掃除機の風量−圧力(真空度)・消
費電力・吸込仕事率の関係を示す図である。
【図3】本発明の一実施例による電機掃除機の風量−圧
力(真空度)・消費電力・吸込仕事率の関係を示す図で
ある。
【図4】電機掃除機の基本構成図である。
【図5】交流位相制御を説明する電圧波形である。
【図6】電流検出回路各部における電圧波形である。
【図7】発明の一実施例による電力制御を示すフロ−チ
ャ−トである。
【符号の説明】
4…電動送風機、5…双方向性半導体素子、6…電流検
出素子、7…電流検出回路、9…低周波数信号出力回
路、10…高周波数信号出力回路又は、中間周波数信号
出力回路、15…マイクロコンピュータ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】掃除機本体ケースとこれに内蔵された電動
    送風機とこの消費電力または回転数制御を行う制御回路
    を有すると共に、前記電動送風機に流れる電流を検出す
    る電流検出回路を有し、この電流検出回路から送られる
    信号に基づいて前記制御回路が前記電動送風機の制御を
    行うものにおいて、吸込仕事率最大点における消費電力
    又は回転数を電流検出により目標とする消費電力又は回
    転数との差を求め、段階的にその差を0に近づけていく
    ことで最終的には吸込仕事率最大点における消費電力又
    は回転数を目標値にほぼ等しく制御することを特徴とす
    る電気掃除機。
  2. 【請求項2】請求項1において前記、電流検出回路内に
    低周波数信号出力回路と高周波信号出力回路又は中間帯
    域周波数信号出力回路を有することを特徴とする電気掃
    除機。
  3. 【請求項3】請求項1において低周波数信号出力回路か
    らの信号I1と高周波信号出力回路又は中間帯域周波数
    信号出力回路からの信号I2により電気掃除機の風量演
    算を行うことを特徴とする電気掃除機。
  4. 【請求項4】請求項1において前記消費電力又は回転数
    制御を行う制御回路は交流位相制御を行うと共に吸込仕
    事率最大点における交流位相制御状態に応じて予め、設
    定された力率の一つを選択し、その力率を用いて消費電
    力=電圧×電流×力率の演算により前述の電力制御を行
    うことを特徴とする電気掃除機。
  5. 【請求項5】請求項1において目標とする消費電力を無
    制御状態における電気掃除機の開放風量、即ち最大風量
    時の消費電力としたことを特徴とする電気掃除機。
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