KR930008373B1 - 전기청소기의 운전방법 및 그 장치 - Google Patents

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Description

전기청소기의 운전방법 및 그 장치

제 1 도는 본 발명의 일실시예를 나타낸 전기청소기 구동장치의 제어블록도.

제 2 도는 주로 전동송풍기의 제어부를 나타낸 블록도.

제 3 도는 전동송풍기의 성능곡선도.

제 4a, b 도는 피청소면의 상태에 의한 전동송풍기의 부하전류의 변동상태도.

제 5 도∼제 9 도는 운전제어칙의 상위에 의한 전동송풍기의 성능곡선도.

제 10 도는 본 발명의 일실시예의 주요부 블록구성도.

제 11 도는 제 10 도의 실시예의 전체구성도.

제 12 도∼제 15 도는 제 10 도의 실시예의 제어칙에 관한 목표치함수를 나타낸 선도.

제 16 도는 제 10 도의 실시예의 신호처리장치의 처리수순을 나타낸 플로차트.

제 17 도는 제 10 도의 실시예의 전환장치의 외관도.

제 18 도는 전환장치의 변형예를 나타낸 외관도.

제 19 도는 본 발명의 다른 실시예의 사용부 블록구성도.

제 20 도는 제 19 도의 실시예의 주요부 외관도.

본 발명은 전기청소기의 운전방법에 관한 것이며, 특히 피청소면이나 청소기의 눈막힘상태에 따라서 최적 운전되는 전기청소기의 운전 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반의 전기청소기는 피청소면의 상태에 무관계하게 흡입풍량에 대하여 입력이 일정하게 되어 있다. 따라서, 피청소면, 청소대상물에 따라서는 흡입력이 너무 강하거나 또는 너무 약하거나 하여 최적의 또는 사용자로서 쾌적한 제어를 할 수 없다.

이 문제를 해결하기 위해서는, 예를들면 피청소면의 상태에 따라서 입력을 제어하고, 전기청소기의 흡입풍량을 조정함으로써 대처할 수 있다. 전기청소기의 흡입풍량을 조정하는 수단으로서, 먼저 생각할 수 있는 것은 구동용 전동송풍기의 회전수를 가변으로 하는 것이다. 전동송풍기의 회전을 변화시키는데에 사이리스터를 사용하여 위상제어하는 것이나, 인버터의 의해 제어되는 것이 알려져 있다.

일본국 특개소 59-146632호 공보 기재의 전기청소기는 전자에 속하는 것이며, 청소할 각종 바닥면의 상태에 맞추어서 운전선택할 수 있도록 한 것이다.

또, 일본국 특개소 56-34325호 공보에 기재된 것에 의하면, 흡입구가 청소면의 흡착되거나 여과기가 눈막힘 되었다는 것을 검지하여, 미리 정한 운전제어칙(制御則)(이하, 단지 제어칙이라 함)에 따라서 제어하도록 한 전기청소기가 알려져 있다.

상기공개공보(일본국 특개소 59-146632)에서는 흡입풍량에 따라서 운전방식을 선택할 수 있다고 기재는 되어 있지만, 각종 운전방식은 위상제어에 의해 입력을 조정하는 것 뿐이며, 전동송풍기 자체의 기본 특성을 변화시켜서, 최적 운전시키는 것까지는 기술되어 있지 않다. 일반의 전기청소기에 사용되고 있는 교류정류자 전동기로 이루어지는 전동송풍기는 제 3 도에 나타낸 바와같이 직권( 直卷 )특성을 가지고 있으며, 여기서 바닥면을 청소했을 경우, 전기청소기의 흡입구가 바닥면에 흡착하면 풍량 Q이 내려가서 전동송풍기의 회전수 N가 증가하고, 또 흡착력이 증대되므로, 쾌적한 청소를 할 수 없다. 여기서, 위상제어에 의해 전동송풍기의 입력을 내려서, 제 3 도의 파선과 같은 특성으로 바꾸어도, 풍량Q이 내려가면 회전수 N가 증가한다고 하는 직권특성은 변화되어 있지 않으므로, 상기와 마찬가지로 소풍량칙으로 흡착하게 되어 쾌적한 청소는 할 수 없다.

또, 상기 일본국 특개소 56-34325호 공보의 제어방식은 사용조건에 따라서 변화하는 청소기의 상태량(예를들면 풍량, 압력, 전류 등)의 변화량에 비례 또는 반비례시킨다고 하는 일정한 함수 또는 이득(gain)을 가지고 하나의 정해진 제어칙에 따라서 제어하는 방식이기 때문에, 조건이 변하면 좋지않은 상태가 발생되는 경우가 있다.

이것에 대하여, 제 12 도에 나타낸 흡입특성도를 참조하여 설명한다. 제 12 도의 횡축은 흡입풍량 Q을 나타내며, 종축은 전동송풍기의 회전수 N, 그 전력 W, 흡입정압(靜壓) H을 나타내고 있다. 여기서, 예를들면 제어칙을 커튼 등이 흡입구에 흡착되어 밀폐상태에 가까워진 것을 흡입정압 H이 상승함으로써 검출하여, 그 흡입정압 H을 도시한 점선으로 표시한 바와같이 저감시키도록 회전수 N 또는 전력 W을 제어하고, 이에 의해 커튼 등의 흡착을 방지하는 형태로 설정되어 있다고 하면, 융단바닥 등과 같이 강한 흡인력이 요구되는 사용상태에 있어서 흡입구가 융단바닥에 밀착하면, 상기의 경우와 마찬가지로 흡인력을 내리는 방향으로 제어가 작용해버리고, 필요한 흡인력이 얻어지지 않는다고 하는 좋지 않은 상태가 발생하는 것이다.

또, 사용하는 사람의 체력의 차(어른과 아이), 또는 사용하는 시간대(낮과 밤)라고 하는 사용자의 기호나 각종 사용조건에 맞추어서 적절한 제어를 행하여, 흡인력이나 소음을 제어하는데는 상기 종래기술과 같이 하나의 제어칙에 의해 대응하는 것은 불가능하다고 하는 문제가 있었다.

본 발명의 주된 목적은 상기의 문제점을 감안하여 피청소면의 상태나 청소대상물에 따라서 흡입량이 최적 제어되는 전기청소기의 운전방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고정적인 제어칙으로 제어하는 방식의 종래기술에 의해 발생되는 결점을 해결하고, 사용조건이나 사용자의 기호등에 대응시켜서 적절한 제어칙으로 운전제어할 수 있는 전기청소기를 제공하는데 있다.

상기 주된 목적은 최소한 전동송풍기와 이 전동송풍기를 가변속 운전하는 속도제어장치를 구비한 전기청소기의 운전방법에 있어서, 상기 속도제어장치에는 미리 복수 종류의 전동송풍기의 운전제어칙을 기억시켜두는 동시에, 청소중에 상기 전동송풍기의 부하전류치를 차례로 검출하고, 그 부하전류치로부터 피청소면의 상태를 추정한 후, 이 추정된 피청소면에 적합한 운전제어칙을 상기 속도제어장치에 미리 기억되어 있는 운전제어칙중에서 선택하고, 이 선택된 운전제어칙에 의해 상기 전동송풍기를 회전시킴으로써 달성된다.

상기 운전방법에 의하면, 전기청소기의 전동송풍기의 부하전류는 피청소면의 상태나 대상물의 성상 또는 여과기의 눈막힘 정도에 따라서 변동범위가 변화하므로, 이 부하전류의 변동범위로부터 피청소면의 상태 등 또는 눈막힘상태의 검출이 가능하다.

그러므로, 검출된 눈막힘상태에 있어서의 피청소면의 상태 등에 적응한 전동송풍기특성을 얻을 수 있는 운전제어칙에 의해 전동송풍기를 운전하면, 여러가지 다른 양태의 청소에 대하여도 최적제어가 가능해진다.

또한, 상기 다른 목적은 흡입구를 통해 흡입부압에 의해 집진용기에 먼지를 포집하는 전동송풍기와, 이 전동송풍기의 회전수를 제어하는 송풍기제어장치를 구비하여 이루어지는 전기청소기에 있어서, 청소기의 각종 상태량의 상관관계를 특정하게 이루어지는 복수의 제어칙을 발생하는 제어칙발생장치와, 이 제어칙발생장치의 하나의 제어칙을 선택하는 전환장치와, 이것에 의해 선택된 제어칙에 의거하여, 검출되는 청소기의 상태량을 그 목표치에 일치시키도록 상기 송풍기 제어장치에 제어량을 출력하는 신호처리장치를 구비한 전기청소기에 의해 달성된다.

이와같이 구성함으로써, 사용에 있어서 전환장치에 의해 사용조건 또는 기호에 따른 제어칙의 제어칙발생장치를 선택한다. 이로써, 청소기의 운전상태량(풍량, 압력, 전류, 회전수 등)이 그 제어칙에 따라서 자동적으로 조정되어서, 사용조건이나 기호에 따른 흡입성능이나 소음제어를 실현할 수 있다. 그리고, 사용조건이 예를들면 융단바닥에서 커튼 등으로 변화한 경우에는 제어칙발생장치를 전환함으로써 간단하게 대응시킬 수 있고, 종래와 같은 결점은 해소된다.

다음에, 본 발명의 일실시예에 대하여 제 1 도∼제 9 도에 따라서 설명한다.

일반적으로 전기청소기는 종래부터 전동송풍기의 전동기에는 교류정류전동기가 주로 사용되고, 최근에는 고속화와 동시에 피청소면에 따라서 흡입능력을 조정하기 위해, 위상제어장치를 사용한 가변속제어방식이 많아지고 있다. 가변속제어하는 다른 수단으로서는, 인버터제어장치와, 브러시레스직류전동기, 유도전동기, 리액턴스전동기 또는 히스테리시스전동기를 조합한 방식이 있다. 다음에 설명하는 일실시예는 인버터제어장치와 브러시레스직류전동기를 조합한 가변속제어방식을 이용하고 있다.

제 1 도는 제어장치의 개략구성을 나타낸 블록도이다. 제 2 도는 제어회로이다.

제 2 도에 있어서, (1)은 인버터제어장치를 나타내고 있다. (2)는 교류전원이며, 이 교류전원(2)을 정류회로(3)에서 정류하고, 콘덴서(4)로 평활하게 하여 인버터회로(5)에 직류전기 Ed을 공급한다. 인버터회로(5)는 트랜지스터 TR₁∼TR₆와, 각각의 트랜지스터 접속된 환류(還流) 다이오드 D₁∼D₆로 구성된 120도 통전형 인버터이며, 그 교류출력전압은 직류전기 Ed의 플러스전위측 트랜지스터 TR₁∼TR₃의 통류기간(전기 각 120도)이 펄스폭변조를 받아서 초퍼동작함으로써 제어되는 것이다. 또, 트랜지스터 TR₄∼TR₆의 공통에 미터단자와 환류다이오드 D₄∼D₆와의 공통음극단자 사이에 저항 R1이 접속되어 있다.

브러시레스 직류전동기(6)는 2극 영구자석으로 이루어지는 회전자 R와 전기자권선 U, V, W을 가지고 있다. 이들 권선 U, V, W에 흐르는 부하전류 Id는 상기 저항 R₁의 전압강하로서 검출할 수 있다.

브러시레스직류전동기(6)의 속도를 제어하는 제어회로는 마이크로콤퓨터(7), 회전자 R의 자극위치를 홀소자(8)로부터의 출력을 받아서 검출하는 자극위치검출회로(11), 저항 R₁의 전압강하로부터 부하전류 Id의 값을 검출하는 전류검출회로(12), 트랜지스터 TR₁∼TR₆를 구동하는 베이스드라이버(13) 및 실제의 사용자가 조작하는 기동스위치(14)로 구성되어 있다.

전류검출회로(12)는 저항 R₁의 전압강하를 받아서 부하전류 Id를 검출하고, A/D변환기 등에 의해 전류검출회로(12S)를 형성하는 회로이다.

또, 마이크로콤퓨터(7)는 CPU(7-1), ROM(7-2), RAM(7-3)을 포함하고 있으며, 이들은 도시하지 않으나, 어드레스버스나 데이터버스 및 콘트롤버스 등에 의해 서로 접속되어 있다. 그리고, 상기 ROM(7-2)에는 브러시레스직류전동기(6)을 구동하는데 필요한 프로그램 예를들면 속도의 연산처리속도지령의 입력처리, 속도제어처리 등을 기억시켜 두고, 복수의 운전제어칙을 기억시킨 함수테이블(15)을 구비하고 있다.

한편, RAM(7-3)은 상기 ROM(7-2)에 기억시킨 여러가지의 프로그램을 실행함에 있어서, 필요한 각종 외부정보를 독해기입하는데 사용된다.

트랜지스터 TR₁∼TR₆는 마이크로콤퓨터(7)로 처리, 생성된 점호신호(7S)에 따라서 베이스드라이버(13)에 의해 각각 구동된다. (16)은 전압지령회로이며, 초퍼신호를 생성한다.

브러시레스직류전동기(6)에서는 고정자권선에 흐르는 권선전류는 그 전동기(6)의 출력토크에 대응하므로, 역으로 인가전류를 변화시키면 출력토크를 가변할 수 있다. 즉, 인가전류를 조정함으로써, 브러시레스직류전동기(6)의 출력토크를 연속적으로 임의로 변화시킬 수 있다. 또, 인버터의 구동주파수를 변화시킴으로써 회전속도를 자유로이 변화시킬 수 있다

제 3 도는 일반적인 직권(直卷) 특성을 가진 전동송풍기를 사용한 전기청소기의 특성곡선을 나타낸다. 제 3 도에 있어서 횡축은 풍량 Q(㎥/분), 종축에는 흡입성능을 나타내는 흡입작업율 Pout, 상기 전동송풍기의 회전수 N 및 부하전류 Id를 취하고 있다.

예를들면, 바닥면 위로 청소하는 경우 흡입구의 밀착도가 높아져서 풍량 Q이 저하된다. 다음에, 흡입구가 바닥면에서 떨어진 경우에는 풍량 Q이 증가한다. 실제의 청소중에는 흡입구가 바닥에 흡착되기도 하고 떨어지기도 하는 것이 반복되므로, 부하전류 Id, 회전수 N의 중감이 반복된다. 이 부하전류 Id의 청소중의 변동상태를 제 4a, b 도에 나타낸 제 4 도(a)는 바닥면 위에서의 부하전류 Id의 벼농상태를 나타내며, 또한 제 4b 도는 융단위에서의 부하전류 Id의 변동상태를 나타낸다. 이를 도면에서 명백한 바와같이, 부하전류 Id의 변동범위는 바닥면 위에서의 최대치 I₁₁와 융단 위에서의 최대치 I₁₃는 대략 같은 값이며, 또한 융단 위에서의 최소치 I₁₄보다도 바닥면 위에서의 최소치 I₁₂쪽이 작으므로, 바닥면 위보다도 융단 위쪽이 작다. 이것은 융단위에서는 융단의 털 사이에서 공기가 새므로, 바닥면 위처럼 흡착되지 않고, 따라서 융단 위에서는 풍량저하가 작으므로, 부하전류 Id의 감량도 작아지고 변동범위도 작아진다.

이와같이, 전기청소기에 있어서의 전동송풍기의 부하전류는 피청소면의 상태 등에 따라서 그 변동범위가 변하므로 예를들면 상기 ROM(7-2) 또는 RAM(7-3)에 부하전류 Id의 최대치 및 최소치(I₁₁, I₁₃및 I₁₂, I₁₄등)를 기억시켜 두고, 실제로 운전했을 때의 부하전류 Id의 변동범위를 비교하면 피청소면의 상태를 추정할 수 있다. 이와 마찬가지로, 전동송풍기의 회전수검출에서도 피청소면의 상태를 추정할 수 있지만, 회전수는 관성 때문에 변화의 시간조절이 늦어지므로, 청소중 순간적으로 변하는 피청소면의 상태에 대응할 수 없게 된다는 문제가 남는다.

또, 상기 피청소면의 검출시간내에서는 전동송풍기의 특성을 제 5 도에 나타낸 바와같은 분권(分卷) 특성을 갖게하면, 직권특성보다도 전동송풍기의 토크의 변화에 대한 부하전류의 변화비율이 크므로, 보다 정확하게 피청소면을 추정할 수 있다.

다음에, 피청소면의 상태에 맞춘 전동송풍기의 특성은 제 3 도에 나타낸 바와같은 직권특성에서는 바닥면 위를 청소할때 등, 흡입구가 바닥에 흡착하여 풍량 Q이 저하되면 전동송풍기의 회전수 N가 증대하여 더욱 흡착력이 증가하여 조작성이 악화된다. 또, 커튼청소등은 더욱 조작성이 악화된다.

그래서, 바닥면 위의 경우 제 5 도에 나타낸 바와같은 분권특성을 가지고 있으면, 흡착된 경우라도 회전수 N가 일정하므로, 흡착력이 중대되지도 않고 조작성이 악화되지도 않는다. 또, 커튼의 경우는 제 6 도에 나타낸 바와같이, 직권특성과는 역의 특성을 갖게하면 커튼을 청소해도 흡입구에 커튼이 흡착되지도 않고 쾌적한 청소를 할 수 있다.

그러나, 융단 그 중에서도 털이 긴 융단과 같은 경우, 털사이에서 공기가 새기 때문에, 흡입구가 융단위에 흡착되는 일은 생기지 않는다. 따라서 최대파워로 운전할 수 있다.

그래서, 제 7 도에 나타낸 바와같이, 풍량 Q이 내려가도 부하전류 Id의 변동범위가 적고, 회전수 N의 증가량을 제 3 도의 직권특성 보다도 많게 하도록하면, 즉 통상의 직권특성을 가진 전동송풍기 보다도 대출력화되는 특성으로 하면 적합해진다. 제 8 도에 대표적인 바닥, 다다미, 융단, 커튼의 4개의 피청소면에 적합한 전동송풍기의 특성을 나타내고 있다.

제 9 도에 절전형 운전이 가능한 특성을 나타낸다. 이것은 대풍량측, 즉 흡입구가 피청소면에서 떨어져 개방상태에 있는 경우라든가, 역으로 흡입구가 청소면에 밀착하거나 또는 흡입구에 커튼이나 종이등이 흡착된 때 등, 실제로는 먼지를 흡입하고 있지 않은 상태에서는 입력을 내려서 헛된 전력을 소비하지 않는다는 것이다. 기타 사용자(어른, 아이)나 시간(낮, 밤)등의 조건에 따라서 특성을 변화시켜도 된다.

이상의 각종 피청소면의 상태나 청소조건에 맞춘 전동송풍기 특성을 얻기 위해서는, 먼저 마이크로콤퓨터(7)의 ROM(7-2)내에 전동송풍기의 상기와 같은 각종 운전제어칙을 기억시켜 두고, 상기 부하전류검출에 의한 피청소면의 추정결과에 의거하여, 자동적으로 상기 운전제어칙중에서 최적의 운전제어칙을 선택하여 전동송풍기를 운전제어함으로써, 사용자에 있어서는 쾌적한 청소를 할 수 있다.

여기서, 전술한 자동적으로 바닥면이나 청소상태를 검지하여 최적 운전제어칙을 선택하는 방법으로서는, 소정 주기마다 분권특성으로 전환시켜서, 부하변하에 대한 전류변화비율이 커지도록 하여 검지, 판정해서 최적운전제어칙을 선택하여 운전제어칙을 전환하는 수순을 차례로 반복하도록 하면 보다 정확한 검지, 판정이 가능해진다.

또, 전동송풍기의 운전제어칙을 사용자가 적절히 전환선택할 수 있도록하면, 각 사용자의 기호특성으로 청소할 수 있다.

상기 실시예에 의하면, 다음의 효과가 기대된다.

(1) 청소중에 전동송풍기의 부하전류를 차례로 검출하여 소정 시간내에서의 변화에 의한 변화방식으로부터 피청소면의 상태 또는 청소대상물을 추정하고, 그 추정된 조건에 가장 적합한 운전제어칙을 선택하여, 이것에 의해 운전제어할 수 있다.

(2) 전동송풍기의 부하전류검출시, 전동송풍기의 특성을 분권특성으로 제어함으로써 청소조건의 변화에 수반되는 전류의 변화율이 커지므로, 더욱 피청소면의 상태를 정확하게 추정할 수 있으며, 또 여러 종류의 피청소면을 구별판정할 수 있게 된다.

(3) 상기 분권특성으로 전환하여 전류변화방식을 검지하는 주기를 단기간으로 하고, 소정의 주기마다 반복하도록 함으로써, 본래 제어하려고 하는 최적운전제어칙에 의한 운전을 일정주기마다 청소조건의 변화를 확인하면서 선택하는 운전제어칙을 갱신해가므로, 항상 최적운전조건을 달성할 수 있게 된다.

(4) 상기 추정된 피청소면의 상태에 적응시키는 운전제어칙에 의해 운전제어되는 전동송풍기는 종래의 위상제어에 의한 입력조정만이 아니고, 전동송풍기 자체가 가지고 있는 특성, 예를들면 직권특성이나 분권특성 등 피청소면의 상태에 적합한 특성이 되도록 운전제어할 수 있어서, 최적의 운전조건 또는 사용자에 있어서 쾌적한 청소를 실현할 수 있게 된다.

다음에, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 제 10 도 ∼제 20 도에 따라서 설명한다.

제 11 도에 나타낸 바와 같이, 청소기본체(21)는 본체용기(22)와 집진용기(23)로 이루어지며, 본체용기(22)내에는 전동송풍기(24)와 제어장치(25)가 내장되고, 집진용기(23)는 집진필터(26)에 의해 구획되어 있다. 집진용기(23)는 호스(27)와 연장관(28)을 통해 흡입구(29)에 연통되어 있다.

제어장치(25)는 제 10 도에 나타낸 바와 같이 구성되어 있다. 교류전원(30)에서 공급되는 교류전압은 전원장치(31)에 있어서 청소기내의 각 장치용의 전압으로 변환된다. 전동송풍기(24)에는 송풍기제어장치(32)를 통해 전원장치(31)에서 전력이 공급되도록 되어 있다. 송풍기제어장치(32)는 지령발생장치(33)에서 출력되는 제어량신호에 의거하여, 전동송풍기(24)의 전류, 회전수, 전압 등을 제어하도록 되어 있다. 지령발생장치(33)는 제어칙(목표치함수 등)이 격납된 제어칙발생장치로서의 복수의 기억장치(34)(34a, 34b, 34c, 34d)와, 이 기억장치(34)의 하나를 선택하는 전환장치(35)와, 이것에 의해 선택된 기억장치(34)에서 부여되는 목표치함수 등에 의해 소정의 신호처리를 행하고, 전동송풍기(24)의 제어장치신호를 출력하는 신호처리장치(36)를 포함하여 구성되어 있다. 이 신호처리장치(36)에는 검출장치(37)에 의해 검출된 청소기의 상태량신호가 입력되어 있다. 검출장치(37)는 예를들면 전동송풍기(24)의 운전상태에 의해 변화하는 전압, 전류, 회전수 또는 전기청소기본체 각 부의 압력이나 풍량 등의 각종 상태량을 검출하여 신호처리장치(36)에 입력하도록 되어 있다.

기억장치(34a)∼(34d)에는 각각 제 3 도∼제 6 도에 나타낸 청소기의 각종 상태량의 상관관계를 설정하여 이루어지는 목표치함수 등의 제어칙이 겹납되어 있다. 그리고, 신호처리장치(36)는 검출장치(37)에서 입력되는 검출상태량을 제어칙에 따라서 정해지는 목표치에 일치시키도록 송풍기제어장치(32)에 제어량의 지령치를 출력하도록 되어 있다.

그리고, 기억장치(34)는 제어칙에 맞춘 목표치함수 등의 신호를 발생하는 아날로그적인 전기회로에 의해 구성하는 것 외에, 마이크로콤퓨터와 조합해서 프로그램소프트나 정보치를 기억시켜 두는 이른바 반도체집적회로로 이루어지는 디지탈기억장치에 의해 구성할 수도 있다. 또, 상기 실시예에 있어서의 신호처리장치(36)는 마이크로콤퓨터에 의해 구성할 수 있다.

이와 같이 구성되는 실시예의 동작에 대하여 다음에 설명한다.

먼저, 전환장치(35)에 의해 제 12 도에 나타낸 제어칙이 선택된 경우를 예로 들어 설명한다. 제 12 도는 커튼이나 신문지 등과 같이 흡입구(29)에 흡착하기 쉬운 피청소면이 많은 경우에 적합한 제어칙이다. 도시한 바와 같이 흡착에 의해 흡입구부의 풍량 Q이 극단으로 저하하여 밀폐 가까이 되면, 도면중 점선으로 표시한 바와 같이 전력 W을 내리도록 제어하고, 흡입정압 H을 저하시켜서 그 흡착을 방지하려고 한다.

즉, 제 12 도에 나타낸 바와 같이, 흡입풍량 Q이 점 P 이하의 운전영역에 들어옴으로써, 흡입구의 흡착이 발생했다는 것을 검지하고, 전력 W을 도시한 점선과 같이 저감시켜서, 흡입정압 H을 저하시키려고 한다.

여기서, 흡입풍량 Q의 검출은 풍량 Q이 전동송풍기(24)의 전류에 상관된다는 것, 그리고 그 전류는 전력 W에 비례한다는 것을 감안하여, 흡입풍량 Q이 저하함에 따라 전력 W가 제 3 도에 도시한 실선과 같이 감소하는 경향으로부터 전류의 값에 의해 풍량 Q을 검출할 수 있다. 그래서, 미리 기억장치(34)에 전류에 걸리는 목표치함수 등을 설정해 두고, 검출장치(37)에서 입력되는 전류검출지와 비교하여, 제 12 도에 점선으로 표시한 특성으로 되도록 전동송풍기(24)의 전압지령치를 결정하여 송풍기제어장치(32)에 출력한다. 이 신호처리수순의 일예를 제 16 도에 따라서 설명한다. 제 16 도의 단계 102에 있어서, 전류의 검출치를 입력기억장치(34)에 미리 설정된 전류의 목표치인 상한치 및 하한치를 단계 104, 108에서 비교하고, 이로써 제 12 도의 P점 이하의 운전영역에 들어갔는지 여부를 판단한다. 이와 동시에 운전영역에 대응한 전압지령치를 송풍기제어장치(32)에 출력한다(단계 112).

상기 처리에 있어서, 하한치 이하로 벗어난 경우에는 단계 110에 있어서 지금까지의 하한치를 상한치로하고, 더욱 낮은 하한치를 일정량 낮은 값으로 재기입하고, 이것에 의거하여 전압지령치를 낮은 값으로 설정한다. 이와 같은 처리를 반복하여 행함으로써 흡입풍량 Q의 저하에 맞추어 전력 W을 감소시키고, 흡입 정압 H의 증대를 억제하여 흡입구의 흡착력을 저감하고, 커튼 등의 청소를 용이하게 한다.

그리고, 흡착상태가 해소된 경우에는 풍량 Q이 증대하고, 이에 따라서 전류도 증대하기 때문에, 상기 수순과는 역으로 단계 106에 있어서 상한치를 차례로 재기입하고, 제 12 도의 점선으로 표시한 특성에 따라서 전력 W 등을 증대시킨다.

그리고, 제 12 도 등의 특성선도에 나타낸 실선은 전동송풍기(24)로서 정류자전동기를 사용하고, 이것을 일정전압으로 운전한 경우의 특성을 나타낸 것이다.

또, 제 16 도의 처리수순에 의하면, 점 P에서 풍량 Q이 0까지의 사이는 복수의 구간으로 이루어지는 계단형의 제어로 되지만, 전체로서는 점선으로 나타낸 바와 같은 원활한 운전특성으로 할 수 있다.

또, 검출량으로서는 전류만이 아니고, 풍량감지장치나 압력감지장치를 사용하여, 풍량 Q 또는 흡입정압 H을 검출하고, 이것에 의거하여 제어할 수도 있다.

또, 제어량도 전압에 한하지 않고, 인버터 등을 사용하여 직접 회전수를 제어하는 방식으로 할 수도 있다.

제 13 도에 나타낸 제어칙은 융단 등과 같이 강한 흡인력이 요구되는 청소면이 많은 경우에 적합한 것이다. 제 13 도에 있어서, 통상의 사용상태에 있어서의 상태량의 관계를 실선으로 나타내고, 흡입구가 청소면에 접하여 풍량 Q이 밀폐측에 있으면, 이것을 검지하여 소비전력 W을 도시한 점선과 같이 증대제어하고, 이것에 의해 강한 흡입력(흡입정압 H)을 얻도록 한 것이다.

제 14 도에 나타낸 제어칙은 흡입구(29)를 공중에 들어올린 상태, 즉 실제로 청소를 하고 있지 않는 쉬는 기회가 많은 사용법의 경우에 적합한 것이다. 이와 같은 사용상태에 있어서는 통상 대풍량으로 되기 때문에, 일정한 풍량을 초과한 범위에 있어서 도시한 점선으로 나타낸 바와 같이 전력 W을 내리도록 제어하고, 이로써 전력절약, 소음저감 등의 효과를 얻도록 한 것이다.

제 15 도에 나타낸 제어칙은 풍량 Q이 변화해도, 회전수 N를 도시한 점선으로 나타내는 바와 같이 일정하게 제어한 것이다. 이것에 의하면, 제 12 도의 사용조건의 경우와 마찬가지로 청소면에 흡착되기 쉬운 흡입구의 경우에 소풍량측으로 됨에 따라서 소비전력 W을 점차 감소시켜서 흡착을 방지하는데 적합하다.

그리고, 제 15 도의 제어칙은 전동송풍기의 제어의 관점에서 보면, 회전수를 일정하게 제어하는 것이며, 전동송풍기의 구동기로서 인버터구동전동기를 사용하고, 주파수를 일정제어하는 방식으로 하면, 각별한 제어를 하지 않아도 얻을 수 있는 것이다. 즉, 본 발명의 상기 다른 실시예는 종래 일반적으로 사용되고 있는 교류정류자전동기가 갖는 직권특성만을 전제한 것은 아니며, 다른 구동방식의 모터를 사용한 전동송풍기에 대하여도 적용할 수 있다는 것을 의미하고 있다. 특히, 인버터구동전동기나 브러시레스전동기는 회전수나 입출력의 제어기능을 가지고 있는 것이 많기 때문에, 간단한 장치를 부가하는 것만으로 본 발명의 다른 실시예를 실현할 수 있다.

전술한 바와 같이, 상기 다른 실시예에 의하면 사용조건이나 기호에 적합한 복수의 다른 제어칙을 가지고, 이것을 전환하여 선택가능한 구성으로 하고 있으므로, 서로 모순되는 제어를 아무런 문제없이 실현할 수 있다. 환언하면 1대의 전기청소기로 여러 가지 운전특성을 가진 것으로서, 다양한 기능을 실현할 수 있다.

제 17도는 제 10도의 다른 실시예의 전환장치(35)의 구체예를 나타낸 청소기본체(21)의 외관사시도이다. 전환장치(35)는 기억장치(34a)∼(34d)와 각각 전기적으로 접속된 복수의 전환기(38)로 이루어지며, 이 전환기(38)를 선택전환함으로써, 필요로하는 제어칙을 선택할 수 있도록 이루어져 있다.

또, 제 18도는 전환장치(35)의 또 다른 실시예이다. 제 17 도에 나타낸 예와 같이 기계적인 전환(18)를 사용하면 신호선이 많은 경우에는 조립배선 작업이 복잡해진다. 제 18 도의 것은 각 기억장치(34a)∼(34d)에 대응한 식별코드를 수 비트(bit)의 2치코드로 나타내고, 이에 맞추어서 비트의 위치에 구멍(40)을 뚫은 카드(39)를 형성하고, 이 카드(39)를 전환장치(35)에 교체삽입함으로써, 도시하지 않은 광섬유케이블 또는 광결합소자(photo coupler)간의 차광에 의해 식별코드를 독해하고, 이에 따라서 각 기억장치(34a)∼(34d)와 신호처리장치(36)와의 전기적 접촉을 전환하도록 한 것이다. 이 전환회로는 집적회로 등으로 구성할 수 있다. 다른 카드(39)는 별개로 설치한 수납공간(45)에 보관하도록 되어 있다.

제 19 도에 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부 블록구성을 나타낸다. 제 19 도에 있어서, 제 10 도에 도시한 실시예와 동일한 기능구성을 가진 것에는 동일부호를 붙여서 설명을 생략한다. 신호처리장치(41)는 마이크로콤퓨터를 포함하는 전기회로로 구성되며, 제어칙발생장치로서의 지령치발생프로그램 및 정보를 외부기억장치(43)에 격납하고, 차입구(42)를 통해 착탈할 수 있도록 신호처리장치(41)에 접속하는 구성으로 한 것이다. 외부기억장치(43a)∼(43d)는 직접회로를 내장한 카드 또는 기억장치카세트 등으로 형성할 수 있다. 또, 외부기억장치(43)는 각각의 제어칙에 대응시켜서 설치되고, 이것을 교체함으로써 제어칙을 선택할 수 있도록 한 것이다.

제 20 도는 또 다른 실시예의 주요부의 외관을 나타낸 사시도이며, 차입구(42)는 청소기본체(21)의 상부외면에 형성되고, 수압공간(44)에서 외부기억장치(43)를 꺼내어 차입구(42)에 장착함으로써 제어칙을 전환한다.

또한, 다른 실시예에 의하면 제 10 도의 실시예의 효과에 더하여, 제어칙에 관한 정보 등의 기억용량을 증대시킬 수 있으므로, 보다 복잡한 제어칙의 흡입성능을 실현할 수 있고, 또한 많은 종류의 제어칙의 실현이 가능해진다.

또 다른 실시예로서, 제 10 도의 실시예와 제 19 도의 실시예를 조합한 방식도 가능하다. 예를들면 하나의 외부기억장치(43)에 많은 종류의 제어칙을 격납하고, 그 중에서 전환장치(35)에 상당하는 전환기를 사용하여 제어칙을 선택하는 방식을 채용하면, 외부기억장치(43)의 교체회수를 저감할 수 있는 외에, 보다 고도의 선택조합의 실현도 가능해진다.

또, 그 교체를 마이크로콤퓨터에 의해 행하도록 하면 더욱 부품 개수의 저감이나 회로의 간소화가 가능해진다.

또, 제어칙을 기억장치 또는 외부기억장치에 기억시키는 또 다른 실시예에 의하면, 하드적인 전기회로에 의한 제어칙발생장치에 비해서 비약적으로 많은 종류의 제어칙을 실현할 수 있다. 더우기, 보다 복합한 제어칙(미세한 차이를 갖게 하는 등)도 실현되고, 사용자의 기호, 감각에 적절히 대응시킬 수 있다.

또, 다른 변형예로서, 외부기억장치(43) 또는 신호처리장치(36),(41) 내에 타이머기능을 갖게 하고, 이것에 의해 낮과 밤을 판별하여 기준소비전력의 값을 자동적으로 전환하고, 밤의 운전소음 크기를 자동적으로 저감할 수도 있다.

또, 상기 어느 실시예에 있어서도 종래 주지의 통상의 흡입특성으로 운전할 수 있는 것도 물론이다.

또, 제 19 도의 다른 실시예에 의하면, 외부기억장치(43)를 기입가능한 것으로 하면 더욱 사용에 편리한 것으로 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 의하면 청소중에 전동송풍기의 부하전류치를 차례로 검출하고, 그 부하전류치로부터 피청소면의 상태 또는 청소대상물을 추정하고, 속도제어장치에 기억시켜 둔 복수의 운전제어칙중에서 가장 적합한 운전제어칙을 선택하고, 이것에 의해 운전제어함으로써 최적의 운전 또는 사용자에게 있어서 쾌적한 청소를 할 수 있는 전기청소기의 운전 방법을 얻을 수 있다.

또, 본 발명에 의하면 사용조건이나 기호에 따른 흡입성능 등을 제어하는 제어칙을 복수 가지고, 이것을 전환 등에 의해 선택가능한 구성으로 하고 있기 때문에, 사용조건 및 기호에 따라서 적절히 가장 적합한 특성의 것을 선택하여 사용할 수 있다. 이 결과, 1대의 청소기로 각종 특성을 가진 청소기를 간단히 실현할 수 있고, 사용조건이나 기호에 따른 적절한 청소가 가능해지며, 사용의 편의성을 향상시킬 수 있다.

또, 제어칙을 전환사용함으로써, 서로 모순되는 특성의 것이라도 다른 조건에 구속되지 않고 특정의 사용 조건등에 맞춘 최적의 특성을 실현할 수 있다.

Claims (10)

1. 최소한 전동송풍기와 이 전동송풍기를 가변속운전하는 속도제어장치를 구비한 전기청소기의 운전방법에 있어서, 상기 속도제어장치에는 미리 복수 종류의 상기 전동송풍기의 운전제어칙(制御則)을 기억시켜 두는 동시에, 청소중에 상기 전동송풍기의 부하전류치를 차례로 검출하고, 그 부하전류치로부터 피청소면의 상태를 추정한 후, 이 추정된 피청소면에 적합한 운전제어칙을 상기 속도제어장치에 기억되어 있는 운전제어칙중에서 선택하고, 이 선택된 운전제어칙에 의해 상기 전동송풍기를 회전시키는 것을 특징으로 하는 전기청소기의 운전방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 속도제어장치에 미리 기억된 상기 전동송풍기의 운전제어칙에는 최소한 풍량이 저하해도 전동송풍기의 회전수가 일정해지는 운전제어칙과, 풍량이 저하하면 전동송풍기의 회전수가 증대하는 운전제어칙과, 풍량이 저하하면 전동송풍기의 회전수가 저하하는 운전제어칙과, 실제로 먼지를 흡입하지 않은 상태에서는 전동송풍기의 입력을 내리는 운전제어칙이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전기청소기의 운전방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 속도제어장치에 미리 기억된 상기 전동송풍기의 운전제어칙에는 바닥, 다다미, 융단, 커튼의 4개의 피청소면에 적합한 운전제어칙이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전기청소기의 운전방법.
4. 제 1 항에 있어서, 청소중에 전동송풍기의 부하전류치를 검출하고 있는 동안은 상기 전동송풍기가 분권(分卷)특성으로 회전하는 것을 특징으로 하는 전기청소기의 운전방법.
5. 제 1 항에 있어서, 일정시간내에서의 상기 부하전류치의 변동범위로부터 피청소면의 상태 또는 청소대상물을 추정하는 것을 특징으로 하는 전기청소기의 운전방법.
6. 제 1 항에 있어서, 추정한 피청소면에 적합한 운전제어칙을 상기 속도제어장치에 기억되어 있는 운전제어칙중에서 자동적으로 선택하는 동시에, 상기 속도제어장치에 기억되어 있는 운전제어칙을 수동으로 하나 전환선택할 수 있는 것을 특징으로 하는 전기청소기의 운전방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 속도제어장치는 마이크로콤퓨터를 구비하고, 이 마이크로콤퓨터에 상기 전동송풍기의 운전제어칙을 기억시켜 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기청소기의 운전방법.
8. 흡입구를 통해 흡인부압에 의해 집진용기에 먼지를 포집하는 전동송풍기와, 이 전동송풍기의 회전수를 제어하는 송풍기제어장치를 구비하여 이루어지는 전기청소기에 있어서, 청소기의 각종 상태량의 상관관계를 특정하여 이루어지는 복수의 제어칙을 발생하는 제어칙발생장치와, 이 제어칙발생장치의 하나의 제어칙을 선택하는 전환장치와, 이것에 의해 선택된 제어칙에 의거하여, 검출되는 청소기의 상태량을 그 목표치에 일치시키도록 상기 송풍기제어장치에 제어량을 출력하는 신호처리장치를 구비한 것을 특징으로 하는 전기청소기.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 신호처리장치를 마이크로콤퓨터에 의해 구성하고, 상기 제어칙발생장치는 제어칙에 의거한 상태량 상호의 목표치함수를 격납하여 이루어지는 기억장치로 구성한 것을 특징으로 하는 전기청소기.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 신호처리장치는 마이크로콤퓨터에 의해 구성하고, 상기 제어칙발생장치는 각각 제어칙에 의거한 상태량 상호의 목표치함수를 격납하여 이루어지는 독립된 기억장치로 구성하고, 상기 전환장치는 상기 기억장치를 착탈함으로써 선택하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 전기청소기.

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