KR970008976B1

KR970008976B1 - 전기청소기

Info

Publication number: KR970008976B1
Application number: KR1019950005403A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 오오따; 아쯔시 후루고오리; 아끼요시 하꼬야마; 아쯔시 호소가와
Original assignee: 가부시끼가이샤 히다찌 세이사꾸쇼; 가나이 쯔도무
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1995-03-16
Publication date: 1997-06-03
Also published as: JPH07255654A; KR950026478A; TW319685B; JP2953296B2

Abstract

내용 없음.

Description

전기청소기

제1도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 전체 구성을 나타낸 종단 측면도.

제2도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 청소기 본체에 있어서의 주제어장치의 일실시예를 나타낸 전기회로도.

제3도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 손잡이 조작부에 있어서의 원격조작 제어장치의 일실시예를 나타낸 전기회로도.

제4도는 제2도에 나타낸 주제어회로에 있어서의 원격신호 검출부의 내부 구성을 나타낸 전기회로도.

제5도는 제2도에 나타낸 주제어회로에 있어서의 회전수 검출회로의 내부 구성을 나타낸 전기회로도.

제6도는 트리거신호와 전동송풍기의 단자전압의 관계를 나타낸 타이밍챠트.

제7도는 본 발명을 이루는 초음파 원격조작 제어신호의 타이밍챠트.

제8도는 마이크로폰으로 집음한 음의 스펙트럼을 나타낸 도.

제9도는 마이크로폰으로 검출한 회전진동음의 전기신호를 대역필터(BPF)로 처리한 출력신호 파형도.

제10도는 손잡이 조작부에서의 초음파 소자의 설치상태를 예시하는 종단 측면도.

제11도는 본 발명이 되는 전기청소기의 청소기 본체에 있어서의 주제어장치의 다른 실시예를 나타낸 전기회로도.

제12도는 제11도에 나타낸 주제어장치에 있어서의 진폭레벨 검출회로의 내부 구성을 나타낸 전기회로도.

제13도는 청소기 본체에의 미이크로폰의 설치상태를 예시하는 종단 측면도.

제14도는 흡입구부의 바닥면과 바닥면과의 접촉상태를 나타낸 흡입구부의 종단 측면도.

제15도는 제11도에 나타낸 주제어장치에 있어서의 저역필터(LPF)의 출력신호 파형도.

제16도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 청소기 본체에 있어서의 주제어장치의 또 다른 실시예를 나타낸 전기회로도.

제17도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 손잡이 조작부, 연장관 및 흡입구부에 있어서의 제어장치의 다른 실시예를 나타낸 전기회로도.

제18도는 제17도에 나타낸 제어장치에 있어서의 바닥면 상태 검출회로의 내부 구성을 나타낸 전기회로도.

제19도는 제18도에 나타낸 압전진동체의 내부 구성을 나타낸 종단 정면도.

제20도는 압전진동체 구동신호와 수신신호의 관계를 나타낸 신호 파형도.

제21도는 캐리어 변조신호를 나타낸 신호 파형도.

제22도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 손잡이 조작부, 연장관 및 흡입구부에 있어서의 제어장치의 또 다른 실시예를 나타낸 전기회로도.

제23도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 흡입구부에의 초음파소자의 설치상태를 나타낸 종단 정면도.

제24도는 제22도에 나타낸 제어장치에 있어서의 초음파소자의 내부 구조를 나타낸 종단 측면도.

제26도는 초음파 구동신호와 초음파 수신신호의 관계를 나타낸 신호 파형도.

제27도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 손잡이 조작부의 원격조작 제어장치의 다른 실시예를 나타낸 전기회로도.

제28도는 초음파소자 및 초음파 도파관의 설치상태를 나타낸 손잡이 조작부, 연장관 및 흡입구부의 종단측면도.

제29도는 전기청소기에 있어서의 풍량(Q)에 대한 압력(진공도)(H), 회전수(N), 소비전력(W) 및 흡입일율(P)의 관계를 나타낸 특성도.

제30도는 본 발명을 이루는 전기청소기에 있어서의 풍량(Q)에 대한 압력(진공도)(H), 회전수(N), 소비전력(W) 및 흡입일율(P)의 관계를 나타낸 특성도.

제31도는 본 발명을 이루는 전기청소기에 있어서의 「강」운전시, 전력 제어의 일례를 나타낸 제어플로우챠트.

제32도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 청소기 본체에 있어서의 주제어장치의 또 다른 실시예를 나타낸 전기회로도.

제33도는 전동송풍기의 단자전압과 전류파형을 나타낸 파형도.

제34도는 본 발명을 이루는 전기청소기에 있어서의 「강」운전시, 전력 제어의 다른 예를 나타낸 제어플로우챠트.

제35도는 「약」운전시의 풍량(Q)에 대한 회전수(N)의 관계를 나타낸 특성도.

제36도는 「약」운전시의 전력 제어의 일예를 나타낸 제어플로우챠트.

제37도는 「약」운전시의 전력 제어의 다른 예를 나타낸 제어플로우챠트.

제38도는 풍량 일정제어를 행하는 제어플로우챠트.

제39도는 바닥면 상태의 검출을 행하는 제어플로우챠트.

제40도는 바닥면 상태 검출을 위한 식별함수를 나타낸 특성도.

제41도는 바닥면 판정 뉴럴네트워크를 나타낸 블록도.

제42도는 바닥면 검출에 의거하는 풍량제어의 제어플로우챠트.

제43도는 바닥면 검출을 위한 대역필터(BPE-A)의 출력신호 파형도.

제44도는 바닥면 검출을 위한 검출신호의 진폭레벨 변동특성도.

제45도는 흡입구부의 상승을 검출하는 제어플로우챠트.

제46도는 풍량(Q)과 검출신호의 진폭레벨(a)의 관계를 나타낸 특성도.

제47도는 전동송풍기의 내부 구성을 나타낸 종단 측면도.

제48도는 제47도에 나타낸 전동송풍기의 임펠러의 이면모양을 나타낸 정면도.

제49도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 청소기 본체에 있어서의 주제어장치의 또 다른 실시예를 나타낸 전기회로도.

제50도는 제49도에 나타낸 실시예에 있어서의 포토트랜지스터의 출력신호 파형도.

제51도는 제49도에 나타낸 실시예에 있어서의 결합콘덴서의 출력신호 파형도.

제52도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 청소기 본체에 있어서의 주제어장치의 또 다른 실시예를 나타낸 전기회로도.

제53도는 제52도에 나타낸 실시예에 있어서의 압력센서회로의 내부 구성을 나타낸 전기회로도.

제54도는 제53도에 나타낸 압력센서회로에 있어서의 직류증폭기의 출력신호 파형도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 청소기 본체 케이스 2 : 바닥면용 흡입구부

3 : 호스 4 : 손잡이 조작부

5 : 연장판 6 : 집진필터

7 : 집진실 8 : 전동송풍기

10 : 마이크로폰 11 : 조작버튼

14 : 초음파소자 18 : 쌍방향성 반도체소자

21 : BPF-A 22 : BPF-B

23 : 회전수 검출회로 24 : 원격신호 검출부

25 : 마이크로컴퓨터 28 : 필터막힘 알림수단

29 : 본체 조작버튼 31 : LPF

32 : BPF-C 33 : 진폭레벨 검출회로

34 : 소형 박스체 37 : 고무편

39 : 반사판 40 : 도파관

41 : 반사판 42,43,44 : 도파관

45 : 전류검출소자 46 : 전류검출회로

47 : 반사형 포토인터렙터 48 : 결합콘덴서

51 : 회전수 검출회로 52 : 압력센서회로

80 : 캐리어신호 발진회로 81 : 주파수 변조회로

83 : 부호화회로 84 : DTMF 신호 발생회로

86 : 주파수 복조회로 87 : DTMF 신호 검출회로

88 : 복호화회로 89 : 히스테리시스 컴퍼레이터

91 : 정류회로 92 : 평활회로

93 : 쵸크코일 94 : 콘덴서

95 : 캐리어복조회로 96 : 시리얼 페러렐 변환회로

98 : 신호선로 99 : 바닥면 상태 검출회로

100 : 부호화회로 101 : 패러렐 시리얼 변환회로

102 : 캐리어 변조회로 103 : 압전진동체

104 : 간헐발진회로 109 : 판정회로

112 : 압전세라믹스 113 : 진동봉

114 : 플라스틱 117 : 바닥면 상태 검출회로

119 : 간헐발진회로 124 : 판정회로

127 : 압전세라믹스 128 : 금속콘

137 : 적외선 LED 138 : 포토트랜지스터

139 : 정전류회로 140 : 반도체 압력센서

142 : 증류증폭회로 143 : 교류증폭회로

본 발명은 전기청소기에 관한 것으로, 특히 손잡이 조작부에서의 조작정보 또는 흡입구부에서 검출한 바닥면 정보 등을 코드없이 청소기 본체의 제어장치에 전달하여 정동송풍기를 제어하는 전기청소기에 관한 것이다.

종래의 전기청소기는 손잡이 조작부의 조작버튼 정보를 호스부 내에 설치된 전기배선을 거쳐 청소기 본체내의 제어장치로 보내고, 그 청소기 본체의 전동송풍기를 제어하도록 구성되어 있다. 이 전기배선 때문에 종래의 전기청소기 호스부는 무겁고 또한 유연성이 부족하여 사용할 때, 취급이 불편하게 되어 있었다.

그래서 손잡이 조작부호로부터의 조작버튼 정보를 코드없이 청소기 본체의 제어장치로 보내어 전동송풍기를 제어하는 것으로 호스부의 전기배선을 배제하여 그 호스부를 가볍고 유연한 것으로 하여, 사용할 때의 취급을 경쾌하게 하는 기술이 제안되어 있다.

일본국 특개소 58-221924호 공보에 기재된 전기청소기는 손잡이 조작부에 적외선 발광수단을 설치하고, 청소기 본체의 상부에 적외선 수광수단을 설치하고, 이들 사이에서 빛을 매체로 하여 코드없이 조작버튼 정보의 전송을 행하도록 하고 있다. 이 전기청소기는 호스부를 경량 또는 유연하게 할 수 있는 이점을 가지고 있으나, 빛의 전파는 직진성이기 때문에, 발광수단과 수광수단 사이에 장해물이 개입하면, 조작버튼 정보를 전달할 수 없게 되는 문제가 있다. 예를 들며는 청소도중에 청소기 본체와 손잡이 조작부 사이에 조작자가 위치하거나, 청소기 본체가 테이블밑 또는 소파로 가려진 곳에 위치했을 때는 적외광선은 수광수단에 미치지않게 된다.

또, 적외선 발광수단인 적외선 LED(발광다이오드)은 전기광 변화효율이 낮고, 수백 mA의 전류를 소비한다. 이 때문에 손잡이 조작부에는 대용량의 전지가 필요하게 되고, 경량화를 위하여 소형의 3겹 건전지 등을 이용한 경우에는 조작버튼 정보를 전달함으로서 제어기능을 높히도록 연구하는 것은 어렵다.

또, 일본국 실개소 55-72565호 공보에 기재된 전기청소기는 손잡이 조작부에 전파 또는 초음파의 발신기를 설치하고, 청소기 본체에 전파 또는 초음파를 수신하는 수신기를 설치하고, 전파 또는 초음파를 매체로 하여 코드없이 조작버튼 정보를 전송하는 구성이다.

조작버튼 정보는 전파의 주파수를 변화시키는 것으로 구별할 것을 제안하고 있으나, 초음파를 매체로 할 경우의 정보 구별에 관한 구체적인 제안은 없다.

그리고, 전파는 투과성이 높기 때문에 주위의 전자기기에 장해를 주기 쉽고, 또, 주위의 전자기기로 부터의 장해도 받기 쉽다. 주위의 기기로부터의 정해전파는 식별코드를 부여한 정보 변별에 의하여 배제할 수 있으나, 송수신기가 복잡하고 고가가 되는 결점이 있다.

또, 초음파는 벽이나 유리등으로 차단되기 때문에 주위의 기기에 주는 막힘이 적고, 또 다른것으로 부터의 막힘도 적다. 그러나, 초음파는 유리 또는 식기 깨지는 소리등의 성분으로서 포함되기 때문에, 이들 소리의 영향을 받기 쉽다. 또한, 그 음속은 430m/sec로 늦고, 주파수는 20kHz 이상이기 때문에 그 파장은 수 mm이하로 짧기 때문에, 직접음과 벽등으로부터의 반사음의 간섭, 즉 페징현상이 짧은 거리에서 일어나기 쉽다. 결국, 수신위치가 수 cm 틀린만큼 수신하는 초음파신호의 레벨은 크게 변화한다. 또, 도플러효과도 고려하지 않으면 안된다. 사람의 움직임으로 그 수신주파수는 1% 전후 변화한다. 이들 모두는 초음파를 매체로 하여 정보 전송을 행하는 경우에 장해가 된다.

그리고, 일본국 특개평 3-210226호 공보에 기재된 전기청소기는 손잡이 조작부에 초음파 송신수단을 설치하고, 초음파를 호스내를 전파시켜 청소기 본체의 초음파 수신수단에 전달함으로서 손잡이 조작부의 조작정보의 코드없이 전송을 행하고, 또, 흡입구부에도 전달함으로서 파워노즐의 제어를 행하는 구성이다.

그러나, 청소중의 호스 및 파이프내의 풍속은 수십 m/sec나 있고, 그 호스 내벽면의 요철등에 의하여 발생하는 큰바람 가르는 소리는 대개 초음파 성분을 포함하고 있기 때문에, 정보전달에 장해를 준다. 또, 이풍속에 의한 도플러 시프트(도플러효과에 의한 주파수 변위)도 문제가 된다. 따라서, 운전중의 정보전달이 불안정하게 되어 제어가 혼란해질 위험이 있다.

전기청소기에 있어서의 전동송풍기는, 청소에 필요한 흡입압력과 풍량을 발생시키는 것이 필요하고, 반도체 압력센서등을 이용하여 검출한 흡입압력에 의거하여 제어되고 있다. 예를 들면, 일본국 특개평 5-220077호 공보에 기재된 전기청소기는 검출압력이 일정하게 되도록 전동송풍기에의 입력전력을 제어하는 구성이다. 그러나, 반도체 압력센서는 고가이어서 저가격의 전기청소기에는 채용하기가 곤란하다. 또, 전동송풍기를 최적으로 제어하기 위해서는 흡입압력 이외의 참조정보도 필요하여 검출수단의 고가격화가 문제가 된다.

본 발명의 제1목적은, 정보신호 전달수단에 이용하는 음향전기 변환수단의 유효에 활용함으로서, 전동송풍기를 제어하기 위한 참조정보를 얻을 수 있는 저렴한 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 제2목적은 전기청소기에 있어서의 전동송풍기를 제어하기 위하여 필요한 손잡이 조작부의 조작버튼 정보 및 흡입구부에서 검출한 바닥면 정보등의 상태정보를 청소기 본체의 제어장치에 확실하게 전송할 수 있는 저렴하고 저소비전력의 정보신호 전달수단을 제공하는데 있다.

본 발명의 제3목적은, 높은 흡입일율로 효율좋게 청소를 행할수 있는 전기청소기를 제공하는데 있다.

제1목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전동송풍기, 집진실 및 상기 전동송풍기를 제어하는 주제어장치를 가지는 청소기 본체와, 호스를 거쳐 상기 청소기 본체에 접속되어 상기 집진실과 연통하는 손잡이 조작부와, 이 손잡이 조작부에 접속된 흡입구부와, 상기 손잡이 조작부 또는 흡입구부에 설치되어 상기 주제어장치에 제어정보신호를 전달하는 원격조작 제어장치를 구비한 전기청소기에 있어서, 상기 원격조작 제어장치에 제어정보신호를 초음파로 변환하여 송신하는 초음파 송신수단을 설치하고, 상기 주제어장치에는, 상기 초음파송신수단으로부터 송신된 초음파 및 청소기 본체내에서 발생하는 진동 또는 압력변동을 전기신호로 변환하는 음향전기 변환수단과, 이 음향전기 변환수단으로부터 출력되는 전기신호를 변별하여 상기 제어정보신호를 복원함과 동시에 청소기 본체내의 정보신호를 생성하는 전기신호 처리수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 제2목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전동송풍기, 집진실 및 상기 전동송풍기를 제어하는 주제어장치를 가지는 청소기 본체와, 호스를 거쳐 상기 청소기 본체에 접속되어 상기 집진실과 연통하는 손잡이 조작부와, 이 손잡이 조작부에 접속된 흡입구부와, 상기 손잡이 조작부 또는 흡입구부에 설치되어 상기 주제어장치에 제어정보신호를 전달하는 원격조작 제어장치를 구비한 전기청소기에 있어서, 상기 원격조작 제어장치에 캐리어신호 발생수단과, 그 캐리어신호 발생수단으로부터 출력되는 캐리어신호를 조작신호 및 상태 검출신호로 주파수 변조하는 주파수 변조수단과, 그 변조된 캐리어신호를 초음파로 변환하여 공중으로 방사하는 전기음향 변환수단을 설치하고, 상기 주제어장치에는 상기 초음파를 수신하여 전기신호로 변환하는 음향전기 변환수단과, 상기 전기신호로부터 상기 조작신호 및 상태 검출신호를 복조하는 주파수 복조수단과, 복조된 상기 조작신호와 상태 검출신호에 의거하여 상기 전동송풍기를 제어하는 전기신호 처리수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 제3목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 전동송풍기, 집진실 및 상기 전동송풍기를 제어하는 주제어장치를 가지는 청소기 본체와, 호스를 거쳐 상기 청소기 본체에 접속되어 상기 집진실과 연통하는 손잡이 조작부와, 이 손잡이 조작부에 접속된 흡입구부와, 상기 손잡이 조작부 또는 흡입구부에 설치되어 상기 주제어장치에 제어정보신호를 전달하는 원격조작 제어장치를 구비한 전기청소기에 있어서, 상기 주제어장치에 상기 전동송풍기의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출수단과, 상기 전동송풍기의 회전속도와 풍량의 상관관계를 전제로 하고, 검출된 전동송풍기의 회전속도에 의거하여 상기 전동송풍기의 송풍량이 소정의 범위가 되도록 그 전동송풍기의 회전속도 제어를 행하는 전동송풍기 제어수단을 설치한 것을 특징으로 하고, 또는 상기 원격조작 제어장치에 제어정보신호를 초음파로 변환하여 송신하는 초음파 송신수단을 설치하고, 상기 주제어장치에는 상기 초음파 송신수단으로부터 송신된 초음파 및 청소기 본체내에서 발생하는 진동 또는 압력변동을 전기신호로 변환하는 음향전기 변환수단과, 이 음향전기 변환수단으로부터 출력되는 전기신호를 변별하여 상기 제어정보신호를 복원함과 동시에 상기 전동송풍기의 회전속도신호를 생성하는 전기신호 처리수단과, 상기 제어정보신호와 회전속도신호에 따라 상기 전동송풍기에의 공급전력 제어를 행하는 전동송풍기 제어수단을 설치한 것을 특징으로 한다.

제1발명에 있어서, 음향전기 변환수단은, 원격조작 제어수단으로부터 초음파의 형태로 전송되는 제어정보 신호를 수신하여 전기신호로 변환함과 동시에 청소기 본체내의 정보를 전기신호로 변환하기 때문에 전동송풍기를 제어하기 위한 참조정보를 저렴한 구성으로 얻을 수 있다.

또, 제2발명에 있어서, 원격조작 제어장치는 조작버튼의 조작신호와 흡입구부의 상태 검출신호를 초음파의 형태로 주제어장치에 전송할 수 있기 때문에, 저렴하고 또한 저소비전력의 정보신호 전달이 가능하게 된다.

또, 제3발명에 있어서, 주제어장치는, 전동송풍기의 회전속도와 풍량의 상관관계로부터 그 전동송풍기를 최적 풍량을 얻을 수 있도록 제어한다.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 이용하여 설명한다.

제1도는 본 발명을 이루는 전기청소기의 일실시예를 나타낸 전체 구성의 요부 종단면 측면도이다. 동 도면에 있어서, 1은 청소기 본체 케이스로서, 바닥면용 흡입구부(2)가 호스(3)와 손잡이 조작부(4)와 연장관(5)을 거쳐 접속되어 있다. 본체 케이스(1)의 내부에는 집진필터(6)를 수용하는 집진실(7), 전동송풍기(8) 및 제어장치기판(9)이 설치되어 있다. 음향전기변환기로서 소형이고 고감도로 넓은 주파수 특성을 가지는 일렉트론 콘덴서 마이크로폰(이하, 단지 마이크로폰이라 함)(10)은, 상기 제어장치기판(9)상에 고정되어 있고, 상기 제어장치기판(9)은 그 마이크로폰(10)에 전동송풍기(8)에 의하여 발생하는 바람이 충돌하지 않도록 상기 전동송풍기(8)가 설치되는 방과는 격리된 방에 고정되어 있다. 그리고, 이 제어장치기판(9)을 포위하는 본체 케이스(1)는, 마이크로폰(10)의 정상에 위치하는 개구부(1a)를 구비한다.

손잡이 조작부(4)에는 「표준」, 「약」, 「강」 및 「정치」4개의 지령신호를 발생하는 스위치와 연동하는 조작버튼(11)이 설치된 원격조작 제어장치기판(12)과 원격조작 제어장치의 전원인 건전지(13)가 설치되어 있고, 또한, 상기 손잡이 조작부(4)의 일부인 글립부의 후단부에 전기음향 변환기인 초음파소자(14)가 설치되고, 상기 초음파소자(14)와 대향하는 글립단부에는 개구부(4a)가 개방되어 있다. 각 개구부(1a,4a)는 먼지등의 이물의 침입을 방지하기 위하여 얇은 천과 같은 초음파 투과성의 보호커버(도시생략)로 덮여진다.

제2도는 이 전기청소기의 본체내에 설치되는 주제어장치(주로 제어장치기판(9)에 실장된다)의 전기회로이다. 제2도에 있어서, 15는 교류전원(일반적으로 상용전원), 16은 전류퓨즈, 17은 노이즈 저감용의 잡음방지 콘덴서, 18은 전동송풍기(8)에의 교류전력의 공급/정지를 행하는 스위칭용의 쌍방향성 반도체소자, 19는 교류전원으로부터 제어용 직류전원을 작성하는 전원회로이다. 20은 마이크로폰(10)으로부터 출력되는 전기신호를 증폭하는 증폭회로, 21은 증폭회로(20)로 증폭한 전기신호로부터 주로 전동송풍기(8)의 회전진동 주파수에 상당하는 신호 성분을 추출하여 출력하는 밴드 패스 필터(이하, BPF라 함)(-A), 22는 마찬가지로 증폭회로(20)로 증폭한 전기신호로부터 초음파 주파수영역에 상당하는 신호 성분을 추출하여 출력하는 BPF-B, 23은 BPF-A(21)의 출력으로부터 전동송풍기(8)의 회전수(회전속도)를 검출하는 회전수 검출회로, 24는 상기BPF-B(22)의 출력신호로부터 원격조작 신호를 검출하는 원격신호 검출부이다. 그리고, 상기 회전수 검출회로(23)에서 검출된 회전수 신호 및 원격신호 검출부(24)에서 검출된 원격조작 신호는 마이크로컴퓨터(25)에 입력된다.

26은 쌍방향성 반도체소자(18)를 온/오프 제어하기 위하여 G단자에 트리거신호를 보내는 트리거회로, 27은 전기청소기의 운전상태를 표시하는 표시부, 28은 집진실(7)에 설치된 집진필터(6)의 막힘을 알리는 필터막힘 알림수단, 29는 청소기 본체에서 전기청소기의 운전/정지의 지령압력을 행하기 위한 「표준」, 「약」, 「강」 및 「정지」4개의 스위치에 연동하는 본체 조작버튼, 30은 마이크로컴퓨터(25)를 동작시키기 위한 클록발진회로이다.

제3도는 손잡이 조작부(4)에 탑재되는 원격조작 제어장치(12)에 실장되는 원격조작 제어장치의 전기회로도이다. 제3도에 있어서, 80은 캐리어신호 발생신호, 81은 주파수 변조회로, 82는 드라이브회로, 83은 부호화회로, 84는 DTMF 신호 발생회로이다. 조작버튼(11)은 부호화회로(83)에 접속되고, 각각의 버튼을 누르면, 부호화회로(83)는 부호화신호를 출력한다. 부호화회로(83)는 예를들면 「강」이 눌러지면 「1011」, 「표준」이 눌러지면 「0010」, 「약」에서 「0010」, 「정지」에서 「0001」이라는 4비트의 2진부호화신호를 출력한다. DTMF(Dual Tone Multy Frequency)신호 발생회로(84)는 부호화회로(83)가 출력하는 4비트의 2진부호화신호에 따라 1쌍의 2주파수신호, 소위 DTMF 신호를 발생한다. 이 DTMF 신호는 주파수 변조회로(81)에 입력된다.

따라서, DTMF 신호는, PB(Push Button)식 전화기의 선택신호에 사용되는 2주파수의 조합신호로, 서로 재료관계에 있는 4개의 고군주파수와 4개의 저군주파수중에서 각각 1개를 선택하여 조합시킨 다중주파수신호(이 경우는 2주파수신호)이다. 그리고, 이 신호에는 4×4=16과 같은 조합이 있고, 4비트의 정보를 책임질 수 있다. 또한, 설명을 간단하게 하기 위하여 이하, DTMF 신호의 예로 설명하였으나, 이것에 한정하는 것은 아니고, 3주파수군의 조합, 또는 1개의 주파수군에 포함되는 5개로 늘려도 좋다. 이렇게 하면, 1개의 캐리어신호(심볼)가 책임질 수 있는 정보량을 증가할 수 있다.

캐리어신호 발생회로(80)는, 예를 들면 40kHz의 정현파신호를 캐리어신호로서 발생하는 것으로, 이 캐리어신호는 주파수 변조회로(81)에 입력된다. 이 캐리어신호의 주파수는 가청대역 밖에서 또는 청소기 본체에서 발생하는 음의 주파수대역 밖에서 선택한다. 주파수 변조회로(81)는 이 캐리어신호를 앞의 DTMF 신호로 주파수 변조한다. 캐리어신호는 여기에서 주파수 변조된 후에 드라이브회로(82)에서 초음파소자를 구동하는데 충분한 전압까지 증폭되어 초음파소자(14)에 공급된다. 초음파소자(14)는 압전소자로 구성되고, 압전효과에 의하여 전기신호를 음파로 변환하는 전기음향 변환소자이다. 처리할 전기신호의 주파수는, 압전소자의 물성 및 형상치수로 결정되고, 이것이 가청대역 밖의 것이 초음파소자라 불리운다.

초음파소자(14)에 입력되는 피변조 캐리어신호는 여기에서 초음파로 변환되고, 공기중으로 방사된다. 이 초음파에는 상기한 바와 같이 조작버튼(11)의 조작정보가 4비트에 부호화되어 첨가되어 있다.

이와 같이 초음파에의 정보첨가에 주파수 변조를 이용하는 이유는, 초음파는 벽이나 천정에서 곧잘 반사하여 직접파와 반사파가 간섭함으로서, 진폭의 변동을 받기 때문에, 진폭 변조는 바람직하지 않기 때문이다. 또, 시간길이에 정보를 첨가하는 변조도 반사특성 때문에 장소에 따라 시간길이가 변화하기 때문에 바람직하지 않다.

또, 변조에 DTMF 신호를 이용하는 이유는, 초음파는 그 속도가 340m/sec로 늦고, 사람의 움직임에 의한 도플러효과를 받아 그 주차수가 변동하기 때문이다. 40kHz의 경우에서 사람의 움직임에 의하여 수십 Hz의 변동이 발생한다. 이 변동은 주파수 복조에서 검출되나, DTMF 신호는 600Hz 이상의 신호이기 때문에, 이 도플러효과의 영향은 필터를 이용하여 배제할 수 있다. 또, DTMF 신호는 서로 원래의 2주파수신호의 조합으로서, 도플러효과에서 이와 같은 신호가 발생할 가능성은 없다. 변조에 DTMF 신호를 이용하는 이유는 이와 같은 이점을 활용하기 위해서다.

제4도는 상기 원격신호 검출부(24)의 전기회로도이다. 제4도에 있어서, 85는 증폭회로, 86은 주파수 복조회로, 87은 필터군등으로 구성되는 DTMF 신호 검출회로, 88은 보호화회로이다. 증폭회로(85)는 BPF-B(22)로부터 출력되는 피변조 초음파 성분에 상당한 전기신호를 증폭한다. 공기중을 통하는 초음파는 대략거리의 2승에 반비례하여 감쇠한다. 증폭회로(85)는 이 감쇠를 보상하기 위한 것이다. 주파수 복조회로(86)는 이 증폭된 전기신호를 복조한다. 즉, 상기의 초음파소자(14)로부터의 캐리어신호를 복조하여 DTMF 신호를 재생한다. 이 DTMF 신호는, DTMF 신호 검출회로(87)에 의하여 고저 각군 주파수의 어느 2개가 조합된 것이 검출된다. 그리고, 이 2개의 주파수의 조합은, 복호화회로(88)에 의하여 원래의 4비트의 2진부호화신호에 복호화되고, 마이크로컴퓨터(25)의 입력포트(Pi2)에 입력된다.

제5도는 회전수 검출회로(23)의 전기회로도이다. 제5도에 있어서, 89는 히스테리시스 컴퍼레이터, 90은 기준전압원이다. 히스테리시스 컴퍼레이터(89)는 히스테리시스특성을 가지는 컴퍼레이터로, 기준전원(90)의 전압과 입력전압을 비교하고, 그 대·소관계에 의하여 전원전압과 접지전압중 어느 하나를 출력하는 것이다. 히스테리시스 특성은, 입력전압에 포함되는 잡음에 의하여 출력이 불안정하게 되는 것을 방지하기 위하여 필요하게 된다. 이 히스테리시스 컴퍼레이터(89)의 출력신호 마이크로컴퓨터(25)의 압력포트(Pil)에 입력된다.

전원이 투입되고, 손잡이 조작부(4)의 조작버튼(11) 또는 본체 조작버튼(29)의 「표준」, 「약」 및 「강」버튼중 어느 하나를 누르면, 상기 전기청소기는 운전을 개시한다.

먼저, 본체 조작버튼(29)이 눌러지는 것에 의한 운전개시동작을 설명한다.

본체 조작버튼(29)의 조작정보는, 마이크로컴퓨터(25)에 직접 입력된다. 그리고 이 조작정보는 마이크로컴퓨터(25)에 미리 프로그램되어 있는 소프트웨어에 의하여 처리된다. 구체적으로 전동송풍기(8)의 전동기를 회전시키기 위하여 상기 마이크로컴퓨터(25)는 그 출력포트(Po1)에 제6도에 나타낸 바와 같은 트리거신호를 출력한다. 이 트리거신호는, 트리거회로(26)를 통하여 쌍방향 반도체소자(18)의 G단자로 보내지고, 상기 쌍방향 반도체소자(18)의 주전극(T1,T2)간을 통과(온)하고, 전동송풍기(8)에 교류전압을 인가하여 상기 전동송풍기(8)를 회전시킨다. 이때, 전동송풍기(8)에 인가되는 단자간 전압을 상기 트리거신호에 대응시켜 제6도에 나타낸다. 쌍방향 반도체소자(18)는, 트리거신호가 주어지면 도통하고, 인가되어 있는 전압이 역전(0교차)한 시점에서 불도통(오프)이 된다. 따라서, 제6도에 나타낸 바와 같이 마이크로컴퓨터(25)로부터 출력하는 트리거신호의 타이밍(0교차 시점으로부터의 시간길이)을 바꿈으로서 전동송풍기(8)에 인가되는 단자전아브이 시간길이가 바뀌고, 상기 전동송풍기(8)에 공급하는 교류전력, 즉 소비전력을 변화시킬 수 있다. 0교차시점으로부터의 타이밍시간(t)이 긴 경우(t=t1인 경우)에는 전동송풍기(8)에 인가되는 교류전압시간이 짧아져 소비전력은 작아지고, 타이밍시간(t)이 짧은 경우(t=t2의 경우)에는 전동송풍기(8)에 인가되는 전압시간이 길어져 소비전력은 커진다. 이와 같은 전동기 제어방법은, 일반적으로 교류 위상제어라 불리우고 있다. 「강」버튼이 눌러지면, 전동송풍기(8)의 소비전력을 대로 하는 바와 같은 타이밍으로 트리거신호가 출력되고, 「약」버튼이 눌러지면, 소비전력, 소로 하는 바와 같은 타이밍으로 트리거신호가 출력된다. 「표준」버튼이 눌러진 경우에는, 이들 중간의 소비전력이 되는 바와 같은 타이밍으로 트리거신호가 출력된다. 소비전력이 대인 경우의 전동송풍기(8)의 회전수는, 대략 30,000회전/분의 고속으로서, 강력한 흡인력에 의한 청소가 가능하게 된다.

청소중, 즉 전동송풍기(8)가 회전하고 있을 때 「정지」버튼이 눌러지면, 마이크로컴퓨터(25)는 트리거신호의 출력을 정지하고, 전동송풍기(8)는 그 회전을 정지한다.

다음에, 손잡이 조작부(4)의 조작버튼(11)으로부터의 원격조작에 의한 운전제어를 설명한다. 조작버튼(11)을 누르면, 이 버튼조작 정보는 부호화회로(83)에서 비트신호로 부호화된다. 이 부호화신호는, DTMF 신호발생회로(84)에서 소정시간, 예를 들면 150ms의 2주파수(DTMF) 신호로 변환된다. 이것과 동시에 캐리어신호 발생회로(80)는 150ms의 캐리어신호를 발생하고, 이 캐리어신호는 주파수 변조회로(81)에서 상기 2주파수신호로 주파수 변조되고, 드라이브회로(82)에서 증폭되어 초음파소자(14)에 출력된다. 초음파소자(14)는 변조된 캐리어신호를 초음파신호로 변환하여 공기중으로 방사한다. 이 초음파신호는 손잡이 조작부(4)의 조작버튼(11)이 눌러질 때마다 150ms간 방사되게 되고, 상기 초음파신호에는 조작버튼(11)의 조작정보가 주파수 변조되어 부여되고 있다. 제7도는 이와 같은 초음파신호의 타이밍챠트를 나타낸다.

이 초음파신호는 공기중을 전파하여 마이크로폰(10)으로 수신되고, 전기신호로 변환된다. 이 전기신호에 포함되는 버튼조작 정보성분은 BPF-B(22)에서 추출되어 원격신호 검출부(24)의 증폭회로(85)에 입력된다. 그리고, 다음단의 주파수 복조회로(86)에서 주파수 복조되어 원래의 2주파수(DTMF)신호가 된다. 이 DTMF 신호는, DTMF 신호 검출회로(87)에서 어느 2주파수가 조합된 것인지 검출되고, 다음단의 복호화회로(88)에서 4비트의 부호화신호로 변환된다. 결국, 여기에서 2주파수신호는 4비트의 부호로 복호화된다. 이 4비트의 부호화신호는, 마이크로컴퓨터(25)의 입력포트(Pi2)에 입력된다. 그리고, 마이크로컴퓨터(25)는 미리 프로그램되어 있는 소프트웨어에 의하여 이 4비트부호, 즉 손잡이 조작부(4)에서의 조작버튼(11)의 조작정보를 해독한다. 이하의 동작은, 상기한 본체 조작버튼(29)의 경우와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.

제8도는 마이크로폰(10)이 집음한 음의 스펙트럼예를 나타내고 있다. 이 광대역의 스펙트럼은 전동송풍기(8)가 회전하고 있을 때의 것이다. 전기청소기가 동작하고 있을 때, 상기 전기청소기는 각종의 음을 발생한다. 주된 것은, 전동송풍기(8)의 전동기의 회전진동음과 유체소음이다. 유체소음은, 고속회전하는 블로어(임펠러)내에서 발생하는 난류음과 블로어회전에 의한 압력차로부터 발생하는 공기류(바람)가 장애물에 충돌하여 발생한다. 소위 바람가르는 소리로서, 그 성분은 넓은 주파수대역에 분포한다. 가장 큰 성분은, 동 도면에 a로 나타낸 전동송풍기(8)의 회전진동음 성분이다. 이것은, 전동송풍기(8)의 회전축의 편심에 의하여 생기는 진동에 의한 성분으로서, 1회전에 1회 발생하고, 상기 전동송풍기(8)가 고정되어 잇는 본체 케이스(1)를 진동시켜 음으로서 방사되는 것이다. 따라서, 이 회전진동음 성분을 추출하여 그 주파수를 해석함으로서, 전동송풍기(8)의 회전수를 검출할 수 있다. 또한, 동 도면에 b로 나타낸 스펙트럼 성분은 손잡이 조작부(4)로부터의 초음파신호 성분이다.

마이크로폰(10)은 넓은 주파수특성을 가지고 있고, 초음파영역에서도 변환효율은 저하하고 있으나, 감도를 가지고 있다. 따라서, 상기한 바와 같이 BPF-B(22)에서 이것을 추출하여 증폭기(85)에서 증폭한 후에 복조하는 것으로 조작버튼(11)의 조작정보를 얻을 수 있다.

제9도는 마이크로폰(10)에서 변환한 전기신호로부터 BPF-A(21)에서 추출한 회전진동음 성분의 신호를 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 전동송풍기(8)의 회전수가 큰 경우에는 마이크로폰(10)에서 검출되어 BPF-A(21)로부터 출력되는 전동송풍기(8)의 회전진동음 성분의 주파수는 높아진다(예를 들면, 전동송풍기(8)의 회전수가 30,000회전/분일 때의 회전진동음의 주파수는 500Hz). 또, 전동송풍기(8)의 회전수가 낮은 경우에 출력되는 회전진동음 성분의 주파수는 낮아진다(예를들면, 전동송풍기(8)의 회전수가 18,000회전/분일 때의 회전진동음은 300Hz). 이 전동송풍기(8)의 회전진동음 성분의 전기신호가 회전수 검출회로(23)의 컴퍼레이터(89)에 입력되어 기준전압(90)과 비교되면, 동 도면에 나타낸 바와 같은 전동송풍기(8)의 회전진동음 주파수에 대응하는 펄스파형의 출력신호를 얻을 수 있다. 그리고 이 출력신호는 마이크로컴퓨터(25)의 입력포트(Pi1)에 받어들여진다.

마이크로컴퓨터(25)는 미리 프로그램된 소프트웨어에 의하여, 이 펄스파형의 주파수(또는 반복주기)를 검출한다. 간단한 방법으로서는, 단위 시간당 펄스수를 계수하는 것으로 행할 수 있다. 1분간당의 펄스수는 그대로 회전수(회전/분)가 된다. 이 경우에는 회전수의 검출은, 1분간마다 얻어진다. 따라서, 더욱 짧은 주기로 회전수 정보를 얻고 싶은 경우에는, 예를 들면, 1초간의 펄스수를 계수하여 이것을 60배 함으로서 1초마다 회전수(회전/분)정보를 얻을 수 있다. 이 회전수 정보는 후기하는 전동송풍기(8)의 전력제어에 이용된다.

이상의 실시예에 의하면, 손잡이 조작부(4)의 조작버튼(11)의 조작정보를 초음파로 청소기 본체의 제어장치에 보내고, 전동송풍기(8)의 운전을 코드없이 제어할 수 있다. 또한, 조작버튼 정보는, 초음파신호로 주파수 변조하여 첨가하고 있기 때문에, 다른 초음파 발생원, 예를 들면, 가정내에서 발생하는 유리 또는 식품의 균열음등의 방해를 받는 일도 없다. 또, 외부로부터의 초음파는 집의 벽이나 유리에 차단되기 때문에, 외부로부터의 방해를 받는 일도 없다. 또한, 변조에는 DTMF 신호라고 하는 자연적으로는 발생할 수 없는 신호를 이용하고 있기 때문에, 다른 것으로부터의 방해에 대해서는 충분히 강고하다. 초음파소자(14) 및 마이크로폰(10)의 지향특성은 넓고, 초음파 그것은 벽, 천정 및 바닥등에서 곧잘 반사하기 때문에 송수신은 대략 무지향(舞指向) 특성이 되고, 송신용의 초음파소자(14)와 수신용의 마이크로폰(10) 사이에 사람등의 장해물이 개재하여도 정보정송이 방해되는 일은 적다. 또한, 초음파소자(14)의 전기음향 교환효율은, 적외선 발광소자의 전기광 변환효율보다도 1자리수 높고, 따라서, 정보전송을 위한 소비전력도 1자리수 적어져, 건전지등의 수명을 연장할 수 있다. 또, 1개의 마이크로폰(10)의 출력신호를 대역필터로 대역분리함으로서, 전동송풍기(8)의 회전수 검출과 손잡이 조작부(4)로부터의 조작버튼 정보의 검출을 행하는 것이 가능하게 되어 경제적인 장치로 할 수 있다.

제10(a)도, (b)도, (c)도는 손잡이 조작부(4)에 초음파소자(14)를 설치하기 위한 다른 실시예를 나타내고 있다.

제10(a)도에 나타낸 실시예는, 초음파소자(14)를 그 방사면이 대강 상방을 향하고, 상기 전기청소기를 실내에서 사용중은, 상기 초음파소자(14)로부터 방사된 초음파가 개구부(4b)를 통하여 천정에서 반사하도록 설치한 예이다. 제1도에 나타낸 실시예에서는, 초음파소자(14)는 손잡이 조작부(4)의 글립의 후단에 설치되고, 후방에 위치하는 청소기 본체에 설치된 마이크로폰(10)을 향하여 초음파를 방사하고 있다. 이 구성은, 초음파소자(14)의 방사면과 마이크로폰(10)을 연결하는 선상에 사용자가 개입하면, 초음파는 차단되어 전달되기 어렵게 된다. 초음파소자(14)는 일반적으로 넓은 지향성을 가지고 있고, 또한, 초음파는 반사하여 장해물의 뒤측으로 용이하게 돌아들어가기 때문에, 적외선광의 경우와 같이 전혀 도달하지 않게 되는 바와 같은 일은 없으나, 상당한 양의 감쇠는 피할 수 없다.

이 실시예는 전달되는 초음파의 감쇠에 의한 에너지 레벨의 변동을 회피하도록 연구되고 있고, 방사한 초음파를 일단 천정에서 반사시키고나서 마이크로폰(10)에서 수신하기 때문에, 초음파가 사용자에게 차단되는 것을 회피할 수 있다. 그러나 초음파를 천정에서 반사시킴으로서 전달거리가 길어지고, 그만큼 감쇠량은 커지나, 안정된 에너지 레벨의 초음파가 마이크로폰(10)에 도달한다.

제10(b)도에 나타낸 실시예는, 제1도에 나타낸 실시예와 상기 (a)도의 실시예를 조합시킨 것이다. 초음파소자(14a)는 글립부의 후단부에 설치되어 개구부(4a)를 통하여 후방을 향하여 초음파를 방사하고, 초음파소자(14b)는 개구부(4b)를 통하여 상방을 향하여 초음파를 방사한다. 이 실시예는 2개의 초음파소자를 필요로 하나, 정보의 전달이 한층 확실하게 되는 이점이 있다.

제10(c)도에 나타낸 실시예는 상기 (b)도의 실시예에 있어서의 2방향의 초음파 방사를 1개의 초음파소자로 실현하는 것이다. 글립부의 후단부에 설치한 초음파소자(14)의 방사면에 대면시켜 초음파를 반사하는 쐐기형의 도파관(41)를 설치하고, 1개의 초음파소자(14)로부터 출력된 초음파를 후방의 개구부(4a)와 상방의 개구부(4b)로부터 방사하도록 구성되어 있다.

제11도는 본 발명을 이루는 전기청소기에 있어서의 주제어장치의 다른 실시예를 나타내고 있다. 제2도에 나타낸 실시예와 동일한 구성수단에는 동일한 참조부호를 달아 중복하는 설명은 생략한다. 31은 로우패스필터(이하, LPF라 함), 32는 BPF-C, 33은 진폭레벨 검출회로이다.

제12도는 상기 진폭레벨 검출회로(33)의 내부 구성을 나타내고 있고, 91은 정류회로, 92는 평활회로이다.

제13도는 이와 같은 주제어장치를 사용하는 청소기 본체의 일부를 나타내고 있고, 마이크로폰(10)은 제2도에 나타낸 실시예와는 달리, 상면이 개방되고, 또한 측면에 미소구멍(34a)이 형성된 소형 박스체(34)내의 바닥에 설치되고, 이 소형 박스체(34)를 개방면이 본체 케이스(1)의 개구부(1a)에 접속되도록 고정하여 집진실(7)내에 설치한 구성이다.

집진실(7)내로 연통하도록 설치된 마이크로폰(10)은 개구부(1a)를 통하여 손잡이 조작부(4)로부터의 초음파를 수신하고, 전동송풍기(8)의 회전진동음을 집음하고, 또한, 소형 박스체(34)의 측면의 구멍(34a)으로부터는 집진실(7)내에 깃든 소리도 집음한다. 전기청소기는, 흡입구부(2)의 주변의 공기를 먼지와 함께 집진실(7)의 집진필터(6)로 유도하기 위하여 연장관(5), 손잡이 조작부(4) 및 호스(3)로 연속한 공기도입로가 형성되어 있다. 그리고 집진실(7)의 후방에는 전동송풍기(8)의 흡입구가 개구되어 있다. 전동송풍기(8)에 의하여 흡입되는 공기류에서 흡입구부(2) 주변의 먼지가 상기 도입로를 통하여 반송되고, 집진필터(6)로 포집된다. 따라서, 집진실(7)내의 소리에는 흡입구부(2)에서 발생하는 음과 전동송풍기(8)의 임펠러에서 발생하는 소리가 깃들어 있다. 이 실시예는 이들 소리의 특징을 추출하여 흡입구부(2)와 청소 대상인 바닥면과의 관계, 구체적으로는 바닥면 상태와 흡입구부(2)의 들어올림 상태(흡입구부가 바닥면에 접하고 있는지의 여부)를 검출하는 기능이 추가되어 있다.

먼저, 바닥면 상태의 검출에 관하여 설명한다. 제14도는 흡입구부의 (2)의 바닥면과 바닥면의 접촉상태를 나타내고 있다.

이 흡입구부(2)는 바닥면에 접하여 회전하는 차륜을 구비한다. 흡입구(35)에는 전동기등으로 회전되는 회전브러시(36)가 설치되고 이 회전브러시(36)의 솔이 바닥면인 다다미나 카페트등에 부착한 먼지를 긁어올려 공기류에서 집진필터(6)까지 반송한다. 흡입구(35)의 전후 위치에는 고무편(37a,37b)이 설치되고, 이것이 바닥면과 흡입구부(2)간의 완충재가 되어 흡입구(35)를 바닥면으로부터 뜬 상태에서의 흡입공기류가 규제된다. 청소를 할 때 흡입구부(2)를 바닥면상에서 전후 방향으로 이동시키면, 고무편(37a,37b) 선단의 탄성변형에 따라 흡입구(35)의 부분에의 압력의 변동이 생긴다. 이 변동은 소리 즉, 공기의 소밀파(疎密波)로서 보면, 대략 10Hz 이하의 성분이다. 마이크로폰(10)은 이 소리를 집음하고, LPE(31)이 이 성분을 추출한다.

제15도는 LPE(31)의 출력신호의 파형의 일예를 나타내고 있다. 흡입구부(2)의 이동 및 반전에 따르는 고무편(37a,37b)의 탄성변형에 의하여 압력변동이 생기고, 이것에 따르는 스파이크상의 파형을 볼 수 있다. 이 이동 및 반전에 따르는 고무편(37a,37b)의 탄성변형은, 상기 고무편(37a,37b)과 바닥면과의 접촉마찰에 따라 다르다. 결국, 바닥면의 상태(보딩, 다다미, 카페트)에 따라 LPF(31)의 출력파형은 다르다. 이 LPF(31)의 출력은 마이크로컴퓨터(25)의 AD 변환기단자(AD1)에 입력되고, 마이크로컴퓨터 내장의 AD 변환기에서 디지털치로 변환되고, 미리 내장되어 있는 프로그램으로 처리된다. 이 프로그램에 의한 바닥면 상태 검출은 후기한다.

다음에 흡입구부의 상승상태의 검출동작을 설명한다. 집진실내에는 전동송풍기(8)의 임펠러가 발생하는 유체소음이 가득차 있다. 이 소음의 주파수대역은 대략 100Hz에서 10kHz이다. 이 유체소음은 전동송풍기(8)의 부하, 결국 앞의 흡입구부, 손잡이 조작부, 호스, 집진필터등으로 형성되는 공기도입로와 바닥면과의 접촉상태에서 그 발생레벨이 변화한다. 청소중에서의 레벨 변화는 흡입구부(2)가 바닥면에 접하고 있는 경우와 흡입구부가 상승되어 있는 경우의 천이(遷移)에 현저하게 나타난다. 이 변화를 검출하는 것이 BPF-C(32)와 정류회로(91), 평활회로(92)로 구성되는 전폭레벨 검출회로(33)이다. BPF-C(32)는 100Hz에서 10kHz의 성분을 추출출력한다. 그리고, 이 출력을 정류회로(91)가 정류하고, 평활회로(920에서 정류파형을 평활하여 진폭레벨신호로 변환한다. 이 진폭레벨신호는 마이크로컴퓨터(25)의 변환기단자(AD2)에 입력되고, 마이크로컴퓨터 내장의 AD 변환기에서 디지털치로 변환되고, 미리 내장되어 있는 프로그램으로 처리된다. 진폭레벨의 변화에 따라 흡입구부의 상승이 검출된다. 이 검출법은 후기한다.

이상, 본 실시예에 의하면, 제2실시예와 마찬가지로 손잡이 조작부(4)의 조작버튼(11)의 정보를 초음파로 본체에 보내어 전동송풍기(8)의 운전을 코드없이 제어할 수 있다. 또, 하나의 마이크로폰(10)의 출력을 BPF로 대역분리하여 각각을 처리함으로서, 전동송풍기(8)의 회전수 검출과 바닥면 상태 검출과 흡입구부의 상승의 검출 및 앞의 손잡이 조작부(4)로부터의 조작버튼 정보의 검출을 동시에 가능하게 할 수 있다.

먼저, 바닥면 상태의 검출에 관하여 설명한다. 제14도는 흡입구부(2)의 바닥면과 바닥면의 접촉상태를 나타내고 있다. 이 흡입구부(2)는 바닥면에 접하여 회전하는 차륜을 구비한다. 흡입구(35)에는 전동기등으로 회전되는 회전브러시(36)가 설치되고, 이 회전브러시(36)의 솔이 바닥면인 다다미나 카페트등에 부착하는 먼지를 긁어올려 공기류에서 집진필터(6)까지 반송한다. 흡입구(35)의 전후 위치에는 고무편(37a,37b)이 설치되고, 이것이 바닥면과 흡입구부(2) 사이의 완충재가 되어 흡입구(35)를 바닥면으로부터 띄운상태에서의 흡입공기류가 규제된다. 청소를 할 때, 흡입구부(2)를 바닥면상에서 전후 방향으로 이동시키면, 고무편(37a,37b) 선단의 탄성변형에 따라 흡입구(35) 부분에서 압력의 변동이 생긴다. 이 변동은, 소리 즉 공기의 소밀파로서 보면, 대략 10Hz 이항의 성분이다. 마이크로폰(10)은 이 소리를 집음하고, LPF(31)가 이 성분을 추출한다.

제15도는 LPF(31)의 출력신호의 파형의 일예를 나타내고 있다. 흡입구부(2)의 이동 및 반전에 고무편(37a,37b)의 탄성변형에 의하여 압력변동이 생기고, 이것에 따르는 스파이크상의 파형을 볼 수 있다. 이 이동 및 반전에 따르는 고무편(37a,37b)의 탄성변형은, 상기 고무편(37a,37b)과 바닥면과의 접촉마찰에 따라 다르다. 결국, 바닥면의 상태(보딩, 다다미, 카페트)에 따라 LPF(31)의 출력파형은 다르다. 이 LPF(31)의 출력은 마이크로컴퓨터(25)의 AD 변환기단자(AD1)에 입력되고, 마이크로컴퓨터 내장의 AD 변환기에서 디지털치로 변환되고, 미리 내장되어 있는 프로그램으로 처리된다. 이 프로그램에 의한 바닥면 상태 검출은 후기한다.

다음에 흡입구부의 상승상태의 검출동작을 설명한다. 집진실내에는 전동송풍기(8)의 임펠러가 발생하는 유체소음이 가득차 있다. 이 소음의 주파수대역은 대략 100Hz에서 10kHz이다. 이 유체소음은 전동송풍기(8)의 부하, 결국 앞의 흡입구부, 손잡이 조작부, 호스, 집진필터등으로 형성되는 공기도입로와 바닥면과의 접촉상태에서 그 발생레벨이 변화한다. 청소중에서의 레벨변화는 흡입구부(2)가 바닥면에 접하고 있는 경우와 흡입구부가 들어올려져 있는 경우의 천이에 현저하게 나타난다. 이 변화를 검출하는 것이 BPF-C(32)와 정류회로(91), 평활회로(92)로 구성되는 진폭레벨 검출회로(33)이다. BPF-C(32)는 100Hz에서 10kHz의 성분을 추출출력한다. 그리고, 이 출력을 정류회로(91)가 정류하고, 평활회로(92)에서 정류파형을 평활하여 진폭레벨신호로 변환한다. 이 진폭레벨신호는 마이크로컴퓨터(25)의 변환기단자(AD2)에 입력되고, 마이크로컴퓨터 내장의 AD 변환기에서 디지털 치로 변환되고, 미리 내장되어 있는 프로그램으로 처리된다. 진폭레벨의 변화에 따라 흡입구부의 상승이 검출된다. 이 검출법은 후기한다.

이 실시예도 상기 실시예와 마찬가지로 손잡이 조작부(4)의 조작버튼(11)의 정보를 초음파로 청소기 본체의 주제어장치로 보내어 전동송풍기(8)의 운전을 코드없이 제어할 수 있다. 또, 1개의 마이크로폰(10)의 출력신호를 BPF로 대역분리하여 각각을 처리함으로서 전동송풍기(8)의 회전수 검출과 바닥면 상태 검출과 흡입구부(2)의 들어올림의 검출 및 손잡이 조작부(4)로부터의 조작버튼 정보의 검출을 가능하게 한다.

제16도는 주제어장치의 또 다른 실시예를 나타내고 있다. 제11도에 나타낸 실시예와 동일한 구성수단에는 동일 참조부호를 달아 중복하는 설명을 생략한다. 이 실시예는 흡입구부(2)의 들어올림 검출을 검출을 회전진동음의 진폭변화로 행하도록 변형한 것이다. 제11도에 나타낸 실시예에서는, BPF-C(32)의 출력신호를 진폭레벨 검출회로(33)로 유도하고 있었으나, 이 실시예에서는 BPF-C(32)의 출력신호를 진폭레벨 검출회로(33)로 유도하고 있었으나, 이 실시예에서는 BPF-C(32)를 생략하고, BPF-A(21)의 출력신호를 진폭레벨 검출회로(33)에 입력하고 있다. 결국, 전동송풍기(8)의 회전진동음의 레벨변화에 의하여 흡입구부(2)의 들어올림을 검출하도록 변형한 것이다. 전동송풍기(8)의 전동기의 회전에 의한 회전진동음도 전동기축에 임펠러가 고정되어 있기 때문에, 상기한 유체소음과 마찬가지로 부하상태에서 변화한다. 따라서, 이 레벨변화를 감시함으로서, 제11도의 실시예와 마찬가지로 흡입구부(2)의 들어올림을 검출할 수 있다.

또한, 제13도에 나타낸 집진실(7)에 설치하는 소형 박스체(34)의 형상 및 용적으로 결정하는 고유 공명주파수를 BPF-A(21)의 통과주파수로 정합(整合)시키는 것이 바람직하다. 결국, 소형 박스체(34)가 전기적 필터인 BPF-A와 마찬가지의 음향필터를 겸해 구비함으로서, BPF-A의 특성을 보조시키는 것으로 BPF-A의 회로구성을 간략화할 수 있다.

이 실시예도 제11도에 나타낸 실시예와 마찬가지로 흡입구부(2)의 상승을 검출할 수 있고, 또한 BPF-C(32)의 생략에 의하여 회로규모를 저감할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

다음에 흡입구부(2)에서 검출한 정보를 조작버튼 정보와 마찬가지로 손잡이 조작부(4) 또는 흡입구부(2)로부터 청소기 본체의 주제어장치로 보내어 원격제어하는 방법을 설명한다.

제17도는 흡입구부(2)에서 검출한 상승 및 바닥면 상태의 정보를 손잡이 조작부(4)로부터 초음파를 매체로 하여 청소기 본체에 전송하는 전기청소기에 있어서의 손잡이 조작부(4) 및 흡입구부(2)와 전기회로를 나타내고 있다. 제3도에 나타낸 실시예와 동일한 구성수단에는 동일 참조부호를 달아 중복되는 설명을 생략한다. 이 실시예는 흡입구부(2)에서 검출한 바닥면 상태 정보를 조작버튼 정보의 전송과 마찬가지로 초음파를 매체로 하여 청소기 본체의 주제어장치에 전송하는 것이다.

원격조작 제어장치기판(21)에는 쵸크코일(93), 콘덴서(94), 캐리어 복조회로(95), 시리얼 페러렐 변환회로(96) 및 선택스위치(97)가 추가되어 있다. 또한, 연장관(5)에는 신호선로(98)가 부설되고, 흡입구부(2)에는 흡입구부 회로기판(38)이 설치되고, 이 흡입구부 회로기판(38)에 바닥면 상태 검출회로(99), 부호화회로(100), 패러렐 시리얼 변환회로(101), 캐리어 변조회로(102), 콘덴서(94) 및 쵸크코일(93)이 설치되어 있다.

조작버튼 정보를 전송하는 구성은 이미 제3도를 참조하여 설명하였기 때문에, 여기에서는 흡입구부(2)의 상승정보 및 바닥면 상태 정보를 본체로 보내는 방법을 설명한다.

제18도는 바닥면 상태 검출회로(99)의 내부 구성을 나타내고 있다. 103은 압전진동체, 104는 간헐발진회로, 105는 변환스위치, 106은 증폭회로, 107은 정류회로, 108은 평활회로, 109는 판정회로이다.

제19도는 압전진동체(103)의 구조를 나타내고 있다. 얇은 금속판(110)상에는 한쪽면에 도체박막(111)을 증착한 압전세라믹스(112)가 접착되고, 상기 금속판(110)에는 바늘상의 진동봉(113)이 고정되고, 상기 진동봉(113)의 앞에는 작은 플라스틱볼(114)이 고정되어 있다. 이 앞전진동체(103)는 플라스틱볼(114)의 바닥면과 접촉하도록 완충재(115)로 흡입구부(2)의 저벽에 설치된다. 압전세라믹스(112)는, 전왜효과(電歪效課)에 의하여 인가전압으로 왜곡(歪曲)을 발생하고, 또, 왜곡이 주어지면 전압을 발생한다. 이 전압인가 및 발생전압을 빼내기 위하여, 금속판(110)과 도체박막(111)의 리드선(116)이 접속되어 있다.

상기 간헐발진회로(104)는, 소정의 주파수의 정현파전압을 소정의 주기로 출력한다. 이 모양을 제20(a)도에 나타낸다. 이 정현과 전압은, 상기 주기에 동기(同期)하여 간헐발진회로(104)의 출력회로와 증폭회로(106)의 입력회로를 변환하는 변환스위치(105)를 거쳐 리드선(116)으로부터 압전세라믹스(112)에 가해진다. 정현파전압이 압전세라믹스(112)에 인가되어 있을 때, 상기 압전세라믹스(112)는 상기 정현파전압의 주파수로 진동한다. 이 진동은 진동봉(113)을 진동시킨다. 진동봉(113)의 형상이나 치수로 결정되는 상기 진동봉(113)의 공진주파수가 상기 정현파전압의 주파수에 근접하든지 일치하고 있고, Q가 높으면, 정현파전압의 인가를 정지하여도 계속(지속)된다. 이 결과, 진동봉(113)의 진동이 압전세라믹스(112)를 왜곡시켜 전압을 발생시킨다. 제20(b)도는 이 모양을 나타내고 있다. 이때, 변환스위치(105)를 증폭회로(106)로 입력회로에 변환하여 두면, 이 전압을 증폭회로(106)로 증폭하고, 정류회로(107)와 평활회로(108)에서 정류 및 평활하여 진동전압의 진폭레벨로 변환할 수 있다.

플라스틱볼(114)은, 바닥표면에 접촉하여 있다. 따라서, 바닥표면의 재직이 다른, 구체적으로는 바닥이 보딩되었는지 또는 다다미이거나 카페트인지의 차이에 따라 바닥과 플라스틱볼(114)의 접촉저항에 차이가 생긴다. 그리고, 이것은, 진동봉(113)의 공진주파수 및 Q의 변화를 초래한다. 따라서, 바닥표면 재질에 의하여 진동전압 진폭이 다르다. 카페트이면, 털끝이 플라스틱볼(114)에 접촉할 뿐으로 접촉저항은 작고, 공진주파수 및 Q의 변동은 거의 없고, 진동진폭은 크다. 보딩이면, 판과 플라스틱볼(114)의 마찰 때문에 접촉저항은 크고, 공진주파수 및 Q가 크게 변동하기 때문에, 진동진폭은 작아진다. 다다미에서는 이것들 중간의 진폭이 된다. 당연히, 플라스틱볼(114)이 바닥면에 접촉하고 있지 않은 상태, 결국, 흡입구부(2)를 들어올리고 있는 상태의 진폭이 가장 크고, 이것이 판단의 기준이 된다. 판정회로(109)는, 이 진폭레벨에 의하여 바닥편을 판정하고,「상승상태」,「보딩」,「다다미」또는 「카페트」등의 바닥면 상태신호를 출력한다.

부호화회로(100)는, 상승상태 및 바닥면 상태신호를 4비트 데이터에 부호화환다. 이 4비트 데이터는 조작버튼 정보와는 다른 부호로 한다. 예를 들면, MSB를 「1」로 하여 바닥면 상태 데이터를 표시하고, 「상승」은 「1000」,「보딩」은 「1001」,「다다미」는 「1010」,「카페트」는 「1011」로 부호화한다. 이 데이터는 페러렐 시리얼 변환회로(101)에서 시리얼 데이터로 변환하여 캐리어 변조회로(102)에 입력한다. 캐리어 변조회로(102)는 이 4비트 데이터를 캐리어 변조하여 콘덴서(94)를 거쳐 신호선로(98)에 출력한다. 제21도에 캐리어 변조의 상태를 나타낸다. 비트「1」에서는 소정 주파수, 예를 들면 50kHz의 정현파신호(이것을 캐리어신호라 함)를 일정시간 출력한다. 비트「0」에서는 일정시간 아무것도 출력하지 않는다. 이와 같이 캐리어신호의 유무로 비트정보를 나타내는 것을 캐리어 변조라 부른다. 데이터의 선두에는 그 존재를 나타내고, 일정시간을 나타내는 고정의 스타트비트「1010」가 부가된다.

바닥면 정보를 담당한 캐리어신호는, 연장관(5)에 배치되는 신호선로(98)에 전송되어 원격제어기판(12)의 콘덴서(94)를 거쳐 캐리어 복조회로(95)에 입력된다. 여기에서 복조되어 원래의 시리얼의 바닥면 상태 데이터가 복원된다. 캐리어 복조는 캐리어가 있으면 비트「1」을 출력하고, 캐리어가 없으면 비트「0」을 출력한다. 최초의 스타트비트로부터 바닥면 상태 데이터의 존재와 일정시간을 알고, 이것에 따라 바닥면 상태 데이터를 재현한다. 다음에, 시리얼 4비트의 바닥면 상태 데이터는, 시리얼 패러렐 변환회로(96)에서 페러렐 4비트 데이터로 변환되고, 선택스위치(97)로 선택되어 DTMF 신호 발생회로(84)에 입력되어 DTMF 신호를 발생한다. 선택스위치(97)는, 바닥면 정보가 캐리어 복조회로(95)에서 수신했을 때는 시리얼 페러렐 변환회로(96)의 출력회로를 선택하고, 조작버튼(11)이 눌러졌을 때는 보호화회로(83)의 출력회로를 선택하도록 동작한다.

바닥면 상태 데이터는, 그후, 조작버튼정보의 전송과 마찬가지로 초음파에 첨가되어 청소기 본체에 전송된다. 이 동작은 상기했기 때문에 생략한다.

건전지(13)는, 원격조작 제어장치기판(12)의 각 회로에 전원전압을 공급함과 동시에 쵸크코일(93), 신호선로(98) 및 쵸크코일(93)을 거쳐 흡입구부 회로기판(38)의 각 회로에는 전원전압을 공급한다. 쵸크코일(93)은 신호선로(98)이 캐리어신호에 대한 임피던스를 올려 신호선로(98)상의 캐이러신호가 각 회로의 전원임피던스에서 단락되어 감쇠하는 것을 방지한다. 콘덴서(94)는, 캐리어신호를 통과시키나, 직류전압의 통과를 저지한다. 이로써, 캐리어 변조회로(102)의 입출력회로에 직류전압이 인가되는 것을 방지하고, 신호선로(98)에서 건전지(13)의 직류전압에 중첩되어 캐리어신호를 전송하는 것을 가능하게 한다.

또한, 상기 실시예는 직선상의 진동봉(113)을 예시하였으나, 스프링상으로 변항하여도 좋다. 스프링상으로 하면, 바닥면의 다소의 요철에 대해서도 플라스틱부(114)을 안정하게 접촉시킬 수 있다. 또한, 플라스틱볼(114)은 바닥면을 전동하도록 진동봉(113)에 설치하는 것이 바람직하다.

이 실시예에 의하면, 제3도에 나타낸 실시예와 마찬가지로 손잡이 조작부(4)의 조작버튼(11)의 정보를 초음파소자(14)에서 발생하는 초음파를 매체로 하여 청소기 본체로 보내어 전동송풍기(8)의 운전을 코드없이 제어할 수 있고, 또한 흡입구부(2)에서 검출한 상승상태 및 바닥면 상태도 같은 초음파소자(14)를 이용하여 청소기 본체에 전달하여 상승 및 바닥면 상태에 적합한 전동송풍기(8)의 제어가 가능하게 된다.

또한, 흡입구부(2)의 들어올림 및 바닥면 상태에 의하여 전동송풍기(8)를 제어하는 방법은 후기한다.

제22도는 흡입구부(2)에서 검출한 상승정보와 바닥면 정보 및 손잡이 조작부(4)의 조작버튼 정보를 흡입구부(2)로부터 방사하는 초음파를 매체로 하여 청소기 본체에 전송하는 전기청소기에 있어서의 손잡이 조작부(4) 및 흡입구부(2)의 전기회로도를 나타내고 있다. 제3도 및 제17도에 나타낸 실시예와 동일한 구성수단에는 동일 참조부호를 달아 중복되는 설명을 생략한다. 이 실시예는 손잡이 조작부(4)의 조작버튼(11)의 조작정보를 흡입구부(2)로 보내고, 상기 흡입구부(2)에서 검출한 상승정보 및 바닥면 상태 정보와 함께 상기한 조작버튼 정보의 전송과 마찬가지로 흡입구부(2)로부터 초음파로 청소기 본체에 전송하는 것이다.

손잡이 조작부(4)의 원격조작 제어장치기판(12)에는 조작버튼(11), 부호화회로(83), 패러렐 시리얼회로(101), 캐리어 변조회로(102), 콘덴서(94) 및 쵸크코일(93)이 탑재된다. 조작버튼(11)이 눌러졌을 때의 정보는 부호화회로(83)에서 패러렐 4비트의 데이터에 부호화되고, 캐리어 변조회로(102)에서 변조되고, 연장관(5)의 신호선로(98)에서 건전지(13)의 직류전압에 중첩되어 흡입구부 회로기판(38)에 보내진다.

흡입구부(2)에는 초음파소자(14)가 설치되고, 흡입구부 회로기판(38)에는 드라이버회로(82), 주파수 변조회로(81), 캐리어신호 발진회로(80) 및 DTMF 신호 발생회로(84)가 설치되고, 흡입구부(2)로부터 청소기 본체에 초음파를 매체로 하여 정보를 전송한다. 또한, 시리얼 페러렐 변환회로(96), 캐리어 복조회로(95), 콘덴서(94) 및 쵸크코일(93)이 설치되고, 손잡이 조작부(4)로부터 공급되는 직류전압과 함께 조작버튼 정보를 수신한다. 또, 바닥면 상태 검출회로(117), 부호화회로(100), 및 선택스위치(118)가 설치되고, 초음파소자(14)를 이용하여 바닥면 상태 검출회로(117)에서 바닥면 상태를 검출하고, 이것을 부호화회로(100)에서 패러렐 4비트 데이터에 부호화하여 DTMF 신호 발생회로(84)에 전달한다.

여기에서 초음파소자(14)에 의한 바닥면 상태 검출에 관하여 설명한다. 제23도는 흡입구부(2)에의 초음파소자(14)의 설치상태를 나타내고 있다. 초음파소자(14)의 방사면에 대향하여 쐐기형의 반사판(39)이 설치되고, 출력된 초음파의 절반을 개구부(2a)로부터 흡입구부(2)의 상방으로 방사하고, 다른 절반은 가늘고 긴 도파관(40)으로 개구부(2b)로 유도하여 상기 개구부(2b)로부터 흡입구부(2)의 하방으로 방사한다. 도파관(40)의 선단은, 흡입구부(2)가 바닥에 접하여 청소를 행할 때, 바닥면을 향하여 상기 초음파를 방사하도록 설치한다. 도파관(40)의 단면적은 사용하는 초음파의 파장에 따라 결정한다.

제24도는 바닥면 상태 검출회로(117)의 내부 구성을 나타내고 있다. 119는 간헐발진회로, 120은 변환스위치, 121은 증폭회로, 122는 정류회로, 123은 평활회로, 124는 판정회로이다.

초음파소자(14)는 전기음향 변환기로서 전기신호를 초음파로 변환하는 것으로 하여 설명하였으나, 낮은변환효율로도 충분할 경우에는 초음파를 수신하여 이것을 전기신호로 변환하기 위하여 사용하는 것도 가능하다. 일반적으로, 초음파소자(14)는 상기한 압전진동체(103)와 마찬가지로, 압전세라믹스의 전외효과를 이용하고 있고. 이것은 가역(쌍방향) 변환수단으로서 사용하는 것이 가능한 것을 의미한다.

제25도는 가역변환수단으로서 사용하는 초음파소자(14)의 구조를 나타내고 있다. 얇은 금속판(125)상에 한쪽면에 도체박막(126)을 증착한 압전세라믹스(127)가 접착되고, 금속판(125)에는 공기상의 얇은 금속판콘(128)이 고정되어 있다. 이 금속판콘(128)은 초음파소자(14)의 공진주파수, 예를 들면, 40kHz로 공진하고, 또한 그 주파수에는 공기와의 음향결합이 정합되는 구조로 되어 있다. 따라서, 효율좋게 압전세라믹스의 진동을 공기진동 및 음파로 변환하고, 반대로 공기진동을 이 금속판콘(128)에서 받아 압전세라믹스(127)에 전달하고, 그 진동왜곡으로 전압을 발생시킬 수 있다. 그러나, 금속판콘(128)은 공기를 구동하기 위하여 얇고 가벼운 형태로 구성되기 때문에, 이것보다도 두껍고 무거운 금속판(125)상의 압전세라믹스(127)에 큰 진동왜곡을 줄 수가 없어 효율은 나빠진다.

바닥면 상태를 검출할 때는 초음파소자(14)로부터 간헐적으로 초음파를 방사하고, 이것을 도파관(40)으로 바닥면까지 유도하고, 바닥면에서 반사되는 초음파를 같은 초음파소자(14)로 수신한다. 초음파의 반사율은 바닥면 상태에서 크게 변화한다. 보딩의 경우에는 방사된 초음파의 대부분이 방사되고, 카패트의 경우에는 다량으로 흡수되어 반사량은 적다. 당연, 흡입구부(2)가 들어올려진 상태에서는 방사된 초음파가 반사되어 되돌아오는 일은 없다. 들어올림 량이 적어 다소 되돌아오는 일이 있어도 거리가 길고, 반사각도가 어긋나기 때문에 수신량은 상당히 적다.

간헐발진회로(119)는 소정 주파수의 정현파신호 전압을 소정 주기로 출력한다. 이 상태를 제26(a)도에 나타낸다. 이 간헐적인 정현파신호는, 그 주기에 동기하여 간헐개발회로(119)의 출력회로와 증폭회로(121)의 입력회로를 변환하는 변환스위치(120) 및 선택스위치(118)를 거쳐 초음파소자(14)에 가해진다. 정현파신호 전압이 초음파소자(14)에 인가되면, 이것은 음파가 되어 도파관(40)에 유도되고, 바닥면에서 반사되어 초음파소자(14)로 되돌아오고, 상기 초음파소자(14)에 전기신호를 발생시킨다. 이 전기신호는 방사된 초음파와 같은 주파수이다. 이 수신초음파의 전기신호를 제26(b)도에 나타내고 있다. 음속은 340m/s이기 때문에, 관의 길이를 Lm으로 하면, 수신초음파신호는 방사시점으로부터 2L/340초간 지연된다. 관의 길이를 10cm로 하면 약 59ms 진연된다. 이 전기신호는 증폭회로(121)에서 증폭되고, 정류회로(122)와 평활회로(123)에서 정류 평활되어 진폭레벨로 변환된다. 판정회로(124)는 이 진폭레벨에 의하여 바닥면 상태를 판정하고, 「판정상태」,「보딩」,「다다미」또는「카페트」등의 바닥면 상태신호를 출력한다.

부호화회로(100)는 상기 바닥면 상태신호를 4비트 데이터에 부호화한다. 이 4비트 데이터는 조작버튼(11)의 정보와는 다른 부호로 한다. 예를 들면, MSB를「1」로 하여 바닥면 상태 데이터를 부호화한다.

이 4비트 데이터는 선택스위치(97)로 선택되고, DTMF 신호 발생회로(84)는 그것에 따른 2주파수신호를 발생한다. 주파수 변조회로(81)는, 캐리어신호 발진회로(80)의 발생하는 캐리어신호를 이 2주파수신호로 주파수 변조하고, 드라이버회로(82)에서 증폭하여 초음파소자(14)에 전달한다. 이 상승정보 및 바닥면 정보를 담당한 피변조 캐리어신호는 여기에서 초음파로 변화되어 공중으로 방사된다. 이 초음파는 청소기 본체의 마이크로폰(10)에서 수신되고, 원격신호 검출부(24)에서 복조되어 원래의 4비트 데이터로 변환되어 마이크로컴퓨터(25)의 입력포트(Pi2)에 입력된다.

손잡이 조작부(4)에서의 조작버튼(11)의 조작정보는, 부호화회로(83)에서 4비트 데이터에 부호화되고, 패러렐 시리얼 변환회로(101)에서 4비트 시리얼 데이터로 변환된다. 이 시리얼 데이터는 상기와 마찬가지로 캐리어 변조회로(102)에서 캐리어 변조회로(102)에서 캐리어 변조되어 콘덴서(94)를 거쳐 건전지(13)의 직류전압으로 중첩하여 연장관(5)내의 신호선로(98)에서 흡입구부 회로기판(38)에 전달된다. 흡입구부 회로기판(38)에서는 콘덴서(94)를 거쳐, 상기 신호를 수신하고, 캐리어 복조회로(95)에서 원래의 4비트 시리얼 데이터로 복원한다. 이 4비트 시리얼 데이터는 시리얼 패러렐 변환회로(96)에서 4비트 시리얼 데이터로 복원한다. 이 4비트 시리얼 데이터는 시리얼 페러렐 변환회로(96)에서 4비트 페러렐 데이터로 변환되고, 선택스위치(97)로 선택되어 DTMF 신호 발생회로(84)에 입력된다. 이후는, 상기한 바닥면 상태일 때와 마찬가지로 이 조작버튼 정보는 초음파에 첨가되어 청소기 본체의 마이크로컴퓨터(25)에 전달된다.

또한, 이 실시예에서는 건전지(13)를 손잡이 조작부(4)에 배치하고 있으나, 흡입구부(2)에 배치하여도 좋은 것은 분명하다.

이상의 실시예에 의하면, 제17도에 나타낸 실시예와 마찬가지로, 손잡이 조작부(4)의 조작버튼(11)의 정보를 흡입구부(2)에 설치한 초음파소자(14)를 이용하여 초음파를 매체로서 청소기 본체에 전송하여 전동송풍기(8)의 운전을 코드없이 제어할 수 있고, 또한, 초음파소자(14)를 이용하여 흡입구부(2)에서 검출한 들어올림 상태 및 바닥면 상태를 같은 초음파소자(14)를 이용하여 초음파로 변환하여 청소기 본체에 전송하여 들어올림 및 바닥면 상태에 적합한 전동송풍기(8)의 제어를 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 흡입구부(2)의 들어올림 및 바닥면 상태에 의하여 전동송풍기를 제어하는 방법은 후기한다.

제27도는 손잡이 조작부(4)에 설치하는 원격조작 제어장치의 전기회로의 다른 실시예를 나타내고 있다. 제22도에 나타낸 실시예와 동일한 구성수단에는 동일 참조부호를 달아 중복되는 설명을 생략한다. 이 실시예는 제22도에 나타낸 실시예와 마찬가지로, 손잡이 조작부(4)의 초음파소자(14)에 발생한 초음파를 연장관(5) 및 흡입구부(2)에 설치한 도파관(40)에서 상기 흡입구부(2)의 바닥면까지 유도하여 바닥면을 향하여 방사하고, 상기 바닥면으로부터 반사된 초음파를 초음파소자(14)로 전기신호로 변환하고, 바닥면 상태 검출회로(117)에서 흡입구부(2)의 들어올림 상태와 바닥면 상태를 검출하는 것이다. 또, 검출한 들어올림 상태 및 바닥면 상태 정보와 조작버튼 정보는, 동일 초음파소자(14)로 초음파로 변환하여 청소기 본체에 보내는 것을 가능하게 한다.

이 실시예는 초음파를 매체로 하는 조작버튼 정보의 전송 및 초음파의 반사에 의한 상승, 바닥면 상태 검출 및 그 전송에 관해서는 제22도에 나타낸 실시예와 마찬가지이기 때문에 설명을 생략한다.

제28도는, 손잡이 조작부(4)에의 초음파소자(14)의 설치구조와 연장관(5) 및 흡입구부(2)에의 초음파 도파관(43)의 설치구조를 나타내고 있다. 초음파소자(14)로부터 출력되는 초음파는 일부는 원격신호로서 청소기 본체를 향하여 방사하고, 나머지는 들어올림 및 바닥면 상태를 검출하기 위하여 바닥을 향하여 방사할 필요가 있다. 이를 위하여, 손잡이 조작부(4)에 설치하는 초음파소자(14)에 대향시켜 쐐기상의 반사체(41)가 설치되고, 출력된 초음파의 약 절반을 개구부(4c)로부터 상방의 천정을 향하여 방사하고, 나머지의 약 절반을 가늘고 긴 도파관(42)으로 유도하고 있다. 이 도파관(42)은 연장관(5)에 설치한 도파관(43) 및 흡입구부(2)에 설치한 도파관(44)과 연통한다. 흡입구부(2)의 도파관(44)은 바닥면의 개구부(2b)와 연통되어 있고, 도파관(42,43,44)을 타고 이동한 초음파는 여기에서 바닥면에 방사된다. 그리고 바닥면에서 반사된 초음파는 이 도파관(42,43,44)을 타고 이동하여 초음파소자(14)로 되돌아간다. 이 구성은, 도파관의 길이(L)가 제23도에 나타낸 실시예의 그것보다 길어지기 때문에 제26도에 나타낸 전파지연시간은 커진다.

이 본 실시예에 의하면, 제17도에 나타낸 실시예와 마찬가지로 손잡이 조작부(4)의 조작버튼(11)의 정보를 상기 부에 설치한 초음파소자(14)를 이용하여 초음파를 매체로 하여 청소기 본체에 전송하여 전동송풍기(8)의 운전을 코드없이 제어할 수 있고, 또한, 같은 초음파소자(14)로부터 출력된 초음파를 흡입구부(12)로 유도하여 상기 흡입구부(2)의 들어올림 상태 및 바닥면 상태로 검출하고, 같은 초음파소자(14)를 이용하여 초음파로 청소기 본체에 전송하고, 들어올림 및 바닥면 상태에 적합한 전동송풍기(8)의 제어를 가능하게 한다. 또한, 제17도에 나타낸 실시예와 같이 연장관(5) 및 흡입구부(2)에 전기회로(98)를 부설할 필요가 없고, 들어올림 및 바닥면 상태의 정보를 상기 신호선로(98)로 전동하기 위한 각 회로도 생략할 수 있다.

이상, 손잡이 조작부(4)의 조작버튼 정보 및 흡입구부(2)의 바닥면 상태 정보를 전기음향 변환기에서 초음파로 변환하여 코드없이 청소기 본체에 전송하는 방법을 설명하였다. 또, 이들의 전송정보를 청소기 본체에서 음향전기 변환기를 이용하여 검출하는 방법 및 전송정보 이외에 같은 음향전기 변환기의 출력신호로부터 청소기 본체에서 전동송풍기(8)의 회전수, 흡입구부(2)의 들어올림 및 바닥면 상태를 검출하는 방법을 설명하였다.

다음에 이들 검출정보를 이용하여 청소기 본체의 전동송풍기를 제어하는 방법을 도면을 이용하여 설명한다. 이 제어는, 주제어장치에 있어서의 마이크로컴퓨터(25)에 의한 신호처리에 의하여 행하여진다. 또한, 청소기 본체 및 손잡이 조작부의 조작버튼(11,29)으로 전동송풍기(8)를 위상제어함으로서, 청소기의 운전개시/성능변환/정지를 행하는 것은 상기하였기 때문에 생략한다.

먼저, 제2도에 나타낸 실시예에 있어서의 회전수 검출회로(23)에서 검출한 회전수에 의거하여 전동송풍기(8)의 전력을 제어하는 방법을 설명한다.

제29도는 전기청소기에 이용되는 전동송풍기(8)의 전력 제어를 행하지 않은 경우의 풍량(Q)에 대한 압력(진공도)(H), 회전수(N), 소비전력(W), 흡입일율(P)의 관계를 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 바와 같이, 풍량(Q)이 증가하면 압력(진공도)(H)과 회전수(N)는 감소한다. 풍량(Q)이 증가하면, 그것에 따라 소비전력(W)은 증가한다.

한편, 압력(H)과 풍량(Q)의 곱에 비례하는 흡입일율(P)은 풍량(Q2)에서 최대치(P2)가 된다. 이때의 소비전력(W2)은 개방풍량(Q1)의 소비전력(W1)에 비례하여 작다. 보통, 청소를 행할 때의 풍량은, 이 흡입일율이 최대가 되는 근처에 설정된다. 이것은, 이점이 가장 효율좋게 청소할 수 있기 때문이다. 개방풍량(Q1)부근은, 전기청소기의 흡입구부(2)가 바닥면으로부터 떨어져 있는 상태, 즉 청소를 행하고 있지 않은 상태이다. 한편, 전동송풍기(8)에는 허용되는 최대 소비전력(Wmax)이 된다. 이 최대 소비전력(Wmax)은 이 전력으로 전동송풍기(8)의 운전을 계속하면 파괴에 이르는 소비전력을 말하며, 풍량의 함수이다. 그 이유는, 전동송풍기(8)는 송풍기에서 발생하는 바람을 전동기에 보내고, 상기 전동기를 냉각하는 구조이기 때문이다. 통상은, 개방풍량(Q1)의 소비전력(W1)보다도 조금 큰 값이나, 저풍량측에서는 바람에 의한 냉각효과를 잃어버리기 때문에 허용 소비전력은 급격하게 내려간다. 전력 제어를 행하지 않을 경우는, 이와 같이 청소를 행하고 있지 않은 경우의 소비전력(W1)보다도 낮은 소비전력(W2)으로 실제의 청소를 행하게 된다. 그래서 청소를 행할 때는 최대 소비전력(Wmax)에 가까운 소비전력으로 운전을 행하게 하고, 진공도를 높혀 흡입일율의 최대치(P2)보다도 더욱 큰 흡입일율을 얻기 위하여 행하는 제어가 이 실시예의 회전수 검출회로(23)에서 검출하는 회전수(N)에 의거하는 전력 제어의 목적이다.

제29도에 나타낸 바와 같이, 압력(H)과 회전수(N)는 대략 비례 관계에 있다. 따라서, 고가의 반도체 압력센서에 의하여 압력(H)을 검출하고, 이것에 의거하여 행하고 있던 각종 제어는, 모두 저렴한 마이크로폰(10)으로 얻은 회전진동음으로부터 검출한 회전수(N)에 의거하는 제어로 변경하는 것은 가능하다.

제30도는, 제2도에 나타낸 실시예의 청소기의 풍량(Q)에 대한 전동송풍기(8)의 회전수(N), 소비전력(W), 흡입일율(P)의 관계를 나타내고 있다. 도면중 파선으로 나타낸 특성은, 전력 제어를 행하지 않은 경우이다. 이 발명의 실시예에서는, 보통으로 청소를 행하는 풍량영역(Q6QQ4)에서는 소비전력(W)을 올리고, 전동송풍기(8)의 회전수(N)을 상승시켜 흡입일율(P)을 상승시키고 있다. 이와 같이, 통상의 청소를 행하는 풍량영역(Q6QQ4)에서는 흡입일율(P)을 크게하고, 풍량(Q2)의 점에서 최대 흡입일율(P2)을 얻도록 제어하고 있다.

소비전력을 올려 운전한 경우, 풍량이 증가하면, 소비전력이 허용치(Wmax)를 초과할 염려가 있기 때문에, 회전수(N)를 감시하여 대풍량영역에서 소비전력을 제한할 필요가 있다. 또, 대풍량측 영역(QQ5)은 사용자가 전기청소기의 바닥면용 흡입구부(2)를 바닥면으로부터 들어올린 상태, 즉, 청소를 행하고 있지 않은 상태이기 때문에 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 내려 소비전력(W)을 낮게 억제하고 있다. 이것에 의하여 청소를 행하고 있지 않을 때의 전동송풍기(8)의 소음을 저감할 수 있다.

한편, 소풍량측 영역에서는, 소비전력을 올려 운전한 경우에 풍량이 줄어들면 허용소비전력치가 극단으로 저하하여 소비전력이 이것을 상회하여 전동송풍기(8)가 파괴에 이를 염려가 생긴다. 따라서, 회전수(N)를 감시하여 소풍량측 영역에서도 소비전력을 억제할 필요가 있다. 또, 소풍량측 영역(QQ6)은 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘 및 연장관(5) 또는 호스(3)등에 장해물이 막힘으로서, 유로의 폐쇄 또는 그것에 가까운 상태이기 때문에, 실질적으로는 청소를 할 수 없는 상태이고, 전동송풍기(8)의 과열을 방지하는 의미에서도 전동송풍기(7)의 회전수(N)를 내려 소비전력(W)을 낮게 억제하고 있다.

이와 같이 통상으로 청소를 행하는 풍량영역(Q6QQ4)에서 소비전력(W)을 증가시켜 흡입일율(P)을 크게 하고, 또 한쪽 대풍량측 영역(QQ5) 및 소풍량측 영역(QQ6)의 소비전력(W)을 낮게 억제함으로서, 허용소비전력 이하의 소비전력으로 효율좋게 흡입일율(P)을 얻는 것을 가능하게 하고 있다.

또, 이 실시예에서는, 소풍량측 영역(QQ6)에 있어서의 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘을 알리는 수단(28)을 설치하고, 집진필터(6)의 막힘을 알리고 있다.

다음에, 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 검출하여 전력 제어를 행할 경우의 제어예를 제30도 및 제31도에 나타낸 플로우챠트를 참조하여 설명한다.

사용자가 전기청소기의 전원을 투입하고,「강」운전이 지령되면, 마이크로컴퓨터(25)는 처리 311에 있어서 쌍방향 반도체소자(18)의 트리거 타이밍시간(t)을 t2로 설정하고, 처리312에서 이 설정치를 판별하여 타이밍시간(t)이 t=t2 트리거신호를 출력하고, 쌍방향 반도체소자(18)를 온하고, 전동송풍기(8)를 소비전력(W2)으로 운전하는 제어상태로 한다. 물론 이 소비전력(W2)은 허용소비전력 이하가 되도록 타이밍시간(t)이 결정된다. 여기에서, 사용자가 전기청소기의 바닥면용 흡입구부(2)를 바닥면에 내려 청소하고 있을 경우, 바닥면과 흡입구부(2)의 접촉상태에 의하여 변동은 하지만, 전동송풍기(8)의 회전수(N)는 N4NN6의 영역에서 안정된다. 즉, 흡입일율(P)의 최대흡입율(P2)이 되는 회전수(N2) 근처에서 안정된다. 이때, 사용자가 전기청소기의 바닥면용 흡입구부(2)를 바닥면으로부터 떨어뜨린 경우, 즉, 바닥면용 흡입구부(2)를 들어올린 경우에는 전동송풍기(8)의 회전수(N)가 내려간다. 마이크로컴퓨터(25)가 처리 313에서 NN4를 검출하면 처리 314로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t1로 변경(설정)하고, 이후, 쌍방향 반도체소자(18)의 온시간을 바꾸고, 전동송풍기(8)의 통전시간을 바꿈으로서 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 내려 소비전력(W)을 낮게 억제하는 운전제어상태가 된다. 다음에, 사용자가 다시 바닥면용 흡입구부(2)를 바닥면에 대고 청소를 재개한 경우, 전동송풍기(8)의 회전수(N)는 증가한다. 처리 316에서 전동송풍기(8)의 회전수(N)가 N≥N5가 된 것을 검출하면, 처리 317로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t2로 변경(설정)하고, 이후, 쌍방향 반도체소자(18)의 온시간을 바꾸고, 전동송풍기(8)의 통전시간을 바꿈으로서 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 올려 소비전력(W)을 증가시킨다. 이와 같이 하여 다시 흡입일율(P)이 최대흡입일율(P2)이 되는 회전수(N2)의 점 부근에서 청소를 행하게 된다.

한편, 트리거신호의 타이밍시간(t)이 t=t2로 설정되어 쌍방향 반도체소자(18)를 온하여 전동송풍기(8)에 통전함으로서, 전동송풍기(8)를 운전하고 있을 때, 무엇인가의 원인으로 유로가 막힌 경우, 예를 들면, 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘 또는 연장관(5)이나 호스(3)등에 장해물이 막힌 경우에는 전동송풍기(8)의 회전수(N)가 올라간다. 처리 313에 있어서, 전동송풍기(8)의 회전수(N)가 NN6에 이른 것을 검출하면, 처리 315로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t3로 변경(설정)하고, 쌍방향 반도체소자(18)의 온시간을 변경하여 전동송풍기(8)의 통전시간을 바꿈으로서, 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 내려 소비전력(W)을 낮게 억제한다. 이때는, 필터막힘 알림수단(28)을 점등시켜 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘을 알린다.

그리고, 이 상태로부터 유로의 막힘이 해제되면, 전동송풍기(8)의 회전수(N)는 감소한다. 처리 318에서 전동송풍기(8)의 회전수(N)가 N≤7에 도달한 것을 검출하면, 처리 319로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=2로 변경(설정)한다. 이때는 트리거신호의 타이밍시간을 변경하는 것과 함께 필터막힘 알림수단(28)의 점등을 정지한다. 이로써, 다시 회전수(N)는 흡입일율(P)이 최대흡입일율(P2)이 되는 회전수(N2)의 부근에서 안정되게 된다.

또한 막힘을 알리고 나서 일정시간을 경과하여도 상태의 회복을 검출할 수 없는 경우에는 사용자가 유로의 막힘을 배제하는 작업을 소홀히 하고 있다고 판단하여, 그대로는 전동송풍기(8)가 파괴될 염려가 있기 때문에, 안전을 위해 자동적으로 전동송풍기(8)의 운전을 정지하여도 좋다. 이 제어는, 마이크로컴퓨터(25)에 타이머 카운터를 가지게 하여 막힘 알림시점으로부터 이 카운터의 계수를 개시하여 소정치에 달하면, 트리거신호의 발생을 정지하는 것으로 실현할 수 있다.

제32도는 또 다른 실시예에 있어서의 청소기 본체의 주제어장치의 전기회로를 나타내고 있다. 제11도에 나타낸 실시예와 동일한 구성수단에는 동일 참조부호를 달아 중복되는 설명을 생략한다. 45는 전류검출소자, 46은 전류검출회로이다. 이 실시예는, 전동송풍기(8)의 회전수(N)와 함께 미소저항기 또는 커런트트랜스등으로 구성되는 전류검출소자(45)와 증폭회로 및 LPF등으로 구성되는 전류검출회로(46)에서 전동송풍기(8)에 흐르는 전류를 검출하도록 구성되어 있다.

제33도는, 전류검출회로(46)에서 검출되는 전동송풍기(8)의 부하전류의 검출파형을 인가전압 파형과 함께 나타내고 있다. 전류파형은, 전동기의 코일의 인덕턴스에 의하여 찌그러진 것이 된다. 마이크로컴퓨터(25)는 이 전류검출 파형신호를 AD 변환 입력포트(D3)에 받아들여 전동송풍기(8)에 흐르는 평균 부하전류(i)를 구하고 있다. 전동송풍기(8)의 회전수(N)에 더하여 전동송풍기(8)에 흐르는 부하전류(i)를 구함으로서, 전동송풍기(8)의 풍량(Q)을 연산하는 것이 가능하게 된다. 즉, 전기청소기(8)의 풍량(Q)은 일반적으로 Q=i×N으로 주어져 있고, 이 실시예에서는 전기청소기의 풍량(Q)은 Q=K×i×N(단, K는 비례정수)로 구하고 있다. 이와 같이 연산으로 구한 풍량(Q)을 기초로 전동송풍기(8)의 전력 제어를 행함으로서, 상기 전동송풍기(8)의 회전수(N)만을 기초로 전력 제어를 행하고 있는 경우보다도 정밀도 좋은 전력 제어가 가능하게 된다.

제34도는 이 전기청소기가 풍량(Q)을 부하전류(i)를 참조하여 연산하면서 전력 제어를 행하는 경우의 제어플로우챠트를 나타내고 있다. 사용자가 전기청소기의 전원을 투입하여「강」운전을 지령하면, 마이크로컴퓨터(25)는 처리 341에 있어서, 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t2로 설정하고, 이후, 이 타이밍에서 트리거신호를 출력하고, 쌍방향 반도체소자(18)를 온하여 전동송풍기(8)에 통전한다. 여기에서, 사용자가 전기청소기의 바닥면용 흡입구(2)를 바닥면으로 내려 청소하고 있을 경우, 풍량(Q)은 Q6QQ4의 영역에서 흡입일율(P)이 최대흡입일율(P2)이 되는 풍량(Q2) 근처에서 안정된 상태가 된다. 이 풍량(Q)은, 처리 342에 있어서 연산으로 구해지고, 처리 343을 거쳐 처리 344에서 감시된다. 이때, 사용자가 전기청소기의 바닥면용 흡입구부(2)를 바닥면으로부터 떼어낸 경우, 즉, 바닥면용 흡입구부(2)를 들어올린 경우는 풍량(Q)이 증가한다. 처리 344에 있어서, 풍량(Q)이 QQ4에 도달한 것을 검출하면, 처리 345로 이행하여 트리거신호의 타이밍(t)을 t=t1로 변경(설정)하고, 이후, 쌍방향 반도체소자(18)의 온 시간을 이 타이밍으로 바꾸어 전동송풍기(8)의 통전시간을 바꿈으로서 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 내려 소비전력(W)을 낮게 억제한다. 그리고, 사용자가 다시 바닥면용 흡입구(2)를 바닥면에 대고 청소를 재개한 경우는, 풍량(Q)이 감소하고, 전동송풍기(8)이 회전수(N)는 증가한다. 그리고, 처리 347에 있어서, 풍량(Q)이 Q≤Q5에 이른 것을 검출하면, 처리 348로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t2로 변경(설정)하고, 이후, 쌍방향 반도체소자(18)의 온시간을 이 타이밍으로 바꾸어 전동송풍기(8)의 통전시간을 바꿈으로서, 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 올려 소비전력(W)을 증가시킨다. 이와 같이 하여 다시 흡입일율(P)이 최대가 되는 풍량(Q2)점부근에서 청소를 행하게 된다.

한편, 트리거신호의 타이밍시간(t)이 t=t2로 설정되고, 쌍방향 반도체소자(18)를 이 타이밍에서 온하여 전동송풍기(8)에 통전하고, 전동송풍기(8)를 운전하고 있을 때 무엇인가의 원인으로 유로가 막힌 경우, 예를 들면, 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘 또는 연장관(4)이나 호스(3)등에 장해물이 막힌 경우는 풍량(Q)이 감소하여 전동송풍기(8)의 회전수(N)가 상승한다. 처리 344에 있어서 풍량(Q)이 QQ6이 되었던 것을 검출하면, 처리 346으로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t3으로 변경(설정)하고, 이후, 쌍방향 반도체소자(18)의 온시간을 이 타이밍으로 변경하여 전동송풍기(8)의 통전시간을 바꿈으로서 전동송풍기(8)의 회전수(N)을 내려 소비전력(W)을 낮게 억제한다. 이때, 트리거신호의 온타이밍시간(t)을 t=t3으로 변경하는 것과 동시에 필터막힘 알림수단(28)을 점등시켜 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘을 알리는 제어를 행한다. 그리고, 이 상태로부터 유로의 막힘이 해제된 경우는 풍량(Q)이 증가하고, 전동송풍기(8)의 회전수(N)는 감소한다. 처리 349에 있어서 풍량(Q)이 Q≥Q7이 되었던 것을 검출하면, 처리 350으로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t2로 변경(설정)한다. 이때는 필터막힘 알림수단(28)의 점등을 정지한다. 이로써, 다시 풍량(Q)은 흡입일율(P)이 최대흡입일율(P2)이 되는 Q2 부근에서 안정된 청소상태가 된다.

이상으로 설명한 전력 제어는 「강」운전시의 경우, 즉, 일반적으로는 전기청소기의 풍량이 큰 경우로서 흡입일율(P)이 최대흡입일율(P2)이 되는 풍량(Q2)에서 소비전력(W)이 최대가 되는 바와 같은 전동송풍기(8)의 제어이다.

다음에,「약」운전시, 즉, 일반적으로는 전기청소기의 풍량이 적은 경우의 전동송풍기(8)의 제어에 관하여 설명한다.

제35도는「약」운전시에 풍량(Q)에 대한 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 나타내고 있다. 또, 제36도는「약」운전시에 있어서의 전동송풍기(8)의 제어를 회전수(N)를 참조하여 실행하는 경우에 제어플로우챠트를 나타내고 있다.

사용자가 전기청소기의 전원을 투입하여「약」운전을 지령하면, 마이크로컴퓨터(25)는 처리 316에 있어서 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t10에 설정하고, 이후, 이 타이밍에서 트리거신호를 출력함으로서, 쌍방향 반도체소자(18)를 온하여 전동송풍기(8)에 통전한다. 그리고, 예를 들면, 전기청소기의 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘등으로 풍량(Q)이 저하함으로서 전동송풍기(8)의 회전수(N)가 N≥N10이 되었던 것을 처리 362,363에서 검출하면, 처리 364로 이행하여 트리거신호의 타이밍신호(t)을 t=t11로 변경(설정)하고, 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 올린다. 이로써,「약」운전시, 즉 전체적으로 풍량(Q)이 적은 운전상태에서 집진필터(6)에 쓰레기가 모여 있는 정도의 막힘이 발생한 상태이더라도 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 올림으로서 풍량(Q)의 감소를 경감하고, 청소를 계속하는 것을 가능하게 한다. 또한, 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘이 진행되어 전동송풍기(8)의 회전수(N)가 NN12가 되면, 필터막힘 알림수단(28)을 점등시켜 집진필터(6)의 막힘을 알린다. 유로의 폐쇄가 해제되어 전동송풍기(8)의 회전수(N)가 저하하고, N=N12로 되돌아 갔을 때 팔터막힘 알림수단(28)의 점등을 정지한다. 그리고, N≤N11이 되었던 것을 처리 365에서 검출하면, 처리 366으로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t10으로 변경(설정)한다.

또한, 막힘 알림상태가 소정시간 계속될 때는 전동송풍기(8)가 파괴될 염려가 있기 때문에, 안전을 위하여 자동적으로 전동송풍기(8)의 운전을 정지하도록 하면 좋다. 이 제어는, 마이크로컴퓨터(25)에 타이머 카운터를 설치하고, 막힘 알림시점에서 이 카운터로 계수를 개시하여 소정수에 이르면, 트리거신호의 발생을 정지함으로서 실현할 수 있다.

다음에, 이 실시예에 있어서의「약」운전시의 제어를 풍량(Q)을 참조하여 실행하는 경우의 제어처리를 제37도의 플로우챠트를 이용하여 설명한다. 이 제어에서는, 회전수(N)와 평균전류(i)로부터 풍량(Q)을 계산하고, 이 풍량에 의거하여 소비전력의 제어가 행하여진다.

사용자가 전기청소기의 전원을 투입하여「약」운전을 지령하면, 마이크로컴퓨터(25)는 처리 371에 있어서 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t10으로 설정하고, 이후, 이 타이밍에서 트리거신호를 출력하고, 쌍방향 반도체소자(18)을 온하여 전동송풍기(8)에 통전한다. 이 상태에서 풍량(Q)은 처리 372에 있어서 연산으로 구해지고, 처리 373을 거쳐 처리 374에서 감시된다. 여기에서 예를 들면, 전기청소기의 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘등이 발생하면, 풍량(Q)은 저하한다. 풍량(Q)이 저하하여 Q≤Q10이 되었던 것을 검출하면, 처리 375로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t11로 변경(설정)하고, 이후, 이 타이밍에서 트리거신호를 발생하여 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 올리고, 풍량(Q)을 증가시킨다. 이로써,「약」운전시, 즉, 전체적으로 풍량(Q)이 적은 운전상태에서 집진필터(6)에 쓰레기가 모여 있는 정도의 막힘이 발생하여도 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 올림으로서 풍량(Q)의 감소를 경감하고, 청소의 계속을 가능하게 한다. 또한, 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘이 진행되어 풍량(Q)이 QQ12가 된 시점에서 필터막힘 알림수단(28)을 점등시켜 집진실(7)내의 집진필터(6)의 막힘을 알린다. 이 필터의 막힘 알림상태로부터 무엇인가의 수단에 의하여 유로의 폐쇄가 해제되면 풍량(Q)은 증가한다. 그리고, 풍량(Q)이 Q=Q12로 되돌아갔던 시점에서 필터 막힘 알림수단(28)의 점등을 정지한다. 풍량(Q)이 더욱 증가하여 Q≥Q11이 되었던 것을 처리 376에서 검출하면, 처리 377로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t10으로 변경(설정)하고, 통상의 청소상태로 복귀한다.

다음에, 풍량 일정제어에 관하여 설명한다. 제29도에 나타낸 바와 같이 풍량(Q)과 회전수(N)는 역비례관계에 있고, 풍량(Q)과 소비전력(W)은 비례관계에 있다. 따라서, 회전수(N)를 감시하면서, 이것이 일정하게 되도록 전동송풍기(8)의 소비전력(W)을 제어하면 좋다. 구체적으로는 쌍방향 반도체소자(18)에의 트리거신호의 타이밍시간(t)을 미조정하면, 회전수(N) 및 풍량(Q)을 일정하게 제어하는 것이 가능하다.

제38도는, 이 풍량 일정제어의 플로우챠트를 나타내고 있다. 풍량(Q)과 회전수(N)의 관계로부터 원하는 풍량(Qc)을 얻기 위한 회전수(Nc)를 미리 구하고, 이 회전수(Nc)가 되는 소비전력을 주는 타이밍시간 t=tc를 결정하여 둔다. 먼저, 처리 381에 있어서, 타이밍시간 t=tc에서 트리거신호를 출력하여 전동송풍기(8)의 회전을 개시한다. 다음에 처리 382에 있어서, 회전수(N)를 검출하고, 처리 383에 있어서 회전수(N)와 회전수(Nc)를 비교하여 NNc이면 처리 384로 이행하여 t=tc-△t, 즉 타이밍시간을 조금 짧게 하여 소비전력을 증가하여 회전수를 떨어뜨리는 제어를 행하고, 처리 382로 되돌아간다. NNc이면, 처리 385로부터 처리 386으로 이행하고, t=tc+△t, 즉 타이밍시간을 조금 길게 하여 소비전력을 줄여 회전수를 올리는 제어를 행하여 처리 382로 되돌아간다. N=Nc이면, 타이밍시간의 변경은 행하지 않고 처리 382로 되돌아간다. 이상의 제어처리를 계속함으로서 회전수(N)는 Nc에 수렵되고, 그 결과, 풍량은 일정치(Qc)에 수렴된다.

회전수(N)에 의하여 풍량(Q) 이외의 압력(H) 및 소비전력(W)도 임의로 결정한다. 따라서, 상기와 마찬가지의 제어플로우챠트에서 압력 및 소비전력의 일정제어가 가능한 것은 분명하다.

이 제어방법은, 전동송풍기(8)가 바뀌어도 모두 전동송풍기로 회전수를 일정하게 제어할 수 있으나, 풍량(Q)은 전동송풍기마다 서로 다른 일정치로 제어된다. 이것은, 전동송풍기마다 제29도에 나타낸 특성이 변동하기 때문이다. 전동송풍기가 서로 달라도 모두 같은 풍량이 되도록 제어하기 위해서는 풍량(Q)을 감시하고, 이것을 일정하게 하는 바와 같은 제어처리플로우가 필요하게 된다. 즉, 풍량센서를 설치하여 검출풍량(Q)과 희망풍량(Qc)의 비교를 행하면서 타이밍시간을 미조정할 필요가 있다.

이 실시예에 의하면, 회전수(N)를 참조하여 간이적인 풍량 또는 압력 또는 소비전력 일정제어가 가능하다.

다음에 제11도에 나타낸 실시예에서의 바닥면 상태의 검출에 관하여 설명한다. 마이크로폰(9)으로 집음하여 전기신호로 변환하고, LPF31을 통과한 출력신호 파형은 제15도에 나타내었다. 제15(a)도는 카페트상에서 흡입구부(2)를 왕복운동시킨 경우에서 제15(b)도는 보딩바닥상의 것이다. 이동 및 반전에 따른 고무편(37a,37b)의 큰 탄성변형에 기인하는 압력변동에 의한 하향의 큰 스파이크파형이 관측된다. 그리고, 이 스파이크파형은 바닥면 재질에서 서로 다르다. 또, 이 스파이크파형간의 요철의 모양도 바닥을 스칠때의 미소 진동변형에 따르는 압력변동이다. 이들 파형의 특징을 파라미터화하고, 이것을 참조하여 바닥면 상태, 즉 바닥이 카페트인지, 보딩인지를 판단한다.

제39도는 바닥면 검출처리의 플로우챠트의 일예를 나타내고 있다. 마이크로컴퓨터(25)는 처리 391에 있어서 내장한 AD 변환기에서 일정시간의 파형데이터를 표본화하여 축척하고, 처리 392에 있어서 이것으로부터 특징파라미터를 추출한다. 특징파라미터로서 표본화치의 2승을 누적 가산하여 시간에서 제한 평균 진폭레벨(Av), 일정기준치, 예를 들면 제로레벨을 교차하는 회수, 소위 0교차수(Zc), 평균 진폭레벨에서의 스파이크 파형의 평균 펄스폭(Tw)을 구한다. 다음에, 처리 383에 있어서 이 특징파라미터의 조합을 식별함수로 입력하여 바닥면을 판정한다. 예를 들면, 시별함수로서 제40도에 나타낸 바와 같이 Av-Tw-Zc로 뻗는 3차원공간에서 각 파라미터의 판정 영역치로 결정되는 평면(a,b)을 결정하고, 원점과 평면(a)사이의 조합에서는 「카페트」, 평면(a)과 평면(b)사이에서는 「다다미」, 평면(b) 이상에서는 「보딩」이라고 판정한다. 파라미터는 상기한 것에 한정되는 것은 아니고, 또한 스파이크 피크치의 평균등을 추가하여도 좋은 것은 분명하다. 이 경우는 그대로 상기 공간차원수가 증가한다. 또, 식별함수에 의한 판정이 아니라 뉴럴네트워크를 이용하여도 좋다.

이 경우는, 제41도에 나타낸 계층구조의 네트워크를 준비하여 특징파라미터를 입력층에 입력하고, 출력측의 각 출력을「카페트」,「다다미」,「보딩」으로 한다. 이 네트워크의 결합계수는, 미리 각 바닥면에서의 실제데이터를 이용하여 역오차전파법등으로 결정하여 둔다.

다음에, 이 바닥면 판정결과를 이용한 전동송풍기(8)의 제어에 관하여 설명한다. 흡인 또는 흡입구에 설치한 브러시의 회전에 의한 먼지포집은, 바닥면의 상태에 따라 바꾸어 것이 바람직하다. 예를 들면, 브러시의 회전을 고려하면, 보딩바닥의 경우에는 회전을 빠르게 하면 판자에 손상을 줄 염려가 있고, 또, 소음이 증가한다. 반대로, 카페트에서는 털에 붙은 머리카락이나 실 등은 브러시의 회전을 고속으로 하지 않으면 포집할 수 없다. 그래서, 브러시의 회전을 에어터빈으로 행하는 전기청소기에서는 풍량을 바꾸어 에어터빈의 회전수, 나아가서는 브러시 회전수를 변환시키는 것이 바람직하다. 이 때문에 바닥면 정보에 따라 전동송풍기(8)의 소비전력을 제어하여 변화시킨다.

제42도는 이와 같은 제어의 제어플로우챠트를 나타내고 있다. 사용자가 조작버튼(11)을 「강」으로 설정하여 운전하고 있을 때, 일정시간마다 바닥면 검출이 행하여진다. 그리고, 이 검출결과에 의거하여 트리거신호의 타이밍(t)을 제어하여 풍량을 변화시킨다. 먼저「다다미」를 상정하여 처리 421에 있어서 t=t1을 설정하여 운전을 스타트한다. 바닥면 검출처리(422)에서의 검출결과를 처리 422에서 판정하고,「카페트」를 검출하면, 처리 424로 이행하여 t=t1-ta로 하여 소비전력을 증가하고, 풍량을 증가시킨다. 반대로 처리 425에 있어서「보딩바닥」을 검출하면, 처리 426으로 이행하여 t=t1+ta로 하여 소비전력을 감소시키고 풍량을 줄인다.

다음에, 제11도 및 제16도에서 설명한 실시예에 있어서의 흡입구부(2)의 들어올림 검출에 관하여 설명한다. 제11도에 나타낸 실시예는 BPF-C(32)에서 회전진동음신호를 포함하는 광대역신호의 진폭레벨을 판별하여 들어올림 검출을 행하고 있으나, 제15도에 나타낸 실시예는, 회전수 검출의 BPF-A(21)의 회전진동음의 진폭레벨을 판별하여 검출을 행하고 있다. 일반적으로 회전진동음의 레벨은 다른 것과 비교하여 10dB정도 높다. 따라서 BPF-A(21)의 출력신호의 진폭레벨로 들어올림 검출을 행하는 법이 필터회로를 삭감할 수 있어 바람직하다.

제43도는, 전기청소기를 사용중에 바닥면용 흡입구부(2)가 바닥면으로부터 떨어져 있는 경우, 즉, 바닥면용 흡입구부(2)가 들어올려져 있는 상태 및 바닥면용 흡입구부(2)가 바닥면에 접촉하고 있는 경우에 마이크로폰(10)으로 검출한 회전진동음의 전기신호를 BPF-A(21)에서 처리한 출력신호를 나타내고 있다. 동 도면에 나타낸 바와 같이 마이크로폰(10)으로 검출한 회전진동에 상당하는 전기신호를 BPF-A(21)에서 처리하면, 바닥면용 흡입구부(2)가 바닥면에 접촉하고 있는 경우(내린상태)의 진폭(a)은 A=A2가 되고, 또, 바닥면용 흡입구부(2)가 바닥면으로부터 떨어져 있는 경우(들어올린 상태)의 진폭(a)은 A=A1이 된다. 이와 같이 바닥면용 흡입구부(2)가「내린상태」에 있는 경우는「들어올린 상태」에 있는 경우와 비교하여 진폭(a)이 커져 있다. 이 BPF-A(21)의 출력신호를 진폭레벨 검출회로(33)내의 정류회로(91) 및 평활회로(92)에서 평활함으로서, 제44도에 나타낸 바와 같이 BPF-A(21)의 출력신호의 진폭(a)의 크기에 따른 레벨의 전기신호를 얻을 수 있다. 진폭레벨 검출회로(33)로부터 출력되는 이 전기신호를 마이크로컴퓨터(25)의 AD 변환포트(AD2)에서 받아들여 판별하고, 바닥면용 흡입구부(2)의「들어올림」/「내림」을 검출한다. 제44도에 나타낸 바와 같이 진폭레벨 검출회로(33)로부터 출력되는 회전진동에 따른 전기신호가 커진 경우는 바닥면용 흡입구부(2)가 바닥면으로부터 떨어진 즉, 바닥면으로부터「들어올려」진 것으로 판단한다. 이 경우, 전기신호의 진폭(a)은, A=A1에서 A=A2로 변화한다. 또, 회전진동의 레벨에 따른 전기신호가 작아진 경우는, 바닥면용 흡입구부(2)가 바닥면에 접촉한, 즉,「내려」진 것으로 판단한다. 이 경우는, 전기신호의 진폭(a)은 A=A2에서 A=A1로 변화한다.

제45도는, 이 바닥면용 흡입구부(2)의「들어올림」/「내림」을 검출하는 제어플로우챠트를 나타내고 있다. 운전을 개시하면, 마이크로컴퓨터(25)는 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t2로 설정하고, 이 타이밍에서 트리거신호를 출력하여 쌍방향 반도체소자(18)을 온함으로서 전동송풍기(8)에 통전한다. 바닥면용 흡입구부(2)를 바닥면에 접촉시켜 청소를 행하고 있는 경우는, 제44도에 나타낸 바와 같이 진폭레벨 검출회로(33)로부터 출력되는 회전진동의 전기신호의 출력레벨(a)은 A=A1이다. 그리고, 바닥면용 흡입구부(2)가 바닥면으로부터 들어올려지면, 정류회로(14)로부터 출력되는 회전진동의 전기신호의 출력레벨(a)은 A=A2가 된다. 여기에서, 정류회로(14)로부터 출력되는 회전진동의 전기신호의 출력레벨차(AX)를 계산하면, AX=A2-A1이 되어 양의 값을 취한다. 처리 452에서는 출력레벨차(AX)를 양의 비교레벨(AREF(+))과 비교하여 AXAREF(+)의 경우에는 바닥면용 흡입구부(2)가 바닥면으로부터 들어올려졌다고 판단한다. 그리고, 처리 453으로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t1로 변경(설정)하고, 쌍방향 반도체소자(18)의 온시간을 바꾸어 전동송풍기(8)의 통전시간을 바꿈으로서 전동송풍기(6)의 회전수(N)를 내려 소비젼력(W)을 낮게 억제한다.

또, 이 상태에서 다시 바닥면용 흡입구부(2)가 바닥면에 접촉한 경우, 진폭레벨 검출회로(33)로부터 출력되는 전동송풍기(8)의 회전진동의 전기신호의 출력레벨(a)은 제44도에 나타낸 바와 같이 A=A2에서 A=A1로 변화한다. 여기에서 진폭레벨 검출회로(33)로부터 출력되는 회전진동의 전기신호의 출력레벨차를 계산하면, AX=A1-A2가 되어 음의 값을 취한다. 처리 452에 있어서, 출력레벨차(AX)를 음의 비교레벨(AREF(-))과 비교하여 AXAREF(-)의 경우에는 바닥면용 흡입구부(2)가「내려졌다」고 판단한다. 그래서 처리 454로 이행하여 트리거신호의 타이밍시간(t)을 t=t1에서 t2로 변경(설정)하고, 쌍방향 반도체소자(18)의 온시간을 바꾸어 전동송풍기(8)의 통전시간을 바꿈으로서 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 올려 통상의 청소상태로 되돌아간다.

또, 제46도에 나타낸 바와 같이 전기청소기의 풍량(Q)이 증가하면, 회전진동의 전기신호의 진폭(a)은 증가하는 경향이 있다. 이것으로부터 회전진동의 전기신호의 진폭(a)을 검출하여 제34도에 나타낸 바와 같은 전력 제어도 가능하다.

다음에, 본 발명의 다른 실시예로서 전동송풍기의 회전수를 반사형 포토인터렙터에 의하여 검출하여 전력제어를 행하는 전기청소기에 관하여 설명한다.

제47도는 이 실시예에 이용하는 전동송풍기(8)의 종단 측면도를 나타내고 있다. 131은 디퓨저이고, 이것들은 송풍기를 구성한다. 132는 고정자, 133은 회전자, 134는 정류자, 135는 카본브러시, 136은 하우징이고, 이것들은 전동기를 구성한다. 임펠러(130)는 회전자(133)의 축에 너트로 고정되어 상기 회전자(133)와 함께 회전한다. 디퓨저(131)는 고정자(132)에 볼트로 고정되고, 상기 고정자(132)는 하우징(136)에 볼트로 고정된다. 임펠러(130)의 이면에는 제48도에 나타낸 바와 같이 회전방향으로 2등분하여 흑과 백의 농담을 주고 있다. 적외선 LED(137)과 포토트랜지스터(138) 및 적외선 광학필터나 렌즈가 일체가 되었던 반사형 포토인터렙터(47)는 적외선 LED(137)으로부터 출력된 적외선이 임펠러(130)의 농담이면에서 반사되어 반사적외선이 포토트랜지스터(138)에 입력되도록 디퓨저(131)에 고정된다.

제49도는 이 전기청소기의 본체에 설치되는 주제어장치의 일실시예를 나타낸 전기도이다. 제11도에 나타낸 실시예와 동일한 구성수단에는 동일 참조부호를 달아 중복되는 설명을 생략한다. 48은 포토트랜지스터(138)의 출력신호로부터 교류성분만을 통과시키는 결합콘덴서, 49는 증폭회로, 50은 로우패스필터(LPF), 51은 상기 LPF(50)으로부터 출력된 전기신호를 방형파 펄스신호로 변환하는 컴퍼레이터와 기준전압으로 이루어지는 회전수 검출회로이다. 마이크로컴퓨터(25)의 입력포트(Pil)는 이 방형파 펄스신호를 받아들인다.

제50도는, 포토인터렙터(47)의 포토트랜지스터(138)로부터 출력되는 전기신호를 나타내고 있다. 적외선 LED(137)에는 전원으로부터 저항을 거쳐 일정전류가 공급되고, 상기 적외선 LED(137)은 일정광량의 적외선을 발생하여 임펠러(130)의 이면에 방사한다. 이 적외선은 임펠러(130)의 이면에서 반사하여 포토트랜지스터(138)에 입사한다. 포토트랜지스터(138)는 입사하는 광량에 의하여 전류가 규정된다. 이 실시예에서는 반사하여 입사하는 적외선의 양으로 전류가 결정된다.

이 실시예에서는 적외선 LED(137)으로부터 출력되는 적외선광의 출력이 커서 임펠러(130)의 이면이 오염되어 있지 않은 경우, 즉, 전기청소기를 사용하기 시작하여 얼마인되는 새로운 기간은 제50(a)도에 나타낸 바와 같이 포토트랜지스터(138)의 출력신호전압은 0V-3V정도의 전위에서 변화한다. 임펠러(130)의 반사면이 백의 영역에서는 방사된 적외선의 대부분이 반사되어 포토트랜지스터(138)에 입사하고, 많은 전류가 흘러 출력전압이 거의 0V이다. 임펠러(130)의 반사면이 흑의 영역에서는 적외선의 반사량이 적고, 포토트랜지스터(138)에 흐르는 전류는 적어도 출력전압은 3V가 된다. 이와 같이 임펠러(130)의 1회전마다 출력전압은 0V에서 3V까지 변화한다. 그러나, 사용기간이 길어지면, 브러시(135)와 정류자(134)의 마찰에 의하여 발생한 브러시의 탄소분이 포토인터렙터(47)의 전면에 설치된 렌즈 및 임펠러(130)의 이면에 부착되고, 상기면은 이 브러시 탄소분으로 오염되게 된다. 따라서, 출력 및 수광하는 적외선량이 적어지고, 또한, 임펠러(130)의 이면의 농담차가 적어져 적외선 반사량차도 적어진다. 그러면, 제50(b)도에 나타낸 바와 같이 출력 신호전압은 전원전압 2.5V 부근에서의 전압변화가 되고, 또한, 그 변화폭도 작아진다. 이와 같이 시간이 경과하면, 포토트랜지스터(138)의 출력전압은, 그 평균 전압 및 진폭이 변화한다. 따라서, 포토트랜지스터(138)의 출력신호전압을 단지 컴퍼레이터에 입력하여 소정의 기준전압과 비교한 것에서는, 그 출력전압차는 없어지고, 전동송풍기(8)의 회전에 의한 신호전압의 변화를 검출할 수 없게 된다. 그래서, 이 실시예에서는, 포토트랜지스터(138)의 출력신호전압을 결합콘덴서(48)를 통하여 그 변동 성분만을 인출하도록 하고 있다. 제51도는, 이 출력신호 전압파형을 나타내고 있다. 이 출력신호 전압파형은, 소정의 전위(2.5V)를 중심으로 하여 변화하는 교류신호가 된다.

증폭회로(49)는 이 교류신호를 증폭하고, LPF(50)는 포토인터렙터(47)의 적외선광을 반사하는 임펠러(130) 이면의 거칠음등 또는 다른 전기회로로부터의 잡음에 의한 고주파 성분을 제거한 후에 회전수회로(51)에 입력하여 방향파 펄스신호를 생성시키고, 마이크로컴퓨터(25)에 입력한다. 마이크로컴퓨터(25)는 소정시간당 펄스수를 계수하여 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 검출한다. 이 소정시간을 1분간으로 하면, 이 계수치가 회전/분치가 된다.

또한, 이 실시예는 임펠러(130)의 이면에 흑백의 도포를 행하여 회전수 검출을 위한 적외선 반사율의 상위를 생성하였으나, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 임펠러(130)의 이면을 샌드브러스트등으로 거칠게 하여 그 거칠음이 차이로 적외선 반사율의 상위를 생성하여도 좋은 것은 분명하다. 또, 흑백도포에 한하는 것은 아니고, 적외선 반사율의 상위를 생기게 하는 도포이면 좋다. 또한, 흑백의 4면을 나누어 발라도 좋다. 즉, 회전에 따라 적외선 반사율이 변화하면 좋은 것이다.

이 실시예에 의하면, 제11도에 나타낸 실시예와 같이 회전을 간접적인 진동음으로부터 검출하는 것이 아니라, 전동기 즉, 임펠러(130)의 회전을 빛으로 직접 검출하고 있기 때문에 신뢰성을 높힐 수 있다.

이 포토인터렙터(47)에서 검출한 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 기초로 제31도에 나타낸 실시예와 같은 전력 제어를 행할 수 있다. 또, 전동송풍기(8)에 흐르는 전류(i)를 전류검출회로(46)에서 검출하고 있기 때문에, 풍량(Q)을 연산으로 구하는 것이 가능하며, 풍량(Q)을 기초로 하여 제34도에 나타낸 실시예와 마찬가지의 전력 제어를 행하는 것이 가능하게 된다.

제52도는 전기청소기의 본체에 설치되는 주제어장치의 또 다른 실시예의 전기회로이다. 제49도에 나타낸 실시예와 동일 구성수단에는 동일 참조번호를 달어 중복되는 설명을 생량한다. 52는 반도체 압력센서등으로 구성되는 압력센서회로이다. 이 실시예는, 반도체 압력센서를 이용하여 흡입압력 이외에 들어올림 및 바닥면 상태의 검출과 전동송풍기(8)의 회전수(N)의 검출을 행하고, 이들을 기초로 하여 제11도에 나타낸 실시예와 마찬가지로 전동송풍기(8)를 제어하는 것이다.

제53도는 압력센서회로(52)의 내부구성을 나타내고 있다. 도면에 있어서, 139는 정전류회로, 140은 반도체압력센서, 141은 직류차동증폭기, 142는 직류증폭기, 143은 교류증폭기이다.

반도체 압력센서(140)는 실리콘 다이어프램이 응력변형으로 저항 변화하는 것을 이용하여 압력의 검출을 행하는 것이다. 일반적으로는, 3개의 고정저항과 다이어프램에 의한 가변저항으로 브리지회로를 구성하고, 이것에 일정전류를 흘러 브리지 두 단자간의 변위변화로 압력을 검출하도록 구성되어 있다. 다이어프램의 한쪽면에는 집진실(70)로부터 튜브등으로 공기를 유도하고, 다른쪽면은 외기로 유도되고 있다. 따라서, 집진실(7)내의 압력이 외기와 다르게 되면, 다이어프램이 변형되어 그 저항치가 변화하기 때문에 브리지 두 단자간의 전압이 변화한다. 통상은, 반도체 압력센서(140)가 대기중에 놓여져 있을 때 이 브리지회로는 평형하게 되어 두 단자간 전압은 0이 되도록 고정된다. 이 대기와의 압력차에 의한 전압변화에서 집진실(7)내의 압력을 검출한다. 이와 같이 반도체 압력센서(140)는 정압력(靜壓力)을 검출하는 것이 목적이나, 실리콘 다이어프램은 얇은 판으로서, 음 즉, 공기의 소밀과(공기압력의 미소 변동)에 대해서도 약간 변형하여 그 저항치가 변화한다. 따라서, 감도는 떨어지거나 마이크로폰의 대용으로 제공하는 것이 가능하다. 그리고, 제11도에 나타낸 실시예와 마찬가지로, 집진실(7)내의 회전진동음을 튜브등으로 반도체 압력센서(140)로 유도하면, 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 검출할 수 있다.

정전류회로(139)는, 반도체 압력센서(140)에 일정한 전류를 흘리도록 구성된다. 차동직류증폭기(141)는, 반도체 압력센서(140)내의 브리지회로 두 단자간의 전위차를 증폭한다. 이 출력전압은, 직류증폭기(142)에서 다시 증폭된다. 직류증촉기(142)의 출력전압은, 집진실(7)내의 정압력에 비례한 직류전압 성분 및 상기 직류전압에 중첩된 변동분인 교류전압 성분을 포함한다. LPF(31)는 이 직류전압으로부터 10Hz 이상의 고주파수 성분을 제외하고 마이크로컴퓨터(25)의 AD 단자(AD1)에 입력한다. 마이크로컴퓨터(25)는, 이 신호를 처리함으로서 직류전압으로부터 정압력, 직류전압의 천이로부터 흡입구부(2)의 들어올림상태, 10Hz 이항의 변동파형에서 바닥면 상태의 검출을 행한다.

교류증폭회로(143)는, 직류전압에 중첩된 변동분, 즉 교류성분만을 증폭한다. 즉, 교류전압 성분을 제거하여 증폭한다. BPF-A(21)는 이 교류성분으로부터 300∼500Hz의 전동송풍기(8)의 회전진동음에 상당하는 신호 성분을 추출하고, 회전수 검출회로(23)에서 펄스신호로 변환하고, 마이크로컴퓨터(25)의 입력포트(Pi2)에 입력한다. 그리고, 미리 내장되어 있는 소프트웨어에 의하여 회전수(N)를 검출한다. 이 처리에 관해서는 제2도의 실시예의 설명에서 기술했기 때문에 설명을 생략한다.

제54도는 직류증폭기(142)의 출력신호를 나타내고 있다. 동 도면은 대기압과의 관계를 나타내고 있다. 전동송풍기(8)가 회전하면, 집진실(7)의 압력은 저하하고 있는 값을 나타낸다. 여기에서, 흡입구부(2)를 바닥면에 두면, 상기 흡입구부(2)의 흡입구가 막히기 쉽게 되어 압력은 다시 저하한다. 이 천이를 감시함으로서 흡입구부(2)의 내림을 검출하는 것이 가능하게 된다. 여기에서, 흡입구부(2)를 왕복이동하여 청소를 행하면, 그 직류전압에 제15도에 나타낸 바와 같이 고무편(37a,37b)의 탄성변형에 의한 압력변동에 따른 전압파형이 중첩된다. 이 파형은, 바닥면 상태에서 서로 다르다. 여기에서, 흡입구부(2)를 왕복이동하여 청소를 행하면, 그 직류전압에 제15도에 나타낸 바와 같이 고무편(37a,37b)의 탄성변형에 의한 압력변동에 따른 전압파형이 중첩된다. 이 파형은, 바닥면 상태에서 서로 다르다. 여기에서 흡입구부(2)를 들어올리면, 압력은 원래대로 되돌아간다. 이 천이를 감시함으로서, 흡입구부(2)의 들어올림을 검출할 수 있다.

마이크로컴퓨터(25)는, 이 직류증폭기(142)의 출력신호를 AD 변환하여 디지털 치로 변환하고, 이것을 처리하여 정압력, 들어올림 검출 및 바닥면 상태의 검출을 행한다. 예를 들면, 정압력은 AD 변환치를 평균하여 직류전압을 구하고, 이것을 테이블 당김에서 압력치로 변환하여 구한다. 바닥면 상태 검출은, 제39도에 나타낸 제어플로우챠트와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다. 들어올림 검출은, 제45도에 나타낸 제어플로우챠트의 설명에서, 진폭레벨(a)을 직류전압으로 대체하면, 마찬가지가 되기 때문에 설명을 생략한다.

이 실시예에 의하면, 종래의 반도체 압력센서(140)를 이용하여 제11도의 실시예와 마찬가지로 회전진동음으로부터 회전수(N)를 검출할 수 있다.

이 반도체 압력센서(140)에서 검출한 전동송풍기(8)의 회전수(N)를 기초로 제31도에 나타낸 실시예와 마찬가지의 전력 제어를 행할 수 있다. 또, 전동송풍기(8)에 흐르는 전류(i)를 전류검출회로(46)에서 검출하고 있기 때문에 풍량(Q)을 연산하는 것이 가능하며, 따라서, 풍량(Q)을 기초로 하여 제34도에 나타낸 실시예와 같은 전력 제어를 행하는 것이 가능하게 된다.

이상으로 기술한 각종 실시예에 비하면, 전기청소기의 손잡이 조작부의 조작버튼 정보 또는 흡입구부에서 검출하는 들어올림 정보 및 바닥면 정보를 초음파에 의하여 코드없이 청소기 본체의 주제어장치에 전송하는 무지향성, 고신뢰성, 저소비전력의 원격조작 제어신호의 전송을 실현할 수 있다. 그리고, 호스부의 전기배선을 없애어 호스부를 가볍게 함으로서, 사용자가 청소를 용이하게 하는 효과가 있다. 또, 종래의 적외선에 의한 코드없는 전송과 비교하여 소비전력이 적기 때문에, 건전지의 수명을 연장할 수 있는 효과도 있다. 또한, 한 코드없는 전송과 비교하여 소비전력이 적기 때문에, 건전지의 수면을 연장할 수 있는 효과도 있다. 또한, 청소중에 흡입구부에서 검출하는 바닥면 정보나 흡입구부의 들어올림 정보도 청소기 본체의 주제어장치에 코드없이 보낼 수 있고, 이것이 의하여 전동송풍기(8)를 최적으로 제어할 수 있다. 그 결과, 저소음이고, 청소가 용이하며, 바닥을 손상하지 않는 전기청소기를 제공할 수 있는 효과도 있다.

또, 고가의 반도체 압력센서 대신, 1개의 저렴한 마이크로폰(10)과 복수필터를 이용하고, 전동송풍기(8)의 회전수 정보, 바닥면 정보, 흡입구부의 들어올림 정보 및 손잡이 조작부(4) 또는 흡입구부(2)로부터의 원격조작 제어정보를 간략한 회로구성으로 얻을 수 있다. 그리고, 이들 정보에 의거하여 전동송풍기(8)를 최적으로 제어할 수 있다. 그 결과, 저소음이고, 청소가 용이하며, 바닥을 손상하지 않는 저렴한 전기청소기를 제공할 수 있는 효과도 있다.

또한, 전동송풍기(8)의 회전수 정보에 의거하여 청소중의 전동송풍기(8)를 제어하는 것으로, 상기 전동송풍기(8)에 허용되는 최대소비전력내에서 최대의 흡입일율을 얻을 수 있다. 그 결과, 효율좋은 절약전력으로 청소를 가능하게 하는 전기청소기를 제공할 수 있다.

제1발명은, 음향전기 변환수단을 원격조작 제어수단으로부터 초음파의 형태로 전송되는 제어정보신호를 수신하여 전기신호로 변환함과 함께 청소기 본체내의 정보를 전기신호로 변환하도록 사용하고 있기 때문에, 전동송풍기를 제어하기 위한 참조정보를 저렴한 구성으로 얻을 수 있는 효과가 얻어진다.

또, 제2발명은, 원격조작 제어장치를 조작버튼의 조작신호와 흡입구부의 상태 검출신호를 초음파의 형태로 주제어장치로 전송하도록 구성했기 때문에 저렴하고 또한 저소비전력의 정보신호전달이 가능하게 되는 효과가 얻어진다.

또한, 제3발명은, 높은 흡입일율로 효율좋게 청소를 행할 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims

전동송풍기, 집진실 및 상기전동송풍기를 제어하는 주제어장치를 가지는 청소기 본체와, 호스부를 거쳐 상기 청소기 본체에 접속되어 상기 집진실과 연통하는 손잡이 조작부와, 상기 손잡이 조작부에 접속된 흡입구부와, 상기 손잡이 조작부 또는 흡입구부에 설치되어 상기 주제어장치에 제어정보신호를 전달하는 원격조작 제어장치를 구비한 전기청소기에 있어서, 상기 원격조작 제어장치는, 제어정보신호를 초음파로 변화하여 송신하는 초음파 송신수단을 구비하고, 상기 주제어장치는 상기 초음파 송신수단으로부터 송신된 초음파 및 청소기 본체내에서 발생하는 진동 또는 압력변동을 전기신호로 변환하는 음향전기 변환수단과, 상기 음향전기 변환수단으로부터 출력되는 전기신호를 변별하여 상기 제어정보신호를 복원함과 함께 청소기 본체내의 정보신호를 생성하는 전기신호 처리수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제1항에 있어서, 상기 음향전기 변환수단은 마이크로폰인 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제1항에 있어서, 상기 음향전기 변환수단은 일렉트론 콘덴서 마이크로폰인 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제1항에 있어서, 상기 음향전기 변환수단은 상기 전동송풍기를 내장한 본체 케이스내에 설치한 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제1항에 있어서, 상기 음향전기 변환수단은 본체 케이스내에 상기 집진실과 연통하도록 설치한 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제1항에 있어서, 상기 음향전기 변환수단은 복수의 개구를 가진 박스체내에 수납되고, 상기 박스체는 1개의 개구를 중공으로 개방하고, 다른 1개를 집진실내로 개방하도록 본체 캐이스에 설치된 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제1항 내지 5항중 어느 한 항에 있어서, 상기 신호처리수단은 음향전기 변환수단으로부터 출력되는 전기신호를 변별하는 복수의 전기필터를 구비한 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제7항에 있어서, 상기 전기필터는, 상기 전동송풍기의 회전진동음에 따른 주파수 성분의 전기신호를 추출하는 주파수 특성을 구비한 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제8항에 있어서, 상기 신호처리수단은 추출된 회전진동음에 따른 주파수 성분의 전기신호의 진폭에 의거하여 상기 흡입구부와 바닥면의 상대관계를 판별하는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제7항에 있어서, 상기 전기필터는 10Hz 이하의 저주파 성분의 전기신호를 추출하는 주파수 특성을 구비한 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제10항에 있어서, 상기 신호처리수단은 추출된 저주파 성분의 변동패턴에 의거하여 상기 흡입구부가 작용하고 있는 바닥면의 상태를 판별하는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
전동송풍기, 집진실 및 상기 전동송풍기를 제어하는 주제어장치를 가지는 청소기 본체와, 호스부를 거쳐 상기 청소기 본체에 접속되어 상기 집진실과 연통하는 손잡이 조작부와, 상기 손잡이 조작부에 접속된 흡입구부와, 상기 손잡이 조작부 또는 흡입구부에 설치되어 상기 주제어장치에 제어정보신호를 전달하는 원격조작 제어장치를 구비한 전기청소기에 있어서, 상기 원격조작 제어장치는 캐리어신호 발생수단과, 상기 캐리어신호 발생수단으로부터 출력되는 캐리어신호를 조작신호 및 상태 검출신호로 주파수 변조하는 주파수 변조수단과, 상기 변조된 캐리어신호를 초음파로 변환하여 공중에 방사하는 전기음향 변환수단을 구비하고, 상기 주제어장치는 상기 초음파를 수신하여 전기신호로 변환하는 음향전기 변환수단과, 상기 전기신호로부터 상기 조작신호 및 상태 검출신호를 복조하는 주파수 복조수단과, 복조된 상기 조작신호와 상태 검출신호에 의거하여 상기 전동송풍기를 제어하는 전기신호 처리수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제12항에 있어서, 상기 원격조작 제어장치는 상기 손잡이 조작부에 설치된 조작버튼과, 상기 조작버튼정보를 부호화하는 보호화수단과, 상기 보호화수단으로 부호화된 부호를 다중주파수신호로 변환하는 다중주파수 변환수단을 구비하고, 상기 주파수 변조수단은 상기 캐리어신호를 상기 다중주파수신호로 주파수 변조하는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제12항에 있어서, 상기 원격조작 제어장치는 상기 흡입구부에 설치된 바닥면 상태 검출수단과, 상기바닥면 상태 검출정보를 부호화하는 부호화수단과, 상기 부호화수단으로 부호화된 부호를 다중주파수신호로 변환하는 다중주파수 변환수단을 구비하고, 상기 주파수 변조수단은, 상기 캐리어신호를 상기 다중주파수신호로 주파수 변조하는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제12항에 있어서, 상기 원격조작 제어장치는 상기 손잡이 조작부에 설치된 조작버튼과, 상기 조작버튼 정보를 보호화하는 보호화수단과, 상기 흡입구부에 설치된 바닥면 상태 검출수단과, 상기 바닥면 상태 검출정보를 부호화하는 제2보호화수단과, 이들 부호화수단으로 부호화된 부호를 선택적으로 다중주파수신호로 변환하는 다중주파수 변환수단을 구비하고, 상기 주파수 변조수단은 상기 캐리어신호를 상기 다중주파수신호로 주파수 변조하는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제14항에 있어서, 상기 바닥면 검출수단은 전왜효과를 가지는 압전소자와, 상기 압전소자에 결합되어 그 선단이 바닥면에 접촉하도록 지지되는 전동봉과, 상기 압전소자에 간헐발진 전기신호를 인가하는 간헐발진수단과, 상기 압전소자의 출력하는 전기신호를 정류평활하는 정류평활수단을 구비하고, 상기 정류평활수단의 출력신호 레벨로 바닥면 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
전동송풍기, 집진실 및 상기 전동송풍기를 제어하는 주제어장치를 가지는 청소기 본체와, 호스부를 거쳐 상기 청소기 본체에 접속되어 상기 집진실과 연통하는 손잡이 조작부와, 상기 손잡이 조작부에 접속된 흡입구부와, 상기 손잡이 조작부 또는 흡입구부에 설치되어 상기 주제어장치에 제어정보신호를 전달하는 원격조작 제어장치를 구비한 전기청소기에 있어서, 상기 주제어장치는 상기 전동송풍기의 회전속도를 검출하는 회전속도 검출수단과, 상기 전동송풍기의 회전속도와 풍량의 상관관계를 전제로 하고, 검출된 전동송풍기의 회전속도에 의거하여 상기 전동송풍기의 송풍량이 소정의 범위가 되도록 상기 전동송풍기의 회전속도 제어를 행하는 전동송풍기 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제17항에 있어서, 상기 주제어장치는 다시 전동송풍기 부하전류 검출수단과, 상기 전동송풍기의 검출된 회전속도와 부하전류에 의거하여 상기 전동송풍기의 송풍풍량을 연산하는 풍량연산수단을 구비하고, 상기 전동송풍기 제어수단은 상기 풍량연산수단에 의하여 연산하여 구한 송풍량에 의거하여 상기 송풍량이 소정범위가 되도록 상기 전동송풍기의 회전속도제어를 행하는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제17항 또는 18항에 있어서, 상기 회전속도 검출수단은 상기 집진실의 압력을 검출하는 압력검출수단을 구비하고, 집진실의 압력변동에 의거하여 전동송풍기의 회전속도를 검출하는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
제17항 또는 18항에 있어서, 상기 주제어수단은 다시 상기 압력변동에 의거하여 상기 흡입구부와 피청소변의 대향관계를 추정하는 것을 특징으로 하는 전기청소기.
전동송풍기, 집진실 및 전동송풍기를 제어하는 주제어장치를 가지는 청소기 본체와, 호스부를 거쳐 상기 청소기 본체에 접속되어 상기 집진실과 연통하는 손잡이 조작부와, 상기 손잡이 조작부에 접속된 흡입구부와, 상기 손잡이 조작부 또는 흡입구부에 설치되어 상기 주제어장치에 제어정보신호를 전달하는 원격조작 제어장치를 구비한 전기청소기에 있어서, 상기 원격조작 제어장치는 제어정보신호를 초음파로 변환하여 송신하는초음파 송신수단을 구비하고, 상기 주제어장치는 상기초음파 송신수단으로부터 송신된 초음파 및 청소기 본체내에서 발생하는 진동 또는 압력변동을 전기신호로 변환하는 음향전기 변환수단과, 상기 음향전기 변환수단으로부터 출려되는 전기신호를 변별하여 상기 제어정보신호를 복원함과 함께, 상기 전동송풍기의 회전속도신호를 생성하는 전기신호 처리수단과, 상기 제어정보신호와 회전속도신호에 따라 상기 전동송풍기에의 공급전력 제어를 행하는 전동송풍기 제어수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전기청소기.