JP2003135342A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸込仕事率の低下を防ぎ、かつ、耐久性の向
上および小型軽量化した電気掃除機を提供することを目
的とする。 【解決手段】 ブラシレスモータ３と、前記ブラシレス
モータ３の動作を制御するモータ制御手段４と前記モー
タ制御手段４に前記ブラシレスモータ３の駆動信号を出
力するドライバ手段５と前記ブラシレスモータ３に印加
電圧を供給する直流電源手段６からなるインバータ装置
７を備えたもので、吸込仕事率の低下を防ぎ、かつ、耐
久性の向上および小型軽量化した電気掃除機を提供でき
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、吸引風を旋回させ
るサイクロン作用により塵埃を分離する集塵機構を有す
る電気掃除機の制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開２０００−３４２４９２号公報や特
開平９−２５３０１１号公報開示のように、従来からサ
イクロン集塵機構を有する電気掃除機が提案されてい
る。

【０００３】この種の電気掃除機は、吸引力を発する電
動送風機として、整流子モータを一般に採用していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記電気
掃除機においては、このような整流子モータを用いた従
来のサイクロン型電気掃除機では、サイクロン集塵室の
圧力損失が大きいため、紙袋タイプの電気掃除機に比
べ、吸込仕事率が低下するという問題があった。また、
吸込仕事率を向上させるのに、電動送風機の大型化が必
要となり、その分、掃除機本体の大きさ、質量が増加す
る傾向にあった。

【０００５】また、サイクロン型電気掃除機は、遠心力
により気流と塵埃を分離するため細塵まで確実に集塵部
にて集塵するのが困難で、集塵しきれなかった細塵が、
電動送風機に侵入し、ブラシ部に堆積し、電動送風機お
よび電気掃除機として耐久性に課題を有していた。

【０００６】本発明は以上のような課題を同時に解決す
るもので、吸込仕事率の低下を防ぎ、かつ、耐久性の向
上および小型軽量化した電気掃除機を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明は、吸引風を発する電動送風機に内蔵されたブ
ラシレスモータと、前記ブラシレスモータの動作を制御
するモータ制御手段と前記モータ制御手段に前記ブラシ
レスモータの駆動信号を出力するドライバ手段と前記ブ
ラシレスモータに印加電圧を供給する直流電源手段から
なるインバータ装置を備え、前記電動送風機の上流側に
吸引風を旋回させてサイクロン作用により塵埃を分離す
る集塵室を備えたもので、従来の整流子モータの有する
カーボンブラシの摺動損、電機子巻線での銅損等がなく
なり、モータの効率が向上し、電気掃除機の吸込仕事率
の低下を抑えることができるものである。また、インバ
ータ装置により高速化かつきめ細かい制御が可能とな
り、それにより電動送風機の小型軽量化と吸込み性能の
長期持続が実現でき、電気掃除機の小型軽量化につなが
るものである。また、ブラシレスモータとしたことで、
集塵しきれなかった細塵が、電動送風機に侵入し、ブラ
シ部に堆積する課題を解決でき、電動送風機および電気
掃除機の耐久性を向上できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の発明は、
吸引風を発する電動送風機に内蔵されたブラシレスモー
タと、前記ブラシレスモータの動作を制御するモータ制
御手段と前記モータ制御手段に前記ブラシレスモータの
駆動信号を出力するドライバ手段と前記ブラシレスモー
タに印加電圧を供給する直流電源手段からなるインバー
タ装置を備え、前記電動送風機の上流側に吸引風を旋回
させてサイクロン作用により塵埃を分離する集塵室を備
えたもので、従来の整流子モータの有するカーボンブラ
シの摺動損、電機子巻線での銅損等がなくなり、モータ
の効率が向上し、電気掃除機の吸込仕事率の低下を抑え
ることができるものである。また、インバータ装置によ
り高速化かつきめ細かい制御が可能となり、それにより
電動送風機の小型軽量化と吸込み性能の長期持続が実現
でき、電気掃除機の小型軽量化につながるものである。
また、ブラシレスモータとしたことで、集塵しきれなか
った細塵が、電動送風機に侵入し、ブラシ部に堆積する
課題を解決でき、電動送風機および電気掃除機の耐久性
を向上できる。

【０００９】本発明の請求項２記載の発明は、吸引風を
発する電動送風機に内蔵されたブラシレスモータと、前
記ブラシレスモータの動作を制御するモータ制御手段と
前記モータ制御手段に前記ブラシレスモータの駆動信号
を出力するドライバ手段と前記ブラシレスモータに印加
電圧を供給する直流電源手段からなるインバータ装置
と、吸引風量を検知する風量検知手段とを備え、吸引風
量が仕事率が最大となる風量を含む任意の風量範囲以外
の場合には前記ブラシレスモータの回転数を低下させる
ように構成したもので、高速回転を行なうモータと掃除
機本体を構成する各部品との間で生じる共振を抑制する
ことができる。また高風量域では消費電力の低減を、仕
事率ポイントでは確実に仕事率を確保することが、低風
量域ではサージング音の抑制と冷却風の減少に伴うブラ
シレスモータの発熱を抑制することができる。

【００１０】本発明の請求項３記載の発明は、風量検知
手段として、ブラシレスモータの実際の回転数と設定回
転数との差を検知する回転数誤差検知手段を用いるもの
で、風量を正確に検知できる。

【００１１】本発明の請求項４記載の発明は、吸引した
塵埃の有無や前記塵埃の大きさを検知して前記塵埃の大
きさに応じたパルスを出力する塵埃検知手段と、前記パ
ルスのパルス幅を計測するパルス幅計測手段を備え、前
記パルス幅計測手段の出力に応じてドライバ手段がブラ
シレスモータの駆動信号を出力するものであり、塵埃の
大きさによって吸込み力をよりきめ細かく制御できる。

【００１２】本発明の請求項５記載の発明は、塵埃の有
無やその大きさを検知する塵埃検知手段からの出力信号
を処理する入力信号処理手段を設け、前記入力信号処理
手段とドライバ手段とは異なる機能素子を用いて処理す
るもので、塵埃の有無やその大きさを検知する塵埃検知
手段からの出力など比較的低速度ではあるが断続的に入
力されるため割り込み処理を要する信号を処理する入力
信号処理手段と、その入力信号処理手段の出力を受けて
モータ制御手段に高速度かつ連続的な信号を出力するド
ライバ手段とを異なる機能素子を用いて処理すること
で、演算処理が停滞しないようにできる。

【００１３】本発明の請求項６記載の発明は、電動機と
前記電動機により回転する回転ブラシを内蔵し、サイク
ロン集塵室に連通する吸込部を備えたもので、被掃除面
の深部の塵埃まで確実に掻き揚げることができる。

【００１４】本発明の請求項７記載の発明は、電動機と
電気的に直列接続したマイクロスイッチを設け、前記電
動機とマイクロスイッチには、交流波形を全波整流した
全波整流波形を供給するもので、スイッチ接点への電気
的負担が少なくなる。

【００１５】本発明の請求項８記載の発明は、直流電源
手段から電動機に電源を供給するもので、低電圧仕様の
直流電動機を電動機として用いることができる。

【００１６】本発明の請求項９記載の発明は、直流電源
手段は、掃除機本体への電圧を印加する電源とは絶縁し
たもので、掃除機本体から先のアタッチメントに対して
絶縁構造は必須条件ではなくなる。また、電動機の雑音
が電源に重畳されることも無い。

【００１７】本発明の請求項１０記載の発明は、直流電
源手段に電動機のロックを検知する電流リミッタを設
け、前記電流リミッタが電動機のロックを検知したとき
から所定時間後に前記電動機が動作するように設定する
もので、電動機がロックすると直流電源手段の出力が低
下して、電動機の巻線焼けを防止することができる。

【００１８】本発明の請求項１１記載の発明は、掃除機
全体への印加電圧を検知してドライバ手段に出力する電
源電圧検知手段を設け、前記電源電圧検知手段の出力に
応じてブラシレスモータの回転数を制御するもので、電
源電圧が変動しても安定した掃除性能を得ることができ
る。

【００１９】本発明の請求項１２記載の発明は、掃除機
全体に流れる電流を検知してドライバ手段に出力する電
源電流検知手段を設け、前記電源電流検知手段の出力に
応じてブラシレスモータの回転数を制御するもので、安
定した電流をブラシレスモータに流せ、安定した掃除性
能を得ることができる。

【００２０】本発明の請求項１３記載の発明は、電源電
流検知手段の出力が、所定値以下となるようにブラシレ
スモータの回転数を制御するもので、異常な高電流を防
止することができる。

【００２１】本発明の請求項１４記載の発明は、ブラシ
レスモータと、モータ制御手段と、ドライバ手段と、直
流電源手段からインバータ装置を構成し、前記インバー
タ装置への印加電圧を平滑および安定化するコンデンサ
を並列接続して複数設け、電源投入時またはブラシレス
モータ起動時に、前記コンデンサが順次充電されるよう
に構成したもので、異常な突入電流が流れることはな
い。

【００２２】本発明の請求項１５記載の発明は、複数の
コンデンサの容量をそれぞれ異なるように設定し、電源
投入時またはブラシレスモータ起動時に、容量の小さな
値のコンデンサから随時充電されるように構成したもの
で、比較的短時間に直流電源手段を安定化させることが
できる。

【００２３】本発明の請求項１６記載の発明は、ブラシ
レスモータと、モータ制御手段と、ドライバ手段と、直
流電源手段からインバータ装置を構成し、前記インバー
タ装置への印加電圧を平滑および安定化するコンデンサ
を直列接続して複数設け、全コンデンサ充電完了後にブ
ラシレスモータを起動させると、少なくとも１つのコン
デンサを短絡させるように構成したもので、短時間にコ
ンデンサの充電を完了することができる。

【００２４】本発明の請求項１７記載の発明は、短絡さ
せるコンデンサを、ブラシレスモータを起動させる毎に
変更するように構成したもので、短時間にコンデンサの
充電を完了することができ、かついずれのコンデンサも
平均的な同様な使用状態となり、全てのコンデンサ寿命
を伸ばすことができる。

【００２５】本発明の請求項１８記載の発明は、ブラシ
レスモータの回転数を検知する回転数検知手段と、その
回転数とファンの羽根枚数との積と位相とを求める高周
波音演算手段（以下「Ｎｚ音演算手段」という）と、ブ
ラシレスモータの近傍に配置して前記Ｎｚ音演算手段の
出力に基づいて発音を行なう発音手段とを設けることに
より、ブラシレスモータの回転に伴うＮｚ音と逆位相の
音を発音手段から出力することにより、耳障りな音を低
減することができる。

【００２６】本発明の請求項１９記載の発明は、発音手
段は最もＮｚ音が大きく聞こえるブラシレスモータの排
気側通路に設けているので、消音効果は大きい。

【００２７】本発明の請求項２０記載の発明は、ブラシ
レスモータの回転数を検知する回転数検知手段と、その
回転数とファンの羽根枚数との積と位相とを求める高周
波音演算手段（以下「Ｎｚ音演算手段」という）と、ブ
ラシレスモータの排気通路に設けた弁と、前記Ｎｚ音演
算手段の出力に基づいて前記弁を制御して排気面積を可
変する排気面積制御手段とを設けることにより、ブラシ
レスモータの回転数（Ｎｚ音）によらない音とすること
ができる。

【００２８】

【実施例】（実施例１）以下、本発明の実施例を図１及
び図２を用いて説明する。

【００２９】図において、１は掃除機本体２全体の動作
電源となる電源であり、ここでは一般家庭用電源ＡＣ１
００Ｖを使用する。３は可変速範囲が広くモータ効率が
高いブラシレスモータであり、広範囲の可変速が要求さ
れる電動送風機（図示せず）に内蔵されている。４はこ
のブラシレスモータ３の回転数を制御するモータ制御手
段であり、制御素子としてＩＧＢＴやパワーＭＯＳ及び
それらに逆並列に接続した還流ダイオードとを三相ブリ
ッジ接続した電圧型インバータとして構成している。
（本実施例ではＩＧＢＴを用いている。）５は前記モー
タ制御手段４に駆動信号を出力するドライバ手段、６は
前記ドライバ手段５に前記ブラシレスモータ３が動作す
る電圧（ここではＤＣ１８Ｖ）を供給する直流電源手段
であり、前記モータ制御手段４、ドライバ手段５と直流
電源手段６とでインバータ装置７を構成している。ま
た、８は力率改善用のリアクトル、９はこのリアクトル
８を介して電源１に接続されたダイオードブリッジ、１
０はこのダイオードブリッジ９で全波整流された波形を
平滑・安定化させるコンデンサである。

【００３０】１１はダイオードであり、前記ダイオード
ブリッジ９とコンデンサ１０との間に挿入して全波整流
波形部と平滑波形部を分離している。そしてこのダイオ
ード１１のアノード（全波整流波形）側に、被掃除面の
塵埃を吸引する吸込部１２に内蔵された回転ブラシ（図
示せず）を駆動する電動機１３とマイクロスイッチ１４
を直列接続している。なお、前記電動機１３は前記回転
ブラシに内蔵されている。

【００３１】１５は塵埃の有無やその大きさなどを検知
して塵埃の大きさに応じたパルスを出力する塵埃検知手
段、１６はその塵埃検知手段の出力パルス幅を計測し口
述の信号処理手段１７に出力するパルス幅計測手段であ
る。１７は前記塵埃検知手段１５及びパルス幅計測手段
１６からの出力信号（比較的低速度；数ｋＨｚ以下では
あるが断続的な入力信号）を入力して割り込み処理を行
なう入力信号処理手段であり、その出力は前記ドライバ
手段５に入力されている。ここで、ドライバ手段５は信
号処理手段１７の出力を受けてモータ制御手段４に高速
度かつ連続的な信号を出力する（一般的には２０ｋＨｚ
程度のＰＷＭ信号）必要があるので、前記入力信号処理
手段１７とは独立した機能素子であるマイクロコンピュ
ータを用いて、演算処理が停滞しないようにしている。
つまり、パルス幅計測手段１６の出力、すなわち塵埃の
大きさ・種類によってブラシレスモータ３の駆動信号は
連続的にＰＷＭのＯＮデューティが変化した信号が出力
され、ブラシレスモータ３は連続的に回転数を変化させ
る。

【００３２】１８は前記電源１の電圧を検知してドライ
バ手段５に出力する電源電圧検知手段、１９は掃除機本
体２に流れる全電流（直流電源手段６やブラシレスモー
タ３、電動機１３に流れる電流合計）を検知してドライ
バ手段５に出力する電源電流検知手段である。また、２
０は吸引風を内部にて旋回させてサイクロン作用により
塵埃を分離するサイクロン集塵室である。

【００３３】上記構成による作用は以下の通りである。

【００３４】電動機１３で駆動される回転ブラシで掻き
揚げられた塵埃は吸引経路２８を通ってサイクロン集塵
室２０に導かれるが、その中に含まれる塵埃は塵埃検知
手段１５で検知され、小質量の塵埃の場合は比較的短い
パルス幅が、大質量の塵埃の場合は比較的長いパルス幅
が計測されるため、パルス幅計測手段１６からは小質量
の場合はブラシレスモータ３の高速回転信号を、大質量
の場合は中速回転信号が信号処理手段１７に、そしてド
ライバ手段５に出力される。（実際にはパルス幅に応じ
た無段階の回転信号がドライバ手段５に出力される。）
ドライバ手段５はこれを受け、高速回転信号の場合には
ＰＷＭ信号のＯＮデューティを長くし、中速回転信号の
場合はＯＮデューティを短くした信号をモータ制御手段
４に出力するため、ブラシレスモータ３は、小質量塵埃
の場合は高速回転を、大質量塵埃の場合は中速回転を行
う、つまりブラシレスモータ３による広範囲な速度制御
により吸込み力のきめ細かな制御が可能になり、特に小
質量塵埃の場合は塵埃が集塵質外周で旋回するのでメイ
ンフィルター部表面への吸着を少なくして、吸込み性能
を長期間にわたって持続させることができる。

【００３５】本実施例では、入力信号処理手段１７（比
較的低速度ではあるが断続的に入力されるため割り込み
処理を要する）とドライバ手段５（高速度かつ連続的な
信号を出力する）とは独立した機能素子としているの
で、特にドライバ手段５におけるＰＷＭ信号作成の演算
処理が停滞することはなく、連続した制御動作が継続で
きる。

【００３６】また電源電圧検知手段１８により、電源１
の電圧が変動してもその情報はドライバ手段５に入力さ
れ、ドライバ手段５からはブラシレスモータ３の回転数
を一定に保つようにＰＷＭ信号が出力されるので、安定
した掃除性能を得ることができる。

【００３７】同様に電源電流検知手段１９により、安定
した電流をブラシレスモータ３に流せるので安定した掃
除性能を得ることができるし、異常な高電流が流れるこ
とも無いなど信頼性の高い掃除機を得ることができる。
さらに、電源電流検知手段１９として一般的に用いる電
流センサ（カレントトランス）は、電源周波数５０／６
０Ｈｚによる周波数偏差が問題になるが、ブラシレスモ
ータ３の高周波電流帯では問題になることも無く、また
サイクロン集塵構造の場合ブラシレスモータ３の電流は
風量変化にはほとんど影響されないので精度も要求され
ず、安価に構成することができる。

【００３８】なお一般的にサイクロン集塵構造での長い
吸気経路による圧損が招く吸込み力の低下は、電動機内
蔵型吸込部を用いることにより塵埃の掻き揚げ力を得る
ことで、総合的に掃除性能として大幅に改善される。

【００３９】また、ダイオード１１のアノード側から電
動機１３及びマイクロスイッチ１４に全波整流波形が供
給されるため、平滑波形が入力される場合に比べ、特に
マイクロスイッチの接点への電気的負担を大幅に軽減す
ることができる。なお、本実施例ではマイクロスイッチ
としているが、温度スイッチなどの電気部品についても
同様なことがいえる。

【００４０】（実施例２）次に、本発明の別の実施例を
図３を用いて説明する。なお、前記第１の実施例と同一
構成部品については同一符号を付してここでは説明は省
略する。

【００４１】図において、２１は直流低電圧（本実施例
ではＤＣ１８Ｖ）定格の電動機で、回転ブラシを駆動
し、前記回転ブラシに内蔵されている。そしてこの電動
機２１は直流電源手段２２の出力電圧（ＤＣ１８Ｖ）が
供給されている。さらに、その直流電源手段２２は絶縁
トランス２３により電源１から電気的に絶縁され、前記
電動機２１のロックを検知して一定時間後に動作する電
流リミッタを内蔵している。

【００４２】上記構成による作用は以下の通りである。

【００４３】電動機２１は直流電源手段２２から電源を
供給しているため、回転ブラシが何らかの要因でロック
されるとこれを駆動している電動機２２もロック状態に
なる。すると、一定時間後に直流電源手段に内蔵された
電流リミッタが動作して、直流電源手段２２の出力電圧
が低下することにより、電動機２１への給電が停止さ
れ、直流電源手段２２の過負荷状態からの回避及び電動
機２１の巻線焼けを防止できるなどの安全性を確保する
ことができる。

【００４４】また、電動機２１として、極めて種類の多
い低電圧仕様の直流電動機を用いることができるので、
吸込部の小型化及び低コスト化が図れる。

【００４５】さらに本実施例によると、直流電源手段２
２は電源１から絶縁トランス２３によって絶縁してある
ので、例えば導電線入りのホースなど掃除機本体から先
のアタッチメントに非絶縁構造品を用いることができ、
絶縁に要していた寸法や材料の制約が無くなり、小型
化、軽量化及び低コスト化が図れる。加えて一般的に問
題となる“直流電動機の雑音が電源に重畳される”こと
も無いので、雑音対策のためのコスト削減も小型化も同
時に図れる。

【００４６】（実施例３）次に、本発明の別の実施例を
図４を用いて説明する。なお、前記第１または第２の実
施例と同一構成部品については同一符号を付してここで
は説明は省略する。

【００４７】図において、２４ａ及び２４ｂはダイオー
ドブリッジ９で全波整流された波形を平滑・安定化する
コンデンサであるが、ここでは複数のコンデンサを並列
接続して構成している。また、これらコンデンサ２４ａ
及び２４ｂはそれぞれの容量が異なっており、電源１投
入時またはブラシレスモータ３を起動させるスイッチ
（図示せず）を操作すると、各々のコンデンサ２４ａ及
び２４ｂに接続されたリレー接点２５ａ及び２５ｂを時
間を空けて順次閉じることにより、コンデンサ２４ａ及
び２４ｂを順次充電していく。（本実施例では、容量の
小さなコンデンサから順次充電するように構成してい
る。）直流電源手段６はこれらコンデンサ２４ａ及び２
４ｂから電圧を供給されるが、その定格電圧はＤＣ１８
Ｖのため極めて短時間に動作電圧に達することができ、
全コンデンサの充電が完了しなくてもドライバ手段５な
どは動作可能状態となるので、電源投入後に制御回路が
安定動作可能になるまでの時間を短縮でき、ブラシレス
モータ３が誤起動することもない。また、大容量コンデ
ンサ１つの場合のように異常に高い突入電流が流れるこ
ともないので掃除機のプラグへの損傷も無い。また、ス
イッチ操作直後は一時的にコンデンサの電圧は低下する
が、基本的にブラシレスモータ３はスロースタートさせ
るので、実際にはほとんど問題にならず、ブラシレスモ
ータ３の動作による放電量よりも充電量を多く設定して
いるため、スロースタートの間に全コンデンサは充電を
完了することができる。なお、本実施例ではコンデンサ
２つの場合について説明したが、３つ以上であっても同
様にすればよい。また、コンデンサの容量を同じに設定
してもよいし、いずれのコンデンサも充電されない状態
をリレー接点を用いて実現してもよい。

【００４８】（実施例４）次に、本発明の別の実施例を
図５を用いて説明する。なお、前記第１〜第３の実施例
と同一構成部品については同一符号を付してここでは説
明は省略する。

【００４９】図において、２６ａ及び２６ｂはダイオー
ドブリッジ９で全波整流された波形を平滑・安定化する
コンデンサであるが、ここでは複数のコンデンサを直列
に接続して構成している。また、これらコンデンサ２６
ａ及び２６ｂはそれぞれの容量が同じであり、電源１投
入時またはブラシレスモータ３を起動させるスイッチ
（図示せず）を操作すると、各々のコンデンサ２６ａ及
び２６ｂに接続されたリレー接点２７ａ及び２７ｂを時
間を空けて順次閉じていく。

【００５０】ここで本実施例では全てのリレー接点を閉
じることはなく、少なくても一つのリレー接点は開いた
ままであり、かつ全コンデンサ充電完了後に短絡するコ
ンデンサをファンモータ３を起動させるスイッチ（図示
せず）を操作する毎に変更するように構成している。

【００５１】これによって、コンデンサ２６ａ及び２６
ｂは少なくとも一つのコンデンサを除いて順次放電して
いく。つまり、短時間に全コンデンサ２６ａ及び２６ｂ
の充電を完了することができ、いったん全回路を短時間
に動作開始させることができる。ここでファンモータ３
を起動させるスイッチを操作すると、いずれか１つのコ
ンデンサを短絡するので、スイッチ操作直後は一時的に
コンデンサの電圧は低下するが、基本的にブラシレスモ
ータ３はスロースタートさせるので、実際にはほとんど
問題にならず、ブラシレスモータ３の動作による放電量
よりも充電量を多く設定しているため、スロースタート
の間にコンデンサは充電を完了することができる。

【００５２】また、全コンデンサ充電完了後に短絡する
コンデンサを、ファンモータを起動させるスイッチを操
作する毎に変更するように構成しているため、いずれの
コンデンサも平均的な同様な使用状態となり、コンデン
サによる偏りも無く、また全てのコンデンサ寿命を長期
間にわたって確保することができる。

【００５３】なお、本実施例ではコンデンサ２つの場合
について説明したが、３つ以上であっても同様にすれば
よい。また、コンデンサの容量を同じに設定してもよい
し、いずれのコンデンサも充電されない状態をリレー接
点を用いて実現してもよい。

【００５４】（実施例５）次に、本発明の別の実施例を
図６を用いて説明する。なお、前記第１〜第４の実施例
と同一構成部品については同一符号を付してここでは説
明は省略する。

【００５５】図において、３０ａ、３０ｂ及び３０ｃは
いずれもブラシレスモータ３の回転数に比例して発生す
る回転磁界からブラシレスモータ３の回転数を検知する
回転数検知手段であり、前記ブラシレスモータ３内の回
転子（図示せず）直近に配置している。３１は前記回転
数検知手段３０ａ〜３０ｃの出力を基に設定回転数に対
する実際の回転数との誤差を演算する回転数誤差検知手
段でありドライバ手段５に回転数誤差を出力している。
（後述するように回転数誤差によって風量を検知でき
る。）ドライバ手段５は回転数誤差検知手段３１の出力
により、高風量域または低風量域であればブラシレスモ
ータ３の回転数を低下させ、仕事率が最大となる風量域
では最大回転数になるようにモータ制御手段４を制御す
る。以下、図７を参照して説明を行なう。

【００５６】図７において、２本の曲線のうち下側の曲
線は風量Ｑと回転数Ｎとの関係（以下、「Ｑ−Ｎ特性」
という）を示している。一方上側の曲線は風量Ｑと仕事
率Ｗ０との関係（以下、「Ｑ−Ｗ０特性」という）を示
している。

【００５７】Ｑ−Ｎ特性の中で、一点鎖線で示してある
直線はブラシレスモータ３の設定回転数Ｎ０であり、破
線で示してある曲線はブラシレスモータ３を無制御で動
作させた時のＱ−Ｎ特性である。図からわかるように、
高風量になるほど設定回転数Ｎ０からの誤差が大きくな
り、低風量になるほど誤差は小さくなる。（これは、空
気がブラシレスモータに機械的負荷として作用するため
である。）つまり、回転数誤差を検知することによって
風量を検知することができる。

【００５８】前述のように、本実施例では高風量域また
は低風量域であればブラシレスモータ３の回転数を低下
させ、仕事率が最大となる風量域では最大回転数になる
ようにモータ制御手段４を制御しているので、実際のＱ
−Ｎ特性は実線のようになっている。（実線のような制
御を行なっても回転数誤差を検知すれば風量を確実に検
知することができる。すなわち、回転数誤差検知手段３
１は風量検知手段として作用する。）この制御によっ
て、高速回転を行なうモータと掃除機本体を構成する各
部品との間で生じる共振を抑制することができる。また
高風量域では消費電力の低減を、仕事率ポイントでは確
実に仕事率を確保することが、低風量域ではサージング
音の抑制と冷却風の減少に伴うブラシレスモータの発熱
を抑制することができる。

【００５９】（実施例６）次に、本発明の別の実施例を
図８を用いて説明する。なお、前記第１〜第５の実施例
と同一構成部品については同一符号を付してここでは説
明は省略する。

【００６０】図において、３２は回転数検知手段３０ａ
〜３０ｃの出力を基にブラシレスモータ３の回転数とフ
ァンの羽根枚数との積と位相とを求める高周波音演算手
段（以下「Ｎｚ音演算手段」という）であり、求めた位
相とは逆位相のＮｚ周波数を出力する。３３はブラシレ
スモータ３の近傍に配置して前記Ｎｚ音演算手段３２の
出力に基づいて発音を行なう発音手段であり、本実施例
ではスピーカを排気通路に配置している。

【００６１】上記構成により、ブラシレスモータ３の回
転に伴うＮｚ音と逆位相の音を発音手段３３から排気通
路に出力することによって、いわゆるアクティブ消音が
（本発明ではブラシレスモータ３の回転数を検知してい
るため、かなり高精度に）実減でき、耳障りな音を大幅
に低減することができる。

【００６２】（実施例７）次に、本発明の別の実施例を
図９および図１０を用いて説明する。なお、前記第１〜
第６の実施例と同一構成部品については同一符号を付し
てここでは説明は省略する。

【００６３】図において、３４はブラシレスモータ３の
排気通路に設けた弁で小型モータ（図示せず）を内蔵し
ており、この動作によって排気面積変化させることがで
きる。３５は排気面積制御手段であり、Ｎｚ音演算手段
３２の出力に基づいて前記弁３４内蔵のモータを制御
し、Ｎｚ音が高ければ排気面積を大きくし、Ｎｚ音が低
ければ排気面積を小さくするように制御しており、ブラ
シレスモータ３の回転数（Ｎｚ音）によらない音とする
ことができるものである。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、吸込仕事率の低下を防
ぎ、かつ、耐久性の向上および小型軽量化した電気掃除
機を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す電気掃除機の回路
ブロック図

【図２】同電気掃除機の斜視図

【図３】本発明の第２の実施例を示す電気掃除機の回路
ブロック図

【図４】本発明の第３の実施例を示す電気掃除機の回路
ブロック図

【図５】本発明の第４の実施例を示す電気掃除機の回路
ブロック図

【図６】本発明の第５の実施例を示す電気掃除機の回路
ブロック図

【図７】同電気掃除機の動作説明図

【図８】本発明の第６の実施例を示す電気掃除機の回路
ブロック図

【図９】本発明の第７の実施例を示す電気掃除機の回路
ブロック図

【図１０】同電気掃除機の要部断面図

【符号の説明】

３ ブラシレスモータ ４ モータ制御手段 ５ ドライバ手段 ６ 直流電源手段 ７ インバータ装置 １５ 塵埃検知手段 １６ パルス幅計測手段 １７ 入力信号処理手段 ２０ サイクロン集塵室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼橋 正樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村田 吉隆 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西村 剛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 3B057 DA04 DA06 3B062 AH05 5H560 BB04 BB12 DA00 DB20 DC12 DC13 EB01 JJ12 RR07 SS07 UA02

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 吸引風を発する電動送風機に内蔵された
   ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの動作を制
   御するモータ制御手段と前記モータ制御手段に前記ブラ
   シレスモータの駆動信号を出力するドライバ手段と前記
   ブラシレスモータに印加電圧を供給する直流電源手段か
   らなるインバータ装置を備え、前記電動送風機の上流側
   に吸引風を旋回させてサイクロン作用により塵埃を分離
   する集塵室を備えた電気掃除機。
2. 【請求項２】 吸引風を発する電動送風機に内蔵された
   ブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの動作を制
   御するモータ制御手段と前記モータ制御手段に前記ブラ
   シレスモータの駆動信号を出力するドライバ手段と前記
   ブラシレスモータに印加電圧を供給する直流電源手段か
   らなるインバータ装置と、吸引風量を検知する風量検知
   手段とを備え、吸引風量が仕事率が最大となる風量を含
   む任意の風量範囲以外の場合には前記ブラシレスモータ
   の回転数を低下させるように構成した電気掃除機。
3. 【請求項３】 風量検知手段として、ブラシレスモータ
   の実際の回転数と設定回転数との差を検知する回転数誤
   差検知手段を用いる請求項２記載の電気掃除機。
4. 【請求項４】 吸引した塵埃の有無やその塵埃の大きさ
   を検知して前記塵埃の大きさに応じたパルスを出力する
   塵埃検知手段と、前記パルスのパルス幅を計測するパル
   ス幅計測手段を備え、前記パルス幅計測手段の出力に応
   じてドライバ手段がブラシレスモータの駆動信号を出力
   するように構成した請求項１または２記載の電気掃除
   機。
5. 【請求項５】 塵埃の有無やその大きさを検知する塵埃
   検知手段からの出力信号を処理する入力信号処理手段を
   設け、前記入力信号処理手段とドライバ手段とは異なる
   機能素子を用いて処理する請求項４記載の電気掃除機。
6. 【請求項６】 電動機と前記電動機により回転する回転
   ブラシを内蔵し、サイクロン集塵室に連通する吸込部を
   備えた請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除
   機。
7. 【請求項７】 電動機と電気的に直列接続したマイクロ
   スイッチを設け、前記電動機とマイクロスイッチには、
   交流波形を全波整流した全波整流波形を供給する請求項
   ６記載の電気掃除機。
8. 【請求項８】 直流電源手段から電動機に電源を供給す
   る請求項６記載の電気掃除機。
9. 【請求項９】 直流電源手段は、掃除機本体への電圧を
   印加する電源とは絶縁した請求項１〜７のいずれか１項
   に記載の電気掃除機。
10. 【請求項１０】 直流電源手段に電動機のロックを検知
    する電流リミッタを設け、前記電流リミッタが電動機の
    ロックを検知したときから所定時間後に前記電動機が動
    作するように設定する請求項８または９記載の電気掃除
    機。
11. 【請求項１１】 掃除機全体への印加電圧を検知してド
    ライバ手段に出力する電源電圧検知手段を設け、前記電
    源電圧検知手段の出力に応じてブラシレスモータの回転
    数を制御する請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電
    気掃除機。
12. 【請求項１２】 掃除機全体に流れる電流を検知してド
    ライバ手段に出力する電源電流検知手段を設け、前記電
    源電流検知手段の出力に応じてブラシレスモータの回転
    数を制御する請求項１〜１０のいずれか１項記載の電気
    掃除機。
13. 【請求項１３】 電源電流検知手段の出力が、所定値以
    下となるようにブラシレスモータの回転数を制御する請
    求項１２記載の電気掃除機。
14. 【請求項１４】 ブラシレスモータと、モータ制御手段
    と、ドライバ手段と、直流電源手段からインバータ装置
    を構成し、前記インバータ装置への印加電圧を平滑およ
    び安定化するコンデンサを並列接続して複数設け、電源
    投入時またはブラシレスモータ起動時に、前記コンデン
    サが順次充電されるように構成した請求項１〜１３のい
    ずれか１項に記載の電気掃除機。
15. 【請求項１５】 複数のコンデンサの容量をそれぞれ異
    なるように設定し、電源投入時またはブラシレスモータ
    起動時に、容量の小さな値のコンデンサから随時充電さ
    れるように構成した請求項１４記載の電気掃除機。
16. 【請求項１６】 ブラシレスモータと、モータ制御手段
    と、ドライバ手段と、直流電源手段からインバータ装置
    を構成し、前記インバータ装置への印加電圧を平滑およ
    び安定化するコンデンサを直列接続して複数設け、全コ
    ンデンサ充電完了後にブラシレスモータを起動させる
    と、少なくとも１つのコンデンサを短絡させるように構
    成した請求項１〜１３のいずれか１項に記載の電気掃除
    機。
17. 【請求項１７】 短絡させるコンデンサを、ブラシレス
    モータを起動させる毎に変更するように構成した請求項
    １６記載の電気掃除機。
18. 【請求項１８】 ブラシレスモータの回転数を検知する
    回転数検知手段と、その回転数とファンの羽根枚数との
    積と位相とを求める高周波音演算手段（以下「Ｎｚ音演
    算手段」という）と、ブラシレスモータの近傍に配置し
    て前記Ｎｚ音演算手段の出力に基づいて発音を行なう発
    音手段とを設けた請求項１〜１７のいずれか１項に記載
    の電気掃除機。
19. 【請求項１９】 発音手段はブラシレスモータの排気側
    通路に設けた請求項１８記載の電気掃除機。
20. 【請求項２０】 ブラシレスモータの回転数を検知する
    回転数検知手段と、その回転数とファンの羽根枚数との
    積と位相とを求める高周波音演算手段（以下「Ｎｚ音演
    算手段」という）と、ブラシレスモータの排気通路に設
    けた弁と、前記Ｎｚ音演算手段の出力に基づいて前記弁
    を制御して排気面積を可変する排気面積制御手段とを設
    けた請求項１〜１７のいずれか１項に記載の電気掃除
    機。