JPH08280588A - 電気掃除機及び電動送風機の消費電力制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電源電圧の変動に左右されることなく、電動送
風機の消費電力を制御する電気掃除機及び電動送風機の
消費電力制御方法を提供する。 【構成】電動送風機７の消費電力を制御する制御回路部
６は、給電される電源電圧を検出する電圧検出回路１７
と、電動送風機７に流れる電流を検出する電流検出回路
１８と、検出された電圧値および電流値を基に演算して
求めた消費電力と予め設定された電動送風機７の目標消
費電力値との差を比較し、消費電力を目標消費電力値に
近づくように制御する制御手段で構成される。 【効果】電動送風機の消費電力を制御することにより、
不必要な電力を使わない、経済性に優れ、しかも効率的
な電気掃除機を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、商用電源より給電され
る電源電圧と電気掃除機内の電動送風機に流れる電流を
検出し、その検出値により電動送風機の消費電力の制御
を行う電気掃除機及び電動送風機の消費電力制御方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気掃除機においては、
電気掃除機本体に内蔵される電動送風機の消費電力を制
御する定数を、予め求めていた値または関数を用いて行
なっているが、それは電源電圧がある一定の状態にある
場合として決定していた。

【０００３】また、特開平５−９５８７７号公報に記載
のように、電動送風機に流れる電流を検出し、手元操作
部より設定された電流値と同じになるように電動送風機
を位相制御する方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平５−９５８７７号公報に記載された従来技術は、商
用電源より給電される電源電圧の変動については何ら考
慮されてない。電源電圧がある一定の状態を超えて変動
した場合に、電気掃除機本体に内蔵されている電動送風
機の消費電力も変動してしまう。つまり予め想定してい
た電源電圧よりも高くなると、前記電動送風機は設定値
以上に電力を消費することになり、前記電動送風機の整
流ブラシの摩耗を早め寿命が短くなるという問題があっ
た。

【０００５】さらに、使い勝手においては、必要以上の
吸い込み力のため、吸口が床面に吸いつき、スム−ズな
操作感に欠け、騒音も大きくなる。また、想定していた
電源電圧よりも低くなると、前記電動送風機は設定値以
下の消費電力となり、吸い込み力が弱くなってしまうと
いう問題もあった。

【０００６】本発明の目的は、電源電圧の変動に左右さ
れることなく、電動送風機の消費電力を制御する電気掃
除機及び電動送風機の消費電力制御方法を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電動送風機を内蔵し、前記電動送風機の
消費電力を制御する制御回路部を有する電気掃除機にお
いて、前記制御回路部は、給電される電源電圧を検出す
る電圧検出回路と、前記電動送風機に流れる電流を検出
する電流検出回路と、前記検出された電圧値および電流
値を基に演算して求めた消費電力と予め設定された前記
電動送風機の目標消費電力値との差を比較し、前記消費
電力を前記目標消費電力値に近づくように制御する制御
手段を有することを特徴とする。

【０００８】また、本発明の他の特徴は、電気掃除機に
内蔵された電動送風機の消費電力を制御する電動送風機
の消費電力制御方法において、前記電気掃除機に給電さ
れる電源電圧を検出すると共に前記電動送風機に流れる
電流を検出し、前記検出された電圧値および電流値を基
に演算して求めた消費電力と予め設定された前記電動送
風機の目標消費電力値との差を比較し、前記消費電力を
前記目標消費電力値に近づくように制御することにあ
る。

【０００９】

【作用】本発明によれば、制御回路部の電圧検出回路
は、電気掃除機に給電される電源電圧を検出し、電流検
出回路は、電動送風機に流れる電流を検出する。制御手
段は、検出された電圧値および電流値を基に演算して求
めた消費電力と予め設定された前記電動送風機の目標消
費電力値との差を比較し、通電時間を変える等の方法
で、前記消費電力を前記目標消費電力値に近づくように
制御する。

【００１０】これにより、電源電圧の変動に左右される
ことなく、電動送風機の消費電力を常に目標とする設定
値に近づけることができるので、電気掃除機の経済性向
上および効率向上を図ることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係る電気掃除機及
び電動送風機の消費電力制御方法を、図面を用いて説明
する。

【００１２】図２は、電気掃除機の全体的な構成を示
す。１は電気掃除機本体、２はホ−ス、３は手元操作
部、４は延長管、５は吸口であり、電気掃除機本体１内
部に図１の制御回路部６、電動送風機７、双方向性半導
体素子８を内蔵している。

【００１３】図１は、本発明の一実施例に係る電気掃除
機の制御回路の構成を示す。この回路は、制御回路部
６、電動送風機７、電動送風機７への電力供給の入切を
行なう双方向性半導体素子８、商用電源１６、手元回路
１９によって構成される。

【００１４】制御回路部６は、主に電動送風機７の消費
電力を制御する制御手段、例えばマイクロコンピュ−タ
（以下、マイコンと略す）１５と、制御回路部６全体を
駆動させるために安定したＤＣ電圧を発生する電源回路
９と、電源投入時にマイコン１５を初期化するための信
号を発生するリセット回路１０、電動送風機７の消費電
力制御の基本タイミングを検出するための商用電源周波
数検出回路１１、双方向性半導体素子８を制御する負荷
駆動回路１２、電動送風機７の電力消費状態を表示する
表示回路１３、マイコン１５の基本周波数となる発振回
路１４、商用電源より給電される電源電圧を検出する電
圧検出回路１７、電動送風機７に流れる電流を検出する
電流検出回路１８で構成されている。

【００１５】図２の手元操作部３は、図１の手元回路１
９を内蔵しており、ユ−ザ−はこの手元回路１９上に設
けられたスイッチを操作することにより、電動送風機７
の入切や目標とする設定値、すなわち目標消費電力値を
設定することができる。

【００１６】また、図３に示すように、手元操作部３上
には、電動送風機７の目標消費電力値を設定する自動運
転スイッチ２０、強運転スイッチ２１、静運転スイッチ
２２、停止スイッチ２３が各々設けられている。

【００１７】運転開始時にユ−ザ−が、図３に示す自動
運転スイッチ２０、強運転スイッチ２１、静運転スイッ
チ２２のいずれか一つを入力した時に、図１の電動送風
機７は運転を開始するが、本実施例においては、強運転
スイッチ２１を入力した時の消費電力の制御について説
明する。

【００１８】電動送風機７の消費電力の制御は、電動送
風機７への通電を制御する双方向性半導体素子８に加え
るトリガパルスのタイミングにより電動送風機７に印加
される電圧を制御することで行われる。運転開始時は、
電圧検出回路１７にて検出した電源電圧に応じて、図４
のような予め設定してある位相時間の通りにトリガパル
スを出力する。

【００１９】この時、トリガパルスのタイミングによ
り、電動送風機７にかかる電圧が変化する。したがっ
て、電流も変化し、消費電力を変えることができる。電
動送風機７には、図５に示す電動送風機端子電圧波形の
ような変化した電圧が印加され、電流検出回路１８で電
動送風機７に流れる電流を検出する。

【００２０】ここで、電圧検出回路１７と電流検出回路
１８で検出した電圧値および電流値は、マイコン１５に
入力され、演算を行ない、その時の電動送風機７の消費
電力を求め、求めた消費電力が運転開始時に設定した目
標消費電力値と差があるかどうかを比較判定する。

【００２１】次に、比較判定に基づき、演算して求めた
消費電力が、運転開始時に設定した運転モ−ドの目標消
費電力値より小さい場合は、図６のように、トリガパル
スをａ側に一定量づつシフトして、電動送風機７に印加
される電圧の立ち上げを早めることにより、電動送風機
７への通電時間を大きくし、その結果、電動送風機７の
消費電力を大きくして目標消費電力値に近づかせる。逆
に、運転開始時に設定した運転モ−ドの目標消費電力値
より大きい場合は、トリガパルスをｂ側に一定量づつシ
フトして電動送風機７に印加される電圧の立ち上げを遅
らすことにより、電動送風機７への通電時間を小さく
し、その結果、電動送風機７の消費電力を小さくして、
目標消費電力値に近づかせる。

【００２２】以上、図５、図６の結果、図７に示すよう
に、消費電力Ｗ＝電源電圧Ｖ×消費電流Ａの式を用い、
電源電圧Ｖと消費電流Ａの関係から Ｗ＝１１０×Ｉｂ＝１００×Ｉ＝９０×Ｉａ が導かれる。すなわち、電源電圧が変動しても電動送風
機７の消費電力を常に目標消費電力値に近づくように制
御することができる。

【００２３】以上のような、電動送風機７の消費電力
を、運転開始時に設定した運転モ−ドの目標消費電力値
に近づかせるための動作をフロ−チャ−トに示すと図８
のようになる。

【００２４】また、図９は、風量Ｑと消費電力Ｗ，静圧
Ｈ，吸込仕事率Ｐの関係を示す。点線は本実施例の消費
電力制御を行わないで電動送風機７を駆動した場合であ
り、大風量側では消費電力は大きく、小風量側では消費
電力は小さくなる。

【００２５】ここで、本実施例の消費電力制御を行わな
い場合の電気掃除機の状態（集塵室内部のゴミの溜り具
合）と風量の関係を、次の模式図を用いて説明する。

【００２６】図１０の（ａ）、（ｂ）にて、３０は集塵
室、２８はフィルター、２９はゴミ、７は電動送風機、
２７はファンである。３１ａ，ｂは空気の流れを表して
おり、図１０の（ａ）においては、集塵室３０内部のゴ
ミ２９が溜ってないので、空気の流れを阻むものが少な
い。つまり、空気が流れるときに発生する抵抗（以下、
通気抵抗と略す）が小さいので、３１ａのように比較的
大きい空気の流れができる。よって風量は大となる。特
に、まだ吸塵していない初期の開放状態においては、風
量は最大となる。

【００２７】また、電動送風機７には、ファン２７が接
続されており、これを回転させて空気の流れを発生させ
るが、電動送風機７にとっては空気が負荷となるため、
大風量の時ほど負荷も大きい、ということになる。（風
量大の時、消費電力は大きくなる） 逆に、図１０の（ｂ）においては、集塵室３０内部のゴ
ミ２９が多いため通気抵抗が大きくなり、３１ｂのよう
に空気の流れは比較的小さくなる。よって風量は小とな
る。また、電動送風機７にとっては、小風量なので負荷
も小さくなる。（風量小の時、消費電力は小さくなる） また、消費電力制御を行わない場合の掃除面と風量の関
係を、図１１、図１２に示す。

【００２８】図１１は、吸込具を掃除面から見た図であ
り、３２は吸込具外枠、３３はローラー、３４はゴムブ
レードである。また、これをＡＡ断面し、木床、畳、じ
ゅうたん上で吸込具を操作している時の、掃除面と吸込
具の位置関係を図１２の（ａ）、（ｂ）に示す。３２は
吸込具外枠、３４はゴムブレード、図１２の（ａ）にお
ける３５は木床（あるいは畳）であり、図１２の（ｂ）
における３６はじゅうたんである。またそれぞれ３７
ａ，ｂは空気の流れを表わしている。

【００２９】図１２の（ａ）は、ローラ３３により吸込
具が木床３５から浮いたようになり、ゴムブレード３４
と、木床３５の間に隙間ができる。よって、通気抵抗は
小さく、３７ａのごとく比較的大きい空気の流れができ
る。つまり、風量は大となる。

【００３０】図１２の（ｂ）は、ローラ３３により吸込
具が掃除面から浮いたようになるものの、じゅうたん３
６により、ゴムブレード３４との隙間が小さく通気抵抗
は大きくなり、３７ｂのごとく、比較的空気の流れは小
さくなる。つまり、風量は小となる。

【００３１】以上のように、本実施例の消費電力制御を
行わないで電動送風機７を駆動した場合、集塵室３０内
部にゴミがあまり溜ってない時、掃除面が木床，畳の
時、または吸込具を空中に持ち上げた時等、すなわち強
い吸込力を必要としない時に、消費電力が大きくなり、
逆に、集塵室３０内部にゴミが溜ってきた時（目詰りし
てきた時）、掃除面がじゅうたんの時等、すなわち図９
の吸込仕事率のピ−ク点付近で強い吸込力が必要とする
時に、消費電力が小さくなってしまう。

【００３２】したがって、本実施例の消費電力制御を行
うことにより、図９の消費電力Ｗの実線のごとく、大風
量側では必要以上の消費電力を制限し、小風量側では消
費電力を上げて吸込力を強くし、常に目標消費電力値に
近づくように制御することができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、商用電源の電圧変動に
左右されることなく、電動送風機の消費電力を常に目標
とする設定値、すなわち目標消費電力値に近づくように
制御することができ、不必要な電力を使わない、経済性
に優れ、しかも効率的な電気掃除機を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る電気掃除機の制御回路
構成を示すブロック図である。

【図２】電気掃除機全体の構成図である。

【図３】電気掃除機の手元操作部を示す図である。

【図４】本発明の一実施例に係る電気掃除機の電源電圧
に対する各運転モ−ドの位相制御値を示す図である。

【図５】商用電源波形に対するトリガパルス波形と電動
送風機端子電圧波形を示す図である。

【図６】図５のトリガパルス波形に対する電動送風機端
子電圧波形を示す図である。

【図７】本発明の一実施例に係る電気掃除機の電源電圧
と消費電流の関係を示す図である。

【図８】図１の電気掃除機の消費電力制御のフロ−チャ
−ト図である。

【図９】本発明の一実施例に係る電気掃除機の風量と消
費電力、静圧、吸込仕事率の関係を示す図である。

【図１０】電気掃除機の集塵室内部のゴミの溜り具合と
風量の関係を示す図である。

【図１１】電気掃除機の吸込具を掃除面から見た図であ
る。

【図１２】図１１の吸込具の断面図で、掃除面と風量の
関係を示す図である。

【符号の説明】

６制御回路部、７電動送風機、８双方向性半導体素子、
９電源回路、１０リセット回路、１１商用電源周波数検
出回路、１２負荷駆動回路、１３表示回路、１４発信回
路、１５マイクロコンピュ−タ、１６商用電源、１７電
圧検出回路、１８電流検出回路、１９手元回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川又 光久 茨城県日立市東多賀町一丁目１番１号 株 式会社日立製作所電化機器事業部内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電動送風機を内蔵し、前記電動送風機の消
   費電力を制御する制御回路部を有する電気掃除機におい
   て、 前記制御回路部は、給電される電源電圧を検出する電圧
   検出回路と、前記電動送風機に流れる電流を検出する電
   流検出回路と、前記検出された電圧値および電流値を基
   に演算して求めた消費電力と予め設定された前記電動送
   風機の目標消費電力値との差を比較し、前記消費電力を
   前記目標消費電力値に近づくように制御する制御手段を
   有することを特徴とする電気掃除機。
2. 【請求項２】請求項１において、前記制御手段は、前記
   比較の結果に基づき、前記電動送風機への通電時間を制
   御することにより、前記消費電力を前記目標消費電力値
   に近づかせることを特徴とする電気掃除機。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２において、前記通
   電時間は、前記電動送風機への通電を制御する双方向性
   半導体素子に加えるトリガパルスの出力タイミングによ
   り前記電動送風機に印加する電圧を変えることで、制御
   されることを特徴とする電気掃除機。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかにおい
   て、前記トリガパルスは、前記電動送風機の運転開始
   時、前記検出された電源電圧に応じて予め設定された位
   相時間通りに出力されることを特徴とする電気掃除機。
5. 【請求項５】請求項１において、前記制御手段は、前記
   電動送風機の吸込仕事率のピ−ク点付近、または吸塵し
   ていない初期の開放状態において、前記消費電力を前記
   目標消費電力値に近づくように制御することを特徴とす
   る電気掃除機。
6. 【請求項６】電気掃除機に内蔵された電動送風機の消費
   電力を制御する電動送風機の消費電力制御方法におい
   て、 前記電気掃除機に給電される電源電圧を検出すると共に
   前記電動送風機に流れる電流を検出し、前記検出された
   電圧値および電流値を基に演算して求めた消費電力と予
   め設定された前記電動送風機の目標消費電力値との差を
   比較し、前記消費電力を前記目標消費電力値に近づくよ
   うに制御することを特徴とする電動送風機の消費電力制
   御方法。
7. 【請求項７】請求項６において、前記比較の結果に基づ
   き、前記電動送風機への通電時間を制御することによ
   り、前記消費電力を前記目標消費電力値に近づかせるこ
   とを特徴とする電動送風機の消費電力制御方法。
8. 【請求項８】請求項６または請求項７において、前記通
   電時間を、前記電動送風機への通電を制御する双方向性
   半導体素子に加えるトリガパルスの出力タイミングによ
   り前記電動送風機に印加する電圧を変えることで、制御
   することを特徴とする電動送風機の消費電力制御方法。
9. 【請求項９】請求項６ないし請求項８のいずれかにおい
   て、前記トリガパルスを、前記電動送風機の運転開始
   時、前記検出された電源電圧に応じて予め設定された位
   相時間通りに出力することを特徴とする電動送風機の消
   費電力制御方法。
10. 【請求項１０】請求項６において、吸込仕事率のピ−ク
    点付近、または吸塵していない初期の開放状態におい
    て、前記消費電力を前記目標消費電力値に近づくように
    制御することを特徴とする電動送風機の消費電力制御方
    法。