JPH10192209A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電動送風機に供給される電力を簡単な構成で
温度に影響を受けずに適切に可変させて効率よく掃除で
きる電気掃除機を提供する。 【解決手段】 商用交流電源ｅにマイクロコンピュータ
26を有した制御手段21、トライアックTr1 を介して電動
送風機２および電流検出手段22を接続する。電流検出手
段22を、半導体整流素子23をブリッジ状に接続した整流
ブリッジ24を介して制御手段21に接続する。制御手段21
に半導体整流素子23と同熱特性の半導体整流素子28を介
して基準電圧源29を接続する。マイクロコンピュータ26
に、所定のＲＯＭ値を設定して電動送風機２に供給する
電力を可変する閾値となる所定の基準電圧値を設定して
記憶する。駆動する電動送風機２の発熱にて整流ブリッ
ジ24から制御手段21に出力する検出電圧値の変化と同様
に、基準電圧値が変化する。発熱により仕事率が可変せ
ず、電動送風機２の駆動状態を適切に可変できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、交流電動機を有し
た電動送風機を備えた電気掃除機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の電気掃除機は、電動送風
機に入力する電力を可変して制御する制御手段を有し、
電動送風機に入力される交流電流を電流検出手段にて検
出して交流電圧に変換し、この電流検出手段に接続する
半導体整流素子の整流ブリッジにて整流した直流電圧の
検出電圧値を制御手段にて読み取り、この整流された直
流電圧の検出電圧値とあらかじめ設定された基準電圧値
とを比較して、電動送風機に入力する電力を可変制御し
て電動送風機の駆動状態を制御している。

【０００３】すなわち、電動送風機の駆動制御は、掃除
によりごみの量が増えたり目づまりが生じて集塵室と電
動送風機との間の真空度が大きくなると、電動送風機に
加わる負荷が小さくなって、供給される電力すなわち電
動送風機に入力される電流が減少する。このため、例え
ば図７の風量（Ｑ）−検出電圧値（Ｃ_T ）特性のグラフ
の実線に示すように、電動送風機に入力される電流値を
変換した直流電圧の検出電圧値が、例えば図７の風量
（Ｑ）−検出電圧値（Ｃ_T ）特性のグラフの実線に示す
ように、設定した所定の基準電圧値まで下降した状態を
検出し、図７の風量（Ｑ）−入力電流（Ｐin）特性のグ
ラフの実線に示すように、電動送風機に入力される電力
を自動的に段階的に上昇させている。一方、集塵フィル
ターを交換するなどして、集塵室の真空度が大きくな
り、電動送風機に加わる負荷が大きくなった際には、制
御手段は電動送風機に入力される電流値を変換した直流
電圧の検出電圧値が所定の基準電圧値まで上昇した状態
を検出し、電動送風機に入力される電力を自動的に段階
的に下降させることにより、電動送風機に入力される電
力を自動的に変化させて制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電動送
風機の駆動により電動送風機が発熱するため、この熱に
より従来の電気掃除機では、半導体整流素子を有する整
流ブリッジは、温度の変化により半導体整流素子による
電圧降下が変化することにより、図７の風量（Ｑ）−検
出電圧値（Ｃ_T ）特性のグラフの点線に示すように、検
出電圧値が変化してしまい、本来検出されるべき値より
も高い値となる。このため、制御手段はこの変化した検
出電圧値を読み取ってこの検出電圧値と基準電圧値とを
比較して電動送風機の駆動状態を制御、すなわち常温時
よりもより少ない風量となってから電動送風機の入力を
可変させる制御を行うこととなる。したがって、図７の
風量（Ｑ）−入力電流（Ｐin）特性のグラフの点線に示
すように、同じ風量であっても温度によって電動送風機
に入力される電力が異なってしまい、温度によって掃除
効率が変化してしまう問題がある。

【０００５】本発明は、このような点に鑑みなされたも
ので、電動送風機に入力される電力を簡単な構成で温度
に影響を受けずに適切に可変させて効率よく掃除できる
電気掃除機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の電気掃除機は、
交流電動機を有する電動送風機と、この電動送風機の交
流電動機に入力される交流電流を検出して交流電圧に変
換する電流検出手段と、この電流検出手段により変換さ
れた前記交流電圧を直流電圧に変換する半導体整流手段
と、この半導体整流手段で整流された直流電圧の電圧値
に基づき前記電動送風機に入力する電力を可変する制御
手段と、この制御手段に前記半導体整流手段と略同熱特
性の半導体整流素子を介して接続される基準電圧とを具
備したもので、電動送風機の交流電動機に入力される交
流電流を電流検出手段にて検出して交流電圧に変換し、
この変換された交流電圧を半導体整流手段にて直流電圧
に変換し、この変換された直流電圧を制御手段にて読み
取り、制御手段は半導体整流手段と略同熱特性の半導体
整流素子を介して接続される基準電圧と対応させて電動
送風機に入力する電力を可変するため、電動送風機の駆
動により生じる熱にて半導体整流手段にて変換される直
流電圧の電圧値が変化しても制御手段に接続される基準
電圧の電圧値が半導体整流手段と略同熱特性の半導体整
流素子を介して同様に変化するので、温度変化に影響を
受けずに電動送風機へ入力される電力が適切になり、電
動送風機の駆動状態が温度影響を受けず掃除効率が向上
する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電気掃除機の実施
の一形態の構成を図面を参照して説明する。

【０００８】図２において、１は電気掃除機本体で、こ
の電気掃除機本体１には、交流電動機を有した電動送風
機２が内蔵され、この電動送風機２に連通するホース３
の基端が着脱自在に接続され、このホース３の先端には
後方に向けて分岐された形状の手許操作部４が設けられ
ている。そして、この手許操作部４には、電動送風機２
の異なる駆動状態の複数の運転モードを選択設定する操
作手段５が設けられている。また、この手許操作部４の
先端には、延長管６を介して図示しない回転清掃体を回
転させる電動機７を収容した吸込口体８が取り付けられ
ている。

【０００９】そして、手許操作部４は、後方に向けて分
岐され先端の自由端の部分が握り部９となり、手許操作
部４の上面に設けられた操作手段５は握り部９から延長
管６の方向に向けて停止設定用の操作ボタン12、運転モ
ードである弱運転設定用の操作ボタン13、運転モードで
ある中運転設定用の操作ボタン14、および、運転モード
である強運転設定用の操作ボタン15が１列に順次並んで
配設されている。

【００１０】次に、図１を参照して内部構成について説
明する。

【００１１】図１に示すように、商用交流電源ｅは、ト
ライアックTr1 ，Tr2 を介して電動送風機２および吸込
口体８の電動機７に接続される。

【００１２】また、商用交流電源ｅには、電気掃除機本
体１内に設けられた制御手段21に接続され、この制御手
段21には操作手段５が接続されている。さらに、商用交
流電源ｅには、電動送風機２に直列に接続されて電動送
風機２の交流電動機に入力される交流電流を検出し、こ
の交流電流を交流電圧に変換する電流検出手段22が接続
されている。また、電流検出手段22には、半導体整流素
子23がブリッジ状に接続され電流検出手段22にて変換さ
れた交流電圧を整流して直流電圧に変換する半導体整流
手段としての整流ブリッジ24が接続され、この整流ブリ
ッジ24の出力端が制御手段21に接続されている。

【００１３】そして、制御手段21は、マイクロコンピュ
ータ26を備えている。また、このマイクロコンピュータ
26には、操作手段５の運転モードの選択設定により、運
転モードに対応して出力される電圧を読み取る図示しな
い複数のポートを有している。また、マイクロコンピュ
ータ26には、電動送風機２に入力される交流電流のゼロ
クロスを検出するゼロクロス検出手段27が接続されてい
る。さらに、マイクロコンピュータ26には、所定の基準
電圧が半導体整流素子28を介して供給される基準電圧源
29が接続されている。

【００１４】なお、基準電圧源29の基準電圧は、半導体
整流素子28により電圧降下する分を加算、例えばマイク
ロコンピュータに５Ｖの基準電圧を印加する場合に、半
導体整流素子28が０．７Ｖの電圧降下を生じる際には、
基準電圧源29は５．７Ｖの基準電圧を出力するように設
定する。また、基準電圧源29に接続される半導体整流素
子28は、整流ブリッジ24を構成する半導体整流素子23と
同じ熱特性を有したものを用いる、すなわち整流ブリッ
ジ24を構成する半導体整流素子23の受ける熱により出力
する電圧値の変化形態と同様の特性となる半導体整流素
子28を用いる。

【００１５】なお、整流ブリッジ24と半導体整流素子28
とは、ともに掃除機本体１内の基板収納室内に収納され
ている。

【００１６】そして、マイクロコンピュータ26は、表１
に示すように、１６進数にて動作し、例えば２桁の１６
進数で動作する場合には、マイクロコンピュータ26に設
定する設定値であるＲＯＭ値の全数は２５５個となる。

【００１７】

【表１】 一方、マイクロコンピュータ26に基準電圧源29から半導
体整流素子28を介して常温で５Ｖの基準電圧が供給され
るため、表１に示すように、この５Ｖの基準電圧が２５
５で等分されてＲＯＭ値にそれぞれ対応する閾値となる
基準電圧値が得られる。そして、電動送風機２に供給す
る電力を可変する閾値となる基準電圧値を例えば３Ｖと
設定する場合には、表１からマイクロコンピュータ26に
３Ｖの基準電圧値に対応するＲＯＭ値の「９９」を入力
して設定する。

【００１８】なお、このＲＯＭ値の「９９」は、表１か
ら設定する設定値の全数である２５５のうちの１５３番
目となるので、表２に示すように、ＲＯＭ値の「９９」
を設定することにより、設定する設定値の全数に対する
設定するＲＯＭ値の割合である１５３／２５５を基準電
圧の５Ｖに乗算することにより３Ｖが算出され、この３
Ｖが基準電圧値となってマイクロコンピュータ26に記憶
される。

【００１９】

【表２】 そして、制御手段21は、電流検出手段22にて検出した交
流電流を交流電圧に変換して、この交流電圧を整流ブリ
ッチ24にて整流して変換した直流電圧と、あらかじめ設
定したＲＯＭ値に対応する基準電圧値とを比較し、図３
に示すように、整流変換された直流電圧が設定した基準
電圧値に対して上昇あるいは下降することにより、ゼロ
クロス検出手段27にてトライアックTr1 のゲートに所定
の波形の電流を供給して位相制御し、電動送風機２に供
給する電力を可変する。

【００２０】次に、上記実施の形態の動作を図面を参照
して説明する。

【００２１】電気掃除機本体１を組立形成する際に、制
御手段21に電動送風機２に供給する電力を可変する閾値
となる所定の基準電圧値を設定、例えば３Ｖと設定する
場合には、表１からマイクロコンピュータ26に３Ｖの基
準電圧値に対応するＲＯＭ値の「９９」を入力して設定
し、表２に示すように算出した３Ｖをあらかじめ記憶さ
せておく。

【００２２】そして、掃除の際には、電気掃除機本体１
にホース３、延長管６および吸込口体８を接続して商用
交流電源ｅを供給し、手許操作部４の操作手段５の各操
作ボタン13，14，15を選択操作して、所望の運転モード
を選択設定し、掃除を行う。なお、ホース３が接続され
ていない場合には、制御手段21は、所定の電圧値が入力
されていないことにより、ホース３が未接続であること
を認識し、電動送風機２を駆動させない制御を行う。

【００２３】一方、制御手段21は、電流検出手段22にて
電動送風機２に入力される交流電流を検出して変換した
交流電圧を、整流ブリッジ24にて整流して変換した直流
電圧である検出電圧値を読み取り、あらかじめ設定した
基準電圧値と比較し、図３に示すように、整流変換され
た直流電圧が設定した基準電圧値に対して上昇あるいは
下降することにより、ゼロクロス検出手段27にて検出す
るゼロクロスに対応してトライアックTr1 のゲートに所
定の波形の電流を供給して位相制御し、電動送風機２に
供給する電力を可変する。

【００２４】ところで、掃除により、ごみの量が増えあ
るいは目詰まりが生じたり、ホース３や延長管６などを
吸い込んだごみが閉塞したりすると、図３の風量（Ｑ）
−検出電圧値（Ｃ_T ）の特性のグラフの実線に示すよう
に、風量が絞られて、集塵室と電動送風機２との間の真
空度が大きくなって電動送風機２の負荷が小さくなり、
図３の風量（Ｑ）−入力電流（Ｐin）特性のグラフの実
線に示すように、供給される電力すなわち電動送風機２
に入力される交流電流値は下降する。

【００２５】このような状態で、制御手段21が電動送風
機２の入力値が下降していると判断し、読み取る検出電
圧値が設定した基準電圧値、例えば３Ｖよりも小さくな
ったことを判断すると、制御手段21の制御モードは、１
段目用の入力命令から２段目用の入力命令に変化する。
すなわち、トライアックTr1 のゲートに供給する波形を
変化させ、電動送風機２に供給する電力を増加させる。
この結果、図３に示すように、風量および検出電圧値が
増加し、仕事率を所定の状態に維持させる。

【００２６】また、電動送風機２に供給する電力を１段
目から２段目に変化させても、目詰まりやゴミの閉塞が
解消されずあるいはごみの量が多い場合には、風量がさ
らに減少してしまうとともに、検出されて変換された検
出電圧値がさらに減少することになり、制御手段21はさ
らに２段目から３段目に変化させて電動送風機２に供給
する電力をさらに増加させる。なお、所定段階まで変化
させても目詰まりや閉塞が解消されず、あるいはごみの
量が多い場合などには、風量がさらに減少していくが、
電動送風機２に供給する電力を増加させない。

【００２７】一方、電動送風機２の風量が減少された状
態から、目詰まりや閉塞が解消するなどすると、図３に
示すように、風量が増加して、供給される電力すなわち
電動送風機２に入力される電流が増加していく。この状
態で、制御手段21は電動送風機２の入力値が上昇してい
るものと判断し、読み取る検出電圧値が設定した基準電
圧値、例えば４Ｖよりも大きくなったことを判断する
と、制御手段21の制御モードは、３段目用の入力命令か
ら２段目用の入力命令に変化、すなわち、トライアック
Tr1 のゲートに供給する波形を変化させ、電動送風機２
に供給する電力を減少させる。この結果、図３に示すよ
うに、風量および検出電圧値が低減し、仕事率を所定の
状態に維持させる。さらに、風量が増大する場合には、
順次制御モードを下げて電動送風機２に供給する電力を
減少させ、所定の風量よりさらに増加する場合には、電
動送風機２に供給する電力を減少させないようする。

【００２８】一方、電動送風機２の駆動により、電動送
風機２が発熱すると、整流ブリッジ24を構成する半導体
整流素子23は温度にて出力する電圧値が変化する特性を
有しているため、図４に示すように、整流ブリッジ24か
ら制御手段21に出力される検出電圧値が変化してしま
う。例えば常温では３Ｖを出力するところを３．１２Ｖ
を出力することとなる。

【００２９】なお、制御手段21に出力される基準電圧源
29からの基準電圧は、整流ブリッジ24を構成する半導体
整流素子23と同様の熱特性を有する半導体整流素子28を
介して出力されるので、基準電圧源29から出力される基
準電圧の電圧値の５Ｖは、図５および図６に示すよう
に、出力電圧値の変化と同様の割合で変化されて５．２
Ｖとなる。そして、制御手段21は、基準電圧値に設定す
るＲＯＭ値の割合である１５３／２５５を乗算して比較
する基準電圧値を算出するので、印加される基準電圧が
５．２Ｖに変化することにより、表３に示すように、基
準電圧値も同様の割合で変化する。

【００３０】

【表３】 このため、検出電圧値が変化しても、対比する基準電圧
値も同様の割合で変化するため、図３の風量（Ｑ）−検
出電圧値（Ｃ_T ）の特性のグラフの点線に示すように、
常温時と略同じ風量となる時点で電動送風機２の入力を
可変させる制御モードが切り替わり、図３の風量（Ｑ）
−入力電流（Ｐin）特性のグラフの点線に示すように、
常温時と略同じ風量に対する入力で電動送風機２を制御
できる。

【００３１】このように、上記実施の形態によれば、制
御手段21は、電動送風機２に入力される交流電流を電流
検出手段22にて検出して変換した交流電圧を整流ブリッ
ジ24にて変換した直流電圧を読み取り、この直流電圧と
整流ブリッジ24を構成する半導体整流素子23と略同熱特
性の半導体整流素子28を介して接続される基準電圧源29
からの基準電圧値と対応させて電動送風機２に供給する
電力を可変するため、電動送風機２の駆動により生じる
熱にて整流ブリッジ24にて変換される直流電圧の電圧値
が変化しても、制御手段21に接続される基準電圧源29の
基準電圧値が半導体整流素子23と略同熱特性の半導体整
流素子28を介して同様に変化されるので、図３および図
６に示すように、掃除の駆動による発熱により仕事率が
可変せずに維持でき、電動送風機２の駆動状態を温度影
響を受けずに適切に可変して掃除効率を向上できる。

【００３２】また、制御手段21は、電動送風機２への電
力を可変する閾値となる基準電圧値を設定する複数のＲ
ＯＭ値のうちの１つをあらかじめ設定し、この設定によ
り半導体整流素子28を介して入力される基準電圧源29の
基準電圧をＲＯＭ値の全数に対するＲＯＭ値の割合を乗
算して算出した基準電圧値と、電流検出手段22から整流
ブリッジ24を介して変換される直流電圧の電圧値とを比
較して、電動送風機２に供給する電力を可変するため、
従来の電動送風機を制御する制御手段と基準電圧源との
間に半導体整流素子28を接続する簡単な構成で、従来の
制御手段をそのまま利用でき、汎用性を向上できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の電気掃除機によれば、制御手段
は、電動送風機に入力される交流電流を電流検出手段お
よび半導体整流手段にて変換した直流電圧を読み取り、
この直流電圧と半導体整流手段と略同熱特性の半導体整
流素子を介して接続される基準電圧と対応させて電動送
風機に入力する電力を可変するため、電動送風機の駆動
により生じる熱にて半導体整流手段にて変換される直流
電圧の電圧値が変化しても基準電圧からの半導体整流手
段と略同熱特性の半導体整流素子を介して出力される基
準電圧値も同様に変化するので、温度変化に影響を受け
ずに電動送風機へ入力される電力が適切になり、電動送
風機の駆動状態が温度影響を受けず、掃除効率を向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気掃除機の実施の一形態を示す構成
図である。

【図２】同上電気掃除機本体を示す斜視図である。

【図３】同上風量と検出電圧値との関係および風量と電
動送風機の入力との関係を示すグラフである。

【図４】同上検出電圧値の温度による変化を示すグラフ
である。

【図５】同上基準電圧値の温度による変化を示すグラフ
である。

【図６】同上温度と基準電圧値との関係および温度と電
動送風機の入力の切換時の入力との関係を示すグラフで
ある。

【図７】従来例の電気掃除機の風量と検出電圧値との関
係および風量と電動送風機の入力との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１ 電気掃除機本体 ２ 電動送風機 21 制御手段 22 電流検出手段 24 半導体整流手段としての整流ブリッジ 28 半導体整流素子 29 基準電圧源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流電動機を有する電動送風機と、 この電動送風機の交流電動機に入力される交流電流を検
   出して交流電圧に変換する電流検出手段と、 この電流検出手段により変換された前記交流電圧を直流
   電圧に変換する半導体整流手段と、 この半導体整流手段で整流された直流電圧の電圧値に基
   づき前記電動送風機に入力する電力を可変する制御手段
   と、 この制御手段に前記半導体整流手段と略同熱特性の半導
   体整流素子を介して接続される基準電圧とを具備したこ
   とを特徴とする電気掃除機。