JPS6365835A - 電気掃除機及び電気掃除機の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電気掃除機に係り、さらに詳細には、掃除機内
部の吸込力を検出して、その検出信号にもとづいて電動
送風機の入力を制御する電気掃除機の改良に関するもの
である。

〔従来の技術〕

本発明の説明に先立ち、従来提案されている各種電気掃
除機の制御系を、第７図〜第１０図にもとづいて説明す
る。

第７図において、１は電動送風機、２は双方向性半導体
素子、３は双方向性半導体素子２のゲートに接続したト
リガ素子、４は可変抵抗、５はコンデンサを示し、第７
図に示す電気掃除機にあっては、使用者が手動で可変抵
抗４を調整することにより、双方向性半導体素子２の点
弧角を変えて。

電動送風機１の入力を変化させるというものであり、第
７図に示す電気掃除機によれば、被掃除場所に応じて、
使用者の判断によって電動送風機の入力を制御すること
ができる。

また、第８図に示す電気掃除機にあっては、第７図に符
号４で示す可変抵抗に代えて、負特性感熱抵抗４′を接
続し、この負特性感熱抵抗４′を電動送風機１の排気流
路中に位置させるというものであり、第８図に示す電気
掃除機において、電動送風機１の風量が多い場合には、
その排気温度が低く、負特性感熱抵抗４′の抵抗値が太
きくなる。したがって、このとき、双方向性半導体素子
２の点弧角は大きく、電動送風機１の入力は小さい。こ
れに対し、フィルタが目詰りして、電動送風機１の風量
が少なくなると、その排気温度が高くなり、負特性感熱
抵抗４′の抵抗値が小さくなる。したがって、このとき
、双方向性半導体素子２の点弧角は小さく、電動送風機
１の入力が大きくなる。すなわち、フィルタの目詰りに
よる吸込力の低下が補われる。

次に、第１０図に示す電気掃除機にあっては、可変抵抗
４を、掃除機本体ケース９の内部負圧に呼応して動作す
るピストン６に連動させ、その抵抗値を変化させるよう
にしたものであり、第１０図に示す電気掃除機によれば
、フィルタフの目詰り状態が進むにつれて、ピストン６
が同図矢印の方向に移動し、可変抵抗４の抵抗値が小さ
くなって、双方向性半導体素子２の点弧角が小さくなり
、電動送風機１の入力が大きくなる。したがって、第８
図に示す電気掃除機と同様、フィルタ目詰りによる吸込
力の低下を補うことができる。

さらに、第９図に示す電気掃除機にあっては、風量セン
サ１５′により掃除機内部の風量を検出し、それを比較
器によって基準電圧と比較するというものであり、第９
図に示す電気掃除機によれば、掃除機内部の風量が設定
値以上であれば、風量センサ１５′の出力が大きく、基
準電圧を越えるため、増幅器２３の出力を大きくして、
電力制御回路８が電動送風機１の入力を低減する。掃除
機内部の風量が設定値以下であれば、風量センサ１５′
の出力が小さく、基ｉ！！電圧を下回るため、増幅器２
３の出力を小さくして、電力制御回路８が電動送風機１
の入力を増加させる。したがって。

掃除機の吸口を空中に持ち上げたときには、掃除機内部
の風量が多いため、電動送風機１の入力を低減させるこ
とができ、これとは反対に、掃除機吸口を床面に置いた
ときには、掃除機内部の風量が少ないため、電動送風機
１の入力を増大させることができる。すなわち、第９図
に示す電気掃除機によれば、床面から塵埃を吸いとると
きだけ電動送風機１をフルパワーにすることができる。

なお、電気掃除機に関する従来技術は、たとえば実開昭
５０−６４４４９号、特開昭５０−１１４０５６号、実
公昭５７−１９０７７号、特開昭５７−２０９０２７号
公報などに記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第７図に示す電気掃除機にあっては、電
動送風機１の入力制御が使用者の判断にゆだねられてい
るため、必ずしも正確な入力制御をおこなうことができ
るとは限らず、またその都度入力の調整を手動でおこな
う必要があり、煩わしさをともなう。

また、第８図に示す電気掃除機にあっては、負特性感熱
抵抗４′の加熱および冷却に多少時間がかかるので、短
時間のうちに多量の塵埃を吸い込んだり、あるいはフィ
ルタの目詰りを急に解消した場合、これらに対する応答
が遅いという難点があり、斯かる場合、必要な吸込力が
得られなかったり、あるいは電動送風機１が余計な電力
を消費するという問題がある。

次に、第１０図に示す電気掃除機にあっては、フィルタ
７が多少目詰りすると、掃除機内部の負圧が増加し、こ
れにともなって電動送風機】の入力アツプ→吸込カアッ
プ→負圧アップの経過をたどり、さらに電動送風機１の
入力アップ→吸込力アツプ→負圧アップという繰返しを
おこなって。

結局、多少の塵埃でも電動送風機上がフルパワー運転を
おこなうという問題がある。また、これとは反対に、′
電動送風機１がフルパワー運転をおこない、フィルタ７
内の空気の流れによって塵埃が除かれ、掃除機内の負圧
が落ちると、掃除機の吸込力を低下させる方向に電力制
御回路が働き、電動送風機１のパワーが最ｉＪＸパワー
になってしまうという具合に、フィルター７の目詰りに
よって掃除機の動作が不安定になるという問題もある。

さらに、第９図に示す電気掃除機にあっては、たとえば
カーテンを掃除する場合、掃除機吸口がカーテンに吸い
ついて掃除機内部の負圧が増加し、その値が基準値を越
えると、さらに電動送風機１の入力がアップして吸込力
が増し、掃除機吸口が強くカーテンに吸いついて、掃除
機を操作し難くするという問題がある。

なお、特公昭６０−５３６２２号公報には、電動送風機
の入力制御をおこなう風量を２点（Ｑｌ、　Ｑｌ）設定
し、風ｍ　Ｑ　１　が多いとき（Ｑ＞Ｑｌ）には入力を
低減し、風ｆｆ１Ｑが少ないとき（Ｑ＜０２）には入力
を増加させ、このようにして電動送風機の入力制御をお
こなう電気掃除機が示されているが、同号公報に示され
ている電気掃除機にあっては、吸込仕事率最大時の風量
について認識されておらず、吸込仕事率最大時の風量Ｑ
ｐに対してＱｚ＜Ｑｐであると、吸込仕事率最大時の入
力を低減してしまい、必要な吸込力が得られず、また吸
込仕事率最大時の風量Ｑｐに対してＱｚ＞Ｑｐであると
、吸込仕事率最大時の入力を増加させるため、必要以上
の入力を消ｙｔし、無駄なエネルギーを浪費するという
問題がある。

本発明は、前記した従来技術の問題点を解決すべく１種
々検討の結果なされたものであって、その目的とすると
ころは、動作の応答性、安定性にすぐれ、しかも省エネ
ルギー化にも大きく貢献することのできる、改良された
電気掃除機を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的は、電動送風機の入力制御をおこなう量ＱがＱ
　＞　０１の場合に電動送風機の入力を低減し、かつ掃
除機の吸口が対象物に密着して掃除機風量ＱがＱ　＜　
Ｑ　２となった場合にも電動送風機の入力を低減し、フ
ィルタが目詰りして掃除機の風量ＱがＱ　＜　Ｑ　２と
なった場合に電動送風機の入力を増加させる手段を備え
ることによって達成される。

〔作用〕

しかして、本発明は、既述のごとく、電動送風の２点と
し、掃除機の風量ＱがＱ　＞　Ｑ　１の場合は、電動送
風機の入力を低減するようにしたから、たとえば掃除機
吸口を空中に持ち上げたような状態では、過剰なエネル
ギーをン肖費するものではなく、掃除機吸口部分で発生
する騒音も小さくて済む。

また、本発明においては、掃除機の吸口が対象物に密着
して掃除機風量ＱがＱ　＜　Ｑ　ｚとなった場合にも、
電動送風機の入力を低減するようにしたから、掃除機吸
口がたとえばカーテンや床面に強く吸いつくといった問
題を解決することができ、掃除機の操作性を向上させろ
と同時に、電動送風機を過負荷にするようなこともない
。

さらに、本発明において、フィルタが目詰りして掃除機
の風ｆ７ｃＱがＱ　＜　Ｑ　２となった場合には、電動
送風機の入力を増加させるように制御することにより、
吸込力をアップして従来よりも長時間掃除機の運転を継
続しておこなうことができる。

〔実施例〕

以下、本発明を、第１図〜第４図の一実施例にもとづい
て説明すると、第１図は本発明掃除機の全体構成を示す
一部縦断側面図、第２図は本発明掃除機の動作系を示す
ブロック回路図、第３図は第２図にそれぞれ符号１０な
らびに１３（および１４）で示すトリガ回路とフィード
バック回路との詳細を示す電気回路図、第４図は本発明
掃除機の風量−真空度特性線図である。

本発明掃除機の全体構成を示す第１図において、１は電
動送風機であり、電動送風機１は、フィルタ７の後面に
位置して、本体ケース９に固定されている。本体ケース
９の吸込口９ａには、ホース５０の一端が取り付けられ
ており、ホース５０の他端には、延長管４９の一端が接
続されており。

延長管４９の他端には、吸口４８が接続されており、吸
口４８の通風路には、圧力センサ１６が設けられている
。また、電動送風機１の吸込側とフィルタ７との間には
、風量センサ１５が設けられている。

以上の構成において、いま、スイッチを入れて電気掃除
機を運転すると、吸口４８から吸い込まれた塵埃は、延
長管４９．ホース５０を通り、吸込口９ａから本体ケー
ス９に入って、フィルタ７で濾過され、清浄な空気だけ
が電動送風機１を通って排気口９ｂから排出される。し
かして、吸口４８の通風路には、圧力センサ１６が設け
られているため、前記吸口４８がたとえばカーテンに吸
いつき、掃除機内部の風ｆｆ１ＱがＱ＜Ｑ２（第４図）
となると、これを圧力センサ１６が検出して、電動送風
機１の入力を低減させ、掃除機内の圧力ＨをＨ≦Ｈ１と
なるように制御する。その結果、吸口４８とカーテンと
の吸いつきか弱くなり、カーテンを容易に吸口４８から
離すことができる。また、吸口４８を床面に置いたとき
、この吸口４８が床面に強く吸いつくような場合にも、
前記と同様、Ｑ　＜　Ｑ　２となるため、これを圧力セ
ンサ１６が検出して電動送風機１の入力を低減させ、掃
除機の圧力Ｈを第４図の１１≦Ｈ１となるように低減す
る。その結果、吸口４８と床面との間の吸いっきが適度
に調整され、吸口４８の操作を容易におこなうことがで
きる。

なお、圧力センサ１６の設置個所は、第１図に示すごと
く、吸口４８の通風路に限定されるものではなく、吸口
４８からホース５ｏに至る通風路に設ければ、第４図に
示す風量Ｑ−圧圧力時特性直接検出することができ、圧
力センサ１６と電力制御回路との間のマツチングを良好
におこなうことができる。

ところで、本発明において、電動送風機入力制御用風量
の最小設定値ＱＺは、既述のごとく、吸込仕事率最大時
の風量Ｑｐに対してＱｚ＜Ｑｐの関係にあるが、この最
小風量値Ｑｚを吸込力の下限々異点の風量としてあらか
じめ設定することにより、吸込力の限界以下では入力を
極力低減して。

無駄な電力の消費を避けることができ、電動送風機１の
過負荷を防止することができる。

また、前記構成よりなる本発明において、フィルタ７が
目詰りして掃除機内の風量がＱ　＜　Ｑ　２どなった場
合には、これを圧力センサ１６が検出して電動送風機１
の入力を増加させ、掃除機内の圧力Ｈを第４図のＨ≧Ｈ
２となるように制御することにより、吸込力をアップし
て従来よりも長時間掃除機の運転を継続しておこなうこ
とができる。

さらに、前記構成よりなる本発明において、風量センサ
］５は、電動送風機１の吸込側に設けられているもので
あって、第４図の風量Ｑは、掃除機内の流路断面積が変
わらなければ一定であり、したがって電動送風機１の吸
込側に設けられている風量センサ１５によっても、風量
Ｑの直接検出は可能であり、風量センサ１５と電力制御
回路との間のマツチングに問題はなく、これに加えて、
風量センサ１５の取付位置をフィルタフの後面とすると
、塵埃による風量センサに、５の劣化や誤動作をも効果
的に阻止することができる。しかして、電気掃除機にあ
っては、第４図に符号Ｑｐで示す吸込仕事率最大時に必
要かつ十分な吸込力が得られるようになっているので、
これ以上の風量では吸込力が余分であり、過剰にエネル
ギーが消費されていることになるが、風量センサ１５の
最大風量値Ｑｌをあらかじめ設定しておけば、たとえ掃
除機吸口４８を空中に持ち上げたような場合であっても
、過剰なエネルギーを消費するものではなく、吸口４８
の部分で発生する騒音も小さくて済む。

次に、本発明掃除機の全体的な動作系を、第２図にもと
づいて説明する。

第２図において、電源電圧■は、双方向性半導体素子２
とその点弧角を制御するトリガ回路１０とよりなる電力
制御回路８に加わり、電動送風機１の端子電圧ＶＭが出
力される。このＶＭに応じて、電動送風機１のファンＧ
ｓが回転数Ｎで回転し、掃除機の空気力学的性能Ｇｐが
Ｐという吸込力を決定する。このＰから、風量センサ１
５および圧力センサ１６により、Ｑｌ　、Ｑｌという風
量を検出し、変換回路ＫＱ１ｔ　Ｋｅｘにより、各々の
電圧ＶＱＩ、　ＶＱｚニ変換され、増幅器Ｋｌ　、に２
１ｃより、Ｖｌ、Ｖ２に増幅される。風量検出回路１１
および圧力検出回路１２からの出力Ｖｌおよびｖ２は、
各々の信号処理をするフィードバック回路１３．１４に
入り、各々の調整回路Ｋｓ　、　Ｋａを通じて、設定風
量ＱｚおよびＱｌによって定まる各々の基準電圧ＶＳＩ
、　ＶＳＺと比較され、Ｑ〉ＱｌまたはＱ　＜　Ｑ　ｚ
を満たせば、トリガ回路１０に■δまたはｖ４という電
圧を出力し、点弧角を大きくして、電動送風機１の入力
を低減させ、以上の動作により、Ｑ　＞　Ｑ　１であれ
ばＱ≦Ｑ１になるように制御され、Ｑ　＜　０２であれ
ばＨ≦Ｈ１または工１≧Ｈ２になるように制御される。

すなわち、第４図の矢印方向に移動するように制御され
る。

また、第２図にそれぞれ符号１ｏならびに１３（および
１４）で示すトリガ回路とフィードバック回路との詳細
を示す第３図において、掃除機内部の風量は、直流電源
ＶＣＣに接続された風量センサ１５を通じて電圧に変換
され、抵抗１７を通じて入力値が定まる。抵抗１９によ
って定まる基準電圧に対し、Ｑ　＞　Ｑ　１であれば、
増幅器２３の出力は、抵抗２１と１９八によって決定さ
れる増幅度で増幅され、十の出力としてダイオード２７
．抵抗２９を通じて後段の増幅器３１に送られる。Ｑ≦
Ｑ１であれば、出力は−となり、ダイオード２５を通じ
て電流が流れ、後段の増幅器３１には出力されない。ま
た、圧力センサ１６も同様に抵抗１８を通じて入力され
、抵抗２０で定まる基準電圧に対し、Ｑ　＜　Ｑ　ｚで
あれば、抵抗２ｏと２２とによって定まる増幅度で増幅
され、十の出力としてダイオード２８．抵抗２９を通じ
て後段の増幅器３１に送られる。Ｑ≧Ｑ２であれば、出
力は−となり、ダイオード２６を通じて電流が流れ、後
段の増幅器３１には出力されない。後段の増幅３３を通
じて８点の電位Ｖｓが定まり、トリガ素子３は、各々抵
抗値Ｒｚ　、Ｒｚとする抵抗３４゜３５によって分圧さ
れたトリガ素子３のアノードランス３６．整流素子３７
．電流制限抵抗３８゜定電圧ダイオード３９により交流
電源４０を低電圧直流化し、本体スイッチ４１．可変抵
抗４を通じてコンデンサ５に充電されるゲート電圧をＶ
ａとすると、Ｖ＾＝Ｖａになったとき、パルストランス
４２を通じて双方向性半導体素子２のゲートにトリガ信
号が送られ、電動送風機１の入力が制御される。したが
って、８点の電位が変化することにより入力が変化する
。フィードバック回路１３．１４の出力は適度な値に設
置され、第４図に見られるようにＱ　＞　Ｑ　ｔで入力
低減し、Ｑ＜ＱｌでＨ≦ＨｚまたはＨ≧Ｈ２とする制御
が可能となる。また、切換スイッチ３３を本体スイッチ
４１側と接続すれば、８点の電位は定まり、可変抵抗４
の抵抗値ＲＸを変えれば、コンデンサ５の容量Ｃとで定
まる時定数が変化し、Ｖ＾＝　Ｖ　ｃになる時期が変わ
るため、電動送風Ｖ！に１の入力を手動で調整すること
もできる。

本発明は以上のごときであり、ここで、本発明掃除機の
動作系を総括して下記する。

すなわち、本発明は、既述のごとく、電動送風機１の入
力制御をおこなう風量の設定値を、吸込仕事率最大時の
風量Ｑｐに対してＱｌ＞Ｑｐ＞Ｑｌの２点とし、掃除機
の風量ＱがＱ　＞　０１の場合は、電動送風機１の入力
を低減するようにしたから、たとえば掃除機吸口４８を
空中に持ち上げたような状態では、過剰なエネルギーを
消費するものではなく、掃除機吸口８の部分で発生する
騒音も小さくて済む。

また、本発明においては、掃除機の吸口８が対象物に密
着して掃除機風量ＱがＱ＜Ｑ２となった場合にも、電動
送風機１の入力を低減するようにしたから、掃除機の吸
口８がたとえばカーテンや床面に強く吸いつくといった
問題を解決することができ、掃除機の操作性を向上させ
ると同時に、電動送風機１を過負荷にするようなことも
ない。

さらに、本発明において、フィルタ７が目詰りして掃除
機の風量ＱがＱ＜０２となった場合には、電動送風機１
の入力を増加させるように制御することにより、吸込力
をアンプして従来よりも長時間掃除機の運転を継続して
おこなうことができる。

第５図は本発明掃除機の他の実施例であるトリガ回路１
０ならびにフィードバック回路１３（および１４）の詳
細を示す電気回路図、第６図は第５図に示す回路動作の
フローチャートである。

すなわち、第５図の実施例においては、第６図に示すご
ときフローチャートによるプログラムをマイクロコンピ
ュータ４３上で組み、風量センサ１５および圧力センサ
１６のアナログ信号をＡ／Ｄ変換器４４．４５によりデ
ジタル化し、第５図のフローチャートにしたがった出力
をＤ／Ａ変換器４６．４７によりアナログ信号化し、そ
の信号を増幅器３］により増幅して、８点の電位を定め
るものである。なお、第３図および第５図共、Ｑ≦Ｑｓ
、Ｈ≦Ｈｓ（初期設定；第６図）のときは増幅出力はな
く、８点は最小電位一定となり、電動送風機１の入力は
変化しない。

〔発明の効果〕

以上１図示実施例の説明からも明らかなように。

本発明によれば、動作の応答性、安定性にすぐれ、しか
も省エネルギー化にも大きく貢献することのできる、改
良された電気掃除機を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第４図は、本発明の一実施例
を示し、第１図は本発明掃除機の全体構成を示す一部縦
断側面図、第２図は本発明掃除機の動作系を示すブロッ
ク回路図、第３図は第２図にそれぞれ符号１０ならびに
１３（および１４）で示すトリガ回路とフィードバック
回路との詳細を示す電気回路図、第４図は本発明掃除機
の風量−真空度特性線図、第５図は本発明掃除機の他の
実施例であるトリガ回路１０ならびにフィードバック回
路１３（および１４）の詳細を示す電気回路図、第６図
は第５図に示す回路動作のフローチャート、第７図、第
８図、第９図はいずれも従来提案に係る電気掃除機の電
気回路図、第１０図は第７図、第８図、第９図と異なる
従来形電気掃除機の概略構成を示す縦断側面図である。 １・・・電動送風機、７・・・フィルタ、９・・・本体
ケース、９ａ・・・本体ケース吸込口、１５・・・風量
センサ、１６・・・圧力センサ、４８・・・吸口、４９
・・・延長管。 ５０・・・ホース。 代理人　弁理士　高橋明夫゛′− （ばか１名）　　゛ 第′２−凹 ｊ１１ 方４−図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、本体ケースと、本体ケースに内蔵された電動送風機
   と、電動送風機の吸込側に位置するフィルタと、掃除機
   内部の吸込力を検出する掃除機吸込力検出回路と、前記
   吸込力検出回路からの信号にもとづいて電動送風機の入
   力を制御する電力制御回路とを有する電気掃除機におい
   て、前記電動送風機の入力制御をおこなう風量の設定値
   を、吸込仕事率最大時の風量Ｑ＿ｐに対してＱ＿１＞Ｑ
   ＿ｐ＞Ｑ＿２の２点とし、掃除機の風量ＱがＱ＞Ｑ＿１
   の場合に電動送風機の入力を低減しかつ掃除機の吸口が
   対象物に密着して掃除機風量ＱがＱ＜Ｑ＿２となつた場
   合にも電動送風機の入力を低減し、フィルタが目詰りし
   て掃除機の風量ＱがＱ＜Ｑ＿２となつた場合に電動送風
   機の入力を増加させる手段を備えてなることを特徴とす
   る電気掃除機。 ２、特許請求の範囲第１項記載の発明において、掃除機
   吸込力検出回路を１対の圧力センサと風量センサとで構
   成し、その出力を電力制御回路に帰還させるフィードバ
   ック回路を備えた電気掃除機。 ３、特許請求の範囲第２項記載の発明において、掃除機
   吸込力検出回路の圧力センサを、掃除機吸口、延長管、
   ホースのうちのいずれか１つの通風路に設置した電気掃
   除機。 ４、特許請求の範囲第２項または第３項記載の発明にお
   いて、掃除機吸込力検出回路の風量センサを、電動送風
   機の吸込側とフィルタとの間に設置した電気掃除機。