(57)【要約】【課題】制御の調整が容易であって、個体差を容易に吸収可能な電気掃除機を提供する。【解決手段】電気掃除機１は、吸込風路３５と、吸込風路３５に吸込負圧を発生させる電動送風機８と、電動送風機８に流れる電流を検出する検知部４６と、電動送風機８に供給される電力の電圧、電流、周波数、およびデューティー比の少なくとも１つの制御量を変化させて電動送風機８の運転を制御する制御部９と、を備えている。制御部９は、検知部４６の検知結果に基づく電動送風機８の消費電流または消費電力に基づいて制御量を変更する制御を行い、かつ、電動送風機８の個体差および吸込風路３５の個体差に起因する、制御の実行時の風量のオフセットを補正して縮小するための補正値を制御に適用する。【選択図】  図２
2020146382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸込風路と、
前記吸込風路に吸込負圧を発生させる電動送風機と、
前記電動送風機に流れる電流を検出する検知部と、
前記電動送風機に供給される電力の電圧、電流、周波数、およびデューティー比の少なくとも１つの制御量を変化させて前記電動送風機の運転を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より減少すると前記制御量を増加させる第一制御、
前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より増加すると前記制御量を減少させる第二制御、
前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力を所定値に保つよう前記制御量を調整する第三制御、
前記第三制御の最中に前記制御量が所定値より大きくなると前記制御量を段階的に増加させる第四制御、および
前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より著しく減少すると前記制御量を大幅に減少させる、または前記電動送風機を停止させる第五制御、の少なくとも１つを実行可能であり、
かつ、前記第一制御から前記第五制御のうち実行可能な制御の少なくとも１には、前記電動送風機の個体差および前記吸込風路の個体差に起因する、制御実行時の風量のオフセットを補正して縮小するための補正値を前記制御量に適用して制御を実行する電気掃除機。
【請求項２】
前記制御部は、前記第一制御から前記第五制御の実行と不実行とを判断する閾値に前記補正値を適用して前記風量のオフセットを縮小する請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記制御部は、前記検知部の検知結果に前記補正値を適用して前記風量のオフセットを縮小する請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記制御部は、前記電動送風機の運転時間の累計値を記憶し、前記累計値に基づいて前記補正値を変更する請求項１から３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施形態は電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気的負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、電流検出手段の出力に応じて負荷に供給する電力量を制御する制御手段と、商用電源の２つの周波数、例えば５０Ｈｚと６０Ｈｚとにおいて電流検出手段の出力を略同一にする調整手段を設け、電流検出手段の出力に応じて負荷に供給する電力量を制御する場合、電源周波数に影響を受けることなく高精度に消費電力を制御する電気機器が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１７８３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電気掃除機は、吸込風路と、吸込風路に負圧を作用させる電動送風機と、を備えている。吸込風路は、電動送風機を収容する掃除機本体や、掃除機本体に接続される管を含んでいる。電動送風機は、遠心ファンと、電動機と、を備えている。
【０００５】
ところで、吸込風路の風路抵抗（圧力損失）は、部品の精度や組立状態に起因して個体差を有している。また、電動送風機は、もっぱら電動機の巻線抵抗に起因して個体差を有している。そのため、電気掃除機に組み込まれた状態における、電動送風機の吸込風量と電動送風機の消費電力との関係には、個体差が生じる。
【０００６】
この電気掃除機の個体差は、吸込風量を横軸に、消費電力を縦軸に取った図において、右上がりの比例関係を有する吸込風量と消費電力との関係を、上方向または下方向、もしくは右方向または左方向へシフトさせる。
【０００７】
このような個体差を有するため、同一の設定、例えば同一の消費電力閾値に基づいて、電動送風機の停止制御を実行するとき、制御が実行される際の吸込風量が大きい電気掃除機や、吸込風量が小さい電気掃除機が現れる。つまり、同じ制御条件の下で、電動送風機が停止する際の吸込風量は、バラついてしまう。このようなバラツキは、停止直前まで想定よりも過酷な運転状態で電動送風機が運転されてしまうような不都合を生じかねない。
【０００８】
そのため、電気掃除機の個体差による不都合が生じないように、電動送風機の運転制御の条件は、綿密に調整される。
【０００９】
しかしながら、このような綿密な調整には、時間も費用も多大に要する。また、個体差を縮小するために、電動送風機の選別が必要になる場合もある。
【００１０】
そこで、本発明は、制御の調整が容易であって、個体差を容易に吸収可能な電気掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の課題を解決するため本発明の実施形態に係る電気掃除機は、吸込風路と、前記吸込風路に吸込負圧を発生させる電動送風機と、前記電動送風機に流れる電流を検出する検知部と、前記電動送風機に供給される電力の電圧、電流、周波数、およびデューティー比の少なくとも１つの制御量を変化させて前記電動送風機の運転を制御する制御部と、を備えている。前記制御部は、前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より減少すると前記制御量を増加させる第一制御、前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より増加すると前記制御量を減少させる第二制御、前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力を所定値に保つよう前記制御量を調整する第三制御、前記第三制御の最中に前記制御量が所定値より大きくなると前記制御量を段階的に増加させる第四制御、および前記検知部の検知結果に基づく前記電動送風機の消費電流または消費電力が設定中の前記制御量における予測値より著しく減少すると前記制御量を大幅に減少させる、または前記電動送風機を停止させる第五制御、の少なくとも１つを実行可能であり、かつ、前記第一制御から前記第五制御のうち実行可能な制御の少なくとも１には、前記電動送風機の個体差および前記吸込風路の個体差に起因する、制御実行時の風量のオフセットを補正して縮小するための補正値を前記制御量に適用して制御を実行する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る電気掃除機を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態に係る電気掃除機における、電動送風機の吸込風量と電動送風機の消費電力との関係の一例を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係る電気掃除機の実施形態について、図１から図３を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当する構成には同一の符号が付されている。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観を示す斜視図である。
【００１５】
図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、いわゆるキャニスタ型である。電気掃除機１は、被掃除面を走行可能な掃除機本体２と、掃除機本体２に着脱することが可能な管部３と、を備えている。管部３は、掃除機本体２に流体的に接続されている。
【００１６】
掃除機本体２は、外殻としての本体ケース５と、本体ケース５の左右それぞれの側部に設けられる一対の車輪６と、本体ケース５の前半部に配置される着脱することが可能な塵埃分離集塵部７と、本体ケース５の後半部に収容される電動送風機８と、主に電動送風機８を制御する制御部９と、電動送風機８へ電力を導く電源コード１１と、を備えている。
【００１７】
掃除機本体２は、電源コード１１を経て供給される電力で電動送風機８を駆動させる。掃除機本体２は、駆動する電動送風機８が発生させる負圧を管部３に作用させる。電気掃除機１は、管部３を通じて被掃除面から塵埃を含む空気（以下、「含塵空気」と呼ぶ。）を吸い込む。掃除機本体２は、吸い込んだ含塵空気から塵埃を分離する。掃除機本体２は、分離後の塵埃を捕集して蓄積し、かつ塵埃を分離した後の清浄な空気を排気する。
【００１８】
本体ケース５の正面部分には、掃除機本体２の吸込口に相当する本体接続口１２が設けられている。本体接続口１２は、管部３を着脱することが可能な継手構造を有している。本体接続口１２は、管部３と塵埃分離集塵部７とを流体的に接続している。
【００１９】
車輪６は、大径の走行輪であり、掃除機本体２を走行可能に支えている。
【００２０】
塵埃分離集塵部７は、掃除機本体２に流れ込む含塵空気から塵埃を分離して蓄積し、塵埃が除去された清浄な空気を電動送風機８へ送る。塵埃分離集塵部７は、遠心分離方式であっても良いし、濾過分離方式であっても良い。
【００２１】
電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から空気を吸い込んで負圧（吸込負圧）を発生させる。
【００２２】
制御部９は、マイクロプロセッサ、およびマイクロプロセッサが実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置を備えている。記憶装置は、予め設定される複数の運転モードに関連する種々の設定（引数）を記憶している。複数の運転モードは電動送風機８の出力に関連付けられている。それぞれの運転モードには、相互に異なる入力値（電動送風機８の入力値、電動送風機８に流れる電流目標値）が設定されている。それぞれの運転モードは、管部３が受け付ける操作入力に関連付けられている。制御部９は、管部３への操作入力に対応する任意の運転モードを、予め設定される複数の運転モードから択一的に選択し、選択した運転モードの設定を記憶部から読み出し、読み出した運転モードの設定にしたがって電動送風機８を運転する。
【００２３】
電源コード１１は、配線用差込接続器（所謂コンセント）から掃除機本体２へ電力を供給する。電源コード１１の自由端部には、差込プラグ１４が設けられている。
【００２４】
管部３は、掃除機本体２から作用する負圧によって、被掃除面から含塵空気を吸い込み掃除機本体２へ案内する。管部３は、掃除機本体２に着脱することが可能な継手としての接続管１９と、接続管１９に流体的に接続される集塵ホース２１と、集塵ホース２１に流体的に接続される手元操作管２２と、手元操作管２２から突出する把持部２３と、把持部２３に設けられる操作部２４と、手元操作管２２に着脱することが可能な延長管２５と、延長管２５に着脱することが可能な吸込口体２６と、を備えている。
【００２５】
接続管１９は、本体接続口１２を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。
【００２６】
集塵ホース２１は、長尺で可撓な略円筒形状のホースである。集塵ホース２１の一方の端部（ここでは、後方の端部）は、接続管１９に流体的に接続されている。集塵ホース２１は、接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。
【００２７】
手元操作管２２は、集塵ホース２１と延長管２５とを中継している。手元操作管２２の一方の端部（ここでは、後方の端部）は、集塵ホース２１の他方の端部（ここでは、前方の端部）に流体的に接続されている。手元操作管２２は、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。
【００２８】
把持部２３は、電気掃除機１を操作するために使用者が手で把持する部分である。把持部２３は、使用者が手で容易に把持できる適宜の形状で手元操作管２２から突出している。
【００２９】
操作部２４は、それぞれの運転モードに対応付けられるスイッチを備えている。具体的には、操作部２４は、電動送風機８の運転停止操作に対応付けられる停止スイッチ２４ａと、電動送風機８の運転開始操作に対応付けられる起動スイッチ２４ｂと、吸込口体２６への電源供給に対応付けられるブラシスイッチ２４ｃと、を備えている。停止スイッチ２４ａおよび起動スイッチ２４ｂは、制御部９に電気的に接続されている。電気掃除機１の使用者は、操作部２４を操作して電動送風機８の運転モードを択一的に選択できる。起動スイッチ２４ｂは、電動送風機８の運転中に、運転モードの選択スイッチとしても機能する。この場合、制御部９は、起動スイッチ２４ｂから操作信号を受け取る度に運転モードを強→中→弱→強→中→弱→………の順に切り換える。なお、操作部２４は、起動スイッチ２４ｂに代えて、強運転スイッチ、中運転スイッチ、および弱運転スイッチを個別に備えていても良い。
【００３０】
複数の筒状体を重ね合わせたテレスコピック構造の延長管２５は、伸縮可能である。延長管２５の一方の端部（ここでは、後方の端部）には、手元操作管２２の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱することが可能な継手構造が設けられている。延長管２５は、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。
【００３１】
吸込口体２６は、木床やカーペットなどの被掃除面上を走行可能または滑走可能であり、走行状態または滑走状態において被掃除面に対向する底面に吸込口２８を有している。また、吸込口体２６は、吸込口２８に配置される回転可能な回転清掃体２９と、回転清掃体２９を駆動させる電動機３１と、を備えている。吸込口体２６の一方の端部（ここでは、後方の端部）には、延長管２５の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱することが可能な継手構造が設けられている。吸込口体２６は、延長管２５、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。つまり、吸込口体２６、延長管２５、手元操作管２２、集塵ホース２１、接続管１９、および塵埃分離集塵部７は、電動送風機８から吸込口２８へ至る吸込風路３５である。電動機３１は、ブラシスイッチ２４ｃから操作信号を受け取る度に運転開始と停止とを交互に繰り返す。
【００３２】
電気掃除機１は、起動スイッチ２４ｂが操作されると電動送風機８を始動させる。例えば、電気掃除機１は、電動送風機８が停止している状態で起動スイッチ２４ｂが操作されると、先ず電動送風機８を強運転モードで運転し、再び起動スイッチ２４ｂが操作されると電動送風機８の運転モードを中運転モードに変更し、三度、起動スイッチ２４ｂが操作されると電動送風機８の運転モードを弱運転モードに変更し、以下同様に繰り返す。強運転モード、中運転モードおよび弱運転モードは、予め設定される複数の運転モードである。電動送風機８に対する入力値は、強運転モードが最も高く、弱運転モードが最も小さい。始動した電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から空気を排気してその内部を負圧にする。
【００３３】
塵埃分離集塵部７内の負圧は、本体接続口１２、接続管１９、集塵ホース２１、手元操作管２２、延長管２５、および吸込口体２６を順次に通じて吸込口２８に作用する。電気掃除機１は、吸込口２８に作用する負圧によって、被掃除面の塵埃を空気とともに吸い込む。塵埃分離集塵部７は、電気掃除機１に吸い込まれた含塵空気から塵埃を分離し、蓄積する一方で、含塵空気から分離した空気を電動送風機８へ送る。電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から吸い込んだ空気を掃除機本体２外へ排気する。
【００３４】
図２は、本発明の実施形態に係る電気掃除機を示すブロック図である。
【００３５】
図２に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、差込プラグ１４を介して商用交流電源Ｅに電気的に接続される制御回路４１を備えている。
【００３６】
なお、電気掃除機１は、掃除機本体２に設けられる蓄電池が蓄える電力で駆動する、いわゆるコードレス型であっても良い。蓄電池は、商用交流電源Ｅに代わって制御回路４１に駆動電力を供給する。
【００３７】
制御回路４１は、電動送風機８の運転を制御する。制御回路４１は、商用交流電源Ｅに直列に接続される電動送風機８と、商用交流電源Ｅから電動送風機８へ駆動電力を供給する電路４２を開閉するスイッチング素子４３と、商用交流電源Ｅを変換して制御部９へ駆動電力を供給する制御用電源部４５と、電動送風機８に流れる電流値Ｉ、つまり電動送風機８の消費電流を検出する検知部４６と、電動送風機８の運転を制御する制御部９と、を備えている。
【００３８】
電動送風機８は、塵埃分離集塵部７を介して管部３に流体的に接続される遠心ファン４８と、遠心ファン４８を駆動させる電動機４９と、を備えている。電動機４９は、商用交流電源Ｅまたは蓄電池から供給される駆動電力で遠心ファン４８を回転させる。回転する遠心ファン４８は、吸込風路３５から空気を吸い込んで吸込負圧を発生させる。電動機４９は、整流子電動機であっても良いし、無整流子電動機であっても良い。
【００３９】
スイッチング素子４３は、双方向サイリスタ（Triode AC Switch、TRIAC）や逆阻止３端子サイリスタ（Silicon Controlled Rectifier、SCR）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）などの素子である。スイッチング素子４３は、制御部９に接続されるゲート４３ａを備えている。スイッチング素子４３は、ゲート電流またはゲート電圧の変化に応じて電動送風機８の入力（駆動電流）を変える。
【００４０】
制御用電源部４５は、制御部９の制御電源を発生させる電源回路である。制御用電源部４５は、商用交流電源Ｅから電源コード１１の差込プラグ１４が抜かれると、電源を喪失して制御電源の供給を停止する。
【００４１】
検知部４６は、制御部９へ検出結果、つまり電動送風機８の消費電流を出力する。制御部９は、電動送風機８に印加される電圧と電動送風機８の電流とから電動送風機８の消費電力を算出する。消費電力は、検知部４６で検知される電流値Ｉおよび商用交流電源Ｅの電圧、例えば公称電圧から算出される。検知部４６は、電動送風機８に流れる電流値Ｉに加えて、電動送風機８に印加される電圧値Ｖ、つまり電動送風機８の消費電圧を検出しても良い。この場合には、消費電力は、検知部４６で検知される電流値Ｉおよび検知部４６で検知される電圧値Ｖから算出される。換言すると、消費電力は、実測の電流値Ｉと公称の電圧とに基づいて算出されても良いし、実測の電流値Ｉと実測の電圧値Ｖとに基づく算出されても良い。検知部４６は、例えば電動送風機８の消費電流、および消費電圧を測定する既知の種々の測定方法を用いることができる。
【００４２】
なお、電動送風機８に通じる吸込風路３５、すなわち管部３、および塵埃分離集塵部７が閉塞して電動送風機８の吸込風量が低下すると、電動送風機８の吸込負圧が上昇し（電動送風機８に吸い込まれる空気の正圧が低下し）、電動送風機８の回転数が上昇し、電動送風機８の消費電流は低下する。
【００４３】
制御部９は、例えば、弱運転モード、中運転モードおよび強運転モードを含む複数の運転モードに応じて電動送風機８の入力を制御する。制御部９は、起動スイッチ２４ｂから操作信号を受け取る都度、運転モードを順次に切り換えてスイッチング素子４３のスイッチング制御を行う。
【００４４】
制御部９は、電動送風機８に供給される電力のデューティー比を変化させて電動送風機８の運転を制御する。換言すると、制御部９は、スイッチング制御におけるデューティー比（スイッチング素子４３のＯＮとＯＦＦとの割合）を変化させて電動送風機８の運転を制御する。例えば、商用交流電源Ｅで駆動する電気掃除機１の制御部９は、操作部２４が出力する操作信号と、ゼロクロス検出器が検出する商用交流電源Ｅのゼロクロスタイミングと、を周期的に読み取り、選択された運転モードにしたがってスイッチング素子４３のスイッチング制御（位相制御）を行って電動送風機８の入力を制御する。また、蓄電池で駆動する電気掃除機１の制御部９は、操作部２４が出力する操作信号を周期的に読み取り、選択された運転モードにしたがってスイッチング素子４３のスイッチング制御を行って電動送風機８の入力を制御する。
【００４５】
また、制御部９は、検知部４６の検知結果に基づく電動送風機８の消費電流または消費電力に基づいてデューティー比を変更する制御を行う。制御部９は、検知部４６の検知結果に基づいて、以下に例示する種々の制御を行う。例示する種々の制御は、制御部９が実行するプログラムである。制御部９は、例示する種々の制御の少なくとも１つを実行できれば良い。換言すると、制御部９には、例示する種々の制御プログラムの少なくとも１つが組み込まれていれば良い。
【００４６】
制御部９が実行する、電動送風機８の運転制御の第一例（以下、「第一制御」と呼ぶ。）は、検知部４６の検知結果に基づく電動送風機８の消費電流または消費電力が設定中のデューティー比における予測値より減少すると、デューティー比を増加させる。換言すると、第一制御は、検知部４６の検知結果に基づく電動送風機８の消費電流または消費電力が、検知部４６で電流値Ｉを検出したときのデューティー比における予測値より減少すると、デューティー比を増加させる。
【００４７】
第一制御は、検知部４６の検知結果から、吸込風路３５の風路抵抗の上昇、例えば塵埃分離集塵部７の塵埃の蓄積量の増加によって、設定中のデューティー比において期待される吸込風量（電動送風機８の吸込風量）が得られているか否かを推測する。そして、設定中のデューティー比において期待される吸込風量が得られていない場合には、第一制御は、吸込風量の低下を補うために、デューティー比を増加させる。第一制御は、ゴミ詰まりによる吸込風量の低下を補うことができる。
【００４８】
また、制御部９が実行する、電動送風機８の運転制御の第二例（以下、「第二制御」と呼ぶ。）は、検知部４６の検知結果に基づく電動送風機８の消費電流または消費電力が設定中のデューティー比における予測値より増加すると、デューティー比を減少させる。換言すると、第二制御は、検知部４６の検知結果に基づく電動送風機８の消費電流または消費電力が、検知部４６で電流値Ｉを検出したときのデューティー比における予測値より増加すると、デューティー比を減少させる。
【００４９】
第二制御は、検知部４６の検知結果から、吸込風路３５の抵抗の低下、例えば塵埃分離集塵部７内の塵埃が圧縮されるなどの状態変化によって、設定中のデューティー比において期待される吸込風量（電動送風機８の吸込風量）を超えていないか否かを推測する。そして、設定中のデューティー比において期待される吸込風量を超えている場合には、第二制御は、吸込風量の増加を抑制するために、デューティー比を減少させる。第二制御は、不意の電力消費の増加や、不意の電動送風機８の回転数の上昇を防ぐことができる。
【００５０】
第一制御および第二制御における閾値は、設定中のデューティー比における電動送風機８の消費電流の予測値あるいは消費電力の予測値、またはこれら予測値にマージンを見込んだ値である。
【００５１】
さらに、制御部９が実行する、電動送風機８の運転制御の第三例（以下、「第三制御」と呼ぶ。）は、検知部４６の検知結果に基づく電動送風機８の消費電流または消費電力を所定値に保つよう、デューティー比を調整する。第三制御は、消費電力を所定に維持する。第三制御における閾値は、電動送風機８の消費電流または消費電力の目標値、またはこの目標値に対して許容可能な変動幅として設定される。
【００５２】
また、制御部９が実行する、電動送風機８の運転制御の第四例（以下、「第四制御」と呼ぶ。）は、第三制御の最中にデューティー比が所定値より大きくなると、デューティー比を段階的に増加させる。第四制御は、デューティー比を調整過程（第三制御）において、デューティー比が所定値より大きくなった場合には、設定中のデューティー比において期待される吸込風量が不十分であると推定して、第三制御におけるデューティー比の目標値、あるいは調整値から離れてデューティー比を段階的に増加させる。第四制御における閾値は、デューティー比を段階的に増加させるか否かを判断するための所定値である。
【００５３】
さらに、制御部９が実行する、電動送風機８の運転制御の第五例（以下、「第五制御」と呼ぶ。）は、検知部４６の検知結果に基づく電動送風機８の消費電流または消費電力が設定中のデューティー比における予測値より著しく減少すると、デューティー比を大幅に減少させる、または電動送風機８を停止させる。換言すると、第五制御は、検知部４６の検知結果に基づく電動送風機８の消費電流または消費電力が、検知部４６で電流値Ｉを検出したときのデューティー比における予測値より著しく減少すると、デューティー比を大幅に減少させる、または電動送風機８を停止させる。
【００５４】
電動送風機８の消費電流または消費電力が設定中のデューティー比における予測値より著しく減少する状況では、例えば吸込風路３５に異物が吸い込まれて吸込風路３５が閉塞していることが推定される。吸込風路３５が閉塞した状況で電動送風機８の運転を継続することは、電動送風機８の故障を誘発する懸念がある。そこで、吸込風路３５の閉塞が推定される場合には、第五制御は、電動送風機８の故障を防ぐために、デューティー比を大幅に減少させる、または電動送風機８を停止させる。つまり、第五制御は、電動送風機８の故障を防ぐことができる。第五制御における閾値は、第一制御、第二制御と同様に、設定中のデューティー比における電動送風機８の消費電流の予測値あるいは消費電力の予測値、またはこれら予測値にマージンを見込んだ値である。また、第五制御における閾値は、第一制御における閾値に比べて、電動送風機８の消費電流または消費電力と設定中のデューティー比における予測値との差異がより大きいことを判断することが可能なように設定される。
【００５５】
なお、制御部９は、電動送風機８に供給される電力のデューティー比に代えて、電圧、電流、周波数、およびデューティー比の少なくとも１つの制御量を変化させて電動送風機８の運転を制御しても良い。周波数を変化させて電動送風機８の運転を制御する場合には、スイッチング素子４３に代えてインバータ回路が適用される。電流を変化させて電動送風機８の運転を制御する場合には、スイッチング素子４３に代えて抵抗値を多段階、または無段階に変化させる抵抗回路が適用される。抵抗回路は、例えば直列に接続可能な複数の抵抗と、１以上の抵抗の組合せを変えるスイッチと、を備えている。
【００５６】
また、制御部９は、検知部４６の検知結果に基づく電動送風機８の消費電流または消費電力に基づいて電流、電圧、周波数、およびデューティー比の少なくとも１つの制御量を変更する制御を行っても良い。制御部９は、検知部４６の検知結果に基づいて、電流、電圧、周波数、およびデューティー比の少なくとも１つの制御量を変化させて第一制御から第五制御を行う。
【００５７】
ところで、電動機４９内の巻線の抵抗を含む電動送風機８の特性は、個体差を有している。また、電動送風機８に繋がる掃除機本体２内の風路の風路抵抗（圧力損失）や、この風路を含む吸込風路３５の風路抵抗（圧力損失）も、個体差を有している。したがって、電動送風機８が組み込まれた電気掃除機１、あるいは電動送風機８が組み込まれた掃除機本体２は、例えば工場出荷時点のように塵埃分離集塵部７に塵埃が蓄積されていない、実質的に同一の条件であっても、個体差を有している。そのため、電動送風機８の吸込風量と電動送風機８の消費電力との関係には、個体差が生じる。
【００５８】
図３は、本発明の実施形態に係る電気掃除機における、電動送風機の吸込風量と電動送風機の消費電力との関係の一例を模式的に示す図である。
【００５９】
なお、図３は、電動送風機８に繋がる吸込風路３５を全解放した状態、または電動送風機８に繋がる掃除機本体２内の風路、つまり吸込風路３５の一部を全開放した状態である。
【００６０】
図３に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１の電動送風機８の吸込風量Ｑと電動送風機８の消費電力Ｐとの関係は、吸込風量Ｑの増加に比例して消費電力Ｐが増加する比例関係で表すことができる。
【００６１】
そして、電動送風機８の吸込風量Ｑと電動送風機８の消費電力Ｐとの関係は、個体差を有している。ここで、個体差を統計的に取り扱うことが十分な数量のデータが蓄積されたと仮定して、電動送風機８の吸込風量Ｑと電動送風機８の消費電力Ｐとの間に中庸な関係を有する電気掃除機１を実線Ｎで示す。そして、同じ吸込風量Ｑにおいて中庸な電気掃除機１よりも消費電力Ｐの小さい場合を破線Ｌで示す。同じ吸込風量Ｑにおいて中庸な電気掃除機１よりも消費電力Ｐの大きい場合を破線Ｈで示す。
【００６２】
ここで、風路抵抗に個体差が無いと仮定すると、電動機４９内の巻線の抵抗が中庸な電気掃除機１の電動機４９内の巻線の抵抗より大きい場合には、特性Ｌが発現する。特性Ｌを有する電気掃除機１では、ある吸込風量ｑにおいて消費電力Ｐが中庸な電気掃除機１より過小に検出される（図３の点ｐｌ）。したがって、特性Ｌを有する電気掃除機１では、第一制御から第五制御において、中庸な電気掃除機１と同様な設定のまま、電動送風機８の消費電流または電動送風機８の消費電力に基づいてデューティー比を変更すると、電動送風機８への入力、つまりデューティー比が過大に設定されてしまう。このことは、特性Ｌを有する電気掃除機１の消費電力を増加させ、騒音を増大させる。
【００６３】
また、風路抵抗に個体差が無いと仮定すると、電動機４９内の巻線の抵抗が中庸な電気掃除機１の電動機４９内の巻線の抵抗より小さい場合には、特性Ｈが発現する。特性Ｈを有する電気掃除機１では、ある吸込風量ｑにおいて消費電力Ｐが中庸な電気掃除機１より過大に検出される（図３の点ｐｈ）。したがって、特性Ｈを有する電気掃除機１では、第一制御から第五制御において、中庸な電気掃除機１と同様な設定のまま、電動送風機８の消費電流または電動送風機８の消費電力に基づいてパワーダウン処理、あるいは停止処理（第五制御）を行おうとすると、電動送風機８の消費電流または消費電力Ｐが閾値まで下がりきらない虞がある。このことは、特性Ｈを有する電気掃除機１における制御の遅れや、風路の閉塞状態におけるパワーダウン処理、あるいは停止処理（第五制御）の遅延や不実行を誘発させる。
【００６４】
そこで、制御部９は、電動送風機８の個体差および吸込風路３５の個体差に起因する、第一制御から第五制御の実行時の吸込風量Ｑのオフセットを補正して縮小するための補正値を第一制御から第五制御に適用して実行する。この補正値は、特性Ｌを有する電気掃除機１や特性Ｈを有する電気掃除機１を含む種々の特性の電気掃除機１に、中庸な特性を有する電気掃除機１と実質的に同じ吸込風量Ｑで第一制御から第五制御を実行させるようオフセットを補正する。また、補正値は、特性Ｌを有する電気掃除機１や中庸な特性を有する電気掃除機１を含む種々の特性の電気掃除機１に、特性Ｈを有する電気掃除機１と実質的に同じ吸込風量Ｑで第一制御から第五制御を実行させるようオフセットを補正するものであっても良い。さらに、補正値は、特性Ｈを有する電気掃除機１や中庸な特性を有する電気掃除機１を含む種々の特性の電気掃除機１に、特性Ｌを有する電気掃除機１と実質的に同じ吸込風量Ｑで第一制御から第五制御を実行させるようオフセットを補正するものであっても良い。さらに、補正値は、種々の特性の電気掃除機１に、特性Ｈから特性Ｌに挟まれる任意の特性を有する電気掃除機１と実質的に同じ吸込風量Ｑで第一制御から第五制御を実行させるようオフセットを補正するものであっても良い。
【００６５】
なお、以下の説明の便宜のため、補正値は、特性Ｈから特性Ｌに挟まれる任意の特性を有する電気掃除機１に、中庸な特性を有する電気掃除機１と実質的に同じ吸込風量Ｑで第一制御から第五制御を実行させるようオフセットを補正するものとして説明する。
【００６６】
この補正値は、第一制御から第五制御の実行と不実行とを判断する閾値に適用されるものであっても良いし、検知部４６の検知結果に適用されるものであっても良い。換言すると、制御部９は、第一制御から第五制御の実行と不実行とを判断する閾値に補正値を適用して吸込風量のオフセットを縮小するものであっても良く、検知部４６の検知結果に補正値を適用して吸込風量のオフセットを縮小するものであっても良い。
【００６７】
例えば、同一の吸込風量Ｑにおいて消費電力Ｐが小さい特性Ｌの電気掃除機１において、補正値を制御の閾値に適用する場合には、無補正の状態より小さい消費電力Ｐで制御が実行されるように、閾値を減少させる補正値が設定される。
【００６８】
また、同一の吸込風量Ｑにおいて消費電力Ｐが小さい特性Ｌの電気掃除機１において、補正値を検知部４６の検知結果に適用する場合には、無補正の状態より小さい消費電力Ｐで制御が実行されるように、検知部４６の検知結果を増加させる補正値が設定される。
【００６９】
同一の吸込風量Ｑにおいて消費電力Ｐが大きい特性Ｈの電気掃除機１において、補正値を制御の閾値に適用する場合には、無補正の状態より大きい消費電力Ｐで制御が実行されるように、閾値を増加させる補正値が設定される。
【００７０】
また、同一の吸込風量Ｑにおいて消費電力Ｐが大きい特性Ｈの電気掃除機１において、補正値を検知部４６の検知結果に適用する場合には、無補正の状態より大きい消費電力Ｐで制御が実行されるように、検知部４６の検知結果を減少させる補正値が設定される。
【００７１】
つまり、補正値は、個々の電気掃除機１の電動送風機８を同じデューティー比で運転して電動送風機８の消費電流または消費電力Ｐを計測し、電動送風機８の個体差および吸込風路３５の個体差に起因する電動送風機８の消費電流または消費電力Ｐの差異を縮小するよう、または実質的に同じにするよう設定される。
【００７２】
また、補正値は、個々の電気掃除機１の電動送風機８を同じ消費電流または消費電力Ｐになるようデューティー比を調整しながら運転し、電動送風機８の個体差および吸込風路３５の個体差に起因するデューティー比の調整値の差異を縮小するよう、または実質的に同じにするよう設定される。
【００７３】
さらに、補正値は、電動送風機８の消費電流または消費電力Ｐや制御の閾値に、単に四則演算されるものであっても良い。また、制御量の基準値と補正値との和を基準値で割り、この計算結果を制御の閾値に掛けて閾値を補正しても良い。さらに、基準値を基準値と補正値との和で割り、この計算結果を電動送風機８の消費電流または消費電力Ｐに掛けて電動送風機８の消費電流または消費電力Ｐを補正しても良い。
【００７４】
また、電気掃除機１の特性、例えば図３の特性Ｌから特性Ｈに挟まれる領域の特性を、離散的に分割し、分割した各領域毎に補正値を予め定めて制御部９に記憶させ、個々の電気掃除機１がどの領域に属する特性を有するか実験的に判別し、特性が属する領域を特定することで、補正値を設定しても良い。
【００７５】
さらに、制御部９は、電動送風機８の運転時間の累計値を記憶し、累計値に基づいて補正値を変更しても良い。電動送風機８の運転時間の累計値は、電動送風機８単体の完成後から累計されることが好ましい。電動送風機８の特性は、運転時間の累積とともに変化する。つまり、出荷段階で設定される補正値は、電動送風機８の運転時間の累積とともに徐々に個体差を縮小することができなくなる可能性がある。そこで、電動送風機８の特性の時間的変化を実験的に取得し、この時間的な変化を反映した補正値を予め用意して、これを適用する。電動送風機８の特性の時間的変化は、電動送風機８を吸込風路３５に接続した状態で取得することが好ましい。電動送風機８の特性の時間的変化は、例えば中庸な特性の電気掃除機１を含む複数の電気掃除機１について取得される。これらの特性の経時的な変化の差が、補正値に予め適用される。また、電動送風機８の特性の時間的変化は、例えば中庸な特性の電気掃除機１について取得し、この特性の経時的な変化を、補正値に適用するものであっても良い。
【００７６】
このように累計値に基づいて変更される補正値は、例えば、電動送風機８の運転時間の累積にともなって、個体差が拡大したり縮小したりした場合にも、個体差の変化を調整することができる。
【００７７】
このように、本実施形態に係る電気掃除機１は、電動送風機８の個体差および吸込風路３５の個体差に起因する、第一制御から第五制御の実行時の吸込風量のオフセットを補正して縮小するための補正値を第一制御から第五制御に適用して実行する。そのため、電気掃除機１は、個体差を吸収可能な電動送風機８の運転制御の条件を綿密に調整する必要を軽減して、開発コストを低減する。また、個体差を吸収可能なように調整された運転条件では、個々の電動送風機８を最適に制御することができないが、電気掃除機１は、電動送風機８の運転制御の条件を、電動送風機８の個体差および吸込風路３５の個体差に基づいて、最適な運転制御の条件を適用し得る。
【００７８】
また、遠心分離方式の塵埃分離集塵部７を吸込風路３５の一部に有する電気掃除機１では、吸込風路３５の構造が他の形式よりも複雑化する。そのため、遠心分離方式の電気掃除機１では、電動送風機８の運転制御の条件の調整に余裕がない。この調整しろの余裕の減少は、調整の取れない電動送風機８を振り落とし、調整可能な電動送風機８を選別する必要を生じる。しかしながら、電気掃除機１は、電動送風機８の運転制御の条件を、電動送風機８の個体差および吸込風路３５の個体差に基づいて、最適な運転制御の条件を適用し得る。換言すると、電気掃除機１は、調整の取れない電動送風機８を振り落としや、調整可能な電動送風機８の選別を必要としない。
【００７９】
また、本実施形態に係る電気掃除機１は、第一制御から第五制御の実行と不実行とを判断する閾値に補正値を適用して吸込風量のオフセットを縮小する制御部９を備えている。そのため、電気掃除機１は、それぞれの制御における個体差の影響を加味しつつ、制御内容毎により好適な補正値を個別に設定できる。
【００８０】
さらに、本実施形態に係る電気掃除機１は、検知部４６の検知結果に補正値を適用して吸込風量のオフセットを縮小する制御部９を備えている。そのため、電気掃除機１は、第一制御から第五制御を、意図するとおりの吸込風量で容易に実行することができる。
【００８１】
また、本実施形態に係る電気掃除機１は、電動送風機８の運転時間の累計値を記憶し、累計値に基づいて補正値を変更する制御部９を備えている。そのため、電気掃除機１は、電動送風機８の運転時間の累積によらず、それぞれの制御を意図通りの吸込風量で実行させることができる。
【００８２】
したがって、本実施形態に係る電気掃除機１によれば、制御の調整が容易であって、個体差を容易に吸収することができる。
【００８３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８４】
１…電気掃除機、２…掃除機本体、３…管部、５…本体ケース、６…車輪、７…塵埃分離集塵部、８…電動送風機、９…制御部、１１…電源コード、１２…本体接続口、１４…差込プラグ、１９…接続管、２１…集塵ホース、２２…手元操作管、２３…把持部、２４…操作部、２４ａ…停止スイッチ、２４ｂ…起動スイッチ、２４ｃ…ブラシスイッチ、２５…延長管、２６…吸込口体、２８…吸込口、２９…回転清掃体、３１…電動機、３５…吸込風路、４１…制御回路、４２…電路、４３…スイッチング素子、４３ａ…スイッチング素子のゲート、４５…制御用電源部、４６…検知部、４８…遠心ファン、４９…電動機。
【図１】
2020146382.tif 000003
【図２】
2020146382.tif 000004
【図３】
2020146382.tif 000005