(57)【要約】【課題】低コストで風量を検知し制御できる電気掃除機を提供する。【解決手段】塵埃を吸引するための電動送風機１と、塵埃を集塵する集塵室（図示せず）と、前記電動送風機１を制御する入力制御手段２とを内蔵した掃除機本体１８と、この掃除機本体１８に接続して被掃除面からの塵埃を集塵室に導くホース２０と、前記ホース２０の伸縮度合いを検知する伸縮検知手段４とを備え、前記伸縮検知手段４の出力に応じて、前記電動送風機１の入力を制御するように構成したもので、ホース２０が風量に応じて伸縮する量を伸縮検知手段４で検知するので、低コストで風量を検知して電動送風機を制御することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵埃を吸引するための電動送風機と、塵埃を集塵する集塵室と、前記電動送風機を制御する入力制御手段とを内蔵した掃除機本体と、前記掃除機本体に接続して被掃除面からの塵埃を集塵室に導くホースと、前記ホースの伸縮度合いを検知する伸縮検知手段とを備え、前記伸縮検知手段の出力に応じて、前記電動送風機の入力を制御するように構成した電気掃除機。
【請求項２】
伸縮検知手段を、固定コンデンサと、機械的強度確保のためにホースに螺旋状に内蔵された鋼線又は導体相互間で生じる導体間容量との、容量比を測定する容量検知手段とした請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
容量測定対象の導体に直列に導体経路切替え手段を設け、前記導体経路は、通常は閉路状態とし、容量検知手段の動作時に、前記導体経路切替え手段で前記導体経路を開路状態とする請求項２に記載の電気掃除機。
【請求項４】
容量測定対象の導体間および容量検知手段に内蔵された固定コンデンサ間に、放電手段を、それぞれ設け、導体経路切替え手段により導体経路が開路状態から閉路状態に戻る以前の一定時間に、それぞれの充電電荷を放電させるようにした請求項３に記載の電気掃除機。
【請求項５】
被掃除面上の塵埃をかきだす回転ブラシを駆動する電動機を内蔵した吸込具と、前記電動機を制御する電動機制御手段とを備え、伸縮検知手段の出力が一定値を超える場合には、前記電動機を停止又は低速で回転させるようにした請求項１〜４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】
本発明は、電気掃除機に関するもので、特に、低コストで風量検知を行なうことができる電気掃除機の風量検知方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気掃除機は、図３および図４に示すような構成が一般的である。以下、その構成について説明する。図３は、従来の電気掃除機の構成図、図４は、同電気掃除機の回路ブロック図である。
【０００３】
図３及び４において、従来の電気掃除機の掃除機本体５０は、塵埃を吸引するための電動送風機５１を内蔵しており、電動送風機５１の吸引側すなわち前方には、塵埃を集塵するための集塵室５２を設けている。掃除機本体５０の前方には、集塵室５２と連通する吸気口５３を設け、この吸気口５３には、一端側に手元操作部６１を有するホース６０の他端側を接続し、手元操作部６１側には、延長管７０や、回転ブラシ（図示せず）やこれを駆動する電動機８１などを備えた吸込具８０を接続し、吸込具８０、延長管７０、ホース６０、吸気口５３、集塵室５２で吸気経路を形成している。
【０００４】
その吸気経路に、塵埃を検知する塵埃検知手段６２を設け、塵埃を検知した場合には、入力演算手段５５にて自動的に電動送風機５１の入力を上昇させて電力制御を行ったり、電動機８１の回転数を電動機制御手段５６にて制御するものもある。
【０００５】
一般的には、掃除を行う人が、被掃除床面の状態に合わせて手元操作部６１に設けた操作スイッチ（図示せず）を選択し、電動送風機５１の入力を、入力制御手段５４にて制御するものであるが、最近では電動送風機５１に流れる電流が風量によって変化する特性を利用し、電流センサを風量検知手段５７として用いて、吸気経路の風量に応じて下記のように電力制御を行うものもある。
【０００６】
「強」スイッチ操作時には、最大風量付近Ａ点では、騒音を低減するために入力を抑え、最大仕事率になる風量付近Ｂ点では入力を上昇する。
【０００７】
「中」スイッチ操作時にも、集塵室５２にできるだけ多くの塵埃を吸引できるように、ある程度風量が低下するＣ点では入力を上昇させる。
【０００８】
「弱」スイッチ操作時の場合には、低風量が適切なカーテン掃除などを行うので、風量が低下しても入力制御は特に行わないため、風量低下に伴い入力も低下していく。
【０００９】
その制御の状態図（風量−入力特性図）は、例えば特許文献１に示されている。
【特許文献１】特許第３２８５０２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら上記のように、風量をファンモータ電流（や本体圧力など）を検知して求める従来の電気掃除機の方式では、それらの物理量を検知する電流センサ（や圧力センサ）、またそれらの増幅手段などの素子で多くの部品を必要とし、高コストになるという課題があった。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、低コストで風量を検知して制御できる電気掃除機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、塵埃を吸引するための電動送風機と、塵埃を集塵する集塵室と、前記電動送風機を制御する入力制御手段とを内蔵した掃除機本体と、この掃除機本体に接続して被掃除面からの塵埃を集塵室に導くホースと、前記ホースの伸縮度合いを検知する伸縮検知手段とを備え、前記伸縮検知手段の出力に応じて、前記電動送風機の入力を制御するように構成したもので、ホースが風量に応じて伸縮する量を伸縮検知手段で検知するので、低コストで風量を検知して電動送風機を制御することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電気掃除機は、ホースの伸縮度合いから風量を測定するため、センサなどの高コスト部品を必要とせずまた部品点数も少なくてすむため、低コストで風量検知回路を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、塵埃を吸引するための電動送風機と、塵埃を集塵する集塵室と、前記電動送風機を制御する入力制御手段とを内蔵した掃除機本体と、この掃除機本体に接続して被掃除面からの塵埃を集塵室に導くホースと、前記ホースの伸縮度合いを検知する伸縮検知手段とを備え、前記伸縮検知手段の出力に応じて、前記電動送風機の入力を制御するように構成したもので、ホースが風量に応じて伸縮する量を伸縮検知手段で検知するので、低コストで風量を検知して電動送風機を制御することができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の伸縮検知手段を、機械的強度確保などのためにホースに螺旋状に内蔵された複数の鋼線や導体と、前記鋼線又は前記導体相互間の導体間容量を測定するための固定コンデンサを備えた容量検知手段とで構成したもので、高コスト部品を用いなくても風量を検知することができる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明の容量測定対象の導体に直列に導体経路切替え手段を設け、前記導体経路は、通常は閉路状態とし、容量検知手段の動作時に、前記導体経路切替え手段で前記導体経路を開路状態とするもので、ホースに設けた手元操作部の回路の影響を受けることなく、確実に風量を検知することができる。
【００１７】
第４の発明は、特に、第３の発明の電気掃除機において、放電手段を、容量測定対象の導体間および容量検知手段に内蔵された固定コンデンサ間にそれぞれ設け、導体経路切替え手段により導体経路が開路状態から閉路状態に戻る以前の一定時間に、それぞれの充電電荷を放電させるようにしたもので、コンデンサが電荷を蓄積した状態を継続することはなく、風量検知を行う際のみに、導体間容量にも固定コンデンサにも充電（・その後放電）されるため、容量に応じた（すなわち伸縮度合いに応じた）電荷が充電され、風量を確実に検知することができる。
【００１８】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の被掃除面上の塵埃をかきだす回転ブラシを駆動する電動機を内蔵した吸込具と、前記電動機を制御する電動機制御手段とを備え、伸縮検知手段の出力が一定値を超える場合には、前記電動機を停止又は低速で回転させるようにしたもので、電動機の冷却が不充分になる可能性のある低風量状態での電動機の加熱を防止することができる。
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電気掃除機の回路ブロック図、図２は、同電気掃除機の風量−ホース導体間容量値特性図、入力特性図である。
【００２１】
図１において、３１は、被掃除面上の塵埃をかきだす回転ブラシ（図示せず）を駆動する電動機であり、吸込具３０は、これら回転ブラシおよび電動機３１を内蔵している。２０は、掃除機本体１８に接続して被掃除面の塵埃を集塵室（図示せず）に導くホースであり、その内側には、機械的強度確保などのため複数（本実施の形態では３本）の鋼線や導体２０ａ、２０ｂおよび２０ｃを螺旋状に内蔵しており、その他端には、掃除機本体１８の入力制御や前記電動機３１の制御を行う複数のスイッチ群（例えば、「強＆電動機入／切」「中／弱」「切」）から成る操作手段２１を備えている。
【００２２】
１は、塵埃を吸引するための電動送風機であり、その電動送風機１の吸引側には塵埃を集塵する集塵室（図示せず）を配置している。２は、前記電動送風機１を制御する入力制御手段であり双方向性サイリスタを用いている。３は、前記電動機３１を制御する電動機制御手段であり双方向性サイリスタを用いている。
【００２３】
４は、前記ホース２０の伸縮度合いを検知する伸縮検知手段であり、本実施の形態では、固定コンデンサ容量５と、前記のようにホース２０内に配設された螺旋状の鋼線や導体相互間で生じる導体間容量６との、容量比を測定する容量検知手段７を、伸縮検知手段４として用いており、この容量検知手段７の出力は、演算手段８に入力されている。ただしこの導体間容量６は、本実施の形態では、前記導体２０ａ、２０ｂおよび２０ｃ相互導体間に存在する浮遊容量（結合容量）を説明の便宜上等価的に破線で表現したものであり、この回路部分に実際に部品として存在しているわけではない。
【００２４】
９は、容量測定対象のホース２０内蔵導体の片側に直列に設けた導体経路切替え手段である。導体経路は、通常は閉路状態（図の状態）であるが、前記容量検知手段７にて容量測定を行う時には、前記演算手段８から切替え信号が出力されて導体経路は開路状態となり、この開路状態の時間内に導体間容量６および固定コンデンサ容量５に充電されることによって、充電電圧からホース２０導体間容量測定を行うことができるように構成している。
【００２５】
また放電手段１０および１１を、容量測定対象の導体間容量６および固定コンデンサ容量５間にそれぞれ設けて、前記演算手段８からの信号によって、前記導体経路切替え手段９の導体経路が開路状態から閉路状態に戻る一定時間のみ動作してそれぞれの充電電荷を放電して初期化を行い、次の容量検知手段７の動作時に備えている。
【００２６】
以上のように構成された本実施の形態における電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。
【００２７】
ホース２０には、機械的強度確保などのため複数の鋼線や導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃが螺旋状に内蔵されており、またそのホース２０が風量（圧力）によって伸びたり縮んだりすることは日常経験している。
【００２８】
ところで、この内蔵された導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間には極めて小容量ではあるが結合容量（コンデンサ成分、以下「導体間容量」という）が存在しており、その導体間容量の値は、ホース２０の長さが長いほどまた螺旋状に巻いたピッチが狭くなるほど相互の結合が強くなるので、大きくなる。
【００２９】
本実施の形態では、ピッチ１０ｍｍで３本の導体を内蔵した全長１．８ｍのホース２０を使用しているが、そのうち操作手段２１に接続している２本の導体２０ａおよび２０ｂ間の導体間容量６を測定したところ、
（ａ）自然長１．８ｍでは１５０ｐＦ
（ｂ）１．５ｍまで収縮すると、１８０ｐＦ
（ｃ）１．２ｍまで収縮すると、２２５ｐＦ
のように、ホース２０の伸縮度合いに反比例して導体間容量が測定された。
【００３０】
このホース２０の伸縮度合いを風量との関係で図示したものが図２の風量−ホース導体間容量値と入力の特性図であり、演算手段８には、この特性曲線が予め入力してある。
導体経路は、通常は閉路状態で、演算手段８は操作手段２１のスイッチ情報を「Ｒ１」から取り込んでいる。
【００３１】
導体間容量６の測定のために演算手段８の「Ｃ１」から導体経路切替え信号が出力されて導体経路切り替え手段９により導体経路が開路状態になると、固定コンデンサ容量５は導体間容量６と直流電源５Ｖによってお互いの容量比の逆数に応じた下記に示す電圧Ｖｃに充電される。
【００３２】
Ｖｃ＝５Ｖ×（Ｃ６／（Ｃ６＋Ｃ５））
ここで、
Ｃ６：導体間容量６の値、
Ｃ５：固定コンデンサ容量５の値（本実施の形態では、１５０ｐＦ）
である。
【００３３】
したがって、上記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の固定コンデンサ容量５の充電電圧Ｖｃは、
（ａ）２．５Ｖ、  （ｂ）２．７３Ｖ、  （ｃ）３Ｖ
となり、この充電電圧Ｖｃを演算手段８「Ｒ２」から取り込むことにより風量を検知することができる。
【００３４】
容量検知終了後には、演算手段８の「Ｃ２」からの信号によって放電手段１０および１１が短時間動作して、これら導体間容量６および固定コンデンサ容量５の充電電荷を放電させた後、演算手段８の「Ｃ１」からの出力信号で導体経路を再び閉路状態にして、操作手段２１の情報を「Ｒ１」から取り込む。
【００３５】
本実施の形態では、導体経路の切替えは電源周波数の半サイクル（５０Ｈｚでは１０ｍｓ、６０Ｈｚでは８．３ｍｓ）毎に行っている。
【００３６】
演算手段８は、Ｖｃが３Ｖを超えるとかなり低風量になったと判断して、電動機３１の加熱防止のために、電動機制御手段３に停止信号を出力して、電動機３１を停止または、電動機制御手段３に低回転数信号を出力して、電動機３１を低速で回転させる。
【００３７】
入力制御手段２にも同様な信号を出力して、例えば、（ａ）〜（ｂ）は、高風量域なので入力をやや低下させ、（ｂ）〜（ｃ）では最高入力設定にし、（ｃ）を超えると入力を低下させるなど、電動送風機１の入力を制御しても良い。
【００３８】
なお本実施の形態では、３点の充電電圧Ｖｃを例に挙げて説明したが、導体間容量６の値に応じて、電動送風機１の入力や電動機３１の回転数をきめ細かく制御しても良い。
【００３９】
さらに、放電手段１０および１１を個別に制御しても良いし、導体経路切替え手段９を含めての制御を適切に行っても良い。
【００４０】
また、上記実施の形態では、床移動型の電気掃除機を例に挙げて説明を行なったが、アプライト型の電気掃除機にも適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように本発明にかかる電気掃除機は、風量に応じて伸縮するホースを用いて、その内側に螺旋状に配設した複数の導体間に生ずる導体間容量がホース長に応じて変化する特性を利用して風量を検知する方式であるので、センサなどの高コスト部品を必要とせずまた部品点数も少なくてすみ、極めて低コストで風量検知を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の回路ブロック図
【図２】同電気掃除機の風量−ホース導体間容量値特性図、入力特性図
【図３】従来の電気掃除機の構成図
【図４】同電気掃除機の回路ブロック図
【符号の説明】
【００４３】
１    電動送風機
２    入力制御手段
３    電動機制御手段
４    伸縮検知手段
７    容量検知手段
５    固定コンデンサ容量
６    導体間容量
８    演算手段
９    導体経路切替え手段
１０、１１  放電手段
１８  掃除機本体
２０  ホース
２１  操作手段
３０  吸込具
３１  電動機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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