(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を電力供給源とし、カレントトランスを有して電気的負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に応じて前記負荷に供給する電力量を制御する制御手段と、商用電源の異なる周波数に対応して前記電流検出手段の出力を略同一にする調整手段とを備え、あらかじめ設定した商用電源の周波数５０Ｈｚでの基準電流値を前記カレントトランスに与えたときに検出される出力信号Ａとあらかじめ設定した商用電源の周波数６０Ｈｚでの基準電流値を前記カレントトランスに与えたときに検出される出力信号Ｂとを基に、前記調整手段による補正量を決定するようにした制御装置。
【請求項２】
基準電流値を電気的負荷の最大定格値とすることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
電気的負荷としての吸引力を発生する電動送風機と、請求項１または２に記載の制御装置とを有し、前記電動送風機を前記制御装置で制御するようにした電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気的負荷に流れる電流を検出して、負荷に供給する電力を所定の電力値に制御する制御装置、及びその制御装置を用いた電気掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の属する技術分野の一つである電気掃除機の制御装置を例に説明する。
【０００３】
商用電源を電力供給源とし、電気的負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に応じて前記負荷に供給する電力量を制御する制御手段とを有する従来の制御装置を用いた電気掃除機として、特開平５−９５８７７号公報のものがある。つまり、電気掃除機内の電動送風機の電流をカレントトランスを含む電流検出手段で検出し、電動送風機の消費電力を制御するものが知られている。
【０００４】
この種の電気掃除機では、電動送風機、電気配線、カレントトランスを含む電流検出手段のバラツキ等による検出誤差がある。この検出誤差をなくすために電流検出手段の補正が行われる。電流検出手段の補正作業は、例えばカレントトランスに一定周波数、例えば５０Ｈｚの一定電流を流しておき、その時の電流検出手段の出力信号がその電流値に対して正しい値となるように電流検出手段内に設けてある調整部分で補正するというものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところがカレントトランスは、コイルで構成されているため、電源周波数によっても出力偏差が生じる。従って上述した調整で抑えられる電流検出手段のバラツキは、電流検出手段の調整作業時にカレントトランスに流した電源周波数（例えば５０Ｈｚ）に対してのみであり、他方の電源周波数（例えば６０Ｈｚ）についてはカレントトランスの検出バラツキ（電源周波数による出力偏差）がそのまま電力制御精度バラツキとして出てしまい、結果電動送風機の消費電力のバラツキ（吸い込み力特に最大吸い込み仕事率のバラツキ）の最大要因となっていた。
【０００６】
本発明はこのような従来技術の実状に鑑みてなされたもので、その目的は、異なる商用電源、例えば、商用電源周波数５０Ｈｚと６０Ｈｚにおいて電流検出手段の出力を略同一にするよう調整することで異なる商用電源の周波数における電力制御精度バラツキを低減することであり、前記電気掃除機の場合では、吸い込み力、特に最大吸い込み仕事率を安定して確保することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、商用電源を電力供給源とし、カレントトランスを有して電気的負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に応じて前記負荷に供給する電力量を制御する制御手段と、商用電源の異なる周波数に対応して前記電流検出手段の出力を略同一にする調整手段とを備え、あらかじめ設定した商用電源の周波数５０Ｈｚでの基準電流値を前記カレントトランスに与えたときに検出される出力信号Ａとあらかじめ設定した商用電源の周波数６０Ｈｚでの基準電流値を前記カレントトランスに与えたときに検出される出力信号Ｂとを基に、前記調整手段による補正量を決定する事を特徴としている。電流検出手段はカレントトランスと整流回路と平滑回路とで構成され、調整手段はカレントトランスの２次側の出力端子間に可変抵抗又は抵抗とコンデンサ又は可変コンデンサを直列に接続して構成される。
【０００８】
調整作業時には電流検出手段に５０Ｈｚでの一定の基準電流を流し、その時の電流検出手段の出力信号Ａを確認する。次に６０Ｈｚで前記と同様一定の基準電流を流し、その時の電流検出手段の出力信号Ｂを確認する。ここで前記調整手段の可変抵抗又はコンデンサの値を変えると電流検出手段の周波数インピーダンスが変化する。カレントトランスの５０Ｈｚ／６０Ｈｚでの出力信号周波数偏差が無くなるように前記可変抵抗又はコンデンサの値を変えることで前記出力信号Ａと出力信号Ｂを同じ値にすることができる。
【０００９】
以上の調整作業を行った電流検出手段を用いれば、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した場合、電源周波数に影響無く高精度に消費電力を制御できることになる。従って本発明の制御装置を電気掃除機に使用すれば、電源周波数差による電力制御バラツキを解消でき高精度に消費電力を制御できるようになるため、電源周波数に影響されない吸い込み力（特に最大吸い込み仕事率）を安定して確保することができる。
【００１０】
【発明の実態の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、商用電源を電力供給源とし、カレントトランスを有して電気的負荷に流れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に応じて前記負荷に供給する電力量を制御する制御手段と、商用電源の異なる周波数に対応して前記電流検出手段の出力を略同一にする調整手段とを備え、あらかじめ設定した商用電源の周波数５０Ｈｚでの基準電流値を前記カレントトランスに与えたときに検出される出力信号Ａとあらかじめ設定した商用電源の周波数６０Ｈｚでの基準電流値を前記カレントトランスに与えたときに検出される出力信号Ｂとを基に、前記調整手段による調整量を決定しているので、容易にかつ精度良く調整することができる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の発明は、基準電流値を電気的負荷の最大定格値としているので、最も精度が要求される最大定格値で商用電源の２つの周波数において入力を略同一にすることができる。
【００１２】
本発明の請求項３記載の発明は、電気的負荷としての吸引力を発生する電動送風機と、請求項１または２に記載の制御装置とを有し、前記電動送風機を前記制御装置で制御するようにした電気掃除機としているので、商用電源の周波数差による電動送風機の消費電力差を高精度に抑制でき、吸い込み力特に最大吸い込み仕事率を安定して確保することができると共に、電動送風機の加熱による寿命低下や本体熱変形等の防止できる。
【００１３】
【実施例】
以下に、本発明を電気掃除機の制御装置に応用した場合の一実施例について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は実施例に係わる電気掃除機の電気回路図を示すブロック図である。この回路は商用電源１から電力が供給される電動送風機２と、電動送風機２への通電を制御する双方向サイリスタ３と、電動送風機２や双方向サイリスタ３等からなる電気的負荷に流れる電流を検出する電流検出手段１７と、これらを制御する制御手段としてのマイクロコンピュータ１３と、マイクロコンピュータ１３へ電力を供給する電源回路１２と、双方向サイリスタ３をオンオフするためのトリガ信号を送るトリガ回路１１と、マイクロコンピュータ１３に基準となるクロック信号を発生する発振回路１５と、使用者が操作し、掃除機の運転、停止等を行う手元操作部１４とによって構成される。
【００１５】
なお、前記電流検出手段１７は、電動送風機２に流れる電流を検出するカレントトランス４と、カレントトランス４の２次側の出力端子間に第１の可変抵抗器５とコンデンサ６を直列に接続して構成される調整手段１８と、カレントトランス４によって検出された電流に応じた検知信号を整流する整流回路７と、コンデンサ９と第２の調整手段である第２の可変抵抗器１０から成り整流された検出信号を平滑する平滑回路８とから構成される。
【００１６】
電気掃除機の運転は、以下のようにして行われる。すなわち、電源プラグ（図示せず）をコンセントに差し込み商用電源を制御装置に接続する。手元操作部１４を操作すると、電動送風機２が回転を始め、電気掃除機が運転を開始する。このとき、マイクロコンピュータ１３は、手元操作部１４からの運転指令信号をＰＩ端子で受け、ＯＵＴ端子から運転指令信号に応じた位相制御信号であるトリガ信号を出力する。
【００１７】
このトリガ信号はトリガ回路１１を通して双方向サイリスタ３のＧ端子に送られる。双方向サイリスタ３はＧ端子へトリガ信号が送られると主電極Ｔ１、Ｔ２間がオンして（導通）状態となり、電動送風機２が回転する。トリガ信号のタイミングに応じて、電動送風機２に加わる電圧が変化すると、電動送風機２に流れる電流も変化し、消費電力を変えることができる（位相制御による電力制御）。電動送風機２に流れる電流は電流検出手段１７によって整流・平滑されてマイクロコンピュータ１３のＡ／Ｄ端子に入力され、マイクロコンピュータ１３内で演算を行うことで電動送風機２に流れる電流を求めることができる。この求めた電流値を基に、マイクロコンピュータ１３が電動送風機２の消費電力を制御する。
【００１８】
ここで、再度従来の電流検出手段の問題点について簡単に説明する。図１の電流検出手段１７より、補正手段１８を削除したものが従来の電流検出手段（図示せず）の構成となる。従来は電流検出手段の調整のためにカレントトランス４に図１の定電流源１６を接続して基準電流値Ｉ０を直接与えると、従来の電流検出手段出力電圧は図２（ア）のようになる。
【００１９】
同じ基準電流値Ｉ０を与えたときの電流検出手段出力電圧Ｖは、カレントトランス４に加わる電源周波数による出力電圧偏差バラツキにより、周波数５０Ｈｚと６０ＨｚとでそれぞれＶ２とＶ１のように異なる値となる。
【００２０】
ここで第２の可変抵抗器１０を調整して、例えば５０Ｈｚでの電流検出手段出力電圧Ｖ２を所定の電圧に設定したとしても、６０Ｈｚでの電流検出手段出力電圧はＶ２とＶ１とのバラツキ比のままで改善することはできない。前述したようにマイクロコンピュータ１３は電流検出手段の出力電圧を基に電動送風機２の消費電力を制御するため、Ｖ２とＶ１の差がそのまま電力制御精度のバラツキとなって現れてくる。因みに、定電流源１６は電流検出手段１７の調整時にのみ接続される外部電源であり、電気掃除機本体内部に組み込まれるものではないことは言うまでもない。
【００２１】
次に、本実施例の電流検出手段１７の動作について説明する。電流検出手段１７の調整のために、図１の電流検出手段１７のカレントトランス４に、図１の定電流源１６を接続して基準電流値Ｉ０を直接与える。その時の電流検出手段１７の出力電圧Ｖは、従来の電流検出手段１７と同様図２（ア）のように商用電源１の周波数の違い、あるいは電動送風機２、カレントトランス４、あるいは配線（図示せず）等の違いによる検出レベルのズレが生じる。
【００２２】
そこでまず商用電源の２つの周波数（５０Ｈｚと６０Ｈｚ）によるズレを調整する。図３に示すようにあらかじめ設定した５０Ｈｚでの基準電流を定電流源１６からカレントトランス４に印加する（ア）。次にカレントトランス４の出力電圧Ｖ１を検出する（イ）。同様にあらかじめ設定した６０Ｈｚでの基準電流をカレントトランス４に印加し（ウ）、カレントトランス４の出力電圧Ｖ２を検出する（エ）。そして、Ｖ１とＶ２の差からＶ１とＶ２の差がなくなるよう調整量を設定する（オ）。この補正量に合わせて第１の可変抵抗器５を調整する（カ）。
【００２３】
このように電流検出手段１７の周波数インピーダンスを変化させ、カレントトランス４の５０Ｈｚと６０Ｈｚでの出力信号周波数偏差が無くなるよう、即ち電流検出手段出力電圧Ｖがほぼ同じ値になるようにする。
【００２４】
次に、電動送風機２、カレントトランス４、あるいは配線等の違いによる検出レベルのバラツキを第２の可変抵抗器１０で調整する。例えば５０Ｈｚでの電流検出手段出力電圧を所定の電圧Ｖ０に設定すると、６０Ｈｚでの電流検出手段出力電圧Ｖ１も略Ｖ０となる。その様子を図２（イ）に示す。前述したようにマイクロコンピュータ１３は電流検出手段の出力電圧Ｖを基に電動送風機２の消費電力を制御するため、電源周波数５０Ｈｚ時と６０Ｈｚ時とで略同一の電力制御精度を得ることができる。因みに、定電流源１６は電流検出手段１７の調整時にのみ接続するもので、電気掃除機の実使用時には使用しないことは言うまでもない。
【００２５】
ところで、本実施例では調整手段１８を可変抵抗器５とコンデンサ６とで構成したが、固定抵抗器と可変容量コンデンサとで構成しても同様の効果が得られることは言うまでもなく、要はインピーダンスが調整できればよい。また、電流検出手段１７調整時にカレントトランス４に与える基準電流値Ｉ０は、制御機器即ち電気掃除機の最大定格電流値とすることで、カレントトランスの電源周波数出力偏差を最大に観測できるため、電流検出手段１７のバラツキを更に高精度に調整できることになる。
【００２６】
また、基準電流値を電気的負荷の最大定格値とすることにより最も精度良く電力制御することが可能となる。電気機器が電気掃除機の場合を例にとって説明する。風量に対する消費電力と吸い込み力は図４に示すようになり、吸い込み力が最大となる近傍で消費電力を最大とし、風量がさらに大きくなると消費電力の低減する制御を行っている。この時、商用電源の周波数差による消費電力の調整を吸い込み力の最大となる消費電力、即ち最大定格値で行うことになり、最も高精度、高吸い込み力で調整することができる。
【００２７】
又、調整は制御回路のユニットを製品本体に組み込んだら実施すれば更に個体に合わせた高精度の調整が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、電流検出手段の商用電源の周波差による出力差を調整することができるため、商用電源の周波数差による電力制御精度バラツキを抑えることができ、高精度な電力制御装置を提供することができる。
【００２９】
また、あらかじめ設定した商用電源の周波数５０Ｈｚでの基準電流値をカレントトランスに与えたときに検出される出力信号出力信号Ａとあらかじめ設定した商用電源の周波数６０Ｈｚでの基準電流値をカレントトランスに与えたときに検出される出力信号Ｂとを基に、調整手段による調整量を決定しているので、容易にかつ精度良く補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示す制御装置を示すブロック図
【図２】  （ア）同制御装置の負荷電流−電流検出手段の出力電圧関係図（調整手段による調整前）
（イ）同制御装置の負荷電流−電流検出手段の出力電圧関係図（調整手段による調整後）
【図３】  同制御装置の商用電源の周波数差による電流検出値のズレを補正するフローチャート
【図４】  同制御装置を用いた電気掃除機の風量−消費電力、吸い込み力関係図
【符号の説明】
２  電動送風機
３  双方向サイリスタ
４  カレントトランス
５  第１の可変抵抗器
６  コンデンサ
７  整流回路
９  コンデンサ
１０  第２の可変抵抗器（第２の調整手段）
１１  トリガ回路
１３  マイクロコンピュータ（制御手段）
１７  電流検出手段
１８  調整手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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