(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
所定の電流値及び風量に応じた前記電流値となる位相角を格納する一定電流制御手段と、
モータへの入力電力を一定とするための位相角対目標電流特性と、位相角に対応した目標電流値を記憶する目標電流制御手段と、
所定の減衰風量までは前記一定電流制御手段を、所定の減衰風量以下となると前記目標電流制御手段を選択して、その電流値を出力する切替手段と、
前記切替手段の出力と前記電流検出手段により検出された検出値とを比較して、両者の電流値を一致させるように増減する位相角を決定する位相角走査手段と、
前記位相角走査手段により決定された位相角に基づいて前記モータの入力を制御する位相制御手段とを備えたことを特徴とする電気掃除機の入力制御装置。
【請求項２】
ゴミ溜まり量及び風路密閉の検出を行うゴミ量／密閉検出手段を備え、
前記目標電流制御手段により位相角が０で制御される時に、前記ゴミ量／密閉検出手段の検出値に基づいて前記位相角走査手段に所定位相角を入力し、前記位相制御手段で位相制御することを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機の入力制御装置。
【請求項３】
モータの入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、
前記一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更する一定電流値補正手段とを備え、
前記電流検出手段によりゴミ量ゼロが検出された時には前記モータ特性検出手段の検出値に基づいて、前記一定電流値補正手段により前記一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更することを特徴とする請求項１記載の電気掃除機の入力制御装置。
【請求項４】
モータの入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、
前記ゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更するゴミ量／密閉検出値補正手段とを備え、
ゴミ量ゼロ時に前記モータ特性検出手段による検出値に基づいて、前記ゴミ量／密閉検出値補正手段により前記ゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更することを特徴とする請求項２記載の電気掃除機の入力制御装置。
【請求項５】
吸引用モータとパワーブラシ用モータの電流を同時に検出する電流検出手段と、
前記ゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更するパワーブラシ動作補正手段とを備え、
前記電流検出手段により前記パワーブラシ用モータの電流が検出された場合には、前記パワーブラシ動作補正手段により前記ゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更することを特徴とする請求項２に記載の電気掃除機の入力制御装置。
【請求項６】
モータを一定の位相角に固定した位相制御する位相角一定制御手段を備え、前記電流検出手段による検出結果が目的制御範囲外の値である時には、前記位相角一定制御手段によりモータを一定の位相角に固定した位相制御することを特徴とする請求項１記載の電気掃除機の入力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はモータの位相制御と電流検出により、モータの入力電力を一定に制御する電気掃除機の入力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の電気掃除機の入力制御装置としては、特開平５−９５８７７号公報に開示されたものがある。これは、吸口が空中にある場合、電動機の入力が最大となり無駄な電力を消費するという問題等を解決するために電動送風機の電流を常に一定に保つことを目的としたもので、制御手段としては、電動送風機の電流を検知する電流検出手段と、この出力の増幅手段と、電動送風機の回転数を制御する位相制御手段とを備え、この位相制御手段は増幅手段からの信号レベルが一定になるように制御することにより実現している。
【０００３】
また、特開平７−２１３４６８号公報には、上記の構成に加えて電圧検出手段を設け、電源電圧変動に応じて電流検出手段の信号レベルを一定となるように位相制御手段を制御する構成としている。さらに、特開平７−３１３４１５号公報においても、概略同一構成において、電流一定制御または位相角一定制御にて、モータの入力を一定に保つ制御を実現可能としている。
【０００４】
図１８に一般的な電気掃除機において、吸引用モータの電流値と入力の関係を、風量（ゴミ量）を横軸とした時の制御特性を示し、これにより説明する。図中（ａ）はモータ印加電圧一定（無制御）とした場合の特性であり、当然ながら電流値と入力電力値は比例関係を保ち、風量が絞られる（ゴミが溜まる）方向につれて電流値、入力電力値共に降下する。
【０００５】
図中（ｂ）は所定風量まで位相制御により電流一定制御を行った場合を示す。位相制御では風量大（解放）側においての位相点弧時間（以下位相角と表現する）を大きくすることにより電流一定が実現できる。しかし位相角が大きくなると実効電圧と実効電流が減ると共に、力率が悪くなるために、電流値と入力電力値は比例関係とならず、位相角が小さくなる（風量が減る）と共に入力電力値は上昇する。即ち電流一定制御した場合入力は一定にならないことを示している。
【０００６】
また、位相制御による位相角一定制御では、モータ印可電圧一定となるために図中（ａ）の特性と同等となり、これも入力一定制御を実現出来ないことを示している。
【０００７】
一方、風量の検出においては特公平２−３０６８３公報に開示された従来例がある。これによるとフィルタとファン間の負圧を検出する圧力センサと、モータ電流検出手段を用いて、直接風量を検出しなくてもモータの入力制御を可能としている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電気掃除機の入力制御装置は以上のように構成されているので、以下のような課題がある。まず、モータ電流検出手段を用いた構成では、電流検出手段の出力により、電流一定制御や位相角一定制御を実現するとしているが、実際にこの方法では入力を一定に保つことは位相制御の特性上難しく、ゴミ量や被掃除面状態に応じて入力が変化してしまうと共に、条件によってモータの入力電力規制を超える可能性がある。したがって、電源電圧による補正を行っても入力電力を一定に保つのは難しい。
【０００９】
また、電流センサに加え風量検出用として圧力センサや、電源電圧変動検出用の電圧検出手段を付加した構成では、当然のことながら部品点数が増えコスト高になると共に構成が大きくなる。またセンサが増えた分だけ精度調整や故障要因への対応処理が複雑となると共に組み立て作業性が悪くなる等の課題がある。
【００１０】
さらに、パワーブラシ用モータの入力電力を考慮していないため、パワーブラシ回転時には、トータル入力電力としての入力電力規制を越える可能性が高く、電源コードの発熱等を招いてしまう可能性がある。
【００１１】
この発明は上記のような課題を解消するためになされたものであり、位相制御手段とモータの電流検出手段を用いた構成において、確実かつ好適な入力一定制御を実現する処理方式を提案し、これによりゴミ量や被掃除面状態に依存しない効率的、経済的、安全性等を備え、且つ圧力センサや電圧検出手段を使わないために、作業性向上、低コスト化を図れる電気掃除機の入力制御装置を得ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる電気掃除機の入力制御装置は、モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、所定の電流値及び風量に応じた前記電流値となる位相角を格納する一定電流制御手段と、モータへの入力電力を一定とするための位相角対目標電流特性と、位相角に対応した目標電流値を記憶する目標電流制御手段と、所定の減衰風量までは前記一定電流制御手段を、所定の減衰風量以下となると前記目標電流制御手段を選択して、その電流値を出力する切替手段と、前記切替手段の出力と前記電流検出手段により検出された検出値とを比較して、両者の電流値を一致させるように増減する位相角を決定する位相角走査手段と、前記位相角走査手段により決定された位相角に基づいて前記モータの入力を制御する位相制御手段とを備えたものである。
【００１３】
また、ゴミ溜まり量及び風路密閉の検出を行うゴミ量／密閉検出手段を備え、前記目標電流制御手段により位相角が０で制御される時に、前記ゴミ量／密閉検出手段の検出値に基づいて前記位相角走査手段に所定位相角を入力し、前記位相制御手段で位相制御するものである。
【００１４】
また、モータの入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、前記一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更する一定電流値補正手段とを備え、前記電流検出手段によりゴミ量ゼロが検出された時には前記モータ特性検出手段の検出値に基づいて、前記一定電流値補正手段により前記一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更するものである。
【００１５】
また、モータの入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、  前記ゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更するゴミ量／密閉検出値補正手段とを備え、
ゴミ量ゼロ時に前記モータ特性検出手段による検出値に基づいて、前記ゴミ量／密閉検出値補正手段により前記ゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更するものである。
【００１６】
また、吸引用モータとパワーブラシ用モータの電流を同時に検出する電流検出手段と、前記ゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更するパワーブラシ動作補正手段とを備え、前記電流検出手段により前記パワーブラシ用モータの電流が検出された場合には、前記パワーブラシ動作補正手段により前記ゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更するものである。
【００１７】
さらに、モータを一定の位相角に固定した位相制御する位相角一定制御手段を備え、前記電流検出手段による検出結果が目的制御範囲外の値である時には、前記位相角一定制御手段によりモータを一定の位相角に固定した位相制御するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図１から図６を用いて説明する。図１はこの発明の実施の形態１である電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図、図２は吸引用モータの風量と電流及び入力電力の特性図、図３は吸引用モータの位相角と入力電力の特性を示す基本特性図、図４は位相角と電流の特性を示す基本特性図、図５は動作フローチャート、図６は電気掃除機の入力制御装置によって得られた入力電力特性図である。
【００１９】
図１において１は商用交流電源、２はこの商用交流電源１に双方向性サイリスタ３を介して接続された吸引用モータ、４はこの吸引用モータ２に流れる電流を検出する電流検出手段であり、電流センサ４ａが吸引用モータ２と直列に構成され、カレントトランスやシャント抵抗による電圧降下法等によって電圧として検出される。５は商用交流電源１から生成される電源部であり、電気掃除機の制御部を司るマイクロコンピュータ６等の直流電源等に用いられると共に、内部には商用周波数のゼロクロス検出回路５ａを擁している。
【００２０】
７は予め実験等により求めたもので図３、図４に各々示された基本特性である。基本特性７は、後に詳述する位相制御手段１４により位相角を変化させて吸引用モータ２を制御した際の、入力電力特性（図示されていない計測器で測定）と電流特性（電流検出手段４で測定）である。８は基本特性７から導出され、入力電力一定とするための、位相角対目標電流特性であり、図４に示す。なお、図４の説明は後述する。
【００２１】
９は目標電流制御手段であり、位相角対目標電流特性８を特性データテーブル、あるいは特性データテーブルから導出された近似式として記憶すると共に、位相角における目標電流値を記憶するもので、目標の入力電力一定制御を実現する手段である。一方、１０は所定の一定電流で制御を実現する一定電流制御手段であり、基本特性７から予め決定された電流値が固定値として格納される。１１は切替手段であり、所定の減衰風量までは一定電流制御手段１０を選択し、風量が所定減衰風量以下になると目標電流制御手段９を選択して出力する。
なお、上述の所定減衰風量とは、図２及び図４で詳述する風量と電流の特性と基本特性７の位相角と電流特性から、予め設定した位相角によって決定するものである。
【００２２】
１２は切替手段１１の出力と、電流検出手段４のＡ／Ｄ変換部１３を介した出力が入力される位相角走査手段で、両者入力値の比較結果に応じて位相角を一致させるように増減する。また、位相角走査手段１２による位相角増減結果は切替手段１１にフィードバックされる。１４は位相角走査手段１２の出力を得て動作する位相制御手段で、双方向サイリスタ３のゲートに位相角を入力することにより位相制御が実行されると共に、位相角走査手段１２にも現状の位相角値をフィードバックし、常に変化する風量に追従して安定した入力電力を実現する。なお、位相制御手段１４にゼロクロス検出手段５ａからの出力が入力されることにより位相角０の基準点が与えられる。
【００２３】
目標電流制御手段９、一定電流制御手段１０、切替手段１１、位相角走査手段１２、Ａ／Ｄ変換部１３、位相制御手段１４はそれぞれマイクロコンピュータ６に設けられる。
【００２４】
また、１５はスイッチ部であり、入力切り替えや起動・停止等の操作内容をマイクロコンピュータ６に入力する。１６は動作内容等各種情報を出力する表示部である。
【００２５】
次に基本特性７と位相角対目標電流特性８及び目標制御手段９について実際の実験結果に基づいて図２、図３及び図４を用いて説明する。図２は吸引モータの風量と電流及び入力電力の特性図であり、実線は目標電流、破線は入力電力を示す。入力電力一定制御を実現するためには、風量が絞られるにつれて若干減少するような目標電流の設定をすればよく、この目標電流の設定は、風量（風路構成に依存）とモータ特性に依存するために、電気掃除機の機種対応の設定が必要であると同時に風量の値が明らかになる必要がある。このために実験により図３、図４に示す各特性が求められた。
【００２６】
図３は一つ目の基本特性の位相角と入力電力の特性を示す図であり、横軸に位相角Ｔ（点弧角時間）を（０〜数ミリ秒）示し、縦軸に入力電力Ｗとして、説明上、例えば１３００Ｗモータを用いた場合の特性を示している。またパラメータを風量として風量１００％（ゴミゼロ）から風量ｄ％（ゴミ大）までの５種類（１００％＞ａ＞ｂ＞ｃ＞ｄ）を表記している。
【００２７】
位相角０とは１００％通電状態（１００Ｖ）であり、位相角０と風量１００％で約１３００Ｗの入力電力を示している。図に示すとおり、位相角を増やすにつれて入力電力は降下し、また位相角０固定においても風量が絞られる（風量が小さい）方向では入力は降下する。さらに風量が多い方が位相角を増やすにつれて入力が降下する割合が多い。ここで、目標入力電力値として例えばＷｍを設定（横線）すると、設定した入力電力と、風量１００％と風量ｄ％までの交点（Ｗｍ１００、Ｗｍａ、Ｗｍｂ、Ｗｍｃ、Ｗｍｄ）から目標入力電力に対応した所定の位相角範囲Ｔｗが求められる。このように、目標として設定した入力電力と風量に応じた位相角をそれぞれ導出することができる。
【００２８】
図４は二つ目の基本特性の位相角と電流の特性を示す図であり、電流は電流検出手段４の出力を縦軸に示し、横軸の位相角、風量パラメータは図２と同じである。図３で導出した所定の位相角範囲Ｔｗを横軸に指示し、図３で導出した位相角と各々の風量の交点（Ｗｍ１００、Ｗｍａ、Ｗｍｂ、Ｗｍｃ、Ｗｍｄ）をプロットすると、図３に示された目標入力電力Ｗｍに対応した各風量における入力電力一定となる電流特性Ｉｔｗ（右上がり曲線）が求められる。上述した図１８（ｂ）と同様、位相制御により電流一定制御を行った場合、入力電力と電流値は比例関係とならないため、入力電力特性と同じ傾向は示すものの一致せず、位相角−電流特性は右上がりの曲線となることを示している。
【００２９】
曲線Ｉｔｗに示す位相角と電流値の関係の導出結果が、所定の位相角範囲Ｔｗにおける位相角対目標電流特性８となる。目標入力Ｗｍを得るためには、位相角と電流値の関係がＩｔｗとなるように位相制御を行えばよく、この関係を目標電流制御手段９に記憶させ、マイクロコンピュータ６により処理を行うものである。
【００３０】
次に一定電流制御手段１０について実験結果に基づき、図３及び図４により説明する。図４の位相角−電流特性上に、一定電流値として例えばＩｏを設定（横線）すると、Ｉｏと、風量１００％と風量ｄ％までの交点（Ｉｏ１００、Ｉｏａ、Ｉｏｂ、Ｉｏｃ、Ｉｏｄ）から電流一定値に対応した所定の位相角範囲Ｔｉが求められる。そして、一定電流値と風量に応じた位相角をそれぞれ導出することができる。次に、図３の位相角−入力特性上に、図４で導出した所定の位相角範囲Ｔｉを横軸に指示し、導出したそれぞれの位相角と各風量の交点（Ｉｏ１００、Ｉｏａ、Ｉｏｂ、Ｉｏｃ、Ｉｏｄ）をプロットすると、位相角−入力電力特性は右下がりの略直線Ｗｔｉが求まる。したがって、電流一定制御は風量が減るに従い入力電力が上昇する特性にて動作する。
【００３１】
次に動作について図１、図２、図４、図５、及び図６を用いて説明する。まず、図５の動作フローチャートについて、図４の位相角−電流特性上に記載の記号を用いて詳述する。ステップＳ１００では、電源投入時の初期位相角値として、位相角走査手段１２に一定電流制御手段１０動作用の初期値として記憶されているＴ1sをセットする。初期位相角は、図４に示すように例えば一定電流Ｉoと風量１００％特性カーブの交点（Ｉo１００）を目安とした位相角Ｔ1sが設定される。したがって、初期時の切替手段１１は一定電流制御手段１０を選択する。
【００３２】
ステップＳ１０１では、ステップＳ１００でセットされた位相角初期値Ｔ１ｓに基づいて、位相制御手段１４、双方向性サイリスタ３により吸引用モータ２が位相制御運転される。ステップＳ１０２では、位相制御運転された吸引用モータ２に流れる電流を電流検出手段４により検出し、検出値ＶｏｕｔをＡ／Ｄ変換部１３を介して位相角走査手段１２に送る。
【００３３】
次にステップＳ１０３では、位相角走査手段１２により、一定設定電流値Ｉｏと検出された検出値Ｖｏｕｔを比較し、値が等しければ位相角をそのままにして位相制御運転Ｓ１０１に戻り、等しくなければステップＳ１０４に進む。
【００３４】
図４に示す例では、ゴミ溜まり等によって目安とした風量１００％より低い風量ａで運転されているため、図に示すＶoutが出力される。この状態ではＩo＞Ｖoutであり、一定設定電流より低い状態で運転されていることになる。したがって、位相角を増減するループであるステップＳ１０４に進む。
【００３５】
なお、ゴミ溜まり等によって、目安とした風量１００％より低い風量ａで運転されている場合は、ゴミ溜まりであれば風量１００％に戻る事は無いが、カーテン等の急激な吸い込みにより風路が狭まった場合等は、カーテンを吸い込み口から離せば風量１００％に戻る動作となる。
【００３６】
ステップＳ１０４では、位相角走査手段１２により、ＶｏｕｔがＩｏより大きいか小さいかの判断により、大きい時は位相角を増し、小さい時は位相角を減ずる方向へ位相角Ｔｏｕｔを走査して出力する。図４に示す例では、Ｉｏ＞Ｖｏｕｔであるため位相角を減じて出力する。
【００３７】
ステップＳ１０５では、切替手段１１により、ステップＳ１０４で増減されたＴｏｕｔが所定の位相角Ｔ１ｅより大きいか小さいかの判断を行い、大きければ位相制御運転Ｓ１０１に戻り、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５のステップを繰り返すことによりＩｏ＝Ｖｏｕｔを満足する位相角Ｔｏｕｔにて運転される。逆に小さければステップＳ１０５に進む。図４の例では風量ａでの運転のため、Ｔｏｕｔ＞Ｔ１ｅで運転されている。したがってこの段階ではステップＳ１０１へ戻り一定電流制御手段１０のループを実行するが、運転によりゴミがさらに溜まり、風量ｂ付近まで減じると増減された位相角Ｔｏｕｔ＜所定の位相角Ｔ１ｅとなりステップＳ１０６に遷移する設定となっている。
【００３８】
ステップＳ１０６から切替手段１１により入力電力一定を目的とした目標電流制御手段９に切り替わる。ここではまず、目標電流制御手段９遷移時の初期位相角値として、位相角走査手段１２にＴ２ｓがセットされる。図４に示すように一定電流Ｉｏと風量ｂの交点Ｉｏｂに遷移点Ｔ１ｅを定めたため、Ｔ２ｓは目標電流Ｉｔｗと風量ｂとの交点Ｗｍｂの位相角が設定される。
【００３９】
ステップＳ１０７及びステップＳ１０８は、上記ステップＳ１０１、ステップＳ１０２と同じ動作を行う。ステップＳ１０９もステップＳ１０３と同様に、位相角走査手段１２により、目標電流値Ｉｔｗと検出されたＶｏｕｔを比較し、値が等しければ位相角をそのままにして位相制御運転ステップＳ１０７に戻り、等しくなければステップＳ１１０に進む。
【００４０】
ステップＳ１１０もステップＳ１０４と同様に、位相角走査手段１２により、ＶｏｕｔがＩｔｗより大きいか小さいかの判断により、大きい時は位相角を増し、小さい時は位相角を減ずる方向へ位相角Ｔｏｕｔを走査して出力する。
【００４１】
ステップＳ１１１では、切替手段１１により、ステップＳ１１０で増減されたＴｏｕｔが所定の位相角Ｔ２ｂより大きいか小さいかの判断を行い、小さければ位相制御運転ステップＳ１０７に戻り、ステップＳ１０７〜Ｓ１１１のステップを繰り返すことによりＩｔｗ＝Ｖｏｕｔを満足する位相角Ｔｏｕｔにて運転され、目標電流制御手段９を実行すれば目標入力電力Ｗｍが得られるものである。逆に大きければステップＳ１０１に戻り。一定電流制御手段１０を再度実行する。このステップＳ１０１に戻る動作とは、例えば、カーテン等の吸い込みにより風量がいったん下がり、目標電流制御手段９に遷移した後、吸い込み口からカーテンを離した場合風量が上がる（戻る）ため、一定電流制御手段１０に戻す役割を果たす。
【００４２】
このように、図５に示されたフロー繰り返し動作により、一定電流値Ｉｏ及び目標電流値Ｉｔｗと電流検出値Ｖｏｕｔが一致するように位相角が自動的に走査されることにより、一定電流制御手段１０による制御時は入力電力Ｗｔｉ、目標電流制御手段９による制御時は一定の入力電力Ｗｍで一定制御が実現できる。
【００４３】
なお、繰り返しループのタイミングはゼロクロス検出手段５ａの出力により、所定のタイミング時間を設定することによって、ゴミ量の変化や被掃除面状態の変化に常に対応した処理が可能となる。また、位相角の増減時間（走査幅）とはマイクロコンピュータ６のクロックに依存されるが最小時間による位相角幅の設定が望ましい。
【００４４】
また目標電流値Ｉtwに対する位相角Ｔoutの導出の仕方は、その特性を対応表（テーブル化）にしてマッピングにより求める方式と、目標電流特性を数式化、例えばｙ＝ａｘ＋ｂ等の一次式に近似して演算により求める方式がある。ただし、この場合、ｙは電流検出手段４から出力される電流値、ｘは位相角、ａ、ｂは定数である。
【００４５】
一定電流制御手段１０は一定電流値であることから、目標電流制御手段９をテーブル化あるいは式化のどちらを選択してもマイコンプログラム容量の負荷が少なくなるという効果がある。
【００４６】
図６に実施の形態１により得られた入力特性を示す。横軸は風量、縦軸は入力電力を示し、図３、図４の風量パラメータ特性に示した風量１００％から風量ｂまでは一定電流制御手段１０、風量ｂを越えて目標電流制御手段９に切り替えた場合である。図示のように、一定電流時には左上がりの入力電力Ｗti、目標電流時には一定入力電力Ｗｍを得られることが確認できた。なお、風量が略１.２ｍ3／ｍｉｎ以下は全通電（位相角０）領域である。
【００４７】
以上のように、風量大側ではゴミ溜まりによる吸い込み能力低下の影響が少ないために、一定電流制御とすることができ、プログラムの簡素化を図ることが可能となる。一方、ゴミ溜まりによる風量小側では目標電流制御手段に切り換えることにより入力電力規制を越えない値で入力電力一定制御を実現できる。したがって、ゴミ量や掃除面の状態に応じて入力電力を効率的にコントロールすることが可能となり、さらに、従来のように圧力センサを使用する必要もないので、コスト低減、耐久性向上、組立作業性向上を図ることができる。
【００４８】
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２を図７、図８を用いて説明する。図７は実施の形態２である電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図、図８は特性説明図である。図において、実施形態１と同様の構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。図７において、１７は電流検出手段４からＡ／Ｄ変換部１３を介して検出された電流出力を受け、ゴミ溜まりの量や吸い込み口の密閉を検出するゴミ量／密閉検出手段であり、ゴミ量／密閉検出手段１７からの出力信号は位相角走査手段１２、及び表示部１５に出力される。
【００４９】
次に、動作について説明する。図８は図６に示した入力特性の低風量側の拡大図であり、横軸は風量、縦軸は入力電力を示す。Ｗｍは実施の形態１によって得られた入力電力を示し、Ｗ０の破線部分は無制御、即ち位相角０時の入力電力を示し、目標電流制御手段９による運転は位相制御を実行している時は入力電力一定で運転し、位相角が０になると無制御の場合の特性と同じになることを示している。位相角０での運転は入力電力と電流が比例関係にあるために入力電力を電流値と同等として以下説明する。
【００５０】
ゴミ量／密閉検出手段１７は、目標電流制御手段９動作時の低風量側、即ち位相角が０で運転される領域に遷移する時に実行される。ゴミ溜まり量として使用者に報知すべきレベルのゴミ量９０〜１００％や密閉運転は位相角０運転時のみに存在するため、例えば図中に示したゴミ量９０％、ゴミ量１００％、密閉等は、電流検出手段４による所定の出力信号により設定できる。図のように、所定の電流値は所定の風量Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に対応するため目標の風量で検出することが可能となる。ゴミ量９０％はそろそろ満杯である報知、ゴミ量１００％は紙パックの交換を促す報知を表示部１６にて行う。また密閉検出レベルまで電流が降下した場合は位相角走査手段１２に所定位相角を入力し、位相制御手段１４で位相制御することにより、図中実線Ｗｄで示す微弱運転で動作させモータ保護運転を行うことが可能となる。
【００５１】
以上のように、実用的なゴミ量の報知や、密閉運転等の異常時に、圧力センサを用いずに、ゴミ量情報の表示やモータを微弱運転に切り替える制御が可能となるため、検出精度を維持しながら、コスト低減、耐久性向上、組立作業性向上を図ることができる。
【００５２】
実施の形態３．
以下、この発明の実施の形態３を図９、図１０及び図１１を用いて説明する。図９は実施の形態３である電気掃除機の入力制御装置の機能ブロック図、図１０は位相角と電流の特性を示す特性図、図１１は入力制御装置によって得られた入力電力特性図であり、図において、実施形態１または実施形態２と同様の構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。図９において、１８はゴミ量ゼロ時に、電流検出手段４からＡ／Ｄ変換部１３を介した検出された電流出力を受け、これにより吸引用モータ２の初期入力電力の大小（入力電力のばらつき）を検出する吸引用モータ特性検出手段、１９は吸引用モータ特性検出手段１８の出力を受けて、一定電流制御手段１０の所定設定電流値Ｉｏを補正・変更する一定電流値補正手段であり、補正・変更後の出力は一定電流制御手段１０に入力される。
【００５３】
次に、動作について風量１００％運転を例に図１０、図１１を用いて説明する。例えば、吸引用モータの電機子抵抗が標準とした場合、位相角走査手段１２から初期位相角Ｔｓが出力されると、このＴｓと風量１００％の標準特性との交点Ｖｓｍが電流検出手段４によって検出され、一定電流値Ｉｏと一致するために設定入力電力で運転を行う。ここで電機子抵抗が製作時のばらつきにより低い場合は高い電流が流れるために図中破線で示したように標準時よりも高い電流特性になることが実験により確認されている（Ｖ＝ＩＲの関係により、Ｖ（位相角）一定とした時にＲが下がる分Ｉが増える）。この時、初期位相角Ｔｓ入力時はＶｓｈ点の電流検出となるため、位相角走査手段１２により一定電流Ｉｏと一致させるために位相角を増やす方向（電圧を下げる方向）に移動し、図中破線とＩｏとの交点ａで安定する。したがって位相角ＴｓからＴｓｈに移動する。
【００５４】
しかし、実施形態１でも述べたように、位相制御動作中において電流一定制御は入力電力一定を確保できないため、図１１の入力電力特性に示すように、標準モータ特性ｘに対し電機子抵抗が低いモータは特性ｙになることが実験により確認されている。すなわち、入力電力の大きいモータは電流一定制御により標準モータより低い入力電力で運転されてしまう。前述したが入力電力一定を目標とすると、図１０の右上がりも仮想曲線Ｉｋが必要であり、このＩｋと破線が交差する点ｂを実現する位相角を設定することが必要である。なおこの図とＰ＝ＶＩの関係から、交点ａ時はＩ一定でＶ降下、交点ｂはＩ上昇でＶ若干降下を意味しており、Ｉｏ一定制御時は入力電力が下がることがわかる。
【００５５】
したがって、一定電流値補正手段１９は、図１０の交点ｂを実現する手段である。交点ｂの電流値Ｉｏｓを求める方法としてＩｏｓ＝Ｉｏ＋ｋ（Ｖｓｈ−Ｉｏ）なる算式にて求めることができる。なお、Ｉｏは一定電流制御手段１０に格納されている電流値、Ｖｓｈは電流検出手段４により検出されたゴミゼロ時の電流値、ｋは入力電力一定を目標として予め導いた仮想曲線Ｉｋの傾きである。
【００５６】
この式によって求められた一定電流値Ｉｏｓを一定電流制御手段１０に格納し動作させると交点ｂの垂線上の位相角で運転され、図１１の特性ｚを得られ、ゴミゼロ時の入力電力が一致することが実験により確認できた。なお、この補正方法は上記した算式以外にテーブルマッピングによっても可能である。
【００５７】
また、吸引用モータ特性検出手段１８は、ゴミゼロ時の電流検出を行うが、この方法は工場出荷前のライン検査や、実使用時の使用開始時を書き込み・消去可能なＥ２ＰＲＯＭ（図示無し）を用いて記録することにより可能となる。
【００５８】
以上のように、モータ入力電力のばらつきを受けて一定電流値補正手段により、一定電流制御時においてもゴミゼロ（開放）時の入力電力を一定とすることができるため、開放時の吸い込み能力を一定と保つことが可能であり、安定した運転を実現できる。また補正手段が複雑にならず、安価な構成とすることが出来る。
【００５９】
実施の形態４．
以下、この発明の実施の形態４を図１２、図１３を用いて説明する。
図１２は実施の形態４である電気掃除機の入力制御装置の機能ブロック図、図１３は入力電力特性図であり、図において、実施形態１乃至３と同様の構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。図１２において２０はゴミ量ゼロ時に、吸引用モータ２の初期入力電力の大小（入力電力のばらつき）を検出する吸引用モータ特性検出手段１８の出力を受けて、ゴミ量／密閉検出手段１７のしきい値を補正・変更するゴミ量／密閉値補正手段であり、補正・変更後の出力はゴミ量／密閉検出手段１７に入力される。
【００６０】
次に動作を図１３について、風量１００％運転を例として説明する。
図１３は入力特性の低風量側を拡大した図であり、実線は実施形態１及び２によって得られた入力電力である。ここで吸引モータの入力電力のばらつきによる特性を考慮すると、例えばモータの電機子抵抗が製作ばらつきにより低い場合は高い電流が流れるために図中破線で示したように、位相角ゼロの運転領域において標準時よりも高い入力電力特性になる。
【００６１】
標準モータにおいて例えばゴミ量を報知するしきい値を、風量Ｑ１から導いたＧ１と設定すると、入力電力の大きいモータ（破線）はＧ１との交点から垂線を引いた風量Ｑ２にてゴミ量を報知することになる。即ち標準モータに対し入力電力大モータでは風量小側、同小モータでは風量大側にてゴミ量及び密閉を検出するため一定の風量で検出することができない。
【００６２】
したがって、ゴミ量／密閉値補正手段２０は、モータ入力電力がばらついても一定の風量でゴミ量／密閉検知を行える補正手段を目的とし、具体的な補正方法を図１０を用いて説明する。吸引用モータの入力電力が大の場合、位相角走査手段１２から初期位相角Ｔｓが出力されると、このＴｓと入力電力大の電流特性（破線）の交点Ｖｓｈの電流検出となる。したがってこの検出電流から標準モータ時の電流値を減算したΔＩ＝Ｖｓｈ−Ｉｏなる算式にてΔＩを求め、このΔＩを、標準モータ時のゴミ量／密閉検出のしきい値に加算する。これにより図１３に示すＧ１ｈの補正しきい値が求まり、この交点は風量Ｑ１と一致するために、モータ入力電力がばらついても同一風量でゴミ量／密閉検出が可能となる。
【００６３】
以上のように、モータ入力電力にばらつきがあってもゴミ量／密閉値補正手段により、同一風量でゴミ量の報知や密閉検出が可能になるため、正確なゴミ量／密閉検出が可能となり、使い勝手の向上、モータの耐久性向上がはかれる。また圧力センサを必要としないため、安価な構成とすることが出来る。
【００６４】
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５を図１４、図１５を用いて説明する。
図１４は実施の形態５である電気掃除機の入力制御装置の機能ブロック図、図１５は風量と入力電力の特性図であり、図において、実施形態１と同様の構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。図１４において、２１は商用交流電源１に着床用スイッチ２２、パワーブラシ用双方向性サイリスタ２３を介して接続されたパワーブラシ用モータ、２４はこのパワーブラシ用モータ２１と吸引用モータ２に流れる電流を同時に検出する電流検出手段であり、電流センサ２４ａに吸引用モータ２とパワーブラシ用モータ２１が並列に接続される。また着床用スイッチ２２はそのＯＮ／ＯＦＦ情報がマイコン６に入力され、パワーブラシ用双方向性サイリスタ２３はスイッチ部１５からマイコン６を介してＯＮ／ＯＦＦ制御される。
【００６５】
２５は吸引用モータ２及びパワーブラシ用モータ２１に流れる電流を検出する電流検出手段２４からＡ／Ｄ変換１３を介した電流出力を受け、これによりパワーブラシ用モータがＯＮ時には、ゴミ量／密閉検出手段１７のしきい値を補正・変更するパワーブラシ動作補正手段であり、補正・変更後の出力はゴミ量／密閉検出手段１７に入力される。
【００６６】
次に動作について説明する。
パワーブラシ用モータ２１の動作は使用者がスイッチ部１５からのパワーブラシＯＮ動作により決定され、このＯＮ情報がマイコン６の出力ポートを介してパワーブラシ用双方向サイリスタ２３のゲートをＯＮする。加えて安全性を目的とした吸い込み口が掃除面に着床すると着床用スイッチ２２がＯＮし、初めてパワーブラシ用モータが回転する。この着床用スイッチ２２の情報をマイコン６に入力することにより、パワーブラシ用モータが動作中か否かが判別できる。また、掃除中にパワーブラシ用モータ２１が動作すると、電流検出手段２４により、吸引用モータ２の電流に加算された電流が検出される。
【００６７】
図１５は入力特性例の低風量側の拡大図であり、実線は上述した実施形態１及び２によって得られた入力電力である。パワーブラシ用モータ２１の電流が加算された場合においても、吸引用モータ２の入力電力が大側へばらついた例（実施形態４）と同じく、目標電流制御手段９時における位相制御動作時は一定入力電力を確保でき、位相角ゼロ制御時はパワーブラシ用モータ２１の入力電力分が差として現れ、図中破線で示したように、吸引用モータ２のみ運転よりも高い入力電力特性になる。パワーブラシ用モータ２１の入力電力が例えば２０Ｗとするとその値が特性差となって現れる。
【００６８】
吸引用モータ２の動作時において例えばゴミ量を報知するしきい値を、風量Ｑ１から導いたＧｋと設定すると、パワーブラシ用モータ２１重畳時は破線とＧｋとの交点から垂線を引いた風量Ｑ２にてゴミ量を報知することになる。即ち吸引用モータ２のみ運転時に対しパワーブラシ用モータ２１が動作すると風量小側にてゴミ量及び密閉を検出するため一定の風量で検出することが出来ない。
【００６９】
したがってパワーブラシ動作補正手段２５は、パワーブラシ用モータ２１が動作しても一定の風量でゴミ量／密閉検知を行える補正手段を目的とし、具体的な補正方法は、予めパワーブラシ用モータの入力電力（電流）、例えば２０Ｗを計測しておき、パワーブラシ用モータ２１が動作時には、この２０Ｗ分を、ゴミ量／密閉検出のしきい値に加算する。これにより図１５に示すＧｋの補正しきい値Ｇｋｈが求まり、破線との交点は風量Ｑ１と一致するために、パワーブラシ用モータ２１が重畳されても同一風量でゴミ量／密閉検出が可能となる。
【００７０】
以上のように、吸引用モータ２とパワーブラシ用モータ２１の入力電流を同時に計測する電流検出手段と、パワーブラシ用モータ２１動作時のパワーブラシ動作補正手段により、まず、一つの電流センサで両者の電流計測を可能とし、目標電流制御手段９動作時の位相制御領域ではパワーブラシ用モータの動作によらず一定の目標入力電力を確保でき、位相角ゼロ領域では同一風量でゴミ量の報知や密閉検出が可能になるため、正確なゴミ量／密閉検出が可能となる。これにより安価な構成により、安定した入力電力一定運転が実現でき、掃除効率の向上、使い勝手の向上、モータの耐久性向上を図ることができる。
【００７１】
なお、電流検出手段２４を図１６に示すように、吸引用モータ２とパワーブラシ用モータ２１のコモン側に設けてもよい。
【００７２】
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６を図１７について説明する。
図１７は実施の形態６である電気掃除機の入力制御装置の機能ブロック図であり、図において、実施形態１と同様の構成部分には同一符号を付しその説明を省略する。図１７において、２６は電流検出手段４からＡ／Ｄ変換１３を介した電流出力を受け、これにより目的制御範囲外の異常電流を検出した時、一定の位相角に固定した位相制御を行う位相角一定制御手段であり、この信号は位相制御手段１４及び表示部１６に出力される。
【００７３】
次に動作を図４を例にして説明する。
図４の位相角−電流特性図に示したように、本実施形態の制御装置は、一定電流制御手段１０は電流Ｉｏ、目標電流制御手段９は電流Ｉｔｗにて運転される。したがって位相角一定制御手段２６は、各々の位相角での運転において、Ｉｏ、Ｉｔｗの値に対して一定割合値を越えた電流値を検出した時、また一定割合値を下回った時、これを異常運転と判断して、位相角を少なくともＴ１ｓ以上の値を設定して位相制御手段１４に出力することにより安全な低入力電力運転を行う。また、表示部１６に異常運転として報知する。更に低入力電力運転中に異常電流を検出した時は運転を停止する。
【００７４】
以上のように、位相角一定制御手段により、モータの劣化及び吸い込み風路等への異物の詰まり等の異常運転を検出し、位相角一定の低入力電力運転を行うため、吸い込み能力を維持しつつ安全運転が可能となり、安全性向上、使い勝手の向上、モータの耐久性向上を図ることができる。
【００７５】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、所定の電流値及び風量に応じた前記電流値となる位相角を格納する一定電流制御手段と、モータへの入力電力を一定とするための位相角対目標電流特性と、位相角に対応した目標電流値を記憶する目標電流制御手段と、所定の減衰風量までは一定電流制御手段を、所定の減衰風量以下となると目標電流制御手段を選択して、その電流値を出力する切替手段と、切替手段の出力と電流検出手段により検出された検出値とを比較して、両者の電流値を一致させるように増減する位相角を決定する位相角走査手段と、位相角走査手段により決定された位相角に基づいてモータの入力を制御する位相制御手段とを備えたので、風量大側ではゴミ溜まりによる吸い込み能力低下の影響が少ないために、一定電流制御とすることができ、プログラムの簡素化を図ることが可能となる。一方、ゴミ溜まりによる風量小側では、切替手段により目標電流制御手段を選択することで入力電力規制を越えない値で入力電力一定制御を実現できる。したがって、ゴミ量や清掃面の状態に応じて入力電力を効率的にコントロールすることができ、また、コスト低減、耐久性向上、組立作業性向上を図ることができる。
【００７６】
また、ゴミ溜まり量及び風路密閉の検出を行うゴミ量／密閉検出手段を備え、目標電流制御手段により位相角が０で制御される時に、ゴミ量／密閉検出手段の検出値に基づいて位相角走査手段に所定位相角を入力し、位相制御手段で位相制御するので、実用的なゴミ量の報知や、密閉運転等の異常時に、モータの微弱運転に切り替える制御ができ、検出精度を維持しながら、コスト低減、耐久性向上、組立作業性向上を図ることができる。
【００７７】
また、モータの入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更する一定電流値補正手段とを備え、電流検出手段によりゴミ量ゼロが検出された時にはモータ特性検出手段の検出値に基づいて、一定電流値補正手段により一定電流制御手段の所定の電流値を補正または変更するので、一定電流制御時においても、開放時の吸い込み能力を一定と保つことができ、安定した運転を実現できる。
【００７８】
また、モータの入力電力のばらつきを検出するモータ特性検出手段と、  ゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更するゴミ量／密閉検出値補正手段とを備え、
ゴミ量ゼロ時にモータ特性検出手段による検出値に基づいて、ゴミ量／密閉検出値補正手段によりゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更するので、モータ入力電力にばらつきがあっても、同一風量で正確なゴミ量／密閉検出ができ、使い勝手の向上、モータの耐久性向上が可能となる。
【００７９】
また、吸引用モータとパワーブラシ用モータの電流を同時に検出する電流検出手段と、ゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更するパワーブラシ動作補正手段とを備え、電流検出手段によりパワーブラシ用モータの電流が検出された場合には、パワーブラシ動作補正手段によりゴミ量／密閉検出手段のしきい値を補正または変更するので、一つの電流センサで両者の電流検出ができ、パワーブラシ用モータの動作によらず一定の目標入力電力で制御ができ、同一風量で正確なゴミ量の報知や密閉検出ができる。したがって、安価な構成により、掃除効率の向上、使い勝手の向上、モータの耐久性向上を図ることができる。
【００８０】
また、モータを一定の位相角に固定した位相制御する位相角一定制御手段を備え、電流検出手段による検出結果が目的制御範囲外の値である時には、位相角一定制御手段によりモータを一定の位相角に固定した位相制御するので、異常運転を検出し、吸い込み能力を維持しつつ安全運転ができ、安全性向上、使い勝手の向上、モータの耐久性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図２】この発明の実施形態１における風量−入力電力、電流の特性を示す特性図である。
【図３】この発明の実施形態１における位相角−入力電力特性を示す基本特性図である。
【図４】この発明の実施形態１における位相角−電流特性を示す基本特性図である。
【図５】この発明の実施形態１における電気掃除機の入力制御装置を示す動作フローチャートである。
【図６】この発明の実施形態１における電気掃除機の入力制御装置によって得られた入力特性図である。
【図７】この発明の実施形態２における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図８】この発明の実施形態２における風量−入力電力の特性を示す特性図である。
【図９】この発明の実施形態３における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図１０】この発明の実施形態３における位相角−電流特性を示す特性図である。
【図１１】この発明の実施形態３における風量−入力電力の特性を示す特性図である。
【図１２】この発明の実施形態４における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図１３】この発明の実施形態４における風量−入力電力の特性を示す特性図である。
【図１４】この発明の実施形態５における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図１５】この発明の実施形態５における風量−入力電力の特性を示す特性図である。
【図１６】この発明の実施形態５における他の電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図１７】この発明の実施形態６における電気掃除機の入力制御装置を示す機能ブロック図である。
【図１８】従来の一般的な電気掃除機の入力制御装置の入力電力の特性を示す特性図である。
【符号の説明】
１  商用交流電源、  ２  吸引用モータ、  ３  双方向性サイリスタ、
４、２４  電流検出手段、４ａ、２４ａ  電流センサ、
６  マイクロコンピュータ、７  基本特性、８  位相角対目標電流特性、
９  目標電流制御手段、１０  一定電流制御手段、１１  切替手段、
１２  位相角走査手段、１４  位相制御手段、１７  ゴミ／密閉検出手段、
１８  吸引用モータ特性検出手段、１９  一定電流値補正手段、
２０  ゴミ／密閉値補正手段、２１  パワーブラシ用モータ、
２２  パワーブラシモータ用双方向性サイリスタ、
２５  パワーブラシ動作補正手段、２６  位相角一定制御手段。
【図１】
0003595116.tif 000002
【図２】
0003595116.tif 000003
【図３】
0003595116.tif 000004
【図４】
0003595116.tif 000005
【図５】
0003595116.tif 000006
【図６】
0003595116.tif 000007
【図７】
0003595116.tif 000008
【図８】
0003595116.tif 000009
【図９】
0003595116.tif 000010
【図１０】
0003595116.tif 000011
【図１１】
0003595116.tif 000012
【図１２】
0003595116.tif 000013
【図１３】
0003595116.tif 000014
【図１４】
0003595116.tif 000015
【図１５】
0003595116.tif 000016
【図１６】
0003595116.tif 000017
【図１７】
0003595116.tif 000018
【図１８】
0003595116.tif 000019