(57)【要約】【課題】  電動送風機および回転清掃体駆動用モータの両方を効果的に制御する。【解決手段】  吸口体３５からゴミを集塵するための第１のモータ５を備えた電動送風機２６と、前記吸口体３５の回転清掃体６０を回転駆動する第２のモータ５５を備え、各々のモータに交流電源から電力を供給する第１のスイッチング素子２と第２のスイッチング素子５２とを制御する制御部１０を備えた電気掃除機において、前記制御部１０により、予め設定された周期で実行される負荷電流検出演算割込処理内において、各々のモータの電流検出部３および電流検出部５３から取り込んだ負荷電流瞬時値の演算を実行し、電源電圧のゼロクロスポイントに応じて実行されるゼロクロス割込処理内において、前記負荷電流瞬時値の演算値に基づいて、各々のモータの入力電力が予め設定した範囲になるように前記第１のスイッチング素子２および前記第２のスイッチング素子５２を制御するようにする。【選択図】  図２
2006122172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流駆動型の第１のモータおよびファンとからなる電動送風機と、この電動送風機を収容したハウジングと、回転可能な回転清掃体およびこの清掃体を回転駆動する第２のモータを収容した吸込口体と、前記ハウジングに収容され前記電動送風機の駆動により吸込口体から流入した吸気風から塵埃を分離する集塵部と、前記第１のモータに交流電源からの電力を供給する第１のスイッチング素子と、前記第２のモータに交流電源からの電力を供給する第２のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子に制御信号を供給する制御部と、前記第１のモータに印加する交流電圧のゼロクロスポイントを検出するゼロクロス検出部と、前記第１のモータおよび前記第２のモータに流れる負荷電流を検出する電流検出部と、を備えた電気掃除機において、
前記制御部は、
予め設定された周期で実行される割込処理内において、前記電流検出部から前記第１のモータおよび第２のモータの負荷電流を取り込み、
前記ゼロクロスポイントに応じて実行される割込処理内において、前記負荷電流に基づいて、前記第１のモータおよび前記第２のモータの入力電力が予め設定した範囲になるように、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のオンオフを制御する制御値を決定する、
ことを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１のモータおよび前記第２のモータの負荷電流を所定回数分加算する演算値算出手段を、備えることを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記演算値算出手段は、前記第１のモータに印加する交流電圧の少なくとも半周期単位で、前記第１のモータおよび前記第２のモータの負荷電流を加算することを特徴とする請求項２記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記制御部は、前記割込処理内で、前記第１のモータおよび第２のモータの負荷電流を、連続して検出することを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【請求項５】
前記制御部は、予め掃除面の特性を想定した設定値を設け、この設定値と前記第２のモータの負荷電流との比較結果から、前記第２のモータの入力電力を可変制御することを特徴とする請求項１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、電動送風機および回転清掃体駆動モータを搭載した電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動送風機および回転清掃体駆動用モータを備える電気掃除機では、電動送風機と回転清掃体駆動用モータの電流値を検出し、その電流値に対応して電動送風機の入力制御をしている。このような従来の技術が、例えば、特許文献１などに開示されている。
【特許文献１】特開平９−７０３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記文献には、電動送風機および回転清掃体駆動用モータの両方を効果的に制御する方法が開示されていない。さらに、従来行なわれている制御方法では、電動送風機の入力制御の精度、および、回転清掃体駆動用モータの入力制御の精度を、高めることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
交流駆動型の第１のモータおよびファンとからなる電動送風機と、この電動送風機を収容したハウジングと、回転可能な回転清掃体およびこの清掃体を回転駆動する第２のモータを収容した吸込口体と、前記ハウジングに収容され前記電動送風機の駆動により吸込口体から流入した吸気風から塵埃を分離する集塵部と、前記第１のモータに交流電源からの電力を供給する第１のスイッチング素子と、前記第２のモータに交流電源からの電力を供給する第２のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子に制御信号を供給する制御部と、前記第１のモータに印加する交流電圧のゼロクロスポイントを検出するゼロクロス検出部と、前記第１のモータおよび前記第２のモータに流れる負荷電流を検出する電流検出部と、を備えた電気掃除機において、前記制御部は、予め設定された周期で実行される割込処理内において、前記電流検出部から前記第１のモータおよび第２のモータの負荷電流を取り込み、前記ゼロクロスポイントに応じて実行される割込処理内において、前記負荷電流に基づいて、前記第１のモータおよび前記第２のモータの入力電力が予め設定した範囲になるように、前記第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のオンオフを制御する制御値を決定するようにした。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、電動送風機および回転清掃体駆動用モータの入力制御の精度を、モータに流れる負荷電流と適切な制御アルゴリズムとを用いて高めることができ、かつ安価に電気掃除機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【０００７】
図１を用いて電気掃除機の構成を説明する。図１Ａに示すように、電気掃除機本体２１は、上面を開口した下部ケース２２とこの下部ケース２２の後部上面を閉塞する上部ケース２３とを前面を含む周縁にバンパ２４を狭持して接合している。そして、前側上面部の開口を閉塞する蓋体２５を開閉自在に設けている。さらに、この蓋体２５には、使用者に電気掃除機の状態、例えば集塵状態、を知らせるための報知部（図示せず）が形成されている。この報知部は、ＬＥＤ等の発光素子や発音素子などにより構成される。
【０００８】
電気掃除機本体２１は、内部の前部に集塵部としての集塵袋２７を設け、この集塵袋２７の背面側に電動送風機２６を配置し、電動送風機２６の吸気風を、集塵袋２７内を通過させることでこの集塵袋２７で塵埃を分離し集塵するようになっている。
【０００９】
電気掃除機本体２１の進行方向となる前側下面に旋回自在な旋回輪（図示せず）を設けている。また、電気掃除機本体２１の後側両側面に一対の大径の従動後輪２８を設けている。
【００１０】
電気掃除機本体２１の前側略中央には、外部から空気を吸引する本体吸込口２９を開口している。そして、この本体吸込口２９に伸縮自在で湾曲可能な略円筒状のホース体３０の一端を連通接続している。前記ホース体３０の他端は手元操作部３１に連通している。
【００１１】
手元操作部３１は電動送風機２６の動作モードを「ＯＦＦ」も含めて「強」「弱」を選択する操作ボタン３２を設けるとともに、掃除する際に作業者が把持する把持部３３を設けている。手元操作部３１の先端に延長管３４を着脱可能に連通し、この延長管３４とホース体３０が手元操作部３１を経由して連通するようになっている。延長管３４は大径管３４ａとこの大径管３４ａ内に挿入される小径管３４ｂからなり、小径管３４ｂを大径管３４ａに対してスライドさせることで延長管全体を伸縮可能にしている。そして、この延長管３４の先端に被掃除面上の塵埃を吸い込む吸込口を設けた吸込口体３５を着脱自在に取り付けている。
【００１２】
図１Ｂに示すように、この吸込口体３５には、回転清掃体６０の駆動手段としてのモータ５５が配設されている。このモータ５５は、整流子を備えた電機子５５ａと界磁巻線５５ｂ、５５ｃとから構成される（図２参照）ユニバーサルモータ等の交流駆動型モータである。モータ５５の回転は、動力伝達機構６４により回転清掃体６０に伝達されるようになっている。この動力伝達機構６４は、モータ５５の出力軸５５ａに取り付けられたタイミングプーリ等のプーリ６５と、回転清掃体６０の支持軸６６に取り付けられたタイミングプーリ等のプーリ６７と、これらプーリ６５、６７に掛け渡されたタイミングベルト等のベルト６２を有する。このモータ５５の回転は、出力軸５５ａ、プーリ６５、ベルト６２およびプーリ６７を介して回転清掃体６０に伝達される。この回転清掃体６０には、例えば、可撓性のブレードと、毛群の列とを交互に、かつ、螺旋状に配設された払式部材６８が設けられている。なお、払式部材６８としては毛群だけであってもよい。
【００１３】
電気掃除機本体２１内には、電気掃除機を制御する制御部１０を実装した回路基板１０１が組み込まれている。ここで、この制御部１０を含む電気掃除機制御装置１００を図２に基づいて説明する。
【００１４】
商用交流電源１と電流ヒューズ４に対して、電動送風機２６を構成する交流駆動型のモータ（第１のモータ）５と、このモータ５の入力をオン・オフする第１のスイッチング素子２とが、直列に接続されている。同様に、商用交流電源１と電流ヒューズ４に対して、回転清掃体６０を駆動する交流駆動型のモータ（第２のモータ）５５と、このモータ５５の入力をオン・オフする第２のスイッチング素子５２とが、直列に接続されている。第１のスイッチング素子２ならびに第２のスイッチング素子５２は、例えば、双方向性３端子サイリスタ（以下「３端子サイリスタ」と呼ぶ）を用いることができる。
【００１５】
電動送風機２６は、主にモータ５とファン１３とから構成されている。モータ５は、整流子を備えた電機子５ａと界磁巻線５ｂ、５ｃとから構成されるユニバーサルモータ等の交流駆動型モータである。ファン１３は、モータ５の回転軸に接続された遠心型ファンである。
【００１６】
電流検出部３および電流検出部５３は、例えば、電流トランスやシャント抵抗からなり、モータ５およびモータ５５に流れる負荷電流を検出する。これらモータ５およびモータ５５に印加する交流電圧のゼロクロスポイントは、ゼロクロス検出部６で検出される。
【００１７】
また、制御部１０は、マイクロプロセッサ７、メモリ８、およびＡ／Ｄ変換の機能を有するＩ／Ｏポート９から構成される。メモリ８には、マイクロプロセッサ７が実行する制御プログラムならびに必要な定数などのデータが予め記憶されている。また、このメモリ８には、マイクロプロセッサ７からのデータなどを一時記憶しておくデータ記憶領域ならびに作業領域が設けられている。
【００１８】
そして、電流検出部３および電流検出部５３が検出した検出電流は、全波整流器１１および全波整流器５１で全波整流された後、Ｉ／Ｏポート９に入力される。Ｉ／Ｏポート９は、全波整流した検出電流をデジタル変換して取り込むようになっている。さらに、ゼロクロス検出部６は、検出したゼロクロス検出信号を、Ｉ／Ｏポート９に入力する。
【００１９】
そして、Ａ／Ｄ基準電圧源１２及び操作部１３を設け、Ａ／Ｄ基準電圧源１２から基準電圧がＩ／Ｏポート９に入力されるとともに、手元操作部３１からの指示信号等がＩ／Ｏポート９に入力される。
【００２０】
そして、制御部１０は、負荷電流の取込み、ゼロクロス信号の取込み、Ａ／Ｄ基準電圧値の取込み、および指示信号等の取込みを行うとともに、３端子サイリスタ２および３端子サイリスタ５２のゲート端子にトリガ信号を出力するようになっている。
【００２１】
この電気掃除機制御装置１００では、商用交流電源１から図３の（ａ）に示す波形をもった電源電圧が印加され、制御部１０から３端子サイリスタ２のゲート端子に図３の（ｃ）に示すタイミングでトリガ信号が供給されると、３端子サイリスタ２がトリガ信号によって電源電圧が反転するまで導通するので、モータ５の端子間には図３の（ｄ）に示す電圧が発生する。
【００２２】
同様に、制御部１０から３端子サイリスタ５２のゲート端子に図３の（ｆ）に示すタイミングでトリガ信号が供給されると、３端子サイリスタ５２がトリガ信号によって電源電圧が反転するまで導通するので、モータ５５の端子間には図３の（ｇ）に示す電圧が発生する。
【００２３】
このとき、ゼロクロス検出部６からは、図３の（ｂ）に示すゼロクロス検出信号が制御部１０のＩ／Ｏポート９に入力される。また、電流検出部３が検出し全波整流器１１が全波整流したモータ５の負荷電流検出波形、電流検出部５３が検出し全波整流器５１が全波整流したモータ５５の負荷電流検出波形は、それぞれ図３の（ｅ）、（ｈ）に示すようになる。
【００２４】
電源電圧の周期をＴｖ（ｓｅｃ）、この電源電圧のゼロクロスポイントからモータ５のトリガ信号を出力するまでの時間をｔａ（ｓｅｃ）とすると、３端子サイリスタ２の導通角φａ（％）は、φａ＝｛（Ｔｖ／２）−ｔａ｝／（Ｔｖ／２）×１００の式から求められる。モータ５５も同様である。以下、電源電圧のゼロクロスポイントからモータ５およびモータ５５のトリガ信号を出力するまでの時間ｔａ（ｓｅｃ）、ｔｂ（ｓｅｃ）を遅延時間と呼ぶ。
【００２５】
ここで、制御部１０が有する各機能について図４を用いて説明する。制御部１０は、主に、負荷電流瞬時値取込部７１、負荷電流演算部７２、割込発生部７５およびタイミング決定部５４からなる。
【００２６】
負荷電流瞬時値取込部７１は、割込発生部７５からの所定の割込周期で電流検出部３から検出されたモータ５の負荷電流瞬時値Ｉｎ５を取得し、その負荷電流瞬時値Ｉｎ５を負荷電流演算部７２に渡す。負荷電流演算部７２は、例えば、複数個の負荷電流瞬時値Ｉｎ５からモータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５を算出し、このモータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５をタイミング決定部５４へ渡す。例えば、負荷電流演算部７２は、負荷の増大と共に大きくなる値として、モータ５の負荷電流瞬時値Ｉｎ５を所定割込回数分加算してモータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５を算出する。タイミング決定部５４は、モータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５と予め設定された負荷電流設定値Ｉｇ５とを比較して誤差を求め、その誤差から遅延時間指令値ｔａを算出し、その指令値ｔａに応じてトリガ信号を出力する。さらに、モータ５５に関する取扱いも、基本的に同様である。これら遅延時間指令値ｔａおよびｔｂが、３端子サイリスタ２および３端子サイリスタ５２のオン・オフを制御する制御値となる。
【００２７】
また、電気掃除機制御装置１００は、メモリ８に図５および図６に示す構成のデータテーブル１６および１７を設けている。
【００２８】
まず、データテーブル１６には、モータ５のトリガ信号の出力タイミングである遅延時間指令値ｔａとしてｎ＋１個の設定値Ｕ０、Ｕ１、Ｕ２、…、Ｕｎ（但し、Ｕｎ＜…＜Ｕ２＜Ｕ１＜Ｕ０である。）を設定する。そして、この遅延時間指令値ｔａに応じた下限負荷電流設定値Ｉｇ１として、ｎ個の設定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘｎ（但し、Ｘｎ＞…＞Ｘ３＞Ｘ２＞Ｘ１である。）と、同様に上限負荷電流設定値Ｉｇ２として、ｎ個の設定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、Ｙｎ（但し、Ｙｎ＞…＞Ｙ３＞Ｙ２＞Ｙ１である。）を設定している。これら電流設定値Ｉｇ１とＩｇ２との大小関係は、図７に示すように、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｙ１＜Ｘ３＜Ｙ２＜Ｘ４＜Ｙ３＜Ｘ５＜Ｙ４＜…、Ｘｎ＜Ｙｎ−１＜Ｙｎとなっている。さらに、目詰まり注意電流設定値Ｉｇ３として設定値Ｚａ、入力減少電流設定値Ｉｇ４として設定値Ｚｂを設定している。これら電流設定値Ｉｇ３とＩｇ４との大小関係は、図７に示すように、Ｚｂ＜Ｚａとなっている。
【００２９】
この電気掃除機制御装置１００は、制御部１０から３端子サイリスタ２にトリガ信号を出力することで電動送風機２６を駆動する。そして、集塵袋２７に全くゴミが集塵されていない状態で、制御部１０は、電動送風機２６の消費電力に対応する吸気風量がＱ０以上になるように、遅延時間指令値ｔａをＵ０に設定する。この時、例えば、電動送風機２６の動作点は図７のＡ点になる。
【００３０】
この状態で、電動送風機２６を駆動して掃除を開始することで集塵袋２７に塵埃が集塵されるようになる。集塵が進むにつれて、集塵袋２７の風路抵抗が大きくなり、電動送風機２６の吸気風量が低下する。これに伴い、負荷電流演算値Ｉｓ５がＡ点から下限負荷電流設定値Ｘ１に向かって徐々に低下する。
【００３１】
そして、モータ５負荷電流演算値Ｉｓ５が下限負荷電流設定値Ｘ１以下になると、トリガ信号を出力するタイミングを決める遅延時間指令値ｔａを、Ｕ０からＵ１へ短く変更し、３端子サイリスタ２の導通角を大きくし、電動送風機２６の吸気風量を増大させる。このとき、モータ５負荷電流演算値Ｉｓ５はＹ１となり、電動送風機２６の消費電力は増大する。
【００３２】
さらにその後、集塵が進むにつれて、集塵袋２７風路抵抗がさらに大きくなり電動送風機２６の吸気風量が低下する。これにより、モータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５が今度は下限負荷電流設定値Ｘ２に向かって徐々に低下する。
【００３３】
そして、モータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５が下限負荷電流設定値Ｘ２以下になると、トリガ信号を出力するタイミングを決める遅延時間指令値ｔａを、Ｕ１からＵ２に短く変更し、３端子サイリスタ２の導通角をさらに大きくし、電動送風機２６の吸気風量を増大させる。このとき、モータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５はＹ２となり、電動送風機２６の消費電力は増大する。
【００３４】
このように、集塵袋２７への集塵が進むにつれて、モータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５が、それぞれ下限負荷電流設定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、…以下になることで、遅延時間指令値ｔａをＵ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、…へと変化させる。そして、その後、モータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５が下限負荷電流設定値Ｘｎ以下になって、遅延時間の指令値ｔａをＵｎとした後は、モータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５が低下しても遅延時間指令値ｔａを変更しない。
【００３５】
さらにこの状態で、集塵袋２７への集塵が進み、モータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５が目詰まり注意電流設定値Ｚａを下回ると、制御部１０は集塵袋２７の塵埃が満杯に近いと判断し、報知部（図示せず）へ信号を出力し、使用者へ集塵袋２７の交換を促す。さらにこの状態で集塵袋の交換が行われず、集塵袋２７への集塵が進み、モータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５が入力減少電流設定値Ｚｂを下回ると、制御部１０は電動送風機２６の通常動作が困難と判断し、電動送風機２６の入力を強制的に減少させる。
【００３６】
また、図６に示すデータテーブル１７には、回転清掃体６０を駆動するモータ５５の負荷電流演算値Ｉｓ５５と遅延時間指令値ｔｂを設定する。例えば、掃除面がじゅうたんである時の運転モードを回転清掃体運転モードＡとし、モータ５５への遅延時間指令値ｔｂをｔｂ＝Ｒ２とする。そして、掃除面がフローリングである時の運転モードを回転清掃体運転モードＢとし、モータ５５への遅延時間指令値ｔｂをｔｂ＝Ｒ１とする。回転清掃体運転モードがモードＡ（じゅうたん）の時、モータ５５の負荷電流演算値Ｉｓ５５がＷ１≦Ｉｓ５５＜Ｗ２であれば、制御部１０はモータ５５への遅延時間指令値ｔｂをＲ１にする。回転清掃体の運転モードがモードＢ（フローリング）の時、モータ５５の負荷電流演算値Ｉｓ５５がＷ３≦Ｉｓ５５＜Ｗ４であれば、制御部１０はモータ５５への遅延時間指令値ｔｂをＲ２にする。モータ５５の負荷電流演算値Ｉｓ５５がＷ２≦Ｉｓ５５＜Ｗ３であれば、制御部１０はモータ５５への遅延時間指令値ｔｂを変更しない。ここでは運転モードが２つの例を示したが、運転モードは３つ以上でも構わない。
【００３７】
このように、モータ５５の負荷電流瞬時値から求めた演算値Ｉｓ５５を利用して遅延時間指令値ｔｂを替えることによって、掃除面の種類、例えば、毛足の長いじゅうたん、毛足の短いじゅうたん、フローリング、畳、に応じた回転清掃体６０の入力制御をすることができる。よって、使用者は掃除面の種類を気にせずに効果的な掃除をすることができる。図６に示す設定値Ｗ１〜Ｗ４は、予め掃除面の特性に応じて実験的に求め設定する。
【００３８】
以下、各制御ルーチンを、各フローチャート（図８〜１１）ならびに図４を参照して説明する。制御部１０は、メモリ８に予め記憶された制御プログラムに従って、図８に示すメインルーチンの処理を行う。このメインルーチンでは、まず、ステップＳ１にて、電気掃除機の各種初期設定を行う。そして、ステップＳ２にて、使用者による操作部３１からの指示信号の取込みを判断すると、ステップＳ３にて、モータ５およびモータ５５の負荷電流瞬時値を処理するための割込処理の周期を設定する。次に、ステップＳ４にて、モータ５の遅延時間指令値ｔａを設定し、ステップＳ５にて、モータ５５の遅延時間指令値ｔｂを設定する。このようなステップの後、ステップＳ６に進み、メインループとなる。また特に図示しないが、必要に応じて、モータ５およびモータ５５への投入電力を徐々に大きくするソフトスタートを実行する。
【００３９】
メインループの処理を実行している状態で、割込発生部７５（図４参照）は、タイマー（図示せず）によって、図９に示す負荷電流検出演算割込処理を周期的に実行する。まず、ステップＳ１１にて、負荷電流検出演算割込処理の実行回数をカウントする。例えば、５０Ｈｚの交流電源のもとで、割込発生部７５が負荷電流検出演算割込処理を０．２ｍｓｅｃの周期で発生させると、電源電圧の１周期（２０ｍｓｅｃ）の間に１００回、負荷電流検出演算割込処理が実行される。従って、負荷電流検出演算割込処理の実行回数を１００回カウントすると電源電圧の１周期分が終了することになる。
【００４０】
そして、ステップＳ１２にて、Ｉ／Ｏポート９は、電流検出部３および５３からのアナログ信号をＡ／Ｄ変換する。そして、負荷電流瞬時値取込部５１は、ステップＳ１３およびステップＳ１４において、モータ５の負荷電流瞬時値Ｉｎ５、およびモータ５５の負荷電流瞬時値Ｉｎ５５を取り込む。
【００４１】
続いて、ステップＳ１５およびステップＳ１６にて、それまで得られた負荷電流瞬時値Ｉｎ５およびＩｎ５５を順次加算して、それぞれ負荷電流演算値Ｉｓ５とＩｓ５５を算出する。そして、メインループを実行するステップＳ６へリターンする。このＩｓ５＝Σ（Ｉｎ５）とＩｓ５５＝Σ（Ｉｎ５５）の計算は、割込処理ごとに、所定回数繰り返される。例えば、５０Ｈｚの交流電源、割込周期＝０．２ｍｓｅｃ、Σ計算の周期を電源電圧の半周期とすると、５０回分のＩｎが加算される（２０ｍｓｅｃ／２／０．２ｍｓｅｃ＝５０）。または、例えば、Σ計算の周期を電源電圧の１周期にすると、１００回分のＩｎが加算される。
【００４２】
また、割込発生部７５は、メインループの処理を実行している状態で、ゼロクロス検出部６からの検出信号によって電源電圧のゼロクロスポイントを検出すると、図１０に示すゼロクロス割込処理を実行する。このゼロクロス割込処理では、タイミング決定部５４が、モータ５およびモータ５５へのトリガ信号の出力タイミングを決める遅延時間指令値ｔａおよびｔｂを決定する。
【００４３】
引き続き、図１０を用いて、ゼロクロス割込処理における遅延時間指令値ｔａおよびｔｂの決定方法の具体例を説明する。このゼロクロス割込処理では、まず、ステップＳ２１にて、タイミング決定部５４が、現在のモータ５の遅延時間指令値ｔａを確認する。そして、ステップＳ２２にて、この指令値ｔａに応じて、図５に示すように、下限負荷電流設定値Ｉｇ１および上限負荷電流設定値Ｉｇ２を取得する。
【００４４】
次に、ステップＳ２３にて、タイミング決定部５４が、現在の回転清掃体６０の運転モードを確認する。そして、ステップＳ２４にて、この運転モードに応じて、図６に示すように、モータ５５の負荷電流演算値の範囲を取得する。
【００４５】
次に、ステップＳ２５にて、下限負荷電流設定値Ｉｇ１とモータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５を比較し、Ｉｓ５−Ｉｇ１＞０であれば、ステップＳ２７へ進む。そして、上限負荷電流設定値Ｉｇ２とモータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５を比較し、Ｉｓ５−Ｉｇ２＜０であれば、タイミング決定部５４は、指令値ｔａにおいて、電動送風機２６が、予め設定した入力電力の範囲で動作していると判断する。
【００４６】
ステップＳ２５において、Ｉｓ５−Ｉｇ１≦０であれば、タイミング決定部５４は、電動送風機２６の入力電力が、予め設定した入力電力の範囲よりも低くなっていると判断し、ステップＳ２６にて、遅延時間指令値ｔａを１段階短くして、３端子サイリスタ２の導通角を大きくし、電動送風機２６への投入電力を増加させる。例えば、指令値がＵ１であればＵ２にする。
【００４７】
ステップＳ２７において、Ｉｓ５−Ｉｇ２≧０であれば、ステップＳ２８にて、遅延時間指令値ｔａを１段階長くして、３端子サイリスタ２の導通角を小さくし、電動送風機２６への投入電力を減少させる。例えば、指令値がＵ３であればＵ２にする。
【００４８】
このように、制御部１０は、負荷電流合計値Ｉｓ５を算出し、遅延時間指令値ｔａと、２つの負荷電流設定値Ｉｇ１、およびＩｇ２とによって、電動送風機２６の入力電力を予め設定した適切な範囲で制御している。
【００４９】
次に、ステップＳ２９にて、モータ５５の負荷電流演算値範囲と負荷電流演算値Ｉｓ５５を比較する。例えば、回転清掃体６０の運転モードが運転モードＡの時、Ｗ１≦Ｉｓ５５＜Ｗ２であれは、ステップＳ３０にて遅延時間指令値ｔｂをＲ１にする。または、Ｗ１≦Ｉｓ５５＜Ｗ２でなければ、タイミング決定部５４は、３端子サイリスタ５２の導通角を変えず、モータ５５への投入電力を変化させない。このように、制御部１０は、掃除面の種類に応じて、モータ５５の入力電力を予め設定した適切な範囲で制御している。
【００５０】
次に、ステップＳ３１にて負荷電流検出演算割込処理の実行回数カウンタをクリアし、ステップＳ３２およびステップＳ３３にて、モータ５の負荷電流演算値Ｉｓ５およびモータ５５の負荷電流演算値Ｉｓ５５をクリアする。そして、ステップＳ３４およびステップＳ３５にて、モータ５用の遅延タイマーＡ（図示せず）およびモータ５５用の遅延タイマーＢ（図示せず）をクリアして再スタートした後、ステップＳ６のメインループにリターンする。
【００５１】
最後に、タイミング決定手段５４は、ステップＳ３４およびステップＳ３５においてクリアされた遅延タイマーによって、電源電圧のゼロクロスポイントからの遅延時間の測定を始め、図１１に示すトリガ信号出力割込処理を周期的に実行する。
【００５２】
すなわち、ステップＳ４１にて、遅延タイマーＡのカウント時間が遅延時間指令値ｔａに達したかをチェックする。もし達していなければ、ステップＳ６のメインループにリターンする。そして、遅延タイマーＡのカウント時間が遅延時間指令値ｔａに達した時に、ステップＳ４２にて、Ｉ／Ｏポート９から３端子サイリスタ２へのトリガ信号を出力し、ステップＳ６へリターンする。
【００５３】
同様に、ステップＳ５１にて、遅延タイマーＢのカウント時間が遅延時間指令値ｔｂに達したかをチェックする。もし達していなければ、ステップＳ６のメインループにリターンする。そして、遅延タイマーＢのカウント時間が遅延時間指令値ｔｂに達した時に、ステップＳ５２にて、Ｉ／Ｏポート９から３端子サイリスタ５２へのトリガ信号を出力し、ステップＳ６へリターンする。
【００５４】
上述のように本実施の形態の電気掃除機では、予め設定された周期で実行される負荷電流検出演算割込処理内において、電流検出部３および５３からモータ５およびモータ５５の負荷電流瞬時値Ｉｎ５およびＩｎ５５を取り込む。そして、この取り込んだ負荷電流瞬時値の演算を実行する。さらに、電源電圧のゼロクロスポイントに応じて実行されるゼロクロス割込処理内において、前記負荷電流瞬時値の演算値Ｉｓ５およびＩｓ５５に基づいて、モータ５およびモータ５５の入力電力が予め設定した範囲になるように３端子サイリスタ２および３端子サイリスタ５２を制御する遅延時間指令値ｔａおよびｔｂを算出する。
【００５５】
このように、異なる機能のモータ５およびモータ５５の入力電力制御を、制御対象のモータごとに割込処理を実行せずに、その処理の内容に応じて同一の割込処理内で実行し、さらにその処理を同様の手順で実行することにより、制御プログラムの構造が簡素化される。さらに、モータ５およびモータ５５の負荷電流瞬時値Ｉｎ５およびＩｎ５５を取り込む際に実行するＡ／Ｄ変換処理を連続して実行することで、Ａ／Ｄ変換処理に必要な設定が簡素化され、制御プログラムの構造もより一層簡素化される。さらに、制御プログラムが簡素化されることによって実質的な処理能力が向上し、高価格で高処理能力のマイコンを使う必要がない。さらに、制御プログラムの規模も小さく、メモリ容量も少なくてよいので、低価格となる。特に、モータ５およびモータ５５が同種類のモータであれば、電流検出部を含む検出回路も同様の回路構成で実現できるので、電気掃除機特有のノイズや静電気に対して同じ対策を施すことができる等の利点がある。
【００５６】
また、ステップＳ１５にて実行される負荷電流瞬時値の演算は、上記Ｉｓ５＝Σ（ｉｎ５）だけではなく、Ｉｓ５＝Σ（Ｃｉ×Ｉｎ５）のように負荷電流瞬時値に係数を掛けたものを、順次加算してもよい。係数Ｃｉは、電動送風機５５の特性または割込処理のタイミングに応じて決定される値である。
【００５７】
このように、本実施の形態では、モータ５、および、回転清掃体駆動用モータ５５の負荷電流瞬時値を、所定回数分、例えば、電源電圧の半周期に亘って、Ｉｓ５＝Σ（Ｉｎ５）、または、Ｉｓ５＝Σ（Ｃｉ×Ｉｎ５）のように加算し、負荷電流演算値Ｉｓ５およびＩｓ５５を求めている。この演算値は、電源ノイズ等によって、あるサンプリング時における負荷電流瞬時値が影響を受けても、ノイズの影響は軽減される。よって、入力制御の精度および信頼性を確保することができる。
【００５８】
なお、上述の実施の形態では、タイミング決定部５４が、データテーブル１６のｎ個の設定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘｎから、その時点の遅延時間指令値ｔｓに応じて、下限負荷電流設定値Ｉｇ１を取得した。この実施の形態では、このデータテーブル方式に限定するものではなく、タイミング決定部５４が、１段目の負荷電流設定値をＸ１とすると、ｎ段目の負荷電流設定値Ｘｎを、Ｘｎ＝Ｘ１＋ζ×（ｎ−１）×ｔｓ等の演算式によって、トリガ信号を出力するものであってもよい。
【００５９】
また、遅延時間指令値ｔｓの間隔Ｕｎ−Ｕ（ｎ−１）＝ΔＵｎ、負荷電流設定値の間隔Ｘｎ−Ｘ（ｎ−１）＝ΔＸｎ、およびＹｎ−Ｙ（ｎ−１）＝ΔＹｎは、一定間隔である必要はなく、電気掃除機の用途または電動送風機２６の特性に応じて設定してかまわない
【００６０】
また、制御部１０の、負荷電流瞬時値取込部７１、負荷電流演算部７２、割込発生部７５、およびタイミング決定部５４、が行う処理は、メモリ８に実装されたソフトウェアにより実行される場合に限定するものではなく、そのソフトウェアのなす機能をハードウェアとして備え、実行してもよい。
【００６１】
また、上記で説明した実施の形態では、電流検出部３が検出した波形を全波整流器１１で全波整流し、この全波整流した図２の（ｅ）に示す負荷電流検出波形を、電源電圧の半周期毎に負荷電流演算値Ｉｓ５を算出するようにした。しかし、これに限定するものではなく、全波整流器１１の替りにダイオードを使用して半波整流することで、図２の（ｅ）に点線の波形で示す負荷電流検出波形を取り出し、この負荷電流検出波形を使用して電源電圧の半周期とび毎に負荷電流演算値Ｉｓ５を算出するようにしてもよい。このような半波整流により得られた負荷電流検出波形を用いて電源電圧の半周期とび毎に負荷電流演算値Ｉｓ５を算出しても、本実施の形態の効果には何ら支障はないことを本発明者は確認した。
【００６２】
また、ダイオードなどの回路素子を使用せずに、全波整流器を使用した状態のもとでプログラム処理によって電源電圧の半周期とび毎に負荷電流演算値Ｉｓ５を算出してもよい。これを実現するには電流検出ルーチンにおいて、電源電圧の半周期毎における負荷電流演算値Ｉｓ５の算出を行うと、次の半周期においては、負荷電流演算値Ｉｓ５の算出を行わずに、リターンする処理にすればよい。
【００６３】
このように、電源電圧の半周期とび毎に負荷電流演算値Ｉｓ５を算出する処理を行わせることで、マイクロプロセッサ７の実行負荷を軽減でき、その分マイクロプロセッサ７を他の制御に当てることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気掃除機の構成を示す図。  （Ａ）：該電気掃除機全体の構成を示す斜視図。  （Ｂ）：該電気掃除機の吸込部の構成を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係る電気掃除機制御装置の回路構成を示す図。
【図３】本発明の実施の形態における各部の電圧、電流、信号波形を示す図。
【図４】本発明の実施の形態の制御部の機能を示すブロック図。
【図５】本発明の実施の形態で使用する負荷電流設定値データテーブルの構成を示す図。
【図６】本発明の実施の形態で使用する負荷電流範囲と遅延時間指令値ｔｂとの関係を示す図。
【図７】本発明の実施の形態の電気掃除機を駆動したときの、電動送風機の吸気風量と負荷電流演算値との関係を、遅延時間指令値と負荷電流設定値の変化をパラメータとして示すグラフ。
【図８】本発明の実施の形態のマイクロプロセッサが実行するメイン処理を示す流れ図。
【図９】本発明の実施の形態のマイクロプロセッサが実行する負荷電流検出演算割込処理を示す流れ図。
【図１０】本発明の実施の形態のマイクロプロセッサが実行するゼロクロス割込処理を示す流れ図。
【図１１】本発明の実施の形態のマイクロプロセッサが実行するトリガ信号出力割込処理を示す流れ図。  （Ａ）：モータ５のトリガ信号出力割込処理を示す流れ図。  （Ｂ）：モータ５５のトリガ信号出力割込処理を示す流れ図。
【符号の説明】
【００６５】
２    ３端子サイリスタ（第１のスイッチング素子）
３    電流検出部
５    第１のモータ
６    ゼロクロス検出部
７    マイクロプロセッサ
８    メモリ
１０    制御部  
５２    ３端子サイリスタ（第２のスイッチング素子）
５３    電流検出部
５５    第２のモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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