(57)【要約】【課題】  集塵部のゴミ量にかかわらず風量を確保する制御を行えるだけでなく、簡単な構成で入力電力が目標値になるような制御も行うことができる電気掃除機を提供すること。【解決手段】  掃除機本体２１には、電動送風機２６に流れる電流を検出する電流検出部３が設けられている。制御部１０ａは、電流検出部３が検出する検出電流が所定値以上のときには、この検出電流が小さくなると電動送風機２６の入力を上昇させて吸込力の低下を抑制する。検出電流が所定値以下になると、制御部１０ａは入力電力を目標値に合わせるように制御する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を吸引する電動送風機と、この電動送風機で吸引された空気中に含まれる塵埃を捕捉する集塵部と、前記電動送風機に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記集塵部を通過する風量の変化を検出する風量検出部と、前記電動送風機に流れる電流を検出する電流検出部と、複数の制御モードのいずれかを選択し、選択した制御モードに応じた出力タイミングで制御信号を出力して前記スイッチング素子を駆動する制御部とを備え、
前記複数の制御モードは、前記風量検出部により検出された検出値を用いて前記風量の変化を抑制するように前記スイッチング素子を駆動する第一の制御モードと、前記電流検出部により検出された検出電流値を用いて前記電動送風機の入力が予め設定された目標値に維持されるように前記スイッチング素子を駆動する第二の制御モードとを含むことを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
前記風量検出部は、前記集塵部を通過する風量に応じて変化する前記電流を検出するものであ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】
前記制御部は、前記電動送風機に与えられている入力電力が予め設定された所定値以下のときに第一の制御モードを選択し、前記所定値より大きいときに第二の制御モードを選択することを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電気掃除機。  
【請求項４】
前記制御部は、前記制御信号の複数の出力タイミング値とこれら出力タイミング値にそれぞれ対応した風量の閾値とを記憶したメモリを備え、前記第一の制御モードでの制御状態において、前記風量検出部で検出した検出値またはこの検出値を予め決められた方法で演算した演算値と、前記メモリに記憶された閾値とを比較し、この比較結果に応じて前記メモリに記憶された複数の出力タイミング値から一つを選択し、選択した出力タイミング値に基づいて制御信号を出力することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電気掃除機。  
【請求項５】
前記制御部は、前記第一の制御モードから前記第二の制御モードへ切替えるための第一切替用閾値を記憶したメモリを備え、前記第一の制御モードでの制御状態において、前記風量検出部で検出した検出値またはこの検出値を予め決められた方法で演算した演算値が前記第一切替用閾値を超えた際に、制御モードを前記第二の制御モードへ切替えることを特徴とする請求項４に記載の電気掃除機。  
【請求項６】
前記制御部は、電流目標値と係数とを記憶したメモリを備え、前記第二の制御モードでの制御状態において、前記電流検出部で検出した検出電流値または前記検出電流値から予め決められた方法で演算した電流演算値と、前記電流目標値との誤差を算出し、この誤差に前記係数を乗じた値に応じて前記制御信号の出力タイミングを決定し、この決定した出力タイミングで制御信号を出力することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電気掃除機。  
【請求項７】
前記制御部は、前記第二の制御モードから前記第一の制御モードへ切替えるための第二切替用閾値を記憶したメモリを備え、前記誤差が前記第二切替用閾値より小さくなった際に、制御モードを前記第一制御モードへ切替えることを特徴とする請求項６記載の電気掃除機。  
【請求項８】
前記制御部からの信号により、前記第二の制御モードでの制御状態にあることを報知する報知部を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電気掃除機。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は電気掃除機に係り、特に、電気掃除機が有する電動送風機の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気掃除機は、電動送風機によりゴミを含んだ空気を吸込み、この空気からゴミを分離して集塵部に捕捉する。そして、集塵部に捕捉されたゴミ量が増加して電動送風機の吸込側の風路抵抗が増加すると、吸込む空気が減少し、結果としてゴミの吸引力が低下する。電気掃除機の使用者にとって、集塵部のゴミ量にかかわらず風量を確保して安定した吸込力を有する電気掃除機が望まれており、このような電気掃除機が特許文献１に記載されている。
【０００３】
この特許文献１に記載されたものは、電動送風機の吸込側の風路抵抗に応じて変動する電流、すなわち電動送風機を流れる電流と所定の閾値を比較し、その比較結果に応じて電動送風機の入力電力を段階的に上下させる制御を行っている。
【０００４】
一方、家庭用電気掃除機では、省エネルギー化のために入力電力に上限値が設けられ、ある状況下において、その上限値を超えない範囲で高い吸込力を得ることが求められている。  
【特許文献１】特開平８−２２８９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電気掃除機では、特許文献１に記載されているように、集塵部のゴミ量にかかわらず風量を確保するために、電動送風機に流れる電流と予め決められた閾値を比較し、その比較結果に応じて電動送風機の入力電力を段階的に上下させて吸込風量を変化させている。このような方法で入力電力を目標値となるように、例えば上記した上限値となるように制御すると、入力電力の目標値付近に対応する電流閾値を予め細かく数多く用意する必要があり、実用化をする上では、閾値を記憶させるメモリ容量が膨大になり、メモリ素子のコストが上昇してしまう。また、数多くの閾値を決めるために膨大な実験を実施する必要があり、制御装置の開発効率も著しく悪くなる。
【０００６】
そこで、本発明は、集塵部のゴミ量にかかわらず風量を確保する制御を行えるだけでなく、入力電力が目標値になるような制御も行うことができる電気掃除機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の電気掃除機は、空気を吸引する電動送風機と、この電動送風機で吸引された空気中に含まれる塵埃を捕捉する集塵部と、前記電動送風機に流れる電流をスイッチングするスイッチング素子と、前記集塵部を通過する風量の変化を検出する風量検出部と、前記電動送風機に流れる電流を検出する電流検出部と、複数の制御モードのいずれかを選択し、選択した制御モードに応じた出力タイミングで制御信号を出力して前記スイッチング素子を駆動する制御部とを備え、前記複数の制御モードは、前記風量検出部により検出された検出値を用いて前記風量の変化を抑制するように前記スイッチング素子を駆動する第一の制御モードと、前記電流検出部により検出された検出電流値を用いて前記電動送風機の入力が予め設定された目標値に維持されるように前記スイッチング素子を駆動する第二の制御モードとを含むものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、通常の使用状態では集塵部の集塵量に拘わらず安定した吸込力を得られるだけでなく、簡単な構成で特定の状態では入力電力を一定に保つようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の電気掃除機を説明する。はじめに、移動型いわゆるキャニスタ型の電気掃除機２０の構成を、図１を用いて説明する。
【００１０】
図１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２０の状態、例えばゴミの量、を知らせるための報知部４０が形成されている。この報知部４０は、ＬＥＤ等の発光素子や発音素子などにより構成される。  
【００１１】
電気掃除機本体２１は、内部前側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内を通過させて、この集塵袋２７で塵挨を分離し集塵するようになっている。
【００１２】
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。
【００１３】
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の他端は操作部３１に連通している。  
【００１４】
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。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を着脱自在に取付けている。このような構成において、吸込口体３５、延長管３４、ホース体３０、および集塵袋２７が主な風路となる。
【００１５】
次に、電気掃除機制御装置１００を構成する電動送風機２６、及び制御部１０を図２に基づいて説明する。電気掃除機本体２１内には、電動送風機２６、制御部１０等を実装した制御回路基板１０１、などが組み込まれている。  
【００１６】
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を構成するモータ５と、このモータ５の入力をオン・オフするスイッチング素子、例えば、双方向性サイリスタ２とが、直列に接続されている。
【００１７】
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整流子モータである。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。
【００１８】
電気掃除機制御装置１００には電流検出部３が設けられている。電流検出部３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に流れる負荷電流を検出する。モータ５に流れる電流は、集塵袋２７を通過する風量に応じて変化することから、この電流を検出することによって上記風量を検出できる。そして、この実施例においては電流検出部３が風量検出部をも兼ねている。モータ５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。
【００１９】
また、制御部１０は、マイクロプロセッサ７、メモリ８、およびＩ／Ｏポート９から構成される。Ｉ／Ｏポート９の中には、Ａ／Ｄ変換の機能を有するポートがある。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。
【００２０】
そして、電流検出部３が検出した検出電流は、整流部１１で全波または半波整流された後、Ｉ／Ｏポート９に入力される。Ｉ／Ｏポート９は、整流した検出電流をＡ／Ｄ変換して取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。
【００２１】
電気掃除機制御装置１００にＡ／Ｄ基準電圧源１２及び操作部３１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、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。
【００２２】
そして、制御部１０ａは、上記したとおり、モータ電流の取込み、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、双方向性サイリスタ２の制御端子であるゲート端子に制御信号を出力するようになっている。
【００２３】
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１０ａから双方向性サイリスタ２のゲート端子に図３の（ｃ）に示すタイミングで制御信号が供給されると、双方向性サイリスタ２が制御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。
【００２４】
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が検出し整流部１１が全波整流したモータ５の電流波形は、図３の（ｅ）に示すようになる。この波形が電圧値としてそのまま制御部１０ａに入力されるか、または平滑されて制御部１０ａに入力される。
【００２５】
交流電源電圧の周期をＴｖ（ｓｅｃ）、この電源電圧のゼロクロスポイントからモータ５の制御信号を出力するまでの時間をｔａ（ｓｅｃ）とすると、双方向性サイリスタ２の導通角φａ（％）は、φａ＝｛（Ｔｖ／２）−ｔａ｝／（Ｔｖ／２）×１００の式から求められる。以下、電源電圧のゼロクロスポイントから双方向性サイリスタ２の制御信号を出力するまでの時間ｔａ（ｓｅｃ）を出力タイミングと呼ぶ。
【００２６】
ここで、制御部１０ａが有する各機能について図４を用いて説明する。制御部１０ａは、主に、電流取込部７１、所定の制御モードを選択する制御モード選択部７３、および出力タイミング決定部５４からなる。
【００２７】
電流取込部７１は、所定の周期で電流検出部３から検出されたモータ５の電流値Ｉｎを取得し、その電流値Ｉｎを制御モード選択部７３、及び出力タイミング決定部５４に渡す。入力電力に対する電流値Ｉｎは、電動送風機２６の特性と導通角φａによって変わるため、制御部の設計者は電源電圧が一定のもとで予め実験的に把握しておく。このことにより、制御部１０ａは、電源電圧が一定である実使用時に、電流値Ｉｎから入力電力を把握（推定）できる。
【００２８】
そして、制御モード選択部７３は、電流値Ｉｎから、電動送風機２６の入力電力を推定し、この推定した入力電力に対応する制御部１０ａの制御モードを選択する。そして、出力タイミング決定部５４は、電流値Ｉｎおよび制御モード選択部７３の結果に応じて、双方向性サイリスタ２の制御信号の出力タイミングを決定する。
【００２９】
このように、制御部１０ａは、自身のモードを電動送風機２６の電流値Ｉｎから予め設定された制御モードを選択すると共に、出力タイミングｔａを決定し、この出力タイミングｔａに応じて制御信号を出力する。この出力タイミングｔａが、双方向性サイリスタ２のオン・オフを制御する制御指令値となる。
【００３０】
次に、上記した制御部１０ａによる制御モードの一実施形態について説明する。制御部１０ａは、電動送風機２６の前側に配置された集塵袋２７を通過する風量の変化を抑制する第一制御モードまたは、電動送風機２６の入力電力を予め定められた目標値に合わせる第二制御モードのどちらか一方を選択する。
【００３１】
まず、第一制御モードについて説明する。制御部１０ａが第一制御モードにおいて使用するデータテーブル１６は、予めメモリ８に記憶されている。このデータテーブル１６の構成を図５に示す。なお、この第一制御モードにおいては、電流検出部３は風量検出部として機能する。
【００３２】
まず、データテーブル１６には、双方向性サイリスタ２の制御信号の出力タイミング値としてｎ個の設定値Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、…、Ｕｎ（但し、Ｕｎ＜…＜Ｕ２＜Ｕ１＜Ｕ１である。）が設定されている。そして、これらの出力タイミング値に応じた下限電流閾値Ｉｇ１として、ｎ個の閾値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘｎ（但し、Ｘｎ＞…＞Ｘ３＞Ｘ２＞Ｘ１である。）と、同様に上限電流閾値Ｉｇ２として、ｎ−１個の閾値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、Ｙｎ−１（但し、Ｙｎ−１＞…＞Ｙ３＞Ｙ２＞Ｙ１である。）が設定されている。これら電流閾値Ｉｇ１とＩｇ２との大小関係は、図６に示すように、Ｘ１＜Ｘ２＜Ｙ１＜Ｘ３＜Ｙ２＜Ｘ４＜Ｙ３＜Ｘ５＜Ｙ４＜…、Ｘｎ＜Ｙｎ−１、となっている。下限電流閾値Ｉｇ１および上限電流閾値Ｉｇ２は、出力タイミング値に対応した風量の閾値をなしている。
【００３３】
制御部１０ａは、電動送風機２６の始動時に、第一制御モードで動作する。そして、出力タイミング値Ｕ１は、集塵袋２７に全く塵埃が捕捉されていない状態で、電動送風機２６の入力電力に対応する吸気風量がＱ０以上になるように設定されている。この時、例えば、電動送風機２６の動作点は図６のＡ点になる。
【００３４】
この状態で、電動送風機２６を駆動して集塵を開始することで集塵袋２７に塵埃が捕捉されるようになる。塵埃の捕捉が進むにつれて、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、電動送風機２６の負荷が小さくなり、モータ５に流れる電流が低下するので、入力電力がＡ点から徐々に低下する。
【００３５】
そして、電流値Ｉｎが下限電流閾値Ｘ１以下になると、制御部１０ａは、ゼロクロスポイントを基準とした双方向性サイリスタ２への制御信号の出力タイミングｔａを早くなるように、出力タイミング値をＵ１からＵ２へと変更し、双方向性サイリスタ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、電動送風機２６の入力電力は増大する。
【００３６】
その後、出力タイミング値がＵ２の状態で塵埃の捕捉が進むと、集塵袋２７の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、電動送風機２６に流れるＩｎも徐々に低下する。
【００３７】
そして、電動送風機２６の電流値Ｉｎが下限電流閾値Ｘ２以下になると、制御部１０ａは、出力タイミングｔａを更に早くなるように、出力タイミング値をＵ２からＵ３に変更し、双方向性サイリスタ２の導通角を更に大きくし、電動送風機２６の吸気風量を増大させる。このとき、電動送風機２６の入力電力は増大する。
【００３８】
このように、集塵袋２７への塵埃の捕捉が進むにつれて、電動送風機２６の電流値Ｉｎが、それぞれ下限電流閾値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、…以下になることで、制御部１０ａは、出力タイミング値をＵ１、Ｕ２、Ｕ３、…へと変化させる。そして、制御部１０ａは、電動送風機２６が吸込む風量の低下を抑制する。
【００３９】
上述した制御方法は、集塵袋２７内の塵埃量が増加し、風路の抵抗が大きくなり、電動送風機２６の入力電力が低下するという場合を想定した制御である。一方、使用者が集塵機２０を使用している時に、吸込口体３５と掃除面との位置関係の変化、ホース体３０の曲がり角度の変化、または集塵袋２７内の塵埃偏りの変化により、風路抵抗が減少し、吸込風量が急激に大きくなる場合がある。
【００４０】
この場合は、例えば、制御部１０ａは、電動送風機２６の動作点がＢにある時、すなわち出力タイミング値がＵ４である時に、電流値Ｉｎが電流閾値Ｙ３以上になると、出力タイミングｔａが遅くなるように出力タイミング値を、Ｕ４からＵ３へ変更し、双方向性サイリスタ２の導通角を小さくし、電動送風機２６の吸気風量を減少させる。このとき、電動送風機２６の入力電力は減少する。このようにして、制御部１０ａは、電動送風機２６の風量増加を抑制する。
【００４１】
例えば、電動送風機２６の入力電力上限値が１ｋＷとする。入力電力が７００Ｗ〜９５０Ｗ程度の範囲において、制御部１０ａが上記した第一制御モードによって風量を抑制する制御を行う場合、本発明者は、出力タイミングｔａ及び電流閾値Ｉｇ１、Ｉｇ２を、それぞれ、１０ケ程度用意すれば、使用者にとって必要な精度の制御を実行できることを実験的に確認した。
【００４２】
次に、制御部１０ａが上記した第一制御モードで、電動送風機２６の入力電力を上限値１ｋＷに合わせるためには、出力タイミングｔａ及び電流閾値Ｉｇ１、Ｉｇ２を、それぞれ、さらに５０〜１００ケ程度追加する必要があることを、本発明者は実験的に確認した。このように、制御部１０ａが、上述した第一制御モード単一で、入力電力を上限値（目標値）に合わせるようにとすると、出力タイミングｔａ及び電流閾値Ｉｇ１、Ｉｇ２を細かくする必要があり、メモリ８の容量が大きくなり、さらに設定が複雑になるという課題が生ずる。
【００４３】
そこで、次に、電動送風機２６に許容される入力電力上限値付近において適した制御方法である、本発明の第二制御モードについて説明する。
【００４４】
制御部１０ａは、第二制御モードにおいて、電流検出部３で検出された電流値Ｉｎと電流目標値Ｉｓとの誤差ΔＩ（＝Ｉｓ−Ｉｎ）を算出する。電流目標値Ｉｓは、設計者が電動送風機２６の入力電力上限値から予め実験的に算出した値で、メモリ８に記憶されている。制御部１０ａは、この誤差ΔＩに応じて、双方向性サイリスタ２の制御信号の出力タイミングｔａを決定する。制御部１０ａが算出する出力タイミング指令値Ｔｐの算出式は、例えば、
出力タイミング指令値Ｔｐ  
＝前回の出力タイミング指令値Ｔｐ’＋α・ΔＩ  ・・・・（１）式
α：係数
とする。
【００４５】
このような第二制御モードは、電動送風機２６の電流値Ｉｎを電流目標値Ｉｓに合わせるために特化した目標値制御である。すなわち、第二制御モードで動作する制御部１０ａは、電流値Ｉｎから推定される入力電力を予め定めた目標値に合わせることができる。この電流目標値Ｉｓは、電動送風機２６の入力電力上限値１ｋＷに対応する値として予め設定される。そして、第二制御モードで動作し始めると、報知部４０は点灯して第二制御モードで動作していることを使用者に知らせる。
【００４６】
また、制御部１０ａは、この第二制御モードでの動作中に、集塵袋２７内の塵埃量が増加し、風路の抵抗がさらに大きくなると、次のような制御を行う。制御部１０ａは、入力電力上限値でこれ以上、電気掃除機の運転を続けるとモータ５等の損傷を招くと判断して、制御信号の出力タイミングを変更して入力電力を減少させる。同時に、制御部１０ａは報知部４０に報知信号を出力し、報知部４０を点滅させて使用者に対して集塵袋２７内の塵埃を捨てるよう促す。
【００４７】
次に、制御部１０ａが、出力タイミングを決定する制御フローを図７を参照して説明する。制御部１０ａは、メモリ８に予め記憶された制御プログラムに従って、周期的に図７に示す処理を行う。
【００４８】
先ず、ステップＳ１にて、電流取込部７１が電流検出部３からの電流値Ｉｎを取込む。次に、ステップＳ２にて、制御モード選択部７３は、自身が第一制御モードを選択中か否かを判断する。制御モード選択部７３が第一制御モードを選択している場合は、ステップＳ３にて、出力タイミング決定部５４が、電動送風機２６の電流値Ｉｎと、図５に示す電流閾値とを比較する。例えば、出力タイミング値がＵ４である場合、Ｘ４≦Ｉｎ＜Ｙ３でないか否か判断する。Ｘ４≦Ｉｎ＜Ｙ３である場合、出力タイミング決定部５４は、ステップＳ５にて、制御信号の出力タイミングを変更せずに確定する。ステップＳ３で、Ｘ４≦Ｉｎ＜Ｙ３でない場合、ステップＳ４にて、出力タイミング決定部５４が、図５に示す段数を一段上または一段下に変更し、ステップＳ５にて、制御信号の出力タイミングが確定する。ステップＳ２にて、制御モード選択部７３は、自身が第二制御モードを選択中と判断した場合は、ステップＳ６にて出力タイミング決定部５４が、（１）式を用いて、出力タイミング指令値Ｔｐを算出する。そして、ステップＳ５にて、制御信号の出力タイミングが確定する。
【００４９】
次に、制御部１０ａが、自身のモードを第一制御モードから第二制御モードへ切替える条件を説明する。制御部１０ａにおいて、予め、図５に示す出力タイミング値Ｕｎは、制御モードの切替用出力タイミング値として設定されている。そして、制御部１０ａが、第一制御モードで制御信号を出力タイミングＸｎで出力している状態で、制御モード選択部７３は、電動送風機２６の電流値Ｉｎが図５の下限電流閾値Ｘｎを超えて小さくなった判断した際に（Ｉｎ＜Ｘｎ）、制御モードを第一制御モードを第二制御モードへと切替える。この下限電流閾値Ｘｎが第一切替用閾値となる。このように、制御部１０ａは、風量検出部の検出値でもある電流値Ｉｎを用いて、自身のモードを第一制御モードから第二制御モードへと切替える。
【００５０】
次に、制御部１０ａが、自身のモードを第二制御モードから第一制御モードへ切替える条件を説明する。切替条件としては、
条件■：電流値Ｉｎを用いる
条件■：出力タイミング指令値Ｔｐを用いる
条件■：電流値Ｉｎと出力タイミング指令値Ｔｐを用いる
などがある。
制御部１０ａは、切替条件として条件■を採用した場合、電流値Ｉｎが予めメモリ８上に設定されている電流閾値を超えたときに、自身のモードを第二制御モードから第一制御モードへと切替える。
制御部１０ａは、切替条件として条件■を採用した場合、（１）式で算出した出力タイミング指令値Ｔｐが、予めメモリ８上に設定されている出力タイミング閾値Ｔｗより大きくなったときに、制御部１０ａは、自身のモードを第二制御モードから第一制御モードへと切替える。
制御部１０ａは、切替条件として条件■を採用した場合、（１）式で算出した出力タイミング指令値Ｔｐが、予めメモリ８上に設定されている出力タイミング閾値Ｔｗより大きくなった場合で、かつ、電流値Ｉｎと電流目標値Ｉｓとの誤差ΔＩが、予めメモリ８上に設定されている誤差閾値ΔＩｑよりも小さくなったときに、制御部１０ａは、自身のモードを第二制御モードから第一制御モードへと切替える。
制御部１０ａは、これらの条件を単独で用いても、複数で用いてもよい。
【００５１】
このように、本実施の形態の電気掃除機制御装置１００は、集塵袋２７に補足されたゴミ量にかかわらず風量変化を抑制し吸引力を維持する第一制御モードと、電動送風機２６の入力電力を目標値に合わせる第二制御モードと、を切替えながら動作可能である。
【００５２】
したがって、本実施の形態の電気掃除機制御装置１００において、制御部１０ａは、例えば９５０Ｗ以下では第一制御モードで動作し、入力電力が９５０Ｗを超えると第二制御モードで動作し、入力電力を１ｋＷに合わせるように設定されているとする。このような制御部１０ａは、電気掃除機の集塵袋２７内のゴミ量が少なく、入力電力が小さくても吸引力が得られる状態では、第一制御モードで動作し、入力電力自体を可変して電動送風機２６の風量の変化を抑制する。このため、電気掃除機は、無駄な電力を消費することなく、かつ集塵性能を安定して保つ。その後、集塵袋２７内のゴミ量が増え、電動送風機２６の入力電力が法令等の入力電力上限値に近づくと、電気掃除機制御装置１００は第二制御モードで動作し、入力電力をその上限値に合わせるように制御する。このため、簡単な構成で、集塵袋２７内のゴミ量が溜まってきた場合に速やかに吸引力を上げることができる。
【００５３】
また、制御部１０ａは、第二制御モードにおいて、係数αと電流値Ｉｎと、電流目標値Ｉｓとを用いて制御信号の出力タイミング値Ｔｐを算出し、電動送風機２６の入力電力の目標値制御をしている。従って、第一制御モードと比較して、第二制御モードは電流閾値等の定数を多く必要とせずに、入力電力を目標値に合わせることができるので有効な手段である。また、第一制御モードの動作で必要な風量検出部を、第二制御モードの動作で必要な電流検出部３で兼用したので、構成を簡略化できる。
【００５４】
また、前述した第一制御モードから第二制御モードへの切替え方法は、電流値Ｉｎを利用するだけで、新たに高度な処理を行う必要もないため、マイクロプロセッサ７の処理負荷の増加が少なく、さらに、制御モードの切替え処理速度も速い。
【００５５】
また、前述した第二制御モードから第一制御モードへの切替え方法は、（１）式で計算する出力タイミング指令値Ｔｐと電流値Ｉｎを利用するだけで、新たに高度な処理を行う必要もないため、マイクロプロセッサ７の処理負荷の増加が少なく、さらに、制御モードの切替え処理速度も速い。
【００５６】
また、制御部１０ａは、自身のモード切替えを、電動送風機２６の入力電力および吸気風量と等価的に扱うことが可能な電流値Ｉｎを利用して行うと、集塵袋２７内の塵埃量の増加、吸込口体３５と掃除面との位置関係の変化、ホース体３０の曲がり角度の変化、または集塵袋２７内の塵埃偏りの変化等による風路抵抗の増減に対して、瞬時に対応し、電動送風機２６を制御することができる。
【００５７】
これまで述べてきた実施の形態では、電動送風機２６の電流値Ｉｎを、そのまま利用した制御である。以下に述べる第二の実施形態では、制御部１０ｂが、電流値Ｉｎを、検出するたびに、入力電力との関係を考慮して予め設定された方法で演算し、その演算結果である電流演算値Ｉｘに基づいて制御を行う。この演算としては、特に処理負荷の重い演算は用いない。
【００５８】
この電流演算値に基づく制御を行う制御部１０ｂの各機能について、図８を用いて説明する。この制御部１０ｂは、図４に示す制御部１０ａに電流演算部７２が追加されたものである。
【００５９】
電流取込部７１は、所定の周期で電流検出部３で検出されたモータ５の電流値Ｉｎを取得し、その電流値Ｉｎを電流演算部７２に渡す。この電流演算部７２では、予め設定された方法で電流値Ｉｎを演算し、電流演算値Ｉｘを算出する。この電流演算値Ｉｘは、電動送風機２６の入力電力の増減に応じて変化するように設定する。そして、電流演算部７２は電流演算値Ｉｘを制御モード選択部７３、及び出力タイミング決定部５４へ渡す。制御モード選択部７３は、制御部１０ｂ自身のモードの確認、および、必要に応じて制御モードを切替える。そして、出力タイミング決定部５４は、電流演算値Ｉｘおよび制御モード選択部７３の結果に応じて、双方向性サイリスタ２の制御信号の出力タイミングを決定する。
【００６０】
ここで、電流値Ｉｎから電流演算値Ｉｘを算出する例を説明する。電流取込部７１は、例えば、５０Ｈｚの交流電源のもとで、０．２ｍｓｅｃの周期で電流値Ｉｎを取込む。すなわち、電源電圧の１周期（２０ｍｓｅｃ）の間に１００回、電流値Ｉｎを取込む。そして、電流値Ｉｎを順次加算し、電流演算値Ｉｘ（＝ΣＩｎ）を算出する。このΣ演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。この電流演算値Ｉｘは、電動送風機２６の入力電力、および風量の増減に応じて変化する値である。
【００６１】
このΣ演算により算出した電流演算値Ｉｘは、電源ノイズ等によって、あるサンプリング時における電流値Ｉｎがノイズの影響を受けても、その影響は軽減される。よって、電動送風機２６の入力制御の精度、及び信頼性を確保することができる。なお、電流値Ｉｎの取込むタイミングに応じて、電流値Ｉｎに重み係数βを掛け合わせ、加算することも可能である。このように、本実施の形態では、電流値Ｉｎから演算された電流演算値Ｉｘを用いることも可能である。
【００６２】
なお、上述の実施の形態では、タイミング決定部５４が、その時点の出力タイミング値と、図５に示すメモリ８上のデータテーブル１６から、電流閾値Ｉｇ１またはＩｇ２を取得した。本発明は、このデータテーブル方式に限定するものではなく、出力タイミング決定部５４が、１段目の下限電流閾値をＸ１とすると、ｎ段目の下限電流閾値Ｘｎを、
Ｘｎ＝Ｘ１＋Ｋ・（ｎ−１）・タイミング値  ・・・・（２）式
等の演算式によって算出するものであってもよい。
Ｋは比例係数で、予め実験等により決める値である。
【００６３】
また、各出力タイミング値の間隔Ｕｎ−Ｕ（ｎ−１）＝ΔＵｎ、電流閾値の間隔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２０の用途または電動送風機２６の特性に応じて考慮し、設定してかまわない。
【００６４】
次に、第三の実施形態の電気掃除機制御装置１１０について図９から図１１を用いて説明する。この電気掃除機制御装置１１０は、図９に示すように、二次電池等の直流電源６１を電力源としてモータ５を回転させる。このモータ５には、その入力をオン・オフするスイッチング素子、例えば、ＭＯＳＦＥＴ６２が、直列に接続されている。
【００６５】
また、図１１に示すように、制御部１０ｃを構成する出力タイミング決定部６４はＰＷＭ信号生成部６５を備えている。ＰＷＭ信号の生成方法は公知の方法を用いる。そして、直流電源６１の電源電圧が印加されると、制御部１０ｃからＭＯＳＦＥＴ６２のゲート端子に図１０の（ｂ）に示すような周期Ｐｃ（ｓｅｃ）のＰＷＭ信号が供給されると、ＭＯＳＦＥＴ６２がｔｃ（ｓｅｃ）オンし、モータ５が回転する。ここで、ＰＷＭ信号のデューティーＤｕを、
Ｄｕ＝ｔｃ／Ｐｃ    ・・・・（３）式
とする。
デューティーＤｕが大きいほど、電動送風機２６の入力電力は大きくなる。
【００６６】
従って、制御部１０ｃは、このＰＷＭ信号のデューティーＤｕを可変することによって、ＭＯＳＦＥＴ６２の制御信号の出力タイミングを変更することができるので、この電気掃除機制御装置１１０では、デユーティーＤｕを出力タイミングと呼び、図５の出力タイミング値や（１）式の出力タイミング指令値は、デューティーＤｕを想定して設定する。
【００６７】
なお、電気掃除機制御装置１１０の電動送風機２６を構成するモータ５としては、整流子モータだけではなく、ブラシレスＤＣモータも適用可能である。
【００６８】
次に、第四の実施形態の電気掃除機を説明する。この実施の形態の電気掃除機は、壁と壁の間、天井、屋根、または、床下に設置する固定式の電気掃除機や、一つの集塵部に複数の吸気口を備えるセントラル式の電気掃除機である。このような電気掃除機を駆動したときの、電動送風機の吸気風量と入力電力との関係を示した一例を図１２に示す。この電気掃除機は、電動送風機の入力電力も大きく、一度駆動を始めると長時間運転を持続する。よって制御部は、始動時に、慣らし運転する。制御部は、慣らし運転で正常の場合、通常の運転に移行する。
【００６９】
また、制御部１０ｃは、図６に示す制御パターンにおいて、自身が第二制御モードの時に、報知部４０に報知点滅信号を出力する。この報知点滅信号によって、集塵袋２７の集塵量が多くなり吸込性能限界になる前に、集塵量が多くなりつつあることを、特別の報知用閾値を設定せずに、使用者に知らせることができる。
【００７０】
次に、第５の実施形態を説明する。上記した第１〜第４の実施形態の電気掃除機は、第一制御モードにおける制御に必要な風量検出部として、第二制御モードにおける制御に必要な電流検出部を利用していたが、本実施の形態では、図１３に示すように風量検出部として圧力検出部８１を用いたものである。
【００７１】
この圧力検出部８１は、集塵袋２７に補足されるゴミ量に応じて変化する圧力を検出する。詳細には、電動送風機２６の吸込側と集塵袋２７との間の圧力を検出する。また、制御部１０ｄのメモリ８ａには、図５のものと同様なデータテーブルが記憶されている。ただし、本実施の形態のデータテーブルにおいては、各出力タイミングに対応するものとして、下限圧力閾値と上限圧力閾値が設定されている。そして、第一制御モードでの制御および第一制御モードから第二制御モードへの切替は圧力検出部８１からの出力に基づいてなされる。第二制御モードでの制御および第二制御モードから第一制御モードへの切替および、その他の動作は、上記した第１〜第４の実施の形態に順ずるものである。
【００７２】
また、これまでに説明してきた制御部１０ａ、１０ｂ及び１０ｃの、電流取込部７１、電流演算部７２、制御モード選択部７３、および出力タイミング決定部５４、がそれぞれ行う処理は、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。  
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【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斜視図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電気掃除機制御装置の構成を示す図。
【図３】同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】同実施の形態の制御部の機能ブロックを説明する図。
【図５】同実施の形態で使用するデータテーブルの構成を示す図。
【図６】同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入力電力との関係を示したグラフ。
【図７】同実施の形態のマイクロプロセッサが実行する制御モード切替え処理を示す流れ図。
【図８】第２の実施形態の制御部の機能ブロックを説明する図。
【図９】第３の実施形態に係る電気掃除機制御装置の構成を示す図。
【図１０】同実施の形態における各部の電圧、信号波形を示す図。
【図１１】同実施の形態の制御部の機能ブロックを説明する図。
【図１２】第４の実施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入力電力との関係を示したグラフ。
【図１３】第５の実施形態に係る電気掃除機制御装置の構成を示す図。
【符号の説明】
【００７４】
２    スイッチング素子
３    電流検出部（風量検出部）
１０ａ  制御部
２６    電動送風機
２７    集塵袋（集塵部）
８１    圧力検出部（風量検出部）
【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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【図１２】
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【図１３】
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