(57)【要約】【課題】電動機の電流で被清掃面の種類を判別する電機掃除機において、被清掃面の判別精度を向上すること。【解決手段】回転ブラシを駆動する電動機１０と、電動機１０に供給される電流を検知する電流検出手段１４と、接触スイッチを有し、接触スイッチがオンした後、第１の所定時間が経過してから、被清掃面の判別を開始するもので、過渡的に不安定で大きな電流が流れても、第１の所定時間を過渡状態が発生している時間より長く設定することにより、電動機に流れる電流によって被清掃面判別手段が被清掃面の判別を行うことが可能な状態になってから判断を行えるので、吸い込み具の被清掃面の接触時における判別の精度を向上することが出来る。【選択図】図１
2011010802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引風を発生する電動送風機を内蔵した本体と、回転ブラシと前記回転ブラシを駆動する電動機と被清掃面に接触しているときにのみ閉路して前記電動機への電力供給を可能とする接触スイッチとを内蔵した吸い込み具と、前記電動機に供給される電流を検知する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出電流により、被清掃面の負荷状態、もしくは被清掃面の種類を判別する被清掃面判別手段と、前記被清掃面判別手段の判別結果に応じて、前記電動送風機と前記電動機のうち、少なくとも何れか一方への供給電力を制御する制御手段と、前記吸い込み具の状態を検出する状態検出手段を有し、前記被清掃面判別手段は、前記状態検出手段の判別結果に応じて、被清掃面の判別動作を切り替える、もしくは、判別結果を補正する電気掃除機。
【請求項２】
状態検出手段として、吸い込み具の被清掃面への接触を検出する接触検出手段を有し、被清掃面判別手段は、前記接触検出手段が被清掃面に接触しているときのみ、被清掃面の判別を行う請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
被清掃面判別手段は、接触検出手段が検出する吸い込み具の状態が、非接触から接触に切り替わった後、第１の所定時間経過後から、被清掃面の判別を開始する請求項２記載の電気掃除機。
【請求項４】
被清掃面判別手段は、所定周期でサンプリングする電流検出手段の電流値を複数回サンプリングした値で被清掃面の判別を行い、接触検出手段が検出する吸い込み具の状態が、非接触から接触に切り替わった時点で、非接触であった時間が第２の所定時間より短ければ、前記接触検出手段が非接触を検出する前にサンプリングした値を、被清掃面の判別に反映させる請求項２記載の電気掃除機。
【請求項５】
被清掃面判別手段は、所定周期でサンプリングする電流検出手段の電流値を複数回サンプリングした値で被清掃面の判別を行い、接触検出手段が検出する吸い込み具の状態が、非接触から接触に切り替わった時点で、非接触であった時間が第３の所定時間より長ければ、非接触から接触に切り替わった以降にサンプリングされる値のみで、被清掃面の判別を行う請求項２記載の電気掃除機。
【請求項６】
被清掃面判別手段は、第４の所定時間内に検出される接触検出手段の検出する吸い込み具の状態が、所定回数以上、接触と非接触を繰り返している時は、制御手段に出力する被清掃面の判別結果として、接触と非接触を繰り返す前に判別した結果を継続して出力する請求項２記載の電気掃除機。
【請求項７】
制御手段は、接触検出手段が検出する吸い込み具の状態が、非接触になると、被清掃面判別手段の判別結果に関わらず、電動送風機、もしくは電動機への供給電力を、前記接触検出手段が接触を検出しているときよりも低い電力に切り替えるよう制御し、接触から非接触に切り替わった後、第５の所定時間が経過するまでは、前記被清掃面判別手段の判別結果によって決定された供給電力を維持する請求項２記載の電気掃除機。
【請求項８】
被清掃面判別手段は、被清掃面の負荷状況、もしくは種類を、少なくとも、負荷の小さいフローリングと負荷の大きい絨毯の２段階以上の段階で判別を行う構成において、第６の所定時間内に検出される接触検出手段の検出する吸い込み具の状態が、所定回数以上、接触と非接触を繰り返しているときは、フローリングではなく、絨毯の段階にあると判別する請求項２記載の電気掃除機。
【請求項９】
吸い込み具から吸引された塵埃を本体へと導く吸気経路を有する構成において、状態検出
手段を、前記吸い込み具が前記吸気経路に接続されていることを検出する装着検出手段とし、前記装着検出手段の検出する装着と非装着の状態に応じて、被清掃面の判別を行い、電動送風機と電動機のうち、少なくとも何れか一方への供給電力を制御する請求項２〜６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、一般家庭用、もしくは業務用の電気掃除機の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１１に従来の電気掃除機の概略構成図を示す。
【０００３】
図１１において、１は電気掃除機本体であり、２は本体１に内蔵し、吸気風を発生する電動送風機であり、３は電動送風機２の異なった入力（供給電力）での動作モードを操作する操作部４を有したホースであり、５は延長管であり、８は、被清掃面に接して塵埃等を吸い込む床用吸い込み具であり、６は吸引した塵埃を蓄積しておく集塵室であり、ホース３と集塵室６は、本体１に設けた吸気口７を介して接続され、集塵室６と吸気口７とホース３と延長管５と床用吸い込み具８で吸気流路を形成している。床用吸い込み具８には、床面に対向して、床面上の塵埃を掻き上げる回転ブラシ９と、回転ブラシ９を回転駆動するための電動機が内蔵されている。
【０００４】
上記のように構成された電気掃除機は、使用者が操作部４を操作して、制御手段により電動送風機２に電力が供給され、電動送風機２への電力供給が停止している停止モードから、動作モードへ移行すると、床用吸い込み具８から吸引された塵埃が、吸気流路を経由して集塵室６に蓄積される。また、制御手段が制御する電動送風機２への供給電力や電動機への供給電力は、使用者が操作部４を操作することにより切り替えられ、使用者は、フローリング等の比較的吸引力が弱く、また、回転ブラシ９による掻き上げ力が弱くても、床面上の塵埃の除去が可能な床面では、電動送風機２や電動機への供給電力を低めに、絨毯などの毛足の奥の塵埃を掻き出す力と吸引力が必要な床面では、電動送風機２や電動機への供給電力を高めに設定するよう、床面の種類に応じて操作部４を操作していた。
【０００５】
上記構成では、床面が変わる毎に、使用者が操作部４を操作しなければならず、使い勝手が悪いため、使い勝手を向上するため、下記特許文献１に記載の発明が開示されている。この特許文献１に記載の発明においては、回転ブラシがほとんど抵抗を受けないたたみなどの床面の時の電動機に流れる電流よりも絨毯などの毛足回転ブラシが抵抗を受ける時の電動機に流れる電流値の方が大きくなることに着目し、電動機に流れる電流を基準電流値と比較して、高ければ絨毯、低ければ畳などの床面と判断するものである。
【０００６】
しかしながら、上記構成においては、床用吸込み具８が被清掃面から離れ、回転ブラシに被清掃面の負荷がかからないときの検出に対しては配慮されておらず、電動機に流れる電流値を絶対値で判断していることもあり、フローリング上と床用吸込み具８が被清掃面から離れている状態の判別が出来ず、また、床用吸込み具８を被清掃面に接触させた時に瞬間的に回転ブラシ９に加わる力により、過渡的に電流が不安定になり、被清掃面の判別が誤判定してしまうことに対しても配慮されていなかった。
【０００７】
また、下記特許文献２に記載の発明には、上記課題に配慮し、吸い込み具８を前後に操作した時の電流値の変動幅で被清掃面の判別を行う構成において、床用吸込み具８が被清掃面と接触しておらず、電動機への電力の供給経路上に直列に挿入されたスイッチがオフになった時や、吸い込み具８が装着されておらず、電動機に電流が流れないため、電動機に流れる電流による被清掃面の検出が正常にできない状態に対して、電流値の変動幅が所定の範囲にある時の値を被清掃面の判別に用いる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第２１２６８１１号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の構成においては、使用者が床用吸い込み具８を被清掃面から持ち上げた被接触の状態から、被清掃面に下ろして接触させ、スイッチがオンになった時に、吸い込み具８自身の重量や、使用者が床用吸い込み具８を被清掃面に下ろすときの力によって、被清掃面の種類に関係なく、過渡的に不安定で大きな電流が流れて変動幅が大きくなり、フローリングであっても、被清掃面を判別するための値として採用してしまうため、誤判断をしてしまう可能性がある。また、被清掃面の種類や使用者の床用吸い込み具８に対する操作の仕方によっては、頻繁な接触と被接触、つまりスイッチのオンオフを繰り返すが、サンプリングした値を採用するかしないかだけで被清掃面に対する判断は継続しているので、床用吸い込み具の前後操作に対応して発生する電流値の動きに対して採用される値に抜けが多くなり、精度が低下した状態で判断することになり、被清掃面の種類に関わらず、電動送風機に供給する電力が頻繁に変化するとい課題を有している。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、吸い込み具の状態や操作のし方に関わらず、電動機に流れる電流による被清掃面の検出精度を確保し、被清掃面に応じて、安定した電動送風機、もしくは、電動機への電力供給を行える電気掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、回転ブラシと回転ブラシを駆動する電動機と被清掃面に接触しているときにのみ閉路して電動機への電力供給を可能とする接触スイッチとを内蔵した吸い込み具と、電動機に供給される電流を検知する電流検出手段と、電流検出手段の検出電流により、被清掃面の負荷状態、もしくは被清掃面の種類を判別する被清掃面判別手段と、被清掃面判別手段の判別結果に応じて、電動送風機と電動機のうち、少なくとも何れか一方への供給電力を制御する制御手段と、吸い込み具の状態を検出する状態検出手段を有する構成としたものである。
【００１２】
これによって、状態検出手段が、吸い込み具の装着状態や被清掃面への接触状態を検出し、その検出結果に応じて、被清掃面判別手段が被清掃面の判別動作を切り替えたり、判別結果を補正し、それに基づいて制御手段が電動送風機、もしくは電動機への供給電力を制御するので、吸い込み具の状態や、状態の変化によって外乱的に発生する電動機に流れる電流の不安定な状態が存在しても、被清掃面の判別の精度を確保でき、安定した電動送風機、もしくは、電動機へ電力制御を行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電気掃除機は、電動機に流れる電流により被清掃面の負荷状態、もしくは被清掃面の種類を判別する構成において、被清掃面の状態や種類、使用者の吸い込み具に対する操作の仕方などで、電動機に流れる電流に、外乱的な不安定な変化が発生しても、被清掃面の判別の精度を確保し、電動送風機、もしくは、電動機に対して、安定した電力供給制御を行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の制御のブロック図
【図２】本発明の実施の形態１における電気掃除機の回路構成図
【図３】本発明の実施の形態１における電気掃除機の床用吸い込み具のイメージ図
【図４】本発明の実施の形態１における電気掃除機の第１の電流検出説明図
【図５】本発明の実施の形態１における電気掃除機の第２の電流検出説明図
【図６】本発明の実施の形態１における電気掃除機の第１の床面判別説明図
【図７】本発明の実施の形態１における電気掃除機の第２の床面判別説明図
【図８】本発明の実施の形態１における電気掃除機の第３の床面判別説明図
【図９】本発明の実施の形態２における電気掃除機の第１の電力切り替え説明図
【図１０】本発明の実施の形態２における電気掃除機の第２の電力切り替え説明図
【図１１】従来の電気掃除機の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、吸引風を発生する電動送風機を内蔵した本体と、回転ブラシと前記回転ブラシを駆動する電動機と被清掃面に接触しているときにのみ閉路して前記電動機への電力供給を可能とする接触スイッチとを内蔵した吸い込み具と、前記電動機に供給される電流を検知する電流検出手段と、前記電流検出手段の検出電流により、被清掃面の負荷状態、もしくは被清掃面の種類を判別する被清掃面判別手段と、前記被清掃面判別手段の判別結果に応じて、前記電動送風機と前記電動機のうち、少なくとも何れか一方への供給電力を制御する制御手段と、前記吸い込み具の状態を検出する状態検出手段を有し、前記被清掃面判別手段は、前記状態検出手段の判別結果に応じて、被清掃面の判別動作を切り替える、もしくは、判別結果を補正する構成としたことにより、吸い込み具の状態や、状態の変化によって電動機に流れる電流の不安定な動作が発生しても、被清掃面の判別の精度を確保でき、電動送風機、もしくは、電動機に対して、安定した電力供給制御を行うことができる。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明の状態検出手段として、吸い込み具の被清掃面への接触を検出する接触検出手段を有し、被清掃面判別手段は、前記接触検出手段が被清掃面に接触しているときのみ、被清掃面の判別を行う構成としたので、被清掃面判別手段は、接触検出手段の検出結果が、吸い込み具が被清掃面に接触している状態を検出している時のみ、電動機に流れる電流に対して被清掃面の判断を行い、被接触を検出している状態では、判断を行わないので、被清掃面の判別が可能な吸い込み具が被清掃面に確実に接触している状態で、連続的にサンプリングされる電流値によってのみ判断を行うので、非接触状態で外乱によって、被清掃面を誤判別するような信号が被清掃面判別手段に入力されても、誤判別する事なく、また、吸い込み具の被清掃面への接触と非接触が繰り返された時でも、被清掃面の誤判別を防止することが出来る。
【００１７】
第３の発明は、第２の発明の被清掃面判別手段が、接触検出手段が検出する吸い込み具の状態が非接触から接触に切り替わった後、第１の所定時間経過後から、被清掃面の判別を開始する構成としたので、吸い込み具の被清掃面への接触時に、吸い込み具自身の重量や、使用者が床用吸い込み具を被清掃面に接触させる時の力によって、過渡的に不安定で大きな電流が流れても、第１の所定時間を過渡状態が発生している時間より長く設定することにより、電動機に流れる電流が安定した状態、つまり、電動機に流れる電流によって被清掃面判別手段が被清掃面の判別を行うことが可能な状態になってから、判断を行えるので、吸い込み具の被清掃面の接触時における判別の精度を向上することが出来る。
【００１８】
第４の発明は、第２の発明の被清掃面判別手段が、所定周期でサンプリングする電流検出手段の電流値を複数回サンプリングした値で被清掃面の判別を行い、接触検出手段が検出する吸い込み具の状態が、非接触から接触に切り替わった時点で、非接触であった時間が第２の所定時間より短ければ、前記接触検出手段が非接触を検出する前にサンプリングした値を、被清掃面の判別に反映させる構成としたので、吸い込み具が、同一負荷抵抗の被清掃面上において、例えば被清掃面上に放置してある障害物を瞬間的に乗り越えた場合や、ある種の絨毯にある段差を瞬間的に乗り越えた場合など、接触検出手段が検出する非
接触の時間が、瞬間的に乗り越える時間に対して設定した第２の所定時間以内であれば、被清掃面判別手段は、同一被清掃面上であると判断して、非接触となる前にサンプリングされた電流値を被清掃面の判別に反映させるので、非接触時の吸い込み具の動作に応じて、精度を向上しながら、サンプリングされる電流値が連続していなくても精度を確保できる状態では、より早く被清掃面を判別することができる。
【００１９】
第５の発明は、特に第２の発明の被清掃面判別手段が、所定周期でサンプリングする電流検出手段の電流値を複数回サンプリングした値で被清掃面の判別を行い、接触検出手段が検出する吸い込み具の状態が、非接触から接触に切り替わった時点で、非接触であった時間が第３の所定時間より長ければ、非接触から接触に切り替わった以降にサンプリングされる値のみで、被清掃面の判別を行う構成としたので、使用者が吸い込み具を持ち上げて移動し、吸い込み具が次に接触する被清掃面の種類が変化する可能性がある場合など、清掃動作の中で、吸い込み具を持ち上げて移動するのに要する時間に対して設定した第３の所定時間より長ければ、被清掃面判別手段は、非接触となる前にサンプリングされた電流値を被清掃面の判別に採用すると、誤判別する可能性があると判断して、非接触となる前にサンプリングされた電流値は採用せず、再び接触となった以降にサンプリングされる電流値のみで、被清掃面の判別を行うので、非接触時の吸い込み具の動作や使用者の操作に応じて、より判別精度を向上することが出来る。
【００２０】
第６の発明は、第２の発明の被清掃面判別手段が、第４の所定時間内に検出される接触検出手段の検出する吸い込み具の状態が、所定回数以上、接触と非接触を繰り返している時は、制御手段に出力する被清掃面の判別結果として、接触と非接触を繰り返す前に判別した結果を継続して出力する構成としたので、例えば、被清掃面上に障害物が多く存在し、吸い込み具が頻繁に、障害物を乗り上げながら清掃を行う場合等、第４の所定時間内に、接触スイッチが頻繁にオンオフを繰り返し、電動機に流れる電流の不安定な過渡状態を繰り返している場合等は、被清掃面判別手段は、被清掃面の判別を停止し、停止する前に確定していた被清掃面の判別結果を維持するので、不安定な状態での被清掃面の判別で発生する可能性のある誤判別を防止できると共に、誤判別による頻繁な電動送風機、もしくは電動機への供給電力の切り替わりを防止し、安定して電力供給を行うことができる。
【００２１】
第７の発明は、第２の発明の制御手段が、接触検出手段が検出する吸い込み具の状態が、非接触になると、被清掃面判別手段の判別結果に関わらず、電動送風機、もしくは電動機への供給電力を、前記接触検出手段が接触を検出しているときよりも低い電力に切り替えるよう制御し、接触から非接触に切り替わった後、第５の所定時間が経過するまでは、前記被清掃面判別手段の判別結果によって決定された供給電力を維持する構成としたので、使用者によって、吸い込み具が持ち上げられ、掃除をしていない吸引力も必要ない状態では、電動送風機への供給電力をより低く、もしくは停止させてる省エネルギー機能を有しながら、接触検出手段が検出する非接触の時間が、使用者が、清掃動作中に吸い込み具を持ち上げて清掃箇所を変更するような時間に対応して、比較的短い時間で設定された第５の所定時間よりも短ければ、制御手段は、前記被清掃面判別手段の判別結果によって決定された供給電力を維持することにより、清掃箇所変更の動作においては、供給電力の切り替えが発生せず、安定した供給電力制御を行うことができる。
【００２２】
第８の発明は、第２の発明の被清掃面判別手段が、被清掃面の負荷状況、もしくは種類を、少なくとも、負荷の小さいフローリングと負荷の大きい絨毯の２段階以上の段階で判別を行う構成において、第６の所定時間内に検出される接触検出手段の検出する吸い込み具の状態が、所定回数以上、接触と非接触を繰り返しているときは、フローリングではなく、絨毯の段階にあると判別する構成としたので、ある種の絨毯で大きな段差があったり、接触スイッチが頻繁にオンオフを繰り返し、電動機に流れる電流では被清掃面を判別できない特性を有したものに対して、接触と非接触のしかたによって、被清掃面を判別する
ことができ、被清掃面の判別精度を向上することが出来る。
【００２３】
第９の発明は、第２〜第６のいずれか１つの発明に加え、吸い込み具から吸引された塵埃を本体へと導く吸気経路を有する構成において、状態検出手段を、前記吸い込み具が前記吸気経路に接続されていることを検出する装着検出手段とし、前記装着検出手段の検出する装着と非装着の状態に応じて、被清掃面の判別を行い、電動送風機と電動機のうち、少なくとも何れか一方への供給電力を制御する構成としたので、吸い込み具を被清掃面に接触させた状態での着脱に対して接触と非接触と同様に、第２〜第６の発明の各々に対してと同様の効果を得ることが出来る。
【００２４】
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本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について図１〜図８を用いて説明する。なお、従来と同一構成の部品については同一符号を付す。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態１における電気掃除機の制御のブロック構成図である。
【００２７】
図１において、２は電動送風機であり、１０は回転ブラシ９を回転駆動するための電動機であり、１１は電動送風機２の供給電力を制御する素子である第１の双方向性サイリスタであり、１２は電動機１０の供給電力を制御する素子である第２の双方向性サイリスタであり、１３は電動送風機２と電動機１０への供給電力制御を制御する制御手段であり、１４は電動機１０に流れる電流を検出する電流検出手段であり、１５は電流検出手段１４で検出される電流値によって、被清掃面の判別を行う被清掃面判別手段であり、１７は床用吸い込み具８が非清掃面に接触しているかどうかを判断する接触判断部である。
【００２８】
制御手段１３と電流検出手段１４と被清掃面判別手段１５と接触判断部１７はマイクロコンピュータ１６で構成される。（以下、まとめて、マイクロコンピュータとして説明する。）マイクロコンピュータ１６は、商用電源のゼロクロスを検出しており、制御手段の動作として、ゼロクロスに同期して第１の双方向性サイリスタ１１と第２の双方向性サイリスタ１２を位相制御することにより、電動送風機２と電動機１０への供給電力を制御している。
【００２９】
また、図２に特に、電動機１０を制御するための経路についての回路構成図を示すが、電動機１０への電力を供給する経路として、床用吸い込み具８、延長管５、ホース３には、電力供給線１８が配設されており、ホース３においては、操作部４の信号をマイクロコンピュータ１６へと送信する信号経路の片側と、電力供給線１８の片側を共通とする構成としている。
【００３０】
床用吸い込み具８の電力供給線１８上には、接触スイッチ１９が直列に挿入されており、床用吸い込み具８が非清掃面に接触しているときは、スイッチがオンとなり、電動機１０に電力供給が可能な状態となり、非接触となったときにはオフとなり、第２の双方向性サイリスタ１２がトリガオンしていても、電動機１０には電力は供給されず、回転ブラシ９は回転しない構成となっている。また、この電力供給線１８間には、接触スイッチ１９を挟んで、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２が並列に挿入されている。吸い込み具８が装着されているか、被清掃面に接触しているか、していないかによって、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の合成抵抗が変わり、この合成抵抗とＲ０とで、電圧Ｖｄｄを分割した信号がＶ２としてマイクロコンピュータ１６に入力される。接触判断部１７と抵抗Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２と、接触スイッチ１９とで、接触検出手段を構成している。
【００３１】
操作部４には、３つのスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を有しており、ＳＷ１は、電動送風機２と電動機１０への電力供給を停止する「停止モード」へ移行させる「停止スイッチ」、ＳＷ３は、最大の吸引力と掻き上げ力を発揮するために電動送風機２と電動機１０への供給電力を最大とするよう制御する「強モード」と、静かさを優先したい時に使用する供給電力を低くした「弱モード」とを、操作する毎に切り替える「強／弱スイッチ」、ＳＷ２は、被清掃面判別手段としての判別結果によって、電動送風機２と電動機１０への供給電力を自動で切り替える「自動モード」へ移行させる「自動スイッチ」として設定している。「自動モード」においては、マイクロコンピュータ１６は、被清掃面が絨毯であると判別したときは、第１の電力設定で、フローリングと判別したときは第１の電力設定より低い第２の電力設定で、電動送風機２への供給電力を制御する。
【００３２】
ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の前後には抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４があり、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３を操作した時の合成抵抗の変化によって、Ｖ１が変化することにより、マイクロコンピュータ１６は、どのスイッチが操作されたか認識し、操作されたスイッチに対応したモードに切り替え、供給電力の制御を行う。
【００３３】
図３に床用吸い込み具８に設けた回転ブラシ９の構成図を示すが、図３において、床用吸い込み具８に設けられた、被清掃面に対して開口して被清掃面の塵埃を吸引するための開口部２０のスペースに回転ブラシ９が配設され、電動機１０に電力が供給されると、図３中の矢印に示す方向に回転して動作する。回転ブラシ９には、回転部ブラシ９が回転することにより、回転に同期して定期的に被清掃面に接触し、被清掃面の塵埃を掻き上げる清掃体２１を有している。清掃体２１は、樹脂ブレード、もしくは、植毛など、軟質でありながら被清掃面の塵埃を掻き上げるのに適した材質のものを、回転ブラシの軸方向に直線、もしくは、螺旋状に配設している。また、本実施の形態においては、清掃体２１を３条設けている。
【００３４】
以上のように構成された電気掃除機についてその動作を説明が、本実施例においては、被清掃面をフローリングと絨毯の２段階の場合について説明する。
【００３５】
まず、電動機１０に流れる電流をマイクロコンピュータ１６がどのように検出するかについて説明する。
【００３６】
図２において、操作部４の信号はマイクロコンピュータ１６に信号Ｖ１として入力され、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３のいずれかを押されることにより、有効となる操作部４の抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４と、本体１側の抵抗ＲにてＶｄｄを分割した電圧が入力され、操作されたスイッチに対応した電圧に応じて、電動送風機２、電動機１０の位相制御を行って、吸い込み能力の制御、又は掻き上げ力の制御を行っている。
【００３７】
例えば、ＳＷ２が押された場合は、Ｖ１の信号電圧は、
Ｖ１＝  Ｖｄｄ  ×  Ｒ／（Ｒ＋ｒ＋ｒ０＋Ｒ１＋ｒ２）                （式１）となる。ここで、Ｖ１の信号線上には、図２中に示すホース抵抗ｒ０とｒが存在するが、マイクロコンピュータ１６は、図４に示すようなタイミングＴ１で第２の双方向性サイリスタ１２のトリガオンを行って電動機１０へ供給する電力を位相制御をしており、トリガオフの期間のタイミングＴ２にＶ１の信号電圧に対するスイッチの判断を行っている。このタイミングでは、信号経路に流れる電流は微少であり、ｒ、ｒ０＜＜Ｒ、ｒ０、ｒ１、ｒ２となる関係で設定しているので、ｒとｒ０での電圧降下は無視できるレベルであり、ｒ、ｒ０＝０Ωとでき、Ｖ１は、
Ｖ１＝  Ｖｄｄ  ×  Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２）                          （式２）とでき、操作部４のスイッチの状態として、ＳＷ２が押されていることを判断できる。
【００３８】
また、操作部４が全く押されていないときの、Ｖ１は、
Ｖ１＝  Ｖｄｄ×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）                  （式３）となる。
【００３９】
また、図２に示すように、信号経路の片側は、電動機１０へ電力供給するための電力供給線１８の片側と共通（図２中のコモンライン）となる構成としており、マイクロコンピュータ１６は、電動機１０がトリガオンした後のタイミングＴ３でもＶ１の電圧を判断している。
【００４０】
この時、第２の双方向性サイリスタ１２は、電動機１０に電力を供給している状態であり、電力供給線１８には、数百ｍＡ〜数Ａの電流Ｉが流れ、例えば、Ｖｄｄ＝５［Ｖ］、ｒ＝２Ω、Ｉ＝０．５Ａとした時、ｒ×Ｉ＝１［Ｖ］となり、コモンライン側のホース抵抗ｒの両端の電圧（ｒ×Ｉ）に関しては、信号電圧の大きさに対して無視できないレベルとなっており、電動機１０がトリガオンした後のＶ１の電圧は、マイクロコンピュータ１６のＧＮＤを基準とすると、操作部４を操作していない状態では、
Ｖ１＝  （Ｖｄｄ−ｒ×Ｉ）×Ｒ／（Ｒ＋ｒ０＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）（式４）となるが、電流Ｉが流れるのは、コモンライン側であり、信号経路のＶ１がマイクロコンピュータ１６に入力される経路には流れないので、ｒ０は前述のようにｒ０＝０Ωとすることができ、
Ｖ１＝  （Ｖｄｄ−ｒ×Ｉ）×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）      （式５）となり、操作部４を操作していない状態では、Ｖ１には、ＡＣ電流Ｉに応じた電圧が、（式３）で表される信号に重畳した形で、図４に示すような波形があらわれる。電流Ｉは、ＡＣ電流であるので、電流ＩによるＶ１の変化成分としては、
Ｖ１＝  （ｒ×Ｉ）×Ｒ／（Ｒ＋ｒ１＋ｒ２＋ｒ３＋ｒ４）              （式６）となって、Ｖ１は電流Ｉの関数として表される関係となり、ホース５の抵抗成分を利用し、操作部４が操作されていない時のＶ１をゼロクロスに対するタイミングＴ３で判断することにより、マイクロコンピュータ１６は、電動機１０に流れる電流を検出することができる。この時、Ｖ１に現れる電流Ｉに対応する信号レベルは、ＡＣ波形として現れるので、Ｔ３を電流は形のピーク付近となるよう設定し、電動機１０の電流値が変化した時の変化量を、最も精度良く検出できるようにしている。
【００４１】
Ｖ１は（式４）で表される電圧がＶｄｄに対してＧＮＤ側に偏るように、Ｒ、ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ４を設定しており、ＡＣの片側では、（式６）による電流Ｉの信号電圧がＶｄｄ−ＧＮＤに収まるように設定しているので、ＡＣの反対側では、レンジオーバーとなり、図４中に示すように、下限をクリップする構成としている。
【００４２】
電動機１０に電力が供給され、回転ブラシ９が回転すると、清掃体２１が、被清掃面に接触し、被清掃面の塵埃を掻き上げる。この時、フローリングのような硬質の被清掃面であれば、清掃体２１の接触時に、清掃体２１が被清掃面から受ける機械的な負荷抵抗は、比較的小さく、絨毯のような毛足があり、吸い込み具８が毛足に沈み込みがちになり、清掃体２１との接触面積が増えるような被清掃面では、負荷抵抗が大きくなる。このため、清掃体２１が、被清掃面に接触した瞬間に被清掃面から清掃体２１が受ける力も、フローリングと絨毯では異なり、フローリングでは比較的小さく、絨毯では大きくなるため、電動機１０に流れる電流Ｉの瞬間的な変動も、フローリングでは小さく、絨毯では大きくなる。吸い込み具８を被清掃面上を移動させた時に発生する電流変動の様子を図５に示す。図５は、吸い込み具８を被清掃面上を素早く３往復させた時の電流値の変動を確認した結果を示しており、上が絨毯上を、下がフローリング上を操作した時の電流変化である、絶対値では、絨毯上の方が電流値が高い他、電流値の瞬間的な変動幅も、絨毯上を操作した時の方が高いことが分かる。マイクロコンピュータ１６は、この、瞬間的に変動する電流
値の変動幅のレベルで被清掃面の判別を行い、レベルが高ければ絨毯と判別し、低ければ、フローリングと判別する。
【００４３】
マイクロコンピュータ１６は、図４中のタイミングＴ３でのＶ１を所定周期毎にサンプリングし、サンプリングした値から、変動幅を算出し、算出される複数の変動幅により、平均化などの演算を施し、演算結果により、レベルの判断を行う。
【００４４】
次に、マイクロコンピュータ１６が、どのように、吸い込み具８の状態を判断するのかについて説明する。
【００４５】
使用者が、床面を清掃しようとする場合、通常、接触スイッチ１９は、オンになっており、電動機１０への電力供給が可能な状態となる。
この時、吸い込み具８内での抵抗Ｒ１とＲ２の合成抵抗値Ｒｎ１は、
Ｒｎ１＝Ｒ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）                                  （式７）となる。
【００４６】
マイクロコンピュータ１６の電源端子Ｖｄｄは、電力線１８の片側に接続されており、この線が共通線となる。マイクロコンピュータ１６は、電動機１０を位相制御しており、マイクロコンピュータ１６が、第２の双方向性サイリスタ１２をオフしている期間（図４中に示すＴ２までのタイミング）にＶ２に現れる電圧は、マイクロコンピュータ１６のＧＮＤ端子を基準としたとき、流れる電流は微小であるので、
Ｖ２＝（Ｒ０／（Ｒ０＋Ｒｎ１））×Ｖｄｄ                            （式８）となる。
【００４７】
使用者が吸い込み具８を床面から持ち上げると、接触スイッチ１９はオフとなり、マイクロコンピュータ１６が、第２の双方向性サイリスタ１２をオンしていても、電動機１０への電力供給は強制的に遮断される。
【００４８】
この時、吸い込み具８内での抵抗Ｒ１とＲ２の合成抵抗値Ｒｎ２は、
Ｒｎ２＝Ｒ１                                                       （式９）
となり、
Ｖ２＝（Ｒ０／（Ｒ０＋Ｒｎ２））×Ｖｄｄ                          （式１０）となる。
【００４９】
マイクロコンピュータ１６は、Ｖ２に入力される電圧が式８で表される状態であるか、式１０で表される状態であるかにより、吸い込み具８が、被清掃面に接触しているか、持ち上げられて接触していないかを判断することができる。また、吸い込み具８は、延長管５に着脱自在に接続されるので、吸い込み具８を外されたときは、Ｖ２の電圧は、ＧＮＤレベルとなり、着脱の判別も可能な構成としている。
【００５０】
ところで、使用者が清掃を行う動作の中で、吸い込み具８を操作するとき、被清掃面上の掃除をする場所を変える時には、吸い込み具８を持ち上げて移動させたり、使用者によっては、吸い込み具８を被清掃面上で往復操作を行う際、往路では吸い込み具８を被清掃面に接触させて操作するが復路では持ち上げて操作する使用者もいる。また、被清掃面に接触させた状態で往復操作を行った場合でも、被清掃面上に障害物が放置してあったり、段差があったりして、短時間ではあるが、非接触状態になったりすることがある。吸い込み具８が非接触状態から接触状態になると、接触状態になった瞬間に、回転ブラシ９に接触による力が加わり、瞬間的に電動機１０に流れる電流が大きくなり、過渡的に不安定な状態が発生する。この状態では、電流による非清掃面の判断が正常にできず、ここで判断を行うと誤判別してしまう可能性がある。
【００５１】
図６に、フローリング上を清掃中に、図６中Ａに示すタイミングで吸い込み具８が非接触となって接触スイッチ１９がオフとなり、Ｂのタイミングで再び接触となって接触スイッチ１９がオンとなった場合の電動機１０に流れる電流の変化の様子を示すが、タイミングＡからＢの間は電流が流れず、電流による被清掃面の判別ができない状態になる。また、吸い込み具８を被清掃面に接触させた状態で、吸い込み具８を延長管５から外しても、同様に電流の流れない状態となる。マイクロコンピュータ１６は、Ｖ２の信号電圧により、吸い込み具８の状態を判断しており、Ｖ２の信号電圧が式８で示される電圧でない場合は、被清掃面の判断を中断する。つまり、図６中でタイミングＡまでは、被清掃面に対する判断を行っているが、タイミングＡからＢまでの間は、電流値のサンプリングも中断し、被清掃面に対する判断も中断した状態となる。
また、Ｂのタイミングで、吸い込み具８が非清掃面に再び接触したか、吸い込み具８が延長管に再び接続された状態であり、しばらくの間は、フローリング上で発生する電流の特性とは関係なく、過渡的に大きな電流が流れている。マイクロコンピュータ１６は、予め設定しておいた第１の所定時間ｔ１を有しており、ｔ１は、このときの電流の過渡状態が継続する時間より長めに設定してあり、ｔ１の時間が経過した後、電流値のサンプリングと被清掃面に対する判断を再開する。これにより、被清掃面の特性を有した電流値が検出可能な状態のときのみ、電流値のサンプリングと被清掃面の判断を行えるので、使用者が掃除動作中に吸い込み具８を持ち上げ、再び、被清掃面上に接触させるような動作を行った時でも、被清掃面に対する判断を、正確に行え、被清掃面の判別の精度を向上することができる。
【００５２】
接触スイッチ１９がオフになる要因としては、使用者が意図的に吸い込み具８を持ち上げる他に、吸い込み具８が障害物に一瞬乗り上げたりして。ごく短時間の間だけオフする場合がある。この場合、同一被清掃面上で吸い込み具８が操作されており、その場合は、タイミングＢ以降での被清掃面判断を行う際、タイミングＡ以前でサンプリングした電流値で判断を行っても、同一の被清掃面に対しての判断になり問題ない可能性が高い。マイクロコンピュータ１６は、使用者が吸い込み具８を往復操作する時間に対して比較的短い時間で、第２の所定時間ｔ２を有しており、図６中に示すように、接触スイッチ１９がオフしている期間、タイミングＡからＢまでの時間がｔ２より短ければ、タイミングＢ以降の被清掃面の判断において、タイミングＢまでにサンプリングした電流値も含めて、複数のサンプリング値により被清掃面の判断を行う。これにより、吸い込み具８が被清掃面に対して、非接触から接触に変わった時の被清掃面の判別の精度を確保しながらも、判別の速度を向上することができる。
【００５３】
逆に、使用者が意図して、吸い込み具８を持ち上げた場合は、吸い込み具８が再び被清掃面に接触したときと、その前とでは、被清掃面が変化している可能性がある。図７にそのときの電流値の変化の様子を示すが、図７の場合、吸い込み具８が再び被清掃面である絨毯に接触する前の、フローリングでサンプリングされた値を、被清掃面の判断に用いると、絨毯であるにも関わらず、フローリングと判断してしまう可能性がある。この場合の、吸い込み具８が持ち上げられている時間は、障害物等に乗り上げている時間よりも十分長く、マイクロコンピュータ１６は、第２の所定時間ｔ２より十分長い第３の所定時間ｔ３を有しており、Ｖ２が式７で示される電圧でない時間が、ｔ３以上継続した場合は、接触スイッチ１９がオフとなる以前のサンプリング値は、接触スイッチ１９がオンになって以降の被清掃面の判断には採用せず、オンになって以降のサンプリング値のみで被清掃面の判断を行うよう動作する。これにより、被清掃面の判別の精度を更に向上することができる。
【００５４】
これは、吸い込み具８が持ち上げられた時のみではなく、吸い込み具８が延長管５から外された、再び装着された場合でも、外された後に吸い込み具８が移動されて、被清掃面
が変わっている可能性があり、同様に、被清掃面の判別の精度を更に向上することができる。
【００５５】
また図８に、絨毯上で、吸い込み具８を操作された時の電流の変化を示すが、絨毯上に障害物があり、吸い込み具８が、頻繁に障害物を乗り越えると、接触スイッチ１９も頻繁にオンとオフを繰り返す。前述したように、吸い込み具８が非接触から接触に切り替ると、電動機１０に流れる電流は不安定になるため、マイクロコンピュータ１６は、第１の所定の時間ｔ１の間は、電流値のサンプリングも、被清掃面に対する判断も行わないように動作する。接触スイッチ１９がオフしている期間と、ｔ１の間は、被清掃面に対する判断ができないため、図８に示箇所で、障害物により接触スイッチ１９がオンとオフを繰り返した場合、図８中の○で囲んだ箇所での電流値でしか、被清掃面に対する判断ができなくなる。つまり、マイクロコンピュータ１６は、吸い込み具８が床面上を操作されて、連続的に発生する電流値の変動に対して、断続的にしか、判断できないため、被清掃面に対する判定精度が低下し、無理に判定を行うと、誤判定してしまい、実際の被清掃面とは異なる被清掃面と判断してしまった状態と、実際の被清掃面と正常に判断した状態が頻繁に切り替ってしまう可能性がある。
【００５６】
マイクロコンピュータ１６は、第４の所定時間を予め設定されており、第４の所定時間の間に、所定回数以上、接触スイッチ１９のオンとオフが繰り返された場合、吸い込み具８が、一時的に障害物を乗り越えていて、正常に被清掃面の判断が行えないと判断し、被清掃面の判別結果を、この状態になる前の判別結果を保留し、更新しないように動作する。これにより、障害物等の一時的な外乱によって、頻繁な被清掃面の判定結果の切り替りを防止し、被清掃面の判定の精度を維持することができ、電動送風機２への供給電力の頻繁な切り替りも防止することができる。
【００５７】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態について図９〜図１０を用いて説明する。なお、従来と同一構成の部品については同一符号を付す。
【００５８】
マイクロコンピュータ１６は、電動送風機２への供給電力の制御として、被清掃面の判別結果に関わらず、吸い込み具８が持ち上げられているとき、つまり、接触スイッチ１９がオフのときは、電動送風機２への供給電力を、第１の電力設定、第２の電力設定よりも低い第３の電力設定で制御するように動作する。これは、吸い込み具８が被清掃面に接触していないときは、機器の動作として、清掃を行っておらず、吸引力も必要ないので、電動送風機２への供給電力を削減して省エネ効果を向上する機能であるが、使用者による清掃動作中に、清掃場所を変更するための吸い込み具８の一時的な移動時や、障害物の乗り越え等による一時的な接触スイッチ１９のオフ等によっても、第３の入力設定へ切り替ってしまう可能性がある。
【００５９】
マイクロコンピュータ１６は、第５の所定時間ｔ５を有しており、接触スイッチ１９がオフになった後、ｔ５の時間経過後に、第３の電力設定に切り替えるように動作する。ｔ５は、例えば、実際に、吸い込み具８を移動させるのに必要な時間より長く設定し、吸い込み具８が持ち上げられて、清掃が行われていないような長めの時間で設定される。図９においては、区間ｂで、フローリング上で操作され、区間ｃで、吸い込み具８が持ち上げられ、その状態がｔ５の時間継続した後、区間ｄで、第３の電力設定に切り替る動作を示している。また図１０においては、極短時間に一時的に接触スイッチ１９がオフになった場合の動作を示しており、区間ｂで、フローリング上で操作され、区間ｃで、吸い込み具８が持ち上げられ、ｔ５の時間が経過するまでに、再度フローリングに接触し、その状態を区間ｄでも継続しているが、非接触となって接触スイッチ１９がオフとなっている時間がｔ５より短いため、区間ｂから区間ｄまで通して第２の電力設定で電動送風機２の供給
電力を制御している。
【００６０】
このように、第５の所定時間をもって、第３の電力設定へ切り替えるかどうか判断することにより、省エネ性を向上しながら、不必要で頻繁な供給電力の切り替りを防止することができる。
【００６１】
（実施の形態３）
以下、本発明の第３の実施の形態について図７を用いて説明する。なお、従来と同一構成の部品については同一符号を付す。
【００６２】
実施の形態１と異なるのは、被清掃面判別手段１５としての動作として、接触スイッチ１９が頻繁にオンとオフを繰り返したときの判別結果である。
【００６３】
絨毯の種類等、被清掃面によっては、被清掃面の特性として、段差等により、吸い込み具８が浮き沈みしたり、被清掃面上で跳ねたりして、接触と非接触を繰り返し、電流によって、被清掃面を判別し難いものもある。マイクロコンピュータ１６は、第６の所定時間内に接触スイッチ１９がオンとオフを所定回数以上繰り返すと、段差等を有する特性の絨毯であると判断し、絨毯であると判断する。これにより、吸い込み具８が弾んだりして電流値で判別ができない絨毯であっても、絨毯と判別でき、被清掃面の判別の精度を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、被清掃面の負荷状況、もしくは種類を高精度で判別をできるものであり、被清掃面に応じて対象の制御状態を切り替えるような清掃機器にも使用できる。
【符号の説明】
【００６５】
９  回転ブラシ
１３  制御手段
１４  電流検出手段
１５  被清掃面判別手段
１６  マイクロコンピュータ
１７  接触判断部
１９  接触スイッチ
２１  清掃体
【図１】
2011010802.tif 000003
【図２】
2011010802.tif 000004
【図３】
2011010802.tif 000005
【図４】
2011010802.tif 000006
【図５】
2011010802.tif 000007
【図６】
2011010802.tif 000008
【図７】
2011010802.tif 000009
【図８】
2011010802.tif 000010
【図９】
2011010802.tif 000011
【図１０】
2011010802.tif 000012
【図１１】
2011010802.tif 000013