(57)【要約】【課題】吸付きによる煩わしさのない使用勝手の良い電気掃除機を提供する。【解決手段】塵埃を吸引するための電動送風機１、前記塵埃を集塵する集塵室（図示せず）、前記電動送風機１を制御する入力制御手段２とをそれぞれ内蔵した掃除機本体１８と、この掃除機本体１８に接続され被掃除面からの塵埃を前記集塵室に導くホース２０と、前記ホース２０の伸縮度合いを検知する伸縮検知手段４と、前記伸縮検知手段４の所定時間当たりの出力変化を検知する伸縮変化量検知手段１２とを備え、前記伸縮変化量検知手段１２の出力が一定値を超える場合には、前記入力制御手段２から低入力の制御位相角信号を出力するようにしたもので、例えば、誤って大きな紙などが吸い付き、ホース２０が急激に縮んだ場合に、電動送風機１の入力を低下させて、吸付いた大きな紙などを容易に取り除くことができ、また、夜間など低騒音で掃除を行いたい場合に安心して掃除できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵埃を吸引するための電動送風機、前記塵埃を集塵する集塵室、前記電動送風機を制御する入力制御手段とをそれぞれ内蔵した掃除機本体と、この掃除機本体に接続され被掃除面からの塵埃を前記集塵室に導くホースと、前記ホースの伸縮度合いを検知する伸縮検知手段と、前記伸縮検知手段の所定時間当たりの出力変化を検知する伸縮変化量検知手段とを備え、前記伸縮変化量検知手段の出力が一定値を超える場合には、前記入力制御手段から低入力の制御位相角信号を出力するようにした電気掃除機。
【請求項２】
伸縮検知手段を、機械的強度確保などのため複数の鋼線や導体を螺旋状に内蔵したホースと、前記導体間の容量を測定するための固定コンデンサを備えた容量検知手段とで構成した請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
ホースの容量測定対象の導体に直列に、導体経路を切り換える導体経路切替え手段を設け、通常前記導体経路を閉路状態とし、容量検知手段動作時に、前記導体経路を開路状態とする請求項２に記載の電気掃除機。
【請求項４】
放電手段を、ホースの容量測定対象の導体間および固定コンデンサ間にそれぞれ設け、導体経路切替え手段の導体経路が、開路状態から閉路状態に戻る以前の一定時間に、前記放電手段で、それぞれの充電電荷を放電させる請求項３に記載の電気掃除機。
【請求項５】
被掃除面上の塵埃をかきだす回転ブラシ及びそれを駆動する電動機を内蔵した吸込具と、前記電動機を制御する電動機制御手段とを備え、伸縮変化量検知手段の出力が一定値を超える場合には、前記電動機制御手段へ停止信号または前記電動機の回転数の低速信号を出力する請求項１〜４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、電気掃除機に関するもので、特に、電気掃除機の電動送風機や回転ブラシを駆動する電動機の制御方式に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電気掃除機は、図３および図４に示すような構成が一般的である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は、上記特許文献１に記載された従来の電気掃除機の概略構成を示す構成図、図４は、同電気掃除機の回路ブロック図である。
【０００４】
図３及び４において、従来の電気掃除機の掃除機本体５０は、塵埃を吸引するための電動送風機５１を内蔵しており、電動送風機５１の吸引側すなわち前方には塵埃を集塵するための集塵室５２を設けている。掃除機本体５０の前方には集塵室５２と連通する吸気口５３を設け、この吸気口５３には、一端側に手元操作部６１を有するホース６０の他端側を接続し、手元操作部６１側には、延長管７０や、回転ブラシ（図示せず）やこれを駆動する電動機８１などを備えた吸込具８０を接続し、吸込具８０、延長管７０、ホース６０、吸気口５３、集塵室５２で吸気経路を形成している。
【０００５】
その吸気経路の一部には、塵埃を検知する塵埃検知手段６２を設け、塵埃を検知した場合には、入力演算手段５５にて、自動的に電動送風機５１の入力を上昇させて電力制御を行ったり、電動機８１の回転数を電動機制御手段５６にて制御するものもある。
【０００６】
一般的には、掃除を行う人が、被掃除床面の状態に合わせて、手元操作部６１に設けた「強」スイッチ、「中」スイッチ、「弱」スイッチ（いずれも図示せず）のいずれかを選択し、電動送風機５１の入力を、入力制御手段５４にて制御するものであるが、最近では、電動送風機５１に流れる電流が風量によって変化する特性を利用し、電流センサを風量検知手段５７として用いて、吸気経路の風量に応じて下記のように電力制御を行うものもある。
【０００７】
「強」スイッチ操作時には、最大風量付近Ａ点では騒音を低減するために入力を抑え、最大仕事率になる風量付近Ｂ点では入力を上昇する。「中」スイッチ操作時にも、集塵室５２にできるだけ多くの塵埃を吸引できるように、ある程度風量が低下するＣ点では入力を上昇させる。「弱」スイッチ操作時の場合には、低風量が適切なカーテン掃除などを行うので、風量が低下しても入力制御は特に行わないため、風量低下に伴い入力も低下していく。その制御の状態図（風量−入力特性図）は、例えば、上記特許文献１に示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３２８５０２８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、上記特許文献１に記載された従来の風量に応じて入力を自動的に変化させる電気掃除機の構成では、風量の変化率ではなく（絶対）風量を測定しているため、掃除中に誤って大きな紙などを吸込むと風量が大幅に低下してしまうため、電動送風機５１
の入力が上昇し吸付いてしまう。（上記のように「弱」では、吸込力が少なすぎるため、一般的には「強」または「中」で掃除を行う）。この吸付きのため、ごみを取除くことがむずかしくなり、あるいは夜間など低騒音で掃除を行いたい場合には、「中」で掃除を行っていても大きな音をたててしまうということがあった。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、吸付きによる煩わしさがなく、使用勝手の良い電気掃除機を提供することを目的とするものである。
【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、塵埃を吸引するための電動送風機、前記塵埃を集塵する集塵室、前記電動送風機を制御する入力制御手段とをそれぞれ内蔵した掃除機本体と、この掃除機本体に接続され被掃除面からの塵埃を前記集塵室に導くホースと、前記ホースの伸縮度合いを検知する伸縮検知手段と、前記伸縮検知手段の所定時間当たりの出力変化を検知する伸縮変化量検知手段とを備え、前記伸縮変化量検知手段の出力が一定値を超える場合には、前記入力制御手段から低入力の制御位相角信号を出力するようにしたもので、例えば、誤って大きな紙などが吸い付き、ホースが急激に縮んだ場合に、これを伸縮変化量検知手段が検知し、電動送風機の入力を低下させるので、吸付いた大きな紙などを容易に取り除くことができ、また、夜間など低騒音で掃除を行いたい場合に安心して掃除できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電気掃除機は、誤って吸付いた大きな紙などを容易に取除け、夜間など低騒音で掃除を行いたい場合に安心して掃除できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の回路ブロック図
【図２】同電気掃除機の風量−ホース導体間容量値特性図、入力特性図
【図３】従来の電気掃除機の構成図
【図４】同電気掃除機の回路ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の発明は、塵埃を吸引するための電動送風機、前記塵埃を集塵する集塵室、前記電動送風機を制御する入力制御手段とをそれぞれ内蔵した掃除機本体と、この掃除機本体に接続され被掃除面からの塵埃を前記集塵室に導くホースと、前記ホースの伸縮度合いを検知する伸縮検知手段と、前記伸縮検知手段の所定時間当たりの出力変化を検知する伸縮変化量検知手段とを備え、前記伸縮変化量検知手段の出力が一定値を超える場合には、前記入力制御手段から低入力の制御位相角信号を出力するようにしたもので、例えば、誤って大きな紙などが吸い付き、ホースが急激に縮んだ場合に、これを伸縮変化量検知手段が検知し、電動送風機の入力を低下させるので、吸付いた大きな紙などを容易に取り除くことができ、また、夜間など低騒音で掃除を行いたい場合に安心して掃除できる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の伸縮検知手段を、機械的強度確保などのため複数の鋼線や導体を螺旋状に内蔵したホースと、前記導体間の容量を測定するための固定コンデンサを備えた容量検知手段とで構成したもので、高コスト部品を用いなくても、ホースの伸縮度合いに応じて変化する風量を検知することができる。
【００１６】
第３の発明は、特に、第２の発明のホースの容量測定対象の導体に直列に、導体経路を切り換える導体経路切替え手段を設け、通常前記導体経路を閉路状態とし、容量検知手段動作時に、前記導体経路を開路状態とするもので、ホースに設けられ手元操作部の回路の影響を受けることなく、ホースの伸縮度合いに応じて変化する風量を検知することができ
る。
【００１７】
第４の発明は、特に、第３の発明の放電手段を、ホースの容量測定対象の導体間および固定コンデンサ間にそれぞれ設け、導体経路切替え手段の導体経路が、開路状態から閉路状態に戻る以前の一定時間に、前記放電手段で、それぞれの充電電荷を放電させるもので、コンデンサが電荷を蓄積した状態を継続することはなく、風量検知を行う際のみにホース間容量にも固定コンデンサにも充電（・その後放電）されるため、容量に応じた（すなわち伸縮度合いに応じた）電荷が充電され、風量を確実に検知することができる。
【００１８】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の電気掃除機において、被掃除面上の塵埃をかきだす回転ブラシ及びそれを駆動する電動機を内蔵した吸込具と、前記電動機を制御する電動機制御手段とを備え、伸縮変化量検知手段の出力が一定値を超える場合には、前記電動機制御手段へ停止信号または前記電動機の回転数の低速信号を出力するもので、電動機の冷却が不充分になる可能性のある低風量状態での電動機の異常温度上昇を防止することができる。
【００１９】
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この発明が限定されるものではない。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電気掃除機の回路ブロック図、図２は、同電気掃除機の風量−ホース導体間容量値特性図及び入力特性図である。図１において、３１は、被掃除面上の塵埃をかきだす回転ブラシ（図示せず）を駆動する電動機であり、吸込具３０は、これら回転ブラシおよび電動機３１を内蔵している。
【００２１】
２０は、掃除機本体１８に接続され被掃除面の塵埃を集塵室（図示せず）に導くホースであり、その内側には、機械的強度確保などのため複数（本発明では３本）の鋼線（図示せず）や導体２０ａ、２０ｂおよび２０ｃを螺旋状に内蔵しており、その他端には、掃除機本体１８の入力制御や前記電動機３１の制御を行う複数のスイッチ群（例えば、「強＆電動機入／切」「中／弱」「切」）から成る操作手段２１を備えている。
【００２２】
１は、塵埃を吸引するための電動送風機であり、その電動送風機１の吸引側には、塵埃を集塵する集塵室を配置している。２は、前記電動送風機１を制御する入力制御手段であり双方向性サイリスタを用いている。３は、前記電動機３１を制御する電動機制御手段であり双方向性サイリスタを用いている。
【００２３】
４は、前記ホース２０の伸縮度合いを検知する伸縮検知手段であり、本実施の形態では、固定コンデンサ５と前記のようにホース２０内に配設された螺旋状の鋼線や導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃ相互間で生じる導体間容量６との容量比を測定する容量検知手段７を伸縮検知手段４として用いており、この容量検知手段７の出力は、演算手段８に入力されている。ただしこの導体間容量６は、本実施の形態では、前記導体２０ａ、２０ｂおよび２０ｃ相互間に存在する浮遊容量（結合容量）を説明の便宜上等価的に破線で表現したものであり、この回路部分に実際に部品として存在しているわけではない。
【００２４】
９は、容量測定対象のホース２０に内蔵された導体２０ｂの片側に直列に設けられ、導体経路を切り替える導体経路切替え手段である。導体経路は、通常は閉路状態（図の状態）であるが、前記容量検知手段７にて容量測定を行う時には、前記演算手段８から切替え信号が出力されて導体経路は開路状態となり、この開路状態の時間内に、導体間容量６および固定コンデンサ５に充電されることによって、充電電圧からホース２０の導体間容量測定を行うことができるように構成している。
【００２５】
また放電手段１０および１１を、容量測定対象の導体間容量６および固定コンデンサ５間にそれぞれ設けて、前記演算手段８からの信号によって、前記導体経路切替え手段９の導体経路が、開路状態から閉路状態に戻る一定時間のみ動作してそれぞれの充電電荷を放電して初期化を行い、次の容量検知手段７の動作時に備えている。
【００２６】
１２は、前記伸縮検知手段４（容量検知手段７）の所定時間当たりの出力変化を検知し、その出力が一定値を超える場合には、低入力の制御位相角信号を前記入力制御手段２から出力して低入力にする伸縮変化量検知手段であり、本実施の形態では、１秒毎の容量変化を演算手段８にて演算しており、その変化量（すなわちホース２０の導体間容量６の変化量）が２％を超える場合に、低入力の制御位相角信号を前記入力制御手段２に出力するとともに、前記電動機制御手段３へ停止信号または電動機３１の回転数の低速信号を出力するように構成している。
【００２７】
以上のように構成された本実施の形態における電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。ホース２０には、機械的強度確保などのため複数の鋼線や導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃが螺旋状に内蔵されており、またそのホース２０が風量（圧力）によって伸びたり縮んだりすることは日常経験している。
【００２８】
ところで、この内蔵された導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃ間には極めて小容量ではあるが結合容量（コンデンサ成分、以下「導体間容量６」という）が存在しており、その導体間容量６の値は、ホース２０の長さが長いほどまた螺旋状に巻いたピッチが狭くなるほど相互の結合が強くなるので、大きくなる。
【００２９】
本実施の形態では、ピッチ１０ｍｍで３本の導体２０ａ、２０ｂ、２０ｃを内蔵した全長１．８ｍのホースを使用しているが、そのうち操作手段２１に接続している２本の導体２０ａおよび２０ｂ間の導体間容量６を測定したところ、（ａ）自然長１．８ｍでは１５０ｐＦ、（ｂ）１．５ｍでは１８０ｐＦ、（ｃ）１．２ｍでは２２５ｐＦ  のように、ホース２０の伸縮度合いに反比例して導体間容量６が測定された。
【００３０】
このホース２０の伸縮度合いを風量との関係で図示したものが図２の風量−ホース導体間容量値と入力の特性図であり、演算手段８には、この特性曲線が予め入力してある。導体経路は、通常は閉路状態で、演算手段８は、操作手段２１のスイッチ情報を「Ｒ１」から取り込んでいる。
【００３１】
導体間容量６の測定のために演算手段８の「Ｃ１」から導体経路切替え信号が出力されて導体経路切り替え手段９により導体経路が開路状態になると、固定コンデンサ５は、導体間容量６と直流電源５Ｖによってお互いの容量比の逆数に応じた下記に示す電圧Ｖｃに充電される。
【００３２】
Ｖｃ＝５Ｖ×（Ｃ６／（Ｃ６＋Ｃ５））
ここで、Ｃ６：導体間容量６の値、Ｃ５：固定コンデンサ５の値（本発明では１５０ｐＦ）である。
【００３３】
したがって、上記（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の固定コンデンサ５の充電電圧Ｖｃは、（ａ）２．５Ｖ、（ｂ）２．７３Ｖ、（ｃ）３Ｖとなり、この充電電圧Ｖｃを、演算手段８の「Ｒ２」から取り込むことにより風量を検知することができる。
【００３４】
容量検知終了後には、演算手段８の「Ｃ２」からの信号によって放電手段１０および１１が短時間動作して、これら導体間容量６および固定コンデンサ容量５の充電電荷を放電
させた後、演算手段８の「Ｃ１」からの出力信号で導体経路を再び閉路状態にして、操作手段２１の情報を「Ｒ１」から取り込む。
【００３５】
本実施の形態では、導体経路の切替えは電源周波数の半サイクル（５０Ｈｚでは１０ｍｓ、６０Ｈｚでは８．３ｍｓ）毎に行っている。
【００３６】
演算手段８は、伸縮変化量検知手段１２を内蔵しており、１秒毎のホース容量変化量が２％、すなわち、２．５Ｖ×０．０２＝０．０５Ｖ  を超えるかどうかも検知している。細塵を吸い込んでいる場合には、吸付きなどはないので、伸縮検知手段４の出力は安定しており、１秒毎のホース容量変化量が２％を超えることはない。
【００３７】
しかし、紙片などの大きな塵埃が、吸込具３０の先端に吸付くなどするとホース２０は急激に収縮するので、１秒間のホース導体間容量変化量は、２％（０．０５Ｖ）を超え、演算手段８からは、特許文献１に示すようなより高出力への制御位相角信号を出力することなく、すなわち電動送風機１の入力がさらに上昇して吸付いてしまうことなく、すぐに低入力の制御位相角信号が出力される。
【００３８】
同時に、前記電動機制御手段３へ停止信号または電動機３１の回転数の低速信号を出力するので、回転ブラシへの吸付きや絡み付きを防ぐとともに、電動機３１の冷却が不充分になる可能性のある低風量状態での電動機３１の異常温度上昇を防止することもできる。
【００３９】
またＶｃが３Ｖを超えるとかなり低風量になったと判断して、電動機３１の加熱防止のために電動機制御手段３に停止信号または低回転数信号を出力する。
【００４０】
入力制御手段２にも同様な信号を出力して、例えば、（ａ）〜（ｂ）は、高風量域なので入力をやや低下させ、（ｂ）〜（ｃ）では、最高入力設定にし、（ｃ）を超えると入力を低下させるなど、電動送風機１の入力を制御しても良い。
【００４１】
なお本実施の形態では、ホース変化量を、自然長１．８ｍ（１５０ｐＦ：２．５Ｖ）に対する変化量２％（０．０５Ｖ）として説明したが、最新のＶｃと１秒前のＶｃとの比較でホース２０の変化量を判定しても良い。
【００４２】
また、上記実施の形態では、３点の充電電圧Ｖｃを例に挙げて説明したが、導体間容量６の値に応じて、電動送風機１の入力や電動機３１の回転数をきめ細かく制御しても良い。さらに、放電手段１０および１１を個別に制御しても良いし、導体経路切替え手段９を含めての制御を適切に行っても良い。
【００４３】
また、上記実施の形態では、床移動型の電気掃除機を例に挙げて説明を行なったが、アプライト型の電気掃除機にも適用できることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上のように本発明にかかる電気掃除機は、吸込具に大きな紙などが吸い付いてホースが急激に収縮したとき、それが伸縮変化量検知手段で検知され、電動送風機の入力を低下させるので、吸い付いた紙の除去が容易で、又低騒音なので使用勝手が良く、家庭用電気掃除機に限らず、業務用、店舗用の電気掃除機にも広く適用できる。
【符号の説明】
【００４５】
１  電動送風機
２  入力制御手段
３  電動機制御手段
４  伸縮検知手段
５  固定コンデンサ
６  導体間容量
７  容量検知手段
８  演算手段
９  導体経路切替え手段
１０、１１  放電手段
１２  伸縮変化量検知手段
１８  掃除機本体
２０  ホース
２１  操作手段
３０  吸込具
３１  電動機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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