(57)【要約】【課題】塵埃が詰まりにくく、かつ直接的に風量を検出してきめ細かな風量制御が行える電気掃除機を提供することを目的とする。【解決手段】塵埃を吸引するモータファンの風量を検出する風量検出手段は、塵埃を吸引する風路（ホース４の接続口５）内面の一部を構成する第１の素子層１１とその外側に断熱して設けた第２の素子層１３を有する風量検出部１０を有し、第１、第２の素子層１１、１３間に抵抗値差を生じさせて風量を検出するものである。これによって、風量検出部１０の第１の素子層１１が塵埃を吸引する風路内面の一部を構成しており風路に障害物がないため塵埃が詰まりにくく、かつ直接風が触れる第１の素子層１１とその外側の断熱した第２の素子層１３間の抵抗値差を生じさせることで、直接的に風量を検出してきめ細かな風量制御が行える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除機本体内に装備した塵埃を吸引するモータファンと、吸引した塵埃を集塵する集塵室と、塵埃を吸引するモータファンの風量を検出する風量検出手段と、風量検出手段からの信号に基づきモータファンに供給する電力を制御する電力制御手段とを備え、前記風量検出手段は、塵埃を吸引する風路内面の一部を構成する第１の素子層とその外側に断熱して設けた第２の素子層を有する風量検出部と、風量検出部における第１、第２の素子層間の抵抗値差を増幅する差動増幅手段とを有した電気掃除機。
【請求項２】
風量検出部の第１の素子層を集塵室とモータファンとの間の掃除機本体内の隔壁部に配置した請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
風量検出部の第１の素子層をモータファン後方の掃除機本体内の排気部に配置した請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項４】
風量検出部の第１の素子層を床ノズルと集塵室とを連絡する延長管に配置した請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項５】
風量検出部の第１の素子層を床ノズルの内部に配置した請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項６】
風量検出部は、大小径の異なる２つのリング状の第１、第２の素子層と、第１、第２の素子層の間に配した断熱性を有するスペーサーとを有する構成とした請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項７】
風量検出手段を塵埃量検出用の塵埃検出手段、またはモータファンに供給する電力を制御する電力制御手段と一体化して配置した請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項８】
第１、第２の素子層間の抵抗値差から熱流速値を求める熱流速演算手段を備えた請求項１〜７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、風量を検出してモータファンの吸引力を制御する電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気掃除機において、直接的に風量を検出してモータファンの吸引力を制御するものとしては、風路内に風力に応答して回転する発電機を設け、その発電量で風量を検出するもの（例えば、特許文献１参照）、あるいは熱線や薄膜白金の発熱体を風路に配置し、風量によるこれら発熱体の放熱量の変化を検出するもの（例えば、特許文献２、３参照）が知られている。
【特許文献１】特開平４−３１２５４２号公報
【特許文献２】特開昭５８−１１６３３４号公報
【特許文献３】特開平８−１１７１６２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、前記従来の構成では、いずれも吸入した塵埃を含む吸気の風路に、発電機のロータとファン、熱線あるいは発熱体を収納したサブダクトを配置するため、吸入した塵埃が詰まり易くなるおそれがあった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、塵埃が詰まりにくく、かつ直接的に風量を検出してきめ細かな風量制御が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】
【０００５】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、掃除機本体内に装備した塵埃を吸引するモータファンと、吸引した塵埃を集塵する集塵室と、塵埃を吸引するモータファンの風量を検出する風量検出手段と、風量検出手段からの信号に基づきモータファンに供給する電力を制御する電力制御手段とを備え、前記風量検出手段は、塵埃を吸引する風路内面の一部を構成する第１の素子層とその外側に断熱して設けた第２の素子層を有する風量検出部と、風量検出部における第１、第２の素子層間の抵抗値差を増幅する差動増幅手段とを有したものである。
【０００６】
これによって、風量検出手段を構成する風量検出部の第１の素子層が塵埃を吸引する風路内面の一部を構成しており風路に障害物がないため塵埃が詰まりにくく、かつ直接風が触れる第１の素子層とその外側の断熱した第２の素子層間の抵抗値差を差動増幅手段で増幅することで、直接的に風量を検出してきめ細かな風量制御が行える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気掃除機は、塵埃が詰まりにくく、かつ直接的に風量を検出してきめ細かな風量制御が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、掃除機本体内に装備した塵埃を吸引するモータファンと、吸引した塵埃を集塵する集塵室と、塵埃を吸引するモータファンの風量を検出する風量検出手段と、風量検出手段からの信号に基づきモータファンに供給する電力を制御する電力制御手段とを備え、前記風量検出手段は、塵埃を吸引する風路内面の一部を構成する第１の素子層とその外側に断熱して設けた第２の素子層を有する風量検出部と、風量検出部における第１、第２の素子層間の抵抗値差を増幅する差動増幅手段とを有した電気掃除機とするものである。これによって、風量検出手段を構成する風量検出部の第１の素子層が塵埃を吸引する風路内面の一部を構成しており風路に障害物がないため塵埃が詰まりにくく、かつ直接風が触れる第１の素子層とその外側の断熱した第２の素子層間の抵抗値差を差動増幅手段で増幅することで、直接的に風量を検出してきめ細かな風量制御が行える。
【０００９】
第２の発明は、特に、第１の発明において、風量検出部の第１の素子層を集塵室とモータファンとの間の掃除機本体内の隔壁部に配置したことにより、掃除機本体内の隔壁部でより精度の良い風量検出が行える。
【００１０】
第３の発明は、特に、第１の発明において、風量検出部の第１の素子層をモータファン後方の掃除機本体内の排気部に配置したことにより、掃除機本体内の排気部でより精度の良い風量検出が行える。
【００１１】
第４の発明は、特に、第１の発明において、風量検出部の第１の素子層を床ノズルと集塵室とを連絡する延長管に配置したことにより、延長管でより精度の良い風量検出が行える。
【００１２】
第５の発明は、特に、第１の発明において、風量検出部の第１の素子層を床ノズルの内部に配置したことにより、床ノズルの内部でより精度の良い風量検出が行える。
【００１３】
第６の発明は、特に、第１〜第５のいずれか１つの発明において、風量検出部は、大小径の異なる２つのリング状の第１、第２の素子層と、第１、第２の素子層の間に配した断熱性を有するスペーサーとを有した構成とすることにより、風量検出部においてホース内に発生する乱流や、表層流の影響をさらに低減できるため、安定した風量検出を行うことが可能となる。
【００１４】
第７の発明は、特に、第１の発明において、風量検出手段を塵埃量検出用の塵埃検出手段、またはモータファンに供給する電力を制御する電力制御手段と一体化して配置したことにより、より小型で取り扱いが容易な風量検出手段とすることができる。
【００１５】
第８の発明は、特に、第１〜第７のいずれか１つの発明において、第１、第２の素子層間の抵抗値差から熱流速値を求める熱流速演算手段を備えたことにより、より俊敏な応答の風量検出手段とすることができる。
【００１６】
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って本発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における電気掃除機を示している。
【００１８】
図１に示すように、電気掃除機は、掃除機本体１と、蓋１ａの開閉で取り出せる紙袋を有して吸引した塵埃を集塵する集塵室２と、掃除機本体１内の集塵室２後方に装備した塵埃を吸引するモータファン３と、集塵室２の前部に接続口５を介して掃除機本体１に接続したホース４と、ホース４の先端パイプに設けた動作設定を行う手元操作部６と、ホース４と接続された延長管７と、延長管７の先端に装備し吸引風により塵埃を吸引する床ノズル８とを有している。
【００１９】
そして、図２に示すように、塵埃を吸引する風路（ここではホース４の接続口５）には風量検出部１０を設けている。この風量検出部１０は、塵埃を吸引する風路内面の一部を構成する第１の素子層１１とその外側に空気層１２を設けて断熱した第２の素子層１３とを有している。
【００２０】
第１、第２の素子層１１、１３は、高強度で、かつ高熱伝導性の厚みの薄い材料を埋め込んだものである。これらの素子層１１、１３にはサーミスタを印刷により形成し、極めて近い定数にトリミングしている。高強度で、かつ高熱伝導性の薄い材料としては、高分子フィルムを高温（熱分解）処理によりグラファイト化するという方法で作られた単結晶に近い構造を持つ「高配向性」グラファイトフィルムを使用している。このグラファイトフィルムは、高い熱伝導性とフレキシブル性などの特長を持っており、風量検出部１０に用いるのに適している。
【００２１】
次に、図３（ａ）に示すように、風量検出部１０と、風量検出部１０における第１、第２の素子層１１、１３間の抵抗値差を増幅する差動増幅手段２７とにより塵埃を吸引するモータファン３の風量を検出する風量検出手段３０を構成しており、電力制御手段２８は、風量検出手段３０の差動増幅手段２７からの信号に基づきモータファン３に供給する電力を制御するものである。
【００２２】
また、図３（ｂ）に示すように、第１の素子層１１に印刷されたサーミスタ１５ａ、１５ｂと、第２の素子層１３に印刷されたサーミスタ１６ａ、１６ｂは風量検出部１０を構成し、ＯＰアンプ１７〜１９、高精度抵抗２０〜２６は差動増幅手段２７を構成している。そして、サーミスタ１５ａ、１５ｂの抵抗値と、サーミスタ１６ａ、１６ｂの抵抗値は製造時に極めて近い値にトリミングされており、モータファン３が停止している時の抵抗値は等しい。モータファン３が駆動されて、ホース４内部を吸引空気が通過すると、この吸気により風路が空冷されるため、第１の素子層１１に印刷されたサーミスタ１５ａ、１５ｂの抵抗値は大きくなって行く。他方、空気層１２で空気断熱された第２の素子層１３は室温のままであり、そこに印刷されたサーミスタ１６ａ、１６ｂの抵抗値は殆ど変化しない。従って、吸気風量による空冷度合いに応じた抵抗値差が生じ、その差がＯＰアンプ１７〜１９、高精度抵抗２０〜２６で構成した差動増幅手段２７で増幅され、出力Ｖｏとして電力制御手段２８へ出力されるものである。
【００２３】
以上のように構成された電気掃除機について、以下、その動作、作用を説明する。
【００２４】
まず、使用者がコードリールから電源コードを引き出し、商用電源コンセントに電源コードのプラグを差し込み、手元操作部６の”入／切”スイッチ（図示せず）をオンすると、電力制御手段２８がその信号を受け、モータファン３を駆動させる。駆動が開始されると、モータファン３の前方の集塵室２が負圧になりホース４、延長管７、床ノズル８を通じて、床面が負圧になって行く。この負圧を利用し床面上の塵埃を吸い込む。吸引された塵埃は、床ノズル８から延長管７、ホース４を通じて掃除機本体１内の集塵室２にセットされた紙袋内に捕集されて行くことで、掃除を行うことができる。
【００２５】
モータファン３が駆動され吸気風量が増えると、第１、第２の素子層１１、１３間の抵抗値差が増え、差動増幅手段２７の出力電圧Ｖｏは大きくなる。逆に、紙袋やホース４などに塵埃が溜ると吸引風量が減少し、抵抗値差も減少するため、差動増幅手段２７の出力電圧Ｖｏは小さくなる。電力制御手段２８はこの出力電圧Ｖｏと予め定められた数点の比較値とを比較し、モータファン３を駆動する電力を制御することで、きめ細かな風量制御が行うことができる。比較値としては、騒音に配慮して電力制限をかけるための比較値、カーテンなどを吸引した時に風量を弱めるための比較値、床面から床ノズル８が離れたことを検出するための比較値などがある。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば、風量検出手段３０を構成する風量検出部１０の第１の素子層１１が塵埃を吸引する風路内面の一部を構成しており風路に障害物がないため塵埃が詰まりにくく、かつ直接風が触れる第１の素子層１１とその外側の断熱した第２の素子層１３間の抵抗値差を差動増幅手段２７で増幅することで、直接的に風量を検出してきめ細かな風量制御が行えるものである。すなわち、使い勝手が良く、メンテナンスフリーの風量検出手段を有した電気掃除機を提供することができる。
【００２７】
なお、本実施の形態では、集塵室２に紙袋を用いた場合を示したが、紙パックレス式の電気掃除機であってもそのまま適用することができる。また、風量検出部１０の第１の素子層１１を、集塵室２とモータファン３との間の掃除機本体１内の隔壁部に配置する、モータファン３後方の掃除機本体１内の排気部に配置する、床ノズル８と集塵室２とを連絡する延長管７に配置する、あるいは床ノズル８の内部に配置するようにしても同様の動作、機能、効果を実現することができる。
【００２８】
また、風量検出部１０は、大小径の異なる２つのリング状の第１、第２の素子層１１、１３と、第１、第２の素子層１１、１３の間に配した断熱性を有する複数のスペーサーとを有し、全体としてリング状（筒状）をした風量検出部として風路を形成するようにしてもよい。この場合は、風量検出部１０においてホース４内に発生する乱流や、表層流の影響をさらに低減できるため、安定した風量検出を行うことが可能となる。
【００２９】
また、第１、第２の素子層１１、１３の材料としては、「高い強度」、「良好な熱拡散性」、「軽くて薄い」という特性を有する材料で有れば良く、高強度アルミ合金や、窒化アルミ、炭素繊維、グラファイトなども使用できる。
【００３０】
また、風量検出部１０と、風路（接続口など）との接合部にはコーティング処理を施すことにより、段差をなくし風の流れを円滑にすることができる。
【００３１】
（実施の形態２）
図４、図５は、本発明の実施の形態２における電気掃除機を示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
図４に示すように、本実施の形態における電気掃除機は、風量検出手段３０を塵埃量検出用の塵埃検出手段２９と一体化してホース４の接続口５に配置している。塵埃検出手段２９は、一般的に知られているもので、外来光の影響を低減するために所定の周波数の変調信号で発光する発光素子とこれに対向する受光素子よりなる。
【００３３】
なお、風量検出手段３０はモータファン３の収納室に併設された電力制御手段２８と一体化させることもできる。電力制御手段２８は、具体的には、商用交流電源の電源電圧を検出する電圧検出手段と、入力電流を検出する電流センサと、直流電源と、モータファン３の電力を制御するパワー素子と、マイクロコンピュータから構成され、モータファン３上のスペースに収納される。
【００３４】
そして、図５に示すように、塵埃検出手段２９の変調された出力信号Ａと、風量検出手段３０の風量信号Ｂとを信号重畳手段３１で重畳して出力している。電力制御手段２８はこの重畳された信号を入力して、そのパルス周期から風量信号Ｂ、変調成分から塵埃量の出力信号Ａとに分離して、各々の信号に基づいて、モータファン３の入力電力を制御する。例えば、塵埃が多いときは、モータファン３への入力電力を増やして吸引を強くし、逆に、塵埃が少ないときは、モータファン３の入力電力を減らして、消費電力を節約する。
【００３５】
以上のように、本実施の形態によれば、風量検出手段３０と塵埃検出手段２９、または電力制御手段２８とを一体化して配置しているので、より小型で取り扱いが容易な風量検出手段３０としている。
【００３６】
（実施の形態３）
図６、図７は、本発明の実施の形態３における電気掃除機を示している。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図６に示すように、本実施の形態における電気掃除機は、風量検出部１０を構成する第１、第２の素子層１１、１３間に既知の熱伝導率と厚さをもたせた熱抵抗層３２を設けたものである。
【００３８】
そして、図７に示すように、第１、第２の素子層１１、１３間の抵抗値差から、熱流速演算手段３３で熱流速値を求めている。この熱流速値を、差動増幅手段２７の出力する風量信号に信号重畳手段３４で重畳して出力している。
【００３９】
電力制御手段２８はこの重畳された信号を入力して、ローパスフィルタを通過させた後の信号を風量信号として、ハイパスフィルタを通過させた後の信号を熱流速信号としている。そして、各々の信号に基づいて、モータファン３の入力電力を制御する。
【００４０】
熱流束とは単位面積を流れるエネルギー（熱流）量を示すもので、温度変化はこのエネルギー流の結果によるものなので、熱流束が分かれば温度の予測することができる。すなわち、吸気による空冷度合いを予測して、より俊敏な応答性を持たせることができる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態によれば、第１、第２の素子層１１、１３間の抵抗値差から熱流速値を求める熱流速演算手段３３を備えたことにより、より俊敏な応答の風量検出手段とすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、塵埃が詰まりにくく、かつ直接的に風量を検出してきめ細かな風量制御が行えるので、掃除機タイプにかかわらず適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体を示す斜視図
【図２】（ａ）同電気掃除機のホースの接続口を示す斜視図（ｂ）（ａ）のＡ−Ａ線による断面図
【図３】（ａ）同電気掃除機の回路ブロック図（ｂ）同電気掃除機の差動増幅手段の回路図
【図４】本発明の実施の形態２における電気掃除機のホースの接続口を示す部分側面図
【図５】（ａ）同電気掃除機の回路ブロック図（ｂ）同電気掃除機の重畳信号を示す波形図
【図６】本発明の実施の形態３における電気掃除機のホースの接続口を示す断面図
【図７】同電気掃除機の回路ブロック図
【符号の説明】
【００４４】
１  掃除機本体
２  集塵室
３  モータファン
４  ホース
５  接続口
６  手元操作部
７  延長管
８  床ノズル
１０  風量検出部
１１  第１の素子層
１２  空気層
１３  第２の素子層
２７  差動増幅手段
２８  電力制御手段
２９  塵埃検出手段
３０  風量検出手段
３１、３４  信号重畳手段
３２  熱抵抗層
３３  熱流速演算手段
【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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