(57)【要約】【課題】電動送風機を確実に保護できる電気掃除機を提供する。【解決手段】制御手段24により商用交流電源Ｅの電圧をデューティ制御して電動送風機２の電流値を一定にする。電動送風機２のオンデューティが所定値以下になると、電動送風機２のオンデューティを１００％にしてヒューズ21を溶断させる。電動送風機２の電流値を一定にしていても電動送風機２の状態を確実に検知できる。電動送風機２がロックした場合でも、電動送風機２を確実に保護できる。【選択図】        図１
2004195105.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動送風機と、
電源の電圧をデューティ制御して前記電動送風機の電流値を一定にし、かつ前記電動送風機のオンデューティが所定値以下になると、前記電動送風機の電流を所定値以下にする制御手段と
を具備したことを特徴とした電気掃除機。
【請求項２】
制御手段は、電動送風機のオンデューティが所定値以下になると、前記電動送風機の電流を上昇させてこの電動送風機と電源との閉路を電気的に開放させることで前記電動送風機の電流を所定値以下にする
ことを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
制御手段は、電動送風機の電流を上昇させて所定条件の後にこの電動送風機と電源との閉路を電気的に開放しない場合、この電動送風機への電源からの電圧の印加を停止させる
ことを特徴とした請求項２記載の電気掃除機。
【請求項４】
電源は、電池である
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電源の電圧をデューティ制御して電動送風機の電流値を一定にする電気掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電気掃除機は、電源と閉路を形成する電動送風機を備えている。この電動送風機には、この電動送風機の電流を検知する電流検知手段が接続されている。また、電動送風機には、この電動送風機に電源から供給される電力を制御する制御手段が接続されている。さらに、電源と電動送風機との閉路には、ヒューズが設けられている。そして、例えば電動送風機に異物が引っ掛かるなどにて電動送風機が駆動できなくなる状態、いわゆる電動送風機のロックの際などに、電流検知手段にて検知した電動送風機の電流値に対応した電圧値が予め設定された電流の閾値に対応した電圧の閾値よりも大きい場合には、制御手段によりヒューズを溶断させて電源と電動送風機との閉路を電気的に開放させて電動送風機を保護する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−２０６２５５号公報（第３−４頁、図３ないし図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の電気掃除機では、予め設定された電圧の閾値にて電動送風機のロックを検知している。このため、例えば電動送風機に供給される電源をデューティ制御して電動送風機の電流値を一定にし、電気掃除機を省電力化する場合には、電動送風機がロックしていても電動送風機の電圧が予め設定された閾値よりも抑制され、電動送風機のロックを検知することが容易でない。
【０００５】
この結果、電動送風機の保護が確実でないという問題点を有している。
【０００６】
本発明はこのような点に鑑みなされたもので、電動送風機を確実に保護できる電気掃除機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、電源の電圧をデューティ制御して電動送風機の電流値を一定にし、かつ電動送風機のオンデューティが所定値以下になると、電動送風機の電流を所定値以下にする制御手段を具備したものである。そして、電動送風機のオンデューティにて電動送風機の状態を検知するため、電動送風機の電流値を一定にしていても電動送風機の状態を確実に検知でき、例えば電動送風機がロックした場合などでも、電動送風機を確実に保護できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電気掃除機の第１の実施の形態の構成を図面を参照して説明する。
【０００９】
図２において、１は掃除機本体で、この掃除機本体１は、内部に収容された電動送風機２の駆動にて生じる吸気風とともに吸い込んだ塵埃を、着脱可能な図示しない集塵パックにて集塵する電気掃除機である。
【００１０】
また、この掃除機本体１には、外部から空気を吸引する本体吸込口７が開口されている。この本体吸込口７には、湾曲可能な細長略円筒状のホース体11が連通接続されている。このホース体11の先端には、電動送風機２の動作モードなどが選択可能な手許操作部12が設けられている。この手許操作部12には、掃除機本体１内の電動送風機２などの駆動状態を所定の状態、例えば弱、中、強および切の各状態に設定する複数の設定ボタン13が設けられているとともに、掃除する際に作業者が把持する把持部14が基端側に向けて突設されている。
【００１１】
さらに、この手許操作部12の先端には、伸縮可能な細長略円筒状の延長管15が着脱可能に連通接続されている。またさらに、この延長管15の先端には、例えば室内の床面の絨毯などの上に設置させて、この絨毯上の塵埃を吸い込む床ブラシ16が着脱可能に連通接続されている。
【００１２】
次に、上記第１の実施の形態の電気掃除機の内部構造を、図１を参照して説明する。
【００１３】
掃除機本体１内において、電動送風機２は電源としての商用交流電源Ｅに遮断手段としてのヒューズ21を介して電気的に直列に接続されている。このヒューズ21は、電動送風機２を最大に駆動させた際の電流値よりも小さい溶断電流を有するものを選択する。また、この電動送風機２には、電流検知手段22が電気的に直列に接続されている。さらに、電流検知手段22には、電流制御手段としての双方向性の電力制御素子であるトライアック23が電気的に直列に接続されている。このトライアック23は、商用交流電源Ｅに接続されている。そして、これら商用交流電源Ｅ、電動送風機２、電流検知手段22およびトライアック23により閉路が形成されている。
【００１４】
また、電流検知手段22とトライアック23のゲートとの間には、電動送風機２の駆動状態を制御する制御手段24が電気的に並列に接続されている。この制御手段24には、手許操作部12の設定ボタン13が電気的に接続されている。さらに、この制御手段24は、設定ボタン13の操作に応じてトライアック23のゲートに所定のパルス電圧を供給してトライアック23をオンオフさせることにより位相導通角を制御し、商用交流電源Ｅから電動送風機２への入力電圧を制御している。
【００１５】
そして、制御手段24は、電流検知手段22により電動送風機２の電流値を検知し、この検知した電流値と電動送風機２の各動作モードに応じて予め設定された所定値である一定電流値とを比較することで、トライアック23のオンの継続時間あるいは割合、すなわちオンデューティを増減させて、電動送風機２の電流値を一定にしている。
【００１６】
すなわち、制御手段24は、異物が引っ掛かるなどにて電動送風機２が駆動できなくなる状態、いわゆるロック状態となって電動送風機２の逆起電力がなくなり、電流検知手段22にて検知した電動送風機２の電流値が上昇した場合などに、トライアック23で電動送風機２のオンデューティを順次小さくし、電動送風機２の電圧を順次抑制することで電流値を一定値に戻すように制御する。
【００１７】
また、制御手段24は、ごみが溜まるなどして電流検知手段22にて検知した電動送風機２の電流値が低下した場合に、トライアック23で電動送風機２のオンデューティを順次大きくし、電動送風機２の電圧を順次上昇させることで電流値を一定値に戻すように制御する。
【００１８】
次に、上記第１の実施の形態の動作を、図３に示すフローチャートを参照して説明する。
【００１９】
まず、手許操作部12の設定ボタン13にて、電動送風機２のどの動作モードが選択されているかを制御手段24にて検知する。
【００２０】
この制御手段24は、設定ボタン13にて電動送風機２を停止させる状態、すなわち切モードが選択されているかどうかを検知する（ステップ１）。
【００２１】
このステップ１において、切モードが選択されていると制御手段24にて判断した場合には、電動送風機２を停止させ（ステップ２）、ステップ１に戻る。
【００２２】
一方、ステップ１において、切モードが選択されていないと制御手段24にて判断した場合には、設定ボタン13にて電動送風機２を最も強く駆動させる状態、すなわち強モードが選択されているかどうかを検知する（ステップ３）。
【００２３】
このステップ３において、電動送風機２の強モードが選択されていると制御手段24にて判断した場合には、制御手段24がトライアック23により位相導通角を制御することで商用交流電源Ｅから電動送風機２への入力電圧をデューティ制御して、電動送風機２の電流値を例えば９Ａの一定電流となるように制御する（ステップ４）。このとき、電動送風機２の負荷が大きくなって、電動送風機２の電流が上昇した場合には、電動送風機２の強モードの通常のオンデューティ、例えば８０％よりもオンデューティを小さくすることで、電動送風機２の電流を９Ａに抑制する。
【００２４】
一方、ステップ３において、電動送風機２の強モードが選択されていないと制御手段24にて判断した場合には、設定ボタン13にて電動送風機２を２番目に強く駆動させる状態、すなわち中モードが選択されているかどうかを検知する（ステップ５）。
【００２５】
このステップ５において、電動送風機２の中モードが選択されていると制御手段24にて判断した場合には、制御手段24がトライアック23により位相導通角を制御することで商用交流電源Ｅから電動送風機２への入力電圧をデューティ制御して、電動送風機２の電流値を例えば６Ａの一定電流となるように制御する（ステップ６）。このとき、ステップ４と同様に、電動送風機２の負荷が大きくなって、電動送風機２の電流が上昇した場合には、電動送風機２の中モードの通常のオンデューティよりもオンデューティを小さくすることで、電動送風機２の電流を６Ａに抑制する。
【００２６】
一方、ステップ５において、電動送風機２の中モードが選択されていないと制御手段24にて判断した場合には、設定ボタン13にて電動送風機２を最も弱く駆動させる状態、すなわち弱モードが選択されているかどうかを検知する（ステップ７）。
【００２７】
このステップ７において、電動送風機２の弱モードが選択されていると制御手段24にて判断した場合には、制御手段24がトライアック23により位相導通角を制御することで商用交流電源Ｅから電動送風機２への入力電圧をデューティ制御して、電動送風機２の電流値を例えば３Ａの一定電流となるように制御する（ステップ８）。このとき、ステップ４およびステップ６と同様に、電動送風機２の負荷が大きくなって、電動送風機２の電流が上昇した場合には、電動送風機２の弱モードの通常のオンデューティよりもオンデューティを小さくすることで、電動送風機２の電流を３Ａに抑制する。
【００２８】
一方、ステップ７において、電動送風機２の弱モードが選択されていないと制御手段24にて判断した場合には、ステップ１に戻る。
【００２９】
さらに、ステップ４にて、電動送風機２を９Ａの一定電流となるように制御する際に、電動送風機２のオンデューティが予め設定した所定値である第１の閾値、例えば６０％以下であるかどうかを制御手段24にて判断する（ステップ９）。
【００３０】
このステップ９にて、電動送風機２のオンデューティが６０％以下であると制御手段24にて判断した場合に、このオンデューティ６０％以下の状態が所定時間以上継続した際には、電動送風機２の逆起電力がなくなることにより電動送風機２の電流値が増加した電動送風機２が異常状態、例えばロック状態であると制御手段24が判断し、電動送風機２のオンデューティを１００％、すなわちフルオンとし、ヒューズ21を溶断させて閉路を電気的に開放する（ステップ10）ことで電動送風機２を保護し、動作を終了する。
【００３１】
一方、ステップ９にて、電動送風機２のオンデューティが６０％以下でないと制御手段24にて判断した場合には、ステップ１に戻る。
【００３２】
またさらに、ステップ６にて、電動送風機２を６Ａの一定電流となるように制御する際に、電動送風機２のオンデューティが予め設定した所定値である第２の閾値、例えば５０％以下であるかどうかを制御手段24にて判断する（ステップ11）。
【００３３】
このステップ11にて、電動送風機２のオンデューティが５０％以下であると制御手段24にて判断した場合に、このオンデューティ５０％以下の状態が所定時間以上継続した際には、電動送風機２の逆起電力がなくなることにより電動送風機２の電流値が増加した電動送風機２が異常状態、例えばロック状態であると制御手段24が判断し、ステップ10に進む。
【００３４】
一方、ステップ11にて、電動送風機２のオンデューティが５０％以下でないと制御手段24にて判断した場合には、ステップ１に戻る。
【００３５】
そして、ステップ８にて、電動送風機２を３Ａの一定電流となるように制御する際に、電動送風機２のオンデューティが予め設定した所定値である第３の閾値、例えば４０％以下であるかどうかを制御手段24にて判断する（ステップ12）。
【００３６】
このステップ12にて、電動送風機２のオンデューティが４０％以下であると制御手段24にて判断した場合に、このオンデューティ４０％以下の状態が所定時間以上継続した際には、電動送風機２の逆起電力がなくなることにより電動送風機２の電流値が増加した電動送風機２が異常状態、例えばロック状態であると制御手段24が判断し、ステップ10に進む。
【００３７】
一方、ステップ12にて、電動送風機２のオンデューティが４０％以下でないと制御手段24にて判断した場合には、ステップ１に戻る。
【００３８】
上述したように、上記第１の実施の形態では、電動送風機２の状態を電動送風機２のオンデューティにて検知し、電動送風機２のオンデューティが所定の閾値以下になると、制御手段24により電動送風機２のデューティをフルオンにしてヒューズ21を溶断させて、電動送風機２の電流を所定値以下にするため、制御手段24にて電動送風機２のロックなどの異常状態を確実に検知し、閉路を電気的に開放して電動送風機２を確実に保護できる。
【００３９】
また、ごみが溜まって電動送風機２の負荷が小さくなった場合などには、制御手段24が電動送風機２のオンデューティを大きくして電流値を一定にしようとするので、電動送風機２のロック状態の場合と反対の制御をするから、ごみが溜まった場合とロックの場合とを制御手段24が誤認することがない。
【００４０】
さらに、電動送風機２のオンデューティが所定の閾値以下になった状態が所定時間継続した際にヒューズ21を溶断させるので、例えば電流検知手段22が電動送風機２の電流値を誤検出した場合などに、電動送風機２のオンデューティが瞬間的に所定の閾値以下となった際などであっても、ヒューズ21を誤って溶断させることがなく、電動送風機２の状態の検知の信頼性を、より向上できる。
【００４１】
そして、電動送風機２を各動作モードに応じた一定電流に制御するため、電気掃除機全体として省電力化できる。
【００４２】
次に、本発明の電気掃除機の第２の実施の形態を図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４３】
この図４に示す実施の形態は、上記図１ないし図３に示す実施の形態において、電動送風機２のオンデューティが所定値以下の場合に、電動送風機２の電流を所定値以下に低減させるものである。
【００４４】
すなわち、上記図１ないし図３に示す実施の形態におけるステップ１ないしステップ８、ステップ11およびステップ12と同様のステップ１ないし８、ステップ11およびステップ12の制御をし、かつステップ９、ステップ11およびステップ12にて、電動送風機２のオンデューティが６０％、５０％および４０％以下であると制御手段24にてそれぞれ判断した場合には、ステップ10の代わりに、電動送風機２の電流を所定値以下に低減させ（ステップ21）、ステップ１に戻る。
【００４５】
この場合にも、上記第１の実施の形態と同様に、電動送風機２の状態を電動送風機２のオンデューティにて検知し、電動送風機２のオンデューティが所定の閾値以下になると、制御手段24により電動送風機２の電流を所定値以下に低減させるため、制御手段24にて電動送風機２のロックなどの異常状態を確実に検知し、閉路を電気的に開放して電動送風機２を確実に保護できる。
【００４６】
さらに、閉路を電気的に開放させるヒューズ21などを設ける必要がないため、ヒューズ21が不良などにより溶断しない場合を考慮する必要がなく、電動送風機２を確実に保護できるとともに、電気掃除機の構成をより簡略化でき、製造性を向上できる。
【００４７】
次に、本発明の電気掃除機の第３の実施の形態を図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００４８】
この図５に示す実施の形態は、上記図１ないし図３に示す実施の形態において、ヒューズ21が溶断しない場合に電動送風機２への電圧の印加を停止させるものである。
【００４９】
すなわち、上記図１ないし図３に示す実施の形態におけるステップ１ないしステップ９、ステップ11およびステップ12と同様のステップ１ないしステップ９、ステップ11およびステップ12の制御をし、ステップ10の代わりに、電動送風機２をフルオン、すなわち電動送風機２のオンデューティを１００％にする（ステップ31）。
【００５０】
そして、電動送風機２をフルオンにした状態で、例えば所定の時間経過させるなどの所定条件の後にヒューズ21が溶断したかどうかを制御手段24で判断する（ステップ32）。
【００５１】
このステップ32にて、ヒューズ21が溶断したと制御手段24にて判断した場合には、動作を終了する。
【００５２】
一方、ステップ32にて、ヒューズ21が溶断していないと制御手段24にて判断した際には、電動送風機２への電圧の印加を制御手段24により停止させ（ステップ33）、動作を終了する。
【００５３】
したがって、この第３の実施の形態によれば、電動送風機２の動作モードを制御手段24にて判断した後、各動作モードに応じて予め設定されたオンデューティの閾値により電動送風機２の状態を検知し、電動送風機２の異常状態時にはヒューズ21を溶断させるなど、上記第１の実施の形態と同様の制御をすることにより、この第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５４】
また、例えば電気掃除機の製造時に所定の溶断電流でないヒューズ21が混入された場合、あるいはヒューズ21自体が不良である場合などで、オンデューティを１００％にしてもヒューズ21が溶断しない際であっても、商用交流電源Ｅから電動送風機２への電圧の印加を制御手段24にて停止させることにより、ヒューズ21と合わせて電動送風機２を二重に保護できる。
【００５５】
なお、上記第３の実施の形態において、ステップ32を省略し、ヒューズ21が溶断したかどうかに関わらず、ステップ31の後、所定条件、例えば所定時間経過した後などに、電動送風機２への電圧の印加を必ず停止させるようにする制御も可能である。この場合には、制御手段24による制御を、より簡略化できる。
【００５６】
また、上記各実施の形態において、図６に示すように、商用交流電源Ｅの代わりに、電源としての電池である二次電池Ｂを掃除機本体１内に配設し、かつトライアック23の代わりに、電流制御手段としての駆動回路25を閉路内に配設してもよい。この場合には、電動送風機２を一定電流制御していることにより、電気掃除機を省電力化できるので、二次電池Ｂの使用可能時間、すなわち電池寿命を長くできる。
【００５７】
さらに、電源および電流制御手段は、上記商用交流電源Ｅ、二次電池Ｂ、トライアック23および駆動回路25をそれぞれ任意に組み合わせ可能であり、これら商用交流電源Ｅ、二次電池Ｂ、トライアック23および駆動回路25以外のものを用いる構成も可能である。
【００５８】
またさらに、弱、中、強の各動作モードにおける電動送風機２の電流値およびオンデューティの閾値は、任意に設定可能である。
【００５９】
そして、電動送風機２の動作モードは、上記切、弱、中、強の４段階に限定されず、より多段階にしてもよく、あるいはオンオフだけなどでもよい。
【００６０】
また、遮断手段としては、ヒューズ21以外にも、例えばＰＴＣ(Positive Temperature Coefficient)素子など、電流を大きくすることにより閉路を開放できる素子であれば、他の素子でもよい。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、電動送風機のオンデューティにて電動送風機の状態を検知するため、電動送風機の電流値を一定にしていても電動送風機の状態を確実に検知でき、電動送風機を確実に保護できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気掃除機の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】同上電気掃除機を示す斜視図である。
【図３】同上電気掃除機の制御手段による制御を示すフローチャートである。
【図４】本発明の電気掃除機の第２の実施の形態の制御手段による制御を示すフローチャートである。
【図５】本発明の電気掃除機の第３の実施の形態の制御手段による制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明の電気掃除機の他の実施の形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
２    電動送風機
24    制御手段
Ｂ    電源としての電池である二次電池
Ｅ    電源としての商用交流電源
【図１】
2004195105.tif 000003
【図２】
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【図３】
2004195105.tif 000005
【図４】
2004195105.tif 000006
【図５】
2004195105.tif 000007
【図６】
2004195105.tif 000008