(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御信号で駆動するスイッチング素子を介して交流電源に接続されるモータとこのモータに接続されたファンとからなる電動送風機と、前記スイッチング素子に制御信号を供給する制御部と、前記モータに印加する交流電圧のゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部と、前記モータに流れる負荷電流を検出する電流検出部とを備えた電気掃除機において、
前記制御部は、
その動作モードを、所定の出力タイミングで前記制御信号を出力する準備モードまたは前記制御信号の出力タイミングを可変とする掃除モードに設定する動作モード設定手段と、
前記準備モードにおいて、前記電流検出部で検出された負荷電流値に基づく補正値を記憶する記憶手段と、
前記掃除モードにおいて、前記電流検出部が検出した負荷電流を所定のサンプリング周期でかつゼロクロスタイミングを基点として所定の回数サンプリングし負荷電流瞬時値として取込む負荷電流瞬時値取込み手段と、
負荷電流のサンプリング周期に応じ、ゼロクロスタイミングを基準とした正弦関数値を出力する関数値出力手段と、
前記負荷電流瞬時値取込み手段が取込んだ負荷電流瞬時値と前記準備モードで記憶された補正値と関数値出力手段が出力した正弦関数値とから負荷電流補正合計値を算出し、この負荷電流補正合計値と予め設定されたしきい値とを参照して、前記スイッチング素子へ出力されるトリガ信号のタイミングを決定するタイミング決定手段とを具備したことを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
制御信号で駆動するスイッチング素子を介して交流電源に接続されるモータとこのモータに接続されたファンとからなる電動送風機と、上記スイッチング素子に制御信号を供給する制御部と、前記モータに印加する交流電圧のゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部と、前記モータに流れる負荷電流を検出する電流検出部とを備えた電気掃除機において、
前記制御部は、
その動作モードを、所定の出力タイミングで前記制御信号を出力する準備モードまたは前記制御信号の出力タイミングを可変とする掃除モードに設定する動作モード設定手段と、
前記準備モードにおいて、予め設定されたしきい値を前記電流検出部で検出された負荷電流値に基づいて補正した補正しきい値を記憶する記憶手段と、
前記掃除モードにおいて、前記電流検出部が検出した負荷電流を所定のサンプリング周期でかつゼロクロスタイミングを基点として所定の回数サンプリングし負荷電流瞬時値として取込む負荷電流瞬時値取込み手段と、
負荷電流のサンプリング周期に応じ、ゼロクロスタイミングを基準とした正弦関数値を出力する関数値出力手段と、
前記負荷電流瞬時値取込み手段が取込んだ負荷電流瞬時値と関数値出力手段が出力した正弦関数値とから負荷電流補正合計値を算出し、この負荷電流補正合計値と前記補正しきい値とを参照して、前記スイッチング素子へ出力されるトリガ信号のタイミングを決定するタイミング決定手段とを具備したことを特徴とする電気掃除機。
【請求項３】
前記準備モードで動作した後でないと前記掃除モードは動作できないことを特徴とする請求項１あるいは２記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記制御部は、前記モータに印加する交流電圧の半周期において前記スイッチング素子へ出力される制御信号の出力タイミングからゼロクロスまでの間の前記負荷電流瞬時値を使用して、動作モードの制御を行うことを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【請求項５】
前記掃除モードでの掃除情報を報知する報知部は、前記準備モードの動作終了を報知する報知部とを兼ねていることを特徴とする請求項１あるいは２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、交流電源で駆動するファンモータを備えた電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
交流電源で駆動するファンモータを備えた電気掃除機では、ファンモータに流れる負荷電流を電流検出手段で検出し、この検出電流値に基づいて位相制御することにより電気掃除機の消費電力を調整していた。
【０００３】
しかし、この電流検出部の特性にばらつきがあるため、検出電流値にもばらつきが発生していた。したがって、電流検出部の特性にばらつきに応じて前記消費電力を調整する必要があった(第１例)。
【０００４】
また、ファンモータは巻線を備え誘導性の特性を持っているため、電圧と電流に位相差が生じる。そして、個々のファンモータ間においては巻線のインピーダンスばらつきがある。このため、ファンモータに流れる負荷電流が同じであっても、個々のファンモータ間の電圧と電流と位相差の違いにより消費電力が異なるという現象が生じる。このために所定の電圧をファンモータに印加しても、個々のファンモータ間で消費電力がばらつくため、この消費電力のばらつきを調整する必要があった(第２例)。
【０００５】
第１例及び第２例のように消費電力のばらつきを調整する発明は、特許文献1及び2に開示されている。これら文献には、掃除機に電力計を接続して所定の電力でモータを駆動
したうえで、位相制御を行うために検出電流と比較するしきい値を補正したものを記憶あるいは検出電流値を補正するための補正値を記憶させるようにすることによって調整している。
【特許文献１】特開平０９−１２２０５２号公報
【特許文献２】特開２０００−１６６８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、前記公報のものでは、しきい値を補正したものを記憶あるいは検出電流値を補正するための補正値を記憶させる状態とするために、電気掃除機で消費される電力が所定の値となるように電力計の出力に基づいて位相角を調整しなければならなかった。
【０００７】
このため、前記例1及び例2の消費電力のばらつきを調整することは容易でなかった。
【０００８】
本願発明の目的は、電流検出部のばらつきや個々のファンモータに巻線インピーダンスばらつきに起因する電気掃除機の消費電力のばらつきを簡単な回路構成を用いて軽減することができる電気掃除機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、制御信号で駆動するスイッチング素子を介して交流電源に接続されるモータとこのモータに接続されたファンとからなる電動送風機と、前記スイッチング素子に制御信号を供給する制御部と、前記モータに印加する交流電圧のゼロクロスタイミングを検出するゼロクロス検出部と、前記モータに流れる負荷電流を検出する電流検出部とを備えた電気掃除機において、前記制御部は、その動作モードを、所定の出力タイミングで前記制御信号を出力する準備モードまたは前記制御信号の出力タイミングを可変とする掃除モードに設定する動作モード設定手段と、前記準備モードにおいて、前記電流検出部で検出された負荷電流値に基づく補正値を記憶する記憶手段と、前記掃除モードにおいて、前記電流検出部が検出した負荷電流を所定のサンプリング周期でかつゼロクロスタイミングを基点として所定の回数サンプリングし負荷電流瞬時値として取込む負荷電流瞬時値取込み手段と、負荷電流のサンプリング周期に応じ、ゼロクロスタイミングを基準とした正弦関数値を出力する関数値出力手段と、前記負荷電流瞬時値取込み手段が取込んだ負荷電流瞬時値と前記準備モードで記憶された補正値と関数値出力手段が出力した正弦関数値とから負荷電流補正合計値を算出し、この負荷電流補正合計値と予め設定されたしきい値とを参照して、前記スイッチング素子へ出力されるトリガ信号のタイミングを決定するタイミング決定手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、準備モードで電流検出部のばらつきを調整できるとともに、掃除モードでファンモータの巻線インピーダンスのばらつきを調整できるので、電気掃除機の消費電力のばらつきを簡単な回路構成を用いて軽減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１を用いて電気掃除機の構成を説明する。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パンパ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の状態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。
【００１３】
電気掃除機本体２１は、内部に電動送風機２６、集塵部としての集塵袋２７を設け、電動送風機２６の吸気風を集塵袋２７内を通過させることでこの集塵袋２７で塵挨を分離し集塵するようになっている。
【００１４】
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の後側側面に大径の従動後輪２８を設けている。
【００１５】
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の他端は手元操作部３１に連通している。
【００１６】
手元操作部３１は電動送風機２６の動作を「ＯＦＦ」も含めて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。手元操作部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が手元操作部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挨を吸い込む吸込口を設けた床ブラシ部材３５を着脱自在に取付けている。電気掃除機本体２１内には、電気掃除機を制御する制御部１０を実装した回路基板１０１が組み込まれている。
【００１７】
次に、図２を参照して、この制御部１０を含む電気掃除機制御装置１００について説明する。商用交流電源１が、トリガ信号で駆動するスイッチング素子、例えば、双方向性３端子サイリスタ２（以下「３端子サイリスタ２」と呼ぶ。）、電流検出部３、電流ヒューズ４、および交流電源で駆動するブラシ付モータ５が直列に接続されている。
【００１８】
電動送風機２６は、主にブラシ付モータ５とファン１３とから構成されている。ブラシ付モータ５は、例えば、ブラシ（図示せず）と、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である。ファン１３はブラシ付モータ５の回転軸に接続された遠心型ファンである。前記電流検出部３は、例えば、電流トランス、またはホール素子からなり、ブラシ付モータ５に流れる負荷電流を検出する。
【００１９】
このブラシ付モータ５に印加する交流電源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。
【００２０】
また、制御部１０は、マイクロプロセッサ７、メモリ８、およびＡ／Ｄ変換の機能を有するＩ／Ｏポート９から構成される。メモリ８は、メモリ８ａ及び不揮発性メモリ８ｂを含む。不揮発性メモリ８ｂ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。一方、このメモリ８ａは、不揮発性メモリ８ｂのデータやマイクロプロセッサ７の演算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である。
【００２１】
そして、電流検出部３が検出した負荷電流は、ダイオードなどで構成される整流部１１で整流された後、電圧値に変換され、Ｉ／Ｏポート９に入力される。整流部１１は、例えば、４つのダイオードをブリッジ接続した全波整流回路や、１つのダイオードを利用した半波整流回路である。Ｉ／Ｏポート９に入力される電圧は、電解コンデンサなどにより平滑されていないので、交流電圧に応じた周期性を持った波形となる。Ｉ／Ｏポート９は、アナログの負荷電流値をデジタル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。
【００２２】
また、手元操作部３１からの指示信号等がＩ／Ｏポート９に入力される。
【００２３】
そして制御部１０は、負荷電流の取込み、ゼロクロスタイミングの取込み、および指示信号等の取込みを行うとともに、３端子サイリスタ２のゲート端子にトリガとなる制御信号を出力するようになっている。
【００２４】
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（ａ）に示す波形をもった電源電圧が印加され、制御部１０から３端子サイリスタ２のゲート端子に図３（ｃ）に示すタイミングで制御信号が供給されると、３端子サイリスタ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、電動送風機２６の端子間には図３（ｄ）に示す電圧が発生する。
【００２５】
このとき、ゼロクロス検出部６からは、図３（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。交流電圧の周期をＴｖ（ｓｅｃ）、この交流電圧のゼロクロスタイミングから制御信号が出力するまでの時間をｔ（ｓｅｃ）とすると、３端子サイリスタ２の導通角φ（％）は、φ＝｛（Ｔｖ／２）一ｔ｝／（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制御信号が出力するまでの時間ｔ（ｓｅｃ）を、遅延時間と呼ぶ。
【００２６】
また、整流部１１が全波整流回路の時の、Ｉ／Ｏポート９に入力される電動送風機２６の負荷電流値の波形は、例えば、図３（ｅ）に示すようになる。整流部１１が半波整流回路の時の負荷電流値の波形は、例えば、図３（ｆ）に示すようになる。このように、Ｉ／Ｏポート９に入力される負荷電流値の波形は、電解コンデンサなどにより平滑されていないので、周期性を持った形となる。
【００２７】
次に、図４を参照して制御部１０が有する各機能について説明する。制御部１０は、主に、動作モード認識部（動作モード設定手段）４２、負荷電流瞬時値取込み部５１、負荷電流最大値判別部５２、関数値出力部５２ａ、合計値算出部５３、タイミング決定部５４、および負荷電流最大値誤差演算部５５からなる。動作モード認識部４２は、動作モード切替部４１の電圧を認識し、制御部１０自体の動作モードを準備モードまたは掃除モードに切替える。掃除モードは、電気掃除機使用者が通常に使用するときの制御部１０の動作モードである。一方、準備モードは、製品出荷前に実行されるもので、電気掃除機の使用者が接することがない制御部１０の動作モードである。
【００２８】
準備モードにおいては、基準負荷として、例えば、予め電気的特性を把握してある基準電動送風機、抵抗負荷、または電子負荷などを用意し、電気掃除機制御装置１００に接続する。そして、タイミング決定部５４は予め設定した所定の遅延時間で制御信号を出力する。
【００２９】
そして、負荷電流瞬時値取込み部５１は、予め設定したサンプリング周期で電流検出部３から検出された負荷電流瞬時値Ｉｎを取得し、その負荷電流瞬時値Ｉｎを負荷電流最大値判別部５２に渡す。負荷電流最大値判別部５２は、ゼロクロスタイミングを基点として所定回数サンプリングした負荷電流瞬時値（Ｉ１、Ｉ２、．．．、Ｉｎ）をそれぞれ比較し、その中から負荷電流最大値Ｉｚを得る。そして、この負荷電流最大値Ｉｚを負荷電流最大値誤差演算部５５へ渡す。負荷電流最大値誤差演算部５５は、負荷電流最大値Ｉｚと予め設定された負荷電流最大基準値Ｉｐとを比較し、その誤差に応じて補正値Ｉｄを求め、その補正値Ｉｄを不揮発性メモリ８ｂに記憶させる。補正値Ｉｄはデータテーブルや数式から求める。負荷電流最大値Ｉｚの算出周期は、例えば、図３（ｅ）の場合は交流電源電圧の半周期、図３（ｆ）の場合は交流電源電圧の一周期である。
【００３０】
次に、掃除モードにおいて、負荷電流瞬時値取込み部５１は、所定のサンプリング周期で電流検出部３から検出された負荷電流瞬時値Ｉｎを取得し、合計値算出部５３に渡す。関数値出力部５２ａは、負荷電流瞬時値Ｉｎのサンプリング回数に応じて正弦関数値Ａｎを取得し、その正弦関数値Ａｎを合計値算出部５３に渡す。
【００３１】
合計値算出部５３の機能は、負荷電流瞬時値Ｉｎを補正値Ｉｄで補正して負荷電流補正値Indを得て、この負荷電流補正値Ｉndと正弦関数値Ａｎとを掛け合わせ負荷電流位相補正値Ｊｎを算出する。そして、その負荷電流位相補正値Ｊｎを所定のサンプリング回数分加算して負荷電流補正合計値Ｊsumを算出し、その負荷電流補正合計値Ｊsumを前記タイミング決定部５４へ渡す。タイミング決定部５４は、負荷電流補正合計値Ｊsumと予め設定されたしきい値である負荷電流設定値Ｉｇとを比較して誤差を求め、その誤差から遅延時間の指示値ｔsを算出し、その指示値ｔsに応じてトリガ信号を出力する。
【００３２】
なお、準備モードにおいて、負荷電流最大値判別部４３は、負荷電流最大値Ｉｚを不揮発性メモリ３２ｂに記憶させ、そして、掃除モードにおいて、負荷電流最大値誤差演算部４６は、負荷電流最大値Ｉｚと予め設定された負荷電流最大基準値Ｉｐとを比較し、その誤差に応じて負荷電流誤差Ｉｄを求め、その負荷電流誤差Ｉｄを負荷電流演算部４４に出力することも可能である。そして、タイミング決定部４５は、負荷電流誤差Ｉｄと予め設定された電流比較値である負荷電流下限値Ｉｇ１および負荷電流上限値Ｉｇ２を比較して、その比較結果から遅延時間指令値ｔｓを算出し、その指令値ｔｓに応じて制御信号を出力する。この場合、負荷電流最大値Ｉｚ自体が補正値を構成する。
【００３３】
次に、制御部１０のメモリ８に設定されているデータテーブル１６を説明する。図５に示すデータテーブル１６は、遅延時間指令値ｔｓとそれぞれしきい値である負荷電流下限値Ｉｇ１および負荷電流上限値Ｉｇ２との関係を示すデータテーブルの例である。
【００３４】
まず、データテ一ブル１６の各値について説明する。データテーブル１６には、制御信号の出力タイミングである遅延時間指令値ｔｓとしてｎ＋１個の設定値Ｕ０、Ｕ１、Ｕ２、…、Ｕｎ（但し、Ｕｎ＜…＜Ｕ２＜Ｕ１＜Ｕ０である。）が設定されているとともに、この遅延時間指令値ｔｓに応じた負荷電流下限値Ｉｇ１として、ｎ個の設定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘｎ（但し、Ｘｎ＞…＞Ｘ３＞Ｘ２＞Ｘ１である。）と、同様に負荷電流上限値Ｉｇ２として、ｎ個の設定値Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３、…、Ｙｎ（但し、Ｙｎ…＞Ｙ３＞Ｙ２＞Ｙ１である。）が設定されている。これら負荷電流下限値Ｉｇ１と負荷電流上限値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＜Ｙｎとなっている。
【００３５】
この電気掃除機制御装置１００は（図２参照）、制御部１０から３端子サイリスタ２にトリガとなる制御信号を出力することで電動送風機２６を駆動する。そして、集塵袋２７に塵挨が捕捉されていない状態で、制御部１０は、電動送風機２６の吸気風量がＱＯ以上になるように、遅延時間指令値ｔｓをＵ０に設定する。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。
【００３６】
この状態で、電動送風機２６を駆動して掃除を開始することで集塵袋２７に塵挨が捕捉されるようになる。塵挨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、負荷電流補正合計値ＪsumがＡ点から負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘ１に向かって徐々に低下する。
【００３７】
そして、負荷電流補正合計値Ｊsumが負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘ１以下になると、制御信号を出力するタイミングを決める遅延時間指令値ｔｓを、Ｕ０からＵ１へ短く変更し、３端子サイリスタ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、負荷電流補正合計値ＪsumはＹ１となり、電動送風機２６の入力電力は増大する。
【００３８】
さらにその後、塵挨の捕捉が進むにつれて、集塵袋２７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、負荷電流補正合計値Ｊsumが今度は負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘ２に向かって徐々に低下する。
【００３９】
そして、負荷電流補正合計値Ｊsumが負荷電流下限値１の設定値Ｘ２以下になると、制御信号を出力するタイミングを決める遅延時間指令値ｔｓを、Ｕ１からＵ２に短く変更し、３端子サイリスタ２の導通角をさらに大きくし、電動送風機２６の吸気風量を増大させる。このとき、負荷電流補正合計値ＪsumはＹ２となり、電動送風機２６の入カ電力は増大する。
【００４０】
このように、集塵袋２７への塵挨の捕捉が進むにつれて、負荷電流補正合計値Ｊsumが、それぞれ負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、…以下になることで、遅延時間指令値ｔｓをＵ０、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３、…へと変化させる。そして、その後、負荷電流補正合計値Ｊsumが負荷電流下限値Ｉｇ１の設定値Ｘｎ以下になって、遅延時間指令値ｔｓをＵｎとした後は、負荷電流補正合計値Ｊsumが低下しても遅延時間指令値ｔｓを変更しない。
【００４１】
さらにこの状態で、集塵袋２７への塵挨の捕捉が進み、負荷電流補正合計値Ｊsumが減少すると、制御部１０は集塵袋２７に捕捉された塵挨が満杯に近いと判断し、報知部４０へ信号を出力し、電気掃除機使用者へ集塵袋２７の交換を促す。
【００４２】
次に、各制御ルーチンの説明をする。
【００４３】
制御部１０は、メモリ８に予め記憶された制御プログラムに従って図７に示すメイン処理を行う。このメイン処理では、先ず、ステップＳ１にて、電気掃除機の各種初期設定を行う。そして、ステップＳ２にて、運転モード切替部４１の電圧を判断する。その電圧がＶ１でないと、電気掃除機は準備モードに設定される(ステップＳ３)。そして、一定の遅延時間で制御信号を出力し(ステップＳ４)、図８を参照して後述する準備モードメインループが実行される(ステップＳ５)。この準備モードが実行されると後述するように準備モードが実行されたことを記憶される。例えば、準備モードが実行されたこと示すフラグを不揮発性メモリ８ｂに設定する。また、報知部４０に信号が出力されて、例えばＬＥＤを点滅させて、準備モードが終了したことを知らせている。
【００４４】
この報知部４０は掃除モードにおいて集塵袋２７に捕捉された塵埃が満杯に近いことを電気掃除機使用者に知らせるようにするもので、この報知部４０に準備モードが終了したことを報知することを兼務させるようにしたので、準備モードが終了したことを報知する報知部を設ける必要をなくすことができ、スペース及びコストの削減を行うことができる。
【００４５】
一方、ステップＳ２において、電圧がＶ１であると判断すると、ステップＳ６にて、電気掃除機を掃除モードに設定する。次に、準備モードが実行されたかが判定される(ステップＳ７)。この判定は、不揮発性メモリ８ｂに準備モードが実行されたこと示すフラグが設定されているかで判定している。
【００４６】
このステップＳ７の判定で「ＹＥＳ」と判定された場合には、図９を参照して後述する掃除モードのメインループが実行される(ステップＳ８)。つまり、一度も準備モードで動作したことがない場合は、掃除モードのメインループは実行されない。
【００４７】
このように、確実に準備モードが実行された場合のみ掃除モードを実行させるようにしたので、確実に電流検出部のばらつきを調整することができる。
【００４８】
次に、製品出荷前に実行される準備モードの処理について図８及び図９のフローチャートを参照して説明する。まず、ステップＳ１０にて、タイマ（図示せず）等を用いて予め設定した時間が経過したことを確認する。次に、ステップＳ１１にて、負荷電流瞬時値取込み部５１は、Ａ／Ｄ変換機能付Ｉ／Ｏポート９から負荷電流瞬時値Ｉｎを取り込む。
【００４９】
次に、ステップＳ１２にて、この負荷電流瞬時値Ｉｎを取り込んだ回数を電流値取り込み回数としてカウントする。この取込み回数のリセットは、ゼロクロス検出部６が検出する交流電源電圧のゼロクロスタイミングとする。負荷電流瞬時値Ｉｎのサンプリング周期は予め設定しておく。例えば、５０Ｈｚの交流電源のもとで電流サンプリング周期を０．２ｍｓｅｃに設定すると、電源電圧の半周期（１０ｍｓｅｃ）の間に５０回、電流をサンプリングすることになる。従って、負荷電流瞬時値Ｉｎの取込みを５０回カウントすると交流電源電圧の半周期分が終了することになり、この周期が不揮発性メモリ８ｂに記憶させる補正値の算出周期となる。同じ条件で１００回サンプリングをするように設定すると、交流電源電圧の一周期が不揮発性メモリ８ｂに記憶させる補正値の算出周期となる。
【００５０】
以上の処理により、負荷電流瞬時値Ｉｎがサンプリングされる。
【００５１】
続いて、図９のフローチャートを参照して補正値Ｉｄを不揮発性メモリ８ｂに保存する準備モードの動作について説明する。
【００５２】
まず、ステップＳ２１にて図８のステップＳ１２で動作している取り込み回数をクリアする。電流値取り込み回数をクリアする。続いて、ステップＳ２２にて、ゼロクロス処理回数をカウントする。このゼロクロス処理回数とは、ゼロクロス検出部６が検出する交流電源電圧のゼロクロスをカウントする回数である。例えば、このゼロクロス処理回数が「２０」であれば、交流電源電圧の一周期分の補正値が不揮発性メモリ８ｂに記憶される。
【００５３】
負荷電流瞬時値Ｉｎから補正値Ｉｄを算出する(ステップＳ２３)。つまり、負荷電流最大値判別部５２が、例えば、交流電源の半周期内における５０個の負荷電流瞬時値Ｉｎの中から負荷電流最大値Ｉｚを判別する。すなわち、ゼロクロスタイミングを基点として、サンプリング毎に、取込んだ負荷電流瞬時値Ｉｎが最大かどうか判別し、最大の場合は、負荷電流最大値Ｉｚとして保持する。
【００５４】
ここでは、負荷電流最大値Ｉｚは、所定のサンプリング回数の中の負荷電流瞬時値Ｉｎの最大値としているが、負荷電流最大値Ｉｚの前後の複数のサンプリングにおける負荷電流瞬時値Ｉｎの平均値を負荷電流最大値Ｉｚとしてもよい。
【００５５】
さらに、基点となるゼロクロスタイミングが異なる複数の負荷電流最大値を検出後、それらを平均化して負荷電流最大値Ｉｚしてもよい。
【００５６】
続いて、負荷電流最大値Ｉｚとメモリ８上の負荷電流最大基準値Ｉｐとを比較し、その誤差に応じて補正値Ｉｄを算出する。
【００５７】
次に、ゼロクロス処理回数は所定回数(例えば、「２０」)であるかが判定される(ステップＳ２４)。
【００５８】
このステップＳ２４の判定で「ＹＥＳ」と判定されると、補正値Ｉｄを不揮発性メモリ８ｂに保存する(ステップＳ２５)。そして、ステップＳ２６において、タイミング決定部５４は、３端子サイリスタ２への制御信号出力を止める。最後に、ステップＳ２７にて、制御部１０は準備モードを実行したことを情報として不揮発性メモリ８ｂに記憶させる。
【００５９】
次に、電気掃除機の制御部１０が掃除モードに設定された場合の処理について説明する。メインループの処理を実行している状態で、制御部１０は、遅延時間指示値ｔｓを算出する処理を実行する。掃除モードに設定された後、電気掃除機使用者による操作部３１からの指示信号の取込みを判断すると、予め設定した初期遅延時間Ｕ０で制御信号を出力し電動送風機２６が回転を始める。
【００６０】
その後、負荷電流瞬時値取込み部５１は、タイマ（図示せず）等によって定期的に図１０に示す電流検出ルーチンを実行する。  
先ず、ステップＳ３１にて、電流検出ルーチン実行回数をカウントする。すなわち、電流検出ルーチンを実行することは電流サンプリングを実行することであり、タイマは電流サンプリング周期を設定することになる。例えば、５０Ｈｚの交流電源のもとで電流サンプリング周期を０．２msecに設定すると、電源電圧の１周期（２０msec）の間に１００回、電流をサンプリングすることになる。従って、電流検出ルーチン実行回数を１００回カウントすると電源電圧の１周期分が終了することになる。
【００６１】
続いて、ステップＳ３２にて、負荷電流瞬時値取込み部５１は、Ｉ／Ｏポート９から負荷電流瞬時値Ｉnを取込み、負荷電流瞬時値Ｉｎから補正値Ｉｄを減算し負荷電流補正値Ｉndを算出する(ステップＳ３３)。
【００６２】
そして、ステップＳ３４にて、関数値出力部５２ａが、図１３に示す構成の正弦関数値テーブル１５から電流検出ルーチン実行回数のカウント値に基づいて、該当する正弦関数値Ａｎを取得する。
【００６３】
電流検出ルーチンの実行周期、すなわち、サンプリング周期をＴiとすると、正弦関数値テーブル１５には、角度差θ(n)−θ(n-1)毎のｓｉｎ値を設定する。θ(n)−θ(n-1)は、３６０°／（Ｔv／Ｔi）で表わされ、５０Ｈｚの交流電源で、例えば、Ｔi＝０．２msecのときには、３．６°毎のｓｉｎ値を設定することになる。
【００６４】
正弦関数値テーブル１５に設定する正弦関数値Ａnは電源電圧の１周期分設定してもよいが、正弦波関数の絶対値は、最初の半サイクルの数値が次の半サイクルの数値になっている。よって、正弦関数値テーブル１５には半周期分の正弦関数値Ａnを設定し、正弦関数値テーブル１５から取得する正弦関数値Ａnを半周期毎に繰り返せばよい。
【００６５】
従って、サンプリング周期Ｔiが０．２msecの場合は、正弦関数値テーブル１５には正弦関数値Ａ1〜Ａ50が設定され、電流検出ルーチン実行回数のカウント値が「１」のときに正弦関数値Ａ1を取得した場合は、カウント値が「５１」のときも同じく正弦関数値Ａ1を取得することになる。
【００６６】
続いて、ステップＳ３５にて、合計値算出部５３が、負荷電流補正値Ｉndと正弦関数値Ａnと、を乗算して負荷電流位相補正値Ｊnを算出する。そして、ステップＳ３６にて、それまで得られた負荷電流位相補正値Ｊnを加算して負荷電流補正合計値Jsumを算出する。そして、メインループを実行するステップＳ８にリターンする。このＪsum＝Σ（Ｊn）の計算は、サンプリング周期毎に、所定回数繰り返される。例えば、５０Ｈｚの交流電源、Ｔi＝０．２msec、Σ計算の周期を電源電圧の半周期にすると、ゼロクロスポイントから次のゼロクロスポイントまで５０回分のＪnが加算される（２０msec／２÷０．２msec＝５０）。または、例えば、Σ計算の周期を電源電圧の１周期にすると、ゼロクロスポイントから２回目のゼロクロスポイントまでの１００回分のＪnが加算される。
【００６７】
また、制御部１０は、メインループ(ステップＳ８)の処理を実行している状態で、ゼロクロス検出部６からのゼロクロス検出信号によってゼロクロスポイントを検出すると、図１１に示すゼロクロスルーチンを実行する。このゼロクロスルーチンでは、タイミング決定部５４が、トリガ信号の出力タイミングを決める遅延時間の指示値ｔsを決定する。
【００６８】
この遅延時間の指示値ｔsは、負荷電流設定値Ｉｇと負荷電流補正合計値Ｊsumとの誤差によって決まる。すなわち、制御部１０は、予め設定された負荷電流設定値Ｉｇと算出した負荷電流補正合計値Ｊsumとを比較し、その比較誤差に基づいて遅延時間の指示値ｔsを変化させ、モータ５の消費電力を予め設定した範囲になるように制御する。
【００６９】
引き続き、遅延時間の指示値ｔsの決定方法における具体例を説明する。図１１に示すゼロクロスルーチンでは、先ず、ステップＳ４１及びＳ４２にて、タイミング決定部５４は、負荷電流設定値Ｉｇと負荷電流補正合計値Ｊsumとの比較を行う。そして、負荷電流補正合計値Ｊsumと負荷電流設定値Ｉｇとの誤差がΔＪ1以内の場合は、遅延時間の指示値ｔsをそのままにする。そして、Ｓ４４にて、電流検出実行回数カウンタ値をクリアし、ステップＳ４５にて、負荷電流補正合計値Ｊsumをクリアし、ステップＳ４６にて、遅延タイマの値をクリアして再スタートさせてから、メインループを実行するステップＳ８にリターンする。この場合、電気掃除機制御装置１００は、モータ５が設定した消費電力の範囲で動作していると判断する。
【００７０】
または、負荷電流設定値Ｉｇから負荷電流補正合計値Ｊsumを引き算した値がΔＪ1よりも大きい場合は、ステップＳ４７にて、遅延時間の指示値ｔsをγだけ小さくする。そして、ステップＳ４４にて、電流検出実行回数カウンタ値をクリアし、ステップＳ４５にて、負荷電流補正合計値Ｊsumをクリアし、ステップＳ４６にて、遅延タイマの値をクリアして再スタートさせてから、メインループを実行するステップＳ８にリターンする。この場合、電気掃除機制御装置１００は、モータ５の消費電力が設定した消費電力の範囲よりも低くなっていると判断し、３端子サイリスタ２の導通角を大きくして、モータ５への投入電力を増加させる。
【００７１】
逆に、負荷電流補正合計値Ｊsumから負荷電流設定値Ｉｇを引き算した値がΔＪ1よりも大きい場合は、ステップＳ４３にて、遅延時間の指示値ｔsをβだけ大きくする。そして、前述と同様に、ステップＳ４４にて、電流検出実行回数カウンタ値をクリアし、ステップＳ４５にて、負荷電流補正合計値Ｊsumをクリアし、ステップＳ４６にて、遅延タイマの値をクリアして再スタートさせてから、ステップＳ８にリターンする。この場合、電気掃除機制御装置１００は、モータ５の消費電力が設定した消費電力の範囲よりも大きくなっている判断し、３端子サイリスタ２の導通角を小さくして、モータ５への投入電力を減少させる。
【００７２】
最後に、タイミング決定部５４は、クリアされた遅延タイマ（図示せず）によって、ゼロクロスポイントからの遅延時間の測定を始め、定期的に図１２に示すトリガ信号出力ルーチンを実行する。すなわち、ステップＳ５１にて、遅延タイマのカウント時間が遅延時間の指示値ｔsに達したかをチェックする。もし、達していなければステップＳ８にリターンする。そして、遅延タイマのカウント時間が遅延時間の指示値ｔsに達した時に、ステップＳ５１にて、Ｉ／Ｏポート９から３端子サイリスタ２へのトリガ信号を出力する。そして、ステップＳ７にリターンする。
【００７３】
上述したように、本実施の形態の電気掃除機制御装置１００は、準備モードにおいて、負荷電流瞬時値（負荷電流値）Ｉｎの最大値Ｉｚと予め設定された負荷電流最大基準値Ｉｐ（基準電動送風機を接続した場合の値）との差によって補正値Ｉｄを算出している。そして、掃除モードでこの補正値Ｉｄを用いて負荷電流瞬時値Ｉｎを補正するので、電流検出部３を含む電流検出系回路のばらつきを調整することができる。
【００７４】
しかも、掃除モードにおいて、補正値Ｉｄを用いて負荷電流瞬時値Ｉｎを補正した負荷電流補正値Ｉnｄと、電源電圧のゼロクロスポイントを基準にした正弦関数値Ａnと、から負荷電流補正合計値Ｊsumを算出している。そして、この負荷電流補正合計値Ｊsumは、電源電圧波形と負荷電流波形との位相差が加味された負荷電流情報であり、この負荷電流補正合計値Ｊsumと予め設定した負荷電流設定値Ｉｇとの比較誤差によって、トリガ信号の遅延時間の指示値ｔsを決定している。よって、モータ間で巻線のばらつき等に伴って電源電圧波形と負荷電流波形の位相差にばらつきが生じ、結果として、モータ間の消費電力にばらつきが生じる場合に、本実施の形態の電気掃除機制御装置１００を適用することにより、各モータの消費電力のばらつきを軽減させて駆動できることになる。
【００７５】
さらに、マイクロプロセッサ７内の演算処理に比べて、Ａ／Ｄ変換処理は時間を要するが、本実施の形態の電気掃除機制御装置１００では、電流値のみのＡ／Ｄ変換処理しか実施していないので、位相を加味した消費電力の制御を短時間で迅速にできる。
【００７６】
さらに本実施の形態の電気掃除機制御装置１００では、負荷電流瞬時補正値Ｊnを所定のサンプリング期間、例えば電源電圧の半周期に亘って加算して負荷電流補正合計値Ｊsumを求めている。従って、ノイズによって、あるサンプリング時における負荷電流瞬時値ｉnが影響を受けても、負荷電流補正合計値Ｊsumのノイズの影響は軽減される。
【００７７】
しかも、本実施の形態の電気掃除機制御装置１００では、ゼロクロス検出部６、電流検出部３の他に、モータの特別な物理量検出手段を必要としないため、モータ制御装置の構成を簡素化できる。
【００７８】
なお、上述した関数値出力部５２ａでは、サンプリング周期毎の正弦関数値Ａnを予め設定した正弦関数値テーブル１５から取得したが、関数値出力部５２ａはこの方法に限定するものではなく、マイクロプロセッサ７に専用の正弦関数値演算器を設け、サンプリング周期毎に逐次正弦関数値を算出する方法でもよい。
【００７９】
また、上記で説明した制御部１０は、各動作モードでの動作中に、電源電圧のゼロクロスクロスポイントを検出してからトリガ信号を３端子サイリスタ２に出力するまでの期間においても電流検出ルーチンを定期的に実行し、負荷電流瞬時値Ｉｎを取得していた。しかし、この期間における電流検出ルーチンの実行を停止するようにしてもよく、あるいは、電流検出ルーチンは実行させても、この期間で検出した負荷電流瞬時値を各動作モードで使用しないようにしてもよい。このような構成によれば、この期間はモータ５への電力投入は行われていないので、本来であれば負荷電流はゼロとなる。しかし、実際にはノイズ等により負荷電流瞬時値Ｉnはゼロとならず、従って、この期間の負荷電流補正合計値Ｊsumもゼロにならない場合がある。そこで、制御部１０が、この期間における負荷電流瞬時値を制御に用いなければ、この期間の負荷電流補正合計値Ｊsumは算出されないので、ノイズ等による誤差を確実にゼロにできる。
【００８０】
また、制御部１０の、負荷電流瞬時値取込み部５１、関数値出力部５２ａ、合計値算出部５３、およびタイミング決定部５４が行う処理は、メモリ８に実装されたソフトウエアにより実行される場合に限定するものではなく、そのソフトウエアの為す機能をハードウェアとして備え、実行してもよい。
【００８１】
次に、本発明の別の実施の形態について図１４を用いて説明する。なお図４に示す実施の形態で示した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する。
【００８２】
準備モードにおいて、負荷電流瞬時値取込み部５１は、予め設定したサンプリング周期で電流検出部３から検出された負荷電流瞬時値Ｉｎを取得し、その負荷電流瞬時値Ｉｎを負荷電流瞬時値加算部６０に渡す。負荷電流瞬時値加算部６０は、ゼロクロスタイミングを基点として所定回数サンプリングした負荷電流瞬時値（Ｉ１、Ｉ２、．．．、Ｉｎ）を加算し、その中から負荷電流加算値Ｉｗを得る。
【００８３】
そして、この負荷電流加算値Ｉｗを負荷電流加算値誤差演算部６１へ渡す。負荷電流加算値誤差演算部６１は、負荷電流加算値Ｉｗと予め設定された負荷電流加算基準値Ｉｙとを比較し、その誤差に応じて補正値Ｉｘを求め、その補正値Ｉｘを不揮発性メモリ８ｂに記憶させる。補正値Ｉｘは、負荷電流加算値Ｉｗと負荷電流加算基準値Ｉｙとの誤差自体か、またはデータテーブルや数式から求める。
【００８４】
次に、掃除モードにおいて、合計値算出部５３は、負荷電流瞬時値Ｉｎを補正値Ｉｘで補正して負荷電流補正値Ｉndを得る。その後の流れは、上記した実施の形態と同様である。  
このように、準備モードにおいて、所定回数サンプリングした負荷電流瞬時値Ｉｎを加算し、その加算値から不揮発性メモリ８ｂに記憶させる補正値Ｉｄを算出することも可能である。
【００８５】
また、電気掃除機制御装置１００において、ステップＳ７に示すようなステップのように過去に少なくとも一回は準備モードで動作していないと、通常の掃除モードで動作しないようにすることで、大量生産時の製造工程における補正工程忘れといったミスをなくすことができる。
【００８６】
また、この実施の形態では、タイミング決定部５４が、データテーブル１６に示す負荷電流下限値Ｉｇ１のｎ個の各設定値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、…、Ｘｎから、その時点の遅延時間指令値ｔｓに応じて、負荷電流下限値Ｉｇ１を取得した。この実施の形態では、このデータテーブル方式に限定するものではなく、タイミング決定部５４が、負荷電流下限値Ｉｇ１の１段目の設定値をＸ１とすると、ｎ段目の設定値Ｘｎを、Ｘｎ＝Ｘ１＋Ａ・（ｎ−１）・ｔｓ等の演算式によって、トリガ信号を出力するものであってもよい。
【００８７】
なお、上記した実施の形態では、準備モードにおいて、掃除モードで検出する検出電流を補正するための補正値を記憶したが、掃除モードで検出電流と比較するしきい値を補正するための補正値を記憶するようにしてもよい。すなわち、上記実施の形態では、準備モードにおいて負荷電流瞬時値Ｉｎに対する負荷電流誤差を補正値Ｉｄとして不揮発性メモリ８ｂに記憶させておき、掃除モードでは負荷電流瞬時値取込み部５１で取り込まれた負荷電流瞬時値Ｉｎから不揮発性メモリ８ｂに記憶されている補正値Ｉｄに基づいて負荷電流合計補正値Ｊsumを算出し、この負荷電流合計補正Ｊsumと負荷電流下限値Ｉｇ１あるいは負荷電流上限値Ｉｇ２との比較結果に応じて遅延時間指令値ｔｓを1段短くしたり長くしたりするようにしたが、準備モードにおいて負荷電流瞬時値Ｉｎに対する補正値Ｉｄをしきい値としての負荷電流下限値Ｉｇ１及び負荷電流上限値Ｉｇ２に対する補正値として不揮発性メモリ８ｂに記憶させておき、掃除モードでは負荷電流瞬時値取込み部５１で取り込まれた負荷電流瞬時値Ｉｎに対して補正をせずに、補正値Ｉｄをしきい値の補正値とし、負荷電流合計補正値Ｊsumとこの補正したしきい値(負荷電流下限値Ｉｇ１＋補正値Ｉｄ、及び負荷電流上限値Ｉｇ２＋補正値Ｉｄ)との比較結果に応じて遅延時間指令値ｔｓを1段短くしたり長くしたりするようにしてもよい。この場合、負荷電流瞬時値Ｉｎと正弦関数値Ａｎとを直接掛け合わせ、負荷電流位相補正値Ｊｎを算出する。
【００８８】
また、この変形例では、準備モードにおいて補正値Ｉｄを算出し、この補正値Ｉｄを、しきい値としての負荷電流下限値Ｉｇ１及び負荷電流上限値Ｉｇ２に対する補正値として不揮発性メモリ８ｂに記憶させるようにしたが、準備モードにおいて、補正値Ｉｄを用いて、しきい値としての負荷電流下限値Ｉｇ１及び負荷電流上限値Ｉｇ２を補正し、この補正されたしきい値を不揮発性メモリ８ｂに記憶させてもよい。この場合、掃除モードにおいては、準備モードで補正された負荷電流下限値Ｉｇ１、及び負荷電流上限値Ｉｇ２と負荷電流合計補正値Ｊsumとの比較結果に応じて遅延時間指令値ｔｓを1段短くしたり長くしたりする。
【００８９】
また、遅延時間指令値ｔｓの間隔Ｕｎ−Ｕｎ−１＝△Ｕｎ、負荷電流下限値Ｉｇ１の間隔Ｘｎ−Ｘｎ−１＝△Ｘｎ、および負荷電流上限値Ｉｇ２の間隔Ｙｎ−Ｙｎ−１＝△Ｙｎは、一定間隔である必要はなく、電気掃除機の用途または電動送風機２６の特性に応じて設定してかまわない。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電気掃除機の構成を示す斜視図。
【図２】同実施の形態に係るモータ制御装置の回路構成を示す図。
【図３】同実施の形態に係る各部の電圧、電流、信号波形を示す図。
【図４】同実施の形態における制御部の機能ブロック図。
【図５】同実施の形態で使用する電力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合計電力値との関係を、電力設定値と電力閾値の変化をパラメータとして示したグラフ。
【図７】同実施の形態のマイクロプロセッサが実行するメインルーチンを示すフローチャート。
【図８】同実施の形態のマイクロプロセッサが実行する電流検出ルーチンを示すフローチャート。
【図９】同実施の形態のマイクロプロセッサが実行する準備モード処理を示すフローチャート。
【図１０】同実施の形態のマイクロプロセッサが実行する電流検出ルーチンを示す流れ図。
【図１１】同実施の形態のマイクロプロセッサが実行するゼロクロスルーチンを示す流れ図。
【図１２】同実施の形態のマイクロプロセッサが実行する制御信号出力ルーチンを示すフローチャート。
【図１３】同実施の形態で使用する正弦関数値テーブルの構成を示す図。
【図１４】本発明の他の実施の形態に係る電気掃除機の制御部の機能ブロック図。
【符号の説明】
【００９１】
３…電流検出部、１０…制御部、６…ゼロクロス検出部、７…マイクロプロセッサ、８…メモリ、８ｂ…不揮発性メモリ領域、２１…掃除機本体、１００…電気掃除機制御装置。
【図１】
0004621580.tif 000002
【図２】
0004621580.tif 000003
【図３】
0004621580.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004621580.tif 000008
【図８】
0004621580.tif 000009
【図９】
0004621580.tif 000010
【図１０】
0004621580.tif 000011
【図１１】
0004621580.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0004621580.tif 000014
【図１４】
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