(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動送風機を収容する掃除機本体と、
前記掃除機本体に集塵ホースを介して接続された手元操作管と、
前記手元操作管に設けられ、前記手元操作管が下向きの姿勢をとったときの鉛直方向の加速度を基準にして重力加速度を検出し、前記基準と前記重力加速度との傾きの差の大小から前記手元操作管の前記下向き姿勢、横向きの姿勢、上向き姿勢を測定する方向検出手段とを備え、
前記方向検出手段の検出結果から前記手元操作管が前記横向きの姿勢および前記上向きの姿勢の少なくともいずれか一方であれば前記電動送風機の運転出力を前記下向きの姿勢における通常の運転出力よりも抑制することを特徴とする電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手元操作管の姿勢によって電動送風機の運転出力が制御される電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
掃除機本体内に設けられた圧力センサや電流センサなどの検出手段によって、電動送風機に吸い込まれる空気の圧力を測定して電動送風機の運転出力を制御する電気掃除機が知られている。
【０００３】
また、集塵部に蓄積された塵埃の量を測定して電動送風機の運転出力を制御する電気掃除機が知られている。
【０００４】
さらに、特許文献１に記載の電気掃除機では、手元操作管に設けられた運転モード切替スイッチによって電動送風機の運転出力を制御する。
【特許文献１】特開平４−１２２３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電気掃除機では、被掃除面や被掃除場所として略水平な床面や天井面および略垂直な壁面のうち、いずれの向きの被掃除面や被掃除物を掃除中であるかを判別できない。
【０００６】
そこで、従来の電気掃除機の使用者は、自己の判断で手元操作管に設けられた運転モード切替スイッチを操作して、電動送風機の出力を被掃除面および被掃除物に適した運転出力に制御しなければならない。
【０００７】
本発明は、被清掃面および被掃除物の向きを判別して電動送風機の運転出力を調整可能な電気掃除機を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の課題を解決するため本発明では、電動送風機を収容する掃除機本体と、前記掃除機本体に集塵ホースを介して接続された手元操作管と、前記手元操作管に設けられ、前記手元操作管が下向きの姿勢をとったときの鉛直方向の加速度を基準にして重力加速度を検出し、前記基準と前記重力加速度との傾きの差の大小から前記手元操作管の前記下向き姿勢、横向きの姿勢、上向き姿勢を測定する方向検出手段とを備え、前記方向検出手段の検出結果から前記手元操作管が前記横向きの姿勢および前記上向きの姿勢の少なくともいずれか一方であれば前記電動送風機の運転出力を前記下向きの姿勢における通常の運転出力よりも抑制することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、被清掃面および被掃除物の向きを判別して電動送風機の運転出力を調整可能な電気掃除機を提案できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明に係る電気掃除機の実施形態について図１から図３を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る電気掃除機の外観を示した図である。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、掃除機本体２と、掃除機本体２に設けられた接続口２ａに一端が着脱自在に接続された集塵ホース３と、集塵ホース３の他端に一端が設けられた手元操作管４と、手元操作管４の他端に一端が着脱自在に接続された延長管５と、延長管５の他端に着脱自在に接続された吸込口体６とを備える。
【００１３】
掃除機本体２は、その内部に収容され、接続口２ａを介して吸込口体６に負圧を作用させる電動送風機７と、電動送風機７の生じた負圧によって空気とともに吸い込んだ塵埃を空気から分離して集塵する着脱可能な塵埃分離集塵ユニット（図示省略）と、この塵埃分離集塵ユニットに塵埃が捕集された空気を電動送風機７の排気風として掃除機本体２の外部に排気する本体排気口（図示省略）とを備える。
【００１４】
手元操作管４は、電気掃除機１の使用に際し、使用者が把持して電気掃除機１を操作する部分である。手元操作管４には、電気掃除機１の運転モードが入力される操作部４ａと、方向検知手段１０とが設けられる。操作部４ａには電気掃除機１の運転を停止させる切スイッチ４ｂや、電気掃除機１の運転を開始させる起動スイッチ４ｃなどが設けられる。
【００１５】
方向検知手段１０は、手元操作管４の所望の位置を原点Ｏとして手元操作管４に固定された座標系ＸＹＺにおける加速度を検出する。座標系ＸＹＺは、図１に示す姿勢を基本姿勢とし、手元操作管４を把持して吸込口体６を床面などの略水平な被掃除面上で前方に動かす際に手元操作管４が移動する水平方向を＋Ｘ軸方向とし、手元操作管４が移動する水平面から上方に向かう法線方向を＋Ｚ軸方向とし、Ｘ軸とＺ軸と直交する手元操作管４の左方向を＋Ｙ軸方向とする。方向検知手段１０はＺ軸方向の加速度を検出する。すなわち、方向検知手段１０はＺ軸方向の加速度を検出することによって手元操作管４の姿勢を測定する。
【００１６】
なお、図１に示すように、＋Ｚ軸方向が鉛直上向の近くに位置するときの手元操作管４の基本姿勢を「下向きの姿勢」と呼び、＋Ｚ軸方向が水平面の近くに傾いたときの手元操作管４の姿勢を「横向きの姿勢」と呼び、＋Ｚ軸方向が鉛直下向の近くに傾いたとき手元操作管４の姿勢を「上向きの姿勢」と呼ぶ。
【００１７】
手元操作管４が下向きの姿勢のときは、図１に示すように手元操作管４が基本姿勢にあり、電気掃除機１によって床面などの略水平な被清掃面を掃除中であると考えられ、また、手元操作管４が上向きの姿勢のときは、電気掃除機１によって天井面などの略水平な被清掃面を掃除中であると考えられ、さらに、手元操作管４が横向きの姿勢のときは、壁面などの略垂直な被掃除面を清掃中と考えられ、特にカーテンなどのやわらかい布状の被掃除物を掃除中と考えられる。
【００１８】
図２は、本発明に係る電気掃除機のブロック図である。
【００１９】
図２に示すように、電気掃除機１は、スイッチング素子１１を介して商用交流電源Ｅに接続された電動送風機７と、スイッチング素子１１のゲート端子に接続された制御手段１２と、商用交流電源Ｅの電圧を５Ｖ程度に降圧させて制御手段１２を駆動させる電源回路１３と、制御手段１２に接続された操作手段１４と、制御手段１２に接続された方向検知手段１０とを備える。
【００２０】
スイッチング素子１１と電動送風機７と制御手段１２と電源回路１３とは掃除機本体２に収容され、操作手段１４と方向検知手段１０とは手元操作管４に収容される。
【００２１】
スイッチング素子１１は電力制御用に双方向サイリスタや逆阻止３端子サイリスタなどの素子が用いられる。スイッチング素子１１には商用交流電源Ｅの半サイクルごとに０ＶからＯＮするまでの時間、すなわち位相角をトリガーレベル値とするトリガー信号Ｓｔが与えられて、電動送風機７の運転出力が制御される。
【００２２】
操作手段１４では電気掃除機１の使用者によって操作部４ａから入力された操作に基づいて、操作内容に対応させた操作信号が制御手段１２に出力される。具体的には、切スイッチ４ｂが操作されると電気掃除機１の停止信号Ｓｏｆｆが出力される。また、起動スイッチ４ｃが操作されると電気掃除機１の起動信号Ｓｏｎが出力される。
【００２３】
方向検知手段１０は、Ｚ軸方向の加速度Ａｚを検出して＋Ｚ軸方向と鉛直下向き方向との傾斜角度θｚを制御手段１２に出力する。例えば、傾斜角度θｚの０°から１８０°の角度入力を０Ｖから５Ｖの電圧信号に変換して方向検知信号Ｓｄとして制御手段１２に出力する。なお、加速度Ａｚは重力加速度のＺ軸方向の加速度成分である。
【００２４】
制御手段１２は操作手段１４から出力された操作信号に応じたトリガーレベル値のトリガー信号Ｓｔをスイッチング素子１１に出力する。このとき、制御手段１２は方向検知手段１０から出力された方向検知信号Ｓｄが所定の場合にはトリガー信号Ｓｔを抑制しつつスイッチング素子１１に出力する。トリガー信号Ｓｔのトリガーレベル値によってスイッチング素子１１の位相角が制御され、スイッチング素子１１を介して電動送風機７の運転出力が制御される。
【００２５】
具体的には、操作信号が起動信号Ｓｏｎであれば、制御手段１２は方向検知手段１０から出力される方向検知信号Ｓｄを取得する。ここで、１．２５Ｖ≦方向検知信号Ｓｄ≦３．７５Ｖのとき、すなわち方向検知手段１０が検出したＺ軸の傾斜角度θｚが４５°≦傾斜角度θｚ≦１３５°のときには、制御手段１２はトリガー信号Ｓｔの位相角をトリガーレベル値ｂとする。他方、方向検知信号Ｓｄが０Ｖ≦方向検知信号Ｓｄ＜１．２５Ｖまたは３．７５Ｖ＜方向検知信号Ｓｄ≦５Ｖのとき、すなわち方向検知手段１０が検出したＺ軸の傾斜角度θｚが０°≦傾斜角度θｚ＜４５°または１３５°＜傾斜角度θｚ≦１８０°のときには、制御手段１２はトリガー信号Ｓｔの位相角をトリガーレベル値ａとする。
【００２６】
なお、商用交流電源Ｅの周波数が５０Ｈｚのときは、０≦トリガーレベル値ａ５０＜トリガーレベル値ｂ５０＜１０．０ｍｓｅｃ、６０Ｈｚのときは、０≦トリガーレベル値ａ６０＜トリガーレベル値ｂ６０＜８．３３ｍｓｅｃとなるようそれぞれのトリガーレベル値ａ、ｂが設定される。商用交流電源Ｅの周波数が５０Ｈｚと６０Ｈｚとではトリガーレベル値ａ５０、…、ｂ６０に差をつけることで５０Ｈｚと６０Ｈｚとで等価動作となる。
【００２７】
すなわち、電気掃除機１は、手元操作管４が上向きの姿勢または下向きの姿勢に位置するときは、電動送風機７を通常の出力で運転し、他方、手元操作管４が横向きの姿勢に位置するときは、電動送風機７の運転出力を下げて抑制する。
【００２８】
このような電動送風機７の運転開始時の制御は、例えば制御手段１２を構成するマイクロコンピュータにおけるプログラムで行われる。
【００２９】
電気掃除機１は、起動スイッチ４ｃの操作入力に基づいて起動信号Ｓｏｎが操作手段１４から制御手段１２に出力されると電気掃除機１の運転制御を開始する。
【００３０】
図３は、本発明に係る電気掃除機の運転制御のフローチャートである。
【００３１】
図３に示すように、先ず、ステップＳ１では、電気掃除機１が商用交流電源Ｅに接続されて電源が投入されると、制御手段１２は初期化を行う。
【００３２】
ステップＳ２では、制御手段１２は、操作手段１４から操作信号を取得する。
【００３３】
なお、操作信号とは、電気掃除機１の使用者が操作部４ａで入力した操作内容に応じた停止信号Ｓｏｆｆおよび起動信号Ｓｏｎをいう。
【００３４】
ステップＳ３では、制御手段１２は、操作手段１４から取得した操作信号が起動信号Ｓｏｎか否かを判断する。操作手段１４から取得した操作信号が起動信号Ｓｏｎの場合は、ステップＳ４に進む。操作手段１４から取得した操作信号が起動信号Ｓｏｎ以外の場合は、ステップＳ８に進む。操作手段１４から取得した操作信号が起動信号Ｓｏｎの場合とは、電気掃除機１の使用者が操作部４ａの起動スイッチ４ｃを設定した場合であり、電動送風機７を運転する場合である。
【００３５】
ステップＳ４では、制御手段１２は、方向検知手段１０から方向検知信号Ｓｄを取得する。
【００３６】
ステップＳ５では、制御手段１２は、方向検知手段１０が設けられた手元操作管４が横向きの姿勢か否かを判断する。手元操作管４が横向きの姿勢の場合は、ステップＳ６に進む。手元操作管４が横向きの姿勢以外の場合は、ステップＳ７に進む。
【００３７】
具体的には、制御手段１２は方向検知手段１０から出力される方向検知信号Ｓｄが１．２５Ｖ≦方向検知信号Ｓｄ≦３．７５Ｖのとき、すなわち方向検知手段１０が検出したＺ軸の傾斜角度θｚが４５°≦傾斜角度θｚ≦１３５°のときには、手元操作管４が横向きの姿勢であると判断する。他方、方向検知信号Ｓｄが０Ｖ≦方向検知信号Ｓｄ＜１．２５Ｖまたは３．７５Ｖ＜方向検知信号Ｓｄ≦５Ｖのとき、すなわち方向検知手段１０が検出したＺ軸の傾斜角度θｚが０°≦傾斜角度θｚ＜４５°または１３５°＜傾斜角度θｚ≦１８０°のときには、手元操作管４が上向きの姿勢または下向きの姿勢であると判断する。
【００３８】
ステップＳ６では、制御手段１２は、トリガーレベル値ｂのトリガー信号Ｓｔをスイッチング素子１１に出力する。したがって、スイッチング素子１１はトリガーレベル値ｂで電動送風機７に電力を供給する。電動送風機７の運転出力は抑制され、ステップＳ３に戻る。
【００３９】
ステップＳ７では、制御手段１２は、トリガーレベル値ａのトリガー信号Ｓｔをスイッチング素子１１に出力する。したがって、スイッチング素子１１はトリガーレベル値ａで電動送風機７に電力を供給する。電動送風機７は、通常出力の運転の状態になり、ステップＳ３に戻る。
【００４０】
ステップＳ８では、制御手段１２は、スイッチング素子１１に与えるトリガー信号Ｓｔを停止して、電動送風機７を停止して終了する。すなわち、電気掃除機１は停止する。
【００４１】
次に、本実施形態に係る電気掃除機１の掃除動作を説明する。
【００４２】
先ず、電気掃除機１の使用者は、掃除機本体２の接続口２ａに集塵ホース３と手元操作管４と延長管５と吸込口体６とを順次に接続する。
【００４３】
次に、掃除機本体２から電源コード（図示省略）を引き出して商用電源を供給するコンセント（図示省略）に接続する。
【００４４】
次に、手元操作管４を把持して操作部４ａの起動スイッチ４ｃを操作する。そうすると、電動送風機７は運転を開始する。電動送風機７は吸込開口（図示省略）から空気を吸い込み、掃除機本体２に収容された塵埃分離集塵ユニットには負圧が作用する。さらに掃除機本体２の接続口２ａを介して集塵ホース３と手元操作管４と延長管５と吸込口体６とにも順次に負圧が作用する。
【００４５】
次いで、使用者は手元操作管４を把持して床面などの略水平な被掃除面上で吸込口体６を前後に走行する。そうすると、被掃除面上に存する塵埃は空気とともに吸込口体６に吸い込まれる。
【００４６】
このとき、手元操作管４は下向きの姿勢をとり、方向検知手段１０は１３５°＜傾斜角度θｚ≦１８０°のＺ軸の傾斜角度θｚを検出する。すなわち、３．７５Ｖ＜方向検知信号Ｓｄ≦５Ｖの方向検知信号Ｓｄが制御手段１２に出力される。したがって、制御手段１２はトリガーレベル値ａのトリガー信号Ｓｔをスイッチング素子１１に出力する。そうすると、電動送風機７は通常出力で運転される。
【００４７】
吸込口体６に吸い込まれた含塵空気は延長管５と手元操作管４と集塵ホース３とを順次に経て掃除機本体２に吸い込まれる。
【００４８】
掃除機本体２に吸い込まれた含塵空気は、塵埃分離集塵ユニットによって塵埃と空気とに分離される。含塵空気から分離された塵埃は塵埃分離集塵ユニットに集塵され、塵埃が分離された空気は本体排気口を通って掃除機本体２から排気される。
【００４９】
次いで、天井面などの略水平な被掃除面を掃除するときは、使用者は手元操作管４から延長管５と吸込口体６を取り外して、手元操作管４の先端を天井面などの略水平な被掃除面に向ける。そうすると、被掃除面に付着した塵埃は空気とともに手元操作管４の先端に吸い込まれる。
【００５０】
このとき、手元操作管４は上向きの姿勢をとり、方向検知手段１０は０°≦傾斜角度θｚ＜４５°のＺ軸の傾斜角度θｚを検出する。すなわち、０Ｖ≦方向検知信号Ｓｄ＜１．２５Ｖの方向検知信号Ｓｄが制御手段１２に出力される。したがって、制御手段１２はトリガーレベル値ａのトリガー信号Ｓｔをスイッチング素子１１に出力する。そうすると、電動送風機７は通常出力で運転される。
【００５１】
手元操作管４の先端に吸い込まれた含塵空気は集塵ホース３を経て掃除機本体２に吸い込まれる。
【００５２】
掃除機本体２に吸い込まれた含塵空気は、塵埃分離集塵ユニットによって塵埃と空気とに分離される。含塵空気から分離された塵埃は塵埃分離集塵ユニットに集塵され、塵埃が分離された空気は本体排気口を通って掃除機本体２から排気される。
【００５３】
次いで、壁面などの略垂直な被掃除面、特に特にカーテンなどの略垂直なやわらかい布状の被掃除物を掃除する場合を示す。
【００５４】
図４は、本発明に係る電気掃除機を用いて略垂直な被掃除物を掃除する状態を部分的に示す図である。
【００５５】
図４に示すように、壁面などの略垂直な被掃除面、特にカーテンなどの略垂直なやわらかい布状の被掃除物Ｃを掃除するときは、使用者はブラシなどを設けた手元操作管４の先端をカーテンなどの略垂直な被掃除物Ｃに向ける。そうすると、被掃除物Ｃに付着した塵埃は空気とともに手元操作管４の先端に吸い込まれる。
【００５６】
このとき、手元操作管４は横向きの姿勢をとり、方向検知手段１０は４５°≦傾斜角度θｚ≦１３５°のＺ軸の傾斜角度θｚを検出する。すなわち、１．２５Ｖ≦方向検知信号Ｓｄ≦３．７５Ｖの方向検知信号Ｓｄが制御手段１２に出力される。したがって、制御手段１２はトリガーレベル値ｂのトリガー信号Ｓｔをスイッチング素子１１に出力する。そうすると、電動送風機７は運転出力を抑制される。
【００５７】
手元操作管４の先端に吸い込まれた含塵空気は集塵ホース３を経て掃除機本体２に吸い込まれる。
【００５８】
掃除機本体２に吸い込まれた含塵空気は、塵埃分離集塵ユニットによって塵埃と空気とに分離される。含塵空気から分離された塵埃は塵埃分離集塵ユニットに集塵され、塵埃が分離された空気は本体排気口を通って掃除機本体２から排気される。
【００５９】
被清掃面の掃除が終わると、使用者は手元操作管４の切スイッチ４ｂを操作する。そうすると、電動送風機７は運転を停止する。
【００６０】
なお、方向検知手段１０によって検出されるＺ軸の傾斜角度θｚが、１３５°＜傾斜角度θｚ≦１８０°のときは手元操作管４が下向きの姿勢であり、４５°≦傾斜角度θｚ≦１３５°のときは手元操作管４が横向きの姿勢であり、０°≦傾斜角度θｚ＜４５°のときは手元操作管４が上向きの姿勢であるとしたが、それぞれの方向の閾値はこの条件に限られるものではない。
【００６１】
また、手元操作管４が上向きの姿勢の時にも電動送風機７の運転出力を抑制してもよい。
【００６２】
本実施形態に係る電気掃除機１によれば、手元操作管４に設けられた方向検知手段によって被掃除面や被掃除物として略水平な床面や天井面および略垂直な壁面のうち、いずれの向きの被掃除面や被掃除物を掃除中であるかを判別できる。また、電気掃除機１の使用者は、自己の判断で電動送風機７の運転出力を被掃除面および被掃除物に適した出力に制御する必要はない。特に天井面や壁面にカーテンなどのやわらかい布状の被掃除物が存する場合に、被掃除物を吸い込むことがなく、掃除が困難になることがない。
【００６３】
したがって、本実施形態に係る電気掃除機１によれば、被清掃面および被掃除物の向きを判別して電動送風機７の運転出力を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に係る電気掃除機の外観を示した図。
【図２】本発明に係る電気掃除機のブロック図。
【図３】本発明に係る電気掃除機の運転制御のフローチャート。
【図４】本発明に係る電気掃除機を用いて略垂直な被掃除物を掃除する状態を部分的に示す図。
【符号の説明】
【００６５】
１  電気掃除機
２  掃除機本体
２ａ  接続口
３  集塵ホース
４  手元操作管
４ａ  操作部
４ｂ  切スイッチ
４ｃ  起動スイッチ
５  延長管
６  吸込口体
７  電動送風機
１０  方向検知手段
１１  スイッチング素子
１２  制御手段
１３  電源回路
１４  操作手段
【図１】
0005214303.tif 000002
【図２】
0005214303.tif 000003
【図３】
0005214303.tif 000004
【図４】
0005214303.tif 000005