(57)【要約】【課題】吸引風量を精度よく検出し、適切な掃除作業ができる電気掃除機を提供する。【解決手段】電動送風機１によって塵埃と共に吸引される風の量を検出する風量検出手段３と、風量検出手段３の検出結果に基づき電動送風機１に供給する電力を制御する制御手段４を備え、風量検出手段３は、吸気通路２を通過する塵埃を検出する第１の塵埃検出手段３１と、第１の塵埃検出手段３１の風下側で、同じく塵埃を検出する第２の塵埃検出手段３２とを備え、第１の塵埃検出手段３１で検出された第１塵埃検出信号と、第２の塵埃検出手段３２で検出された第２塵埃検出信号に基づき、吸気通路２を通過する風の量を算出するもので、花粉等の微細塵から綿ごみのような大きな塊りのごみに至るまで、どのようなごみを一緒に吸引しても確実に風量を検出でき、その風量に応じて電動送風機１の入力制御を行うことで、適切な清掃を効率よく行うことができる。【選択図】図１
2007167381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路を介して塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機が吸引する風の量を検出する風量検出手段と、前記風量検出手段の検出結果に基づき前記電動送風機に供給する電力を制御する制御手段を備え、前記風量検出手段は、前記吸気通路を通過する塵埃を検出する第１の塵埃検出手段と、前記第１の塵埃検出手段の風下側に配され、前記吸気通路を通過する塵埃を検出する第２の塵埃検出手段とを備え、前記第１の塵埃検出手段で検出された第１塵埃検出信号と前記第２の塵埃検出手段で検出された第２塵埃検出信号に基づき、前記吸気通路を通過する風の量を算出する電気掃除機。
【請求項２】
第１及び第２の塵埃検出手段は、所定の大きさ以下の塵埃を検出してなる請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
吸気通路を介して塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機が吸引する風の量を検出する風量検出手段と、前記風量検出手段の検出結果に基づき前記電動送風機に供給する電力を制御する制御手段を備え、前記風量検出手段は、前記吸気通路を通過する所定の大きさ以下の塵埃を検出する第１の塵埃検出手段と、前記第１の塵埃検出手段が検出した検出信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計時し、その計時された時間から、前記吸気通路を通過する風の速度を算出し、この算出結果から風の量を算出するようにした電気掃除機。
【請求項４】
第１及び／又は第２の塵埃検出手段を、発光手段と、前記発光手段からの光を受光する受光手段とで構成した請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項５】
受光手段に設けられた受光用の開口部の形状は、風の流れる方向に対して一片が垂直となるよう配した略長方形とした請求項４に記載の電気掃除機。
【請求項６】
第１又は第２の塵埃検出手段の少なくとも一方の検出信号から、吸引した塵埃の数をカウントし、算出された吸引風量と塵埃の数に応じて電動送風機に供給する電力を制御するようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項７】
吸引される風の量に応じて、その大小を音声又は／及び表示にて報知するようにした請求項１〜６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、一般家庭用、もしくは業務用の電気掃除機に関するもので、特に吸引風量を検出して、検出された吸引風量に応じて電動送風機を制御する電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、生活環境や生活スタイルの変化により、掃除を夜間に行う消費者が増えてきており、電気掃除機の静音化が望まれている。またごみの種類も、花粉などを含むハウスダストや関東ローム層など目に見えない非常に細かいごみから、ペット毛や綿ごみのように軽いが大きな塊りとなったごみなど、多種多様なものになってきている。当然、吸引風量を検出し、電動送風機への供給電力を制御している電気掃除機もその精度向上が望まれている。
【０００３】
従来より、電動送風機で吸引される風量を検出する方法として、発電方式、電動送風機電流方式、及びごみセンサ方式などが知られている。
【０００４】
発電方式は、吸引路の風力に応答し、回転するファンと、このファンの回転に応じてロータを回転する発電機を設け、この発電機の発生電圧を風量信号として出力するものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
又、電動送風機電流方式は、電動送風機に流れる電流から予め定めておいた風量を簡易的に設定するものである（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
更にごみセンサ方式は、通過するごみを検知するごみセンサを設け、そのごみセンサが検出したごみの通過速度を検出し、その通過速度から風量を算出するものである（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平６−９８８４６号公報
【特許文献２】特開２００１−２２４５４３号公報
【特許文献３】特開２００１−８８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の発電方式を用いた電気掃除機では、外気を吸引し、その風を利用してファンを回転させているため、発電のための外気吸引音が大きく、使用者や近所の方に不快感を与えると共に、吸気口から綿ごみなどを吸い込むため、吸気風量が安定せず、風量検出精度が悪かった。
【０００８】
又、電動送風機電流から風量を簡易的に導き出すようにした電気掃除機では、電動送風機の固体ばらつきや供給電圧のばらつきにより、電動送風機電流と風量の相関関係のばらつきが大きく、実使用状態では精度が悪く、使い勝手の悪いものとなっていた。
【０００９】
更に、ごみセンサが検出したパルス幅から風量を演算する方式では、花粉のような微細塵のパルス幅と綿ごみのような大きな塊りのパルス幅とでは、同じ風量でも幅が大きく異なり、互いに異なる演算結果となり、風量を確実に検出することができないという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、風量を確実に、かつ、精度よく検出し、電動送風機を精度よく制御して、効率の良い清掃ができ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】
【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、吸気通路を介して塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機が吸引する風の量を検出する風量検出手段と、前記風量検出手段の検出結果に基づき前記電動送風機に供給する電力を制御する制御手段を備え、前記風量検出手段は、前記吸気通路を通過する塵埃を検出する第１の塵埃検出手段と、前記第１の塵埃検出手段の風下側に配され、前記吸気通路を通過する塵埃を検出する第２の塵埃検出手段とを備え、前記第１の塵埃検出手段で検出された第１塵埃検出信号と前記第２の塵埃検出手段で検出された第２塵埃検出信号に基づき、前記吸気通路を通過する風の量を算出するもので、花粉等の微細塵から綿ごみのような大きな塊りのごみに至るまで、どのようなごみを一緒に吸引しても確実に風量を検出でき、その風量に応じて電動送風機入力制御を行うことで、適切な清掃を効率よく行うことができる。
【００１２】
又、本発明の電気掃除機は、吸気通路を介して塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機が吸引する風の量を検出する風量検出手段と、前記風量検出手段の検出結果に基づき前記電動送風機に供給する電力を制御する制御手段を備え、前記風量検出手段は、前記吸気通路を通過する所定の大きさ以下の塵埃を検出する第１の塵埃検出手段と、前記第１の塵埃検出手段が検出した検出信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計時し、その計時された時間から、前記吸気通路を通過する風の速度を算出し、この算出結果から風の量を算出するようにしたもので、検出信号の幅は常に風量と相関があるため、第１の塵埃検出手段一つだけで、風量を検出できるので、安価に構成できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電気掃除機は、花粉等の微細塵から綿ごみのような大きな塊りのごみに至るまで、どのようなごみを一緒に吸引しても確実に風量を検出して、精度よく電動送風機を制御して、その風量に応じた適切な清掃を効率よく行うことができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、吸気通路を介して塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機が吸引する風の量を検出する風量検出手段と、前記風量検出手段の検出結果に基づき前記電動送風機に供給する電力を制御する制御手段を備え、前記風量検出手段は、前記吸気通路を通過する塵埃を検出する第１の塵埃検出手段と、前記第１の塵埃検出手段の風下側に配され、前記吸気通路を通過する塵埃を検出する第２の塵埃検出手段とを備え、前記第１の塵埃検出手段で検出された第１塵埃検出信号と前記第２の塵埃検出手段で検出された第２塵埃検出信号に基づき、前記吸気通路を通過する風の量を算出するもので、花粉等の微細塵から綿ごみのような大きな塊りのごみに至るまで、どのようなごみを一緒に吸引しても確実に風量を検出でき、その風量に応じて電動送風機入力制御を行うことで、適切な清掃を効率よく行うことができる。
【００１５】
第２の発明は、特に、第１の発明の第１及び第２の塵埃検出手段は、所定の大きさ以下の塵埃を検出してなるもので、より精度よく風量を検出できる。
【００１６】
第３の発明は、吸気通路を介して塵埃を吸引する電動送風機と、前記電動送風機が吸引する風の量を検出する風量検出手段と、前記風量検出手段の検出結果に基づき前記電動送風機に供給する電力を制御する制御手段を備え、前記風量検出手段は、前記吸気通路を通過する所定の大きさ以下の塵埃を検出する第１の塵埃検出手段と、前記第１の塵埃検出手段が検出した検出信号の立ち上がりから立ち下がりまでの時間を計時し、その計時された時間から、前記吸気通路を通過する風の速度を算出し、この算出結果から風の量を算出するようにしたもので、検出信号の幅は常に風量と相関があるため、第１の塵埃検出手段一つだけで、風量を検出できるので、安価に構成できる。
【００１７】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の第１及び／又は第２の塵埃検出手段を、発光手段と、前記発光手段からの光を受光する受光手段とで構成したもので、精度よくかつ確実に塵埃の通過速度を検出し、精度よく風量を算出できる。
【００１８】
第５の発明は、特に、第４の発明の受光手段に設けられた受光用の開口部の形状は、風の流れる方向に対して一片が垂直となるよう配した略長方形としたもので、ごみがどこを通過しようと、全ての検出信号が同一パルス幅となるため、より精度良く風量を検出できる。
【００１９】
第６の発明は、第１〜５のいずれか１つの発明の第１又は第２の塵埃検出手段の少なくとも一方の検出信号から、吸引した塵埃の数をカウントし、算出された吸引風量と塵埃の数に応じて電動送風機に供給する電力を制御するようにしたもので、より実使用状態にあった清掃作業ができる電気掃除機を提供できる。
【００２０】
第７の発明は、第１〜６のいずれか１つの発明の吸引される風の量に応じて、その大小を音声又は／及び表示にて報知するようにしたもので、風量の大小を、電動送風機制御以外に、音や表示などの知覚で認識することができる電気掃除機を提供できるものである。
【００２１】
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本発明が限定されるものではない。
【００２２】
（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制御回路のブロック図、図２は、同電気掃除機の吸気通路の断面図、図３は、同電気掃除機の塵埃検出信号の波形、図４は、同電気掃除機の風量とパルス間隔との相関図である。
【００２３】
図１、２において、１は、電気掃除機の掃除機本体（図示せず）に内蔵され、吸気通路２を介して塵埃を吸引する電動送風機、３は、前記電動送風機１が吸引する風の量を検出する風量検出手段、４は、前記風量検出手段３の検出結果に基づき前記電動送風機１に供給する電力を制御する制御手段である。
【００２４】
前記風量検出手段３は、吸気通路２を通過する塵埃を検出する第１の塵埃検出手段３１と、同じく吸気通路２を通過する塵埃を検出すると共に第１の塵埃検出手段３１の風下側に配された第２の塵埃検出手段３２と、前記第１の塵埃検出手段３１が検出する第１塵埃検出信号と前記第２の塵埃検出手段３２の第２塵埃検出信号に基づき、吸気流路２を通過する集塵風の速度を算出する算出手段３３と、この算出結果から風量を演算する風量演算手段３４とから構成されている。
【００２５】
第１の塵埃検出手段３１は、赤外発光ダイオードなどで構成された第１の発光部３１ａと、フォトトランジスタなどから構成され第１の発光部３１ａからの光を受光する第１の受光部３１ｂと、この受光部３１ｂが検出した信号を増幅する第１の増幅手段３１ｃと、この増幅された信号を所定の電圧と比較出力する第１の比較手段３１ｄとから構成されている。
【００２６】
第２の塵埃検出手段３２は、発光ダイオードなどで構成された第２の発光部３２ａと、フォトトランジスタなどからなり第２の発光部３２ａからの光を受光する第２の受光部３２ｂと、この第２の受光部３２ｂが検出した信号を増幅する第２の増幅手段３２ｃと、この増幅された信号を所定の電圧と比較する第２の比較手段３２ｄとから構成されている。
【００２７】
上記構成による電気掃除機の動作を説明する。
【００２８】
まず、図２に示すように吸引された塵埃が、吸気通路２を通過し、第１の発光部３１ａと第１の受光部３１ｂとの間を通過すると、図３に示すように塵埃に応じた信号Ｖ１ａが第１の受光部３１ｂから出力される。この信号Ｖ１ａは、オペアンプなどで構成した増幅手段３１ｃに入力され、所定の周波数以上の帯域の信号をカットしながら所定の増幅率で増幅され、信号Ｖ１ｂとして出力される。このＶ１ｂは、第１の比較手段３１ｄに入力され、所定の電圧値Ｖｃと比較され、第１のパルス信号Ｖ１ｃに変換され出力される。
【００２９】
第２の塵埃検出手段３２でも同様に、第２の発光部３２ａと第２の受光部３２ｂとの間を塵埃が通過すると、塵埃に応じた信号Ｖ２ａが第２の受光部３２ｂから出力され、この信号Ｖ２ａは、オペアンプなどで構成した第２の増幅手段３２ｃに入力され、所定の周波数以上の帯域の信号をカットしながら所定の増幅率で増幅され、信号Ｖ２ｂとして出力される。このＶ２ｂは第２の比較手段３２ｄに入力され、所定の電圧値Ｖｃと比較され、パルス信号Ｖ２ｃに変換され出力される。
【００３０】
上記第１のパルス信号Ｖ１ｃと第２のパルス信号Ｖ２ｃは、算出手段３３に入力される。この時、算出手段３３は前記パルス信号Ｖ１ｃとＶ２ｃのそれぞれ立上がりエッジ、または立下りエッジを検出し、第１のパルス信号Ｖ１ｃを検出してから第２のパルス信号Ｖ２ｃを検出するまでの時間を計時する。風量演算手段３４はこの計時値を入力し、図４に示すように予め定めた風量―パルス間隔相関図から風量を演算する。そして制御手段４は、この風量演算結果を受け、各風量に応じた最適な値で運転できるよう、電動送風機１に電力を供給する。
【００３１】
上述した本実施の形態を、より具体的数値を上げて以下に説明する。
【００３２】
吸気通路２上に設けた第１の塵埃検出手段３１から１０ｍｍ風下に、第２の塵埃検出手段３２を配したとする。また吸引される塵埃の大きさは、花粉のような数μｍのものから綿ほこりのような数百μのものとする。第１の受光部３１ｂ、第２の受光部３２ｂの開口部（図示せず）は検出信号のパルス幅が、前記塵埃の大きさに影響を受けないよう、風の流れる方向に３ｍｍのものを用いたものとする。
【００３３】
更に、吸気通路２の内径はφ４０ｍｍとする。
【００３４】
まず、第１の塵埃検出手段３１を塵埃が通過すると、塵埃が第１の受光部３１ｂ上を通過している間（遮っている間）受光部３１ｂが受光する光量が少なくなる。この変化を信号Ｖ１ａとして検出し、第１の増幅手段３１ｃ、第１の比較手段３１ｄを介することで第１のパルス信号Ｖ１ｃを得る。
【００３５】
ここで、塵埃が５００μ秒遅れて第２の塵埃検出段３２を通過したとすると、第２の塵埃検出手段３２からは、５００μ秒遅れて第２のパルス信号Ｖ２ｃが出力される。これら２つの信号Ｖ１ｃとＶ２ｃが入力された算出手段３３は、パルスの立上がり（または立下がり）エッジからパルス間隔を計時、すなわち第１の塵埃検出手段３１と第２の塵埃検出手段３２の間（１０ｍｍの間）を、塵埃が５００μ秒で通過したことを計時し、風速が２０ｍ／秒であることを算出する。２０ｍ／秒を受けた演算手段３４は、吸気通路がφ４０ｍｍであることから、風量が１．５ｍ3／分であると演算し、１．５ｍ3／分に最適な電力で電動送風機１を制御する。また、吸気通路２を通過するごみの速度を直接検知するため、電動送風機１の製造ばらつきや電源電圧のばらつきによる入力の変動に対しても、正確に風量を検出でき、吸引風にあった電動送風機１の入力制御が精度良くできる。
【００３６】
また、実際には塵埃は単一ではなく、複数吸引されるため、検出した塵埃のパターンで同一の塵埃かどうか判断することも有効である。図３に示すように、パルス幅に対して十分長い所定時間Ｔ１の間で第１の塵埃検出手段３１が検出するパルスの入力パターンと第２の塵埃検出手段が検出するパルスの入力パターンから、同一の塵埃が検出されたことを判断し、第１の塵埃検出手段が検出したパルスと同一のパルスを第２の塵埃検出手段３２が検出するまでの時間差からも、前記吸気流路２を通過する集塵風の風速を算出できる。このように単一のパルスだけでなく、ある所定の時間でパルス検出の同一パターンから風速を算出することで、より確実に信号を検出できる。
【００３７】
さらに、第１の受光部３１ｂ、第２の受光部３２ｂの形状を、ごみの進行方向に対して垂直になるように開口部を長方形とすることで、検出信号のパルス間隔が、同一のごみの大きさで同一速度の場合、常に一定となり、より精度良く風量を検出できる。
【００３８】
また、特に図示しないが、吸気風量に応じて、その大小を音声や表示にて報知する報知手段を設けることで、使用者に風量の大小を知らせることができ、使用性を向上させることができる。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態における電気掃除機について図５〜図８を用いて説明する。
【００４０】
図５は、本実施の形態における電気掃除機の制御回路のブロック図、図６は、同電気掃除機の吸気通路の断面図、図７は、同電気掃除機の塵埃検出信号の波形、図８は、同電気掃除機の風量とパルス幅との相関図である。なお、上記第１の実施の形態における電気掃除機と同一構成部品については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
図５、６において、１は、電気掃除機に内蔵され、吸気通路２を介して塵埃を吸引する電動送風機、３は、前記電動送風機１が吸引する風の量を検出する風量検出手段、４は、前記風量検出手段３の検出結果に基づき前記電動送風機１に供給する電力を制御する制御手段である。
【００４２】
本実施の形態の風量検出手段３は、第１の塵埃検出手段３１と、前記第１の塵埃検出手段３１の検出する第１の塵埃検出信号に基づき、吸気流路２を通過する集塵風の風速を算出する算出手段３３と、この算出結果から風量を演算する風量演算手段３４とから構成され、第１の塵埃検出手段３１は、赤外発光ダイオードなどで構成された第１の発光部３１ａと、フォトトランジスタなどからなり第１の発光部３１ａからの光を受光する第１の受光部３１ｂと、この第１の受光部３１ｂが検出した信号を増幅する第１の増幅手段３１ｃと、この増幅された信号を、所定の周波数帯域の信号のみ通過させるバンドパスフィルター３１ｅと、この信号を所定の電圧と比較出力する第１の比較手段３１ｄとから構成されている。
【００４３】
上記構成による電気掃除機の動作を説明する。
【００４４】
まず、図６に示すように吸引された塵埃が、吸気通路２を通過し、第１の発光部３１ａと第１の受光部３１ｂとの間を通過すると、塵埃に応じた信号Ｖ１ａが第１の受光部３１ｂから出力される。図７に示すように、この信号Ｖ１ａは、オペアンプなどで構成した増幅手段３１ｃに入力し、所定の増幅率で増幅する。そして所定の周波数以下と以上の帯域の信号を、バンドパスフィルター３１ｅを介すことで、所望する帯域のみの信号Ｖ１ｅとして出力する。
【００４５】
このＶ１ｅは第１の比較手段３１ｄに入力され、所定の電圧値Ｖｃと比較され、第１のパルス信号Ｖ１ｃに変換され出力される。上記第１のパルス信号Ｖ１ｃは算出手段３３に入力される。この時、算出手段３３は、前記パルス信号Ｖｃの立上がりエッジと立下りエッジを検出し、この間の時間を計時する。風量演算手段３４はこの計時値を入力し、図８に示すように予め定めた風量―パルス幅相関図から風量を演算する。そして制御手段４はこの風量演算結果を受け、各風量に応じた最適な値で運転できるよう、電動送風機１に電力を供給する。
【００４６】
上述した実施の形態について、より具体的数値を上げて以下に説明する。
【００４７】
検出したい風量は、電気掃除機の一般的な使用風量である２．４ｍ3／分〜０．５ｍ3／分とすると、直径４０ｍｍの吸気通路２を通過する塵埃の速度は３２ｍ／秒〜６ｍ／秒であり、開口部が３ｍｍの第１の受光部３１ｂが検出するパルス幅は９３μ秒〜５００μ秒となる。従って前述したパルス幅の信号が検出できる１０ｋＨｚ〜２ｋＨｚの帯域のみ通過できるバンドパスフィルター３１ｅを用いる。これにより塵埃の大きさなどに関係なく、一つの塵埃検出手段３１でも、風量を検出でき、安価に実現できる。
【００４８】
尚、特に図示しないが、第１塵埃検出手段３１又は第２の塵埃検出手段３２の少なくとも一方の検出信号から、吸引した塵埃の数をカウントし、算出された吸引風量とカウントされた塵埃の数に応じて電動送風機１に供給する電力を制御するようにすれば、風量と吸引したごみの量に応じて電動送風機１に供給する電力を最適制御でき、より実使用状態にあった電気掃除機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、どのようなごみを吸引しても、確実に風量を検出し、精度よく電動送風機を制御して、その風量に応じた適切な清掃を効率よく行うことができるもので、家庭用、業務用各種電気掃除機に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の制御回路のブロック図
【図２】同電気掃除機の吸気通路の断面図
【図３】同電気掃除機の塵埃検出信号の波形図
【図４】同電気掃除機の風量とパルス間隔との相関図
【図５】本発明の実施の形態２における電気掃除機の制御回路のブロック図
【図６】同電気掃除機の吸気通路の断面図
【図７】同電気掃除機の塵埃検出信号の波形図
【図８】同電気掃除機の風量とパルス幅との相関図
【符号の説明】
【００５１】
１      電動送風機
２      吸気通路
３      風量検出手段
４      制御手段
３１    第１の塵埃検出手段
３１ａ  第１の発光部
３１ｂ  第１の受光部
３１ｃ  第１の増幅手段
３１ｄ  第１の比較手段
３２    第２の塵埃検出手段
３２ａ  第２の発光部
３２ｂ  第２の受光部
３２ｃ  第２の増幅手段
３２ｄ  第２の比較手段
３３    算出手段
３４    風量演算手段
【図１】
2007167381.tif 000003
【図２】
2007167381.tif 000004
【図３】
2007167381.tif 000005
【図４】
2007167381.tif 000006
【図５】
2007167381.tif 000007
【図６】
2007167381.tif 000008
【図７】
2007167381.tif 000009
【図８】
2007167381.tif 000010