(57)【要約】【課題】電源が供給されていない時でも、電気二重層コンデンサによって、集塵容器内のアクチュエータを駆動可能にすると共に、前記電気二重層コンデンサの満充電検知又は及び、前記アクチュエータの状態検知を、シンプルな回路構成で安価に実現する。【解決手段】集塵容器内に、アクチュエータと、電気二重層コンデンサと、操作手段とを設け、使用者が操作手段を操作すると、電気二重層コンデンサに充電された電気によって、アクチュエータが駆動するよう構成し、集塵容器への電力供給用の電源回路と、電動送風機への電力供給経路上に、電流検知手段を配し、掃除機の運転中は、電流検知手段の出力値に応じて、電動送風機の制御を行い、掃除機の運転停止中は、電流検知手段の出力値に応じて、充電回路又は及びアクチュエータの制御を行うようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動送風機と、塵埃を捕集する集塵容器と、前記電動送風機に連通すると共に前記集塵容器が着脱自在に装着される集塵容器収納部とを有した電気掃除機において、
前記集塵容器内には、捕集された塵埃の除塵を行うためのアクチュエータと、電気二重層コンデンサと、前記電気二重層コンデンサに充電された電気によって前記アクチュエータが駆動するように構成した操作手段を設け、
掃除機本体には、前記電気二重層コンデンサへの充電を行う充電回路と、前記アクチュエータの駆動制御を行うアクチュエータ駆動手段と、前記電動送風機を駆動制御するための電動送風機駆動手段と、前記電気掃除機の電流を検知する電流検知手段を設け、
前記電気掃除機の運転中は、前記電流検知手段の出力値に応じて、前記電動送風機の制御を行い、前記電気掃除機の運転停止中は、前記電流検知手段の出力値に応じて、前記充電回路又は及び、前記アクチュエータの制御を行うことを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
前記電気掃除機の運転停止中は、商用電源の９０°位相近辺で電流検知手段の出力値のサンプリングを行うことを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記電気掃除機の運転停止から第１の所定時間の間は、電流検知手段の出力値のサンプリングを行わないことを特徴とする請求項１または２に記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記電気掃除機の運転停止中に、電流検知手段の出力値が第１の所定値未満である状態が第２の所定時間継続した場合、満充電であると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項５】
満充電であると判断した場合に、充電を所定の周期で間欠的に行い、連続する２回の充電時の電流検知手段の出力値が上昇方向であり且つ、その上昇幅が第２の所定値以上であった場合、間欠充電から常時充電に戻ることを特徴とする請求項４に記載の電気掃除機。
【請求項６】
前記電気掃除機の運転開始から、第３の所定時間の間は、常時充電を行い且つ、運転開始直前の電流検知手段の出力値に応じて、前記第３の所定時間を変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項７】
前記電気掃除機の運転停止中は、電流検知手段の出力値が第３の所定値を超えた場合、異常であると判断して、充電又は及びアクチュエータの駆動を停止又は間欠駆動にすることを特徴とする請求項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、一般家庭などにおいて掃除に使用される電気掃除機に関するものであり、特にその集塵容器内に設けられた負荷の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の発明において、集塵容器内に設けられ、前記集塵容器内の集塵を圧縮するための圧縮部材と、前記圧縮部材を回転駆動するための駆動手段及び前記駆動手段の電流を検知する検知手段を備え、前記電流検知手段による電流の検出結果に基づいて、前記駆動手段を制御するもの等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記従来の発明においては、当然のことながら、掃除機本体に電源が供給されていない時には駆動手段は動作しない。駆動手段用の電源として、二次電池等を設ければ、掃除機本体に電源が供給されていない時でも、前記駆動手段を駆動させることができるが、二次電池の充電制御即ち、満充電検知用の電圧検知手段・電流検知手段・温度検知手段等が必要となる。また、駆動手段制御用にも電流検知手段を有しているために、高価なものになってしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、駆動手段用の電源として、電気二重層コンデンサを用い、その充電制御用・駆動手段制御用の回路をシンプル即ち安価に構成できる電気掃除機を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために本発明は、集塵容器内に、捕集された塵埃の圧縮やフィルターの除塵等を行うためのアクチュエータと、電気二重層コンデンサと、操作手段とを設け、使用者が前記操作手段を操作すると、前記電気二重層コンデンサに充電された電気によって、前記アクチュエータが駆動するよう構成し、掃除機本体には、前記電気二重層コンデンサへの充電を行う充電回路と、前記アクチュエータの駆動制御を行うアクチュエータ駆動手段と、集塵容器への電力供給用の電源回路と、前記電動送風機を駆動制御するための電動送風機駆動手段とを設け、前記電源回路と前記電動送風機への電力供給系路上に電流検知手段を配し、更に前記集塵容器及び掃除機本体には、それぞれの回路を電気的に接続するための電気接点を設け、掃除機の運転中は、前記電流検知手段の出力値に応じて、前記電動送風機の制御を行い、掃除機の運転停止中は、前記電流検知手段の出力値に応じて、前記充電回路又は及び、前記アクチュエータの制御を行うようにした。
【０００７】
これにより、電気掃除機本体に電源が供給されていない場合であっても、集塵容器が取り外されている状態であっても、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気によって、アクチュエータの駆動が可能となる。
【０００８】
更に、現在の掃除機においては、その電動送風機の制御を行うために、前記電動送風機の電流を検出する電流検知手段が搭載されているものが多いが、その電流検知手段を利用して、前記電気二重層コンデンサの充電状態や、アクチュエータのロック等、異常状態を
検出して制御できるため、シンプルで安価な回路構成が可能となるものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、電気掃除機本体に電源が供給されていない場合であっても、集塵容器が取り外されている状態であっても、集塵容器内のアクチュエータの駆動が可能となる。更に、前記電動送風機の電流を検出する電流検知手段を利用して、前記電気二重層コンデンサの充電状態や、アクチュエータのロック等、異常状態を検出して制御できるため、シンプルで安価な回路構成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態における電気掃除機の全体斜視図
【図２】同電気掃除機の集塵容器の裏面斜視図
【図３】同電気掃除機の回路ブロック図
【図４】同電気掃除機の制御フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、電動送風機と、塵埃を捕集する集塵容器と、前記電動送風機に連通すると共に前記集塵容器が着脱自在に装着される集塵容器収納部とを有した電気掃除機において、
前記集塵容器内には、捕集された塵埃の除塵を行うためのアクチュエータと、電気二重層コンデンサと、前記電気二重層コンデンサに充電された電気によって前記アクチュエータが駆動するように構成した操作手段を設け、
掃除機本体には、前記電気二重層コンデンサへの充電を行う充電回路と、前記アクチュエータの駆動制御を行うアクチュエータ駆動手段と、前記電動送風機を駆動制御するための電動送風機駆動手段と、前記電気掃除機の電流を検知する電流検知手段を設け、
前記電気掃除機の運転中は、前記電流検知手段の出力値に応じて、前記電動送風機の制御を行い、前記電気掃除機の運転停止中は、前記電流検知手段の出力値に応じて、前記充電回路又は及び、前記アクチュエータの制御を行うことを特徴とする電気掃除機である。
【００１２】
これにより、電気掃除機本体に電源が供給されていない場合であっても、集塵容器が取り外されている状態であっても、電気二重層コンデンサに蓄えられた電気によって、アクチュエータの駆動が可能となる。
【００１３】
更に、現在の掃除機においては、その電動送風機の制御を行うために、前記電動送風機の電流を検出する電流検知手段が搭載されているものが多いが、その電流検知手段を利用して、前記電気二重層コンデンサの充電状態や、アクチュエータのロック等、異常状態を検出して制御できるため、シンプルで安価な回路構成が可能となるものである。
【００１４】
第２の発明は、掃除機の運転停止中は、商用電源の９０°位相近辺で電流検知手段の出力値のサンプリングを行うことを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機である。集塵容器内のアクチュエータの駆動電流や、電気二重層コンデンサへの充電電流は、電動送風機の駆動電流に比べて微小なものであるが、電流の瞬時値が最も高くなる９０°位相近辺で、電流検知手段の出力値をサンプリングすることで、この微小電流を必要な精度で検出し、制御することが可能となる。
【００１５】
第３の発明は、掃除機の運転停止から第１の所定時間の間は、電流検知手段の出力のサンプリングを行わない請求項１または２に記載の電気掃除機である。電動送風機を停止しても、しばらくの間は惰性で回転するために、逆起電力が発生する。第１の所定時間を設けることによって、この逆起電力による誤検知を防止し、停止時のアクチュエータ駆動電流や電気二重層コンデンサの充電電流を精度よく検出することが可能となる。
【００１６】
第４の発明は、掃除機の運転停止中に、電流検知手段の出力値が第１の所定値未満である状態が第２の所定時間継続した場合、満充電であると判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機である。
【００１７】
第５の発明は、満充電であると判断した場合に、充電を所定の周期で間欠的に行い、連続する２回の充電時の電流検知手段の出力値が上昇方向であり且つ、その上昇幅が第２の所定値以上であった場合、電気二重層コンデンサが放電されて、集塵容器が再セットされたと判断して、間欠充電から常時充電に戻ることを特徴とする請求項４に記載の電気掃除機である。これにより、集塵容器の装着検知手段を新たに設けることなく、放電・再セットの検知を行い、通常充電に復帰することが可能となる。
【００１８】
第６の発明は、掃除機の運転開始から、第３の所定時間の間は、常時充電を行い且つ、運転開始直前の電流検知手段の出力値に応じて、前記第３の所定時間を変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機である。本発明においては、運転中の満充電検知は行えないが、第３の所定時間を適当な値に設定することによって、運転中でも満充電とほぼ同時に充電を停止することが可能となり、最適な充電制御が行えるものである。
【００１９】
第７の発明は、掃除機の運転停止中は、電流検知手段の出力値が第３の所定値を超えた場合、異常であると判断して、充電又は及び、アクチュエータの駆動を停止又は間欠駆動にすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気掃除機である。これにより、例えば掃除機本体に設けられた電気接点の短絡や、アクチュエータのロック等も、同一の電流検知手段によって検知して、駆動を停止するため、コストアップを伴わずに安全にも配慮した制御回路が提供できるものである。
【００２０】
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。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本実施の形態における電気掃除機の全体斜視図である。掃除機本体２１は、後部に電動送風機２を内蔵した電動送風機室２２が配され、前部に、着脱自在で塵埃を捕集する集塵容器３４を収納する集塵容器収納部３５が配され、集塵容器収納部３５前方には、ホース２４の一端に設けた接続パイプ２５が着脱自在に接続される吸気口２６が設けられている。ホース２４の他端には、掃除の際に握ると共に掃除機本体２１の運転を操作するための操作部９を有する把手２７を備えた先端パイプ２８が設けられている。前記操作部９は、操作手段として「切」スイッチ、「強／弱」スイッチ、及び「自動」スイッチとにより構成されている。
【００２２】
伸縮自在の延長管２９の下流側端部が前記先端パイプ２８に着脱自在に接続され、他端は、塵埃掻き上げ用の回転ブラシ３０とその回転ブラシ３０を回転駆動する電動機１０を内蔵した吸込み具３１に着脱自在に接続される。又、掃除機本体２１の後部には、コンセント（商用電源）に接続して、掃除機本体２１に内蔵されている回路基板（図示せず）に電源を供給するための電源コード１３（図３参照）が設けられている。
【００２３】
次に、集塵容器３４の構成について図２を用いて説明する。図２は、同電気掃除機の集塵容器の裏面斜視図である。図２において、集塵容器３４は、集塵容器本体３６と、集塵容器本体３６の後方開口部に着脱自在に装着されるフィルターユニット３７から構成されている。集塵容器本体３６は、掃除機本体２１に装着した時に、吸気口２６と連通し、吸引風に含まれている塵埃をフィルターユニット３７で捕集することで、前記集塵容器本体
３６に塵埃が蓄積されるよう構成されている。
【００２４】
更に、フィルターユニット３７には、プリーツ折りされたフィルターの各山折り部に当接しながら横方向に摺動可能に構成された弾き体３８が後面に、除塵操作手段１１が上面に、ソレノイド３９（図３参照）及び、電気二重層コンデンサ１５（図３参照）が内部に配されており、更に掃除機本体２１に装着された時に、集塵容器収納部３５に設けられている電気接点Ａ１７（図３参照）と接触する場所に、電気接点Ｂ１８（図３参照）が設けられている。弾き体３８は、ソレノイド３９の動作によって、横方向に振動し、それによってフィルターユニット３７に付着した塵埃を除塵できるようになっている。ソレノイド３９の駆動は、電気二重層コンデンサ１５又は掃除機本体２１に内蔵されているアクチュエータ駆動手段１２（図３参照）によって行う。尚、除塵操作手段１１の操作によって電気二重層コンデンサ１５に蓄えられた電気が、ソレノイド３９に供給されて、ソレノイド３９が駆動されるように回路が構成されている。
【００２５】
次に、図３を用いて制御回路構成を説明する。回路図上の各ブロック４０ａ、４０ｂ及び４０ｃは、それぞれ掃除機本体２１、ホース２４及び、吸込み具３１に配されるものである。商用電源１には、電源波形のゼロクロスを検出するためのゼロクロス検出回路３と、信号制御手段４に電源を供給するための電源回路Ａ５と、前記集塵容器３４に電力を供給するための電源回路Ｂ６と、電動送風機２と、電動機１０とが接続されている。前記電動送風機２と電動機１０は、それぞれ電動送風機駆動手段７と電動機駆動手段８を介して、前記信号制御手段４により位相制御されるように構成されている。位相制御を行なうために必要となるゼロクロス検出回路３は、前記信号制御手段４に接続されている。
【００２６】
又、前記電動送風機２と電源回路Ｂ６への電力供給系路上に電流検知手段１４が配され、更に前記電流検知手段１４は、前記信号制御手段４に接続されている。アクチュエータ駆動手段１２と充電回路１６は、信号制御手段４により制御され、集塵容器収納部３５に設けられた電気接点Ａ１７、フィルターユニット３７に設けられた電気接点Ｂ１８を介して、それぞれソレノイド３９の駆動制御と電気二重層コンデンサ１５への充電制御を行っている。
【００２７】
尚、掃除機本体２１に電源が供給されていない状態であっても、又、集塵容器３４が掃除機本体２１に装着されていない状態であっても、除塵操作手段１１を操作することにより、電気二重層コンデンサ１５に蓄えられた電気によってソレノイド３９が駆動し、それによって弾き体３８が横方向に振動して、フィルターユニット３７に付着した塵埃を除塵できるようになっている。
【００２８】
次に図４を用いて、本実施の形態における電気掃除機の制御フローについて説明する。
【００２９】
電気掃除機の使用開始に当たり、ステップ０で、使用者が掃除機本体２１より電源コード１３を引き出してコンセントに差すと、除塵タイマが３秒に、充電タイマが６０秒に設定される。
【００３０】
次にステップ１で「強／弱」スイッチ９ｂ、「自動」スイッチ９ｃあるいは，「切」スイッチ９ａが操作されたかどうかの判定を行い、押されたスイッチに応じた運転モードが設定される。
【００３１】
運転開始時には、ステップ３で、運転開始直前の電流検知手段１４の出力値を評価し、０．３Ａ以上であれば電気二重層コンデンサ１５が空に近い状態であると判断して、充電タイマを６０秒に、０．１〜０．３Ａであれば充電タイマを３０秒に、０．１Ａ未満であれば満充電であると判断して、充電タイマを０秒に設定する。
【００３２】
運転中は、ステップ４で電流検知手段１４の出力値を、商用電源の１０°位相でサンプリングし、その結果に応じて位相制御を行うことで、電動送風機２への通電量をコントロールしている。
【００３３】
運転停止時には、ステップ５で、除塵タイマを８秒に設定し、停止タイマをリセットする。
【００３４】
ステップ６では、停止タイマが３秒未満の時に、電流検知手段１４の出力値サンプリングを行わないようにしており、停止タイマが３秒以上であれば９０°位相でサンプリングを行い、２Ａ以上であれば異常フラグをセットしている。尚、運転停止時には常に停止タイマをカウントアップしている。
【００３５】
次にステップ８で異常フラグの有無を判断し、異常フラグがあれば、以降の除塵（ソレノイド）制御及び充電制御を行わないようにしている。
【００３６】
異常フラグがない場合、ステップ９で除塵（ソレノイド３９）の制御を、ステップ１０以降で電気二重層コンデンサ１５への充電制御を行う。
【００３７】
ステップ９では、除塵タイマが０であれば除塵を停止し、０以外であればアクチュエータ駆動手段１２に駆動信号を出力することで、ソレノイド３９を駆動させると同時に、除塵タイマのカウントダウンを行う。
【００３８】
ステップ１０以降は電気二重層コンデンサ１５への充電制御である。充電タイマが０でない場合は常時（連続）充電を行うと同時に、充電タイマをカウントダウンする。運転停止中で且つ、停止タイマが３秒以上である時に限り、ステップ４で電流検知手段１４の出力値を評価する。電流検知手段１４の出力値が０．１Ａ未満であれば、満充電あるいは集塵容器３４が外されたと判断して、充電タイマを０に設定する。
【００３９】
ステップ１０で充電タイマが０であった場合でも、運転停止中に限り、０．１秒オン／３秒オフの間欠充電を行う。この時、充電オフからオンになったタイミングで、ステップ１３で電流検知手段１４の出力値を評価する。前回の充電オン時の出力値と、今回の出力値とを比較して、その差が０．３Ａよりも上昇していれば、集塵容器３４が再装着されたと判断して、充電タイマを６０秒に設定する。
【００４０】
上記構成による作用は以下の通りである。掃除機の運転中は、電流検知手段１４の出力値に応じて、電動送風機２の制御を行い、掃除機の運転停止中は、電流検知手段１４の出力値に応じて、電気接点Ａ１７、電気接点Ｂ１８、充電回路１６及びアクチュエータ駆動手段１２を介して、電気二重層コンデンサ１５への充電制御と、ソレノイド３９の駆動制御即ち除塵制御を行う。
【００４１】
電流検知手段１４の出力サンプリングは、掃除機の運転中は商用電源の１０°位相で、運転停止中は商用電源の９０°位相で行うが、運転停止から３秒間は、サンプリングを行わず、充電制御、除塵制御へのフィードバックも行わない。
【００４２】
掃除機の運転中は、電流検知手段１４の出力値フィードバックによる充電制御を行わないが、運転開始直前の電流値に応じて、電気二重層コンデンサ１５が満充電になるまでの時間を０秒，３０秒，６０秒の３段階で推定し、運転中にその時間が経過すると、充電を停止するようになっている。
【００４３】
運転停止中は、電流検知手段１４の出力値フィードバックによって、満充電を検知するが、満充電検知後も、充電を完全に停止することはせずに、０．１秒オン／３秒オフの間欠充電を継続させている。この時、充電オン時の電流値によって、集塵容器３４が外されて、電気二重層コンデンサ１５が放電された後に再装着されたことを検出して、再度常時充電に戻している。
【００４４】
更に、掃除機の運転停止中には、電流検知手段１４の出力値が２Ａを超えたら、異常であると判断しており、一旦異常と判断されたら、電源プラグがコンセントから抜かれるまでは、除塵・充電ともに行わないようになっている。
【００４５】
以上のように、本実施の形態によれば、掃除機本体２１に電源が供給されていない場合であっても、集塵容器３４が取り外されている状態であっても、電気二重層コンデンサ１５に蓄えられた電気によって、ソレノイド３９の駆動即ち、除塵制御が可能となる。
【００４６】
更に、電動送風機２の制御を行うための電流検知手段１４を利用して、電気二重層コンデンサ１５の充電状態や、アクチュエータ即ち、弾き体３８やソレノイド３９のロック等、異常状態を検出して制御できるため、信頼性・安全性を確保しつつ、シンプルで安価な回路構成が可能となる。
【００４７】
又、掃除機の運転停止中は、電流の瞬時値が最も高くなる商用電源の９０°位相近辺で、電流検知手段１４の出力値のサンプリングを行うため、電動送風機２に比べて微小であるソレノイド３９の駆動電流や、電気二重層コンデンサ１５への充電電流を、精度よく検出できるし、更に、掃除機の運転停止から３秒間は、電流検知手段１４の出力値サンプリング及び、充電・除塵制御へのフィードバックを行わないため、電動送風機２の停止後に発生する逆起電力による誤検知をも防止した、信頼性の高い検出回路を構成することが可能となる。
【００４８】
又、間欠充電中の電流検知手段１４の出力値によって、電気二重層コンデンサ１５が放電されて、集塵容器３４が再セットされたと判断して、間欠充電から常時充電に戻せるので、集塵容器３４の装着検知手段を新たに設ける必要がなく、コストアップを伴わずに、使用性を向上させることができる。
【００４９】
又、掃除機の運転中には、電流検知手段１４の出力値を、充電制御にフィードバックさせることはできないが、運転開始直前の電流値に応じて、電気二重層コンデンサ１５が満充電になるまでの時間を０秒，３０秒，６０秒の３段階で推定し、運転中にその時間が経過すると、充電を停止するので、運転中においても必要十分な精度での充電制御が行える。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
以上のように、本願発明に係る電気掃除機は、家庭用だけでなく、業務用やセントラルクリーナー等、さまざまな形態の電気掃除機に応用展開可能である。
【符号の説明】
【００５１】
２  電動送風機
４  信号制御手段
７  電動送風機駆動手段
８  電動機駆動手段
９  操作部
１０  電動機
１１  除塵操作手段
１２  アクチュエータ駆動手段
１４  電流検知手段
１５  電気二重層コンデンサ
１６  充電回路
１７  電気接点Ａ
１８  電気接点Ｂ
２１  掃除機本体
３１  吸込み具
３４  集塵容器
３５  集塵容器収納部
３６  集塵容器本体
３７  フィルターユニット
３８  弾き体
３９  ソレノイド（アクチュエータ）
【図４】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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