(57)【要約】【課題】電動送風機のパワーをより効率的に使うことができる電気掃除機を提供する。【解決手段】電動送風機２の吸気側に配置され塵埃を捕集する集塵室２３と、電動送風機２に流れる電流を検出する電流検知手段１４と、電動送風機２への通電量を制御する信号制御手段４とを有し、通電量と電流検知手段１４の出力値から風量を推定すると共に、推定風量が第一の所定の範囲内である時に、推定風量が低下するにしたがって、電動送風機２への通電量を下げ且つ、通電量は、第一の所定の範囲となる風量領域において、集塵室２３内の真空度が略一定に、かつ予め実験等によって設定された値となるように制御するもので、電流検知手段１４で集塵室２３内の真空度増加を間接的に検出して、電動送風機２への通電量を下げるので、集塵室２３内の真空圧を、吸気もれの発生する直前の状態に維持することが可能になり、電動送風機２のパワーを効率的に使うことができる。【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、前記電動送風機に連通して吸気側に配置され、塵埃を捕集する集塵室と、前記電動送風機に流れる電流を検出する電流検知手段と、前記電動送風機への通電量を制御する制御手段とを有し、前記通電量と前記電流検知手段の出力値から、予め実験等によって求められている「通電量−電流−風量」の関係より風量を推定すると共に、前記推定風量が第一の所定の範囲内である時に、前記推定風量が低下するにしたがって、前記電動送風機への通電量を下げる方向に制御し且つ、前記通電量は、前記第一の所定の範囲となる風量領域において、前記集塵室内の真空度が略一定に、かつ、予め実験等によって設定された値となるように制御することを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
電源電圧を検知する電源電圧検知手段を有し、前記電源電圧検知手段の出力値が高い場合は第一の所定の範囲を増加する方向に、逆に前記電源電圧検知手段の出力値が低い場合には前記第一の所定の範囲を低下する方向に補正する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】
推定風量が、第一の所定の範囲よりも小さい場合には、前記推定風量が低下するにしたがって、電動送風機への通電量を上げることを特徴とする請求項１又は２に記載の電気掃除機。
【請求項４】
不揮発性の記憶手段と、調整用の特殊モードとを有し、前記特殊モードで動作している時に所定の信号を入力することで、その時の電流検知手段の出力値を前記記憶手段に記憶し且つ、通常の運転モード時には、前記記憶手段に記憶した値に応じて前記第一の所定の範囲を決定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】
集塵室内の真空度を検出する圧力センサを設け、推定風量が第一の所定の範囲内である時に、電動送風機への通電量を予め設定された値で制御する代わりに、前記圧力センサの出力値のフィードバック制御によって、前記圧力センサの出力値が略一定になるように前記電動送風機への通電量を制御することを特徴とする請求項１〜４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、特にその電動送風機の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電気掃除機の制御方式としては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されたようなものが知られている。これらは、吸込仕事率最大点において、最大の消費電力となるように、前記電動送風機の電流値に応じて前記電動送風機への通電量を制御することで、吸引性能の低下を防止すると共に、前記電動送風機の吸引力を効率よく使用しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３３２６１２６号公報
【特許文献２】特許第３７３５７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記従来の電気掃除機の構成においては、吸込仕事率最大点における目標消費電力の設定値がどのような値であるかについては言及されておらず、「機器あるいは部品の最大定格を超えない電力」を目標消費電力として設定制御するのが今日の一般的な制御である。
【０００５】
更に、近年の電気掃除機においては、その電動送風機の吸引性能向上のために、低風量側即ち、吸込口が閉塞されたり、集塵室のごみ量が増加した場合、電気掃除機の各部から空気のもれ（吸気もれ）が微量ながら発生し始める場合がある。吸気もれが発生すると、吸込口の風量及び真空圧が低下する一方で、電動送風機への風量は増加するために、消費電力が高くなり、結果として電動送風機のパワーを効率的に使えなくなってしまうという課題があった。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、空気もれが発生する前に電動送風機への通電量を低下させる方向に制御することで、空気もれを減少あるいはその発生を遅らせ、前記電動送風機のパワーをより効率的に使うことができる電気掃除機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために本発明の電気掃除機は、電動送風機と、前記電動送風機に連通して吸気側に配置され、塵埃を捕集する集塵室と、前記電動送風機に流れる電流を検出する電流検知手段と、前記電動送風機への通電量を制御する制御手段とを有し、前記通電量と前記電流検知手段の出力値から、予め実験等によって求められている「通電量−電流−風量」の関係より風量を推定すると共に、前記推定風量が第一の所定の範囲内である時に、前記推定風量が低下するにしたがって、前記電動送風機への通電量を下げる方向に制御し且つ、前記通電量は、前記第一の所定の範囲となる風量領域において、前記集塵室内の真空度が略一定に、かつ、予め実験等によって設定された値となるように制御するもので、電流検知手段によって風量低下即ち、集塵室内の真空度増加を間接的に検出して、前記電動送風機への通電量を下げていくので、集塵室内の真空度を、吸気もれの発生する直前の状態に維持することが可能になり、前記電動送風機のパワーをより効率的に使
うことができるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電気掃除機は、吸込口が閉塞されたり、集塵室のごみ量が増加した場合に発生する空気もれ（吸気もれ）を減少あるいはその発生を遅らせることができるため、電動送風機のパワーをより効率的に使うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の全体斜視図
【図２】同電気掃除機の回路ブロック図
【図３】同電気掃除機の電流、真空度、吸込仕事率、通電量−風量特性図
【図４】本発明の第２の実施の形態における電気掃除機の回路ブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
第１の発明は、電動送風機と、前記電動送風機に連通して吸気側に配置され、塵埃を捕集する集塵室と、前記電動送風機に流れる電流を検出する電流検知手段と、前記電動送風機への通電量を制御する制御手段とを有し、前記通電量と前記電流検知手段の出力値から、予め実験等によって求められている「通電量−電流−風量」の関係より風量を推定すると共に、前記推定風量が第一の所定の範囲内である時に、前記推定風量が低下するにしたがって、前記電動送風機への通電量を下げる方向に制御し且つ、前記通電量は、前記第一の所定の範囲となる風量領域において、前記集塵室内の真空度が略一定に、かつ、予め実験等によって設定された値となるように制御するもので、電流検知手段によって風量低下即ち、集塵室内の真空度増加を間接的に検出して、前記電動送風機への通電量を下げていくので、集塵室内の真空度を、吸気もれの発生する直前の状態に維持することが可能になり、前記電動送風機のパワーをより効率的に使うことができるものである。
【００１１】
第２の発明は、特に、第１の発明の電気掃除機において、電源電圧を検知する電源電圧検知手段を有し、前記電源電圧検知手段の出力値が高い場合は第一の所定の範囲を増加する方向に、逆に前記電源電圧検知手段の出力値が低い場合には前記第一の所定の範囲を低下する方向に補正するもので、電動送風機の電流及び出力は、電源電圧によって変動するが、これによって判定値に補正を加え、電源電圧が変動した際にも、空気もれ（吸気もれ）を減少あるいはその発生を遅らせ、電動送風機のパワーを効率的に使うことができるものである。
【００１２】
第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の推定風量が、第一の所定の範囲よりも小さい場合には、前記推定風量が低下するにしたがって、電動送風機への通電量を上げるもので、吸込口の閉塞や、集塵室のごみ量増加によって、更に風量が低下してくると、空気もれによる吸込仕事率低下よりも、通電量削減による吸込仕事率低下分の方が大きくなるが、本発明によれば、風量がある値以上に低下した際に、空気もれ防止のための通電量制御を終了させ、通電量を上昇させていくことで、ほぼ全ての風量領域において、従来よりも高い吸込仕事率で運転を継続させることが可能となる。
【００１３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の電気掃除機において、不揮発性の記憶手段と、調整用の特殊モードとを有し、前記特殊モードで動作している時に所定の信号を入力することで、その時の電流検知手段の出力値を前記記憶手段に記憶し且つ、通常の運転モード時には、前記記憶手段に記憶した値に応じて前記第一の所定の範囲を決定するもので、上記第２の発明では、電源電圧による補正を行ったが、実際には電気掃除機の個体差によっても特性の違いがあるが、本発明によれば、調整用の特殊モードにて、電機掃除機の一品調整を行うことで、その個体差をも吸収できるものである。
【００１４】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか一つの発明の集塵室内の真空度を検出する圧力センサを設け、推定風量が第一の所定の範囲内である時に、電動送風機への通電量を予め設定された値で制御する代わりに、前記圧力センサの出力値のフィードバック制御によって、前記圧力センサの出力値が略一定になるように前記電動送風機への通電量を制御するもので、圧力センサを用いることで、空気もれの発生する直前の真空圧で、より容易に且つ精度よく制御することができ、電動送風機のパワーをより効率的に使うことができるものである。
【００１５】
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。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の全体斜視図、図２は、同電気掃除機の回路ブロック図、図３は、同電気掃除機の電流、真空度、吸込仕事率、通電量−風量特性図である。
【００１７】
図１において、本実施の形態における電気掃除機の掃除機本体２１の後部には、電動送風機２を内蔵した電動送風機室２２が配され、前部には、塵埃を捕集する集塵室２３が配され、集塵室２３の前方には、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。
【００１８】
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（図示せず）、「強／弱」スイッチ（図示せず）、及び「自動」スイッチ（図示せず）とにより構成されている。
【００１９】
２９は、伸縮自在の延長管で、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に内蔵されている後述の回路ブロック４０ａに電源を供給するための電源コード１３が設けられている。
【００２０】
次に、図２を用いて本実施の形態における電気掃除機の制御回路構成を説明する。回路図内の各回路ブロック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、電動送風機２への通電量を制御する制御手段である信号制御手段４と、信号制御手段４に電源を供給するための電源回路５と、電動送風機２と、電動機１０とが接続されている。
【００２１】
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。又、前記電動送風機２の電力供給系路上には、電流を検知する電流検知手段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。また、信号制御手段４には、電源電圧値を検出するための電源電圧検知手段１５が接続されている。
【００２２】
次に図３を用いて、本実施の形態における電気掃除機の制御システムについて説明する。図３に示す最大風量時点では、電動送風機２は、信号制御手段４により電動送風機駆動手段７を介して位相角０で駆動されている。このとき、信号制御手段４は、表１の「位相角０」のテーブルを参照して、電流検知手段１４の出力値から、現在の風量を算出する。
例えば、電流検知手段１４の出力値が３Ｖであった場合、風量は１．７ｍ３／ｍｉｎと推定し、電流検知手段１４の出力値が２．５Ｖであった場合は、１．６５ｍ３／ｍｉｎと推定する。
【００２３】
【表１】
2012130378.tif 000003
【００２４】
このとき、算出した風量が第一の所定の範囲であった場合、表２を参照して、電動送風機２の駆動位相角を変更する。尚、前記「第一の所定の範囲」は、電源電圧検知手段１５の出力値に応じて変更しており、ここでは電源電圧１００Ｖの時に１．８〜１．３ｍ３／ｍｉｎ、９０Ｖの時に１．７〜１．２ｍ３／ｍｉｎ、１１０Ｖの時に１．９〜１．４ｍ３／ｍｉｎとしている。
【００２５】
例えば位相角０で、電源電圧１００Ｖ、風量が１．７であった場合は、表２の「位相角０」、電源電圧１００Ｖの風量１．７の欄にしたがって、位相角を新たに５度として電動送風機２を位相制御する。
【００２６】
【表２】
2012130378.tif 000004
【００２７】
以降、同様に行い、風量が前記「第一の所定の範囲」未満になった場合、位相角設定の際に表２を参照する代わりに表３を参照して、同様に位相角の設定を行う。
【００２８】
【表３】
2012130378.tif 000005
【００２９】
上記制御を繰り返すことで、図３のような特性が得られる。即ち、従来の電気掃除機の制御では、風量約１．７ｍ３／ｍｉｎから吸気もれが発生して、電流が増加、風量、真空度、吸込み仕事率が低下していたものが、風量１．８ｍ３／ｍｉｎから徐々に電動送風機２への通電量を低下させることで、吸気もれの発生を防止し、真空度、吸込仕事率を高い状態に維持している。
【００３０】
更に風量が低下し、約１．３ｍ３／ｍｉｎあたりから再度電動送風機２への通電量を増加させることで、真空度、吸込仕事率の一時的な上昇の後、吸気もれによって再度低下し、最終的には従来の制御と同一の値となる。
【００３１】
従来制御と比較して、一時的に吸込仕事率が低下する風量領域は存在するものの、かなり低風量側即ち、集塵室２３にごみがたまってきた状態まで、吸気もれの発生を遅らせることができ、加えて、吸込仕事率最大点付近においては、吸気もれの防止によって、電流の増加を抑えると共に、吸込仕事率を高い状態に維持できており、電動送風機２のパワーを効率的に使えることがわかる。
【００３２】
また、電源電圧に応じて、第一の所定の範囲を変更すると共に、制御位相角も変更しているため、電源電圧の変動に関わらず、同様の効果が得られることは言うまでもない。
以上のように、本実施の形態によれば、電流検知手段１４によって風量低下即ち、集塵室２３内の真空度増加を間接的に検出して、前記電動送風機２への通電量を下げていくので、集塵室２３内の真空度を、吸気もれが発生する直前の状態に維持することが可能になり、前記電動送風機２のパワーをより効率的に使うことができる。
【００３３】
又、電源電圧値を検出して、これによって判定値に補正を加え、電源電圧が変動した際にも、空気もれ（吸気もれ）を減少あるいはその発生を遅らせ、電動送風機２のパワーを効率的に使うことができる。更に、風量がある値以上に低下した際に、空気もれ防止のための通電量制御を終了させ、通電量を上昇させていくことで、ほぼ全ての風量領域において、従来よりも高い吸込仕事率で運転を継続させることが可能となる。
【００３４】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態における電気掃除機の回路ブロック図である。なお、上記第１の実施の形態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。
【００３５】
図４において、本実施の形態における電気掃除機の信号制御手段４には、集塵室２３内の真空度を検出する圧力センサ１６及び、不揮発性の記憶手段１７が接続されている。
信号制御手段４は、操作部９からの信号入力によって、所定の運転モードで運転を開始するが、操作部９に配されているスイッチ押下による入力信号とは異なる、特殊な信号を入力することで、位相角０度で電動送風機２を連続駆動する調整用の特殊モードに移行するよう構成されている。
【００３６】
前記調整用の特殊モード中に、再度特殊な信号を入力することで、前記信号制御手段４は、その時の電流検知手段１４の出力値を記憶手段１７に記憶するようにしている。実際には、電気掃除機の製造ラインにおいて、前記調整用の特殊モードに入れた状態で、吸気口２６を徐々に閉塞していき、集塵室２３内の真空度が所定の値となったときに、吸気口２６に設けられているホース２４との接続端子（図示せず）から、記憶指示用の特殊信号を入力して、その時の電流検知手段１４の出力値を記憶させる。
【００３７】
通常モードにて運転を開始する際に、信号制御手段４は、記憶手段１７から前記記憶値を読み出し、その値が、風量１．８ｍ３／ｍｉｎ相当であるとして、表１のテーブル値を補正する。例えば、記憶値が３．５Ｖであった場合、表１のテーブル値は、表４のように補正される。
【００３８】
【表４】
2012130378.tif 000006
【００３９】
電流検知手段１４からの推定風量算出後は、表２に基づいて制御位相角を設定する代わりに、圧力センサ１６の出力値が、予め設定されている目標値が略一定になるように制御する。即ち、圧力センサ１６の出力値が、目標値以下の場合は、制御位相角を小さくすることで通電量を多くし、目標値より大きい場合には、制御位相角を大きくすることで通電量を少なくする。これにより、第１の実施の形態における電気掃除機と同様の効果が得られるものである。
【００４０】
以上のように、本実施の形態によれば、調整用の特殊モードにて、電気掃除機の一品調
整を行うことで、その個体差によらず、第１の実施の形態同様に、電動送風機２のパワーを効率的に使用できるものである。又、圧力センサ１６の出力値のフィードバック制御によって電動送風機２への通電量を制御するので、吸気もれの発生する直前の真空度で、より容易に且つ精度よく制御することができ、電動送風機２のパワーをより効率的に使うことができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本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】
【００４２】
１  商用電源
２  電動送風機
３  ゼロクロス検出回路
４  信号制御手段（制御手段）
５  電源回路
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
１３  電源コード
１４  電流検知手段
１５  電源電圧検知手段
１６  圧力センサ
１７  記憶手段
２１  掃除機本体
２２  電動送風機室
２３  集塵室
２４  ホース
２５  接続パイプ
２６  吸気口
２７  把手
２８  先端パイプ
２９  延長管
３０  回転ブラシ
３１  吸込み具
４０ａ〜４０ｃ  回路ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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