(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機に連通し且つ下面に設けられた塵埃吸込み口から床面の塵埃を吸引する吸込具と、吸引した塵埃を捕集する集塵室と、前記吸込具の上面及び／または側面に設けられ、浮遊塵埃を吸引する空気取入口と、前記電動送風機に流れる電流を検知する電流検知手段とを有し、前記空気取入口は、シャッターにより、その開口面積を増減変更可能に構成され、且つ、前記電流検知手段によって検知される電流値が所定の値になるように、前記空気取入口の開口面積を増減変更する電気掃除機。
【請求項２】
電動送風機の複数の吸引力モードを選択可能な選択手段を有し、使用者が前記選択手段により所定の吸引力モードを選択し、電動送風機を動かして電気掃除機の運転を開始したときに、吸込仕事率が略最大となる、前記電動送風機に流れる所定の電流値を、あらかじめ実験で求めておき、電流検知手段によって検知される電流値が、前記あらかじめ実験で求めた所定の電流値に近づくように、空気取入口の開口面積を増減変更する請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
電気掃除機の運転開始時に、少なくとも所定の時間、空気取入口の開口面積を最大の状態で維持し、そのときの電流値によって、前記空気取入口の開口面積を増減変更する際の基準となるあらかじめ実験で求めた所定の電流値を、補正する請求項２に記載の電気掃除機。
【請求項４】
空気取入口の開口面積を、制御により増減変更するかしないかを、切り替えるための操作手段を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項５】
電流検知手段の代わりに、電動送風機の吸引側に設けられた風量検知手段を備え、空気取入口の開口面積を、前記風量検知手段によって検知した風量によって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。
【請求項６】
電流検知手段の代わりに、集塵室内の真空度を検知する圧力検知手段を備え、空気取入口の開口面積を、前記圧力検知手段によって検知した真空度によって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、電気掃除機に関するものであり、特に床面の集塵性能向上のための制御に関するものでる。
【背景技術】
【０００２】
従来のこの種の電気掃除機として、吸込具の吸込口近傍に設けた空気取入口から吸引した風を、最適な風量で床面にたたきつけるもの（例えば、特許文献１参照）がある。
【特許文献１】特開平１１−１５５７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電気掃除機の吸引性能を表す数値として「吸込仕事率」というものが広く知られている。この数値は“真空度×風量×比例係数”によって求められる数値であり、吸引性能は、「床面からゴミを浮かせるために必要となる真空度」と「ゴミを運び去るために必要となる風量」とによって表すことができるという考えに基づいたものである。
【０００４】
上記特許文献１に記載された方法は、空気取入口から吸引した風を、床面にたたきつけることによって、床面のゴミを舞い上がらせ、集塵性能を向上させるものであり、ひとつの方法ではあるが、床面のゴミを多く舞い上がらせるために空気取入口の開口面積を小さくして風速を上げると、風量は減少してしまう。
【０００５】
本発明は、上記従来の発明とは異なる観点で、電気掃除機の集塵性能を向上させるものであり、「床面に風をたたきつける」ためではなく、「吸込仕事率を向上させる」ために空気取入口の開口面積を制御することで、集塵性能の高い電気掃除機を提案するものである。
【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、吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機に連通し且つ、下面に設けられた塵埃吸込み口から床面の塵埃を吸引する吸込具と、吸引した塵埃を捕集する集塵室と、前記吸込具の上面及び／または側面に設けられ、浮遊塵埃を吸引する空気取入口と、前記電動送風機に流れる電流を検知する電流検知手段とを有し、前記空気取入口は、シャッターにより、その開口面積を増減変更可能に構成され、且つ、前記電流検知手段によって検知される電流値が所定の値になるように、前記空気取入口の開口面積を増減変更するようにした。前述したように、「吸込仕事率」は“真空度×風量×比例係数”によって求められる。前記空気取入口の開口面積が大きいほど風量は大きくなるが、逆に真空度は小さくなる。そのため、前記電動送風機への通電量が一定の場合、風量と吸込仕事率との関係をグラフに表すと、放物線を描くことになる。即ち、電動送風機への通電量に対して、吸込仕事率が最大となる風量は一意に決まるわけである。一方、吸込み具から集塵室までに流れる風量は、前記塵埃吸込み口と床面との密着度によっても変わるため、当然じゅうたん上とフローリング上とでは風量が異なることになる。本発明によれば、空気取入口の開口面積を制御することにより、床面条件や、電動送風機への通電量に関わらず、常に吸込仕事率が最大となる風量に制御できるものである。尚、本発明においては、開口面積制御のためのフィードバックデータとして、３通りのものを提案している。即ち「風量」「真空度」「電流」であるが、ここで「電流」についてのみ、以下に簡単に説明する。
【０００７】
使用者が選択手段により選択した、電動送風機の所定の吸引力モードにおいて、風量が大きいほど前記電動送風機にかかる負荷は大きくなるため、電流及び消費電力は小さくなる。逆に風量が小さいほど電流及び消費電量は大きくなる。即ち、前記電動送風機への通電量と電流とから風量が間接的に推定できるわけである。通電量はあらかじめわかっているため、電流値が所定の値となるように、前記空気取入口の開口面積を、シャッター等の開閉手段で増減させることで、床面条件や、電動送風機への通電量に関わらず、常に吸込仕事率が最大となる風量で運転できると共に、消費電力も抑えることができるという付随効果も得られるものである。尚、ここでは「吸込仕事率が最大となる風量で」と説明したが、空気取入口の開口面積制御の狙い電流の設定によって、所望の吸込仕事率に制御することも可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電気掃除機は、床面等の条件に関わらず、最大の吸込仕事率若しくは所望の吸込仕事率で運転を行うことのでき、且つ浮遊塵埃も吸引できる電気掃除機を、提供できるようになるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
第１の発明は、吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機に連通し且つ、下面に設けられた塵埃吸込み口から床面の塵埃を吸引する吸込具と、吸引した塵埃を捕集する集塵室と、前記吸込具の上面及び／または側面に設けられ、浮遊塵埃を吸引する空気取入口と、前記電動送風機に流れる電流を検知する電流検知手段とを有し、前記空気取入口は、シャッターにより、その開口面積を増減変更可能に構成され、且つ、前記電流検知手段によって検知される電流値が所定の値になるように、前記空気取入口の開口面積を増減変更する電気掃除機であり、床面等の条件に関わらず、所望の吸込仕事率の状態で運転可能となり、且つ浮遊塵埃も吸引できる電気掃除機を、提供できるようになるものである。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明の電動送風機の複数の吸引力モードを選択可能な選択手段を有し、使用者が前記選択手段により所定の吸引力モードを選択し、電動送風機を動かして電気掃除機の運転を開始したときに、吸込仕事率が略最大となる、前記電動送風機に流れる所定の電流値を、あらかじめ実験で求めておき、電流検知手段によって検知される電流値が、前記あらかじめ実験で求めた所定の電流値に近づくように、空気取入口の開口面積を増減変更することを特徴とする電気掃除機で、床面等の条件に関わらず、常に吸込仕事率が略最大となる状態で運転可能となるものである。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明の電気掃除機の運転開始時に、少なくとも所定の時間、空気取入口の開口面積を最大の状態で維持し、そのときの電流値によって、前記空気取入口の開口面積を、増減変更する際の基準となるあらかじめ実験で求めた電流値に、補正をかけることを特徴とする電気掃除機であり、空気取入口の開口面積が最大の時の電流値をモニターすることで、集塵室へのゴミ蓄積による風量低下分を補正した制御が行えるようになるため、第２の発明の効果に加えて、塵埃が溜まってきた場合であっても、その状態での吸込仕事率が略最大となる状態で運転可能となるものである。
【００１２】
第４の発明は、第１〜第３のいずれか１つの発明の空気取入口の開口面積を、制御により増減変更するかしないかを、切り替えるための操作手段を有する電気掃除機であり、例えば風量を下げる弊害として発生する風切音や電動送風機の回転音の増加を抑えたい時等、使用者の都合に応じて切換可能となるものである。
【００１３】
第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の電流検知手段の代わりに、電動送風機の吸引側に風量検知手段を設け、空気取入口の開口面積を、前記風量検知手段によって検知した風量によって制御することを特徴とする電気掃除機であり、電流検知手段に代わって、風量検知手段により、第１〜第４の発明と同様の効果が得られるものである。
【００１４】
第６の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明の電流検知手段の代わりに、集塵室内の真空度を検知する圧力検知手段を設け、空気取入口の開口面積を、前記圧力検知手段によって検知した真空度によって制御することを特徴とする電気掃除機であり、第１〜第４の発明と同様の効果が得られるものである。
【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）
本発明の実施の形態における電気掃除機について、図１〜図４を用いて説明する。図２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。図２において、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、塵埃を捕集する集塵室２３が配され、掃除機本体２１の前部には、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５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５は、「強」スイッチ５ａ（図示せず），「中」スイッチ５ｂ（図示せず），「弱」スイッチ５ｃ（図示せず），「切」スイッチ５ｄ（図示せず），「シャッター切換」スイッチ５ｅ（図示せず）により構成される。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、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１）に接続して、掃除機本体２１に内蔵されている回路基板Ａ３２（図示せず）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。
【００１７】
図３は前記吸込み具３１の断面図であり、後方に、前記延長管２９と接続され且つ、一定範囲で回動自在に構成された接続管３７を有し、下面には床面の塵埃を吸引するための塵埃吸込み口３４を有し、回転ブラシモータ６によって回転駆動し、床面の塵埃を掻き上げる回転ブラシ３０を内蔵している。更に、前方（前記接続管３７の反対側）側面には前記吸込み具３１前方に舞い上がる浮遊塵埃を含んだ空気を吸引し、床面近傍を通して前記塵埃吸込み口３４からの吸気と合流させるための空気取入口３５と、その開口面積を変更するためのシャッター３６を有している。又、前記シャッター３６は、減速機３８を介して、双方向に回転可能なシャッターモータ１０と係合している。
【００１８】
次に、図１を用いて制御回路構成を説明する。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１１と、信号制御手段９に電源を供給するための電源回路４と、電動送風機２と、回転ブラシモータ６が接続されている。前記電動送風機２と回転ブラシモータ６は、それぞれ駆動回路Ａ３と駆動回路Ｂ７を介して、前記商用電源１から電源が供給されるように構成されており、前記信号制御手段９により位相制御されるよう構成されている。この時の位相制御角は、信号制御手段９に接続された操作部５の各スイッチ５ａ〜５ｄからの入力信号に応じて決定されている。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１１は、前記信号制御手段９に接続されている。前記電動送風機２の電源供給ライン上には電流検出手段１２が設けられており、この電流検出手段１２は、電動送風機２の交流電流波形を全波整流した上で、平滑した電流波形を、前記信号制御手段９に出力するように構成されている。シャッターモータ１０は、電源回路４で作られた直流電源と、駆動回路Ｃ３９を介して接続されており、前記駆動回路Ｃ３９は、信号制御手段９により制御されている。
【００１９】
次に、上記のように構成された、本実施の形態における電気掃除機の動作、作用について説明する。
【００２０】
電源投入時即ち電源コード８がコンセント（商用電源１）に挿入された時には、電動送風機２は停止状態である。一方、シャッターモータ１０を、シャッター３６が開く方向（以降、逆転と記載する）に３秒間回転させることで、前記シャッター３６を全開する。使用者の操作によって、操作部５の各スイッチ５ａ〜５ｃが押された場合、信号制御手段９が駆動回路Ａ３を介して電動送風機２を位相制御するが、この時、信号制御手段９は、操作部５のどのスイッチが押されたかを判断し、押されたスイッチに応じ、あらかじめ決められた通電量即ち位相制御角での位相制御を行うようにしている。本実施例においての各スイッチと電動送風機２への通電量（率）及び、位相制御角との関係を下表に示す。
【００２１】
【表１】
0004946924.tif 000002
【００２２】
運転開始の１秒後から、前記信号制御手段９は、電流検知手段１２から入力される信号の検知を開始し、１秒間の平均値を初期電流値として記憶した後に、シャッターモータ１０の制御を開始する。
【００２３】
電動送風機２が駆動している時に、操作部５の各スイッチ５ａ〜５ｃが押された場合は、押されたスイッチに応じて、表１に従った位相制御角に変更して運転を継続するが、この場合も、運転開始時と同様、位相制御角変更と同時にシャッターモータ１０を３秒間逆転し、更に１秒間、電流検知手段１２から入力される信号の平均値を初期電流値として記憶した後で、シャッターモータ１０の制御を開始する。
【００２４】
尚、電動送風機２が駆動している時に「切」スイッチ５ｄを押すと、信号制御手段９は、電動送風機２を停止すると同時に、シャッターモータ１０を３秒間逆転することで、シャッター３６を全開にしている。
【００２５】
次に、初期電流値を記憶した後のシャッターモータ１０の制御について説明する。
【００２６】
図４は、「中」スイッチ５ｂが押されたとき即ち、通電量５０％の時の電動送風機２の電流，電気掃除機の吸込仕事率，吸込具３１内の真空度，風量，及び「強」スイッチ５ａが押された時の吸込仕事率と、シャッター３６の開口率との関係を、集塵室２３内のゴミの蓄積量が少ない時と多い時それぞれについて、グラフに表したものである。
【００２７】
尚、本実施の形態においては、吸込具３１の下面に、床面との密着性を高く保ち且つ、前記吸込具３１の操作性が重くならないような工夫がなされているため、床面の条件が変わっても、図４に示すグラフの形状は、ほとんど変わらない。
【００２８】
図４より、「中」スイッチが押されたとき即ち、通電量５０％で電動送風機２を駆動している場合、集塵室２３内にゴミがない時には、電流値がａ1の時（シャッター開口率がｂ１の時）が、最も吸込仕事率が高く、前記集塵室２３内にゴミが多く蓄積されている時には、電流値がａ2の時が、最も吸込仕事率が高く、一方、ゴミがない時、多い時それぞれの初期電流値は、ａ1’，ａ2’である。即ち、初期電流値がａ1’の時は、電流値ａ1に、初期電流値がａ2’の時は、電流値ａ2になるように、シャッター３６の開口率を制御すれば、常に吸込仕事率最大の状態で運転を行うことが可能となることがわかる。初期電流値がいくつの時に、電流値いくつを狙えばよいかは、あらかじめ実験で求めておき、信号制御手段９は、その狙いの電流設定値に近づくようにシャッターモータ１０を制御してシャッター３６の開口率を調整する。下表に、「中」スイッチによる駆動時の、初期電流値と、狙いの電流設定値及び、狙いのシャッター３６の開口率との関係を示す。
【００２９】
【表２】
0004946924.tif 000003
【００３０】
具体的には、例えば集塵室２３内にある程度のゴミが蓄積されており、初期電流値が４．２Ａであったとする。この場合、初期電流値４．２Ａに応じた狙い電流設定値は、表２における初期電流値「４．５Ａ」の時の狙い電流設定値「３．４Ａ」と、初期電流値「４Ａ」の時の狙い電流設定値「３．０Ａ」とから、初期電流値「４．２Ａ」時の狙い電流設定値を比例計算（下式）により求める。
【００３１】
狙い電流設定値＝３．４Ａ−（４．５Ａ−４．２Ａ）×（３．４Ａ−３．０Ａ）／（４．５Ａ−４．０Ａ）＝３．１６Ａ
信号制御手段９は、初期電流値を記憶した後、電流値が狙いの「３．１６Ａ」に達するまで、シャッターモータ１０を正転（シャッター３６を閉じる方向）させる。以降は、電流値が狙いの「３．１６Ａ」より高くなった場合は、再度電流値が狙いの「３．１６Ａ」に達するまで、シャッターモータ１０を正転させるが、電流値が低下した場合は、集塵室２３内のごみ蓄積量が増加したと判断し、シャッターモータ１０を駆動しない。但し、使用者のスイッチ操作によって、電動送風機２への通電量が変わった場合は、再度、狙いの電流値の変更を行う。例として、「強」スイッチが押された時即ち通電量１００％で電動送風機２を駆動している時の、初期電流値と、狙いの電流設定値及び、狙いのシャッター３６の開度との関係を下表に示す。
【００３２】
【表３】
0004946924.tif 000004
【００３３】
電源投入時から、「シャッター切換」スイッチ５ｅが押されるまでの間は、前述の様にシャッターモータ１０の制御を行い、「シャッター切換」スイッチ５ｅが押された場合は、直ちにシャッターモータ１０を３秒間逆転して、シャッター３６を全開状態にした後で、１秒毎に初期電流値の更新を行い続ける。又、この時、シャッターモータ１０の制御は行わないようにする。この状態の時に、再度前記「シャッターモータ切換」スイッチ５ｅが押されると、その時の最新の初期電流値に応じて、再度狙い電流値を設定し、前述と同様の、前記シャッターモータ１０の制御を行うようにする。以降、前記「シャッター切換」スイッチ５ｅが押される度に、「シャッター３６全開」←→「電流値によるシャッターモータ１０の制御」を繰り返す。
【００３４】
以上のように、本実施の形態によれば、床面条件や、電動送風機２への通電量に関わらず、常に吸込仕事率が略最大となる状態で運転可能となり、更に集塵室２３内にゴミが溜まってきた場合であっても、その状態での吸込仕事率が略最大となる状態で運転可能となるものである。又、風量を下げる弊害として発生する風切音や電動送風機２の回転音の増加を抑えたい時等、使用者の都合に応じて切換可能となるものである。
【００３５】
尚、本実施の形態においては、吸込仕事率の調整手段として、電動送風機２の電流値によるシャッターモータ１０のフィードバック制御を用いたが、図４からもわかるように、電流検知手段１２の代わりに、風量検知手段を用いて、検知した風量で、前記シャッターモータ１０のフィードバック制御を行っても良いし、圧力検知手段を用いて、検知した真空度で前記シャッターモータ１０のフィードバック制御を行っても同様の結果・効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明は床面掃除を主目的とした電気掃除機に対して効果を発揮するものであり、家庭用だけでなく、ビルトインタイプ（セントラルクリーナ）のような電気掃除機にも応用・展開できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態における電気掃除機の回路ブロック図
【図２】同電気掃除機の全体斜視図
【図３】同電気掃除機の吸込具断面図
【図４】同電気掃除機の特性グラフ
【符号の説明】
【００３８】
１    商用電源
２    電動送風機
３    駆動回路Ａ
４    電源回路
５    操作部
６    回転ブラシモータ
７    駆動回路Ｂ
８    電源コード
９    信号制御手段
１０  シャッターモータ
１１  ゼロクロス検出回路
１２  電流検知手段
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  吸込具
３２  回路基板Ａ
３３  回路基板Ｂ
３４  塵埃吸込み口
３５  空気取入口
３６  シャッター
３７  接続管
３８  減速機
３９  駆動回路Ｃ
【図１】
0004946924.tif 000005
【図２】
0004946924.tif 000006
【図３】
0004946924.tif 000007
【図４】
0004946924.tif 000008