(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引風を発生させる電動送風機と、回転ブラシと前記回転ブラシを駆動するための電動機を有する吸い込み具と、前記電動送風機に流れる電流を検出する電流検出手段と、複数の位相角と前記位相角の各々に１対１に対応した、前記電流検出手段の出力に対して位相角を切り換えるための電流判定値とで構成される位相−電流判定値特性を有して、前記電流検出手段の出力が前記位相−電流判定値特性上の電流値とほぼ一致するよう、前記位相角と、前記位相角と対になる前記電流判定値を段階的に切り換えて、前記電動送風機への供給電力を制御する制御手段と、前記吸い込み具の回転状態などの負荷状態や接続の状態などを検出する状態判別手段とを有する構成において、前記制御手段は、前記状態判別手段の判別する前記吸い込み具の状態に応じた複数の位相−電流判定値特性を有し、前記状態に応じて前記複数の位相−電流判定値特性を切り換える電気掃除機。
【請求項２】
複数の位相−電流判定値特性の、電動送風機への供給電力が高くなる方の一端を、全て同じにした請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
状態判別手段として、吸い込み具が吸気流路上に接続されているかどうかを判別する接続判別手段を設け、制御手段は、前記接続判別手段の判別する前記吸い込み具の接続状況に応じた複数の位相−電流判定値特性を有し、前記接続状況に応じて前記複数の位相−電流判定値特性を切り換える請求項１または２記載の電気掃除機。
【請求項４】
状態判別手段として、回転ブラシが回転しているかどうかを検出する回転判別手段を設け、制御手段は、前記回転判別手段の判別する前記回転ブラシの回転状況に応じた複数の位相−電流判定値特性を有し、前記回転状況に応じて前記複数の位相−電流判定値特性を切り換える請求項１または２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おける、電動送風機の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１３に従来の電気掃除機の概略構成図を示す。
【０００３】
図１３において、１は電気掃除機本体であり、２は本体１に内蔵し、吸い込み力を発生する電動送風機であり、３は操作手段４を有したホースであり、５は延長管であり、６は清掃対象物である床面に接して、床面上に存在する塵埃を吸引する吸気口となる吸い込み具であり、回転して床面上の塵埃を掻き上げて捕集するための回転ブラシ７と、回転ブラシ７を駆動するための電動機８を内蔵している。
【０００４】
９は吸引した塵埃を蓄積しておく集塵室であり、ホース３と集塵室９は、本体１に設けた吸気口１０を介して接続され、集塵室９とホース３、または、集塵室９とホース３と延長管５、もしくは、集塵室９とホース３と延長管５と吸い込み具６等の組み合わせで吸気流路を形成している。ホース３と延長管５と吸い込み具６には、本体１の吸気口１０から供給される電力を電動機８に供給、伝達する配線（図示せず）が内蔵されている。
【０００５】
本体は、電源プラグを有した電源コードを有しており、商用電源に電源プラグを接続する事により、機器に電力が供給される。
【０００６】
電源コードが商用電源に接続された状態で、操作手段４を操作して、電動送風機２を起動すると、電流検出手段（図示せず）によって検出された電流値の信号が、制御手段（図示せず）にフィードバックされ、制御手段は、電流値に応じて予め設定された位相で電動送風機２をトリガオンし、位相制御によって所望の電力、もしくは、電流値となるよう制御される。
【０００７】
また、操作手段４を操作されると、同時に、吸気流路に内蔵された配線を介して、電動機８に電力が供給され、回転ブラシ７も回転動作を行う。
【０００８】
床面の清掃を行う際、吸い込み具６は床面に接しており、接してない状態では清掃を行われていない事が想定されるので、特許文献１記載のように、吸い込み具６が床面に押しつけられている時には、一定の吸い込み力を得るために、電動送風機２への印可電圧を高くして、床面より持ち上げられている時は、印可電圧を低くして、無駄な消費電力を抑えるような制御を行っている。
【特許文献１】特開２００１−１５７４９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の構成においては、電動送風機２に流れる電流に対する電動送風機２への供給電圧の関係の特性が、吸い込み具６の状態に関わらず固定されているため、例えば、吸い込み具６を外した状態で清掃を行おうとすると、吸い込み具６を装着して清掃している時と比較して、風量は開放側へシフトする傾向があり、十分な吸引力を得られなくなる可能性がある。また、近年の電気掃除機は、高い吸引力を得るために、その消費電力も非常に高く、一般家庭用のブレーカーの制限もあり、供給電力には上限が存在するが、電動送風機２へ流れる電流、もしくは電力とは無関係に、電力を切り換える制御を行った場合、上限を優先すると、十分な吸引力を得られないという課題を有している。
【００１０】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、吸い込み具の状態に応じた風量―電力特性で、吸引風量に応じて電力を安定して滑らかに変化させながら吸い込み具の状態に応じた電力にでき、また、吸い込み力の必要な領域では、吸い込み具の状態に関わらず、最大の吸い込み力を得る事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】
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、吸引風を発生させる電動送風機と、回転ブラシと前記回転ブラシを駆動するための電動機を有する吸い込み具と、前記電動送風機に流れる電流を検出する電流検出手段と、複数の位相角と前記位相角の各々に１対１に対応した、前記電流検出手段の出力に対して位相角を切り換えるための電流判定値とで構成される位相−電流判定値特性を有して、前記電流検出手段の出力が前記位相−電流判定値特性上の電流値とほぼ一致するよう、前記位相角と、前記位相角と対になる前記電流判定値を段階的に切り換えて、前記電動送風機への供給電力を制御する制御手段と、前記吸い込み具の回転状態などの負荷状態や接続の状態などを検出する状態判別手段とを設けたものである。これによって、前記制御手段は、予め、前記吸い込み具の状態に応じた複数の位相−電流判定値特性を有しており、前記電流検出手段の検出する電流に応じて、前記状態判別手段の判別した吸い込み具の状態に対応した位相−電流判定値特性上の位相で、前記電動送風機の供給電力を制御を行うことになる。
【００１２】
また、本発明の電気掃除機は、複数の位相−電流判定値特性の、電動送風機への供給電力が高くなる方の一端を全て同じにしたものである。これによって、吸い込み力の必要なエリアでは、吸い込み具の状態にかかわらず、ほぼ同じ最大吸い込み力を供給できる。
【発明の効果】
【００１３】
吸い込み具の状態と集塵室への塵埃の吸引状況に応じて、供給電力を滑らかに変化させながら、最適な吸引力と最大の吸引力を発揮出来ると共に、不要な電力を削減する事が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
第１の発明は、本発明の電気掃除機は、吸引風を発生させる電動送風機と、回転ブラシと前記回転ブラシを駆動するための電動機を有する吸い込み具と、前記電動送風機に流れる電流を検出する電流検出手段と、複数の位相角と前記位相角の各々に１対１に対応した、前記電流検出手段の出力に対して位相角を切り換えるための電流判定値とで構成される位相−電流判定値特性を有して、前記電流検出手段の出力が前記位相−電流判定値特性上の電流値とほぼ一致するよう、前記位相角と、前記位相角と対になる前記電流判定値を段階的に切り換えて、前記電動送風機への供給電力を制御する制御手段と、前記吸い込み具の回転状態などの負荷状態や接続の状態などを検出する状態判別手段とを設けたので、前記電流検出手段の検出する電流に応じて、前記状態判別手段の判別した吸い込み具の状態に対応した位相−電流判定値特性上の位相で、前記電動送風機の供給電力を制御し、吸い込み力が必要なエリアでは、吸引力を高めるよう、吸引力が必要でないエリアは、供給電力を低くして、前記吸い込み具の状態と、塵埃の吸引量に応じて、最適な供給電力で運転できる。
【００１５】
第２の発明は、第１の発明の複数の位相−電流判定値特性の、電動送風機への供給電力が高くなる方の一端を全て同じにしたので、吸い込み具の状態にかかわらず、ほぼ同じ最大吸い込み力を得ることができる。
【００１６】
第３の発明は、第１または第２の発明の状態判別手段として、吸い込み具が吸気流路上に接続されているかどうかを判別する接続判別手段を設け、制御手段は、前記接続判別手段の判別する前記吸い込み具の接続状況に応じた複数の位相−電流判定値特性を有し、前記接続状況に応じて前記複数の位相−電流判定値特性を切り換える構成としたので、吸い込み具が吸気流路に接続されている時と、接続されていない時とで、制御手段が位相−電流判定値特性を切り換える事によって、吸い込み具の接続状況と、塵埃の吸引量に応じて、最適な供給電力で運転できる。
【００１７】
第４の発明は、第１または第２の発明に対し、状態判別手段として、回転ブラシが回転しているかどうかを検出する回転判別手段を設け、制御手段は、前記回転判別手段の判別する前記回転ブラシの回転状況に応じた複数の位相−電流判定値特性を有し、前記回転状況に応じて前記複数の位相−電流判定値特性を切り換える構成としたので、回転ブラシが、回転している時と、いない時とで、制御手段が位相−電流判定値特性を切り換える事によって、回転ブラシの回転状況と、塵埃の吸引量に応じて、最適な供給電力で運転できる。
【００１８】
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。
【００１９】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態について図１〜図１３を用いて説明する。なお、従来と同一構成の部品については同一符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態１における電気掃除機における制御部分のブロック図である。図１において、２は電動送風機であり、１２は電動送風機２を駆動する第１の双方向性サイリスタであり、１３は電動送風機２に流れる電流を検出し、信号レベル電圧へ変換して出力する電流検出手段であり、１４は電流検出手段１３の出力する信号を増幅する増幅手段である。増幅手段１４は、電流検出手段１３が出力する電流信号を、増幅度の異なる２つの増幅信号「増幅１」と「増幅２」に変換して出力している。
【００２１】
ここで、図２に電動送風機２に流れる電流と風量の関係（風量−電流特性）を示すが、電動送風機２の特性が決まれば、電動送風機２に流れる電流と風量の関係は、１対１で決まり、風量と電流値の関係を予め設定してやれば、電流検出手段１３により、風量の検出が可能となり、風量が検出できれば、塵埃の吸引量、つまり、集塵室９への塵埃の蓄積量も検出することができる。従って、本実施の形態では、電流検出手段１３は風量を検出する風量検出手段の役割も兼ねる。
【００２２】
１５は、マイクロコンピュータであり、電動送風機２への供給電力を制御する制御手段も兼ねている。更に本実施例においては、マイクロコンピュータ１５は、第２の双方向性サイリスタ１９のトリガを制御することによって、電動機８への電力供給も制御している。また、マイクロコンピュータ１５は、Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換機能を有しており、「増幅１」を「ＡＤ１」へ、「増幅２」を「ＡＤ２」へ、入力している。「増幅１」と「増幅２」から入力される信号は、マイクロコンピュータ１５内の処理の用途に応じて使い分けされる。
【００２３】
１８は、吸い込み具６が、吸気流路に接続されているかどうかを判別する接続判別手段の接続検出部であり、電動機８に流れる電流を検出してる。接続検出部１８の検出結果で、吸い込み具６が、接続されているかどうかを判断する接続判別部は、マイクロコンピュータ１５が兼ねており、接続検出部１８と接続判別部で、接続判別手段を構成する。電流は、吸気流路に内蔵された電力供給の配線が、吸気口１０を介して、本体１にも引き込まれていることを利用して、本体１内での検出が可能である。マイクロコンピュータ１５は、操作手段４での操作情報も入力されており、操作手段４での回転ブラシ７の指示が、「動作」であるにも関わらず、接続検出部での検出電流が所定の電流値以下、つまり、電流が流れていない事が検出されると、接続判別部が、吸い込み具が「接続されていない」と判断することができ、所定の電流値以上であれば、「接続されている」と判断することができる。また、操作手段４での回転ブラシ７の指示が、「停止」である場合、吸い込み具６が接続されていると仮定すると、使用者が清掃を行う動作で、回転ブラシ７が、床面との接触により回転し、結果、電動機８が発電機となり、起電力が発生する。接続検出部１８に現れるこの起電力の揺らぎを接続判別部で判断する事により、回転ブラシ７の指示が「停止」の時も、「接続されている」と判断することができる。逆に、全く揺らぎが発生せず、電流が流れていなければ、床面との接触による力を受け取るもの（回転ブラシ７）も、起電力を発生させるものも存在しない状態である「接続されていない」状態と判断することができる。以上の説明からも分かるように、本実施例においては、接続判別手段では、接続されているかどうかを判断する過程で、回転ブラシ７が回転しているかどうかも判断しており、回転判断手段を兼ねることができる。つまり、吸い込み具６の状態として、「接続されていない」、「接続されて回転ブラシ７が停止している」、「接続されて回転ブラシ７が回転している」の３つの状態が存在することになる。
【００２４】
１１はＡＣ１００Ｖの商用電源であり、１６は、マイクロコンピュータ１５の電源Ｖｄｄ（５Ｖ）を作る電源回路であり、１７は、商用電源のゼロクロスを検出してゼロクロスのタイミング信号を出力するゼロクロス検出回路である。ゼロクロスとは、ＡＣである商用電源の極性が反転する時に、０Ｖを通過するタイミングである。
【００２５】
マイクロコンピュータ１５は、ゼロクロス検出手段１６から入力されるゼロクロスのタイミング信号により、ゼロクロスのタイミングを認識し、ゼロクロスに同期して、所定のタイミングで、第１の双方向性サイリスタ１２をトリガオンし、電動送風機２への供給電力を制御する位相制御を行う。
【００２６】
図３に商用電源周波数の一周期分（商用電源１１の周波数が５０Ｈｚであれば２０ｍｓとなり、６０Ｈｚであれば１６．６６ｍｓとなる）の波形を示すが、斜線部が通電している領域であり、図３中の入力ライン１がフル通電、つまり、ゼロクロスと同時に、双方向性サイリスタ１２をトリガオンしている波形である。入力ライン２、入力ライン３、入力ライン４となるに従って、トリガオンのタイミングが後ろへ遅れてゆき、電動送風機２に印可される電圧の実効値も低下し、供給電力も低下する。
【００２７】
ここで、位相制御による電動送風機２への供給電力について図４を用いて説明する。図４において、固定された異なる位相で位相制御される入力ラインＡと入力ラインＢという風量−電力特性がある。入力ラインＡの方が、トリガオンのタイミングが、ゼロクロスに近く、印可電圧も高いため、供給電力も高くなる。今、電動送風機２の消費電力を測定しようとした時、入力ラインＡで、風量Ｑａとなる状況に設定した時と、入力ラインＢで風量Ｑｂとした時とでは、同じ電力の値を示すことになる。つまり、電動送風機２にて実際に消費される電力は、電動送風機２が吸引する風量によっても異なるため、以降、入力ラインに関わらず、実際に消費される電力を「電力」と称し、双方向性サイリスタ２をトリガオンするタイミングによって固定される入力ラインを「供給電力」と称する。なお、印可電圧とは、図３に示す、斜線部の領域の実効値を言う事にする。
【００２８】
また、電動送風機２に吸引される風量は、図５に示すように、集塵室に蓄積される塵埃の量と関係があり、塵埃の配合を所定の配合に固定して、塵埃の量（質量）と風量の関係を測定すると、図５に示すような特性となる。図５に示すように、双方向性サイリスタ１２のトリガタイミングを、ゼロクロス、つまり、全導通（入力ライン１）に近づければ近づけるほど、同一質量の塵埃を吸引した時の風量の低下が遅く、吸引できる塵埃の量（質量）も多くなる。
【００２９】
図２に示す電動送風機２の風量−電流特性は、全導通（入力ライン１）での特性と一致し、各供給電力での風量−電流特性を算出することができる。図６（ｂ）に各供給電力毎の風量−電流検出手段出力特性を示すが、電流検出手段１３の出力は、電流値を信号レベルに変換したものであるので、各供給電力毎の風量−電流特性として見ることができる。各供給電力毎の風量−電流特性と、図５に示す各供給電力毎の塵埃量−風量特性が分かれば、電流検出手段１３の出力により、集塵室６に吸引されている塵埃の量に応じて電動送風機２への供給電力を可変し、電力を制御する事ができるが、塵埃量と風量の関係は分かっているので、ここでは、風量に対しての動作で説明する。
【００３０】
また、マイクロコンピュータ１５の内部には、予め設定された第１の位相−電流判定値特性と第２の位相−電流判定値特性と第３の位相−電流判定値特性を有しており、接続判別手段で判断される「接続されていない」状態に対しては、第１の位相−電流判定値特性を、「接続されて回転ブラシ７が停止している」状態に対しては、第２の位相−電流判定値特性を、「接続されて回転ブラシ７が回転している」状態に対しては、第３の位相−電流判定値特性を割り当てている。
【００３１】
接続判別部としてのマイクロコンピュータ１５で判断する吸い込み具６の接続の状態に応じて位相−電流判定値特性を選択、設定し、「ＡＤ１」から取り込まれる信号に応じて、設定した位相−電流判定値特性上の位相とその位相と対になったＡＤ１の入力値に対する判定値が設定され、設定された位相、つまり、トリガタイミングで、第１の双方向サイリスタ１２をオンし、所定の供給電力で制御される。マイクロコンピュータ１５は、設定された位相−電流判定値特性上の、位相とその位相と対になるＡＤ１の入力に対する判定値を、段階的に順次切り替えながら、電動送風機２への供給電力を制御する。
【００３２】
以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作を説明する。
【００３３】
表１に、マイクロコンピュータ１５に設定する位相−電流判定値特性の値を、図７に表１に基づいた、位相と電流判定値（「ＡＤ１」から入力される値に対する判定値）と風量と電力の関係を示す。
【００３４】
【表１】
0004946681.tif 000002
【００３５】
図７と表１を用いて、位相−電流判定値特性の作り方と、電動送風機２の制御の基本の考え方を説明する。
【００３６】
図７において、横軸に風量、縦軸に消費電力を取って、太実線で示した特性が、作成しようとしている風量−電力特性である。また、横軸に風量、縦軸に電流検出手段出力を取った、太線の点線で示す特性が、この風量−電力特性を得るために設定される風量−電流検出手段出力特性である。この、２つが決定すると、任意の風量に対しての位相角と電流検出手段出力の組み合わせが、一義的に決まり、これが、位相−電流判定値特性となる。
【００３７】
従って、位相−電流判定値特性を作成するに当たり、まず、風量−電力特性を作成するが、全導通となる風量Ｑｐ付近では、集塵室６には、ある程度の塵埃が蓄積されており、吸引力が必要となるため、電力が高くなるように、また、開放付近では、集塵室６には、ほとんど塵埃は蓄積していないので、吸引力は必要ではなく、省電力化と静音化のために、電力が低くなるようにし、異なる電力となる開放風量付近と風量Ｑｐ付近を徐々に変化させ、スムーズに電動送風機２への供給電力を可変するような位相−電力特性とする。
【００３８】
図７において、開放風量とは異なる風量で設定される、位相−電流判定値特性の終端となる所定の位相角を全導通θｐとし、入力ラインに対応する位相の数を、θ０〜θ９とθｐの１１本としている。尚、θ９は、開放時の位相となる。
【００３９】
表１において、風量と電力と電流判定値と位相角は全てが対応して関連づけられている。例えば、図７において、全導通θｐの入力ラインの風量−電力特性上の電力がＷｐとなる風量はＱｐとなり、全導通θｐの入力ラインの風量−電流検出手段出力特性上の風量Ｑｐとなる電流検出手段出力（電流値）はＩｐ、となるように一義に決定しておく。
【００４０】
ここで、Ｗｐは、最大の電力であり、他の位相θ０〜θ９において設定される電力Ｗ０〜Ｗ９は、Ｗｐ以下となるよう設定し、また、特に、位相θｐの付近と、開放位相θ９付近の位相での話であるが、Ｗｐ≧Ｗ０、Ｗｎ≧Ｗｎ＋１（ｎ＝０〜８）となるよう設定する。これは、例えば、Ｗ０＜Ｗ１とするより、Ｗ０≧Ｗ１とした方が、風量変化、もしくは電流変化による電力の変化幅が小さくなり、電動送風機２の電力がより安定するからである。
【００４１】
まず、所望の風量−電力特性を作成するにあたって、開放、つまり集塵室６に全く塵埃が蓄積されていない状態での、目標電力Ｗ９を決定する。そして、開放状態で電力がＷ９となる位相θ９を決定する。この時風量Ｑ９と電流検出手段出力に対する判定値Ｉ９は一義に決定する。このＱ９とＷ９が風量−電力特性の一端となり、θ９とＩ９が位相−電流判定値特性の一端となる。
【００４２】
次に、位相−電流値特性の他端の位相を決定するが、本実施の形態では、θｐとしており既に決定している。θｐはフル通電であり、吸い込み力が最大限発揮される事が期待される入力ラインであるが、吸い込み力（吸い込み仕事率）は、図７にも示すように、２次近似が可能な特性であり、電動送風機２と本体１の特性や構成によって決まる所定の風量でピークが出現する特性であるので、ピークの出現する風量より、やや開放側の風量で、θｐに切り換える設定が、最も効率的に最大の吸い込み力を得る事ができるため、ピークの出現する風量よりやや開放側の風量をＱｐと設定し、位相θｐの風量−電力特性上の風量Ｑｐとなる電力Ｗｐを決定する。この時、電流検出手段出力に対する判定値Ｉｐは一義的に決定される。このＱｐとＷｐが風量−電力特性の他端となり、θｐとＩｐが位相−電流判定値特性の他端となる。
【００４３】
位相切り換えの動作については後述するが、位相θｐは到達位相であるため、Ｉｐは、位相をＩ０へ切り換えるための判定値となる。従って、次に、位相θ０から位相θｐへ切り換えるための設定を行う。
【００４４】
Ｉ０の設定については、位相θｐ付近を拡大した図９を参照して行う。
【００４５】
θ０はθｐと最も近接した位相であり、電力Ｗ０を、Ｗ０≦Ｗｐとなるように設定する場合、Ｗ０とＷｐの差が大きくなれば、位相が切り替わった時の電動送風機２の電力の変動が大きくなり、位相切り替わり時の過渡的な電流値の増加等により、Ｗｐを越えてしまう可能性がある。従って、位相をθｐに向けて変化させる時、θｐ付近では、徐々に電力の変化率が小さくなるようなＷ０を狙いの電力として設定する。位相θ０が明確になっているので、このＷ０に対しては、風量Ｑ０が一義的に決まり、電流検出手段出力に対する判定値Ｉ０も決まる。
【００４６】
同様に、θｐに向けて徐々に電力の変化率を小さくしていくように、θ１、θ２、θ３についても、電力を決定し、風量、電流判定値を決定する。
【００４７】
図８に、開放状態付近、つまり、位相θ９付近の特性グラフを示すが、開放状態は、集塵室６に塵埃がほとんど蓄積していない状態であり、高い吸い込み力も不要であるので、なるべく、低消費電力となるよう設定し、風量の変化、つまり、塵埃の蓄積量による変化に対しても、あまり電力を変化させないようにする。これは、電動送風機２や本体１の製造における個体のバラツキ等に起因する特性公差によって、塵埃の全く入っていない風量に対する全導通での消費電力と電流値の異なる２つの固体が存在しても、電力はほぼ一定となり、特性公差を吸収できる効果も有している。更に、開放状態での、消費電力の検査や騒音の検査等においても、バラツキが改善されるため、製造管理もしやすくなるという利点も有している。
【００４８】
従って、開放の風量Ｑ９に対して、電力変化を極小で抑えたい風量幅を決定し、その風量幅に対応した絶対値での風量をＱ８として決定すると、位相θ９での電力Ｗ９に対して、変化量を極小にしたＷ８を決定する。風量Ｑ８と電力Ｗ９が決定されると、位相θ８と電流検出手段出力判定値Ｉ８も一義的に決まる。
【００４９】
風量−電力特性の両端付近の特性は決定したので、後は、両端の電力を結ぶ特性を作成する。位相θ７〜位相θ３までを特性を結ぶ領域に使用される。このとき、風量に対して、この領域の電力の変化率がなるべく小さくする方が、安定して電力を切り換える事ができる。更にいうと、電流値に対しての電力の変化率がなるべく小さくする方が、より安定する。
【００５０】
上記のθｐ、θ０、θ８、θ９と同様に、風量と電力と位相と電流検出手段出力判定値を決定し、最終的に、表１に示す特性ができあがる。表１の中で、実際に、マイクロコンピュータ１５が、使用するパラメータは、電流判定値と位相値の２つであり、これらが、位相−電流判定値特性となり、マイクロコンピュータ１５が、ＡＤ１の入力に応じて、位相角を段階的に切り換えることにより、図７の実線で示すような、風量に対する電力の軌跡を実現する事ができる。
【００５１】
ここで、ＡＤ１の入力値、つまり、電流値に対する判定値の設定の前提条件として、必ず、Ｉｎ＜Ｉｎ＋１（ｎ：ｐ，０〜８）としなければならない。この関係が逆転していたりすると、位相が切り換わった後に、また、下の位相に戻ったりと、不安定な動作を引き起こす可能性がある。つまり、図７の横軸に風量を、縦軸に電流の信号値をとったグラフに示す、太点線の特性で、傾きが大きな（信号値の変化率が大きな）方が、安定して電力を切り換えられる。従って、開放状態付近と全導通θｐ付近を結ぶ、電力の変化率の大きなエリアは、太点線の傾きが小さく、不安定に近いエリアとなっている。この傾きを大きくするには、その領域に割り当てる位相（入力ライン）の密度を高くすればよい。
【００５２】
次に、ＡＤ１の変化による位相切り換えの動作を図１０と図１１を参照しながら説明する。図１０は、風量の変化に対する位相の切り換えを示した図であり、図１１はその動作のフローチャートを示す。
【００５３】
図１０において、今、集塵室６に蓄積している塵埃の量が、位相θｓ３で風量Ｑｓ３となる状態であった所に、電動送風機２の更なる吸引により、蓄積される塵埃の量が増え、位相θｓ１で風量ＱＳ１となる状態に変化したとする。位相θｓ１で風量ＱＳ１となる塵埃の量では、位相θｓ３においては、ＱＳ１より小さな風量となるため、位相θｓ３における電流値が図１０中の太点線で示すように低下する。すると、図１１のフローチャートに示すように、Ｉ＜Ｉｊｄｊとなるため、位相をθｓ２に切り換えて、同時にＡＤ１の入力に対する判定値もＩｓ２に切り替わって、供給電力を上昇して電動送風機２が制御される。
【００５４】
供給電力を上昇させるよう位相が切り換わると、吸い込み力も上昇するため、集塵室６に蓄積している塵埃の量が同じであれば、つまり、空気的な負荷が同じであれば、位相切り換わり直後の風量は、一旦、上昇方向に移行する。同様の原理で、位相θＳ１での風量Ｑｓ１となる塵埃量では、位相θＳ３では、風量Ｑｓ１未満となる。
【００５５】
しかし、位相切り換わり後、実線で示すようにＩｓ２まで電流値が低下した後、位相θｓ２においても、風量はＱｓ１より小さくなるため、電流値が太点線のように低下し、位相がθｓ１に切り換わる。ここでも、位相がθｓ１に切り換わった直後は、風量が、一旦回復するが、電流値が低下し、Ｉｓ１で平衡するため、位相の切り換えは発生せず、以降、塵埃の蓄積量が変化するまで、電動送風機２への供給電力は、位相θｓ１で制御される。
【００５６】
図１０に示すように、位相が切り換わる瞬間にΔＷの電力変動が必ず発生する。しかし、隣あった位相の間隔を狭くすることによって、ΔＷは小さくでき、計測器で検出できる位相切り換わり時の電力の変動を微小にしたり、聴感上は全く判別する事ができないレベルまでにする事が可能である。
【００５７】
本実施の形態においては、開放風量とは異なる風量で設定される、位相−電流判定値特性の終端となる所定の位相角としては、全導通θｐを設定しており、また、位相（入力ライン）の数を１１本に分割した例で説明したが、実際は、終端の位相は、任意の位相に設定してもよく、また、入力ラインの数も、多くしても良い。商用電源のゼロクロスを基点とした位相制御においては、双方向性サイリスタ１２のトリガオンのタイミングは、商用電源周波数が５０Ｈｚで１０ｍｓ未満であり、６０Ｈｚで８．３３ｍｓ未満である。従って、位相の分割数、入力ラインの数を増やせば増やすほど、段階的に変化させる位相の間隔が狭くなり、位相を切り換えた時の電動送風機２の電力変動が抑えられ、動作音の変化がスムーズになり、違和感を感じなくなる。
【００５８】
上記位相−電流判定値特性の作り方に基づいて、第１の位相−電流判定値特性と第２の位相−電流判定値特性と第３の位相−電流判定値特性を作成する、各特性は、位相−電流判定値特性による風量−電力特性が、図１２に示す関係となるように作成する。
【００５９】
「接続されて回転ブラシ７が停止している」状態の第３の位相−電流判定値特性を、通常の清掃を行う基本の設定とすると、「接続されて回転ブラシ７が停止している」状態は、図１２に示すように、風量−電力特性が、開放風量付近では、第３の位相−電流判定値特性による風量―電力特性より、電力が小さくなるように設定している。開放と反対側では、Ｗｐが制限の電力となり、位相θｐで電力Ｗｐとなるこの風量Ｑｐ付近では、風量−電力特性が緩やかに、Ｗｐへ到達するような位相−電流判定値特性としている。
【００６０】
一般的に、フロアや畳の床面では、回転ブラシ７によるかきあげ力が無くても、床面の除塵はでき、また、比較的低めの吸い込み力でも除塵する事が出来る。一方、絨毯では、塵埃等が絨毯の目の奥に入り込んだり、植毛に絡みついたりするので、回転ブラシ７によるかきあげ力と、高い吸引力が必要となる。従って、回転ブラシ７を「動作」させる場合は、絨毯上を想定して、「停止」させる場合は、フロア、もしくは畳上を想定して、第２の位相−電流判定値特性と第３の位相−電流判定値特性に差をつけている。但し、これは、集塵室９に塵埃があまり溜まっておらず、風量の大きな場合であり、風量が低下して行くにつれて、電動送風機２への供給電力をＷｐへ向けて高めるようへんかさせ、フロアや畳であっても、最大の吸い込み力を確保することが出来ると共に、塵埃があまり溜まっていないときには、回転ブラシ７が回転しているかで、吸引力を確保しながら、無駄な電力を削減する事が出来る。
【００６１】
吸い込み具６が「接続されていない」状態に対しての第１の位相―電流判定値特性は、延長管５やホース３などで、ピンポイントで高い吸引力が必要な状況時に、電動機７へ電力供給が無い分を、電動送風機２への供給電力として加算する事により、より吸い込み力を高めることができるようにしている。第１の位相−電流判定値特性も、Ｗｐに向けて、電力が収束するように設定する事により、制限電力を越えることなく、集塵室９への塵埃の蓄積量に応じて、必要な電力を供給しながら、十分な吸い込み力を確保する事ができる。
【００６２】
また、本実施の形態においては、位相−電流判定値特性を、予め設定する構成を取ったが、所望の位相−電流判定値特性を得られれば、各特性を算出するためのパラメータを設定して、位相に対する電流判定値を演算により算出し、判断しても、同様の制御が実現可能であることは言うまでもない。
【００６３】
また、本発明においては、電流検出手段１３を用いて、電動送風機２の負荷状態を検出し、供給電力の制御を行ったが、図２にも示すように、電動送風機２の特性、もしくは、電動送風機２と本体１を組み合わせた特性が決まれば、吸引される風量と電流と電動送風機２の回転数と真空圧力は相関があり、いずれかが分かれば、同様の制御が可能であり、電流検出手段１３を、風量検出手段や回転数検出手段や、圧力検出手段で構成しても良い事は言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、吸い込み具の状況に応じて、吸い込み力を確保しながら、無駄な電力を削減できるものであり、吸い込み具のようなアタッチメントの状態に応じて、電力を制御する機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の回路ブロック図
【図２】同、電気掃除機の電動送風機の特性を表す図
【図３】同、電気掃除機の位相制御の説明する図
【図４】同、電気掃除機の電力と供給電力の関係を表す図
【図５】同、電気掃除機の塵埃量と風量の関係を表す特性図
【図６】（ａ）同、電気掃除機の風量と電力の関係を表す特性図（ｂ）同、電気掃除機の風量と電流検出手段出力の関係を表す特性図
【図７】（ａ）同、電気掃除機の表１に基づく風量と電力の関係を表す特性図（ｂ）同、電気掃除機の表１に基づく風量と電流検出手段出力の関係を表す特性図
【図８】（ａ）同、電気掃除機の開放状態付近の風量と電力の関係を表す特性図（ｂ）同、電気掃除機の開放状態付近の風量と電流検出手段出力の関係を表す特性図
【図９】（ａ）同、電気掃除機の他の風量と電力の関係を表す特性図（ｂ）同、電気掃除機の他の風量と電流検出手段出力の関係を表す特性図
【図１０】（ａ）同、電気掃除機の風量変化に対する位相の切り替えにおける風量と電力の関係を表す特性図（ｂ）同、電気掃除機の風量変化に対する位相の切り替えにおける風量と電流検出手段出力の関係を表す特性図
【図１１】同、電気掃除機の位相切り換えフローチャート
【図１２】同、電気掃除機の狙いの風量−電力特性図
【図１３】従来の電気掃除機の回路構成図
【符号の説明】
【００６６】
２    電動送風機
１２  第１の双方向性サイリスタ
１３  電流検出手段
１４  増幅手段
１５  マイクロコンピュータ
１８  接続検出部
１９  第２の双方向性サイリスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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