(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引のための電動送風機と、この電動送風機に流れる電流を検知する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に応じて前記電動送風機の電力を制御する位相制御手段とを備え、最大電力の異なる複数の制御モードを有するもので、電力の低いモードにおいて低風量時には電力の高いモードの制御に移行してなる電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動送風機の電流を検出して電動送風機の吸い込み力を制御する電気掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気掃除機の性能の尺度のひとつに「吸い込み仕事率」がある。吸い込み仕事率は、定数＊風量＊真空度で算出されるが、図１０に示すようにある風量の時に吸い込み仕事率はピークになり、放物線を描くように、風量が多い場合と、風量が少ない場合とで吸い込み仕事率は低下する。さらに、実際の掃除機はこの吸い込み仕事率がピークになる付近の風量で行われるように設計されている。
【０００３】
また、我国（日本）には、ＪＩＳ規格等の制約があり、定格消費電力を１ｋＷ以下に抑える必要がある。
【０００４】
ところが、電動送風機は、図１０に示すようにごみがたまってきて風量が低下していくと、消費電力は低下する。そこで、近年では、吸い込み仕事率が最大となる風量で、消費電力も最大となるように電力制御する掃除機が提案され主流となってきている。
【０００５】
従来、この種の電気掃除機は図７、９に示すような構成が一般的であった。以下、その構成について説明する。
【０００６】
図７、９に示すように、掃除機本体（以下、本体という）１は電動送風機２を内蔵しており、吸い込み口３には手元操作部６を有するホース４を接続し、ホース４の先には延長管７及び吸い込み具８を接続している。５は前記電動送風機２に供給される電流を検出する電流検出手段である。１１は前記電流検出手段５の検出結果とこの手元操作部６の設定値に応じて電動送風機２の位相制御量を設定する位相制御手段、１２はこの制御結果に基づいて電動送風機２を駆動する駆動手段であり、前記電動送風機２、電流検出手段５、及び駆動手段１２は交流電源１０間に直列に接続されている。
【０００７】
以上の構成において図８を参照しながら動作を説明する。
【０００８】
現状Ａ点の時、何らかの原因で風量が瞬間的に低下すると入力は図８（ｃ）のＢ点に低下する。電流検出手段５の出力は図８（ａ）のＢ点に低下し、位相制御量は図８（ｂ）のＢ点に設定され入力を増大するようになる。入力が増大すると電流検出手段５の出力が上昇し、位相制御量を遅らせ入力を減少させる。最終的には風路負荷抵抗による風量Ｃ点にて安定する。このように図８（ｃ）に示すように入力−風量の特性を風量をパラメータにして電流検出手段５の出力と制御位相量を対応させると、電流検出手段５の出力は図８（ａ）の実線で制御位相量は図８（ｂ）示すような変化をする。吸い込み具８が紙などでふさがれた場合や集塵室９にゴミがたまってくると風量が低下し、入力は最大まで制御できる。
【０００９】
また、吸い込み具８がふさがれたまま運転されたり、集塵室９にゴミが満杯になったまま長時間運転されると、電動送風機２が異常加熱するので、エアプロテクタ（図示せず）を動作させて、外気を取り入れ、前記異常加熱を防止するものがあった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図８（ｃ）に示す最大消費電力ポイントＤ点が電動送風機や本体性能のばらつきにより、ばらつきが生じるという課題があった。また、エアプロテクタを用いて電動送風機２の異常加熱を防止する場合、そのエアプロテクタの動作点の設定は、一般に「強」運転のモードに基づいて行われていた。そのため、「中」、「弱」運転で使用されると、吸い込み具８がふさがれてもエアプロテクタが動作せず、電動送風機２が異常加熱する問題があった。本発明は、上記課題を解決するものであって、電力の低いモードで使用されてもエアプロテクタが動作し、過度な温度上昇を防止することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、本発明の電気掃除機は、吸引のための電動送風機と、この電動送風機に流れる電流を検知する電流検出手段と、前記電流検出手段の出力に応じて前記電動送風機の電力を制御する位相制御手段とを備え、最大電力の異なる複数の制御モードを有するもので、電力の低いモードにおいて低風量時には電力の高いモードの制御に移行してなることを課題解決手段とし、密閉されたときでも電力の高いモードになり強い吸い込み力を得、エアプロテクタが動作し、過度な温度上昇を防止する効果を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、吸引のための電動送風機とこの電動送風機の電流を検知する電流検出手段と前記電流検出手段の出力により電動送風機の入力を制御する位相制御手段とを備え、最大電力の異なる複数の制御モードを有するもので、電力の低いモードにおいて低風量時には電力の高いモードの制御に移行することを課題解決手段とし、密閉されたときでも電力の高いモードになり強い吸い込み力を得、エアプロテクタが動作し、過度な温度上昇を防止する効果を有する。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図１を用いて説明する。なお、従来例と同一の部分については同一符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
【００１４】
図１（ｃ）に示すように最大電力時（範囲Ａ）に一定電力となるように、風量をパラメータにして電流検出手段５の出力と制御位相量を対応させると、電流検出手段５の出力は図１（ａ）のように、制御位相量は図１（ｂ）に示すような特性を得る。例えばこのような非線形な特性の対応は、マイクロコンピュータなどで数値テーブルとして記憶させればよい。消費電力が一定となるように制御することで最大消費電力時の電力制御の精度を向上させることができる。
【００１５】
（実施例２）
次に、本発明の実施例２について図２を参照しながら説明する。なお、第１の実施例と同じ構成のものは同一符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように風量が変化するとしたとき、電流検出手段５の出力を図２（ｂ）に示すようにＡ／Ｄ変換して得られた値の最小分解能値に対し、制御位相を１対１に対応させる。最小分解能値に対応するためこれ以上の精度はでない。図２（ｃ）に示す風量ー電力特性の電力制御の精度を向上させることができる。なお、Ａ／Ｄ変換の分解能や制御位相のきめ細かい方が電力制御の精度が向上することはいうまでもない。
【００１７】
（実施例３）
次に、本発明の実施例３について図３を参照しながら説明する。なお、上記実施例と同じ構成のものは同一符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
【００１８】
図３において、最大電力の異なる複数の制御モードＡ，Ｂを設け、Ａは最大の吸い込み性能がでる制御を行い、Ｂは適度な吸い込みで吸い込み具８等の操作力を軽くするため電力の低いモードとする。このモードは使用者が好みにより選択して使用する。一般にごみ集塵袋９にごみが満杯になったり、吸い込み口３が塞がれた場合、電動送風機２の温度過昇防止のため外部より電動送風機２の吸い込み側ノ空気を流入するエアプロテクタ（図示せず）が設けられている。操作性をかんがみたモードＢの制御において密閉してもエアプロテクタが動作しないような場合もあるため、点Ｃの電流検出手段５の出力を検知したら、電力の高いＡの制御モードに移す。すると点Ｅでエアプロテクタが動作し、過度な温度上昇を防止する効果を有する。なお、点Ｄの電流検出手段５の出力を検知したら元のＢの制御に戻すことにより、密閉していない場合は通常の適度な吸い込み力のモードＢとなり元の使用性が得られる。
【００１９】
（実施例４）
次に、本発明の実施例４について図４を参照しながら説明する。なお、第１の実施例と同じ構成のものは同一符号を付与して、その詳細な説明を省略する。
【００２０】
図４（ａ）において、最大電力の異なる複数の制御モードＡ，Ｂを有する。Ａは最大の吸い込み性能がでる制御を行い、Ｂは適度な吸い込みで吸い込み具８等の操作力を軽くするため電力の低いモードとする。このモードは使用者が好みにより選択して使用する。範囲ｃはある固定位相で風量の低下に伴い電力は低下する。モードを切り換える際は、現状の動作風量（破線で示す）では図４（ｂ）に示す制御位相を現状より下限値（点ａを点ｂ’に、また点ｂを点ａ’）に設定する。すると、電力は制御範囲ｃ以外で、異なるモードでの最低の電力点になり、動作風量（点ａ’は点ａに、また点ｂ’は点ｂ）にて落ち着くことになる。電力が低いほうから切り替わるため電動送風機２の負担及び騒音を低く抑えることができる。
【００２１】
（実施例５）
次に、本発明の実施例５について図５、６を参照しながら説明する。
【００２２】
交流電源１０端子間に直列接続された電動送風機２及び双方向性サイリスタ１２と前記双方向性サイリスタ１２のゲート電流はフォト双方向性サイリスタ１３により供給され、前記フォト双方向性サイリスタ１３の１次側には位相制御回路１１を接続する。図６（ａ）は交流電源、図６（ｂ）は電動送風機２を制御する双方向性サイリスタ１２の制御位相、図６（ｃ）は電動送風機２の両端電圧を示す。図６において、制御位相量が短い（Ｔ１）場合は、双方向性サイリスタ１２の点弧時の電圧が小さいくゲート電流を確保するためにフォト双方向性サイリスタ１３の導通時間を長く（ｔ１）する。逆に制御位相量が長い（Ｔ２）場合は、双方向性サイリスタ１２の点弧時の電圧が高く、ゲート電流が確保されるためにフォト双方向性サイリスタ１３の導通時間を短く（ｔ１）てよい。平均的に、制御位相量が長い場合に位相制御回路１１によるフォト双方向性サイリスタ１３の導通時間を短くすることで電流を節約できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明によると、電力の低いモードにおいて低風量時には電力の高いモードの制御に移行し、密閉されたときでも電力の高いモードになり強い吸い込み力を得、エアプロテクタが動作し、過度な温度上昇を防止する効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （ａ）本発明の実施例１における電気掃除機の電流検出手段出力Ｖ−風量Ｑ特性図
（ｂ）同電気掃除機の制御位相Ｓ−電流検出手段出力Ｖ特性図
（ｃ）同電気掃除機の電力Ｗ−風量Ｑ特性図
【図２】  （ａ）本発明の実施例２における電気掃除機の電流検出手段出力Ｖ−風量Ｑ特性図
（ｂ）同電気掃除機の制御位相Ｓ−電流検出手段出力Ｖ特性図
（ｃ）同電気掃除機の電力Ｗ−風量Ｑ特性図
【図３】  （ａ）本発明の実施例３における電気掃除機の電力Ｗ−風量Ｑ特性図
（ｂ）同電気掃除機の電流検出手段出力Ｖ−風量Ｑ特性図
【図４】  （ａ）本発明の実施例４における電気掃除機の電力Ｗ−風量Ｑ特性図
（ｂ）同電気掃除機の制御位相Ｓ−電流検出手段出力Ｖ特性図
【図５】  本発明の実施例５における回路図
【図６】  （ａ）本発明の実施例５における交流電源を示す図
（ｂ）同電気掃除機の制御位相を示す図
（ｃ）同電気掃除機の電動送風機の両端電圧図
【図７】  従来の電気掃除機の回路図
【図８】  （ａ）従来の電気掃除機の電流検出手段出力Ｖ−風量Ｑ特性図
（ｂ）同電気掃除機の制御位相Ｓ−電流検出手段出力Ｖ特性図
（ｃ）同電気掃除機の入力Ｗ−風量Ｑ特性図
【図９】  電気掃除機の斜視図
【図１０】  従来の電気掃除機の入力／真空度／吸い込み仕事率−風量特性図
【符号の説明】
１  電気掃除機本体
２  電動送風機
５  電流検出手段
１１  位相制御手段
【図１】
0003861394.tif 000002
【図２】
0003861394.tif 000003
【図３】
0003861394.tif 000004
【図４】
0003861394.tif 000005
【図５】
0003861394.tif 000006
【図６】
0003861394.tif 000007
【図７】
0003861394.tif 000008
【図８】
0003861394.tif 000009
【図９】
0003861394.tif 000010
【図１０】
0003861394.tif 000011