JP3326126B2 - 電気掃除機 - Google Patents
電気掃除機Info
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- Electric Vacuum Cleaner (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電気掃除機内の電動
送風機の電流を検出し、その検出値により消費電力（又
は回転数）制御を行うものに関する。
送風機の電流を検出し、その検出値により消費電力（又
は回転数）制御を行うものに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気掃除機の入力を行うものとし
て掃除機内の負圧を検出して、その負圧の状態により電
力制御を行うものがあるがその風量−圧力特性の代表的
なものは図２に示すようなものであった。電動送風機の
特性として風量Ｑ減少と共に消費電力は減少する傾向に
あるため、吸込仕事率Ｐｏにおける風量Ｑｐの点では初
期状態Ｑ１においての消費電力に比べて消費電力が減少
するため十分な吸込性能を得ることができなかった。
て掃除機内の負圧を検出して、その負圧の状態により電
力制御を行うものがあるがその風量−圧力特性の代表的
なものは図２に示すようなものであった。電動送風機の
特性として風量Ｑ減少と共に消費電力は減少する傾向に
あるため、吸込仕事率Ｐｏにおける風量Ｑｐの点では初
期状態Ｑ１においての消費電力に比べて消費電力が減少
するため十分な吸込性能を得ることができなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記、従来技術は電動
送風機の特性に対し、最もパワーが得られず、吸込性能
の点から十分な配慮がなされていなかった。本発明の目
的は従来のこうした欠点をなくし、最もパワーが必要な
吸込仕事率のピーク点において十分な電力を電動送風機
が消費し得る制御方法を有する電気掃除機を供給するも
のである。
送風機の特性に対し、最もパワーが得られず、吸込性能
の点から十分な配慮がなされていなかった。本発明の目
的は従来のこうした欠点をなくし、最もパワーが必要な
吸込仕事率のピーク点において十分な電力を電動送風機
が消費し得る制御方法を有する電気掃除機を供給するも
のである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の特徴とするところは、掃除機本体ケースとこ
れに内蔵された電動送風機と、該電動送風機の消費電力
または回転数制御を行う制御手段を有すると共に、前記
電動送風機に流れる電流を検出する電流検出手段を有
し、この電流検出手段から送られる信号に基づいて前記
制御手段が前記電動送風機の消費電力又は回転数制御を
行う電気掃除機であって、吸込仕事率最大点における消
費電力又は回転数を、電動送風機の電流検出から得られ
る信号に基づいて得て、この電流検出によって得られた
消費電力又は回転数と目標とする消費電力又は回転数と
を一致させるべく制御することにある。
に本発明の特徴とするところは、掃除機本体ケースとこ
れに内蔵された電動送風機と、該電動送風機の消費電力
または回転数制御を行う制御手段を有すると共に、前記
電動送風機に流れる電流を検出する電流検出手段を有
し、この電流検出手段から送られる信号に基づいて前記
制御手段が前記電動送風機の消費電力又は回転数制御を
行う電気掃除機であって、吸込仕事率最大点における消
費電力又は回転数を、電動送風機の電流検出から得られ
る信号に基づいて得て、この電流検出によって得られた
消費電力又は回転数と目標とする消費電力又は回転数と
を一致させるべく制御することにある。
【０００５】
【作用】電動送風機の電流を検出することで、消費電力
＝電圧×電流×力率により消費電力は演算できる。これ
を予め、設定された目標値と比較し、一致させるように
制御することにより、掃除機における風量と圧力の状態
が変わっても所定の点で目標とする消費電力又は回転数
に制御することが可能である。
＝電圧×電流×力率により消費電力は演算できる。これ
を予め、設定された目標値と比較し、一致させるように
制御することにより、掃除機における風量と圧力の状態
が変わっても所定の点で目標とする消費電力又は回転数
に制御することが可能である。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。図１は本発明の一実施例による電気
掃除機の制御ブロック図である。１は交流電源、２は電
流ヒュ−ズ、３はノイズ低減用の雑音防止コンデンサ、
４は電動送風機、５は電動送風機４の動作停止を行うス
イッチング用の双方向性半導体素子、６は電動送風機４
に流れる電流ｉを検出するための電流検出素子、７は検
出した電流ｉの信号処理を行う電流検出回路である。そ
の中で８は電流検出素子６により検出された電流ｉの信
号Ｖｉを増幅する増幅回路、９は増幅された信号を低周
波数信号成分のみとり出す低周波数信号出力回路、１０
は増幅された信号を一定以上の高い周波数成分のみとり
出す高周波数信号出力回路又は、増幅された信号を中間
帯域の周波数成分のみとり出す中間帯域周波数信号出力
回路である。１１は制御回路を駆動するための電源回
路、１２は双方向性半導体素子５をＯＮ−ＯＦＦするた
め、Ｇ端子へトリガ信号を送るトリガ回路、１３は掃除
機内の負圧を検出して電気信号に変換するための圧力セ
ンサ回路、１４は使用者が電気掃除機の運転停止及び複
数の運転モードの中の一つを選択するといったスイッチ
を含み、ホ−ス手元部に制御回路が位置するホース手元
スイッチ回路、１５はマイクロコンピュータ、１６は電
気掃除機の運転状態等を例えば発光ダイオードの点灯、
消灯で表示するような表示回路、１７は掃除機内の温度
を検出して電気信号に変換する温度センサ回路、１８は
マイクロコンピュータ１５を動作させるための発振回路
である。
基づいて説明する。図１は本発明の一実施例による電気
掃除機の制御ブロック図である。１は交流電源、２は電
流ヒュ−ズ、３はノイズ低減用の雑音防止コンデンサ、
４は電動送風機、５は電動送風機４の動作停止を行うス
イッチング用の双方向性半導体素子、６は電動送風機４
に流れる電流ｉを検出するための電流検出素子、７は検
出した電流ｉの信号処理を行う電流検出回路である。そ
の中で８は電流検出素子６により検出された電流ｉの信
号Ｖｉを増幅する増幅回路、９は増幅された信号を低周
波数信号成分のみとり出す低周波数信号出力回路、１０
は増幅された信号を一定以上の高い周波数成分のみとり
出す高周波数信号出力回路又は、増幅された信号を中間
帯域の周波数成分のみとり出す中間帯域周波数信号出力
回路である。１１は制御回路を駆動するための電源回
路、１２は双方向性半導体素子５をＯＮ−ＯＦＦするた
め、Ｇ端子へトリガ信号を送るトリガ回路、１３は掃除
機内の負圧を検出して電気信号に変換するための圧力セ
ンサ回路、１４は使用者が電気掃除機の運転停止及び複
数の運転モードの中の一つを選択するといったスイッチ
を含み、ホ−ス手元部に制御回路が位置するホース手元
スイッチ回路、１５はマイクロコンピュータ、１６は電
気掃除機の運転状態等を例えば発光ダイオードの点灯、
消灯で表示するような表示回路、１７は掃除機内の温度
を検出して電気信号に変換する温度センサ回路、１８は
マイクロコンピュータ１５を動作させるための発振回路
である。
【０００７】次に制御回路の動作について説明する。使
用者が図４に示すように掃除機本体ａ、ホースｂ、延長
管ｃ、吸口ｄを接続した状態で電源プラグを投入し、ホ
ース手元スイッチ回路１４内にあるスイッチを押すと電
気掃除機が運転を始める（即ち、電動送風機が回転す
る）。このとき、マイクロコンピュータ１５はホース手
元ＳＷ回路から運転指令信号をＤ２端子でＯＵＴ端子か
らトリガ信号をトリガ回路１２を通して双方向性半導体
素子５のＧ端子へ送られる。双方向性半導体素子５はＧ
端子へトリガ信号が送られると主電極Ｔ1、Ｔ2間が導通
（ＯＮ）状態になり、電動送風機４が回転する。実際上
の電動送風機にかかる端子電圧とトリガ信号の関係は図
５のようになり、トリガ信号の出力されるタイミングに
より電動送風機に印加される電圧が変わる。従って電流
も変化し、消費電力も変えることができる（このような
制御方法を一般に交流位相制御といい、ｔ／Ｔを交流位
相制御角θとする）。
用者が図４に示すように掃除機本体ａ、ホースｂ、延長
管ｃ、吸口ｄを接続した状態で電源プラグを投入し、ホ
ース手元スイッチ回路１４内にあるスイッチを押すと電
気掃除機が運転を始める（即ち、電動送風機が回転す
る）。このとき、マイクロコンピュータ１５はホース手
元ＳＷ回路から運転指令信号をＤ２端子でＯＵＴ端子か
らトリガ信号をトリガ回路１２を通して双方向性半導体
素子５のＧ端子へ送られる。双方向性半導体素子５はＧ
端子へトリガ信号が送られると主電極Ｔ1、Ｔ2間が導通
（ＯＮ）状態になり、電動送風機４が回転する。実際上
の電動送風機にかかる端子電圧とトリガ信号の関係は図
５のようになり、トリガ信号の出力されるタイミングに
より電動送風機に印加される電圧が変わる。従って電流
も変化し、消費電力も変えることができる（このような
制御方法を一般に交流位相制御といい、ｔ／Ｔを交流位
相制御角θとする）。
【０００８】図６は電流検出回路の各部の電圧波形で電
動送風機４に流れる電流は、電流検出素子６から電圧Ｖ
2に変換され、増幅回路８を通した後の電圧Ｖ3となり、
低周波信号出力回路９を通してマイクロコンピュータ１
５のＡ／Ｄ１端子に入り、その波形は（Ｃ）に示すよう
な正弦波形になる。一方、高周波数信号出力回路又は中
間周波数出力回路１０を通った波形はマイクロコンピュ
ータ１５のＤ１端子に（ｄ）に示すような方形波パルス
になる。（ａ）の電流波形に出ている低周波の正弦波形
にのっている高周波リップル成分は電動送風機のモータ
部分は一般に整流子モータであり、整流子モータの電機
子の有するスロットによって起きる磁束脈動によるもの
であり、モータ回転数Ｎ×電機子スロット数Ｓ＝リップ
ル周波数Ｆの関係により発生するものである。このリッ
プル成分を図６（ｄ）のように検出することでその周波
数をカウントして電機子スロット数Ｓで割ることにより
モ−タ回転数Ｎがわかる。又、図６（ｃ）のように電流
ｉも求めているので、掃除機の風量Ｑは一般にＱ∝ｉ・
Ｎ即ちＱ＝Ｋ・ｉ・Ｎ（Ｋは比例定数）で与えられ、マ
イクロコンピュータ内で演算を行うことにより、風量Ｑ
を求めることができる。さらに掃除機の消費電力Ｗ＝ｉ
・Ｖｃｏｓψで与えられる。そこで図７に示すフローチ
ャートのようなアルゴリズムで電力を目標値に一致させ
ることができる。ここで電動送風機は交流位相制御を行
うと力率ｃｏｓψは正弦波電圧を印加した時より、電流
変動が大きく、鉄損も増加し、高調波成分が増加するた
め、一般的には力率ｃｏｓψは低下する。そこで予め、
交流位相制御角θと力率ｃｏｓψとの関係を求めてお
き、電動送風機の製作公差により交流位相制御角θが変
化しても各々θに対応したｃｏｓψを与えることで電力
を目標値に近づけることができる。
動送風機４に流れる電流は、電流検出素子６から電圧Ｖ
2に変換され、増幅回路８を通した後の電圧Ｖ3となり、
低周波信号出力回路９を通してマイクロコンピュータ１
５のＡ／Ｄ１端子に入り、その波形は（Ｃ）に示すよう
な正弦波形になる。一方、高周波数信号出力回路又は中
間周波数出力回路１０を通った波形はマイクロコンピュ
ータ１５のＤ１端子に（ｄ）に示すような方形波パルス
になる。（ａ）の電流波形に出ている低周波の正弦波形
にのっている高周波リップル成分は電動送風機のモータ
部分は一般に整流子モータであり、整流子モータの電機
子の有するスロットによって起きる磁束脈動によるもの
であり、モータ回転数Ｎ×電機子スロット数Ｓ＝リップ
ル周波数Ｆの関係により発生するものである。このリッ
プル成分を図６（ｄ）のように検出することでその周波
数をカウントして電機子スロット数Ｓで割ることにより
モ−タ回転数Ｎがわかる。又、図６（ｃ）のように電流
ｉも求めているので、掃除機の風量Ｑは一般にＱ∝ｉ・
Ｎ即ちＱ＝Ｋ・ｉ・Ｎ（Ｋは比例定数）で与えられ、マ
イクロコンピュータ内で演算を行うことにより、風量Ｑ
を求めることができる。さらに掃除機の消費電力Ｗ＝ｉ
・Ｖｃｏｓψで与えられる。そこで図７に示すフローチ
ャートのようなアルゴリズムで電力を目標値に一致させ
ることができる。ここで電動送風機は交流位相制御を行
うと力率ｃｏｓψは正弦波電圧を印加した時より、電流
変動が大きく、鉄損も増加し、高調波成分が増加するた
め、一般的には力率ｃｏｓψは低下する。そこで予め、
交流位相制御角θと力率ｃｏｓψとの関係を求めてお
き、電動送風機の製作公差により交流位相制御角θが変
化しても各々θに対応したｃｏｓψを与えることで電力
を目標値に近づけることができる。
【０００９】図２は従来、電力制御を行わない場合の風
量Ｑに対する圧力（真空度）Ｈ、消費電力Ｗ、吸込仕事
率Ｐの関係を示す。このグラフからわかるように従来例
では吸込仕事率Ｐの最大点Ｑ＝Ｑｐにおいては開放風量
Ｑ＝Ｑ1に比べて消費電力が低下していることがわか
る。即ち、十分な吸込性能が得られないことになる。こ
れに対し、図３の二点鎖線・一点鎖線・実線は本発明の
一実施例による制御の風量Ｑに対する圧力（真空度）
Ｈ、消費電力Ｗ、吸込仕事率Ｐの関係を示すものである
（点線部分は従来例を示している）。即ち、吸込仕事率
Ｐの最大点Ｑ＝Ｑｐにおける消費電力は制御なしの場合
の開放風量Ｑ＝Ｑ1における消費電力とほぼ同一であ
り、目標値に一致させることができる。これは前述の通
り、電動送風機の製作公差に関係なく又、交流位相制御
角の変動についてもｃｏｓψを変化させることで対応す
るため、精度よく、電力制御を実現できるものである。
又、風量演算も可能なため、図３に示すように吸口を空
中に持ち上げて掃除を行っていない状態と見なされる大
風量側（Ｑ＞Ｑ2）ではそれほど電力消費を必要としな
いため、電力を下げて運転する。又、低風量側（Ｑ＜Ｑ
3）ではフィルタの目詰り・流路の閉寒（障害物が延長
管・ホース等に詰ったことによる）又はそれに近い状態
と見なされるため、実質的には掃除ができない状態であ
り、電動送風機の過熱を防ぐ意味でも消費電力は大幅に
下げる必要があることによるものである。
量Ｑに対する圧力（真空度）Ｈ、消費電力Ｗ、吸込仕事
率Ｐの関係を示す。このグラフからわかるように従来例
では吸込仕事率Ｐの最大点Ｑ＝Ｑｐにおいては開放風量
Ｑ＝Ｑ1に比べて消費電力が低下していることがわか
る。即ち、十分な吸込性能が得られないことになる。こ
れに対し、図３の二点鎖線・一点鎖線・実線は本発明の
一実施例による制御の風量Ｑに対する圧力（真空度）
Ｈ、消費電力Ｗ、吸込仕事率Ｐの関係を示すものである
（点線部分は従来例を示している）。即ち、吸込仕事率
Ｐの最大点Ｑ＝Ｑｐにおける消費電力は制御なしの場合
の開放風量Ｑ＝Ｑ1における消費電力とほぼ同一であ
り、目標値に一致させることができる。これは前述の通
り、電動送風機の製作公差に関係なく又、交流位相制御
角の変動についてもｃｏｓψを変化させることで対応す
るため、精度よく、電力制御を実現できるものである。
又、風量演算も可能なため、図３に示すように吸口を空
中に持ち上げて掃除を行っていない状態と見なされる大
風量側（Ｑ＞Ｑ2）ではそれほど電力消費を必要としな
いため、電力を下げて運転する。又、低風量側（Ｑ＜Ｑ
3）ではフィルタの目詰り・流路の閉寒（障害物が延長
管・ホース等に詰ったことによる）又はそれに近い状態
と見なされるため、実質的には掃除ができない状態であ
り、電動送風機の過熱を防ぐ意味でも消費電力は大幅に
下げる必要があることによるものである。
【００１０】以上、本発明の一実施例によれば電動送風
機の製作公差やそれに関係する交流位相制御角のθの変
動に影響を受けることなく、吸込仕事率Ｐの最大点にお
いて消費電力Ｗを目標とする値にほぼ一定に制御するこ
とが可能であり、電動送風機に吸込仕事率最大点Ｑ＝Ｑ
ｐにおいて必要十分な電力で運転することが可能であ
り、その性能を十分引き出すことが可能であり、従って
十分な吸込性能を得ることができる。又、本実施例では
圧力センサを使用しているが風量演算が可能なため、圧
力センサを特に用いなくても前述の制御は可能であり、
特別な風量センサ、圧力センサを用いることなく、最適
な電力（又は回転数）制御を行うことが低コストにて可
能となる。又、大風量側（Ｑ＞Ｑ2）及び小風量側（Ｑ
＜Ｑ3）で余分な電力を消費することなく、省エネルギ
−となり、騒音も低減できる。本実施例では電動送風機
の回転数も検出できるので電力制御だけでなく、回転数
制御も可能で回転数に依存する吸込性能は、実際の使用
上よりきめ細かな制御が可能となる。即ち予め、回転数
と吸込み性能との関係を求めておき、吸口がどの床面上
を掃除しているかを圧力センサ（圧力レベル・圧力変動
を検出する）等のデ−タにより床面を判定し、目的とす
る回転数に電動送風機を制御することが可能である。
機の製作公差やそれに関係する交流位相制御角のθの変
動に影響を受けることなく、吸込仕事率Ｐの最大点にお
いて消費電力Ｗを目標とする値にほぼ一定に制御するこ
とが可能であり、電動送風機に吸込仕事率最大点Ｑ＝Ｑ
ｐにおいて必要十分な電力で運転することが可能であ
り、その性能を十分引き出すことが可能であり、従って
十分な吸込性能を得ることができる。又、本実施例では
圧力センサを使用しているが風量演算が可能なため、圧
力センサを特に用いなくても前述の制御は可能であり、
特別な風量センサ、圧力センサを用いることなく、最適
な電力（又は回転数）制御を行うことが低コストにて可
能となる。又、大風量側（Ｑ＞Ｑ2）及び小風量側（Ｑ
＜Ｑ3）で余分な電力を消費することなく、省エネルギ
−となり、騒音も低減できる。本実施例では電動送風機
の回転数も検出できるので電力制御だけでなく、回転数
制御も可能で回転数に依存する吸込性能は、実際の使用
上よりきめ細かな制御が可能となる。即ち予め、回転数
と吸込み性能との関係を求めておき、吸口がどの床面上
を掃除しているかを圧力センサ（圧力レベル・圧力変動
を検出する）等のデ−タにより床面を判定し、目的とす
る回転数に電動送風機を制御することが可能である。
【００１１】
【発明の効果】本発明は従来の欠点であった掃除機の風
量が減少すると消費電力が減少して吸込仕事率のピ−ク
点において十分な電力を与えられず、目標とする吸込性
能が得られない点により目的の吸込性能を得ることがで
きる。
量が減少すると消費電力が減少して吸込仕事率のピ−ク
点において十分な電力を与えられず、目標とする吸込性
能が得られない点により目的の吸込性能を得ることがで
きる。
【図１】本発明の一実施例による電機掃除機の制御回路
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】従来の電機掃除機の風量−圧力（真空度）・消
費電力・吸込仕事率の関係を示す図である。
費電力・吸込仕事率の関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施例による電機掃除機の風量−圧
力（真空度）・消費電力・吸込仕事率の関係を示す図で
ある。
力（真空度）・消費電力・吸込仕事率の関係を示す図で
ある。
【図４】電機掃除機の基本構成図である。
【図５】交流位相制御を説明する電圧波形である。
【図６】電流検出回路各部における電圧波形である。
【図７】発明の一実施例による電力制御を示すフロ−チ
ャ−トである。
ャ−トである。
４…電動送風機、５…双方向性半導体素子、６…電流検
出素子、７…電流検出回路、９…低周波数信号出力回
路、１０…高周波数信号出力回路又は、中間周波数信号
出力回路、１５…マイクロコンピュータ。
出素子、７…電流検出回路、９…低周波数信号出力回
路、１０…高周波数信号出力回路又は、中間周波数信号
出力回路、１５…マイクロコンピュータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−176021（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−237492（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−309230（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−23273（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A47L 9/28
Claims (1)
- 【請求項１】掃除機本体ケースとこれに内蔵された電動
送風機と、該電動送風機の消費電力の制御を行う制御手
段を有すると共に、前記電動送風機に流れる電流を検出
する電流検出手段を有し、この電流検出手段で検出され
た信号に基づいて前記制御手段が前記電動送風機の消費
電力制御を行う電気掃除機であって、 吸込仕事率最大点における消費電力の目標値を通常の消
費電力よりも高い値に設定すると共に、吸込仕事率最大
点よりも大風量側あるいは低風量側における消費電力の
目標値を通常の消費電力よりも低い値に設定し、前記電
流検出手段で検出された信号に基づいて得られる消費電
力をこれらの目標値にほぼ一致させるべく制御すること
を特徴とする電気掃除機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33985398A JP3326126B2 (ja) | 1992-09-11 | 1998-11-30 | 電気掃除機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33985398A JP3326126B2 (ja) | 1992-09-11 | 1998-11-30 | 電気掃除機 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24317692A Division JP2904653B2 (ja) | 1992-09-11 | 1992-09-11 | 電気掃除機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11221180A JPH11221180A (ja) | 1999-08-17 |
| JP3326126B2 true JP3326126B2 (ja) | 2002-09-17 |
Family
ID=18331450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33985398A Expired - Lifetime JP3326126B2 (ja) | 1992-09-11 | 1998-11-30 | 電気掃除機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3326126B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017077579A1 (ja) * | 2015-11-02 | 2017-05-11 | 三菱電機株式会社 | モータ駆動装置、電気掃除機およびハンドドライヤー |
| JP2019037134A (ja) * | 2018-11-07 | 2019-03-07 | 三菱電機株式会社 | モータ駆動装置、電気掃除機およびハンドドライヤー |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4703257B2 (ja) * | 2005-05-13 | 2011-06-15 | 株式会社東芝 | 電動送風機駆動装置 |
| JP2007159961A (ja) | 2005-12-16 | 2007-06-28 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気掃除機 |
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