JP4654794B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

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の制御に関するものである。

近年、さまざまな機能をもつ掃除機が提案されており、塵埃が通過する空気経路内に設けた塵埃センサーによって、塵埃量を判断し電動送風機の制御などを行うものも提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特公平７−２８８４７号公報 特許第３００６１４５号公報

しかしながら、前記従来の電気掃除機の構成では、塵埃の数について検出信号であるパルスの数で、その大きさについてはパルスの幅で判断しているが、この場合に塵埃の大きさをパルス幅で見るための変換部の回路特性を考慮すると、検出できる塵埃の大きさには制限があることが解かってきた。家庭内にある塵埃の大きさは、掃除機で掃除するものだけでも面積的に数千倍以上の差があり、検出回路の特性（主に、信号の増幅率やその周波数特性など）を小さな塵埃に合わせると大きめの塵埃に対し、パルス数としては反応できてもパルス幅での判断は困難であり、その逆にある程度の大きさに特性を合わせると小さい塵埃に対する反応が困難になった。

また、吸気の流速とほぼ同速で吸引される検出部より十分に小さい塵埃に対しては、その大きさがパルス信号の幅として判断できるものではなかった。例えば、通過する塵埃の大きさを直径Ｘの球体、受光部の大きさを直径Ｙの円、通過速度を吸気速度とほぼ等しいＺとすると、通過時間は（Ｘ＋Ｙ）／Ｚであるが、ここでＸ＜＜Ｙであるときには通過時間はＹ／Ｚとなり、塵埃の大きさによる通過時間の変化はほぼ無くなってしまうことになる。逆に、ある程度の大きさがあれば、通過時間にＸの数値が影響を与えるとともに、吸気速度に対してその通過速度も遅くなる傾向もでてくるため、開示されている従来技術のようにパルス信号の幅による塵埃の大きさ判断が可能になる。よって、これまではある程度の大きさの塵埃に特性を合わせており、その制御についても十分に小さな塵埃に対しての有効な電力制御や表示制御を行うことができなかった。

本発明は、これら従来の課題を解決するもので、さまざまな塵埃の大きさに対して特性を合わせた複数の検出信号を出力できる検出部を備えた上で、複数の検出信号に対する判断をすることで、より精度よく小さい塵埃に対する制御を行える使用性を向上した電気掃除機を提供することを目的とする。

電動送風機と、前記電動送風機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段に信号を送ることで前記電動送風機への電力供給量を加減する判断制御手段と、塵埃検出手段と、前記塵埃検出手段の検出結果から所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出信号と前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応する第２塵埃検出信号とを同時に出力する分別信号出力手段と、前記第１の塵埃検出信号をカウントする第１塵埃計数手段と、前記第２の塵埃検出信号をカウントする第２塵埃計数手段とを備え、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果に基づいて、被清掃面の汚れ具合である汚れ度を判定するとともに、前記汚れ度に基づいて、前記駆動手段を介して、前記電動送風機への電力供給量を制御するようにしたものである。

これにより、塵埃の大きさについて小さな塵埃に適した検出信号とより大きな塵埃に適した検出信号とで判断して、より精度よく電動送風機の制御を行うことができる。

本発明の電気掃除機は、塵埃の大きさについて小さな塵埃に適した検出信号とより大きな塵埃に適した検出信号とで判断して、より精度よく電動送風機の制御を行うことができるので、使用性を向上した電気掃除機を提供することができる。

第１の発明は電動送風機と、前記電動送風機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段に信号を送ることで前記電動送風機への電力供給量を加減する判断制御手段と、塵埃検出手段と、前記塵埃検出手段の検出結果から所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出信号と前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応する第２塵埃検出信号とを同時に出力する分別信号出力手段と、前記第１の塵埃検出信号をカウントする第１塵埃計数手段と、前記第２の塵埃検出信号をカウントする第２塵埃計数手段とを備え、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果に基づいて、被清掃面の汚れ具合である汚れ度を判定するとともに、前記汚れ度に基づいて、前記駆動手段を介して、前記電動送風機への電力供給量を制御するもので、塵埃の大きさについて小さな塵埃に適した検出信号とより大きな塵埃に適した検出信号とで判断して、より精度よく電動送風機の制御を行うことができるので、使用性を向上した電気掃除機を提供することができる。

第２の発明は、電動送風機と、前記電動送風機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段に信号を送ることで前記電動送風機への電力供給量を加減する判断制御手段と、塵埃検出手段と、前記塵埃検出手段の検出結果から所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出信号と前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応する第２塵埃検出信号とを同時に出力する分別信号出力手段と、前記第１の塵埃検出信号をカウントする第１塵埃計数手段と、前記第２の塵埃検出信号をカウントする第２塵埃計数手段とを備え、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果に基づいて、被清掃面の汚れ具合である汚れ度を判定するとともに、前記汚れ度を表示させるもので、従来よりも検出できる塵埃の大きさが増えた上で状況を使用者に報知できるの
で、床面の汚れ具合や集塵状況がよりはっきりし、使い勝手のよい電気掃除機を提供することができる。

第３の発明は、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段及び前記第２塵埃計数手段に対し、反応する塵埃の大きさに応じて前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果に重み付けをした上で積算し、前記汚れ度を判定するもので、塵埃量を精度よく判断できるので、使用性を向上した電気掃除機を提供することができる。

第４の発明は、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段及び前記第２塵埃計数手段に対し、反応する塵埃の大きさに応じて前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果を一旦個別の制御則で判断した上で統合判断を行い、前記汚れ度を判定するもので、塵埃の大きさも考慮して、床面の汚れ具合や集塵状況がより精度よく判断でき、使用性のよい電気掃除機を提供することができる。

第５の発明は、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果から蓄積された塵埃量を判断するもので、掃除機の集塵容量に対する使用者への報知や、運転の停止などを行うことができ、使い勝手のよい掃除機を提供することができる。

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。

（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面を用いて説明する。

図４は、電気掃除機の斜視外観図で、図５はその略断面図である。１は掃除機本体（以下、本体と称す）で、２は本体１内に収納される吸引力を発生させる電装送風機２である。本体１にはホース３が接続され、その一部に使用者が操作する操作部４が設けられている。また、本体１内には集塵袋５を収納した集塵室６がある。またホース３に設けられている７は後述する塵埃検出手段１０が収納されている塵埃検出部である。

次に、図１は、この電気掃除機の制御ブロック図で、８は電動送風機２を駆動するための双方向性サイリスタなどで構成された駆動手段である。９はマイクロコンピュータなどで構成される判断制御手段である。判断制御手段９は操作部４からの操作信号を受けて判断し、駆動手段８へ駆動信号を送る。１０は、塵埃検出部７に収納され、赤外発光ダイオードとフォトトランジスタなどで構成された塵埃検出手段である。１１は、塵埃検出手段１０の出力信号をオペアンプやコンパレータなどで構成し、増幅機能とフィルタ機能を持たせており、所定の第１増幅率をもつ第１増幅部で判定され出力する第１の塵埃検出信号と、さらに大きな第２増幅率をもつ第２増幅部で判定され出力する第２の塵埃検出信号とを出力する分別信号出力手段である。１２は第１の塵埃検出信号を受けてカウントする第１塵埃計数手段であり、１３は第２の塵埃検出信号を受けてカウントする第２塵埃計数手段である。１４はＬＥＤなどで構成された検出表示手段であり、塵埃の検出状況を判断制御手段９からの信号を受けて表示して使用者に報知するもので、１５は同様にＬＥＤなどで構成された集塵量表示手段であり、集塵袋５の蓄積量に応じて判断制御手段９からの信号を受けて表示し、使用者に報知するものである。１６は、集塵袋５を交換した場合に判断制御手段９が判断している蓄積量をクリア処理するためのスイッチなどで構成された蓄積クリア入力手段であり、この入力によって、判断制御手段９は蓄積量をクリアし、次の蓄積量判断を始める。

以下、その動作を説明する。

まず、本体１を商用電源（図示せず）に接続し、使用者は操作部４によって運転を指示する。操作部４から判断制御手段９に操作信号が送られ、操作された内容にしたがって、判断制御手段９は初期値（例えば３００Ｗ）の電力で運転が行われるように駆動手段８へ駆動信号を送る。駆動手段８は送られてきた信号によって電動送風機２への通電を行い、電動送風機２は回転を開始し、吸引力が発生する。

この吸引力によって、吸引された塵埃は、ホース３を経て本体１内の集塵室６の集塵袋５へ集塵される。この間、集塵検出部７の吸引経路内を塵埃が通過する、つまり発光部と受光部の間を塵埃が通過することで受光量が変化するので、塵埃検出手段１０は、検出信号として分別信号出力手段１１に送る。分別信号出力手段１１では受けた信号をまず、第１増幅部で増幅し、この結果が、所定の閾値を越えていれば、第１の塵埃検出信号として出力する。さらに、第１の塵埃検出信号として出力するレベルであるかないかに関わらず、第２増幅部での増幅結果が、所定の閾値を越えていれば、第２の塵埃検出信号として出力する。つまり、比較的大きな塵埃の場合には、第１増幅率でも反応したと判定できるので、第１の塵埃検出信号、第２の塵埃検出信号ともに出力される。小さな塵埃の場合には第１増幅率では判定レベルに達せず、第２増幅率でのみ反応したと判定できるので、第２の塵埃検出信号のみが検出される。増幅率の差で判定を分別することで、受発光部分の通過速度が等しく、パルス幅では十分な差が得られない塵埃（例えば径が０．１ｍｍの塵埃と０．０３ｍｍの塵埃）であっても、信号として区別できる。

次に、第１塵埃計数手段１２は第１の塵埃検出信号をあらかじめ定めた所定単位時間カウントし、そのカウント結果を判断制御手段９へ送り、第２塵埃計数手段１３は第２の塵埃検出信号を同様に所定単位時間カウントし、そのカウント結果を判断制御手段９へ送る。判断制御手段９は、図２に示すように、第１の塵埃計数手段１２の計数結果と第２の塵埃計数手段１３の計数結果との値を、例えば３倍比で総塵埃量として積算し、被掃除面の汚れ具合の判定を行い、例えば下記に示す表１のように、その度合いに応じた電動送風機２の電力供給量を決定して、駆動手段８への信号を送る。駆動手段８はその信号に従って電動送風機２を駆動し、塵埃量に応じた電動送風機２の運転が可能となる。このとき、総塵埃量の算出については第１増幅率と第２増幅率の比をもとに適量となるよう設定することで、従来では困難であった大きさの塵埃も検出でき、検出可能な塵埃の大きさの領域が広がった上で塵埃量に応じたパワーで運転できる。

もちろん初期値については、使用者が操作する操作部４の設定で異なるようにできるようにそれに適した汚れ度による電力設定すなわち電力上昇設定を持たせるようにするだけでなく、電力の上昇レベルを使用者に選択させるようにして、使用者の使い勝手をよくするようにしてもよい。

また、図３に示すように、第１の塵埃計数手段１２と第２の塵埃計数手段１３の結果を積算するのではなく、個別に判断し、制御する手段もある。例えば、表２に示すようにそれぞれのカウントされた塵埃量に対し、電力設定を持たせる。第２の塵埃計数手段１３によってカウントされる塵埃は、第１の塵埃計数手段１２によってカウントされる塵埃より小さく、その数は多くなる。このことから、汚れ度判定の絶対値は大きくし、同時に必要な吸引力は少なくてよい。これを考慮して、下記に示す表２のような個別に適応させた設定ができる。もちろん、複数の制御則を準備して、操作部４により選択させることで使用者が使いたい運転を選択させてもよい。このとき、第１の塵埃計数手段１２でカウントできる塵埃は、第２の塵埃計数手段１３でも同時にカウントされるので、通常はこれを考慮したうえで設定するが、回路構成によって第１の塵埃検出信号と第２の塵埃検出信号の出力が排他的な処理を行ってどちらかしか出力されないようにし、通信回路の効率化を図ることでコストを抑える方法もあるので、その場合には、判断制御手段９において自動的に第１の塵埃計数結果を第２の塵埃計数結果に加算する選択機能を持たせることで、回路構成に左右されることなく制御を合わせることができる。

第１の塵埃計数手段１２及び第２の塵埃計数手段１３の結果にもとづく電力設定から判断制御手段９は電動送風機２の電力供給量を決定して、駆動手段８への信号を送る。駆動手段８はその信号に従って電動送風機２を駆動し、塵埃量に応じた電動送風機２の運転が可能となる。第１塵埃計数手段１２の出力による第１汚れ度と、第２塵埃計数手段１３の出力による第２汚れ度の判定に対して、個々の汚れ具合に適応させた電力設定値を、強いものに合わせることで、必要なパワーを設定するようにすれば、よりきめ細かい汚れ度に対する必要なパワー設定が可能なので、エネルギー効率もよい使用性の高い制御が可能になる。

また、これらの汚れ度に応じて、検出表示手段１４を用いて表示することで、使用者に検出状況を報知すれば、汚れ度すなわち清掃状況に応じた掃除ができるので、効率的な清掃が可能となる。また、小さい塵埃とより大きな塵埃とを区別して表示すればさらに塵埃の分布などもわかり、汚れのたまり具合なども予想できるため、さらに効率的な運転ができる。もちろん、表示ではなく、音声などによる報知でも同様の効果がある。

また、判断制御手段９は、第１の塵埃計数手段１２及び第２の塵埃計数手段１３の結果から集塵袋５へ集塵された蓄積量が大きさを考慮して判断できるので従来のものより精度よく、その蓄積量を集塵量表示手段１５によって使用者へ報知できる。このとき集塵袋５を交換するなどした場合には、その蓄積量のクリア処理を行うよう蓄積クリア入力手段１６から行えるようにする。集塵袋５の交換を集塵室６内にスイッチやセンサなどを設けて自動的に処理するようにしてもよいのは言うまでもない。

また、本発明では分別信号出力を２種類で行ったが、周波数特性などを考慮して、より多数の信号にわけて制御してもよい。

以上のように、塵埃の大きさに対して特性を合わせた複数の検出信号を判断することで、より精度よく電力制御を行え、使用性の高い電気掃除機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、塵埃検出について小さな塵埃に適した検出信号とより大きな塵埃に適した検出信号とを分別判断し制御することで、より精度よく電力制御を行え、塵埃検出制御を行う電気掃除機に特に有用である。

本発明の実施の形態１における電気掃除機の制御システムブロック図 同電気掃除機の塵埃検出信号処理の一例を示すフローチャート 同電気掃除機の塵埃検出信号処理の別の例を示すフローチャート 同電気掃除機の外観斜視図 同電気掃除機の略断面図

符号の説明

１ 本体
２ 電動送風機
４ 操作部
５ 集塵袋
８ 駆動手段
９ 判断制御手段
１０ 塵埃検出手段
１１ 分別信号出力手段
１２ 第１の塵埃計数手段
１３ 第２の塵埃計数手段
１４ 検出表示手段
１５ 集塵量表示手段

Claims (5)

1. 電動送風機と、前記電動送風機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段に信号を送ることで前記電動送風機への電力供給量を加減する判断制御手段と、塵埃検出手段と、前記塵埃検出手段の検出結果から所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出信号と前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応する第２塵埃検出信号とを同時に出力する分別信号出力手段と、前記第１の塵埃検出信号をカウントする第１塵埃計数手段と、前記第２の塵埃検出信号をカウントする第２塵埃計数手段とを備え、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果に基づいて、被清掃面の汚れ具合である汚れ度を判定するとともに、前記汚れ度に基づいて、前記駆動手段を介して、前記電動送風機への電力供給量を制御する電気掃除機。
2. 電動送風機と、前記電動送風機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段に信号を送ることで前記電動送風機への電力供給量を加減する判断制御手段と、塵埃検出手段と、前記塵埃検出手段の検出結果から所定の大きさの塵埃に対して反応する第１塵埃検出信号と前記所定の大きさと異なるより大きな塵埃に対して反応する第２塵埃検出信号とを同時に出力する分別信号出力手段と、前記第１の塵埃検出信号をカウントする第１塵埃計数手段と、前記第２の塵埃検出信号をカウントする第２塵埃計数手段とを備え、前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果に基づいて、被清掃面の汚れ具合である汚れ度を判定するとともに、前記汚れ度を表示させる電気掃除機。
3. 前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段及び前記第２塵埃計数手段に対し、反応する塵埃の大きさに応じて前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果に重み付けをした上で積算し、前記汚れ度を判定する請求項１または２記載の電気掃除機。
4. 前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段及び前記第２塵埃計数手段に対し、反応する塵埃の大きさに応じて前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果を一旦個別の制御則で判断した上で統合判断を行い、前記汚れ度を判定する請求項１または２記載の電気掃除機。
5. 前記判断制御手段は、前記第１塵埃計数手段の出力結果及び前記第２塵埃計数手段の出力結果から蓄積された塵埃量を判断する請求項１〜４のいずれか１項記載の電気掃除機。

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