電気掃除機
【課題】回転ブラシ駆動用の電動機が停止している時にも吸込具の使用状態を正確に判断しその状態に応じて最適な運転制御ができる電気掃除機を提供する。
【解決手段】吸引風を発生する電動送風機（図示せず）を内蔵する本体１と、電動送風機と連通する吸気経路（図示せず）に着脱自在に接続される第１の吸込具２０と、第１の吸込具２０に設けられ電動機１１で回転駆動される回転ブラシ（図示せず）と、電動機１１を駆動する双方向性サイリスタ２７と、双方向性サイリスタ２７の停止時に第１の吸込具２０の被清掃面との接触状態及び吸気経路との着脱状態を検出する状態検出手段２３とを備えたもので、双方向性サイリスタ２７がオフしている時に、第１の吸込具２０の操作により発生する起電力の影響を受けることなく、第１の吸込具２０の接続状態や床との接触状態などの状態判定ができるので、その状態に適した清掃運転を行なうことができる。
【解決手段】吸引風を発生する電動送風機（図示せず）を内蔵する本体１と、電動送風機と連通する吸気経路（図示せず）に着脱自在に接続される第１の吸込具２０と、第１の吸込具２０に設けられ電動機１１で回転駆動される回転ブラシ（図示せず）と、電動機１１を駆動する双方向性サイリスタ２７と、双方向性サイリスタ２７の停止時に第１の吸込具２０の被清掃面との接触状態及び吸気経路との着脱状態を検出する状態検出手段２３とを備えたもので、双方向性サイリスタ２７がオフしている時に、第１の吸込具２０の操作により発生する起電力の影響を受けることなく、第１の吸込具２０の接続状態や床との接触状態などの状態判定ができるので、その状態に適した清掃運転を行なうことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般家庭用、業務用の電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９に従来の電気掃除機の概略構成図を示す。
【０００３】
図９において、１は電気掃除機本体（以下「本体１」という）であり、２は本体１に内蔵され吸い込み力を発生する電動送風機であり、３は電動送風機２の異なった電力での動作モードを切り換える操作手段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６は、本体１に設けた吸気口７を介して接続され、集塵室６とホース３、または、集塵室６とホース３と延長管５で吸気経路８を形成している。
【０００４】
９は床面に接して床面の塵埃等を吸引するための吸込具であり、床面の塵埃を掻き上げる回転ブラシ１０と、回転ブラシ１０を回転駆動する電動機１１を内蔵している。
【０００５】
吸気経路８には、本体１から電動機１１へ電力を供給する電力線１２が２本配置されており、本体１に設けた制御手段（図示せず）は、操作手段４にて設定されるモードに応じて電動送風機２と電動機１１の供給電力を制御する。また、ホース３には集塵室６に蓄積された塵埃が満杯になると報知する塵埃満杯報知手段１３が設けられている。
【０００６】
上記のように構成された電気掃除機は、使用者が操作手段４を操作して電動送風機２と電動機１１に電力を供給し、停止モードから動作モードへ移行すると、吸込具９から吸引された塵埃が、吸気経路８を経由して集塵室６に蓄積される。
【０００７】
従来、この種の電気掃除機においては、吸込具９の離床、または着床の状態を検出する抵抗で構成された吸込具離床検出部（図示せず）を設け、前記吸込具離床検出部からの検出信号を電力線１２を介して本体１に伝達し、前記検出信号に応じて電動送風機２の電力を制御するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、吸込具９の吸気経路８への装着状態を専用のスイッチを設けて検出し、装着時に、電動送風機２の電力を減少させるようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６４３９９号公報
【特許文献２】特許第３２８５０２８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、従来の電気掃除機の構成では、電動機１１がオフした状態で、使用者が吸込具９を操作すると、回転ブラシ１０が床面との接触によって回転し、それにより電動機１１が発電機となって起電力が発生するので、特に特許文献１に示されるような構成では、前記起電力がノイズとなって検出信号に重畳し、吸込具９の離床、着床の状態を正確に検出できなくなる。そのため、吸込具９の状態を検出する場合は、回転ブラシを停止することが出来ず、また、特許文献２の構成においては、吸込具９の状態を検出するための専用の信号線を追加しなくてはならず、吸気経路８の構成が複雑になってしまうという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複雑な構成をとることなく、回転ブラシが停止している時でも、吸込具の状態を高精度に検出し、吸込具の状態に合わせた清掃ができる使い勝手の良い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、吸引風を発生する電動送風機を内蔵する本体と、前記電動送風機と連通する吸気経路に着脱自在に接続される吸込具と、前記吸込具に設けられ電動機で回転駆動される回転ブラシと、前記電動機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の停止時に前記吸込具の被清掃面との接触状態及び前記吸気経路との着脱状態を検出する状態検出手段とを備えたもので、駆動手段が停止している時に吸込具の操作により発生する起電力の影響を受けることなく、吸込具の接続状態や床との接触状態などの状態判定ができるので、その状態に適した清掃運転を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電気掃除機は、複雑な構成を取ることなく、回転ブラシを停止していても、吸込具の状態に応じて最適な清掃を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、吸引風を発生する電動送風機を内蔵する本体と、前記電動送風機と連通する吸気経路に着脱自在に接続される吸込具と、前記吸込具に設けられ電動機で回転駆動される回転ブラシと、前記電動機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の停止時に前記吸込具の被清掃面との接触状態及び前記吸気経路との着脱状態を検出する状態検出手段とを備えたもので、駆動手段が停止している時に吸込具の操作により発生する起電力の影響を受けることなく、吸込具の接続状態や床との接触状態などの状態判定ができるので、その状態に適した清掃運転を行なうことができる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明の電動機の起電力を検出する起電力検出手段を設け、状態検出手段は、前記起電力検出手段の検出結果に応じて補正をかけた結果を出力するようにしたもので、前記状態検出手段は、前記起電力検出手段の検出結果が起電力無しであれば、検出した状態をそのまま出力し、起電力が有る場合は、吸込具が被清掃物に接している状態を出力することにより、起電力の有無に応じて前記吸込具の状態を検出でき、回転ブラシが停止しているときも、吸込具の状態に応じた精度良い検出ができる。
【００１５】
第３の発明は、特に、第１の発明の状態検出手段を、吸込具の被清掃面との接触状態を検出する第１の状態検出手段と、前記接触状態以外の他の状態を検出する第２の状態検出手段で構成し、前記第１の状態検出手段と前記第２の状態検出手段の検出結果より前記吸込具の状態を判断する判断手段と、任意のあるいは所定のタイミングで所定時間、電動機に電力を供給する一時供給手段を有し、前記第１の状態検出手段は、前記一時供給手段が前記電動機へ電力を供給するタイミングで前記電動機の負荷電流より前記吸込具の状態を検出するようにしたもので、前記一時供給手段が、定期的に、回転ブラシが回転しない程度の微少な電力を前記電動機に供給すると共に前記第１の状態検出手段にタイミング情報を出力し、前記第１の状態検出手段は、そのタイミングを受け取ると、負荷電流が、所定の値より高ければ前記回転ブラシに負荷がかかっており、前記吸込具が、被清掃面に接している情報を出力し、低ければ被清掃面に接していないという情報を前記判断手段に出力し、前記判断手段においては、前記第１の状態検出手段の検出する前記吸込具が被清掃面に接しているという情報を優先して、前記吸込具の状態を判断することにより、前記回転ブラシの回転停止時の起電力の影響を受けることなく、前記吸込具の状態を検出することができる。
【００１６】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の吸込具を、主に床面を清掃する第１の吸込具と、前記第１の吸込具に着脱自在に装着されると共に吸気経路に着脱自在に接続される第２の吸込具とで構成し、状態検出手段で、前記第１の吸込具と前記第２の吸込具との着脱状態をも検出するようにしたもので、回転ブラシが停止している時でも、前記第１の吸込具の離床状態、着床状態、前記第２の吸込具のみが吸気経路上に装着された状態、前記吸気経路上に前記第１の吸込具・前記第２の吸込具共に無い場合の４つの状態を精度良く検出することができる。
【００１７】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の状態検出手段を、吸込具の状態を検出する検出部と前記状態を判断する判断部で構成し、前記判断部を本体に設け、電動機に電源を供給する電力線を吸気経路上に配置し、前記検出部による検出情報を、前記電力線を介して前記判断部に伝達するようにしたもので、状態を検出するための専用の信号線を設ける必要が無く、吸込具の状態を検出、判断でき、複雑な構成にすることなく実現することができる。
【００１８】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の状態検出手段の検出結果に応じて前記電動送風機への供給電力を変えるようにしたもので、回転ブラシが停止している状態でも、電動機の起電力によって発生する状態検出手段の誤検出による電動送風機の電力変化を発生させることなく、高精度な制御を行うことができる。
【００１９】
第７の発明は、特に、第２〜６のいずれか１つの発明の起電力検出手段が電動機の起電力を検出しない時は、電動送風機への供給電力を低下させるようにしたもので、前記制御手段は、前記起電力検出手段が起電力を検出していない時は、使用者が、吸込具を操作していない、つまり清掃が中断されていると判断して前記電動送風機への電力を低下させ、無駄な電力を省き、逆起電力が検出されていれば、前記吸込具が操作されていると判断して、前記電動送風機への電力を上昇させることにより、清掃時にのみ必要な吸引力を確保することができ、使い勝手と省エネ性を向上することができる。
【００２０】
第８の発明は、特に、第７の発明の吸込具が吸気経路に接続されている時のみ、電動送風機への供給電力を低下させるようにしたもので、前記吸込具が前記吸気経路上に装着されていない時の雑音等による前記制御手段の誤動作を防ぎ、制御精度を向上することができる。
【００２１】
第９の発明は、第１〜８のいずれか１つの発明の電動送風機と電動機の動作モードを設定する操作手段と、前記電動送風機への供給電力が異なる、もしくは、前記電動機の回転数が異なる複数の動作モードを有して前記電動送風機と前記電動機を制御する制御手段を設け、前記電動送風機と前記電動機が停止する停止モードの時に、前記動作モードで前記回転ブラシを回転させるか、または停止させるかを設定する設定手段を有するもので、前記制御手段は、動作モードへの移行を受け付ける操作手段の操作とは異なった操作を行われたときに、前記動作モードで前記回転ブラシを回転させるか、または停止させるかを設定することにより、前記設定手段を前記モードを設定する前記操作手段とを兼ねることができ、専用の手段を設けることなく、前記回転ブラシの設定が行える。
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の全体斜視図であり、図２は、同電気掃除機の制御のブロック図である。なお、上記従来例と同一部分については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
図１、２において、２０は第１の吸込具であり、２１は、第１の吸込具２０に着脱自在に装着される第２の吸込具であり、第２の吸込具２１は、吸気経路８の一部を形成する延長管５に着脱自在に接続されている。第１の吸込具２０には、従来同様に回転ブラシ１０と、回転ブラシ１０を駆動する電動機１１を内蔵しており、電動機１１には、吸気経路８に設けられた電力線１２から第２の吸込具２１を経由して電力が供給される。
【００２５】
２２は、操作手段４にて設定された電力を電動送風機２に供給するとともに、回転ブラシ１０が所定の回転数で回転するよう電動機１１に電力を供給して制御する制御手段である。
【００２６】
図３に電動機１１への電力供給制御の経路の回路構成図を示すが、図３に示すように、制御手段２２は、その判断部をマイクロコンピュータ２６で構成し、電動機１１への電力供給量をマイクロコンピュータ２６から送信されるトリガ信号により、電動機１１の駆動手段となる双方向性サイリスタ２７で制御を行う。
【００２７】
マイクロコンピュータ２６は、電動機１１を位相制御しており、双方向性サイリスタ２７のトリガタイミングを、電源のゼロクロスに対して変えることで、電動機１１への供給電力を変化させることができ、電動送風機２に対しても同様の制御を行っている。
【００２８】
２３は、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の使用状態や接続状態を検出する状態検出手段であり、図３に示すように、検出部を第１の吸込具２０に内蔵され電動機１１に並列に接続された抵抗ｒ２、ｒ３と、第２の吸込具２１に内蔵した抵抗ｒ１で構成し、判断部として、マイクロコンピュータ２６を用い、第１の吸込具２０と第２の吸込具２１の状態によって決まる、ｒ１、ｒ２、ｒ３の合成抵抗と、抵抗ＲとでＶｄｄを分割してマイクロコンピュータ２６に印加される信号電圧Ｖ１により、マイクロコンピュータ２６が、第１の吸込具２０と、第２の吸込具２１の状態を判断する。
【００２９】
第１の吸込具２０は、電動機１１に直列に接続された接触スイッチ２８を備え、第１の吸込具２０が床面などの被清掃物に接触していればオンし、接触していなければオフ構成となっており、被清掃物への接触が無ければ、電動機１１への電力供給を強制的に遮断するようになっており、抵抗ｒ３は、接触スイッチ２８より電動機１１側に、抵抗ｒ２は、接触スイッチ２８より反電動機１１側に配置されている。
【００３０】
２４は、電動機１１の回転によって誘起される起電力を検出する起電力検出手段であり、検出部は、状態検出手段２３の検出部と兼ね、その判断をマイクロコンピュータ２６にて行う。
【００３１】
２５は、通常は、集塵室６への塵埃の蓄積が満杯であることを報知する満杯報知手段として機能し、回転ブラシ１０の回転、停止の設定が切り換わったことを報知する機能を兼ね備えたＬＥＤで構成した報知手段であり、２９は動作モード時に回転ブラシ１０を回転させるか、させないかの情報を記憶しておく不揮発性の記憶装置である。
【００３２】
また、マイクロコンピュータ２６の片側と電力線１２の片側のラインを共通の構成とすることにより、本体１とホース３の接続部は電気的に３本のラインで接続され、ホース３から延長管５、電動機１１までは、電力線１２の２本のラインのみで構成されている。
【００３３】
操作手段４は、図３に示すように、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の複数のスイッチを有し、各々のスイッチを押されたときのＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の合成抵抗値と、本体１側に配置された抵抗Ｒ０とでＶｄｄを分割してマイクロコンピュータ２６に印加される信号電圧Ｖ２により、マイクロコンピュータ２６が押されたスイッチを認識するようになっている。
【００３４】
本実施の形態においては、ＳＷ１を停止スイッチとし、ＳＷ２とＳＷ３を、電動送風機２と回転ブラシ１０を夫々動作させる動作モードへ移行させるスイッチとする。
【００３５】
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、作用を説明する。
【００３６】
操作手段４のスイッチＳＷ２、またはスイッチＳＷ３を操作すると、動作モードとなり、制御手段２２によって、電動送風機２へ電力が供給されて動作を開始する。制御手段２２は記憶装置２９に記憶された情報を取り込み、この時、電動機１１は、記憶装置２９に記憶された設定で制御される。動作モードにおいて、停止スイッチＳＷ１を操作すると、制御手段２２は停止モードへの移行指示と判断して、停止モード、つまり、電動送風機２、電動機１１共に電力供給を停止する。
【００３７】
停止モードにおいて、停止スイッチＳＷ１を操作すると、制御手段２２は、動作モードにおいての回転ブラシ１０の動作、非動作の切り換え指示であると判断して、現在、記憶装置２９から取り込んでいる電動機１１の動作設定とは逆の設定に切り換え、記憶装置２９の記憶情報を切り換えた後の情報に更新する。
【００３８】
これにより、回転ブラシ１０の動作切り換え用のスイッチを設けることなく、回転ブラシ１０の動作設定を切り換えることができるとともに、清掃する環境が日々変わらない一般の状況においては、清掃する毎に回転ブラシ１０の動作の切り換えを行う必要がなく、使い勝手が向上する。
【００３９】
また、回転ブラシ１０の動作設定が切り換わった時に、満杯報知手段を兼ねた報知手段２５を、回転ブラシ１０が動作する設定に切り換わった時には１秒間の点灯、停止する設定値に切り換わった時には、１秒間点灯、１秒間消灯、１秒間点灯を行なうように制御手段２２が制御することにより、停止モードで、回転ブラシ１０の動作が確認できない状況でも、どちらの設定に切り換わったのか、使用者が容易に認識することが出来、しかも、専用の報知手段を必要としないので、簡単な構成で実現できる。
【００４０】
動作モードにおいて、回転ブラシ１０が動作する設定になっている場合、電動機１１に電力が供給されている時は、図４に示すように、マイクロコンピュータ２６は、双方向性サイリスタ２７に対し、ゼロクロスから所定時間遅れたタイミングでトリガオンし、次のゼロクロスの前でトリガオフする位相制御を行っている。双方向性サイリスタ２７がトリガオフしている時は、電動機１１への電力供給は、一時的に遮断されるため、電動機１１のインピーダンスを無視することができ、表１の（式１）〜（式４）に示すように、信号電圧Ｖ１はＧＮＤに対して、Ｖｄｄを、ｒ１、ｒ２、ｒ３の合成抵抗と、Ｒとで分割した電圧が印加される。
【００４１】
【表１】
【００４２】
従って、マイクロコンピュータ２６は、図４に示すように、双方向性サイリスタ２７がトリガオフしている、ゼロクロスから所定の時間経過したタイミングＴ１にて信号電圧Ｖ１を判断することにより、第１の吸込具２０と第２の吸込具２１の使用状態、接続状態を判断することができる。
【００４３】
状態としては、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１共に吸気経路８上に接続され、かつ被清掃物に接触している状態と接触していない状態、第２の吸込具２１のみが吸気経路８上に接続されている状態、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１共に吸気経路８上に接続されていない状態の４つの状態を識別することができる。
【００４４】
通常、電動機１１に印加される電圧Ｅは、流れる電流をＩ、電動機１１の内部抵抗をＲａとすると、
【００４５】
【数１】
【００４６】
となる。Ｅｃは電動機１１が回転することによって発生する逆起電力であり、
【００４７】
【数２】
【００４８】
となる。
【００４９】
双方向性サイリスタ２７がトリガオフしている時は、電流Ｉは０であるが、回転ブラシ１０は回転しているので、電動機１１は起電力を発生しており、
【００５０】
【数３】
【００５１】
となり、電動機１１にはＥｃの起電力が発生している。
【００５２】
接触スイッチ２８がオンしていれば、抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３の合成抵抗値、
【００５３】
【数４】
【００５４】
に対して、Ｅｃが影響して流れる電流Ｉｃ分だけ、回転ブラシ１０の回転が停止している時にｒｃに流れる電流にオンされ、信号電圧Ｖ１には、Ｅｃの影響を受けたレベルの電圧が現れる。
【００５５】
この時、使用者が清掃を行う動作として、第２の吸込具２１が装着された第１の吸込具２０を被清掃面上を移動させると、回転ブラシ１０は被清掃面から機械的な負荷を受けるが、電動機１１に電力を供給して、回転力が発生しているため、回転ブラシ１０と電動機１１の回転数は、あまり影響を受けず、信号電圧Ｖ１は、使用者の動作に対して比較的安定したレベルを維持し、状態検出手段２３は、高精度に状態を検出することができる。
【００５６】
しかしながら、電動機１１への電力を完全に停止した状態で、使用者が第２の吸込具２１が装着された第１の吸込具２０を床面上で操作すると、その動作に応じて回転部ブラシ１０が回転し、それに連結された電動機１１も回転する．このため、図５に示すように、状態検出手段２３の検出部に起電力Ｅｃの影響を受けたノイズが信号電圧Ｖ１に重畳し、第１の吸込具２０が被清掃面に接触していても、マイクロコンピュータ２６は、あたかも、第１の吸込具２０が、被清掃面から離れた、もしくは、第１の吸込具２０または、第２の吸込具２１が吸気経路８から外されたと誤認識してしまう。しかも、式６に示すように、起電力のレベルは回転数、つまり回転ブラシ１０の回転数に比例するため、使用者の第１の吸込具２０の操作方法によって、ノイズの重畳の仕方が変わってくる。
【００５７】
そこで、本実施の形態では、マイクロコンピュータ２６は、図６に示すように、電動機１１に電力を供給していない時は、前述したゼロクロスから所定のタイミングＴ１で信号電圧Ｖ１のレベルを確認した後、更に、所定のタイミングＴ２でも信号電圧Ｖ１のレベルの確認を行う。タイミングＴ１でのレベルとタイミングＴ２でのレベルが同じであれば、一時情報として起電力によるノイズが重畳していないと判断し、レベルが異なればノイズが重畳していると判断する。この確認をゼロクロス毎に所定回数行い、ノイズが重畳している一時情報の回数が所定回数以上であれば、電動機１１による起電力が発生しているという情報を確定する。
【００５８】
マイクロコンピュータ２６は、起電力が発生しているという情報を確定すると、タイミングＴ１で検出した第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の状態情報がどの状態であっても、第１の吸込具２０と第２の吸込具２１が吸気経路８上に装着され、かつ、被清掃面に接触している状態へと補正し、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の状態情報を確定する。
【００５９】
回転ブラシ１０と電動機１１は、第１の吸込具２０に設けられており、かつ、起電力をＶ１で検出できる状態は、第１の吸込具２０と第２の吸込具２１が吸気経路８上に装着され、かつ、被清掃面に接触している状態しかあり得ないため、この補正が有効となる。第１の吸込具２０が被清掃面から離れる等上記以外の状態では、Ｖ１には起電力によるノイズが重畳してこないので、電動機１１への電力供給を停止している状態では、タイミングＴ１とタイミングＴ２とのレベルが等しくなり、起電力が発生しているという情報を確定する必要は無く、また、タイミングＴ１でのレベルのみで、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の状態を検出することができる。
【００６０】
従って、回転ブラシ１０の回転が停止していても、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の４つの状態を高精度に検出することができ、しかも、その状態を本体１内のマイクロコンピュータ２６に送信するのに専用の信号線を設ける必要がないので、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１、吸気経路８の構成を複雑にすることなく実現することができる。
【００６１】
また、動作モードにおいては、制御手段２２によって、電動送風機２は位相制御され、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の使用状態に応じて供給する電力を変えるように制御されており、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１が吸気経路８に装着され、被清掃面に接触しているときは、電動送風機２への供給電力を高くして清掃能力を向上し、接触していないときは清掃状態ではないので、供給電力を低下させて省エネを図る。
【００６２】
また、吸気経路８に、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の何れも装着されていない時は、再び供給電力を高くするようにし、第２の吸込具２１のみが吸気経路８に装着されている時には、更に供給電力を上げて第２の吸込具２１の清掃能力を高めるようにする。以上のように、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の使用状態に応じて電動送風機２を制御することにより、それぞれの状態での清掃能力を向上させることができる。
【００６３】
更に、回転ブラシ１０が停止設定の状態での動作モード時に、マイクロコンピュータ２６に入力される信号電圧Ｖ１が、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１が吸気経路８に装着され、被清掃面に接触していない状態が確定し、かつ、信号電圧Ｖ２が、電動機１１による起電力が発生していない状態が確定していれば、使用者によって第１の吸込具２０は被清掃面に接触しているが、清掃のための操作をしていないので、制御手段２２が電動送風機２への供給電力を低下させることにより、更に省エネを向上することができる。
【００６４】
（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施の形態における電気掃除機の制御のブロック図を示すものである。なお、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
図７において、上記第１の実施の形態と異なるのは、動作モードにおいて回転ブラシ１０が停止設定である時に、起電力を検出しない構成を取っており、任意の周期もしくは一定周期ｔで一時的に電動機１１に電力を供給する一時供給手段３０と、第１の吸込具２０の被清掃面への接触、非接触を検出する第１の状態検出手段３１と、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１共に装着され被清掃面とは非接触か、また、吸気経路８上に第２の吸込具２１のみが装着されているか、または、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１共に接続されていないかの状態を検出する第２の状態検出手段３２と、第１の状態検出手段３１と第２の状態検出手段の検出結果より、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の状態を確定、判断する判断手段３３を設けた点である。
【００６６】
第２の状態検出手段３２は、第１の実施の形態の状態検出手段２３と同様の構成で、判断部をマイクロコンピュータ２６に有しており、第１の状態検出手段３１は、その検出部を図３に示すホース３内に設けた抵抗ｒで構成し、判断部をマイクロコンピュータ２６に有する。
【００６７】
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、作用を説明する。
【００６８】
動作モードにおいて、回転ブラシ１０の動作を停止する設定を選択されていると、第１の実施の形態でも説明したように、使用者の操作する第１の吸込具２０の動作に応じて、信号電圧Ｖ１に起電力によるノイズが重畳してくる。しかし、これは、第１の吸込具２０の接触スイッチ２８がオンしている状態、つまり、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１が共に吸気経路８上に装着され、かつ、被清掃面に接触している状態のみ、発生する現象である。
【００６９】
マイクロコンピュータ２６は、信号電圧Ｖ２に入力される波形に対し、図８に示すように、電動機１１をトリガオンするタイミングＴ４より前のタイミングＴ３で、操作手段４での操作状態を判断し、タイミングＴ４以降のタイミングＴ５で、第１の状態検出手段３１としての判断を行うことにより、本実施の形態においても、第１の状態検出手段３１、第２の状態検出手段３２の各々のための専用の信号線を設けることなく実現することができる。
【００７０】
図３において、抵抗ｒの値を抵抗値の小さな数Ωのもので構成し、流れる電流Ｉが０〜約１Ａになる電動機１１で構成しているとする。電動機１１がトリガオンしていない時は、信号電圧Ｖ２は、Ｖｄｄを操作手段４の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の合成抵抗と、Ｒ０を分割した電圧となり、例えば、スイッチＳＷ２を押されているとすると、
【００７１】
【数５】
【００７２】
となる。この時電力線１２に流れる電流は微少であり、ｒ＜＜Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４とすることにより、抵抗ｒは無視することができる。
【００７３】
これにより、タイミングＴ３で判断することにより、電動機１１の動作に関わらず、操作手段４の操作状況を判断することができる。
【００７４】
電動機１１がトリガオンしていると電流Ｉが流れているので、抵抗ｒの両端にはｒ×Ｉの電圧降下が発生する。抵抗ｒと電動機１１の構成により、この電圧降下は数Ｖとなり、前述した操作手段４の信号電圧に重畳されて、無視できないレベルでＶ２に現れる（図８のＴ５参照）。電流Ｉは、回転ブラシ１０が受ける機械的負荷による負荷電流に大きく左右されるため、電動機１１の起電力にはほとんど影響を受けない。また、第１の吸込具２０が被清掃面から離れ、接触スイッチ２８がオフすると電流Ｉは流れなくなるので、第１の状態検出手段３１の判断部は、タイミングＴ５でのＶ２のレベルが所定のレベルより高ければ、第１の吸込具２０が被清掃面に接触しており、低ければ、接触していないと判断することができる。
【００７５】
一時供給手段３０は、制御手段２２より、動作モードであり、且つ回転ブラシ１０の停止設定であるという情報を受け取ると、電源周波数の半周期を１つの単位として、所定の周期ｔに１回、双方向性サイリスタ２７をトリガオンし、電動機１１に一時的に電力を供給する。この時、周期ｔとトリガオンする位相制御のタイミングは、回転ブラシ１０が回転しない、もしくは、ほとんど回転しない程度のものになるよう設定している。第１の状態検出手段３１は、一時的に供給された電力に対してＶ２のレベルを監視する。
【００７６】
また、第２の状態検出手段３２は、第１の実施の形態の状態検出手段２３と同様の判断を行う。
【００７７】
判断手段３３は、第１の状態検出手段３１と第２の状態検出手段３２の状態情報を受け取り、第１の状態検出手段３１の情報を優先して判断を行う。つまり、第１の状態検出手段３１の状態情報が被清掃面への接触している状態であれば、状態の確定情報とし、接触していない状態であれば、第２の状態検出手段３２の状態情報を確定情報とする。
【００７８】
これにより、電動機１１の発生する起電力とは無関係に、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の状態を検出できるので、高精度な制御が可能となる。
【００７９】
尚、本実施の形態において、電動機１１に流れる電流を０Ｖ〜約１Ａとし、抵抗ｒを数Ωとしたが、電動機１１の電流に応じて、Ｖ２に重畳する電圧が、所望の電圧となるよう抵抗ｒを構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、回転ブラシを停止していても、吸込具の使用状態を正確に判断し、その吸込具の使用状態に最適な清掃を行うことができるもので、電動機等の電気負荷を有する吸込具等のアタッチメントを使用する各種機器に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体斜視図
【図２】同電気掃除機の制御のブロック図
【図３】同電気掃除機の電動機への電力供給配線図
【図４】同電気掃除機の吸込具の状態信号説明図
【図５】同吸込具の起電力発生時の状態信号説明図
【図６】同起電力の検出説明図
【図７】本発明の実施の形態２における電気掃除機の制御のブロック図
【図８】同電気掃除機の吸込具の被清掃物への接触検出説明図
【図９】従来の電気掃除機の全体斜視図
【符号の説明】
【００８２】
１ 本体
２ 電動送風機
３ ホース
４ 操作手段
５ 延長管
８ 吸気経路
１０ 回転ブラシ
１１ 電動機
２０ 第１の吸込具（吸込具）
２１ 第２の吸込具（吸込具）
２３ 状態検出手段
２６ マイクロコンピュータ
２７ 双方向性サイリスタ（駆動手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般家庭用、業務用の電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９に従来の電気掃除機の概略構成図を示す。
【０００３】
図９において、１は電気掃除機本体（以下「本体１」という）であり、２は本体１に内蔵され吸い込み力を発生する電動送風機であり、３は電動送風機２の異なった電力での動作モードを切り換える操作手段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６は、本体１に設けた吸気口７を介して接続され、集塵室６とホース３、または、集塵室６とホース３と延長管５で吸気経路８を形成している。
【０００４】
９は床面に接して床面の塵埃等を吸引するための吸込具であり、床面の塵埃を掻き上げる回転ブラシ１０と、回転ブラシ１０を回転駆動する電動機１１を内蔵している。
【０００５】
吸気経路８には、本体１から電動機１１へ電力を供給する電力線１２が２本配置されており、本体１に設けた制御手段（図示せず）は、操作手段４にて設定されるモードに応じて電動送風機２と電動機１１の供給電力を制御する。また、ホース３には集塵室６に蓄積された塵埃が満杯になると報知する塵埃満杯報知手段１３が設けられている。
【０００６】
上記のように構成された電気掃除機は、使用者が操作手段４を操作して電動送風機２と電動機１１に電力を供給し、停止モードから動作モードへ移行すると、吸込具９から吸引された塵埃が、吸気経路８を経由して集塵室６に蓄積される。
【０００７】
従来、この種の電気掃除機においては、吸込具９の離床、または着床の状態を検出する抵抗で構成された吸込具離床検出部（図示せず）を設け、前記吸込具離床検出部からの検出信号を電力線１２を介して本体１に伝達し、前記検出信号に応じて電動送風機２の電力を制御するようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、吸込具９の吸気経路８への装着状態を専用のスイッチを設けて検出し、装着時に、電動送風機２の電力を減少させるようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−１６４３９９号公報
【特許文献２】特許第３２８５０２８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、従来の電気掃除機の構成では、電動機１１がオフした状態で、使用者が吸込具９を操作すると、回転ブラシ１０が床面との接触によって回転し、それにより電動機１１が発電機となって起電力が発生するので、特に特許文献１に示されるような構成では、前記起電力がノイズとなって検出信号に重畳し、吸込具９の離床、着床の状態を正確に検出できなくなる。そのため、吸込具９の状態を検出する場合は、回転ブラシを停止することが出来ず、また、特許文献２の構成においては、吸込具９の状態を検出するための専用の信号線を追加しなくてはならず、吸気経路８の構成が複雑になってしまうという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、複雑な構成をとることなく、回転ブラシが停止している時でも、吸込具の状態を高精度に検出し、吸込具の状態に合わせた清掃ができる使い勝手の良い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、吸引風を発生する電動送風機を内蔵する本体と、前記電動送風機と連通する吸気経路に着脱自在に接続される吸込具と、前記吸込具に設けられ電動機で回転駆動される回転ブラシと、前記電動機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の停止時に前記吸込具の被清掃面との接触状態及び前記吸気経路との着脱状態を検出する状態検出手段とを備えたもので、駆動手段が停止している時に吸込具の操作により発生する起電力の影響を受けることなく、吸込具の接続状態や床との接触状態などの状態判定ができるので、その状態に適した清掃運転を行なうことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の電気掃除機は、複雑な構成を取ることなく、回転ブラシを停止していても、吸込具の状態に応じて最適な清掃を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
第１の発明は、吸引風を発生する電動送風機を内蔵する本体と、前記電動送風機と連通する吸気経路に着脱自在に接続される吸込具と、前記吸込具に設けられ電動機で回転駆動される回転ブラシと、前記電動機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の停止時に前記吸込具の被清掃面との接触状態及び前記吸気経路との着脱状態を検出する状態検出手段とを備えたもので、駆動手段が停止している時に吸込具の操作により発生する起電力の影響を受けることなく、吸込具の接続状態や床との接触状態などの状態判定ができるので、その状態に適した清掃運転を行なうことができる。
【００１４】
第２の発明は、特に、第１の発明の電動機の起電力を検出する起電力検出手段を設け、状態検出手段は、前記起電力検出手段の検出結果に応じて補正をかけた結果を出力するようにしたもので、前記状態検出手段は、前記起電力検出手段の検出結果が起電力無しであれば、検出した状態をそのまま出力し、起電力が有る場合は、吸込具が被清掃物に接している状態を出力することにより、起電力の有無に応じて前記吸込具の状態を検出でき、回転ブラシが停止しているときも、吸込具の状態に応じた精度良い検出ができる。
【００１５】
第３の発明は、特に、第１の発明の状態検出手段を、吸込具の被清掃面との接触状態を検出する第１の状態検出手段と、前記接触状態以外の他の状態を検出する第２の状態検出手段で構成し、前記第１の状態検出手段と前記第２の状態検出手段の検出結果より前記吸込具の状態を判断する判断手段と、任意のあるいは所定のタイミングで所定時間、電動機に電力を供給する一時供給手段を有し、前記第１の状態検出手段は、前記一時供給手段が前記電動機へ電力を供給するタイミングで前記電動機の負荷電流より前記吸込具の状態を検出するようにしたもので、前記一時供給手段が、定期的に、回転ブラシが回転しない程度の微少な電力を前記電動機に供給すると共に前記第１の状態検出手段にタイミング情報を出力し、前記第１の状態検出手段は、そのタイミングを受け取ると、負荷電流が、所定の値より高ければ前記回転ブラシに負荷がかかっており、前記吸込具が、被清掃面に接している情報を出力し、低ければ被清掃面に接していないという情報を前記判断手段に出力し、前記判断手段においては、前記第１の状態検出手段の検出する前記吸込具が被清掃面に接しているという情報を優先して、前記吸込具の状態を判断することにより、前記回転ブラシの回転停止時の起電力の影響を受けることなく、前記吸込具の状態を検出することができる。
【００１６】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明の吸込具を、主に床面を清掃する第１の吸込具と、前記第１の吸込具に着脱自在に装着されると共に吸気経路に着脱自在に接続される第２の吸込具とで構成し、状態検出手段で、前記第１の吸込具と前記第２の吸込具との着脱状態をも検出するようにしたもので、回転ブラシが停止している時でも、前記第１の吸込具の離床状態、着床状態、前記第２の吸込具のみが吸気経路上に装着された状態、前記吸気経路上に前記第１の吸込具・前記第２の吸込具共に無い場合の４つの状態を精度良く検出することができる。
【００１７】
第５の発明は、特に、第１〜４のいずれか１つの発明の状態検出手段を、吸込具の状態を検出する検出部と前記状態を判断する判断部で構成し、前記判断部を本体に設け、電動機に電源を供給する電力線を吸気経路上に配置し、前記検出部による検出情報を、前記電力線を介して前記判断部に伝達するようにしたもので、状態を検出するための専用の信号線を設ける必要が無く、吸込具の状態を検出、判断でき、複雑な構成にすることなく実現することができる。
【００１８】
第６の発明は、特に、第１〜５のいずれか１つの発明の状態検出手段の検出結果に応じて前記電動送風機への供給電力を変えるようにしたもので、回転ブラシが停止している状態でも、電動機の起電力によって発生する状態検出手段の誤検出による電動送風機の電力変化を発生させることなく、高精度な制御を行うことができる。
【００１９】
第７の発明は、特に、第２〜６のいずれか１つの発明の起電力検出手段が電動機の起電力を検出しない時は、電動送風機への供給電力を低下させるようにしたもので、前記制御手段は、前記起電力検出手段が起電力を検出していない時は、使用者が、吸込具を操作していない、つまり清掃が中断されていると判断して前記電動送風機への電力を低下させ、無駄な電力を省き、逆起電力が検出されていれば、前記吸込具が操作されていると判断して、前記電動送風機への電力を上昇させることにより、清掃時にのみ必要な吸引力を確保することができ、使い勝手と省エネ性を向上することができる。
【００２０】
第８の発明は、特に、第７の発明の吸込具が吸気経路に接続されている時のみ、電動送風機への供給電力を低下させるようにしたもので、前記吸込具が前記吸気経路上に装着されていない時の雑音等による前記制御手段の誤動作を防ぎ、制御精度を向上することができる。
【００２１】
第９の発明は、第１〜８のいずれか１つの発明の電動送風機と電動機の動作モードを設定する操作手段と、前記電動送風機への供給電力が異なる、もしくは、前記電動機の回転数が異なる複数の動作モードを有して前記電動送風機と前記電動機を制御する制御手段を設け、前記電動送風機と前記電動機が停止する停止モードの時に、前記動作モードで前記回転ブラシを回転させるか、または停止させるかを設定する設定手段を有するもので、前記制御手段は、動作モードへの移行を受け付ける操作手段の操作とは異なった操作を行われたときに、前記動作モードで前記回転ブラシを回転させるか、または停止させるかを設定することにより、前記設定手段を前記モードを設定する前記操作手段とを兼ねることができ、専用の手段を設けることなく、前記回転ブラシの設定が行える。
【００２２】
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。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の全体斜視図であり、図２は、同電気掃除機の制御のブロック図である。なお、上記従来例と同一部分については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００２４】
図１、２において、２０は第１の吸込具であり、２１は、第１の吸込具２０に着脱自在に装着される第２の吸込具であり、第２の吸込具２１は、吸気経路８の一部を形成する延長管５に着脱自在に接続されている。第１の吸込具２０には、従来同様に回転ブラシ１０と、回転ブラシ１０を駆動する電動機１１を内蔵しており、電動機１１には、吸気経路８に設けられた電力線１２から第２の吸込具２１を経由して電力が供給される。
【００２５】
２２は、操作手段４にて設定された電力を電動送風機２に供給するとともに、回転ブラシ１０が所定の回転数で回転するよう電動機１１に電力を供給して制御する制御手段である。
【００２６】
図３に電動機１１への電力供給制御の経路の回路構成図を示すが、図３に示すように、制御手段２２は、その判断部をマイクロコンピュータ２６で構成し、電動機１１への電力供給量をマイクロコンピュータ２６から送信されるトリガ信号により、電動機１１の駆動手段となる双方向性サイリスタ２７で制御を行う。
【００２７】
マイクロコンピュータ２６は、電動機１１を位相制御しており、双方向性サイリスタ２７のトリガタイミングを、電源のゼロクロスに対して変えることで、電動機１１への供給電力を変化させることができ、電動送風機２に対しても同様の制御を行っている。
【００２８】
２３は、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の使用状態や接続状態を検出する状態検出手段であり、図３に示すように、検出部を第１の吸込具２０に内蔵され電動機１１に並列に接続された抵抗ｒ２、ｒ３と、第２の吸込具２１に内蔵した抵抗ｒ１で構成し、判断部として、マイクロコンピュータ２６を用い、第１の吸込具２０と第２の吸込具２１の状態によって決まる、ｒ１、ｒ２、ｒ３の合成抵抗と、抵抗ＲとでＶｄｄを分割してマイクロコンピュータ２６に印加される信号電圧Ｖ１により、マイクロコンピュータ２６が、第１の吸込具２０と、第２の吸込具２１の状態を判断する。
【００２９】
第１の吸込具２０は、電動機１１に直列に接続された接触スイッチ２８を備え、第１の吸込具２０が床面などの被清掃物に接触していればオンし、接触していなければオフ構成となっており、被清掃物への接触が無ければ、電動機１１への電力供給を強制的に遮断するようになっており、抵抗ｒ３は、接触スイッチ２８より電動機１１側に、抵抗ｒ２は、接触スイッチ２８より反電動機１１側に配置されている。
【００３０】
２４は、電動機１１の回転によって誘起される起電力を検出する起電力検出手段であり、検出部は、状態検出手段２３の検出部と兼ね、その判断をマイクロコンピュータ２６にて行う。
【００３１】
２５は、通常は、集塵室６への塵埃の蓄積が満杯であることを報知する満杯報知手段として機能し、回転ブラシ１０の回転、停止の設定が切り換わったことを報知する機能を兼ね備えたＬＥＤで構成した報知手段であり、２９は動作モード時に回転ブラシ１０を回転させるか、させないかの情報を記憶しておく不揮発性の記憶装置である。
【００３２】
また、マイクロコンピュータ２６の片側と電力線１２の片側のラインを共通の構成とすることにより、本体１とホース３の接続部は電気的に３本のラインで接続され、ホース３から延長管５、電動機１１までは、電力線１２の２本のラインのみで構成されている。
【００３３】
操作手段４は、図３に示すように、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の複数のスイッチを有し、各々のスイッチを押されたときのＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の合成抵抗値と、本体１側に配置された抵抗Ｒ０とでＶｄｄを分割してマイクロコンピュータ２６に印加される信号電圧Ｖ２により、マイクロコンピュータ２６が押されたスイッチを認識するようになっている。
【００３４】
本実施の形態においては、ＳＷ１を停止スイッチとし、ＳＷ２とＳＷ３を、電動送風機２と回転ブラシ１０を夫々動作させる動作モードへ移行させるスイッチとする。
【００３５】
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、作用を説明する。
【００３６】
操作手段４のスイッチＳＷ２、またはスイッチＳＷ３を操作すると、動作モードとなり、制御手段２２によって、電動送風機２へ電力が供給されて動作を開始する。制御手段２２は記憶装置２９に記憶された情報を取り込み、この時、電動機１１は、記憶装置２９に記憶された設定で制御される。動作モードにおいて、停止スイッチＳＷ１を操作すると、制御手段２２は停止モードへの移行指示と判断して、停止モード、つまり、電動送風機２、電動機１１共に電力供給を停止する。
【００３７】
停止モードにおいて、停止スイッチＳＷ１を操作すると、制御手段２２は、動作モードにおいての回転ブラシ１０の動作、非動作の切り換え指示であると判断して、現在、記憶装置２９から取り込んでいる電動機１１の動作設定とは逆の設定に切り換え、記憶装置２９の記憶情報を切り換えた後の情報に更新する。
【００３８】
これにより、回転ブラシ１０の動作切り換え用のスイッチを設けることなく、回転ブラシ１０の動作設定を切り換えることができるとともに、清掃する環境が日々変わらない一般の状況においては、清掃する毎に回転ブラシ１０の動作の切り換えを行う必要がなく、使い勝手が向上する。
【００３９】
また、回転ブラシ１０の動作設定が切り換わった時に、満杯報知手段を兼ねた報知手段２５を、回転ブラシ１０が動作する設定に切り換わった時には１秒間の点灯、停止する設定値に切り換わった時には、１秒間点灯、１秒間消灯、１秒間点灯を行なうように制御手段２２が制御することにより、停止モードで、回転ブラシ１０の動作が確認できない状況でも、どちらの設定に切り換わったのか、使用者が容易に認識することが出来、しかも、専用の報知手段を必要としないので、簡単な構成で実現できる。
【００４０】
動作モードにおいて、回転ブラシ１０が動作する設定になっている場合、電動機１１に電力が供給されている時は、図４に示すように、マイクロコンピュータ２６は、双方向性サイリスタ２７に対し、ゼロクロスから所定時間遅れたタイミングでトリガオンし、次のゼロクロスの前でトリガオフする位相制御を行っている。双方向性サイリスタ２７がトリガオフしている時は、電動機１１への電力供給は、一時的に遮断されるため、電動機１１のインピーダンスを無視することができ、表１の（式１）〜（式４）に示すように、信号電圧Ｖ１はＧＮＤに対して、Ｖｄｄを、ｒ１、ｒ２、ｒ３の合成抵抗と、Ｒとで分割した電圧が印加される。
【００４１】
【表１】
【００４２】
従って、マイクロコンピュータ２６は、図４に示すように、双方向性サイリスタ２７がトリガオフしている、ゼロクロスから所定の時間経過したタイミングＴ１にて信号電圧Ｖ１を判断することにより、第１の吸込具２０と第２の吸込具２１の使用状態、接続状態を判断することができる。
【００４３】
状態としては、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１共に吸気経路８上に接続され、かつ被清掃物に接触している状態と接触していない状態、第２の吸込具２１のみが吸気経路８上に接続されている状態、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１共に吸気経路８上に接続されていない状態の４つの状態を識別することができる。
【００４４】
通常、電動機１１に印加される電圧Ｅは、流れる電流をＩ、電動機１１の内部抵抗をＲａとすると、
【００４５】
【数１】
【００４６】
となる。Ｅｃは電動機１１が回転することによって発生する逆起電力であり、
【００４７】
【数２】
【００４８】
となる。
【００４９】
双方向性サイリスタ２７がトリガオフしている時は、電流Ｉは０であるが、回転ブラシ１０は回転しているので、電動機１１は起電力を発生しており、
【００５０】
【数３】
【００５１】
となり、電動機１１にはＥｃの起電力が発生している。
【００５２】
接触スイッチ２８がオンしていれば、抵抗ｒ１、ｒ２、ｒ３の合成抵抗値、
【００５３】
【数４】
【００５４】
に対して、Ｅｃが影響して流れる電流Ｉｃ分だけ、回転ブラシ１０の回転が停止している時にｒｃに流れる電流にオンされ、信号電圧Ｖ１には、Ｅｃの影響を受けたレベルの電圧が現れる。
【００５５】
この時、使用者が清掃を行う動作として、第２の吸込具２１が装着された第１の吸込具２０を被清掃面上を移動させると、回転ブラシ１０は被清掃面から機械的な負荷を受けるが、電動機１１に電力を供給して、回転力が発生しているため、回転ブラシ１０と電動機１１の回転数は、あまり影響を受けず、信号電圧Ｖ１は、使用者の動作に対して比較的安定したレベルを維持し、状態検出手段２３は、高精度に状態を検出することができる。
【００５６】
しかしながら、電動機１１への電力を完全に停止した状態で、使用者が第２の吸込具２１が装着された第１の吸込具２０を床面上で操作すると、その動作に応じて回転部ブラシ１０が回転し、それに連結された電動機１１も回転する．このため、図５に示すように、状態検出手段２３の検出部に起電力Ｅｃの影響を受けたノイズが信号電圧Ｖ１に重畳し、第１の吸込具２０が被清掃面に接触していても、マイクロコンピュータ２６は、あたかも、第１の吸込具２０が、被清掃面から離れた、もしくは、第１の吸込具２０または、第２の吸込具２１が吸気経路８から外されたと誤認識してしまう。しかも、式６に示すように、起電力のレベルは回転数、つまり回転ブラシ１０の回転数に比例するため、使用者の第１の吸込具２０の操作方法によって、ノイズの重畳の仕方が変わってくる。
【００５７】
そこで、本実施の形態では、マイクロコンピュータ２６は、図６に示すように、電動機１１に電力を供給していない時は、前述したゼロクロスから所定のタイミングＴ１で信号電圧Ｖ１のレベルを確認した後、更に、所定のタイミングＴ２でも信号電圧Ｖ１のレベルの確認を行う。タイミングＴ１でのレベルとタイミングＴ２でのレベルが同じであれば、一時情報として起電力によるノイズが重畳していないと判断し、レベルが異なればノイズが重畳していると判断する。この確認をゼロクロス毎に所定回数行い、ノイズが重畳している一時情報の回数が所定回数以上であれば、電動機１１による起電力が発生しているという情報を確定する。
【００５８】
マイクロコンピュータ２６は、起電力が発生しているという情報を確定すると、タイミングＴ１で検出した第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の状態情報がどの状態であっても、第１の吸込具２０と第２の吸込具２１が吸気経路８上に装着され、かつ、被清掃面に接触している状態へと補正し、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の状態情報を確定する。
【００５９】
回転ブラシ１０と電動機１１は、第１の吸込具２０に設けられており、かつ、起電力をＶ１で検出できる状態は、第１の吸込具２０と第２の吸込具２１が吸気経路８上に装着され、かつ、被清掃面に接触している状態しかあり得ないため、この補正が有効となる。第１の吸込具２０が被清掃面から離れる等上記以外の状態では、Ｖ１には起電力によるノイズが重畳してこないので、電動機１１への電力供給を停止している状態では、タイミングＴ１とタイミングＴ２とのレベルが等しくなり、起電力が発生しているという情報を確定する必要は無く、また、タイミングＴ１でのレベルのみで、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の状態を検出することができる。
【００６０】
従って、回転ブラシ１０の回転が停止していても、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の４つの状態を高精度に検出することができ、しかも、その状態を本体１内のマイクロコンピュータ２６に送信するのに専用の信号線を設ける必要がないので、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１、吸気経路８の構成を複雑にすることなく実現することができる。
【００６１】
また、動作モードにおいては、制御手段２２によって、電動送風機２は位相制御され、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の使用状態に応じて供給する電力を変えるように制御されており、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１が吸気経路８に装着され、被清掃面に接触しているときは、電動送風機２への供給電力を高くして清掃能力を向上し、接触していないときは清掃状態ではないので、供給電力を低下させて省エネを図る。
【００６２】
また、吸気経路８に、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の何れも装着されていない時は、再び供給電力を高くするようにし、第２の吸込具２１のみが吸気経路８に装着されている時には、更に供給電力を上げて第２の吸込具２１の清掃能力を高めるようにする。以上のように、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の使用状態に応じて電動送風機２を制御することにより、それぞれの状態での清掃能力を向上させることができる。
【００６３】
更に、回転ブラシ１０が停止設定の状態での動作モード時に、マイクロコンピュータ２６に入力される信号電圧Ｖ１が、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１が吸気経路８に装着され、被清掃面に接触していない状態が確定し、かつ、信号電圧Ｖ２が、電動機１１による起電力が発生していない状態が確定していれば、使用者によって第１の吸込具２０は被清掃面に接触しているが、清掃のための操作をしていないので、制御手段２２が電動送風機２への供給電力を低下させることにより、更に省エネを向上することができる。
【００６４】
（実施の形態２）
図７は、本発明の第２の実施の形態における電気掃除機の制御のブロック図を示すものである。なお、上記第１の実施の形態と同一部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
図７において、上記第１の実施の形態と異なるのは、動作モードにおいて回転ブラシ１０が停止設定である時に、起電力を検出しない構成を取っており、任意の周期もしくは一定周期ｔで一時的に電動機１１に電力を供給する一時供給手段３０と、第１の吸込具２０の被清掃面への接触、非接触を検出する第１の状態検出手段３１と、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１共に装着され被清掃面とは非接触か、また、吸気経路８上に第２の吸込具２１のみが装着されているか、または、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１共に接続されていないかの状態を検出する第２の状態検出手段３２と、第１の状態検出手段３１と第２の状態検出手段の検出結果より、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の状態を確定、判断する判断手段３３を設けた点である。
【００６６】
第２の状態検出手段３２は、第１の実施の形態の状態検出手段２３と同様の構成で、判断部をマイクロコンピュータ２６に有しており、第１の状態検出手段３１は、その検出部を図３に示すホース３内に設けた抵抗ｒで構成し、判断部をマイクロコンピュータ２６に有する。
【００６７】
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、作用を説明する。
【００６８】
動作モードにおいて、回転ブラシ１０の動作を停止する設定を選択されていると、第１の実施の形態でも説明したように、使用者の操作する第１の吸込具２０の動作に応じて、信号電圧Ｖ１に起電力によるノイズが重畳してくる。しかし、これは、第１の吸込具２０の接触スイッチ２８がオンしている状態、つまり、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１が共に吸気経路８上に装着され、かつ、被清掃面に接触している状態のみ、発生する現象である。
【００６９】
マイクロコンピュータ２６は、信号電圧Ｖ２に入力される波形に対し、図８に示すように、電動機１１をトリガオンするタイミングＴ４より前のタイミングＴ３で、操作手段４での操作状態を判断し、タイミングＴ４以降のタイミングＴ５で、第１の状態検出手段３１としての判断を行うことにより、本実施の形態においても、第１の状態検出手段３１、第２の状態検出手段３２の各々のための専用の信号線を設けることなく実現することができる。
【００７０】
図３において、抵抗ｒの値を抵抗値の小さな数Ωのもので構成し、流れる電流Ｉが０〜約１Ａになる電動機１１で構成しているとする。電動機１１がトリガオンしていない時は、信号電圧Ｖ２は、Ｖｄｄを操作手段４の抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の合成抵抗と、Ｒ０を分割した電圧となり、例えば、スイッチＳＷ２を押されているとすると、
【００７１】
【数５】
【００７２】
となる。この時電力線１２に流れる電流は微少であり、ｒ＜＜Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４とすることにより、抵抗ｒは無視することができる。
【００７３】
これにより、タイミングＴ３で判断することにより、電動機１１の動作に関わらず、操作手段４の操作状況を判断することができる。
【００７４】
電動機１１がトリガオンしていると電流Ｉが流れているので、抵抗ｒの両端にはｒ×Ｉの電圧降下が発生する。抵抗ｒと電動機１１の構成により、この電圧降下は数Ｖとなり、前述した操作手段４の信号電圧に重畳されて、無視できないレベルでＶ２に現れる（図８のＴ５参照）。電流Ｉは、回転ブラシ１０が受ける機械的負荷による負荷電流に大きく左右されるため、電動機１１の起電力にはほとんど影響を受けない。また、第１の吸込具２０が被清掃面から離れ、接触スイッチ２８がオフすると電流Ｉは流れなくなるので、第１の状態検出手段３１の判断部は、タイミングＴ５でのＶ２のレベルが所定のレベルより高ければ、第１の吸込具２０が被清掃面に接触しており、低ければ、接触していないと判断することができる。
【００７５】
一時供給手段３０は、制御手段２２より、動作モードであり、且つ回転ブラシ１０の停止設定であるという情報を受け取ると、電源周波数の半周期を１つの単位として、所定の周期ｔに１回、双方向性サイリスタ２７をトリガオンし、電動機１１に一時的に電力を供給する。この時、周期ｔとトリガオンする位相制御のタイミングは、回転ブラシ１０が回転しない、もしくは、ほとんど回転しない程度のものになるよう設定している。第１の状態検出手段３１は、一時的に供給された電力に対してＶ２のレベルを監視する。
【００７６】
また、第２の状態検出手段３２は、第１の実施の形態の状態検出手段２３と同様の判断を行う。
【００７７】
判断手段３３は、第１の状態検出手段３１と第２の状態検出手段３２の状態情報を受け取り、第１の状態検出手段３１の情報を優先して判断を行う。つまり、第１の状態検出手段３１の状態情報が被清掃面への接触している状態であれば、状態の確定情報とし、接触していない状態であれば、第２の状態検出手段３２の状態情報を確定情報とする。
【００７８】
これにより、電動機１１の発生する起電力とは無関係に、第１の吸込具２０、第２の吸込具２１の状態を検出できるので、高精度な制御が可能となる。
【００７９】
尚、本実施の形態において、電動機１１に流れる電流を０Ｖ〜約１Ａとし、抵抗ｒを数Ωとしたが、電動機１１の電流に応じて、Ｖ２に重畳する電圧が、所望の電圧となるよう抵抗ｒを構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、回転ブラシを停止していても、吸込具の使用状態を正確に判断し、その吸込具の使用状態に最適な清掃を行うことができるもので、電動機等の電気負荷を有する吸込具等のアタッチメントを使用する各種機器に広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の全体斜視図
【図２】同電気掃除機の制御のブロック図
【図３】同電気掃除機の電動機への電力供給配線図
【図４】同電気掃除機の吸込具の状態信号説明図
【図５】同吸込具の起電力発生時の状態信号説明図
【図６】同起電力の検出説明図
【図７】本発明の実施の形態２における電気掃除機の制御のブロック図
【図８】同電気掃除機の吸込具の被清掃物への接触検出説明図
【図９】従来の電気掃除機の全体斜視図
【符号の説明】
【００８２】
１ 本体
２ 電動送風機
３ ホース
４ 操作手段
５ 延長管
８ 吸気経路
１０ 回転ブラシ
１１ 電動機
２０ 第１の吸込具（吸込具）
２１ 第２の吸込具（吸込具）
２３ 状態検出手段
２６ マイクロコンピュータ
２７ 双方向性サイリスタ（駆動手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸引風を発生する電動送風機を内蔵する本体と、前記電動送風機と連通する吸気経路に着脱自在に接続される吸込具と、前記吸込具に設けられ電動機で回転駆動される回転ブラシと、前記電動機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の停止時に前記吸込具の被清掃面との接触状態及び前記吸気経路との着脱状態を検出する状態検出手段とを備えた電気掃除機。
【請求項２】
電動機の起電力を検出する起電力検出手段を設け、状態検出手段は、前記起電力検出手段の検出結果に応じて補正をかけた結果を出力するようにした請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
状態検出手段を、吸込具の被清掃面との接触状態を検出する第１の状態検出手段と、前記接触状態以外の他の状態を検出する第２の状態検出手段で構成し、前記第１の状態検出手段と前記第２の状態検出手段の検出結果より前記吸込具の状態を判断する判断手段と、任意のあるいは所定のタイミングで所定時間、電動機に電力を供給する一時供給手段を有し、前記第１の状態検出手段は、前記一時供給手段が前記電動機へ電力を供給するタイミングで前記電動機の負荷電流より前記吸込具の状態を検出するようにした請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項４】
吸込具を、主に床面を清掃する第１の吸込具と、前記第１の吸込具に着脱自在に装着されると共に吸気経路に着脱自在に接続される第２の吸込具とで構成し、状態検出手段で、前記第１の吸込具と前記第２の吸込具との着脱状態をも検出するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項５】
状態検出手段を、吸込具の状態を検出する検出部と前記状態を判断する判断部で構成し、前記判断部を本体に設け、電動機に電源を供給する電力線を吸気経路上に配置し、前記検出部による検出情報を、前記電力線を介して前記判断部に伝達するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項６】
状態検出手段の検出結果に応じて前記電動送風機への供給電力を変えるようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項７】
起電力検出手段が電動機の起電力を検出しない時は、電動送風機への供給電力を低下させるようにした請求項２〜６のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項８】
吸込具が吸気経路に接続されている時のみ、電動送風機への供給電力を低下させるようにした請求項７に記載の電気掃除機。
【請求項９】
電動送風機と電動機の動作モードを設定する操作手段と、前記電動送風機への供給電力が異なる、もしくは、前記電動機の回転数が異なる複数の動作モードを有して前記電動送風機と前記電動機を制御する制御手段を設け、前記電動送風機と前記電動機が停止する停止モードの時に、前記動作モードで前記回転ブラシを回転させるか、または停止させるかを設定する設定手段を有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項１】
吸引風を発生する電動送風機を内蔵する本体と、前記電動送風機と連通する吸気経路に着脱自在に接続される吸込具と、前記吸込具に設けられ電動機で回転駆動される回転ブラシと、前記電動機を駆動する駆動手段と、前記駆動手段の停止時に前記吸込具の被清掃面との接触状態及び前記吸気経路との着脱状態を検出する状態検出手段とを備えた電気掃除機。
【請求項２】
電動機の起電力を検出する起電力検出手段を設け、状態検出手段は、前記起電力検出手段の検出結果に応じて補正をかけた結果を出力するようにした請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
状態検出手段を、吸込具の被清掃面との接触状態を検出する第１の状態検出手段と、前記接触状態以外の他の状態を検出する第２の状態検出手段で構成し、前記第１の状態検出手段と前記第２の状態検出手段の検出結果より前記吸込具の状態を判断する判断手段と、任意のあるいは所定のタイミングで所定時間、電動機に電力を供給する一時供給手段を有し、前記第１の状態検出手段は、前記一時供給手段が前記電動機へ電力を供給するタイミングで前記電動機の負荷電流より前記吸込具の状態を検出するようにした請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項４】
吸込具を、主に床面を清掃する第１の吸込具と、前記第１の吸込具に着脱自在に装着されると共に吸気経路に着脱自在に接続される第２の吸込具とで構成し、状態検出手段で、前記第１の吸込具と前記第２の吸込具との着脱状態をも検出するようにした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項５】
状態検出手段を、吸込具の状態を検出する検出部と前記状態を判断する判断部で構成し、前記判断部を本体に設け、電動機に電源を供給する電力線を吸気経路上に配置し、前記検出部による検出情報を、前記電力線を介して前記判断部に伝達するようにした請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項６】
状態検出手段の検出結果に応じて前記電動送風機への供給電力を変えるようにした請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項７】
起電力検出手段が電動機の起電力を検出しない時は、電動送風機への供給電力を低下させるようにした請求項２〜６のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項８】
吸込具が吸気経路に接続されている時のみ、電動送風機への供給電力を低下させるようにした請求項７に記載の電気掃除機。
【請求項９】
電動送風機と電動機の動作モードを設定する操作手段と、前記電動送風機への供給電力が異なる、もしくは、前記電動機の回転数が異なる複数の動作モードを有して前記電動送風機と前記電動機を制御する制御手段を設け、前記電動送風機と前記電動機が停止する停止モードの時に、前記動作モードで前記回転ブラシを回転させるか、または停止させるかを設定する設定手段を有する請求項１〜８のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２５９６１（Ｐ２００６−２５９６１Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０６９１０（Ｐ２００４−２０６９１０）
【出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１４日（２００４．７．１４）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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