專(zhuān)利名稱(chēng)：操作真空吸塵器的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及操作真空吸塵器的一種方法，尤其是涉及根據(jù)被清掃表面或吸塵器的阻塞狀態(tài)操作真空吸塵器使其作最佳運(yùn)行的一種方法及裝置。
在一個(gè)普通的真空吸塵器中，不管被清掃表面的狀態(tài)如何，吸入風(fēng)量的輸入總是恒定的。因此，不能根據(jù)被清掃表面或清掃對(duì)象進(jìn)行最佳控制或進(jìn)行讓使用者感到舒適的控制，因?yàn)槠湮Σ皇沁^(guò)強(qiáng)就是過(guò)弱。
這樣的問(wèn)題可以如此解決，例如根據(jù)待清掃表面的狀態(tài)控制輸入，由此調(diào)節(jié)真空吸塵器的吸入風(fēng)量。作為一種調(diào)節(jié)真空吸塵器吸入風(fēng)量的手段，首先考慮到可變地設(shè)定電動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的驅(qū)動(dòng)方法。一種使用可控硅的相控方法及由變換器作相控的方法作為改變電動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法已經(jīng)是公知的。
在日本專(zhuān)利申請(qǐng)JP-A-59-146632中公開(kāi)的一種吸塵器屬于前者的方法，在其中可以根據(jù)被清掃的各種地板表面的狀態(tài)選擇工作模式。
根據(jù)在日本專(zhuān)利申請(qǐng)JP-A-56-34325中所公開(kāi)的真空吸塵器，可檢測(cè)出吸口被吸附在清掃表面或者過(guò)濾器被阻塞、并且根據(jù)預(yù)定的操作控制規(guī)則(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為控制規(guī)則)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。
上述正式公報(bào)(JP-A-59-146632)公開(kāi)了可以根據(jù)吸入風(fēng)量選擇工作模式。然而，僅是利用相控調(diào)節(jié)輸入來(lái)設(shè)置各種工作模式，而關(guān)于利用改變電動(dòng)風(fēng)機(jī)本身的基本特性進(jìn)行最佳操作則毫無(wú)公開(kāi)。在普通的真空吸塵器中使用交流整流子電機(jī)構(gòu)成電動(dòng)風(fēng)機(jī)，該種電機(jī)具有如圖3所示的串勵(lì)特性。在利用這種電機(jī)作地板表面清掃的情況下，當(dāng)真空吸塵器的吸口被吸附在地板表面上時(shí)，風(fēng)量Q下降及電動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速N增加，并且吸附力更為增大，以致不能進(jìn)行使人舒適的清掃。即使利用相控改變特性使電動(dòng)風(fēng)機(jī)輸入下降，如圖3中虛線所示，在串勵(lì)特性上什么變化也不會(huì)發(fā)生，仍是隨著風(fēng)量Q的下降，轉(zhuǎn)速N增加。其結(jié)果是與上述情況相似地、吸口被吸附在小風(fēng)量側(cè)，并且不能進(jìn)行使人舒適的清掃。
根據(jù)上述JP-A-56-34325的控制系統(tǒng)，按照具有固定功能或增益的預(yù)定控制規(guī)則進(jìn)行控制，例如具有與隨使用條件變化的吸塵器狀態(tài)量(如風(fēng)量、壓力、電流等)的變化量成正比或反比的固定功能或增益的預(yù)定控制規(guī)則。因此當(dāng)條件變化時(shí)，就出現(xiàn)了麻煩。
現(xiàn)在參照

圖12中所示的吸風(fēng)特性曲線描述這種麻煩。在圖12中，橫軸表示吸風(fēng)量Q，而縱軸表示電動(dòng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速N，電功率W、及吸風(fēng)靜壓力H。例如，假定控制規(guī)則設(shè)置在這樣一種模式下。當(dāng)利用吸風(fēng)靜壓力H的增加檢測(cè)到窗簾或類(lèi)似物被吸附在吸口上并且吸塵器被置于接近關(guān)閉的狀態(tài)，轉(zhuǎn)速N或電功率W被控制以減少吸風(fēng)靜壓力H，如圖中虛線所示，由此阻止對(duì)窗簾或類(lèi)似物的吸附。當(dāng)在使用狀態(tài)中吸口吸附在地毯地面上時(shí)，在該狀態(tài)中由于是地毯地面或類(lèi)似物需要有強(qiáng)的吸力，而電動(dòng)風(fēng)機(jī)是以與上述相似的方式控制，使得吸力下降，故此發(fā)生了麻煩，致使不能達(dá)到所需的吸力。
在另一方面，希望適當(dāng)?shù)乜刂莆驮胍艏锤鶕?jù)使用者的習(xí)好或各種使用條件，如使用人員(成人及兒童)之間的體力差別或使用時(shí)間范圍(白天及晚間)適當(dāng)控制。但是，問(wèn)題在于利用在傳統(tǒng)技術(shù)中的單一的控制規(guī)則是不能實(shí)現(xiàn)這樣合適的控制的。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的在于提供一種操作真空吸塵器的方法，其中考慮到上述問(wèn)題根據(jù)被清掃表面或被清掃對(duì)象的狀態(tài)，最佳地控制吸風(fēng)量。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種真空吸塵器，它能夠解決由于使用基于固定控制規(guī)則的傳統(tǒng)技術(shù)的控制系統(tǒng)引起的麻煩，并能夠根據(jù)使用條件、使用者習(xí)好等，利用適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)則控制其運(yùn)行。
這個(gè)主要任務(wù)是利用這樣一種吸塵器來(lái)完成的它具有一個(gè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)及一個(gè)在可變速度下操作電動(dòng)風(fēng)機(jī)的速度控制單元，其中在速度控制單元中預(yù)先存儲(chǔ)了多個(gè)操作控制規(guī)則，在清掃期間始終地檢測(cè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)的負(fù)載電流值，從負(fù)載電流值判斷被清掃表面的狀態(tài)，從預(yù)先存儲(chǔ)在速度控制單元中的操作控制規(guī)則中選擇適合于被判斷的清掃表面的操作控制規(guī)則，并使電動(dòng)風(fēng)機(jī)基于被選擇出的操作控制規(guī)則運(yùn)轉(zhuǎn)。
根據(jù)上述操作方法，該真空吸塵器的電動(dòng)風(fēng)機(jī)負(fù)載電流的波動(dòng)范圍隨清掃表面狀態(tài)、對(duì)象的特征及過(guò)濾器的阻塞程度而變化，因而就能從負(fù)載電流的波動(dòng)范圍檢測(cè)出清掃表面或類(lèi)似物的表面狀態(tài)或阻塞狀態(tài)。
因此，按照使電動(dòng)風(fēng)機(jī)性能適合于在阻塞狀態(tài)檢測(cè)中測(cè)得的清掃表面或類(lèi)似物狀態(tài)的操作控制規(guī)則操作電動(dòng)風(fēng)機(jī)，就能夠?qū)τ诟鞣N不同狀態(tài)中的清掃進(jìn)行最佳控制。
此外，另一個(gè)目的是利用這樣的一種真空吸塵器來(lái)完成的它具有一個(gè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)，用于在負(fù)吸入壓力時(shí)通過(guò)一個(gè)吸口將灰塵收集到灰塵收集器中;及用于控制電動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的風(fēng)機(jī)控制裝置，其中真空吸塵器包括用于產(chǎn)生確定吸塵器各種狀態(tài)量相互關(guān)系的控制規(guī)則的多個(gè)控制規(guī)則產(chǎn)生裝置，用于選擇控制規(guī)則產(chǎn)生裝置中一個(gè)的轉(zhuǎn)換裝置;及信號(hào)處理裝置，它用于將控制量輸出給風(fēng)機(jī)控制裝置，以使得吸塵器的被檢測(cè)狀態(tài)量與基于由轉(zhuǎn)換裝置選擇的控制規(guī)則的目標(biāo)值相一致。
利用上述結(jié)構(gòu)，當(dāng)使用時(shí)，利用轉(zhuǎn)換裝置選擇相應(yīng)于使用條件、習(xí)好的控制規(guī)則的控制規(guī)則發(fā)生裝置。于是吸塵器的操作狀態(tài)量(風(fēng)量、壓力、電流、轉(zhuǎn)速等)能根據(jù)控制規(guī)則自動(dòng)地被調(diào)節(jié)，以及能根據(jù)使用條件和習(xí)好實(shí)現(xiàn)對(duì)吸風(fēng)性能或噪音的控制。當(dāng)使用條件變化時(shí)，例如從地毯上變化到窗簾或類(lèi)似物上時(shí)，吸塵器能夠利用轉(zhuǎn)換操作規(guī)則產(chǎn)生裝置很容易地應(yīng)付這種變化。因而在傳統(tǒng)技術(shù)中的這個(gè)困難就被克服了。
附圖為圖1表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的真空吸塵器驅(qū)動(dòng)裝置的控制框圖;
圖2表示一個(gè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)主要控制部分的框圖;
圖3電動(dòng)風(fēng)機(jī)的運(yùn)行曲線圖;
圖4A及4B取決于被清掃表面狀態(tài)的電動(dòng)風(fēng)機(jī)負(fù)載電流的變化狀態(tài)圖;
圖5至9相應(yīng)于不同的操作控制規(guī)則的電動(dòng)風(fēng)機(jī)特性曲線圖;
圖10本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的主要部分的方框布置圖;
圖11圖10的實(shí)施例的總體布置圖;
圖12至15表示相應(yīng)于圖10中實(shí)施例控制規(guī)則的目標(biāo)值函數(shù)的曲線圖;
圖16表示圖10實(shí)施例中信號(hào)處理裝置處理過(guò)程的流程圖;
圖17圖10實(shí)施例中轉(zhuǎn)換裝置的外觀圖;
圖18表示轉(zhuǎn)換裝置一種改型的外觀圖;
圖19本發(fā)明另一實(shí)施例中使用部分的方框布置圖;及圖20圖19中實(shí)施例的主要部分的外觀圖。
以下將參照?qǐng)D1至9描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例在一般的真空吸塵器中，通常主要使用交流整流子電機(jī)作為電動(dòng)風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)。近年來(lái)常常采用具有相控單元的變速控制系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)高的旋轉(zhuǎn)速度、及根據(jù)被清掃的表面種類(lèi)(地板、稻草席、地毯等)調(diào)節(jié)抽氣的功率。作為另一種起調(diào)速控制作用的措施，是由一個(gè)變換器控制單元與無(wú)刷直流電機(jī)、一個(gè)感應(yīng)電機(jī)、一個(gè)電抗電機(jī)、或一個(gè)磁滯電機(jī)組合形成的一個(gè)公知系統(tǒng)。在以下將要說(shuō)明的本發(fā)明是使用變換器控制單元與無(wú)刷直流電機(jī)組合的變速控制系統(tǒng)。
圖1是控制單元示意的布置方框圖。圖2是一個(gè)控制電路。
在圖2中，標(biāo)號(hào)1表示一個(gè)變換器控制單元，而標(biāo)號(hào)2表示一個(gè)交流電源。該交流電源2被整流器3整流并被電容器4平波，并將一直流電壓Ed供給一變換器5。該變換器5是包括晶體三極管TR1至TR6及與它們連接的續(xù)流二極管D1至D6的一種120°供流型變換器。在直流電壓Ed正電位側(cè)的晶體管TR1至TR3的供電流時(shí)間周期(120°電角度)中采用脈寬調(diào)制并實(shí)行斬波工作，由此控制交流輸出電壓。電阻R1連接在晶體管TR4至TR6的公共發(fā)射極端及續(xù)流二極管D4至D6的公共陽(yáng)極端之間。
一個(gè)無(wú)刷直流電機(jī)6具有由二極永磁鐵組成的轉(zhuǎn)子R及電樞繞組U、V及W。通過(guò)繞組U、V及W的負(fù)載電流Id能以電阻R1上的壓降形式被檢測(cè)出來(lái)。
控制電機(jī)6轉(zhuǎn)速的控制電路包括一個(gè)微計(jì)算機(jī)7;一個(gè)磁極位置檢測(cè)電路11，它利用接收來(lái)自一個(gè)霍耳元件8的輸出檢測(cè)轉(zhuǎn)子R的磁極位置;一個(gè)電流檢測(cè)電路12，它從電阻R1的壓降檢測(cè)負(fù)載電流Id的值;一個(gè)驅(qū)動(dòng)晶體管TR1到TR6的基極驅(qū)動(dòng)器13;以及一個(gè)由實(shí)際使用者操作的起動(dòng)開(kāi)關(guān)14。
電流檢測(cè)電路12接收電阻R1上的壓降并檢測(cè)出電流Id，并且由一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器或類(lèi)似元件形成一個(gè)電流檢測(cè)信號(hào)12S。
微計(jì)算機(jī)7包括一個(gè)CPU7-1，一個(gè)ROM7-2及一個(gè)RAM7-3。雖然沒(méi)有在圖中示出，該CPU、ROM及RAM是由一地址總線、一數(shù)據(jù)總線、一控制總線及類(lèi)似線路相互連接。驅(qū)動(dòng)無(wú)刷直流電機(jī)6所必須的程序，例如算術(shù)運(yùn)算處理速度指令的取數(shù)程序、速度的控制程序及相似程序存儲(chǔ)在ROM7-2中。在ROM7-2中有一個(gè)功能表15，在其中存儲(chǔ)了多個(gè)操作控制規(guī)則。
另一方面，RAM7-3用于讀出及寫(xiě)入執(zhí)行存儲(chǔ)在ROM7-2中各種程序所必須的各種外部數(shù)據(jù)。
晶體管TR1至TR6根據(jù)觸發(fā)信號(hào)7S被基極驅(qū)動(dòng)器13分別驅(qū)動(dòng)，信號(hào)7S由微計(jì)算機(jī)7處理及產(chǎn)生。電壓指令電路16產(chǎn)生一個(gè)斬波信號(hào)。
在無(wú)刷直流電機(jī)6中，流過(guò)定子繞組的繞組電流對(duì)應(yīng)于電機(jī)6的輸出轉(zhuǎn)矩。因此反之利用改變供電電流，輸出轉(zhuǎn)矩就會(huì)改變。也即利用調(diào)節(jié)供電電流，電機(jī)6的輸出轉(zhuǎn)矩就能持續(xù)地任意改變。另一方面，利用改變變換器的驅(qū)動(dòng)頻率能使轉(zhuǎn)速自由地改變。
圖3表示使用具有一般串勵(lì)特性的電動(dòng)風(fēng)機(jī)的真空吸塵器的特性曲線。在圖3中橫軸表示進(jìn)風(fēng)量Q(m3/min)，縱軸表示代表抽氣性能的抽氣功率pout、電動(dòng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速N、及它的負(fù)載電流Id。
例如，在清掃地板表面時(shí)，吸口的吸附度上升并且風(fēng)量Q下降。當(dāng)吸口從地板表面離開(kāi)時(shí)，風(fēng)量Q增加。因?yàn)樵趯?shí)際清掃中吸口是重復(fù)地吸附到地板上及從地板上離開(kāi)的，故負(fù)載電流Id及轉(zhuǎn)速N的升、降是重復(fù)出現(xiàn)的。圖4(a)及4(b)表示清掃中負(fù)載電流Id的波動(dòng)狀態(tài)。圖4(a)表示在地板表面上時(shí)負(fù)載電流Id的波動(dòng)狀態(tài)。圖4(b)則表示在地毯上時(shí)負(fù)載電流Id的波動(dòng)狀態(tài)。如從波形圖中清楚看到的，負(fù)載電流Id波動(dòng)的區(qū)域中，在地板表面時(shí)的最大電流值I11與在地毯上時(shí)的最大電流值I13幾乎有同樣的值。在地板表面上時(shí)的最小電流值I12小于在地毯上時(shí)的最小電流值I14。因此在地毯上時(shí)負(fù)載電流Id的波動(dòng)范圍小于在地板表面時(shí)該電流的波動(dòng)范圍。這是因?yàn)橛捎谠诘靥航q毛中間的空氣泄漏，與在地板表面相比在毛毯上吸口沒(méi)有足夠的吸附力，所以在地毯上時(shí)風(fēng)量的下降小，負(fù)載電流的下降也小、且負(fù)載電流Id的波動(dòng)范圍小。
如上所述，在真空吸塵器中電動(dòng)機(jī)負(fù)載電流的波動(dòng)范圍依賴(lài)于被清掃的表面及類(lèi)似物表面的狀態(tài)而變化。因此，例如利用將負(fù)載電流Id的最大及最小值(I11及I13;I12及I14;等等)存儲(chǔ)到ROM7-2或RAM7-3中，并在電動(dòng)風(fēng)機(jī)實(shí)際操作時(shí)與負(fù)載電流Id的波動(dòng)范圍相比較，就能判定清掃表面的狀態(tài)。用與以上相似的方式，利用檢測(cè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也可判斷清掃表面的狀態(tài)。但是，由于轉(zhuǎn)速的變化時(shí)限因慣性有延遲，就有這樣的問(wèn)題不可能跟得上在清掃中瞬間變化的清掃表面的狀態(tài)。
在清掃表面的檢測(cè)時(shí)間中，如果電動(dòng)風(fēng)機(jī)的特性被設(shè)成如圖5中所示的并勵(lì)特性，因?yàn)殡妱?dòng)風(fēng)機(jī)負(fù)載電流變化與轉(zhuǎn)矩變化的比大于串勵(lì)特性時(shí)它們的比例，所以清掃表面能更精確地被判斷。
如果根據(jù)清掃表面的狀態(tài)把電動(dòng)風(fēng)機(jī)的特性設(shè)成如圖3所示的串勵(lì)特性的話，當(dāng)吸口吸附在地板表面上，并且風(fēng)量Q隨地板表面或類(lèi)似表面的清掃而下降時(shí)，則電動(dòng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速N增大及吸附力進(jìn)而增大，因而工作效率變壞。在清掃窗簾或類(lèi)似物的情況下，其工作效率將進(jìn)一步變壞。
因此在地板表面的情況下，如果電動(dòng)風(fēng)機(jī)具有如圖5所示的并勵(lì)特性時(shí)，即使吸口被吸附上，其轉(zhuǎn)速N仍是恒定的，所以吸附力不會(huì)增大并且工作效率也不會(huì)變壞。在窗簾的情況下，如果電動(dòng)風(fēng)機(jī)具有如圖6所示的特性，該特性與串勵(lì)特性相反，則即使在清掃窗簾時(shí)窗簾也不會(huì)吸附在吸口上，因而可進(jìn)行舒適的清掃。
然而，在清掃地毯的情況下，尤其是地毯上有長(zhǎng)絨毛時(shí)，因?yàn)樵诘靥航q毛的空氣泄漏，吸氣口不會(huì)吸附在地毯上。于是吸塵器能工作在最大功率。
如圖7所示，如果電動(dòng)風(fēng)機(jī)的特性被這樣地確定雖然風(fēng)量Q下降，負(fù)載電流Id的波動(dòng)范圍很小，并且轉(zhuǎn)速N的增量被設(shè)成大于圖3的串勵(lì)特性下的轉(zhuǎn)速增量，也就是如果該風(fēng)機(jī)被設(shè)成的特性能夠提供比具有普通串勵(lì)特性的電動(dòng)風(fēng)機(jī)大的功率的話，就能得到更可取的清掃性能。圖8所表示的電動(dòng)風(fēng)機(jī)的特性適用于四種典型的清掃表面，分別為地板、稻草席(日本席墊)、地毯及窗簾。
圖9所示的特性為吸塵器能工作于節(jié)電模式。當(dāng)風(fēng)量大時(shí)，也即吸口從清掃表面離開(kāi)并打開(kāi)時(shí)，或相反當(dāng)吸氣口吸附在清掃表面或當(dāng)窗簾、紙或類(lèi)似物粘在吸口或類(lèi)似情況下，這時(shí)實(shí)際上是非吸塵的狀態(tài)，則減少輸入功率，從而在該節(jié)電模式中避免了無(wú)用的功率損耗。其特性還可依賴(lài)使用者(成人、兒童)、時(shí)間(白天、夜間)、或其它類(lèi)似的條件變化。
為了根據(jù)上述各種清掃表面及清掃條件獲取電動(dòng)風(fēng)機(jī)的特性，電動(dòng)風(fēng)機(jī)的上述各種操作控制規(guī)則首先被儲(chǔ)存在微計(jì)算機(jī)7的ROM7-2中，基于檢測(cè)負(fù)載電流，判斷清掃表面的結(jié)果，從操作控制規(guī)則中自動(dòng)地選擇最佳操作控制規(guī)則，按所選定的操作控制規(guī)則操作和控制電動(dòng)風(fēng)機(jī)。于是操作者能進(jìn)行方便的清掃。
作為利用自動(dòng)檢測(cè)地板表面或清掃狀態(tài)選擇最佳操作控制規(guī)則的一種方法，可利用這樣的方法實(shí)現(xiàn)更加精確的檢測(cè)及鑒別，其中電動(dòng)風(fēng)機(jī)在每個(gè)預(yù)定周期時(shí)被轉(zhuǎn)換到并勵(lì)特性，電流變化與負(fù)載變化的比例被設(shè)成高值，執(zhí)行檢測(cè)與鑒別，選擇最佳的操作控制規(guī)則，轉(zhuǎn)換操作控制規(guī)則并順序地重復(fù)進(jìn)行上述程序。
另一方面，如果使用者能夠適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換及選擇電動(dòng)風(fēng)機(jī)所需的操作控制規(guī)則，則每個(gè)使用者就能基于所需特性進(jìn)行清掃。
根據(jù)該實(shí)施例，預(yù)計(jì)有以下的優(yōu)點(diǎn)(1)在清掃中電動(dòng)風(fēng)機(jī)的負(fù)載電流始終被檢測(cè)，以預(yù)定時(shí)間內(nèi)負(fù)載電流的變化作為變化模式的依據(jù)，判斷清掃表面或清掃對(duì)象的狀態(tài)，選出最適于判斷出狀態(tài)的操作控制規(guī)則，電動(dòng)風(fēng)機(jī)就能在最佳操作控制規(guī)則的基礎(chǔ)上被操作與被控制。
(2)在檢測(cè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)的負(fù)載電流時(shí)由于將電動(dòng)風(fēng)機(jī)的特性設(shè)成并勵(lì)特性，在清掃條件變化時(shí)負(fù)載電流變化率增大了。因而，清掃表面的狀態(tài)可進(jìn)一步精確地被判斷出來(lái)。此外，可以區(qū)分開(kāi)各種清掃表面。
(3)利用將電動(dòng)風(fēng)機(jī)的特性轉(zhuǎn)換到并勵(lì)特性，檢測(cè)電流變化模式的時(shí)間周期可設(shè)成很短的時(shí)間，并且在每個(gè)預(yù)定周期中重復(fù)檢測(cè)。因而，可以檢測(cè)清掃條件，而又不妨礙原有的按照最佳操作控制規(guī)則控制的操作。另外，被選擇的操作控制規(guī)則是在每個(gè)預(yù)定周期校核清掃條件變化時(shí)被修正的。因而最佳工作條件能始終被伴隨。
(4)按照與判定的清掃面相適應(yīng)的操作控制規(guī)則操作和控制電動(dòng)風(fēng)機(jī)，不僅是由傳統(tǒng)的相位控制對(duì)輸入進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且也利用電動(dòng)風(fēng)機(jī)本身的特性，例如適合于清掃表面狀態(tài)的串勵(lì)特性或并勵(lì)特性或是其它特性。故能實(shí)現(xiàn)適合最佳操作條件或是讓使用者舒適的清掃。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D10至20來(lái)描述本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例如圖11所示，一個(gè)吸塵器主體21由主體室22及灰塵收集室23組成。在室22中安裝了電動(dòng)風(fēng)機(jī)24及一個(gè)控制單元25?；覊m收集室23被一灰塵過(guò)濾器26分開(kāi)?；覊m收集室23通過(guò)一個(gè)軟管27及一個(gè)延伸管28與吸口29相連接。
控制單元的結(jié)構(gòu)如圖10所示。由一個(gè)交流電源30供給的交流電壓由一個(gè)電源裝置31轉(zhuǎn)換成吸塵器中每個(gè)裝置使用的電壓。電源從電源裝置31經(jīng)由風(fēng)機(jī)控制單元32供給電動(dòng)風(fēng)機(jī)24。風(fēng)機(jī)控制單元32根據(jù)指令發(fā)生裝置33輸出的控制量信號(hào)控制電動(dòng)風(fēng)機(jī)24的電流、轉(zhuǎn)速、電壓等。指令發(fā)生裝置33包括多個(gè)存儲(chǔ)器34(34a，34b，34c，34d)，它們用作存儲(chǔ)控制規(guī)則(目標(biāo)值函數(shù)等)的控制規(guī)則發(fā)生裝置;用于選擇存儲(chǔ)器34其中之一的轉(zhuǎn)換裝置35;及一個(gè)信號(hào)處理裝置36，它在選定的存儲(chǔ)器34輸出的目標(biāo)值函數(shù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行預(yù)定的信號(hào)處理并輸出一個(gè)用于電動(dòng)風(fēng)機(jī)24的控制量信號(hào)，由檢測(cè)裝置37檢測(cè)到的吸塵器的狀態(tài)量信號(hào)輸入到信號(hào)處理裝置36，該檢測(cè)裝置37檢測(cè)各種狀態(tài)量，例如依賴(lài)電動(dòng)風(fēng)機(jī)24操作狀態(tài)變化的電壓、電流及轉(zhuǎn)速，或是在真空吸塵器主體各相應(yīng)部分中的壓力、風(fēng)量等。然后檢測(cè)裝置37將檢測(cè)到的狀態(tài)量輸入信號(hào)處理裝置36。
在存儲(chǔ)器34a至34d中分別存儲(chǔ)了如目標(biāo)值函數(shù)等的控制規(guī)則，在其中規(guī)定了如圖3至圖6所示的吸塵器各狀態(tài)量之間的相互關(guān)系。信號(hào)處理裝置36輸出一個(gè)控制量指令值給風(fēng)機(jī)控制單元32，以使得從檢測(cè)裝置37輸入的檢測(cè)狀態(tài)量與根據(jù)控制規(guī)則決定的目標(biāo)值相一致。
每個(gè)存儲(chǔ)器34可以由模擬電子電路構(gòu)成，用以根據(jù)控制規(guī)則產(chǎn)生目標(biāo)值函數(shù)或類(lèi)似的信號(hào);或者它可利用半導(dǎo)體集成電路組成的數(shù)字存儲(chǔ)器與微計(jì)算機(jī)結(jié)合起來(lái)存儲(chǔ)程序軟件或數(shù)據(jù)值來(lái)實(shí)現(xiàn)。在該實(shí)施例中的信號(hào)處理裝置36可由一個(gè)微計(jì)算機(jī)構(gòu)成。
現(xiàn)在將描述具有上述結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的操作現(xiàn)在以轉(zhuǎn)換裝置35選定如圖12所示的控制規(guī)則為例來(lái)描述。圖12所示的控制規(guī)則適用于這樣的情況即具有許多可能被吸附在吸口29上的清掃表面，例如窗簾、報(bào)紙等等。由該圖可見(jiàn)，當(dāng)吸口中的風(fēng)量Q由于吸附而極端減小，并且吸塵器被置于接近關(guān)閉的狀態(tài)時(shí)，電功率W減小，如圖中虛線所示，由此減少吸氣靜壓力H并防止了吸附。
換言之，如圖12所示，當(dāng)吸入風(fēng)量Q進(jìn)入到點(diǎn)P或更低的工作范圍，吸口出現(xiàn)的吸附就被檢測(cè)出來(lái)并且電功率W下降，如圖中虛線所示，由此減少吸氣靜壓力H。
吸入風(fēng)量Q利用以下方法檢測(cè)考慮到風(fēng)量Q與電動(dòng)風(fēng)機(jī)24的電流相關(guān)，并且電流正比于電功W的事實(shí)，根據(jù)電功率W隨吸入風(fēng)量Q的減少而下降這一趨勢(shì)，如圖3中實(shí)線所示，可以由電流值檢測(cè)出風(fēng)量Q。因此，把目標(biāo)值函數(shù)或是關(guān)于電流的相應(yīng)量預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中并且與由檢測(cè)裝置37輸入的電流檢測(cè)值相比較。電動(dòng)風(fēng)機(jī)24用的電壓指令值這樣被確定從而得到如圖12中虛線所示的特性，并且該電壓指令值被輸出到風(fēng)機(jī)控制單元32?，F(xiàn)在參照?qǐng)D16來(lái)描述信號(hào)處理過(guò)程的一個(gè)例子。在圖16的步驟102中，取出電流檢測(cè)值。在步驟104及108中該電流檢測(cè)值與預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中的電流目標(biāo)值的上限及下限相比較，由此確定吸入風(fēng)量Q是否已經(jīng)進(jìn)入圖12中的點(diǎn)P或更低的工作范圍。同時(shí)，對(duì)應(yīng)于該工作范圍的電壓指令值輸出到風(fēng)機(jī)控制單元32(在步驟112)。如果在上述的過(guò)程中電流檢測(cè)值為下限值或更小時(shí)，在步驟110中則將此下限值置成上限值，其下限值被改寫(xiě)成一個(gè)以預(yù)定值降低的更低值，并且電壓指令在重寫(xiě)的下限值的基礎(chǔ)上置成較低值。通過(guò)重復(fù)上述過(guò)程，電功率W根據(jù)吸入風(fēng)量Q的減少而降低，則吸氣靜壓力H的增加就被抑制了。吸口的吸附力也減少了，由此能使灰塵容易地從窗簾或類(lèi)似物上除去，而又不至使窗簾粘在吸口上。
如果吸附狀態(tài)解除了，風(fēng)量Q增加并且電流隨風(fēng)量的增加也增加。因此以與上述過(guò)程相反的方式，其上限值相繼地在步驟106中被重寫(xiě)，并且電功率W或類(lèi)似量按照?qǐng)D12中虛線所示的特性增加。
在圖12等圖中，特性圖上的實(shí)線表示的情況為使用整流子電動(dòng)機(jī)作為電動(dòng)風(fēng)機(jī)24，并工作在一預(yù)定電壓上。
根據(jù)圖16的處理程序，對(duì)于從點(diǎn)P到風(fēng)量Q為零的點(diǎn)之間的范圍執(zhí)行的是多個(gè)間隔組成的階梯狀的控制。但是，在總體上能夠獲得如圖中虛線所示的平滑工作特性。
檢測(cè)量并不局限于電流，可用風(fēng)量傳感器或壓力傳感器來(lái)檢測(cè)風(fēng)量Q成吸氣靜壓力H，并可以在檢測(cè)風(fēng)量或吸氣靜壓力的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)控制。
控制量也不限于是電壓，也可使用一個(gè)變換器或類(lèi)似裝置直接地控制轉(zhuǎn)速。
在圖13中所示的控制規(guī)則適用于這樣的情況具有許多需要強(qiáng)吸力的清掃表面，例如地毯或類(lèi)似物的場(chǎng)合。在圖13中，實(shí)線表示在普通使用狀態(tài)中狀態(tài)量的關(guān)系。當(dāng)吸口與清掃表面接觸并且風(fēng)量Q被置在關(guān)閉側(cè)，這種狀態(tài)被檢測(cè)出來(lái)并且被消耗的電功率W增加，如在圖中虛線所示，由此獲得強(qiáng)吸力(吸氣靜壓力H)。
在圖14中所示的控制規(guī)則適用于這種情況真空吸塵器使用在吸口29是舉在空中的狀態(tài)，即為實(shí)際上不進(jìn)行清掃的休息時(shí)間長(zhǎng)的情況。因?yàn)樵谶@樣一個(gè)使用狀態(tài)中風(fēng)量一般是大的，電功率W在超出預(yù)定風(fēng)量的范圍內(nèi)下降，如該圖中虛線所示，由此得到節(jié)省電功率耗損，降低噪音等優(yōu)點(diǎn)。
在圖15所示的控制規(guī)則中，即使風(fēng)量Q變化時(shí)，轉(zhuǎn)速N仍保持衡定，如圖中虛線所示。以與圖12的使用條件情況相似的方式，在圖15中的控制規(guī)則適用于在吸口很可能吸附在清掃表面的情況下通過(guò)隨著風(fēng)量的減少逐漸降低電功率W的消耗來(lái)阻止吸附。
從電動(dòng)風(fēng)機(jī)控制的觀點(diǎn)出發(fā)，圖15的控制規(guī)則傾向于將轉(zhuǎn)速控制恒定。因此，如果使用一種頻率控制系統(tǒng)，采用一個(gè)變換器驅(qū)動(dòng)電動(dòng)風(fēng)機(jī)的電機(jī)，使其轉(zhuǎn)速恒定，不用進(jìn)行任何專(zhuān)門(mén)的控制也能獲得這樣的控制效果。這就是說(shuō)，上述本發(fā)明的另一實(shí)施例是基于假定僅為慣常使用的交流整流子電動(dòng)機(jī)的串勵(lì)特性上進(jìn)行描述的。然而，本發(fā)明也可應(yīng)用到具有另一種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的電機(jī)的電動(dòng)風(fēng)機(jī)上。尤其是，因?yàn)樵S多變換器驅(qū)動(dòng)的電機(jī)及無(wú)刷電機(jī)具有控制轉(zhuǎn)速或輸入/輸出的功能，本發(fā)明的上述另一實(shí)施例也可對(duì)此僅用加入一個(gè)簡(jiǎn)單的裝置得以實(shí)現(xiàn)。
如上所述，根據(jù)另一實(shí)施例，可以轉(zhuǎn)換及選擇多種適用于使用條件或使用習(xí)慣的不同控制規(guī)則。因此可以毫無(wú)困難地實(shí)現(xiàn)相反的控制。換言之，具有各種工作特性的多種功能能用單個(gè)真空吸塵器來(lái)實(shí)現(xiàn)。
圖17是用于表示在圖10中另一實(shí)施例的吸塵器主體21的外部立體圖。圖中展示了轉(zhuǎn)換裝置35的一個(gè)實(shí)例。轉(zhuǎn)換裝置35由多個(gè)與存儲(chǔ)器34a至34d作相應(yīng)電連接的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)38組成?？梢岳眠x擇及轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)38來(lái)選擇所需的控制規(guī)則。
圖18表示轉(zhuǎn)換裝置35的另一實(shí)施例。如果使用如圖17例中的機(jī)械轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)38的話，如果信號(hào)線的數(shù)目大時(shí)，其組裝及接線工作變?yōu)閺?fù)雜化。根據(jù)圖18的轉(zhuǎn)換裝置，相應(yīng)于存儲(chǔ)器34a至34d的ID(識(shí)別)碼用八個(gè)比特的二進(jìn)位碼表示。利用在相應(yīng)于該二進(jìn)位碼的比特位置上穿上孔40作成一個(gè)穿孔卡39。該卡39可交換及插入到開(kāi)關(guān)裝置35中。該卡39上的ID碼利用光導(dǎo)纖維纜或光耦合器件(圖中未示出)之間的擋光狀態(tài)進(jìn)行閱讀。在存儲(chǔ)器34a至34d與信號(hào)處理裝置36之間的電連接是基于ID碼的閱讀作出轉(zhuǎn)換的。轉(zhuǎn)換電路可由一個(gè)集成電路或類(lèi)似的電路構(gòu)成。其他的卡39插在一單獨(dú)提供的封密室45中。
圖19表示又一個(gè)實(shí)施例主要部分的方框圖布置。在圖19中，與圖10的實(shí)施例中具有相同功能的部分與元件采用同樣的標(biāo)號(hào)并省略了對(duì)它們的描述。一個(gè)信號(hào)處理裝置41由包括一個(gè)微計(jì)算機(jī)的電子電路組成。如同控制規(guī)則產(chǎn)生裝置的指令值產(chǎn)生程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在一個(gè)外部存儲(chǔ)器43中。外部存儲(chǔ)器43利用一個(gè)插口42對(duì)于信號(hào)處理裝置41作成可拆卸的連接。外部存儲(chǔ)器43(43a至43d)可由其中具有集成電路或相似電路的卡或存儲(chǔ)磁帶作成。每個(gè)外存儲(chǔ)器43相應(yīng)地提供一種控制規(guī)則。所需的控制規(guī)則可以利用改換外部存儲(chǔ)器43進(jìn)行選擇。
圖20表示又一實(shí)施例中主要部分外觀圖。插口42設(shè)在吸塵器主體21上方外表面上?？刂埔?guī)則可以利用從一封閉室44中取出所需的一個(gè)外存儲(chǔ)器43，并將其插入插口42中進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
根據(jù)該又一實(shí)施例，除去圖10實(shí)施例中的優(yōu)點(diǎn)外，根據(jù)控制規(guī)則的數(shù)據(jù)等的存儲(chǔ)容量能夠被增加，因此更復(fù)雜控制規(guī)則的吸塵性能可能實(shí)現(xiàn)并且各種的控制規(guī)則能被實(shí)現(xiàn)。
圖10及圖19中實(shí)施例結(jié)合的系統(tǒng)也可考慮作為另外又一實(shí)施例。例如，利用這樣的系統(tǒng)其中各種的許多控制規(guī)則被存儲(chǔ)在一個(gè)外存儲(chǔ)器43中，及所需的控制規(guī)則利用相應(yīng)于轉(zhuǎn)換裝置35的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)從這些控制規(guī)則中選擇出來(lái)，就能減少外存儲(chǔ)器43更換次數(shù)，并且可實(shí)現(xiàn)更先進(jìn)的選擇及組合。
另一方面，若使用微計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，部件的數(shù)目還能進(jìn)一步減少并能使電路簡(jiǎn)化。
根據(jù)本發(fā)明又一另外的實(shí)施例，其中控制規(guī)則存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器或一個(gè)外存儲(chǔ)器中，與使用一個(gè)硬件電路的控制規(guī)則產(chǎn)生裝置相比，它可實(shí)現(xiàn)極大數(shù)目的各種控制規(guī)則。此外，也可實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的控制規(guī)則(具有細(xì)小差別等的)，并且能?chē)?yán)格地滿(mǎn)足使用者的習(xí)好與感覺(jué)。
作為另一改型，在外存儲(chǔ)器43或信號(hào)處理裝置36及41中具有定時(shí)功能，由該定時(shí)功能鑒別白天與夜間，并自動(dòng)地轉(zhuǎn)換消耗電能的參考值，由此就能夠自動(dòng)的減少在夜間的工作噪音級(jí)別。
在任一上述的實(shí)施例中，吸塵器顯然也可以按照慣用的公知普通吸塵特性被操作。
根據(jù)圖19上的另一實(shí)施例，如果使用可重寫(xiě)型式的存儲(chǔ)器作為外存儲(chǔ)器43，使用的方式還能被改進(jìn)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明可以獲得真空吸塵器的一種操作方法，在其中始終在清掃中檢測(cè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)的負(fù)載電流值，由負(fù)載電流值判斷清掃物體或清掃表面的狀態(tài)，從存儲(chǔ)在速度控制單元中的多個(gè)工作控制規(guī)則中選擇出最佳工作控制規(guī)則，在被選擇的控制規(guī)則的基礎(chǔ)上操作及控制電動(dòng)風(fēng)機(jī)，由此可以進(jìn)行最佳操作或清掃，這對(duì)進(jìn)行除塵的使用者來(lái)說(shuō)是舒適的。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)使用條件及使用者的習(xí)好設(shè)立多個(gè)控制規(guī)則控制吸塵性能，并可用轉(zhuǎn)換或類(lèi)似方法選擇所需的控制規(guī)則。因此可以根據(jù)使用條件及使用習(xí)好選擇與使用最佳特性的控制規(guī)則。于是就能容易地使吸塵器實(shí)現(xiàn)各種特性。能夠進(jìn)行根據(jù)使用條件及習(xí)好的徹底清掃并能改善使用方式。
另外，利用轉(zhuǎn)換及使用控制規(guī)則，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)使用條件或類(lèi)似條件的最佳特性，甚至在對(duì)應(yīng)的特性的情況下也不受其他條件的限制。
權(quán)利要求
1.操作真空吸塵器的方法，該真空吸塵器具有至少一個(gè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)(24)及在可變速度下操作所述電動(dòng)風(fēng)機(jī)的一個(gè)速度控制單元(32)，其中用于電動(dòng)風(fēng)機(jī)(24)的多種操作控制規(guī)則預(yù)先被儲(chǔ)存在所述速度控制單元(32)中，始終地檢測(cè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)的負(fù)載電流值，在清掃中根據(jù)所述負(fù)載電流值判斷被清掃表面的狀態(tài)，隨后從速度控制單元中存儲(chǔ)的操作控制規(guī)則中選擇出適合被判斷清掃表面的操作控制規(guī)則，并且該電動(dòng)風(fēng)機(jī)將以所選擇的操作控制規(guī)則運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中被事先存儲(chǔ)在速度控制單元中的電動(dòng)風(fēng)機(jī)的操作控制規(guī)則至少包括即使當(dāng)風(fēng)量減少時(shí)，電動(dòng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速也一直被置于恒定的一種操作控制規(guī)則;當(dāng)風(fēng)量下降時(shí)，使電動(dòng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速增加的一種操作控制規(guī)則;當(dāng)風(fēng)量下降時(shí)，使電動(dòng)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速下降的一種操作控制規(guī)律;以及在實(shí)際上不吸塵狀態(tài)下減少電動(dòng)風(fēng)機(jī)輸入的一種操作控制規(guī)則。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，在速度控制單元中預(yù)先儲(chǔ)存的電動(dòng)風(fēng)機(jī)的操作控制規(guī)則包括適用于四種清掃表面，即地板、稻草席(日本席墊)、地毯、及窗簾的操作控制規(guī)則。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，當(dāng)電動(dòng)風(fēng)機(jī)的負(fù)載電流值在清掃期間被檢測(cè)時(shí)，電動(dòng)風(fēng)機(jī)在一時(shí)間周期中基于并勵(lì)特性運(yùn)轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中清掃表面或者清掃對(duì)象的狀態(tài)在一個(gè)預(yù)定時(shí)間中由負(fù)載電流值的波動(dòng)范圍進(jìn)行判斷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中從儲(chǔ)存在速度控制單元中的操作控制規(guī)則中自動(dòng)地選擇適用于被判斷的清掃表面的操作控制規(guī)則，在速度控制單元中存儲(chǔ)的操作控制規(guī)則中的一個(gè)能夠被手動(dòng)地轉(zhuǎn)換及選擇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述速度控制單元具有一個(gè)微計(jì)算機(jī)，并且用于電動(dòng)風(fēng)機(jī)的操作控制規(guī)則被存儲(chǔ)在所述微計(jì)算機(jī)中。
8.一種真空吸塵器包括一個(gè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)(24)用于將灰塵在吸氣負(fù)壓下經(jīng)由吸口(29)收集到灰塵收集室(23)中;以及用于控制所述電動(dòng)風(fēng)機(jī)(24)轉(zhuǎn)速(N)的風(fēng)機(jī)控制裝置(32)，其中所述真空吸塵器具有產(chǎn)生確定吸塵器各種狀態(tài)量相互關(guān)系的多個(gè)控制規(guī)則的控制規(guī)則產(chǎn)生裝置，轉(zhuǎn)換裝置(35)用于選擇控制規(guī)則產(chǎn)生裝置中的一個(gè)控制規(guī)則，及信號(hào)處理裝置(36)，它用于將一個(gè)控制量輸出到所述風(fēng)機(jī)控制裝置，以使得被測(cè)量的吸塵器狀態(tài)量與基于被選擇的控制規(guī)則的目標(biāo)值相一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的吸塵器，其中信號(hào)處理裝置由一個(gè)微計(jì)算機(jī)構(gòu)成，并且所述控制規(guī)則產(chǎn)生裝置由在其中存儲(chǔ)了基于控制規(guī)則的狀態(tài)量目標(biāo)值函數(shù)的存儲(chǔ)器組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的吸塵器，其中所述信號(hào)處理裝置由一個(gè)微計(jì)算機(jī)構(gòu)成，所述控制規(guī)則產(chǎn)生裝置由在其中存儲(chǔ)了基于控制規(guī)則的狀態(tài)量目標(biāo)值函數(shù)的獨(dú)立存儲(chǔ)器組成，及所述轉(zhuǎn)換裝置利用接通/分?jǐn)嗨龃鎯?chǔ)器選擇一種控制規(guī)則。
全文摘要
一個(gè)真空吸塵器中包括一個(gè)電動(dòng)風(fēng)機(jī)(24)及一 個(gè)以可變速度操作電動(dòng)風(fēng)機(jī)的速度控制單元(32)，電 動(dòng)風(fēng)機(jī)的多種操作控制規(guī)則被預(yù)先存儲(chǔ)在速度控制 單元中，在清掃期間始終對(duì)電動(dòng)風(fēng)機(jī)的負(fù)載電流值進(jìn) 行檢測(cè)，并且根據(jù)負(fù)載電流值判斷被清掃表面的狀 態(tài)。然后從存儲(chǔ)在速度控制單元中的操作控制規(guī)則 中選擇出適合被判斷清掃表面的操作控制規(guī)則，并且 電動(dòng)風(fēng)機(jī)將基于該被選擇出的操作控制規(guī)則動(dòng)轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)A47L9/28GK1034853SQ8810858
公開(kāi)日1989年8月23日 申請(qǐng)日期1988年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1987年12月15日
發(fā)明者豊島久則, 常楽文夫, 石井吉太郎, 田原和雄, 小原木春雄, 渡辺修自, 斉幸一, 宮下邦夫, 遠(yuǎn)常博, 菱和吉郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所