JP2000217758A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気掃除機の位相制御によって発生する高調
波電流成分を除去するリアクタンスを用いた制御回路を
簡単な構成で高調波電流成分が小さいときにはそのリア
クタンスが働かないようにする。 【解決手段】 高調波電流成分を減少させるためのリア
クタンス７、８を有する電気掃除機の制御回路におい
て、モーター１への入力を可変する位相制御回路１１の
一部を構成する可変抵抗器９の操作部位置に連動する切
替スイッチ５、６を設け、最大入力時および高調波電流
成分が他の機器への影響を与えない第３高調波電流が２
Ａ（アンペア）以下においては、切替スイッチ５、６を
閉じてリアクタンス７、８が働かないようにする。

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に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来の電気掃除機の制御回路図で
ある。電源スイッチ３がオンされると、交流電源２がモ
ーター１に供給されてモーター１が回転する。位相制御
回路１１がモーター１の電源入力ラインに挿入されてい
るトライアック１０を高速にオン／オフする位相制御を
行うことによってモーター１への入力を制御して回転数
を制御する。モーター１の回転数によって電気掃除機の
運転を制御する。スナバー回路１２はトライアック１０
の保護のためにトライアック１０に並列に接続されてい
る。

【０００３】上記の位相制御では、トライアック（半導
体スイッチ）１０を高速にオン／オフするためモーター
１に入力される電源の波形が歪む。そのため、位相制御
回路１１で位相制御を行うと、高調波電流成分を多く電
源２に流してしまう。この高調波電流成分は同一電源２
側に接続された他の電気機器（図示せず）へ悪影響を与
える。特に、マイクロコンピュータ制御を用いた電気機
器では誤動作を起こすことがある。

【０００４】そのため、従来は高調波電流成分を抑える
ため、高調波電流成分に対し抵抗成分をもつ大きなリア
クタンス１４をモーター１の電源入力ラインに挿入して
いた。これにより、モーター１の回転数可変制御によっ
て発生した高調波電流成分をリアクタンス１４で阻止
し、電源２側へ流れにくくする。リアクタンス１４のリ
アクタンス値は例えば８ｍＨ（ミリヘンリー）のように
数ｍＨのものが用いられている。また、コンデンサ４も
雑音防止の働きがある。

【０００５】しかし、リアクタンス１４のリアクタンス
値が大きいため、電源２の入力の周波数５０／６０Ｈｚ
に対しても大きな抵抗となる。そのため、モーター１に
流入する電流もリアクタンス１４によって抑制されてし
まう。例えば１１００Ｗ入力モーター１であっても１０
００Ｗしか入力されないことになってしまう。このよう
にリアクタンス１４を有する電気掃除機では効率が落ち
てしまうという問題があった。また、リアクタンス１４
に電流が流れると抵抗成分により発熱する。そのため、
放熱設計が困難となるのでリアクタンス１４を電気掃除
機内に内蔵するのが難しくなる。

【０００６】このように、高調波電流成分が小さな領域
ではリアクタンス１４を通さない方が効率、発熱の面で
有利である。具体的には最大入力および高調波電流成分
が他の機器へ影響を与えない第３高調波電流成分が２Ａ
〜１．８Ａ以下のときは電源入力ラインにリアクタンス
を接続しない方がよい。これはＩＥＣ（国際電気標準会
議）国際規格の高調波電流の限度２．３Ａ以下であるこ
とから来ている。

【０００７】この対策を施した従来例に特開平１０−１
３７１６４号公報に記載の電気掃除機がある。これは電
気掃除機にタップ付きのモーターを用いており、タップ
の接続のよってリアクタンス値が異なるので、切替スイ
ッチで高調波電流成分が小さな領域ではリアクタンス値
が小さくなるタップに電源を入力し、高調波電流成分が
大きな領域ではリアクタンス値が大きくなるタップに電
源を入力する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開平１
０−１３７１６４号公報に記載の従来の電気掃除機で
は、タップ付きモーターを用いているのでコスト高とな
るとともに回路構成が複雑になるという欠点があった。

【０００９】本発明は上記課題を解決するものであり、
位相制御を行ったときの高調波電流成分を簡単な回路で
抑制した電気掃除機を提供することを目的とする。ま
た、本発明の他の目的は、モーターへの最大入力時およ
び高調波電流成分の小さな時では、モーターへの入力を
減少させるリアクタンスが電気的に働かないようにした
電気掃除機を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１では、モーター駆動用の交流電源
入力の位相を可変抵抗器の操作によって可変する位相制
御回路と、前記位相制御回路による交流電源入力の断続
により生じる高調波成分が他の機器へ影響しないように
電源入力端子とモーターとの間に設けられたリアクタン
スとを有する電気掃除機において、前記可変抵抗器の操
作に応動して前記リアクタンスのリアクタンス値を切り
替える切替手段を設けている。

【００１１】このような構成によると、可変抵抗器を操
作することによって位相制御回路がモーターへの入力を
可変する。このとき、同時に高調波成分の大きさが定ま
る。電源入力端子とモーターとの間に高調波成分を除去
するためのリアクタンスが挿入されているが、可変抵抗
器の操作に応動して切替手段がリアクタンスのリアクタ
ンス値を切り替えるので、高調波成分が小さいときには
リアクタンス値を小さくすることによって電気掃除機は
交流電源からモーターへの入力の低下やリアクタンスに
含まれる抵抗成分による発熱を低減することができる。
一方、高調波成分が大きいときには切替手段はリアクタ
ンス値を大きくすることによって電気掃除機は高調波成
分を除去することができる。

【００１２】また、本発明の請求項２では、請求項１に
記載の電気掃除機において、複数のリアクタンスが設け
られ、前記切替手段はリアクタンスの数を切り替えるよ
うにしている。

【００１３】このような構成によると、切替手段が複数
のリアクタンスからその数を切り替えることによってリ
アクタンス値を切り替える。切り替えられるリアクタン
スの数にはゼロが含まれる。そのため、高調波成分が他
の機器に影響を与えないほど十分に小さい場合には切替
手段がリアクタンスの数をゼロにすることによってモー
ターへの入力の低下やリアクタンスの抵抗成分で生じる
発熱を防止することができる。

【００１４】また、本発明の請求項３では、請求項１又
は請求項２に記載の電気掃除機において、前記可変抵抗
器は電気掃除機の本体部に設けられたスライド式可変抵
抗器であり、一方前記切替手段は前記可変抵抗器に連動
した切替スイッチから成っている。

【００１５】このような構成によると、スライド式可変
抵抗器がスライド操作されることによって位相制御回路
が位相制御を行い、モーターへの電源入力を可変する。
また、可変抵抗器のスライド操作に連動して切替スイッ
チが駆動されるので、スライド操作に連動して切替スイ
ッチがリアクタンス値を切り替える。

【００１６】また、本発明の請求項４では、請求項３に
記載の電気掃除機において、前記可変抵抗器はスライド
方向に沿ってスライド方向と直角の方向に突出したノブ
を有しており、このノブによって切替スイッチを駆動す
るようにしている。

【００１７】このような構成によると、スライド式可変
抵抗器のスライド操作によりスライド方向と直角の方向
に突出したノブがスライド移動する。このノブの位置に
よって切替スイッチの状態が定まるようになっているの
で、切替スイッチがリアクタンス値を切り替えることが
できる。

【００１８】また、本発明の請求項５では、請求項１乃
至請求項４のいずれかに記載の電気掃除機において、前
記モーターへの最大入力時および高調波電流成分の小さ
な時では、前記切替手段は前記リアクタンス値がゼロに
なるように切り替えるようにしている。

【００１９】このような構成によると、モーターへの最
大入力時にはリアクタンスが電気的に働かないようにな
るので、交流電源入力がリアクタンスで低下することな
くモーターへ与えられるようになる。また、高調波成分
が小さいときにもリアクタンスが電気的に働かないよう
になるので、モーターへの電源入力の低下やリアクタン
スの抵抗成分による発熱が防止される。このとき、高調
波成分が小さいので、他の機器に影響を与えることはな
い。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て説明する。図１は本発明の一実施形態による電気掃除
機の外観図である。電気掃除機の背面にスライド式可変
抵抗器の操作部１３が設けられてあり、この操作部１３
を操作することによって電気掃除機のモーターへの電源
入力の大きさが指示される。

【００２１】その操作部１３の位置によって電気掃除機
の位相制御回路は位相制御を行い、モーターへの電源入
力を制御する。図２は位相制御の手法を示す図である。
操作部１３（図１参照）によって最大入力が指示されて
いるときには、位相制御回路は電気掃除機に入力される
電源波形のゼロクロス点を点弧する位相角にする。これ
により、電源の全電流波形がモーターへ供給される。そ
して、操作部１３の指示に応じて位相制御回路は位相角
を変化させて、モーターへの電源入力を変化させる。

【００２２】これにより、モーターの回転数が制御され
る。このような位相制御によってモーターに入力される
電源入力波形が歪むので高調波電流成分の大きさが変わ
る。位相角がゼロクロス点であるときには高調波電流成
分の大きさは最小となる。一方、位相角９０度であると
きにはモーターに入力される電源入力の波形の歪みが最
も大きくなるので高調波電流成分の大きさが最大とな
る。

【００２３】そのような状況を図３に示す。電気掃除機
は最大１１００Ｗで動作するものとする。位相角をゼロ
クロス点として全電流波形をモーターに入力する場合に
は、高調波電流成分は点Ｃのように最小となる。そし
て、位相角を次第に大きくしてモーターに入力する電源
を小さくし、１０３０Ｗの点ａ−１に達すると、高調波
電流成分が値ａとなる。

【００２４】さらに、位相角を大きくし、位相角９０度
付近になると、電源入力が９５５Ｗの点ｂ−１に達し、
値ｂとなる。そして、位相角９０度で高調波電流成分が
最大値となってから位相角をさらに大きくしても、入力
電流の全体が小さくなるので高調波電流成分も小さくな
る。すなわち、位相角９０度を超えると、高調波電流成
分は入力電源が７５５Ｗの点ｂ−２で再び値ｂとなり、
さらに入力電源が６００Ｗの点ａ−２で値ａとなる。

【００２５】図４は実施形態の電気掃除機の制御回路の
回路図である。電源スイッチ３がオンされると、電源２
がモーター１に供給されてモーター１が回転する。モー
ター１への入力を位相制御回路１１がモーター１の電源
入力ラインに挿入されているトライアック１０を高速に
オン／オフする位相制御を行うことによってモーター１
の回転数を制御する。なお、トライアック１０は他のス
イッチング素子を用いてもよい。

【００２６】位相制御回路１１にはスライド式可変抵抗
器９が設けられている。スライド式可変抵抗器９の操作
部をスライド移動させることによりスライド式可変抵抗
器９の抵抗値が変化する。位相制御回路１１はスライド
式可変抵抗器９を含む抵抗器とコンデンサが接続された
回路によって電源２の波形に対して位相差のある波形を
得て、この位相差のある波形をトライアック１０のゲー
トに送り、位相制御の位相角を決める。スナバー回路１
２はトライアック１０の保護のためにトライアック１０
に並列に接続されている。スナバー回路１２にはコンデ
ンサと抵抗が直列に接続されている。

【００２７】位相制御回路１１による位相制御によって
電気掃除器は高調波電流成分を発生する。この高調波電
流成分を抑制するため、電源入力ラインに２つのリアク
タンス７、８が直列に挿入されている。リアクタンス７
は５ｍＨ、リアクタンス８は３ｍＨである。そして、リ
アクタンス７に並列に切替スイッチ（切替手段）５が接
続され、リアクタンス８に並列に切替スイッチ（切替手
段）６が接続されている。切替スイッチ５、６はスライ
ド式可変抵抗器９に連動してオン／オフ動作する迂回回
路である。雑音防止用コンデンサ４は電源スイッチ３が
オンされたときに電源２に並列になるように接続されて
いる。

【００２８】図５はスライド式可変抵抗器９に連動して
動作する切替スイッチ５、６の構造を示す図である。操
作部１３のスライド移動によって可変抵抗器９の抵抗値
が変化する。これにより、位相制御回路１１はトライア
ック１０（図４参照）を点弧する位相角が変化する。そ
して、モーター１（図４参照）への電源入力が制御され
る。その電源入力値がインジケーター１５によって表示
される。操作部１３の両側面に切替スイッチ５、６が設
けられている。

【００２９】切替スイッチ５には突起状の接点設定部５
−ａが設けられている。接点設定部５−ａが押し込まれ
ることによって切替スイッチ５は端子ＮＯに接続し、接
点設定部５−ａが開放されることによって切替スイッチ
５は端子ＮＣに接続する。操作部１３の切替スイッチ５
に対面する側面にはスライド方向と直角の方向に突出し
たノブ１３−ｂ、１３−ｂ’が設けられている。操作部
１３がスライド移動するにしたがって、ノブ１３−ｂ、
１３−ｂ’によって接点設定部５−ａが押し込まれた
り、開放されたりするので、切替スイッチ５はスライド
式可変抵抗器９の操作部１３の位置に連動して動作す
る。

【００３０】スイッチ６には突起状の接点設定部６−ａ
が設けられている。接点設定部６−ａが押し込まれるこ
とによってスイッチ６は端子ＮＯに接続し、接点設定部
６−ａが開放されることによってスイッチ６は端子ＮＣ
に接続する。操作部１３のスイッチ６に対面する側面に
はスライド方向と直角に突出したノブ１３−ａ、１３−
ａ’が設けられている。これにより、切替スイッチ６も
スライド式可変抵抗器９の操作部１３の位置に連動して
動作する。

【００３１】操作部１３を左端に移動させたときモータ
ー１への電源入力は最大となる。そして、操作部１３を
右側へスライドさせて、モーター１への電源入力が１１
００Ｗから１０３０Ｗまでの範囲では接点設定部５−ａ
と接点設定部６−ａはともに開放された状態になるので
切替スイッチ５、６はともに端子ＮＣに接続し、図４で
はスイッチ５、６は閉じた状態となる。

【００３２】これによってリアクタンス７、８は電気的
にショートされた状態となるので働かず、制御回路はリ
アクタンス７、８を迂回してモーター１に電源入力を行
うので、モーター１への電源入力が抑制されることがな
く、リアクタンス７、８で発熱することもない。電源入
力が１１００Ｗから１０３０Ｗまでの範囲では高調波電
流成分は値ａよりも小さい。本実施形態では値ａは第３
高調波電流成分が２Ａとなるような値である。

【００３３】さらに、操作部１３を右側へスライドさせ
て、電源入力が１０３０Ｗから９５５Ｗまでの範囲では
接点設定部５−ａは開放され、接点設定部６−ａは押し
込まれた状態となるので切替スイッチ５は閉じ、切替ス
イッチ６は開いた状態となる。これによって制御回路は
リアクタンス７を迂回し、リアクタンス８で高調波電流
成分が除去される。この領域では図３に示すように高調
波電流成分は値ａと値ｂの間に挟まれた値になるので、
３ｍＨのリアクタンス８を利用するだけで十分に高調波
電流成分が除去される。リアクタンス８のリアクタンス
値が小さいのでモーター１への電源入力の抑制が小さ
く、発熱も小さい。

【００３４】さらに、操作部１３を右側へスライドさせ
て、電源入力が９５５Ｗから７５５Ｗまでの範囲では接
点設定部５−ａと接点設定部６−ａはともに押し込まれ
るので、切替スイッチ５、６はともに開いた状態とな
る。これによって、制御回路はリアクタンス７、８で高
調波電流成分が除去される。この範囲では図３に示すよ
うに高調波電流成分が最も大きくなる範囲であるが、リ
アクタンス７、８によって合計８ｍＨの大きなリアクタ
ンスが電源入力ラインに挿入されたことになり、高調波
電流成分が除去される。

【００３５】さらに、操作部１３を右側へスライドさせ
て、電源入力が７５５Ｗから６００Ｗまでの範囲では接
点設定部５−ａは開放され、接点設定部６−ａは押し込
まれた状態となるので切替スイッチ５は閉じ、切替スイ
ッチ６は開いた状態となる。これによって制御回路はリ
アクタンス７を迂回し、リアクタンス８で高調波電流成
分が除去される。

【００３６】さらに、操作部１３を右側へスライドさせ
て、電源入力が６００Ｗから最小の５７５Ｗまでの範囲
では接点設定部５−ａと接点設定部６−ａはともに開放
された状態となるので切替スイッチ５、６はともに閉じ
た状態となる。これによって制御回路はリアクタンス
７、８を迂回してモーター１に電源入力される。

【００３７】このように、高調波電流成分の大きな領域
で大きなリアクタンスが得られ、高調波電流成分が小さ
な領域では切替スイッチ５、６によってリアクタンス
７、８を迂回してモーター１を制御するようになってい
る。さらに、位相制御回路１１では位相角９０度の近く
で高調波電流成分が図３に示す値ｂよりも大きくなる領
域では、直列に接続されているリアクタンス７、８によ
る大きな合成リアクタンスで高調波電流成分を除去する
ようにしている。そして、その周囲では高調波電流成分
が値ａと値ｂの間の領域ではリアクタンス８のみを用い
てモーター１に入力される電流の低減や発熱等の問題の
低減をしている。

【００３８】そして、位相角をゼロクロス点にした場合
等のように高調波電流成分が電源２に接続された他の電
気機器へ影響を与えない領域ではリアクタンス７、８を
ともに迂回している。これにより、リアクタンスでの発
熱が小さくなるので放熱設計等が簡易に行えるようにな
る。

【００３９】また、図１に示すように、本体部に設けた
運転を制御するためのスライド式可変抵抗器の操作部１
３は左端にて最大入力、右端にて最小入力となるので、
図５に示すようにスライド可変抵抗器の操作部１３にて
切替スイッチ５、７を連動させると簡易にリアクタンス
７、８の使用を切り替えることができる。これも電気掃
除機の設計を簡易にすることに寄与する。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
によれば、可変抵抗器の操作に応動して切替手段がモー
ターとの電源入力端子との間に設けられたリアクタンス
のリアクタンス値を切り替えるので位相制御による交流
電源入力の判断により生ずる高調波成分が大きいときに
はリアクタンス値を大きくして他の機器へ影響を与えな
いようにすることができる。一方、高調波成分が小さい
ときにはリアクタンス値を小さくしてリアクタンスの抵
抗成分による発熱や交流電源からモーターへの入力の低
下を低減することができる。このように切替手段を用い
た簡単な構成でリアクタンスのリアクタンス値を切り替
えるので、コストを低減させることもできる。

【００４１】また、本発明の請求項２によれば、リアク
タンスの数を切替手段が切り替えているので、高調波成
分の大きさに応じて適切なリアクタンスを設けることに
よって不要な発熱を防ぐことができる。さらに、高調波
成分が他の機器に影響を与えないほど十分に小さい場合
には、切替手段がリアクタンスの数をゼロとすることも
可能である。

【００４２】また、本発明の請求項３によれば、可変抵
抗器をスライド操作することによって位相制御回路が位
相制御を行うとともに、切替スイッチが可変抵抗器に連
動するので切替スイッチがリアクタンス値を切り替える
ことができる。

【００４３】また、本発明の請求項４によれば、スライ
ド式可変抵抗器に設けられているノブによって切替スイ
ッチを駆動するので、切替スイッチがリアクタンスのリ
アクタンス値を切り替えることができる。

【００４４】また、本発明の請求項５によれば、モータ
ーへの最大入力時および高調波電流成分の小さな時で、
リアクタンスが電気的に働かないようになっているの
で、電源からモーターへの入力の低下やリアクタンスの
抵抗成分で生じる発熱が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態による電気掃除機の外観
図。

【図２】 その電気掃除機の位相制御を説明する図。

【図３】 その電気掃除機の入力を変化させたときの位
相制御によって発生する高調波電流成分の変化を示す
図。

【図４】 その電気掃除機の制御回路の回路図。

【図５】 その電気掃除機におけるスライド式可変抵抗
器に連動した切替スイッチの構造を示す図。

【図６】 従来の電気掃除機の制御回路の回路図。

【符号の説明】

１ モーター ２ 電源 ３ 電源スイッチ ４ 雑音防止用コンデンサ ５ 切替スイッチ ６ 切替スイッチ ７ リアクタンス ８ リアクタンス ９ 可変抵抗器 １０ トライアック １１ 位相制御回路 １２ スナバー回路 １３ 操作体 １５ インジケーター

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モーター駆動用の交流電源入力の位相を
   可変抵抗器の操作によって可変する位相制御回路と、前
   記位相制御回路による交流電源入力の断続により生じる
   高調波成分が他の機器へ影響しないように電源入力端子
   とモーターとの間に設けられたリアクタンスとを有する
   電気掃除機において、 前記可変抵抗器の操作に応動して前記リアクタンスのリ
   アクタンス値を切り替える切替手段を設けたことを特徴
   とする電気掃除機。
2. 【請求項２】 複数のリアクタンスが設けられ、前記切
   替手段はリアクタンスの数を切り替えることを特徴とす
   る請求項１に記載の電気掃除機。
3. 【請求項３】 前記可変抵抗器は電気掃除機の本体部に
   設けられたスライド式可変抵抗器であり、一方前記切替
   手段は前記可変抵抗器に連動した切替スイッチから成っ
   ていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
   電気掃除機。
4. 【請求項４】 前記可変抵抗器はスライド方向に沿って
   スライド方向と直角の方向に突出したノブを有してお
   り、このノブによって切替スイッチを駆動することを特
   徴とする請求項３に記載の電気掃除機。
5. 【請求項５】 前記モーターへの最大入力時および高調
   波電流成分の小さな時では、前記切替手段は前記リアク
   タンス値がゼロになるように切り替えるようにしたこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の
   電気掃除機。