JP2000245669A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路構成が簡単となるとともにノイズ発生源
が減少して安定した機能が得られるとともに軽量小型化
する電気掃除機を提供する。 【解決手段】 電気掃除機本体に接続するホースの手元
操作部に電動送風機のブラシレスモータ22の駆動状態を
設定する操作手段45を設ける。操作手段45の設定操作に
てブラシレスモータ22の駆動を制御するメインマイコン
37を備えた掃除機制御手段35を設ける。ブラシレスモー
タ22を駆動するＩＧＢＴ29を駆動させるドライバに接続
しブラシレスモータ22を駆動させるＢＬＭＣマイコン27
を備えたモータ制御手段25を設ける。メインマイコン37
とＢＬＭＣマイコン27とをフォトカプラ47にて接続し、
制御信号を光通信する。高電圧のモータ制御手段25と低
電圧の掃除機制御手段35とを容易に絶縁分離でき、回路
構成を簡略化でき、軽量小型化できる。ノイズ発生減と
なる回路部品数を減少できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ブラシレスモータ
を備えた電気掃除機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の電気掃除機として、例え
ば特開平４−１４４５２８号公報、特開平８−２４１８
５号公報および特開平１０−１７９４８０号公報に記載
のように、商用交流電源が供給されブラシレスモータの
駆動を制御するマイクロコンピュータを有した制御回路
に、掃除作業者が操作する各種スイッチを備えた操作手
段が接続されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平４−１４４５２８号公報、特開平８−２４１８５号
公報および特開平１０−１７９４８０号公報に記載のよ
うに高電圧の商用交流電源が印可される制御回路に掃除
作業者が操作するスイッチを備えた低電圧の操作手段が
接続する構成では、回路構成において高電圧の部分と低
電圧の部分とに所定の絶縁距離を確保しなければなら
ず、また高電圧の部分と低電圧の部分とを接続する回路
構成部品や絶縁部材などが別途必要となり、回路構成や
電気掃除機の構成が複雑となり回路や電気掃除機が大型
化するとともに、ノイズの発生源が増大する問題があ
る。

【０００４】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、回路構成が簡単となるとともにノイズ発生源が減少
して安定した機能が得られるとともに軽量小型化する電
気掃除機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の電気掃除
機は、ブラシレスモータを収容する本体と、この本体内
に配設され前記ブラシレスモータの駆動を制御するモー
タ制御手段と、前記ブラシレスモータの駆動状態を設定
する操作手段と、この操作手段により設定された駆動状
態に前記ブラシレスモータを前記モータ制御手段にて駆
動させる制御をする掃除機制御手段と、前記掃除機制御
手段からの制御信号を無線媒体により前記モータ制御手
段に送信する通信手段とを具備したものである。

【０００６】そして、操作手段にて設定した駆動状態で
電動送風機をモータ制御手段にて駆動させる掃除機制御
手段からの制御信号を、多量な情報の送信が可能な通信
手段の無線媒体によりモータ制御手段に送信するため、
高電圧の部分となるブラシレスモータおよびモータ制御
手段と低電圧の部分となる操作手段および掃除機制御手
段とを回路構成上容易に絶縁分離可能で、回路構成が簡
略化し、小型軽量化が容易となるとともに、ノイズ発生
源が減少し、安定した高性能が容易に得られる。

【０００７】請求項２記載の電気掃除機は、請求項１記
載の電気掃除機において、掃除機制御手段およびモータ
制御手段は、マイクロコンピュータを備えたものであ
る。

【０００８】そして、通信手段の無線媒体による制御信
号の送信により掃除機制御手段およびモータ制御手段を
マイクロコンピュータにて構成でき、マイクロコンピュ
ータによる多様な制御が可能となるとともに、回路構成
が簡略化する。

【０００９】請求項３記載の電気掃除機は、請求項１ま
たは２記載の電気掃除機において、モータ制御手段は、
ブラシレスモータの駆動状態が認識可能で、通信手段
は、前記モータ制御手段にて認識したブラシレスモータ
の駆動状態を前記モータ制御手段から掃除機制御手段に
無線媒体により送信するものである。

【００１０】そして、通信手段により、モータ制御手段
にて認識したブラシレスモータの駆動状態をモータ制御
手段から掃除機制御手段に無線媒体にて送信するため、
ブラシレスモータの駆動制御がフィードバックされて掃
除機制御手段がブラシレスモータの駆動状態を認識可能
で、適切な制御が容易で高性能化が得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の電気掃除機の実施
の一形態を図面を参照して説明する。

【００１２】図２において、１は電気掃除機本体で、こ
の電気掃除機本体１は本体であるケース体1aを有し、こ
のケース体1aにホース２の基端が機械的に着脱自在に接
続される。また、ホース２の先端には、後方に向けて分
岐された形状の手元操作部３が設けられている。さら
に、手元操作部３の先端には、延長管４を介して吸込口
体５が取り付けられる。

【００１３】そして、手元操作部３は、後方に向けて分
岐され先端が自由端となる握り部11が設けられ、手元操
作部３の上面には握り部11から延長管４の方向に向けて
停止設定用のボタン12、自動設定用のボタン13、弱設定
用のボタン14および強設定用のボタン15が１列に順次並
んで配設されている。

【００１４】次に、図１を参照して、内部構成について
説明する。

【００１５】電気掃除機本体１内には、図示しない電源
コードを介して商用交流電源Ｅに１次巻線21a が接続さ
れる降圧用の絶縁型の電源トランス21が配設されている
とともに、電動送風機の一部を構成する三相のブラシレ
スモータ22が配設されている。さらに、電気掃除機本体
１内には、ブラシレスモータ22および回転センサ23にて
構成されたブラシレスモータ部24が設けられ、回転セン
サ23は、ブラシレスモータ22の回転数を検出している。

【００１６】また、電気掃除機本体１内には、電源コー
ドを介して商用交流電源Ｅに接続、すなわち電源トラン
ス21の１次巻線21a 側に接続されブラシレスモータ22の
駆動を制御するモータ制御手段25が配設されている。

【００１７】そして、このモータ制御手段25は、電源ト
ランス21の１次巻線21a 側に接続され、商用交流電源Ｅ
を整流し平滑化してブラシレスモータ22の駆動用の例え
ば高電圧の２００Ｖの直流電源およびモータ制御用の低
電圧の１５Ｖおよび５Ｖの基準電源に変換するモータ制
御用の電源回路26を有している。また、モータ制御手段
25はモータ制御用のマイクロコンピュータ（以下、ＢＬ
ＭＣマイコンという。）27を備え、このＢＬＭＣマイコ
ン27にはブラシレスモータ22の駆動を制御するモータ制
御回路28が接続されている。さらに、モータ制御手段25
には、ブラシレスモータ22に接続され２００Ｖの直流電
源が印加されるサイリスタ構造のＩＧＢＴ（Insulated-
gate Bipolar Transistor）29が設けられ、このＩＧＢ
Ｔ29にはＢＬＭＣマイコン27に接続されＩＧＢＴ29を駆
動させるドライバ30が接続されている。また、モータ制
御手段25には、ブラシレスモータ22へ供給される電力の
電流を検知する電流センサ31が設けられているととも
に、ブラシレスモータ部24の回転センサ23が接続されて
いる。なお、モータ制御回路28は、過電流や過熱に対し
てモータ制御手段25を保護する図示しない保護回路やモ
ータ制御部用の電源回路26の直流電源の電圧を検出する
直流電圧検出回路を備えている。

【００１８】また、電気掃除機本体１内には、電源トラ
ンス21の２次巻線21b 側が接続され、電気掃除機本体１
の各種機能を制御するとともに、ブラシレスモータ22を
適宜駆動させる制御をする掃除機制御手段35が配設され
ている。

【００１９】そして、掃除機制御手段35には、電源トラ
ンス21の２次巻線21b 側に接続され、商用交流電源Ｅを
掃除機制御用の１５Ｖおよび５Ｖの基準電源に変換する
掃除機制御用の電源回路36が設けられている。また、掃
除機制御手段35は掃除機制御用のマイクロコンピュータ
（以下、メインマイコンという。）37を備え、このメイ
ンマイコン37には掃除機全体の各種機能を制御する掃除
機制御回路38が接続されている。さらに、掃除機制御回
路38には、ブラシレスモータ22の駆動により生じる負圧
状態を検知する圧力センサ39、電流センサ40およびブラ
シレスモータ22の温度、特にＩＧＢＴ29の温度を検知す
る温度センサ41が接続されている。なお、掃除機制御回
路38には、過電流や過熱に対して掃除機制御手段を保護
する図示しない保護回路を備えている。

【００２０】また、掃除機制御手段35には、電気掃除機
本体１のケース体1aの上面に配設された複数の発光ダイ
オード43を備えた表示部44が接続されているとともに、
ホース２に設けられた図示しない伝送線を介して手元操
作部３に配設された各スイッチ12〜15を有する操作手段
45が接続される。

【００２１】さらに、掃除機制御手段35のメインマイコ
ン37とモータ制御手段25のＢＬＭＣマイコン27とは、通
信手段としてのフォトカプラ47を介して接続されてい
る。このフォトカプラ47により、掃除機制御手段35とモ
ータ制御手段25とは、電気的に接続することなく絶縁分
離された状態で離間する間隔が絶縁部48となり、フォト
カプラ47の光通信により相互に信号が送受信される。

【００２２】そして、掃除機制御手段35は、圧力センサ
39、電流センサ40および温度センサ41からの信号や操作
手段45からの信号に基づいて、ブラシレスモータ22を駆
動させるモータ制御手段25に、フォトカプラ47による無
線媒体である可視光や赤外線などの光にて所定の制御信
号を送信したり、表示部44の発光ダイオード43を適宜発
光させて例えばブラシレスモータ22の駆動状態や集塵し
たゴミ量、ゴミ詰まり状態などの表示をする制御や掃除
機制御手段35に過剰な熱や電流が加わることを防止する
制御などの掃除機全体の各種機能を制御する。

【００２３】また、モータ制御手段25は、回転センサ23
および電流センサ31からの信号やモータ制御回路28の直
流電圧検出回路からの信号、掃除機制御手段35からのフ
ォトカプラ47の光通信による制御信号などに基づいて、
ＩＧＢＴ29などの各種回路部品やブラシレスモータ部24
に過電流が流れることを防止しつつ、ブラシレスモータ
22を駆動制御する。

【００２４】次に、上記実施の形態の動作を説明する。

【００２５】まず、電気掃除機本体１にホース２を接続
するとともに、図示しない電源コードを介して商用交流
電源Ｅを供給し、掃除待機状態とする。そして、掃除作
業者により操作手段45の各種ボタン12〜15が設定操作さ
れることにより、ホース２の図示しない伝送線を介して
設定操作に対応した電流値を掃除機制御回路38が認識
し、ブラシレスモータ22のいずれの駆動状態が設定操作
されたか判断する。この後、掃除機制御回路38は、圧力
センサ39、電流センサ40および温度センサ41からの信号
と認識した操作手段からの所定の信号とに基づいて、メ
インマイコン37からブラシレスモータ22を駆動させるモ
ータ制御手段25に、フォトカプラ47による光にて所定の
制御信号を送信する。

【００２６】そして、フォトカプラ47により掃除機制御
手段35のメインマイコン37から送信された制御信号を、
モータ制御手段25のＢＬＭＣマイコンにて受信し、モー
タ制御回路28が受信した制御信号と回転センサ23および
電流センサ31からの信号やモータ制御回路28の直流電圧
検出回路からの信号とに基づいて、ＩＧＢＴ29などの各
種回路部品やブラシレスモータ部24に過電流が流れるこ
とを防止しつつ、ドライバ30に所定の信号を送信し、ド
ライバ30にてＩＧＢＴ29を駆動させ、ＩＧＢＴ29にてブ
ラシレスモータ22を適宜駆動させる。

【００２７】このブラシレスモータ22の駆動により、電
動送風機の図示しないファンが回転して負圧を生じさせ
る。そして、例えば吸込口体５を被掃除面である床面上
を走行させるようにホース２の握り部11を前後方向に押
動または引動し、床面上の塵埃を空気とともに吸い込ん
で、電動送風機の負圧側に位置してケース体1a内に区画
形成された集塵室内に塵埃を捕捉する。

【００２８】また、モータ制御回路28は、ブラシレスモ
ータ部の回転センサ23からの信号を認識し、ブラシレス
モータ22の駆動状態をＢＬＭＣマイコン27から掃除機制
御手段35にフォトカプラ47による光にて所定の信号を送
信する。そして、掃除機制御手段35は、フォトカプラ47
によりモータ制御手段25のＢＬＭＣマイコン27から送信
されメインマイコン37にて受信した信号に基づき、ブラ
シレスモータ22を設定操作や圧力センサ39からの信号に
基づいて適宜ブラシレスモータ22の駆動を随時制御する
とともに、表示部44の発光ダイオード43を適宜発光させ
て例えばブラシレスモータ22の駆動状態や集塵したゴミ
量、ゴミ詰まり状態などの表示をさせる制御をする。

【００２９】ここで、掃除作業者が操作する電気機器で
あることから、商用交流電源Ｅを２００Ｖの高電圧に変
換するモータ制御用の電源回路26と２００Ｖの高電圧が
印可されるブラシレスモータ22およびＩＧＢＴ29とを、
電撃防止用に絶縁隔離する必要がある。また、掃除機制
御手段35とモータ制御手段25のＢＬＭＣマイコン27、ド
ライバ30、モータ制御回路28および電流センサ31とは低
電圧であることが、これらを通常の整流子モータを用い
た電気掃除機の回路構成のようにまとめる、例えばメイ
ンマイコン37およびＢＬＭＣマイコン27を１つのマイク
ロコンピュータにて構成するとともに掃除機制御回路38
およびモータ制御回路28を１つの制御回路にて構成する
ことも考えられる。

【００３０】しかしながら、電源回路26、ブラシレスモ
ータ22およびＩＧＢＴ29の部分を他の低電圧部分と絶縁
隔離しようとすると、ＩＧＢＴ29とこのＩＧＢＴ29を駆
動させるドライバ30との電気的接続が多数あることか
ら、ＩＧＢＴ29およびドライバ30間で絶縁分離すること
は回路構成上複雑となる。同様に、ブラシレスモータ22
の駆動を制御するＢＬＭＣマイコン27とドライバ30との
電気的接続が多数あるので、ＢＬＭＣマイコン27および
ドライバ30間で絶縁分離することは回路構成上複雑とな
る。すなわち、電気洗濯機などの設置されて使用される
比較的大型の電気機器の場合には、回路基板上に絶縁距
離を設けて大型化しても比較的に回路基板を配設するス
ペースがあるものの、特に掃除の際に把持されるホース
２を持って電気掃除機本体１が引きずられる電気掃除機
の場合、軽量小型化が強く要請されるので、１つのマイ
クロコンピュータにて回路を構成することも考えられる
が、掃除機全体を制御するための配線、ブラシレスモー
タ22を駆動させるための配線が複雑となり、逆に別途掃
除機全体を制御するための回路構成が必要となるととも
に、追加する回路に伴うノイズ対策も必要となり、回路
構成が複雑大型化してしまう。

【００３１】上記実施の形態では、電動送風機のブラシ
レスモータ22を駆動させるモータ制御手段と操作手段45
にて設定した駆動状態で電動送風機のブラシレスモータ
22を駆動させるとともに掃除機全体の制御をする掃除機
制御手段とをそれぞれ設け、掃除機制御手段35からのブ
ラシレスモータ22を設定に対応して駆動させる旨の制御
信号を、無線媒体である光通信によりモータ制御手段25
に送信するため、高電圧の部分となるブラシレスモータ
22およびモータ制御手段25と低電圧の部分となる掃除機
制御手段および掃除作業者に操作される操作手段45と
を、回路構成上容易に絶縁分離でき、回路構成を簡略化
でき、別途絶縁部材も不要で、容易に小型軽量化できる
とともに、ノイズ発生源となる高電圧の部分と低電圧の
部分とを接続する回路構成部品が減少し、安定した高性
能が容易に得られる。

【００３２】また、掃除機制御手段とモータ制御手段と
を分離したため、容易に２つの回路基板にて構成でき、
ケース体1aの空きスペースを利用可能となり、電気掃除
機本体１の小型化が図れるとともに、高電圧と低電圧と
の異なる電源の絶縁距離を確保する必要がなく、小型化
できる。

【００３３】さらに、掃除機制御手段35とモータ制御手
段25とを分離したため、ブラシレスモータ22の駆動制御
方法や掃除機全体の機能の変更や新機種への設計変更が
容易にできるとともに、制御方法が異なる製品間でもモ
ータ制御手段25の部分あるいは掃除機制御手段35の供用
およびリサイクルが可能となり、製品の種類に対する回
路種類を減少でき、製造性および保守管理性を向上でき
る。

【００３４】そして、絶縁分離したＢＬＭＣマイコン27
およびメインマイコン37間を、多量な情報を転送できる
フォトカプラ47を用いた光通信により信号を送受信する
ため、きめ細かい制御ができるとともに、掃除機制御手
段35とモータ制御手段25との間で信号を送受信する構成
を簡略化できる。さらには、高速で信号を送受信でき、
高性能化が得られる。

【００３５】さらに、掃除機制御手段35およびモータ制
御手段25で相互に信号を送受信させるため、ブラシレス
モータ22を制御する掃除機制御手段35がブラシレスモー
タ22の状態をフィードバックにて認識でき、ブラシレス
モータをより緻密に制御でき、容易に高性能化できる。

【００３６】また、掃除機制御手段35およびモータ制御
手段25にそれぞれマイクロコンピュータであるメインマ
イコン37およびＢＬＭＣマイコン27を設けたため、多様
な制御ができ、回路構成を簡略化できるとともに、各マ
イクロコンピュータの機能制御の分担化に伴って小型で
構成が簡単なマイクロコンピュータを利用でき、回路構
成を簡略化できるとともに製造性を向上でき、コストも
低減できる。

【００３７】なお、上記実施の形態において、例えば掃
除機制御手段35からのブラシレスモータ22の駆動制御の
信号を送信するとともに、モータ制御手段25からブラシ
レスモータ22の駆動状態の信号を送信するなど、掃除機
制御手段35およびモータ制御手段25間で信号を送受信さ
せて説明したが、例えば掃除機制御手段35からのみ制御
信号を送信するのみの構成でもよい。この掃除機制御手
段35からの送信のみの構成によれば、通信するデータ量
が少なくなり、通信に掛かる時間が短縮して制御時間が
短縮するとともに、データ量が少なくなった分で他の制
御のための通信が可能となって、よりきめ細かい制御が
できる。

【００３８】さらに、モータ制御手段25から掃除機制御
手段35に信号を送信するための構成が不要となり、回路
構成をさらに簡略化できるとともに軽量小型化できる。

【００３９】また、掃除機制御手段35およびモータ制御
手段25にそれぞれマイクロコンピュータを設けて説明し
たが、いずれか一方のみあるいはマイクロコンピュータ
を用いなくてもよい。

【００４０】一方、通信手段としては、光による通信の
他、音波、電波、磁器など、いずれの無線媒体にて信号
を送受信するいずれの構成のものでもよい。

【００４１】

【発明の効果】請求項１記載の電気掃除機によれば、操
作手段にて設定した駆動状態で電動送風機をモータ制御
手段にて駆動させる掃除機制御手段からの制御信号を、
多量な情報の送信が可能な通信手段の無線媒体によりモ
ータ制御手段に送信するため、高電圧の部分となるブラ
シレスモータおよびモータ制御手段と低電圧の部分とな
る操作手段および掃除機制御手段とを回路構成上容易に
絶縁分離でき、回路構成を簡略化でき、小型軽量化が容
易にできるとともに、ノイズ発生源を減少でき、安定し
た高性能を容易に得ることができる。

【００４２】請求項２記載の電気掃除機によれば、請求
項１記載の電気掃除機の効果に加え、掃除機制御手段お
よびモータ制御手段にマイクロコンピュータを設けたた
め、マイクロコンピュータによる多様な制御ができると
ともに、回路構成を簡略化できる。

【００４３】請求項３記載の電気掃除機によれば、請求
項１または２記載の電気掃除機の効果に加え、通信手段
により、認識したブラシレスモータの駆動状態をモータ
制御手段から掃除機制御手段に無線媒体にて送信するた
め、ブラシレスモータの駆動制御がフィードバックされ
て掃除機制御手段がブラシレスモータの駆動状態を認識
でき、適切な制御が容易で高性能化を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電気掃除機の実施の一形態を示すブロ
ック図である。

【図２】同上外観構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 電気掃除機本体 1a 本体としてのケース体 22 ブラシレスモータ 25 モータ制御手段 27 マイクロコンピュータであるＢＬＭＣマイコン 35 掃除機制御手段 37 マイクロコンピュータであるメインマイコン 45 操作手段 47 通信手段としてフォトカプラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブラシレスモータを収容する本体と、 この本体内に配設され前記ブラシレスモータの駆動を制
   御するモータ制御手段と、 前記ブラシレスモータの駆動状態を設定する操作手段
   と、 この操作手段により設定された駆動状態に前記ブラシレ
   スモータを前記モータ制御手段にて駆動させる制御をす
   る掃除機制御手段と、 前記掃除機制御手段からの制御信号を無線媒体により前
   記モータ制御手段に送信する通信手段とを具備したこと
   を特徴とする電気掃除機。
2. 【請求項２】 掃除機制御手段およびモータ制御手段
   は、マイクロコンピュータを備えたことを特徴とする請
   求項１記載の電気掃除機。
3. 【請求項３】 モータ制御手段は、ブラシレスモータの
   駆動状態が認識可能で、 通信手段は、前記モータ制御手段にて認識したブラシレ
   スモータの駆動状態を前記モータ制御手段から掃除機制
   御手段に無線媒体により送信することを特徴とする請求
   項１または２記載の電気掃除機。