JP2001157492A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 掃除ブラシが床面に押し付けられている時は
一定の吸込み風量でゴミを吸引し、掃除ブラシが床面よ
り持ち上げられた時には吸込み風量を減じて無駄な吸込
みをなくして、消費電力の少い電気掃除機を提供する。 【解決手段】 整流子モータ１に電流を供給するトライ
アック３と、整流子モータ１に流れる電流を検出するカ
レントトランス４と、カレントトランス４の出力電圧を
整流する整流回路６と、整流回路６の出力を平滑して平
均値に比例した出力を出す平均値回路７と、整流回路６
の出力をピークホールドしてピーク値に比例した出力を
出すピークホールド回路１１と、平均値回路７の出力と
ピークホールド回路１１の出力とを競合選択して電圧値
の高い方を出力する競合出力回路１２と、競合出力回路
１２の出力が一定となるようにトライアック３の点弧角
を定めて制御する点弧角制御手段８と、点弧角制御手段
８の出力を受けてトライアック３のゲートにゲート信号
を送るゲート駆動回路９と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は一般家庭で用いら
れる電気掃除機に関し、特に整流子モータの負荷電流を
制御する電機掃除機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術における電気掃除機の回路に
は、例えば図５に示すものがある。図５において、１は
整流子モータ、３は商用電源２を所定の点弧角で導通さ
せて整流子モータ１に電流を供給するトライアック、４
は整流子モータ１に流れる電流を検出するカレントトラ
ンスであり、カレントトランス４の出力電流は５の検出
抵抗を介して電圧変換されて６の整流回路で整流され
る。７は平均値回路であり、抵抗７ａ、７ｂとコンデン
サ７ｃで構成されて、整流回路６の出力を積分平滑して
平均値に比例した出力を出す。８は点弧角制御手段であ
り、平均値回路７の出力を一定に保つようにトライアッ
ク３の点弧角を定めて制御する。９は該点弧角制御手段
８の出力を受けてトライアック３にゲート信号を送るゲ
ート駆動回路である。

【０００３】以上の構成における動作を図５、図５、図
７を用いて次に説明する。図５は掃除機の空気の吸引風
路の開放度と整流モータ１の平均負荷電流値の特性図、
図７は風路の開放度と電流波形を示す電流波形図であ
る。まず、図５により整流子モータ１の負荷の変動につ
いて説明する。電気掃除機は整流子モータ１に連結され
た吸込みファンを回して掃除ブラシの先端より空気を吸
込むことでゴミを吸引収集するものであるが、掃除ブラ
シは床面に押し付けられる場合もあれば、床面より持ち
上げられる場合も有るので空気の吸引風路の開放度が大
きく異なる。図５において実線で示した特性（Ｉ）は整
流子モータ１に直接に商用電源２を接続した場合の風路
の開放度と負荷電流の関係を示しており、破線で示した
特性（II）は整流子モータ１の平均負荷電流値が一定と
なるように定電流制御が加えられた場合である。

【０００４】図５に示した特性（Ｉ）は、掃除ブラシが
床面より持ち上げられて風路の開放度が大きくなると吸
込み風量が増えて整流子モータ１の負荷電流が急増する
ことを示しており、これでは掃除ブラシを持ち上げた時
に整流子モータ１の騒音が急増したり、カーテンなどを
吸込んでしまったりの不都合が生じる。ここで特性（I
I）に示した定電流制御の必要性が生じるわけである。

【０００５】図５の特性（II）に示した電流制御は図５
に示した構成により行われるが、この電流制御を次に説
明する。図７は図５に示した特性（II）の色々の風路の
開放度（イ）（ロ）（ハ）（ニ）における電流波形を示
していおり、図７（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）はこ
の開放度に対応して示している。まず、整流子モータ１
に流れる電流がカレントトランス４で検出され、この出
力電流は整流回路６で整流される。この出力に基づいて
平均値回路７は整流回路６の平均値に比例した出力を出
す。この出力を一定に保つように点弧角制御手段８はト
ライアック３の点弧角を定めて整流子モータ１に供給す
る電流を制御する。

【０００６】点弧角制御手段８は図５の特性（II）に示
すように、掃除ブラシを床面より持ち上げて風路の開放
度が大きくなって整流子モータ１の負荷電流が増えよう
とすると、トライアック３の点弧角を遅らせて負荷電流
を一定に保ち、吸込み風量も一定に保もつ。トライアッ
ク３の点弧角を遅らせて負荷電流を一定に保つには、図
７に示すように、負荷電流が大きくなろうとすると点弧
角が遅れるようにし、開放度（イ）の電流面積Ａ、開放
度（ロ）の電流面積Ｂ、開放度（ハの電流面積Ｃ、開放
度（ニ）の電流面積Ｄが各々等しくなる様に、即ち平均
値が等しくなるように制御する。このように、電気掃除
機は整流子モータ１の負荷が変動しても概略一定の電流
値で整流子モータ１を回転させて、概略一定の仕事、即
ち概略一定に吸込み風量を保つようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
機掃除機では、以上の如く定電流制御がなされている場
合でも掃除ブラシが床面より完全に持ち上げられている
状態では本質的に吸込みを必要としないのに整流子モー
タ１の負荷電流は最大制限値が流れており、整流子モー
タ１は無駄な仕事を行っているという問題点があった。
この様な状態に対応する方法として考えられるのが、掃
除ブラシが床面と接触しなくなった、あるいは掃除ブラ
シが床面より持ち上げられた事を別途の検知手段をもっ
て検知して定電流制御の制御電流値を低い設定値に変更
して定電流制御を行うように構成することである。

【０００８】この様な構成を行った場合の整流子モータ
１の負荷特性を図８に示す。図８中の実線で示した特性
（Ｉ）は電流制御を行わない場合の整流子モータ１の特
性を示しており、破線で示した特性（II）は上述の検知
手段をもって定電流制御手段の制御電流値の設定値を低
く変更した場合の整流子モータ１の特性である。しか
し、この構成でも別の検知手段が必要になり、また、整
流モータ１の負荷電流を連続的に滑らかに変化させられ
ないという問題があった。

【０００９】この発明は掃除ブラシが床面に接している
か、あるいは、床より持ち上げられたことを検知する手
段を設けることなく、（掃除ブラシが床面より持ち上げ
られた時には整流子モータの負荷電流の平均値を減ずる
ことのできる回路構成を与えることで、）掃除ブラシが
床面に押し付けられている時は一定の吸込み風量を保
ち、掃除ブラシが床面より持ち上げられた時には吸込み
風量を減じて無駄な吸込みをなくして、使い易く消費電
力の少くてすむ電気掃除機を低コストに提供することを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる電機掃
除機は、整流子モータと、商用電源を所定の点弧角で導
通させて前記整流子モータに電流を供給するトライアッ
クと、前記整流子モータに流れる電流を検出するカレン
トトランスと、該カレントトランスの出力電圧を整流す
る整流回路と、該整流回路の出力を平滑して平均値に比
例した出力を出す平均値回路と、前記整流回路の出力を
ピークホールドしてピーク値に比例した出力を出すピー
クホールド回路と、前記平均値回路の出力と前記ピーク
ホールド回路の出力とを競合選択して電圧値の高い方を
出力する競合出力回路と、該競合出力回路の出力が一定
となるように前記トライアックの点弧角を定めて制御す
る点弧角制御手段と、該点弧角制御手段の出力を受けて
前記トライアックのゲートにゲート信号を送るゲート駆
動回路と、を備え、掃除ブラシが床面に押し付けられて
風路の開放度が低い範囲では整流子モータの負荷電流の
平均値を概略一定に保もち、掃除ブラシが床面より持ち
上げられて風路の開放度が高い範囲では整流子モータの
負荷電流のピーク値を一定に保つように制御するので、
掃除ブラシが床面より持ち上げられて風路の開放度が高
い範囲では整流子モータの負荷電流の平均値を急激に減
少して、空気の吸込み量も急減させると共に無駄に消費
される電力を減少させるようにするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の電気掃除機の実
施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形
態を示す電機掃除機の回路図、図２は空気の吸引風路の
開放度と整流モータの平均負荷電流値の特性図、図３は
風路の開放度と電流波形を示す電流波形図、図４は電流
値、平均値回路出力及びピークホールド回路出力の連続
波形図である。図１において、１は整流子モータ、３は
商用電源２を所定の点弧角で導通させて整流子モータに
電流を供給するトライアック、４は整流子モータ１に流
れる電流を検出するカレントトランスであり、カレント
トランス４の出力電流は検出抵抗５を介して電圧変換さ
れて６の整流回路で整流される。

【００１２】７は平均値回路であり、抵抗７ａ、７ｂと
コンデンサ７ｃで構成されて、整流回路６の出力を積分
平滑して平均値に比例した出力を出す。１１はピークホ
ールド回路であり、ダイオード１１ａとコンデンサ１１
と抵抗１１ｃ、１１ｄより構成されて、整流回路６の出
力をピークホールドしてピーク値に比例した出力を出
す。１２はダイオード１２ａ、１２ｂで構成された競合
出力回路であり、平均値回路７の出力とピークホールド
回路１１の出力とを競合選択して電圧値の高い方を出力
する。８は点弧角制御手段であり、競合回路１２の出力
を一定に保つようにトライアック３の点弧角を定めて制
御する。９は点弧角制御手段８の出力を受けてトライア
ック３のゲートにゲート信号を送るゲート駆動回路であ
る。

【００１３】以上の構成における動作を図１、２、３を
用いて次に説明する。まず、整流子モータ１に流れる電
流がカレントトランス４で検出され、この出力電流は整
流回路６で整流される。この出力に基づいて平均値回路
７は整流回路６の平均値に比例した出力を出す。一方、
整流回路６の出力に基づいてピークホールド回路１１
は、整流回路６の出力をピークホールドしてピーク値に
比例した出力を出す。次に、競合出力回路１２は、平均
値回路の出力とピークホールド回路１１の出力とを競合
選択して電圧値の高い方を出力する。そして、点弧角制
御手段８は競合回路１２の出力を一定に保つようにトラ
イアック３の点弧角を定めて整流子モータ１に供給する
電流を制御する。

【００１４】次に、点弧角制御手段８の制御を図２、
３、４により詳しく説明する。図２において実線で示し
た特性（Ｉ）は整流子モータ１に直接に商用電源２を接
続した場合の風路の開放度と負荷電流の関係を示してお
り、破線で示した特性（II）は整流子モータ１に供給す
る電流を制御した場合である。

【００１５】図２に示した特性（Ｉ）は、掃除ブラシが
床面より持ち上げられて風路の開放度が大きくなると吸
込み風量が増えて整流子モータ１の負荷電流が急増する
ことを示している。図３は図２に示した特性（II）に示
した風路の開放度（イ）（ロ）（ハ）（ニ）における整
流モータ１に流れる電流値の波形を示していおり、図３
（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）はこの開放度に対応し
て示している。

【００１６】図２の（イ）から（ニ）の波形から明らか
なように、特性（II）の（イ）点から（ロ）点までは負
荷電流の平均値、即ち波形の面積は風路の開放度が高く
なっても変化しない。しかし、電流波形のピーク値は風
路の開放度が高くなると大きくなっている。特性（II）
の（ロ）点において、平均値回路７の出力電圧値とピー
クホールド回路１１の出力電圧値が等しくなり、さらに
風路の開放度が高くなると、即ち、掃除ブラシが床面よ
り離れて持ち上げられだすと、点弧角制御手段８は整流
子モータ１の負荷電流のピーク値を一定に保つようにト
ライアック３の点弧角を遅らせて制御し、風路の開放度
に応じて特性（II）の（ハ）点を通過して（ニ）点に到
るように制御する。

【００１７】この時の（イ）点から（ハ）点までの各々
の点における整流子モータ１の負荷電流波形は図３
（イ）から（ハ）に示されるが、図中（イ）から（ロ）
までは平均値が一定に制御されているので電流の面積ａ
と電流の面積ｂは等しくなり、図中（ロ）から（ニ）で
は電流ピーク値がピーク設定値となるように一定に制御
されるので電流の面積はｂ、ｃ、ｄの順に急激に減少す
る。従って、空気の吸込み量が急減すると共に、無駄に
消費される電力が減少する。この減少状態は図２に示さ
れるように、特性（I）の平均負荷電流値の増加に反比
例して減少しており、平均負荷電流値の増加率が大きい
ほど、減少率が増加して効果的である。

【００１８】図４は電流値、平均値回路７の出力及びピ
ークホールド回路１１の出力の連続波形を示しており、
（ロ）は図２に示した風路の開放度の（ロ）である。
（ロ）までは平均値回路７の出力、ピークホールド回路
１１より高い値なので競合出力回路１２からこの値が出
力され、この出力が一定となるように制御される。
（ロ）に達すると平均値回路７の出力電圧値とピークホ
ールド回路１１の出力電圧値が等しくなり、さらに風路
の開放度が高くなると、ピークホールド回路１１の出力
が平均値回路７の出力より高い値なので競合出力回路１
２からこの値が出力され、この出力が一定となるように
制御される。

【００１９】なお、図４において平均値回路の出力及び
ピークホールド回路の出力は、電流波形の数が少ないと
きは直線でないが近似直線で示している。また、平均値
回路７は整流回路６の出力を平滑して平均値に比例した
出力をすると記したが、電流の波形は点弧角が遅れると
き同一の平均値であっても、ピーク値が増加すると平均
値回路の出力は増加方向の誤差が生じる場合がある。ま
た、整流回路６の出力を平滑して平均値に比例した出力
は、実質的に平均負荷電流値に比例する。

【００２０】以上のように、電気掃除機は整流子モータ
１に連結された吸込みファンを回して掃除ブラシの先端
より空気を吸込んでゴミを吸引収集する時に、掃除ブラ
シが床面に押し付けられて風路の開放度が低い範囲にお
いては整流子モータ１の負荷電流の平均値が一定になる
ように点弧角制御手段８によりトライアック３の点弧角
が制御され、掃除ブラシが床面より持ち上げられ風路の
開放度が高い範囲なおいては整流子モータ１の負荷電流
のピーク値が一定となるように点弧角制御手段８により
トライアック３の点弧角が制御されるので、掃除ブラシ
が床面より持ち上げられると整流子モータ１の負荷電流
の平均値は急激に減少して、空気の吸込み量が急減する
と共に、商用電源２の電力消費も急減する。

【００２１】

【発明の効果】以上のように、この発明は、整流子モー
タと、商用電源を所定の点弧角で導通させて前記整流子
モータに電流を供給するトライアックと、前記整流子モ
ータに流れる電流を検出するカレントトランスと、該カ
レントトランスの出力電圧を整流する整流回路と、該整
流回路の出力を平滑して平均値に比例した出力を出す平
均値回路と、前記整流回路の出力をピークホールドして
ピーク値に比例した出力を出すピークホールド回路と、
前記平均値回路の出力と前記ピークホールド回路の出力
とを競合選択して電圧値の高い方を出力する競合出力回
路と、該競合出力回路の出力が一定となるように前記ト
ライアックの点弧角を定めて制御する点弧角制御手段
と、該点弧角制御手段の出力を受けて前記トライアック
のゲートにゲート信号を送るゲート駆動回路と、を備え
たので、掃除ブラシが床面に接しているか、あるいは、
床より持ち上げられたことを検知する手段を設けること
なく、掃除ブラシが床面に押し付けられている時は一定
の吸込み風量を保ち、掃除ブラシが床面より持ち上げら
れた時には吸込み風量を減じて無駄な吸込みをなくし
て、使い易く消費電力を少くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の回
路図である。

【図２】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の吸
引風路の開放度と整流モータの平均負荷電流値の特性図
である。

【図３】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の風
路の開放度と電流波形を示す電流波形図である。

【図４】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の電
流値、平均値回路出力及びピークホールド回路出力の連
続波形図である。

【図５】 従来例の電気掃除機を示す回路図である。

【図６】 従来の電気掃除機の吸引風路の開放度と整流
モータの平均負荷電流値の特性図である。

【図７】 従来の電気掃除機の風路の開放度と電流波形
を示す電流波形図である。

【図８】 従来の電気掃除機の掃除ブラシの持ち上げ検
知手段を適用した時の風路の開放度と整流モータの平均
負荷電流値の特性図である。

【符号の説明】

１ 整流子モータ、２ 商用電源、３ トライアック、
４ カレントトランス、６ 整流回路、７ 平均値回
路、８ 点弧角制御手段、９ ゲート駆動回路、１１
ピークホールド回路、１２ 競合出力回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 整流子モータと、 商用電源を所定の点弧角で導通させて前記整流子モータ
   に電流を供給するトライアックと、 前記整流子モータに流れる電流を検出するカレントトラ
   ンスと、 該カレントトランスの出力電圧を整流する整流回路と、 該整流回路の出力を平滑して平均値に比例した出力を出
   す平均値回路と、 前記整流回路の出力をピークホールドしてピーク値に比
   例した出力を出すピークホールド回路と、 前記平均値回路の出力と前記ピークホールド回路の出力
   とを競合選択して電圧値の高い方を出力する競合出力回
   路と、 該競合出力回路の出力が一定となるように前記トライア
   ックの点弧角を定めて制御する点弧角制御手段と、 該点弧角制御手段の出力を受けて前記トライアックのゲ
   ートにゲート信号を送るゲート駆動回路と、を備えたこ
   とを特徴とする電気掃除機。