JP2003135341A

JP2003135341A - 電気掃除機

Info

Publication number: JP2003135341A
Application number: JP2001336316A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Asada; 和彦麻田; Masaki Takahashi; 正樹高橋
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-11-01
Filing date: 2001-11-01
Publication date: 2003-05-13

Abstract

(57)【要約】【課題】電気掃除機のインバータ回路から電動機に供
給される電流の値を抑え、装置を小型、低コストとする
こと。【解決手段】昇圧回路１０４は、電池１０３の電圧よ
りも高い電圧をインバータ回路１０５に入力し、電動機
１０９はインバータ回路１０５から巻線１０６に電流を
受け、ファン１１０を回転してゴミを吸う構成とした。
したがって、電池１０３から供給される低電圧大電流
が、昇圧回路１０４で、高電圧小電流に変換され、イン
バータ回路１０５から電動機１０９に供給される電流の
値が抑えられることから、装置を小型、低コスト化でき
るようになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家庭用、事務所や
店舗や工場など業務用に使用される、電気掃除機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種電気掃除機としては、特開
２００１−２１２０５２号公報に記載されているような
ものがあった。図８は、前記公報に記載された従来の電
気掃除機を示すものである。

【０００３】図８において、掃除機本体１０内の電池室
１４に設けられた蓄電池１３からモーター１１に電力を
供給して、床ノズル１５からゴミを空気と一緒に吸い込
み、ゴミを集塵室１２に蓄えるものとなっており、電源
コードを引き回すことなく掃除作業が行えることが述べ
られているものであった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の構成の電気掃除機では、良好な掃除作業を行わせよ
うとして吸い込み仕事率を高めるためモーター１１の入
力電力を高めようとした場合、モーター１１の形状、重
量が大となると同時に、蓄電池１３から取り出す電流が
大となる傾向がある。

【０００５】モーター１１を小型とするための設計とし
ては、回転速度を高速とすることが有効となるが、その
場合には整流子モーターと呼ばれる構造のモーターでは
信頼性が問題となり、永久磁石と巻線を有し、ブラシと
整流子を持たないモーターをインバータ回路によって駆
動するブラシレスＤＣモータと呼ばれる構造とする必要
性が高まる。

【０００６】しかし、ここで蓄電池から取り出す電流が
大きい場合には前記インバータ回路内に流れる電流が大
となるので、インバータ回路の形状が大となり、重量も
大となるという課題を有していた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】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、電池と、昇圧回路
と、インバータ回路と、巻線と永久磁石を有する電動機
と、ファンとを有し、前記昇圧回路は、前記電池の電圧
よりも高い電圧を前記インバータ回路に入力し、前記電
動機は前記インバータ回路から前記巻線に電流を受けて
前記ファンを回転してゴミを吸う構成とする。

【０００８】これによって、少ない本数の電池から供給
される低電圧大電流が、昇圧回路で、高電圧小電流に変
換され、インバータ回路から電動機に供給される電流の
値は抑えられることから、前記インバータ回路を小型
で、軽量とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、電池
と、昇圧回路と、インバータ回路と、巻線と永久磁石を
有する電動機と、ファンとを有し、前記昇圧回路は、前
記電池の電圧よりも高い電圧を前記インバータ回路に入
力し、前記電動機は前記インバータ回路から前記巻線に
電流を受けて前記ファンを回転してゴミを吸う構成とす
ることにより、少ない直列接続本数の電池から得られる
低電圧大電流を、前記昇圧回路によって高電圧小電流に
変換して前記インバータ回路が動作されることから、前
記インバータ回路内に流れる電流の値が小さくてすみ、
装置の小型化、低価格が可能となるものである。

【００１０】請求項２に記載の発明は、特に請求項１記
載の昇圧回路が、出力電圧を可変とすることにより吸引
力の加減を行う構成とすることにより、吸引力の加減が
簡単に行うことができ、インバータ回路や電動機の損失
増加を起こすこともなく、高効率の運転ができるものと
なる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、特に請求項１ま
たは２に記載の電動機の巻線電流を検知するモータ電流
検知回路を有し、昇圧回路は、前記モータ電流検知回路
の値が所定値を越えないように前記昇圧回路の出力電圧
を制御する構成とすることにより、実際の掃除作業にお
ける非掃除状態、すなわちファンの負荷が開放に近い条
件におけるトルクの増大、インバータ出力電流の増大、
電池からの消費電力の増大を防ぎ、ムダな電力消耗を無
くして電池の使用時間を拡大するとともに、インバータ
回路や電動機などの構成部品の発熱を抑え信頼性の高い
装置の実現を可能とさせるものである。

【００１２】請求項４に記載の発明は、特に請求項１ま
たは２に記載の昇圧回路の出力電流を検知する昇圧回路
出力電流検知回路を有し、昇圧回路は、前記昇圧回路出
力電流検知回路の値が所定値を越えないように前記昇圧
回路の出力電圧を制御する構成とすることにより、実際
の掃除作業における非掃除状態、すなわちファンの負荷
が開放に近い条件におけるトルクの増大、インバータ出
力電流の増大、電池からの消費電力の増大、また昇圧回
路の過大電流も防ぎ、ムダな電力消耗を無くして電池の
使用時間を拡大するとともに、インバータ回路や電動機
などの構成部品の発熱を抑え信頼性の高い装置の実現を
可能とさせるものである。

【００１３】請求項５に記載の発明は、特に請求項１か
ら４のいずれか１項に記載の昇圧回路は、電動機の回転
速度が所定値を越えないように前記昇圧回路の出力電圧
を制御する構成とすることにより、実際の掃除作業にお
いてファンの入り口部分が、何かに吸い付いた状態など
で締め切られ、空気の流量［立米／秒］が極端に小さく
なった場合に、前記電動機の回転速度が過大とならない
ように抑えることができ、これによって前記電動機およ
びファンに必要な機械的強度を下げて、装置を簡単、低
コストとし、また無駄な電力消費を抑え、使い勝手も改
善できるものとなる。

【００１４】請求項６に記載の発明は、特に請求項３か
ら５のいずれか１項に記載の所定値を、掃除機の吸込仕
事率が略最大となるＰＱ点付近の負荷条件に設定するこ
とにより、実際の掃除作業において最も吸い込み力が必
要とされるファンの負荷条件においては、十分な電力を
前記電池から昇圧回路、インバータ回路を通して電動機
に供給するとともに、それ以外の負荷条件においては、
ムダな電力を抑え、電池の消耗速度を抑えて、長時間の
使用も可能とすることができるものとなる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
ながら説明する。

【００１６】（実施例１）図１は、本発明の第１の実施
例における電気掃除機まわりの概略断面図を示すもので
ある。図１において、掃除機本体１０１と充電器１０２
からなる電気掃除機は、掃除機本体１０１内に、ニッケ
ル水素形で一本当たり１．２Ｖの電圧を有するセルを２
０本直列接続して２４Ｖとした充電式の電池１０３、電
池１０３から受けた２４Ｖの直流電圧を、それよりも高
い電圧である最大６０Ｖとして出力する昇圧回路１０
４、昇圧回路１０４から出力される直流電圧を受けて動
作するインバータ回路１０５を備えている。

【００１７】インバータ回路１０５の出力には、巻線１
０６と永久磁石１０７、１０８を有するブラシレスＤＣ
形の電動機１０９が接続され、電動機１０９は２極の構
成で、インバータ回路１０５から巻線１０６に電流を受
けて最大毎分５００００回転で回転し、軸出力をファン
１１０に供給し、回転駆動され、ゴミを吸うものとなっ
ている。

【００１８】さらに、本実施例では、昇圧回路１０４の
出力電圧は可変であり、２４Ｖから６０Ｖまでの範囲で
加減することにより、吸引力の加減を行うことができる
ものとなっている。

【００１９】掃除機本体１０１には、さらに車輪１１
１、１１２、ゴミ集塵用の紙袋１１３、床ノズル１１
４、および吸引力を強設定と弱設定を切り換えるボタン
１１５、運転と停止を切り換えるボタン１１６、充電時
に充電器１０２から電気パワーを受けるための接点１１
７が設けられている。

【００２０】一方充電器１０２は、充電時に掃除機本体
１０１に電気パワーを出力するための接点１１８、電源
回路１１９、電源コード１２０、電源プラグ１２１が設
けられていて、コンセントまできている１００Ｖ５０Ｈ
ｚまたは６０Ｈｚの交流電源を電源プラグ１２１から受
けて、電源回路１１９まで電源コードによって引き込ん
だものを電源回路１１９で直流の２４Ｖに変換して接点
１１８に出力する構成となっている。

【００２１】図２は、本実施例の掃除機本体１０１の回
路図を示している。図２において、昇圧回路１０４は、
電池１０３に並列接続したコンデンサ１３０、フェライ
トコアにエナメル線を巻いて構成したチョークコイル１
３１、ＭＯＳＦＥＴによって構成したスイッチング素子
１３２、高速の逆回復特性を有するローロス形のダイオ
ード１３３、昇圧回路出力に設けたコンデンサ１３４、
スイッチング素子１３２を２００ｋＨｚの周波数でオン
オフ制御するチョッパ駆動回路１３５によって構成され
ている。

【００２２】インバータ回路１０５は、昇圧回路１０４
の出力電圧Ｖｏｕｔを受けて動作するものであり、ＩＧ
ＢＴを用いて構成したスイッチング素子１４０、１４
１、１４２、１４３、１４４、１４５、およびこれらの
スイッチング素子のオンオフを制御する制御回路１４６
によって構成されている。

【００２３】電動機１０９は３相の巻線１０６がインバ
ータ回路１０５の３相の出力に接続され、ネオジ焼結形
の永久磁石１０７、１０８を回転自在に設けた上、回転
方向の永久磁石１０７、１０８の位置、すなわち位相を
捉えるため、ホールＩＣを用いた位置検知手段１５０、
１５１、１５２が設けられたものとなっている。

【００２４】本実施例においては、電気角１２０度の位
置間隔で設けられた位置検知手段１５０、１５１、１５
２の各信号出力の論理の値がＨであるのかＬであるのか
が制御回路１４６に読み込まれ、電気角６０度毎にその
論理の組み合わせが順々に変化していくことが検知され
ると、制御回路１４６の作用として、スイッチング素子
１４０、１４１、１４２、１４３、１４４、１４５を論
理に従って叩き、巻線１０６が永久磁石１０７、１０８
に対してフレミングの左手の法則の力が最も大となる位
置にある電流ベクトルになるような電流の供給を、電動
機１０９に対して行うことにより、トルクが発生して効
率的な回転運動をなすものとなっている。

【００２５】電動機１０９の巻線１０６の電流は、電流
トランスを用いたモータ電流検知回路１６０によって検
知され、その出力がチョッパ駆動回路１３５に送られ、
所定値である１０Ａを越えないように、スイッチング素
子１３２のオン時間の比率を制限させることにより、昇
圧回路１０４は、モータ電流検知回路１６０の実効値が
所定値、すなわち７Ａを越えないように昇圧回路１０４
の出力電圧Ｖｏｕｔが制御されるものとなっている。

【００２６】ここで、昇圧回路１０４のスイッチング素
子１３２は、チョッパ駆動回路１３５からのオンオフ信
号によって、オンオフされるが、そのオン時間の比率を
変化させることにより、出力電圧Ｖｏｕｔの加減が行わ
れるものとなる。

【００２７】すなわち、オン時間の比率が０である場合
には、電池より入力された２４Ｖの直流電圧が、ほぼと
んどＶｏｕｔとして、インバータ回路１０５に出力され
るものとなり、オン時間の比率が５０％では、ほぼ倍電
圧の４８ＶがＶｏｕｔとして出力されるというように、
オン時間の割合が大きくなると出力電圧Ｖｏｕｔが上昇
するという原理となっている。

【００２８】本実施例では、使用者がボタン１１６の操
作を行って、パワーを弱とした場合には、出力電圧を低
減させるものとなっており、またパワー設定を強とした
場合にも、モータ電流検知回路１６０によって検知され
た電流が７Ａに達しようとした場合には、強制的なスイ
ッチング素子１３２のオン時間の比率の制限が発生し
て、Ｖｏｕｔが抑えられ、吸い込み力が抑えられるとと
もに、電池１０３からの消費電力も抑えられ、電池の負
担が軽くなって、長時間の使用が可能な方向に制御が進
むものとなっている。

【００２９】図３は、本実施例の昇圧回路１０４の出力
電圧Ｖｏｕｔを縦軸にとり、モータ電流を横軸にとった
グラフである。ボタン１１６の設定が強設定となってい
る場合には、ファン１１０の負荷条件によって、Ａ、
Ｂ、Ｃのような動作点の変化が発生する。

【００３０】すなわち、床ノズル１１４が空中に開放状
態にされている場合には、電動機１０９の速度に対する
トルクが大きくなる傾向にあるが、ここでモータ電流検
知回路１６０からの出力信号が７Ａとなるように、昇圧
回路１０４の出力電圧Ｖｏｕｔがほぼ３０Ｖに制限がか
かり、Ａ点での動作となる。

【００３１】実際に床を掃除している場合などには、床
ノズル１１４が床に近づいていることから、ファン１１
０の負荷が変化し、Ａ点の条件よりも毎分の流量に対す
る圧力差が大となり、電動機１０９のトルクは速度に対
して減少するものとなる。

【００３２】したがってモータ電流検知回路１６０の出
力が７Ａとなるように、電圧Ｖｏｕｔが上昇し、速度が
ほぼ毎分５００００回転となったＢ点の状態で、最大の
パワーが昇圧回路１０４からインバータ１０５に出力さ
れるものとなる。

【００３３】図４は、空気の流量Ｑを横軸にとり、ファ
ン１１０の入口と出口間の圧力差Ｐと流量Ｑの積（仕事
率）ＰＱを縦軸としてファンの仕事率の特性を示したも
のである。

【００３４】図４においても、実線上のＡ、Ｂ、Ｃの各
点は、それぞれ図３と同様、開放条件、最大ＰＱ（仕事
率）条件、締切条件における動作点を示しているもので
ある。

【００３５】これに対して破線のカーブは、ファン１１
０の速度の制限と、モータ電流の制限を行わない場合の
特性を示しているものであり、放物線に近い形のカーブ
となっており、破線のカーブにおいても、開放条件にお
いてはＰがほぼ床ノズル１１４の圧損（本体圧損）のみ
となることからＤ点に示す位置に来るものとなる。

【００３６】また、破線の締切条件では、実線の場合と
比較してファン１１０の速度が高い分、圧力差Ｐは大き
いものとなるが、Ｑが零となる故に、ＰＱ積はいずれも
零となり、同一のＣ点となる。

【００３７】本実施例においては、特にモータ電流検知
回路１６０の値に対する所定値を７Ａとしているが、こ
れは破線における吸込仕事率が最大となるＰＱ点、すな
わちＢ点にほぼ一致させて設定していることにより、フ
ァン１１０が有する最大のパワーを活かしつつ、流量Ｑ
がＱ＞１．０となる領域においては、モータ電流が７Ａ
となるように制限を行うものとなり、よって開放に向か
う条件でのパワーを減少させ、開放ではＤ点からＡ点へ
の動作点の移動を行わせることにより、例えば掃除中に
床ノズルを床から浮かせた状態など、実際には掃除作業
が行われていない状態での、ムダ電力の削減、それによ
る電池１０３の消耗の低減、使用可能時間の延長、騒音
の低減なども行うことができるものとなっているもので
ある。

【００３８】また、速度の制限を行う所定値として毎分
５００００回転としているが、これはやはり破線におけ
る吸込仕事率が最大となるＰＱ点、すなわちＢ点にほぼ
一致させて設定しているものである。

【００３９】これにより、ファン１１０が有する最大の
パワーを活かしつつ、流量ＱがＱ＜１．０となる領域に
おいては、速度が毎分５００００回転となるようにＶｏ
ｕｔが調整され、制限を行うものとなり、よって開放に
向かう条件でのパワーを減少させ、やはりムダ電力の削
減、それによる電池１０３の消耗の低減、使用可能時間
の延長、騒音の低減、さらに必要な機械的強度の低減に
よる電動機１０９やファン１１０の小形化、軽量化、低
コスト化、また制御回路１４６の構成として使用される
例えばマイクロコンピュータなどの部品の必要な処理速
度の低減などによるコストの低減なども行うことができ
るものとなっている。

【００４０】使用者に対しても、例えば新聞紙やスーパ
ーのビニール袋などを、床ノズルに吸い付かせた場合な
どに不要に真空度が高められて不便な使い勝手を強いら
れることも少なくなり、十分な掃除性能を確保しつつ、
使い勝手性能の改善も同時に得られることになる。

【００４１】すなわち、本実施例においては、所定値で
ある７Ａおよび毎分５００００回転という値は、いずれ
も掃除機の吸込仕事率が略最大となるＰＱ点付近の負荷
条件に設定したものであることから、最大の吸い込み仕
事率を発揮させながら、電池の持ちがよく、小型で軽量
な電気掃除機が、電源コードなしで使い勝手の良いもの
とすることができているものとなる。

【００４２】なお、本実施例の電気掃除機は、起動時に
おいては昇圧回路１０４は、チョッパ駆動回路１３５
が、スイッチング素子１３２を全くオンさせない条件、
すなわちオンデューティ０の状態とするとともに、制御
回路１４６は上側のスイッチング素子１４０、１４１、
１４２のオン信号に、さらにＰＷＭを重畳させ、等価的
なインバータ回路１０５入力電圧を最も低減させた状態
で駆動を開始させるものとなっており、これによって起
動直後の過電流を防止して、各構成部品の過電流による
破壊を防止するとともに、永久磁石１０７、１０８の減
磁を防ぐという動作が行われるものとなっている。

【００４３】起動から毎分１００００回転まで加速した
後は、前記したスイッチング素子１４０、１４１、１４
２のＰＷＭは行われなくなり、すべて電気角１２０度に
相当する期間ずっとオン状態を保つものとしている。

【００４４】このため、起動後のパワーの制御はすべて
昇圧回路１０４の出力電圧Ｖｏｕｔの加減で行えるの
で、制御が簡単で済む上、通常の動作においては、ＰＷ
Ｍによる高周波でのオンオフ動作がスイッチング素子１
４０、１４１、１４２においては必要ないことから、ス
イッチング素子１４０、１４１、１４２としては、チッ
プ面積当たりの電流定格が大きいＩＧＢＴなどの種類の
ものが使用できるものとなり、昇圧回路１０４を用いた
ことによる電流定格の低減と相まって、多少の耐電圧の
アップが必要となったとしても、なお小型化・低コスト
化の効果が上がるものとなっている。

【００４５】一般にインバータ回路１０５に用いるスイ
ッチング素子数は、本実施例のように６個とすることが
多いが、これらのスイッチング素子が小型化できるとい
うことは、例えばファン１１０付近の冷却風が良く通る
場所に実装することも容易となることから、非常に有利
に作用する。

【００４６】（実施例２）図５は、本発明の第２の実施
例における掃除機本体１０１の主要部の回路図を示して
いる。実施例２においても、充電器１０２の構成は、図
１と全くの同等であり、掃除機本体１０１の回路図のみ
が異なるものとなっている。

【００４７】本実施例においては、昇圧回路１７０は、
入力側のコンデンサ１７１、チョークコイル１７２、１
７３、ＭＯＳＦＥＴで構成したスイッチング素子１７
４、１７５、ダイオード１７６、１７７、出力側の平滑
用コンデンサ１７８、チョッパ駆動回路１７９を有して
いる。

【００４８】チョッパ駆動回路１７９は、スイッチング
素子１７４、１７５をいずれも２００ｋＨｚの周波数で
オンオフするが、ターンオンのタイミングは、スイッチ
ング素子１７４とスイッチング素子１７５では、２．５
マイクロ秒の時間差が設けられているものとなってお
り、よってスイッチング素子１７４とスイッチング素子
１７５のターンオンタイミングは、２．５マイクロ秒毎
の交互にやってくるものとなっている。

【００４９】スイッチング素子１７４、１７５のオン時
間の比率は同じであり、オン時間の割合（オンデューテ
ィ）は、実施例１と同様に制御の対象となっている。

【００５０】本実施例においては、特に５０ミリオーム
の抵抗を用いてその両端に発生する電圧を検知すること
によって昇圧回路１７０の出力電流値Ｉｏｕｔの値を検
知する昇圧回路出力電流検知回路１８０を設けており、
その時間的な平均値、すなわち直流値が１０Ａを越えな
いように、上記のオンデューティが制限される構成とな
っている。

【００５１】なお、電動機以降については記載されてい
ないが、それらに関しては実施例１と同等の構成がとら
れているものとなっている。

【００５２】また速度が毎分５００００回転を越えそう
な場合には、チョッパ駆動回路１７９から強制的なオン
デューティの制限がなされる点も実施例１と同等のもの
となっている。

【００５３】図６は、本実施例の昇圧回路１７０の出力
電圧Ｖｏｕｔを縦軸にとり、昇圧回路出力電流を横軸に
とったグラフである。

【００５４】本実施例では、実施例１で用いたモータ電
流検知回路１６０の代わりに、昇圧回路出力電流検知回
路１８０を設けているものとなっているが、電気角１２
０度期間、スイッチング素子１４０、１４１、１４２、
１４３、１４４、１４５がずっとオンされるという条
件、すなわちＰＷＭ制御を用いない条件においては、モ
ータ電流と昇圧回路出力電流の間には、ほぼ一定の関係
となることから、実施例２の構成においても、電流値の
絶対値、および交流と直流の違いはあるが、ほぼ同等の
制御が行われるものとすることが可能となる。

【００５５】すなわち、ボタン１１６の設定が強設定と
なっている場合には、ファン１１０の負荷条件によっ
て、Ａ、Ｂ、Ｃのような動作点の変化が発生する。

【００５６】よって、床ノズル１１４が空中に開放状態
にされている場合には、電動機１０９の速度に対するト
ルクが大きくなる傾向にあるが、ここで昇圧回路出力電
流検知回路１６０からの出力信号が１０Ａとなるよう
に、昇圧回路１７０の出力電圧Ｖｏｕｔがほぼ３０Ｖに
制限がかかり、Ａ点での動作となる。

【００５７】実際に床を掃除している場合などには、床
ノズル１１４が床に近づいていることから、ファン１１
０の負荷が変化し、Ａ点の条件よりも毎分の流量に対す
る圧力差が大となり、電動機１０９のトルクは速度に対
して減少するものとなる。

【００５８】したがって昇圧回路出力電流検知回路１８
０の出力が１０Ａとなるように、電圧Ｖｏｕｔが上昇
し、速度がほぼ毎分５００００回転となったＢ点の状態
で、最大のファン出力（ＰＱ積）となる。

【００５９】さらに、床ノズル１１４の入り口での気密
性が高くなった場合には、電動機の速度に対するトルク
はさらに低下するので、昇圧回路出力電流検知回路１８
０出力が１０Ａである状態（すなわちトルク一定）を維
持したとすると、速度が毎分５００００回転を越えるこ
とになるが、本実施例ではここで、速度に対する制限が
かかり、昇圧回路出力電圧Ｖｏｕｔは、例えば完全な締
切状態においては５０Ｖに制限されることにより、速度
の最大値を毎分５００００回転に抑えられている。

【００６０】これによって、Ｃ点ではやはりパワーが絞
られると共に、電池の消耗も抑えられ、また電動機１０
９の冷却も容易とするほか、過大な高速域まで安全に回
転できるように設計する必要がなくなることから、電動
機１０９の機械的強度を低くしても設計が可能となり、
制御回路１４６に使用される例えばマイクロコンピュー
タなどの構成部品にも反応時間が過敏となるものが使用
する必要をなくすことができ、低コスト化、耐ノイズ性
能の向上など、さまざまな効果が生ずるものとなるが、
その効果に関しては実施例１と同様である。

【００６１】なお、本実施例に用いた昇圧回路１７０の
構成は、実施例１に対して部品点数は多いが、２つのス
イッチング素子１７４、１７５が交互にオンされること
から、コンデンサ１７１、１７８に流れる高周波のリプ
ル電流が、実施例１に対してぐっと小さくなり、結果的
にはほぼ同等か、もしくはより小型化、軽量化を行うこ
とができる場合もある。

【００６２】本実施例においても、流量ＱとＰＱ積の関
係を示すグラフとしては、図４に示したものと同等のも
のとなる。

【００６３】本実施例においては、昇圧回路１７０の構
成と、昇圧回路出力電流検知回路１８０を設けること
が、セットとなっているが、これらはたまたま本実施例
においては実施例１から同時に変更したものであって、
例えば昇圧回路１０４の構成と昇圧回路出力電流検知回
路１８０とを組み合わせて使用しても全く問題ない。

【００６４】（実施例３）図７は、本発明の第３の実施
例における昇圧回路１９０の回路図を示している。昇圧
回路１９０は、入力側のコンデンサ１９１、タップを有
するチョークコイル１９２、ＩＧＢＴを用いたスイッチ
ング素子１９３、コンデンサ１９４と抵抗１９５の直列
回路、ダイオード１９６、出力側の平滑コンデンサ１９
７、チョッパ駆動回路１９８によって構成されている。

【００６５】なお、本実施例のようなＩＧＢＴ以外の種
類、たとえばＭＯＳＦＥＴをスイッチング素子１９３に
用いて構成しても良い。

【００６６】本実施例においては、チョークコイル１９
２の端子ｂがスイッチング素子１９３のコレクタ端子に
接続された形となっていることから、ａ−ｂ間の電圧に
対するａ−ｃ間の電圧は、ほぼａ−ｃ間の巻数をａ−ｂ
間の巻数で除した値となり、その値を例えば８倍とした
場合には、スイッチング素子１９３のオンデューティを
５０％とした状態で、出力電圧をほぼ２００Ｖとするこ
とができるものとなる。

【００６７】チョークコイル１９２のａ−ｂ間、ｂ−ｃ
間の巻線は、同じ太さのエナメル線としてもよいが、電
流の大きさがａ−ｂ間で大きくなることから、本実施例
においては、ａ−ｂ間の方を３倍の導体断面積を持った
エナメル線で行っている。

【００６８】磁気的な結合については、両コイルともほ
ぼ漏れ無く結合がなされているものとしているが、スイ
ッチング素子１９３のターンオフの瞬間でのコレクタ・
エミッタ間電圧の跳ね上がりを吸収するため、コンデン
サ１９４と抵抗１９５が接続され、電圧を吸収されるも
のとなっている。

【００６９】周知のごとく電気パワーは、電圧と電流の
積で計算されるものとなることから、２００Ｖの電圧を
インバータ回路に入力するならば、実施例１、２の場合
のような６０Ｖの直流電源電圧における動作に比較して
３倍以上の電圧値となるので、電流値は逆に１／３以下
とすることができ、インバータ回路を構成するスイッチ
ング素子の定格電流値をぐっと抑えることができるもの
となり、素子の損失を減らす他、プリント配線板のパタ
ン幅なども低減することができるものとなることから、
インバータ回路の小形化に、とりわけ効果が大きいもの
となる。

【００７０】また、電池１０３によるコードレスの使用
だけでなく、必要な場合には１００Ｖの交流電源から電
気パワーを得て掃除を行うという構成をとる場合にも、
商用電源を整流して得られる直流電圧にインバータ回路
の入力電圧を設計して、ＡＣ／ＤＣ両用という仕様とす
ることも容易となる。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、請求項１から請求項６記
載の発明によれば、昇圧回路によって電池の電圧よりも
高い電圧でインバータ回路を動作させることにより、イ
ンバータ回路内の電流の大きさを抑えることができ、装
置の小型化を実現することができるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における電気掃除機まわりの
概略断面図

【図２】同、電気掃除機の掃除機本体の回路図

【図３】同、電気掃除機のモータ電流と昇圧回路出力電
圧Ｖｏｕｔの相関グラフ

【図４】同、電気掃除機のファンの流量Ｑに対するＰＱ
値の特性相関グラフ

【図５】本発明の実施例２における電気掃除機の掃除機
本体要部の回路図

【図６】同、電気掃除機の昇圧回路出力電流と出力電圧
の相関グラフ

【図７】本発明の実施例３における電気掃除機の昇圧回
路の回路図

【図８】従来の技術における電気掃除機の構成図

【符号の説明】

１０３電池１０４、１７０、１９０昇圧回路１０５インバータ回路１０６巻線１０７、１０８永久磁石１０９電動機１１０ファン１６０モータ電流検知回路１８０昇圧回路出力電流検知回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3B057 DA04 5H560 BB04 BB12 DA00 DC12 EB01 JJ05 SS02 UA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池と、昇圧回路と、インバータ回路
と、巻線と永久磁石を有する電動機と、ファンとを有
し、前記昇圧回路は、前記電池の電圧よりも高い電圧を
前記インバータ回路に入力し、前記電動機は前記インバ
ータ回路から前記巻線に電流を受けて前記ファンを回転
してゴミを吸う電気掃除機。
【請求項２】昇圧回路は、出力電圧を可変とすること
により吸引力の加減を行う請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】電動機の巻線電流を検知するモータ電流
検知回路を有し、昇圧回路は、前記モータ電流検知回路
の値が所定値を越えないように前記昇圧回路の出力電圧
を制御する請求項１または２に記載の電気掃除機。
【請求項４】昇圧回路の出力電流を検知する昇圧回路
出力電流検知回路を有し、昇圧回路は、前記昇圧回路出
力電流検知回路の値が所定値を越えないように前記昇圧
回路の出力電圧を制御する請求項１または２に記載の電
気掃除機。
【請求項５】昇圧回路は、電動機の回転速度が所定値
を越えないように前記昇圧回路の出力電圧を制御する請
求項１から４のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項６】所定値を、掃除機の吸込仕事率が略最大
となるＰＱ点付近の負荷条件に設定した請求項３から５
のいずれか１項に記載の電気掃除機。