JP2010148827A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】運転待機状態において、スナバ回路から漏洩電流が発生しない電気掃除機を提案する
【解決手段】電気掃除機１は、掃除機本体２と、交流整流子電動機を用いた電動送風機１０と、電動送風機１０に供給される電力の制御に用いられるスイッチング素子１５と、スイッチング素子１５に対して並列に接続されたスナバ回路１８と、スイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路を開閉させるスナバ回路用スイッチング部１９と、スナバ回路用スイッチング部１９の開閉制御およびスイッチング素子１５の位相制御を行う制御部２０と、を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、交流整流子電動機を用いた電動送風機を備えた電気掃除機に関する。

商用交流電源を用いて駆動される電気掃除機は、一般に交流整流子電動機を用いた電動送風機を備える。

このような電気掃除機は、一般に電動送風機の運転出力を制御するために、双方向サイリスタや逆阻止３端子サイリスタなどのスイッチング素子を備える。電気掃除機は、このスイッチング素子によって、交流電流の周期毎におけるＯＮ時間の割合を変化させることで電動送風機に供給される電圧を制御（位相制御）する。

また、位相制御を用いた電気掃除機は、スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦにともなう過渡的な高電圧を抑制するスナバ回路を備える。スナバ回路は、コンデンサと、抵抗とが直列に接続されて構成される。また、スナバ回路は、スイッチング素子に対して並列に接続される。（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−３１３００７号公報

従来の電気掃除機は、スイッチング素子に対して並列に接続されたスナバ回路を備える。

従来の電気掃除機は、商用交流電源に接続して待機状態にすると、電動送風機を停止させている時であってもスナバ回路から漏洩電流が発生する。従来の電気掃除機は、この漏洩電流によって待機時の消費電力が上昇するとともに、電動送風機のモータ部から微小な音が発生する問題があった。

本発明は、運転待機状態において、スナバ回路から漏洩電流が発生することのない電気掃除機を提案する。

前記の課題を解決するため本発明では、掃除機本体と、前記掃除機本体に収容され、交流整流子電動機を用いた電動送風機と、前記電動送風機に供給される電力の制御に用いられるスイッチング素子と、前記スイッチング素子に対して並列に接続されたスナバ回路と、前記スイッチング素子と前記スナバ回路との電路を開閉させる開閉器部と、前記開閉器部の開閉制御および前記スイッチング素子の位相制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とする電気掃除機。

本発明によれば、運転待機状態において、スナバ回路から漏洩電流が発生することのない電気掃除機を提案する。

本発明に係る電気掃除機の実施形態について図１から図３を参照して説明する。

図１は、本発明に係る電気掃除機の外観を示した斜視図である。

図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、掃除機本体２と、集塵ホース３と、手元操作管４と、把持部５と、操作部６と、延長管７と、吸込口体８とを備える。

掃除機本体２は接続口２ａを有する。接続口２ａには、集塵ホース３の一端が着脱自在に接続される。掃除機本体２には、塵埃分離集塵部（図示省略）と、電動送風機１０とが収容される。また、掃除機本体２には、電動送風機１０の排気が吐出される本体排気口（図示省略）が形成される。掃除機本体２は、電動送風機１０に電力を導く電源コード１１を備える。電源コード１１の自由端部には、電源プラグ１２が形成される。

集塵ホース３は、可撓性を有し、湾曲自在な細長略円筒状に形成される。集塵ホース３の一端は、接続口２ａに着脱自在に接続される。集塵ホース３は、掃除機本体２の内部に連通される。

手元操作管４の一端は、集塵ホース３の他端に設けられる。手元操作管４は、集塵ホース３を介して掃除機本体２の内部に連通される。

把持部５は、電気掃除機１の使用者が把持して電気掃除機１を操作するものである。把持部５は、手元操作管４の他端部に突設され、集塵ホース３が設けられた手元操作管４の一端部に向けて湾曲させて形成される。

操作部６は、把持部５に設けられる。電気掃除機１の使用者は、操作部６を操作して電気掃除機１を複数の駆動モードに設定できる。操作部６は、電気掃除機１の運転を停止させる切スイッチ６ａや、電気掃除機１の運転を開始させる起動スイッチ６ｂなどを有する。

延長管７は、伸縮可能な細長略円筒状に形成される。延長管７は、複数の筒状体を重ね合わせてテレスコピック構造に構成される。延長管７の一端は、手元操作管４の他端に着脱自在に接続される。延長管７は、手元操作管４、および集塵ホース３を介して掃除機本体２の内部に連通される。

吸込口体８は、延長管７の一端に着脱自在に接続される。吸込口体８は、延長管７、手元操作管４、および集塵ホース３を介して掃除機本体２の内部に連通される。吸込口体８は、吸込口（図示省略）を有する。吸込口は、床面などの被掃除面に吸込口体８を配置すると、被掃除面に対向する。

電気掃除機１を運転すると、電動送風機１０が作動して、掃除機本体２の内に負圧が作用する。この負圧は接続口２ａから集塵ホース３と手元操作管４と延長管７とを経て吸込口体８に作用する。そうすると、電気掃除機１は吸込口体８の吸込口から空気とともに被掃除面に溜まった塵埃を吸い込んで被掃除面を掃除する。吸込口体８に吸い込まれた含塵空気は、掃除機本体２に収容された塵埃分離集塵部によって空気と塵埃とに分離される。分離された塵埃は塵埃分離集塵部に集塵される。他方、分離された空気は、電動送風機１０に吸い込まれて、掃除機本体２の本体排気口から吐出される。

図２は、本発明に係る電気掃除機を示したブロック図である。

図２に示すように、電気掃除機１は、操作部６と、電動送風機１０と、スイッチング素子１５と、直流電源回路１６と、ゲートドライブ回路１７と、スナバ回路１８と、スナバ回路用スイッチング部１９（開閉器部）と、制御部２０とを備える。

電動送風機１０と、スイッチング素子１５と、直流電源回路１６と、ゲートドライブ回路１７と、スナバ回路１８と、スナバ回路用スイッチング部１９と、制御部２０とは、掃除機本体２に収容される。電動送風機１０と、スイッチング素子１５とは直列に接続される。スイッチング素子１５と、スナバ回路１８とは、並列に接続される。

操作部６は、電気掃除機１の使用者が入力した操作内容に対応する操作信号を制御部２０に出力する。具体的には、操作部６は、電気掃除機１の使用者が切スイッチ６ａを操作すると、電動送風機１０の停止信号Ｓｏｆｆを制御部２０に出力する。また、操作部６は、電気掃除機１の使用者が起動スイッチ６ｂを操作すると電動送風機１０の起動信号（運転開始信号）Ｓｏｎを制御部２０に出力する。

電動送風機１０は、スイッチング素子１５を介し、電源コード１１を経て商用交流電源Ｅに接続される。また、電動送風機１０は、交流整流子を用いたモータ部（交流整流子電動機、図示省略）を備える。

スイッチング素子１５は、制御部２０の制御に応じて電動送風機１０に電力を供給する。また、スイッチング素子１５は、電力制御用に双方向サイリスタや逆阻止３端子サイリスタなどの素子が用いられる。スイッチング素子１５のゲート端子Ｇは、ゲートドライブ回路１７に接続される。

直流電源回路１６は、商用交流電源Ｅの電圧を５Ｖ程度に降圧させた直流電源をスナバ回路用スイッチング部１９や制御部２０に供給する。

ゲートドライブ回路１７は、スイッチング素子１５を制御するための回路である。制御部２０の命令に基づき、スイッチング素子１５のゲート端子Ｇに、ゲート信号Ｇｓを送る。

スナバ回路１８は、スイッチング素子１５のＴ１端子とＴ２端子との間に加わるサージ対策用の保護回路である。スナバ回路１８は、コンデンサ１８ａと、抵抗１８ｂとから構成された直列回路である。

スナバ回路用スイッチング部１９は、並列に接続されたスイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路を開閉させる開閉器もしくはスイッチである。スナバ回路用スイッチング部１９は、例えばコイル部１９ａを備えた電磁継電器を用いて構成される。スナバ回路用スイッチング部１９のコイル部１９ａは、一端が直流電源回路１６に接続され、他端がエミッタ接地トランジスタ２２のコレクタに接続される。スナバ回路用スイッチング部１９は、コイル部１９ａが励磁されると、スイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路を閉じ（図２中、二点鎖線で示す。）、他方、コイル部１９ａが励磁されなければ、スイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路を開く（図２中、実線で示す。）。

制御部２０は、操作部６から入力された操作信号に応じて電動送風機１０の運転を開始または停止する。具体的には、制御部２０は、操作部６から起動信号Ｓｏｎが入力されると、電動送風機１０の運転を開始し、他方、操作部６から停止信号Ｓｏｆｆを出力すると、電動送風機１０の運転を停止する。

制御部２０は、電動送風機１０の運転を開始する際、先ず、エミッタ接地トランジスタ２２のベースとエミッタとの間に電圧を加え、エミッタ接地トランジスタ２２をオン状態にする。これによって、スナバ回路用スイッチング部１９のコイル部１９ａが励磁され、スイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路が閉じられる。このとき、制御部２０は、スナバ回路用スイッチング部１９の接点が完全に閉じられるまで待機する。具体的には、制御部２０は、エミッタ接地トランジスタ２２をオン状態にしてから所定の時間、例えば略１００ｍｓｅｃが経過するまで待機する。この後、制御部２０は、スイッチング素子１５の位相制御を開始する。ここで、制御部２０は、商用交流電源Ｅが半サイクルごとに０ＶからＯＮするまでの時間、すなわち位相角をトリガーレベル値とするスイッチング指令Ｓｔをゲートドライブ回路１７に出力し、スイッチング素子１５を位相制御する。そうすると、電動送風機１０は、運転を開始する。

また、制御部２０は、電動送風機１０の運転を停止する際、先ず、ゲートドライブ回路１７に出力しているスイッチング指令Ｓｔを停止する。これによって、電動送風機１０に供給されていた電力が停止し、電動送風機１０が停止する。このとき、制御部２０は、スイッチング素子１５が完全に閉じられるまで待機する。具体的には、制御部２０は、少なくとも商用交流電源Ｅの半周期に相当する時間まで待機する。この後、制御部２０は、エミッタ接地トランジスタ２２のベースとエミッタとの間に加えていた電圧を遮断し、エミッタ接地トランジスタ２２をオフ状態にする。これによって、スナバ回路用スイッチング部１９のコイル部１９ａの励磁されなくなり、スイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路が開かれる。そうすると、電気掃除機１は、待機状態になる。

制御部２０は、中央処理部（図示省略）、メモリ（図示省略）等から構成される。メモリは、中央処理部が実行する制御プログラムや、必要な定数などのデータが記憶される。また、メモリは、中央処理部の演算データなどを一時記憶しておくデータ記憶領域ならびに作業領域として使用される。

このように構成された電気掃除機１によれば、スナバ回路用スイッチング部１９を適宜に開閉させることによって、電気掃除機１の待機状態においては、スナバ回路１８から漏洩電流が発生することがなく、他方、電気掃除機１の運転状態においては、スイッチング素子１５のサージ対策用の保護回路としてスナバ回路１８を有効に機能させることができる。

図３は、本発明に係る電気掃除機の他の例を示したブロック図である。

図３に示すように、電気掃除機１Ａは、操作部６と、電動送風機１０と、スイッチング素子１５と、直流電源回路１６と、第一ゲートドライブ回路２５と、スナバ回路１８と、スナバ回路用スイッチング部１９Ａと、第二ゲートドライブ回路２６と、制御部２０とを備える。

電動送風機１０と、スイッチング素子１５と、直流電源回路１６と、第一ゲートドライブ回路２５と、スナバ回路１８と、スナバ回路用スイッチング部１９Ａと、第二ゲートドライブ回路２６と、制御部２０とは、掃除機本体２に収容される。

スイッチング素子１５のゲート端子Ｇは、第一ゲートドライブ回路２５に接続される。

第一ゲートドライブ回路２５は、電気掃除機１のゲートドライブ回路１７と同じ構成であり、スイッチング素子１５を制御するための回路である。制御部２０の命令に基づき、スイッチング素子１５のゲート端子Ｇに、ゲート信号Ｇｓを送る。

スナバ回路用スイッチング部１９Ａは、並列に接続されたスイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路を開閉させる開閉器もしくはスイッチである。スナバ回路用スイッチング部１９Ａは、例えば電力制御用に双方向サイリスタや逆阻止３端子サイリスタなどの素子を用いて構成される。スナバ回路用スイッチング部１９Ａのゲート端子Ｇは、第二ゲートドライブ回路２６に接続される。スナバ回路用スイッチング部１９Ａは、第二ゲートドライブ回路２６からゲート端子Ｇにゲート信号Ｇｓが入力されると、スイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路を閉じ、他方、ゲート信号Ｇｓが入力されなければ、スイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路を開く。

制御部２０は、電動送風機１０の運転を開始する際、先ず、制御部２０は、スイッチング指令Ｓｔを第二ゲートドライブ回路２６に出力し、スナバ回路用スイッチング部１９Ａを制御する。これによって、スナバ回路用スイッチング部１９Ａのゲート端子Ｇにゲート信号Ｇｓが入力され、スイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路が閉じられる。この後、制御部２０は、スイッチング素子１５の位相制御を開始する。

また、制御部２０は、電動送風機１０の運転を停止する際、先ず、第一ゲートドライブ回路２５に出力しているスイッチング指令Ｓｔを停止する。これによって、電動送風機１０に供給されていた電力が停止し、電動送風機１０が停止する。このとき、制御部２０は、スイッチング素子１５が完全に閉じられるまで待機する。具体的には、制御部２０は、少なくとも商用交流電源Ｅの半周期に相当する時間まで待機する。この後、制御部２０は、第二ゲートドライブ回路２６に出力しているスイッチング指令Ｓｔを停止する。これによって、スイッチング素子１５とスナバ回路１８との電路が開かれる。そうすると、電気掃除機１Ａは、待機状態になる。

このように構成された電気掃除機１、１Ａによれば、スナバ回路用スイッチング部１９、１９Ａを適宜に開閉させることによって、電気掃除機１の待機状態においては、スナバ回路１８から漏洩電流が発生することがなく、他方、電気掃除機１の運転状態においては、スイッチング素子１５のサージ対策用の保護回路としてスナバ回路１８を有効に機能させることができる。

また、電気掃除機１、１Ａによれば、その待機状態においてスナバ回路１８から漏洩電流が発生することがないので、待機電力の消費を抑制し、かつ電動送風機１０のモータ部から微小な音が発生しない。

さらに、電気掃除機１Ａによれば、仮にスナバ回路用スイッチング部１９Ａが絶縁破壊しても電動送風機１０の運転を継続できる。

したがって、本発明に係る電気掃除機１、１Ａによれば、運転待機状態において、スナバ回路１８から漏洩電流が発生することがない。

本発明に係る電気掃除機の外観を示した斜視図。 本発明に係る電気掃除機を示したブロック図。 本発明に係る電気掃除機の他の例を示したブロック図。

符号の説明

１、１Ａ 電気掃除機
２ 掃除機本体
２ａ 接続口
３ 集塵ホース
４ 手元操作管
５ 把持部
６ 操作部
６ａ 切スイッチ
６ｂ 起動スイッチ
７ 延長管
８ 吸込口体
１０ 電動送風機
１１ 電源コード
１２ 電源プラグ
１５ スイッチング素子
１６ 直流電源回路
１７ ゲートドライブ回路
１８ スナバ回路
１８ａ コンデンサ
１８ｂ 抵抗
１９、１９Ａ スナバ回路用スイッチング部
１９ａ コイル部
２０ 制御部
２２ エミッタ接地トランジスタ
２５ 第一ゲートドライブ回路
２６ 第二ゲートドライブ回路

Claims (4)

1. 掃除機本体と、
   前記掃除機本体に収容され、交流整流子電動機を用いた電動送風機と、
   前記電動送風機に供給される電力の制御に用いられるスイッチング素子と、
   前記スイッチング素子に対して並列に接続されたスナバ回路と、
   前記スイッチング素子と前記スナバ回路との電路を開閉させる開閉器部と、
   前記開閉器部の開閉制御および前記スイッチング素子の位相制御を行う制御部と、を備えたことを特徴とする電気掃除機。
2. 前記電動送風機の運転を開始させる操作部を備え、
   前記制御部は、前記操作部から前記電動送風機の運転開始信号が入力されると、前記開閉器部を制御して前記スイッチング素子と前記スナバ回路との電路を閉じた後、前記スイッチング素子の位相制御を開始することを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記制御部は、前記開閉器部を制御して前記スイッチング素子と前記スナバ回路との電路を閉じ、所定の時間が経過した後、前記スイッチング素子の位相制御を開始することを特徴とする請求項２に記載の電気掃除機。
4. 前記開閉器部は、半導体スイッチで構成されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電気掃除機。

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