JP2021076098A - ブロワー - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの残量が減少しても、圧縮空気の吹き出し力の低減を抑制することが可能となるブロワーを提供すること。【解決手段】空気を圧縮する圧縮機３５と、圧縮機３５を駆動するためのブラシレスモータ２４と、ブラシレスモータ２４を駆動する電圧を印加するためのバッテリ２０と、ブラシレスモータ２４を駆動する電圧を印加するタイミングを決定するためのスイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆと、ブラシレスモータ２４の回転数を検出するセンサ２６と、センサ２６から検出される信号に基づいて、ブラシレスモータ２４の回転数が一定となるように、スイッチング素子を制御する制御素子２８Ｍと、を備えるブロワー１０である。【選択図】図１

Description

本発明は、ブロワーに関する。

精密機器その他の電子機器類の表面や電子回路基板に付着した塵埃を除去するための方法として、布等で塵埃を拭き取ることが行われている。しかしながら、拭き取る際に発生する静電気によってかえって塵埃が取れ難くなる問題や、水気を有する布等を用いる場合ショートによる電子機器の故障や感電のリスクが発生する問題がある。

そこで、圧縮されたガスを缶に封入し、圧縮ガスを吹き付けることによって塵埃を除去するスプレー式のエアダスターが知られている。スプレー式のエアダスターは、小型かつ軽量であるため、取り回しが容易で手軽に使用することができるというメリットを有する。一方で、連続噴射ができず、また、ガスが切れた際に備えて予備のエアダスターを携行しなければならないというデメリットを有する。また、空き缶の処理も煩雑である。

近年、このようなスプレー式のエアダスターの問題を解決し得る電動式のエアダスター（「ブロワー」の一例）が知られている。

特許文献１には、圧縮空気を生成するコンプレッサをモータで駆動するブロワーが開示されている。このブロワーは、操作ノブの押圧量により抵抗値が変化する可変抵抗器を設け、この可変抵抗器の抵抗値に応じて、圧縮空気を吹き出させるための弁を駆動するモータへの電源電圧及びモータの回転数が変化するように構成されている。

特許文献２には、圧縮空気を生成するコンプレッサをモータで駆動する電動式のエアダスターが開示されている。このエアダスターは、モータの回転運動を直線往復運動に変換するクランク機構を備えている。また、コンプレッサは、シリンダとピストンからなる。このため、ユニット本体の押ボタンスイッチをオンにすると、モータが回転駆動し、これに伴ってピストンが往復運動するため、脈動的な圧縮空気を吹き出させることが可能になる。

実開平０６−０５７４７４号公報 実開平０６−０７７８７３号公報

しかしながら、本出願の発明者らは、電動式のブロワーに搭載されるバッテリの残量が減少してくると、コンプレッサを駆動するためのモータの回転数が減少するために、塵埃の除去等、所望の機能を発揮するために十分な風量をブロワーが吹き出せなくなる課題が生じる点に着目した。十分な風量を吹き出すことができなくなると、バッテリの残量があるにもかかわらず、ブロワーとしての本来の機能を発揮することが困難になる。また、バッテリの残量が減少しても十分なモータの回転数を維持できるようにバッテリの出力電圧を高めると、バッテリの大型化の問題等を招く。

そこで本発明は、バッテリの残量が減少しても、圧縮空気の吹き出し力の低減を抑制することが可能となるブロワーを提供することを目的とする。

本開示の一側面に係るブロワーは、圧縮された空気を吹き出すものである。そして、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機を駆動するためのブラシレスモータと、ブラシレスモータを駆動する電圧を印加するためのバッテリと、ブラシレスモータを駆動する電圧を印加するタイミングを決定するためのスイッチング素子と、ブラシレスモータの回転数を検出するセンサと、センサから検出される信号に基づいて、ブラシレスモータの回転数が一定となるように、スイッチング素子を制御する制御素子と、を備える。なお、スイッチング素子は、例えば、ＦＥＴである。また、制御素子は、例えば、ＦＥＴのゲートに制御信号を送る制御回路である。

このようなブロワーによれば、ブラシレスモータを備えるから、センサを用いることにより容易に回転数を検出することが可能になる。センサは、例えば、ホール素子を使用することができる。また、回転子の回転によって巻線に生じる逆起電力を検出する回路からセンサを構成してもよい。なお、ブラシレスモータの回転数を検出する、とは、回転数そのものを算出することの他、回転子の位置変化を示す情報など、回転数又は回転速度を間接的に示す情報を取得することを含む。このようなブロワーによれば、制御素子を用いることにより、容易に、回転数が一定となるようにスイッチング素子を制御することが可能になる。スイッチング素子は、例えば、ＩＧＢＴ等のトランジスタから構成することができる。以上のような構成を採用することにより、バッテリの残量が減少しても、圧縮機を駆動するためのモータの回転数を維持することにより、圧縮空気の吹き出し力の急減を抑制することが可能となる。

なお、圧縮機は、シリンダとピストンを備えてもよい。また、ブロワーは、回転運動を直線往復運動に変換するクランク機構を備えてもよい。クランク機構によってモータの回転運動を直線往復運動に変換してピストンを動作させることにより、モータを一定回転数で回転させながら、圧縮空気を断続的に吹き出させることが可能になる。また、バッテリの残量が減少しても、圧縮機を駆動するためのモータの回転数を維持することが可能になる。このため、バッテリの残量が減少しても、ブロワーから吹き出させる圧縮空気の吹付け力のピーク値を維持することが可能になる。

なお、ブラシレスモータの起動後、制御素子は、デューティ比が所定値となるようにスイッチング素子を制御する期間を有するように構成されていてもよい。

このような構成によれば、ブラシレスモータの起動時に、ブラシレスモータの回転数が足りないために、吹付け力が不足する事態を抑制することが可能になる。デューティ比とは、一周期に対するスイッチング素子がオンになる合計時間の割合のことである。なお、デューティ比を所定値とすることは、ＰＷＭ制御などスイッチング素子のオンとオフの時間比を予め定められた値で変動させる場合を含む。デューティ比が所定値となるようにスイッチング素子を制御する期間は、ブラシレスモータの起動から１秒以下の期間であってよい。好ましくは、ブラシレスモータの起動から０．５秒以下の期間であってよい。その期間は、デューティ比を、例えば、５０％以上、好ましくは、７０％以上に定めることができる。その期間の経過後、制御素子は、センサから検出される信号に基づいて、ブラシレスモータの回転数が一定となるように、スイッチング素子を制御するように構成されてよい。このとき、スイッチング素子のデューティ比は、ブラシレスモータの回転数に応じて変動する。更に、バッテリの残量が減少した際、ブラシレスモータの回転数が一定となるように、スイッチング素子のデューティ比が増加するように制御されてもよい。すなわちブロワーは、ブラシレスモータの回転数が変動し、スイッチング素子のデューティ比が所定値に定められる第１期間と、ブラシレスモータの回転数が一定に保たれ、スイッチング素子のデューティ比が変動する第２期間と、ブラシレスモータの回転数が一定に保たれ、スイッチング素子のデューティ比が第２期間のデューティ比より増加させて変動する第３期間を有するように構成されてもよい。また、第１期間におけるデューティ比は、第２期間におけるデューティ比の最大値よりも大きくなるように構成されることが好ましい。

また、制御素子は、ブラシレスモータが第１回転数で定速回転する第１運転モードで動作するようにスイッチング素子を制御可能に構成され、かつ、ブラシレスモータが第１回転数より小さい第２回転数で定速回転する第２運転モードで動作するようにスイッチング素子を制御可能に構成することができる。

また、ブロワーは、吹き出される空気の風量又は風量変動のパターンが異なる複数の運転モードを選択するためのスイッチを更に備え、制御素子は、スイッチにより選択された運転モードに基づいて、スイッチング素子を制御できるように構成されてもよい。

このようなブロワーによれば、使用目的又は使用態様等に応じて、風量又は風量変動のパターンが異なる空気を吹き出すことが可能になる。ここで、風量又は風量変動のパターンとは、例えば、時間軸を横軸とし、風量を縦軸とする波形に示されることができる。運転モードが異なるとき、異なる波形の空気がブロワーから吹き出される。

ブロワー１０の斜視図 ブロワー１０の断面図 制御部２８の回路図 ブロワー１０の動作方法を示すフローチャート デューティ比の推移を示すグラフ 比較例に係るブロワーの風量の推移を示す波形

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施形態のみに限定する趣旨ではない。また、便宜的に、ブロワー１０の圧縮空気の吹き出し方向（ノズル３１の延在方向）を前方とし、反対方向を後方とし、前方及び後方に垂直で、グリップ部１２を基準として本体部１１が存在する方向を上方とし、グリップ部１２を基準としてバッテリ２０が存在する方向を下方と呼ぶ。

図１は、第１実施形態に係るブロワー１０の斜視図であり、図２は、ブロワー１０の断面図である。ブロワー１０は、改札機、券売機、配電盤、パソコン、その他機械又は工具類に圧縮された空気を吹き付けることにより、これらに付着した塵埃等を吹き飛ばすことができる携帯可能なエアダスターである。

ブロワー１０は、グリップ部１２と、本体部１１を備える。グリップ部１２は、ブロワー１０の使用者が使用時に把持する部分であり、例えば、本体部１１から下方に突出するように設けられる。グリップ部１２の下端１２Ｅには、バッテリ２０を着脱自在に取り付け可能なバッテリ取付部２１が設けられている。グリップ部１２は、使用者がブロワー１０を起動するためのトリガ１３と、本体部１１を駆動するためのＤＣブラシレスモータ２４（図３）と、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数を検出するためのセンサ２６（図３）と、バッテリ２０からＤＣブラシレスモータ２４に印加される電圧を制御するための制御部２８（図３）と、ブロワー１０の運転モードを設定するためのスイッチと、ブロワー１０の前方を照射するためのＬＥＤ２３（図１）とを備える。

グリップ部１２は、使用者が把持しやすいように、例えば、上下方向に延在する柱状に形成される。トリガ１３は、使用者が押下することにより、バッテリ２０とＤＣブラシレスモータ２４を導通させ、ブロワー１０を起動させる。トリガ１３は、グリップ部１２の前方を向いた表面に露出して設けられ、例えば、バネ等の付勢部材によって前方に付勢されている。

図２及び図３に示されるように、ＤＣブラシレスモータ２４は、例えば、回転子（ロータ）２４Ｒと三相巻線２４Ａ乃至２４Ｃを有する固定子（ステータ）２４Ｓを備える。三相巻線２４Ａ乃至２４Ｃに三相交流電流を流して回転磁場を発生させることにより、永久磁石を有する回転子２４Ｒを回転させることができる。図２に示されるように、ＤＣブラシレスモータ２４は、グリップ部１２の内部空間のうち、バッテリ２０よりも本体部１１に近い領域に設置される。また、ＤＣブラシレスモータ２４の回転子２４Ｒの回転軸は、例えば、グリップ部１２の延在方向（上下方向）と平行に設けられる。

センサ２６（図３）は、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数を検出する。センサ２６は、例えば、回転子２４Ｒの周辺に設けられ、回転子２４Ｒによって発生する磁場を検出する２個以上のホールＩＣから構成することができる。各ホールＩＣが検出する磁場の位相差に基づいて回転子２４Ｒの回転数を示す情報を取得することができる。但し、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数は、三相巻線２４Ａ乃至２４Ｃに発生する逆起電力等に基づいてＤＣブラシレスモータ２４の回転数を検出する検出回路など、ホールＩＣ以外の手段から構成してもよい。

制御部２８は、バッテリ２０から出力される直流電圧をＤＣブラシレスモータ２４の巻線２４Ａ乃至２４Ｃに印加するタイミングを制御する。制御部２８は、プリント配線基板２８Ｐと、プリント配線基板２８Ｐ上に実装され、バッテリ２０から印加される直流電圧をＤＣブラシレスモータ２４の三相巻線２４Ａ乃至２４Ｃに印加するタイミングを決定するためのスイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆと、プリント配線基板２８Ｐ上に実装され、スイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆを制御する制御回路２８Ｍ（「制御素子」の一例）と、を備える。制御部２８の構成及び動作については、後に詳述する。

図２に示されるように、制御部２８のプリント配線基板２８Ｐは、グリップ部１２の内部空間のうち、本体部１１よりもバッテリ２０に近い領域に設置される。例えば、グリップ部１２の下端１２Ｅに相当する、バッテリ２０の直上の領域に設けられる。また、プリント配線基板２８Ｐは、その法線が、グリップ部１２の延在方向（上下方向）と平行になるように設けられる。このような構成の結果、ＤＣブラシレスモータ２４とプリント配線基板２８Ｐとの距離（グリップ部１２の延在方向（上下方向）における、ＤＣブラシレスモータ２４の回転子の中心位置とプリント配線基板２８Ｐの表面との距離）は、同方向におけるグリップ部１２内の内部空間の全長の半分より大きい。また、ＤＣブラシレスモータ２４とプリント配線基板２８Ｐとの間隙には、三相巻線２４Ａ乃至２４Ｃと制御部２８の出力端子を接続する信号線等を除いて、熱源となる部品が存在しない。このため、グリップ部１２の延在方向の全長の半分以上の領域にわたり、グリップ部１２の延在方向（上下方向）に垂直な断面における、グリップ部１２の内部空間の面積（グリップ部１２の筐体の内壁面で囲まれる領域）に対する、グリップ部１２の熱源となる部品が占める面積の比率は、５０％より小さい。このような構成とすることにより、プリント配線基板２８Ｐ上のスイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆで発生する熱がＤＣブラシレスモータ２４に伝達して、ＤＣブラシレスモータ２４の制動を悪化させることを抑制することが可能になる。

スイッチは、ブロワー１０の運転モードを設定する。運転モードは、例えば、通常運転モードと、静音運転モードと、ハイパワー運転モードとがある。ここで、運転モードは、例えば図６に示されるように、時間軸を横軸とし、ブロワー１０から吹き出される風量を縦軸とする波形によって表される。通常運転モードでは、風量が瞬間的に大きくなるピークが一定周期に発生する脈動が発生する。静音運転モードでは、通常運転モードと比較して、風量のピーク値が小さく、周期が長い（回転数が小さい）波形となる脈動が発生する。一方でハイパワー運転モードでは、通常運転モードと比較して、風量のピーク値が大きく、周期が短い（回転数が大きい）波形となる脈動が発生する。なお、トリガ１３とスイッチを同一の部品から構成し、例えば、トリガ１３を押下するたびに、運転モードが変更されるように、スイッチを構成してもよい。以上のように、ＤＣブラシレスモータ２４を備えることにより、ブロワー１０は、異なる回転数で回転を維持するような複数の運転モードで動作することが可能になる。

ＬＥＤ２３（図１）は、ブロワー１０の前方を照射する。ここで、ＬＥＤ２３は、ノズル３１の延在方向と平行な方向に指向性を有するように設けられている。従って、使用者は、ＬＥＤ２３により照射される領域を確認することにより、容易に、圧縮空気を所望のターゲット領域に吹き出させることが可能になる。特に、障害物の奥に存在する塵埃等に向けて圧縮空気を吹き出させたい場合、ＬＥＤ２３が障害物の奥に存在するターゲット領域を照射することを確認した後、ノズル３１の角度を維持した状態でノズル３１から圧縮空気を吹き出させることにより、障害物によって圧縮空気が遮られることを抑制し、ターゲット領域に圧縮空気を吹き出させることが可能になる。

本体部１１は、空気を圧縮して吹き出す部位である。本実施形態においては、本体部１１は、ＤＣブラシレスモータ２４の出力軸と係合し、ＤＣブラシレスモータ２４の回転運動を往復直進運動に変換するクランク機構３４（「伝達機構」の一例）と、クランク機構３４と係合して往復直進運動することによって空気を圧縮するためのピストン３６及びピストン３６を収容するシリンダ３８とを備える圧縮機３５と、シリンダ３８内の圧縮空気を所定方向に吹き出すためのノズル３１と、を備える。

図２に示されるように、クランク機構３４は、例えば、ＤＣブラシレスモータ２４の出力軸に接続され、出力軸と同軸でこれと一体的に回転する第１ギヤ３４Ａ（モータギヤ）と、第１ギヤ３４Ａと噛合する第２ギヤ３４Ｂ（クランクギヤ）を備える。第２ギヤ３４Ｂは、クランクジャーナル３４Ｃを介して、第２ギヤ３４Ｂと同軸で回転するクランクアーム３４Ｄに接続される。クランクアーム３４Ｄには、中心から偏心した位置でクランクピン３４Ｅが挿通される。コネクティングロッド３４Ｆの一端は、クランクアーム３４Ｄに挿通されるクランクピン３４Ｅと固定されている。このため、コネクティングロッド３４Ｆの端部は、クランクアーム３４Ｄに揺動可能に支持される。コネクティングロッド３４Ｆの他端は、ピストン３６に接続される。ピストン３６は、ガイド溝等により、移動方向が直線方向に規制される。このような構成により、クランク機構３４は、ＤＣブラシレスモータ２４の回転運動を往復直進運動に変換する。また、グリップ部１２を本体部１１から直角方向に延在するように設け、ＤＣブラシレスモータ２４の回転子２４Ｒの回転軸をグリップ部１２の延在方向（上下方向）と平行になるように設けるとともに、本体部１１の延在方向（前後方向）にピストン３６が往復直進運動するように構成したから、運動の変換に伴う損失を抑え、バランスの良い製品構成を実現することができる。

圧縮機３５は、ピストン３６とシリンダ３８を備える。ピストン３６は、コネクティングロッド３４Ｆの他端部と接続されることにより、シリンダ３８内を、ＤＣブラシレスモータ２４の回転周期と同一周期で往復直進運動する。シリンダ３８には、外部から圧縮室内に向かう方向にのみ開く吸込弁として機能する吸気口と、圧縮室内から外部に向かう方向にのみ開く吐出弁として機能する吐出口が設けられている。ピストン３６が下死点に向かって後方に移動している間、吸気口を介してピストン３６後方の空間から圧縮室内に空気が吸気される。一方でピストン３６が上死点に向かって前方に移動している間、圧縮室の体積が減少するため空気が圧縮され、圧縮室内の圧力が高まると吐出口から圧縮空気が吐出するように構成される。

ノズル３１は、前方に向けて圧縮空気を吹き出す。ノズル３１は、吐出口と連通するように設けられている。このため、ピストン３６が前方に移動し上死点付近に至ると、圧縮室内の圧力が高まり吐出口から吐出された圧縮空気は、ノズル３１内部を通過しノズル３１の先端から前方に吹き出す。

バッテリ２０は、ブロワー１０のＤＣブラシレスモータ２４等を駆動するための電力を供給する直流電源である。バッテリ２０は、例えば、所定の直流電圧を出力可能なリチウムイオン電池から構成される。ブロワー１０は、バッテリ２０を取り付けることにより、携帯して使用することが可能となる。ただし、ブロワー１０は、バッテリをブロワー１０のハウジング内に収納するように構成してもよい。この場合、ブロワー１０ごとバッテリを充電可能に構成してもよい。

図３は、ＤＣブラシレスモータ２４を制御するための制御部２８の回路図である。制御部２８は、バッテリ２０の出力端子に接続される電源端子２８Ｖ及びグランド端子２８Ｇと、電源端子２８Ｖ及びグランド端子２８Ｇに接続される電源線２８Ｌ１及びグランド線２８Ｌ２と、電源線２８Ｌ１及びグランド線２８Ｌ２間に設けられるインバータ回路２８Ｉを備えている。インバータ回路２８Ｉは、３相ブリッジ接続された、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）又はＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）からなる６つのスイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆと、これらスイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆにそれぞれ並列接続されたフリーホイールダイオードとから構成されている。このインバータ回路２８Ｉの３つの出力端子は、ＤＣブラシレスモータ２４の３相の巻線２４Ａ乃至２４Ｃにそれぞれ接続されている。

制御部２８は更に、ＤＣブラシレスモータ２４を制御するためのファームウェア（「コンピュータプログラム」の一例）が記録されている、例えばＲＯＭ等から構成される記憶素子と、ファームウェアを実行するためのプロセッサと、スイッチング素子２８Ａ乃至２８ＦをＰＷＭ制御するための制御信号を生成するドライバを含む制御回路２８Ｍと、を備える。制御回路２８Ｍは、図４に示されるフローチャートに基づいて、スイッチング素子２８Ａ乃至２８ＦをＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）するための制御信号を生成し、スイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆの制御端子（ベース又はゲート）に印加する。

図４は、本実施形態に係るブロワー１０の動作方法を示すフローチャートである。また、図５は、ＤＣブラシレスモータ２４のデューティ比の推移を示すグラフである。

図４に示されるように、ブロワー１０は、使用者がトリガ１３を引くことによって起動する（ステップＳ１）。ブロワー１０の起動時に、制御部２８は、記憶素子に記憶されるファームウェアにおいて設定されているデューティ比を初期デューティ比として設定し（ステップＳ２）、ＤＣブラシレスモータ２４の駆動制御を開始する（ステップＳ３）。具体的には、制御部２８は、記憶素子に記録されるファームウェアを読み出して、制御部２８のプロセッサに実行させることにより、スイッチング素子２８Ａ乃至２８ＦをＰＷＭ制御するための制御信号を生成する。初期デューティ比は、例えば、７２％である。従って、スイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆがオン駆動される時間の合計は、それぞれ、一周期の７２％の時間に相当する。制御部２８が備える制御回路２８Ｍは、起動後の所定期間、初期デューティ比を満足するように、ＤＣブラシレスモータ２４を回転させるためのＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆの制御端子に印加する。

また、制御部２８は、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数の計測を開始する（ステップＳ４）。ＤＣブラシレスモータ２４の現在回転数の計測は、以下のサブステップから構成される。まず、制御部２８が備える計測用タイマは、タイマのカウントを開始する（サブステップＳＳ１）。また、センサ２６が備えるホールＩＣは、磁場が切り替わることを検出する検出信号を出力するように構成されている（サブステップＳＳ２）。制御部２８が備えるカウンタは、ホールＩＣから出力される検出信号をカウントアップする（サブステップＳＳ３）。制御部２８は、カウンタのカウント値に基づいて、ＤＣブラシレスモータ２４が一回転したか否か判断する（サブステップＳＳ４）。制御部２８は、例えば、回転子２４Ｒが備える永久磁石の個数に基づいて定められる所定の数値と、カウント値とを比較することによって、ＤＣブラシレスモータ２４が一回転したか否か判断する。カウント値が、ＤＣブラシレスモータ２４の一回転に相当する数値に至っていない場合（ＮＯ）、再びサブステップＳＳ２及びサブステップＳＳ３が実行される。

一方で、カウンタのカウント値が、ＤＣブラシレスモータ２４の一回転に相当する数値と等しい場合（ＹＥＳ）、制御部２８は、ＤＣブラシレスモータ２４が一回転したと判断し、その時点における計測用タイマのタイマカウント値を取得する（サブステップＳＳ５）。

次いで制御部２８は、取得したタイマカウント値に基づいて回転数を計算する。具体的には、制御部２８は、計測用タイマのタイマカウント値に基づいて、ＤＣブラシレスモータ２４の一回転に要する時間（分単位）を取得し、その逆数を算出することにより、一分当たりのＤＣブラシレスモータ２４の回転数を取得する（サブステップＳＳ６）。次いで制御部２８は、計測用タイマをリセットし、タイマのカウントを開始する（サブステップＳＳ７）。

制御部２８は、以上のサブステップを繰り返し実行することにより、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数をリアルタイムに計測することができる。なお、ステップＳ４の現在回転数計測プロセスは、ステップＳ３のモータ駆動開始後、継続的に実施してもよいが、所定期間ごとに（例えば、１００μ秒乃至数秒ごとに）実行してもよい。

ステップＳ３でＤＣブラシレスモータ２４の回転が開始された後、例えば、０．５秒経過すると、制御部２８は、回転数を一定にするためのＰＩ制御に移行する（ステップＳ５）。具体的には、制御部２８は、ステップＳ２において固定されていた初期デューティ比を変更し、目標の回転数となるようにデューティ比を再設定する。制御回路２８Ｍは、変更されたデューティ比を満足するようにＤＣブラシレスモータ２４を回転させるためのＰＷＭ信号を生成し、スイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆに供給する。ＰＩ制御を採用することにより、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数を安定的に目標値に近付けることが可能になる。ただし、その他の制御方法により目標回転数に近付けるように制御することを妨げるものではない。

次いで、制御部２８は、トリガ１３の押下が解除されたか否かを判断する（ステップＳ６）。トリガ１３の押下が解除されたと判断された場合（ＹＥＳ）、制御部２８は、ＰＷＭ信号の供給を停止し、ＤＣブラシレスモータ２４の駆動を停止させる（ステップＳ８）。

一方で制御部２８がトリガ１３の押下が解除されていないと判断した場合（ＮＯ）、制御部２８は、予め設定されているエラー等のイベントが発生していないか否か判断する（ステップＳ７）。エラー等が発生したと判断された場合（ＹＥＳ）、ＤＣブラシレスモータ２４の駆動を停止させる。一方で制御部２８がエラー等のイベントが発生していないと判断した場合（ＮＯ）、制御部２８は、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数の計測を再度実行する（ステップＳ４）。

以上のようなブロワー１０の制御方法におけるデューティ比の推移について、図面を用いて説明する。図５は、バッテリ２０が十分に残量を有する際に、ブロワー１０のトリガ１３を押下し続けた場合のデューティ比の推移を示している。図５において、横軸は時間、縦軸はデューティ比を示している。

図に示されるとおり、トリガ１３を押下し、ＤＣブラシレスモータ２４が回転を開始した時点（時刻０）から時刻Ｔ１までの間、デューティ比は、一定に保たれる。本実施形態において、時刻Ｔ１は、０．５秒である。また、初期デューティ比は、時刻Ｔ１を超過し、ＰＩ制御に移行した際のデューティ比よりも高いように設定され、例えば、７２％に設定される。時刻０から時刻Ｔ１の間、ＤＣブラシレスモータ２４は、回転数を制御されない。このため、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数は、変動する。

次いで時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間、制御部２８は、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数が一定となるように、スイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆを制御する。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの間、デューティ比は、必ずしも一定にならず、図に示されるとおり変動する。一方で、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数は、一定となる。また、上述したように、初期デューティ比は、ＰＩ制御に移行直後のデューティ比より大きくなるように設定されている。時刻Ｔ２は、バッテリ２０の残量に応じて変動する。例えば、バッテリ２０に十分な残量がある場合、時刻Ｔ２は、長期間となる。

時刻Ｔ２以降も、制御部２８は、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数が一定となるように、スイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆを制御する。但し、バッテリ２０の残容量が低下するため、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数を一定とするために、デューティ比は漸増する。従って、時刻Ｔ２以降、デューティ比は、途中で初期デューティ比である７２％よりも大きくなる。

以上のとおりであるから、ブロワー１０は、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数が変動し、スイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆのデューティ比が所定値に定められる時刻０〜時刻Ｔ１と、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数が一定に保たれ、スイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆのデューティ比が変動する時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２と、ＤＣブラシレスモータ２４の回転数が一定に保たれ、スイッチング素子２８Ａ乃至２８Ｆのデューティ比が時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２のデューティ比より高い時刻Ｔ２以降の期間を有する。また、時刻Ｔ２以降の期間は更に、デューティ比が時刻０〜時刻Ｔ１よりも高くなる期間を有する。また、時刻Ｔ２以降、デューティ比は、漸増する（但し、一時的にデューティ比が一定の期間を含んでよい）ように構成してもよい。以下、上記のようにブロワー１０を制御する理由について説明する。

図６は、時間軸を横軸とし、比較例に係るブロワーのノズルから吹き出される空気の吹き付け力（「風量」の一例）を縦軸とする、風量変動を示す波形パターンの一例である。図に示されるように、比較例に係るブロワーは、風量が瞬間的に大きくなるピークが一定周期に発生する脈動を発生させる。風量のピーク値は、概ね６０乃至７０ｇである。また、概ね０．０５５秒で大きなパルスが発生し、概ね０．１８５秒で７つ目の大きなパルスが発生していることから示されるように、ブロワーの周波数は、概ね５０Ｈｚ（６／０．１３０秒）であり、モータの回転数は、１５０００ＲＰＭである。なお、第１ギヤ３４Ａ（モータギヤ）と、第２ギヤ３４Ｂのギヤ比は、例えば、５：１である。

本願の発明者らは、比較例に係るブロワーが時刻０．０３秒付近で、一発目の弱いパルスの圧縮空気を吹き出している点に着目した。このパルスの吹き付け力は、３０ｇに満たないため、他のパルスの半分以下の吹き付け力しか有さない。一方でスプレー式のエアダスターは、ボタンを押下直後に最も吹き付け力の大きい空気を吹き出すことができる。このため、スプレー式のエアダスターの使用に慣れた使用者は、最初に吹き出すパルスが弱い吹き付け力しか有さないため、比較例に係るブロワーを使用した際に吹き付け力の不足を感じる可能性がある。また、スプレー式のエアダスターと同様に、一瞬だけトリガを押下して狙った塵埃等を吹き飛ばそうとした際に、思ったように塵埃等を吹き飛ばすことができない可能性がある。更に、弱いパルスを吹き出した反動でノズルの角度が変動すると、狙った塵埃等に向けて強いパルスの空気を吹き出させることが困難になる。

そこで本願の発明者らは、試行錯誤の結果、携帯式のブロワーにあえてブラシレスモータを搭載することにより回転数一定制御を実現するとともに、駆動開始からごく短い期間（例えば、ブラシレスモータが１０回転するまでの間）については、回転数一定制御を行わずに、デューティ比を一定値に維持し、かつ、その際のデューティ比を、回転数一定制御に移行した際のデューティ比より高い値に設定することに想到した。

以上のとおり本実施形態に係るブロワー１０は、バッテリの残量が減少しても、圧縮空気の吹き出し力の低減を抑制することが可能となる。また、駆動開始直後の圧縮空気の吹き出し力の低減を抑制することが可能になる。

本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。たとえば、当業者の通常の創作能力の範囲内で、ある実施形態における一部の構成要素を、取り除いたり、他の知られた構成と置換することができる。

１０ ブロワー、１１ 本体部、１２ グリップ部、１３ トリガ、２０ バッテリ、２４ ＤＣブラシレスモータ、２４Ａ〜２４Ｃ 三相巻線、２４Ｒ 回転子、２４Ｓ 固定子、２６ センサ、２８ 制御部、２８Ａ〜２８Ｆ スイッチング素子、２８Ｉ インバータ回路、２８Ｍ 制御回路、２８Ｐ プリント配線基板、３１ ノズル、３４ クランク機構、３５ 圧縮機、３６ ピストン、３８ シリンダ

Claims (4)

1. 圧縮された空気を吹き出すブロワーであって、
   空気を圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機を駆動するためのブラシレスモータと、
   前記ブラシレスモータを駆動する電圧を印加するためのバッテリと、
   前記ブラシレスモータを駆動する電圧を印加するタイミングを決定するためのスイッチング素子と、
   前記ブラシレスモータの回転数を検出するセンサと、
   前記センサから検出される信号に基づいて、前記ブラシレスモータの回転数が一定となるように、前記スイッチング素子を制御する制御素子と、
   を備えるブロワー。
2. 前記ブラシレスモータの起動後、前記制御素子は、デューティ比が所定値となるように前記スイッチング素子を制御する期間を有するように構成されている、
   請求項１に記載のブロワー。
3. 前記制御素子は、前記ブラシレスモータが第１回転数で回転する第１運転モードで動作するように前記スイッチング素子を制御可能に構成され、かつ、前記ブラシレスモータが第２回転数で回転する第２運転モードで動作するように前記スイッチング素子を制御可能に構成される、
   請求項１又は２に記載のブロワー。
4. 前記ブロワーから吹き出される空気の風量又は風量変動のパターンが異なる複数の運転モードを選択するためのスイッチを更に備え、
   前記制御素子は、前記スイッチにより選択された前記運転モードに基づいて、前記スイッチング素子を制御可能に構成される、
   請求項１乃至３の何れか一項に記載のブロワー。

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