JP3533669B2 - 電気掃除機 - Google Patents

電気掃除機

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は位相制御方式を用いて入
出力を制御する機能を有した電気掃除機に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】近年の電気掃除機においては、カーペッ
トの掃除のためより強い吸い込み力に対する要望が大き
くなってきている。しかし、この要望に対応することに
よりカーテンや床などのように吸い込み力が小さいほう
が掃除しやすい場所の掃除が困難になる。このため、掃
除機の吸い込み力を制御するための制御回路を設けた掃
除機が多くなっている。従来の制御回路付きの掃除機の
一例についてセントラルクリーナを参考に図8を参照し
ながら以下に説明する。
【0003】図に示すように、電動送風機101及び1
02は、制御回路103ならびに吸引した塵埃をろ過す
るフィルター104と共に掃除機本体(以下本体とい
う)105に内蔵される。本体105は屋外や階段下な
どに据え置き状態で設置され、その吸い込み口106を
各部屋のホース差込み口107、108、109に配管
110を介して接続し、これらホース差込み口107、
108、109のいずれか(本図ではホース差込み口1
08)にホースユニット111を接続し、更にこのホー
スユニット111の先端に接続した延長管112、11
3とこれら延長管112、113の先端に接続した床ノ
ズル114からなっている。ホース差込み口107、1
08、109からはホースユニット111からの制御信
号を伝達するための導電線115が、本体5内の制御回
路103までそれぞれ接続されている。また電動送風機
101及び102の排気は屋外または家屋の床下などへ
排気されるように工事されている。ここでホースユニッ
ト111には可変抵抗器(図示せず)が設けられ、その
操作による信号が前記導電線115を介して制御回路1
03に入力され、電動送風機101及び102が駆動さ
れ、床ノズル114より、延長管113、112、ホー
スユニット111、ホース差込み口108及び配管11
0を通り、吸い込み口106から塵埃を吸い込んで掃除
を行う。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述したように強い吸
い込み力に対する要望に答えるためには電動送風機の入
力も増加している。更には上記セントラルクリーナの例
のように大入力の電動送風機を複数個用いることによ
り、より強い吸い込み力を実現している。このような状
態で電動送風機の吸い込み力を制御する場合には、位相
制御を用いて電動送風機の入出力を制御する場合が多
い。その場合特に電源電圧波形の電圧値の高い位相で電
動送風機への電力供給を開始するような制御を行うと、
電動送風機の突入電流が繰り返し流れるような形となり
電源線に極めて歪の大きな電流が流れ電源電圧波形を乱
す原因となり近年高調波電流歪として問題視されてきて
いる。
【0005】高調波電流を抑制するためには電源ライン
に直列にチョークコイルを挿入することが効果的なこと
が一般的に知られているが、10A程度以上の大電流用
でしかも電源周波数の数次レベルの低周波領域に効果的
なチョークコイルを用いるためには数千円の費用を必要
とする。また、チョークコイルによる電力の損失も問題
となり、セントラルクリーナのように大型でしかも据え
置き設置型の掃除機の場合にでもそのチョークコイルの
取り付けスペースと重量の増加は問題となる。即ち、通
常の家庭用床移動型の電気掃除機の場合には、機体の大
きさや重量が使い勝手に大きく影響を与えることは明ら
かである。
【0006】本発明はこのような問題を解決するもの
で、チョークコイルを用いないで高調波電流を抑制する
方法、または少しでも小さいチョークコイルの使用で対
応できるようにすることにより小型軽量で費用的にも電
力的にも無用な損失を低減した使い勝手のよい経済的な
電気掃除機を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の電気掃除機では、商用電源に接続した電動送
風機と、前記電動送風機に直列に接続した抵抗素子また
はインダクタンス素子、第一の双方向性サイリスタと、
前記抵抗素子またはインダクタンス素子、前記第一の双
方向性サイリスタに並列に接続した第二の双方向性サイ
リスタと、前記第一の双方向性サイリスタと前記第二の
双方向性サイリスタに信号を与える制御回路ブロックと
を備え、前記制御回路ブロックは、前記商用電源の電圧
波形の半周期の間に、一旦、前記第一の双方向性サイリ
スタに点弧信号を送信した後に、前記第二の双方向性サ
イリスタに点弧信号を送信して、前記電動送風機への入
力を位相制御するものである。
【0008】また、商用電源に接続した電動送風機と、
前記電動送風機に直列に接続した抵抗素子またはインダ
クタンス素子、第一の双方向性サイリスタと、前記抵抗
素子またはインダクタンス素子、前記第一の双方向性サ
イリスタに並列に接続した第二の双方向性サイリスタ
と、前記第一の双方向性サイリスタと前記第二の双方向
性サイリスタに信号を与える制御回路ブロックとを備
え、前記制御回路ブロックは、前記商用電源の電圧波形
の最大値点近傍では、前記第二の双方向性サイリスタに
点弧信号は送信せず、前記第一の双方向性サイリスタに
点弧信号を送信し、それ以外では、前記第二の双方向性
サイリスタに点弧信号を送信して、前記電動送風機への
入力を位相制御するものである。
【0009】
【作用】前記の構成によれば電動送風機が位相制御で導
通する前に、抵抗素子を介した状態で一旦導通状態とな
るため突入電流が抑制され、電流波形の立ち上がりが鈍
るため高調波電流の発生を低減することができる。
【0010】また、抵抗素子に変わってインダクタンス
を使用すればさらに高い効果が得られる。
【0011】また、高調波電流の発生が最大となる電源
電圧波形の最大電圧点の近傍で点弧される場合のみイン
ダクタンスを介して導通させることによりインダクタン
スの容量を小さくできる。
【0012】前記インダクタンスに変えて抵抗器で構成
することにより安価に容易に高調波電流を低減できる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の一実施例を示す回路
略図であり電気掃除機本体1には商用電源2に対し直列
に接続した電動送風機3と第一の双方向性サイリスタ4
と抵抗器5と、第一の双方向性サイリスタ4と抵抗器5
に並列に接続した第二の双方向性サイリスタ6と、第一
及び第二の双方向性サイリスタ4、6のゲートに点弧信
号を与える制御回路ブロック7を内蔵しており、制御回
路ブロック7には操作部8より入出力を大小に制御する
操作信号を与える。この回路構成において図2に示すよ
うに第一及び第二の双方向性サイリスタ4、6は操作部
8の操作状態により最大入出力を得る場合には電源電圧
波形の0°位相で点弧され、入出力を小さくする場合に
は85°、265°で第一の90°、270°で第二の
双方向性サイリスタを点弧するように第一に対して第二
の双方向性サイリスタを遅延時間をもって点弧する。第
二の双方向性サイリスタ4の点弧位相が遅延時間より小
さい場合は同時点弧でもよい。図3においてこの時の電
流位相を見ると一旦第一の双方向性サイリスタ4が点弧
しているため第二の双方向性サイリスタ6が点弧したと
きを含めた場合の電流の立ち上がりイは第一の双方向性
サイリスタ4の点弧を行わない場合の波形ロよりもなま
りが大きくなるため高調波電流を小さく抑えることがで
きる。抵抗器5はインダクタンスで構成すれば更に効果
は大きい。ここで抵抗器5またはインダクタンスは第一
の双方向性サイリスタ4が点弧してから第二の双方向性
サイリスタ6が点弧するまでの間しか通電されないため
小型で軽量の素子で済み損失も抑えることができるもの
である。
【0014】図4は本発明の他の実施例を示す回路略図
であり図1と同じ構成については同じ番号で示す。9は
電動送風機に直列に挿入したインダクタンスであり、制
御回路ブロック10は第一及び第二の双方向性サイリス
タ4、6のゲートに点弧信号を与えるが、図5に示すよ
うに電源電圧波形の最大電圧点(90°位相)の近傍の
位相区間Tの間は第一の双方向性サイリスタ4のみを点
弧させて位相制御を行いそれ以外の位相では第二の双方
向性サイリスタ6または第一と第二の双方向性サイリス
タ4、6を同時に点弧させて電動送風機3の入出力を変
化させるものである。区間Tの直前の位相区間tでは点
弧を行わずTとそれ以外の区間での電動送風機3の駆動
入出力の連続性を確保することもできる。位相制御では
区間Tで双方向性サイリスタを点弧したときに発生する
高調波電流が特に大きくなるため区間Tの間だけは電動
送風機3に直列にインダクタンス9を挿入して高調波電
流を抑制しそれ以外の区間では高調波電流の発生量が少
ないためインダクタンス9を介さないで電動送風機3を
駆動してインダクタンスの損失を抑え省エネルギー化を
図ると共にインダクタンス9の電力も全位相区間まで使
用する1/4の耐電力容量で済むことになりインダクタ
ンスの小型軽量化が図れる。ここでインダクタンス9を
抵抗器で構成すればインダクタンス(チョークコイル)
で構成するよりも低価格の素子で高調波電流を低減する
ことができるもので実現の容易性が高い。
【0015】図6は更に別の実施例であり商用電源11
に対して掃除機本体18にはそれぞれ直列に接続された
第一の電動送風機12と第一の双方向性サイリスタ1
3、および第二の電動送風機14と第二の双方向性サイ
リスタ15が、並列に接続されて内蔵され、第一及び第
二の双方向性サイリスタ13、15のゲートに点弧信号
を与える制御回路ブロック16も内蔵しており、制御回
路ブロック16には操作部17より入出力を大小に制御
する操作信号を与える。この回路構成において図7に示
すように第一及び第二の双方向性サイリスタ13、15
は操作部17の操作状態により最大入出力を得る場合に
は第一及び第二の双方向性サイリスタ13、15とも電
源電圧波形0°位相で点弧され、入出力を小さくする場
合にはどの双方向性サイリスタも高調波電流がもっとも
大きくなる電源電圧波形の最大電圧点(90°位相)の
近傍の位相区間Kでの点弧は行わずそれ以外の区間での
点弧状態の組み合わせによって電気掃除機全体としての
入出力を段階的に変化させるものである。A〜Eは区間
Kを含まず導通角の大きいほうから順に並ぶ点弧位相で
あり、電気掃除機全体としては操作部17の操作により
二つの電動送風機12と14の点弧位相をこれらA〜E
のなかで組み合わせることにより(1)〜(7)の7段
階に入出力を変化させることができるようにしたもので
あり高調波電流が最大となる点を含まないようにしてい
る。
【0016】以上の実施例で示した抵抗器及びインダク
タンスを回路素子の組み合わせによって構成したアクテ
ィブフィルターによって構成したものにあってはさらに
高調波成分の抑制に効果を発揮し、加えて特定周波数の
低減も図れるものである。
【0017】
【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように本発
明の電気掃除機によれば以下の効果を得られる。
【0018】位相制御において抵抗器を介して電動送風
機を導通させる第一の双方向性サイリスタが点弧してか
ら第二の双方向性サイリスタを点弧させることにより電
流の立ち上がりを鈍らせて高調波電流の発生を低減し、
抵抗器に通電される時間を短縮することにより小型で軽
量の素子で済み損失も抑えることができるものである。
またはインダクタンスはさらに大きい高調波電流の抑制
効果を有するものである。
【0019】高調波電流が特に大きくなる電源電圧波形
の最大電圧点近傍の区間だけは電動送風機に直列にイン
ダクタンスを挿入して高調波電流を抑制しそれ以外の区
間では高調波電流の発生量が少ないためインダクタンス
を介さないで電動送風機を駆動することにより高調波電
流の発生を抑制し、インダクタンスの損失を抑え省エネ
ルギー化を図ると共にインダクタンスの電力容量も全位
相区間で使用の場合より小さい容量で済むことになりイ
ンダクタンスの小型軽量化が図れる。また、インダクタ
ンスに変えて抵抗器を使用すれば低価格で容易に高調波
電流の低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電気掃除機の一実施例を示す回路略図
【図2】同制御回路の電圧波形図
【図3】同制御回路の電流波形図
【図4】本発明の他の実施例を示す回路略図
【図5】同電圧波形説明図
【図6】本発明の他の実施例を示す回路略図
【図7】同電圧波形説明図
【図8】従来の電気掃除機を示す構成図
【符号の説明】
1、18 電気掃除機本体 2、11 商用電源 3、12、14 電動送風機 4、6、13、15 双方向性サイリスタ 5 抵抗器 7、10、16 制御回路ブロック 8、17 操作部 9 インダクタンス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−220828(JP,A) 特開 昭61−102190(JP,A) 特開 昭59−80226(JP,A) 特開 平4−33392(JP,A) 特開 平3−280916(JP,A) 実開 昭63−64354(JP,U) 実開 平4−8043(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) A47L 9/28 H02P 7/622 H02P 7/74

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 商用電源に接続した電動送風機と、前記
    電動送風機に直列に接続した抵抗素子またはインダクタ
    ンス素子、第一の双方向性サイリスタと、前記抵抗素子
    またはインダクタンス素子、前記第一の双方向性サイリ
    スタに並列に接続した第二の双方向性サイリスタと、前
    記第一の双方向性サイリスタと前記第二の双方向性サイ
    リスタに信号を与える制御回路ブロックとを備え、前記
    制御回路ブロックは、前記商用電源の電圧波形の半周期
    の間に、一旦、前記第一の双方向性サイリスタに点弧信
    号を送信した後に、前記第二の双方向性サイリスタに点
    弧信号を送信して、前記電動送風機への入力を位相制御
    する電気掃除機。
  2. 【請求項2】 商用電源に接続した電動送風機と、前記
    電動送風機に直列に接続した抵抗素子またはインダクタ
    ンス素子、第一の双方向性サイリスタと、前記抵抗素子
    またはインダクタンス素子、前記第一の双方向性サイリ
    スタに並列に接続した第二の双方向性サイリスタと、前
    記第一の双方向性サイリスタと前記第二の双方向性サイ
    リスタに信号を与える制御回路ブロックとを備え、前記
    制御回路ブロックは、前記商用電源の電圧波形の最大値
    点近傍では、前記第二の双方向性サイリスタに点弧信号
    は送信せず、前記第一の双方向性サイリスタに点弧信号
    を送信し、それ以外では、前記第二の双方向性サイリス
    タに点弧信号を送信して、前記電動送風機への入力を位
    相制御する電気掃除機。
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