JP3587357B2 - 電源装置および電気掃除機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に可変設定可能な抵抗値により交流電源の電圧の位相角を変化して負荷に供給する所定の大きさの電力を設定するための可変抵抗器を備えた電源装置およびこの可変抵抗器を備えた電気掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、負荷としての電動送風機に商用交流電源の電圧を位相制御して供給する電気掃除機の電源装置として、例えば特開平１０−５６７７２号公報に記載の構成が知られている。
【０００３】
この特開平１０−５６７７２号公報に記載の電源装置は、電動送風機を収容する掃除機本体に接続するホースの把持部に、電動送風機の駆動状態を設定する各種スイッチを有する操作手段を設けている。そして、この操作手段の設定操作により、掃除機本体内に収容した回路基板に搭載された制御手段にてゲートが接続するトライアックを位相制御し、電動送風機に所定の大きさの電力を供給して操作手段の設定操作に対応した駆動状態で駆動させる。この位相制御の際、操作手段の設定操作に対応して、高調波の発生しやすい位相角が４０度から６０度の範囲とならないように、例えば電動送風機を「中」で駆動させる場合では、正極性側を７０度の位相角で位相制御し負極性側を３０度の位相角で位相制御して、見掛け上５０度の位相角で位相制御した「中」の駆動状態と同様の電力の大きさとなるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１０−５６７７２号公報に記載の従来の電源装置では、各種スイッチにて電動送風機の駆動状態が限られていることから、電動送風機の駆動状態を連続的に可変させることができない。そこで、スイッチの代わりに可変抵抗器を用いることも考えられるが、可変抵抗器により連続的に可変する抵抗値に基づいて、高調波の発生しやすい位相角が４０度から６０度の範囲とならないように、制御することは困難である。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、簡単な構成で高調波の発生を抑制しつつ負荷に供給する電力を連続的に可変可能な電源装置、およびこの電源装置を用いた電気掃除機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の可変抵抗器は、可変抵抗器と、この可変抵抗器により設定される抵抗値に基づいて交流電源の電圧の位相角を可変制御するスイッチング素子を有した位相角制御手段とを具備し、前記可変抵抗器は、交流電源の正極性側の電流を流す第１のダイオードと、この第１のダイオードに直列に接続され、抵抗値を可変可能な第１の抵抗体、および、この第１の抵抗体の抵抗値を前記スイッチング素子が交流電圧の正極性側の電圧の位相角を制御してこのスイッチング素子による高調波の発生しやすい位相角を除いて正極性側の電力に対応する抵抗値に設定する第１の設定子を有する第１の可変抵抗体と、前記第１のダイオードと並列に接続され、交流電源の負極性側の電流を流す第２のダイオードと、この第２のダイオードに直列に接続され、抵抗値を可変可能な第２の抵抗体、および、この第２の抵抗体の抵抗値を前記スイッチング素子が交流電圧の負極性側の電圧の位相角を制御してこのスイッチング素子による高調波の発生しやすい位相角を除いて負極性側の電力に対応する抵抗値に設定する第２の設定子を有する第２の可変抵抗体と、前記第１の設定子および前記第２の設定子を連動させる連動手段とを備え、前記第１の可変抵抗体で設定される抵抗値に従って変化する正極性側の電圧の位相角と前記第２の可変抵抗体で設定される抵抗値に従って変化する負極性側の電圧の位相角との変化に基づく正極性側の電力と負極性側の電力とにより交流電力を連続的に可変させるものである。
【０００７】
そして、交流電源の正極性側の電流を流す第１のダイオードに直列に接続され交流電圧の正極性側の電圧の位相角を制御する位相角制御手段のスイッチング素子による高調波の発生しやすい位相角を除いて正極性側の電力に対応する抵抗値に第１の抵抗体の抵抗値を設定する第１の可変抵抗体の第１の設定子と、第１のダイオードに並列に接続され交流電源の負極性側の電流を流す第２のダイオードに直列に接続され交流電圧の負極性側の電圧の位相角を制御する位相角制御手段のスイッチング素子による高調波の発生しやすい位相角を除いて負極性側の電力に対応する抵抗値に第２の抵抗体の抵抗値を設定する第２の可変抵抗体の第２の設定子とを、連動手段により相対的に連動し、第１の可変抵抗体で設定される抵抗値に基づいてスイッチング素子により可変される正極性側の電圧の位相角と第２の可変抵抗体で設定される抵抗値に基づいてスイッチング素子により可変される負極性側の電圧の位相角との変化に基づく正極性側の電力と負極性側の電力とにより交流電力を連続的に可変させるため、簡単な構成で、高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する大きさの電力でも高調波の発生を抑えつつ容易に設定可能となり、供給する電力を容易かつ連続的に可変制御可能となる。
【０００８】
請求項２記載の電源装置は、請求項１記載の電源装置おいて、第１の可変抵抗体および第２の可変抵抗体は、第１の抵抗体および第２の抵抗体に絶縁距離を介して略平行にそれぞれ設けられた帯状の導電体と、前記第１の抵抗体および前記第２の抵抗体の長手方向の縁に前記第１の抵抗体および前記第２の抵抗体の長手方向に対して交差する方向にそれぞれ複数導出して接続され第１の設定子および第２の設定子が前記導電体間で接触する同電位パターンとを備え、前記第１の抵抗体に設けられる同電位パターンは、前記第１の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか一方に対応する抵抗値の範囲に接続され、前記第２の抵抗体に設けられる同電位パターンは、前記第２の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか他方に対応する抵抗値の範囲に接続されるものである。
【０００９】
そして、第１の抵抗体に第１の設定子が導電体間で摺接する同電位パターンを、第１の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか一方に対応する抵抗値の範囲の第１の抵抗体の縁に接続する。また、第２の抵抗体に第２の設定子が導電体間で摺接する同電位パターンを、第２の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか他方に対応する抵抗値の範囲の第２の抵抗体の縁に接続する。このため、高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する大きさの電力を設定する場合でも、一対の第１の可変抵抗体および第２の可変抵抗体にて簡単な構造でそれぞれ設定される抵抗値に対応して高調波の発生の少ない大小異なる位相角が設定され、平均化されて高調波の発生しやすい位相角に対応する交流電力でも高調波の発生を抑制しつつ容易に設定可能となり、連続的な電力の可変制御が容易となる。
【００１０】
請求項３記載の電気掃除機は、電動送風機を収容するケース体と、このケース体に設けられ前記電動送風機に交流電源の電圧の位相角を可変して所定の大きさの電力を供給する請求項１または２記載の電源装置とを具備したものである。
【００１１】
そして、請求項１または２記載の電源装置により負荷としての電動送風機に供給する電力を可変制御するので、高調波の発生を抑制しつつ容易に電力の連続的な可変制御可能となり、電動送風機の駆動が連続的に可変し、掃除性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態における電気掃除機の構成について図面を参照して説明する。
【００１３】
図２において、１は掃除機本体で、この掃除機本体１はケース体1aを有し可撓性を有するホース２が接続され、このホース２の先端には手許制御部３が設けられている。また、この手許制御部３には、延長管４を介して吸込口体５が接続されている。そして、手許制御部３には、摺動スイッチ６が設けられ、この摺動スイッチ６は連動手段としての摺動レバー７を有している。
【００１４】
また、掃除機本体１のケース体1a内には、図１の回路図に示すように、商用交流電源Ｅに接続された負荷としての電動送風機11およびこの電動送風機11を位相制御する位相制御手段12を有した制御手段15が搭載された図示しない回路基板が設けられている。
【００１５】
すなわち、図１に示すように、商用交流電源Ｅにスイッチング素子であるトライアックTrおよび電動送風機11が直列に接続されている。また、トライアックTrのゲートには位相制御手段12を有した掃除機本体１全体の表示や報知などの制御をする制御手段15が接続されている。そして、制御手段15の位相制御手段12とトライアックTrとにて位相角制御手段16を構成する。
【００１６】
また、制御手段15には、手許制御部３の摺動スイッチ６の操作により所定の電流値を制御手段15に出力する操作手段17がホース２に設けられた２線の信号線18，19を介して接続されている。
【００１７】
この摺動スイッチ６は、図１、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、第１の可変抵抗体21およびダイオードD1の直列回路と第２の可変抵抗体22およびダイオードD1とは逆特性、すなわち逆方向の電流を流すダイオードD2の直列回路とを並列に接続して一対備えた可変抵抗器23を備えている。そして、この可変抵抗器23と制御手段15の位相制御手段12とトライアックTrとにて電源装置24を構成する。
【００１８】
また、第１の可変抵抗体21は、例えば図示しない絶縁基板の表面に印刷などにて帯状に薄膜形成された第１の抵抗体25と、この第１の抵抗体25の長手方向の両側に絶縁距離を介して略平行に薄膜形成された一対の帯状の導電体26a，26bとを有している。そして、第１の抵抗体25は、長手方向の一端がダイオードD1を介してホース２の一方の信号線18に接続される端子Ａに接続される。また、導電体26a，26bは、長手方向の一端がホース２の他方の信号線19に接続される端子Ｂにそれぞれ接続される。
【００１９】
さらに、第１の抵抗体25には、長手方向の両側に長手方向に対して交差する方向である直交方向に沿って複数導出して接続される例えば導電部材にて薄膜形成された略櫛状の同電位パターン27が設けられている。また、第１の可変抵抗体21には、第１の抵抗体25の長手方向に沿って摺動自在の第１の設定子である第１の摺動子28が設けられ、この第１の摺動子28には一対の摺動接点28a，28bが設けられている。そして、一方の摺動接点28aは一端が一方の導電体26aに摺動自在に接触し他端が同電位パターン27の導出する先端部分に摺動自在に接触し、他方の摺動接点28bは一端が他方の導電体26bに摺動自在に接触し他端が同電位パターン27の導出する先端部分に摺動自在に接触する。これら摺動接点28a，28bは一体的に連動し第１の抵抗体25に対して同一位置で摺動するように第１の摺動子28に設けられ、この第１の摺動子28は摺動レバー７に一体的に設けられている。
【００２０】
そして、同電位パターン27は、第１の抵抗体25の両端側からそれぞれ所定の範囲で等間隔で櫛状に第１の抵抗体25に接続される連続可変域27a1，27a2と、これら連続可変域27a1，27a2間に位置して連続可変域27a1，27a2と異なる間隔で第１の抵抗体25に接続される変則可変域27bとを備えている。
【００２１】
すなわち、第１の抵抗体25は、例えば両端間の抵抗値により図３（ａ）に示すように位相制御されて電動送風機11に供給される入力が１０％、この第１の抵抗体25を介さずに図３（ａ）に示すような位相制御、すなわち商用交流電源Ｅを電動送風機に直接供給する入力が１００％となる抵抗値に設定されている。なお、入力が１０％より小さくなると、各種摩擦抵抗などにより電動送風機11が安定して駆動できなくなるので、最小入力を１０％とする。
【００２２】
そして、同電位パターン27は、第１の抵抗体25のダイオードD1に接続される一端側の入力を１００％に設定する端部から入力が図３（ａ）に示すように位相制御されて６０％となる抵抗値の位置までが等間隔に第１の抵抗体25の一方の導電体26a側に導出して接続される狭角側の連続可変域27a1となっている。また、第１の摺動子28が入力を６０％から図３（ａ）に示すように位相制御されて入力を５０％に設定する位置の同電位パターン27は、摺動接点28bの移動軌道上では等間隔で第１の抵抗体25には他方の導電体26bが位置する側に入力が６０％から図３（ａ）に示すように位相制御されて入力を８０％に相対的に設定する抵抗値となる位置に接続されている。さらに、第１の摺動子28が入力を５０％から図３（ａ）に示すように位相制御されて入力を４０％に設定する位置の同電位パターン27は、摺動接点28bの移動軌道上に沿って帯状で一端が第１の抵抗体25の他方の導電体26bが位置する側の入力を６０％に設定する抵抗値となる位置に接続されている。そして、これら入力を６０％〜４０％に設定する範囲の同電位パターン27が、変則可変域27bとなっている。また、第１の摺動子28が入力を４０％から第１の抵抗体25の他端である１０％までに設定する位置の同電位パターン27は、狭角側の連続可変域27a1と同様に等間隔に第１の抵抗体25の他方の導電体26b側に導出して接続され、広角側の連続可変域27a2となっている。
【００２３】
なお、入力を６０％から１００％に設定する範囲の狭角側の連続可変域27a1では一方の摺動接点28aが接触して抵抗値を設定し、入力を１０％から６０％に設定する範囲の変則可変域27bおよび広角側の連続可変域27a2では他方の摺動接点28bが接触して抵抗値を設定する。
【００２４】
そして、同電位パターン27が狭角側の連続可変域27a1、変則可変域27bおよび広角側の連続可変域27a2にて構成されることにより、第１の可変抵抗体21は、図３（ａ）に示すように、第１の摺動子28の摺動移動により、端子Ａ，Ｂ間の抵抗値が入力を６０％〜４０％の範囲に設定する領域で変則的で、１０％〜４０％および６０％〜１００％で１次関数的に連続して可変する。
【００２５】
なお、入力を５０％から６０％に設定する抵抗値の変化率は、連続可変域27a1，27a2における抵抗値の変化率の略２倍となっている。
【００２６】
一方、第２の可変抵抗体22は、第１の可変抵抗体21と同様に、例えば図示しない絶縁基板の表面に印刷などにて第１の可変抵抗体21の第１の抵抗体25と同様の抵抗値で帯状に薄膜形成された第２の抵抗体31と、この第２の抵抗体31の長手方向の両側に絶縁距離を介して略平行に薄膜形成された一対の帯状の導電体32a，32bとを有している。そして、第２の抵抗体31は、長手方向の一端がダイオードD2を介してホース２の一方の信号線18に接続される端子Ａに接続される。また、導電体32a，32bは、長手方向の一端がホース２の他方の信号線19に接続される端子Ｂにそれぞれ接続される。
【００２７】
さらに、第２の可変抵抗体22には、長手方向の両側に長手方向に対して交差する方向である直交方向に沿って複数導出して接続される例えば導電部材にて薄膜形成された略櫛状の同電位パターン33が設けられている。また、第２の可変抵抗体22には、第２の抵抗体31の長手方向に沿って摺動自在の第２の設定子である第２の摺動子34が設けられ、この第２の摺動子34には一対の摺動接点34a，34bが設けられている。そして、一方の摺動接点34aは一端が一方の導電体32aに摺動自在に接触し他端が同電位パターン33の導出する先端部分に摺動自在に接触し、他方の摺動接点34bは一端が他方の導電体32bに摺動自在に接触し他端が同電位パターン33の導出する先端部分に摺動自在に接触する。これら摺動接点34a，34bは一体的に連動し第２の抵抗体31に対して同一位置で摺動するように第２の摺動子34に設けられ、この第２の摺動子34は第１の可変抵抗体21の第１の摺動子28と一体的に連動するように摺動レバー７に一体的に設けられている。
【００２８】
そして、同電位パターン33は、第２の抵抗体31の両端側からそれぞれ所定の範囲で等間隔で櫛状に第２の抵抗体31に接続される連続可変域33a1，33a2と、これら連続可変域33a1，33a2間に位置して連続可変域33a1，33a2と異なる間隔で第２の抵抗体31に接続される変則可変域33bとを備えている。
【００２９】
すなわち、第２の抵抗体31は、第１の抵抗体25と同様に例えば位相制御にて電動送風機11に供給される入力が１０％から１００％となる抵抗値に設定されている。
【００３０】
そして、同電位パターン33は、第２の抵抗体31のダイオードD2に接続される一端側の入力を１００％に設定する端部から入力を６０％に設定する抵抗値の位置までが等間隔に第２の抵抗体31の他方の導電体32b側に導出して接続される狭角側の連続可変域33a1となっている。また、第２の摺動子34が入力を６０％から５０％に設定する位置の同電位パターン33は、摺動接点34bの移動軌道上に沿って帯状で一端が第２の抵抗体31の他方の導電体32bが位置する側の入力を４０％に設定する抵抗値となる位置に接続されている。さらに、第２の摺動子34が入力を５０％から４０％に設定する位置の同電位パターン33は、摺動接点34bの移動軌道上では等間隔で第２の抵抗体31には他方の導電体32bが位置する側に入力を４０％から２０％に相対的に設定する抵抗値となる位置に接続されている。そして、これら入力を６０％〜４０％に設定する範囲の同電位パターン33が、変則可変域33bとなっている。また、第２の摺動子34が入力を４０％から第２の抵抗体31の他端である１０％までに設定する位置の同電位パターン33は、狭角側の連続可変域33a1と同様に等間隔に第２の抵抗体31の一方の導電体32a側に導出して接続され、広角側の連続可変域33a2となっている。
【００３１】
なお、入力を４０％から１００％に設定する範囲の狭角側の連続可変域33a1および変則可変域33bでは他方の摺動接点34bが接触して抵抗値を設定し、入力を１０％から４０％に設定する範囲の広角側の連続可変域33a2では一方の摺動接点34aが接触して抵抗値を設定する。
【００３２】
そして、同電位パターン33が狭角側の連続可変域33a1、変則可変域33bおよび広角側の連続可変域33a2にて構成されることにより、第２の可変抵抗体22は、図４（ａ）に示すように、第２の摺動子34の摺動移動により、端子Ａ，Ｂ間の抵抗値が入力を６０％〜４０％の範囲に設定する領域で変則的で、１０％〜４０％および６０％〜１００％で１次関数的に連続して可変する。
【００３３】
また、これら第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22により、商用交流電源Ｅの半波である正極性では図３（ａ）に示すように第１の可変抵抗体21にて導通角が設定され、商用交流電源Ｅの半波である負極性では図４（ａ）に示すように第２の可変抵抗体22にて導通角が設定され、商用交流電源Ｅの１周期での図５に示すように、電動送風機11に入力１０％〜１００％まで１次関数的に連続して可変な導通角に設定される。
【００３４】
なお、入力を４０％から５０％に設定する抵抗値の変化率は、連続可変域33a1，33a2における抵抗値の変化率の略２倍となっている。
【００３５】
そして、摺動スイッチ６には、例えば「停止」、「カーテン」、「弱」、「中」および「強」などの図示しない表示が設けられ、摺動レバー７が「停止」の表示に位置する場合には、第１の摺動子28の摺動接点28a，28bおよび第２の摺動子34の摺動接点34a1，34b1はそれぞれ同電位パターン27，33に接触しない。また、「カーテン」から「弱」、「中」、「強」になるに従って、導通角が大きくなる、すなわち電動送風機11に供給する入力が大きくなるように各抵抗値が小さくなる状態の同電位パターン27，33に接続する状態となっている。
【００３６】
さらに、端子Ａ，Ｂ間には、第１の抵抗体25および第２の抵抗体31の抵抗値より大きい図示しない抵抗が設けられ、摺動レバー７が「停止」の表示に位置する際には端子Ａ，Ｂ間に抵抗を介して電流が流れるようになっている。
【００３７】
次に、上記実施例の動作について説明する。
【００３８】
まず、摺動レバー７が電動送風機11の駆動を停止させる「停止」の表示に位置する状態では、第１の摺動子28の摺動接点28a，28bおよび第２の摺動子34の摺動接点34a，34bがそれぞれ同電位パターン27，33に接触しない。このため、制御手段15からホース２の信号線18，19間に流れる電流は、端子Ａ，Ｂ間に接続された図示しない抵抗を介して所定の電流値に変換されて流れ、制御手段15はこの抵抗により変換された電流値に基づいて、ホース２は接続されているが摺動レバー７が「停止」に位置して電動送風機11の駆動を停止させる旨となっていること閾値などにて認識し、電動送風機11に商用交流電源Ｅの電力を供給しない。
【００３９】
そして、掃除作業者により摺動レバー７が操作されると、第１の摺動子28の摺動接点28a，28bおよび第２の摺動子34の摺動接点34a，34bがまずそれぞれ同電位パターン27，33の広角側の連続可変域27a2，33a2に接触する。すなわち、摺動レバー７が例えば「カーテン」から「弱」の表示の近傍までに位置して電動送風機11の入力を図６から図７に示す波形図となる１０％から４０％までに設定する状態では、第１の可変抵抗体21の抵抗値は図３（ａ）の範囲A1となり第２の可変抵抗体22の抵抗値は図４（ａ）の範囲B1となる。
【００４０】
これら第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22により、例えば図３（ａ）、図４（ａ）および図５に示すように、商用交流電源Ｅの正極性の半波は第１の可変抵抗体21にて１０％から４０％の範囲で連続的に位相制御されて供給され、負極性の半波は第２の可変抵抗体22にて１０％から４０％の範囲で同様に連続的に位相制御されて供給され、電動送風機は１０％から４０％の入力で駆動する。
【００４１】
また、摺動レバー７が例えば「中」の表示の近傍に位置して電動送風機11の入力を図７から図８を経て図９に示す波形図となる４０％から５０％までに設定する状態では、第１の摺動子28の摺動接点28bおよび第２の摺動子34の摺動接点34bがそれぞれ同電位パターン27，33の変則可変域27b，33bに接触する。このため、第１の可変抵抗体21の抵抗値は、図３（ａ）に示すように、入力を６０％に設定する抵抗値と同じ一定の抵抗値の範囲A2となる。また、第２の可変抵抗体22の抵抗値は、図４（ａ）に示すように、入力を２０％から４０％に設定する抵抗値の範囲B2となる。
【００４２】
このため、例えば図３ないし図５に示すように、商用交流電源Ｅの正極性の半波は第１の可変抵抗体21にて６０％に固定されて連続的に位相制御されて供給され、負極性の半波は第２の可変抵抗体22にて２０％から４０％の範囲で連続的に位相制御されて供給され、電動送風機11は平均化されて４０％から５０％の入力で駆動する。
【００４３】
さらに、摺動レバー７が例えば「中」から「強」の表示の近傍に位置して電動送風機11の入力を図９から図１０を経て図１１に示す５０％から６０％までに設定する状態では、第１の摺動子28の摺動接点28bおよび第２の摺動子33の摺動接点33bがそれぞれ同電位パターン27の変則可変域27b，33bに接触する。このため、第１の可変抵抗体21の抵抗値は、図３（ａ）に示すように、入力を６０％から８０％に設定する抵抗値の範囲A3となる。また、第２の可変抵抗体22の抵抗値は、図４（ａ）に示すように、入力を４０％に設定する抵抗値と同じ一定の抵抗値の範囲B3となる。
【００４４】
このため、例えば図３（ａ）、図４（ａ）および図５に示すように、商用交流電源Ｅの正極性の半波は第１の可変抵抗体21にて６０％から８０％の範囲で連続的に位相制御されて供給され、負極性の半波は第２の可変抵抗体22にて４０％に固定されて連続的に位相制御されて供給され、電動送風機11は平均化されて５０％から６０％の入力で駆動する。
【００４５】
また、摺動レバー７が例えば「強」の表示の近傍に位置して電動送風機11の入力を図１１から図１２を経て図１３に示す波形図となる６０％から１００％までに設定する状態では、第１の可変抵抗体21の抵抗値は範囲A4となり第２の可変抵抗体22の抵抗値は範囲B4となる。
【００４６】
これら第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22により、例えば図３（ａ）、図４（ａ）および図５に示すように、商用交流電源Ｅの正極性の半波は第１の可変抵抗体21にて６０％から１００％の範囲で連続的に位相制御されて供給され、負極性の半波は第２の可変抵抗体22にて６０％から１００％の範囲で同様に連続的に位相制御されて供給され、電動送風機11は６０％から１００％の入力で駆動する。
【００４７】
そして、これら電動送風機11の駆動により、ホース２の手許制御部３を持ってホース２に延長管４を介して接続した吸込口体５を床面上で走行させ、吸込口体５の図示しない吸込口から空気とともに塵埃を吸い込んで掃除する。
【００４８】
上述のように、高調波の発生しやすい位相角の範囲となる入力を４０％から６０％に設定するためにトライアックTrを位相制御して商用交流電源Ｅの電力を電動送風機11に供給する制御として、電流の流れる方向が異なる一対の第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22を用い、少なくとも高調波の発生しやすい位相角の範囲で制御する際には、第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22をそれぞれ高調波の発生が少ない大小異なる位相角に対応する抵抗値に設定し、これら大小異なる位相角に対応する抵抗値により商用交流電源Ｅの正極性および負極性の半波がそれぞれ高調波の発生が少ない異なる位相角で制御されて供給され、電動送風機11は平均化されて高調波の発生しやすい位相角の範囲と同等の大きさの入力で駆動できるので、電動送風機11を高調波の発生しやすい位相角の範囲でも、高調波の発生を抑えつつ容易に電動送風機11の入力を連続的に可変制御できる。
【００４９】
そして、高調波の発生しやすい位相角に対応する入力を高調波の発生を抑えつつ制御するための構成として、第１の抵抗体25および第２の抵抗体31に略平行な導電体26a，26b，32a，32bとの間で摺動接点28a，28b，34a，34bが接触する同電位パターン27，33を、一方の第１の抵抗体25には高調波の発生が少ない小さい位相角の範囲に対応する抵抗値の範囲に接続し、他方の第２の抵抗体31には高調波の発生が少ない大きい位相角の範囲に対応する抵抗値の範囲に接続することにより、同電位パターン27，33の接続位置を特定する簡単な構造で、平均化することにより高調波の発生しやすい位相角に対応する入力でも高調波の発生を抑えつつ連続的に可変制御できる。
【００５０】
また、第１の抵抗体25および第２の抵抗体31の両側に位置して同電位パターン27，33を設けたため、互いに重なり合うことなく容易に可変抵抗器23を形成でき、製造性を向上できる。
【００５１】
なお、上記実施の形態において、電気掃除機の手許制御部３に設けた摺動スイッチ６に可変抵抗器23を設け、負荷としての電動送風機11に商用交流電源Ｅの電力を供給する構成について説明したが、電気掃除機に限らずいずれの電気機器に用いることもできる。
【００５２】
そして、第１の抵抗体25および第２の抵抗体31の両側に位置してそれぞれ同電位パターン27，33を設けて説明したが、導電体26a，26b，32a，32bを第１の抵抗体25および第２の抵抗体31の一側のみに設けて摺動接点28a，28b，34a，34bをそれぞれ１つずつとし、同電位パターン27，33の連続可変域27a1，33a2と変則可変域27b，33bとを絶縁層を介して積層状とすることにより同じ抵抗値となる位置に交差して各第１の抵抗体25および第２の抵抗体31の一側に接続してもよい。この構成によれば、各第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22の幅寸法を小さくでき、小型化できる。
【００５３】
また、第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22をそれぞれ一平面上に並列状に配設する構成に限らず、上下方向に絶縁距離を介して重なり合うように配設してもよい。この上下方向に重なり合うように配設する場合、第１の抵抗体25および第２の抵抗体31が設けられている面を対向させ、間に摺動レバー７に接続する摺動子を設けることにより、摺動子を共有でき、部品点数の減少が図れる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の可変抵抗器によれば、第１の可変抵抗体の第１の設定子と、第２の可変抵抗体の第２の設定子とを連動手段にて相対的に連動し、第１の可変抵抗体で設定する抵抗値に基づいて可変される正極性側の電圧の位相角と第２の可変抵抗体で設定する抵抗値に基づいて可変される負極性側の電圧の位相角との変化に基づく正極性側の電力と負極性側の電力とにより交流電力を連続的に可変させるため、高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する大きさの電力に設定する場合でも、正極性側および負極性側とも高調波の発生が少ない位相角とすることができ、簡単な構成で高調波の発生を抑えつつ供給する電力を容易に連続的に可変制御できる。
【００５５】
請求項２記載の電源装置によれば、請求項１記載の電源装置の効果に加え、第１の設定子および第２の設定子が摺接する同電位パターンを、第１の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか一方に対応する抵抗値の範囲に接続し、第２の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか他方に対応する抵抗値の範囲に接続するため、同電位パターンを第１の抵抗体および第２の抵抗体の所定の位置にそれぞれ接続する簡単な構造で、高調波の発生しやすい位相角に対応する交流電力でも高調波の発生を抑えつつ連続的に可変制御できる。
【００５６】
請求項３記載の電気掃除機によれば、請求項１または２記載の電源装置により電動送風機に供給する電力を可変制御するので、高調波の発生を抑制しつつ容易に供給する電力を連続的に可変制御でき、電動送風機の駆動が連続的に可変して掃除性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態における電気掃除機の内部構成を示すブロック図である。
【図２】同上電気掃除機を示す斜視図である。
【図３】同上第１の可変抵抗体の抵抗値と位相制御にて設定される電動送風機の入力との関係を説明する説明図である。
（ａ）抵抗値と電動送風機の入力との関係のグラフである。
（ｂ）第１の可変抵抗体を示すパターン図である。
【図４】同上第２の可変抵抗体の抵抗値と位相制御にて設定される電動送風機の入力との関係を説明する説明図である。
（ａ）抵抗値と電動送風機の入力との関係のグラフである。
（ｂ）第２の可変抵抗体を示すパターン図である。
【図５】同上電動送風機の入力と導通角との関係を示すグラフである。
【図６】同上入力１０％時の波形図である。
【図７】同上入力４０％時の波形図である。
【図８】同上入力４５％時の波形図である。
【図９】同上入力５０％時の波形図である。
【図１０】同上入力５５％時の波形図である。
【図１１】同上入力６０％時の波形図である。
【図１２】同上入力９０％時の波形図である。
【図１３】同上入力１００％時の波形図である。
【符号の説明】
1a ケース体
７ 連動手段としての摺動レバー
11 負荷としての電動送風機
16 位相角制御手段
21 第１の可変抵抗体
22 第２の可変抵抗体
23 可変抵抗器
24 電源装置
28 第１の設定子である第１の摺動子
34 第２の設定子である第２の摺動子
Tr スイッチング素子であるトライアック
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に可変設定可能な抵抗値により交流電源の電圧の位相角を変化して負荷に供給する所定の大きさの電力を設定するための可変抵抗器を備えた電源装置およびこの可変抵抗器を備えた電気掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、負荷としての電動送風機に商用交流電源の電圧を位相制御して供給する電気掃除機の電源装置として、例えば特開平１０−５６７７２号公報に記載の構成が知られている。
【０００３】
この特開平１０−５６７７２号公報に記載の電源装置は、電動送風機を収容する掃除機本体に接続するホースの把持部に、電動送風機の駆動状態を設定する各種スイッチを有する操作手段を設けている。そして、この操作手段の設定操作により、掃除機本体内に収容した回路基板に搭載された制御手段にてゲートが接続するトライアックを位相制御し、電動送風機に所定の大きさの電力を供給して操作手段の設定操作に対応した駆動状態で駆動させる。この位相制御の際、操作手段の設定操作に対応して、高調波の発生しやすい位相角が４０度から６０度の範囲とならないように、例えば電動送風機を「中」で駆動させる場合では、正極性側を７０度の位相角で位相制御し負極性側を３０度の位相角で位相制御して、見掛け上５０度の位相角で位相制御した「中」の駆動状態と同様の電力の大きさとなるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１０−５６７７２号公報に記載の従来の電源装置では、各種スイッチにて電動送風機の駆動状態が限られていることから、電動送風機の駆動状態を連続的に可変させることができない。そこで、スイッチの代わりに可変抵抗器を用いることも考えられるが、可変抵抗器により連続的に可変する抵抗値に基づいて、高調波の発生しやすい位相角が４０度から６０度の範囲とならないように、制御することは困難である。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、簡単な構成で高調波の発生を抑制しつつ負荷に供給する電力を連続的に可変可能な電源装置、およびこの電源装置を用いた電気掃除機を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の可変抵抗器は、可変抵抗器と、この可変抵抗器により設定される抵抗値に基づいて交流電源の電圧の位相角を可変制御するスイッチング素子を有した位相角制御手段とを具備し、前記可変抵抗器は、交流電源の正極性側の電流を流す第１のダイオードと、この第１のダイオードに直列に接続され、抵抗値を可変可能な第１の抵抗体、および、この第１の抵抗体の抵抗値を前記スイッチング素子が交流電圧の正極性側の電圧の位相角を制御してこのスイッチング素子による高調波の発生しやすい位相角を除いて正極性側の電力に対応する抵抗値に設定する第１の設定子を有する第１の可変抵抗体と、前記第１のダイオードと並列に接続され、交流電源の負極性側の電流を流す第２のダイオードと、この第２のダイオードに直列に接続され、抵抗値を可変可能な第２の抵抗体、および、この第２の抵抗体の抵抗値を前記スイッチング素子が交流電圧の負極性側の電圧の位相角を制御してこのスイッチング素子による高調波の発生しやすい位相角を除いて負極性側の電力に対応する抵抗値に設定する第２の設定子を有する第２の可変抵抗体と、前記第１の設定子および前記第２の設定子を連動させる連動手段とを備え、前記第１の可変抵抗体で設定される抵抗値に従って変化する正極性側の電圧の位相角と前記第２の可変抵抗体で設定される抵抗値に従って変化する負極性側の電圧の位相角との変化に基づく正極性側の電力と負極性側の電力とにより交流電力を連続的に可変させるものである。
【０００７】
そして、交流電源の正極性側の電流を流す第１のダイオードに直列に接続され交流電圧の正極性側の電圧の位相角を制御する位相角制御手段のスイッチング素子による高調波の発生しやすい位相角を除いて正極性側の電力に対応する抵抗値に第１の抵抗体の抵抗値を設定する第１の可変抵抗体の第１の設定子と、第１のダイオードに並列に接続され交流電源の負極性側の電流を流す第２のダイオードに直列に接続され交流電圧の負極性側の電圧の位相角を制御する位相角制御手段のスイッチング素子による高調波の発生しやすい位相角を除いて負極性側の電力に対応する抵抗値に第２の抵抗体の抵抗値を設定する第２の可変抵抗体の第２の設定子とを、連動手段により相対的に連動し、第１の可変抵抗体で設定される抵抗値に基づいてスイッチング素子により可変される正極性側の電圧の位相角と第２の可変抵抗体で設定される抵抗値に基づいてスイッチング素子により可変される負極性側の電圧の位相角との変化に基づく正極性側の電力と負極性側の電力とにより交流電力を連続的に可変させるため、簡単な構成で、高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する大きさの電力でも高調波の発生を抑えつつ容易に設定可能となり、供給する電力を容易かつ連続的に可変制御可能となる。
【０００８】
請求項２記載の電源装置は、請求項１記載の電源装置おいて、第１の可変抵抗体および第２の可変抵抗体は、第１の抵抗体および第２の抵抗体に絶縁距離を介して略平行にそれぞれ設けられた帯状の導電体と、前記第１の抵抗体および前記第２の抵抗体の長手方向の縁に前記第１の抵抗体および前記第２の抵抗体の長手方向に対して交差する方向にそれぞれ複数導出して接続され第１の設定子および第２の設定子が前記導電体間で接触する同電位パターンとを備え、前記第１の抵抗体に設けられる同電位パターンは、前記第１の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか一方に対応する抵抗値の範囲に接続され、前記第２の抵抗体に設けられる同電位パターンは、前記第２の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか他方に対応する抵抗値の範囲に接続されるものである。
【０００９】
そして、第１の抵抗体に第１の設定子が導電体間で摺接する同電位パターンを、第１の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか一方に対応する抵抗値の範囲の第１の抵抗体の縁に接続する。また、第２の抵抗体に第２の設定子が導電体間で摺接する同電位パターンを、第２の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか他方に対応する抵抗値の範囲の第２の抵抗体の縁に接続する。このため、高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する大きさの電力を設定する場合でも、一対の第１の可変抵抗体および第２の可変抵抗体にて簡単な構造でそれぞれ設定される抵抗値に対応して高調波の発生の少ない大小異なる位相角が設定され、平均化されて高調波の発生しやすい位相角に対応する交流電力でも高調波の発生を抑制しつつ容易に設定可能となり、連続的な電力の可変制御が容易となる。
【００１０】
請求項３記載の電気掃除機は、電動送風機を収容するケース体と、このケース体に設けられ前記電動送風機に交流電源の電圧の位相角を可変して所定の大きさの電力を供給する請求項１または２記載の電源装置とを具備したものである。
【００１１】
そして、請求項１または２記載の電源装置により負荷としての電動送風機に供給する電力を可変制御するので、高調波の発生を抑制しつつ容易に電力の連続的な可変制御可能となり、電動送風機の駆動が連続的に可変し、掃除性が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態における電気掃除機の構成について図面を参照して説明する。
【００１３】
図２において、１は掃除機本体で、この掃除機本体１はケース体1aを有し可撓性を有するホース２が接続され、このホース２の先端には手許制御部３が設けられている。また、この手許制御部３には、延長管４を介して吸込口体５が接続されている。そして、手許制御部３には、摺動スイッチ６が設けられ、この摺動スイッチ６は連動手段としての摺動レバー７を有している。
【００１４】
また、掃除機本体１のケース体1a内には、図１の回路図に示すように、商用交流電源Ｅに接続された負荷としての電動送風機11およびこの電動送風機11を位相制御する位相制御手段12を有した制御手段15が搭載された図示しない回路基板が設けられている。
【００１５】
すなわち、図１に示すように、商用交流電源Ｅにスイッチング素子であるトライアックTrおよび電動送風機11が直列に接続されている。また、トライアックTrのゲートには位相制御手段12を有した掃除機本体１全体の表示や報知などの制御をする制御手段15が接続されている。そして、制御手段15の位相制御手段12とトライアックTrとにて位相角制御手段16を構成する。
【００１６】
また、制御手段15には、手許制御部３の摺動スイッチ６の操作により所定の電流値を制御手段15に出力する操作手段17がホース２に設けられた２線の信号線18，19を介して接続されている。
【００１７】
この摺動スイッチ６は、図１、図３（ｂ）および図４（ｂ）に示すように、第１の可変抵抗体21およびダイオードD1の直列回路と第２の可変抵抗体22およびダイオードD1とは逆特性、すなわち逆方向の電流を流すダイオードD2の直列回路とを並列に接続して一対備えた可変抵抗器23を備えている。そして、この可変抵抗器23と制御手段15の位相制御手段12とトライアックTrとにて電源装置24を構成する。
【００１８】
また、第１の可変抵抗体21は、例えば図示しない絶縁基板の表面に印刷などにて帯状に薄膜形成された第１の抵抗体25と、この第１の抵抗体25の長手方向の両側に絶縁距離を介して略平行に薄膜形成された一対の帯状の導電体26a，26bとを有している。そして、第１の抵抗体25は、長手方向の一端がダイオードD1を介してホース２の一方の信号線18に接続される端子Ａに接続される。また、導電体26a，26bは、長手方向の一端がホース２の他方の信号線19に接続される端子Ｂにそれぞれ接続される。
【００１９】
さらに、第１の抵抗体25には、長手方向の両側に長手方向に対して交差する方向である直交方向に沿って複数導出して接続される例えば導電部材にて薄膜形成された略櫛状の同電位パターン27が設けられている。また、第１の可変抵抗体21には、第１の抵抗体25の長手方向に沿って摺動自在の第１の設定子である第１の摺動子28が設けられ、この第１の摺動子28には一対の摺動接点28a，28bが設けられている。そして、一方の摺動接点28aは一端が一方の導電体26aに摺動自在に接触し他端が同電位パターン27の導出する先端部分に摺動自在に接触し、他方の摺動接点28bは一端が他方の導電体26bに摺動自在に接触し他端が同電位パターン27の導出する先端部分に摺動自在に接触する。これら摺動接点28a，28bは一体的に連動し第１の抵抗体25に対して同一位置で摺動するように第１の摺動子28に設けられ、この第１の摺動子28は摺動レバー７に一体的に設けられている。
【００２０】
そして、同電位パターン27は、第１の抵抗体25の両端側からそれぞれ所定の範囲で等間隔で櫛状に第１の抵抗体25に接続される連続可変域27a1，27a2と、これら連続可変域27a1，27a2間に位置して連続可変域27a1，27a2と異なる間隔で第１の抵抗体25に接続される変則可変域27bとを備えている。
【００２１】
すなわち、第１の抵抗体25は、例えば両端間の抵抗値により図３（ａ）に示すように位相制御されて電動送風機11に供給される入力が１０％、この第１の抵抗体25を介さずに図３（ａ）に示すような位相制御、すなわち商用交流電源Ｅを電動送風機に直接供給する入力が１００％となる抵抗値に設定されている。なお、入力が１０％より小さくなると、各種摩擦抵抗などにより電動送風機11が安定して駆動できなくなるので、最小入力を１０％とする。
【００２２】
そして、同電位パターン27は、第１の抵抗体25のダイオードD1に接続される一端側の入力を１００％に設定する端部から入力が図３（ａ）に示すように位相制御されて６０％となる抵抗値の位置までが等間隔に第１の抵抗体25の一方の導電体26a側に導出して接続される狭角側の連続可変域27a1となっている。また、第１の摺動子28が入力を６０％から図３（ａ）に示すように位相制御されて入力を５０％に設定する位置の同電位パターン27は、摺動接点28bの移動軌道上では等間隔で第１の抵抗体25には他方の導電体26bが位置する側に入力が６０％から図３（ａ）に示すように位相制御されて入力を８０％に相対的に設定する抵抗値となる位置に接続されている。さらに、第１の摺動子28が入力を５０％から図３（ａ）に示すように位相制御されて入力を４０％に設定する位置の同電位パターン27は、摺動接点28bの移動軌道上に沿って帯状で一端が第１の抵抗体25の他方の導電体26bが位置する側の入力を６０％に設定する抵抗値となる位置に接続されている。そして、これら入力を６０％〜４０％に設定する範囲の同電位パターン27が、変則可変域27bとなっている。また、第１の摺動子28が入力を４０％から第１の抵抗体25の他端である１０％までに設定する位置の同電位パターン27は、狭角側の連続可変域27a1と同様に等間隔に第１の抵抗体25の他方の導電体26b側に導出して接続され、広角側の連続可変域27a2となっている。
【００２３】
なお、入力を６０％から１００％に設定する範囲の狭角側の連続可変域27a1では一方の摺動接点28aが接触して抵抗値を設定し、入力を１０％から６０％に設定する範囲の変則可変域27bおよび広角側の連続可変域27a2では他方の摺動接点28bが接触して抵抗値を設定する。
【００２４】
そして、同電位パターン27が狭角側の連続可変域27a1、変則可変域27bおよび広角側の連続可変域27a2にて構成されることにより、第１の可変抵抗体21は、図３（ａ）に示すように、第１の摺動子28の摺動移動により、端子Ａ，Ｂ間の抵抗値が入力を６０％〜４０％の範囲に設定する領域で変則的で、１０％〜４０％および６０％〜１００％で１次関数的に連続して可変する。
【００２５】
なお、入力を５０％から６０％に設定する抵抗値の変化率は、連続可変域27a1，27a2における抵抗値の変化率の略２倍となっている。
【００２６】
一方、第２の可変抵抗体22は、第１の可変抵抗体21と同様に、例えば図示しない絶縁基板の表面に印刷などにて第１の可変抵抗体21の第１の抵抗体25と同様の抵抗値で帯状に薄膜形成された第２の抵抗体31と、この第２の抵抗体31の長手方向の両側に絶縁距離を介して略平行に薄膜形成された一対の帯状の導電体32a，32bとを有している。そして、第２の抵抗体31は、長手方向の一端がダイオードD2を介してホース２の一方の信号線18に接続される端子Ａに接続される。また、導電体32a，32bは、長手方向の一端がホース２の他方の信号線19に接続される端子Ｂにそれぞれ接続される。
【００２７】
さらに、第２の可変抵抗体22には、長手方向の両側に長手方向に対して交差する方向である直交方向に沿って複数導出して接続される例えば導電部材にて薄膜形成された略櫛状の同電位パターン33が設けられている。また、第２の可変抵抗体22には、第２の抵抗体31の長手方向に沿って摺動自在の第２の設定子である第２の摺動子34が設けられ、この第２の摺動子34には一対の摺動接点34a，34bが設けられている。そして、一方の摺動接点34aは一端が一方の導電体32aに摺動自在に接触し他端が同電位パターン33の導出する先端部分に摺動自在に接触し、他方の摺動接点34bは一端が他方の導電体32bに摺動自在に接触し他端が同電位パターン33の導出する先端部分に摺動自在に接触する。これら摺動接点34a，34bは一体的に連動し第２の抵抗体31に対して同一位置で摺動するように第２の摺動子34に設けられ、この第２の摺動子34は第１の可変抵抗体21の第１の摺動子28と一体的に連動するように摺動レバー７に一体的に設けられている。
【００２８】
そして、同電位パターン33は、第２の抵抗体31の両端側からそれぞれ所定の範囲で等間隔で櫛状に第２の抵抗体31に接続される連続可変域33a1，33a2と、これら連続可変域33a1，33a2間に位置して連続可変域33a1，33a2と異なる間隔で第２の抵抗体31に接続される変則可変域33bとを備えている。
【００２９】
すなわち、第２の抵抗体31は、第１の抵抗体25と同様に例えば位相制御にて電動送風機11に供給される入力が１０％から１００％となる抵抗値に設定されている。
【００３０】
そして、同電位パターン33は、第２の抵抗体31のダイオードD2に接続される一端側の入力を１００％に設定する端部から入力を６０％に設定する抵抗値の位置までが等間隔に第２の抵抗体31の他方の導電体32b側に導出して接続される狭角側の連続可変域33a1となっている。また、第２の摺動子34が入力を６０％から５０％に設定する位置の同電位パターン33は、摺動接点34bの移動軌道上に沿って帯状で一端が第２の抵抗体31の他方の導電体32bが位置する側の入力を４０％に設定する抵抗値となる位置に接続されている。さらに、第２の摺動子34が入力を５０％から４０％に設定する位置の同電位パターン33は、摺動接点34bの移動軌道上では等間隔で第２の抵抗体31には他方の導電体32bが位置する側に入力を４０％から２０％に相対的に設定する抵抗値となる位置に接続されている。そして、これら入力を６０％〜４０％に設定する範囲の同電位パターン33が、変則可変域33bとなっている。また、第２の摺動子34が入力を４０％から第２の抵抗体31の他端である１０％までに設定する位置の同電位パターン33は、狭角側の連続可変域33a1と同様に等間隔に第２の抵抗体31の一方の導電体32a側に導出して接続され、広角側の連続可変域33a2となっている。
【００３１】
なお、入力を４０％から１００％に設定する範囲の狭角側の連続可変域33a1および変則可変域33bでは他方の摺動接点34bが接触して抵抗値を設定し、入力を１０％から４０％に設定する範囲の広角側の連続可変域33a2では一方の摺動接点34aが接触して抵抗値を設定する。
【００３２】
そして、同電位パターン33が狭角側の連続可変域33a1、変則可変域33bおよび広角側の連続可変域33a2にて構成されることにより、第２の可変抵抗体22は、図４（ａ）に示すように、第２の摺動子34の摺動移動により、端子Ａ，Ｂ間の抵抗値が入力を６０％〜４０％の範囲に設定する領域で変則的で、１０％〜４０％および６０％〜１００％で１次関数的に連続して可変する。
【００３３】
また、これら第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22により、商用交流電源Ｅの半波である正極性では図３（ａ）に示すように第１の可変抵抗体21にて導通角が設定され、商用交流電源Ｅの半波である負極性では図４（ａ）に示すように第２の可変抵抗体22にて導通角が設定され、商用交流電源Ｅの１周期での図５に示すように、電動送風機11に入力１０％〜１００％まで１次関数的に連続して可変な導通角に設定される。
【００３４】
なお、入力を４０％から５０％に設定する抵抗値の変化率は、連続可変域33a1，33a2における抵抗値の変化率の略２倍となっている。
【００３５】
そして、摺動スイッチ６には、例えば「停止」、「カーテン」、「弱」、「中」および「強」などの図示しない表示が設けられ、摺動レバー７が「停止」の表示に位置する場合には、第１の摺動子28の摺動接点28a，28bおよび第２の摺動子34の摺動接点34a1，34b1はそれぞれ同電位パターン27，33に接触しない。また、「カーテン」から「弱」、「中」、「強」になるに従って、導通角が大きくなる、すなわち電動送風機11に供給する入力が大きくなるように各抵抗値が小さくなる状態の同電位パターン27，33に接続する状態となっている。
【００３６】
さらに、端子Ａ，Ｂ間には、第１の抵抗体25および第２の抵抗体31の抵抗値より大きい図示しない抵抗が設けられ、摺動レバー７が「停止」の表示に位置する際には端子Ａ，Ｂ間に抵抗を介して電流が流れるようになっている。
【００３７】
次に、上記実施例の動作について説明する。
【００３８】
まず、摺動レバー７が電動送風機11の駆動を停止させる「停止」の表示に位置する状態では、第１の摺動子28の摺動接点28a，28bおよび第２の摺動子34の摺動接点34a，34bがそれぞれ同電位パターン27，33に接触しない。このため、制御手段15からホース２の信号線18，19間に流れる電流は、端子Ａ，Ｂ間に接続された図示しない抵抗を介して所定の電流値に変換されて流れ、制御手段15はこの抵抗により変換された電流値に基づいて、ホース２は接続されているが摺動レバー７が「停止」に位置して電動送風機11の駆動を停止させる旨となっていること閾値などにて認識し、電動送風機11に商用交流電源Ｅの電力を供給しない。
【００３９】
そして、掃除作業者により摺動レバー７が操作されると、第１の摺動子28の摺動接点28a，28bおよび第２の摺動子34の摺動接点34a，34bがまずそれぞれ同電位パターン27，33の広角側の連続可変域27a2，33a2に接触する。すなわち、摺動レバー７が例えば「カーテン」から「弱」の表示の近傍までに位置して電動送風機11の入力を図６から図７に示す波形図となる１０％から４０％までに設定する状態では、第１の可変抵抗体21の抵抗値は図３（ａ）の範囲A1となり第２の可変抵抗体22の抵抗値は図４（ａ）の範囲B1となる。
【００４０】
これら第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22により、例えば図３（ａ）、図４（ａ）および図５に示すように、商用交流電源Ｅの正極性の半波は第１の可変抵抗体21にて１０％から４０％の範囲で連続的に位相制御されて供給され、負極性の半波は第２の可変抵抗体22にて１０％から４０％の範囲で同様に連続的に位相制御されて供給され、電動送風機は１０％から４０％の入力で駆動する。
【００４１】
また、摺動レバー７が例えば「中」の表示の近傍に位置して電動送風機11の入力を図７から図８を経て図９に示す波形図となる４０％から５０％までに設定する状態では、第１の摺動子28の摺動接点28bおよび第２の摺動子34の摺動接点34bがそれぞれ同電位パターン27，33の変則可変域27b，33bに接触する。このため、第１の可変抵抗体21の抵抗値は、図３（ａ）に示すように、入力を６０％に設定する抵抗値と同じ一定の抵抗値の範囲A2となる。また、第２の可変抵抗体22の抵抗値は、図４（ａ）に示すように、入力を２０％から４０％に設定する抵抗値の範囲B2となる。
【００４２】
このため、例えば図３ないし図５に示すように、商用交流電源Ｅの正極性の半波は第１の可変抵抗体21にて６０％に固定されて連続的に位相制御されて供給され、負極性の半波は第２の可変抵抗体22にて２０％から４０％の範囲で連続的に位相制御されて供給され、電動送風機11は平均化されて４０％から５０％の入力で駆動する。
【００４３】
さらに、摺動レバー７が例えば「中」から「強」の表示の近傍に位置して電動送風機11の入力を図９から図１０を経て図１１に示す５０％から６０％までに設定する状態では、第１の摺動子28の摺動接点28bおよび第２の摺動子33の摺動接点33bがそれぞれ同電位パターン27の変則可変域27b，33bに接触する。このため、第１の可変抵抗体21の抵抗値は、図３（ａ）に示すように、入力を６０％から８０％に設定する抵抗値の範囲A3となる。また、第２の可変抵抗体22の抵抗値は、図４（ａ）に示すように、入力を４０％に設定する抵抗値と同じ一定の抵抗値の範囲B3となる。
【００４４】
このため、例えば図３（ａ）、図４（ａ）および図５に示すように、商用交流電源Ｅの正極性の半波は第１の可変抵抗体21にて６０％から８０％の範囲で連続的に位相制御されて供給され、負極性の半波は第２の可変抵抗体22にて４０％に固定されて連続的に位相制御されて供給され、電動送風機11は平均化されて５０％から６０％の入力で駆動する。
【００４５】
また、摺動レバー７が例えば「強」の表示の近傍に位置して電動送風機11の入力を図１１から図１２を経て図１３に示す波形図となる６０％から１００％までに設定する状態では、第１の可変抵抗体21の抵抗値は範囲A4となり第２の可変抵抗体22の抵抗値は範囲B4となる。
【００４６】
これら第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22により、例えば図３（ａ）、図４（ａ）および図５に示すように、商用交流電源Ｅの正極性の半波は第１の可変抵抗体21にて６０％から１００％の範囲で連続的に位相制御されて供給され、負極性の半波は第２の可変抵抗体22にて６０％から１００％の範囲で同様に連続的に位相制御されて供給され、電動送風機11は６０％から１００％の入力で駆動する。
【００４７】
そして、これら電動送風機11の駆動により、ホース２の手許制御部３を持ってホース２に延長管４を介して接続した吸込口体５を床面上で走行させ、吸込口体５の図示しない吸込口から空気とともに塵埃を吸い込んで掃除する。
【００４８】
上述のように、高調波の発生しやすい位相角の範囲となる入力を４０％から６０％に設定するためにトライアックTrを位相制御して商用交流電源Ｅの電力を電動送風機11に供給する制御として、電流の流れる方向が異なる一対の第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22を用い、少なくとも高調波の発生しやすい位相角の範囲で制御する際には、第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22をそれぞれ高調波の発生が少ない大小異なる位相角に対応する抵抗値に設定し、これら大小異なる位相角に対応する抵抗値により商用交流電源Ｅの正極性および負極性の半波がそれぞれ高調波の発生が少ない異なる位相角で制御されて供給され、電動送風機11は平均化されて高調波の発生しやすい位相角の範囲と同等の大きさの入力で駆動できるので、電動送風機11を高調波の発生しやすい位相角の範囲でも、高調波の発生を抑えつつ容易に電動送風機11の入力を連続的に可変制御できる。
【００４９】
そして、高調波の発生しやすい位相角に対応する入力を高調波の発生を抑えつつ制御するための構成として、第１の抵抗体25および第２の抵抗体31に略平行な導電体26a，26b，32a，32bとの間で摺動接点28a，28b，34a，34bが接触する同電位パターン27，33を、一方の第１の抵抗体25には高調波の発生が少ない小さい位相角の範囲に対応する抵抗値の範囲に接続し、他方の第２の抵抗体31には高調波の発生が少ない大きい位相角の範囲に対応する抵抗値の範囲に接続することにより、同電位パターン27，33の接続位置を特定する簡単な構造で、平均化することにより高調波の発生しやすい位相角に対応する入力でも高調波の発生を抑えつつ連続的に可変制御できる。
【００５０】
また、第１の抵抗体25および第２の抵抗体31の両側に位置して同電位パターン27，33を設けたため、互いに重なり合うことなく容易に可変抵抗器23を形成でき、製造性を向上できる。
【００５１】
なお、上記実施の形態において、電気掃除機の手許制御部３に設けた摺動スイッチ６に可変抵抗器23を設け、負荷としての電動送風機11に商用交流電源Ｅの電力を供給する構成について説明したが、電気掃除機に限らずいずれの電気機器に用いることもできる。
【００５２】
そして、第１の抵抗体25および第２の抵抗体31の両側に位置してそれぞれ同電位パターン27，33を設けて説明したが、導電体26a，26b，32a，32bを第１の抵抗体25および第２の抵抗体31の一側のみに設けて摺動接点28a，28b，34a，34bをそれぞれ１つずつとし、同電位パターン27，33の連続可変域27a1，33a2と変則可変域27b，33bとを絶縁層を介して積層状とすることにより同じ抵抗値となる位置に交差して各第１の抵抗体25および第２の抵抗体31の一側に接続してもよい。この構成によれば、各第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22の幅寸法を小さくでき、小型化できる。
【００５３】
また、第１の可変抵抗体21および第２の可変抵抗体22をそれぞれ一平面上に並列状に配設する構成に限らず、上下方向に絶縁距離を介して重なり合うように配設してもよい。この上下方向に重なり合うように配設する場合、第１の抵抗体25および第２の抵抗体31が設けられている面を対向させ、間に摺動レバー７に接続する摺動子を設けることにより、摺動子を共有でき、部品点数の減少が図れる。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１記載の可変抵抗器によれば、第１の可変抵抗体の第１の設定子と、第２の可変抵抗体の第２の設定子とを連動手段にて相対的に連動し、第１の可変抵抗体で設定する抵抗値に基づいて可変される正極性側の電圧の位相角と第２の可変抵抗体で設定する抵抗値に基づいて可変される負極性側の電圧の位相角との変化に基づく正極性側の電力と負極性側の電力とにより交流電力を連続的に可変させるため、高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する大きさの電力に設定する場合でも、正極性側および負極性側とも高調波の発生が少ない位相角とすることができ、簡単な構成で高調波の発生を抑えつつ供給する電力を容易に連続的に可変制御できる。
【００５５】
請求項２記載の電源装置によれば、請求項１記載の電源装置の効果に加え、第１の設定子および第２の設定子が摺接する同電位パターンを、第１の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか一方に対応する抵抗値の範囲に接続し、第２の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか他方に対応する抵抗値の範囲に接続するため、同電位パターンを第１の抵抗体および第２の抵抗体の所定の位置にそれぞれ接続する簡単な構造で、高調波の発生しやすい位相角に対応する交流電力でも高調波の発生を抑えつつ連続的に可変制御できる。
【００５６】
請求項３記載の電気掃除機によれば、請求項１または２記載の電源装置により電動送風機に供給する電力を可変制御するので、高調波の発生を抑制しつつ容易に供給する電力を連続的に可変制御でき、電動送風機の駆動が連続的に可変して掃除性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態における電気掃除機の内部構成を示すブロック図である。
【図２】同上電気掃除機を示す斜視図である。
【図３】同上第１の可変抵抗体の抵抗値と位相制御にて設定される電動送風機の入力との関係を説明する説明図である。
（ａ）抵抗値と電動送風機の入力との関係のグラフである。
（ｂ）第１の可変抵抗体を示すパターン図である。
【図４】同上第２の可変抵抗体の抵抗値と位相制御にて設定される電動送風機の入力との関係を説明する説明図である。
（ａ）抵抗値と電動送風機の入力との関係のグラフである。
（ｂ）第２の可変抵抗体を示すパターン図である。
【図５】同上電動送風機の入力と導通角との関係を示すグラフである。
【図６】同上入力１０％時の波形図である。
【図７】同上入力４０％時の波形図である。
【図８】同上入力４５％時の波形図である。
【図９】同上入力５０％時の波形図である。
【図１０】同上入力５５％時の波形図である。
【図１１】同上入力６０％時の波形図である。
【図１２】同上入力９０％時の波形図である。
【図１３】同上入力１００％時の波形図である。
【符号の説明】
1a ケース体
７ 連動手段としての摺動レバー
11 負荷としての電動送風機
16 位相角制御手段
21 第１の可変抵抗体
22 第２の可変抵抗体
23 可変抵抗器
24 電源装置
28 第１の設定子である第１の摺動子
34 第２の設定子である第２の摺動子
Tr スイッチング素子であるトライアック
Claims (3)
- 可変抵抗器と、
この可変抵抗器により設定される抵抗値に基づいて交流電源の電圧の位相角を可変制御するスイッチング素子を有した位相角制御手段とを具備し、
前記可変抵抗器は、
交流電源の正極性側の電流を流す第１のダイオードと、
この第１のダイオードに直列に接続され、抵抗値を可変可能な第１の抵抗体、および、この第１の抵抗体の抵抗値を前記スイッチング素子が交流電圧の正極性側の電圧の位相角を制御してこのスイッチング素子による高調波の発生しやすい位相角を除いて正極性側の電力に対応する抵抗値に設定する第１の設定子を有する第１の可変抵抗体と、
前記第１のダイオードと並列に接続され、交流電源の負極性側の電流を流す第２のダイオードと、
この第２のダイオードに直列に接続され、抵抗値を可変可能な第２の抵抗体、および、この第２の抵抗体の抵抗値を前記スイッチング素子が交流電圧の負極性側の電圧の位相角を制御してこのスイッチング素子による高調波の発生しやすい位相角を除いて負極性側の電力に対応する抵抗値に設定する第２の設定子を有する第２の可変抵抗体と、
前記第１の設定子および前記第２の設定子を連動させる連動手段とを備え、
前記第１の可変抵抗体で設定される抵抗値に従って変化する正極性側の電圧の位相角と前記第２の可変抵抗体で設定される抵抗値に従って変化する負極性側の電圧の位相角との変化に基づく正極性側の電力と負極性側の電力とにより交流電力を連続的に可変させる
ことを特徴とする電源装置。 - 第１の可変抵抗体および第２の可変抵抗体は、第１の抵抗体および第２の抵抗体に絶縁距離を介して略平行にそれぞれ設けられた帯状の導電体と、前記第１の抵抗体および前記第２の抵抗体の長手方向の縁に前記第１の抵抗体および前記第２の抵抗体の長手方向に対して交差する方向にそれぞれ複数導出して接続され第１の設定子および第２の設定子が前記導電体間で接触する同電位パターンとを備え、
前記第１の抵抗体に設けられる同電位パターンは、前記第１の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか一方に対応する抵抗値の範囲に接続され、
前記第２の抵抗体に設けられる同電位パターンは、前記第２の設定子が高調波の発生しやすい所定の位相角の範囲に対応する抵抗値に位置する範囲では、高調波が発生しやすい位相角より小さいおよび大きい範囲のいずれか他方に対応する抵抗値の範囲に接続される
ことを特徴とした請求項１記載の電源装置。 - 電動送風機を収容するケース体と、
このケース体に設けられ前記電動送風機に交流電源の電圧の位相角を可変して所定の大きさの電力を供給する請求項１または２記載の電源装置と
を具備したことを特徴とする電気掃除機。
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