JP6103130B2 - 電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は、電気掃除機に関する。

特許文献１には、モータを有し吸引風を発生させる本体部と、操作部（リモート部）と、ブラシ部とを備える電気掃除機が開示されている。ブラシ部には、本体部から操作部を介して電力供給されるブラシモータが設けられている。

日本特開平４−７３０３３号公報

本体部と操作部に基準電位を与える基準電位線を設けることがある。この基準電位線にブラシモータの通電電流を流すことにより、基準電位線とは別に通電電流用の線を設けた場合と比較して、線の数を減らすことができる。しかしながら、基準電位線にブラシモータの通電電流を流している最中は、基準電位線の内部抵抗により電圧降下が起こり、基準電位が変動する。そのため、本体部と操作部の間の通信精度が低下する問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、基準電位線にブラシモータの通電電流を流すことにより線の数を減らしつつ、通信精度の低下を防止できる電気掃除機を提供することを目的とする。

本願の発明に係る電気掃除機は、吸引風を発生させる本体部と、該本体部に接続され、使用者による操作に用いられる操作部と、該操作部に接続され、回転ブラシと該回転ブラシを駆動するブラシモータを有する、塵埃を吸い込む吸込み部と、該本体部に設けられ、該操作部との間でデータ通信する第１通信部と、該第１通信部を制御する本体制御部と、該操作部に設けられ、該第１通信部との間でデータ通信する第２通信部と、該第２通信部に接続され、該第２通信部にデータを送信する操作制御部と、該第１通信部と該第２通信部の基準電位を与え、かつ該ブラシモータへの電力供給に用いられる基準電位線と、該ブラシモータの通電状態を検知する検知部と、を備える。そして、該本体制御部は、該検知部の検知結果に基づき、該ブラシモータの通電電流が予め定められた規定値以下の期間に該第１通信部と該第２通信部の間でデータ通信させることを特徴とする。

本発明によれば、ブラシモータの通電電流が小さいときに本体部と操作部の間で通信するので、基準電位線にブラシモータの通電電流を流すことにより線の数を減らしつつ、通信精度の低下を防止できる。

本発明の実施の形態１に係る電気掃除機の外観図である。 操作部の正面図である。 電気掃除機のシステム構成図である。 検知部の構成例を示す回路図である。 ポーリング処理のシーケンス図である。 通信期間と通電電流の関係を示す図である。 図６の一部拡大図である。 検知部の変形例を示す回路図である。 検知部の別の変形例を示す回路図である。 実施の形態２に係る通信期間等を示す図である。

本発明の実施の形態に係る電気掃除機について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電気掃除機１０の外観図である。電気掃除機１０は本体部１２を備えている。本体部１２は、ブロワモータにより吸引風を発生させ、その吸引風で塵埃をダストボックスに回収する部分である。本体部１２には電源コード１４を介して電源プラグ１６が接続されている。

本体部１２にはホース１８の後端部が接続されている。ホース１８の前端部にはパイプ２０の後端部が接続されている。パイプ２０の後端部には使用者による操作に用いられる操作部２２が設けられている。パイプ２０の前端部には吸込み部２４が設けられている。吸込み部２４は、塵埃を吸い込む部分である。

図２は、操作部２２の正面図である。操作部２２は、吸引風のオンオフを切り替える入／切スイッチ３０、及びブロワモータの回転数を変化させるパワースイッチ３２を備えている。入／切スイッチ３０とパワースイッチ３２はスイッチ部３４を構成している。スイッチ部３４は、使用者による操作に用いられる。

操作部２２は吸引力表示ＬＥＤ３６及びダストセンサ表示ＬＥＤ３８を備えている。吸引力表示ＬＥＤ３６はブロワモータの動作状態を示すものである。ダストセンサ表示ＬＥＤ３８は、ダストボックスがごみで一杯になったときに使用者にダストボックスを空にするように促すために点灯する。吸引力表示ＬＥＤ３６とダストセンサ表示ＬＥＤ３８は、表示部４０を構成している。なお、表示部４０は、本体部１２に設けても良い。

図３は、電気掃除機１０のシステム構成図である。まず、本体部１２について説明する。本体部１２は、吸引風を発生させるブロワモータ５０を有している。ブロワモータ５０は、１００Ｖ−線である基準電位線５２と、１００Ｖ＋線である電力供給線５４に接続され、電力供給を受ける。このブロワモータ５０は本体制御部５６によって制御される。本体制御部５６は例えばマイクロコンピュータで形成する。

本体部１２には、操作部２２との間でデータ通信する第１通信部５８が設けられている。第１通信部５８は、本体制御部５６に接続され、本体制御部５６により制御される。電源プラグ１６がコンセントに接続された際に商用電源を直流低圧電源に変換するために電源回路６０が設けられている。電源回路６０は、基準電位線５２の電位を基準電位として例えば＋５Ｖを生成する。この＋５Ｖは、電源線６２を介して本体制御部５６と第１通信部５８に印加される。

本体部１２には、基準電位線５２と電力供給線５４に接続された検知部６４が設けられている。検知部６４はゼロクロス回路で形成されている。検知部６４の出力端子は本体制御部５６に接続されている。

次に、操作部２２について説明する。操作部２２には、第１通信部５８との間でデータ通信する第２通信部７０が設けられている。第１通信部５８と第２通信部７０は通信線７１で接続されている。

操作部２２には、それぞれ電子回路で構成されたスイッチ部３４と表示部４０が設けられている。スイッチ部３４と表示部４０は操作制御部７２によって制御される。操作制御部７２は、例えばマイクロコンピュータで形成する。操作制御部７２は、第２通信部７０に接続され、第１通信部５８の要求に応じて第２通信部７０にデータを送信する。

操作部２２には、操作制御部７２、スイッチ部３４、及び表示部４０へ安定した電圧を供給するために電圧安定化回路７４が設けられている。

次に、吸込み部２４について説明する。吸込み部２４は、回転ブラシ９０と、回転ブラシ９０を駆動するブラシモータ９２を備えている。ブラシモータ９２とブロワモータ５０の回転数は本体制御部５６によって制御される。ブラシモータ９２は、基準電位線５２と電力供給線５４に接続され、これらの線により交流電力の供給を受ける。

基準電位線５２は、本体制御部５６、第１通信部５８、第２通信部７０、及び操作制御部７２の基準電位を与え、かつブラシモータ９２への電力供給に用いられる。つまり、基準電位線５２には、基準電位を付与する役割と、ブラシモータ９２へ電力供給する役割がある。

そして、ブラシモータ９２の通電状態は検知部６４で検知する。図４は、検知部６４の構成例を示す回路図である。検知部６４はブラシモータ９２に供給される交流電圧のゼロ地点を検知するゼロクロス回路で形成されている。

次に、電気掃除機１０の動作について説明する。図５は、電気掃除機１０が行うポーリング処理のシーケンス図である。第１通信部５８から第２通信部７０へ電力供給する電力供給期間Ｔ１と、第１通信部５８と第２通信部７０との間で通信を行う通信期間Ｔ２がある。電力供給期間Ｔ１において、第１通信部５８には、＋５Ｖが入力される。そして、第１通信部５８に定電流回路を設けるなどして、第２通信部７０に電流を流す。そして、第２通信部７０に設けたキャパシタに電荷を蓄積する。

通信期間Ｔ２においては、本体制御部５６から、シリアルデータ送信ポートＴｘＤへ第１通信信号を伝送する。この第１通信信号は、スイッチ部３４の操作情報を要求する内容である。第１通信信号は例えばアドレスデータと制御データを含む８ビットのデータである。第１通信信号は、第１通信部５８、通信線７１、第２通信部７０、及びシリアルデータ受信ポートＲｘＤを経由して操作制御部７２に達する。

第１通信信号を受けた操作制御部７２は、シリアルデータ送信ポートＴｘＤへ、スイッチ部３４の操作情報を含む第２通信信号を伝送する。第２通信信号は、第２通信部７０、通信線７１、第１通信部５８、及びシリアルデータ受信ポートＲｘＤを経由して本体制御部５６に達する。そして、本体制御部５６は、操作情報に応じた制御を行う。なお、通信期間Ｔ２には、第１通信部５８から第２通信部７０へ電力供給は行なわず、第２通信部７０のキャパシタを電源として操作部２２が動作する。

このように、本体制御部５６は、第１通信部５８に、第２通信部７０に対し周期的にスイッチ部３４の操作情報を要求させる。操作制御部７２は、この要求に応じて、第２通信部７０に、第１通信部５８に対し操作情報を送信させる。なお、操作制御部７２は、自発的に一定の時間間隔で、第２通信部７０に、第１通信部５８に対し操作情報を送信させるようにしてもよい。

本体制御部５６が受けた操作情報の内容が、入／切スイッチ３０が「入」になったというデータを含む場合は、本体制御部５６は、ブロワモータ５０とブラシモータ９２を駆動させる。このように、本体制御部５６は、第１通信部５８から操作情報を受け取り、操作情報に基づき、ブロワモータ５０とブラシモータ９２を制御する。

ブラシモータ９２への電力供給には、基準電位線５２と電力供給線５４を利用するので、ブラシモータ９２の通電電流（交流電流）を流している最中は基準電位線５２の電位が変動する。つまり、ブラシモータ９２の通電電流（以後単に通電電流ということがある）の値が大きければ基準電位線５２の電位変動は大きく、通電電流の値が小さければ基準電位線５２の電位変動は小さい。

図６は、通信期間Ｔ２と通電電流の関係を示す図である。図６には、通信線の信号波形である通信信号波形と、１００Ｖ電圧波形と、ブラシモータの通電電流波形が示されている。通信期間Ｔ２は、通電電流が０となるゼロ期間Ｔ３に開始し終了している。周期的に設けられた通信期間Ｔ２はすべてゼロ期間Ｔ３に開始し終了している。

ゼロ期間Ｔ３に通信期間Ｔ２を設定するために、本体制御部５６は検知部６４の出力である交流電圧のゼロ地点（通電電流が０となるタイミング）を利用する。つまり、本体制御部５６は、通電電流が０となり検知部６４の出力を受けたタイミングで第１通信信号を伝送し、ゼロ期間Ｔ３中に第２通信信号を受ける。通信期間Ｔ２は例えば１［ｍｓｅｃ］である。ゼロ期間Ｔ３は例えば１．５〜２［ｍｓｅｃ］である。なお、図７には、図６の一部拡大図を示す。

このように、ブラシモータの通電電流が０となるゼロ期間Ｔ３に、通信期間Ｔ２を設けることで、基準電位が通電電流の影響を受けていない期間に第１通信信号と第２通信信号を伝送できる。よって、通信精度を高めることができる。

本発明の実施の形態１に係る電気掃除機は、基準電位線にブラシモータの通電電流を流すことにより線の数を減らしつつ、ゼロ期間Ｔ３に通信期間Ｔ２を設けることで通信精度の低下を防止するものである。電気掃除機１０は、この特徴を失わない範囲において様々な変形が可能である。

例えば、検知部６４は、ブラシモータ９２の通電状態を検知できる限り、ゼロクロス回路以外の構成としてもよい。図８は、検知部の変形例を示す回路図である。図８に示す検知部は、カレントトランスを有する回路で形成されている。本体制御部はこの回路の出力を受けて、ゼロ期間Ｔ３中に、通信期間Ｔ２を完了させる。

図９は、検知部の別の変形例を示す回路図である。この回路は図８の検知部と同様に、カレントトランスを有する回路で形成されている。図８の検知部は半波整流型であるが、図９の検知部は全波整流型である。

さらに、検知部にシャント抵抗を設けてもよい。つまり、基準電位線に設けられたシャント抵抗によって、ゼロ期間Ｔ３を検知する。

また、通信期間Ｔ２におけるデータ通信の内容は、第１通信信号と第２通信信号に限定されず、電気掃除機の動作に必要な任意の内容とすることができる。なお、これらの変形は、以下の実施の形態に係る電気掃除機にも応用できる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る電気掃除機は、実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。実施の形態１では、ゼロ期間中に通信期間を完了させることとしたが、実施の形態２ではこの要件を緩和して、ゼロ期間以外の期間に通信期間Ｔ２を設けてもよいこととする。

図１０は、実施の形態２に係る通信期間等を示す図である。図１０には、通信可能期間Ｔ４が示されている。通信可能期間Ｔ４は、通信期間Ｔ２を設けることを許可する期間である。この通信可能期間Ｔ４は、ブラシモータの通電電流が予め定められた規定値以下となる期間である。規定値は、規定値以下の通電電流による基準電位の変化が通信精度を低下させない値に設定する。本体制御部５６、第１通信部５８、第２通信部７０、及び操作制御部７２の動作電圧範囲が規定されている場合は、当該動作電圧範囲を逸脱しないように規定値を定めることが好ましい。

本体制御部は、検知部の検知結果に基づき、ブラシモータの通電電流が規定値以下の期間（通信可能期間Ｔ４）に第１通信部と第２通信部の間でデータ通信させる。このようにすることで、本体部と操作部との間の通信精度を維持しつつ、通信期間Ｔ２を設定できる時間を拡張できる。

１０ 電気掃除機、 １２ 本体部、 ２２ 操作部、 ２４ 吸込み部、 ３４ スイッチ部、 ４０ 表示部、 ５０ ブロワモータ、 ５２ 基準電位線、 ５４ 電力供給線、 ５６ 本体制御部、 ５８ 第１通信部、 ６０ 電源回路、 ６２ 電源線、 ６４ 検知部、 ７０ 第２通信部、 ７１ 通信線、 ７２ 操作制御部、 ７４ 電圧安定化回路、 ９０ 回転ブラシ、 ９２ ブラシモータ、 Ｔ１ 電力供給期間、 Ｔ２ 通信期間、 Ｔ３ ゼロ期間、 Ｔ４ 通信可能期間

Claims (6)

1. 吸引風を発生させる本体部と、
   前記本体部に接続され、使用者による操作に用いられる操作部と、
   前記操作部に接続され、回転ブラシと前記回転ブラシを駆動するブラシモータを有する、塵埃を吸い込む吸込み部と、
   前記本体部に設けられ、前記操作部との間でデータ通信する第１通信部と、
   前記第１通信部を制御する本体制御部と、
   前記操作部に設けられ、前記第１通信部との間でデータ通信する第２通信部と、
   前記第２通信部に接続され、前記第２通信部にデータを送信する操作制御部と、
   前記第１通信部と前記第２通信部の基準電位を与え、かつ前記ブラシモータへの電力供給に用いられる基準電位線と、
   前記ブラシモータの通電状態を検知する検知部と、を備え、
   前記本体制御部は、前記検知部の検知結果に基づき、前記ブラシモータの通電電流が予め定められた規定値以下の期間に前記第１通信部と前記第２通信部の間でデータ通信させることを特徴とする電気掃除機。
2. 前記第１通信部と前記第２通信部の間のデータ通信は、前記ブラシモータに電流が流れていない期間中に完了させることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記検知部は、前記ブラシモータに供給される交流電圧のゼロ地点を検知するゼロクロス回路で形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気掃除機。
4. 前記検知部は、カレントトランスを有する回路で形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気掃除機。
5. 前記検知部は、前記基準電位線に設けられたシャント抵抗を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気掃除機。
6. 前記本体部は、前記吸引風を発生させるブロワモータを有し、
   前記操作部は、使用者による操作に用いられるスイッチ部を有し、
   前記操作制御部は、前記スイッチ部を制御し、
   前記第１通信部と前記第２通信部の間のデータ通信は、前記スイッチ部の操作情報を要求する第１通信信号と、前記要求に応じて前記操作情報を伝送する第２通信信号を含み、
   前記第１通信信号は、前記本体制御部から出され、前記第１通信部と前記第２通信部を経由して前記操作制御部に達し、
   前記第２通信信号は、前記操作制御部から出され、前記第２通信部と前記第１通信部を経由して前記本体制御部に達し、
   前記本体制御部は、前記操作情報に基づき、前記ブロワモータと前記ブラシモータを制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気掃除機。

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