JP6142817B2

JP6142817B2 - 電気掃除機

Info

Publication number: JP6142817B2
Application number: JP2014030886A
Authority: JP
Inventors: 拓也古山; 昌美頼田
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-02-20
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2017-06-07
Anticipated expiration: 2034-02-20
Also published as: JP2015154840A

Description

本発明は、本体部と手元操作部との間の配線を減らし、ブラシ用の電動機の駆動により基準電位配線の電圧が降下しても手元制御部が動作可能である電気掃除機に関する。

電気掃除機において本体部と手元操作部との間の通信は配線を介して行われる。この配線はホースをつたうように配置される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−２４０１００号公報

しかし、本体部と手元操作部との間の配線の数が多いとホースが重たくなったり、固くなったりする。また、手元操作部にある手元制御部とブラシ用の電動機が基準電位配線に接続されているため、ブラシ用の電動機の駆動により基準電位配線の電圧が降下すると手元制御部が動作不能となるという問題があった。

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、その目的は本体部と手元操作部との間の配線を減らし、ブラシ用の電動機の駆動により基準電位配線の電圧が降下しても手元制御部が動作可能である電気掃除機を得るものである。

本発明は、本体部と、ホースと、前記本体部を操作する手元操作部と、ブラシ用の電動機と、前記本体部と前記手元操作部に接続された基準電位配線と、前記本体部と前記手元操作部に接続された通信配線と、前記本体部から前記電動機に電力を供給する電動機電源供給線とを備え、前記基準電位配線と前記通信配線と前記電動機電源供給線は前記ホースをつたうように配置され、前記本体部は、吸引風を発生させる電動送風機と、前記電動送風機と前記電動機を制御する本体制御部と、定電流回路と、第１のレベルシフタとを有し、前記手元操作部は、使用者が動作指示を入力するスイッチ部と、前記スイッチ部の出力を入力する手元制御部と、第２のレベルシフタとを有し、前記手元制御部と前記電動機は前記基準電位配線に接続され、前記本体制御部と前記手元制御部は前記通信配線を介して通信信号をやり取りし、前記本体制御部と前記手元制御部の非通信時に、前記定電流回路が前記通信配線を介して前記手元操作部に電力供給し、前記第１のレベルシフタは、前記通信配線から前記本体制御部に入力される通信信号を第１の電圧にシフトし、前記第２のレベルシフタは、前記通信配線から前記手元制御部に入力される通信信号を第２の電圧にシフトし、前記第２の電圧は前記第１の電圧よりも低く、前記手元操作部は、前記手元制御部に電源電圧を供給する電圧安定化回路と、前記基準電位配線と前記電圧安定化回路の入力との間に接続された第１のコンデンサと、前記通信配線と前記電圧安定化回路の入力との間に接続されたダイオードと、前記電圧安定化回路の出力と前記基準電位配線との間に接続されている第２のコンデンサとを更に有することを特徴とする。

本発明では、本体制御部と手元制御部が通信配線を介して通信信号をやり取りし、非通信時に定電流回路が通信配線を介して手元操作部に電力供給する。このように通信配線で通信と電力供給を行うことにより、本体部と手元操作部との間の配線を減らすことができる。

また、第１及び第２のレベルシフタにより本体制御部と手元制御部の電源電圧が異なる環境下でも相互通信が可能となる。さらに、手元制御部側の第２の電圧を本体制御部側の第１の電圧よりも低くすることで、手元制御部の動作可能な電源電圧を低くできる。これにより、ブラシ用の電動機の駆動により基準電位配線の電圧が降下しても手元制御部が動作可能である。

本発明の実施の形態に係る電気掃除機を示す斜視図である。本発明の実施の形態に係る電気掃除機を示すブロック図である。本発明の実施の形態に係る電気掃除機のポーリング処理シーケンス図である。基準電位配線と通信配線との間の電圧、ＡＣ電源の電圧、ブラシ用の電動機の電流を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態に係る電気掃除機を示す斜視図である。電気掃除機の本体部１には、ダストボックス（図示せず）が設けられている。本体部１の後部からは、電源コード２が引き出される。電源コード２の後端には電源プラグ３が設けられている。本体部１の前部にはホース４の後端が接続されている。ホース４は中空状かつ蛇腹状である。ホース４の前端には延長管５の後端が直列に接続されている。延長管５は円筒状である。延長管５の後端には本体部１を操作する手元操作部６が設けられている。延長管５の前端には吸込具７（ブラシ部）が設けられている。

電気掃除機を使用する場合は、使用者が電源プラグ３をコンセント（図示せず）に接続する。その後、使用者が手元操作部６を操作すると、本体部１は吸引風を発生させる。この吸引風により床面のごみが吸込具７から吸い込まれる。この際、吸込具７のブラシがごみを掻きとる。ごみは延長管５とホース４を順に通過し、本体部１内に吸引され、ダストボックスに捕集される。なお、電気掃除機はサイクロン式、紙パック式、スタンド式、コードレス式の何れの方式であってもよい。

図２は、本発明の実施の形態に係る電気掃除機を示すブロック図である。本体部１とその本体部１を操作する手元操作部６に基準電位配線８と通信配線９が接続されている。吸込具７にブラシ用の電動機１０が設けられている。電動機１０がブラシを回転させることで床面のごみを自動的に掻きとる。電動機電源供給線１１が本体部１から電動機１０に電力を供給する。基準電位配線８と通信配線９と電動機電源供給線１１はホース４の外周をつたうように配置されている。さらに、基準電位配線８と電動機電源供給線１１は手元操作部６と延長管５の内部を通って吸込具７内の電動機１０に接続されている。基準電位配線８と電動機電源供給線１１はそれぞれ電源コード２の１００Ｖ＋線と１００Ｖ−線に対応する。

本体部１は、電動送風機１２（ブロワモーター）、本体制御部１３、スイッチ１４，１５、電源回路１６、定電流回路１７、第１のレベルシフタ１８、及び定電流回路停止部１９を有する。手元操作部６は、スイッチ部２０、表示部２１、手元制御部２２、電圧安定化回路２３（レギュレータ）、第１のコンデンサ２４、ダイオード２５、第２のコンデンサ２６、第２のレベルシフタ２７を有する。

電動送風機１２は電源コード２に接続される。電動送風機１２は、動作した際にごみを吸引する吸引風を発生させる。本体制御部１３はそれぞれスイッチ１４，１５を切り替えて電動送風機１２と電動機１０の動作を制御する。スイッチ１４，１５は例えばサイリスタであり、本体制御部１３からスイッチ１４，１５をＯＮする点弧位相角を指示する点弧位相角信号を受信し、電動送風機１２と電動機１０に入力される電力を制御する。電源回路１６は電源コード２に接続され、電源プラグ３がコンセントに接続された際にＡＣ電源（商用電源）を直流低圧電源に変換して本体制御部１３に−５Ｖの電力を供給する。

スイッチ部２０は、使用者が動作指示を入力するスイッチであり、具体的には電動送風機１２を動かしたり停止したりする入／切スイッチ、押下された際に電動送風機１２の回転数を変化させるパワースイッチ等である。表示部２１は、電動送風機１２の動作状態を表示する吸引力表示ＬＥＤと、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ダストセンサ表示ＬＥＤ等である。手元制御部２２はスイッチ部２０と表示部２１を制御し、スイッチ部２０の出力を入力する。

電圧安定化回路２３（レギュレータ）が手元制御部２２に電源電圧−３Ｖを供給する。第１のコンデンサ２４が基準電位配線８と電圧安定化回路２３の入力との間に接続されている。ダイオード２５が通信配線９と電圧安定化回路２３の入力との間に接続されている。第２のコンデンサ２６が電圧安定化回路２３の出力と基準電位配線８との間に接続されている。

本体制御部１３、電源回路１６、手元制御部２２、及び電動機１０等は基準電位配線８に接続されている。本体制御部１３と手元制御部２２は通信配線９を介して通信信号をやり取りする。この通信は非同期式シリアルインターフェースの方式で行われるため、本体制御部１３と手元制御部２２を同期させる必要がない。

本体制御部１３と手元制御部２２の非通信時に、定電流回路１７は、電源回路１６から−１２Ｖの電圧を入力し、通信配線９を介して手元操作部６に電力として一定の電流を供給する。これにより電荷が第２のコンデンサ２６に蓄積される。一方、本体制御部１３と手元制御部２２の通信時には、定電流回路１７から手元操作部６への電力供給は停止する。この際、第２のコンデンサ２６を電源として手元制御部２２等が動作する。定電流回路停止部１９は、基準電位配線８と通信配線９との間の電圧が所定値を超えた場合に定電流回路１７を停止させる。

本体制御部１３の送信端子ＴｘＤと受信端子ＲｘＤは第１のレベルシフタ１８を介して通信配線９に接続されている。手元制御部２２の送信端子ＴｘＤと受信端子ＲｘＤは第２のレベルシフタ２７を介して通信配線９に接続されている。第１のレベルシフタ１８は、通信配線９から本体制御部１３に入力される通信信号を第１の電圧にシフトする。第２のレベルシフタ２７は、通信配線９から手元制御部２２に入力される通信信号を第２の電圧にシフトする。第２の電圧は第１の電圧よりも低い。

図３は、本発明の実施の形態に係る電気掃除機のポーリング処理シーケンス図である。本体部１は周期的にデータを送信する。本体部１がデータを送信している際、本体部１の本体制御部１３はデータの読み取りを行わない。手元操作部６は本体部１からのデータを受信してから一定時間後にデータを送信する。手元操作部６がデータを送信している際、手元制御部２２はデータの読み取りを行わない。これにより、データの衝突が抑制され、通信配線９上の信号が双方のデータの論理積となることはない。このため、送信した信号とは異なった信号となることを防止できる。また、通信信号が読み取れない波形となることを防止できる。

スイッチ部２０の入／切スイッチが押下されると、そのスイッチ部２０の出力を手元制御部２２が入力し、本体制御部１３に送信する。本体制御部１３は電動送風機１２と電動機１０をそれぞれＯＮにする。本体制御部１３から手元制御部２２にＬＥＤ＿ＯＮ指令が送信され、手元制御部２２は表示部２１のＬＥＤをＯＮにする。

以上説明したように、本実施の形態では、本体制御部１３と手元制御部２２が通信配線９を介して通信信号をやり取りし、非通信時に定電流回路１７が通信配線９を介して手元操作部６に電力供給する。このように通信配線９で通信と電力供給を行うことにより、本体部１と手元操作部６との間の配線を減らすことができる。具体的には、基準電位配線８、通信配線９、及び電動機電源供給線１１の３本のみで電力供給と双方向通信を実現できる。これにより、ホース４における配線の重量が減少するため、ホース４の操作性が向上する。また、手元操作部６を動作させるためのバッテリを不要とすることができる。さらに、送受信部の汚れ、障害物の介在、外部機器からの通信信号によらない安定した双方向通信を実現することができる。

また、第１及び第２のレベルシフタ１８，２７により本体制御部１３と手元制御部２２の電源電圧が異なる環境下でも相互通信が可能となる。さらに、手元制御部２２側の第２の電圧を本体制御部１３側の第１の電圧よりも低くすることで、手元制御部２２の動作可能な電源電圧を低くできる。これにより、ブラシ用の電動機１０の駆動により基準電位配線８の電圧が降下しても手元制御部２２が動作可能である。

図４は、基準電位配線と通信配線との間の電圧、ＡＣ電源の電圧、ブラシ用の電動機の電流を示す図である。ブラシ用の電動機１０に電流が流れると、基準電位配線８と通信配線９との間の電圧Ａが降下してしまう。従って、この電圧Ａは、電圧安定化回路２３の出力電圧が手元制御部２２の動作可能電圧を確保できるような電圧安定化回路２３の最低入力電圧Ｂと電動機１０の駆動による基準電位配線８の降下電圧Ｃを足した電圧以上（Ａ≧Ｂ＋Ｃ）であることが好ましい。これにより、電動機１０の駆動による基準電位配線８の電圧降下によって手元制御部２２の電源電圧が動作可能電圧以下まで低下するのを防ぐことができる。例えば電圧Ａが８Ｖ、電圧Ｂが７Ｖである。

また、第２のコンデンサ２６の容量は、電動機１０の駆動による基準電位配線８の電圧降下によって手元制御部２２の電源電圧が動作可能電圧以下まで低下しないような容量に設定することが好ましい。これにより、基準電位配線８と通信配線９との間の電圧Ａを上記条件ほど高く設定しない場合（Ａ＜Ｂ＋Ｃ）でも、電動機１０の駆動による基準電位配線８の電圧降下によって手元制御部２２の電源電圧が動作可能電圧以下まで低下するのを防ぐことができる。

また、定電流回路停止部１９が定電流回路１７の動作と停止を繰り返させることで基準電位配線と通信配線との間の電圧を非通信時に一定に保ちつつ、電圧安定化回路２３の損失を低減させることができる。

１本体部、６手元操作部、８基準電位配線、９通信配線、１０電動機、１１電動機電源供給線、１２電動送風機、１３本体制御部、１７定電流回路、１８第１のレベルシフタ、１９定電流回路停止部、２０スイッチ部、２２手元制御部、２３電圧安定化回路、２４第１のコンデンサ、２５ダイオード、２６第２のコンデンサ、２７第２のレベルシフタ

Claims

本体部と、
ホースと、
前記本体部を操作する手元操作部と、
ブラシ用の電動機と、
前記本体部と前記手元操作部に接続された基準電位配線と、
前記本体部と前記手元操作部に接続された通信配線と、
前記本体部から前記電動機に電力を供給する電動機電源供給線とを備え、
前記基準電位配線と前記通信配線と前記電動機電源供給線は前記ホースをつたうように配置され、
前記本体部は、
吸引風を発生させる電動送風機と、
前記電動送風機と前記電動機を制御する本体制御部と、
定電流回路と、
第１のレベルシフタとを有し、
前記手元操作部は、
使用者が動作指示を入力するスイッチ部と、
前記スイッチ部の出力を入力する手元制御部と、
第２のレベルシフタとを有し、
前記手元制御部と前記電動機は前記基準電位配線に接続され、
前記本体制御部と前記手元制御部は前記通信配線を介して通信信号をやり取りし、
前記本体制御部と前記手元制御部の非通信時に、前記定電流回路が前記通信配線を介して前記手元操作部に電力供給し、
前記第１のレベルシフタは、前記通信配線から前記本体制御部に入力される通信信号を第１の電圧にシフトし、
前記第２のレベルシフタは、前記通信配線から前記手元制御部に入力される通信信号を第２の電圧にシフトし、
前記第２の電圧は前記第１の電圧よりも低く、
前記手元操作部は、
前記手元制御部に電源電圧を供給する電圧安定化回路と、
前記基準電位配線と前記電圧安定化回路の入力との間に接続された第１のコンデンサと、
前記通信配線と前記電圧安定化回路の入力との間に接続されたダイオードと、
前記電圧安定化回路の出力と前記基準電位配線との間に接続されている第２のコンデンサとを更に有することを特徴とする電気掃除機。
前記基準電位配線と前記通信配線との間の電圧は、前記電圧安定化回路の出力電圧が前記手元制御部の動作可能電圧を確保できるような前記電圧安定化回路の最低入力電圧と前記電動機の駆動による前記基準電位配線の降下電圧を足した電圧以上であることを特徴する請求項１に記載の電気掃除機。
前記第２のコンデンサの容量は、前記電動機の駆動による前記基準電位配線の電圧降下によって前記手元制御部の電源電圧が動作可能電圧以下まで低下しないような容量に設定されていることを特徴する請求項１に記載の電気掃除機。
前記本体部は、前記基準電位配線と前記通信配線との間の電圧が所定値を超えた場合に前記定電流回路を停止させる定電流回路停止部とを有することを特徴する請求項１〜３の何れか１項に記載の電気掃除機。