JPH024285B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般家庭において使用する電力制御の
可能な電気掃除機に関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来この種の電気掃除機は第９図に示すよう
に、交流電源３８にフアンモータ３９と、該フア
ンモータの電力を制御する第１の双方向性サイリ
スタ４０を直列に接続し、第１の双方向性サイリ
スタ４０のゲート端子４８に電流制限用抵抗４５
を介して第２の双方向性サイリスタ４１の一端を
接続する。前記該第２の双方向性サイリスタ４１
のゲート端子４９には、トリガ素子４２の一端を
接続し、トリガ素子４２の他端には電源３８と直
列に接続された抵抗４３とコンデンサ４４とから
成る時定数回路が接続されている。なお、４６，
４７は電源３８の急激な立ち上がりによる第１の
双方向性サイリスタ４０の誤動作を防ぐための抵
抗とコンデンサである。抵抗４３によりコンデン
サ４４が充電され、コンデンサ４４の両端電圧が
トリガ素子４２のブレークオーバー電圧に達する
と、コンデンサ４４に蓄えられた電荷はトリガ素
子４２を介して第２の双方向性サイリスタ４１の
ゲート端子４９に流れ、これにより第２の双方向
性サイリスタ４１が導通状態になり、第１の双方
向性サイリスタ４０のゲート端子４８へ電流が流
れ第１の双方向性サイリスタ４０が導通状態にな
り、フアンモータ３９へ電源が供給される。そし
て、第９図の回路で抵抗４３の抵抗値を変化させ
れば、コンデンサ４４の両端の電圧がトリガ素子
４２のブレークオーバー電圧に達するまでの時間
が変化し、これによつて第１の双方向性サイリス
タ４０が導通する位相角が変化し、フアンモータ
３９へ供給する電力が制御できる。

しかし、この構成では、第２の双方向性サイリ
スタ４１には電源３８の電圧がそのまま印加され
るため耐圧の高い高価なものが必要になり、絶縁
距離も大きくとらねばならない。また、抵抗４３
を可変抵抗として電気掃除機のホース手元部へ設
置しようとすると、電源３８と直接つながれてい
るので、感電に対する配慮が必要になつてくるな
どの問題があつた。

発明の目的 本発明はこのような従来の難点を解消し、簡単
な構成で信頼性及び安全性の高い電力制御装置を
有する電気掃除機を得ようとするものである。

発明の構成 本発明による電気掃除機はフアンモータを内蔵
し、該フアンモータの電力制御装置に双方向性サ
イリスタ等のスイツチング素子を設け、このスイ
ツチング素子のトリガ用に３個の巻線から成るト
ランスを設け、該トランスの１次巻線を電源に接
続し、２次巻線に位相制御回路を接続し、３次巻
線に前記スイツチング素子のトリガ端子を接続し
た電力制御装置を有するものであり、位相制御回
路を任意の位相角で働かせて２次巻線をシヨート
状態にすることにより、双方向性サイリスタなど
のスイツチング素子がトリガされて導通状態とな
り、フアンモータに任意の電力を供給するもので
ある。

実施例の説明 １は電源、２はフアンモータ、３はフアンモー
タ２へ供給する電力を制御する双方光性サイリス
タ、４，５は互いに逆方向に並列接続したダイオ
ードで、その一端は双方向性サイリスタ３のゲー
ト端子６に接続されている。７，８は電源の急瞬
な立ち上がりによる双方向性サイリスタ３の誤動
作を防ぐための抵抗とコンデンサである。９は前
記双方向性サイリスタ３をトリガするためのトラ
ンスで３個の巻線を有する。１０は電源１に接続
された１次巻線、１１はトランス９の３次巻線
で、双方向性サイリスタ３のゲート端子６に接続
されたダイオード４，５の他端側と電源１の一端
とに接続されている。１２は前記３次巻線に生じ
る電圧をコントロールする２次巻線である。１３
は２次巻線１２に生じる交流電圧を直流に変換す
るダイオードブリツジ、１４は２次巻線１２をオ
ープン・シヨートするスイツチングトランジス
タ、１５はスイツチングトランジスタ１４をON
させるためのトランジスタ、１６はスイツチング
トランジスタ１４のベース電流を制限するための
抵抗、１７はもれ電流による誤動作を防止する抵
抗、１８，１９はトランジスタ１５のベース電位
を決定する抵抗である。抵抗２０とコンデンサ２
１とは時定数回路を構成し、トランジスタ１５の
エミツタ端子に接続されている。

動作について説明すると、電源１とフアンモー
タ２と双方向性サイリスタ３とは直列に接続され
ているので、双方向性サイリスタ３が導通状態に
なればフアンモータ２に電力が供給される。次
に、トランス９の１次巻線１０は常に電源１へ接
続されているので、２次巻線１２及び３次巻線１
１には電圧が生じているが、２次巻線１２がオー
プン状態のときトランス９の鉄心内を通る磁力線
の数が少ないので、３次巻線１１に生じる電圧は
低く、さらにダイオード４，５の順方向降下電圧
により電圧が降下されるので、双方向性サイリス
タ３のゲート端子６に加わる電圧は双方向性サイ
リスタ３を導通状態に至らすことができない。こ
こで、もし２次巻線１２がシヨート状態になる
と、２次巻線１２に電流が流れ、これによりトラ
ンス９の鉄心内の磁力線が増加し、３次巻線１１
に生じる電圧も高くなる。３次巻線１１に生じる
電圧が高くなると、ダイオード４，５の順方向降
下電圧を差し引いても双方向性サイリスタ３のゲ
ート端子６には十分な電圧が印加され、双方向性
サイリスタ３は導通状態となつてフアンモータ２
に電源１から電力が供給される。

そして、双方向性サイリスタ３のゲート端子６
への電圧を印加する位相を制御、つまりトランス
９の２次巻線をシヨートする位相を変化させて、
双方向性サイリスタ３が導通状態になる位相を変
化し、フアンモータ２へ供給される電力を制御す
るのがトランス９の２次巻線１２に接続されてい
る位相制御回路である。２次巻線１２はダイオー
ドブリツジ１３で直流に変換された後、スイツチ
ングトランジスタ１４のコレクタ・エミツタ間に
接続されている。スイツチングトランジスタ１４
によつて２次巻線１２のオープン・シヨートを制
御しており、スイツチングトランジスタ１４が
ON状態のときは２次巻線１２はダイオードブリ
ツジ１３を通してシヨート、OFF状態のときは
オープンである。さらにこのスイツチングトラン
ジスタ１４のON−OFF制御はトランジスタ１５
によつて行なわれる。トランジスタ１５のベース
電圧は抵抗１８及び１９で決められ、エミツタ端
子には抵抗２０とコンデンサ２１から成る時定数
回路が接続されているので、コンデンサ２１の両
端電圧が低い時のトランジスタ１５はOFF状態
であるが、コンデンサ２１の両端電圧、すなわ
ち、トランジスタ１５のエミツタの電圧が徐々に
上昇し、それがベース電圧を越えるとトランジス
タ１５は急にON状態になり、コンデンサ２１に
蓄えられていた電荷がトランジスタ１５のエミツ
タからコレクタへ流れ、電流制限用の抵抗１６を
介してスイツチングトランジスタ１４のベースへ
流れ込み、スイツチングトランジスタ１４をON
する。スイツチングトランジスタ１４がONした
後は、上述したような動作で双方向性サイリスタ
３が導通状態となり、フアンモータ２へ電力が供
給される。ここで、スイツチングトランジスタ１
４は一度ONするとコンデンサ２１の電荷がなく
なるのですぐにOFF状態にもどり、最初からの
動作をくり返すが、双方向性サイリスタ３は一度
導通状態になると電源１から電流が流れ続ける
間、つまり同じ半波の間は導通状態を維持するの
で、それ以後ゲート端子６に加えられる電圧は関
係がなくなる。また、トランス９の２次巻線１２
には、電源１と同一周期の電圧が生じるので、以
上述べたようにして、半波ごとの位相制御が可能
となる。さらに、抵抗２０の値を変えてコンデン
サ２１に充電する時間を変化させると、任意の位
相での制御を行なうことができる。

したがつて、第２図のようにトランス９の２次
巻線１２に位相制御回路を設けると、２次巻線１
２に生じる電圧は電源１の電圧よりも低くするこ
とができるので、２次巻線１２以後の回路は低圧
回路となり、絶縁距離を少なくすることができる
ため小型に形成でき、使用する部品の耐圧も低い
ものを用いることができる。

また２次巻線１２は電源１とはトランス９で電
気的に絶縁されているため、電気掃除機のホース
手元部へリモートコントロールスイツチ等を収め
る場合でも感電に対する配慮の必要もない。

第２図〜第８図は本発明の他実施例を示したも
ので、いずれもトランス９の２次巻線１２に接続
される位相制御回路を示したもので、１次巻線と
３次巻線には第２図に示したものと同様の回路が
接続されている。

第２図において、トランス９、２次巻線１２、
ダイオードブリツジ１３、スイツチングトランジ
スタ１４、トランジスタ１５、抵抗１６，１７，
１８，１９，２０、コンデンサ２１は第１図と同
様の構成及び作用を有する。２２は２次巻線１２
と並列に接続したコンデンサである。このコンデ
ンサ２２はシヨート・オープンを繰り返す２次巻
線１２がオープン状態になる時に、その両端で、
たとえ高い電圧が発生しても逆起電力を吸収する
作用を有し、ダイオードブリツジ１３やスイツチ
ングトランジスタ１４などの部品の破壊を防ぐこ
とができ、電気掃除機の電力制御装置の信頼性向
上を計ることができる。

第３図において、符号９〜２１は第１図と同様
の構成及び作用を有する。２３は２次巻線１２と
並列に設けた切替スイツチで、この切替スイツチ
２３がOFFの時は抵抗２０とコンデンサ２１に
よつて決められる位相で２次巻線１２はシヨート
されるが、切替スイツチ２３をONにすると、ス
イツチングトランジスタ１４やそれ以後の回路に
は関係なく２次巻線１２はシヨートされるので、
トランス９の３次巻線１２に接続されている双方
向性サイリスタには常にトリガ電圧が印加され、
フアンモータには電源の全電力が印加される。し
たがつて、この場合、抵抗２０とコンデンサ２１
の時定数を、フアンモータの電力が弱になるよう
に設定することにより強弱二段切替の電力制御を
行なうことができる。

第４図において、符号９〜２１は第１図と同様
の構成及び作用を有する。２３は第３図と同じ切
替スイツチ、２４は位相制御回路と並列に接続し
た発光ダイオードで、弱状態を表示する。２５は
位相制御回路と直列に接続した発光ダイオード
で、強状態を表示する。切替スイツチ２３がオー
プンの時には抵抗２０コンデンサ２１で決まる位
相でスイツチングトランジスタ１４がON状態に
なり、トランス９の３次巻線に接続される双方向
性サイリスタも導通状態になり、フアンモータに
は弱の電力が供給され、さらに弱表示用発光ダイ
オード２４が点灯する。また、切替スイツチ２３
をシヨート状態にすると位相制御回路に関係なく
２次巻線１２はダイオードブリツジ１３と強表示
用発光ダイオード２５を通してシヨート状態にな
り、フアンモータには全電力が印加され、強表示
用発光ダイオード２５が点灯する。したがつて強
弱二段切替の電力制御状態を発光ダイオードで目
視できるように表示することができる。

第５図において、符号９〜２１は第１図と同様
の構成及び作用を有する。２６は２個以上の接点
を持つ切替スイツチで、一端はコンデンサ２１と
トランジスタ１５のエミツタ端子との接続点につ
ながれている。２７，２８は抵抗２０と互いに異
なる位相を決定する抵抗で、抵抗２０，２７，２
８の一端は共通に接続され、他端はそれぞれ切替
スイツチ２６の接点に接続されている。

切替スイツチ２６の接点が抵抗２０の一端にな
るときは、抵抗２０とコンデンサ２１で決定する
位相でトランス９の３次巻線に接続される双方向
性サイリスタがトリガされ、フアンモータにはそ
の位相に見合つた電力が供給される。

同様に、切替スイツチ２６の接点が抵抗２７又
は２８の一端に移されると、抵抗２７又は２８と
コンデンサ２１とで決定される位相で双方向性サ
イリスタがトリガされ、抵抗２７又は２８に見合
つた電力がフアンモータに供給される。また例え
ば、切替スイツチ２６の接点を増やし、その接点
に抵抗２０，２７，２８のいずれとも異なる位相
を決定する抵抗を接続しても、上記と同様に抵抗
２０，２７，２８のいずれとも異なる電力をフア
ンモータに供給することができる。この場合、目
的に応じて切替スイツチの接点数を選び、それぞ
れの接点に目的に応じた位相を決定する抵抗を接
続することによりフアンモータに供給する電力を
任意に制御することができ、切替スイツチと抵抗
の追加のみで多段切替式電力制御回路を構成でき
る。したがつて、電気掃除機の付加価値の向上と
目的に応じた吸込力が得られ使用性を向上するこ
とができる。

第６図において、符号９〜１９は第１図と同じ
構成及び作用を有する。２９はコンデンサ２１と
時定数回路を構成する可変抵抗で、任意の位相を
連続的に、無段階に決定することができる。すな
わち、可変抵抗２９とコンデンサ２１とで２次巻
線１２をシヨートする位相が決定され、トランス
９の３次巻線に接続される双方向性サイリスタが
トリガされ、これによつて決定される電力がフア
ンモータに供給されるので、可変抵抗２９を操作
して位相角を変化することにより、フアンモータ
に供給する電力を連続的に、かつ無段階に制御す
ることができる。この場合、目的に応じて可変抵
抗２９を選択することにより連続無段変化の電力
制御装置を構成することができ、電気掃除機の吸
込力を必要に応じて変換することができる。

第７図において、符号９〜２１は第１図と同一
の構成及び作用を有する。３０は時定数回路の抵
抗２０と並列に接続したコンデンサで、電源周波
数が50Hzの時と60Hzの時のフアンモータに供給
される電力の差を少なくすることができる。一般
に、コンデンサ２１の両端電圧が、トランジスタ
１５をONさせるに必要な、所定の電圧まで上昇
した時の電源電圧の位相は50Hzと60Hzとでは異
なつている。このため、トランス９の３次巻線に
接続された双方向性サイリスタをトリガしてフア
ンモータに供給される電力は、電力が弱になる程
大きくなる傾向を有し、50Hzの時の電力が60Hz
の時の電力よりも高くなる。そこでコンデンサ３
０を抵抗２０と並列に挿入することにより、ダイ
オードブリツジ１３の出力側は電源周波数に応じ
た全波の脈流となつているため、コンデンサ２１
の両端電圧がトランジスタ１５をONさせるに必
要な電圧に至るまでの時間を、60Hzの場合に比
べ50Hzの場合を遅くすることができ、その分双
方向性サイリスタがトリガされる位相も遅くな
る。したがつて、フアンモータに供給される電力
は、50Hzの時と60Hzの時での差を少なくするこ
とができ、50Hzと60Hzとの切替スイツチ等を設
ける必要なしにいずれの地域でも共用することが
できる。

第８図において、３１は正方向のスイツチング
トランジスタ、３２は負方向のスイツチングトラ
ンジスタで、この両トランジスタ３１，３２のコ
レクタ・エミツタ端子は２次巻線１２に接続され
ている。３３，３４は漏れ電流による誤動作防止
用のダイオード、３５は正負両方向のトリガ素子
で、その一端は前記スイツチングトランジスタ３
１，３２のベースの共通端子に接続され、他端は
抵抗３６とコンデンサ３７から成る時定数回路に
接続されている。前記時定数回路は３次巻線に接
続される双方向性サイリスタのトリガ位相を決定
するもので、２次巻線１２の極性が正方向の場
合、コンデンサ３７の両端電圧は抵抗３６を介し
て正方向に充電され、その電圧がトリガ素子３５
のブレークオーバー電圧に達した時、コンデンサ
３７に蓄えられていた電荷はスイツチングトラン
ジスタ３１を介して放電され、スイツチングトラ
ンジスタ３１はON状態になり、２次巻線１２は
シヨートされ、３次巻線に接続されている双方向
性サイリスタがトリガされてフアンモータに電力
が供給される。また逆に２次巻線の極性が負方向
の場合には、コンデンサ３７は抵抗３６を介して
負方向に充電され、その電圧がトリガ素子３５の
ブレークオーバー電圧に達すると、コンデンサ３
７の電荷はスイツチングトランジスタ３２を介し
て放電され、スイツチングトランジスタ３２は
ON状態となり、２次巻線１２はシヨートされ
て、フアンモータに電力が供給される。この場
合、少ない部品点数で、電力制御回路を構成で
き、電気掃除機の信頼性を向上することができ
る。

発明の効果 本発明による電気掃除機は、上記のように電力
制御装置を双方向性サイリスタとそのトリガ用の
３個の巻線を持つトランスで構成し、２次巻線に
位相制御回路を接続し、位相制御回路を電源ライ
ンから電気的に絶縁したことにより、部品点数が
少なく小型かつ安価で、耐圧の低い部品で充分な
能力を有する電力制御装置を得ることができ、生
産性の向上と共に電気掃除機の信頼性及び、安全
性の向上、また使用勝手が良く付加価値の向上を
はかることができる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気掃除機の電力制御装
置の一実施例を示す回路図、第２図〜第８図はそ
れぞれ、本発明品に用いた位相制御回路の他実施
例を示す回路図、第９図は従来の電気掃除機の電
力制御装置を示す回路図である。 １…電源、２…モータ、３…双方向性サイリス
タ、９…トランス、１０…１次巻線、１１…３次
巻線、１２…２次巻線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ フアンモータを内蔵し、該フアンモータの電
   力制御装置に双方向性サイリスタ等のスイツチン
   グ素子を設け、このスイツチング素子のトリガ用
   に３個の巻線から成るトランスを設け、該トラン
   スの１次巻線を電源に接続し、２次巻線に位相制
   御回路を接続し、３次巻線に前記スイツチング素
   子のトリガ端子を接続した電力制御装置を有する
   電気掃除機。 ２ ２次巻線に接続する位相制御回路を、トラン
   スの２次巻線を整流し、その整流後の出力にスイ
   ツチングトランジスタのコレクタ・エミツタ端子
   を接続し、該スイツチングトランジスタのベース
   端子にもうひとつのトランジスタのコレクタ端子
   を接続し、該トランジスタのベース端子は前記２
   次巻線整流後の電圧を抵抗分割して接続し、エミ
   ツタ端子に抵抗とコンデンサから成る時定数回路
   を接続して構成した特許請求の範囲第１項記載の
   電気掃除機。 ３ トランスの２次巻線に接続する位相制御回路
   と並列にコンデンサを挿入した特許請求の範囲第
   １項記載の電気掃除機。 ４ トランスの２次巻線に接続する位相制御回路
   と並列に短絡スイツチを挿入した特許請求の範囲
   第１項記載の電気掃除機。 ５ トランスの２次巻線に接続する位相制御回路
   と並列に短絡スイツチと発光素子との直列回路を
   接続し、位相制御回路と直列に他の発光素子を接
   続した特許請求の範囲第１項記載の電気掃除機。 ６ 位相制御回路の時定数回路の抵抗を、複数の
   固定抵抗とし、該固定抵抗の一端を共通に、他端
   にそれぞれ切替スイツチの固定接点を有し、切替
   自在とした特許請求の範囲第２項記載の電気掃除
   機。 ７ 位相制御回路の時定数回路の抵抗を可変抵抗
   とした特許請求の範囲第２項記載の電気掃除機。 ８ 位相制御回路の時定数回路の抵抗と並列にコ
   ンデンサを接続した特許請求の範囲第２項記載の
   電気掃除機。 ９ 位相制御回路を、トランスの２次巻線に正方
   向のスイツチングトランジスタと負方向のスイツ
   チングトランジスタのコレクタ・エミツタ端子を
   接続し、該スイツチングトランジスタのそれぞれ
   のベース端子を共通に正負両方向トリガ素子の一
   端に接続し、該トリガ素子の他端を抵抗とコンデ
   ンサから成る時定数回路に接続した特許請求の範
   囲第１項記載の電気掃除機。