JPH05219789A - 切換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 直流電源間に直列状に配設されたスイッチン
グ手段が同時にオンすることがない切換装置を提供す
る。 【構成】 回転ローラの回転方向が正転すると、トラン
ジスタQ2のベースに電流を供給するとともに、トランジ
スタQ1のベース電流をバイパスし、トランジスタQ1をオ
フさせる。トランジスタQ2をオンして、電界効果トラン
ジスタFET2をオンし、トランジスタQ5，Q3もオンする。
トランジスタQ1はオフしているので、電界効果トランジ
スタFET1はオンしない。電界効果トランジスタFET2およ
びトランジスタQ3がオンすることによりトランジスタQ
3、電動機６および電界効果トランジスタFET2を介して
電流が供給され電動機６が正転する。電界効果トランジ
スタFET2がオンすることにより、ダイオードD2を介して
トランジスタQ4のベース電流がバイパスされ、トランジ
スタQ4はオフ状態を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電動機の駆動方向を切
り換える切換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の切換装置としては、トラ
ンジスタなどの４つのスイッチング素子を４角形の４辺
にそれぞれブリッジ状に配設し、これらスイッチング素
子の対角線の１つに直流電源を接続し、他の対角線に電
動機を接続し、対角線状に位置するスイッチング素子は
オンおよびオフのうち同一の状態を示し、隣り合うスイ
ッチング素子はオンおよびオフのうち異なる状態を示す
構成が知られている。

【０００３】そして、異なる対角線状に位置するスイッ
チング素子をオンあるいはオフ状態にすることにより、
電動機の駆動方向を切り換えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成の場合、トラッキング現象や、周波数の高いイ
ンパルスノイズなどにより直流電源間に直列的に接続さ
れたスイッチング素子が同時にオンしてしまい、直流電
源間を短絡し、直流電源に悪影響を与えてしまうことが
ある問題を有している。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、直流電源間に直列状に配設されたスイッチング手段
が同時にオンすることがない切換装置を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の切換装置
は、正逆駆動自在の電動機と、一の対角線間に直流電源
が接続され、他の対角線間に前記電動機が接続され、ブ
リッジ状に接続され、４つのスイッチング手段と、前記
直流電源間に直列状に接続された前記スイッチング手段
はそれぞれオンおよびオフ状態のうち異なる状態で、か
つ、対角状に位置する前記スイッチング手段同士はオン
およびオフのうちそれぞれ同一状態にする制御手段と、
前記スイッチング手段のうち、前記直流電源間に直列状
に位置したいずれか一方のスイッチング手段がオン状態
のとき他方を強制的にオフするオフ手段とを具備したも
のである。

【０００７】請求項２記載の切換装置は、請求項１記載
の切換装置において、制御手段および直流電源を挟んで
隣り合うスイッチング手段間にそれぞれ補助スイッチン
グ手段を接続し、これらスイッチング手段はオンおよび
オフのうちそれぞれ異なる状態を示すものである。

【０００８】

【作用】請求項１記載の切換装置は、制御手段で、直流
電源間に直列状に接続されたスイッチング手段をそれぞ
れオンおよびオフ状態のうち異なる状態にし、かつ、対
角状に位置するスイッチング手段同士はオンおよびオフ
のうちそれぞれ同一状態にし、オフ手段ではたとえばト
ラッキング現象や、周波数の高いインパルスノイズが侵
入して両方のスイッチング手段が同時にオンしそうにな
っても、直流電源間に直列状に位置したスイッチング手
段のうち、いずれか一方のスイッチング手段がオン状態
のとき他方を強制的にオフし、直流電源間が短絡するこ
とを防止する。

【０００９】請求項２記載の切換装置は、請求項１記載
の切換装置において、制御手段および直流電源を挟んで
隣り合うスイッチング手段間に接続した補助スイッチン
グ手段を接続し、これらスイッチング手段は、オンおよ
びオフのうちそれぞれ異なる状態になるようにしたた
め、直流電源間に直列状に位置したスイッチング手段の
いずれもがオンして、直流電源間が短絡することを防止
する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の切換装置の一実施例を図面に
示す電気掃除機を参照して説明する。

【００１１】まず、図２を参照して吸込口本体１につい
て説明する。

【００１２】図２において、１は吸込口本体で、この吸
込口本体１は前方に略左右方向に吸込室２が区画形成さ
れ、この吸込室２内には、回転体として清掃体である清
掃ブレード３が回転自在に支持され、この清掃ブレード
３の一端にはプーリ４が形成されている。

【００１３】また、後方の一端側には、電動機収納室５
が形成され、電動機６が収納され電動機６の駆動軸７に
は駆動プーリ８が設けられ、清掃ブレード３のプーリ４
と駆動プーリ８との間には、駆動ベルト10が掛けられ、
電動機６により清掃ブレード３が回転されるようになっ
ている。

【００１４】さらに、吸込口本体１の略中央には、吸込
室２および図示しない電気掃除機本体に連通する吸込管
11を連通する連通路12が区画形成されている。

【００１５】そして、後方の他端側には、制御部収納室
16が形成され、この制御部収納室16には、複数の回路基
板17が設けられている。

【００１６】また、制御部収納室16には、進行方向検出
する進行方向検出手段21の一部を構成する回転方向検出
部22が設けられている。この回転方向検出部22は下面が
開口したスイッチケース体23内に、床面に接触すること
により吸込口本体１の進行方向に従った方向に回転され
る回転ローラ24を有し、この回転ローラ24の回転軸25と
同軸に回転部材としての反射ローラ26a ，26b が取り付
けられ、この反射ローラ26a ，26b の下面は塵埃の侵入
を防止するケースカバー体27がねじ28にて取り付けられ
ている。なお、反射ローラ26a ，26b は、図４に示すよ
うに、互いに９０°異なってそれぞれ反射面26a1，26b1
および非反射面26a2，26b2が１８０°ずつに亘り形成さ
れている。さらに、非接触型センサであるフォトセンサ
29a ，29b が、反射ローラ26a ，26b に間隙を介して対
向して、スイッチケース体23に取り付けられている。

【００１７】次に、図１を参照して制御回路について説
明する。

【００１８】図１に示すように、フォトセンサ29a ，29
b は、制御手段としてのフリップフロップ31のクロック
端子ＣＬ、または、データ端子Ｄに接続されている。ま
た、このフリップフロップ31のセット端子Ｓおよびリセ
ット端子Ｒはそれぞれ接地されている。さらに、フリッ
プフロップ31の出力端子Ｑおよび反転出力端子Ｑは、そ
れぞれ駆動回路32に接続されている。

【００１９】すなわち、出力端子Ｑは、インバータ回路
inv1を介して、補助スイッチング手段としてのトランジ
スタQ1のコレクタに接続されるとともに、補助スイッチ
ング手段としてのトランジスタQ2のベースに接続され、
反転出力端子Ｑは、トランジスタQ1のベースに接続され
るとともに、インバタータ回路inv2を介して、トランジ
スタQ2のコレクタに接続されている。

【００２０】また、トランジスタQ1およびトランジスタ
Q2のエミッタは、それぞれスイッチング手段としての電
界効果トランジスタFET1およびスイッチング手段として
の電界効果トランジスタFET2のゲートに接続されてい
る。さらに、電界効果トランジスタFET1のドレインには
スイッチング手段としてのトランジスタQ3のエミッタが
接続され、電界効果トランジスタFET2のドレインにはス
イッチング手段としてのトランジスタQ4のエミッタが接
続されている。そして、これら電界効果トランジスタFE
T1，FET2およびトランジスタQ3，Q4はブリッジ状に配設
され、電界効果トランジスタFET1およびトランジスタQ3
の接続点と、電界効果トランジスタFET2およびトランジ
スタQ4の接続点との間には、電動機６が接続されてい
る。

【００２１】また、トランジスタQ3のベース・エミッタ
間にはオフ手段としてのダイオードD1が接続され、トラ
ンジスタQ4のベース・エミッタ間にはオフ手段としての
ダイオードD2が接続されている。さらに、トランジスタ
Q3のベース・コレクタ間にはトランジスタQ5のコレクタ
・エミッタが接続され、このトランジスタQ5のベース・
エミッタ間には抵抗R1が接続され、トランジスタQ4のベ
ース・コレクタ間にはトランジスタQ6のコレクタ・エミ
ッタが接続され、このトランジスタQ6のベース・エミッ
タ間には抵抗R2が接続されている。またさらに、トラン
ジスタQ5のベースと電界効果トランジスタFET2のソース
間には、抵抗R3が接続され、トランジスタQ6のベースと
電界効果トランジスタFET1のソース間には、抵抗R4が接
続されている。

【００２２】さらに、トランジスタQ3およびトランジス
タQ4のコレクタは、直流電源33に接続され、この直流電
源33は、抵抗R5、ツェナダイオードZD1 およびコンデン
サC1にて構成されている。

【００２３】また、電界効果トランジスタFET1のドレイ
ンおよび電界効果トランジスタFET2のドレインは抵抗R6
を介して接地されるとともに、電動機６に過負荷が生じ
た場合などに停止させる保護回路34が接続されている。

【００２４】一方、フリップフロップ31の出力端子Ｑお
よび反転出力端子Ｑは、ダイオードD3，D4を介して、単
安定マルチバイブレータ35に接続され、単安定マルチバ
イブレータ35には、抵抗R7およびコンデンサC2が接続さ
れている。

【００２５】さらに、フォトセンサ29a には、ヒステリ
シス回路36のオペアンプOP1 の非反転入力端子が接続さ
れ、このオペアンプOP1 の出力端子は単安定マルチバイ
ブレータ35に接続されている。また、オペアンプOP1 に
は抵抗R8，R9，R10 ，R11 およびコンデンサC3が接続さ
れている。

【００２６】次に、上記実施例の動作を参照して説明す
る。

【００２７】まず、進行方向検出手段21で、回転ローラ
24の回転方向を検出する。たとえば、フォトセンサ29a
から入力されるクロック端子ＣＬの信号の立上がりに、
フォトセンサ29b から入力されるデータ端子Ｄの信号が
Ｈレベルの場合には、吸込口本体１が前進しているとし
て、出力端子Ｑからの出力信号に従い電動機６を正転さ
せる。

【００２８】この場合、まず、出力端子Ｑの出力により
トランジスタQ2のベースに電流を供給し、かつ、反転出
力端子Ｑの出力をインバータ回路inv2を介して反転して
コレクタに電流を供給してトランジスQ2をオンするとと
もに、このトランジスタQ2のオンによりトランジスタQ1
のベース電流をバイパスし、トランジスタQ1をオフさせ
る。そして、トランジスタQ2をオンすることにより電界
効果トランジスタFET2のゲートに電圧を印加し、電界効
果トランジスタFET2をオンし、トランジスタQ5をオン
し、トランジスタQ3もオンする。このとき、トランジス
タQ1はオフしているので、電界効果トランジスタFET1は
オンすることがない。これら電界効果トランジスタFET2
およびトランジスタQ3がオンすることによりトランジス
タQ3、電動機６および電界効果トランジスタFET2を介し
て電動機６に電流が供給され電動機が正転する。

【００２９】また、電界効果トランジスタFET2がオンす
ることにより、ダイオードD2を介してトランジスタQ4の
ベース電流がバイパスされるので、トラッキング現象が
生じても高周波のインパルスノイズが侵入しても、トラ
ンジスタQ4はオフ状態を保つ。

【００３０】反対に、図５に示すように、フォトセンサ
29a から入力されるクロック端子ＣＬの信号の立上がり
に、フォトセンサ29b から入力されるデータ端子Ｄの信
号がＬレベルの場合には、吸込口本体１が後退している
として、反転出力端子Ｑからの出力信号に従い電動機６
を逆転させる。

【００３１】この場合、まず、反転出力端子Ｑの出力に
よりトランジスタQ1のベースに電流を供給し、かつ、出
力端子Ｑの出力をインバタータ回路inv1を介して反転し
てコレクタに電流を供給してトランジスタQ1をオンする
とともに、このトランジスタQ1のオンによりトランジス
タQ2のベース電流をバイパスし、トランジスタQ2をオフ
させる。そして、トランジスタQ1をオンすることにより
電界効果トランジスタFET1のゲートに電圧を印加し、電
界効果トランジスタFET1をオンし、トランジスタQ6をオ
ンし、トランジスタQ4もオンする。このとき、トランジ
スタQ2はオフしているので、電界効果トランジスタFET2
はオンすることがない。これら電界効果トランジスタFE
T1およびトランジスタQ4がオンすることによりトランジ
スタQ4、電動機６および電界効果トランジスタFET1を介
して電動機６に電流が供給され電動機が逆転する。

【００３２】また、電界効果トランジスタFET1がオンす
ることにより、ダイオードD1を介してトランジスタQ3の
ベース電流がバイパスされるので、トラッキング現象が
生じても高周波のインパルスノイズが侵入しても、トラ
ンジスタQ3はオフ状態を保つ。

【００３３】また、板の間あるいは掃除の中断により、
吸込口本体１が床面に接触していない場合、あるいは、
移動していない場合には、回転ローラ24は回転しないの
で、フォトセンサ29a の出力は変化せず、単安定マルチ
バイブレータ35の時定数の時間後、電動機６を停止させ
る。

【００３４】なお、反射面26b1と非反射面26b2との間の
境界線の近傍が、それぞれフォトセンサ29a ，29b に対
向しても、ヒステリシス回路36により、立上がり時の電
圧値と立下がり時の電圧値を異ならせているため、たと
えば振動などにより反射ローラ26a ，26b が多少回動し
ても、フォトセンサ29a ，29b の出力が変化しないの
で、誤動作を防止できる。

【００３５】また、非接触型のセンサおよび回転部材と
しては、フォトインタラプタあるいはホール素子などを
用いても同様の効果を得ることができる。

【００３６】なお、キャニスタ型の電気掃除機に限ら
ず、吸込口本体が電気掃除機本体の下面に直接形成され
たアップライト型にも適用することができる。

【００３７】また、電動機としては、電気掃除機の電動
機に限らず、回転型、リニア型のいずれの電動機にも適
用することができる。

【００３８】

【発明の効果】請求項１記載の切換装置によれば、制御
手段で、直流電源間に直列状に接続されたスイッチング
手段をそれぞれオンおよびオフ状態のうち異なる状態に
し、かつ、対角状に位置するスイッチング手段同士はオ
ンおよびオフのうちそれぞれ同一状態にし、オフ手段で
はたとえばトラッキング現象や、周波数の高いインパル
スノイズが侵入して両方のスイッチング手段が同時にオ
ンしそうになっても、直流電源間に直列状に位置したス
イッチング手段のうち、いずれか一方のスイッチング手
段がオン状態のとき他方を強制的にオフし、直流電源間
が短絡することを防止することができる。

【００３９】請求項２記載の切換装置によれば、請求項
１記載の切換装置において、制御手段および直流電源を
挟んで隣り合うスイッチング手段間に接続した補助スイ
ッチング手段を接続し、これらスイッチング手段は、オ
ンおよびオフのうちそれぞれ異なる状態になるようにし
たため、直流電源間に直列状に位置したスイッチング手
段のいずれもがオンして、直流電源間が短絡することを
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の切換装置の一実施例の電気掃除機の電
気回路を示す回路図である。

【図２】同上電気掃除機の吸込口本体を示す斜視図であ
る。

【図３】同上回転検出手段を示す分解斜視図である。

【図４】同上回転ローラの反射面および非反射面の関係
を示す説明図である。

【図５】同上動作を示すタイミングチャートである。

【図６】同上ヒステリシス回路の出力を示す波形図であ
る。

【符号の説明】

６ 電動機 31 制御手段としてのフリップフロップ 33 直流電源 D1，D2 オフ手段としてのダイオード FET1，FET2 スイッチング手段としての電界効果トラ
ンジスタ Q1，Q2 補助スイッチング手段としてのトランジスタ Q3，Q4 スイッチング手段としてのトランジスタ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正逆駆動自在の電動機と、 一の対角線間に直流電源が接続され、他の対角線間に前
   記電動機が接続され、ブリッジ状に接続された４つのス
   イッチング手段と、 前記直流電源間に直列状に接続された前記スイッチング
   手段はそれぞれオンおよびオフ状態のうち異なる状態
   で、かつ、対角状に位置する前記スイッチング手段同士
   はオンおよびオフのうちそれぞれ同一状態にする制御手
   段と、 前記スイッチング手段のうち、前記直流電源間に直列状
   に位置したいずれか一方のスイッチング手段がオン状態
   のとき他方を強制的にオフするオフ手段とを具備したこ
   とを特徴とする切換装置。
2. 【請求項２】 制御手段および直流電源を挟んで隣り合
   うスイッチング手段間にそれぞれ補助スイッチング手段
   を接続し、これらスイッチング手段はオンおよびオフの
   うちそれぞれ異なる状態を示すことを特徴とする請求項
   １記載の切換装置。