JPS6053116A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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にファンモータ３９と、該ファンモータの電力を
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ク４０のゲート端ｆ−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
誤動作を防ぐだ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ｌ・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４
１が導通状ｍ；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、ファンモータ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め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、これによって第１の双方向性サイリスタ４０が導
通する位相角が変化し、ファンモータ３８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ってくるなどの問題があっ
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ァンモータを内蔵し、該フ
ァンモータの電力制御装置に双方向性サイリスタ等のス
イッチング素子を設け、このスイッ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Ｉ・ランス
の１次巻線を電源に接続し、２次＠線に位相制御回路を
接続し、３次巻線に前記スイッ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次巻線をショート状態
にすることにより、双方向性サイリスタなどのスイッチ
ング素子がトリガされて導通状態となり、ファンモータ
に任意の電力を供給するものである。

実施例の説明 ■は電源、２はファンモータ、３はファンモータ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。ｌＯは電源ｌ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ｌ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ッジ、１４は２次巻線１２をオ
ープン・ショートするスイッチングトランジスタ、１５
はスイッ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はスイッ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２１とは時定数回路を構成し、トランジスタ１５の
エミッタ端子に接続されている。

動作について説明すると、電源ｌとファンモータ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ァンモータ２
に電力が供給される。次に、Ｉ・ランス９の１次巻線Ｉ
Ｏは常に電源ｌへ接続されているので、２次巻線１２及
び３次巻線１１には電圧が生じているが、２次巻！１１
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ｖＡＩ　１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
がショート状態になると、２次＠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
通状態となってファンモータ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
ョ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、ファンモータ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
オードブリッジ１３で直流に変換された後、スイッチン
グトランジスタ１４のコレクタ・エミッタ間に接続され
ている。スイッチングトランジスター４によって２次巻
線１２のオープン・ショートを制御しており、スイッチ
ングトランジスター４がＯＮ状態のときは２次巻線１２
はダイオードブリッジ１３を通してショート、ＯＦＦ状
態のときはオープンである。さらにこのスイッチングト
ランジスター４の０Ｎ−ＯＦＦ制御はトランジスタ１５
によって行なわれる。トランジスタ１５のベース電圧は
抵抗１８及び１８で決められ、エミッタ端子には抵抗２
０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
スター５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のエミッタの電圧が
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のエミッタからコレク
タへ流れ、電流制限用の抵抗１８を介してスイッチング
トランジスタ１４のベースへ流れ込み、スイッチングト
ランジスタ１４をＯＮする。スイッチングトランジスタ
１４がＯＷＬ、た後は７、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、ファンモータ２へ電
力が供給される。ここで、スイッ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ｌ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０ 位相での制御を行なうことができる。

したがって、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１２に生じる電圧
は電源ｌの電圧よりも低くすることがきるので、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ｌ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ッ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
ドブリッジ１３、スイッ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＠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はショート・オープンを繰り返す
２次巻線１２がオープン状態になるＩ′ｊ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、ダイオードブリッジ１３やスイッチングトラ
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Ａすることかでき
る。

第３−図において、符号９〜２１は第１図と同様の構成
及び作用を右す°る。２３は２次巻線１２と並列に設け
た切替スイッチで、この切替スイッチ２３がＯＦＦの時
は抵抗２０とコンデンサ２１によって決められる位相で
２次巻線１２はショートされるが、切替スイ・ンチ２３
をＯＮにすると、スイッ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はショートされる
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、ファン
モータには電源の全電力が印加される。したがって、こ
の場合、抵抗２゜１ とコンデンサ２１の時定数を、ファ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・ンチ、
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。切替スイッ
チ２３がオープンの時には抵抗２０コンデンサ２１で決
まる位相でスイッ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、ファ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１点灯
する。また、切替スイッチ２３をショート状態にすると
位相制御回路に関係なく２次巻１３１１２はダイオード
ブリッジ１３と強表示用発光ダイオード２５を通してシ
ョート状態に１なり、ファ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。したがっ
て強弱二段切替の電力制御状態を発３ ２ 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」−の接点を持つ切替ス
イッチで、一端はコンデンサ２１とトランジスタ１５の
エミッ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
２０．２７．２８の一端は共通に接続され、他端はそれ
ぞれ切替スイッチ２６の接点に接続されている。

切替スイッチ２６の接点が抵抗２０の一端にあるときは
、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、ファンモータにはその位相に見合った電力が供給
される。

同様に、切替スイッチ２６の接点が抵抗２？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〒双方向性サイリスタがトリガされ
、抵抗２７又は２８に見合った電力がファンモータに供
給される。また例えば、切替スイッチ４ 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、
−１−記と同様に抵抗２０．２７．２８のいずれとも異
なる電力をファ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ッチの接点数を選び、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
ることによりファンモータに供給する電力を任意に制御
することができ、切替スイッ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。したがって、電気掃
除機のイ４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。２８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２８とコンデ
ンサ２１とで２次巻線１２をショ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、これによって決定される電力がファ
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、ファ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６
０Ｈｚの時のファ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
電圧まで一ヒ契した時の電源電圧の位相は５０Ｈｚと１
３０Ｈｚとでは異なっている。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
ファ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８０Ｈｚの
時の電力よりも高くなる。そこでコンデンサ３０を抵抗
２０と並列に挿５ 人することにより、ダイオードブリッジ１３の出力側は
電源周波数に応じた余波の脈流となっているため、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５０Ｈ２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。したがっ
て、ファ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ｅＯＨｚとの切替スイッ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は正方向のスイッチングトランジ
スタ、３２は負方向のスイッ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・エミッタ端子
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
イッチングトランジスタ３１．３２のベースの共通端子
に接続され、他端は抵抗３Ｂ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７ ６ 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３Ｂ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ッチングトランジスタ３１を介し
て放電され、スイッチングトランジスタ３１はＯＮ状態
になり、２次巻線１２はショートされ、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ァンモ
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３Ｂ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３７の電荷はスイ
ッチングトランジスタ３２を介して放電され、スイッチ
ングトランジスタ３２はＯＮ状態となり、２次巻線１２
はショートされて、ファ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。

８ 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クとそのトリガ用の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９

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）ファンモータを内蔵し、該ファンモータの電力制
   御装置に双方向性サイリスタ等のスイッチング素子を設
   け、このスイッ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
   記スイッ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）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ッチングト
   ランジスタのコレクタ・エミッタ端子を接続し、該スイ
   ッ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、エミッ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. （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. （４）トランスの２次巻線に接続する位相制御回路と並
   列に短絡スイッ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. （５）トランスの２次巻線に接続する位相制御回路と並
   列に短絡スイッ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. （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
   切替スイッ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. （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. （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. （９）位相制御回路を、トランスの２次巻線に正方向の
   スイッチングトランジスタと負方向のスイッチングトラ
   ンジスタのコレクタ・エミッタ端子を接続し、該スイッ
   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。