JPS63107490A - 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〉 この発明は、電動送風機の速度制御を行うことのできる
電気掃除機に関する。

〈従来の技術〉 従来、交流電源に対して塵埃吸引用電動送風機およびト
ライアックを互いに直列に接続し、トライアックに供給
するゲートトリガ信号の、交流の半サイクルにおける送
出タイミングを変化させて、電動送風機の速度を制御す
る電気掃除機が採用されている。電動送風機の速度を制
御するには、速度設定手段の設定位置に応じてゲートト
リガ信号の送出タイミングを変化させる必要がある。

そのため、トライアックのゲートに、抵抗ないしパルス
トランスを接続するとともに、同ゲートにＳＣＲを介し
てコンデンサを接続している。また、ＳＣＲ自体のゲー
トには一定の基準電圧が印加されている。一方、速度設
定手段としてスライド式可変抵抗器を設け、交流の半サ
イクルごとに、該可変抵抗器を通じてコンデンサを充電
するようにしている。

充電によって、コンデンサとＳＣＲとの接続点の電圧が
上記基準電圧に達した時にＳＣＲが導通し、ＳＣＲを通
して上記抵抗ないしパルストランスに電圧降下を生じさ
せるべく、コンデンサ放電電流が流れる。このようにし
て、トライアックのゲートにトリが電圧を印加し、トラ
イアックを導通させることができる。そして、可変抵抗
器の抵抗値を調節してコンデンサの充電速度を変えるこ
とによって、交流の半サイクルにおける、ゲートトリガ
信号の送出タイミングを変化させ、電動送風機の速度制
御を行なうことができる（実開昭５７−３２６５３号公
報参照）。

しかし、上記の電気掃除機であれば、コンデンサの充電
時定数は、可変抵抗器の抵抗値を設定すると決まり、交
流周波数の相異に対して一定である。したがって、可変
抵抗器の設定位置が同じであれば、コンデンサの端子電
圧が上記基準電圧に達する時間、すなわち、交流の半サ
イクルの開始時点から、同半サイクルにおけるゲートト
リガ信号を送出する時点までの時間も変化しない。とこ
ろが電動送風機の速度は、電圧時間積分値に依存する。

この積分値は、交流の半サイクルの開始時点からゲート
トリガ信号を送出するまでの上記時間が一定であれば、
交流電源周波数が異なると、異なった値をとる。したが
って、上記の電気掃除機を交流電源周波数の異なる地域
で使用すると、可変抵抗器の設定位置が同じでも、電動
送風機の速度が違ってくるということになる。

そこで、交流電源周波数の違いにかかわらず上記積分値
を可変抵抗器の設定位置のみに応じた値にするために、
上記時間を交流電源周波数に対応する最適値に設定する
べく、ＳＣＲを導通させる上記基準電圧を、交流電源周
波数に応じて切替えるようにしたものが提案されている
。この基準電圧の切替えは、手動スイッチで所定のバイ
アス抵抗を切替えることによりて行われる（特開昭６０
−１５０７２６号公報参照）。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし、上記の場合、手動切替となるため、スイッチを
切替えるのを忘れたり、誤って切替えたりする事態が生
じる恐れがある。また、上記手動スイッチを、掃除機本
体等向れかの場所に設けなければならないので、設置ス
ペースを新たに確保しなければならないという問題が生
じる。

〈発明の目的〉 この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、
交流電源周波数の違いに依存せず、速度設定手段の設定
位置のみに応じて、自動的に電動送風機の速度を制御で
きる電気掃除機を提供することを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 上記の目的を達成するためのこの発明の電気掃除機は、
交流電源に対して互いに直列に接続された塵埃吸引用電
動送風機およびトライアックと、電動送風機の速度を設
定する手動操作可能な速度設定手段と、速度設定手段の
設定位置を検出する検出手段と、交流電源周波数を判別
する判別手段と、電動送風機の回転速度を交流電源周波
数の相異に対して不変に保つべく、交流電源周波数およ
び速度設定位置の別に、交流電源電圧の各半サイクルの
開始時点から同半サイクルにおけるゲートトリガ信号供
給時点までの時間の値を記憶している記憶手段と、記憶
手段から上記検出した速度切替え位置および上記判別し
た周波数に対応する時間を読み出し、交流電源電圧の各
半サイクルにおいて、当該時間が経過した時点でゲート
トリガ信号をトライアックに供給する制御手段とを有す
るものである。

く作用〉 以上の構成の電気掃除機であれば、検出手段によって速
度設定手段の設定位置を検出するとともに、判別手段に
より交流電源周波数を判別することができる。また、制
御手段によって、速度設定手段の設定位置および交流電
源周波数に応じて、あらかじめ記憶手段に格納している
、交流電源電圧の半サイクルの開始時点から同半サイク
ルにおけるゲートトリガ信号をトライアックに供給する
時点までの時間を読み出し、交流電源電圧の半サイクル
ごとに、当該時間が経過した時点でゲートトリガ信号を
トライアックに供給することができる。上記時間は、交
流電源周波数の変化に対して、電動送風機の回転速度が
不変となるよう、設定されている。したがって、交流電
源周波数に依存することなく、速度設定手段の設定位置
のみに応じた電動送風機の速度制御を行なうことができ
る。

〈実施例〉 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明する。

第１図は、この発明の電気掃除機の一実施例を示す斜視
図であり、電気掃除機（１）の、電動送風機等を内蔵す
る本体（２）の吸気口に、可撓性ホース（３］が着脱自
在に連結され、可撓性ホース（３）の先端付近に、手動
で電動送風機の速度設定を行なう可変抵抗器（４）が設
けられている。可撓性ホース（３）に沿って、可変抵抗
器）４）の設定位置を検出回路（４）に伝える伝送線（
図示せず）が設けられている。可撓性ホース（３）の先
端には、パイプ（５）を介して、床面吸込み口部（６）
が接続されている。

電気掃除機の本体（２）には、第２図もり照して、交流
電源に対して互いに直列に接続された電動送風機（１１
）およびトライアック（１２）、可変抵抗器（４）の設
定位置を検出する検出回路（１５−）、交流電源電圧の
節（電圧＝Ｏｖとなる時点）ごとにパルス信号を発生す
るパルス発生回路（１７）、ならびに交流電源周波数を
判別する判別手段、交流電源電圧の半サイクルの開始時
点から、同半サイクルにおけるゲートトリガ信号をトラ
イアックに供給する時点までの時間の値を格納している
記憶手段、記憶手段から上記検出した速度切替え位置お
よび上記判別した周波数に対応する時間を読み出し、交
流電源電圧の半サイクルごとに、当該時間が経過した時
点でゲートトリガ信号をトライアックに供給する制御手
段を構成するマクロプロセッサ（１３）等が収納されて
いる。

第２図は、電気掃除機の本体（ａに内蔵されている上記
各部材の接続状態を示す電気回路図であり、可変抵抗器
（４）は、上記伝送線を介して、可変抵抗器（３）の設
定位置を検出する検出回路（１５）に接続される。検出
回路（１５）は、設定位置を６つの段階（ノツチ）に別
けて読み取るとともに、読み取った何れかのノツチを表
わすコード信号を、マイクロプロセッサ（１３）のポー
ト（Ａ）〜（Ｅ）に、それぞれハイレベル信号またはロ
ーレベル信号として入力するようにしている。

詳細にいえば、検出回路（１５）は、第３図に示すよう
に、交流電圧を整流する整流ブリッジ（４０）、整流さ
れた脈流波形を平滑化するコンデンサ（４１）、得られ
た直流電圧を一定比で分圧するために互いに直列に接続
された抵抗（４２）、（４３ａ）〜（４３ｅ）、同直流
電圧を可変抵抗器【４）の設定位置に応じた比で分圧す
るために可変抵抗器（４）と直列に接続され゛た抵抗（
４４）、ならびに上記抵抗（４２）、（４３ａ）〜（４
３ｅ）の各分圧点の電圧と、可変抵抗器（４］と抵抗（
４４）の分圧点の電圧とを入力信号として取り入れる比
較回路（４５ａ）〜（４５ｅ）によって構成される。

比較回路（４５ａ）〜（４５ｅ）の各出力は、マイクロ
プロセッサ（１３）の各ポート（Ａ）〜（Ｅ）に入力さ
れるようにしている。

可変抵抗器（４）と抵抗（４４）の分圧点の電圧は、比
較回路（４５ａ）〜（４５ｅ）によって抵抗（４２）、
（４３ａ）〜（４３ｂ）の各分圧点の電圧と比較される
。そして、可変抵抗器（４）と抵抗（４４）の分圧点の
電圧が、抵抗（４２〉、（４３ａ）　〜（４３ｃ）の−
の分圧点の電圧よりも高い場合に、当該比較回路の出力
端子からハイレベルの信号が取り出され、そうでない場
合にローレベルの信号が取り出されるようにしである。

したがって、可変抵抗器（４）の設定位置に応じて、各
比較回路の出力にハイレベルの信号が現われたり、ロー
レベルの信号が現われたりする。同一の現われかたをす
る可変抵抗器［４］の設定範囲が１つノツチを規定する
ことになる。

ノツチとして、第４図に示すように、（ＯＦＦ）　。

（ａ）　、　（ｂ）　、・・・、（ｅ）の各段階が設け
られており、（ａ）から（ｅ）にいくにしたがって電動
送風機の設定速度が高速になる。ノツチ位置に応じて、
各ポート（Ａ）〜（Ｅ）に、ハイレベル（図中Ｈで表わ
す）またはローレベル（図中して表わす）の信号が現わ
れる。例えば、ノツチ（ａ）であれば、ポート（Ａ）に
ローレベル、他のポート全てにハイレベルとなって現わ
れる。電動送風機の最高設定速度に対応するノツチ（０
）であれば、全てのポートにローレベルとなって現われ
る。

マイクロプロセッサ（１３）の出力端（Ｘ）は、光送出
用のフォトダイオード（１６１）および光受信用のフォ
トトライアック（１Ｂ２）により構成されるトライアッ
クドライバ（１Ｂ）を介して、トライアック（１２）の
ゲートに接続される。トライアック（１２）と電動送風
機（１１）は、交流電源端子（ＡＣ）　（ＡＣ）に対し
て互いに直列に接続されている。

さらに詳細に説明すると、マイクロプロセッサク１３）
の出力端（Ｘ）は、光送出用のフォトダイオード（１６
１）の一端に接続される。フォトダイオード（１（ｉｆ
）の他端は、抵抗（２４）を介して直流電源端子（ＤＣ
）に接続されている。また、光受信側のフォトトライア
ック（１ｃ２）の一端は、抵抗（２５）を介して電動送
風機（１１）の一端に接続されているとともに、フォト
トライアック（１８２）の他端は、トライアック（１２
）のゲートに接続されている。トライアック（１２）の
ゲートと、トライアック（１２）の一端との間には、電
圧降下用抵抗（２７）が挿入されている。

抵抗（２６）とコンデンサ（２８）は・、雑音防ＩＬ用
のものである。

マイクロプロセッサ（１３）の出力端（Ｘ）は通常、直
流電源端子（ＤＣ）とほぼ同電位に保たれており、フォ
トダイオード（１６１）には電圧が印加されないが、出
力端（Ｘ）がゼロ電位に降下したときには、フォトダイ
オード（１６１）に電圧が印加されることとなるので、
フォトダイオード（１８１）から光が送出される。これ
によって、光受信側のフォトトライアック（１８２）が
導通し、抵抗（２５）を通して交流電流が流れ、抵抗（
２７）に所定の電圧降下を生じさせる。このようにして
、トライアック（■２）のゲートにゲートトリガ電圧が
印加され、トライアック（１２）が導通する。

さらに、マイクロプロセッサ（１３）には、交流の節ご
とにパルスを発生するパルス発生回路（１７）が接続さ
れている。パルス発生回路（１７）には、交流電源端子
（ＡＣ）　（ＡＣ）間の交流電源電圧を余波整流する整
流回路（１８）が接続されており、整流回路（１８）は
パルス発生回路（１７）に全波整流電圧を供給する。

第５図は、整流回路（１８）、パルス発生回路（１７）
の回路例を示す図であり、整流回路（１８）は、−次側
が交流電源端子（ＡＣ）　（ＡＣ）に接続された降圧ト
ランス（５１）、降圧トランス（５１）の２次側に接続
されて交流を全波整流する全波整流ブリッジ（５２）、
得られた全波整流電圧を平滑化する平滑用コンデンサ（
５３）、定電圧を得るための定電圧Ｉ　Ｃ（５４）、逆
流防止用ダイオード（６０）等により構成され、脈流の
全波整流電圧と、安定化電圧とをパルス発生回路（１７
）に供給する。一方、パルス発生回路（１７）は、比較
回路（５５）によって主構成されている。比較回路（５
５）には、抵抗（５８）を介して上記脈流の全波整流電
圧が入力されるとともに、その比較端子には、抵抗（５
９）を介して、分圧抵抗（５６）、（５７）によって分
圧された一定電圧が印加される。脈流の全波整流電圧が
上記一定電圧を下回った時のみ、比較回路（５５）から
出力されるので、交流電源電圧の節ごとに立ち上がるパ
ルス信号を得ることができる。

このパルス信号をマイクロプロセッサ（１３）に供給す
る。

このようにしてマイクロプロセッサ（１３）に入力され
たパルス信号は、第６図に示すように、交流電源周波数
の５０または８０　Ｈｚの別に応じて、ｌｏ＋１ｓｅｃ
または８．３ａ＋ｓｃｃのパルス間隔を有している。

上記の構成による動作について説明する。ｔＸｌｔ除中
に可変抵抗器［４］を操作すると、可変抵抗器（４）の
ノツチ位置が検出回路（１５）により検出される。そし
て、ポート（Ａ）〜（Ｅ）から、ハイレベルまたはロー
レベルの信号としてマイクロプロセッサ（１３）に人力
される。マイクロプロセッサ（１３）は、上記のテーブ
ル（第４図）にしたがって、ノツチ位置を読み取る。

次に、５０／６０１１を判別するために、交流電源周波
数を判別する判別手段としてのマイクロプロセッサ（１
３）において、パルス発生回路（１７）から入力された
パルス信号のパルス間隔が計測される。その結像１、パ
ルス間隔が９１１１ｓｅｃ以上てあれば５０１１ｚ、　
９ｍ５ｅｃ以下であれば、８０］１ｚと判別される。

一方、交流の半サイクルにおけるゲートトリガ信ぢ送出
タイミングを得るために、マイクロプロセッサ（１３）
からトライアックドライバ（１６）に速度制御信号が供
給される。速度制御信号は次のようにして得られる。以
下、特に６０Ｈｚの場合、符号に′　（ダッシュ）を添
えることとする。第７図に示すように、５０７８０Ｈｚ
の別に応じて、交流電源端子（ＡＣ）　（ＡＣ）間に現
われた交流電圧波形（１）、（１’）は、整流回路（Ｉ
８）で全波整流され、全波整流電圧波形（ＩＩ）、　（
ＩＩ’）となり、パルス発生回路（１７）に入力される
。パルス発生回路（１７）は、前述したように全波整流
電圧波形（ＩＩ）、　（ＩＩ’）の各節において立ち上
がる繰返しパルス信号（ＩＩＩ）、　（ＩＩＩ’）を作
り、マイクロプロセッサ（１３）に供給する。

−・方、記憶手段としてのマイクロプロセッサ（１３）
には、ノツチ位置（ａ）　、　（ｂ）　、・・・、（ｅ
）および交流電源周波数の５０７６０１１ｚの別に応じ
て方形波幅が互いに相違する方形波波−形を記憶させて
おく。検出したノツチ位置が比較的低速運転に相当する
位置であれば、対応する方形波波形は、比較的広い方形
波幅ををしている。検出したノツチ位置が比較的高速運
転にｔ目当する位置であれば、対応する方形波波形は、
比較的狭い方形波幅を有している。

さらに交流電源周波数が５０　ＩＩ　ｚであるときと、
ＧＯＩＩｚであるときとで、方形波幅が異なっている。

すなわち、方形波幅をＴとすると、半サイクルにおける
交流電源電圧Ｖに２ｆ（ｆは交流電源周波数）を乗じた
ものを、時間ｔ−Ｔからｔ−１／２ｆ’まで積分した積
分値２ｆ、／’Ｖａｔ　　か、交流電源周波数Ｆにかか
わらず、速度設定手段の設定位置のみに応じた値となる
よう、方形波幅Ｔが規定されている。

例えば、ノツチ位置が同一で交流電源周波数ｒが相違し
ている場合、それぞれの方形波幅Ｔ　（ｓｅｅ）および
Ｔ’　（ｓｅｅ）は、５０Ｈｚにおける交流電源電圧Ｖ
の半サイクルに１００を乗じたものを、時間ｔ＝Ｔ　（
ｓｅｅ）からｔ　＝　ｌ／１００　（ｓｅｅ）まで積分
した積分値１００ｊ’Ｖｄｔと、ＢＯＩＩｚｌニオける
交流電源電圧Ｖ′の半サイクルに１２０を乗じたものを
時間ｔ−Ｔ’（ｓｅｅ）からｔ　−１／１２０（ｓｅｅ
）まで積分した積分値１２０．１’　Ｖ’　ｄｔとが等
しくなるように規定される。

このように規定することによって、方形波幅ＴまたはＴ
′の一方を決めると、他方は一意的に決まることになる
。したがって、各ノツチ位置に応じて、最適な方形波幅
Ｔ（またはＴ’　）を有する複数の方形波波形を決めて
おけば、上記規定によって方形波幅Ｔ’　　（またはＴ
）を有する同数の方形波波形を決めることができる。

そして、前述のようにして検出したノツチ位置と、判別
した交流電源周波数に対応する方形波波形を読み出し、
パルス信号（ＩＩＩ）、　（ＩＩＩ’）に同期させて出
力する。このようにして、速度制御信号（ＩＶ）、　（
ＩＶ’）、（ＶＩ）、　（Ｖ［’）を得ることができる
。

遠位制御信号（ＩＶ）、　（ＩＶ’）は比較的低速運転
時に対応するものであり、速度制御信号（Ｖｌ）、　（
Ｖｌ’）は、比較的高速運転時に対応するものである。

このようにして得られた速度制御信号（■）。

（ＩＶ’）　、（Ｖｌ）、　（Ｖ［’）をマイクロプロ
セッサ（１３）の出力端（Ｘ）からトライアックドライ
バ（１６）に供給する。

前述したように、速度制御信号（ＩＶ）、　（ＩＶ’）
　。

（ＶＩ）、　（ＶＩ’）の各サイクルでレベルがゼロに
降下したときごとに、出力端（Ｘ）がゼロ電位となり、
フォトダイオード（１８１）に電圧が加えられ、光か送
出される。これによって、光受信側のフォトトライアッ
ク（１Ｂ２）が導通する。そして、抵抗（２７）に電圧
降下が生じ、トライアック（１２）が導通する。

第７図の波形（Ｖ）、（Ｖ’）、（■）、（■′）は交
流の各半サイクルを表わす波形であり、各半サイクルに
おいて、トライアック（１２）が導通している場合を斜
線で図示している。比較的低速運転に対応する速度制御
信号（ＩＶ）、　（ＩＶ’）の場合、方形波幅Ｔｌ　、
　Ｔｌ　’が比較的長いので、速度制御信号がゼロ電位
に降下してゲートトリガ信号を送出するタイミングがよ
り遅くなる。したがって、波形（Ｖ）、（Ｖ’）の斜線
部に示すように、トライアック（１２）が導通している
時間は短い。比較的高速運転に対応する速度制御信号（
Ｖｌ）、　（Ｖｌ’）の場合、方形波幅Ｔ２、Ｔ２′か
比較的短いので、速度制御信号がゼロ電位に降下してゲ
ートトリガ信号を送出するタイミングがより早くなる。

したがって、波形（■）、（■′）の斜線部に示すよう
に、トライアック（１２）が導通している時間は長い。

しかも、周波数が５０１１ｚの場合とｆｌｉｏｌｌｚの
場合とで、上記積分値が互いに等しくなるように、方形
波幅Ｔ１とＴＩ　’　、Ｔ２と７２’が規定されている
ので、速度制御信号がゼロ電位に降下してゲートトリガ
信号を送出するタイミングも当該規定にしたがうことと
なる。したがって、電動送風機（１１）の回転速度か交
流周波数に依存することはない。

〈発明の効果〉 以」二のようにこの発明は、交流電源周波数の判別およ
び速度設定手段の設定位置の検出を自動的に行ない、交
流電源周波数が異なっても、電動送風機の速度かが不変
となるようなゲートトリガ信号送出タイミングを得るよ
うにしたので、速度設定手段の設定位置のみに応じて、
電動送風機の速度制御を行なうことができるという特許
の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の電気掃除機の一実施例を示す斜視図
、 第２図は電気回路図、 第３図は検出回路の電気回路図、 第４図はノツチ位置を表わすコード信号を掲載した表、 第５図は整流回路、パルス発生回路の電気回路図、 第６図はパルス発生回路から出力されるパルス信号を示
す図、 第７図は速度制御信号を得るためのタイミングチャート
。 （１）・・・電気掃除機、 （４）・・・速度設定手段としての可変抵抗器、（１１
）・・・塵埃吸引用電動送風機、（１２）・・・トライ
アック、 （１３）・・・判別手段、記憶手段、制御手段を構成す
るマイクロプロセッサ、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、交流電源に対して互いに直列に接続さ れた塵埃吸引用電動送風機およびトライ アックと、電動送風機の速度を設定する 手動操作可能な速度設定手段と、速度設 定手段の設定位置を検出する検出手段と、 交流電源周波数を判別する判別手段と、 電動送風機の回転速度を交流電源周波数 の相異に対して不変に保つべく、交流電 源周波数および速度設定位置の別に、交 流電源電圧の各半サイクルの開始時点か ら同半サイクルにおけるゲートトリガ信 号供給時点までの時間の値を記憶してい る記憶手段と、記憶手段から上記検出し た速度切替え位置および上記判別した周 波数に対応する時間の値を読み出し、交 流電源電圧の各半サイクルにおいて、当 該時間が経過した時点でゲートトリガ信 号をトライアックに供給する制御手段と を有することを特徴とする電気掃除機。