WO2016171136A1 - 背負い式ブロワ - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a shoulder-type blower that operates by receiving power supply from a battery.
- the air discharge capacity from the blower is determined by the size of the fan and the rotational speed of the motor.
- the shoulder blower includes a plurality of fans each provided with a motor and a plurality of DC power sources that respectively supply power to the fans, and discharges the air from the plurality of fans together. Composed.
- each fan since each fan is supplied with power from multiple DC power supplies, it can be used from the fully charged state of the battery compared to the case where power is supplied to each fan (motor) from one battery.
- the time (so-called runtime) can be lengthened.
- each of the plurality of DC power supplies may be configured to supply power to the corresponding fan via an independent power supply path.
- the reference potentials of various circuits that are used to turn on / off the power supply path from the DC power supply to the corresponding fan (motor) and control the motor current flowing through the path are made to coincide.
- the circuit configuration can be simplified.
- Each DC power supply may be composed of a plurality of batteries.
- the plurality of batteries are preferably connected in series rather than being connected in parallel.
- the drive voltage supplied from the DC power supply to the fan (motor) increases, so that the current flowing through the power supply path can be suppressed and the power loss generated in the power supply path can be reduced. It becomes possible.
- the back blower of one aspect of the present disclosure monitors the states of a plurality of DC power supplies or a plurality of fans, and detects an abnormality in which at least one of the plurality of fans cannot continue to rotate. You may provide the control part which stops rotation of one fan.
- At least one fan is normally operated due to a decrease in the remaining amount of power stored in the DC power supply (hereinafter also simply referred to as remaining capacity) or a failure of at least one fan (motor).
- remaining capacity the remaining amount of power stored in the DC power supply
- the rotation of the motor can be stopped. If the rotation of the motor is stopped in this way, it is possible to prevent the battery constituting the DC power source from being overdischarged or the overcurrent flowing through the motor to cause the motor to burn out.
- control unit may be configured to increase the rotational speed of another fan when the rotation of at least one fan that has detected an abnormality is stopped. If it does in this way, it can control that the discharge amount of the air from a backpack type blower falls.
- control unit controls the rotation speed of the other fans so that the discharge amount from the shoulder blower is the same as that before stopping the rotation of at least one fan that has detected an abnormality. It may be configured.
- control unit may be configured to control power supplied from each DC power source to each fan in accordance with a remaining capacity that represents the remaining power amount stored in each DC power source.
- a remaining capacity that represents the remaining power amount stored in each DC power source.
- a brushless motor that has good durability and can be driven efficiently is preferably used for the motors provided in the plurality of fans.
- it is necessary to detect the rotational position of the motor.
- a sensor is used for this detection, the number of wires connected to the fan increases.
- a sensorless motor that does not include a sensor for detecting the rotational position may be used.
- the rotation position may be detected by a conventionally known sensorless method such as a method of detecting an induced voltage generated by the rotation of the motor.
- each fan may be controlled to rotate at a constant speed by the drive unit. In this way, the motor (and thus the fan) can be rotated at a constant speed, and air can be stably discharged from the blower.
- the motor provided in each fan may be constituted by an outer rotor motor. That is, the outer rotor motor has a larger moment of inertia than the inner rotor motor, and the rotation of the rotor is stable. Therefore, the fan can be stably rotated at a constant speed.
- FIG. 1 It is a block diagram showing the structure of the whole shoulder-type blower of embodiment. It is sectional drawing which looked at the blower main body from the same direction as FIG. It is explanatory drawing which looked at the inside of a blower main body from the left direction of FIG. It is a block diagram showing the circuit structure of the backpack type blower of an embodiment. It is a block diagram showing the circuit structure of the drive controller. It is a flowchart showing the control processing performed with a centralized management controller. It is a block diagram showing the modification of the circuit structure of a drive controller.
- battery pack 52A, 52B ... remaining capacity display, 60A, 60B ... drive controller, 62 ... Inverter circuit, 64 ... Rotational position sensor, 66, 68 ... Temperature sensor, 70 ... Control circuit, 72 ... Rotor position detector 74 ... rotor rotational speed calculating unit, 76 ... PWM generator, 78 ... switching controller, 80 ... state monitoring unit, 82 ... battery state detecting unit.
- the back blower 2 of the present embodiment includes a blower body 6 mounted on the back carrier 4, and air discharged from the blower body 6 to a discharge port 9 at the tip.
- the blower body 6 houses fans 10A and 10B that are introduced from both ends of the central axis A and send out air in the same direction by rotating around the common central axis A. ing.
- the blower body 6 is provided with a pipe mounting portion 7 for collecting the wind from each of the fans 10A and 10B and discharging it to the pipe 8 (see FIG. 3).
- Each of the fans 10A and 10B includes outer rotor type brushless motors (hereinafter simply referred to as motors) 12A and 12B, and is fixed to the rotors of the motors 12A and 12B.
- the motors 12A and 12B have the same structure, and are disposed on the central axis A in the opposite direction so that outside air can be introduced from both ends of the central axis A by the rotation of the fans 10A and 10B. And each motor 12A, 12B rotates to the same direction around the central axis A by being driven so that a rotation direction may become a reverse direction.
- the fans 10A and 10B respectively take in the outside air from both ends of the center axis A by rotating the motors 12A and 12B around the center axis A in the same direction, and use the pipe mounting portion 7 From the same direction.
- the blower body 6 is fixed to the backpack 4 via a vibration absorbing spring 5, and a shoulder pad 4 a and a belt 4 b for the user to put on the shoulder are attached to the backpack 4. .
- the pipe mounting portion 7 is provided so as to be positioned on the right side of the user when the user carries the blower body 6 through the backpack 4.
- the pipe 8 is composed of pipes 8 a to 8 e that are divided into five along the central axis of the pipe 8.
- the pipe 8a can be detachably attached to the pipe mounting portion 7, and is formed in an L shape so that the discharge direction of the air from the blower body 6 can be changed from the lateral direction of the user to the forward direction. Yes.
- the pipe 8b connected to the pipe 8a is formed in a bellows shape so that the direction of the discharge port 9 can be arbitrarily changed.
- the pipe 8c connected to the pipe 8b is a straight pipe, and a handle portion 20 is provided on the outer periphery of the pipe 8c so that the user can grip and adjust the direction of the discharge port 9.
- the handle portion 20 is slidable in the central axis direction of the pipe 8c and can be used by being fixed at an arbitrary position.
- the pipe 8c can be connected to either a straight pipe 8d or a pipe 8e having a small diameter as a discharge port 9 at the tip, and when the pipe 8d is connected to the pipe 8c.
- the pipe 8e can be connected to the tip of the pipe 8d.
- the handle portion 20 is provided with various operation switches so that the user can operate with a finger when the user grips the handle portion 20. That is, in the handle portion 20, a trigger switch (hereinafter referred to as SW) 22 for adjusting the air discharge amount from the blower 2 and a maximum discharge amount that can be adjusted by operating the trigger SW 22 are set. Dial SW24.
- the handle unit 20 is also provided with a lock button 26 for holding the trigger SW 22 at the maximum operation position, a main power SW 28 shown in FIG. 4, and a display unit 30 for displaying an operation state.
- the trigger SW 22, dial SW 24, main power supply SW 28, and display unit 30 are connected to the central management controller 40 fixed to the backpack 4 together with the blower body 6 via the cable 32 and the connector 34 as shown in FIG. It is connected.
- the central management controller 40 is configured by a known microcomputer including a CPU, ROM, RAM, input / output port, and the like.
- the trigger SW 22 includes a main SW 22a that is turned on when operated by the user, and a variable resistor 22b whose resistance value changes according to the amount of operation by the user.
- the centralized management controller 40 applies the power supply voltage Vd to the variable resistor 22b, and takes in the divided voltage by the sliding contact of the variable resistor 22b as a trigger shift command.
- the dial SW 24 is composed of a variable resistor whose resistance value changes according to the rotational position of the dial.
- the centralized management controller 40 applies the power supply voltage Vd to the variable resistor, and takes in the voltage divided by the sliding contact of the variable resistor as a dial shift command. Further, when the main SW 22a of the trigger SW 22 is turned on, the central management controller 40 sets the rotation speed of the fans 10A and 10B (in other words, the motors 12A and 12B).
- This rotational speed setting corresponds to the trigger shift command (that is, the divided voltage) fetched from the variable resistance portion 22b of the trigger SW 22 with the maximum rotation speed corresponding to the dial shift command fetched from the dial SW 24. This is done by multiplying by the ratio.
- the main power SW 28 is a momentary type SW (normally off).
- the internal power circuit is turned on / off (in other words, its own operation / stop). ) Is switched.
- the display unit 30 includes light-emitting diodes (LEDs) DA and DB that are turned on by energization from the central management controller 40 when the central management controller 40 can drive the fans 10A and 10B.
- LEDs light-emitting diodes
- the DC power supplies 50A and 50B used to drive the motors 12A and 12B are configured by two battery packs 50A1 and 50A2 and 50B1 and 50B2 shown in FIGS.
- These two battery packs 50A1, 50A2, and 50B1, 50B2 are connected to the controllers 12A, 60B for driving the motors 12A, 12B, respectively, and are connected in series within the drive controllers 60A, 60B (see FIG. (See FIG. 5).
- the battery packs 50 ⁇ / b> A ⁇ b> 1, 50 ⁇ / b> A ⁇ b> 2, 50 ⁇ / b> B ⁇ b> 1, 50 ⁇ / b> B ⁇ b> 2 are sequentially arranged from the left side to the right side below the blower body 6 when the blower body 6 is viewed from behind the backpack 4.
- the drive controllers 60A and 60B are more in the blower body 6 than the mounting portions of the battery packs 50A1, 50A2, 50B1, and 50B2 (50A2 in the figure). It is arranged on the front side of the backpack 4.
- the drive controller 60 ⁇ / b> A needs to be connected to the battery packs 50 ⁇ / b> A ⁇ b> 1 and 50 ⁇ / b> A ⁇ b> 2, and therefore is disposed on the left side of the blower body 6 when the blower body 6 is viewed from behind the backpack 4. .
- the drive controller 60B is arranged on the right side of the blower body 6 because it is necessary to connect the battery packs 50B1 and 50B2.
- the centralized management controller 40 drives the motors 12A and 12B (and thus the fans 10A and 10B) via the drive controllers 60A and 60B. Therefore, the centralized management controller 40 is connected to the drive controllers 60A and 60B via the cables 42A and 42B and the connectors 44A and 44B.
- the central management controller 40 needs to be connected to the various SWs 22, 24, 28 and the display unit 30 of the handle unit 20 provided in the pipe 8 through the cable 32. For this reason, the centralized management controller 40 is arranged on the right side when the blower body 6 is viewed from the back of the backpack 4 as in the case of the pipe mounting portion 7.
- the central control controller 40 is arranged on the front side of the backpack 4 from the mounting portion of the battery packs 50A1 to 50B2, similarly to the drive controllers 60A and 60B. Further, when the blower body 6 is viewed from the back of the backpack 4, it is arranged further to the right of the drive controller 60B (see FIG. 3).
- the length of the cable 42A for connecting the central management controller 40 and the drive controller 60A can be made longer than the cable 42B for connecting the central management controller 40 and the drive controller 60B.
- the cables 42A and 42B are thus made different in length, thereby suppressing wiring errors caused by making them the same length. That is, the centralized management controller 40 outputs various signals to the drive controllers 60A and 60B via the cables 42A and 42B. Specifically, a main SW signal taken from the trigger SW 22 and the dial SW 24, a speed command for the motors 12A and 12B, and an F / R signal indicating the rotation direction of the motors 12A and 12B are output.
- the centralized management controller 40 reduces the drive permission signal for permitting the motors 12A and 12B to be driven and the remaining capacity of the DC power supplies 50A and 50B from the drive controllers 60A and 60B via the cables 42A and 42B.
- the remaining capacity decrease signal to be expressed is captured.
- the centralized management controller 40 takes in the power supply voltages of the DC power supplies 50A and 50B (voltages at both ends of two batteries connected in series) VbatA and VbatB from the drive controllers 60A and 60B via the cables 42A and 42B.
- the input lines of the power supply voltages VbatA and VbatB of the DC power supplies 50A and 50B from the drive controllers 60A and 60B to the centralized controller 40 are a pair of positive and negative signals connected to the positive and negative sides of the DC power supplies 50A and 50B. Consists of lines.
- the negative signal line is connected to the ground line of the centralized controller 40.
- the negative electrodes of the DC power supplies 50A and 50B are at the same potential via the centralized controller 40.
- the ground lines of the drive controllers 60A and 60B are also connected to the negative side of the corresponding DC power supplies 50A and 50B, the ground lines of the centralized controller 40 and the drive controllers 60A and 60B are the same. It becomes a potential.
- the configuration of the drive controllers 60A and 60B will be described. As shown in FIG. 5, in the drive controllers 60A and 60B, the positive terminals of the battery packs 50A1 and 50B1 are connected to the positive power supply lines for driving the motors 12A and 12B.
- the negative terminals of the battery packs 50A2 and 50B2 are connected to the negative side grind line, and the negative terminals of the battery packs 50A1 and 50B1 and the positive terminals of the battery packs 50A2 and 50B2 are connected within the drive controllers 60A and 60B. Has been.
- the drive controllers 60A and 60B are provided with an inverter circuit 62 and a control circuit 70.
- the inverter circuit 62 receives power from the power supply line and the ground line and supplies current to the phase windings of the motors 12A and 12B.
- the inverter circuit 62 includes three switching elements (so-called high-side switches) Q1, Q2, and Q3 provided between the power supply line and the connection points of the respective phase windings of the motors 12A and 12B.
- the inverter circuit 62 includes three switching elements (so-called low-side switches) Q4, Q5, and Q6 provided between the connection points of the respective phase windings of the motors 12A and 12B and the ground line.
- the control circuit 70 is for controlling the on / off states of the switching elements Q1 to Q6 constituting the inverter circuit 62, and is constituted by a known microcomputer comprising a CPU, a ROM, a RAM, an input / output port and the like. ing.
- the CPU executes various control processes in accordance with the control program stored in the ROM, so that the rotor position detection unit 72, the rotor rotation speed calculation unit 74, the PWM generation unit 76, and the switching control unit 78 are performed. Function.
- the rotor position detector 72 detects the rotational positions (phases) of the motors 12A and 12B based on the detection signals from the rotational position sensors 64 provided in the motors 12A and 12B. Further, the rotor rotation speed calculation unit 74 calculates the rotation speeds of the motors 12A and 12B from the change in the rotation position detected by the rotor position detection unit 72.
- the PWM generation unit 76 causes the motors 12A and 12B to rotate at a speed corresponding to the speed command based on the speed command signal input from the centralized controller 40 and the rotation speed calculated by the rotor rotation speed calculation unit 74.
- a gate drive signal (PWM signal) necessary for driving is generated. Note that PWM represents pulse width modulation.
- the switching control unit 78 controls the switching elements Q1 to Q6 of the inverter circuit 62 based on the PWM signal generated by the PWM generation unit 76.
- the motors 12A and 12B are driven.
- the switching control unit 78 controls each of the switching elements Q1 to Q6 so that the rotation directions of the motors 12A and 12B are in the forward direction or the reverse direction in accordance with the F / R signal input from the centralized management controller 40. .
- a state monitoring unit 80 is provided in the drive controllers 60A and 60B.
- the state monitoring unit 80 includes detection signals from the battery state detection units 82 and 84, the temperature sensors 68 that detect the temperatures of the drive controllers 60A and 60B themselves, the temperature sensors 66 that detect the temperatures of the motors 12A and 12B, and the like. To monitor these conditions.
- the battery state detectors 82 and 84 detect the temperature, remaining capacity, and the like of the battery packs 50A1 and 50A2 or 50B1 and 50B2.
- the state monitoring unit 80 determines from the monitoring result that the motors 12A and 12B can be driven normally, the state monitoring unit 80 outputs a drive permission signal to the centralized management controller 40, and otherwise stops outputting the drive permission signal. To do.
- the state monitoring unit 80 determines that the remaining capacity of the battery packs 50A1, 50A2 or 50B1, 50B2 is decreased, the state monitoring unit 80 outputs a remaining capacity decrease signal to the centralized management controller 40. Further, the remaining capacity display section 52A or 52B shown in FIG. 4 is connected to the state monitoring section 80, and the state monitoring section 80 includes first and second battery capacities 50A1, 50A2, 50B1, and 50B2 that indicate the remaining capacity. 2 Outputs the remaining capacity display signal to the remaining capacity display section 52A or 52B.
- the remaining capacity display sections 52A and 52B display the remaining capacity of the battery pack 50A1, 50A2 or 50B1, 50B2, and the user confirms the remaining capacity of the battery pack 50A1, 50A2, 50B1, 50B2 from the display. become able to.
- the remaining capacity display sections 52A and 52B are provided in the blower body 6. As described above, in the blower 2 of the present embodiment, when the trigger SW 22 provided in the handle portion 20 is operated and the main SW 22a is turned on, the central management controller 40 operates the fans 10A and 10B (in other words, the motor 12A, 12B) is set.
- the centralized management controller 40 outputs a speed command signal corresponding to the set rotation speed to the drive controllers 60A and 60B, thereby discharging the motors 12A and 12B (and fans 10A and 10B). Rotate in the direction of
- the drive control of the motors 12A and 12B by the central management controller 40 is executed according to the procedure shown in FIG. As shown in FIG. 6, when driving the motors 12A and 12B, the centralized management controller 40 first captures drive permission signals from the drive controllers 60A and 60B of the motors 12A and 12B in S110.
- next S120 it is determined whether or not the drive of the motor 12A is permitted based on the drive permission signal from the drive controller 60A. If the drive is permitted, the process proceeds to S130 and the drive must be permitted. If so, the process proceeds to S250.
- the rotational speed of the motors 12A and 12B is set based on the trigger shift command from the trigger SW22 and the dial shift command from the dial SW24. Set to rotation speed.
- the rotational speed of the motor 12A is set to an addition value obtained by adding the command rotational speeds set for the motors 12A and 12B.
- the process proceeds to S200.
- the rotational speed of the motor 12B at this time is “0”.
- the maximum rotation speed used in S200 is not the rotation speed set via the dial SW 24 but the maximum rotation speed permitted to be driven by the specifications of the motor 12A.
- the rotational speed of the motor 12A is set to the maximum rotational speed in S205, and then the process proceeds to S210.
- a speed command signal corresponding to the rotational speed set in the processing of S190 to S205 is output to the drive controller 60A.
- the motor 12A rotates at a constant speed at a rotational speed obtained by adding the command rotational speed of the motor 12A and the command rotational speed of the motor 12B set via the trigger SW22 and the dial SW24.
- the light emitting diode DA of the display unit 30 is turned on.
- the light emitting diode DB of the display unit 30 is turned off, and the process proceeds to S110.
- the user can detect that there is currently an abnormality in the drive system of the fan 10B and only one fan 10A is rotating.
- the centralized management controller 40 detects that fact by a remaining capacity decrease signal, and the light emitting diode DB of the display unit 30. Blinks.
- the user can also detect a decrease in the remaining capacity of the battery packs 50B1 and 50B2 by checking the display unit 30.
- S250 as in S130, it is determined whether or not the drive of the motor 12B is permitted based on the drive permission signal from the drive controller 60B. If the drive is permitted, the process proceeds to S260.
- the maximum rotation speed used in S270 is the maximum rotation speed permitted to be driven by the specifications of the motor 12B, as in S200.
- the rotational speed of the motor 12B is set to the maximum rotational speed in S275, and then the process proceeds to S280.
- the drive of the motor 12A is stopped by stopping the output of the speed command signal to the drive controller 60A or by outputting the speed command signal of “rotation speed: 0” to the drive controller 60A.
- a speed command signal corresponding to the rotational speed set in the processing of S260 to S275 is output to the drive controller 60B.
- the motor 12B rotates at a constant speed at a rotation speed obtained by adding the command rotation speed of the motor 12A and the command rotation speed of the motor 12B set via the trigger SW22 and the dial SW24.
- the light emitting diode DA of the display unit 30 is turned off, and in the subsequent S310, the light emitting diode DB of the display unit 30 is turned on, and the process proceeds to S110.
- the user can detect that there is currently an abnormality in the drive system of the fan 10A and only one fan 10B is rotating.
- the centralized controller 40 detects that by the remaining capacity decrease signal, and the light emitting diode DA of the display unit 30. Blinks.
- the user can also detect a decrease in the remaining capacity of the battery packs 50A1 and 50A2 by checking the display unit 30.
- the drive of the motor 12A and the motor 12B is both prohibited, so in S320 and S330, the motors 12A and 12B are driven. Stop driving.
- the blower 2 of this embodiment includes a pair of fans 10A and 10B. Then, the drive controllers 60A and 60B provided for the fans 10A and 10B receive power supply from the dedicated DC power supplies 50A and 50B, respectively, and drive the motors 12A and 12B of the fans 10A and 10B.
- the air (wind) discharged from the discharge port 9 of the pipe 8 is generated by the rotation of the two fans 10A and 10B, and discharges air compared to a blower having only one fan and one motor. Capability can be increased. Moreover, if the discharge capacity is the same, the generation of noise can be suppressed.
- the power consumption of the batteries constituting the DC power supplies 50A and 50B can be suppressed. For this reason, the usable time (so-called runtime) from the fully charged state of the battery can be lengthened.
- the DC power supplies 50A and 50B are connected to the drive controllers 60A and 60B, respectively, and the drive controllers 60A and 60B individually drive the motors 12A and 12B.
- the drive controller stops the output of the drive permission signal and notifies the centralized management controller 40 to that effect.
- the centralized management controller 40 sets the rotational speed of the motor that can be normally driven to twice the normal speed with the preset maximum rotational speed as an upper limit.
- the central management controller 40 receives power supply voltages from the positive and negative sides of the DC power supplies 50A and 50B via the drive controllers 60A and 60B, and the negative side of the DC power supplies 50A and 50B is connected to the central management controller. Connected to 40 ground lines.
- the ground lines of the centralized management controller 40 and the drive controllers 60A and 60B and the negative electrodes of the DC power supplies 50A and 50B can all be set to the same potential. Therefore, when the central management controller 40 drives the motors 12A and 12B via the drive controllers 60A and 60B, the reference potentials of the control system can be matched, and the design work when constructing the control system Can be made easier.
- the state monitoring unit 80 and the centralized management controller 40 in the drive controllers 60A and 60B correspond to the control unit described above, and the inverter circuit 62 and the control circuit 70 in the drive controllers 60A and 60B. Corresponds to the drive unit described above.
- the shoulder type blower of this indication is not limited to the above-mentioned embodiment, but can take various modes.
- the rotational position sensor 64 is provided in the motors 12A and 12B, and the rotor position detection unit 72 is based on the detection signal from the rotational position sensor 64 and the rotational positions of the motors 12A and 12B. It has been described as detecting (phase).
- the motors 12A and 12B may be sensorless motors in which the rotational position sensor 64 is not provided.
- the rotor position detector 72 detects the rotational position based on the induced voltage generated in the energization path from the inverter circuit 62 to the motors 12A and 12B.
- the centralized management controller 40 controls the rotational speeds of the motors 12A and 12B to the command rotational speed set via the trigger SW22 and the dial SW24. Explained as what to do.
- the state monitoring unit 80 of the drive controllers 60A and 60B may notify the central management controller 40 of the remaining capacity of the DC power supplies 50A and 50B. Then, in the process of S140, the centralized controller 40 sets the command rotation speed for each of the motors 12A and 12B according to the notified difference (ratio, etc.) of the remaining capacity.
- the time required for the remaining capacity of the DC power supplies 50A, 50B to reach the threshold value for determining the motor drive matches the power supplied from the DC power supplies 50A, 50B to the motors 12A, 12B. It is controlled like this.
- direct-current power supply 50A, 50B demonstrated as what is used for every motor 12A, 12B.
- the DC power supply may be used for driving other motors.
- the DC power supplies 50A and 50B or the battery packs 50A1 to 50B2 constituting the DC power supplies 50A and 50B2 are switched by the central control controller 40 or the drive controllers 60A and 60B, thereby driving the other motors 12B and 12A. You may make it use for.
- each DC power supply 50A, 50B has been described as being configured by connecting two battery packs 50A1, 50A2 or 50B1, 50B2 in series.
- each DC power supply 50A, 50B may be constituted by one battery pack or may be constituted by three or more battery packs.
- the DC power supplies 50A and 50B are configured by a plurality of battery packs, the battery packs are not necessarily connected in series, and may be connected in parallel.
- the motors 12A and 12B that rotate the fans 10A and 10B are described as outer rotor type brushless motors.
- the motors 12A and 12B do not necessarily need to be configured in this manner, and may be any motor that can rotationally drive the fans 10A and 10B.
- the fans 10A and 10B are described as being arranged in parallel so that the central axes coincide with each other and introducing outside air from both sides thereof.
- the fans are not necessarily arranged in this way. .
- position a fan so that the introduction direction of external air may turn into the same direction (for example, back of a user).
- the number of fans need not be two, but may be three or more.
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Abstract
背負い式ブロワは、モータ12A、12Bを備えた1つのファンと、各ファンのモータに個々に電力供給を行うための直流電源50A、50Bとを備え、各ファンからの風を合わせて吐出するよう構成される。各モータは、それぞれ、専用の駆動用コントローラ60A、60Bにて駆動され、集中管理コントローラ40は、ハンドル部20に設けられた各種スイッチ22、24からの指令に従い、各モータの回転速度を設定し、駆動用コントローラに速度指令を出力する。
Description
本国際出願は、2015年4月20日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第2015-085922号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第2015-085922号の全内容を参照により本国際出願に援用する。
本開示は、バッテリから電力供給を受けて動作する背負い式ブロワに関する。
従来、モータにより回転駆動されるファンと、このファンに電力供給を行うバッテリとを、背負子に搭載し、背負子を介して使用者が背負って使用できるように構成された背負い式ブロワが知られている(例えば、特許文献1参照)。
上記従来の背負い式ブロワにおいては、背負子に、モータ及びファンが一組搭載されることから、ブロワからの空気の吐出能力は、ファンの大きさとモータの回転速度にて決定される。
このため、吐出能力を高めるには、ファンを大きくするか、モータの回転速度を高める必要がある。しかし、このような方法で吐出能力を高めると、ブロワが大型化するだけでなく、動作時に発生する騒音が大きくなるため、使い勝手が悪いという問題があった。
本開示の一局面は、背負い式ブロワにおいて、動作時に発生する騒音を抑制しつつ、空気の吐出能力を高めることが好ましい。
本開示の一局面の背負い式ブロワにおいては、モータをそれぞれ備えた複数のファンと、各ファンにそれぞれ電力供給を行う複数の直流電源とを備え、複数のファンからの風を合わせて吐出するよう構成される。
このため、複数のファンによって、各ファンの回転速度(換言すればモータの回転速度)を増大させることなく、ブロワからの空気の吐出能力を増大させることができるようになり、延いては、騒音の発生を抑制できる。
また、各ファンには複数の直流電源からそれぞれ電力供給がなされるので、1つのバッテリから各ファン(モータ)に電力供給を行うようにした場合に比べて、バッテリの満充電状態からの使用可能時間(所謂ランタイム)を長くすることができる。
よって、本開示の背負い式ブロワにおいては、従来のものに比べて使い勝手を向上できる。
ここで、複数の直流電源は、それぞれ、独立した給電経路を介して、対応するファンに電力供給するよう構成されていてもよい。
ここで、複数の直流電源は、それぞれ、独立した給電経路を介して、対応するファンに電力供給するよう構成されていてもよい。
このようにすれば、複数の直流電源間で出力電圧のばらつきがある場合に、ファンへの給電経路を介して、直流電源間で電流の流れ込みが発生するのを抑制できる。
さらに、例えば、複数のファンの1つが高温等の異常状態となり、そのファンの駆動を停止したとしても、他のファンは正常に駆動することが可能となり、ブロワとして機能しなくなるのを抑制できる。
さらに、例えば、複数のファンの1つが高温等の異常状態となり、そのファンの駆動を停止したとしても、他のファンは正常に駆動することが可能となり、ブロワとして機能しなくなるのを抑制できる。
また、複数の直流電源の負極は、同電位となるように構成してもよい。
このようにすれば、直流電源から対応するファン(モータ)への給電経路を導通・遮断したり、その経路を流れるモータ電流を制御したりするのに用いられる、各種回路の基準電位を一致させることができ、その回路構成を簡素化できるようになる。
このようにすれば、直流電源から対応するファン(モータ)への給電経路を導通・遮断したり、その経路を流れるモータ電流を制御したりするのに用いられる、各種回路の基準電位を一致させることができ、その回路構成を簡素化できるようになる。
また、各直流電源は、それぞれ、複数のバッテリにて構成されていてもよい。
そして、この場合、複数のバッテリは、並列接続するよりも、直列接続する方がよい。
つまり、複数のバッテリを直列接続すれば、直流電源からファン(モータ)に供給される駆動電圧が高くなるので、その給電経路に流れる電流を抑えて、給電経路で生じる電力損失を低減することが可能となる。
そして、この場合、複数のバッテリは、並列接続するよりも、直列接続する方がよい。
つまり、複数のバッテリを直列接続すれば、直流電源からファン(モータ)に供給される駆動電圧が高くなるので、その給電経路に流れる電流を抑えて、給電経路で生じる電力損失を低減することが可能となる。
また、本開示の一局面の背負い式ブロワには、複数の直流電源又は複数のファンの状態を監視し、複数のファンのうち少なくとも一つのファンの回転を継続できない異常を検出すると、当該少なくとも一つのファンの回転を停止させる、制御部を設けてもよい。
このようにすれば、直流電源に蓄積されている残りの電力量(以下、単に残容量ともいう)の低下、或いは、少なくとも一つのファン(モータ)の故障等によって、少なくとも一つのファンを正常に駆動できなくなったときに、モータの回転を停止させることができる。そして、このようにモータの回転を停止させれば、直流電源を構成しているバッテリを過放電させてしまうとか、モータに過電流が流れてモータを焼損させてしまうといったことを抑制できる。
また、制御部は、異常を検出した少なくとも一つのファンの回転を停止させると、他のファンの回転数を上昇させるよう構成されていてもよい。このようにすれば、背負い式ブロワからの空気の吐出量が低下するのを抑制できる。
なお、この場合、制御部は、当該背負い式ブロワからの吐出量が、異常を検出した少なくとも一つのファンの回転を停止させる前と同じになるよう、他のファンの回転数を制御するように構成されていてもよい。
また、制御部は、各直流電源に蓄積されている残りの電力量を表す残容量に応じて、各直流電源から各ファンへの供給電力を制御するよう構成されていてもよい。
このようにすれば、例えば、背負い式ブロワに直流電源及びファンがそれぞれ2つ搭載されていて2つの直流電源の残容量の比が1対2である場合に、各直流電源から電力供給を受ける2つのファンへの供給電力の比も1対2となるように制御することが可能となる。従って、この場合、各直流電源の電力を効率よく使用することが可能となる。
このようにすれば、例えば、背負い式ブロワに直流電源及びファンがそれぞれ2つ搭載されていて2つの直流電源の残容量の比が1対2である場合に、各直流電源から電力供給を受ける2つのファンへの供給電力の比も1対2となるように制御することが可能となる。従って、この場合、各直流電源の電力を効率よく使用することが可能となる。
次に、複数のファンに設けるモータには、耐久性が良く、効率よく駆動することのできる、ブラシレスモータを使用するとよい。
ところで、ブラシレスモータを駆動するには、モータの回転位置を検出する必要があるが、この検出にセンサを利用するようにすると、ファンに接続する配線の数が増加する。
ところで、ブラシレスモータを駆動するには、モータの回転位置を検出する必要があるが、この検出にセンサを利用するようにすると、ファンに接続する配線の数が増加する。
このため、各ファンにブラシレスモータを設ける場合には、回転位置検出用のセンサを備えていないセンサレスモータを用いるようにしてもよい。なおこの場合、回転位置は、モータの回転により発生する誘起電圧を検出する方法等、従来から知られているセンサレス方式で検出するようにすればよい。
また、各ファンに設けられたモータは、駆動部にて定回転制御するようにするとよい。このようにすれば、モータ(延いてはファン)を一定速度で回転させることができ、ブロワから空気を安定して吐出させることができるようになる。
また、このようにブロワからの空気の吐出量を安定化させるためには、各ファンに設けられるモータを、アウターロータモータにて構成するとよい。つまり、アウターロータモータは、インナーロータモータに比べ、慣性モーメントが大きく、ロータの回転が安定するので、ファンを一定速度で安定して回転させることが可能となる。
2…ブロワ、4…背負子、6…ブロワ本体、7…パイプ取付部、8,8a~8e…パイプ、9…吐出口、10A,10B…ファン、12A,12B…モータ、20…ハンドル部、22…トリガSW、22a…メインSW、22b…可変抵抗部、24…ダイヤルSW、26…ロックボタン、28…主電源SW、30…表示部、DA、DB…発光ダイオード、32,42A,42B…ケーブル、34,44A,44B…コネクタ、40…集中管理コントローラ、50A,50B…直流電源、50A1,50A2,50B1,50B2…バッテリパック、52A,52B…残容量表示部、60A,60B…駆動用コントローラ、62…インバータ回路、64…回転位置センサ、66,68…温度センサ、70…制御回路、72…ロータ位置検出部、74…ロータ回転速度演算部、76…PWM生成部、78…スイッチング制御部、80…状態監視部、82,84…バッテリ状態検出部。
以下に本開示の実施形態を図面と共に説明する。
図1に示すように、本実施形態の背負い式ブロワ(以下単にブロワともいう)2は、背負子4に搭載されたブロワ本体6と、ブロワ本体6から吐出される空気を先端の吐出口9まで導き、吐出口9から排出するパイプ8と、を備える。
図1に示すように、本実施形態の背負い式ブロワ(以下単にブロワともいう)2は、背負子4に搭載されたブロワ本体6と、ブロワ本体6から吐出される空気を先端の吐出口9まで導き、吐出口9から排出するパイプ8と、を備える。
図2に示すように、ブロワ本体6には、共通の中心軸A周りに回転することで、中心軸Aの両端側から導入して、空気を同一方向に送出するファン10A、10Bが収納されている。
そして、ブロワ本体6には、各ファン10A、10Bからの風を集めてパイプ8に吐出するためのパイプ取付部7が設けられている(図3参照)。
各ファン10A、10Bは、それぞれ、アウタロータ型のブラシレスモータ(以下単にモータという)12A、12Bを備え、そのモータ12A、12Bのロータに固定されている。
各ファン10A、10Bは、それぞれ、アウタロータ型のブラシレスモータ(以下単にモータという)12A、12Bを備え、そのモータ12A、12Bのロータに固定されている。
モータ12A、12Bは、同一構造であり、ファン10A、10Bの回転により中心軸Aの両端側から外気を導入できるように、中心軸A上に逆向きに配置されている。そして、各モータ12A、12Bは、回転方向が逆方向となるよう駆動されることで、中心軸A周りに同一方向に回転する。
また、ファン10A、10Bは、それぞれ、各モータ12A、12Bが中心軸A周りに同一方向に回転することで、中心軸Aの両端側から外気を取り込み、その取り込んだ空気を、パイプ取付部7から同一方向に吐出する。
また、ブロワ本体6は、背負子4に対し、振動吸収用のバネ5を介して固定されており、背負子4には、使用者が肩にかけるための肩パッド4a及びベルト4bが取り付けられている。
また、ブロワ本体6において、パイプ取付部7は、使用者が背負子4を介してブロワ本体6を背負った際に使用者の右側に位置するように設けられている。
次に、パイプ8は、パイプ8の中心軸に沿って5つに分割されたパイプ8a~8eにて構成されている。
次に、パイプ8は、パイプ8の中心軸に沿って5つに分割されたパイプ8a~8eにて構成されている。
このうち、パイプ8aは、パイプ取付部7に着脱自在に装着可能であり、ブロワ本体6からの空気の吐出方向を使用者の横方向から前方向に変更できるよう、L字型に形成されている。
また、パイプ8aに連結されるパイプ8bは、吐出口9の向きを任意に変更できるように蛇腹状に形成されている。
また、パイプ8bに連結されるパイプ8cは、直線型のパイプであり、その外周には、使用者が把持して吐出口9の向きを調整できるように、ハンドル部20が設けられている。なお、ハンドル部20は、パイプ8cの中心軸方向にスライド可能であり、任意の位置に固定して使用できる。
また、パイプ8bに連結されるパイプ8cは、直線型のパイプであり、その外周には、使用者が把持して吐出口9の向きを調整できるように、ハンドル部20が設けられている。なお、ハンドル部20は、パイプ8cの中心軸方向にスライド可能であり、任意の位置に固定して使用できる。
また、パイプ8cには、直線型のパイプ8dと、先端が吐出口9として小径に形成されたパイプ8eとの何れかを連結できるようになっており、パイプ8cにパイプ8dを連結した際には、パイプ8dの先端に、パイプ8eを連結可能である。
次に、ハンドル部20には、使用者が把持した際に、指で操作できるように各種操作スイッチが設けられている。
すなわち、ハンドル部20には、ブロワ2からの空気の吐出量を調整するためのトリガスイッチ(以下スイッチをSWと記載する)22と、トリガSW22の操作によって調整可能な最大吐出量を設定するためのダイヤルSW24と、が設けられている。また、ハンドル部20には、トリガSW22を最大操作位置で保持するためのロックボタン26や、図4に示す主電源SW28、動作状態表示用の表示部30、も設けられている。
すなわち、ハンドル部20には、ブロワ2からの空気の吐出量を調整するためのトリガスイッチ(以下スイッチをSWと記載する)22と、トリガSW22の操作によって調整可能な最大吐出量を設定するためのダイヤルSW24と、が設けられている。また、ハンドル部20には、トリガSW22を最大操作位置で保持するためのロックボタン26や、図4に示す主電源SW28、動作状態表示用の表示部30、も設けられている。
そして、トリガSW22、ダイヤルSW24、主電源SW28、及び、表示部30は、図4に示すように、ケーブル32及びコネクタ34を介して、ブロワ本体6と共に背負子4に固定された集中管理コントローラ40に接続されている。
なお、集中管理コントローラ40は、CPU、ROM、RAM、入出力ポート等からなる周知のマイクロコンピュータにて構成されている。
また、トリガSW22は、使用者により操作されるとオン状態となるメインSW22aと、使用者による操作量に応じて抵抗値が変化する可変抵抗部22bとを備える。
また、トリガSW22は、使用者により操作されるとオン状態となるメインSW22aと、使用者による操作量に応じて抵抗値が変化する可変抵抗部22bとを備える。
そして、集中管理コントローラ40は、可変抵抗部22bに電源電圧Vdを印加して、可変抵抗部22bの摺動接点による分圧電圧を、トリガ変速指令として取り込む。
また、ダイヤルSW24は、ダイヤルの回転位置に応じて抵抗値が変化する可変抵抗にて構成されている。
また、ダイヤルSW24は、ダイヤルの回転位置に応じて抵抗値が変化する可変抵抗にて構成されている。
そして、集中管理コントローラ40は、その可変抵抗に電源電圧Vdを印加して、可変抵抗の摺動接点による分圧電圧を、ダイヤル変速指令として取り込む。
また、集中管理コントローラ40は、トリガSW22のメインSW22aがオン状態となると、ファン10A、10B(換言すればモータ12A、12B)の回転速度を設定する。
また、集中管理コントローラ40は、トリガSW22のメインSW22aがオン状態となると、ファン10A、10B(換言すればモータ12A、12B)の回転速度を設定する。
なお、この回転速度の設定は、ダイヤルSW24から取り込んだダイヤル変速指令に対応した回転速度を最大回転速度として、トリガSW22の可変抵抗部22bから取り込んだトリガ変速指令(つまり分圧電圧)に対応した比率を乗じることにより行われる。
また、主電源SW28は、モメンタリ型のSW(ノーマリオフ)であり、使用者の操作により主電源SW28がオンされることで、内部の電源回路のオン・オフ状態(換言すれば自身の動作・停止)が切り替えられる。
また、各種SW22、24、28が一定時間操作されない場合、集中管理コントローラ40は自動的に内部の電源回路をオフ状態にする。
表示部30は、集中管理コントローラ40が各ファン10A、10Bを駆動可能であるとき、集中管理コントローラ40からの通電により、それぞれ点灯される発光ダイオード(LED)DA、DBを備える。
表示部30は、集中管理コントローラ40が各ファン10A、10Bを駆動可能であるとき、集中管理コントローラ40からの通電により、それぞれ点灯される発光ダイオード(LED)DA、DBを備える。
次に、モータ12A、12Bを駆動するのに用いられる直流電源50A、50Bは、それぞれ、図3、図4に示す2つのバッテリパック50A1、50A2、及び、50B1、50B2にて構成されている。
これら2つのバッテリパック50A1、50A2、及び、50B1、50B2は、それぞれ、モータ12A、12B駆動用のコントローラ60A、60Bに接続されており、各駆動用コントローラ60A、60B内部で直列接続されている(図5参照)。
なお、図3に示すように、各バッテリパック50A1、50A2、50B1、50B2は、ブロワ本体6を背負子4の後方から見たとき、ブロワ本体6の下方で左側から右側へと順に配置される。
また、図2に示すように、駆動用コントローラ60A、60B(図では60Aを示す)は、ブロワ本体6において、バッテリパック50A1、50A2、50B1、50B2(図では50A2を示す)の装着部よりも背負子4の前方側に配置されている。
そして、図3に示すように、駆動用コントローラ60Aは、バッテリパック50A1、50A2を接続する必要があるため、ブロワ本体6を背負子4の後方から見たとき、ブロワ本体6の左側に配置される。同様に、駆動用コントローラ60Bは、バッテリパック50B1、50B2を接続する必要があるため、ブロワ本体6の右側に配置される。
また、集中管理コントローラ40は、駆動用コントローラ60A、60Bを介して、モータ12A、12B(延いてはファン10A、10B)を駆動する。このため、集中管理コントローラ40は、各駆動用コントローラ60A、60Bに、ケーブル42A、42B及びコネクタ44A及び44Bを介して接続される。
また、集中管理コントローラ40は、ケーブル32を介して、パイプ8に設けられたハンドル部20の各種SW22、24、28及び表示部30に接続する必要がある。このため、集中管理コントローラ40は、パイプ取付部7と同様、ブロワ本体6を背負子4の後方から見たとき、右側に配置される。
具体的には、集中管理コントローラ40は、駆動用コントローラ60A、60Bと同様、バッテリパック50A1~50B2の装着部よりも背負子4の前方側に配置される。またブロワ本体6を背負子4の後方から見たとき、駆動用コントローラ60Bよりも更に右側に配置される(図3参照)。
この結果、集中管理コントローラ40と駆動用コントローラ60Aとを接続するケーブル42Aの長さを、集中管理コントローラ40と駆動用コントローラ60Bとを接続するケーブル42Bよりも長くすることができる。
そして、本実施形態では、このようにケーブル42A、42Bの長さを異なる長さにすることで、これらを同一の長さにすることによって生じる配線ミスを抑制している。
つまり、集中管理コントローラ40は、ケーブル42A、42Bを介して、駆動用コントローラ60A、60Bに各種信号を出力する。具体的には、トリガSW22及びダイヤルSW24から取り込んだメインSW信号、モータ12A、12Bの速度指令、モータ12A、12Bの回転方向を表すF/R信号をそれぞれ出力する。
つまり、集中管理コントローラ40は、ケーブル42A、42Bを介して、駆動用コントローラ60A、60Bに各種信号を出力する。具体的には、トリガSW22及びダイヤルSW24から取り込んだメインSW信号、モータ12A、12Bの速度指令、モータ12A、12Bの回転方向を表すF/R信号をそれぞれ出力する。
また、集中管理コントローラ40は、ケーブル42A、42Bを介して、駆動用コントローラ60A、60Bから、モータ12A、12Bの駆動を許可する駆動許可信号、及び、直流電源50A、50Bの残容量の低下を表す残容量低下信号を取り込む。
また、集中管理コントローラ40は、ケーブル42A、42Bを介して、駆動用コントローラ60A、60Bから、直流電源50A、50Bの電源電圧(直列接続された2つのバッテリの両端電圧)VbatA、VbatBを取り込む。
このため、ケーブル42A、42Bを介して、駆動用コントローラ60A、60Bが逆に接続されると、例えば、F/R信号が空気の吐出方向とは逆方向(つまり吸入方向)に回転させる指令信号になる、といった問題が生じる。
これに対し、本実施形態のように、集中管理コントローラ40を上記のように配置して、駆動用コントローラ60A、60Bとの間のケーブル42A、42Bの長さを異なる長さに設定すれば、こうした配線ミスにより生じる問題を抑制できる。
なお、駆動用コントローラ60A、60Bから集中管理コントローラ40への直流電源50A、50Bの電源電圧VbatA、VbatBの入力ラインは、直流電源50A、50Bの正極側及び負極側に接続された正負一対の信号線にて構成される。そして、負極側の信号線は、集中管理コントローラ40のグランドラインに接続されている。
従って、直流電源50A、50Bの負極側は、集中管理コントローラ40を介して同電位となる。また、後述するが、駆動用コントローラ60A、60Bのグランドラインも、対応する直流電源50A、50Bの負極側に接続されているので、集中管理コントローラ40及び駆動用コントローラ60A、60Bのグランドラインも同電位となる。
次に、駆動用コントローラ60A、60Bの構成を説明する。
図5に示すように、駆動用コントローラ60A、60Bにおいて、モータ12A、12B駆動用の正極側の電源ラインには、バッテリパック50A1、50B1の正極端子が接続されている。
図5に示すように、駆動用コントローラ60A、60Bにおいて、モータ12A、12B駆動用の正極側の電源ラインには、バッテリパック50A1、50B1の正極端子が接続されている。
また、負極側のグラインドラインには、バッテリパック50A2、50B2の負極端子が接続され、バッテリパック50A1、50B1の負極端子とバッテリパック50A2、50B2の正極端子は、駆動用コントローラ60A、60B内で接続されている。
駆動用コントローラ60A、60Bには、インバータ回路62と、制御回路70と、が備えられている。
インバータ回路62は、電源ライン及びグランドラインから電源供給を受けて、モータ12A、12Bの各相巻線へ通電するためのものである。
インバータ回路62は、電源ライン及びグランドラインから電源供給を受けて、モータ12A、12Bの各相巻線へ通電するためのものである。
このため、インバータ回路62は、電源ラインとモータ12A、12Bの各相巻線の接続点と間に設けられた3つのスイッチング素子(所謂ハイサイドスイッチ)Q1、Q2、Q3を備える。
また、インバータ回路62は、モータ12A、12Bの各相巻線の接続点とグランドラインとの間に設けられた3つのスイッチング素子(所謂ローサイドスイッチ)Q4、Q5、Q6を備える。
制御回路70は、インバータ回路62を構成するスイッチング素子Q1~Q6のオン・オフ状態を制御するためのものであり、CPU、ROM、RAM、入出力ポート等からなる周知のマイクロコンピュータにて構成されている。
そして、制御回路70においては、CPUがROMに記憶された制御プログラムに従い各種制御処理を実行することにより、ロータ位置検出部72、ロータ回転速度演算部74、PWM生成部76、スイッチング制御部78として機能する。
ここで、ロータ位置検出部72は、モータ12A、12Bに設けられた回転位置センサ64からの検出信号に基づき、モータ12A、12Bの回転位置(位相)を検出する。
また、ロータ回転速度演算部74は、ロータ位置検出部72により検出される回転位置の変化から、モータ12A、12Bの回転速度を算出する。
また、ロータ回転速度演算部74は、ロータ位置検出部72により検出される回転位置の変化から、モータ12A、12Bの回転速度を算出する。
また、PWM生成部76は、集中管理コントローラ40から入力される速度指令信号と、ロータ回転速度演算部74にて算出された回転速度とに基づき、モータ12A、12Bを速度指令に対応した回転速度で駆動するのに必要なゲート駆動信号(PWM信号)を生成する。なお、PWMは、パルス幅変調を表す。
また、スイッチング制御部78は、集中管理コントローラ40からメインSW信号が入力されているとき、PWM生成部76にて生成されたPWM信号に基づき、インバータ回路62の各スイッチング素子Q1~Q6を制御することで、モータ12A、12Bを駆動する。
なお、スイッチング制御部78は、集中管理コントローラ40から入力されるF/R信号に応じて、モータ12A、12Bの回転方向が正方向又は逆方向になるよう、各スイッチング素子Q1~Q6を制御する。
また、駆動用コントローラ60A、60Bには、状態監視部80が設けられている。
状態監視部80は、バッテリ状態検出部82、84、駆動用コントローラ60A、60B自身の温度を検出する温度センサ68、及び、モータ12A、12Bの温度を検出する温度センサ66、等からの検出信号に基づき、これらの状態を監視するためのものである。なお、バッテリ状態検出部82、84は、バッテリパック50A1、50A2又は50B1、50B2の温度や残容量等を検出する。
状態監視部80は、バッテリ状態検出部82、84、駆動用コントローラ60A、60B自身の温度を検出する温度センサ68、及び、モータ12A、12Bの温度を検出する温度センサ66、等からの検出信号に基づき、これらの状態を監視するためのものである。なお、バッテリ状態検出部82、84は、バッテリパック50A1、50A2又は50B1、50B2の温度や残容量等を検出する。
そして、状態監視部80は、その監視結果から、モータ12A、12Bを正常に駆動できると判定すると、集中管理コントローラ40に駆動許可信号を出力し、そうでなければ、駆動許可信号の出力を停止する。
また、状態監視部80は、バッテリパック50A1、50A2又は50B1、50B2の残容量の低下を判定すると、集中管理コントローラ40に残容量低下信号を出力する。
また、状態監視部80には、図4に示す残容量表示部52A又は52Bが接続されており、状態監視部80は、バッテリパック50A1、50A2又は50B1、50B2の残容量を表す第1、第2残容量表示信号を、残容量表示部52A又は52Bに出力する。
また、状態監視部80には、図4に示す残容量表示部52A又は52Bが接続されており、状態監視部80は、バッテリパック50A1、50A2又は50B1、50B2の残容量を表す第1、第2残容量表示信号を、残容量表示部52A又は52Bに出力する。
この結果、残容量表示部52A、52Bには、バッテリパック50A1、50A2或いは50B1、50B2の残容量が表示され、使用者は、その表示からバッテリパック50A1、50A2、50B1、50B2の残容量を確認できるようになる。
なお、残容量表示部52A、52Bは、ブロワ本体6に設けられる。
上記のように、本実施形態のブロワ2においては、ハンドル部20に設けられたトリガSW22が操作されてメインSW22aがオン状態となると、集中管理コントローラ40が、ファン10A、10B(換言すればモータ12A、12B)の回転速度を設定する。
上記のように、本実施形態のブロワ2においては、ハンドル部20に設けられたトリガSW22が操作されてメインSW22aがオン状態となると、集中管理コントローラ40が、ファン10A、10B(換言すればモータ12A、12B)の回転速度を設定する。
そして、集中管理コントローラ40は、その設定した回転速度に対応した速度指令信号を駆動用コントローラ60A、60Bに出力することで、モータ12A、12B(延いてはファン10A、10B)を、空気を吐出する方向に回転駆動させる。
この集中管理コントローラ40によるモータ12A、12Bの駆動制御は、図6に示す手順で実行される。
図6に示すように、モータ12A、12Bを駆動制御するに当たって、集中管理コントローラ40は、まずS110にて、各モータ12A、12Bの駆動用コントローラ60A、60Bから、駆動許可信号を取り込む。
図6に示すように、モータ12A、12Bを駆動制御するに当たって、集中管理コントローラ40は、まずS110にて、各モータ12A、12Bの駆動用コントローラ60A、60Bから、駆動許可信号を取り込む。
そして、続くS120では、駆動用コントローラ60Aからの駆動許可信号に基づき、モータ12Aの駆動が許可されているか否かを判断し、駆動許可されていれば、S130に移行し、駆動許可されていなければ、S250に移行する。
次に、S130では、駆動用コントローラ60Bからの駆動許可信号に基づき、モータ12Bの駆動が許可されているか否かを判断し、駆動許可されていれば、S140に移行し、駆動許可されていなければ、S190に移行する。
S140では、現在、モータ12A、12Bの駆動が許可された状態であるので、モータ12A、12Bの回転速度を、トリガSW22からのトリガ変速指令及びダイヤルSW24からのダイヤル変速指令に基づき設定される指令回転速度に設定する。
そして、続くS150及びS160では、それぞれ、S140にて設定した回転速度に対応した速度指令信号を、駆動用コントローラ60A及び60Bに出力する。この結果、モータ12A及び12Bは、それぞれ、トリガSW22及びダイヤルSW24を介して設定される指令回転速度で定速回転する。
また、続くS170及びS180では、それぞれ、モータ12A及び12Bが正常に駆動されているので、その旨を報知するために、表示部30の発光ダイオードDA、DBをそれぞれ点灯させ、その後、再度S110に移行する。
次に、S190では、現在、モータ12Bの駆動が禁止された状態であるので、モータ12Aの回転速度を、モータ12A、12B毎に設定される指令回転速度同士を加算した加算値に設定し、S200に移行する。なお、このときのモータ12Bの回転速度は「0」である。
S200では、S190にて設定した回転速度は、予め設定されたモータ12Aの最大回転速度を越えているか否かを判断し、設定回転速度が最大回転速度を越えていなければ、S210に移行する。
なお、S200で用いられる最大回転速度は、ダイヤルSW24を介して設定される回転速度ではなく、モータ12Aの仕様によって駆動が許可された最大の回転速度である。
次に、S200にて、設定回転速度が最大回転速度を越えていると判断されると、S205にて、モータ12Aの回転速度を最大回転速度に設定した後、S210に移行する。
次に、S200にて、設定回転速度が最大回転速度を越えていると判断されると、S205にて、モータ12Aの回転速度を最大回転速度に設定した後、S210に移行する。
S210では、S190~S205の処理で設定した回転速度に対応した速度指令信号を、駆動用コントローラ60Aに出力する。この結果、モータ12Aは、トリガSW22及びダイヤルSW24を介して設定されるモータ12Aの指令回転速度とモータ12Bの指令回転速度とを加算した回転速度で定速回転することになる。
また続くS220では、駆動用コントローラ60Bへの速度指令信号の出力を停止するか、或いは、駆動用コントローラ60Bへ「回転速度:0」の速度指令信号を出力することで、モータ12Bの駆動を停止させる。
そして、続くS230では、表示部30の発光ダイオードDAを点灯させ、続くS240では、表示部30の発光ダイオードDBを消灯させ、S110に移行する。この結果、使用者は、表示部30を見ることで、現在、ファン10Bの駆動系に異常があり、一方のファン10Aだけが回転していることを検知できるようになる。
なお、バッテリパック50B1、50B2の残容量の低下によってファン10Bの駆動出力が低下しているときには、集中管理コントローラ40は、残容量低下信号によりその旨を検知して、表示部30の発光ダイオードDBを点滅させる。
このため、使用者は、表示部30を確認することで、バッテリパック50B1、50B2の残容量の低下も検知することができる。
次に、S250では、S130と同様、駆動用コントローラ60Bからの駆動許可信号に基づき、モータ12Bの駆動が許可されているか否かを判断し、駆動許可されていれば、S260に移行する。
次に、S250では、S130と同様、駆動用コントローラ60Bからの駆動許可信号に基づき、モータ12Bの駆動が許可されているか否かを判断し、駆動許可されていれば、S260に移行する。
S260では、現在、モータ12Aの駆動が禁止され、モータ12Bの駆動が許可された状態であるので、モータ12Bの回転速度を、モータ12A、12B毎に設定される指令回転速度同士を加算した加算値に設定し、S270に移行する。なお、このときのモータ12Aの回転速度は「0」である。
S270では、S260にて設定した回転速度は、予め設定されたモータ12Bの最大回転速度を越えているか否かを判断し、設定回転速度が最大回転速度を越えていなければ、S280に移行する。
なお、S270で用いられる最大回転速度は、S200と同様、モータ12Bの仕様によって駆動が許可された最大の回転速度である。
次に、S270にて、設定回転速度が最大回転速度を越えていると判断されると、S275にて、モータ12Bの回転速度を最大回転速度に設定した後、S280に移行する。
次に、S270にて、設定回転速度が最大回転速度を越えていると判断されると、S275にて、モータ12Bの回転速度を最大回転速度に設定した後、S280に移行する。
S280では、駆動用コントローラ60Aへの速度指令信号の出力を停止するか、或いは、駆動用コントローラ60Aへ「回転速度:0」の速度指令信号を出力することで、モータ12Aの駆動を停止させる。
そして、続くS290では、S260~S275の処理で設定した回転速度に対応した速度指令信号を、駆動用コントローラ60Bに出力する。この結果、モータ12Bは、トリガSW22及びダイヤルSW24を介して設定されるモータ12Aの指令回転速度とモータ12Bの指令回転速度とを加算した回転速度で定速回転することになる。
次に、続くS300では、表示部30の発光ダイオードDAを消灯させ、続くS310では、表示部30の発光ダイオードDBを点灯させ、S110に移行する。この結果、使用者は、表示部30を見ることで、現在、ファン10Aの駆動系に異常があり、一方のファン10Bだけが回転していることを検知できるようになる。
なお、バッテリパック50A1、50A2の残容量の低下によってファン10Aの駆動出力が低下しているときには、集中管理コントローラ40は、残容量低下信号によりその旨を検知して、表示部30の発光ダイオードDAを点滅させる。
このため、使用者は、表示部30を確認することで、バッテリパック50A1、50A2の残容量の低下も検知することができる。
次に、S250にて、モータ12Bの駆動が許可されていないと判断された場合には、モータ12A及びモータ12Bの駆動が共に禁止されているので、S320、S330にて、モータ12A、12Bの駆動を停止させる。
次に、S250にて、モータ12Bの駆動が許可されていないと判断された場合には、モータ12A及びモータ12Bの駆動が共に禁止されているので、S320、S330にて、モータ12A、12Bの駆動を停止させる。
なお、S320、S330では、駆動用コントローラ60A、60Bへの速度指令信号の出力を停止するか、或いは、駆動用コントローラ60A、60Bへ「回転速度:0」の速度指令信号を出力することで、モータ12A、12Bの駆動を停止させる。
そして、続くS340及びS350では、それぞれ、モータ12A及び12Bが共に停止しているので、その旨を報知するために、表示部30の発光ダイオードDA、DBをそれぞれ消灯させ、その後、再度S110に移行する。
以上説明したように、本実施形態のブロワ2においては、一対のファン10A、10Bを備える。そして、ファン10A、10B毎に設けられた駆動用コントローラ60A、60Bが、それぞれ、専用の直流電源50A、50Bから電力供給を受けて、各ファン10A、10Bのモータ12A、12Bを駆動する。
このため、パイプ8の吐出口9から吐出される空気(風)は、2つのファン10A、10Bの回転により生成され、ファン及びモータをそれぞれ1つ設けただけのブロワに比べて、空気の吐出能力を増大させることができる。また、吐出能力が同じであれば、騒音の発生を抑制できる。
また、共通の直流電源から各ファン10A、10B(モータ12A、12B)に電力供給を行うようにした場合に比べて、直流電源50A、50Bを構成するバッテリの消費電力を抑制することができる。このため、バッテリの満充電状態からの使用可能時間(所謂ランタイム)を長くすることができる。
また、本実施形態では、直流電源50A、50Bが、それぞれ、駆動用コントローラ60A、60Bに接続され、駆動用コントローラ60A、60Bが、各モータ12A、12Bを個々に駆動する。
このため、直流電源50A、50Bからの供給電圧にばらつきがあっても、一方の直流電源から他方の直流電源への電流の流れ込みが発生することがない。従って、例えば、モータ12A、12Bの内、一方のモータの駆動系に異常が生じ、そのファンが停止したとしても、他方のモータを駆動して、ブロワ2として動作させることができる。
特に、本実施形態では、一方のモータの駆動系に異常が生じたときには、駆動用コントローラが、駆動許可信号の出力を停止することで、その旨を集中管理コントローラ40に通知する。
すると、集中管理コントローラ40は、正常に駆動することのできるモータの回転速度を、予め設定された最大回転速度を上限として、通常時の2倍に設定する。
この結果、本実施形態によれば、一方のモータの駆動系に異常が生じたとしても、ブロワ2の吐出口9からの空気の吐出量を、トリガSW22の操作によって使用者が要求してきた吐出量に制御することができる。
この結果、本実施形態によれば、一方のモータの駆動系に異常が生じたとしても、ブロワ2の吐出口9からの空気の吐出量を、トリガSW22の操作によって使用者が要求してきた吐出量に制御することができる。
よって、本実施形態のブロワ2によれば、一方のモータの駆動系に異常が生じた場合に、ブロワ2としての機能が低下するのを抑制できる。
また、集中管理コントローラ40には、駆動用コントローラ60A、60Bを介して、直流電源50A、50Bの正極側及び負極側から電源電圧が入力され、直流電源50A、50Bの負極側は、集中管理コントローラ40のグランドラインに接続される。
また、集中管理コントローラ40には、駆動用コントローラ60A、60Bを介して、直流電源50A、50Bの正極側及び負極側から電源電圧が入力され、直流電源50A、50Bの負極側は、集中管理コントローラ40のグランドラインに接続される。
このため、集中管理コントローラ40及び駆動用コントローラ60A、60Bのグランドラインと、直流電源50A、50Bの負極側とを、全て同電位にすることができる。
よって、集中管理コントローラ40が、駆動用コントローラ60A、60Bを介して、モータ12A、12Bを駆動するときの、制御系の基準電位を一致させることができ、その制御系を構築する際の設計作業を容易にすることができる。
よって、集中管理コントローラ40が、駆動用コントローラ60A、60Bを介して、モータ12A、12Bを駆動するときの、制御系の基準電位を一致させることができ、その制御系を構築する際の設計作業を容易にすることができる。
なお、本実施形態においては、駆動用コントローラ60A、60B内の状態監視部80及び集中管理コントローラ40が、上述した制御部に相当し、駆動用コントローラ60A、60B内のインバータ回路62及び制御回路70が、上述した駆動部に相当する。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示の背負い式ブロワは、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、モータ12A、12Bには、回転位置センサ64が設けられていて、ロータ位置検出部72が、その回転位置センサ64からの検出信号に基づき、モータ12A、12Bの回転位置(位相)を検出するものとして説明した。
例えば、上記実施形態では、モータ12A、12Bには、回転位置センサ64が設けられていて、ロータ位置検出部72が、その回転位置センサ64からの検出信号に基づき、モータ12A、12Bの回転位置(位相)を検出するものとして説明した。
しかし、図7に示すように、モータ12A、12Bは、回転位置センサ64が設けられていないセンサレスモータとしてもよい。この場合、ロータ位置検出部72は、インバータ回路62からモータ12A、12Bへの通電経路に発生する誘起電圧に基づき、回転位置を検出するようにする。
このようにすれば、モータ12A、12Bと駆動用コントローラ60A、60Bとを接続する信号線の数を少なくして、その配線作業を簡単にすることができる。
また、上記実施形態では、集中管理コントローラ40は、モータ12A、12Bを正常に駆動できるときには、各モータ12A、12Bの回転速度を、トリガSW22及びダイヤルSW24を介して設定される指令回転速度に制御するものとして説明した。
また、上記実施形態では、集中管理コントローラ40は、モータ12A、12Bを正常に駆動できるときには、各モータ12A、12Bの回転速度を、トリガSW22及びダイヤルSW24を介して設定される指令回転速度に制御するものとして説明した。
ところで、モータ12A駆動用の直流電源50Aと、モータ12B駆動用の直流電源50Bは、別々に充放電されることから、各直流電源50A、50Bに蓄積された残りの電力量(つまり、残容量)にばらつきが生じることがある。
従って、各モータ12A、12Bの回転速度が同一になるように制御すると、各モータ12A、12Bを駆動可能な時間にばらつきが生じることも考えられる。
そこで、駆動用コントローラ60A、60Bの状態監視部80から、集中管理コントローラ40に対し、直流電源50A、50Bの残容量を通知するようにしてもよい。そして、集中管理コントローラ40は、S140の処理において、その通知された残容量の違い(比率など)に応じて、モータ12A、12B毎に指令回転速度を設定するようにする。
そこで、駆動用コントローラ60A、60Bの状態監視部80から、集中管理コントローラ40に対し、直流電源50A、50Bの残容量を通知するようにしてもよい。そして、集中管理コントローラ40は、S140の処理において、その通知された残容量の違い(比率など)に応じて、モータ12A、12B毎に指令回転速度を設定するようにする。
つまり、このようにすることで、各直流電源50A、50Bから各モータ12A、12Bへの供給電力を、直流電源50A、50Bの残容量がモータ駆動判定用の閾値に達するまでの時間が一致するように制御するのである。
そして、このようにすれば、各直流電源の電力を効率よく使用し、吐出口9からの空気の吐出量を、使用者の要求に応じた吐出量に制御することが可能となる。
また、上記実施形態では、直流電源50A、50Bは、モータ12A、12B毎に使用されるものとして説明した。
また、上記実施形態では、直流電源50A、50Bは、モータ12A、12B毎に使用されるものとして説明した。
しかし、例えば、モータ12A、12B(若しくはファン10A、10B)の何れか一方に故障が生じ、その故障したモータに対応する直流電源にはモータを駆動するのに充分な電力が蓄積されている場合、その直流電源を他のモータの駆動に利用するようにしてもよい。
つまり、上記各直流電源50A、50B、或いは、これを構成するバッテリパック50A1~50B2は、集中管理コントローラ40若しくは駆動用コントローラ60A、60Bにて接続を切り換えることで、他のモータ12B、12Aの駆動に利用するようにしてもよい。
また次に、上記実施形態においては、各直流電源50A、50Bは、2つのバッテリパック50A1、50A2若しくは50B1、50B2を直列接続することで構成されるものとして説明した。
しかし、各直流電源50A、50Bは、バッテリパック1つで構成してもよく、或いは、3個以上のバッテリパックにて構成してもよい。また、直流電源50A、50Bを、複数のバッテリパックにて構成する場合、各バッテリパックは、必ずしも直列接続する必要はなく、並列接続するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、ファン10A、10Bを回転させるモータ12A、12Bは、アウタロータ型のブラシレスモータであるとして説明した。しかし、モータ12A、12Bは、必ずしもこのように構成する必要はなく、ファン10A、10Bを回転駆動することのできるモータであればよい。
また、上記実施形態では、ファン10A、10Bは、中心軸が一致するように並設されて、その両側から外気を導入するものとして説明したが、ファンは、必ずしもこのように配置する必要はない。例えば、外気の導入方向が同方向(例えば、使用者の後方)となるように、ファンを配置してもよい。また、ファンの数も、2個にする必要はなく、3個以上であっても良い。
Claims (13)
- モータをそれぞれ備え、該各モータにより回転駆動される複数のファンと、
少なくとも一つのバッテリを備え、前記複数のファンに対しそれぞれ電力供給を行う複数の直流電源と、
前記複数のファン及び前記複数の直流電源が搭載される背負子と、
を備え、前記複数のファンからの風を合わせて吐出するよう構成されている、背負い式ブロワ。 - 前記複数の直流電源は、それぞれ、独立した給電経路を介して、対応するファンに電力供給するよう構成されている、請求項1に記載の背負い式ブロワ。
- 前記複数の直流電源の負極は同電位である、請求項2に記載の背負い式ブロワ。
- 前記各直流電源は、それぞれ、前記少なくとも一つのバッテリとして複数のバッテリを備えている、請求項2又は請求項3に記載の背負い式ブロワ。
- 前記各直流電源を構成する複数のバッテリは、それぞれ、直列接続されている、請求項4に記載の背負い式ブロワ。
- 前記複数の直流電源又は前記複数のファンの状態を監視し、前記複数のファンのうち少なくとも一つのファンの回転を継続できない異常を検出すると、当該少なくとも一つのファンの回転を停止させる制御部を備えている、請求項2~請求項5の何れか1項に記載の背負い式ブロワ。
- 前記制御部は、異常を検出した前記少なくとも一つのファンの回転を停止させると、他のファンの回転数を上昇させるよう構成されていることを特徴とする請求項6に記載の背負い式ブロワ。
- 前記制御部は、当該背負い式ブロワからの吐出量が前記少なくとも一つのファンの回転を停止させる前と同じになるよう、他のファンの回転数を制御する、請求項7に記載の背負い式ブロワ。
- 前記制御部は、前記各直流電源に蓄積されている残りの電力量を表す残容量に応じて、前記各直流電源から前記各ファンへの供給電力を制御する、請求項6~請求項8の何れか1項に記載の背負い式ブロワ。
- 前記複数のファンは、それぞれ、前記モータとしてブラシレスモータを備えている、請求項1~請求項9の何れか1項に記載の背負い式ブロワ。
- 前記各ブラシレスモータは、回転位置検出用のセンサを備えていないセンサレスモータである、請求項10に記載の背負い式ブロワ。
- 前記複数のファンの各モータをそれぞれ定回転制御する駆動部を備えている、請求項1~請求項11の何れか1項に記載の背負い式ブロワ。
- 前記複数のファンの各モータはアウターロータモータである、請求項1~請求項12の何れか1項に記載の背負い式ブロワ。
Priority Applications (3)
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