(57)【要約】【課題】簡単で安価な構成で、電源電圧検知機能を有する電気掃除機を提供する。【解決手段】塵埃を吸引するための電動送風機１と、前記電動送風機１を制御する電動送風機制御手段２と、前記電動送風機１の電力信号を出力する制御手段３と、前記制御手段３からの信号を前記電動送風機制御手段２に伝達する信号伝達手段４と、前記制御手段３を一次側電源から絶縁し動作電圧を与える絶縁変圧器６を用いた電圧発生手段５とを備え、その絶縁変圧器６の二次側電圧位相と一次側電圧位相との位相差は、一次側電源電圧に応じて変化するもので、極めて簡単な低コスト回路で電源電圧変動の検知を行うことができ、また、電源電圧が高くなると電気掃除機の電力は低下したり運転を停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塵埃を吸引するための電動送風機と、前記電動送風機を制御する電動送風機制御手段と、前記電動送風機の電力信号を出力する制御手段と、前記制御手段からの信号を前記電動送風機制御手段に伝達する信号伝達手段と、前記制御手段を一次側電源から絶縁し動作電圧を与える絶縁変圧器を用いた電圧発生手段とを備え、その絶縁変圧器の二次側電圧位相と一次側電圧位相との位相差は、一次側電源電圧に応じて変化することを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
ホースの端部に設けたホース手元部に、電動送風機の電力を設定する操作手段を設け、この操作手段の出力を制御手段に入力するようにした請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
絶縁変圧器の二次側電圧位相は、一次側電圧位相よりも進み位相であることを特徴とする請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項４】
制御手段からの出力信号は、電動送風機の設定電力によらず所定のパルス幅を有するパルス信号を出力する構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の電源電圧以上で電動送風機の電力を低下または停止させる機能を有する電気掃除機の構成に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電気掃除機としては、一般的に図４に示すような床移動型（キャニスター型）の電気掃除機が多く普及しており、掃除機本体２１内に配置された電動送風機２２の入力を、掃除機本体２１の吸気口２９に着脱自在に接続されるホース２４の手元部２５に設けられた操作手段２６を操作することにより、掃除機本体２１内の制御手段（図示せず）を介して電動送風機２２の入力を任意に設定できるようになっている。
【０００３】
操作手段２６と掃除機本体２１とは、この吸気口２９に設けたれた接続端子（図示せず）とホース２４に設けられた接続端子（図示せず）で電気的に接続されている。なお、手元部２５には延長管２７が接続され、延長管２７の先端には塵埃を吸引するための床ノズル２８が備えられている。
【０００４】
また、掃除機本体２１内の電動送風機２２の上流には、集塵室３０が設けられており、この集塵室３０内に多量の集塵が堆積してくると、ホース２４の手元部２５に設けた表示手段３１に多量の塵埃が堆積していることを表示するようになっている。
【０００５】
そして、このような電動送風機の入力を制御したり、表示を行うための回路が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
上記特許文献１の図３に示された回路の場合、接続端子間（端子Ｃ、Ｄ間）の電圧がホース２４の手元部２４ａに印加されることになるが、この電圧は、絶縁変圧器１０６により絶縁されているため、仮にホース２４が破れて内蔵されている内部の電線に人が触れても感電する恐れがないように構成されている。
【特許文献１】特許第２９３０１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の電気掃除機の構成では、電源電圧の変動を検知しようとすると、絶縁変圧器１０６の出力電圧にて検知する方法が考えられるが、電源電圧の変動を適切に検知することは、下記理由により困難であった。
ａ．絶縁変圧器の１０６の二次側出力電圧のバラツキ・・一般的には定格電圧±５％程度。
ｂ．絶縁変圧器１０６の二次側出力電流により、出力電圧が変化する。
【０００８】
したがって、絶縁変圧器１０６を用いて、電源電圧の変動を検知（或いは補正）しようとすれば、上記の調整回路やフィードバック回路が必要となり、高コストになるといった課題があった。
【０００９】
本発明は、上記従来の課題を解決し、絶縁変圧器の二次側電圧位相と一次側電圧位相の位相差を利用して、簡単で安価な構成で電源電圧を検知することができる電気掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、塵埃を吸引するための電動送風機と、前記電動送風機を制御する電動送風機制御手段と、前記電動送風機の電力信号を出力する制御手段と、前記制御手段からの信号を前記電動送風機制御手段に伝達する信号伝達手段と、前記制御手段を一次側電源から絶縁し動作電圧を与える絶縁変圧器を用いた電圧発生手段とを備え、その絶縁変圧器の二次側電圧位相と一次側電圧位相との位相差は、一次側電源電圧に応じて変化するもので、極めて簡単な低コスト回路で電源電圧変動の検知を行うことができ、また、電源電圧が高くなると電気掃除機の電力は低下したり運転を停止する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電気掃除機は、絶縁変圧器自身の二次側電圧位相と一次側電圧位相との位相差特性を利用しているため、電源電圧変動検知のための調整回路やフィードバック回路などの回路が必要となることもなく、極めて簡単な低コスト回路にて電源電圧変動の補正を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、塵埃を吸引するための電動送風機と、前記電動送風機を制御する電動送風機制御手段と、前記電動送風機の電力信号を出力する制御手段と、前記制御手段からの信号を前記電動送風機制御手段に伝達する信号伝達手段と、前記制御手段を一次側電源から絶縁し動作電圧を与える絶縁変圧器を用いた電圧発生手段とを備え、その絶縁変圧器の二次側電圧位相と一次側電圧位相との位相差は、一次側電源電圧に応じて変化するもので、極めて簡単な低コスト回路で電源電圧変動の検知を行うことができ、また、電源電圧が高くなると電気掃除機の電力は低下したり運転を停止する。
【００１３】
第２の発明は、特に、第１の発明の電気掃除機において、ホースの端部に設けたホース手元部に、電動送風機の電力を設定する操作手段を設け、この操作手段の出力を制御手段に入力するようにしたもので、本体内での絶縁が確保されており、ホース自体の絶縁構造が特に問題になることはない。
【００１４】
第３の発明は、特に、第１の発明の絶縁変圧器の二次側電圧位相は、一次側電圧位相よりも進み位相としたもので、電源電圧が高くなると制御手段からの出力信号は、狙いとする電圧波形よりも半サイクル前の位相で出力されることになり、電動送風機の電力は低下する。または無効信号となって運転されることはない。
【００１５】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか一つの発明の制御手段からの出力信号は、電動送風機の設定電力によらず所定のパルス幅を有するパルス信号を出力する構成としたもので、一次側の電圧が異常に高くなり、二次側電圧位相と一次側電圧位相との位相差が大きくなった場合に、ゼロクロスを超えてパスル信号が出力されないように出来るので、電動送風機への電力供給を停止出来ると共に、位相制御絶縁変圧器の負荷は略一定、すなわち、絶縁変圧器の二次側電圧位相と一次側電圧位相との位相差は同一電源電圧では略一定となり、電源電圧変動に応じた位相差を確保することができる。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の回路図、図２は、同電気掃除機の絶縁変圧器の一次〜二次電圧位相差例を示す図、図３（ａ）は、同電気掃除機の動作説明図（定格電圧２００Ｖ（及びこの定格電圧を挟む許容電圧範囲：例えば±１０％））、図３（ｂ）は、同電気掃除機の動作説明図（定格電圧２００Ｖよりも異常に高い電圧）である。
【００１８】
図１において、１は、塵埃を吸引するための電動送風機、２は、前記電動送風機１を制御する電動送風機制御手段であり双方向サイリスタで構成されている。３は、前記電動送風機１の電力信号を出力する制御手段、４は、前記制御手段３からの信号を前記電動送風機制御手段２に伝達する信号伝達手段である。５は、前記制御手段３に動作電圧を与える電圧発生手段であり、前記制御手段３を一次側電源から絶縁するために絶縁変圧器６を用いている。
【００１９】
７は、位相制御を行う基準時間であるゼロボルト電圧を検知するゼロボルト検知手段である。そして、これらの各手段は、ともに掃除機本体１０に内蔵されている。
【００２０】
１１は、一端が前記掃除機本体１０の吸気口部１０ａに装着されるホースであり、他端に使用者が操作するホース手元部１１ａが設けられ、そのホース手元部１１ａには、複数の常開型スイッチ１２ａから構成され、前記電動送風機１の入力を任意に設定するための操作手段１２が設けられている。
【００２１】
本実施の形態では、制御手段３からの出力信号は、操作手段１２での電動送風機１の設定電力によらず略一定の７００μｓのパルス幅を有するパルス信号を出力するよう構成されているので、制御手段３の負荷電流は略一定である。
【００２２】
また、信号伝達手段４に、ＩＥＣ規格の要求を満たす光伝達素子（フォトカプラ）を用いている。
【００２３】
同様に、絶縁変圧器６は、ＩＥＣ規格で規定された安全絶縁変圧器の機械的構造と電気的特性を有しており、これら信号伝達手段４と絶縁変圧器６により、特に、絶縁規定要求の厳しい欧州諸国でも、ホース１１に対して絶縁構造を要求されることはない。
【００２４】
前記構成において以下動作を説明するが、本実施の形態における絶縁変圧器６は、安全絶縁変圧器であると同時に、下記のような特性を有している。
ａ．二次（出力）側電圧位相は一次（入力）側電圧位相よりも進み位相である。
ｂ．二次（出力）側電圧位相と一次（入力）側電圧位相との位相差は、一次側電源電圧に応じて変化するもので、具体的には、一次側電源電圧が低ければ位相差は小さく、一次側電源電圧が高くなるにつれて位相差は大きくなる。
【００２５】
図２に、本実施の形態における絶縁変圧器６の一次電圧〜二次電圧位相特性を示す。（やや歪んだ波形が二次電圧波形である。）。
【００２６】
同図に示すように、定格電圧２００Ｖでは、二次電圧は一次電圧に対して５９０μｓ進み位相となっているが、定格８５％電圧（１７０Ｖ）では、４０６μｓの進み位相、定格１１５％電圧（２３０Ｖ）では８７０μｓの進み位相となっている。
【００２７】
ここで制御手段３からの出力信号７００μｓをこの位相波形に重ねて考えると、以下のようになる（図３参照）。
【００２８】
本構成では、制御手段３やゼロボルト検知手段７は、絶縁変圧器６の二次側電圧波形にて動作している、すなわち進み電圧位相での動作を行っているわけなので、当然制御手段３の基準時間となる（二次側電圧の）０Ｖ点も進み位相となっている事を考慮して、以下考えると、
（１）定格電圧２００Ｖ（及びこの定格電圧を挟む許容電圧範囲：例えば±１０％）の場合
パルス幅７００μｓは、位相ズレよりも大きな値なので、電動送風機１の駆動信号は、パルス終了までには有効となる。すなわち、電動送風機１は駆動できる。
【００２９】
（２）定格電圧２００Ｖよりも異常に高い電圧の場合
パルス幅７００μｓは、位相ズレよりも小さな値なので、図３（ｂ）のように、パルス終了時に、一次側電圧波形は、次のサイクルに到達していないため、電動送風機制御手段２を構成する双方向サイリスタを小位相でトリガすることとなるため、低電力での運転となる。（実験によると、電動送風機１の電流位相は電圧位相よりも遅れ位相となるので、電動送風機１は停止する。）すなわち、電動送風機１は高電力状態では駆動できない。
【００３０】
以上のように、本実施の形態によれば、絶縁変圧器自身の二次側電圧位相と一次側電圧位相との位相差特性を利用しているため、電源電圧変動検知のための調整回路やフィードバック回路などの回路が必要となることもなく、極めて簡単な低コスト回路にて電源電圧変動の補正を行うことができると共に、高電圧で、高入力設定の場合には、高速回転状態となる電動送風機１が高速運転することはなく、簡単な構成で危険な状態を回避できる。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、電気掃除機を例に説明したが、一般の電気機器にも同様に適用することができる。
【００３２】
その場合、負荷の電圧位相と電流位相との位相差特性に注意しなければならない。
【００３３】
例えば、本実施の形態のように、負荷が電動送風機１の場合には、電流位相は電圧位相よりも遅れ位相となるが、ヒータのような抵抗負荷の場合には、電流位相は電圧位相と同位相となるので、同一回路を用いると負荷が停止する電源電圧は低目になる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明に係る電気掃除機は、絶縁変圧器自身の二次側電圧位相と一次側電圧位相との位相差特性を利用しているため、電源電圧変動検知のための調整回路やフィードバック回路などの回路が必要となることもなく、極めて簡単な低コスト回路にて電源電圧変動の補正を行うことができるもので、各種電気掃除機に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における電気掃除機の回路図
【図２】同電気掃除機の絶縁変圧器の一次〜二次電圧位相差例を示す図
【図３】（ａ）同電気掃除機の動作説明図（定格電圧２００Ｖ（及びこの定格電圧を挟む許容電圧範囲：例えば±１０％））、（ｂ）同電気掃除機の動作説明図（定格電圧２００Ｖよりも異常に高い電圧）
【図４】従来の電気掃除機の斜視図
【符号の説明】
【００３６】
１  電動送風機
２  電動送風機制御手段
３  制御手段
４  信号伝達手段
５  電圧発生手段
６  絶縁変圧器
１２  操作手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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