(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体棒状の刃物本体の外周部に複数の刃部を形成してなる刃物と、該刃物を回転駆動させるためのＤＣブラシレスモータとで構成され、前記刃物が回転駆動された状態で前記刃部を魚体に押し付けながら移動させることによりうろこ取りを行うヘッド部と、前記ＤＣブラシレスモータの回転速度が調節できるよう電圧制御を行うコントローラ部と、前記ＤＣブラシレスモータの回転速度を設定するための速度設定部とを備える動力型うろこ取り機において、
前記コントローラ部は、
出力電圧が可変であるスイッチング電源と、
前記スイッチング電源の可変範囲内で、出力電圧の下限である第一電圧と、出力電圧の上限である第二電圧とが設定されており、前記速度設定部で設定された回転速度を前記ＤＣブラシレスモータにて得るための固有電圧が前記第一電圧以上である場合、該固有電圧を前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して出力し、前記固有電圧が前記第一電圧未満である場合、前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して、前記速度設定部で設定された回転速度が得られるよう前記第一電圧を間欠的に出力すると共に、外乱負荷を受けて回転速度が低下したことを、前記ＤＣブラシレスモータ内の磁気センサにて測定した回転速度が前記速度設定部で設定された回転速度を下回ることで検知し、前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して、外乱負荷の影響下において、前記速度設定部で設定された回転速度以上の回転速度が得られるよう前記固有電圧より大きく、かつ、前記第二電圧以下の範囲で予め設定された第三電圧を出力する電圧制御部と、
を備える動力型うろこ取り機。
【請求項２】
請求項１に記載の動力型うろこ取り機であって、
前記コントローラ部は、前記スイッチング電源及び電圧制御部を収納する密閉構造を有する筐体を備える動力型うろこ取り機。
【請求項３】
出力電圧が可変であるスイッチング電源と、
前記スイッチング電源の可変範囲内で、出力電圧の下限である第一電圧と、出力電圧の上限である第二電圧とが設定されており、速度設定部で設定された回転速度をＤＣブラシレスモータにて得るための固有電圧が前記第一電圧以上である場合、該固有電圧を前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して出力し、前記固有電圧が前記第一電圧未満である場合、前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して、前記速度設定部で設定された回転速度が得られるよう前記第一電圧を間欠的に出力すると共に、外乱負荷を受けて回転速度が低下したことを、前記ＤＣブラシレスモータ内の磁気センサにて測定した回転速度が前記速度設定部で設定された回転速度を下回ることで検知し、前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して、外乱負荷の影響下において、前記速度設定部で設定された回転速度以上の回転速度が得られるよう前記固有電圧より大きく、かつ、前記第二電圧以下の範囲で予め設定された第三電圧を出力する電圧制御部と、
を備えるＤＣブラシレスモータ制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＤＣブラシレスモータ制御装置であって、
前記スイッチング電源及び電圧制御部を収納する密閉構造を有する筐体を備えるＤＣブラシレスモータ制御装置。
【請求項５】
出力電圧が可変であるスイッチング電源及び電圧制御部が密閉されたＤＣブラシレスモータ制御装置を用いたＤＣブラシレスモータ制御方法であって、
前記スイッチング電源の可変範囲内で、出力電圧の下限である第一電圧と、出力電圧の上限である第二電圧とを設定し、速度設定部にて設定された回転速度をＤＣブラシレスモータにて得るための固有電圧が前記第一電圧以上である場合、該固有電圧を前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して出力する工程と、
前記固有電圧が前記第一電圧未満である場合、前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して、前記速度設定部で設定された回転速度が得られるよう前記第一電圧を間欠的に出力する工程と、
外乱負荷を受けて回転速度が低下したことを、前記ＤＣブラシレスモータ内の磁気センサにて測定した回転速度が前記速度設定部で設定された回転速度を下回ることで検知し、前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して、外乱負荷の影響下において、前記速度設定部で設定された回転速度以上の回転速度が得られるよう前記固有電圧より大きく、かつ、前記第二電圧以下の範囲で予め設定された第三電圧を出力する工程と、
を含むＤＣブラシレスモータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力損失や発熱を軽減でき、外乱負荷があっても作業を継続できる動力型うろこ取り機、及び、ＤＣブラシレスモータ制御装置、並びに、ＤＣブラシレスモータ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
うろこ取り処理は、魚料理において下拵えの基本であるが、手動型のうろこ取り具は処理効率が悪く、ユーザの負担が大きいといった問題がある。うろこ取り処理には、大量に処理する場合や作業の負担を軽減するために、電動によりうろこ取り刃物を回転駆動させる、いわゆる動力型うろこ取り機も用いられている。動力型うろこ取り機は、例えば、特許文献１や特許文献２に示すように、握り部に駆動源としてＤＣモータを内蔵し、この駆動源の出力軸にうろこ取り刃物を着脱自在に設けたものが知られている。
【０００３】
ところで、一般に、動力型うろこ取り機を用いた場合、魚の種類や大きさによって駆動源の回転速度を調整する必要がある。例えば小魚、カンパチ、ブリ等のうろこの小さい魚の場合は回転速度を遅く、魚体の大きな魚や鯛類等のようにうろこが大きく硬い場合は回転速度を速くする。この回転速度の設定は、ユーザが、動力型うろこ取り機のコントローラ部に取り付けられた速度設定つまみにて行う。
【０００４】
また、ＤＣモータは、入力電圧に応じて回転速度が決まるため、所望の設定速度を得るためには固有の電圧の入力が必要となる（以下、所望の設定速度を得るために必要な固有の電圧を固有電圧と称す。）。このため、従来の動力型うろこ取り機では、家庭用電源または商用電源（以下、ＡＣ電源と称す。）からの交流電圧をトランスとＡＣ／ＤＣコンバータを用いて、一旦、ＤＣモータの定格電圧に応じた直流の固定電圧に変換した後、この固定電圧を、図１１に示すように、すべての回転速度域に対して、ＰＷＭ制御法によって固有電圧相当に制御することで、所望の設定速度を得ていた。
【０００５】
しかしながら、従来の動力型うろこ取り機は、前述のとおり、すべての回転速度域に対して、モータへの入力電圧制御にＰＷＭ制御法を用いているため、低回転速度域では、電力損失が大きく、結果電子部品の故障の原因となるコントローラ部内部での発熱もあり、また、ヘッド部では十分なトルクが得られなかった。
【０００６】
このため、従来の動力型うろこ取り機では、コントローラ部の筐体は、放熱可能なように完全に密閉することはせず、このことに起因して使用条件によっては結露が発生して電子部品の故障を招来する虞があり、また高いレベルでの防水性を備えることは困難であった。
【０００７】
また前述のように、大きなトルクが得られないことから、例えば大きなうろこや硬いうろこによって、うろこ取り刃物に瞬間的に想定外の高負荷がかかると、モータが停止してしまうことがあり、ユーザは、作業の中断を余儀なくされることがあった。
【０００８】
これに対して、電力損失及び発熱が小さく、十分なトルクが得られるモータへの入力電圧制御法としてＰＡＭ制御が知られている。このＰＡＭ制御では、スイッチング電源から、ＤＣモータに対して固有電圧を直接出力するが、ＤＣモータの回転速度を広い範囲で得るには、可変域の広い高価なスイッチング電源が必要となるため、動力型うろこ取り機の製造コストが高くなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−１６１３０８号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１９７５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的の一は、電力損失や発熱を抑えることができ、十分なトルクが得られ、低廉に製造可能な動力型うろこ取り機、及び、ＤＣブラシレスモータ制御装置、並びに、ＤＣブラシレスモータ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の側面に係る動力型うろこ取り機によれば、全体棒状の刃物本体の外周部に複数の刃部を形成してなる刃物と、該刃物を回転駆動させるための回転駆動部とで構成され、前記刃物が回転駆動された状態で前記刃部を魚体に押し付けながら移動させることによりうろこ取りを行うヘッド部と、前記回転駆動部の回転速度が調節できるよう電圧制御を行うコントローラ部と、前記回転駆動部の回転速度を設定するための速度設定部とを備える動力型うろこ取り機において、前記コントローラ部は、出力電圧が可変であるスイッチング電源と、前記スイッチング電源の可変範囲内で、出力電圧の下限である第一電圧が設定されており、前記速度設定部で設定された回転速度を前記回転駆動部にて得るための固有電圧が前記第一電圧よりも大きい場合、該固有電圧を前記スイッチング電源から前記回転駆動部に対して出力し、前記固有電圧が前記第一電圧以下である場合、前記スイッチング電源から前記回転駆動部に対して、前記速度設定部で設定された回転速度が得られるよう前記第一電圧をＰＷＭ制御法にて出力する電圧制御部とを備えることができる。前記構成によれば、回転駆動部が所定の回転速度を得るために要する、回転駆動部固有の電圧を固有電圧と定義しており、第一電圧で得られる回転速度を基準にユーザの設定した回転速度が高速域にあるか低速域にあるかを判定し、スイッチング電源から、高速域にあれば直接固有電圧を出力し、低速域にあれば従来の固定電圧よりも低く設定した固定電圧である第一電圧を基に固有電圧相当（スイッチング電源から出力する電圧を固定のままに、回転駆動部が固有電圧を入力した際の回転速度を得られるようにした電圧）を出力するようにしたので、全ての回転速度域において高い固定電圧を基に固有電圧相当を出力する従来の動力型うろこ取り機よりも電力損失や発熱を小さくでき、十分なトルクが得られる。これにより、電力損失や発熱を抑えながらも、低廉に製造できる動力型うろこ取り機を提供できる。
【００１２】
本発明の第２の側面に係る動力型うろこ取り機によれば、前記回転駆動部は、ＤＣブラシレスモータであり、前記電圧制御部は、前記スイッチング電源の可変範囲内で、出力電圧の上限である第二電圧が設定されており、前記ＤＣブラシレスモータ内の磁気センサにて測定した回転速度が前記速度設定部で設定された回転速度よりも低い場合、前記スイッチング電源から前記回転駆動部に対して、前記固有電圧より大きく、かつ、前記第二電圧以下の電圧を出力することができる。前記構成により、外乱負荷があっても自動的にＤＣブラシレスモータの回転速度を上げるよう制御するため、作業を継続できるので作業効率が向上する。
【００１３】
本発明の第３の側面に係る動力型うろこ取り機によれば、さらに、前記スイッチング電源及び電圧制御部を収納する密閉構造を有する筐体を備えることができる。前記構成により、発熱が抑えられ、筐体を密閉構造にできるので、結露や水滴等によって電子部品が故障する虞がない。
【００１４】
本発明の第４の側面に係るＤＣブラシレスモータ制御装置によれば、出力電圧が可変であるスイッチング電源と、ＤＣブラシレスモータの回転速度を設定するための速度設定部と、前記スイッチング電源の可変範囲内で、出力電圧の下限である第一電圧と、出力電圧の上限である第二電圧とが設定されており、前記速度設定部で設定された回転速度を前記回転駆動部にて得るための固有電圧が前記第一電圧よりも大きい場合、該固有電圧を前記スイッチング電源から前記回転駆動部に対して出力し、前記固有電圧が前記第一電圧以下である場合、前記スイッチング電源から前記回転駆動部に対して、前記速度設定部で設定された回転速度が得られるよう前記第一電圧をＰＷＭ制御法にて出力すると共に、前記ＤＣブラシレスモータ内の磁気センサにて測定した回転速度が前記速度設定部で設定された回転速度よりも低い場合、前記スイッチング電源から前記回転駆動部に対して、前記固有電圧より大きく、かつ、前記第二電圧以下の電圧を出力する電圧制御部と、前記スイッチング電源及び電圧制御部を収納する密閉構造を有する筐体とを備えることができる。
【００１５】
本発明の第５の側面に係るＤＣブラシレスモータ制御方法によれば、出力電圧が可変であるスイッチング電源及び電圧制御部が密閉されたＤＣブラシレスモータ制御装置を用いたＤＣブラシレスモータ制御方法であって、前記スイッチング電源の可変範囲内で、出力電圧の下限である第一電圧と、出力電圧の上限である第二電圧とを設定し、速度設定部にて設定された回転速度をＤＣブラシレスモータにて得るための固有電圧が前記第一電圧よりも大きい場合、該固有電圧を前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して出力する工程と、前記固有電圧が前記第一電圧以下である場合、前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して、前記速度設定部で設定された回転速度が得られるよう前記第一電圧をＰＷＭ制御法にて出力する工程と、前記ＤＣブラシレスモータ内の磁気センサにて測定した回転速度が前記速度設定部で設定された回転速度よりも低い場合、前記スイッチング電源から前記ＤＣブラシレスモータに対して、前記固有電圧より大きく、かつ、前記第二電圧以下の電圧を出力する工程とを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る動力型うろこ取り機の構成図である。
【図２】コントローラ部のハードウエア構成を示すブロック図である。
【図３】動力型うろこ取り機の操作の手順を示すフローチャートである。
【図４】動力型うろこ取り機の動作の手順を示すフローチャートである。
【図５】電圧制御部が出力する電圧とＤＣブラシレスモータの回転速度との関係性を示すグラフである。
【図６】動力型うろこ取り機の刃物に外乱負荷があった場合の動作の手順を示すフローチャートである。
【図７】コントローラ部の放熱板温度の高速域における実験結果を説明するための、図７Ａは実測値をグラフ化した図であり、図７Ｂは実測値を示す表である。
【図８】コントローラ部の筐体内温度の高速域における実験結果を説明するための、図８Ａは実測値をグラフ化した図であり、図８Ｂは実測値を示す表である。
【図９】コントローラ部の放熱板温度の低速域における実験結果を説明するための、図９Ａは実測値をグラフ化した図であり、図９Ｂは実測値を示す表である。
【図１０】コントローラ部の筐体内温度の低速域における実験結果を説明するための、図１０Ａは実測値をグラフ化した図であり、図１０Ｂは実測値を示す表である。
【図１１】従来の動力型うろこ取り機における、ＰＷＭ制御回路が出力する電圧とＤＣモータの回転速度との関係性を示すグラフである。
【図１２】従来の動力型うろこ取り機のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための動力型うろこ取り機、及び、ＤＣブラシレスモータ制御装置、並びに、ＤＣブラシレスモータ制御法を例示するものであって、本発明はそれらを以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。
（従来の動力型うろこ取り機１０１）
【００１８】
まず、従来の動力型うろこ取り機１０１について概説する。従来の動力型うろこ取り機１０１のシステム構成図を図１２に示す。この図に示すように、従来の動力型うろこ取り機１０１は、コントローラ部１０２と、ヘッド部１０３とで構成されている。コントローラ部１０２は、トランス１０２１とＡＣ／ＤＣコンバータ１０２２、ＰＷＭ制御回路１０２３と、回転速度の設定を手動で行う速度設定つまみ１０２４とを備える。またヘッド部１０３は、ＤＣモータ１０３１と、うろこ取り刃物１０３２とを備える。
【００１９】
この従来の動力型うろこ取り機１０１は、トランス１０２１及びＡＣ／ＤＣコンバータ１０２２が、ＡＣ電源からの交流電圧、例えば１００Ｖをモータの定格電圧に応じた直流電圧に変換し、ＰＷＭ制御回路１０２３に出力する。ＰＷＭ制御回路１０２３は、速度設定つまみ１０２４にてユーザが設定した回転速度を得られるよう、トランス１０２１及びＡＣ／ＤＣコンバータ１０２２にて変換された固定電圧をＯＮ・ＯＦＦ時間を制御することで、ＤＣモータ１０３１を所望の回転速度で動作させる。
【００２０】
図１１は、コントローラ部１０２のＰＷＭ制御回路１０２３が出力する電圧と、ヘッド部１０３のＤＣモータ１０３１の回転速度との関係性を示す図である。この図に示すように、従来の動力型うろこ取り機１０１では、トランス１０２１及びＡＣ／ＤＣコンバータ１０２２により、２４Ｖの固定電圧がＰＷＭ制御回路１０２３に常時かけられており、ＰＷＭ制御回路１０２３にて全回転速度域においてＰＷＭ制御を行う。
【００２１】
ここで、前述のＰＷＭ制御回路１０２３が行う、うろこ取り刃物１０３２を回転させるＤＣモータ１０３１の回転速度を制御するためのＰＷＭ制御について説明する。ＰＷＭ制御では、電圧を出力するＯＮ時間と出力しないＯＦＦ時間とを設け、入力された電圧を一定周期毎にＯＮ時間とＯＦＦ時間とで二分割する。これにより、電圧の大きさ自体は変化させることなく、ＯＮ時間での電圧を一周期で平均した値に相当する電圧が出力される。つまり、ＯＮ時間が長くなると出力電圧は大きくなり、短くなると小さくなるので、所望の回転速度に対応した固有電圧相当になるようＯＮ時間を制御することでＤＣモータの回転速度を所望の回転速度に制御することができる。
【００２２】
しかしながら、ＰＷＭ制御はＯＦＦ時間が長いほど電力損失が大きくなるため、出力電圧を小さくしようとしてＯＦＦ時間を長くすると電力損失（図１１のハッチ部分に対応する。）が大きくなり、結果、発熱が大きくなる。実際、従来の動力型うろこ取り機１０１でモータの回転数を下げ、うろこや魚体の小さい魚のうろこ取り処理を行う場合、約８０℃の発熱があった。このため、従来のうろこ取り機におけるコントローラ部の筐体は、アルミの板材を組み合わせてなり、放熱可能なように完全に密閉されてはいなかった。
【００２３】
これに対して、前述のとおり、動力型うろこ取り機の備えるモータの全回転速度をＰＡＭ制御にて制御することは、製造コストの観点から適当ではない。なぜなら、ＰＡＭ制御に必要なスイッチング電源は増減できる電圧の範囲で価格が変わり、動力型うろこ取り機が必要とするモータの回転速度域のすべてを網羅するようなスイッチング電源は高額であり、逆に、低廉なスイッチング電源では動力型うろこ取り機が必要とするモータの回転速度を網羅できないからである。
【００２４】
ここで、ＰＡＭ制御は、電圧を一定にしたままＯＮ時間を制御することで出力電圧を制御するＰＷＭ制御とは違い、スイッチング電源内で電圧の変化を担うスイッチング素子を制御することで、電圧を直接変化させる。このＰＡＭ制御によれば、電圧自体を変化させているため、電力損失及び発熱はほとんどない。
【００２５】
また、ＰＷＭ制御では、ＯＮ時間にのみＤＣモータに電流が流れているので、ＯＦＦ時間が長くなるとモータに電流が流れていない時間、つまり、ＤＣモータが慣性で回転している時間が長くなることから、ＯＦＦ時間を長くとる必要がある低回転速度の制御ではトルクが小さくなる。これに対して、フライホイールダイオードを用いて逆起電力をＤＣモータに回生することでＯＦＦ時間中にもトルクを発生させる方法もあるが、その効果はごく僅かである。
【００２６】
したがって、従来の動力型うろこ取り機１０１によると、例えば大きなうろこや硬いうろこによって、うろこ取り刃物に瞬間的に想定外の高負荷がかかると、前述のように、大きなトルクが得られないことから、モータが停止してしまうことがあり、ユーザは、作業の中断を余儀なくされることがあった。
【００２７】
これに関しても、前述したＰＡＭ制御は、電圧自体を変化させる制御であるため、ＤＣモータに流れる電流が途切れることはなく十分なトルクを得ることができるが、動力型うろこ取り機においては、価格の問題で実用には至っていない。
（動力型うろこ取り機１の構成）
【００２８】
本実施の形態に係る動力型うろこ取り機１の構成図を図１に示す。この図に示すように、本実施の形態に係る動力型うろこ取り機１は、ＡＣ電源と電源コード５を介して接続されてヘッド部３に対して供給する電力を制御するためのコントローラ部２と、コントローラ部２とコード４を介して接続され、ＤＣブラシレスモータ３１を回転させてうろこ取りを行うためのヘッド部３とで構成されている。
（コントローラ部２）
【００２９】
コントローラ部２は、ＡＣ電源と接続され、ヘッド部３のＤＣブラシレスモータ３１の回転速度の設定を手動で行う速度設定つまみ２３（特許請求の範囲における「速度設定部」の一例に対応する。）を有し、ヘッド部３に対して、ＡＣ電源より供給された電圧をユーザの設定した回転速度が得られる所定の直流電圧に変換・制御し出力する。なお、速度設定つまみ２３は、ヘッド部３に設けられていてもよい。
【００３０】
また、コントローラ部２は、ヘッド部３より、磁気センサ（図示していない。）を用いて測定されたＤＣブラシレスモータ３１（特許請求の範囲における「回転駆動部」の一例に対応する。）の回転速度の情報がコード４を介してフィードバックされ、回転速度に応じた補償制御を行う。
【００３１】
さらにまた、コントローラ部２は、持ち運びのための持ち手を備え、密閉構造を有する筐体２４と、電源ＯＮ・ＯＦＦスイッチ２５と、電源接続状態を点灯表示するパイロットランプ２６とを有している。
（コントローラ部２の密閉構造）
【００３２】
筐体２４は、材料として、例えばアルミダイカストが用いられており、スイッチング電源２１及び電圧制御部２２を収納した状態で密閉されるよう構成されている。筐体２４には、内外をまたいで部材を配置するためのネジ穴が形成されており、電源ＯＮ・ＯＦＦスイッチ２５及びパイロットランプ２６は、このネジ穴を介して螺合され、密閉性が保持されるよう筐体２４に固設されている。また、このネジ穴と螺合するケーブルグランドを用いることで、コード４及び電源コード５は、密閉性を保持したまま筐体２４に固設されると共に、筐体２４の内外をまたいで配線されている。
【００３３】
この密閉構造は、後述するように、動力型うろこ取り機１において、電圧制御部２２での発熱を抑制でき、コントローラ部２内の温度を低く維持できるようになったことから、実現したといえる。加えて、発熱が抑制されるので、筐体２４のサイズをコンパクトにもできる。
【００３４】
この密閉構造により、コントローラ部２内での結露の発生を防止することができ、また、防水性を有するので、水回りにおける高度な要望に応えることができる。なお、本実施の形態では、コントローラ部２は、動力型うろこ取り機１に用いられる装置として説明しているが、これに限定されず、例えば、ハンディタイプの動力型かき殻付着物クリーナーの制御装置として用いてもよい。特に、動力型かき殻付着物クリーナーは屋外で使用されることが多いため、結露の発生を防止できる密閉構造のコントローラ部２はそのような用途に有用である。
（ヘッド部３）
【００３５】
ヘッド部３は、ユーザが握って作業するための把持体３３を有し、把持体３３から引き出されたコード４を介してコントローラ部２と電気的に接続され、コントローラ部２からＤＣブラシレスモータ３１に電力が供給される。
【００３６】
ヘッド部３は、うろこ取り刃物３２をＤＣブラシレスモータ３１により回転させた状態で、魚体に軽く押し付けながら尾側から頭側に向かって移動させることにより、魚体を傷付けることなく、うろこを効率よく剥ぎ落としていく。また、ＤＣブラシレスモータ３１の回転速度を磁気センサにて測定し、回転速度に関する情報をコード４を介してコントローラ部２へフィードバックする。なお、回転速度の測定は、ＤＣブラシレスモータが備える磁石ロータの位置検出を磁気センサにて常時行い、単位時間当たりの磁石ロータの変位量から回転速度を測定している。
【００３７】
ヘッド部３には、把持体３３にもＯＮ・ＯＦＦスイッチ（図示していない。）が設けれ、このスイッチを操作することによりＤＣブラシレスモータ３１の起動・停止を行うようにしてもよく、また、うろこの飛散を防ぐためのヘッド部カバー３４を設けてもよい。なお、うろこ取り刃物３２を回転させる回転駆動部は、ＤＣブラシレスモータ３１に限定されず、例えばエンコーダを備えたモータ等、モータの回転速度を測定できるものであればよい。
【００３８】
なお、ハンディタイプの動力型かき殻付着物クリーナーに用いられるヘッド部も、動力型うろこ取り機１のヘッド部３と同様に、全体棒状の刃物本体の外周部に複数の刃部を形成してなる刃物と、該刃物を回転駆動させるための回転駆動部とで構成され、ユーザは、前記刃物が回転駆動された状態で前記刃部をかき殻に押し付けながら移動させることによりかき殻付着物を取り除くことができる。
（コントローラ部２のハードウエア構成）
【００３９】
本実施の形態に係るコントローラ部２のハードウエア構成を図２に示す。この図に示すように、本実施の形態に係るコントローラ部２は、ＡＣ電源と接続されて所定の直流電圧に変換し出力するスイッチング電源２１と、スイッチング電源２１を制御する電圧制御部２２と、電圧制御部２２の制御目標である回転速度の設定を手動で行う速度設定つまみ２３とを有する。
【００４０】
スイッチング電源２１は、ＡＣ電源と接続され、供給された電圧を整流ブリッジで整流し、第一コンデンサで平滑化した後、電圧制御部２２に制御されるスイッチング素子がＯＮ・ＯＦＦを繰り返すことで出力電圧を制御する。その後、スイッチング電源２１は、トランスで変圧し、ダイオードで整流し、第二コンデンサで平滑化した直流電圧を電圧制御部２２に出力する。
【００４１】
またスイッチング電源２１は、内部制御回路によりスイッチング素子のＯＮ・ＯＦＦ時間をフィードバック制御する。なお、スイッチング電源は、可変域が広いと高価となるため、低廉なスイッチング電源として出力できる最低電圧に制限のあるものが用いられている。
【００４２】
電圧制御部２２は、スイッチング電源２１及び磁気センサ並びに速度設定つまみ２３と電気的に接続され、スイッチング電源２１内のスイッチング素子の制御と、スイッチング電源２１から入力された電圧を速度設定つまみ２３にて設定された回転速度に対応した固有電圧相当に変換するＰＷＭ制御と、ＤＣブラシレスモータに内蔵された磁気センサがモータの回転速度が低下したこと（または停止したこと）を感知し、コード４を介して、回転速度の低下情報が送信された場合にモータの回転速度を補償する制御と、の３種類の制御を行う。
【００４３】
速度設定つまみ２３は、電圧制御部２２と電気的に接続されており、例えばユーザによるつまみの操作によって抵抗値が変わり、電圧制御部２２に対して、手動にて設定された所望の回転速度に関する情報を電流の大きさに反映させて出力する。なお、速度設定つまみ２３は、電圧制御部２２に電気信号にて回転速度の情報を送信できればよく、例えば、スイッチ等であってもよい。
（ユーザによる操作の手順）
【００４４】
ユーザによる動力型うろこ取り機１の操作の手順について図３のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳＴ１０１において、ユーザは、動力型うろこ取り機１の電源を投入する。ステップＳＴ１０２において、ユーザは、速度設定つまみ２３を手動で回転させて所望の回転速度を設定する。ステップＳＴ１０３に進み、うろこ取り刃物３２がＤＣブラシレスモータ３１を介して回転し始めたら、ユーザは、把持体３３を握り、うろこ取り刃物３２を魚体に軽く押し付けながら尾側から頭側に向かって移動させ、うろこを剥ぎ落としていく。うろこを取り終えたら、ステップＳＴ１０４において、電源を切り操作を終了する。
（動力型うろこ取り機１の動作の手順）
【００４５】
動力型うろこ取り機１の動作の手順を、図４のフローチャートと、図５の電圧制御部２２が出力する電圧とＤＣブラシレスモータ３１の回転速度との関係性を示すグラフとに基づいて説明する。図５において、第一電圧は、スイッチング電源２１の可変範囲の下限に収まるように予め設定された電圧制御部２２より出力できる最小電圧を意味しており、本実施の形態においては１０Ｖが設定されている。また、この図において、第二電圧は、スイッチング電源２１の可変範囲の上限に収まるように予め設定された電圧制御部２２より出力できる最大電圧を意味しており、本実施の形態においては３６Ｖが設定されている。なお、便宜上、前記第一電圧をＤＣブラシレスモータ３１に入力することにより得られる回転速度２５００ｒｐｍを基準に、２５００ｒｐｍより大きいときは高速域、２５００ｒｐｍ以下は低速域と定義する。
【００４６】
まずステップＳＴ２０１において、スイッチング電源２１は、ＡＣ電源より入力された電圧を、整流ブリッジで整流し、第一コンデンサで平滑化する。
【００４７】
次に、ステップＳＴ２０２において、電圧制御部２２は、速度設定つまみ２３よりユーザによって手動で設定された所望の回転速度に関する情報を受け取り、目標の回転速度としてプログラム上に設定する。
【００４８】
その後、ステップＳＴ２０３において、目標の回転速度が高速域であるか低速域あるかを判断する。
【００４９】
高速域と判断された場合、ステップＳＴ２０４において、電圧制御部２２は、スイッチング電源２１内のスイッチング素子を制御し、スイッチング電源２１は、トランスで変圧し、ダイオードで整流し、第二コンデンサで平滑化してＤＣブラシレスモータ３１が目標の回転速度を得られる直流電圧を電圧制御部２２に出力する。続いて、ステップＳＴ２０５において、電圧制御部２２は、ＰＷＭ制御法にて常にＯＮ時間とする制御、つまりスイッチング電源２１からの出力を変化させない制御を行い、ＤＣブラシレスモータ３１に電圧を出力する。
【００５０】
またステップＳＴ２０３にて低速域と判断された場合、ステップＳＴ２０６において、電圧制御部２２及びスイッチング電源２１は、ステップＳＴ２０４と同様な手順で電圧を変換し、スイッチング電源２１は、第一電圧である１０Ｖを電圧制御部２２に出力する。その後、ステップＳＴ２０７において、電圧制御部２２は、ＰＷＭ制御法にてＤＣブラシレスモータ３１が目標の回転速度を得られる直流電圧に相当するようＯＮ時間を制御し、ＤＣブラシレスモータ３１に電圧を出力する。
【００５１】
以上の動作手順によると、高速域において、ＰＷＭ制御法にて常にＯＮ時間とする制御を行っているのでＤＣブラシレスモータ３１に流れる電流が途切れることはなく、トルクが低下することがない。また、低速域において、トルクは減少するものの、高い電圧を基としてＰＷＭ制御を行う従来とは異なり、低く設定された第一電圧を基としてＰＷＭ制御を行うのでＯＦＦ時間が短く抑えられ、ひいては、トルクの減少も小さく抑えられる。したがって、本発明に係る動力型うろこ取り機１は、前述の電圧制御法により十分なトルクを得ることができる。
（外乱負荷があった場合の動作の手順）
【００５２】
うろこ取り刃物３２に外乱負荷があった場合の動作の手順について図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００５３】
まずステップＳＴ３０１において、ＤＣブラシレスモータ３１に内蔵された磁気センサは、回転速度を測定し、測定結果を電圧制御部２２にフィードバックする。
【００５４】
ステップＳＴ３０２において、電圧制御部２２は、フィードバックされた測定結果と目標の回転速度とを比較し、外乱負荷による回転速度低下があったか否かを判定する。例えば、目標の回転速度を下回る閾値を設けて、その閾値よりも測定結果の回転速度が低ければ、外乱負荷による回転速度低下があったと判断する。
【００５５】
外乱負荷による回転速度低下があったと判断された場合、ステップＳＴ３０３において、電圧制御部２２及びスイッチング電源２１は、ステップＳＴ２０４と同様な手順で電圧を変換し、スイッチング電源２１は、電圧制御部２２に第二電圧である３６Ｖを出力する。
【００５６】
続いて、ステップＳＴ３０４において、電圧制御部２２は、ステップＳＴ２０５と同様の手順で電圧制御を行い、ＤＣブラシレスモータ３１に第二電圧を出力する。つまり、ＰＷＭ制御法にて常にＯＮ時間とする制御を行っているため、十分なトルクを維持したまま回転速度を上げる補償制御が可能である。なお、出力する電圧は、第二電圧に限定されず、目標の回転速度を得られる電圧より大きく、かつ、第二電圧以下であればよく、電圧を変化する時間は瞬間的であっても連続的であってもよい。
【００５７】
また、本手順（ステップＳＴ３０１〜ステップＳＴ３０４）は図３のステップＳＴ１０２〜ステップＳＴ１０３において常時繰り返されている。
【実施例１】
【００５８】
本発明に係る動力型うろこ取り機１と従来の動力型うろこ取り機１０１とのコントローラ部内部の発熱を比較するため、コントローラ部において、制御素子の放熱板と、筐体内の温度を測定した。この温度は、モータを回転させ続け、温度が定常状態になった時点で測定した。
（実験方法）
【００５９】
実験は、モータに負荷がある場合を再現する負荷実験を高速域と低速域とで行った。モータの回転速度は、高速域の例として３３３３ｒｐｍ、低速域の例として１７６４ｒｐｍを用いた。負荷実験におけるモータの負荷は、一定の物理的な負荷を与え続けることは困難であるため、モータ内コイルに抵抗器を並列に接続し電気的な負荷で再現した。また、モータへの負荷は、モータに流れる電流が１．０Ａ、１．５Ａ、２．０Ａになるようコイルに並列接続した抵抗器をそれぞれ選定した。
（実験結果）
【００６０】
高速域における放熱板温度の実験結果を図７に、高速域における筐体内温度の実験結果を図８に、低速域における放熱板温度の実験結果を図９、低速域における筐体内温度の実験結果を図１０に示す。
（高速域の実験結果）
【００６１】
高速域における放熱板温度は、図７に示すように、本発明に係る動力型うろこ取り機１では、従来の動力型うろこ取り機１０１を用いた場合に比べて、負荷電流が１．０Ａの時は３９℃、１．５Ａの時は４６℃、２．０Ａの時は５２℃減少しており、また、負荷があっても温度が上がりにくいという実験結果が得られた。
【００６２】
また、高速域における筐体内温度は、図８に示すように、本発明に係る動力型うろこ取り機１では、従来の動力型うろこ取り機１０１を用いた場合に比べて、負荷電流が１．０Ａの時は１２℃、１．５Ａの時は１５℃、２．０Ａの時は１３℃減少した。
【００６３】
以上のように、本発明に係る動力型うろこ取り機１は、高速域においては、目標の回転速度を得るための直流電圧をスイッチング電源２１より直接出力するので電力損失が少なくなり、その結果、発熱しにくくなる。したがって、密閉構造を有する筐体２４内の温度も、放熱可能な筐体内の温度より低くなることが実証された。
（低速域の実験結果）
【００６４】
低速域における放熱板温度は、図９に示すように、本発明に係る動力型うろこ取り機１では、従来の動力型うろこ取り機１０１を用いた場合に比べて、負荷電流が１．０Ａの時は３０℃減少した。本発明に係る動力型うろこ取り機１の実験において、負荷電流が１．５Ａ及び２．０Ａの時は、制御素子に故障を招来しにくい低い温度である、それぞれ、５８℃及び６６℃という結果が得られた。負荷電流が１．５Ａ及び２．０Ａの時の低速域における放熱板温度の従来例の実験は、いずれの放熱板温度も１０７℃以上となり、制御素子の故障を回避するため、その温度となった時点で実験を中断した。すなわち、低速域における放熱板も、高速域の場合と同様に、負荷があっても温度が上がりにくいという実験結果が得られた。
【００６５】
また、低速域における筐体内温度は、図１０に示すように、本発明に係る動力型うろこ取り機１では、従来の動力型うろこ取り機１０１を用いた場合に比べて、負荷電流が１．０Ａの時は４℃、１．５Ａの時は１０℃減少した。負荷電流が２．０Ａの時は、実用上問題の無い十分に低い温度である５２℃という結果が得られた。負荷電流が２．０Ａの時の低速域における従来例の実験は、２．０Ａの時の低速域における放熱板温度の実験から、放熱板温度が１０７℃以上となることが分かっており、制御素子の故障を回避するため、開始してから１０分後に中断した。したがって、図１０において、負荷電流が２．０Ａの時の従来例は、実験を開始してから１０分後の温度が上昇傾向にある過渡期のデータである。なお、負荷電流が１．０Ａ及び１．５Ａの時の値を外挿して得られる負荷電流が２．０Ａの時の推測値は６６℃である。すなわち、低速域における筐体内も、高速域の場合と同様に、負荷があっても温度が上がりにくいという実験結果が得られた。
【００６６】
このことから、本発明に係る動力型うろこ取り機１は、低速域においては、少なくとも、高い電圧を基としてＰＷＭ制御を行う従来の動力型うろこ取り機１０１よりも発熱しにくく、その結果、密閉構造を有する筐体２４内の温度も、放熱可能な筐体内の温度より低くなることが実証された。
【００６７】
以上説明したように、本発明に係る動力型うろこ取り機１によれば、（１）電力損失及び発熱を抑えることができると共に、十分なトルクが得られ、（２）外乱負荷による回転速度の変化からの補償制御が可能であり、（３）密閉構造にしても筐体内温度を低くできるという利点がある。
【００６８】
（１）について、図５に示すように、高速域では電力損失はほとんどなく（図５のハッチ部分は電力損失を示す。）、低速域においても第一電圧の１０Ｖを基としたＰＷＭ制御であるため、２４Ｖを基とした従来技術と比べて電力損失が小さく、発熱も小さくなる（図１１のハッチ部分は電力損失を示す。）。加えて、高速域においては、ＰＷＭ制御法にて常にＯＮ時間とする制御を行い、低速域においては、低く設定された第一電圧を基としてＰＷＭ制御を行うことでＯＦＦ時間が短く抑えられるので、十分なトルクを得ることができる。
【００６９】
（２）について、大きなうろこや硬いうろこによって、うろこ取り刃物３２に瞬間的に想定外の高負荷がかかった場合、瞬間的に回転速度を上げる制御を行うようにしたので、ユーザは、速度設定つまみ２３にて手動で回転速度の設定をし直す必要がなく、作業を継続することができる。
【００７０】
（３）について、動力型うろこ取り機１において、電圧制御部２２での発熱を抑制でき、コントローラ部２内の温度を低く維持できるようになったことから、筐体２４を密閉構造にすることができ、サイズをコンパクトにもできる。この密閉構造により、コントローラ部２内での結露の発生を防止することができ、また、防水性を有するので、水回りにおける高度な要望に応えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る動力型うろこ取り機、及び、ＤＣブラシレスモータ制御装置、並びに、ＤＣブラシレスモータ制御法は、魚のうろこ取り処理に好適に使用できる。
【符号の説明】
【００７２】
１…動力型うろこ取り機
２…コントローラ部；２１…スイッチング電源；２２…電圧制御部；２３…速度設定つまみ；２４…筐体；２５…電源ＯＮ・ＯＦＦスイッチ；２６…パイロットランプ
３…ヘッド部；３１…ブラシレスモータ；３２…刃物；３３…把持体；３４…ヘッド部カバー
４…コード
５…電源コード
１０１…動力型うろこ取り機
１０２…コントローラ部；１０２１…トランス；１０２２…ＡＣ／ＤＣコンバータ；１０２３…制御回路；１０２４…速度設定つまみ
１０３…ヘッド部；１０３１…ＤＣモータ；１０３２…刃物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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