(57)【要約】【課題】入力タップ切替部に半導体素子を用いた場合コストが高く、機械的なスイッチを用いた場合、スイッチ接点に多大なアーク電流が流れその寿命が劣化する問題があった。【解決手段】複数の入力タップを設けたファンモータ１と、ファンモータ１の入力を設定する入力設定部２と、入力設定部２で設定したファンモータ１の入力に応じてファンモータ１の位相制御を行うファンモータ制御部３と、ファンモータ１の入力タップを切替えるタップ切替部６と、入力設定部２からの信号を受けてタップ切替部６を動作させるタップ切替制御手段７とを備え、タップ切替制御手段７はタップ切替部６を動作させる前に、ファンモータ制御部３のファンモータ１への通電を所定時間停止させる構成としたもので、ファンモータ１に通電されていない状態で入力タップを切替えることとなり、タップ切替部６にアーク電流の発生が無く、耐久性に優れた電気掃除機を提供できるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の入力タップを設けたファンモータと、前記ファンモータの入力を設定する入力設定部と、この入力設定部で設定したファンモータの入力に応じてファンモータの位相制御を行うファンモータ制御部と、前記ファンモータの入力タップを切替えるタップ切替部と、前記入力設定部からの信号を受け前記タップ切替部を動作させるタップ切替制御手段とを備え、前記タップ切替制御手段は前記タップ切替部を動作させる前に、前記ファンモータ制御部の前記ファンモータへの通電を所定時間停止させる構成とした電気掃除機。
【請求項２】
複数の入力タップを設けたファンモータと、前記ファンモータの入力を設定する入力設定部と、この入力設定部で設定したファンモータの入力に応じてファンモータの位相制御を行うファンモータ制御部と、前記ファンモータの入力タップを切替えるタップ切替部と、前記入力設定部からの信号を受け前記タップ切替部を動作させるタップ切替制御手段と、切り替わったタップの状態を検知するタップ切替検出手段とを備え、前記タップ切替制御手段は前記タップ切替部を動作させる前に、前記ファンモータ制御部の前記ファンモータへの通電を停止させ、前記タップ切替検出手段が所定のタップ切替状態になったことを検出すると、前記タップ切替制御手段が前記ファンモータ制御部の前記ファンモータへの位相制御を再開させる構成とした電気掃除機。
【請求項３】
タップ切替検出手段はタップ切替部の両端に繋がるファンモータの抵抗値を検出する構成とした請求項２に記載の電気掃除機。
【請求項４】
タップ切替状態の異常を報知する報知手段を設け、タップ切替検出手段が所定のタップ切替状態に切り替わっていないと判断した時は、タップ切替制御手段は前記ファンモータ制御部の前記ファンモータへの通電停止状態を継続すると共に、前記報知手段を動作させる構成とした請求項２または３に記載の電気掃除機。
【請求項５】
タップ切替制御手段は、タップ切替検出手段が所定のタップ切替状態に切り替わっていないと判断した時に、切替前のタップ状態に戻し、再度所定のタップ切替状態に切替える動作を複数回繰り返すようタップ切替部を制御し、この複数回の切替動作後、前記タップ切替検出手段が所定のタップ切替状態になったことを検出すると、前記タップ切替制御手段が前記ファンモータ制御部の前記ファンモータへの位相制御を再開させる構成とした請求項２または３に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は本発明は電気掃除機に関するものであり、特に高入力のファンモータを有する電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の電気掃除機においては、ファンモータの高入力化に伴う高調波電流の増加を抑制する手段として、複数の入力タップを有するファンモータの入力タップを双方向性サイリスタ等の半導体素子を用いて切替えを行っていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２３７１０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の構成では、入力タップ切替部を半導体素子で構成していたため、素子自体が高コストであり、またそれらの素子を制御する回路構成も複雑となり、より高コストとなっていた。一方、コストを下げる方策として、半導体素子を用いずに機械的スイッチを用いて入力タップを切替えることも容易に考えられるが、その場合ファンモータに通電した状態でスイッチを切替えると、スイッチ接点に多大なアーク電流が流れ、それがスイッチ接点の寿命劣化に繋がるという課題があった。
【０００４】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、安価でかつ高信頼性を確保した電気掃除機を提供する事を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、複数の入力タップを設けたファンモータと、前記ファンモータの入力を設定する入力設定部と、この入力設定部で設定したファンモータの入力に応じてファンモータの位相制御を行うファンモータ制御部と、前記ファンモータの入力タップを切替えるタップ切替部と、前記入力設定部からの信号を受け前記タップ切替部を動作させるタップ切替制御手段とを備え、前記タップ切替制御手段は前記タップ切替部を動作させる前に、前記ファンモータ制御部の前記ファンモータへの通電を所定時間停止させる構成としたものである。
【０００６】
これによって、ファンモータへの通電を遮断した状態でスイッチを切替えできるため、スイッチ接点の開閉に際してアークの発生が無く、耐久性の高い入力タップ切替動作が可能となる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気掃除機は、ファンモータを非通電状態で入力タップを切替えるので、タップ切替スイッチを機械スイッチで構成した場合でも、タップ切替時にアーク電流の発生が無く、スイッチ接点の耐久性向上が図れるため、安価でかつ高信頼性を確保した電気掃除機を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は複数の入力タップを設けたファンモータと、前記ファンモータの入力を設定する入力設定部と、この入力設定部で設定したファンモータの入力に応じてファンモータの位相制御を行うファンモータ制御部と、前記ファンモータの入力タップを切替えるタップ切替部と、前記入力設定部からの信号を受け前記タップ切替部を動作させるタップ切替制御手段とを備え、前記タップ切替制御手段は前記タップ切替部を動作させる前に、前記ファンモータ制御部の前記ファンモータへの通電を所定時間停止させることにより、ファンモータに通電されていない状態で入力タップを切替えることとなり、タップ切替部にアーク電流の発生が無く、安価で高信頼性を確保した電気掃除機を提供できるものである。
【０００９】
第２の発明は複数の入力タップを設けたファンモータと、前記ファンモータの入力を設定する入力設定部と、この入力設定部で設定したファンモータの入力に応じてファンモータの位相制御を行うファンモータ制御部と、前記ファンモータの入力タップを切替えるタップ切替部と、前記入力設定部からの信号を受け前記タップ切替部を動作させるタップ切替制御手段と、切り替わったタップの状態を検知するタップ切替検出手段とを備え、前記タップ切替部は前記タップ切替部を動作させる前に、前記ファンモータ制御部の前記ファンモータへの通電を停止させ、前記タップ切替検出手段が所定のタップ切替状態になったことを検出すると、前記タップ切替制御手段が前記ファンモータ制御部の前記ファンモータへの位相制御を再開させることにより、確実に入力タップが切り替わった状態でファンモータへの通電が再開するため、タップ切替えが不完全な状態で先にファンモータが通電された場合のアーク発生等の不具合を防止して、より信頼性の高いタップ切替え制御が実現できる。
【００１０】
第３の発明は、特に、第２の発明のタップ切替検出手段をタップ切替部の両端に繋がるファンモータの抵抗値を検出するようにしたことで、所定のタップ切替状態を正確に判断することができ、より確実なタップ切替制御が実現できる。
【００１１】
第４の発明は、第２または第３の発明に加えて、タップ切替状態の異常を報知する報知手段を設け、タップ切替検出手段が所定のタップ切替状態に切り替わっていないと判断した時は、特に第２または第３のタップ切替制御手段は、前記ファンモータ制御部の前記ファンモータへの通電停止状態を継続すると共に、前記報知手段を動作させることにより、タップ切替状態が不完全な状態でファンモータへ通電した場合の不安全動作発生を回避すると共に、機器の異常で停止していることを使用者に認識させることで、使用者の不安感を防止することができる。
【００１２】
第５の発明は、第２または第３の発明のタップ切替制御手段を、タップ切替検出手段が所定のタップ切替状態に切り替わっていないと判断した時には、切替前のタップ状態に戻し、再度所定のタップ切替状態に切替える動作を複数回繰り返すようタップ切替部を制御し、この複数回の切替動作後、前記タップ切替検出手段が所定のタップ切替状態になったことを検出すると、ファンモータ制御部のファンモータへの位相制御を再開させることにより、ノイズや接点微溶着等による一時的な誤動作状態を正常に復帰させることができるため、より製品動作の信頼性を向上させることができる。
【００１３】
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って本発明が限定されるものではない。
【００１４】
（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ブロック図であり、図２は同実施の形態における各部の動作のタイミングチャート、図３はタップ切替時の入力と入力設定部の検出電圧の関係を示すグラフ、図４は入力設定電圧Ｖｐとファンモータに印加される電圧の関係を表す図である。
【００１５】
図１において、ファンモータ１は高入力側／低入力側の２対の入力タップ（１ａ、１ｂ／１ａ’、１ｂ’）を設けており、電気掃除機本体（図示せず）に塵埃を吸引するための吸込力を発生させるものである。入力設定部２は可変抵抗器２ａと抵抗２ｂが直列に繋がれた構成を有し、可変抵抗器２ａで設定される抵抗値と、抵抗２ｂとで分圧される入力設定電圧Ｖｐがファンモータ制御部３と、タップ切替制御手段７に出力されている。ファンモータ制御部３は設定入力電圧Ｖｐのレベルに応じてファンモータ１の位相制御を行うことで、ファンモータ１を所定の入力で動作させている。本実施例では、ファンモータ制御部３は双方向性サイリスタ４と、双方向性サイリスタをＯＮ／ＯＦＦ制御する駆動回路５で構成されている。
【００１６】
タップ切替部６は、タップ切替制御手段７からの信号を受けて、ファンモータ１の高入力側／低入力側の２対の入力タップ（１ａ、１ｂ／１ａ’、１ｂ’）と、駆動回路５を介して印加される交流電源８との接続を切替えている。本実施の形態ではタップ切替部６は２対のリレー（６ａ、６ｂ）から構成されている。このリレー（６ａ、６ｂ）はタップ切替制御手段７からの信号が無いときは、低入力タップ（１ａ’、１ｂ’）に接続され、タップ切替制御手段７からの信号がある場合は、高入力タップ（１ａ、１ｂ）に接続される構成となっている。
【００１７】
タップ切替制御手段７は入力設定部２からの入力設定電圧Ｖｐの信号レベルに応じて、駆動回路５に停止／作動の信号を発信する。
【００１８】
以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。
【００１９】
使用者が可変抵抗器２ａを抵抗値が減少する方向に操作することで、入力設定電圧Ｖｐが０Ｖからタップ切替閾値Ｖｐ１へと増加し、それに従って駆動回路５は、ファンモータ１を点弧する位相角をλ１からλ２に変化させて、ファンモータ１の入力をＷ１レベルからＷ２レベルへと増加させる。
【００２０】
入力設定電圧Ｖｐがタップ切替閾値Ｖｐ１に到達した時点で、タップ切替制御手段７は双方向性サイリスタ４を所定時間ｔ停止させる信号を駆動回路５に発信するとともに、所定時間ｔ内にタップ切替部６のリレー６ａを低入力タップ１ａ’から高入力タップ１ａに接続させ、リレー６ｂを低入力タップ１ｂ’から高入力タップ１ｂに接続させる。
【００２１】
所定時間ｔが経過すると、タップ切替制御手段７は、再び双方向性サイリスタ４を作動させる信号を駆動回路５に発信し、駆動回路５は位相角λ２での双方向性サイリスタ４の位相制御を再開する。
【００２２】
この時ファンモータ１の入力は、交流電源８に接続される端子が低入力タップ（１ａ’、１ｂ’）側から高入力タップ（１ａ、１ｂ）側へ切り替わっているため、Ｗ２レベルからＷ３レベルへと増加する。
【００２３】
更に使用者が可変抵抗器２ａを抵抗値が減少する方向に操作していくと、入力設定電圧ＶｐはＶｐ１から最大入力設定電圧Ｖｍａｘに上昇し、駆動回路５はファンモータ１を点弧する位相角をλ２からλｍａｘまで変化させてファンモータ１の入力を高入力タップで設定したファンモータ１の最大入力Ｗｍａｘまで入力を増加させる。
【００２４】
使用者が最大入力Ｗｍａｘから入力を下げる方向の操作を行った場合は、使用者が可変抵抗器２ａの抵抗値が増加する方向に操作していくと、入力設定電圧Ｖｐは最大入力設定電圧ＶｍａｘからＶｐ１に下降し、駆動回路５はファンモータ１を点弧する位相角をλｍａｘからλ２まで変化させてファンモータ１の入力を高入力タップで設定したファンモータ１の最小値Ｗ３まで減少させる。
【００２５】
入力設定電圧Ｖｐがタップ切替閾値Ｖｐ１に到達した時点で、タップ切替制御手段７は双方向性サイリスタ４を所定時間ｔ停止させる信号を駆動回路５に発信するとともに、所定時間ｔ内にタップ切替部６のリレー６ａを高入力タップ１ａから低入力タップ１ａ’に接続させ、リレー６ｂを高入力タップ１ｂから低入力タップ１ｂ’に接続させる。
【００２６】
所定時間ｔが経過すると、タップ切替制御手段７は、再び双方向性サイリスタ４を作動させる信号を駆動回路５に発信し、駆動回路５は位相角λ２での双方向性サイリスタ４の位相制御を再開する。
【００２７】
この時ファンモータ１の入力は、交流電源８に接続される端子が高入力タップ（１ａ、１ｂ）側から低入力タップ（１ａ’、１ｂ’）側へ切り替わっているため、Ｗ３レベルからＷ２レベルへと減少する。
【００２８】
更に使用者が可変抵抗器２ａを抵抗値が増加する方向に操作していくと、入力設定電圧Ｖｐがタップ切替閾値Ｖｐ１から０Ｖへと減少し、それに従って駆動回路５は、ファンモータ１を点弧する位相角をλ２からλ１に変化させて、ファンモータ１の入力をＷ２レベルから低入力タップで設定したファンモータ１の最小値Ｗ１レベルへと減少させる。
【００２９】
以上のように、本実施の形態においてはタップ切替部６を安価なリレーで構成し、且つタップ切替制御手段７が、双方向性サイリスタ４の非導通間に、タップ切替部６を制御して入力タップを切替えることで、リレー（６ａ、６ｂ）の接点に発生するアーク電流を抑えることができるため、リレー接点の長寿命化が可能となり、安価で信頼性の高い電気掃除機を提供できるものである。
【００３０】
（実施の形態２）
図５は、本発明の第２の実施の形態における回路ブロック図であり、図６は同実施の形態におけるタップ切替正常時のタイミングチャートであり、図７は同実施の形態におけるタップ切替異常時のタイミングチャートである。なお、上記実施の形態と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００３１】
図５において、タップ切替検出手段８はタップ切替部６の状態を監視し、入力タップの状態を確認する。本実施の形態ではタップ切替検出手段８をファンモータ１の両端抵抗値を検出する抵抗測定手段９で構成している。
【００３２】
報知手段１０はタップ切替制御手段７からの信号を受け、使用者にタップ切替動作に異常があることを報知する。
【００３３】
以上のように構成された電気掃除機について、以下その動作、作用を説明する。
【００３４】
低入力タップ（１ａ’、１ｂ’）から、高入力タップ（１ａ、１ｂ）へ切り替える動作を例に挙げて動作を説明する。
【００３５】
タップ切替部６による低入力タップ（１ａ’、１ｂ’）から高入力タップ（１ａ、１ｂ）へのタップ切替動作が終了した後、抵抗測定手段９はファンモータ１の両端抵抗値を測定し、予め設定された正常時の高入力入力タップ接続時の抵抗値と比較し、判定する。その結果、抵抗測定手段９により検出された抵抗値が、タップ切替制御手段７が指示したタップ状態（本実施の形態では高入力タップ（１ａ、１ｂ））等しければ、正常と判断し、双方向性サイリスタ４を起動させる信号を駆動回路５へ発信することで、再び双方向性サイリスタ４を導通し、ファンモータ１への位相制御を再開する。
【００３６】
抵抗測定手段９により検出された抵抗値が、タップ切替制御手段７が指示したタップ状態と異なる場合、異常状態であると判断し、タップ切替制御手段７が報知手段１０を動作させる信号を報知手段１０に発信し、報知手段１０が異常な状態であることを使用者に報知するとともに、タップ切替制御手段７は切替前のタップ状態（本実施例の場合、低入力タップ（１ａ’、１ｂ’））に戻し、再度高入力タップ（１ａ’、１ｂ’）に切替える動作を複数回繰り返すようタップ切替部６を制御する。
【００３７】
この複数回の切替動作後、抵抗測定手段９が高入力タップ（１ａ’、１ｂ’）での正常な抵抗値になったことを確認すると、タップ切替制御手段７はファンモータ制御部３のファンモータ１への位相制御を再開させる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態においては、タップ切替が確実に行われた状態でファンモータ１への位相制御を再開するため、タップ切替状態が不完全な状態でファンモータ１へ通電した場合の不安全動作発生を回避し、より信頼性の高い電気掃除機を提供できるものである。
【００３９】
また、タップ切替が正常に行われなかった場合には、報知手段１０が異常な状態であることを使用者に報知することで、タップ切替状態が不完全な状態でファンモータ１へ通電した場合の不安全動作発生を回避すると共に、機器の異常で停止していることを使用者に認識させることで、使用者の不安感を防止することができる。
【００４０】
或いは、タップ切替が正常に行われなかった場合には、タップ切替動作を複数回繰り返すことで、ノイズや接点微溶着等による一時的な誤動作状態を正常に復帰させることができるため、より製品動作の信頼性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機はタップの切替を安価な機械的なスイッチで構成し、また非通電状態で入力タップを切替えることができるため、タップ切替時のリレー接点におけるアーク電流の発生が無く、安全に入力タップを切替える事が可能となるので、他の複数のタップを有する電気機器にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の回路ブロック図
【図２】同実施の形態における各部の動作のタイミングチャート
【図３】同実施の形態におけるタップ切替時の入力と入力設定部の検出電圧の関係を示す図
【図４】同実施の形態における入力設定電圧Ｖｐとファンモータに印加される電圧の関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態２における電気掃除機の回路ブロック図
【図６】同実施の形態におけるタップ切替正常状態のタイミングチャート
【図７】同実施の形態におけるタップ切替異常状態のタイミングチャート
【符号の説明】
【００４３】
１    ファンモータ
２    入力設定部
３    ファンモータ制御部
４    双方向性サイリスタ
５    駆動回路
６    タップ切替部
７    タップ切替制御手段
８    タップ切替検出手段
９    抵抗測定手段
１０  報知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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