(57)【要約】【課題】手元操作部４と電気掃除機本体２との間を接続する電線の数を少なくし、しかも、ブラシモータ５１の回転方向を切り換えられる電気掃除機が望まれていた。【解決手段】電気掃除機本体２のブラシモータ駆動回路３７と床用吸込具１０のブラシモータ５１との間をラインＡ、ラインＢで接続する。手元操作部４と電気掃除機本体２のマイコン３４との間はラインＣで接続する。手元操作部４の操作パネル９に、ダイオード４１、４２を介して、それぞれ、ラインＡ、ラインＢを並列に接続する。【効果】ラインＣによって、操作パネル９の切り換え信号をマイコン４が検出でき、それに基づいて、ブラシモータ駆動回路３７を制御して、ブラシモータ５１の回転方向を切り換えられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動送風機、電動送風機を駆動するためのメインモータ駆動回路、ブラシモータを駆動するためのブラシモータ駆動回路ならびにメインモータ駆動回路およびブラシモータ駆動回路を制御するための制御回路が内蔵された電気掃除機本体と、
一端が電気掃除機本体に連結され、他端側に手元操作部を有する吸込ホースと、
前記吸込ホースの他端側に延長パイプを介して連結され、塵挨を吸引する際に回転するブラシおよびそのブラシを回転させるためのブラシモータが内蔵された床用吸込具と、
前記吸込ホースおよび延長パイプに沿って配線されており、前記電気掃除機本体のブラシモータ駆動回路と前記床用吸込具のブラシモータとの間を接続している一対の電力供給電線と、
前記吸込ホースに沿って配線されており、前記電気掃除機本体の制御回路と前記手元操作部との間を接続している１本の制御線と、
前記手元操作部に設けられており、第１電極および第２電極の間を短絡、遮断するために押圧され、少なくとも前記ブラシの回転方向を切り換えるための操作ボタンとを備え、  前記手元操作部において、前記第１電極には前記制御線が接続され、前記第２電極には、第２電極から前記一対の電力供給電線に向かって電流が流れるのを許容する単方向導電素子を介して、前記一対の電力供給電線が並列に接続されていることを特徴とする、電気掃除機。
【請求項２】
ブラシモータを駆動するためのブラシモータ駆動制御回路が内蔵された電気掃除機本体と、
一端が電気掃除機本体に連結され、他端側に手元操作部を有する吸込ホースと、
前記吸込ホースの他端側に延長パイプを介して連結され、塵挨を吸引する際に回転するブラシおよびそのブラシを回転させるためのブラシモータが内蔵された床用吸込具と、
前記吸込ホースおよび延長パイプに沿って配線されており、前記電気掃除機本体のブラシモータ駆動制御回路と前記床用吸込具のブラシモータとの間を接続している一対の電力供給電線と、
前記吸込ホースに沿って配線されており、前記電気掃除機本体のブラシモータ制御回路と前記手元操作部との間を接続している制御線と、
前記手元操作部に設けられており、前記制御線を介して前記ブラシモータ駆動制御回路へ前記ブラシの回転方向を切り換える信号を与えるために操作される操作ボタンとを備え、
前記ブラシモータ駆動制御回路は、前記操作ボタンの押圧に応答して、商用電源の正側と負側を区別して前記ブラシモータへ通電をすることにより、前記ブラシモータの回転方向を切り換えることを特徴とする、電気掃除機。
【請求項３】
前記ブラシモータ駆動制御回路は、前記ブラシモータの回転数を制御するために、通電する電力を位相制御または間欠制御することを特徴とする、請求項２記載の電気掃除機。    
【請求項４】
前記ブラシモータには、並列に、電解コンデンサが接続されていることを特徴とする、請求項２または３記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電気掃除機に関し、特に、電気掃除機本体に対して連結される吸込ホースの握り部に、吸込具の動作を切り換えるための手元操作部を有する電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動送風機が内蔵された電気掃除機本体と、その電気掃除機本体に一端が連結される吸込ホースであって、その他端側には延長パイプを介して床用吸込具が連結されるものが公知である。通常、吸込ホースの他端側には、手元操作部が設けられている。このような手元操作部を有する電気掃除機において、床用吸込具に内蔵されたブラシを正転および逆転させる場合、従来は、電気掃除機本体と手元操作部との間に、吸込ホースに沿って４本の電線を設ける必要があった。すなわち、ブラシを回転させるためのブラシモータへの電力供給電線２本と、手元操作部の操作信号検出用の電線２本の計４本が必要であった。（たとえば特許文献１参照）
【特許文献１】特開２０００−２６２４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この発明は、上述の背景のもとになされたもので、床用吸込具にブラシを回転させるためのブラシモータが内蔵されており、手元操作部の切り換えボタンを操作することによって、床用吸込具のブラシの回転方向を切り換えられる電気掃除機を対象としており、手元操作部と電気掃除機本体との間を接続する電線の数を少なくした電気掃除機を提供することを主たる目的とする。
【０００４】
この発明は、また、手元操作部を操作することにより、床用吸込具のブラシの回転方向が切り換えられるとともに、ブラシの回転速度を制御できる電気掃除機を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発明は、電動送風機、電動送風機を駆動するためのメインモータ駆動回路、ブラシモータを駆動するためのブラシモータ駆動回路ならびにメインモータ駆動回路およびブラシモータ駆動回路を制御するための制御回路が内蔵された電気掃除機本体と、一端が電気掃除機本体に連結され、他端側に手元操作部を有する吸込ホースと、前記吸込ホースの他端側に延長パイプを介して連結され、塵挨を吸引する際に回転するブラシおよびそのブラシを回転させるためのブラシモータが内蔵された床用吸込具と、前記吸込ホースおよび延長パイプに沿って配線されており、前記電気掃除機本体のブラシモータ駆動回路と前記床用吸込具のブラシモータとの間を接続している一対の電力供給電線と、前記吸込ホースに沿って配線されており、前記電気掃除機本体の制御回路と前記手元操作部との間を接続している１本の制御線と、前記手元操作部に設けられており、第１電極および第２電極の間を短絡、遮断するために押圧され、少なくとも前記ブラシの回転方向を切り換えるための操作ボタンとを備え、前記手元操作部において、前記第１電極には前記制御線が接続され、前記第２電極には、第２電極から前記一対の電力供給電線に向かって電流が流れるのを許容する単方向導電素子を介して、前記一対の電力供給電線が並列に接続されていることを特徴とする、電気掃除機である。
【０００６】
請求項２記載の発明は、ブラシモータを駆動するためのブラシモータ駆動制御回路が内蔵された電気掃除機本体と、一端が電気掃除機本体に連結され、他端側に手元操作部を有する吸込ホースと、前記吸込ホースの他端側に延長パイプを介して連結され、塵挨を吸引する際に回転するブラシおよびそのブラシを回転させるためのブラシモータが内蔵された床用吸込具と、前記吸込ホースおよび延長パイプに沿って配線されており、前記電気掃除機本体のブラシモータ駆動制御回路と前記床用吸込具のブラシモータとの間を接続している一対の電力供給電線と、前記吸込ホースに沿って配線されており、前記電気掃除機本体のブラシモータ制御回路と前記手元操作部との間を接続している制御線と、前記手元操作部に設けられており、前記制御線を介して前記ブラシモータ駆動制御回路へ前記ブラシの回転方向を切り換える信号を与えるために操作される操作ボタンとを備え、前記ブラシモータ駆動制御回路は、前記操作ボタンの押圧に応答して、商用電源の正側と負側を区別して前記ブラシモータへ通電をすることにより、前記ブラシモータの回転方向を切り換えることを特徴とする、電気掃除機である。
【０００７】
請求項３記載の発明は、前記ブラシモータ駆動制御回路は、前記ブラシモータの回転数を制御するために、通電する電力を位相制御または間欠制御することを特徴とする、請求項２記載の電気掃除機である。
請求項４記載の発明は、前記ブラシモータには、並列に、電解コンデンサが接続されていることを特徴とする、請求項２または３記載の電気掃除機である。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、電気掃除機本体の制御回路と手元操作部との間を接続している１本の制御線は、手元操作部の操作ボタンに接続されている。操作ボタンは、押圧されることにより、第１電極および第２電極の間を短絡／遮断するボタンであり、第２電極には、単方向導電素子を介して一対の電力供給電線が並列に接続されている。よって、一対の電力供給電線のうち、いずれの一方がブラシモータへの電流の往路または復路であっても、一対の電力供給電線のいずれか一方が接地電位側（または負電位側）である。よって、制御回路の基準電位を電力供給電線の接地電位と等しくしておけば、操作ボタンの押圧に基づく信号を１本の制御線を介して確実に制御回路へ与えられる。
【０００９】
つまり、押圧ボタンが押圧されることにより、いずれかの単方向導電素子を介して一対の電力供給電線のいずれか一方が制御回路の基準電位と接続され、それによって、制御回路は手元操作部に備えられた操作ボタンの押圧信号を読み込むことができる。
よって、吸込ホースに沿って配線する電線は、一対の電力供給電線および１本の制御線でよく、吸込ホースに配線する電線の数を３本にして、吸込ホースの構成を簡素化することができる。
【００１０】
しかも、吸込ホースに配線する電線を３本としても、手元操作部によって、床用吸込具に内蔵されたブラシモータの回転方向を切り換えることができる。
請求項２記載の発明では、床用吸込具のブラシモータに対して、商用電源の正側および負側を区別して通電することによって、ブラシモータの回転を正転または逆転に切り換えることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明によれば、請求項２記載の発明において、床用吸込具のブラシモータの回転数を、位相制御または間欠制御によって所望の回転数に制御することができる。  請求項４記載の発明によれば、請求項２または３記載の発明において、ブラシモータに印加される電圧を平滑化でき、ブラシモータの回転を安定させるとともに、ブラシモータの寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る電気掃除機１の右側面図である。電気掃除機１には、電気掃除機本体２、吸込ホース３、手元操作部４、延長パイプ５および床用吸込具１０が含まれている。
電気掃除機本体２には電動送風機（図示せず）が内蔵されていて、この電動送風機により吸引力が発生する。電気掃除機本体２の正面側には吸込ホース３の一端側に備えられた接続部６が着脱可能に連結されている。吸込ホース３は、可撓性を有し、自由に曲げることができる。吸込ホース３の他端側には手元操作部４が取り付けられている。手元操作部４は、吸込ホース３の軸方向に延びるパイプ部７と、パイプ部７から軸方向と交差方向後方へ延び出したグリップ８とを備えている。また、吸込ホース３と手元操作部４との間には回動機構１１が介在されていて、手元操作部４と吸込ホース３とは、互いに軸回りに回動自在に連結されている。グリップ８の前方側には操作パネル９が備えられていて、操作パネル９には複数の操作ボタンが配列されている。
【００１３】
延長パイプ５は、手元操作部４と床用吸込具１０との間を連結する長手の、たとえば樹脂製のパイプである。延長パイプ５は、その長さ方向ほぼ中央部を境に、床用吸込具１０が取り付けられた側１２が、手元操作部４が接続された側１３内に同軸上に収納され、長さが可変できるように構成されている。この長さの可変は、延長パイプ５の中央部に備えられたロックボタン１４を操作することにより行うことができる。
【００１４】
床用吸込具１０には、ハウジング２０と、接続用のベンド２１とが含まれていて、ベンド２１は、ハウジング２０に対して少なくとも上下方向に回動自在に取り付けられている。ハウジング２０内には、被清掃面１００を清掃する際に回転されるブラシ（図示せず）およびそのブラシを回転させるためのブラシモータが内蔵されている。
図２は、この発明の一実施形態に係る電気掃除機１の電気的構成を示すブロック図である。電気掃除機１には、前述したように、電気掃除機本体２と、手元操作部４と、床用吸込具１０とが含まれており、電気掃除機本体２と手元操作部４との間は吸込ホース３で連結されており、手元操作部４と床用吸込具１０との間は延長パイプ５で連結されている。      
【００１５】
電気掃除機本体２内には電動送風機のメインモータ３１と、メインモータ３１を駆動するためのメインモータ駆動回路３２と、メインモータ電流検出部３３と、制御中枢としてのマイコン３４とが内蔵されている。電気掃除機本体２が商用電源３０に接続されると、商用電源はメインモータ駆動回路３２およびメインモータ電流検出部３３を介してメインモータ３１に供給される。また、商用電源のゼロクロスは、ゼロクロス検出部３５で検出されてマイコン３４へ与えられる。マイコン３４は、メインモータ電流検出部３３から与えられる検出値およびゼロクロス検出部３５から与えられる検出値を参酌してメインモータ駆動回路３２を介してメインモータ３１の回転を制御する。
【００１６】
さらに、電気掃除機本体２には全波整流回路３６およびブラシモータ駆動回路３７が内蔵されている。商用電源３０から供給される交流電流は、全波整流回路３６で全波整流され、ブラシモータ駆動回路３７を介して床用吸込具１０に内蔵されたブラシモータ５１に供給される。このため、電気掃除機本体２のブラシモータ駆動回路３７と、床用吸込具１０のブラシモータ５１との間は、電力供給電線であるラインＡおよびラインＢで接続されている。ラインＡおよびラインＢは、電気掃除機本体２と手元操作部４との間では吸込ホース３に埋め込まれるように配線されている。また、手元操作部４と床用吸込具１０との間では延長パイプ５に埋設されるように配線されている。
【００１７】
電気掃除機本体２において、ブラシモータ駆動回路３７もマイコン３４により制御されている。マイコン３４は、全波整流回路３６で全波整流された後の一方電位（たとえば接地電位）を基準電位としている。そしてマイコン３４は、前述したようにゼロクロス検出部３５の検出出力、メインモータ電流検出部３３の検出出力および手元操作部４の操作パネル９に備えられた操作ボタンからの信号に基づいて、メインモータ駆動回路３２を制御するとともに、ブラシモータ駆動回路３７を制御する。
【００１８】
手元操作部４には、前述した操作パネル９が備えられていて、操作パネル９には複数の操作ボタンが配置されている。この実施形態では、操作パネル９に備えられた操作ボタン９０は、押圧されることにより、第１電極９１および第２電極９２の間を短絡、遮断するものであり、第１電極９１はマイコン３４側に接続されており、第２電極９２はダイオード４１を介してラインＡと接続され、かつ、ダイオード４２を介してラインＢと接続されている。ダイオード４１は、操作パネル９からラインＡ方向への通電を許容し、ダイオード４２は、操作パネル９からラインＢ方向への通電を許容している。
【００１９】
そして手元操作部４の操作パネル９と電気掃除機本体２のマイコン３４との間は、操作パネル９からマイコン３４へ信号を供給するための１本の信号供給ラインＣによって接続されている。
以上のような構成であるから、この実施形態に係る電気掃除機１では、電気掃除機本体２と手元操作部４との間は、吸込ホース３に埋設された３本のラインＡ、Ｂ、Ｃで電気的に接続されており、手元操作部４と床用吸込具１０との間は、延長パイプ５に埋設された２本のラインＡ、Ｂで電気的に接続されている。
【００２０】
次に、図２の回路の動作について説明をする。
操作パネル９のボタンが押されて電気掃除機１の運転が開始されると、メインモータ３１およびブラシモータ５１が回転する。床用吸込具１０に備えられたブラシが正回転するときは、ブラシモータ駆動回路３７からラインＡを通りブラシモータ５１に電流が供給され、ブラシモータ５１からラインＢを通り電流はブラシモータ駆動回路３７へ戻る。逆に、床用吸込具１０のブラシが逆回転するときは、ブラシモータ駆動回路３７からラインＢを介してブラシモータ５１へ電流が供給され、ブラシモータ５１からラインＡを通ってブラシモータ駆動回路３７へ電流が戻る。そして、ブラシモータ駆動回路３７は、ブラシモータ５１が正転時には、ラインＢとマイコン基準電位ラインとを接続し、ブラシモータ５１が逆転時には、ラインＡとマイコン基準電位ラインとを接続する。このため、ブラシモータ５１が正転時は、ラインＢに接続されたダイオード４２を介して操作パネル９の操作ボタン９０がマイコン基準電位と接続する。また、ブラシモータ５１が逆転時には、ラインＡに接続されたダイオード４１を介して操作パネル９の操作ボタン９０がマイコン基準電位と接続する。よって、マイコン３４は、１本の信号ラインＣによって手元操作部４に備えられた操作パネル９の操作ボタン９０の信号を読み込むことが可能である。
【００２１】
なお、ブラシモータ５１が停止時は、ラインＡまたはラインＢの少なくとも片側をマイコン基準電位と接続することにより、手元操作部４の信号をラインＣを介してマイコン３４が読み込むことができる。
以上のような構成および動作であるから、この実施形態に係る電気掃除機１では、電気掃除機本体２と手元操作部４との間を３本のライン（電線）Ａ、Ｂ、Ｃとし、手元操作部４と床用吸込具１０との間を２本の電線（ラインＡ、Ｂ）とした構成で、ブラシモータ５１の正転および逆転を、手元操作部４に備えられたボタン９０の信号検出を行って、切り換えることができる。
【００２２】
図３は、この発明の他の実施形態に係る電気掃除機の制御回路の構成を示すブロック図である。この実施形態に係る電気掃除機の機械的な構成は、図１に示した電気掃除機１と同等である。図３に示す制御基板６０は、図１に示す電気掃除機本体２に内蔵されており、図３に示す手元操作スイッチ６１は、図１に示す手元操作部４の操作パネル９に設けられている。また、メインモータ６２は電気掃除機本体２に内蔵され、電動送風機駆動源として回転する。ブラシモータ６３は図１に示す床用吸込具１０に内蔵されており、床用吸込具１０に設けられたブラシを回転させる。
【００２３】
図３を参照して、制御基板６０には、電源部６４および制御部６５が含まれている。電源部６４には商用電源６６からの電力が与えられる。制御部６５には制御中枢としてのＣＰＵ６７、メインモータ６２を駆動するためのメインモータ制御回路６８およびブラシモータ６３を駆動するためのブラシモータ制御素子６９が含まれている。手元操作スイッチ６１の信号はＣＰＵ６７へ与えられ、ＣＰＵ６７によってメインモータ制御回路６８およびブラシモータ制御素子６９が制御される。
【００２４】
図４は、図３における回路ブロックのうちのブラシモータ６３の制御回路を取り出して描いた回路図である。図４において、図３と同一の構成要素には同一の参照番号が付されている。この実施形態に係る制御回路では、ブラシモータ６３に通電するに当たり、商用電源６６の正側と負側とを区別する制御を行うことにより、ブラシモータ６３の正転／逆転の制御を行っている。
【００２５】
図４において、ブラシモータ６３は、ａ側に商用電源６６の正側、ｂ側に負側が印加されたときに、正転するモータであるとする。ＣＰＵ６７は、電源部６４から与えられるゼロクロス等を検出し、ブラシモータ制御素子６９を制御することにより、ブラシモータ６３のａ側に正電位のみが印加され、ｂ側に負電位のみが印加されるように制御して、ブラシモータ６３を正転させる。あるいは、その逆に、ブラシモータ６３のａ側に負電位が印加され、ｂ側に正電位が印加されるようにして、ブラシモータ６３を逆回転させる。ブラシモータ制御素子６９は、この実施形態ではトライアック、サイリスタまたはダイオード等の半導体素子、またはそれらを複数個組み合わせて構成されており、いわゆる１チップで作成された素子である。
【００２６】
図５は、商用電源６６の交流波形を示している。ブラシモータ制御素子６９は、商用電源６６から供給される交流電流のうちの（１）（３）（５）の波形を通過させ、（２）（４）（６）の波形は阻止するように機能する。これにより、ブラシモータ６３のａ側には正電位が印加され、ｂ側には負電位が印加されて、ブラシモータ６３は正転する。
一方、ブラシモータ６３を逆転させたいときには、ブラシモータ制御素子６９は、ＣＰＵ６７によって制御され、商用電源６６の波形のうちの図５に示す（２）（４）（６）を通過させ、（１）（３）（５）の通過は阻止する。これにより、ブラシモータ６３のａ側には負電位が、ｂ側には正電位が印加されて、ブラシモータ６３は逆回転する。
【００２７】
このように、この実施形態によれば、ブラシモータ６３を正転／逆転する制御において、安価な回路で回転を制御することができる。
図４に示す制御回路において、ＣＰＵ６７がブラシモータ制御素子６９を制御する場合に、図５に示すように、商用電源６６の交流波形のうち、正側（１）（３）（５）または負側（２）（４）（６）を通過させるのに代えて、位相制御を伴う通過制御を行うようにしてもよい。
【００２８】
すなわち、図６に示す交流波形における（１）（３）（５）を通過させる際に、正側半波波形の全てを通過させずに、ハッチングが付された領域のみを通過させる位相制御を行うことにより、ブラシモータ６３の回転数を制御することができる。ブラシモータ６３を逆回転させる場合にも、負側半波波形（２）（４）（６）のみを通過させ、加えて、ハッチングで付した領域のみが通過するように位相制御を行うことにより、逆転の回転数を制御することができる。
【００２９】
さらにまた、図７に示すように、位相制御に代えて間欠制御（不連続制御）を行っても、ブラシモータ６３の回転数を制御することができる。すなわち、図７を参照して、ブラシモータ６３を正転させる場合に、商用電源の交流波形のうちの正側半波（１）（３）（５）を１つ置きに通過させず、（３）を通過させないように制御することにより、ブラシモータ６３の回転数を低速にすることができる。
【００３０】
同様に、逆転制御時も、負側の半波波形を間欠的に通過させることによって、ブラシモータ６３の逆転の回転数を制御することができる。
図８は、図４に示す制御回路の変形例を示す回路図である。図８に示す制御回路のように、ブラシモータ６３に並列に電解コンデンサ７０が接続されてもよい。電解コンデンサ７０を設けると、ブラシモータ６３の回転を安定させることができるとともに、ブラシモータ６３の寿命を延ばすことができる。ブラシモータ６３に接続する電解コンデンサ７０は、有極性または両極性のものが好ましく、あるいは有極性または両極性の電解コンデンサを組み合わせたものとしてもよい。
【００３１】
ブラシモータ６３に電解コンデンサ７０が並列接続された場合、ブラシモータ６３に印加される電圧が平滑されて、ブラシモータ６３の回転が一定速度に安定する。また、回転制御を行う場合も、より安定した回転制御を行うことができる。
この発明は、以上説明した各実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】この発明の一実施形態に係る電気掃除機の右側面図である。
【図２】この発明の一実施形態に係る電気掃除機の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の他の実施形態に係る電気掃除機の制御回路の構成を示すブロック図である。
【図４】図３における回路ブロックのうちのブラシモータの制御回路を取り出して描いた回路図である。
【図５】商用電源の交流波形を示す図である。
【図６】位相制御をする場合の商用電源の交流波形を示す図である。
【図７】間欠制御（不連続制御）を行う場合の商用電源の交流波形を示す図である。
【図８】ブラシモータの制御回路を取り出して描いた制御回路の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１    電気掃除機
２    電気掃除機本体
３    吸込ホース
４    手元操作部
５    延長パイプ
９    操作パネル
１０    床用吸込具
３４    マイコン
３７    ブラシモータ駆動回路
４１、４２    ダイオード
５１、６３    ブラシモータ
６７    ＣＰＵ
６９    ブラシモータ制御素子
７０    電解コンデンサ
【図１】
2009018022.tif 000003
【図２】
2009018022.tif 000004
【図３】
2009018022.tif 000005
【図４】
2009018022.tif 000006
【図５】
2009018022.tif 000007
【図６】
2009018022.tif 000008
【図７】
2009018022.tif 000009
【図８】
2009018022.tif 000010