JP2010142398A - Vacuum cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a configuration of a vacuum cleaner having a function of reducing or stopping electric power of an electric blower at a predetermined power supply voltage or higher.
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。
As a conventional vacuum cleaner, generally, a floor moving type (canister type) vacuum cleaner as shown in FIG. 4 is widely used, and an input of an
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。
The operation means 26 and the
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。
In addition, a
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)。 And the circuit for controlling the input of such an electric blower or performing a display is proposed (for example, refer to patent documents 1).
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。
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。
However, in such a configuration of the conventional vacuum cleaner, a method of detecting the output voltage of the insulation transformer 106 can be considered to detect the change of the power supply voltage, but the change of the power supply voltage is appropriately detected. This was difficult for the following reasons.
a. Variation of the secondary output voltage of the insulation transformer 106 ・ Generally rated voltage ± 5%.
b. The output voltage changes due to the secondary output current of the isolation transformer 106.
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。 Therefore, if the insulation transformer 106 is used to detect (or correct) fluctuations in the power supply voltage, the adjustment circuit and the feedback circuit described above are required, resulting in a high cost.
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。 The present invention solves the above-described conventional problems, and uses the phase difference between the secondary voltage phase and the primary voltage phase of the isolation transformer to detect the power supply voltage with a simple and inexpensive configuration. The purpose is to provide a machine.
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。 In order to solve the conventional problems, the electric vacuum cleaner of the present invention includes an electric blower for sucking dust, an electric blower control means for controlling the electric blower, and a control for outputting a power signal of the electric blower. Means, a signal transmission means for transmitting a signal from the control means to the electric blower control means, and a voltage generation means using an insulation transformer that insulates the control means from a primary power source and gives an operating voltage, The phase difference between the secondary-side voltage phase and the primary-side voltage phase of the isolation transformer changes according to the primary-side power supply voltage, and power supply voltage fluctuations can be detected with a very simple low-cost circuit. In addition, when the power supply voltage increases, the electric power of the vacuum cleaner decreases or stops operation.
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。 Since the vacuum cleaner of the present invention uses the phase difference characteristic between the secondary voltage phase and the primary voltage phase of the isolation transformer itself, circuits such as an adjustment circuit and a feedback circuit for detecting power supply voltage fluctuations Therefore, the power supply voltage fluctuation can be corrected with a very simple low-cost circuit.
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。 The first invention is an electric blower for sucking dust, an electric blower control means for controlling the electric blower, a control means for outputting a power signal of the electric blower, and a signal from the control means as the electric blower. A signal transmission means for transmitting to the blower control means; and a voltage generation means using an insulation transformer that insulates the control means from the primary power supply and gives an operating voltage, and the secondary voltage phase and primary of the insulation transformer The phase difference with the side voltage phase changes according to the primary side power supply voltage, and it is possible to detect power supply voltage fluctuation with a very simple low-cost circuit. Electric power is reduced or operation is stopped.
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。 According to a second aspect of the invention, in particular, in the electric vacuum cleaner of the first aspect of the present invention, an operating means for setting the electric power of the electric blower is provided at the hose handle provided at the end of the hose, and the output of the operating means is controlled by the control means. Insulation in the main body is ensured, and the insulation structure of the hose itself does not become a problem.
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。 In the third aspect of the invention, in particular, the secondary side voltage phase of the isolation transformer of the first aspect of the invention is a phase that is more advanced than the primary side voltage phase. When the power supply voltage increases, the output signal from the control means The power is output at a phase half a cycle before the target voltage waveform, and the electric blower power is reduced. Or it is not operated as an invalid signal.
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。 In the fourth aspect of the invention, in particular, the output signal from the control means of any one of the first to third aspects of the invention is configured to output a pulse signal having a predetermined pulse width regardless of the set power of the electric blower. Therefore, when the primary side voltage becomes abnormally high and the phase difference between the secondary side voltage phase and the primary side voltage phase becomes large, it is possible to prevent the pulse signal from being output beyond the zero crossing. The phase control isolation transformer load is substantially constant, that is, the phase difference between the secondary voltage phase and the primary voltage phase of the isolation transformer is substantially constant at the same power supply voltage. A phase difference corresponding to the fluctuation can be ensured.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
(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。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of a vacuum cleaner according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing an example of primary to secondary voltage phase differences of an insulation transformer of the vacuum cleaner, and FIG. Is an operation explanatory diagram of the electric vacuum cleaner (rated voltage 200 V (and allowable voltage range sandwiching the rated voltage: for example ± 10%)), FIG. 3B is an operational explanatory diagram of the electric vacuum cleaner (rated voltage) A voltage abnormally higher than 200V).
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。
In FIG. 1, 1 is an electric blower for sucking dust, and 2 is an electric blower control means for controlling the electric blower 1, which is constituted by a bidirectional thyristor. 3 is a control means for outputting a power signal of the
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。
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。
11 is a hose with one end attached to the
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。 In the present embodiment, the output signal from the control means 3 is configured to output a pulse signal having a substantially constant 700 μs pulse width regardless of the set power of the electric blower 1 in the operation means 12. The load current of the control means 3 is substantially constant.
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。 The signal transmission means 4 uses a light transmission element (photocoupler) that satisfies the requirements of the IEC standard.
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。
Similarly, the insulation transformer 6 has the mechanical structure and electrical characteristics of a safety insulation transformer defined by the IEC standard, and the signal transmission means 4 and the insulation transformer 6 make it particularly necessary to provide insulation regulation requirements. Even in strict European countries, the
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。
Although the operation will be described below in the above configuration, the insulation transformer 6 in the present embodiment is a safety insulation transformer and has the following characteristics.
a. The secondary (output) side voltage phase is more advanced than the primary (input) side voltage phase.
b. The phase difference between the secondary (output) side voltage phase and the primary (input) side voltage phase changes according to the primary side power supply voltage. Specifically, the phase difference is small if the primary side power supply voltage is low. The phase difference increases as the primary power supply voltage increases.
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。)。 FIG. 2 shows the primary voltage to secondary voltage phase characteristics of the insulation transformer 6 in the present embodiment. (Slightly distorted waveform is the secondary voltage waveform.)
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。 As shown in the figure, at the rated voltage of 200 V, the secondary voltage has a phase advance of 590 μs relative to the primary voltage, but at the rated 85% voltage (170 V), the advanced phase of 406 μs and the rated 115% voltage (230 V ) Has a leading phase of 870 μs.
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)。 Here, when the output signal 700 μs from the control means 3 is considered to be superimposed on this phase waveform, it is as follows (see FIG. 3).
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。
In the present configuration, the control means 3 and the zero volt detection means 7 are operating with the secondary side voltage waveform of the isolation transformer 6, that is, performing the operation in the advance voltage phase. Considering that the 0V point (secondary voltage) that is the reference time is also a leading phase,
(1) In case of rated voltage 200V (and allowable voltage range sandwiching this rated voltage: ± 10%, for example) The pulse width 700 μs is a value larger than the phase shift, so the drive signal of the electric blower 1 is It becomes effective. That is, the electric blower 1 can be driven.
(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。
(2) When the voltage is abnormally higher than the rated voltage of 200V Since the pulse width 700 μs is a value smaller than the phase shift, as shown in FIG. 3B, at the end of the pulse, the primary voltage waveform is changed to the next cycle. Since it has not reached, the bidirectional thyristor constituting the electric blower control means 2 is triggered with a small phase, so that the operation is performed with low power. (According to experiments, the electric blower 1 stops because the current phase of the electric blower 1 is delayed from the voltage phase.) That is, the electric blower 1 cannot be driven in a high power state.
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。 As described above, according to the present embodiment, since the phase difference characteristic between the secondary side voltage phase and the primary side voltage phase of the isolation transformer itself is used, the adjustment circuit for detecting the power supply voltage fluctuation, A circuit such as a feedback circuit is not required, and power supply voltage fluctuations can be corrected with a very simple low-cost circuit. In addition, when high voltage and high input are set, high-speed rotation is achieved. The electric blower 1 does not operate at high speed, and a dangerous state can be avoided with a simple configuration.
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。 In the above embodiment, a vacuum cleaner has been described as an example.
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。 In this case, attention must be paid to the phase difference characteristic between the voltage phase and current phase of the load.
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。 For example, as in the present embodiment, when the load is the electric blower 1, the current phase is delayed from the voltage phase, but in the case of a resistive load such as a heater, the current phase is the voltage phase. Since the phase is the same, if the same circuit is used, the power supply voltage at which the load stops becomes low.
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。 As described above, the vacuum cleaner according to the present invention uses the phase difference characteristic between the secondary side voltage phase and the primary side voltage phase of the isolation transformer itself. And a circuit such as a feedback circuit is not required, and the power supply voltage fluctuation can be corrected with a very simple low-cost circuit, and can be applied to various vacuum cleaners.
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
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