JPH0767432B2 - 電気掃除機用電動ブラシ付吸込口体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、直流電動機の破損および劣化を防止する電気
掃除機用電動ブラシ付吸込口体に関する。

（従来の技術） 従来の、この種の直流電動機の破損および劣化を防止す
る電気掃除機用電動ブラシ付吸込口体としては、たとえ
ば第７図に示す回路の構成が知られている。

この第７図に示す回路は、図示しない電気掃除機本体の
回路を介して図示しない交流電源に接続されている。そ
して、電気掃除機本体の回路に接続される両端には、直
列に接続されたオン・オフスイッチ１、ヒューズ２、保
護抵抗３および正持性サーミスタ４を介して全波整流用
のブリッジ回路５の交流入力端が接続され、電気掃除機
本体の回路に接続される一端側のヒューズ２と保護抵抗
３の接続点と、電気掃除機本体の回路に接続される他端
側との間にはコンデンサ６が接続されている。

また、全波整流用のブリッジ回路５の直流出力端には、
ベルトなどの伝達機構を介して回転ブラシに接続された
直流電動機７が接続され、この直流電動機７は雑音防止
コンデンサ8,9を有している。

そして、オン・オフスイッチ１を閉成すると、ブリッジ
回路５で交流を整流して直流電動機７を回転させる。

一方、たとえば回転ブラシが外部からの異常な力などに
より回転数が低下あるいは停止して、直流電動機７の回
転数も低下あるいは停止し、直流電動機７の逆起電力が
減少し回路に過大な電流が流れると、この過大な電流に
より正持性サーミスタ４が自己発熱し、第８図に示すよ
うにある程度の時間が経過した後急速に正特性サーミス
タ４の抵抗値R_thが上昇し、過大な電流は抑制されて、
直流電動機７などを保護する。

そうして、オン・オフスイッチ１をオフし、正持性サー
ミスタ４に流れる電流を停止して温度が低下することに
より抵抗値R_thが平常の値になり、この後、オン・オフ
スイッチ１をオンすると、直流電動機７が回転駆動す
る。

ところが、上記第７図に示す従来の回路の場合、正持性
サーミスタ４が発熱し抵抗値R_thが増加するまでに数10
秒かかるので、直流電動機７などに第８図に示すように
数10秒間過大な電流I_Lが流れ、直流電動機７およびその
他の回路の部品が異常発熱し劣化および破損の原因とな
るとともに、ベルトなどの伝達機構の摩耗が促進され
る。

また、直流電動機７に過大な電流が流れている間は、直
流電動機７には過大なトルクが発生しており回転ブラシ
に伝達されているので好ましくない。

一方、直流電動機の過電流を検出して直流電動機を保護
する電気掃除機として、たとえば特開昭60−21730号公
報に記載されている。

この特開昭60−21730号公報に記載の電気掃除機は、電
源および回転ブラシを駆動する回転ブラシ用電動機の間
に、電流検出用抵抗およびスイッチング素子を直列に接
続したものである。そして、回転ブラシ用電動機に過電
流が流れ、電流検出用抵抗で過電流を検出すると、スイ
ッチング素子を開成し、回転ブラシ用電動機への電流を
遮断し、回転ブラシ用電動機および回転ブラシなどの機
械的部品の損傷あるいは劣化を防止している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述の特開昭60−21730号公報記載の電
気掃除機は、回転ブラシ用電動機の過電流を検出すると
回転ブラシ用電動機への電流を遮断する構成であるた
め、電源投入直後などの回転ブラシ用電動機が回転して
いないあるいは回転し始めた状態では、回転ブラシ用電
動機に逆起電力が生じておらず、比較的大きな起動電流
が流れ、この起動電流を電流検出抵抗が検出して、回転
ブラシなどに大きな負荷が掛かるなどの異常が生じてい
ないにもかかわらず、回転ブラシ用電動機への電流を遮
断して、回転ブラシ用電動機が回転しなくなるおそれが
ある問題を有している。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、確実に直
流電動機を起動でき、回転ブラシに異常な力が加わるな
どにより直流電動機の回転の低下または停止により負荷
電流が増加しても、直流電動機などの回路の部品の劣
化、破損を防止でき、また、直流電動機の回転の低下ま
たは停止中に過大なトルクが発生することを防止できる
電気掃除機用電動ブラシ付吸込口体を提供することを目
的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明は、回転ブラシおよびこの回転ブラシを駆動する
直流電動機を内蔵する電気掃除機用電動ブラシ付吸込口
体において、前記直流電動機をオン・オフするオン・オ
フスイッチと、前記直流電動機への電力を制御するスイ
ッチング素子と、前記直流電動機の負荷電流を検出する
電流検出手段と、前記直流電動機の負荷電流が、前記直
流電動機を起動させる際の起動電流が設定電流値より小
さくなるまでの時間より長い時間設定電流値を越えたと
き、前記スイッチング素子をオフさせ、このスイッチン
グ素子のオフ状態を前記オン・オフスイッチをオフさせ
るまで維持させる制御手段とを備えたものである。

（作用） 本発明は、直流電動機で回転ブラシを回転駆動し、電流
検出手段で直流電動機の負荷電流を検出し、所定時間以
上設定電流値を越えたとき制御手段でスイッチング素子
をオフ状態にし、オン・オフスイッチをオフするまでス
イッチング素子のオフ状態を維持するため、直流電動機
などの回路部品の劣化、破損を防止でき、また、直流電
動機の回転の低下または停止中に過大なトルクが発生す
ることを防止できるとともに、起動電流が設定電流値よ
り小さくなるまでの時間より長い時間設定電流値を越え
た場合にスイッチング素子をオフ状態にするため、直流
電動機の起動時にスイッチング素子がオフして直流電動
機が起動しなくなることを防止する。

（実施例） 以下、本発明の電気掃除機用電動ブラシ付吸込口体の一
実施例を図面を参照して説明する。

第３図において、11は吸込口体本体で、この吸込口体本
体11には、図示しない電気掃除機本体のホースに接続さ
れる接続管12が回動自在に設けられている。

また、吸込口体本体11の内部には、回転ブラシ13が回転
自在に設けられるとともに、この回転ブラシ13を駆動す
る直流電動機14が収納されている。そして、直流電動機
14の回転軸に設けられたプーリ15と回転ブラシ13との間
にベルト16が懸けられて、直流電動機14が回転すること
によりブラシ13を回転する。

さらに、吸込口体本体11の前方部には前方を照射する安
全表示用のたとえば白色の発光ダイオード17が設けら
れ、後方部には使用者側に向って点灯する危険表示用の
たとえば赤色の発光ダイオード18が設けられている。

また、直流電動機14を駆動する回路は、第１図に示すよ
うな構成となっている。すなわち、入力端は図示しない
電気掃除機本体の回路を介して商用交流電源に接続さ
れ、入力端の一端から他端に、直流電動機14をオン・オ
フするオン・オフスイッチ21、回転ブラシ13を駆動する
直流電動機14、スイッチング素子22および直流電動機14
に流れる負荷電流を検出する電流検出手段23が直列に接
続されている。

また、24は制御手段で、この制御手段24は電流検出手段
23で所定時間以上直流電動機14の負荷電流が設定値より
大きいと判断したときは、スイッチング素子22をオフ状
態にするとともに、直列に接続された直流電動機14、ス
イッチング素子22および電流検出手段23と並列に接続さ
れた表示手段25の表示を切り換える。

次に、上記構成の具体的な回路について第２図を参照し
て説明する。

一方の交流入力端はオン・オフスイッチ21およびヒュー
ズ31を介して、他方の交流入力端はそのまま整流回路32
の交流入力端にそれぞれ接続されるとともに、交流入力
端間にはコンデンサ33が接続されている。

また、整流回路32の直流出力端は、両端とフレーム間に
雑音防止用のコンデンサ33,34を有するとともに、直列
にステータコイルを有する直流電動機14、コレクタ・エ
ミッタを介して接続されたスイッチング素子としてのNP
N型のトランジスタ22およびスパークノイズ吸収用のセ
メント抵抗35が直列に接続され、これらと並列すなわち
整流回路32の直流出力端間に抵抗36、コレクタ・エミッ
タを介して接続されたNPN型のトランジスタ37および抵
抗38が直列に接続されている。さらに、抵抗36およびト
ランジスタ37のコレクタの接続点とトランジスタ22のベ
ースとの間には抵抗39、トランジスタ22のエミッタおよ
びセメント抵抗35の接続点とトランジスタ37のベースと
の間には、ツェナダイオード40および抵抗41の直列回路
が接続されている。

さらに、抵抗36、抵抗39およびトランジスタ37のコレク
タの接続点から整流回路32の直流出力端の負極には、ダ
イオード42およびアノード・カソードを介したサイリス
タ43が直列に接続されている。また、サイリスタ43のゲ
ートは抵抗44および抵抗45の直列回路を介してトランジ
スタ37および抵抗38の接続点に接続されており、抵抗44
および抵抗45の接続点はコンデンサ46を介して整流回路
32の直流出力端の負極側に接続されている。さらに、サ
イリスタ43には、抵抗47およびコンデンサ48の直列回路
が並列に接続されている。

また、整流回路32の正極から負極には、抵抗51を介して
発光ダイオード17、コレクタ・エミッタを介したNPN型
のトランジスタ52および抵抗53の直列回路と、直列に接
続された発光ダイオード18および抵抗55の直列回路とが
並列に接続されている。そして、トランジスタ52のベー
スは、抵抗56を介してサイリスタ43のアノード、ダイオ
ード42および抵抗47の接続点に接続され、ダイオード18
には並列にトランジスタ58のコレクタ・エミッタが接続
され、このトランジスタ58のベースは抵抗57を介してト
ランジスタ52のエミッタおよび抵抗53の接続点に接続さ
れている。

次に、上記第２図に示す実施例の動作について説明す
る。

まず、オン・オフスイッチ21をオンすると、ヒューズ31
を介して電流が流れ、整流回路32で全波整流され、トラ
ンジスタ22のベースにバイアス電流が流れることによ
り、トランジスタ22がオンし、直流電動機14に電圧が印
加され回転する。

また、電源投入後の直流電動機14の起動時は過渡現象に
より、第４図の破線に示すように直流電動機14の負荷電
流は設定電流値を越えるので、ツェナダイオード40のツ
ェナ電圧を越えツェナダイオード40が導通状態となり、
トランジスタ37にベース電流が流れて、トランジスタ37
がオンする。これにより、トランジスタ37に電流がバイ
パスされてトランジスタ22のベース電流が減少し、直流
電動機14に流れる負荷電流は、第４図の実線に示すよう
に設定電流値以下の截頭型の電流波形となる。

なお、直流電動機14が起動した後の所定時間は、トラン
ジスタ37がオンしているため、コンデンサ46が充電され
ても、第６図に示すようにコンデンサ46の充電電圧Vcは
サイリスタ43のオン電圧に達しないので、サイリスタ43
はオンしない。すなわち、直流電動機14が起動した後、
負荷電流が設定電流値より小さくなるまでの所定時間よ
り長くなければ、制御手段24のサイリスタ43はオンしな
いようになっている。

そして、直流電動機14の負荷電流が設定電流値以下の定
常状態になるツェナダイオード40は逆阻止状態を維持し
オンしないので、トランジスタ37のベース電流は停止
し、トランジスタ37はオフし、直流電動機14は大きな電
流で駆動される。そうして、直流電動機14の回転により
ベルト16を介して回転ブラシ13を回転し、じゅうたん内
の埃などを掻き出す。

また、サイリスタ43はオフ状態であるためトランジスタ
52にベース電流が流れるのでトランジスタ52はオンし、
発光ダイオード17が点灯する。なお、このときトランジ
スタ58のベースにはベース電流が流れトランジスタ58は
オンするので、発光ダイオード18の電流はバイパスされ
発光ダイオード18は点灯しない。

そして、回転ブラシ13にたとえばゴミがからみつくなど
して回転ブラシ13の回転が低下または停止することによ
り、直流電動機14の回転が低下または停止すると、直流
電動機14に逆起動力が発生しなくなるので、負荷電流は
第５図の破線に示すように大きくなる。これにより、ツ
ェナダイオード40がツェナ電圧を越え逆阻止状態から導
通状態に変わり、トランジスタ37にベース電流を与えて
トランジスタ37をオンする。このトランジスタ37がオン
されることによりトランジスタ37のベース電流がバイパ
スされてトランジスタ37のコレクタ、エミッタ間に流れ
る電流が減少して、負荷電流は第５図に示すような設定
電流値以下の截頭型の電流波形となる。

また、トランジスタ37がオンすることにより、コンデン
サ46が充電される。そして、所定時間すなわち直流電動
機14を起動させたときの起動電流が設定電流値より小さ
くなるまでの時間以上で、コンデンサ46の充電電圧はサ
イリスタ43のターンオン電圧を越え、サイリスタ43をタ
ーンオンし、コンデンサ46は放電される。このようにサ
イリスタ43がオンすることにより、トランジスタ22のベ
ース電流はサイリスタ43にバイパスされ、トランジスタ
22はオフされ、これによりトランジスタ37もオフされ
る。

なお、実際の回路では、ダイオード42とサイリスタ43の
電圧降下に対応する電流がトランジスタ22のベースに流
れるが、直流電動機14に流れる負荷電流は微少であるの
で、直流電動機14への悪影響はほとんどない。

また、サイリスタ43がオンすることによりトランジスタ
52のベース電流はサイリスタ43にバイパスされるので、
トランジスタ52はオフし発光ダイオード17は消灯する。
さらに、トランジスタ52がオフすることによりトランジ
スタ58のベース電流も消滅するのでトランジスタ58はオ
フし、このトランジスタ58に流れていた電流は発光ダイ
オード18に流れるので発光ダイオード18は点灯する。

そうして、サイリスタ43がオンした後は、コンデンサ48
の充放電によりサイリスタ43は保持電圧以下となること
がないので、オン状態を維持する。すなわちトランジス
タ22はオフ状態を保持し、直流電動機14にはほとんど電
流は流れない。そして、たとえばオン・オフスイッチ21
をオフすることによりサイリスタ43が保持電圧以下にな
ると、サイリスタ43はオフする。

なお、サイリスタ43がオンしている間、直流電動機14に
はほとんど電流が流れないので、直流電動機14にはほと
んどトルクは発生していない。これにより、ベルト16の
スリップによるベルト16などの動力伝達機構の劣化を防
止できる。

上記実施例によれば、表示手段25を設け発光ダイオード
17,18の色を異ならせるとともに危険表示用の発光ダイ
オード18を使用者側に向って点灯させたので、回転ブラ
シ13の異常を容易に確認できる。

また、直流電動機14は寿命の末期に近づくと、整流子間
のスパークが激しくなり、ヒューズ31の断線のもとにな
り、ヒューズ31の選択および保護抵抗の抵抗値の選択が
難しかったが、セメント抵抗35を用いることによりスパ
ークノイズが吸収されるので、ヒューズおよび保護抵抗
の抵抗値の選択を容易にできる。

さらに、制御手段24の所定時間、すなわちコンデンサ46
の充電時間を、直流電動機14を起動させたとき、起動電
流が所定電流値より小さくなるまでの時間と比較して長
く設定したので、起動時の過渡現象時にトランジスタ22
がオフし直流電動機14の負荷電流が誤動作により流れな
くなることを防止できる。

〔発明の効果〕

本発明の電気掃除機用電動ブラシ付吸込口体によれば、
電流検出手段で負荷電流を検出し、所定時間以上電流値
が設定電流値を越えたときは、スイッチング素子をオフ
して負荷電流を停止するので、回転ブラシに異常な力が
加わるなどにより直流電動機の回転の低下または停止に
より負荷電流が増加することによる直流電動機などの部
品の劣化、破損を防止でき、また、直流電動機の回転の
低下または停止中に過大なトルクの発生を防止でき、さ
らに、起動電流が設定電流値より小さくなるまでの時間
より長い時間設定電流値を越えた場合にスイッチング素
子をオフ状態にするため、直流電動機の起動時にスイッ
チング素子がオフして直流電動機が起動しなくなること
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電気掃除機用電動ブラシ付吸込口体の
一実施例を示すブロック図、第２図は同上回路図、第３
図は同上一部を切欠いて示す斜視図、第４図は同上起動
時の電流波形図、第５図は同上直流電動機停止時の電流
波形図、第６図はコンデンサの充電電圧とサイリスタの
オン電圧との関係を示すグラフ、第７図は従来例を示す
回路図、第８図は同上負荷電流とサーミスタの抵抗値の
関係を示すグラフである。 13……回転ブラシ、14……直流電動機、21……オン・オ
フスイッチ、22……スイッチング素子としてのトランジ
スタ、23……電流検出手段、24……制御手段、35……セ
メント抵抗。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転ブラシおよびこの回転ブラシを駆動す
   る直流電動機を内蔵する電気掃除機用電動ブラシ付吸込
   口体において、 前記直流電動機をオン・オフするオン・オフスイッチ
   と、 前記直流電動機への電力を制御するスイッチング素子
   と、 前記直流電動機の負荷電流を検出する電流検出手段と、 前記直流電動機の負荷電流が、前記直流電動機を起動さ
   せる際の起動電流が設定電流値より小さくなるまでの時
   間より長い時間設定電流値を越えたとき、前記スイッチ
   ング素子をオフさせ、このスイッチング素子のオフ状態
   を前記オン・オフスイッチをオフさせるまで維持させる
   制御手段と を備えたことを特徴とする電気掃除機用電動ブラシ付吸
   込口体。
2. 【請求項２】スイッチング素子は、NPN型トランジスタ
   で、 電流検出手段は、セメント抵抗で、 直流電動機の負荷電流が設定電流値を越え、前記セメン
   ト抵抗が設定電圧を越えると前記NPN型トランジスタの
   ベース電圧を低下させる ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電気掃除
   機用電動ブラシ付吸込口体。