(57)【要約】【課題】本発明は電動送風機の火花異常を正確に判断し、電動送風機の発煙・発火を未然に防ぐことができる電気掃除機を提供する。【解決手段】本電気掃除機は、集塵室を負圧にする電動送風機の整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出する火花検出手段と、この火花検出手段からの火花検出情報に基づき、電動送風機を制御する制御手段を備え、火花検出手段はサンプリングした値の前回値と今回値の差を求め、この差から次回の値を予測し、予測した値と測定した値との差が所定値より大きい場合、制御手段により電動送風機の運転を停止させる。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除機本体に設けた集塵室と、この集塵室に吸引負圧を作用させる電動送風機と、この電動送風機の整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出する火花検出手段と、この火花検出手段からの火花検出情報に基づき、前記電動送風機を制御する制御手段を備えた電気掃除機において、
前記火花検出手段はサンプリングした値の前回値と今回値の差を求め、この差から次回の値を予測し、予測した値と測定した値との差の絶対値が所定値より大きい場合、前記制御手段により電動送風機の運転を停止させることを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
予測した値と測定した値との差の絶対値を所定回数積算し、積算値が所定値より大きい場合、電動送風機の運転を停止することを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記火花検出手段により複数の電源周期毎にサンプリングを行い、積算値を電源周期毎に平均化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】
前記火花検出手段は電動送風機に電流が流れている時のみサンプリングを行うことを特徴とする請求項１〜３記載の電気掃除機。
【請求項５】
電源電圧を検出する電源電圧検出手段を備え、この電源電圧検出手段が検出した電圧に応じて、所定値を変えることを特徴とする請求項１〜４記載の電気掃除機。
【請求項６】
複数の動作モードを備え、この動作モードに応じて所定値を変えることを特徴とする請求項１〜４記載の電気掃除機。
【請求項７】
電源周波数を検出する電源周波数検出手段を備え、この電源周波数検出手段が検出した周波数に応じて、所定値を変えることを特徴とする請求項１〜４記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気掃除機に係り、特に電動送風機の整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出する火花検出手段を備えた電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動送風機から発生する発煙・発火を防止するために、電動送風機の整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を火花検出手段で検出して、電動送風機を制御する電気掃除機が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の電気掃除機に用いる火花検出手段は、Ａ／Ｄ変換手段がサンプリングしたデジタル値の今回データと前回データを求め、この求めた差の値が予め設定した所定の火花判断レベルより大きい時、火花異常と判断する。また、所定時間内における最大値と最小値の差を求め、この求めた差の値が予め設定した所定の火花判断レベルより大きい時、火花異常と判断する。
【０００４】
また、特許文献２に記載の電気掃除機は、電動送風機の整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出する光検出手段を設け、この光検出手段により火花を検出して電動送風機の異常を検出し、電動送風機を停止する。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の電気掃除機は、Ａ／Ｄ変換手段がサンプリングしたデジタル値の今回データと前回データを求め、この求めた差の値が予め設定した所定の火花判断レベルより大きい時、火花異常と判断する場合、予め設定した所定の火花判断レベルが間違っていた場合や誤差を含んだ値でない場合は誤検出する可能性があった。さらに、所定時間内における最大値と最小値の差を求め、この求めた差の値が予め設定した所定の火花判断レベルより大きい時、火花異常と判断する場合、ノイズも検出してしまい、誤検出する可能性があり、信頼性に問題があった。
【０００６】
また、特許文献２に記載の電気掃除機は、光を検出する手段はスパークが発生する光の量が大きくても、時間とともに収束する場合もあり、光を検出の安定性に欠ける。
【特許文献１】特開２００８−８６１２４号公報
【特許文献２】特開２００６−２０４４７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、電動送風機の整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出して電動送風機の運転を停止し、電動送風機の発煙・発火を未然に防ぐことができる電気掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した目的を達成するため、本発明に係る電気掃除機は、掃除機本体に設けた集塵室と、この集塵室に吸引負圧を作用さえる電動送風機と、この電動送風機の整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出する火花検出手段と、この火花検出手段からの火花検出情報に基づき、前記電動送風機を制御する制御手段を備えた電気掃除機において、前記火花検出手段はサンプリングした値の前回値と今回値の差を求め、この差から次回の値を予測し、予測した値と測定した値との差の絶対値が所定値より大きい場合、前記制御手段により電動送風機の運転を停止させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る電気掃除機によれば、電動送風機の整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出して電動送風機の運転を停止し、電動送風機の発煙・発火を未然に防ぐことができる電気掃除機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る電気掃除機について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は本発明の一実施形態に係る電気掃除機の概念図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る電気掃除機１は、掃除機本体２と、この掃除機本体２の前部に形成されたホース接続口２ａに一端が着脱可能に接続された集塵ホース３と、この集塵ホース３の他端の手元操作パイプ４に着脱自在に接続された延長管５と、この延長管５の先端に着脱自在に接続された吸込口体６とを備えている。
【００１３】
掃除機本体２の内部には、集塵ホース３に連通し、いずれも図示しない、第１の塵埃除去手段と高速で流れる空気中に含まれる塵埃を重力差で分離する高速分離方式を採用し、第２の塵埃分離手段として、プリーツフィルタとから構成される集塵ユニットを備えた集塵室７と、この集塵室７に吸込負圧を作用させる電動送風機１０とが設けられる。
【００１４】
図２は、本発明に係る電動送風機を部分的に切り欠いて示した側面図である。
【００１５】
図２に示すように、電動送風機１０は、吸気口１１を有する遠心ファン部１２と、排気口１３を有するモータ部１４とから構成される。
【００１６】
このモータ部１４は、排気口１３を有するモータハウジング１５と、モータハウジング１５の内周面１５ａに設けられた固定子１６と、モータハウジング１５内に回動自在に軸支された回転子１７と、モータハウジング１５に設けられ、回転子１７に電気的に接続された一対のブラシ機構１８とから構成され、固定子１６と、回転子１７と、一対のブラシ機構１８とでモータ２０が構成される。
【００１７】
回転子１７は、固定子１６の内側に配設される。回転子１７は、その軸芯に配置されたロータ軸２１と、このロータ軸２１に巻回されたフィールド巻線２２（回転子巻線）と、このフィールド巻線２２に電気的に接続され、ロータ軸２１に設けられた整流子２３とを備える。
【００１８】
また、ブラシ機構１８は、ブラシホルダ固定部２４に貫設されたブラシホルダ２５と、このブラシホルダ２５に摺動自在に収容されたカーボンブラシ２６と、このカーボンブラシ２６を回転子１７の整流子２３に押圧付勢させるコイルバネ２７とを備える。
【００１９】
図３は本発明の一実施形態に係る電気掃除機に用いる電動送風機用制御回路のブロック図である。
【００２０】
図３に示すように、電動送風機用制御回路３０には、電動送風機２０と、火花検出手段３１と、制御手段３２と、電力調整部３３と、電源電圧検知手段３４が設けられる。
【００２１】
火花検出手段３１には、電動送風機２０の電流を検出するカレントトランスを用い、このカレントトランスで検出した電流は電圧値に変換される。電源には例えば商用電源定格１００Ｖを用いる。
【００２２】
ブラシ機構５７に火花が発生すると、電流値が低下する傾向にある。
【００２３】
制御手段３２はマイコン、メモリを備え、電力調整部３３には例えばトライアックが用いられる。
【００２４】
火花検出手段３１で電動送風機２０を流れた電流を検出し、火花検出情報に基づき、制御手段３２、電力調整部３３を介して電動送風機２０を制御する。
【００２５】
また、電源電圧検知手段３４は電源電圧を検知し、電源電圧情報を制御手段３２に入力する。
【００２６】
次に制御回路３０による火花検出について説明する。
【００２７】
（火花検出の第１実施例）
図４は火花検出の第１実施例の制御フローチャート図である。
【００２８】
図５は火花検出の第１実施例における火花検出に用いるサンプリング方法を示す概念図である。
【００２９】
図４及び図５に従って、火花検出の第１実施例について説明する。
【００３０】
電気掃除機１が使用され、電動送風機１０に通電される（Ｓ１）。
【００３１】
等時間間隔で複数のサンプリングを行う。このサンプリングは、例えば、５０Ｈｚの半周波数で、１０ｍｓ、１００ポイントのサンプリング間隔で行う。位相制御が行われている場合は、電流が流れている間だけ、サンプリングする。  
例えば、火花検出手段３１で電動送風機１０を流れた電流を検知し、電圧に変換する（Ｓ２）。  
この電圧値をサンプリング（ｎ−２）の前回実測値Ｉａとして制御手段３２に記憶する（Ｓ３）。  
さらに、火花検出手段３１で電動送風機１０を流れた電流を検知し、電圧に変換する（Ｓ３）。  
この電圧値をサンプリング（ｎ−１）の今回実測値Ｉｂとして制御手段３２に記憶する（Ｓ４）。  
制御手段３２により予測値Ｉｎｅを演算する（Ｓ５）。
【００３２】
予測値Ｉｎｅは前回実測値Ｉａと今回実測値Ｉｂから予測され、前回実測値Ｉａと今回実測値Ｉｂの差に今回実測値Ｉｂを加えた値である。  
すなわち、Ｉｎｅ＝Ｉｂ＋（Ｉｂ−Ｉａ）である。
【００３３】
制御手段３２は、予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値が、所定値Ｉｓより大きいか否かを判断する（Ｓ６）。  
すなわち、｜Ｉｎ−Ｉｎe｜＞Ｉｓの判断をする。
【００３４】
サンプリングｎにおける電流値が実測値Ｉｎとして用いられ、所定値Ｉｓは予め実験によって求められ、カーボンブラシ２５が正常な状態の値である。
【００３５】
予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値が、所定値Ｉｓより大きい（Ｙｅｓ）場合は、制御手段３２、電力調整部３３を介して電動送風機１０を停止させる。
【００３６】
予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値が、所定値Ｉｓより大きい場合は、電動送風機１０の整流子２３とカーボンブラシ２５との摩擦によって火花が発生していることを示すため、電動送風機１０を停止させて、電動送風機１０の発煙・発火を未然に防ぐ。
【００３７】
Ｓ６において、予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値が、所定値Ｉｓより大きくない場合（Ｓ６のＮ）、Ｓ２に戻り、同様のステップを繰り返す。
【００３８】
予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値が、所定値Ｉｓより大きくないことは、電動送風機１０の整流子２３とカーボンブラシ２５との摩擦による火花の発生がないことを示すため、電動送風機１０の運転を継続する。
【００３９】
本火花検出の第１実施例では、火花発生の有無判断に、サンプリングした実測値の前回値と今回値の差を求め、次回の値を予測し、この予測した値と次回の実測値との差の絶対値が所定値より大きい場合、電動送風機の運転を停止することで、従来と異なり誤検出もなく、正確に整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出して、電動送風機の運転を安全に停止させ、電動送風機の発煙・発火を防ぐことができる。
【００４０】
（火花検出の第２実施例）
図６は火花検出の第２実施例の制御フローチャート図である。
【００４１】
図７は火花検出の第２実施例における火花検出手段を用いるサンプリング方法を示す概念図である。
【００４２】
図６及び図７に従って、火花検出の第２実施例について説明する。
【００４３】
第１実施例のＳ１〜Ｓ５のステップを、同一半周波数において複数ｎ−２回繰り返して実行する（Ｓ１１〜Ｓ１５）。
【００４４】
検出ステップを複数ｎ−２回繰り返し、実測値Ｉｎ１と予測値Ｉｎｅ１の差の絶対値を積算した値が、所定値Ｉｓより大きいか否かを判断する（Ｓ１６）。  
すなわち、｜Ｉｎ１−Ｉｎｅ１｜＞Ｉｓの判断をする。
【００４５】
本火花検出の第２実施例では、火花発生の有無判断に、検出ステップを複数ｎ−２回繰り返し、実測値と予測値の差の絶対値を積算することで火花発生の有無判断を行うことで、バラツキがなく安定した実測値と予測値を用いることができ、従来と異なり誤検出もなく、より正確に整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出して、電動送風機の運転を安全に停止させ、電動送風機の発煙・発火を防ぐことができる。
【００４６】
（火花検出の第３実施例）
図８は火花検出の第３実施例の制御フローチャート図である。
【００４７】
図９は火花検出の第３実施例における火花検出手段を用いるサンプリング方法を示す概念図である。
【００４８】
図８及び図９に従って、火花検出の第３実施例について説明する。
【００４９】
第２実施例のＳ１１〜Ｓ１５のステップを、同一周期（Ｓ）において複数Ｎ回繰り返して実行する（Ｓ２１〜Ｓ２５）。
【００５０】
検出ステップを複数ｎ−２回繰り返し、実測値Ｉｎ２と予測値Ｉｎｅ２の差の絶対値を積算し、記憶する。
【００５１】
さらに、図９に示すように、次の周期（Ｓ＋１）において、例えば同じ位相で複数ｎ―２回繰り返して実行し、さらに周期（Ｓ＋Ｎｎ）と、複数（Ｓ＋Ｎｎ）回繰り返して実行する。
【００５２】
得られた実測値Ｉｎ２と予測値Ｉｎｅの差の絶対値の積算値を電源周期（ｎ回）毎に平均化し、所定値Ｉｓより大きいか否かを判断する（Ｓ２６）。
【００５３】
以下、第１実施形態のＳ６におけるＹＥＳ、及び、ＮＯのステップを実行する（Ｓ２７、Ｓ２６のＮＯ）。
【００５４】
本火花検出の第３実施例では、火花発生の有無判断に、複数の周期において検出ステップを複数回繰り返し、実測値Ｉｎ２と予測値Ｉｎｅの差の絶対値の積算値を電源周期（ｎ回）毎に平均化することで、突発値を排除し、バラツキがなく安定した積算値を用いることができ、従来と異なり誤検出もなく、より正確に整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出して、電動送風機の運転を安全に停止させ、電動送風機の発煙・発火を防ぐことができる。
【００５５】
（火花検出の第４実施例）
火花検出の第４実施例は、火花検出の第１〜３実施例において、電源電圧値に応じて所定値を変える。
【００５６】
図１０は電源電圧・周波数・動作モードによる積算値の違いを示す図表である。
【００５７】
図１１は強モード、５０Ｈｚにおける電源電圧と積算値の相関を示す線図である。  
図１２は中モード、５０Ｈｚにおける電源電圧と積算値の相関を示す線図である。  
図１３は強モード、６０Ｈｚにおける電源電圧と積算値の相関を示す線図である。
【００５８】
図１０の（ａ）の動作モード（強）、（ｂ）の動作モード（中）〜図１３に示すように、５０Ｈｚと６０Ｈｚともに、電源電圧が増加すると、積算値も増加し、５０Ｈｚと６０Ｈｚでは、いずれの電源電圧においても、６０Ｈｚが５０Ｈｚに比べて積算値が大きいことがわかる。
【００５９】
また、図１０（ａ）、（ｂ）及び図１１、図１２からもわかるように、５０Ｈｚにおいて、強モードと中モードの積算値の比較では、大小が変動する。
【００６０】
従って、電源電圧の変動、周波数に応じて所定値を変える必要がある。
【００６１】
例えば、図３に示す電源電圧手段５により電源電圧を検出し、この電源電圧情報が制御手段３２に入力され、予めメモリに記憶されている所定値を書き換える。
【００６２】
電源電圧が定格１００Ｖの場合、電源電圧（検出電圧）と所定値の関係は図１４の通りである。
【００６３】
図１４に示すように、電圧＜８０Ｖの場合には、所定値はＡ、８０Ｖ≦電圧＜９０Ｖの場合には、所定値はＢ、９０Ｖ≦電圧＜１００Ｖの場合には、所定値はＣ、１００Ｖ≦電圧の場合には、所定値はＤである。このように１０Ｖ単位で書き換えられる。
【００６４】
本火花検出の第４実施例では、火花発生の有無判断に、火花検出の第１〜３実施例による検出ステップに加えて、電源電圧値に応じて所定値を変えることで、従来と異なり誤検出もなく、電源電圧に応じて正確に整流子とカーボンブラシとの摩擦によって発生する火花を検出して、電動送風機の運転を安全に停止させ、電動送風機の発煙・発火を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態の電気掃除機の概念図。
【図２】本発明の一実施形態の電気掃除機に用いる電動送風機を一部切欠した側面図。
【図３】本発明の一実施形態の電気掃除機に用いる電動送風機用制御回路のブロック図。
【図４】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出の第１実施例の制御フローチャート図。
【図５】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出の第１実施例における火花検出に用いるサンプリング方法の概念図。
【図６】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出の第２実施例の制御フローチャート図。
【図７】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出の第２実施例における火花検出に用いるサンプリング方法の概念図。
【図８】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出の第３実施例の制御フローチャート図。
【図９】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出の第３実施例における火花検出に用いるサンプリング方法の概念図。
【図１０】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出における電源電圧・周波数・動作モードによる積算値の違いを示す図表。
【図１１】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出における強モード、５０Ｈｚにおける電源電圧と積算値の相関線図。
【図１２】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出における中モード、５０Ｈｚにおける電源電圧と積算値の相関線図。
【図１３】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出における強モード、６０Ｈｚにおける電源電圧と積算値の相関線図。
【図１４】本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出における電源電圧が定格１００Ｖの場合、電源電圧（検出電圧）と所定値の相関図表。
【符号の説明】
【００６６】
１  電気掃除機
２  掃除機本体
２ａ  ホース接続口
３  集塵ホース
４  手元操作パイプ
５  延長管
６  吸込口体
７  集塵室
１０  電動送風機
１１  吸気口
１２  遠心ファン部
１３  排気口
１４  モータ部
１５  モータハウジング
１５ａ  内周面
１６  固定子
１７  回転子
１８  ブラシ機構
２０  モータ
２１  ロータ軸
２２  フィールド巻線
２３  整流子
２４  ブラシホルダ固定部
２５  ブラシホルダ
２６  カーボンブラシ
２７  コイルバネ
３０  電動送風機用制御回路
３１  火花検出手段
３２  制御手段
３３  電力調整部
３４  電源電圧検知手段
【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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【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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【図１３】
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【図１４】
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