(57)【要約】【課題】半導体スイッチング素子の異常時に電動送風機を停止することで耐久性と安全性を向上させた電気掃除機を提供すること。【解決手段】電動送風機２の運転状態を検出する電動送風機運転検出手段１６の出力と、駆動制御手段１３から電動送風機駆動手段１１への指示から異常運転判断手段１４が電動送風機駆動手段１１の異常を判断し、発熱体１８へ通電することで、温度過昇防止手段１５を作動させ、電動送風機２への電力供給を遮断することで、無駄な電力消費を抑え、耐久性と安全性を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掃除機本体内に電動送風機と、少なくとも半導体スイッチング素子を有する電動送風機駆動手段と、使用者の指示に応じて前記電動送風機駆動手段に信号を送る駆動制御手段と、前記電動送風機の近傍で少なくともバイメタル素子有して周囲温度が以上に上がった場合には前記電動送風機への電力供給を遮断する温度過昇防止手段と、前記温度過昇防止手段の近傍に設けられた発熱体を有して前記電動送風機が運転していることを検出する電動送風機運転検出手段と、前記駆動制御手段の指示に対して異常な運転をしていることを検出する異常運転判断手段とを備え、異常な運転をしていると判断した場合には、前記発熱体に通電して温度過昇防止手段を強制的に動作させて電動送風機への電力供給を遮断することを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
異常運転判断出手段は、駆動制御手段の指示する電動送風機への電力供給量に応じて複数の異常判断閾値をもつようにした請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
商用電源の半周期ごとの電動送風機運転検出手段の出力を確認して電動送風機駆動手段による運転が異常状態であることを判断する請求項１または２記載の電気掃除機。
【請求項４】
少なくとも抵抗とコンデンサを有し所定時間後に発熱体への通電を行って電動送風機を停止させるラッチ手段を備え、異常運転判断手段を構成するプロセッサから定期的なラッチ解除信号を送るようにすることで、通常の運転を持続できるようにして、前記異常運転判断手段が暴走状態になった場合にも、電装送風機への電力供給を遮断できる請求項１〜３のいずれか１項記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般家庭用において使用される電気掃除機の制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より電気掃除機に関する保護装置として、バイメタルなどで構成されたサーモスタットにより高温時には電動送風機への電力供給を遮断する構成が知られており、例えば下記特許文献１ではその温度検出の精度を向上する工夫が記されている。また、近年では複雑な電動送風機の電力制御を行うものも多く、使用者の設定する運転モードだけでなく、電流や圧力の検知により電動送風機への電力供給量を制御する構成も一般的になり、例えば下記特許文献２や特許文献３のように、電動送風機や電動機の異常な出力を検出してその運転を停止させるものもある。
【特許文献１】特許第２７６０１９８号公報
【特許文献２】特開２００５−３２８８７６号公報
【特許文献３】特開２００７−０８９３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
これらの発明によれば、異常な高温時には機構的に電動送風機への電力供給を遮断するが、それ以外の電力制御は双方向性サイリスタなどに代表される半導体スイッチング素子を用いて電動送風機や電動機を停止させており、半導体スイッチング素子自体が異常である場合には対応できないという課題があった。半導体であることから導通状態となる故障や、素子内の温度上昇による熱暴走という現象に対しサーモスタットなどが作動する高温になるまでは動作を継続してしまう可能性があった。
【０００４】
本発明はこれらの課題を解決すべく、半導体スイッチング素子が異常状態となった場合に発熱体への通電を行って、バイメタル素子などで構成された温度過昇防止手段を強制的に動作させることで、より早く電動送風機の駆動を停止させるようにし、無駄な電動送風機への負荷と電力消費を防いで機器自体の温度上昇も抑える、耐久性や安全性を向上させた電気掃除機を提供することを目的とするものである。
【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は、掃除機本体内に電動送風機と、少なくとも半導体スイッチング素子を有する電動送風機駆動手段と、使用者の指示に応じて前記電動送風機駆動手段に信号を送る駆動制御手段と、前記電動送風機の近傍で少なくともバイメタル素子を有して周囲温度が以上に上がった場合には前記電動送風機への電力供給を遮断する温度過昇防止手段と、前記温度過昇防止手段の近傍に設けられた発熱体を有して前記電動送風機が運転していることを検出する電動送風機運転検出手段と、前記駆動制御手段の指示に対して異常な運転をしていることを検出する異常運転判断手段とを備え、異常な運転をしていると判断した場合には、前記発熱体に通電して温度過昇防止手段を強制的に動作させて電動送風機への電力供給を遮断する電気掃除機を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電気掃除機によれば、半導体スイッチング素子で構成された電動送風機駆動手段に異常が生じたと判断できた場合に温度過昇防止手段を強制的に動作させて電動送風機への電力供給を遮断するので、無駄な電動送風機への負荷と電力消費を防いで機器自体の温度上昇も抑える、耐久性や安全性を向上させた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】
【０００７】
第１の発明は、掃除機本体内に電動送風機と、少なくとも半導体スイッチング素子を有する電動送風機駆動手段と、使用者の指示に応じて前記電動送風機駆動手段に信号を送る駆動制御手段と、前記電動送風機の近傍で少なくともバイメタル素子を有して周囲温度が以上に上がった場合には前記電動送風機への電力供給を遮断する温度過昇防止手段と、前記温度過昇防止手段の近傍に設けられた発熱体を有して前記電動送風機が運転していることを検出する電動送風機運転検出手段と、前記駆動制御手段の指示に対して異常な運転をしていることを検出する異常運転判断手段とを備え、異常な運転をしていると判断した場合には、前記発熱体に通電して温度過昇防止手段を強制的に動作させて電動送風機への電力供給を遮断するようにしたもので、無駄な電動送風機への負荷と電力消費を防いで機器自体の温度上昇も抑える、耐久性や安全性を向上させた電気掃除機を提供することができる。
【０００８】
第２の発明は、異常運転判断出手段は、駆動制御手段の指示する電動送風機への電力供給量に応じて複数の異常判断閾値をもつようにしたもので、より精度の高いモータの異常運転判断を行って、耐久性や安全性を向上させた電気掃除機を提供することができる。
【０００９】
第３の発明は、商用電源の半周期ごとの電動送風機運転検出手段の出力を確認して電動送風機駆動手段による運転が異常状態であることを判断するようにしたもので、半導体スイッチング素子の故障検出精度を向上させた電気掃除機を提供することができる。
【００１０】
第４の発明は、少なくとも抵抗とコンデンサを有し所定時間後に発熱体への通電を行って電動送風機を停止させるラッチ手段を備え、異常運転判断手段を構成するプロセッサから定期的なラッチ解除信号を送るようにすることで、通常の運転を持続できるようにして、前記異常運転判断手段が暴走状態になった場合にも、電装送風機への電力供給を遮断できるようにしたもので、半導体スイッチング素子だけでなく、その判断手段の暴走も検出して停止させるので、より耐久性や安全性を向上させた電気掃除機を提供することができる。
【００１１】
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。尚、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。
【００１２】
（実施の形態１）
本発明の第一の実施の形態について図１〜図６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。
【００１３】
まず図を用いて各構成要素について説明する。図６は、電気掃除機の外観斜視図で、１は掃除機本体（以下、本体と称す）で、２は本体１内に収納される吸引力を発生させる電装送風機２である。本体１にはホース３が接続され、その一部に使用者が操作する操作部５が設けられている。また６はホース３と床用吸込具７とを接続する延長管である。
【００１４】
次に、図１は、この電気掃除機の制御ブロック図の一例で、１０は制御回路の電源回路ブロックで、１１は半導体スイッチング素子である双方向性サイリスタなどで構成された電動送風機駆動手段である。１２はマイクロコンピュータなどで構成された制御判断手段で、駆動制御手段１３と異常運転判断手段１４を内包する。また、１５はバイメタル素子などで構成された温度過昇防止手段である。１６は電動送風機２の両端に接続された抵抗などで構成された電動送風機運転検出手段である。また、１８は温度過昇防止手段１５の近傍に配設されたヒータなどで構成される発熱体であり、発熱体駆動手段１７によって通電される。また、１９は不揮発性メモリなどで構成された記憶手段で、２０はＬＥＤなどで構成された報知手段である。
【００１５】
上記構成において、その動作を説明する。使用者が操作部５を操作して、制御判断手段１２に運転モードの指示信号を送ると、制御判断手段１２がその信号を受け取り、駆動制御手段１３として電動送風機駆動手段１１に信号を送る。電動送風機駆動手段１１は受け取った信号に基づいて電動送風機２への電力供給量を決定する。電動送風機２は供給された電力量にそって運転を開始し、本体１への吸引力が発生する。この吸引力が本体１からホース３、延長管６、床用吸込具７と伝わり、使用者は塵埃などを吸引する。このとき、ゴミつまりや何らかの異常で本体１内の温度が上昇して、所定温度以上になった場合にはバイメタル素子で構成された温度過昇防止手段１５が作動し、電動送風機２への電力供給を遮断する。この事象は掃除機においては吸引風が内部の冷却を兼ねていることが一般的なため、運転に対する冷却が不十分な状況下で発生するが、温度過昇防止手段１５近傍の温度が上がらなければ運転は継続する。
【００１６】
ところで、電動送風機駆動手段１１を構成する双方向性サイリスタは、半導体であるためこの近傍がある程度高温になった場合には熱暴走状態となり、駆動制御手段１３の信号が停止の指示を出しても、導通し続ける状況になることがある。また、何らかの原因で双方向性サイリスタそのものが故障にいたり導通状態で固定されてしまった場合も同様である。先に述べたように、この場合温度過昇防止手段１５近傍が異常な温度に上がれば停止するが、そうでなければ無駄な電力消費を続けるとともに、電動送風機２に無用な負荷をかけて製品としての耐久性としても負担となる。そこで、正常な停止状態であれば電位差が生じない電動送風機２の両端電圧を電動送風機運転検出手段１６が検出し、異常運転判断手段１４に信号を送る。
【００１７】
異常運転判断手段１４は、駆動制御手段１３による運転指示の情報と電動送風機運転検出手段１６の信号をもとに異常な運転をしているかどうかを判断し、異常と判断した場合には、発熱体駆動手段１７に信号を送って発熱体１８へ通電する。発熱体１８は温度過昇防止手段１５の近傍にあり、限られた電力でピンポイントで温度を上昇させ、温度過昇防止手段１５の温度を上昇させて動作をさせる。これにより電動送風機２への電力供給が遮断されて、運転が停止する。このとき、報知手段２０によって、使用者に保護装置が働いたことを放置すれば、使用者に不安を与えることを防ぐこともできる。
【００１８】
半導体の熱暴走は温度が冷却すれば正常に戻るため、ある程度の時間が経過すれば次回より正常に運転が可能である。また、異常情報を記憶手段１９に記憶させることで、部品の故障により、絶えず通電して電動送風機が運転してしまう場合には連続的にそうなることが記憶手段１９に蓄積された情報で判断できるので、商用電源への接続時から停止に向けての処理を行い、電動送風機２そのものへの負担を極力抑えるとともに、異常報知を報知手段２０によって行い、制御部品のみの交換対応をとることができる。
【００１９】
また、第２図は電動送風機運転検出手段１６を電流検出によって行う実施例のブロック図で、従来からある電流検知の出力を活用して駆動制御手段１３が電動送風機２の電力制御やゴミたまりの報知を行っているものにあっては、新規で部品を追加することなく停止時や弱運転モードなどでの異常な電動送風機運転を検出、判断することができる。また、双方向性サイリスタの故障モードの一種で双方向の片側のみ導通状態の場合も半周期ごとの電流出力を確認するようにすれば判断でき、異常状態に対する検出精度を高めることができる。
【００２０】
また、第３図は圧力検出によって電動送風機２の電力を制御したり、ゴミたりを報知したりする場合の制御方式でのブロック図で、同様に電動送風機２の異常運転を検出、判断することができる。
【００２１】
さらに、第４図が回転数検出によって電動送風機２の電力を制御したり、ゴミたりを報知したりする場合の制御方式でのブロック図で、同様に異常運転の検出、判断が可能であるとともに、回転数の検知が一般的なＤＣ駆動の電動機についても半導体スイッチング素子による異常同通の保護手段として用いることができるのは言うまでもない。
【００２２】
ところで、異常運転判断手段１４を内包する制御判断手段１２もまた半導体素子であり、熱暴走を起こす可能性がある。この状況でも電動送風機２を停止させて無駄な電力消費、電動送風機への負荷を防いで、温度を下げるためにラッチ手段２２を構成することも考えられる。制御判断手段１２は熱暴走状態であれば、各信号出力は固定される。よって、定期的に変化する信号を与えることでラッチを解除するようにし、所定期間解除されなければ、発熱体駆動手段１７を駆動させる回路構成をとることで、この対策が取れる。
【００２３】
図５はその一例で、ラッチ回路構成を簡略的に表した部分制御ブロックで、積分トリガ３０は制御判断手段１２からＬ信号が出力されなければ、構成部品の時定数によって定められる所定時間後にトタンジスタ３１によって発熱体駆動手段１７を駆動する。また、トランジスタ３２は逆に制御判断手段１２がＬ出力では発熱体駆動手段１７を駆動する。よって、制御判断手段１２が定期的に短時間のＬ出力を行うことで、積分トリガ３０からオン出力させることなく、トランジスタ３２のオンもごく短時間にすることでラッチ回路とするものである。この制御をとることで、制御判断手段１２が熱暴走した場合にはその信号出力がどちらかに固定されるので、トランジスタ３１、３２のいずれかにより発熱体駆動手段１７が駆動されて、発熱体１８を介して温度過昇防止手段１５を動作させ、電動送風機２を停止させる。この動作により、さらに異常状態に対する保護動作の範囲を広げることができ、無駄な電力消費を抑えられ耐久性や安全性を向上させた電気掃除機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、無駄な電力消費と抑えると共に耐久性と安全性をより向上させた電動機の制御として極めて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の制御ブロック図
【図２】同電気掃除機の電流検出方式の部分制御ブロック図
【図３】同電気掃除機の圧力検出方式の部分制御ブロック図
【図４】同電気掃除機の回転数検出方式の部分制御ブロック図
【図５】同電気掃除機のラッチ部分制御ブロック図
【図６】同電機掃除機の外観斜視図
【符号の説明】
【００２６】
１    掃除機本体
２    電動送風機
５    操作部
１１  電動送風機駆動手段
１２  制御判断手段
１３  駆動制御手段
１４  異常運転判断手段
１５  温度過昇防止手段
１６  電動送風機運転検出手段
１７  発熱体駆動手段
１８  発熱体
１９  記憶手段
２０  報知手段
２２  ラッチ手段
【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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