(57)【要約】【課題】整流子とブラシとの摩擦に基づく電動送風機の発煙・発火を未然に防ぎつつ運転を継続可能な電気掃除機を提供する。【解決手段】電気掃除機１は、整流子４７とブラシ５１とを有する電動送風機７と、整流子４７とブラシ５１との摩擦によって発生する火花を検知する火花検知部５８と、火花検知部５８の検知結果をサンプリングした前回値と今回値との差から予測次回値を算出し、予測次回値と火花検知部５８の検知結果をサンプリングする実次回値との差の絶対値が予め定める所定値Ｉｓより大きい場合、絶対値が所定値Ｉｓ以下になるまで電動送風機７の入力を段階的に低減させる本体制御部９と、を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
整流子とブラシとを有する電動送風機と、
前記整流子と前記ブラシとの摩擦によって発生する火花を検知する火花検知部と、
前記火花検知部の検知結果をサンプリングした前回値と今回値との差から予測次回値を算出し、前記予測次回値と前記火花検知部の検知結果をサンプリングする実次回値との差の絶対値が予め定める所定値より大きい場合、前記絶対値が前記所定値以下になるまで前記電動送風機の入力を段階的に低減させる制御部と、を備える電気掃除機。
【請求項２】
前記制御部は、前記電動送風機の入力が予め定める入力下限判断値よりも低く、かつ前記絶対値が前記所定値よりも大きい場合、前記電動送風機を停止させる請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記絶対値と前記電動送風機の入力低減量とが比例関係にある請求項１または２に記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記電動送風機の停止制御移行前の入力値の最終値を記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記電動送風機の再運転時に前記記憶部から前記最終値を読み込んで前記最終値よりも所定分量高い入力値を算出し、前記電動送風機を再運転させる請求項１から３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項５】
前記制御部は、予め定める所定時間以内に前記電動送風機の再運転が開始された場合には前記記憶部から前記最終値を読み込んで前記最終値よりも所定分量高い入力値を算出し、前記電動送風機を再運転させる一方、予め定める所定時間外に前記電動送風機の再運転が開始された場合には前記電動送風機の入力低減を解除して前記電動送風機を再運転させる請求項４に記載の電気掃除機。
【請求項６】
前記制御部は、前記電動送風機の入力低減を解除して前記電動送風機を再運転させる請求項１から３のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明に係る実施形態は電気掃除機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気掃除機は吸込負圧を生じさせる電動送風機を備える。この電動送風機は、空気を吸い込む遠心ファンと、遠心ファンを駆動させる整流子電動機と、を備える。つまり、電動送風機は、整流子と、整流子に機械的に接するブラシ（カーボンブラシ）と、を備える。
【０００３】
電動送風機は、遠心ファンを回転させると整流子とブラシとの摩擦によって火花を発生させる。この整流子とブラシとの火花が過大になると電動送風機が発煙、発火する虞がある。
【０００４】
そこで、整流子とブラシとの摩擦によって発生する火花を検知する火花検知部と、火花検知部の検知結果をサンプリングした前回値と今回値との差から予測次回値を算出し、予測次回値と火花検知部の検知結果をサンプリングする実次回値との差の絶対値が予め定める所定値より大きい場合、電動送風機を停止させる制御部と、を備える電気掃除機が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４８７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の電気掃除機は、整流子とブラシとの摩擦によって発生する火花の発生量（実次回値）が予測（予測次回値）よりも過大になった場合、電動送風機を停止させる。この火花の過大な発生は、電気掃除機の塵埃蓄積量が満杯に近くなり、吸込風量が低下して真空度が増し、電動送風機の回転数が上昇することによって生じる場合がある。
【０００７】
ところで、整流子とブラシとの摩擦によって発生する火花の発生量は、電動送風機の回転数の変化、つまり整流子電動機の回転数の変化によって変化する。例えば、電動送風機の回転数、つまり整流子電動機の回転数を低減させることによって整流子とブラシとの接触状態が馴染んだり、整流子とブラシとの接触部分の温度が低下したりして火花の発生量が改善する。電動送風機の回転数、つまり整流子電動機の回転数を低減させることによって火花の発生量を低減できれば、電動送風機の停止を回避し、電気掃除機の運転を継続させることができる。
【０００８】
そこで、本発明は、整流子とブラシとの摩擦に基づく電動送風機の発煙・発火を未然に防ぎつつ運転を継続可能な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】
【０００９】
前記の課題を解決するため本発明に係る電気掃除機は、整流子とブラシとを有する電動送風機と、前記整流子と前記ブラシとの摩擦によって発生する火花を検知する火花検知部と、前記火花検知部の検知結果をサンプリングした前回値と今回値との差から予測次回値を算出し、前記予測次回値と前記火花検知部の検知結果をサンプリングする実次回値との差の絶対値が予め定める所定値より大きい場合、前記絶対値が前記所定値以下になるまで前記電動送風機の入力を段階的に低減させる制御部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観を示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る電気掃除機の電動送風機を部分的に切り欠いて示す図。
【図３】本発明の実施形態に係る電気掃除機を示すブロック図。
【図４】本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第１実施例を示すフローチャート。
【図５】本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第１実施例のサンプリング方法を示す概念図。
【図６】本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第２実施例を示すフローチャート。
【図７】本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第２実施例のサンプリング方法を示す概念図。
【図８】本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第３実施例を示すフローチャート。
【図９】本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第３実施例のサンプリング方法を示す概念図。
【図１０】本実施形態に係る電気掃除機の電動送風機に対する電源電圧・周波数・運転モードによる平均的絶対値総和の違いを示す図表。
【図１１】本実施形態に係る電気掃除機の周波数５０Ｈｚ、強運転モードにおける電源電圧と平均的絶対値総和の相関を示す線図。
【図１２】本実施形態に係る電気掃除機の周波数５０Ｈｚ、中運転モードにおける電源電圧と平均的絶対値総和の相関を示す線図。
【図１３】本実施形態に係る電気掃除機の周波数６０Ｈｚ、強運転モードにおける電源電圧と平均的絶対値総和の相関を示す線図。
【図１４】本実施形態に係る電気掃除機において電動送風機の電源電圧が定格１００Ｖの場合の検知電圧と所定値との相関関係を示す図表。
【図１５】本実施形態に係る電気掃除機の入力低減の第１実施例を示すフローチャート。
【図１６】本実施形態に係る電気掃除機の入力低減の第１実施例を示す概念的な入力と風量との関係線図。
【図１７】本実施形態に係る電気掃除機の入力低減の第２実施例を示すフローチャート。
【図１８】本実施形態に係る電気掃除機の入力低減後の復帰制御の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る電気掃除機の実施形態について、図１から図１８を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の外観を示す斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、いわゆるキャニスタ型の電気掃除機である。電気掃除機１は、被掃除面上を走行可能な掃除機本体２と、掃除機本体２に着脱自在な管部３と、を備える。
【００１４】
掃除機本体２は、本体ケース５と、本体ケース５の両側方にそれぞれ配置される一対の車輪６と、本体ケース５の後半部分に収容される電動送風機７と、本体ケース５の前半部分に配置される着脱自在な塵埃分離集塵装置８と、主に電動送風機７を制御する本体制御部９と、電動送風機７に電力を導く電源コード１１と、を備える。
【００１５】
本体ケース５は、前端部分に本体接続口１２を備える。本体接続口１２は継手であり、管部３を着脱できる。掃除機本体２の流体的な入口であり、管部３と塵埃分離集塵装置８とを流体的に接続する。
【００１６】
電動送風機７は空気を吸い込んで負圧を生じさせる。この負圧は掃除機本体２の内部、塵埃分離集塵装置８を経て管部３に作用する。
【００１７】
塵埃分離集塵装置８は、電動送風機７が生じさせる負圧によって流れ込む空気から塵埃を分離し、捕集し、蓄積する。他方、塵埃分離集塵装置８は、塵埃が除去された清浄な空気を電動送風機７へ送り込む。なお、塵埃を含んだ空気を「含塵空気」と呼ぶ。
【００１８】
また、塵埃分離集塵装置８は、全体として略円筒形状を呈する。塵埃分離集塵装置８は、掃除機本体２に対して底部を前方側へ、頂部を後方側へずらし、若干後傾する姿勢で掃除機本体２に寄り掛かる。塵埃分離集塵装置８は、掃除機本体２に着脱自在に固定される。
【００１９】
本体制御部９は、マイクロプロセッサ（図示省略）、マイクロプロセッサが実行する各種演算プログラム、パラメータなどを記憶する記憶装置（図示省略）を備える。記憶装置は予め設定される複数の運転モードを記憶する。予め設定される複数の運転モードは、管部３で受け付けられる使用者の操作に対応する。それぞれの運転モードは相互に異なる入力値（電動送風機７の入力値）を設定される。本体制御部９は、管部３に受け付けられる使用者の操作に応じ、その操作内容に対応する任意の運転モードを予め設定される複数の運転モードから択一的に選択して記憶部から読み出し、読み出した運転モードにしたがって電動送風機７を制御する。
【００２０】
電源コード１１は、配線用差込接続器（図示省略、所謂コンセント）から掃除機本体２へ電力を供給する。電源コード１１は自由端部に差込プラグ１４を備える。
【００２１】
管部３は、掃除機本体２から作用する負圧によって、被掃除面から含塵空気を吸い込んで掃除機本体２へ案内する。管部３は、掃除機本体２の本体接続口１２に着脱自在な継手としての接続管１９と、接続管１９に流体的に接続される集塵ホース２１と、集塵ホース２１に流体的に接続される手元操作管２２と、手元操作管２２から突出する把持部２３と、把持部２３に設けられる操作部２４と、手元操作管２２に着脱自在な延長管２５と、延長管２５に着脱自在な吸込口体２６と、を備える。
【００２２】
接続管１９は、本体接続口１２を通じて塵埃分離集塵装置８に流体的に接続される。
【００２３】
集塵ホース２１は、長尺で可撓な略円筒形状のホースである。集塵ホース２１の一方の端部（ここでは、後方の端部）は接続管１９に流体的に接続される。集塵ホース２１は、接続管１９を通じて塵埃分離集塵装置８に流体的に接続される。
【００２４】
手元操作管２２は、集塵ホース２１と延長管２５とを連結させる。手元操作管２２の一方の端部（ここでは、後方の端部）は、集塵ホース２１の他方の端部（ここでは、前方の端部）に流体的に接続される。手元操作管２２は、集塵ホース２１および接続管１９を順次に通じて塵埃分離集塵装置８に流体的に接続される。
【００２５】
把持部２３は、電気掃除機１を操作するために使用者が手で把持できる部分である。把持部２３は、使用者の手で容易に把持できる適宜の形状を呈して手元操作管２２から突出する。
【００２６】
操作部２４は、それぞれの運転モードに対応付けられるスイッチを備える。具体的には、操作部２４は、電動送風機７の運転停止操作に対応付けられる停止スイッチ２４ａと、電動送風機７の運転開始操作に対応付けられる起動スイッチ２４ｂと、を備える。停止スイッチ２４ａおよび起動スイッチ２４ｂは、本体制御部９に電気的に接続される。電気掃除機１の使用者は、操作部２４を操作して電動送風機７の運転モードを択一的に選択できる。起動スイッチ２４ｂは、電動送風機７の運転中に、運転モードの選択スイッチとしても機能する。この場合、本体制御部９は、起動スイッチ２４ｂから操作信号を受け取る度に運転モードを強→中→弱→強→………の順で切り換える。なお、操作部２４は、起動スイッチ２４ｂに代えて、弱運転スイッチ（図示省略）、中運転スイッチ（図示省略）および強運転スイッチ（図示省略）を個別に備えていても良い。
【００２７】
延長管２５は、伸縮可能な細長略円筒状の管である。延長管２５は、複数の筒状体を重ね合わせたテレスコピック構造を有する。延長管２５の一方の端部（ここでは、後方の端部）と手元操作管２２の他方の端部（ここでは、前方の端部）とは着脱自在な継手構造を備える。延長管２５は、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵装置８に流体的に接続される。
【００２８】
吸込口体２６は、木床やカーペットなどの被掃除面上を走行自在あるいは滑走自在な構造を有するとともに、走行状態または滑走状態において被掃除面に対向する底面に吸込口２８を有する。また、吸込口体２６は、吸込口２８に配置される回転自在な回転清掃体２９と、回転清掃体２９を駆動させる電動機３１と、を備える。吸込口体２６の一方の端部（ここでは、後方の端部）と延長管２５の他方の端部（ここでは、前方の端部）とは着脱自在な継手構造を備える。吸込口体２６は、延長管２５、手元操作管２２、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵装置８に流体的に接続される。
【００２９】
電気掃除機１は、起動スイッチ２４ｂに対する操作を受け付けると電動送風機７を始動させる。例えば、電気掃除機１は、電動送風機７が停止している状態で起動スイッチ２４ｂに対する操作を受け付けると、先ず電動送風機７を強運転モードで運転し、再び起動スイッチ２４ｂに対する操作を受け付けると電動送風機７を中運転モードで運転し、三度、起動スイッチ２４ｂに対する操作を受け付けると電動送風機７を弱運転モードで運転し、以下同様に繰り返す。強運転モード、中運転モードおよび弱運転モードは、予め設定される複数の運転モードであり、強運転モード、中運転モード、弱運転モードの順に電動送風機７に対する入力値が小さい。始動した電動送風機７は、塵埃分離集塵装置８から空気を排気してその内部を負圧（吸込負圧）にする。
【００３０】
塵埃分離集塵装置８の負圧は、塵埃分離集塵装置８、本体接続口１２、接続管１９、集塵ホース２１、手元操作管２２および延長管２５を通じて吸込口体２６の吸込口２８に作用する。電気掃除機１は、吸込口２８に作用する負圧で被掃除面上の塵埃を空気とともに吸い込んで被掃除面を掃除する。塵埃分離集塵装置８は、電気掃除機１に吸い込まれた含塵空気から塵埃を分離し、蓄積する。他方、塵埃分離集塵装置８は、含塵空気から分離した空気を電動送風機７へ送る。電動送風機７は塵埃分離集塵装置８から吸い込んだ空気を掃除機本体２外へ排気する。
【００３１】
図２は、本発明の実施形態に係る電気掃除機の電動送風機を部分的に切り欠いて示す図である。
【００３２】
図２に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１の電動送風機７は、吸気口３５を有する遠心ファン部３６と、排気口３７を有するモータ部３８と、を備える。
【００３３】
モータ部３８は整流子電動機である。モータ部３８は、排気口３７を有するモータハウジング３９と、モータハウジング３９の内周面３９ａに設けられる固定子４１と、モータハウジング３９内に回転自在に支持される回転子４２と、モータハウジング３９に設けられて回転子４２に電気的に接続される一対のブラシ機構４３と、を備える。
【００３４】
回転子４２は、固定子４１の内側に配置される。回転子４２は、回転中心線となるロータ軸４５と、ロータ軸４５に巻き付けられるフィールド巻線４６と、ロータ軸４５に設けられてフィールド巻線４６に電気的に接続される整流子４７と、を備える。
【００３５】
ブラシ機構４３は、ブラシホルダ固定部４８を貫いて固定されるブラシホルダ４９と、ブラシホルダ４９内をスライド自在に収容されるブラシ５１と、ブラシ５１を整流子４７に押さえ付けるコイルバネ５２と、を備える。
【００３６】
ブラシ５１はカーボンブラシである。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態に係る電気掃除機を示すブロック図である。
【００３８】
図３に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、差込プラグ１４を介して商用交流電源Ｅに電気的に接続される本体制御回路５５を備える。
【００３９】
本体制御回路５５は電動送風機７を運転制御する。本体制御回路５５は、商用交流電源Ｅへ直列に接続される電動送風機７と、商用交流電源Ｅと電動送風機７とを接続する電路を開閉するスイッチング素子５６と、商用交流電源Ｅに接続されて本体制御部９へ動作電力を供給する本体電源部５７と、整流子４７とブラシ５１との摩擦によって発生する火花を検知する火花検知部５８と、電動送風機７を運転制御する本体制御部９と、を備える。
【００４０】
スイッチング素子５６は本体制御部９に接続されるゲートを備える。スイッチング素子５６はゲート電流の変化に応じて電動送風機７の入力を変える。スイッチング素子５６は双方向サイリスタや逆阻止３端子サイリスタなどの素子である。
【００４１】
本体電源部５７は本体制御部９の制御電源を発生させる電源回路である。
【００４２】
火花検知部５８は、整流子４７とブラシ５１との摩擦によって発生する火花を検知する。火花検知部５８は、例えばカレントトランスであり、電動送風機７に流れる電流を検知する。火花検知部５８は、整流子４７とブラシ５１との摩擦によって発生する火花の光を検知する光センサでも良い。火花検知部５８は検知した電流値を電圧値に変換して本体制御部９へ出力する。火花検知部５８の電源は、例えば商用電源定格１００Ｖを用いる。なお、整流子４７とブラシ５１との摩擦によって火花が発生すると、火花検知部５８が検知する電流値が低下する傾向にある。
【００４３】
本体制御部９は、マイクロコンピュータからなり、中央処理部（図示省略）、記憶部５９、Ｉ／Ｏ部（図示省略）およびタイマ（図示省略）を備える。記憶部５９は、中央処理部が実行する制御プログラムや、制御プログラムの実行に必要な定数などのデータを予め記憶する。このデータは、予め設定された各運転モードに対応する入力値を示す定数を含む。また、記憶部５９は、中央処理部の演算データなどを一時記憶しておくデータ記憶領域および作業領域である。
【００４４】
また、本体制御部９は、操作部２４が出力する操作信号と、ゼロクロス検出器（図示省略）が検出する商用交流電源Ｅのゼロクロスタイミングと、を周期的に読み取り、選択された運転モードにしたがってスイッチング素子５６のスイッチング制御（位相制御）を行い電動送風機７の入力を制御する。
【００４５】
さらに、本体制御部９は、例えば、弱、中および強からなる３つの運転モードに応じて電動送風機７の入力を制御する。本体制御部９は、起動スイッチ２４ｂから操作信号を受け取る都度、運転モードを順次に切り換えてスイッチング素子５６のスイッチング制御を行う。
【００４６】
さらにまた、本体制御部９は、火花検知部５８から入力される火花の検知結果に基づいて電動送風機７を制御する。本体制御部９は、火花検知部５８の検知結果をサンプリングした前回実測値Ｉａ（前回値）と今回実測値Ｉｂ（今回値）との差から予測値Ｉｎｅ（予測次回値）を算出し、この予測値Ｉｎｅと火花検知部５８の検知結果をサンプリングする実測値Ｉｎ（実次回値）との差の絶対値が予め定める所定値Ｉｓより大きい場合、この絶対値が所定値Ｉｓ以下になるまで電動送風機７の入力を段階的に低減させる。
【００４７】
ここで、先ず、本体制御部９による火花検知について説明する。
【００４８】
（火花検知の第１実施例）
図４は、本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第１実施例を示すフローチャートである。
【００４９】
図５は、本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第１実施例のサンプリング方法を示す概念図である。
【００５０】
図４および図５に示すように、本実施形態に係る本体制御部９は、操作部２４の起動スイッチ２４ｂが操作されると電動送風機７の運転を開始するとともに火花検知を開始する。
【００５１】
本体制御部９は、等時間間隔で継続的に火花検知部５８の検知結果（つまり、火花検知部５８の出力電圧）をサンプリングする（Ｓ１）。このサンプリングは、例えば、５０Ｈｚの半周期当たり（１０ｍｓｅｃ当たり）に１００ポイントのサンプリング（つまり、０．１ｍｓｅｃ毎のサンプリング）を行う。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。
【００５２】
次いで、本体制御部９は、（ｎ−２）回目のサンプリング結果を前回実測値Ｉａ（前回値）として記憶部５９に記憶する（Ｓ２）。
【００５３】
さらに、本体制御部９は、（ｎ−１）回目のサンプリング結果を今回実測値Ｉｂ（今回値）として記憶部５９に記憶する（Ｓ３）。
【００５４】
次いで、本体制御部９は、予測値Ｉｎｅを演算する（Ｓ４）。予測値Ｉｎｅは前回実測値Ｉａと今回実測値Ｉｂとから予測される。具体的には、予測値Ｉｎｅは前回実測値Ｉａと今回実測値Ｉｂとの差に今回実測値Ｉｂを加えたもの、Ｉｎｅ＝（Ｉｂ−Ｉａ）＋Ｉｂである。
【００５５】
次いで、本体制御部９は、予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜が、予め定める所定値Ｉｓより大きいか否か、すなわち、｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜＞Ｉｓを判断する（Ｓ５）。ｎ回目のサンプリング結果を実測値Ｉｎとして使用する。予め定める所定値Ｉｓは予め実験によって求められ、ブラシ５１が正常な状態の値である。予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎとの差の絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜が、所定値Ｉｓより大きい場合、本体制御部９は火花の過大発生を判断する。その他の場合、本体制御部９はＳ１に戻って火花検知制御を繰り返し、継続する。
【００５６】
以上のように、火花検知の第１実施例では、本体制御部９は、予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎとの差の絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜が、予め定める所定値Ｉｓより大きい場合、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生を推測する。他方、本体制御部９は、予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎとの差の絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜が、所定値Ｉｓより大きくない場合、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生がないことを推測して電動送風機７の運転を継続する。
【００５７】
（火花検知の第２実施例）
本体制御部９は、第１実施例の火花検知に代えて第２実施例の火花検知を実行することもできる。
【００５８】
図６は、本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第２実施例を示すフローチャートである。
【００５９】
図７は、本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第２実施例のサンプリング方法を示す概念図である。
【００６０】
図６および図７に示すように、本実施形態に係る本体制御部９は、第１実施例のＳ１からＳ４を、同じ周波数で複数回（具体的にはｎ−２回）繰り返す（Ｓ１１、Ｓ１からＳ４、Ｓ１２、Ｓ１３）。整数ｎは予め定める整数である。
【００６１】
本体制御部９は、等時間間隔で継続的に火花検知部５８の検知結果のサンプリングを複数回（具体的にはｎ−２回）繰り返し、実測値Ｉｎと予測値Ｉｎｅの差の絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜のｎ−２回分の絶対値総和Σ｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜が、所定値Ｉｓより大きいか否か、すなわち、Σ｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜＞Ｉｓを判断する（Ｓ１４）。
【００６２】
以上のように、火花検知の第２実施例では、本体制御部９は、予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎとの差の絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜のｎ−２回分の絶対値総和Σ｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜が、予め定める所定値Ｉｓより大きい場合、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生を推測する。他方、本体制御部９は、予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎとの差の絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜のｎ−２回分の絶対値総和Σ｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜が、所定値Ｉｓより大きくない場合、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生がないことを推測して電動送風機７の運転を継続する。
【００６３】
（火花検知の第３実施例）
また、本体制御部９は、第１実施例、第２実施例の火花検知に代えて第３実施例の火花検知を実行することもできる。
【００６４】
図８は、本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第３実施例を示すフローチャートである。
【００６５】
図９は、本実施形態に係る電気掃除機の火花検知の第３実施例のサンプリング方法を示す概念図である。
【００６６】
図８および図９に示すように、本実施形態に係る本体制御部９は、第２実施例のＳ１１、Ｓ１からＳ４、Ｓ１２を、予め定める周期Ｃ毎に複数回（具体的にはＮ回）繰り返す（Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ１１、Ｓ１からＳ４、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ２４、Ｓ２５）。予め定める周期Ｃは電動送風機７の電源周期またはその整数倍である。整数Ｎは予め定める整数である。各周期Ｃにおいて、本体制御部９は、等時間間隔で継続的に火花検知部５８の検知結果のサンプリングを複数回（具体的にはｎ−２回）繰り返し、実測値Ｉｎと予測値Ｉｎｅの差の絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜のｎ−２回分の絶対値総和Σ｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜を求め、記憶部５９に一時的に記憶する（Ｓ１３）。なお、各周期Ｃにおける絶対値総和Σ｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜をΣ１、Σ２、…、ΣＮと表記する。
【００６７】
次いで、本体制御部９は、周期Ｃ毎の絶対値総和Σ１、Σ２、…、ΣＮの総和Σ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）を整数Ｎで平均し（つまり、実測値Ｉｎと予測値Ｉｎｅの差の絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜のｎ−２回分の絶対値総和Σ｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜に関する平均的な値を求め）、所定値Ｉｓより大きいか否か、つまりΣ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）／Ｎ＞Ｉｓを判断する（Ｓ２６）。例えば、周期Ｃ＝１／５０Ｈｚ、整数Ｎ＝５０にすれば１秒間の平均的絶対値総和Σ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）／Ｎが求められる。
【００６８】
以上のように、火花検知の第３実施例では、本体制御部９は、周期Ｃ毎に実測値Ｉｎと予測値Ｉｎｅの差の絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜のｎ−２回分の絶対値総和Σ｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜を求め、平均的絶対値総和Σ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）／Ｎが、予め定める所定値Ｉｓより大きい場合、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生を推測する。他方、本体制御部９は、平均的絶対値総和Σ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）／Ｎが、所定値Ｉｓより大きくない場合、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生がないことを推測して電動送風機７の運転を継続する。
【００６９】
火花検知の第３実施例では、平均的絶対値総和Σ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）／Ｎを求めることで、突発的な火花の発生に対する感受性、応答性を抑制し、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生の推測を安定化する。
【００７０】
（火花検知の第４実施例）
火花検知の第４実施例は、火花検知の第１実施例から第３実施例に対し電動送風機７に供給される電源電圧の変化（定格に対する実測）に応じて所定値Ｉｓを変える。
【００７１】
図１０は、本実施形態に係る電気掃除機の電動送風機に対する電源電圧・周波数・運転モードによる平均的絶対値総和の違いを示す図表である。
【００７２】
図１０（ａ）は強運転モードの場合を示し、図１０（ｂ）は中運転モードの場合を示す。
【００７３】
図１１は、本実施形態に係る電気掃除機の周波数５０Ｈｚ、強運転モードにおける電源電圧と平均的絶対値総和の相関を示す線図である。
【００７４】
図１２は、本実施形態に係る電気掃除機の周波数５０Ｈｚ、中運転モードにおける電源電圧と平均的絶対値総和の相関を示す線図である。
【００７５】
図１３は、本実施形態に係る電気掃除機の周波数６０Ｈｚ、強運転モードにおける電源電圧と平均的絶対値総和の相関を示す線図である。
【００７６】
図１０から図１３に示すように、周波数５０Ｈｚと周波数６０Ｈｚともに、電源電圧（実測）が増加すると、平均的絶対値総和Σ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）／Ｎも増加し、５０Ｈｚと６０Ｈｚでは、いずれの電源電圧（実測）においても、周波数６０Ｈｚが周波数５０Ｈｚに比べて平均的絶対値総和Σ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）／Ｎが大きいことがわかる。
【００７７】
他方、周波数５０Ｈｚにおいて、強運転モードと中運転モードの平均的絶対値総和Σ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）／Ｎは、電源電圧（実測）によっては大小関係が反転する。
【００７８】
したがって、電源電圧の変化、周波数の変化に応じて所定値Ｉｓを変更する必要が有る。
【００７９】
例えば、先ず、電動送風機７に供給される電源電圧（実測）毎、運転モード毎に複数の所定値Ｉｓを記憶部５９に記憶しておく。そして、電動送風機７に供給される電源電圧を検知し、この検知電圧（電源電圧の実測値）を本体制御部９で読み取り、選択中の運転モードと組み合わせて最適な所定値Ｉｓを選択する。具体的な一例として、電源電圧が定格１００Ｖの場合、検知電圧と所定値Ｉｓの関係は図１４のように設定される。
【００８０】
図１４は、本実施形態に係る電気掃除機において電動送風機の電源電圧が定格１００Ｖの場合の検知電圧と所定値との相関関係を示す図表である。
【００８１】
図１４に示すように、検知電圧＜８０Ｖの場合の所定値ＩｓはＡ値、８０Ｖ≦検知電圧＜９０Ｖの場合の所定値ＩｓはＢ値、９０Ｖ≦検知電圧＜１００Ｖの場合の所定値ＩｓはＣ値、１００Ｖ≦検知電圧の場合の所定値ＩｓはＤ値である。このように所定値Ｉｓは１０Ｖ単位で書き換えられる。
【００８２】
火花検知の第４実施例では、火花検知の第１実施例から第３実施例による火花検知に加えて、電源電圧（実測）に応じて所定値Ｉｓを変えることで、整流子４７とブラシ５１との摩擦によって発生する火花を誤検出なく正確に検出できる。
【００８３】
さて、次いで、本体制御部９による電動送風機７の段階的な入力低減制御について説明する。
【００８４】
（入力低減の第１実施例）
図１５は、本実施形態に係る電気掃除機の入力低減の第１実施例を示すフローチャートである。
【００８５】
図１５に示すように、本実施形態に係る本体制御部９は、火花検知で電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生を推測した場合（Ｓ３１）、電動送風機７の入力を所定の入力低減量Ｐｄだけ低減させる（Ｓ３２）。
【００８６】
本体制御部９は、一旦、電動送風機７の入力を所定の入力低減量Ｐｄだけ低減させたのち、火花検知を繰り返して（Ｓ３１）、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生がないことを推測できるまで電動送風機７の入力を所定の入力低減量Ｐｄだけ繰り返し低減させる（Ｓ３２）。
【００８７】
火花検知（Ｓ３１）には、火花検知の第１実施例から第３実施例のいずれか、または火花検知の第１実施例から第３実施例のいずれかの火花検知に第４実施例を組み合わせた制御が適用される。
【００８８】
このようにして、本体制御部９は、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生がないことを推測できるまで、電動送風機７の入力を段階的に低減させる。
【００８９】
ここで、「電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生がないことの推測」とは、火花検知の第１実施例から第３実施例のいずれか、または火花検知の第１実施例から第３実施例のいずれかに火花検知の第４実施例を組み合わせた制御において、火花検知の第１実施例における絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜、火花検知の第２実施例における絶対値総和Σ｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜、火花検知の第３実施例における平均的絶対値総和Σ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）／Ｎが、予め定める所定値Ｉｓより大きくないことである。また、火花検知の第１実施例における絶対値｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜、火花検知の第２実施例における絶対値総和Σ｜Ｉｎ−Ｉｎｅ｜、火花検知の第３実施例における平均的絶対値総和Σ（Σ１＋Σ２＋…＋ΣＮ）／Ｎを、単に「実測値Ｉｎと予測値Ｉｎｅの差の絶対値」と呼ぶ。
【００９０】
また、所定の入力低減量Ｐｄは電動送風機７への当該時点の入力に対する低減割合（例えば−１０％など）で定めても良いし、電動送風機７への当該時点の入力に対する低減絶対量（例えば−１５０Ｗなど）で定めても良い。
【００９１】
さらに、実測値Ｉｎと予測値Ｉｎｅの差の絶対値と電動送風機７の入力低減量Ｐｄとが比例関係にあっても良い。この場合、実測値Ｉｎと予測値Ｉｎｅの差の絶対値が大きいほど入力低減量Ｐｄを大きくし、実測値Ｉｎと予測値Ｉｎｅの差の絶対値が小さいほど入力低減量Ｐｄを小さくする関係にあることが好ましい。
【００９２】
図１６は、本実施形態に係る電気掃除機の入力低減の第１実施例を示す概念的な入力と風量との関係線図である。
【００９３】
図１６に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１は、未だ塵埃を蓄積していない状態で運転を始めると、入力を初期値（図１６中の点ａ）に設定して電動送風機７を運転制御する。電気掃除機１が掃除に使われて塵埃分離集塵装置８に塵埃が溜まってくると、徐々に吸込風量が低下する（図１６中の線分ｂ）。電気掃除機１は吸込風量を維持（一例として約１．３ｍ３／分）するため、電動送風機７の入力を徐々に上げる（図１６中鋸歯形状の区間ｃ）。しかし、電動送風機７の入力を定格上限（一例として１０００Ｗ）近くまで上げても、塵埃分離集塵装置８が蓄積する塵埃量がさらに増加すると、電動送風機７が空転気味になり、回転数が上がり、火花が生じ始める（図１６中の線分ｄ）。そこで、電気掃除機１は電動送風機７の火花が過大になった場合、入力低減制御を行い電動送風機７の入力を大幅に下げ（一例として、−１５０Ｗ程度）て電動送風機７の回転状態を変化させ、ひいては火花の過大な発生を抑制する（図１６中の線分ｅ、矢印Ａ１）。また、この初回の入力低減制御を行っても電動送風機７の火花の過大な発生が抑制できない場合には、段階的に電動送風機７の回転状態を変化させ、ひいては火花の過大な発生を抑制する（図１６中の線分ｆ、矢印Ａ２）。
【００９４】
このように、本実施形態に係る電気掃除機１は、電動送風機７の入力を段階的に低減させることで、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生を抑制し、安全性を保ちつつ、電動送風機７の停止を回避してその運転を継続させる。つまり、使用者は、電気掃除機１の塵埃蓄積量が満杯に近くになっても電動送風機７の停止を回避して掃除を継続できるため、利便性が高まる。
【００９５】
ところで、整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花は突発的に過大に発生する場合がある。そこで、本実施形態に係る電気掃除機１は、実測値Ｉｎと予測値Ｉｎｅの差の絶対値に電動送風機７の入力低減量Ｐｄを比例させることによって、火花の発生量がさらに過大に発生してブラシ５１が大幅に摩耗するような事態を回避し、迅速に火花の発生、ひいてはブラシ５１の摩耗を抑制できる。
【００９６】
（入力低減の第２実施例）
また、本体制御部９は、第１実施例の入力低減に代えて第２実施例の入力低減を実行することもできる。
【００９７】
図１７は、本実施形態に係る電気掃除機の入力低減の第２実施例を示すフローチャートである。
【００９８】
図１７に示すように、本体制御部９は、電動送風機７の入力が予め定める入力下限判断値Ｐｌｏｗよりも低く、かつ予測値Ｉｎｅと火花検知部５８の検知結果をサンプリングする実測値Ｉｎ（実次回値）との差の絶対値が所定値Ｉｓよりも大きい場合、電動送風機７を停止させる。
【００９９】
具体的には、本体制御部９は、第１実施例のＳ３１、Ｓ３２の後、電動送風機７の入力の実測値Ｐｍと予め定める入力下限判断値Ｐｌｏｗとを比較し、電動送風機７の入力（の実測値Ｐｍ）が予め定める入力下限判断値Ｐｌｏｗよりも低いか否か、すなわち、実測値Ｐｍ＜入力下限判断値Ｐｌｏｗを判断する（Ｓ４１）。電動送風機７の入力（の実測値Ｐｍ）が予め定める入力下限判断値Ｐｌｏｗよりも低い場合、本体制御部９は電動送風機７への電力供給を遮断し、電動送風機７を停止させる（Ｓ４２）。その他の場合、本体制御部９はＳ３１へ戻る。
【０１００】
本実施形態に係る電気掃除機１は、電動送風機７の入力を段階的に低減させることで、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生を抑制し、安全性を保ちつつ、電動送風機７の停止を回避してその運転を継続させる。他方、電気掃除機１は、電動送風機７を入力下限判断値Ｐｌｏｗまで下げても火花の発生を抑制できない場合には安全を優先させて、電動送風機７の発煙や発火を確実に防ぐことができる。
【０１０１】
（入力低減後の復帰制御）
本体制御部９は、第１実施例または第２実施例の入力制限制御を行って電動送風機７を停止させた後、電動送風機７の再運転制御に際して、停止前に低減させていた入力を復帰させる。そこで、本体制御部９は、第１実施例または第２実施例の入力制限制御における給電遮断前の入力の最終値Ｐｅ、つまり、電動送風機７の停止制御移行前の入力値の最終値Ｐｅを記憶部５９に記憶させる。
【０１０２】
そして、本体制御部９は、電動送風機７の入力低減を解除して電動送風機７を再運転させる。この場合、解除された電動送風機７の入力とは、それぞれの運転モードにおける入力の初期値を言う。
【０１０３】
また、本体制御部９は、電動送風機７の再運転時に記憶部５９から最終値Ｐｅを読み込んで最終値Ｐｅよりも所定分量高い入力値Ｐｎを算出し、電動送風機７を再運転させてもよい。所定分量高い入力値Ｐｎとは、最終値Ｐｅに１より大きい係数ｋを掛けたもの、つまり入力値Ｐｎ＝係数ｋ×最終値Ｐｅである。
【０１０４】
さらに、本体制御部９は、電動送風機７の再運転までの経過時間に応じて、電動送風機７の入力を変化させても良い。
【０１０５】
図１８は、本実施形態に係る電気掃除機の入力低減後の復帰制御の一例を示すフローチャートである。
【０１０６】
図１８に示すように、本実施形態に係る電気掃除機１の本体制御部９は、予め定める所定時間Ｔｓ以内に電動送風機７の再運転が開始された場合には記憶部５９から最終値Ｐｅを読み込んで最終値Ｐｅよりも所定分量高い入力値Ｐｎを算出し、電動送風機７を再運転させる一方、予め定める所定時間Ｔｓ外に電動送風機７の再運転が開始された場合には電動送風機７の入力低減を解除して電動送風機７を再運転させる。
【０１０７】
具体的には、本体制御部９は、前運転を終了するとき、入力の最終値Ｐｅを記憶部５９に記憶し（Ｓ５１）、電動送風機７への給電を遮断するとともに経過時間ｔの計時を開始する（Ｓ５２）。
【０１０８】
次いで、本体制御部９は、起動スイッチ２４ｂが操作されたか否かを継続的に監視し（Ｓ５３）、起動スイッチ２４ｂのから操作信号を受け取ると経過時間ｔの計時を終了する（Ｓ５４）。
【０１０９】
次いで、本体制御部９は、経過時間ｔが予め定める所定時間Ｔｓ以内であれば（Ｓ５５）、最終値Ｐｅを読み込んで最終値Ｐｅよりも所定分量（例えば１より大きい係数ｋ２）高い入力値Ｐｎを算出し（Ｓ５６）、入力値Ｐｎで電動送風機７を再運転させる（Ｓ５７）。他方、本体制御部９は、経過時間ｔが予め定める所定時間Ｔｓ外であれば（Ｓ５５）、入力低減を解除して電動送風機７を再運転させる（Ｓ５８）。
【０１１０】
このように、本実施形態に係る電気掃除機１は、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生を抑制するために電動送風機７の入力を段階的に低減させた後、入力制限を解除して電動送風機７を再運転させる。これにより、電気掃除機１は、整流子４７とブラシ５１との接触状態を変化させ、火花の発生を抑制しつつそれぞれの運転モードにおける初期状態で運転を再開し、吸込性能を回復できる。
【０１１１】
また、本実施形態に係る電気掃除機１は、電動送風機７の整流子４７とブラシ５１との摩擦による火花の過大な発生を抑制するために電動送風機７の入力を段階的に低減させた後、前運転時の入力の最終値Ｐｅよりも大きい入力値Ｐｎで電動送風機７を再運転させる。これにより、電気掃除機１は、整流子４７とブラシ５１との接触状態を変化させ、火花の発生を抑制しつつそれぞれの運転モードにおける吸込性能を回復できる。
【０１１２】
さらに、本実施形態に係る電気掃除機１は、予め定める所定時間Ｔｓを境に前運転時の入力の最終値Ｐｅよりも大きい入力値Ｐｎ、または入力制限を解除した入力で電動送風機７を再運転させる。これにより、電気掃除機１は、整流子４７とブラシ５１との接触状態に加えて温度変化を加味して、火花の発生を抑制しつつそれぞれの運転モードにおける吸込性能を回復できる。
【０１１３】
したがって、本発明に係る電気掃除機１によれば、整流子４７とブラシ５１との摩擦に基づく電動送風機７の発煙・発火を未然に防ぎつつ運転を継続できる。
【０１１４】
なお、本実施形態に係る電気掃除機１は、キャニスタ型のものに限らず、アップライト型、スティック型、あるいはハンディ型などのものであってもよい。
【０１１５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１１６】
１  電気掃除機
２  掃除機本体
３  管部
５  本体ケース
６  車輪
７  電動送風機
８  塵埃分離集塵装置
９  本体制御部
１１  電源コード
１２  本体接続口
１４  差込プラグ
１９  接続管
２１  集塵ホース
２２  手元操作管
２３  把持部
２４  操作部
２４ａ  停止スイッチ
２４ｂ  起動スイッチ
２５  延長管
２６  吸込口体
２８  吸込口
２９  回転清掃体
３１  電動機
３５  吸気口
３６  遠心ファン部
３７  排気口
３８  モータ部
３９  モータハウジング
３９ａ  内周面
４１  固定子
４２  回転子
４３  ブラシ機構
４５  ロータ軸
４６  フィールド巻線
４７  整流子
４８  ブラシホルダ固定部
４９  ブラシホルダ
５１  ブラシ
５２  コイルバネ
５５  本体制御回路
５６  スイッチング素子
５７  本体電源部
５８  火花検知部
５９  記憶部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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