(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、火花発生量の回復が見込めない場合には適切に電動送風機を停止させ、再起動を禁止させる電気掃除機を提供する。【解決手段】電気掃除機１は、整流子４８とブラシ５２とを有する電動送風機８と、整流子４８とブラシ５２との摩擦によって発生する火花の大きさを検知する火花検知部５８と、火花検知部５８がサンプリングする検知結果の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がサンプリングする検知結果の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８の入力を低減させて電動送風機８の運転を継続させる一方、電動送風機８を停止させる際に電動送風機８の入力を低減させていた場合には電動送風機８を再始動させる際にも電動送風機８の入力低減状態を維持する本体制御部９と、を備えている。【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の大きさを検知する火花検知部と、
前記火花検知部がサンプリングする検知結果の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がサンプリングする検知結果の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、前記電動送風機の入力を低減させて前記電動送風機の運転を継続させる一方、前記電動送風機を停止させる際に前記電動送風機の入力を低減させていた場合には前記電動送風機を再始動させる際にも前記電動送風機の入力低減状態を維持する制御部と、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低減状態にあるとき、前記絶対値が前記所定値以内になれば前記電動送風機の入力低減状態を解除して前記電動送風機の入力を復帰させる請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記制御部は、前記電動送風機の入力低減状態が予め定める継続時間閾値に達すると前記電動送風機を停止させ、かつ前記電動送風機の再起動を禁止する請求項１または２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ている。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、を備えている。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、を備えている。
【０００３】
整流子電動機は、遠心ファンを回転させるとき、整流子とブラシとの摩擦によって定常的に火花を発生させている。しかしながら、この火花が過大になると、電動送風機は、発煙し、発火する可能性がある。
【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、火花検知部がサンプリングする検知結果の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がサンプリングする検知結果の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に、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ったり、フィルタが目詰まりしたりして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場合がある。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】
しかしながら、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も、火花の発生量が改善しない場合には、電動送風機が寿命に達していることを勘案して、電動送風機を停止させ、また再起動を禁止させる必要もある。
【０００９】
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、火花発生量の回復が見込めない場合には適切に電動送風機を停止させ、再起動を禁止させ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】
【００１０】
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の大きさを検知する火花検知部と、前記火花検知部がサンプリングする検知結果の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がサンプリングする検知結果の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、前記電動送風機の入力を低減させて前記電動送風機の運転を継続させる一方、前記電動送風機を停止させる際に前記電動送風機の入力を低減させていた場合には前記電動送風機を再始動させる際にも前記電動送風機の入力低減状態を維持する制御部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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変更制御を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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１５を参照して説明する。
【００１３】
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。
【００１４】
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、を備えている。掃除機本体２と管部３とは、流体的に接続されている。
【００１５】
掃除機本体２は、本体ケース５と、本体ケース５の左右両側方にそれぞれ設けられている一対の車輪６と、本体ケース５の前半部に配置されている着脱自在な塵埃分離集塵部７と、本体ケース５の後半部に収納されている電動送風機８と、主に電動送風機８を制御する本体制御部９と、電動送風機８へ電力を導く電源コード１１と、を備えている。
【００１６】
掃除機本体２は、電源コード１１を経て供給される電力で電動送風機８を駆動させて、電動送風機８の駆動によって発生する負圧を管部３に作用させている。電気掃除機１は、管部３を通じて被掃除面から塵埃を含んだ空気（以下、「含塵空気」と呼ぶ。）を吸い込み、含塵空気から塵埃を分離し、分離後の塵埃を捕集し、蓄積するとともに分離後の空気を排気する。
【００１７】
本体ケース５の正面部分には、本体接続口１２が設けられている。本体接続口１２は、掃除機本体２の流体的な入口であり、管部３と塵埃分離集塵部７とを流体的に接続している。
【００１８】
車輪６は、大径の走行輪であり、掃除機本体２を支えている。
【００１９】
塵埃分離集塵部７は、掃除機本体２に流れ込む含塵空気から塵埃を分離し、捕集し、蓄積する一方で、塵埃が除去された清浄な空気を電動送風機８へ送る。塵埃分離集塵部７は、遠心分離方式であっても良いし、濾過分離方式であっても良い。
【００２０】
電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から空気を吸い込んで負圧（吸込負圧）を発生させる。
【００２１】
本体制御部９は、マイクロプロセッサ（図示省略）、および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）を備えている。記憶装置には、予め設定される複数の運転モードが記憶されている。予め設定される複数の運転モードは、電動送風機８の運転出力の大小に関連するものであって、管部３で受け付けられる使用者の操作に対応している。それぞれの運転モードには、相互に異なる入力値（電動送風機８の入力値）が設定されている。本体制御部９は、管部３で受け付けられる使用者の操作に応じて、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８を制御する。
【００２２】
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の自由端部には、差込プラグ１４が設けられている。
【００２３】
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み掃除機本体２へ案内する。管部３は、掃除機本体２に着脱自在に接続されている継手としての接続管１９と、接続管１９に流体的に接続されている集塵ホース２１と、集塵ホース２１に流体的に接続されている手元操作管２２と、手元操作管２２から突出している把持部２３と、把持部２３に設けられている操作部２４と、手元操作管２２に着脱自在に接続されている延長管２５と、延長管２５に着脱自在に接続されている吸込口体２６と、を備えている。
【００２４】
接続管１９は、本体接続口１２へ着脱自在に接続される継手であり、本体接続口１２を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。
【００２５】
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ている。集塵ホース２１は、接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。
【００２６】
手元操作管２２は、集塵ホース２１と延長管２５とを中継している。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ている。手元操作管２２は、集塵ホース２１および接続管１９を通じて塵埃分離集塵部７に流体的に接続されている。
【００２７】
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する部分である。把持部２３は、使用者が手で容易に把持できる適宜の形状で手元操作管２２から突出している。
【００２８】
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ている。具体的には、操作部２４は、電動送風機８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８の運転開始操作に対応付けられる起動スイッチ２４ｂと、吸込口体２６への電源供給に対応付けられるブラシスイッチ２４ｃと、を備えている。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ている。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８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８の運転中に、運転モードの選択スイッチとしても機能している。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→中→弱→………の順に切り換える。なお、操作部２４は、起動スイッチ２４ｂに代えて、強運転スイッチ（図示省略）、中運転スイッチ（図示省略）、および弱運転スイッチ（図示省略）を個別に備えていても良い。
【００２９】
複数の筒状体を重ね合わせたテレスコピック構造の延長管２５は、伸縮可能な細長略円筒状の管である。延長管２５の一方の端部（ここでは、後方の端部）には、手元操作管２２の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱自在な継手構造が設けられている。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部７に流体的に接続されている。
【００３０】
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または滑走自在であり、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に配置されてい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、を備えている。吸込口体２６の一方の端部（ここでは、後方の端部）には、延長管２５の他方の端部（ここでは、前方の端部）に着脱自在な継手構造が設けられている。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部７に流体的に接続されている。つまり、吸込口体２６、延長管２５、手元操作管２２、集塵ホース２１、接続管１９、および塵埃分離集塵部７は、電動送風機８から吸込口２８へ至る吸込風路である。電動機３１は、ブラシスイッチ２４ｃから操作信号を受け取る度に運転開始と停止とを交互に繰り返す。
【００３１】
電気掃除機１は、起動スイッチ２４ｂに対する使用者の操作を受け付けると電動送風機８を始動させる。例えば、電気掃除機１は、電動送風機８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８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８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８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８に対する入力値が小さい。始動した電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から空気を排気してその内部を負圧にする。
【００３２】
塵埃分離集塵部７内の負圧は、本体接続口１２、接続管１９、集塵ホース２１、手元操作管２２、延長管２５、および吸込口体２６を順次に通じて吸込口２８に作用する。電気掃除機１は、吸込口２８に作用した負圧によって、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。塵埃分離集塵部７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、蓄積する一方で、含塵空気から分離した空気を電動送風機８へ送る。電動送風機８は、塵埃分離集塵部７から吸い込んだ空気を掃除機本体２外へ排気する。
【００３３】
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。
【００３４】
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８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、を備えている。
【００３５】
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、を備えている。
【００３６】
回転子４２は、固定子４１の内側に配置されている。回転子４２は、回転中心となるロータ軸４５と、ロータ軸４５に設けられる回転子鉄心４６と、回転子鉄心４６に巻き付けられるフィールド巻線４７と、ロータ軸４５に設けられてフィールド巻線４７に電気的に接続される整流子４８と、を備えている。
【００３７】
ブラシ機構４３は、モータハウジング３９のブラシホルダ固定部４９を貫いて固定されるブラシホルダ５１と、ブラシホルダ５１内に収容される摺動自在なブラシ５２と、ブラシ５２を整流子４８へ押さえ付けるコイルバネ５３と、を備えている。ブラシ５２は、カーボンブラシである。
【００３８】
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。
【００３９】
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を備えている。
【００４０】
本体制御回路５５は、電動送風機８の運転を制御する。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８と、商用交流電源Ｅと電動送風機８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を変換して本体制御部９へ動作電力を供給する本体電源部５７と、整流子４８とブラシ５２との摩擦によって発生する火花の大きさを検知する火花検知部５８と、電動送風機８の運転を制御する本体制御部９と、を備えている。
【００４１】
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り、本体制御部９に接続されるゲートを備えている。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８の入力を変える。
【００４２】
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。
【００４３】
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８に流れる電流を検知する。火花検知部５８は、整流子４８とブラシ５２との摩擦によって発生する火花の大きさを、火花の発する光で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４８とブラシ５２との摩擦によって火花が発生すると、火花検知部５８が検知する電流値は、低下する傾向にある。
【００４４】
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）を備えている。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。
【００４５】
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８の入力を制御する。
【００４６】
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８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。
【００４７】
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８を制御する。本体制御部９は、火花検知部５８がサンプリングする検知結果の前回実測値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がサンプリングする検知結果の実測値Ｉｎ（実次回値）との差の絶対値が予め定める所定値Ｉｓより大きい場合には、電動送風機８の整流子４８とブラシ５２との摩擦による火花の過大な発生を推測する。
【００４８】
ここで、先ず、本体制御部９による火花検知について詳細に説明する。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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８の運転を開始するとともに火花検知を開始する。
【００５２】
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（ステップ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（つまり、０．１ｍｓｅｃ毎）行われる。位相制御が行われている場合には、本体制御部９は、電流が流れている間だけサンプリングを行う。
【００５３】
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（ステップＳ２）。
【００５４】
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（ステップＳ３）。
【００５５】
次いで、本体制御部９は、予測値Ｉｎｅを演算する（ステップＳ４）。予測値Ｉｎｅは、前回実測値Ｉａと今回実測値Ｉｂとから演算される。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、つまりＩｎｅ＝（Ｉｂ−Ｉａ）＋Ｉｂ＝２Ｉｂ−Ｉａである。
【００５６】
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（ステップ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５２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、火花が過大に発生していると判断する。その他の場合、本体制御部９は、ステップＳ１に戻って火花検知を繰り返し、継続する。
【００５７】
ところで、図５は、正弦波状に観測される火花検知部５８の検知結果において、位相角０度から９０度まで、または位相角２７０度から３６０度まで、つまり電流値が上り調子になる位相角の任意の一部を切り出したものである。図５中の小さな波は、電源に重畳するノイズ成分である。
【００５８】
そして、（ｎ−２）回目、（ｎ−１）回目のサンプリングでは火花が大きく発生しているため、当該位相角における振幅が、低下している。つまり、前回実測値Ｉａ、および今回実測値Ｉｂは、火花が発生していない際における電流値よりも小さく観測されている。他方、ｎ回目のサンプリングにおける実測値Ｉｎは、火花の発生が小さく、当該位相角における本来の振幅（電流値）に回復している。そして、前回実測値Ｉａおよび今回実測値Ｉｂに基づく予測値Ｉｎｅは、実測値Ｉｎよりも小さく予測されている。
【００５９】
仮に、（ｎ−２）回目、（ｎ−１）回目のサンプリングでは火花が発生していない場合、当該位相角における本来の振幅は大きくなる。他方、ｎ回目のサンプリングでは火花が発生している場合、当該位相角における振幅は小さくなる。このケースでは、図５とは異なり、ｎ回目のサンプリングにおける予測値Ｉｎｅは、火花が発生している際における電流値、つまり実測値Ｉｎよりも大きく予測される。このケースでは、予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎとの上下位置関係は図５のケースに対して逆転する。このケースであっても、Ｉｎｅ−Ｉｎ｜＞Ｉｓを判断することによって火花異常を判定できる。
【００６０】
また、火花検知部５８の検知結果が下り調子、つまり位相角９０度から２７０度の区間で予測値Ｉｎｅを求めるのであっても、予測値Ｉｎｅ＝Ｉｂ−｜Ｉｂ−Ｉａ｜＝Ｉｂ−（Ｉａ−Ｉｂ）＝２×Ｉｂ−Ｉａで求められる。
【００６１】
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８の整流子４８とブラシ５２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８の整流子４８とブラシ５２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８の運転を継続させる。
【００６２】
（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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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実施例のステップＳ１からステップＳ４を、同じ周波数で複数回（具体的には（ｎ−２）回）繰り返す（ステップＳ１１、ステップＳ１からステップＳ４、ステップＳ１２、ステップＳ１３）。整数ｎは予め定める整数である。
【００６６】
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（ステップＳ１４）。
【００６７】
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８の整流子４８とブラシ５２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８の整流子４８とブラシ５２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８の運転を継続させる。
【００６８】
（火花検知の第３実施例）
また、本体制御部９は、第１実施例、および第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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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実施例のステップＳ１１、ステップＳ１からステップＳ４、ステップ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（ステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ１１、ステップＳ１からステップＳ４、ステップＳ１２、ステップＳ１３、ステップＳ１４、ステップＳ２４、ステップＳ２５）。予め定める周期Ｃは、電動送風機８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（ステップ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。
【００７２】
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（ステップ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。
【００７３】
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８の整流子４８とブラシ５２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８の整流子４８とブラシ５２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８の運転を継続させる。
【００７４】
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８の整流子４８とブラシ５２との摩擦による火花の過大な発生の推測を安定化させる。
【００７５】
（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８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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
例えば、先ず、電動送風機８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８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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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４８とブラシ５２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する。
【００８８】
次いで、電動送風機８が発する火花の大きさに連動させて電動送風機８の入力を低減させ、また再始動時の入力を決定する入力変更制御について説明する。
【００８９】
（入力変更制御の実施例）
図１５は、本実施形態に係る電気掃除機の入力変更制御を示すフローチャートである。
【００９０】
図１５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、火花検知部５８がサンプリングする検知結果の前回実測値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がサンプリングする検知結果の実測値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、つまり電動送風機８の整流子４８とブラシ５２との摩擦による火花の過大な発生を推測した場合には、電動送風機８の入力を低減させて電動送風機８の運転を継続させる一方、電動送風機８を停止（運転停止操作に基づき停止）させる際に電動送風機８の入力を低減させていた場合には電動送風機８を再始動させる際にも電動送風機８の入力低減状態を維持する。
【００９１】
また、本体制御部９は、電動送風機８の入力低減状態にあるとき、予測値Ｉｎｅと火花検知部５８がサンプリングする検知結果の実測値Ｉｎ（実次回値）との差の絶対値が所定値Ｉｓ以内になれば電動送風機８の入力低減状態を解除して電動送風機８の入力を復帰させる。
【００９２】
さらに、本体制御部９は、電動送風機８の入力低減状態が予め定める継続時間閾値Ｔｓに達すると電動送風機８を停止させ、かつ電動送風機８の再起動を禁止する。
【００９３】
なお、記憶部５９は、電動送風機８が入力低減状態にあるとき、入力低減状態の継続時間Ｔｃを記憶する。この継続時間Ｔｃに関する記憶情報は、記憶部５９によって不揮発に記憶されている。つまり、電気掃除機１は、一旦商用交流電源Ｅから切り離されても、再度商用交流電源Ｅに接続されて電動送風機８を再始動させるときには、継続時間Ｔｃを累積的に計時する。
【００９４】
具体的には、本体制御部９は、電動送風機８の始動、または再始動させると入力変更制御を開始する。そして先ず、本体制御部９は、前回運転の停止時（運転停止操作に基づく停止時）に電動送風機８が入力低減状態であったか否かを確認する（ステップＳ３１）。本体制御部９は、記憶部５９から継続時間Ｔｃを読み出して、継続時間Ｔｃが０より大きい場合には前回の停止時（運転停止操作に基づく停止時）に電動送風機８が入力低減状態であったことを確認し（ステップＳ３１  Ｙｅｓ）、継続時間Ｔｃが０以下の場合には前回の停止時（運転停止操作に基づく停止時）に電動送風機８が通常の入力状態であったことを確認する（ステップＳ３１  Ｎｏ）。
【００９５】
そして、継続時間Ｔｃが０以下の場合、つまり前回運転の停止時に電動送風機８が入力低減状態でなかった場合（ステップＳ３１  Ｎｏ）には、本体制御部９は、それぞれの運転モードに対応させて、低減されていない通常の入力で電動送風機８の運転を制御する（ステップＳ３２）。本体制御部９は、電動送風機８を通常入力状態で運転させている最中、火花検知（上記で説明した火花検知の第１実施例から第４実施例のいずれか）を行って火花の過大な発生の有無を繰り返し、推測する（ステップＳ３３、ステップＳ３４  Ｎｏ）。
【００９６】
他方、継続時間Ｔｃが０より大きい場合、つまり前回運転の停止時（運転停止操作に基づく停止時）に電動送風機８が入力低減状態であった場合（ステップＳ３１  Ｙｅｓ）には、本体制御部９は、電動送風機８の入力を通常入力状態よりも低減させて電動送風機８の運転を制御する（ステップＳ３５）。また、電動送風機８を通常入力状態で運転させている最中、火花検知を行って火花の過大な発生を推測した場合（ステップＳ３４  Ｙｅｓ）にも、本体制御部９は、電動送風機８の入力を通常入力状態よりも低減させて電動送風機８の運転を制御する（ステップＳ３５）。入力低減状態における入力値は、通常入力状態における入力値と０より大きく１より小さい係数との積や、弱運転モードにおける入力値と０より大きく１より小さい係数との積や、予め定める実験値などから定める。
【００９７】
そして、本体制御部９は、電動送風機８を入力低減状態で運転させている最中も、火花検知を行って火花の過大な発生の有無を継続して推測する（ステップＳ３６、ステップＳ３７）。電動送風機８を入力低減状態で運転させている最中、火花の過大な発生が推測されなくなる、つまり電動送風機８の正常な運転を推測した場合には（ステップＳ３７  Ｎｏ）、本体制御部９は、入力低減状態を解除し、それぞれの運転モードに対応させて、低減されていない通常の入力で電動送風機８の運転を制御する状態、つまり通常入力状態に復帰する（ステップＳ３２）。このとき、本体制御部９は、入力低減状態の継続時間Ｔｃをゼロ値に初期化する（ステップＳ３８）。なお、入力低減状態の継続時間Ｔｃは、電気掃除機１を一旦商用交流電源Ｅから切り離しても記憶部５９に記憶されている。したがって、電気掃除機１は、一旦入力低減状態で電動送風機８の運転を制御し始めると、火花の過大な発生が推測されなくなって電動送風機８の正常な運転に復帰する（ステップＳ３２、ステップＳ３８）までは、入力低減状態を保ち続ける（ステップＳ３１）。
【００９８】
他方、電動送風機８を入力低減状態で運転させている最中、火花の過大な発生を推測した場合には（ステップＳ３７  Ｙｅｓ）、本体制御部９は、電動送風機８の入力低減状態を継続させて（ステップＳ３９）、入力低減状態の継続時間Ｔｃを累積して計時する（ステップＳ４０）。本体制御部９は、入力低減状態の継続時間Ｔｃを繰り返し監視する（ステップＳ４１  Ｎｏ、ステップＳ３６、ステップＳ３７、ステップＳ３９、ステップＳ４０）。
【００９９】
そして、本体制御部９は、入力低減状態の継続時間Ｔｃが継続時間閾値Ｔｓより大きくなれば、電動送風機８を停止（運転停止操作に基づかない強制停止）させるとともに、これ以降の電動送風機８の再始動を禁止する（ステップＳ４２）。
【０１００】
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８に過大な火花が発生した場合、電動送風機８の入力を低減させて運転を継続させる一方、電動送風機８を停止（運転停止操作に基づき停止時）させる際に電動送風機８の入力を低減させていた場合には電動送風機８を再始動させる際にも電動送風機８の入力低減状態を維持するため、整流子４８とブラシ５２との接触状態が馴染んだり、整流子４８とブラシ５２との接触部分の温度が低下したりして火花の発生量を改善させる可能性を高めて使用者の利便を図る一方で、過大な火花の発生を回避して安全性をも高められる。
【０１０１】
また、本実施形態に係る電気掃除機１は、電動送風機８に過大な火花が発生しなくなれば電動送風機８の入力低減状態を解除して電動送風機８の入力を復帰させることによって、使用者の利便と火花の発生に対する安全性を両立できる。
【０１０２】
さらに、本実施形態に係る電気掃除機１は、電動送風機８の入力低減状態が予め定める継続時間閾値Ｔｓに達すると電動送風機８を停止（運転停止操作に基づかない強制停止）させ、かつ電動送風機８の再起動を禁止することによって、電動送風機が寿命に達していることを勘案し、火花の抑制を確実にして安全を確保する。
【０１０３】
したがって、本発明に係る電気掃除機１によれば、整流子４８とブラシ５２との摩擦に基づく電動送風機８の発煙・発火を未然に防ぎつつ、火花発生量の回復が見込めない場合には適切に電動送風機８を停止させ、再起動を禁止できる。
【０１０４】
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。また、電気掃除機１は、商用交流電源Ｅの他に二次電池を備えたコードレス型のものであってもよい。
【０１０５】
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】
【０１０６】
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  塵埃分離集塵部
８  電動送風機
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
２４ｃ  ブラシスイッチ
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  回転子鉄心
４７  フィールド巻線
４８  整流子
４９  ブラシホルダ固定部
５１  ブラシホルダ
５２  ブラシ
５３  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】
2015142686.tif 000003
【図２】
2015142686.tif 000004
【図３】
2015142686.tif 000005
【図４】
2015142686.tif 000006
【図５】
2015142686.tif 000007
【図６】
2015142686.tif 000008
【図７】
2015142686.tif 000009
【図８】
2015142686.tif 000010
【図９】
2015142686.tif 000011
【図１０】
2015142686.tif 000012
【図１１】
2015142686.tif 000013
【図１２】
2015142686.tif 000014
【図１３】
2015142686.tif 000015
【図１４】
2015142686.tif 000016
【図１５】
2015142686.tif 000017