JP2010187824A

JP2010187824A - 電気掃除機

Info

Publication number: JP2010187824A
Application number: JP2009033783A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Ishizawa; 明弘石澤; Masamichi Une; 正道宇根
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2009-02-17
Filing date: 2009-02-17
Publication date: 2010-09-02

Abstract

【課題】正常運転の電動送風機を停止させることなく、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・発火を未然に防ぎかつ信頼性に優れた電気掃除機を提供する。
【解決手段】本電気掃除機は、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く検出値が所定値より大きいとき、電動送風機を制御する制御手段を備え、所定値は複数設定され、電動送風機の起動時から所定時間内では第１の所定値が設定され、所定時間経過後は、第１の所定値より低い所定値が設定される。
【選択図】図４

Description

本発明は電気掃除機に係り、特に、電動送風機から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。

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）。

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。

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、電動送風機を停止させる。

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。また、一般に電動送風機の起動時に火花が高めに発生し、その後、下がっていく傾向にあるが、この傾向を考慮した火花検出手段と電動送風機の制御にはなっておらず、さらに、所定値が１個では、電動送風機をある程度運転し安定した時の火花に合わせて所定値を設定した場合には、起動時に火花が高めに発生したときに、所定値より高くなり、電動送風機を正常運転状態でも停止させてしまう不都合がある。

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、光検出の安定性に欠けて信頼性に劣る。

特開２００８−８６１２４号公報特開２００６−２０４４７０号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、正常運転の電動送風機を停止させることなく、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・発火を未然に防ぎかつ信頼性に優れた電気掃除機を提供することを目的とする。

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く検出値が所定値より大きいとき、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、前記所定値は複数設定され、前記電動送風機の起動時から所定時間内では第１の所定値が設定され、前記所定時間経過後は、前記第１の所定値より低い所定値が設定されることを特徴とする。

本発明に係る電気掃除機によれば、正常運転の電動送風機を停止させることなく、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・発火を未然に防ぎかつ信頼性に優れた電気掃除機を提供することができる。

本発明の一実施形態の電気掃除機の概念図。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。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。本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出の制御フローチャート。本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出に用いるサンプリング方法の概念図。本発明の一実施形態の電気掃除機に用いる電動送風機の起動後の運転時間と火花量の相関図。本発明の一実施形態の電気掃除機に用いる電源電圧区分と設定値との相関図表。

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。

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。

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。

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。
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、このモータハウジング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。

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。

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。

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１０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。
火花検出手段３１には、電動送風機１０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。

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。
火花検出手段３１で電動送風機１０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１０を制御する。
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。

なお、一般的な電動送風機と同様に、電動送風機１０の起動時に火花が高めに発生し、その後、下がっていく傾向にある。

次に、電動送風機用制御回路３０による火花検出について説明する。

図４に示す火花検出の制御フローチャートに従って、火花検出の実施例について説明する。

電気掃除機１が使用され、電動送風機１０が起動される（Ｓ１）。
火花検出が行われる（Ｓ２）。
この火花検出は、図５に示すように、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。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。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。
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。

制御手段３２により予測値Ｉｎｅを演算する。
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。
制御手段３２は、予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値が、火花検出情報に基づく検出値（火花量）として、制御手段３２の記憶手段に記憶する。
制御手段３２は、電動送風機１０の起動後、所定時間経過したか否か判断する（Ｓ３）。

図６は電動送風機の起動後の運転時間と火花量の相関を示す。
この所定時間は、図６に示すように、起動から火花量が安定する、例えば、２分に設定する。
起動後の時間が所定時間を経過していない場合（Ｓ３のＮＯ）、検出値が第１の所定値以上か否かを判断する（Ｓ４）。

なお、所定値の決め方は次のような実験によって決定される。
電動送風機の起動から火花量が安定するまでの時間と火花量を測定する。これを複数の電動送風機で確認する。この実験から起動時の最も高い火花量と、火花量が安定する時間と火花量を求め、安全係数を掛けて所定値を設定する。
ここで、第１の所定値は、図６に示す最大検出値に、誤作動を防止する安全係数（例えば１．１）を考慮した値である。

検出値が第１の所定値以上である場合（Ｓ４のＹＥＳ）、制御手段３２は、電動送風機１０を停止させる（Ｓ５）。
検出値が第１の所定値以上である場合は、起動後所定時間内で、電動送風機１０の整流子２３とカーボンブラシ２６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。

Ｓ３において、起動後の時間が所定時間を経過している場合（Ｓ３のＹＥＳ）、検出値が第２の所定値以上か否かを判断する（Ｓ６）。
ここで、第２の所定値は、図６に示す安定値に誤作動を防止する安全係数（例えば１．４）を考慮した値である。
検出値が第２の所定値以上である場合（Ｓ６のＹＥＳ）、制御手段３２は、電動送風機１０を停止させる（Ｓ５）。

検出値が第２の所定値以上である場合は、起動後所定時間経過後の安定運転時、電動送風機１０の整流子２３とカーボンブラシ２６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。

Ｓ４において、検出値が第１の所定値以上でない場合（Ｓ４のＮＯ）、Ｓ２に戻り、火花検出が繰り返し行われる。
Ｓ６において、検出値が第２の所定値以上でない場合（Ｓ６のＮＯ）、Ｓ２に戻り、火花検出が繰り返し行われる。
このように、Ｓ４及びＳ６において、検出値が第１の所定値及び第２の所定値以上でない場合は、電動送風機１０が電動送風機１０の整流子２３とカーボンブラシ２６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。

なお、図６における起動後の運転時間と火花量の相関及び第１の設定値と第２の設定値は、図７に示すように、電源電圧の区分毎に決定され、例えばＡＣ９０Ｖ≦電源電圧＜ＡＣ１００Ｖでは、第１の設定値はＣ１、第２の設定値はＣ２である。

なお、これらの設定値は、電源電圧毎、電動送風機の動作運転モード毎、電源周波数あるいはこれらの組み合わせにより、それぞれ変更が可能である。
また、本実施形態では、設定値は第１の設定値と、この設定値より低い第２の設定値との２個の設定値としたが、さらに、第２の設定値より低い第３の設定値、さらに、同様に複数の設定値を設定してもよい。また、電源は交流電源に限らず、コードレスの充電方式であってもよい。

上述のように、本電気掃除機によれば、火花検出手段からの火花検出情報に基づく検出値が、電動送風機の起動時から所定時間内では第１の所定値より大きいときに、電動送風機は制御、例えば停止され、所定時間経過後は、第１の所定値より低い第２の所定値より大きいときに、電動送風機は制御、例えば停止される。

従って、所定時間内に対する大きな所定値を１個設定し、安定時の異常火花を検知して電動送風機停止できないこと、あるいは安定運転時に対する小さな所定値を１個設定し、起動時に正常運転であるにもかかわらず、電動送風機を停止させる従来とは異なり、正常運転の電動送風機を停止させることなく、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。

本実施形態の電気掃除機によれば、正常運転の電動送風機を停止させることなく、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・発火を未然に防ぎかつ信頼性にすぐれた電気掃除機が実現される。

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

Claims

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く検出値が所定値より大きいとき、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、
前記所定値は複数設定されかつ、
前記電動送風機の起動時から所定時間内では第１の所定値が設定され、
前記所定時間経過後は、前記第１の所定値より低い所定値が設定されることを特徴とする電気掃除機。
前記複数の所定値は、前記電動送風機の動作運転モード、電源周波数、電源電圧値により、それぞれ変更が可能であること特徴とする請求項１記載の電気掃除機。