JP2011078441A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】ゴミの集積が増加したり吸い口が塞がれたりした場合に，消費電力の増加を抑制しつつ，モータが焼きつくなどの危険性についても回避することができる安全性の高い電気掃除機を提供すること。
【解決手段】電動送風機によって吸い込まれる空気からゴミを分離するゴミ収納部と，前記電動送風機の電流或いは消費電力を測定する電流等測定手段と，前記電動送風機の温度を検知する温度検知手段と，前記温度検知手段によって検知された前記電動送風機の温度が予め定められた初期異常温度設定値に達した場合に前記電動送風機を所定の危険回避運転状態に移行させる制御を行う危険回避処理制御手段とを備えてなる電気掃除機において，前記電流等測定手段による測定結果に応じて前記初期異常温度設定値を補正する初期異常温度設定値補正手段を備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は，電気掃除機に関し，特に，電気掃除機を駆動する電動送風機に供給する電力を適切に低下あるいは遮断し，電動送風機あるいは掃除機全体を保護することのできる安全性に優れた電気掃除機に関するものである。

従来より電気掃除機は，電動送風機と，この電動送風機によって吸い込まれる空気からゴミを分離する集塵ボックス，集塵カップなどのゴミ収納部と，前記電動送風機の温度を検知する温度検知手段と，前記温度検知手段によって検知された前記電動送風機の温度が予め定められた初期異常温度設定値に達した場合に前記電動送風機の回転数を低下させたり，あるいは停止させるなどの所定の危険回避運転状態に移行させる制御を行う危険回避処理制御手段とを備えて構成されている。
このような安全装置を備えた電気掃除機の一例が，特許文献１に記載されている。

特開平０８−２４１８４号公報

しかしながら、特開平０８−２４１８４号公報（特許文献１）に記載された電気掃除機では，前記ゴミ収納部に大量のゴミがたまった場合には，電動送風機の負荷が大きくなって電動送風機のモータの消費電力が増大し不経済な運転が続くことになる。そのため従来の電気掃除機では，電動送風機を駆動するモータの消費電力や電流を検知して，その値が所定値を超えた場合には，前記電動送風機のモータを停止させたりして消費電力の上昇を回避するようにしている。
しかしながら，この方法では，電動送風機の負荷が実際に大きくなり，モータの消費電力が過大になって初めて消費電力が大きい状態が検知されるので，不経済性を回避できるものではない。また，上記のように負荷が大きくなると，モータの発熱も大きくなり，モータを損傷させる可能性がある。
その点，従来の電動送風機では，前記電動送風機を駆動するモータが，その駆動位相を制御することによって制御される位相制御運転モードを設け，モータの位相を変化させることでモータの動力を変化させるようにしたものが存在する。このような位相制御運転モードを設け，モータの位相を変化させることでモータの動力を変化させるようにした場合には，ゴミ収納部におけるゴミの集積が増加したり吸込口が塞がれたりして，電動送風機の風量が低下してフル点弧を過ぎたあとは，風量の低下とともに消費電力も低下していくので，比較的安全な運転が実現できる。

しかしながら，このような方法によっても，ゴミの集積が増加したり吸込口が塞がれたりすると風量が低下してフル点弧を過ぎたあとは，風量の低下とともに消費電力も低下していくが，また，位相の進みとともに電動送風機の排気温度も上昇していくため，長時間の駆動によってモータが焼きつくなどの危険性については回避することができない。

従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，ゴミの集積が増加したり吸込口が塞がれたりした場合に，消費電力の増加を抑制しつつ，モータが焼きつくなどの危険性についても回避することができる安全性の高い電気掃除機を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は，電動送風機と，該電動送風機によって吸い込まれる空気からゴミを分離するゴミ収納部と，前記電動送風機の電流或いは消費電力を測定する電流等測定手段と，前記電動送風機の温度を検知する温度検知手段と，前記温度検知手段によって検知された前記電動送風機の温度が予め定められた初期異常温度設定値に達した場合に前記電動送風機を所定の危険回避運転状態に移行させる制御を行う危険回避処理制御手段とを備えてなる電気掃除機において，前記電流等測定手段による測定結果に応じて前記初期異常温度設定値を補正する初期異常温度設定値補正手段を備えてなることを特徴とする電気掃除機として構成されている。
このような電気掃除機では，電動送風機の温度が所定温度を超えると，その排気温度の上昇などの悪影響を避けるために，前記温度検知手段によって検知された前記電動送風機の温度が予め定められた初期異常温度設定値に達した場合に前記電動送風機を停止させたり，低速運転に移行させたりするといった所定の危険回避運転状態に移行させる制御を行うのであるが，その際，前記電動送風機を駆動するモータの電流或いは消費電力など，前記電流等測定手段による測定結果に応じて前記初期異常温度設定値が補正されるので，危険回避が速やかに行われる。
特に，前記電動送風機を駆動するモータが，その駆動位相を制御することによって制御される位相制御運転モードを備えたものである場合には，前記初期異常温度設定値補正手段が，当該電気掃除機のモータについての運転モードに応じて前記電動送風機を駆動するモータの電流或いは消費電力など，前記電流等測定手段による測定結果に対応した前記初期異常温度設定値を補正するものが有利である。
また，前記電動送風機を駆動するモータが，その駆動位相を制御することによって制御される位相制御運転モードを備えたものである場合には，駆動位相が例えばフル点弧を越えた後に電動送風機の温度が異常に高くなる可能性があり，それ以外の状態では，そのような危険性がないので，前記初期異常温度設定値の補正については，前記電動送風機が位相制御運転モードで運転されている状態における予め設定された駆動位相範囲内（例えば，前記フル点弧を越えた後の範囲）でのみ実施されるようにすることが望ましい。
また，前記初期異常温度設定値補正手段は，前記電動送風機を駆動するモータが，駆動位相が固定された運転モードで運転されている場合には，前記駆動位相に関係なく前記電流等測定手段による測定結果に応じて前記初期異常温度設定値を補正するものであることが望ましい。
前記温度検知手段による温度検知は，特に問題となる部分の温度を検知することが望ましいが，その点，前記電動送風機からの排気にさらされた部分の温度を検知するものであることが望ましく，例えば，電動送風機からの排気が制御部にあたる場合には，その制御部の温度を検知することが望ましい。

上記の構成によって，本発明によれば，ゴミの集積が増加したり吸込口が塞がれたりした場合に，消費電力の増加を抑制しつつ，モータが焼きつくなどの危険性についても回避することができる安全性の高い電気掃除機を提供することができる。

本発明の実施形態の一例の掃除機本体概略図。 本発明の実施形態の一例の本体上面からみた断面図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の制御回路部を中心とした制御ブロック図。 本発明の実施形態に係る電気掃除機に用いられる電動送風機用モータの駆動位相（X軸）と各部の温度上昇あるいは消費電力の変化（Y軸）との関係を示すグラフ。 本発明の一実施形態に用いる電動送風機の排気量（X軸）と温度検知部の温度と電動送風機の温度との温度差（Y軸）の関係を示すグラフ。 本発明の実施形態に係る電気掃除機の制御回路部による制御の手順を示すフロー図。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は本発明の一実施例の掃除機本体の概略図である。図において１は，本発明の電気掃除機の本体であり，内部に図３に示す電動送風機２１を含んでいる。電動送風機２１は手元スイッチ部６により制御回路部を介してＯＮ−ＯＦＦ（あるいは強，中，弱，停止等）の制御を受ける。上記電動送風機２１が駆動されることによって吸込口３から空気と一緒に吸い込まれたゴミは，延長管２及びホースを介して本体１に内臓されたサイクロン機能を有したごみ収納部５に集塵される。４は掃除機全体を制御する制御部である。７はホースと本体を接続する接続部である。
図２は，本体１を上より見た断面図で，電動送風機２１の排気は，矢印方向に噴出されて上記制路部４に吹き付けられ，制御部４を冷却する。制御部４には，温度検知部２６が設けられており，電動送風機２１の温度，とりわけ排気温度が測定される。
図３に示す制御部４の概略ブロック図に明らかなように，上記制御部４の回路部を構成する制御回路部２０は，前記手元スイッチ部６からの入力に応じて電動送風機２１の制御を実施し，また各種の入力処理あるいは表示等の制御を行う。２２は，上記電動送風機２１を駆動するモータ（不図示）の駆動回路部であり，制御回路部２０の指令に従って電動送風機２１のモータを駆動するとともに，電動送風機２１のモータに流れる電流を検出して制御回路部２０へ入力する。２３は電源部であり，制御回路部２０等へ電源を供給する。
制御回路部２０の入力部には，表示部２４，前記手元スイッチ部６，ブザー部２５，前記温度検知部２６，電流検知回路部２７，電圧検知回路部２８がそれぞれ接続されている。
前記表示部２４は，運転状態あるいは異常時の報知などの表示等を行う。ブザー部２５は，異常時に警報を発する。電流検知回路部２７は，電動送風機２１のモータに流れる駆動電流を検知する。電圧検知回路部２８は，モータに印加される駆動電圧を検知する。従って，制御回路部２０は，電流検知回路部２７が検知するモータ電流と電圧検知回路部２８が検知するモータに印加される駆動電圧から，前記モータの消費電力を算出することができる。
前記制御回路部２０は，前記温度検知部２６によって検知された前記電動送風機２１の温度が，予め定められた初期異常温度設定値に達した場合に，前記電動送風機２１を所定の危険回避運転状態（電動送風機２１を停止あるいは低速運転状態）に移行させる制御を行う。このような危険回避運転状態への移行処理を実行する前記制御回路部２０の機能を達成するプログラムなどが，本発明における危険回避処理制御手段の一例である。

図４には，電動送風機２１のモータの駆動位相と，モータの消費電力変化及び温度変化が示されている。すなわち，前記したゴミ収納部５でのゴミの集積が増加したり，前記吸込口３（図１参照）が塞がれたりすると，負荷が大きくなりモータの消費電力が増大する。また風量が減少する。図４は，上記のようにゴミ収納部５でのゴミの集積が増加したり吸込口３が塞がれたりして，負荷が増大するにつれて，駆動回路部２２がモータの駆動位相を増大させていることを示している。また，負荷の増加に応じてモータの消費電力が増大すると共に風量が減少して温度検知部２６が検知する制御部４の温度が上昇し，モータの駆動位相がフル点弧を過ぎたあとは，モータのスリップによってモータの回転数が減少し，風量の低下とともに消費電力も低下していることを示している。また，位相の進みとともに電動送風機の排気温度も上昇している
このように電動送風機２１のモータを位相制御によって駆動する場合，位相がフル点弧を超えると，モータの消費電力は減少するが，制御部４を冷却する電動送風機２１の排気温度が上昇するので，適当な時間にモータを停止する必要がある。
従って，このような電気掃除機では，前記電流検知回路部２７や電圧検知回路部２８などの電流等測定手段による測定結果に応じて前記初期異常温度設定値を補正する初期異常温度設定値補正手段を備えている。

また，図５は，電動送風機２１の排気風量が減少していったことに伴う，電動送風機２１の温度と温度検知部２６の温度との温度差を示す。電動送風機２１の排気風量が０に近づくにつれ温度差は急に拡大していく。従って，モータの位相がフル点弧を超えて，電動送風機２１の排気風量が減少したときには，速やかに電動送風機２１のモータを停止する必要があるので，前記電流検知回路部２７や電圧検知回路部２８などの電流等測定手段による測定結果に応じて前記初期異常温度設定値を補正することに加えて，上記電動送風機２１の温度と温度検知部２６の温度との温度差に応じて前記初期異常温度設定値を補正することも有益である。
即ち，前記初期異常温度設定値を補正するにあたっては，当該電気掃除機のモータについての運転モード（駆動位相による制御モードなど）に応じて前記初期異常温度設定値を補正することが望ましい。

図６は，前記制御回路部２０が実行する異常温度制御の手順を示すフローチャートである。
ここにＳ１，Ｓ２，…は，制御回路部２０による処理手順（ステップ）の識別番号である。
図６に示す処理は，図１に示す手元スイッチ部６がユーザによって操作され，電動送風機２１が運転開始されたところからスタートする（Ｓ１においてｙｅｓ）。駆動の初期にはソフトスタート状態に設定されており，ソフトスタート状態が終了（Ｓ２においてｙｅｓ）するまで待って，現在の電動送風機２１を駆動するモータの駆動位相があらかじめ定められた所定の位相以上になっているか否かが制御回路部２０によって判断される。
駆動位相を変化させることで電動送風機２１のモータを駆動する運転モードにおいては，ゴミ収容部におけるゴミ収容量が増えたり，吸込口３が塞がれたりすると，電動送風機２１のモータの駆動位相を高めて風量を確保しようとする制御が行われる。このような制御が行われると，図４に示されるように電動送風機２１のモータへの供給電力あるいは駆動電流は増加する。駆動位相を高める制御が進むと，駆動位相が大きくなり，駆動位相はやがてフル点弧まで進み，図４に示されるようにそれ以降は風量の低下とともに電動送風機の消費電力あるいは駆動電流は低下していく。但し，駆動位相の増加とともに電動送風機２１の排気温度は上昇していく。このような状態は，電動送風機２１の排気によって制御部４を冷却するこの装置においては，制御部４の温度が上昇しすぎる可能性があるので，早期に電動送風機２１を低速にする（駆動位相を下げる）か，停止させて，異常な温度上昇を避けることが望ましい。
制御回路部２０に設けられた温度検知部２６は，電動送風機２１からの排気の温度を検知して電動送風機２１の温度を推測し，異常温度上昇から電動送風機２１等を守る制御する。しかし，電動送風機２１の排気風量が低下するに従い温度検知部２６への排気の量も低下して電動送風機２１と温度検知部２６との温度差が拡大する。
電動送風機２１の駆動電流値は，カレントトランス等にて読み込むことができ，電源電圧も検知できるので電動送風機の消費電力は算出可能である。また最大消費電力は製品としての掃除機により決定されており，そのときの運転状態での電動送風機２１の最大消費電力と現在の消費電力との比率は算出できる。
以上のことより，駆動位相が温度異常検知を開始する設定位相を予め決めておき，駆動位相が上記設定位相を超えると（Ｓ３においてｙｅｓ），制御回路部２０は現時点の消費電力値あるいは駆動電流値を検知し，最大消費電力値あるいは最大駆動電流値との比率（ｈ）を算出し，初期異常温度設定値（Ｔ）に掛け合わせて，そのときの異常温度検知値（ｈ×Ｔ）とする(Ｓ４)。そして，温度検知部２６の検知温度がその値（ｈ×Ｔ）を超えると（Ｓ５においてｙｅｓ），異常温度として(Ｓ６)電動送風機２１への供給電力を遮断する等の制御を行う(Ｓ７)。
このように，この実施形態では，異常温度検知する初期異常温度設定値（Ｔ）は，駆動位相の変化に応じて刻々と変化する。

一方，固定位相で電動送風機２１のモータを駆動する運転モードでは，検知位相の範囲がないため運転初期の電動送風機２１の立ち上がり時及び運転開始より固定位相に達するまでの間は，異常温度検知を実施しない。固定位相駆動モードにおいては，ゴミ量の増加とともに風量及び消費電力は低下していく。また、サーミスタへの温度伝達も低下していく。そのため電動送風機２１の温度を規制するための最大消費電力あるいは最大駆動電流値は必要であり，その固定位相での最大駆動電流値と消費電力値あるいは駆動電流値との比率は決定できる。よって，位相が変化する運転モードと同様に異常温度検知値を算出できる。また，このときも異常温度検知値は刻々と変化する。
即ち，前記初期異常温度設定値の補正にあたっては，前記電動送風機を駆動するモータが，駆動位相が固定された運転モードで運転されている場合には，前記駆動位相に関係なく前記電流等測定手段による測定結果に応じて前記初期異常温度設定値を補正するものであることが望ましい。
しかし，各位相制御モード時において，駆動位相により最大値との比率が異なるため，運転モードそれぞれに初期異常温度設定値を与えることができるので検知精度を高めることが可能となる。周波数毎の初期異常温度設定値の設定を可能としているのも同じ理由である。
図５より明らかなように，電動送風機２１の風量が低下すると電動送風機２１よりの熱伝達に時間がかかり瞬時における検知温度差は拡大する傾向になる。よって，図４に示すように，風量が低下して電動送風機の消費電力値が低下するのを検知して初期異常温度設定値の消費電力比率を掛けて異常温度設定値を低くすることにより温度差の拡大を補正することが望ましい。
しかし，この補正方法を駆動位相が低い時点にも適用した場合，消費電力値は最高値より低い値を示し，これに従った補正が初期異常温度設定値（Ｔ）に掛かると，位相が低い低速運転時に異常温度上昇と誤検知する恐れがある。よって，異常温度設定値に補正を掛ける位相範囲を設ける必要がある。すなわち，異常温度設定値に補正を掛ける処理は，前記電動送風機２１が位相制御運転モードで運転されている状態における予め設定された，たとえば位相がフル点弧越えた領域といった所定の駆動位相範囲内でのみ実施することが望ましい。

上述の制御により異常温度を検知するとブザーあるいはLED等により警報を出して報知する。また，電動送風機に供給する電力を低下あるいは遮断し電動送風機あるいは掃除機全体を保護する。

１：掃除機本体
２：延長管
３：吸込口
４：制御部
５：ゴミ収納部
６：手元スイッチ部
８：連結部
２０：制御回路部
２１：電動送風機
２２：駆動回路
２３：電源部
２４：表示部
２５：ブザー
２６：温度検知部
２７：電流検知回路部
２８：電圧検知回路部

Claims (7)

1. 電動送風機と，
   該電動送風機によって吸い込まれる空気からゴミを分離するゴミ収納部と，
   前記電動送風機の電流或いは消費電力を測定する電流等測定手段と，
   前記電動送風機の温度を検知する温度検知手段と，
   前記温度検知手段によって検知された前記電動送風機の温度が予め定められた初期異常温度設定値に達した場合に前記電動送風機を所定の危険回避運転状態に移行させる制御を行う危険回避処理制御手段とを備えてなる電気掃除機において，
   前記電流等測定手段による測定結果に応じて前記初期異常温度設定値を補正する初期異常温度設定値補正手段を備えてなることを特徴とする電気掃除機。
2. 前記電動送風機の電流或いは消費電力が前記電動送風機を駆動するモータの電流或いは消費電力である請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記電動送風機を駆動するモータが，その駆動位相を制御することによって制御される位相制御運転モードを備えており，前記初期異常温度設定値補正手段が，当該電気掃除機のモータについての運転モードに応じて前記初期異常温度設定値を補正するものである請求項１あるいは２のいずれかに記載の電気掃除機。
4. 前記初期異常温度設定値の補正が，前記電動送風機が位相制御運転モードで運転されている状態における予め設定された駆動位相範囲内でのみ実施されてなる請求項３に記載の電気掃除機。
5. 前記初期異常温度設定値補正手段は，前記電動送風機を駆動するモータが，駆動位相が固定された運転モードで運転されている場合には，前記駆動位相に関係なく前記電流等測定手段による測定結果に応じて前記初期異常温度設定値を補正するものである請求項３に記載の電気掃除機。
6. 前記温度検知手段が，前記電動送風機からの排気にさらされた部分に配置されてなる請求項１〜５のいずれかに記載の電気掃除機。
7. 更に，前記温度検知手段が，異常温度を検知した場合には，警報を発するものである請求項１〜６のいずれかに記載の電気掃除機。

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