JP2017055799A - Vacuum cleaner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係る実施形態は電気掃除機に関する。 Embodiments according to the present invention relate to a vacuum cleaner.
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。電動送風機には、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、を備えているものがある。そして、整流子電動機は、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。 Generally, a vacuum cleaner is provided with an electric blower that generates suction negative pressure. Some electric blowers include a centrifugal fan that sucks air and a commutator motor that drives the centrifugal fan. The commutator motor includes a commutator and a brush (carbon brush) that mechanically contacts the commutator.
整流子電動機は、遠心ファンが回転しているとき、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。この整流子とブラシとの間に生じる火花が過大になると、電動送風機は、発煙し、発火する虞がある。 The commutator motor constantly generates sparks by friction between the commutator and the brush when the centrifugal fan is rotating. If the spark generated between the commutator and the brush becomes excessive, the electric blower may emit smoke and ignite.
そこで、整流子とブラシとの間に生じ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、絶対値が所定値以下になるまで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が知られている。 Therefore, the predicted next value is calculated from the difference between the spark detection unit that detects the spark generated between the commutator and the brush, and the previous value and the current value of the detection result sampled by the spark detection unit. When the absolute value of the difference between the detection result sampled by the detection unit and the actual next value is larger than a predetermined value, a control unit that gradually reduces the input of the electric blower until the absolute value becomes equal to or less than the predetermined value; A vacuum cleaner is known.
ところで、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。火花の発生量が改善する場合には、電気掃除機の運転を継続させることができる。 By the way, by reducing the number of rotations of the commutator motor, the contact state between the commutator and the brush may become familiar, or the temperature of the contact portion between the commutator and the brush may decrease, resulting in an improvement in the amount of sparks generated. is there. When the amount of sparks is improved, the operation of the vacuum cleaner can be continued.
また、使用者の利便性を考慮すれば、火花の発生量が改善する場合には電動送風機を高出力で運転し、つまり入力を増加させて吸引力を回復させたい。 In consideration of user convenience, when the amount of sparks is improved, the electric blower is operated at a high output, that is, the input is increased to restore the suction force.
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まれる場合には適宜、かつ適切に電動送風機の入力を低減前の状態に戻して掃除を継続できる電気掃除機を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention prevents the smoke and ignition of the electric blower based on the friction between the commutator and the brush, and appropriately reduces the input of the electric blower appropriately and appropriately when the recovery of the spark generation is expected. An object of the present invention is to provide an electric vacuum cleaner that can return to the above state and continue cleaning.
前記の課題を解決するため本発明の実施形態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に納まるよう、前記電動送風機の入力を変化させる制御部と、を備えている。 In order to solve the above problems, an electric vacuum cleaner according to an embodiment of the present invention includes an electric blower having a commutator and a brush, and a spark for detecting the size of a spark generated by friction between the commutator and the brush. The predicted next value is calculated from the difference between the previous value and the current value of the detection result sampled by the detection unit and the spark detection unit, and the predicted next value and the actual next value of the detection result sampled by the spark detection unit And a controller that changes the input of the electric blower so that the absolute value of the difference falls within a predetermined value.
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。 Embodiment of the vacuum cleaner which concerns on this invention is described with reference to FIGS.
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。 FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a vacuum cleaner according to an embodiment of the present invention.
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である。電気掃除機1は、被掃除面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。
As shown in FIG. 1, the
掃除機本体2は、本体ケース5と、本体ケース5の左右それぞれの側部に設けられる一対の車輪6と、本体ケース5の前半部に配置され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。
The vacuum cleaner
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を駆動させる。また、掃除機本体2は、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、蓄積するとともに塵埃を分離した後の清浄な空気を排気する。
The vacuum cleaner
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を着脱自在に接続する継手構造を有している。本体接続口12は、管部3と塵埃分離集塵部7とを流体的に接続している。
A main
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。
The wheel 6 is a large-diameter traveling wheel and supports the
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。
The dust separating and collecting unit 7 separates dust from the dust-containing air flowing into the
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。
The
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への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で受け付ける入力に応じて、操作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。
The main
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。
The
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に着脱自在に接続される延長管25と、延長管25に着脱自在に接続される吸込口体26と、を備えている。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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→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。
The
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。
An
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。
The
電気掃除機1は、起動スイッチ24bが操作されると電動送風機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が操作されると、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が操作されると電動送風機8を中運転モードで運転し、三度、起動スイッチ24bが操作されると電動送風機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。
The
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に作用する負圧によって、被掃除面の塵埃を空気とともに吸い込んで掃除する。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。
The negative pressure in the dust separating and collecting part 7 acts on the
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。 FIG. 2 is a partially cutaway view of the electric blower of the electric vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
The
固定子41は、回転子42を環状に囲んでいる。
The
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。
The
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。
The
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。 FIG. 3 is a block diagram illustrating the electric vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
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。
As shown in FIG. 3, the
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。
The main
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って、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。
The switching
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。
The main body
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との摩擦によって生じる火花が増加すると、火花検知部58が検知する電流値は、低下する傾向にあり、火花が減少すると、火花検知部58が検知する電流値は、増加する傾向にある。
The
本体制御部9は、マイクロコンピュータを含み、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んでいる。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。
The main
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。
Further, the main
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。
Furthermore, the main
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。
Furthermore, the main
(火花検知の第1実施例)
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。
(First example of spark detection)
First, the spark detection by the main
図4は、本発明の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。 FIG. 4 is a flowchart showing a first example of spark detection of the electric vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
図5は、本発明の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。 FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating the sampling method of the first example of the spark detection of the vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
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。
As shown in FIGS. 4 and 5, the main
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。
The main
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)。
Next, the main
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)。
Further, the main
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。
Next, the main
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。
Next, the main
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。
By the way, FIG. 5 shows the detection result of the
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。 And since the spark has generate | occur | produced largely by the sampling of the (n-2) th time and the (n-1) time, the amplitude in the said phase angle is falling. That is, the previous actual measurement value Ia and the current actual measurement value Ib are observed to be smaller than the current value when no spark is generated. On the other hand, the actual measurement value In in the n-th sampling has a small occurrence of sparks and has recovered to the original amplitude (current value) at the phase angle. The predicted value Ine based on the previous actual measurement value Ia and the current actual measurement value Ib is predicted to be smaller than the actual measurement value In.
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。 If no spark is generated in the (n-2) th and (n-1) th sampling, the original amplitude at the phase angle is increased. On the other hand, when a spark is generated in the n-th sampling, the amplitude at the phase angle is small. In this case, unlike FIG. 5, the predicted value Ine in the n-th sampling is predicted to be larger than the current value when the spark is generated, that is, the actually measured value In. In this case, the vertical positional relationship between the predicted value Ine and the actual measurement value In is reversed with respect to the case of FIG. Even in this case, the spark abnormality can be determined by determining Ine-In |> Is.
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。
Further, even if the detection result of the
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。
As described above, in the first embodiment of the spark detection, the main
(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。
(Second example of spark detection)
The main
図6は、本発明の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。 FIG. 6 is a flowchart showing a second example of the spark detection of the electric vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
図7は、本発明の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。 FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a sampling method of a second example of spark detection of the electric vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
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。
As shown in FIGS. 6 and 7, the main
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)。
The main
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。
As described above, in the second embodiment of the spark detection, the main
(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。
(Third embodiment of spark detection)
Further, the main
図8は、本発明の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。 FIG. 8 is a flowchart showing a third example of the spark detection of the electric vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
図9は、本発明の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。 FIG. 9: is a conceptual diagram which shows the sampling method of the 3rd Example of the spark detection of the vacuum cleaner which concerns on embodiment of this invention.
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。
As shown in FIGS. 8 and 9, the main
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。
Next, the main
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。
As described above, in the third embodiment of the spark detection, the main
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。
In the third embodiment of the spark detection, the average absolute value sum Σ (Σ1 + Σ2 +... + ΣN) / N is obtained to suppress the sensitivity and responsiveness to the occurrence of a sudden spark, and the
(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。
(Fourth embodiment of spark detection)
In the fourth embodiment of the spark detection, the predetermined value Is is changed according to the change (measurement with respect to the rating) of the power supply voltage supplied to the
図10は、本発明の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。 FIG. 10 is a chart showing a difference in average absolute value sum depending on the power supply voltage, frequency, and operation mode for the electric blower of the vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
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。 10A shows the case of the strong operation mode, and FIG. 10B shows the case of the medium operation mode.
図11は、本発明の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。 FIG. 11 is a diagram showing the correlation between the power supply voltage and the average absolute value sum in the frequency 50 Hz, strong operation mode of the vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
図12は、本発明の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。 FIG. 12 is a diagram showing a correlation between the power supply voltage and the average absolute value sum in the frequency 50 Hz and the middle operation mode of the vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
図13は、本発明の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。 FIG. 13 is a diagram showing the correlation between the power supply voltage and the average absolute value sum in the frequency 60 Hz, strong operation mode of the vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
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。 As shown in FIGS. 10 to 13, when the power supply voltage (actual measurement) increases for both the frequency 50 Hz and the frequency 60 Hz, the average absolute value sum Σ (Σ1 + Σ2 +... + ΣN) / N also increases. Also in the power supply voltage (actual measurement), it can be seen that the average absolute value sum Σ (Σ1 + Σ2 +... + ΣN) / N is larger at a frequency of 60 Hz than at a frequency of 50 Hz.
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。 On the other hand, the average absolute value sum Σ (Σ1 + Σ2 +... + ΣN) / N in the strong operation mode and the medium operation mode is inverted depending on the power supply voltage (actual measurement) at a frequency of 50 Hz.
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。 Therefore, it is necessary to change the predetermined value Is in accordance with a change in power supply voltage and a change in frequency.
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。
For example, first, a plurality of predetermined values Is are stored in the
図14は、本発明の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。 FIG. 14 is a chart showing a correlation between a detection voltage and a predetermined value when the power supply voltage of the electric blower is rated 100 V in the vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
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。 As shown in FIG. 14, the predetermined value Is when the detection voltage <80V is A value, the predetermined value Is when 80V ≦ detection voltage <90V is B value, and the predetermined value Is when 90V ≦ detection voltage <100V is The predetermined value Is when the C value is 100 V ≦ the detection voltage is the D value. Thus, the predetermined value Is is rewritten in units of 10V.
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。
In the fourth embodiment of the spark detection, in addition to the spark detection according to the first to third embodiments of the spark detection, the predetermined value Is is changed according to the power supply voltage (actual measurement), whereby the
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。
Next, input change control for reducing the input of the
(入力変更制御の実施例)
図15は、本発明の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。
(Example of input change control)
FIG. 15 is a flowchart showing input change control of the electric vacuum cleaner according to the embodiment of the present invention.
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、電動送風機8が発する火花が実質的に一定の火花号数(電気学会標準規格、JEC-54)を保つように、電動送風機8の入力を増加させたり減少させたりする。
As shown in FIG. 15, the main
具体的には、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|In−Ine|が予め定める所定値Isに納まるよう、電動送風機8の入力を変化させる。
Specifically, the main
また、本体制御部9は、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|In−Ine|が所定値Isを超えると電動送風機8の入力を低減させる一方で、絶対値|In−Ine|が所定値Isを下回ると電動送風機8の入力を増加させる。
When the absolute value | In-Ine | of the difference between the predicted value Ine and the actual measurement value In (actual next time value) sampled by the
さらに、本体制御部9は、電動送風機8の入力の変更量が予め定める所定の変更量閾値に達すると予め定める所定の待機時間は電動送風機8の入力を維持する。
Further, the main
さらにまた、本体制御部9は、電動送風機8の入力が予め定める所定の停止下限値に達すると電動送風機8を停止させる。
Furthermore, the main
また、本体制御部9は、電動送風機8の入力を予め定める所定の低減量下げることと、電動送風機8の入力を予め定める所定の増加量上げることとを、予め定める所定の回数繰り返した場合には、電動送風機8を停止させる。
In addition, the main
さらに、所定値Isは、上限値Isuと下限値Isdとを有して幅を持つ範囲である。下限値Isdは、例えば、ある入力に対して正常な電装送風機8が平均的に発する火花の火花号数によって定まり、所謂、電動送風機8の定常状態における火花号数によって定まる。上限値Isuは、少なくとも下限値Isdより高い、つまり、ある入力に対する電動送風機8の定常状態における火花号数よりも大きい火花に対応するものであって、安全上の観点から予め定められる。
Further, the predetermined value Is is a range having an upper limit value Isu and a lower limit value Isd and having a width. The lower limit value Isd is determined by, for example, the number of sparks of a spark that is normally generated by a normal
なお、電動送風機8の入力を変化させると、実質的に同じ火花号数の火花が発生する際に火花検知部58(例えばカレントトランス)で検知される電流が変化するため、電動送風機8の入力に対応させて所定値Is(つまり上限値Isuと下限値Isdと)を適宜に変更することが好ましい。ここで言う「実質的に同じ火花号数」は、例えば4号とか、5号といった、あるひとつの号数のみならず、4号から5号と言った隣り合う複数の号数に跨がる範囲を含んでも良い。
When the input of the
本体制御部9は、電動送風機8を始動または再始動すると同時に、入力変更制御を開始する。なお、説明を簡単にするために電動送風機8は強運転モードで運転されているものとして説明する。
The main
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、電動送風機8を強運転モードの定格入力P1、例えば1000ワットで運転している最中、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推測する(ステップS31、ステップS32)。
As shown in FIG. 15, the main
火花の過大な発生を推測した場合(ステップS31、ステップS32 Yes)、つまり、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|In−Ine|が所定値Isを超える場合、本体制御部9は、電動送風機8の入力を低減させる処理を行う。先ず、本体制御部9は、電動送風機8の入力が予め定める停止下限値に達しているか否かを判断する(ステップS33)。本体制御部9は、電動送風機8の入力が予め定める停止下限値に達している場合には(ステップS33 Yes)、入力を遮断して電動送風機8の運転を停止させる(ステップS34)。
When the occurrence of an excessive spark is estimated (step S31, step S32 Yes), that is, the absolute value of the difference between the predicted value Ine and the actual measurement value In (actual next value) of the detection result sampled by the
他方、本体制御部9は、電動送風機8の入力が予め定める停止下限値より高い場合、つまり電動送風機8の入力が停止下限値に達していない場合には(ステップS33 No)、電動送風機8への入力を低減して電動送風機8の運転を継続させる(ステップS35)。
On the other hand, when the input of the
また、火花の過大な発生を推測しない場合(ステップS31、ステップS32 No)、つまり、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|In−Ine|が所定値Isに納まる場合、本体制御部9は、電動送風機8の入力を増加させる処理を行う。先ず、本体制御部9は、電動送風機8の入力が予め定める運転上限値に達しているか否かを判断する(ステップS36)。本体制御部9は、電動送風機8の入力が予め定める運転上限値に達している場合には(ステップS36 Yes)、入力を維持して電動送風機8の運転を継続させる(ステップS37)。
In addition, when it is not estimated that sparks are excessively generated (step S31, step S32 No), that is, the absolute value of the difference between the predicted value Ine and the actual measurement value In (actual next value) of the detection result sampled by the
他方、本体制御部9は、電動送風機8の入力が予め定める運転下限値より低い場合、つまり電動送風機8の入力が運転上限値に達していない場合には(ステップS36 No)、電動送風機8への入力を増加して電動送風機8の運転を継続させる(ステップS38)。
On the other hand, when the input of the
ステップS35における入力の低減量、およびステップS38における入力の増加量は、それぞれ運転上限値に比べて十分に小さく、例えば運転上限値が強運転モードにおいて1000ワットに設定される場合、低減量と増加量とをそれぞれ10ワットから100ワット程度、つまり一桁から二桁程度小さく設定して、不連続で大幅な吸込力の変化を避けている。 The input reduction amount in step S35 and the input increase amount in step S38 are sufficiently smaller than the operation upper limit value, respectively. For example, when the operation upper limit value is set to 1000 watts in the strong operation mode, the decrease amount and the increase amount are increased. The amount is set to about 10 to 100 watts, that is, about one to two orders of magnitude, to avoid discontinuous and significant changes in suction force.
また、本体制御部9は、例えば、電動送風機8の入力の変化量が、予め定める所定の変更量閾値として例えば200ワットに達すると、ステップS31以前、または直後(ステップS32以前)にタイマー処理を行って所定の待機時間、例えば10秒間は電動送風機8の入力を維持する。
Further, for example, when the change amount of the input of the
さらに、本体制御部9は、ステップS35における入力の低減処理、およびステップS38における入力の増加処理を行った回数を記録する。この記録は、電動送風機8の入力が予め定める所定の低減量下がったことと、電動送風機8の入力が予め定める所定の増加量上がったことを識別する。例えば、入力の低減量と増加量とがいずれも10ワットに設定され、低減処理の処理回数が10回以上連続し、増加処理の処理回数が10回以上連続して、100ワット以上の低減処理と増加処理とが行われ、さらに、これらの処理が予め定める所定の回数繰り返した場合、つまり周期的に100ワット以上の低減処理と増加処理とが行われて、その繰返し回数が例えば10回(10周期)を超えた場合には、電動送風機8を停止させる。
Further, the main
このように、本実施形態に係る電気掃除機1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|In−Ine|が予め定める所定値Isに納まるよう、電動送風機8の入力を変化させることによって、整流子48とブラシ52との接触状態を馴染ませたり、整流子48とブラシ52との接触部分の温度を低下させたりして火花の発生量の改善を図り、ひいては電動送風機8の運転を継続させる。
As described above, the
また、本実施形態に係る電気掃除機1は、電動送風機8の入力の変化量を細かくして、使用者に吸込力の急激で大幅な変動を感じさせることなく、火花量を低減させる。
Moreover, the
さらに、本実施形態に係る電気掃除機1は、火花の発生量が改善すれば、電動送風機8の入力を増加させることで吸引力を回復して利便性を高めることができる。
Furthermore, the
さらにまた、本実施形態に係る電気掃除機1は、電動送風機8の入力の変更量が予め定める所定の変更量閾値に達すると予め定める所定の待機時間は電動送風機8の入力を維持することによって、整流子48とブラシ52との接触状態を馴染ませたり、整流子48とブラシ52との接触部分の温度を低下させたりする期間を確保して、電動送風機8の状況をより正確に補足して、後の入力変化処理を適合させることができる。
Furthermore, the
また、本実施形態に係る電気掃除機1は、電動送風機8の入力が予め定める所定の停止下限値に達すると電動送風機8を停止させることによって、万一、火花の発生量が改善しない場合の安全性を高めることができる。
In addition, the
さらに、本実施形態に係る電気掃除機1は、予め定める変化量で周期的に電動送風機8の入力を変化させ、この変化が予め定める周期を超える場合には、電動送風機8を停止させることによって、回復の見込みが低い電動送風機8の安全性を高めることができる。
Furthermore, the
さらにまた、本実施形態に係る電気掃除機1は、所定値Isに上限値と下限値とを設定し、幅を持たせることによって、制御の安定性を確保しつつ、電動送風機8の安全性を高めることができる。
Furthermore, the
したがって、本実施形態に係る電気掃除機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まれる場合には適宜、かつ適切に電動送風機の入力を低減前の状態に戻して掃除を継続できる。
Therefore, according to the
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。
The
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。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and spirit of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
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
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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に納まるよう、前記電動送風機の入力を変化させる制御部と、を備える電気掃除機。 An electric blower having a commutator and a brush;
A spark detection unit that detects the size of a spark generated by friction between the commutator and the brush;
The predicted next value is calculated from the difference between the previous value and the current value of the detection result sampled by the spark detection unit, and the absolute value of the difference between the predicted next value and the actual next value of the detection result sampled by the spark detection unit And a control unit that changes the input of the electric blower so as to fall within a predetermined value.
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