JP5380090B2

JP5380090B2 - 電気掃除機

Info

Publication number: JP5380090B2
Application number: JP2009019971A
Authority: JP
Inventors: 正道宇根; 明弘石澤
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: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-01-30
Also published as: JP2010174804A

Description

本発明は電気掃除機に係り、特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、電動送風機を停止する。

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場合、予め設定した所定の火花判断レベルが間違っていた場合や誤差を含んだ値でない場合は誤検出する可能性があった。さらに、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場合、ノイズも検出してしまい、誤検出する可能性があり、異常検出の安定性に欠けて信頼性に問題があった。また、異常と判断して電動送風機を停止させた後の制御についての配慮がなされておらず、使い勝手がよくなかった。

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、異常検出の安定性に欠け信頼性が劣る。

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、誤検出がなく信頼性よくかつ、異常検出の安定性に優れて、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するとともに、停止後についても電動送風機を制御する制御装置を働かせ、電動送風機の発煙・発火を未然に防ぎかつ使い勝手がよい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の大きさ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、前記火花検出手段は、火花の大きさについてサンプリングした値の前回値と今回値の差を求め、この差から次回の値を予測し、予測した値と測定した値との差が所定値より大きい場合に、火花が発生したと判断し、前記制御手段は、前記火花検出手段が火花発生と判断したら前記電動送風機の運転を停止させ、停止後は、この電動送風機を再起動させないことを特徴とする。

また、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の大きさ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、前記火花検出手段は、火花の大きさについてサンプリングした値の前回値と今回値の差を求め、この差から次回の値を予測し、予測した値と測定した値との差が所定値より大きい場合に、火花が発生したと判断し、前記制御手段は、前記火花検出手段が火花発生と判断したら前記電動送風機の運転を停止させかつ、停止回数が所定の回数に達するまで、前記電動送風機の運転を可能にすることを特徴とする。

本発明に係る電気掃除機によれば、誤検出がなく信頼性よくかつ、異常検出の安定性に優れて、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するとともに、停止後についても電動送風機を制御する制御装置を働かせ、電動送風機の発煙・発火を未然に防ぎかつ使い勝手がよい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第１実施例の制御フローチャート図。本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出の第１実施例における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の火花検出の第２実施例の制御フローチャート図。本発明の一実施形態の電気掃除機の火花検出の第３実施例の制御フローチャート図。

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は本発明の一実施形態に係る電気掃除機の概念図である。

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の他端が、制御スイッチ４ａを設けた手元操作パイプ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は、本発明に係る電動送風機を部分的に切り欠いて示した側面図である。

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、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は本発明の一実施形態に係る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である。

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２０と、火花検出手段３１と、制御手段３２と、電力調整部３３と、電源電圧検出手段３４が設けられ、さらに、制御手段３２にはＬＥＤあるいは電子ブザーなどの報知手段３５が接続される。

火花検出手段３１には、電動送風機２０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。

ブラシ機構１８に火花が発生すると、電流値が低下する傾向にある。

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２０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２０を制御する。

また、電源電圧検出手段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。

次に制御回路３０による火花検出について説明する。

（火花検出の第１実施例）
図４は火花検出の第１実施例の制御フローチャート図である。

図５は火花検出の第１実施例における火花検出に用いるサンプリング方法を示す概念図である。

図４及び図５を参照して、火花検出の第１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に通電される（Ｓ１）。
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、５０ｍｓ、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（Ｓ２）。
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（Ｓ３）。
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（Ｓ３）。
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（Ｓ４）。

制御手段３２により予測値Ｉｎｅを演算する（Ｓ５）。
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の差の絶対値に今回実測値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、所定値Ｉｓより大きいか否かを判断する（Ｓ６）。
すなわち、｜Ｉｎｅ−Ｉｎ｜＞Ｉｓの判断をする。
サンプリングｎにおける電流値が実測値Ｉｎとして用いられ、所定値Ｉｓは予め実験によって求められ、カーボンブラシ２５が正常な状態の値である。

予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値が、所定値Ｉｓより大きい場合（Ｙｅｓ）は、制御手段３２、電力調整部３３を介して電動送風機１０を停止させる（Ｓ７）。
予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値が、所定値Ｉｓより大きい場合は、電動送風機１０の整流子２３とカーボンブラシ２５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。このとき、報知手段３５は火花が発生して、電動送風機１０が停止したことを知らせる。
電動送風機１０の停止を制御手段３２のメモリに記憶する（Ｓ８）。
制御手段３２のメモリが停止を記憶すると、このとき以降、制御スイッチ４ａからの運転要求の入力があっても、電動送風機１０を動作させない（Ｓ９）。

また、メモリは電源プラグが抜かれ、電気掃除機１に給電されなくなっても、停止の記憶を保持し、再度電源プラグが差し込まれ、電気掃除機１に給電され、制御スイッチ４ａからの運転要求の入力があっても、電動送風機１０を動作させない。

Ｓ６において、予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値が、所定値Ｉｓより大きくない場合（Ｓ６のＮＯ）、Ｓ２に戻り、同様のステップを繰り返す。

予測値Ｉｎｅと実測値Ｉｎの差の絶対値が、所定値Ｉｓより大きくないことは、電動送風機１０の整流子２３とカーボンブラシ２５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。

本火花検出の第１実施例では、火花発生の有無判断に、サンプリングした実測値の前回値と今回値の差を求め、次回の値を予測し、この予測した値と次回の実測値との差が所定値より大きい場合、電動送風機の運転を停止するとともに、停止後についても制御装置を働かせて、停止があったことをメモリに記憶し、制御スイッチなど外部からの運転要求の入力があっても、電動送風機を運転させず、電動送風機の発煙・発火を防ぐことができる。

（火花検出の第２実施例）
本第２実施例は、第１実施例が火花発生有りと判断したら電動送風機の運転を停止し、この停止後、電動送風機を運転させないのに対して、運転停止が所定回数に達したら、これ以降電動送風機を運転させない。

図６は火花検出の第２実施例の制御フローチャート図である。

図６に沿って、火花検出の第２実施例について説明する。

Ｓ１１〜Ｓ１７は、第１実施例のＳ１〜Ｓ７と同様であるので、説明は省略する。

Ｓ１７において、火花の発生が検出され、制御手段３２、電力調整部３３を介して電動送風機１０を停止させたら、電動送風機１０の停止を制御手段３２のメモリに停止１回と記憶し、火花発生の発生が解消されて、再度電動送風機１０は運転され、再度火花発生が検出されたら、インクリメントされて停止２回と記憶され、同様の動作が繰り返される（Ｓ１８）。

制御手段３２は、停止の回数が所定の回数に達しか否かを判断する（Ｓ１９）。

所定の回数に達した場合（ＹＥＳ）、制御手段３２のメモリが停止を記憶する（Ｓ２０）。
このとき以降、制御スイッチ４ａからの運転要求の入力があっても、電動送風機１０を動作させない（Ｓ２１）。

Ｓ１９において、停止の回数が所定の回数に達していない場合（Ｓ１９のＮＯ）、通常の待機状態にする（Ｓ２１）。

この状態は停止ボタンを押したときと同じ状態を意味する。

本火花検出の第２実施例では、停止の回数が所定の回数に達していない場合、電動送風機の運転を再度可能にするもので、一瞬だけ火花が発生して運転が停止しても、再度運転でき、使い勝手を向上させることができるとともに、電動送風機の発煙・発火を防ぐことができる。

（火花検出の第３実施例）
本第３実施例は、第２実施例が運転停止の回数記憶を保持するのに対し、正常動作と判断されたら、記憶されている運転停止の回数記憶を消去する。

図７は火花検出の第３実施例の制御フローチャート図である。

図７に沿って、火花検出の第３実施例について説明する。

火花検出の第３実施例は、第１実施例のＳ１〜Ｓ６と同様のステップが実行される。

火花を検出して電動送風機の運転が停止したか否かを判断する（Ｓ３１）。

火花が検出されず運転が停止していない場合（ＮＯ）、正常動作と判定したか否か判断する（Ｓ３２）。

電動送風機の正常動作とは、３０〜６０秒異常がなければ正常と判断する。

正常動作と判断した場合（ＹＥＳ）、停止回数のカウントをゼロにクリアする（Ｓ３３）。

カウントのクリア後、Ｓ３１に戻る。

一方、Ｓ３１において、火花を検出して運転が停止したと判断した場合（Ｓ３１のＹＥＳ）、Ｓ３８〜Ｓ４２のステップは、第２実施例におけるＳ１８〜Ｓ２２のステップの動作が実行される。

また、Ｓ３２において、電動送風機が正常動作でない判断した場合（Ｓ３２のＮＯ）、Ｓ３１に戻る。

本火花検出の第３実施例では、電動送風機が正常に復帰したらカウントをクリアすることで、一瞬だけ火花が発生して運転が停止しても、再び運転することを可能にして、使い勝手を向上させることができるとともに、電動送風機の発煙・発火を防ぐことができる。

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
４ａ制御スイッチ
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電源電圧検出手段
３５報知手段

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の大きさ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、
前記火花検出手段は、火花の大きさについてサンプリングした値の前回値と今回値の差を求め、この差から次回の値を予測し、予測した値と測定した値との差が所定値より大きい場合に、火花が発生したと判断し、
前記制御手段は、前記火花検出手段が火花発生と判断したら前記電動送風機の運転を停止させ、停止後は、この電動送風機を再起動させないことを特徴とする電気掃除機。
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の大きさ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、
前記火花検出手段は、火花の大きさについてサンプリングした値の前回値と今回値の差を求め、この差から次回の値を予測し、予測した値と測定した値との差が所定値より大きい場合に、火花が発生したと判断し、
前記制御手段は、前記火花検出手段が火花発生と判断したら前記電動送風機の運転を停止させかつ、停止回数が所定の回数に達するまで、前記電動送風機の運転を可能にすることを特徴とする電気掃除機。
前記電動送風機が火花発生により一瞬停止した場合でも、この電動送風機が正常に復帰したら、記憶された停止回数のカウントをクリアすることを特徴とする請求項２に記載の電気掃除機。
火花発生を検知して前記電動送風機が停止したことを報知する報知装置を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気掃除機。