電気掃除機
【課題】整流子電動機の異常火花発生時の保護をできるだけ早期且つ安価に実現することのできる電気掃除機を提供すること。
【解決手段】整流子モータが接続された電気回路上における電流の所定時間ごとの変化幅を検出し（Ｓ１〜Ｓ３），その検出された電流の変化幅の予め設定された所定回数のうち，前記整流子モータで異常火花が発生していることを検知するべく予め設定された上限閾値以上に達した回数が予め設定された異常回数であることを条件に（Ｓ４のＹｅｓ側），前記整流子モータを停止させる（Ｓ５）。
【解決手段】整流子モータが接続された電気回路上における電流の所定時間ごとの変化幅を検出し（Ｓ１〜Ｓ３），その検出された電流の変化幅の予め設定された所定回数のうち，前記整流子モータで異常火花が発生していることを検知するべく予め設定された上限閾値以上に達した回数が予め設定された異常回数であることを条件に（Ｓ４のＹｅｓ側），前記整流子モータを停止させる（Ｓ５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，固定子（ブラシ）及び整流子（回転子）を有する整流子電動機（モータ）を用いる電気掃除機に関し，特に，その整流子電動機における異常火花発生時に該整流子電動機の保護を図るための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，電気掃除機で塵埃を吸い込むために用いられる電動送風機に，固定子（ブラシ）及び整流子（回転子）を有する整流子モータが用いられている（例えば，特許文献１，２参照）。この整流子モータでは，通電された固定子に整流子が摺接して回転するときに火花が発生することがある（以下，「異常火花」という）。そして，整流子モータにおいて異常火花が発生すると，該整流子モータ内の温度が異常に上昇するため，該整流子モータの焼損や固定子などの構成部品の摩耗などが懸念される。
一方，例えば特許文献１，２には，整流子モータの温度が予め設定された異常温度に達したときに該整流子モータへの通電を遮断する保護スイッチ（以下，「温度ヒューズ」という）を設けておくことで，該整流子モータの保護を図ることが開示されている。
【特許文献１】特開平８−１６８２１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１９９６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，前記特許文献１，２に開示されているように温度ヒューズを用いて整流子モータの異常火花発生時の保護を図る構成では，整流子モータの温度が温度ヒューズの設定温度に達するまで，該整流子モータにおける異常火花の発生を検知することができない。そのため，例えば異常火花が断続的に発生する場合など，整流子モータの温度上昇が緩やかである場合は，その異常火花の発生の検知が遅れることがあり，該整流子モータの保護を早期に図ることができないという問題がある。また，温度ヒューズは一般的に高価であるため，該温度ヒューズを用いる構成では電気掃除機のコストが高くなるという問題もある。特に，温度ヒューズの溶断によって整流子モータの電気回路を遮断する構成では，温度ヒューズが溶断される度に温度ヒューズを交換する必要があり，場合によっては整流子モータ全体を交換する必要も生じる。
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，整流子電動機の異常火花発生時の保護をできるだけ早期且つ安価に実現することのできる電気掃除機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明は，固定子及び該固定子に摺接して回転する整流子を有する整流子電動機に給電して該整流子電動機に連結された送風ファンを回転させることにより塵埃を吸い込む電気掃除機に適用されるものであって，前記整流子電動機が接続された電気回路上における電流の所定時間ごとの変化幅を検出し，その検出された電流の変化幅が，予め設定された上限閾値以上に達したことを条件に前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限することを特徴とする電気掃除機として構成される。具体的に，前記上限閾値は，前記整流子電動機で異常火花が発生していることを検知するべく予め設定されたものである。
本発明に係る電気掃除機では，前記整流子電動機の異常火花発生を検知するための値を前記上限閾値として設定しておくことで，該整流子電動機の異常火花の発生を従来のように温度ヒューズを用いる場合よりも早期に検知することができる。そして，その検知を条件に前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限することで，該整流子電動機の保護を早期に図ることができる。これにより，前記整流子電動機の長寿命化を図ることができ，ひいては該整流子電動機を有する電気掃除機の長寿命化を実現することができる。しかも，一般的な電気掃除機は，前記整流子電動機を制御するために該整流子電動機の電流を検知する機能を有している。従って，その機能を利用することで，従来のように温度ヒューズを設ける構成に比べて安価な構成によって前記整流子電動機の異常火花発生時の保護を図ることができる。
なお，本発明は，前記整流子電動機の異常火花発生時に該整流子電動機の電気回路上における電流の変化幅が，それ以外の状況における変化幅に比べて顕著に大きくなることを見出した結果に基づいてなされたものである。なお，通常動作時における電流の変化幅との顕著な差については，後段の実施の形態で述べることにする。
また，前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限するための条件は，予め設定された所定回数の電流の変化幅のうち，前記上限閾値以上に達した回数が予め設定された異常回数以上であることとすることが考えられる。これにより，電流の変化幅が何らかの原因によって瞬時的に前記上限閾値以上に達した場合に，そのことを前記整流子電動機で異常火花が発生していること等と誤検知することを防止することができ，不要な処置を防止することができる。
【０００５】
ところで，前記整流子電動機が接続された電気回路上における電流の所定時間ごとの変化幅は，前記整流子電動機に直列接続された変圧器（トランス）で変圧された後の出力電圧値に基づいて検出することが考えられる。これにより，前記整流子電動機が接続された電気回路上における過電流などの影響を受けない前記変圧器の出力側の制御回路において前記整流子電動機の異常火花発生の有無を検知することができる。
ここで，前記整流子電動機が，所定の電源からの交流電力の給電によって作動するものである場合には，該所定の電源から前記整流子電動機に給電される交流電力の１サイクル毎の実効電流値を検出し，前記所定時間ごとに検出された複数サイクルの実効電流値の最大値及び最小値の差分電流値を電流の変化幅として検出することが考えられる。例えば，前記所定の電源が周波数６０Ｈｚの交流電源である場合には，１秒間に発生する６０サイクルの実効電流値の最大値及び最小値の差が前記変化幅として検出される。
【０００６】
また，前記整流子電動機が接続された電気回路上の電流の変化幅が前記上限閾値以上に達したことに応じて，前記整流子電動機で異常火花が発生していることを当該電気掃除機の使用者に報知する構成が望ましい。これにより，使用者は，前記電気掃除機において前記整流子電動機で異常火花が発生していることを知得して，メンテナンスの依頼などの対処を行うことができる。
さらに，前記整流子電動機が接続された電気回路上の電流の変化幅が前記上限閾値以上に達したことを条件に前記整流子電動機が停止された場合には，その後，予め設定された特定操作が行われるまでの間は，該整流子電動機の再始動を制限することが望ましい。これにより，前記整流子電動機で異常火花が発生する可能性が高い状況で，該整流子電動機の再始動が行われることが防止される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば，前記整流子電動機の異常火花発生を検知するための値を前記上限閾値として設定しておくことで，該整流子電動機の異常火花の発生を従来のように温度ヒューズを用いる場合よりも早期に検知することができる。そして，その検知を条件に前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限することで，該整流子電動機の保護を早期に図ることができる。これにより，前記整流子電動機の長寿命化を図ることができ，ひいては該整流子電動機を有する電気掃除機の長寿命化を実現することができる。しかも，従来のように温度ヒューズを設ける構成に比べて安価な構成によって前記整流子電動機の異常火花発生時の保護を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘの外観図，図２は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘに設けられた整流子モータ１１が接続されたモータ駆動回路Ｙの回路図，図３及び図４は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘにおける整流子モータ１１の電流値Ｐｄ及びその変化幅Ｐｅの測定結果の一例を示す図，図５は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘにおいて実行される異常火花防止処理の手順の一例を示すフローチャートである。
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘの概略構成について説明する。
図１に示すように，前記電気掃除機Ｘは，掃除機本体部１，吸気口部２，接続管３，接続ホース４及び操作ハンドル５などを備えて概略構成されている。なお，前記操作ハンドル５には，ユーザが前記電気掃除機Ｘの稼働の有無や運転モード（弱，中，強など）の選択操作などを行うための操作スイッチが設けられている。また，その操作スイッチの近傍には，前記電気掃除機Ｘの現在の状態を表示するＬＥＤなどの表示部も設けられており，ユーザは，該表示部を参照することで前記電気掃除機Ｘの状態を確認することができる。
【０００９】
前記掃除機本体部１は，該掃除機本体部１の前端に接続された前記接続ホース４と，該接続ホース４に接続された前記接続管３とを介して前記吸気口部２に接続されている。
また，前記掃除機本体部１には，送風ファン及び該送風ファンに連結された整流子モータ１１（図２参照）を有する電動送風機（不図示）や，前記電動送風機（不図示）の整流子モータ１１を制御するモータ制御回路Ｙ，集塵された塵埃を収容する集塵室（不図示）などが内蔵されている。前記電気掃除機Ｘでは，前記電動送風機（不図示）の整流子モータ１１に給電することによって，不図示の送風ファンが回転駆動され，床面の塵埃が前記吸気口部３から前記接続管３及び前記接続ホース４を通じて前記集塵室（不図示）に吸い込まれる。
前記整流子モータ１１は，通電される固定子（ブラシ）及び該固定子に摺接して回転する整流子（回転子）を有する整流子電動機の一例である。この整流子モータ１１では，固定子及び整流子の間で異常に大きな火花が発生することがある（以下，「異常火花」という）。そのため，従来の電動送風機には，その異常火花による過熱を検知してモータを停止させる温度ヒューズが設けられていた（例えば，特許文献１，２参照）。
しかし，本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘは，後述の異常火花検知処理（図５のフローチャート参照）を実行することで，前記電動送風機（不図示）の整流子モータ１１における異常火花の発生を検知することができるため，温度ヒューズの設置を省略することができる。なお，前記電動送風機（不図示）のその他の構造については，従来と異なるところがないため，ここでは説明を省略する。
【００１０】
次に，図２を用いて，前記モータ駆動回路Ｙの概略構成について説明する。
図２に示すように，前記モータ駆動回路Ｙは，商用交流電源１０（所定の電源の一例）に接続される整流子モータ１１，トライアック１２，電流ヒューズ１３，及びカレントトランス１４（変圧器の一例）を有している。また，前記カレントトランス１４の二次側には，電圧検知回路１５及び制御回路１６が接続されている。
前記商用交流電源１０は，例えば周波数が６０Ｈｚ，１００Ｖの交流電力を供給するものである。なお，前記電気掃除機Ｘでは，不図示の電源コードが前記商用交流電源１０に接続されることにより，該商用交流電源１０が前記モータ駆動回路Ｙに接続される。そして，前記整流子モータ１１は，前記商用交流電源１０からの交流電力の給電によって作動する。なお，ここでは，前記整流子モータ１１が交流電力によって作動するものである場合を例に挙げて説明するが，本発明は直流電力で作動される整流子モータを用いる場合にも同様に適用することが可能である。
前記トライアック１２は，前記制御回路１６によって制御されることにより，前記商用交流電源１０から前記整流子モータ１１への供給電力を制御する双方向サイリスタである。具体的に，前記トライアック１２は，前記商用交流電源１０から前記整流子モータ１１への通電を遮断し，或いは前記商用交流電源１０から前記整流子モータ１１に供給される電流を制限するものである。なお，前記整流子モータ１１への通電の有無や，電流の制限を行うための電子部品はこれに限られず，例えばリレー（継電器）やトランジスタなどの各種の電子部品を採用し得る。
前記電流ヒューズ１３は，前記モータ駆動回路Ｙ上において過電流が発生したときに，該モータ駆動回路Ｙを遮断することにより，該モータ駆動回路Ｙ上の電子部品を保護するためのものである。
【００１１】
また，前記カレントトランス１４は，一次側に供給される電圧を所定の変圧比で変圧して二次側に出力するものである。前記カレントトランス１４の一次側は，前記モータ駆動回路Ｙに接続されており，二次側は前記電圧検知回路１５及び前記制御回路１６に接続されている。
前記電圧検知回路１５は，前記カレントトランス１４の二次側に誘起される電流を電圧に変換して前記制御回路１６に入力するものである。
前記制御回路１６は，ＣＰＵやＲＡＭ，ＲＯＭなどの制御機器を有するものであって，前記電圧検知回路１５から入力された電圧値に基づいて前記カレントトランス１４の一次側の電流値，即ち前記モータ駆動回路Ｙ上で前記整流子モータ１１に流れる電流値を検出する。なお，前記制御回路１６は，当該電気掃除機Ｘを統括的に制御するメイン制御部（不図示）に含まれた一つの機能，或いは前記整流子モータ１１の制御用に前記メイン制御部（不図示）とは別に設けられたＡＳＩＣ等の集積回路であってもよい。
【００１２】
ところで，前記カレントトランス１４及び前記電圧検知回路１５は，前記整流子モータ１１に流れる電流値を検出するために従来から電気掃除機に搭載されているものであって，従来の電気掃除機では，その検出された電流値に基づいて，例えば前記整流子モータ１１の回転数制御を行っていた。
一方，本発明の実施の形態に係る前記電気掃除機Ｘは，前記制御回路１６によって，後述の異常火花検知処理（図５のフローチャート参照）が実行されることにより，前記整流子モータ１１に流れる電流に基づいて，該整流子モータ１１における異常火花の発生を検知する。具体的に，後述の異常火花検知処理（図５のフローチャート参照）では，前記整流子モータ１１に流れる電流の１秒間の変化幅が予め設定された上限閾値Ｋ以上に達したことを条件に前記整流子モータ１１における異常火花の発生を検知する。この上限閾値Ｋは，前記電気掃除機Ｘにおける前記整流子モータ１１における異常火花の発生を検知するべく予め設定されるものであって，その値は，例えば事前の実験結果に基づいて他の状況と混同しないような値に定められる。
【００１３】
ここで，図３及び図４を用いて，前記上限閾値Ｋの設定方法の一例について説明する。ここに，図３は前記整流子モータ１１の負荷を変動させたときの電流変化の測定結果，図４は前記整流子モータ１１で異常火花が発生しているときの電流変化の測定結果を示している。
なお，図３，４中のＰｄは，前記モータ駆動回路Ｙ上において前記整流子モータ１１に流れる０．１秒ごとの実効電流値を示しており，Ｐｅは，前記電流値Ｐｄの１秒あたりの変化幅を示している。具体的に，前記変化幅Ｐｅは，１秒間に検出される１０の前記電流値Ｐｄのうちの最大値と最小値と差分値である。ここに，前記電流値Ｐｄ及び前記変化幅Ｐｅは，前記制御回路１６が，前記モータ駆動回路Ｙ上における電流値及び該電流値の１秒ごとの変化幅の大きさを判断するための指標として，前記電圧検知回路１５から前記制御回路１６に入力された電圧値に所定の演算を施すことによって得られた指標値である。なお，前記所定の演算の内容は，前記カレントトランス１４の変圧比や前記電圧検知回路１５の電子部品のパラメータなどによって予め定められるものである。
また，前記制御回路１６は，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「強」に設定されたときから，前記変化幅Ｐｅの値の検出を開始している。従って，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「弱」や「中」に設定されている場合には，前記変化幅Ｐｅは検出されていない（変化幅Ｐｅ＝０である，図３のｔ１以前及び図４のｔ１１以前）。
【００１４】
まず，図３を用いて，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していない場合について説明する。図３に示すように，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「弱」から「中」，そして「強」に切り換えられると，該電気掃除機Ｘでは前記整流子モータ１１の電流値Ｐｄが一時的に急上昇するが，その後，前記電流値Ｐｄは「１００００」程度で安定する（図３のｔ１〜ｔ２）。このとき，前記変化幅Ｐｅは，ごく小さな値で推移している。
そして，前記吸気口部２の開口を塞ぎ（図３のｔ２），その後，その開口を急に開放する（図３のｔ３）。前記吸気口部２の開口を塞いでいる間（図３のｔ２〜ｔ３）は，前記整流子モータ１１の負荷が高くなり前記電流値Ｐｄが上昇し，前記変化幅Ｐｅが少し大きくなる。一方，前記吸気口部２の開口を急に開放すると（図３のｔ３〜ｔ４），前記電流値Ｐｄが急激に上昇して前記変化幅Ｐｅが「４２００」程度まで急増する。その後，前記電流値Ｐｄが急激に低下して前記変化幅Ｐｅが「６０００」程度に達する。
次に，前記吸気口部２の開口の密閉，開放を繰り返し実行する（図３のｔ４〜ｔ５）。このとき，前記電流値Ｐｄは上昇，低下を繰り返すことになり，前記変化幅Ｐｅは通常時（図３のｔ１〜ｔ２）よりも大きい「１００〜４０００」程度で推移する（図３のｔ４〜ｔ５）。
即ち，前記電気掃除機Ｘでは，前記吸気口部２の開口を塞いだ後，急に開放したときに，前記変化幅Ｐｅが一時的に「６０００」まで達するが，それ以外の状況では，前記変化幅Ｐｅは，「４０００」以下で推移している。
【００１５】
続いて，図４を用いて，前記整流子モータ１１で異常火花が発生した場合について説明する。図４に示すように，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「弱」から「中」，そして「強」に切り換えられると，異常火花が発生していない場合（図３）と同様に，該電気掃除機Ｘでは前記整流子モータ１１の電流値Ｐｄが一時的に急上昇する。
その後，前記整流子モータ１１で異常火花が発生すると，前記電流値Ｐｄの急激な変動が繰り返される。そのため，前記変化幅Ｐｅは，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していない場合に比べて大きくなり，「４０００」を超える状態で推移する。
このように，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していない場合と，異常火花が発生している場合とでは，前記変化幅Ｐｅが大きく異なることを見出すことができた。そこで，本実施の形態では，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していることを検知するための上限閾値Ｋを「５０００」に設定する（図３，４参照）。この「５０００」という値は，前記整流子モータ１１における異常火花の発生の早期検知と誤検知の防止との均衡を図って設定したものである。なお，ここでは，上限閾値Ｋを，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していない場合には到達する可能性が低い「５０００」という値に設定する場合を例に挙げて説明するが，これに限られるものではなく，前記整流子モータ１１における異常火花の発生の有無を判断し得るものであればよい。
【００１６】
以下，図５のフローチャートを参照しつつ，前記電気掃除機Ｘにおいて前記制御回路１６によって所定の制御プログラムに従って実行される異常火花検知処理の手順の一例について説明する。なお，図中のＳ１，Ｓ２，…は処理手順（ステップ）の番号を表している。
当該異常火花検知処理は，前記電気掃除機Ｘが稼働されて前記整流子モータ１１が作動しているときであって，該電気掃除機Ｘの運転モードが「強」である場合に実行される。従って，前述したように，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「弱」や「中」に設定されている場合には，前記変化幅Ｐｅは検出されず０である（図４のｔ１１以前）。これは，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「強」であり前記整流子モータ１１の回転数が高い場合には，該整流子モータ１１で異常火花が発生する可能性が高く，「弱」や「中」であり前記整流子モータ１１の回転数が低い場合には，その可能性が低いことを考慮している。もちろん，運転モードにかかわらず，前記整流子モータ１１が作動しているときには常に当該異常火花検知処理を実行してもよい。
当該異常火花検知処理では，前記制御回路１６は，まずステップＳ１〜Ｓ３において，前記モータ駆動回路Ｙにおいて前記整流子モータ１１に流れる電流の１秒ごとの変化幅ΔＩを検出するための処理を実行する。ここに，かかる処理を実行するときの前記制御回路１６が電流変化幅検出手段に相当する。なお，本実施の形態では，前記整流子モータ１１に流れる電流の変化幅に基づいて該整流子モータ１１の異常火花の発生の有無を判断する場合を例に挙げて説明するが，前記整流子モータ１１に供給される電力の変化幅に基づいて判断してもかまわない。
【００１７】
（ステップＳ１〜Ｓ３）
具体的に，ステップＳ１では，前記制御回路１６によって，１秒（所定時間の一例）の間に０．１秒間隔で１０回，前記整流子モータ１１に流れる実効電流値が検出される。前述したように，前記整流子モータ１１に流れる実効電流値の検出は，前記カレントトランス１４で変圧された後，前記電圧検知回路１５から出力された電圧値に基づいて行われる。
そして，前記制御回路１６は，前記ステップＳ１で検出された実効電流値のうちの最大電流値Ｉｍａｘと，最小電流値Ｉｍｉｎとの差分値を算出するための演算を行い（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ），その差分値を変化幅ΔＩn（ｎ：検出回数）として内部メモリに記憶する（ステップＳ２）。なお，検知回数ｎは，当該異常火花検知処理の開始時に前記制御回路１６によって「１」に初期設定されものであって，前記ステップＳ１が実行される度に１ずつ増加される（Ｓ３）。
ここで，本実施の形態では，当該異常火花検知処理において１秒間に０．１秒間隔で１０回，実行電流値を検出しているが，これに限られるものではない。例えば，前記商用交流電源１０から前記整流子モータ１１に給電される交流電力の１サイクル毎の実効電流値を検出することが考えられる。この場合には，１秒間に検出された複数サイクルの実効電流値の最大値及び最小値の差分電流値を電流の変化幅ΔＩnとして検出すればよい。例えば，本実施の形態では，前記商用交流電源１０は，周波数が６０Ｈｚの交流電力を給電するものであるため，１秒間に発生する６０サイクルの実効電流値の最大値及び最小値の差が前記変化幅ΔＩnとして算出される。
【００１８】
（ステップＳ４）
次に，ステップＳ４において，前記制御回路１６は，過去１０回（所定回数の一例）の変化幅ΔＩn〜ΔＩn-10のうち，予め設定された前記上限閾値Ｋ以上に達したものが３つ（異常回数の一例）以上あるか否かを判断する。
ここで，前記上限閾値Ｋ以上に達したものが３つ以上あると判断された場合には（Ｓ４のＹｅｓ側），前記整流子モータ１１において異常火花が発生していると判断されて，処理はステップＳ５に移行する。なお，前記上限閾値Ｋ以上に達したものが３未満であると判断された場合には（Ｓ４のＮｏ側），処理は前記ステップＳ１に戻る。
【００１９】
前述したように，前記上限閾値Ｋは，前記整流子モータ１１において異常火花が発生していることを検知するための指標となる値であって，予め行われた実験結果に基づいて設定されたものである。そして，本実施の形態では，前記上限閾値Ｋは「５０００」に設定されている（図３，４参照）。従って，図４に示す測定例では，過去１０回（図４におけるｔ２１〜ｔ２２の１０秒間）の前記変化幅Ｐｅが３回以上，「５０００」に達した時点（図４におけるｔ２２）において，前記整流子モータ１１において異常火花が発生していることが検知されることになる。一方，図３に示す測定例では，前記変化幅Ｐｅが瞬時的に「５０００」を超える状況もあるが，過去１０回の前記変化幅Ｐｅが３回以上，「５０００」に達することがないため，前記整流子モータ１１における異常火花の発生が検知されることはない。
このように，当該異常火花検知処理では，過去１０回分の前記変化幅ΔＩn〜ΔＩn-10のうち，前記上限閾値Ｋ以上に達したものが３つ以上あることを条件に異常火花の発生を検知するように処理しているため，前記変化幅ΔＩnが瞬時的に上昇した場合に異常火花の発生を誤検知することを防止することができ，後述のステップＳ５以降の処置の不要な実行を防止することができる。但し，これに限られず，例えば，前記上限閾値Ｋを，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していない場合には到達することがないと考えられる「７０００」や「８０００」などの大きな値に設定しておき，一度でもその値を超えた場合に，異常火花の発生を検知することも他の実施例として考えられる。
【００２０】
（ステップＳ５）
前記ステップＳ４において，前記整流子モータ１１において異常火花が発生していることが検知されると（Ｓ４のＹｅｓ側），続くステップＳ５〜Ｓ７では，該異常火花の発生に対する処置が実行される。
まず，ステップＳ５では，前記制御回路１６によって前記トライアック１２が制御されることにより，前記モータ駆動回路Ｙが遮断され，前記商用交流電源１０から前記整流子モータ１１への給電が遮断されることにより，該整流子モータ１１の作動が停止される。ここに，かかる処理を実行するときの前記制御回路１６が異常対応処置手段に相当する。
これにより，前記整流子モータ１１における異常火花の発生による過熱を防止することができ，該整流子モータ１１における固定子などの内部部品の摩耗や該整流子モータ１１の焼損などを防止することができ，長寿命化を図ることができる。また，従来のように温度ヒューズを用いるものではないため，該温度ヒューズを削減して低コスト化を図ることができる。さらに，前記温度ヒューズでは，前記整流子モータ１１が過熱されるまで該整流子モータ１１を停止させることができないが，当該異常火花検知処理では，前記整流子モータ１１で異常火花が発生し始めたときに早期にそのことを検知することができ，前記整流子モータ１１が過熱されるまでの間に該整流子モータ１１を停止させることが可能である。
なお，ここでは異常火花の発生に対する処置の一例として，前記整流子モータ１１を停止させることを挙げているが，前記整流子モータ１１に印加される電流を制限することも他の実施例として考えられる。これは，前記整流子モータ１１に印加する電流を制限することで，前記異常火花の解消を図ることができる場合もあるからである。
【００２１】
（ステップＳ６）
次に，ステップＳ６では，前記制御回路１６によって，前記整流子モータ１１において異常火花が発生している旨を，前記電気掃除機Ｘの使用者に対して報知するための処理が実行される。なお，このときの報知は，例えば前記操作ハンドル５の表示部（不図示）のＬＥＤ表示や，不図示のスピーカからの音声出力やブザー出力などによって行われる。ここに，係る報知処理を実行するときの前記制御回路１６が異常火花発生報知手段に相当する。
これにより，当該電気掃除機Ｘの使用者は，前記整流子モータ１１における異常火花の発生を知得することができ，該電気掃除機Ｘのメンテナンス依頼などの対処を行うことができる。
【００２２】
（ステップＳ７）
ところで，異常火花が発生して前記ステップＳ５において前記整流子モータ１１が停止された後，すぐに該整流子モータ１１を再始動すると，再度，前記整流子モータ１１において異常火花が発生する可能性が高い。
そこで，前記制御回路１６は，ステップＳ７において，前記特定操作が行われたか否かを判断しており，該特定操作がなされるまでの間，処理を待機させている（Ｓ７のＮｏ側）。これにより，当該異常火花検知処理では，前記ステップＳ５で前記整流子モータ１１が停止された後，予め設定された特定操作がなされるまでの間，該整流子モータ１１の再始動が制限される。ここに，かかる制限処理を実行するときの前記制御回路１６が再始動制限手段に相当する。
ここで，前記特定操作は，前記電気掃除機Ｘの電源コードの抜き差しであることが一例として考えられる。この場合，前記制御回路１６は，前記電気掃除機Ｘの電源コードの抜き差しが行われて該電気掃除機Ｘの動作が一度リセットされるまでの間，前記整流子モータ１１の再始動を制限するように処理することになる。また，その他，前記特定操作は，例えば所定ボタンの長押しや，強制解除用のボタンの押下などの操作であってもよい。
このように，前記電気掃除機Ｘでは，一度異常火花の発生が検知されて前記整流子モータ１１が停止された後，異常火花が発生する可能性が高い状態での前記整流子モータ１１の再始動が制限されるため，該整流子モータ１１の焼損や該整流子モータ１１の固定子などの内部部品の摩耗をできる限り防止して長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気掃除機の外観図。
【図２】本発明の実施の形態に係る電気掃除機に設けられた整流子モータが接続されたモータ駆動回路の回路図。
【図３】本発明の実施の形態に係る電気掃除機における整流子モータの負荷を変動させたときの電流値及びその変化幅の測定結果の一例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態に係る電気掃除機における整流子モータの異常火花が発生したときの電流値及びその変化幅の測定結果の一例を示す図。
【図５】本発明の実施の形態に係る電気掃除機において実行される異常火花防止処理の手順の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２４】
１…掃除機本体部
２…吸気口部
３…接続管
４…接続ホース
５…操作ハンドル
１１…整流子モータ（整流子電動機の一例）
１２…トライアック
１３…電流ヒューズ
１４…カレントトランス（変圧器の一例）
１５…電圧検知回路
１６…制御回路
Ｓ１，Ｓ２，，，…処理手順（ステップ）番号
Ｘ…電気掃除機
Ｙ…モータ駆動回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は，固定子（ブラシ）及び整流子（回転子）を有する整流子電動機（モータ）を用いる電気掃除機に関し，特に，その整流子電動機における異常火花発生時に該整流子電動機の保護を図るための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から，電気掃除機で塵埃を吸い込むために用いられる電動送風機に，固定子（ブラシ）及び整流子（回転子）を有する整流子モータが用いられている（例えば，特許文献１，２参照）。この整流子モータでは，通電された固定子に整流子が摺接して回転するときに火花が発生することがある（以下，「異常火花」という）。そして，整流子モータにおいて異常火花が発生すると，該整流子モータ内の温度が異常に上昇するため，該整流子モータの焼損や固定子などの構成部品の摩耗などが懸念される。
一方，例えば特許文献１，２には，整流子モータの温度が予め設定された異常温度に達したときに該整流子モータへの通電を遮断する保護スイッチ（以下，「温度ヒューズ」という）を設けておくことで，該整流子モータの保護を図ることが開示されている。
【特許文献１】特開平８−１６８２１２号公報
【特許文献２】特開２００２−１９９６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら，前記特許文献１，２に開示されているように温度ヒューズを用いて整流子モータの異常火花発生時の保護を図る構成では，整流子モータの温度が温度ヒューズの設定温度に達するまで，該整流子モータにおける異常火花の発生を検知することができない。そのため，例えば異常火花が断続的に発生する場合など，整流子モータの温度上昇が緩やかである場合は，その異常火花の発生の検知が遅れることがあり，該整流子モータの保護を早期に図ることができないという問題がある。また，温度ヒューズは一般的に高価であるため，該温度ヒューズを用いる構成では電気掃除機のコストが高くなるという問題もある。特に，温度ヒューズの溶断によって整流子モータの電気回路を遮断する構成では，温度ヒューズが溶断される度に温度ヒューズを交換する必要があり，場合によっては整流子モータ全体を交換する必要も生じる。
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，整流子電動機の異常火花発生時の保護をできるだけ早期且つ安価に実現することのできる電気掃除機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明は，固定子及び該固定子に摺接して回転する整流子を有する整流子電動機に給電して該整流子電動機に連結された送風ファンを回転させることにより塵埃を吸い込む電気掃除機に適用されるものであって，前記整流子電動機が接続された電気回路上における電流の所定時間ごとの変化幅を検出し，その検出された電流の変化幅が，予め設定された上限閾値以上に達したことを条件に前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限することを特徴とする電気掃除機として構成される。具体的に，前記上限閾値は，前記整流子電動機で異常火花が発生していることを検知するべく予め設定されたものである。
本発明に係る電気掃除機では，前記整流子電動機の異常火花発生を検知するための値を前記上限閾値として設定しておくことで，該整流子電動機の異常火花の発生を従来のように温度ヒューズを用いる場合よりも早期に検知することができる。そして，その検知を条件に前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限することで，該整流子電動機の保護を早期に図ることができる。これにより，前記整流子電動機の長寿命化を図ることができ，ひいては該整流子電動機を有する電気掃除機の長寿命化を実現することができる。しかも，一般的な電気掃除機は，前記整流子電動機を制御するために該整流子電動機の電流を検知する機能を有している。従って，その機能を利用することで，従来のように温度ヒューズを設ける構成に比べて安価な構成によって前記整流子電動機の異常火花発生時の保護を図ることができる。
なお，本発明は，前記整流子電動機の異常火花発生時に該整流子電動機の電気回路上における電流の変化幅が，それ以外の状況における変化幅に比べて顕著に大きくなることを見出した結果に基づいてなされたものである。なお，通常動作時における電流の変化幅との顕著な差については，後段の実施の形態で述べることにする。
また，前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限するための条件は，予め設定された所定回数の電流の変化幅のうち，前記上限閾値以上に達した回数が予め設定された異常回数以上であることとすることが考えられる。これにより，電流の変化幅が何らかの原因によって瞬時的に前記上限閾値以上に達した場合に，そのことを前記整流子電動機で異常火花が発生していること等と誤検知することを防止することができ，不要な処置を防止することができる。
【０００５】
ところで，前記整流子電動機が接続された電気回路上における電流の所定時間ごとの変化幅は，前記整流子電動機に直列接続された変圧器（トランス）で変圧された後の出力電圧値に基づいて検出することが考えられる。これにより，前記整流子電動機が接続された電気回路上における過電流などの影響を受けない前記変圧器の出力側の制御回路において前記整流子電動機の異常火花発生の有無を検知することができる。
ここで，前記整流子電動機が，所定の電源からの交流電力の給電によって作動するものである場合には，該所定の電源から前記整流子電動機に給電される交流電力の１サイクル毎の実効電流値を検出し，前記所定時間ごとに検出された複数サイクルの実効電流値の最大値及び最小値の差分電流値を電流の変化幅として検出することが考えられる。例えば，前記所定の電源が周波数６０Ｈｚの交流電源である場合には，１秒間に発生する６０サイクルの実効電流値の最大値及び最小値の差が前記変化幅として検出される。
【０００６】
また，前記整流子電動機が接続された電気回路上の電流の変化幅が前記上限閾値以上に達したことに応じて，前記整流子電動機で異常火花が発生していることを当該電気掃除機の使用者に報知する構成が望ましい。これにより，使用者は，前記電気掃除機において前記整流子電動機で異常火花が発生していることを知得して，メンテナンスの依頼などの対処を行うことができる。
さらに，前記整流子電動機が接続された電気回路上の電流の変化幅が前記上限閾値以上に達したことを条件に前記整流子電動機が停止された場合には，その後，予め設定された特定操作が行われるまでの間は，該整流子電動機の再始動を制限することが望ましい。これにより，前記整流子電動機で異常火花が発生する可能性が高い状況で，該整流子電動機の再始動が行われることが防止される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば，前記整流子電動機の異常火花発生を検知するための値を前記上限閾値として設定しておくことで，該整流子電動機の異常火花の発生を従来のように温度ヒューズを用いる場合よりも早期に検知することができる。そして，その検知を条件に前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限することで，該整流子電動機の保護を早期に図ることができる。これにより，前記整流子電動機の長寿命化を図ることができ，ひいては該整流子電動機を有する電気掃除機の長寿命化を実現することができる。しかも，従来のように温度ヒューズを設ける構成に比べて安価な構成によって前記整流子電動機の異常火花発生時の保護を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
ここに，図１は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘの外観図，図２は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘに設けられた整流子モータ１１が接続されたモータ駆動回路Ｙの回路図，図３及び図４は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘにおける整流子モータ１１の電流値Ｐｄ及びその変化幅Ｐｅの測定結果の一例を示す図，図５は本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘにおいて実行される異常火花防止処理の手順の一例を示すフローチャートである。
まず，図１を用いて，本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘの概略構成について説明する。
図１に示すように，前記電気掃除機Ｘは，掃除機本体部１，吸気口部２，接続管３，接続ホース４及び操作ハンドル５などを備えて概略構成されている。なお，前記操作ハンドル５には，ユーザが前記電気掃除機Ｘの稼働の有無や運転モード（弱，中，強など）の選択操作などを行うための操作スイッチが設けられている。また，その操作スイッチの近傍には，前記電気掃除機Ｘの現在の状態を表示するＬＥＤなどの表示部も設けられており，ユーザは，該表示部を参照することで前記電気掃除機Ｘの状態を確認することができる。
【０００９】
前記掃除機本体部１は，該掃除機本体部１の前端に接続された前記接続ホース４と，該接続ホース４に接続された前記接続管３とを介して前記吸気口部２に接続されている。
また，前記掃除機本体部１には，送風ファン及び該送風ファンに連結された整流子モータ１１（図２参照）を有する電動送風機（不図示）や，前記電動送風機（不図示）の整流子モータ１１を制御するモータ制御回路Ｙ，集塵された塵埃を収容する集塵室（不図示）などが内蔵されている。前記電気掃除機Ｘでは，前記電動送風機（不図示）の整流子モータ１１に給電することによって，不図示の送風ファンが回転駆動され，床面の塵埃が前記吸気口部３から前記接続管３及び前記接続ホース４を通じて前記集塵室（不図示）に吸い込まれる。
前記整流子モータ１１は，通電される固定子（ブラシ）及び該固定子に摺接して回転する整流子（回転子）を有する整流子電動機の一例である。この整流子モータ１１では，固定子及び整流子の間で異常に大きな火花が発生することがある（以下，「異常火花」という）。そのため，従来の電動送風機には，その異常火花による過熱を検知してモータを停止させる温度ヒューズが設けられていた（例えば，特許文献１，２参照）。
しかし，本発明の実施の形態に係る電気掃除機Ｘは，後述の異常火花検知処理（図５のフローチャート参照）を実行することで，前記電動送風機（不図示）の整流子モータ１１における異常火花の発生を検知することができるため，温度ヒューズの設置を省略することができる。なお，前記電動送風機（不図示）のその他の構造については，従来と異なるところがないため，ここでは説明を省略する。
【００１０】
次に，図２を用いて，前記モータ駆動回路Ｙの概略構成について説明する。
図２に示すように，前記モータ駆動回路Ｙは，商用交流電源１０（所定の電源の一例）に接続される整流子モータ１１，トライアック１２，電流ヒューズ１３，及びカレントトランス１４（変圧器の一例）を有している。また，前記カレントトランス１４の二次側には，電圧検知回路１５及び制御回路１６が接続されている。
前記商用交流電源１０は，例えば周波数が６０Ｈｚ，１００Ｖの交流電力を供給するものである。なお，前記電気掃除機Ｘでは，不図示の電源コードが前記商用交流電源１０に接続されることにより，該商用交流電源１０が前記モータ駆動回路Ｙに接続される。そして，前記整流子モータ１１は，前記商用交流電源１０からの交流電力の給電によって作動する。なお，ここでは，前記整流子モータ１１が交流電力によって作動するものである場合を例に挙げて説明するが，本発明は直流電力で作動される整流子モータを用いる場合にも同様に適用することが可能である。
前記トライアック１２は，前記制御回路１６によって制御されることにより，前記商用交流電源１０から前記整流子モータ１１への供給電力を制御する双方向サイリスタである。具体的に，前記トライアック１２は，前記商用交流電源１０から前記整流子モータ１１への通電を遮断し，或いは前記商用交流電源１０から前記整流子モータ１１に供給される電流を制限するものである。なお，前記整流子モータ１１への通電の有無や，電流の制限を行うための電子部品はこれに限られず，例えばリレー（継電器）やトランジスタなどの各種の電子部品を採用し得る。
前記電流ヒューズ１３は，前記モータ駆動回路Ｙ上において過電流が発生したときに，該モータ駆動回路Ｙを遮断することにより，該モータ駆動回路Ｙ上の電子部品を保護するためのものである。
【００１１】
また，前記カレントトランス１４は，一次側に供給される電圧を所定の変圧比で変圧して二次側に出力するものである。前記カレントトランス１４の一次側は，前記モータ駆動回路Ｙに接続されており，二次側は前記電圧検知回路１５及び前記制御回路１６に接続されている。
前記電圧検知回路１５は，前記カレントトランス１４の二次側に誘起される電流を電圧に変換して前記制御回路１６に入力するものである。
前記制御回路１６は，ＣＰＵやＲＡＭ，ＲＯＭなどの制御機器を有するものであって，前記電圧検知回路１５から入力された電圧値に基づいて前記カレントトランス１４の一次側の電流値，即ち前記モータ駆動回路Ｙ上で前記整流子モータ１１に流れる電流値を検出する。なお，前記制御回路１６は，当該電気掃除機Ｘを統括的に制御するメイン制御部（不図示）に含まれた一つの機能，或いは前記整流子モータ１１の制御用に前記メイン制御部（不図示）とは別に設けられたＡＳＩＣ等の集積回路であってもよい。
【００１２】
ところで，前記カレントトランス１４及び前記電圧検知回路１５は，前記整流子モータ１１に流れる電流値を検出するために従来から電気掃除機に搭載されているものであって，従来の電気掃除機では，その検出された電流値に基づいて，例えば前記整流子モータ１１の回転数制御を行っていた。
一方，本発明の実施の形態に係る前記電気掃除機Ｘは，前記制御回路１６によって，後述の異常火花検知処理（図５のフローチャート参照）が実行されることにより，前記整流子モータ１１に流れる電流に基づいて，該整流子モータ１１における異常火花の発生を検知する。具体的に，後述の異常火花検知処理（図５のフローチャート参照）では，前記整流子モータ１１に流れる電流の１秒間の変化幅が予め設定された上限閾値Ｋ以上に達したことを条件に前記整流子モータ１１における異常火花の発生を検知する。この上限閾値Ｋは，前記電気掃除機Ｘにおける前記整流子モータ１１における異常火花の発生を検知するべく予め設定されるものであって，その値は，例えば事前の実験結果に基づいて他の状況と混同しないような値に定められる。
【００１３】
ここで，図３及び図４を用いて，前記上限閾値Ｋの設定方法の一例について説明する。ここに，図３は前記整流子モータ１１の負荷を変動させたときの電流変化の測定結果，図４は前記整流子モータ１１で異常火花が発生しているときの電流変化の測定結果を示している。
なお，図３，４中のＰｄは，前記モータ駆動回路Ｙ上において前記整流子モータ１１に流れる０．１秒ごとの実効電流値を示しており，Ｐｅは，前記電流値Ｐｄの１秒あたりの変化幅を示している。具体的に，前記変化幅Ｐｅは，１秒間に検出される１０の前記電流値Ｐｄのうちの最大値と最小値と差分値である。ここに，前記電流値Ｐｄ及び前記変化幅Ｐｅは，前記制御回路１６が，前記モータ駆動回路Ｙ上における電流値及び該電流値の１秒ごとの変化幅の大きさを判断するための指標として，前記電圧検知回路１５から前記制御回路１６に入力された電圧値に所定の演算を施すことによって得られた指標値である。なお，前記所定の演算の内容は，前記カレントトランス１４の変圧比や前記電圧検知回路１５の電子部品のパラメータなどによって予め定められるものである。
また，前記制御回路１６は，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「強」に設定されたときから，前記変化幅Ｐｅの値の検出を開始している。従って，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「弱」や「中」に設定されている場合には，前記変化幅Ｐｅは検出されていない（変化幅Ｐｅ＝０である，図３のｔ１以前及び図４のｔ１１以前）。
【００１４】
まず，図３を用いて，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していない場合について説明する。図３に示すように，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「弱」から「中」，そして「強」に切り換えられると，該電気掃除機Ｘでは前記整流子モータ１１の電流値Ｐｄが一時的に急上昇するが，その後，前記電流値Ｐｄは「１００００」程度で安定する（図３のｔ１〜ｔ２）。このとき，前記変化幅Ｐｅは，ごく小さな値で推移している。
そして，前記吸気口部２の開口を塞ぎ（図３のｔ２），その後，その開口を急に開放する（図３のｔ３）。前記吸気口部２の開口を塞いでいる間（図３のｔ２〜ｔ３）は，前記整流子モータ１１の負荷が高くなり前記電流値Ｐｄが上昇し，前記変化幅Ｐｅが少し大きくなる。一方，前記吸気口部２の開口を急に開放すると（図３のｔ３〜ｔ４），前記電流値Ｐｄが急激に上昇して前記変化幅Ｐｅが「４２００」程度まで急増する。その後，前記電流値Ｐｄが急激に低下して前記変化幅Ｐｅが「６０００」程度に達する。
次に，前記吸気口部２の開口の密閉，開放を繰り返し実行する（図３のｔ４〜ｔ５）。このとき，前記電流値Ｐｄは上昇，低下を繰り返すことになり，前記変化幅Ｐｅは通常時（図３のｔ１〜ｔ２）よりも大きい「１００〜４０００」程度で推移する（図３のｔ４〜ｔ５）。
即ち，前記電気掃除機Ｘでは，前記吸気口部２の開口を塞いだ後，急に開放したときに，前記変化幅Ｐｅが一時的に「６０００」まで達するが，それ以外の状況では，前記変化幅Ｐｅは，「４０００」以下で推移している。
【００１５】
続いて，図４を用いて，前記整流子モータ１１で異常火花が発生した場合について説明する。図４に示すように，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「弱」から「中」，そして「強」に切り換えられると，異常火花が発生していない場合（図３）と同様に，該電気掃除機Ｘでは前記整流子モータ１１の電流値Ｐｄが一時的に急上昇する。
その後，前記整流子モータ１１で異常火花が発生すると，前記電流値Ｐｄの急激な変動が繰り返される。そのため，前記変化幅Ｐｅは，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していない場合に比べて大きくなり，「４０００」を超える状態で推移する。
このように，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していない場合と，異常火花が発生している場合とでは，前記変化幅Ｐｅが大きく異なることを見出すことができた。そこで，本実施の形態では，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していることを検知するための上限閾値Ｋを「５０００」に設定する（図３，４参照）。この「５０００」という値は，前記整流子モータ１１における異常火花の発生の早期検知と誤検知の防止との均衡を図って設定したものである。なお，ここでは，上限閾値Ｋを，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していない場合には到達する可能性が低い「５０００」という値に設定する場合を例に挙げて説明するが，これに限られるものではなく，前記整流子モータ１１における異常火花の発生の有無を判断し得るものであればよい。
【００１６】
以下，図５のフローチャートを参照しつつ，前記電気掃除機Ｘにおいて前記制御回路１６によって所定の制御プログラムに従って実行される異常火花検知処理の手順の一例について説明する。なお，図中のＳ１，Ｓ２，…は処理手順（ステップ）の番号を表している。
当該異常火花検知処理は，前記電気掃除機Ｘが稼働されて前記整流子モータ１１が作動しているときであって，該電気掃除機Ｘの運転モードが「強」である場合に実行される。従って，前述したように，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「弱」や「中」に設定されている場合には，前記変化幅Ｐｅは検出されず０である（図４のｔ１１以前）。これは，前記電気掃除機Ｘの運転モードが「強」であり前記整流子モータ１１の回転数が高い場合には，該整流子モータ１１で異常火花が発生する可能性が高く，「弱」や「中」であり前記整流子モータ１１の回転数が低い場合には，その可能性が低いことを考慮している。もちろん，運転モードにかかわらず，前記整流子モータ１１が作動しているときには常に当該異常火花検知処理を実行してもよい。
当該異常火花検知処理では，前記制御回路１６は，まずステップＳ１〜Ｓ３において，前記モータ駆動回路Ｙにおいて前記整流子モータ１１に流れる電流の１秒ごとの変化幅ΔＩを検出するための処理を実行する。ここに，かかる処理を実行するときの前記制御回路１６が電流変化幅検出手段に相当する。なお，本実施の形態では，前記整流子モータ１１に流れる電流の変化幅に基づいて該整流子モータ１１の異常火花の発生の有無を判断する場合を例に挙げて説明するが，前記整流子モータ１１に供給される電力の変化幅に基づいて判断してもかまわない。
【００１７】
（ステップＳ１〜Ｓ３）
具体的に，ステップＳ１では，前記制御回路１６によって，１秒（所定時間の一例）の間に０．１秒間隔で１０回，前記整流子モータ１１に流れる実効電流値が検出される。前述したように，前記整流子モータ１１に流れる実効電流値の検出は，前記カレントトランス１４で変圧された後，前記電圧検知回路１５から出力された電圧値に基づいて行われる。
そして，前記制御回路１６は，前記ステップＳ１で検出された実効電流値のうちの最大電流値Ｉｍａｘと，最小電流値Ｉｍｉｎとの差分値を算出するための演算を行い（Ｉｍａｘ−Ｉｍｉｎ），その差分値を変化幅ΔＩn（ｎ：検出回数）として内部メモリに記憶する（ステップＳ２）。なお，検知回数ｎは，当該異常火花検知処理の開始時に前記制御回路１６によって「１」に初期設定されものであって，前記ステップＳ１が実行される度に１ずつ増加される（Ｓ３）。
ここで，本実施の形態では，当該異常火花検知処理において１秒間に０．１秒間隔で１０回，実行電流値を検出しているが，これに限られるものではない。例えば，前記商用交流電源１０から前記整流子モータ１１に給電される交流電力の１サイクル毎の実効電流値を検出することが考えられる。この場合には，１秒間に検出された複数サイクルの実効電流値の最大値及び最小値の差分電流値を電流の変化幅ΔＩnとして検出すればよい。例えば，本実施の形態では，前記商用交流電源１０は，周波数が６０Ｈｚの交流電力を給電するものであるため，１秒間に発生する６０サイクルの実効電流値の最大値及び最小値の差が前記変化幅ΔＩnとして算出される。
【００１８】
（ステップＳ４）
次に，ステップＳ４において，前記制御回路１６は，過去１０回（所定回数の一例）の変化幅ΔＩn〜ΔＩn-10のうち，予め設定された前記上限閾値Ｋ以上に達したものが３つ（異常回数の一例）以上あるか否かを判断する。
ここで，前記上限閾値Ｋ以上に達したものが３つ以上あると判断された場合には（Ｓ４のＹｅｓ側），前記整流子モータ１１において異常火花が発生していると判断されて，処理はステップＳ５に移行する。なお，前記上限閾値Ｋ以上に達したものが３未満であると判断された場合には（Ｓ４のＮｏ側），処理は前記ステップＳ１に戻る。
【００１９】
前述したように，前記上限閾値Ｋは，前記整流子モータ１１において異常火花が発生していることを検知するための指標となる値であって，予め行われた実験結果に基づいて設定されたものである。そして，本実施の形態では，前記上限閾値Ｋは「５０００」に設定されている（図３，４参照）。従って，図４に示す測定例では，過去１０回（図４におけるｔ２１〜ｔ２２の１０秒間）の前記変化幅Ｐｅが３回以上，「５０００」に達した時点（図４におけるｔ２２）において，前記整流子モータ１１において異常火花が発生していることが検知されることになる。一方，図３に示す測定例では，前記変化幅Ｐｅが瞬時的に「５０００」を超える状況もあるが，過去１０回の前記変化幅Ｐｅが３回以上，「５０００」に達することがないため，前記整流子モータ１１における異常火花の発生が検知されることはない。
このように，当該異常火花検知処理では，過去１０回分の前記変化幅ΔＩn〜ΔＩn-10のうち，前記上限閾値Ｋ以上に達したものが３つ以上あることを条件に異常火花の発生を検知するように処理しているため，前記変化幅ΔＩnが瞬時的に上昇した場合に異常火花の発生を誤検知することを防止することができ，後述のステップＳ５以降の処置の不要な実行を防止することができる。但し，これに限られず，例えば，前記上限閾値Ｋを，前記整流子モータ１１で異常火花が発生していない場合には到達することがないと考えられる「７０００」や「８０００」などの大きな値に設定しておき，一度でもその値を超えた場合に，異常火花の発生を検知することも他の実施例として考えられる。
【００２０】
（ステップＳ５）
前記ステップＳ４において，前記整流子モータ１１において異常火花が発生していることが検知されると（Ｓ４のＹｅｓ側），続くステップＳ５〜Ｓ７では，該異常火花の発生に対する処置が実行される。
まず，ステップＳ５では，前記制御回路１６によって前記トライアック１２が制御されることにより，前記モータ駆動回路Ｙが遮断され，前記商用交流電源１０から前記整流子モータ１１への給電が遮断されることにより，該整流子モータ１１の作動が停止される。ここに，かかる処理を実行するときの前記制御回路１６が異常対応処置手段に相当する。
これにより，前記整流子モータ１１における異常火花の発生による過熱を防止することができ，該整流子モータ１１における固定子などの内部部品の摩耗や該整流子モータ１１の焼損などを防止することができ，長寿命化を図ることができる。また，従来のように温度ヒューズを用いるものではないため，該温度ヒューズを削減して低コスト化を図ることができる。さらに，前記温度ヒューズでは，前記整流子モータ１１が過熱されるまで該整流子モータ１１を停止させることができないが，当該異常火花検知処理では，前記整流子モータ１１で異常火花が発生し始めたときに早期にそのことを検知することができ，前記整流子モータ１１が過熱されるまでの間に該整流子モータ１１を停止させることが可能である。
なお，ここでは異常火花の発生に対する処置の一例として，前記整流子モータ１１を停止させることを挙げているが，前記整流子モータ１１に印加される電流を制限することも他の実施例として考えられる。これは，前記整流子モータ１１に印加する電流を制限することで，前記異常火花の解消を図ることができる場合もあるからである。
【００２１】
（ステップＳ６）
次に，ステップＳ６では，前記制御回路１６によって，前記整流子モータ１１において異常火花が発生している旨を，前記電気掃除機Ｘの使用者に対して報知するための処理が実行される。なお，このときの報知は，例えば前記操作ハンドル５の表示部（不図示）のＬＥＤ表示や，不図示のスピーカからの音声出力やブザー出力などによって行われる。ここに，係る報知処理を実行するときの前記制御回路１６が異常火花発生報知手段に相当する。
これにより，当該電気掃除機Ｘの使用者は，前記整流子モータ１１における異常火花の発生を知得することができ，該電気掃除機Ｘのメンテナンス依頼などの対処を行うことができる。
【００２２】
（ステップＳ７）
ところで，異常火花が発生して前記ステップＳ５において前記整流子モータ１１が停止された後，すぐに該整流子モータ１１を再始動すると，再度，前記整流子モータ１１において異常火花が発生する可能性が高い。
そこで，前記制御回路１６は，ステップＳ７において，前記特定操作が行われたか否かを判断しており，該特定操作がなされるまでの間，処理を待機させている（Ｓ７のＮｏ側）。これにより，当該異常火花検知処理では，前記ステップＳ５で前記整流子モータ１１が停止された後，予め設定された特定操作がなされるまでの間，該整流子モータ１１の再始動が制限される。ここに，かかる制限処理を実行するときの前記制御回路１６が再始動制限手段に相当する。
ここで，前記特定操作は，前記電気掃除機Ｘの電源コードの抜き差しであることが一例として考えられる。この場合，前記制御回路１６は，前記電気掃除機Ｘの電源コードの抜き差しが行われて該電気掃除機Ｘの動作が一度リセットされるまでの間，前記整流子モータ１１の再始動を制限するように処理することになる。また，その他，前記特定操作は，例えば所定ボタンの長押しや，強制解除用のボタンの押下などの操作であってもよい。
このように，前記電気掃除機Ｘでは，一度異常火花の発生が検知されて前記整流子モータ１１が停止された後，異常火花が発生する可能性が高い状態での前記整流子モータ１１の再始動が制限されるため，該整流子モータ１１の焼損や該整流子モータ１１の固定子などの内部部品の摩耗をできる限り防止して長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に係る電気掃除機の外観図。
【図２】本発明の実施の形態に係る電気掃除機に設けられた整流子モータが接続されたモータ駆動回路の回路図。
【図３】本発明の実施の形態に係る電気掃除機における整流子モータの負荷を変動させたときの電流値及びその変化幅の測定結果の一例を示す図。
【図４】本発明の実施の形態に係る電気掃除機における整流子モータの異常火花が発生したときの電流値及びその変化幅の測定結果の一例を示す図。
【図５】本発明の実施の形態に係る電気掃除機において実行される異常火花防止処理の手順の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２４】
１…掃除機本体部
２…吸気口部
３…接続管
４…接続ホース
５…操作ハンドル
１１…整流子モータ（整流子電動機の一例）
１２…トライアック
１３…電流ヒューズ
１４…カレントトランス（変圧器の一例）
１５…電圧検知回路
１６…制御回路
Ｓ１，Ｓ２，，，…処理手順（ステップ）番号
Ｘ…電気掃除機
Ｙ…モータ駆動回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子及び該固定子に摺接して回転する整流子を有する整流子電動機に給電して該整流子電動機に連結された送風ファンを回転させることにより塵埃を吸い込む電気掃除機であって，
前記整流子電動機が接続された電気回路上における電流の所定時間ごとの変化幅を検出する電流変化幅検出手段と，
前記電流変化幅検出手段により検出された電流の変化幅が，予め設定された上限閾値以上に達したことを条件に前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限する異常対応処置手段と，
を備えてなることを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
前記上限閾値が，前記整流子電動機で異常火花が発生していることを検知するべく予め設定されたものである請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記異常対応処置手段が，前記電流変化幅検出手段により検出された予め設定された所定回数の電流の変化幅のうち，前記上限閾値以上に達した回数が，予め設定された異常回数以上であることを条件に前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限するものである請求項１又は２のいずれかに記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記電流変化幅検出手段が，前記整流子電動機に直列接続された変圧器で変圧された後の出力電圧値に基づいて，該整流子電動機が接続された電気回路上における電流の所定時間ごとの変化幅を検出するものである請求項１〜３のいずれかに記載の電気掃除機。
【請求項５】
前記整流子電動機が，所定の電源からの交流電力の給電によって作動するものであって，
前記電流変化量検出手段が，前記所定の電源から前記整流子電動機に給電される交流電力の１サイクル毎の実効電流値を検出し，前記所定時間ごとに検出された複数サイクルの実効電流値の最大値及び最小値の差分電流値を電流の変化幅として検出するものである請求項１〜４のいずれかに記載の電気掃除機。
【請求項６】
前記電流変化幅検出手段により検出された電流の変化幅が前記上限閾値以上に達したことに応じて，前記整流子電動機で異常火花が発生していることを当該電気掃除機の使用者に報知する異常火花発生報知手段を更に備えてなる請求項２〜５のいずれかに記載の電気掃除機。
【請求項７】
前記異常対応処置手段により前記整流子電動機が停止された後，予め設定された特定操作が行われるまでの間，該整流子電動機の再始動を制限する再始動制限手段を更に備えてなる請求項１〜６のいずれかに記載の電気掃除機。
【請求項１】
固定子及び該固定子に摺接して回転する整流子を有する整流子電動機に給電して該整流子電動機に連結された送風ファンを回転させることにより塵埃を吸い込む電気掃除機であって，
前記整流子電動機が接続された電気回路上における電流の所定時間ごとの変化幅を検出する電流変化幅検出手段と，
前記電流変化幅検出手段により検出された電流の変化幅が，予め設定された上限閾値以上に達したことを条件に前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限する異常対応処置手段と，
を備えてなることを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
前記上限閾値が，前記整流子電動機で異常火花が発生していることを検知するべく予め設定されたものである請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
前記異常対応処置手段が，前記電流変化幅検出手段により検出された予め設定された所定回数の電流の変化幅のうち，前記上限閾値以上に達した回数が，予め設定された異常回数以上であることを条件に前記整流子電動機を停止させ或いは前記整流子電動機に印加される電流を制限するものである請求項１又は２のいずれかに記載の電気掃除機。
【請求項４】
前記電流変化幅検出手段が，前記整流子電動機に直列接続された変圧器で変圧された後の出力電圧値に基づいて，該整流子電動機が接続された電気回路上における電流の所定時間ごとの変化幅を検出するものである請求項１〜３のいずれかに記載の電気掃除機。
【請求項５】
前記整流子電動機が，所定の電源からの交流電力の給電によって作動するものであって，
前記電流変化量検出手段が，前記所定の電源から前記整流子電動機に給電される交流電力の１サイクル毎の実効電流値を検出し，前記所定時間ごとに検出された複数サイクルの実効電流値の最大値及び最小値の差分電流値を電流の変化幅として検出するものである請求項１〜４のいずれかに記載の電気掃除機。
【請求項６】
前記電流変化幅検出手段により検出された電流の変化幅が前記上限閾値以上に達したことに応じて，前記整流子電動機で異常火花が発生していることを当該電気掃除機の使用者に報知する異常火花発生報知手段を更に備えてなる請求項２〜５のいずれかに記載の電気掃除機。
【請求項７】
前記異常対応処置手段により前記整流子電動機が停止された後，予め設定された特定操作が行われるまでの間，該整流子電動機の再始動を制限する再始動制限手段を更に備えてなる請求項１〜６のいずれかに記載の電気掃除機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−３８８５３（Ｐ２００９−３８８５３Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９８７２８（Ｐ２００７−１９８７２８）
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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