電気掃除機
【課題】電気掃除機において、安価でかつ単純な構成で精度よく異常スパークを検出し、瞬時電圧低下や停電時の誤検知も防止できる制御を実現する。
【解決手段】電動送風機２に流れる交流電流を検出する電流検出手段５と、電源電圧を検出する電圧検知手段１５とを有し、電動送風機２に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電状態となっている周期が存在し、且つそのときの電源電圧が所定値以上である場合に、電動送風機２への通電量を所定量まで下げるか又は停止するもので、いわゆる「半波抜け」の検出により、「電流が流れている／流れていない」の判断で異常スパークを検知でき、誤検知の可能性が極めて少なく、且つ近年の電気掃除機の大半に搭載されている電流検知手段を用いることで、安価な構成も実現できるものである。
【解決手段】電動送風機２に流れる交流電流を検出する電流検出手段５と、電源電圧を検出する電圧検知手段１５とを有し、電動送風機２に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電状態となっている周期が存在し、且つそのときの電源電圧が所定値以上である場合に、電動送風機２への通電量を所定量まで下げるか又は停止するもので、いわゆる「半波抜け」の検出により、「電流が流れている／流れていない」の判断で異常スパークを検知でき、誤検知の可能性が極めて少なく、且つ近年の電気掃除機の大半に搭載されている電流検知手段を用いることで、安価な構成も実現できるものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンと整流子モータからなる電動送風機を用いた電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気掃除機の課題のひとつとして、整流子とカーボンブラシとの接触面から発生するモータースパークが挙げられる。特に電気掃除機に内蔵されるモータにおいては、その使用条件の過酷さ故に、モータースパークが発生し易く、更に一旦スパークが発生すると、次第に悪化していく傾向にある。このスパークが大きくなれば、大幅な寿命低下や振動、動作不良等、様々な不具合を引き起こすことは周知の事実であり、スパーク対策としてモータ自体の改良が進められてきたが、制御による対策も依然必要とされている。従来のこの種の対策としては、スパーク発生時に交流電流波形に重畳される高周波数成分を検出することで、スパークを検出する方法（例えば、特許文献１参照）や、光検出素子によって直接スパークを検出する方法（例えば、特許文献２参照）等がある。尚、これらの手段によってスパークの発生を検出した場合は、異常であることを報知すると共に、モータを停止することが一般的である。
【特許文献１】特開２００１−１３６７８０号公報
【特許文献２】特開２００６−２０４４７０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、上記特許文献１に記載されたスパーク判定方法によれば、複雑な演算処理が必要となり、電源自体にノイズが重畳している場合でもスパークであると誤検知する可能性もある。更に、無視してもよいレベルの軽いスパーク（３号〜４号程度）と、重度のスパーク（７号〜８号：以降、「異常スパーク」と呼ぶ）とで電流波形に重畳される高周波成分の差を検知するのはかなりの精度が必要であり、実際に不具合に繋がる異常スパークのみを検出することは非常に困難である。又、交流電流波形からスパークを検出しようとした場合、その電源波形自体の乱れ、例えば、瞬時電圧低下や、瞬時停電が発生した時に、誤検知しないよう考慮されたアルゴリズムが必要となる。
【０００４】
また、上記特許文献２に記載されたスパーク判定方法によれば、確かに精度の高い検出は可能であるが、高価なものになるのは必至である上に、光検出素子の配置や、光検出素子の汚れによる感度低下等、実現には大きな課題を有している。
【０００５】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、安価でかつ単純な構成で異常スパークを検出し、且つ瞬時電圧低下や瞬時停電が発生した場合も考慮した、精度の高いスパーク検知制御を搭載した高品質の電気掃除機を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために本発明は、ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段と、電気掃除機に入力されている電源電圧を検出する電圧検知手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在しており且つ、そのときの電源電圧が所定値以上である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止するようにした。
【０００７】
スパークの発生は、整流子とカーボンブラシとの電気的接触不良によって起こるものであるため、スパーク発生時には断続的に電動送風機に電流が流れない期間が発生する。電流が流れない期間の長さ及び周期は、スパークのレベルによって異なるが、基本的にスパークが大きいほど、電流が流れない期間と周期は長くなる。このため、スパークが小さい時は、周波数が高く、振幅の小さい高調波成分が交流電源波形に重畳され、逆にスパークが大きい時は周波数が低く、振幅の大きい高調波成分が重畳されることになる。一方、整流子モータの制御には双方向サイリスタを用いた位相制御が一般的であるが、この双方向性サイリスタのトリガパルス幅よりも、上記の電流が流れない期間の方が長い場合、双方向性サイリスタがオンしなくなり、その半波間は、電流が流れないことになる。本発明は、この「半波抜け」の検出によって、異常スパークを検知するもので、判断としては、「電流が流れている／流れていない」の判断で行なえ、誤検知の可能性が極めて少なく、且つ近年の電気掃除機の大半に搭載されている電流検知手段のみで検知できるために、新しく部品を追加することなく安価な構成で実現できるものである。
【０００８】
又、「電流が流れている／流れていない」の判断閾値は、通常、部品（回路素子）ばらつきを含めて設定することもあり、ゼロに設定することはできないが、それ故、電源電圧が低い時には、電流が流れているにも関らず、電流値が判断閾値未満となるケースがあり、その場合、「電流が流れていない」と誤検知することになる。本発明によれば、電源電圧が所定値未満の時には、スパークの検知を行わないようになるため、瞬時電圧低下や瞬時停電時の誤検知も完全に防止できるものである。
【０００９】
尚、第２〜第４の発明は、全て前述した電圧検知手段を用いずに、瞬時電圧低下や瞬時停電時にスパークの検知を行わないようにするものであり、基本の考え方は、前述したものと同様のものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電気掃除機は、安価で単純な構成で誤検知の可能性が極めて低い異常スパーク検知が実現できるものであり、高品質の電気掃除機を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段と、電気掃除機に入力されている電源電圧を検出する電圧検知手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、そのときの電源電圧が所定値以上である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とする電気掃除機としたものであり、「半波抜け」の検知であるので誤検知の可能性が極めて低い上に、電源電圧が所定値未満の時には、スパークの検知を行わないようになるため、瞬時電圧低下や瞬時停電時の誤検知も完全に防止できるものである。
【００１２】
第２の発明は、ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、その半波の連続発生数が所定回数未満である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とする電気掃除機としたものである。
【００１３】
通常、瞬時電圧低下や瞬時停電が発生した場合も半波間が非通電となるため、これらの非通電となる半波の連続発生を、モータのスパークと誤検知しないようにするもので、上記非通電となる半波の連続発生数が所定回数以上となる場合は、瞬時電圧低下又は停電であると判断してスパーク検知は行わないものである。通常、瞬時電圧低下や瞬時停電が発生した場合には、その復電までには０．０７秒以上かかる。即ち、半波にして約７回（５０Ｈｚ地域）の間は電圧低下・停電状態が継続することになる。本発明では、例えば上記非通電となる半波の連続発生数の所定回数を７回と設定し、７回以上連続して非通電状態が継続した場合、瞬時電圧低下又は停電であると判断して、スパーク検知をおこなわないようにするものであり、第１の発明よりも精度は劣るものの、電圧検知手段を必要としないため、安価に構成できるものである。
【００１４】
第３の発明は、ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、前記非通電状態となっている半波の発生分布に極端な偏りがなく更に、単位時間あたりの、その半波の発生数が所定数以下である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とし、前記「所定数」を、前記単位時間の全半波数の５０％以上〜１００％未満に設定したことを特徴とする電気掃除機としたものである。
【００１５】
通常、瞬時電圧低下や停電等は、短期間に連続して発生することは非常に稀である。即ち、瞬時電圧低下や停電が発生した場合、非通電状態となる半波の発生は極端に偏った分布になる。本発明は、その分布によって、瞬時電圧低下や停電と、スパークとを見分けるものである。尚、分布とは別に、非通電状態となっている半波の数も見ているのは、非通電判定の電流閾値近辺へ電圧低下した場合の誤検知を防止するためであり、その値（５０％〜１００％）は、経験値であり、その機器の特性によって設定値を変更する必要があるが、第２の発明よりも検出精度は上である。
【００１６】
第４の発明は、ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間の電流値が、第１の所定値以下となっている周期が存在し、且つ、第２の所定値以下となっている半波の発生分布に極端な偏りがなく更に、単位時間あたりの、その半波の発生数が所定数以下である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とし、前記「第１の所定値」を非通電状態である略ゼロに、「第２の所定値」を前記「第１の所定値」よりも大きい値に、「所定数」を、前記単位時間の全半波数の５０％以上〜１００％未満に設定することを特徴とする電気掃除機としたものである。
【００１７】
「第２の所定値」を「第１の所定値」よりも大きく設定することで、「非通電」の判断と「電圧低下」判断にヒステリをもたせることになり、第４の発明よりもアルゴリズムは複雑であるが、より精度の高い検出が行えるものである。
【００１８】
第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明に加えて、瞬時停電を検出する瞬停検知手段を有し、瞬時停電を検出した時点から、復電して所定の時間経過するまでの間は、非通電である半波の個数をカウントせず、且つ、それまでにカウントした非通電である半波数のカウント値をリセットすることを特徴とする電気掃除機としたものである。
【００１９】
電気掃除機の使用時においては、通常の停電以外にも、例えばコンセントと電源プラグとの接触不良等によって、瞬間的に電力供給が遮断されるケースがある。本発明は、瞬停検知手段によってこれらの瞬断を検出して、スパーク検知を行わないようにするものである。一般的に瞬停検知手段は、電圧検知手段よりも安価に構成できるため、第２〜第４の発明と組み合わせることによって、第１の発明とほぼ同精度の検出が安価に実現できるものである。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における電気掃除機について、図１〜図４を用いて説明する。図２は、本実施の形態における電気掃除機の全体斜視図であり、図２において、掃除機本体２１は、後部に電動送風機２を内蔵した電動送風機室２２が配され、前部に、塵埃を捕集する集塵室２３が配され、掃除機本体２１の前部には、ホース２４の一端に設けた接続パイプ２５が着脱自在に接続される吸気口２６が設けられている。ホース２４の他端には、掃除の際に握ると共に掃除機本体２１の運転を操作するための操作部９を有する把手２７を備えた先端パイプ２８が設けられている。２９は伸縮自在の延長管で、下流側端部が前記先端パイプ２８に着脱自在に接続され、他端は、塵埃掻き上げ用の回転ブラシ３０とその回転ブラシ３０を回転駆動するモータ１０を内蔵した吸込み具３１に着脱自在に接続される。又、掃除機本体２１の後部には、コンセント（商用電源）に接続して、掃除機本体２１に内蔵されている回路基板３２（図示せず）に電源を供給するための電源コード１３が設けられている。図３は前記操作部９の詳細図であり、「強」スイッチ９ａ、「中」スイッチ９ｂ、「弱」スイッチ９ｃ、「切」スイッチ９ｄ及び異常表示ランプ９ｅより構成されている。
【００２２】
次に、図１を用いて制御回路構成を説明する。商用電源１には、電源波形のゼロクロスを検出するためのゼロクロス検出回路８と、電源電圧を検出するための電圧検知手段１５と、信号制御手段１４に電源を供給するための電源回路７と、電動送風機２と、モータ１０が接続されている。前記電動送風機２とモータ１０はそれぞれ双方向性サイリスタＡ３と双方向性サイリスタＢ１１をオンすることによって、前記商用電源１から電源が供給されるように構成されている。前記双方向性サイリスタＡ３及びＢ１１は、それぞれ駆動手段Ａ４と駆動手段Ｂ１２を介して、前記信号制御手段１４により位相制御されるように構成されている。この時の位相制御角は、信号制御手段１４に接続された操作部９の各スイッチ９ａ〜９ｄからの入力信号に応じて決定されている。位相制御を行なうために必要となるゼロクロス検出回路８は、前記信号制御手段１４に接続されている。前記電動送風機２の電源供給ライン上には電流検出手段５が設けられ、この電流検出手段５によって、電動送風機２の交流電流波形を全波整流した信号波形が前記信号制御手段１４に入力されると共に、前記信号波形をピークホールド回路６により平滑した電流波形も前記信号制御手段１４に入力されるように構成されている。異常表示ランプ９ｅは、前記信号制御手段１４に接続されており、異常発生時に点灯するようになっている。
【００２３】
次に、上記のように構成された、本実施の形態における電気掃除機の動作、作用について、図４を参照しながら説明する。
【００２４】
図４の波形は、上から順に電源電圧波形、双方向性サイリスタＡ３に入力されるトリガパルス波形、正常時の電流波形、異常スパーク時の電流波形、双方向性サイリスタＡ３が半波導通モードで故障している時の電流波形であり、図５の波形は、前記図４のＡ部の詳細図であり、上から順に電源電圧波形、ゼロクロス検出回路８の出力波形、双方向サイリスタＡ３に入力されるトリガパルス波形、正常時の電流波形、電流検出手段５の出力波形である。電源投入時にはトリガパルスは常時オフ即ち電動送風機２は停止状態であるため、電流波形は０Ｖとなる。使用者の操作によって、操作部９の各スイッチ９ａ〜９ｃが押された場合、図のようなトリガパルスを信号制御手段１４から駆動手段Ａ４を介して双方向性サイリスタＡ３に入力することで、図５のように前記トリガパルス入力と同時に前記双方向サイリスタＡ３が導通して電動送風機２に電流が流れ、次のゼロクロスで電流が遮断されるようになる。即ち、トリガパルスの位相角ｔ１（＝ゼロクロス検出回路の出力波形によって、ゼロクロスを検出してからトリガパルスをオンするまでの時間）を変えることで、電動送風機２に流れる電流（入力）を制御している。信号制御手段１４は、操作部９のどのスイッチが押されたかを判断し、押されたスイッチに応じて、電動送風機が狙いの入力で駆動するように、トリガパルスの位相角を決定し、駆動手段Ａ３に信号を出力している。
【００２５】
又、電動送風機２が駆動している時に「切」スイッチ９ｄを押すと、信号制御手段１４からのトリガパルス出力が常時オフになり、電動送風機２も停止する。
【００２６】
以降、異常スパーク検知のアルゴリズムと異常スパーク検知後の制御について、図６を参照しながら説明する。
【００２７】
電動送風機２を駆動している間、信号制御手段１４は常に、トリガパルス出力の１ｍｓ後（図５の▲のタイミング・ｔ３＝１ｍｓ）の、電流検出手段５の出力値及び、９０°位相の電圧検知手段１５の出力値をモニターしている。信号制御手段１４は、前記電流検出手段５の出力値が１Ｖ未満であったなら「半波抜け」と判断し、その時の前記電圧検知手段１５の出力値が３０Ｖ未満であれば、「半波抜け」と判断した回数を積算し、１秒毎にこの積算値を用いて異常スパークの判定と異常スパーク確定後の制御を行なっている。具体的には前記積算値が２回以下であれば「異常スパークではない」と判断し、３回以上であれば「異常スパークである」と判断して、電動送風機２の入力を下げるように制御する。図６においては、ステップ２で電動送風機２を駆動しているかどうかの判断を行い、駆動中であるならばステップ３で「半波抜け」かどうかの判断を行い、電源電圧が３０Ｖ未満であれば、ステップ４で「半波抜け」の回数を積算している。更にステップ５で判定のタイミング（１秒毎）であるかを判断し、判定タイミングであれば、ステップ６で「半波抜け」回数積算値の判定を行なう。積算値が３回以上であれば「異常スパークである」と判断して、入力を下げて、異常表示ランプ９ｅを点灯させている。
【００２８】
以上のように、本実施の形態によれば、安価に且つ単純な構成でスパーク検知が構成でき又、「半波抜け」の検知であるので誤検知の可能性を極めて低く抑えられ、且つ電源電圧が低い場合には、「半波抜け」の回数を積算しないため、電源電圧低下や瞬時停電等による誤検知も防止でき、精度良く「異常スパーク」を検知できるものである。
【００２９】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における電気掃除機の制御について、図７を用いて説明する。尚、本実施の形態における電気掃除機の全体構成は実施の形態１と同一、制御回路構成は、実施の形態１から電圧検知手段１５を除いただけのものであるため、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
電動送風機２を駆動している間、信号制御手段１４は常に、トリガパルス出力の１ｍｓ後（図５の▲のタイミング・ｔ３＝１ｍｓ）の、電流検出手段５の出力値をモニターしている。信号制御手段１４は、前記電流検出手段５の出力値が１Ｖ未満であったなら「半波抜け」と判断し、「半波抜け」と判断した回数を積算し、１秒毎にこの積算値を用いて異常スパークの判定と異常スパーク確定後の制御を行なっている。具体的には前記積算値が３回以上で且つ、連続して「半波抜け」と判断した回数が７回未満であれば「異常スパークである」と判断して、電動送風機２の入力を下げるように制御する。図６においては、ステップ２で電動送風機２を駆動しているかどうかの判断を行い、駆動中であるならばステップ３で「半波抜け」かどうかの判断を行い、「半波抜け」の回数を積算している。同時にステップ４で、前回も「半波抜け」であったならば、連続「半波抜け」カウンタを＋１し、ステップ５で、その最大連続数を更新している。更にステップ６で判定のタイミング（１秒毎）であるかを判断し、判定タイミングであれば、ステップ７で「半波抜け」回数積算値の判定を行なう。加えてステップ８で連続「半波抜け」回数を判定し、最終的に積算値が３回以上で且つ連続「半波抜け」回数が７回未満であれば「異常スパークである」と判断して、入力を下げて、異常表示ランプ９ｅを点灯させている。
【００３１】
通常、瞬時電圧低下や瞬時停電が発生した場合、その復電までには０．０７秒以上かかる。即ち、半波にして７回（５０Ｈｚ地域）の間は電圧低下・停電状態が継続することになる。本発明は、異常スパークの判定に、連続「半波抜け」回数が７回未満であるかどうかを用いているために、第１の発明よりも精度は劣るものの、電圧検知手段を用いずに瞬時電圧低下や停電による誤検知を防止できる異常スパーク検知回路を、安価に構成できるものである。
【００３２】
尚、本実施の形態において、積算値が３回以上で且つ、積算値が３回以上で且つ、連続して「半波抜け」と判断した回数が７回未満であれば「異常スパークである」と判断が７回未満であれば「異常スパークである」と判断するようにしたが、各回数は必ずしもこの回数に限られるものではない。
【００３３】
但し、通常瞬時電圧低下や瞬時停電が発生した場合には、その復電までには０．０７秒以上かかり、半波にして約７回（５０Ｈｚ地域）の間は電圧低下・停電状態が継続することになるため、連続して「半波抜け」と判断する回数は、７回以上が望ましい。
【００３４】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態における電気掃除機の制御について、図８を用いて説明する。尚、本実施の形態における電気掃除機の全体構成は実施の形態１と同一、制御回路構成は、実施の形態１から電圧検知手段１５を除いただけのものであるため、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
電動送風機２を駆動している間、信号制御手段１４は常に、トリガパルス出力の１ｍｓ後（図５の▲のタイミング・ｔ３＝１ｍｓ）の、電流検出手段５の出力値をモニターしている。信号制御手段１４は、前記電流検出手段５の出力値が１．３Ｖ未満であったなら「電圧低下」と判断し、その回数を積算する。又、前記電流検出手段５の出力値が１Ｖ未満であったなら「半波抜け」と判断し、「半波抜け」と判断した回数を積算し、０．３秒毎に、それぞれの判断回数の最大値、最小値を更新していく。更にそれを３回繰り返したあと即ち、０．９秒毎にこの積算値と、各判断回数の最大値、最小値を用いて異常スパークの判定と異常スパーク確定後の制御を行なっている。具体的には前記「半波抜け」積算値が３回以上で且つ、０．３秒毎の「半波抜け」最大値と最小値の差が７回未満すなわち、「半波抜けの」発生分布に極端な偏りがなく且つ、０．３秒毎の「低電圧」積算値の最大値が２０回未満であれば「異常スパークである」と判断して、電動送風機２の入力を下げるように制御する。図６においては、ステップ２で電動送風機２を駆動しているかどうかの判断を行い、駆動中であるならばステップ３で「低電圧」かどうかの判断を行い、「低電圧」の回数を積算し、同時にステップ４で「半波抜け」かどうかの判断を行い、「半波抜け」の回数を積算している。ステップ５は、０．３秒毎に行われる、「低電圧」判断回数の最大値更新及び、「半波抜け」回数の最大値及び最小値の更新処理である。更にステップ６で判定のタイミング（０．９毎）であるかを判断し、判定タイミングであれば、ステップ７で「半波抜け」回数積算値の判定を行なう。加えてステップ８で「半波抜け」の発生分布に極端な偏りがないかを、０．３秒毎の「半波抜け」最大値と最小値との差で判定している。更にステップ９では、「低電圧」発生回数最大値が２０回未満であるかを判定し、最終的に０．９秒間の「半波抜け」積算値が３回以上で且つ、０．３秒毎の「半波抜け」最大値と最小値の差が７回未満すなわち、「半波抜けの」発生分布に極端な偏りがなく且つ、０．３秒毎の「低電圧」積算値の最大値が２０回未満であれば「異常スパークである」と判断して、入力を下げて、異常表示ランプ９ｅを点灯させている。
【００３６】
一方、瞬時停電の検出は、ゼロクロス検出回路８を用いて常時行っている。通常であれば、ゼロクロスは電源周波数に同期して出力されるため、５０Ｈｚ地域では１０ｍｓ毎に、６０Ｈｚ地域では８．３３ｍｓ毎に出力されるが、このゼロクロスの出力周期が、前述の１０ｍｓ／８．３３ｍｓよりも長くなった時に瞬時停電であると判断できる。このような瞬時停電の検知アルゴリズムは、ごく一般的なものであるため、本実施の形態のフローチャートには記載していないが、ステップ１の直前で、瞬時停電であると判断してから、復電後の１００ｍｓ間は、全てのカウンタをリセットし続ける処理を行っている。
【００３７】
通常、瞬時電圧低下や停電等は、短期間に連続して発生することは非常に稀である。即ち、瞬時電圧低下や停電が発生した場合、非通電状態となる半波の発生は極端に偏った分布になる。本実施の形態によれば、０．３秒毎の「半波抜け」最大値と最小値の差によって、「半波抜け」の発生分布の偏りを見ており、且つ「半波抜け」の判定値と、「低電圧」の判定値に０．３Ｖのヒステリを持たせ、更に「低電圧」の回数が多い場合には、「異常スパーク」としないため、「半波抜け」判定値近辺へ電圧低下した場合の誤検知も防止できる。又、瞬時停電を検出した場合、各カウンタをリセットすることで、通常の停電時はもちろん、例えばコンセントと電源プラグとの接触不良等によって、瞬間的に電力供給が遮断されるケースにおいても誤検知が防止でき、精度の高い「異常スパーク検知」を、安価な構成で実現できるものである。
【００３８】
尚、請求項３に記載の発明は、本実施の形態において、「低電圧」判定閾値（１．３Ｖ）を「半波抜け」判定値（１Ｖ）と同じ値に設定したものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明はモータースパークに対する対策が必要とされる機器、特に電気掃除機に対して効果を発揮するものであり、家庭用だけでなく、ビルトインタイプ（セントラルクリーナ）のような電気掃除機にも応用・展開できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の回路ブロック図
【図２】同、電気掃除機の全体斜視図
【図３】同、電気掃除機の操作部詳細図
【図４】同、電気掃除機の電流波形図
【図５】同、電気掃除機の電流波形詳細図
【図６】同、電気掃除機の制御フローチャート
【図７】本発明の実施の形態２における電気掃除機の制御フローチャート
【図８】本発明の実施の形態３における電気掃除機の制御フローチャート
【符号の説明】
【００４１】
１ 商用電源
２ 電動送風機
３ 双方向性サイリスタＡ
４ 駆動手段Ａ
５ 電流検出手段
６ ピークホールド回路
７ 電源回路
８ ゼロクロス検出回路（瞬停検知手段）
９ 操作部
９ａ 「強」スイッチ
９ｂ 「中」スイッチ
９ｃ 「弱」スイッチ
９ｄ 「切」スイッチ
９ｅ 異常表示ランプ
１０ モータ
１１ 双方向性サイリスタＢ
１２ 駆動手段Ｂ
１３ 電源コード
１４ 信号制御手段
１５ 電圧検知手段
２１ 掃除機本体
２２ 電動送風機室
２３ 集塵室
２４ ホース
２５ 接続パイプ
２６ 吸気口
２７ 把手
２８ 先端パイプ
２９ 延長管
３０ 回転ブラシ
３１ 吸込み具
３２ 回路基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンと整流子モータからなる電動送風機を用いた電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の電気掃除機の課題のひとつとして、整流子とカーボンブラシとの接触面から発生するモータースパークが挙げられる。特に電気掃除機に内蔵されるモータにおいては、その使用条件の過酷さ故に、モータースパークが発生し易く、更に一旦スパークが発生すると、次第に悪化していく傾向にある。このスパークが大きくなれば、大幅な寿命低下や振動、動作不良等、様々な不具合を引き起こすことは周知の事実であり、スパーク対策としてモータ自体の改良が進められてきたが、制御による対策も依然必要とされている。従来のこの種の対策としては、スパーク発生時に交流電流波形に重畳される高周波数成分を検出することで、スパークを検出する方法（例えば、特許文献１参照）や、光検出素子によって直接スパークを検出する方法（例えば、特許文献２参照）等がある。尚、これらの手段によってスパークの発生を検出した場合は、異常であることを報知すると共に、モータを停止することが一般的である。
【特許文献１】特開２００１−１３６７８０号公報
【特許文献２】特開２００６−２０４４７０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、上記特許文献１に記載されたスパーク判定方法によれば、複雑な演算処理が必要となり、電源自体にノイズが重畳している場合でもスパークであると誤検知する可能性もある。更に、無視してもよいレベルの軽いスパーク（３号〜４号程度）と、重度のスパーク（７号〜８号：以降、「異常スパーク」と呼ぶ）とで電流波形に重畳される高周波成分の差を検知するのはかなりの精度が必要であり、実際に不具合に繋がる異常スパークのみを検出することは非常に困難である。又、交流電流波形からスパークを検出しようとした場合、その電源波形自体の乱れ、例えば、瞬時電圧低下や、瞬時停電が発生した時に、誤検知しないよう考慮されたアルゴリズムが必要となる。
【０００４】
また、上記特許文献２に記載されたスパーク判定方法によれば、確かに精度の高い検出は可能であるが、高価なものになるのは必至である上に、光検出素子の配置や、光検出素子の汚れによる感度低下等、実現には大きな課題を有している。
【０００５】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、安価でかつ単純な構成で異常スパークを検出し、且つ瞬時電圧低下や瞬時停電が発生した場合も考慮した、精度の高いスパーク検知制御を搭載した高品質の電気掃除機を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記従来の課題を解決するために本発明は、ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段と、電気掃除機に入力されている電源電圧を検出する電圧検知手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在しており且つ、そのときの電源電圧が所定値以上である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止するようにした。
【０００７】
スパークの発生は、整流子とカーボンブラシとの電気的接触不良によって起こるものであるため、スパーク発生時には断続的に電動送風機に電流が流れない期間が発生する。電流が流れない期間の長さ及び周期は、スパークのレベルによって異なるが、基本的にスパークが大きいほど、電流が流れない期間と周期は長くなる。このため、スパークが小さい時は、周波数が高く、振幅の小さい高調波成分が交流電源波形に重畳され、逆にスパークが大きい時は周波数が低く、振幅の大きい高調波成分が重畳されることになる。一方、整流子モータの制御には双方向サイリスタを用いた位相制御が一般的であるが、この双方向性サイリスタのトリガパルス幅よりも、上記の電流が流れない期間の方が長い場合、双方向性サイリスタがオンしなくなり、その半波間は、電流が流れないことになる。本発明は、この「半波抜け」の検出によって、異常スパークを検知するもので、判断としては、「電流が流れている／流れていない」の判断で行なえ、誤検知の可能性が極めて少なく、且つ近年の電気掃除機の大半に搭載されている電流検知手段のみで検知できるために、新しく部品を追加することなく安価な構成で実現できるものである。
【０００８】
又、「電流が流れている／流れていない」の判断閾値は、通常、部品（回路素子）ばらつきを含めて設定することもあり、ゼロに設定することはできないが、それ故、電源電圧が低い時には、電流が流れているにも関らず、電流値が判断閾値未満となるケースがあり、その場合、「電流が流れていない」と誤検知することになる。本発明によれば、電源電圧が所定値未満の時には、スパークの検知を行わないようになるため、瞬時電圧低下や瞬時停電時の誤検知も完全に防止できるものである。
【０００９】
尚、第２〜第４の発明は、全て前述した電圧検知手段を用いずに、瞬時電圧低下や瞬時停電時にスパークの検知を行わないようにするものであり、基本の考え方は、前述したものと同様のものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電気掃除機は、安価で単純な構成で誤検知の可能性が極めて低い異常スパーク検知が実現できるものであり、高品質の電気掃除機を提供できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
第１の発明は、ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段と、電気掃除機に入力されている電源電圧を検出する電圧検知手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、そのときの電源電圧が所定値以上である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とする電気掃除機としたものであり、「半波抜け」の検知であるので誤検知の可能性が極めて低い上に、電源電圧が所定値未満の時には、スパークの検知を行わないようになるため、瞬時電圧低下や瞬時停電時の誤検知も完全に防止できるものである。
【００１２】
第２の発明は、ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、その半波の連続発生数が所定回数未満である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とする電気掃除機としたものである。
【００１３】
通常、瞬時電圧低下や瞬時停電が発生した場合も半波間が非通電となるため、これらの非通電となる半波の連続発生を、モータのスパークと誤検知しないようにするもので、上記非通電となる半波の連続発生数が所定回数以上となる場合は、瞬時電圧低下又は停電であると判断してスパーク検知は行わないものである。通常、瞬時電圧低下や瞬時停電が発生した場合には、その復電までには０．０７秒以上かかる。即ち、半波にして約７回（５０Ｈｚ地域）の間は電圧低下・停電状態が継続することになる。本発明では、例えば上記非通電となる半波の連続発生数の所定回数を７回と設定し、７回以上連続して非通電状態が継続した場合、瞬時電圧低下又は停電であると判断して、スパーク検知をおこなわないようにするものであり、第１の発明よりも精度は劣るものの、電圧検知手段を必要としないため、安価に構成できるものである。
【００１４】
第３の発明は、ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、前記非通電状態となっている半波の発生分布に極端な偏りがなく更に、単位時間あたりの、その半波の発生数が所定数以下である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とし、前記「所定数」を、前記単位時間の全半波数の５０％以上〜１００％未満に設定したことを特徴とする電気掃除機としたものである。
【００１５】
通常、瞬時電圧低下や停電等は、短期間に連続して発生することは非常に稀である。即ち、瞬時電圧低下や停電が発生した場合、非通電状態となる半波の発生は極端に偏った分布になる。本発明は、その分布によって、瞬時電圧低下や停電と、スパークとを見分けるものである。尚、分布とは別に、非通電状態となっている半波の数も見ているのは、非通電判定の電流閾値近辺へ電圧低下した場合の誤検知を防止するためであり、その値（５０％〜１００％）は、経験値であり、その機器の特性によって設定値を変更する必要があるが、第２の発明よりも検出精度は上である。
【００１６】
第４の発明は、ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間の電流値が、第１の所定値以下となっている周期が存在し、且つ、第２の所定値以下となっている半波の発生分布に極端な偏りがなく更に、単位時間あたりの、その半波の発生数が所定数以下である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とし、前記「第１の所定値」を非通電状態である略ゼロに、「第２の所定値」を前記「第１の所定値」よりも大きい値に、「所定数」を、前記単位時間の全半波数の５０％以上〜１００％未満に設定することを特徴とする電気掃除機としたものである。
【００１７】
「第２の所定値」を「第１の所定値」よりも大きく設定することで、「非通電」の判断と「電圧低下」判断にヒステリをもたせることになり、第４の発明よりもアルゴリズムは複雑であるが、より精度の高い検出が行えるものである。
【００１８】
第５の発明は、第１〜第４のいずれか１つの発明に加えて、瞬時停電を検出する瞬停検知手段を有し、瞬時停電を検出した時点から、復電して所定の時間経過するまでの間は、非通電である半波の個数をカウントせず、且つ、それまでにカウントした非通電である半波数のカウント値をリセットすることを特徴とする電気掃除機としたものである。
【００１９】
電気掃除機の使用時においては、通常の停電以外にも、例えばコンセントと電源プラグとの接触不良等によって、瞬間的に電力供給が遮断されるケースがある。本発明は、瞬停検知手段によってこれらの瞬断を検出して、スパーク検知を行わないようにするものである。一般的に瞬停検知手段は、電圧検知手段よりも安価に構成できるため、第２〜第４の発明と組み合わせることによって、第１の発明とほぼ同精度の検出が安価に実現できるものである。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２１】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態における電気掃除機について、図１〜図４を用いて説明する。図２は、本実施の形態における電気掃除機の全体斜視図であり、図２において、掃除機本体２１は、後部に電動送風機２を内蔵した電動送風機室２２が配され、前部に、塵埃を捕集する集塵室２３が配され、掃除機本体２１の前部には、ホース２４の一端に設けた接続パイプ２５が着脱自在に接続される吸気口２６が設けられている。ホース２４の他端には、掃除の際に握ると共に掃除機本体２１の運転を操作するための操作部９を有する把手２７を備えた先端パイプ２８が設けられている。２９は伸縮自在の延長管で、下流側端部が前記先端パイプ２８に着脱自在に接続され、他端は、塵埃掻き上げ用の回転ブラシ３０とその回転ブラシ３０を回転駆動するモータ１０を内蔵した吸込み具３１に着脱自在に接続される。又、掃除機本体２１の後部には、コンセント（商用電源）に接続して、掃除機本体２１に内蔵されている回路基板３２（図示せず）に電源を供給するための電源コード１３が設けられている。図３は前記操作部９の詳細図であり、「強」スイッチ９ａ、「中」スイッチ９ｂ、「弱」スイッチ９ｃ、「切」スイッチ９ｄ及び異常表示ランプ９ｅより構成されている。
【００２２】
次に、図１を用いて制御回路構成を説明する。商用電源１には、電源波形のゼロクロスを検出するためのゼロクロス検出回路８と、電源電圧を検出するための電圧検知手段１５と、信号制御手段１４に電源を供給するための電源回路７と、電動送風機２と、モータ１０が接続されている。前記電動送風機２とモータ１０はそれぞれ双方向性サイリスタＡ３と双方向性サイリスタＢ１１をオンすることによって、前記商用電源１から電源が供給されるように構成されている。前記双方向性サイリスタＡ３及びＢ１１は、それぞれ駆動手段Ａ４と駆動手段Ｂ１２を介して、前記信号制御手段１４により位相制御されるように構成されている。この時の位相制御角は、信号制御手段１４に接続された操作部９の各スイッチ９ａ〜９ｄからの入力信号に応じて決定されている。位相制御を行なうために必要となるゼロクロス検出回路８は、前記信号制御手段１４に接続されている。前記電動送風機２の電源供給ライン上には電流検出手段５が設けられ、この電流検出手段５によって、電動送風機２の交流電流波形を全波整流した信号波形が前記信号制御手段１４に入力されると共に、前記信号波形をピークホールド回路６により平滑した電流波形も前記信号制御手段１４に入力されるように構成されている。異常表示ランプ９ｅは、前記信号制御手段１４に接続されており、異常発生時に点灯するようになっている。
【００２３】
次に、上記のように構成された、本実施の形態における電気掃除機の動作、作用について、図４を参照しながら説明する。
【００２４】
図４の波形は、上から順に電源電圧波形、双方向性サイリスタＡ３に入力されるトリガパルス波形、正常時の電流波形、異常スパーク時の電流波形、双方向性サイリスタＡ３が半波導通モードで故障している時の電流波形であり、図５の波形は、前記図４のＡ部の詳細図であり、上から順に電源電圧波形、ゼロクロス検出回路８の出力波形、双方向サイリスタＡ３に入力されるトリガパルス波形、正常時の電流波形、電流検出手段５の出力波形である。電源投入時にはトリガパルスは常時オフ即ち電動送風機２は停止状態であるため、電流波形は０Ｖとなる。使用者の操作によって、操作部９の各スイッチ９ａ〜９ｃが押された場合、図のようなトリガパルスを信号制御手段１４から駆動手段Ａ４を介して双方向性サイリスタＡ３に入力することで、図５のように前記トリガパルス入力と同時に前記双方向サイリスタＡ３が導通して電動送風機２に電流が流れ、次のゼロクロスで電流が遮断されるようになる。即ち、トリガパルスの位相角ｔ１（＝ゼロクロス検出回路の出力波形によって、ゼロクロスを検出してからトリガパルスをオンするまでの時間）を変えることで、電動送風機２に流れる電流（入力）を制御している。信号制御手段１４は、操作部９のどのスイッチが押されたかを判断し、押されたスイッチに応じて、電動送風機が狙いの入力で駆動するように、トリガパルスの位相角を決定し、駆動手段Ａ３に信号を出力している。
【００２５】
又、電動送風機２が駆動している時に「切」スイッチ９ｄを押すと、信号制御手段１４からのトリガパルス出力が常時オフになり、電動送風機２も停止する。
【００２６】
以降、異常スパーク検知のアルゴリズムと異常スパーク検知後の制御について、図６を参照しながら説明する。
【００２７】
電動送風機２を駆動している間、信号制御手段１４は常に、トリガパルス出力の１ｍｓ後（図５の▲のタイミング・ｔ３＝１ｍｓ）の、電流検出手段５の出力値及び、９０°位相の電圧検知手段１５の出力値をモニターしている。信号制御手段１４は、前記電流検出手段５の出力値が１Ｖ未満であったなら「半波抜け」と判断し、その時の前記電圧検知手段１５の出力値が３０Ｖ未満であれば、「半波抜け」と判断した回数を積算し、１秒毎にこの積算値を用いて異常スパークの判定と異常スパーク確定後の制御を行なっている。具体的には前記積算値が２回以下であれば「異常スパークではない」と判断し、３回以上であれば「異常スパークである」と判断して、電動送風機２の入力を下げるように制御する。図６においては、ステップ２で電動送風機２を駆動しているかどうかの判断を行い、駆動中であるならばステップ３で「半波抜け」かどうかの判断を行い、電源電圧が３０Ｖ未満であれば、ステップ４で「半波抜け」の回数を積算している。更にステップ５で判定のタイミング（１秒毎）であるかを判断し、判定タイミングであれば、ステップ６で「半波抜け」回数積算値の判定を行なう。積算値が３回以上であれば「異常スパークである」と判断して、入力を下げて、異常表示ランプ９ｅを点灯させている。
【００２８】
以上のように、本実施の形態によれば、安価に且つ単純な構成でスパーク検知が構成でき又、「半波抜け」の検知であるので誤検知の可能性を極めて低く抑えられ、且つ電源電圧が低い場合には、「半波抜け」の回数を積算しないため、電源電圧低下や瞬時停電等による誤検知も防止でき、精度良く「異常スパーク」を検知できるものである。
【００２９】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態における電気掃除機の制御について、図７を用いて説明する。尚、本実施の形態における電気掃除機の全体構成は実施の形態１と同一、制御回路構成は、実施の形態１から電圧検知手段１５を除いただけのものであるため、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
電動送風機２を駆動している間、信号制御手段１４は常に、トリガパルス出力の１ｍｓ後（図５の▲のタイミング・ｔ３＝１ｍｓ）の、電流検出手段５の出力値をモニターしている。信号制御手段１４は、前記電流検出手段５の出力値が１Ｖ未満であったなら「半波抜け」と判断し、「半波抜け」と判断した回数を積算し、１秒毎にこの積算値を用いて異常スパークの判定と異常スパーク確定後の制御を行なっている。具体的には前記積算値が３回以上で且つ、連続して「半波抜け」と判断した回数が７回未満であれば「異常スパークである」と判断して、電動送風機２の入力を下げるように制御する。図６においては、ステップ２で電動送風機２を駆動しているかどうかの判断を行い、駆動中であるならばステップ３で「半波抜け」かどうかの判断を行い、「半波抜け」の回数を積算している。同時にステップ４で、前回も「半波抜け」であったならば、連続「半波抜け」カウンタを＋１し、ステップ５で、その最大連続数を更新している。更にステップ６で判定のタイミング（１秒毎）であるかを判断し、判定タイミングであれば、ステップ７で「半波抜け」回数積算値の判定を行なう。加えてステップ８で連続「半波抜け」回数を判定し、最終的に積算値が３回以上で且つ連続「半波抜け」回数が７回未満であれば「異常スパークである」と判断して、入力を下げて、異常表示ランプ９ｅを点灯させている。
【００３１】
通常、瞬時電圧低下や瞬時停電が発生した場合、その復電までには０．０７秒以上かかる。即ち、半波にして７回（５０Ｈｚ地域）の間は電圧低下・停電状態が継続することになる。本発明は、異常スパークの判定に、連続「半波抜け」回数が７回未満であるかどうかを用いているために、第１の発明よりも精度は劣るものの、電圧検知手段を用いずに瞬時電圧低下や停電による誤検知を防止できる異常スパーク検知回路を、安価に構成できるものである。
【００３２】
尚、本実施の形態において、積算値が３回以上で且つ、積算値が３回以上で且つ、連続して「半波抜け」と判断した回数が７回未満であれば「異常スパークである」と判断が７回未満であれば「異常スパークである」と判断するようにしたが、各回数は必ずしもこの回数に限られるものではない。
【００３３】
但し、通常瞬時電圧低下や瞬時停電が発生した場合には、その復電までには０．０７秒以上かかり、半波にして約７回（５０Ｈｚ地域）の間は電圧低下・停電状態が継続することになるため、連続して「半波抜け」と判断する回数は、７回以上が望ましい。
【００３４】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態における電気掃除機の制御について、図８を用いて説明する。尚、本実施の形態における電気掃除機の全体構成は実施の形態１と同一、制御回路構成は、実施の形態１から電圧検知手段１５を除いただけのものであるため、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
電動送風機２を駆動している間、信号制御手段１４は常に、トリガパルス出力の１ｍｓ後（図５の▲のタイミング・ｔ３＝１ｍｓ）の、電流検出手段５の出力値をモニターしている。信号制御手段１４は、前記電流検出手段５の出力値が１．３Ｖ未満であったなら「電圧低下」と判断し、その回数を積算する。又、前記電流検出手段５の出力値が１Ｖ未満であったなら「半波抜け」と判断し、「半波抜け」と判断した回数を積算し、０．３秒毎に、それぞれの判断回数の最大値、最小値を更新していく。更にそれを３回繰り返したあと即ち、０．９秒毎にこの積算値と、各判断回数の最大値、最小値を用いて異常スパークの判定と異常スパーク確定後の制御を行なっている。具体的には前記「半波抜け」積算値が３回以上で且つ、０．３秒毎の「半波抜け」最大値と最小値の差が７回未満すなわち、「半波抜けの」発生分布に極端な偏りがなく且つ、０．３秒毎の「低電圧」積算値の最大値が２０回未満であれば「異常スパークである」と判断して、電動送風機２の入力を下げるように制御する。図６においては、ステップ２で電動送風機２を駆動しているかどうかの判断を行い、駆動中であるならばステップ３で「低電圧」かどうかの判断を行い、「低電圧」の回数を積算し、同時にステップ４で「半波抜け」かどうかの判断を行い、「半波抜け」の回数を積算している。ステップ５は、０．３秒毎に行われる、「低電圧」判断回数の最大値更新及び、「半波抜け」回数の最大値及び最小値の更新処理である。更にステップ６で判定のタイミング（０．９毎）であるかを判断し、判定タイミングであれば、ステップ７で「半波抜け」回数積算値の判定を行なう。加えてステップ８で「半波抜け」の発生分布に極端な偏りがないかを、０．３秒毎の「半波抜け」最大値と最小値との差で判定している。更にステップ９では、「低電圧」発生回数最大値が２０回未満であるかを判定し、最終的に０．９秒間の「半波抜け」積算値が３回以上で且つ、０．３秒毎の「半波抜け」最大値と最小値の差が７回未満すなわち、「半波抜けの」発生分布に極端な偏りがなく且つ、０．３秒毎の「低電圧」積算値の最大値が２０回未満であれば「異常スパークである」と判断して、入力を下げて、異常表示ランプ９ｅを点灯させている。
【００３６】
一方、瞬時停電の検出は、ゼロクロス検出回路８を用いて常時行っている。通常であれば、ゼロクロスは電源周波数に同期して出力されるため、５０Ｈｚ地域では１０ｍｓ毎に、６０Ｈｚ地域では８．３３ｍｓ毎に出力されるが、このゼロクロスの出力周期が、前述の１０ｍｓ／８．３３ｍｓよりも長くなった時に瞬時停電であると判断できる。このような瞬時停電の検知アルゴリズムは、ごく一般的なものであるため、本実施の形態のフローチャートには記載していないが、ステップ１の直前で、瞬時停電であると判断してから、復電後の１００ｍｓ間は、全てのカウンタをリセットし続ける処理を行っている。
【００３７】
通常、瞬時電圧低下や停電等は、短期間に連続して発生することは非常に稀である。即ち、瞬時電圧低下や停電が発生した場合、非通電状態となる半波の発生は極端に偏った分布になる。本実施の形態によれば、０．３秒毎の「半波抜け」最大値と最小値の差によって、「半波抜け」の発生分布の偏りを見ており、且つ「半波抜け」の判定値と、「低電圧」の判定値に０．３Ｖのヒステリを持たせ、更に「低電圧」の回数が多い場合には、「異常スパーク」としないため、「半波抜け」判定値近辺へ電圧低下した場合の誤検知も防止できる。又、瞬時停電を検出した場合、各カウンタをリセットすることで、通常の停電時はもちろん、例えばコンセントと電源プラグとの接触不良等によって、瞬間的に電力供給が遮断されるケースにおいても誤検知が防止でき、精度の高い「異常スパーク検知」を、安価な構成で実現できるものである。
【００３８】
尚、請求項３に記載の発明は、本実施の形態において、「低電圧」判定閾値（１．３Ｖ）を「半波抜け」判定値（１Ｖ）と同じ値に設定したものである。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明はモータースパークに対する対策が必要とされる機器、特に電気掃除機に対して効果を発揮するものであり、家庭用だけでなく、ビルトインタイプ（セントラルクリーナ）のような電気掃除機にも応用・展開できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の回路ブロック図
【図２】同、電気掃除機の全体斜視図
【図３】同、電気掃除機の操作部詳細図
【図４】同、電気掃除機の電流波形図
【図５】同、電気掃除機の電流波形詳細図
【図６】同、電気掃除機の制御フローチャート
【図７】本発明の実施の形態２における電気掃除機の制御フローチャート
【図８】本発明の実施の形態３における電気掃除機の制御フローチャート
【符号の説明】
【００４１】
１ 商用電源
２ 電動送風機
３ 双方向性サイリスタＡ
４ 駆動手段Ａ
５ 電流検出手段
６ ピークホールド回路
７ 電源回路
８ ゼロクロス検出回路（瞬停検知手段）
９ 操作部
９ａ 「強」スイッチ
９ｂ 「中」スイッチ
９ｃ 「弱」スイッチ
９ｄ 「切」スイッチ
９ｅ 異常表示ランプ
１０ モータ
１１ 双方向性サイリスタＢ
１２ 駆動手段Ｂ
１３ 電源コード
１４ 信号制御手段
１５ 電圧検知手段
２１ 掃除機本体
２２ 電動送風機室
２３ 集塵室
２４ ホース
２５ 接続パイプ
２６ 吸気口
２７ 把手
２８ 先端パイプ
２９ 延長管
３０ 回転ブラシ
３１ 吸込み具
３２ 回路基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段と、電気掃除機に入力されている電源電圧を検出する電圧検知手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、そのときの電源電圧が所定値以上である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、その半波の連続発生数が所定回数未満である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とする電気掃除機。
【請求項３】
ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、前記非通電状態となっている半波の発生分布に極端な偏りがなく更に、単位時間あたりの、その半波の発生数が所定数値以下である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とし、前記「所定数」を、前記単位時間の全半波数の５０％以上〜１００％未満に設定したことを特徴とする電気掃除機。
【請求項４】
ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間の電流値が、第１の所定値以下となっている周期が存在し、且つ、第２の所定値以下となっている半波の発生分布に極端な偏りがなく更に、単位時間あたりの、その半波の発生数が所定数以下である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とし、前記「第１の所定値」を非通電状態である略ゼロに、「第２の所定値」を前記「第１の所定値」よりも大きい値に、「所定数」を、前記単位時間の全半波数の５０％以上〜１００％未満に設定したことを特徴とする電気掃除機。
【請求項５】
瞬時停電を検出する瞬停検知手段を有し、瞬時停電を検出した時点から、復電して所定の時間経過するまでの間は、非通電である半波の個数をカウントせず、且つ、それまでにカウントした非通電である半波数のカウント値をリセットすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【請求項１】
ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段と、電気掃除機に入力されている電源電圧を検出する電圧検知手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、そのときの電源電圧が所定値以上である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とする電気掃除機。
【請求項２】
ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、その半波の連続発生数が所定回数未満である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とする電気掃除機。
【請求項３】
ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間が非通電となっている周期が存在し、且つ、前記非通電状態となっている半波の発生分布に極端な偏りがなく更に、単位時間あたりの、その半波の発生数が所定数値以下である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とし、前記「所定数」を、前記単位時間の全半波数の５０％以上〜１００％未満に設定したことを特徴とする電気掃除機。
【請求項４】
ファンと整流子モータを有する電動送風機と、前記電動送風機を駆動するための双方向性サイリスタと、前記双方向性サイリスタのトリガ位相角を変えることによって前記電動送風機の通電量を制御する制御手段と、前記電動送風機に流れる交流電流を検出する電流検出手段とを有し、前記電動送風機に流れる交流電流波形の内、少なくともその半波間の電流値が、第１の所定値以下となっている周期が存在し、且つ、第２の所定値以下となっている半波の発生分布に極端な偏りがなく更に、単位時間あたりの、その半波の発生数が所定数以下である場合に、前記電動送風機への通電量を所定量まで下げるか又は前記電動送風機を停止することを特徴とし、前記「第１の所定値」を非通電状態である略ゼロに、「第２の所定値」を前記「第１の所定値」よりも大きい値に、「所定数」を、前記単位時間の全半波数の５０％以上〜１００％未満に設定したことを特徴とする電気掃除機。
【請求項５】
瞬時停電を検出する瞬停検知手段を有し、瞬時停電を検出した時点から、復電して所定の時間経過するまでの間は、非通電である半波の個数をカウントせず、且つ、それまでにカウントした非通電である半波数のカウント値をリセットすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気掃除機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−８８６４９（Ｐ２０１０−８８６４９Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６１４５２（Ｐ２００８−２６１４５２）
【出願日】平成２０年１０月８日（２００８．１０．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月８日（２００８．１０．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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