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Patent Searching and Data


Title:
MOTOR CONTROLLER, ELECTRIC VACUUM CLEANER, AND HAND DRYER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/047831
Kind Code:
A1
Abstract:
An electric vacuum cleaner which can detect the occurrence of a spark by an inexpensive structure and prevents smoking and ignition due to abnormal overheat in an end stage of life. The electric vacuum cleaner comprises a current detecting portion (3a) for detecting a current in the motor (7) having a commutator (11f) and a brush (11j), a rectifying portion (3b) for rectifying the output of the current detecting portion (3a), an A/D converting portion (3c) for sampling the output of the rectifying portion (3b) as a digital value, a spark judging portion (4) which determines that a spark occurring in the motor (7) is abnormal when the sampled by the A/D converting portion (3c) digital value exceeds a first predetermined threshold, and a driving means (5) which cuts off the supply of power to the motor (7) to stop the operation thereof when the spark occurring in the motor is judged abnormal by the spark judging means (4).

Inventors:
AJIMA TAKEHIKO (JP)
JINBO SEIICHI (JP)
MURANO MOTOHIRO (JP)
IIZUKA MASAYOSHI (JP)
NUMAKURA HIROMU (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/069650
Publication Date:
April 16, 2009
Filing Date:
October 09, 2007
Export Citation:
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Assignee:
MITSUBISHI ELECTRIC CORP (JP)
MITSUBISHI ELECTRIC HOME APPL (JP)
AJIMA TAKEHIKO (JP)
JINBO SEIICHI (JP)
MURANO MOTOHIRO (JP)
IIZUKA MASAYOSHI (JP)
NUMAKURA HIROMU (JP)
International Classes:
H02P3/00; A47L9/28; H02K13/00; H02P29/02
Foreign References:
JPH07163097A1995-06-23
JP2001136780A2001-05-18
JP2005102462A2005-04-14
Attorney, Agent or Firm:
KOBAYASHI, Hisao et al. (The 6th Central Bldg.19-10, Toranomon 1-chom, Minato-ku Tokyo 01, JP)
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Claims:
 整流子とブラシとを有するモータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
 該電流検出手段の出力を整流する整流手段と、
 該整流手段の出力をデジタル値としてサンプリングするA/D変換手段と、
 該A/D変換手段によりサンプリングされたデジタル値が第1の閾値を超えたときに、前記モータに異常火花が発生したと判断する火花判断手段と、
 該火花判別手段により異常火花と判断されたときに前記モータへの電源供給を遮断し運転を停止させる駆動手段と
を備えたことを特徴とするモータ制御装置。
 前記A/D変換手段は、前記モータに供給される商用電源の周期に同期して、所定の位相差で所定回数、前記モータに流れる電流をサンプリングし、
 前記火花判断手段は、前記A/D変換手段によりサンプリングされたデジタル値の所定時間内における最大値と最小値との差を求め、その変化量が前記第1の閾値を超えたときに、前記モータに異常火花が発生したと判断することを特徴とする請求項1記載のモータ制御装置。
 前記火花判断手段は、前記A/D変換手段によりサンプリングされたデジタル値の所定時間内における最大値と最小値との差を求め、その変化量が前記第1の閾値より予め設定された連続回数大きかったときに、前記モータに異常火花が発生したと判断することを特徴とする請求項1又は2記載のモータ制御装置。
 前記火花判断手段は、前記A/D変換手段によりサンプリングされたデジタル値の所定時間内における最大値と、前記所定時間以外の区間でサンプリングされた所定時間内における最大値との差を求め、その変化量が前記第1の閾値より低い第2の閾値を超えたときに、前記モータに発生する火花が異常でないと判断することを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のモータ制御装置。
 前記火花判断手段は、前記モータへの電源投入開始から所定時間経過するまで、前記変化量を前記第1の閾値より高い第3の閾値と比較し、前記モータに流れる突入電流による火花を異常と判断しないようにしたことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載のモータ制御装置。
 前記火花判断手段は、前記モータを最初に運転してからの累積運転時間が所定時間経過するまで、前記変化量を前記第1の閾値より高く前記第3の閾値より低い第4の閾値と比較し、前記モータに発生する火花を異常と判断しないようにしたことを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載のモータ制御装置。
 前記火花判断手段により判断された異常火花に関する情報を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載のモータ制御装置。
 整流子とブラシとを有するモータと、請求項1乃至7の何れかに記載のモータ制御装置とを備えたことを特徴とする電気掃除機。
 整流子とブラシとを有するモータと、請求項1乃至7の何れかに記載のモータ制御装置とを備えたことを特徴とする手乾燥装置。
Description:
モータ制御装置、電気掃除機及 手乾燥装置

 本発明は、整流子とブラシとを有するモ タを制御するモータ制御装置、それを搭載 た電気掃除機及び手乾燥装置に関するもの ある。

 従来のモータ制御装置は、例えば、ファ と整流子モータからなる電動送風機、整流 モータに流れる電流を検出する電流センサ ハイパスフィルタ等を有し、商用電源電圧 ゼロクロスを基点とする所定のタイミング ら所定周期で電流センサの出力をA/D変換器 サンプリングし、前回サンプリングした電 と今回サンプリングした電圧とを比較し、 用電源から供給される1周波数内で変化する 電圧の大小変化が連続的に変化していればス パーク(以下、「火花」という)が発生してい いと判断し、電圧の大小変化が不連続の場 には、火花が発生していると判断する(例え ば、特許文献1参照)。

特開2001-136780号公報

 前述した従来のモータ制御装置では、ノ ズ成分を抽出するように構成されているの 、本来の測定ノイズ成分以外の外来ノイズ 測定することになり、このため、火花発生 誤判断をする恐れがあり、火花判断の精度 低くなるという課題があった。

 また、所定のタイミングから所定のサン リング周期でサンプリングするように構成 れているが、サンプリング周期はA/D変換器 A/D変換時間以上である必要があるため、火 判断の精度を高くするためにサンプリング 期を小さくすると、火花の発生を判断する めのデータ処理や、他のプロセスの処理が きるようにするために、結果的に処理速度 速い高性能なマイコン等が必要となり、コ トが高くなるという課題があった。特に電 から供給される電流の1周期における変化を ハイパスフィルタにより抽出する従来技術で はこの課題が顕著となる。

 つまり、火花発生の判断を電源から供給 れる電流の1周期における変化をハイパスフ ィルタにより抽出する従来技術では、今回測 定と前回測定とを比較するサンプリング周期 を、少なくとも火花によるノイズ成分の大小 の差が生ずる電源から供給される電流の1周 数よりさらに非常に短い時間の範囲内であ 必要があり、A/D変換器の変換速度及びこの 号を処理して火花発生の判断をする処理速 が速い高性能なマイコン等が必要となり、 ストが高くなるという課題があった。

 また、サンプリング周期が小さい場合に 今回測定と前回測定との差は、火花発生に るノイズ成分のみの小さな値となるために A/D変換器は高分解能又は高精度のものが必 となり、コストが高くなるという課題があ た。

 加えて従来のモータ制御装置は、火花を 出してその発生時にモータの回転を低下さ るなどの制御により火花発生を抑制するだ のものであるため、ブラシ摩耗によるモー の寿命末期が近づくと、頻繁にモータの回 が低下し、低い能力での吸込みしかできず 使用者に製品故障と受け取られかねないと う課題があった。

 また、頻繁に火花が発生するような、ブ シ摩耗によるモータの寿命末期時には、火 を抑制してはいるもののモータは回転を続 ているので、完全に火花を除去することが きず、整流子が過熱してモータの巻線被覆 溶融などに伴う発煙・発火が生じるという 題もあった。

 本発明は、前記のような課題を解決する めになされたもので、火花発生の検出を安 な構成で実現でき、寿命末期時の異常過熱 よる発煙・発火を防止することができ、さ には、フトン圧縮袋吸込時、隙間ノズル装 時等の風量負荷が急変しやすい状況におい も、火花による電流変動と区別することが き、火花判断精度が向上したモータ制御装 、電気掃除機及び手乾燥装置を提供するこ を目的とする。

 本発明に係るモータ制御装置は、整流子 ブラシとを有するモータに流れる電流を検 する電流検出手段と、電流検出手段の出力 整流する整流手段と、整流手段の出力をデ タル値としてサンプリングするA/D変換手段 、A/D変換手段によりサンプリングされたデ タル値が第1の閾値を超えたときに、モータ に異常火花が発生したと判断する火花判断手 段と、火花判別手段により異常火花と判断さ れたときにモータへの電源供給を遮断し運転 を停止させる駆動手段とを備えたものである 。

 本発明によれば、整流子とブラシとを有 るモータに流れる電流を検出し、この検出 流をデジタル値としてサンプリングし、デ タル値が第1の閾値を超えたときに、モータ に異常火花が発生していると判断して、モー タへの電源供給を遮断し運転を停止させるよ うにしたので、異常火花の検出を精度良く、 安価な構成で実現でき、寿命末期時の異常過 熱による発煙・異臭を防止することが可能に なる。

本発明の実施の形態1に係るモータ制御 装置の構成を示すブロック図である。 商用電源の電圧を示す波形図である。 本発明の実施の形態1における火花検出 手段の電流検出部及び整流部の出力を示す波 形図である。 本発明の実施の形態1における火花検出 手段のA/D変換部の検出タイミングを示す図で ある。 本発明の実施の形態1における電動送風 機のモータの概略回路、及び火花とモータ電 流との関係を示す図である。 本発明の実施の形態1における電流検出 部の出力を整流部により整流した電流の波形 図である。 図6に示す整流電流をA/D変換部でサンプ リングしたときの状態を示す図である。 本発明の実施の形態2を示す電気掃除機 の概略構成図である。 電動送風機の構成を示す縦断面図であ 。 本発明の実施の形態3を示す手乾燥装 の外観斜視図である。

符号の説明

 1 商用電源、2 モータ制御装置、3 火花検 手段、3a 電流検出部、3b 整流部、3c A/D変 部、4 火花判断手段、5 駆動手段、6 報知 段、7 モータ、10 電気掃除機本体、11 電 送風機、11e 電機子、11f 整流子、
11g 固定子、11i 排気口 11j ブラシ、11k ス リング、11m 回転軸、12 集塵室、13 吸入口 14 ホースユニット、15 ホース、16 接続部 17 手元ハンドル、18 延長管、19 床用吸込 、20 排気口、30 本体ケース、31 高圧空気 発生部、32 水受部、33 手挿入部、34 エア ノズル、35 吸込口、36 排水孔、37 導水枠 38 水受け板、39 ドレン容器、
Im モータ電流、Va 火花電圧、Vs 商用電源電 圧、Zm インピーダンス。

実施の形態1.
 まず、本発明のモータ制御装置により制御 れる電動送風機について図9を用いて説明す る。図9は電動送風機の構成を示す縦断面図 ある。
 図9に示す電動送風機11は、ファンカバー11a ファンカバー11aの中心部に設けられた吸気 11b、回転軸11mに取り付けられたファン11c、 内羽根11d、回転軸11mに固着された電機子11e び整流子11f、固定子11g、モータフレーム11h このモータフレーム11hに設けられた排気口1 1i、カーボン製のブラシ11j、このブラシ11jを 流子11fに押し付けるスプリング11kより構成 れている。

 このように構成された電動送風機11に電 が供給され、電機子11eと固定子11gの巻線に 流が流れると、固定子11gにより励磁された 界により、電機子11eに回転方向の力が発生 る。この時、回転軸11mに取り付けられたフ ン11cも回転を始め、吸気口11bから空気を吸 する。吸入された空気は、案内羽根11dを経 し、モータフレーム11hの筒内に配置された 機子11eとブラシ11jを冷却しつつ、モータフ ーム11hに設けられた排気口11iから外部へ排 され、電動送風機11の冷却が保たれている。

 次に、本発明のモータ制御装置について図1 から図7の図面を用いて説明する。
 図1は本発明の実施の形態1に係るモータ制 装置の構成を示すブロック図である。
 このモータ制御装置2は、火花検出手段3と 火花判断手段4と、この火花判断手段4により 異常火花と判断されたときにモータ7への電 供給を遮断し運転を停止させる駆動手段5と 火花判断手段4により異常火花と判断された ときに、モータ7の寿命末期による運転停止 旨を報知する報知手段6とから構成されてい 。火花検出手段3は、モータ7に流れる電流 検出する電流検出部3aと、電流検出部3aによ 検出された電流を整流する整流部3bと、整 部3bの出力をデジタル値としてサンプリング するA/D変換部3cとから構成されている。図中 モータ7は、前述した電動送風機11に設けら 、電機子11e及び整流子11fと、固定子11gと、 ラシ11jとから構成されている。

 図2は商用電源の電圧を示す波形図、図3 本発明の実施の形態1における火花検出手段 電流検出部及び整流部の出力を示す波形図 ある。図3(a)はモータ7に火花が発生してい いときに電流検出部3aにより検出された電流 (出力)の波形を示し、図3(b)はモータ7に火花 発生しているときに電流検出部3aにより検出 された電流(出力)の波形を示し、図3(c)は火花 発生時に整流部3bにより整流された電流(出力 )の波形を示す。

 図4は本発明の実施の形態1における火花 出手段のA/D変換部の検出タイミングを示す である。図4(a)は整流部3bの出力をサンプリ グするタイミングを示し、図4(b)は整流部3b 出力をA/D変換部3cによりサンプリングしたと きの電流値(デジタル値)を示す。

 図5は本発明の実施の形態1における電動 風機のモータの概略回路、及び火花とモー 電流との関係を示す図である。図5(a)はモー 7の整流子11fとブラシ11iの間で発生する火花 の大きさとモータ電流Imとの関係を説明する めのモータ7の模式図を示し、図5(b)は火花 圧Vaとモータ電流Imの関係及び火花の大きさ モータ7の寿命の関係を示している。

 まず、火花発生とモータ電流Imの関係につ て説明する。
 モータ7が回転する前は当然火花が発生して いないため、火花判断手段4は正常と判断し 駆動手段5は、商用電源1の電圧をモータ7に 給し、モータ7の運転を開始する。運転開始 の火花が正常な場合の電流検出部3aの検出 流は図3(a)に示す波形となるが、モータ7の整 流子11fとブラシ11jとの間に火花が発生した場 合には、火花による電圧降下が生じてモータ 7に作用する電圧が低下し、モータ7に流れる 流(以下、「モータ電流Im」という)も低下す る。このため、電流検出部3aの検出電流は図3 (b)に示すような波形となり、整流部3bの出力( 整流)は図3(c)のようになる。この現象におい は、火花が不安定なためにモータ7に作用す る電圧の低下も不安定なものとなり、これに 伴ってモータ電流Imも不安定な状態となる。

 このようなモータ7では、ブラシ11jの摩耗 が少ない状態のときには、火花の発生程度も 小さいため、モータ電流Imのピーク値の変化 も小さいが、ブラシ11jが摩耗していくと、 流子11fにブラシ11jを押し付けているスプリ グ11kの押出し力が低下していくため、ブラ 11jと整流子11fとの接触力が低下し、火花の 生頻度が高まるとともに、火花の大きさも きくなる。さらに、ブラシ11jの摩耗が進ん 場合には、さらに大きな火花が発生し、ブ シ11jと整流子11fの接触が保てなくなる時点 モータ7の寿命が短くなり、ブラシ11jと整流 子11fの間に発生する火花が大きくなっていく 。火花が大きくなるに従い、カーボン製のブ ラシ11j及び整流子11fの温度上昇も大きくなる ため、これらに混合された樹脂が融点又は沸 点に達すると融解及び気化を起こす。このと きに発生した異臭が電動送風機11の排気口11i ら外部に排気される。また、製造品質が悪 、ブラシ11jの摩耗がなくとも火花が異常な 合には、前記と同様に異臭が発生し電動送 機11の排気口11iから排気される。

 次に、モータ電流Imについて定量的に説明 る。図5(a)において、固定子巻線7aと接続さ たブラシ11jと整流子11fとの間に火花が発生 たときの火花電圧Vaと、モータ電流Imとの関 は、商用電源1の電圧をVs、モータ7のインピ ーダンスをZmとしたとき、ブラシ11jの2箇所で の火花電圧が2Vaとなるため、Im=(Vs-2Va)/Zmとみ すことができる。
 ここで、便宜上、Zmが火花の発生により大 さが変化しないものとすると、火花が発生 ていないときのモータ7に流れるモータ電流I m1は、火花電圧Va=0(ゼロ)であるため、Im1=Vs/Zm なる。しかし、火花が発生すると火花電圧V aが発生するため、このときのモータ7に流れ 電流をIm2とすると、Im2=(Vs-2Va)/Zmとなる。Va 0と同じかそれより大きい値であるから、前 のケースでモータ電流Imを考えると、Im1>I m2となる。この場合、火花電圧Vaは火花の大 さに比例して変化するから、モータ7に流れ モータ電流Imを表す式にあてはめると、結 的に火花の大きさに比例して、モータ電流Im も変化することになる。

 この火花電圧Vaとモータ電流Imとの関係は 、図5(b)に示すようになり、火花は不安定で るため、火花電圧Vaは、モータ電流Imのピー 値を不安定とする一つの変数的な作用をす 。つまり、モータ電流Imのピーク電流を計 すると、商用電源1の電圧の最大値とほぼ同 して、モータ電流Imのピークが現れる。そ て、火花が発生した際には、その大きさに 例した火花電圧Vaが発生するため、モータ電 流Imの実効値や瞬時値の値を不安定にする要 となっている。さらに、整流子11fとブラシ1 1jとの接触状態も不安定なために接触抵抗値 不安定となり、この影響も受けてモータ電 Imは不安定になっている。

 このような考え方に基づき、モータ電流I mを検出する電流検出部3aの出力を、図3(c)に すように、例えばダイオードブリッジ(図示 ず)等からなる整流部3bによって全波整流す 。A/D変換部3cは、整流部3bの出力を商用電源 1の周期に同期して、所定の時間の位相差で 定回数サンプリングする。即ち、図4(a)に示 ように、商用電源1の電圧の正極側及び負極 側の各ゼロクロス(図2のゼロクロス1~ゼロク ス6)から所定のタイミングT1後に、例えば商 電源1の1/4周期の時間(商用電源1の周波数が5 0Hzの場合、T1=5ms)で、図3(c)に示す整流部3bの 力を例えば1回サンプリングする。このよう してA/D変換部3cによりサンプリングされた 流値(デジタル値)は図4(b)のようになる。

 ところで、電動送風機11を用いた装置の 合、高風量と低風量(場合によっては密閉状 )を繰り返し、風量負荷が急変しやすい状況 を無視することができなくなっている。即ち 、火花判断手段4は、使用環境に伴う電流変 と火花発生時の電流変化の区別も考慮した えで火花を判断しなければならず、誤った 花判断を行なってしまうと、誤検知による 期市場不良を招くことになる。そこで、火 発生時の電流変化と使用環境変化とによる 流変化の相違点について以下に説明する。

 図6は本発明の実施の形態1における電流 出部の出力を整流部により整流した電流の 形図である。図6(a)は火花の発生及びモータ7 の負荷変動がそれぞれないときの整流電流の 波形を示し、図6(b)は異常火花が発生してい ときの整流電流の波形を示し、図6(c)は火花 発生していないものの、モータ7の負荷変動 があったときの整流電流の波形を示す。

 図7は図6に示す整流電流をA/D変換部でサ プリングしたときの状態を示す図である。 7(a)は火花の発生及びモータ7の負荷変動がそ れぞれないときのサンプリング状態を示し、 図7(b)は異常火花が発生しているときのサン リング状態を示し、図7(c)は火花が発生して ないものの、モータ7の負荷変動があったと きのサンプリング状態を示す。

 前述したように、火花が発生した際には その大きさに比例した火花電圧Vaが発生す ため、モータ電流Imの実効値や瞬時値の値を 不安定にするが、この電気的接触が不安定な 状態は、電機子11eの回転周波数、あるいはブ ラシ11jのスプリング11kの振幅等に起因するた め、電流変動の振幅周期は200Hz以上となり商 周波数を大きく上回り、電流検出部3aの検 電流の波形は商用周波数の振動数である10ms 下の短い周期で変動する。このため、前述 異常火花の発生時における、火花正常時の ータ電流Imに対する電流低下(Vs-2Va)/Zmも、商 用周波数に比べて短い周期で変動することに なり、整流部3bの出力(電流)は図6(b)のような 形となる。この場合、電気的接触が不安定 状態においても、商用周波数の周期に比べ 非常に短い周期で火花電圧Vaがゼロに近く る瞬間があるため、図7(b)に示すように、検 区間1内の最大値であるmax1と最小値であるmi n1との差が大きくなり、次の検知区間2内にお いても最大値であるmax2と最小値であるmin2と 差が大きくなる傾向にある。

 一方、使用環境の変化によりモータ7が負 荷変動を受けた場合、少なくとも商用周波数 の数倍以上長い周期の電流変化の影響を受け るため、整流部3bの出力(電流)は図6(c)のよう 波形となる。この場合、電気的に安定し、 用周波数の数倍以上の周期で電流値が変動 るため、図7(c)に示すように、検知区間1内 最大値であるmax1と次の検知区間2内の最大値 であるmax2との差が大きくなり、また、検知 間2内の最大値であるmax2と次の検知区間3内 最大値であるmax3との差が大きくなりやすい 向にある。

 本実施の形態1においては、前述した傾向を 利用して異常火花が発せしたか否か、また、 使用環境の変化によるものか否かを火花判断 手段4で判断するようにしたものであり、以 、図7を参照しながらモータ制御装置2の動作 を説明する。
 A/D変換部3cは、図7に示すように、1/T秒のn倍 (図7はn=5で示してある)の区間を一つの検知区 間として、整流部3bの出力をゼロクロスから 用電源1の1/4周期の時間でサンプリングして デジタル値に変換し、これを繰り返し行う。 一方、火花判断手段4は、A/D変換部3cによりサ ンプリングされたデジタル値を読み込んで、 検知区間内の最大値と最小値のデジタル値を 判別して変化量を算出し、第1の閾値と比較 て異常火花が発生したか否かを判断する。 7(b)に示すように、検知区間1内の最大値がmax 1、最小値がmin1の場合、max1とmin1の差を求め その変化量と第1の閾値とを比較し、変化量 第1の閾値を超えたときは、異常火花と判断 する。また、変化量が第1の閾値以下の場合 、異常火花でないと判断して、検知区間2内 最大値(max2)と最小値(min2)を判別して変化量 求め、前記と同様に第1の閾値と比較する。 これを検知区間毎に行って異常火花が発生し ているか否かを判断する。

 また、火花判断手段4は、検知区間1、2に いて、異常火花が発生していないと判断し ときは、図7(c)に示すように検知区間1の最 値(max1)と検知区間2の最大値(max2)の差を求め その変化量(δmax1)と第2の閾値(第1の閾値> 2の閾値)とを比較する。変化量が第2の閾値 超えたときは、使用環境の変化による電流 化と判断して、検知区間3内で異常火花が発 生したか否かの判断に入る。検知区間2、3に いて、異常火花が発生していないと判断し ときは、検知区間2の最大値(max2)と検知区間 3の最大値(max3)の差を求め、その変化量(δmax2) と第2の閾値とを比較する。即ち、一つの検 区間内の最大値と最小値の差が第1の閾値を え、かつ、二つの検知区間のそれぞれの最 値の差が第2の閾値以下の場合のみ、真の異 常火花の発生と判断する。

 火花判断手段4は、異常火花と判断したと き、その旨を駆動手段5と報知手段6とに通知 る。駆動手段5は、その通知を受けたときに モータ7への電源供給を遮断し運転を停止す 。これにより、未然にカーボン製のブラシ11 jと整流子11fとの間に発生する異常火花によ 異臭の発生を防ぐことが可能となる。また 報知手段6は、異常火花の検知の通知を受け ときに、モータ7の寿命末期である旨を表示 する。これにより、何故に運転が停止したの かを使用者に報知することが可能となる。

 以上のように実施の形態1によれば、モー タ7に流れるモータ電流Imを検出し、検出した モータ電流Imを整流し、この電流Imをデジタ 値としてサンプリングすることにより、ノ ズ成分を抽出するためのハイパスフィルタ どが不要となり、さらに、外来ノイズを測 してしまうことによる火花発生の誤判断を 力防止することができる。また、モータ7の 荷変動による電流変化と火花発生による電 変化を区別して検出することができるため 検出精度が高く、安価な構成で実現するこ ができる。

 また、モータ電流Imのサンプリングにお て、所定の位相角におけるモータ電流Imをサ ンプリングするように、商用電源電圧の半周 期毎に、商用電源電圧のゼロクロスから所定 のタイミングT1で1回サンプリングするように しているので、高速のA/D変換器やデータ処理 を必要とすることがなく、一般的な変換速度 のA/D変換器や一般的なデータ処理速度のマイ コン等で良く、このため、モータ制御装置2 安価な構成とすることができ、さらに、モ タ7の寿命末期における異常火花による発煙 発火が無い安全なモータ制御装置2を提供す ることが可能である。

 また、火花判別手段4は、A/D変換部3cがサ プリングした今回のデジタル値と前回のデ タル値との変化量(差の絶対値)を求め、そ 変化量と第1の閾値とを比較して異常火花か かを判断するようにしているので、少量の 出値を加算して積み上げる積分手段などが 要となり、火花発生の検出を安価な構成で 現することができる。このため、安価な構 で、寿命末期における異常火花による発煙 発火が無い安全なモータ制御装置を提供す ことが可能である。

 なお、前述した実施の形態1では、モータ 電流Imの検出を商用電源電圧の正極側及び負 側の各ゼロクロス毎(図2に示すゼロクロス1~ ゼロクロス6)に行う場合を説明したが、これ 限定されるものではなく、正極側(図2に示 ゼロクロス1、3、5)又は負極側(図2に示すゼ クロス2、4、6)の何れか一方のみで行っても 様の検出が可能である。このような構成と た場合、測定精度をほぼ前記と同様のレベ に維持しながら、さらなるコストダウンを ることができる上に、外来ノイズの影響を らに低減することができる。また、サンプ ングする波形を例えば10個に1個、20個に1個 絞る構成でも良く、さらなるコストダウン 図ることができる。しかしあまり絞りすぎ と商用電源1の電圧変動等が火花発生の検出 などに影響を及ぼすため、少なくとも1秒に1 以上を対象としてサンプリングすることが ましい。

 さらに、実施の形態1では、整流部3bの出 をサンプリングするための所定のタイミン T1を、商用電源電圧のゼロクロスから商用 源1の1/4周期の時間、例えばT1=5msとしたが、 れに限定されるものではなく、例えば、4ms も6msでも良く、モータ電流ImのA/D変換後に ける今回のデジタル値と前回のデジタル値 を比較する際に、所定のタイミングT1が同じ であれば問題なく同様の検出ができることは 言うまでもない。

 また、電流検出部3aの出力を商用電源電 の周波数成分とノイズ成分を分別すること く、A/D変換部3cでサンプリングするように構 成しているが、火花によるノイズ成分の影響 が強い場合や外来ノイズの影響を受ける場合 には、適切なカットオフ周波数を設定し、回 路の適切な位置、例えば、A/D変換部3cの前段 は電流検出部3aの後段に、ローパスフィル を設けることで、異常火花をさらに確実に 知ができることは言うまでもない。このよ に構成することでノイズ成分をより良好に 去することができ、正確な異常火花の検知 行うことができ安全性等を高めることが可 になる。

 また、電流検出部3aの出力を整流部3bで整 流した後にA/D変換部3cによりデジタル値に変 しているが、整流部3bを設けることなく適 に電子回路を設計したり、適当にA/D変換部3c のデジタル値をデータ処理することで、電流 検出部3aの出力を直接A/D変換部3cでデジタル に変換するようにしても同様の効果が得ら ることは言うまでもない。

 また、整流部3bは、電流検出部3aの出力を 全波整流するダイオードブリッジからなって いることを説明したが、半波整流回路でもA/D 変換部3cのサンプリングするタイミングを適 にすれば、同様の効果が得られることは言 までもない。このような構成とした場合、 定精度をほぼ前記と同様のレベルに維持し がら、さらなるコストダウンを図ることが きる上に、外来ノイズの影響をさらに低減 ることができる。

 また、所定のタイミングT1後に、1回だけA /D変換するような構成で説明したが、所定の イミングT1後に複数回数のA/D変換を行うよ にしても良い。この場合は、複数回数のA/D 換して得られたデジタル値から平均値を算 し、所定のタイミングT1後のデジタル値とし てその平均値を扱う。このように構成した場 合、より高性能な回路素子やマイコンなどが 必要とされるが、より異常火花の検知精度を 向上させることが可能となる。

 さらに、所定のタイミングT1は、商用電 電圧のゼロクロスを基点として説明したが 商用電源電圧の所定の電圧値を基点として 良く、同様の効果が得られることは言うま もない。

実施の形態2.
 図8は本発明の実施の形態2を示す電気掃除 の概略構成図である。
 図中に示す電気掃除機は、電気掃除機本体1 0、ホースユニット14、延長管18、及び床用吸 具19より構成されており、電気掃除機本体10 には、空気を塵埃と共に吸上げる動力として の電動送風機11が内蔵され、電動送風機11の 流側には集塵室12が設けられている。その電 動送風機11は、実施の形態1で述べた電動送風 機11と同じものである(図9参照)。

 ホースユニット14は、可撓性を有するホ ス15及びホース15の一端(上流側)に取り付け れた手元ハンドル17からなり、ホース15の他 (下流側)が電気掃除機本体10の吸入口13側に けられた接続部16に着脱可能に連結されて る。延長管18は、一端(下流側)が手元ハンド 17に着脱可能に連結され、他端(上流側)が床 用吸込具19に着脱可能に連結されている。電 送風機11が動作しているときは、床用吸込 19から集塵室12までが負圧の風路となり、集 室12の下流側から排気口20までが排気風路と なっている。

 また、この電気掃除機には、図8に示して いないが、実施の形態1のモータ制御装置2が いられている。モータ制御装置2の火花検出 手段3,火花判断手段4及び電動送風機11のモー 7を駆動する駆動手段5が電気掃除機本体10内 に設けられ、モータ制御装置2の報知手段6が えばホースユニット14の手元ハンドル17に配 設されている。

 前記のように構成された電気掃除機にお ては、電動送風機11が駆動しているときモ タ制御装置2がモータ7の整流子11fとブラシ11j との間に異常火花が発生しているか否かを判 別している。実施の形態1で述べたように、 ータ制御装置2の火花判断手段4は、A/D変換部 3cによりサンプリングされたデジタル値を読 込み、検知区間毎に最大値と最小値のデジ ル値を判別して変化量を算出し、それぞれ 1の閾値と比較して異常火花が発生したか否 かを判断する。変化量が第1の閾値以下の場 は、異常火花でないと判断し、変化量が第1 閾値を超えたときは、異常火花と判断して その旨を駆動手段5に通知してモータ7への 源供給を遮断させて運転を停止させ、手元 ンドル17上の報知手段6に通知してモータ7の 命末期による運転停止の旨を表示させる。

 また、一つの検知区間内で異常火花が発 していないと判断したときは、前回の検知 間内の最大値と今回の検知区間内の最大値 差を求め、その変化量と第2の閾値(第1の閾 >第2の閾値)とを比較し、変化量が第2の閾 値を超えたときは、使用環境の変化による電 流変化と判断する。これは、床用吸込具19に えてノズルを用いた布団圧縮袋の吸込みや エアコンフィルタの吸込み等、高風量と低 量(場合によっては密閉状態)を繰り返して る状態で、この場合は、次の検知区間内で 常火花が発生したか否かの判断に入る。即 、一つの検知区間内の最大値と最小値の差 第1の閾値を超え、かつ、二つの検知区間の れぞれの最大値の差が第2の閾値以下の場合 のみ、真の異常火花の発生と判断する。

 以上のように実施の形態2によれば、電気 掃除機本体10内に実施の形態1のモータ制御装 置2を設けて電動送風機11の制御を行うように したので、モータ7の異常火花に伴う発煙や 火を防止することができ、このため、掃除 の室内に煙を排出することがなくなり、ま 、煙で不快な臭いが付着することもなくな 、異常火花による室内の衛生面を損なうこ がない。また、モータ7の発火を防止して火 に関連する安全性の高い電気掃除機を提供 ることができる。さらに、電気掃除機の制 装置を極めて簡便で、部品点数も少なく安 で信頼性が高いものとすることができる。

 また、床用吸込具19に代えてノズルを用 た布団圧縮袋の吸込みや、エアコンフィル の吸込み等、高風量と低風量(場合によって 密閉状態)を繰り返すようなことがあっても 、モータ7の負荷変動による電流変化と異常 花の発生による電流変化とを区別すること できるため、検出精度が高く、安価な構成 実現することができる。

 また、異常火花の検知により駆動手段5が モータ7への電源供給を遮断して運転を停止 せた際には、報知手段6を通してモータ7の寿 命末期を知らせるようにしているので、使用 者が何故に運転が停止したのかを容易にわか るという効果がある。

 なお、実施の形態2では、報知手段6をホ スユニット14の手元ハンドル17に設けたこと 述べたが、報知手段6を電気掃除機本体10の 部に設けてもよい。この報知手段6は、例え ば液晶表示素子、LED等で構成された表示素子 や、スピーカ等の音によるものでも良い。

実施の形態3.
 図10は本発明の実施の形態3を示す手乾燥装 の外観斜視図である。
 図中に示す手乾燥装置は例えば埋込型で、 体ケース30内の上部に高圧空気流発生部31が 組み込まれ、本体ケース30の下部に水受部32 設けられている。高圧空気流発生部31と水受 部32との間には、手の出し入れが可能な空間 有する手挿入部33が形成されている。高圧 気流発生部31は、この図には示していないが 、整流子とブラシとを有するモータ7と、こ モータ7により回転駆動するターボファン(図 示せず)とで構成されている。モータ7は、本 ケース30内に設けられた実施の形態1のモー 制御装置2により制御される。このモータ制 御装置2のうち報知手段6は本体ケース30の前 上部に配置され、例えばLEDよりなっている

 高圧空気流発生部31の下部側には本体ケ ス30の幅方向に延びて形成されエアーノズル 34が設けられ、エアーノズル34の両側に外気 吸引するための吸込口35が設けられている。 モータ7によってターボファンが回転駆動す と、吸込口35から外気を吸引し、ターボファ ンによりその外気を圧縮して高圧空気を生成 し、エアーノズル34から水受部32に向けて高 の気流を吹き出す。水受部32には、エアーノ ズル34からの高速気流によって吹き飛ばされ 手に付着の水を排水孔36に導く導水枠37、こ の導水枠37に着脱可能に保持された水受け板3 8、排水孔36からの水を受容するドレイン容器 39などから構成されている。このドレイン容 39は、水受部32に着脱可能に取り付けられて いる。

 前記のように構成された手乾燥装置にお ては、ターボファンの回転駆動によりエア ノズル34から高速気流が噴射されていると 、モータ制御装置2がモータ7の整流子11fとブ ラシ11jとの間に異常火花が発生しているか否 かを判別している。実施の形態1、2で述べた うに、モータ制御装置2の火花判断手段4は A/D変換部3cによりサンプリングされたデジタ ル値を読み込み、検知区間毎に最大値と最小 値のデジタル値を判別して変化量を算出し、 それぞれ第1の閾値と比較して異常火花が発 したか否かを判断する。変化量が第1の閾値 下の場合は、異常火花でないと判断し、変 量が第1の閾値を超えたときは、異常火花と 判断して、その旨を駆動手段5に通知してモ タ7への電源供給を遮断させてターボファン よる高速気流の噴射を停止させ、報知手段6 であるLEDを点灯あるいは点滅させてモータ7 寿命末期による運転停止の旨を報知する。

 また、一つの検知区間内で異常火花が発 していないと判断したときは、前回の検知 間内の最大値と今回の検知区間内の最大値 差を求め、その変化量と第2の閾値(第1の閾 >第2の閾値)とを比較し、変化量が第2の閾 値を超えたときは、使用環境の変化、例えば 使用者により吸込口35やエアーノズル34が塞 れたことによる電流変化と判断して、次の 知区間内で異常火花が発生したか否かの判 に入る。この場合も一つの検知区間内の最 値と最小値の差が第1の閾値を超え、かつ、 つの検知区間のそれぞれの最大値の差が第2 の閾値以下の場合のみ、真の異常火花の発生 と判断する。

 以上のように本実施の形態3よれば、実施 の形態1のモータ制御装置2を搭載し、モータ7 とターボファンとから成る高圧空気流発生部 31の制御を行うことにより、モータ7の異常火 花の発生による発煙・発火を防止できるので 、手挿入部33に挿入して乾燥をしようとした に炎が噴出して火傷するようなことはなく また、乾燥をしようとした手に煙が掛かっ 異臭が付着することもなく、また、煙を体 に吸込むこともなくなる。さらに、エアー ズル34から煙や炎が出ないために慌てて乾 しようとしていた手を遠ざけた際に、思わ ところに当たって怪我をすることもなく、 つ、火災関連の安全性が高く、怪我に対す 安全性も高く、衛生的にも高い手乾燥装置 提供することができる。

 なお、前記の実施の形態1~3では、異常火 が発生しているか否かを一つの検知区間毎 行うようにしたが、複数の検知区間の中か 最大値と最小値を判別して差を求め、その 化量と第1の閾値とを比較するようにしても 良い。この場合、変化量が第1の閾値を超え 状態が所定回数連続したときに異常火花と 断する。このようにすることにより、異常 花の検知精度を向上させることが可能とな 。

 また、電源投入時にモータ7に流れる突入 電流で異常火花を検知しないように第1の閾 より高い第3の閾値を火花判断手段4に別途設 定しておき、電源投入から所定時間の間、第 3の閾値と変化量(最大値と最小値の差)とを比 較するようにし、その後、第1の閾値と比較 るようにしても良い。このようにすること より、突入電流の影響による異常火花の誤 知がなくなり、異常火花の検知精度を向上 せることが可能になる。

 また、モータ7を最初に運転してからの累 積運転時間が所定時間経過するまで第1の閾 より高い第4の閾値(但し第4の閾値は第3の閾 よりも低い)で異常火花が発生したか否かを 判断するようにしても良い。これは、モータ 7が新しいときカーボン製のブラシ11jと整流 11fの接触面積が小さく、運転時には大きな 花が発生するからである。つまり、接触面 により大きな火花が発生しない所定時間経 するまで第4の閾値を用いて異常火花と判断 ないようにし、所定時間経過後に第1の閾値 を用いるようにする。このようにすることに より、異常火花の誤検知がなくなり、異常火 花の検知精度を向上させることが可能になる 。