JP3657889B2

JP3657889B2 - Rechargeable vacuum cleaner

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Publication number: JP3657889B2
Application number: JP2001157193A
Authority: JP
Inventors: 秀之金井; 基神田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2021-05-25
Also published as: JP2002345706A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、充電式電気掃除機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池は、小型で軽量、そして５００回以上の繰り返し充放電が可能であるため、携帯型パーソナルコンピュータや携帯電話をはじめとする多くの電子機器に使用されており、需要が増加している。
【０００３】
リチウムイオン二次電池のような二次電池が搭載されている充電式電気掃除機は、掃除機本体に二次電池と変圧器を含む充電回路との双方が搭載されているものや、変圧器を含む充電回路を充電ステーションとして掃除機本体とは別に設け、二次電池のみを掃除機本体に設けるものがある。最近では、掃除機本体の軽量化を図って掃除機本体の持ち運び性を向上させたり、あるいは掃除機本体を充電ステーションに楽に載せるために、二次電池と充電制御回路のみを掃除機本体に搭載する場合が増えている。このような充電式電気掃除機の一例を図１７〜図１９に示す。図１７は従来の充電式電気掃除機の概略を示す斜視図で、図１８は図１７の充電式電気掃除機に含まれる置き台を兼ねる充電器の概略を示す斜視図で、図１９は図１７の充電式電気掃除機の充電経路を示す回路図である。
【０００４】
掃除機本体６１は、置き台兼用の充電器６２に載置されている。掃除機本体６１には、二次電池のパックもしくは単電池からなる二次電池ユニット６３が内蔵されている。二次電池ユニット６３の両端には、充電器６２と電気的に接続するための接続端子６４ａ、６４ｂが接続されている。
【０００５】
充電器６２は、掃除機本体６１を載置するための載置部に形成されている充電用端子６５ａ、６５ｂと、充電用端子６５ａ、６５ｂに接続されている変圧器を含む充電回路６６と、充電回路６６にスイッチ６７及びヒューズ６８を介して接続されている電力供給用の端子６９ａ、６９ｂとを備える。充電回路６６は、電力供給用の端子６９ａ、６９ｂからの交流あるいは直流を受けて充電用端子６５ａ、６５ｂに直流を出力する役割をなす。
【０００６】
掃除機本体６１を充電器６２の載置部に載置すると、掃除機本体６１の接続端子６４ａ、６４ｂと充電器６２の充電用端子６５ａ、６５ｂとが物理的に接触して電気的に接続される。次いで、充電器６２のスイッチ６７をオンにすると、電源から電力供給用の端子６９ａ、６９ｂに交流あるいは直流が入力され、充電回路６６で直流に変換された後、この直流電流が充電用端子６５ａ、６５ｂから接続端子６４ａ、６４ｂに出力され、二次電池ユニット６３の充電がなされる。
【０００７】
このような充電式電気掃除機によると、軽量であるために使い勝手に優れるものの、掃除機本体の転倒や、壁や障害物に衝突する等により、掃除機本体に繰り返し衝撃が加わりやすいため、掃除機本体６１の表面に露出している接続端子６４ａ、６４ｂが破損し、接続端子６４ａ、６４ｂと掃除機本体６１内部の充電制御回路などの回路とを接続するリード線が掃除機使用中に切断されるという問題が発生している。
【０００８】
ところで、電気掃除機により吸引された塵や埃等のゴミの大部分は、内蔵されているゴミパックに捕集されるものの、全てのゴミを完全に捕集するのは難しく、１μｍ以下のサブミクロン微粒子はゴミパックを通過して排気に混じってしまう。このような微粒子は、糸屑、微生物の死骸、食物などの有機物の微粒子、ガラスや酸化物（例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂）などの無機物、ＦｅやＡｌ、Ｍｇ、Ｓｉなどの金属微粒子の３種類に大別することができる。微粒子は、個々の粒子が独立して存在するのではなく、いくつかの種類の微粒子が凝集して存在する場合が多い。
【０００９】
ゴミパックに捕集できなかった凝集微粒子は、掃除機本体の内部に付着して堆積する。掃除機本体には、基板にプリント配線することにより得られ、かつ二次電池の充電電流や放電電流を制御するための電子回路が搭載されている。この電子回路に凝集微粒子が堆積すると、電子回路が短絡する恐れがある。また、掃除機本体内部に堆積した微粒子は、使用中に排気口から外部に排出されることがある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、掃除機本体に充電器と電気的に接続するための充電用端子を設ける必要がなく、掃除機内部における充電用端子と内部回路との配線切断事故が皆無で、かつ集塵収納部に捕集できない塵の捕集が可能な充電式電気掃除機を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る充電式電気掃除機は、掃除機本体と、
前記掃除機本体内に配置された集塵収納部と、
前記掃除機本体内に配置され、塵を前記集塵収納部に吸引するための吸気を行う駆動手段と、
前記掃除機本体の内壁もしくは底部内面に前記駆動手段からの排気と接するように配置され、辺部に曲率が付いている箱型形状を有するコイルカバーと、
前記コイルカバー内に収容され、外部からの磁力によって誘導起電力を発生する受電コイルと、
前記掃除機本体内に配置され、前記起電力を用いて充電される二次電池と
を具備することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る充電式電気掃除機について説明する。
【００１３】
この充電式電気掃除機は、集塵収納部と、塵を前記集塵収納部に吸引するための吸気を行う駆動手段と、前記集塵収納部を通過した気体の経路内に直接またはコイルカバーで覆われた状態で配置され、外部からの磁力によって誘導起電力を発生する受電コイルと、前記起電力を用いて充電される二次電池とを具備する。
【００１４】
ここで、集塵収納部とは、集めた塵を収納しておく部分であり、例えば、袋状のものや、容器等を使用することができる。
【００１５】
受電コイルに磁力を供給する手段としては、例えば、前記受電コイルと電磁的に結合して前記受電コイルに誘導起電力を生じさせる給電コイルを含む充電器を使用することができる。
【００１６】
本発明に係る充電式電気掃除機によれば、充電器に掃除機本体をセットして掃除機本体の受電コイルと充電器の給電コイルとを電磁的な結合が可能な状態に設定した後、充電器の給電コイルに電流を流すと、給電コイルに磁界が形成される。磁束が変化するように給電コイルに電流を流すと、この給電コイルと電磁的に結合している受電コイルに誘起起電力が生じ、得られる電力によって二次電池を充電することができる。したがって、掃除機本体と充電器とを電気的に接続することなしに充電を行うことができるため、掃除機本体の表面に充電器接続端子を設ける必要がなくなり、掃除機使用中に充電器接続端子が破損するのを回避することができ、掃除機本体内部における充電器接続端子と内部回路との配線切断を防止することができる。
【００１７】
また、受電コイルに誘導電流が誘起されると、磁界が形成されるため、集塵収納部内に捕集できなかったサブミクロンオーダーのゴミ（塵）がコイルカバーに吸い寄せられ、コイルカバー表面でゴミを捕集することができる。よって、集塵収納部内に捕集できないサブミクロンオーダーのゴミを充電のたびにコイルカバー表面に捕集することができるため、電子回路にゴミが堆積するのを抑制することができ、回路の短絡発生率を低くすることができる。さらに、掃除機本体内に浮遊する塵の量を少なくすることができるため、掃除機本体から排気と共に外部に排出される塵の量を低減することができる。
【００１８】
本発明に係る充電式電気掃除機では、駆動手段として、例えば、モータ（例えば、ユニバーサルモータ）を用いた真空吸引機を使用することができる。受電コイルは、駆動手段から排出される排気の経路内に配置することが望ましい。このような配置にすることによって、掃除機としての吸引能力を損なうことなく、塵の捕集を行うことが可能になる。
【００１９】
受電コイルは、掃除機本体の底部内面か、掃除機本体の走行方向に対して最後尾の壁の内面に配置することが好ましい。このような構成にすると、掃除機本体を充電器にセットするのが容易になり、使い勝手が良くなる。また、掃除機本体の走行方向に対して最後尾の壁の内面に受電コイルを配置することによって、掃除機本体の引き回し性が向上するのみならず、走行性能が安定して急な方向転換時や走行時に本体が転倒するのを防止することができる。その結果、掃除機本体が外部から受ける衝撃頻度が減少するため、掃除機内部の電子回路を構成するＣＰＵ、抵抗・コンデンサなどの受動部品、配線などへの影響が減少し、掃除機自体の信頼性を大きく向上することができる。一方、掃除機本体の底部内面に配置する際には、最後尾側に配置することが好ましい。このような配置にすることによって、掃除機本体の引き回し性と急な方向転換などに対応した走行中の安定性をさらに向上することができる。
【００２０】
一方、充電器においては、室内の壁と平行になる面に給電コイルを配置することが望ましい。
【００２１】
掃除機本体と充電器とを電気的に接続して充電を行う従来の方式では、掃除機本体を充電台に載置するため、充電台の載置部のスペースを十分に確保する必要がある。充電台は、部屋や廊下などの隅に置かれていることが多いため、充電台の設置場所が清掃区域である場合が多く、大きな充電台は掃除する際に邪魔になる可能性が高い。室内の壁と平行になる面に給電コイルを配置することによって、充電器の設置面積を小さくすることができるため、掃除の邪魔になり難くなる。また、充電器は、壁に取り付けたり、床上に置いたり、あるいは壁に埋め込むことができる。壁に取り付けるか、あるいは埋め込むと、充電器の設置面積をさらに小さくすることができるため、好ましい。
【００２２】
また、充電器において、室内の床と平行になる面に給電コイルを配置する場合でも、掃除機本体と床との間に存在する空間内に収納可能な寸法にすると、充電器の設置面積を小さくすることができ、掃除の邪魔になり難くすることができる。
【００２３】
コイルカバーは、少なくとも受電コイルと対向している領域が、金属及びプラスチックのうち少なくとも一方の材料から形成されることが望ましい。金属としては、例えば、ＦｅやＮｉのような磁化する金属を挙げることができる。磁化する金属を含むコイルカバーは、受電コイルに形成される磁界の磁束密度を強めることができ、誘導起電力を発生しやすくすることができると共に、ゴミの捕集能力を高めることができる。一方、プラスチックとしては、例えば、ポリエチレン系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂など、いずれでも良く、種類は問わない。また、これらのプラスチック材料にγ−Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｆｅ₃Ｏ₄、ＢａＦｅ₁₂Ｏ₁₉、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＮｉＦｅ₂Ｏ₄、ＭｎＦｅ₂Ｏ₄などの磁性粉体を添加することによりプラスチックに磁性を持たせるとさらに好ましい。
【００２４】
ところで、集塵収納部を通過した気体にはサブミクロンオーダーのゴミ（塵）が含まれており、掃除機を駆動させると、このような塵を含む気体は、コイルカバーを擦るように流れるため、プラスチックを含むコイルカバーによると、気体との摩擦によりコイルカバーに静電気を生じさせることができる。その結果、帯電したサブミクロンオーダーの塵が静電気によりコイルカバーに付着するため、掃除機を使用している際、コイルカバーで塵を捕集することができる。コイルカバーによる捕集率を向上させる観点からは、金属よりも樹脂の方が好ましい。
【００２５】
コイルカバーの形状は、例えば、箱型、椀型等にすることができる。中でも、箱型で、かつ辺部に曲率が付いていることが望ましい。なお、ここでいう箱型は、矩形の箱に限らず、円形のもの、楕円形のもの、多角形状のもの等が包含される。辺部に曲率が付いている箱型形状にすることによって、集塵収納部を通過した気体がコイルカバーの表面に沿って流れ、静電気を発生させやすくなるため、コイルカバーによるゴミ捕集率を向上することができる。また、辺部に曲率が付いている方がコイルカバーの掃除がしやすく、しかも辺部で手を切る心配がないために安全性に優れている。
【００２６】
コイルカバーの表面をシートで被覆するか、もしくは液体材料を塗布すると、シート及び塗布層にゴミを捕集することができ、シートや塗布層を交換するという簡単な操作でコイルカバーの掃除を済ませることができる。
【００２７】
本発明に係る充電式電気掃除機は、充放電制御回路、交流直流変圧回路、あるいは直流直流変圧回路のような二次電池用充放電制御回路をさらに備えることができる。充放電制御回路は、受電コイルと共にコイルカバーで被覆されるか、もしくはコイルカバーの周囲に配置されることが好ましい。このような構成にすると、集塵収納部を通過した気体に混じったゴミをコイルカバーに優先的に捕集することができるため、充放電回路への堆積量を少なくすることができる。
【００２８】
本発明に係る充電式電気掃除機は、手動式もしくは自走式にすることができる。自走式の掃除機では、掃除機本体が自動的に壁などに沿って移動して掃除が行われるため、手動で掃除機本体を移動させて掃除を行う場合に比べて本体が壁に衝突する頻度が高くなる。このため、掃除機本体と充電器とを電気的に接続して充電を行う従来の方式によると、掃除機本体表面に設けられている充電器用接続端子が破損しやすく、充電器用接続端子とロボット内部の充電制御回路との接続が断線しやすい。本発明に係る充電式電気掃除機によると、掃除機本体に充電器と電気的に接続するための端子を設ける必要がないため、自走式にした際における掃除機の信頼性を向上させることが可能である。
【００２９】
本発明に係る充電式電気掃除機の一例を図１〜図５を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る充電式電気掃除機の一例の概略構成を示す部分断面図で、図２は図１の掃除機本体の概略構成を示す部分断面図で、図３は図２の掃除機本体のIII−III線に沿う断面図で、図４は図１の掃除機本体の最後尾における受電コイルの配置を示す模式図で、図５は図１の掃除機本体に用いられるコイルカバーを示す上面図で、図６は図１の充電式電気掃除機の充電経路を示す回路図である。
【００３０】
掃除機本体１の底面には、前輪２と、１対の後輪３とが設けられている。掃除機本体１は、ホース４と、集塵収納部としてのダストカップ５と、ホース４から塵や埃等のゴミをダストカップ５に吸引するための吸気を行う駆動手段とを具備する。駆動手段は、吸引機としてのファン６と、ファン６を駆動するためのモータ７とを備える。吸引ダクト８は、一端がホース４の出口に接続され、かつ他端がダストカップ５の入口５ａに接続されている。吸気ダクト９は、ダストカップ５とファン６の間に介装されている。第１のフィルタ１０は、ダストカップ５の出口５ｂに配置され、第２のフィルタ１１は、吸気ダクト９内に配置され、さらに第３のフィルタ１２は、吸気ダクト９とファン６の間に配置されている。
【００３１】
二次電池（例えば、リチウム二次電池）の組電池を含む電池パック１３は、ダストカップ５とモータ７の間に配置されている。ファン６からの排気を外部に放出するための排気口１４は、本体の両側面に開口されている。
【００３２】
受電手段は、掃除機本体１の走行方向に対して最後尾の壁の内面に配置された複数の受電コイル（二次コイル）１５と、各受電コイル１５に挿入されるコア１６と、交流直流変換回路、直流直流変圧回路および充放電制御回路からなる制御回路１７と、受電コイル１５及び充放電制御回路１７を覆うコイルカバー１８とを備える。電池パック１３の両端は充放電制御回路１７の出力端に接続されている。この充放電制御回路１７は交流を入力として動作するものであり、この入力回路には受電コイル１５が接続されている。コア１６は、外部の磁界の変化を受電コイル１５に効率良く伝えて大きな交流電力を生じさせるために設けられており、透磁率の大きな物質から形成されていることが望ましい。コイルカバー１８は、矩形の箱型で、図５に示すように辺部１９に曲率が付いている。また、コイルカバー１８は、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム、ニッケル、プラスチックから形成されている。また、電池パック１３の両端には、二次電池から電力を取り出すための出力端子２０ａ、２０ｂが接続されている。
【００３３】
充電器２１は、床上に設置されている。充電器２１は、外装ケース２２と、ケース２２のうち壁２３と平行な面に配置されている複数の給電コイル（一次コイル）２４と、各給電コイル２４内に挿入されるコア２５と、制御回路２６とを備える。給電コイル２４のコア２５は、給電コイル２４で生じる磁束密度の変化を効率良く外部に放出するために設けられており、透磁率の大きな物質から形成されていることが望ましい。給電コイル２４は、スイッチ２７及びヒューズ２８を介して供給端子２９ａ、２９ｂに接続されている。供給端子２９ａ、２９ｂは、充電用電源に接続される。充電用電源に供給する交流の周波数に制限はないが、周波数を高くすると同じ形状のコイルでより多くのエネルギーを転送することができるため、装置を小型化できる。また、商用電源をそのまま用いれば構成が簡単になり安価な装置が実現できる。
【００３４】
まず、充電方法について説明する。
【００３５】
図１に示すように、掃除機本体１の最後尾を充電器２１のケース２２と接触させ、受電手段の受電コイル１５と充電器２１の給電コイル２４とを電磁的な結合が可能な状態に設定する。充電器２１のスイッチ２７をオンにして供給端子２９ａ、２９ｂから給電コイル２４に交流電力を供給すると、発生する磁束密度は印加された交流の周波数に応じて変化する。磁束密度の変化は、給電コイル側のコア２５と受電コイル側のコア１６を介して受電コイル１５に伝わり、充放電制御回路１７の入力として供給するための電力を発生させる。この電力を用いて電池パック１３を充電することができる。したがって、掃除機本体１と充電器２１とを電気的に接続することなしに電池パック１３の充電を行うことができるため、掃除機本体１の表面に充電器との接続端子を設ける必要がなくなり、掃除機を使用中に端子が破損するのを回避することができ、掃除機本体１内における接続端子と内部回路との断線を防止することができ、信頼性を向上することができる。また、受電コイル１５及び給電コイル２４双方のコア１６，２５にフェライトのような絶縁体を用い、両コア１６，２５の距離を最短にすると、電気的な絶縁を保ったままで、効率よく電力を転送することができる。
【００３６】
次いで、掃除機本体１の使用中の動作について説明する。
【００３７】
モータ７を駆動してファン６の羽根車を回転させると、ホース４から空気と共に塵や埃等のゴミが吸引される。吸引された空気とゴミは、吸引ダクト８を通過して入口５ａからゴミパック５内に入り、大部分のゴミはゴミパック５に捕集される。ゴミパック５により捕集できなかったサブミクロンサイズのゴミは、ゴミパック５を通過する空気に含まれる。この空気は、第１のフィルタ１０、ゴミパック５の出口５ｂ、第２のフィルタ１１、吸気ダクト９及び第３のフィルタ１２を通過した後、ファン６の外部に排出される。排気には、フィルタによっても捕集できないサブミクロンサイズのゴミが含まれているが、このゴミは充電時及び掃除機使用中にコイルカバー１８で捕集することが可能である。以下、コイルカバー１８によるゴミ捕集について説明する。
【００３８】
充電時には、受電コイル１５に誘導起電力が生じて電流が流れているため、受電コイル１５に磁界が形成される。このため、ファン６からの排気に含まれるサブミクロンサイズのゴミは、磁力によってコイルカバー１８に吸い寄せられ、コイルカバー１８表面に付着し、コイルカバー１８で捕集することができる。また、掃除機を使用中、コイルカバー１８の表面を擦れるように流れるファン６からの排気によって、コイルカバー１８の表面に静電気が生じる。その結果、掃除機を使用中、サブミクロンサイズのゴミをコイルカバー１８で捕集することができる。コイルカバー１８の辺部１９に曲率を付けることによって、排気がコイルカバー１８の表面に沿って流れやすくなり、コイルカバー１８に静電気がより発生しやすくなり、掃除機を使用中のコイルカバー１８でのゴミ捕集率をさらに高くすることができる。また、コイルカバー１８をプラスチックから形成しても、コイルカバー１８に静電気をより発生しやすくすることができる。
【００３９】
従って、排気に含まれるサブミクロンサイズのゴミを充電及び掃除機使用中にコイルカバー１８表面に捕集することができるため、電子回路に堆積するゴミの量を少なくすることができ、回路の短絡発生率を低くすることができる。さらに、掃除機本体１内に浮遊するゴミを少なくすることができるため、図３に示すように、掃除機本体１の側面に形成されている排気口１４を通して排気を外部に放出した際、排気と一緒に排出されるゴミの量を低減することができる。
【００４０】
なお、前述した図１〜６においては、充放電制御回路１７をコイルカバー１８で被覆した例を説明したが、充放電制御回路１７はコイルカバー１８の周囲に配置することができる。この配置例を図７、図８に示す。図７は、充放電制御回路１７をコイルカバー１８の上方に配置した例で、図８は充放電制御回路１７をコイルカバー１８の側面と対向するように配置した例である。
【００４１】
また、前述した図１においては、充電器２１を床上に設置した例を説明したが、例えば図９に示すように室内の壁２３に充電器２１を埋め込むことができる。
【００４２】
また、前述した図１においては、コイルカバー１８を含む受電手段を掃除機本体１の最後尾の壁の内面に設置した例を説明したが、受電手段の配置は受電コイル１５に誘導起電力を生じさせることが可能であれば特に限定されず、例えば図１０〜図１１のようにすることができる。図１０は、受電手段を掃除機本体１の最後尾側の底部内面に配置した例である。この場合、充電器２１においては、床と平行になる面に給電コイル２４を配置することが望ましい。また、このような充電器２１を掃除機本体１と床との間の空間内に設置すると、充電器２１の設置面積を小さくすることができる。一方、図１１は、受電手段を掃除機本体１の側面に配置した例である。
【００４３】
また、前述した図１〜１１においては、ファン６からの排気を掃除機本体１の外部に排出するフィルタ方式に適用した例を説明したが、ファン６からの排気を掃除機本体１の内部に循環させるサイクロン方式にも同様に適用することができる。
【００４４】
また、前述した図１〜図１１においては、電池パック１３に組電池を使用した例を説明したが、単電池を使用することが可能である。
【００４５】
前述した図１〜図１１においては、手動の電気掃除機に適用した例を説明したが、本発明に係る充電式電気掃除機は、自走式にも適用することができる。自走形式の充電式電気掃除機の一例を図１２〜図１６を参照して詳細に説明する。
【００４６】
図１２は、自走形式の充電式電気掃除機の一例の概略構成を示す側面図で、図１３は図１２の充電式電気掃除機の掃除機本体を示す背面図で、図１４は図１２の充電式電気掃除機の掃除機本体を示す上面図で、図１５は図１２の充電式電気掃除機の掃除機本体を使用中の吸気と排気の流れを説明するための側面図である。
【００４７】
掃除機本体であるロボット掃除機４１の底部内面には、前方車輪４２及び後方車輪４３が設けられている。前方車輪４２と後方車輪４３の間には吸込口４４が設けられ、吸込口４４には回転ブラシ４５が嵌め込まれている。吸込口４４と連通している吸引ダクト４６の出口には、ゴミパック４７が連結されている。ゴミパック４７の後方には、吸気ダクト４８を介してファン６及びモータ７が接続されている。電池パック１３は、後方車輪４３の上方に配置されている。複数の受電コイル（二次コイル）１５は、ロボット掃除機４１の走行方向に対して最後尾の壁の内面に配置されている。各受電コイル１５には、コア１６が挿入されている。コイルカバー１８は、受電コイル１５を被覆している。充放電制御回路１７は、受電コイル１５及びコイルカバー１８を備える受電手段と後方車輪４３との間に配置されている。障害物センサー４９は、前方車輪４２の上方に配置されている。ＣＣＤカメラ５０は、ロボット掃除機４１の前方及び後方にそれぞれ配置されている。排気口５１は、ロボット掃除機４１の走行方向に対して最後尾の壁に開口されている。
【００４８】
充電器としての充電ステーション５２は、床上に設置されている。充電ステーション５２は、外装カバー５３と、外装カバー５３に設けられた識別マーク５４と、カバー５３のうち壁２３と平行な面に配置されている複数の給電コイル（一次コイル）２４と、各給電コイル２４内に挿入されるコア２５と、変圧器を含む充電回路２６とを備える。給電コイル２４は、スイッチ及びヒューズを介して供給端子に接続されている。供給端子は、充電用電源に接続される。
【００４９】
まず、充電方法について説明する。
【００５０】
電池パック１３の充電容量が十分にある場合、ロボット掃除機４１は、プログラムに従って掃除を行うことが可能である。電池パック１３の残存容量が所定値まで減少すると、残存容量検出回路からロボット掃除機４１に信号が送られ、ロボット掃除機４１は、自走して充電ステーション５２に向かう。充電ステーション５２の位置の認識は、充電ステーション５２に付いた識別マーク５４をロボット掃除機４１の後方に設置されているＣＣＤカメラ５０で認識することにより行われる。充電ステーション５２に到達すると、姿勢修正プログラムが作動し、ロボット掃除機４１の受電コイル１５と充電ステーション５２の給電コイル２４とが互いに対向して電磁的結合が可能な状態となるようにロボット掃除機４１の位置が補正される。受電コイル１５と給電コイル２４とが互いに対向することにより充電ステーション５２のスイッチがＯＮになり、商用電源からの電力が供給端子から充電回路２６に入力され、所望の周波数に変換される。この交流は、給電コイル２４に送られ、給電コイル２４における磁束密度の変化がコア２５及び受電コイル側のコア１６を介して受電コイル１５に伝えられる。その結果、受電コイル１５に誘導起電力が生じる。受電コイル１５に誘起された交流は、充放電制御回路１７で直流出力に変換された後、電池パック１３の充電に使用される。
【００５１】
次いで、ロボット掃除機４１の使用中の動作について説明する。
【００５２】
ロボット掃除機４１をプログラムに従って自走させると共に、モータ７を駆動してファン６の羽根車を回転させると、回転ブラシ４５の隙間から空気と共に塵や埃等のゴミが吸引される。吸引された空気とゴミは、吸引ダクト４６を通過してゴミパック４７内に入り、大部分のゴミはゴミパック４７に捕集される。ゴミパック４７により捕集できなかったサブミクロンサイズのゴミは、ゴミパック４７を通過する空気に含まれる。この空気は、吸気ダクト４８を通過した後、ファン６の外部に排出される。排気には、サブミクロンサイズのゴミが含まれているが、このゴミは充電時及び掃除機使用中にコイルカバー１８で捕集することが可能である。以下、コイルカバー１８によるゴミ捕集について説明する。
【００５３】
充電時には、受電コイル１５に誘導起電力が生じて電流が流れているため、受電コイル１５に磁界が形成される。このため、ファン６からの排気に含まれるサブミクロンサイズのゴミ（塵）は、磁力によってコイルカバー１８に吸い寄せられ、コイルカバー１８表面に付着し、コイルカバー１８で捕集することができる。また、掃除機を使用中、コイルカバー１８の表面を擦れるように流れるファン６からの排気によって、コイルカバー１８の表面に静電気が生じる。その結果、掃除機を使用中、サブミクロンサイズのゴミをコイルカバー１８で捕集することができる。コイルカバー１８の辺部１９に曲率を付けるか、もしくはコイルカバー１８をプラスチックから形成することによって、コイルカバー１８に静電気がより発生しやすくなり、掃除機を使用中のコイルカバー１８でのゴミ捕集率をさらに高くすることができる。
【００５４】
従って、排気に含まれるサブミクロンサイズのゴミを充電時及び掃除機使用中にコイルカバー１８表面に捕集することができるため、電子回路に堆積するゴミの量を少なくすることができ、回路の短絡発生率を低くすることができる。さらに、掃除機４１内部に浮遊するゴミを少なくすることができるため、排気口５１から排出されるゴミの量を低減することができる。
【００５５】
なお、前述した図１２においては、コイルカバー１８を含む受電手段をロボット掃除機４１の最後尾の壁の内面に設置した例を説明したが、受電手段の配置は受電コイル１５に誘導起電力を生じさせることが可能であれば特に限定されず、例えば図１６のようにすることができる。図１６は、受電手段をロボット掃除機４１の最後尾側の底部内面に配置した例である。この場合、充電ステーションにおいては、床と平行になる面に給電コイルを配置することが望ましい。また、このような充電ステーションをロボット掃除機４１と床との間の空間内に設置すると、充電ステーションの設置面積を小さくすることができる。
【００５６】
前述した図１に示す充電式電気掃除機において、コイルカバーによるゴミの捕集能力を調べるため、以下のような実験を行った。
【００５７】
エポキシ樹脂から形成したコイルカバーを用いる充電式電気掃除機（以下、例１とする）と、鉄から形成したコイルカバーを用いる充電式電気掃除機（以下、例２とする）とを用意した。
【００５８】
ボードに、５０％のＡｌ₂Ｏ₃粉末及び５０％のγ−Ｆｅ₂Ｏ₃粉末からなる混合粉体を散布した。Ａｌ₂Ｏ₃粉末とγ−Ｆｅ₂Ｏ₃粉末の粒度分布は、それぞれ、最小粒径が１μｍ以下で、最大粒径が３５０μｍである。なお、ボードは、予め洗浄されたものを使用し、ボード面積は、例１及び例２の場合で同じに設定した。例１及び例２の充電式電気掃除機について、２時間充電を行った後、ボード上のＡｌ₂Ｏ₃粉末及びγ−Ｆｅ₂Ｏ₃粉末を５分間清掃した。その後、掃除機本体１の蓋を開け、コイルカバー１８の表面に付着している粉体を採取し、重量を測定した。例１の充電式電気掃除機のコイルカバーによる粉体の捕集量を１００とした際、例２充電式電気掃除機のコイルカバーによる粉体の捕集量は、１６であった。
【００５９】
なお、前述した実施例においては、受電コイルをコイルカバーで被覆した例を説明したが、本発明に係る充電式電気掃除機においては、コイルカバーで被覆していない受電コイルを使用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明に係る充電式電気掃除機によれば、掃除機本体側に充電器と接続するための充電用端子を形成する必要がなく、掃除機内部における充電端子と内部回路との配線切断事故を防止することができ、掃除機の信頼性を向上することができ、そのうえ集塵収納部に捕集できない微細な塵を捕集することが可能である等の顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る充電式電気掃除機の一例の概略構成を示す部分断面図。
【図２】図１の掃除機本体の概略構成を示す部分断面図。
【図３】図２の掃除機本体のIII−III線に沿う断面図。
【図４】図１の掃除機本体の最後尾における受電コイルの配置を示す模式図
【図５】図１の掃除機本体に用いられるコイルカバーを示す上面図。
【図６】図１の充電式電気掃除機の充電経路を示す回路図。
【図７】図１の充電式電気掃除機における充放電制御回路の別な配置方法を示す断面図。
【図８】図１の充電式電気掃除機における充放電制御回路のさらに別な配置方法を示す断面図。
【図９】図１の充電式電気掃除機における充電器の別な設置方法を示す部分断面図。
【図１０】図１の充電式電気掃除機におけるコイルカバー及び充電器の別な設置方法を示す部分断面図。
【図１１】図１の充電式電気掃除機におけるコイルカバーの別な設置方法を示す部分断面図。
【図１２】本発明に係る自走形式の充電式電気掃除機の一例の概略構成を示す側面図。
【図１３】図１２の充電式電気掃除機の掃除機本体を示す背面図。
【図１４】図１２の充電式電気掃除機の掃除機本体を示す上面図。
【図１５】図１２の充電式電気掃除機の掃除機本体における吸気と排気の流れを説明するための側面図。
【図１６】図１２の充電式電気掃除機におけるコイルカバーの別な設置方法を示す部分断面図。
【図１７】従来の充電式電気掃除機の概略を示す斜視図。
【図１８】図１７の充電式電気掃除機に含まれる置き台を兼ねる充電器の概略を示す斜視図。
【図１９】図１７の充電式電気掃除機の充電経路を示す回路図。
【符号の説明】
１…掃除機本体、
４…ホース、
５…ゴミパック、
６…ファン、
７…モータ、
８…吸引ダクト、
９…吸気ダクト、
１０〜１２…第１〜第３のフィルタ、
１４…排気口、
１５…受電コイル、
１６…コア、
１７…充放電制御回路、
１８…コイルカバー
２１…充電器、
２２…ケース、
２４…給電コイル、
２５…コア、
２６…充電回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rechargeable vacuum cleaner.
[0002]
[Prior art]
Lithium ion secondary batteries and nickel metal hydride secondary batteries are small and light, and can be repeatedly charged and discharged 500 times or more, so they are used in many electronic devices such as portable personal computers and mobile phones. Demand is increasing.
[0003]
A rechargeable vacuum cleaner equipped with a secondary battery such as a lithium ion secondary battery is one in which both a secondary battery and a charging circuit including a transformer are installed in the vacuum cleaner body, or a transformer A charging circuit including a battery is provided as a charging station separately from the cleaner body, and only the secondary battery is provided in the cleaner body. Recently, only the secondary battery and the charge control circuit are installed in the vacuum cleaner body in order to reduce the weight of the vacuum cleaner body and improve the portability of the vacuum cleaner body, or to easily place the vacuum cleaner body on the charging station. The number of cases is increasing. An example of such a rechargeable vacuum cleaner is shown in FIGS. 17 is a perspective view showing an outline of a conventional rechargeable vacuum cleaner, FIG. 18 is a perspective view showing an outline of a charger also serving as a pedestal included in the rechargeable vacuum cleaner of FIG. 17, and FIG. It is a circuit diagram which shows the charge path | route of 17 rechargeable vacuum cleaners.
[0004]
The vacuum cleaner main body 61 is placed on a charger 62 that also serves as a table. The vacuum cleaner body 61 incorporates a secondary battery unit 63 made of a secondary battery pack or a single battery. Connection terminals 64 a and 64 b for electrical connection with the charger 62 are connected to both ends of the secondary battery unit 63.
[0005]
The charger 62 includes charging terminals 65a and 65b formed on a mounting portion for mounting the cleaner body 61, and a charging circuit 66 including a transformer connected to the charging terminals 65a and 65b. The charging circuit 66 includes power supply terminals 69 a and 69 b connected to the charging circuit 66 via a switch 67 and a fuse 68. The charging circuit 66 receives AC or DC from the power supply terminals 69a and 69b and outputs DC to the charging terminals 65a and 65b.
[0006]
When the cleaner main body 61 is placed on the placement portion of the charger 62, the connection terminals 64a and 64b of the cleaner main body 61 and the charging terminals 65a and 65b of the charger 62 are in physical contact and electrically connected. Is done. Next, when the switch 67 of the charger 62 is turned on, alternating current or direct current is input from the power source to the power supply terminals 69a and 69b and converted into direct current by the charging circuit 66, and then this direct current is charged to the charging terminal 65a. 65b is output to the connection terminals 64a and 64b, and the secondary battery unit 63 is charged.
[0007]
According to such a rechargeable vacuum cleaner, although it is lightweight, it is easy to use, but it is easy to repeatedly apply impact to the vacuum cleaner body due to falling of the vacuum cleaner body or colliding with a wall or an obstacle. The connection terminals 64a and 64b exposed on the surface of the machine main body 61 are damaged, and the lead wires that connect the connection terminals 64a and 64b to a circuit such as a charge control circuit inside the vacuum cleaner body 61 are cut while the cleaner is in use. There is a problem of being.
[0008]
By the way, most of the dust such as dust and dust sucked by the vacuum cleaner is collected in the built-in garbage pack, but it is difficult to collect all the dust completely. Micron particles pass through the garbage pack and get mixed in the exhaust. Such fine particles include lint, microbial carcasses, organic fine particles such as food, glass and oxides (eg, Al₂O_Three, Fe₂O_Three, SiO₂) And the like, and metal fine particles such as Fe, Al, Mg, and Si. In the fine particles, individual particles are not present independently, but several types of fine particles are often present in an aggregated state.
[0009]
Aggregated fine particles that could not be collected in the garbage pack adhere to and accumulate inside the vacuum cleaner body. The vacuum cleaner main body is equipped with an electronic circuit that is obtained by printed wiring on a substrate and controls the charging current and discharging current of the secondary battery. If aggregated fine particles accumulate on the electronic circuit, the electronic circuit may be short-circuited. Moreover, the fine particles accumulated inside the cleaner body may be discharged to the outside through the exhaust port during use.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention eliminates the need to provide a charging terminal for electrical connection with the charger in the vacuum cleaner body, eliminates accidental disconnection of the wiring between the charging terminal and the internal circuit inside the vacuum cleaner, and stores dust. It aims at providing the rechargeable vacuum cleaner which can collect the dust which cannot be collected in a part.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  Rechargeable vacuum cleaner according to the present invention,The vacuum cleaner body,
  Arranged in the vacuum cleaner bodyA dust collection unit;
  Arranged in the vacuum cleaner body,Drive means for performing intake air for sucking dust into the dust collecting storage section;
  It has a box shape that is arranged on the inner wall or bottom inner surface of the vacuum cleaner main body so as to be in contact with the exhaust from the driving means and has a curvature on the side.Coil coverWhen,
  Housed in the coil cover,A power receiving coil that generates an induced electromotive force by an external magnetic force;
  Arranged in the vacuum cleaner body,A secondary battery charged using the electromotive force;
It is characterized by comprising.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The rechargeable vacuum cleaner according to the present invention will be described.
[0013]
This rechargeable vacuum cleaner has a dust collection part, a driving means for sucking dust into the dust collection part, and a coil cover directly or in a gas path passing through the dust collection part. And a secondary coil that is charged using the electromotive force, and a receiving coil that generates an induced electromotive force by an external magnetic force.
[0014]
Here, the dust collection storage part is a part for storing the collected dust, and for example, a bag-like thing, a container, or the like can be used.
[0015]
As a means for supplying magnetic force to the power receiving coil, for example, a charger including a power feeding coil that electromagnetically couples with the power receiving coil to generate an induced electromotive force in the power receiving coil can be used.
[0016]
According to the rechargeable vacuum cleaner according to the present invention, after setting the main body of the vacuum cleaner to the charger and setting the power receiving coil of the main body of the vacuum cleaner and the power feeding coil of the charger to a state where electromagnetic coupling is possible, When a current is passed through the power supply coil of the charger, a magnetic field is formed in the power supply coil. When a current is passed through the power feeding coil so that the magnetic flux changes, an induced electromotive force is generated in the power receiving coil that is electromagnetically coupled to the power feeding coil, and the secondary battery can be charged with the obtained power. Therefore, it is possible to charge without electrically connecting the cleaner body and the charger, so there is no need to provide a charger connection terminal on the surface of the cleaner body. It is possible to prevent the terminal from being damaged, and it is possible to prevent disconnection of the wiring between the charger connecting terminal and the internal circuit inside the cleaner body.
[0017]
In addition, when an induced current is induced in the power receiving coil, a magnetic field is formed, so that submicron-order dust (dust) that could not be collected in the dust collection container is attracted to the coil cover, and dust is collected on the coil cover surface. Can be collected. Therefore, submicron-order trash that cannot be collected in the dust collection compartment can be collected on the surface of the coil cover each time it is charged. The incidence can be lowered. Furthermore, since the amount of dust floating in the cleaner body can be reduced, the amount of dust discharged to the outside along with the exhaust from the cleaner body can be reduced.
[0018]
In the rechargeable vacuum cleaner according to the present invention, for example, a vacuum suction machine using a motor (for example, a universal motor) can be used as the driving means. It is desirable to arrange the power receiving coil in the path of the exhaust discharged from the driving means. With such an arrangement, dust can be collected without impairing the suction ability of the vacuum cleaner.
[0019]
The power receiving coil is preferably disposed on the inner surface of the bottom of the cleaner body or on the inner surface of the rearmost wall with respect to the traveling direction of the cleaner body. With such a configuration, it becomes easy to set the main body of the vacuum cleaner in the charger, and the usability is improved. In addition, by placing a power receiving coil on the inner surface of the rearmost wall with respect to the direction of travel of the vacuum cleaner body, not only the ease of routing of the vacuum cleaner body is improved, but also when the traveling performance is stable and suddenly changes direction It is possible to prevent the main body from falling during traveling. As a result, the impact frequency of the vacuum cleaner body from the outside decreases, so the impact on the CPU, passive components such as resistors and capacitors, wiring, etc. that compose the electronic circuit inside the vacuum cleaner is reduced, and the cleaner itself is trusted. Can be greatly improved. On the other hand, when arrange | positioning at the bottom part inner surface of a cleaner main body, it is preferable to arrange | position to the tail side. With such an arrangement, it is possible to further improve the running stability corresponding to the routeability of the vacuum cleaner body and the sudden change of direction.
[0020]
On the other hand, in the charger, it is desirable to arrange the feeding coil on a surface parallel to the indoor wall.
[0021]
In the conventional method in which charging is performed by electrically connecting the vacuum cleaner body and the charger, the vacuum cleaner body is placed on the charging stand, so that it is necessary to ensure sufficient space for the charging stand placement portion. . Since the charging stand is often placed in a corner such as a room or a corridor, the charging stand is often installed in a cleaning area, and a large charging stand is likely to be an obstacle to cleaning. By disposing the power supply coil on a surface parallel to the indoor wall, the installation area of the charger can be reduced, so that it is difficult to interfere with cleaning. The charger can also be attached to the wall, placed on the floor, or embedded in the wall. Mounting or embedding on the wall is preferable because the installation area of the charger can be further reduced.
[0022]
In addition, in the charger, even when the power feeding coil is arranged on a surface parallel to the floor in the room, if the dimensions are such that it can be stored in the space existing between the cleaner body and the floor, the installation area of the charger is reduced. It can be made small and can be made difficult to get in the way of cleaning.
[0023]
In the coil cover, it is preferable that at least a region facing the power receiving coil is formed of at least one of metal and plastic. Examples of the metal include magnetized metals such as Fe and Ni. The coil cover including the magnetizing metal can increase the magnetic flux density of the magnetic field formed in the power receiving coil, can easily generate an induced electromotive force, and can increase dust collection ability. On the other hand, as the plastic, for example, any of polyethylene-based resin, phenol resin, epoxy resin, acrylic resin, and the like may be used. In addition, these plastic materials include γ-Fe₂O_Three, Fe_ThreeO_Four, BaFe₁₂O₁₉, Fe, Ni, Co, Cr, NiFe₂O_Four, MnFe₂O_FourMore preferably, the plastic is made magnetic by adding a magnetic powder such as.
[0024]
By the way, the gas that has passed through the dust collecting storage portion contains submicron-order dust (dust), and when the vacuum cleaner is driven, such dust-containing gas flows so as to rub the coil cover. According to the coil cover including plastic, static electricity can be generated in the coil cover by friction with gas. As a result, the charged submicron order dust adheres to the coil cover due to static electricity, so that the dust can be collected by the coil cover when the cleaner is used. From the viewpoint of improving the collection rate by the coil cover, a resin is preferable to a metal.
[0025]
The shape of the coil cover can be, for example, a box shape or a saddle shape. Among them, it is desirable that the shape is a box shape and the side portion has a curvature. The box shape here is not limited to a rectangular box, but includes a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape, and the like. By making the box shape with a curvature on the side, the gas that has passed through the dust collection storage part flows along the surface of the coil cover and easily generates static electricity. Can be improved. In addition, the side having a curvature is superior in safety because the coil cover is easier to clean and there is no fear of cutting the hand at the side.
[0026]
When the surface of the coil cover is covered with a sheet or a liquid material is applied, dust can be collected in the sheet and the coating layer, and the coil cover can be cleaned with a simple operation of replacing the sheet and the coating layer. be able to.
[0027]
The rechargeable vacuum cleaner according to the present invention may further include a charge / discharge control circuit for a secondary battery such as a charge / discharge control circuit, an AC / DC transformer circuit, or a DC / DC transformer circuit. The charge / discharge control circuit is preferably covered with a coil cover together with the power receiving coil, or is disposed around the coil cover. With such a configuration, the dust mixed in the gas that has passed through the dust collecting storage portion can be preferentially collected in the coil cover, and therefore the amount of accumulation on the charge / discharge circuit can be reduced.
[0028]
The rechargeable vacuum cleaner according to the present invention can be a manual type or a self-propelled type. In self-propelled cleaners, the main body of the vacuum cleaner automatically moves along the wall, etc., and cleaning is performed, so the main body collides with the wall compared to when the main body of the vacuum cleaner is moved manually for cleaning. The frequency to do becomes high. For this reason, according to the conventional method of charging by electrically connecting the cleaner body and the charger, the charger connection terminal provided on the surface of the cleaner body is easily damaged, and the charger connection terminal and the robot The connection with the internal charge control circuit is easy to break. According to the rechargeable vacuum cleaner according to the present invention, it is not necessary to provide a terminal for electrical connection with the charger in the main body of the vacuum cleaner, so that the reliability of the vacuum cleaner when it is self-propelled is improved. Is possible.
[0029]
An example of the rechargeable vacuum cleaner according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of an example of a rechargeable vacuum cleaner according to the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of the main body of the vacuum cleaner of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line III-III of the vacuum cleaner body, FIG. 4 is a schematic view showing the arrangement of the power receiving coil at the tail end of the vacuum cleaner body in FIG. 1, and FIG. 5 is a coil used in the vacuum cleaner body in FIG. FIG. 6 is a circuit diagram showing a charging path of the rechargeable vacuum cleaner of FIG. 1.
[0030]
A front wheel 2 and a pair of rear wheels 3 are provided on the bottom surface of the cleaner body 1. The vacuum cleaner main body 1 includes a hose 4, a dust cup 5 as a dust collection storage unit, and a driving unit that performs intake for sucking dust such as dust and dust from the hose 4 into the dust cup 5. The driving means includes a fan 6 as a suction machine and a motor 7 for driving the fan 6. The suction duct 8 has one end connected to the outlet of the hose 4 and the other end connected to the inlet 5 a of the dust cup 5. The intake duct 9 is interposed between the dust cup 5 and the fan 6. The first filter 10 is disposed at the outlet 5 b of the dust cup 5, the second filter 11 is disposed in the intake duct 9, and the third filter 12 is disposed between the intake duct 9 and the fan 6. Has been.
[0031]
A battery pack 13 including an assembled battery of a secondary battery (for example, a lithium secondary battery) is disposed between the dust cup 5 and the motor 7. Exhaust ports 14 for releasing the exhaust from the fan 6 to the outside are opened on both side surfaces of the main body.
[0032]
The power receiving means includes a plurality of power receiving coils (secondary coils) 15 disposed on the inner surface of the rearmost wall with respect to the traveling direction of the cleaner body 1, a core 16 inserted in each power receiving coil 15, and AC / DC. A control circuit 17 including a conversion circuit, a DC / DC transformer circuit and a charge / discharge control circuit, and a coil cover 18 covering the power receiving coil 15 and the charge / discharge control circuit 17 are provided. Both ends of the battery pack 13 are connected to output terminals of the charge / discharge control circuit 17. The charge / discharge control circuit 17 operates with alternating current as an input, and a power receiving coil 15 is connected to the input circuit. The core 16 is provided to efficiently transmit a change in an external magnetic field to the power receiving coil 15 to generate a large AC power, and is preferably formed of a material having a high magnetic permeability. The coil cover 18 has a rectangular box shape, and a side portion 19 has a curvature as shown in FIG. The coil cover 18 is made of, for example, iron, stainless steel, aluminum, nickel, or plastic. Further, output terminals 20 a and 20 b for taking out electric power from the secondary battery are connected to both ends of the battery pack 13.
[0033]
The charger 21 is installed on the floor. The charger 21 includes an outer case 22, a plurality of feeding coils (primary coils) 24 disposed on a surface of the case 22 parallel to the wall 23, a core 25 inserted into each feeding coil 24, and a control Circuit 26. The core 25 of the power supply coil 24 is provided in order to efficiently release the change in magnetic flux density generated in the power supply coil 24 to the outside, and is preferably formed of a material having a high magnetic permeability. The power feeding coil 24 is connected to supply terminals 29a and 29b through a switch 27 and a fuse 28. Supply terminals 29a and 29b are connected to a charging power source. There is no limitation on the frequency of the alternating current supplied to the power supply for charging, but if the frequency is increased, more energy can be transferred by the coil having the same shape. Further, if the commercial power source is used as it is, the configuration becomes simple and an inexpensive device can be realized.
[0034]
First, the charging method will be described.
[0035]
As shown in FIG. 1, the rear end of the vacuum cleaner main body 1 is brought into contact with the case 22 of the charger 21 so that the power receiving coil 15 of the power receiving means and the power feeding coil 24 of the charger 21 can be electromagnetically coupled. Set. When the switch 27 of the charger 21 is turned on and AC power is supplied from the supply terminals 29a and 29b to the feeding coil 24, the generated magnetic flux density changes according to the applied AC frequency. The change in the magnetic flux density is transmitted to the power receiving coil 15 through the core 25 on the power feeding coil side and the core 16 on the power receiving coil side, and generates electric power to be supplied as an input to the charge / discharge control circuit 17. The battery pack 13 can be charged using this electric power. Therefore, since the battery pack 13 can be charged without electrically connecting the cleaner body 1 and the charger 21, it is not necessary to provide a connection terminal for the charger on the surface of the cleaner body 1. The terminal can be prevented from being damaged during use of the cleaner, the disconnection between the connection terminal and the internal circuit in the cleaner body 1 can be prevented, and the reliability can be improved. Further, when an insulator such as ferrite is used for the cores 16 and 25 of both the power receiving coil 15 and the power feeding coil 24 and the distance between both the cores 16 and 25 is minimized, the electric power can be efficiently supplied while maintaining the electrical insulation. Can be transferred.
[0036]
Next, the operation during use of the cleaner body 1 will be described.
[0037]
When the motor 7 is driven and the impeller of the fan 6 is rotated, dust such as dust and dust is sucked from the hose 4 together with air. The sucked air and dust pass through the suction duct 8 and enter the dust pack 5 through the inlet 5 a, and most of the dust is collected in the dust pack 5. The submicron-sized trash that cannot be collected by the trash pack 5 is included in the air that passes through the trash pack 5. The air passes through the first filter 10, the outlet 5 b of the dust pack 5, the second filter 11, the intake duct 9 and the third filter 12, and is then discharged to the outside of the fan 6. The exhaust contains submicron-sized dust that cannot be collected even by a filter. This dust can be collected by the coil cover 18 during charging and during use of the vacuum cleaner. Hereinafter, dust collection by the coil cover 18 will be described.
[0038]
At the time of charging, an induced electromotive force is generated in the power receiving coil 15 and a current flows, so that a magnetic field is formed in the power receiving coil 15. For this reason, the submicron-sized dust contained in the exhaust from the fan 6 is attracted to the coil cover 18 by magnetic force, adheres to the surface of the coil cover 18, and can be collected by the coil cover 18. Further, when the vacuum cleaner is used, static electricity is generated on the surface of the coil cover 18 due to the exhaust from the fan 6 flowing so as to rub the surface of the coil cover 18. As a result, submicron-sized dust can be collected by the coil cover 18 while using the vacuum cleaner. By curving the side portion 19 of the coil cover 18, the exhaust gas easily flows along the surface of the coil cover 18, and the coil cover 18 is more likely to generate static electricity. The garbage collection rate can be further increased. Moreover, even if the coil cover 18 is made of plastic, static electricity can be more easily generated in the coil cover 18.
[0039]
Therefore, submicron-size dust contained in the exhaust can be collected on the surface of the coil cover 18 while charging and using the vacuum cleaner, so that the amount of dust deposited on the electronic circuit can be reduced and the circuit is short-circuited. The incidence can be lowered. Furthermore, since dust floating in the cleaner body 1 can be reduced, as shown in FIG. 3, when exhaust is discharged to the outside through the exhaust port 14 formed on the side surface of the cleaner body 1, The amount of garbage discharged together can be reduced.
[0040]
1 to 6, the example in which the charge / discharge control circuit 17 is covered with the coil cover 18 has been described. However, the charge / discharge control circuit 17 can be arranged around the coil cover 18. Examples of this arrangement are shown in FIGS. FIG. 7 shows an example in which the charge / discharge control circuit 17 is arranged above the coil cover 18, and FIG. 8 shows an example in which the charge / discharge control circuit 17 is arranged to face the side surface of the coil cover 18.
[0041]
In addition, in FIG. 1 described above, the example in which the charger 21 is installed on the floor has been described. However, for example, the charger 21 can be embedded in the indoor wall 23 as shown in FIG.
[0042]
Further, in FIG. 1 described above, the example in which the power receiving means including the coil cover 18 is installed on the inner surface of the rearmost wall of the cleaner body 1 has been described. If it can be made, it will not specifically limit, For example, it can carry out like FIG. FIG. 10 shows an example in which the power receiving means is arranged on the bottom inner surface on the rearmost side of the cleaner body 1. In this case, in the charger 21, it is desirable to arrange the feeding coil 24 on a surface parallel to the floor. Moreover, if such a charger 21 is installed in the space between the cleaner body 1 and the floor, the installation area of the charger 21 can be reduced. On the other hand, FIG. 11 is an example in which the power receiving means is arranged on the side surface of the cleaner body 1.
[0043]
Moreover, although the example applied to the filter system which discharges | emits the exhaust_gas | exhaustion from the fan 6 to the exterior of the cleaner body 1 was demonstrated in FIGS. 1-11 mentioned above, the exhaust_gas | exhaustion from the fan 6 is made into the cleaner body 1 inside. The same can be applied to the cyclone system to be circulated.
[0044]
Moreover, although the example which used the assembled battery for the battery pack 13 was demonstrated in FIGS. 1-11 mentioned above, a single battery can be used.
[0045]
Although the example applied to the manual vacuum cleaner was described in FIGS. 1 to 11 described above, the rechargeable vacuum cleaner according to the present invention can also be applied to a self-propelled type. An example of a self-propelled rechargeable vacuum cleaner will be described in detail with reference to FIGS.
[0046]
12 is a side view showing a schematic configuration of an example of a self-propelled rechargeable vacuum cleaner, FIG. 13 is a rear view showing a main body of the rechargeable vacuum cleaner of FIG. 12, and FIG. 14 is FIG. FIG. 15 is a side view for explaining the flow of intake air and exhaust air when the vacuum cleaner main body of the rechargeable vacuum cleaner of FIG. 12 is in use.
[0047]
A front wheel 42 and a rear wheel 43 are provided on the inner surface of the bottom of the robot cleaner 41 that is the main body of the cleaner. A suction port 44 is provided between the front wheel 42 and the rear wheel 43, and a rotating brush 45 is fitted in the suction port 44. A dust pack 47 is connected to an outlet of the suction duct 46 that communicates with the suction port 44. A fan 6 and a motor 7 are connected to the rear of the dust pack 47 via an intake duct 48. The battery pack 13 is disposed above the rear wheel 43. The plurality of power receiving coils (secondary coils) 15 are arranged on the inner surface of the rearmost wall with respect to the traveling direction of the robot cleaner 41. A core 16 is inserted in each power receiving coil 15. The coil cover 18 covers the power receiving coil 15. The charge / discharge control circuit 17 is disposed between the power receiving means including the power receiving coil 15 and the coil cover 18 and the rear wheel 43. The obstacle sensor 49 is disposed above the front wheel 42. The CCD camera 50 is disposed in front of and behind the robot cleaner 41, respectively. The exhaust port 51 is opened in the rearmost wall with respect to the traveling direction of the robot cleaner 41.
[0048]
A charging station 52 as a charger is installed on the floor. The charging station 52 includes an exterior cover 53, an identification mark 54 provided on the exterior cover 53, a plurality of power supply coils (primary coils) 24 arranged on a surface of the cover 53 parallel to the wall 23, and each power supply. A core 25 inserted into the coil 24 and a charging circuit 26 including a transformer are provided. The feeding coil 24 is connected to the supply terminal via a switch and a fuse. The supply terminal is connected to a charging power source.
[0049]
First, the charging method will be described.
[0050]
When the charge capacity of the battery pack 13 is sufficient, the robot cleaner 41 can perform cleaning according to a program. When the remaining capacity of the battery pack 13 is reduced to a predetermined value, a signal is sent from the remaining capacity detection circuit to the robot cleaner 41, and the robot cleaner 41 self-runs toward the charging station 52. The position of the charging station 52 is recognized by recognizing the identification mark 54 attached to the charging station 52 with the CCD camera 50 installed behind the robot cleaner 41. When the charging station 52 is reached, the attitude correction program is activated, and the robot cleaner 41 is in a state where the power receiving coil 15 of the robot cleaner 41 and the power feeding coil 24 of the charging station 52 face each other and can be electromagnetically coupled. The position 41 is corrected. When the power receiving coil 15 and the power feeding coil 24 face each other, the switch of the charging station 52 is turned on, and the electric power from the commercial power source is input to the charging circuit 26 from the supply terminal and converted to a desired frequency. This alternating current is sent to the power feeding coil 24, and the change in magnetic flux density in the power feeding coil 24 is transmitted to the power receiving coil 15 via the core 25 and the core 16 on the power receiving coil side. As a result, an induced electromotive force is generated in the power receiving coil 15. The alternating current induced in the power receiving coil 15 is converted into a direct current output by the charge / discharge control circuit 17 and then used for charging the battery pack 13.
[0051]
Next, the operation during use of the robot cleaner 41 will be described.
[0052]
When the robot cleaner 41 is self-run according to the program and the motor 7 is driven to rotate the impeller of the fan 6, dust such as dust and dirt is sucked from the gap of the rotating brush 45 together with air. The sucked air and dust enter the dust pack 47 through the suction duct 46, and most of the dust is collected in the dust pack 47. Submicron-sized trash that cannot be collected by the trash pack 47 is included in the air that passes through the trash pack 47. This air passes through the intake duct 48 and is then discharged to the outside of the fan 6. The exhaust contains submicron-size dust, which can be collected by the coil cover 18 during charging and during use of the vacuum cleaner. Hereinafter, dust collection by the coil cover 18 will be described.
[0053]
At the time of charging, an induced electromotive force is generated in the power receiving coil 15 and a current flows, so that a magnetic field is formed in the power receiving coil 15. For this reason, submicron-size dust (dust) contained in the exhaust from the fan 6 is attracted to the coil cover 18 by magnetic force, adheres to the surface of the coil cover 18, and can be collected by the coil cover 18. Further, when the vacuum cleaner is used, static electricity is generated on the surface of the coil cover 18 due to the exhaust from the fan 6 flowing so as to rub the surface of the coil cover 18. As a result, submicron-sized dust can be collected by the coil cover 18 while using the vacuum cleaner. If the side 19 of the coil cover 18 is curved or the coil cover 18 is made of plastic, static electricity is more likely to be generated in the coil cover 18, and dust is collected in the coil cover 18 when the vacuum cleaner is in use. The collection rate can be further increased.
[0054]
Therefore, since submicron-sized dust contained in the exhaust can be collected on the surface of the coil cover 18 during charging and during use of the vacuum cleaner, the amount of dust deposited on the electronic circuit can be reduced, and the circuit The occurrence rate of short circuit can be reduced. Furthermore, since the dust floating inside the cleaner 41 can be reduced, the amount of dust discharged from the exhaust port 51 can be reduced.
[0055]
In FIG. 12 described above, the example in which the power receiving means including the coil cover 18 is installed on the inner surface of the rearmost wall of the robot cleaner 41 has been described. However, the arrangement of the power receiving means is such that an induced electromotive force is applied to the power receiving coil 15. There is no particular limitation as long as it can be generated, for example, as shown in FIG. FIG. 16 shows an example in which the power receiving means is arranged on the bottom inner surface of the rearmost side of the robot cleaner 41. In this case, in the charging station, it is desirable to arrange the feeding coil on a surface parallel to the floor. Moreover, if such a charging station is installed in the space between the robot cleaner 41 and the floor, the installation area of the charging station can be reduced.
[0056]
In the above-described rechargeable vacuum cleaner shown in FIG. 1, the following experiment was conducted in order to examine the dust collection ability of the coil cover.
[0057]
A rechargeable vacuum cleaner (hereinafter referred to as Example 1) using a coil cover formed from an epoxy resin and a rechargeable vacuum cleaner (hereinafter referred to as Example 2) using a coil cover formed from iron were prepared.
[0058]
50% Al on the board₂O_ThreePowder and 50% γ-Fe₂O_ThreeThe mixed powder consisting of powder was sprayed. Al₂O_ThreePowder and γ-Fe₂O_ThreeThe particle size distribution of the powder has a minimum particle size of 1 μm or less and a maximum particle size of 350 μm, respectively. In addition, the board used what was wash | cleaned previously and the board area was set to the same in the case of Example 1 and Example 2. FIG. For the rechargeable vacuum cleaner of Example 1 and Example 2, after charging for 2 hours, Al on the board₂O_ThreePowder and γ-Fe₂O_ThreeThe powder was cleaned for 5 minutes. Thereafter, the lid of the cleaner body 1 was opened, the powder adhering to the surface of the coil cover 18 was collected, and the weight was measured. When the amount of powder collected by the coil cover of the rechargeable vacuum cleaner of Example 1 was 100, the amount of powder collected by the coil cover of Example 2 rechargeable vacuum cleaner was 16.
[0059]
In the above-described embodiment, the example in which the power receiving coil is covered with the coil cover has been described. However, in the rechargeable vacuum cleaner according to the present invention, a power receiving coil not covered with the coil cover can be used. .
[0060]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the rechargeable vacuum cleaner according to the present invention, it is not necessary to form a charging terminal for connecting to the charger on the cleaner body side, and the charging terminal and the internal circuit in the cleaner are inside. A remarkable effect such as that it is possible to prevent the wiring disconnection accident and the reliability of the vacuum cleaner, and it is possible to collect fine dust that cannot be collected in the dust collecting storage part. Play.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of an example of a rechargeable vacuum cleaner according to the present invention.
2 is a partial cross-sectional view showing a schematic configuration of the cleaner body of FIG. 1; FIG.
3 is a sectional view taken along line III-III of the cleaner body of FIG.
4 is a schematic diagram showing the arrangement of a power receiving coil at the tail end of the vacuum cleaner main body of FIG. 1. FIG.
5 is a top view showing a coil cover used in the cleaner body of FIG. 1. FIG.
6 is a circuit diagram showing a charging path of the rechargeable vacuum cleaner of FIG. 1;
7 is a sectional view showing another arrangement method of the charge / discharge control circuit in the rechargeable vacuum cleaner of FIG. 1;
FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another arrangement method of the charge / discharge control circuit in the rechargeable vacuum cleaner of FIG. 1;
9 is a partial cross-sectional view showing another method of installing the charger in the rechargeable vacuum cleaner of FIG.
10 is a partial cross-sectional view showing another installation method of the coil cover and the charger in the rechargeable vacuum cleaner of FIG. 1;
11 is a partial cross-sectional view showing another method of installing a coil cover in the rechargeable vacuum cleaner of FIG.
FIG. 12 is a side view showing a schematic configuration of an example of a self-propelled rechargeable vacuum cleaner according to the present invention.
13 is a rear view showing a vacuum cleaner main body of the rechargeable electric vacuum cleaner of FIG. 12. FIG.
14 is a top view showing a cleaner body of the rechargeable electric vacuum cleaner of FIG. 12. FIG.
15 is a side view for explaining the flow of intake air and exhaust gas in the main body of the rechargeable electric vacuum cleaner of FIG. 12;
16 is a partial cross-sectional view showing another method of installing a coil cover in the rechargeable vacuum cleaner of FIG.
FIG. 17 is a perspective view schematically showing a conventional rechargeable vacuum cleaner.
18 is a perspective view showing an outline of a charger that also serves as a pedestal included in the rechargeable vacuum cleaner of FIG. 17;
19 is a circuit diagram showing a charging path of the rechargeable vacuum cleaner of FIG.
[Explanation of symbols]
1 ... Vacuum cleaner body,
4 ... hose,
5 ... Trash pack
6 ... fans,
7 ... motor,
8 ... suction duct,
9 ... Intake duct,
10-12 ... 1st-3rd filter,
14 ... exhaust port,
15 ... receiving coil,
16 ... Core,
17 ... charge / discharge control circuit,
18 ... Coil cover
21 ... Charger,
22 ... Case,
24 ... feed coil,
25 ... Core,
26: Charging circuit.

Claims

The vacuum cleaner body,
A dust collection container disposed in the vacuum cleaner body ;
A driving means arranged in the vacuum cleaner body for performing intake air for sucking dust into the dust collecting housing;
A coil cover having a box shape that is disposed on the inner wall or bottom inner surface of the vacuum cleaner body so as to be in contact with the exhaust from the driving means, and has a curvature on the side part ;
A receiving coil that is housed in the coil cover and generates an induced electromotive force by an external magnetic force;
A rechargeable electric vacuum cleaner comprising: a secondary battery disposed in the main body of the vacuum cleaner and charged using the electromotive force.

The rechargeable electric vacuum cleaner according to claim 1 , wherein the coil cover has a rectangular box shape, a circular box shape, an elliptic box shape or a polygonal box shape having a curvature at a side portion .

The region of the coil cover facing at least the receiving coil is formed of one or more kinds of materials selected from the group consisting of Fe, stainless steel, Ni, Al, and plastic. The rechargeable vacuum cleaner according to claim 1.

3. The rechargeable electric vacuum cleaner according to claim 1, wherein at least a region of the coil cover facing the power receiving coil is made of a plastic material to which magnetic powder is added .

The coil cover is disposed on the inner surface of the bottom of the cleaner body or on the inner surface of the rearmost wall with respect to the traveling direction of the cleaner body so as to contact the exhaust from the driving means. The rechargeable vacuum cleaner according to any one of claims 1 to 4.