JP2002345706A

JP2002345706A - 充電式電気掃除機

Info

Publication number: JP2002345706A
Application number: JP2001157193A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Kanai; 秀之金井; Motoi Kanda; 基神田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-05-25
Filing date: 2001-05-25
Publication date: 2002-12-03
Anticipated expiration: 2021-05-25
Also published as: JP3657889B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】集塵収納部５と、塵を前記集塵収納部５
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５を通過した気体の経路内に直接またはコイルカバー
１８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１５と、前記起電力
を用いて充電される二次電池１３とを具備することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【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６
２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、６
４ｂ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、６５
ｂ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６
９ａ、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、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、ＢａＦｅ
₁₂Ｏ₁₉、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、ＮｉＦｅ₂Ｏ₄、Ｍｎ
Ｆｅ₂Ｏ₄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１
１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１
９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２
３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２９
ａ、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２
７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１
８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２
１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２
１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４
４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５
２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１
７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４
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。Ａ
ｌ₂Ｏ₃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、１
６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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3B006 BA05 3B057 DA00 DE03 5G003 AA01 BA01 DA07 GB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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ことを特徴
とする充電式電気掃除機。
【請求項２】前記受電コイルは、前記駆動手段からの
排気の経路内に配置されることを特徴とする請求項１記
載の充電式電気掃除機。
【請求項３】前記コイルカバーの少なくとも前記受電
コイルと対向する領域は、Ｆｅ、ステンレス、Ｎｉ、Ａ
ｌ及びプラスチックよりなる群から選択される１種類以
上の材料から形成されることを特徴とする請求項１ない
し２いずれか１項記載の充電式電気掃除機。
【請求項４】前記コイルカバーは、辺部に曲率が付い
ている箱型形状を有することを特徴とする請求項１〜３
いずれか１項記載の充電式電気掃除機。
【請求項５】前記掃除機本体は、自走式であることを
特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の充電式電気
掃除機。