JP2003250737A

JP2003250737A - 電気掃除機

Info

Publication number: JP2003250737A
Application number: JP2002369911A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kushida; 博之櫛田; Tomokazu Yoshioka; 友和吉岡; Takeshi Takanose; 剛高野瀬; Takuya Ogishima; 拓哉荻島
Original assignee: Toshiba Tec Corp
Current assignee: Toshiba Tec Corp
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2003-09-09

Abstract

(57)【要約】【課題】寸法や重量をさほど大きくさせず、かつ、安
価にごみ吸込み能力を向上させる。１回の充電当たりの
電池使用時間を長くする。【解決手段】電池１０１の出力電圧を駆動源として回
転駆動される電動送風機６を昇圧コンバータ回路１０３
によって昇圧動作させる構成を有しながら、使用者の選
択操作によって昇圧運転モードと非昇圧運転モードとを
切替えることができるようにする。これにより、電池本
数を増加させるような手法に比べ、寸法や重量の増大を
もたらすことなく、安価にごみ吸込み能力を向上させる
ことができ、また、昇圧コンバータ回路１０３によって
電動送風機６を常に昇圧駆動する手法に比べ、１回の充
電当たりの電池使用時間を長くすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池から電力が供
給される電動送風機を備えた電気掃除機に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気掃除機のゴミ吸取り能力（出力）を
向上させる手法としては、電動送風機への入力電圧を増
加させる手法が一般的である。具体的には、電動送風機
の巻線を変更したり、電源電圧を上げたりすることで、
電動送風機への入力電圧を増やしている。

【０００３】ここで、電気掃除機には、電池式の電気掃
除機がある。このような電池式の電気掃除機では、電池
の出力電圧が電源電圧である。現在実用化されている電
池式キャニスター式電気掃除機の電池ユニットには、ニ
ッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池を利用した電池ユニット
やニッケルカドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池を利用した電
池ユニットなどがある。電池ユニットの出力電圧を上げ
る一つの方法としては、電池本数を増やすことが考えら
れる。

【０００４】また、電池式の電気掃除機で電源電圧を増
加させる他の手法としては、特開２００１−１６８４５
公報に例示されているように、コンバータ回路を用いる
手法もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電池式の電気掃除機
は、電源コードがないコードレスであることから、使用
者は電気掃除機の本体を手に持って自由に移動しながら
掃除したりするので、小型化及び軽量化への要求が厳し
い。最新のコードレスキャニスタ式電気掃除機では、そ
の本体重量、つまり、ホース、延長管及び床ブラシなど
を除いた重量が３ｋｇ程度の製品が出てきている。

【０００６】その反面、このような小型化及び軽量化が
希求される電池式の電気掃除機においても、ゴミ吸取り
能力（出力）の向上という要求もある。

【０００７】ところが、電池の本数を増やすことで電動
送風機への入力電圧を上げて電気掃除機のゴミ吸取り能
力（出力）を向上させる手法を採用すると、電気掃除機
の重量が大きく増加してしまうという問題がある。

【０００８】また、電気掃除機のゴミ吸取り能力（出
力）を向上させるために電池の本数を増やす手法を採用
すると、価格も大きく上昇してしまうという不都合があ
る。

【０００９】加えて、電気掃除機の使用形態を考えた場
合、使用者は、常時、ゴミ吸取り能力を最高の状態とし
て掃除機を使用するわけではないので、最高のゴミ吸取
り能力に合わせて電池を搭載することは、重量的にも価
格的にも得策ではない。

【００１０】このように、単に、電池の本数を増やして
電動送風機の入力電圧を上げ、これによって電気掃除機
のゴミ吸取り能力（出力）を向上させる手法は、課題が
多く実用的な対策ではないと言える。

【００１１】これに対して、別の手法として前述したよ
うに、特開２００１−１６８４５公報中の図４等に例示
されるような、コンバータ回路を用いて電池電圧を昇圧
し、電動送風機の入力電圧を上げて電気掃除機のゴミ吸
取り能力を向上させる手法がある。

【００１２】しかしながら、昇圧コンバータ回路を構成
するスイッチング素子等の動作時にエネルギー損失が生
ずるため、昇圧コンバータ回路を用いると、１回の充電
当たりの電池使用時間が短くなってしまうという問題が
ある。このため、昇圧コンバータ回路を用いると、頻繁
に充電する必要が生じ、使用上不都合である。

【００１３】また、本発明の発明者等は、昇圧コンバー
タ回路を電気掃除機に搭載して実験を繰り返したとこ
ろ、スイッチング素子のスイッチング損失により素子が
高温になり過ぎたり、昇圧コンバータ回路に流れる電流
のピーク値や電流リップルが大きくなり過ぎたり、昇圧
コンバータ回路部のサイズが大きく重くなり過ぎたりす
る、というような幾つかの不具合を確認した。

【００１４】したがって、単に、昇圧コンバータ回路を
利用して電池電圧を昇圧することによって電気掃除機の
ゴミ吸取り能力（出力）を向上させる手法も、課題が多
く実用的な対策ではないと言える。

【００１５】本発明の目的は、寸法や重量をさほど大き
くさせず、かつ、安価にごみ吸込み能力を向上させるこ
とができる電気掃除機を提供することである。

【００１６】本発明の目的は、１回の充電当たりの電池
使用時間を長くすることができる電気掃除機を提供する
ことである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の電気掃除機は、
電池の出力電圧を駆動源として回転駆動される電動送風
機を、前記電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータ回路に
よって昇圧動作させる構成を有しながら、前記電動送風
機に印加する前記電池の出力電圧を前記昇圧コンバータ
回路によって昇圧する昇圧運転モードと昇圧しない非昇
圧運転モードとに切替えることができるようにし、この
ような昇圧運転モードと非昇圧運転モードとを運転モー
ド切替操作部によって選択操作可能とし、これによっ
て、必要に応じて昇圧運転モードにすることができるよ
うにした。したがって、電池本数を増加させるような手
法に比べ、寸法や重量の増大をもたらすことなく、安価
にごみ吸込み能力を向上させることができ、また、昇圧
コンバータ回路によって電動送風機を常に昇圧駆動する
手法に比べ、１回の充電当たりの電池使用時間を長くす
ることができる。

【００１８】別の側面から見た本発明の電気掃除機は、
電池を駆動源として回転駆動される電動送風機を、前記
電池の電圧を昇圧する昇圧コンバータ回路によって昇圧
動作させる構成を有しながら、運転モード切替操作部
に、前記昇圧コンバータ回路によって前記電動送風機を
最大出力で動作させる運転モードを選択するための最大
運転操作部と、前記電動送風機を最大出力では動作させ
ない運転モードを選択するための運転操作部と、前記電
動送風機の回転駆動を停止させる停止モードを選択操作
するための停止操作部とを設け、前記最大運転操作部と
前記停止操作部との間に前記運転操作部を介在配置し
た。したがって、電池消費量が最大となる最大運転操作
部が停止操作部から離反した位置に位置付けられること
になり、最大運転操作部の選択操作によって電動送風機
を最大出力で動作させると電池消費量が増大することを
使用者に直感的に示すことが可能となる。これにより、
不必要に電動送風機を最大出力で動作させることが抑制
され、１回の充電当たりの電池使用時間を長くすること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１ないし
図１２に基づいて説明する。１．全体の概略まず、本実施の形態における全体の概略について説明す
る。

【００２０】図１は電気掃除機の外観構成を示す斜視
図、図２は電気掃除機が内蔵する電気回路の概略回路
図、図３は電気掃除機の動作制御を説明するためのタイ
ミングチャートである。

【００２１】図１に示すように、本実施の形態の電気掃
除機１は、その基体をなすハウジング２に対して、先端
部に吸込口体３を着脱自在に備えた２分割構成の延長管
４が着脱自在に接続されるホース５が着脱自在に取り付
けられて構成されている。

【００２２】ハウジング２内には、後述する電動送風機
６が内蔵されており、ホース５は、その基端が図示しな
い集塵室を介して電動送風機６の吸込側に連通するよう
にハウジング２に接続されている。

【００２３】また、ホース５の先端には後方に向けてホ
ース５から分岐する形状の手元操作部７が設けられてい
る。この手元操作部７は、後方に向けてホース５から分
岐する自由端側の部分に配置された握り部８と、この握
り部８を握った操作者の指で操作可能な位置に配置され
た操作部９とから構成されている。このような手元操作
部７に対して、２分割構成の延長管４が着脱自在に取り
付けられている。

【００２４】さらに、ハウジング２の後部には、充電台
にセットして後述する電池１０１を充電させるための図
示しない充電端子が設けられている。

【００２５】次いで、図２に示すように、操作部９は、
電動送風機６の電源スイッチを兼ね、電動送風機６をそ
れぞれ異なる駆動状態にするために複数種類の運転モー
ドを選択設定することができるように構成されている。
このような運転モードについて詳しく述べると、操作部
９には、図１及び図２に示すように、握り部８から延長
管４の方向に向けて、停止用操作部としての停止用ボタ
ン９ａと、弱運転設定用の操作ボタン９ｂと、中運転設
定用の操作ボタン９ｃと、強運転設定用の操作ボタン９
ｄとが順次一列に並んで配設されている。

【００２６】このような構造の電気掃除機１における電
動送風機６の駆動制御回路の構成例を図２に基づいて説
明する。

【００２７】ハウジング２に内蔵された前述した電動送
風機６は、電池１０１を駆動源として回転駆動される。
このような電動送風機６を駆動する回路が電源回路１０
２であり、この電源回路１０２は、昇圧コンバータ回路
１０３、第１のスイッチング素子１０４及び第２のスイ
ッチング素子１０５を有している。

【００２８】昇圧コンバータ回路１０３は、電池１０１
の出力電圧を昇圧して電動送風機に印加する。その回路
構成については後述する。第１のスイッチング素子１０
４は、電動送風機６に印加する電池１０１の出力電圧を
昇圧コンバータ回路１０３によって昇圧する昇圧運転モ
ードと昇圧しない非昇圧運転モードとに切替える切替え
手段の一部を構成する。そして、第２のスイッチング素
子１０５は、制御用のパワートランジスタ等の半導体ス
イッチング素子によって構成されており、スイッチング
動作を実行することで、電動送風機６に印加する電池１
０１の出力電圧を可変し、これによって電動送風機６の
動作状態を強弱制御する。

【００２９】昇圧コンバータ回路１０３、第１のスイッ
チング素子１０４及び第２のスイッチング素子１０５か
ら構成される電源回路１０２は、電気掃除機制御部１０
６によって駆動制御される。この電気掃除機制御部１０
６は、電動送風機６の駆動状態を検出、判定等するため
の図示しないハードウエア構成を備え、前述した操作部
９からの指令に従い、検出、判定された電動送風機６の
駆動状態に基づいて昇圧コンバータ回路１０３、第１の
スイッチング素子１０４及び第２のスイッチング素子１
０５に対する制御信号を生成し、それらの各部１０３、
１０４及び１０５に制御信号を付与する（第１のスイッ
チング制御手段、第２のスイッチング制御手段）。操作
部９から電気掃除機制御部１０６に指令信号を送信する
ための信号送信媒体、並びに、電気掃除機制御部１０６
から昇圧コンバータ回路１０３、第１のスイッチング素
子１０４及び第２のスイッチング素子１０５に制御信号
を付与するための信号送信媒体として、本実施の形態の
電気掃除機１は、信号線１０７を有する。

【００３０】次いで、本実施の形態の電気掃除機１は、
電気掃除機制御部１０６内にマイクロコンピュータを内
蔵している。このマイクロコンピュータは、ＣＰＵ等の
マイクロプロセッサとＲＯＭ及びＲＡＭから構成される
メモリと（全て図示せず）から構成された例えばワンチ
ップマイコンであり、メモリに格納されたプログラムに
応じてマイクロプロセッサが各種の演算処理を実行し、
これによって電動送風機６の動作状態を制御する。

【００３１】図２では、このようなマイクロコンピュー
タのハードウエア構成を図示することなく、メモリに格
納されたプログラムに応じてマイクロプロセッサが各種
の演算処理を実行する結果として生ずる各種の機能をブ
ロック化した機能ブロック図としてマイクロコンピュー
タを表現している。このような表現形態で示されるマイ
クロコンピュータによって実行される機能には、電池１
０１の状態を監視する電池監視機能、昇圧コンバータ回
路１０３を制御する昇圧コンバータ制御機能及び電動送
風機６を駆動制御する電動送風機制御機能がある。図２
中、これらの電池監視機能、コンバータ制御手段及び電
動送風機制御機能は、それぞれ、電池監視手段１０８、
昇圧コンバータ制御手段１０９及び電動送風機制御手段
１１０としてブロック化されている。

【００３２】もっとも、本実施の形態において、電池監
視機能、コンバータ制御手段及び電動送風機制御機能
は、その機能動作の全てをマイクロコンピュータによる
処理に依存する必要はない。これらの機能は、電子素子
を用いる電気・電子回路によっても実現可能であり、こ
のような電気・電子回路とマイクロコンピュータによる
処理との組み合わせによっても実現可能である。

【００３３】次に、電気掃除機１の動作を、昇圧コンバ
ータ回路１０３の動作の一例を交えながら、主に図３を
参照して詳しく説明する。

【００３４】電気掃除機１が停止状態にある場合、ま
ず、「弱」用の操作ボタン９ｂが操作されると、電動送
風機制御手段１１０からオン・オフ信号が出力され、そ
の信号に基づき第２のスイッチング素子１０５がオン・
オフ動作を繰り返し、電動送風機６が回転を始め、ゼロ
入力から、予め設定された「弱」運転モード出力ＷＯ１
まで、電動送風機６の出力が上昇する。電動送風機６の
出力は、オン・オフ信号のオン時間／（オン時間＋オフ
時間）で定義されるデューティなどによって調整可能で
ある。

【００３５】この状態から、「中」用の操作ボタン９ｃ
が操作されると、電動送風機制御手段１１０から常時オ
ンの信号が出力され、その信号に基づき第２のスイッチ
ング素子１０５が常時オン（デューティ１００％）の動
作をし、これによって、電動送風機６の出力は、予め設
定された「中」運転モード出力ＷＯ２まで上昇する。こ
の時には、昇圧コンバータ回路１０３は動作せず、した
がって、昇圧コンバータ回路１０３の出力電圧が電動送
風機６に供給されない。

【００３６】さらに、この状態から、「強」用の操作ボ
タン９ｄが操作されると、昇圧コンバータ制御手段１０
９から昇圧コンバータ回路１０３に制御信号が出力さ
れ、これによって昇圧コンバータ回路１０３が動作する
とともに、電気掃除機制御部１０６から第１のスイッチ
ング素子１０４に信号が出力されて第１のスイッチング
素子１０４が動作し、これによって電池１０１の出力電
圧が昇圧コンバータ回路１０３を経て電動送風機６に印
加される。したがって、昇圧コンバータ回路１０３の出
力電圧が電動送風機６に供給され、予め設定された
「強」運転モード出力ＷＯ３まで、電動送風機６の出力
が上昇する。

【００３７】ここで、昇圧コンバータ回路１０３は、そ
の回路内で損失を発生するので、この損失は、電池１０
１の１回の充電当たりの使用時間を短くしてしまう。そ
こで、本実施の形態の電気掃除機１は、電気掃除機１の
運転モードとして、弱、中、強という一般的な運転モー
ドとは別に、電池１０１の出力電圧を昇圧コンバータ回
路１０３で昇圧させることなく電動送風機６へ供給する
非昇圧運転モードと、電池１０１の出力電圧を昇圧コン
バータ回路１０３で昇圧させて電動送風機６へ供給する
昇圧運転モードとを択一的に選択することができるよう
にしている。つまり、昇圧運転モードと非昇圧運転モー
ドとを切替える第１のスイッチング素子１０４のスイッ
チング動作を操作部９からの指示によって制御可能であ
り、これにより、電気掃除機１の使用者は、その時々の
状況に応じて、電池１０１の使用時間を長くしたいか、
それとも電気掃除機１のゴミ吸込みの能力を向上させた
いか、という選択を行うことができる。したがって、本
実施の形態の電気掃除機１は、このような使用者の用途
の多様化に対応することが可能である。

【００３８】なお、第１のスイッチング素子１０４につ
いてのスイッチング動作の制御処理は、第１のスイッチ
ング素子１０４と共に切替え手段を構成する。

【００３９】もっとも、本実施の形態によれば、「強」
操作ボタン９ｄが操作された時に、昇圧コンバータ回路
１０３の出力電圧を電動送風機６へ供給する。このた
め、非昇圧運転モードは、電気掃除機１の弱、中、強と
いう一般的な運転モード中の弱運転モード又は中運転モ
ードにおいて設定されることになり、昇圧運転モード
は、電気掃除機１の弱、中、強という一般的な運転モー
ド中の強運転モードにおいて設定されることになる。こ
の意味で、弱運転設定用の操作ボタン９ｂ及び中運転設
定用の操作ボタン９ｃは、非昇圧運転モードを選択する
ための非昇圧用操作部として機能し、強運転設定用の操
作ボタン９ｄは、昇圧運転モードを選択するための昇圧
用操作部として機能する。別の観点から見ると、弱運転
設定用の操作ボタン９ｂ及び中運転設定用の操作ボタン
９ｃは、電動送風機６を最大出力で動作させない運転モ
ードを選択するための運転操作部として機能し、強運転
設定用の操作ボタン９ｄは、電動送風機６を最大出力で
動作させる運転モードを選択するための最大運転操作部
として機能することになる。また、停止用ボタン９ａ
は、電動送風機６の回転駆動を停止させるための停止用
操作部として機能する。

【００４０】なお、図３に基づいて前述した説明では、
停止状態から「弱」用の操作ボタン９ｂ、「中」用の操
作ボタン９ｃ及び「強」用の操作ボタン９ｄが順に操作
された例で説明したため、非昇圧運転モードから昇圧運
転モードに切替った例を示しているが、停止状態でいき
なり「強」操作ボタン９ｄを操作した場合には、停止状
態から直接的に昇圧運転モードになる。

【００４１】また、図３に基づいて前述した説明では、
昇圧運転モードにおける予め設定された出力が一つ（出
力ＷＯ３）である例を示しているが、言うまでもなく、
昇圧運転モードにおける予め設定された出力を複数設定
しても良い。

【００４２】ここで、本発明の別の実施の形態を図４に
基づいて説明する。図４は、操作部９について幾つかの
構成例を示す正面図である。

【００４３】図４に例示する本実施の形態の操作部９
は、「停止」設定用の操作ボタン９ａ、「弱」運転設定
用の操作ボタン９ｂ、「中」運転設定用の操作ボタン９
ｃ、「強」運転設定用の操作ボタン９ｄの他に、「パワ
ー」運転設定用の操作ボタン９ｅを備えている。これら
の各操作ボタン９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅによって
設定される動作モード中、「弱」運転設定用の操作ボタ
ン９ｂ、「中」運転設定用の操作ボタン９ｃ及び「強」
運転設定用の操作ボタン９ｄによって設定される
「弱」、「中」、「強」の運転モードは、昇圧コンバー
タ回路１０３の出力電圧を電動送風機６へ供給しない非
昇圧運転モードである。これに対して、「パワー」運転
設定用の操作ボタン９ｅによって設定される「パワー」
運転モードは、昇圧コンバータ回路１０３の出力電圧を
電動送風機６へ供給する昇圧運転モードである。このた
め、「強」運転モードよりも「パワー」運転モードの方
が、ゴミ吸込み能力が高い。

【００４４】この意味で、本実施の形態においては、弱
運転設定用の操作ボタン９ｂ、中運転設定用の操作ボタ
ン９ｃ及び強運転設定用の操作ボタン９ｄは、非昇圧運
転モードを選択するための非昇圧用操作部として機能
し、「パワー」運転設定用の操作ボタン９ｅは、昇圧運
転モードを選択するための昇圧用操作部として機能し、
操作部９は運転モード切替操作部として機能する。そこ
で、本実施の形態では、昇圧運転用の操作ボタン９ｅ
が、電動送風機６の駆動力の強弱を指定するための通常
の操作ボタン９ｂ〜９ｄと別個で異なるボタン形状とし
て設けられていることになる。

【００４５】したがって、本実施の形態では、昇圧コン
バータ回路１０３を動作させる操作ボタン９ｅ（昇圧用
操作部）と動作させない操作ボタン９ｂ〜９ｄ（非昇圧
用操作部）とを、使用者に分かりやすく示すことができ
る。また、本実施の形態の操作部９によれば、「強」運
転モードよりも「パワー」運転モードの方がゴミ吸込み
能力が高いということを、使用者に分かりやすく示すこ
ともできる。

【００４６】ここで、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）は、各操作ボタン９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ及び９
ｅの配列例をそれぞれ示している。

【００４７】図４（ａ）は、昇圧コンバータ回路１０３
の出力電圧を電動送風機６へ供給する昇圧運転モードを
選択するための「パワー」運転設定用の操作ボタン９ｅ
（最大運転操作部）が、「停止」設定用の操作ボタン９
ａに対して、「弱」運転設定用の操作ボタン９ｂ、
「中」運転設定用の操作ボタン９ｃ及び「強」運転設定
用の操作ボタン９ｄから構成される非昇圧運転モードを
選択するための操作ボタン（運転操作部）を介して配置
された配列例を示す。このような各操作ボタン９ａ、９
ｂ、９ｃ、９ｄ及び９ｅの配列を採用することにより、
「パワー」運転設定用の操作ボタン９ｅが「停止」設定
用の操作ボタン９ａから離反し、昇圧運転モードが安易
に使用されることが防止される。これにより、電池１０
１のエネルギー損失量が多い昇圧運転モードが安易に使
用されにくくなり、１回の充電当たりの電池使用時間を
長くすることが可能となる。

【００４８】図４（ｂ）は、「停止」設定用の操作ボタ
ン９ａと、非昇圧運転モードを選択するための操作ボタ
ン９ｂ、９ｃ及び９ｄ（運転操作部）とが一列に配列さ
れ、このような操作ボタン９ａ、９ｂ及び９ｃの配列ラ
インに対して直交するように「パワー」運転設定用の操
作ボタン９ｅ（最大運転操作部）が配列された配列例で
ある。この場合、「パワー」運転設定用の操作ボタン９
ｅが「停止」設定用の操作ボタン９ａから離反した位置
に配置されている。このような配列例でも、昇圧運転モ
ードが安易に使用されることが防止される、これによ
り、電池１０１のエネルギー損失量が多い昇圧運転モー
ドが安易に使用されにくくなり、１回の充電当たりの電
池使用時間を長くすることが可能となる。

【００４９】図４（ｃ）は、「パワー」運転設定用の操
作ボタン９ｅ（最大運転操作部）が、「弱」運転設定用
の操作ボタン９ｂ、「中」運転設定用の操作ボタン９ｃ
及び「強」運転設定用の操作ボタン９ｄから構成される
非昇圧運転モードを選択するための操作ボタン（運転操
作部）に対して、「停止」設定用の操作ボタン９ａを介
して配置された配列例を示す。このような各操作ボタン
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ及び９ｅの配列を採用すること
により、非昇圧運転モードを選択するための操作ボタン
９ｂ、９ｃ及び９ｄ並びに「停止」設定用の操作ボタン
９ａと「パワー」運転設定用の操作ボタン９ｅとが明確
に区別され、昇圧運転モードが安易に使用されることが
防止される。これにより、電池１０１のエネルギー損失
量が多い昇圧運転モードが安易に使用されにくくなり、
１回の充電当たりの電池使用時間を長くすることが可能
となる。

【００５０】図４（ｄ）は、「停止」設定用の操作ボタ
ン９ａと、非昇圧運転モードを選択するための操作ボタ
ン９ｂ、９ｃ及び９ｄ（運転操作部）とが一列に配列さ
れ、このような操作ボタン９ａ、９ｂ及び９ｃの配列ラ
インに対して直交するように「パワー」運転設定用の操
作ボタン９ｅ（最大運転操作部）が配列された配列例で
ある。この場合、「パワー」運転設定用の操作ボタン９
ｅが「停止」設定用の操作ボタン９ａに隣接した位置に
配置されている。このような配列例でも、昇圧運転モー
ドが安易に使用されることが防止され、これにより、電
池１０１のエネルギー損失量が多い昇圧運転モードが安
易に使用されにくくなり、１回の充電当たりの電池使用
時間を長くすることが可能となる。

【００５１】さらに、昇圧コンバータ回路１０３の出力
電圧を電動送風機６へ供給する昇圧運転モードであるこ
とを使用者に分かり易くし、操作ボタン９ｅがゴミ吸込
み能力を最高レベルにするボタンであることをより意識
させ易くするための具体的な手法としては、・昇圧コンバータ回路１０３の出力電圧を電動送風機６
へ供給する操作ボタン９ｅと、電池１０１の出力電圧を
直接的に電動送風機６へ供給する操作ボタン９ｂ〜９ｄ
とを別個に設ける・昇圧コンバータ回路１０３の出力電圧を電動送風機６
へ供給する操作ボタン９ｅの表記文字を、例えば「強」
のような「中」、「弱」との関連を連想させる文字を使
用せずに、「パワー」のような全く態様の異なる文字を
使用する・昇圧コンバータ回路１０３の出力電圧を電動送風機６
へ供給する操作ボタン９ｅと、電池１０１の出力電圧を
直接的に電動送風機６へ供給する操作ボタン９ｂ〜９ｄ
との表記文字の様態（色やフォントなど）、背景の様態
（色や模様）などを変える・昇圧コンバータ回路１０３の出力電圧を電動送風機６
へ供給する操作ボタン９ｅを停止設定用の操作ボタン９
ａに隣接させずに離して配置するというような各種の手
法を採用することが可能である。２．各部の詳細次いで、本実施の形態における各部の詳細について説明
する。

【００５２】［操作部９］ここでは、図５等を参照しな
がら、図２に例示した操作部９の具体的な構造及び作用
について説明する。図５は、操作部９の電気回路図であ
る。

【００５３】本実施の形態では、電気掃除機制御部１０
６内において、基準電圧Ｖ１の値が操作部９の操作状態
に応じて変化するように構成され、こうして変動する基
準電圧Ｖ１の値がアナログ・デジタル変換器であるＡＤ
／Ｃ２０１によってデジタル信号に変換された後に電圧
読取手段２０２によって読み取られるように構成されて
いる。

【００５４】基準電圧Ｖ１の値を操作部９の操作状態に
応じて変化させるための回路構成（電圧可変回路）とし
て、本実施の形態では、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との間で検
出することができる電圧をＡＤ／Ｃ２０１に入力するよ
うにしつつ、操作部９の各操作ボタン９ａ、９ｂ、９
ｃ、９ｄが操作されることで切替えられるスイッチ２０
３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄを操作部９に設
け、これらの各スイッチ２０３ａ、２０３ｂ、２０３
ｃ、２０３ｄの切替え状態に応じて、それぞれ値が異な
る抵抗Ｒ７、Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０が抵抗Ｒ６に並列接続
されるような回路構成が設けられている。

【００５５】したがって、操作部９の各操作ボタン９ａ
〜９ｄを操作することにより、基準電圧Ｖ１の値が変化
し、こうして変動する基準電圧Ｖ１がＡＤ／Ｃ２０１に
入力されてデジタル信号に変換され、変換後のデジタル
信号が電圧読取手段２０２に入力される。

【００５６】そして、電気掃除機制御部１０６内に設け
られたマイクロコンピュータが備える図示しない記憶領
域には、操作部９で「弱」用の操作ボタン９ｂが操作さ
れることにより電圧読取手段２０２によって読み取られ
る信号が、例えばＶ２〜Ｖ３の電圧値に対応する場合
は、電動送風機６の出力がＷＯ１になるような電動送風
機制御手段１１０の制御値（デューティなど）が記憶さ
れている。

【００５７】また、その図示しない記憶領域には、同様
に、操作部９で「中」用の操作ボタン９ｃが操作される
ことにより電圧読取手段２０２によって読み取られる電
圧値に対応する信号に従って、電動送風機６の出力がＷ
Ｏ２になるような電動送風機制御手段１１０の制御値
（デューティなど）が記憶されている。

【００５８】さらに、その図示しない記憶領域には、同
様に、操作部９で「強」用の操作ボタン９ｄが操作され
ることにより電圧読取手段２０２によって読み取られる
電圧値に対応する信号に従って、昇圧コンバータ回路１
０３の出力電圧を電動送風機６に供給するように、第１
のスイッチング素子１０４に電気掃除機制御部１０６か
ら信号を出力する情報や、電動送風機６の出力がＷＯ３
になるような電動送風機制御手段１１０の制御値（デュ
ーティなど）などの昇圧運転モードの情報が記憶されて
いる。

【００５９】このように、本実施の形態においては、操
作部９が複数の電圧を選択設定可能であり、操作部９で
設定された電圧を電圧読取手段２０２で読み取り、この
読み取った電圧に従い、複数の運転モードを切替える
（制御手段）。このため、従来の非昇圧運転モードに昇
圧運転モードが追加されたとしても、操作部９と接続す
べきＡＤ／Ｃ２０１の信号線等の信号線を増やすことな
く、安価に運転モードの追加を実現可能にする。

【００６０】なお、操作部９の説明として、図２に例示
する操作部９について説明したが、図４に示す操作部９
においても同様に適用可能であることは言うまでもな
い。

【００６１】［昇圧コンバータ回路１０３］次に、昇圧
コンバータ回路１０３について図６を用いて説明する。
図６は、昇圧コンバータ回路１０３の電気回路図であ
る。

【００６２】昇圧コンバータ回路１０３は、エネルギー
の蓄積と放出の役割をなす磁気部品であるリアクトル３
０１、制御端子を持つトランジスタにより構成された第
３のスイッチング素子３０２（スイッチング素子３０
２）、逆流防止素子としてのダイオード３０３及びコン
デンサ３０４等により構成されている。

【００６３】リアクトル３０１は、主に巻線（コイル）
と磁性材料からなるコアから構成され、巻線（コイル）
の中にコアを挿入し、巻線（コイル）に電流を流すこと
によってエネルギーを蓄積し、そのエネルギーをスイッ
チング手段などにより放出する構造の電気素子である。

【００６４】特に、本実施の形態のリアクトル３０１
は、フェライト、ダスト、パーマロイ、アモルファス合
金などの磁性材料からなるコアと巻線（コイル）などか
ら構成される。コアの形状は、ソレノイド形状やトロイ
ダル形状などである。

【００６５】昇圧コンバータ回路１０３は、電池１０１
に接続される入力端子Ｐａと、共通端子Ｐｂと、電動送
風機６側に接続される出力端子Ｐｃとを有し、入力端子
Ｐａにリアクトル３０１の一方の端子が接続され、リア
クトル３０１の他方の端子と第３のスイッチング素子３
０２（スイッチング素子３０２）の一方の端子とが接続
され、第３のスイッチング素子３０２（スイッチング素
子３０２）の他方の端子と共通端子Ｐｂとが接続され、
第３のスイッチング素子３０２（スイッチング素子３０
２）の制御端子であるベースに対して昇圧コンバータ制
御手段１０９の出力側が接続され、リアクトル３０１と
第３のスイッチング素子３０２（スイッチング素子３０
２）との接続点とダイオード３０３の一方の端子とが接
続され、ダイオード３０３の他方の端子とコンデンサ３
０４の一方の端子とが接続され、コンデンサ３０４の他
方の端子と共通端子Ｐｂとが接続され、ダイオード３０
３とコンデンサ３０４との接続点が出力端子Ｐｃに接続
され、出力端子Ｐｃと共通端子Ｐｂとの間に電池１０１
の電圧を昇圧した電圧を出力するように構成されてい
る。

【００６６】このような構成において、例えば、「強」
用の操作ボタン９ｄが操作された場合、昇圧コンバータ
回路１０３が動作するように昇圧コンバータ制御手段１
０９により出力されるＰＷＭパルス（ＰＷＭ：Pulse Wi
dth Modulation）に基づいて、第３のスイッチング素子
３０２（スイッチング素子３０２）がスイッチング動作
を開始し、電動送風機６に供給される電圧が昇圧され
る。そして、予め設定された「強」運転モードに対応し
たゴミ吸込み性能（出力）で電気掃除機１が働くよう
に、電動送風機制御手段１１０が作動する。

【００６７】本実施の形態では、この「強」運転モード
は、電気掃除機１の最高のゴミ吸込み性能又は最高出力
を有する運転モードである。ここで、最高のゴミ吸込み
性能を有する運転モードとは、掃除対象物を同一にした
状態で、ホース５を通して吸込む風の風量を、最も大き
くする電気掃除機１の運転モードである。

【００６８】昇圧コンバータ回路１０３の昇圧動作を説
明する。昇圧コンバータ制御手段１０９から出力される
パルス信号により第３のスイッチング素子３０２（スイ
ッチング素子３０２）をオンにすると電流ＩＳが流れ、
電流ＩＬによりリアクトル３０１にエネルギーが蓄えら
れる。次に、昇圧コンバータ制御手段１０９により第３
のスイッチング素子３０２（スイッチング素子３０２）
をオフにすると、リアクトル３０１に蓄積されているエ
ネルギーはダイオード３０３を経て電流ＩＤとして電動
送風機６側に流れ、コンデンサ３０４に充電される。こ
のように、昇圧コンバータ制御手段１０９により第３の
スイッチング素子３０２（スイッチング素子３０２）の
オン・オフを連続的に行うことによって、電池１０１か
らリアクトル３０１へのエネルギーの蓄積と放出との繰
返しを実現する。

【００６９】この際、コンデンサ３０４に蓄えられてい
るエネルギーは、ダイオード３０３によって、リアクト
ル３０１に戻ることはない。この意味で、ダイオード３
０３は逆流防止素子として機能する。これにより、コン
デンサ３０４の電圧は、電池１０１よりも高い電圧で充
電され、電動送風機６に供給される。

【００７０】ここで、本実施の形態では、昇圧した電
圧、すなわち電動送風機６の入力電圧を検出し、その検
出値に基づいて、昇圧コンバータ制御手段１０９から第
３のスイッチング素子３０２（スイッチング素子３０
２）に対して出力するＰＷＭ信号の少なくとも周波数又
はオン時間／（オン時間＋オフ時間）で定義されるデュ
ーティを変化させることにより、電動送風機６の入力電
圧を一定に保つように制御する、いわゆるフィードバッ
ク制御（閉ループ制御）を行う。そこで、本実施の形態
では、電動送風機６の入力電圧を検出するために、第２
のスイッチング素子１０５の前段に設けられた二つの抵
抗Ｒ１、Ｒ２の間に生ずる電位差を検出する電動送風機
入力電圧検出部３０５が設けられている。

【００７１】もっとも、電動送風機６の入力電圧を一定
に保つように制御する、いわゆるフィードバック制御
（閉ループ制御）は、本発明の実施に不可欠ではない。

【００７２】このように、昇圧コンバータ回路１０３で
は、第３のスイッチング素子３０２（スイッチング素子
３０２）の動作により、電池１０１の出力電圧を電動送
風機６へ供給したり、昇圧コンバータ回路１０３の出力
電圧を電動送風機６へ供給したりするので、第３のスイ
ッチング素子３０２（スイッチング素子３０２）は、第
１のスイッチング素子１０４と同様な作用を奏する。

【００７３】さらに、第３のスイッチング素子３０２
（スイッチング素子３０２）の動作を停止させてオフさ
せると、電池１０１の直流電圧出力がリアクトル３０１
での損失がほとんどない状態で通過するので、昇圧コン
バータ回路１０３をバイパスした場合における動作とほ
ぼ等価になる。

【００７４】また、本実施の形態の昇圧コンバータ回路
１０３では、電動送風機６に電池１０１の出力電圧を直
接印加する非昇圧運転モードと昇圧コンバータ回路１０
３を経由させて印加する昇圧運転モードとを切替える切
替手段が、昇圧コンバータ回路１０３を構成する要素で
兼用することができる。したがって、図２や図５に例示
する第１のスイッチング素子１０４のような部品が不要
となるので、回路構成を簡略化することができるととも
に、電気掃除機１の軽量化及び小型化に貢献する。

【００７５】＜電池＞次に、電動送風機６に電力を供給
する電池１０１について図７を参照して説明する。図７
は、電池１０１の出力電圧の経時変化を示すグラフであ
る。

【００７６】電池１０１は、例えば、ニッケルカドミウ
ム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池、ニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電
池、リチウムイオン電池などの二次電池を複数本直列に
接続した構成である。また、電流容量が必要な場合は、
並列に接続する。このような電池１０１の出力電圧は、
充電後に１５Ｖ〜３５Ｖの範囲内にあり、その後、電気
掃除機１を使用したり、使用せずに放置したりして出力
電圧は下がるものの、少なくとも、昇圧コンバータ回路
１０３を動作させる時は、電池１０１の出力電圧は、充
電後に１５Ｖ〜３５Ｖの範囲内にある。図７中では、電
池特性Ａ−２、Ａ−３がこれに当たる。

【００７７】また、電池特性Ａ−４のように、充電後の
電池１０１の出力電圧が１５Ｖより小さい場合は、電気
掃除機１のゴミ吸込力が小さく実用的でない。ゴミ吸込
力を上げるために電流を増やすことも選択肢としては考
えられるが、電流の増大に伴って回路部品が大きくな
り、そしてコストが高くなることから、電気掃除機１用
の電池１０１としては実用的ではない。

【００７８】また、電池監視手段１０８と電池電圧検出
部３０６（図６参照）などを用いて電池１０１の出力電
圧が１５Ｖよりも小さくなったことを検出した時は、電
気掃除機１のゴミ吸引力がかなり低下するので、電動送
風機制御手段１１０によって電気掃除機１を動作させな
いように制御する。この時、図示しない表示手段を用い
て、電池１０１の充電が必要なことを、使用者に知らせ
たりする。

【００７９】ここで、電池１０１の出力電圧を検出する
電池電圧検出部３０６は、電池１０１の後段直後に設け
られた二つの抵抗Ｒ３、Ｒ４の間に生ずる電位差を検出
し、これによって電池１０１の出力電圧を検出する。

【００８０】また、電動送風機６の入力電圧を一定に保
つように制御する、いわゆる、フィードバック制御（閉
ループ制御）を行っている場合で、電池１０１の出力電
圧が１５Ｖよりも小さくなった時は、昇圧率が大きくな
り過ぎて効率が低下するので、少なくとも、昇圧コンバ
ータ回路１０３を動作させないように制御する。

【００８１】いずれにしても、電池１０１の出力電圧が
１５Ｖよりも小さくなった時は、昇圧コンバータ回路１
０３を動作させないようにする。

【００８２】また、電池特性Ａ−１のように充電後の出
力電圧が３５Ｖより大きい場合は、電池１０１の大型
化、大重量化、高コスト化を招き、電気掃除機１用の電
池１０１としては実用的ではない。

【００８３】＜リアクトル＞次に、エネルギーの蓄積と
放出との繰返しを行うリアクトル３０１について図８及
び図９を参照して説明する。

【００８４】図８は、リアクトル３０１の直流重畳特性
を示すグラフであり、横軸に重畳電流、縦軸にインダク
タンスをそれぞれ示す。周波数は２０ｋＨｚ〜２００ｋ
Ｈｚの範囲内である。

【００８５】本発明では、リアクトル特性Ｂ−２、Ｂ−
３のように、電池１０１の平均電流Ｉａｖｅ及びピーク
電流Ｉｐにおけるインダクタンスが１０μＨ〜２００μ
Ｈのリアクトル３０１を使用する。特に、リアクトル３
０１のコア磁性材料として鉄系アモルファス合金を使用
し、コアの形状がトロイダル形状で、さらにギャップを
設けることにより、小型・軽量のリアクトル３０１が実
現でき、このリアクトル３０１を昇圧コンバータ回路１
０３に用いることにより、今までに無い小型で軽量の電
気掃除機１を実現することができる。

【００８６】リアクトル特性Ｂ−１のリアクトル３０１
を使用した場合は、リアクトル３０１が大型化、大重量
化し、電気掃除機１用のリアクトル３０１としては実用
的ではない。

【００８７】リアクトル特性Ｂ−４のリアクトル３０１
を使用して実用的な昇圧率を確保するためには、電流Ｉ
Ｌを大きくする必要があり、電池１０１の大電流化、大
型化、大重量化、高コスト化を招くので、電気掃除機１
用のリアクトル３０１としては実用的ではない。

【００８８】図９は、このようなインダクタンスと重量
との関係、及び、インダクタンスと電池重量との関係を
示すグラフである。

【００８９】＜ＰＷＭ信号の周波数（スイッチング周波
数）と昇圧率との決定手法＞次に、昇圧コンバータ制御
手段１０９から出力するＰＷＭ信号の周波数と昇圧コン
バータ回路１０３の昇圧率とを決める手法の具体的な例
を、図１０を参照して説明する。図１０は、昇圧コンバ
ータ制御手段１０９の一構成例を示す回路図である。

【００９０】図１０に示すように、操作部９の操作によ
り昇圧コンバータ制御手段１０９を動作させる。この昇
圧コンバータ制御手段１０９において、誤差増幅器３５
１に対して、基準電圧部３５２と電動送風機入力電圧検
出部３５３とから各々信号が入力され、誤差増幅器３５
１の出力信号と発振部３５４から発振される三角波信号
とがＰＷＭ比較部３５５に入力される。三角波信号を発
振する発振部３５４としては周知のものを用いればよ
い。そして、ＰＷＭ比較部３５５からＰＷＭ信号が出力
され、第３のスイッチング素子３０２（スイッチング素
子３０２）のオン・オフを制御する。そこで、発振部３
５４から発振される三角波信号の周波数を適宜設定する
ことにより、ＰＷＭ信号の周波数を制御することができ
る。

【００９１】また、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２による分圧比Ｒ
１／Ｒ２を適宜設定することにより、ＰＷＭ信号のデュ
ーティが適宜変化し、昇圧率を制御することができる。
これによれば、電気掃除機１の出力変動に伴う昇圧コン
バータ回路１０３の出力電圧変化や、電池１０１の出力
電圧の低下に対しても、昇圧率が変化し、昇圧コンバー
タ回路１０３の出力電圧を、ほぼ設定値に保つことがで
きる。（ａ）ＰＷＭ信号の周波数（スイッチング周波数）ここで、昇圧コンバータ制御手段１０９におけるＰＷＭ
比較部３５５から出力されるＰＷＭ信号の周波数（第３
のスイッチング素子３０２（スイッチング素子３０２）
のスイッチング周波数）について、図１１を参照して説
明する。

【００９２】ＰＷＭ信号の周波数を下げていくと、電流
リップルが大きくなる傾向がある。大きな電流リップル
が発生する場合、コンデンサ３０４には充分に大きな電
気容量が求められるため、コンデンサ３０４が大型化
し、コストも高くなる。そこで様々な実験から、ＰＷＭ
信号の周波数が２０ｋＨｚ以上であれば、昇圧コンバー
タ回路１０３における電流リップルが電気掃除機１用と
して実用範囲に収まることを確認した。

【００９３】また、ＰＷＭ信号の周波数を上げていく
と、第３のスイッチング素子３０２（スイッチング素子
３０２）のスイッチング損失が増加し、第３のスイッチ
ング素子３０２（スイッチング素子３０２）の温度が上
昇する傾向がある。大きな発熱が発生する場合、第３の
スイッチング素子３０２（スイッチング素子３０２）の
信頼性もさることながら、他の部品の信頼性や寿命にも
悪影響を及ぼすことになる。また、スイッチング損失が
増加に伴い、昇圧コンバータ回路１０３の効率も低下す
る。そこで様々な実験から、電気掃除機に搭載する昇圧
コンバータ回路１０３のＰＷＭ信号の周波数は、２００
ｋＨｚ以下が実用範囲であることを確認した。また、第
３のスイッチング素子３０２（スイッチング素子３０
２）やダイオード３０３などの部品は、電動送風機６が
生み出す流体の流れにより、必要なだけ冷却する。

【００９４】以上のことから、電気掃除機に搭載する昇
圧コンバータ回路１０３におけるＰＷＭ信号の周波数
は、２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚが適正範囲である。（ｂ）昇圧率昇圧率を低く設定しすぎると、昇圧コンバータ回路１０
３を搭載する費用対効果の面から、実用的でない。

【００９５】その反面、昇圧率を高く設定しすぎると、
第３のスイッチング素子３０２（スイッチング素子３０
２）に対して出力するＰＷＭ信号のデューティが大きく
なり、電流Ｉｄが流れる時間が短くなることから、電流
Ｉｄのピーク値が大きくなる。従って、ダイオード３０
３やコンデンサ３０４などの部品が大型化し、電気掃除
機１用としては実用的ではない。

【００９６】以上のことから、電気掃除機１に搭載する
昇圧コンバータ回路１０３における昇圧率は、１．２倍
〜２．５倍が適正範囲である。（ｃ）電動送風機６に対する入力図３に示すように、「強」用の操作ボタン９ｄを操作し
て、昇圧コンバータ制御手段１０９からＰＷＭ信号が出
力され昇圧コンバータ回路１０３が動作し、予め設定さ
れた「強」運転モード出力ＷＯ３まで電動送風機６の出
力が上昇するときの電動送風機６の入力は、１８０Ｗ〜
４５０Ｗで調節されている。

【００９７】昇圧コンバータ回路１０３を動作させたと
きの電動送風機６の入力を低く設定しすぎると、昇圧コ
ンバータ回路１０３を搭載する費用対効果の面から、電
気掃除機１用としては実用的でない。

【００９８】その反面、昇圧コンバータ回路１０３を動
作させたときの電動送風機の入力を高く設定しすぎる
と、一充電当たりの連続使用時間が短くなりすぎて、電
気掃除機１用としては実用的ではない。

【００９９】以上のことから、電気掃除機における昇圧
コンバータ回路１０３を動作させたときの電動送風機の
入力は１８０Ｗ〜４５０Ｗが適正範囲である。

【０１００】［昇圧コンバータ回路１０３の別の実施の
形態］昇圧コンバータ回路１０３の別の実施の形態を図
１２に基づいて説明する。図１２は、昇圧コンバータ回
路１０３の電気回路図である。

【０１０１】本実施の形態の昇圧コンバータ回路１０３
では、磁気部品としてのリアクトル３０１に代えて、１
次巻線４０１ａ及び２次巻線４０１ｂを有するトランス
４０１が用いられている。このトランス４０１の１次巻
線４０１ａと２次巻線４０１ｂは逆接続されている。

【０１０２】このような昇圧コンバータ回路１０３は、
より詳細には、電池１０１に接続される入力端子Ｐａ及
び入力側共通端子Ｐｄと、電動送風機６側に接続される
出力端子Ｐｃ及び出力側共通端子Ｐｅとを有し、入力端
子Ｐａとトランス４０１の１次巻線４０１ａの一方の端
子とが接続され、トランス４０１の１次巻線４０１ａの
他方の端子と第３のスイッチング素子３０２（スイッチ
ング素子３０２）の一方の端子とが接続され、第３のス
イッチング素子３０２（スイッチング素子３０２）の他
方の端子と入力側共通端子Ｐｄとが接続され、第３のス
イッチング素子３０２（スイッチング素子３０２）の制
御端子に対して昇圧コンバータ制御手段１０９の出力側
が接続され、トランス４０１の２次巻線４０１ｂの一方
の端子がダイオード３０３の一方の端子に接続され、ダ
イオード３０３の他方の端子とコンデンサ３０４の一方
の端子とが接続され、コンデンサ３０４の他方の端子と
トランス４０１の２次巻線４０１ｂの他方の端子とが接
続され、ダイオード３０３とコンデンサ３０４との接続
点が出力端子Ｐｃに接続され、コンデンサ３０４とトラ
ンス４０１の２次巻線４０１ｂとの接続点が出力側共通
端子Ｐｅに接続され、出力端子Ｐｃと出力側共通端子Ｐ
ｅとの間に電池１０１の電圧を昇圧した電圧を出力する
ように構成されている。

【０１０３】このような昇圧コンバータ回路１０３の昇
圧動作を説明する。

【０１０４】昇圧コンバータ制御手段１０９から出力さ
れるパルス信号により第３のスイッチング素子３０２
（スイッチング素子３０２）をオンにすると、電流ＩＴ
１が流れ、トランス４０１にエネルギーが蓄えられる。
この時、トランス４０１において１次巻線４０１ａと２
次巻線４０１ｂとは逆接続されているので、ダイオード
３０３により２次側に電流は流れない。

【０１０５】次に、昇圧コンバータ制御手段１０９によ
り第３のスイッチング素子３０２（スイッチング素子３
０２）をオフすると、トランス４０１の巻線には逆起電
圧が発生し電位が反転するので、トランス４０１に蓄積
されているエネルギーは、ダイオード３０３を経て電流
ＩＴ２として２次巻線４０１ｂ側（電動送風機６側）に
放出される。そして、コンデンサ３０４に電池１０１よ
りも高い電圧で充電され、電動送風機６に供給される。

【０１０６】このような構成において、電動送風機６の
入力電圧の検出値に基づいて、昇圧コンバータ制御手段
１０９から第３のスイッチング素子３０２（スイッチン
グ素子３０２）に対して出力するＰＷＭ信号の少なくと
も周波数又はデューティを変化させることにより、電動
送風機６の入力電圧を一定に保つような制御が実行され
る。

【０１０７】これにより、本実施の形態の昇圧コンバー
タ回路１０３も、図６に例示したリアクトル３０１を用
いる昇圧コンバータ回路１０３と同様な作用・効果を奏
することになる。

【０１０８】［各実施の形態における作用効果］以上説
明した各実施の形態において、昇圧運転モードは、電動
送風機を最大出力で駆動することから、昇圧運転モード
におけるゴミ吸込み能力を最も高くすることができ、使
用者の期待に応えることができる。

【０１０９】また、昇圧運転モードは、最もゴミ吸込み
能力が高い状態となるように電動送風機を駆動すること
から、使用者の期待に応えることができる。

【０１１０】また、運転モード切替操作部は、非昇圧用
操作部と独立させて、昇圧運転モードを選択するための
昇圧用操作部を有することから、現在の動作モードか昇
圧運転モードなのか非昇圧運転モードなのかを使用者に
分かり易く示すことができ、情報提供機能をユーザフレ
ンドリーなものとすることができる。

【０１１１】この場合において、昇圧用操作部は、非昇
圧用操作部と異なる態様で設けられていることから、現
在の動作モードが昇圧運転モードなのか非昇圧運転モー
ドなのかを使用者に分かり易く示すことができる。特
に、昇圧運転モードは、電動送風機を最大出力で駆動す
る場合や、最もゴミ吸込み能力が高い状態となるように
電動送風機を駆動する場合には、現在の動作モードが、
ゴミ吸込み能力が最高レベルであるということを使用者
により意識させ易くすることができる。

【０１１２】しかも、昇圧用操作部が、電動送風機の回
転駆動を停止させるための停止用操作部に対して非昇圧
用操作部を介在させた位置に配置されている場合には、
昇圧用操作部の操作が停止という状態と最もかけ離れた
状態を引き起こすことを使用者に直観させることがで
き、情報提供機能をユーザフレンドリーなものとするこ
とができる。

【０１１３】また、昇圧用操作部は、非昇圧用操作部に
対して電動送風機の回転駆動を停止させるための停止用
操作部を介在させた位置に配置されている場合には、昇
圧用操作部と非昇圧用操作部とが別個独立したものであ
り、したがって、昇圧運転モードにするためには昇圧用
操作部を操作すれば良いということを使用者に直観させ
ることができ、情報提供機能をユーザフレンドリーなも
のとすることができる。

【０１１４】また、電気掃除機の運転モードの中で、昇
圧コンバータ回路により電動送風機を最大出力で動作さ
せる最大運転操作部と、電気掃除機の動作を停止させる
停止操作部とが隣接しないように配置されている場合に
は、最大運転操作部の操作が停止という状態から最もか
け離れた状態を引き起こすということ、消費電力が大き
く連続使用時間が短くなるということを、使用者に直観
させることができ、情報提供機能をユーザフレンドリー
なものとすることができる。

【０１１５】さらに、最大運転操作部が、その他の運転
操作部と異なる態様で設けられている場合には、最大運
転操作部により選択された動作モードが、ゴミ吸込能力
が最高レベルであるということを使用者により意識させ
易くすることができる。

【０１１６】また、前述した各実施の形態において、切
替え手段は、昇圧コンバータ回路を介在させて電池の出
力電圧を電動送風機に印加する経路と昇圧コンバータ回
路を介在させずに電池の出力電圧を電動送風機に印加す
る経路とを切替える第１のスイッチング素子と、運転モ
ード切替操作部の選択操作に応じて前記第１のスイッチ
ング素子のスイッチング動作を制御する第１のスイッチ
ング制御手段と、を具備するので、切替え手段を簡易に
構成することができる。

【０１１７】特に、第１のスイッチング制御手段は、運
転モード切替操作部の選択操作に応じて電圧を可変する
電圧可変回路と、電圧可変回路によって可変される電圧
値を読み取る電圧読取手段と、電圧読取手段が読み取っ
た電圧値に従い第１のスイッチング素子のスイッチング
動作を制御する制御手段と、を具備するようにした場合
には、操作部と切替え手段との間の信号の送受信を簡易
な構成によって実現することができる。

【０１１８】また、前述した各実施の形態において、電
動送風機の回転駆動の強弱を指定操作するための運転モ
ード切替操作部と、電池と電動送風機との間に介在接続
され、スイッチング動作を行うことで電動送風機に印加
する電池の出力電圧を可変する第２のスイッチング素子
と、運転モード切替操作部の選択操作に応じて第２のス
イッチング素子のスイッチング動作を制御する第２のス
イッチング制御手段と、を具備するので、電動送風機の
動作状態の強弱制御を行うことができる。

【０１１９】この場合、第２のスイッチング制御手段
は、運転モード切替操作部の選択操作に応じて電圧を可
変する電圧可変回路と、電圧可変回路によって可変され
る電圧値を読み取る電圧読取手段と、電圧読取手段が読
み取った電圧値に従い第２のスイッチング素子のスイッ
チング動作を制御する制御手段と、を具備する場合に
は、簡易な構造によって電動送風機の動作状態の強弱制
御が行うことができる。

【０１２０】また、前述した各実施の形態において、昇
圧コンバータ回路は、エネルギーの蓄積が可能な磁気部
品と第３のスイッチング素子とを有し、第３のスイッチ
ング素子をＰＷＭ信号によってＰＷＭ制御することによ
り、電池から磁気部品へのエネルギーの蓄積とその放出
とを繰り返して電池の出力電圧を昇圧するので、簡易な
構成によって昇圧コンバータ回路を実現することができ
る。

【０１２１】この場合、磁気部品には、リアクトルを用
いることができる。磁気部品がリアクトルである場合、
昇圧コンバータ回路は、第３のスイッチング素子がオン
の場合にリアクトルにエネルギーを蓄え、第３のスイッ
チング素子がオフの場合にリアクトルから放出されたエ
ネルギーをコンデンサに蓄え、このコンデンサから電池
の電圧を昇圧した電圧を出力する。この場合、コンデン
サからリアクトルへのエネルギーの逆流を防止する逆流
防止素子を有する構成とすることが好適である。

【０１２２】また、前述した各実施の形態において、昇
圧コンバータ回路は、記磁気部品としてリアクトルを用
い、電池の両端にそれぞれ接続された入力端子と共通端
子との間に、直列接続されたリアクトル及び第３のスイ
ッチング素子を接続し、リアクトル及び第３のスイッチ
ング素子の接続点と共通端子との間に、直列接続された
ダイオード及びコンデンサを接続し、ダイオード及びコ
ンデンサの接続点に出力端子を接続し、出力端子と共通
端子との間から電池の出力電圧を昇圧した電圧を出力す
るので、簡易な構成によって昇圧コンバータ回路を実現
することができ、しかも、第３のスイッチング素子とそ
の制御とによって切替え手段をも兼ねることができ、こ
れによって、部品を兼用して回路構成をより簡易にする
ことができる。

【０１２３】この場合、本実施の形態において、昇圧運
転モード時には、電池の電圧が１５Ｖ〜３５Ｖの範囲で
ある。これにより、電気掃除機用として実用的な昇圧運
転モードを実現することができる。

【０１２４】また、本実施の形態において、昇圧運転モ
ード時には、昇圧コンバータ回路の昇圧率が１．２倍〜
２．５倍の範囲である。これにより、電気掃除機用とし
て実用的な昇圧運転モードを実現することができる。

【０１２５】また、本実施の形態において、昇圧運転モ
ード時には、電動送風機への入力が１８０Ｗ〜４５０Ｗ
の範囲である。これにより、電気掃除機用として実用的
な昇圧運転モードを実現することができる。

【０１２６】また、本実施の形態において、昇圧運転モ
ード時には、第３のスイッチング素子に入力されるＰＷ
Ｍ信号の周波数が２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲であ
る。これにより、電気掃除機用として実用的な昇圧運転
モードを実現することができる。

【０１２７】また、本実施の形態において、昇圧運転モ
ード時には、リアクトルのインダクタンスが電池の平均
電流及びピーク電流において１０μＨ〜１００μＨの範
囲である。これにより、電気掃除機用として実用的な昇
圧運転モードを実現することができる。

【０１２８】また、磁気部品には、１次巻線と２次巻線
とを有するトランスを用いることができる。磁気部品が
１次巻線と２次巻線とを有するトランスである場合、昇
圧コンバータ回路は、第３のスイッチング素子がオンの
場合にトランスにエネルギーを蓄え、第３のスイッチン
グ素子がオフの場合にトランスから放出されたエネルギ
ーをコンデンサに蓄え、このコンデンサから電池の電圧
を昇圧した電圧を出力する。この場合、コンデンサから
トランスへのエネルギーの逆流を防止する逆流防止素子
を有する構成とすることが好適である。

【０１２９】また、前述した各実施の形態において、昇
圧コンバータ回路は、電池の両端にそれぞれ接続された
入力端子と入力側共通端子との間に、直列接続されたト
ランスの１次側及び第３のスイッチング素子を接続し、
トランスの２次側に、直列接続されたダイオード及びコ
ンデンサを接続し、ダイオード及びコンデンサの接続点
に出力端子を接続し、コンデンサ及びトランスの２次側
の接続点に出力側共通端子を接続し、出力端子と出力側
共通端子との間に電池の出力電圧を昇圧した電圧を出力
するので、簡易な構成によって昇圧コンバータ回路を実
現することができ、しかも、第３のスイッチング素子と
その制御とによって切替え手段をも兼ねることができ、
これによって、部品を兼用して回路構成をより簡易にす
ることができる。

【０１３０】

【発明の効果】本発明の電池式の電気掃除機は、上述の
ように構成したので、寸法や重量をさほど大きくさせ
ず、かつ、安価にごみ吸込み能力を向上させることがで
き、また、１回の充電当たりの電池使用時間を長くする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態としての電気掃除機の外観
構成を示す斜視図である。

【図２】電気掃除機が内蔵する電気回路の概略回路図で
ある。

【図３】電気掃除機の動作制御を説明するためのタイミ
ングチャートである。

【図４】操作部について別の実施の形態を示す正面図で
ある。

【図５】操作部の電気回路図である。

【図６】昇圧コンバータ回路の電気回路図である。

【図７】電池の出力電圧の経時変化を示すグラフであ
る。

【図８】リアクトルの直流重畳特性を示すグラフであ
る。

【図９】リアクトルにおけるインダクタンスと重量との
関係、及び、インダクタンスと電池重量との関係を示す
グラフである。

【図１０】昇圧コンバータ制御手段を構成する回路の一
例を示す回路図である。

【図１１】昇圧コンバータにおけるスイッチング周波数
を説明するためのグラフである。

【図１２】昇圧コンバータ回路の電気回路図である。

【符号の説明】

１電気掃除機６電動送風機９運転モード切替操作部（操作部）９ａ停止用操作部９ｂ〜ｃ非昇圧用操作部、運転操作部（操作ボタ
ン）９ｂ〜ｄ非昇圧用操作部、運転操作部（操作ボタ
ン）９ｄ昇圧用操作部、最大運転操作部（操作ボタ
ン）９ｅ昇圧用操作部、最大運転操作部（操作ボタ
ン）１０１電池１０３昇圧コンバータ回路１０４第１のスイッチング素子１０５第２のスイッチング素子２０２電圧読取手段３０１磁気部品、リアクトル３０２第３のスイッチング素子３０３逆流防止素子、ダイオード３０４コンデンサ４０１磁気部品、トランス４０１ａ１次巻線４０１ｂ２次巻線Ｐａ入力端子Ｐｂ共通端子Ｐｃ出力端子Ｐｄ入力側共通端子Ｐｅ出力側共通端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高野瀬剛静岡県三島市南町６番78号東芝テック株式会社三島事業所内 (72)発明者荻島拓哉静岡県三島市南町６番78号東芝テック株式会社三島事業所内Ｆターム(参考） 3B057 DA01 DC01 DE02 5H571 AA10 BB02 CC04 CC09 EE03 HA08 HB01 HC03 HD02 LL23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池を駆動源として回転駆動される電動
送風機と、前記電池の出力電圧を昇圧して前記電動送風機に印加す
る昇圧コンバータ回路と、前記電動送風機に印加する前記電池の出力電圧を前記昇
圧コンバータ回路によって昇圧する昇圧運転モードと昇
圧しない非昇圧運転モードとに切替える切替え手段と、前記昇圧運転モードと前記非昇圧運転モードと前記電動
送風機の回転駆動を停止させる停止モードとを選択操作
するための運転モード切替操作部と、を具備する電気掃
除機。
【請求項２】前記昇圧運転モードは、前記電動送風機
を最大出力で駆動する請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】前記昇圧運転モードは、最もゴミ吸込み
能力が高い状態となるように前記電動送風機を駆動する
請求項１記載の電気掃除機。
【請求項４】前記運転モード切替操作部は、前記非昇
圧運転モードを選択するための非昇圧用操作部と独立さ
せて、前記昇圧運転モードを選択するための昇圧用操作
部を有する請求項１記載の電気掃除機。
【請求項５】前記昇圧用操作部は、前記非昇圧用操作
部と異なる態様で設けられている請求項４記載の電気掃
除機。
【請求項６】前記昇圧用操作部は、前記停止モードを
選択するための停止用操作部に対して前記非昇圧用操作
部を介在させた位置に配置されている請求項４記載の電
気掃除機。
【請求項７】前記昇圧用操作部は、前記非昇圧用操作
部に対して前記停止モードを選択するための停止用操作
部を介在させた位置に配置されている請求項４記載の電
気掃除機。
【請求項８】前記切替え手段は、前記昇圧コンバータ回路を介在させて前記電池の出力電
圧を前記電動送風機に印加する経路と前記昇圧コンバー
タ回路を介在させずに前記電池の出力電圧を前記電動送
風機に印加する経路とを切替える第１のスイッチング素
子と、前記運転モード切替操作部の選択操作に応じて前記第１
のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第１
のスイッチング制御手段と、を具備する請求項１記載の
電気掃除機。
【請求項９】前記第１のスイッチング制御手段は、前記運転モード切替操作部の選択操作に応じて電圧を可
変する電圧可変回路と、前記電圧可変回路によって可変される電圧値を読み取る
電圧読取手段と、前記電圧読取手段が読み取った電圧値に従い前記第１の
スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御手
段と、を具備する請求項８記載の電気掃除機。
【請求項１０】前記電動送風機と直列に接続され、ス
イッチング動作を行うことで前記電動送風機に印加する
前記電池の出力電圧を可変する第２のスイッチング素子
と、前記運転モード切替操作部の選択操作に応じて前記第２
のスイッチング素子のスイッチング動作を制御する第２
のスイッチング制御手段と、を具備する請求項１記載の
電気掃除機。
【請求項１１】前記第２のスイッチング制御手段は、前記運転モード切替操作部の選択操作に応じて電圧を可
変する電圧可変回路と、前記電圧可変回路によって可変される電圧値を読み取る
電圧読取手段と、前記電圧読取手段が読み取った電圧値に従い前記第２の
スイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御手
段と、を具備する請求項１０記載の電気掃除機。
【請求項１２】前記昇圧コンバータ回路は、エネルギ
ーの蓄積が可能な磁気部品と第３のスイッチング素子と
を有し、前記第３のスイッチング素子をＰＷＭ信号によ
ってＰＷＭ制御することにより、前記電池から前記磁気
部品へのエネルギーの蓄積とその放出とを繰り返して前
記電池の出力電圧を昇圧する請求項１記載の電気掃除
機。
【請求項１３】前記磁気部品は、リアクトルであり、前記昇圧コンバータ回路は、前記第３のスイッチング素
子がオンの場合に前記リアクトルにエネルギーを蓄え、
前記第３のスイッチング素子がオフの場合に前記リアク
トルから放出されたエネルギーをコンデンサに蓄え、こ
のコンデンサから前記リアクトルへのエネルギーの逆流
を逆流防止素子によって防止し、前記コンデンサから前
記電池の電圧を昇圧した電圧を出力する、請求項１２記
載の電気掃除機。
【請求項１４】前記昇圧コンバータ回路は、前記磁気部品としてリアクトルを用い、前記電池の両端にそれぞれ接続された入力端子と共通端
子との間に、直列接続された前記リアクトル及び前記第
３のスイッチング素子を接続し、前記リアクトル及び前記第３のスイッチング素子の接続
点と前記共通端子との間に、直列接続されたダイオード
及びコンデンサを接続し、前記ダイオード及び前記コンデンサの接続点に出力端子
を接続し、前記出力端子と前記共通端子との間から前記電池の出力
電圧を昇圧した電圧を出力する請求項１２記載の電気掃
除機。
【請求項１５】前記昇圧運転モード時には、前記電池
の電圧が１５Ｖ〜３５Ｖの範囲である請求項１４記載の
電気掃除機。
【請求項１６】前記昇圧運転モード時には、前記昇圧
コンバータ回路の昇圧率が１．２倍〜２．５倍の範囲で
ある請求項１４記載の電気掃除機。
【請求項１７】前記昇圧運転モード時には、前記電動
送風機への入力が１８０Ｗ〜４５０Ｗの範囲である請求
項１４記載の電気掃除機。
【請求項１８】前記昇圧運転モード時には、前記第３
のスイッチング素子のスイッチング周波数が２０ｋＨｚ
〜２００ｋＨｚの範囲である請求項１４記載の電気掃除
機。
【請求項１９】前記昇圧運転モード時には、前記リア
クトルのインダクタンスが前記電池の平均電流及びピー
ク電流において１０μＨ〜１００μＨの範囲である請求
項１４記載の電気掃除機。
【請求項２０】前記磁気部品は、１次巻線と２次巻線
とを有するトランスであり、前記昇圧コンバータ回路は、前記第３のスイッチング素
子がオンの場合に前記トランスにエネルギーを蓄え、前
記第３のスイッチング素子がオフの場合に前記トランス
から放出されたエネルギーをコンデンサに蓄え、このコ
ンデンサから前記トランスへのエネルギーの逆流を逆流
防止素子によって防止し、前記コンデンサから前記電池
の電圧を昇圧した電圧を出力する、請求項１２記載の電
気掃除機。
【請求項２１】前記昇圧コンバータ回路は、前記磁気部品として１次巻線と２次巻線とを有するトラ
ンスを用い、前記電池の両端にそれぞれ接続された入力端子と入力側
共通端子との間に、直列接続された前記トランスの１次
側及び前記第３のスイッチング素子を接続し、前記トランスの２次側に、直列接続されたダイオード及
びコンデンサを接続し、前記ダイオード及び前記コンデンサの接続点に出力端子
を接続し、前記コンデンサ及び前記トランスの２次側の接続点に出
力側共通端子を接続し、前記出力端子と前記出力側共通端子との間に前記電池の
出力電圧を昇圧した電圧を出力する請求項１２記載の電
気掃除機。
【請求項２２】電池を駆動源として回転駆動される電
動送風機と、前記電池の出力電圧を昇圧して前記電動送風機に印加す
る昇圧コンバータ回路と、前記昇圧コンバータ回路によって前記電動送風機を最大
出力で動作させる運転モードを選択するための最大運転
操作部と、前記電動送風機を最大出力では動作させない
運転モードを選択するための運転操作部と、前記電動送
風機の回転駆動を停止させる停止モードを選択操作する
ための停止操作部とを有する運転モード切替操作部と、
を具備し、前記運転モード切替操作部では、前記最大運転操作部と
前記停止操作部との間に前記運転操作部が介在配置され
ている電気掃除機。
【請求項２３】前記最大運転操作部と前記運転操作部
とは異なる態様で設けられている請求項２２記載の電気
掃除機。
【請求項２４】前記昇圧コンバータ回路は、前記電池の両端にそれぞれ接続されたリアクトル及び入
力端子と共通端子との間に、直列接続された前記リアク
トル及びスイッチング素子を接続し、前記リアクトル及び前記スイッチング素子の接続点と前
記共通端子との間に、直列接続されたダイオード及びコ
ンデンサを接続し、前記ダイオード及び前記コンデンサの接続点に出力端子
を接続し、前記出力端子と前記共通端子との間から前記電池の出力
電圧を昇圧した電圧を出力する請求項２２記載の電気掃
除機。
【請求項２５】前記電池の電圧が１５Ｖ〜３５Ｖの範
囲である請求項２４記載の電気掃除機。
【請求項２６】前記昇圧コンバータ回路の昇圧率が
１．２倍〜２．５倍の範囲である請求項２４記載の電気
掃除機。
【請求項２７】前記電動送風機への入力が１８０Ｗ〜
４５０Ｗの範囲である請求項２４記載の電気掃除機。
【請求項２８】前記スイッチング素子のスイッチング
周波数が２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲である請求項
２４記載の電気掃除機。
【請求項２９】前記リアクトルのインダクタンスが前
記電池の平均電流及びピーク電流において１０μＨ〜１
００μＨの範囲である請求項２４記載の電気掃除機。