JP2004089435A

JP2004089435A - 電気掃除機

Info

Publication number: JP2004089435A
Application number: JP2002254668A
Authority: JP
Inventors: Noriaki Senda; 千田　典明
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】バッテリーの過充電を防止することのできる電気掃除機を提供する。
【解決手段】バッテリー６によって駆動される電動送風機５と、バッテリー６を充電する充電回路２１と、この充電回路２１を制御する制御装置２２とを備え、充電中のバッテリー６の温度変化、電圧変化の少なくともいずれかに基づいて制御装置２２が充電回路２１による充電を停止させる電気掃除機において、制御装置２２は、前回の充電後に電動送風機５が駆動されていないときには充電を行わないよう充電回路２１を制御する。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バッテリーによって電動送風機が駆動される電気掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、バッテリーによって電動送風機を駆動する電気掃除機が知られている。
【０００３】
かかる電気掃除機は、バッテリーによって駆動される電動送風機と、前記バッテリーを充電する充電回路と、この充電回路を制御する制御装置等とを備えている。
【０００４】
この制御装置は、バッテリーの充電中いわゆる満充電を検出して充電を停止させるが、バッテリーの電圧や温度の絶対値だけからでは、充電時の周囲環境やバッテリーの特性等による影響のため正確に満充電を検出することができない。このため、所定時間（例えば３０秒）内のバッテリーの温度や電圧の変化を監視して満充電を検出して充電を停止させるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような電気掃除機にあっては、バッテリーを所定時間充電しないと満充電であるか否かを正確に判断することができないことにより、バッテリーが満充電の状態で充電台に掃除機本体を載せると、そのバッテリーは所定時間充電されてしまい、過充電となりバッテリーの寿命が短くなってしまうという問題があった。
【０００６】
この発明の目的は、バッテリーの過充電を防止することのできる電気掃除機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、バッテリーによって駆動される電動送風機と、前記バッテリーを充電する充電手段と、この充電手段を制御する制御手段とを備え、充電中のバッテリーの温度変化、電圧変化の少なくともいずれかに基づいて前記制御手段が前記充電手段による充電を停止させる電気掃除機において、
前記制御手段は、前回の充電後に前記電動送風機が駆動されていないときには充電を行わないよう前記充電手段を制御することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、電動送風機を駆動させるための操作手段とを備え、制御手段は、前回の充電後に前記操作手段が操作されていないときには充電を行わないよう充電手段を制御することを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、充電の停止から一定時間経過後にその充電より小さい平均電流で前記バッテリーの補充電を行う電気掃除機であって、
制御手段は、前記の一定時間が経過する前に、電動送風機が駆動されていないときには充電を行わないよう充電手段を制御することを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、充電の停止から一定時間経過後にその充電より小さい平均電流で前記バッテリーの補充電を行う電気掃除機であって、
制御手段は、充電の停止から一定時間が経過する前に、操作手段が操作されていないときには充電を行わないよう充電手段を制御することを特徴とする。
【００１１】
【実施の形態】
以下、この発明に係る電気掃除機の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１および図２において、１は電気掃除機で、この電気掃除機１は充電台２とこの充電台２に載置する掃除機本体３とを有している。掃除機本体３を充電台２に載置すると後述するバッテリー６に充電が行われるようになっている。充電台２は、交流電圧を直流電圧に変換する電源回路（電源手段）１５を有している。
【００１２】
掃除機本体３内には、集塵容器４と、この集塵容器４内を負圧にする電動送風機５と、この電動送風機５に電力を供給するバッテリー６等とが設けられている。　掃除機本体３の上部には発光ダイオード（報知手段：表示手段）ＬＥＤが設けられており、掃除機本体３の把手部１２の前部にはホース７の一端が着脱自在に接続され、ホース７と集塵容器４内とが連通している。ホース７の他端には操作パイプ８が接続され、この操作パイプ８には操作部９が設けられており、操作部９には電源をオン・オフするスイッチ（操作手段）ＳＷ３と電動送風機５のパワーを設定する強弱スイッチ（操作手段）ＳＷ１，ＳＷ２が設けられている。
【００１３】
操作パイプ８には延長管１０が着脱自在に接続され、延長管１０の先端部には吸込口体１１が着脱自在に接続されている。
【００１４】
また、掃除機本体３内には、図３に示すように、電動送風機５を駆動する駆動回路２０と、バッテリー６を充電する充電回路（充電手段）２１と、駆動回路２０や充電回路２１や発光ダイオードＬＥＤを制御する制御装置（制御手段）２２と、制御装置２２を動作させるための一定電圧を出力する定電圧回路２３と、バッテリー６の温度を検出するサーミスタ２４と、バッテリー６の電圧を検出する電圧検出回路３０とが設けられている。サーミスタ２４はバッテリー６の隣接位置に配置されている。
【００１５】
サーミスタ２４の一方の端子はバッテリー６の陰極に接続され、他方の端子は制御装置２２の入力ポートＰ１に接続されている。制御装置２２は、入力ポートＰ１の電圧からバッテリー６の温度を求め、この温度の所定時間内の変化量に基づいてバッテリー６の満充電（充電完了）を判断するものである。
【００１６】
充電回路２１は、充電台２の電源回路１５から出力される直流電圧を所定電圧に降下してバッテリー６に印加してそのバッテリー６を充電するようになっている。
【００１７】
電圧検出回路３０は、バッテリー６の両電極間に直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２から構成されており、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の接続点Ｆが制御装置２２の入力ポートＰに接続されている。制御装置２２は入力ポートＰ２の電圧を読み取ってバッテリー６の電圧を求めるものである。また、制御装置２２の入力ポートＰ３は電源回路１５の出力端子に接続されるようになっており、制御装置２２は入力ポートＰ３の電圧から電源回路１５の出力電圧を求めるようになっている。
【００１８】
また、制御装置２２は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３の操作に基づいて駆動回路２０を制御して電動送風機５をそのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３で設定されるパワーで駆動するようになっている。そして、制御装置２２はスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が操作されたか否かを判断する判断手段としての機能を有している。
［動　作］
次に、上記のように構成される電気掃除機１の充電動作について図４のフロー図を参照しながら説明する。
【００１９】
掃除が終了した後、掃除機本体３を図２に示すように充電台２に載せると、ステップ１ではバッテリー６に充電を行ってよいか否かの確認が行われる。この確認の後、ステップ２では充電ランプ（発光ダイオードＬＥＤ）が点灯され、充電モードとなる。
【００２０】
ステップ３では、制御装置２２の内部タイマにより前回の充電でバッテリー６が満充電されてから２４時間経過したか否か、すなわち満充電した後ある程度自然放電されているか否かが判断される。イエスであればステップ５へ進み、ノーであればステップ４へ進む。
【００２１】
ステップ４では、バッテリー６が前回の充電で満充電された後、手元操作部９のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が操作されたか否かが判断され、ノーであればステップ５へ進み、イエスであればステップ７へ進む。
【００２２】
これは、バッテリー６が満充電されてから２４時間経過しておらず、且つ、その満充電後に電動送風機５が駆動されていないときには、バッテリー６を充電すると過充電する虞があるので、ステップ４からステップ７へ進めて本充電を行わないようにしたものである。
【００２３】
つまり、バッテリー６が満充電されてから２４時間経過していないとき、掃除機本体３を充電台２に単に載せ変えた場合や停電が起きた場合には、ステップ１，２の処理が行われてステップ３へ進み、ステップ３でノーと判断されてステップ４へ進み、ステップ４ではスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が操作されていないことによりイエスと判断されてステップ７へ進み、バッテリー６は充電されないことになる。
【００２４】
ところで、充電を停止させるために満充電状態を的確に把握する方法として、バッテリー６の電圧あるいは温度の所定時間内における変化量を用いるものにおいては、所定時間充電しないと満充電を検出することができず充電を停止することができない。
【００２５】
しかしながら、このように、バッテリー６を再充電する必要がないときには本充電を行わないようにしたものであるから、バッテリー６の過充電を防止することができ、バッテリー６の寿命を延ばすことができる。
【００２６】
ステップ５では、バッテリー６の温度等を確認して本充電をしてよいか否か、すなわち１．４アンペアの電流を流して急速充電を行ってよいか否かの確認を行い、ステップ６ではバッテリー６に例えば１．４アンペアの電流を流して本充電（再充電）を行う。この本充電はバッテリー６が満充電になるまで行い、バッテリー６の充電が完了すると、ステップ７で充電ランプ（発光ダイオードＬＥＤ）が消灯し、充電モードが解除されてステップ８へ進む。バッテリー６の充電完了（満充電）の判断は、充電中の３０秒間の間にバッテリー６の温度が０．５度以上上昇したとき充電が完了したと判断する。あるいは、充電中のバッテリー６の電圧が０．２ボルト減少したとき充電完了と判断する。このように、温度変化や電圧変化から満充電を判断するので、その満充電を正確に判断することができる。このため、過充電も防止することができる。
【００２７】
ステップ８では、補充電モードとなりバッテリー６の補充電が行われる。この補充電は、バッテリー６の充電を例えば２３時間継続して行わず、この後１時間だけの充電を行い、これら動作を繰り返し行うものである。充電は、本充電よりも小さい例えば０．１〜０．２アンペアの電流を１秒間流し、この後９秒間オフとなる１０秒周期のパルス電流を流して行う。
【００２８】
この補充電モードの際に、掃除機本体３が充電台２から外されて手元操作部９のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を操作すれば、従来と同様にしてその操作に応じて電動送風機５が駆動されて掃除を行うことができ、そして掃除機本体３を充電台２に載せれば、ステップ１〜８の処理動作が行われる。
【００２９】
ところで、バッテリー６が満充電されてから２４時間経過すると、電動送風機５が駆動されていなくとも、ＣＰＵ等を動作させる待機電流がバッテリー６から放電されることによりバッテリー６を充電する必要がある。このため、ステップ３でイエスと判断された場合にステップ５，６へ進めて充電を行う。また、バッテリー６が満充電されてから２４時間経過していない場合であっても、電動送風機５が駆動された場合にはバッテリー６を充電する必要があるので、ステップ４でノーと判断されるとステップ５，６へ進めて充電を行う。
【００３０】
上記実施形態では、ステップ４で手元操作部９のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３が操作されたか否かを判断しているが、電動送風機５に流れる電流を検出して電動送風機５が駆動された否かを判断してもよい。電動送風機５が駆動された否かの判断は制御装置２２が行う。また、吸込口体１１に床接地スイッチを設け、床接地スイッチのオン・オフの検出を利用してもよい。また、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を手元操作部９に設けた電気掃除機１について説明したが、そのスイッチＳＷ１〜ＳＷ３を掃除機本体３に設けた電気掃除機であってもよい。
【００３１】
また、充電回路２１を掃除機本体３に設けているが、この充電回路２１を充電台２に設けてもよい。また、上記実施形態では集塵容器４を掃除機本体３に設けるタイプの電気掃除機について説明したが、その集塵容器４を例えば延長管１０等に設けるタイプの電気掃除機であってもよい。
【００３２】
上記実施形態では、掃除機本体３が充電台２に載置されたか否かの判断は、掃除機本体３内に設けた制御装置２２が行っているが、この判断を他の判断手段が行うようにするとともにこの判断手段を充電台２に設けてもよい。さらに、充電台２を有せずに、電源回路１５を掃除機本体３に設けた電気掃除機であってもよい。
［第２実施形態］
図５および図６は第２実施形態のフロー図を示したものであり、第１実施形態のステップ１とステップ５とステップ６の内容を具体的に示したものである。
【００３３】
図５および図６において、ステップ１Ａでは、充電台２に掃除機本体３が載せられたか否かが判断される。この判断は、充電台２の電源回路１５の出力電圧を掃除機本体３の制御装置２２が読み取って、その読み取った電圧が例えば１１ボルト以上であるとき充電台２に掃除機本体３が載せられたと判断する。
【００３４】
ステップ１Ａでイエスと判断されるとステップ１Ｂへ進み、ノーと判断されるとステップ１Ｄへ進む。ステップ１Ｄでは、制御装置２２は非充電中のままとなり、手元操作部９のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の操作を受け付け、ステップ１Ａへ戻る。
【００３５】
ステップ１Ｂでは、充電台２に異常がないか否かの判断をする。この判断は、充電台２の電源回路１５の出力電圧が３５ボルト以下であるか否かで判断する。すなわち、その出力電圧が３５ボルト以下でなければ異常であると判断する。そして、ステップ１Ｂでイエスと判断されるとステップ１Ｃへ進み、ノーと判断されるとステップ１Ｅへ進む。
【００３６】
ステップ１Ｅでは、充電台２の電源回路１５が異常であるので、充電の禁止と発光ダイオードＬＥＤの点灯を禁止する。また、手元操作部９のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の操作の受け付けを禁止するとともに電動送風機５の駆動を禁止する。
【００３７】
ステップ１Ｃでは、バッテリー６の温度が−１０度以上か否かが判断され、イエスであればステップ２へ進み、ノーであればステップ１Ｃへ戻る。
【００３８】
ステップ５Ａでは、バッテリー６の温度が０度以上であるか否か、すなわち充電してもよい温度か否かが判断され、イエスであればステップ５Ｂへ進み、ノーであればステップ５Ｄへ進む。ステップ５Ｂでは、バッテリー６の電圧が１５ボルト以上であるか否か、すなわち充電してもよい電圧であるか否かが判断され、イエスであればステップ５Ｃへ進み、ノーであればステップ５Ｄへ進む。
【００３９】
ステップ５Ｃでは、バッテリー６の温度が５３度以下であるか否か、すなわち充電してよい温度であるか否かが判断され、ノーであればステップ５Ｃに戻り、イエスで有ればステップ６へ進む。
【００４０】
ステップ５Ｄでは、本充電を行う前の準備充電が行われる。この準備充電は、１秒間オンし、４秒間オフする５秒周期の３アンペアのパルスによって３０分間の充電が行われる。ステップ５Ｅでは準備充電が３回行われたか否かが判断され、ノーであればステップ５Ａに戻り、イエスであればステップ５Ｆに進む。ステップ５Ｆでは、３回補充電をしてもバッテリー６の温度や電圧が本充電してもよい温度や電圧にならないので、充電台２が異常であると判断して、充電の禁止と発光ダイオードＬＥＤの点灯を禁止する。また、手元操作部９のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３の操作の受け付けを禁止するとともに電動送風機５の駆動を禁止する。
【００４１】
次に図６において、ステップ６Ａでは、バッテリー６に例えば１．４アンペアの電流を流すとともに内部タイマのカウントを開始する。ステップ６Ｂでは、バッテリー６が満充電になったか否かが判断される。この判断は、３０秒の充電時間の間にバッテリー６の温度が０．５度以上上昇したか否かで判断される。０．５度以上の温度上昇があれば満充電と判断されてステップ７へ進む。ノーと判断された場合にはステップ６Ｃへ進む。
【００４２】
ステップ６Ｃでは、充電時間に問題がないか否か、すなわち内部タイマの計時時間が３時間以上になったか否かが判断され、イエスであればステップ７へ進み、ノーであればステップ６Ｄへ進む。ステップ６Ｄでは、バッテリー６の温度が６０度以上であるか否か、すなわちバッテリー６は充電許可温度範囲内にないか否かが判断され、イエスであればステップ７へ進み、ノーであればステップ６Ｂへ戻る。
【００４３】
ステップ６Ｂ〜６Ｄは、バッテリー６が充電可能な条件を満たしているときには満充電になるまで充電を続け、その条件を満たしていないとき速やかにステップ７へ進めてバッテリー６の充電を停止させるようにしたものである。
［第３実施形態］
図７は第３実施形態のフロー図を示したものである。この第３実施例では、第２実施例のステップ６Ｂとステップ６Ｄとの間にステップ６Ｂａ〜６Ｂｅ，６Ｃ′を設けたものである。
【００４４】
ステップ６Ｂａでは、バッテリー６の電圧が２６ボルト以下であるか否かが判断され、イエスであればステップ６Ｂｂに進み、ノーであればステップ６Ｂｃに進む。このステップ６Ｂａはバッテリー６の電圧から満充電の状態を判断する条件を選択するものである。
【００４５】
ステップ６Ｂｂでは、バッテリー６の電圧が０．１６ボルト以上下がったか否かが判断され、イエスであれば満充電であると判断してステップ７へ進み、ノーであれば満充電になっていないと判断してステップ６Ｂｄへ進む。ステップ６Ｂｃでは、バッテリー６の電圧が０．１２ボルト以上下がったか否かが判断され、イエスであれば満充電であると判断してステップ７へ進み、ノーであれば満充電になっていないと判断してステップ６Ｂｅへ進む。
【００４６】
ステップ６Ｂｄでは、バッテリー６の電圧が２０分以上降しているか否かが判断され、イエスであれば満充電であると判断してステップ７へ進み、ノーであればステップ６Ｂｅへ進む。ステップ６Ｂｅでは、バッテリー６の電圧が３０分以上降しているか否かが判断され、イエスであれば満充電であると判断してステップ７へ進み、ノーであればステップ６Ｃ′へ進む。
【００４７】
ステップ６Ｃ′では、内部タイマの計時時間が２．５時間以上経過したか否か、すなわち充電時間に問題がないか否かが判断され、問題がある場合イエスと判断されてステップ７へ進み、問題がない場合ノーと判断されてステップ６Ｄへ進む。
【００４８】
この第３実施形態では、満充電の判断をバッテリー６の温度変化の他にバッテリー６の電圧の変化からも判断するようにしたものである。
【００４９】
上述したように、前回の充電完了後に電動送風機５が駆動されたことが検出されない場合には、掃除機本体３が充電台２に載置される等の充電開始状態になっても充電を開始しないので、バッテリー６の過充電が防止される。
【００５０】
また、電動送風機５が駆動されたか否かの検出を操作部が操作されたか否かで判断するので、格別な検出手段を要しないばかりか、確実に電動送風機５の駆動の有無を検出することができる。
【００５１】
さらに、上述した前回の充電完了後に電動送風機５が駆動されていない場合に充電を開始しないようにする制御は、前回の充電完了後、所定時間例えば２４時間経過していない場合に行われるため、すなわち所定時間経過後は電動送風機５の駆動が検出されていなくとも充電を開始するため、制御回路等を動作させる待機電流によってバッテリーが放電した場合には充電が行われ、過充電を防止できるばかりでなくバッテリー６の状態に応じて適切に充電することができる。
【００５２】
また、充電完了後、所定時間例えば２３時間経過した場合には、本充電よりも平均電流が小さい電流による補充電を行うようにしているので、掃除機本体３を充電台２に載せて何日も放置した場合であってもバッテリー６の電池電圧は保持される。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、バッテリーの過充電を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電気掃除機の外観を示した斜視図である。
【図２】図１に示す電気掃除機本体を充電台に載せた状態を示した概略斜視図である。
【図３】図１に示す電気掃除機の制御回路の構成を示した回路図である。
【図４】電気掃除機の動作を示したフロー図である。
【図５】第２実施形態を示したフロー図である。
【図６】第２実施形態を示したフロー図である。
【図７】第３実施形態を示したフロー図である。
【符号の説明】
３　　　　　　　　電気掃除機本体
５　　　　　　　　電動送風機
６　　　　　　　　バッテリー
２１　　　　　　　　充電回路（充電手段）
２２　　　　　　　　制御装置（制御手段）

Claims

バッテリーによって駆動される電動送風機と、前記バッテリーを充電する充電手段と、この充電手段を制御する制御手段とを備え、充電中のバッテリーの温度変化、電圧変化の少なくともいずれかに基づいて前記制御手段が前記充電手段による充電を停止させる電気掃除機において、
前記制御手段は、前回の充電後に前記電動送風機が駆動されていないときには充電を行わないよう前記充電手段を制御することを特徴とする電気掃除機。
バッテリーによって駆動される電動送風機と、前記バッテリーを充電する充電手段と、この充電手段を制御する制御手段と、前記電動送風機を駆動させるための操作手段とを備え、充電中のバッテリーの温度変化、電圧変化の少なくともいずれかに基づいて前記制御手段が前記充電手段による充電を停止させる電気掃除機において、
前記制御手段は、前回の充電後に前記操作手段が操作されていないときには充電を行わないよう前記充電手段を制御することを特徴とする電気掃除機。
前記の充電が行われないよう前記制御手段による充電手段の制御は、前回の充電後から所定時間経過していない場合に行われることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気掃除機。
バッテリーによって駆動される電動送風機と、前記バッテリーを充電する充電手段と、この充電手段を制御する制御手段とを備え、充電中のバッテリーの温度変化、電圧変化の少なくともいずれかに基づいて前記制御手段が前記充電手段による充電を停止させ、この充電の停止から一定時間経過後にその充電より小さい平均電流で前記バッテリーの補充電を行う電気掃除機であって、
前記制御手段は、前記の一定時間が経過する前に、前記電動送風機が駆動されていないときには充電を行わないよう前記充電手段を制御することを特徴とする電気掃除機。
バッテリーによって駆動される電動送風機と、前記バッテリーを充電する充電手段と、この充電手段を制御する制御手段と、前記電動送風機を駆動させるための操作手段とを備え、充電中のバッテリーの温度変化、電圧変化の少なくともいずれかに基づいて前記制御手段が前記充電手段による充電を停止させ、この充電の停止から一定時間経過後にその充電より小さい平均電流で前記バッテリーの補充電を行う電気掃除機であって、
前記制御手段は、前記充電の停止から前記一定時間が経過する前に、前記操作手段が操作されていないときには充電を行わないよう前記充電手段を制御することを特徴とする電気掃除機。