JP2004135835A

JP2004135835A - Vacuum cleaner

Info

Publication number: JP2004135835A
Application number: JP2002302682A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kushida; 櫛田　博之; Osamu Sakurai; 桜井　修
Original assignee: Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba TEC Corp
Priority date: 2002-10-17
Filing date: 2002-10-17
Publication date: 2004-05-13
Also published as: CN1496701A; US20050097701A1; EP1410751A2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the dust sucking performance of a vacuum cleaner driven by a DC power on which a boost converter circuit is mounted, and also obtain a longer battery usage time per charge with an efficient operation of the boost converter circuit under load conditions of the vacuum cleaner. <P>SOLUTION: A voltage converter 33 to supply an electric blower 6 driven by a DC power 10 with electric power by boosting an output of the DC power 10 is equipped. The drive of the voltage converter 33 is controlled by detecting the load conditions of the vacuum cleaner so as to restrain a fluctuation of the dust sucking performance if necessary. The dust sucking performance is to be improved by restraining the fluctuation of it in case of the fluctuation of the load conditions of the vacuum cleaner, and a longer battery usage time per charge can be obtained by preventing the voltage converter 33 from excessive boosting operations. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気掃除機、特に電池式の電気掃除機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電池式の電気掃除機では、その電動送風機の出力を上げてゴミ吸取り能力を向上させる方法として、電動送風機への入力を増加させる方法が一般的である。具体的には、電動送風機の巻線を変更したり、電動送風機への入力電流を増やしたり、電源電圧を上げたりして、電動送風機への入力を増やしている。
【０００３】
電動機送風機が整流子電動機で構成されている場合には、入力電流を増やそうとすると、整流子に接触するブラシ部分のカーボンが磨耗したり、また、整流子でのスパークなどによりブラシ部分が破損し易くなったりして、信頼性の確保がしにくい。
【０００４】
電池式の電気掃除機の場合、電源電圧を上げる方法としては、電池本数を増やす方法が最も簡便である。しかしながら、高い電圧を必要とする場合に、電池だけでこれを実現しようとすると、電池が大型化してしまう。そこで、これを解決するために、昇圧コンバータ回路を用いて高い電圧を得る方法が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００５】
ここで、昇圧コンバータ回路を搭載した電気掃除機においては、昇圧コンバータ回路と電気掃除機の使用状態とを協調させて、ゴミ吸込性能を向上させる技術が極めて重要である。例えば、電気掃除機の吸込口と掃除対象との関係により、電動送風機の負荷は大きく変動する。また、昇圧コンバータ回路を動作させると、その電圧昇圧過程において昇圧回路のスイッチング素子等による電力損失を来すという欠点を有している。したがって、ゴミ吸込性能を向上し、かつ一充電当りの電池の使用時間を長くさせるためには、電気掃除機の負荷の状態に応じて、昇圧コンバータ回路を効果的に動作させ、上記の電力損失等の欠点をカバーすることが要請されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−３２２９７１号公報
【特許文献２】
特開平８−２２４１９８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２には、電動送風機に電力を供給する電源を、商用電源と二次電池とのどちらかに切替える切替手段を備え、昇圧時に昇圧電圧を徐々に低電圧から所定の電圧にあげているという記載があるのみで、負荷の状態と昇圧コンバータ回路の動作に関する開示がなく、また示唆もない。同様に、上記特許文献１にもそのような記載はない。
【０００８】
本発明の目的は、直流電源を駆動源とし昇圧コンバータ回路を搭載した電気掃除機において、電気掃除機の負荷の状態に基づいて効果的に昇圧コンバータ回路を動作させ、これによって電気掃除機のゴミ吸込性能を向上させ、また、一充電当りの電池の使用時間を長くすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、直流電源を駆動源として駆動される電動送風機と、前記直流電源の出力電圧を昇圧させて前記電動送風機に電力を供給する電圧変換手段と、前記電動送風機及び前記電圧変換手段を含む各部を制御する電気掃除機制御手段と、を備えた電気掃除機に適用され、前記電気掃除機の負荷の状態を検出する負荷検出手段を有し、前記電気掃除機の負荷の状態と前記電圧変換手段により昇圧すべき出力電圧との関係について、ゴミ吸込能力の変動を減少させるような関係を記憶する記憶手段を有し、前記電気掃除機制御手段は、前記記憶手段に記憶された関係を参照し、前記負荷検出手段により検出された前記電気掃除機の負荷の状態から前記電圧変換手段により昇圧すべき出力電圧を決定し、その決定結果に基づいて前記電圧変換手段の出力電圧を制御する。これにより、電気掃除機の負荷変動が生じた場合であっても、そのゴミ吸込能力の変動が減少し、電気掃除機のゴミ吸込性能が向上する。また、電圧変換手段による無駄な昇圧動作がなくなることから、一充電当りの連続使用時間を長くさせることが可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を図１ないし図１７に基づいて説明する。
【００１１】
［外観構成］
図１は本発明の実施に用いた電気掃除機の外観構成を示す斜視図である。
【００１２】
電気掃除機１は、その本体ケース２の本体吸込口１１に対して、ホース体５が着脱自在に取り付けられ、そのホース体５に、先端部に吸込口体３を着脱自在に備えた伸縮可能な接続管としての延長管４が着脱自在に接続されている構成となっている。吸込口体３には、電動または空気の流れで回転する回転清掃体（回転ブラシ）などが備えられている。本体ケース２内には、電動送風機６と直流電源１０（図２参照）が内蔵されており、この本体ケース２の上面には、取手手段としてのハンドル８が設けられている。このハンドル８は、平面視略Ｙ字状に形成されている。また、このハンドル８近傍には、複数の発光ダイオードを備えた表示手段１４が配置されている。
【００１３】
本体ケース２の内部、ホース体５の内部、及び延長管４の内部は、電動送風機６の動作によって負圧となる空間を構成する。したがって、吸込口体３は、そのような空間に連通している。
【００１４】
また、本体ケース２の後面略中央には、充電台にセットして直流電源１０に電力を供給させて、直流電源１０を充電させるための充電端子（図示せず）が設けられている。
【００１５】
また、可撓性を有するホース体５は、その基端が、集塵室としてのダストカップ１２を介して電動送風機６の吸込側に連通するように本体吸込口１１に着脱可能に接続されている。本体ケース２の側板部には、電動送風機６に連通して略前側側方に向けて開口する排気口１３が複数穿設されている。
【００１６】
また、ホース体５の先端には、略“く”の字状に屈曲した操作手段としての手元操作部７が設けられている。この手元操作部７には、操作者の指で操作可能な位置に操作部としての運転モード切替操作部９が設けられている。
【００１７】
また、運転モード切替操作部９は、電動送風機６の電源スイッチを兼ね、この電動送風機６をそれぞれ異なる駆動状態にする複数種類の運転モードを選択することができるように構成されている。具体的には、図２中に示すように、ホース体５から延長管４の方向に向けて運転モードである停止設定用の操作ボタン（停止用のスイッチ）９ａ、運転モードである弱運転設定用の操作ボタン９ｂ、運転モードである強運転設定用の操作ボタン９ｃが一列に順次並んで配設されている。
【００１８】
［制御回路］
このような構造の電気掃除機１における電動送風機６に対する制御回路の構成及びその作用を図２〜図６を参照して説明する。
【００１９】
本体ケース２内に配設された電動送風機６は、充電端子（図示せず）を介して充電可能な直流電源１０と、この直流電源１０の出力電圧を昇圧して電動送風機６に出力する電圧変換手段３３とにより構成されている電源回路に、接続されている。また、直流電源１０と電圧変換手段主回路３３ａとの間に、スイッチング部品（Ａ）２４が接続されている。このスイッチング部品（Ａ）２４は、電磁式リレーやバイポーラトランジスタなどの半導体スイッチング素子である。このスイッチング部品（Ａ）２４は、電気掃除機制御手段２５により制御される。
【００２０】
電気掃除機制御手段２５は、電動送風機制御手段３０、電圧変換制御手段２８、直流電源監視手段２７、記憶手段２６、負荷検出手段２９、電圧読取手段３１、及びＡＤコンバータ３２などから構成されている。また、この電気掃除機制御手段２５は、手元操作部７の運転モード切替操作部９、本体ケース２上部に配設された複数の発光ダイオードを備えた表示手段１４、直流電源１０の温度測定用のサーミスタ２１、二次電池識別手段３４、電圧変換手段入力電圧検出部（二次電池出力電圧検出部）２２、電圧変換手段出力電圧検出部（電動送風機入力電圧検出部）２３、電流検出部３７、及び負荷検出手段２９として機能する真空度検出部３９などが接続されている。そして、この電気掃除機制御手段２５は、電気掃除機１全体を制御している。この電気掃除機制御手段２５は、複数の回路部品及び複数のマイコンから構成したり、ワンチップのマイコンを中心に構成したりする。
【００２１】
また、二次電池１０ａの両端間には、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の直列回路が接続されている。そして、これら抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２間の電圧変換手段入力電圧検出部２２には電気掃除機制御手段２５が接続されている。よって、抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２で分圧された電圧が電気掃除機制御手段２５に入力される。
【００２２】
また、同様に、電動送風機６の両端間には、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４の直列回路が接続されている。そして、これら抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４間の電圧変換手段出力電圧検出部２３には電気掃除機制御手段２５が接続されている。よって、抵抗Ｒ３及び抵抗Ｒ４で分圧された電圧が電気掃除機制御手段２５に入力される。
【００２３】
電動送風機制御手段３０は、運転モード切替操作部９の操作ボタンの操作によりスイッチング部品２４をスイッチングし、電動送風機６の出力を制御する。
【００２４】
［直流電源の説明］
電力を供給する直流電源１０は、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの電池を複数本直列に接続した二次電池１０ａ、サーミスタ２１、二次電池識別手段３４としての抵抗Ｒ０、及びサーモスタット３５などから構成されている。
【００２５】
また、二次電池１０ａのプラス端子は、サーモスタット３５の一端に接続されている。このサーモスタット３５の他端は、抵抗Ｒ０の一端に接続されている。
【００２６】
［運転モード切替操作部の説明］
次に、運転モード切替操作部９の具体的な構成及び作用について説明する。
【００２７】
電気掃除機制御手段２５内において、基準電圧Ｖ１の分圧値が、運転モード切替操作部９の操作状態に応じて変化するように構成されている。こうして変化する分圧値がアナログ・デジタル変換器であるＡＤＣ３２によってデジタル信号に変換され、その後に電圧読取手段３１によって読み取られるように構成されている。
【００２８】
基準電圧Ｖ１の分圧値が、運転モード切替操作部９の操作状態に応じて変化するための回路構成（電圧可変回路）を以下に述べる。まず、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６との間の分圧値がＡＤＣ３２に入力されるようにする。そして、運転モード切替操作部９の各操作ボタン９ａ、９ｂ及び９ｃが操作されることで切替えられるスイッチ３６ａ、３６ｂ及び３６ｃを設ける。これらの各スイッチ３６ａ、３６ｂ及び３６ｃに接続され、それぞれ値が異なる抵抗Ｒ７、Ｒ８及びＲ９が、抵抗Ｒ６に並列接続される。したがって、運転モード切替操作部９の各操作ボタン９ａ、９ｂ及び９ｃの操作により、基準電圧Ｖ１の分圧値が変化する。
【００２９】
そして、電気掃除機制御手段２５内に設けられた記憶手段２６には、電圧読取手段３１にて読み取られる電圧値に対応する制御プログラムや制御値などが記憶されている。よって、運転モード切替操作部９の各操作ボタンに応じて、電気掃除機１が動作する。
【００３０】
このように、運転モード切替操作部９は複数の電圧を選択設定可能である。そして、電圧読取手段３１が運転モード切替操作部９にて設定された電圧を読み取る。この読み取った電圧に従って、複数の電気掃除機運転モードを切替える。このため、運転モード切替操作部９とＡＤＣ３２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。
【００３１】
［電圧変換手段の説明］
次に、電気掃除機１における電動送風機６に対する電圧変換手段３３の構成例を図３に示す。電圧変換手段３３は、エネルギーの蓄積と放出の役割をなすリアクトルなどの磁気部品４０、ＭＯＳＦＥＴ、バイポーラトランジスタ又はＩＧＢＴなど半導体スイッチング素子を用いたスイッチング部品（Ｑ）４１、エネルギーの逆流を防止する逆流防止部品４２（ダイオード）、容量性インピーダンス部品素子であるコンデンサ４３及び電圧変換制御手段２８などにより構成されている。
【００３２】
磁気部品４０として用いるリアクトルは、主に、巻線（コイル）と磁性材料からなるコアから構成され、巻線の中にコアが挿入されている。スイッチング部品（Ｑ）４１をオン・オフすることによって、巻線に流れる電流を制御する。この動作により、リアクトルは、エネルギーの蓄積と放出を行う。このリアクトルのコア材料は、フェライト、センダスト、パーマロイ、アモルファス合金などの磁性材料で、コアの形状は、ソレノイド形状やトロイド形状などである。
【００３３】
電圧変換制御手段２８は、二次電池１０ａの出力電圧を昇圧させるスイッチング部品（Ｑ）４１の動作を制御する。すなわち、電圧変換制御手段２８は、オン・オフのパルス信号の周波数と、オン・オフのパルス信号のオン時間／（オン時間＋オフ時間）で定義されるデューティとを設定し、このパルス信号を出力する機能を備えている。この電圧変換制御手段２８から出力されるパルス信号の周波数又はデューティによって、電圧変換手段主回路３３ａの出力電圧を調整する。直流電源１０の出力電圧に対する、電圧変換手段３３により昇圧された出力電圧の比を、昇圧率と呼ぶ（昇圧率＝電圧変換手段３３により昇圧された出力電圧／直流電源１０の出力電圧）。
【００３４】
この電圧変換手段３３は、より詳細には、直流電源１０側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とを有している。入力端子Ｐａは磁気部品（リアクトル）４０の一方の端子に接続されている。磁気部品（リアクトル）４０の他方の端子とスイッチング部品（Ｑ）４１のドレイン端子が接続されている。スイッチング部品（Ｑ）４１のソース端子と共通端子Ｐｂが接続されている。スイッチング部品（Ｑ）４１のゲート端子に電圧変換制御手段２８が接続されている。リアクトル４０とスイッチング部品（Ｑ）４１との接続点とダイオード４２のアノード端子が接続されている。ダイオード４２のカソード端子とコンデンサ４３の一方の端子が接続されている。コンデンサ４３の他方の端子と共通端子Ｐｂが接続されている。ダイオード４２とコンデンサ４３との接続点が出力端子Ｐｃに接続されている。出力端子Ｐｃと共通端子Ｐｂとの間に、直流電源１０の昇圧された電圧が出力される。
【００３５】
ここで、この電圧変換手段３３の昇圧動作を説明する。電圧変換制御手段２８から出力されるパルス信号によりスイッチング部品（Ｑ）４１をオンにすると電流Ｉｓが流れ、電流ＩＬによりリアクトル４０にエネルギーが蓄えられる。次に、電圧変換制御手段２８によりスイッチング部品（Ｑ）４１をオフにすると、リアクトル４０に蓄積されているエネルギーは、ダイオード４２を経て電流Ｉｄとして電動送風機６側に流れ、コンデンサ４３に充電される。このように、電圧変換制御手段２８がスイッチング部品（Ｑ）４１を連続的にオン・オフさせることによって、リアクトル４０へのエネルギー蓄積とリアクトル４０からのエネルギー放出との繰返しを実現する。
【００３６】
また、コンデンサ４３に蓄えられているエネルギーは、ダイオード４２によってリアクトル４０側に戻ることはない。そして、コンデンサ４３の電圧は、直流電源１０よりも高い電圧で充電され、電動送風機６に供給される。
【００３７】
次に、図４を参照して、電圧変換制御手段２８から出力するパルス信号の周波数とデューティを調整する具体的な方法を説明する。
【００３８】
図４において、運転モード切替操作部９の操作により、電圧変換制御手段２８を動作させる。この電圧変換制御手段２８において、誤差増幅器５１に、基準電圧部５２と入力電圧部５３とからそれぞれ信号が入力される。そして、その誤差増幅器５１の出力信号と、発振部５４から発振される三角波信号が信号比較部５５に入力される。三角波信号を発振する発振部５４は、従来から知られている方法である。そして、信号比較部５５からパルス信号が出力され、スイッチング部品（Ｑ）４１のオン・オフを制御する。
【００３９】
ここで、発振部４４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パルス信号の周波数を制御することができる。また、スイッチング部品５６を適宜スイッチングすることにより、入力電圧部５３の電圧値を変化させる。よって、信号比較部５５から出力されるパルス信号のデューティを制御することができる。スイッチング部品５６のスイッチング方法は、記憶手段２６に記憶させる。
【００４０】
また、スイッチング部品（Ｑ）４１へ入力するパルス信号の周波数やデューティの制御方法としては、マイコンのプログラミング処理でも実現可能である。マイコンにおける、三角波信号とパルス信号の周波数やデューティとの関係を図５にタイミングチャートとして示す。三角波信号は、タイマカウンタを利用してデジタル的に作られる。例えば、アップ／ダウンカウンタモードでは、カウンタ値の最大値ＴＣｐ１を設定することによって、パルス信号の周期Ｔｐ（ｋ）は、
Ｔｐ（ｋ）＝２×ＴＣｐ１×タイマカウンタクロック［ｓｅｃ］
となる。よって、パルス信号の周波数ｆｐ（ｋ）は、
ｆｐ（ｋ）＝１／（２×ＴＣｐ１×タイマカウンタクロック）［Ｈｚ］
となる。
【００４１】
さらに、記憶手段２６に記憶された設定値Ｓ（ｋ）とタイマカウンタの値とを比較し、タイマカウンタ値（三角波信号）が設定値Ｓ（ｋ）以上になると、パルス信号がオンになるようにする。これによって、パルス幅ＰＷ（ｋ）［ｓｅｃ］が決まり、よって、デューティＤｕ（ｋ）は、
Ｄｕ（ｋ）＝ＰＷ（ｋ）／（２×ＴＣｐ１×タイマカウンタクロック）［％］
となる。
【００４２】
よって、タイマカウンタ値の最大値ＴＣｐ１や設定値Ｓ（ｋ）を変更することによって、パルス信号の周波数ｆｐ（ｋ）やデューティＤｕ（ｋ）を制御する。これら設定値の変更方法は、記憶手段２６に記憶させる。
【００４３】
よって、図４及び図５に示すように、パルス信号の周波数とデューティの少なくとも一方を制御することによって、電圧変換手段３３の昇圧率を制御することができる。例えば、デューティを大きくすることにより昇圧率を大きくし、逆に、デューティを小さくすることによって昇圧率を小さくする。
【００４４】
［動作の説明］
ここで、図３に示す電圧変換手段を適用した図２に示す制御回路の運転モード切替操作部９において、弱用の操作ボタン９ｂ、強用の操作ボタン９ｃ及び停止用の操作ボタン９ａが操作された場合の、電気掃除機１及び電圧変換手段３３の動作を、スイッチング部品（Ｑ）４１、及びスイッチング部品（Ａ）２４の動作と共に図６を参照して詳しく説明する。
【００４５】
停止状態にある電気掃除機１において、まず弱用の操作ボタン９ｂを操作すると、電動送風機制御手段３０からオン信号が出力される。その信号に基づきスイッチング部品（Ａ）２４がオン動作を行い、電動送風機６が回転を始める。そして、電動送風機６の出力は、ゼロ出力から予め設定された弱運転モード出力Ｐ１まで、上昇する。
【００４６】
次に、この状態から、強用の操作ボタン９ｃが操作されると、電圧変換制御手段２８からスイッチング部品（Ｑ）４１にパルス信号が出力される。そして、このパルス信号によって電圧変換手段主回路３３ａが動作し、二次電池１０ａの出力電圧が昇圧され電動送風機６に印加される。そして、電動送風機６の出力は、予め設定された強運転モード出力Ｐ２まで上昇する。
【００４７】
そして、この状態から、停止用の操作ボタン９ａが操作されると、電圧変換制御手段２８は、パルス信号の出力を止める。そして、スイッチング部品（Ｑ）４１がオフになり、これによって電圧変換手段主回路３３ａが停止する。さらに、電動送風機制御手段３０によりスイッチング部品（Ａ）２４がオフになり、電動送風機６の動作が停止する。
【００４８】
この動作例で示すように、スイッチング部品（Ｑ）４１についてのスイッチング動作の制御処理は、スイッチング部品（Ｑ）４１と共に、直流電源１０の出力電圧および電圧変換手段３３により昇圧された出力電圧のいずれか一方を切替える切替手段を構成する。
【００４９】
もっとも、本実施の形態によれば、強操作ボタン９ｃが操作された時に、電圧変換手段３３で昇圧された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、強という運転モードのなかの弱運転モードにおいて設定されることになる。一方、昇圧運転モードは、電気掃除機１の弱、強という運転モードの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９は、非昇圧運転モードを選択するための操作部として機能する。一方、強運転設定用の操作ボタン９ｃは、昇圧運転モードを選択するための操作部として機能する。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。
【００５０】
また、特に図示しないが、非昇圧運転モード時に、電圧変換手段主回路３３ａの経路を使わずに、直流電源１０の電圧を直接、電動送風機６へ供給するためのバイパス経路を設けることも可能である。この場合、図３に示すような電圧変換手段主回路３３ａのリアクトル４０やダイオード４２での損失をなくすことができる。
【００５１】
次に、図６の昇圧運転モードにおける電圧変換手段３３の制御方法の例を説明する。使用者は、電気掃除機を様々な状況下で使用する。例えば、じゅうたんの上を掃除したり、畳の上を掃除したり、床の上を掃除したり、または、吸込口体３や延長管４をはずして掃除したりする。このような掃除対象の違いにより、電気掃除機１の負荷の状態が変化し、そして、電気掃除機１の出力状態も変化する。
【００５２】
図７に、電圧変換手段３３の昇圧率を変えた時の、電気掃除機１の風量Ｑ−真空度Ｈ特性、及び風量Ｑ−仕事率Ｐ特性を示す。電気掃除機１の仕事率Ｐは、風量Ｑと真空度Ｈとから算出することができる。使用者が感じる電気掃除機１の吸込力は、この仕事率Ｐに大きく依存する。掃除対象の違いにより電気掃除機１の風量（負荷状態）が決まるので、例えば、図７中の動作点Ｈ１、Ｐ１は、昇圧率ｅの時のある掃除対象（風量Ｑ１）における動作点ということになる。よって、掃除対象が変われば、この動作点も移動する。
【００５３】
また、図７に示すように、電圧変換手段３３の昇圧率ごとに、電気掃除機１の特性は異なる。そこで本発明では、負荷検出手段２９によって負荷の状態を検出し、その検出値に基づいて電圧変換手段３３の昇圧率を変化させ、電気掃除機１の動作点を他の昇圧率の特性上に移動させる。
【００５４】
図７には、その制御の一例として、風量Ｑが変化して、電気掃除機１の仕事率Ｐが低下すると、昇圧率を上げて、電気掃除機１の仕事率Ｐをある一定レベルに維持するような制御例を示している。図中では、５種類の昇圧率における特性を示している。当然ながら、昇圧率を細かく変化させることによって、動作点の描く軌跡は、滑らかになる。
【００５５】
電気掃除機の使用中は、吸込口体３や延長管４を掃除対象面に押し当てたり、離したりする。この動作によって風量Ｑは変化する。よって、負荷検出手段２９として風量Ｑを求め、求めた風量Ｑに応じて自動的に電圧変換手段３３の昇圧率を上げ下げし、電気掃除機１の仕事率Ｐを制御することは、必要な時に高い吸込力を得るという観点からとても効果的である。また、常に高い昇圧率で電動送風機６を動作させないので、電池エネルギーの消費を抑制し、一充電当りの連続使用時間を長くすることもできる。
【００５６】
負荷検出手段２９による電気掃除機１の負荷状態の検出方法としては、電気掃除機１内の風量Ｑや真空度Ｈを検出する方法や、または、電動送風機６を流れる電流を検出する方法などがある。例えば、負荷検出手段２９として機能する真空度検出部３９を電動送風機６の上流の風路に設置する。より具体的には、図８に示すように、真空度検出部３９ａを本体吸込口１１とダストカップ１２との間の風路に設置したり、又は、真空度検出部３９ｂを、ダストカップ１２と電動送風機６との間の風路に設置したりする。真空度検出部３９は、例えば圧力センサなどである。ここでは、サイクロン集塵方式のダストカップ１２を示したが、集塵方式としては紙パック式などの方法でも構わない。
【００５７】
そして、図７に示すような関係から、記憶手段２６に、図９に示すような昇圧率ごとの真空度と風量との対応関係を示すデータテーブルを予め用意しておく。そして、そのデータテーブルと検出した真空度とから風量を把握することができる。また、図９に示すようなデータテーブルの他に、関係式を用いて真空度と風量の関係を定義することもできる。このようなテーブルデータや、または、関係式は、記憶手段２６に記憶されている。
【００５８】
また、電圧変換手段３３における入力電圧、昇圧率、及び風量の範囲値のデータテーブルの例を図１０に示す。このデータテーブルでは、電圧変換手段３３の入力電圧に応じて昇圧率を設定している。直流電源１０として二次電池１０ａを使用する場合、充電後、電気掃除機１の使用に伴って、電池電圧が低下してくる。よって、電圧変換手段３３の入力電圧ごとに、昇圧率を設定することによって、多種の仕様の運転モードを容易に実現できる。例えば、一充電当りの連続使用時間が長い運転モードでは、電圧変換手段３３の入力電圧が低下するごとに、昇圧率も小さく変更する。また、例えば、吸込力の大きさを重視した運転モードでは、電圧変換手段３３の入力電圧が低下しても、昇圧率を小さく変更しない。
【００５９】
図１１に、図９や図１０に示すデータテーブルを使用し、電気掃除機１の負荷状態に応じて電圧変換手段３３の昇圧率を変化させる制御フローの一例を示す。
【００６０】
まず、最大真空度Ｈｍａｘを設定する（ステップＳ１０１）。次に、電圧変換手段３３の最大出力電圧Ｖｏｕｔｍａｘを設定し（ステップＳ１０２）、電圧変換手段３３の入力電圧Ｖｉｎを検出する（ステップＳ１０３）。検出の結果、電圧変換手段３３の入力電圧Ｖｉｎが下限電圧Ｖｄよりも大きければ（ステップＳ１０４のＹ）、その検出値に応じてデータテーブルを検索し（ステップＳ１０５）、昇圧率（デューティ）と風量範囲ＱｄｗｎとＱｕｐを設定する（ステップＳ１０６）。その後、昇圧動作を開始する（ステップＳ１０７）。
【００６１】
そして、電圧変換手段３３の出力電圧Ｖｏｕｔを検出し（ステップＳ１０８）、その出力電圧Ｖｏｕｔが上限電圧Ｖｏｕｔｍａｘよりも大きければ（ステップＳ１０９のＹ）、真空度Ｈ１を検出する（ステップＳ１１０）。そして、その真空度検出値Ｈ１が先に設定したＨｍａｘよりも大きい場合は（ステップＳ１１１のＮ）、昇圧動作を停止させる（ステップＳ１１５）。この動作は、より具体的には、電気掃除機１の風路が大きなごみ等により塞がれた場合などの異常な状態を想定している。電気掃除機１の風路が大きなごみ等により塞がれると、電気掃除機１内の真空度は上昇する。よって、この動作は、無駄な電力消費を抑える効果を有する。
【００６２】
他方、真空度Ｈ１を検出し（ステップＳ１１０）、その検出値が先に設定したＨｍａｘよりも小さい場合は（ステップＳ１１１のＹ）、その検出値Ｈ１と図９に示すようなデータテーブルから、風量Ｑ１を推定する（ステップＳ１１２）。そして、この風量Ｑ１が範囲値Ｑｄｗｎよりも大きく、かつ、Ｑｕｐよりも小さければ（ステップＳ１１３のＹ）、昇圧率を変更しない。これに対して、この風量Ｑ１が範囲値Ｑｄｗｎよりも小さいか、または、Ｑｕｐよりも大きければ（ステップＳ１１３のＮ）、昇圧率を大きい値に変更し（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０６にリターンする。こうして昇圧率を大きくすることによって、電気掃除機１の仕事率Ｐが増え、吸引力が増大する。昇圧率の値を大きくするには、例えば、電圧変換制御手段２８から出力するパルス信号のデューティを大きくすることによって行う。このような制御フローを繰り返し実行する。
【００６３】
このように、負荷の状態によって、自動的に電圧変換手段３３の昇圧率を上げ下げし、電気掃除機１の仕事率Ｐを制御することは、必要な時に高い吸込力を得るという観点からとても効果的である。また、常に高い昇圧率で電動送風機６を動作させないので、電池エネルギーの消費を抑制し、一充電当りの連続使用時間を長くすることもできる。
【００６４】
また、電気掃除機の使用形態の中で、吸込口体３を掃除対象面に押し当てる状態は、よくある状況である。吸込口体３を掃除対象面に押し当てている状態は、吸込口体３を掃除対象面から離している状態に比べて、風量Ｑが減り、真空度Ｈが大きくなる。従って、この時の吸込力の大きさは、使用者にとって、とても重要な性能の一つである。よって、吸込口体３を掃除対象面に押し当てて、風量Ｑが小さくなった時に、自動的に電圧変換手段３３の昇圧率を上げ、仕事率Ｐを上げることは、掃除者にとって、とても効果的である。
【００６５】
また、他の制御例として、電動送風機６に流れる電流を検出することによって負荷の状態を把握し、この電流値に応じて、電圧変換手段３３の出力電圧を制御することもできる。この制御で使用する、電圧変換手段３３入力電圧、昇圧率、及び電流の範囲値のデータテーブルの例を図１２に示す。このようなテーブルデータや、または関係式を記憶手段２６に保存しておく。電動送風機６に流れる電流は、図２に示すように、例えば電流トランスやシャント抵抗で構成された電流検出部３７で検出する。
【００６６】
図１３に、図１２に示すデータテーブルを使用し、電気掃除機１の負荷状態に応じて電圧変換手段３３の昇圧率を変化させる制御フローの他の一例を示す。
【００６７】
まず、最小電流Ｉｍｉｎ、最大電流Ｉｍａｘ、及び電圧変換手段３３の最大出力電圧Ｖｏｕｔｍａｘを設定する（ステップＳ２０１、２０２）。次に、電圧変換手段３３の入力電圧Ｖｉｎを検出し（ステップＳ２０３）、その入力電圧Ｖｉｎが下限電圧Ｖｄよりも大きければ（ステップＳ２０４のＹ）、その電流検出値Ｖｉｎに応じて、昇圧率（デューティ）と電流範囲ＩｄｗｎとＩｕｐを設定する（ステップＳ２０６）。その後、昇圧動作を開始する（ステップＳ２０７）。そして、電圧変換手段３３の出力電圧Ｖｏｕｔを検出し（ステップＳ２０８）、その検出値が最大出力電圧Ｖｏｕｔｍａｘよりも小さければ（ステップＳ２０９のＹ）、電流Ｉ１を検出する（ステップＳ２１０）。そして、その検出値Ｉ１が先に設定したＩｍｉｎよりも小さいか、またはＩｍａｘよりも大きい場合は（ステップＳ２１１のＮ）、昇圧動作を停止させる（ステップＳ２１４）。この動作は、電気掃除機１の異常な状態に陥った場合を想定している。
【００６８】
他方、電流値Ｉ１を検出し、その検出値が先に設定したＩｍｉｎよりも大きく、かつＩｍａｘよりも小さい場合は（ステップＳ２１１のＹ）、次に、電流範囲値と比較する（ステップＳ２１２）。この電流検出値Ｉ１が範囲値Ｉｄｗｎよりも大きく、かつ、Ｉｕｐよりも小さければ（ステップＳ２１２のＹ）、昇圧率を変更しない。これに対して、この電流検出値Ｉ１が範囲値Ｉｄｗｎよりも小さいか、または、Ｉｕｐよりも大きければ（ステップＳ２１２のＮ）、昇圧率を大きい値に変更する（ステップＳ２１３）。昇圧率を大きくすることによって、電気掃除機１の仕事率Ｐが増え、吸引力が増大する。このように、負荷の状態によって、自動的に電圧変換手段３３の昇圧率を上げ下げし、電気掃除機１の仕事率Ｐを制御することは、必要な時に高い吸込力を得るという観点からとても効果的である。また、常に高い昇圧率で電動送風機６を動作させないので、電池エネルギーの消費を抑制し、一充電当りの連続使用時間を長くすることもできる。
【００６９】
また、図１４に示すように、風路の先端に取り付けられる吸込口体３の吸込側に掃除面検出手段８０を設ける。例えば、この掃除面検出手段８０を機械式スイッチから構成する。そして、吸込口体３を掃除対象面に押し当てると、スイッチがオンされ、電気掃除機制御手段２５に信号が入力されるようにする。そして、この入力信号に応じて、電圧変換制御手段２８は昇圧率を制御する。制御の一例としては、掃除中に、掃除面検出手段８０から信号が入力されると、電気掃除機制御手段２５は、風量Ｑが減り、真空度Ｈが大きくなっていると判断し、昇圧率を上げるように制御する。よって、この掃除面検出手段８０の信号により、電気掃除機制御手段２５は、負荷の状態を間接的に把握することができる。また、掃除面検出手段８０としては、光学式スイッチなどの他の方式のスイッチでも実現可能である。
【００７０】
前述したように、電気掃除機の使用形態の中で、風路の先端に取り付けられる吸込口体３を掃除対象面に押し当てる状態はよくある状況である。そして、この時の吸込力の大きさは、使用者にとって、とても重要な性能の一つである。よって、吸込口体３を掃除対象面に押し当てている時に、自動的に電圧変換手段３３の昇圧率を上げることは、掃除者にとって、とても効果的である。また、吸込口体３が掃除面に接していない時にむやみに昇圧率を上げないので、一充電当りの連続使用時間を長くすることができる。
【００７１】
昇圧率の上昇率は、固定、つまり一定値でも良いし、また、電圧変換手段３３の入力電圧に応じて昇圧率の上昇率を変化させても良い。固定の場合は、昇圧率制御が簡素化できる。
【００７２】
また、吸込口体３が掃除面に接していない時に、電気掃除機制御手段２５は、電圧変換手段３３の昇圧動作をしないように制御することもできる。具体的には、吸込口体３が掃除面から離れ、機械式スイッチがオフされると、電気掃除機制御手段２５は、自動的に昇圧動作を止める。このように、常に昇圧動作をさせるのではなく、必要な時のみに昇圧動作をさせることで、一充電当りの連続使用時間を長くすることができる。
【００７３】
また、図１５に示すような吸込口体３が、延長管４、ホース体５、または本体ケース２等に接続されているか否かを検出することによって、負荷の状態を間接的に把握し、昇圧率を制御することが出来る。具体的には、吸込口体３に設けられた接続プラグ８１が延長管４、ホース体５等から外されることによって、配線の抵抗が変化する。そして、電気掃除機制御手段２５はその抵抗変化を検出する。ここに、着脱検出手段の機能が実行される。
【００７４】
こうして、風路の先端の吸込口体３の着脱状態の有無を検出する着脱検出手段を備え、この着脱検出手段の信号に応じて、電気掃除機制御手段２５は昇圧率を変化させる。
【００７５】
例えば、吸込口体３をはずすと、電気掃除機制御手段２５は、電圧変換手段３３の昇圧率を上げるように制御する。図１６に示すように、電気掃除機の使用形態の中で、吸込口体３をはずし、延長管４、またはホース体５等の風路の先端に隙間ノズル９０やブラシ９１をつけて掃除をする状態はよくある状況である。そして、この時の吸込力の大きさは、使用者にとってとても重要な性能の一つである。よって、吸込口体３をはずした時（はずされている時）に、自動的に電圧変換手段３３の昇圧率を上げることは、とても効果的である。昇圧率の上昇率は、固定でも良いし、また、電圧変換手段３３の入力電圧に応じて昇圧率の上昇率を変化させても良い。固定の場合は、昇圧率制御が簡素化できる。
【００７６】
また、図６に基づいて前述した実施の形態は、停止状態から弱用の操作ボタン９ｂと強用の操作ボタン９ｄが順に操作された例であり、非昇圧運転モードから昇圧運転モードに切替った例である。当然ながら、停止状態でいきなり強操作ボタン９ｄを操作しても良く、この場合には、停止状態から直接的に昇圧運転モードになる。
【００７７】
このように、直流電源１０の出力電圧を電動送風機６に供給する非昇圧運転モードと、直流電源１０の出力電圧を電圧変換手段３３により昇圧させた出力電圧を電動送風機６に供給する昇圧運転モードと、を予め用意しておき、それら運転モードを切替えるための切替手段、及び、その切替手段を操作する運転モード切替操作部を設けることにより、使用者本人が、直接切替を実施することができる。
【００７８】
一方、電圧変換手段３３により電源電圧を昇圧する場合は、電圧変換回路を構成する回路部品等による電力損失をきたすので、直接電池で駆動する場合に比較して無駄な電力を使わざるを得ない欠点がある。しかし、電池容量を大型化する場合に比べて、電源部を大幅に小型・軽量化することができるという特徴がある。
【００７９】
また、電圧変換手段により電池電圧を昇圧する場合で、電圧変換手段を常時動作させる構成にすると、使用者が高いゴミ吸収能力を必要でない場合も、電圧変換手段を使用することとなり、電圧変換回路による電力損失を被り、電池の使用時間を短くしてしまう。電池が二次電池の場合、一回の充電当りの使用時間を短くしてしまうことになる。
【００８０】
すなわち、本発明の構成のように、ゴミ吸引能力がそれほど必要でない場合、又は電池の使用時間（二次電池の場合は、一回の充電当りの使用時間）を長くしたい場合用として、電池のみの出力電圧により電動送風機を駆動する（非昇圧運転モード）手段と、高いゴミ吸引能力が必要な場合用として、電圧変換手段により昇圧された出力電圧で電動送風機を駆動する（昇圧運転モード）手段とを、電動送風機の出力制御手段として備え、さらに、それらの出力制御手段を、随時、切替えることができる切替手段を設けることにより、使用者の多様な状況に応じて、使用者が運転モードを選択することができる。
【００８１】
また、当然ながら、弱用の操作ボタン９ｂと強用の操作ボタン９ｄのどちらのボタンが操作されても、昇圧運転モードになるような構成としても良い。この場合、それぞれの操作ボタン用に、図９、図１０、または図１２に示すようなテーブルデータを備えたり、又は、どちらか一方の操作ボタンが操作された場合は、昇圧率を固定にしたりする。
【００８２】
［電圧変換手段の他の構成例］
次に、電気掃除機１における電動送風機６に対する電圧変換手段の他の構成例を図１３を参照して説明する。本実施の形態の電圧変換手段６０では、磁気部品として、一次巻線６１ａ、二次巻線６１ｂを有するトランス６１が用いられている。このトランス６１の一次巻線６１ａと二次巻線６１ｂは逆接続されている。
【００８３】
この電圧変換手段６０は、より詳細には、直流電源１０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を有し、入力端子Ｐａとトランス６１の一次巻線６１ａの一方の端子が接続され、トランス６１の一次巻線６１ａの他方の端子とスイッチング部品（Ｑ）４１のドレイン端子が接続され、スイッチング部品（Ｑ）４１のソース端子と入力側共通端子Ｐｄが接続され、スイッチング部品（Ｑ）４１の制御端子に対して電圧変換制御手段２８の出力側が接続され、トランス６１の二次巻線６１ｂの一方の端子がダイオード４２のアノード端子に接続され、ダイオード４２のカソード端子とコンデンサ４３の一方の端子が接続され、コンデンサ４３の他方の端子とトランス６１の二次巻線６１ｂの他方の端子が接続され、ダイオード４２とコンデンサ４３との接続点が出力端子Ｐｃに接続され、コンデンサ４３とトランス６１の二次巻線６１ｂ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Ｐｅとの間に直流電源１０の出力電圧を昇圧した電圧を出力するように構成されている。
【００８４】
このような電圧変換手段６０の昇圧動作を説明する。電圧変換制御手段２８から出力されるパルス信号によりスイッチング部品（Ｑ）４１をオンにすると、電流ＩＴ１が流れ、トランス６１にエネルギーが蓄えられる。この時、トランス６１において一次巻線６１ａと二次巻線６１ｂとは逆接続されているので、ダイオード４２により二次側に電流は流れない。
【００８５】
次に、電圧変換制御手段２８によりスイッチング部品（Ｑ）４１をオフにすると、トランス６１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６１に蓄積されているエネルギーは、ダイオード４２を経て電流ＩＴ２として二次巻線６１ｂ側（電動送風機６側）に放出される。そして、コンデンサ４３に直流電源１０よりも高い電圧が充電され、電動送風機６に供給される。
【００８６】
【発明の効果】
本願発明によれば、直流電源を駆動源として昇圧動作を実行する電圧変換手段を搭載した電気掃除機において、電動送風機の負荷状態に応じて電圧変換手段を動作させるようにしたので、電気掃除機のゴミ吸込性能を向上させ、また、一充電当りの連続使用時間を長くさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態として、電気掃除機の外観を示す斜視図である。
【図２】電気掃除機の制御回路の一例を示す回路図である。
【図３】電気掃除機の電圧変換手段の回路を示す回路図である。
【図４】電気掃除機の電圧変換制御手段の構成例を示す回路図である。
【図５】パルス信号及び三角波を示すタイミングチャートである。
【図６】電気掃除機の動作制御の一例を示す説明図である。
【図７】電気掃除機の特性を示すグラフである。
【図８】電気掃除機の内部構成を示す縦断側面図である。
【図９】記憶手段に記憶されるデータテーブルを説明するための模式図である。
【図１０】記憶手段に記憶されるデータテーブルを説明するための模式図である。
【図１１】電気掃除機の昇圧率制御の一例を示すフローチャートである。
【図１２】記憶手段に記憶されるデータテーブルを説明するための模式図である。
【図１３】電気掃除機の昇圧率制御の一例を示すフローチャートである。
【図１４】吸込口体について、（ａ）はその底面図、（ｂ）はその着脱を検出するための回路図である。
【図１５】吸込口体について、（ａ）はその底面図、（ｂ）はその着脱を検出するための回路図である。
【図１６】吸込口体に取り付けられる隙間ノズルおよびブラシの斜視図である。
【図１７】電気掃除機における電圧変換手段の別の例を示す回路図である。
【符号の説明】
３　　吸引口体
６　　電動送風機
９　　運転モード切替操作部
１０　直流電源
２５　電気掃除機制御手段
２６　記憶手段
２９　負荷検出手段
３３　電圧変換手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vacuum cleaner, and more particularly to a battery-powered vacuum cleaner.
[0002]
[Prior art]
In a battery-type vacuum cleaner, as a method of increasing the output of the electric blower and improving the dust absorbing ability, a method of increasing the input to the electric blower is generally used. Specifically, the input to the electric blower is increased by changing the winding of the electric blower, increasing the input current to the electric blower, or increasing the power supply voltage.
[0003]
When the motor blower is composed of a commutator motor, if the input current is to be increased, the carbon of the brush portion that contacts the commutator will be worn, and the brush portion will be damaged by sparks from the commutator. It is difficult to secure reliability because it becomes easy.
[0004]
In the case of a battery-powered vacuum cleaner, the simplest way to increase the power supply voltage is to increase the number of batteries. However, when a high voltage is required, if this is to be realized only by a battery, the battery becomes large. In order to solve this problem, a method for obtaining a high voltage using a boost converter circuit has been proposed (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0005]
Here, in a vacuum cleaner equipped with a boost converter circuit, a technology for improving the dust suction performance by coordinating the use state of the boost converter circuit and the vacuum cleaner is extremely important. For example, the load on the electric blower varies greatly depending on the relationship between the suction port of the vacuum cleaner and the object to be cleaned. Further, when the boost converter circuit is operated, there is a disadvantage that a power loss is caused by a switching element of the boost circuit in a step of boosting the voltage. Therefore, in order to improve the dust suction performance and extend the use time of the battery per charge, the boost converter circuit is effectively operated in accordance with the state of the load of the vacuum cleaner, and the above-described power loss It is required to cover such disadvantages.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-7-329771
[Patent Document 2]
JP-A-8-224198
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, Patent Literature 2 includes a switching unit that switches a power supply that supplies power to the electric blower to either a commercial power supply or a secondary battery, and gradually increases the boosted voltage from a low voltage to a predetermined voltage during boosting. There is no disclosure or suggestion regarding the state of the load and the operation of the boost converter circuit merely because there is a statement that the load is raised. Similarly, there is no such description in Patent Document 1.
[0008]
An object of the present invention is to provide a vacuum cleaner equipped with a boost converter circuit using a DC power supply as a drive source, to effectively operate the boost converter circuit based on the state of the load of the vacuum cleaner, and thereby to remove dust from the vacuum cleaner. It is to improve the suction performance and to prolong the use time of the battery per charge.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes an electric blower driven using a DC power supply as a drive source, a voltage conversion unit that boosts an output voltage of the DC power supply to supply power to the electric blower, the electric blower, and the voltage conversion unit. Vacuum cleaner control means for controlling each part, applied to a vacuum cleaner comprising: a load detecting means for detecting the state of the load of the vacuum cleaner, the state of the load of the vacuum cleaner and the voltage The relationship between the conversion voltage and the output voltage to be boosted by the conversion means, storage means for storing a relationship to reduce the fluctuation of the dust suction capacity, the vacuum cleaner control means, the relationship stored in the storage means, Referring to the load state of the vacuum cleaner detected by the load detection means, determine the output voltage to be boosted by the voltage conversion means, based on the determination result, based on the determination result of the voltage conversion means To control the power voltage. Thereby, even when the load of the vacuum cleaner fluctuates, the fluctuation of the dust suction capability is reduced, and the dust suction performance of the vacuum cleaner is improved. Further, since the useless boosting operation by the voltage conversion means is eliminated, the continuous use time per charge can be extended.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0011]
[Appearance configuration]
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a vacuum cleaner used for carrying out the present invention.
[0012]
The vacuum cleaner 1 has a hose body 5 detachably attached to a main body suction port 11 of a main body case 2 and the hose body 5 is provided with a suction port body 3 at a distal end portion so as to be detachable and extendable. An extension pipe 4 as a simple connection pipe is detachably connected. The suction opening body 3 is provided with a rotary cleaning body (rotary brush) that rotates by electric or air flow. An electric blower 6 and a DC power supply 10 (see FIG. 2) are built in the main body case 2, and a handle 8 as a handle is provided on the upper surface of the main body case 2. The handle 8 is formed in a substantially Y shape in plan view. A display means 14 having a plurality of light emitting diodes is arranged near the handle 8.
[0013]
The interior of the main body case 2, the interior of the hose body 5, and the interior of the extension pipe 4 constitute a space that becomes negative pressure by the operation of the electric blower 6. Therefore, the suction opening 3 communicates with such a space.
[0014]
A charging terminal (not shown) for charging the DC power supply 10 by setting the power supply to the DC power supply 10 and charging the DC power supply 10 is provided substantially at the center of the rear surface of the main body case 2.
[0015]
The flexible hose body 5 is detachably connected to the main body suction port 11 so that the base end thereof communicates with the suction side of the electric blower 6 via a dust cup 12 as a dust collection chamber. I have. The side plate portion of the main body case 2 is provided with a plurality of exhaust ports 13 communicating with the electric blower 6 and opening substantially toward the front side.
[0016]
At the tip of the hose body 5, a hand operation unit 7 is provided as operation means bent in a substantially "U" shape. The hand operation unit 7 is provided with an operation mode switching operation unit 9 as an operation unit at a position operable by an operator's finger.
[0017]
The operation mode switching operation section 9 also serves as a power switch of the electric blower 6, and is configured to be able to select a plurality of types of operation modes for setting the electric blower 6 to different driving states. Specifically, as shown in FIG. 2, an operation button (stop switch) 9 a for the stop mode, which is the operation mode, and a weak operation setting, which is the operation mode, from the hose body 5 toward the extension pipe 4. The operation button 9b for the operation mode and the operation button 9c for the strong operation setting as the operation mode are sequentially arranged in a line.
[0018]
[Control circuit]
The configuration and operation of a control circuit for the electric blower 6 in the electric vacuum cleaner 1 having such a structure will be described with reference to FIGS.
[0019]
The electric blower 6 disposed in the main body case 2 includes a DC power supply 10 that can be charged through a charging terminal (not shown), and a voltage that increases the output voltage of the DC power supply 10 and outputs the boosted output voltage to the electric blower 6. It is connected to a power supply circuit constituted by the conversion means 33. A switching component (A) 24 is connected between the DC power supply 10 and the voltage conversion means main circuit 33a. The switching component (A) 24 is a semiconductor switching element such as an electromagnetic relay and a bipolar transistor. The switching component (A) 24 is controlled by a vacuum cleaner control unit 25.
[0020]
The vacuum cleaner control unit 25 includes an electric blower control unit 30, a voltage conversion control unit 28, a DC power supply monitoring unit 27, a storage unit 26, a load detection unit 29, a voltage read unit 31, an AD converter 32, and the like. . The vacuum cleaner control unit 25 includes an operation mode switching operation unit 9 of the hand operation unit 7, a display unit 14 having a plurality of light emitting diodes disposed on the upper part of the main body case 2, Thermistor 21, secondary battery identification means 34, voltage conversion means input voltage detection part (secondary battery output voltage detection part) 22, voltage conversion means output voltage detection part (electric blower input voltage detection part) 23, current detection part 37 , And a vacuum detector 39 functioning as a load detector 29 are connected. And this vacuum cleaner control means 25 controls the whole vacuum cleaner 1. The vacuum cleaner control means 25 is constituted by a plurality of circuit components and a plurality of microcomputers, or is constituted mainly by a one-chip microcomputer.
[0021]
A series circuit of a resistor R1 and a resistor R2 is connected between both ends of the secondary battery 10a. A vacuum cleaner control unit 25 is connected to the voltage conversion unit input voltage detection unit 22 between the resistors R1 and R2. Therefore, the voltage divided by the resistors R1 and R2 is input to the vacuum cleaner control unit 25.
[0022]
Similarly, a series circuit of a resistor R3 and a resistor R4 is connected between both ends of the electric blower 6. A vacuum cleaner control unit 25 is connected to the voltage conversion unit output voltage detection unit 23 between the resistors R3 and R4. Therefore, the voltage divided by the resistors R3 and R4 is input to the vacuum cleaner control unit 25.
[0023]
The electric blower control means 30 switches the switching component 24 by operating an operation button of the operation mode switching operation section 9, and controls the output of the electric blower 6.
[0024]
[Description of DC power supply]
The DC power supply 10 that supplies power includes, for example, a secondary battery 10a in which a plurality of batteries such as a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery, and a lithium ion battery are connected in series, a thermistor 21, and a resistor R0 as a secondary battery identification unit 34. , And a thermostat 35.
[0025]
The positive terminal of the secondary battery 10a is connected to one end of the thermostat 35. The other end of the thermostat 35 is connected to one end of the resistor R0.
[0026]
[Description of operation mode switching operation unit]
Next, a specific configuration and operation of the operation mode switching operation unit 9 will be described.
[0027]
In the vacuum cleaner control means 25, the divided voltage value of the reference voltage V1 is configured to change according to the operation state of the operation mode switching operation unit 9. The divided voltage value thus changed is converted into a digital signal by the ADC 32 which is an analog / digital converter, and thereafter read by the voltage reading means 31.
[0028]
A circuit configuration (voltage variable circuit) for changing the divided value of the reference voltage V1 according to the operation state of the operation mode switching operation unit 9 will be described below. First, the divided voltage between the resistors R5 and R6 is input to the ADC 32. Then, switches 36a, 36b and 36c are provided which are switched by operating the operation buttons 9a, 9b and 9c of the operation mode switching operation section 9. Resistors R7, R8, and R9, which are connected to these switches 36a, 36b, and 36c and have different values, are connected in parallel to the resistor R6. Therefore, the operation of each of the operation buttons 9a, 9b and 9c of the operation mode switching operation section 9 changes the divided voltage value of the reference voltage V1.
[0029]
Then, in a storage means 26 provided in the electric vacuum cleaner control means 25, a control program, a control value, and the like corresponding to the voltage value read by the voltage reading means 31 are stored. Therefore, the vacuum cleaner 1 operates according to each operation button of the operation mode switching operation unit 9.
[0030]
As described above, the operation mode switching operation section 9 can select and set a plurality of voltages. Then, the voltage reading means 31 reads the voltage set by the operation mode switching operation section 9. The plurality of vacuum cleaner operation modes are switched according to the read voltage. For this reason, it is possible to add an operation mode at low cost without increasing the number of signal lines for the operation mode switching operation unit 9 and the ADC 32.
[0031]
[Description of voltage conversion means]
Next, FIG. 3 shows a configuration example of the voltage conversion means 33 for the electric blower 6 in the electric vacuum cleaner 1. The voltage conversion means 33 includes a magnetic component 40 such as a reactor that plays a role of storing and releasing energy, a switching component (Q) 41 using a semiconductor switching element such as a MOSFET, a bipolar transistor, or an IGBT, and a backflow prevention for preventing a backflow of energy. It comprises a component 42 (diode), a capacitor 43 which is a capacitive impedance component element, the voltage conversion control means 28, and the like.
[0032]
The reactor used as the magnetic component 40 mainly includes a winding (coil) and a core made of a magnetic material, and the core is inserted into the winding. By turning on / off the switching component (Q) 41, the current flowing through the winding is controlled. By this operation, the reactor stores and releases energy. The core material of this reactor is a magnetic material such as ferrite, sendust, permalloy, and an amorphous alloy, and the shape of the core is a solenoid shape, a toroid shape, or the like.
[0033]
The voltage conversion control means 28 controls the operation of the switching component (Q) 41 for increasing the output voltage of the secondary battery 10a. That is, the voltage conversion control unit 28 sets the frequency of the ON / OFF pulse signal and the duty defined by ON time / (ON time + OFF time) of the ON / OFF pulse signal. It has a function to output. The output voltage of the voltage conversion means main circuit 33a is adjusted according to the frequency or duty of the pulse signal output from the voltage conversion control means 28. The ratio of the output voltage boosted by the voltage converting means 33 to the output voltage of the DC power supply 10 is called a boosting rate (boosting rate = output voltage boosted by the voltage converting means 33 / output voltage of the DC power supply 10).
[0034]
More specifically, the voltage conversion unit 33 has an input terminal Pa connected to the DC power supply 10 side, a common terminal Pb, and an output terminal Pc connected to the electric blower 6 side. The input terminal Pa is connected to one terminal of the magnetic component (reactor) 40. The other terminal of the magnetic component (reactor) 40 and the drain terminal of the switching component (Q) 41 are connected. The source terminal of the switching component (Q) 41 and the common terminal Pb are connected. The voltage conversion control means 28 is connected to the gate terminal of the switching component (Q) 41. The connection point between the reactor 40 and the switching component (Q) 41 and the anode terminal of the diode 42 are connected. The cathode terminal of the diode 42 and one terminal of the capacitor 43 are connected. The other terminal of the capacitor 43 and the common terminal Pb are connected. A connection point between the diode 42 and the capacitor 43 is connected to the output terminal Pc. A boosted voltage of the DC power supply 10 is output between the output terminal Pc and the common terminal Pb.
[0035]
Here, the boosting operation of the voltage conversion means 33 will be described. When the switching component (Q) 41 is turned on by a pulse signal output from the voltage conversion control means 28, a current Is flows, and energy is stored in the reactor 40 by the current IL. Next, when the switching component (Q) 41 is turned off by the voltage conversion control means 28, the energy stored in the reactor 40 flows through the diode 42 as the current Id to the electric blower 6 side, and the capacitor 43 is charged. . As described above, the voltage conversion control unit 28 continuously turns on / off the switching component (Q) 41, thereby realizing repetition of energy storage in the reactor 40 and energy release from the reactor 40.
[0036]
Further, the energy stored in the capacitor 43 does not return to the reactor 40 side by the diode 42. Then, the voltage of the capacitor 43 is charged with a higher voltage than the DC power supply 10 and supplied to the electric blower 6.
[0037]
Next, a specific method for adjusting the frequency and duty of the pulse signal output from the voltage conversion control unit 28 will be described with reference to FIG.
[0038]
4, the operation of the operation mode switching operation unit 9 causes the voltage conversion control unit 28 to operate. In the voltage conversion control unit 28, signals are input to the error amplifier 51 from the reference voltage unit 52 and the input voltage unit 53, respectively. Then, the output signal of the error amplifier 51 and the triangular wave signal oscillated from the oscillator 54 are input to the signal comparator 55. The oscillation unit 54 that oscillates a triangular wave signal is a conventionally known method. Then, a pulse signal is output from the signal comparing section 55 to control the on / off of the switching component (Q) 41.
[0039]
Here, the frequency of the pulse signal can be controlled by appropriately setting the frequency of the triangular wave signal oscillated from the oscillator 44. Further, the voltage value of the input voltage section 53 is changed by appropriately switching the switching component 56. Therefore, the duty of the pulse signal output from the signal comparing section 55 can be controlled. The switching method of the switching component 56 is stored in the storage unit 26.
[0040]
Further, the control method of the frequency and the duty of the pulse signal input to the switching component (Q) 41 can be realized by programming processing of a microcomputer. FIG. 5 is a timing chart showing the relationship between the frequency and the duty of the triangular wave signal and the pulse signal in the microcomputer. The triangular wave signal is digitally created using a timer counter. For example, in the up / down counter mode, by setting the maximum value TCp1 of the counter value, the cycle Tp (k) of the pulse signal becomes
Tp (k) = 2 × TCp1 × timer counter clock [sec]
It becomes. Therefore, the frequency fp (k) of the pulse signal is
fp (k) = 1 / (2 × TCp1 × timer counter clock) [Hz]
It becomes.
[0041]
Further, the set value S (k) stored in the storage means 26 is compared with the value of the timer counter, and when the timer counter value (triangular wave signal) becomes equal to or larger than the set value S (k), the pulse signal is turned on. To Thereby, the pulse width PW (k) [sec] is determined, and therefore, the duty Du (k) becomes
Du (k) = PW (k) / (2 × TCp1 × timer counter clock) [%]
It becomes.
[0042]
Therefore, the frequency fp (k) and the duty Du (k) of the pulse signal are controlled by changing the maximum value TCp1 of the timer counter value and the set value S (k). The method of changing these set values is stored in the storage means 26.
[0043]
Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, by controlling at least one of the frequency and the duty of the pulse signal, it is possible to control the step-up rate of the voltage conversion means 33. For example, the boosting ratio is increased by increasing the duty, and conversely, the boosting ratio is decreased by decreasing the duty.
[0044]
[Description of operation]
Here, in the operation mode switching operation section 9 of the control circuit shown in FIG. 2 to which the voltage conversion means shown in FIG. 3 is applied, the operation button 9b for weak, the operation button 9c for strong, and the operation button 9a for stop are operated. The operation of the vacuum cleaner 1 and the voltage converter 33 in the case where the switching is performed will be described in detail with reference to FIG.
[0045]
In the vacuum cleaner 1 in the stopped state, when the weak operation button 9b is first operated, an ON signal is output from the electric blower control means 30. The switching component (A) 24 performs an ON operation based on the signal, and the electric blower 6 starts rotating. Then, the output of the electric blower 6 rises from zero output to a preset weak operation mode output P1.
[0046]
Next, when the operation button 9c for heavy use is operated from this state, a pulse signal is output from the voltage conversion control means 28 to the switching component (Q) 41. Then, the voltage conversion means main circuit 33a operates by the pulse signal, and the output voltage of the secondary battery 10a is boosted and applied to the electric blower 6. Then, the output of the electric blower 6 increases to the preset strong operation mode output P2.
[0047]
When the stop operation button 9a is operated in this state, the voltage conversion control unit 28 stops outputting the pulse signal. Then, the switching component (Q) 41 is turned off, thereby stopping the voltage conversion means main circuit 33a. Further, the switching part (A) 24 is turned off by the electric blower control means 30, and the operation of the electric blower 6 is stopped.
[0048]
As shown in this operation example, the control process of the switching operation of the switching component (Q) 41 is performed, together with the switching component (Q) 41, on either the output voltage of the DC power supply 10 or the output voltage boosted by the voltage conversion unit 33. A switching means for switching one of them is constituted.
[0049]
However, according to the present embodiment, when the strong operation button 9c is operated, the output voltage boosted by the voltage conversion means 33 is supplied to the electric blower 6. For this reason, the non-pressurized operation mode is set in the weak operation mode among the operation modes of the electric vacuum cleaner 1 weak and strong. On the other hand, the boost operation mode is set in the strong operation mode of the operation modes of the vacuum cleaner 1 weak and strong. In this sense, the operation button 9 for setting the weak operation functions as an operation unit for selecting the non-boosting operation mode. On the other hand, the operation button 9c for setting the strong operation functions as an operation unit for selecting the boost operation mode. In addition, the stop button 9a functions as a stop operation unit for stopping the rotation drive of the electric blower 6.
[0050]
Although not particularly shown, a bypass path for directly supplying the voltage of the DC power supply 10 to the electric blower 6 without using the path of the voltage conversion means main circuit 33a in the non-step-up operation mode can be provided. is there. In this case, the loss in the reactor 40 and the diode 42 of the voltage conversion means main circuit 33a as shown in FIG. 3 can be eliminated.
[0051]
Next, an example of a control method of the voltage conversion means 33 in the boost operation mode of FIG. 6 will be described. Users use the vacuum cleaner in various situations. For example, the user cleans the carpet, cleans the tatami mat, cleans the floor, or removes the suction port 3 and the extension pipe 4 for cleaning. Due to such a difference in the object to be cleaned, the state of the load of the vacuum cleaner 1 changes, and the output state of the vacuum cleaner 1 also changes.
[0052]
FIG. 7 shows the air volume Q-vacuum H characteristic and the air volume Q-power P characteristic of the vacuum cleaner 1 when the boosting rate of the voltage conversion means 33 is changed. The power P of the vacuum cleaner 1 can be calculated from the air volume Q and the degree of vacuum H. The suction force of the vacuum cleaner 1 felt by the user greatly depends on the power P. Since the air volume (load state) of the vacuum cleaner 1 is determined by the difference in the cleaning target, for example, the operating points H1 and P1 in FIG. 7 are the operating points in the cleaning target (air volume Q1) at the time of the boost rate e. become. Therefore, when the object to be cleaned changes, this operating point also moves.
[0053]
Further, as shown in FIG. 7, the characteristics of the vacuum cleaner 1 are different for each step-up rate of the voltage converter 33. Therefore, in the present invention, the load state is detected by the load detecting means 29, and the boosting rate of the voltage converting means 33 is changed based on the detected value, so that the operating point of the electric vacuum cleaner 1 is set on another characteristic of the boosting rate. Move.
[0054]
In FIG. 7, as an example of the control, when the air volume Q changes and the power P of the vacuum cleaner 1 decreases, the boost rate is increased to maintain the power P of the vacuum cleaner 1 at a certain level. An example of such control is shown. In the figure, characteristics at five types of boosting rates are shown. Naturally, the trajectory drawn by the operating point becomes smoother by finely changing the boosting rate.
[0055]
During use of the vacuum cleaner, the suction port body 3 and the extension pipe 4 are pressed against and separated from the surface to be cleaned. This operation changes the air volume Q. Therefore, it is necessary to obtain the air volume Q as the load detection unit 29, automatically raise and lower the boosting rate of the voltage conversion unit 33 according to the obtained air volume Q, and control the power P of the vacuum cleaner 1 when necessary. It is very effective from the viewpoint of obtaining a high suction force. In addition, since the electric blower 6 is not always operated at a high boost rate, the consumption of battery energy can be suppressed, and the continuous use time per charge can be extended.
[0056]
As a method of detecting the load state of the vacuum cleaner 1 by the load detecting means 29, a method of detecting an air volume Q and a degree of vacuum H in the vacuum cleaner 1, a method of detecting a current flowing through the electric blower 6, and the like are available. is there. For example, a vacuum detection unit 39 functioning as the load detection unit 29 is installed in an air path upstream of the electric blower 6. More specifically, as shown in FIG. 8, the vacuum detector 39 a is installed in an air passage between the main body suction port 11 and the dust cup 12, or the vacuum detector 39 b is connected to the dust cup 12. Or an electric blower 6 in the air path. The degree of vacuum detector 39 is, for example, a pressure sensor. Here, the cyclone dust collection type dust cup 12 is shown, but the dust collection method may be a paper pack type or the like.
[0057]
Then, based on the relationship as shown in FIG. 7, a data table showing the correspondence between the degree of vacuum and the air flow for each boost rate as shown in FIG. Then, the air volume can be grasped from the data table and the detected degree of vacuum. Further, in addition to the data table as shown in FIG. 9, the relation between the degree of vacuum and the air volume can be defined using a relational expression. Such table data or relational expressions are stored in the storage means 26.
[0058]
FIG. 10 shows an example of a data table of the input voltage, the boosting rate, and the range value of the air flow rate in the voltage conversion unit 33. In this data table, the boost rate is set according to the input voltage of the voltage conversion means 33. When the secondary battery 10 a is used as the DC power supply 10, the battery voltage decreases as the vacuum cleaner 1 is used after charging. Therefore, by setting the step-up ratio for each input voltage of the voltage conversion means 33, operation modes with various specifications can be easily realized. For example, in the operation mode in which the continuous use time per charge is long, each time the input voltage of the voltage conversion means 33 decreases, the boosting rate is also changed to a small value. In addition, for example, in the operation mode in which the magnitude of the suction force is emphasized, even if the input voltage of the voltage conversion unit 33 decreases, the boosting ratio is not changed to a small value.
[0059]
FIG. 11 shows an example of a control flow for changing the step-up rate of the voltage conversion means 33 according to the load state of the electric vacuum cleaner 1 using the data tables shown in FIGS. 9 and 10.
[0060]
First, the maximum degree of vacuum Hmax is set (step S101). Next, the maximum output voltage Voutmax of the voltage converter 33 is set (step S102), and the input voltage Vin of the voltage converter 33 is detected (step S103). As a result of the detection, if the input voltage Vin of the voltage conversion means 33 is higher than the lower limit voltage Vd (Y in step S104), a data table is searched according to the detected value (step S105), and the boosting rate (duty) and air volume The ranges Qdwn and Qup are set (step S106). Thereafter, the boosting operation is started (Step S107).
[0061]
Then, the output voltage Vout of the voltage conversion means 33 is detected (step S108). If the output voltage Vout is higher than the upper limit voltage Voutmax (Y in step S109), the degree of vacuum H1 is detected (step S110). When the detected vacuum degree H1 is larger than the previously set Hmax (N in step S111), the boosting operation is stopped (step S115). More specifically, this operation assumes an abnormal state such as when the air path of the vacuum cleaner 1 is blocked by large dust or the like. When the air passage of the vacuum cleaner 1 is blocked by large dust or the like, the degree of vacuum in the vacuum cleaner 1 increases. Therefore, this operation has an effect of suppressing unnecessary power consumption.
[0062]
On the other hand, the degree of vacuum H1 is detected (step S110), and if the detected value is smaller than the previously set Hmax (Y in step S111), the air volume is calculated from the detected value H1 and the data table as shown in FIG. Q1 is estimated (step S112). If the air volume Q1 is larger than the range value Qdwn and smaller than Qup (Y in step S113), the boost rate is not changed. On the other hand, if the air volume Q1 is smaller than the range value Qdwn or larger than Qup (N in step S113), the boost rate is changed to a larger value (step S114), and the process returns to step S106. By increasing the boost rate in this way, the power P of the vacuum cleaner 1 increases, and the suction force increases. In order to increase the value of the boosting rate, for example, the duty of the pulse signal output from the voltage conversion control unit 28 is increased. Such a control flow is repeatedly executed.
[0063]
As described above, automatically raising and lowering the boosting rate of the voltage conversion means 33 and controlling the power P of the vacuum cleaner 1 according to the state of the load are very effective from the viewpoint of obtaining a high suction force when necessary. It is a target. In addition, since the electric blower 6 is not always operated at a high boost rate, the consumption of battery energy can be suppressed, and the continuous use time per charge can be extended.
[0064]
In addition, in a usage state of the vacuum cleaner, a state where the suction opening 3 is pressed against a surface to be cleaned is a common situation. In the state where the suction opening 3 is pressed against the surface to be cleaned, the air volume Q decreases and the degree of vacuum H increases in comparison with the state where the suction opening 3 is separated from the cleaning target surface. Therefore, the magnitude of the suction force at this time is one of the very important performances for the user. Therefore, when the suction port body 3 is pressed against the surface to be cleaned and the air volume Q becomes small, automatically increasing the boosting rate of the voltage conversion means 33 and increasing the power P is very effective for the cleaner. It is a target.
[0065]
As another control example, the state of the load can be grasped by detecting the current flowing through the electric blower 6, and the output voltage of the voltage conversion means 33 can be controlled according to the current value. FIG. 12 shows an example of a data table of the range values of the input voltage, the boosting rate, and the current used in the voltage conversion means 33 used in this control. Such table data or relational expressions are stored in the storage means 26. As shown in FIG. 2, the current flowing through the electric blower 6 is detected by a current detecting unit 37 including, for example, a current transformer and a shunt resistor.
[0066]
FIG. 13 shows another example of a control flow for changing the boosting rate of the voltage conversion means 33 according to the load state of the vacuum cleaner 1 using the data table shown in FIG.
[0067]
First, the minimum current Imin, the maximum current Imax, and the maximum output voltage Voutmax of the voltage conversion means 33 are set (steps S201 and S202). Next, the input voltage Vin of the voltage conversion means 33 is detected (step S203). If the input voltage Vin is higher than the lower limit voltage Vd (Y in step S204), the boosting rate (step S204) is determined according to the current detection value Vin. Duty) and the current ranges Idwn and Iup are set (step S206). Thereafter, the boosting operation is started (Step S207). Then, the output voltage Vout of the voltage conversion means 33 is detected (step S208). If the detected value is smaller than the maximum output voltage Voutmax (Y of step S209), the current I1 is detected (step S210). If the detected value I1 is smaller than the previously set Imin or larger than Imax (N in step S211), the boosting operation is stopped (step S214). This operation assumes that the vacuum cleaner 1 is in an abnormal state.
[0068]
On the other hand, the current value I1 is detected, and when the detected value is larger than Imin and smaller than Imax (Y in step S211), the current value is compared with the current range value (step S212). If the current detection value I1 is larger than the range value Idwn and smaller than Iup (Y in step S212), the boost rate is not changed. On the other hand, if the current detection value I1 is smaller than the range value Idwn or larger than Iup (N in step S212), the boosting rate is changed to a larger value (step S213). By increasing the boost rate, the power P of the vacuum cleaner 1 increases, and the suction force increases. As described above, automatically raising and lowering the boosting rate of the voltage conversion means 33 and controlling the power P of the vacuum cleaner 1 according to the state of the load are very effective from the viewpoint of obtaining a high suction force when necessary. It is a target. In addition, since the electric blower 6 is not always operated at a high boost rate, the consumption of battery energy can be suppressed, and the continuous use time per charge can be extended.
[0069]
Further, as shown in FIG. 14, a cleaning surface detecting means 80 is provided on the suction side of the suction opening 3 attached to the end of the air passage. For example, the cleaning surface detecting means 80 is constituted by a mechanical switch. Then, when the suction opening body 3 is pressed against the surface to be cleaned, the switch is turned on, and a signal is input to the vacuum cleaner control means 25. Then, according to the input signal, the voltage conversion control means 28 controls the boosting rate. As an example of the control, when a signal is input from the cleaning surface detection unit 80 during cleaning, the vacuum cleaner control unit 25 determines that the air volume Q has decreased and the degree of vacuum H has increased, and the pressure increase rate has been increased. Is controlled to increase. Therefore, the vacuum cleaner control unit 25 can indirectly grasp the state of the load based on the signal of the cleaning surface detection unit 80. Further, as the cleaning surface detection unit 80, a switch of another type such as an optical switch can be realized.
[0070]
As described above, in the usage state of the vacuum cleaner, it is a common situation that the suction opening 3 attached to the tip of the air passage is pressed against the surface to be cleaned. The magnitude of the suction force at this time is one of very important performances for the user. Therefore, it is very effective for the cleaner to automatically increase the boosting rate of the voltage conversion means 33 when the suction opening 3 is pressed against the surface to be cleaned. Further, when the suction port 3 is not in contact with the cleaning surface, the pressure increase rate is not increased unnecessarily, so that the continuous use time per charge can be extended.
[0071]
The rate of increase of the boosting rate may be fixed, that is, a constant value, or the rate of increase of the boosting rate may be changed according to the input voltage of the voltage conversion unit 33. When fixed, the boost rate control can be simplified.
[0072]
In addition, when the suction opening 3 is not in contact with the cleaning surface, the vacuum cleaner control unit 25 can control the voltage conversion unit 33 not to perform the boosting operation. Specifically, when the suction opening body 3 separates from the cleaning surface and the mechanical switch is turned off, the vacuum cleaner control unit 25 automatically stops the boosting operation. As described above, the continuous operation time per charge can be extended by performing the boosting operation only when necessary, instead of always performing the boosting operation.
[0073]
Further, by detecting whether or not the suction port body 3 as shown in FIG. 15 is connected to the extension pipe 4, the hose body 5, the main body case 2, or the like, the state of the load is indirectly grasped, The boost rate can be controlled. Specifically, when the connection plug 81 provided in the suction port body 3 is removed from the extension pipe 4, the hose body 5, and the like, the resistance of the wiring changes. Then, the vacuum cleaner control means 25 detects the resistance change. Here, the function of the attachment / detachment detection means is executed.
[0074]
Thus, there is provided attachment / detachment detection means for detecting the presence / absence of the attachment / detachment state of the suction port body 3 at the end of the air passage, and the vacuum cleaner control means 25 changes the boosting rate according to a signal from the attachment / detachment detection means.
[0075]
For example, when the suction opening 3 is removed, the vacuum cleaner control unit 25 controls the voltage conversion unit 33 to increase the boost rate. As shown in FIG. 16, in the usage state of the vacuum cleaner, the suction port body 3 is removed, and the gap nozzle 90 or the brush 91 is attached to the end of the air path such as the extension pipe 4 or the hose body 5 to perform cleaning. This is a common situation. The magnitude of the suction force at this time is one of the very important performances for the user. Therefore, it is very effective to automatically increase the step-up rate of the voltage conversion means 33 when the suction port body 3 is removed (when it is removed). The rate of increase of the boosting rate may be fixed, or the rate of increase of the boosting rate may be changed according to the input voltage of the voltage converter 33. When fixed, the boost rate control can be simplified.
[0076]
The embodiment described above with reference to FIG. 6 is an example in which the weak operation button 9b and the strong operation button 9d are sequentially operated from the stop state, and the mode is switched from the non-boost operation mode to the boost operation mode. This is an example. Naturally, the strong operation button 9d may be operated immediately in the stopped state, and in this case, the boost operation mode is directly set in the stopped state.
[0077]
As described above, the non-boosting operation mode in which the output voltage of the DC power supply 10 is supplied to the electric blower 6 and the boosting operation mode in which the output voltage obtained by boosting the output voltage of the DC power supply 10 by the voltage converter 33 is supplied to the electric blower 6. Is prepared in advance, and by providing a switching unit for switching the operation modes and an operation mode switching operation unit for operating the switching unit, the user himself / herself can directly perform the switching. .
[0078]
On the other hand, when the power supply voltage is boosted by the voltage conversion means 33, power loss is caused by circuit components and the like constituting the voltage conversion circuit, so that wasteful power must be used as compared with the case of directly driving with a battery. There are drawbacks. However, there is a feature that the power supply unit can be significantly reduced in size and weight as compared with the case where the battery capacity is increased.
[0079]
In addition, when the battery voltage is boosted by the voltage conversion means and the voltage conversion means is always operated, the voltage conversion means is used even when the user does not need a high dust absorbing ability, and the voltage conversion circuit is used. Power loss and shorten the battery usage time. When the battery is a secondary battery, the usage time per charge is shortened.
[0080]
That is, as in the case of the configuration of the present invention, when the dust suction capability is not so required, or when the use time of the battery (in the case of the secondary battery, the use time per charge) is desired to be long, only the battery is used. Means for driving the electric blower with the output voltage of (non-boosting operation mode) and means for driving the electric blower with the output voltage boosted by the voltage conversion means for use when high dust suction capability is required (boost operation mode) Are provided as output control means of the electric blower, and further, by providing a switching means capable of switching the output control means at any time, the user can change the operation mode according to various situations of the user. You can choose.
[0081]
In addition, naturally, the configuration may be such that the boost operation mode is set regardless of which of the weak operation button 9b and the strong operation button 9d is operated. In this case, table data as shown in FIG. 9, FIG. 10, or FIG. 12 is provided for each operation button, or when one of the operation buttons is operated, the boosting rate is fixed. I do.
[0082]
[Another Configuration Example of Voltage Conversion Means]
Next, another configuration example of the voltage conversion unit for the electric blower 6 in the vacuum cleaner 1 will be described with reference to FIG. In the voltage conversion means 60 of the present embodiment, a transformer 61 having a primary winding 61a and a secondary winding 61b is used as a magnetic component. The primary winding 61a and the secondary winding 61b of the transformer 61 are connected in reverse.
[0083]
More specifically, the voltage conversion means 60 has an input terminal Pa and an input-side common terminal Pd connected to the DC power supply 10, and an output terminal Pc and an output-side common terminal Pe connected to the electric blower 6 side. , The input terminal Pa is connected to one terminal of the primary winding 61a of the transformer 61, the other terminal of the primary winding 61a of the transformer 61 is connected to the drain terminal of the switching component (Q) 41, and the switching component (Q) is connected. The source terminal of 41 and the input common terminal Pd are connected, the output terminal of the voltage conversion control means 28 is connected to the control terminal of the switching component (Q) 41, and one terminal of the secondary winding 61 b of the transformer 61 is connected to It is connected to the anode terminal of the diode 42, the cathode terminal of the diode 42 is connected to one terminal of the capacitor 43, and the other terminal of the capacitor 43 is connected to the transistor. The other terminal of the secondary winding 61b of the transformer 61 is connected, the connection point of the diode 42 and the capacitor 43 is connected to the output terminal Pc, and the connection point of the capacitor 43 and the secondary winding 61b of the transformer 61 is connected to the output side. It is connected to the common terminal Pe and is configured to output a voltage obtained by boosting the output voltage of the DC power supply 10 between the output terminal Pc and the output-side common terminal Pe.
[0084]
The boosting operation of the voltage conversion means 60 will be described. When the switching component (Q) 41 is turned on by a pulse signal output from the voltage conversion control means 28, a current IT1 flows and energy is stored in the transformer 61. At this time, since the primary winding 61a and the secondary winding 61b are reversely connected in the transformer 61, no current flows through the diode 42 to the secondary side.
[0085]
Next, when the switching component (Q) 41 is turned off by the voltage conversion control means 28, a back electromotive voltage is generated in the winding of the transformer 61 and the potential is inverted. The current IT2 is discharged to the secondary winding 61b side (the electric blower 6 side) through 42. Then, the capacitor 43 is charged with a voltage higher than the DC power supply 10 and supplied to the electric blower 6.
[0086]
【The invention's effect】
According to the invention of the present application, in a vacuum cleaner equipped with voltage conversion means for performing a boosting operation using a DC power supply as a drive source, the voltage conversion means is operated according to the load state of the electric blower. , And the continuous use time per charge can be prolonged.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a vacuum cleaner as one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of a control circuit of the vacuum cleaner.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a circuit of a voltage conversion unit of the vacuum cleaner.
FIG. 4 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a voltage conversion control unit of the vacuum cleaner.
FIG. 5 is a timing chart showing a pulse signal and a triangular wave.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of operation control of the electric vacuum cleaner.
FIG. 7 is a graph showing characteristics of the vacuum cleaner.
FIG. 8 is a vertical sectional side view showing an internal configuration of the vacuum cleaner.
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining a data table stored in a storage unit.
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a data table stored in a storage unit.
FIG. 11 is a flowchart illustrating an example of boost rate control of the electric vacuum cleaner.
FIG. 12 is a schematic diagram for explaining a data table stored in a storage unit.
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of boost rate control of the electric vacuum cleaner.
14A is a bottom view of the suction port body, and FIG. 14B is a circuit diagram for detecting attachment / detachment thereof.
15A is a bottom view of the suction port body, and FIG. 15B is a circuit diagram for detecting attachment / detachment.
FIG. 16 is a perspective view of a gap nozzle and a brush attached to the suction port body.
FIG. 17 is a circuit diagram showing another example of the voltage conversion means in the vacuum cleaner.
[Explanation of symbols]
3 Suction port body
6 Electric blower
9 Operation mode switching operation section
10 DC power supply
25 Vacuum cleaner control means
26 storage means
29 Load detection means
33 Voltage conversion means

Claims

An electric blower driven by using a DC power supply as a drive source, a voltage conversion unit that boosts an output voltage of the DC power supply to supply power to the electric blower, and controls each unit including the electric blower and the voltage conversion unit. Vacuum cleaner control means,
Load detection means for detecting the state of the load of the vacuum cleaner,
Storage means for storing a relation between the state of the load of the vacuum cleaner and the output voltage to be boosted by the voltage conversion means, such as to reduce fluctuations in dust suction capability,
Wherein the vacuum cleaner control means refers to the relationship stored in the storage means, and outputs the voltage to be boosted by the voltage conversion means from the state of the load of the vacuum cleaner detected by the load detection means. A vacuum cleaner, wherein a voltage is determined and an output voltage of the voltage conversion means is controlled based on a result of the determination.

2. The vacuum cleaner according to claim 1, wherein the load detection unit detects a load state of the vacuum cleaner by detecting a suction air volume in the vacuum cleaner. 3.

A suction opening body that communicates with a space that becomes negative pressure by the operation of the electric blower and is brought into contact with the cleaning surface,
Cleaning surface detection means for determining the presence or absence of contact with the cleaning surface of the suction port body,
When the cleaning surface detection unit determines that the suction port body is in contact with a cleaning surface, the vacuum cleaner control unit determines a step-up rate of the output voltage of the DC power supply by the voltage conversion unit. The vacuum cleaner according to claim 1, wherein the height is increased.

A suction opening body that communicates with a space that becomes negative pressure by the operation of the electric blower and is brought into contact with the cleaning surface,
Cleaning surface detection means for determining the presence or absence of contact with the cleaning surface of the suction port body,
The vacuum cleaner control means does not operate the voltage conversion means when the cleaning surface detection means determines that the suction port body is not in contact with the cleaning surface. Vacuum cleaner as described.

A suction opening body that communicates with a space that becomes negative pressure by the operation of the electric blower and is brought into contact with the cleaning surface,
Attachment / detachment detection means for determining whether or not the suction opening body is attached to / detached from the vacuum cleaner main body,
When the attachment / detachment detection means determines that the suction port body is not attached to the main body of the vacuum cleaner, the vacuum cleaner control means increases the output voltage of the DC power supply by the voltage conversion means. The vacuum cleaner according to claim 1, wherein the rate is increased.

If the attachment / detachment detection means determines that the suction port body is not attached to the vacuum cleaner main body, the vacuum cleaner control means controls the output voltage of the voltage conversion means in a fixed manner. Item 6. The vacuum cleaner according to Item 5.

Switching means for switching between a non-boosting operation mode in which the voltage converting means is not operated and a boosting operation mode in which the voltage converting means is operated,
An operation mode switching operation unit for selecting an operation mode of the vacuum cleaner,
2. The vacuum cleaner control unit controls the switching unit according to an operation of the operation mode switching operation unit, and realizes an operation mode according to an operation of the operation mode switching operation unit. 3. Vacuum cleaner.

An electric blower driven by using a DC power supply as a drive source, a voltage conversion unit that boosts an output voltage of the DC power supply to supply power to the electric blower, and controls each unit including the electric blower and the voltage conversion unit. Vacuum cleaner control means,
A suction opening body that communicates with a space that becomes negative pressure by the operation of the electric blower and is brought into contact with the cleaning surface,
Cleaning surface detection means for determining the presence or absence of contact with the cleaning surface of the suction port body,
When the cleaning surface detection unit determines that the suction port body is in contact with a cleaning surface, the vacuum cleaner control unit determines a step-up rate of the output voltage of the DC power supply by the voltage conversion unit. Vacuum cleaner characterized by raising.

An electric blower driven by using a DC power supply as a drive source, a voltage conversion unit that boosts an output voltage of the DC power supply to supply power to the electric blower, and controls each unit including the electric blower and the voltage conversion unit. Vacuum cleaner control means,
A suction opening body that communicates with a space that becomes negative pressure by the operation of the electric blower and is brought into contact with the cleaning surface,
Cleaning surface detection means for determining the presence or absence of contact with the cleaning surface of the suction port body,
Wherein the vacuum cleaner control means does not operate the voltage conversion means when the cleaning face detection means determines that the suction port body is not in contact with the cleaning face. .

An electric blower driven by using a DC power supply as a drive source, a voltage conversion unit that boosts an output voltage of the DC power supply to supply power to the electric blower, and controls each unit including the electric blower and the voltage conversion unit. Vacuum cleaner control means,
A suction opening body that communicates with a space that becomes negative pressure by the operation of the electric blower and is brought into contact with the cleaning surface,
Attachment / detachment detection means for determining whether or not the suction opening body is attached to / detached from the vacuum cleaner main body,
When the attachment / detachment detection means determines that the suction port body is not attached to the main body of the vacuum cleaner, the vacuum cleaner control means increases the output voltage of the DC power supply by the voltage conversion means. A vacuum cleaner characterized by increasing the rate.

When the attachment / detachment detection unit determines that the suction opening body is not attached to the vacuum cleaner main body, the vacuum cleaner control unit controls the output voltage of the voltage conversion unit to a constant value. The vacuum cleaner according to claim 10, wherein