JP2014136013A

JP2014136013A - 電池駆動式掃除機

Info

Publication number: JP2014136013A
Application number: JP2013005596A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Nakamura; 一良中村
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2014-07-28
Also published as: WO2014112399A1; CN104918528A

Abstract

【課題】電池駆動される掃除機において、ユーザーに負担をかけずにコンピュータを適時リセットする。
【解決手段】電気掃除機の本体に着脱可能なユニットと、前記ユニットの装着および／または離脱を検出する着脱検出部と、清掃動作を制御する制御部と、前記制御部に電力を供給する電池と、前記着脱検出部による検出に応答して前記電池から前記制御部へ供給される電力の遮断および／または前記制御部へのリセット信号の入力を行うリスタート回路とを備える電池駆動式掃除機。
【選択図】図４

Description

この発明は、コンピュータを備えた電池駆動式掃除機に関する。

マイクロコンピュータ等のコンピュータを搭載した電池駆動式機器は、その多くがコンピュータの誤動作からの回復の為にリセットボタンを有している。それらのリセットボタンは、ペン先などの細いもので押すタイプなどがある。
近年は電気掃除機の制御にマイクロコンピュータが用いられている。電池駆動の電気掃除機は、動作停止時もマイクロコンピュータに電池の電圧が印加される。電池を一旦取り外して再度取り付けるなど電池との接続が一旦遮断されない限りマイクロコンピュータがリセットされることはない。よって、マイクロコンピュータの誤動作時の対応に十分な配慮が望まれる。そこで、マイクロコンピュータなどからなる主制御手段と別にアナログの電子回路などからなる副制御手段を備えた電気掃除機が提案されている。設定ボタンの押し時間の長短に応じて、一方の制御手段の誤動作時でも他方の制御手段に切換えることが可能なものである（例えば、特許文献１参照）。

ところで、電気掃除機は電動送風機を駆動するために情報機器等に比べて大きな容量の電池を必要としかつランニングコストを抑える必要がある。このため、一般に二次電池が用いられ、とりわけエネルギー密度の高いリチウムイオン電池がよく用いられる。また、大容量の電池は重量サイズともに大きく取扱いに注意を要するため交換はユーザーでなく製造者が行う。リチウムイオン電池の充電は、安全性確保のために定電流定電圧方式で行われる。即ち、まず一定の電流値（定電流モード）で上限電圧（通常は4.2V）まで電池を充電した後、その電圧を維持して充電を継続する（定電圧モード）。定電圧モードに入ると電流値は減衰していく。一定の電流値まで収束したら充電を終了する（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１０−１４８６９８号公報特開２０００−１７３６７０号公報

電池の電圧が低下しても、また充電中でも、マイクロコンピュータには電池の電圧が印加され、リセットされることはない。誤動作時にペン先等でマイクロコンピュータをリセットするボタンを設けたとしても、誤動作か否かの判断および誤動作時の操作をユーザーに強いることになり使い勝手が悪い。
また、工場出荷後ユーザーが使用を開始するまでの期間中にマイクロコンピュータに電力が供給されていると電池のエネルギーが無駄に消費され商品を購入したユーザーが使用開始前に充電を行わなければならないことになりかねない。電池の着脱をユーザーが行うようにすると機構が複雑になりコストアップにつながる。また、電池を外した状態またはシールなどにより電気的に絶縁した状態で出荷すると開梱時にユーザーが行う作業が増えてしまう。

さらに、定電流定電圧方式による電池の充電を実現するため、一般的に充電器側と電池側にそれぞれマイクロコンピュータを備え、両者の何れかが電池の電圧および電流、さらには電池内部の温度を検出する。そして、検出した情報を例えばI²Cバス規格等に準拠した通信により送受し、充電器のマイクロコンピュータが主体的に充電を制御する。そして、それらのマイクロコンピュータとは別の掃除機本体のマイクロコンピュータが、充電完了に応答して例えばユーザーに対する表示を行おうとした場合は、次のようにする必要がある。即ち、電池と充電器との間の通信を傍受するか充電器のマイクロコンピュータと通信して充電完了の情報を得、または、自ら電池の電圧および電流を検出して充電完了を判断する。しかし、通信を行ったり電流電圧を測定したりすると回路や信号配線が複雑になりコストアップにつながる。

この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、電池駆動される掃除機の誤動作を予防するためユーザーに負担をかけずにコンピュータをリスタートさせることのできる電池駆動式掃除機を提供する。また、この発明は、単純な構成で、電池が所定の容量まで充電されたことをユーザーに知らせる掃除機の充電システムを提供する。

この発明は、電気掃除機の本体に着脱可能なユニットと、前記ユニットの装着および／または離脱を検出する着脱検出部と、清掃動作を制御する制御部と、前記制御部に電力を供給する電池と、前記着脱検出部による検出に応答して前記電池から前記制御部へ供給される電力の遮断および／または前記制御部へのリセット信号の入力を行うリスタート回路とを備えることを特徴とする電池駆動式掃除機を提供する。

また、この発明は、電式の電池、前記電池の状態を示すアナログ信号線を含んでなる充電用の本体側充電端子、清掃動作を制御し、前記アナログ信号線を一つの入力とする本体側コンピュータ、および前記電池の充電完了を表示する表示部を含んでなる電池駆動式掃除機と、前記アナログ信号線を用いて前記電池の状態を検出しつつ充電を制御する充電器側コンピュータ、前記電池の充電が終了したとき前記アナログ信号線を駆動する駆動回路、および前記本体側充電端子と着脱可能に接続される充電器側充電端子とを含む充電器とを備え、前記充電器側コンピュータは、前記電池の充電が完了したと判断したとき前記駆動回路に前記アナログ信号線を駆動させ、前記本体側コンピュータは前記アナログ信号線が駆動されたことに応答して前記表示部に充電完了の表示を行わせることを特徴とする掃除機の充電システムを提供する。

この発明による掃除機は前記ユニットの装着または離脱に応答してコンピュータをリスタートさせることができ、電池駆動される掃除機の誤動作をユーザーに負担をかけず予防することができる。

また、この発明による充電システムは、充電器側コンピュータが充電完了と判断したとき前記駆動回路に前記アナログ信号線を駆動させる単純な構成で本体側コンピュータに充電完了を知らせ、前記本体側コンピュータはそれに応答して電池が所定の容量まで充電されたことをユーザーに知らせることができる。

この発明の実施形態に係る掃除機の外観斜視図である。図１に示す電気掃除機の掃除機本体の平面図である。図１に示す電気掃除機の掃除機本体の側面図である。この発明の実施形態に係る掃除機の電気的構成を示すブロック図である。（実施の形態１）この発明の実施形態に係る操作部を示す外観図である。ある。図４に示す電動送風機および送風機制御回路の構成を示す回路図である。この発明の実施形態に係る掃除機の操作部およびブラシ駆動モータに係る回路の詳細を示す回路図である。図４において吸引ホース部の着脱に応答して着脱検出回路がコンピュータをリスタートさせる構成を示すブロック図である。（実施の形態１）図４において吸引ホース部の着脱に応答して着脱検出回路がコンピュータをリスタートさせる構成の異なる態様を示すブロック図である。（実施の形態２）本実施の形態に係る掃除機において、吸引ホース部および集塵ユニットの着脱を検出してコンピュータをリスタートさせる掃除機の電気的構成を示すブロック図である。（実施の形態４）図１０に加えて充電器の着脱を検出してコンピュータをリスタートさせる掃除機の電気的構成を示すブロック図である。（実施の形態５）バッテリーパックが内蔵するサーミスタの検出信号を充電完了時に充電器側で駆動し、充電完了を本体側コンピュータに知らせる構成のブロック図である。

以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
〔電気掃除機の全体説明〕
図１はこの発明の実施形態に係る電気掃除機の外観斜視図、図２と図３は図１に示す電気掃除機の掃除機本体の平面図と側面図である。
これらの図に示すように、電気掃除機１は、サイクロン方式の集塵ユニット５００を離脱可能に内蔵した掃除機本体１００と、吸引ホース部３００とを備える。

吸引ホース部３００は、吸引ホース３０１と、延長パイプ３０２と、延長パイプ３０２の先端に接続される吸入部３０３と、手元ハンドル３０４と、手元ハンドル３０４に付設された操作部３０５と、接続部３０６を備える。
吸引ホース３０１は接続部３０６を介して掃除機本体１００の前方に離脱可能に接続され、ユーザーは手元ハンドル３０４を手で保持しながら延長パイプ３０２の先端の吸入部３０３を床面に接触させながら移動させることができる。

掃除機本体１００は両側面に一対のリング状車輪１４０を、後方下部に自在車輪１１７（図３参照）をそれぞれ備えているので、使用者が手元ハンドル３０４を手で保持して移動するとき、掃除機本体１００はその動作に追随することができる。
掃除機本体１００は、床面の塵挨を空気と共に吸入部３０３から延長パイプ３０２と吸引ホース３０１を介して集塵ユニット５００へ吸引するようになっている。なお、掃除機本体１００は集塵ユニット５００を装着する集塵室１５０を備える。

ユーザーは掃除機本体１００内部の集塵ユニット５００の集塵状況をリング状車輪１４０の中央開口１４１から目で確認し、適宜、集塵ユニット５００を掃除機本体１００の上部から引出して集塵ユニット５００に集められた塵挨を廃棄することができる。
また、掃除機本体１００は手提げハンドル１１５を備えるので、ユーザーは手提げハンドル１１５を把持し、掃除機本体１００を持ち上げて運搬することが可能である。

（実施の形態１）
〔電気的構成の説明〕
続いて、電気掃除機１の電気的構成を説明する。
図４は、本実施の形態に係る掃除機の電気的構成を示すブロック図である。図４に示すように、掃除機本体１００は、制御部２２０が実装されたプリント配線板１２０、電動送風機１０６、スピーカー２２５、バッテリーパック２５０および本体表示部２２６を備える。制御部２２０は、メモリーを内蔵したマイクロコンピュータで構成される。

掃除機本体１００に着脱可能な吸引ホース部３００は、ブラシ駆動モータ２１１および操作部３０５を備える。
バッテリーパック２５０は、掃除機本体１００に充電器２６０を装着することで充電される。このバッテリーパック２５０は、制御部２２０等に電源を供給するもので、この発明における「電池」に相当する。
プリント配線板１２０は、前述の制御部２２０のほかに、ブラシ駆動回路２２１、送風機制御回路２２２、電源制御部２２３および接続ホース部３００の着脱検出回路２４１を備える。
電源制御部２２３は、バッテリーパック２５０の電圧を安定化して制御部２２０へ供給する。電源制御部２２３は、イネーブル端子（図４に図示せず）を備えており、イネーブル端子の電圧に応じて制御部２２０へ電力を供給したり遮断したりできる。

操作部３０５は、吸引ホース部３００が掃除機本体１００に接続されるとプリント配線板１２０と配線が接続される。操作部３０５には、集塵動作の開始および終了のユーザーによる指示を受付ける操作ボタンや表示ランプが設けられている。
図５は、この実施形態の操作部３０５を示す外観図である。図５に示すように、操作部３０５には、「切」ボタン２３１、「入」ボタン２３２の他に「強／弱」ボタン２３３および「ブラシ切／入」ボタンが配置されている。
「入」ボタン２３２の操作に応答して制御部２２０は電動送風機１０６を回転させて集塵動作を開始する。「切」ボタン２３１の操作に応答して制御部２２０は電動送風機１０６を停止させて集塵動作を停止する。

また、制御部２２０は、後述するように電動送風機１０６の電流を検出することにより集塵ユニット５００が有するフィルターの目詰まりを検知する。掃除中に目詰まりを検知すると、制御部２２０はお知らせ表示ランプ２２６ｂを点灯させる、その後清掃を終了させる「切」ボタン２３１が操作されたとき制御部２２０は、その操作に応答してフィルターの清掃を促す音声を再生しスピーカー２２５から出力するように制御する。再生する音声データは制御部２２０が備えるメモリーに予め格納されている。「切」ボタン２３１が操作されて清掃を終了した後でも、お知らせ表示ランプ２２６ｂの点灯を続け、「切」ボタン２３１が操作される毎に制御部２２０はフィルター清掃を促す音声を再生するように制御する。ただし、「入」ボタン２３２が操作されて清掃を開始した後は清掃中の目詰まり検知の結果に従う。即ち、清掃開始時にお知らせ表示ランプ２２６ｂを消灯させ、清掃動作中にフィルターの目詰まりを検知しなかったときは、「切」ボタン２３１が操作されてもフィルターの清掃を促す音声を再生しないように制御する。

集塵動作中の「強／弱」ボタン２３３の操作に応答して制御部２２０は電動送風機１０６の回転速度を切換えて吸引力を「強」から「弱」または「弱」から「強」へ切換える。また、集塵動作中の「ブラシ切／入」ボタン２３４の操作に応答して制御部２２０は、吸入部３０３が有する電動回転ブラシ（図示せず）を駆動するブラシ駆動モータ２１１を回転あるいは停止させる。このように制御する制御部をコンピュータと称する。

図６は、図４に示す電動送風機１０６および送風機制御回路２２２の構成を示す回路図である。送風機制御回路２２２は、送風機電流検出部２２２ａおよび送風機駆動回路２２２ｂで構成される。送風機電流検出部２２２ａが検出した電流は制御部２２０に入力され、制御部２２０は検出された電流に基づいてフィルターユニットの目詰まりを検出する。また、制御部２２０は、送風機駆動回路２２２ｂを介して電動送風機１０６の回転および停止を制御する。

送風機駆動回路２２２ｂは、制御部２２０の制御に基づいて電動送風機１０６を駆動する回路である。この実施形態において電動送風機１０６には高効率で長寿命のブラシレスＤＣモータが適用される。電動送風機１０６は、回転により塵埃を吸引する。吸引ホース部３００を介して吸引された塵埃は集塵ユニット５００に集積され、塵埃が除去された空気は掃除機本体１００の後部に設けられた排気口１３３から排出される。

送風機電流検出部２２２ａの構成は次の通りである。シャント抵抗Ｒ０１の両端には、電動送風機１０６を流れるモータ電流に相似な電流波形が表われる。検出回路はその電圧波形を高入力抵抗で受けて差動増幅し、制御部２２０が備えるアナログ電圧入力ポートＭＭＩに出力する。制御部２２０は、アナログ入力ポートＭＭＩに入力された検出回路からの電圧波形をサンプリングしてＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換された各サンプリング電圧値を処理して電動送風機１０６の電流を取得する。電流の大きさは、電動送風機の負荷の大きさと相関があり、設計段階でその相関特性が実験的に求められている。電動送風機１０６の負荷の大きさは、集塵ユニット５００が備えるフィルターの目詰まりの程度によって変わるので、電動送風機１０６の電流を検出することによりフィルターの目詰まりが検出できる。その電流の大きさに基づいて目詰まりの程度を決定する。

図７は、操作部３０５、ブラシ駆動モータ２１１に係る回路の詳細を示す回路図である。図５に示す「切」ボタン２３１、「入」ボタン２３２、「強／弱」ボタン２３３および「ブラシ切／入」ボタン２３４を押すと、それに対応する図７のタクトスイッチＳＷ１０１、ＳＷ１０２、ＳＷ１０３およびＳＷ１０４がそれぞれオンする。各タクトスイッチが押されると、各タクトスイッチに対応する抵抗Ｒ１０１、Ｒ１０２、Ｒ１０３およびＲ１０４と抵抗Ｒ１０５により分圧された電圧が高抵抗入力のキー入力検知部２２９を経て制御部２２０のアナログ入力ポートに送られる。その電圧により、制御部２２０は押されたスイッチを認識する。

ブラシ駆動モータ２１１は、制御部２２０の異なる２値出力ポートに接続されたドライバＱ２により駆動される。ドライバＱ２がオンするとブラシ駆動モータ２１１に電源電圧ＶＣＣが印加され回転する。
図７のＣＮ１は、掃除機本体１００と吸引ホース部３００の接続部３０６（図１参照）との間を電気的に接続するコネクタである。ＣＮ１より上側が吸引ホース部３００であり、下側が掃除機本体１００である。

図４の説明に戻る。ブラシ駆動モータ２１１は、吸入部３０３（図１参照）の電動回転ブラシ（図示せず）を駆動する小型のＤＣモータであり、電動回転ブラシの横に配置される。ブラシ駆動回路２２１は、ブラシ駆動モータ２１１のドライバ回路であり、プリント配線板１２０に実装される。
バッテリーパック２５０は、制御部２２０を含むプリント配線板１２０の各回路、操作部３０５、電動送風機１０６およびブラシ駆動モータ２１１などに直流電源を提供する。

本体表示部２２６は、制御部２２０によって表示が制御される。本体表示部２２６は、バッテリー表示ランプ２２６ａ、お知らせ表示ランプ２２６ｂおよびＥＣＯ表示ランプ２２６ｃを備える（図２参照）。バッテリー表示ランプ２２６ａは、発光色の変わるＬＥＤを用いてバッテリーパック２５０が供給する電池電圧のレベルや充電完了を表示する。一例では、満充電後電池電圧が十分高いときは緑色に点灯し、使用に伴ってバッテリーパック２５０の残容量が減り電池電圧が降下するにつれて表示色が緑色から黄色を経て赤色に変わり、充電が必要な時期をユーザーに知らせる。さらに充電中は赤色点滅し、充電が完了すると緑色に点灯して充電の完了をユーザーに知らせる。お知らせ表示ランプ２２６ｂは、ユーザーへのお知らせがあるときに点灯する。お知らせ表示ランプ２２６ｂが点灯した状態で「切」ボタン２３１が操作されると、制御部２２０は、お知らせの内容に対応した音声データを再生してユーザーに知らせる。ＥＣＯ表示ランプ２２６ｃは、「入」ボタン２３２が操作されてエコモードで動作中に点灯する。エコモードは、掃除の場所が絨毯かフローリングかに応じて制御部２２０が電動送風機１０６の吸込力を切換えるモードである。さらに、エコモードで動作中に吸入部３０３が床から離れると、制御部２２０はそれに応答してブラシ駆動モータ２１１を停止させる。制御部２２０は、ブラシ駆動モータ２１１の負荷によって掃除の場所を判断する。

ここで、バッテリー表示ランプ２２６ａの表示制御について説明する。清掃動作を開始したときのバッテリーパック２５０の残容量が予め定められた第１の閾値よりも大きい場合、制御部２２０は、清掃作業に伴ってバッテリーパック２５０の残容量が前記第１閾値から第２の閾値に減少した段階で清掃動作を強制的に停止させる。それと共にバッテリー表示ランプ２２６ａを赤色に変えて充電が必要なことをユーザーに知らせる。前述の第２閾値は、バッテリーパック２５０の残容量に一定の余裕がある状態に設定されている。ここで、一定の余裕とは、例えば３０秒程度の清掃動作がさらに継続可能な残容量である。清掃動作の強制停止後、充電が行われないままで、あるいは短時間の充電がなされてもバッテリーパック２５０の残容量が前述の第１閾値まで回復しない状態で「入」ボタン２３２が操作されると、制御部２２０はその操作に応答して清掃動作を開始させる。この場合、制御部２２０は、バッテリー表示ランプ２２６ａを黄色に点灯させて清掃動作を開始させる。そして今度は前述の第２閾値まで減少しても強制停止させず、第２閾値よりもさらに少ない第３閾値まで残容量が減少した段階で清掃動作を強制的に停止させる。それと共にバッテリー表示ランプ２２６ａを黄色から赤色に変えて充電が必要なことをユーザーに知らせる。

以上のように、清掃動作開始時の電池容量に応じて電池電圧のレベル表示および清掃動作の強制停止を制御することにより、電池の残容量が第１閾値未満の状態、特に第２閾値付近の状態で清掃動作を開始したときでも一定の期間清掃動作を継続することができる。よって、清掃終了後ユーザーが充電を怠っていたときや、僅かな掃除残し作業がある状態で強制停止したときに掃除作業時間に対して一定の救済が得られる。

ただし、バッテリーパック２５０の残容量が第３閾値に達して清掃動作中を強制停止させた後、前述の第２閾値まで回復しない状態で「入」ボタン２３２が操作された場合は次のような制御を行う。この場合、制御部２２０は、その操作に応答して清掃動作を開始させることはせずに、バッテリー表示ランプ２２６ａを赤色に点灯させて充電が必要なことをユーザーに知らせる。

〔吸引ホース部の着脱によるリスタート〕
着脱検出回路２４１は、吸引ホース部３００が掃除機本体１００に装着されているか離脱しているかを検出する。即ち、この発明に係るユニットはこの実施形態においては吸引ホース部３００に相当する。吸引ホース部３００の着脱に応答して着脱検出回路２４１が如何に機能するかを以下に説明する。

図８は、図４において吸引ホース部３００の着脱に応答して着脱検出回路２４１がコンピュータをリスタートさせる構成を示すブロック図である。図４および図８で、スイッチＳＷ２４３は、吸引ホース部３００の着脱に応じてオンおよびオフするスイッチである。この実施形態においては、メイク接点（即ちノーマルオープン）型のマイクロスイッチがスイッチＳＷ２４３として用いられる。スイッチＳＷ２４３の一方の端子はバッテリーパック２５０に接続され、電池電位に等しい。スイッチＳＷ２４３の他方の端子は、着脱検出回路２４１に入力される。図８に示すように、着脱検出回路２４１の出力は、電源制御部２２３のイネーブル端子に接続される。即ち、この実施形態において着脱検出回路２４１はイネーブル信号を出力する。

吸引ホース部３００が離脱した状態でスイッチＳＷ２４３はオフしており、着脱検出回路２４１に電池電圧が入力されることはない。そのとき着脱検出回路２４１は電源制御部２２３のイネーブル信号をネゲートする。その結果、電源制御部２２３は、バッテリーパック２５０から制御部２２０への電力の供給を遮断する。よって、吸引ホース部３００が離脱した状態で、制御部２２０は動作しない。
吸引ホース部３００が掃除機本体１００に装着されると、スイッチＳＷ２４３がオンし、着脱検出回路２４１に電池電圧が入力される。そのとき着脱検出回路２４１は電源制御部２２３のイネーブル信号をアサートする。その結果、電源制御部２２３は、バッテリーパック２５０から制御部２２０へ電力を供給する。よって、吸引ホース部３００が装着された状態で、制御部２２０が動作する。

以上のように、この実施形態によれば、吸引ホース部３００が掃除機本体１００から離脱しているときは制御部２２０への電力供給が遮断され、吸引ホース部３００が掃除機本体１００に装着されているときは制御部２２０へ電力が供給されて制御部２２０が動作を開始する。
一般に、吸引ホース部３００は輸送中や収納時に掃除機本体１００から取り外されるので、ユーザーがリセット操作を意図的に行わずとも掃除機を使用する間に適宜、制御部２２０がリセットされる。

さらに、掃除機が工場から出荷されてユーザーに届くまでの間、吸引ホース部３００は掃除機本体１００から取り外されている。よって、その期間中、制御部２２０への給電によるバッテリーパック２５０の無駄な消耗を防ぐことができる。よって、ユーザーが掃除機を購入し開梱直後に使い始めようとしたら電池が放電しており動作しないといった不具合を回避できる。
また、吸引ホース部３００が離脱している間は制御部２２０の動作が停止するように構成しても、清掃動作をスタートさせる操作ボタンが吸引ホース部３００にあるためユーザーは掃除開始前に必ず吸引ホース部３００を掃除機本体１００に装着する。よって、必然的に行う作業に伴うこととなり使い勝手が悪くなることはない。
なお、スイッチＳＷ２４３の極性や一方の端子をバッテリーパック２５０に接続する構成は一例に過ぎずこの発明を限定するものではない。

（実施の形態２）
図９は、吸引ホース部の着脱に応答して着脱検出回路２４１が制御部２２０をリスタートさせる構成の異なる態様を示すブロック図である。図９の構成によれば、着脱検出回路２４１の出力は、制御部２２０のリセット端子に接続される。即ち、この実施形態において着脱検出回路２４１はリセット信号を出力する。
吸引ホース部３００が離脱した状態でスイッチＳＷ２４３はオフしており、そのとき着脱検出回路２４１は制御部２２０のリセット信号をアサートする。その結果、制御部２２０は動作を停止する。

吸引ホース部３００が掃除機本体１００に装着されると、スイッチＳＷ２４３がオンし、着脱検出回路２４１に電池電圧が入力される。そのとき着脱検出回路２４１は制御部２２０のリセット信号をネゲートする。よって、吸引ホース部３００が装着された状態で、制御部２２０が動作する。

（実施の形態３）
前述の実施の形態２において、着脱検出回路２４１は、吸引ホース部３００が離脱しスイッチＳＷ２４３がオフのときにリセット信号をアサートし、吸引ホース部３００が装着されスイッチＳＷ２４３がオンのときにリセット信号をネゲートするように構成される。
それと異なり、この実施形態において着脱検出回路２４１は、吸引ホース部３００が着脱されてスイッチＳＷ２４３の状態がオンからオフへおよび／またはオフからオンへ変化するとき予め定められた期間リセットパルスを発生して制御部２２０をリセットする。

このように吸引ホース部３００の着脱時にワンショットのリセットパルスを発生するように構成すると、吸引ホース部３００が離脱した状態であっても制御部２２０を動作させることができる。たとえば、吸引ホース部３００が取り外されているときも本体表示部２２６に表示を行わせたい場合はこのように構成すればよい。例えば、吸引ホース部３００の着脱にかかわらずバッテリーパック２５０の充電ができるので、充電器２６０でなく本体表示部２２６にバッテリーの状態を表示させたい場合、このように構成すればよい。また、バッテリー残量が少ないために充電が必要なことをユーザーに知らせる警告や、フィルターの目詰まりのお知らせを本体表示部２２６に表示させ「切」ボタン２３１の操作に応答してお知らせの音声を再生させたい場合にもこのような構成がよい。

また、前述のような警告表示が吸引ホース部３００を取り外した後一定期間継続すれば十分であると考えるなら次のように構成してもよい。即ち、着脱検出回路２４１がワンショットのリセットパルスを発生する前述の構成に代えて、例えばスーパーキャパシタ等にバッテリーパック２５０からのエネルギーを蓄えておくようにする。そして、電力が遮断された後一定の期間は、制御部２２０および本体表示部２２６が動作するようにする。このように構成すれば、蓄えられたエネルギーが放出されるまでの間警告表示が継続する。あるいは、吸引ホース部３００の離脱を検出してからイネーブル信号をネゲートするまでのタイミングを前記期間遅延させる遅延回路を設けてもよい。このようにすれば、吸引ホース部３００の離脱後前記期間はバッテリーパック２５０からの電力供給が継続し、従って警告表示が継続する。

（実施の形態４）
〔集塵ユニットの着脱によるリスタート〕
この実施形態において、着脱検出回路２４１は、集塵ユニット５００が掃除機本体１００に装着されているか離脱しているかを検出する。即ち、この発明に係るユニットはこの実施形態においては集塵ユニット５００に相当する。
実施の形態１および２における吸引ホース部３００の着脱検出に代えて集塵ユニット５００の着脱を検出する態様は当業者に容易に理解できるであろう。よって、その構成の説明は省略する。吸入部と本体が一体のスタンド型掃除機ではこのような構成になり得る。

吸引ホース部３００および集塵ユニット５００は、通常の使用で頻繁に着脱されかつ清掃時に掃除機本体１００に装着される点で共通している。両者に限らず、このようなユニットは、この発明の範囲に含まれる。
以下では、吸引ホース部３００の着脱と集塵ユニット５００の着脱をいずれも検出する構成について説明する。

図１０は、本実施の形態に係る掃除機において、吸引ホース部３００および集塵ユニット５００の着脱を検出してコンピュータをリスタートさせる掃除機の電気的構成を示すブロック図である。図４と同様の部分には同様の符号を付している。集塵ユニット５００の着脱はスイッチＳＷ２４５によって検出する。スイッチＳＷ２４５は、集塵ユニット５００の着脱に応じてオンおよびオフするスイッチである。この実施形態においては、メイク接点（即ちノーマルオープン）型のマイクロスイッチがスイッチＳＷ２４５として用いられる。スイッチＳＷ２４５の一方の端子はスイッチＳＷ２４３と直列に接続され、その先はバッテリーパック２５０に接続されている。他方の端子は着脱検出回路２４１に入力されている。
着脱検出回路２４１は、吸引ホース部３００の着脱と集塵ユニット５００の着脱の検出に基づいて以下のように制御部２２０をリスタートさせるように構成される。

集塵ユニット５００が装着された状態で吸引ホース部３００を着脱する場合は、実施の形態１および２と同様である。また、吸引ホース部３００が装着された状態で集塵ユニット５００を着脱する場合も、実施の形態１および２と同様である。即ち、吸引ホース部３００および集塵ユニット５００の両方が装着されているときは制御部２２０へ電力が供給されて制御部２２０が動作を開始し、吸引ホース部３００および集塵ユニット５００の何れか一方または両方が離脱しているときは、制御部２２０への電力供給が遮断され、あるいは制御部２２０のリセット信号がアサートされて制御部２２０は動作を停止する。

なお、図１０では、この組合せをスイッチＳＷ２４３およびＳＷ２４５のワイヤードロジックで構成している。即ち、スイッチＳＷ２４３およびスイッチＳＷ２４５の両方がオンしたときに電池電圧が着脱検出回路２４１に入力される。ただし、このロジックを着脱検出回路２４１内で回路的に構成してもよい。
なお、実施の形態３のように吸引ホース部３００または集塵ユニット５００の装着および／または離脱の際に着脱検出回路２４１がワンショットのリセットパルスを発生するように構成してもよい。この場合、スイッチＳＷ２４３とＳＷ２４５のそれぞれのオンオフを着脱検出回路２４１が検出できるようにそれぞれのスイッチは一方の端子をバッテリーパック２５０に接続し他方の端子を着脱検出回路２４１へ入力する。

（実施の形態５）
〔充電器の着脱によるリスタート〕
この実施形態において、着脱検出回路２４１は、外部の充電器２６０が掃除機本体１００に装着されているか離脱しているかを検出する。即ち、この発明に係るユニットはこの実施形態においては充電器２６０に相当する。
充電器２６０は、吸引ホース部３００および集塵ユニット５００と同様、通常の使用で頻繁に着脱されるが、清掃動作時に掃除機本体１００から離脱している点が吸引ホース部３００および集塵ユニット５００と異なる。充電器２６０のようなユニットも、この発明の範囲に含まれる。

以下では、充電器２６０、吸引ホース部３００および集塵ユニット５００のいずれについても着脱を検出する構成を例に挙げて説明する。ただし、充電器２６０のみの着脱を検出する構成、充電器２６０と吸引ホース部３００の着脱を検出する構成、充電器２６０と集塵ユニット５００の着脱を検出する構成もこの発明に含まれる。
図１１は、本実施の形態に係る掃除機において、吸引ホース部３００および集塵ユニット５００の着脱を検出してコンピュータをリスタートさせる掃除機の電気的構成を示すブロック図である。図１０と同様の部分には同様の符号を付している。充電器２６０の着脱はスイッチＳＷ２４７によって検出する。スイッチＳＷ２４７は、充電器２６０の着脱に応じてオンおよびオフするスイッチである。この実施形態においては、ブレーク接点（即ちノーマルクローズ）型のマイクロスイッチがスイッチＳＷ２４７として用いられる。スイッチＳＷ２４７の一方の端子はスイッチＳＷ２４３およびＳＷ２４５と直列に接続されその先はバッテリーパック２５０に接続されている。他方の端子は着脱検出回路２４１に入力される。

前述のスイッチＳＷ２４３およびＳＷ２４５がメイク接点（即ちノーマルオープン）型であるのに対してスイッチＳＷ２４７がブレーク接点（即ちノーマルクローズ）型である。これは、清掃動作時に吸引ホース部３００および集塵ユニット５００は掃除機本体１００に装着されるのに対して充電器２６０は掃除機本体１００から離脱しているからである。
着脱検出回路２４１は、充電器２６０、吸引ホース部３００および集塵ユニット５００の着脱の検出に基づいて以下のように制御部２２０をリスタートさせるように構成される。
吸引ホース部３００および集塵ユニット５００が装着されかつ充電器２６０が離脱した状態で、制御部２２０に電力が供給されかつ制御部２２０のリセット信号がネゲートされて制御部２２０が動作する。

その状態から、吸引ホース部３００または集塵ユニット５００の何れか一つが取り外されるかあるいは充電器２６０が装着されると、制御部２２０への電力供給が遮断され、あるいは制御部２２０のリセット信号がアサートされて制御部２２０は動作を停止する。
なお、吸引ホース部３００や集塵ユニット５００が装着されていなくてもバッテリーパック２５０の充電を行うことは可能である。

図１１では、この組合せをスイッチＳＷ２４３、ＳＷ２４５およびＳＷ２４７のワイヤードロジックで構成している。即ち、スイッチＳＷ２４３およびスイッチＳＷ２４５の両方がオンしかつＳＷ２４７がオフしたときに電池電圧が着脱検出回路２４１に入力される。あるいは、同様のロジックを着脱検出回路２４１内で回路的に構成してもよい。
なお、実施の形態３のように吸引ホース部３００、集塵ユニット５００または充電器２６０の装着および／または離脱の際に着脱検出回路２４１がワンショットのリセットパルスを発生するように構成してもよい。
また、スイッチＳＷ２４７を利用した実施例を以下に説明する。
掃除が終了して掃除機本体を収納部に片付ける場合、掃除機本体を縦向きに起こした状態に置いて収納することが考えられる。その場合、掃除機本体のスイッチＳＷ２４７を床面側にして置いた場合、スイッチＳＷ２４７が動作するように掃除機本体の形状を工夫することで同様の制御がなされる。これにより、掃除機本体を片付けることでスイッチＳＷ２４７が動作して、制御部２２０への電力を遮断および／またはリスタートすることが意識することなく可能となる。

（実施の形態６）
〔本体表示部による充電完了表示〕
この実施形態では、単純な構成によりバッテリーパック２５０が容量一杯まで充電されたことをバッテリー表示ランプ２２６ａに表示させる構成を説明する。
図１２は、バッテリーパック２５０が内蔵するサーミスタの検出信号を充電完了時に充電器側で駆動し、充電完了を本体側コンピュータに知らせる構成のブロック図である。図１２（ａ）に示すようにバッテリーパック２５０は、リチウムイオン電池の電池セル２５１のほか、電池側マイクロコンピュータ２５３、サーミスタ２５５および電池端子２５７を備える。充電器２６０は、充電回路２６１のほか、充電器側マイクロコンピュータ２６３、ＡＣ端子２６５およびＤＣ端子２６７を備える。さらに、サーミスタ２５５からの信号を検出し駆動するための抵抗Ｒ１、Ｒ２およびトランジスタＴｒ１を備える。バッテリーパック２５０の充電時、ＡＣ端子２６５は商用電源のＡＣコンセントに接続され、ＤＣ端子２６７は掃除機本体１００側の充電端子２４３に接続される。

ＤＣ端子２６７は、接地電位のグラウンド線（図１２（ａ）に「ＧＮＤ」で示す。）、電池電圧の直流電源線（図１２（ａ）に「ＶＤＤ」で示す。）、通信線およびサーミスタ信号線（図１２（ａ）に「ＴＨ」で示す。）からなる。通信線は電池側マイクロコンピュータ２５３と通信を行う信号線であって、例えばI²Cバス規格等に準拠した複数本の信号線である。

サーミスタ信号線にはサーミスタ２５５が検出した電池セル２５１温度に応じた電圧のアナログ信号（以下、サーミスタ信号）が出力される。サーミスタ信号は、電池セル２５１の温度に応じて電圧が変化する。サーミスタ信号線は、本体側マイクロコンピュータ２２０および充電器側マイクロコンピュータ２６３のアナログ入力端子にそれぞれ接続されている。サーミスタ２５５は、充電中に電池セル２５１の異常昇温が発生しないか監視するために設けられている。なお、充電器２６０のＤＣ端子２６７が充電端子２４３に接続されていないとき、サーミスタ信号線の電圧は充電中と異なる電位（例えば、電池電圧）になる。
これらのグラウンド線、直流電源線、通信線およびサーミスタ信号線は、充電端子２４３、プリント配線板１２０、電池接続端子２４５を介してバッテリーパック２５０の電池端子２５７に接続される。

充電器側マイクロコンピュータ２６３は、定電流定電圧方式でバッテリーパック２５０の充電を行う。充電器側マイクロコンピュータ２６３と電池側マイクロコンピュータ２５３の間で、通信線を介して充電中のバッテリーパック２５０の状態（充電電流や充電電圧など）に係る情報がやりとりされる。また、充電器側マイクロコンピュータ２６３は、充電中にサーミスタ信号線の電圧を監視し、電池セル２５１の温度が高いと判断したときは充電の速度を緩めるか充電を停止する。

充電が完了すると充電器側マイクロコンピュータ２６３は、トランジスタＴｒ１を間欠的にオフすることでその間、サーミスタ２５５のプルアップをやめる。これによりサーミスタ信号の電圧は検出温度に応じた電圧と接地電位の間でパルス状に変化する。
図１２（ｂ）は、充電中のサーミスタ信号の推移の一例を示す波形図である。横軸は時間ｔを表し、縦軸は電圧Ｖを表している。時刻ｔ₀からｔ₁の期間は、充電器２６０が掃除機本体１００に装着されていないので、サーミスタ信号は接地電位を示している。時刻ｔ₁からｔ₂の期間は、充電器２６０が掃除機本体１００に装着され充電中の状態の波形である。この期間サーミスタ信号は、電池セル２５１の温度に応じて緩やかに電圧が変化している。時刻ｔ₂で充電が終了し、充電器側マイクロコンピュータ２６３は時刻ｔ₂からｔ₃までの期間、トランジスタＴｒ１にサーミスタ信号をパルス状に駆動させる。このｔ₂からｔ₃までの期間の長さは予め定められている。本体側制御部２２０は、サーミスタ信号がパルス状に変化するのを検出し充電完了を知り、それに応答してバッテリー表示ランプ２２６ａに充電完了の表示を行わせる。

本体側制御部２２０は、バッテリーパック２５０の電池電圧およびサーミスタ信号の電圧を監視する。充電器２６０が掃除機本体１００に接続されているとき（図１２（ｂ）のはバッテリー表示ランプ２２６ａに充電中の表示を行わせ、サーミスタ信号がパルス状に変化するとバッテリー表示ランプ２２６ａに充電完了の表示を行わせる。また、サーミスタ信号の電圧が充電器未接続を示す電圧の場合、電池電圧のレベルを監視しそのレベルに応じた表示をバッテリー表示ランプ２２６ａに行わせる。仮に本体側制御部２２０が充電中も電池電圧のレベルを監視して充電完了の表示を行うとすれば、定電流定電圧方式の充電においては定電流モードの充電が終了した時点で充電完了を表示することになり、その後定電圧モードで充電が完了する以前にユーザーが充電をやめる可能性がある。そうすると、電池セル２５１が満杯まで充電されず電池の容量が有効に活用されない。

この構成によって、本体側制御部２２０がI²Cバス通信用の周辺回路や通信処理プログラムを実装していなくても、またそのために複数本の配線を行わなくても、一本の配線と通常のアナログ入力端子を用いて定電流モードが終了した時点で充電完了の表示をバッテリー表示ランプ２２６ａに表示させることができる。よって、コストを抑えつつ電池の容量一杯まで充電した後に充電完了の表示を本体表示部２２６に行わせることができる。

以上に述べたように、
（ｉ）この発明による電池駆動式掃除機は、電気掃除機の本体に着脱可能なユニットと、前記ユニットの装着および／または離脱を検出する着脱検出部と、清掃動作を制御する制御部と、前記制御部に電力を供給する電池と、前記着脱検出部による検出に応答して前記電池から前記制御部へ供給される電力の遮断および／または前記制御部へのリセット信号の入力を行うリスタート回路とを備えることを特徴とする。

前記ユニットは、本体に着脱可能で清掃動作時に装着されあるいは離脱することが決まっているものであればその種類は問わない。前述の実施形態では、吸引ホース、集塵ユニットおよび充電器の充電用端子がその具体的態様に相当する。
また、前記コンピュータとしては、前述の実施形態のごとくマイクロコンピュータが一般的であるがこの態様に限定されず、例えばＣＰＵであってもよい。
前記電池は、前記コンピュータの電源であるが、電池の材料や構造は限定されない。その一例は、リチウムイオン電池である。前記電池は清掃動作に係る電動送風機などの電源でもある。
前記リスタート回路は、前記ユニットの着脱に応答してコンピュータへの電力を遮断するか、リセット信号を入力するかまたはその両方を行う。

さらに、この発明の好ましい態様について説明する。
（ii）前記リスタート回路は、前記ユニットが本体から離脱したとき前記電力の遮断および／またはリセット信号の入力を行い、前記ユニットが本体に装着されたとき前記制御部へ電力が供給されかつリセット信号が解除された状態にするものであってもよい。
このようにすれば、前記ユニットの着脱に連動してコンピュータがリスタートされるので、万一誤動作が発生してもユニットの着脱により再起動され、正常な動作に復帰させることができる。

（iii）あるいは、前記リスタート回路は、前記ユニットが本体から離脱したことおよび／または本体に装着されたことに応答して前記制御部に前記リセット信号を入力し所定期間後にリセット信号を解除するものであってもよい。
このようにすれば、前記ユニットの着脱に連動してコンピュータがリスタートされるので、万一誤動作が発生してもユニットの着脱により再起動され、正常な動作に復帰させることができる。

（iv）前記ユニットは、塵埃を吸引する吸引ホースおよび／または吸引された塵埃を集積する集塵ユニットであってもよい。
吸引ホースおよび集塵ユニットは、いずれもユーザーにより必然的に着脱されるものであるから、このようにすればユーザーに負担をかけずにコンピュータを適時停止させリスタートさせることができる。
なお、集塵ユニットは、吸引ホースを経て吸引され塵埃を溜め、廃棄時に掃除機本体から取り外されるものであればその態様は限定されない。集塵ユニットの一態様として実施形態で述べたようなサイクロン式の集塵ユニットが挙げられるが、これに限定されず例えばペーパーバッグ式のものであってもよい。

（ｖ）さらに、前記リスタート回路は、前記電池を充電する充電器が本体に装着されたことおよび／または本体から離脱したことに応答して前記コンピュータに前記リセット信号を入力し所定期間後にリセット信号を解除するものであってもよい。
（vi）また、この発明による掃除機の充電システムは、充電式の電池、前記電池の状態を示すアナログ信号線を含んでなる充電用の本体側充電端子、清掃動作を制御し、前記アナログ信号線を一つの入力とする本体側コンピュータ、および前記電池の充電完了を表示する表示部を含んでなる電池駆動式掃除機と、前記アナログ信号線を用いて前記電池の状態を検出しつつ充電を制御する充電器側コンピュータ、前記電池の充電が終了したとき前記アナログ信号線を駆動する駆動回路、および前記本体側充電端子と着脱可能に接続される充電器側充電端子とを含む充電器とを備え、前記充電器側コンピュータは、前記電池の充電が完了したと判断したとき前記駆動回路に前記アナログ信号線を駆動させ、前記本体側コンピュータは前記アナログ信号線が駆動されたことに応答して前記表示部に充電完了の表示を行わせることを特徴とする。

前記充電端子は、前記電池の充電時に掃除機と別体の充電器と接続し、若しくは充電回路を内蔵する掃除機の場合は外部の電源と接続するものである。
この発明の好ましい態様には、上述した複数の態様のうちの何れかを組み合わせたものも含まれる。
前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。

１：電気掃除機、１００：掃除機本体、１０６：電動送風機、１１５：手提げハンドル、１１７：自在車輪、１２０：プリント配線板、１３３：排気口、１４０：リング状車輪、１４１：中央開口、１５０：集塵室、２１１：ブラシ駆動モータ、２２０：制御部、本体側制御部、２２１：ブラシ駆動回路、２２２：送風機制御回路、２２２ａ：送風機電流検出部、２２２ｂ：送風機駆動回路、２２３：電源制御部、２２５：スピーカー、２２６：本体表示部、２２６ａ：バッテリー表示ランプ、２２６ｂ：お知らせ表示ランプ、２２６ｃ：ＥＣＯ表示ランプ、２２９：キー入力検知部、２３１：「切」ボタン、２３２：「入」ボタン、２３３：「強／弱」ボタン、２３４：「ブラシ切／入」ボタン、２４１：着脱検出回路、２４３：充電端子、２４５：電池接続端子、２５０：バッテリーパック、２５１：電池セル、２５３：電池側マイクロコンピュータ、２５５：サーミスタ、２５７：電池端子、２６０：充電器、２６１：充電回路、２６３：充電器側マイクロコンピュータ、２６５：ＡＣ端子、２６７：ＤＣ端子、３００：吸引ホース部、３０１：吸引ホース、３０２：延長パイプ、３０３：吸入部、３０４：手元ハンドル、３０５：操作部、３０６：接続部、５００：集塵ユニット、Ｒ０１：シャント抵抗

Claims

電気掃除機の本体に着脱可能なユニットと、
前記ユニットの装着および／または離脱を検出する着脱検出部と、
清掃動作を制御する制御部と、
前記制御部に電力を供給する電池と、
前記着脱検出部による検出に応答して前記電池から前記制御部へ供給される電力の遮断および／または前記制御部へのリセット信号の入力を行うリスタート回路とを備えることを特徴とする電池駆動式掃除機。
前記ユニットは、塵埃を吸引する吸引ホースおよび／または吸引された塵埃を集積する集塵ユニットである請求項１に記載の電池駆動式掃除機。
前記リスタート回路は、前記ユニットが本体から離脱したとき前記電力の遮断および／またはリセット信号の入力を行い、前記ユニットが本体に装着されたとき前記制御部へ電力が供給されかつリセット信号が解除された状態にする請求項１または２に記載の電池駆動式掃除機。
前記リスタート回路は、前記ユニットが本体から離脱したことおよび／または本体に装着されたことに応答して前記制御部に前記リセット信号を入力し所定期間後にリセット信号を解除する請求項１または２に記載の電池駆動式掃除機。