JP2014212826A

JP2014212826A - 電気掃除機

Info

Publication number: JP2014212826A
Application number: JP2013089964A
Authority: JP
Inventors: 妹尾　裕之; Hiroyuki Senoo; 裕之妹尾
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2014-11-17

Abstract

【課題】電池容量が減少してきた蓄電池を電源とする電気掃除機において、塵埃検出手段の検出に基づく通電量の制御で急に停止電圧以下になり掃除機が停止することがあった。【解決手段】本発明の電気掃除機の制御手段は、上記課題を解決するために、電源電圧検出手段１６が基準電圧未満の電圧を検出する場合には、電動送風機２への通電量を第１の通電量以上とし、且つ、電源電圧検出手段１６が基準電圧以上の電圧を検出する場合よりも低い通電量で電動送風機２を駆動するものであり、このような電気掃除機を提供することによって、使用時間と効率および使い勝手を高めることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、蓄電池を電源とし、塵埃検出手段を備えてその塵埃検出結果から電動送風機への通電量を制御する電気掃除機に関するものである。

従来、この種の電気掃除機として、塵埃検出手段を備え、塵埃検知手段の出力に応じて電動送風機への通電量を制御することで電池の消耗を制御するもの（例えば特許文献１）、さらに電池電圧を検出する電圧検出手段を備え、その電圧検出結果から塵埃検出時の電動送風機への通電量の可変もしくは変更した通電量の持続時間を可変して効率のよい制御を行おうとするもの（例えば特許文献２）が提案されていた。

特開平３−２３７９４９号公報特開平１０−２４８７７４号公報

蓄電池を用いての掃除機の運転を行う場合に、電池電圧が所定の電圧まで低下した場合には掃除機の運転を停止させ、蓄電池に対する充電を促す必要がある。電池電圧が過剰に低下した過放電状態になると電池の寿命を縮めてしまうが、余裕を多くとって電圧が高めの状態で停止させるようにすると掃除できる時間が限られてしまうため、特に高性能な電池ほど寿命に影響のない電圧を精度よく監視して停止させる制御が一般的に行われている。しかしながら、電動送風機のような大きな負荷に対しては通電量の変更を行うと、電池の内部抵抗や機器内の抵抗成分から電池電圧の降下が生じ、とくに塵埃検出による急激な通電量の変更制御を行う場合には、一時的により多い電圧変動（アンダーシュート）なども生じることがあり、塵埃の検出による通電量の上昇で電圧低下が起こって、いきなり掃除機を停止させてしまうことが起きるといった課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するために、電池電圧がある基準以下の場合には塵埃検出による通電量の変更量を小さくし、電圧降下を抑えることで、掃除中で特に塵埃検出中にいきなり掃除機が停止することを防ぎ、限られた電池容量を最後まで効率よく使い切ることができる使い勝手の良い蓄電池を電源とする電気掃除機を提供することができる。

本発明は、吸引力を発生する電動送風機と、当該電動送風機で発生された吸引風によって吸引された塵埃を捕集する集塵部と、を有する掃除機本体と、一端が前記集塵部に連通しており、前記電動送風機で発生された吸引風によって吸引された塵埃が流れる吸引経路と、前記吸引経路に設けられており、前記吸引経路を流れる塵埃を検出する塵埃検出手段と、前記電動送風機に直流電源を供給する蓄電池と、前記蓄電池の電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記塵埃検出手段及び前記電源電圧検出手段の出力に基づき、前記電動送風機への通電量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記塵埃検出手段で検出された塵埃が第１の基準値未満で、かつ、前記電源電圧検出手段で検出された電圧が第１の基準電圧値以上である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量とし、前記塵埃検出手段で検出された塵埃が第１の基準値以上で、かつ前記電源電圧検出手段で検出された電圧が、第１の基準電圧値以上である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量よりも高い第２の通電量としており、前記塵埃検出手段で検出された塵埃が第
１の基準値以上で、かつ前記電源電圧検出手段で検出された電圧が、第１の基準電圧値未満である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量以上で、かつ第２の通電量より低い第３の通電量とするものである。

電池電圧が基準電圧未満まで低下している場合には、塵埃検出時の通電量の上昇を抑えることで電池の電圧降下も抑え、急な運転停止を招くことなく、電池容量を使いきることができる使い勝手の良い電気掃除機を提供することができる。

本発明の電気掃除機によれば、電池容量が十分にあり電池電圧が基準電圧以上ある場合には、塵埃検出手段の検出結果より塵埃の多寡で電動送風機への通電量を可変してごみ取れ効率のよい掃除を行うとともに、電池電圧が基準値未満の場合には、塵埃検出時の通電量の増加を抑えることで電池電圧が急に停止電圧以下になることを防いで、電池容量を使い切ることができる使い勝手の良い電気掃除機を提供することができる。

本発明の実施の形態における電気掃除機の斜視外観図本発明の実施の形態における電気掃除機のブロック図本発明の実施の形態における電気掃除機の電池電圧の放電曲線を示す図

第１の発明は、吸引力を発生する電動送風機と、当該電動送風機で発生された吸引風によって吸引された塵埃を捕集する集塵部と、を有する掃除機本体と、一端が前記集塵部に連通しており、前記電動送風機で発生された吸引風によって吸引された塵埃が流れる吸引経路と、前記吸引経路に設けられており、前記吸引経路を流れる塵埃を検出する塵埃検出手段と、前記電動送風機に直流電源を供給する蓄電池と、前記蓄電池の電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記塵埃検出手段及び前記電源電圧検出手段の出力に基づき、前記電動送風機への通電量を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記塵埃検出手段で検出された塵埃が第１の基準値未満で、かつ、前記電源電圧検出手段で検出された電圧が第１の基準電圧値以上である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量とし、前記塵埃検出手段で検出された塵埃が第１の基準値以上で、かつ前記電源電圧検出手段で検出された電圧が、第１の基準電圧値以上である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量よりも高い第２の通電量としており、前記塵埃検出手段で検出された塵埃が第１の基準値以上で、かつ前記電源電圧検出手段で検出された電圧が、第１の基準電圧値未満である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量以上で、かつ第２の通電量より低い第３の通電量とするものである。

第２の発明は、前記制御手段は、記塵埃検出手段で検出された塵埃が第１の基準値未満で、かつ前記電源電圧検出手段で検出された電圧が、第１の基準電圧値未満である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量より高く、かつ第３の通電量より低い第４の通電量としているもので、蓄電池の電圧の低下によって塵埃が吸引しづらくなってしまうことに対して、塵埃検出時よりも小さい変化量で電動送風機への通電量を増加させ、より塵埃を吸引しやすくすることができ、電池容量を使いきるまで掃除性能を確保する使い勝手の良い電気掃除機を提供することができる。

第３の発明は、前記電源電圧検出手段で検出された電圧が第１の基準電圧値未満で、前
記塵埃検出手段によって塵埃が検出された場合に前記電動送風機への通電量を第３または第４の通電量とする場合には、ＬＥＤなどで構成された電池残量報知手段および／または運転モード報知手段の報知制御を変更することによって使用者に、電池残量の低下および制御設定を変更していることを報知するもので、使用者が使用中に塵埃の検出時に通常よりも電動送風機の反応が鈍く感じた場合に報知機能に電池残量の低下時の制御であることを報知し、違和感を解消するとともに充電を促すことができる電気掃除機を提供することができる。

第４の発明は、前記塵埃検出手段は、所定の大きさに反応して検出する第１の検出出力と、前記所定の大きさと異なる大きさに反応して検出する第２の検出出力を持ち、第１の検出出力に対しては第１の基準値より多いか少ないかによって前記電動送風機への通電量を判断するとともに、より小さい塵埃に反応できる第２の検出出力に対しては、第１の基準値より多い第２の基準値より多いか少ないかによって前記電動送風機への通電量を判断するもので、微細な塵埃のみを検出している場合には特に吸引力を増加させなくても十分な集塵性能が確保できるので、電池の消耗を抑えることができ、使用時間や寿命をより延ばすことができる使い勝手を向上させることができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態における電気掃除機の斜視外観図であり、図２は同実施の形態における掃除機のブロック図を示すものである。

図１において、１は掃除機本体（以下、本体を称す）で、２は電気掃除機本体１内に収納された吸引力を発生する電動送風機である。電気掃除機本体１にはホース４が接続され、電気掃除機本体１側には吸引された塵埃を集塵する集塵部３がある。またホース４側には塵埃の吸引経路内に塵埃を検出する塵埃検出手段８があり、また一部には使用者が操作する手元操作部５が設けられている。また６はホース４と床用吸込具７とを接続する延長管である。

電気掃除機本体１内部には、電動送風機２に電力を供給するための半導体スイッチング素子などから構成される電動送風機駆動手段１２があり、この電動送風機駆動手段１２に信号を送ることでそれぞれ電動送風機２への電力供給量すなわち通電量を制御する、本体制御手段１３がマイクロコンピュータなどから構成されている。

また、これらの電源となる蓄電池９も電気掃除機本体１内に収納されている。

塵埃検出手段８は例えば赤外受発光素子や信号増幅回路などから構成され、吸引経路内を通過する塵埃を検出する。検出した結果は本体制御手段１３へ送られる。また、この結果は増幅回路の構成などから塵埃の大きさによって、ある所定の大きさに反応する第１の検出結果１０と、より小さい大きさに反応する第２の検出結果１１としてなど複数の大きさに対する検出結果を本体制御手段１３へ信号を送る方法もある。１４はＬＥＤなどから構成された塵埃検出手段８が検出した結果を使用者に報知するための塵埃検出報知手段１４であり、報知仕様を判断して本体制御手段１３から信号が送られる。

また、１６は蓄電池の電圧を検出して本体制御手段１３に信号として送る電源電圧検出手段である。本体制御手段１３はこの電源電圧検出手段１６の検出電圧から蓄電池の残量を判断し、使用者にＬＥＤなどから構成された電池残量報知手段１７に残量の報知を行う
とともに、停止電圧まで低下したら電気掃除機本体１の運転を停止、すなわち電動送風機２の駆動を停止するように、電動送風機駆動手段に信号を送る。

図３は、蓄電池９の電圧を充電が完了の状態から放電したときの特性の１例を示すものである。例えば比較的通電量の少ない第１の通電量で放電をさせた場合は、ゆるやかに電圧が低下していき、一番長く使用できてａ点で運転を停止する。また、それより通電量が大きい第２の通電量で連続運転をさせた場合には、早く電圧が低下していき、一番短い使用時間となりｂ点で運転を停止する。当然ながら、その間の通電量となる第３の通電量であれば、その間の特性となり、ｃ点で停止となる。

上記構成において、その動作を説明する。

使用者は手元操作部５を操作して運転を開始する。手元操作部５におって操作された信号は本体制御手段１３が受け取り、電動送風機２への通電量を決定し、電動送風機駆動手段１２へ信号を送る準備をする。ここで、本体制御手段１３は、電源電圧検出手段１６が検出した蓄電池９の電圧情報も受け取り、予め定めた起動許可設定の電圧未満であれば運転を開始せず、電池残量報知手段１７によって、電池容量が残っていないことを使用者に報知して停止状態に戻す。

また、起動許可設定の電圧以上であれば、準備していた信号を実際に電動送風機駆動手段１２に送り、電動送風機２が運転を開始する。

本体制御手段１３は、電源電圧検出手段１６の検出した電圧が第１の基準電圧以上であれば、まず第１の通電量で電動送風機２を駆動させ、塵埃を検出、すなわち塵埃検出手段８の検出結果が第１の基準値以上に反応した場合のみ第２の通電量に通電量を増加させてすばやく塵埃を吸引できるようにし、その後はまた第１の通電量に戻すことで、使用時間を確保しつつ掃除の効率を向上させるように掃除機の運転を行う。

図３からもわかるように基本的に電流が多いほど電池電圧の降下量も多くなるので、第２の通電量の場合は、第１の通電量で運転している場合より、電池電圧は低いことになる。

さらに塵埃の検出に反応させて電動送風機２への通電量を増加させる場合、応答性をよくするために急峻に第２の通電量に増加させることが望ましいが、この場合は特に電池電圧が一時的により低下するアンダーシュートが起こりうる。

従って、電池電圧が十分にある場合には問題がないが、ある程度電圧が低下している状態で、同じ制御を行った場合には、電圧が停止すべき電圧以下まで下がる可能性がある。そこで、その可能性が起こりえない電圧を第１の基準電圧として、その電圧以上であれば通常の制御すなわち第２の通電量への変更を行い、その電圧未満の場合には、電圧降下を極力抑え、アンダーシュートの起こらない第３の通電量とすることで、急な停止判断を防ぎ、塵埃検出中に急に掃除機の運転が止まることを防ぐことができる。下記、表１はその設定の一例である。

また、電池の電圧降下を抑えるだけでなく全くしないように基準電圧以下では第１の通電量と同じ設定とする制御を行ってもよい。特に電圧が第１の基準電圧よりさらに低く停止電圧まであまり電圧差がない第２の基準電圧を設けて、その電圧以上か未満かで判断することも有効的である。

電源電圧がもともと低い場合には吸引力も低下するため、塵埃を検出していない場合すなわち第１の基準に達していない場合に、第１の通電量では十分な吸引が行えない可能性もあるので、第１の通電量より少し高い第４の通電量とすることによって、吸引できるようにすることで掃除効率を上げることもできる。電池電圧が停止電圧に達するまで、掃除能力を十分に使いきるために効果的な手段となり、塵埃量が第１の基準に達した場合の工夫と合わせて、より使用者の使い勝手を高められる。

また、塵埃検出手段８によって、複数の大きさを区分して検出できる場合には、微細な塵埃の場合には、大きな吸引力は必ずしも必要ではないため、電池電圧が低い場合には通電量を増加させることを抑えて（例えば、第４の通電量に）設定すると、塵埃を吸引しつつ、より長く使用できる。この設定の一例を下記、表２に示す。

また、これらの制御を行う際に、通常と違う制御即での運転となるため、使用者が違和感を感じることも考えられるが、電池残量が少なくなっていることを示す報知手段と連動させることで、わかりやすく、かつ電池の容量が低下していることを報知することができる。例えば、ＬＥＤなどで構成された電池残量報知手段を点滅表示させれば、使用者にもわかりやすく電池容量の低下を認識させることができ、また違和感を抱かせることもなく、充電を促すことができる。あるいは、自動で入力を制御している運転モードであることを示すモード表示手段などを設けて、電圧低下時の制御モードであることを表示してもよい。

以上のように、本実施の形態においては、蓄電池を電源として入力制御を行うものにあって、電圧を検出して運転を停止すべき終止電圧を検出するものにあって、入力制御による一時的な電圧降下で急に運転を停止してしまうことを防ぎ、最後まで効率よく電池容量
を使いきれる充電式の電気掃除機を提供することができる。

以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、蓄電池を電源として、塵埃検出手段を有して、電動送風機への通電量を制御するものにあって、蓄電池の電池容量によって最適な制御を行うことで、使用時間と効率および使い勝手を高めることができるもので、家庭用、業務用、店舗用の各種電気掃除機に適用できる。

１電気掃除機本体
２電動送風機
８塵埃検出手段
９蓄電池
１４塵埃検出報知手段
１６電源電圧検出手段
１７電池残量報知手段

Claims

吸引力を発生する電動送風機と、当該電動送風機で発生された吸引風によって吸引された塵埃を捕集する集塵部と、を有する掃除機本体と、
一端が前記集塵部に連通しており、前記電動送風機で発生された吸引風によって吸引された塵埃が流れる吸引経路と、前記吸引経路に設けられており、前記吸引経路を流れる塵埃を検出する塵埃検出手段と、前記電動送風機に直流電源を供給する蓄電池と、前記蓄電池の電圧を検出する電源電圧検出手段と、前記塵埃検出手段及び前記電源電圧検出手段の出力に基づき、前記電動送風機への通電量を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記塵埃検出手段で検出された塵埃が第１の基準値未満で、かつ、前記電源電圧検出手段で検出された電圧が第１の基準電圧値以上である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量とし、
前記塵埃検出手段で検出された塵埃が第１の基準値以上で、かつ前記電源電圧検出手段で検出された電圧が、第１の基準電圧値以上である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量よりも高い第２の通電量としており、
前記塵埃検出手段で検出された塵埃が第１の基準値以上で、かつ前記電源電圧検出手段で検出された電圧が、第１の基準電圧値未満である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量以上で、かつ第２の通電量より低い第３の通電量とする、電気掃除機。
前記制御手段は、記塵埃検出手段で検出された塵埃が第１の基準値未満で、かつ前記電源電圧検出手段で検出された電圧が、第１の基準電圧値未満である場合には、前記電動送風機への通電量を第１の通電量より高く、かつ第３の通電量より低い第４の通電量としている、請求項１記載の電気掃除機。
前記電源電圧検出手段で検出された電圧が第１の基準電圧値未満で、前記塵埃検出手段によって塵埃が検出された場合に前記電動送風機への通電量を第３または第４の通電量とする場合には、ＬＥＤなどで構成された電池残量報知手段および／または運転モード報知手段の報知制御を変更することによって使用者に、電池残量の低下および制御設定を変更していることを報知する請求項１または２記載の電気掃除機。
前記塵埃検出手段は、所定の大きさに反応して検出する第１の検出出力と、前記所定の大きさと異なる大きさに反応して検出する第２の検出出力を持ち、第１の検出出力に対しては第１の基準値より多いか少ないかによって前記電動送風機への通電量を判断するとともに、より小さい塵埃に反応できる第２の検出出力に対しては、第１の基準値より多い第２の基準値より多いか少ないかによって前記電動送風機への通電量を判断する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機。