JP2015159841A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】掃除機本体から小型掃除機を分離可能な電気掃除機において、小型掃除機の軽量化と運転時間の長期化とを両立した使い勝手のよい電気掃除機を提供する。
【解決手段】スティックタイプのコードレス掃除機１は、ハンドル２と小型掃除機支持部３と吸込口体４とから構成される。小型掃除機支持部３にはファンモータ６と第１の蓄電池７と第２の蓄電池８とが内蔵されており、このうちファンモータ６と第１の蓄電池７とを含む部位がハンディタイプの小型掃除機５として着脱自在に構成されている。ファンモータ６は、小型掃除機５が小型掃除機支持部３から取り外されているときは第１の蓄電池７により駆動され、小型掃除機５が小型掃除機支持部３に装着されているときは第１の蓄電池７又は第２の蓄電池により駆動される。そして、第１の蓄電池７と第２の蓄電池とは、相互に交換可能に構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、電気掃除機に係り、特に蓄電池を備えた充電式のコードレス掃除機に関する。

従来、例えば特許文献１には、スティック型とハンディ型とを兼用する充電式の電気掃除機が開示されている。この電気掃除機では、スティックの内部に電池を設け、スティックを掃除機に接続することでスティック内部の電池が掃除機本体の電池に接続される仕組みになっている。

特開２００７−８９８９５号公報 特許第５０１２６８２号公報

上記特許文献１の電気掃除機では、スティック型として使用する際には電池容量を増大させることができるので、使用時間を延ばすことができる。しかしながら、電池が内蔵されたスティックを取り外してハンディ型として使用する際には、電池容量が足りずに運転持続時間が不足してしまうことが想定される。電気掃除機を長時間駆動させるために蓄電池を大きくすることも考えられるが、特にハンディ型として使用する場合には重量増または大型化によって使い勝手の悪いものになってしまうという問題があった。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、掃除機本体から小型掃除機を分離可能な電気掃除機において、小型掃除機の軽量化と運転時間の長期化とを両立した使い勝手のよい電気掃除機を提供することを目的とする。

この発明に係る電気掃除機は、吸込口体と、吸込口体に連結される掃除機本体と、掃除機本体の上部に設けられたハンドルと、を備え、掃除機本体から小型掃除機を分離可能な電気掃除機において、掃除機本体に内蔵されたファンモータと、掃除機本体に着脱自在に配置された第１の蓄電池と、掃除機本体又はハンドルの内部に着脱自在に配置された第２の蓄電池と、を備え、ファンモータと第１の蓄電池とを含む部位は、小型掃除機として着脱自在に構成され、小型掃除機を掃除機本体から取り外した状態では、第１の蓄電池を用いてファンモータが駆動され、小型掃除機を掃除機本体に装着した状態では、第１の蓄電池又は第２の蓄電池を用いてファンモータが駆動され、第１の蓄電池と第２の蓄電池とは、相互に交換可能に構成されているものである。

この発明によれば、掃除機本体から小型掃除機を分離可能な電気掃除機において、小型掃除機側に設けられた第１の蓄電池と掃除機本体側に設けられた第２の蓄電池とが相互に交換可能に構成されているので、小型掃除機の軽量化と運転時間の長期化とを両立し、使い勝手のよい電気掃除機を提供することが可能となる。

この発明の実施の形態１における電気掃除機の全体構成を示す図である。 この発明の実施の形態１における電気掃除機の細部構成を示す図である。 本実施の形態１の電気掃除機の回路図を示す図である。 本実施の形態４の電気掃除機の回路図を示す図である。

以下、図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。なお、各図中において、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における電気掃除機の全体構成を示す図である。この図に示すように、実施の形態１の電気掃除機は、スティックタイプのコードレス掃除機１からハンディタイプの小型掃除機５を分離可能に構成されたものである。より詳しくは、コードレス掃除機１は、掃除機本体としての小型掃除機支持部３と、小型掃除機支持部３の上部に連結されたハンドル２と、小型掃除機支持部３の下部に連結された吸込口体４と、小型掃除機支持部３に着脱自在に構成された小型掃除機５と、から構成されている。小型掃除機５の内部には、吸引力を発生させるためのファンモータ６と、ファンモータ６を駆動させるための電力源としての第１の蓄電池７と、図示しない集塵室と、が内蔵されている。また、小型掃除機支持部３の内部であって小型掃除機５の外部には、ファンモータ６を駆動させるための更なる電力源としての第２の蓄電池８が内蔵されている。

次に、更に図２を参照して、本実施の形態の電気掃除機の詳細な構成について説明する。図２は、この発明の実施の形態１における電気掃除機の細部構成を示す図である。この図に示すように、ハンドル２及び小型掃除機５には、ファンモータ６の駆動状態を操作するための操作部１２ａ，１２ｂがそれぞれ設けられている。

小型掃除機５に内蔵された第１の蓄電池７は、当該小型掃除機５を小型掃除機支持部３に装着した状態において、電極１１及び内部配線１０を介して小型掃除機支持部３に内蔵された第２の蓄電池８と電気的に接続されている。なお、第１の蓄電池７及び第２の蓄電池８はそれぞれ着脱自在に構成され、また、第１の蓄電池７と第２の蓄電池８とは相互に交換可能に構成されている。なお、ここでいう「相互に交換可能」とは、第１の蓄電池７と第２の蓄電池８との形状が同一である場合に限られず、これらの蓄電池を相互に交換して着脱可能に構成されているのであれば、その形状、構造又は容量等が異なるものを含むことを意味している。

小型掃除機支持部３の内部であって小型掃除機５の外部には、制御部９が配設されている。制御部９は、第１の蓄電池７及び第２の蓄電池８とファンモータ６との接続状態を制御する。なお、制御部９の詳細な構成及び動作については後述する。

小型掃除機５には、第１の蓄電池７の残量を表示する表示手段としての第１の表示部１３が設けられている。また、コードレス掃除機１の小型掃除機支持部３には、第２の蓄電池８の残量を示す表示手段としての第２の表示部１４が設けられている。

図３は、本実施の形態１の電気掃除機の回路図を示す図である。この図に示すように、制御部９は、第１の蓄電池７の電圧を測定する測定手段としての第１の電圧測定部９１と、第２の蓄電池８の電圧を測定する測定手段としての第２の電圧測定部９２と、第１の蓄電池７及び第２の蓄電池８とファンモータ６との接続回路を切り替える切替手段としてのスイッチング部９３と、を備えている。スイッチング部９３は、ファンモータ６と第１の蓄電池７及び第２の蓄電池８との間の接続回路を切り替えることにより、ファンモータ６に第１の蓄電池７が接続された回路、ファンモータ６に第２の蓄電池８が接続された回路、ファンモータ６に第１の蓄電池７及び第２の蓄電池が直列に接続された回路、及びファンモータ６に第１の蓄電池７及び第２の蓄電池が並列に接続された回路を形成可能に構成されている。制御部９は、第１の電圧測定部９１及び第２の電圧測定部９２の測定値に基づいて上記４つの回路の中から適した回路を選択し、スイッチング部９３を操作する。

次に、本実施の形態の電気掃除機の動作について説明する。図１に示すように、本実施の形態の電気掃除機は、スティックタイプの電気掃除機としての使用とハンディタイプの電気掃除機としての使用を択一的に選択可能に構成されている。より詳しくは、コードレス掃除機１をスティックタイプの電気掃除機として使用する場合には、使用者は小型掃除機５を小型掃除機支持部３に装着した状態でハンドル２に設けられた操作部１２ａを押圧しファンモータ６を駆動させる。これにより、吸込口体４から吸い込まれた塵埃が小型掃除機５内の集塵室に集塵される。

また、掃除の場所によっては、コードレス掃除機１から小型掃除機５を取り外して掃除させたほうが使い勝手がよいことがある。そのような場合には、使用者は小型掃除機５を小型掃除機支持部３から取り外して小型掃除機５に設けられた操作部１２ｂを押圧しファンモータ６を駆動させる。これにより、使用者は小型掃除機５をハンディタイプの電気掃除機として使用することができる。

ここで、コードレス掃除機１から小型掃除機５を取り外してハンディタイプとして使用する場合には、ファンモータ６への電力供給源は小型掃除機５に内蔵された第１の蓄電池７から得ることができる。しかしながら、電気掃除機は比較的電力を多く消費する家電製品である。このため、小型掃除機５の現実的な重量又は大きさと、実際に吸い込みが可能なファンモータ６の消費電力とを考慮すると、第１の蓄電池７の電流容量を用いて運転できる時間は数分〜十数分となることが一般的である。しかしながら、その一方で、主たる掃除場所である床面を掃除するのにかかる時間は、対象となる床面の広さ又は丁寧さによって大きく異なるが、数分〜十数分では掃除時間が不足してしまうことも多い。

一方、コードレス掃除機１に小型掃除機５を装着してスティックタイプとして使用する場合には、ファンモータ６への電力供給源は第１の蓄電池７に加えて小型掃除機支持部３に内蔵された第２の蓄電池８を用いることができる。これにより、第１の蓄電池７の電流容量に加えて第２の蓄電池８の電流容量も併用して使うことができるので、ハンディタイプとしての使用態様よりも運転持続時間を延ばすことができる。

ただし、掃除の状況は使用者によって様々な状況が考えられるが、例えば、小型掃除機５のみを使用して長時間掃除をしなければならない状況もありうる。このような場合、小型掃除機５に内蔵された第１の蓄電池７のみでは十分な運転持続時間が得られないことも想定される。そこで、本実施の形態の電気掃除機では、第１の蓄電池７と第２の蓄電池とが相互に交換可能に構成されている。このような構成によれば、小型掃除機５を使用して第１の蓄電池７の電流容量が減少した場合に、第１の蓄電池７と第２の蓄電池８とを交換することができるので、小型掃除機５による運転持続時間を更に延ばすことができる。これにより、小型掃除機５の軽量化と運転時間の長期化とを両立することができる。

また、コードレス掃除機を用いて床面を掃除する際には、多くの時間がかかることがあり、またホテルなどの業務用としての使用用途まで考慮すれば、運転持続時間はできるだけ長いことが望まれる。スティックタイプの掃除機の場合には、高い場所に重心がある場合より、低い位置に重心があり、且つある程度の重量を持っていたほうが吸込口体４を前進させる際に床面と吸込口体４とが離れないため掃除し易いことが分かっている。このため、小型掃除機支持部３の内部に設けられた第２の蓄電池８は、第１の蓄電池７に比べて重量が大きなものになったとしても使用者に不快感を与える要素にはなり難く、むしろ適切な重量バランスにすることで、床面掃除がし易くなるというメリットもある。

そこで、本実施の形態の電気掃除機では、第２の蓄電池８が第１の蓄電池７よりも多数の電池を搭載した電流容量（電池から取り出せる電荷の総量）の大きなものとされる。これにより、ハンディタイプの小型掃除機５は小型且つ軽量に構成されるので使い勝手が向上し、スティックタイプの掃除機は、床面掃除がし易くなり使い勝手を向上し、且つ運転持続時間を長くすることができる。なお、第２の蓄電池８の形状が第１の蓄電池７と異なるものであったとしても、これらの蓄電池が相互に交換可能に構成されることに変わりはない。

また、本実施の形態の電気掃除機では、第１の蓄電池７の残量を表示する第１の表示部１３と、第２の蓄電池８の残量を示す第２の表示部１４とが設けられているため、それぞれの蓄電池の残量を正確に把握することができる。これにより、ハンディタイプ及びスティックタイプとしてそれぞれどの程度使用可能なのかを把握することができるため、使い勝手のよい掃除機を得ることができる。

ところで、上述した実施の形態１の電気掃除機では、小型掃除機支持部３の内部に第２の蓄電池８を着脱自在に配置することとしている。しかしながら、第２の蓄電池の配置はこれに限定されるものではなく、小型掃除機５とともに分離される部位でなければ、例えばハンドル２の内部に配置することとしてもよい。

また、上述した実施の形態１の電気掃除機では、第２の蓄電池８が第１の蓄電池７よりも多数の電池を搭載した電流容量を大きなものとされたが、第２の蓄電池８及び第１の蓄電池７の構成はこれに限られない。すなわち、全体的な重量を軽くしたい場合などには、上記のように第２の蓄電池８に多数の電池を搭載することは難しい。そこで、このような場合には、第２の蓄電池８の電流容量を第１の蓄電池７のそれよりも高いものとすればよい。これにより、蓄電池の形状及び重量は第１の蓄電池７と同等としつつ、第２の蓄電池の電流容量を第１の蓄電池７のそれよりも大きくすることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２の電気掃除機について説明する。実施の形態２の電気掃除機は、上述した実施の形態１の電気掃除機の構成を用いて、制御部９に後述する処理を実行させることにより実現することができる。

実施の形態２の電気掃除機は、コードレス掃除機１に小型掃除機５を装着してスティックタイプとして使用する時の回路構成に特徴を有している。すなわち、実施の形態１の説明にて上述したように、コードレス掃除機１に小型掃除機５を装着してスティックタイプとして使用する場合には、ファンモータ６への電力供給源は第１の蓄電池７に加えて小型掃除機支持部３に内蔵された第２の蓄電池８も使用される。この際、第１の蓄電池７と第２の蓄電池８とが常に並列接続されると、第１の蓄電池７と第２の蓄電池８との間に電位差がある場合に電流の逆流が発生してしまう。

そこで、本実施の形態２の電気掃除機では、スティックタイプとして使用する場合に、第１の蓄電池及び第２の蓄電池の電圧値に基づいて制御部９がスイッチング部９３を操作する。より詳しくは、制御部９は、先ず、第１の電圧測定部９１によって測定された第１の蓄電池７の電圧値と第２の電圧測定部９２によって測定された第２の蓄電池８の電圧値とを比較する。そして、制御部９は、電圧値が高い方の蓄電池のみをファンモータ６に導通させるようにスイッチング部９３を操作する。そして、制御部９は、第１の蓄電池７の電圧値と第２の蓄電池８の電圧値とが同値となった時点で、双方の蓄電池が並列接続となるようにスイッチング部９３を操作する。このような制御部９の動作によれば、蓄電池の電圧差により生じる電流の逆流を防止することができると共に、双方の蓄電池の電流容量を有効に使用することができる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３の電気掃除機について説明する。実施の形態３の電気掃除機は、上述した実施の形態１の電気掃除機の構成を用いて、制御部９に後述する処理を実行させることにより実現することができる。

コードレス掃除機１をハンディタイプの小型掃除機５として使用する際には、吸込部分をファンモータ６の近傍に設けることができるため、弱い吸込力であってもごみを吸込むことができる。しかしながら、小型掃除機５を小型掃除機支持部３に装着してスティックタイプの掃除機として使用する場合には、吸込口体４がファンモータ６から離れた位置となるため、吸込部分の圧力損失が生じて吸引力が弱くなる。

コードレス掃除機では、商用電源（AC100V）に比べ消費する電力は限られてしまうため、少しでも高いパワーが求められている。そこで、本実施の形態３の電気掃除機では、制御部９は、スティックタイプとして使用する場合に、第１の蓄電池７に対して第２の蓄電池８が直列に接続されるようにスイッチング部９３を操作する。２つの蓄電池を用いる場合には、それを直列につなぐことでより高い電圧を得ることができる。特に一般的なモーターの場合には、モーターに入力する電力を一定とした場合、電圧が高い方が電流を少なくすることができるため、効率の高いモーターを得ることができる。また、当然同電流の場合には、電圧が増加した分だけ出力を大きくしたモーターを得ることができる。従って、２つ以上の蓄電池を有する状態の場合、選択的にこれらの蓄電池を直列に接続することにより、より入力電圧の高い掃除機、つまりより吸引力の高い掃除機を得ることができる。

実施の形態４．
次に、図４を参照して本発明の実施の形態４の電気掃除機について説明する。図４は、本実施の形態４の電気掃除機の回路図を示す図である。この図に示すように、本実施の形態４の電気掃除機は、第１の蓄電池７と第２の蓄電池８とを有している。これら２つの蓄電池を充電する場合には、充電手段としての充電装置２０が用いられる。充電装置２０には出力端子２１が設けられている。一方、コードレス掃除機１には、この出力端子２１と接続される入力端子１３が設けられており、また、コードレス掃除機１の操作部１２ａには、入／切スイッチ１２ａ１が設けられている。入／切スイッチ１２ａ１は、第１の蓄電池７及び第２の蓄電池８の接続先をファンモータ６側と入力端子１３側との間で切り替えるためのスイッチである。コードレス掃除機１の使用時には入／切スイッチ１２ａ１がＯＮにされてファンモータ６側が接続され、コードレス掃除機１を使用しない時には入／切スイッチ１２ａ１がＯＦＦにされて入力端子１３側が接続される。コードレス掃除機１が充電装置２０に載置されると、入力端子１３が出力端子２１に接続されて第１の蓄電池７及び第２の蓄電池８の充電が行われる。

ここで、蓄電池の充電は、この充電装置２０を用いて商用電源から変換した直流電源を用いて行なうが、商用電源から直流電源へ変換する際に用いられるAC/DCコンバータは、その変換する電流の大きさによって回路規模が異なる。従って、大きな電流を用いて充電を行おうとした場合には、大きなAC/DCコンバータが必要となってしまい余分なコストがかかってしまう。このような理由から、充電を行なう電流には制限があることが多く、２つ以上の蓄電池を充電する場合には並列に電流を流して充電させる方式が一般的となっている。

ここで、本実施の形態４の電気掃除機では、第２の蓄電池８はスティックタイプの使用形態のときにのみ電源を供給するのに対して、第１の蓄電池７はハンディタイプの使用形態とスティックタイプの使用形態の双方の使用に対して電源を供給するように構成されている。このため、本実施の形態４の電気掃除機では、第１の蓄電池７と第２の蓄電池８との間で、その使用頻度に差異が生じる。

そこで、本実施の形態４の電気掃除機では、制御部９は、使用頻度の高い第１の蓄電池７が優先的に充電されるようにスイッチング部９３を操作する。そして、第１の電圧測定部９１により測定された第１の蓄電池７の電圧値が充電の完了を示す値となった場合に、制御部９は第２の蓄電池８が充電されるようにスイッチング部９３を操作する。これにより、より使用頻度の高い蓄電池を優先して充電することができるので、利便性が高い電気掃除機を得ることができる。

本発明に係る電気掃除機は、リチウムイオン電池を使用する産業分野において広く利用することができる。

１ コードレス掃除機、２ ハンドル、３ 小型掃除機支持部（掃除機本体）、４ 吸込口体 、５ 小型掃除機、６ ファンモータ、７ 第１の蓄電池、８ 第２の蓄電池、９ 制御部、９１ 第１の電圧測定部（測定手段）、９２ 第２の電圧測定部（測定手段）、９３ スイッチング部（切替手段）、１０ 内部配線、１１ 電極、１２ａ 操作部、１２ｂ 操作部、１３ 入力端子、２０ 充電装置（充電手段）、２１ 出力端子

Claims (6)

1. 吸込口体と、前記吸込口体に連結される掃除機本体と、前記掃除機本体の上部に設けられたハンドルと、を備え、前記掃除機本体から小型掃除機を分離可能な電気掃除機において、
   前記掃除機本体に内蔵されたファンモータと、
   前記掃除機本体に着脱自在に配置された第１の蓄電池と、
   前記掃除機本体又は前記ハンドルの内部に着脱自在に配置された第２の蓄電池と、を備え、
   前記ファンモータと前記第１の蓄電池とを含む部位は、前記小型掃除機として着脱自在に構成され、
   前記小型掃除機を前記掃除機本体から取り外した状態では、前記第１の蓄電池を用いて前記ファンモータが駆動され、前記小型掃除機を前記掃除機本体に装着した状態では、前記第１の蓄電池又は前記第２の蓄電池を用いて前記ファンモータが駆動され、
   前記第１の蓄電池と前記第２の蓄電池とは、相互に交換可能に構成されている電気掃除機。
2. 前記第２の蓄電池は、前記第１の蓄電池よりも電流容量が大きい請求項１に記載の電気掃除機。
3. 前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池の電圧をそれぞれ測定する測定手段と、
   前記ファンモータと前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池との間の接続回路を切り替える切替手段と、を更に備え、
   前記小型掃除機を前記掃除機本体に装着した状態では、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池のうち電圧の高い一方が前記ファンモータと接続され、前記第１の蓄電池と前記第２の蓄電池の電圧が等しくなった時点で前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池の両方が並列接続によって前記ファンモータと接続される請求項１又は２に記載の電気掃除機。
4. 前記ファンモータと前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池との間の接続回路を切り替える切替手段と、を更に備え、
   前記小型掃除機を前記掃除機本体に装着した状態では、前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池の両方が直列接続によって前記ファンモータと接続される請求項１又は２に記載の電気掃除機。
5. 前記小型掃除機を前記掃除機本体に装着した状態で前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池を充電する充電手段を更に備え、
   前記充電手段は、前記第１の蓄電池の充電を先立って実行し、当該第１の蓄電池の充電が完了した後に前記第２の蓄電池の充電を実行する請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電気掃除機。
6. 前記第１の蓄電池及び前記第２の蓄電池の容量をそれぞれ表示する表示手段を更に備える請求項１から請求項５の何れか１項に記載の電気掃除機。

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