JP2017060575A

JP2017060575A - 電気機器および電気掃除機

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Publication number: JP2017060575A
Application number: JP2015187503A
Authority: JP
Inventors: 古田　和浩; Kazuhiro Furuta; 和浩古田; 岩田　宜之; Nobuyuki Iwata; 宜之岩田; 博紀神田; Hironori Kanda
Original assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Current assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-03-30

Abstract

【課題】第１の電池の電池容量を効果的に活用しつつ、第１の電池の劣化を抑制できる電気掃除機を提供する。【解決手段】電気掃除機11は、充電可能な第１の電池36を有する。電気掃除機11は、第１の電池36からの給電により駆動する電動送風機35を備えた掃除機本体14を有する。電気掃除機11は、第１の電池36と異なる第２の電池37を有する。第２の電池37は、電動送風機35を駆動する電源とならないとともに、第１の電池36の非充電状態で、電動送風機35が駆動しておらず、かつ、第１の電池36の出力電圧が所定電圧以下のときに第１の電池36を充電する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、充電可能な電池からの給電により駆動する電気機器本体を有する電気機器およびこれを備えた電気掃除機に関する。

従来、二次電池を電源として駆動する電気機器、特に電気掃除機において、二次電池の放電終了後の電圧低下による電池の劣化が課題となっている。二次電池は放電するにつれて出力電圧が低下し、放電しきってしまうと、電圧が急激に低下する。そして、所定の復帰不可能電圧以下まで放電してしまうと、電池が劣化して、充電ができなくなってしまうことがある。そのため、通常はある一定容量の電池容量を残した状態で放電を終了するように制御される。

例えば電気掃除機のように、可搬性と小型化により使い勝手を向上させる必要がある場合は、電池自体を小型軽量化することが求められる。その結果、電池容量の余裕が少なく、１回の運転動作で、電池容量をほぼ全部使い切る使用方法となる。このような場合は、可能な限り電池容量を使いたいため、放電終了とする電池の残容量をできる限り少なくしたい。一方で、放電終了後の残容量が少なすぎると、非充電状態で放置された場合に、電池自体の自己放電によって徐々に残容量が低下し、所定期間が経過すると、電池が劣化する復帰不可能電圧以下まで低下してしまう。特に、電気掃除機の場合、一般に掃除の頻度は多くとも１日１回程度であり、掃除を一旦終了すると、次に起動するまでの期間が長くなる傾向がある。また、電気掃除機の場合には、例えば電動工具のように電池を他のものと差し替えることは困難である。そのため、充電することなく放置している間に復帰不可能電圧以下まで低下しないように、二次電池の残容量の監視と、放電終了制御が重要となる。

ここで、残容量の検知には、通常、出力電圧の監視と、電池温度の監視などが用いられる。従来のリチウムイオン電池においては、出力電圧は放電にともなって徐々に低下していくため、出力電圧と残容量の相関がとりやすく、また、比較的に放電時の発熱が大きいので、電池温度の上昇を監視することで放電量、すなわち残容量を容易に推測できる。そのため、例えば、放電完了後の非充電放置可能時間から設定した放電完了後の残容量となるように二次電池を放電制御することが比較的容易である。

一方、近年高性能化が進む二次電池においては、放電中の出力電圧の変化が小さく、また、放電時の内部抵抗が小さいことで放電中における温度変化の小さい傾向がある。このような二次電池の場合、例えば所定の残容量で放電を終了しようとした場合、出力電圧や温度変化で二次電池の残容量を検知すると、電圧変化や温度変化が小さいことにより、残容量検知の誤差が大きい。そのため、実用時においてのばらつきなどを考慮すると、早めに二次電池の放電を終了させてしまい、電池容量を充分に活用できないことが考えられる。したがって、二次電池の出力電圧により、残容量が低下して出力電圧が急激に低下したタイミングを検知して放電を終了することになるが、そのときにはすでに残容量が相当少なくなっており、その後に比較的短時間で復帰不可能電圧まで出力電圧が低下するおそれがある。

特開２００７−２０３１００号公報特開２００３−２１９９９１号公報特開２００５−１３１２２４号公報

本発明が解決しようとする課題は、第１の電池の電池容量を効果的に活用しつつ、第１の電池の劣化を抑制できる電気機器およびこれを備えた電気掃除機を提供することである。

実施形態の電気機器は、充電可能な第１の電池を有する。また、この電気機器は、第１の電池からの給電により駆動する駆動部を備えた電気機器本体を有する。さらに、この電気機器は、第１の電池と異なる第２の電池を有する。この第２の電池は、駆動部を駆動する電源とならないとともに、第１の電池の非充電状態で、駆動部が駆動しておらず、かつ、第１の電池の電圧が所定電圧以下のときに第１の電池を充電する。

第１の実施形態の電気機器としての電気掃除機の内部構造を示すブロック図である。同上電気掃除機を示す斜視図である。同上電気掃除機の第１の電池の電圧パターンの一例を示すグラフである。同上電気掃除機の各部の接続状態を模式的に示す説明図であり、(a)は第１の電池の放電時を示し、(b)は第１の電池の充電時を示し、(c)は第１の電池の非充電放置時を示す。同上電気掃除機の第１の電池と第２の電池との接続状態を模式的に示す説明図であり、(a)は第１の電池の充電時を示し、(b)は第２の電池が満充電になった状態での第１の電池の充電時を示し、(c)は第１の電池の非充電放置時を示す。第２の実施形態の各部の接続状態を模式的に示す説明図であり、(a)は第１の電池の放電時を示し、(b)は第１の電池の充電時を示し、(c)は第１の電池の非充電放置時を示す。同上電気掃除機の第１の電池と第２の電池との接続状態を模式的に示す説明図であり、(a)は第１の電池の充電時を示し、(b)は第１の電池の非充電放置時を示す。

以下、第１の実施形態の構成を図１ないし図５を参照して説明する。

図１および図２において、10は電気機器システムとしての電気掃除装置を示し、この電気掃除装置10は、電気機器としてのいわゆるキャニスタ型の電気掃除機11と、この電気掃除機11が載置されて収納される充電装置としての充電器(充電台)12とを備えている。

電気掃除機11は、風路形成体である管部13と、この管部13が着脱可能に接続される電気機器本体としての掃除機本体14とを有している。

管部13は、掃除機本体14に接続される接続管部15と、この接続管部15の先端側に連通する可撓性を有するホース体16と、このホース体16の先端側に設けられた手元操作部17と、この手元操作部17の先端側に着脱可能に接続される延長管18と、この延長管18の先端側などに着脱可能に接続される吸込口体としての床ブラシ19とを備えている。

手元操作部17には、例えばループ状の把持部21がホース体16側へと突出し、この把持部21の上部には、操作用の設定ボタン22が複数設けられている。

また、掃除機本体14は、大径の走行輪23を両側に有し図示しない旋回輪などを下部に有する本体ケース26を備え、この本体ケース26の外部である上部には、集塵部としての集塵カップである集塵装置27が着脱可能となっている。そして、掃除機本体14は、走行輪23および旋回輪によって被掃除面としての床面上を少なくとも前後方向に沿って走行(移動)可能に構成されている。なお、以下、前後方向および左右方向は、掃除機本体14(本体ケース26)の走行(移動)方向を基準とする。

本体ケース26は、例えば合成樹脂などにより形成されており、集塵装置27の後方に位置する本体部31と、この本体部31の前部に突設されて集塵装置27を支持する集塵装置支持部としての受部32とを一体的に有している。そして、本体ケース26の内部には、これら本体部31と受部32とに亘って、側面視でＬ字状に屈曲した図示しない本体風路部が配置されている。

本体部31の両側には、走行輪23がそれぞれ回転自在に軸支されている。また、この本体部31の内部には、駆動部としての電動送風機35、この電動送風機35などの各種駆動部の電源用の二次電池である第１の電池36、この第１の電池36を充電可能な第２の電池37、および、電動送風機35の動作および第１の電池36の充放電などの各種制御をする制御手段としての制御回路部38などが収容されている。

また、本体部31の前部には、電動送風機35の吸込側に連通し本体ケース26に装着された集塵装置27の下流側に気密に接続される図示しない吸気開口部が開口されている。さらに、この本体部31の後部には、電動送風機35の排気側に連通する図示しない複数の排気孔が形成されている。

受部32の前部には、管部13の接続管部15が接続される本体吸込口41が形成されている。そして、この本体吸込口41は、受部32に装着された集塵装置27の上流側と連通する。

また、集塵装置27は、管部13を介して吸い込まれた含塵空気から塵埃を分離捕集できれば任意の構成とすることができるが、例えば下側に位置する第１本体部としての合成樹脂製の円筒状の集塵本体部43と、上側に位置する第２本体部としての合成樹脂製の分離本体部44とを着脱可能に備えている。そして、この集塵装置27は、本体ケース26に装着した状態で本体風路部(連通開口部)と電動送風機35の吸込側(吸気開口部)との間に気密に接続され、含塵空気に含まれる塵埃を例えば遠心分離などによって分離して捕集するように構成されている。

一方、充電器12は、電気掃除機11の掃除機本体14を載置可能に設けられており、第１の電池36の充電用の充電回路46を内部に備えている。この充電回路46は、接続端子47，47と電気的に接続されている。そして、この充電回路46は、例えば外部電源である商用交流電源ｅと電気的に接続され、接続端子47，47を介して第１の電池36を例えば定電流充電するように構成されている。

次に、電気掃除機11の内部構造について説明する。

電動送風機35は、設定ボタン22の操作に応じて、制御回路部38により動作が制御されるものである。この電動送風機35は、例えば吸込側を上側として配置されている。

第１の電池36は、電動送風機35などの各種駆動部の電源となるものであり、本体ケース26(掃除機本体14)内に収容され、この本体ケース26(掃除機本体14)に対して着脱可能となっている。この第１の電池36としては、例えばＳＣｉＢ(登録商標)などの、短時間で大きなエネルギーを充放電できる急速充電可能な高エネルギー密度電池であるリチウムイオン電池(非水電解質二次電池)が用いられ、例えば１０個の電池セルを有している。

第２の電池37は、電動送風機35などの駆動部の電源とならない、第１の電池36と別個の電池であり、本体ケース26(掃除機本体14)内に収容され、この本体ケース26(掃除機本体14)に対して着脱可能となっている。この第２の電池37としては、例えば第１の電池36よりも定格容量および定格電圧(出力電圧)が小さく、かつ、充電可能な二次電池が用いられ、第１の電池36よりも少ない例えば１、２個の電池セルを有している。

制御回路部38は、第１の電池36の充電を制御する充電制御部51、第１の電池36の放電を制御することで電動送風機35の動作を制御する放電制御部52、第１の電池36と第２の電池37との接続を制御する接続制御部53、これら制御部51，52，53を制御する本体制御部54、および、第１の電池36(および第２の電池37)の出力電圧(あるいは出力電圧に対応する値)を検出する電圧検出手段(電圧検出部)55などを備えている。

充電制御部51は、掃除機本体14の本体ケース26に設けられた端子56，56と電気的に接続されている。これら端子56，56は、例えば本体ケース26の外部に露出しており、掃除機本体14を充電器12に載置することで接続端子47，47と電気的および機械的に接続され、これら接続端子47，47を介して充電回路46と電気的に接続されるように構成されている。

放電制御部52は、本体制御部54と電気的に接続された設定ボタン22の操作により設定された動作モード(例えば強モード、中モード、弱モード、自動モード、停止モードなど)に電動送風機35の動作を設定するように構成されている。

接続制御部53は、例えば複数のスイッチにより構成されており、第１の電池36の放電時には、この第１の電池36と第２の電池37との接続を遮断し、第１の電池36の充電時には、この第１の電池36と第２の電池37とを電気的に直列に接続し、かつ、第１の電池36の非充電時である非充電放置時には、第１の電池36と第２の電池37とを、電圧変換回路としての昇圧回路58を介して電気的に並列に接続するように接続を切り換える切換手段である。

そして、本体制御部54は、電気掃除機11(電動送風機35)を動作させる際(第１の電池36の放電時)、第１の電池36を充電器12によって充電する際(第１の電池36の充電時)、および、電気掃除機11(電動送風機35)を動作させず、かつ、第１の電池36を充電器12によって充電しない際(第１の電池36の非充電放置時)のそれぞれにおいて、接続制御部53により第１の電池36と第２の電池37との接続を切り換えるとともに、放電制御部52、充電制御部51および昇圧回路58などの動作を制御する。また、この本体制御部54は、電圧検出手段55を介して第１の電池36(および第２の電池37)の出力電圧を監視している。さらに、この本体制御部54は、報知手段(報知部)59と電気的に接続されており、この報知手段59の動作を制御する。

報知手段59は、例えばＬＥＤ(ランプ)などの点灯手段、液晶などを用いた表示手段、警告音を発生させる発音手段、あるいはそれらの組み合わせなどであり、掃除機本体14の上部など、使用者から容易に目視でき、使用者に確実に報知可能な位置に配置されている。

次に、上記第１の実施形態による掃除動作を説明する。

掃除を開始する際には、まず、集塵装置27を本体ケース26の受部32に装着する。この結果、集塵装置27の上流側が本体吸込口41と連通し、下流側が本体ケース26の吸気開口部と連通する。なお、集塵装置27が本体ケース26に既に装着された状態である場合には、この操作は不要である。

この状態で、掃除機本体14(本体ケース26)の本体吸込口41に管部13を接続する。具体的に、管部13は、接続管部15を本体吸込口41に挿入接続するとともに、必要に応じて、手元操作部17の先端側に延長管18および床ブラシ19を順次接続する。この状態で、手元操作部17の設定ボタン22が掃除機本体14(本体ケース26)内の制御回路部38などと電気的に接続される。なお、管部13が掃除機本体14に既に接続された状態である場合には、これらの操作は不要である。

そして、使用者は、把持部21を把持し、所望の設定ボタン22を操作することにより、電動送風機35の動作モードを設定する。制御回路部38の本体制御部54は、接続制御部53を動作させて第１の電池36と第２の電池37とを電気的に遮断した状態とするとともに、設定された動作モードに対応して放電制御部52の動作を制御する(図４(a))ことで電動送風機35の入力を制御し、電動送風機35を設定された動作モードで起動する。

この電動送風機35の起動により生じた負圧は、吸気開口部、集塵装置27および本体吸込口41を介して、管部13へと作用する。

そして、使用者は、この負圧の作用により、床ブラシ19、延長管18、あるいは手元操作部17の先端側から空気とともに塵埃を吸い込む。

この塵埃を含む空気、すなわち含塵空気は、管部13から本体吸込口41を経由して集塵装置27の集塵本体部43内へと吸い込まれ、この集塵装置27において塵埃が分離捕集される。

塵埃が分離された空気は、集塵装置27を通過し、さらに吸気開口部を通過した後、電動送風機35へと吸い込まれ、この電動送風機35の内部を冷却しつつ通過して排気風となり、電動送風機35から排気孔を介して本体ケース26の外部へと排気される。

掃除が終了すると、使用者が所定の設定ボタン22を操作することで、制御回路部38の本体制御部54が放電制御部52の動作を制御することで電動送風機35の入力を低下させて電動送風機35を停止させる。

ここで、本体制御部54は、第１の電池36の出力電圧が所定電圧である放電終止電圧V1以下となったかどうかを常時判断している。この放電終止電圧V1は、第１の電池36の残容量が低下して出力電圧が急激に低下する電圧に設定されている。そして、第１の電池36の出力電圧が放電終止電圧V1以下であると判断した場合には、電動送風機35の動作中であっても動作を強制的に停止させ、第１の電池36の過放電を防止する。

なお、集塵装置27の集塵本体部43に溜まった塵埃については、使用者が集塵装置27を本体ケース26から取り外すとともに、分離本体部44を集塵本体部43から取り外すことで、適宜廃棄可能である。

そして、通常、使用者は電気掃除機11の使用後、電気掃除機11を充電器12に載置して第１の電池36を充電する。すなわち、電気掃除機11を充電器12に載置すると、端子56，56が接続端子47，47と機械的および電気的に接続される。この接続を検出すると、本体制御部54は、接続制御部53を動作させて第１の電池36と第２の電池37とを電気的に直列に接続した状態とする(図５(a))とともに、充電制御部51の動作を制御することで、充電回路46からの定電流によって第１の電池36と第２の電池37とを同時に充電する(図４(b))。このとき、本体制御部54は、電圧検出手段55によって電池36，37の出力電圧を監視することでこれら電池36，37の充電状態を監視している。そして、電池36，37のいずれか一方が先に満充電となった場合には、満充電となった電池を充電回路46に対してバイパスし、残りの電池の充電を継続する。電池36，37が満充電となったことを検出すると、本体制御部54は接続制御部53および充電制御部51を動作させ、電池36，37の充電を終了する。なお、第１の電池36が充電途中でも電気掃除機11の使用が再開されることもあるので、充電時において、第１の電池36が充電完了となるとほぼ同時か、第２の電池37が第１の電池36よりも先に満充電状態となっていることが望ましい。すなわち、第２の電池37は、少なくとも第１の電池36の放電を終了したときには満充電状態となっていることが望ましい。本実施形態では、第２の電池37が第１の電池36よりも先に満充電状態となるものとする(図５(b))。

さらに、本体制御部54は、例えば第１の電池36の出力電圧が放電終止電圧V1以下となって電動送風機35の動作を強制的に終了させた後、あるいは、掃除終了時点で第１の電池36の出力電圧が放電終止電圧V1以下となった場合などの、第１の電池36の非充電状態で、電動送風機35が駆動しておらず、かつ、第１の電池36の出力電圧が放電終止電圧V1以下のとき(非充電放置時)には、接続制御部53を動作させて第１の電池36と第２の電池37とを、昇圧回路58を介して互いに電気的に並列に接続し(図５(c))、昇圧回路58を動作させることで、第２の電池37の電圧レベルを第１の電池36の電圧レベルと等しくなるように昇圧して、第２の電池37によって第１の電池36を充電し(図４(c))、第１の電池36が自己放電によって所定の復帰不可能電圧V2(V2＜V1)以下とならないように補完する。この補完は、第１の電池36の充電を充電器12によって開始した場合、あるいは電動送風機35を動作させた場合に終了する。

上述したように、上記第１の実施形態によれば、第２の電池37を充電可能な二次電池として、第１の電池36の充電の際に第２の電池37も同時に充電することで、次回の使用時における第１の電池36の放電完了後の非充電放置時において、第２の電池37を補助電源として第１の電池36の自己放電による急激な電圧低下をサポートでき、使い勝手を向上できる。このとき、第１の電池36の放電が終了したときに第２の電池37を満充電状態とすることで、第１の電池36の自己放電を第２の電池37によって、より確実に補完できる。

また、第１の電池36と第２の電池37とを、充電時に直列に接続し、非充電時に並列に接続することで、第１の電池36(および第２の電池37)の充電時には一般的な定電流充電制御が可能となり、充電回路46を簡素化できるとともに、非充電放置時には、並列接続により第１の電池36の自己放電による出力電圧低下を、第２の電池37によってより確実に補完でき、第１の電池36の劣化を抑制できる。

さらに、二次電池は、充放電サイクル数によって徐々に劣化していくため、通常の電気掃除機11(電気機器)の製品寿命に対して、電池36，37の寿命が短い場合が多い。したがって、第１の電池36および第２の電池37を掃除機本体14から取り外し可能とすることで、これら電池36，37の交換を可能とし、掃除機本体14の寿命以前に電池36，37がサイクル寿命となった場合でも、交換によって機能を維持でき、使い勝手がより向上する。

なお、上記第１の実施形態において、第２の電池37が満充電でない状態では、第１の電池36の放電中にこの第１の電池36によって第２の電池37を充電することも可能である。

また、第１の電池36と第２の電池37とは、互いに異なる出力電圧の電池セルを用いて、定格容量が異なっていながら出力電圧が等しくなるようにすることもできる。この場合には、第１の電池36の充電の際に第１の電池36と第２の電池37との電圧レベルを等しくする昇圧回路58が不要となり、構成をより簡素化できる。

次に、第２の実施形態を図６および図７を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施形態は、上記第１の実施形態の第２の電池37が、一次電池であるものである。

すなわち、この第２の電池37は、例えばいわゆる単１形乾電池などであり、掃除機本体14に対して着脱可能となっている。

そして、把持部21を把持した使用者が、所望の設定ボタン22を操作することにより、電動送風機35の動作モードを設定すると、制御回路部38の本体制御部54は、接続制御部53を動作させて第１の電池36と第２の電池37とを電気的に遮断した状態とするとともに、設定された動作モードに対応して放電制御部52の動作を制御する(図６(a))ことで電動送風機35の入力を制御し、電動送風機35を設定された動作モードで起動する。電動送風機35を動作させた状態での各種制御は上記第１の実施形態と同様である。

また、通常、使用者は電気掃除機11の使用後、電気掃除機11を充電器12に載置して第１の電池36を充電する。すなわち、電気掃除機11を充電器12に載置すると、端子56，56が接続端子47，47と機械的および電気的に接続される。この接続を検出すると、本体制御部54は、接続制御部53を動作させて第１の電池36のみを充電回路46に対して接続した状態とする(図７(a))とともに、充電制御部51の動作を制御することで、充電回路46からの定電流によって第１の電池36を充電する(図６(b))。このとき、本体制御部54は、電圧検出手段55によって第１の電池36の出力電圧を監視することでこの第１の電池36の充電状態を監視している。そして、第１の電池36が満充電となったことを検出すると、本体制御部54は接続制御部53および充電制御部51を動作させ、第１の電池36の充電を終了する。

さらに、本体制御部54は、例えば第１の電池36の出力電圧が放電終止電圧V1以下となって電動送風機35の動作を強制的に終了させた後、あるいは、掃除終了時点で第１の電池36の出力電圧が放電終止電圧V1以下となった場合などの、第１の電池36の非充電状態で、電動送風機35が駆動しておらず、かつ、第１の電池36の出力電圧が放電終止電圧V1以下のとき(非充電放置時)には、接続制御部53を動作させて第１の電池36と第２の電池37とを、昇圧回路58を介して互いに電気的に並列に接続し(図７(b))、昇圧回路58を動作させることで、第２の電池37の電圧レベルを第１の電池36の電圧レベルと等しくなるように昇圧して、第２の電池37によって第１の電池36を充電し(図６(c))、第１の電池36が自己放電によって所定の復帰不可能電圧V2(V2＜V1)以下とならないように補完する。この補完は、第１の電池36の充電を充電器12によって開始した場合、あるいは電動送風機35を動作させた場合に終了する。

上記第２の実施形態によれば、第２の電池37を掃除機本体14に対して着脱可能な一次電池とすることで、例えば電気掃除機11を長期間放置する場合などに、この一次電池である第２の電池37を装着することにより、第１の電池36の電圧低下を遅延抑制し、放置可能期間をさらに伸延することが可能となり、使い勝手がより向上する。

なお、上記各実施形態において、第１の電池36は、出力電圧が放電終止電圧V1以下となる前に充電したり、満充電となる前に放電したりすることがあるため、第２の電池37よりも駆動サイクル数が多くなるので、第１の電池36と第２の電池37とは、別々に交換可能としてもよい。この場合には、電池36，37の一方の劣化の場合に、他方をも同時に交換する必要がなくなる。

また、電気掃除機11は、キャニスタ型に限らず、例えば上下方向に沿って長手状の掃除機本体14の下部に床ブラシ19が接続されたアップライト型、持ち運びながら掃除が可能なハンディ型、あるいは自走式の掃除ロボットなどでもよい。

さらに、電気機器としては、電気掃除機11に限らず、他の任意の電気機器に用いることが可能である。したがって、駆動部としては、電動送風機35に限らず、電気機器に用いられ第１の電池36からの給電によって駆動する任意のものを用いることができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、電動送風機35を駆動する第１の電池36の他に、電動送風機35を直接駆動することのない第２の電池37を設け、放電終了後において電動送風機35が駆動しておらず、かつ第１の電池36の出力電圧が放電終止電圧V1以下となった非充電放置期間にて、第２の電池37から第１の電池36に電力を供給し、第１の電池36の放置期間中の自己放電による電圧低下を遅延させるので、第１の電池36を充電することなく放置可能な、非充電放置可能期間を長くできる。

また、近年の高性能化が進むリチウムイオン電池などの二次電池は、放電中の出力電圧の変化が小さい傾向があるため、第１の電池36の出力電圧を検出し、その出力電圧が急激に低下したタイミングを検知して放電を終了するように制御すると、そのときにはすでに第１の電池36の残容量が相当少なくなっており、その後に比較的短時間で復帰不可能電圧V2まで出力電圧が低下するおそれがある(図３中の想像線に示す)。そのため、電動送風機35の駆動中は、第１の電池36で駆動し、第２の電池37からは電動送風機35に電力を供給せず、第１の電池36の放電終了後の非充電放置状態で第１の電池36の出力電圧が放電終止電圧V1以下となったときに、第２の電池37と第１の電池36とが接続されて、第２の電池37から第１の電池36に電力が供給され、第１の電池36の自己放電による電圧低下を抑制もしくは遅延させることにより、実質的に、第１の電池36の残容量を所定以上確保できることとなるとともに、構成がより簡素な電圧検出を用いて第１の電池36の残容量を検知したとしても、第１の電池36の残容量が過剰に少ない状態となりにくく、比較的短時間で復帰不可能電圧V2まで出力電圧が低下することもない。すなわち、第１の電池36が放電終止電圧V1以下となった状態での自己放電を補完する第２の電池37を設けることで、第１の電池36の放電終了タイミングを、第１の電池36の出力電圧の検出によって検知することが可能となるため、構成をより簡素化でき、使用者の使い勝手を大幅に向上させることができる。

したがって、以上の制御により、第１の電池36の容量を充分に放電使用することが可能となり、第１の電池36の電池容量を効果的に活用しつつ、第１の電池36の劣化を抑制できるとともに、必要な電力容量に対する余裕度を減らすことができ、搭載する第１の電池36の容量を必要最低限の大きさ、重さに抑制でき、電気掃除機11自体の小型化および軽量化にも効果を発揮する。

さらに、第１の電池36の非充電放置期間中であっても、第１の電池36の出力電圧が放電終止電圧V1より大きい場合、すなわち、残容量が所定の放電終了時よりも余力がある状態(放電未終了状態)においては、第２の電池37から第１の電池36への電力の供給を行わないことで、第２の電池37の容量を温存でき、その後の第１の電池36の放電完了後に自己放電を補完する際に第２の電池37の容量を有効に利用できる。

また、第１の電池36を第２の電池37により充電する際に、第１の電池36の電圧レベルと第２の電池37の電圧レベルとを等しくする昇圧回路58を備えることで、第１の電池36の放電終了後の放電を補完する第２の電池37として第１の電池36よりも定格容量が少なく、出力電圧が低いものを用いることができる。したがって、第２の電池37として使用できる電池の範囲が広がり、汎用性が向上するとともに、より小型の第２の電池37を用いることが可能となって、電気掃除機11をより小型化および軽量化できる。

さらに、第１の電池36と第２の電池37とを接続して自己放電を補完するときに報知する報知手段59を備えることで、第１の電池36の充電が必要な状態であることを使用者に報知して充電操作を喚起でき、第１の電池36を充電することなく電気掃除機11を放置可能な放置可能期間が使用者に知られることなく経過してしまうことを確実に防止できる。すなわち、第２の電池37によって第１の電池36の自己放電を補完するときには、第１の電池36は出力電圧が放電終止電圧V1以下であり充電が必要な状態となっているので、使用者に掃除機本体14を充電器12に接続するなどの充電操作を促し、第１の電池36の自己放電によって第１の電池36の出力電圧が復帰不可能電圧V2以下にまで低下することを、より確実に抑制できる。

そして、電気掃除機11の特徴として、出力が大きく、多くの電力が必要であること、掃除機本体14が可搬性のものであることで電源となる電池は可能な限りの小型化および軽量化が望まれること、そのため電池容量の余裕を持たせることが容易でなく、一回の運転で、ほぼ電池容量を使い切ること、また、充電されずに放置されることが頻繁に発生するものであることなどがある。したがって、上記実施形態の第１の電池36の放電終止電圧V1以下での自己放電を第２の電池37により補完する構成を電気掃除機11に適用することで、本構成の効果を最も効率よく発揮できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

11 電気機器としての電気掃除機
14 電気機器本体としての掃除機本体
35 駆動部としての電動送風機
36 第１の電池
37 第２の電池
58 電圧変換回路としての昇圧回路
59 報知手段

Claims

充電可能な第１の電池と、
この第１の電池からの給電により駆動する駆動部を備えた電気機器本体と、
前記第１の電池と異なり、前記駆動部を駆動する電源とならないとともに、前記第１の電池の非充電状態で、前記駆動部が駆動しておらず、かつ、前記第１の電池の電圧が所定電圧以下のときに前記第１の電池を充電する第２の電池と
を具備したことを特徴とした電気機器。
第２の電池は充電可能であり、第１の電池の充電の際に同時に充電される
ことを特徴とした請求項１記載の電気機器。
第１の電池と第２の電池とは、充電時に直列に接続され、非充電時に並列に接続される
ことを特徴とした請求項２記載の電気機器。
第１の電池を第２の電池により充電する際に、前記第１の電池の電圧レベルと前記第２の電池の電圧レベルとを等しくする電圧変換回路を具備した
ことを特徴とした請求項１ないし３いずれか一記載の電気機器。
第１の電池と第２の電池とを接続したときに報知する報知手段を具備した
ことを特徴とした請求項１ないし４いずれか一記載の電気機器。
第１の電池および第２の電池は、電気機器本体に対して着脱可能である
ことを特徴とした請求項１ないし５いずれか一記載の電気機器。
第２の電池は、一次電池である
ことを特徴とした請求項１記載の電気機器。
請求項１ないし７いずれか一記載の電気機器を備えた
ことを特徴とした電気掃除機。