JP2019005244A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】ハンディ形態とスティック形態を兼用する掃除機で、複数の電池を搭載して使用できるようにして長時間の使用を可能とする。【解決手段】スティック型の使用形態とハンディ型の使用形態とを兼用する電気掃除機において、ハンディ部に設けられた第１の二次電池と、スティック部に設けられた第２の二次電池とを備え、前記スティック形態のときは前記第１の二次電池または前記第２の二次電池から電動送風機に電力を供給するとともに、前記第１の二次電池と前記第２の二次電池が電気的に短絡することを防止する短絡防止手段を有するように構成する。【選択図】 図４

Description

本発明は、充電式電池を使用する電気掃除機に関する。

従来のスティックタイプの充電式掃除機は、１組の二次電池（単電池の組品を意味すると思いますが、本明細書では「組」の記載を省略しました。）を搭載していたが、運転時間の長時間化、吸い込みパワーの向上を目的とした機種は、電池の大容量化が必要であり、本体の重量増加、本体サイズの大型化に繋がり、結果として、取扱性能の悪化を招いていた。

このため複数の電池を搭載し、各電池を分離した状態と、接続した状態で使用することが提案されている。このとき電気的に分離した状態で使用した場合には、一方の電池のみ消耗し電池電圧が低い状態が発生する。この状態で、電池同士を電気的に接続する場合、各電池の容量が異なることから生じた電位差によって、瞬間的に電位の高い方から電位の低い方の電池に電流が流れ、電池が故障する虞がある。

これに対して特許文献１では、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、ファンモータは、小型掃除機が小型掃除機支持部から取り外されているときは第１の蓄電池により駆動され、小型掃除機が小型掃除機支持部に装着されているときは第１の蓄電池又は第２の蓄電池により駆動され、２つの蓄電池のうちで、電圧値が高い一方の蓄電池のみをファンモータに導通接続させて、両方の電圧値が同じ値となった時点で２つの蓄電池を並列接続としてファンモータに導通接続する掃除機が提案されている。

特開２０１５−１５９８４１号公報

特許文献１に記載のような電気掃除機では、掃除機本体側の蓄電池の容量を大容量のものとした場合、小型掃除機を掃除機本体に装着した状態で両方の蓄電池を使用していると小容量側の蓄電池が早く空になってしまい、この状態では、小型掃除機として分離して使用することができなくなってしまうことがある。

本発明は上記の問題を解決するため、複数の二次電池を接続状態及び分離状態で使用することを可能にし、使用者が使用用途に合わせ、１組の二次電池を搭載した小型／軽量な状態と、複数の二次電池を搭載したハイパワー／大容量な状態での使用を選択することを可能とする電気掃除機を提供することを目的とするものである。

前記の課題を解決するため、本発明では、電動送風機と、集塵部と、二次電池と、制御部とを備え、スティック型の使用形態とハンディ型の使用形態とを兼用する電気掃除機において、該電気掃除機の本体は前記ハンディ型の形態のときは、スティック型形態のスティック部からハンディ部を分離させるものであって、前記集塵部は前記ハンディ部に設けられ、前記ハンディ部に設けられた第１の二次電池と、前記スティック部に設けられた第２の二次電池と備え、前記制御部は、前記スティック形態のときは前記第１の二次電池または前記第２の二次電池から前記電動送風機に電力を供給するとともに、前記第１の二次電池と前記第２の二次電池が電気的に短絡することを防止する短絡防止手段を有するように構成したものである。

本発明によれば、電池同士を、電気的には分離したまま、使用する電池を選択的に切り替えることで、複数電池を分離した状態と接続した状態で使用することができ、小型／軽量な状態とハイパワー／大容量な状態での使用を選択することを可能とする電気掃除機を提供することができる。

本発明の第１の実施例のスティックタイプ電気掃除機の構成図である。 本発明の第１の実施例の本体ハンディ部の内部構成の説明図である。 本発明の第１の実施例の吸口の内部構成の説明図である。 本発明の第１の実施例の複数電池の配置の説明図である。 本発明の第１の実施例の回路ブロック図である。 本発明の第２の実施例の回路ブロック図である。 本発明の第２の実施例のスイッチの場合の回路ブロック図である。 本発明の第３の実施例のスイッチ回路ＯＮ／ＯＦＦ時間の説明図である。

以下、本発明を図面にもとづいて説明する。

図１〜４は本発明の電気掃除機の全体構成を示す図である。

図１〜４において、電気掃除機１は、本体ハンディ部２と、本体スティック部３と、本体スティック３部と連結し、本体スティック部３からの電源供給により回転ブラシ４を回転させる吸口５とで構成される。

本体ハンディ部２には塵挨を吸い込むことを目的とした電動送風機６と、電動送風機６に電源供給させるための第１の二次電池である電池Ａ７と、吸い込んだ塵挨を収納する集塵部であるダストカップ８と、電動送風機６を運転開始、運転停止させるための運転スイッチ部Ａ９が組み込まれている。

本体スティック部３には、本体ハンディ部２、吸口５と連結する機構と、前記吸口５と電気的に接続するための結線と、第２の二次電池である電池Ｂ１０と、本体ハンディ部２と連結した際、電動送風機６と吸口５の運転を開始、停止するための運転スイッチ部Ｂ１１が組み込まれている。

本体ハンディ部２は、本体スティック部３と機械的なロック機構により連結され、同時に配線接続により本体ハンディ部２、本体スティック部３にそれぞれ設けられた運転スイッチＡ９または運転スイッチＢ１１の押下により、電動送風機６及び吸口５の回転ブラシ４を駆動させ掃除を行う。

本体ハンディ部２と本体スティック部３は前記機械的なロック機構をメカスイッチ等により解除することで、分離が可能なようになっている。例えば、机の上のような高い位置を掃除する場合は、本体ハンディ部２を本体スティック部３から分離し、塵挨を吸い込んで掃除することができる。また、例えば、フローリング等を掃除する場合は、本体スティック部３に本体ハンディ部２を取り付けた状態で、吸口５の回転ブラシ４を駆動させ、電動送風機６の吸い込む力と、回転ブラシ４の掻きこむ力を使用して掃除を行うことができる。

前記の状態において、本体ハンディ部２を取り外したときは、本体ハンディ部２に組み込まれた電池Ａ７を電源供給源として本体ハンディ部２の電動送風機６を駆動させる。この場合、本体スティック部３の電池Ｂ１０組は切り離された状態で使用するため、ハンディ形態としての掃除機の小型化／軽量化が実現できる。

また、本体スティック部３と本体ハンディ部２が接続されているスティック形態のときは、電池Ａ７と、電池Ｂ１０を選択的に切り替えながら使用することで、複数の電池を使用した大容量化が実現できる。特にスティック形態では吸口５の回転ブラシ４を回転駆動するブラシモータ１２に電源を供給することが必要であることから、大容量化することにより運転時のハイパワー化や、運転の長時間化を可能にするなど、使用者の使い勝手向上の効果を大きくすることができる。

（第１の実施例）
図５は、第１の実施例の電気掃除機の回路ブロック図である。
本体ハンディ部２と本体スティック部３が連結されたスティック形態の状態では、本体ハンディ部２に設けた制御基板１３が電池Ａ７と電池Ｂ１０の両方と接続された状態となっている。そして、各々の電池は制御基板１３に設けられた電流の逆流防止用のダイオード１４，１５を介して、負荷であるファンモータ２０とブラシモータ１２に接続されている。

この状態で運転するときは、運転スイッチＡ９または運転スイッチＢ１１の押下げにより、電位の高い方の電池から制御基板１３への電流だけが流れるため、電気掃除機１の運転時には、常に電圧の高い方の電池から電源が供給される。図５では、電池Ａ７の電圧が電池Ｂ１０の電圧より高いため、電池Ａ７から電池Ｂ１０への電流は流れない。

このため、複数の電池を使用する場合でも、お互いの電池が短絡することなく両方の電池を使用することができ、運転時間を長くすることができる。

（第２の実施例）
図６、図７は第２の実施例の電気掃除機の回路ブロック図である。

本実施例では、スティック形態の掃除機としたときに、第１の実施例と同様にファンモータ２０とブラシモータ１２が接続される状態となっている。制御基板１３では、電池Ａ７と電池Ｂ１０の電圧を、制御基板１３に設けた電池電圧回路１６で検知し、制御基板１３に実装したマイコン１７で、電圧が高い方の電池を判断する。

各々の電池Ａ７、電池Ｂ１０とファンモータ２０およびブラシモータ１２の間には、電池Ａ７、電池Ｂ１０からファンモータ２０またはブラシモータ１２に供給する電流をＯＮ／ＯＦＦするためのＭＯＳ−ＦＥＴ等で構成したスイッチ回路１８、１９が設けてある。

さらに、制御基板１３にはＦＥＴ駆動回路２２が設けられており、このＦＥＴ駆動回路２２は、マイコン１７からの信号に応じてＦＥＴを駆動してスイッチ回路１８またはスイッチ回路１９をＯＮ／ＯＦＦ制御する。

この状態で運転したときは、電池電圧回路１６で検出した電圧の高い方の電池側のスイッチ回路のみをマイコン制御によりＯＮすることで、電圧の高い電池の方から電源が供給される。

また、それぞれの電池の使用頻度を考慮した上で、使用頻度の低い電池組から優先的に使用することもできる。例えば本体ハンディ部２の電池Ａ７はハンディ状態、スティック状態の両方の状態で使用することがあるのに対し、本体スティック部３の電池Ｂ１０はスティック状態のみでしか使用しない。本体ハンディ部２の電池Ａ７を優先的に使用した場合、本体ハンディ部２の電池容量がなくなった時点で、スティック状態での使用は可能であるが、ハンディ状態での運転は不可能となる。これに対して、本体スティック部３の電池Ｂ１０を優先して使用した場合、本体スティック部３の電池容量がなくなっても、本体ハンディ部２の電池Ａ７を使用することによって、ハンディ状態、スティック状態の両方の使用方法が可能である。故に長時間の運転を目的とした場合、本体スティック部３の電池Ｂ１０を優先的に使用した方が、運転時間を長くすることができる。

また、本実施例ではＭＯＳ−ＦＥＴ等で構成した二つのスイッチ回路としたが、図７に示すように、リレーなどの切り替えスイッチ２１で一つのスイッチ回路として、電池電圧の高い電池側に切り替えるように制御してもよい。

図６では、各電池の電圧（電池容量）に関わらず使用する電池を選択することができる。

図７では、電池Ａ７の電圧が電池Ｂ１０の電圧よりも高い。各電池の電圧（電池容量）に関わらず使用する電池を選択することができる。

（第３の実施例）
図６および図８により、電池Ａ７と、電池Ｂ１０のスイッチＯＮ／ＯＦＦを交互に行う場合について説明する。

この実施例では、電池Ａ７とスイッチ回路１８、電池Ｂ１０とスイッチ回路１９、およびファンモータ２０とブラシモータ１２との接続は第２の実施例の図６と同様にしたものである。そして、制御基板１３のマイコン１７に例えば１０ｍｓ、５０ｍｓ等、任意に設定したＯＮ／ＯＦＦ時間を記憶しておいて（マイコンにあらかじめ記憶させていて）、スイッチ回路１８とスイッチ回路１９を交互にＯＮ／ＯＦＦさせるものである。

そして、例えば一方の電池の残り容量が多い時には、容量の多い電池側のスイッチＯＮ時間を増やし、容量の少ない電池側のスイッチＯＮ時間を減らすことで、複数の電池の残り容量を平均化することができる。

図８はスイッチ回路１８、スイッチ回路１９のＯＮ／ＯＦＦ時間の例を示したものである。（ａ）の例は電池Ａ７の容量が多い場合であり、電池Ａ７側のスイッチ回路１８のＭＯＳ−ＦＥＴのＯＮ時間を増やして、電池Ｂ１０側のＭＯＳ−ＦＥＴのＯＮ時間を減らしている。また、（ｂ）の例は電池Ａ７と電池Ｂ１０の容量が同程度のときの場合で、両者のＭＯＳ−ＦＥＴのＯＮ時間を同等にしている。

本実施例の方法では、各電池からの電源供給のとき、スイッチ回路１８、スイッチ回路１９の切換えを高速で行っており、電動送風機６および回転ブラシ４に供給される電源電圧を見かけ上平均化することができる。したがってこの方法によれば、電圧の高い方の電池と低い方の電池の切換え時の電源電圧の変動によって、電動送風機や回転ブラシの出力が大きく変動することがなく、使用者に不快感を与えることを防ぐことができる。

また、本実施例では、駆動する負荷であるファンモータとブラシモータを共通のスイッチ回路でＯＮ／ＯＦＦしているが、ファンモータとブラシモータとを別のスイッチ回路として独立してＯＮ／ＯＦＦ制御できるようにすることが望ましい。このときは、ファンモータとブラシモータがＯＮされるタイミングをずらすことにより、電池から供給する電流の変化が少なくなるので電池切換え時の電圧変動をより少なくでき、使用者に与える不快感をより少なくできる。

また、本実施例ではファンモータとブラシモータを駆動する例としたが、ブラシモータを有しない電気掃除機に適用することもできる。

また、本実施例では制御基板を本体ハンディ部に設けた例としたが、本体スティックにも設けて、ハンディ形態とスティック形態とで制御部を切り換えて制御するようにしてもよい。

１・・・電気掃除機 ２・・・本体ハンディ部
３・・・本体スティック部 ４・・・回転ブラシ
５・・・吸口 ６・・・電動送風機
７・・・電池Ａ ８・・・ダストカップ
９・・・運転スイッチＡ １０・・・電池Ｂ
１１・・・運転スイッチＢ １２・・・ブラシモータ
１３・・・制御基板 １４・・・逆流ダイオード
１５・・・逆流ダイオード １６・・・電圧検知回路
１７・・・マイコン １８・・・スイッチ回路Ａ
１９・・・スイッチ回路Ｂ ２０・・・ファンモータ
２１・・・切り替えスイッチ ２２・・・ＦＥＴ駆動回路

Claims (3)

1. 電動送風機と、
   集塵部と、
   二次電池と、
   制御部とを備え、
   スティック型の使用形態とハンディ型の使用形態とを兼用する電気掃除機において、
   該電気掃除機の本体は前記ハンディ型の形態のときは、スティック型形態のスティック部からハンディ部を分離させるものであって、
   前記集塵部は前記ハンディ部に設けられ、
   前記ハンディ部に設けられた第１の二次電池と、
   前記スティック部に設けられた第２の二次電池とを備え、
   前記制御部は、
   前記スティック形態のときは前記第１の二次電池または前記第２の二次電池から前記電動送風機に電力を供給するとともに、
   前記第１の二次電池と前記第２の二次電池が電気的に短絡することを防止する短絡防止手段を有していることを特徴とする電気掃除機。
2. 電動送風機と、
   集塵部と、
   二次電池と、
   制御部とを備え、
   スティック型の使用形態とハンディ型の使用形態とを兼用する電気掃除機において、
   該電気掃除機の本体は前記ハンディ型の形態のときは、スティック型形態のスティック部からハンディ部を分離させるものであって、
   前記集塵部は前記ハンディ部に設けられ、
   前記ハンディ部に設けられた第１の二次電池と、
   前記スティック部に設けられた第２の二次電池とを備え、
   前記制御部は、
   前記第１の二次電池及び前記第２の二次電池の電池電圧を検知する電圧検知部と、
   前記第１の二次電池または前記第２の二次電池から前記電動送風機への電力供給を切り換える（選択する？）スイッチ部とを有し、
   前記電圧検出部で検出した電池電圧に基づいて前記スイッチ部を切り換えることを特徴とする電気掃除機。
3. 請求項２に記載の電気掃除機において、
   前記スイッチ部は、
   前記第１の二次電池から前記電動送風機への電力供給を制御する第１のスイッチ部と、
   前記第２の二次電池から前記電動送風機への電力供給を制御する第２のスイッチ部とであって、
   前記制御部は、
   前記電圧検出部で検出した電池容量および使用用途に基づいて、前記第１のスイッチ部および（／または？）第２のスイッチ部のＯＮ時間、ＯＦＦ時間を可変させることを特徴とする電気掃除機。

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