JP2023177912A - 電気掃除機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型に構成しつつ、電池のみの駆動と比較して運転可能時間の長時間化及び／又はハイパワー化が可能な電気掃除機を提供する。【解決手段】電気掃除機ＣＬは、電動掃除部Ａと、電池Ｂと、電源手段３と、制御手段５と、を備える。電動掃除部Ａは、被掃除部を掃除する。電池Ｂは、電動掃除部Ａに給電する。制御手段５は、電池Ｂから電動掃除部Ａに供給される電流に対し電源手段３から電流を加算するように電源手段３を制御する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電動掃除部に給電する電池を備える電気掃除機に関する。

従来、商用電源から電動送風機に電流を供給する商用電源用の駆動手段と、内蔵の電池から電動送風機に電流を供給する電池用の駆動手段と、を備える電気掃除機が知られている。この構成では、商用電源が供給されているときには商用電源用の駆動手段から電動送風機に電流を供給することで長時間の掃除やハイパワーでの掃除を可能とし、商用電源が供給されていないときには電池用の駆動手段から電動送風機の電流を供給することでコードレスの手軽な掃除を可能とする。

一般に、電気掃除機に用いられる電動送風機の放電電流は大きく、電流の変動が大きいことから、上記従来の構成の場合、変動が大きい大電流の放電を賄うために、商用電源用の駆動手段と電池用の駆動手段とがそれぞれ大型化するという課題がある。

特許第４０７８８９９号公報

本発明が解決しようとする課題は、小型に構成しつつ、電池のみの駆動と比較して運転可能時間の長時間化及び／又はハイパワー化が可能な電気掃除機を提供することである。

実施形態の電気掃除機は、電動掃除部と、電池と、電源手段と、制御手段と、を備える。電動掃除部は、被掃除部を掃除する。電池は、電動掃除部に給電する。制御手段は、電池から電動掃除部に供給される電流に対し電源手段から電流を加算するように電源手段を制御する。

（ａ）は第１の実施形態の電気掃除機の電池のみで駆動している状態を示す回路図、（ｂ）は電池の電流に対し電源手段から電流を加算している状態を示す回路図である。 同上電気掃除機の制御手段の一例を示す回路図である。 同上電気掃除機を示す斜視図である。 第２の実施形態の電気掃除機の電池の電流に対し電源手段から電流を加算している状態を示す回路図である。 第３の実施形態の電気掃除機の電池の電流に対し電源手段から電流を加算している状態を示す回路図である。 第４の実施形態の電気掃除機の電池の電流に対し電源手段から電流を加算している状態を示す回路図である。 第５の実施形態の電気掃除機の電池の電流に対し電源手段から電流を加算している状態を示す回路図である。 第６の実施形態の電気掃除機の電池の電流に対し電源手段から電流を加算している状態を示す回路図である。 第７の実施形態の電気掃除機の電池の電流に対し電源手段から電流を加算している状態を示す回路図である。 第８の実施形態の電気掃除機の電池の電流に対し電源手段から電流を加算している状態を示す回路図である。 同上電気掃除機を示す斜視図である。

(第１の実施形態)
以下、第１の実施形態について、図面を参照して説明する。

図３において、ＣＬは電気掃除機を示す。電気掃除機ＣＬは、電動掃除部Ａにより被掃除部から掃除した塵埃を集塵部Ｄに集積する。電動掃除部Ａの動作、つまり電気掃除機ＣＬの運転のオンオフ等は、操作スイッチＳＷにより操作される。操作スイッチＳＷは、本体制御手段Ｃと電気的に接続されている。本体制御手段Ｃとしては、マイクロコンピュータが好適に用いられる。本体制御手段Ｃは、例えば中央処理装置としてのＣＰＵや、一時記憶装置としてのＲＡＭ、記憶装置としてのＥＥＰＲＯＭ、ＲＯＭや、入出力インタフェース等がバスを介して接続されて構成されている。そして、操作スイッチＳＷの操作により電動掃除部Ａの動作のオンオフ等が本体制御手段Ｃに設定され、その設定に応じて本体制御手段Ｃが電動掃除部Ａ等を制御する。つまり、操作スイッチＳＷの操作に応じて、電気掃除機ＣＬの運転の開始及び終了、又は、掃除の開始及び終了が設定される。

本実施形態では、電動掃除部Ａは、電動送風機等の吸引源であり、電動掃除部Ａによって吸引用の負圧を生じさせて、空気とともに集塵部Ｄに塵埃を吸い込むものであり、集塵部Ｄは、電動掃除部Ａの吸気側と連通し、吸い込まれた含塵空気から塵埃を分離捕集する分離部である。すなわち、本実施形態の電気掃除機ＣＬは、吸引型のものである。集塵部Ｄは、フィルタ等の濾過手段でもよいし、サイクロン分離部や慣性分離部等でもよい。

図示される例では、電気掃除機ＣＬは、コードレス式のスティック型掃除機である。電気掃除機ＣＬは、掃除機本体１を有する。本実施形態では、掃除機本体１に電動掃除部Ａ、集塵部Ｄ、操作スイッチＳＷ、及び、本体制御手段Ｃが配置されている。

掃除機本体１には、使用者が把持可能な把持部１０が形成されている。本実施形態において、掃除機本体１は、長手状に形成され、把持部１０が掃除機本体１の長手方向に沿って配置されている。好ましくは、把持部１０に操作スイッチＳＷが配置され、把持部１０を把持した手で使用者が操作スイッチＳＷを操作可能となっている。

また、掃除機本体１には、集塵部Ｄと流体的に連通する接続口である本体吸込口１１が形成されている。本体吸込口１１に、塵埃を吸引するための風路体２が接続される。本実施形態において、風路体２は、直管部である延長管２０と、延長管２０に着脱可能なアタッチメントである掃除具２１と、を有する。掃除具２１は、本体吸込口１１に直接着脱可能でもよい。本体吸込口１１に接続された風路体２が、把持部１０によって操作される。図示される例では、本体吸込口１１は、掃除機本体１の長手方向の一端部である前端部に配置されている。

また、掃除機本体１には、電動掃除部Ａの排気側と連通する本体排気口１２が形成されている。集塵部Ｄで塵埃が分離された空気が本体排気口１２から排出される。

電動掃除部Ａ及び本体制御手段Ｃ等の被給電部は、掃除機本体１に装着された電池Ｂから給電を受ける。好ましくは、電池Ｂは、二次電池又は蓄電池等の充放電可能な電池である。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、電池Ｂから被給電部への放電は、本体制御手段Ｃにより制御される。本実施形態では、この電池Ｂから被給電部への放電は、電源手段３により補助され得る。すなわち、電気掃除機ＣＬは、電池Ｂのみを給電源として使用することもできるし、電池Ｂ及び電源手段３を給電源として使用することもできる。電源手段３は、電池Ｂから少なくとも電動掃除部Ａへ供給される電流に対し電流を加算する。電源手段３による電流の加算により、電池Ｂから供給される電流の抑制による運転可能時間の長時間化、及び／又は、電動掃除部Ａに供給される電流の増加による電動掃除部Ａのハイパワー駆動を可能とする。

好ましくは、電源手段３としては、電池Ｂの充電用のものが用いられる。本実施形態において、電源手段３は、コンセント等を介して商用電源と着脱可能に接続され、商用電源から電力を取るものが用いられる。

本実施形態では、電源手段３は、直流電源装置つまり電源アダプタ又はＡＣアダプタ（図３に示す）を例に挙げる。なお、図３では、説明を明確にするために、電源手段３を電気掃除機ＣＬの他部と比較して大きく示している。図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、電源手段３は、商用電源からの交流電力を直流電力に変換する直流変換部３０を有する。直流変換部３０は、例えば整流回路及び平滑回路等を有する。図示される例では、電源手段３は、電流を加算する際、接続部４に機械的に接続される。接続部４への接続により、電源手段３は、電池Ｂに対し電気的に並列に接続される。好ましくは、電源手段３は、接続部４に対して着脱可能とする。この接続部４としては、電源手段３による電池Ｂの充電用の接続部が兼用されてもよいし、充電用の接続部とは異なる接続部が用いられてもよい。本実施形態では、接続部４は、掃除機本体１（図３に示す）に配置されているが、これに限らず、風路体２又は掃除具２１（図３に示す）等に配置されていてもよい。

電源手段３の放電は、制御手段５により制御される。制御手段５は、電池Ｂから電動掃除部Ａに供給される電流に対し電源手段３から電流を加算するように電源手段３の放電を制御する放電制御回路である。例えば、電源手段３は、電池Ｂから電動掃除部Ａに供給される電流よりも小さい電流を加算するように制御手段５により制御される。本実施形態において、制御手段５は、電池Ｂの電圧低下に応じて電源手段３から加算する電流又は電源手段３の放電電流を絞るように制御する。すなわち、電池Ｂの電圧が低下するにしたがい、商用電源から電力を取る電源手段３と、電池Ｂと、の電位差が増加していくことで、電源手段３から加算する電流が増加していく傾向となることから、制御手段５は、この電位差の増加に応じて放電電流を抑制していくことで、電源手段３から加算される電流の増加を抑制するように制御する。好ましくは、制御手段５は、電源手段３から電流を加算するときに、電源手段３の電圧を電池Ｂの電圧に対して一定以上大きく保つように制御する。すなわち、制御手段５は、電源手段３から出力する電流のみを制御して、電源手段３の電圧が電池Ｂの電位よりも一定以上大きくなるように保つ。

一例として、制御手段５は、定電流回路である。本実施形態において、制御手段５は、直流変換部３０に対し直列に接続される。制御手段５は、任意の構成としてよいが、例えばトランジスタを有する回路が好適に用いられる。図２に示す例では、制御手段５は、入力側と出力側との間に、スイッチ素子５０と、インピーダンス素子５１と、の直列回路が接続されているとともに、スイッチ素子５０に対し、インピーダンス素子５２と設定素子５３とが接続されている。

インピーダンス素子５１は、電源手段３からの放電電流を設定する。設定素子５３は、スイッチ素子５０の開閉の動作条件を設定する。本実施形態では、スイッチ素子５０及び設定素子５３はそれぞれＮＰＮ型のトランジスタであり、インピーダンス素子５１，５２はそれぞれ抵抗である。スイッチ素子５０のコレクタが入力側、つまり直流変換部３０（図１（ａ）に示す）に接続され、エミッタがインピーダンス素子５１に接続されている。また、スイッチ素子５０のベース－コレクタ間にインピーダンス素子５２が接続され、スイッチ素子５０のエミッタとインピーダンス素子５１との接続点に設定素子５３の制御端子であるベースが接続され、スイッチ素子５０ベース－エミッタ間に設定素子５３のコレクタ－エミッタ間がインピーダンス素子５１を介して接続されている。図示される例では、設定素子５３により出力電流の増減に応じてスイッチ素子５０がフィードバック動作されることで、出力電流が一定に維持されるようになっている。これに限らず、設定素子５３は、ツェナダイオード等の定電圧素子や抵抗等のインピーダンス素子等でもよい。また、定電流回路は、カレントミラー回路等でもよい。

制御手段５は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す電池Ｂの充電用の充電回路の少なくとも一部を利用してもよいし、充電回路とは別個に構成されていてもよい。

制御手段５と本体制御手段Ｃとは、互いに電気的に接続されて、相互通信可能に構成されてもよい。例えば、制御手段５から本体制御手段Ｃへと信号を出力することで、その信号を受信した本体制御手段Ｃが電池Ｂの放電制御を決定又は変更してもよいし、本体制御手段Ｃから制御手段５へと信号を出力することで、その信号を受信した制御手段５が電源手段３の放電制御を決定又は変更してもよい。

好ましくは、制御手段５は、電源手段３内に配置される。つまり、本実施形態の制御手段５は、電源手段３とともに、掃除機本体１（図３に示す）とは別体として構成される。これに限らず、制御手段５は、掃除機本体１（図３に示す）内に配置されてもよいし、本体制御手段Ｃと一体的に配置されてもよい。本実施形態の電気掃除機ＣＬは、電動掃除部Ａと、電池Ｂと、電源手段３と、制御手段５と、を含んで構成される。

次に、第１の実施形態の動作を説明する。

ユーザが操作スイッチＳＷを操作すると、その操作スイッチＳＷの操作に応じた信号が本体制御手段Ｃに入力される。本体制御手段Ｃでは、入力された信号に応じて、電動掃除部Ａを動作させる信号を生成し、電動掃除部Ａを動作させる。

ユーザは、把持部１０を把持して電気掃除機ＣＬを操作し、所望の被掃除部から塵埃を掃除する。例えば掃除具２１を床面等の被掃除部上で移動させ、電動掃除部Ａの動作により生じた負圧によって、床面等の被掃除部から塵埃を空気とともに吸い込む。吸い込まれた含塵空気は、風路体２から集塵部Ｄへと吸い込まれ、集塵部Ｄで塵埃が分離捕集される。塵埃が分離された空気は、電動掃除部Ａを通過して電動掃除部Ａを冷却した後、本体排気口１２から掃除機本体１の外部へと排出される。

電動掃除部Ａは、電池Ｂからの電流の供給により動作する。このとき、ユーザが、より長時間の掃除、又は、より強力な掃除性能を所望する場合、さらに電源手段３を用いる。制御手段５により放電制御された電源手段３からの電流が、電池Ｂから電動掃除部Ａに供給される電流に加算される。なお、制御手段５による電源手段３の放電制御は、電源手段３が接続部４に接続された状態で、ユーザによる操作スイッチＳＷの操作等、電動掃除部Ａの起動又は動作の切り換えをトリガとして開始されてもよいし、電動掃除部Ａの動作中に電源手段３が接続部４に接続されたことをトリガとして開始されてもよい。また、電気掃除機ＣＬにおいて、制御手段５による電源手段３の放電制御を許可するモードと放電制御を許可しないモードとをユーザの操作又は設定等に応じて択一的に切り換え可能に設けてもよい。

このように、電動掃除部Ａに供給される電流を電池Ｂと電源手段３とで賄うことで、電池Ｂによる電流の負担分の抑制、又は、電動掃除部Ａへの大きな電流の供給が可能となる。

一例として、電動掃除部Ａに４Ａの電流を供給する場合、本実施形態では、電池Ｂから３Ａの電流を供給し、電源手段３から１Ａの電流を供給する等、電流を電池Ｂと電源手段３とで分散して負担することで、この電流を電池Ｂのみで電流を賄う場合と比較して、掃除中の電池Ｂの消耗を抑制できる。例えば、この場合、制御手段５と本体制御手段Ｃとが通信して電源手段３の放電制御と電池Ｂの放電制御とを連動させることで、電源手段３の放電制御に応じて、本体制御手段Ｃが、電池Ｂから電動掃除部Ａに供給される電流を、電池Ｂのみから電動掃除部Ａに供給する場合よりも小さくするように電池Ｂを放電制御する。電池Ｂの容量が仮に２．０Ａｈのとき、電池Ｂから４Ａの電流を電動掃除部Ａに供給する場合には、運転可能時間が３０分であるのに対し、電池Ｂから３Ａの電流を電動掃除部Ａに供給し、電源手段３から１Ａの電流を電動掃除部Ａに供給する場合には、運転可能時間が４０分に延びることとなる。つまり、この場合には、電動掃除部Ａに供給する電流の総量又は電動掃除部Ａのパワーを変えることなく、運転可能時間を延ばすことができる。

また、他の例として、電源手段３の放電制御と電池Ｂの放電制御とを連動させずに、電動掃除部Ａに４Ａの電流を電池Ｂから供給する場合、本実施形態では、電源手段３からさらに例えば１Ａの電流を加算することで、電動掃除部Ａを５Ａ相当の動作とすることもできる。

さらに、これらの例を組み合わせることもできる。すなわち、電源手段３からの電流の加算に応じて、電池Ｂからの電流を抑制しつつ、これら電流の総和を、電池Ｂのみで駆動するときの電流よりも大きくすることもできる。

そして、電源手段３のみで電動掃除部Ａに供給する電流をすべて賄う場合と比較して、本実施形態では、電源手段３が電流の補助をするに過ぎないので、電源手段３を大きくする必要がない。そのため、例えば、電源手段３は、電池Ｂ以下の大きさのもの、本実施形態では電池Ｂよりも小さいのものを用いることができる。

したがって、電気掃除機ＣＬ、例えば掃除機本体１及び電源手段３を小型に構成しつつ、電源手段３からの電流補助によって、電池Ｂのみの駆動と比較して運転可能時間の長時間化及び／又はハイパワー化が可能となる。

電池Ｂの充電用のものを電源手段３として利用することで、電源手段３から電流を加算する構成を容易に実現できる。特に、電源手段３を、商用電源に接続されるＡＣアダプタとすることで、電源手段３から安定した電力補助が可能になる。一般的に、電池Ｂの充電用の電源手段３は、電気掃除機ＣＬの電動掃除部Ａに供給される大電流をすべて賄う能力はないものの、本実施形態は、あくまでも電源手段３によって電流を加算するものであるから、充電用の小型の電源手段３であっても、十分に機能を果たすことができる。

制御手段５が、電池Ｂの電圧低下に応じて電源手段３の放電電流を絞るように制御することで、電池Ｂが電圧低下に起因する電源手段３と電池Ｂとの電位差の増大に伴う電源手段３からの加算電流の増加を抑制して、電源手段３から一定又は略一定の電流を加算するように制御できるとともに、電源手段３と電池Ｂとの電位差に起因して、電源手段３から加算される電流が電池Ｂへと流れないようにすることができる。

制御手段５が、電源手段３から電流を加算するときに、電源手段３の電圧を電池Ｂの電圧に対して一定以上大きく保つように制御することで、電池Ｂの電圧の低下、及び、電動掃除部Ａの電流の変動に拘らず、電源手段３から安定した電力補助が可能になる。すなわち、電気掃除機ＣＬの場合、電動掃除部Ａの電流が大きく、かつ、変動が大きいため、電源手段３の電圧を電池Ｂの電圧に対して一定以上大きく保つように制御することで、電動掃除部Ａの電流に急変が生じた場合等でも、電池Ｂ側から電源手段３側へと電流が逆流する等の不具合に起因して電源手段３を構成する電装部品等へ悪影響を生じさせるがことなく、安定して電源手段３から電流を加算することが可能になる。

電源手段３を、電流を加算するときに接続部４に接続するものとし、制御手段５を電源手段３内に配置することで、ユーザが直接掃除操作をする掃除機本体１側を軽量化できる。そのため、掃除時のユーザの負荷を抑制できる。

(第２の実施形態)
次に、第２の実施形態について図４を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の電気掃除機ＣＬは、電源手段３からの電流の加算を、遮断手段６により遮断可能なものである。本実施形態では、遮断手段６は、電源手段３と電池Ｂとの電位差が所定以下のときに、電源手段３からの電流の加算を遮断する。例えば、遮断手段６は、電源手段３から電流を加算している状態で、電源手段３と電池Ｂとの電位差が瞬間的又は経時的に所定以下となったときに、電源手段３からの電流の加算を遮断する。また、遮断手段６は、電源手段３からの電流の加算を遮断した状態で、電源手段３と電池Ｂとの電位差が所定より大きくなったときに、電源手段３からの電流の加算の遮断を解除してもよい。

一例として、遮断手段６は、電源手段３と電池Ｂとの電位差を検出する電位差検出部と、電位差検出部により検出される電位差に応じて電源手段３と電池Ｂとを電気的に接続する電路を開閉する遮断部と、を有する。電位差検出部と遮断部とは、例えば互いに別個の素子あるいは回路により構成されて電位差検出部から出力される信号に応じて遮断部が動作されるものでもよいし、トランジスタあるいはＦＥＴ等の、電位差に応じて自ら開閉可能なスイッチ素子等により構成されていてもよい。また、遮断手段６は、制御手段５に組み込まれていてもよい。遮断手段６は、電源手段３内に配置されていてもよいし、掃除機本体１内に配置されていてもよい。図中においては、記載を明確にするために、遮断手段６は単なるスイッチとし、制御手段５とは別個に電源手段３内に配置されているものとして示している。

なお、遮断手段６は、電源手段３と電池Ｂとを電気的に接続する電路を開放した後、電源手段３と電池Ｂとの電位差が所定より大きくなったときには、電源手段３と電池Ｂとを電気的に接続する電路を閉じる。

そして、電源手段３と電池Ｂとの電位差が所定以下のときに、遮断手段６により電源手段３からの電流の加算を遮断することで、電源手段３と電池Ｂとの電位差が不十分で電源手段３からの電流補助の動作が安定しない場合には、電源手段３から電流を加算する機能を強制的に停止できるとともに、電池Ｂの電位が電源手段３の電位よりも高くなって電流が電池Ｂから電源手段３へと逆流することを阻止できる。

(第３の実施形態)
次に、第３の実施形態について図５を参照して説明する。なお、各実施形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の電気掃除機ＣＬは、電池Ｂの放電が停止するときに、電源手段３と電池Ｂとの電気的接続を遮断する遮断手段６を備える。

電池Ｂは、一般に、放電が停止したときに、電圧が回復する。本実施形態では、電池Ｂは、電流が大きい電動掃除部Ａへの給電が停止したときに、電圧が回復する。そのため、電池Ｂの放電時に、制御手段５により、電源手段３と電池Ｂとの電位差を一定程度となるように電源手段３を制御している場合、電池Ｂの放電停止時の電圧回復によって、電池Ｂの電圧が電源手段３の電圧を上回り、電源手段３へと電流が逆流することが想定される。

そこで、本実施形態では、電池Ｂの放電が停止するときに、遮断手段６により電源手段３と電池Ｂとを接続する電路を開放し、電源手段３と電池Ｂとの電気的接続を遮断する。

遮断手段６は、例えば電池Ｂから電動掃除部Ａへの給電経路を開閉する開閉手段７と機械的又は電気的に連動してもよいし、開閉手段７を開閉するための本体制御手段Ｃからの信号に応じて電源手段３と電池Ｂとの電気的接続を遮断してもよい。ここで、開閉手段７は、図中において、記載を明確にするために、単なるスイッチとして示している。

なお、遮断手段６は、電源手段３と電池Ｂとを電気的に接続する電路を開放した後、電気掃除機ＣＬの再起動等により、電池Ｂの放電が再開したときには、電源手段３と電池Ｂとを電気的に接続する電路を閉じる。

このように、電池Ｂの放電が停止するときに、遮断手段６により電源手段３と電池Ｂとの電気的接続を遮断することで、電池Ｂの放電停止に伴う電圧回復時によって仮に電池Ｂの電位が電源手段３の電位より高くなる場合にも、遮断手段６によって、電源手段３と電池Ｂとを電気的に切り離し、電池Ｂから電源手段３への電流の逆流を阻止できる。

また、電池Ｂの放電の停止に伴い電源手段３と電池Ｂとが電気的に切り離されるので、電源手段３として電池Ｂの充電用のものを用いた場合でも、電池Ｂの放電の停止をトリガとして電源手段３によって電池Ｂの充電が意図せずに開始されることを防止できる。

(第４の実施形態)
次に、第４の実施形態について図６を参照して説明する。なお、各実施形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の電気掃除機ＣＬは、電池Ｂの放電時に電池Ｂの電圧が所定以下のときに、電源手段３と電池Ｂとの電気的接続を遮断する遮断手段６を備える。

電気掃除機ＣＬにおいては、電池Ｂの電圧が所定の放電終止電圧以下の場合、本体制御手段Ｃが電池Ｂの放電を停止、又は、電池Ｂの放電を許可しない。電池Ｂは、一般に、放電が停止したときに、電圧が回復する。そのため、電池Ｂの放電時に、制御手段５により、電源手段３と電池Ｂとの電位差を一定以上となるように電源手段３を制御している場合、電池Ｂの電圧が放電終止電圧に達して放電が停止されると、電池Ｂの電圧が回復することで電源手段３の電圧を上回り、電源手段３へと電流が流れることが想定される。

そこで、本実施形態では、電池Ｂの放電時に、電池Ｂの電圧が所定以下、例えば放電終止電圧以下、あるいは、放電終止電圧よりも僅かに大きい所定電圧以下に低下したときに、遮断手段６により電源手段３と電池Ｂとを接続する電路を開放し、電源手段３と電池Ｂとの電気的接続を遮断する。

遮断手段６は、電池Ｂの電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部により検出される電圧に応じて電源手段３と電池Ｂ側とを接続する電路を開放可能な開放部と、を有する。電圧検出部と開放部とは、例えば互いに別個の素子あるいは回路により構成されて電圧検出部から出力される信号に応じて開放部が動作されるものでもよいし、トランジスタあるいはＦＥＴ等の、電位差に応じて自ら開閉可能なスイッチ素子等により構成されていてもよい。

なお、遮断手段６は、電源手段３と電池Ｂとを電気的に接続する電路を開放した後、電池Ｂの電圧が所定より大きい状態で電気掃除機ＣＬの再起動等により電池Ｂの放電が再開したときには、電源手段３と電池Ｂとを電気的に接続する電路を閉じる。

このように、電池Ｂの放電時の電圧が所定以下のときには、遮断手段６により電源手段３と電池Ｂとの電気的接続を遮断することで、電池Ｂの電圧低下に伴い放電が停止したり停止されたりすることによって電圧が回復して電池Ｂの電位が電源手段３の電位を上回る前に、遮断手段６によって、電源手段３と電池Ｂとを電気的に切り離し、電池Ｂから電源手段３への電流の逆流を阻止できる。

また、電池Ｂの電圧が所定以下に低下すると電源手段３と電池Ｂとが電気的に切り離されるので、電源手段３として電池Ｂの充電用のものを用いた場合でも、電池Ｂの電圧低下に起因する放電の停止をトリガとして電源手段３によって電池Ｂの充電が意図せずに開始されることを防止できる。

(第５の実施形態)
次に、第５の実施形態について図７を参照して説明する。なお、各実施形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の電気掃除機ＣＬは、電池Ｂから電源手段３への電流の逆流を阻止する整流手段Ｒを備える。整流手段Ｒとしては、ダイオード等の整流器又は整流素子が好適に用いられる。図示される例では、整流手段Ｒは、制御手段５の出力側にアノード側が接続され、電池Ｂ側にカソード側が接続されている。

このように、電池Ｂから電源手段３への電流の逆流を阻止する整流手段Ｒを配置することで、電動掃除部Ａの制御に伴う電池Ｂの電圧変動による電池Ｂから電源手段３への電流の逆流を阻止できる。

(第６の実施形態)
次に、第６の実施形態について図８を参照して説明する。なお、各実施形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の電気掃除機ＣＬは、電源手段３の放電電圧を昇圧する昇圧手段８を備える。昇圧手段８は、電源手段３と電池Ｂとの電位差を所定以上とするために、電源手段３の放電電圧を昇圧する。特に、電池Ｂの満充電時には、電源手段３と電池Ｂとの電位差を所定以上とすることが容易でないため、昇圧手段８が電源手段３の放電電圧を昇圧する。

また、昇圧手段８は、電源手段３により電池Ｂを充電するときには、電源手段３の放電電圧を昇圧せずに、電源手段３から電流を加算するときには、電源手段３の放電電圧を昇圧する。例えば、昇圧手段８は、電源手段３から電流を加算するときにのみ電源手段３の放電電圧を昇圧する。

そのため、本実施形態では、昇圧手段８の動作は、判別手段９の判別に基づいて制御される。判別手段９は、例えば本体制御手段Ｃと電気的に接続され、本体制御手段Ｃとの通信又は本体制御手段Ｃからの信号に基づき、電池Ｂの充電と放電とを判別して、その判別結果に応じて、昇圧手段８による電源手段３の昇圧の要否を決定する。また、本実施形態において、判別手段９は、制御手段５と電気的に接続され、制御手段５の動作を制御可能となっている。好ましくは、判別手段９は、電源手段３内に配置される。つまり、本実施形態の判別手段９は、電源手段３とともに、掃除機本体１とは別体として構成される。これに限らず、判別手段９は、掃除機本体１内に配置されてもよいし、本体制御手段Ｃと一体的に配置されてもよい。

昇圧手段８は、直流変換部３０に対し、並列に接続されている。昇圧手段８は、例えば昇圧チョッパ回路等の、公知のＤＣ－ＤＣコンバータが用いられる。昇圧手段８の出力側に制御手段５が電気的に接続される。

そして、判別手段９は、電源手段３が接続部４に接続された状態で、本体制御手段Ｃが電池Ｂを放電させていると判断した場合、昇圧手段８及び制御手段５の動作を制御して、直流変換部３０の放電電圧を昇圧するとともに、その昇圧した電圧と電池Ｂとの電位差を一定以上としつつ電源手段３から電流を電池Ｂの電流に加算させる。

また、判別手段９は、電源手段３が接続部４に接続された状態で、本体制御手段Ｃが電池Ｂを放電させていないと判断した場合、又は、本体制御手段Ｃがユーザ側からの指令に基づき、電池Ｂを充電するように信号を受け取っていることを検出した場合、昇圧手段８及び制御手段５をそれぞれ停止させて、電源手段３による電流を加算する機能を実施しないようにする。

このように、電源手段３から電流を加算するときには、昇圧手段８が電源手段３の放電電圧を昇圧することで、電源手段３と電池Ｂとの電位差を一定以上に保ちつつ、電源手段３から電流を電池Ｂの電流に確実に加算させることができる。

特に、電源手段３が、電池Ｂの充電用のものであって、定電流－定電圧充電（ＣＣ－ＣＶ充電）をするものである場合、電池Ｂの過充電防止のために、電源手段３の最大放電電圧が一定以上とならないように予め制御され、特に定電圧充電時には、電源手段３と電池Ｂとの電位を同じくらいの値にするので、電池Ｂの満充電時には、電源手段３と電池Ｂとの電位差が不十分な場合がある。そこで、本実施形態では、昇圧手段８を用い、電源手段３を昇圧することにより、電源手段３と電池Ｂとの電位差を十分に確保し、電源手段３から電流を加算する機能を安定的に動作させることができる。また、電源手段３により電池Ｂを充電するときには、昇圧手段８が電源手段３の電圧を昇圧しないため、電池Ｂの過充電を防止できる。

(第７の実施形態)
次に、第７の実施形態について図９を参照して説明する。なお、各実施形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の電気掃除機ＣＬは、制御手段５が、電源手段３と電池Ｂとの電位差が一定となるように制御する。

一例として、制御手段５は、定電圧回路である。本実施形態において、制御手段５は、直流変換部３０に対し並列に接続される。制御手段５は、公知の任意の構成としてよい。

そして、電池Ｂから電動掃除部Ａに供給される電流に対し電源手段３から電流を加算するように制御手段５によって電源手段３を制御する等、第１の実施形態と同様の構成及び制御を有することで、小型に構成しつつ、電源手段３からの電流補助によって、電池Ｂのみの駆動と比較して運転可能時間の長時間化及び／又はハイパワー化が可能となる等、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、制御手段５が、電源手段３と電池Ｂとの電位差が一定となるように制御することで、トランジスタ等の制御素子を用いて電源手段３を定電流制御して電流を加算する場合と比較して、発熱を抑制できるとともに、冷却等に伴う費用やサイズを抑えることができ、電源手段３から電流を電池Ｂの電流に加算する構成を、小型で安価に製造できる。

なお、上記の各実施形態において、電源手段３は、直流変換部３０を有する直流電源に限らず、交流電源等でもよい。

(第８の実施形態)
次に、第８の実施形態について図１０及び図１１を参照して説明する。なお、各実施形態と同様の構成及び作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の電気掃除機ＣＬは、電源手段３が、電池Ｂとは別個の電池である。なお、図１１では、説明を明確にするために、電源手段３を電気掃除機ＣＬの他部と比較して大きく示しているが、実際には電池Ｂ以下の大きさのものとすることが好ましい。電源手段３は、電気掃除機ＣＬの専用の電池でもよいし、モバイルバッテリ等の汎用の電池でもよい。電源手段３は、掃除機本体１等に設けられた接続部４に対して着脱可能である。

電源手段３は、電池であるため、使用しているうちに次第に電圧が低下する。そのため好ましくは、電気掃除機ＣＬは、電源手段３を昇圧する昇圧手段８を備える。昇圧手段８は、電池である電源手段３に対し並列に接続されている。例えば、この昇圧手段８は、第６の実施形態の昇圧手段８と同様に構成されている。

そして、電池Ｂから電動掃除部Ａに供給される電流に対し電源手段３から電流を加算するように制御手段５によって電源手段３を制御する等、第１の実施形態と同様の構成及び制御を有することで、小型に構成しつつ、電源手段３からの電流補助によって、電池Ｂのみの駆動と比較して運転可能時間の長時間化及び／又はハイパワー化が可能となる等、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

また、電源手段３として電池を用いることで、電源手段３を用いて掃除する場合でも、電気掃除機ＣＬを商用電源に接続する電源コードが不要であり、商用電源から電源コードの長さが届く範囲に掃除範囲が制限されたり、掃除の際に電源コードを取り回したりする必要がなく、掃除の作業性が良好になる。

なお、上記の各実施形態において、電源手段３は、掃除機本体１に配置又は内蔵されていてもよいし、掃除機本体１に装着可能なアクセサリ又はアタッチメント等であってもよい。

電気掃除機ＣＬは、吸引型のものに限らず、アクチュエータ等の電動掃除部Ａにより動作させた清掃体等によって被掃除部から塵埃を集塵部Ｄへと掻き上げて掃除するもの等でもよい。この場合、電動掃除部Ａ及び集塵部Ｄは、掃除具２１に配置されていてよい。また、電気掃除機ＣＬは、電動送風機等の電動掃除部Ａによって被掃除部に空気を吹き付けることで塵埃を吹き飛ばして掃除するブロワ等でもよい。この場合、集塵部Ｄは、不要である。すなわち、電気掃除機ＣＬにおいて、集塵部Ｄは必須の構成ではない。

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、発明の範囲をこれらの実施形態に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。

３ 電源手段
４ 接続部
５ 制御手段
６ 遮断手段
８ 昇圧手段
Ａ 電動掃除部
Ｂ 電池
ＣＬ 電気掃除機
Ｒ 整流手段

Claims (13)

1. 被掃除部を掃除する電動掃除部と、
   前記電動掃除部に給電する電池と、
   電源手段と、
   前記電池から前記電動掃除部に供給される電流に対し前記電源手段から電流を加算するように前記電源手段を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする電気掃除機。
2. 前記電源手段は、前記電池の充電用のものである
   ことを特徴とする請求項１記載の電気掃除機。
3. 前記制御手段は、前記電池の電圧低下に応じて前記電源手段から加算する電流を絞るように制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
4. 前記制御手段は、前記電源手段から電流を加算するときに、前記電源手段の電圧を前記電池の電圧に対して一定以上大きく保つように制御する
   ことを特徴とする請求項３記載の電気掃除機。
5. 前記制御手段は、前記電源手段と前記電池との電位差が一定となるように制御する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
6. 前記電源手段と前記電池との電位差が所定以下のときに、前記電源手段からの電流の加算を遮断する遮断手段を備える
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
7. 前記電池の放電を停止するときに、前記電源手段と前記電池との接続を開放する遮断手段を備える
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
8. 前記電池の放電時に前記電池の電圧が所定以下のときに、前記電源手段と前記電池との接続を開放する遮断手段を備える
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
9. 前記電源手段から電流を加算するときに前記電源手段を接続可能な接続部を備え、
   前記制御手段は、前記電源手段内にある
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
10. 前記電池から前記電源手段への電流の逆流を阻止する整流手段を備える
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
11. 前記電源手段から電流を加算するときに前記電源手段の放電電圧を昇圧する昇圧手段を備える
    ことを特徴とする請求項２記載の電気掃除機。
12. 前記電源手段は、前記電池とは別個の電池である
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の電気掃除機。
13. 前記電源手段の放電電圧を昇圧する昇圧手段を備える
    ことを特徴とする請求項１２記載の電気掃除機。

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