JP3205022B2 - 給電延長装置および電気掃除機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は家庭用の電気掃除機に関
し、バッテリーと商用電源による運転の電源の供給と商
用電源によるバッテリーの充電に関するものである。さ
らに商用電源の給電延長手段に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の掃除機本体には５ｍのコードが付
いており内蔵されているコードリールに巻取られるもの
が殆どで、コードリールのみを別置きとした製品は極少
数である。別置きのコードリールの構成においてコード
リールは出力コード（コンセント）側のみに一組あるだ
けで、入力コード（プラグ）側は、コード長さが固定で
あり延長可能な長さは５ｍであった。

【０００３】いずれの場合もスムーズにコードをリール
に巻取るためには、５ｍが限度になっており、部屋から
部屋へコンセントを移動しないで掃除することは不可能
で、プラグを抜き取って近くのコンセントに差すことで
掃除を継続しているのが実態である。コードレスの充電
式掃除機が実用化できれば画期的に掃除の効率がアップ
することは確実でその期待も大きい。

【０００４】従来の充電式掃除機は、小型のハンディタ
イプのみが実用化されており、低い吸い込み力で短時間
定格の仕様であった。そのため補助的な使い方に限定さ
れメインの掃除機としては採用されなかった。更に充電
が切れると最短でも充電のために一時間の待ち時間が必
要であった。

【０００５】本格的なオールインワンの充電式掃除機を
開発するためにはバッテリーの重量増加と体積増加の問
題があった。さらに充電専用の部品としてトランス，制
御回路等が必要となり、これらも同じく重量増加と体積
増加の問題があった。重量増加については、高級なキャ
スタを採用することである程度スムーズな走行にするこ
とが可能であったが、顧客の要求として、コードレス化
は、軽量コンパクト化の同時実現であるため大型化は障
害であり一体型のコンパクト形の実現が非常に難しかっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、バッ
テリーを内蔵しているにも係らず、従来とさほど変わら
ないサイズで使い勝手の優れた掃除機にしようとするこ
とである。

【０００７】具体的には、充電が切れたときの掃除のし
易さを改善しようとするものである。そのとき５ｍ以上
の遠方へ給電する手段を具備しないとコードレスとの使
い勝手の差がありすぎるという課題と、延長用のコード
リールが多層巻になるとコードの発熱量が多く、冷却し
なくてはならないという課題がある。

【０００８】また充電式のため、安全にしかも簡単に商
用電源から掃除機に内蔵したバッテリーに充電ができ、
掃除機を使用する際は支障なくバッテリーの電力により
モータに給電を行える上、バッテリーの電力が不足して
掃除が完了しない場合は、容易に不足分の掃除が継続運
転できることが課題である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】コードリールと充電回路
の一部を掃除機本体と別体にし、コードリールのスペー
スにバッテリーを搭載することで掃除機本体のボリュー
ムアップを防止する。また別置きのコードリールにおい
て、従来コードが双方向に引き出せるものはなかった
が、コードリールを二セット組合わせた給電延長装置を
設け、双方向に引き出し可能にすることで、従来の二倍
の行動半径を確保する。

【００１０】コードリールを二ケ所に分担することでコ
ードが多層巻になる不具合やコードの発熱量が多く、冷
却しにくいという問題をなくす。

【００１１】交直両用のモータを用い、掃除機本体とは
別に設けた給電延長装置に、コードリールとトランスと
切り替えスイッチを内蔵し、トランスを介して商用電源
を降圧するとともに、掃除機本体に内蔵した電源の自動
判別回路を介して、掃除機に内蔵したバッテリーに充電
する。またバッテリーの放電によりモータを駆動し、掃
除するが、バッテリーの残量が規定値以下になった場合
は補助の電源として商用電源からコードで給電し、運転
の継続を可能にする。

【００１２】また給電延長装置にクランプを設け、給電
延長装置と掃除機を一体化し、給電延長装置のプラグ側
のコードを引き出してコードリールとして使用可能にす
るものである。

【００１３】

【作用】コードリールのスペースにバッテリーを搭載す
ることで掃除機本体のボリュームアップを防止すること
ができるため使い勝手の向上が図られる。

【００１４】また別置きのコードリールにおいて、コー
ドリールを二セット組合わせた給電延長装置を設け、双
方向に引き出し可能にすることで、従来の二倍の行動半
径を確保することができコードの長さの制約が緩和でき
る方向で解決できる。

【００１５】コードリールを二ケ所に分担することでコ
ードが多層巻にならず、コードの発熱量も分散できる。

【００１６】給電延長装置と、掃除機本体の自動判別回
路によって電源の種別を判断し、内蔵したバッテリーに
容易に充電できる。バッテリーの残量が規定値以下にな
った場合は給電延長装置を接続することで運転の継続を
可能にする。

【００１７】また給電延長装置にクランプを設け、給電
延長装置と掃除機を一体化し、給電延長装置のプラグ側
のコードを引き出してコードリールとして使用可能にす
るものである。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の実施例の全体構成図であ
る。１は、給電延長装置である。２は、掃除機本体であ
る。３は、コードの先端にプラグを付けた入力コードで
ある。４は、コードの先端にコンセントを付けた出力コ
ードである。５は、入力コード３の巻取り用の巻取りボ
タンである。６は、出力コード４の巻取り用の巻取りボ
タンである。７は、給電延長装置１と掃除機本体２をド
ッキングするときのクランプである。８は、給電延長装
置１の機能切替えのための多連の切替えスィツチであ
る。９は、給電延長装置１の走行のための車輪である。
明示しないが３ケの車輪で転倒防止とスムーズな走行を
確保している。１０は、ゴミ吸い取りのホースである。
ホース１０の中央部には取っ手が有り、１１の運転指示
スィツチが配設されている。１２は、運転状態を表示す
るランプ表示部である。図１の状態は、充電中および充
電電力が消耗し、補助の運転をＡＣ１００Ｖから給電し
て運転する時の構成を示している。バッテリーだけで運
転するときは、出力コード４と掃除機本体２との電気的
接続を外し、コードレスの状態になる。

【００１９】図２は、実施例の電気部品の配置の略図で
ある。左図は、掃除機本体２の電気部品を示し、右図
は、給電ボックス１の電気部品を示す。左図の１２は、
本体のランプ表示部である。１３は、本体制御回路であ
る。１４は、降圧給電リレー、１５は、１００Ｖ運転リ
レー、１６は、バッテリー運転リレーである。１７は、
バッテリーである。１８は、交流・直流両用のモータで
ある。１９は、掃除機本体２の給電口となる給電コンセ
ントである。右図の２０は、入力コード３が巻取られる
入力コード用コードリール、２１は、出力コード４が巻
取られる出力コード用コードリールである。２２は、Ａ
Ｃ１００Ｖの商用電源を例えばＡＣ２４Ｖに降圧させる
トランスである。２３は、冷却用のモータである。通常
掃除機の運転時の入力電流は１０Ａ（アンペア）近く流
れる。そのためコードをあまり引き出さない状態で使用
すると、コードが発熱し、別置きのコードリールに対
し、強制冷却の為のファンなどが必要になるものであ
る。

【００２０】図３は、実施例の回路の略図である。位置
関係は図２と同一である。左図において２４は、整流用
のダイオードブリッヂである。右図において２６は、設
定温度に至ったとき接点がＯＮとなるサーモスタットで
ある。

【００２１】次に図３により動作の概要を説明する。充
電時は、図３の回路図で接続されているリレーおよびス
ィツチのポジションにセットされる。入力コード３のプ
ラグは、図１に示したごとく商用電源のコンセントに接
続され、入力コード用コードリール２０より、切替えス
ィツチ８を介して、トランス２２の一次側にAC100Ｖを
供給する。トランス２２の二次側は、切替えスィツチ８
を介して出力用コードリール２１より、出力コード４の
コンセントに通電する。これが掃除機本体２の給電口と
なる給電コンセント１９に接続されることにより降圧給
電リレー１４のコイルは、ＡＣ１００Ｖ仕様とすること
でＡＣ２５Ｖ付近では励磁されず、ｂ接点より整流用の
ダイオードブリッヂ２４に給電し、本体制御回路１３で
充電モードであることを判定され、バッテリー運転リレ
ー１６のｂ接点を介して、バッテリー１７に充電が行わ
れる。この際モータ１８には、１００Ｖ運転リレー１５
のコイルは、ＡＣ１００Ｖ仕様とすることでＡＣ２５Ｖ
付近では励磁されず、ｂ接点が接続されているが、バッ
テリー運転リレー１６のａ接点がＯＦＦの状態であるた
め通電されない。

【００２２】次にバッテリー運転モードは、出力コード
４のコンセントと掃除機本体２の給電口となる給電コン
セント１９の接続が外されることで稼働可能な状態とな
る。ここで運転指示スィツチ１１より超音波などのワイ
ヤレス通信信号が本体制御回路１３に伝達されると、本
体制御回路１３内でこれを判断し、稼働出力の指示を発
する。これによりバッテリー運転リレー１６が動作し
て、ａ接点に通電が切り替わりバッテリー１７の電力が
バッテリー運転リレー１５のｂ接点よりモータ１８に通
電されるファンが回転し、ホース１０内が負圧になる。
これにより吸い口からゴミを吸引し、捕集するものであ
る。

【００２３】次にバッテリー１７の電力が低下し、モー
タの運転が出来なくなったときは、一時的に商用電源そ
のままの電圧で運転できるＡＣ１００Ｖ運転モードにつ
いて説明する。図３の切替えスィツチ８は、破線の位置
にスィツチがセットされ、トランス２２を介さないで切
替えスィツチ８から出力コード用コードリール２１出力
コード４のコンセントに通電する。これが掃除機本体２
の給電口となる給電コンセント１９に接続されているこ
とにより、降圧給電リレー１４のコイルが励磁され、ｂ
接点からａ接点に切り替わる。そのため整流用のダイオ
ードブリッヂ２４に給電されず、本体制御回路１３の制
御と無関係になる。また１００Ｖ運転リレーのコイル１
５も降圧給電リレー１４のコイル同様励磁され、ｂ接点
からａ接点に切り替わる。このためモータ１８にはＡＣ
１００Ｖが通電され掃除機としての機能を発揮すること
が出来る。この際に給電ボックス１内の給電延長装置２
５の温度上昇をサーモスタット２６で監視し、設定温度
以上になった場合は冷却用モータ２３が動作して外気に
よって冷却するものである。

【００２４】図４は、実施例の本体回路のブロック図で
ある。本図は、図３の左図を詳しく記述したものであ
る。２７は、電流の方向を制限するダイオードである。
２７ａバッテリー運転時に整流ダイオードブリッヂ２４
および整流用コンデンサに通電を防止するためのダイオ
ードである。２７ｂは運転停止時にバッテリーの放電を
防止するためのダイオードである。２７ｃはバッテリー
運転時にモータ１８に通電を防止するためのダイオード
である。２８は、マイコン等によって構成される指示制
御部である。２９は、充電のための波形監視回路であ
る。３０は、安定化ＤＣ電源回路で通常ＤＣ５Ｖの電源
を作って指示制御部２８およびその他のＤＣ回路に供給
されている。３１は、クロック発信回路で指示制御部２
８の動作の基準となる周波数を作り、供給している。３
２は、充電，放電時の電圧と電流の監視回路である。３
３は、バッテリー運転リレー１６を動作させるための増
幅回路である。３４は、詳細な回路は省略したが、稼働
状態を表示するＬＥＤ表示回路である。ランプ表示部１
２のＬＥＤ１〜４のＬＥＤランプを点灯することで顧客
に稼働状態を表示するものである。３５は、運転指示ス
ィツチ１１のワイヤレス信号を検出するセンサ回路であ
る。図４の説明は図７および図８，図９の流れ図にて行
う。

【００２５】図５は、実施例の給電延長装置１のスィツ
チの表示の詳細図である。３６は、スィツチの表示を示
している。スィツチ操作部８は、図３の接続図によると
中立位置を有するトグルスィツチで中立位置がＯＦＦ。
ＡＣ１００Ｖ運転と充電時に顧客の操作により、それぞ
れの位置にセットされるものである。実施例ではＡＣ１
００Ｖ運転を「お助け運転」として表示している。左の
丸印は、スィツチのレバーを示している。

【００２６】図６は、実施例の本体のランプ表示部１２
で、３７は、ランプ表示である。バッテリー運転時は、
１２ａのＬＥＤ１，バッテリー充電時は１２ｂのＬＤＥ
２，回転ロック時は１２ｃのＬＥＤ３，電圧低下時は１
２ｄのＬＥＤ４がそれぞれ点灯する。１２ａと１２ｂ
は、通常の運転のため緑色のＬＥＤとし、１２ｃと12ｄ
は、運転の継続ができないので赤色のＬＥＤを用いる。

【００２７】図７は、実施例の動作の流れ図である。左
図の流れは、図３で説明したごとく本体の回路にＡＣ１
００Ｖが通電されると無条件でＡＣ１００Ｖ運転になる
ことを示している。低電圧の場合と通電がない場合は、
右図の流れ図になり指示制御部２８の判断によって図示
のごとく予め決められた手順にしたがって動作が進む。
ＡＣ１００Ｖが給電されていない時は、充電判定リレー
１４のコイルが励磁されるため、ｂ接点から整流ダイオ
ードブリッヂ２４および整流用コンデンサに通電され
る。波形監視回路２９で電圧波形を監視し、指示制御部
２８に伝達することで判別できるものである。ここでＹ
ＥＳであれば、下へ進み手元の運転指示スィツチ１１の
入力の情報は、ワイヤレス信号を検出するセンサ回路３
５で監視し、指示制御部２８に伝達することで判別でき
るものである。ここで信号有りの場合は、バッテリー運
転のモードに入り、信号なしの場合は充電のモードに入
る。ＡＣ電源が全く供給されていないときは、手元の運
転指示スィツチ１１の情報を同様に監視し、信号有りの
場合は、バッテリー運転のモードに入り、信号なしの場
合は待機のモードに入る動作となる。

【００２８】図８は、実施例のバッテリー運転のサブル
ーチンの流れ図である。このサブルーチンがエントリー
されると異常フラグの有無がチェツクされる。ＮＯであ
れば下に進み、バッテリー運転リレー１６を駆動する出
力リレーＯＮの信号とLED1を点灯する信号とバッテリー
運転中を示す運転フラグを指示制御部２８のＲＡＭ (ラ
ンダム アクセス メモリ)上にセットする。次に起動
したばかりかどうかのチェツクを行い、ＹＥＳであれば
起動電流が正常かどうかを図４の監視回路３２の信号か
ら判断し、正常であればＹＥＳとなりリターンへ進む。
電流値が異常であればＮＯとなり、ＲＡＭ上に異常フラ
グ１をセットし、出力リレーをＯＦＦし、ＬＥＤ１もＯ
ＦＦしてリターンへ進む。起動時でないと判定した時
は、運転電流が正常か否かを判定する。ＮＯの時は起動
電流異常の処理と全く同じ処理となる。ＹＥＳの時はバ
ッテリーの電圧をチェツクする。下限でない時はＮＯと
なりリターンへ進む。ＹＥＳの時は、異常フラグ２をセ
ットして出力リレーＯＦＦ以降の処理を実施する。

【００２９】エントリー直後のフラグ判定でＹＥＳであ
れば充電中かどうかで判定が変わる。ＹＥＳの時は、異
常フラグをＲＡＭ上でリセットし、点灯しているＬＥＤ
２〜４のいずれかのＬＥＤをＯＦＦとし、充電フラグを
ＲＡＭ上でリセットし、リターンへ進む。充電中でなか
った場合は、ＮＯとなり、電流異常のフラグが有るか否
かの判定をする。ＹＥＳの時は、ＬＥＤ３を点灯するフ
ラグをＲＡＭ上にセットする。次に電流異常の判定に係
らず、電圧異常のフラグの有無を確認する。フラグが有
ればＬＥＤ４を点灯するフラグをＲＡＭ上にセットして
リターンへ進む。フラグがなかった場合もリターンへ進
む。指示制御部２８は、ＲＡＭのフラグの指示に従って
出力の制御を実行するので、リレーおよびＬＥＤのＯ
Ｎ，ＯＦＦが指示どおり実施される。

【００３０】図９は、実施例の充電のサブルーチンの流
れ図である。まず運転フラグの有無のチェツクし、ＹＥ
Ｓの時は、ＬＥＤ１のフラグをリセットしてＯＦＦと
し、運転フラグをリセットする。次にＬＥＤ２を点灯す
るフラグをＲＡＭ上にセットしてＯＮさせる。次に充電
フラグが有るかどうかチェツクし、ない場合はセットす
る。図４の監視回路３２の信号から判断し、バッテリー
１７の電圧が規定の値かどうかを判定し、ＹＥＳの時
は、監視回路３２からバッテリー１７へ通電を制約し、
仕上げのためのトリクル充電に以降させる。再使用可能
な充電に至ったためＬＥＤ４のフラグをリセットしＯＦ
Ｆさせる。更に異常フラグ２もリセットしてリターンに
進む。バッテリー１７の電圧が規定の値以下の時は、急
速充電を継続し、リターンへ進む。

【００３１】図１０は、実施例の応用動作を示す構成図
である。掃除機本体２と給電延長装置１をクランプ７で
ドッキングし、入力コード３のみのコードリール機能を
活用して使用する例である。出力コード４は掃除機本体
２の給電口となる給電コンセント１９に接続したままで
出力コード４の巻取りボタン６を押して巻取ることで電
気的に接続したままドッキングできる。

【００３２】

【発明の効果】以上の構成によれば、別置きの給電延長
装置か一系統をコードリール付きとして配設し、商用電
源からの給電を受けられるものであるため電気機器の延
長コードとしての利用価値が大きく実用性に富んだ延長
コードを提供することができる。

【００３３】また掃除機本体からコードリールを外へだ
し、バッテリーを代わりに実装できるため掃除機本体の
外形寸法の大型化を避けることができる。

【００３４】また交直両用のモータを用い、切り替えス
イッチにより、トランスを介して商用電源を降圧すると
ともに、電源の自動判別回路を介して、掃除機に内蔵し
たバッテリーに充電することができる。

【００３５】またバッテリーによりモータを駆動する
が、バッテリーの残量が規定値以下になった場合は商用
電源から給電し、運転の継続させることができる。

【００３６】またクランプにより、給電延長装置と掃除
機を一体化し、従来のコードリール付きの掃除機のよう
に使用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の全体構成図である。

【図２】実施例の電気部品の配置の略図である。

【図３】実施例の回路の略図である。

【図４】実施例の本体回路のブロック図である。

【図５】実施例の給電延長装置のスィツチの表示の詳細
図である。

【図６】実施例の本体のランプ表示部を示す図である。

【図７】実施例の動作の流れ図である。

【図８】実施例のバッテリー運転のサブルーチンの流れ
図である。

【図９】実施例の充電のサブルーチンの流れ図である。

【図１０】実施例の応用動作を示す構成図である。

【符号の説明】

１…給電延長装置、２…掃除機本体、８…スィツチ操作
部、１１…運転指示スィツチ、１２…ランプ表示部、１
３…本体制御回路、１４…充電判定リレー、１５…１０
０Ｖ運転リレー、１６…バッテリー運転リレー、１７…
バッテリー、１８…モータ、２０…入力コード用コード
リール、２１…出力コード用コードリール、２２…トラ
ンス。

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コードリール部等によって構成される箱型
   の給電延長装置に於いて、一方のコードの先端にプラグ
   を付けた入力コードを、他方のコードの先端にコンセン
   トを付けた出力コードを設け、コードの引き出し方向を
   給電延長装置の前後にそれぞれ一ケ所とし、入出力のい
   ずれか一系統をスリップリングを使用したコードリール
   付きとし、他方を固定長のコードとして配設するかまた
   は、二系統ともコードリール付きとして配設し、給電延
   長装置の上面のコードリール装着部にはコード巻取りボ
   タンを、底面には車輪を配設すると共に、給電延長装置
   内にトランスと切替スイッチを設け、給電延長装置の上
   面に切替スイッチのレバーを配設し、入力コードとトラ
   ンスの一次側コイルを切替スイッチを介して接続し、二
   次側コイルを同じく連動する切替スイッチを介して出力
   コードに接続し、商用電源をトランスを介した降圧給電
   と商用電源を直接給電に切り替え可能にした事を特徴と
   した給電延長装置。
2. 【請求項２】 請求項１の給電延長装置に於いて、出力コ
   ードのコンセントを掃除機の機体に設けたプラグと接続
   することで掃除機の本体内にコードリールを保有しない
   ことを特徴とした電気掃除機。
3. 【請求項３】 請求項２の掃除機に於いて、交直両用のモ
   ータと、バッテリーと、充電及び駆動の制御回路とを本
   体内に配設した本体制御回路、商用電源をトランスを介
   した降圧給電と商用電源の直接給電を受け、充電および
   駆動の、そのいずれかを本体制御回路により判定し、降
   圧給電時は降圧給電リレーとバッテリー運転リレーによ
   り整流回路を経由してバッテリーを充電するモードと
   し、直接給電時は１００Ｖ運転リレーにより交流をモー
   タに供給する１００Ｖ運転モードとし、降圧給電時及び
   給電がない状態で、手元スィッチより駆動指令が有る時
   はバッテリー運転リレーによりバッテリーによる運転モ
   ードとした事を特徴とする電気掃除機。
4. 【請求項４】 請求項３の掃除機に於いて、商用電源の直
   接給電時は、双極双投の１００Ｖ運転リレーのａ接点か
   ら、交流１００Ｖをモータに給電する事を特徴とする電
   気掃除機。
5. 【請求項５】 請求項４の掃除機に於いて、商用電源の直
   接給電時は、単極双投の降圧給電リレーにより、本体制
   御回路内に伝達する整流回路への商用電源の直接給電を
   遮断する事を特徴とする電気掃除機。
6. 【請求項６】 請求項３の掃除機に於いて、降圧給電時は
   単極双投の降圧給電リレーにより波形監視回路の信号を
   本体制御回路内の指示制御部に伝達し、バッテリー運転
   リレーのｂ接点を経由して整流された直流をバッテリー
   に充電する事を特徴とする電気掃除機。
7. 【請求項７】 請求項２の掃除機に於いて、降圧給電時ま
   たはいずれの給電もない状態で、手元スィッチより本体
   制御回路内の指示制御部に駆動指令が有る時は、バッテ
   リー運転リレーのａ接点とバッテリーの回路を経由し
   て、双極双投の１００Ｖ運転リレーのｂ接点からモータ
   に給電する事を特徴とする電気掃除機。
8. 【請求項８】 請求項２の掃除機に於いて、給電延長装置
   の出力コード取り出し面と掃除機のプラグ固定面とが給
   電延長装置の上面に設けたクランプにより連結して運転
   できる事を特徴とする電気掃除機。