JP3809601B2 - 電気掃除機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、掃除機本体に内蔵された二次電池を効率的に充電するACアダプタ体とを備えた電気掃除機に関する。
【0002】
【従来の技術】
図13は例えば特開昭63−262118号公報に開示されている従来のコードレスクリナーの断面図である。図において、1は掃除機本体、9は吸気口、58は排気口、6はハンドル、11は集塵体、54は電動機、60はファン、24は二次電池、30はサーモスタットである。56は二次電池24からの出力電流をオン・オフするスイッチである。
【0003】
図14はコードレスクリーナーの回路図である。図において1は掃除機本体、59は直流電源部である。この直流電源部59において、51はフューズTF1を介して商用電源ACに接続された降圧トランス、D1、D2は降圧トランス51の二次コイルに接続され全波整流回路を構成するダイオード、C1はダイオードD1、D2にフューズTF2を介して接続された平滑コンデンサである。
【0004】
掃除機本体1において、24は充電可能な二次電池でサーモスタットTS及びサイリスタSCRを介して直流電源部59に接続される。C2は二次電池24とサイリスタSCRの間に抵抗R1及びダイオードD3を介して接続されたコンデンサ、R2、R3はコンデンサC2の放電抵抗、ZDはコンデンサC2の充電電位設定するツエナダイオード、LEDは抵抗R4及びトランジスタTR1を介して直流電源部59に接続された発光ダイオード、54はスイッチSWを介して二次電池24に接続された電動機である。
【0005】
この構成において、ファン60により吸気口9から吸い込まれた空気は集塵体11を通り、一方は電動機54に達し、これを冷却し、他方は二次電池24に達し、これらをこれを冷却する。このようにして、電動機54、二次電池24の熱交換により温度の高くなった空気は排気口58から排気される。
また、サーモスタットSTは二次電池が満充電される所定の温度になると開放し、サイリスタSCRを非導通とする。このときコンデンサC2は充電されサイリスタSCRのゲート電圧を高電圧に保持し、サーモスタットSTが閉放してもサイリスタSCRを非導通に保持する。また、トランジスタTR1が導通し、発光ダイオードLEDが点灯する。
このように、使用中に二次電池24及びサーミスタSTの温度が上がらないようにして、使用後すぐ充電を行っても、満充電時の検出が確実に行われるようにしたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従来のコードレスクリーナーは上記のように使用中の放電時においてのみ、電動送風機からの排気で二次電池を空冷しており、充電時においては、特に強制空冷をせずに二次電池の発熱を自然冷却してるので、特に急速充電時、充電満了時には、二次電池の発熱が多くなることが予想される。そして、この発熱で二次電池の温度が上昇すると二次電池の寿命に影響がある。
また、一般に充電温度が高いと正極からの酸素発生が起こり易く補充が不十分になり充電効率が低下する問題がある。
【0007】
充電時の温度においては、充電の初期あるいは、中期において、電池温度の上昇は少ないが終期には二次電池の正極からのガス発生熱により二次電池温度が上昇する。
この場合、二次電池構成部品の劣化が進行し、二次電池寿命の低下につながるといわれ、充電温度は10℃〜30℃が望ましいと言われており、45℃以上になると二次電池の寿命に対する影響が大きくなる。
例えば、一般に使用される急速充電用のニッケル・カドミウム二次電池を定電流充電をすると、図15に示すように、充電時間とともに徐々に電圧Vが上昇していくが、充電完了期になると電池電圧Vはピーク値に達した後、逆に低下し始める。このとき一定時間当たりの二次電池24の表面温度Tも充電完了期になると急激に上昇し、ピーク値に達した後低下し始める。このピーク時に、二次電池24の表面温度Tが45℃以上になる場合がある。特に、室温が高いときにこの傾向になる。
【0008】
なお、充電制御は、二次電池電圧Vのピーク値に対する低下分の−ΔV電圧を検出し充電完了(t0)とする充電制御する−ΔV電圧制御、また、一定時間当たりの二次電池24の表面温度Tの上昇勾配を検出して充電制御を行うdT/dt制御等が行われている。
【0009】
また、図16は、二次電池の放電完了直後に充電を開始したときの状態を示しているが、二次電池の放電完了直後は二次電池温度が上昇しており、放電完了用直後の状態で、充電を開始すると、温度が高いため充電効率が悪い。
【0010】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ACアダプタの二次電池の充電時、簡単な風路により効率的に冷却して、二次電池の高温化を防止して、二次電池の長寿命を図ることができ、また、ACアダプタと掃除機本体との機械的、電気的な着脱が簡単であり、信頼性及び安全性の高い電気掃除機を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電気掃除機は、吸込口、排気口、集塵体、電動送風機および該電動送風機を駆動する二次電池とを有する掃除機本体と、該掃除機本体と着脱自在に形成され、前記二次電池を充電する充電回路を有するACアダプタ体と、を備えた電気掃除機において、前記ACアダプタ体は、該ACアダプタ体と前記掃除機本体のドッキング時に、前記二次電池を空冷する冷却用送風機と、ドッキング用凸部とを有し、前記掃除機本体は、前記ドッキング用凸部が挿入自在の接続口を有し、前記接続口に、開閉弁体を開閉自在に備える。
【0012】
また、前記ACアダプタ体と前記掃除機本体のドッキング時に、二次電池は、冷却用送風機の上流側になるように配置したものである。
【0013】
また、掃除機本体は、二次電池24の温度を検出する温度検出手段と、前記二次電池の充電電圧を検出する電圧検出手段とを備え、前記二次電池の充電時、前記温度検出手段により前記二次電池のあらかじめ定められた温度上昇の変化、または、前記電圧検出手段により前記二次電池のあらかじめ定められた充電電圧上昇の変化が検出されたとき、冷却用送風機の運転を開始させたものである。
【0014】
また、二次電池の充電時、充電完了後も、あらかじめ定められた時間、または、二次電池の温度があらかじめ定められた温度になるまで、冷却用送風機の運転を続けたものである。
【0016】
また、ACアダプタ体と掃除機本体がドッキングしたときに、ドッキング用凸部の先端に形成された中間接続口が、二次電池を収納する電池ケース体に設けられた冷却口に連結されたものである。
【0017】
また、ドッキング用凸部の内側を、二次電池の空冷用の風路としたものである。
【0018】
また、ドッキング用凸部に二次電池への電源供給用の接続端子板Aを設け、電池収納ケース体に接続端子板Aと電気的に着脱自在に接続弾性板Aを備える。
【0020】
また、開閉弁体に、排気口を形成したものである。
【0021】
また、掃除機本体とACアダプタ体のドッキング時において、二次電池への通電をON状態とするスイッチを備える。
【0022】
【発明の実施の形態】
図1は実施の形態を示す電気掃除機の斜視図、図2は掃除機本体の斜視図、図3は掃除機本体の部分断面図、図4は電池ケース体の斜視図、図5は二次電池の組立を示す斜視図、図6はACアダプターの斜視図、図7は電気掃除機の部分断面図、図8は電気掃除機の回路図、図9は充電時の制御を示すブロック図、図10、11は電池の充電時における電池電圧と電池の温度の変化を示す図である。
【0023】
図1〜5において、1は掃除機本体、21はACアダプタ体であり、掃除機本体1においては、2は蓋、3は車輪、4は排気口、5はバンバー、6はハンドル、7はACアダプタ体21と接続される接続口、8は接続口7を開閉する開閉弁体、9は掃除機本体1の吸気口、10は吸気口9に一端が接続され、他端に図示してない吸込具が接続されるホース、11は集塵体、12は集塵室、13は電動送風機、14は仕切壁、55は表示灯である。
【0024】
23は電池ケース体であり、内部に二次電池24、制御基板25が搭載されている。また、二次電池ケース体23に設けられた凹部37に、冷却口36、冷却口36の縁に設けられたシール用パッキン38、接続弾性板A26が設けられている。39は接続端子板Bである。
【0025】
27は電池ケース体23の接続端子板Bと接続される接続弾性板B、28は接続弾性板A26と制御基板25の部品とを接続するリード線、29は接続弾性板B27と電動送風機13とを接続するリード線である。
二次電池は図5に示すようにスペーサー46により、各々の二次電池24の間に隙間Sを設けるように固定され、接続端子板47で正負極が接続されている。
48はリード線である。
【0026】
ACアダプタ体21においては、図6、7に示すように、41は掃除機本体1とドッキングするときに、掃除機本体1の接続口7に挿入され、先端に中間接続口42を有し、内側に風路を有する筒状のドッキング用凸部、43は接続口42に設けられた集塵体、44は電池ケース体23の接続弾性板A26と接続される接続端子板A、45は電源コード、37は降圧トランス、31は二次電池24を風路36を介して冷却し、ファン32を有する冷却送風機、33は定電流制御回路53、駆動スイッチ57等が搭載された充電制御基板、34は掃除機本体1とドッキングしたときに、電源をオンとする押圧スイッチ、22は冷却排気口、35は脚である。
【0027】
図8において、1は掃除機本体、21はACアダプタ体である。掃除機本体1において、24は二次電池であり、制御基板25、接続弾性板A26及びACアダプタ体21側の接続端子板A44を介してACアダプタ本体21に接続される。電動送風機13はスイッチ56、電池ケース体23の接続端子板B39、掃除機本体1側の接続弾性板B27を介して二次電池24に接続されている。55は充電状態を表示する表示灯でありLEDを使用している。
【0028】
ACアダプタ体21において、51は押圧スイッチ34を介して商用電源ACに接続された降圧トランス、52は整流回路、53は定電流制御回路であり、冷却用送風機31は降圧トランス51の二次コイルに駆動スイッチ57を介して接続されている。駆動スイッチ57は接続弾性板A26及び接続端子板A44を介して制御基板25に接続されている。
【0029】
図9は充電時に関連する回路のブロック図であり、図8と同一部分には同じ符号を付し、説明を省略する。25aは二次電池24の温度を検出する温度検出手段であり、サーミスタ等の温度センサが使用される。25bは二次電池の充電電圧を検出する電圧検出手段、25cは温度検出手段25a、電圧検出手段25bの検出信号に基づいて、冷却用送風機31、定電流制御回路53を制御し、充電状態を表示灯55に表示させる充電制御手段である。なお、温度検出手段25aは制御基板25に搭載する場合を示したが、二次電池24に直接取り付けるのが望ましい。
【0030】
次に、動作を図1〜11により説明する。まず、二次電池24を、図5に示すように、スペーサー4により、二次電池間のすきまSとなるように固定し、接続端子板47で二次電池24を接続し、電池ケース体23に収納する。そして、電池ケース体23を掃除機本体1に収納する。このとき、電動送風機13からの接続弾性板b27が電池ケース体23の接続端子板b39に接続される。
【0031】
次に、二次電池24を充電する場合は、ACアダプタ体1の電源コード45をコンセントに差し込み、掃除機本体1の開閉弁体8にACアダプタ体21のドッキング用凸部41を押し当てて開きながら、接続口7に、ACアダプタ体21のドッキング用凸部41を挿入する。そして、ドッキング用凸部41の中間接続口42を掃除機本体に収納された電池ケース体23の凹部37のシール用パッキン38に押しつけて密着させる。このとき、ドッキング用凸部41の接続端子板Aと電池ケース体23の接続弾性板A26が接続され、また、ACアダプタ体21の商用電源用の押圧スイッチ34がオンとなり、充電を開始する。
【0032】
充電が開始されると、電圧検出手段25bにより充電電圧が検出されるが、図10に示すように二次電池24の充電電圧Vが上昇していくが、充電完了期になると電池電圧Vはピーク値に達した後低下し始める。また、温度検出手段25aにより検出された二次電池24の一定時間当たりの表面温度Tも充電完了期になると上昇し、ピーク値に達した後低下し始める。
二次電池24がピーク値になる前の電圧Vの上昇△Vが検出されたとき(ts)、充電制御手段25Cが駆動スイッチ57をオンとして冷却用送風機31を駆動させる。なお、図15において、t0は満充電時刻、txは充電完了時刻を示す。
【0033】
冷却用送風機31が駆動すると、掃除機本体1の排気口4から外気が吸引され、電池ケース体23の吸気口40aから内部に入り込む。そして各々の二次電池24の間に設けられた隙間Sを流れて二次電池24の外表面を冷却し、電池ケース23の冷却口36、ACアダプタ体21のドッキング用凸部41の風路36を介しACアダプタ体21の冷風送風機31に吸引され一方の冷却排気口22から排気される。また、充電制御基板33、降圧トランス37を冷却し他方の冷却排気口22から排気される。
【0034】
二次電池24はこのように冷却されるので、充電完了期に温度が急激に上昇することがなく、ピーク値も低くなり室温に近い温度にできるだけ近づける。
電圧検出手段25aが−△Vを検出し(t0)、さらに一定時間が経過したとき(tx)、充電完了として充電制御手段25cは表示灯55を点灯させる。
さらに、常温(室温)になるまで(あらかじめ定められた時間経過したときに)(tE)、充電制御手段25Cが駆動スイッチ57をオフとして冷却用送風機31を停止させるとともに、定電流回路53からの二次電池24への充電電流の入力を停止させる。
【0035】
なお、冷却用送風機31を駆動させる時期(ts)は、電圧Vの上昇△Vが検出されたときでなく、二次電池24の表面温度Tの上昇(△T)が温度検出手段25bで検出されたときでもよい。
また、二次電池24の放電完了直後に充電を開始したときに、図11に示すように、二次電池温度24の温度Tが点線で示すように常温より上昇している場合、温度検出手段25aの出力に基づいて、充電制御手段25cは冷却用送風機31を最初から駆動させて、二次電池温度24の温度Tを実線のように常温に近づけるようにする。このように、電圧検出手段25bのみでなく温度検出手段25aを併用するのが望ましい。
【0036】
次に、ACアダプタ体21から掃除機本体1を外すと、開閉弁体8が接続口7を塞ぎ、押圧スイッチ34がオフとなり商用電源が遮断される。
【0037】
なお、本実施の形態では二次電池24を、冷却用送風機の上流側に設けているが、二次電池24が十分空冷できれば下流側に設けてもよい。
また、制御基板25はACアダプタ体21に設けてもよい。
【0038】
次に、掃除をするときは、スイッチ56をオンとして電動送風機13を駆動させる。吸込具(図示せず)から塵埃とともに吸引された外気は集塵体11、電動送風機13を通過し排気口4から排気され、また、電動送風機13から電池ケース体23の吸気口40aから内部に入り込み、二次電池24を冷却して排気口40b、冷却口36から出て掃除機本体1の排気口4から排気される。
なお、図12に示すように開閉弁体8に排気口8aを設けて、ここからも排気するようにしてもよい。
【0039】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、吸込口、排気口、集塵体、電動送風機および該電動送風機を駆動する二次電池とを有する掃除機本体と、該掃除機本体と着脱自在に形成され、前記二次電池を充電する充電回路を有するACアダプタ体と、を備えた電気掃除機において、前記ACアダプタ体は、該ACアダプタ体と前記掃除機本体のドッキング時に、前記二次電池を空冷する冷却用送風機と、ドッキング用凸部とを有し、前記掃除機本体は、前記ドッキング用凸部が挿入自在の接続口を有し、前記接続口に、開閉弁体を開閉自在に備えたので、ACアダプタの二次電池の充電時、二次電池の高温化を防止して、二次電池の長寿命を図ることができる。
また、ドッキング凸部が、掃除機本体に有する接続口に挿入されることで、ACアダプタ体が傾斜した床面に置かれても掃除機本体が倒れたり、移動することがない、また、ドッキング時でも、本体が傾倒しないようにすることができる。
また、掃除機本体の使用時等において、電池ケース体の接続弾性板Aに触れないようにすることができる。
【0040】
また、前記ACアダプタ体と前記掃除機本体のドッキング時に、二次電池は、冷却用送風機の上流側になるように配置したので、降圧トランスや充電回路基板を形成する発熱素子ならびに冷却用送風機等の熱を受けずに二次電池を空冷できるので、空冷効果が良い。
【0041】
また、掃除機本体は、二次電池24の温度を検出する温度検出手段と、前記二次電池の充電電圧を検出する電圧検出手段とを備え、前記二次電池の充電時、前記温度検出手段により前記二次電池のあらかじめ定められた温度上昇の変化、または、前記電圧検出手段により前記二次電池のあらかじめ定められた充電電圧上昇の変化が検出されたとき、冷却用送風機の運転を開始させたので、二次電池の高温状態を効率良く空冷し、長寿命化を図ることができる。
【0042】
また、二次電池の充電時、充電完了後も、あらかじめ定められた時間、または、二次電池の温度があらかじめ定められた温度になるまで、冷却用送風機の運転を続けたので、二次電池の高温状態を効率良く空冷し、長寿命化を図ることができる。
【0044】
また、ACアダプタ体と掃除機本体がドッキングしたときに、ドッキング用凸部の先端に形成された中間接続口が、二次電池を収納する電池ケース体に設けられた冷却口に連結されたので、冷却用送風機が運転されると、外気が掃除機本の排気口、電池ケース体の吸気口を介して電池ケース体内に入り込み、後電池を空冷し、全ての外気が洩れることなく冷却口から中間接続口を通過し、冷却用送風機に吸引されていくので、電池の空冷効果が向上する。
【0045】
また、ドッキング用凸部の内側を、二次電池の空冷用の風路としたので、別に空冷用の風路を設ける必要がない。
【0046】
また、ドッキング用凸部に二次電池への電源供給用の接続端子板Aを設け、電池収納ケース体に接続端子板Aと電気的に着脱自在に接続弾性板Aを備えたので、掃除機本体とACアダプタ体とのドッキングと同時に接続弾性板A部と電気的に接続される。
【0048】
また、開閉弁体に、排気口を形成したので、電池の空冷効果が向上する。
【0049】
また、掃除機本体とACアダプタ体のドッキング時において、二次電池への通電をON状態とするスイッチを備えたので、中間接続口に設けられた接続端子板に触れないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の斜視図である。
【図2】 この発明の実施の形態を示す掃除機本体の斜視図である。
【図3】 この発明の実施の形態を示す掃除機本体の部分断面図である。
【図4】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の電池ケース体の斜視図である。
【図5】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の二次電池の組立を示す斜視図である。
【図6】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の ACアダプターの斜視図である。
【図7】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の部分断面図である。
【図8】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の回路図である。
【図9】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の制御を示すブロック図である。
【図10】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の電池の充電時における電池電圧と電池の温度の変化を示す図である。
【図11】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の電池の充電時における電池電圧と電池の温度の変化を示す図である。
【図12】 この発明の実施の形態を示す電気掃除機の開閉弁体の部分拡大図である。
【図13】 従来の電気掃除機の断面図である。
【図14】従来の電気掃除機の回路図である。
【図15】従来の電気掃除機の電池の充電時における電池電圧と電池の温度の変化を示す図である。
【図16】 従来の電気掃除機の電池の充電時における電池電圧と電池の温度の変化を示す図である。
【符号の説明】
1 掃除機本体、4 排気口、7 接続口、8 開閉弁体、8a 排気口、9吸込口、12 集塵体、13 電動送風機、21 ACアダプタ体、24 二次電池、26 接続弾性板A、31 冷却用送風機、34 押圧スイッチ、36風路、41 ドッキング用凸部、42 中間接続口、44 接続端子板A。
Claims (9)
- 吸込口、排気口、集塵体、電動送風機および該電動送風機を駆動する二次電池とを有する掃除機本体と、該掃除機本体と着脱自在に形成され、前記二次電池を充電する充電回路を有するACアダプタ体と、を備えた電気掃除機において、
前記ACアダプタ体は、該ACアダプタ体と前記掃除機本体のドッキング時に、前記二次電池を空冷する冷却用送風機と、
ドッキング用凸部とを有し、
前記掃除機本体は、前記ドッキング用凸部が挿入自在の接続口を有し、
前記接続口に、開閉弁体を開閉自在に備えたことを特徴とする電気掃除機。 - 前記ACアダプタ体と前記掃除機本体のドッキング時に、二次電池は、冷却用送風機の上流側になるように配置したことを特徴とする請求項1記載の電気掃除機。
- 掃除機本体は、二次電池24の温度を検出する温度検出手段と、
前記二次電池の充電電圧を検出する電圧検出手段とを備え、
前記二次電池の充電時、前記温度検出手段により前記二次電池のあらかじめ定められた温度上昇の変化、または、前記電圧検出手段により前記二次電池のあらかじめ定められた充電電圧上昇の変化が検出されたとき、冷却用送風機の運転を開始させたことを特徴とする請求項1または2記載の電気掃除機。 - 二次電池の充電時、充電完了後も、あらかじめ定められた時間、または、二次電池の温度があらかじめ定められた温度になるまで、冷却用送風機の運転を続けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電気掃除機。
- ACアダプタ体と掃除機本体がドッキングしたときに、ドッキング用凸部の先端に形成された中間接続口が、二次電池を収納する電池ケース体に設けられた冷却口に連結されたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電気掃除機。
- ドッキング用凸部の内側を、二次電池の空冷用の風路としたことを特徴とする請求項は1〜5のいずれかに記載の電気掃除機。
- ドッキング用凸部に二次電池への電源供給用の接続端子板Aを設け、 電池収納ケース体に接続端子板Aと電気的に着脱自在に接続弾性板Aを備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の電気掃除機。
- 開閉弁体に、排気口を形成したことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の電気掃除機。
- 掃除機本体とACアダプタ体のドッキング時において、二次電池への通電をON状態とするスイッチを備えたことを特徴とする請求1〜8のいずれかに記載の電気掃除機。
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