JP4020746B2

JP4020746B2 - 電気掃除機

Info

Publication number: JP4020746B2
Application number: JP2002298711A
Authority: JP
Inventors: 進玄疋田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-10-11
Filing date: 2002-10-11
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: JP2004129913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池を有する充電式の電気掃除機の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、たとえば、特開平２−７９３２号公報に開示されるように交流掃除機について突入電流の制御が行われている。これに対して、二次電池を用いた電気掃除機においては、突入電流の制御は他の機器に影響を与えないため突入電流制御は行われていない。
【０００３】
一方で、二次電池の電圧は時間とともに低下する傾向にある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２−７９３２号公報明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の充電式の電気掃除機の構成において突入電流制御を行なおうとすると、過大な突入電流に対応するため、駆動素子等にコストがかかるとともに形状も大きくなると言う課題があった。また、状況によって過大な電流が長時間ながれた場合には電池の劣化等を招く可能性もあるという課題があった。
【０００６】
また、二次電池の電圧が低下すると電動送風機のパワーも低下すると言う課題があった。
【０００７】
さらに、電動送風機は、駆動初期は突入電流が発生するとともに電流値が大きいという特性がある。このため電流制限の方法によっては精度よくモーターの異常等を検知できないと言う課題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、低コスト、小型でかつ安全で使い勝手が良く、好ましくは電動送風機の吸引力が一定の吸い込みパワーとなる、充電式の電気掃除機を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、充電式の電気掃除機であって、集塵室と、外部から集塵室までの吸引力を生み出す電動送風機と、電動送風機を動かす電力を供給する二次電池と、二次電池に外部から電力を供給するための充電端子と、二次電池より供給された電力により電動送風機を駆動する駆動手段と、駆動手段を制御する駆動制御手段とを備え、駆動制御手段は、初期駆動時から所定の時間パルス駆動を行い、駆動当初の最初のパルスのパルス幅から次第に長いパルス幅のパルスを順次印加し前記電動送風機を駆動する。
【００１０】
好ましくは、駆動制御手段は、二次電池から駆動手段に流れる電流を検知する電流検知手段を含み、初期駆動時と駆動中に電流検知手段により検知されたピーク電流が第１の所定の設定値を超える時、電動送風機をパルス駆動する。
【００１１】
好ましくは、駆動制御手段は、駆動中に電流検知手段により検知されたピーク電流が第２の所定の設定値を超える時、電動送風機の駆動を停止する。
【００１２】
好ましくは、駆動制御手段は、二次電池の電池電圧を検出する電圧検出手段を含み、電圧検出手段により検出される二次電池の電圧の低下に応じて、パルス駆動時のパルス幅を増加させて電動送風機を駆動する。
【００１３】
好ましくは、駆動制御手段は、初期駆動からの時間を計測する時間計測手段を含み、時間計測手段により第１の所定の設定値を初期駆動からの所定の時間経過後に変更する。
【００１４】
好ましくは、駆動制御手段は、初期駆動からの時間を計測する時間計測手段を含み、時間計測手段により第２の所定の設定値を初期駆動からの所定の時間経過後に変更する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の電気掃除機１００の構成を説明するための全体図である。
図１を参照して、本発明の電気掃除機１００は、充電装置３から電力の供給を受ける。充電装置３は、家庭電源のコンセントに差し込む電源プラグ１と、コンセントからの電力を伝達するための電源コード２を含み、電気掃除機１００に電源コード２からの電力を供給する。一方、電気掃除機１００は、吸引口を有するヘッド４と、操作スイッチ１９を備えて電気掃除機１００を操作するグリップ８と、グリップ８とヘッド４とをつなぐパイプ７と、電気掃除機１００が吸引口から吸引したものを通すホース６と、掃除機本体５とを備える。
【００１７】
掃除機本体５は、充電装置３より電力を供給され、掃除機本体５内部の二次電池（図示せず）に充電電力が蓄積される。
【００１８】
図２は、図１に示した掃除機本体５の概略図である。
図２を参照して、掃除機本体５は、掃除機本体５内部に吸引したものを集める集塵室９と、吸引力を生み出す電動送風機１０と、電動送風機に電力を供給する二次電池１１と、電動送風機の駆動を制御する駆動制御部２００と、外部から二次電池１１へ電力を供給するための充電端子１３を含んでいる。
【００１９】
電動送風機１０の吸引力により吸引されたものは、集塵室９に蓄積される。また、電動送風機１０は、グリップ８の操作スイッチ１９により駆動制御部２００を介してＯＮ−ＯＦＦ（あるいは強、弱、停止等）の制御を受ける。駆動制御部２００と電動送風機１０は、二次電池１１より電力を供給される。二次電池１１は、充電端子１３を介して充電装置３より電力を供給される。
【００２０】
図３は、駆動制御部２００の概略ブロック図である。
図３を参照して、マイコン部１２は、駆動部１４と、充放電制御部１８とＬＥＤ部２０の制御を行う。駆動部１４は、マイコン部１２のパワー制御を受けて二次電池１１からの電力を電動送風機１０に供給し駆動させる。電流検知部１５は、電動送風機１０に流れる電流ＩＷＳを検知する。５Ｖ電源部１６は、マイコン部１２等へ電源を供給する。電池電圧検出部１７は、二次電池１１の電池電圧ＶＢを検出する。充放電制御部１８は、マイコン部１２の指示により、充電の開始、終了の制御を行う。ＬＥＤ部２０は、電池電圧ＶＢの表示あるいは充電中等の表示を行う。タイマー２１では、駆動開始からの時間計測を行う。
【００２１】
マイコン部１２は、電動送風機１０の初期駆動時にパルス駆動を行うために駆動部１４を制御し、駆動部１４から電動送風機１０にパルス波形ＰＷＳの電圧を印加させる。これに応じて初期駆動時の突入電流は低減される。ここで「初期駆動」とは駆動部１４が二次電池１１からの電力を電動送風機１０へ供給を始めてから所定の時間経過するまでを指す。
【００２２】
電動送風機１０が駆動されるとき、電流検知部１５より電動送風機１０の電流ＩＷＳを検知しマイコンに入力する。電流検知部１５は、抵抗等により電圧変換して電流を検知する方法が一般的である。
【００２３】
マイコン部１２は、初期駆動時に加えて、電流検知部１５の結果に基づいて電流ＩＷＳが第１の所定の設定値より大きいときは、電動送風機１０へ常時電力を供給する状態からパルス駆動の状態へ動作モードを変更する。そしてマイコン部１２は、パルス駆動のパルス幅を短くし最大電流を第１の所定の設定値以下に制御する。電動送風機１０がパルス駆動する際は、マイコン部１２は、電動送風機１０の電圧を制御する。そのとき、マイコン部１２は、駆動部１４が電動送風機１０にパルス波形ＰＷＳを印加する制御を行う。
【００２４】
また、マイコン部１２は、電流検知部１５の結果に基づいて、電流ＩＷＳが第２の所定の設定値より大きいとき、モーター異常と判断する。そのときマイコン部１２は、電動送風機１０を停止するように駆動部１４を制御する。第１の所定の設定値は、パルス駆動を開始する前に駆動を停止するのを防ぐために好ましくは第２の所定の設定値より小さくするのが望ましい。
【００２５】
二次電池１１は、電動送風機１０の電源だけでなく、マイコン部１２等へ低電圧電源も供給する。５Ｖ電源部１６は、二次電池の電圧がマイコン部１２へ電圧の供給を行なわない時および二次電池の電圧低下時、マイコン部１２へ電力供給を行う。また、充電端子部１３は、充電装置３の充電端子受け部と接触して充電電力を二次電池１１へ供給する。
【００２６】
電池電圧検出部１７は、二次電池１１の電池電圧ＶＢをマイコン部１２のアナログ入力範囲に変換してマイコン部１２へ入力する。マイコン部１２は電動送風機１０の駆動中、常に電池電圧ＶＢを監視し、その電圧値に応じた電動送風機１０の制御を行う。マイコン部１２は、電圧が低下するに応じてパルス駆動するときのパルス幅を増加させ吸い込み能力の低下を防ぐ。また、ある電圧値以下になるとマイコン部１２は、電動送風機１０を停止する制御を行う。
【００２７】
電動送風機１０は、通常、初期駆動時により大きい駆動電流を必要とする。そして、時間の経過とともに電流は、低下し安定する。そのためマイコン部１２は、タイマー２１により所定の時間経過後、第１の所定の設定値および第２の所定の設定値を低く設定しなおす。そして、この設定しなおされた第２の所定の設定値に基づいてマイコン部１２がモーターの異常等による電流値の増加を検知し掃除機の安全な制御を行う。
【００２８】
図４は、パルス駆動時に電動送風機１０に印加されるパルス波形および電動送風機１０に流れる電流特性の概略の一例である。
【００２９】
図４を参照して、上段の波形が初期駆動時のパルス波形ＰＷＳ、下段の波形は前記パルス波形を印加した時の電流波形ＩＷＳを示す。
【００３０】
駆動部１４は、初期駆動時に電動送風機１０をパルス駆動する。なおかつ、最初のパルスのパルス幅からそれ以後のパルスのパルス幅を順次長くしていくことにより、短時間内に少ない突入電流で電動送風機１０を最大回転させる制御を行っている。
【００３１】
図５は、電池電圧ＶＢの低下とともに電動送風機１０の駆動パルス幅を変化させる制御を説明する図である。図５を参照して、電池電圧がＶ１〜Ｖ２の間にある期間をＴ１とする。以下同様に電池電圧Ｖ２〜Ｖ３の期間をＴ２、電池電圧Ｖ３〜Ｖ４の期間をＴ３、Ｖ４〜Ｖ５の期間をＴ４、Ｖ５〜Ｖ６の期間をＴ５、Ｖ６〜Ｖ７の期間をＴ６と示す。Ｔ１間においてパルスが活性なＯＮ１の時間をΔｔ1と示す。以降、同様にして各期間Ｔ２〜Ｔ６においてパルスが活性なＯＮ１〜ＯＮ６のＯＮ時間をΔｔ１〜Δｔ６と示す。ＯＦＦ時間は電池電圧に関わらず同一で、Δｔｏｆｆと示す。
【００３２】
電池電圧はＶ１＞Ｖ２＞Ｖ３…、の順に低下するにしたがって、Δｔ１＜Δｔ２＜Δｔ３…と順にＯＮ時間が長くなる。電動送風機１０への給電率はΔｔ１／（Δｔ１＋Δｔｏｆｆ）→Δｔ２／（Δｔ２＋Δｔｏｆｆ）と順次高くなる。
【００３３】
電動送風機１０の吸い込みパワーは電池電圧ＶＢの低下とともに低下する。強力パワーで吸い込む以外のモードでは電池電圧ＶＢの低下で電動送風機１０が停止するまでの間は、特に限定はされないが好ましくは一定の吸い込みパワーが望ましいため、電池電圧検出部１７で電池電圧ＶＢを検出し電池電圧ＶＢが低下するとともに電動送風機１０への給電率を高め電動送風機１０の吸い込みパワーが低下しないで一定となる様に制御する。
【００３４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれてることが意図される。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明によれば、充電式電気掃除機の電動送風機への突入電流を低減できる。それに伴い、電動送風機の駆動制御素子の軽量小型化およびコストダウンが図れる。
【００３６】
一方で、二次電池の電圧低下に関わらず、電動送風機の吸引力が一定となるような吸い込みパワーで駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気掃除機１００の構成を説明するための全体図である。
【図２】図１に示した掃除機本体５の構成を説明するための概略図である。
【図３】駆動制御部２００を説明するための概略ブロック図である。
【図４】パルス駆動時に電動送風機１０に印加されるパルス波形および電動送風機１０に流れる電流特性の概略の一例である。
【図５】電池電圧ＶＢの低下とともに電動送風機１０の駆動パルス幅を変化させる一例図である。
【符号の説明】
１電源プラグ、２電源コード、３充電装置、４ヘッド、５掃除機本体、６ホース、７パイプ、８グリップ、９集塵室、１０電動送風機、１１二次電池、１２マイコン、１３充電端子、１４駆動部、１５電流検知部、１６５Ｖ電源部、１７電池電圧検出部、１８充放電制御部、１９操作スイッチ部、２０ＬＥＤ部、２１タイマー、１００電気掃除機、２００駆動制御部。

Claims

充電式の電気掃除機であって、
集塵室と、
前記電気掃除機の外部から前記集塵室までの吸引力を生み出す電動送風機と、
前記電動送風機を動かす電力を供給する二次電池と、
前記二次電池に外部から電力を供給するための充電端子と、
前記二次電池より供給された電力により前記電動送風機を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段を制御する駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、
前記二次電池から前記駆動手段に流れる電流を検知する電流検知手段と、
初期駆動時に加えて、前記駆動手段の駆動中に前記電流検知手段により検知されたピーク電流が第１の所定の設定値を超える時において、前記電動送風機をパルス駆動するための手段と、
前記駆動中に前記電流検知手段により検知されたピーク電流が、前記第１の所定の設定値よりも大きい第２の所定の設定値を超える時、前記電動送風機の駆動を停止するための手段と、
駆動開始からの時間を計測する時間計測手段と、
前記駆動開始からの所定の時間経過後に前記第１の所定の設定値および前記第２の所定の設定値を低く設定しなおすための手段とを含む、電気掃除機。