JP4371951B2

JP4371951B2 - 電気掃除機

Info

Publication number: JP4371951B2
Application number: JP2004244531A
Authority: JP
Inventors: 享星野
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Consumer Electronics Holdings Corp; Toshiba Home Appliances Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2024-08-25
Also published as: JP2006061227A

Description

本発明は、電動送風機に電力を供給する二次電池を備えた電気掃除機に関する。

従来、この種の電気掃除機は、電動送風機を収容した掃除機本体を備えている。この掃除機本体には、電動送風機の吸込側に連通して、ホース体、延長管および床ブラシが順次接続される。また、掃除機本体には、電動送風機に電力を供給する二次電池が着脱可能に取り付けられる。さらに、掃除機本体には、電動送風機の弱、強などの駆動状態を制御可能な制御手段が収容されている。そして、この制御手段は、掃除機本体に取り付けられた二次電池の定格容量などの種類を識別可能である（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３４６３３５０号公報（第１−３頁、図１）

一般に、二次電池は、流す電流が大きくなるほど放電容量が減少するという特性を有している。

しかしながら、上述の電気掃除機では、定格容量が異なるタイプの二次電池を取り付けた場合でも、電動送風機の入力電流は各駆動状態でそれぞれ一定に設定されているため、例えば通常の定格容量の二次電池を取り付けて強状態で運転すると、放電容量が大幅に減少して運転時間が極端に短くなってしまうなど、二次電池の消費効率が良好でないという問題点を有している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、二次電池の消費効率を向上した電気掃除機を提供することを目的とする。

本発明は、掃除機本体に収容された電動送風機に電力を供給する二次電池と、この二次電池の定格容量の種類に応じて運転モード毎に電動送風機の入力の範囲を設定し、電動送風機の入力が設定した入力の範囲内となるように、電動送風機の入力を制御する制御手段とを具備し、制御手段は、二次電池の定格容量が所定値よりも小さい場合には、各運転モードでの電動送風機の入力を、定格容量が所定値である二次電池の使用時以下に抑制するものである。

本発明によれば、二次電池の定格容量が所定値よりも小さい場合には、各運転モードでの電動送風機の入力を、定格容量が所定値である二次電池の使用時以下に制御手段が抑制することで、二次電池に大電流が流れて放電容量が必要以上に減少することを抑制して運転時間を確保し、二次電池の消費効率を向上できる。

以下、本発明の一関連技術の構成を図面を参照して説明する。

図２において、１は掃除機本体で、この掃除機本体１の内部には、電動送風機２およびこの電動送風機２に電力を供給する二次電池としての電池パック３が収容されている。そして、この掃除機本体１は、業務用の電気掃除機であり、電動送風機２の駆動にて生じる吸気風とともに吸い込んだ塵埃をサイクロン分離して集塵する。

さらに、掃除機本体１には、外部から空気を吸引する本体吸込口４が開口されている。この本体吸込口４には、湾曲可能な細長略円筒状の接続管としてのホース体５が連通接続されている。このホース体５の先端には、作業者に把持される手元操作部６が設けられ、この手元操作部６には、掃除機本体１内の電動送風機２の強、中、弱などの駆動状態を設定する設定部としての運転モード部である複数の設定ボタン７が設けられている。

また、この手元操作部６の先端には、伸縮可能な細長略円筒状の延長管８が着脱可能に連通接続されている。さらに、この延長管８の先端には、例えば室内の床面の絨毯などの上に載置させて、この絨毯上の塵埃を吸い込む吸込口体としての床ブラシ９が着脱可能に連通接続されている。

次に、上記一関連技術の内部構造を説明する。

図１に示すように、掃除機本体１には、電池パック３が着脱可能に取り付けられるとともに、電動送風機２の駆動を制御する制御手段12が収容されている。

電池パック３には、例えば図３(a)に示すように、複数のセルＣを直列に接続した通常の定格容量を有する標準パック3a、あるいは、図３(b)に示すように、対をなすセルＣを並列に接続し、この並列に接続したものを複数直列に接続した標準パック3aの約２倍の定格容量を有するハイパワータイプの高容量パック3bなどの種類がある。

そして、この電池パック３は、図４のグラフに示すように、流れる電流が大きくなると放電容量が低下する。なお、図４のグラフにおいて、電流値が１Ｃとは、電池パック３が１時間で放電し終わる電流量を示し、電流値が２Ｃとはその２倍の電流値を示す。

制御手段12は、電池パック３に接続された回路用電源部13から電力の供給を受けて駆動している。そして、この制御手段12は、電動送風機２の駆動を制御する駆動回路部15およびマイコン部16を有している。

駆動回路部15は、図示しないトランジスタなどのスイッチング素子などを有し、マイコン部16から供給されるパルス電圧により電動送風機２をＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御するものである。

そして、マイコン部16は、電池パック３の種類を識別する検知部としての判別回路であるパック検知部17、電池パック３の電圧を検知する電圧検知部18、および、駆動回路部15にそれぞれ接続され、パック検知部17で検知した電池パック３の定格容量の種類に応じて、電動送風機２の運転モードを設定する。

例えば、制御手段12のマイコン部16は、電池パック３の定格容量が所定値すなわち高容量パック3bの定格容量よりも小さい定格容量の標準パック3aが装着されている際に、高容量パック3bに対応する運転モードよりも電動送風機２の入力を抑制した運転モードに設定する。

具体的に、制御手段12のマイコン部16は、電池パック３の定格容量の種類に応じた運転モード毎に電動送風機２の入力の範囲を設定し、電動送風機２の入力がこの設定した入力の範囲内となるように制御する。

次に、上記一関連技術の形態の動作を説明する。

まず、掃除機本体１の本体吸込口４にホース体５および延長管８を介して床ブラシ９を接続する。

さらに、掃除機本体１に、電池パック３を装着する。

この後、所定の設定ボタン７を操作して電動送風機２を所定の駆動状態で駆動させる。

このとき、制御手段12は、パック検知部17により電池パック３の定格容量を検知し、この定格容量に応じて制御手段12にて設定されたテーブルにより、電動送風機２の運転モードを設定する。

例えば、制御手段12は、高容量パック3bが掃除機本体１に装着された状態、すなわちハイパワーモード時には、電動送風機２を強、中および弱の３つの駆動状態に設定ボタン７で設定可能となるように電動送風機２の入力の範囲を設定し、標準パック3aが掃除機本体１に装着された状態、すなわち標準モード時には、電動送風機２を中および弱の２つの駆動状態に設定ボタン７で設定可能となるように電動送風機２の入力の範囲を設定する。

言い換えると、制御手段12は、ハイパワーモード時にのみ電動送風機２を強状態で駆動可能とし、標準モード時には、設定ボタン７の強ボタンが作動しないようにしたり、強状態を選択する設定ボタン７が押されても電動送風機２を中状態で駆動させたりして、電動送風機２が強状態で駆動しないように設定する。

すなわち、制御手段12は、選択可能な電動送風機２の駆動状態を、モード毎に切り換える。

そして、作業者が、ホース体５の手元操作部６を操作して床ブラシ９を床面上で前後に走行させると、掃除機本体１内の電動送風機２の駆動により発生する吸い込みの力すなわち吸塵力によって、床ブラシ９から空気とともに床面上の塵埃が吸い込まれる。

この後、この床ブラシ９から吸い込まれた塵埃は、空気とともにこの床ブラシ９から延長管８およびホース体５を順次介して掃除機本体１の本体吸込口４へと吸い込まれた後、集塵カップ2a内でサイクロン分離され、この集塵カップ2a内に集塵される。

上述したように、上記一関連技術の形態では、電池パック３の定格容量の種類に応じて電動送風機２の運転モードを制御手段12が設定する構成とした。

具体的には、掃除機本体１に装着された電池パック３の定格容量の種類に応じた運転モード毎に、電動送風機２の入力の範囲を設定し、電動送風機２の入力がこの設定した入力の範囲内となるように制御する構成とした。

この結果、電池パック３の定格容量に応じた電流が電池パック３に流れるようになるため、電池パック３に大電流が流れて放電容量が必要以上に減少することを抑制でき、電池パック３の消費効率を向上できる。

また、電池パック３の種類を識別するパック検知部17を設けることで、電池パック３の種類を確実に識別できる。

なお、上記一関連技術において、ハイパワーモード時と標準モード時とのそれぞれで選択できる電動送風機２の駆動状態は、任意に設定可能である。

また、例えばハイパワーモード時の中状態、あるいは弱状態での電動送風機２の入力電流を、標準モード時の中状態、あるいは弱状態での電動送風機２の入力電流よりも増大させるように制御手段12で制御してもよい。この場合には、電池パック３に流れる電流が弱くなりすぎることを防止して、電池パック３の寿命が低下することを防止できる。

さらに、掃除機本体１に装着される電池パック３の容量に応じて、それぞれのパック3a，3bの放電容量が低下しないように制御手段12が設定する運転モードには、様々なものが可能であり、選択可能な電動送風機２の駆動状態を各モードとも共通にして、電動送風機２の各駆動状態での入力をモード毎に切り換える構成などにもできる。

例えば、標準モード時に、ハイパワーモード時よりも電動送風機２の入力を抑制して運転時間を確保するように制御手段12が運転モードを設定する一実施の形態を、図５を参照して説明する。

例えばセルＣの電池電圧を３．７Ｖ、定格容量を２９００ｍＡｈとすると、図４のグラフに示すように、標準パック3aでは、電圧が１４．８Ｖ、定格容量が２９００ｍＡｈとなり、高容量パック3bでは、電圧が１４．８Ｖ、定格容量が５８００ｍＡｈとなる。

そして、電動送風機２を所定の駆動状態、例えば強状態で駆動する際に流す電流値を１１．６Ａとすると、高容量パック3bでは、電流値が図４のグラフに示す２Ｃの値となる。

そして、電流値が２Ｃのときには、図４に示すように、電流値が１Ｃのときと略等しい約２９００ｍＡｈの放電容量が得られるので、高容量パック3bでは、約５８００ｍＡｈの放電容量となり、ハイパワーモード時に電動送風機２を強状態で駆動させた場合には、５．８／１１．６×６０＝３０分の運転が可能となる。

これに対して、標準パック3aでは、定格容量が高容量パック3bの半分であるから、従来のように高容量パック3bと同じ電流値を流す場合には、電流値が図４のグラフに示す４Ｃの値となるため、放電容量が約２４００ｍＡｈとなり、標準モード時に電動送風機２を強状態で駆動させた場合には、高容量パック3bの半分のセル数であるにもかかわらず、２．４／１１．６×６０＝１２分の運転しかできず、高容量パック3bと標準パック3aとのセル数比から期待される１５分の運転に対して８０％の運転しかできずに、２０％のエネルギを浪費している。

そこで、本実施の形態では、標準モード時に、強状態での電動送風機２の入力電流を例えば８．７Ａに制限する。この場合には、電流値が図４のグラフに示す３Ｃの値となるので、約２８００ｍＡｈの放電容量が得られ、運転時間が２．８／８．７×６０＝１９分となる。ただし、電動送風機２の吸塵力は、消費電力に比例するので、７５％となる。

この結果、図５に示すように、ハイパワーモード時のエネルギ（吸塵力と運転時間との積）を１００％とすると、本実施の形態の標準モードでの運転は、７５％×１９／３０＝４７．５％となり、１００％×１２／３０＝４０％の従来例と比較して、電池パック３の消費効率が７．５％改善される。

このように、標準モード時には、電動送風機２の入力電流を、ハイパワーモード時よりも抑制して設定する構成とすることで、電池パック３に大電流が流れて過負荷となって放電容量が必要以上に減少することを抑制でき、消費電力に比例する電動送風機２の吸塵力は若干低下するものの、運転時間が長くなり、全体として電池パック３の消費効率を向上でき、上記一関連技術と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、例えば標準モード時に、電動送風機２の入力を各駆動状態でハイパワーモード時以下とするように制御手段12が運転モードを設定する他の実施の形態を、図６を参照して説明する。

この図６に示す実施の形態では、電動送風機２が、運転音を抑制するサイレント、弱および強のそれぞれの駆動状態に各モードで切り換え可能となっている。

例えば、標準モードでの強状態での吸塵力を２００Ｗとし、ハイパワーモードでの強状態での吸塵力を標準モードの１．５倍の３００Ｗと設定する。

この場合には、標準モードでの運転時間が１５分とすると、ハイパワーモードの運転時間が１５／１．５×２＝２０分となる。

また、弱状態で運転する際には、例えばいずれのモードでも強状態の吸塵力の８０％に低減するように設定する。

すなわち、標準モードでは吸塵力が２００×８０％＝１６０Ｗ、運転時間が１５×１００／８０＝１８．７５分になり、ハイパワーモードでは吸塵力が３００×８０％＝２４０Ｗ、運転時間が２０×１００／８０＝２５分に自動的に設定される。

そして、サイレント状態を選択した際には、電池パック３の入力電流が比較的小さく、放電容量の低下が比較的小さいため、例えばいずれのモードでも、吸塵力を一定の１２０Ｗに設定する。

この際には、標準モードでの運転時間が１５×２００／１２０＝２５分、ハイパワーモードでの運転時間が２０×３００／１２０＝５０分となる。

このように、標準モードでの電動送風機２の入力電流値を、ハイパワーモードでの電動送風機２の入力電流値以下に設定することで、必要以上に大きい電流が流れることによる標準パック3aの放電容量の低下を抑制して電池パック３の消費効率を向上し、上記実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

しかも、このように運転モードを設定することで、ハイパワーモード時に、標準モード時以上の吸塵力および運転時間を得ることができる。

また、上記各実施の形態において、制御手段12は、高容量パック3bを装着した場合に、吸塵力を抑制して運転時間を長くする場合と、電動送風機２の吸塵力を向上させる場合とを選択可能な構成としてもよい。

そして、パック検知部17にて電池パック３の定格容量を検知するために、図７に示すように、セルＣに抵抗Ｒを有する検知用出力端子19を設け、電池パック３を三端子型とする構成も可能である。この他にも、パック検知部17は、例えば電池パック３の外装に設けた図示しない爪などの突起により電池パック３の種類を検知する接触型、電池パック３の外装に設けた磁石を磁気センサで検知したり、電池パック３の外装に設けた反射板をフォトセンサで検知したりする非接触型など、いずれの構成としてもよい。

本発明の一関連技術の電気掃除機を示すブロック図である。同上電気掃除機を示す斜視図である。 (a)は同上電気掃除機に着脱可能な二次電池の一例を示す説明図、(b)は同上二次電池の他の例を示す説明図である。同上電気掃除機に使用される二次電池の放電特性の一例を示すグラフである。本発明の一実施の形態の電気掃除機の運転モードの一実施例を示す表である。本発明の他の実施の形態の電気掃除機の運転モードの一実施例を示す表である。本発明のさらに他の実施の形態の二次電池を示す説明図である。

符号の説明

１掃除機本体
２電動送風機
３二次電池としての電池パック
12 制御手段
17 検知部としてのパック検知部

Claims

掃除機本体と、
この掃除機本体に収容された電動送風機と、
この電動送風機に電力を供給する二次電池と、
この二次電池の定格容量の種類に応じて運転モード毎に電動送風機の入力の範囲を設定し、前記電動送風機の入力が前記設定した入力の範囲内となるように、前記電動送風機の入力を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、二次電池の定格容量が所定値よりも小さい場合には、各運転モードでの前記電動送風機の入力を、定格容量が前記所定値である二次電池の使用時以下に抑制する
ことを特徴とした電気掃除機。
二次電池の定格容量の種類を識別する検知部を具備した
ことを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。