JP4496898B2 - 充電式電気掃除機 - Google Patents

Description

本発明は一般家庭において使用される充電式電気掃除機に関するものである。

電気掃除機の携帯性、利便性向上のために、充電可能な電池を内蔵した充電式の電気掃除機が多くある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１０２１２９号公報

上記の様な充電式電気掃除機には、商用電源に接続せずに使用するという特徴がある。そのために、充電式電気掃除機は常時家庭用電源から電力を供給される電気掃除機と比較して吸引力が低く、二次電池の容量分しか運転できないという欠点を持っている。それらの背景から集塵手段が目詰まりしてしまうと、充電式電気掃除機の吸込み力は低下し、塵埃を除去するための時間が増加するため、二次電池の充電容量は低下してしまう。

本発明は上記課題を解決するもので、二次電池の充電容量の低下を防止し、稼動時間の長い充電式電気掃除機を提供することを目的とする。

上記目的を解決するために本発明は、吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機により吸引された塵埃を捕集する集塵手段と、二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、二次電池への充電手段と、前記集塵手段に付着した塵埃を除塵する除塵手段と、前記除塵手段の動作を制御する除塵制御手段とを備え、前記除塵制御手段は、前記充電状態検出手段が検出した状態に基づき、前記充電手段自体を振動させる構成としたもので、二次電池の充電状態に応じて除塵動作を行い、集塵手段の目詰まりを防止する。また、充電式電気掃除機の充電手段自体が振動して除塵するので、集塵手段以外に付着した塵埃も除塵することが出来る。

吸引力が向上し、電動送風機を余分に回転させる電力の損失を与え無いため、二次電池の充電容量の低下を防止し、電気掃除機の駆動時間を長くできるものである。また、充電式電気掃除機の充電手段自体が振動して除塵するので、集塵手段以外に付着した塵埃も除塵することが出来る。

第１の発明は、吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機により吸引された塵埃を捕集する集塵手段と、二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、二次電池への充電手段と、前記集塵手段に付着した塵埃を除塵する除塵手段と、前記除塵手段の動作を制御する除塵制御手段とを備え、前記除塵制御手段は、前記充電状態検出手段が検出した状態に基づき、前記充電手段自体を振動させる構成としたもので、二次電池の充電状態に応じて除塵動作を行うため、掃除機本来の役割である掃除行為に悪影響を与えること無く吸引力が向上し、二次電池の充電容量の低下を防止すると共に、二次電池の電池寿命を長くすることができるものである。また、充電式電気掃除機の充電手段自体が振動して除塵するので、集塵手段以外に付着した塵埃も除塵することが出来る。

第２の発明は、充電状態検出手段が二次電池への充電開始を検出することにより、除塵動作を開始するもので、二次電池の電池容量が少ない状態でも確実に除塵動作を行うことができ、また、一般に二次電池へ充電開始を開始した状態というのは、掃除を終了した状態であるため、集塵手段により多くの塵埃が付着した状態で、かつ吸引風量が無く、除塵効果を得やすい状態で除塵動作を行うため、効率よく最大の除塵効果をえることができる。

第３の発明は、二次電池の電力を用いて除塵手段を動作させるもので、掃除機本体の充電端子以外に充電手段と接続する端子を必要としないため、安価な構成を実現することができつつ、除塵動作を行うことができる。

第４の発明は、充電式電気掃除機を充電手段に接続する際に、集塵手段が地面と垂直になるような構成としたもので、集塵手段が地面と水平な状況で除塵動作を行っても、重力の影響で除塵効果は薄いため、垂直にすることで、効率よく最大の除塵効果をえることができる。

第５の発明は、除塵動作中であることを報知する報知手段を備えたもので、除塵動作中に使用者が掃除を行おうとすると、除塵動作が終了していないため、除塵効果が得られてない状態で、掃除を行わなければならない。そこで、報知手段を設けることにより、使用者に除塵が完了するまで待ってもらい、使用者は吸引力が回復した状態で掃除を開始することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものでは無い。

（実施の形態１）
以下、本発明の第一の実施の形態を、図１〜図４を参照しながら説明する。

図１は、本実施の形態における充電式電気掃除機の動作ブロック図であり、図２は構成図であり、図３は動作説明のためのグラフであり、図４は集塵手段の構成図である。

図１、２において、４は電動送風機２への供給電力、すなわち入力を制御する制御手段であり、５は、除塵制御手段である振動制御装置であり、後述する電磁石９をオン・オフさせ制御する。

１０は除塵手段である振動装置であり、電動送風機２の吸気上流側に設置された集塵室２４内に設置され、塵埃を捕集する集塵手段である集塵袋１３と、前記電動送風機２の吸気口の間に設置され、前記集塵袋１３を振動させる振動板８と、振動板８を動作させる電磁石９とで構成され、振動板８は、電磁石９のアクチュエータ１２に取り付けられ、アクチュエータ１２が動くことで、振動板８が動作する構成となっている。

アクチュエータ１２は磁石でできており、電磁石９がオンされて直流電源に接続されることにとり、発生する磁界により、アクチュエータ１２を吸引し、また、電磁石９がオフされるとアクチュエータ１２を反発させて、往復運動を行って、集塵手段１３を周期的にたたく動作となり、電動送風機２の吸気口前方付近に付着した塵埃を除くことができる。

制御手段４と振動制御装置５は、マイクロコンピュータ７で構成され、電動送風機２の入力と振動装置１０を制御する。３は掃除機本体が充電手段１１に接続されることにより電源１から充電される二次電池であり、前記、マイクロコンピュータ７は二次電池３により電力を供給されると動作を開始する。

６は二次電池３の、充電状態を検出する充電状態検出手段であり、制御手段４は充電状態検出手段６の検出した状態に基づき、振動制御装置５に信号を送り、前記、振動制御装置５が電磁石９をオン・オフさせ除塵動作を行う。

上記構成において、その動作を説明する。

制御手段４は、充電状態検出手段６が検出した状態に基づき、振動制御装置５に信号を送り、この振動制御装置５が、振動装置１０を動作させる。この場合、二次電池３の充電状態が、設定された除塵動作開始条件と一致していれば、除塵動作を行うため、掃除機本来の役割である掃除行為に悪影響を与えること無く、また、効率的な動作を行えるため、二次電池の充電容量の低下を防止し、二次電池の電池寿命を長くすることができる構成となっている。

一般に二次電池３へ充電開始を開始した状態というのは、使用者が掃除を終了した状態であるため、前記充電状態検出手段６は二次電池３への充電開始を監視しており、充電動作が開始されると、振動制御装置５が除塵動作を開始させる。この場合では，二次電池３の電池容量が少ない状態でも確実に除塵動作を行うことができる。さらに、掃除が完了した状態であるため、集塵手段１３により多くの塵埃が付着した状態で、かつ吸引風量が無いため、除塵効果を得やすい状態で除塵動作を行うことができ、効率よく最大の除塵効果をえることになる。

また、充電状態検出手段６を、二次電池３の電圧値を検出する電圧検出手段６で構成し、この電圧検出手段６が、例えば、二次電池３の電圧値が最大２５Ｖまで充電できるとして、図３の（ａ）のグラフのように、二次電池３の電圧値が、２５Ｖであることを検出することにより、除塵動作を行うことで、除塵動作である程度電力が低下するにせよ、二次電池３の充電電力が充分であり、その後すぐに通常の掃除動作を行う際に、二次電池３の充電電力が低下し、掃除動作に支障が出ることを防ぐことができる。

一般に、満充電から電圧が低下した状態というのは、掃除機本体が、充電手段と分離された状態、即ち、使用者が掃除を開始しようとしている状態であるため、前記電圧検出手段６が、例えば二次電池３の電圧値が最大２５Ｖまで充電できるとして、図３の（ｂ）のグラフのように、二次電池３の電圧値が、２５Ｖを下回ることを検出することにより、除塵動作を行うことで、使用者は吸引力が回復した状態で掃除動作を開始することができる。

また、電圧検出手段６が、例えば、二次電池３の電圧値が一定値以上になっていると判断する判定値を１０Ｖだとして、図３の（ｃ）グラフのように、二次電池３の電圧値が１０Ｖ以上であることを検出することにより、除塵動作を行うことで、その後すぐに通常の掃除動作を行う際に、二次電池３の充電電力が低下し、掃除動作に支障が出ることを防ぐことができる。

また、一般に二次電池３の電圧値が一定値以下に下がった状態というのは、しばらく運転した後の状態であり、その状態では塵埃が集塵手段１３に多数付着している。そのため前記電圧検出手段６が、例えば、二次電池３の電圧値が一定値以下になっていると判断する判定値を１０Ｖだとして、図３の（ｄ）グラフのように、二次電池３の電圧値が１０Ｖ以下であることを検出することにより、除塵動作を行うことで、効果的に除塵動作を行うことができる。また、集塵手段１３が目詰まりを起こしている状態と、目詰まりを起こしていない状態とを比較して、両者が同等の吸引力を得るためには、目詰まりを起こしている状態の方が、より多くの電力を消費して電動送風機２を回転させなければならず、無駄な電力を消費させなければならない。よって、目詰まりを起こしている集塵手段１３に除塵動作を行うことで、集塵手段１３の圧損を減少させて、電動送風機２の消費電力を抑え、充電式電気掃除機の駆動時間をより長くできる。

また、前記電圧検出手段６が二次電池３の電圧値が除塵動作を行える限界値にまで低下したことを検出することにより、除塵動作を開始することで、二次電池の電池容量が、その限界電圧値以下で除塵動作を行うと、通常の掃除を充分に行うだけの電力が欠乏し、掃
除ができなくなることを防ぎつつ、除塵を行うことで吸引力を回復し、残りの電池容量で効率よく掃除を行うことができる。

また、充電状態検出手段６の代わりに、充電式電気掃除機本体１５と、充電手段１１が接続されたことを検出する接続検出手段２８を備え、前記接続検出手段２８が接続を検出することにより、除塵動作を行うことで、二次電池３の電池容量が少ない状態でも確実に除塵動作を行うことができ、また、一般に充電手段１１に接続された状態というのは、掃除を終了した状態であるため、集塵手段１３により多くの塵埃が付着した状態で、かつ吸引風量が無く、除塵効果を得やすい状態で除塵動作を行うため、効率よく最大の除塵効果をえることができる。

或いは、一般に充電手段１１から分離された状態というのは、掃除を開始しようとする状態であるため、前記接続検出手段２８が充電式電気掃除機１５と、充電手段１１が分離したことを検出することにより、除塵動作を行うことで、使用者は吸引力が回復した状態で、除塵動作を開始することができる。

ところで、除塵動作を行うには電力が必要になるが、二次電池３を電源として振動装置１０を駆動すると、運転動作終了後すぐに再使用する場合、掃除動作を行うだけの二次電池３の電池容量が足りなくなる可能性がある。

そこで、電源１を充電手段１１経由で掃除機本体に送り、振動装置１０を動作させることにより、二次電池３を充電しつつ除塵動作を行い、また、除塵動作を行う際の電力源として、二次電池３を用いないため、運転動作終了後すぐに再使用する場合、使用者は吸引力と二次電池３の容量が回復した状態で使用することができる。

また逆に、二次電池３の電力を用いて振動装置１０を動作させることで、充電式電気掃除機本体１５の充電端子以外に充電手段１１と接続する端子を必要としないため、安価な構成を実現することができつつ、除塵動作を行うことができる。

ところで、集塵手段１３が地面と水平になるような形で、除塵動作を行うと、図４（ａ）のように除塵動作によって、集塵手段１３から分離された塵埃が、集塵手段１３に再び付着し、除塵の効果があまり期待できない。

そこで、図４（ｂ）のように、集塵手段１３が地面と垂直となるような構成にすることにより、集塵手段１３から分離された塵埃が、集塵手段１３に付着すること無く、除去できるため、効率よく除塵効果を得ることができる。

また、除塵動作を行っている間に使用者に触られると、除塵動作が完了しておらず、除塵効果が中途半端になってしまう可能性がある。

そこで、除塵動作中であることを報知する除塵報知手段２９を設けることにより、使用者に除塵動作中であることを伝え、除塵動作が完了するまで待ってもらうことにより、使用者は除塵動作が完了した状態で掃除動作を行うことができる。

（実施の形態２）
以下本発明の第２の実施の形態を、図５〜図６を参照しながら説明する。

尚、従来と同一構成部品については、同一符号を付し、説明を省略する。

図５は、本実施の形態における充電式電気掃除機の動作ブロック図であり、図６は構成
図である。

図５、及び６において、２５は充電式電気掃除機の本体で（以後、掃除機本体と称す）、２６は掃除機本体２５の充電手段である充電台で、１は充電台２６に電力を供給する電源で、充電台２６は除塵手段である振動装置２７を内蔵している。振動装置２７は、交流電力で動作する電動機１６と、電動機１６に取り付けられた回転体１７からで構成されている。

回転体１７は、充電台２６の内部の干渉部１８と接触しており、電動機１６が回転することにより、回転体１７と干渉部１８が衝突して発生する振動により、充電手段１１に付着した塵埃を除くことができる。

上記構成において、その動作を説明する。

振動制御装置５は、充電状態検出手段６が検出した状態に基づき、振動装置２７を動作させる。この場合、二次電池３の充電状態に応じて除塵動作を行うため、掃除機本来の役割である掃除行為に悪影響を与えること無く、充電手段１１全体の除塵を行うことができ、吸引力の高い充電式電気掃除機を提供することができる。

（実施の形態３）
以下、本発明の第３の実施の形態を、図７及び、図８を参照しながら説明する。

尚、従来と同一構成部品については、同一符号を付し、説明を省略する。

図７は、本実施の形態における充電式電気掃除機の動作ブロック図であり、図８は動作のフロチャートである。

図７において、１９は電動送風機２への電流量を検出する電流検出手段であり、２０は集塵手段１３に吸引される塵埃の量を検出する塵埃量検出手段であり、２１は電動送風機２が発する風量を検出する風量検出手段であり、また、２２は電動送風機が発する吸引風の圧力を検出する圧力検出手段である。これらは状態検出手段２３である。

上記構成において、その動作を説明する。

図７のフロチャートのように、振動制御装置５が、充電状態検出手段６が検出した状態、及び、状態検出手段２３が検出した状態に基づき、振動装置１０を動作させるもので、除塵が必要な状態を検出し、二次電池３の充電状態に応じて除塵動作を行うため、掃除機本来の役割である掃除行為に悪影響を与えること無く、高い除塵効果を得ることができるものである。

電流検出手段１９は、電動送風機２への電流値を監視しており、電流が一定値以下に減少していれば、その状態では、電動送風機２が正常状態と比較して、同量の回転をするだけの空気の流れが発生していないということであり、即ち、吸引効率が下がっているということなので（ステップ１）、振動制御装置５に信号を送り、振動制御装置５は、その状態で二次電池３の電池容量が一定値以上であれば（ステップ２）、後に掃除動作を行う際に悪影響を与えることは無いと判断し、振動装置１０を動作させる（ステップ３）。これにより、除塵をするにあたって最適な時期で、かつ、掃除機本来の役割である掃除行為に悪影響を与えること無く、高い除塵効果を得ることができるものである（ステップ４）。

また、塵埃量検出手段２０は、集塵手段１３に吸引される塵埃の量を監視しており、塵
埃が一定値以上に増加していれば、容量が有限の閉空間である集塵手段１３において、塵埃の量が増加するということは、集塵手段１３が目詰まりしている可能性は高くなるため、除塵動作を行う必要性があるので（ステップ１）、振動制御装置５に信号を送り、振動制御装置５は、その状態で二次電池３の電池容量が一定値以上であれば（ステップ２）、後に掃除動作を行う際に悪影響を与えることは無いと判断し、振動装置１０を動作させる（ステップ３）。これにより、除塵をするにあたって最適な時期で、かつ、掃除機本来の役割である掃除行為に悪影響を与えること無く、高い除塵効果を得ることができるものである（ステップ４）。

また、風量検出手段２１は、電動送風機２が発する風量を監視しており、風量が一定値以下に減少していれば、空気の流れが滞っている、つまり、集塵手段１３が目詰まりし、吸引効率が下がっているということなので（ステップ１）、振動制御装置５に信号を送り、振動制御装置５は、その状態で二次電池３の電池容量が一定値以上であれば（ステップ２）、後に掃除動作を行う際に悪影響を与えることは無いと判断し、振動装置１０を動作させる（ステップ３）。これにより、除塵をするにあたって最適な時期で、かつ、掃除機本来の役割である掃除行為に悪影響を与えること無く、高い除塵効果を得ることができるものである（ステップ４）。

また、圧力検出手段２２は、電動送風機２が発する吸引風の圧力を監視しており、圧力が一定値以上に増加していれば、空気の流れが滞っている、つまり、集塵手段１３が目詰まりし、吸引効率が下がっているということなので（ステップ１）、振動制御装置５に信号を送り、振動制御装置５は、その状態で二次電池３の電池容量が一定値以上であれば（ステップ２）、後に掃除動作を行う際に悪影響を与えることは無いと判断し、振動装置１０を動作させる（ステップ３）。これにより、除塵をするにあたって最適な時期で、かつ、掃除機本来の役割である掃除行為に悪影響を与えること無く、高い除塵効果を得ることができるものである（ステップ４）。

ところで、除塵をする際に、例え吸込力が低下しているとはいえ、電動送風機２を回転させて、吸引力が発生している状態では、除塵動作そのものの効率が悪く、効果があまり出ない。

そこで、除塵動作を開始する条件が整った時点で、制御手段４が電動送風機２への電力供給を停止させ、電動送風機２を完全に停止させるために、一定時間後に除塵動作を開始することにより、吸引風が発生しない状態であるため、更に高い除塵効果を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる充電式電気掃除機は、除塵タイミング検出手段が除塵を開始するために最適な条件を検出し、除塵動作を行うことにより、二次電池の充電容量の低下を防止し、掃除機本体の駆動時間を長くできるとともに、二次電池の電池寿命が長い充電式電気掃除機を提供することができる。

本発明の実施の形態１における充電式電気掃除機の制御ブロック図 同充電式電気掃除機の本体の概略図 （ａ）〜（ｄ）同充電式電気掃除機の動作の例を示す図 （ａ）同充電式電気掃除機の集塵手段が地面と略水平になるような形で除塵動作を行う説明図（ｂ）同充電式電気掃除機の集塵手段が地面と略垂直になるような形で除塵動作を行う説明図 本発明の実施の形態２における充電式電気掃除機の制御ブロック図 同充電式電気掃除機の本体および充電台の概略図 本発明の実施の形態２における充電式電気掃除機の制御ブロック図 本発明に実施の形態３における動作のフロチャート

１ 電源
２ 電動送風機
３ 二次電池
４ 制御手段
５ 振動制御装置（振動制御手段）
６ 充電状態検出手段
７ マイクロコンピュータ
８ 振動板
９ 電磁石
１０ 振動装置
１１ 充電手段
１２ アクチュエータ
１３ 集塵袋（集塵手段）
１４ 充電手段
１５ 充電式電気掃除機本体
１６ 電動機
１７ 回転体
１８ 干渉部
１９ 電流検出手段
２０ 塵埃量検出手段
２１ 風量検出手段
２２ 圧力検出手段
２３ 状態検出手段
２４ 集塵室
２５ 充電式電気掃除機本体
２６ 充電台
２７ 振動装置
２８ 接続検出手段
２９ 除塵報知手段

Claims (5)

1. 吸引風を発生する電動送風機と、前記電動送風機により吸引された塵埃を捕集する集塵手段と、二次電池の充電状態を検出する充電状態検出手段と、二次電池への充電手段と、前記集塵手段に付着した塵埃を除塵する除塵手段と、前記除塵手段の動作を制御する除塵制御手段とを備え、前記除塵制御手段は、前記充電状態検出手段が検出した状態に基づき、前記充電手段自体を振動させる構成とした充電式電気掃除機。
2. 充電状態検出手段は、二次電池への充電開始を検出する充電開始検出手段で構成し、充電開始検出手段が二次電池への充電開始を検出することにより、除塵動作を開始する請求項１記載の充電式電気掃除機。
3. 除塵手段を二次電池により動作させる構成とした請求項１または２に記載の充電式電気掃除機。
4. 充電手段に二次電池を接続する際に、集塵手段を地面と垂直にする構成とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の充電式電気掃除機。
5. 除塵動作中であることを報知する報知手段を備え、除塵動作中は除塵中であることを報知する構成とした請求項１〜４のいずれか１項に記載の充電式電気掃除機。

Images