JP7226965B2

JP7226965B2 - 電気掃除機

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Publication number: JP7226965B2
Application number: JP2018201994A
Authority: JP
Inventors: 裕介阿部
Original assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Current assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2023-02-21
Anticipated expiration: 2038-10-26
Also published as: JP2020065851A; CN111096710A

Description

本発明の実施形態は、電気掃除機に関する。

従来、電動送風機を搭載した掃除機本体と、回転ブラシを搭載した吸込口体とを備えた電気掃除機が知られている。近年、このような電気掃除機は、二次電池を内蔵し、コードレス化が進んでいる。そしてこのような電気掃除機は、十分な集塵性能を確保しつつ、長い運転時間を確保できることが期待されている。

特開２００６－１６９号公報

本発明が解決しようとする課題は、十分な集塵性能を確保しつつ、長い運転時間を確保することができる電気掃除機を提供することである。

実施形態の電気掃除機は、電動送風機と、回転ブラシと、ブラシモータと、二次電池と、検出部と、制御部とを持つ。前記回転ブラシは、吸込口に設けられ、床面に沿う。前記ブラシモータは、前記回転ブラシを駆動する。前記二次電池は、前記電動送風機及び前記ブラシモータに電力を供給する。前記検出部は、前記ブラシモータに入力される入力電力に関する値を検出する。前記制御部は、前記検出部の検出結果に基づき、駆動する前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えて前記ブラシモータを駆動させるとともに、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えることに応じて前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを変える。前記制御部は、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを大きくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを小さくし、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを小さくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを大きくし、前記検出部により検出された前記値が所定の閾値未満の場合に、前記ブラシモータに第１入力電力を入力させるとともに、前記電動送風機に第２入力電力を入力させ、前記検出部により検出された前記値が前記所定の閾値以上の場合に、前記ブラシモータに前記第１入力電力よりも大きな第３入力電力を入力させるとともに、前記電動送風機に前記第２入力電力よりも小さな第４入力電力を入力させ、前記第１入力電力、前記第２入力電力、前記第３入力電力、及び前記第４入力電力の大きさは、前記第１入力電力と前記第２入力電力との合計値と、前記第３入力電力と前記第４入力電力との合計値との差が所定の範囲内に収まるように、予め設定されている。

実施形態の電気掃除機の一例を示す斜視図。実施形態の電気掃除機の回路構成の一部の一例を示す回路構成図。実施形態の「フローリングモード」及び「絨毯モード」の内容を説明するための図。実施形態の「フローリングモード」及び「絨毯モード」の具体的な一例を説明するための図。実施形態の制御部による処理の流れの一例を示すフローチャート。実施形態の第１変形例の「フローリングモード」及び「絨毯モード」の内容を説明するための図。実施形態の第２変形例の動作モードの内容を説明するための図。

以下、実施形態の電気掃除機を、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それら構成の重複する説明は省略する場合がある。本明細書で「ＸＸに基づく」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また「ＸＸに基づく」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば任意の情報）である。

図１は、実施形態の電気掃除機１の一例を示す斜視図である。本実施形態の電気掃除機１は、例えば、いわゆるスティック型の電気掃除機であり、二次電池が内蔵されたコードレスタイプの電気掃除機である。ただし、電気掃除機１は、上記例に限定されず、車輪を含む掃除機本体を有したキャニスタ型や、その他の形式の電気掃除機でもよい。

電気掃除機１は、例えば、掃除機本体１０、延長管２０、及び吸込口体（床ブラシ）３０を備えている。

まず、掃除機本体１０について説明する。掃除機本体１０は、例えば、本体ケース１１、把持部１２、集塵装置１３、塵埃センサ１４（図２参照）、電動送風機１５、二次電池１６、及び本体制御部１７を含む。

本体ケース１１は、掃除機本体１０の外郭を形成している。本体ケース１１には、塵埃センサ１４、電動送風機１５、二次電池１６、及び本体制御部１７が収容されている。また、本体ケース１１は、後述する延長管２０の一端が接続される延長管接続部１８を有する。

把持部１２は、本体ケース１１の上後端部に設けられている。把持部１２は、床面（被掃除面）を掃除する際に、使用者により把持される部位である。なお本明細書において、前後方向、上下方向、及び左右方向は、把持部１２が使用者により把持されて床面が掃除される状態を基準に定義する。具体的には、図１に示す矢印Ｕが指し示す方向を上方向、矢印Ｄが指し示す方向を下方向、矢印ＦＲが指し示す方向を前方向、矢印ＲＲ方向が指し示す方向を後方向、矢印Ｌ方向が指し示す方向を左方向、矢印Ｒが指し示す方向を右方向と定義する。

把持部１２には、電動送風機１５及び後述する回転ブラシ３３の動作などを操作するための操作手段としての設定ボタン１９が設けられている。設定ボタン１９は、例えば、電気掃除機１の使用を開始するための開始ボタン、電気掃除機１の使用を終了するための終了ボタン、電気掃除機１の動作モードを切り替えるためのモード切替ボタンなどを含む。電気掃除機１の動作モード（運転モード）は、例えば、「強モード」と、「自動モード」とで切り替え可能である。「強モード」は、電動送風機１５及び回転ブラシ３３を高回転させるモードであり、電気掃除機１の運転可能時間は短くなるが、清掃能力が最大となる動作モードである。一方で、「自動モード」は、十分な集塵性能を確保しつつ、長い運転時間を確保することができる動作モードである。「自動モード」の制御内容については後述する。「自動モード」は、「エコモード」や「お奨めモード」などと称されてもよい。

集塵装置１３は、本体ケース１１に装着されている。集塵装置１３は、後述する電動送風機１５の働きにより掃除機本体１０に吸い込まれた空気中に含まれる塵埃を分離する装置である。例えば、集塵装置１３は、第１分離部と、第２分離部と、フィルタ体を備える多段遠心分離式の集塵装置である。第１分離部は、相対的に大きい塵埃である粗塵を空気から遠心分離(サイクロン分離)する。第２分離部は、第１分離部で分離できなかった相対的に小さい塵埃である細塵(微細塵)を空気から遠心分離(サイクロン分離)する。フィルタ体は、第２分離部を通過した空気中に僅かに含まれる塵埃を分離(濾過分離)する。

塵埃センサ１４は、延長管接続部１８と集塵装置１３との間に形成された吸気風路部に設けられている。塵埃センサ１４は、集塵装置１３へと吸い込まれる含塵空気中の塵埃量を検出する。塵埃センサ１４は、例えば発光部と受光部とを備え、発光部からの発光量に対する受光部での受光量に基づき、発光部と受光部の間を通過する塵埃の量を検出する。塵埃センサ１４の検出結果は、本体制御部１７に出力される。

電動送風機１５は、ファンモータまたはメインモータと呼ばれるモータを含み、駆動されることで負圧を発生させる。電動送風機１５は、発生させた負圧により後述する吸込口体３０の吸込口３７などから集塵装置１３へ含塵空気を吸い込み、集塵装置１３にて塵埃が分離された空気を自冷させた後に排気する。電動送風機１５のモータは、例えば、直流モータであるが、これに限定されない。

二次電池１６は、電動送風機１５及び後述するブラシモータ３４などに電力を供給する電源部である。二次電池１６は、複数の電池が直列あるいは並列に接続された電池パックである。電気掃除機１は、二次電池１６から電力供給を受けることで使用可能である。二次電池１６は、例えば、電気掃除機１の非使用時に、電源コードがコンセントに接続された支持装置（不図示）に電気掃除機１が装着されることで前記支持装置から電源供給を受けて充電される。

本体制御部１７は、例えば、電動送風機１５を制御する電動送風機制御部４０（図２参照）と、二次電池１６の充電を制御する不図示の充電制御部とを含む。本体制御部１７は、例えばマイクロコンピュータを備えた回路基板により実現される。なお、電動送風機制御部４０の機能については後述する。

次に、延長管２０について説明する。延長管２０は、例えば長尺状に形成されており、第１端部２１と、第２端部２２とを有する。延長管２０の第１端部２１は、掃除機本体１０の延長管接続部１８に気密に接続される。延長管２０の第２端部２２は、吸込口体３０に気密に接続される。延長管２０の内部には、掃除機本体１０と吸込口体３０とを電気的に接続する接続配線が設けられている。

次に、吸込口体３０について説明する。吸込口体３０は、床面に沿って移動される部分である。吸込口体３０は、例えば、吸込口体ケース３１、接続管３２、回転ブラシ３３、ブラシモータ３４、電流検出部３５（図２参照）、及びモータ制御部３６を含む。

吸込口体ケース３１は、横長、すなわち左右方向に長手状に形成されている。吸込口体ケース３１内には、ブラシモータ３４、電流検出部３５、及びモータ制御部３６が収容されている。また、吸込口体ケース３１は、床面に対向する下部に、吸込口３７を有する。吸込口３７は、電動送風機１５が駆動されることで、床面の塵埃を吸い込む開口部である。

接続管３２は、吸込口体ケース３１と延長管２０の第２端部２２とを接続するための部分であり、吸込口体ケース３１に回動可能に接続されている。接続管３２により吸込口体ケース３１と延長管２０とが接続されることで、吸込口体ケース３１の吸込口３７から延長管２０を経由して掃除機本体１０に至る風路が形成される。

回転ブラシ３３は、吸込口３７に設けられ、床面に沿って配置されている。回転ブラシ３３は、吸込口体ケース３１に対して回動可能に設けられている。回転ブラシ３３は、床面から塵埃を浮かせる、または絨毯などの毛先を立たせるなどの働きをする。

ブラシモータ３４は、不図示の回転駆動機構を介して回転ブラシ３３に機械的に接続され、回転ブラシ３３を駆動する（回転させる）。ブラシモータ３４は、例えば、直流モータであるが、これに限定されない。

電流検出部３５は、ブラシモータ３４に入力される入力電流（負荷電流）の値を検出する。例えば、電流検出部３５は、入力電流の電流波形を１ｍ秒以下の所定の周期で検出する。電流検出部３５は、ブラシモータ３４に入力される入力電流の値に関する検出結果をモータ制御部３６に出力する。電流検出部３５は、「検出部」の一例である。また、「ブラシモータ３４に入力される入力電流の値」は、「ブラシモータに入力される入力電力に関する値」の一例である。ただし、「ブラシモータに入力される入力電力に関する値」は、電流値に限らず、電力値でもよく、電圧値でもよい。このため、「検出部」は、電流検出部に限らず、ブラシモータ３４に入力される入力電力の電圧値（例えば、二次電池１６の端子電圧）を検出する電圧検出部でもよいし、電流検出部及び電圧検出部の両方を含む機能部でもよい。

モータ制御部３６は、ブラシモータ３４を制御する制御回路を含む。モータ制御部３６は、例えばマイクロコンピュータを備えた回路基板により実現される。なお、モータ制御部３６の機能については後述する。本実施形態では、掃除機本体１０の本体制御部１７と、吸込口体３０のモータ制御部３６とにより「制御部」の一例が構成されている。モータ制御部３６は、吸込口体３０に代えて、掃除機本体１０に設けられてもよい。このとき、モータ制御部３６と本体制御部１７とは１の回路基板により実現されるものでもよい。

次に、電気掃除機１の回路構成について説明する。なお以下では、電動送風機１５及びブラシモータ３４に対する入力電流の大きさを増減することで、電動送風機１５及びブラシモータ３４の回転数などの制御が実現される例について説明する。ただし、電動送風機１５及びブラシモータ３４の制御は、電動送風機１５及びブラシモータ３４に対する入力電力の電圧の大きさを増減することで実現されてもよい。このため以下の説明における「電流」とは、「電圧」と適宜読み替え可能である。

図２は、実施形態の電気掃除機１の回路構成の一部の一例を示す回路構成図である。電気掃除機１は、例えば、電動送風機制御回路Ｃ１と、モータ制御回路Ｃ２とを含む。

まず、電動送風機制御回路Ｃ１について説明する。電動送風機制御回路Ｃ１は、例えば、第１スイッチングユニット４１、電動送風機１５、及び電動送風機制御部４０を含む。第１スイッチングユニット４１及び電動送風機１５は、二次電池１６に対して直列に接続されている。

第１スイッチングユニット４１は、１つ以上の半導体スイッチング素子を含む。第１スイッチングユニット４１が閉じることにより、電動送風機１５に対して二次電池１６から電力が供給される。一方で、第１スイッチングユニット４１が開くことにより、電動送風機１５に対する二次電池１６からの電力の供給が停止される。第１スイッチングユニット４１が所定の周期でＯＮ／ＯＦＦ制御されることで、二次電池１６から電動送風機１５にパルス状の入力電力が供給される。

電動送風機制御部４０は、例えば設定ボタン１９により受け付けられたユーザの操作に基づき、第１スイッチングユニット４１のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを切り替えることで、二次電池１６から電動送風機１５に供給される入力電力のデューティ比を変更する。電動送風機制御部４０は、電動送風機１５に供給される入力電力のデューティ比を変更することで、電動送風機１５の駆動状態を変更する。例えば、電動送風機制御部４０は、電動送風機１５に供給される入力電力のデューティ比を高める（すなわち入力電力を増加させる）ことで、電動送風機１５の回転数を増加させる。一方で、電動送風機制御部４０は、電動送風機１５に供給される入力電力のデューティ比を低下させる（すなわち入力電力を低下させる）ことで、電動送風機１５の回転数を低下させる。

次に、モータ制御回路Ｃ２について説明する。モータ制御回路Ｃ２は、第２スイッチングユニット４２、ブラシモータ３４、電流検出部３５、及びモータ制御部３６を含む。第２スイッチングユニット４２、ブラシモータ３４及び電流検出部３５は、二次電池１６に対して直列に接続されている。

第２スイッチングユニット４２は、１つ以上の半導体スイッチング素子を含む。第２スイッチングユニット４２が閉じることにより、ブラシモータ３４に対して二次電池１６から電力が供給される。一方で、２スイッチングユニット４２が開くことにより、ブラシモータ３４に対する二次電池１６からの電力の供給が停止される。第２スイッチングユニット４２が所定の周期でＯＮ／ＯＦＦ制御されることで、二次電池１６からブラシモータ３４にパルス状の入力電力が供給される。

モータ制御部３６は、例えば設定ボタン１９により受け付けられたユーザの操作に基づき、第２スイッチングユニット４２のＯＮ／ＯＦＦのタイミングを切り替えることで、二次電池１６からブラシモータ３４に供給される入力電力のデューティ比を変更する。モータ制御部３６は、ブラシモータ３４に供給される入力電力のデューティ比を変更することで、ブラシモータ３４の駆動状態を変更する。例えば、モータ制御部３６は、ブラシモータ３４に供給される入力電力のデューティ比を高める（すなわち入力電力を増加させる）ことで、ブラシモータ３４の回転数を増加させる。一方で、モータ制御部３６は、ブラシモータ３４に供給される入力電力のデューティ比を低下させる（すなわち入力電力を低下させる）ことで、ブラシモータ３４の回転数を低下させる。本実施形態では、モータ制御部３６は、ブラシモータ３４の駆動状態に関する信号を、電動送風機制御部４０に出力する。

また、モータ制御部３６は、電流検出部３５の検出結果に基づき、電気掃除機１が掃除中の床面の種別を判定可能である。本実施形態では、モータ制御部３６は、電流検出部３５の検出結果に基づき、電気掃除機１が掃除中の床面の種別が、フローリングや畳などに対応する第１種別の床面であるか、絨毯に対応する第２種別の床面であるかを判定する。例えば、モータ制御部３６は、上記所定の周期で検出された、ブラシモータ３４に入力される入力電流の電流波形に含まれるピーク電流の値などに基づき、上記判定を行う。

例えば、モータ制御部３６は、ブラシモータ３４を予め任意に設定された所定の回転数（初期の回転数）で回転させるとともに、この所定の回転数で回転させた状態で電流検出部３５の検出結果を取得する。そして、モータ制御部３６は、電流検出部３５により検出されたブラシモータ３４に流れる電流値が第１閾値未満の場合に、電気掃除機１が第１種別の床面を掃除中であると判定する。一方で、モータ制御部３６は、電流検出部３５により検出されたブラシモータ３４に流れる電流値が第１閾値以上の場合に、電気掃除機１が第２種別の床面を掃除中であると判定する。これは、床面が絨毯などである場合、床面がフローリングや畳である場合と比較して、回転ブラシ３３にかかる抵抗が大きくなり、ブラシモータ３４に供給される電流の電流値が大きくなるためである。

また、モータ制御部３６は、ブラシモータ３４に流れる電流値の変動をモニタリングし、ブラシモータ３４に流れる電流値が第２閾値を超えて急激に増加した場合（例えば、検出の単位時間当たりの電流値の増加幅が第２閾値以上の場合）に、電気掃除機１が第１種別の床面から第２種別の床面に移動し、第２種別の床面を掃除中であると判定する。一方で、モータ制御部３６は、ブラシモータ３４に流れる電流値が第２閾値を超えて急激に低下した場合（例えば、検出の単位時間当たりの電流値の低下幅が第２閾値以上の場合）に、電気掃除機１が第２種別の床面から第１種別の床面に移動し、第１種別の床面を掃除中であると判定する。

次に、電気掃除機１の動作モードの１つである「自動モード」の内容について詳しく説明する。以下では、電動送風機制御部４０とモータ制御部３６とを合わせて「制御部５０」と称する場合がある。また以下では、説明の便宜上、第１種別の床面を掃除するのに適した動作モードを「フローリングモード」、第２種別の床面を掃除するのに適した動作モードを「絨毯モード」と称する。「フローリングモード」は、「第１モード」の一例である。「絨毯モード」は、「第２モード」の一例である。

本実施形態では、制御部５０は、「自動モード」で電気掃除機１が運転される場合、電流検出部３５の検出結果に基づき、「フローリングモード」と「絨毯モード」との間で電気掃除機１の動作モードを自動的に切り替える。例えば、制御部５０は、モータ制御部３６により第１種別の床面を掃除中と判定された場合に、電気掃除機の動作モードを「フローリングモード」に切り替える。一方で、制御部５０は、モータ制御部３６により第２種別の床面を掃除中と判定された場合に、電気掃除機の動作モードを「絨毯モード」に切り替える。

図３は、「フローリングモード」及び「絨毯モード」の内容を説明するための図である。「フローリングモード」では、制御部５０は、ブラシモータ３４に第１入力電力を入力させるとともに、電動送風機１５に第２入力電力を入力させる。例えば、第２入力電力の大きさは、第１入力電力の大きさよりも大きい。すなわち、「フローリングモード」は、ブラシモータ３４よりも電動送風機１５に大きな電力が供給され、ブラシモータ３４よりも電動送風機１５が優先して利用される動作モードである。

一方で、「絨毯モード」では、制御部５０は、ブラシモータ３４に第１入力電力よりも大きな第３入力電力を入力させるとともに、電動送風機１５に第２入力電力よりも小さな第４入力電力を入力させる。すなわち、「絨毯モード」は、電動送風機１５よりもブラシモータ３４に大きな電力が供給され、電動送風機１５よりもブラシモータ３４が優先して利用される動作モードである。

本実施形態では、制御部５０は、第１入力電力と第２入力電力との合計値と、第３入力電力と第４入力電力との合計値との差が所定の範囲内に収まるように、第１入力電力、第２入力電力、第３入力電力、及び第４入力電力の大きさが予め設定されている。例えば、第１入力電力と第２入力電力との合計値と、第３入力電力と第４入力電力との合計値との差は、第４入力電力の大きさよりも小さい。別の観点では、例えば、第１入力電力と第２入力電力との合計値と、第３入力電力と第４入力電力との合計値との差は、第１入力電力の大きさよりも小さい。例えば、第１入力電力と第２入力電力との合計値と、第３入力電力と第４入力電力との合計値とは、略同一に設定される。

図４は、「フローリングモード」及び「絨毯モード」の具体的な一例を説明するための図である。一つの例では、制御部５０は、「フローリングモード」において、ブラシモータ３４に第１入力電力の電流値として１[Ａ]の電流を入力させるとともに、電動送風機１５に第２入力電力の電流値として４[Ａ]を入力させる。一方で、制御部５０は、「絨毯モード」において、ブラシモータ３４に第３入力電力の電流値として４[Ａ]の電流を入力させるとともに、電動送風機１５に第４入力電力の電流値として１[Ａ]を入力させる。

以上のような関係に基づき、制御部５０は、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを変えることに応じて電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを変える。例えば、制御部５０は、「フローリングモード」から「絨毯モード」に切り替えられる場合、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを大きくするとともに、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを小さくする。例えば、制御部５０は、「フローリングモード」から「絨毯モード」に切り替えられる場合、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさよりも小さくする。

一方で、制御部５０は、「絨毯モード」から「フローリングモード」に切り替えられる場合、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを小さくするとともに、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを大きくする。例えば、制御部５０は、「フローリングモード」から「絨毯モード」に切り替えられる場合、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさよりも大きくする。

なお、「ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えることに応じて電動送風機に入力される入力電力の大きさを変える」とは、ブラシモータ３４の駆動状態に関する信号（例えば制御指令）の変更に応じて電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを変更する場合に限定されず、図３または図４の内容に相当するテーブルが不図示の記憶部に記憶されており、制御部５０が上記テーブルを参照することでブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさと、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさとを同時に決定する場合も含む。

次に、制御部５０による処理の流れの一例について説明する。
図５は、制御部５０による処理の流れの一例を示すフローチャートである。図５に示すように、制御部５０は、まず、現在の動作モードを確認する（ステップＳ１１）。次に、制御部５０は、現在の動作モードが「自動モード」であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。現在の動作モードが「自動モード」でないと判定した場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、制御部５０は、図５に示すフローチャートの処理を終了する。

一方、現在の動作モードが「自動モード」であると判定した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、制御部５０は、動作モードが「フローリングモード」であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。動作モードが「フローリングモード」であると判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、制御部５０は、二次電池１６からブラシモータ３４に供給される電力を、電流値が１［Ａ］である第１入力電力に調整する（ステップＳ１４）。また、制御部５０は、二次電池１６から電動送風機１５に供給される電力を、電流値が４［Ａ］である第２入力電力に調整する（ステップＳ１５）。その後、制御部５０は、図５に示すフローチャートの処理を終了する。

また、ステップＳ１３において、動作モードが「フローリングモード」でないと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、制御部５０は、動作モードが「絨毯モード」であると判定し、二次電池１６からブラシモータ３４に供給される電力を、電流値が４［Ａ］である第３入力電力に調整する（ステップＳ１６）。また、制御部５０は、二次電池１６から電動送風機１５に供給される電力を、電流値が１［Ａ］である第４入力電力に調整する（ステップＳ１７）。その後、制御部５０は、図５に示すフローチャートの処理を終了する。制御部５０は、このフローチャートの処理を所定の周期で繰り返す。

次に、電気掃除機１の作用について説明する。
電気掃除機１では、二次電池１６から電動送風機１５及びブラシモータ３４に電力を供給している。集塵性能を高めるために二次電池１６から電動送風機１５及びブラシモータ３４に供給する電力を大きくした場合、二次電池１６の消費電力が大きくなり、十分な駆動時間（駆動可能時間）の確保が難しくなる。

本実施形態の電気掃除機１は、ブラシモータ３４の入力電力の大きさを変えることに応じて電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを変えている。このため、二次電池１６から供給される電力をブラシモータ３４及び電動送風機１５に対して適切に配分することができる。したがって、十分な集塵性能を確保しつつ、長い駆動時間を確保することができる。

また、本実施形態の電気掃除機１は、ブラシモータ３４及び電動送風機１５に対して供給する電力の配分にあたり、床面の種別に応じて、配分量を調整する。ここで、電気掃除機１の集塵性能は、電動送風機１５の回転数と回転ブラシ３３の回転数によって影響される。電動送風機１５の回転数を増加させることにより、電動送風機１５の風量が増加し、集塵性能の向上に寄与する。また、回転ブラシ３３の回転数を増加させることにより、床面から塵埃の巻き上げ、集塵性能を高めることができる。

床面の種別がフローリングなどの第１種別であるときには、回転ブラシ３３の回転数を増加させて塵埃の巻き上げを図ったとしても集塵性能の向上に対する寄与は大きくない。その一方で、電動送風機１５の回転を増加させて風量を増加させると、吸込口体３０の真下の塵埃だけでなく、吸込口体３０の周囲に位置する塵埃（例えば綿ゴミ）も吸うことができる。そこで、電気掃除機１では、「フローリングモード」で運転を行う際には、ブラシモータ３４の駆動のために供給する電力よりも電動送風機１５の風量を多くするために供給する電力を優先的に配分する。具体的には、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを小さくする場合に、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを大きくする。

一方で、床面の種別が絨毯などの第２種別であるときには、電動送風機１５の回転を増加させて風量を増加させても、吸込口体３０の周囲に位置する塵埃は絨毯に引っ掛かって吸うことが難しく、集塵性能の向上に対する寄与は大きくない。その一方で、回転ブラシ３３の回転数を増加させて絨毯からゴミを浮かせることにより、風量が小さくても集塵性能を高められる。そこで、電気掃除機１では、「絨毯モード」で運転を行う際には、電動送風機１５の風量を多くするために供給する電力よりもブラシモータ３４の駆動のために供給する電力を優先的に配分する。具体的には、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを大きくする場合に、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを小さくする。このため、十分な集塵性能を確保しつつ、長い駆動時間を確保することができる。

以上説明した構成によれば、十分な集塵性能を確保しつつ、長い運転時間を確保することができる電気掃除機１を提供することができる。すなわち、本実施形態の電気掃除機１の制御部５０は、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを変えるとともに、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを変えることに応じて電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを変える。このような構成によれば、集塵性能を確保した場合にも、総エネルギの変動を抑制できる。したがって、十分な集塵性能を確保しつつ、長い駆動時間を確保することができる。

例えば、絨毯を掃除する場合に、電動送風機１５の回転数がそのままで、ブラシモータ３４の回転数を高める場合を考える。この場合、集塵性能を高めることはできるが、絨毯部分の広さなどによって、電気掃除機１の駆動時間が大きく変動してしまう。一方で、本実施形態の構成によれば、ブラシモータ３４の回転数を大きくする代わりに、電動送風機１５の回転数を小さくするので、電気掃除機１の駆動時間の変動を小さくすることができる。

本実施形態では、制御部５０は、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを大きくする場合に、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを小さくし、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを小さくする場合に、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを大きくする。このような構成によれば、ブラシモータ３４と電動送風機１５の間で、一方の電力消費量の増加分を他方の電力消費量の減少分で相殺できる。したがって、十分な集塵性能を確保しつつ、長い駆動時間を確保することができる。

本実施形態では、制御部５０は、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを大きくする場合に、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさよりも小さくする。このような構成によれば、床面が絨毯などの第２種別の床面である場合に、十分な集塵性能を確保しつつ、より長い駆動時間を確保することができる。

本実施形態では、制御部５０は、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさを小さくする場合に、電動送風機１５に入力される入力電力の大きさを、ブラシモータ３４に入力される入力電力の大きさよりも大きくする。このような構成によれば、床面がフローリングなどの第１種別の床面である場合に、十分な集塵性能を確保しつつ、より長い駆動時間を確保することができる。

本実施形態では、制御部５０は、電流検出部３５により検出された値に基づきフローリングに対応する第１種別の床面を掃除中と判定された場合に、ブラシモータ３４に第１入力電力を入力させるとともに、電動送風機１５に第２入力電力を入力させる。一方で、制御部５０は、電流検出部３５により検出された値に基づき絨毯に対応する第２種別の床面を掃除中と判定された場合に、ブラシモータ３４に第１入力電力よりも大きな第３入力電力を入力させるとともに、ブラシモータに第２入力電力よりも小さな第４入力電力を入力させる。このような構成によれば、床面が絨毯などの第２種別の床面である場合や床面がフローリングなどの第１種別の床面である場合に、十分な集塵性能を確保しつつ、長い駆動時間を確保することができる。

本実施形態では、制御部５０は、第１入力電力と第２入力電力との合計値と、第３入力電力と第４入力電力との合計値との差が所定の範囲内に収まるように、第１入力電力、第２入力電力、第３入力電力、及び第４入力電力の大きさが予め設定されている。このような構成によれば、床面の種別によらず、常に同程度の駆動時間を確保することができる。したがって、掃除の途中で二次電池１６の残容量がなくなることを抑制できる。使用者に対して、掃除や充電の計画を立てやすくさせることができる。

次に、いくつかの変形例について説明する。なお各変形例において、以下に説明する以外の構成は、上述した実施形態と同様である。

（第１変形例）
まず、第１変形例について説明する。
図６は、第１変形例の「フローリングモード」及び「絨毯モード」の具体的な一例を説明するための図である。第１変形例では、「フローリングモード」では、ブラシモータ３４に対する電力の供給が停止され、ブラシモータ３４の回転が停止される。言い換えると、「フローリングモード」では、ブラシモータ３４に入力される入力電流は、０[Ａ]であり、ブラシモータ３４に入力される入力電力は、０[Ｗ]である。

すなわち、本明細書において「入力電力の大きさを小さくする」とは、入力電力を０[Ｗ]まで低下させる場合も含む。また本明細書において「ブラシモータに第１入力電力を入力させる」とは、ブラシモータ３４に０[Ｗ]である第１入力電力を与えること、言い換えると、ブラシモータ３４に電力を与えないことも含む。

本変形例では、制御部５０は、「フローリングモード」において、ブラシモータ３４に第１入力電力の電流値として０[Ａ]の電流を入力させる（つまり、電流を入力させない）とともに、電動送風機１５に第２入力電力の電流値として５[Ａ]を入力させる。一方で、制御部５０は、「絨毯モード」において、ブラシモータ３４に第３入力電力の電流値として４[Ａ]の電流を入力させるとともに、電動送風機１５に第４入力電力の電流値として１[Ａ]を入力させる。

このような構成によっても、上記実施形態と同様に、十分な集塵性能を確保しつつ、長い運転時間を確保することができる電気掃除機１を提供することができる。

（第２変形例）
次に、第２変形例について説明する。
図７は、第２変形例の動作モードの内容を説明するための図である。第２変形例では、電気掃除機１は、「第１モード」、「第２モード」、及び「第３モード」の３つの動作モードで切り替えられる。

「第１モード」は、ブラシモータ３４に第１入力電力が入力され、ブラシモータ３４が低速で駆動されるとともに、電動送風機１５に第２入力電力が入力され、電動送風機１５が高速で駆動されるモードである。なお、「第１モード」は、ブラシモータ３４に０[Ｗ]である第１入力電力が与えられ、ブラシモータ３４の回転が停止されてもよい。

「第２モード」は、ブラシモータ３４に第１入力電力よりも大きな第３入力電力が入力され、ブラシモータ３４が中速で駆動されるとともに、電動送風機１５に第２入力電力よりも小さな第４入力電力が入力され、電動送風機１５が中速で駆動されるモードである。「第３モード」は、ブラシモータ３４に第３入力電力よりも大きな第５入力電力が入力され、ブラシモータ３４が高速で駆動されるとともに、電動送風機１５に第４入力電力よりも小さな第６入力電力が入力され、電動送風機１５が低速で駆動されるモードである。第１入力電力は第２入力電力より小さく、第５入力電力は第６入力電力より大きい。第３入力電力と第４入力電力は、どちらかの入力電力が大きくてもよいし、同じでもよい。

本変形例では、第１入力電力と第２入力電力との合計値と、第３入力電力と第４入力電力との合計値と、第５入力電力と第６入力電力との合計値との差が所定の範囲内に収まるように、第１から第６の入力電力の大きさが予め設定されている。例えば、第１入力電力と第２入力電力との合計値と、第３入力電力と第４入力電力との合計値と、第５入力電力と第６入力電力との合計値との差は、第６入力電力の大きさよりも小さい。別の観点では、例えば、第１入力電力と第２入力電力との合計値と、第３入力電力と第４入力電力との合計値と、第５入力電力と第６入力電力との合計値との差は、第１入力電力の大きさよりも小さい。

このような構成によれば、上記実施形態と比べて、床面の状態に応じてさらにきめ細かな制御を行うことができ、集塵性能の向上を図ることができる。

（第３変形例）
次に、第３変形例について説明する。
第３変形例では、制御部５０は、床面の種別ではなく、塵埃センサ１４の検出結果に基づき、「第１モード」と「第２モード」との間で電気掃除機１の動作モードを切り替える。「第１モード」は、上記実施形態の「フローリングモード」に相当するモードである。「第２モード」は、上記実施形態の「絨毯モード」に相当するモードである。例えば、制御部５０は、ある床面の掃除中に電気掃除機１の動作モードを「第１モード」と「第２モード」との間で切り替え、「第１モード」と「第２モード」とのうち塵埃センサ１４により検出された集塵量が多い方のモードで電気掃除機１を運転する。

このような構成によっても、十分な集塵性能を確保しつつ、長い運転時間を確保することができる電気掃除機１を提供することができる場合がある。

以上、１つの実施形態と複数の変形例について説明したが、実施形態は上記例に限定されない。例えば、床面の種別は、電流検出部３５以外の検出結果に基づき判定されてもよい。例えば、制御部５０は、電気掃除機１に搭載された画像センサで取得された画像を画像解析することで得られる情報や、予め記憶された床面のマップの情報に基づいて床面の種別を判定し、その判定結果に基づき電動送風機１５及びブラシモータ３４に対する入力電力を変更してもよい。また、床面の種別の判定は、ブラシモータ３４の回転数に基づき行われてもよい。すなわち、電気掃除機１にブラシモータ３４の回転数を検出する検出部を設け、この検出部により検出されたブラシモータ３４の回転数の検出結果を、上記実施形態における電流検出部３５の検出結果に代えて利用してもよい。この場合、例えば、モータ制御部３６は、ブラシモータ３４の回転数の検出結果に基づき床面の種別を判定し、ブラシモータ３４の回転数が第３閾値以上の場合に、電気掃除機１が第１種別の床面（例えばフローリング）を掃除中であると判定し、ブラシモータ３４の回転数が第３閾値未満の場合に、電気掃除機１が第２種別の床面（例えば絨毯）を掃除中であると判定してもよい。そして、制御部５０は、その判定結果に基づき電動送風機１５及びブラシモータ３４に対する入力電力を変更してもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電気掃除機は、ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えるとともに、ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えることに応じて電動送風機に入力される入力電力の大きさを変える制御部を有することで、十分な集塵性能を確保しつつ、長い運転時間を確保することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…電気掃除機、１０…掃除機本体、１３…集塵装置、１４…塵埃センサ、１５…電動送風機、１６…二次電池、１７…本体制御部、１８…延長管接続部、１９…設定ボタン、２０…延長管、３０…吸込口体、３３…回転ブラシ、３４…ブラシモータ、３５…電流検出部、３６…モータ制御部、３７…吸込口、４０…電動送風機制御部、４１…第１スイッチングユニット、４２…第２スイッチングユニット、５０…制御部、Ｃ１…電動送風機制御回路、Ｃ２…モータ制御回路。

Claims

電動送風機と、
吸込口に設けられ、床面に沿う回転ブラシと、
前記回転ブラシを駆動するブラシモータと、
前記電動送風機及び前記ブラシモータに電力を供給する二次電池と、
前記ブラシモータに入力される入力電力に関する値を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づき、駆動する前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えて前記ブラシモータを駆動させるとともに、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えることに応じて前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを変える制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを大きくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを小さくし、
前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを小さくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを大きくし、
前記検出部により検出された前記値が所定の閾値未満の場合に、前記ブラシモータに第１入力電力を入力させるとともに、前記電動送風機に第２入力電力を入力させ、
前記検出部により検出された前記値が前記所定の閾値以上の場合に、前記ブラシモータに前記第１入力電力よりも大きな第３入力電力を入力させるとともに、前記電動送風機に前記第２入力電力よりも小さな第４入力電力を入力させ、
前記第１入力電力、前記第２入力電力、前記第３入力電力、及び前記第４入力電力の大きさは、前記第１入力電力と前記第２入力電力との合計値と、前記第３入力電力と前記第４入力電力との合計値との差が所定の範囲内に収まるように、予め設定されている、
電気掃除機。
電動送風機と、
吸込口に設けられ、床面に沿う回転ブラシと、
前記回転ブラシを駆動するブラシモータと、
前記電動送風機及び前記ブラシモータに電力を供給する二次電池と、
前記ブラシモータに入力される入力電力に関する値を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づき、駆動する前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えて前記ブラシモータを駆動させるとともに、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えることに応じて前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを変える制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを大きくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを小さくし、
前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを小さくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを大きくし、
前記検出部により検出された前記値に基づきフローリングに対応する第１種別の床面を掃除中と判定された場合に、前記ブラシモータに第１入力電力を入力させるとともに、前記電動送風機に第２入力電力を入力させ、
前記検出部により検出された前記値に基づき絨毯に対応する第２種別の床面を掃除中と判定された場合に、前記ブラシモータに前記第１入力電力よりも大きな第３入力電力を入力させるとともに、前記電動送風機に前記第２入力電力よりも小さな第４入力電力を入力させ、
前記第１入力電力、前記第２入力電力、前記第３入力電力、及び前記第４入力電力の大きさは、前記第１入力電力と前記第２入力電力との合計値と、前記第３入力電力と前記第４入力電力との合計値との差が所定の範囲内に収まるように、予め設定されている、
電気掃除機。
前記制御部は、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを大きくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさよりも小さくする、
請求項２に記載の電気掃除機。
前記制御部は、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを小さくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさよりも大きくする、
請求項２または請求項３に記載の電気掃除機。
前記第１入力電力と前記第２入力電力との合計値と、前記第３入力電力と前記第４入力電力との合計値との差は、前記第４入力電力の大きさよりも小さい、
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の電気掃除機。
電動送風機と、
吸込口に設けられ、床面に沿う回転ブラシと、
前記回転ブラシを駆動するブラシモータと、
前記電動送風機及び前記ブラシモータに電力を供給する二次電池と、
前記ブラシモータに入力される入力電力に関する値を検出する検出部と、
前記床面の種別に関する判定結果に基づき、駆動する前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えて前記ブラシモータを駆動させるとともに、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを変えることに応じて前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを変える制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを大きくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを小さくし、
前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを小さくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを大きくし、
前記ブラシモータに入力される入力電力に関する値が所定の閾値未満の場合に、前記ブラシモータに第１入力電力を入力させるとともに、前記電動送風機に第２入力電力を入力させ、
前記検出部により検出された前記値が前記所定の閾値以上の場合に、前記ブラシモータに前記第１入力電力よりも大きな第３入力電力を入力させるとともに、前記電動送風機に前記第２入力電力よりも小さな第４入力電力を入力させ、
前記第１入力電力、前記第２入力電力、前記第３入力電力、及び前記第４入力電力の大きさは、前記第１入力電力と前記第２入力電力との合計値と、前記第３入力電力と前記第４入力電力との合計値との差が所定の範囲内に収まるように、予め設定されている、
電気掃除機。
電動送風機と、
吸込口に設けられ、床面に沿う回転ブラシと、
前記回転ブラシを駆動するブラシモータと、
前記電動送風機及び前記ブラシモータに電力を供給する二次電池と、
前記ブラシモータに入力される入力電力に関する値を検出する検出部と、
駆動する前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを大きくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを小さくして前記ブラシモータを駆動させ、前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを小さくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを大きくする制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを大きくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを小さくし、
前記ブラシモータに入力される入力電力の大きさを小さくする場合に、前記電動送風機に入力される入力電力の大きさを大きくし、
前記ブラシモータに入力される入力電力に関する値が所定の閾値未満の場合に、前記ブラシモータに第１入力電力を入力させるとともに、前記電動送風機に第２入力電力を入力させ、
前記検出部により検出された値が所定の閾値以上の場合に、前記ブラシモータに第１入力電力よりも大きな第３入力電力を入力させるとともに、前記電動送風機に第２入力電力よりも小さな第４入力電力を入力させ、
前記第１入力電力、前記第２入力電力、前記第３入力電力、及び前記第４入力電力の大きさは、前記第１入力電力と前記第２入力電力との合計値と、前記第３入力電力と前記第４入力電力との合計値との差が所定の範囲内に収まるように、予め設定されている、
電気掃除機。