(57)【要約】【課題】電池電圧が急激に低下して運転が停止することの無い電気掃除機を提供する。【解決手段】二次電池１６と、吸引力を発生させる電動送風機１１を駆動する電動送風機駆動手段１２と、電動送風機駆動手段１２に駆動信号を送る電動送風機制御手段１３と、使用者が操作する手元操作部（図示せず）への入力に基づき電動送風機制御手段１３に電動送風機１１を駆動させる信号を送信する本体制御手段２１と、二次電池１６の残量を報知する電池残量報知手段２３を備え、本体制御手段２１は、二次電池１６の電圧を検出する本体電圧検出手段２２の出力から二次電池１６の残量判断を行うに当たり電動送風機１１の運転状態に応じた異なる判断電圧と異なる判断時間を設定して電動送風機１１の運転制御及び二次電池１６の残量を報知するもので、電動送風機１１の運転状況や判断基準毎に判断時間も変更するので掃除中に電気掃除機の運転が急に停止することがない。【選択図】図２
2020000600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電池と二次電池制御手段を具備した電池ユニットと、吸引力を発生させる電動送風機と前記電動送風機を駆動する電動送風機駆動手段と前記電動送風機駆動手段に駆動信号を送る電動送風機制御手段を具備したモータユニットと、使用者が操作する手元操作部と、前記手元操作部の入力に基づき前記電池ユニットを電源とし、前記電動送風機制御手段に前記電動送風機を駆動させる信号を送信する本体制御手段と、前記二次電池の残量を報知する電池残量報知手段を備える電気掃除機において、前記本体制御手段は、前記二次電池の電圧を検出する本体電圧検出手段の出力から前記二次電池の残量判断を行うに当たり前記電動送風機の運転状態に応じた異なる判断電圧と異なる判断時間を設定して前記電動送風機の運転制御及び前記二次電池の残量を報知する電気掃除機。
【請求項２】
本体制御手段は、複数の電池電圧の判断を行う場合に、電池残量のより少ない即ち電池電圧がより低い基準に対してその判断時間をより短くした請求項１に記載の電気掃除機。
【請求項３】
吸引される塵埃の有無を検出する塵埃検出手段を備え、前記塵埃検出手段で検出された塵埃の量に応じて電動送風機への電力供給量を制御する場合に、所定の電池残量より少ない容量になっているときに前記電動送風機への電力供給量の制御幅を小さくし、かつ入力制御中に電池残量がほぼなくなったことを報知して運転を停止させる判定時間をより短くする請求項１または２に記載の電気掃除機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を電源とする充電式の電気掃除機に関するもので、特に、二次電池や電動送風機の駆動制御を加味して二次電池残容量の判断を行う電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の二次電池を電源とする電気掃除機において、運転モードすなわち電動送風機への通電量毎に、電池の残容量を判断する基準を変更して判断精度を高めたり（例えば、特許文献１参照）、電池の残容量に応じて塵埃検知による入力制御則を変更して電池を効率よく使い切るなどの工夫（例えば、特許文献２参照）が提案されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３４８７８号公報
【特許文献２】特開２０１４−２１２８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次電池を用いて電気掃除機の運転を行う場合に、電池電圧が所定の電圧まで低下した場合には、電気掃除機の運転を停止させ、蓄電池に対する充電を促す必要がある。電池電圧が過剰に低下した過放電状態になると電池の寿命を縮めてしまうが、余裕を多くとって電圧が高めの状態で停止させるようにすると掃除できる時間が限られてしまうため、特に高性能な電池ほど寿命に影響のない電圧を精度よく監視して停止させる制御が一般的に行われている。
【０００５】
しかしながら、電動送風機のような大きな負荷に対しては通電量の変更を行うと、電池の内部抵抗や機器内の抵抗成分から電池電圧の降下が生じ、とくに塵埃検出による急激な通電量の変更制御を行う場合には、一時的により多い電圧変動（アンダーシュート）なども生じることがあり、塵埃の検出による通電量の上昇で電圧低下が起こって、いきなり掃除機を停止させてしまうことが起きるといった課題があった。
【０００６】
また、近年の高機能な電池ユニットの場合には、電池ユニット内部にも過放電を保護するための電圧検出機能と電力供給遮断機能を備えたものが一般的になっており、本体制御側で電池容量を十分に使いきるように運転を行おうとして残容量が０に近づくときの急激な電圧低下に対し、精度を高めるために所定の時間をかけて判断する本体制御側の電圧判断より早く電池ユニット側の保護機能が働き、本体制御として異常が生じたと判断するおそれもあり、急な停止による使い勝手の悪い電気掃除機になってしまうという課題があった。
【０００７】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、掃除中にいきなり電気掃除機が停止することを防ぎ、限られた電池容量を最後まで効率よく使い切ることができる使い勝手の良い電気掃除機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記従来の課題を解決するために、本発明の電気掃除機は、二次電池と二次電池制御手段を具備した電池ユニットと、吸引力を発生させる電動送風機と前記電動送風機を駆動する電動送風機駆動手段と前記電動送風機駆動手段に駆動信号を送る電動送風機制御手段を
具備したモータユニットと、使用者が操作する手元操作部と、前記手元操作部の入力に基づき前記電池ユニットを電源とし、前記電動送風機制御手段に前記電動送風機を駆動させる信号を送信する本体制御手段と、前記二次電池の残量を報知する電池残量報知手段を備える電気掃除機において、前記本体制御手段は、前記二次電池の電圧を検出する本体電圧検出手段の出力から前記二次電池の残量判断を行うに当たり前記電動送風機の運転状態に応じた異なる判断電圧と異なる判断時間を設定して前記電動送風機の運転制御及び前記二次電池の残量を報知するもので、電池電圧の判断基準を複数備え、電動送風機の運転状況や判断基準毎に判断時間も変更し、精度の悪化を抑えながら掃除中にいきなり電気掃除機が停止することを防ぎ、限られた電池容量を最後まで効率よく使い切ることができる使い勝手の良い電気掃除機を提供することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電気掃除機は、電池電圧の判断基準を複数備え、電動送風機の運転状況や判断基準毎に判断時間も変更し、精度の悪化を抑えながら掃除中にいきなり電気掃除機が停止することを防ぎ、限られた電池容量を最後まで効率よく使い切ることができる使い勝手の良い電気掃除機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１における電気掃除機の斜視外観図
【図２】同電気掃除機のシステムブロック図
【図３】同電気掃除機の二次電池の放電特性を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
第１の発明は、二次電池と二次電池制御手段を具備した電池ユニットと、吸引力を発生させる電動送風機と前記電動送風機を駆動する電動送風機駆動手段と前記電動送風機駆動手段に駆動信号を送る電動送風機制御手段を具備したモータユニットと、使用者が操作する手元操作部と、前記手元操作部の入力に基づき前記電池ユニットを電源とし、前記電動送風機制御手段に前記電動送風機を駆動させる信号を送信する本体制御手段と、前記二次電池の残量を報知する電池残量報知手段を備える電気掃除機において、前記本体制御手段は、前記二次電池の電圧を検出する本体電圧検出手段の出力から前記二次電池の残量判断を行うに当たり前記電動送風機の運転状態に応じた異なる判断電圧と異なる判断時間を設定して前記電動送風機の運転制御及び前記二次電池の残量を報知するもので、電池電圧の判断基準を複数備え、電動送風機の運転状況や判断基準毎に判断時間も変更し、精度の悪化を抑えながら掃除中にいきなり電気掃除機が停止することを防ぎ、限られた電池容量を最後まで効率よく使い切ることができる使い勝手の良い電気掃除機を提供することができる。
【００１２】
第２の発明は、特に、第１の発明の本体制御手段は、複数の電池電圧の判断を行う場合に、電池残量のより少ない即ち電池電圧がより低い基準に対してその判断時間をより短くしたもので、二次電池の残容量に応じて電圧の変化が少なくまだ容量がある程度残っている場合には判断精度を高く、電池残量が少なく電圧の変化の傾きが急になった場合にはすばやく判断することで、二次電池に負担をかけることなく電池容量を使いきる使い勝手の良い電気掃除機を提供することができる。
【００１３】
第３の発明は、特に、第１又は第２の発明の吸引される塵埃の有無を検出する塵埃検出手段を備え、前記塵埃検出手段で検出された塵埃の量に応じて電動送風機への電力供給量を制御する場合に、所定の電池残量より少ない容量になっているときに前記電動送風機への電力供給量の制御幅を小さくし、かつ入力制御中に電池残量がほぼなくなったことを報知して運転を停止させる判定時間をより短くするもので、電池容量が少ない場合には急激で大きな入力変動を防いで、電池の過放電領域にかかることを防ぎつつ電池残量が少なく
電圧の変化の傾きが急になった場合にはすばやく判断することで、二次電池に負担をかけることなく電池容量を使いきる使い勝手の良い電気掃除機を提供することができる。
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、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ない。また、以下では全ての図を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における電気掃除機の斜視外観図、図２は、同電気掃除機のシステムブロック図、図３は、同電気掃除機の二次電池の放電特性である。
【００１６】
図１、２において、本実施の形態における電気掃除機の掃除機本体１（以下、「本体１」という）にはモータユニット２と、電池ユニット３と、メイン制御ユニット４が収納されている。
【００１７】
モータユニット２は、電動送風機１１と、前記電動送風機１１を駆動するスイッチング素子などから構成される電動送風機駆動手段１２と、電動送風機駆動手段１２を制御する制御ＩＣなどから構成される電動送風機制御手段１３と、電動送風機１１の回転数を検出する電動送風機回転検知手段１４からなっている。
【００１８】
電池ユニット３は、リチウムイオン電池などで構成される二次電池１６と、制御ＩＣなどから構成され、外部に電力を供給する二次電池制御手段１７と、前記二次電池１６のセルおよび／または組み状態の電圧を検出し、前記二次電池制御手段１７へ信号を送る二次電池電圧検知手段１８とからなっている。
【００１９】
メイン制御ユニット４は、マイクロコンピュータなどから構成される本体制御手段２１と、電源から供給される電圧を検出して本体制御手段２１へ信号を送る本体電圧検出手段２２と、前記本体電圧検出手段２２の検出結果から本体制御手段２１が判断して使用者へ電池の残量を報知するＬＥＤなどから構成された電池残量報知手段２３と、また何らかの異常が生じた場合に、異常情報を報せる異常報知手段２４からなっている。
【００２０】
さらに、本体１内には、吸引した塵埃を収納する集塵部６や、吸引経路（図示せず）に設けられ吸引された塵埃を検出して本体制御手段２１へ信号を送る赤外線の受発光素子（図示せず）などから構成された塵埃検出手段５などがある。一端が本体１の吸引口（図示せず）に接続されるホース７の他端側に延長管９や床用吸込具１０などが接続されており、また前記ホース７には、使用者が運転操作をするスイッチ（図示せず）が設けられた手元操作部８が備えられている。
【００２１】
図３は、二次電池１６の電圧を充電が完了の状態から放電したときの特性の一例を示すものである。
【００２２】
例えば、比較的電流の多い入力Ａの通電量で放電をさせた場合は、早く電圧が下がり、その後ゆるやかに電圧が低下していき、放電量が１００％近辺になってきた場合も早めに電圧が下がっていくのに対し、それより通電量が大きい入力Ｂの通電量で放電をさせた場合には、電圧は初期からゆるやかに低下していき、放電量が１００％近辺になってきたときに急激に電圧が低下する。
【００２３】
また、電圧保護ラインは、電池ユニット３自体で二次電池電圧検知手段１８が検知した電圧に基づき、二次電池制御手段１７が、二次電池１６が過放電状態に陥ることを防ぐために放電を停止させる電圧保護基準を示す。本体制御手段２１は、本体電圧検出手段２
２の出力から、その前の段階（例えば、図３において１８Ｖ〜１９Ｖの電圧範囲）で二次電池１６の消耗を判断し電池残量報知手段２３にて報知を行う。
【００２４】
上記のように構成された本実施の形態における電気掃除機の動作、作用を以下に説明する。
【００２５】
使用者は、手元操作部８を操作して電気掃除機の運転を指示する。この操作によって手元操作部８から出力された信号を本体制御手段２１が受け取り、電動送風機１１への通電量を決定し、電動送風機制御手段１３へ信号を送る準備をする。
【００２６】
ここで、本体制御手段２１は、本体電圧検出手段２２が二次電池制御手段１７を介して検出した二次電池１６の電圧情報も受け取り、あらかじめ定められた起動許可設定の電圧未満であれば運転を開始せず、電池残量報知手段２３によって、電池容量が残っていないことを使用者に報知して電源停止状態に戻す。
【００２７】
また、起動許可設定の電圧以上であれば、準備していた信号を実際に電動送風機制御手段１３に送り、電動送風機制御手段１３は、受け取った信号に基づいて電動送風機駆動手段１２へ信号を送り、電動送風機１１の運転を開始する。
【００２８】
電動送風機１１が運転を始めると、その回転を電動送風機回転検知手段１４が検知し、回転数に応じた信号を本体制御手段２１へ送る。本体制御手段２１は、その回転数情報を基に電動送風機１１の運転状況を判断する。このとき、例えば運転指示を出しているのに回転していないと判断すると、電動送風機１１に異常が生じたと判断して、ＬＥＤやブザーなどで構成された異常報知手段２４によって使用者に異常であることを報知する。
【００２９】
また、運転することで吸引した塵埃を塵埃検出手段５が検知して、その検知情報を本体制御手段２１へ送ることで、本体制御手段２１は吸引した塵埃の量を判断する。使用者が指示した運転モードによっては、この塵埃の量に応じて電動送風機１１への電力供給量を制御し、塵埃が多い場合にはより吸引力を強め、塵埃が少ない場合には吸引力を弱めて電力を節約することで電池の容量を効率よく使うことができる。
【００３０】
また、運転を継続している間、本体制御手段２１は、本体電圧検出手段２２が検出した電圧と、今現在の運転モードに応じて電池残量報知手段２３により使用者に電池残量を報知する。
【００３１】
図３において、入力Ａで運転している場合には、電圧がＡ１まで下がった時点で電池残量が残り少ないことを報知し、Ａ２まで下がった時点で二次電池１６をほぼ使い切ったとして運転を停止させ、電池残量がなくなったことを報知し、使用者に二次電池１６を充電するように促す。
【００３２】
また、入力Ｂで運転している場合には、電圧がＢ１まで下がった時点で電池残量が残り少ないことを報知し、Ｂ２まで下がった時点で二次電池１６をほぼ使い切ったとして運転を停止させ、電池残量がなくなったことを報知し、使用者に二次電池１６の充電をするように促す。
【００３３】
このとき、電池電圧がＡ１、Ｂ１の時点では比較的電池電圧の変化が緩やかであり、電気掃除機の運転状況に応じて電動送風機１１の負荷状態は絶えず変動するため、電力も絶えず多少の変動をしており、あまり短い時間で電池電圧を判断すると誤判断の原因となる。さらに電圧が低下してＡ２、Ｂ２まで下がってきた場合には、電池電圧の変化はやや急になってくるため、Ａ１、Ｂ１の時点と比較するとより短時間での判断も可能となる。
また、入力Ａと入力Ｂで、それぞれ傾きも異なり、停止すべき電圧までの時間を考慮して判断時間をそれぞれ最適に設定することで、二次電池１６の過放電領域まで下げることなくかつ電池容量を使い切る判断が可能となる。
【００３４】
また、入力Ｂ運転の設定で運転していて電圧Ｂ２に近づいた時点で入力Ａ運転に切替ると、電圧が一気にＡ３近くへ下がることになる。この付近はさらに電圧変化が急になっており、本体電圧検出手段２２の検出から本体制御手段２１がＡ２と同じ判断時間で停止を判断する前に二次電池電圧検知手段１８の検知結果から二次電池制御手段１７が過放電保護判断を行って二次電池１６の出力を停止させることもある。
【００３５】
二次電池１６にも過度な負担をかけることになりえるため、これを防ぐために図３においてＦの電圧を第２の終止電圧判断基準として、更に短時間で判断する基準を設ける。この電圧は、入力Ａ運転でのＡ２や入力Ｂ運転でのＢ２までの掃除による通常の入力変動で下がらない電圧でかつ二次電池制御手段１７が過放電と判断する電圧保護ラインより高い電圧に設定することで、短い判断時間でも誤判断をするおそれがなく二次電池１６への保護にもなる。できるだけ電池容量を使い切るための制御において入力変動時の過放電領域まで二次電池１６を消耗させず、より使用時間を延ばすことができる。
【００３６】
二次電池１６の種類や電池ユニット３としての構成、電動送風機１１に対する入力制御によって放電特性が大きくことなるため、予め特性を把握し最適な設定を行うことで、電池容量の判断精度を高くし、容量を使い切って使用時間をより長くする使い勝手のよい充電式の電気掃除機を提供できる。
【００３７】
また、運転設定として入力を切り替える以外にも塵埃の検出量によって入力を変動させる制御においても電池容量を使い切る直前の変動では大きな影響を与えるため、予め電圧に応じて電力の変動幅自体を変更することも有用で、電池容量が減ってきた場合には電力変動の幅を抑えることで、電池容量の判断精度を高めたまま使い切ることができる。電池残量報知手段２３の報知と連動させることで、使用者にも電池容量の減少をより確実に報知でき、使用者に二次電池１６の充電を促すことができる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態においては、二次電池を電源として入力制御を行うもので、電圧を検出して運転を停止すべき終止電圧を検出するものにあって、入力制御による一時的な電圧降下で急に運転を停止してしまうことを防ぎ、最後まで効率よく電池容量を使いきれる電気掃除機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機は、二次電池の電池残量を的確に判断し、使用時間を長くして使い勝手を高めることができるもので、二次電池を電源とする家庭用、業務用、店舗用の各種電気掃除機に適用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１  掃除機本体（本体）
２  モータユニット
３  電池ユニット
４  メイン制御ユニット
５  塵埃検出手段
６  集塵部
７  ホース
８  手元操作部
９  延長管
１０  床用吸込具
１１  電動送風機
１２  電動送風機駆動手段
１３  電動送風機制御手段
１４  電動送風機回転検知手段
１６  二次電池
１７  二次電池制御手段
１８  二次電池電圧検知手段
２１  本体制御手段
２２  本体電圧検出手段
２３  電池残量報知手段
２４  異常報知手段
【図１】
2020000600.tif 000003
【図２】
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【図３】
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