(57)【要約】【課題】吸引力が強く、長時間使用できる電気掃除機を提供する。【解決手段】主電池７、電動送風機２、前記電動送風機２の入力を制御する制御回路３を内蔵した掃除機本体(図示せず)と、前記主電池７を充電するための充電回路１１、走行手段９、補助電池１２を有するとともに前記掃除機本体に着脱自在な充電台（図示せず）とを備え、前記掃除機本体と前記充電台が接続されているときは、前記主電池７と前記補助電池１２から前記電動送風機２に電力を供給するもので、床移動型と携帯型の両方の使用性を確保したまま、電池７を単独で使用していたときには実現できなかった強力な吸い込み力が実現できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主電池、電動送風機、前記電動送風機の入力を制御する制御回路を内蔵した掃除機本体と、前記主電池を充電するための充電回路、走行手段、補助電池を有するとともに前記掃除機本体に着脱自在な充電台とを備え、前記掃除機本体と前記充電台が接続されているときは、前記主電池と前記補助電池から前記電動送風機に電力を供給する電気掃除機。
【請求項２】
主電池と補助電池を直列に接続して使用する請求項１記載の電気掃除機。
【請求項３】
主電池と、補助電池の電池電圧を個別にモニターし、前記主電池と前記補助電池の電圧が等しくなった時に両電池を直列放電させることを特徴とした請求項１または２記載の電気掃除機。
【請求項４】
掃除機本体と充電台を接続したときに、主電池と補助電池から電動送風機への電力を供給する時間を短くすることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気掃除機
【請求項５】
主電池と補助電池を並列接続して使用する請求項１記載の電気掃除機。
【請求項６】
主電池と補助電池の電池電圧を個別にモニターし、前記主電池と前記補助電池の電圧が等しくなった時に両電池を並列放電させることを特徴とした請求項５記載の電気掃除機。
【請求項７】
主電池と補助電池の電池電圧を個別にモニターし、前記主電池と前記補助電池の電圧差が等しくなるまで、各々の電池の電動送風機への電力供給時間を変化させることを特徴とした請求項５または６記載の電気掃除機。
【請求項８】
掃除機本体と充電台が接続されているとき、電動送風機への電力供給を補助電池から開始することを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。
【請求項９】
主電池から電動送風機に電力を供給している間に、補助電池を充電することを特徴とした請求項８記載の電気掃除機。
【請求項１０】
掃除機本体と充電台が接続されているとき、電動送風機への電力供給を主電池から開始し、前記主電池の放電が終え補助電池からの電力供給に切り換えた後、主電池を充電することを特徴とした請求項１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、一般家庭において使用される充電式の電気掃除機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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）。
【特許文献１】特開２００２−１０２１２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の充電式の電気掃除機では、長時間運転できるようにしたり、吸引力を高めようとすると、本体に内蔵される電池の本数を増やさなければならず、掃除機本体の重量が重くなり、使い勝手が悪かった。
【０００４】
また、携帯時の重量を下げる為に本体と充電台の両方に電池を搭載するという方式を採用したとしても、一方の電池を使い切ってから次の電池を使用するという放電方式だと電動送風機に流れる電流波形が図７のような波形となり、使用中に吸込み力が落ちてしまう。つまり使用者が、掃除機の使用時間の大半を占める吸込力安定時を想定して掃除機を使用しているときに、吸引力が低下し、掃除が終わっていないのに、それまで取れていたようなゴミがとれなくなり、掃除のペースが低下するなどして、使用性が低下する。また吸引力の急激な低下に違和感を覚えてしまう。また、電池の直並列放電ができないため電池を複数使う時の利点を充分に生かしきれないという課題があった。
【０００５】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決し、吸引力が強く、また長時間使用できる、使用勝手の良い充電式の電気掃除機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記従来の課題を解決するために本発明の電気掃除機は、主電池、電動送風機、前記電動送風機の入力を制御する制御回路を内蔵した掃除機本体と、前記主電池を充電するための充電回路、走行手段、補助電池を有するとともに前記掃除機本体に着脱自在な充電台とを備え、前記掃除機本体と前記充電台が接続されているときは、前記主電池と前記補助電池から前記電動送風機に電力を供給するもので、床移動型と携帯型の両方の使用性を確保したまま、電池を単独で使用していたときには実現できなかった強力な吸い込み力が実現できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の電気掃除機は、吸引力が強く、また長時間使用できる、使用勝手の良いものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
第１の発明は、主電池、電動送風機、前記電動送風機の入力を制御する制御回路を内蔵した掃除機本体と、前記主電池を充電するための充電回路、走行手段、補助電池を有するとともに前記掃除機本体に着脱自在な充電台とを備え、前記掃除機本体と前記充電台が接続されているときは、前記主電池と前記補助電池から前記電動送風機に電力を供給するもので、床移動型と携帯型の両方の使用性を確保したまま、電池を単独で使用していたときには実現できなかった吸い込み力の向上が実現できる。
【０００９】
第２の発明は、主電池と補助電池を直列に接続して使用するもので、床移動型と携帯型の両方の使用性を確保したまま、掃除機を使い終わる直前まで一定の吸込み力を維持し続けることができ、掃除中にゴミ取れ性の劣化、吸込み力低下による違和感もなく使用時間の向上を実現することができる。
【００１０】
第３の発明は、主電池と、補助電池の電池電圧を個別にモニターし、前記主電池と前記補助電池の電圧が等しくなった時に両電池を直列放電させるようにしたもので、床移動型と携帯型の両方の使用性を確保したまま、直列使用時の主電池と補助電池の電圧をそろえることができ、同時放電が可能となり、電位差の違いによる電池の劣化を起こすことなく主電池と補助電池の直列放電を実現することが可能となる。
【００１１】
第４の発明は、掃除機本体と充電台を接続したときに、主電池と補助電池から電動送風機への電力を供給する時間を短くするもので、主電池と補助電池とを直列使用することにより、床移動型と携帯型の両方の使用性を確保したまま、電位差の違いによる電池の劣化を起こすことなく、使用時間終了の直前まで一定の吸込み力を維持し続けることができ、掃除中ゴミ取れ性の劣化、吸込み力低下による違和感もなく使用時間の向上を実現することができる。
【００１２】
第５の発明は、主電池と補助電池を並列接続して使用するもので、床移動型と携帯型の両方の使用性を確保したまま、電圧調整の為のスイッチングによるロスがなく、充電式の電気掃除機の使用時間を延長させることができる。
【００１３】
第６の発明は、主電池と補助電池の電池電圧を個別にモニターし、前記主電池と前記補助電池の電圧が等しくなった時に両電池を並列放電させるようにしたもので、床移動型と携帯型の両方の使用性を確保したまま、電圧モニター時に発生するスイッチングロスのない高効率で、しかも使用時間の延長を実現することが可能となる。
【００１４】
第７の発明は、主電池と補助電池の電池電圧を個別にモニターし、前記主電池と前記補助電池の電圧差が等しくなるまで、各々の電池の電動送風機への電力供給時間を変化させるもので、床移動型と携帯型の両方の使用性を確保したまま、同時放電が可能となり、吸込み力の維持のために片方の電池の高電流放電による寿命劣化を招くことなく、使用時間の延長を実現することが可能となる。
【００１５】
第８の発明は、掃除機本体と充電台が接続されているとき、電動送風機への電力供給を補助電池から開始するもので、主電池の消費を抑えることによって本体単独で運転する時の使用時間の延長が可能となる。
【００１６】
第９の発明は、主電池から電動送風機に電力を供給している間に、補助電池を充電するもので、主電池の使用後も掃除が可能となり使用時間の延長を実現することが可能となる。
【００１７】
第１０の発明は、掃除機本体と充電台が接続されているとき、電動送風機への電力供給を主電池から開始し、前記主電池の放電が終え補助電池からの電力供給に切り換えた後、主電池を充電するようにしたもので、補助電池の使用後も本体を取り外しての掃除が可能となり使用時間の延長を掃除機の携帯性を失うことなく実現することが可能となる。
【００１８】
以下、本発明の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発明が限定されるものではない。
【００１９】
（実施の形態１）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１〜５を用いて説明する。図１は本実施の形態の掃除機の構成図であり、図２は本実施の形態の電気掃除機の回路図であり、図３、４は、主電池と副電池の放電波形の一例であり、図５は主電池と補助電池を直列に使用した時の電動送風機に供給される電流の特性図である。
【００２０】
図１において、掃除機本体１は、吸引風を発する電動送風機２と前記電動送風機２の入力を制御する本体制御回路３を内蔵している。前記掃除機本体１の一端に接続されるホース４と前記ホース４の他端に接続される延長管５と塵埃を吸引する吸込具６から構成される吸引通路を有し、掃除機本体１には電動送風機２を駆動させるための二次電池である主電池７を備えている。
【００２１】
また、充電台８は、主電池７を充電するための充電回路１１と、補助電池１２を内蔵し、前記掃除機本体１を充電台８に載置することで、前記掃除機本体の制御回路３と充電台の充電回路１１とが接続される。さらに、前記充電台８は前記掃除機本体１の走行用の走行手段９とキャスター１０を有している。また、前記掃除機本体１と前記充電台８とは着脱自在の構成となっている。
【００２２】
図２において回路は掃除機本体１の制御回路３と主電池７と補助電池１２と電動送風機２で構成されており、主電池７と補助電池１２をＭＯＳＦＥＴ１２３、ＭＯＳＦＥＴ１２４、ＭＯＳＦＥＴ１２５、ＭＯＳＦＥＴ１２６のＯＮ、ＯＦＦで制御する。またそれぞれの制御信号はマイコン１２１のポート１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆより出力される。ここでマイコンの電源は、主電池７と補助電池１２からの電力を逆流防止用ダイオードＤ１２１、Ｄ１２２を通って入力することにより動作する定電圧電源１２２より供給されている。また、マイコンポートａ、ｂはそれぞれ主電池と補助電池の電圧を抵抗で分割することによって得られる電圧を検知することで主電池７と補助電池１２の電位を測定している。そして主電池７、補助電池１２は直流電動機２へと接続される構成となっている。また主電池７の−側と補助電池１２の−側との間に掃除機本体１を充電台８から外すことでＯＮするスイッチＳＷ１を設ける。
【００２３】
以下、その動作について説明する。まず充電台８に掃除機本体１を載置する事により掃除機本体１の制御回路３と充電台８の充電回路１１が接続され、ＳＷ１がＯＦＦする。そしてＤ１２２を通って補助電池１２の電圧が定電圧電源１２２に印加されマイコン１２１が駆動する。次にマイコンポート１ｃ、１ｄより制御信号を出力しＭＯＳＦＥＴ１２３、１２４をＯＮさせることで主電池と補助電池の直列放電を実現する。
【００２４】
また放電時にＭＯＳＦＥＴ１２３、１２６をＯＮすることでマイコン１２１のａポートより主電池７の電圧、ＭＯＳＦＥＴ１２４、１２５をＯＮすることでマイコン１２１のポートｂより補助電池１２の電圧を検知することが可能となり、主電池７と補助電池１２の電圧比較の結果、例えば補助電池１２の電圧が高い場合は図３のように補助電池１２のデューティ比を高く制御し、逆に主電池７のデューティ比は低く抑える。これを電圧比較の度に行い二つの電池の電圧差をなくすまで行なう。こうすることによって２つの電池の波形は図４のように同じデューティ比となり、電位の違いによる電池の劣化なく電池の直列放電が可能となり、ここで図４のような放電波形を継続することで電池の消費電力を抑え図５のような放電特性を実現することができる。
【００２５】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態を図６を用いて説明する。図６は本実施の形態の電気掃除機の回路図である。
【００２６】
図６において回路は掃除機本体１の制御回路３と充電台８の充電回路１１とで構成されており、掃除機本体１の制御回路３において主電池７の＋側は電流逆流防止用のダイオードＤ２２１と、主電池電圧検出用の電圧分割用抵抗Ｒ２２３、Ｒ２２４と、主電池７を電源として電動送風機２を制御するＭＯＳＦＥＴ２２３のドレインへ接続されている。
【００２７】
また補助電池１２の＋側は電流逆流防止用のダイオードＤ２２２と、補助電池電圧検出用の電圧分割用抵抗Ｒ２２５、Ｒ２２６と、主電池７を電源として電動送風機２を制御するＭＯＳＦＥＴ２２４のドレインへ接続されている。
【００２８】
２つのＭＯＳＦＥＴ２２３のソースとＭＯＳＦＥＴ２２４のソースは電動送風機２へと接続され、電動送風機２は電流逆流防止用のダイオードＤ２２３を通って主電池７の−側、電流逆流防止用のダイオードＤ２２４を通って補助電池１２の−側へ接続される。
【００２９】
またダイオードＤ２２１、Ｄ２２２は電圧分割用抵抗Ｒ２２１、Ｒ２２２へ接続され、その分割電圧は定電圧電源２２へ入力され、定電圧電源２２がマイコン２２１を動作させる電源を作り出している。マイコン２２１は主電池７と補助電池１２の電圧を検出する電圧検出ポート２ａ、２ｂとＭＯＳＦＥＴ制御信号出力ポート２ｃ、２ｄを備えている。
【００３０】
充電台８の充電回路１１において直流電源２４５は交流電源１３を電源として動作し、＋側出力から電圧分割用抵抗Ｒ２４１、Ｒ２４２と、主電池７の充電電流を制御するＭＯＳＦＥＴ２４３のドレインと、補助電池１２の充電電流を制御するＭＯＳＦＥＴ２４４のドレインへと接続され、ＭＯＳＦＥＴ２４３のソースはＤ２４１へ、ＭＯＳＦＥＴ２４４のソースはＤ２４２へ接続され、Ｄ２４１は主電池７と、主電池電圧検出用の電圧分割用抵抗Ｒ２４３、Ｒ２４４へ、Ｄ２４２は補助電池１２と補助電池電圧検出用の電圧分割用抵抗Ｒ２４５、Ｒ２４６へ接続されている。
【００３１】
マイコン２４１は主電池７と補助電池１２の電圧を検出する電圧検出ポート２ｅ、２ｆとスイッチング素子制御信号出力ポート２ｇ、２ｈを備えている。
【００３２】
以下、その動作について説明する。
【００３３】
まず充電台８に掃除機本体１を載置する事により掃除機本体１の制御回路３と充電台８の充電回路１１が接続され、マイコン２２１の２ｂに補助電池１２の電圧が電圧分割用抵抗Ｒ２２５、Ｒ２２６を介して印加され、すでにマイコン２２１の２ａに電圧を電圧分割用抵抗Ｒ２２３、Ｒ２２４を介して印加している主電池７との電圧の比較が行われる。電圧の比較の結果、例えば補助電池１２の電圧が高かった場合、ＭＯＳＦＥＴ２２４をＯＮし補助電池１２の電位が主電池７と同じになったときにＭＯＳＦＥＴ２２３もＯＮし図４のような放電波形とすることによって、全体として電動送風機２に流れる電流は図５のような放電波形をとることとなる。
【００３４】
あるいは補助電池１２の電圧が高い場合は図３のように補助電池１２のデューティ比を高く制御し、逆に主電池７のデューティ比は低く抑える。これを電圧比較の度に行い二つの電池の電圧差をなくすまで行なう。こうすることによって２つの電池の波形は図４のように同じデューティ比となり図５のような放電特性を実現することができる。
【００３５】
またマイコン２２１のポート２ｄより制御信号を出力させＭＯＳＦＥＴ２２４をＯＮすることによって補助電池１２のみの放電を実現することができる。
【００３６】
補助電池の電圧検知ポート２ｂにて放電終了を検知すると、ＭＯＳＦＥＴ２２４をＯＦＦし、ＭＯＳＦＥＴ２２３をＯＮさせ主電池７の放電を開始すると同時にＭＯＳＦＥＴ２４４をＯＮすることによって、主電池７の放電と補助電池１２の充電とを同時に行なうことができる。このあと主電池７の電圧が停止レベルに下がったときにＭＯＳＦＥＴ２２３とＭＯＳＦＥＴ２４４をＯＦＦし、再びＭＯＳＦＥＴ２２４をＯＮさせることで充電分だけ再び補助電池１２を使用することが可能となる。
【００３７】
主電池７の電圧検知ポート２ａにて放電終了を検知すると、ＭＯＳＦＥＴ２２３をＯＦＦし、ＭＯＳＦＥＴ２２４をＯＮさせ補助電池１２の放電を開始すると同時にＭＯＳＦＥＴ２４３をＯＮすることによって、補助電池１２の放電と主電池７の充電とを同時に行なうことができる。このあと補助電池１２の電圧が停止レベルに下がったときにＭＯＳＦＥＴ２２４とＭＯＳＦＥＴ２４３をＯＦＦし、再びＭＯＳＦＥＴ２２３をＯＮさせることで充電分だけ再び主電池７を使用することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
以上のように、本発明にかかる電気掃除機のよれば、高い吸引力を維持しながら長時間使用できるので、家庭での掃除作業が効率良くできるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態１の電気掃除機の全体側面図
【図２】同電気掃除機の電気回路図
【図３】（ａ）同電気掃除機の補助電池の放電特性図（ｂ）同電気掃除機の主電池の放電特性図
【図４】（ａ）同電気掃除機の補助電池の放電特性図（ｂ）同電気掃除機の主電池の放電特性図
【図５】同電気掃除機の電動送風機に流れる電流特性図
【図６】本発明の実施の形態２を示す電気掃除機の回路図
【図７】従来の電気掃除機の電動送風機に流れる電流波形図
【符号の説明】
【００４０】
１  掃除機本体
２  電動送風機
３  本体制御回路
４  ホース
５  延長管
６  吸込具
７  主電池
８  充電台
９  走行手段
１０  キャスター
１１  充電回路
１２  補助電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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