JP6628300B2

JP6628300B2 - 電気掃除機

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Publication number: JP6628300B2
Application number: JP2015038942A
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Inventors: 裕介阿部; 石澤　明弘; 明弘石澤; 宇根　正道; 正道宇根; 生沼　重徳; 重徳生沼
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Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2020-01-08
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Description

本発明の実施形態は、電池により電動送風機に給電する電気掃除機に関する。

従来、電動送風機の駆動により吸い込んだ塵埃量を検出する塵埃量検出手段(ごみセンサ)を備えた電気掃除機においては、この塵埃量検出手段の機能を利用して、吸い込んだ塵埃量が相対的に多い場合に電動送風機の通電時間を増加させ、吸い込んだ塵埃量が相対的に少ない場合に電動送風機の通電時間を低下させるように制御することで、効率的に掃除をすることを可能としたものがある。このような制御を採用するにあたり、電池を電源とする、いわゆるコードレスタイプの電気掃除機の場合には、塵埃量検出手段による塵埃量の検出に応じて電動送風機の通電時間を増加させたときに電池電圧が所定の停止電圧以下に低下し、電気掃除機が急停止するなど、使い勝手が低下することが懸念される。そのため、電池の残量に応じて通電時間の増減を設定する必要がある。

特開平３−２３７９４９号公報特開平１０−２４８７７４号公報

本発明が解決しようとする課題は、塵埃量に応じて電動送風機の駆動を効果的に制御しつつ、電池を効率よく使用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、電動送風機を有する。また、この電気掃除機は、電動送風機の動作により吸い込んだ塵埃を捕集する集塵部を有する。さらに、この電気掃除機は、電動送風機が吸い込んだ塵埃量を検出する塵埃量検出手段を有する。また、この電気掃除機は、電動送風機に給電する電池を有する。さらに、この電気掃除機は、電池の電圧を検出する電圧検出手段を有する。さらに、この電気掃除機は、電動送風機の動作を制御する制御手段を有する。そして、この制御手段は、電動送風機の動作状態で塵埃量検出手段により検出した塵埃量が所定量未満であるときには、その検出のときに電圧検出手段により検出した電池の電圧が所定の停止電圧より大きければその電圧に拘らず電池から電動送風機への通電量を第１通電量とする。また、この制御手段は、塵埃量が所定量以上であり、かつ、その検出のときに電圧検出手段により検出した電圧が停止電圧より大きい所定値以上であるときには、電池から電動送風機への通電量を第１通電量より大きく設定する。

第１の実施形態の電気掃除機を模式的に示す側面図である。同上電気掃除機の内部構造を示すブロック図である。同上電気掃除機の斜視図である。同上電気掃除機の制御の概略を示す表である。同上電気掃除機の制御を示すフローチャートである。第２の実施形態の電気掃除機の制御を示すフローチャートである。同上電気掃除機による掃除時の電池の放電制御の一実施例を示し、(a)は電池から電動送風機への通電時間の経時変化を示すグラフ、(b)は電池の電圧の経時変化を示すグラフである。

以下、第１の実施形態の構成を、図面を参照して説明する。

図１ないし図３において、11は電気掃除機を示し、この電気掃除機11は、この電気掃除機11を掃除に使用しない収納状態で支持する図示しない支持装置(充電台)とともに電気掃除装置を構成するものである。

そして、この電気掃除機11は、掃除機本体12と、この掃除機本体12に直接接続された延長管13および吸込口体としての床ブラシ14からなる風路体15とを備えた、いわゆるスティック型の電気掃除機である。

掃除機本体12は、例えば本体部21と、この本体部21に対して着脱可能な集塵部である集塵装置22とを備えている。本体部21の内部には、電動送風機25、この電動送風機25の動作により吸い込んだ塵埃量を検出する塵埃量検出手段(塵埃量検出部)26、例えばマイコンなどの制御手段(制御部)27、電源である電池28、および、電池28の電圧を検出する電圧検出手段(電圧検出部)29などが収容されている。すなわち、掃除機本体12には、電動送風機25、塵埃量検出手段26、制御手段27、電池28、および、電圧検出手段29が備えられている。また、本体部21は、長手状に形成されており、長手方向の一端部に、床ブラシ14を被掃除面上で移動させて操作する把持操作用の把持部31が突設され、長手方向の他端部に延長管13の一端部が挿入接続される塵埃吸込部としての接続部32が突設されている。そして、この本体部21は、把持部31を上端側として把持した状態で両端側を上下方向に傾斜状に沿わせて使用される。そして、この本体部21の内部には、接続部32から集塵装置22へと連通する集塵風路部34と、集塵装置22から電動送風機25の吸込側に連通する連通風路部35とが形成されている。

電動送風機25には、例えばＤＣブラシレスモータなどが用いられる。

塵埃量検出手段26は、電動送風機25の駆動により集塵装置22に吸い込まれる塵埃量を検出するものである。この塵埃量検出手段26は、例えば発光部26aと受光部26bとを備え、これら発光部26aと受光部26bとが集塵風路部34に互いに対向して配置されている。そして、発光部26aからの発光量に対する受光部26bでの受光量の大小により、集塵風路部34を通過する塵埃量、すなわち集塵装置22に吸い込まれる塵埃量の多寡を検出し、その検出値(検出値に対応する信号)を制御手段27に出力している。なお、以下、塵埃量検出手段26により検出する塵埃量とは、あるタイミングに検出した塵埃量だけでなく、所定時間以内に複数回検出した塵埃量の累積値あるいは平均値なども含むものとする。

制御手段27は、電池28から給電されており、この電池28から電動送風機25への通電時間を制御(例えばＰＷＭ制御)することで、電動送風機25の動作を制御している。制御手段27による電動送風機25の動作モードとしては、例えば強モード、中モードあるいは弱モードなどの、通電時間(吸込力)を略一定に維持するモードと、通電時間を自動制御する自動モードなどとがある。なお、電池28の電圧が一定であれば、電池28から電動送風機25への通電時間を増加させた場合、電動送風機25の通電量(入力)も増加することになるが、通常、電池28の電圧は、通電時間を増加させることでより低下するため、電池28の電圧状態が異なる場合において、通電時間の増加は通電量(入力)の増加と必ずしも一致しない場合もある。

電池28は、電動送風機25、塵埃量検出手段26、制御手段27および電圧検出手段29などに給電するもので、本実施形態では、例えば充電可能な二次電池などが用いられる。すなわち、本実施形態の電気掃除機11は、充電式のコードレスクリーナである。そして、この電池28は、制御手段27により充放電が制御されている。

電圧検出手段29は、電池28の電圧を検出し、その検出値(検出値に対応する信号)を制御手段27に出力している。なお、以下、電圧検出手段29により検出する電池28の電圧とは、あるタイミングに検出した電圧だけでなく、所定時間以内に複数回検出した電圧の平均値なども含むものとする。また、この電圧検出手段29の機能は、制御手段27に一体的に内蔵されていてもよい。

把持部31は、手許操作部、あるいはハンドルなどとも呼ばれるもので、この把持部31には、電動送風機25の動作などを設定する設定手段(設定部)としての設定ボタン36が上部に沿って配置されている。そして、この設定ボタン36は、制御手段27と電気的に接続されており、この設定ボタン36により設定された動作をするように制御手段27が電池28から電動送風機25への通電量を制御することなどによって、制御手段27が電動送風機25を駆動制御するようになっている。

接続部32は、円筒状に形成されており、先端側に本体接続口38が開口されている。また、この接続部32の上部には、延長管13を掃除機本体12(本体接続口38)に対して着脱可能に保持するクランプ39が設けられている。

本体接続口38は、集塵風路部34の上流端となる部分であり、集塵装置22と連通している。この本体接続口38の内部には、延長管13と電池28および制御手段27などとを電気的に接続するための図示しない対をなす(一対の)端子部が露出している。

集塵装置22は、例えば電動送風機25の動作により空気とともに吸い込んだ塵埃を空気から分離して溜めるものである。この集塵装置22は、例えばフィルタを用いるものや、直進分離をするものなど、任意のものを用いることができるが、本実施形態では、例えば塵埃を遠心分離(サイクロン分離)する、円筒状の集塵カップとする。この集塵装置22は、本体部21の下端側の上部、すなわち接続部32の上部にて、把持部31の下方(前方)の位置に着脱可能となっている。

延長管13は、掃除機本体12(本体部21)と床ブラシ14とを接続する長尺状の管部である。この延長管13は、一端側である基端側が接続部32(本体接続口38)に挿入されてクランプ39により着脱可能に保持されているとともに、他端側である先端側に、床ブラシ14を着脱可能に保持する保持体としてのクランプ部40が配置されている。

そして、床ブラシ14は、延長管13の他端側、すなわち掃除機本体12と反対側の端部である下端部に着脱可能となっている。この床ブラシ14は、左右方向である幅方向に長手状、すなわち横長のケース体45と、このケース体45に対して回動可能に突設された接続管46とを一体的に備えている。そして、ケース体45の被掃除面に対向する下部には、吸込口53が開口されている。この吸込口53には、回転清掃体を回転可能に配置してもよい。また、接続管46は、吸込口53と連通しており、延長管13の先端側(上流側)に着脱可能に接続されるようになっている。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。

掃除の際には、掃除機本体12(接続部32(本体接続口38))に対して、延長管13の基端側を接続してクランプ39により着脱可能に係止保持するとともに、この延長管13の先端側に、床ブラシ14の接続管46を挿入接続してクランプ部40により着脱可能に係止保持する。この状態で、床ブラシ14が(延長管13、本体接続口38、集塵装置22を介して)電動送風機25の吸込側と連通する。

そして、電気掃除機11では、把持部31を把持した使用者が床ブラシ14を被掃除面に載置し、把持部31に設けた設定ボタン36を操作することで設定した動作で制御手段27が電動送風機25を駆動させるとともに、床ブラシ14を被掃除面上で前後方向や斜め方向などに交互に走行させながら、電動送風機25の駆動により生じた負圧を利用して被掃除面の塵埃を吸い込む。すなわち、電動送風機25の駆動により生じた負圧は、連通風路部35、集塵装置22、集塵風路部34、本体接続口38、延長管13、床ブラシ14(接続管46および吸込口53)と作用し、この床ブラシ14の吸込口53から塵埃を空気とともに吸い込む。

なお、使用者は、床面の汚れ具合や種類に応じて、床ブラシ14の回転清掃体を適宜回転させ、床面に入り込んだ塵埃などを掻き取ることもできる。

そして、含塵空気は、接続管46を経由して延長管13へと流れた後、この延長管13を介して集塵装置22へと運ばれて空気から分離されて捕集される。塵埃が分離された空気は、電動送風機25に吸い込まれて電動送風機25を冷却した後、図示しない排気口から掃除機本体12の外部へと排気される。

次に、上記の掃除動作時の制御手段27による電池28の放電制御方法を、図４に示す表および図５に示すフローチャートも参照しながら説明する。

概略として、制御手段27は、まず、電気掃除機11(電動送風機25)の停止状態(非使用状態)から、設定ボタン36の入力操作を受けると、電池28の残量が充分である場合には電動送風機25を所定通電時間で起動し、残量が充分でない場合には電動送風機25を起動しない。そして、電動送風機25の起動後、制御手段27は、設定ボタン36の入力操作、吸い込んだ塵埃量および電池28の残量を監視しつつ、これらの監視に応じて電動送風機25の動作を制御する。

具体的に、電動送風機25の通電時間を略一定制御する動作モードにおいて、制御手段27は、電池28の残量が充分で電動送風機25を起動可能である場合には、設定ボタン36により設定された動作モードに応じた通電時間で電動送風機25を起動した後、設定ボタン36の入力操作があれば動作モードを切り換え(電気掃除機11(電動送風機25)の動作を停止する停止モードも含む)、電池28の残量が所定以下になれば電気掃除機11(電動送風機25)を強制停止する。また、電動送風機25の通電時間を塵埃量検出手段26の出力値に基づいて自動制御する自動モードにおいて、制御手段27は、電池28の残量が充分で電動送風機25を所定通電時間(例えば第１通電時間)で起動した後、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量未満であるときには、電池28の電圧に拘らず電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間とし、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量以上であるときには、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧に基づいて電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間より大きく設定する。すなわち、本実施形態では、この自動モードにおいて、電動送風機25を起動した後、塵埃量検出手段26で検出した塵埃量が所定量以上でない場合、電池28の残量がある限り、電池28から電動送風機25への通電時間を電池28の電圧に応じて変化させず(電池28の電圧に拘らず電動送風機25の入力を略一定とし)、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量以上である場合、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧が所定値以上であるとき電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間より大きい所定の第２通電時間とし、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧が所定値未満であるとき電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間より大きく第２通電時間より小さい所定の第３通電時間とする(図４)。そして、設定ボタン36の入力操作があれば動作モードを切り換え(電気掃除機11(電動送風機25)の動作を停止する停止モードも含む)、電池28の残量が所定以下になれば電気掃除機11(電動送風機25)を強制停止する。

より詳細に、制御手段27は、電気掃除機11(電動送風機25)の停止状態(非使用状態)で設定ボタン36の入力待ちの状態であり(ステップ１)、設定ボタン36の入力操作を検出すると、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧を読み取り(ステップ２)、この電圧が所定の起動可能電圧以上であるかどうか判断する(ステップ３)。起動可能電圧は、電池28の放電終止電圧よりも僅かに高い電圧であり、設定ボタン36により設定された動作モードに応じて設定されていてもよいし、全ての動作モードに共通の電圧でもよい。

ステップ３において、起動可能電圧以上でない(起動可能電圧未満である)と判断した場合には、制御手段27は、電動送風機25を起動させず、例えば図示しないＬＥＤなどの報知手段によって、電池28の残量が不足している、あるいは電池28の充電を促すなどの報知を行い(ステップ４)、制御を終了する。一方、ステップ３において、起動可能電圧以上であると判断した場合には、制御手段27は、電動送風機25を設定ボタン36により設定された動作モードに応じて起動する。すなわち、制御手段27は、設定された動作モードを判断し(ステップ５)、この設定された動作モードが自動モード以外の動作モード、例えば強モード、中モード、あるいは弱モードなどであると判断した場合には、それぞれの動作モードに対応した通電時間に切り換えて電動送風機25を動作させる(ステップ６)。そして、この動作の後、制御手段27は、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧を読み取り(ステップ７)、その電圧が所定の停止電圧(停止基準電圧、電池28が過放電とならない放電終止電圧より僅かに大きい電圧)より大きいかどうかを判断する(ステップ８)。このステップ８において、電圧が所定の停止電圧より大きくない(所定の停止電圧以下である)と判断した場合には、制御手段27は、電動送風機25を強制停止させ(ステップ９)、報知手段などによって、電池28の残量が不足している、あるいは電池28の充電を促すなどの報知を行い(ステップ10)、制御を終了する。一方、ステップ８において、電圧が所定の停止電圧より大きいと判断した場合には、電池28の残量が充分にあるものと判断して設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力を待ち(ステップ11)、設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力がないと判断した場合には、ステップ７に進み、設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力があったと判断した場合には、その入力が停止操作であるかどうかを判断する(ステップ12)。そして、このステップ12において、停止操作であると判断した場合、制御手段27は電動送風機25(電気掃除機11)の動作を停止させ(ステップ13)、掃除制御を終了し、停止操作でないと判断した場合、ステップ５に進む。なお、自動モード以外の動作モードで電動送風機25を動作させる場合、集塵装置22の分離性能によっては塵埃が溜まるに従い吸込力が低下することもあるので、制御手段27は、例えば図示しない電流検出手段により電動送風機25の電流を検出するとともに風量検出手段により電動送風機25の吸込風量などを検出することで、これら検出に応じて、動作モード毎に設定された吸込力の範囲内となるように電池28から電動送風機25への通電時間を順次変化させる制御を行ってもよい。また、被掃除面の塵埃量が多いことを報知する報知手段などを電気掃除機11に備える場合には、自動モード以外の動作モードで電動送風機25を動作させたときにも、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量に応じて、報知手段などにより報知することで、使用者の使い勝手を向上するようにしてもよい。

一方、ステップ５において、動作モードが自動モードであると判断した場合には、まず、制御手段27が電動送風機25を所定通電時間で起動させる(ステップ14)。このとき、電動送風機25の通電時間は、所定の小さい通電時間、例えば第１通電時間とする。次いで、この所定通電時間で電動送風機25が動作している状態で、制御手段27が塵埃量検出手段26で検出した塵埃量を読み取る(ステップ15)。そして、この塵埃量が所定量以上であるかどうかを判断し(ステップ16)、このステップ16において、塵埃量が所定量以上でない(所定量未満である)と判断した場合には、塵埃が少ない被掃除面を掃除しているものと判断し、制御手段27は、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧を読み取り(ステップ17)、この読み取った電圧が停止電圧より大きいかどうかを判断する(ステップ18)。そして、このステップ18において、電圧が所定の停止電圧より大きいと判断した場合には、制御手段27は電池28から電動送風機25への通電時間を所定の第１通電時間に設定し(ステップ19)、設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力を待つ(ステップ20)。また、ステップ18において、電圧が所定の停止電圧より大きくない(所定の停止電圧以下である)と判断した場合には、ステップ９に進む。

一方、ステップ16において、塵埃量が所定量以上であると判断した場合には、塵埃が多い被掃除面を掃除しているものと判断し、制御手段27は、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧を読み取り(ステップ21)、この読み取った電圧が所定値(所定の基準値)以上であるかどうかを判断する(ステップ22)。このステップ22において、電圧が所定値以上であると判断した場合には、電池28の残量が充分にあるものと判断し、制御手段27は電池28から電動送風機25への通電時間を起動時の所定通電時間および第１通電時間よりも大きい第２通電時間に設定し(ステップ23)、ステップ20に進む。一方、ステップ22において、電圧が所定値以上でない(所定値未満である)と判断した場合には、この電圧が停止電圧より大きいかどうかを判断する(ステップ24)。そして、このステップ24において、電圧が所定の停止電圧より大きいと判断した場合には、電池28の残量がやや不足しているものと判断し、制御手段27は電池28から電動送風機25への通電時間を起動時の所定通電時間および第１通電時間よりも大きくかつ第２通電時間よりも小さい第３通電時間に設定し(ステップ25)、ステップ20に進む。また、ステップ24において、電圧が所定の停止電圧より大きくない(所定の停止電圧以下である)と判断した場合には、ステップ９に進む。

そして、ステップ20において、設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力がないと判断した場合には、ステップ15に進み、設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力があったと判断した場合には、ステップ12に進む。

このように、上記第１の実施形態によれば、電動送風機25を起動してこの電動送風機25が動作している状態で塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量未満であるときには、電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間とすることで、塵埃量が相対的に少ないときの電動送風機25の吸込力を抑制し、電池28の消費を抑制できる。また、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量以上で、かつ、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧が所定値以上であるときには、電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間より大きい第２通電時間とすることで、電池28の残量を充分に生かして電動送風機25の吸込力を増加させ、効率よく掃除できる。さらに、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量以上で、かつ、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧が所定値未満であるときには、電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間より大きく第２通電時間より小さい第３通電時間とすることで、電動送風機25の吸込力を増加させつつ電池28を過剰に消費しないようにできる。したがって、塵埃量に応じて電動送風機25の駆動を効果的に制御しつつ、電池28を効率よく使用できる。

次に、第２の実施形態を図６ないし図８を参照して説明する。なお、上記第１の実施形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施形態は、上記第１の実施形態と同様に、制御手段27は、電動送風機25の通電時間を自動制御する自動モードにおいて、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧に基づいて電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間より大きく設定するものである。

具体的には、電動送風機25の通電時間を略一定制御する動作モードにおいて、制御手段27は、上記第１の実施形態と同様の制御を行う。また、電動送風機25の通電時間を自動制御する自動モードにおいて、制御手段27は、電池28の残量が充分で電動送風機25を所定通電時間(例えば第１通電時間または第１通電時間未満の所定通電時間)で起動した後、塵埃量検出手段26で検出した塵埃量が所定量以上でない場合、電池28の残量がある限り、電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間として電池28の電圧に応じて変化させず(電池28の電圧に拘らず電動送風機25の入力を略一定とし)、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量以上である場合、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧が相対的に高い場合には、電池28の電圧が第１所定値に接近するように電池28から電動送風機25への通電時間をフィードバック制御するとともに、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧が相対的に低い場合には、電池28の電圧が第１所定値よりも小さく停止電圧よりも大きい第２所定値に接近するように電池28から電動送風機25への通電時間をフィードバック制御する。

すなわち、上記の自動モードでは、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量以上であるときに、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧を監視しつつ、この電圧が第１所定値以上である場合にはこの電圧が第１所定値に接近するように電池28から電動送風機25への通電時間を制御するとともに、電池28の電圧が第１所定値未満である場合および電動送風機25の通電時間の減少に拘らず電池28の電圧が第１所定値未満になった場合には、電池28の電圧が第２所定値に接近するように電池28から電動送風機25への通電時間を制御する。

ここで、電池28の電圧が第１所定値、あるいは第２所定値に接近するように電池28から電動送風機25への通電時間を制御する際には、電池28から電動送風機25への通電時間を基本的に増加させる。本実施形態では、電池28から電動送風機25への通電時間を一定の所定量ずつ順次増加させることで電池28の電圧を第１所定値、あるいは第２所定値に接近させる。なお、この通電時間の増加の際には、例えば相対的に大きい所定量で一旦増加させた後、必要に応じてこの所定量よりも小さい所定量でさらに増加させるようにすることもできる。また、基本的には通電時間を増加させて接近させるが、単に通電時間を増加させる制御だけでなく、通電時間を増加させた結果として電池28の電圧が仮に第１所定値、あるいは第２所定値を下回った場合には、通電時間を適宜減少させて第１所定値、あるいは第２所定値に接近させる制御を含んでいてもよい。

より具体的には、本実施形態では、自動モードにおいて、制御手段27は、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧を監視しつつ、この電圧が第１所定値以上である場合には、この第１所定値を基準値として、電池28の電圧が基準値に接近するように電池28から電動送風機25への通電時間を所定量ずつ順次増加させ、電池28の電圧が基準値未満になったときには電池28から電動送風機25への通電時間を所定量減少させて、電池28の電圧が基準値(第１所定値)と略等しい状態を維持する(第１所定値を上下に跨ぎながらこの第１所定値近傍の電圧を維持する)。また、電池28の電圧が第１所定値未満(および第２所定値以上)である場合、および、電池28から電動送風機25への通電時間の減少(所定回数以上の減少)に拘らず電池28の電圧が基準値(第１所定値)未満になった場合(第１所定値以上に復帰しない場合)には、第２所定値を基準値として、同様に電池28の電圧が基準値に接近するように電池28から電動送風機25への通電時間を所定量ずつ増加あるいは減少させて、電池28の電圧が基準値(第２所定値)と略等しい状態を維持する(第２所定値を上下に跨ぎながらこの第２所定値近傍の電圧を維持する)。そして、設定ボタン36の入力操作があれば動作モードを切り換え(電気掃除機11(電動送風機25)の動作を停止する停止モードも含む)、電池28の電圧が第２所定値未満で停止電圧になれば電気掃除機11(電動送風機25)を強制停止する。

このような制御を行うために、制御手段27は、起動判定手段(起動判定部)であるフラグＦを備えている。フラグＦは、基準値の設定が行われたかどうかを判断するものであり、自動モードに切り換わったときに０にセット(リセット)され、基準値の設定が行われると１にセットされる。

そして、掃除動作時の制御手段27による電池28の放電制御方法を、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、説明をより明確にするために、図５に示す制御と同一の制御については同一のステップ番号を付して説明を省略し、ステップ１ないしステップ13については図示を省略する。

上記第１の実施形態のステップ５において、設定された動作モードが自動モードであると判断した場合、まず、制御手段27が電動送風機25を所定通電時間で起動させ(ステップ14)、フラグＦを０にセット(リセット)し(ステップ31)、ステップ15に進む。この後、ステップ16において、塵埃量が所定量以上であると判断した場合には、塵埃が多い被掃除面を掃除しているものと判断し、制御手段27は、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧を読み取り(ステップ21)、フラグＦが０であるかどうかを判断する(ステップ32)。このステップ32において、フラグＦが０であると判断した場合、すなわち基準値の設定が行われていないと判断した場合には、ステップ21で読み取った電池28の電圧が第１所定値以上であるかどうかを判断する(ステップ33)。そして、このステップ33において、電池28の電圧が第１所定値以上であると判断した場合には、基準値を第１所定値とし(ステップ34)、電池28の電圧が第１所定値以上でない(第１所定値未満である)と判断した場合には、基準値を第２所定値として(ステップ35)、それぞれフラグＦを１に設定する(ステップ36)。

次いで、制御手段27は、ステップ21で読み取った電池28の電圧が基準値以上であるかどうかを判断する(ステップ37)。そして、この電池28の電圧が基準値以上であると判断した場合には、制御手段27は電池28から電動送風機25への通電時間を所定量増加し(ステップ38)、設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力を待つ(ステップ39)。なお、ステップ38の通電時間の増加単位となる所定量は、基準値と関連する値としてもよい。すなわち、この所定量は、基準値が第１所定値である場合と基準値が第２所定値である場合とで互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。

一方、ステップ37において、電池28の電圧が基準値以上でない(基準値未満である)と判断した場合には、制御手段27は電池28から電動送風機25への通電時間を所定量減少させ(ステップ40)、この状態で電圧検出手段29により検出した電池28の電圧を読み取り(ステップ41)、この読み取った電池28の電圧が基準値以上であるかどうかを判断する(ステップ42)。このステップ42において、電池28の電圧が基準値以上であると判断した場合には、ステップ39に進み、電池28の電圧が基準値以上でない(基準値未満である)と判断した場合には、制御手段27は現在の基準値が第１所定値であるかどうかを判断する(ステップ43)。このステップ43において、現在の基準値が第１所定値であると判断した場合には、電池28の電圧が第１所定値未満(第２電圧以上)に降下してきたものと判断し、制御手段27は、基準値を第２閾値に設定し(ステップ44)、ステップ39に進む。一方、ステップ43において、現在の基準値が第１所定値でない(第２所定値である)と判断した場合には、電池28の電圧が第２所定値未満の電圧、換言すれば通電時間を所定量減少させても第２所定値に復帰しない電圧に降下してきたものと判断し、ステップ９に進んで電動送風機25(電気掃除機11)を強制停止する。ここで、第２所定値未満の電圧とは、第２所定値に対して上記所定量以上小さい電圧であり、例えば停止電圧と一致していてもよい。

そして、ステップ39において、設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力がないと判断した場合には、ステップ12に進み、設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力があったと判断した場合には、ステップ15に進む。

また、ステップ20において、設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力がないと判断した場合には、ステップ12に進み、設定ボタン36による動作モードの切り換えの入力があったと判断した場合には、ステップ31に進む。

上記の放電制御を、具体的に図７に示す一実施例を参照しつつ説明する。図７(a)および図７(b)では、説明をより明確にするために、電池28が満充電の状態から電気掃除機11を自動モードで起動し、そのまま掃除を継続した場合を示すが、自動モードでの掃除中に他の動作モードを割り込ませた場合や、自動モードでの掃除中に掃除を一旦中断して再開した場合、あるいは電池28が満充電未満の状態から起動した場合などでも、自動モードで動作しているときの放電制御は基本的に変わらない。

図７(a)および図７(b)に示すように電池28の電圧Ｖが第１所定値TH1よりも高い、例えば満充電から掃除を開始した場合、通電時間Ｔはまず第１通電時間T1に設定される(起動期間P1)。そして、被掃除面の塵埃量が多いと判断する(通常、掃除の開始直後は被掃除面の塵埃量が多い箇所を掃除すると想定される)と、基準値は第１所定値TH1に設定され、第１所定値TH1と電池28の電圧Ｖとを比較しつつ通電時間Ｔを所定量ずつ順次増加させ、電池28の電圧Ｖを第１所定値TH1に接近させていく。そして、電池28の電圧Ｖが第１所定値TH1を下回ると、今度は通電時間Ｔを所定量減少させることで電池28の電圧Ｖを復帰させ、この電圧Ｖが再度第１所定値TH1以上になると、通電時間Ｔを所定量増加させることで電池28の電圧Ｖを低下させる。この動作を繰り返すことで、電池28の電圧Ｖが第１所定値TH1を上下に跨ぎながらこの第１所定値TH1近傍に維持される(塵埃量が相対的に多く、かつ、電池28の電圧Ｖが相対的に高い期間P2)。このとき、通電時間Ｔは、第１通電時間T1よりも長い、見かけの第２通電時間T2を上限として、この第２通電時間T2近傍で上下を繰り返す。

一定時間掃除をすると、掃除している箇所の塵埃量が減少するため、通常は塵埃量が少ないときの制御となる(塵埃量が相対的に少なく、かつ、電池28の電圧Ｖが相対的に高い期間P3)。このとき、通電時間Ｔは第１通電時間T1に設定され、電池28の電圧Ｖは第１所定値TH1を超えた状態となる。

電池28の電圧Ｖは、使用を継続している間、徐々に低下する。そのため、電池28の電圧Ｖが第１所定値TH1未満になったとき(塵埃量が相対的に少なく、かつ、電池28の電圧Ｖが相対的に低い期間P4)には、被掃除面の塵埃量が多いと判断する(現在掃除している位置の塵埃量が少なくなれば、使用者は塵埃量が多い他の位置に床ブラシ14などを移動させると想定される)と、基準値は第１所定値TH1より小さい(停止電圧VEより大きい)第２所定値TH2に設定され、第２所定値TH2と電池28の電圧Ｖとを比較しつつ通電時間Ｔを所定量ずつ順次増加させ、電池28の電圧Ｖを第２所定値TH2に接近させていく。そして、電池28の電圧Ｖが第２所定値TH2を下回ると、今度は通電時間Ｔを所定量減少させることで電池28の電圧Ｖを復帰させ、この電圧Ｖが再度第２所定値TH2以上になると、通電時間Ｔを所定量増加させることで電池28の電圧Ｖを低下させる。この動作を繰り返すことで、電池28の電圧Ｖが第２所定値TH2を上下に跨ぎながらこの第２所定値TH2近傍に維持される(塵埃量が相対的に多く、かつ、電池28の電圧Ｖが相対的に低い期間P5)。このとき、通電時間Ｔは、第１通電時間T1よりも長い、見かけの第３通電時間T3を上限として、この第３通電時間T3近傍で上下を繰り返す。なお、この図７に示す一実施例の場合、電池28の電圧Ｖを第１所定値TH1に接近させるタイミング(期間P1の終了時点)での電池28の電圧Ｖと第１所定値TH1との差と、電池28の電圧Ｖを第１所定値TH1に接近させるタイミング(期間P4の終了時点)での電池28の電圧Ｖと第２所定値TH2との差とを比較したとき、前者の方が大きいため、第２通電時間T2が第３通電時間T3よりも長くなっている(T2＞T3)が、通電時間Ｔをどの程度増加させれば第１所定値TH1近傍となるか、あるいは第２所定値TH2近傍となるかは、そのときの電池28の電圧Ｖによって変化するので、電池28の電圧Ｖによっては、第３通電時間T3が第２通電時間T2以上となる場合もある。換言すれば、本実施形態では、第２通電時間T2および第３通電時間T3は、そのときの電池28の電圧Ｖと第１所定値TH1および第２所定値TH2との差に応じて設定されるもので、所定の一定値に予め設定されているものではない。

そして、上記と同様に、一定時間掃除をすると、掃除している箇所の塵埃量が減少するため、塵埃量が少ないときの制御となる(塵埃量が相対的に少なく、かつ、電池28の電圧Ｖが相対的に低い期間P6)。このとき、通電時間Ｔは第１通電時間T1に設定され、電池28の電圧Ｖは第２所定値TH2を超えた状態となる。

そして、さらに電池28の使用を継続すると、電池28の電圧Ｖがさらに低下し、第２所定値TH2未満の停止電圧VEになったときには、電動送風機25(電気掃除機11)を強制停止する。なお、塵埃量が相対的に多い状態のまま電池28の電圧Ｖが低下した場合、第２所定値TH2未満の所定の電圧となったときに電動送風機25(電気掃除機11)を強制停止する。この電圧は、上記の停止電圧VEと一致していてもよい。

このように、第２の実施形態によれば、電動送風機25を起動してこの電動送風機25が動作している状態で塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量未満であるときには、電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間とすることで、塵埃量が相対的に少ないときの電動送風機25の吸込力を抑制し、電池28の消費を抑制できる。また、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量以上であるときには、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧を監視しつつ、この電圧が第１所定値以上である場合にはこの電圧が第１所定値に接近するように電池28から電動送風機25への通電時間を制御することで、電池28を第１所定値ぎりぎりまで使用して電池28の残量を充分に生かし、電動送風機25の吸込力を増加させて効率よく掃除できる。さらに、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量以上で、かつ、電圧が第１所定値未満である場合および電動送風機25の通電時間の減少に拘らず電圧が第１所定値未満になった場合には、電圧が第１所定値よりも小さい第２所定値に接近するように電池28から電動送風機25への通電時間を制御することで、電池28を第２所定値ぎりぎりまで使用して電動送風機25の吸込力を増加させつつ電池28を過剰に消費しないようにできる。したがって、塵埃量に応じて電動送風機25の駆動を効果的に制御しつつ、電池28をより効率よく使用できる。

なお、上記各実施形態において、電気掃除機11は、例えば被掃除面上を走行可能な掃除機本体12に対してホース体および延長管13を介して床ブラシ14が接続される、いわゆるキャニスタ型や、被掃除面上を自律走行しつつ自動掃除する、自律走行式(自走式)電気掃除機、すなわちロボットクリーナなどでもよい。

また、集塵装置22は、掃除機本体12の本体部21に着脱されるものだけでなく、掃除機本体12に一体的に内蔵されているものでもよい。

そして、以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、電動送風機25を起動した後、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量未満であるときには、電池28の電圧に拘らず電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間とし、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量以上であるときには、電圧検出手段29により検出した電池28の電圧に基づいて電池28から電動送風機25への通電時間を第１通電時間より大きく設定することにより、塵埃量に応じて電動送風機25の駆動を効果的に制御しつつ、電池28を効率よく使用できる。

また、塵埃量検出手段26により検出した塵埃量が所定量未満、すなわち塵埃量が相対的に少ないときには、電池28の放電制御や電動送風機25の駆動制御を最小限に留めているので、処理が容易で制御手段27を簡易に構成できる。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

11 電気掃除機
22 集塵部である集塵装置
25 電動送風機
26 塵埃量検出手段
27 制御手段
28 電池
29 電圧検出手段

Claims

電動送風機と、
この電動送風機の動作により吸い込んだ塵埃を捕集する集塵部と、
前記電動送風機が吸い込んだ塵埃量を検出する塵埃量検出手段と、
前記電動送風機に給電する電池と、
この電池の電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電動送風機の動作を制御する制御手段とを具備し、
前記制御手段は、前記電動送風機の動作状態で前記塵埃量検出手段により検出した塵埃量が所定量未満であるときには、その検出のときに前記電圧検出手段により検出した前記電池の電圧が所定の停止電圧より大きければその電圧に拘らず前記電池から前記電動送風機への通電量を第１通電量とし、前記塵埃量が所定量以上であり、かつ、その検出のときに前記電圧検出手段により検出した前記電圧が前記停止電圧より大きい所定値以上であるときには、前記電池から前記電動送風機への通電量を前記第１通電量より大きく設定する
ことを特徴とした電気掃除機。
制御手段は、電動送風機の動作状態で塵埃量検出手段により検出した塵埃量が所定量未満であるときには、電池から前記電動送風機への通電量を第１通電量とし、前記塵埃量が所定量以上であるときには、前記電圧が所定値以上であるとき前記電池から前記電動送風機への通電量を前記第１通電量より大きい第２通電量とし、前記電圧が前記所定値未満であるとき前記電池から前記電動送風機への通電量を前記第１通電量より大きく前記第２通電量より小さい第３通電量とする
ことを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。
制御手段は、電動送風機の動作状態で塵埃量検出手段により検出した塵埃量が所定量未満であるときには、電池から前記電動送風機への通電量を第１通電量とし、前記塵埃量が所定量以上であるときには、前記電圧を監視しつつ、この電圧が第１所定値以上である場合にはこの電圧が前記第１所定値に接近するように前記電池から前記電動送風機への通電量を制御するとともに、前記電圧が第１所定値未満である場合および前記電動送風機の通電量の減少に拘らず前記電圧が前記第１所定値未満になった場合には、前記電圧が前記第１所定値よりも小さい第２所定値に接近するように前記電池から前記電動送風機への通電量を制御する
ことを特徴とした請求項１記載の電気掃除機。